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Hubko lbenbrennkraftma sc:1ne
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Die Erfindung bezieht sich aul eine Huhk-llbenbrennkraftmaschine mit
einer Gelenkverbindung zwischen Kolben und Pleuelstange mittels eines Kolbenbolzens,
wobei der Kolbenbolzen mit einer sattelförmigen Auflagefläche des Pleuelstangenkopfes
verschraubt und in einem als Gleitlager ausgefährten Bolzenstuhl des Kolbens drehbar
gelagert ist und bei der die Befestigungsschrauben unter einem spitzen Winkel zueinander
angeordnet sind.
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Bei Brennkraftmaschinen mit hohen Aufladegraden und hohen Spitzendrücken
gewinnt auch die Größe der kolbenb@lzenlagerung zunehmend an Bedeutung, so daß Konstruktionen
interessant erscheinen, bei denen die gesamte Projektionsfläche fUlr eine Lagerung
im Kolbenkörper zur Verfügung steht (DT-AS 1 010 322).
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Bei diesen Konstruktionen ist der Kolbenbolzen mit einer sattelförmigen
Auflagefläche des Pleuelstangenkopfes verschraubt, wobei eine dauerbruchsichere
Verbindung zwischen Pleuelstangenkopf und Kolbenbolzen die Voraussetzung für einen
sicheren Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine ist. Diese Schraubenverbindung
ist,
insbesondere bei hochaufgeladenen Viertakt-Dieselm@teren, hohen Wechselbeanspruchungen
ausgesetzt. Liegt dnr Schraubenk@pf der Befestigungsschrauben direkt auf dem Fleuelstangenkopf
auf, so werden den Befestigungsschrauben wegen des gleichen Elastizitätsmoduls auch
die gleichen Wechselbeanspruchungen aufgezwungen, die auch der Pleuelstangenkopf
an dieser Stelle zu ertragen hat. Da die zulcissige Wechselbeenspruchung für den
Gewindekern der Befestigungsschrauben nur einen Bruchteil der zulässigen Wechselbeanspruchung
des glatten Schraubenschaftes oder auch des Pleuelstangenkopfes beträgt, i.st- eine
s- s@lche Verbindung bei Wechselbeanspruchung sehr gefährdet. Diese durch Zugkräfte
und Fliehkraft hervorgerufene Beanspruchung führt trotz ausreichender Schraubenquerschnitte
berelt: nach kurzer Betriebszeit zu Schraubenbrüchen. Elne Vergrößerung des Gewindedurchmessers
im Vergleich zum Schaftdurchmesser der Befestigungsschrauben führt in nachteiliger
Weise zu Pleuelstangen, die einen im Vergleich zum Pleuelstangenschaft sehr voluminösen
und schweren Pleuelstangenkopf aufweisen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine dauerbruchsichere und leichte
Verhindung zwischen Kolbenbolzen und Pleuelstange einer Hubkolbenbrennkraftmaschine
zu schaffen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Befestigungsschrauben
von rohrförmigen Hälsen umgeben sind, die in Erweiterungsbohrungen des Pleuelstangenkopfes
bzw. der Pleuelstange angeordnet sind und deren Stirnflächen sich einerseits auf
den Schraubenköpfen und andererseits auf einem zwischen Erweiterungsbohrung und
Schraubenbohrung Im Pleuelstangenkopf gebildeten Abratz abstützen. Hierdurch wird
die Wechselbeanspruchung der Befestigungsschrauben entscheidend herabgesetzt, da
der die Wechselspannung erzeugende Teil des Pleuelstangenkopfes zwischen der sattelförmigen
Auflagefläche und dem Absatz der Erweiterungsbohrung nur nocke sehr kurz ist.
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Da die erfindungsgemäßen Hjlsen völlig in den ErweiLerungsbohrungen
versenkt sind, bleibt die Geschlessenheit des Pleuelstangenkopfes erhalten und wird
nicht durch Kerben an der Außenfläche geschwächt. Der Pleuelstangenkopf selbst kann
leicht ausgeführt werden, da bei der Wechselbeanspruchung druc@ Zündung und Fliehkraft
keine Rückslcht auf die Schrauben genommen zu werden braucht. Auch ein Nachlassen
der Schraubenvorspannung ist weniger gefährlich, da diese bei der Hülsenkonstruktion
nur um einen Sicherheitsbetrag über dem Flichkraftanteil des Kolbens mit Bolzen
zu liegen braucht.
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Es wird außerdem vorgeschlagen, daß die Ringquerschnittsfläche der
Hälsen größer ist als die kleinste Querschnittsfläche der
Befestigungsschrauben,
so daß die ertragbare Druckkraft der Hülse etwas größer ist als die zulässige Zugkraft
am Schraubenquerschnitt.
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Weiterhin ist die Erweiterungsbohrung an ihrem Absatz mit einem Freistich
zu versehen, damit mit Sicherheit der volle Hülsenquerschnitt an Absatz zur Verfügung
steht. Außerdem kennen die Hülsen auf ihrem Außenmantei in dem den Absätzen zugewandten
Endbereich zur Vermeidung von Kerbspannungen Einschnürungen aufweisen.
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ur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen,
in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es
zeigen: Fiq. 1 einen Längsschnitt durch eine Gelenkverbindung von Kolben und Pleuelstange,
Fiq. 2 einen Längsschnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen QuerschnLtt
durch den Pleuelstangenkopf gemäß der Linie III-III in Fig. 1 mit Anordnung der
Befestigungsschrauben in einer Ebene im Pleuelkopf.
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Fig. 4 einen Querschnitt durch den Pleuelstangenkopf gemäß Linie III-III
in Fig. 1 mit im Pleuelstangenkopf versetzt angeordneten Befestigungsschrauben.
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Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Abschnitt des Pleuelstangenkopfes
mit der Anordnung einer Hülse im Pleuelstangenkopf im vergrößerten Maßstab.
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In Fig. 1 sind ein Kolben 1, eine Pleuelstange 2 und ein Kolbenbolzen
3 dargestellt. Der Kolbenbolzen 3 ist einerseits In einem Bolzenstuhl 4 des Kolbens
1 drehbar gelagert, während er andererseits mittels Befestigungsschrauben 5 mit
einem Pleuelstangenkopf 6 verbunden ist. Dabei weist der Pleuelstangenkopf 6 zur
Aufnahme des Kolbenbolzens 3 eine sattelförmige Auflagefläche 7 auf. Die Befestigungsschrauben
5 sind durch Hülsen 8 und Schraubenbohrungen 9 des Pleuelstangenkopfes G hindurchgeführt
und mit ihren Gewindeabschnitten 10 in Gewindebohrungen 11 des Kolbenbolzens 3 eingeschraubt.
Dabei sind die Befestigungsschrauben 5 mit Schraubenköpfen 12 versehen, die sich
auf den flülsen 8 abstützen, wobei die Hülsen 8 in Erweiterungsbohrungen 13 des
Pleuelstangenkopfes 6 angeordnet sind. Die Erweiterungsbohrungen 13 und die Schraubenbohrungen
9 bilden an ihren übergängen Absätze 14.
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In Fig. 3 sind die Befestigungsschrauben 5 in Bezug auf den Kolbenbolzen
3 in einer Ebene angeordnet. Darüberhinaus besteht die Möglichkeit, wie in Fig.
4 dargestellt, die Befestigungsschrau ben 5 versetzt anzuordnen, wodurch eine Vergrößerung
des Abstandes
der Gewindebohrungen 11 im Kolbenbolzen 3 erzielt
wird.
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Weiterhin ist in der Fig. 5 die Anordnung der Hülse 8 in der Erweiterungsbohrung
13 verdeutlicht. Dabei ist die Erweiterungsbohrung 13 an ihrem Absatz 14 mit einem
Freistich 15 versehen, während die HUlse 8 im Bereich des Absatzes 14 zur Vermeidung
von Kerbspannungen an ihrem Außenmantel eine Einschnürung 16 aufweist und so mit
geringerer Ringquerschnittsfläche ausgeführt ist. Dadurch werden auch die örtlichen
Zugspannungsspitzen im Pleuelstangenkopf 6 am Umfang der Hülsenauflage abgebaut.