(57)【要約】  本発明は、車両の圧縮空気装置の空気圧縮機であって、少なくとも１つのピストンとクランクシャフトとを備えたピストンポンプが設けられており、ピストンとクランクシャフトとが、クランクケーシング（１）内に案内されている形式のものに関する。本発明は、クランクケーシング（１）の少なくとも一部が、アルミニウムから鋳造されていることを提案する。
2010502881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の圧縮空気装置の空気圧縮機であって、少なくとも１つのピストン（９，１１）とクランクシャフト（５）とを備えたピストンポンプが設けられており、ピストン（９，１１）とクランクシャフト（５）とが、クランクケーシング（１）内に案内されている形式のものにおいて、クランクケーシング（１）の少なくとも一部が、アルミニウムから鋳造されていることを特徴とする、車両の圧縮空気装置の空気圧縮機。
【請求項２】
クランクケーシング（１）が、冷媒を案内するための少なくとも１つの冷媒通路（１６）を有している、請求項１記載の空気圧縮機。
【請求項３】
少なくとも１つの冷媒通路（１６）が、クランクケーシング（１）の、シリンダカバー（１７）に対する接触面（１４）と異なる面（３６）に外向きに開口している、請求項２記載の空気圧縮機。
【請求項４】
クランクケーシング（１）の、シリンダカバー（１７）に対する接触面（１４）と異なる面が、端面（３６）によって形成されるようになっており、該端面（３６）が、クランクシャフト（５）に対してほぼ垂直に配置されている、請求項３記載の空気圧縮機。
【請求項５】
冷媒通路（１６）の流入通路（３０）と戻し通路（３２）とが、端面（３６）に形成されている、請求項４記載の空気圧縮機。
【請求項６】
クランクケーシング（１）の少なくとも１つの冷媒通路（１６）が、シリンダカバー（１７）に対応配置された冷媒通路も含む冷媒循環路に組み込まれている、請求項２から５までのいずれか１項記載の空気圧縮機。
【請求項７】
冷媒通路（１６）が、アルミニウムと異なる材料から製作された少なくとも１つの管（２４）によって形成されるようになっており、該管（２４）が、少なくとも部分的にクランクケーシング（１）内に埋め込まれている、請求項２から６までのいずれか１項記載の空気圧縮機。
【請求項８】
管（２４）が、少なくとも部分的に鋼から成っている、請求項７記載の空気圧縮機。
【請求項９】
管（２４）が、複数の巻条（２８）を有している、請求項７または８記載の空気圧縮機。
【請求項１０】
クランクケーシング（１）が、クランクシャフト（５）の中心軸線（３）を有する分離平面（２）で２つのクランクケーシング部材（６，８）に分割されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の空気圧縮機。
【請求項１１】
上側のクランクケーシング部材（８）が、少なくとも１つの冷媒通路（１６）を備えていて、ピストン（９，１１）を案内する少なくとも１つのシリンダ（１０，１２）を有している、請求項１０記載の空気圧縮機。
【請求項１２】
クランクケーシング（１）に全てのクランクシャフト支承部（１９，２１）が形成されていて、クランクケーシング部材（６，８）の分離平面（２）によって分割されている、請求項１０または１１記載の空気圧縮機。
【請求項１３】
クランクシャフト支承部（１９，２１）が、クランクケーシング部材（６，８）の端面（３６，４０）に形成されている、請求項１２記載の空気圧縮機。
【請求項１４】
一方のクランクケーシング部材（６）の接触面（７）に、周方向で開放した少なくとも１つのオイル通路（１８）が形成されており、該オイル通路（１８）が、１つのクランクシャフト支承部（１９）を少なくとも１つの別のクランクシャフト支承部（２１）にオイル供給のために接続するようになっている、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の空気圧縮機。
【請求項１５】
開放したオイル通路（１８）が、両クランクケーシング部材（６，８）の結合によって周方向で閉鎖されていて、一方のクランクケーシング部材（６）において端面側でオイル供給のための接続部（４２）に開口している、請求項１４記載の空気圧縮機。
【請求項１６】
両クランクケーシング部材（６，８）が、タイロッド（４４）によって互いに結合されている、請求項１０から１５までのいずれか１項記載の空気圧縮機。
【請求項１７】
請求項７から１６までのいずれか１項記載の空気圧縮機を製作するための方法において、当該方法が、少なくとも以下のステップ：すなわち、
ａ）アルミニウムと異なる材料から製作された少なくとも１つの管（２４）を、空気圧縮機のクランクケーシング（１）の冷媒通路（１６）の少なくとも一区分に応じて成形し、
ｂ）少なくとも１つの管（２４）を、クランクケーシング（１）の少なくとも１つのクランクケーシング部材（８）に対する鋳型内に位置決めし、
ｃ）クランクケーシング（１）の少なくとも１つの部材（８）を、アルミニウムから、クランクケーシング（１）の少なくとも１つのクランクケーシング部材（８）内への少なくとも１つの管（２４）の少なくとも部分的な埋込み下で鋳造する：
を有していることを特徴とする、空気圧縮機を製作するための方法。
【請求項１８】
クランクケーシング（１）を、ダイカスト法、重力金型鋳造法または砂型鋳造法により製作する、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
管（２４）を鋼から形成し、冷間変形加工または温間変形加工によって所望の冷媒通路経過に適合させる、請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、車両の圧縮空気装置の空気圧縮機であって、少なくとも１つのピストンとクランクシャフトとを備えたピストンポンプが設けられており、ピストンとクランクシャフトとが、クランクケーシング内に案内されている形式のものに関する。
【０００２】
商用車に用いられる空気圧縮機は、通常、鋼から鋳造されたクランクケーシングを有している。このクランクケーシングは冷媒通路を有していない。これに対して、冷却は、クランクケーシングに載着されたシリンダカバー内で空気または液体によって、空気圧縮機によって要求された出力に関連して行われる。シリンダカバーには、流入弁および流出弁と、これらの弁の支承部と、少なくとも１つの冷媒通路と、場合により、熱交換器とが配置されている。
【０００３】
クランクケーシング内に生ぜしめられる運転温度は、空気圧縮機の寿命に対する主要な因子を成している。さらに、車両内への組付けの背景を前にして、空気圧縮機の可能な限り僅かな重量が所望されている。
【０００４】
発明の課題
これに対して、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の空気圧縮機を改良して、空気圧縮機が、より僅かな重量を有しているようにすることである。
【０００５】
さらに、高められた寿命が、改善された冷却によって得られることが望ましい。さらに、これらの特性を備えた空気圧縮機を製作するための方法が提供されることが望ましい。
【０００６】
発明の利点
本発明は、クランクケーシングがアルミニウムから鋳造されているという思想に基づいている。このことは、鋼鋳物から成るクランクケーシングしか知られていない公知先行技術に比べて、重量の著しい低減を招く。鋼鋳物から製作されたクランクケーシングに比べて、約４０％〜５０％の重量節約が得られる。これによって、空気圧縮機を支持する車両の重量も有利に低減される。このことは、燃料消費率に有利に影響を与える。
【０００７】
さらに、鋳造されたアルミニウムの比熱伝導率が、鋳造された鋼の比熱伝導率よりも約６０倍高く、これによって、運転中に発生した熱を、特にクランクケーシングの少なくとも１つの冷媒通路内に案内された冷媒により良好に導出することができる。
【０００８】
したがって、本発明の改良形によれば、クランクケーシングが、冷媒を案内するための少なくとも１つの通路を有している。この手段は空気圧縮機の運転温度を低下させ、これによって、この空気圧縮機がより高い寿命を有している。
【０００９】
冷媒通路を、シリンダカバーに設けられた冷媒通路によって、クランクケーシングとシリンダカバーとの共通の冷媒循環路の範囲内で引き続き案内することが可能となるようにするために、冷媒通路がシリンダカバーに対する接触面に外向きに開口している場合には、このことが、接触面におけるシール問題に繋がる恐れがある。したがって、クランクケーシングの冷媒通路は、有利には、クランクケーシングの、シリンダカバーに対する接触面と異なる面に外向きに開口していて、この場合、外部から別個の接続によってシリンダカバーの冷媒通路に接続することができる。
【００１０】
たとえば、冷媒通路が開口する、シリンダカバーに対する接触面と異なるクランクケーシング面は、端面によって形成される。この端面は、クランクシャフトに対してほぼ垂直に配置されている。この場合、冷媒通路の流入通路と戻し通路とは、この端面に形成される。
【００１１】
１つの改良形によれば、クランクケーシングの少なくとも１つの冷媒通路が、シリンダカバーに対応配置された冷媒通路も含む冷媒循環路に組み込まれていてよい。両冷媒通路は冷媒循環路で並列にまたは直列に接続されていてよい。
【００１２】
特に有利には、冷媒通路が、アルミニウムと異なる材料から製作された少なくとも１つの管によって形成される。この管は、少なくとも部分的にクランクケーシング内に埋め込まれている。有利には、管が鋼から成っていて、冷間変形加工されているかまたは温間変形加工されている。
【００１３】
特に有利には、クランクケーシングが、クランクシャフトの中心軸線を有する分離平面で２つのクランクケーシング部材に分割されている。このことは、１つには、クランクケーシングの簡単な組付けおよび製造をもたらす。
【００１４】
この場合、もう１つには、一方のクランクケーシング部材の接触面に、周方向で開放したオイル通路を形成することができる。このオイル通路はクランクシャフト支承部を少なくとも１つの別のクランクシャフト支承部にオイル供給のために接続する。さらに、この場合、周方向で開放したオイル通路は、両クランクケーシング部材の結合によって閉鎖することができ、一方のクランクケーシング部材において端面側でオイル供給のための接続部に開口することができる。したがって、オイル通路を製作するためには、鋳造プロセスの間に中子が使用される。この中子は鋳造過程後に簡単に取り出すことができる。当然ながら、一方のクランクケーシング部材を他方のクランクケーシング部材に組み付けることによって、オイル通路が周方向で密に閉鎖される。たとえば、両クランクケーシング部材はタイロッドによって互いに結合され、センタリングマンドレルによって互いにセンタリングされる。
【００１５】
特に有利には、クランクケーシングに全てのクランクシャフト支承部が端面側で形成されていて、分離平面によって分割されている。
【００１６】
最良の事例では、上側のクランクケーシング部材が、少なくとも１つの冷媒通路と、クランクシャフト支承部のそれぞれ上側の部分とを備えていて、ピストンを案内するすくなくとも１つのシリンダを有している。これに対して、下側のクランクケーシング部材は、少なくとも１つのオイル通路と、クランクシャフト支承部のそれぞれ下側の部分とを有している。
【００１７】
冷媒通路として少なくとも１つの管が埋め込まれたクランクケーシングを備えた空気圧縮機を製作するための方法は、少なくとも以下のステップ：すなわち、
ａ）少なくともアルミニウムと異なる材料から製作された管を、空気圧縮機のクランクケーシングの冷媒通路の少なくとも一区分に応じて成形し、
ｂ）少なくとも１つの管を、クランクケーシングの少なくとも１つのクランクケーシング部材に対する鋳型内に位置決めし、
ｃ）クランクケーシングの少なくとも１つのクランクケーシング部材を、アルミニウムから、クランクケーシングの少なくとも１つのクランクケーシング部材内への少なくとも１つの管の少なくとも部分的な埋込み下で鋳造する：
によって特徴付けられている。
【００１８】
この手段は、直接、すなわち、相応の中子を設けることによってクランクケーシング内に埋め込まれた冷媒通路に比べて著しい利点をもたらす。なぜならば、このような事例では、冷媒通路案内において、鋳造中子の鋳造技術的に可能な配置が考慮されなければならず、これによって、冷媒通路をクランクケーシングの最適な冷却の基準に従って設計することができない恐れがあるからである。これに対して、本発明による方法は、管を最適な冷媒通路経過に応じて成形するかもしくは曲げ加工することを許容する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の有利な実施形態による空気圧縮機のクランクケーシングの斜視図である。
【図２】空気圧縮機のクランクケーシングに用いられる、鋼管から巻成された冷媒通路の斜視図である。
【図３】空気圧縮機のクランクケーシングに用いられる、鋼管から巻成された別の実施形態による冷媒通路の斜視図の斜視図である。
【図４】図２に示した組み込まれた冷媒通路を備えた部分破断したクランクケーシングの斜視図である。
【図５】図３に示した組み込まれた冷媒通路を備えた図１の部分破断したクランクケーシングの斜視図である。
【図６】図１に示したクランクケーシングを備えた空気圧縮機の横断面図である。
【図７】図１のクランクケーシングの斜視的な分解図を下方から見た図である。
【００２０】
実施例の説明
図１には、本発明の有利な実施例による空気圧縮機のうち、二分割式のクランクケーシング１だけが示してある。このクランクケーシング１は分離平面２に沿って分割されている。この分離平面２は、図６に示した、クランクケーシング１を通して滑り支承シェル４に支承されたクランクシャフト５の中心軸線３を有していて、ピストン運動に対して垂直に配置されている。クランクケーシング１は下側部材６と上側部材８とを有している。この上側部材８内には、たとえば２つのピストン９，１１を案内するための２つの作業シリンダ１０，１２が形成されている。両ピストン９，１１は、公知の形式でコネクティングロッド１３，１５を介してクランクシャフト５と協働する。図６には、同じくシリンダカバー１７も示してある。このシリンダカバー１７は、上側部材８の平らな上側の接触面１４に載着され、少なくとも流入弁と流出弁とを有している。さらに、シリンダカバー１７には、少なくとも１つの冷媒通路が形成されている。
【００２１】
特に有利には、クランクケーシング１に全てのクランクシャフト支承部１９，２１が形成されている。図示の事例では、２つのクランクシャフト支承部１９，２１が、それぞれ端面側の半円形の開口として上側部材８と下側部材６とに形成されていて、分離平面２によって分割されている。
【００２２】
有利な実施形態によれば、クランクケーシング１に、冷媒、たとえば空気または液状の冷媒を案内するための少なくとも１つの冷媒通路１６が形成されている。この冷媒通路１６は、有利には、シリンダカバー１７の冷媒通路も含む共通の冷媒循環路の構成要素である。
【００２３】
図１の実施形態によれば、冷媒通路１６はシリンダカバー１７に対する上側部材８の接触面１４内に形成されていて、この接触面１４に向かって周方向で開放しており、これによって、冷媒通路１６がシリンダカバー１７の載着時に周方向で密に閉鎖される。さらに、下側部材６では、オイル通路１８が、有利には上側部材８に対する接触面７内に形成されている。
【００２４】
クランクケーシング１の上側部材８と下側部材６とはアルミニウムから、有利にはダイカスト法、重力金型鋳造法または砂型鋳造法により鋳造されている。この場合、図１の実施形態によれば、たとえば鋳造過程後に取り出される相応の鋳造中子が設けられることによって、冷媒通路１６が成形される、すなわち、鋳造プロセスの途中に上側部材８と一緒に鋳造される。
【００２５】
図２〜図５に示した別の実施形態によれば、クランクケーシング１の冷媒通路１６が、有利には管２４によって形成される。この管２４は、アルミニウムと異なる材料から製作されていて、クランクケーシング１内に、たとえばほぼ完全に埋め込まれている。管２４は、有利には少なくとも１つの鋼管から成っている。この鋼管は、クランクケーシング１の上側部材８に配置された冷媒通路１６の所望の経過に応じて曲げ加工されている。
【００２６】
このような管２４に対する１つの例が図２に示してある。この場合、管２４は、有利には一体に形成されていて、両作業シリンダ１０，１２の周面に相応に成形された２つの領域２６を有している。冷却作用を改善するためには、複数の管巻条２８が互いに重なり合ってまたは相並んで配置されていてよい。図２の実施形態によれば、管２４が２つの巻条２８を有している。この場合、管２４の両端片３０，３２は直接隣接して相並んで配置されていて、流入通路３０もしくは戻し通路３２を形成している。この実施形態では、両作業シリンダ１０，１２の間の領域３４で冷媒通路による冷却が行われていない。
【００２７】
これに対して、図３の実施形態による管２４は、作業シリンダ１０，１２の間の領域３４にも管２４によって冷媒が供給されるように曲げ加工されている。このためには、管２４が同じく複数の巻条２８で数字の「８」の形に曲げ加工される。この場合、やはり両端部３０，３２が、クランクケーシング１の上側部材８の同じ端面３６に開口しているかもしくは、図４および図５に示したように、この端面３６から進出している。図４の実施形態では、図２に示した管２４がクランクケーシング１の上側部材８内に埋め込まれており、図５の実施形態では、図３に示した管２４がクランクケーシング１の上側部材８内に埋め込まれている。
【００２８】
特に管２４の流入通路３０も戻し通路３２も、クランクケーシング１の上側部材８とシリンダカバー１７との上側の接触面１４に開口しておらず、この面１４と異なる面、有利には上側部材８の一方の端面３６の上側の領域に開口している（図４参照）かまたは戻し通路３２がそこに開口していて、流入通路３０が上側部材８の一方の側面３８に開口している（図５参照）かまたは逆の配置事例も可能である。当然ながら、両端部３０，３２が上側部材８の一方の側面３８に開口していてもよい。
【００２９】
部分的に破断した図４および図５からも明らかであるように、管２４は完全にクランクケーシング１の上側部材８内に組み込まれている。この場合、流入通路３０もしくは戻し通路３２としての端部だけが、たとえば僅かに上側部材８から突出しており、これによって、有利にはシリンダカバー１７の１つまたはそれ以上の冷媒通路も含む冷媒循環路への接続可能性が提供される。
【００３０】
したがって、クランクケーシング１を製作するためには、まず、のちの冷媒通路１６を成す管２４が所望の冷媒通路経過に応じて、有利には鋼管２４の冷間変形加工または温間変形加工によって成形される。その後、更なるステップにおいて、管２４がクランクケーシング１の上側部材８に対する鋳型内に位置決めされ、これによって、管２４が、鋳造したいクランクケーシング１内に、このクランクケーシング１に対する形成したい冷媒通路１６の位置に相当する位置をとる。次いで、クランクケーシング１の上側部材８が、上述した方法の１つにより鋳造される。この場合、管２４がクランクケーシング１内、ここでは、クランクケーシング１の上側部材８内に埋め込まれ、これによって、そこに形状接続的に保持される。
【００３１】
最終的にシリンダカバー１７が組み付けられ、クランクケーシング１とシリンダカバー１７との冷媒通路１６が互いに直列にまたは並列に接続される。
【００３２】
冷媒通路１６の択一的な製作法によれば、この冷媒通路１６が、慣用の形式で鋳造プロセスの間に中子を設けることによって製作されてもよい。アルミニウムから鋳造された冷媒通路１６の高い耐性を保証するためには、次いで、この冷媒通路１６の内側の周面が、侵食性のかつ高い温度下にある冷媒に対して耐性を有するコーティング層、たとえばニッケル、炭素、シリコーンおよび／または鋼を含有したコーティング層を備えてもよい。鋳造された冷媒通路１６の半径方向内側の表面の表面処理も可能であり、これによって、そこに、たとえば窒化アルミニウムが形成される。
【００３３】
すでに述べたように、分離平面２の領域における一方のクランクケーシング部材の接触面７内、有利には、上側部材８に対する下側部材６の接触面７内には、周方向で開放したオイル通路１８が形成されている。このオイル通路１８は一方のクランクシャフト支承部１９を他方のクランクシャフト支承部２１にオイル供給のために接続している。この場合、下側部材６への上側部材８の組付け時に、周方向で開放したオイル通路１８が密に閉鎖される。有利には、このオイル通路１８は下側部材６に端面側で、すなわち、下側部材６の、クランクシャフト５に対する開口を有する端面４０に開口していて、そこに、オイル通路１８へのオイル供給のための接続部４２，４３（送り通路、戻し通路）を形成している。オイル通路１８を製作するためには、鋳造プロセスの間、有利には中子が使用される。この中子は鋳造過程後に下側部材６から再び取り出される。
【００３４】
上側部材８と下側部材６とは、たとえばねじ山付きタイロッド４４によって互いに結合される。このねじ山付きタイロッド４４は、図７から明らかであるように、下側部材６に設けられた貫通孔２２を貫いて突出し、上側部材８に設けられたねじ山付き孔内にねじ込み可能である。上側部材８に対する下側部材６のセンタリングは、たとえばセンタリングマンドレル（図示せず）によって行われる。上側部材８と下側部材６との間のシーリングは、たとえばシリコーンまたはシアノアクリレートを含有したシール材料の形の、分離平面２に使用される液状シールによって行うことができる。上側部材８と下側部材６との組立て後、一般的にさらにクランクシャフト支承部１９，２１の切削加工が必要となる。その後、このクランクシャフト支承部１９，２１内に、前製造された滑り支承シェル４が挿入される。
【００３５】
したがって、上側部材８が、少なくとも１つの冷媒通路１６と、クランクシャフト支承部１９，２１のそれぞれ１つの上側の部分とを備えていて、ピストン９，１１を案内する少なくとも１つの作業シリンダ１０，１２を有している。これに対して、下側部材６は、クランクシャフト支承部１９，２１へのオイル供給のための少なくとも１つのオイル通路１８と、クランクシャフト支承部１９，２１のそれぞれ下側の部分とを有している。
【符号の説明】
【００３６】
１  クランクケーシング、  ２  分離平面、  ３  中心軸線、  ４  滑り支承シェル、  ５  クランクシャフト、  ６  下側部材、  ７  接触面、  ８  上側部材、  ９  ピストン、  １０  作業シリンダ、  １１  ピストン、  １２  作業シリンダ、  １３  コネクティングロッド、  １４  接触面、  １５  コネクティングロッド、  １６  冷媒通路、  １７  シリンダカバー、  １８  オイル通路、  １９  クランクシャフト支承部、  ２１  クランクシャフト支承部、  ２２  貫通孔、  ２４  管、  ２６  領域、  ２８  管巻条、  ３０  端片、  ３２  端片、  ３４  領域、  ３６  端面、  ３８  側面、  ４０  端面、  ４２  接続部、  ４３  接続部、  ４４  ねじ山付きタイロッド
【図１】
2010502881.tif 000003
【図２】
2010502881.tif 000004
【図３】
2010502881.tif 000005
【図４】
2010502881.tif 000006
【図５】
2010502881.tif 000007
【図６】
2010502881.tif 000008
【図７】
2010502881.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月2日(2008.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の圧縮空気装置の空気圧縮機であって、クランクケーシング（１）の作業シリンダ（１０，１２）内に案内されたピストン（９，１１）と、クランクケーシング（１）内に案内されたクランクシャフト（５）とを備えたピストンポンプが設けられており、クランクケーシング（１）の少なくとも一部が、アルミニウムから鋳造されており、クランクケーシング（１）が、冷媒を案内するための少なくとも１つの冷媒通路（１６）を有しており、該冷媒通路（１６）が、少なくとも部分的にクランクケーシング（１）内に埋め込まれた少なくとも１つの管（２４）によって形成されるようになっている形式のものにおいて、作業シリンダ（１０，１２）の間のクランクケーシング（１）の領域（３４）に冷媒を供給するために、管（２４）が、複数の巻条で数字の８の形に曲げ加工されていることを特徴とする、車両の圧縮空気装置の空気圧縮機。
【請求項２】
少なくとも１つの冷媒通路（１６）が、クランクケーシング（１）の、シリンダカバー（１７）に対する接触面（１４）と異なる面（３６）に外向きに開口している、請求項１記載の空気圧縮機。
【請求項３】
クランクケーシング（１）の、シリンダカバー（１７）に対する接触面（１４）と異なる面が、端面（３６）によって形成されるようになっており、該端面（３６）が、クランクシャフト（５）に対してほぼ垂直に配置されている、請求項２記載の空気圧縮機。
【請求項４】
冷媒通路（１６）の流入通路（３０）と戻し通路（３２）とが、端面（３６）に形成されている、請求項３記載の空気圧縮機。
【請求項５】
クランクケーシング（１）の少なくとも１つの冷媒通路（１６）が、シリンダカバー（１７）に対応配置された冷媒通路も含む冷媒循環路に組み込まれている、請求項１から４までのいずれか１項記載の空気圧縮機。
【請求項６】
冷媒通路（１６）が、アルミニウムと異なる材料から製作された少なくとも１つの管（２４）によって形成されるようになっている、請求項１から５までのいずれか１項記載の空気圧縮機。
【請求項７】
管（２４）が、少なくとも部分的に鋼から成っている、請求項６記載の空気圧縮機。
【請求項８】
クランクケーシング（１）が、クランクシャフト（５）の中心軸線（３）を有する分離平面（２）で２つのクランクケーシング部材（６，８）に分割されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の空気圧縮機。
【請求項９】
上側のクランクケーシング部材（８）が、少なくとも１つの冷媒通路（１６）を備えていて、ピストン（９，１１）を案内する少なくとも１つのシリンダ（１０，１２）を有している、請求項８記載の空気圧縮機。
【請求項１０】
クランクケーシング（１）に全てのクランクシャフト支承部（１９，２１）が形成されていて、クランクケーシング部材（６，８）の分離平面（２）によって分割されている、請求項８または９記載の空気圧縮機。
【請求項１１】
クランクシャフト支承部（１９，２１）が、クランクケーシング部材（６，８）の端面（３６，４０）に形成されている、請求項１０記載の空気圧縮機。
【請求項１２】
一方のクランクケーシング部材（６）の接触面（７）に、周方向で開放した少なくとも１つのオイル通路（１８）が形成されており、該オイル通路（１８）が、１つのクランクシャフト支承部（１９）を少なくとも１つの別のクランクシャフト支承部（２１）にオイル供給のために接続するようになっている、請求項８から１１までのいずれか１項記載の空気圧縮機。
【請求項１３】
開放したオイル通路（１８）が、両クランクケーシング部材（６，８）の結合によって周方向で閉鎖されていて、一方のクランクケーシング部材（６）において端面側でオイル供給のための接続部（４２）に開口している、請求項１２記載の空気圧縮機。
【請求項１４】
両クランクケーシング部材（６，８）が、タイロッド（４４）によって互いに結合されている、請求項８から１３までのいずれか１項記載の空気圧縮機。
【請求項１５】
請求項１から１４までのいずれか１項記載の空気圧縮機を製作するための方法において、当該方法が、少なくとも以下のステップ：すなわち、
ａ）少なくとも１つの管（２４）を、空気圧縮機のクランクケーシング（１）の冷媒通路（１６）の少なくとも一区分に応じて成形し、
ｂ）作業シリンダ（１０，１２）の間のクランクケーシング（１）の領域（３４）に管（２４）によって冷媒を供給するために、該管（２４）を、複数の巻条で数字の８の形に曲げ加工し、
ｃ）少なくとも１つの管（２４）を、クランクケーシング（１）の少なくとも１つのクランクケーシング部材（８）に対する鋳型内に位置決めし、
ｄ）クランクケーシング（１）の少なくとも１つの部材（８）を、アルミニウムから、クランクケーシング（１）の少なくとも１つのクランクケーシング部材（８）内への少なくとも１つの管（２４）の少なくとも部分的な埋込み下で鋳造する：
を有していることを特徴とする、空気圧縮機を製作するための方法。
【請求項１６】
クランクケーシング（１）を、ダイカスト法、重力金型鋳造法または砂型鋳造法により製作する、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
管（２４）を、鋼から形成し、冷間変形加工または温間変形加工によって所望の冷媒通路経過に適合させる、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
管（２４）を、アルミニウムと異なる材料から製作する、請求項１７記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、車両の圧縮空気装置の空気圧縮機であって、クランクケーシングの作業シリンダ内に案内されたピストンと、クランクケーシング内に案内されたクランクシャフトとを備えたピストンポンプが設けられており、クランクケーシングの少なくとも一部が、アルミニウムから鋳造されており、クランクケーシングが、冷媒を案内するための少なくとも１つの冷媒通路を有しており、該冷媒通路が、少なくとも部分的にクランクケーシング内に埋め込まれた少なくとも１つの管によって形成されるようになっている形式のものに関する。
【０００２】
商用車に用いられる空気圧縮機は、通常、鋼から鋳造されたクランクケーシングを有している。このクランクケーシングは冷媒通路を有していない。これに対して、冷却は、クランクケーシングに載着されたシリンダカバー内で空気または液体によって、空気圧縮機によって要求された出力に関連して行われる。シリンダカバーには、流入弁および流出弁と、これらの弁の支承部と、少なくとも１つの冷媒通路と、場合により、熱交換器とが配置されている。
車両内への組付けの背景を前にして、空気圧縮機の可能な限り僅かな重量が所望されている。冒頭で述べた形式の空気圧縮機は、欧州特許出願公開第０４７００２１号明細書に基づき公知である。この場合、クランクケーシングが、アルミニウムまたはアルミニウム合金から鋳造されており、冷媒通路が、クランクケーシング内に埋め込まれたアルミニウム管として形成されている。
国際公開第２００４／０４８７６５号パンフレットには、シリンダクランクケーシングが記載される。このシリンダクランクケーシングは、冷却のための案内通路を有している。この案内通路は、予備成形された管によって形成される。この管はクランクケーシングの鋳造時に一緒に埋め込まれる。
クランクケーシング内に生ぜしめられる運転温度は、空気圧縮機の寿命に対する主要な因子を成している。
【０００３】
これに対して、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の空気圧縮機を改良して、空気圧縮機がより高い寿命を有しているようにすることである。高められた寿命が、改善された冷却によって得られることが望ましい。さらに、これらの特性を備えた空気圧縮機を製作するための方法が提供されることが望ましい。
【０００４】
発明の開示
請求項１によれば、クランクケーシングがアルミニウムから鋳造されている。このことは、鋼鋳物から成るクランクケーシングに比べて、重量の著しい低減を招く。鋼鋳物から製作されたクランクケーシングに比べて、約４０％〜５０％の重量節約が得られる。これによって、空気圧縮機を支持する車両の重量も有利に低減される。このことは、燃料消費率に有利に影響を与える。
【０００５】
さらに、鋳造されたアルミニウムの比熱伝導率が、鋳造された鋼の比熱伝導率よりも約６０倍高く、これによって、運転中に発生した熱を、特にクランクケーシングの少なくとも１つの冷媒通路内に案内された冷媒により良好に導出することができる。
【０００６】
さらに、クランクケーシングが、冷媒を案内するための少なくとも１つの通路を有している。この手段は空気圧縮機の運転温度を低下させ、これによって、この空気圧縮機がより高い寿命を有している。この冷媒通路は、少なくとも部分的にクランクケーシング内に埋め込まれた少なくとも１つの管によって形成される。
【０００７】
本発明によれば、作業シリンダの間のクランクケーシングの領域に冷媒を供給するために、管が複数の巻条で数字の「８」の形に曲げ加工されている。これによって、この領域も冷却される。このことは、空気圧縮機の寿命に有利に影響を与える。この場合、この領域に冷媒を供給するための数字の「８」の形への管の曲げ加工は簡単な手段を成している。
【０００８】
従属請求項によって、請求項１に記載した本発明の有利な改良形が可能となる。
【０００９】
冷媒通路を、シリンダカバーに設けられた冷媒通路によって、クランクケーシングとシリンダカバーとの共通の冷媒循環路の範囲内で引き続き案内することが可能となるようにするために、冷媒通路がシリンダカバーに対する接触面に外向きに開口している場合には、このことが、接触面におけるシール問題に繋がる恐れがある。したがって、クランクケーシングの冷媒通路は、有利には、クランクケーシングの、シリンダカバーに対する接触面と異なる面に外向きに開口していて、この場合、外部から別個の接続によってシリンダカバーの冷媒通路に接続することができる。
【００１０】
たとえば、冷媒通路が開口する、シリンダカバーに対する接触面と異なるクランクケーシング面は、端面によって形成される。この端面は、クランクシャフトに対してほぼ垂直に配置されている。この場合、冷媒通路の流入通路と戻し通路とは、この端面に形成される。
【００１１】
１つの改良形によれば、クランクケーシングの少なくとも１つの冷媒通路が、シリンダカバーに対応配置された冷媒通路も含む冷媒循環路に組み込まれていてよい。両冷媒通路は冷媒循環路で並列にまたは直列に接続されていてよい。
【００１２】
特に有利には、冷媒通路が、アルミニウムと異なる材料から製作された少なくとも１つの管によって形成される。有利には、この管が鋼から成っていて、冷間変形加工されているかまたは温間変形加工されている。
【００１３】
特に有利には、クランクケーシングが、クランクシャフトの中心軸線を有する分離平面で２つのクランクケーシング部材に分割されている。このことは、１つには、クランクケーシングの簡単な組付けおよび製造をもたらす。
【００１４】
この場合、もう１つには、一方のクランクケーシング部材の接触面に、周方向で開放したオイル通路を形成することができる。このオイル通路はクランクシャフト支承部を少なくとも１つの別のクランクシャフト支承部にオイル供給のために接続する。さらに、この場合、周方向で開放したオイル通路は、両クランクケーシング部材の結合によって閉鎖することができ、一方のクランクケーシング部材において端面側でオイル供給のための接続部に開口することができる。したがって、オイル通路を製作するためには、鋳造プロセスの間に中子が使用される。この中子は鋳造過程後に簡単に取り出すことができる。当然ながら、一方のクランクケーシング部材を他方のクランクケーシング部材に組み付けることによって、オイル通路が周方向で密に閉鎖される。たとえば、両クランクケーシング部材はタイロッドによって互いに結合され、センタリングマンドレルによって互いにセンタリングされる。
【００１５】
特に有利には、クランクケーシングに全てのクランクシャフト支承部が端面側で形成されていて、分離平面によって分割されている。
【００１６】
最良の事例では、上側のクランクケーシング部材が、少なくとも１つの冷媒通路と、クランクシャフト支承部のそれぞれ上側の部分とを備えていて、ピストンを案内するすくなくとも１つのシリンダを有している。これに対して、下側のクランクケーシング部材は、少なくとも１つのオイル通路と、クランクシャフト支承部のそれぞれ下側の部分とを有している。
【００１７】
冷媒通路として少なくとも１つの管が埋め込まれたクランクケーシングを備えた空気圧縮機を製作するための方法は、少なくとも以下のステップ：すなわち、
ａ）少なくとも１つの管を空気圧縮機のクランクケーシングの冷媒通路の少なくとも一区分に応じて成形し、
ｂ）作業シリンダの間のクランクケーシングの領域に管によって冷媒を供給するために、この管を複数の巻条で数字の「８」の形に曲げ加工し、
ｃ）少なくとも１つの管をクランクケーシングの少なくとも１つのクランクケーシング部材に対する鋳型内に位置決めし、
ｄ）クランクケーシングの少なくとも１つのクランクケーシング部材をアルミニウムから、クランクケーシングの少なくとも１つのクランクケーシング部材内への少なくとも１つの管の少なくとも部分的な埋込み下で鋳造する：
によって特徴付けられている。
【００１８】
この手段は、直接、すなわち、相応の中子を設けることによってクランクケーシング内に埋め込まれた冷媒通路に比べて著しい利点をもたらす。なぜならば、このような事例では、冷媒通路案内において、鋳造中子の鋳造技術的に可能な配置が考慮されなければならず、これによって、冷媒通路をクランクケーシングの最適な冷却の基準に従って設計することができない恐れがあるからである。これに対して、上述した方法は、管を最適な冷媒通路経過に応じて成形するかもしくは曲げ加工することを許容する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の有利な実施形態による空気圧縮機のクランクケーシングの斜視図である。
【図２】空気圧縮機のクランクケーシングに用いられる、鋼管から巻成された冷媒通路の斜視図である。
【図３】空気圧縮機のクランクケーシングに用いられる、鋼管から巻成された別の実施形態による冷媒通路の斜視図の斜視図である。
【図４】図２に示した組み込まれた冷媒通路を備えた部分破断したクランクケーシングの斜視図である。
【図５】図３に示した組み込まれた冷媒通路を備えた図１の部分破断したクランクケーシングの斜視図である。
【図６】図１に示したクランクケーシングを備えた空気圧縮機の横断面図である。
【図７】図１のクランクケーシングの斜視的な分解図を下方から見た図である。
【００２０】
実施例の説明
図１には、本発明の有利な実施例による空気圧縮機のうち、二分割式のクランクケーシング１だけが示してある。このクランクケーシング１は分離平面２に沿って分割されている。この分離平面２は、図６に示した、クランクケーシング１を通して滑り支承シェル４に支承されたクランクシャフト５の中心軸線３を有していて、ピストン運動に対して垂直に配置されている。クランクケーシング１は下側部材６と上側部材８とを有している。この上側部材８内には、たとえば２つのピストン９，１１を案内するための２つの作業シリンダ１０，１２が形成されている。両ピストン９，１１は、公知の形式でコネクティングロッド１３，１５を介してクランクシャフト５と協働する。図６には、同じくシリンダカバー１７も示してある。このシリンダカバー１７は、上側部材８の平らな上側の接触面１４に載着され、少なくとも流入弁と流出弁とを有している。さらに、シリンダカバー１７には、少なくとも１つの冷媒通路が形成されている。
【００２１】
特に有利には、クランクケーシング１に全てのクランクシャフト支承部１９，２１が形成されている。図示の事例では、２つのクランクシャフト支承部１９，２１が、それぞれ端面側の半円形の開口として上側部材８と下側部材６とに形成されていて、分離平面２によって分割されている。
【００２２】
有利な実施形態によれば、クランクケーシング１に、冷媒、たとえば空気または液状の冷媒を案内するための少なくとも１つの冷媒通路１６が形成されている。この冷媒通路１６は、有利には、シリンダカバー１７の冷媒通路も含む共通の冷媒循環路の構成要素である。
【００２３】
図１の実施形態によれば、冷媒通路１６はシリンダカバー１７に対する上側部材８の接触面１４内に形成されていて、この接触面１４に向かって周方向で開放しており、これによって、冷媒通路１６がシリンダカバー１７の載着時に周方向で密に閉鎖される。さらに、下側部材６では、オイル通路１８が、有利には上側部材８に対する接触面７内に形成されている。
【００２４】
クランクケーシング１の上側部材８と下側部材６とはアルミニウムから、有利にはダイカスト法、重力金型鋳造法または砂型鋳造法により鋳造されている。この場合、図１の実施形態によれば、たとえば鋳造過程後に取り出される相応の鋳造中子が設けられることによって、冷媒通路１６が成形される、すなわち、鋳造プロセスの途中に上側部材８と一緒に鋳造される。
【００２５】
図２〜図５に示した別の実施形態によれば、クランクケーシング１の冷媒通路１６が、有利には管２４によって形成される。この管２４は、アルミニウムと異なる材料から製作されていて、クランクケーシング１内に、たとえばほぼ完全に埋め込まれている。管２４は、有利には少なくとも１つの鋼管から成っている。この鋼管は、クランクケーシング１の上側部材８に配置された冷媒通路１６の所望の経過に応じて曲げ加工されている。
【００２６】
このような管２４に対する１つの例が図２に示してある。この場合、管２４は、有利には一体に形成されていて、両作業シリンダ１０，１２の周面に相応に成形された２つの領域２６を有している。冷却作用を改善するためには、複数の管巻条２８が互いに重なり合ってまたは相並んで配置されていてよい。図２の実施形態によれば、管２４が２つの巻条２８を有している。この場合、管２４の両端片３０，３２は直接隣接して相並んで配置されていて、流入通路３０もしくは戻し通路３２を形成している。この実施形態では、両作業シリンダ１０，１２の間の領域３４で冷媒通路による冷却が行われていない。
【００２７】
これに対して、図３の実施形態による管２４は、作業シリンダ１０，１２の間の領域３４にも管２４によって冷媒が供給されるように曲げ加工されている。このためには、管２４が同じく複数の巻条２８で数字の「８」の形に曲げ加工される。この場合、やはり両端部３０，３２が、クランクケーシング１の上側部材８の同じ端面３６に開口しているかもしくは、図４および図５に示したように、この端面３６から進出している。図４の実施形態では、図２に示した管２４がクランクケーシング１の上側部材８内に埋め込まれており、図５の実施形態では、図３に示した管２４がクランクケーシング１の上側部材８内に埋め込まれている。
【００２８】
特に管２４の流入通路３０も戻し通路３２も、クランクケーシング１の上側部材８とシリンダカバー１７との上側の接触面１４に開口しておらず、この面１４と異なる面、有利には上側部材８の一方の端面３６の上側の領域に開口している（図４参照）かまたは戻し通路３２がそこに開口していて、流入通路３０が上側部材８の一方の側面３８に開口している（図５参照）かまたは逆の配置事例も可能である。当然ながら、両端部３０，３２が上側部材８の一方の側面３８に開口していてもよい。
【００２９】
部分的に破断した図４および図５からも明らかであるように、管２４は完全にクランクケーシング１の上側部材８内に組み込まれている。この場合、流入通路３０もしくは戻し通路３２としての端部だけが、たとえば僅かに上側部材８から突出しており、これによって、有利にはシリンダカバー１７の１つまたはそれ以上の冷媒通路も含む冷媒循環路への接続可能性が提供される。
【００３０】
したがって、クランクケーシング１を製作するためには、まず、のちの冷媒通路１６を成す管２４が所望の冷媒通路経過に応じて、有利には鋼管２４の冷間変形加工または温間変形加工によって成形される。その後、更なるステップにおいて、管２４がクランクケーシング１の上側部材８に対する鋳型内に位置決めされ、これによって、管２４が、鋳造したいクランクケーシング１内に、このクランクケーシング１に対する形成したい冷媒通路１６の位置に相当する位置をとる。次いで、クランクケーシング１の上側部材８が、上述した方法の１つにより鋳造される。この場合、管２４がクランクケーシング１内、ここでは、クランクケーシング１の上側部材８内に埋め込まれ、これによって、そこに形状接続的に保持される。
【００３１】
最終的にシリンダカバー１７が組み付けられ、クランクケーシング１とシリンダカバー１７との冷媒通路１６が互いに直列にまたは並列に接続される。
【００３２】
冷媒通路１６の択一的な製作法によれば、この冷媒通路１６が、慣用の形式で鋳造プロセスの間に中子を設けることによって製作されてもよい。アルミニウムから鋳造された冷媒通路１６の高い耐性を保証するためには、次いで、この冷媒通路１６の内側の周面が、侵食性のかつ高い温度下にある冷媒に対して耐性を有するコーティング層、たとえばニッケル、炭素、シリコーンおよび／または鋼を含有したコーティング層を備えてもよい。鋳造された冷媒通路１６の半径方向内側の表面の表面処理も可能であり、これによって、そこに、たとえば窒化アルミニウムが形成される。
【００３３】
すでに述べたように、分離平面２の領域における一方のクランクケーシング部材の接触面７内、有利には、上側部材８に対する下側部材６の接触面７内には、周方向で開放したオイル通路１８が形成されている。このオイル通路１８は一方のクランクシャフト支承部１９を他方のクランクシャフト支承部２１にオイル供給のために接続している。この場合、下側部材６への上側部材８の組付け時に、周方向で開放したオイル通路１８が密に閉鎖される。有利には、このオイル通路１８は下側部材６に端面側で、すなわち、下側部材６の、クランクシャフト５に対する開口を有する端面４０に開口していて、そこに、オイル通路１８へのオイル供給のための接続部４２，４３（送り通路、戻し通路）を形成している。オイル通路１８を製作するためには、鋳造プロセスの間、有利には中子が使用される。この中子は鋳造過程後に下側部材６から再び取り出される。
【００３４】
上側部材８と下側部材６とは、たとえばねじ山付きタイロッド４４によって互いに結合される。このねじ山付きタイロッド４４は、図７から明らかであるように、下側部材６に設けられた貫通孔２２を貫いて突出し、上側部材８に設けられたねじ山付き孔内にねじ込み可能である。上側部材８に対する下側部材６のセンタリングは、たとえばセンタリングマンドレル（図示せず）によって行われる。上側部材８と下側部材６との間のシーリングは、たとえばシリコーンまたはシアノアクリレートを含有したシール材料の形の、分離平面２に使用される液状シールによって行うことができる。上側部材８と下側部材６との組立て後、一般的にさらにクランクシャフト支承部１９，２１の切削加工が必要となる。その後、このクランクシャフト支承部１９，２１内に、前製造された滑り支承シェル４が挿入される。
【００３５】
したがって、上側部材８が、少なくとも１つの冷媒通路１６と、クランクシャフト支承部１９，２１のそれぞれ１つの上側の部分とを備えていて、ピストン９，１１を案内する少なくとも１つの作業シリンダ１０，１２を有している。これに対して、下側部材６は、クランクシャフト支承部１９，２１へのオイル供給のための少なくとも１つのオイル通路１８と、クランクシャフト支承部１９，２１のそれぞれ下側の部分とを有している。
【符号の説明】
【００３６】
１  クランクケーシング、  ２  分離平面、  ３  中心軸線、  ４  滑り支承シェル、  ５  クランクシャフト、  ６  下側部材、  ７  接触面、  ８  上側部材、  ９  ピストン、  １０  作業シリンダ、  １１  ピストン、  １２  作業シリンダ、  １３  コネクティングロッド、  １４  接触面、  １５  コネクティングロッド、  １６  冷媒通路、  １７  シリンダカバー、  １８  オイル通路、  １９  クランクシャフト支承部、  ２１  クランクシャフト支承部、  ２２  貫通孔、  ２４  管、  ２６  領域、  ２８  管巻条、  ３０  端片、  ３２  端片、  ３４  領域、  ３６  端面、  ３８  側面、  ４０  端面、  ４２  接続部、  ４３  接続部、  ４４  ねじ山付きタイロッド
【国際調査報告】
2010502881.tif 000010
2010502881.tif 000011
2010502881.tif 000012
2010502881.tif 000013