DE19924679A1

DE19924679A1 - Pleuelstange für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19924679A1
Application number: DE1999124679
Authority: DE
Inventors: Ulrich Holtmann; Karl-Gustav Rolker
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1999-05-29
Filing date: 1999-05-29
Publication date: 2000-12-21

Abstract

Bei einer Pleuelstange für eine Brennkraftmaschine mit einem großen Auge zur Verbindung der Pleuelstange mit einer Kurbelwelle und einem kleinen Auge zur Verbindung der Pleuelstange mit einem Kolben ist die Pleuelstange an ihrem kleinen Auge in axialer Richtung geführt. Das kleine Auge weist eine sich über seinen Umfang verändernde Breite auf, wobei der dem großen Auge zugewandte Abschnitt des kleinen Auges eine größere Breite aufweist als die Breite des dem großen Auge abgewandten Abschnitts des kleinen Auges. Zwischen dem dem großen Auge abgewandten Abschnitt des kleinen Auges oder dem dem großen Auge zugewandten Abschnitt des kleinen Auges und dem Kolben befindet sich ein Spaltraum.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pleuelstange für eine Brennkraftmaschine nach der im Oberbegriff von An spruch 1 näher definierten Art.

Derartige Pleuelstangen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt und werden seit einigen Jahren beispielsweise bei Brennkraftmaschinen der Anmelderin verwendet. Dadurch, daß die Pleuelstange an ihrem kleinen Auge durch den Kolben in axialer Richtung ge führt ist, kann auf eine Führung der Pleuelstange im Bereich der Kurbelwelle, also am großen Auge der Pleu elstange, verzichtet werden.

Durch stetig ansteigende Zündkräfte bei modernen Brennkraftmaschinen ergibt sich eine sehr große Bela stung von Kolben, Kolbennaben, Pleuelstangen und ins besondere der Lagerbuchsen im kleinen Pleuelauge. Die oben genannten Pleuelstangen haben sich in dieser Hin sicht als ungenügend belastbar erwiesen.

Zwar wäre es möglich, die Durchmesser der Lagerbuchsen durch entsprechend vergrößerte kleine Pleuelaugen zu erhöhen oder die Pleuelstange entsprechend größer zu dimensionieren, dies würde jedoch zu größeren oszil lierenden Massen und zu höheren Kosten bei der Her stellung der Pleuelstangen führen. Außerdem würde der größere Bauraumbedarf zu größeren Kompressionshöhen der Kolben und in Folge zu größeren Deckhöhen der Kur belgehäuse führen.

Zum Stand der Technik bezüglich Pleuelstangen, die an ihrem großen Auge axial geführt sind, wird auf die DE 41 14 488 C1 und die DE 41 33 586 A1 verwiesen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pleu elstange für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, mit tels welcher sehr hohe Zündkräfte aufgenommen werden können, welche durch den Kolben geführt ist und welche zumindest die gleiche Funktionsfähigkeit wie bisher bekannte Pleuelstangen aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die größere Breite desjenigen Abschnitts des kleinen Auges der Pleuelstange, welcher dem großen Auge der Pleuelstange zugewandt ist, also des bei der üblichen Anordnung der Brennkraftmaschine unteren Ab schnitts des kleinen Auges, kann die Pleuelstange sehr viel höhere Zündkräfte aufnehmen als dies bei bekann ten Pleuelstangen der Fall ist. Dadurch, daß derjenige Abschnitt des kleinen Auges, der dem großen Auge abge wandt ist, also der bei der üblichen Anordnung der Brennkraftmaschine obere Abschnitt des kleinen Auges, eine geringere Breite aufweist als der untere Ab schnitt, kann der Kolben seine Breite beibehalten und es ist auch bezüglich dieses Bauteils die Aufnahme der auftretenden Zündkräfte gewährleistet.

Des weiteren ergibt sich durch die im oberen Bereich des kleinen Auges geringere Breite der Pleuelstange ein Vorteil bezüglich der oszillierenden Massen der Brennkraftmaschine, welcher insbesondere bei modernen, schnellaufenden Brennkraftmaschinen nicht unerheblich ist.

Bei der Pleuelstange gemäß der Erfindung wird vorteil hafterweise die axiale Führung am kleinen Auge, also durch den Kolben, beibehalten, was eine gute Führung der Pleuelstange gewährleistet und wodurch auf eine axiale Führung am großen Auge, also durch die Kurbel welle, verzichtet werden kann.

Durch den erfindungsgemäßen Spaltraum zwischen dem dem großen Auge abgewandten Abschnitt des kleinen Auges oder dem dem großen Auge zugewandten Abschnitt des kleinen Auges und dem Kolben ist zum einen der freie Durchgang der Pleuelstange bei der Auf- und Abwärtsbe wegung des Kolbens gewährleistet und es kann anderer seits durch diesen Spaltraum eine Schmierung der Pleu elstange vom Kolben her erreicht werden, wodurch an sonsten übliche Schmierölbohrungen entfallen können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dar gestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigt:

Fig. 1 Einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Pleuelstange mit einem zugehörigen Kolben in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Pleuelstange in einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 3 einen Schnitt durch den Kolben aus Fig. 1 nach der Linie III-III aus Fig. 1 unter Wegfall der Pleuelstange;

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Pleuelstange in einer dritten Ausführungsform;

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Pleuelstange in einer vierten Ausführungsform;

Fig. 6 eine erfindungsgemäße Pleuelstange in einer fünften Ausführungsform, und

Fig. 7 eine erfindungsgemäße Pleuelstange in einer sechsten Ausführungsform.

In den Fig. 1 und 2 sowie 4 bis 7 ist eine Pleuel stange 1 mit einem daran angebrachten Kolben 2 darge stellt. Es kann sich im vorliegenden Fall um eine ge schmiedete, gegossene, gesinterte oder durch ein ande res Verfahren hergestellte Pleuelstange 1 handeln. Zur Verbindung des Kolbens 2 mit der Pleuelstange 1 weist der Kolben 2 eine Bohrung 3 auf, in welcher in bekann ter Weise ein nicht dargestellter Kolbenbolzen einge führt wird. Die Pleuelstange 1 weist hierzu ein klei nes Auge 4 auf, über welches sie mit dem Kolben 2 ver bunden ist. D. h. der Kolbenbolzen ist außer durch die Bohrung 3 des Kolbens 2 auch durch das kleine Auge 4 der Pleuelstange 1 durchgeführt. Da die Verbindung der Pleuelstange 1 mit dem Kolben 2 an sich bekannt ist, wird auf diese im Folgenden nicht näher eingegangen.

Des weiteren weist die Pleuelstange 1 an ihrer dem kleinen Auge 4 gegenüberliegenden Seite ein großes Auge 5 auf, über welches die Pleuelstange 1 mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle in ebenfalls an sich bekannter Weise verbunden ist.

Das kleine Auge 4 und das große Auge 5 sind somit je weils an den Enden der Pleuelstange 1 angeordnet und miteinander durch einen Pleuelschaft 6 verbunden. Die Mittelachse 7 des kleinen Auges 4 und die Mittelachse 8 des großen Auges 5 verlaufen senkrecht zur Längsach se 9 der Pleuelstange 1.

Innerhalb des kleinen Auges 4 befindet sich eine La gerbuchse 10, die den tribologischen Partner für den Kolbenbolzen bildet.

Damit die Pleuelstange 1 sehr hohe Zündkräfte aufneh men kann, weist ein dem großen Auge 5 zugewandter Ab schnitt 4a des kleinen Auges 4 eine größere Breite B₁ auf als ein dem großen Auge 5 abgewandter Abschnitt 4b des kleinen Auges 4 mit der Breite B₂. Die Abschnitte 4a und 4b sind hierbei jeweils als wenigstens annä hernd halbkreisförmige Bestandteile des kleinen Auges 4 zu sehen. Somit weist das kleine Auge 4 also eine sich über seinen Umfang verändernde Breite B auf.

In den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ist das kleine Auge 4 im Querschnitt trapezförmig aus gebildet, wohingegen die Ausführungsformen gemäß den Fig. 4 bis 7 einen stufenförmigen Querschnitt des kleinen Auges 4 zeigen.

Die Bezeichnung trapezförmiger Querschnitt bedeutet konkret, daß der Querschnitt des kleinen Auges 4 an der Verbindung mit dem Pleuelschaft 6, also an dem Abschnitt 4a, über eine gewisse Höhe die konstante Breite B₁ aufweist. Geringfügig unterhalb der Mittel achse 7 verläuft der Rand des kleinen Auges 4 dann in einem Winkel von ca. 10° schräg zu der Längsachse 9 und endet schließlich an dem dem großen Auge 5 abge wandten Ende des Abschnitts 4b mit der Breite B₂.

Stufenförmiger Querschnitt dagegen bedeutet, daß der Abschnitt 4a über eine gewisse Höhe die konstante Breite B₁ aufweist. Wiederum unterhalb der Mittelachse 7 geht diese konstante Breite B₁ in eine Schräge über, welche bis in den Abschnitt 4b verläuft. Vor dem dem großen Auge 5 abgewandten Ende des Abschnitts 4b geht diese Schräge dann wieder in eine konstante Breite B₂ über, die bis zu dem dem großen Auge 5 abgewandten Ende des Abschnitts 4b mit der konstanten Breite B₂ verläuft.

Durch die größere Breite B₁ des Abschnitts 4a kann das kleine Auge 4 und somit die Pleuelstange 1 sehr hohe Zündkräfte aufnehmen. Die auf den Abschnitt 4b des kleinen Auges 4 einwirkenden Zündkräfte sind sehr viel geringer. Vielmehr wird in diesem dem nicht darge stellten Brennraum zugewandten Bereich der Kolben 2 stärker belastet. Durch die geringere Breite B₂ des Abschnitts 4b des kleinen Auges 4 kann der Kolben 2 in diesem Bereich jedoch breiter ausgeführt werden, wo durch der Kolben 2 ebenfalls höhere Zündkräfte aufneh men kann.

Die Pleuelstange 1 wird in axialer Richtung durch den Kolben 2 geführt. Hierzu ist an dem Kolben 2 auf bei den Seiten des kleinen Auges 4 jeweils ein Bund 11 angebracht, der in Fig. 3 besser erkennbar ist. Dort ist auch dargestellt, daß die Bünde 11 jeweils über einen Winkel von ca. 160° verlaufen, wodurch Bearbei tungszeit und -kosten eingespart werden können. Der Abstand dieser zwei Bünde 11 voneinander ist um einen geringen Betrag größer als die Breite B₁ des kleinen Auges 4 an dieser Stelle, um der Pleuelstange 1 ein geringes Axialspiel von ca. 0,2 mm, im allgemeinen ca. 0,1-0,4 mm, zu ermöglichen.

In den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1, 2, 4 und 5 ist die Pleuelstange 1 gegenüber dem Kolben 2 an dem Abschnitt 4a des kleinen Auges 4 geführt. Dies bedeutet, daß die Bünde 11 derart an dem Kolben 2 an gebracht sind, daß sie die Pleuelstange 1 an den Ab schnitten 4a abstützen. Demgegenüber sind die Pleuel stangen 1 gemäß den Fig. 6 und 7 an dem Abschnitt 4b des kleinen Auges 4, also an dem dem großen Auge 5 abgewandten Bereich, durch die Bünde 11 des Kolbens 2 geführt.

Um ein sicheres Verschwenken der Pleuelstange 1 gegen über dem Kolben 2 zu gewährleisten, befindet sich an demjenigen Abschnitt 4a bzw. 4b des kleinen Auges 4, an dem keine axiale Führung durch den Kolben 2 er folgt, jeweils ein Spaltraum 12 mit einer Breite von jeweils ca. 1,5 mm. Mit anderen Worten wurde im Kolben 2 an diesen Stellen, an denen keine axiale Führung für die Pleuelstange 1 notwendig ist, ein Spaltraum 12 geschaffen. Der Spaltraum 12 ist jeweils so bemessen, daß einerseits eine optimale Verschwenkbarkeit der Pleuelstange 1 gewährleistet ist und andererseits der Kolben 2 noch genügend Material aufweist. Durch den Spaltraum 12 ist es des weiteren möglich, das kleine Auge 4 der Pleuelstange 1 vom Kolben 2 her zu schmie ren, wodurch auf ansonsten übliche Ölbohrungen ver zichtet werden kann.

Um noch höhere Zündkräfte aufnehmen zu können, weisen die Abschnitte 4a der Pleuelstangen 1 gemäß den Aus führungsbeispielen der Fig. 2, 5 und 7 jeweils grö ßere Breiten B₁ auf als die Breite B₃ des großen Auges 5. Selbstverständlich sind somit auch die Breiten B₂ der Abschnitte 4b in diesen Ausführungsformen jeweils größer als die Breite B₂ in den vergleichbaren Ausfüh rungsformen gemäß den Fig. 1, 4 und 6.

Claims

1. Pleuelstange für eine Brennkraftmaschine mit einem großen Auge zur Verbindung der Pleuelstange mit einer Kurbelwelle und einem kleinen Auge zur Ver bindung der Pleuelstange mit einem Kolben, wobei die Pleuelstange an ihrem kleinen Auge in axialer Richtung geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das kleine Auge (4) eine sich über seinen Umfang verändernde Breite (B₁, B₂) aufweist, wobei der dem großen Auge (5) zugewandte Abschnitt (4a) des kleinen Auges (4) eine größere Breite (B₁) auf weist als die Breite (B₂) des dem großen Auge (5) abgewandten Abschnitts (4b) des kleinen Auges (4), und daß sich zwischen dem dem großen Auge (5) ab gewandten Abschnitt (4b) des kleinen Auges (4) oder dem dem großen Auge (5) zugewandten Abschnitt (4a) des kleinen Auges (4) und dem Kolben (2) ein Spaltraum (12) befindet.

2. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kleine Auge (4) im Querschnitt wenigstens an nähernd trapezförmig ausgeführt ist.

3. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kleine Auge (4) im Querschnitt wenigstens an nähernd stufenförmig ausgeführt ist.

4. Pleuelstange nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dem großen Auge (5) zugewandte Abschnitt (4a) des kleinen Auges (4) eine größere Breite (B₁) aufweist als die Breite (B₃) des großen Auges (5).

5. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Führung am kleinen Auge (4) ein an einem mit der Pleuelstange (1) verbundenen Kolben (2) angebrachter Bund (11) vorgesehen ist.

6. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kleine Auge (4) an dem dem großen Auge (5) zugewandten Abschnitt (4a) in axialer Richtung ge führt ist.

7. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kleine Auge (4) an dem dem großen Auge (5) abgewandten Abschnitt (4b) in axialer Richtung ge führt ist.