DE3318215C2

DE3318215C2 -

Info

Publication number: DE3318215C2
Application number: DE3318215A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr.-Ing. 3180 Wolfsburg De Danckert
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1982-07-17
Filing date: 1983-05-19
Publication date: 1992-07-30
Also published as: US4544299A; DE3318215A1

Description

Die Erfindung betrifft eine zug- und druckübertragende Gelenkver bindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Für den Spe zialfall eines insbesondere für einfachwirkende Pumpen bestimmten Kreuzkopfes ist eine derartige Verbindung aus der AT-PS 9 776 in der Weise bekannt, daß der Bolzen zwischen jeweils einem Lager an einer Pleuelstange und einer Kolbenstange angeordnet ist, von denen das erstgenannte über ein weiteres Schwenklager, das unter Feder kraft steht, druckbeaufschlagt ist. Die Feder stützt sich an einem die gesamte Verbindung aufnehmenden, mit der Kolbenstange ein stückigen Gehäuse ab. Abgesehen davon, daß diese Konstruktion Zugkräfte infolge der Feder nur in sehr begrenztem Maße spielfrei zu übertragen gestaltet, ist sie angesichts der großen oszillieren den Massen für eine Anwendung im Rahmen schnellaufender Maschinen, also beispielsweise an einer Pleuelstange einer Brennkraftmaschine, ungeeignet.

Betrachtet man den bevorzugten Anwendungsfall der Erfindung, näm lich für die Herstellung einer Verbindung zwischen Pleuelstange und Kolben einer Brennkraftmaschine, beispielsweise in einem Kraftfahr zeug, so sind die entsprechenden Gelenkverbindungen in der Regel etwa scharnierartig aufgebaut (s. beispielsweise DE-OS 14 67 059), d. h. der Bolzen durchsetzt in Richtung seiner Achse abwechselnd aufeinanderfolgende, ihn umschließende Lagerbereiche an Pleuel und Kolben und ist demgemäß auf Biegung beansprucht. Eine derartige Ausbildung der Gelenkverbindung erfordert demgemäß ebenfalls rela tiv große oszillierende Massen, und zwar nicht nur angesichts der Ausbildung der Lagerbereiche gleichsam als den Bolzen umschließende Lageraugen, sondern auch angesichts der relativ hohen Beanspruchung des Bolzens.

Auch die Kolben-Pleuel-Verbindung nach der DE-OS 26 29 006, bei der der Bolzen mittels mehrerer, in Hülsen geführter Schrauben fest mit dem Pleuel verbunden ist, eignet sich allenfalls für langsam lau fende Maschinen.

Verbindungen mit einem mit dem Pleuel einteiligen Hammerkopf, der in seitliche halbzylindrische Aufnahmen am Kolben von der Mittel achse desselben her eingefädelt wird, erfordern für diese Montage einen großen Abstand zwischen den Aufnahmen und damit einen langen, den Kolbenbolzen ersetzenden Hammerkopf.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, allgemein eine zug- und druckübertragende Gelenkverbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß die auf die Gelenkverbindung zurückzuführenden oszillierenden Massen möglichst klein gehalten werden.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1; vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der Erfindung sind die ersten Lagerbereiche sich bezüglich der Achse des Bolzens gegenüberliegende offene Schalen oder Teilzylinder, die sich zusammen über weniger als 360° erstrecken, in ihrer Gesamtheit also nicht über den gesamten Umfang des Bolzens, so daß zwischen den ersten Lagerbereichen Spalte gewahrt sind, die die gewünschte begrenzte Relativverschwenkung der beiden Bauteile, also beispiels weise Pleuelstange und Kolben, gegeneinander zulassen.

An dieser Stelle sei eingefügt, daß bei dem bisher als bevorzugt behandelten Beispiel, also Gelenkverbindung zwischen Kolben und Pleuelstange, die Relativverschwenkung zwischen diesen beiden Teilen funktionsbedingt ist. Es ist aber auch möglich, daß derarti ge Relativbewegungen bei bestimmten Einsatzfällen aus erforder lichen Toleranzen resultieren. Derartige Toleranzen können auch einen gewissen Parallelversatz zwischen den beiden durch die Ge lenkverbindung verbundenen Bauteilen erfordern, der sich in Rich tung der Bolzenachse und damit senkrecht zur Ebene der Schwenkbewe gungen erstreckt. Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie auch diese Bedingung mit einfachen Mitteln berücksichtigt. Dazu genügt es nämlich, den Ring und den Bolzen in axialen Richtungen bezüglich der beiden zu verbindenen Bauteile nicht fest zu lagern, sondern so, daß etwas Spiel vorhanden ist, das den gewünschten Parallelversatz zuläßt. Der grundsätzliche Vorteil der erfindungs gemäßen Gelenkverbindung bleibt gewahrt, nämlich der Vorteil einer nur geringen oszillierenden Masse, da zumindest einzelne Lagerbe reiche keine geschlossenen Lageraugen bilden und der Bolzen lediglich Druckbean spruchungen, nicht aber Biegebeanspruchungen aufzunehmen braucht; die Zugbeanspruchungen werden über den Ring bzw. über mehrere, vorzugsweise zwei Ringe in symmetrischer Anordnung unmittelbar in die beiden Bauteile eingeleitet.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigen die Fig. 1, 2 und 3 zwei zu einander senkrechte Ansichten, halbseits im Längsschnitt, bzw. die in Fig. 1 mit III-III bezeichnete Schnittansicht.

Betrachtet man nun die Fig. 1, 2 und 3, so dient dort die Gelenkverbindung zur Herstellung des Zusammenhalts zwischen dem Kolben 1 einer üblichen Brennkraftmaschine und der zugehörigen Pleuelstange 2, die in üblicher und daher nicht dargestellter Weise mit ihrem anderen Ende in kraftübertragender Verbindung mit einer Kurbelwelle steht. Die kolbenseitigen Lagerbereiche sind an einem mit 3, die pleuelstangenseitigen Lagerbereiche an einem mit 4 bezeichneten jeweiligen Bauteilabschnitt ausgebildet. Wie insbe sondere aus Fig. 2 ersichtlich, erstreckt sich jeder der beiden ersten, am Bolzen 5 anliegenden Lagerbereiche 9 und 10 über weniger als einen halben Umfang des hier hülsenförmigen Kolbenbolzens 5, so daß zwischen den sich unmittelbar gegenüberstehenden Begrenzungs flächen der beiden Bauteilabschnitte 3 und 4 Spalte 6 und 7 gewahrt sind, die begrenzte Relativverschwenkungen der beiden Bauteile 1 und 2 um die Bolzenachse 8 zulassen.

Wichtig für die Beanspruchung des Bolzens 5 nur auf Druck, nicht aber auf Biegung ist ferner die Tatsache, daß sich die ersten auf dem Umfang des Bolzens 5 aufliegenden Lagerbereiche 9 und 10 bezüglich der Bolzenachse 8 gegenüberstehen. Der Zusammenhalt der beiden Bauteile 1 und 2, die sich - von den Schwenkbewegungen abgesehen - im wesentlichen längs der gemeinsamen Achse 11 bewegen, mit dem Bolzen 5 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch zwei Ringe 12 und 13 gewährleistet, die an zweiten Lagerbereichen anliegend die Bauteilabschnitte 3 und 4 bzw. seitliche Fortsätze derselben umschlingen und dabei symmetrisch zur Achse 11 ange ordnet sind. Wie die Fig. 1 und 3 zeigen, sind die Ringe 12 und 13 im weiten Lagerbereich des Bauteilabschnitts 4 in jeweils einer Nut 14 gegen Axialbewegungen gesichert geführt, dagegen - siehe Fig. 3 - im zweiten Lagerbereich des Bauteilabschnitts 3 durch jeweils eine einseitig offene und in ihrer Breite so ausgeführte Nut 15, daß ein erforderlicher begrenzter Parallelversatz zwischen den Bauteilen 1 und 2 in Richtung der Bolzenachse 8 möglich ist.

Diesem Parallelversatz müssen natürlich auch etwaige Einrichtungen zur axialen Fixierung des Bolzens 5 innerhalb des Raumes zwischen den Bauteilabschnitten 3 und 4 angepaßt sein. Sofern hierzu nicht ein Preßsitz oder dergleichen gewählt wird, sondern eine form schlüssige Sicherung durch Vorsprünge an den ersten Lagerbereichen 9 und/oder 10 bzw. durch Anordnungen nach Art von Sprengringen 16, darf hierdurch nicht die Möglichkeit einer geringen Relativver schiebung zwischen den Bauteilen 1 und 2 in Richtung der Bolzen achse 8 unterbunden werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß der Spreng ring 16 in Fig. 1 nur örtlich oben und unten an den ersten Lagerbereichen 9 und 10 zurückgehalten wird und daß ein am anderen Ende des Bolzens 5 vorgesehener weiterer Sprengring 16′ in einem Abstand von dem erstgenannten Sprengring liegt, der den Parallelversatz berücksich tigt. In dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbei spiel ist ferner angenommen, daß zunächst die Ringe 12 und 13 mon tiert werden, ehe der Bolzen 5 zwischen die Lagerbereiche 3 und 4 eingeführt wird. Trifft man demgegenüber die Konstruktion, bei spielsweise durch Verwendung von Schlössern zum Positionieren der Ringe, so, daß die Ringe nach der Montage des Bolzens 5 montiert werden, kann man axiale Sicherungen des Bolzens 5 durch nur an einem der ersten Lagerbereiche vorgesehene Vorsprünge realisieren.

Claims

1. Zug- und druckübertragende Gelenkverbindung zwischen zwei ge meinsame Bewegungen ausführenden Bauteilen, insbesondere an einer Pleuelstange einer Brennkraftmaschine, mit einem senk recht zur Zug- und Druckrichtung angeordneten Bolzen, auf dem sich bezüglich der Bolzenachse gegenüberstehende erste Lagerbereiche beider Bauteile, die sich je nur über einen Teil des Bolzenum fangs und zusammen über weniger als 360° erstrecken und daher begrenzte Relativschwenkungen der Bauteile um den Bolzen zulas sen, abstützen, und mit Mitteln zum Zusammenhalten von Bolzen und Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusammenhalt von Bolzen (5) und beiden Bauteilen (1, 2) durch zumindest einen konzentrisch zur Bolzenachse (8) angeordneten, mit seinem Innenumfang an zweiten Lagerbereichen beider Bauteile (1, 2) anliegenden Ring (12, 13) gewahrt ist, der zur Ermöglichung eines begrenzten Parallelversatzes zwischen beiden Bauteilen (1, 2) in Richtung der Bolzenachse (8) auf zumindest einem der zweiten Lagerbereiche in Richtung der Bolzenachse (8) mit Spiel gelagert ist.

2. Gelenkverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Lagerbereiche beider Bauteile (1, 2) sich bezüglich der Bolzenachse (8) gegenüberstehen.

3. Gelenkverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den ersten Lagerbereichen (9, 10) vorgesehene Sicherungen gegen Axialbewegungen des Bolzens (5) jeweils nur an einem dieser Lagerbereiche vorgesehen sind, so daß sie den Parallelversatz zulassen.

4. Gelenkverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ringe (12, 13) in zu einer gemeinsamen Längsachse (11) beider Bauteile (1, 2) symmetrischer Anordnung vorgesehen sind.

5. Gelenkverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (5) hohl ist.

6. Gelenkverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (5) aus Grauguß besteht.

7. Gelenkverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Bauteile ein Kolben (1) und das andere Bauteil einer Pleuelstange (2) ist.