DE4034808C2 - Kurbeltrieb, insbesondere für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kurbeltrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Üblicherweise werden Pleuel von Hubkolbenma­ schinen, insbesondere Brennkraftmaschinen und Kompressoren, nur an einem ihrer beiden Pleuelaugen bzw. Pleuelgelenkpunkte axial geführt, während sie am anderen Pleuelauge mit großem Axialspiel eingebaut werden. Bei Brennkraftmaschinen spricht man in diesem Zusammenhang von "Obenführung" oder "Untenführung" des Pleuels. Durch das große Axialspiel des Pleuels an seinem anderen Pleuelauge wird erreicht, daß beispielsweise durch Fertigungstoleranzen, Wärme­ dehnungen oder Axialspiele hervorgerufene Versätze oder Fluchtungs­ abweichungen zwischen den beiden Pleuelaugen ausgeglichen werden und nicht zu Zwängungen in den Pleuelgelenken führen.

Wie sich gezeigt hat, besteht ein Nachteil dieser Maßnahme darin, daß unter bestimmten Voraussetzungen beim Betrieb der Maschine das vorgegebene große Axialspiel durch das Pleuel überschritten wird und es zum Anschlagen an das Axialspiel begrenzende Flächen (Kurbelwangen) kommt. Dieses Anschlagen bewirkt Schwingungen, die sich als Körper- oder Luftschall ausbreiten und ein unerwünschtes "Pleuelklappern" hervorrufen.

Aus der gattungsgemäßen DE-OS 17 50 425 ist ein Kurbeltrieb mit einem ein großes und ein kleines Pleuelauge zur Aufnahme eines zwischen Kurbelwangen verlaufenden Kurbelwellenhubzapfens bzw. Kolbenbolzens aufweisenden Pleuels entnehmbar, bei dem im Bereich beider Pleuelaugen eine Axialführung vorgesehen ist, sowie Maßnahmen getroffen sind, die zum Ausgleich eines axialen Versatzes des Hubzapfens und des Kolbenbolzens eine Schrägstellung des Pleuels zulassen. Hierdurch soll ein Verkanten und Verklemmen vermieden werden und ein geräuscharmer Lauf des Triebwerkes erreicht werden.

Weiterhin ist aus US 15 48 148 ein Kurbeltrieb mit einem ein großes und ein kleines Pleuelauge zur Aufnahme eines zwischen Kurbelwangen verlaufenden Hubzapfens bzw. eines Kolbenbolzens aufweisenden Pleuels entnehmbar, bei dem Maßnahmen getroffen sind, die zum Ausgleich eines axialen Versatzes zwischen Hubzapfen und Kolbenbolzen eine Schrägstellung eines Pleuels zulassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kurbeltrieb so auszubilden, daß das beschriebene Pleuelklappern zumindest weitgehend vermieden wird, ohne daß Nachteile hinsichtlich des Verhaltens der Pleuelgelenke im Betrieb (Zwängungen oder derglei­ chen) in Kauf genommen werden müssen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Kurbel­ trieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteran­ sprüche.

In Abhängigkeit von dem eingangs behandelten Stand der Technik sieht die Erfindung also eine Axialführung des Pleuels im Bereich beider Pleuelaugen vor. Dabei wird ein relativ kleines Axialspiel des betreffenden Pleuelauges eingestellt, wie es beispielsweise durch die im Anspruch 2 angegebene Beziehung gegeben ist. Dieses Axialspiel setzt sich bei Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen also aus einem Grundspiel in der Größenordnung von 0,2 mm und einem baugrößenabhängigen Spiel zusammen. Die Summe der Axialspiele im Bereich beider Pleuelaugen ist dann kleiner als die im Hinblick auf den möglichen tatsächlichen Axialversatz erforderliche Axial­ spielsumme. Aufgrund des kleineren Axialspiels ist ein lautes An­ schlagen und damit ein störendes Pleuelklappern vermieden.

Um dennoch ein Zwängen der Bauteile infolge des an sich zu gerin­ gen vorgesehenen Axialspiels zu vermeiden, sind gemäß weiteren Merkmalen des Patentanspruchs 1 Maßnahmen getroffen, die eine Kom­ pensation des überschüssigen tatsächlich auftretenden Axialspiels durch Schrägstellung des Pleuels sicherstellen. Diese Maßnahmen können sich auf verschiedene Bauteile des Kurbeltriebs einschließlich des Kolbens erstrecken, wie dies die verschiedenen Unteransprüche im einzelnen angeben.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichung erläutert, deren Figuren Seitenansichten bzw. Längsschnitte der jeweils besonders interessierenden Bestandteile des Kurbeltriebs wiedergeben.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so erkennt man bei 1 die Kurbelwelle mit dem Hubzapfen 2 zwischen den beiden Kurbelwangen 3 und 4. Der Hubzapfen 2 wird aufgenommen von dem großen Pleuelauge 5 des allge­ mein mit 6 bezeichneten Pleuels, dessen kleines Pleuelauge 7 über den Kolbenbolzen 8 senkrecht zur Zeichenebene schwenkbar mit dem Kolben 9 verbunden ist.

Wie insbesondere bezüglich der Lagerung des kleinen Pleuelauges 7 erkennbar, ist dieses in axialer Richtung, d. h. in der Zeichenebene, relativ eng durch die ösenförmigen Bereiche 10 und 11 geführt. Eine entsprechende axiale Führung bewirken bezüglich des großen Pleuelauges die beiden Kurbelwangen 3 und 4. Das so vorgegebene axiale Spiel im Bereich der Pleuelaugen 5 und 7 reicht nicht aus, um den aus irgendwelchen Gründen tatsächlich auftretenden Axialver­ satz a zu kompensieren. Daher ist erfindungsgemäß die Möglichkeit gegeben, daß sich das Pleuel 6 in der gezeichneten Weise schräg­ stellt. Man erkennt zu diesem Zweck die (in Wirklichkeit schwachen) Bombierungen 12 und 13 am Hubzapfen 2 bzw. am Innenumfang des großen Pleuelauges 5 und auch eine entsprechende Bombierung 14 der Innen­ seite des kleinen Pleuelauges 7. Diese Schrägstellung kompensiert gleichsam denjenigen Teil des tatsächlich auftretenden Axialversat­ zes a, der durch das Axialspiel im Bereich der Pleuelaugen 5 und 7 nicht ausgeglichen werden kann.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner eine Kolbenform 9 angenommen, die Schrägstellungen des Kolbens in der Zeichenebene zum Zwecke der Unterstützung der Schrägstellung des Pleuels 6 ermöglicht. Zu diesem Zweck kann der Kolben in Draufsicht eine Ovalform mit senkrecht zur Zeichenebene weisender großer Achse besitzen; es ist aber auch möglich, in der in der Zeichnung darge­ stellten Weise die Führungslängen, d. h. letztlich das Kolbenhemd des Kolbens vor den Stirnseiten des Kolbenbolzens 8, sehr kurz zu wählen oder aber auch dort Bombierungen vorzusehen.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen verschiedene Formen des großen Pleuel­ auges, die die Schrägstellung des Pleuels unterstützen. In Fig. 2 besitzen sowohl das große Pleuelauge 20 als auch der Hubzapfen 21 Bombierungen, d. h. konvex in der Zeichenebene gekrümmte Oberflächen 22 und 23. Während die Größe des an diesem Gelenk vorgesehenen Axialspiels durch die Differenz des Abstandes der Kurbelwangen 24 und 25 voneinander und der Breite des großen Pleuelauges gegeben ist, wird die Schrägstellung dadurch unterstützt, daß das große Pleuelauge in Fig. 2 bereits unterhalb des oberen Endes der Kurbel­ wangen 24 und 25 endet, die darüber hinaus dort mit Aussparungen 26 und 27 versehen sind.

In der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 3 liegen wiederum bombierte Gelenkflächen 30 und 31 am großen Pleuelauge 32 bzw. am Hubzapfen 33 vor. Die Stirnflächen 34 und 35 des großen Pleuelau­ ges 32 besitzen äußere zurückgesetzte Bereiche 36 und 37, die eine Vergrößerung der Schrägstellung des Pleuels 38 ermöglichen.

Während in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 diese Bereiche 36 und 37 kegelig sind, weist das große Pleuelauge 40 gemäß Fig. 4 ballige Stirnflächen 41 und 42 auf.

Fig. 5 zeigt eine Kombination verschiedener Maßnahmen zur Ermögli­ chung der Schrägstellung des Pleuels 50: Die Stirnflächen 51 und 52 des Pleuels sind ballig oder kegelig ausgeführt und gleichzeitig besitzen die Kurbelwangen 53 und 54 im Bereich ihrer in der Figur oberen Enden innenseitige Ausnehmungen 55 und 56, die ein "verspä­ tetes" Anlegen der Stirnflächen 51 und 52 zur Folge haben. Damit auch im unteren Bereich des großen Pleuelauges 57 der für die Schräg­ stellung des Pleuels 50 erforderliche Freigang sichergestellt ist, können auch dort in den Kurbelwangen 53 und 54 entsprechende Ausneh­ mungen vorgesehen sein. In der Ausführungsform nach Fig. 5 ist das dadurch ereicht, daß die Kurbelwangen 53 und 54 an ihren Innen­ seiten im Bereich des Hubzapfens 58 Vorsprünge 59 und 60 aufweisen.

In der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 6 weist das große Pleuelauge 60 axial zurückweichende Bereiche 61 und 62 auf, die nur einen unteren Bereich 63 des großen Pleuelauges 60 freilassen. Dieser Bereich dient wiederum der Axialführung des Pleuels im Zusam­ menwirken mit den Innenflächen der Kurbelwangen 64 und 65.

Entsprechende Maßnahmen können verständlicherweise auch im Bereich des kleinen Pleuelauges getroffen werden.

Mit der Erfindung ist demgemäß ein gattungsgemäßer Kurbeltrieb geschaffen, der durch einfache Maßnahmen einen axialen Versatz zwischen den beiden Pleuelaugen im eingebauten Zustand zu kompensie­ ren gestattet, ohne daß störendes Pleuelklappern in Kauf genommen werden muß.

Claims (8)

1. Kurbeltrieb, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einem ein großes und ein kleines Pleuelauge zur Aufnahme eines zwischen Kurbelwangen verlaufenden Kurbelwel­ lenhubzapfens bzw. eines Kolbenbolzens aufweisenden Pleuel, wobei im Bereich beider Pleuelaugen (5, 7) eine Axialführung, bezogen auf die Achse des Hubzapfens (2) bzw. des Kolbenbolzens (8), vorgesehen ist sowie Maßnahmen getroffen sind, die zum Aus­ gleich eines axialen Versatzes von Hubzapfen (2) und Kolbenbolzen (8) eine Schrägstel­ lung des Pleuels (6) zulassen, dadurch gekennzeichnet, daß das kleine Pleuelauge und/oder das große Pleuelauge (5, 7) und/oder die Kurbelwangen (53, 54) auf ihren einander zugekehrten Stirnseiten (51, 52) axial zurückweichende Berei­ che (55, 56) zur Erzielung einer Freigängigkeit auch bei Schrägstellung des Pleuels (50) besitzen.

2. Kurbeltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial zurückweichenden Bereiche (61, 62) der Stirnflächen des großen Pleuelauges (60) bzw. des kleinen Pleuelauges nur dem kleinen Pleuelauge bzw. dem großen Pleue­ lauge abgekehrte Bereiche (63) dieses Pleuelauges (60) auslassen.

3. Kurbeltrieb nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch in Axialschnitten ballige (41, 42) oder kegelige (36, 37) Stirnflächen des großen Pleuelau­ ges (40, 32).

4. Kurbeltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Axialführungen für ein Axialspiel von maximal
0,2 + d/100 [mm]
ausgelegt ist, worin d den Innendurchmesser des jeweiligen Auges (5, 7) bedeutet.

5. Kurbeltrieb nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Gleitlagern die zusammenwirkenden Gleitflächen (12, 13) zumindest des großen Pleuelauges (5) und des Hubzapfens (2) in Axialschnitten bombiert sind.

6. Kurbeltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) in Draufsicht oval ist, wobei die große Ovalachse senkrecht zur Ebene des Axialversatzes liegt.

7. Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) auf den Seiten der Enden des Kolbenbolzens (8) allenfalls geringe Füh­ rungslängen besitzt.

8. Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) an den Seiten der Enden des Kolbenbolzens (8) bombierte Führungslän­ gen besitzt.