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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Kolbens und eines Pleuels in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine, sowie eine Brennkraftmaschine.
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Zur Montage von Kolben und Pleueln von Brennkraftmaschinen mit hohen Verbrennungsdrücken muss bei vielen Brennkraftmaschinen das große Pleuelauge aufgrund des großen Lagerdurchmessers auf der Kurbelwelle so geteilt werden, dass die Längsmittelachse der Pleuelstange gegenüber der Trennebene des Pleuelauges geneigt ist Auf diese Weise kann der Kolben an der Pleuelstange vormontiert und dann das Pleuel von der Seite des Zylinderkopfs her mit dem großen Pleuelauge voran so weit in den Zylinder eingeführt werden, bis sich das große Pleuelauge an der Kurbelwelle befestigen lässt. Bei diesem Montageverfahren wird als nachteilig angesehen, dass sich das große Pleuelauge durch die schräge Trennebene leichter verformt, wodurch die zulässige Drehzahl und der Zünddruck der Brennkraftmaschine durch die Konstruktion des Pleuels begrenzt werden.
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In der
DE 10 2004 039 474 A1 ist ein Verfahren zur Montage eines Kolbens und eines Pleuels in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine offenbart, bei dem das Pleuel mit dem vormontierten Kolben von der Seite des Zylinderkopfs her mit dem großen Pleuelauge voran schräg in den Zylinder eingeführt wird und dann der Kolben und das Pleuel in Richtung der Längsmittelachse des Zylinders eingeschwenkt werden, wobei sich das große Pleuelauge durch eine oder zwei diametral gegenüberliegende Aussparungen bewegt, welche zuvor an dem zur Kurbelwelle benachbarten Ende des Zylinders in die Zylinderwand eingebracht worden sind. Auf diese Weise lässt sich der Neigungswinkel vergrößern, unter dem die Längsmittelachse der Pleuelstange zur Trennebene des großen Pleuelauges geneigt ist. Hierdurch sinkt die Belastung der Pleuelschrauben, mit denen der Lagerdeckel des großen Pleuelauges an dem einstückig mit der Pleuelstange verbundenen Teil des großen Pleuelauges befestigt wird. Allerdings kann der Neigungswinkel der Längsmittelachse der Pleuelstange zur Trennebene des großen Pleuelauges mit dem aus der
DE 10 2004 039 474 A1 bekannten Verfahren lediglich auf einen Wert von etwa 65 Grad vergrößert werden, jedoch ist es nicht möglich, Pleuel mit einem großen Pleuelauge zu verwenden, bei dem die Trennebene eine optimale, zur Längsmittelachse der Pleuelstange senkrechte Ausrichtung besitzt.
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Aus der
DE 10 2004 046 358 A1 ist weiter ein Verfahren zur Montage eines Kolbens und eines Pleuels in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine offenbart, bei dem der Kolbenbolzen von der Seite des Kurbelraums her in das kleine Pleuelauge eingeführt wird, um die Verwendung eines groß dimensionierten Pleuelauges zu ermöglichen, das sich nicht durch den Zylinder hindurchführen lässt. Bei diesem Verfahren besteht der Nachteil darin, dass der Lagerstuhl für die Kurbelwelle durch die zur Montage der Kolbenbolzen notwendigen Ausnehmungen geschwächt wird. Zudem ist zwischen den einzelnen Kurbelkammem eine gasdichte Trennung, die bei entsprechend ausgeführtem Ölkreislauf eine Absenkung der Reibungsverluste oberhalb einer bestimmten Drehzahl ermöglicht, nicht oder nur mit zusätzlichen Dichtelementen möglich.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Montage eines Kolbens und eines Pleuels in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, mit dem im Zylinder auch ein für hohe Verbrennungsdrücke geeignetes groß dimensioniertes Pleuel montierbar ist. Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, in deren Zylinder auch ein Kolben mit großer Länge auf einem für hohe Verbrennungsdrücke geeigneten groß dimensionierten Pleuel montierbar ist, ohne dass die axiale Länge von zwei Ausnehmungen im unteren Ende des Zylinders vergrößert werden muss bzw. ohne dass eine Abdichtung der einzelnen Kurbelkammem durch zusätzliche Dichtelemente erforderlich ist.
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Zur Lösung der zuerst genannten Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren mit der im Anspruch 1 angegebenen Merkmalskombination vorgeschlagen.
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Danach wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein für hohe Verbrennungsdrücke besser geeignetes Pleuel mit einem senkrecht zu einer Längsmittelachse der Pleuelstange geteilten großen Pleuelauge im Zylinder montiert, indem das Pleuel in einem ersten Schritt von der Seite eines Kurbelraums des Zylinderkurbelgehäuses her in den Zylinder geschoben wird, bis das kleine Pleuelauge bzw. eine vom kleinen Pleuelauge umschlossene Öffnung vollständig über eine zylinderkopfseitige Deckfläche des Zylinderkurbelgehäuses übersteht, indem in einem zweiten Schritt der Kolben mittels des Kolbenbolzens mit dem kleinen Pleuelauge verbunden wird, und indem in einem dritten Schritt der Kolben und das Pleuel innerhalb des Zylinders so weit in Richtung des Kurbelraums zurück bewegt werden, bis sich das das geteilte große Pleuelauge an der Kurbelwelle befestigen lässt.
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Um es zu ermöglichen, das Pleuel beim ersten Schritt von der Seite des Kurbelraums so weit in den Zylinder zu schieben, dass das kleine Pleuelauge vollständig über die zylinderkopfseitige Deckfläche des Zylinderkurbelgehäuses bzw. eine Zylinderlaufbahn des Zylinders übersteht, so dass sich der Kolbenbolzen senkrecht zur Längsmittelachse des Pleuels durch den Kolben und das kleine Pleuelauge hindurchbewegen lässt, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, beim zweiten Schritt entgegengesetzte Außenwände von zwei Schraubenpfeifen eines mit der Pleuelstange verbundenen Teils des großen Pleuelauges in zwei diametral gegenüberliegende Ausnehmungen einer Zylinderwand des Zylinders einzuführen, die ähnlich wie bei dem aus der
DE 10 2004 039 474 A1 bekannten Verfahren an dem zum Kurbelraum benachbarten Ende des Zylinders in der Zylinderwand ausgespart sind.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. bei einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, bei der die Zylinderwand am unteren Ende mit derartigen Ausnehmungen versehen ist, kann ein längerer Kolben verwendet werden, ohne dass dazu wie bei dem aus der
DE 10 2004 039 474 A1 bekannten Verfahren eine Vergrößerung der Länge der Ausnehmungen erforderlich ist. Der Grund dafür liegt darin, dass beim zweiten Schritt nur die zur Aufnahme des Kolbenbolzens dienende Öffnung vollständig über die zylinderkopfseitige Deckfläche des Zylinderkurbelgehäuses überstehen muss, nicht jedoch der Kolben selbst, so dass ein längerer Kolben vor der Befestigung am kleinen Pleuelauge in Richtung der Längsmittelachse des Zylinders auf das kleine Pleuelauge aufgesetzt und mit seinem unteren, der Kurbelwelle zugewandten Rand ein Stück weit in den Zylinder eingeführt werden kann, bevor der Kolbenbolzen durch die Öffnung des kleinen Pleuelauges hindurch geschoben wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkurbelgehäuse, einer Kurbelwelle, mindestens einem von einer Zylinderwand begrenzten Zylinder, sowie einem im Zylinder hin und her beweglichen Kolben, der mit der Kurbelwelle durch ein Pleuel verbunden ist, das eine Pleuelstange, ein durch einen Kolbenbolzen mit dem Kolben verbundenes kleines Pleuelauge und ein senkrecht zu einer Längsmittelachse der Pleuelstange geteiltes großes Pleuelauge aufweist, ist daher vorgesehen, dass die Zylinderwand an ihrem zur Kurbelwelle benachbarten Ende zwei Ausnehmungen aufweist, wobei ein Abstand zwischen einer zylinderkopfseitigen Deckfläche des Zylinderkurbelgehäuses und benachbarten oberen Begrenzungen der Ausnehmungen größer ist als ein Abstand zwischen einem unteren Rand des Kolbens und Oberseiten von zwei diametral entgegengesetzten Schraubenpfeifen eines einstückig mit der Pleuelstange verbundenen Teils des großen Pleuelauges, so dass der Kolben mit seinem unteren Rand in den Zylinder ragt, wenn die Oberseiten der Schraubenpfeifen gegen die oberen Begrenzungen der Ausnehmungen anliegen.
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Ähnlich wie bei dem aus der
DE 10 2004 039 474 A1 bekannten Verfahren ist es möglich, eine Längsmittelebene des großen Pleuelauges und entsprechend auch die Längsmittelebenen der beiden Ausnehmungen senkrecht zur Drehachse der Kurbelwelle auszurichten, wobei in diesem Fall die Drehlage des Pleuels zwischen dem ersten und dem dritten Schritt nicht verändert werden braucht, was eine Verkürzung des Montagevorgangs ermöglicht.
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Alternativ dazu können die Ausnehmungen an weniger stark belasteten Stellen der Zylinderwand angeordnet und das Pleuel und der Kolben nach dem dritten Schritt so weit um die Längsmittelachse des Zylinders verdreht werden, bis eine Befestigung des großen Pleuelauges an der Kurbelwelle möglich ist.
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Im Unterschied zu dem aus der
DE 10 2004 039 474 A1 bekannten Verfahren wird das Pleuel zwischen dem ersten und dem dritten Schritt vorteilhafterweise so ausgerichtet, dass sich die Längsmittelachse der Pleuelstange entlang der Längsmittelachse des Zylinders erstreckt, wodurch die Tiefe der Ausnehmungen in einer zur Längsmittelachse des Zylinders senkrechten Richtung minimiert werden kann.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine Längsschnittansicht eines Zylinders und eines Teils eines Pleuels einer Brennkraftmaschine nach einem ersten Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 2 eine Längsschnittansicht des Zylinders, des Pleuelteils und eines Kolbens der Brennkraftmaschine nach einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 3 eine Längsschnittansicht des Zylinders, des Pleuelteils und des Kolbens der Brennkraftmaschine nach einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die Zeichnung zeigt verschiedene Schritte eines Verfahrens zur Montage eines Pleuels 1 und eines Kolbens 2 in einem Zylinder 3 eines Zylinderkurbelgehäuses 4 einer Brennkraftmaschine.
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Das im Zylinder 3 zu montierende Pleuel 1 besteht im Wesentlichen aus einer Pleuelstange 5, einem kleinen Pleuelauge 6 und einem nur teilweise dargestellten großen Pleuelauge 7. Das kleine Pleuelauge 6 ist einstückig am oberen kolbenseitigen Ende der Pleuelstange 5 angeformt und begrenzt eine zylindrische Öffnung 8 zur Aufnahme eines Kolbenbolzens 9, mit dem der Kolben 2 schwenkbar am Pleuel 1 befestigt wird, wie in 2 und 3 dargestellt. Das große Pleuelauge 7 ist entlang einer zur Längsmittelachse 10 der Pleuelstange 5 senkrechten Trennebene 11 in zwei Teile (nur einer 12 dargestellt) geteilt, die bei der Montage des großen Pleuelauges 7 an einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine durch zwei Pleuelschrauben (nicht dargestellt) miteinander verschraubt werden. Während der obere Teil 12 einstückig am kurbelwellenseitigen Ende der Pleuelstange 5 angeformt ist, bildet der untere Teil einen Lagerdeckel (nicht dargestellt) eines Pleuellagers.
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Zum Verschrauben der beiden Teile des großen Pleuelauges 7 ist der obere Teil 12 mit zwei parallelen Schraubenpfeifen 13 versehen, die sich beiderseits von einer vom oberen Teil 12 des Pleuelauges 7 begrenzten halbzylindrischen Öffnung 14 durch den oberen Teil 12 erstrecken und zur Aufnahme der Pleuelschrauben dienen. Wie am besten aus den 1 und 2 ersichtlich ist, weist das große Pleuelauge 7 senkrecht zur Längsmittelachse 10 des Pleuels 1 und zur Drehachse der Kurbelwelle Abmessungen auf, die größer sind als der Innendurchmesser des Zylinders 3, so dass zwei entgegengesetzte Außenwände 15 der beiden Schraubenpfeifen 13 etwas nach außen über eine zylindrische innere Wandoberfläche 16 einer Zylinderwand 17 des Zylinders 3 überstehen, entlang von der sich im Betrieb der Brennkraftmaschine eine Umfangsfläche 18 des Kolbens 2 hin und her bewegt.
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Die Zylinderwand 17 erstreckt sich von einer am oberen Ende des Zylinders 3 angeordneten, als Anlagefläche für einen Zylinderkopf (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine dienenden ebenen Deckfläche 19 des Zylinderkurbelgehäuses 4 nach unten bis zu einem zur Aufnahme der Kurbelwelle dienenden Kurbelraum 20 des Zylinderkurbelgehäuses 4. Um die Montage des Pleuels 1 und des Kolbens 2 im Zylinder 3 zu erleichtern, ist die Zylinderwand 17 an ihrem unteren Ende mit zwei Ausnehmungen 21 versehen, die sich in Bezug zu einer Längsmittelachse des Zylinders 3 diametral gegenüberliegen.
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Die Ausnehmungen 21 besitzen jeweils eine Form, die zu der äußeren Form der Außenwand 15 der benachbarten Schraubenpfeife 13 des großen Pleuelauges 7 des Pleuels 1 komplementär ist und geringfügig größere Querabmessungen aufweist, so dass sich der mit der Pleuelstange 5 verbundene Teil 12 des Pleuelauges 7 von der Seite des Kurbelraums 20 her ein Stück weit in den Zylinder 3 hineinbewegen lässt, wie in 1 und 2 dargestellt.
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Die Ausnehmungen 21 weisen eine solche axiale Länge auf, dass sie sich nach oben zu nicht bis in den im Betrieb der Brennkraftmaschine als Kolbenlauffläche dienenden Bereich der innere Wandoberfläche 16 des Zylinders 3 erstrecken. Die Länge der Ausnehmungen 21 ist so auf die Länge des Pleuels 1 bzw. der Pleuelstange 5 abgestimmt, dass sich das kleine Pleuelauge 6 bzw. die vom kleinen Pleuelauge 6 umschlossene Öffnung 8 vollständig oberhalb der Deckfläche 19 des Zylinderkurbelgehäuses 4 befindet, wenn die Außenwände 15 der Schraubenpfeifen 13 mit ihren oberen Enden gegen obere Begrenzungen der beiden Ausnehmungen 21 anliegen.
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Bei der Montage des Pleuels 1 wird dieses ohne den Kolben 2 in einem ersten Schritt mit dem kleinen Pleuelauge 6 voran von der Seite des Kurbelraums 20 her so weit durch den Zylinder 3 geschoben, bis die Schraubenpfeifen 13 des großen Pleuelauges 7 gegen die oberen Begrenzungen der beiden Ausnehmungen 21 anschlagen, wie in 1 dargestellt.
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In dieser Position befindet sich das kleine Pleuelauge 6 bzw. die von diesem umschlossene Öffnung 8 vollständig oberhalb von der Deckfläche 19 des Zylinderkurbelgehäuses 4, so dass in einem zweiten Schritt der Kolben 2 mit Hilfe des Kolbenbolzens 9 schwenkbar am kleinen Pleuelauge 6 befestigt werden kann, wie in 2 dargestellt.
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In einem dritten Schritt wird der Kolben 2 dann von oben her in den Zylinder 3 geschoben, wie in 3 durch den Pfeil dargestellt, bis sich die Schraubenpfeifen 13 wieder so weit aus den Ausnehmungen 21 heraus bewegt haben, dass die Pleuelschrauben in die Schraubenpfeifen 13 eingeführt und anschließend das große Pleuelauge 7 mittels des Lagerdeckels um ein Pleuellager herum an der Kurbelwelle befestigt werden kann.
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Um die Zylinderwand 17 im Bereich der Ausnehmungen 21 möglichst wenig zu schwächen, bleibt das Pleuel 1 zwischen dem ersten und dem dritten Schritt stets so ausgerichtet, dass seine Längsmittelachse 10 mit der Längsmittelachse des Zylinders 3 zusammenfällt, wodurch die Tiefe der Ausnehmungen 21 in einer zur Längsmittelachse des Zylinders 3 und zur Drehachse der Kurbelwelle senkrechten Richtung minimiert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pleuel
- 2
- Kolben
- 3
- Zylinder
- 4
- Zylinderkurbelgehäuse
- 5
- Pleuelstange
- 6
- kleines Pleuelauge
- 7
- großes Pleuelauge
- 8
- Öffnung kleines Pleuelauge
- 9
- Kolbenbolzen
- 10
- Längsmittelachse Pleuel
- 11
- Trennebene großes Pleuelauge
- 12
- oberer Teil großes Pleuelauge
- 13
- Schraubenpfeifen
- 14
- halbkreisförmige Öffnung
- 15
- Außenwände Schraubenpfeifen
- 16
- Oberfläche Zylinderwand
- 17
- Zylinderwand
- 18
- Umfangsfläche Kolben
- 19
- Deckfläche
- 20
- Kurbelraum
- 21
- Ausnehmungen
