DE3324279A1

DE3324279A1 - Connecting rod

Info

Publication number: DE3324279A1
Application number: DE19833324279
Authority: DE
Inventors: Roland 7107 Neckarsulm Scheufler
Original assignee: Karl Schmidt 7107 Neckarsulm GmbH; Karl Schmidt GmbH
Current assignee: SCHEUFLER, ROLAND, 7107 NECKARSULM, DE
Priority date: 1983-07-06
Filing date: 1983-07-06
Publication date: 1985-01-17

Abstract

In order to build up a hydrodynamic lubricating film under all load conditions in the case of a divided connecting rod having in the fitted state a circular cylindrical basic bore with circular cylindrical bearing shells of equal radius, the wall sections of the bolt holes of the connecting rod bearing cap are provided with recesses extending on both sides of the connecting rod shaft plane and the inside of the connecting rod bearing cap in the untensioned state is provided with trough-shaped depressions running over its width and a perimeter of 5 to 75 DEG referred to the parting plane.

Description

PLEUEL CONNECTING ROD

Die Erfindung betrifft ein Pleuel mit gerade geteiltem im eingebauten Zustand eine kreiszylinderförmige Grundbohrung aufweisenden, vorzugsweise mit kreiszylinderförmigen Lagerschalen gleichen Radius ausgestattetem Pleuelkopf, dessen den Pleueldeckel mit dem Pleuelfuß verbindenden Durchgangsschrauben mit einem eine vorgegebene Vorspannung erzeugenden entsprechenden Anzugsdrehmoment verspannt sind.The invention relates to a connecting rod with a straight split in the built-in State having a circular cylinder-shaped basic bore, preferably with a circular cylinder-shaped Bearing shells of the same radius equipped connecting rod head, the connecting rod cap with the connecting rod connecting through bolts with a predetermined preload generating the corresponding tightening torque are tensioned.

Da der Pleuelkopf im wesentlichen in Richtung der Pleuelstange belastet ist, ist dieser über lange Zeit besonders steif ausgebildet worden, um die infolge der Ovalverformung des Pleuelkopfes unter der Einwirkung der Massenkräfte bestehende Freßgefahr zwischen dem Pleuelkopflager und dem Zapfen der Kurbelwelle in Grenzen zu halten. Die die Belastung hervorrufenden Massenkräfte ändern sich periodisch und über den gesamten Umfang des Pleuelkopfes, so daß sich bedingt durch das unterschiedlich elastische Verhalten des Pleuelkopfs im Bereich der Hauptbelastungsebene des Pleuels bei Zug ein anderes Lagerspiel als bei Druck einstellt, mit der Folge, daß auf der einen Seite ein tragfähiger Ölfilm vorhanden ist, während auf der anderen Seite eine metallische Berührung von Lagerschalen und Kurbelwelle entstehen kann. Die durch ein auf die Durchgangsschrauben, die die Kräfte von dem Pleueldeckel in den Pleuelfuß leiten, aufgebrachtes entsprechendes Anzugsdrehmoment erzeugte vorgegebene Vorspannung, muß so groß sein, daß die im Pleueldeckel angeordnete Lagerschale in keinem Fall vom Zapfen der Kurbelwelle abhebt. Nun widerspricht die herkömmliche, besonders steife Ausbildung des Pleuelkopfes dem allgemeinen Trend, das Triebwerk von Brennkraftmaschinen leichter zu gestalten, um so Reibungsverluste abzubauen und damit zur Kraftstoffeinsparung bei zu tragen. Gleichzeitig gibt es jedoch den Trend, das Verdichtungsverhältnis bei Ottomotoren zu erhöhen, sowie Dieselmotoren weiter aufzuladen, wodurch eine zusätzliche Belastung des Pleuelkopfes entsteht.Because the connecting rod is loaded essentially in the direction of the connecting rod is, this has been designed to be particularly stiff for a long time, as a result of the oval deformation of the connecting rod head under the action of inertia forces Risk of seizure between the connecting rod bearing and the journal of the crankshaft within limits to keep. The inertia forces causing the load change periodically and over the entire circumference of the connecting rod head, so that depending on the different elastic behavior of the connecting rod head in the area of the main load plane of the connecting rod sets a different bearing play when pulling than when pushing, with the result that on the on one side there is a stable oil film, while on the other side metallic contact between the bearing shells and the crankshaft can occur. the by one on the through bolts that transfer the forces from the connecting rod cover to the Connecting rod lead, applied corresponding tightening torque generated predetermined Preload, must be so great that the bearing shell arranged in the connecting rod cap is in none Case lifts off the journal of the crankshaft. Well contradicts the conventional, particularly stiff design of the connecting rod end is in line with the general trend, to make the engine of internal combustion engines lighter, so as to reduce friction losses reduce and thus contribute to fuel savings. At the same time there is however, the trend to increase the compression ratio in gasoline engines, as well as diesel engines to continue charging, which creates an additional load on the connecting rod end.

Es ist bereits versucht worden, diesen einander entgeyenlaufenden Trends dadurch gerecht zu werden, daß die beiden in den Pleuelkopf eingesetzten kreiszylinderförmigen Lagerschalen im eingebauten Zustand einen innerhalb der Größe des mittleren zulässigen Lager spiels voneinander verschiedenen Radius aufweisen. Die Lagerschale mit dem größeren Radius ist im Bereich des Pleuelkopfes mit der größeren elastischen Nachgiebigkeit angeordnet. Durch diese Maßnahme soll erreicht werden, daß sich in dem Pleuelkopflager, bei dem infolge der periodisch und auf dem Umfang auftretenden unterschiedlichen Zug- und Druckbeanspruchungen das elastische Verhalten der einen Lagerschale von dem der anderen Lagerschale abweicht, im belasteten Zustand ein gleichmäßiges Lagerspiel einstellt.Attempts have already been made to eradicate them Trends to be met by having the two inserted into the connecting rod head circular cylindrical bearing shells when installed one within the size of the mean permissible bearing game have different radius from each other. The bearing shell with the larger radius is in the area of the connecting rod head with the arranged greater elastic compliance. This measure is intended to achieve be that in the connecting rod bearing, in which as a result of periodic and on the different tensile and compressive stresses occurring to the extent the elastic Behavior of one bearing shell differs from that of the other bearing shell when loaded Condition sets an even bearing play.

Die angestrebte Wirkung wird in aller Regel nur bei relativ kleinen Beanspruchungen erreicht. Bei größeren Beanspruchungen ist die unter Zugkraft eintretende Ovalverformung des Pleuelkopfes und damit auch des Pleuelkopflagers so groß, daß es im Bereich der den größeren Radius aufweisenden, der größeren Verformung unterliegenden Lagerschale auf einem Abschnitt von 30 bis 60° beidseitig der auf der senkrecht zur Teilungsebene verlaufenden Ebene zur Ausbildung von den Schmierfilm unterbrechenden Druckstellen kommen kann und damit die Gefahr einer metallischen Berührung von Pleuelkopflager und Kurbelwellenzapfen gegeben ist. Um im belasteten Zustand ein möglichst enges, im Bereich der senkrecht zur Trennebene der Lagerschalen verlaufenden Ebene gleiches Lagerspiel zwischen Pleuelkopflager und Kurbelwellenzapfen zu erreichen, d.h. die hydrodynamische Tragfähigkeit des Schmierfilms über den gesamten Umfang des Pleuellagers zu gewährleisten, ist in der EP-A-0 074 676 vorgesehen, den eine größere Verformungssteifigkeit aufweisenden Abschnitt des Pleuelkopfes mit einer kreiszylinderförmigen und den eine kleinere Verformungssteifigkeit aufweisenden Abschnitt des Pleuelkopfes mit einer ovalen Lagerschale zu belegen. Die unterschiedliche Gestaltung der Lagerschalen macht @edoch eine besondere Markierung erforderlich, um ihren falschen Einbau zu verhindern.The desired effect is usually only with relatively small ones Stresses reached. In the case of greater loads, the one that occurs under tensile force Oval deformation of the connecting rod head and thus also of the connecting rod bearing so great that it is in the area of the larger radius having the larger deformation Bearing shell on a section of 30 to 60 ° on both sides that on the vertical to the dividing plane extending plane for the formation of the lubricating film interrupting Pressure points can occur and with it the risk of metallic contact with the connecting rod head bearing and crankshaft journal is given. In order to keep as narrow as possible in the Area of the plane running perpendicular to the parting plane of the bearing shells is the same To achieve bearing play between the connecting rod bearing and the crankshaft journal, i.e. the hydrodynamic load-bearing capacity of the lubricating film over the entire circumference of the connecting rod bearing to ensure, is provided in EP-A-0 074 676, the greater deformation stiffness having section of the connecting rod head with a circular cylindrical and the with a smaller deformation stiffness section of the connecting rod head to occupy an oval bearing shell. The different designs of the bearing shells @ but requires special marking to prevent it from being installed incorrectly impede.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Pleuelkopf des eingangs beschriebenen Peuels bei gleichzeitigem Einsatz kreiszylinderförmiger Lagerschalen mit yleicllem Radius so zu gestalten, daß trotz der periodisch und über den Umfang unterschiedlichen, den Pleuelkopf verformenden, Zug- und Druckbeanspruchungen bei allen Belastungszuständen ein zusammenhängender Schmierfilm zwischen dem Pleuelkopflager und dem Kurbelwellenzapfen aufgebaut bleibt.It is the object of the present invention to provide the connecting rod end of the Peuels described above with the simultaneous use of circular cylindrical bearing shells with a yleicllem radius so that in spite of the periodic and over the circumference different tensile and compressive loads that deform the connecting rod head a coherent lubricating film between the connecting rod bearing under all load conditions and the crankshaft journal remains built up.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Wandpartien der Schraubenlöcher des Pleueldeckels und/oder des Pleuelfußes jeweils eine sich beidseitig der durch den Pleuelschaft gelegten Ebene erstreckende Aussparung und die Innenseite des Pleueldeckels und/oder des Pleuelfußes im nicht verspannten Zustand jeweils eine sich über ihre Breite und über einen Bereich von 5 bis 75°, vorzugsweise 10 bis 600 - bezogen auf die Teilungsebene - verlaufende muldenförmige, insbesondere im Längsschnitt kreissichelförmige Vertiefung aufweisen.The solution to this problem is that the wall parts of the screw holes of the connecting rod cover and / or the connecting rod each one on both sides of the through the connecting rod shank laid plane extending recess and the inside of the connecting rod cover and / or the connecting rod foot in the non-tensioned state each one over their Width and over a range from 5 to 75 °, preferably 10 to 600 - based on the parting plane - running trough-shaped, in particular circular sickle-shaped in longitudinal section Have recess.

Zweckmäßigerweise erstrecken sich die Aussparungen jeweils über einen Bereich von 5 bis 300 beidseitig der durch den Pleuelschaft gelegten Ebene.The recesses expediently each extend over one Range from 5 to 300 on both sides of the plane laid by the connecting rod shaft.

Eine solche Gestaltung des Pleuelkopfes wird den in einem bestimmten Zyklus in Größe und Richtung wechselnden Lagerbeanspruchungen durch Ausbildung eines optimalen Lagerspiels im Hinblick auf hohe Laufruhe und Führungsgenauigkeit vom Beginn bis zum Erreichen der höchsten Beanspruchung dadurch gerecht, daß sich mit zunehmender Belastung die Durchgangsschrauber, ausdehnen und durch den dabei erfolgenden Abbau der Vorspannung in den Bereichen die im nicht verspannten Zustand die muldenförmigen Vertiefungen aufweisen, eine Vergrößerung des Radius der Grundbohrung mit der Folge eintritt, daß sich die im Pleueldeckel angeordnete Lagerschale entsprechend verformen kann.Such a design of the connecting rod end is in a certain Cycle in size and direction changing bearing loads through the formation of a optimal bearing play with regard to smooth running and guidance accuracy from Beginning until the highest stress is reached by doing justice to the fact that with increasing load on the straight-through screwdriver, and expanding through the resulting Reduction of the pre-tension in the areas which are trough-shaped in the non-tensioned state Have depressions, an increase in the radius of the blind hole with the result occurs that the bearing shell arranged in the connecting rod cap deform accordingly can.

Falls die Zug- und Druckbeanspruchungen auch den Pleuelfuß verformen, können die gleichen Maßnahmen wie beim Pleueldeckel auch beim Pleuelfuß angewendet werden.If the tensile and compressive loads also deform the connecting rod, The same measures as for the connecting rod cap can also be applied to the connecting rod base will.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung des Pleuelkopfes besteht darin, daß eine deutliche Gewichtsersparnis von 7 bis 15 % je nach Pleuelkonstruktion erreicht wird.A particular advantage of the design of the connecting rod head according to the invention is that a significant weight saving of 7 to 15% depending on the connecting rod design is achieved.

Das Verfahren zur Herstellung der Grundbohrung des Pleuelkopfes besteht erfindungsgemäß darin, daß der Pleueldeckel mit dem Pleuelfuß mittels des auf die Durchgangsschrauben aufgebrachten Anzugsdrehmoment so verspannt wird, daß die erzeugte Vorspannung gleich, bzw. größer als die Vorspannung des Pleuelkopfs im eingebauten Zustand ist und anschließend die Grundbohrung kreiszylinderförmig gebohrt wird. Durch die Vorspannung des Pleuelkopfes, bei dem, wie vorstehend dargestellt, die Wandpartien der Schraubenlöcher des Pleueldeckels und/oder des Pleuelfußes mit Aussparungen versehen sind, bilden sich auf der Innenseite des Pleueldeckels und/oder des Pleuelfußes im Bereich von 5 bis 75° - bezogen auf die Teilungsebene - buckelförmige, über die ganze Breite des Pleuelkopfs gehende Erhebungen, die durch das Bohren der kreiszylinderförmigen Grundbohrung abgetragen werden. Nach dem Lösen der Durchgangsschrauben entstehen in den Bereichen des Pleueldeckels und/oder des Pleuelfußes, in denen die Erhebung abgetragen worden ist, muldenförmige, vorzugsweise kreissichelförmige Vertiefungen, die bei der Montage des Pleuels durch Aufbringen einer entsprechenden Vorspannung auf den Pleuelkopf so weit herausgedrückt werden, daß eine kreiszylinderförmige Grundbohrung entsteht.The process for producing the blind bore of the connecting rod end consists according to the invention in that the connecting rod cover with the connecting rod by means of the Through bolts applied tightening torque is tensioned so that the generated Preload equal to or greater than the preload of the connecting rod head in the built-in State and then the blind hole is drilled in the shape of a circular cylinder. By the bias of the connecting rod head, in which, as shown above, the Wall parts of the screw holes of the connecting rod cover and / or the connecting rod foot with recesses are provided, form on the inside of the connecting rod cap and / or the connecting rod base in the range from 5 to 75 ° - based on the parting plane - hump-shaped, above the entire width of the connecting rod end protrusions, which are created by drilling the circular cylinder-shaped Blind hole to be removed. After loosening the through bolts arise in the areas of the connecting rod cap and / or the connecting rod foot in which the elevation has been removed, trough-shaped, preferably crescent-shaped depressions, when assembling the connecting rod by applying a corresponding preload be pushed out so far on the connecting rod that a circular cylindrical Blind hole is created.

Das erfindungsgemäß gestaltete Pleuel ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.The connecting rod designed according to the invention is shown as an example in the drawing and is explained in more detail below.

Figur 1 zeigt die Seitenansicht eines aus Pleueldeckel 1 und Pleuelfuß 2 bestehenden Pleuelkopfs, bei dem die Wandpartie der Schraubenlöcher 3,4 des Pleueldeckels 1 beidseitig der durch den Pleuelschaft gelegten Ebene mit einer sich über einen Bereich von jeweils 300 erstreckenden Aussparung 5,6 versehen ist.Figure 1 shows the side view of a connecting rod cap 1 and connecting rod 2 existing connecting rod heads, in which the wall section of the screw holes 3, 4 of the connecting rod cover 1 on both sides of the plane laid by the connecting rod shaft with one over one Area of each 300 extending recess 5,6 is provided.

Gemäß Figur 2 ist über das auf die Durchgangsschrauben 7,8 aufgebrachte Anzugsdrehmoment in dem Pleueldeckel eine solche Vorspannung erzeugt worden, daß auf seiner Innenseite im Bereich von 10 bis 500 - bezogen auf die Teilungsebene - jeweils eine buckelförmige Erhebung 9 (10) vorhanden ist.According to Figure 2 is applied to the through bolts 7.8 Tightening torque in the connecting rod cover has been generated such a preload that on its inside in the range from 10 to 500 - based on the division plane - In each case a hump-shaped elevation 9 (10) is present.

Die buckelförmige Erhebung 9 (10) wird beider Bohrung der kreiszylinderförmigen Grundbohrung 11, wie in Figur 3 dargestellt, abgetragen, so daß sich im entspannten Zustand im Bereich der buckelförmigen Erhebungen 9 (10) jeweils eine etwa kreissichelförmige Mulde 12,13 ergibt.The hump-shaped elevation 9 (10) becomes the circular cylindrical bore in the bore Blind hole 11, as shown in Figure 3, removed so that the relaxed State in the area of the hump-shaped elevations 9 (10) each an approximately crescent-shaped Well 12.13 results.

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Claims

P A T E N T A N S P RÜ C H E 1. Connecting rod with straight split in the built-in State having a circular cylinder-shaped basic bore (11), preferably with circular cylindrical bearing shells the same radius equipped connecting rod head, whose the connecting rod cap (1) with the connecting rod foot (2) connecting through bolts (7,8) are tensioned with a tightening torque that generates a specified pre-tension, characterized in that the wall parts of the screw holes (3, 4) of the connecting rod cover and / or the connecting rod each one on both sides of the connecting rod shaft laid plane extending recess (5,6) and the inside of the connecting rod cover and / or connecting rod foot in the non-tensioned state each one across its width and over a range from 5 to 750 - based on the dividing plane - running Have trough-shaped recess (12,13).

2. Connecting rod according to claim 1, characterized in that the recesses (5,6) of the wall parts of the screw holes (3,4) each over an area of 5 to 300 extend on both sides of the plane laid by the connecting rod shaft.

3. connecting rod according to claim 1 and / or claim 2, characterized in that that the trough-shaped depressions (12, 13) extend over a range from 10 to 600 - in relation to the division plane - extend.

4. Connecting rod according to claim 1 to 3, characterized in that the Trough-shaped depressions (12, 13) designed in the shape of a circular sickle in the longitudinal section are.

5. A method for producing the connecting rod according to claims 1 to 4, characterized in that the connecting rod cover with the connecting rod by means of the the tightening torque applied to the through bolts is tightened so that the generated preload equal or

is greater than the preload of the connecting rod when installed and then the blind hole is drilled in the shape of a circular cylinder.