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Dokumentenidentifikation DE10064344B4 24.08.2006
Titel Pleuel
Anmelder Ford Global Technologies, Dearborn, Mich., US
Erfinder Bolyard III, John Clinton, Livonia, Mich., US
Vertreter Patentanwälte Effert, Bressel und Kollegen, 12489 Berlin
DE-Anmeldedatum 21.12.2000
DE-Aktenzeichen 10064344
Offenlegungstag 16.08.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 24.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.08.2006
IPC-Hauptklasse F16C 7/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16B 39/24(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pleuel zum Verbinden eines Kolbens mit einer Kurbelwelle, umfassend ein großes Pleuelauge mit einem Lagerdeckel, der mit zwei bolzenförmigen Verbindungselementen an der Kurbelwelle befestigbar ist.

Pleuel werden typischerweise in Brennkraftmaschinen verwendet, und verbinden die Kolben des Motors bewegbar mit der Kurbelwelle. Insbesondere ist ein Ende von jedem Pleuel mit einem Kolben funktionsfähig verbunden; und das entgegengesetzte Ende von jedem Pleuel ist mit der Kurbelwelle funktionsfähig verbunden. Das heißt, jeder Pleuel enthält typischerweise eine Öffnung, welche die Kurbelwelle betriebsfähig aufnimmt, wobei der Pleuel mit einem bestimmten Abschnitt der Kurbelwelle verbunden wird. Auf diese Art und Weise übertragen die Pleuel Kräfte von den Kolben auf die Kurbelwelle, wodurch bewirkt wird, dass die Kurbelwelle, als Reaktion auf die Bewegung der Kolben, drehbar bewegt wird.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung dieser Art ist in der DE 29 38 482 C2 offenbart. Am großen Pleuelauge und am zugehörigen Lagerdeckel sind je eine Gewindebohrung angebracht, in die um 180° Grad versetzt und gegeneinander weisend von der Seite des Lagerdeckels her bzw. von der Seite der Pleuelstange her je ein identischer Schraubenbolzen eingeschraubt wird. Diese Vorrichtung ist nicht montagefreundlich für Serienfertigung.

Um die Anordnung eines Pleuels auf der Kurbelwelle zu erleichtern, wird der Pleuel längs des Durchmessers der die Kurbelwelle aufnehmenden Öffnung zerlegt bzw. getrennt, wodurch ein Pleuelstangenteilstück und ein Aufsatzteilstück bzw. Lagerdeckel erzeugt werden, die anschließend um die Kurbelwelle angeordnet werden. Das Pleuelstangenteilstück und das Aufsatzteilstück werden dann durch Verwendung von zwei im Wesentlichen identischen Schraubenbolzen oder Verbindungselementen fest miteinander verbunden. Insbesondere sind in dem Pleuelstangenteilstück zwei Gewindebohrungen und in dem Aufsatzteilstück zwei Öffnungen ausgebildet. Jede Öffnung des Aufsatzteilstücks wird mit einer Gewindebohrung des Pleuelstangenteilstücks ausgerichtet. In jedes Paar der ausgerichteten Öffnungen wird dann ein Verbindungselement eingesetzt, wodurch das Aufsatzteilstück an dem Pleuelstangenteilstück befestigt und der Pleuel zuverlässig auf der Kurbelwelle angeordnet ist.

Wenn ein Pleuel zerlegt wird, werden jeweils auf jedem der resultierenden Teile Pleuelstange und Lagerdeckel zwei zueinander passende Flächen gebildet. Diese Flächen weisen jeweils einzigartige Oberflächenkonturen, z.B. verschiedenartige Stege, Ausnehmungen und/oder andere konstruktive Elemente auf. Darüber hinaus ist jedes Paar von Flächen an den Lagerdeckel so angepasst, um als einziges Paar von Flächen der Pleuelstange zusammenzupassen. Wenn der Pleuel wieder auf die Kurbelwelle montiert wird, ist es daher zu gewährleisten, dass jede der Flächen, die auf der Pleuelstange ausgebildet sind, so hergestellt wird, dass sie entsprechend und mit einer jeweiligen und einzigen der Oberflächen des Lagerdeckels zusammenpassend in Eingriff kommt, wodurch der Lagerdeckel und die Pleuelstange im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie sie ursprünglich zu einem Stück verbunden bzw. ausgerichtet waren, bevor das Zerlegen stattfand.

Derartige Probleme können auftauchen bei der gattungsgemäßen Bauart eines Pleuels wie in der GB 90 77 03 dargestellt.

Wenn der Pleuel jedoch durch eine Bedienperson oder einen Benutzer erneut zusammengesetzt oder auf einer Kurbelwelle montiert wird, ist es verhältnismäßig schwierig, die Art und Weise festzulegen, in welcher die Pleuelstange und der Lagerdeckel ursprünglich ausgerichtet bzw. verbunden waren, bevor das Zerlegen begann, um so den gewünschten zusammenpassenden Eingriff der entsprechenden zusammenpassenden Flächen zu bestimmen. Daher wird der Pleuel oftmals auf der Kurbelwelle montiert, wobei die Pleuelstange und der Lagerdeckel fehlausgerichtet sind, d.h. der Lagerdeckel und die Pleuelstange sind nicht ausgerichtet bzw. so verbunden, wie sie ursprünglich verbunden bzw. ausgerichtet waren.

Diese Fehlausrichtung ist für den gesamten Betrieb des Motors nachteilig. Besonders während des Motorlaufes verursacht typischerweise die Fehlausrichtung von Lagerdeckel und Pleuelstange, dass sich der Lagerdeckel relativ zu der Pleuelstange bewegt oder verschiebt. Diese Bewegung oder Verschiebung bewirkt unerwünschterweise, dass der Pleuel ausfällt, wodurch der Fahrzeugmotor beschädigt wird.

Es sind Versuche unternommen worden, um zu gewährleisten, dass die Pleuelstange und der Lagerdeckel während einer Montage genau ausgerichtet werden. Diese Versuche schließen beispielhaft und ohne Einschränkung die Verwendung von im Wesentlichen gleichen Passstiften oder im Wesentlichen identischen Rändelschrauben ein. Während durch diese Versuche eine solche Fehlausrichtung verhindert wird, erfordern sie eine zusätzliche und relativ kostspielige spanabhebende Formgebung oder Bearbeitung des Pleuels und erhöhen wesentlich und unerwünscht die gesamte Zeit, die erforderlich ist, um den Pleuel herzustellen und/oder zu montieren.

Aus der US-Patentschrift 5,197,425 ist eine Variante zur unverwechselbaren Montage einer Pleuelstange mit dem Lagerdeckel offenbart. Eine Nase an der Kopfoberfläche der Pleuelstange ist komplementär zu einer Nut im Lagerdeckel angeordnet, der Materialaufwand und der Bearbeitungsaufwand sind entsprechend hoch. Außerdem wurden zwei unterschiedlich starke Gewindebolzen verwendet; allerdings deshalb, weil ein Bolzen mit größerem Moment angezogen werden soll.

Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein Pleuel bereitzustellen, mit dem im Wesentlichen gewährleistet wird, dass der Lagerdeckel und die Pleuelstange bei einer Montage auf einer Kurbelwelle genau ausgerichtet sind, und die verhältnismäßig leicht und kostengünstig herzustellen sind.

Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfasst.

Mit der Lösung wird ein Pleuel bereitgestellt, mit dem einige oder alle der zuvor geschilderten Nachteile von früheren Pleueln und früheren Methoden und Techniken zur Formung von Pleueln überwunden werden.

Dabei wird ein Pleuel mit einer Pleuelstange und einem Lagerdeckel bereitgestellt, die im Wesentlichen auf einer Kurbelwelle genau ausgerichtet sind. Die Pleuelstange ist ausgelegt, um an einer Kurbelwelle auf effiziente und relativkostengünstige Weise sicher und funktionswirksam befestigt zu werden.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Pleuel zur Verwendung in Verbindung mit einer Kurbelwelle vorgesehen. Der Pleuel umfasst eine Pleuelstange und einen Lagerdeckel, die zusammenwirken, um eine Aufnahmeöffnung für die Kurbelwelle zu bilden und ein Paar Verbindungselemente, die jeweils an der Pleuelstange und dem Lagerdeckel in einer entsprechend eindeutigen Weise befestigt sind.

Nach dieser Ausführungsform der Erfindung ist eine Pleuelstange zur Verwendung in Kombination mit einem Kolben und einer Kurbelwelle vorgesehen, bei der ein erstes Verbindungselement, das die Pleuelstange mit dem Lagerdeckel verbindet, ein Linksgewinde und ein zweites Verbindungselement, das die Pleuelstange mit dem Lagerdeckel verbindet, ein Rechtsgewinde aufweist.

Diese und andere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung werden mit Bezug auf die Zeichnung deutlich erläutert.

Es zeigen:

1 eine Vorderansicht mit Teilschnitt durch ein Pleuel, der entsprechend der technischen Lehre der Erfindung ausgebildet ist;

2 eine Unteransicht gemäß Pfeilen 2 des in 1 dargestellten Pleuels; und

3 eine Darstellung des demontierten Pleuels gemäß 1.

1 bis 3 zeigen ein Pleuel 10, das entsprechend der technischen Lehre der Erfindung ausgebildet ist. 1 zeigt die Pleuelstange als ein im Allgemeinen langgestrecktes Hauptteil 15, das einstückig ausgebildet ist und/oder ein im Allgemeinen rundes, den Kolben verbindendes Teilstück 12 aufweist und ein im Allgemeinen halbrundes, die Kurbelwelle aufnehmendes Teilstück 13 umfasst: Die Pleuelstange mit Hauptteil 15 und Teilstücken 12, 13 können zunächst durch herkömmliche Formgebungsverfahren und/oder Methoden einstückig ausgebildet werden.

Der Pleuel umfasst auch einen Lagerdeckel 14, der, wie es nachstehend vollständiger geschildert wird, von dem Hauptteil 15 und dem Teilstück 13 getrennt und anschließend mit dem Teilstück 13 durch Verwendung von zwei unterschiedlichen Verbindungselementen 24, 26 erneut verbunden wird.

Das Teilstück 12 zur Kolbenverbindung enthält eine normalerweise kreisförmige Öffnung 16, die angepasst ist, um eine normale Kolben-/Stift-Anordnung (nicht gezeigt) funktionsfähig aufzunehmen und/oder mit dieser in bekannter und normaler Art und Weise funktionsfähig gekoppelt zu werden. Der Pleuel enthält eine normalerweise kreisförmige Öffnung oder großes Pleuelauge 18, die größer ist als die Öffnung 16. Wie es nachstehend vollständiger geschildert wird, ist die Öffnung 18 speziell angepasst, um eine normale Motorkurbelwelle (nicht gezeigt) betriebsfähig aufzunehmen. Damit ermöglichen es die Öffnungen 16, 18 dem Pleuel 10, einen herkömmlichen Kolben mit einer normalen Motorkurbelwelle bewegbar zu koppeln.

Die Bohrungen 20, 22 erstrecken sich durch die Teilstücke 13, 14 und sind im Wesentlichen parallel zur Symmetrielängsachse 19 der Pleuelstange. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Bohrung 20 mit einem linksgängigen Gewinde als Verbindungselement-Halterung versehener Bereich 40 ausgebildet, der ein mit linksgängigem Gewindeabschnitt 52 versehenes Verbindungselement 24 aufnimmt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Bohrung 22 mit einem rechtsgängigen Gewinde als Verbindungselement-Halterung versehener Bereich 42 ausgebildet, der ein mit rechtsgängigem Gewinde im Abschnitt 50 versehenes Verbindungselement 26 aufnimmt. Im Ausführungsbeispiel können die Verbindungselemente 24, 26 jeweils als Gewindebolzen ausgebildet sein.

Der Lagerdeckel 14 umfasst ein Paar von normalerweise kreisförmigen Metallringen, Ringen oder Halterungsbauteilen 38, 36. Besonders in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die kreisförmigen Halterungsbauteile 36, 38 um die Verbindungselemente 24, 26 herum angeordnet, bevor diese in die Bohrungen 20, 22 gesetzt werden. Die kreisförmigen Halterungsbauteile 38, 36 weisen einen inneren Durchmesser 56 auf, der kleiner ist als die entsprechenden Durchmesser der mit Gewinde versehenen Bereiche 52, 50 der Verbindungselemente 24, 26. Die kreisförmigen Halterungsbauteile 38, 36 weisen außerdem einen Außendurchmesser 58 auf, der etwas größer als der Durchmesser 60 der entsprechenden Bohrungen 20, 22 ist. Infolge dieses etwas größeren Durchmessers 58 werden die Metallringe oder Halterungsbauteile 38, 36 in die Bereiche 21, 23 der Bohrungen 20, 22 eingepresst, wenn die Verbindungselemente 24, 26 in diese Öffnungsbereiche 21, 23 eingesetzt werden. Die Halterungsbauteile oder Metallringe 38, 36 wirken dann im wesentlichen so, dass sie die Öffnung der Bohrungen 20, 22 jeweils beschränken, während sich die Verbindungselemente 24, 26 gleichzeitig in den Bohrungen 20, 22 in einer Richtung, die im wesentlichen parallel zu der Symmetrielängsachse 19 ist, verschiebbar bewegen können. Die Bauteile 38, 36 verhindern entsprechend auch, dass die Verbindungselemente 24, 26 jeweils aus den Bohrungen 20, 22 entfernt werden.

Sobald die kreisförmigen Halterungsbauteile 38, 36 in der zuvor geschilderten Art und Weise in die Bohrungen 20, 22 eingepresst sind, halten insbesondere diese Bauteile 38, 36 die Verbindungselemente 24, 26 in dem Lagerdeckel 14 funktionsfähig fest, wodurch deren Anordnung oder der Montagevorgang vereinfacht werden, weil ein Benutzer oder Monteur nicht mit losen Verbindungselementen oder Schrauben umgehen muss. Es können auch andere Verfahren, Vorrichtungen und/oder Strategien verwendet und/oder genutzt werden, um die Verbindungselemente 24, 26 in den entsprechenden Bohrungen 20, 22 des Lagerdeckels 14 festzuhalten, ohne die erfinderische Idee zu verlassen.

Nachdem der Pleuel nach einem bekannten Verfahren vorgeformt wurde, wird sie in etwa im Bereich längs der Achse 29 durch Brechen getrennt, was eine Trennung in die Teilstücke 13 und 14 bewirkt, wie es in 3 zu sehen ist. Die getrennten Teilstücke 13, 14 können leicht auf der Kurbelwelle eines Fahrzeuges (nicht gezeigt) angeordnet werden, wodurch die Aufnahme der Kurbelwelle in der gemeinsam gebildeten Aufnahmeöffnung 18 für die Kurbelwelle bewirkt wird.

Wie in 3 gezeigt, bewirkt ein solcher Bruch, dass an dem Teilstück 13 mit Konturen versehene oder unebene/rauhe Oberflächen oder Bereiche 28, 32 ausgebildet werden, und an dem Teilstück 14 komplementäre, mit Konturen versehene oder unebene/rauhe Oberflächen oder Bereiche 34, 30 ausgebildet werden.

Sobald die getrennten Teilstücke 13 und Lagerdeckel 14 auf der Kurbelwelle angeordnet sind, werden die Abschnitte 21 und 51 der Bohrung 20 ausgerichtet und in Flucht gebracht, während die Fläche oder der Abschnitt 28 zum Eingriff mit der Fläche oder dem Bereich 30 zusammengepasst werden. Darüber hinaus wird der Abschnitt 54 der Öffnung 22 ausgerichtet und in Flucht mit dem Abschnitt 23 der Bohrung 22 gesetzt und dabei die Fläche oder der Abschnitt 32 passend mit der Fläche oder dem Abschnitt 34 in Eingriff gebracht.

Um den Lagerdeckel 14 mit dem Teilstück 13 wieder zusammenzusetzen und damit die Kurbelwelle in der Öffnung 18 funktionsfähig aufgenommen wird, muss das Verbindungselement 24 mit dem Halterungsabschnitt 40 festsetzbar in Eingriff kommen und entgegen dem Uhrzeigersinn in linksgängiger Drehung rotiert werden, wie es durch den Pfeil 44 (2) angegeben ist. Das Verbindungselement 26 muss mit dem Halterungsabschnitt 42 fest in Eingriff kommen und im Uhrzeigersinn in rechtsgängiger Richtung gedreht werden, wie es durch den Pfeil 48 (2) angegeben ist. Es ist klar, dass das Verbindungselement 26 mit rechtsgängigem Gewinde nicht in dem Abschnitt 51 der Öffnung 20 und dass das Verbindungselement 24 mit linksgängigem Gewinde nicht in dem Abschnitt 54 der Öffnung 22 verwendet werden kann.

Deshalb ist aus der vorhergehenden Erörterung ersichtlich, dass durch die Verwendung eines Verbindungselements 24 mit Linksgewinde, eines Verbindungselements 26 mit Rechtsgewinde und durch die entsprechend angepassten unterschiedlichen mit Gewinde versehenen Bereiche 40, 42 vermieden wird, dass ein Benutzer und/oder eine Bedienperson den Pleuel 10 in nicht gewünschter Weise, d.h. mit den Oberflächenabschnitten 28 und 34 sowie den Oberflächenabschnitten 32 und 30, die zusammenpassend in Eingriff gebracht werden, montiert oder zusammensetzt. Auf diese Art und Weise muss, bevor das Pleuel 10 mit einer Kurbelwelle funktionsfähig verbunden werden kann, die Oberfläche 32 mit der Oberfläche 34 und die Oberfläche 28 mit der Oberfläche 30 passend in Eingriff kommen, um das Pleuel 10 erneut genau montieren zu können.

Die Erfindung ist nicht auf das genaue Ausführungsbeispiel, die beschrieben wurde beschränkt, sondern es sind verschiedene Änderungen möglich, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.


Anspruch[de]
  1. Pleuel zum Verbinden eines Kolbens mit einer Kurbelwelle, umfassend ein großes Pleuelauge (18) mit einem Lagerdeckel (14), der mit zwei bolzenförmigen Verbindungselementen (21, 23) an dem Pleuel befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Verbindungselement (21) ein Linksgewinde (44) und das andere Verbindungselement (23) ein Rechtsgewinde (48) aufweist.
  2. Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Verbindungselement (21, 23) ein Sicherungsbauteil (36, 38) aufweist.
  3. Pleuel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsbauteil (36, 38) im Wesentlichen ringförmig ist.
  4. Pleuel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sicherungsbauteile (36, 38) jeweils im Wesentlichen identische Metallringe sind.
  5. Pleuel nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sicherungsbauteile (36, 38) jeweils durch Einpressen in den Lagerdeckel (14) befestigt sind.
  6. Pleuel nach einem der Ansprüche 2–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (21, 23) unverlierbar in den Sicherungsbauteilen (36, 38) gehalten werden.
  7. Pleuel nach einem der Ansprüche 2–6, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Ringdurchmesser (56) der Sicherungsbauteile (36, 38) kleiner ist als der Gewindedurchmesser der Verbindungselemente (21, 23).
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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