DE3505964C1 - Pleuelstange für Hubkolbenbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Durch Zuführkanäle 14, 15, 16 und 17 wird sowohl zur Schmierung als auch zur Kühlung dienendes Öl durch den Kurbelwellenzapfen 13 unter Druck zunächst an die Lagerschalen 11, 12 herangeführt; von dort gelangt das Öl durch Öffnungen 18, 19 in der durch die Lagerschalen 11, 12 gebildeten Lagerhülse in wenigstens einen, außer- halb der Lagerhülse angeordneten, sich im Pleuelfuß 6 und gegebenenfalls auch Pleueldeckel 8 erstreckenden Sammelraum. In den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 7 sind jeweils zwei, dort mit 20 und 21 bezeichnete Sammelräume vorhanden, während beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 8 nur ein die Lagerhülse 11, 12 vollständig in Form einer Ringnut umgebender Sammelraum 28 vorhanden ist. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß F i g. 1 bis 7 gelangt das Öl von den Sammelräumen 20, 21 über miteinander in Verbindung stehende Bohrungen 22, 23 einerseits und 24, 25 andererseits, die alle im Bereich des Pleuelfußes 6 verlaufen, in eine Bohrung 26, die sich vom Pleuelfuß 6 ausgehend durch den Pleuelschaft 5 hindurch in den Pleuelkopf 2 hinein erstreckt und dort in dessen Querbohrung 3 ausmündet. Von dort gelangt das Öl über einen die Lagerhülse des Kolbenbolzens umgebenden Ringkanal in eine Spritzbohrung 30, die hier koaxial zur Bohrung 26 verläuft. Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 8 zweigt direkt vom Sammelraum 28 eine durch die Pleuelstange 5 verlaufende Bohrung 29 ab, die in gleicher Weise wie bei den anderen Ausführungsbeispielen die Bohrung 26, in die Querbohrung 3 ausmündet und sich innerhalb des Pleuelkopfes 2 fortsetzt. Das die Spritzbohrung 30 verlassende Öl gelangt in die Kühlräume eines nicht dargestellten, an die Pleuelstange 1 über den Kolbenbolzen 3 angeschlossenen Tauchkolbens.
• Erfindungsgemäß stehen die im Bereich des durch den Pleuelfuß 6 und den Pleueldeckel 8 gebildeten Pleuellagers vorhandenen, schmierölführenden Räume 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 bzw. 28, 29 über wenigstens eine Luftein- und -auslaßbohrung 31 mit der Atmosphäre in Verbindung.
• Die Luftein- und -auslaßbohrungen 31 können - wie F i g. 2 und 8 zeigen - in den Sammelraum 20 bzw. 21 bzw. 21 bzw. 28 einmünden und sind dabei in den Pleuelfuß 6 (F i g. 2) bzw. den Pleueldeckel 8 (Fig. 8) von außen her eingebohrt. Alternativ hierzu können die Luftein- und-auslaßbohrungen 31 - wie Fig. 3 zeigt - in die vom Sammelraum 20 bzw. 21 abzweigende Bohrung 22 bzw. 24 einmünden. Sie sind dabei ebenfalls in den Pleuelfuß 6 von außen her eingebohrt. Die Luftein- und -auslaßbohrungen 31 können jedoch auch - wie Fig. 1 zeigt - jeweils einen beispielsweise durch eine Blindschraube gebildeten Pfropfen 32 durchdringen, der jeweils die von der Außenseite des Peuelfußes 6 her eingebohrte Bohrung 23 bzw. 25 außen begrenzt. Weitere Alternativen sind n F i g. 4 und 5 gezeigt; dabei münden Luftein- und -auslaßbohrungen 31 in die Bohrungen 23 bzw. 25 ein, die hier außen jeweils durch einen undurchbrochenen, beispielsweise durch eine Blindschraube gebildeten Pfropfen 33 verschlossen sind. In beiden Fällen sind dabei die Luftein- und -auslaßbohrungen 31 von der Oberseite des Pleuelfußes 6 her eingebohrt. Eine weitere Alternativlösung ist in F i g. 6 dargestellt, wobei hier Luftein- und -auslaßbohrungen 31 im Bereich des unteren Endes der den Pleuelschaft 5 durchdringenden Bohrung 26 einmünden und vom Übergangsbereich zwischen Pleuelschaft 5 und Pleuelfuß 6 her schräg in letzteren hinein eingebohrt sind. Bei der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform münden die Luftein- und -auslaßbohrungen 31 in die Querbohrungen 23 und 25 ein und sind von den Seitenflächen 34 und 35 des Pleuelfußes 6 her quer in letzteren eingebohrt.
• Obschon in der Zeichnung nicht dargestellt, besteht durchaus die Möglichkeit, mehr als zwei Luftein- und -auslaßbohrungen 31 vorzusehen und dabei in Kombi- nation verschiedene der vorstehend dargelegten Varianten anzuwenden. Sofern es der gestellten Aufgabe genügt, kann auch nur eine einzige Luftein- und -auslaßbohrung 31 vorgesehen werden, wobei dann jeweils eine der beiden in den Figuren dargestellten zwei Luftein-und -auslaßbohrungen 31 wegfallen würde. Letzteres läßt sich durch entsprechende Bemessung des Durchmessrs der Luftein- und -auslaßbohrung 31 bzw. des Gesamtquerschnittes aller vorhandener Luftein- und -auslaßbohrungen 31 erzielen. Die Lufteinlaß- und -auslaßbohrung 31 besitzt einen Durchmesser, der etwa dem 0,05- bis 0,25fachen des Durchmessers einer der ansonsten in der Pleuelstange vorhandenen Bohrungen 22,23, 24, 25, 26 entspricht. Wenn mehrere Luftein- und -auslaßbohrungen 31 vorgesehen werden, kann dabei deren Durchmesser jeweils am unteren Bereich der vorstehenden Durchmesserangabe liegen, während in dem Fall, daß nur eine einzige Luftein- und -auslaßbohrung 31 vorgesehen wird, deren Durchmesser zum oberen Bereich der vorstehenden Durchmesserangabe hin liegt, mithin einen größeren Durchmesser haben wird, als wenn mehrere vorgesehen sind.
• Nachstehend ist die Funktion der erfindungsgemäßen Pleuelstange 1 dargelegt. Es wird dabei davon ausgegangen, daß die ölführenden Räume der Pleuelstange mit Öl durchströmt sind, welcher Ölstrom von einer nicht dargestellten Ölförderpumpe erzeugt wird. Bei einer Beschleunigung der Pleuelstange 1 vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt ergibt sich in den ölführenden Räumen 20,21, 22,23, 24, 25, 26 bzw. 28,29 der Pleuelstange 1 durch die Beschleunigungskräfte gegenüber dem normalen Ölförderdruck ein Überdruck, der bei Großmotoren in der Größenordnung von 10 bar liegt. Beim Abbremsen der Pleuelstange 1, also wenn diese gegen den oberen Totpunkt läuft, reißt die in den ölführenden Räumen eingeschlossene Ölsäule wegen der dann negativen Beschleunigung ab, so daß sich dann, wenn die erfindungsgemäßen Luftein- und -auslaßbohrungen 31 nicht vorgesehen wären, ein Unterdruck ergeben würde. Da die Luftein- und -auslaßbohrungen 31 bei der erfindungsgemäßen Pleuelstange 1 aber vorhanden sind, wird beim Abreißen der eingeschlossenen Ölsäule durch die Luftein- und -auslaßbohrungen 31 Luft aus der Umgebung mit etwa Atmosphärendruck in die ölführenden Räumen eingesaugt, so daß sich darin ein Luft-Öl-Gemisch bildet. Wenn die Pleuelstange 1 gegen den unteren Totpunkt läuft, komprimieren die wieder zusammengehenden Teile der abgerissenen Ölsäule die vorher eingesaugte Luft um ein gewisses Maß, wobei ein geringer Teil der eingeschlossenen Luft über die eine Drosselwirkung entfaltende Luftein- und -auslaßbohrungen 31 wieder in die Atmosphäre ausgeblasen wird. Die Öl-Luftsäule ist dann also kompressibel. Hierdurch ist ein schlagartiges Auftreffen der in den ölführenden Räumen eingeschlossenen Ölsäule auf deren Wände beim Zurückschlagen weitestgehend gedämpft, so daß Kavitation praktisch vermieden ist.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß dem an die Pleuelstange 1 angeschlossenen, zu kühlenden Kolben als Kühlmittel nicht ausschließlich Öl, sondern ein Luft-Öl-Gemisch zugeführt wird, das eine wesentlich günstigere Wärmeabfuhr von den heißen Kolbenwänden ermöglicht. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Pleuelstange 1 liegt darin, daß die Auffüllung der ölführenden Räume derselben durch die Ölförderpumpe insofern günstiger ist, weil die in der eingeschlossenen Ölsäule enthaltene und mit dem Öl vermischte Luft kompressibel ist, was sowohl dem Nachschub von Öl durch die Ölförderpumpe als auch der Austreibung des in den ölführenden Räumen der Pleuelstange befindlichen Luft-Öl-Gemisches in den angeschlossenen Kolben weniger Widerstand entgegensetz.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Pleuelstange für Hubkolbenbrennkraftmaschinen, bestehend aus einem einen Kolbenbolzen umgebenden Pleuelkopf, einem Pleuelschaft und einem Pleuelfuß, der zusammen mit einem an ihm über Spannschrauben befestigten Pleueldeckel das Pleuellager bildet, das von einer Querbohrung durchdrungen ist, in die eine aus Lagerschalen zusammen-- gesetzte Lagerhülse eingesetzt ist, über welche die Pleuelstange an einen Kurbelwellenzapfen angeschlossen ist, wobei zur Schmierung und Kühlung dienendes Öl unter Druck aus Zuführkanälen des Kurbelwellenzapfens zu den Lagerschalen, von dort durch Öffnungen in einen außerhalb derselben im Pleuellager ausgebildeten Sammelraum, von dort über Bohrungen im Pleuellager, Pleuelschaft und Pleuelkopf sowie über Kanäle im bzw. um den Kolbenbolzen in Kühlräume eines an den Kolbenbolzen angeschlossenen Tauchkolbens einspeisbar ist, d a -durch gekennzeichnet, daß die im Bereich des Pleuellagers (6, 8) vorhandenen ölführenden Räume (20,21,22,23,24,25, 26,28,29) über wenigstens eine Luftein- und -auslaßbohrung (31) mit der Umgebung in Verbindung stehen.
2. 2. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftein- und -auslaßbohrung (31) in den Sammelraum (20,21,28) einmündet.
3. 3. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftein- und -auslaßbohrung (31) in eine vom Sammelraum (20, 21, 28) abzweigende Bohrung (22,24) einmündet
4. 4. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftein- und -auslaßbohrung (31) einen Pfropfen (32) durchdringt, der außen eine von der Außenseite des Pleuelfußes (6) her eingebohrte Bohrung (23,25) begrenzt.
5. 5. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftein- und -auslaßbohrung (31) in eine von der Außenseite des Pleuelfußes (6) her eingebohrte Bohrung (23, 25) einmündet, die außen durch einen beispielsweise von einer Blindschraube gebildeten, undurchbrochenen Pfropfen (33) verschlosen ist.
6. 6. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftein- und -auslaßbohrung (31) im Bereich des unteren, sich im Pleuelfuß (6) erstrekkenden Endes der den Pleuelschaft (5) durchdringenden Bohrung (26) in diese einmündet.
7. 7. Pleuelstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftein- und -auslaßbohrungen (31) einen Durchmesser besitzen, der dem 0,05- bis 0,25fachen des Durchmessers einer der ansonsten in der Pleuelstange (1) vorhandenen Bohrungen (22, 23, 24, 25, 26, 29) entspricht.

   Die Erfindung betrifft eine Pleuelstange für Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit Einzelmerkmalen, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben.

   Eine solche Pleuelstange ist beispielsweise aus der DE-PS 26 58 194 bekannt. Bei Pleuelstangen tritt generell das Problem auf, daß sich bei einer positiven Beschleunigung vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt in der in den ölführenden Räumen -gegebenen Ölsäule ein gegen den normalen Ölförderdruck erheblich größerer Überdruck ausbildet, durch den die Ölsäule in Richtung des Pleuellagers gedrückt wird. Beim Abbremsen des Pleuels aus dieser positiven Beschleunigung reißt diese Schmierölsäule ab. Es bildet sich ein Vakuum, mit der Folge, daß sich im Bereich des oberen Totpunktes ein Rückschlag der abgerissenen Ölsäule in Richtung zum Pleuellager hin ergibt, wodurch an den die ölführenden Räume begrenzenden Wänden Kavitationserscheinungen auftreten können.

   Dem vorgeschilderten Phänomen hat man bei zweigeteilten Pleuelschäften bisher, wie aus der DE-PS 26 58 194 bekannt, durch Einbau eines Rückschlagventils in die innerhalb des Pleuelschaftes verlaufende Ölbohrung Rechnung getragen.

   Ein solches Rückschlagventil ist erfahrungsgemäß verschleißanfällig. Durch den Einbau eines solchen Rückschlagventils wird der Pleuelschaft in seinem Materialquerschnitt geschwächt.

   Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Pleuelstange der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Kavitationserscheinungen in den ölführenden Räumen im Berich des Pleuellagers, bedingt durch die ständige Unterdruckbildung in der darin befindlichen Ölsäule, vermieden werden.

   Diese Aufgabe ist bei einer Pleuelstange der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im Bereich des Pleuellagers vorhandenen ölführenden Räume über wenigstens eine Luftein- und -auslaßbohrung mit der Atmosphäre in Verbindung stehen.

   Verschiedene Verbindungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäße Luftein- und -auslaßbohrung sowie Bemessungsangaben derselben sind in den Unteranspruchen angegeben.

   Die vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen Luftein- und -auslaßbohrung ist am Ende der Figurenbeschreibung angegeben.

   Nachstehend sind verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Pleuelstange anhand der Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen F i g. 1 bis 8 je ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Pleuelstange im Querschnitt.

   In den Figuren sind gleiche bzw. einander entsprechende Teile der Übersichtlichkeit wegen mit gleichen Bezugszeichen angezogen.

   In den Figuren ist jeweils eine Pleuelstange t für Hubkolbenbrennkraftmaschinen dargestellt. Die Pleuelstange 1 besteht aus einem Pleuelkopf 2 mit Querbohrung 3 zur Aufnahme eines von einer Lagerhülse umgebenen Kolbenbolzens 4, ferner einem sich am Pleuelkopf 2 anschließenden Pleuelschaft 5 sowie einem sich daran anschließenden und breiteren Pleuelfuß 6, der zusammen mit einem an ihm über Spannschrauben 7 befestigten Pleueldeckel 8 das Pleuellager bildet. Letzteres ist von einer Querbohrung 9 durchsetzt, deren obere Hälfte sich oberhalb der Pleuellagertrennebene 10 im Pleuelfuß 6 und deren untere Hälfte sich unterhalb der Pleuellagertrennebene 10 im Pleueldeckel 8 erstreckt. In der Querbohrung 9 sitzen zwei sich zu einer vollständigen Lagerhülse ergänzende Lagerschalen 11, 12, die einen Kurbelwellenzapfen 13 in Gleitkontakt umgreifen.