DE4433252A1 - Connecting rod for piston IC engine - Google Patents

Connecting rod for piston IC engine

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Abstract

The connecting rod has a small (12) and a big end bearing (16) and a stem (14) with a defined cross-sectional course over its bending length IK for attaining a sufficient bending rigidity. The cross-sectional course has a bending rigidity IK/2 which reduces towards both end bearings. Pref. the bending rigidity is reduced to approx. 114 to 318 IK. At the connecting sections to both end bearings, the bending rigidity is again increased. In the region of IK/2 the stem may have an H-shaped cross-section, while in the region of low bending rigidity it may have a I-shaped cross-section.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pleuelstange für eine Hubkolbenmaschine, insbe­ sondere eine Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.The invention relates to a connecting rod for a reciprocating piston machine, in particular special an internal combustion engine, according to the preamble of the patent saying 1.

Zumeist sind derartige Pleuelstangen aus Metall gefertigt und - da sie zu den bewegten Massen an den Hubkolbenmaschinen zählen - hinsichtlich des Gewichtes weitgehend optimiert. Übliche Querschnitte bei den Pleuel­ schäften sind der H- oder I-Querschnitt, aber auch ovale Querschnitte wur­ den schon verwendet.Such connecting rods are mostly made of metal and - since they are too count the moving masses on the reciprocating machines - in terms of of the weight largely optimized. Usual cross sections for the connecting rods Shafts are the H or I cross-section, but oval cross-sections have also been already used.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pleuelstange der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die bei gleichem oder vermindertem Herstellungsaufwand ohne Verringerung deren Festigkeit noch gewichtsgünstiger ausgebildet ist.The object of the invention is a connecting rod of the generic type propose the same or reduced manufacturing costs without reducing their strength is designed to be even more favorable in weight.

Diese Aufgabe wir erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Patentansprüchen.This task we according to the invention with the characteristic features of claim 1 solved. Advantageous developments of the invention result from the further claims.

Erfindungsgemäß wird die Knicksteifigkeit des Pleuelschaftes an das tat­ sächliche Belastungsprofil angeglichen; d. h., daß die sich aus der Profilge­ staltung ergebende Knicksteifigkeit etwa in der Mitte der Knicklänge IK des Pleuelschaftes am größten ist und jeweils den Pleuelaugen zu abnimmt. Während also bei herkömmlichen Pleuelstangen der Pleuelschaft den Pleuelaugen zu aufgrund der weitgehendst gleichmäßigen Profilquerschnitte überdimensioniert ist, wird nach dem erfindungsgemäßen Vorschlag ohne Einbuße an Knicksteifigkeit Material bzw. Gewicht eingespart.According to the buckling stiffness of the connecting rod shaft is adjusted to the actual load profile; that is, the resulting from the Profilge stichting buckling stiffness approximately in the middle of the buckling length I K of the connecting rod shaft is greatest and the connecting rod eyes decrease. Thus, while in the case of conventional connecting rods, the connecting rod shaft is oversized due to the largely uniform profile cross sections, according to the proposal according to the invention, material and weight are saved without sacrificing buckling stiffness.

Bevorzugt wird das Querschnittsprofil derart gestaltet, daß die Knicksteifig­ keit jeweils auf ca. 114 bis 318 IK abnimmt und dann wieder zur Erzielung einer gleichmäßigen Krafteinleitung von den Pleuelaugen auf den Pleuel­ schaft zunimmt. Es hat sich gezeigt, daß dadurch eine dem tatsächlichen Belastungsprofil entsprechende, gleichmäßige Bauteilbelastung erreichbar ist.The cross-sectional profile is preferably designed such that the buckling stiffness speed decreases in each case to approximately 114 to 318 I K and then increases again to achieve a uniform introduction of force from the connecting rod eyes onto the connecting rod shaft. It has been shown that a uniform component load corresponding to the actual load profile can be achieved as a result.

Obwohl diese Auslegung der Knicksteifigkeit auf jedes Querschnittsprofil anwendbar ist, wird bevorzugt für gegossene und/oder geschmiedete Pleu­ elstangen vorgeschlagen, im Bereich der größeren Knicksteifigkeit - also bei IK/2 ein H-Querschnittsprofil und im Bereich der geringeren Knicksteifigkeit jeweils ein I-Querschnittsprofil auszubilden, wobei die längsverlaufenden Gurte des H-Querschnittes sich in einem stetigen Radienübergang entspre­ chend verschmälern.Although this design of the buckling stiffness can be applied to any cross-sectional profile, it is preferred for cast and / or forged connecting rods to be used in the area of the greater buckling stiffness - i.e. I K / 2 an H-cross-sectional profile and in the area of the lower buckling stiffness an I-cross-sectional profile to train, the longitudinal straps of the H cross section narrowing accordingly in a steady radius transition.

Ferner kann zur Erzielung einer steifen Anbindung des großen Pleuelauges unter gleichmäßiger Werkstoffbelastung der I-förmige Profilquerschnitt des Pleuelschaftes mit einem stetigen Radienübergang in das große Pleuelauge übergehen, wobei dieser Übergang bis zu Gewindebohrungen für den La­ gerdeckel des geteilten Pleuelauges fortgesetzt ist.Furthermore, to achieve a rigid connection of the large connecting rod eye the I-shaped profile cross section of the Connecting rod shaft with a constant radius transition into the large connecting rod eye pass, this transition up to tapped holes for the La cap of the split connecting rod eye is continued.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der beiliegenden Zeich­ nung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt inAn embodiment of the invention is based on the accompanying drawings tion explained in more detail. The drawing shows in

Fig. 1 eine Pleuelstange für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine in einer Ansicht senkrecht zur Schwenkebene; Figure 1 is a connecting rod for a reciprocating piston internal combustion engine in a view perpendicular to the pivot plane.

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Pleuelstange entlang der Linie II-II der Fig. 1; Figure 2 is a longitudinal section through the connecting rod along the line II-II of Fig. 1.

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Pleuelschaft entsprechend Linie III-III der Fig. 1; Fig. 3 shows a cross section through the connecting rod shaft, corresponding to line III-III of Fig. 1;

Fig. 4 einen weiteren Schnitt gemäß Linie IV-IV der Fig. 1; Fig. 4 shows a further section along line IV-IV of Fig. 1;

Fig. 5 einen weiteren Schnitt gemäß Linie V-V der Fig. 1 durch den Pleuel­ schaft; Fig. 5 shows a further section along line VV of Figure 1 through the connecting rod shaft.

Fig. 6 einen Schnitt entlang Linie VI-VI im Übergangsbereich zwischen Pleuelschaft und großem Pleuelauge; und6 shows a section along line VI-VI in the transition region between the connecting-rod shank and a large connecting rod eye. and

Fig. 7 eine Draufsicht X gemäß Fig. 1 auf die Pleuelstange. Fig. 7 is a plan view X of FIG. 1 on the connecting rod.

Die in der Zeichnung dargestellte Pleuelstange 10 für eine Hubkolben- Brennkraftmaschine setzt sich im wesentlichen aus einem kleinen Pleuelauge 12, einem Pleuelschaft 14 und einem großen Pleuelauge 16 zusammen. In herkömmlicher Weise ist das kleine Pleuelauge 12 mit einer entsprechenden Lagerbohrung 18 über einen nicht dargestellten Kolbenbol­ zen mit einem Kolben der Hubkolben-Brennkraftmaschine verbindbar, wäh­ rend das große, geteilte Pleuelauge 16 mit einer Grundbohrung 20 über eine nicht dargestellte Lagerschale auf dem Hubzapfen einer Kurbelwelle lagerbar ist. Die dargestellte Pleuelstange 10 besteht aus Stahl in ge­ schmiedeter Ausführung.The connecting rod 10 shown in the drawing for a reciprocating piston internal combustion engine is composed essentially of a small connecting rod eye 12 , a connecting rod shaft 14 and a large connecting rod eye 16 . In a conventional manner, the small connecting rod eye 12 can be connected to a piston of the reciprocating piston internal combustion engine with a corresponding bearing bore 18 via a piston pin (not shown), while the large, divided connecting rod eye 16 with a base bore 20 has a bearing hole (not shown) on the crank pin of a crankshaft is storable. The connecting rod 10 shown is made of steel in a forged design.

Das Querschnittsprofil des die beiden Pleuelaugen 12, 16 verbindenden Pleuelschaftes 14 und dessen Querschnittsverlauf ist den Fig. 2-5 entnehmbar. Dabei ist die Knicksteifigkeit des Pleuelschaftes 14 aufgrund des gewählten Querschnittsprofiles über die Knicklänge IK unterschiedlich gestaltet. So ist bei IK/2 entsprechend Fig. 4 ein H-Querschnittsprofil ausgeführt, mit einem Basissteg 22 und zwei längsverlaufenden Gurten 24, 26. Die Gurte 24, 26 bzw. das Querschnittsprofil nehmen jeweils auf eine Länge von ca. 114 bis 318 IK bis hin zu einem I-Querschnittsprofil (vgl. Fig. 5) oder zu einem schwachen H-Querschnittsprofil (Fig. 3) ab, wodurch die Knicksteifigkeit entsprechend der tatsächlichen Bauteilbelastung verringert ist.The cross-sectional profile of the connecting rod shaft 14 connecting the two connecting rod eyes 12 , 16 and its cross-sectional profile can be seen in FIGS . 2-5. The buckling stiffness of the connecting rod shaft 14 is designed differently due to the selected cross-sectional profile over the buckling length I K. 4 as an H cross-sectional profile is at I K / 2 corresponding to FIG. Executed with a base web 22 and two longitudinal belts 24, 26. The straps 24 , 26 or the cross-sectional profile each decrease in length from approximately 114 to 318 I K to an I-cross-sectional profile (see FIG. 5) or to a weak H-cross-sectional profile ( FIG. 3). whereby the buckling stiffness is reduced according to the actual component load.

Im Übergangsbereich bzw. ab den eingezeichneten Querschnitten III-III bzw. V-V nimmt das Querschnittsprofil mit einem stetigen Radienübergang von R₁ zu R₂ wieder zu, so daß eine gleichmäßige Krafteinleitung von den Pleuelaugen 12, 16 zum Pleuelschaft 14 sichergestellt ist.In the transition area or from the cross-sections III-III and VV shown, the cross-sectional profile increases again with a constant radius transition from R₁ to R₂, so that a uniform introduction of force from the connecting rod eyes 12 , 16 to the connecting rod shaft 14 is ensured.

Der in das größere Pleuelauge 16 einlaufende Bereich des Pleuelschaftes 14 mit dem I-förmigen Profilquerschnitt 22′′ (vgl. Fig. 5) ist an seinen Schmalseiten 22a, 22b im wesentlichen kreisabschnittsförmig verrundet, wobei diese Schmalseiten mit einem relativ großen Radius R₃ (vgl. auch Fig. 1) in das große Pleuelauge 16 übergehen. Dabei sind diese verrundeten Schmalseiten 22a, 22b (vgl. Fig. 6 und Fig. 7) bis zu den Gewindebohrungen 28 in der oberen Hälfte des geteilten, großen Pleuelauges 16 geführt, um eine steife Anbindung auch des unteren Lagerdeckels 30 des geteilten, großen Pleuelauges 16 über die nicht dargestellten Befestigungsschrauben sicherzustellen.The area of the connecting rod shaft 14 entering the larger connecting rod eye 16 with the I-shaped profile cross section 22 '' (see FIG. 5) is rounded on its narrow sides 22 a, 22 b essentially in the form of a circular section, these narrow sides having a relatively large radius R 3 (see also FIG. 1) pass into the large connecting rod eye 16 . In this case, these are rounded narrow sides 22 a, 22 b (see. Fig. 6 and Fig. 7) performed in the upper half of the split, large eye 16 to the threaded holes 28 to provide a rigid connection and the lower bearing cover 30 of the split, ensure large connecting rod eye 16 via the mounting screws, not shown.

Claims (7)

1. Pleuelstange für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eine Brenn­ kraftmaschine, mit einem kleinen und einem großen Pleuelauge und ei­ nem Pleuelschaft, der zur Erzielung einer ausreichenden Knicksteifigkeit einen definierten Querschnittsverlauf über seine Knicklänge IK aufweist, gekennzeichnet durch einen Querschnittsverlauf, dessen Knicksteifigkeit von IK/2 den beiden Pleuelaugen (12, 16) zu abnehmend ist.1. connecting rod for a reciprocating piston engine, in particular an internal combustion engine, with a small and a large connecting rod eye and a connecting rod shaft, which has a defined cross-sectional profile over its buckling length I K to achieve sufficient buckling rigidity, characterized by a cross-sectional profile, the buckling rigidity of I K / 2 the two connecting rod eyes ( 12 , 16 ) is too detachable. 2. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Knick­ steifigkeit jeweils auf ca. 114 bis 318 IK abnimmt.2. connecting rod according to claim 1, characterized in that the buckling stiffness decreases to about 114 to 318 I K each. 3. Pleuelstange nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Knicksteifigkeit im Anschlußbereich an die beiden Pleuelaugen (12, 16) wieder ansteigt.3. connecting rod according to claims 1 and 2, characterized in that the buckling rigidity in the connection area to the two connecting rod eyes ( 12 , 16 ) increases again. 4. Pleuelstange nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pleuelschaft (14) im Bereich IK/2 ein H-Querschnittsprofil (22, 24, 26) und im Bereich der geringeren Knicksteifigkeit ein l-Querschnittsprofil (22′′) aufweist.4. connecting rod according to claims 1-3, characterized in that the connecting rod shaft ( 14 ) in the area I K / 2 an H-cross-sectional profile ( 22 , 24, 26 ) and in the area of lower buckling rigidity an L-cross-sectional profile ( 22 '' ) having. 5. Pleuelstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Knicksteifigkeitsübergänge verrundet sind.5. connecting rod according to one or more of claims 1-4, characterized characterized in that the buckling stiffness transitions are rounded. 6. Pleuelstange nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Knick­ steifigkeitsübergänge stetige Radienübergänge R₁, R₂ sind.6. Connecting rod according to claim 5, characterized in that the kink stiffness transitions are constant radius transitions R₁, R₂. 7. Pleuelstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, das zumindest der in das große Pleuelauge (16) einlau­ fende Bereich des Pleuelschaftes (14) ein I-förmiges Querschnittsprofil (22′′) aufweist, daß an den Schmalseiten (22a, 22b) im wesentlichen kreisabschnittsförmig verrundet ist, wobei diese Schmalseiten (22a, 22b) mit einem großen Radius R₃ in das Pleuelauge (16) einlaufen.7. connecting rod according to one or more of claims 1-6, characterized in that at least in the large connecting rod eye ( 16 ) einlau fende area of the connecting rod shaft ( 14 ) has an I-shaped cross-sectional profile ( 22 '') that on the narrow sides ( 22 a, 22 b) is rounded substantially in the form of a circular section, these narrow sides ( 22 a, 22 b) having a large radius R 3 running into the connecting rod eye ( 16 ).
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