DE10044569A1

DE10044569A1 - Aus zwei Blechhälften gefertigtes Pleuel

Info

Publication number: DE10044569A1
Application number: DE10044569A
Authority: DE
Inventors: William K Davis; Karl M Natusch; Bernd Abel
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2001-04-12
Also published as: JP2001116035A

Abstract

Vorgeschlagen ist ein aus zwei Blechhälften (1, 2) gefertigtes Pleuel (3). Dieses besteht aus einem Stangenabschnitt (4), der an jeder Stirnseite (5, 6) ein Pleuelauge (7, 8) zur Lagerung auf einem Maschinenelement besitzt. Erfindungsgemäß sind diese Blechhälften (1, 2) durch Tiefziehen gefertigt und über je einen in jedes Pleuelauge (7, 8) eingepreßten Außenring (13, 14) eines Wälzlagers (9, 10) miteinander fest verbunden. DOLLAR A Somit ist ein billig zu fertigendes Pleuel (3) vorgeschlagen, das sich für Massenfertigung hervorragend eignet. Hervorzuheben ist, daß durch die Verbindung der beiden Blechhälften (1, 2) über die Wälzlager (9, 10) auf zusätzliche Sicherungsmaßnahmen verzichtet werden kann.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein aus zwei Blechhälften gefertigtes Pleuel, mit einem Stangenabschnitt, der an jeder Stirnseite ein Pleuelauge zur Lagerung auf ei nem Maschinenelement besitzt, wobei eine Trennfläche zwischen den Blech hälften entlang einer Längsmittelebene des Pleuels sowie quer zu den Pleue laugen verläuft.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiges Pleuel geht aus der als gattungsbildend betrachteten DE 30 06 240 A1 hervor. Dieses besteht ebenfalls aus zwei Blechhälften, die durch Stanzen hergestellt sind. Die Blechhälften werden anschließend so zusam mengebogen, daß die entsprechenden Hälften der Pleuelaugen miteinander in Flucht sind. Eine abschließende Befestigung der Blechhälften soll durch Schweißen bzw. durch eine Schraub- oder Nietverbindung erzielt werden. Die separate Befestigung der zwei Blechhälften sowie deren Ausrichtung zueinan der erhöht in nachteiliger Art und Weise den Fertigungsaufwand sowie die Ko sten. Des weiteren sind dem vorgenannten Dokument keine Maßnahmen ent nehmbar, wie die durch die Pleuelaugen gebildeten Lagerstellen mit einfachen Mitteln geschmiert werden sollen. Vorgeschlagen ist ein relativ aufwendig zu fertigender Längskanal durch den Stangenabschnitt des Pleuels.

Die DE 38 01 802 C2 offenbart ebenfalls ein als Blechformteil ausgebildetes Pleuel. Dieses Pleuel besteht aus einem Bauteil mit asymmetrischer Ausbil dung. In die Pleuelaugen sind entsprechende Buchsen zur Ausbildung eines dynamisch beanspruchten Gleitlagers eingepreßt. Das Pleuel besitzt aufgrund seiner konstruktiven Gestaltung nur eine relativ geringe Belastbarkeit. Zugleich erweist sich dessen Ausbildung als unsymmetrisches Blechformteil als relativ aufwendig.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Pleuel der vorgenannten Art zu schaf fen, bei dem die zitierten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind. Insbe sondere soll ein Pleuel vorgeschlagen werden, das mit nur geringem Ferti gungsaufwand und somit geringen Fertigungskosten herstellbar ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Blechhälften durch Tiefziehen gefertigt und über je einen in jedes Pleuelauge eingepreßten Außenring eines Wälzlagers miteinander verbunden sind. Als Wälzlager soll vorzugsweise eine Nadelhülse verwendet werden, deren Außenring gemein sam mit einem Nadelkranz in dem entsprechenden Pleuelauge verläuft.

Somit ist ein einfach zu fertigendes Pleuel vorgeschlagen, das eine hervorra gende Steifigkeit besitzt. Da die beiden Blechhälften des Pleuels gleich über das eingepreßte Wälzlager aneinander befestigt sind, erübrigen sich die aus dem Stand der Technik hervorgehenden, zusätzlichen Befestigungsmaßnah men. Die Schwenklagerung des Pleuels über dessen Pleuelaugen, beispiels weise auf einem Kolbenbolzen eines Kolbens bzw. einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, erweist sich über die in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagene Nadel-, Bolzen- oder ferner Kugellagerung äußerst reibungsarm.

Eine Anwendung könnte das Pleuel beispielsweise in Brennkraftmaschinen finden, die nach dem Zweitakt-Prinzip arbeiten und bei denen als Schmiervari ante Gemischschmierung vorgesehen ist. Derartige Zweitaktmotoren finden sich in der Praxis in mannigfaltiger Form, so beispielsweise in Motorsägen, Rasenmähern, stationären Kleinmotoren u. ä. Jedoch ist eine Anwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Pleuels nicht nur auf den zuletzt genannten Brennkraftmaschinentyp beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich ohne weiteres eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten.

Durch den Einsatz der Nadellagerung gelingt es zudem bei den obengenann ten Zweitakt-Brennkraftmaschinen, den Ölanteil im Kraftstoff-Ölgemisch (Ölne bel im Kurbelkasten) zu senken. Dies wirkt sich günstig auf die Emission an Schadstoffen aus.

In Fortbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, die Wälzkörper des Wälzla gers bzw. die Nadeln des Nadelkranzes konstruktiv so anzuordnen, daß sie axial innerhalb der Pleuelaugen verlaufen. Diese Anordnung garantiert eine lange Lagerlebensdauer und eine bestmögliche Abstützung der im Kurbeltrieb auftretenden Kräfte. Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Wälzkörper des Wälzlagers sich annähernd über die gesamte axiale Länge des entsprechenden Pleuelauges erstrecken. Dies bringt mit sich, daß Stirn seiten der Außenringe axial über die Pleuelaugen hinausstehen.

Fertigungstechnisch besonders einfach ist es, wenn die Blechhälften des Pleu els spiegelbildlich bzw. annähernd spiegelbildlich zueinander gefertigt werden. Dies senkt die Werkzeugkosten.

Vorgeschlagen ist es, Ausformungen der Blechhälften, welche die Pleuelaugen bilden, ebenfalls im Tiefziehvorgang und einteilig mit den Blechhälften verbun den zu fertigen. Vorgesehen ist dabei in Konkretisierung der Erfindung, daß lediglich Stirnseiten dieser Ausformungen zur Bildung des gesamten Pleuels aneinander liegen.

Des weiteren sind einfache und sichere Schmiermaßnahmen Gegenstand der Erfindung. Vorgeschlagen ist zum einen zumindest eine Querbohrung in jedem Pleuelauge, die beim Tiefziehvorgang mit gefertigt wird. Diese Querbohrung kommuniziert mit einer Ringnut im Pleuelauge, die wiederum mit zumindest einer Durchgangsbohrung im Wälzlager in Verbindung steht. In der Ringnut wird Schmiermittel gespeichert. Während der Befeuerung der Brennkraftma schine kann über den sich ausbildenden Ölnebel weiterer Schmierstoff über die Querbohrung, den Ringkanal und die Durchgangsbohrung an die entsprechen den Lagerstellen transportiert werden. Durch konstruktiv geschickte Anordnung der Querbohrungen im Pleuel kann der Schmierstoff quasi bei den Eintauch bewegungen des Pleuels eingefangen und akkumuliert werden. Zusätzliche Längskanäle im Pleuel bzw. eine separate Schmierung, ausgehend von einem Grundlager durch eine Kurbelwange u. ä., erweisen sich als nicht notwendig.

Ebenfalls ist es Gegenstand der Erfindung, daß die Blechhälften im Bereich des Stangenabschnitts konkav geformt sind. Diese Ausbildung ist besonders vorteilhaft hinsichtlich der Steifigkeit des gesamten Pleuels. Im Bereich der Mitte des Stangenabschnitts können die Blechhälften auch aneinander liegen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher beschrie ben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes Pleuel;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Pleuel, um 90° zur Trennflä che gedreht;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Blechhälfte und

Fig. 4 eine Detaillierung im Bereich des oberen Pleuelauges mit Wälzlager.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 offenbart ein aus zwei Blechhälften 1, 2 (siehe auch Fig. 2) gefertigtes Pleuel 3. Dieses besteht aus einem mittleren Stangenabschnitt 4, welcher im Bereich dessen Stirnseiten 5, 6 je ein Pleuelauge 7, 8 besitzt. Das obere Pleu elauge 7 kann beispielsweise zur Lagerung auf einem nicht dargestellten Kol benbolzen vorgesehen sein. Das untere Pleuelauge 8 wiederum kann auf ei nem Kurbelzapfen gelagert werden.

Die Blechhälften 1, 2 sind durch Tiefziehen gefertigt und besitzen annähernd spiegelbildliche Geometrie. Eine Verbindung der beiden Blechhälften 1, 2 mit einander erfolgt durch ein in jedes Pleuelauge 7, 8 eingepreßtes Wälzlager 9, 10. Diese Wälzlager 9, 10 sind hier als Nadelhülsen 11, 12 ausgebildet, die mit ihren Außenringen 13, 14 in die entsprechenden Pleuelaugen 7, 8 eingepreßt sind. Jede Nadelhülse 11, 12 besitzt einen Nadelkranz 15, 16, dessen Nadeln unmittelbar auf Laufflächen, beispielsweise des genannten Kolbenbolzens bzw. Kurbelzapfens, verlaufen.

Zur Schmierung der Wälzlager 9, 10 weist jedes Pleuelauge 7, 8 zumindest eine Querbohrung 16a, 17 auf. Diese Querbohrungen 16a, 17 werden durch den sich während des Betriebes im Kurbelkasten der Brennkraftmaschine aus bildenden Ölnebel mit Schmierstoff versorgt. Gleichzeitig besitzt, wie am be sten aus Fig. 3 entnehmbar ist, jedes Pleuelauge 7, 8 im Abschnitt seines Kantenbereiches einen Ringabsatz 18, 19. Im zusammengebauten Zustand der beiden Blechhälften 1, 2 ergeben die Ringabsätze 18, 19 je eine Ringnut 20, 21. Diese ist umlaufend im jeweiligen Pleuelauge 7, 8 ausgebildet. Gleichzeitig besitzen die Außenringe 13, 14 zumindest je eine Durchgangsbohrung 23, 24 zu den Wälzkörpern der Wälzlager 9, 10. Somit ist eine einfache und sichere Schmierung der Wälzlager 9, 10 garantiert.

Wie ebenfalls aus Fig. 3 zu entnehmen ist, sind die Pleuelaugen 7, 8 als ein teilig mit jeder Blechhälfte 1, 2 verbundene Ausformungen 25, 26 gefertigt. Le diglich über Stirnseiten 27, 28 der Ausformungen 25, 26 liegen die beiden Blechhälften 1, 2 aneinander. Im Bereich des Stangenabschnitts 4 verlaufen die Blechhälften 1, 2 konkav.

Insgesamt gesehen ist das erfindungsgemäße Pleuel 3 einfach und kosten günstig zu fertigen und eignet sich daher für die Massenproduktion. Dadurch, daß die beiden Blechhälften 1, 2 durch die Außenringe 13, 14 der Wälzlager 9, 10 zusammengehalten sind, erübrigen sich zusätzliche Verbindungsmaßnah men.

Bezugszahlen

1

Blechhälfte

2

Blechhälfte

3

Pleuel

4

Stangenabschnitt

5

Stirnseite

6

Stirnseite

7

Pleuelauge

8

Pleuelauge

9

Wälzlager

10

Wälzlager

11

Nadelhülse

12

Nadelhülse

13

Außenring

14

Außenring

15

Nadelkranz

16

Nadelkranz

16

a Querbohrung

17

Querbohrung

18

Ringabsatz

19

Ringabsatz

20

Ringnut

21

Ringnut

22

nicht vergeben

23

Durchgangsbohrung

24

Durchgangsbohrung

25

Ausformung

26

Ausformung

27

Stirnseite

28

Stirnseite

Claims

1. Aus zwei Blechhälften (1, 2) gefertigtes Pleuel (3), mit einem Stangenab schnitt (4), der an jeder Stirnseite (5, 6) ein Pleuelauge (7, 8) zur Lagerung auf einem Maschinenelement besitzt, wobei eine Trennfläche zwischen den Blechhälften (1, 2) entlang einer Längsmittelebene des Pleuels (3) sowie quer zu den Pleuelaugen (7, 8) verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechhälften (1, 2) durch Tiefziehen gefertigt und über je einen in jedes Pleuelauge (7, 8) eingepreßten Außenring (13, 14) eines Wälzlagers (9, 10) miteinander fest verbunden sind.

2. Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzlager (9, 10) als Nadelhülse ausgebildet und dessen Außenring (13, 14) gemeinsam mit einem Nadelkranz (11, 12) in dem entsprechenden Pleuelauge (7, 8) verläuft.

3. Pleuel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Wälzkörper des Wälzlagers (9, 10) bzw. Nadeln des Nadelkranzes (11, 12) axial inner halb der Pleuelaugen (7, 8) verlaufen.

4. Pleuel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Außenring (13, 14) mit zumindest einer Stirnseite (5, 6) axial das ihn um schließende Pleuelauge (7, 8) überragt.

5. Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechhälften (1, 2) zumindest annähernd spiegelbildlich zueinander ausgebildet sind.

6. Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuelaugen (7, 8) als einteilig mit jeder Blechhälfte (1, 2) verbundene Ausformung (25, 26) gefertigt sind, wobei Stirnseiten (27, 28) der Ausformungen (25, 26) an einander liegen.

7. Pleuel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechhälften (1, 2) lediglich im Bereich der Stirnseiten (27, 28) der Ausformungen (25, 26) aneinander liegen und im Bereich des Stangenabschnitts (4) konkav ausgebildet sind.

8. Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedes Pleuelau ge (7, 8), im Kantenbereich zur Trennfläche, ein Ringabsatz (18, 19) zur Bitdung einer Ringnut (20, 21) im zusammengebauten Zustand eingeformt ist.

9. Pleuel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (20, 21) von wenigstens einer Querbohrung (16a, 17) ins Freie geschnitten ist, wobei gleichzeitig der Außenring (13, 14) des Wälzlagers (9, 10) zumindest eine Durchgangsbohrung (23, 24) besitzt, die mit der Ringnut (20, 21) kommuniziert.