DE69503090T2

DE69503090T2 - Pleuelstange für Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE69503090T2
Application number: DE69503090T
Authority: DE
Inventors: Michel F-91370 Verrieres Le Buisson Genouille
Original assignee: Ascometal SA
Current assignee: Ascometal SA
Priority date: 1994-04-29
Filing date: 1995-03-20
Publication date: 1999-02-25
Anticipated expiration: 2015-03-21
Also published as: FR2719349A1; US5560333A; JPH0942267A; ES2117840T3; DE69503090D1; EP0679816A1; FR2719349B1; ATE167729T1; EP0679816B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Pleuel, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, der einen Körper, einen Pleuelfuß und einen Pleuelkopf aufweist, die zwei Lager bilden, welche jeweils dazu bestimmt sind, einen Gelenkbolzen aufzunehmen, wobei der Pleuel aus zwei Elementen besteht, die in bezug auf eine Längsmittelebene des Pleuels im wesentlichen symmetrisch sind und deren Fugenfläche im wesentlichen in der Mittelebene liegt, wobei diese Elemente, die jeweils ein Halblager des Pleuelfußes und ein Halblager des Pleuelkopfes tragen, durch wenigstens ein auf dem Pleuelkörper vorgesehenes Verriegelungsmittel miteinander verbunden sind.
Aus der französischen Patentanmeldung Nr. 92 13 859 ist ein Pleuel bekannt, der einen Körper, einen Pleuelfuß und einen Pleuelkopf aufweist, die zylindrische Lager bilden, welche zur Aufnahme eines Gelenkbolzens bestimmt sind. Der Pleuel besteht aus zwei geschmiedeten Elementen, die entlang einer Fugenfläche aneinandergefügt sind und mittels Verriegelungselementen aneinander fixiert sind. Die beiden Elemente, die jeweils zwei Halblager tragen, sind in bezug auf die Längsmittelebene des Pleuels im wesentlichen symmetrisch, und die Fugenfläche liegt im wesentlichen in dieser Längsmittelebene. An dem Körper des Pleuels zwischen dem Pleuelkopf und dem Pleuelfuß befindet sich wenigstens ein Verriegelungselement.
In dieser Patentanmeldung sind zwei Elemente beschrieben, die zumindest an einem ihrer Enden, pleuelfußseitig und/oder pleuelkopfseitig, auseinandergerückt sind und durch ihren Abstand einen Freiheitsgrad der gegenseitigen Drehung um den Bolzen des Pleuelfußes und/oder den Bolzen des Pleuelkopfes aufweisen.
Vorzugsweise besitzt der Pleuelfuß die Form eines Halbmondes oder eines offenen Ringes, der einen Teil der Oberfläche des Bolzens des Pleuelfußes freiläßt und eine Verringerung der Länge des Pleuels und eine Verringerung des Abstands zwischen dem Pleuelfußbolzen und dem Boden des mit diesem Gelenkbolzen verbundenen Kolbens gewährleistet.
Diese Gestaltung des Pleuelfußes oder -kopfes besitzt den Nachteil, daß die Berührungskräfte zwischen dem Pleuel und den Gelenkbolzen örtlich auf einen Winkelsektor begrenzt sind, der relativ weit von der Symmetriemittelebene des Pleuels entfernt ist. Folglich erzeugen diese Berührungskräfte, die senkrecht zur zylindrischen Bohrung des Pleuelfußes oder -kopfes sind, Komponenten senkrecht zur Symmetriemittelebene, deren Resultierende eine Öffnung durch Biegeverformung jedes Halblagers des Pleuels bewirkt. Diese Verformung bewirkt, auch wenn sie sehr schwach ist, Mikroverschiebungen zwischen den Gelenkbolzen und den Halblagern des Pleuels, was zu einem Verschleiß der Bolzen durch Auftreten eines als "fretting" bezeichneten Phänomens führt, das der guten Haltbarkeit der Bolzen abträglich sein kann und Geräusche erzeugt.
Die Erfindung hat zum Ziel, einen Pleuel vorzuschlagen, der insbesondere für einen Verbrennungsmotor bestimmt ist und der im Betrieb keinen Spreizeffekt durch Biegeverformung jedes Halblagers zeigt.
Sie hat einen Pleuel zum Gegenstand, der dadurch gekennzeichnet ist, daß:
- die Oberfläche der Halblager des Pleuelfußes und/oder - kopfes, die mit dem Gelenkbolzen in Kontakt ist, wenigstens einen ebenen Teil aufweist, der sich in einer Zone dieser Oberfläche der Halblager befindet, die am weitesten von dem Körper des Pleuels entfernt ist.
Die anderen Merkmale der Erfindung sind:
- wenigstens ein ebener Teil ist senkrecht zur Längsmittelebene des Pleuels.
In einer Form der Erfindung erstrecken sich die Enden der Halblager des Pleuelfußes und/oder -kopfes jedes der Elemente über die von der Fugenfläche des Pleuelkörpers definierte Ebene hinaus.
In einer anderen Form der Erfindung bilden die zwei im wesentlichen symmetrischen Halblager des Pleuelfußes und/ oder -kopfes jedes der Elemente jeweils einen Bogen von weniger als 180º und bildet wenigstens ein ebener Teil eines Halblagers mit wenigstens einem ebenen Teil des anderen Halblagers einen Winkel, der in den Gelenkbolzen des Lagers ragt.
Allgemein:
- begrenzt wenigstens ein ebener Teil jedes Halblagers einen Halbbogen von weniger als 45º;
- weist jedes Halblager wenigstens eine Nut auf, die zwischen einem ebenen Teil und der zylindrischen Oberfläche dieses Halblagers vorgesehen ist.
Die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen, sämtlich als nicht einschränkendes Beispiel gegeben, werden die Erfindung gut verständlich machen.
Fig. 1 ist eine allgemeine perspektivische Ansicht eines Pleuels des bisherigen Stands der Technik.
Fig. 2 stellt in einer Vorderansicht einen Teil des Pleuels in einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dar.
Fig. 3 stellt in einer Vorderansicht einen Teil des Pleuels in einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dar.
Fig. 1 stellt einen Pleuel des bisherigen Stands der Technik dar, der insbesondere für einen Verbrennungsmotor bestimmt ist und einen Körper 1, einen Pleuelfuß 2 und einen Pleuelkopf 3 aufweist, die Lager bilden, welche jeweils dazu bestimmt sind, einen zylindrischen Gelenkbolzen 4 wie einen Kolbenbolzen, der in der Figur in dünner Linie dargestellt ist, oder einen Kurbelzapfen aufzunehmen, der in der Figur nicht dargestellt ist. Der Pleuel besteht aus zwei Elementen 5, die in bezug auf eine Längsmittelebene 6 des Pleuels symmetrisch sind, wobei die Elemente 5 an jedem ihrer Enden ein Halblager 7, 8 aufweisen.
Die Fugenfläche 9 der beiden Elementen 5 liegt im wesentlichen in der Mittelebene 6, und die Elemente 5 sind durch ein Verriegelungsmittel miteinander verbunden, das zwischen dem Fuß 2 und dem Kopf 3 des Pleuels auf dem Pleuelkörper 1 vorgesehen ist. In diesem Ausführungsbeispiel besteht das Verriegelungsmittel aus Schraubenbolzen mit Mutter 10.
Dieser Pleuel des bekannten Stands der Technik erzeugt im Betrieb Berührungskräfte zwischen Halblagern 7, 8 des Pleuels und Gelenkbolzen 4, die örtlich auf einen Winkelsektor 11 auf beiden Seiten der Symmetrieebene in einer am weitesten vom Körper 1 entfernten Zone der Lager begrenzt sind. Diese Berührungskräfte, die senkrecht zur zylindrischen Oberfläche 12 der Bohrung des Lagers sind, erzeugen zur Mittelebene 6 senkrechte Komponenten, deren Resultierende ein Auseinanderrücken durch Biegeverformung jedes Halblagers 7, 8 des Pleuels bewirkt.
Diese Verformung bewirkt, auch wenn sie sehr schwach ist, Mikroverschiebungen zwischen dem Gelenkbolzen und den Lagern, was zu einem Auftreten eines als "fretting" bezeichneten Verschleißphänomens der Oberflächen führt, das der guten Haltbarkeit des Bolzens abträglich sein kann und Geräusche erzeugt.
Fig. 2 stellt in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Pleuelende dar, das einen Körper 1 und einen Pleuelfuß 2 umfaßt, der ein Lager bildet, welches dazu bestimmt ist, einen Gelenkbolzens 4 wie zum Beispiel einen Kolbenbolzen aufzunehmen.
Der Pleuel besteht aus zwei Elementen 5, die in bezug auf die Mittelebene 6 des Pleuels symmetrisch sind, wobei diese Elemente 5 zwei Halblager 7, 8 aufweisen. Die Halblager 8 des Pleuelkopfes sind in der Figur nicht dargestellt.
Erfindungsgemäß weist jede Oberfläche 12 jedes Halblagers 7, 8 einen ebenen Oberflächenteil 13 auf, der sich in einer Zone dieser Oberfläche 12 befindet, die am weitesten von dem Körper 1 entfernt ist.
Der ebene Teil jedes Halblagers begrenzt einen Halbbogen von weniger als 45º.
Wenn die beiden Halblager einen Bogen von 180º bilden. ist die ebene Oberfläche 13 senkrecht zur Mittelebene 6.
In dieser Form der Erfindung und bei genügend großer Berührungszone des ebenen Teils sind die Berührungskräfte zwischen dem Kolbenbolzen und den ebenen Teilen 13 der Halblager des Pleuels parallel zur Mittelebene 6 und zur Fugenfläche 9 und die zu dieser Ebene senkrechte Komponente der Kräfte ist daher Null.
Die Verwirklichung einer Abflachung auf dem Kolbenbolzen in dieser Kräftezone verbindet diesen Bolzen drehfest mit dem Pleuelfuß.
Es ist auch möglich, Halblager herzustellen, die einen Bogen von 180º in bezug auf die Mittelebene 6 bilden, so daß sich die Enden dieser Lager, zum Beispiel des Pleuelfußes, über die von der Fugenfläche 9 des Pleuelkörpers definierte Ebene hinaus erstrecken. So werden die beiden Halblager beim Zusammenfügen der zwei Pleuelelemente durch das Verriegelungsmittel einer Vorspannung ausgesetzt, die durch den Druckauflagekontakt ihrer Enden 14 ausgeübt wird. Diese Vorspannung verhindert oder verringert eine eventuelle Tendenz zum Auseinanderrücken der beiden Lager, eine Tendenz, die aus der Verformung unter der Belastung, die auf die Halblager über die zylindrische Oberfläche der Halblager ausgeübt wird, herrühren könnte.
In einer anderen Form der Erfindung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, bilden die im wesentlichen symmetrischen Halblager, zum Beispiel des Pleuelfußes jedes Elements 5, einen Bogen von weniger als 180º, und ein ebener Teil 15 eines Halblagers bildet mit dem ebenen Teil 15 des anderen Halblagers einen Winkel, der in den Gelenkbolzen 4 ragt.
Mit dieser Form verhindert man eine eventuelle Tendenz zum Auseinanderrücken der Halblager. Die Berührungskräfte zwischen dem Kolbenbolzen und den ebenen Teilen 15 der Pleuelhalblager 7 erzeugen nämlich eine Komponente, die darauf gerichtet ist, die zwei Halblager wieder zu schließen.
Um das Verhalten der Anordnung Gelenkbolzen 4, Halblager 7, 8 zu verbessern, weisen die Halblager eine Nut 16 auf, die zwischen der ebenen Oberfläche und der zylindrischen Oberfläche dieser Halblager vorgesehen ist.
Diese Spannut 16 oder Entlastungsnut in der Nähe des Schnittpunkts der zylindrischen Oberfläche 12 und der ebe nen Oberfläche 13, 15 verringert den durch die Formstörung bedingten örtlichen Spannungsintensitätsfaktor.

Claims

1. Pleuel, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, der einen Körper (1), einen Pleuelfuß (2) und einen Pleuelkopf (3) aufweist, die zwei Lager bilden, welche jeweils dazu bestimmt sind, einen Gelenkbolzen aufzunehmen, wobei der Pleuel aus zwei Elementen (5) besteht, die in bezug auf eine Längsmittelebene (6) des Pleuels im wesentlichen symmetrisch sind und deren Fugenfläche (9) im wesentlichen in der Mittelebene (6) liegt, wobei diese Elemente (5), die jeweils ein Halblager (7) des Pleuelfußes und ein Halblager (8) des Pleuelkopfes tragen, durch wenigstens ein auf dem Pleuelkörper (1) vorgesehenes Verriegelungsmittel miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Halblager des Pleuelfußes und/oder -kopfes, die mit dem Gelenkbolzen in Kontakt ist, wenigstens einen ebenen Teil (13, 15) aufweist, der sich in einer Zone dieser Oberfläche der Halblager befindet, die am weitesten von dem Körper (1) des Pleuels entfernt ist.

2. Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein ebener Teil (13) senkrecht zur Längsmittelebene (6) des Pleuels ist.

3. Pleuel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Enden der Halblager des Pleuelfußes und/oder -kopfes jedes der Elemente (5) über die von der Fugenfläche des Pleuelkörpers (1) definierte Ebene hinaus erstrecken.

4. Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei im wesentlichen symmetrischen Halblager (7, 8) des Pleuelfußes und/oder -kopfes jedes der Elemente (5) jeweils einen Bogen von weniger als 180º bilden und daß wenigstens ein ebener Teil (15) eines Halblagers mit wenigstens einem ebenen Teil (15) des anderen Halblagers einen Winkel bildet, der in den Gelenkbolzen des Lagers ragt.

5. Pleuel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein ebener Teil jedes Halblagers einen Halbbogen von weniger als 45º begrenzt.

6. Pleuel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Halblager (7, 8) wenigstens eine Nut (16) aufweist, die zwischen dem ebenen Teil (13, 15) und der zylindrischen Oberfläche (12) dieses Halblagers vorgesehen ist.