DE19702542A1

DE19702542A1 - Piston and rod connecting rod joint for internal combustion engine

Info

Publication number: DE19702542A1
Application number: DE19702542A
Authority: DE
Inventors: Dirk Petersen; Dietrich Herfel; Lothar Noecker
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1996-02-03
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 1997-08-07
Anticipated expiration: 2017-01-25
Also published as: DE19702542B4

Abstract

A sector (11) of the cylinder component is integrated materially with the connecting rod (12), pivots in a bearing (6,7) and is releasably screwed to the second sector (16). This is designed as an adaptor screw having a stepped guide part (20) and a ring base part (21) bearing on the ring base (23) of rod. Sector is waisted (13) between part (29) and thread-way (14) to form an expansion area. The piston (2) opening (10) extends round 180 degrees of the recess (3) and enables the connecting rod to be threaded into place. The piston is slotted in one of its holding eyelets (8,9) to allow the rod to be fitted to complete the joint. Additional components include an adaptor (15) whose endface (18) is received (19) for tool engagement as used in assembly and joint completion.

Description

Die Erfindung betrifft eine druck- und zugübertragende, begrenzte Schwenkbewegungen zulassende Gelenkverbindung zwischen zwei gemeinsame Bewegungen ausführenden Bauteilen, insbesondere Kolben und Pleuel einer Brennkraftmaschine, gemäß dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a pressure and pull-transmitting, limited pivoting movements permitting articulation between two joint movements Components, in particular pistons and connecting rods of an internal combustion engine, according to the Ober Concept of claim 1.

Eine gattungsgemäße Gelenkverbindung ist aus der DE-OS 37 14 079 bekannt, wobei ein oberes Bolzenauge an einem Pleuel durch einen Spannring gebildet ist, der mittels eines in das Pleuel eingeschlagenen Spannbolzens gespannt ist und in einer mittig umlaufenden Vertiefung eines einteiligen Kolbenbolzens geführt ist. Eine derartige Konstruktion bietet den Vorteil, daß über die seitlichen Bolzenaugen überstehende Mittel zur axialen Fest legung des Bolzens vermieden sind. Der Nachteil liegt in der aufwendigen Montage der Bauteile. Durch die Verwendung des Spannringes verlängert sich der Kolbenbolzen, was zusätzliches Gewicht bedeutet.A generic articulated connection is known from DE-OS 37 14 079, a upper bolt eye on a connecting rod is formed by a clamping ring which by means of a the connecting rod is tightened and in a central circumferential Depression of a one-piece piston pin is guided. Such a construction offers the advantage that over the lateral bolt eyes protruding means for axial fixation placement of the bolt are avoided. The disadvantage is the complex assembly of the Components. By using the clamping ring, the piston pin extends what extra weight means.

In einer Kolben-Pleuel-Anordnung nach der DE 35 14 928 wird ein auf weniger als ein halbes Kreissegment reduzierter Kolbenbolzen mit einem Kolben verschraubt. Der Radius dieses Bolzen ist relativ groß gewählt, wodurch sich der Bereich eines Pleuelauges, welcher für die Aufnahme der Druckkräfte notwendig ist, auf einen kleinen, dem Kolben abge wandten Umfangsbereich beschränkt. Dieses Pleuelauge besteht aus einem etwa viertel kreisförmigen Teil und ist relativ breit ausgeführt. Der Vorteil liegt darin, daß die Drehachse des oberen Pleuelauges beliebig oberhalb des Kolbenbodens plaziert werden kann. Nach teilig ist bei dieser Anordnung der kompliziert zu fertig ende Führungsbereich für die Auf nahme der Zugkräfte und die Anzahl der notwendigen Teile.In a piston-connecting rod arrangement according to DE 35 14 928 one is less than one Half circle segment of reduced piston pin screwed to a piston. The radius this bolt is selected to be relatively large, which means that the area of a connecting rod eye, which for absorbing the pressure forces is necessary on a small, the piston abge limited circumferential area. This connecting rod eye consists of about a quarter circular part and is relatively wide. The advantage is that the axis of rotation of the upper connecting rod eye can be placed anywhere above the piston crown. After Part of this arrangement is the complicated to manufacture guide area for the opening increase in tensile forces and the number of necessary parts.

Des weiteren ist in der DE-OS 41 15 766 eine Kolben-Pleuel-Verbindung mit vier Bauteilen offenbart, welche neben Kolben und Pleuel einen als Schraube und Mutter ausgebildeten Kolbenbolzen umfaßt, bei dem das Montagewerkzeug von zwei Seiten zugeführt werden muß. Furthermore, DE-OS 41 15 766 is a piston-connecting rod connection with four components discloses which, in addition to pistons and connecting rods, is designed as a screw and nut Piston pin comprises, in which the assembly tool are fed from two sides got to.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druck- und zugübertragende, begrenzte Schwenkbewegungen zulassende Gelenkverbindung zwischen zwei gemeinsame Bewe gungen ausführenden Bauteilen zu schaffen, welche eine geringe oszillierende Masse und eine geringe Teileanzahl aufweist.The invention has for its object a limited pressure and train transmission Joint connection that allows swivel movements between two joint movements conditions to create components that have a low oscillating mass and has a small number of parts.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.This object is achieved with the features of patent claim 1. Advantageous Developments of the invention describe the subclaims.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung entfällt der sonst übliche, separate Kolbenbolzen, wodurch maximal drei Bauteile benötigt werden. Hierdurch wird die Montage erheblich vereinfacht und die oszillierende Masse vibrationssenkend verringert.In the solution according to the invention, the otherwise usual, separate piston pin is omitted, whereby a maximum of three components are required. This makes the assembly significant simplified and the oscillating mass reduces vibration.

Da ein Abschnitt der Pleuelstange zumindest einen Teil des üblichen Kolbenbolzens er setzt, entfallen die sonst notwendigen Fügeflächen und deren Materialaufwand. In vorteil hafter Ausgestaltung wird dieser Abschnitt des Pleuels durch einen weiteren lösbaren Ab schnitt derart ergänzt, daß die Belastungen symmetrisch übertragen werden können und gleichzeitig eine Sicherung der Kolben-Pleuel-Verbindung erfolgt. Für die Verschraubung der Abschnitte sind keine zusätzlichen Materialanhäufungen notwendig.Because a portion of the connecting rod is at least a portion of the usual piston pin sets, the otherwise necessary joining surfaces and their material expenditure are eliminated. In an advantage This section of the connecting rod is formed by a further detachable Ab cut added so that the loads can be transferred symmetrically and At the same time, the piston-connecting rod connection is secured. For the screw connection of the sections, no additional material accumulations are necessary.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der eine Abschnitt gemeinsam mit einem weiteren Abschnitt einstückig und materialeinheitlich an die Pleuelstange angeformt, wobei die be wegte Masse vorzugsweise durch Sackloch- oder Durchgangsbohrungen reduziert werden kann.In a further advantageous embodiment, one section is shared with another Section integrally and integrally formed on the connecting rod, the be moved mass are preferably reduced by blind holes or through holes can.

Alternativ zu der lösbaren Schraubverbindung können die beiden Abschnitte durch eine Preßverbindung miteinander verbunden sein oder durch eine Nietverbindung.As an alternative to the detachable screw connection, the two sections can be replaced by a Press connection to be connected to each other or by a rivet connection.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungs beispiels der Erfindung anhand einer Zeichnung.Further advantages result from the following description of an embodiment example of the invention with reference to a drawing.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine Montageanordnung für eine erfindungsgemäße Gelenkverbindung, Fig. 1 shows a mounting arrangement for an inventive hinge connection,

Fig. 2 eine gefügte Gelenkverbindung nach Fig. 1, Fig. 2 is a joined joint connection according to FIG. 1,

Fig. 3 einen Halbschnitt entlang der Linie III-III gemäß Fig. 2, Fig. 3 is a half section taken along the line III-III of FIG. 2,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer Gelenkverbindung, Fig. 4 shows another embodiment of a hinge connection,

Fig. 5 eine Seitenansicht gemäß Fig. 4 und Fig. 5 is a side view of FIG. 4 and

Fig. 6 eine Montageanordnung einer Gelenkverbindung nach Fig. 4. Fig. 6 shows a mounting arrangement of a joint connection according to FIG. 4.

Eine druck- und zugübertragende, begrenzte Schwenkbewegungen zulassende Gelenkver bindung 1 zwischen zwei gemeinsame Bewegungen ausführenden Bauteilen weist als das eine Bauteil 2 einen Hubkolben einer Brennkraftmaschine mit einer zylindrischen Ausspa rung 3 auf. Eine Lagerfläche 4 dieser Aussparung 3 ist unterteilt in eine Druckkräfte aufneh mende Seite 5 und Zugkräfte aufnehmende Lagerbereiche 6, 7 in ösenartigen Halterungen 8, 9. Eine Öffnung 10 in der Aussparung 3 ist so bemessen, daß ein zylindrischer Abschnitt 11 des anderen, als Pleuelstange ausgebildeten Bauteils 12 eingefädelt werden kann. Gemäß Fig. 1 ist ein als Dehnschraube mit einer Verjüngung 13 zwischen einem Gewinde 14 und einem zylindrischen Paßstück 15 ausgebildeter, im wesentlichen zylindrischer Ab schnitt 16 vorgesehen, der mit einem zylindrischen Körper 17, gebildet aus dem einen Abschnitt 11 und dem Bauteil 12, verschraubt wird. Eine Stirnseite 18 des Paßstücks 15 ist mit einer Vertiefung 19 versehen, welche den formschlüssigen Eingriff eines Werkzeuges gestattet. Ein abgesetzter zylindrischer Bereich 20 und ein ringförmige Bereich 21 zen trieren dabei die Dehnschraube an korrespondierenden Flächen 22 und 23 des zylin drischen Körpers 17. In Fig. 2 ist diese Gelenkverbindung 1 in gefügtem Zustand dargestellt. Die Schwenkachse A verläuft senkrecht zur Druck- und Zugachse B.A pressure and train-transmitting, limited pivoting movements permitting articulation 1 between two joint movements executing components has as the one component 2 a reciprocating piston of an internal combustion engine with a cylindrical recess 3 . A bearing surface 4 of this recess 3 is divided into a compressive force-absorbing side 5 and tensile force-absorbing bearing areas 6 , 7 in eyelet-like holders 8 , 9th An opening 10 in the recess 3 is dimensioned so that a cylindrical section 11 of the other, designed as a connecting rod 12 can be threaded. According to Fig. 1 is a as a jack screw with a taper 13 between a thread 14 and a cylindrical fitting trained 15, substantially cylindrical From section 16 provided with a cylindrical body 17 formed from the one portion 11 and the component 12 screwed together, becomes. An end face 18 of the adapter 15 is provided with a recess 19 which allows the positive engagement of a tool. A stepped cylindrical region 20 and an annular region 21 center the expansion screw on corresponding surfaces 22 and 23 of the cylindrical body 17th In FIG. 2, this articulated joint 1 is shown in gefügtem state. The pivot axis A is perpendicular to the push and pull axis B.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Gelenkverbindung 1 im gefügten Zustand gezeigt, bei der eine der ösenartigen Halterungen 8 geschlitzt ausgeführt wurde. Ein Schlitz 24 ist für das Fügen der Bauteile 2 und 12 vorgesehen. In Fig. 5 ist der Schlitz 24 senkrecht zur Druck- und Zugachse B dagestellt, er kann jedoch an einer beliebigen Position der Halterung 8 eingebracht sein, vorzugsweise außerhalb des Schwenkbereiches der Pleuel stange. Gegebenenfalls müssen Teile eines vorhandenen Kolbenhemdes 25 mit einer ent sprechenden Aussparung versehen werden. Schenkel 26, 27 der Halterung 8 können zur Verbesserung des Kraftflusses durch ein weiteres Bauteil 28, vorzugsweise eine in eine Gewindebohrung 29 eingesetzte Schraube zur Vermeidung eines Auseinanderklaffens des Schlitzes 24 unter Zugbeanspruchung, verbunden werden. Anhand von Fig. 6 wird die Montage dieser Ausführungsform erläutert. Der zylindrische Körper 17 ist unter Zusammen fassung der Abschnitte 11 und 16 hier einstückig und materialeinheitlich mit der Pleuel stange ausgebildet und in Fig. 6 mit 30 gekennzeichnet. Ein Fügen der Bauteile 2 und 12 wird hier durch den Schlitz 24 ermöglicht, durch den die Pleuelstange von der Seite her in den Kolben eingeschoben werden kann. FIG. 4 shows a further embodiment of an articulated connection 1 in the joined state, in which one of the eyelet-like holders 8 has been slotted. A slot 24 is provided for joining components 2 and 12 . In Fig. 5, the slot 24 is shown perpendicular to the pressure and tension axis B, but it can be introduced at any position of the bracket 8 , preferably outside the pivot range of the connecting rod. If necessary, parts of an existing piston skirt 25 must be provided with a corresponding recess. Legs 26 , 27 of the holder 8 can be connected to improve the flow of force by means of a further component 28 , preferably a screw inserted into a threaded bore 29 to prevent the slot 24 from gaping apart under tensile stress. The assembly of this embodiment is explained with reference to FIG. 6. The cylindrical body 17 is summarized here with the sections 11 and 16 in one piece and made of the same material as the connecting rod and is identified by 30 in FIG. 6. Joining of components 2 and 12 is made possible here through slot 24 , through which the connecting rod can be inserted into the piston from the side.

Claims

1. Pressure and train-transmitting, limited pivoting movements permitting articulation ( 1 ) between two common movements executing components, in particular special piston and connecting rod of an internal combustion engine, the one component ( 2 ) arranged perpendicular to the pressure and tension axis (B) with A bearing surface ( 4 ) has a cylindrical recess ( 3 ), which has an opening ( 10 ) on the side facing the other component ( 12 ), so that by means of a recess ( 3 ) arranged in a cylindrically shaped body ( 17 ) a joint is formed which transmits compressive forces to the side ( 5 ) of the bearing surface ( 4 ) opposite the opening ( 10 ) and tensile forces via eyelet-like brackets ( 8 , 9 ) of the one component ( 2 ), the body ( 17 ) facing bearing sections ( 6 , 7 ) of these stanchions ( 8 , 9 ) are part of the cylindrical bearing surface ( 4 ), characterized in that at least one section ( 11 ) of the cylin drischer body ( 17 ) is integrally and mate rial uniform with the other component ( 12 ), and this section ( 11 ) in at least one of the bearing sections ( 6 , 7 ) is pivotally held.

2. Connection according to claim 1, characterized in that the cylindrical body ( 17 ) from the first ( 11 ) and a further section ( 16 ) is formed, wherein this is detachably connected to the first section ( 11 ).

3. Connection according to claim 2, characterized in that the releasable connection is a screw connection.

4. A connection according to claim 3, characterized in that the detachable portion ( 16 ) of the cylindrical body ( 17 ) is designed as a fitting screw with a set cylindrical guide region ( 20 ) and with an annular plan region ( 21 ) which is located on a corresponding Plan area ( 23 ) of the other component ( 12 ) is supported.

5. Connection according to claim 4, characterized in that the section ( 16 ) between the region ( 20 ) and a threaded region ( 14 ) has a taper ( 13 ) designed as an expansion region.

6. Connection according to claim 1, characterized in that the opening ( 10 ) in the one component ( 2 ) extends at least over 180 ° of the circumference of the recess ( 3 ) and is designed such that the section ( 11 ) of the cylindrical body ( 17 ) can be threaded.

7. Arrangement according to claim 1, characterized in that the one component ( 2 ) is a piston and the other component ( 12 ) is a connecting rod of a piston engine.

8. Arrangement according to claim 1, characterized in that a further section ( 16 ) of the body ( 17 ) is formed in one piece and of the same material with the other component ( 12 ) and this section ( 16 ) in the other bearing section ( 7 , 6 ) is pivotable is held.

9. Arrangement according to claim 1, characterized in that the one component ( 2 ) has a slot ( 24 ) in one of the eyelet-like holders ( 8 , 9 ), by giving way to the other component ( 12 ) in the one component ( 2 ) Formation of the joint connection can be added.

10. The arrangement according to claim 1, characterized in that the releasable connection is designed as a press connection.

11. The arrangement according to claim 1, characterized in that the releasable connection is designed as a riveted joint.