DE1403961A1

DE1403961A1 - Pleuel fuer eine Kolbenmaschine

Info

Publication number: DE1403961A1
Application number: DE19631403961
Authority: DE
Inventors: Werner Heinlein; Loewis Of Menar Dipl-Ing A Von
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1963-03-01
Filing date: 1963-03-01
Publication date: 1968-12-12
Also published as: US3262335A; GB987210A

Description

Robert Bosch GinbH, Stuttgart 8.3.1968

Pleuel für eine Kolbenmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Pleuel für eine Kolbenmaschine mit je einem Lagerauge für eine Kurbelwelle und einen Kolbenbolzen und einem die beiden Augen zug- und drucksteif verbindenden Steg, der nahe den Lageraugen mit je einer den Stegquerschnitt schwächenden und ein Auslenken des Pleuels aus der Kurbelkreisebene erlaubenden Knickzone versehen ist.

Bei derartigen Verdichtern müssen die Achsen des Kolbenbolzens und der kurbelwelle möglichst genau übereinstimmen, damit bei ' der Arbeit des Verdichters vom Pleuel keine Verdrehkräfte aufzunehmen sind. Das Herstellen des Kurbelwellenlagers und des Kolbenbolzens sowie des ebenfalls für die Lage der Achsen maßgebenden Verdichterzylinders erfördert daher eine besondere Sorgfalt.

Durch die deutsche Patentschrift 852 024 ist bereits ein Taumelscheibengetriebe und eine zur Vermeidung eines schwer zugänglichen und teueren Gelenks verwendete federnde Verbindung zwischen einem Kolben £Φ und einer zur Einwirkung auf eine Taumelscheibe bestimmte Treibstange bekannt.· Bei solchen Taumelscheibengetrieben treten immer seitliche Kräfte auf, so daß mit der Verschmälerung noch ein in einer anderen Ebene wirksames Gelenk zusammenarbeiten muß, a um eine Aufhängung zu erhalten, die wie eine kardanische Verbindung wirkt. Zu diesem Zweck soll dann auch mit der federnden Verbindung eine Verdrehung der Treibstange gegenüber dem Kolben ermöglicht werden. Dazu kommt, daß der Kolben -£+· keinen Kolbenbolzen besitzt und die besondere Treibstangenausführung infolgedessen nur zum Nachgeben wegen der Auslenkungen zwischen der Kolbenachse 'und dem Taumelscheibenmechanismus.dient. Gegenüber dem Gegenstand der Anmeldung handelt es sich also hier um ein Getriebe anderer Art, bei dem außerdem Auslenkungen aus einer Übertragungs-Senkrechten üblich sind. Schließlich ist hier auch kein Pleuel im Sinne der Anmeldung verwendet.

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Außerdem ist durch die französische Patentschrift 746 785 eine Pleuelstange für eine gewöhnliche KoIbenmaschine bekannt, die nahe ihrer beiden Augen mit je einer Knickstelle versehen ist. Mit diesem bekannten Pleuel sollen aber die durch Explosionen , durch hohe Drehzahlen auftretenden belastungs- und schwingungsabhängigen Lageveränderungen der Kurbelwelle bei Brennkraftmaschinen von dem Brennkraftmaschinenkolben ferngehalten werden, um keine größeren Reibungen des Kolbens an seiner Zylinderwand entstehen zu lassen. "Von einem Ausgleich von durch nicht fluchtende Kurbelwellen- und Kolbenbolzenbohrungen entstandenen Lagerabweichungen ist aber nicht die Rede.

Desweiteren ist durch die USA-Patentschrift 1 770 624 ein Pleuel bekannt, das mit einer Ausgleichseinrichtung für die Mittelpunktsentfernung zwischen einem Kurbelzapfen -6r einer Nockenwelle -S- und einem Zapfen-ir einer Kurbelwelle H- versehen ist, durch die festigungsbedingte oder durch Wärmeeinwirkung entstandene Entfernungsabweichungen durch Haftscheibenverstellung ausgeglichen werden. Bine derartige Einrichtung brächte bei ihrer Verwendung bei Kolbenverdichtern den Nachteil, daß sichp der End- oder Lieferdruck, der Totraum und damit auch die Fördermenge änderten. Auch die bei -Drehzahländerungen wechselnden Massenkräfte hätten dann einen Einfluß auf die Fördermenge des "Verdichters. Dies ist jedoch bei Verdichtern unerwünscht.

Andere Pleuelstangen, z.B. nach der schweizerischen Patentschrift 143 111 oder nach der französischen 587 532 sind mit federnden Lamellen ausgerüstet, von denen die ersteren bei Belastung in Längsrichtung der Pleuelstangen einknicken sollen, die letzteren bei Fertigungsfehlern im Abstand der Lageraugen Längenänderungen des Pleuels zulassen, um einen leiseren Lauf von Brennkraftmaschinen zu ermöglichen. Die zwei bekannten Pleuelstangen liegen somit weitab vom Gegenstand der Anmeldung. Sie weisen außerdem auch die zu der USA-Patentschrift 1 770 624 angegebenen Nachteile auf.

Weiterhin ist durch die USA-Patentschrift 1 770 644 ein aus Aluminium hergestelltes Leichtbaupleuel bekannt, das eine

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"gewünschte" Festigkeit aufweisen soll. Es ist in der Patent- · '

schrift nirgendwo die Rede davon und es ist der Patentzeichnung

auch nicht zu entnehmen, daß das 'Pleuel in^: irgendeiner Bichtung nachgehen kann.

Das gleiche gilt auch für zusammengesetzte KLechpleuelstangen, wie sie durch die "britische Patentschrift 477 342 und die USA-Patentschrift 1 444 471 bekannt sind.' Sie weisen keine besonderen Knickzonen auf, sie sind vielmehr hur weitere Beispiele von Leichtbaupleuelstangen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe-zugrunde, eine , einfache und billige Einrichtung an einem Pleuel zu schaffen, durch die geringe Achsabweichungen des -Kurbelwellenlagers und des Kolbenbolzens unbeächtlich sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Verwendung des Pleuels bei einem Kolbenverdichter zum Ausgleich von fertigungsbedingten Abweichungen in der Parallelität zwischen der Kurbelwellenachse undrder Achse des Kolbenbolzens gelöst.

Damit ein derartiger Pleuel-'sich bei größeren Belastungen' nicht verbiegt, wodurch eine gute Kräftübertragung zwischen der Kurbelwelle und dem Verdichterkolben dann nicht mehr gewährleistet wäre, trägt gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der Pleuel auf ( einem Teil seiner Länge Verstärkungsstücke. ■

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und zwar zeigen: . - '

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Robert Bosch GmbH Rc-Nr. 7931

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Pig,. 1 ein Schnittbild eines Verdichters mit einer Ausfülirungsart des erfindungsgemäßen Pleuels

Pig« 2 ©inen Schnitt in einer anderen Ebene des Verdichters mit ebenfalls geschnittenem Pleuel

Fig.. 3 das Pleuelflachstück

Figc .4" und 5 sine andere Ausführung des Pleuels Fig.. 6 ©ine weitere Ausführung des Pleuels und Figo 7 noch eine andere Pleuel-Ausführung»

Ein Verdichter besitzt ein Kurbelgehäuse 1 und einen auf dieses aufgesetzten Arbeitszylinder 2. In dem Kurbelgehäuse 1 ist eine Kurbelwelle 3 {Fig* 2) gelagert* auf deren aus dem Gehäuse 1 herausragenden Teil eine Riemenscheibe 4 ftir einen beliebigen Antrieb befestigt ist* Der gehäuseseitige Teil der Kurbelwell® 3 trägt einen exzentrischen Zapfen 5 auf dem ein Pleuel 6 mit einem an seinem breiteren Ende angeordneten Lager 7 sitst« Bas schmalere Ende des ■ Pleuels 6 ist mit einem kleineren Lager 8 versehen und in einem in dem Arbeitszylinder 2 beweglichen Arbeltskolben 10 mit Hilfe eines Kolbenbolzens 11 befestigt., Der Pleuel β besteht im wesentlichen aus einem flachen Federblatt 12 als Träger, wie in der Figo 3 noch einmal dargestellt »uM besitzt eine große Bohrung 13 für die Kurbelwellenlagerung und eine kleine Bohrung 14 für das Lager des Kolbenbolzens H₁ Die beiderseitigen Enden des Federblattes-12 sind bei 15 und 16 zum Einpassen in die Lager 7 bzw« 8 abgesetzt. Das Federblatt 12 trägt in den Bohrungen 13 und 14 einander entgegengerichtete kleine Zapfenansätze 13^f und l4^f, die zum Ausrichten der Lager 7 und 8 bei der Montage in entsprechende Nuten derselben eingreifen. Zur Versteifung des Federblattes 12 gegen seitliches Ausklicken sind auf jeder Seite zwei Verstärkungen 17 und l8 angeniet-st, wie in der Fig. 2 zu erkennen ist. Die Fig. 3 zeigt an der Zahl der Löcher, daß sechs Niete pro Pleuel verwendet werden_u Die teiden Lager 7 und 8 des Pleuels β sind ebenfalls getrennt vom Federblatt 12 als Einzelstücke hergestellt und mit Hilfe jeweils

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eines halbrlngförmlgen iiniokstückes 19 und.20 mit a&m Fetlerblatt 1.2 verbunden* !Dies wird -dadurch erreicht_s daß an die Lager 7 und '8 Halbstege 21 und 22 {Fig,. 2) angeformt sind, die in axialer Richtung mit je einer Ringnut 23 und 24 versehen sind* in die zunächst die Enden 15 und 16 des Federblattes 12 und dann je eines der ßruekstüösce 19 bzw, 20 eingesetzt sind,. "Zuiri festen Verbinden der Lager 7 und 8 mit dem Federblatt 12 sind von den axial gerichteten Wänden der Ringnuten 23 und 24 Nasen 25* 26> 27 und 28 abgeschert* welche die Druokstüeke 19 und 20 gegen das Federblatt 12 und dieses in die Ring" nuten 23 und 24 der lager 7 und 8 pressen. Dadurch bilden die Lager und 8 mit dem Federblatt 12 ein einheitliches Ganzes, näiailiöh den Pleuel 6, Die Verstärkungen 27 und l8 lassen, wie besonders in der Fig* I zu erkennen 1st _g zwischen sieh und den Lagern 7 und 8 je einen schmalen Bereich X und Y des Federblatt-ss 12 frei*-"Die Achse' des Kolbenbolzens 11 ist in Fig.. 2 mit A und die Achse der Kurbelwelle 3 mit B bezeichnet,

Die beschriebene Einrichtung wirkt wie folgt:

Es sei angenoMmen* daß die Achse A des Kolbenbolzens und die Achse B der Kurbelwelle 3 nicht miteinander fluchten. Bai Verwendung des erfindungsgeiaäßen Pleuels 6 gleicht dieser die Ungenauigkelten durch ein Verwinden in den Bereichen X und Y ausj, d.h.v bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 3 und bei jedem Hub des Arbeitskolbens 10 biegt sich das Federblatt 12 in den Zonen X und Y hin und her,, Durch ein Drehen dee Arbeitskolbens 10 in seinem Zylinder 2 hilft der Kolben mit, daß sich der Pleuel 6 verwinden kann« In der Kurbelkreisebene jedoch bleibt der Pleuel steif«

Bie Fig„ 4 und 5 zeigen einen. Pleuel 30 mit anderen Versteifungen des Federblattesj der die Bezugsssahl 31 trägt_t Me Auflagen 32 und 33 rei~ chen, wie auch bei der Ausführung nach den Fig,. 1 und 2_S bis in die Nähe der Lagerungen 34 und 35* Öle eine Auflage 32 1st genauso breit

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wie das Federblatt 31 und verjüngt sich auch ebenso wie rlieses zu dem kleineren Lagerauge 35 hin.. Die andere Auflage 33 ist breiter und übergreift mit zwei seitUchen Längsbörde !rändern 36 und 37 daa Federblatt 31 und die erst« Auflage 32 und bildet mit diesem eine Einheit. Beide Auflagen 32 und 33 haben eine in Längsrichtung verlsmfende Verfestigungsrippe 38 bsw* 39· ■

Auch" dieser Pleuel 30 hat zwei Verwindungssonen X und Y und 1st in seinem mittleren Bereich vor Einknicken geschützt0

In der Fig., 6 ist ein Pleuel 40 dargestellt, der aus einem in der Mitte angeordneten festen* verwindungsfreien Körper 41, zwei Federblättern 42 und 43 und den Lagerungen 44 und 45 besteht _e Der Körper 41 und die Lagerungen 44 und 45 sind aur Aufnahme der gegenüberliegenden Seiten der Federblätter 42 und 43 geschlitzt« Zum Befestigen der beschriebenen Teile aneinander werden diese gemeinsam verbohrt und mit Nieten 46 <- 49 vernietet. Sie können aber auch Je nach dem für die Federblätter verwendeten Material verlötet oder verklebt sein ο

Auch dieser Pleuel hat VerwindungsZonen X und Y, so daß er Unge~ nauigkelten der Kurbelwellenachse B in Bezug auf die Kolbenbolzenachse A ausgleichen kann«

Es liegt im Rahmen der Erfindung, anstatt eines federnden Stahlbleches als Federblatt 12 bzw« 31 bzw, 42/43 auch ein anderes federndes Material, z»B„ Kunststoff zu verwenden; das Material muß nur bei einer gewissen Festigkeit auch genügend elastisch sein, um die Verformungen bei dea Betrieb des Verdichters ohne Ermüdung mitzumachen. In weiterer Ausgestaltung dieses Gedankens ist es auch möglich, den Pleuel mit oder ohne Verstärkungen mit seinen Lagern aus Kunststoff herzustellen und in einem einzigen Arbeitsgang durch Gießen oder

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Pressen anzufertigen*. Ein solcher* ohne Verstärkungen hergestellter Pleuel ist in der Fig* 7 dargestellt. Er trägt die Bezugszahl 50, hat ein verstärktes MittelstÜok 51, zwei schmale Stege 52 und 53 und zwei Lager 54 und 55 und seine im Bereich der Stege 52 und 53 angeordneten Biegezonen sind wieder mit X und Y bezeichnet* Es ist ersichtlich* daß sich auch der Pleuel 50 in der an Hand der vorhergehenden Beispiele beschriebenen Art verwinden kann* Schließlich ist es auch denkbar, metallische Verstärkungen gleich beim Gießen oder Pressen des Pleuels mit in den Kunststoff einzuformen.

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Claims

. , , , λ Η03961 Robert Bosch GmbH, Stuttgart * - 7.8.68 Ansprüche:

1. Pleuel für eine Kolbenmaschine mit je einem Lagerauge für eine Kurbelwelle und einen Kolbenbolzen und einem die beiden Augen zug- und drucksteif verbindenden Steg, der nahe den Lageraugen mit je einer den Stegquerschnitt schwächenden und ein Auslenken des Pleuels aus der Kurbelkreisebene erlaubenden Knickzone versehen ist, gekennzeichnet durch seine Verwendung bei einem Kolbenverdichter zum Ausgleich von fertigungsbedingten Abweichungen in der Parallelität zwischen der Kurbelwellenachse (B) und der Achse (A) des Kolbenbolzens (H).

2. Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg in an sich bekannter Weise durch ein Federblatt (12) gebildet ist und in seinen Knickzonen unverstärkt, in seinem übrigen Bereich aber durch aufgesetzte Flachstücke (17, 18) biegesteif ist.

3. Pleuel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federblatt-Verstärkung zwei Auflagen dienen, von denen die eine (32) den Blattflanken entsprechend begrenzt und von Längsbördelrändern (36, 37) der anderen Auflage (33) derart umfaßt ist, daß die Auflagen mit dem dazwischen liegenden Federblatteil eine versteifte Einheit bilden.

Heue Unterlagen

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4. Pleuel nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet,, daß die Auflagen (32, 33) mit mindestens einer versteifenden Längsrippe oder -rille (38, 39) versehen sind.

5. Pleuel nach einem der Ansprüche.2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuellager (7,8,34,35) von der Seite her mit Radialspiel in Bohrungen (I3, 14) des Pleuel-Federblattes (12,-31) eingesetzt und über radial gerichtete Fahnen mit den über, die Bohrungen hinausragenden Federblattenden verbunden sind.

6. Pleuel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

der Pleuel (4o) ein verdrehsteifes Mittelstück (4l) besitzt, von dessen beiden Längsenden gleichgerichtete Federblätter (42 und 43) ausgehen, die je eines der Pleuellager (44 bzw. 45) tragen.

7. Pleuel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federblätter (42 und 43) in Schlitze eingeschoben sind, die in Pleuelmittelebene in die Enden des Mittelstückes (4l) und die Lagerkörper (44 und 45) eingearbeitet sind.

8. Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pleuel mit den Verstärkungen, Verwindungssteilen und Lagerkörpern einstückig in Zonen verschiedener Stärke aus Kunststoff hergestellt und gegebenenfalls mit metallischen Einlagen bewehrt ist. "!<

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