-
-
Pleuelstange
-
Die Erfindung betrifft eine Pleuelstange mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 1.
-
Besonders bei hochtourigen und leistungsstarken Zweitaktmotoren, die
zum Beispiel bei Motorkettensägen verwendet werden, sind die Pleuelstangen erheblichen
Beanspruchungen ausgesetzt. Eine besondere Spitzenbelastung tritt bei bekannten
Pleuelstangen in dem Bereich auf, wo der Schaft mit dem Lagerauge verbunden ist.
Durch diese Spitzenbelastung besteht die Gefahr, daß der Schmierfilm in diesem Bereich
des Lagers unterbrochen wird, so daß ein vorzeitiger Verschleiß und Lagerschäden
auftreten können.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Pleuelstange mit den
Merkmalen des Oberbegriffs so zu verbessern, daß eine gezielte Reduzierung der Lagerbelastung
erreicht wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kennzeichnungsmerkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
-
Die Pleuelstange ist demnach so gestaltet, daß im Bereich der auf
die Mitte des Lagerauges gerichteten Längsmittenachse des Schaftes keine Verbindung
mit dem Lagerauge besteht. Die Krafteinleitung erfolgt vielmehr über zwei Längsstege,
die seitlich am Auge annähernd tangential angebunden sind. Zur Versteifung gegen
angreifende Querkräfte ist in weiterer Ausbildung zwischen den beiden Längsstegen
zur gegenseitigen Abstützung ein Quersteg vorgesehen.
-
Im Gegensatz zur bisherigen Praxis, wobei aufgrund der Kraftübertragung
im Bereich der Längsmittenachse des Schaftes nur wenige Wälzkörper des Lagers mit
entsprechend hoher Spitzenbelastung beaufschlagt wurden, erfolgt entsprechend der
vorgeschlagenen Ausführung die Krafteinleitung nunmehr tangential über die miteinander
verbundenen Längsstege, Der Wandungsbereich des Lagerauges zwischen den beiden Längsstegen
ist vorteilhaft nachgiebig beziehungsweise elastisch verformbar ausgeführt, so daß
an der Kraftübertragung wesentlich mehr Wälzkörper als bisher teilnehmen. Es werden
somit bewußt entsprechende Verformungen bei der Kraftübertragung im Bereich des
Lagerauges angestrebt, um die Anzahl der tragenden Wälzkörper zu erhöhen. Hierbei
ist der tangentiale Einlauf des Pleuelschaftes beziehungsweise der Längsstreben
in die Pleuelaugen von wesentlicher Bedeutung und großem Einfluß für den Spannungs-und
Verformungszustand des Pleuel- beziehungsweise Lagerauges, in-dem weitgehend gleichmäßige
Lagerdruckverteilungen erzielt werden. Die Belastung der einzelnen Wälzkörper ist
deshalb gering, so daß Lagerschäden verhindert werden und eine hohe Bebensdauer
gewährleistet ist. Zudem wird aufgrund des sich zwischen den beiden Längsstreben
des Schaftes befindlichen
Durchbruchs,der vorzugsweise als großräumige
Freisparung ausgeführt sein kann, eine Gewichtsreduzierung erzielt. Damit sind auch
die Massenkräfte geringer, wodurch ebenfalls eine Reduzierung der Lagerbelastung
für einen verschleißarmen und störungsfreien Betrieb erzielt wird.
-
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie weitere Vorteile
und Einzelheiten der Erfindung sind den Merkmalen der Unteransprüche sowie der nachfolgenden
Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die -in schematischer Darstellung eine
bevorzugte Ausführungsform als Beispiel zeigt. Es stellen dar: FIG. 1 eine Seitenansicht
einer erfindungsgemäßen Pleuelstange, FIG. 2 eine Schnittansicht der Pleuelstange
gemäß Figur 1 und FIG. 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Krafteinleitung im
Ubergangsbereich des Schaftes zum Lagerauge.
-
Die in der Zeichnung dargestellte Pleuelstange 1 ist fUr einen hochtourigen
Zweitaktmotor vorgesehen, der vorzugsweise bei einer Motorkettensäge zum Einsatz
gelangt. Die Pleuelstange 1 weist einen Schaft 2 auf, der an einem Ende ein kolbenseitiges
Lagerauge 3 und am anderen Ende ein kurbelwellenseitiges Lagerauge 4 besitzt. Das
Lagerauge 3 ist im Durchmesser kleiner ausgeführt als das Lagerauge 4.
-
Der Schaf-t 2 weist zwei annähernd parallel zueinander
verlaufende
Längsstreben 5,6 auf, die in der Mitte durch einen Quersteg 7 materialeinheitlich
einstückig miteinander verbunden sind. Der Quersteg 7 ist in seinem Querschnitt
so bemessen, daß er gleich dem Querschnitt eines größeren Teils der Längsstreben
5,6 ist.
-
Neben dem Quersteg 7 sind beidseitig Durchbrüche 8,9 im Schaft 2 ausgebildet,
so daß Freiräume bestehen und eine nicht unerhebliche Gewichtseinsparung gegeben
ist. Die Durchbrüche 8,9 besitzen eine Rechteckform, wobei die Eckbereiche so ausgerührt
sind, daß Rundungen 10 bestehen, wodurch Kerbbeanspruchungen vermieden sind. Der
Durchbruch 8 ist an zwei Seiten von Teilstücken 11,12 der Längsstreben 5,6 sowie
von dem Quersteg 7 und einem Wandungsteil 13 des Lagerauges 3 begrenzt.
-
Der andere rechteckförmige Durchbruch 9 ist an zwei Seiten von den
Teilstücken 14,15 der Längsstreben 5,6 sowie an einer Seite vom Quersteg 7 und diesem
gegenüberliegend von einem Wandungsteil 16 des Lagerauges 4 begrenzt.
-
Es ist zu erkennen, daß die Längsstreben 5,6 praktisch seitlich an
den Lageraugen 3,4 angebunden sind. Das heißt, daß die Teilstücke 11,12 im wesentlichen
tangential an beiden Seiten des Lagerauges 3 an dessen Wandung 17 angeordnet sind.
Die Kraftübertragung erfolgt also nicht im Bereich der Längsmittenachse des Schaftes
2, sondern im Bereich der Außenseiten des Lagerauges 3. Am gegenüberliegenden Lagerauge
4 ist die Gestaltung zur optimalen außermittigen Krafteinleitung ähnlich ausgeführt,
wobei die Teilstücke 14, 15 der Längsstreben 5,6 ebenfalls tangential an beiden
Seiten des Lagerauges 4 in dessen Wandung 18 übergehen.
-
Die Figuren 1 und 2 lassen erkennen, daß die Teilstücke 14,15 der
Längsstreben 5,6 je eine Verdickung 19 besitzen, die in Richtung zum Lagerauge 4
ansteigt, wodurch eine hohe Festigkeit zur Kraftübertragung gewährleistet ist. Die
Breite der Längsstege 5,6 ist, wie die Figur 1 zeigt, zudem so bemessen, daß sie
im wesentlichen gleich der Breite der Wandungen 17,18 der Lageraugen 3,4 ist,wobei
die Wandung 17 des Lagerauges 3 etwas schmaler ist als die Wandung 18 des Lagerauges
4.
-
Die Figur 1 offenbart weiterhin klar, daß die Wandungsteile 13,16
der Lageraugen 3,4 im Bereich zwischen den Längsstreben 5,6 entsprechend dem jeweiligen
Radius der Lageraugen 3,4 bogenförmig ausgebildet sind. Der Querschnitt des Wandungsteils
13 entspricht dem Querschnitt der übrigen Wandung 17 des Lagerauges 3, während der
Wandungsteil 16 einen Querschnitt besitzt, der gleich dem Querschnitt der übrigen
Wandung 18 des Lagerauges 4 ist. Die Wandungsteile 13,16 der Lageraugen 3,4 sind
dabei so ausgeführt, daß praktisch eine bewußte Verformung in diesen Bereichen der
Lageraugen 3,4 während der Kraftübertragung auftritt, so daß die Anzahl der tragenden
Wälzkörper im Lagerbereich gegenüber der sonst nur geringen Anzahl tragender Wälzkörper
erhöht wird, indem sich die Lagerteile entsprechend den Erfordernissen zur gleichmäßig
verteilten Lagerbelastung anpassen. Es ist damit eine gezielte Reduzierung der Lagerbelastung
gegeben, wodurch ein verschleißarmer Dauer- beziehungsweise Langzeitbetrieb gewährleistet
ist, da eine weitgehend gleichmäßige Lagerdruckverteilung besteht.Die gezielte Verformbarkeit
beziehungsweise das gewünschte Nachgeben im Bereich der Wandungsteile 12,15 der
Lageraugen 3,4 wird insbesondere durch den
tangentialen Einlauf
des Pleuelschaftes in die Pleuelaugen erreicht. Hierbei ist die Länge der Wandungsteile
13,16 vorteilhaft so bemessen, daß sie etwa gleich dem Innendurchmesser der jeweiligen
Lageraugen 3,4 ist.
-
Das in der Figur 3 dargestellte Diagramm veranschaulicht die Lagerdruckverteilung
im Übergangs bereich des Schaftes zum Lagerauge. Die gestrichelte Kurve zeigt den
bisherigen Kräfteverlauf, wobei deutlich wird, daß im Bereich der Längsmittenachse
des Schaftes am entsprechenden Lagerauge die höchste Spitzenbelastung auftrat. Das
heißt, daß wenige Lagerteile beziehungsweise Wälzkörper mit einer verhältnismäßig
hohen Kraft beaufschlagt wurden. Die durchgezogene Kurve macht deutlich, daß durch
den erfindungsgemäßen Vorschlag die Spitzenbelastung abgebaut worden ist.
-
Der Flächendruck verteilt sich nunmehr auf einen größeren Umfangsbereich
der Lageraugenwandung, wobei die Krafteinleitung an zwei Seiten des Lagerauges durch
die tangential angreifenden Längsstreben erfolgt. Der Flächendruck ist damit erheblich
gemindert worden, so daß insgesamt auch durch die entsprechende Gewichtsreduzierung
aufgrund der Durchbrüche im Schaft eine Reduzierung der Lagerbelastung beziehungsweise
eine weitgehend gleichmäßige Lagerdruckverteilung gegeben ist.
-
Das in Fig. 3 gezeichnete Diagramm verdeutlicht die Krafteinleitung
im Übergangsbereich des Schaftes zum Lagerauge. Die ausgezogene Linie zeigt die
neue Lagerbelastung, während die gestrichelte Linie die Spitzenbelastung bei den
bekannten Pleuelausführungen des Lagerauges zeigt.