EP3880963B1

EP3880963B1 - Hubkolbenmaschine, druckluftversorgungsanlage, fahrzeug und verfahren zur herstellung einer hubkolbenmaschine

Info

Publication number: EP3880963B1
Application number: EP19795494.4A
Authority: EP
Inventors: Dieter Frank; Eduard NUSS
Original assignee: ZF CV Systems Europe BV
Current assignee: ZF CV Systems Europe BV
Priority date: 2018-11-14
Filing date: 2019-10-22
Publication date: 2022-08-17
Anticipated expiration: 2039-10-22
Also published as: US20210404458A1; CN112888856A; WO2020099073A1; DE102018128557A1; CN112888856B; EP3880963A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, insbesondere einen zwei- oder mehrstufigen Kolbenkompressor, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung eine Druckluftversorgungsanlage, ein Druckluftversorgungssystem und ein Fahrzeug, insbesondere einen PKW, mit einer Hubkolbenmaschine, insbesondere mit einem Kolbenkompressor, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Hubkolbenmaschine.
Eine Druckluftversorgungsanlage wird in Fahrzeugen aller Art, insbesondere zur Versorgung einer Luftfederanlage 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 mehrere Pleuel an mehrere Kolben weitergegeben werden. 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. zweistufige KolbenKompressoren deren zwei Kolben über zwei diesen jeweils zugeordneten Pleuel angetrieben werden, welche wiederum genau entlang einer Zylinder-Achse, die bevorzugt exakt parallel und mitten-symmetrisch 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.
WO 2017/137141 A1 offenbart eine Hubkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die aus der WO 2017/137141 A1 bekannte Hubkolbenmaschine ist noch verbesserbar.
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 noch weiter 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) weiter reduziert werden. Ferner soll die Hubkolbenmaschine kostengünstig hergestellt werden können. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein entsprechendes Druckluftversorgungssystem und ein Fahrzeug mit dem Druckluftversorgungssystem, insbesondere für eine Luftfederanlage, anzugeben. Ferner soll ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung der Hubkolbenmaschine bereitgestellt werden.
Die Aufgabe hinsichtlich der Hubkolbenmaschine wird mit einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einem zwei- oder mehrstufigen Kolbenkompressor, des Anspruchs 1 gelöst.
Diese weist auf:

ein zum Auslenken eines ersten Kolbens ausgebildetes erstes Pleuel mit einem Pleuelauge, insbesondere wobei das erste Pleuel ein Antriebspleuel ist,
ein zum Auslenken eines zweiten Kolbens ausgebildetes zweites Pleuel mit wenigstens einem weiteren Pleuelauge, insbesondere wobei das zweite Pleuel ein Schlepppleuel ist und
ein sich durch das Pleuelauge und das wenigstens eine weitere Pleuelauge erstreckendes Kopplungselement, um welches das erste Pleuel und das zweite Pleuel relativ zueinander drehbeweglich sind,

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Dämpfungselement den Dämpfungsringraum derart ausfüllt, dass eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit zwischen dem Koppellagerelement und der Pleuelaugeninnenoberfläche des Pleuelauges entsteht.
Die Hubkolbenmaschine ermöglicht es im Betrieb bei Verkippung der Pleuel zueinander seitliche Verspannungen zu reduzieren und die Akustik zu verbessern.
Das Dämpfungselement kann beispielsweise ein elastisch dämpfendes Elastomer-Element oder dergleichen sein. Es können auch mehrere Dämpfungselemente im Dämpfungsringraum angeordnet sein. Das Kopplungselement kann beispielsweise ein Lagerbolzen oder dergleichen sein. Das Koppellagerelement kann ein Pleuellager aufweisen. Das Pleuellager kann ein Gleitlager oder ein Wälzlager, insbesondere ein Nadellager, ein Kugellager oder ein Tonnenlager aufweisen. Der erste Kolben kann Teil des ersten Pleuels oder mit dem ersten Pleuel verbunden sein. Der zweite Kolben kann Teil des zweiten Pleuels oder mit dem zweiten Pleuel verbunden sein. Die Kolben können beispielsweise jeweils mittels einer Kolbenhalterung gehalten, mit dem jeweiligen Pleuel fest verbunden sein oder an dem jeweiligen Pleuel angeformt sein.
Das zweite Pleuelauge kann ein weiteres Pleuelauge, zwei weitere Pleuelaugen, drei weitere Pleuelaugen, oder mehr weitere Pleuelaugen aufweisen. Die weiteren Pleuelaugen können entlang einer Kopplungselement-Achse des Kopplungselements ausgerichtet sein, die sich durch das Pleuelauge und das wenigstens eine weitere Pleuelauge und entlang des Kopplungselements erstreckt. Das erste Pleuel und das zweite Pleuel sind relativ zueinander um die Kopplungselement-Achse drehbeweglich.
Es können auch weitere Koppellagerelemente und Dämpfungselemente zwischen dem Kopplungselement und weiteren Pleuelaugeninnenoberflächen der weiteren Pleuelaugen angeordnet sein. Die Dämpfungselemente sind in diesem Fall bevorzugt in einem jeweiligen weiteren Dämpfungsringraum zwischen dem jeweiligen weiteren Koppellagerelement und der jeweiligen weiteren Pleuelaugeninnenoberfläche der weiteren Pleuelaugen angeordnet und füllen den jeweiligen weiteren Dämpfungsringraum derart aus, dass eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit zwischen dem Kopplungselement und den Pleueln entsteht.
Die Aufgabe hinsichtlich der Druckluftversorgungsanlage wird mit einer Druckluftversorgungsanlage des Anspruchs 20 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 19 angeschlossen ist.

Die Aufgabe betreffend das Druckluftversorgungssystem wird mit einem Druckluftversorgungssystem des Anspruchs 21 gelöst. Die Erfindung führt auch auf ein Fahrzeug, insbesondere ein PKW-Fahrzeug, des Anspruchs 22. Alternativ kann auch ein LKW-Fahrzeug vorgesehen sein, insbesondere kann ein LKW-Kompressor für die Luftaufbereitung vorgesehen sein.
Ein Druckluftversorgungssystem mit einer Pneumatikanlage und mit einer Druckluftversorgungsanlage gemäß Anspruch 20 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 19 und einen Druckluftanschluss zu der Pneumatikanlage pneumatisch verbindet.
Ein Fahrzeug, insbesondere PKW, ist mit einer Pneumatikanlage, insbesondere einer Luftfederanlage, und einer Druckluftversorgungsanlage gemäß Anspruch 20 zum Betreiben der Pneumatikanlage mit einer Druckluftströmung versehen. Die Erfindung führt auch auf ein Verfahren des Anspruchs 23 zur Herstellung einer Hubkolbenmaschine, insbesondere eines zwei- oder mehrstufigen Kolbenkompressors.
Die herzustellende Hubkolbenmaschine weist auf

ein zum Auslenken eines ersten Kolbens ausgebildetes erstes Pleuel mit einem Pleuelauge, insbesondere wobei das erste Pleuel ein Antriebspleuel ist,
ein zum Auslenken eines zweiten Kolbens ausgebildetes zweites Pleuel mit wenigstens einem weiteren Pleuelauge, insbesondere wobei das zweite Pleuel ein Schlepppleuel ist und
ein sich im zusammengebauten Zustand durch das Pleuelauge und das wenigstens eine weitere Pleuelauge erstreckendes Kopplungselement, um welches das erste Pleuel und das zweite Pleuel relativ zueinander drehbeweglich sind.

Zur Herstellung der Hubkolbenmaschine ist vorgesehen, dass

zwischen dem Kopplungselement und einer Pleuelaugeninnenoberfläche des Pleuelauges ein Koppellagerelement angeordnet wird und
ein elastisch dämpfendes Dämpfungselement in einem Dämpfungsringraum zwischen dem Koppellagerelement und der Pleuelaugeninnenoberfläche des Pleuelauges angeordnet wird.

Erfindungsgemäß ist zur Herstellung der Hubkolbenmaschine vorgesehen, dass der Dämpfungsringraum derart mit dem Dämpfungselement ausgefüllt wird, dass eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit zwischen dem Koppellagerelement und der Pleuelaugeninnenoberfläche des Pleuelauges erzeugt wird.
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. Es tritt bei gängigen Gleitlagern und Nadellagern eine hohe Geräuschentwicklung insbesondere beim Lastwechsel zwischen den Pleueln auf. Es zeigt sich, wie von der Erfindung erkannt, dass die Betriebsgeräusche zum Teil durch im Stand der Technik konstruktiv erforderliche Pleuellagerspiele bedingt sind. Das Pleuellagerspiel zwischen einem Nadellagerinnendurchmesser eines Nadellagers und einem Kopplungselement, insbesondere Lagerbolzen, hat einen starken Einfluss auf das Akustikverhalten. Um der aus Fertigungs- und Teiletoleranzen entstehenden Spielstreuung entgegenzuwirken, wird in der Fertigung vor Zusammenbau ein jeweiliger aktueller Lagerinnendurchmesser gemessen und je nach Messwert ein entsprechender Lagerbolzen mit entsprechendem Durchmesser ausgewählt und verbaut. Aufgrund weiterbestehender Toleranzen in eine Motorachsrichtung, kann es zu seitlichen Verspannungen der Pleuel zueinanderkommen, die einen negativen Einfluss auf das Akustikverhalten haben. Es besteht auch die Gefahr, dass die Pleuel aneinanderschlagen. Die Pleuellagerspiele beispielsweise von Nadellagern werden zum Beispiel durch metallisch harte Anschläge versucht auszugleichen, welche jedoch zu hohen Akustikemissionen führen. Ein Gleitlager, insbesondere aus Kunststoff kann durch seine weicheren Materialeigenschaften die harten Anschläge des Pleuellagerspiels ausgleichen. Jedoch verschleißen Gleitlager mit der Zeit, so dass sich mit längerer Verwendung der Gleitlager eine relativ große Pleuellagerspielerhöhung ergibt, die wiederum zu einer Geräuscherhöhung führt. Insbesondere Kunststoff-Gleitlager besitzen ein gutes Dämpfungsverhalten, sind jedoch verschleißempfindlich bei hohen Temperaturen und zeigen ein starkes Einlaufverhalten, was zu einer Pleuellagerspielerhöhung führt. Dies führt mit der Lebensdauer der Kunststoff-Gleitlager zu einem Anstieg der Akustik-Emissionen. Wälzlager dahingegen weisen grundsätzlich ein schlechtes Dämpfungsverhalten auf, da in diesem Fall typischerweise Stahl auf Stahl trifft.
Eine Hubkolbenmaschine, bei der ein Dämpfungselement zum Dämpfen eines Koppellagerelements Anwendung findet, ermöglicht es eine verbesserte Akustik in einem Kompressor zu realisieren; bei starker Führung kann es jedoch zu seitlichen Verspannungen zwischen den Pleueln kommen die sich auf das akustische Verhalten negativ auswirken können. Bei zu schwacher Führung kann eine Einfederung zu hoch sein. Auch lassen sich keine kleinen Toträume realisieren.
Die Erfindung hat nun erkannt, dass durch eine geschickte Ausfüllung des Dämpfungsringraums mit dem Dämpfungselement eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit erreicht werden kann mit der eine verbesserte Akustik und ein gleichwohl verlässlicher Pleueltrieb 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 oder PersonentransportFahrzeug, insbesondere wenn bei diesem die Druckluftversorgungsanlage für vergleichsweise hohe Druckamplituden ausgelegt ist. Die Erfindung kann ebenfalls Anwendung im LKW-Bereich finden.
Die dämpfenden Eigenschaften des Dämpfungselements können die Körperschallanregung senken. Es kann ein Energieübertrag zwischen dem Pleuel, dem Kopplungselement und dem Koppellagerelement mittels des Dämpfungselements verringert werden, um die Geräuschübertragung zu verringern. Das Dämpfungselement ermöglicht durch die Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit ein freieres Verdrehen der Pleuel zueinander. Ferner ist ein weitgehend toleranzfreier Wechsel bei der Bewegungsumkehr der Pleuel möglich. Durch das Auffüllen des Dämpfungsringraums kann zudem die Kolbenlänge und damit ein Totraum eingestellt werde. Weiterhin kann eine Belastung der Kanten des Koppellagerelements verringert werden, da Verkippungen und Verschränkungen der Pleuel durch das Dämpfungselement und insbesondere die Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit besser ausgeglichen werden können. Dies verringert wiederum den Verschleiß. Auch eine Korrektur von Schiefstellung und/oder Wellenbiegung ist mittels des Dämpfungselements möglich. Die Verwendung des Dämpfungselements zur Dämpfung des Koppellagerelements ermöglicht ferner temperaturbedingte Veränderungen der Bauteile, insbesondere der Pleuel und des Kopplungselements auszugleichen, wodurch geringere Lagertoleranzen insbesondere bei Hoch- und Tieftemperaturanwendungen ermöglicht werden. Insbesondere kann einer Materialausdehnung in radialer Richtung bei Temperaturänderungen ausgeglichen werden. Des Weiteren kann die Lagerbelastung verringert werden, indem die Körperschallemissionen der angeregten Achsen und die Steifigkeit zwischen den Pleueln bzw. Pleuelbaugruppen verringert werden kann.
Die Erfindung ermöglicht insbesondere eine Optimierung des akustischen Verhaltens, insbesondere eines zweistufigen TWIN Kompressors, da das Dämpfungselement hinsichtlich seiner Auslegungskriterien weitestgehend frei parametrierbar ist. Beispielsweise ist die Auswahl des Werkstoffes, d.h. die Härte, und die Geometrie des Dämpfungselements, d.h. der Durchmesser, die Breite, die Wanddicke und/oder ähnliche Parameter weitestgehend frei parametrierbar, nämlich unter der Randbedingung, dass eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit erreicht wird. Dies kann u.a. zu einer Reduzierung der Geräuschentwicklung, insbesondere des initialen Pegels, der Pegelstreuung und der Pegelerhöhung über die Betriebsdauer führen. Die weitestgehend freie Parametrisierbarkeit ermöglicht es das Dämpfungselement jeweils an die vorhandenen Betriebsbedingungen anzupassen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine dadurch gekennzeichnet, dass die Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit zwischen dem Koppellagerelement und der Pleuelaugeninnenoberfläche dadurch erzeugt ist, dass wenigstens eine der an dem Koppellagerelement und der Pleuelaugeninnenoberfläche anliegenden Dämpfungselementoberflächen des Dämpfungselements eingedrückt ist. Das Dämpfungselement kann durch das Eindrücken verschiedene Formen annehmen, die eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit zwischen dem Koppellagerelement und der Pleuelaugeninnenoberfläche ermöglichen. Besonders bevorzugt ist wenigstens eine der an dem Koppellagerelement und der Pleuelaugeninnenoberfläche anliegenden Dämpfungselementoberflächen von dem Koppellagerelement und/oder der Pleuelaugeninnenoberfläche eingedrückt. Das Koppellagerelement und die Pleuelaugeninnenoberfläche können derart geformt sein, dass sie das Dämpfungselement eindrücken. Die an dem Koppellagerelement anliegende Dämpfungselementoberfläche kann vom Koppellagerelement eingedrückt sein und die an der Pleuelaugeninnenoberfläche anliegende Dämpfungselementoberfläche kann von der Pleuelaugeninnenoberfläche eingedrückt sein. Durch das Eindrücken des Dämpfungselements durch das Koppellagerelement und/oder die Pleuelaugeninnenoberfläche kann ein Formschluss erzeugt werden und eine Kugelgelenkigkeit.
Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung der Hubkolbenmaschine füllt das Dämpfungselement den Dämpfungsringraum derart aus, dass durch den Formschluss erzeugte Haltekräfte größer als im Betrieb der Hubkolbenmaschine auf das Dämpfungselement wirkende Scherkräfte sind. Der durch das Ausfüllen des Dämpfungsringraums mit dem Dämpfungselement erzeugte Formschluss ermöglicht es eine feste Verbindung herzustellen, ohne das Dämpfungselement an dem Koppellagerelement und/oder der Pleuelaugeninnenoberfläche zu befestigen.
Das Koppellagerelement weist bevorzugt eine Lagerbuchse auf. Die Lagerbuchse hat eine der Pleuelaugeninnenoberfläche gegenüberliegende Lagerbuchsenaußenoberfläche. Das Dämpfungselement kann in dem Dämpfungsringraum zwischen der Pleuelaugeninnenoberfläche und der Lagerbuchsenaußenoberfläche angeordnet sein. Die Lagerbuchse kann beispielsweise eine Gleitlagerbuchse, insbesondere eine Metallbuchse oder dergleichen sein. Die Lagerbuchse ermöglicht eine stabile Lagerung.
Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung der Hubkolbenmaschine weisen die Pleuelaugeninnenoberfläche und die Lagerbuchsenaußenoberfläche jeweils wenigstens einen in Richtung der gegenüberliegenden Oberfläche gewölbten, bogenförmigen, die jeweilige der gegenüberliegenden Oberflächen umlaufenden Oberflächenabschnitt auf; mit anderen Worten sind die Pleuelaugeninnenoberfläche und die Lagerbuchsenaußenoberfläche in Richtung zueinander konvex gekrümmt.. Besonders bevorzugt sind die an dem Koppellagerelement und der Pleuelaugeninnenoberfläche anliegenden Dämpfungselementoberflächen des Dämpfungselements von der Pleuelaugeninnenoberfläche und der Lagerbuchsenaußenoberfläche derart eingedrückt, dass das Dämpfungselement eine bikonkave Form entlang des Dämpfungsringraums hat. Die Pleuelaugeninnenoberfläche und die Lagerbuchsenaußenoberfläche sind in diesem Fall aufeinander zu nach außen gewölbt. Diese Ausgestaltung ermöglicht es eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit herzustellen. Die Wölbung kann verschiedene Formen haben, die beispielsweise zur Optimierung einer Abrollcharakteristik optimiert sein kann. Anstatt einer einzelnen Wölbung, können die Pleuelaugeninnenoberfläche und die Lagerbuchsenaußenoberfläche auch mehrere Wölbungen aufweisen, die derart geformt sind, dass sie die Abrollcharakteristik verbessern. Dies ermöglicht es das Abrollverhalten zu verbessern.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Pleuelauge einen mittig entlang der Pleuelaugeninnenoberfläche verlaufenden und sich in Richtung der Lagerbuchsenaußenoberfläche erstreckenden Steg auf. Diese Ausgestaltung ermöglicht es eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit herzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann die Lagerbuchse einen mittig entlang der Lagerbuchsenaußenoberfläche verlaufenden und sich in Richtung der Pleuelaugeninnenoberfläche erstreckenden Steg aufweisen.
Besonders bevorzugt hat die Lagerbuchse einen kleineren Außendurchmesser, als ein kleinster durch den Steg erzeugter Innendurchmesser des Pleuelauges. Eine durch den Formschluss erzeugte Haltekraft kann über den Unterschied des Außendurchmessers der Lagerbuchse und den kleinsten Innendurchmesser des Pleuelauges eingestellt werden. Ein geringer Unterschied zwischen Außendurchmesser der Lagerbuchse und kleinsten Innendurchmesser des Pleuelauges ermöglicht es einen Formschluss zu erzeugen, bei dem sehr hohe Scherkräfte im Dämpfungselement notwendig sind, um die Verbindung von Lagerbuchse, Dämpfungselement und Pleuelaugeninnenoberfläche zu lösen. Die Haltekräfte die erzeugt werden, ermöglichen es auf ein Aufvulkanisieren des Dämpfungselements an die Lagerbuchse und die Pleuelaugeninnenoberfläche zu verzichten. Der Außendurchmesser der Lagerbuchse kann beispielsweise zwischen 0,1 % und 10 % kleiner sein als der kleinste Innendurchmesser des Pleuelauges.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Lagerbuchse eine mittig entlang der Lagerbuchsenaußenoberfläche verlaufende Nut auf, die sich von der Pleuelaugeninnenoberfläche weg erstreckt. Die Nut kann eine größere Breite und eine größere Höhe als der Steg haben. Die Nut ermöglicht es eine höhere Haltekraft zu erzeugen und die Gelenkigkeit zu erhöhen. Alternativ oder zusätzlich kann das Pleuelauge eine mittig entlang der Pleuelaugeninnenoberfläche verlaufende Nut aufweisen, die sich von der Lagerbuchsenaußenoberfläche weg erstreckt.
Die Lagerbuchse ist bevorzugt mit einem Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten beschichtet. Die Lagerbuchse kann beispielsweise mit Polytetrafluorethylen (PTFE) oder dergleichen beschichtet sein. Eine Beschichtung mit einem Material mit geringem Reibungskoeffizienten, wie zum Beispiel PTFE, verbessert die Gleitlagerung. Die beschichtete Lagerbuchse kann an ihren Stirnflächen beschichtet sein. Dies ermöglicht es die beschichtete Lagerbuchse bei starken Versätzen als Anlaufscheibe zu verwenden. Die Lagerbuchse kann in einem Trommelverfahren vollständig beschichtet sein. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung.
Besonders bevorzugt ist das Dämpfungselement in den Dämpfungsringraum eingespritzt und ausvulkanisiert. Das Einspritzen kann unter Druck und Wärme erfolgen. Durch das Einspritzen des Dämpfungselements, kann das Koppellagerelement vorab in dem Pleuelauge angeordnet und justiert werden. Dies ermöglicht es das Koppellagerelement genau zu positionieren und so Längen und Positionsmaße der Kolben einzustellen. Über die Einstellung der Kolbenlänge ist es möglich einen Totraum einzustellen. Das Dämpfungselement muss in diesem Fall nicht auf die Pleuelaugeninnenoberfläche und/oder nicht auf die Lagerbuchsenaußenoberfläche aufvulkanisiert sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Dämpfungselement nicht auf die Pleuelaugeninnenoberfläche und/oder nicht auf die Lagerbuchsenaußenoberfläche aufvulkanisiert. Das Dämpfungselement kann sowohl nicht auf die Pleuelaugeninnenoberfläche als auch nicht auf die Lagerbuchsenaußenoberfläche aufvulkanisiert sein oder nur nicht auf eine der beiden Oberflächen. Dies ermöglicht es einen Haftvermittler zu reduzieren oder wegzulassen. Ferner kann die Hubkolbenmaschine in weniger Herstellungsschritten hergestellt werden. Dies ermöglicht eine Kostenreduzierung für die Herstellung der Hubkolbenmaschine.
Besonders bevorzugt sind das Dämpfungselement, die Pleuelaugeninnenoberfläche und das Koppellagerelement derart geformt, dass sie zusammen ein kugelgelenkartiges Lager bilden. Dies ermöglicht es durch Abstimmen der Formen des Dämpfungselements, der Pleuelaugeninnenoberfläche und des Koppellagerelements aufeinander eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit zu erzeugen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Pleuelauge des ersten Pleuels zwischen zwei der weiteren Pleuelaugen des zweiten Pleuels angeordnet und das Kopplungselement erstreckt sich durch die drei Pleuelaugen. Das zweite Pleuel kann das erste Pleuel teilweise umschließen. Das zweite Pleuel kann beispielsweise in Form einer Gabel mit zwei Zinken ausgebildet sein und das erste Pleuel in Form eines Stabs, der zwischen den zwei Zinken der Gabel angeordnet ist. In diesem Fall ist je eines der zwei weiteren Pleuelaugen in einem der Zinken und die weiteren Pleuelaugen einander gegenüberliegend entlang der Kopplungselement-Achse angeordnet.
Besonders bevorzugt weist die Hubkolbenmaschine einen ersten Zylinder und einen zweiten Zylinder auf. Der erste Kolben ist bevorzugt dem ersten Zylinder zugeordnet und der zweite Kolben ist bevorzugt dem zweiten Zylinder zugeordnet. Vorzugsweise werden im Betrieb die Kolben entlang einer radial ausgerichteten Zylinder-Achse in einem jeweiligen Zylinderhubraum des jeweiligen Zylinders ausgelenkt. Besonders bevorzugt weist die Hubkolbenmaschine eine im Betrieb antreibbare Kurbelwelle mit einem Kurbelwellenzapfen auf, der entlang einer zu einer axial ausgerichteten Motorachse exzentrisch verlaufenden Wellen-Achse der Kurbelwelle angeordnet ist, die senkrecht zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse verläuft. Vorzugsweise weist die Hubkolbenmaschine eine entlang der axial ausgerichteten Motorachse ausgerichtete Antriebswellen-Kopplung auf, die zum Ankoppeln einer Antriebswelle zum Antreiben der Kurbelwelle ausgebildet ist. Das erste Pleuel verläuft bevorzugt entlang einer parallel zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse verlaufenden ersten Pleuelachse und das zweite Pleuel entlang einer parallel zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse verlaufenden zweiten Pleuelachse. Die Hubkolbenmaschine ermöglicht es im Betrieb bei Verkippung der Pleuel entlang der Motorachse, in Richtung parallel zur Motorachse auftretende Verspannungen der Pleuel zu reduzieren.
Die 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.
In einer vorteilhaften Weiterbildung füllt das Dämpfungselement den Dämpfungsringraum radial vollständig zwischen dem Koppellagerelement und der Pleuelaugeninnenoberfläche aus. Das Dämpfungselement kann auch den Dämpfungsringraum vollständig in axialer Richtung, d.h. in einer parallel zur Motorachse verlaufenden Richtung, ausfüllen.
Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung ist das erste Pleuel, insbesondere als Antriebspleuel, mittels einem Kurbelwellenlagerelement direkt am Kurbelwellenzapfen gelagert und mittels dem Kurbelwellenzapfen bewegbar und das zweite Pleuel, insbesondere als Schlepppleuel, mittels dem Kopplungselement bewegbar. Unter einer direkten Lagerung ist zu verstehen, dass das Pleuel direkt über das Kurbelwellenlagerelement durch den Kurbelwellenzapfen bewegt wird. Das zweite Pleuel kann mittels dem Koppellagerelement und dem Kopplungselement indirekt am Kurbelwellenzapfen gelagert sein. Besonders bevorzugt ist das erste Pleuel direkt mittels dem Kurbelwellenzapfen bewegbar und das zweite Pleuel indirekt mittels dem Kurbelwellenzapfen, insbesondere mittels dem ersten Pleuel, bewegbar. Insbesondere kann wenigstens das zweite Pleuel als Schlepppleuel vom ersten Pleuel als Antriebspleuel bewegbar sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Pleuel derart ausgebildet, dass ein maximaler Auslenkungswinkel der Auslenkung der Pleuel zwischen der ersten Pleuelachse und der zweiten Pleuelachse in Richtung einer senkrecht zur Zylinder-Achse und senkrecht zur Motorachse verlaufenden Auslenkungsachse höchstens 14° beträgt. Der maximale Auslenkungswinkel kann beispielsweise höchstens 10°, höchstens 8°, vorzugsweise 7° betragen. Die Pleuel können derart ausgebildet sein, dass beim Auftreten eines höheren Auslenkungswinkels als des maximalen Auslenkungswinkels das Dämpfungselement die Auslenkung derart dämpft, dass ein Aneinanderschlagen der Pleuel verhindert wird.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Hubkolbenmaschine ist an dem ersten Pleuel mittels einer Kolbenhalterung der erste Kolben gehalten, das zweite Pleuel mittels dem Koppellagerelement und dem Kopplungselement mit dem ersten Pleuel verbunden und an dem zweiten Pleuel der zweite Kolben angeformt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Hubkolbenmaschine als ein Zweistufen-Kompressor mit einer ersten und zweiten Verdichterstufe, insbesondere als ein TWIN-Kompressor, gebildet. Besonders bevorzugt ist das erste Pleuel der zweiten, insbesondere (Hochdruck-)Verdichterstufe gebildet, und/oder das zweite Pleuel der ersten, insbesondere (Niederdruck-)Verdichterstufe gebildet und das zweite Pleuel mittels dem Koppellagerelement und dem Kopplungselement direkt am ersten Pleuel gelagert.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Hubkolbenmaschine hat das Dämpfungselement keine Gleitflächen.
Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zur Herstellung der Hubkolbenmaschine wird der Dämpfungsringraum derart mit dem Dämpfungselement ausgefüllt, dass wenigstens eine der an dem Koppellagerelement und der Pleuelaugeninnenoberfläche anliegenden Dämpfungselementoberflächen des Dämpfungselements eingedrückt wird.
Besonders bevorzugt wird der Dämpfungsringraum derart mit dem Dämpfungselement ausgefüllt, dass die wenigstens eine der an dem Koppellagerelement und der Pleuelaugeninnenoberfläche anliegenden Dämpfungselementoberflächen von dem Koppellagerelement und/oder der Pleuelaugeninnenoberfläche eingedrückt wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zur Herstellung der Hubkolbenmaschine wird ein Steg mittig entlang der Pleuelaugeninnenoberfläche angespritzt, der sich in Richtung des Kopplungselements erstreckt. Der Steg dient dazu das Dämpfungselement einzudrücken, so dass eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit erzeugt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine Lagerbuchse als Teil des Koppellagerelements vorgesehen werden und die Lagerbuchse mit einem mittig entlang der Lagerbuchsenaußenoberfläche verlaufenden und sich in Richtung der Pleuelaugeninnenoberfläche erstreckenden Steg versehen werden, insbesondere kann der Steg angespritzt werden.
Besonders bevorzugt wird eine Lagerbuchse als Teil des Koppellagerelements vorgesehen und die Lagerbuchse im Pleuelauge derart parallel zu einer axial ausgerichteten Motorachse angeordnet, dass eine Lagerbuchsenaußenoberfläche der Lagerbuchse der Pleuelaugeninnenoberfläche gegenüberliegt. Die Anordnung der Lagerbuchse im Pleuelauge ermöglicht es Längen und Positionsmaße der Kolben einzustellen. Dies ermöglicht es einen Totraum einzustellen.
Die Lagerbuchse wird bevorzugt derart gewählt, dass die Lagerbuchse einen kleineren Außendurchmesser hat, als ein kleinster durch den Steg erzeugter Innendurchmesser des Pleuelauges.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens zur Herstellung der Hubkolbenmaschine wird die Lagerbuchse vor dem Anordnen im Pleuelauge mit einer mittig entlang der Lagerbuchsenaußenoberfläche verlaufende Nut versehen, die sich von der Pleuelaugeninnenoberfläche weg erstreckt. Besonders bevorzugt hat die Nut eine größere Breite und eine größere Höhe als der Steg. Alternativ oder zusätzlich kann eine mittig entlang der Pleuelaugeninnenoberfläche verlaufende Nut vorgesehen, insbesondere eingefräst werden, die sich von der Lagerbuchsenaußenoberfläche weg erstreckt.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens zur Herstellung der Hubkolbenmaschine weist das Koppellagerelement eine Lagerbuchse auf, die im Pleuelauge derart parallel zu einer axial ausgerichteten Motorachse angeordnet wird, dass eine Lagerbuchsenaußenoberfläche der Lagerbuchse der Pleuelaugeninnenoberfläche gegenüberliegt. Bevorzugt werden die Pleuelaugeninnenoberfläche und die Lagerbuchsenaußenoberfläche derart geformt, dass sie jeweils wenigstens einen in Richtung der gegenüberliegenden Oberfläche gewölbten, bogenförmigen, die jeweilige der gegenüberliegenden Oberflächen umlaufenden Oberflächenabschnitt aufweisen; mit anderen Worten sind die Pleuelaugeninnenoberfläche und die Lagerbuchsenaußenoberfläche in Richtung zueinander konvex gekrümmt.
Besonders bevorzugt wird das Dämpfungselement mit einer parallel zur axial ausgerichteten Motorachse bikonkaven, sich an die Pleuelaugeninnenoberfläche und die Lagerbuchsenaußenoberfläche anschmiegenden Form entlang des Dämpfungsringraums zwischen der Pleuelaugeninnenoberfläche und der Lagerbuchsenau ßenoberfläche angeordnet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens zur Herstellung der Hubkolbenmaschine wird das Dämpfungselement in den Dämpfungsringraum eingespritzt und ausvulkanisiert.
Besonders bevorzugt wird das Dämpfungselement beim Ausvulkanisieren nicht auf die Pleuelaugeninnenoberfläche und/oder nicht auf das Koppellagerelement aufvulkanisiert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Lagerbuchse vor dem Anordnen im Pleuelauge, insbesondere in einem Trommelverfahren, mit einem Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten, beispielsweise mit PTFE oder dergleichen beschichtet.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der Hubkolbenmaschine, insbesondere des Kolbenkompressors in einem Verdichter bzw. Luftverdichter für eine PKW Fahrwerkregelung. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der Hubkolbenmaschine, insbesondere des Kolbenkompressors für die Luftaufbereitung für einen LKW. Weiterhin betrifft ein Aspekt der Erfindung die Verwendung der Hubkolbenmaschine in weiteren Verdichtern wie beispielsweise einem Klimakompressor in Fahrzeugen wie PKW sowie Nutzfahrzeugen, 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 Zeichnungen beschrieben. Diese sollen die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr sind die Zeichnungen, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus den Zeichnungen 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 Ausführungsform 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 Zeichnungen.
Im Einzelnen zeigt die Zeichnung in:

FIG. 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 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;
FIG. 2: für einen Luftverdichter, eine Hubkolbenmaschine in Form eines zwei-stufigen Kolbenkompressors mit einem ersten Pleuel für einen ersten Kolben einer zweiten (Hochdruck)-Stufe und einem zweiten Pleuel einer ersten (Niederdruck)-Stufe und das erste Pleuel mit einem Pleuelauge, mit einem Koppellagerelement und einem Dämpfungselement in Form eines Elastomer-Elements, das in einen Dämpfungsringraum zwischen einer Pleuelaugeninnenoberfläche mit einem Steg und dem Koppellagerelement mit einer Nut derart eingespritzt wurde, dass es den Dämpfungsringraum derart ausfüllt, das eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit erzeugt wird;
FIG. 3: einen Ausschnitt des ersten Pleuels der in FIG. 2 gezeigten Hubkolbenmaschine während des Herstellungsverfahrens nach dem Anspritzen eines Stegs an die Pleuelaugeninnenoberfläche;
FIG. 4: einen Ausschnitt des ersten Pleuels der in FIG. 2 gezeigten Hubkolbenmaschine während des Herstellungsverfahrens nach dem Anordnen einer Lagerbuchse;
FIG. 5: einen Ausschnitt des ersten Pleuels der in FIG. 2 gezeigten Hubkolbenmaschine während des Herstellungsverfahrens nach dem Einspritzen und Ausvulkanisieren des Dämpfungselements;
FIG. 6: einen Ausschnitt eines ersten Pleuels eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Hubkolbenmaschine mit einem ersten Pleuel, dessen Pleuelauge eine nach außen gewölbte, bogenförmige Pleuelaugeninnenoberfläche hat und in dem ein Koppellagerelement mit einer Lagerbuchse mit einer nach außen gewölbten, bogenförmigen Lagerbuchsenaußenoberfläche und ein Dämpfungselement in Form eines bikonkav-förmigen Elastomer-Elements angeordnet sind; mit anderen Worten sind die Pleuelaugeninnenoberfläche und die Lagerbuchsenaußenoberfläche in Richtung zueinander konvex gekrümmt;
FIG. 7: ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung einer Hubkolbenmaschine.
FIG. 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.

Ein solcher Kolbenkompressor 400 wird bevorzugt für pneumatische Druckluftversorgungssysteme 1000 eingesetzt wie eines in FIG. 1 gezeigt ist.
FIG. 1 zeigt eine Ausführungsform eines pneumatischen Schaltplans eines pneumatischen Druckluftversorgungssystems 1000 mit einer Druckluftversorgungsanlage 1001 mit einer Lufttrockneranordnung 100 und einer Pneumatikanlage in Form einer Luftfederanlage 1002. Die Druckluftversorgungsanlage 1001 dient zum Betreiben der Luftfederanlage 1002. Die Druckluftversorgungsanlage 1001 weist dazu eine Druckluftzuführung 1 und einen Druckluftanschluss 2 zur Luftfederanlage 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 zweistufigen Luftverdichters, nämlich eines zwei-stufigen Kolbenkompressors 400 mit einer ersten Verdichterstufe 401 und einer zweiten Verdichterstufe 402 sowie einem nicht näher bezeichneten 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 zu einer Pneumatikanlage hier vorliegend eine Luftfederanlage 1002, pneumatisch verbunden.
In der in FIG. 1 gezeigten Hauptansicht ist vorgesehen, dass eine Zweigleitung 230 an der Druckluftzuführung 1 von dem ersten Teil 201 der Pneumatikhauptleitung 200 abzweigt und an eine Entlüftungsleitung 240 zur Entlüftung 3 zu einem der Entlüftung nachgeschalteten Entlüftungsfilter 3.1 anschließt; die Entlüftung ist mittels weiterem Zweiganschluss 241 und einem Anschlussabschnitt 242 an die Entlüftungsleitung 240 angeschlossen und 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 sind.
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 ist, die sich bis zur Luftfederanlage 1002 mit einer weiteren Pneumatikleitung 600 fortsetzt. Die Reihenanordnung aus erster Drossel 331 und pneumatisch entsperrbarem Rückschlagventil 311 ist also zwischen der Lufttrockneranordnung 100 und dem Druckluftanschluss 2 zur Luftfederanlage 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-Wege-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 FIG. 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 einen Kolben 314 des Entlüftungsventils 312 gegen die Kraft einer Feder 315, vorliegend einer einstellbaren Feder, 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, insbesondere in der Luftfederanlage 1002 entsteht.
Das Steuerventil 320 trennt im vorliegend geschlossenen Zustand die Steuerleitung 250 und ist über die weitere Entlüftungsleitung 260 mit der Entlüftungsleitung 240 zur Entlüftung 3 pneumatisch verbunden. Mit anderen Worten ist ein zwischen Entlüftungsventil 312 und Steuerventil 320 liegender Leitungsabschnitt 251 der Steuerleitung 250 bei der in FIG. 1 gezeigten geschlossenen Stellung des Steuerventils 320 mit der weiteren Entlüftungsleitung 260 zwischen Steuerventil 320 und Entlüftung 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 der Entlüftung 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 sowohl 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 Luftfederanlage 1002 und gleichzeitig zum Regenerieren der Lufttrockneranordnung 100 genutzt werden.
Die in FIG. 1 gezeigte Betriebsstellung der Druckluftversorgungsanlage 1001 dient unter Durchfluss des Rückschlagventils 311 in Durchlassrichtung vor allem zum Befüllen der Luftfederanlage 1002 über die Pneumatikhauptleitung 200 sowie die weitere Pneumatikleitung 600.
Die Luftfederanlage 1002 der FIG. 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 Fahrzeugs, hier vorliegend in Form eines PKWs 2000, zugeordnet sind und jeweils 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. Dem Speicher 1015 ist in einer Speicherzweigleitung 605 ein Magnetventil 1115 in Form eines weiteren 2/2-Wegeventils als Speicherventil vorgeordnet. Die Magnetventile 1111 bis 1115 sind mittels der Feder- und Speicherzweigleitungen 601 bis 604 und 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 1110 angeordnet. Die Magnetventile sind in FIG. 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 Luftfederanlage 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 - aufgrund des vorliegend nicht entsperrten Rückschlagventils 311 - ein Betrieb der Luftfederanlage 1002 entkoppelt von der Druckluftversorgungsanlage 1001 möglich. Mit anderen Worten kann ein Querschalten von Bälgen 1011 bis 1014 (z. B. in einem Off-Road-Betrieb eines Fahrzeugs) ein Befüllen der Bälge 1011 bis 1014 aus dem Speicher 1015 oder eine Druckmessung in der Luftfederanlage 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 Luftfederanlage 1002 vorteilhaft. Vielmehr ist es für eine effektive und schnelle Regeneration der Lufttrockneranlage 100 vorteilhaft, wenn diese ausschließlich im Falle einer Entlüftung der Luftfederanlage 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 Luftfederanlage 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 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. Andere, hier nicht gezeigte abgewandelte Ausführungsformen können eine andere Anordnung der Ventile, Drosseln, Leitungen und Verzweigungen realisieren. Im Rahmen einer besonders bevorzugten Abwandlung einer konstruktiven Realisierung können die vorgenannten Betätigungselemente des Doppelrelaiskolbens als einstückige Bereiche eines Doppelrelaiskolbens, gebildet sein.
FIG. 2 erläutert nun die Details des Konzepts der Erfindung am Beispiel einer Hubkolbenmaschine speziell in Form des zweistufigen Kolbenkompressors 400 der FIG. 1. FIG. 3 bis FIG. 5 erläutern Details wie die Hubkolbenmaschine in Form des zweistufigen Kolbenkompressors 400 der FIG. 1, insbesondere, wie ein Teil des ersten Pleuels P1 der Hubkolbenmaschine, hergestellt wird.
Zunächst Bezug nehmend auf FIG. 2 zeigt diese eine Hubkolbenmaschine in Form eines Doppelverdichters gemäß dem Detail D der FIG. 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 Antriebswellenkopplung 431 ist entlang einer axial ausgerichteten Motorachse A ausgerichtet. 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 Motorachse A an der Kurbelwelle 430 ausgebildeten Kurbelwellenzapfen 432 auf, der sich entlang einer Exzenterachse erstreckt, welche hier als Wellen-Achse E bezeichnet ist.
Unter drehendem Antrieb der Kurbelwelle 430 ist der Kurbelwellenzapfen 432 damit ausgebildet, ein erstes Pleuel P1 direkt und ein zweites Pleuel P2 indirekt anzutreiben. Dazu ist der Kurbelwellenzapfen 432 mittels eines Kurbelwellenlagerelements in Form eines ersten Pleuellagers 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 P2, über ein Koppellagerelement in Form einer Lagerbuchse L2 und ein elastisch dämpfendes Dämpfungselement in Form eines Elastomer-Elements L2E, die ein Kopplungselement in Form eines Lagerbolzen L2B umschließen, bewegbar gelagert. Das heißt in diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Pleuel P1 in Form eines Antriebspleuels P1 und das zweite Pleuel P2 in Form eines Schlepppleuels P2 gebildet.
Das Elastomer-Element L2E und die Lagerbuchse L2 sind in einem Pleuelauge P1A2 des ersten Pleuels P1 angeordnet. Die Lagerbuchse L2 ist derart parallel zur axial ausgerichteten Motorachse A angeordnet, dass eine Lagerbuchsenaußenoberfläche L2AO der Lagerbuchse L2 einer Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO gegenüberliegt. Zwischen der Lagerbuchsenaußenoberfläche L2AO und der Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO des Pleuelauges P1A2 ist ein Dämpfungsringraum DR gebildet, in dem das Elastomer-Element L2E eingespritzt worden und ausvulkanisiert worden ist. Das Elastomer-Element L2E füllt den Dämpfungsringraum DR derart aus, dass eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit erreicht wird.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die an der Lagerbuchse L2 anliegende Dämpfungselementoberfläche L2EO1 und die an der Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO anliegende Dämpfungselementoberfläche L2EO2 von der Lagerbuchse L2 und von der Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO eingedrückt, so dass eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit erzeugt wird. Ein mittig entlang der Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO verlaufender und sich in Richtung der Lagerbuchsenau ßenoberfläche L2AO erstreckenden Steg S drückt das Elastomer-Element L2E in eine mittig entlang der Lagerbuchsenaußenoberfläche L2AO verlaufende Nut N, die sich von der Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO weg erstreckt, um die Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit in diesem Ausführungsbeispiel zu erzeugen. Das Elastomer-Element L2E, die Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO und die Lagerbuchse L2 sind in diesem Ausführungsbeispiel also derart geformt, dass sie zusammen ein kugelgelenkartiges Lager LKG bilden. Alternativ kann das Elastomer-Element L2E auch eine alternative Form haben, die eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit erzeugt.
Das Elastomer-Element L2E füllt den Dämpfungsringraum DR derart aus, dass durch den Formschluss erzeugte Haltekräfte größer als im Betrieb der Hubkolbenmaschine 400 auf das Elastomer-Element L2E wirkende Scherkräfte sind. Hierfür ist ein Außendurchmesser d der Lagerbuchse L2 (siehe FIG. 4) nur ein wenig geringer als ein kleinster durch den Steg S erzeugter Innendurchmesser D des Pleuelauges P1A2 (siehe FIG. 3). Der Außendurchmesser d der Lagerbuchse L2 kann beispielsweise zwischen 0,1 % und 10 % kleiner sein als der kleinste Innendurchmesser D des Pleuelauges P1A2.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Lagerbuchse L2 mit einem Material L2M mit einem geringen Reibungskoeffizienten, hier vorliegend in Form von PTFE, beschichtet. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Koppellagerelement auch mit einem anderen Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten beschichtet sein. Das Elastomer-Element L2E ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht auf die Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO und auch nicht auf die Lagerbuchsenaußenoberfläche L2AO aufvulkanisiert.
Das erste Pleuellager L1 ist als Ring-Kugellager ausgebildet. In anderen Ausführungsbeispielen kann das erste Pleuellager auch ein anderes Lager, beispielsweise ein Wälzlager, Nadellager, Gleitlager oder dergleichen sein. Das Elastomer-Element L2E hat Dämpfungseigenschaften, so dass das Elastomer-Element L2E eine Geräuschreduzierung und eine Reduzierung des Materialverschleißes der Lagerbuchse L2 ermöglicht. Mit dem zweiten Pleuel P2 ist der Lagerbolzen L2B fest verbunden. Hierfür ist der Lagerbolzen L2B an seinen Längsenden in Pleuelaugen P2A2 und P2A2' des zweiten Pleuels P2 mit dem Pleuel P2 über einen Pressverbund verpresst. Das erste Pleuel P1 und das zweite Pleuel P2 sind somit relativ zueinander um den Lagerbolzen L2B drehbeweglich.
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 etwa ringartiges Bauteil - wie in FIG. 2 ersichtlich - an der Lagerbuchse L2 relativ zum Pleuel P1 drehbeweglich 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 FIG. 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 FIG. 1 gezeigt ist, gehalten.
FIG. 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 diesem Ausführungsbeispiel verläuft das erste Pleuel P1 entlang einer parallel zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse Z verlaufenden ersten Pleuelachse Pb und das zweite Pleuel P2 entlang einer parallel zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse Z verlaufenden zweiten Pleuelachse Pa. Die Pleuellänge des ersten Pleuels P1 kann beispielsweise in der Größenordnung um 52,00 mm betragen.
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. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Pleuel P1 und P2 derart ausgebildet, dass ein maximaler Auslenkungswinkel der Auslenkung der Pleuel P1 und P2 zwischen der ersten Pleuelachse Pb und der zweiten Pleuelachse Pa in Richtung einer senkrecht zur Zylinder-Achse Z und senkrecht zur Motorachse A verlaufenden Auslenkungsachse höchstens 14° beträgt.
Der Lagerbolzen L2B hat in diesem Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von 8 mm und kann beispielsweise einen 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 Zylinder-Achse Z ist so orientiert, dass sie entlang eines Radius um die Wellen-Achse E (Exzenterachse E) verläuft. Die Wellen-Achse 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 der Lagerbuchse L2 exakt entlang der Zylinder-Achse Z vorgenommen. Die Lagerbuchse L2 kann dafür parallel zur Motorachse A ausgerichtet und in das Pleuelauge P1A2 verbaut werden.
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 Pleuellager L1 direkt am Kurbelwellenzapfen 432 gelagert ist - das heißt als Antriebspleuel P1 - und das zweite Pleuel P2 der ersten, hier (Niederdruck-) Verdichterstufe 401 gebildet ist, wobei das zweite Pleuel P2 mittels der Lagerbuchse L2 indirekt am Kurbelwellenzapfen 432, das heißt direkt am ersten Pleuel P1 - also als Schlepppleuel P2 am Antriebspleuel P1 - gelagert ist.
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.
In FIG. 3 ist ein Ausschnitt des ersten Pleuels P1 der in FIG. 2 gezeigten Hubkolbenmaschine während der Herstellung gezeigt. Im in FIG. 3 gezeigten Herstellungsschritt wurde der Steg S mittig entlang der Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO angespritzt, der sich in Richtung der Lagerbuchse L2 erstreckt. Durch den Steg S wird ein kleinster Innendurchmesser D des Pleuelauges P1A2 erzeugt.
Im in FIG. 4 gezeigten Herstellungsschritt wurde die Lagerbuchse L2 im Pleuelauge P1A2 derart parallel zur axial ausgerichteten Motorachse A angeordnet, dass die Lagerbuchsenaußenoberfläche L2AO der Lagerbuchse L2 der Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO gegenüberliegt. Die Lagerbuchse L2 hat in diesem Ausführungsbeispiel eine Nut N, die eine größere Breite NB und eine größere Höhe NH als der Steg S hat, d. h., die Nut N hat eine größere Breite NB als die Breite SB des Stegs S und eine größere Höhe NH als die Höhe SH des Stegs S. Des Weiteren ist die Lagerbuchse L2 derart gewählt, dass die Lagerbuchse L2 einen kleineren Außendurchmesser d hat, als der kleinste durch den Steg S erzeugte Innendurchmesser D des Pleuelauges P1A2. Zwischen der Lagerbuchse L2 und der Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO bildet sich der Dämpfungsringraum DR.
Im in FIG. 5 gezeigten Herstellungsschritt wurde das Elastomer-Element L2E in den Dämpfungsringraum DR eingespritzt und ausvulkanisiert, ohne das Elastomer-Element L2E an die an dem Elastomer-Element L2E anliegenden Oberflächen, d.h. die Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO und die Lagerbuchsenaußenoberfläche L2AO, anzuvulkanisieren. Die Elastomer-Element Oberflächen L2EO1 und L2EO2 sind also nicht auf die anliegenden Oberflächen aufvulkanisiert. Die Verbindung beruht darauf, dass ein Quasi-Formschluss erzeugt wird. Die Durchmesser d und D sind fast gleich groß, so dass zum Lösen der Verbindung hohe Scherkräfte innerhalb des Elastomer-Elements L2E aufgebracht werden müssten. Die Durchmesser d und D können derart abgestimmt werden, dass ein Lösen durch den Betrieb der Hubkolbenmaschine 400 ausgeschlossen wird, da die Haltekräfte HK in diesem Fall größer als die im Betrieb auftretenden Scherkräfte SK sind.
FIG. 6 zeigt einen Ausschnitt eines ersten Pleuels P1' eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Hubkolbenmaschine. Auch das zweite Ausführungsbeispiel enthält das erste Pleuel P1' in Form eines Antriebspleuels P1' und ein zweites Pleuel in Form einen Schlepppleuels (nicht gezeigt). In einem Pleuelauge P1A2' des ersten Pleuels P1' sind ein Koppellagerelement in Form einer Lagerbuchse L2' und ein Dämpfungselement in Form eines Elastomer-Elements L2E' angeordnet.
Eine Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO' des Pleuelauges P1A2' und eine Lagerbuchsenaußenoberfläche L2AO' der Lagerbuchse L2'sind jeweils nach au-βen, aufeinander zu gewölbt. In diesem Ausführungsbeispiel hat die Lagerbuchsenaußenoberfläche L2AO' einen in Richtung der ihr gegenüberliegenden Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO' gewölbten, bogenförmigen, umlaufenden Lagerbuchsenaußenoberflächenabschnitt L2AOA'. Die Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO' hat entsprechend einen in Richtung der ihr gegenüberliegenden Lagerbuchsenaußenoberfläche L2AO' gewölbten, bogenförmigen, umlaufenden Pleuelaugeninnenoberflächenabschnitt PA2IOA'. Mit anderen Worten sind die Pleuelaugeninnenoberfläche und die Lagerbuchsenaußenoberfläche in Richtung zueinander konvex gekrümmt.
In anderen Ausführungsbeispielen können die Oberflächen auch eine andere Wölbung oder mehrere Wölbungen haben (nicht gezeigt). Die Pleuelaugeninnenoberfläche und die Lagerbuchsenaußenoberfläche können in anderen Ausführungsbeispielen auch derart geformt werden, dass sie jeweils wenigstens einen in Richtung der gegenüberliegenden Oberfläche gewölbten, bogenförmigen, die jeweilige der gegenüberliegenden Oberflächen umlaufenden Oberflächenabschnitt aufweisen.
Zwischen der Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO' und der Lagerbuchsenaußenoberfläche L2AO' ist ein Dämpfungsringraum DR gebildet, in den das Elastomer-Element L2E' eingespritzt und ausvulkanisiert ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist das Elastomer-Element L2E' nicht an die anliegenden Flächen anvulkanisiert.
Die an der Lagerbuchse L2', insbesondere an deren Lagerbuchsenaußenoberfläche L2AO', und der Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO' anliegenden Dämpfungselementoberflächen L2EO1` und L2EO2` des Elastomer-Elements L2E' werden von der Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO' und der Lagerbuchsenaußenoberfläche L2AO' derart eingedrückt, dass das Elastomer-Element L2E' eine bikonkave Form L2EF' entlang des Dämpfungsringraums DR hat. Das Elastomer-Element L2E', die Pleuelaugeninnenoberfläche PA2IO'und die Lagerbuchse L2' sind also derart geformt, dass sie zusammen ein kugelgelenkartiges Lager LKG' bilden. Durch eine Optimierung der Formgebung kann die Abrollcharakteristik weiter verbessert werden und somit auch das Akustikverhalten der Hubkolbenmaschine, in die das erste Pleuel P1' verbaut ist (nicht gezeigt). In anderen Ausführungsbeispielen kann das Dämpfungselement mit einer parallel zur axial ausgerichteten Motorachse bikonkaven, sich an die Pleuelaugeninnenoberfläche und die Lagerbuchsenaußenoberfläche anschmiegenden Form entlang des Dämpfungsringraums zwischen der Pleuelaugeninnenoberfläche und der Lagerbuchsenaußenoberfläche angeordnet werden.
Die Lagerbuchse L2' ist in diesem Ausführungsbeispiel vollständig mit einem Material L2M' mit einem geringen Reibungskoeffizienten, hier vorliegend in Form von PTFE, beschichtet. Die Lagerbuchse L2' wurde dafür in einem Trommelverfahren beschichtet.
FIG. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung einer Hubkolbenmaschine, wie sie beispielsweise in FIG. 2 dargestellt ist. Die mit dem Verfahren hergestellte Hubkolbenmaschine weist zumindest ein zum Auslenken eines ersten Kolbens ausgebildetes erstes Pleuel in Form eines Antriebspleuels mit einem Pleuelauge, ein zum Auslenken eines zweiten Kolbens ausgebildetes zweites Pleuel in Form eines Schlepppleuels mit wenigstens einem weiteren Pleuelauge und ein sich im zusammengebauten Zustand durch das Pleuelauge und das wenigstens eine weitere Pleuelauge erstreckendes Kopplungselement in Form eines Lagerbolzens auf. Das Antriebspleuel und das Schlepppleuel sind relativ zueinander um den Lagerbolzen drehbeweglich.
In Schritt 700 wird ein Steg mittig entlang einer Pleuelaugeninnenoberfläche des Pleuelauges des Antriebspleuels angespritzt, der sich in einem zusammengebauten Zustand in Richtung des Lagerbolzens erstreckt.
In Schritt 710 wird ein Koppellagerelement in Form einer Lagerbuchse mit einer mittig entlang einer Lagerbuchsenaußenoberfläche verlaufende Nut versehen. In einem zusammengebauten Zustand erstreckt sich die Nut von der Pleuelaugeninnenoberfläche weg. In diesem Ausführungsbeispiel des Herstellungsverfahrens, hat die Nut eine größere Breite und eine größere Höhe als der Steg.
In Schritt 720 wird die Lagerbuchse im Pleuelauge des Antriebspleuels derart angeordnet, dass sie im Betrieb parallel zu einer axial ausgerichteten Motorachse angeordnet ist und die Lagerbuchsenaußenoberfläche der Lagerbuchse der Pleuelaugeninnenoberfläche gegenüberliegt. Die Lagerbuchse ist in diesem Ausführungsbeispiel derart gewählt, dass sie einen kleineren Außendurchmesser hat, als ein kleinster durch den Steg erzeugter Innendurchmesser des Pleuelauges. Die Lagerbuchse kann angeordnet werden, um eine Kolbenlänge einzustellen und somit auch einen Totraum.
In Schritt 730 wird in einen Dämpfungsringraum, der zwischen der Pleuelaugeninnenoberfläche und der Lagerbuchsenaußenoberfläche entsteht, ein Dämpfungselement in Form eines Elastomer-Elements eingespritzt und der Dämpfungsringraum derart mit dem Elastomer-Element ausgefüllt, dass nach einem Ausvulkanisieren eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit zwischen der Lagerbuchse und der Pleuelaugeninnenoberfläche erzeugt wird.
In Schritt 740 wird das Elastomer-Element unter Druck und Wärme ausvulkanisiert, ohne es an die Pleuelaugeninnenoberfläche und die Lagerbuchsenaußenoberfläche anzuvulkanisieren. Die an der Pleuelaugeninnenoberfläche anliegenden Dämpfungselementoberfläche des Elastomer-Elements wird dabei von dem Steg in die Nut der Lagerbuchsenaußenoberfläche eingedrückt, so dass eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit entsteht.
Die Schritte 700 und 710 können auch durch alternative Schritte ersetzt sein, die die Form der Pleuelaugeninnenoberfläche und Lagerbuchsenaußenoberfläche derart anpassen, dass diese zusammen mit einem in den zwischen diesen entstehenden Dämpfungsringraum eingespritzten und ausvulkanisierten Elastomer-Element, eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit erzeugen.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann Schritt 700 beispielsweise durch einen Schritt ersetzt sein, in dem die Pleuelaugeninnenoberfläche in Richtung der Lagerbuchsenaußenoberfläche gewölbt wird und Schritt 710 durch einen Schritt, in dem die Lagerbuchsenaußenoberfläche in Richtung der Pleuelaugeninnenoberfläche gewölbt wird, so dass diese, wenn die Lagerbuchse in Schritt 720 im Pleuelauge angeordnet wurde, aufeinander zu gewölbt sind. Der zwischen der Pleuelaugeninnenoberfläche und der Lagerbuchsenaußenoberfläche entstehende Dämpfungsringraum kann dann eine parallel zur axial ausgerichteten Motorachse bikonkave Form annehmen, so dass das in den Schritten 730 und 740 in den Dämpfungsringraum eingespritzte und ausvulkanisierte Elastomer-Element auch eine parallel zur axial ausgerichteten Motorachse bikonkave, sich an die Pleuelaugeninnenoberfläche und die Lagerbuchsenaußenoberfläche anschmiegende Form haben kann. Das Elastomer-Element füllt dann in diesem Fall den Dämpfungsringraum derart aus, dass eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit zwischen der Lagerbuchse und der Pleuelaugeninnenoberfläche entsteht. Das Elastomer-Element dient zusammen mit der Lagerbuchsenaußenoberfläche und der Pleuelaugeninnenoberfläche zur kugelgelenkartigen Lagerung und kann die Abrollcharakteristik in Abhängigkeit der Formgebung optimieren. Dies kann den Verschleiß reduzieren und das Akustikverhalten verbessern.

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: Hubkolbenmaschine in Form eines Luftverdichters, insbesondere 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
503: Motorgehäuse
600: weitere Pneumatikleitung
601, 602, 603, 604: Federzweigleitung
605: Speicherzweigleitung
610: Galerie

1000: Druckluftversorgungssystem
1001: Druckluftversorgungsanlage
1002: Pneumatikanlage in Form einer Luftfederanlage
1011, 1012, 1013, 1014: Bälge
1110: Ventilblock
1015: Speicher
1111 bis 1115: Magnet-Wegeventil

2000: Fahrzeug in Form eines PKWs

A: Motorachse
D: Detail
DL: Druckluftströmung
DR: Dämpfungsringraum
E: Exzenterachse, Wellen-Achse
HK: Haltekraft
HS: Hubstellung
K1: erster Kolben
K2: zweiter Kolben
K11: Kolbenhalterung
K22: Kopfende
L1: erstes Pleuellager
L2, L2': Lagerbuchse
L2AO, L2AO': Lagerbuchsenau ßenoberfläche
L2AOA': umlaufender Lagerbuchsenaußenoberflächenabschnitt
L2B: Lagerbolzen
L2E, L2E': Dämpfungselement in Form eines Elastomer-Elements
L2EF': bikonkave Form des Elastomer-Elements
L2EO1, L2EO2, L2EO1, L2EO2`: Elastomer-Element Oberflächen
LKG, LKG': kugelgelenkartiges Lager
L2M, L2M': Material mit geringem Reibungskoeffizienten in Form von PTFE
N: Nut
NB: Nutbreite
NH: Nuthöhe
P1, P1': erstes Pleuel in Form eines Antriebspleuels
P2: zweites Pleuel in Form eines Schlepppleuels
Pa: Pleuelachse des zweiten Pleuels
Pb: Pleuelachse des ersten Pleuels
P1A2, P1A2': Pleuelauge des ersten Pleuels
P2A2, P2A2': Pleuelaugen des zweiten Pleuels
PA2IO, PA2IO': Pleuelaugeninnenoberfläche
PA2IOA': umlaufender Pleuelaugeninnenoberflächenabschnitt
S: Steg
SB: Stegbreite
SH: Steghöhe
SK: Scherkraft
VS: Verdichtungsstellung
Z: Zylinder-Achse
Z1: erste Zylinderlauffläche
Z2: zweite Zylinderlauffläche

Claims

Hubkolbenmaschine (400), insbesondere ein zwei- oder mehrstufiger Kolbenkompressor (400), aufweisend:
- ein zum Auslenken eines ersten Kolbens (K1) ausgebildetes erstes Pleuel (P1, P1') mit einem Pleuelauge (P1A2, P1A2'), insbesondere wobei das erste Pleuel (P1, P1') ein Antriebspleuel (P1, P1') ist,

- ein zum Auslenken eines zweiten Kolbens (K2) ausgebildetes zweites Pleuel (P2) mit wenigstens einem weiteren Pleuelauge (P2A2, P2A2'), insbesondere wobei das zweite Pleuel (P2) ein Schlepppleuel (P2) ist,
und
- ein sich durch das Pleuelauge (P1A2, P1A2') und das wenigstens eine weitere Pleuelauge (P2A2, P2A2') erstreckendes Kopplungselement (L2B), um welches das erste Pleuel (P1, P1') und das zweite Pleuel (P2) relativ zueinander drehbeweglich sind,
wobei zwischen dem Kopplungselement (L2B) und einer Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO, PA2IO') des Pleuelauges (P1A2, P1A2') ein Koppellagerelement (L2) angeordnet ist und

wobei ein elastisch dämpfendes Dämpfungselement (L2E, L2E') in einem Dämpfungsringraum (DR) zwischen dem Koppellagerelement (L2, L2') und der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO, PA2IO') des Pleuelauges (P1A2, P1A2') angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Dämpfungselement (L2E, L2E') den Dämpfungsringraum (DR) derart ausfüllt, dass eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit zwischen dem Koppellagerelement (L2, L2') und der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO, PA2IO') des Pleuelauges (P1A2, P1A2') entsteht.
Hubkolbenmaschine (400) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit zwischen dem Koppellagerelement (L2, L2') und der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO, PA2IO') dadurch erzeugt ist, dass wenigstens eine der an dem Koppellagerelement (L2, L2') und der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO, PA2IO') anliegenden Dämpfungselementoberflächen (L2EO1, L2EO2, L2EO1', L2EO2`) des Dämpfungselements (L2E, L2E') von dem Koppellagerelement (L2, L2') und/oder der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO, PA2IO') eingedrückt ist.
Hubkolbenmaschine (400) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (L2E, L2E') den Dämpfungsringraum (DR) derart ausfüllt, dass durch den Formschluss erzeugte Haltekräfte (HK) größer als im Betrieb der Hubkolbenmaschine (400) auf das Dämpfungselement (L2E, L2E') wirkende Scherkräfte (SK) sind.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppellagerelement (L2, L2') eine Lagerbuchse (L2, L2') aufweist, die eine der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO, PA2IO') gegenüberliegende Lagerbuchsenaußenoberfläche (L2AO, L2AO') aufweist.
Hubkolbenmaschine (400) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO') und die Lagerbuchsenaußenoberfläche (L2AO') jeweils wenigstens einen in Richtung der gegenüberliegenden Oberfläche (PA2IO', L2AO') gewölbten, bogenförmigen, die jeweilige der gegenüberliegenden Oberflächen (PA2IO', L2AO') umlaufenden Oberflächenabschnitt (PA2IOA', L2AOA') aufweisen, insbesondere sind die Pleuelaugeninnenoberfläche und die Lagerbuchsenaußenoberfläche in Richtung zueinander konvex gekrümmt, und

- die an dem Koppellagerelement (L2') und der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO') anliegenden Dämpfungselementoberflächen (L2EO1, L2EO2`) des Dämpfungselements (L2E') von der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO') und der Lagerbuchsenaußenoberfläche (L2AO') sind derart eingedrückt, dass das Dämpfungselement (L2E') eine bikonkave Form (L2EF') entlang des Dämpfungsringraums (DR) hat.
Hubkolbenmaschine (400) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pleuelauge (P1A2) einen mittig entlang der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO) verlaufenden und sich in Richtung der Lagerbuchsenaußenoberfläche (L2AO) erstreckenden Steg (S) aufweist.
Hubkolbenmaschine (400) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (L2) einen kleineren Außendurchmesser (d) hat, als ein kleinster durch den Steg (S) erzeugter Innendurchmesser (D) des Pleuelauges (P1A2).
Hubkolbenmaschine (400) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser (d) der Lagerbuchse (L2) zwischen 0,1 % und 10 % kleiner ist als der kleinste Innendurchmesser (D) des Pleuelauges (P1A2).
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (L2) eine mittig entlang der Lagerbuchsenaußenoberfläche (L2AO) verlaufende Nut (N) aufweist, die sich von der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO) weg erstreckt und eine größere Breite (NB) und eine größere Höhe (NH) als der Steg (S) hat.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (L2, L2') mit einem Material (L2M, L2M') mit einem geringen Reibungskoeffizienten beschichtet ist.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (L2E, L2E') in den Dämpfungsringraum (DR) eingespritzt und ausvulkanisiert ist.
Hubkolbenmaschine (400) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (L2E, L2E') nicht auf die Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO, PA2IO') und/oder nicht auf die Lagerbuchsenaußenoberfläche (L2AO, L2AO') aufvulkanisiert ist.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (L2E, L2E'), die Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO, PA2IO') und das Koppellagerelement (L2, L2') derart geformt sind, dass sie zusammen ein kugelgelenkartiges Lager (LKG, LKG') bilden.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Pleuelauge (P1A2) des ersten Pleuels (P1) zwischen zwei der weiteren Pleuelaugen (P2A2, P2A2') des zweiten Pleuels (P2) angeordnet ist und sich das Kopplungselement (L2B) durch die drei Pleuelaugen (P1A2, P2A2, P2A2') erstreckt.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Hubkolbenmaschine (400) einen ersten Zylinder (420) und einen zweiten Zylinder (410) aufweist, wobei der erste Kolben (K1) dem ersten Zylinder (420) zugeordnet ist und der zweite Kolben (K2) dem zweiten Zylinder (410) zugeordnet ist und im Betrieb die Kolben (K1, K2) entlang einer radial ausgerichteten Zylinder-Achse (Z) in einem jeweiligen Zylinderhubraum (411, 421) des jeweiligen Zylinders (410, 420) ausgelenkt werden,

- die Hubkolbenmaschine (400) eine im Betrieb antreibbare Kurbelwelle (430) mit einem Kurbelwellenzapfen (432) aufweist, der entlang einer zu einer axial ausgerichteten Motorachse (A) exzentrisch verlaufenden Wellen-Achse (E) der Kurbelwelle (430) angeordnet ist, die senkrecht zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse (Z) verläuft, und

- die Hubkolbenmaschine (400) eine entlang der axial ausgerichteten Motorachse (A) ausgerichtete Antriebswellen-Kopplung (431) aufweist, die zum Ankoppeln einer Antriebswelle (501) zum Antreiben der Kurbelwelle (432) ausgebildet ist,

- das erste Pleuel (P1) entlang einer parallel zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse (Z) verlaufenden ersten Pleuelachse (Pb) verläuft und

- das zweite Pleuel (P2) entlang einer parallel zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse (Z) verlaufenden zweiten Pleuelachse (Pa) verläuft.
Hubkolbenmaschine (400) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Pleuel (P1, P1'), insbesondere als Antriebspleuel (P1, P1'), mittels einem Kurbelwellenlagerelement (L1) direkt am Kurbelwellenzapfen (432) gelagert ist und mittels dem Kurbelwellenzapfen (432) bewegbar ist und das zweite Pleuel (P2), insbesondere als Schlepppleuel (P2), mittels dem Kopplungselement (L2B) bewegbar ist.
Hubkolbenmaschine (400) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuel (P1, P1', P2) derart ausgebildet sind, dass ein maximaler Auslenkungswinkel der Auslenkung der Pleuel (P1, P1', P2) zwischen der ersten Pleuelachse (Pb) und der zweiten Pleuelachse (Pa) in Richtung einer senkrecht zur Zylinder-Achse (Z) und senkrecht zur Motorachse (A) verlaufenden Auslenkungsachse höchstens 14° beträgt.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass
- an dem ersten Pleuel (P1, P1') mittels einer Kolbenhalterung (K11) der erste Kolben (K1) gehalten ist, und

- das zweite Pleuel (P2) mittels dem Koppellagerelement (L2) und dem Kopplungselement (L2B) mit dem ersten Pleuel (P1, P1') verbunden ist und an dem zweiten Pleuel (P2) der zweite Kolben (K2) angeformt ist.
Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubkolbenmaschine (400) als ein Zweistufen-Kompressor (400) mit einer ersten und zweiten Verdichterstufe (401, 402), insbesondere als ein TWIN-Kompressor (400), gebildet ist, wobei:
- das erste Pleuel (P1, P1') der zweiten, insbesondere (Hochdruck-)Verdichterstufe (402) gebildet ist, und/oder

- das zweite Pleuel (P2) der ersten, insbesondere (Niederdruck-)Verdichterstufe (401) gebildet ist, wobei das zweite Pleuel (P2) mittels dem Koppellagerelement (L2, L2') und dem Kopplungselement (L2B) direkt am ersten Pleuel (P1, P1') gelagert ist.
Druckluftversorgungsanlage (1001) zum Betreiben einer Pneumatikanlage (1002), insbesondere einer Luftfederanlage (1002) eines Fahrzeugs (2000), vorzugsweise eines PKWs (2000), 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) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 angeschlossen ist.
Druckluftversorgungssystem (1000) mit einer Pneumatikanlage (1002) und mit einer Druckluftversorgungsanlage (1001) gemäß Anspruch 20 zum Betreiben der Pneumatikanlage (1002) mit einer Druckluftströmung (DL), insbesondere einer Luftfederanlage (1002) eines Fahrzeugs (2000), vorzugsweise eines PKWs (2000), wobei die Pneumatikhauptleitung (200) eine Druckluftzuführung (1) von einem Luftverdichter (400) mit einer Hubkolbenmaschine (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 und einen Druckluftanschluss (2) zu der Pneumatikanlage (1002) pneumatisch verbindet.
Fahrzeug (2000), insbesondere PKW (2000), mit einer Pneumatikanlage (1002), insbesondere einer Luftfederanlage (1002), und einer Druckluftversorgungsanlage (1001) gemäß Anspruch 20 zum Betreiben der Pneumatikanlage (1002) mit einer Druckluftströmung (DL).
Verfahren zur Herstellung einer Hubkolbenmaschine (400), insbesondere eines zwei- oder mehrstufigen Kolbenkompressors (400), aufweisend,
- ein zum Auslenken eines ersten Kolbens (K1) ausgebildetes erstes Pleuel (P1, P1') mit einem Pleuelauge (P1A2, P1A2'), insbesondere wobei das erste Pleuel (P1, P1') ein Antriebspleuel (P1) ist,

- ein zum Auslenken eines zweiten Kolbens (K2) ausgebildetes zweites Pleuel (P2) mit wenigstens einem weiteren Pleuelauge (P2A2, P2A2'), insbesondere wobei das zweite Pleuel (P2) ein Schlepppleuel (P2) ist,
und
- ein sich im zusammengebauten Zustand durch das Pleuelauge (P1A2, P1A2') und das wenigstens eine weitere Pleuelauge (P2A2, P2A2') erstreckendes Kopplungselement (L2B), um welches das erste Pleuel (P1, P1') und das zweite Pleuel (P2) relativ zueinander drehbeweglich sind,
wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass

zwischen dem Kopplungselement (L2B) und einer Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO, PA2IO') des Pleuelauges (P1A2, P1A2') ein Koppellagerelement (L2, L2') angeordnet wird,

ein elastisch dämpfendes Dämpfungselement (L2E, L2E') in einem Dämpfungsringraum (DR) zwischen dem Koppellagerelement (L2, L2') und der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO, PA2IO') des Pleuelauges (P1A2, P1A2') angeordnet wird und wobei das Verfahren durch die Schritte gekennzeichnet ist, dass

der Dämpfungsringraum (DR) derart mit dem Dämpfungselement (L2E, L2E') ausgefüllt wird, dass eine Formschluss erzeugende Kugelgelenkigkeit zwischen dem Koppellagerelement (L2, L2') und der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO, PA2IO') des Pleuelauges (P1A2, P1A2') erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungsringraum (DR) derart mit dem Dämpfungselement (L2E, L2E') ausgefüllt wird, dass wenigstens eine der an dem Koppellagerelement (L2, L2') und der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO, PA2IO') anliegenden Dämpfungselementoberflächen (L2EO1, L2EO2, L2EO1, L2EO2`) des Dämpfungselements (L2E, L2E') von dem Koppellagerelement (L2, L2') und/oder der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO, PA2IO') eingedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, wobei ein Steg (S) mittig entlang der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO) angespritzt wird, der sich in Richtung des Kopplungselements (L2) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei eine Lagerbuchse (L2) als Teil des Koppellagerelements (L2) vorgesehen wird und die Lagerbuchse (L2) im Pleuelauge (P1A2) derart parallel zu einer axial ausgerichteten Motorachse (A) angeordnet wird, dass eine Lagerbuchsenaußenoberfläche (L2AO) der Lagerbuchse (L2) der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO) gegenüberliegt.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Lagerbuchse (L2) derart gewählt wird, dass die Lagerbuchse (L2) einen kleineren Außendurchmesser (d) hat, als ein kleinster durch den Steg (S) erzeugter Innendurchmesser (D) des Pleuelauges (P1A2).
Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, wobei die Lagerbuchse (L2) vor dem Anordnen im Pleuelauge (P1A2) mit einer mittig entlang der Lagerbuchsenaußenoberfläche (L2AO) verlaufende Nut (N) versehen wird, die sich von der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO) weg erstreckt und eine größere Breite ( NB) und eine größere Höhe (NH) als der Steg (S) hat.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, wobei das Koppellagerelement (L2') eine Lagerbuchse (L2') aufweist, die im Pleuelauge (P1A2') derart parallel zu einer axial ausgerichteten Motorachse (A) angeordnet wird, dass eine Lagerbuchsenaußenoberfläche (L2AO') der Lagerbuchse (L2') der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO') gegenüberliegt und wobei die Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO') und die Lagerbuchsenaußenoberfläche (L2AO') derart geformt werden, dass sie jeweils wenigstens einen in Richtung der gegenüberliegenden Oberfläche (PA2IO', L2AO') gewölbten, bogenförmigen, die jeweilige der gegenüberliegenden Oberflächen (PA2IO', L2AO') umlaufenden Oberflächenabschnitt (PA2IOA', L2AOA') aufweisen, insbesondere sind die Pleuelaugeninnenoberfläche und die Lagerbuchsenaußenoberfläche in Richtung zueinander konvex gekrümmt.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Dämpfungselement (L2E') mit einer parallel zur axial ausgerichteten Motorachse (A) bikonkaven, sich an die Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO') und die Lagerbuchsenaußenoberfläche (L2AO') anschmiegenden Form (L2EF') entlang des Dämpfungsringraums (DR) zwischen der Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO') und der Lagerbuchsenaußenoberfläche (L2AO') angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 30, wobei das Dämpfungselement (L2E, L2E') in den Dämpfungsringraum (DR) eingespritzt und ausvulkanisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei das Dämpfungselement (L2E, L2E') beim ausvulkanisieren nicht auf die Pleuelaugeninnenoberfläche (PA2IO, PA2IO') und/oder nicht auf das Koppellagerelement (L2, L2') aufvulkanisiert wird.