本發(fā)明涉及一種包括殼體和柱狀插入件的、密封的組件。

背景技術(shù)：

用于發(fā)動機和壓縮機的曲柄殼體常常由輕質(zhì)的軟材料例如鋁制成。這些材料不適用于缸工作面，活塞沿著所述缸工作面滑動。因此，將由更硬的材料制成的缸套筒插入到曲柄殼體中的相應(yīng)缸孔中，活塞在發(fā)動機或壓縮機運行時沿著所述缸套筒滑動。在此有必要的是，將缸套筒相對曲柄殼體來密封。當(dāng)缸套筒與曲柄殼體一起圍成一冷卻通道時，這尤其是適用的。

缸套筒通常要么以松配合要么以壓配合插入到曲柄殼體中。在松配合的情況下缸套筒會在之后的運行中在曲柄殼體內(nèi)部運動，這對密封性產(chǎn)生負面影響。在壓配合的情況下可能使安置在缸套筒與曲柄殼體之間的密封部(o型環(huán))受機械損傷，這在將缸套筒裝配到曲柄殼體中之后無法再進行檢驗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種包括殼體和柱狀插入件的、具有改進的密封的組件。

該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過一種根據(jù)獨立權(quán)利要求所述的組件來解決。其它的有利構(gòu)型由引用到該獨立權(quán)利要求的從屬權(quán)利要求來得出。

在本發(fā)明的范圍內(nèi)開發(fā)一種包括具有接收部或開口的殼體和柱狀插入件的組件，所述插入件通過至少一個過盈配合裝配到接收部或開口中。柱狀不僅理解為圓柱。該柱也可以具有橢圓或多邊形的底面。

根據(jù)本發(fā)明，插入件具有繞轉(zhuǎn)的槽，從而所述插入件通過插入件和/或殼體的材料相對殼體既固定又液密和/或氣密地被密封，所述材料在裝配到槽中時受擠壓。

槽的橫截面可以具有每個任意的形狀。能夠最容易制造的是具有經(jīng)倒圓的橫截面的槽，例如具有0.5到1.5mm之間的曲率半徑。然而v型槽或其它具有多邊形橫截面的槽，例如矩形槽，也是允許的。

認(rèn)識到，在過盈配合的情況下原則上插入件和/或殼體的材料被擠出。根據(jù)本發(fā)明所設(shè)置的槽提供了一個受限定的地點，這種材料可以優(yōu)選流動到該地點上。在結(jié)束裝配之后插入件通過處于槽中的材料一方面相對殼體來鎖定。另一方面，這種材料同時作用為插入件與殼體之間的密封部。壓配合區(qū)域中的單獨的密封部變得多余。

插入件到殼體中的裝配可以通過全力將插入件壓入到接收部或開口中、通過加熱殼體并接著引入插入件或通過兩個措施的組合來引起。

有利地，插入件是具有敞開的底面和/或頂面的空心柱體。然后所述插入件例如適合作為用于活塞的工作面，所述活塞在發(fā)動機中由插入件(缸套筒)中的介質(zhì)來驅(qū)動，或反之在壓縮機中，所述壓縮機密封處于缸套筒中的介質(zhì)?？招闹w原則上具有一外壁。

有利地，槽具有插入件外壁厚度的5％與15％之間范圍內(nèi)的深度。這是以下內(nèi)容之間的最優(yōu)妥協(xié)：

·插入件與殼體之間的固定的穩(wěn)定性，該穩(wěn)定性隨著槽的深度增加而增加；

·插入件與殼體之間的密封的品質(zhì)，該品質(zhì)在一確定的深度之上按趨勢減??；以及

·這些外壁的穩(wěn)定性，該穩(wěn)定性隨著槽的深度增加也按趨勢減小。

有利地，插入件的一外壁和殼體的一內(nèi)壁液密和/或氣密地包圍一空間。這樣的空間可以例如能夠由冷卻介質(zhì)流過。該空間基本上能夠比在所有側(cè)上由殼體自身包圍的冷卻空間更容易制造：如果殼體是鑄造而成的，則完全由殼體包圍的冷卻空間必須在鑄造時通過沙子或類似器件來保留。困難的是，在鑄造之后將該沙子完全移除，由此沙子不到達冷卻回路中并且例如使泵受損傷。此外，這樣的冷卻空間的連接是穿過殼體的壁向外的并且該連接的封閉件是容易泄漏的。如果與此相反通過插入件來構(gòu)成冷卻空間的壁，則作為唯一的附加的制造步驟，在殼體上有必要對相應(yīng)的自由空間進行鉆孔。

該原理不僅可以在發(fā)動機和壓縮機中應(yīng)用。而且可以由此有利于熱交換器。在根據(jù)本發(fā)明的熱交換器中，不僅插入件與殼體之間的空間而且插入件分別能夠由液態(tài)或氣態(tài)介質(zhì)流過，從而熱能夠穿過插入件的壁在兩個介質(zhì)之間進行交換。例如插入件可以是能夠由熱氣流過的，并且插入件與殼體之間的空間可以是能夠由冷卻介質(zhì)流過的。根據(jù)本發(fā)明而改進的密封與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過o型環(huán)所進行的密封相比相對于交變的溫度是大大穩(wěn)定的。

有利地，插入件由比殼體更硬的材料制成。則在將插入件引入到殼體中時優(yōu)選將殼體的材料擠出。該材料擠入到插入件上的槽中并且鉤住該槽。然后不僅插入件相對殼體的機械鎖定而且密封都是特別好的。

例如殼體可以由鋁制成，并且插入件可以由鑄鐵、鋼、銅合金或過共晶的鋁制成。則曲柄殼體可以例如由輕質(zhì)的鋁制成，而不必取消所提及的缸工作面上的硬質(zhì)材料的優(yōu)點。

有利地，槽具有一寬度，所述寬度處于槽的深度的三至五倍范圍內(nèi)。這是插入件與殼體之間的機械鎖定的穩(wěn)定性與密封的品質(zhì)之間的最優(yōu)妥協(xié)，該穩(wěn)定性隨著槽的寬度增加而按趨勢變得更好，該品質(zhì)在最優(yōu)寬度之上按趨勢變得更差。

出于相同的考慮，槽的深度在0.4mm與1mm之間，優(yōu)選在0.4mm與0.8mm之間。

在本發(fā)明的一個特別有利的構(gòu)型中，殼體構(gòu)造為發(fā)動機或壓縮機的曲柄殼體，并且插入件構(gòu)造為缸套筒。這種構(gòu)型解決了本文開頭所述的在缸套筒與曲柄殼體之間壓配合的情況下的問題。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)原則上存在有以下問題：在壓配合的情況下缸套筒無論如何都留下行程軌跡到殼體材料中，其中，由于相對變形而產(chǎn)生不密封性。通過根據(jù)本發(fā)明所設(shè)置的槽，設(shè)置一受限定的地點，擠出材料游移到所述地點上。通過將該自由空間布置在插入件上，也優(yōu)選擠出殼體的材料。更好的機械鎖定使得缸套筒在運行中不再在曲柄殼體內(nèi)部運動。因而在之后的運行中也不再引起至今已知的缸中軸線相對曲柄軸軸線的失調(diào)。兩個軸線恰好保留在一個平面中。成槽的形式的自由空間使得，殼體材料的擠出不再如迄今那樣造成缸孔的形變。此外，通過缸套筒與殼體之間的改進的機械鎖定保證，殼體在缸套筒裝配之后還可以在全周緣方面進行機械加工，而不破壞缸套筒相對殼體中的缸孔的校準(zhǔn)。即不再有必要的是，必須在結(jié)束缸套筒裝配之前結(jié)束所有在殼體上的機械加工步驟。尤其，可以在機械加工中消除缸套筒的上端部與殼體的上頂面之間的階梯。曲柄殼體的機械加工例如是需要的，以便構(gòu)型針對曲柄軸、法蘭或殼體的上頂面的支承件。此外有利地，缸套筒也可以自身在完成進行在曲柄殼體中的裝配之后進一步進行加工，以便在之后的運行中對它與活塞的配合間隙進行優(yōu)化。假如在殼體與缸套筒之間不設(shè)置有冷卻空間，則根據(jù)本發(fā)明的改進的密封部始終還是有利的：此時所述密封部防止缸套筒與殼體之間的連接發(fā)生不期望的油溢出。

不是所有的插入件(缸套筒)之間的接觸部位必須構(gòu)型為過盈配合(壓配合)。根據(jù)本發(fā)明所設(shè)置的壓配合可以也與其它配合類型進行組合。

通過擠入到槽中的材料所進行的密封可以通過引入液體密封部來進一步進行改進。

附圖說明

接下來根據(jù)附圖來闡釋本發(fā)明的主題，而不使本發(fā)明的主題由此受限。附圖示出：

圖1：用于壓縮機的具有冷卻通道的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的鑄鐵曲柄殼體。

圖2：作為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的插入件的缸套筒。

圖3：壓縮機的曲柄殼體，所述壓縮機具有作為插入件的缸套筒，所述插入件作為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的組件。

圖4：具有經(jīng)冷卻的殼體和由熱氣流過的插入件的熱交換器，所述插入件作為根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的組件。

具體實施方式

圖1a示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的、具有集成冷卻通道的壓縮機殼體的外視圖。該曲柄殼體1由鑄鐵制成。該曲柄殼體具有一個曲柄空間11以及兩個缸孔12a和12b。在缸孔12a和12b的區(qū)域中，殼體外壁中的開口13a，13b和13c通至集成到殼體中的冷卻通道。

圖1b是圖1a中所示出的曲柄殼體的垂直于曲柄空間11軸線的剖面圖。剖切平面在中間將缸孔12b分開。曲柄殼體壁中的開口13b和13d在該視圖中通過塞子14b和14d來封閉，所述開口通至冷卻通道15b和15d。用于運行所必需的缸套筒在該視圖中仍未加入。

為了能夠鑄造冷卻通道15b和15d，相應(yīng)的由沙子制成的鑄模是必要的。在制造之后要仔細注意的是，將沙子完全從冷卻通道15b和15d中移除，因為所述沙子否則可能滲入到發(fā)動機中并且有可能能夠使水泵受損傷。此外，開口13b和13d通過塞子14b和14d的封閉是關(guān)于密封的一個重點，所述密封經(jīng)常使附加的液體密封變得需要。此外不可能的是，將曲柄殼體1的材料改為高壓鑄造的鋁，因為在此無法制造冷卻通道15b和15d。替代的設(shè)計可以在最大程度上解決這些問題，然而僅在引起其他問題的情況下：即經(jīng)常出現(xiàn)缸套筒的上端部與殼體1的上頂面之間的階梯，所述階梯對缸頭相對頂面的密封產(chǎn)生負面影響。

缸套筒可以以兩個不同的方式插入到缸空間12b中：要么通過松配合要么通過壓配合。松配合具有以下缺點：缸套筒在后期的運行中由于熱膨脹或由于機械應(yīng)力而可以在缸孔12b內(nèi)部運動。在壓配合的情況下，使缸套筒相對缸孔12b密封的o型環(huán)可能由于組裝時的機械力作用而受損傷，這在組裝之后無法再進行檢驗。

圖2示出缸套筒，所述缸套筒在本發(fā)明的一個實施例中設(shè)置為插入件。在區(qū)域a中示出穿過缸套筒壁的橫截面。區(qū)域b示出外壁的輪廓圖。區(qū)域c示出內(nèi)壁的輪廓圖。

缸套筒2的內(nèi)壁具有槽21，所述槽放大地示出。所述槽具有經(jīng)倒圓的橫截面，該橫截面具有1mm的半徑r和0.5mm的深度d。在之后借助于壓配合將缸套筒插入到缸孔中時，材料從缸孔的壁中擠出到該槽21中并且鉤住該槽。由此缸套筒2一方面機械鎖定在曲柄殼體1中。另一方面所述缸套筒相對缸孔12a，12b的內(nèi)壁被密封。缸套筒通過壓配合貼靠在缸孔上的區(qū)域以標(biāo)記23來表示。

圖2所示出的實施例利用缸套筒與缸孔的內(nèi)壁之間的改進的密封，以便簡化并改進缸套筒的冷卻。為此，缸套筒的內(nèi)壁具有留空22，所述留空結(jié)合缸孔12a，12b的內(nèi)壁上的相對應(yīng)的留空構(gòu)造冷卻通道。在該冷卻通道下方，缸套筒通過壓配合以槽21相對缸孔的內(nèi)壁進行密封。在冷卻通道上方，缸套筒以區(qū)域24貼靠在缸孔的內(nèi)壁上。在該區(qū)域中設(shè)置有一另外的槽25，傳統(tǒng)的o型環(huán)插入到所述另外的槽中以相對缸孔12a，12b的內(nèi)壁進行密封。因為缸套筒已經(jīng)在區(qū)域23中通過壓配合相對缸孔12a，12b而機械鎖定，所以在區(qū)域24中不再需要另外的壓配合。在區(qū)域24中作用的力因此不是如此之大，使得插入到槽25中的o型環(huán)在缸套筒插入到曲柄殼體中時受機械損傷。

曲柄殼體有利地在鑄造之后首先僅設(shè)有缸孔12a和12b并且在缸套筒2插入之后才進一步被加工。缸套筒2的插入可以通過應(yīng)用機械力、通過加熱曲柄殼體或通過兩個措施的組合來執(zhí)行。

圖3示出在本發(fā)明的意義下用于壓縮機的曲柄殼體的一個實施例。圖3是穿過和圖1中一樣的相同平面的剖面圖。曲柄殼體1由高壓鑄造的鋁制成。缸套筒2根據(jù)圖2插入到它的缸孔12b中。它的在圖2中示出的留空22與缸孔12的內(nèi)壁中的留空32相對應(yīng)，以便構(gòu)成用于對缸套筒2進行液體冷卻的冷卻通道。留空32可以例如通過以下方式來制造：缸孔12b在它的上區(qū)域中通過一另外的具有稍稍更大直徑的孔來擴開。冷卻通道32向下通過區(qū)域23來密封，在該區(qū)域中，缸套筒通過壓配合貼靠在缸孔12b的內(nèi)壁上。此處，中央的密封元件是處于缸套筒外壁中的、布置在區(qū)域31中的槽21。如在局部放大圖中所示出的，缸孔12b的壁材料通過應(yīng)用機械力而擠出到槽21中并且鉤住該槽。由此缸套筒2機械鎖定在缸孔12b內(nèi)部并且同時被密封。在冷卻通道32上方，缸套筒2以它的區(qū)域24松動地配合到缸孔12b的內(nèi)壁中。此處通過傳統(tǒng)的o型環(huán)26進行密封，所述o型環(huán)在另外的槽25中安置在缸套筒外壁中的區(qū)域24中。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，該曲柄殼體提供了多個優(yōu)點：首先是該曲柄殼體明顯輕于鑄鐵的曲柄殼體，因為該曲柄殼體由鋁制成。取消了必須制造完全通過曲柄殼體的材料包圍的冷卻通道15b和15d的必要性，從而實現(xiàn)了從鑄鐵到較輕的鋁的改換。冷卻通道15b和15d的功能通過冷卻通道32來代替，該冷卻通道與缸套筒的外壁上的相應(yīng)的留空22相對應(yīng)。附加的重量節(jié)省由此產(chǎn)生，為了構(gòu)造冷卻通道而完全不必使用附加的材料；相反僅從總歸已存在著的構(gòu)件中分別取走材料。具有牢固鎖定的缸套筒2的曲柄殼體1可以針對進一步的機械加工來如此處理，就像曲柄殼體1和缸套筒2是由鑄件制成的那樣。可以安置用于曲柄軸、法蘭以及缸頭的支承件，而不使缸套筒2再次在缸孔12b內(nèi)部移動。缸套筒2自身也還可以例如通過鉆孔或珩磨來進行機械加工，而不使缸套筒在缸孔12中移動。在每個機械加工中，也在區(qū)域31中通過槽21和滲入到該槽中的材料而在全周緣方面得到密封。

當(dāng)曲柄殼體1不是經(jīng)水冷的時，則缸套筒2與缸孔12b之間的改進的密封的優(yōu)點也是能夠利用的。密封部31此時防止油從曲柄空間11中溢出。

圖4示出作為針對根據(jù)本發(fā)明組件的另外的實施例的熱交換器。所述熱交換器包括鋁殼體51，所述鋁殼體能夠由液態(tài)冷卻介質(zhì)54流過，并且插入到該殼體51中的柱狀管52由較硬的材料制成，所述柱狀管能夠由較熱的介質(zhì)、尤其由熱氣流過。用于管52的硬質(zhì)材料可以例如是鑄鐵、鋼或銅合金。管52的外壁在相對于殼體51的接觸部位上分別具有一個繞轉(zhuǎn)的槽53。管52分別通過壓配合插入到殼體51中。如在局部放大圖中所表明的，殼體51的較軟的材料在機械接合時滲入到管52上的槽53中并且鉤住該槽。該效應(yīng)也?？梢员粸椤盎貜椥?yīng)”。通過根據(jù)本發(fā)明所設(shè)置的槽所進行的對壓配合的改進不僅改進了管52相對殼體51的機械鎖定而且尤其改進了熱介質(zhì)55相對冷卻液體54的密封。該密封由于高的溫度差和持續(xù)的溫度交變而產(chǎn)生特別強的應(yīng)力到熱交換器上。