DE1185011B

DE1185011B - Connecting rod for high-speed internal combustion engines

Info

Publication number: DE1185011B
Application number: DED17584A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wolf-Dieter Bensinger; Martin Fritz
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1954-04-17
Filing date: 1954-04-17
Publication date: 1965-01-07

Description

Pleuelstange für schnellaufende Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine für einen schnellaufenden Kurbeltrieb bestimmte Pleuelstange mit I-förmigem Schaftquerschnitt und zweiteiligem Pleuelkopf. Sie ist ausdrücklich auf die Verwendung bei Brennkraftmaschinen beschränkt; es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, durch die Kombination bestimmter Gestaltungsmerkmale der Pleuelstange zu einer gewichtsarmen, aber dennoch biegesteifen Ausführung zu gelangen.Connecting rod for high-speed internal combustion engines The invention refers to a connecting rod intended for a high-speed crank drive with I-shaped shaft cross-section and two-part connecting rod head. It is explicit limited to use in internal combustion engines; it is her job based on the combination of certain design features of the connecting rod to arrive at a low-weight, but still rigid design.

Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäß zwei Merkmale vorgesehen, erstens, daß die bis in den Bereich der Pleuelschrauben verlängerten seitlichen Rippen (T-Bestandteile des I-Steges) des Schaftes in der Nähe der Seitenflächen des Kopfes im Abstand von der Trennfuge des Kopfes enden. Zweitens sind die Auflageflächen an der Trennfuge durch flanschartige, sich im wesentlichen parallel zur Pleuellagerachse erstreckende Rippen vergrößert.For this purpose, two features are provided according to the invention, firstly, that the lateral ribs (T-components of the I-bar) of the shaft near the side surfaces of the head at a distance of the parting line of the head. Second are the bearing surfaces at the parting line by flange-like, extending essentially parallel to the connecting rod bearing axis Ribs enlarged.

Die Erfindung besteht nicht in den genannten Einzelmerkmalen als solchen, wohl aber in deren vereinigter Verwirklichung bei einer Pleuelstange der genannten Art.The invention does not consist in the individual features mentioned as such, but probably in their combined implementation in a connecting rod of the aforementioned Art.

Eine eingehende Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Maßregeln geschieht an Hand: der Zeichnung. Hierbei zeigt F i g. 1 eine Pleuelstange bekannter Art, wie sie durch die Erfindung verbessert werden soll, _ F i g. 2 die erfindungsgemäße Ausführung der Pleuelstange in Seitenansicht und F i g. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der F i g. 2. Die Pleuelstange ist zweiteilig aus einem Hauptteil 10 und einem Lagerdeckel 11 zusammengesetzt. Der Hauptteil umfaßt das obere geschlossene Kolbenbolzenauge 12, den Schaft 18, welcher I-förmigen Querschnitt hat, wobei der Mittelsteg des Querschnittes senkrecht zu den Achsen der Pleuelköpfe oder Pleuelaugen steht. Der Pleuelschaft 18 geht in stetiger Rundung in die seitlichen Gabelarme 14 des unteren, die Öffnung 15 für den Kurbelzapfen der Kurbelwelle umschließenden, gabelartigen Pleuelkopfes 16 der Pleuelstange über, so daß die Gabelarme vom Schaft bis zur Trennfuge 17 eine im wesentlichen gleichmäßige radiale Höhe aufweisen.A detailed explanation of the mode of operation of the invention Measures are taken by hand: the drawing. Here, FIG. 1 a connecting rod known type, as it is to be improved by the invention, _ F i g. 2 the embodiment of the connecting rod according to the invention in side view and FIG. 3 one Section along line 3-3 of FIG. 2. The connecting rod is in two parts from a main part 10 and a bearing cover 11 assembled. The main part includes the upper closed Piston pin boss 12, the shaft 18, which has an I-shaped cross section, the Central web of the cross-section perpendicular to the axes of the connecting rod heads or connecting rod eyes stands. The connecting rod shaft 18 is continuously rounded into the lateral fork arms 14 of the lower, the opening 15 for the crank pin of the crankshaft enclosing, fork-like connecting rod head 16 of the connecting rod over, so that the fork arms from the shaft have a substantially uniform radial height up to the parting line 17.

Der Hauptunterschied des neuen Pleuels, verglichen mit der bekannten Konstruktion nach Fig. 1, besteht darin, daß der Hohlraum 13 (F i g. 1) nicht nach unten geschlossen ausgeführt ist, sondern, wie aus F i g. 2 deutlich ersichtlich, nach rechts und links unten auf die volle Breite des Pleuelkopfes ausläuft. Mit anderen Worten: Das T-Profil der seitlichen Rippen 4 des Schaftes (F i g. 1) erscheint auch noch in den beiden Gabelarmen des Pleuelkopfes, so daß beispielsweise .auch noch in demjenigen Bereich, welcher in F i g. 1 mit y-y bezeichnet ist, im Querschnitt ein T-Profil vorhanden ist. .The main difference of the new connecting rod compared to the known one Construction according to FIG. 1, consists in that the cavity 13 (FIG. 1) does not follow is executed closed at the bottom, but, as shown in FIG. 2 clearly visible, runs down to the right and left to the full width of the connecting rod head. With In other words: the T-profile of the lateral ribs 4 of the shaft (FIG. 1) appears also in the two fork arms of the connecting rod head, so that for example .auch still in that area which is shown in FIG. 1 is denoted by y-y, in cross section a T-profile is available. .

Gegenüber der bekannten hat die erfindungsgemäße Konstruktion den Vorteil, daß weniger Material benötigt wird, was -abgesehen von der dadurch bedingten Verbilligung - eine Gewichtsminderung bedeutet; die bei den bewegten Massen des Triebwerkes einer Brennkraftmaschine einen wichtigen Faktor darstellt. Dennoch ist der Querschnitt im Gebiet y-y, der durch das Biegungsmoment, welches durch die Längskräfte in Pleuelschaft und Schraubenbolzen gebildet wird, beansprucht wird, infolge des T-Profiles äußerst biegungssteif. Hingegen findet in den Gabelarmen keine unnötige Materialanhäufung statt, was auch für ein einwandfreies Fließen des Materials beim Gesenkschmieden vorteilhaft ist.Compared to the known, the construction according to the invention has the Advantage that less material is required, which - apart from the resulting Cheaper - means a reduction in weight; those with the moving masses of the Engine of an internal combustion engine is an important factor. Still is the cross section in the area y-y caused by the bending moment caused by the longitudinal forces is formed in connecting rods and bolts, is claimed as a result of T-profiles extremely rigid. On the other hand, there is no unnecessary one in the fork arms Material accumulation takes place, which also ensures a perfect flow of the material when Drop forging is advantageous.

Die Flanschrippen 23, 24 an der Trennfuge 17 des großen Pleuelkopfes haben die folgende Aufgabe. Infolge des erforderlichen starken Anzuges der Pleuelschrauben und des Gegendruckes der Lagerschalen (Moment M in F i g. 2) hat z. B. die schaftseitige Trennfugenfläche die Tendenz zu einer Durchbiegung im Sinne der gestrichelten Linie a. Eine solche Durchbiegung kann im zusammengebauten Zustande allerdings nur in dem Maße erfolgen, wie das Material der beiden aufeinandergepreßten Teile in sich nachgibt. Immerhin hat sich in der Praxis gezeigt, daß recht unangenehme Durchbiegungen sowohl schaftseitig als auch deckelseitig auftreten, so daß die Achse der Pleuelschraubenbohrung 19 eine Biegung im Sinne der Linie b erfuhr. Durch die Anbringung der Flanschrippen 23, 24 wird dies weitgehend verhindert, weil die Auflagefläche, auf die sich die Druckkraft an der Trennfuge 17 verteilt, vergrößert und die für das Nachgeben des Materials maßgebliche Druckbelastung pro Flächeneinheit entsprechend verringert wird.The flange ribs 23, 24 on the parting line 17 of the large connecting rod head have the following task. As a result of the necessary strong tightening of the connecting rod bolts and the back pressure of the bearing shells (moment M in FIG. 2) has z. B. the shaft side Joint surface the tendency to sag in the sense of the dashed line a. However, such a deflection can only occur in the assembled state to the extent, as the material of the two parts pressed together in itself gives way. After all, it has been shown in practice that the deflections are quite uncomfortable occur both on the shaft side and on the cover side, so that the axis of the connecting rod screw hole 19 experienced a bend in the sense of line b. By attaching the flange ribs 23, 24 this is largely prevented because the bearing surface on which the Pressure force distributed at the parting line 17, increased and the for the yielding of the Materials relevant pressure load per unit area accordingly is decreased.

Beide der genannten Merkmale des Erfindungsgegenstandes tragen also zur zweckentsprechenden Verhinderung der Durchbiegung bei: Das erste Merkmal sieht Rippen R zur Vergrößerung des Widerstandsmomentes an der für die Durchbiegung kritischen Stelle (etwa Querschnitt y-y) vor, aber auch nur dort und nicht etwa ganz außen (bei 33), wo keine nennenswerten Biegebeanspruchungen auftreten. Das zweite Merkmal arbeitet der Durchbiegung durch geeigneten Widerstand im Material an der Abstützstelle entgegen; am Beispiel eines einseitig eingespannten Balkens erklärt: Man kann die Durchbiegung durch geeignetes Profil des Balkens selbst verkleinern und man kann sie dadurch verkleinern, daß man das Balkenende abstützt und dafür sorgt, daß die Abstützung nicht zu tief unter der Druckkraft in das Balkenmaterial eindringt.Both of the mentioned features of the subject matter of the invention therefore carry for the appropriate prevention of deflection at: The first feature looks Ribs R to increase the section modulus at the critical point for deflection Place (e.g. cross-section y-y), but only there and not on the outside (at 33), where no significant bending stresses occur. The second feature the deflection works through suitable resistance in the material at the support point opposite; explained using the example of a beam clamped on one side: You can Reduce deflection through a suitable profile of the beam itself and you can reduce them by supporting the end of the beam and ensuring that the The support does not penetrate too deeply into the beam material under the compressive force.

Im Gegensatz zum Hauptteil 10 ist der Pleueldeckel 11 lediglich im Bereiche der Verbindungsschrauben in den seitlichen Teilen relativ starr ausgebildet, während der mittlere Teil des Deckels nur eine geringe radiale Höhe hat, z. B. derart, daß diese im Querschnitt nur etwa die Hälfte oder ein Drittel der Höhe des Querschnittes y-y der Pleuelgabel beträgt.In contrast to the main part 10, the connecting rod cover 11 is only in Areas of the connecting screws in the side parts are relatively rigid, while the middle part of the lid has only a small radial height, e.g. B. in such a way, that this in cross section is only about half or a third of the height of the cross section y-y of the connecting rod fork is.

Die geringe radiale Höhe des Pleueldeckelteiles bewirkt, daß beim Anziehen der Schrauben oder bei sonstigen Zugbeanspruchungen der Pleueldeckel 11 etwas nachgeben kann, indem er sich spiellos an den Kurbelwellenzapfen anlegt, während der Gabelkopf 16 praktisch keine Formänderung erleidet.The small radial height of the connecting rod cover part means that when the screws are tightened or when other tensile stresses occur, the connecting rod cover 11 can give way by resting against the crankshaft journal without play, while the fork head 16 suffers practically no change in shape.

Der Pleuelschaft kann eine im wesentlichen durch Verbreiterung der einen seitlichen Rippe nach innen gebildete Verstärkungsrippe 29 aufweisen, welche der Länge nach von einer Bohrung 30 durchsetzt wird, die die Lauffläche des oberen Kolbenbolzenauges 12 mit der Lauffläche des Gabelkopfes 16 für den Kurbelwellenzapfen verbindet und zur Zuleitung von Schmieröl zum Kolbenbolzenzapfen dient.The connecting rod shaft can have a reinforcing rib 29 formed essentially by widening the one lateral rib inward, which is penetrated lengthwise by a bore 30 which connects the running surface of the upper piston pin eye 12 with the running surface of the fork head 16 for the crankshaft journal and to the supply line from lubricating oil to the piston pin pin.

Die Pleuelstange wird zweckmäßig als Schmiedestück aus hochwertigem Stahl hergestellt, in welchem die Bohrung für den Kolbenbolzen aus dem Vollen herausgebohrt wird, während die Bohrung für den Kurbelwellenzapfen zweckmäßig durch Ausdrehen einer bereits im Rohling vorhandenen Öffnung und durch nachträgliches Abtrennen des Lagerdeckels erfolgt.The connecting rod is expediently as a forging made of high quality Made of steel, in which the hole for the piston pin is drilled out of the solid while the hole for the crankshaft journal is expedient by turning an opening already present in the blank and by subsequently cutting it off of the bearing cap.

Claims

Claim: Connecting rod for high-speed internal combustion engines with an I-shaped shaft cross-section and a two-part connecting rod head, characterized in that the lateral ribs (R) of the shaft (18), which are extended into the area of the connecting rod screws, are in the vicinity of the side surfaces of the head at a distance from the Parting line (17) of the head end and the bearing surfaces at the parting line (17) are enlarged by flange-like ribs (23, 24) extending essentially parallel to the connecting rod bearing axis. Considered publications: German Patent Specifications No. 621829, 834 624; British Patent No. 383865; U.S. Patent Nos. 2,411,364, 2,473,307, 2,553,935; French Patent No. 881327; Bussien, "Automobiltechnisches Handbuch", Technischer Verlag H. Cram, Berlin, 1945, p. 841; "Motortechnisclie Zeitschrift"(MTZ); Volume 14, No. 1, January 1953, SB