DE112012005725T5

DE112012005725T5 - Pleuelstange für einen Verbrennungsmotor mit harter Basis und weicher Struktur

Info

Publication number: DE112012005725T5
Application number: DE201211005725
Authority: DE
Inventors: Jiang Ming; Hongji SU; Xiaoxun CHEN; Weiguo LI; Hongliang Wu
Original assignee: Dongfeng Commercial Vehicle Co Ltd
Current assignee: Dongfeng Commercial Vehicle Co Ltd
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-10-16
Also published as: CN102758836A; CN102758836B; JP5881862B2; RU2014123645A; JP2015505356A; WO2014012293A8; RU2624135C2; US9121343B2; WO2014012293A1; US20140116373A1

Abstract

Eine Pleuelstange eines Verbrennungsmotors mit einer harten Basis und einer weichen Struktur umfasst einen Pleuelkopf (1) der Pleuelstange und einen Pleuelkörper (2), wobei ein kleines Loch (3) des Pleuelkopfes an der Pleuelstange (1) angeordnet ist. Der Pleuelkopf der Pleuelstange besteht aus einer harten Basis und einer weichen Struktur, das heißt, die Pleuelstange mit dem Pleuelkopf besteht aus Stahl oder einer Legierung mit einer Zugfestigkeit von σb ≥ 700 MPa als hartes Basismaterial, und der Pleuelkopf der Pleuelstange (1) verfügt über eine flexible Struktur, bei der, unter dem Einfluss des durch einen Kolbenbolzen (4) ausgeübten Zylinderdrucks, die elastische Verformung Δ2, die mittels des kleinen Loches des Pleuelkopfes an der Pleuelstange (3) in axialer Richtung erzeugt wird, an die Biegeverformung Δ1 anpassbar ist, die durch den Kolbenbolzen (4) in axialer Richtung erzeugt wird, wodurch besagter Kolbenbolzen (4) mit dem Loch des Pleuelkopfes (3) der Pleuelstange zusammenpasst. Dadurch wird ermöglicht, dass das Loch des Pleuelkopfes der Pleuelstange unter allen Betriebsbedingungen gut mit dem Kolbenbolzen zusammenpasst und das Reibverhalten zwischen dem kleinen Loch des Pleuelkopfes der Pleuelstange und dem Kolbenbolzen vollständig verbessert wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pleuelstange eines Hubkolben-Verbrennungsmotors und insbesondere auf ein buchsenfreies Pleuel eines Verbrennungsmotors mit einer flexiblen Struktur aus hartem Material.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Pleuelstange eines Verbrennungsmotors dient zum Anschluss eines Kolbens an eine Kurbelwelle zur Übertragung der Antriebskraft und Bewegung zwischen diesen. Der Pleuelkopf der Pleuelstange ist mit dem Kolben über einen Kolbenbolzen verbunden und der Pleuelfuß der Pleuelstange ist mit einem Pleuelzapfen mit der Kurbelwelle verbunden, so dass der Explosionsdruck seitens des Kolbens an die Kurbelwelle übertragen wird und die Hubbewegung des Kolbens die Drehbewegung der Kurbelwelle bewirkt. Während des vorstehend beschriebenen Vorgangs werden wechselnde Belastungen wie Kompression, Dehnung und Biegung auf die Pleuelstange ausgeübt. Bei einem Trennkolben-Bolzen erfolgt bei laufender Pleuelstange die Relativbewegung zwischen dem Pleuelkopf der Pleuelstange und der Kolbenstange, wodurch es unter der Wechsellast zu Abrieb am Pleuelkopf und dem Kolbenbolzen kommt. Der Abrieb vergrößert den Spalt zwischen dem Pleuelkopf und dem Kolbenbolzen, welches zu anormalen Geräuschen des Kolbenbolzens, Schäden am Pleuelkopf und dem Kolbenbolzen oder auch zu Stößen auf den Zylinder führt. Um den Abrieb zwischen dem Pleuelkopf und der Kolbenstange zu verringern, wird eine verschleißreduzierende Bimetall-Buchse als Gleitlager in den Pleuelkopf gedrückt. Schmier- oder Ölnuten sind in die Bimetall-Buchse und den Pleuelkopf gefräst bzw. gebohrt, um das zum Schmieren des laufenden Motors gespritzte Öl aufzufangen.
Wenn der Explosionsdruck des Nutzfahrzeugmotors steigt, wird der auf die Buchse des Pleuelkopfes wirkende Oberflächendruck immer größer und es wird sehr schwierig, das Material für das Lager auszuwählen und Motoren mit hohem Explosionsdruck zu entwickeln, wodurch die Produktionskosten steigen.
Bei der Verwendung von Gleitlagern nach dem Stand der Technik besitzt die Basis für die Montage des Gleitlagers eine verfestigte starre Struktur zum Zweck einer zuverlässigen Presspassung bei der Montage des Gleitlagers. Ebenso gilt auch für den Hubkolben-Verbrennungsmotor, dass eine Gleitbuchse mit einer hohen Steifigkeit in ein Mittelloch gedrückt wird, wie in 1 abgebildet. Die Funktionstüchtigkeit und Betriebssicherheit der konventionellen Verbindungsstruktur ist durch den zulässigen spezifischen Druck des Legierungsmaterials des Lagers eingeschränkt, die Position der Schmiernut auf der Reibungsfläche, das Montageverfahren, die Mikrostruktur der Reibungsfläche, sowie Flexur und Verformung des Kolbenbolzens unter Lagerkraft. Da die Buchse sich oft dreht, kann die Ölzufuhr bei Gebrauch leicht blockiert werden, und es kommt aufgrund des fehlenden Öls zu Ablation oder Verzahnen auf der Reibungsfläche der Buchsenlegierung. Daher ist die Fehlfunktion der Buchse am Pleuelkopf der Pleuelstange eine der häufigsten Störungen beim Betrieb des Hubkolben-Verbrennungsmotors.
Zur Lösung der vorstehend genannten Probleme wurde in Patentanmeldung Nr. CN-200480034352.3 eine phosphatierte und buchsenfreie Kolben- und Pleuelkonstruktion mit einem internen Korridor und profiliertem Kolbenbolzen offengelegt. Die Kolben- und Pleuelkonstruktion zielt vor allem auf die Strukturoptimierung des Kolbenbolzens ab und der Bolzen und die Pleuelkonstruktion sind mit einer Phosphorbeschichtung versehen, um die Abriebfestigkeit zwischen der kleinen Öffnung und dem Kolbenbolzen zu erhöhen. Jedoch wurde keine Verbesserung an der Struktur des Pleuelkopfes vorgenommen.
Die Anmelderin hat am 26. Juli 2011 eine chinesische Patentanmeldung Nr. 201120265392.6 eingereicht, mit dem Titel, eine buchsenfreie Pleuelstange mit einem Pleuelkopf für einen Hubkolben-Verbrennungsmotor. Das Mittelloch der buchsenfreien Pleuelstange erhält eine profilierte Kolbenbolzen-Bohrungsstruktur, das heißt, eine Kreuzung zwischen dem Zentrum eines Mittellochs und einer Düse des Lochs wird durch Drehen eines Abschnittes mit einem relativ breiten Spektrum und Anbringen einer Ölnut gebildet, wodurch die Schmiernut und die breite Linie eine Schlaufe, bzw. einen Ring formen. Der profilierte Kolbenbolzen ist eher auf der konventionellen, intensivierten, starren Struktur des Pleuelkopfes basierend ausgeführt, als auf der Optimierung der flexiblen Struktur des Pleuelkopfes basierend. Vom Längsschnitt aus gesehen, ist die untere innere Oberfläche der profilierten Kolbenbolzenbohrung bogenförmig, und die Außenseite des Kolbenbogens geradlinig. Wenn die Biegeverformung unter der Kraft des Kolbenbolzens mit der bogenförmigen unteren inneren Oberfläche der profilierten Kolbenbolzenbohrung übereinstimmt, tritt die Biegeverformung entsprechend an der profilierten Kolbenbolzenbohrung im Einklang mit der Kraft des Kolbenbolzens auf, wodurch die Belastbarkeit mit einem hohen Explosionsdruck erreicht wird. Wenn jedoch die Biegeverformung des Kolbenbolzens unter Druck nicht mit der bogenförmigen unteren inneren Oberfläche der profilierten Kolbenbolzenbohrung übereinstimmt, passt die profilierte Kolbenbolzenbohrung nicht gut mit dem Kolbenbolzen zusammen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um Probleme der Belastungsfähigkeit des Lagermaterials bezüglich höheren Anforderungen wie höherem Explosionsdruck bei zukünftigen Motoren und der Fehlfunktion der Buchse des Pleuelkopfes der Pleuelstange für einen Hubkolben-Verbrennungsmotor zu lösen, ist es ein Ziel der Erfindung, eine Pleuelstange für einen Verbrennungsmotor mit einer flexiblen Struktur aus hartem Material herzustellen. Durch die Erfindung wird das Reibverhalten zwischen dem Mittelloch und dem Kolbenbolzen verbessert, ohne dass eine Buchse in das Mittelloch der Pleuelstange gepresst wird.
Die technische Anordnung der Erfindung ist wie folgt: Eine Pleuelstange von einem Verbrennungsmotor besteht aus einem Pleuelkopf 1 und einem Schaft 2, und der Pleuelkopf 1 enthält ein Mittelloch 3. Der Pleuelkopf 1 der Pleuelstange besitzt eine flexible Struktur aus hartem Material. Bei dem harten Material handelt es sich um Stahl oder eine Legierung mit einer Zugfestigkeit σb größer als oder gleich 700 MPa. Der Pleuelkopf 1 der Pleuelstange passt mit einem Kolbenbolzen 4 zusammen. Die flexible Struktur des Pleuelkopfes 1 ist ausgebildet, um eine elastische Verformung Δ2 des Mittellochs 3 durch Zylinderdruck auf den Kolbenbolzen 4 entlang einer axialen Richtung zu erlauben, wodurch es an eine Biegeverformung Δ1 des Kolbenbolzens 4 entlang der axialen Richtung angepasst wird.
Der Pleuelkopf 1 der flexiblen Struktur besteht aus einem kreisrunden Körper 1.1 und einem flexiblen Träger. Der kreisförmige Körper 1.1 umgibt das Mittelloch 3 und beim Mittelloch 3 handelt es sich um eine komplett kreisrunde Öffnung mit einem konstanten Durchmesser. Der flexible Träger wird aus der Verlängerung zweier ziegelförmiger Stützstrukturen 1.2 gebildet, von zwei Seiten des Mittellochs 3 ausgehend, jeweils entlang der axialen Richtung. Jede der ziegelförmigen Stützstrukturen 1.2 beschreibt weniger als einen Halbkreis und umfasst eine Öffnung; die Öffnung der ziegelförmigen Struktur 1.2 ist zum Pleuelkopf 1 gerichtet. Eine innere Bogenoberfläche der ziegelförmigen Stützstruktur 1.2 ist eine Erweiterung einer inneren Bogenoberfläche des Mittellochs 3.
Vorzugsweise wird die ziegelförmige Stützstruktur 1.2 entlang der axialen Richtung immer dünner, von seinem verlängerten Ursprung bis zu seinem äußeren Ende.
Vorzugsweise liegen die beiden Stirnflächen vom Mittelloch 3 des kreisförmigen Körpers 1.1 parallel zueinander.
Vorzugsweise sind die beiden ziegelförmigen Stützstrukturen 1.2 symmetrisch an beiden Enden vom Mittelloch 3 des kreisförmigen Körpers 1.1 angeordnet, um sich während des Betriebs an die Biegeverformung des Kolbenbolzens entlang der axialen Richtung anzupassen.
Vorzugsweise hat jede der ziegelförmigen Stützstrukturen eine Dicke H2 zwischen 4 und 8 mm.
Vorzugsweise sind die ziegelförmige Stützstruktur 1.2 und der kreisförmige Körper 1.1 durch einen glatten Anschlussbogen mit einem Radius R3 zwischen 10 und 30 mm verbunden.
Vorzugsweise besteht ein Abstand L1 zwischen zwei äußeren Stirnflächen der beiden ziegelförmigen Stützstrukturen mit einer zwischen 1,5- und 2,5-fachen Strecke L2 zwischen beiden Stirnflächen des kreisförmigen Körpers 1.1.
Vorzugsweise ist eine bogenförmige Ölnut 5 entlang der axialen Richtung an der inneren Bogenoberfläche des Mittellochs 3 nahe von Schaft 2 angebracht.
Die Verbesserung der Erfindung besteht darin, dass ein unteres Ende einer belastbaren Oberfläche des Mittellochs in der Pleuelstange mit einer lokalen flexiblen Struktur statt mit der herkömmlichen starren Struktur gefertigt ist. Insbesondere weist der Pleuelkopf der Pleuelstange die flexible Struktur aus einem harten Material auf, das heißt, der Pleuelkopf (1) ist aus Stahl oder einer Legierung mit einer Zugfestigkeit σb von größer als oder gleich 700 MPa; der Pleuelkopf (1) der Pleuelstange passt mit dem Kolbenbolzen (4) zusammen; und die flexible Struktur des Pleuelkopfes ermöglicht die elastische Verformung Δ2 des Mittellochs (3) entlang seiner axialen Richtung, ausgeübt durch Zylinderdruck auf den Kolbenbolzen (4) zur Anpassung an die Biegeverformung Δ1 des Kolbenbolzens (4) entlang der axialen Richtung. Die elastische Verformung und die Biegeverformung sind in 6 abgebildet. Daher treten keine harten Kontaktstellen in Mikroregionen zwischen Reibungsflächen auf, und das Auftreten einer Verzahnung wird während der Reibung verhindert.
Insbesondere weist der Pleuelkopf die spezielle flexible Struktur auf. Der kreisförmige Körper 1.1 umgibt das Mittelloch 3, das ein kreisförmiges Loch mit einem konstanten Durchmesser darstellt, und zwei Seiten des Mittellochs 3 sind mit der ziegelförmigen Stützstruktur 1.2 ausgestattet, wobei die flexible Struktur das korrekte Zusammenpassen des Mittellochs 3 mit dem Kolbenbolzen ermöglicht, sobald das Mittelloch 3 aufgrund des Drucks des Kolbenbolzens verformt ist, oder in unbelastetem Zustand nicht verformt ist, oder der Kolbenbolzen entsprechend der Dauer und Variation des Belastungszustandes verformt ist. Das heißt, die korrekte Übereinstimmung zwischen dem Mittelloch 3 und dem Kolbenbolzen wird unter allen Arbeitsbedingungen erreicht, und das Reibverhalten zwischen dem Mittelloch und dem Kolbenbolzen wird beträchtlich verbessert.
Weiter sind zwei Ölnuten 5 an beide Seiten des Mittellochs gefräst, jeweils durch das Mittelloch 3. Zwei ziegelförmige Stützstrukturen 1.2 befinden sich auf beiden Seiten des Pleuelkopfes, und jede der ziegelförmigen Stützstrukturen 1.2 beträgt weniger als einen Halbkreis und enthält eine Öffnung. Die Anordnung der ziegelförmigen Stützstrukturen 1.2 dient zum Auffangen des Schmieröls, das aus dem Kurbelwellengehäuse des Motors spritzt und zum Einleiten des Schmieröls mittels der Ölnuten 5 auf die Reibungsfläche. Parameter der Ölnut, wie z. B. ein Öffnungswinkel zwischen der senkrechten Mittellinie des Mittellochs und einer Verbindungslinie eines Zentrums der Ölnut 5 und eines Zentrums des Mittellochs, eine Tiefe H3 der Ölnut, und ein Keilwinkel des Schmieröls, können angepasst werden, damit eine effektive Schmierung und Wärmeabgabe erreicht wird und die Haftreibung zwischen der Reibungsfläche verhindert wird.
Es ist nicht erforderlich, eine Buchse in das Mittelloch zu pressen, wodurch ein Blockieren der Ölzufuhr aufgrund der Rotation der Buchse verhindert wird.
Zusammenfassend hat die Pleuelstange des Verbrennungsmotors mit einer flexiblen Struktur aus harten Materialien praktische Bedeutung für die Verbesserung der Betriebssicherheit des Motors, die Vereinfachung der Struktur der Pleuelstange und das Einsparen von Herstellungskosten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bei 1 handelt es sich um ein Strukturdiagramm eines Pleuelkopfes einer herkömmlichen Pleuelstange mit einer Buchse;
bei 2 handelt es sich um einen Querschnitt eines Pleuelkopfes einer Pleuelstange der Erfindung.
bei 3 handelt es sich um die linke Ansicht eines Pleuelkopfes einer Pleuelstange aus 2;
bei 4 handelt es sich um ein Raumbild eines Pleuelkopfes einer Pleuelstange der Erfindung;
bei 5 handelt es sich um eine vergrößerte Ansicht des Teils A aus 4; und
bei 6 handelt es sich um ein Strukturdiagramm, das eine elastische Verformung eines Mittellochs in Übereinstimmung mit der Biegeverformung des Kolbenbolzens zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zur weiteren Darstellung der Erfindung werden untenstehend Experimente mit einem Pleuel von einem Verbrennungsmotor mit einer flexiblen Struktur aus hartem Material, kombiniert mit den Zeichnungen, beschrieben.
Wie in 2, 3, und 4 abgebildet, besteht ein Pleuel eines Verbrennungsmotors aus einer flexiblen Struktur, gefertigt aus hartem Material. Die Pleuelstange besteht aus einem Pleuelkopf 1 und einem Schaft 2. Der Pleuelkopf 1 umfasst ein Mittelloch 3. Der Pleuelkopf 1 der Pleuelstange besitzt eine flexible Struktur aus hartem Material. Der Pleuelkopf 1 wird aus Stahl oder einer Legierung gefertigt, wie z. B. 38MnVS6 und C70S6, mit einer Zugfestigkeit σb größer oder gleich 700 MPa.
Der Pleuelkopf 1 der Pleuelstange passt mit einem Kolbenbolzen 4 zusammen; und die flexible Struktur des Pleuelkopfes 1 ist ausgebildet, um eine elastische Verformung Δ2 des Mittellochs 3 durch Zylinderdruck auf den Kolbenbolzen 4 entlang einer axialen Richtung zu erlauben, wodurch es an eine Biegeverformung Δ1 des Kolbenbolzens 4 entlang der axialen Richtung angepasst wird. Der Pleuelkopf 1 der flexiblen Struktur besteht aus einem kreisrunden Körper 1.1 und einem flexiblen Träger. Der kreisförmige Körper 1.1 umgibt das Mittelloch 3 entlang der axialen Richtung, und das Mittelloch 3 ist eine komplett kreisrunde Öffnung mit einem konstanten Durchmesser. Der flexible Träger wird aus der Verlängerung zweier ziegelförmiger Stützstrukturen 1.2 gebildet, von zwei Seiten des Mittellochs 3 ausgehend, jeweils entlang der axialen Richtung. Jede der ziegelförmigen Stützstrukturen 1.2 ist weniger als halbkreisförmig und umfasst eine Öffnung; die Öffnung der ziegelförmigen Struktur 1.2 ist zum Pleuelkopf 1 gerichtet. Eine innere Bogenoberfläche der ziegelförmigen Stützstruktur 1.2 ist eine Erweiterung einer inneren Bogenoberfläche des Mittellochs 3.
Eine Dicke H2 der ziegelförmigen Struktur 1.2 ist konstant und beträgt zwischen 4 und 8 mm, oder ist variabel, das heißt, die Dicke der ziegelförmigen Struktur 1.2 wird zunehmend dünner entlang der axialen Richtung von einem verlängerten Ursprung zu ihrem äußeren Ende hin. Die ziegelförmige Struktur 1.2 und der kreisförmige Körper 1.1 sind durch einen glatten Anschlussbogen mit einem Radius R3 zwischen 10 und 30 mm verbunden. Ein Abstand L1 zwischen zwei äußeren Stirnflächen der beiden ziegelförmigen Stützstrukturen beträgt zwischen 1,5 und 2,5 mal die Strecke L2 zwischen zwei Außenflächen des kreisförmigen Körpers 1.1. In diesem Beispiel wird die ziegelförmige Stützstruktur 1.2 entlang der axialen Richtung immer dünner, von ihrem verlängerten Ursprung bis zu ihrem äußeren Ende hin.
Zwei bogenförmige Nuten 5 sind entlang der axialen Richtung auf beiden Seiten der inneren Bogenoberfläche des Mittellochs 3 in der Nähe des Schafts 2 angebracht; und jede der bogenförmige Nuten 5 weist einen Durchmesser ΦD2 zwischen 10 und 30 mm sowie eine Tiefe H3 zwischen 0,1 und 0,3 mm auf.
Die Pleuelstange besitzt eine lokale flexible Struktur als Ersatz für die starre Struktur des unteren Pleuelkopfes im konventionellen Hubkolben-Verbrennungsmotor. Insbesondere werden Parameter der Erfindung angepasst, um die Steifigkeit der Verbindung zwischen dem Schaft und dem Pleuelkopf der Pleuelstange einzustellen, wodurch sie wesentlich flexibler als die herkömmlichen Pleuelstangen wird und um den Zweck der flexiblen Struktur zu erfüllen, und um zu ermöglichen, dass die elastische Verformung Δ2 des Mittellochs 3 entlang seiner axialen Richtung, ausgeübt durch Zylinderdruck auf den Kolbenbolzen 4, sich an die Biegeverformung Δ1 des Kolbenbolzens 4 entlang der axialen Richtung anpassen kann. Auf diese Weise werden harte Kontaktstellen auf Reibungsflächen und das Auftreten von Verzahnung vermieden. Einstellbare Parameter umfassen: L1, L2, R1, R2, R3 und H2, wobei L1 für den Abstand zwischen den beiden äußeren Stirnflächen der beiden ziegelförmigen Stützstrukturen steht, L2 den Abstand zwischen zwei Stirnflächen der kreisförmigen Körper 1.1 repräsentiert, R1 einen Radius von einem Übergangsbogen zwischen einer Verstärkung des Schafts 2 und der ziegelförmigen Stützstruktur darstellt, R2 für einen Radius eines Übergangsbogens zwischen dem Schaftkörper und der ziegelförmigen Struktur steht, R3 einen Übergangsbogen zwischen den ziegelförmigen Stützstrukturen und dem kreisförmigen Körper 1.1 darstellt und H2 für die Dicke der ziegelförmigen Stützstrukturen steht.
Wie in 4 gezeigt, sind die zwei Ölnuten 5 jeweils durch das Mittelloch 3 in beide Seiten des Mittellochs gefräst. Die zwei ziegelförmigen Stützstrukturen 1.2 befinden sich auf beiden Seiten des Pleuelkopfes, und jede der ziegelförmigen Stützstrukturen 1.2 beschreibt weniger als einen Halbkreis und enthält eine Öffnung. Die Anordnung der ziegelförmigen Stützstrukturen 1.2 dient zum Auffangen des Schmieröls, das aus dem Kurbelwellengehäuse des Motors spritzt und zum Einleiten des Schmieröls mittels der Ölnuten 5 auf die Reibungsfläche. Parameter der Ölnut, wie z. B. ein Öffnungswinkel α zwischen der senkrechten Mittellinie des Mittellochs und einer Verbindungslinie eines Zentrums der Ölnut 5 und eines Zentrums des Mittellochs, eine Tiefe H3 der Ölnut, und ein Keilwinkel des Schmieröls, können angepasst werden, damit eine effektive Schmierung und Wärmeabgabe erreicht wird, und die Haftreibung zwischen der Reibungsfläche verhindert wird.
In diesem Beispiel weist die Pleuelstange des Verbrennungsmotors auf der Basis des harten Materials und der flexiblen Struktur die folgenden Parameter auf: L1 = 44 mm, L2 = 23 mm, R1 = 8 mm, R2 = 15 mm, R3 = 20 mm, H1 = 13,65 mm, H2 = 5,9 mm, H3 = 0,15 mm, ΦD1 = 44 mm, ΦD2 = 25 mm, und α = 50°. ΦD1 ist ein Durchmesser des Mittellochs der Pleuelstange. Der Pleuelkopf der Pleuelstange verformt sich beim Zusammenwirken mit dem Kolbenbolzen, wodurch das Auftreten von Verzahnung verhindert wird. Das Pleuel hat eine Reihe von Motorprüfungen durchlaufen. Nach 1000 Std. Stabilitätsprüfung des Motors tritt kein übermäßiger Abrieb im Mittelloch auf, und eine maximale Menge Abrieb beträgt in radialer Richtung des Mittellochs nach dem Test 0,005 mm, und es findet keine Verformung entlang der axialen Richtung des Mittellochs statt.
Obwohl spezielle Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, wird für Sachkundige offensichtlich sein, dass die Anbringung anderer flexibler Strukturen am Pleuelkopf 1 der Pleuelstange möglich ist, wodurch die elastische Verformung Δ2 des Mittellochs 3 entlang der axialen Richtung geschieht, erzeugt durch den über den Kolbenbolzen 4 ausgeübten Zylinderdruck, zum Anpassen an die Biegeverformung Δ1 des Kolbenbolzens 4 entlang der axialen Richtung. Daher fallen diese Änderungen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, der in den Ansprüchen beschränkt wird.

Claims

Pleuelstange eines Verbrennungsmotors, mit einem Pleuelkopf (1) und einem Schaft (2), wobei der Pleuelkopf (1) ein Mittelloch (3) umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass der Pleuelkopf (1) der Pleuelstange eine flexible Struktur aus hartem Material aufweist; das harte Material ein Stahl oder eine Legierung ist, dessen/deren Zugfestigkeit σb größer als oder gleich 700 MPa ist; der Pleuelkopf (1) der Pleuelstange mit einem Kolbenbolzen (4) zusammenpasst; und die flexible Struktur des Pleuelkopfes (1) ausgebildet ist, um eine elastische Verformung Δ2 des Mittellochs (3) durch Zylinderdruck auf den Kolbenbolzen (4) entlang einer axialen Richtung zu erlauben, um sich an eine Biegeverformung Δ1 des Kolbenbolzens (4) entlang der axialen Richtung anzupassen.
Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pleuelkopf (1) einen kreisrunden Körper (1.1) und einen flexiblen Träger umfasst; der kreisförmige Körper (1.1) das Mittelloch (3) umgibt, und es sich beim Mittelloch (3) um eine vollständig kreisrunde Öffnung mit einem konstanten Durchmesser handelt; der flexible Träger durch eine Verlängerung zweier ziegelförmiger Stützstrukturen (1.2) gebildet ist, ausgehend von zwei Seiten des Mittellochs (3), jeweils entlang dessen axialer Richtung; jede der ziegelförmigen Stützstrukturen (1.2) weniger als einen Halbkreis beschreibt und eine Öffnung umfasst; die Öffnung der ziegelförmigen Stützstruktur (1.2) zum Pleuelkopf (1) zeigt; und es sich bei einer inneren Bogenoberfläche der ziegelförmigen Stützstruktur (1.2) um eine Erweiterung einer inneren Bogenoberfläche des Mittellochs (3) handelt.
Pleuelstange nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ziegelförmige Stützstruktur (1.2) entlang der axialen Richtung immer dünner wird, von ihrem verlängerten Ursprung bis zu ihrem äußeren Ende hin.
Pleuelstange nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Außenflächen vom Mittelloch (3) des kreisförmigen Körpers (1.1) parallel zueinander stehen.
Pleuelstange nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ziegelförmigen Stützstrukturen (1.2) symmetrisch an den beiden Seiten des Mittellochs (3) des kreisförmigen Körpers (1.1) angeordnet sind.
Pleuelstange nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ziegelförmige Stützstruktur eine Dicke H2 zwischen 4 und 8 mm aufweist.
Pleuelstange nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ziegelförmige Stützstruktur (1.2) und der kreisförmige Körper (1.1) durch einen glatten Anschlussbogen mit einem Radius R3 zwischen 10 und 30 mm verbunden sind.
Pleuelstange nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand L1 zwischen zwei äußeren Stirnflächen der beiden ziegelförmigen Stützstrukturen das zwischen 1,5- und 2,5-fache eines Abstands L2 zwischen zwei Stirnflächen des kreisförmigen Körpers (1.1) beträgt.
Pleuelstange nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine bogenförmige Ölnut (5) entlang der axialen Richtung an der inneren Bogenoberfläche des Mittellochs (3) nahe dem Schaft (2) angebracht ist; und die bogenförmige Nut (5) einen Durchmesser ΦD2 von zwischen 10 und 30 mm und eine Tiefe H3 von zwischen 0,1 und 0,3 mm aufweist.
Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass der Pleuelkopf (1) der Pleuelstange aus dem harten Material 38MnVS6 oder C70S6 gefertigt ist.