DE4133586A1

DE4133586A1 - Pleuelstange

Info

Publication number: DE4133586A1
Application number: DE4133586A
Authority: DE
Inventors: Theodor Dietrich
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1991-10-10
Filing date: 1991-10-10
Publication date: 1992-12-10

Description

Die Erfindung betrifft eine Pleuelstange gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE-OS 38 14 384 ist eine Kolben-Pleuel-Verbindung an Brennkraftmaschinen bekannt, durch die eine gegossene oder geschmiedete Pleuelstange mit einem kleinen Pleuelauge über einen Kolbenbolzen mit einem Kolben einer Brennkraftmaschine verbunden ist.

In dieser kraftübertragenden Verbindung kann es, insbesondere zu Beginn des Arbeitstaktes zu Verformungen des Kolbenbolzens kommen. Diese Verformungen führen zu einer Überlastung bestimm ter Bereiche der Lagerbuchse im kleinen Pleuelauge, wodurch es zu Schäden z. B. harte Tragspuren, Mangelschmierung, Rißbil dungen oder Freßerscheinungen und damit zu einer Verminderung der Lebensdauer kommen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, das kleine Pleuelauge so zu ge stalten, daß die durch die Verformung des Kolbenbolzens verur sachte ungleichmäßige Belastung der Lagerbuchse minimiert wird, um örtliche Überlastungen und daraus resultierende Folgeschäden zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den kennzeichnenden Merk malen des Patentanspruches 1 gelöst, wobei die Merkmale der Unteransprüche vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäßen Lösung kennzeichnen.

Durch das erfindungsgemäß in Bereichen begrenzt nachgiebig ge staltete Pleuelauge ist die Lagerbuchse in der Lage mit seiner Innenkontur der bei maximaler Belastung verformten Kontur des Kolbenbolzens zu folgen. Dadurch werden die Überlastungen der Randbereiche der Lagerbuchse und die daraus resultierenden Fol gen weitgehend vermieden.

Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispielen an unterschied lich gestalteten Pleuelaugen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem kleinen Pleuelauge mit parallelen Stirnseiten in einem Längs schnitt,

Fig. 2 eine Seitenansicht des kleinen Pleuelauges nach Fig. 1,

Fig. 3 das erste Ausführungsbeispiel mit einem kleinen Pleuel auge mit in einem Winkel zueinander verlaufenden Stirn seiten in einem Längsschnitt,

Fig. 4 eine Seitenansicht des kleinen Pleuelauges nach Fig. 3,

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem kleinen Pleuelauge mit parallelen Stirnseiten in einem Längs schnitt.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist eine Pleuelstange bezeichnet, die in einer Brennkraftmaschine das Verbindungsteil zwischen dem Kolben und der Kurbelwelle darstellt. Eine derartige Pleuelstange 1 besteht aus einem nicht darge stellten großen Pleuelauge und einem kleinen Pleuelauge 2, die durch einen Pleuelschaft 3, verbunden sind. Das kleine Pleuel auge 2 weist eine im wesentlichen hohlzylindrische Form auf, deren Mittelachse 4 quer zur Pleuellängsachse 5 angeordnet ist. Die Innenkontur besteht aus einer Bohrung 6 in die eine Lager buchse 7 eingepreßt ist, die das Pleuelauge 2 über die gesamte Breite durchragt. In axialer Richtung schließt das Pleuelauge 2 beidseitig mit jeweils einer im wesentlichen kreisringförmigen Stirnseite 8 ab, wobei sich die Stirnseiten 8 nach den Dar stellungen der Fig. 1, 2 und 5 mit ihrer gesamten Fläche pa rallel gegenüberliegen.

Nach dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechend der Fig. 1 und 2 sind in die im wesentlichen kreisringförmigen Stirnseiten 8 erfindungsgemäß jeweils eine umlaufende Entlastungsnut 9 ange ordnet. Diese Entlastungsnuten 9 verlaufen in einem geringen radialen Abstand "a" zur Bohrung 6 und gestalten damit deren Randzonen 10 begrenzt nachgiebig, wobei diese Deformierbarkeit wesentlich von der Tiefe "b" der Entlastungsnuten 9 und dem Ab stand "a", der die Materialdicke zwischen der Entlastungsnut 9 und der Bohrung 6 bestimmt, abhängt.

Im Gegensatz dazu ist in den Fig. 3 und 4 ein gewichtsoptimier tes kleines Pleuelauge 2 dargestellt. Bei diesem Pleuelauge verringert sich mit zunehmenden Abstand vom Pleuelschaft 3 der Abstand der axialen Stirnseiten 11 zueinander, wobei zunächst an den an den Pleuelschaft 3 angrenzenden Bereich des Pleuel auges 2 ein beidseitig symmetrisch zur Pleuellängsachse 5 ange ordneter Teilabschnitt "A" mit parallel zueinander verlaufenden Stirnseiten 11 vorhanden ist, an den ein Teilabschnitt "B" mit sich jeweils im gleichen Winkel zur Pleuellängsachse 5 symmet risch zueinander annähernden Stirnseiten 11 anschließt. Die Lagerbuchse 12 folgt mit der Form ihrer Stirnseiten der Kontur des sich verjüngenden Pleuelauges 2. In den beiden Anlauf flächen 11 dieser Ausführungsform ist entsprechend des ersten Ausführungsbeispieles ebenfalls jeweils eine Entlastungsnut 13 angeordnet, wobei diese parallel zueinander verlaufenden Ent lastungsnuten 13 im Bereich des Teilabschnittes "A" mit den parallel zueinander verlaufenden Stirnseiten 11 ihre maximale Tiefe "b" aufweisen und infolge der sich symmetrisch einander annähernden Stirnseiten 11 im Bereich des Teilabschnittes "B" verflachen bzw. auslaufen.

Die maximale Krafteinleitung vom Kolben über den in der Lager buchse 7, 12 gelagerten Kolbenbolzen erfolgt zu Beginn des Ar beitstaktes im Bereich des oberen Totpunktes und belastet das kleine Pleuelauge 2 als Druckkraft in Richtung zum Pleuelschaft 3. Bei dieser Belastung kann es zu einer Verformung, insbeson dere zu einer Biegung und Abplattung des Kolbenbolzens kommen. Eine derartige Verformung führt bei einem Pleuelauge 2 ohne die erfindungsgemäßen Entlastungsnuten 9, 13 dazu, daß in Richtung zum Pleuelschaft 3 die Randbereiche der Lagerbuchse 7, 12 über mäßig belastet werden. Durch die Entlastungsnuten 9, 13 sind die Randzonen 10, 14 der Bohrung 6, 15 begrenzt nachgiebig, so daß sich das verbliebene Pleuelmaterial zwischen der Entlastungsnut 9, 13 und der Bohrung 6,15 in Verbindung mit der Lagerbuchse 7, 12 der jeweiligen Kontur des Kolbenbolzens anpaßt. Dieses be grenzte Ausweichen der sonst übermäßig belasteten Randzonen 10, 14 führt dazu, daß die wirkenden Kräfte wesentlich gleichmäß iger über die gesamte Breite der Lagerbuchse 7, 12 verteilt aufgenommen werden können.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 5 sind die Randzonen 16 der Bohrung 6 des kleinen Pleuelauges 2 ebenfalls begrenzt nachgiebig gestaltet, indem die Wanddicke "d" zwischen der Bohrung 6 und der Außenkontur 18 des Pleuelauges 2 in den nachgiebig zu gestaltenden Bereichen 19, insbesondere in dem zum Pleuelschaft 3 gerichteten Segment des Pleuelauges 2 ent sprechend minimiert ist. Dabei kann die in Richtung zur Pleuel längsachse 5 zunehmende Wanddicke "d′" so optimiert werden, daß eine annähernd gleichmäßige Flächenpressung auf die Lagerbuchse 7 bei maximaler Belastung des Pleuels 1 und damit bei maximaler Verformung des Kolbenbolzens erreicht wird.

Claims

1. Pleuelstange mit einem kleinen Pleuelauge, welches eine quer zu einer Pleuellängsachse angeordnete und beiderseits durch je weils eine Stirnseite begrenzte Bohrung zur Aufnahme einer La gerbuchse für einen Kolbenbolzen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens Segmente der an die beiden Stirnseiten (8, 13) angrenzenden Endbereiche der Bohrung (6, 15) begrenzt nachgiebig gestaltet sind.

2. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Stirnseiten (8, 13) jeweils eine Entlastungsnut (9, 16) angeordnet ist.

3. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsnuten (9, 16) mindestes teilweise um die Bohrung (6, 18) umlaufend angeordnet sind.

4. Pleuelstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radialer Abstand ("a") der Entlastungsnuten (9, 16) von der Bohrung (6, 18) über den Umfang konstant bleibt.

5. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (8) um ihren gesamten Umfang parallel zu einander verlaufen und daß die Entlastungsnuten (9) umlaufend eine konstante Tiefe ("b") aufweisen.

6. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (13) nur auf einem Teilabschnitt ("A") parallel zueinander verlaufen und in einen anschließenden Teilabschnitt ("B") zueinander geneigt verlaufen und daß die Tiefe ("b") der Entlastungsnuten (16) entsprechend der Neigung abnimmt.

7. Pleuelstange nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich der parallel zueinander verlaufenden Teil abschnitte ("A") der Stirnseiten (13) angeordneten Abschnitte, in welchen die Entlastungsnuten (16) ihre größte Tiefe ("b") aufweisen, symmetrisch zur Pleuellängsachse (14), dem Pleuel schaft (12) zugewandt angeordnet sind.

8. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungsdicke ("d, d′") zwischen der Bohrung (6) und der Außenkontur (18) des Pleuelauges (2) der an die Stirnseiten (8) angrenzenden stirnseitigen Bereiche (19) mindestens in einem in Richtung zum Pleuelschaft (3) gerichteten Segment so dimensio niert ist, daß diese Bereiche (19) begrenzt nachgiebig sind.