DE10046214C1 - Fleuelstange, insbesondere Marinekopf - Google Patents

Abstract

Damit bei einer Pleuelstange, insbesondere Marinekopf, aus einem Pleuelschaft (23) mit zwei endseitigen Lagern (21, 25), dem oberen und unteren Pleuelauge, die einen Kolbenbolzen und einen Kurbelzapfen umschließen können, das Gewicht weiter reduziert werden kann und die Beanspruchung durch die dynamischen Kräfte der Kurbelwellenbewegung, insbesondere die Pleuellagerbelastung ebenfalls verringert ist, ist das Lager (25) zur Aufnahme des Kurbelzapfens, also das untere Pleuelauge, in Form zweier Lagerbügel (25a, b) ausgebildet, die jeweils an am unteren Ende des Pleuelschaftes (23) angebrachten Gelenkbolzen (24a,b) schwenkbar gehalten sind, derart, dass die Lagerbügel (25a, b) unter Ausbildung einer Querbohrung (26) mit einer Trennebene (27), die sich in Achsrichtung des Pleuelschaftes (23) erstreckt, um den Kurbelzapfen legbar und zu Montagezwecken vom Kurbelzapfen abschwenkbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pleuelstange gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Pleuelstange besteht im wesentlichen aus einem Schaft und zwei Lagern, die den Kolbenbolzen und den Kurbelzapfen umschliessen. Das eine Ende führt schwingende Bewegungen aus, das andere bewegt sich mit dem Kurbelzapfen im Kurbelkreis, so dass sich eine sogenannte "Pleuelgeige", d. h. eine geigenförmige Bewegungskurve der Pleuelstange ausbildet.

Marinekopf heisst die Ausführung einer Pleuelstange, die durch Teilung von Pleuelschaft und eventuell des Lagers für den Kolbenbolzen, d. h. des Pleuelkopfes, bei Grossmotoren das Kolbenziehen erleichtert.

Aus der DE 35 05 964 C1 ist eine Pleuelstange bekannt, die in üblicher Weise den Pleuelkopf, d. h. das obere Pleuelauge, den Pleuelschaft und das Pleuellager, d. h. das untere Pleuelauge, umfasst und so das Verbindungsglied zwischen dem gerade­ führenden Teil eines Kurbeltriebes, also dem Kolben, und der Kurbelwelle darstellt. Der Pleuelkopf kann geschlossen oder geteilt sein. Der Lagerdeckel des geteilten Pleuel­ lagers, also des unteren Pleuelauges, ist durch mindestens zwei eingepasste Dehn­ schrauben mit dem Pleuelfuss verbunden. Das durch Pleuelfuss und Pleueldeckel gebildete Pleuellager, in das sich zu einer vollständigen Lagerhülse ergänzende Lager­ schalen eingesetzt sind und die zur Aufnahme des Kurbelzapfens vorgesehen ist, wird bei Druckwechsel stossartig beansprucht, dabei ergeben sich hohe Lagerbelastungen.

Hohe Beanspruchungen bestehen auch am Übergang Pleuelschaft - Pleuellager mit zusätzlicher Gefährdung durch Gewindebohrungen für die Dehnschrauben. Bei herkömmlichen Pleuelstangen, insbesondere Marinekopf, sind 6 bis 8 hochbelastete Schrauben betroffen.

Desweiteren wird die Länge einer Pleuelstange in der Regel so kurz wie möglich gewählt, weil dadurch der Motor niedrig baut und Gewicht eingespart werden kann. Die hohe Beanspruchung der Pleuelstange, insbesondere des Pleuellagers für den Kurbelzapfen, sowie die Teilung des Pleuelschafts zur Erleichterung des Kolbenziehens setzen dieser Forderung Grenzen.

Aus der US 1 239 543 ist eine Pleuelstange bekannt geworden, bei der das Lager zur Aufnahme des Kurbelzapfens, also das untere Pleuelauge, in Form zweier Lagerbügel ausgebildet ist, wobei die Lagerbügel schwenkbar gehalten sind, so dass sie um den Kurbelzapfen legbar und zu Montagezwecke vom Kurbelzapfen abschwenkbar sind. Zum Kolbenziehen erfordert diese Ausführung wiederum die Teilung zumindest des Pleuelschaftes, will man nicht noch aufwendigere Montagevorgänge in Kauf nehmen.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Pleuelstange derart weiter­ zubilden, dass ihr Gewicht weiter reduziert werden kann und die Beanspruchung durch die oben beschriebenen dynamischen Kräfte, insbesondere die Pleuellagerbelastung ebenfalls verringert ist und zudem die Teilung der Pleuelstange vermeidbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemässe kompakte Bauweise der Pleuelstange ist ein wesentlich niedrigeres Gewicht erzielbar.

Dadurch, dass in vorteilhafter Weise die Lagerbügel, den Kurbelzapfen umgreifend, mittels lediglich einer Schraube, vorzugsweise einer Dehn- oder Spannschraube, zusammenklemmbar sind, sind die Schwachstellen des unteren Pleuelauges stark minimiert, da eben hier nur eine weniger belastete Schraube anstatt üblicherweise 2 oder 4 hochbelastete Schrauben eingesetzt ist.

Durch die kompakte Bauweise der Pleuelstange, insbesondere des unteren Pleuelauges mittels der schwenkbaren Lagerbügel, die zu Montagezwecken vollständig von den Lagerbolzen am Pleuelschaft abnehmbar sind, ist es gerade beim Marinekopf nun nicht mehr notwendig, durch Teilung des Pleuelschaftes das Kolbenziehen zu ermöglichen, sondern es kann auch unter Erfüllung dieser Anforderung der Pleuelschaft einteilig ausgeführt werden, was eine wesentlich schnellere Montage/Demontage als bisher zulässt und insbesondere als weiterer Vorteil die Vormontage der Lagerschalen am Kurbelzapfen ermöglicht.

Dieser wesentliche Vorteil wird dadurch unterstützt, dass in der Querbohrung der am Pleuelschaft montierten und zusammengelegten Lagerbügel eine seperate Verspanneinheit für Lagerschalen, die sich zu einer konzentrischen um den Kurbelzapfen liegenden Lagerhülse ergänzen, kraftschlüssig aufnehmbar ist.

Dadurch, dass also das Lager an der Kurbelwelle zur Aufnahme des Kurbelzapfens in Form zweier sich ergänzender, halbringförmiger Lagerbügel ausgebildet ist, die jeweils an am unteren Ende des Pleuelschafts angebrachten (1 oder 2) Gelenkbolzen schwenkbar gehalten sind, derart, dass die Lagerbügel unter Ausbildung einer Querbohrung mit einer Trennebene, die sich in Achsrichtung des Pleuelschafts erstreckt, um den Kurbelzapfen legbar und zu Montagezwecken vom Kurbelzapfen abschwenkbar sind, wird also eine sehr kompakte Verbindung mit dem Kurbelzapfen der Kurbelwelle ermöglicht, die einen vergleichsweise mit dem bisherigen Stand der Technik sehr harmonischen Kraftfluss aufweist, so dass auch die angreifenden dynamischen Kräfte geringer ausfallen, die Lagerbelastung damit geringer wird und auch dadurch die Reibleistung des Pleuellagers abnimmt.

Desweiteren fällt durch die kompakte Bauweise die eingangs beschriebene "Pleuelgeige" kleiner aus, so dass schmalere Gestelle und auch kleinere Gestellöffnungen zusätzlich zur niedrigeren Motorbauhöhe möglich werden.

Die Erfindung soll nachfolgend näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt schematisch, die

Fig. 1 einen herkömmlichen Marinekopf mit geteiltem Pleuelschaft und geteiltem Pleuellager zur Aufnahme des Kurbelzapfens, und

Fig. 2 eine erfindungsgemässe Pleuelstange, insbesondere Marinekopf mit einteiligem Pleuelschaft und erfindungsgemässer Ausbildung des Pleuellagers zur Aufnahme des Kurbelzapfens.

Die herkömmliche Pleuelstange 1 besteht gemäss der Fig. 1 in bekannter Weise aus einem ungeteilten Pleuelkopf 2, bzw. aus einem oberen Pleuelauge mit Querbohrung 3 zur Aufnahme des Kolbenbolzens, ferner einen sich am Pleuelkopf 2 anschliessenden Pleuelschaft 4 sowie einen sich daran anschliessenden Pleuelfuss 5, der zusammen mit einem an ihm über mehrere Spann-, bzw. Dehnschrauben 6a, 6b befestigten Pleueldeckel 7 das Pleuellager 8, bzw. das untere Pleuelauge bildet.

Da bei einer Montage, bzw. beim Ziehen des Kolbens, teilweise die Pleuelstange durch den Motorzylinder geführt werden muss, ist zumindest bei starkem Kurbelzapfen in der Regel eine schräge Teilung des unteren Pleuelauges oder die Teilung des Pleuelschaftes erforderlich.

Die Fig. 1 zeigt die Teilung des Pleuelschaftes 4 in der Nähe des Überganges zum Pleuelkopf 2, derart dass die Verbindung der Pleuelschaftteile ebenfalls mittels mehrerer lösbarer Spann-, bzw. Dehnschrauben 9a, 9b hergestellt ist.

Das Pleuellager 8 ist bekanntlich von einer Querbohrung 10 durchsetzt, deren obere Hälfte sich oberhalb einer Trennebene 11, die sich senkrecht zur Achse der Pleuelstange 1 erstreckt, am Pleuelfuss 5 und deren untere Hälfte sich unterhalb der Trennebene 11 im Pleueldeckel 7 erstreckt.

In der Querbohrung 10 des Pleuellagers 8 sitzen zwei sich zu einer vollständigen Lagerhülse 12 ergänzende Lagerschalen 12a, 12b, die den Kurbelzapfen mit Verbleib eines Restspaltes im Gleitkontakt umgreifen.

In Fig. 1 ist weiterhin durch zur Pleuelstange 1 achsparallele Linien 13 der Bohrungsdurchmesser des Motorzylinders angedeutet, die zu erkennen geben, dass ein hier gezeigtes unteres Pleuelauge 8, das einen starken Kurbelzapfen aufnehmen muss, nicht durch den Motorzylinder führbar wäre, so dass folgerichtig im gezeigten Beispiel eines Marinekopfes der Pleuelschaft 4 eben geteilt ist.

Im Vergleich zur Fig. 1 zeigt die Fig. 2 ebenfalls eine Pleuelstange, insbesondere einen Marinekopf 20, mit einem ungeteilten Pleuelkopf 21 mit einer Querbohrung 22 zur Aufnahme des Kolbenbolzens, an diesen sich ein ungeteilter Pleuelschaft 23 anschliesst. Im Gegensatz zur Fig. 1 sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in das untere Ende des Pleuelschaftes 24 zwei Gelenkbolzen 24a, 24b gut gesichert eingepasst. Es wäre aber auch denkbar, eine Variante mit nur einem Gelenkbolzen vorzusehen.

Auf jedem Gelenkbolzen 24a, 24b ist ein halbringförmiger Lagerbügel 25a, 25b schwenkbar angeordnet, derart dass die Lagerbügel 25a, 25b unter Ausbildung einer Querbohrung 26 mit einer Trennebene 27, die sich in Achsrichtung des Pleuelschaftes 23 erstreckt, um den Kurbelzapfen in Form eines Lagerringes gefegt sind und die Querbohrung 26 durch eine in einem Gewindeeingriff gelagerte Spannschraube 28 geschlossen ist. Diese beiden Lagerbügel 25a, 25b bilden im geschlossenen Zustand das Pleuellager, also das untere Pleuelauge aus.

Innerhalb der Querbohrung 26 der geschlossenen Lagerbügel 25a, 25b ist eine seperate Verspanneinheit 30 für Lagerschalen 31a, 31b, die sich zu einer konzentrisch um den Kurbelzapfen liegenden Lagerhülse ergänzen, kraftschlüssig aufgenommen.

Die Verspanneinheit 30 umfasst zwei sich zu einer Spannhülse ergänzenden, sich formschlüssig der Kontur der Querbohrung 26 anpassende Spannschalen 30a, 30b, wobei die Spannschalen 30a, 30b so miteinander verschraubbar sind, dass die darunter liegenden Lagerschalen 31a, 31b den Kurbelzapfen mit Verbleib eines Restspaltes im Gleitkontakt umgreifen.

Wiederum sind in der Fig. 2 analog zur Fig. 1 zwei zur Pleuelstange 20 achsparallele Linien 32 eingezeichnet, die ebenfalls den Zylinderbohrungsdurchmesser andeuten. Man erkennt leicht, dass die Pleuelstange 20 bei abgenommenen Lagerbügeln 25a, 25b sehr wohl durch den Zylinder führbar wäre.

Bezugszeichenliste

1

Pleuelstange (vorbekannt)

2

Pleuelkopf

3

Querbohrung des Pleuelkopfes

4

Pleuelschaft

5

Pleuelfuss
6a, b Spann-, bzw. Dehnschrauben

7

Pleueldeckel

8

Pleuellager
9a, b Dehnschrauben

10

Querbohrung des Pleuellagers

11

Trennebene
12a, b Lagerschalen

13

Zylinderbohrungsdurchmesser

20

Marinekopf (erfindungsgemäss)

21

Pleuelkopf

22

Querbohrung des Pleuelkopfes

23

Pleuelschaft
24a, b Gelenkbolzen
25a, b Lagerbügel

26

Querbohrung der Lagerbügel

27

Trennebene

28

Spann- bzw. Dehnschraube
30a, b Spannschalen einer Verspanneinheit
31a, b Lagerschalen

32

Zylinderbohrungsdurchmesser

Claims (4)

1. Pleuelstange aus einem Pleuelschaft (23) mit zwei endseitigen Lagern (21, 25), dem oberen und unteren Pleuelauge, die einen Kolbenbolzen und einen Kurbelzapfen umschliessen können, bei der das Lager (25) zur Aufnahme des Kurbelzapfens, also das untere Pleuelauge, in Form zweier Lagerbügel (25a, b) ausgebildet ist, die an mindestens einem am unteren Ende des Pleuelschaftes (23) angebrachten Gelenkbolzen (24a, b) schwenkbar gehalten sind, derart, dass die Lagerbügel (25a, b) unter Ausbildung einer Querbohrung (26) mit einer Trennebene (27), die sich in Achsrichtung des Pleuelschaftes (23) erstreckt, um den Kurbelzapfen legbar und zu Montagezwecken vom Kurbelzapfen abschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbügel (25a, b) zu Montagezwecken vollständig jeweils vom Gelenkbolzen (24a, b) am Pleuelschaft (23) abnehmbar sind.

2. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pleuelschaft (23) einteilig ausgeführt ist und die Lagerbügel (25a, b), den Kurbelzapfen umgreifend, mittels einer einzigen Dehnschraube (28) zusammenklemmbar sind.

3. Pleuelstange nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Querbohrung (26) der zusammengelegten Lagerbügel (25a, b) eine separate Verspanneinheit (30) für Lagerschalen (31a, b), die sich zu einer konzentrisch um den Kurbelzapfen liegenden Lagerhülse ergänzen, kraftschlüssig aufnehmbar ist.

4. Pleuelstange nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspanneinheit (30) aus zwei sich zu einer vollständigen Spannhülse ergänzende, sich formschlüssig der Querbohrung (26) der zusammengelegten Lagerbügel (25a, b) anpassenden Spannschalen (30a, b) aufgebaut ist, wobei die Spannschalen (30a, b) so miteinander verschraubbar sind, dass die darunter liegenden Lagerschalen (31a, b) den Kurbelzapfen mit Verbleib eines Restspaltes in Gleitkontakt umgreifen.