DE102016013454A1 - Hubkolbenmaschine, insbesondere ein- zwei- oder mehrstufiger Kolbenkompressor, Druckluftversorgungsanlage, Druckluftversorgungssystem und Fahrzeug, insbesondere PKW mit einer Druckluftversorgungsanlage, Verfahren zur Montage und zum Betrieb einer Hubkolbe - Google Patents

Hubkolbenmaschine, insbesondere ein- zwei- oder mehrstufiger Kolbenkompressor, Druckluftversorgungsanlage, Druckluftversorgungssystem und Fahrzeug, insbesondere PKW mit einer Druckluftversorgungsanlage, Verfahren zur Montage und zum Betrieb einer Hubkolbe Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, insbesondere einen ein-, zwei- oder mehrstufigen Kolbenkompressor oder einen ein-, zwei- oder mehrzylindrigen Verdichter, aufweisend:wenigstens einen Zylinder sowie wenigstens einen jeweils einem Zylinder zugeordneten Kolben, wobei im Betrieb der Kolben entlang einer radial ausgerichteten Zylinder-Achse in einem Zylinderhubraum des Zylinders ausgelenkt wird,eine im Betrieb antreibbare Kurbelwelle mit einem Kurbelwellenzapfen, der exzentrisch zu einer Wellenachse der Kurbelwelle angeordnet ist, und einer Antriebswellen-Kopplung, die zum Ankoppeln einer Antriebswelle zum Antreiben der Kurbelwelle ausgebildet ist,wenigstens ein jeweils zum Auslenken des wenigstens einen Kolben ausgebildetes und entlang einer Pleuelachse verlaufendes Pleuel, das mittels des Kurbelwellenzapfens bewegbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dassder Kurbelwellenzapfen und/oder die Antriebswellen-Kopplung entlang einer axial ausgerichteten Wellen-Achse ausgerichtet ist, die senkrecht zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse verläuft, unddie Pleuelachse des Pleuels gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse gekippt ist, so dass das Lagerspiel wenigstens eines Pleuellagers verringert ist.

Description

  • Hubkolbenmaschine, insbesondere ein- zwei- oder mehrstufiger Kolbenkompressor, Druckluftversorgungsanlage, Druckluftversorgungssystem und Fahrzeug, insbesondere PKW mit einer Druckluftversorgungsanlage, Verfahren zur Montage und zum Betrieb einer Hubkolbenmaschine, insbesondere an einer Druckluftversorgungsanlage.
  • Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, insbesondere einen ein- zwei- oder mehr-stufigen Kolbenkompressor bzw. einen ein- zwei- oder mehr-zylindrigen Verdichter, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung auch Vorrichtungen zur Bereitstellung von Unterdruck, wie etwa eine Vakuumpumpe. Weiter betrifft die Erfindung eine Druckluftversorgungsanlage und ein Druckluftversorgungssystem sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein PKW, mit einer Hubkolbenmaschine, insbesondere mit einem Kolbenkompressor bzw. Verdichter. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage und zum Betrieb einer Hubkolbenmaschine, insbesondere eines Kolbenkompressors bzw. Verdichters, insbesondere an einer Druckluftversorgungsanlage.
  • 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 5bar bis 20 bar. Die Druckluft wird mittels eines Luftverdichters (Kompressor), vorliegend mit einer Hubkolbenmaschine, bevorzugt mit einem ein- 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 dazu notwendige 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 einen oder mehrere Pleuel an einen oder mehrere Kolben des bevorzugt ein- zwei- oder mehrstufigen Kolbenkompressors weitergegeben wird - ein Kolben läuft im Betrieb abgedichtet in einem Zylinder, indem dieser entlang einer radial bezüglich einer Wellen-Achse der Kurbelwelle ausgerichteten Zylinder-Achse in einem Zylinderhubraum des Zylinders ausgelenkt wird, nämlich wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben. Hierbei ist die Anordnung der Kolben für die Funktionsweise der Erfindung nicht maßgeblich. Der Antrieb der Hubkolbenmaschine im Luftverdichter (Kompressor) der Druckluftzuführung kann auch beispielsweise über einen Riemenantrieb erfolgen.
  • Auf diese Weise wird angesaugte Umgebungsluft verdichtet. Alternativ kann im Rahmen eines geschlossenen Betriebs oder eines Boostbetriebs eine aus einer anderen Druckluftquelle zugeführte Ansaugluft verdichtet werden. Grundsätzlich haben sich dazu sogenannte TWIN-Kolbenkompressoren bewährt; d. h. zwei-stufige Kolben-Kompressoren deren zwei Kolben über zwei diesen jeweils zugeordnete Pleuel angetrieben werden, welche wiederum genau entlang einer radial ausgerichteten Zylinder-Achse, die bevorzugt exakt parallel und mitten-symmetrisch zu den 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.
  • EP 1 225 332 A1 offenbart einen Kompressor mit wenigstens einer Kompressoreinheit, die zwei Kolben, zwei Zylinder und ein Verbindungselement aufweist, wobei Längsachsen der Kolben und Zylinder miteinander fluchten und eine Längsachse bilden. Die Kolben jeder Kompressoreinheit sind über einen Pleuel mit der Kurbelwelle verbunden und das Pleuel liegt in der Längsachse.
  • DE 10 2004 020 104 offenbart in etwa einen TWIN-Kompressor mit symmetrisch gelagerten Doppelkolben für einen Verdichter, mit einem länglichen Kolbenträger, der an jedem Ende einen Kolben aufweist, und mit einem etwa parallel zum Kolbenträger verlaufenden Pleuel, das mittels eines Lagers auf einem Bolzen des Kolbenträgers drehbar gelagert ist und im Abstand davon mittels eines Pleuellagers auf einem Exzenter einer Antriebseinrichtung gelagert ist. Der Kolbenträger enthält in einem mittleren Bereich, der sich zwischen beiden Kolben erstreckt, einen zur frei beweglichen Aufnahme des Pleuels bemessenen Zwischenraum, in dem das Pleuel frei beweglich aufgenommen ist.
  • Es zeigt sich, wie von der Erfindung erkannt, dass Lösungen dieser Art Gefahr laufen, eine vergleichsweise hohe Schallentwicklung und m.E. Körperschallübertragungen durch den Pleueltrieb in den Kompressor-Antriebsmotor und damit auch nach außen zu verursachen.
  • Demgegenüber offenbart EP 1 707 812 B1 der Anmelderin einen Kraftfahrzeug-Kleinkompressor mit einem einzigen einem im Zylinder abgedichtet laufenden Kolben und mit einem Pleuel zur gelenkigen Verbindung eines Kurbelwellenzapfens der Kurbelwelle mit dem Kolben in einem Pleuellager. Durch eine Pleuelschrägstellung entsteht bei jedem Druck ein Kraftvektor, der das Pleuel immer in Richtung Kurbelwelle mit Zapfen drückt. Dies hat den Vorteil, dass das Pleuel frei beweglich gelagert werden kann. Das Pleuel wird im hohen Druckbereich nur noch geringfügig ausgeknickt. Konkret ist dazu eine Hubkolbenmaschine, insbesondere ein Kolbenkompressor, mit einem Zylinder vorgesehen und mit dem im Zylinder abgedichtet laufenden Kolben, mit einem auf eine Kurbelwelle arbeitenden Antriebsmotor, dessen Antriebswelle von einer Bohrung der Kurbelwelle aufgenommen ist, und mit einem Pleuel zur gelenkigen Verbindung eines Kurbelwellenzapfen der Kurbelwelle mit dem Kolben in einem Pleuellager. Das Pleuel ist relativ zur Antriebswelle in einer einer Antriebswellendurchbiegung entgegenwirkenden Schrägstellung angeordnet. Der Winkel der Schrägstellung liegt zwischen 0° und 1,5°. Konkret ist das Pleuellager als Nadellager ausgebildet, wobei das Pleuellager auf dem Kurbelwellenzapfen axial beweglich ist; das Pleuel ist schräg angesetzt aber nicht versetzt. Denn zur Erzielung der Schrägstellung des Pleuels ist die Kurbelwellenbohrung für die Antriebswelle schräg ausgebildet oder die Schrägstellung des Pleuels ist durch eine Schrägstellung der Lagerbohrung im Pleuellagerauge für den Kurbelwellenzapfen realisiert. Die Schrägstellung des Pleuels kann auch durch eine Schiefstellung der Kurbelwellenzapfenbohrung in der Kurbelwelle realisiert sein. Die Schrägstellung des Pleuels kann auch durch eine Schrägstellung der Antriebswelle realisiert sein. Dazu kann die Schrägstellung des Pleuels durch eine Schrägstellung der zylindrischen Gehäuseblockbohrung für den Kolben realisiert sein.
  • Diese letztgenannte Lösung ist noch verbesserbar, zumal sie eine Akustik der Hubkolbenmaschine, insbesondere eines Kolbenkompressors, nicht gesondert berücksichtigt.
  • An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, eine Hubkolbenmaschine, insbesondere einen ein-, zwei- oder mehrstufigen Kolbenkompressor, vorzugsweise TWIN-Kompressor, oder einen ein-, zwei oder mehrzylindrigen Verdichter, sowie eine Druckluftversorgungsanlage zum Betreiben einer Pneumatikanlage mit einer Druckluftströmung anzugeben, mittels der eine verbesserte Akustik und ein gleichwohl verlässlichen Pleueltrieb in einem Kolbenkompressor zu realisieren ist. Dies soll insbesondere auch für Geräuschpegelanforderungen im PKW-Bereich geeignet sein. Insbesondere sollen, im Rahmen einer akustischen Verbesserung, Körperschallemissionen eines Pleueltriebes in angrenzende, abstrahlende Bauteile, wie Elektromotor, Kurbeltrieb oder dergleichen Bauteile eines Luftverdichters (Kompressors) reduziert werden. Insbesondere soll die Druckluftversorgungsanlage vergleichsweise kompakt sein. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein entsprechendes Druckluftversorgungssystem und ein Fahrzeug mit dem Druckluftversorgungssystem, insbesondere für eine Luftfederanlage, anzugeben. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein entsprechendes Verfahren zur Montage und zum Betrieb der Hubkolbenmaschine, insbesondere des ein-, zwei- oder mehrstufigen Kolbenkompressors anzugeben.
  • Die Aufgabe hinsichtlich der Hubkolbenmaschine wird mit einer Hubkolbenmaschine, insbesondere mit dem ein-, zwei- oder mehrstufigen Kolbenkompressor, vorzugsweise TWIN-Kompressor, oder dem ein-, zwei- oder mehrzylindrigen Verdichter des Anspruchs 1 gelöst.
  • Diese weist auf:
    • - wenigstens einen Zylinder sowie wenigstens einen jeweils einem Zylinder zugeordneten Kolben, wobei im Betrieb der Kolben entlang einer radial ausgerichteten Zylinder-Achse in einem Zylinderhubraum des Zylinders ausgelenkt wird,
    • - eine im Betrieb antreibbare Kurbelwelle mit einem Kurbelwellenzapfen, der exzentrisch zu einer Wellenachse der Kurbelwelle angeordnet ist, und einer Antriebswellen-Kopplung, die zum Ankoppeln einer Antriebswelle, insbesondere einer Antriebswelle eines Motors, zum Antreiben der Kurbelwelle ausgebildet ist,
    • - wenigstens ein jeweils zum Auslenken des wenigstens einen Kolben ausgebildetes und entlang einer Pleuelachse verlaufendes Pleuel, das mittels dem Kurbelwellenzapfen bewegbar ist.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass
    • - der Kurbelwellenzapfen und/oder die Antriebswellen-Kopplung entlang einer axial ausgerichteten Wellen-Achse ausgerichtet ist, die senkrecht zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse verläuft, und
    • - die Pleuelachse des Pleuels gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse gekippt ist, so dass das Lagerspiel eines Pleuellagers verringert ist.
  • 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 (1) von einem Luftverdichter und einen Druckluftanschluss (2) 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 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.
  • Ein Druckluftversorgungssystem mit einer Pneumatikanlage und mit einer Druckluftversorgungsanlage dient zum Betreiben der Pneumatikanlage mit einer Druckluftströmung, insbesondere einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines PKWs, wobei die Pneumatikhauptleitung eine Druckluftzuführung von einem Luftverdichter mit einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einem ein- zwei- oder mehrstufiger Kolbenkompressor, vorzugsweise TWIN-Kompressor, oder einem ein-, zwei- oder mehrzylindrigen Verdichter, 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 18 zum Betreiben der Pneumatikanlage mit einer Druckluftströmung versehen.
  • Die Erfindung führt auch auf ein Verfahren des Anspruchs 23 zur Montage und/oder zum Betrieb der Hubkolbenmaschine, insbesondere des Kolbenkompressor, insbesondere des ein- zwei- oder mehrstufigen Kolbenkompressors, vorzugsweise TWIN-Kompressors, oder des ein-, zwei- oder mehrzylindrigen Verdichters, insbesondere an einer Druckluftversorgungsanlage, insbesondere für ein PKW-Fahrzeug.
  • Für das Verfahren weist eine Hubkolbenmaschine, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 19, auf:
    • - wenigstens einen Zylinder sowie wenigstens einen jeweils einem Zylinder zugeordneten Kolben, wobei im Betrieb der Kolben entlang einer radial ausgerichteten Zylinder-Achse in einem Zylinderhubraum des Zylinders ausgelenkt wird,
    • - eine im Betrieb antreibbare Kurbelwelle mit einem Kurbelwellenzapfen, der exzentrisch zu einer Wellenachse der Kurbelwelle angeordnet ist, und einer Antriebswellen-Kopplung, die zum Ankoppeln einer Antriebswelle eines Antriebsmotors zum Antreiben der Kurbelwelle ausgebildet ist,
    • - wenigstens ein jeweils zum Auslenken des wenigstens einen Kolben ausgebildetes und entlang einer Pleuelachse verlaufendes Pleuel, das mittels des Kurbelwellenzapfens bewegbar ist.
  • Erfindungsgemäß ist zur Montage und/oder zum Betrieb der Hubkolbenmaschine vorgesehen, dass
    • - der Kurbelwellenzapfen und/oder die Antriebswellen-Kopplung entlang einer axial ausgerichteten Wellen-Achse des Kurbelwellenzapfens ausgerichtet ist, die senkrecht zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse verläuft, und
    • - die Pleuelachse des Pleuels gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse gekippt verlaufend angebracht und/betrieben wird, so dass das Lagerspiel wenigstens eines Pleuellagers verringert ist, insbesondere derart, dass wenigstens ein Pleuellager vorgespannt ist.
  • Die radial ausgerichtete Zylinder-Achse ist im Wesentlichen symmetrisch zu Zylinderlaufflächen für den wenigstens einen Kolben im Zylinderhubraum des wenigstens einen Zylinders ausgerichtet. Unter einer radial ausgerichteten Zylinder-Achse mit daran ausgerichtetem Zylinderhubraum ist insbesondere zu verstehen, dass die Zylinderlaufflächen am Zylinderhubraum eines Zylinders für den Kolben exakt parallel und symmetrisch zur radial ausgerichtete Zylinder-Achse stehen.
  • Vorzugsweise ist der Kurbelwellenzapfen --insbesondere auch die Antriebswellen-Kopplung-- entlang einer senkrecht zur radial ausgerichtete Zylinder-Achse ausgerichteten axial ausgerichteten Wellen-Achse ausgerichtet; d. h. dass der Kurbelwellenzapfen und/oder ein diesen umgebendes Pleuellager mit Pleuellagerachse senkrecht zur radial ausgerichtete Zylinder-Achse steht.
  • Konzeptionell liegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse mit daran ausgerichtetem Zylinderhubraum bzw. Zylinderlaufflächen und die axial ausgerichtete Wellen-Achse mit daran ausgerichtetem Kurbelwellenzapfen und/oder der Antriebswellen-Kopplung exakt senkrecht zueinander. Dies mag auch bei dem Konzept der Erfindung gegeben sein, jedoch ist in dieser Erfindung zugrunde gelegt, das Pleuellager entlang der axial ausgerichteten Wellen-Achse mit daran ausgerichteten Kurbelwellenzapfen radial ausgerichtete Zylinder-Achse versetzt relativ zu dieser; vereinfacht ausgedrückt ist eine Pleuelachse und das Pleuellager versetzt zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse. Damit stellt sich ein Winkel der Pleuel bzw. Pleuelachse gegen die Achse der Zylinderlaufflächen (radial ausgerichtete Zylinder-Achse) ein - diese sind damit nicht mehr parallel zueinander angeordnet.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass je nach angeforderter Dynamik und Druckbelastung bei einem Luftverdichter, ein ein-, zwei- oder mehrstufiger 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 zeigt sich, wie von der Erfindung erkannt, dass die Betriebsgeräusche zum Teil bedingt sind durch konstruktiv erforderliches Pleuellagerspiel. So tritt die Emission von Betriebsgeräuschen auch im Leerlauf auf, insbesondere tritt die Emission aufgrund der Massenträgheit bei einem Lastwechsel auf, bei dem die Bewegungsrichtung umgekehrt wird Die Erfindung hat nun erkannt, dass durch eine geschickte Anpassung der konstruktiv erforderlichen Pleuellagerspiele 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 Personentransport-Fahrzeug, insbesondere wenn bei diesem die Druckluftversorgungsanlage für vergleichsweise hohe Druckamplituden ausgelegt ist.
  • Wie von der Erfindung erkannt, sehen bisherige Lösungen --vereinfacht dargestellt-eine Achse der Zylinderbohrungen (radial ausgerichtete Zylinder-Achse) und eine Ebene eines Kurbelwellenlagers und Pleuellagers vor (Pleuelachse), die im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, insbesondere miteinander fluchten. Demzufolge wird beispielsweise das Pleuellager (wie z. B. ein Kugellager auf einer Kurbelwelle) üblicherweise mit einem gewissen Montagemaß X (von hier anschaulich z. B. mit [X] = 15,00 mm vorgegeben) in der Flucht zu den Zylinderlaufflächen montiert; d. h. das Montagemaß X ist vorgegeben, beispielsweise als Abstand zwischen eine Zylinderlauffläche und der Planfläche das Pleuellagers.
  • Die Erfindung hat erkannt, dass nun aber mit einer --bevorzugt eine Vorspannung der Pleuellager hervorrufende-- Reduzierung freier Pleuellagerspiele in einem Pleuellager die Geräuschentwicklung maßgeblich gesenkt werden kann; die Erfindung sieht dazu einen Versatz der Achse der Zylinderbohrungen (radial ausgerichtete Zylinder-Achse) und einer Ebene eines Pleuellagers, insbesondere eines Pleuellagers, das direkt an der Kurbelwelle gelagert oder indirekt an die Kurbelwelle gekoppelt ist vor. Mit anderen Worten ist ein Versatz zwischen der Achse der Zylinderlaufflächen und der Achse des Pleuelwellenlagers vorgesehen. Die Geräuschentwicklung kann dadurch vorteilhaft maßgeblich gesenkt werden.
  • Das Lagerspeil des Pleuellagers beschreibt eine Bewegbarkeit zwischen einem ersten und einem zweiten Lagerteil des Pleuellagers. Diese Bewegbarkeit wird für die erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine durch Verkippung der Pleuelachse relativ zur Zylinder-Achse eingeschränkt. Die Verkippung der Pleuelachse ist hierbei gleichbedeutend mit einer Auslenkung, insbesondere einer einseitigen Auslenkung, der Pleuelachse. Vorzugsweise bleiben die Achsen des Kurbelwellenzapfens und der Pleuellager parallel, wobei die Achsen der beiden Kolben geringfügig gegenüber der Zylinderachse in axialer Richtung der Kurbelwellenachse verschoben sind um einen Betrag X mm (beispielsweise X=15,00mm). Dadurch ergibt sich dann die geringfügige Schrägstellung des ersten und des zweiten Pleuels bzw. Kolbenachse gegenüber der Zylinderachse.
  • Die im Rahmen einer Druckluftversorgungsanlage zur Verwendung in einem pneumatischen Druckluftversorgungssystem hier beschriebene Hubkolbenmaschine, insbesondere der Kolbenkompressor, kann jedoch grundsätzlich auch in anderen Anwendungsgebieten Verwendung finden, insbesondere dort wo --wie bei den genannten Druckluftversorgungsanlagen-- flexibel und dynamisch vergleichsweise hohe Druckamplituden erzielt werden sollen. Weiterhin kann die hier beschriebene Hubkolbenmaschine auch zur Bereitstellung von Unterdruck, beispielsweise innerhalb einer Vakuumpumpe verwendet werden.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, dass oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
  • Ein Pleuel kann starr ohne Gelenklager oder auch gelenkig, insbesondere mit Gelenklager, ausgebildet sein. Ein Kolben kann am Pleuel gehaltert, gehalten oder an dem Pleuel einstückig ausgebildet sein.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuelachse des Pleuels gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse derart gekippt ist, dass das wenigstens eine Pleuellager vorgespannt ist. Hierbei ist die Pleuelachse des Pleuels relativ zur Zylinderachse insgesamt gekippt, wobei dies vorzugsweise durch eine Auslenkung, insbesondere durch eine einseitige Auslenkung, insbesondere durch eine untere Auslenkung der Pleuelachse realisiert ist.
  • Bevorzugt wird wenigstens ein Pleuellager mit einem gewissen Montagemaß in der Flucht zu den eingestellt und anschließend das eingestellte Montagemaß verändert, (bevorzugt vergrößert, ggfs. auch vermindert) derart, dass die Pleuelachse des Pleuels gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse gekippt verlaufend angebracht und/oder betrieben wird, insbesondere derart, dass wenigstens ein Pleuellager vorgespannt ist.
  • Die neue Lösung sieht beispielsweise in einer Ausführungsform als Folge die Konzepts der Erfindung vor, das oben genannte Montagemaß X (von z. B. [X] = 15,00mm auf [ X ] = 15,50 mm) zu vergrößern (in dem Fall; in einem anderen Fall, ist es grundsätzlich auch möglich, das oben genannte Montagemaß zu verkleinern). In beiden Fällen wird dadurch die Ausrichtung der Pleuelachse gekippt gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse, nämlich vorliegend bevorzugt durch einen versetzen und/oder verschieben eines Pleuellagers relativ zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse.
  • Durch eine solche Verkippung infolge einer Verschiebung eines Pleuellagers wird bevorzugt sowohl ein erstes Pleuellager, vorzugsweise ein Kugellager direkt auf der Kurbelwelle, als auch ein zweites Pleuellager, vorzugsweise ein Gelenk-Gleitlager, das indirekt an die Kurbelwelle gekoppelt ist, insbesondere direkt am ersten Pleuel angebracht ist, leicht vorgespannt. Diese Vorspannung führt jedenfalls zu einer Reduzierung der freien Lagerspiele in dem ersten und zweiten Pleuellager, sodass diese generell weniger Spiel und damit eine geringere Geräuschentwicklung aufweisen.
  • Das Konzept der Erfindung bietet damit die Basis für einen Einsatz eines Pleuellagers (z. B. ein Wälzlager oder Gelenk- und/oder Gleitlager), mit reduziertem Spiel und umgeht aber gleichwohl die bekannten technischen Probleme (z. B. bei niedrigen Temperaturen) von völlig spielfreien Lagern. Eine elastische, insbesondere gummielastische Entkopplung der einzelnen Lagerstellen der Pleuellager (z. B. radiale und axiale Lagerstellen) ist zwar zusätzlich auch bei dem Konzept der Erfindung möglich; jedoch nicht mehr in mit hohem technischen Aufwand erforderlich. Das Konzept der Erfindung erweist sich somit als ein einfaches und mit vergleichsweise geringerem kommerziellen Aufwand realisierbares Konzept.
  • Es zeigt sich nach Durchführung von Versuchen zur Geräuschreduzierung und unter Akustikmessungen in den Messergebnissen für einen Gesamtschallpegel mit verschiedenen Montagemaßen [X] eine starke Abhängigkeit zwischen Geräusch und Montagemaß für eine Pleuellagerposition auf dem Kurbelwellenzapfen der Kurbelwelle in Abhängigkeit der Montageposition [X].
  • Vorzugsweise ist das wenigstens eine Pleuel gegen die radial ausgerichtete Zylinderachse derart mit einem Verkippungswinkel gekippt, dass die Pleuelachse des wenigstens einen Pleuels in einer Richtung vom Kolben zum Kurbelwellenzapfen mit einem zunehmenden Verkippungsabstand gegen die radial ausgerichtete Zylinderachse gekippt ist. Ein solcher Verkippungsabstand kann bevorzugt bis zu 0,5 mm, ggfs. bis zu 1 mm oder 2mm betragen; dies kann im Hinblick auf ein ursprüngliches Montagemaß nach Bedarf angepasst werden. Grundsätzlich ist der Verkippungsabstand jedoch unabhängig vom ursprünglichen Montagemaß. Konzeptionell ist der Verkippungsabstand am Kolben am geringsten und am Kurbelwellenzapfen am größten.
  • Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist das wenigstens eine Pleuel mittels wenigstens einem Pleuellager, das heißt bevorzugt
    • - mit einem einzigen Pleuellager direkt oder indirekt, oder
    • - mit einem ersten und einem zweiten Pleuellager, jeweils direkt oder indirekt bevorzugt mit einem ersten direkt und einem zweiten Pleuellager indirekt, oder
    • - mit einem ersten und einem zweiten Pleuellager und ggfs. einem oder mehreren weiten Pleuellagern, jeweils direkt oder indirekt
    am Kurbelwellenzapfen gelagert. Unter einer direkten Lagerung ist zu verstehen, dass das Pleuel direkt über das Pleuellager durch den Kurbelwellenzapfen bewegt wird. Unter einer indirekten Lagerung ist zu verstehen, dass das Pleuel über ein weiteres Bauteil (beispielsweise bevorzugt das erste Pleuel), das heißt indirekt, durch den Kurbelwellenzapfen bewegt wird, jedoch nicht direkt an diesem gelagert ist.
  • Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung kann ein erstes entlang einer ersten Pleuelachse verlaufendes Pleuel direkt mittels dem exzentrischen Kurbelwellenzapfen bewegbar sein und ein zweites entlang einer zweiten Pleuelachse verlaufendes Pleuel indirekt mittels des Kurbelwellenzapfens, insbesondere direkt mittels des ersten Pleuels, bewegbar sein. Vorzugsweise ist bei dieser Weiterbildung das zweite Pleuel (als Schlepppleuel) vom ersten Pleuel (als Antriebspleuel) bewegbar, wobei das erste Pleuel direkt vom Kurbelwellenzapfen bewegt wird. Eine vorgenannte Weiterbildung hat sich insbesondere bewährt zur Realisierung eines zweistufigen Kolbenkompressors, der auch als TWIN-Kompressor zu bezeichnen ist, nämlich mit zwei gegenüberliegenden Kolben entlang einer radial ausgerichteten Zylinderachse.
  • Das wenigstens eine erste oder zweite Pleuellager des wenigstens einen ersten oder zweiten Pleuels ist bevorzugt derart versetzt zur radial ausgerichteten Zylinderachse gelagert, dass dadurch die erste oder zweite Pleuelachse gegen die radial ausgerichtete Zylinderachse gekippt ist. Insbesondere verläuft die erste oder zweite Pleuelachse außerhalb der radial ausgerichteten Zylinderachse.
  • Bevorzugt ist die Pleuelachse gegen die radial ausgerichtete Zylinderachse derart gekippt, dass das wenigstens ein erstes oder zweites Pleuellager vorgespannt ist. Insofern wird im Folgenden unter einem signifikanten, wenn auch kleinen Kippwinkel, ein solcher Kippwinkel verstanden, der derart groß ist, dass sich eine Vorspannung im Pleuellager unter Verringerung des freien Lagerspiels des Pleuellagers bemerkbar macht. Ein Verkippungswinkel der Verkippung liegt bevorzugt zwischen mehr als 0° und weniger als 5°. Besonders bevorzugte Ausführungsformen betreffend die Verkippungswinkel, sind in 4 und 5 dargestellt.
  • Bevorzugt ist das wenigstens eine Pleuellager, insbesondere ein erstes Pleuellager eines ersten Pleuels, direkt am Kurbelwellenzapfen gelagert und zur radial ausgerichteten Zylinderachse versetzt. Bevorzugt wird mittels des versetzten Pleuellagers die oben genannte Verkippung der Pleuelachse des Pleuels erreicht, insbesondere derart, dass das wenigstens eine Pleuellager vorgespannt wird.
  • Vorzugsweise ist zusätzlich oder alternativ das wenigstens eine Pleuellager, insbesondere ein zweites Pleuellager eines zweiten Pleuels, indirekt am Kurbelzapfen gelagert, bevorzugt am ersten Pleuel. Das zweite Pleuel ist dabei typischerweise über einen separaten Lagerbolzen mit dem ersten Pleuel verbunden und hat keine unmittelbare Verbindung zum Kurbelwellenzapfen. Bevorzugt ist das wenigstens eine Pleuellager, insbesondere das zweite Pleuellager des zweiten Pleuels, zur radial ausgerichteten Zylinderachse versetzt. Über diese Versetzung wird somit bevorzugt die oben genannte Verkippung der Pleuelachse des Pleuels gegen die radial ausgerichtete Zylinderachse erreicht, insbesondere derart, dass das wenigstens eine, insbesondere zweite, Pleuellager vorgespannt ist.
  • Grundsätzlich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass wenigstens ein Pleuellager des wenigstens einen Pleuels, insbesondere ein erstes Pleuellager des ersten Pleuels, das direkt am Kurbelwellenzapfen gelagert ist, versetzt ist, derart, dass die Pleuelachse des Pleuels gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse gekippt ist, insbesondere derart, dass wenigstens ein Pleuellager vorgespannt ist und zusätzlich auch ein zweites Pleuellager des zweiten Pleuels, das bevorzugt indirekt am Kurbelwellenzapfen, nämlich direkt am ersten Pleuel gelagert ist, gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse gekippt, insbesondere derart, dass wenigstens ein Pleuellager vorgespannt ist.
  • Ein besonderer Vorteil der vorgenannten Weiterbildungen liegt darin, dass die Ausrichtung des exzentrischen Kurbelwellenzapfens und/oder der Antriebswellenkopplung entlang einer axial ausgerichteten Wellenachse unverändert bleibt, insofern also der Kurbelwellenzapfen und die Wellenachse co-parallel ausgerichtet sind entlang der axial ausgerichteten Wellenachse. Eine gemäß dem Konzept der Erfindung vorgesehene Verkippung der Pleuelachse des Pleuels gegen die radial ausgerichtete Zylinderachse, bevorzugt unter Vorspannung des Pleuellagers, wird gemäß dieser Weiterbildung besonders bevorzugt über das Versetzen des Pleuellagers außerhalb der radial ausgerichteten Zylinderachse erreicht.
  • Mit anderen Worten wird das Pleuellager ausgestellt, bevorzugt einwärts ausgestellt, das heißt in Richtung des Anschlusses des Kurbelwellenzapfens an die Kurbelwelle beziehungsweise in Richtung der Antriebswellenkopplung versetzt. Eine Ausstellung des Pleuellagers nach einwärts hat, durch die typischerweise damit verbundene Verringerung des Abstands zwischen Motorlager und Pleuellager eine weitere Verbesserung der Akustik zur Folge. Grundsätzlich kann jedoch zum Erreichen der Akustikvorteile das Pleuellager auch nach außen, das heißt in eine Richtung weg vom Kurbelwellenzapfen, das heißt weg von der Antriebswellenkopplung realisiert werden.
  • Besonders bevorzugt kann im Rahmen eines sogenannten TWIN-Kompressors ein erstes Pleuellager direkt am Kurbelwellenzapfen gelagert sein und ein Versatz zwischen der radial ausgerichteten Zylinderachse und einer Lagerebene, also einer Lager-Schnittebene, des ersten Pleuellagers eingestellt werden. Als Versatz wird hierbei ein Weg bezeichnet, um den die Zylinderachse relativ zu der Lagerebene des entsprechenden Pleuellagers ausgelenkt ist. Daher führt das Einstellen eines Versatzes zu einer Verkippung der Zylinderachse relativ zu der Lagerebene. Die Lagerebene ist die Ebene, die durch eine Bewegung des Pleuellagers um den Kurbelwellenzapfen ohne dass Wirken von Querkräften gebildet ist. Zusätzlich oder alternativ kann ein zweites Pleuellager indirekt am Kurbelwellenzapfen, insbesondere direkt am ersten Pleuel, gelagert sein und ein Versatz eingerichtet werden zwischen der radial ausgerichteten Zylinderachse und einer Lager-Schnittebene des zweiten Pleuellagers.
  • Im Rahmen einer besonders bevorzugten konstruktiven Realisierung kann ein Versatz bestehen zwischen der radial ausgerichteten Zylinderachse und einer Ringebene eines Ring-Kugellagers (einer bevorzugten Realisierung des ersten Pleuellagers), vorzugsweise eines Rillen-Kugellagers, und/oder einer Mittenachse eines Gleitlagers (einer besonders bevorzugten Realisierung des zweiten Pleuellagers).
  • Wie bereits zuvor erwähnt, dienen die Maßnahmen einer Verkippung der Pleuelachse beziehungsweise zusätzlich oder alternativ eines Versetzen des Pleuellagers dazu, dass das wenigstens eine Pleuellager vorgespannt ist und dessen Lagerspiel auf eine Obergrenze reduziert wird, die unterhalb des freien Lagerspiels im unverspannten Zustand des Lagers liegt.
  • Konkret ist im Rahmen der Weiterbildung vorgesehen, dass
    • - die Pleuelachse des wenigstens einen Pleuels soweit gegen die radial ausgerichtete Zylinderachse zu der Wellen-Achse hin gekippt ist, dass
    • - das wenigstens eine Pleuellager mit der Pleuelachse außerhalb der radial ausgerichteten Zylinderachse gelagert ist, wodurch das wenigstens eine Pleuellager vorgespannt ist.
  • In der vorgenannten Weiterbildung wird folglich eine Mindestkippung erreicht, durch die das Pleuellager vorgespannt ist. Eine solche Kippung kann in verschiede Richtungen senkrecht zur Pleuelachse erfolgen. Hierbei kann es insbesondere in beispielsweise einer linken und einer rechten Richtung der Verkippung dazu kommen, dass Bauteilabhängig ein unterschiedlicher Versatz notwendig ist, um die Mindestkippung, also eine Kippung die notwendig ist, um das wenigstens eine Pleuellager vorzuspannen, zu erreichen.
  • In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist das Lagerspiel des Pleuellagers, insbesondere das axiale und/oder radiale Lagerspiel, der Hubkolbenmaschine auf eine Obergrenze reduziert, die ganz oder teilweise unterhalb eines freien Lagerspiels im unverspannten Zustand liegt. Das Lagerspiel des Pleuellagers in dieser Weiterbildung ist zumindest teilweise, also beispielsweise in axialer oder radialer Richtung relativ zur Pleuelachse, reduziert gegenüber dem Lagerspiel in einem unverspannten Zustand der Hubkolbenmaschine. Die Bewegbarkeit zwischen einem ersten und zweiten Lagerteil des Pleuellagers ist folglich in mindestens einer Bewegungsachse (also für zwei sich entgegenstehende Bewegungsrichtungen) gegenüber einem unverspannten Zustand reduziert.
  • Bevorzugt ist die Pleuelachse gegen die radial ausgerichtete Zylinderachse nach einwärts zum Kurbelwellenzapfen, insbesondere einwärts zur Antriebswellenkopplung, gekippt. Hierbei bedeutet eine Verkippung einwärts zum Kurbelwellenzapfen, dass die Pleuelachse in Richtung des Anschlusses des Kurbelwellenzapfens an die Kurbelwelle gekippt ist, also der Winkel zwischen Pleuelachse und Kurbelwelle in dieser Richtung der Kurbelwelle spitzwinklig ist.
  • Zusätzlich oder alternativ ist das wenigstens eine Pleuellager einwärts zum Kurbelwellenzapfen hin versetzt, insbesondere einwärts zur Antriebswellenkopplung und/oder zum Antrieb hin versetzt.
  • Im Rahmen einer weiteren Weiterbildung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass ein erstes Pleuel mittels eines ersten Pleuellagers direkt am Kurbelwellenzapfen gelagert ist und an den ersten Pleuel mittels einer Kolbenhalterung ein erster Kolben gehalten ist. Zusätzlich oder alternativ kann ein zweites Pleuel mittels eines zweiten Pleuellagers und eines Koppelelements, insbesondere eines Lagerbolzens, am ersten Pleuel befestigt sein und an dem zweiten Pleuel ein zweiter Kolben angeformt sein. In diesem Fall der Weiterbildung ist bevorzugt ein Schlepppleuel mit einem angeformten Kolben und ein Antriebspleuel mit einem daran gehaltenen Kolben realisiert. Grundsätzlich kann unabhängig von dieser Weiterbildung ein am Pleuel angeformter Kolben beziehungsweise ein am Pleuel gehaltener Kolbens je nach Bedarf realisiert sein. Für ein mit der (Niederdruck-) Verdichterstufe eines TWIN-Kompressors gebildetes Schlepppleuel hat sich vor allem ein angeformter Kolben bewährt. Für eine weiter unten erläuterte Hochdruck-) Verdichterstufe eines TWIN-Kompressors hat sich vor allem ein Antriebspleuel mit einem daran gehaltenen Kolben bewährt.
  • Im Rahmen einer bevorzugten konstruktiven Realisierung kann das erste Pleuellager als ein Ring-Kugellager, insbesondere als ein Rillen- oder Wälzlager jeglicher Art realisiert sein, das bevorzugt in Form eines Rillen-Kugellagers am Kurbelwellenzapfen, das heißt direkt am Kurbelwellenzapfen gebildet ist. Zusätzlich oder alternativ kann das zweite Pleuellager als ein Gelenklager gebildet sein, insbesondere in Form eines Gleitlagers oder Wälzlagers am ersten Pleuel.
  • Wie weiter oben bereits erwähnt, hat sich eine Hubkolbenmaschine als ein Kolbenkompressor mit einem zweistufigen Kompressor mit einer ersten und zweiten Verdichterstufe besonders bewährt für die Bereitstellung von Druckluft für eine Druckluftversorgungsanlage. Insbesondere kann der Zweistufenkompressor als ein TWIN-Kompressor gebildet sein.
  • Es ist insbesondere vorgesehen, dass
    - ein erstes Pleuel der zweiten, insbesondere Hochdruck-, Verdichterstufe gebildet ist, wobei das erste Pleuel mittels eines ersten Pleuellagers direkt am Kurbelwellenzapfen gelagert ist.
  • Zusätzlich oder alternativ hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass das zweite Pleuel der ersten, insbesondere Niederdruck-, Verdichterstufe gebildet ist, wobei das zweite Pleuel mittels eines zweiten Pleuellagers und eines Koppelelements, insbesondre eines Lagerbolzens, direkt am ersten Pleuel gelagert ist.
  • Bevorzugt ist das wenigstens eine Pleuellager, insbesondere ein erstes Pleuellager und/oder ein zweites Pleuellager, insbesondere ein Ring-Kugellager, insbesondere eines Rillen- oder Wälzlagers, und/oder ein Gelenklager, mit einem entlang der radial ausgerichteten Zylinderachse festgestellten Radiallagerspiel versehen. Dieses Radiallagerspiel verändert sich infolge des Konzepts der Erfindung in einer Richtung entlang der axial ausgerichteten Wellenachse des Kurbelwellenzapfens. Mit anderen Worten ist das Radiallagerspiel nicht gleich verteilt über die axiale Erstreckung des Pleuellagers, sondern unsymmetrisch bezüglich der Lagerebene; beispielsweise nimmt es bevorzugt nach auswärts zu. Grundsätzlich kann das Pleuellagerspiel auch nach innen zunehmen. Die nach außen weisende Richtung ist beispielsweise die in 2 nach links weisende Richtung, und die nach innen weisende Richtung ist die nach rechts weisende Richtung. In dieser Weiterbildung nimmt folglich in genau eine axiale Richtung mit axialer Erstreckung des Pleuellagers das entsprechende Radiallagerspiel zu.
  • Zusätzlich oder alternativ ist wenigstens ein Pleuellager, insbesondere ein erstes und/oder zweites Pleuellager, insbesondere ein Ring-Kugellager und/oder ein Gelenklager, ein entlang der axial ausgerichteten Wellenachse des Kurbelwellenzapfens realisiertes Lager, bei dem ein Axiallagerspiel festgestellt wird. Das Axiallagerspiel ist bevorzugt in einer Richtung entlang der axial ausgerichteten Wellenachse verändert, das heißt es hat links vom Pleuellager einen anderen Wert als rechts vom Pleuellager. Eine solche Asymmetrie des Axiallagerspiels ist typischerweise Bauteilbedingt. Diese Asymmetrie führt dazu, dass eine größere Kippung in die entsprechende Richtung entlang Wellenachse vorgenommen werden muss, um das Pleuellager vorzuspannen.
  • Bevorzugt ist das Axiallagerspiel und/oder das Radiallagerspiel entfernt von dem Kurbelwellenzapfen, das heißt insbesondere außen, größer als nahe dem Kurbelwellenzapfen, insbesondere also größer als innen.
  • Ein Axiallagerspiel des Pleuellagers liegt bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm. Zusätzlich oder alternativ kann das Radiallagerspiel des Pleuellagers im Bereich von 0,05 bis 0,08 mm liegen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung 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, der Zeichnung 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 Zeichnung.
  • Im Einzelnen zeigt die Zeichnung in:
    • 1: eine pneumatische Schaltung für eine Ausführungsform einer Druckluftversorgungsanlage mit angeschlossener Pneumatikanlage in Form einer Luftfederanlage für ein Fahrzeug, wobei ein im Detail D1 gezeigter zwei-stufiger und im Detail D2 gezeigter ein-stufiger Kolbenkompressor im Rahmen eines Luftverdichters die Luftfederanlage mit Druckluft versorgt über eine Lufttrockneranordnung und eine als entsperrbares Rückschlagventil ausgebildete Ventilanordnung, die über ein steuerbares Magnetventil schaltbar ist;
    • 2: für einen Luftverdichter, eine Hubkolbenmaschine in Form eines zweistufigen Kolbenkompressors mit einem ersten Pleuel für einen Kolben einer ersten (Niederdruck)-Stufe und einem zweiten Pleuel eines Luftverdichters einer zweiten (Hochdruck)-Stufe mit Pleuellagern, in einer vor der Betriebsstellung unverspannten Einstellung eines vorläufigen Einbaus;
    • 3: jeweils eine Prinzipskizze eines Ausschnitts eines ersten Pleuellagers direkt am Kurbelwellenzapfen als ein Ring-Kugellager (3A - in Ansicht A1 lastfrei, in Ansicht A2 unter Axiallast, in Ansicht A3 unter Axiallast und Radiallast) und eines zweiten Pleuellagers als ein Gelenklager in Form eines Gleitlagers zwischen dem Ring-Kugellager und einer Kolbenhalterung (3B - lastfrei);
    • 4: der zwei-stufige Kolbenkompressor, bei dem zum Einbau die Pleuelachse des zweiten Pleuels der zweiten (Hochdruck) Stufe gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse gekippt ist indem ein erstes Pleuellager direkt am Kurbelwellenzapfen und ein zweites Pleuellager als Gelenklager mit der Pleuelachse soweit außerhalb der radial ausgerichtete Zylinder-Achse gelagert ist, dass das erste und zweite Pleuellager dadurch vorgespannt ist;
    • 5: der zwei-stufige Kolbenkompressor der 4 mit einem Detail D5 zur Erläuterung des zweiten Pleuellagers als Gelenklager, das mit der Pleuelachse soweit außerhalb der radial ausgerichteten Zylinder-Achse gelagert ist, dass das zweite Pleuellager dadurch vorgespannt ist.
  • 1 zeigt im Detail D1 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.
  • Als Alternative ist im Detail D2 ein Luftverdichter mit einer Hubkolbenmaschine in Form eines einstufigen Kolbenkompressors 400' mit einer einzigen Verdichterstufe 403 gezeigt, der über einen Antriebsmotor M angetrieben wird.
  • Solche Kolbenkompressoren 400, 400' werden bevorzugt für pneumatische Druckluftversorgungssysteme 1000 eingesetzt wie eines in 1 gezeigt ist.
  • 1 zeigt einen pneumatischen Schaltplan eines pneumatischen Druckluftversorgungssystems 1000 mit einer Druckluftversorgungsanlage 1001 mit einer Lufttrockneranordnung 100 und einer Pneumatikanlage 1002 in Form einer Luftfederanlage. Die Druckluftversorgungsanlage 1001 dient zum Betreiben der Pneumatikanlage 1002. Die Druckluftversorgungsanlage 1001 weist dazu eine vorerwähnte Druckluftzuführung 1 und einen Druckluftanschluss 2 zur Pneumatikanlage 1002 auf.
  • Die Druckluftzuführung 1 ist vorliegend mit einer Luftzuführung 0, einem der Luftzuführung 0 vorgeordneten Luftfilter 0.1 und einem der Luftzuführung 0 über die Luftzuführungsleitung 270 nachgeordneten über den Motor 500 angetriebenen Luftverdichter gebildet. Der Luftverdichter ist hier als Beispiel einer Hubkolbenmaschine in Form eines Doppelluftverdichter, nämlich einem zweistufigen Kolbenkompressors 400 mit einer ersten Verdichterstufe und einer zweiten Verdichterstufe 402 sowie einem nicht näher bezeichnetem Anschluss der Druckluftzuführung 1 gebildet.
  • An den Anschluss der Druckluftzuführung 1 schließt sich in der Pneumatikhauptleitung 200 an den ersten Teil 201 der Pneumatikhauptleitung der Anschluss des Trockenbehälters 101 der Lufttrockneranordnung 100 an. Der Lufttrockner der Lufttrockneranordnung 100 ist weiter mittels dem zweiten Teil 202 der Pneumatikhauptleitung zur Führung einer Druckluftströmung DL zur Pneumatikanlage 1002 pneumatisch verbunden.
  • In der in 1 gezeigten Hauptansicht ist vorgesehen, dass eine Zweigleitung 230 an der Druckluftzuführung 1 von der Pneumatikhauptleitung 200 abzweigt und an eine Entlüftungsleitung 240 zur Entlüftung 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 als auch an eine weitere Entlüftungsleitung 260 über den Zweiganschluss 261.
  • Die Pneumatikhauptleitung 200 verbindet somit pneumatisch die Druckluftzuführung 1 und den Druckluftanschluss 2, wobei in der Pneumatikhauptleitung 200 die Lufttrockneranordnung 100 und weiter in Richtung des Druckluftanschlusses 2 ein entsperrbares Rückschlagventil 311 sowie eine erste Drossel 331 angeordnet ist.
  • Das pneumatisch entsperrbare Rückschlagventil 311 ist vorliegend ein Teil der Wegeventilanordnung 310, die neben dem entsperrbaren Rückschlagventil 311 ein steuerbares Entlüftungsventil 312 in Reihenschaltung mit einer zweiten Drossel 332 in der Entlüftungsleitung 230 aufweist. Das pneumatisch entsperrbare Rückschlagventil 311 ist vorliegend ebenfalls in einer Reihenschaltung mit der ersten Drossel 331 in der Pneumatikhauptleitung 200 angeordnet, wobei die Pneumatikhauptleitung 200 die einzige pneumatische Leitung der ersten pneumatischen Verbindung ist, die sich bis zur Pneumatikanlage 1002 mit einer weiteren Pneumatikleitung 600 fortsetzt. Die Reihenanordnung aus erster Drossel 331 und pneumatisch entsperrbaren Rückschlagventil 311 ist also zwischen der Lufttrockneranordnung 100 und dem Druckluftanschluss 2 zur Pneumatikanlage 1002 in der Pneumatikhauptleitung 200 angeordnet.
  • Weiter weist die Druckluftversorgungsanlage 1001 eine mit der Pneumatikhauptleitung 200 und dem Entlüftungsanschluss 3 und weiterem Filter 0.3 und/oder Schalldämpfer pneumatisch verbundene zweite pneumatische Verbindung auf; nämlich die vorerwähnte Entlüftungsleitung 230. Die Nennweite der zweiten Drossel 332 liegt vorliegend oberhalb der Nennweite der ersten Drossel 331.
  • Das in der zweiten pneumatischen Verbindung angeordnete Entlüftungsventil 312 ist vorliegend als ein vom pneumatisch entsperrbaren Rückschlagventil 311 separates 2/2-Ventil in der Entlüftungsleitung 230 gebildet.
  • Das steuerbare Entlüftungsventil 312 ist somit als indirekt geschaltetes Relaisventil Teil einer Ventilanordnung 300 mit einem Steuerventil 320 in Form eines 3/2-Wege-Magnetventils. Das Steuerventil 320 kann mit einem über eine elektrische Steuerleitung 321 übermittelbaren elektrischen Steuersignal, in Form eines Spannungs- und/oder Stromsignals, an die Spule 322 des Steuerventils 320 elektrisch angesteuert werden. Bei dieser elektrischen Ansteuerung kann das Steuerventil 320 von der in 1 gezeigten stromlos die pneumatische Steuerleitung 250 unterbrechende Stellung in eine pneumatisch geöffnete Stellung überführt werden, in der über die pneumatische Steuerleitung 250 aus der Pneumatikhauptleitung 200 abgeleiteter Druck zur pneumatischen Steuerung des steuerbaren Entlüftungsventils 312 als Relaisventil weitergegeben wird.
  • Das steuerbare Entlüftungsventil 312 ist vorliegend zusätzlich mit einer Druckbegrenzung 313 versehen. Die Druckbegrenzung 313 greift über eine pneumatische Steuerleitung vor dem Entlüftungsventil 312 --konkret zwischen zweiter Drossel 332 und Entlüftungsventil 312-- einen Druck ab, welcher bei übersteigen eines Schwelldrucks den Kolben der 314 des Entlüftungsventils 312 gegen die Kraft einer einstellbaren Feder 315 vom Ventilsitz abhebt --also das steuerbare Entlüftungsventil 312 auch ohne Ansteuerung über das Steuerventil 320 in die geöffnete Stellung bringt. Auf diese Weise wird vermieden, dass ein ungewollt zu hoher Druck im pneumatischen System 1000 entsteht.
  • Das Steuerventil 320 trennt im vorliegend geschlossenen Zustand die Steuerleitung 250 und ist über eine weitere Entlüftungsleitung 260 mit der Entlüftungsleitung 240 zur Entlüftung 3 pneumatisch verbunden. Mit anderen Worten ist ein zwischen Entlüftungsventil 312 und Steuerventil 320 liegender Leitungsabschnitt 251 der Steuerleitung 250 bei der in 1 gezeigten geschlossenen Stellung des Steuerventils 320 mit der weiteren Entlüftungsleitung 260 zwischen Steuerventil 320 und 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 des separat vom Rückschlagventil 311 vorgesehenen Entlüftungsventils 312 als auch des Rückschlagventils 311. Dies führt zu einem beidseitigen pneumatischen Öffnen der Lufttrockneranordnung 100 bei Überführung des Steuerventils 320 in die geöffnete Stellung. Diese weitere durch die Druckluftversorgungsanlage 1001 einnehmbare Betriebsstellung kann im Betrieb zum Entlüften der Pneumatikanlage 1002 und gleichzeitig zum Regenerieren der Lufttrockneranordnung 100 genutzt werden.
  • Die in 1 gezeigte Betriebsstellung der Druckluftversorgungsanlage 1001 dient unter Durchfluss des Rückschlagventils 311 in Durchlassrichtung vor allem zum Befüllen der Pneumatikanlage 1002 über die Pneumatikhauptleitung 200 sowie die weitere Pneumatikleitung 600.
  • Die Pneumatikanlage 1002 der 1 in Form einer Luftfederanlage weist in diesem Fall eine Anzahl von vier sogenannten Bälgen 1011, 1012, 1013, 1014 auf, die jeweils einem Rad eines nicht näher dargestellten PKW-Fahrzeugs zugeordnet sind und eine Luftfeder des Fahrzeugs bilden.
  • Des Weiteren weist die Luftfederanlage einen Speicher 1015 zur Speicherung schnellverfügbarer Druckluft für die Bälge 1011, 1012, 1013, 1014 auf. Jene Bälge 1011 bis 1014 sind jeweils in einer von einer Galerie 610 abgehenden Federzweigleitung 601, 602, 603, 604 jeweils ein Magnetventil 1111, 1112, 1113, 1114 vorgeordnet, welches jeweils als Niveauregelventil zum Öffnen oder Schließen einer mit einem Balg 1011 bis 1014 gebildeten Luftfeder dient. Die Magnetventile 1111 bis 1114 in den Federzweigleitungen 601 bis 604 sind als 2/2-Wegeventile in einem Ventilblock 1110 ausgebildet. Einem Speicher 1015 ist in einer Speicherzweigleitung 605 ein Magnetventil 1115 in Form eines weiteren 2/2-Wegeventils als Speicherventil vorgeordnet. Die Magnetventile 1011 bis 1015 sind mittels der Feder- und Speicherzweigleitungen 601 bis 604 bzw. 605 an eine gemeinsame Sammelleitung, nämlich die vorbezeichnete Galerie 610 und dann an die weitere Pneumatikleitung 600 angeschlossen. Die Galerie 610 ist so über die Pneumatikleitung 600 an den Druckluftanschluss 2 der Druckluftversorgungsanlage 1001 pneumatisch angeschlossen. Vorliegend sind die Magnetventile 1111 bis 1115 in einem Ventilblock 1010 mit den fünf Ventilen angeordnet. Die Magnetventile sind in 1 in einem stromlosen Zustand gezeigt, dabei sind die Magnetventile 1111 bis 1115 als stromlos geschlossene Magnetventile gebildet. Andere, hier nicht gezeigte abgewandelte Ausführungsformen können eine andere Anordnung der Magnetventile realisieren - es können auch weniger Magnetventile im Rahmen des Ventilblocks 1010 genutzt werden.
  • Zum Befüllen der Pneumatikanlage 1002 werden die den Bälgen 1011 bis 1014 vorgeordneten Magnetventile 1111 bis 1114 und/oder das dem Speicher 1015 vorgeordnete Magnetventil 1115 in eine geöffnete Stellung gebracht.
  • Gleichwohl ist bei geschlossener Stellung der Magnetventile 1111 bis 1114 bzw. 1115 in der Pneumatikanlage 1001 --aufgrund des vorliegend nicht entsperrten Rückschlagventils 311-- eine Betriebsstellung der Pneumatikanlage 1002 entkoppelt von der Druckluftversorgungsanlage 1001 möglich. Mit anderen Worten kann ein Querschalten von Bälgen 1011 bis 1015 (z. B. im Off-Road-Betrieb eines Fahrzeugs) ein Befüllen der Bälge 1011 bis 1015 aus dem Speicher 1015 oder eine Druckmessung in der Pneumatikanlage 1002 über die Galerie 610 vorgenommen werden, ohne dass die Druckluftversorgungsanlage 1001 druckbeaufschlagt wird.
  • Insbesondere wird die Lufttrockneranordnung 100 aufgrund des vom Druckluftanschluss 2 zur Druckluftzuführung 1 gesperrten Rückschlagventils 311 und des geschlossenen Steuerventils 320 vor unnötiger Beaufschlagung mit Druckluft geschützt. In vorteilhafter Weise ist also eine Beaufschlagung der Lufttrockneranordnung 100 mit Druckluft nicht bei jeder Betriebsstellung der Pneumatikanlage 1002 vorteilhaft. Vielmehr ist es für eine effektive und schnelle Regeneration der Lufttrockneranlage 100 vorteilhaft, wenn diese ausschließlich im Falle einer Entlüftung der Pneumatikanlage 1002 vom Druckluftanschluss 2 zur Druckluftzuführung 1 vorgenommen wird mit entsperrtem Rückschlagventil 311.
  • Dazu wird --wie oben erläutert-- das Steuerventil 320 in eine geöffnete Schaltstellung gebracht, so dass sowohl das Entlüftungsventil 312 öffnet als auch das Rückschlagventil 311 entsperrt wird. Eine Entlüftung der Pneumatikanlage 1002 kann über die erste Drossel 331, das entsperrte Rückschlagventil 311 unter Regeneration der Lufttrockneranordnung 100 sowie anschließend über die zweite Drossel 332 und das geöffnete Entlüftungsventil 312 zur Entlüftung 3 erfolgen.
  • Anders ausgedrückt ist zur gleichzeitigen entsperrenden Betätigung des Rückschlagventils 311 und zum öffnenden Betätigen des Entlüftungsventils 312 ein vom Steuerventil 320 pneumatisch ansteuerbarer Steuerkolben 314 als Doppelrelaiskolben vorgesehen mit einem Relaisentlüftungskörper 314.1 des Entlüftungsventils und einem Relaisentsperrkörper 314.2 für das entsperrbare Rückschlagventil 311. Der Doppelrelaiskolben verdeutlicht vorliegendes Prinzip zum Entsperren des Rückschlagventils 311 und gleichzeitiges Betätigen des Entlüftungsventils 312 über die zwei gekoppelten Betätigungselemente --nämlich über den Relaisentsperrkörper 314.2 und den Relaisentlüftungskörper 314.1-- die als einstückiger Doppelrelaiskörper oder in einer Abwandlung auch als separate Körper ausgebildet werden können. Im Rahmen einer besonders bevorzugten Abwandlung einer konstruktiven Realisierung können die vorgenannten Betätigungselemente des Doppelrelaiskolbens als einstückige Bereiche eines Doppelrelaiskolbens, gebildet sein.
  • 2 bis 5 erläutern nun die Details des Konzepts der Erfindung am Beispiel einer Hubkolbenmaschine speziell in Form des zweistufigen Kolbenkompressors 400 der 1.
  • Zunächst Bezug nehmend auf 2 zeigt diese eine Hubkolbenmaschine in Form eines Doppelverdichters gemäß dem Detail D1 der 1, nämlich einen als zweistufigen Kolbenkompressor 400 ausgeführten TWIN-Kompressor mit einer ersten Verdichterstufe 401 und einer zweiten Verdichterstufe 402 sowie mit einem Motor 500, der als Antriebsmotor M mit einer Antriebswelle 501 an eine Kurbelwelle 430 des Kolbenkompressors 400 gekoppelt ist.
  • Dazu weist die Kurbelwelle 430 eine Antriebswellenkopplung 431 auf, die als Aufnahme für die Antriebswelle 501 des Antriebsmotors M dient. Die Kurbelwelle 430 ist außenseitig der Antriebswellenkopplung 431 in einem Lager 502 drehbar gelagert, das vorliegend als Ring-Kugellager ausgeführt ist. Das Lager 502 wiederum ist mit einem entsprechenden Haltemechanismus am Motorgehäuse 503 gehalten. Auf diese Weise ist die im Betrieb mittels des Antriebsmotors M antreibbare Kurbelwelle 430 über die genannte Antriebswellenkopplung 431 zum Ankoppeln der Antriebswelle 501 des Antriebsmotors 500 zum Antreiben der Kurbelwelle 430 ausgebildet.
  • Die Kurbelwelle 430 weist darüber hinaus einen exzentrisch zur Achse A an der Kurbelwelle 430 ausgebildeten exzentrischen Kurbelwellenzapfen 432 auf, der sich entlang einer Exzenterachse erstreckt, welche hier als axial ausgerichtete Wellenachse E bezeichnet ist.
  • Unter drehendem Antrieb der Kurbelwelle 430 ist der exzentrische Kurbelwellenzapfen 432 damit ausgebildet, ein erstes Pleuel P1 direkt und ein zweites Pleuel P2 indirekt anzutreiben. Dazu ist der exzentrische Kurbelwellenzapfen 432 mittels eines ersten Pleuellager L1 zur direkten Lagerung und zum direkten Antrieb des ersten Pleuels P1 ausgebildet. Das zweite Pleuel P2 wiederum ist an das als Antriebspleuel P1 funktionierende erste Pleuel P1, d. h. als Schlepppleuel, über ein weiteres Pleuellager L2 bewegbar gelagert. Das erste Pleuellager L1 ist als Ring-Kugellager mit einem Innenring IR und einem Außenring AR ausgebildet. Das zweite Pleuellager L2 ist als Gelenklager in Form eines Gleitlagers ausgebildet.
  • 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 radial ausgerichteten Zylinder-Achse Z distal gegenüberliegend dem ersten Kolben K1. Das zweite Pleuel P2 ist dazu als einstückiges, in etwa ringartiges Bauteil -- wie in 2 ersichtlich-- am zweiten Pleuellager L2 aufgehängt.
  • Bei dieser 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-HerBewegung zur Verdichtung von Druckluft in der entsprechenden zweiten und ersten Verdichterstufe 402, 401 jeweils bewegt werden.
  • Der zweite Kolben K2 der ersten Verdichterstufe 401 bewegt sich dazu in einem Zylinderhubraum 411 des ersten Zylinders 410 in der ersten (Niederdruck-) Verdichterstufe 401. Der erste Kolben K1 bewegt sich dazu in einem Zylinderhubraum 421 eines zweiten Zylinders 420 der zweiten (Hochdruck-) Verdichterstufe 402. Der erste und zweite Zylinder 410, 420 sind Teil eines Gehäuses 440 des gesamten Luftverdichters mit Kolbenkompressor 400, Antriebsmotor M und Kurbelwelle 430. Das Gehäuse 440 des Luftverdichters ist durch weitere Bauteile 441 an dem Gehäuse einer Druckluftversorgungsanlage 1001, wie sie in 1 gezeigt ist, gehalten.
  • 2 zeigt den TWIN-Kompressor 400, vorliegend in einer Betriebsstellung, gemäß der der zweite Kolben K2 der (Niederdruck-) Verdichterstufe 401 in einer Hubstellung HS steht, das heißt, die Verdichtung der im Hubraum 411 befindlichen Luft steht bevor. Dagegen befindet sich der erste Kolben K1 der zweiten Verdichterstufe als 402 in einer Verdichtungsstellung VS, das heißt aus der zweiten Hochdruckstufe 402 wird Druckluft verdichtet abführbar zur Druckluftversorgungsanlage 1001.
  • Im Folgenden wird hinsichtlich der Montage des Kolbenkompressors 400 Bezug genommen auf 2 und 3.
  • Die Bewegung des ersten und zweiten Kolbens K1, K2 im Betrieb des Kolbenkompressors 400 erfolgt grundsätzlich entlang einer radial ausgerichteten Zylinderachse Z. Diese liegt mittensymmetrisch zu Zylinderlaufflächen Z1 beziehungsweise Z2 des ersten beziehungsweise zweiten Zylinderhubraums 411, 421 für den zweiten, beziehungsweise ersten Kolben K2, K1 des ersten beziehungsweise zweiten Zylinders 410, 420. In 2 ist dazu die Pleuellänge des ersten Pleuels P1 mit 52,00 mm angegeben als Beispiel für die Größenordnung der Hochdruckstufe 420 des Kolbenkompressors 400.
  • Die radial ausgerichtete Zylinderachse Z ist insofern radial orientiert, als dass sie entlang eines Radius um die axial ausgerichtete Wellenachse E (Exzenterachse E) verläuft. Die axial ausgerichtete Wellenachse E verläuft exakt senkrecht zur radial ausgerichteten Zylinderachse Z. Das heißt, der exzentrische Kurbelwellenzapfen 432 der Kurbelwelle 430 ist ebenfalls exakt senkrecht zur radial ausgerichteten Zylinderachse 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 radial ausgerichteten Zylinderachse 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 dem zweiten Pleuellager L2 exakt entlang der radial ausgerichteten Zylinderachse Z vorgenommen; dies jedoch zunächst vorläufig mit einem hier angezeigten Montagemaß von X = 15,00 mm als Beispiel.
  • Bei dieser Einbausituation stellt sich eine in 3A dargestellte Lagerbelastung und Lagerspiel des ersten Pleuellagers L1 gemäß der Situation A1 dar. Das zweite Pleuellager L2 hat ein Radiallagerspiel L2-RS und ein antriebswellenseitiges Axiallagerspiel L2-RS1 und ein diesem gegenüberliegendes Axiallagerspiel L2-RS2; in der Ansicht der 3B, also rechts und links des ersten Pleuels P1, zwischen dem ersten Pleuel P1 und dem zweiten Pleuel P2.
  • Wie des Weiteren in 3B erkennbar, sind die Lagerspiele L2-RS und L2-AS des ersten und zweiten Pleuels P1, P2 gegen einen Lagerbolzen L2-B mit einer entsprechenden Lagermanschette L2-M abgefedert. Damit handelt es sich bei dem zweiten Pleuellager L2 um ein echtes Gelenkgleitlager - die Lagermanschette L2-M ist vorliegend als ringförmige Lagermanschette zweischalig ausgeführt.
  • Entsprechend ist in 2, beziehungsweise im Detail der 3A eine Lagerkugel L1-K mit Lagermanschette L1-M erkennbar, die wiederum als ringförmige Manschette zur Darstellung des Ring-Kugellagers L1 ausgeführt ist. Das Lagerspiel L1-S des ersten Pleuellagers L1 ist in 3A als Abstand zwischen der Lagerkugel L1-K und der Lagermanschette L1-M symmetrisch auf beiden Seiten dargestellt.
  • Diese Situation in 3A (A1) und 3B besteht jedoch nur nach einer vorläufigen Montage wie sie in 2 das heißt lastfrei für die Pleuellager P1, P2, L1, L2 vorliegt.
  • 3A zeigt für die Situation einer lediglich axialen Last in der Darstellung A2 und für die Situation einer radialen Last in der Darstellung A3, dass die Lagerkugel L1-K relativ zur Lagermanschette L1-M eben kein symmetrisches Lagerspiel L1-S aufweist; vielmehr ist ein in der Abbildung A3 der 3A dargestelltes linksseitiges Lagerspiel L1-SL infolge der wirkenden Radial- und Axialkräfte Frad, Fax sehr viel geringer als das rechtsseitige Lagerspiel L1-SR. Mit anderen Worten, die resultierende im Betrieb wirkende Kraft F verringert die Lagerspiele L1-SL, L1-SR unsymmetrisch, was hier am Beispiel des ersten Pleuellagers L1 als Ring-Kugellager erläutert wurde.
  • Gleiches gilt analog auch für das zweite Pleuellager L2. Bei ähnlicher Lastsituation einer resultierenden Kraft F wird (nicht gezeigt in 3B) das Lagerspiel L2-RS als auch L2-AS1, L2-AS2 unsymmetrisch verändert.
  • Die Erfindung hat erkannt, dass derartige sich natürlich verändernde Lagerspiele zu Körpergeräuschen an den Lagern, Pleueln und schließlich der Kurbelwelle 430 führen, was zu einer erheblich gesteigerten Akustik des Kolbenkompressors 400 infolge der Übertragung auf die Gehäuse 440 sowie des Antriebsmotors M und der weiteren Gehäuse 441 führt.
  • Das Konzept der Erfindung sieht deswegen vor, dass eine in 4 dargestellte Pleuelachse P, entlang welcher ein erstes und zweites Pleuel P1, P2 verläuft (das heißt das im Betrieb mittels dem exzentrischen Kurbelwellenzapfen 432 bewegte Pleuel P1, P2 verläuft) gegen die radial ausgerichtete Zylinderachse Z gekippt ist.
  • 4 zeigt dazu einen Verkippungswinkel an, der zwischen α ≥ 0° bis 5° liegt. Die Länge des Pleuels P1 beträgt im folgenden Beispiel 52,00 mm. Die Verkippung der Pleuelachse des ersten Pleuels P1 mit einem Winkel von α ≥ 0° bis 5° wirkt sich ersichtlich auf den zunehmenden Verkippungsabstand d des ersten Pleuels P1 gegenüber der radial ausgerichteten Zylinderachse Z aus; dieser nimmt nämlich vom ersten Kolben K1 zum Kurbelwellenzapfen 432 hin zu. Das heißt, die Pleuelachse P verläuft mit zunehmendem Verkippungsabstand d gegen die radial ausgerichtete Zylinderachse Z und zwar (abgesehen vom Scheitelpunkt des Winkels α auf Höhe des oberen Druckpunkts des ersten Kolbens K1) außerhalb der radial ausgerichteten Zylinderachse Z.
  • Die Verkippung der Pleuelachse P gegen die radial ausgerichtete Zylinderachse Z ist so groß (bevorzugt im Verkippungswinkelbereich α ≥ 0° bis 5°), dass das erste Pleuellager P1 vorgespannt ist. Mit anderen Worten, ist das in 3A in Ansicht A1 dargestellte symmetrische Lagerspiel L1-S im nachfolgenden Montageschritt (das heißt nach der Vormontage wie diese in 2 dargestellt ist) unsymmetrisch verändert.
  • Die Veränderung, beziehungsweise die Vorspannung des ersten Pleuellagers L1 ist nun derart, dass diese einer Situation, wie sie in Ansicht A3 der 3A dargestellt ist, genau entgegen wirkt; das heißt, die Verkippung der Pleuelachse P gegenüber der radial ausgerichteten Zylinderachse Z ist mit einem Lagerspiel L1-SL ausgeführt, das größer ist als das Lagerspiel L1-SR. Dies wird vorliegend bevorzugt dadurch erreicht, dass das in 2 dargestellte Montagemaß X auf ein Montagemaß X' der 4 vergrößert wird; in diesem Beispiel von X = 15,00 mm auf X' = 15,50 mm. Vereinfacht gesagt wird, wie in 4 dargestellt, die Pleuelachse P bereits bei der Montage des ersten Pleuels P1 mit Pleuellager L1 auf den exzentrischen Kurbelwellenzapfen 432 versetzt um einen Versatz von Δx = 0,50 mm (im vorliegenden Beispiel). Der Versatz Δx ist vorliegend in Richtung zum Antriebsmotor M hin gerichtet, das heißt in Richtung zur Antriebswellenkopplung 431 vorgenommen. Dadurch wird die in Bezug auf 3A, Ansicht A3, erläuterte gegenläufige unsymmetrische Veränderung des Lagerspiels L1-SL > L1-SR erreicht. Dies ist auf der rechten Seite der 4 symbolisch dargestellt für den hier beispielhaft angenommenen Durchmesser des ersten Pleuellagers L1 in Form eines Ring-Kugellagers; mit einem Durchmesser von etwa 18 mm und aufgrund des Versatzes Δx ergibt sich ein Lagerversatz ΔL aufgrund des in etwa gleichen Verkippungswinkels α ≥ 0° bis 5°.
  • Infolge der hier gewählten Konstruktion des ersten Pleuellagers L1 zur direkten Lagerung am exzentrischen Kurbelwellenzapfen 432 und dem zweiten Pleuellager L2 zur indirekten Lagerung am Kurbelwellenzapfen 432 --nämlich vielmehr zur direkten Lagerung des zweiten Pleuels P2 am ersten Pleuel als Schlepppleuel-- ergibt sich aufgrund des Versatzes Δx gemäß 5 auch eine Verkippung des zweiten Pleuels P2. D. h. im vorliegenden Fall ist die Pleuelachse Pa für das erste Pleuel P1 und Pb für das zweite Pleuel P2 identisch und insofern ist sowohl das erste als auch das zweite Pleuel P1, P2 gegenüber der radial ausgerichteten Zylinderachs Z um den gleichen Verkippungswinkel α ≥ 0° bis 5° verkippt.
  • Das Ausmaß des Versatzes B für das zweite Pleuellager L2 ist wie in 5 eingeblendet jedoch geringer und liegt bei B = 0,30769 im Vergleich zu dem Ausmaß A = 0,55. Dies hat seine Ursache darin, dass die Länge des zweiten Pleuels P2 in Bezug auf die Exzenterachse E kürzer ist und in folgendem Beispiel bei 32,00 mm liegt.
  • Im Detail D5 der 5 ist dazu die unsymmetrische Veränderung Y des Radiallagerspiels L2-RS und die unsymmetrische Veränderung U für das Axiallagerspiel L2-AS beispielhaft für den Verkippungswinkel von A = 0,55° eingeblendet. Vereinfacht gesagt, ergibt sich eine Schrägstellung des Gelenkgleitlagers, sodass sich das Radiallagerspiel (in der hier gezeigten Perspektive links; das heißt im vom Antriebsmotor M entfernten Punkt Y) im Bereich zwischen 0,05 bis 0,08 mm erhöht. Dagegen erhöht sich das Axiallagerspiel u ebenfalls linksseitig, das heißt bei L2-AS2 um u = 0,14 mm. Das heißt auch, die Pleuelachse P des zweiten Pleuels P2 --als Schlepppleuel vom ersten Pleuel P1 als Antriebspleuel-- ist soweit um einen Verkippungswinkel α verkippt, dass sich eine bereits nach der Montage beabsichtigte Vorspannung des zweiten Pleuellagers L2 ergibt.
  • Die Vorspannung des ersten und zweiten Pleuellagers L1, L2 wird somit durch eine unsymmetrische Verteilung des Lagerspiels erreicht, das vorliegend durch eine Ausstellung der Pleuellager L1, L2 erreicht wird; das heißt, die Lagerspiele (radial und axial) L1-RS, L2-RS, L1-AS, L2-AS sind in einer vom Antriebskopplung 431 abgewandten Seite des Kurbelwellenzapfens 432 erhöht, während sie auf einer dem Wellenzapfen 432 beziehungsweise der Antriebsseite 431 desselben zugewandten Seite verringert sind. Bevorzugt liegen die durch diese Unsymmetrie und Vorspannung erreichten Lagerspiele L1-RS, L2-RS, L2-AS1, L1-AS1 auf einer dem Antriebskopplung 431 zugewandten Seite unterhalb des freien Lagerspiels (3A, Ansicht A1) im unverspannten Zustand.
  • Dies ist das Ergebnis des bevorzugt nach einwärts zum Kurbelwellenzapfen und der Antriebswellenkupplung 432, 431 versetzten Pleuelachse P im Vergleich zur radial ausgerichteten Zylinderachse Z.
  • Im Ergebnis wird so eine Hubkolbenmaschine in Form eines TWIN-Kompressors 400 mit einer ersten und zweiten Verdichterstufe 401, 402 zur Verfügung gestellt, bei dem ein erstes Pleuel P1 der zweiten, nämlich (Hochdruck-) Verdichterstufe 402 gebildet ist, wobei das erste Pleuel P1 mittels einem ersten Pleuellager L1 direkt am Kurbelwellenzapfen 432 gelagert ist --das heißt als Antriebspleuel-- und ein zweites Pleuel P2 der ersten, hier (Niederdruck-) Verdichterstufe 401 gebildet ist, wobei das zweite Pleuel P2 mittels einem zweiten Pleuellager L2 indirekt am Kurbelwellenzapfen, das heißt direkt am ersten Pleuel P1 --also als Schlepppleuel am Antriebspleuel-- gelagert ist.
  • In beiden Fällen ergibt sich durch den Versatz einer Pleuelachse P gegen die radial ausgerichtete Zylinderachse Z eine der Verkippung folgenden Versatz, sodass beide Pleuellager L1, L2 in der vorgenannten Weise vorgespannt sind. Die freien Lagerspiele sind damit unsymmetrisch verändert, sodass sich Schlaggeräusche in den Lagern reduzieren und eine Übertragung von Lagergeräuschen über die Pleuel P1, P2 zu den Gehäuse 440, 441 weitestgehend reduziert ist.
  • Grundsätzlich gilt dies --auch wenn das vorbeschriebene innerhalb eines ersten Pleuellagers L1 als Ring-Kugellager und eines zweiten Pleuellagers P2 als Gelenkgleitlager beschrieben wurde-- auch für andere Lagertypen und vor allem auf Basis anderer Konstruktionen, die eine direkte Lagerung sowohl des ersten Pleuels P1 als auch des zweiten Pleuels P2 direkt am Kugelwellenzapfen vorsehen. Mit anderen Worten, 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. Grundsätzlich können Lagergeräusche auch verringert werden in Bezug auf Ausführungsformen, bei denen beide Pleuel P1, P2 direkt am Kurbelwellenzapfen gelagert sind, oder ein erstes und zweites Pleuel unabhängig gelagert sind, oder auch für lediglich einstufige Kompressoren mit einem einzigen Pleuel; hier gilt beispielsweise analog die Beschreibung der 4 für das erste Pleuel P1, wenn der Kolbenkompressor lediglich ein einziges Pleuel hat, beziehungsweise lediglich eine einzige Verdichterstufe 403 hat, wie sie im Detail D2 der 1 gezeigt ist.
  • 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, 400'
    Luftverdichter in Form eines Kolbenkompressors
    401
    erste (Niederdruck)-Verdichterstufe
    402
    zweite (Hochdruck)-Verdichterstufe
    403
    Verdichterstufe
    410
    erster Zylinder
    411,422
    Zylinderhubraum
    420
    zweiter Zylinder
    430
    Kurbelwelle
    440
    Gehäuse
    431
    Antriebswellenkopplung
    432
    Kurbelwellenzapfen
    441
    Gehäuse
    500
    Motor
    M
    Antriebsmotor
    502
    Lager
    600
    weitere Pneumatikleitung
    601, 602, 603, 604
    Federzweigleitung
    605
    Speicherzweigleitung
    610
    Galerie
    1000
    Druckluftversorgungssystem
    1001
    Druckluftversorgungsanlage
    1002
    Pneumatikanlage
    1011,1012,1013,1014
    Bälge
    1110
    Ventilblock
    1015
    Speicher
    1111 bis 1114
    Magnetspeicher-Wegeventil
    1115
    Magnet-Wegeventil
    α
    Verkippungswinkel
    ΔL
    Lagerversatz
    Δx
    Versatz
    A
    Achse
    AR
    Außenring
    A1,A3
    Ansicht
    B
    Versatz
    D1, D2, D5
    Detail
    DL
    Druckluftströmung
    E
    Exzenterachse, Wellenachse
    F
    Kraft
    Fax, Frad
    Axialkraft, Radialkraft
    HS
    Hubstellung
    IR
    Innenring
    K1, K2
    Kolben
    K11
    Kolbenhalterung
    K22
    Kopfende
    L1, L2
    Pleuellager, Ring-Kugellager, Gelenk-Gleitlager
    LS-RS, L1-S, L1-SL, L1-SR
    radiales Lagerspiel
    L2-AS1, L2-AS2, L2-RS1, L2-RS2
    axiales Lagerspiel
    L2B
    Lagerbolzen
    L1K
    Lagerkugel
    L2M
    Lagermanschette
    M
    Antriebsmotor
    P, Pa, Pb
    Pleuelachse
    P1, P2
    erstes, zweites Pleuel
    U
    Unsymmetrische Veränderung
    VS
    Verdichtungsstellung
    Z
    Zylinderachse
    Z1, Z2
    Zylinderlauffläche
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1225332 A1 [0010]
    • DE 102004020104 [0011]
    • EP 1707812 B1 [0013]

Claims (24)

  1. Hubkolbenmaschine, insbesondere ein ein-, zwei- oder mehrstufiger Kolbenkompressor (400, 400') oder ein ein-, zwei- oder mehrzylindriger Verdichter, aufweisend: - wenigstens einen Zylinder (410, 420) sowie wenigstens einen jeweils einem Zylinder (410, 420) zugeordneten Kolben (K1, K2), wobei im Betrieb der Kolben (K1, K2) entlang einer radial ausgerichteten Zylinder-Achse (Z) in einem Zylinderhubraum (411, 421) des Zylinders (410, 420) ausgelenkt wird - eine im Betrieb antreibbare Kurbelwelle (430) mit einem Kurbelwellenzapfen (432), der exzentrisch zu einer Wellen-Achse (E) der Kurbelwelle (430) angeordnet ist, und einer Antriebswellen-Kopplung (431), die zum Ankoppeln einer Antriebswelle (501) zum Antreiben der Kurbelwelle (430) ausgebildet ist, - wenigstens ein jeweils zum Auslenken des wenigstens einen Kolben (K1, K2) ausgebildetes und entlang einer Pleuelachse (Pa, Pb) verlaufendes Pleuel (P1, P2), das mittels des Kurbelwellenzapfens (432) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass - der Kurbelwellenzapfen (432) und/oder die Antriebswellen-Kopplung (431) entlang einer axial ausgerichteten Wellen-Achse (E) ausgerichtet ist, die senkrecht zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse (Z) verläuft, und - die Pleuelachse (Pa) des Pleuels (P1) gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse (Z) gekippt ist, so dass das Lagerspiel wenigstens eines Pleuellagers (L1, L2) verringert ist.
  2. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Pleuel (P1) gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse (Z) derart mit einem Verkippungswinkel (α) gekippt, dass die Pleuelachse (Pa) des wenigstens einen Pleuels (P1) in einer Richtung vom Kolben (K1) zum Kurbelwellenzapfen (432) mit einem zunehmendem Verkippungsabstand gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse (Z) gekippt ist.
  3. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - das wenigstens eine Pleuel (P1) mittels wenigstens einem Pleuellager (L1) direkt oder indirekt am Kurbelwellenzapfen (432) gelagert ist, und/oder - an dem Pleuel (P2) der Kolben (K2) angeformt oder mittels einer Kolbenhalterung (K11) der Kolben (K1) gehalten ist.
  4. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes entlang einer ersten Pleuelachse (Pa) verlaufendes Pleuel (P1) direkt mittels dem Kurbelwellenzapfen (432) bewegbar ist und ein zweites entlang einer zweiten Pleuelachse (Pb) verlaufendes Pleuel (P2) indirekt mittels des Kurbelwellenzapfens (432), insbesondere mittels des ersten Pleuels (P1), bewegbar ist, vorzugsweise das zweite Pleuel (P2) als Schlepppleuel vom ersten Pleuel (P1) als Antriebspleuel bewegbar ist.
  5. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erstes oder zweites Pleuellager (L1, L2) des wenigstens einen ersten oder zweiten Pleuels (P1, P2) derart versetzt zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse (Z) gelagert ist, dass dadurch die erste oder zweite Pleuelachse (Pa, Pb) gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse (Z) gekippt ist, insbesondere außerhalb dieser verläuft, insbesondere derart, dass das wenigstens eine erste oder zweite Pleuellager (L1, L2) vorgespannt ist.
  6. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Pleuellager (L1, L2), insbesondere ein erstes Pleuellager (L1) eines ersten Pleuels (P1), direkt am Kurbelwellenzapfen (432) gelagert und zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse (Z) versetzt ist, insbesondere derart, dass das wenigstens eine Pleuellager (L1) vorgespannt ist.
  7. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Pleuellager (L1, L2), insbesondere ein zweites Pleuellager (L2) eines zweiten Pleuels (P2), indirekt am Kurbelwellenzapfen (432), insbesondere am ersten Pleuel (P1), gelagert und zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse (Z) versetzt ist, insbesondere derart, dass das wenigstens eine, insbesondere zweite, Pleuellager (L2) vorgespannt ist.
  8. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass - ein erstes Pleuellager (L1) direkt am Kurbelwellenzapfen (432) gelagert ist und ein Versatz (Δx; 4) besteht zwischen der radial ausgerichteten Zylinder-Achse (Z) und einer Lager-Schnittebene des ersten Pleuellagers (L1), und/oder - ein zweites Pleuellager (L2) indirekt am Kurbelwellenzapfen (432), insbesondere direkt am ersten Pleuel (P1), gelagert ist und ein Versatz besteht zwischen der radial ausgerichteten Zylinder-Achse (Z) und einer Lager-Schnittebene des zweiten Pleuellagers (L2), insbesondere - ein Versatz besteht zwischen der radial ausgerichteten Zylinder-Achse (Z) und einer Ring-Ebene eines durch das erste Pleuellager (L1) gebildeten Ring-Kugellagers und/oder einer Mittenachse eines durch das zweite Pleuellager gebildeten Gleitlagers.
  9. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuelachse (Pa, Pb) des Pleuels (P1, P2) gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse (Z) gekippt ist, derart, dass das wenigstens eine Pleuellager (L1, L2) vorgespannt ist.
  10. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass - die Pleuelachse (Pa) des wenigstens einen Pleuels (P1) soweit gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse (Z) zur Wellen-Achse (E) hin gekippt ist, dass - das wenigstens eine Pleuellager (L1) mit der Pleuelachse (Pa) außerhalb der radial ausgerichteten Zylinder-Achse (Z) gelagert ist, wodurch - das wenigstens eine Pleuellager (L1) vorgespannt ist.
  11. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerspiel des Pleuellagers (L1, L2) auf eine Obergrenze reduziert ist, die unterhalb des freien Lagerspiels im unverspannten Zustand liegt.
  12. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass - die Pleuelachse (Pa) gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse (Z) nach einwärts zum Kurbelwellenzapfen (432), insbesondere einwärts zur Antriebswellen-Kopplung, gekippt ist, und/oder - das wenigstens eine Pleuellager (L1) einwärts zum Kurbelwellenzapfen (432) hin versetzt ist, insbesondere einwärts zur Antriebswellen-Kopplung und/oder zum Antrieb hin versetzt ist.
  13. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verkippungswinkel (α) der Verkippung zwischen mehr als 0° und weniger als 5° liegt.
  14. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass - ein erstes Pleuel (P1) mittels eines ersten Pleuellagers (L1) direkt am Kurbelwellenzapfen (432) gelagert ist und an dem ersten Pleuel (P1) mittels einer Kolbenhalterung (K11) ein erster Kolben (K1) gehalten ist, und - ein zweites Pleuel (P2) mittels eines zweiten Pleuellagers (L2) und eines Koppelelementes am ersten Pleuel (P1) befestigt ist und an dem zweiten Pleuel (P2) ein zweiter Kolben (K2) angeformt ist.
  15. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass - das erste Pleuellager (L1) ein Ring-Kugellager, insbesondere ein Rillen- oder ein Wälzlager jeglicher Art ist, insbesondere in Form eines Ring-Kugellagers am Kurbelwellenzapfen (432), und/oder - das zweite Pleuellager (L2) ein Gelenklager ist, insbesondere in Form eines Gleitlagers oder Wälzlagers am ersten Pleuel (P1).
  16. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass - der Kolbenkompressor (400) als ein Zweistufen-Kompressor mit einer ersten und zweiten Verdichterstufe (401, 402), insbesondere als ein TWIN-Kompressor, gebildet ist, wobei: - ein erstes Pleuel (P1) der zweiten, insbesondere Hochdruck-, Verdichterstufe gebildet ist, wobei das erste Pleuel (P1) mittels einem ersten Pleuellager (L1) direkt am Kurbelwellenzapfen (432) gelagert ist, und/oder - ein zweites Pleuel (P2) der ersten, insbesondere Niederdruck-, Verdichterstufe (401) gebildet ist, wobei das zweite Pleuel (P2) mittels einem zweiten Pleuellager (L2) und eines Koppelelementes direkt am ersten Pleuel (P1) gelagert ist.
  17. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass - das wenigstens eine Pleuellager (L1, L2), insbesondere ein erstes Pleuellager (L1) und/oder ein zweites Pleuellager (L2), insbesondere ein Ring-Kugellager und/oder ein Gelenklager, ein entlang der radial ausgerichteten Zylinder-Achse (Z) festgestelltes Radiallagerspiel aufweist, das sich in einer Richtung entlang der axial ausgerichtete Wellen-Achse (E) des Kurbelwellenzapfens (432) verändert, und/oder - wenigstens ein Pleuellager (L1, L2), insbesondere ein erstes (L1) und/oder ein zweites Pleuellager (L2), insbesondere ein Ring-Kugellager und/oder ein Gelenklager, ein entlang der axial ausgerichteten Wellen-Achse (E) des Kurbelwellenzapfens (432) festgestelltes Axiallagerspiel aufweist, das sich in einer Richtung entlang der axial ausgerichteten Wellen-Achse (E) verändert.
  18. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallagerspiel und/oder das Radiallagerspiel entfernt von dem Kurbelwellenzapfen (432), insbesondere außen, größer ist als nahe dem Kurbelwellenzapfen (432), insbesondere größer ist als innen.
  19. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass an dem wenigstens einen Pleuellager (L1) das Axiallagerspiel im Bereich von 0.1 - 0.3 mm und/oder das Radialspiel im Bereich von 0.05 - 0.08 mm liegt
  20. Druckluftversorgungsanlage (1001) zum Betreiben einer Pneumatikanlage (1002), insbesondere einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines PKWs, mit einer Druckluftströmung (DL), aufweisend: - eine Lufttrockneranordnung (100) in einer Pneumatikhauptleitung (200), die eine Druckluftzuführung (1) von einem Luftverdichter (400) und einen Druckluftanschluss (2) zu der Pneumatikanlage (1002) pneumatisch verbindet, und - eine an die Pneumatikhauptleitung (200) pneumatisch angeschlossene Ventilanordnung (300) zur Steuerung der Druckluftströmung (DL) und einen Lufttrockner (101) in der Pneumatikhauptleitung (200), wobei - an die Druckluftzuführung (1) ein Luftverdichter (400, 400') mit einer Hubkolbenmaschine, insbesondere ein ein-, zwei- oder mehrstufiger Kolbenkompressor oder ein ein-, zwei- oder mehrzylindriger Verdichter, der Ansprüche 1 bis 19 angeschlossen ist.
  21. 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 eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines PKWs, wobei die Pneumatikhauptleitung (1002) eine Druckluftzuführung (1) von einem Luftverdichter (400, 400') mit einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einem ein-, zwei- oder mehrstufiger Kolbenkompressor (400, 400'), der Ansprüche 1 bis 17 und einen Druckluftanschluss (2) zu der Pneumatikanlage (1002) pneumatisch verbindet.
  22. Fahrzeug, insbesondere PKW, mit einer Pneumatikanlage (1002), insbesondere einer Luftfederanlage, und einer Druckluftversorgungsanlage (1001) gemäß Anspruch 20 zum Betreiben der Pneumatikanlage (1002) mit einer Druckluftströmung.
  23. Verfahren zur Montage und/oder zum Betrieb einer Hubkolbenmaschine, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 19, insbesondere mit einem ein-, zwei- oder mehrstufigen Kolbenkompressor (400, 400') oder einem ein-, zwei- oder mehrzylindrigen Verdichter, insbesondere an einer Druckluftversorgungsanlage (1001), aufweisend: - wenigstens einen Zylinder (410, 420) sowie wenigstens einen jeweils einem Zylinder (410, 420) zugeordneten Kolben (K1, K2), wobei im Betrieb der Kolben (K1, K2) entlang einer radial ausgerichteten Zylinder-Achse (Z) in einem Zylinderhubraum (411, 421) des Zylinders (410, 420) ausgelenkt wird, - eine im Betrieb antreibbare Kurbelwelle (430) mit einem Kurbelwellenzapfen (432), der exzentrisch zu einer Wellenachse (E) der Kurbelwelle (430) angeordnet ist, und einer Antriebswellen-Kopplung (431), die zum Ankoppeln einer Antriebswelle (501), insbesondere eines Antriebsmotors (M), zum Antreiben der Kurbelwelle (430) ausgebildet ist, - wenigstens ein jeweils zum Auslenken des wenigstens einen Kolben (K1, K2) ausgebildetes und entlang einer Pleuelachse (Pa, Pb) verlaufendes Pleuel (P1, P2), das mittels dem Kurbelwellenzapfen (432) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass - der Kurbelwellenzapfen (432) und/oder die Antriebswellen-Kopplung (431) entlang einer axial ausgerichteten Wellen-Achse (E) des Kurbelwellenzapfens (432) ausgerichtet ist, die senkrecht zur radial ausgerichteten Zylinder-Achse (Z) verläuft, und - die Pleuelachse (Pa) des Pleuels (P1) gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse (Z) gekippt verlaufend angebracht und/betrieben wird, so dass das Lagerspiel wenigstens eines Pleuellagers (L1) verringert ist, insbesondere derart, dass wenigstens ein Pleuellager (L1) vorgespannt ist.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Pleuelachse (Pa) parallel zur Zylinder-Achse (Z) eingestellt wird und anschließend eine eingestellte Achsenlage der Pleuelachse (Pa) des Pleuels (P1) gegen die radial ausgerichtete Zylinder-Achse (Z) gekippt verlaufend angebracht und/betrieben wird, insbesondere derart, dass wenigstens ein Pleuellager (L1) vorgespannt ist.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1225332A1 (de) 2001-01-17 2002-07-24 Fritz Haug AG Kompressor
DE102004020104A1 (de) 2004-04-24 2005-11-17 Arnold Müller GmbH & Co KG Doppelkolben für einen Verdichter
EP1707812B1 (de) 2005-03-04 2010-01-20 WABCO GmbH Hubkolbenmaschine
DE102008052779A1 (de) * 2008-10-22 2010-04-29 Wabco Gmbh Elektromotor zum Antrieb eines Kompressors

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4484213A (en) * 1982-02-19 1984-11-20 Solitron Devices, Inc. Binary weighted resistor and package
BR0105159B1 (pt) * 2001-08-31 2010-02-09 arranjo de mancal axial para compressor hermÉtico.
DE102010054703B4 (de) * 2010-12-16 2019-12-12 Wabco Gmbh Luftfederanlage, pneumatisches System und Fahrzeug mit einer Luftfederanlage und ein Verfahren zum Betrieb einer Pneumatikanlage der Luftfederanlage
DE102014012680B4 (de) * 2014-08-22 2023-03-16 Zf Cv Systems Hannover Gmbh Pneumatikschaltung für PKW-Luftfederungssystem

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1225332A1 (de) 2001-01-17 2002-07-24 Fritz Haug AG Kompressor
DE102004020104A1 (de) 2004-04-24 2005-11-17 Arnold Müller GmbH & Co KG Doppelkolben für einen Verdichter
EP1707812B1 (de) 2005-03-04 2010-01-20 WABCO GmbH Hubkolbenmaschine
DE102008052779A1 (de) * 2008-10-22 2010-04-29 Wabco Gmbh Elektromotor zum Antrieb eines Kompressors

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