DE102016001595A1

DE102016001595A1 - Hubkolbenmaschine, insbesondere zwei- oder mehrstufiger Kolbenkompressor, Druckluftversorgungsanlage, Druckluftversorgungssystem und Fahrzeug, insbesondere PKW mit einer Druckluftversorgungsanlage

Info

Publication number: DE102016001595A1
Application number: DE102016001595.0A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hinz; Marco Seeger
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2016-02-11
Filing date: 2016-02-11
Publication date: 2017-08-17
Also published as: WO2017137144A8; WO2017137144A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine (400), insbesondere zwei- oder mehrstufiger Kolbenkompressor (400), aufweisend: – wenigstens einen ersten Zylinder (420) sowie wenigstens einen dem ersten Zylinder (420) zugeordneten ersten Kolben (K1) und wenigstens einen zweiten Zylinder (410) sowie wenigstens einen dem zweiten Zylinder (410) zugeordneten zweiten Kolben (K2), wobei im Betrieb die Kolben (K1, K2) in einem jeweiligen Zylinderhubraum (411, 421) des jeweiligen Zylinders (410, 420) ausgelenkt werden, – eine im Betrieb antreibbare Kurbelwelle (430) mit einem exzentrischen Kurbelwellenzapfen (432) und einer Antriebswellen-Kopplung (431), die zum Ankoppeln einer Antriebswelle (501) eines Antriebsmotors (M) zum Antreiben der Kurbelwelle (432) ausgebildet ist, – ein zum Auslenken des ersten Kolbens (K1) ausgebildetes erstes Pleuel (P1), – ein zum Auslenken des zweiten Kolbens (K2) ausgebildetes zweites Pleuel (P2), und – einen fest mit dem ersten Pleuel (P1) verbundenen Lagerbolzen (L2B), um den das zweite Pleuel (P2) drehbeweglich ist, wobei das erste Pleuel (P1) mittels wenigstens einem ersten Pleuellager (L1) direkt am Kurbelwellenzapfen (432) gelagert ist und mittels dem exzentrischen Kurbelwellenzapfen (432) bewegbar ist und das zweite Pleuel (P2) mittels dem Lagerbolzen (L2B) bewegbar ist und wobei das zweite Pleuel (P2) zwei Pleuelteile (P2a, P2b) mit einem Zwischenraum (ZR) zwischen diesen (P2a, P2b) aufweist, wobei wenigstens ein Pleuelteil (P1a) des ersten Pleuels (P1) in dem Zwischenraum (ZR) angeordnet ist und wobei zwischen dem Lagerbolzen (L2B) und jedem der zwei Pleuelteile (P2a, P2b) des zweiten Pleuels (P2) wenigstens ein zweites Pleuellager (L2) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, insbesondere einen zwei- oder mehrstufigen Kolbenkompressor, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung eine Druckluftversorgungsanlage und ein Druckluftversorgungssystem sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein PKW, mit einer Hubkolbenmaschine, insbesondere mit einem Kolbenkompressor.
Eine Druckluftversorgungsanlage wird in Fahrzeugen aller Art, insbesondere zur Versorgung einer Luftfederanlage bzw. Luftfedersystemen eines PKWs oder eines Nutzfahrzeugs mit Druckluft, eingesetzt. Luftfederanlagen können auch Niveauregelungseinrichtungen umfassen, mit denen der Abstand zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau eingestellt werden kann. Eine Luftfederanlage eines eingangs genannten pneumatischen Druckluftversorgungssystems umfasst eine Anzahl von an einer gemeinsamen Leitung (Galerie) pneumatisch angeschlossenen Luftbälgen, die mit zunehmender Befüllung den Fahrzeugaufbau anheben und mit abnehmender Befüllung absenken können. Ein solches System wird beispielsweise in einem Geländefahrzeug und einem Sport-Utility-Vehicle (SUV) oder einem Nutz- oder Personentransportfahrzeug eingesetzt.
Zur Sicherstellung eines langfristen Betriebs der Druckluftversorgungsanlage weist diese einen Lufttrockner auf, mit dem die Druckluft zu trocknen ist. Dadurch wird die Ansammlung von Feuchtigkeit in dem Druckluftversorgungssystem vermieden, die ansonsten bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen zu ventilschädigender Eiskristallbildung und sonstigen unerwünschten Effekten in der Druckluftversorgungsanlage und in der Pneumatikanlage führen kann. Ein Lufttrockner weist ein Trockenmittel auf, üblicherweise eine Granulatschüttung, welche von der Druckluft durchströmbar ist, so dass die Granulatschüttung – bei vergleichsweise hohem Druck – in der Druckluft enthaltende Feuchtigkeit durch Adsorption aufnehmen kann. Es hat sich dabei oftmals bewährt, das Trockengranulat in einer Trocknerkartusche unterzubringen, die ein Trocknerbett zur Führung einer Druckluftströmung aufweist.
Eine Druckluftversorgungsanlage zur Verwendung in einem pneumatischen Druckluftversorgungssystem mit einer Pneumatikanlage, beispielsweise mit einer zuvor beschriebenen Luftfederanlage, wird mit Druckluft aus einer Druckluftzuführung betrieben, beispielsweise im Rahmen eines Druckniveaus von 5 bar bis 20 bar. Die Druckluft wird mittels eines Luftverdichters (Kompressor), vorliegend mit einer Hubkolbenmaschine, bevorzugt mit einem zwei- oder mehrstufigen Kolbenkompressor, der Druckluftzuführung zur Verfügung gestellt.
Bei einer Druckluftversorgungsanlage für ein Druckluftversorgungssystem in einem Fahrzeug ist die von dem Luftverdichter versorgte Druckluftzuführung einerseits zur Versorgung der Pneumatikanlage mit einem Druckluftanschluss pneumatisch verbunden und andererseits mit einem Entlüftungsanschluss pneumatisch verbunden. Über eine Entlüftungsventilanordnung kann die Druckluftversorgungsanlage und/oder die Pneumatikanlage durch Ablassen von Luft zum Entlüftungsanschluss hin entlüftet werden.
Der Antrieb der Hubkolbenmaschine im Luftverdichter (Kompressor) der Druckluftzuführung erfolgt regelmäßig mit einem Antriebsmotor, dessen Antriebsleistung über eine Kurbelwelle und ein oder mehrere Pleuel an einen oder mehrere Kolben des bevorzugt zwei- oder mehrstufigen Kolbenkompressors weitergegeben – ein Kolben läuft im Betrieb abgedichtet in einem Zylinder. Der Antrieb der Hubkolbenmaschine im Luftverdichter (Kompressor) der Druckluftzuführung kann auch beispielsweise mit einem Riemenantrieb erfolgen.
Auf diese Weise wird angesaugte Umgebungsluft oder aus einer anderen Druckluftquelle zugeführte Ansaugluft verdichtet. Grundsätzlich haben sich dazu sogenannte TWIN-Kolbenkompressoren bewährt; d. h. zwei-stufige Kolben-Kompressoren deren zwei Kolben über zwei diesen jeweils zugeordnete Pleuel angetrieben werden, welche wiederum genau entlang einer Zylinder-Achse, die bevorzugt exakt parallel und mittensymmetrisch zu Zylinderlaufflächen im Zylinderhubraum für den Kolben ausgerichtet verläuft, ausgerichtet sind.
Je nach angeforderter Dynamik und Druckbelastung kann ein solcher oder anderer zweistufiger oder mehrstufiger Kompressor im Betrieb zunehmende Betriebsgeräusche entwickeln, die – wie sich herausstellt – maßgeblich durch eine Körperschallübertragung durch den Pleueltrieb u. a. in den Antriebsmotor des Kompressors oder deren Gehäuse verursacht sein können. Wünschenswert ist es, eine verbesserte Akustik und einen gleichwohl verlässlichen Pleueltrieb in einem Kompressor in Form der genannten Hubkolbenmaschine zu realisieren. Dies soll insbesondere auch für einen besonders geringen Geräuschpegel im PKW-Bereich ausreichend sein.
DE 10 2004 020 104 offenbart in etwa einen TWIN-Kompressor mit symmetrisch gelagerten Doppelkolben für einen Verdichter, mit einem länglichen Kolbenträger, der an jedem Ende einen Kolben aufweist, und mit einem etwa parallel zum Kolbenträger verlaufenden Pleuel, das mittels eines Lagers auf einem Bolzen des Kolbenträgers drehbar gelagert ist und im Abstand davon mittels eines Pleuellagers auf einem Exzenter einer Antriebseinrichtung gelagert ist. Der Kolbenträger enthält in einem mittleren Bereich, der sich zwischen beiden Kolben erstreckt, einen zur frei beweglichen Aufnahme des Pleuels bemessenen Zwischenraum, in dem das Pleuel frei beweglich aufgenommen ist.
Es zeigt sich, wie von der Erfindung erkannt, dass Lösungen dieser Art Gefahr laufen, eine vergleichsweise hohe Schallentwicklung und m. E. Körperschallübertragungen durch den Pleueltrieb in den Kompressor-Antriebsmotor und damit auch nach außen zu verursachen.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, eine Hubkolbenmaschine, insbesondere einen zwei- oder mehrstufigen Kolbenkompressor, vorzugsweise TWIN-Kompressor, sowie eine Druckluftversorgungsanlage zum Betreiben einer Pneumatikanlage mit einer Druckluftströmung anzugeben, mittels der eine verbesserte Akustik und ein gleichwohl verlässlicher Pleueltrieb in einem Kolbenkompressor zu realisieren ist. Dies soll insbesondere auch für Geräuschpegelanforderungen im PKW-Bereich geeignet sein. Insbesondere sollen, im Rahmen einer akustischen Verbesserung, Körperschallemissionen eines Pleueltriebes in angrenzende, abstrahlende Bauteile, wie Elektromotor, Kurbeltrieb oder dergleichen Bauteile eines Luftverdichters (Kompressors) reduziert werden. Insbesondere soll die Druckluftversorgungsanlage vergleichsweise kompakt sein. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein entsprechendes Druckluftversorgungssystem und ein Fahrzeug mit dem Druckluftversorgungssystem, insbesondere für eine Luftfederanlage, anzugeben.
Die Aufgabe hinsichtlich der Hubkolbenmaschine wird mit einer Hubkolbenmaschine, insbesondere mit dem zwei- oder mehrstufigen Kolbenkompressor, vorzugsweise TWIN-Kompressor, des Anspruchs 1 gelöst.
Diese weist auf:

– wenigstens einen ersten Zylinder sowie wenigstens einen dem ersten Zylinder zugeordneten ersten Kolben und wenigstens einen zweiten Zylinder sowie wenigstens einen dem zweiten Zylinder zugeordneten zweiten Kolben, wobei im Betrieb die Kolben in einem jeweiligen Zylinderhubraum des jeweiligen Zylinders ausgelenkt werden,
– eine im Betrieb antreibbare Kurbelwelle mit einem exzentrischen Kurbelwellenzapfen und einer Antriebswellen-Kopplung, die zum Ankoppeln einer Antriebswelle eines Antriebsmotors zum Antreiben der Kurbelwelle ausgebildet ist,
– ein zum Auslenken des ersten Kolbens ausgebildetes erstes Pleuel,
– ein zum Auslenken des zweiten Kolbens ausgebildetes zweites Pleuel, und
– einen fest mit dem ersten Pleuel verbundenen Lagerbolzen, um den das zweite Pleuel drehbeweglich ist,

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass
das zweite Pleuel zwei Pleueiteile mit einem Zwischenraum zwischen diesen aufweist, wobei wenigstens ein Pleuelteil des ersten Pleuels in dem Zwischenraum angeordnet ist und
wobei zwischen dem Lagerbolzen und jedem der zwei Pleueiteile des zweiten Pleuels wenigstens ein zweites Pleuellager angeordnet ist.
Eine feste Verbindung ist beispielsweise durch einen Pressverbund möglich. Unter einer direkten Lagerung ist zu verstehen, dass das Pleuel direkt über das Pleuellager durch den Kurbelwellenzapfen bewegt wird.
Die Aufgabe hinsichtlich der Druckluftversorgungsanlage wird mit einer Druckluftversorgungsanlage des Anspruchs 14 gelöst. Eine Druckluftversorgungsanlage zum Betreiben einer Pneumatikanlage, insbesondere einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines PKWs, mit einer Druckluftströmung, weist auf:

– eine Lufttrockneranordnung in einer Pneumatikhauptleitung, die eine Druckluftzuführung von einem Luftverdichter und einen Druckluftanschluss zu der Pneumatikanlage pneumatisch verbindet, und
– eine an die Pneumatikhauptleitung pneumatisch angeschlossene Ventilanordnung zur Steuerung der Druckluftströmung und einen Lufttrockner in der Pneumatikhauptleitung, wobei
– an die Druckluftzuführung ein Luftverdichter mit einer Hubkolbenmaschine, insbesondere ein zwei- oder mehrstufiger Kolbenkompressor, vorzugsweise TWIN-Kompressor, insbesondere der Ansprüche 1 bis 13 angeschlossen ist.

Die Aufgabe betreffend das Druckluftversorgungssystem wird mit einem Druckluftversorgungssystem des Anspruchs 15 gelöst. Die Erfindung führt auch auf ein Fahrzeug, insbesondere ein PKW-Fahrzeug, des Anspruchs 16.
Ein Druckluftversorgungssystem mit einer Pneumatikanlage und mit einer Druckluftversorgungsanlage dient zum Betreiben der Pneumatikanlage mit einer Druckluftströmung, insbesondere einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines PKWs, wobei die Pneumatikhauptleitung eine Druckluftzuführung von einem Luftverdichter mit einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einem zwei- oder mehrstufiger Kolbenkompressor, vorzugsweise TWIN-Kompressor, nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und einen Druckluftanschluss zu der Pneumatikanlage pneumatisch verbindet.
Ein Fahrzeug, insbesondere PKW, ist mit einer Pneumatikanlage, insbesondere einer Luftfederanlage, und einer Druckluftversorgungsanlage gemäß Anspruch 14 zum Betreiben der Pneumatikanlage mit einer Druckluftströmung versehen.
Eine Zylinder-Achse ist im Wesentlichen symmetrisch zu Zylinderlaufflächen für die Kolben in den Zylinderhubräumen des wenigstens einen Zylinders ausgerichtet. Unter einer Zylinder-Achse mit daran ausgerichteten Zylinderhubräumen ist insbesondere zu verstehen, dass die Zylinderlaufflächen an den Zylinderhubräumen eines Zylinders für den Kolben exakt parallel und symmetrisch zur Zylinder-Achse stehen.
Vorzugsweise ist der exzentrische Kurbelwellenzapfen – insbesondere auch die Antriebswellen-Kopplung – parallel zu einer senkrecht zur Zylinder-Achse ausgerichteten Wellen-Achse ausgerichtet; d. h. dass der Kurbelwellenzapfen und/oder ein diesen umgebendes Pleuellager senkrecht zur Zylinder-Achse steht.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass je nach angeforderter Dynamik und Druckbelastung bei einem Luftverdichter, ein zwei- oder mehrstufiger Kompressor, insbesondere ein zweistufiger TWIN Kompressor oder eine sonstige Hubkolbenmaschine im Betrieb zunehmend Betriebsgeräusche entwickelt, die – wie sich herausstellt – vor allem durch eine Körperschallübertragung durch den Pleueltrieb in den Kompressor-Antriebsmotor verursacht sein können. Die Körperschallanregungen führen zu höheren Luftschallanregungen des gesamten Systems, d. h. der Hubkolbenmaschine und der mit ihr verbundenen Komponenten bzw. Teile. Es tritt daher bei der gängigen Anordnung von Gleitlagern und Nadellagern zwischen erstem Pleuel und Lagerbolzen eine hohe Geräuschentwicklung auf. Es zeigt sich, wie von der Erfindung erkannt, dass die Betriebsgeräusche zum Teil durch im Stand der Technik konstruktiv erforderliche Pleuellagerspiele bedingt sind, die im Betrieb eine Verkippung bzw. Verschränkung der Pleuel gegeneinander verursachen können. Die gängige Anordnung bietet nur eine geringe Führung, wodurch die Parallelität aller Lagerachsen bei unterschiedlichen Lasten nicht sichergestellt werden kann. Dies kann unter anderem zu anschlagenden Lagern führen, die insbesondere eine inakzeptable psychoakustische Wirkung entfalten. Weiterhin wird auch der Verschleiß durch die Kippbewegungen erhöht.
Die Erfindung hat nun erkannt, dass durch die Anordnung von zwei zweiten Pleuellagern an zwei Pleuelteilen des zweiten Pleuels, eine verbesserte Akustik in einem Kompressor zu realisieren ist; auch mit einer insbesondere für einen PKW-Bereich akzeptablen niedrigen Geräuschentwicklung. Darüber hinaus ist das Konzept der vorliegenden Erfindung ebenfalls bevorzugt für ein Nutzfahrzeug (NFZ) oder Personentransport-Fahrzeug, insbesondere wenn bei diesem die Druckluftversorgungsanlage für vergleichsweise hohe Druckamplituden ausgelegt ist.
Wie von der Erfindung erkannt, sehen bisherige Lösungen – vereinfacht dargestellt – lediglich ein Kugellager oder Gleitlager zur Lagerung zwischen dem ersten Pleuel und dem Lagerbolzen vor, d. h. eine einfache Lagerung. Die Erfindung hat ferner erkannt, dass eine doppelte Lagerung um den Lagerbolzen herum zu einer verbesserten Führung und daraus resultierenden geringeren Verkippung der Pleuel führt. Das Lagerspiel insgesamt kann deutlich verringert werden. Dies ermöglicht eine Verringerung der Körperschallanregungen und führt daher auch zu einer Geräuschverringerung in der Hubkolbenmaschine und somit im gesamten System, beispielsweise im Fahrzeug wie einem PKW während des Betriebs.
Die Körperschallanregung kann insbesondere dadurch verringert werden, dass geringere Anschlaggeschwindigkeiten in den Kraftumschlagpunkten auftreten. Die Pleuellager werden abwechselnd radial auf Zug und Druck belastet. Zwischen den Maxima der Belastung gibt es einen kraftfreien Zeitpunkt, in dem das Pleuellagerspiel überbrückt wird. Umso größer das Pleuellagerspiel ist, desto mehr Geschwindigkeit bzw. Schwung ist im System beim Erreichen des entgegengesetzten Druck- bzw. Zugpunktes vorhanden.
Die Erfindung sieht vor das jeweils ein Kugellager oder Gleitlager an zwei durch einen Zwischenraum getrennten Pleuelteilen des zweiten Pleuels angeordnet werden, um so eine bessere Führung zu ermöglichen. Weiterhin ermöglicht die doppelte Lagerung die Reibungswärme zu reduzieren. Die Reibungswärme wird in diesem Fall auf zwei Pleuellager verteilt, die die Wärme ableiten können. Durch die Aufteilung der Wärmequellen an den Pleuellagern auf zwei voneinander durch einen Zwischenraum getrennte Pleuelteile des zweiten Pleuels, halbiert sich die abzuleitende Wärmemenge pro Pleuellager. Hierdurch wird es ermöglicht Kunststoffpleuel zu verwenden.
Die Erfindung ermöglicht insbesondere eine Optimierung des akustischen Verhaltens, insbesondere eines zweistufigen TWIN Kompressors, da die Kippbewegung des geschleppten Kolbens bzw. Pleuels verringert werden kann. Dies führt auch zu einer Verringerung des Verschleißes, insbesondere von Verdichterelementen. Weiterhin kann auch eine Lagerbelastung im Motor verringert werden, indem die Kippbewegung verringert wird und hierdurch die Anschläge der Pleuel geringer ausfallen.
Weiterhin ermöglicht die doppelte Lagerung eine Erhöhung bzw. Verlängerung des wirksame Hebelarms, insbesondere bezüglich der Verkippung der Pleuel. Bei gleichem Radialspiel treten daher geringere Kippspiele auf und bei gleichen Kippspielen sind größere Radialspiele zulässig. Dies ermöglicht es einfache und preiswerte Lagervarianten, insbesondere Gleitlager zu verwenden.
Die Erfindung ermöglicht es zwei zweite Pleuellager in Form von Gleitlagern zu verwenden. Hierdurch kann die Auflagefläche erhöht werden, wodurch weniger Flächenbelastung auftritt. Die Verwendung von Gleitlagern kann zudem kostengünstiger und leiser sein als die Verwendung eines Wälzlagers, da keine Rollgeräusche durch Wälzkörper wie Walzen, Rollen, Nadeln oder dergleichen auftreten.
Die im Rahmen einer Druckluftversorgungsanlage zur Verwendung in einem pneumatischen Druckluftversorgungssystem hier beschriebene Hubkolbenmaschine, insbesondere der Kolbenkompressor, kann jedoch grundsätzlich auch in anderen Anwendungsgebieten Verwendung finden, insbesondere dort wo – wie bei den genannten Druckluftversorgungsanlagen – flexibel und dynamisch vergleichsweise hohe Druckamplituden erzielt werden sollen. Insbesondere kann die Hubkolbenmaschine in einem Verdichter für eine PKW Fahrwerkregelung Verwendung finden. Weiterhin kann die Hubkolbenmaschine, insbesondere der Kolbenkompressor in einem mehrstufigen Verdichter mit mindestens zwei Verdichterstufen, die nach dem Schleppkolbenprinzip arbeiten, Verwendung finden. Die Erfindung kann des Weiteren Verwendung in einem Kolbenkompressor zur Versorgung von Luftfederfahrwerken und Liftachsen, insbesondere in PKW Fahrzeugen finden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, dass oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
Ein Pleuel kann starr ohne Gelenklager oder auch gelenkig, insbesondere mit Gelenklager, ausgebildet sein. Ein Kolben kann am Pleuel gehaltert, gehalten oder an dem Pleuel einstückig ausgebildet sein. Der Kolben ist bevorzugt an dem Pleuel angeformt, fest verbunden oder mittels einer Kolbenhalterung gehalten.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist das zweite Pleuel mittels den zwei zweiten Pleuellagern und dem Lagerbolzen indirekt am Kurbelwellenzapfen gelagert. Unter einer indirekten Lagerung ist zu verstehen, dass das Pleuel über ein weiteres Bauteil (beispielsweise bevorzugt das erste Pleuel bzw. das erste Pleuel und den Lagerbolzen), das heißt indirekt, durch den Kurbelwellenzapfen bewegt wird, jedoch nicht direkt an diesem gelagert ist.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung kann das erste Pleuel direkt mittels des exzentrischen Kurbelwellenzapfens bewegbar sein und das zweite Pleuel indirekt mittels dem exzentrischen Kurbelwellenzapfen, insbesondere direkt mittels dem ersten Pleuel, bewegbar sein. Vorzugsweise ist bei dieser Weiterbildung das zweite Pleuel (als Schlepppleuel) vom ersten Pleuel (als Antriebspleuel) bewegbar, wobei das erste Pleuel direkt vom Kurbelwellenzapfen bewegt wird. Eine vorgenannte Weiterbildung hat sich insbesondere bewährt zur Realisierung eines zweistufigen Kolbenkompressors, der auch als TWIN-Kompressor zu bezeichnen ist, nämlich mit zwei gegenüberliegenden Kolben entlang einer Zylinderachse.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist wenigstens eines der Pleuellager ein Gleitlager oder ein Wälzlager auf. Insbesondere kann das Pleuellager ein Nadellager, ein Kugellager oder ein Tonnenlager aufweisen. Das erste und die zweiten Pleuellager können Gleitlager aufweisen. Das erste und die zweiten Pleuellager können auch Wälzlager aufweisen. Es kann das erste Pleuellager ein Gleitlager aufweisen und eines oder beide der zweiten Pleuellager ein Wälzlager. Es kann auch das erste Pleuellager ein Wälzlager aufweisen und eines oder beide der zweiten Pleuellager ein Gleitlager. Das erste Pleuellager ist bevorzugt ein Wälzlager, insbesondere ein Kugellager. In einer Weiterbildung sind die zweiten Pleuellager Gleitlager. Die Gleitlager können beispielsweise in Form einer Gleitlagerbuchse oder dergleichen ausgeführt sein.
Im Rahmen einer weiteren besonders bevorzugten Weiterbildung weist wenigstens eines der Pleuellager einen Außenring und/oder einen Innenring eines Wälzlagers auf. Bevorzugt ist das Wälzlager ein Nadellager. Das Pleuellager kann also lediglich einen Außenring, lediglich einen Innenring oder sowohl einen Außenring als auch einen Innenring aufweisen. Außenring und Innenring des Wälzlagers können beispielsweise eine Nadelhülse, eine Nadelbüchse, ein Metallring oder dergleichen sein. Der Außenring weist bevorzugt Walzen bzw. Nadeln, Rollen oder dergleichen auf seiner Innenoberfläche auf und der Innenring weist bevorzugt Walzen bzw. Nadel, Rollen oder dergleichen auf seiner Außenoberfläche auf. Sowohl der Außenring, als auch der Innenring können auch Ringe ohne Walzen sein. Außenring und Innenring des Wälzlagers können beispielsweise auch Nadelkränze sein, wobei in diesem Fall sowohl Außenring, als auch Innenring Walzen bzw. Nadeln, Rollen oder dergleichen aufweisen, die dazu ausgebildet sind im Betrieb auf einer Oberfläche zu laufen. Die Walzen bzw. Nadeln, Rollen oder dergleichen der Nadelkränze durchstoßen sowohl die Außenoberfläche als auch die Innenoberfläche des Außenrings und Innenrings, so dass die Walzen bzw. Nadeln, Rollen oder dergleichen im Betrieb auf einer gegenüberliegenden Innenoberfläche und Außenoberfläche laufen. Wenn das Pleuellager Außenring und Innenring aufweist, sind der Außenring und der Innenring des Wälzlagers bevorzugt konzentrisch zueinander angeordnet, so dass im Betrieb Walzen, wie beispielsweise Nadeln des Außenrings auf einer Außenoberfläche des Innenrings laufen und Walzen, wie beispielsweise Nadeln des Innenrings auf einer Innenoberfläche des Außenrings laufen. Es kann auch einer der Ringe, also Außenring oder Innenring als Ring ohne Walzen ausgeführt sein, so dass dieser im Wesentlichen als Lauffläche für die Walzen des anderen Rings dient. Bevorzugt ist der Ring, wenn er ohne Walzen ausgeführt ist, aus einem Metall, insbesondere Stahl.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die zweiten Pleuellager Kugellager. Im Rahmen einer weiteren Weiterbildung können die zwei zweiten Pleuellager als Nadellager ohne Käfig ausgeführt sein, d. h. in Form von zwei ineinander liegenden Nadelkränzen. Diese sind dann zwischen Lagerbolzen und zweitem Pleuel angeordnet. Die Walzen bzw. Nadeln der Nadelkränze laufen dann auf jeweils dem anderen Nadelkranz und entweder dem Lagerbolzen oder einer Pleuelinnenoberfläche des zweiten Pleuels. Eine Ausgestaltung der Nadellager ohne Käfig kann somit die Auflagefläche vergrößern. Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die zweiten Pleuellager Gleitlager.
In einer bevorzugten Weiterbildung beträgt ein maximaler Auslenkungswinkel der Auslenkung der Pleuel zwischen jeweiligen Längsachsen der Pleuel höchstens 14°, beispielsweise höchstens 10° und vorzugsweise ungefähr 7°. Der maximale Auslenkungswinkel der Pleuel kann beispielsweise maximal +/– 7° betragen. Der maximale Auslenkungswinkel kann durch verschiedene Komponenten der Hubkolbenmaschine begrenzt werden. Beispielsweise können die Pleuel derart ausgebildet und zueinander angeordnet sein, dass die maximale Auslenkung der Pleuel konstruktiv zueinander begrenzt ist. Dies kann beispielsweise eine Folge davon sein, dass wenigstens ein Pleuelteil des ersten Pleuels in einem Zwischenraum des zweiten Pleuels angeordnet ist.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die wenigstens zwei zweiten Pleuellager derart angeordnet und ausgebildet, dass im Betrieb ein senkrecht zur Auslenkung der Pleuel und parallel zu einer Längsachse des Lagerbolzens ausgerichteter Verkippungswinkel „α” des ersten Pleuels zum zweiten Pleuel unter 5° und insbesondere unter 3° beträgt. Der Verkippungswinkel bezieht sich auf eine Verkippung der Pleuel zueinander, während sich der Auslenkungswinkel der Pleuel auf eine Auslenkung der Pleuel zueinander bezieht. Die vom maximalen Auslenkungswinkel begrenzte Auslenkung der Pleuel zueinander ist im Rahmen des Betriebs der Hubkolbenmaschine notwendig und erfolgt in einer senkrecht zur Längsachse des Lagerbolzens orientierten Richtung. Die auftretende Verkippung der Pleuel hingegen führt zu einem erhöhten Verschleiß und erhöht die Betriebsgeräusche und soll daher verringert werden. Die Verkippung erfolgt in einer parallel zur Längsachse des Lagerbolzens orientierten Richtung. Dadurch dass an einem jeweiligen Pleuelteil des zweiten Pleuels jeweils ein zweites Pleuellager angeordnet ist, kann die Verkippung der Pleuel im Vergleich zu einer einfachen Lagerung am ersten Pleuel verringert werden. Dies ermöglicht einerseits geringere Betriebsgeräusche, da durch das geringere Pleuellagerspiel eine geringere Anschlagsgeschwindigkeit in den Kraftumschlagspunkten auftritt. Andererseits ermöglicht dies eine erhöhte Lebensdauer aufgrund des geringeren Verschleißes.
Im Rahmen einer weiteren Weiterbildung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass das erste Pleuel mittels des ersten Pleuellagers direkt am Kurbelwellenzapfen gelagert ist und an das erste Pleuel mittels einer Kolbenhalterung der erste Kolben gehalten ist. An dem zweiten Pleuel ist der zweite Kolben angeformt und das zweite Pleuel ist mittels den zweiten Pleuellagern und dem Lagerbolzen mit dem ersten Pleuel verbunden. In diesem Fall der Weiterbildung ist ein Schlepppleuel mit einem angeformten Kolben und ein Antriebspleuel mit einem daran gehaltenen Kolben realisiert. Grundsätzlich kann unabhängig von dieser Weiterbildung ein am Pleuel angeformter Kolben beziehungsweise ein am Pleuel gehaltener Kolben je nach Bedarf realisiert sein. Für ein mit der (Niederdruck-)Verdichterstufe eines TWIN-Kompressors gebildetes Schlepppleuel hat sich vor allem ein angeformter Kolben bewährt. Für eine weiter unten erläuterte (Hochdruck-)Verdichterstufe eines TWIN-Kompressors hat sich vor allem ein Antriebspleuel mit einem daran gehaltenen Kolben bewährt.
Im Rahmen einer bevorzugten konstruktiven Realisierung kann das erste Pleuellager als ein Ring-Kugellager realisiert sein, das bevorzugt in Form eines Ring-Kugellagers am Kurbelwellenzapfen, das heißt direkt am Kurbelwellenzapfen gebildet ist. Das erste Pleuellager kann auch ein Ring-Kugellager und/oder ein Gelenklager sein.
Wie weiter oben bereits erwähnt, hat sich eine Hubkolbenmaschine als ein Kolbenkompressor mit einem zweistufigen Kompressor mit einer ersten und zweiten Verdichterstufe besonders bewährt für die Bereitstellung von Druckluft für eine Druckluftversorgungsanlage. Insbesondere kann der Zweistufenkompressor als ein TWIN-Kompressor gebildet sein. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das erste Pleuel der zweiten, insbesondere (Hochdruck-)Verdichterstufe gebildet ist und das erste Pleuel mittels dem ersten Pleuellager direkt am Kurbelwellenzapfen gelagert ist. Zusätzlich oder alternativ hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass das zweite Pleuel der ersten, insbesondere (Niederdruck-)Verdichterstufe gebildet ist und das zweite Pleuel mittels den zweiten Pleuellagern und dem Lagerbolzen am ersten Pleuel gelagert ist.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der Hubkolbenmaschine, insbesondere des Kolbenkompressors in einem Verdichter bzw. Luftverdichter für eine PKW Fahrwerkregelung. Weiterhin betrifft ein Aspekt der Erfindung die Verwendung der Hubkolbenmaschine in weiteren Verdichtern wie beispielsweise einem Klimakompressor in Fahrzeugen wie PKW sowie Nutzfahrzeugen (NFZ), in elektrohydraulischen Servolenkungen, sowie des Weiteren in einem Verdichter für ABS/EBS-Hydraulikpumpen. Ein Aspekt der Erfindung betrifft auch die Verwendung der Erfindung in elektrischen Antrieben für Vakuumpumpen. Die Erfindung kann auch generell in Kolbenverbindungen Anwendung finden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Im Einzelnen zeigen die Zeichnungen in:
1: eine pneumatische Schaltung für eine Ausführungsform einer Druckluftversorgungsanlage mit angeschlossener Pneumatikanlage in Form einer Luftfederanlage für ein Fahrzeug, wobei ein im Detail D gezeigter zwei-stufiger Kolbenkompressor im Rahmen eines Luftverdichters die Luftfederanlage mit Druckluft versorgt über eine Lufttrockneranordnung und eine als entsperrbares Rückschlagventil ausgebildete Ventilanordnung, die über ein steuerbares Magnetventil schaltbar ist;
2: für einen Luftverdichter, eine Hubkolbenmaschine in Form eines zweistufigen Kolbenkompressors mit einem ersten Pleuel für einen ersten Kolben einer zweiten (Hochdruck)-Stufe und einem zweiten Pleuel einer ersten (Niederdruck)-Stufe und mit einem ersten Pleuellager und zwei zweiten Pleuellagern;
3: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Hubkolbenmaschine in Form eines zweistufigen Kolbenkompressors mit einem ersten Pleuel für einen ersten Kolben einer zweiten (Hochdruck)-Stufe und einem zweiten Pleuel einer ersten (Niederdruck)-Stufe und mit einem ersten Pleuellager und zwei zweiten Pleuellagern in Form von Kugellagern;
4: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Hubkolbenmaschine in Form eines zweistufigen Kolbenkompressors mit einem ersten Pleuel für einen ersten Kolben einer zweiten (Hochdruck)-Stufe und einem zweiten Pleuel einer ersten (Niederdruck)-Stufe und mit einem ersten Pleuellager und zwei zweiten Pleuellagern in Form von Gleitlagern.
1 zeigt im Detail D einen Luftverdichter mit einer Hubkolbenmaschine in Form eines zweistufigen Kolbenkompressors 400 mit einer ersten Verdichterstufe 401 und einer zweiten Verdichterstufe 402, der über einen Motor 500 als Antriebsmotor M angetrieben wird.
Solch ein Kolbenkompressor 400 wird bevorzugt für pneumatische Druckluftversorgungssysteme 1000 eingesetzt wie eines in 1 gezeigt ist.
1 zeigt einen pneumatischen Schaltplan eines pneumatischen Druckluftversorgungssystems 1000 mit einer Druckluftversorgungsanlage 1001 mit einer Lufttrockneranordnung 100 und einer Pneumatikanlage 1002 in Form einer Luftfederanlage. Die Druckluftversorgungsanlage 1001 dient zum Betreiben der Pneumatikanlage 1002. Die Druckluftversorgungsanlage 1001 weist dazu eine vorerwähnte Druckluftzuführung 1 und einen Druckluftanschluss 2 zur Pneumatikanlage 1002 auf.
Die Druckluftzuführung 1 ist vorliegend mit einer Luftzuführung 0, einem der Luftzuführung 0 vorgeordneten Luftfilter 0.1 und einem der Luftzuführung 0 über die Luftzuführungsleitung 270 nachgeordneten über den Motor 500 angetriebenen Luftverdichter gebildet. Der Luftverdichter ist hier als Beispiel einer Hubkolbenmaschine in Form eines Doppelluftverdichter, nämlich einem zweistufigen Kolbenkompressors 400 mit einer ersten Verdichterstufe 401 und einer zweiten Verdichterstufe 402 sowie einem nicht näher bezeichnetem Anschluss der Druckluftzuführung 1 gebildet.
An den Anschluss der Druckluftzuführung 1 schließt sich in der Pneumatikhauptleitung 200 an den ersten Teil 201 der Pneumatikhauptleitung der Anschluss des Trockenbehälters 101 der Lufttrockneranordnung 100 an. Der Lufttrockner der Lufttrockneranordnung 100 ist weiter mittels dem zweiten Teil 202 der Pneumatikhauptleitung zur Führung einer Druckluftströmung DL zur Pneumatikanlage 1002 pneumatisch verbunden.
In der in 1 gezeigten Hauptansicht ist vorgesehen, dass eine Zweigleitung 230 an der Druckluftzuführung 1 von der Pneumatikhauptleitung 200 abzweigt und an eine Entlüftungsleitung 240 zur Entlüftung zu einem dem Entlüftungsanschluss 3 nachgeschalteten Entlüftungsfilter 3.1 anschließt; die Entlüftung ist mittels einem weiteren Zweiganschluss 241 und einem Anschlussabschnitt 242 an die Entlüftungsleitung 240 angeschlossen als auch an eine weitere Entlüftungsleitung 260 über den Zweiganschluss 261.
Die Pneumatikhauptleitung 200 verbindet somit pneumatisch die Druckluftzuführung 1 und den Druckluftanschluss 2, wobei in der Pneumatikhauptleitung 200 die Lufttrockneranordnung 100 und weiter in Richtung des Druckluftanschlusses 2 ein entsperrbares Rückschlagventil 311 sowie eine erste Drossel 331 angeordnet ist.
Das pneumatisch entsperrbare Rückschlagventil 311 ist vorliegend ein Teil der Wegeventilanordnung 310, die neben dem entsperrbaren Rückschlagventil 311 ein steuerbares Entlüftungsventil 312 in Reihenschaltung mit einer zweiten Drossel 332 in der Entlüftungsleitung 230 aufweist. Das pneumatisch entsperrbare Rückschlagventil 311 ist vorliegend ebenfalls in einer Reihenschaltung mit der ersten Drossel 331 in der Pneumatikhauptleitung 200 angeordnet, wobei die Pneumatikhauptleitung 200 die einzige pneumatische Leitung der ersten pneumatischen Verbindung ist, die sich bis zur Pneumatikanlage 1002 mit einer weiteren Pneumatikleitung 600 fortsetzt. Die Reihenanordnung aus erster Drossel 331 und pneumatisch entsperrbaren Rückschlagventil 311 ist also zwischen der Lufttrockneranordnung 100 und dem Druckluftanschluss 2 zur Pneumatikanlage 1002 in der Pneumatikhauptleitung 200 angeordnet.
Weiter weist die Druckluftversorgungsanlage 1001 eine mit der Pneumatikhauptleitung 200 und dem Entlüftungsanschluss 3 und weiterem Filter 3.1 und/oder Schalldämpfer pneumatisch verbundene zweite pneumatische Verbindung auf; nämlich die vorerwähnte Entlüftungsleitung 230. Die Nennweite der zweiten Drossel 332 liegt vorliegend oberhalb der Nennweite der ersten Drossel 331.
Das in der zweiten pneumatischen Verbindung angeordnete Entlüftungsventil 312 ist vorliegend als ein vom pneumatisch entsperrbaren Rückschlagventil 311 separates 2/2-Ventil in der Entlüftungsleitung 230 gebildet.
Das steuerbare Entlüftungsventil 312 ist somit als indirekt geschaltetes Relaisventil Teil einer Ventilanordnung 300 mit einem Steuerventil 320 in Form eines 3/2-Wege-Magnetventils. Das Steuerventil 320 kann mit einem über eine elektrische Steuerleitung 321 übermittelbaren elektrischen Steuersignal, in Form eines Spannungs- und/oder Stromsignals, an die Spule 322 des Steuerventils 320 elektrisch angesteuert werden. Bei dieser elektrischen Ansteuerung kann das Steuerventil 320 von der in 1 gezeigten stromlos die pneumatische Steuerleitung 250 unterbrechende Stellung in eine pneumatisch geöffnete Stellung überführt werden, in der über die pneumatische Steuerleitung 250 aus der Pneumatikhauptleitung 200 abgeleiteter Druck zur pneumatischen Steuerung des steuerbaren Entlüftungsventils 312 als Relaisventil weitergegeben wird.
Das steuerbare Entlüftungsventil 312 ist vorliegend zusätzlich mit einer Druckbegrenzung 313 versehen. Die Druckbegrenzung 313 greift über eine pneumatische Steuerleitung vor dem Entlüftungsventil 312 – konkret zwischen zweiter Drossel 332 und Entlüftungsventil 312 – einen Druck ab, welcher bei übersteigen eines Schwelldrucks den Kolben 314 des Entlüftungsventils 312 gegen die Kraft einer einstellbaren Feder 315 vom Ventilsitz abhebt – also das steuerbare Entlüftungsventil 312 auch ohne Ansteuerung über das Steuerventil 320 in die geöffnete Stellung bringt. Auf diese Weise wird vermieden, dass ein ungewollt zu hoher Druck im pneumatischen System 1000 entsteht.
Das Steuerventil 320 trennt im vorliegend geschlossenen Zustand die Steuerleitung 250 und ist über eine weitere Entlüftungsleitung 260 mit der Entlüftungsleitung 240 zur Entlüftung über den Entlüftungsanschluss 3 pneumatisch verbunden. Mit anderen Worten ist ein zwischen Entlüftungsventil 312 und Steuerventil 320 liegender Leitungsabschnitt 251 der Steuerleitung 250 bei der in 1 gezeigten geschlossenen Stellung des Steuerventils 320 mit der weiteren Entlüftungsleitung 260 zwischen Steuerventil 320 und dem Entlüftungsanschluss 3 verbunden. Die weitere Entlüftungsleitung 260 schließt dazu im weiteren Zweiganschluss 261 an die Entlüftungsleitung 230 und die weitere Entlüftungsleitung 240 an. Somit werden diese in einem zwischen dem weiteren Zweiganschluss 261 und dem Entlüftungsanschluss 3 liegenden Abschnitt einer Entlüftungsleitung 240 zusammengeführt.
Über das Steuerventil 320 kann also bei Anstehen eines von der Pneumatikhauptleitung 200 oder von der weiteren Pneumatikleitung 600 über die pneumatische Steuerleitung 250 vom Steueranschluss 252 abgeleiteten Steuerdrucks das Entlüftungsventil 312 unter Druckbeaufschlagung des Kolbens 314 geöffnet werden.
Der Kolben 314 ist vorliegend als ein Doppelkolben ausgeführt, so dass mit besonderem Vorteil versehen, das Überführen des Steuerventils 320 in den – im obigen Sinne – geöffneten Zustand nicht nur zum Öffnen des Entlüftungsventils 312 führt, sondern auch zum Entsperren des entsperrbaren Rückschlagventils 311. Mit anderen Worten dient das Steuerventil 320 der Magnetventilanordnung 300 zur Ansteuerung des separat vom Rückschlagventil 311 vorgesehenen Entlüftungsventils 312 als auch des Rückschlagventils 311. Dies führt zu einem beidseitigen pneumatischen Öffnen der Lufttrockneranordnung 100 bei Überführung des Steuerventils 320 in die geöffnete Stellung. Diese weitere durch die Druckluftversorgungsanlage 1001 einnehmbare Betriebsstellung kann im Betrieb zum Entlüften der Pneumatikanlage 1002 und gleichzeitig zum Regenerieren der Lufttrockneranordnung 100 genutzt werden.
Die in 1 gezeigte Betriebsstellung der Druckluftversorgungsanlage 1001 dient unter Durchfluss des Rückschlagventils 311 in Durchlassrichtung vor allem zum Befüllen der Pneumatikanlage 1002 über die Pneumatikhauptleitung 200 sowie die weitere Pneumatikleitung 600.
Die Pneumatikanlage 1002 der 1 in Form einer Luftfederanlage weist in diesem Fall eine Anzahl von vier sogenannten Bälgen 1011, 1012, 1013, 1014 auf, die jeweils einem Rad eines nicht näher dargestellten PKW-Fahrzeugs zugeordnet sind und eine Luftfeder des Fahrzeugs bilden.
Des Weiteren weist die Luftfederanlage einen Speicher 1015 zur Speicherung schnellverfügbarer Druckluft für die Bälge 1011, 1012, 1013, 1014 auf. Jene Bälge 1011 bis 1014 sind jeweils in einer von einer Galerie 610 abgehenden Federzweigleitung 601, 602, 603, 604 jeweils einem Magnetventil 1111, 1112, 1113, 1114 vorgeordnet, welches jeweils als Niveauregelventil zum Öffnen oder Schließen einer mit einem Balg 1011 bis 1014 gebildeten Luftfeder dient. Die Magnetventile 1111 bis 1114 in den Federzweigleitungen 601 bis 604 sind als 2/2-Wegeventile in einem Ventilblock 1110 ausgebildet. Einem Speicher 1015 ist in einer Speicherzweigleitung 605 ein Magnetventil 1115 in Form eines weiteren 2/2-Wegeventils als Speicherventil vorgeordnet. Die Magnetventile 1011 bis 1015 sind mittels der Feder- und Speicherzweigleitungen 601 bis 604 bzw. 605 an eine gemeinsame Sammelleitung, nämlich die vorbezeichnete Galerie 610 und dann an die weitere Pneumatikleitung 600 angeschlossen. Die Galerie 610 ist so über die Pneumatikleitung 600 an den Druckluftanschluss 2 der Druckluftversorgungsanlage 1001 pneumatisch angeschlossen. Vorliegend sind die Magnetventile 1111 bis 1115 in einem Ventilblock 1010 mit den fünf Ventilen angeordnet. Die Magnetventile sind in 1 in einem stromlosen Zustand gezeigt – dabei sind die Magnetventile 1111 bis 1115 als stromlos geschlossene Magnetventile gebildet. Andere, hier nicht gezeigte abgewandelte Ausführungsformen können eine andere Anordnung der Magnetventile realisieren – es können auch weniger Magnetventile im Rahmen des Ventilblocks 1010 genutzt werden.
Zum Befüllen der Pneumatikanlage 1002 werden die den Bälgen 1011 bis 1014 vorgeordneten Magnetventile 1111 bis 1114 und/oder das dem Speicher 1015 vorgeordnete Magnetventil 1115 in eine geöffnete Stellung gebracht.
Gleichwohl ist bei geschlossener Stellung der Magnetventile 1111 bis 1114 bzw. 1115 in der Pneumatikanlage 1001 – aufgrund des vorliegend nicht entsperrten Rückschlagventils 311 – eine Betriebsstellung der Pneumatikanlage 1002 entkoppelt von der Druckluftversorgungsanlage 1001 möglich. Mit anderen Worten kann ein Querschalten von Bälgen 1011 bis 1015 (z. B. im Off-Road-Betrieb eines Fahrzeugs) ein Befüllen der Bälge 1011 bis 1015 aus dem Speicher 1015 oder eine Druckmessung in der Pneumatikanlage 1002 über die Galerie 610 vorgenommen werden, ohne dass die Druckluftversorgungsanlage 1001 druckbeaufschlagt wird.
Insbesondere wird die Lufttrockneranordnung 100 aufgrund des vom Druckluftanschluss 2 zur Druckluftzuführung 1 gesperrten Rückschlagventils 311 und des geschlossenen Steuerventils 320 vor unnötiger Beaufschlagung mit Druckluft geschützt. In vorteilhafter Weise ist also eine Beaufschlagung der Lufttrockneranordnung 100 mit Druckluft nicht bei jeder Betriebsstellung der Pneumatikanlage 1002 vorteilhaft. Vielmehr ist es für eine effektive und schnelle Regeneration der Lufttrockneranlage 100 vorteilhaft, wenn diese ausschließlich im Falle einer Entlüftung der Pneumatikanlage 1002 vom Druckluftanschluss 2 zur Druckluftzuführung 1 vorgenommen wird mit entsperrtem Rückschlagventil 311.
Dazu wird – wie oben erläutert – das Steuerventil 320 in eine geöffnete Schaltstellung gebracht, so dass sowohl das Entlüftungsventil 312 öffnet als auch das Rückschlagventil 311 entsperrt wird. Eine Entlüftung der Pneumatikanlage 1002 kann über die erste Drossel 331, das entsperrte Rückschlagventil 311 unter Regeneration der Lufttrockneranordnung 100 sowie anschließend über die zweite Drossel 332 und das geöffnete Entlüftungsventil 312 zur Entlüftung über den Entlüftungsanschluss 3 erfolgen.
Anders ausgedrückt ist zur gleichzeitigen entsperrenden Betätigung des Rückschlagventils 311 und zum öffnenden Betätigen des Entlüftungsventils 312 ein vom Steuerventil 320 pneumatisch ansteuerbarer Steuerkolben 314 als Doppelrelaiskolben vorgesehen mit einem Relaisentlüftungskörper 314.1 des Entlüftungsventils und einem Relaisentsperrkörper 314.2 für das entsperrbare Rückschlagventil 311. Der Doppelrelaiskolben verdeutlicht vorliegendes Prinzip zum Entsperren des Rückschlagventils 311 und gleichzeitiges Betätigen des Entlüftungsventils 312 über die zwei gekoppelten Betätigungselemente – nämlich über den Relaisentsperrkörper 314.2 und den Relaisentlüftungskörper 314.1 – die als einstückiger Doppelrelaiskörper oder in einer Abwandlung auch als separate Körper ausgebildet werden können. Im Rahmen einer besonders bevorzugten Abwandlung einer konstruktiven Realisierung können die vorgenannten Betätigungselemente des Doppelrelaiskolbens als einstückige Bereiche eines Doppelrelaiskolbens, gebildet sein.
2 erläutert nun die Details des Konzepts der Erfindung am Beispiel einer Hubkolbenmaschine speziell in Form des zweistufigen Kolbenkompressors 400 der 1.
Bezug nehmend auf 2 zeigt diese eine Hubkolbenmaschine in Form eines Doppelverdichters gemäß dem Detail D der 1, nämlich einen als zweistufigen Kolbenkompressor 400 ausgeführten TWIN-Kompressor mit einer ersten Verdichterstufe 401 und einer zweiten Verdichterstufe 402 sowie mit einem Motor 500, der als Antriebsmotor M mit einer Antriebswelle 501 an eine Kurbelwelle 430 des Kolbenkompressors 400 gekoppelt ist.
Dazu weist die Kurbelwelle 430 eine Antriebswellenkopplung 431 auf, die als Aufnahme für die Antriebswelle 501 des Antriebsmotors M dient. Die Kurbelwelle 430 ist außenseitig der Antriebswellenkopplung 431 in einem Lager 502 drehbar gelagert, das vorliegend als Ring-Kugellager ausgeführt ist. Das Lager 502 wiederum ist mit einem entsprechenden Haltemechanismus am Motorgehäuse 503 gehalten. Auf diese Weise ist die im Betrieb mittels des Antriebsmotors M antreibbare Kurbelwelle 430 über die genannte Antriebswellenkopplung 431 zum Ankoppeln der Antriebswelle 501 des Antriebsmotors 500 zum Antreiben der Kurbelwelle 430 ausgebildet.
Die Kurbelwelle 430 weist darüber hinaus einen exzentrisch zur Achse A an der Kurbelwelle 430 ausgebildeten exzentrischen Kurbelwellenzapfen 432 auf, der sich entlang einer Exzenterachse erstreckt, welche hier als Wellenachse E bezeichnet ist.
Unter drehendem Antrieb der Kurbelwelle 430 ist der exzentrische Kurbelwellenzapfen 432 damit ausgebildet, ein erstes Pleuel P1 direkt und ein zweites Pleuel P2 indirekt anzutreiben. Dazu ist der exzentrische Kurbelwellenzapfen 432 mittels eines ersten Pleuellager L1 zur direkten Lagerung und zum direkten Antrieb des ersten Pleuels P1 ausgebildet. Das zweite Pleuel P2 wiederum ist an das als Antriebspleuel P1 funktionierende erste Pleuel P1, d. h. als Schlepppleuel, über zwei zweite Pleuellager L2 in Form der Kugellager L2K1 und L2K2 die einen Lagerbolzen L2B umschließen, bewegbar gelagert. Das Kugellager L2K1 ist an einem ersten Pleuelteil P2a des zweiten Pleuels P2 und das Kugellager L2K2 ist an einem zweiten Pleuelteil P2b des zweiten Pleuels P2 angeordnet. Das erste Pleuellager L1 ist als Ring-Kugellager ausgebildet. Mit dem ersten Pleuel P1 ist der Lagerbolzen L2B fest verbunden. Hierfür ist der Lagerbolzen L2B in Mittelbereich seiner Längsachse mit dem Pleuel P1 über Pressverbundelemente PV mittels eines Pressverbunds verpresst.
Der erste Kolben K1 ist mittels einer Kolbenhalterung K11 als separates Teil in das Kopfende des ersten Pleuels P1 eingesetzt und dort gehalten. Der zweite Kolben K2 ist integral und einstückig am Kopfende K22 des zweiten Pleuels P2 angeformt – also entlang einer Zylinder-Achse Z distal gegenüberliegend dem ersten Kolben K1. Das zweite Pleuel P2 ist dazu als einstückiges, in diesem Fall in etwa ringartiges Bauteil – wie in 2 ersichtlich – an den zweiten Pleuellagern L2 drehbweglich aufgehängt. Alternativ kann auch der erste Kolben an das erste Pleuel P1 angeformt sein oder der zweite Kolben am zweiten Pleuel P2 gehalten sein (nicht gezeigt).
Bei der in 2 gezeigten Konstruktion ist unter drehendem Antrieb der Kurbelwelle 430 eine exzentrische Drehbewegung des Kurbelwellenzapfens 432 im Betrieb des Kompressors 400 erreichbar, sodass der erste und zweite Kolben K1, K2 mit einer Hin-und-Her-Bewegung zur Verdichtung von Druckluft in der entsprechenden zweiten und ersten Verdichterstufe 402, 401 jeweils bewegt werden.
Der zweite Kolben K2 der ersten Verdichterstufe 401 bewegt sich dazu in einem Zylinderhubraum 411 des ersten Zylinders 410 in der ersten (Niederdruck-)Verdichterstufe 401. Der erste Kolben K1 bewegt sich dazu in einem Zylinderhubraum 421 eines zweiten Zylinders 420 der zweiten (Hochdruck-)Verdichterstufe 402. Der erste und zweite Zylinder 410, 420 sind Teil eines Gehäuses 440 des gesamten Luftverdichters mit Kolbenkompressor 400, Antriebsmotor M und Kurbelwelle 430. Das Gehäuse 440 des Luftverdichters ist durch weitere Bauteile 441 an dem Gehäuse einer Druckluftversorgungsanlage 1001, wie sie in 1 gezeigt ist, gehalten.
2 zeigt den TWIN-Kompressor 400, vorliegend in einer Betriebsstellung, gemäß der der zweite Kolben K2 der (Niederdruck-)Verdichterstufe 401 in einer Hubstellung HS steht, das heißt, die Verdichtung der im Hubraum 411 befindlichen Luft steht bevor. Dagegen befindet sich der erste Kolben K1 der zweiten Verdichterstufe als 402 in einer Verdichtungsstellung VS, das heißt aus der zweiten Hochdruckstufe 402 wird Druckluft verdichtet abführbar zur Druckluftversorgungsanlage 1001.
Die Bewegung des ersten und zweiten Kolbens K1, K2 im Betrieb des Kolbenkompressors 400 erfolgt grundsätzlich entlang der Zylinder-Achse Z. Diese liegt mittensymmetrisch zu Zylinderlaufflächen Z1 beziehungsweise Z2 des ersten beziehungsweise zweiten Zylinderhubraums 411, 421 für den zweiten, beziehungsweise ersten Kolben K2, K1 des ersten beziehungsweise zweiten Zylinders 410, 420. In 2 ist dazu die Pleuellänge des ersten Pleuels P1 mit 52,00 mm angegeben als Beispiel für die Größenordnung der Hochdruckstufe 420 des Kolbenkompressors 400.
Das erste Pleuels P1 kann beispielsweise auch eine Pleuellänge zwischen 50 und 70 mm, insbesondere eine Pleuellänge von 66 mm haben. Das zweite Pleuel kann beispielsweise eine Pleuellänge zwischen 40 und 60 mm, insbesondere eine Pleuellänge von 53 mm haben. Im Fall einer Pleuellänge des zweiten Pleuels von 53 mm, kann der Abstand zwischen einem Kolbenkopf des Kolbens K2 und dem exzentrischen Kurbelwellenzapfen 432 beispielsweise zwischen 15 und 25 mm, insbesondere 21 mm betragen. Die vorgenannten Dimensionen können einen Auslenkungswinkel der Pleuel zueinander von bis zu 20°, beispielsweise 14°, sowie +/– 7° und insbesondere 7° ermöglichen.
Der Lagerbolzen L2B hat in diesem Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von 8 mm und kann Durchmesser zwischen 5 mm und 12 mm haben. Der Durchmesser des Lagerbolzens L2B ist in diesem Ausführungsbeispiel konstant. Der Durchmesser des Lagerbolzens L2B kann sich auch entlang seiner Längsachse ändern. Die maximale Drehzahl beträgt für dieses Ausführungsbeispiel bis zu 2700 Umdrehungen pro Minute, woraus sich eine maximale Gleitgeschwindigkeit von ungefähr 0,14 m/s, insbesondere 0,137 m/s ergibt. Die maximale Drehzahl beträgt bevorzugt zwischen 1500 und 3500 Umdrehungen pro Minute.
Die Zylinder-Achse Z ist so orientiert, dass sie entlang eines Radius um die Wellenachse E (Exzenterachse E) verläuft. Die Wellenachse E verläuft exakt senkrecht zur Zylinder-Achse Z. Das heißt, der exzentrische Kurbelwellenzapfen 432 der Kurbelwelle 430 ist ebenfalls exakt senkrecht zur Zylinder-Achse Z im Kolbenkompressor 400 angeordnet. Ein hinlänglich verlässlicher und dichtender Lauf des zweiten und ersten Kolben K2, K1 in der ersten (Niederdruck-)Verdichterstufe bzw. (Hochdruck-)Verdichterstufe 401, 402 ist somit aufgrund der Laufrichtung der Kolben K2, K1 ebenfalls entlang der Zylinder-Achse Z gewährleistet.
Dazu wird die Anordnung des ersten Pleuels P1 mit Kolben K1 beziehungsweise des zweiten Pleuels P2 mit Kolben K2 unter Lagerung derselben mittels dem ersten Pleuellager L1 beziehungsweise des zweiten Pleuellagers L2 exakt entlang der Zylinder-Achse Z vorgenommen; beispielsweise mit einem Montagemaß von X = 15,00 mm.
Im Ergebnis wird eine Hubkolbenmaschine in Form eines TWIN-Kompressors 400 mit erster und zweiter Verdichterstufe 401, 402 zur Verfügung gestellt, bei dem das erste Pleuel P1 der zweiten, nämlich (Hochdruck-)Verdichterstufe 402 gebildet ist, wobei das erste Pleuel P1 mittels dem ersten Pleuellager L1 direkt am Kurbelwellenzapfen 432 gelagert ist – das heißt als Antriebspleuel – und das zweite Pleuel P2 der ersten, hier (Niederdruck-)Verdichterstufe 401 gebildet ist, wobei das zweite Pleuel P2 mittels den zweiten Pleuellagern L2 in Form der zwei Kugellager L2K1 und L2K2 indirekt am Kurbelwellenzapfen 432, das heißt direkt am ersten Pleuel P1 – also als Schlepppleuel am Antriebspleuel – gelagert ist.
Das erste Pleuel P1 ist mit einem ersten Pleuelteil P1a innerhalb des Zwischenraums ZR zwischen den zwei Pleuelteilen P2a und P2b des zweiten Pleuels P2 angeordnet. Der zweite Pleuelteil P1b des ersten Pleuels P1 bildet in diesem Fall die Kolbenhalterung K11. Ein dritter Pleuelteil P2c des zweiten Pleuels erstreckt sich bis zum Kopfende K22 des zweiten Kolbens K2.
Die vorbeschriebenen Ausführungsformen mit Antriebspleuel und Schlepppleuel erweisen sich zwar als besonders vorteilhaft für einen TWIN-Kompressor. Das Konzept der Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Hubkolbenmaschine in Form eines zweistufigen Kolbenkompressors 400 mit einem ersten Pleuel P1 für einen ersten Kolben K1 einer zweiten (Hochdruck)-Stufe 402 und einem zweiten Pleuel P2 einer ersten (Niederdruck)-Stufe 401 und mit einem ersten Pleuellager L1 und zwei zweiten Pleuellagern L2 in Form von Kugellagern L2K1 und L2K2.
Der Aufbau des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels des Kolbenkompressors 400 ist ähnlich zu dem des in 2 gezeigten Kolbenkompressors 400. In den in 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen des Kolbenkompressors 400 sind einige Details nicht gezeigt, um die Übersichtlichkeit der Zeichnungen zu verbessern. Die nicht beschriebenen und nicht gezeigten Details des Kolbenkompressors 400 des Ausführungsbeispiels der 3 sind aus 2 für den Fachmann ersichtlich.
Der Kolbenkompressor 400 hat einen Motor 500, der als Antriebsmotor M ausgeführt ist und dazu dient das erste Pleuel P1 anzutreiben. Hierfür ist ein exzentrischer Kurbelwellenzapfen 432 mittels eines ersten Pleuellager L1 zur direkten Lagerung und zum direkten Antrieb des ersten Pleuels P1 mit einem ersten Pleuelteil P1a des ersten Pleuels P1 verbunden. Der erste Pleuelteil P1a ist in einem Zwischenraum ZR zwischen einem ersten Pleuelteil P2a und einem zweiten Pleuelteil P2b des zweiten Pleuels P2 angeordnet. Das erste Pleuellager L1 ist als Ring-Kugellager ausgebildet. Unter drehendem Antrieb ist der exzentrische Kurbelwellenzapfen 432 dafür ausgebildet, das erste Pleuel P1 direkt und das zweite Pleuel P2 indirekt anzutreiben.
Das zweite Pleuel P2 ist an das als Antriebspleuel P1 funktionierende erste Pleuel P1, d. h. als Schlepppleuel, über zwei zweite Pleuellager L2 in Form der Kugellager L2K1 und L2K2 die einen Lagerbolzen L2B umschließen, bewegbar gelagert. Das Kugellager L2K1 ist am ersten Pleuelteil P2a des zweiten Pleuels P2 und das Kugellager L2K2 ist am zweiten Pleuelteil P2b des zweiten Pleuels P2 angeordnet. Die Kugellager L2K1 und L2K2 weisen Kugellagerbünde L2KB auf, die zwischen den Kugellagern L2K1 und L2K2 und dem zweitem Pleuel P2 verpresst sind und die Befestigung der Kugellager L2K1 und L2K2 zwischen Lagerbolzen L2B und zweitem Pleuel P2 verbessern.
Das erste Pleuel P1 ist mit dem Lagerbolzen L2B fest verbunden. Hierfür ist der Lagerbolzen L2B in Mittelbereich seiner Längsachse mit dem Pleuel P1 über Pressverbundelemente PV mittels eines Pressverbunds verpresst. Ein zweiter Pleuelteil P1b des ersten Pleuels P1 erstreckt sich bis zum an das erste Pleuel P1 angeformten Kolben K1.
Die Pleuelteile P2a und P2b des zweiten Pleuels P2 münden in einen dritten Pleuelteil P2c des zweiten Pleuels P2, das sich bis zum an das zweite Pleuel P2 angeformten zweiten Kolben K2 erstreckt.
Unter drehendem Antrieb durch den Antriebsmotor M ist eine exzentrische Drehbewegung des Kurbelwellenzapfens 432 im Betrieb des Kompressors 400 erreichbar, sodass der erste und zweite Kolben K1, K2 mit einer Hin-und-Her-Bewegung zur Verdichtung von Druckluft in der entsprechenden zweiten und ersten Verdichterstufe 402, 401 jeweils bewegt werden. Der zweite Kolben K2 der ersten Verdichterstufe 401 bewegt sich dazu in einem Zylinderhubraum 411 des ersten Zylinders 410 in der ersten (Niederdruck-)Verdichterstufe 401. Der erste Kolben K1 bewegt sich dazu in einem Zylinderhubraum 421 eines zweiten Zylinders 420 der zweiten (Hochdruck-)Verdichterstufe 402.
Die zwei Kugellager L2K1 und L2K2 ermöglichen es, dass im Betrieb ein senkrecht zur Auslenkung der Pleuel P1 und P2 und parallel zu einer Längsachse des Lagerbolzens L2B ausgerichteter Verkippungswinkel α des ersten Pleuels P1 zum zweiten Pleuel P2 unter 5° und insbesondere unter 3° beträgt. Der Verkippungswinkel α bezieht sich auf eine Verkippung der Pleuel P1 und P2 zueinander. Die auftretende Verkippung der Pleuel P1 und P2 führt zu einem erhöhten Verschleiß und erhöhten Betriebsgeräuschen. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Verkippung und insbesondere der Verkippungswinkel α gering ist.
Ein nicht gezeigter Auslenkungswinkel bezieht sich auf eine Auslenkung der Pleuel P1 und P2 zueinander, die im Rahmen des Betriebs der Hubkolbenmaschine notwendig ist und in einer senkrecht zur Längsachse des Lagerbolzens L2B orientierten Richtung erfolgt (nicht gezeigt, Auslenkung aus der Bildebene heraus bzw. in die Bildebene hinein).
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Hubkolbenmaschine in Form eines zweistufigen Kolbenkompressors 400 mit einem ersten Pleuel P1 für einen ersten Kolben K1 einer zweiten (Hochdruck)-Stufe 402 und einem zweiten Pleuel P2 einer ersten (Niederdruck)-Stufe 401 und mit einem ersten Pleuellager L1 und zwei zweiten Pleuellagern L2 in Form von Gleitlagern L2G1 und L2G2. Das Ausführungsbeispiel der 4 ist im Wesentlichen identisch zum in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel des Kolbenkompressors 400 mit dem einzigen Unterschied, dass im Ausführungsbeispiel der 4 zwei zweite Pleuellager L2 in Form von Gleitlagern L2G1 und L2G2 verwendet werden, die einen Gleitlagerbund L2GB aufweisen. Der Gleitlagerbund L2GB dient einerseits dazu die jeweiligen Gleitlager L2G1 und L2G2 an dem ersten Pleuelteil P2a des zweiten Pleuels P2 und dem zweiten Pleuelteil P2b des zweiten Pleuels P2 zu befestigen. Andererseits verhindert der Gleitlagerbund L2GB auch ein austreten von Schmiermittel, wie beispielsweise Schmierfett, Schmieröl oder dergleichen.
Bezugszeichenliste

0: Luftzuführung, Ansaugung
0.1: Filterelement, Luftfilter
1: Druckluftzuführung
2: Druckluftanschluss
3: Entlüftungsanschluss
3.1: Entlüftungsfilter, Filterelement, Schalldämpfer
100: Lufttrockneranordnung
101: Trockenbehälter
200: Pneumatikhauptleitung
201: erster Teil der Pneumatikhauptleitung
202: zweiter Teil der Pneumatikhauptleitung
230: Zweigleitung, Entlüftungsleitung
240: weitere Entlüftungsleitung
241: weiterer Zweiganschluss
242: Anschlussabschnitt
250: pneumatische Steuerleitung
251: Leitungsabschnitt
252: Steueranschluss
260: weitere Entlüftungsleitung
261: Zweiganschluss
270: Luftzuführungsleitung
300: Ventilanordnung, Magnetventilanordnung
310: Wegeventilanordnung
311: Rückschlagventil
312: Entlüftungsventil
313: Druckbegrenzung
314: Kolben
314.1: Relaisentlüftungskörper
314.2: Relaisentsperrkörper
315: einstellbare Feder
320: Steuerventil
321: elektrische Steuerleitung
322: Spule
331: erste Drossel
332: zweite Drossel
400: Luftverdichter in Form eines zweistufigen Kolbenkompressors
401: erste (Niederdruck)-Verdichterstufe
402: zweite (Hochdruck)-Verdichterstufe
410: erster Zylinder
411,421: Zylinderhubraum
420: zweiter Zylinder
430: Kurbelwelle
431: Antriebswellenkopplung
432: Kurbelwellenzapfen
440: Gehäuse
441: weitere Gehäusebauteile
500: Motor
501: Antriebswelle
M: Antriebsmotor
502: Lager
600: weitere Pneumatikleitung
601, 602, 603, 604: Federzweigleitung
605: Speicherzweigleitung
610: Galerie
1000: Druckluftversorgungssystem
1001: Druckluftversorgungsanlage
1002: Pneumatikanlage
1011, 1012, 1013, 1014: Bälge
1110: Ventilblock
1015: Speicher
1111 bis 1114: Magnetspeicher-Wegeventil
1115: Magnet-Wegeventil
A: Achse
α: Verkippungswinkel
D: Detail
DL: Druckluftströmung
E: Exzenterachse, Wellenachse
HS: Hubstellung
K1, K2: Kolben
K11: Kolbenhalterung
K22: Kopfende
L1: erstes Pleuellager, Ring-Kugellager, Gelenk-Gleitlager
L2: zweite Pleuellager
L2B: Lagerbolzen
L2G1, L2G2: Gleitlager
L2GB: Gleitlagerbund
L2K1, L2K2: Kugellager
L2KB: Kugellagerbund
P1, P2: erstes, zweites Pleuel
P1a, P1b: erster, zweiter Pleuelteil des ersten Pleuels
P2a, P2b, P2c: erster, zweiter, dritter Pleuelteil des zweiten Pleuels
PV: Metallpressverbindungselement
VS: Verdichtungsstellung
Z: Zylinderachse
Z1, Z2: Zylinderlauffläche
ZR: Zwischenraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004020104 [0009]

Claims

Hubkolbenmaschine (400), insbesondere zwei- oder mehrstufiger Kolbenkompressor (400), aufweisend: – wenigstens einen ersten Zylinder (420) sowie wenigstens einen dem ersten Zylinder (420) zugeordneten ersten Kolben (K1) und wenigstens einen zweiten Zylinder (410) sowie wenigstens einen dem zweiten Zylinder (410) zugeordneten zweiten Kolben (K2), wobei im Betrieb die Kolben (K1, K2) in einem jeweiligen Zylinderhubraum (411, 421) des jeweiligen Zylinders (410, 420) ausgelenkt werden, – eine im Betrieb antreibbare Kurbelwelle (430) mit einem exzentrischen Kurbelwellenzapfen (432) und einer Antriebswellen-Kopplung (431), die zum Ankoppeln einer Antriebswelle (501) eines Antriebsmotors (M) zum Antreiben der Kurbelwelle (432) ausgebildet ist, – ein zum Auslenken des ersten Kolbens (K1) ausgebildetes erstes Pleuel (P1), – ein zum Auslenken des zweiten Kolbens (K2) ausgebildetes zweites Pleuel (P2), und – einen fest mit dem ersten Pleuel (P1) verbundenen Lagerbolzen (L2B), um den das zweite Pleuel (P2) drehbeweglich ist, wobei das erste Pleuel (P1) mittels wenigstens einem ersten Pleuellager (L1) direkt am Kurbelwellenzapfen (432) gelagert ist und mittels dem exzentrischen Kurbelwellenzapfen (432) bewegbar ist und das zweite Pleuel (P2) mittels dem Lagerbolzen (L2B) bewegbar ist und wobei das zweite Pleuel (P2) zwei Pleuelteile (P2a, P2b) mit einem Zwischenraum (ZR) zwischen diesen (P2a, P2b) aufweist, wobei wenigstens ein Pleuelteil (P1a) des ersten Pleuels (P1) in dem Zwischenraum (ZR) angeordnet ist und wobei zwischen dem Lagerbolzen (L2B) und jedem der zwei Pleuelteile (P2a, P2b) des zweiten Pleuels (P2) wenigstens ein zweites Pleuellager (L2) angeordnet ist.
Hubkolbenmaschine (400) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der exzentrische Kurbelwellenzapfen (432) und/oder die Antriebswellen-Kopplung (431) parallel zu einer zu einer Zylinder-Achse (Z) senkrecht verlaufenden Wellen-Achse (E) ausgerichtet ist.
Hubkolbenmaschine (400) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – das zweite Pleuel (P2) mittels den zwei zweiten Pleuellagern (L2) und dem Lagerbolzen (L2B) indirekt am Kurbelwellenzapfen (432) gelagert ist.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten (P1) und/oder zweiten Pleuel (P2) der Kolben (K1, K2) angeformt, fest verbunden oder mittels einer Kolbenhalterung (K11) der Kolben (K1) gehalten ist.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Pleuel (P1) direkt mittels dem exzentrischen Kurbelwellenzapfen (432) bewegbar ist und das zweite Pleuel (P2) indirekt mittels dem exzentrischen Kurbelwellenzapfen (432), insbesondere mittels dem ersten Pleuel (P1), bewegbar ist, vorzugsweise wenigstens das zweite Pleuel (P2) als Schlepppleuel vom ersten Pleuel (P1) als Antriebspleuel bewegbar ist.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Pleuellager (L1, L2) ein Gleitlager (L2G1, L2G2) oder ein Wälzlager (L2K1, L2K2), insbesondere ein Nadellager (L2N), ein Kugellager oder ein Tonnenlager aufweist.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Pleuellager (L1, L2) einen Außenring und/oder einen Innenring eines Wälzlagers, insbesondere Nadellagers aufweist.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Pleuellager (L2) Kugellager (L2K1, L2K2) sind.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Pleuellager (L2) Gleitlager (L2G1, L2G2) sind.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximaler Auslenkungswinkel der Auslenkung der Pleuel (P1, P2) zwischen jeweiligen Längsachsen der Pleuel (P1, P2) höchstens 14° beträgt, beispielsweise höchstens 10° beträgt, vorzugsweise ungefähr 7° beträgt.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei zweiten Pleuellager (L2) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass im Betrieb ein senkrecht zur Auslenkung der Pleuel und parallel zu einer Längsachse des Lagerbolzens (L2B) ausgerichteter Verkippungswinkel (a) des ersten Pleuels (P1) zum zweiten Pleuel (P2) unter 5°, insbesondere unter 3° beträgt.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass – das erste Pleuel (P1) mittels dem ersten Pleuellager (L1) direkt am Kurbelwellenzapfen (432) gelagert ist und an dem ersten Pleuel (P1) mittels einer Kolbenhalterung (K11) der erste Kolben (K1) gehalten ist, und – das zweite Pleuel (P2) mittels den zwei zweiten Pleuellagern (L2) und dem Lagerbolzen (L2B) mit dem ersten Pleuel (P1) verbunden ist und an dem zweiten Pleuel (P2) der zweite Kolben (K2) angeformt ist.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkompressor (400) als ein Zweistufen-Kompressor (400) mit einer ersten und zweiten Verdichterstufe (401, 402), insbesondere als ein TWIN-Kompressor, gebildet ist, wobei: – das erste Pleuel (P1) der zweiten, insbesondere (Hochdruck-)Verdichterstufe (402) gebildet ist, wobei das erste Pleuel (P1) mittels dem ersten Pleuellager (L1) direkt am Kurbelwellenzapfen (432) gelagert ist, und/oder – das zweite Pleuel (P2) der ersten, insbesondere (Niederdruck-)Verdichterstufe (401) gebildet ist, wobei das zweite Pleuel (P2) mittels den zwei zweiten Pleuellagern (L2) und dem Lagerbolzen (L2B) am ersten Pleuel (P1) gelagert ist.
Druckluftversorgungsanlage (1001) zum Betreiben einer Pneumatikanlage (1002), insbesondere einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines PKWs, mit einer Druckluftströmung (DL), aufweisend: – eine Lufttrockneranordnung (100) in einer Pneumatikhauptleitung (200), die eine Druckluftzuführung (1) von einem Luftverdichter (400) und einen Druckluftanschluss (2) zu der Pneumatikanlage (1002) pneumatisch verbindet, und – eine an die Pneumatikhauptleitung (200) pneumatisch angeschlossene Ventilanordnung (300) zur Steuerung der Druckluftströmung (DL) und einen Lufttrockner (101) in der Pneumatikhauptleitung (200), wobei – an die Druckluftzuführung (1) ein Luftverdichter (400) mit einer Hubkolbenmaschine (400), insbesondere ein zwei- oder mehrstufiger Kolbenkompressor (400), nach einem der Ansprüche 1 bis 13 angeschlossen ist.
Druckluftversorgungssystem (1000) mit einer Pneumatikanlage (1002) und mit einer Druckluftversorgungsanlage (1001) gemäß Anspruch 14 zum Betreiben der Pneumatikanlage (1002) mit einer Druckluftströmung (DL), insbesondere einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines PKWs, wobei die Pneumatikhauptleitung (1002) eine Druckluftzuführung (1) von einem Luftverdichter (400) mit einer Hubkolbenmaschine (400), insbesondere einem zwei- oder mehrstufiger Kolbenkompressor (400), nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und einen Druckluftanschluss (2) zu der Pneumatikanlage (1002) pneumatisch verbindet.
Fahrzeug, insbesondere PKW, mit einer Pneumatikanlage (1002), insbesondere einer Luftfederanlage, und einer Druckluftversorgungsanlage (1001) gemäß Anspruch 14 zum Betreiben der Pneumatikanlage (1002) mit einer Druckluftströmung (DL).