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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Pleuel zum Verbinden eines Kolbens
mit einer Kurbelwelle, umfassend ein großes Pleuelauge mit einem Lagerdeckel,
der mit zwei bolzenförmigen
Verbindungselementen an der Kurbelwelle befestigbar ist.
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Pleuel
werden typischerweise in Brennkraftmaschinen verwendet, und verbinden
die Kolben des Motors bewegbar mit der Kurbelwelle. Insbesondere ist
ein Ende von jedem Pleuel mit einem Kolben funktionsfähig verbunden;
und das entgegengesetzte Ende von jedem Pleuel ist mit der Kurbelwelle
funktionsfähig
verbunden. Das heißt,
jeder Pleuel enthält typischerweise
eine Öffnung,
welche die Kurbelwelle betriebsfähig
aufnimmt, wobei der Pleuel mit einem bestimmten Abschnitt der Kurbelwelle
verbunden wird. Auf diese Art und Weise übertragen die Pleuel Kräfte von
den Kolben auf die Kurbelwelle, wodurch bewirkt wird, dass die Kurbelwelle,
als Reaktion auf die Bewegung der Kolben, drehbar bewegt wird.
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Eine
gattungsgemäße Vorrichtung
dieser Art ist in der
DE
29 38 482 C2 offenbart. Am großen Pleuelauge und am zugehörigen Lagerdeckel
sind je eine Gewindebohrung angebracht, in die um 180° Grad versetzt
und gegeneinander weisend von der Seite des Lagerdeckels her bzw.
von der Seite der Pleuelstange her je ein identischer Schraubenbolzen eingeschraubt
wird. Diese Vorrichtung ist nicht montagefreundlich für Serienfertigung.
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Um
die Anordnung eines Pleuels auf der Kurbelwelle zu erleichtern,
wird der Pleuel längs
des Durchmessers der die Kurbelwelle aufnehmenden Öffnung zerlegt
bzw. getrennt, wodurch ein Pleuelstangenteilstück und ein Aufsatzteilstück bzw.
Lagerdeckel erzeugt werden, die anschließend um die Kurbelwelle angeordnet
werden. Das Pleuelstangenteilstück
und das Aufsatzteilstück
werden dann durch Verwendung von zwei im Wesentlichen identischen Schraubenbolzen
oder Verbindungselementen fest miteinander verbunden. Insbesondere
sind in dem Pleuelstangenteilstück
zwei Gewindebohrungen und in dem Aufsatzteilstück zwei Öffnungen ausgebildet. Jede Öffnung des
Aufsatzteilstücks
wird mit einer Gewindebohrung des Pleuelstangenteilstücks ausgerichtet.
In jedes Paar der ausgerichteten Öffnungen wird dann ein Verbindungselement
eingesetzt, wodurch das Aufsatzteilstück an dem Pleuelstangenteilstück befestigt
und der Pleuel zuverlässig
auf der Kurbelwelle angeordnet ist.
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Wenn
ein Pleuel zerlegt wird, werden jeweils auf jedem der resultierenden
Teile Pleuelstange und Lagerdeckel zwei zueinander passende Flächen gebildet.
Diese Flächen
weisen jeweils einzigartige Oberflächenkonturen, z.B. verschiedenartige
Stege, Ausnehmungen und/oder andere konstruktive Elemente auf. Darüber hinaus
ist jedes Paar von Flächen
an den Lagerdeckel so angepasst, um als einziges Paar von Flächen der
Pleuelstange zusammenzupassen. Wenn der Pleuel wieder auf die Kurbelwelle
montiert wird, ist es daher zu gewährleisten, dass jede der Flächen, die
auf der Pleuelstange ausgebildet sind, so hergestellt wird, dass
sie entsprechend und mit einer jeweiligen und einzigen der Oberflächen des
Lagerdeckels zusammenpassend in Eingriff kommt, wodurch der Lagerdeckel
und die Pleuelstange im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise
wie sie ursprünglich
zu einem Stück
verbunden bzw. ausgerichtet waren, bevor das Zerlegen stattfand.
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Derartige
Probleme können
auftauchen bei der gattungsgemäßen Bauart
eines Pleuels wie in der
GB 90
77 03 dargestellt.
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Wenn
der Pleuel jedoch durch eine Bedienperson oder einen Benutzer erneut
zusammengesetzt oder auf einer Kurbelwelle montiert wird, ist es verhältnismäßig schwierig,
die Art und Weise festzulegen, in welcher die Pleuelstange und der
Lagerdeckel ursprünglich
ausgerichtet bzw. verbunden waren, bevor das Zerlegen begann, um
so den gewünschten
zusammenpassenden Eingriff der entsprechenden zusammenpassenden
Flächen
zu bestimmen. Daher wird der Pleuel oftmals auf der Kurbelwelle
montiert, wobei die Pleuelstange und der Lagerdeckel fehlausgerichtet
sind, d.h. der Lagerdeckel und die Pleuelstange sind nicht ausgerichtet
bzw. so verbunden, wie sie ursprünglich
verbunden bzw. ausgerichtet waren.
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Diese
Fehlausrichtung ist für
den gesamten Betrieb des Motors nachteilig. Besonders während des
Motorlaufes verursacht typischerweise die Fehlausrichtung von Lagerdeckel
und Pleuelstange, dass sich der Lagerdeckel relativ zu der Pleuelstange bewegt
oder verschiebt. Diese Bewegung oder Verschiebung bewirkt unerwünschterweise,
dass der Pleuel ausfällt,
wodurch der Fahrzeugmotor beschädigt
wird.
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Es
sind Versuche unternommen worden, um zu gewährleisten, dass die Pleuelstange
und der Lagerdeckel während
einer Montage genau ausgerichtet werden. Diese Versuche schließen beispielhaft und
ohne Einschränkung
die Verwendung von im Wesentlichen gleichen Passstiften oder im
Wesentlichen identischen Rändelschrauben
ein. Während durch
diese Versuche eine solche Fehlausrichtung verhindert wird, erfordern
sie eine zusätzliche
und relativ kostspielige spanabhebende Formgebung oder Bearbeitung
des Pleuels und erhöhen
wesentlich und unerwünscht
die gesamte Zeit, die erforderlich ist, um den Pleuel herzustellen
und/oder zu montieren.
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Aus
der US-Patentschrift 5,197,425 ist eine Variante zur unverwechselbaren
Montage einer Pleuelstange mit dem Lagerdeckel offenbart. Eine Nase an
der Kopfoberfläche
der Pleuelstange ist komplementär
zu einer Nut im Lagerdeckel angeordnet, der Materialaufwand und
der Bearbeitungsaufwand sind entsprechend hoch. Außerdem wurden
zwei unterschiedlich starke Gewindebolzen verwendet; allerdings
deshalb, weil ein Bolzen mit größerem Moment angezogen
werden soll.
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Von
daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein Pleuel bereitzustellen,
mit dem im Wesentlichen gewährleistet
wird, dass der Lagerdeckel und die Pleuelstange bei einer Montage
auf einer Kurbelwelle genau ausgerichtet sind, und die verhältnismäßig leicht
und kostengünstig
herzustellen sind.
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Das
Problem wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfasst.
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Mit
der Lösung
wird ein Pleuel bereitgestellt, mit dem einige oder alle der zuvor
geschilderten Nachteile von früheren
Pleueln und früheren
Methoden und Techniken zur Formung von Pleueln überwunden werden.
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Dabei
wird ein Pleuel mit einer Pleuelstange und einem Lagerdeckel bereitgestellt,
die im Wesentlichen auf einer Kurbelwelle genau ausgerichtet sind. Die
Pleuelstange ist ausgelegt, um an einer Kurbelwelle auf effiziente
und relativkostengünstige
Weise sicher und funktionswirksam befestigt zu werden.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung ist ein Pleuel zur Verwendung in Verbindung mit einer Kurbelwelle
vorgesehen. Der Pleuel umfasst eine Pleuelstange und einen Lagerdeckel,
die zusammenwirken, um eine Aufnahmeöffnung für die Kurbelwelle zu bilden
und ein Paar Verbindungselemente, die jeweils an der Pleuelstange
und dem Lagerdeckel in einer entsprechend eindeutigen Weise befestigt
sind.
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Nach
dieser Ausführungsform
der Erfindung ist eine Pleuelstange zur Verwendung in Kombination mit
einem Kolben und einer Kurbelwelle vorgesehen, bei der ein erstes
Verbindungselement, das die Pleuelstange mit dem Lagerdeckel verbindet,
ein Linksgewinde und ein zweites Verbindungselement, das die Pleuelstange
mit dem Lagerdeckel verbindet, ein Rechtsgewinde aufweist.
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Diese
und andere Merkmale, Ausführungsformen
und Vorteile der Erfindung werden mit Bezug auf die Zeichnung deutlich
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Vorderansicht mit Teilschnitt durch ein Pleuel, der entsprechend
der technischen Lehre der Erfindung ausgebildet ist;
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2 eine
Unteransicht gemäß Pfeilen 2 des
in 1 dargestellten Pleuels; und
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3 eine
Darstellung des demontierten Pleuels gemäß 1.
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1 bis 3 zeigen
ein Pleuel 10, das entsprechend der technischen Lehre der
Erfindung ausgebildet ist. 1 zeigt
die Pleuelstange als ein im Allgemeinen langgestrecktes Hauptteil 15,
das einstückig
ausgebildet ist und/oder ein im Allgemeinen rundes, den Kolben verbindendes
Teilstück 12 aufweist
und ein im Allgemeinen halbrundes, die Kurbelwelle aufnehmendes
Teilstück 13 umfasst:
Die Pleuelstange mit Hauptteil 15 und Teilstücken 12, 13 können zunächst durch
herkömmliche
Formgebungsverfahren und/oder Methoden einstückig ausgebildet werden.
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Der
Pleuel umfasst auch einen Lagerdeckel 14, der, wie es nachstehend
vollständiger
geschildert wird, von dem Hauptteil 15 und dem Teilstück 13 getrennt
und anschließend
mit dem Teilstück 13 durch Verwendung
von zwei unterschiedlichen Verbindungselementen 24, 26 erneut
verbunden wird.
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Das
Teilstück 12 zur
Kolbenverbindung enthält
eine normalerweise kreisförmige Öffnung 16,
die angepasst ist, um eine normale Kolben-/Stift-Anordnung (nicht
gezeigt) funktionsfähig
aufzunehmen und/oder mit dieser in bekannter und normaler Art und
Weise funktionsfähig
gekoppelt zu werden. Der Pleuel enthält eine normalerweise kreisförmige Öffnung oder
großes
Pleuelauge 18, die größer ist
als die Öffnung 16.
Wie es nachstehend vollständiger geschildert
wird, ist die Öffnung 18 speziell
angepasst, um eine normale Motorkurbelwelle (nicht gezeigt) betriebsfähig aufzunehmen.
Damit ermöglichen
es die Öffnungen 16, 18 dem
Pleuel 10, einen herkömmlichen
Kolben mit einer normalen Motorkurbelwelle bewegbar zu koppeln.
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Die
Bohrungen 20, 22 erstrecken sich durch die Teilstücke 13, 14 und
sind im Wesentlichen parallel zur Symmetrielängsachse 19 der Pleuelstange.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist die Bohrung 20 mit einem linksgängigen Gewinde
als Verbindungselement-Halterung versehener Bereich 40 ausgebildet,
der ein mit linksgängigem
Gewindeabschnitt 52 versehenes Verbindungselement 24 aufnimmt.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist die Bohrung 22 mit einem rechtsgängigen Gewinde
als Verbindungselement-Halterung versehener Bereich 42 ausgebildet,
der ein mit rechtsgängigem
Gewinde im Abschnitt 50 versehenes Verbindungselement 26 aufnimmt.
Im Ausführungsbeispiel
können
die Verbindungselemente 24, 26 jeweils als Gewindebolzen
ausgebildet sein.
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Der
Lagerdeckel 14 umfasst ein Paar von normalerweise kreisförmigen Metallringen,
Ringen oder Halterungsbauteilen 38, 36. Besonders
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind die kreisförmigen
Halterungsbauteile 36, 38 um die Verbindungselemente 24, 26 herum
angeordnet, bevor diese in die Bohrungen 20, 22 gesetzt
werden. Die kreisförmigen
Halterungsbauteile 38, 36 weisen einen inneren
Durchmesser 56 auf, der kleiner ist als die entsprechenden
Durchmesser der mit Gewinde versehenen Bereiche 52, 50 der
Verbindungselemente 24, 26. Die kreisförmigen Halterungsbauteile 38, 36 weisen
außerdem
einen Außendurchmesser 58 auf,
der etwas größer als
der Durchmesser 60 der entsprechenden Bohrungen 20, 22 ist.
Infolge dieses etwas größeren Durchmessers 58 werden
die Metallringe oder Halterungsbauteile 38, 36 in
die Bereiche 21, 23 der Bohrungen 20, 22 eingepresst,
wenn die Verbindungselemente 24, 26 in diese Öffnungsbereiche 21, 23 eingesetzt
werden. Die Halterungsbauteile oder Metallringe 38, 36 wirken
dann im wesentlichen so, dass sie die Öffnung der Bohrungen 20, 22 jeweils
beschränken,
während
sich die Verbindungselemente 24, 26 gleichzeitig
in den Bohrungen 20, 22 in einer Richtung, die
im wesentlichen parallel zu der Symmetrielängsachse 19 ist, verschiebbar
bewegen können.
Die Bauteile 38, 36 verhindern entsprechend auch,
dass die Verbindungselemente 24, 26 jeweils aus
den Bohrungen 20, 22 entfernt werden.
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Sobald
die kreisförmigen
Halterungsbauteile 38, 36 in der zuvor geschilderten
Art und Weise in die Bohrungen 20, 22 eingepresst
sind, halten insbesondere diese Bauteile 38, 36 die
Verbindungselemente 24, 26 in dem Lagerdeckel 14 funktionsfähig fest,
wodurch deren Anordnung oder der Montagevorgang vereinfacht werden,
weil ein Benutzer oder Monteur nicht mit losen Verbindungselementen
oder Schrauben umgehen muss. Es können auch andere Verfahren,
Vorrichtungen und/oder Strategien verwendet und/oder genutzt werden,
um die Verbindungselemente 24, 26 in den entsprechenden
Bohrungen 20, 22 des Lagerdeckels 14 festzuhalten,
ohne die erfinderische Idee zu verlassen.
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Nachdem
der Pleuel nach einem bekannten Verfahren vorgeformt wurde, wird
sie in etwa im Bereich längs
der Achse 29 durch Brechen getrennt, was eine Trennung
in die Teilstücke 13 und 14 bewirkt,
wie es in 3 zu sehen ist. Die getrennten Teilstücke 13, 14 können leicht
auf der Kurbelwelle eines Fahrzeuges (nicht gezeigt) angeordnet
werden, wodurch die Aufnahme der Kurbelwelle in der gemeinsam gebildeten
Aufnahmeöffnung 18 für die Kurbelwelle
bewirkt wird.
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Wie
in 3 gezeigt, bewirkt ein solcher Bruch, dass an
dem Teilstück 13 mit
Konturen versehene oder unebene/rauhe Oberflächen oder Bereiche 28, 32 ausgebildet
werden, und an dem Teilstück 14 komplementäre, mit
Konturen versehene oder unebene/rauhe Oberflächen oder Bereiche 34, 30 ausgebildet
werden.
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Sobald
die getrennten Teilstücke 13 und
Lagerdeckel 14 auf der Kurbelwelle angeordnet sind, werden
die Abschnitte 21 und 51 der Bohrung 20 ausgerichtet
und in Flucht gebracht, während
die Fläche
oder der Abschnitt 28 zum Eingriff mit der Fläche oder
dem Bereich 30 zusammengepasst werden. Darüber hinaus
wird der Abschnitt 54 der Öffnung 22 ausgerichtet
und in Flucht mit dem Abschnitt 23 der Bohrung 22 gesetzt
und dabei die Fläche
oder der Abschnitt 32 passend mit der Fläche oder
dem Abschnitt 34 in Eingriff gebracht.
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Um
den Lagerdeckel 14 mit dem Teilstück 13 wieder zusammenzusetzen
und damit die Kurbelwelle in der Öffnung 18 funktionsfähig aufgenommen wird,
muss das Verbindungselement 24 mit dem Halterungsabschnitt 40 festsetzbar
in Eingriff kommen und entgegen dem Uhrzeigersinn in linksgängiger Drehung
rotiert werden, wie es durch den Pfeil 44 (2)
angegeben ist. Das Verbindungselement 26 muss mit dem Halterungsabschnitt 42 fest
in Eingriff kommen und im Uhrzeigersinn in rechtsgängiger Richtung
gedreht werden, wie es durch den Pfeil 48 (2)
angegeben ist. Es ist klar, dass das Verbindungselement 26 mit
rechtsgängigem
Gewinde nicht in dem Abschnitt 51 der Öffnung 20 und dass
das Verbindungselement 24 mit linksgängigem Gewinde nicht in dem
Abschnitt 54 der Öffnung 22 verwendet werden
kann.
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Deshalb
ist aus der vorhergehenden Erörterung
ersichtlich, dass durch die Verwendung eines Verbindungselements 24 mit
Linksgewinde, eines Verbindungselements 26 mit Rechtsgewinde
und durch die entsprechend angepassten unterschiedlichen mit Gewinde
versehenen Bereiche 40, 42 vermieden wird, dass
ein Benutzer und/oder eine Bedienperson den Pleuel 10 in
nicht gewünschter
Weise, d.h. mit den Oberflächenabschnitten 28 und 34 sowie den
Oberflächenabschnitten 32 und 30,
die zusammenpassend in Eingriff gebracht werden, montiert oder zusammensetzt.
Auf diese Art und Weise muss, bevor das Pleuel 10 mit einer
Kurbelwelle funktionsfähig
verbunden werden kann, die Oberfläche 32 mit der Oberfläche 34 und
die Oberfläche 28 mit
der Oberfläche 30 passend
in Eingriff kommen, um das Pleuel 10 erneut genau montieren
zu können.
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Die
Erfindung ist nicht auf das genaue Ausführungsbeispiel, die beschrieben
wurde beschränkt, sondern
es sind verschiedene Änderungen
möglich, ohne
vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.