DE10129559C1 - Pleuelstange mit einem verbundenen oberen Pleuelkopf - Google Patents

Abstract

Der Pleuelkopf ist mit einer Pleuelstange über vorspannbare Schrauben verbunden, wobei weitere Schrauben zur Befestigung des Pleuelkopfes an der Kolbenstange dienen. Die Schrauben sind in einer zur Lagerbohrung quergerichteten Mittenebene angeordnet und durch Versteifungsrippen am Pleuelkopf geführt. Das den Kolbenbolzen aufnehmende Pleuelauge ist buchsenlos, wobei das Lagermaterial direkt auf die Lagerbohrung aufgebracht ist.

Description

Pleuelstange mit einem verbundenen Pleuelkopf, der auf einem Kolbenbolzen eines Motorkolbens einer Brennkraft­ maschine, insbesondere eines Dieselmotors, gehalten ist, wobei Pleuelstange und Pleuelkopf über zugeordnete Befesti­ gungsflansche durch Befestigungsschrauben verbunden sind.

Aus der DE 33 17 784 C2 ist eine einteilige Pleuelstange mit einem aus zwei Lagerteilen zusammengesetzten großen unteren Pleuelauge bekannt, das mit einer Kurbelwelle verbunden ist und die ein oberes kleines Pleuelauge aufweist, das auf einem Kolbenbolzen gelagert ist.

Ferner ist nach der DE-198 01 200 C2 eine Pleuelstange bekannt, in der durch Kammern und Bohrungen gebildete ölführende Räume, insbesondere um den Umfang der Lagerhülse, vorhanden sind, die von einem Kurbelzapfen und dort vorhandene Ölzuführkanälen aus mit Öl durchströmt sind sowie auch die Lagerhülse den Kurbelzapfen unter Ausbildung eines Restspaltes im Gleitkontakt umgreift.

Weiterhin ist nach der DD 111 965 eine mehrteilige Treibstange mit einem Kolbenbolzen- und einem Kurbelzapfenlager sowie einer weiteren Trennfläche im Bereich des Kurbelzapfenlagers und einer Trennfläche, die mittels Schrauben zusammengehalten sind, bekannt. Hierbei ist die Trennfläche im Treibstanganschaft etwa in der Mitte zwischen dem Kurbelzapfenlager und dem Kolbenbolzenlager angeordnet und die Schrauben dieser Trennfläche umgeben den Treibstangenschaft allseitig.

Auch nach der JP 5-26223A (abstract) sind Pleuelstange und Pleuelkopf über zugeordnete Befestigungsflansche durch Befestigungsschrauben verbunden.

Es ist außerdem nach der DE 20 31 510 C bekannt, Schubstangen für Kurbeltriebwerke anzuordnen, wobei die Schubstange auf ihrer ganzen der Wechselbeanspruchung unterworfenen Länge unter einer Druckspannung steht, welche die im Betrieb auftretenden Zugspannungen mindestens teilweise aufhebt.

Aus der DE 34 22 284 A1 ist ein Pleuel bekannt, wobei die Verbindung zu einem Pleueldeckel über einstellbare Schraubenelemente erfolgt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pleuelstange mit einem oberen Pleuelkopf mit Pleuelauge zur Lagerung auf einem Kolbenbolzen zu schaffen, der in einfacher Weise mit der Pleuelstange verbindbar ist und neben einer hohen Zünd­ drucktauglichkeit auch gegebenenfalls eine optimale Zuführung von Schmiermittel besitzt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die Merk­ male der Unteransprüche gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, daß eine Ausführung eines Pleuelkopfes in zweigeteilter Bauart mit der Pleuelstange in vorteilhafter Weise eine optimale Verbindung unter Vorspannung des Pleuelkopfes mit der Pleuelstange unter Vorspannung gewähr­ leistet. Hierzu ist die Pleuelstange mit dem Pleuelkopf über mindestens zwei vorspannbare Gewindestangen verbunden. Diese Gewindestangen erstrecken sich zu beiden Seiten des Pleuelauges durch Versteifungsrippen des Pleuelkopfes durchgehend vom oberen freien Ende der Pleuelstange bis zum oberen Bereich des Pleuelknopfes. Die Gewindestangen sind in einer quer zur Lagerbohrung des Pleuelauges angeordneten Mittenebene angeordnet, wobei die durchgehenden Gewindestangen im oberen Kopfbereich des Pleuelknopfes über einen Gewindeabschnitt festlegbar sind.

Insbesondere ist der Pleuelkopf einteilig mit einem Befestigungsflansch für die Pleuelstange ausgebildet und in einem umfangseitigen Freiraum zwischen dem Pleuelkopf und diesem Befestigungsflansch sind mindestens die zwei gegen­ überstehenden Versteifungsrippen angeformt, in denen Durch­ gangsbohrungen für die Gewindestangen vorgesehen sind, deren Durchmesser größer als die Gewindestangendurchmesser sind und zusätzlich als Zuführungskanäle für Schmiermittel und dgl. ausgebildet sind.

Hierdurch wird in vorteilhafter Weise insbesondere mit den zwei durchgeführten Gewindestangen und weiteren kurzen Schrauben im Verbindungsbereich eine gewisse Vorspannung zwischen Pleuelkopf und Pleuelstange erzielt, wobei dies von den Versteifungsrippen begünstigt wird. Die durchgeführten Gewindestangen bestehen vorzugsweise aus sogenannten Dehnschrauben, die elastisch vorgespannt einbaubar sind.

Der Pleuelkopf besteht vorzugsweise aus einem kreisför­ migen Segment, welches über einen unteren Umfangsbereich am Befestigungsflansch angeformt ist, wobei die Verstei­ fungsrippen in einer Mittenquerebene des Pleuelkopfes verlaufen. Durch diese Ausführung des Pleuelknopfes wird aufgrund dieser beiden angeformten Rippen ein gewichts­ mäßig relativ leichter Pleuelkopf geschaffen, dem durch weitere Zuführungskanäle im Pleuelkopf Schmieröl oder dgl. zugeleitet werden kann.

Die Vorspannung der durchgeführten Gewindestangen wird dadurch erzielt, indem sich diese mit ihrem unteren freien Ende an einem Befestigungsflansch der Pleuelstange abstützen und jeweils über eine Schraubenmutter vorspannbar sind. Zwischen diesen durchgeführten langen Gewindestangen sind weitere kürzere Gewindestangen ange­ ordnet, welche die Befestigungsflansche der Pleuelstange und des Pleuelkopfes miteinander verbinden. Somit kann das Verbinden des Pleuelkopfes mit der Pleuelstange in der Weise erfolgen, daß zuerst die langen Gewindestangen in den Gewindeabschnitten des Pleuelkopfes eingeschraubt werden und danach die Pleuelstange angesetzt und über Schraubenmuttern vorgespannt werden. Durch diese quasi elastische Vorspannung der Verbindung wird ein Abreißen des Pleuelkopfes von der Pleuelstange im Motorbetrieb vermieden sowie eine bessere Pressungsverteilung zwischen den Flanschflächen erreicht. Ferner werden gefährliche Mikrobewegungen unterbunden.

Die Ausführung des Pleuelkopfes zur Aufnahme des Kolben­ bolzens ist so gestaltet, daß ein an den Versteifungs­ rippen und dem Befestigungsflansch angeformter Kreisab­ schnitt des Pleuelkopfes eine Lagerbohrung derart auf­ weist, daß die untere Hälfte der Lagerbohrung länger ist als die oberhalb der Rippe ausgebildete weitere Hälfte der Lagerbohrung im oberen Kreisabschnitt des Pleuelkopfes. Hierdurch wird vzw. im Hauptbelastungszustand des Kolbens eine optimale Lagergestaltung im Pleuelkopf erzielt, zumal zur Lagerung des Kolbenbolzens keine Lagerbuchse verwendet wird, sondern die Lagerbohrung mit Bleibronze ausgegossen wird.

Die als Zuführungskanäle ausgebildeten Bohrungen für die durchgeführten Gewindestangen sind jeweils mit einem Zuführungskanal von der Pleuelstange sowie einem weiteren Kanal im Pleuelkopf verbunden, der im Bereich der Ver­ steifungsrippen in den von den Bohrungen gebildeten Zuführungskanäle einmündet. Durch diese Kanäle kann somit ohne zusätzliche Rohrleitungen Schmieröl oder dgl. zum Kolbenbolzen geführt werden, wobei hierzu die Zuführungs­ kanäle in den Bohrungen für die durchgeführten Befesti­ gungsschrauben jeweils mit einer sichelförmigen Ausnehmung an der Lagerbohrung des Pleuelauges ausgeführt sind, die in einer Überflußverbindung mit den Zuführungskanälen in den Schraubenbohrungen stehen. Gleichzeitig kann das Schmieröl über eine Schrägbohrung zum Kolben zur Kühlung geleitet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeich­ nungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrie­ ben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines Pleuelkopfes,

Fig. 2 eine Ansicht auf den Pleuelkopf mit angeschraub­ ter Pleuelstange, teilweise im Schnitt, der auf der linken Zeichnungshälfte durch eine Verstär­ kungsrippe und auf der rechten Zeichnungshälfte durch einen Freiraum verläuft und

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 durch den Pleuelkopf im Bereich der Rippen.

Die Pleuelstange 1 umfaßt im wesentlichen einen oberen Pleuelkopf 2 mit einem Pleuelauge 3, in dem in einer Lagerbohrung 4 ein Kolbenbolzen 5 eines Motorkolbens gehalten wird. Der Pleuelkopf 2 ist mit der Pleuelstange 1 über zwei durchgeführte Gewindestangen 6, 7 sowie weiteren kurzen Schrauben 8 verbunden. Der Pleuelkopf 2 ist etwa als kreisförmiges Segment ausgebildet und weist einen angeformten Befestigungsflansch 9 auf, der einem Befesti­ gungsflansch 10 der Pleuelstange 1 gegenübersteht.

Zum Verbinden des Pleuelkopfes 2 mit der Pleuelstange 1 sind die zwei durchgeführten Gewindestangen 6, 7 zu beiden Seiten des Pleuelauges 4 angeordnet und erstrecken sich durch Verstärkungsrippen 15, 16 vom oberen freien Ende der Pleuelstange 1 bis in den Pleuelkopf 2 und sind in einem Gewindeabschnitt 11 des Pleuelkopfes 2 einschraubbar. Die Gewindestangen 6, 7 sind in einer quer zur Lagerbohrung 4 des Pleuelauges verlaufenden senkrechten Mittenebene X-X angeordnet. Die Lagerbohrung 4 des Pleuelauges 3 ist vorzugsweise mit einer Bleibronze ausgegossen, so daß eine separate Lagerbuchse entfallen kann.

An dem Pleuelkopf 2 ist im unteren Bereich der Befesti­ gungsflansch 9 angeformt, der zum kreisförmigen Segment des Kopfes 2 einen umfangseitigen Freiraum 14 aufweist, in dem mindestens die zwei Versteifungsrippen 15, 16 angeordnet sind, welche den Raum 14 zwischen dem Kopf 2 und dem Befe­ stigungsflansch 9 ausfüllen. In Fig. 2 ist in der Darstel­ lung eine Versteifungsrippe 15 und um 90° hierzu versetzt ein Freiraum 14 in einer Darstellung gezeigt. Der Schnitt gemäß Fig. 3 zeigt dagegen den Pleuelkopf 2 mit zwei in einer Mittenebene x-x dargestellten Versteifungsrippen 15, 16.

Zum vorgespannten Verbinden des Pleuelkopfes 2 mit der Pleuelstange 1 über die Gewindestangen 6, 7 sind diese mit ihrem einen freien Ende 19 im Gewindeabschnitt II gehalten und werden mit ihrem anderen abgekehrten freien Ende 20 jeweils über eine Schraubenmutter 21 an dem Befestigungsflansch 10 der Pleuelstange 1 festgesetzt. Durch die Anordnung der Schrauben 6, 7 in den Versteifungsrippen 15, 16 kann eine maximale Vorspannung auf diese Schrauben 6, 7 ausgeübt werden, so daß diese elastisch gedehnt anzuordnen sind. Im Bereich der Verbindungsebene Y- Y zwischen den beiden Befestigungsflanschen 9, 10 sind die Schrauben 6, 7 mit einem zylindrischen Paßabschnitt 22, der auch in anderen Bereichen vorgesehen sein kann, ausgebildet.

Die Bohrungen 17, 18 für die Gewindestangen 6, 7 sind im Durchmesser größer ausgeführt als die Gewindestangendurchmesser und bilden somit Zuführungskanäle für Schmieröl und dgl. Die Zuförderung von Schmieröl erfolgt über einen Kanal 23 in der Pleuelstange 1, an den sich ein schräg geführter weiterer Kanal 24 im Pleuelkopf 2 anschließt, der an die von den Bohrungen 17, 18 gebildeten Zuführungskanälen anschließt. Ein Auslaßkanal 25 ist im Kopf 2 im Bereich oberhalb der Lagerbohrung 4 vorgesehen und mündet in eine außenliegende Vertiefung 30 des Pleuelkopfes 2 ein.

Zur Schmierung des Kolbenbolzens 5 sind die Bohrungen 17, 18 jeweils mit einer sichelförmigen Ausnehmung 26 in der Lagerbohrung 4 versehen, welche in einer Überflußverbindung mit den Zuführkanälen der Bohrungen 17, 18 stehen.

Der untere mit dem Befestigungsflansch 9 verbundene Bereich B des Pleuelkopfes 2 weist gegenüber einem oberen Bereich B 1 eine längere Lagerbohrung 4 mit dem Maß a als die Lager­ bohrung 4 des oberen Bereichs B mit dem Maß b auf, so daß optimale Abstützung des Kolbenbolzens gegeben ist.

Claims (8)

1. Pleuelstange mit einem verbundenen Pleuelkopf, der auf einem Kolbenbolzen eines Motorkolbens einer Brennkraft­ maschine, insbesondere eines Dieselmotors, gehalten ist, wobei Pleuelstange und Pleuelkopf über zugeordnete Befestigungsflansche durch Befestigungsschrauben verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuelstange zusätzlich mit dem Bereich (B1) des Pleuelkopfes (2), der oberhalb der Achse des Pleuelkopfauges (3) liegt, durch zwei Gewindestangen (6, 7) und zwei Muttern (21) vorgespannt verbunden ist, wobei sich die Gewindestangen (6, 7) jeweils an einer Seite des Pleuelkopfauges (3) durchgehend vom oberen freien Ende der Pleuelstange (1) bis in den Bereich (B1) des Pleuelkopfes (2) erstrecken, der oberhalb der Achse des Pleuelkopfauges (3) liegt, und die Gewindestangen (6, 7) in Versteifungsrippen (15, 26) des Pleuelkopfes (2) angeordnet sind.

2. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pleuelkopf (2) einteilig mit einem Befesti­ gungsflansch (9) für die Pleuelstange (1) ausgebildet ist und zwischen dem Pleuelkopf (2) und diesem Befestigungsflansch (9) die Versteifungsrippen (15, 16) angeformt sind, in denen Durchgangsbohrungen (17, 18), deren Durchmesser größer als die Gewindestangendurchmesser sind, zur Bildung von Zuführungskanälen für Schmiermittel angeordnet sind.

3. Pleuelstange nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pleuelkopf (2) aus einem etwa kreisförmigen Segment besteht, welches mit einem unteren Umfangsbereich (8) am Befestigungsflansch (9) angeformt ist und die Versteifungsrippen (15, 16) in einer Mittenquerebene (x-x) des Pleuelkopfes (2) ange­ ordnet sind.

4. Pleuelstange nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, das ein an den Versteifungsrippen (15, 16) und dem Befestigungsflansch (9) angeformter Kreisabschnitt (B) des Pleuelkopfes (2) eine erste Hälfte der Lagerbohrung (4) aufweist, die eine Länge (a) besitzt, welche länger ist als die oberhalb der Versteifungsrippen (14, 15) ausgebildete zweite Hälfte der Lagerbohrung (4) mit der Länge (b) im oberen Kreisabschnitt (B1) des Pleuelkopfes (2).

5. Pleuelstange nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Zuführungskanäle ausgebildeten Bohrungen (17, 15) für die Gewindestangen (6, 7) jeweils mit einem weiteren Zuführungskanal (23) von der Pleuelstange (1) sowie einem daran anschließenden Kanal (24) im Pleuelkopf (2) verbunden sind, der im Bereich der Versteifungsrippen (15, 16) jeweils in die von den Bohrungen (17, 18) gebil­ deten Zuführungskanäle einmündet.

6. Pleuelstange nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungskanäle in den Bohrungen (17, 18) für die Gewindestangen (6, 7) jeweils mit einer sichelförmigen Ausnehmung (26) irr der Lagerbohrung (4) des Pleuelauges (3) ausgeführt sind, welche jeweils in einer Verbindung mit den Bohrungen (17, 18) zur Kolbenzuführung stehen.

7. Pleuelstange nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungskanäle der Bohrungen (17, 15) mit einem Abflußkanal (25) etwa unterhalb des Gewindeabschnitts (11) in Verbindung stehen, der nach außerhalb des Pleuelkopfes (2) zu einer außenliegenden Vertiefung (20) im Pleuelkopf (2) geführt ist.

8. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbohrung (4) des Pleuelauges (3) im Pleuel­ kopf (2) mit Bleibronze ausgegossen ist.