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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft allgemein eine Pleuelstange für einen Verbrennungsmotor.
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HINTERGRUND
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Eine Pleuelstange umfasst eine Stange mit einem großen Ende und eine Kappe, die an dem großen Ende der Stange angebracht ist. Das große Ende der Stange und die Kappe wirken zusammen, um eine Kurbelwellenbohrung zu definieren, die sich entlang einer Kurbelachse erstreckt. Ein Stangenzapfen einer Kurbelwelle erstreckt sich durch die Kurbelwellenbohrung der Pleuelstange hindurch. Seitenflächen der Pleuelstange definieren eine Anlauffläche zum Eingreifen entweder mit einer anderen Anlauffläche einer benachbarten Pleuelstange oder einer benachbarten Schulter des Stangenzapfens.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist eine Pleuelstange für einen Verbrennungsmotor, einen Kompressor oder eine andere ähnliche Vorrichtung vorgesehen. Die Pleuelstange umfasst eine Stange mit einem großen Ende und eine Kappe, die an dem großen Ende der Stange angebracht ist. Das große Ende der Stange und die Kappe wirken zusammen, um eine erste Seitenfläche und eine zweite Seitenfläche zu definieren, die einander entgegengesetzt angeordnet sind. Das große Ende der Stange und die Kappe definieren ferner eine Kurbelwellenbohrung, die sich entlang einer Kurbelachse zwischen der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche erstreckt. Eine Anlauffläche ist durch zumindest eine von der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche definiert und ist auf einer Anlaufebene angeordnet. Die Anlauffläche umfasst eine Vielzahl von zurückgesetzten Bereichen und eine Vielzahl von flachen Bereichen, die entlang einer Anlaufebene der Anlauffläche ausgerichtet sind. Jeder der zurückgesetzten Bereiche umfasst einen zentralen Abschnitt, der sich nach innen von der Anlaufebene der Anlauffläche weg erstreckt. Jedes benachbarte Paar von zurückgesetzten Bereichen ist durch einen der Vielzahl von flachen Bereichen getrennt. Jeder der zurückgesetzten Bereiche umfasst eine erste Rampe, die sich zwischen einem benachbarten flachen Bereich und seinem jeweiligen zentralen Abschnitt erstreckt, und eine zweite Rampe, die sich zwischen einem benachbarten flachen Bereich und seinem jeweiligen zentralen Abschnitt erstreckt. Die zweite Rampe ist der ersten Rampe über den zentralen Abschnitt eines jeden jeweiligen zurückgesetzten Bereiches hinweg entgegengesetzt angeordnet.
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Es ist auch eine Vorrichtung vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst eine Kurbelwelle mit einem Stangenzapfen, der sich entlang einer Kurbelachse und konzentrisch um diese herum erstreckt. Eine Schulter ist an einem axialen Ende des Stangenzapfens angeordnet und erstreckt sich radial nach außen von dem Stangenzapfen weg bezüglich der Kurbelachse. Eine Pleuelstange ist mit der Kurbelwelle gekoppelt. Die Pleuelstange umfasst eine Stange mit einem großen Ende und eine Kappe, die an dem großen Ende der Stange angebracht ist. Das große Ende der Stange und die Kappe wirken zusammen, um eine erste Seitenfläche und eine zweite Seitenfläche zu definieren, die einander entgegengesetzt angeordnet sind. Eine Kurbelwellenbohrung erstreckt sich entlang und konzentrisch mit der Kurbelachse zwischen der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche. Die Kurbelwelle verläuft durch die Kurbelwellenbohrung hindurch. Eine Anlauffläche ist durch eine von der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche definiert und ist gegen die Schulter der Kurbelwelle angeordnet. Die Anlauffläche umfasst eine Vielzahl von zurückgesetzten Bereichen und eine Vielzahl von flachen Bereichen, die entlang einer Anlaufebene der Anlauffläche ausgerichtet sind. Jeder der zurückgesetzten Bereiche umfasst einen zentralen Abschnitt, der sich nach innen von der Anlaufebene der Anlauffläche weg erstreckt. Jedes benachbarte Paar von zurückgesetzten Bereichen ist durch einen der Vielzahl von flachen Bereichen getrennt. Jeder der zurückgesetzten Bereiche umfasst eine erste Rampe, die sich zwischen einem benachbarten flachen Bereich und seinem jeweiligen zentralen Abschnitt erstreckt, und eine zweite Rampe, die sich zwischen einem benachbarten und einem flachen Bereich und seinem jeweiligen zentralen Abschnitt erstreckt. Die zweite Rampe ist der ersten Rampe über den zentralen Abschnitt eines jeden jeweiligen zurückgesetzten Bereiches hinweg entgegengesetzt angeordnet.
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Demzufolge erhöhen die zurückgesetzten Bereiche der Anlauffläche auf der Pleuelstange die Lagerbelastungskapazität der Pleuelstange und die Ölfilmdicke zwischen der Anlauffläche und der Schulter der Kurbelwelle oder zwischen benachbarten Pleuelstangen.
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Die oben stehenden Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten, die Erfindung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres verständlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Draufsicht einer Pleuelstange.
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2 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Kurbelachse, die eine Kurbelwelle und zwei Pleuelstangen eines Verbrennungsmotors zeigt.
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3 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht, die eine Anlauffläche der Pleuelstange zeigt.
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4 ist eine schematische Draufsicht einer alternativen Ausführungsform der Pleuelstange.
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5 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht, die eine Anlauffläche der alternativen Ausführungsform der Pleuelstange zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Fachleute auf dem technischen Gebiet werden erkennen, dass Ausdrücke wie „oberhalb”, „unterhalb”, „nach oben”, „nach unten”, „oberer” „unterer” etc. beschreibend für die Figuren verwendet werden und keine Einschränkungen des Schutzumfanges der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, darstellen. Des Weiteren kann die Erfindung hierin im Hinblick auf funktionelle und/oder Logikblockkomponenten und/oder verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es sollte einzusehen sein, dass solche Blockkomponenten, durch jede beliebige Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmwarekomponenten realisiert sein können, die ausgestaltet sind, um die angegebenen Funktionen auszuführen.
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Bezug nehmend auf die Figuren, in denen gleiche Bezugsziffern in den verschiedenen Ansichten durchweg gleiche Teile bezeichnen, ist eine Pleuelstange allgemein bei 20 in 1 gezeigt. Die Pleuelstange 20 ist für einen Verbrennungsmotor, einen Kompressor oder eine andere ähnliche Vorrichtung. Die Pleuelstange 20 verbindet einen Kolben (nicht gezeigt) mit einer Kurbelwelle 22.
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Bezug nehmend auf 2 ist die Kurbelwelle 22 mit einer ersten Pleuelstange 20A und einer zweiten Pleuelstange 20B gezeigt, die an der Kurbelwelle 22 benachbart zueinander angebracht sind. Die Kurbelwelle 22 umfasst einen Stangenzapfen 24, der sich entlang einer Kurbelachse 26 erstreckt und um diese herum konzentrisch ist. Ein erstes Lager 28 ist zwischen der ersten Pleuelstange 20A und dem Stangenzapfen 24 angeordnet, und ein zweites Lager 30 ist zwischen der zweiten Pleuelstange 20B und dem Stangenzapfen 24 angeordnet. Die Kurbelwelle 22 umfasst eine Schulter, die an einem axialen Ende des Stangenzapfens 24 angeordnet ist. Wie in 2 gezeigt, umfasst die Kurbelwelle 22 eine erste Schulter 32 und eine zweite Schulter 34, die axial voneinander entlang der Kurbelachse 26 an entgegengesetzten axialen Enden des Stangenzapfens 24 beabstandet sind. Jede von der ersten Schulter 32 und der zweiten Schulter 34 erstreckt sich radial nach außen und von dem Stangenzapfen 24 weg bezüglich der Kurbelachse 26.
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Die erste Pleuelstange 20A und die zweite Pleuelstange 20B sind bevorzugt identisch. Demzufolge sollte einzusehen sein, dass, während sich die nachfolgende Beschreibung der Pleuelstange 20 nur auf eine einzige Pleuelstange bezieht, die schriftliche Beschreibung sich sowohl auf die erste Pleuelstange 20A als auch auf die zweite Pleuelstange 20B bezieht.
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Bezug nehmend auf 1 umfasst die Pleuelstange 20 eine Stange 36 mit einem großen Ende 38 und einem kleinen Ende (nicht gezeigt). Das kleine Ende ist zum Anbringen an den Kolben ausgestaltet. Das große Ende 38 ist zum Anbringen an der Kurbelwelle 22 ausgestaltet. Die Stange 36 erstreckt sich entlang einer zentralen Stangenachse 42. Die Kurbelachse 26 steht rechtwinklig zu der zentralen Stangenachse 42 und schneidet diese.
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Eine Kappe 44 ist an dem großen Ende 38 der Stange 36 angebracht. Wie auf dem technischen Gebiet bekannt, ist die Kappe 44 an das große Ende 38 der Stange 36 geschraubt, um den Stangenzapfen 24 der Kurbelwelle 22 zwischen dem großen Ende 38 der Stange und der Kappe 44 zu umschließen. Bezug nehmend auch auf 2 wirken das große Ende 38 der Stange 36 und die Kappe 44 zusammen, um eine erste Seitenfläche 46 und eine zweite Seitenfläche 48 zu definieren. Die erste Seitenfläche 46 und die zweite Seitenfläche 48 sind entgegengesetzt zueinander angeordnet und sind im Wesentlichen rechtwinklig zu der Kurbelachse 26 eingerichtet. Das große Ende 38 der Stange 36 und die Kappe 44 wirken ferner zusammen, um eine Kurbelwellenbohrung 50 zu definieren, die sich entlang der Kurbelachse 26 zwischen der ersten Seitenfläche 46 und der zweiten Seitenfläche 48 erstreckt. Der Stangenzapfen 24 der Kurbelwelle 22 ist zwischen dem großen Ende 38 der Stange 36 und der Kappe 44 innerhalb der Kurbelwellenbohrung 50 angeordnet. Die Kappe 44 und die Stange 36 stehen entlang einer ersten Teilungslinienverbindung 52 und einer zweiten Teilungslinienverbindung 54, welche auf entgegengesetzten Seiten der Kurbelwellenbohrung 50 angeordnet sind, miteinander in Kontakt.
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Eine Anlauffläche 56 ist durch zumindest eine von der ersten Seitenfläche 46 oder der zweiten Seitenfläche 48 definiert. Die Anlauffläche 56 ist auf einer Anlaufebene 58 angeordnet, die rechtwinklig zu der Kurbelachse 26 steht. Bevorzugt und wie in 2 gezeigt, definiert die erste Seitenfläche 46 eine erste Anlauffläche 56A, und die zweite Seitenfläche 48 definiert eine zweite Anlauffläche 56B. Die erste Seitenfläche 46 jeder von der ersten Pleuelstange 20A und der zweiten Pleuelstange 20B definiert die erste Anlauffläche 56A, die gegen die erste Schulter 32 bzw. die zweite Schulter 34 angeordnet ist. Die zweite Seitenfläche 48 jeder von der ersten Pleuelstange 20A und der zweiten Pleuelstange 20B definiert eine zweite Anlauffläche 56B, die gegeneinander angeordnet sind.
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Die erste Anlauffläche 56A und die zweite Anlauffläche 56B sind im Wesentlichen identisch. Demzufolge sollte einzusehen sein, dass, während sich die nachfolgende Beschreibung der Anlauffläche nur auf eine einzige Anlauffläche 56 bezieht, die schriftliche Beschreibung sich sowohl auf die erste Anlauffläche 56A als auch auf die zweite Anlauffläche 56B bezieht.
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Bezug nehmend auf die 1 und 3 umfasst die Anlauffläche 56 zumindest einen zurückgesetzten Bereich 60 und zumindest einen flachen Bereich 62, die entlang der Anlaufebene 58 ausgerichtet sind. Der zurückgesetzte Bereich 60 erstreckt sich nach innen von der Anlaufebene 58 der Anlauffläche 56 weg. Bevorzugt umfasst der zumindest eine zurückgesetzte Bereich 60 eine Vielzahl von zurückgesetzten Bereichen 60 und umfasst der zumindest eine flache Bereich 62 eine Vielzahl von flachen Bereichen 62. Jedes benachbarte Paar von zurückgesetzten Bereichen 60 ist durch einen der flachen Bereiche 62 getrennt. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Anlauffläche 56 zehn zurückgesetzte Bereiche 60 und zehn flache Bereiche 62, die in Umfangsrichtung in einer abwechselnden Beziehung um die Kurbelachse 26 herum angeordnet sind. Es sollte jedoch einzusehen sein, dass die Anlauffläche 56 anders als die in 1 gezeigte exemplarische Ausführungsform ausgestaltet sein kann und mehr oder weniger als die zehn zurückgesetzten Bereiche 60 und die zehn flachen Bereiche 62, die hierin gezeigt und beschrieben sind, umfassen kann.
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Bezug nehmend auch auf 3 umfasst jeder der zurückgesetzten Bereiche 60 einen zentralen Bereich, der sich nach innen von der Anlaufebene der Anlauffläche weg erstreckt. Wie in den 1 und 3 gezeigt, definiert der zentrale Bereich eine Nut 64, die sich radial nach außen von der Kurbelachse 26 erstreckt, und sich vollständig über die Anlauffläche 56 hinweg in einer radialen Richtung bezüglich der Kurbelachse 26 erstreckt. Wenn auf die 1 bis 3 Bezug genommen wird, wird der zentrale Bereich als die Nut 64 bezeichnet. Wie in 3 gezeigt, definiert die Nut 64 eines jeden der zurückgesetzten Bereiche 60 einen maximalen Abstand 66 von der Anlaufebene 58, der zwischen dem Bereich von 30 Mikrometer bis 1400 Mikrometer liegt. Wie am besten in 3 gezeigt, umfasst jeder der zurückgesetzten Bereiche 60 eine erste Rampe 68, die sich zwischen einem benachbarten flachen Bereich 62 und der Nut 64 erstreckt, und eine zweite Rampe 70, die sich zwischen einem anderen benachbarten flachen Bereich 62 und der Nut 64 erstreckt. Die zweite Rampe 70 ist der ersten Rampe 68 über die Nut 64 hinweg entgegengesetzt angeordnet. Die erste Rampe 68 definiert einen ersten Winkel 72 bezüglich der Anlaufebene 58, der zwischen dem Bereich von 0,1° und 5,0° liegt. Die zweite Rampe 70 definiert einen zweiten Winkel 74 bezüglich der Anlaufebene 58, der zwischen dem Bereich von 0,1° und 5,0° liegt. Wie in 3 gezeigt, kann der erste Winkel 72 gleich dem zweiten Winkel 74 sein. Es sollte jedoch einzusehen sein, dass der erste Winkel 72 und der zweite Winkel 74 verschieden sein können, d. h. der erste Winkel 72 dem zweiten Winkel 74 nicht gleich sein kann.
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Wie oben angemerkt und in 1 gezeigt, umfasst die exemplarische Ausführungsform der Anlauffläche 56 zehn zurückgesetzte Bereiche 60 und zehn flache Bereiche 62, die in einer abwechselnden Beziehung in Umfangsrichtung um die Kurbelachse 26 herum beabstandet sind. Bezug nehmend auf 1 umfasst die Anlauffläche 56 einen ersten der Vielzahl von flachen Bereichen 62, allgemein bei 76 bezeichnet, der an der ersten Teilungslinienverbindung 52 angeordnet ist, sodass die Kappe 44 und die Stange 36 jeweils einen Abschnitt des ersten flachen Bereiches 62 definieren. Die Anlauffläche 56 umfasst einen zweiten der Vielzahl von flachen Bereichen 62, allgemein bei 78 bezeichnet, der an der zweiten Teilungslinienverbindung 54 angeordnet ist, sodass die Kappe 44 und die Stange 36 jeweils einen Abschnitt des zweiten flachen Bereiches 78 definieren. Alle benachbarten Paare von Nuten 64 mit Ausnahme des benachbarten Paares von Nuten 64, welches auf entgegengesetzten Seiten des ersten flachen Bereiches 76 angeordnet ist, und des benachbarten Paares von Nuten 64, welches auf entgegengesetzten Seiten des zweiten flachen Bereiches 78 angeordnet ist, definieren einen Winkel um die Kurbelachse 26 herum, allgemein durch die Bezugsziffer 80 bezeichnet, der vierunddreißig Grad (34°) beträgt. Die Nuten 64 der zurückgesetzten Bereiche 60, welche benachbart zu dem ersten flachen Bereich 76 angeordnet sind, definieren einen Winkel um die Kurbelachse 26 herum, allgemein durch die Bezugsziffer 82 bezeichnet, der vierundvierzig Grad (44°) beträgt. In ähnlicher Weise definieren die Nuten 64 der zurückgesetzten Bereiche 60, welche benachbart zu dem zweiten flachen Bereich 78 angeordnet sind, einen Winkel um die Kurbelachse 26 herum, allgemein durch die Bezugsziffer 84 bezeichnet, der vierundvierzig Grad (44°) beträgt. Allerdings sollte einzusehen sein, dass in einer alternativen Ausführungsform, die in den Figuren nicht gezeigt ist, alle benachbarten Paare von Nuten 64 gleich voneinander um die Kurbelachse 26 herum beabstandet sein können, wobei jedes benachbarte Paar von Nuten 64 durch einen gleichen Winkel um die Kurbelachse 26 getrennt ist.
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Eine alternative Ausführungsform der Pleuelstange ist allgemein bei 90 in den 4 und 5 gezeigt. In den 4 und 5 sind ähnliche Merkmale, die den in den 1 bis 3 gezeigten Merkmalen der Pleuelstange 20 gleich sind, mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, welche in den 1 bis 3 verwendet werden. Beispielsweise wird auf die Kurbelachse in der Ausführungsform der Pleuelstange 20, die in den 1 bis 3 gezeigt ist, und der alternativen Ausführungsform der Pleuelstange 90, die in den 4 und 5 gezeigt ist, mit der Bezugsziffer 26 Bezug genommen.
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Die alternative Ausführungsform der Pleuelstange 90 ist mit der Pleuelstange 20 mit der Ausnahme des zentralen Abschnitts der zurückgesetzten Bereiche 60 identisch. Bezug nehmend auf die 4 und 5 ist der zentrale Bereich gebildet, um eine pseudo-sphärische Vertiefung 92 zu definieren, die sich radial nach außen von der Kurbelachse 26 erstreckt, sich aber nicht vollständig in einer radialen Richtung bezüglich der Kurbelachse 26 über die Anlauffläche 56 hinweg erstreckt. Wenn auf die 4 und 5 Bezug genommen wird, wird der zentrale Bereich als die pseudo-sphärische Vertiefung 92 bezeichnet. Die pseudo-sphärische Vertiefung 92 umfasst eine innere radiale Kante 94, die benachbart zu der Kurbelwellenbohrung 50 angeordnet ist und nach innen von der Anlauffläche 56 beabstandet ist. Die pseudo-sphärische Vertiefung 92 umfasst ferner eine äußere radiale Kante 96, die sich nach außen zu der Anlauffläche 56 verjüngt, um mit der ersten Rampe 68 und der zweiten Rampe 70 zusammenzutreffen, um eine untere Kante der ersten Rampe 68 und der zweiten Rampe 70 zu bilden. Da sich die pseudo-sphärische Vertiefung 92 nicht vollständig über die Anlauffläche 56 hinweg erstreckt, treffen sich die erste Rampe 68 und die zweite Rampe 70, um eine Brücke 98 zu bilden, die radial benachbart zu der pseudo-sphärischen Vertiefung 92 angeordnet sind.
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Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren stützen und beschreiben die Erfindung, aber der Schutzumfang der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Arten und andere Ausführungsformen, um die beanspruchte Erfindung auszuführen, im Detail beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen, um die in den beigefügten Ansprüchen definierte Erfindung praktisch anzuwenden.
