Pleuelstange für Kolbenmaschinen, insbesondere schnellaufende Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Pleuelstange mit einem am kurbelseitigen Ende zur Bildung eines zweiteiligen Pleuelstangenkopfes gabelförmig ausge bildeten Schaft, der einen doppelt-T-förmigen Quer schnitt aufweist, für Kolbenmaschinen,
insbesondere schnellaufende Brennkraftmaschinen. Sie bezweckt ausser einer Verbesserung der Klemmflächenverhält- nisse zwischen dem Kurbelzapfenauge der Pleuel stange und den Lagerschalen eine vereinfachte Be arbeitung der Pleuelstange von grossen und schnell- laufenden Dieselmotoren.
Der Schaft der bekannten Pleuelstangen, die am kurbelseitigen Ende gabelförmig ausgebildet sind, weist einen doppelt-T-förmigen Querschnitt auf, wo bei die Flanschen des Schaftes entweder senkrecht oder parallel zu den Stirnflächen des Kolbenbolzen auges verlaufen und nach innen versetzt sind. Daraus ergeben sich für den zweiteiligen Pleuelstangenkopf, zwischen dessen Abschnitten auch ein Innenpleuel sich einwandfrei bewegen soll, Abmessungen und Ausbildungsformen, die sich als nachteilig erwiesen haben.
Infolge der verhältnismässig eng aneinander liegenden Flanschen sowie der nur nach aussen ge richteten Abschnitte des Pleuelstangenkopfes treten aussermittig wirkende Kräfte an den Klemmflächen auf, die zu Ausweichbewegungen der Abschnitte des Pleuelstangenkopfes, dem sogenannten Atmen, füh ren.
Dadurch entstehen an den den Klemmflächen der Abschnitte des Pleuelstangenkopfes zugekehrten Lagerschalenflächen Reibkorrosionsstellen, wodurch bei fortgeschrittener Reibkorrosion an den stark auf Biegung beanspruchten Übergängen der Flanschen nach den Abschnitten des Pleuelstangenkopfes und in denselben selbst die Gefahr der Rissbildung be steht, die zum Bruch der Pleuelstangen und -köpfe führt. Spannungsoptische Untersuchungen haben nachgewiesen, dass bei diesen Pleuelstangenausfüh- rungen schädlich sich auswirkende Biegespannungen,
die zum Ausknicken der Flanschen führen, und eine ungleiche Spannungsverteilung über die Breite des Schaftes auftreten. Dabei wurde festgestellt, dass die ermittelten übermässigen Beanspruchungen mit denen der beim Motorbetrieb gefundenen starken Reib korrosionsstellen genau übereinstimmen.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, die erwähnten Mängel zu beheben.
Die Erfindung besteht darin, dass die gedachten Verlängerungen der Flanschen des Schaftes in Rich tung auf den Pleuelstangenkopf in die Mitte der mit der Lagerschale zusammenwirkenden Klemmflächen fallen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung er strecken sich die Flanschen des Schaftes von den Stirnflächen des Kolbenbolzenauges aus bis zu einer durch eine kreisförmige Aussparung im Steg gebil deten Gabelung geradlinig, wobei die Flanschen am gabelförmigen Ende des Schaftes in im Längsschnitt T-förmig ausgebildete Abschnitte des Pleuelstangen kopfes übergehen,
wobei die Klemmflächen der Ab schnitte jeweils von der Mitte aus mindestens an nähernd gleich bemessen sind. Durch diese Mass nahmen wird ein gleichmässiger Druckverlauf an den Klemmflächen erreicht.
Durch diese Ausbildung der Abschnitte des Pleuelstangenkopfes sowie durch die kreisförmige Aussparung im Steg des Pleuelschaftes ist die Gewähr dafür gegeben, dass einerseits keine einseitigen Belastungen an den Klemmflächen auf treten, so dass keine Reibkorrosionen an den Lager schalen auftreten können, da das sogenannte Atmen der Abschnitte des Pleuelstangenkopfes unterbleibt, wodurch Brüche am Pleuelstangenkopf vermieden werden.
Andererseits tritt eine wesentliche Span nungsminderung am Übergang der Flanschen zu den Abschnitten des Pleuelstangenkopfes ein, so dass auch am Übergang vom Schaft zu denselben keine Brüche mehr entstehen können.
Der bis zur Gabelung des Schaftes mindestens annähernd gleichbleibende Abstand zwischen den äusseren Begrenzungsflächen der Flanschen kann gleich der Breite des Kolbenbolzenauges sein. Da durch lässt sich in vorteilhafter Weise die Bearbei tung des Schaftes zugleich mit der der Stirnseiten der Kolbenbolzenaugen in einem Arbeitsgang vornehmen.
Die an den äusseren Begrenzungsflächen der Ab schnitte des Pleuelstangenkopfes vorgesehenen Aus sparungen, in denen die an Lagerschalen angeordne ten Bunde geführt werden, dienten bei den bekannten Pleuelstangenausführungen zur Aufnahme der als Abstützkanten ausgebildeten Bunde, die bei der Aus weichbewegung der Abschnitte des Pleuelstangen kopfes nach aussen gerichtete Kräfte aufzunehmen haben.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung be steht daher darin, dass in den äusseren Begrenzungs flächen der Abschnitte des Pleuelstangenkopfes ring förmige Aussparungen vorgesehen sind, in denen an den Lagerschalen angeordnete Bunde geführt werden, wobei die Aussparungen und die Bunde derart be messen sind, dass diese lediglich der Halterung der Lagerschalen dienen.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt eines bekannten Pleuel- kopfes mit der Darstellung des Druckverlaufes in den Klemmflächen und Fig. 2 einen Schnitt einer Schubstange nach der Erfindung, wobei der Druckverlauf in den Klemm flächen am rechten Pleuelkopf eingezeichnet ist.
In Fig. 1 ist ein Pleuelkopf eines bekannten Pleuels dargestellt. Die während des Betriebes auf die Lagerschale 6 durch die Klemmfläche 7 des Pleuelstangenkopfes 5 übertragenen Drücke ver laufen, wie es die graphische Darstellung des Druck- verlaufes zeigt, nach einer sehr steilen Kurve,
wobei die Klemmfläche 7 in der Zeichnung die Abszissen achse darstellt. Der grösste Druck herrscht fast an der Innenfläche 8 der gedachten Verlängerung des Flansches 9 und der kleinste Druck an der äusseren Begrenzungskante der Klemmfläche 7.
Infolge der seitlichen Verschiebung der grössten Druckkompo nente von der Mitte der Klemmfläche 7 - darge stellt durch den Abstand a zwischen den entgegen gesetzt gerichteten Pfeilen - sowie durch die Aus weichbewegungen der Flanschen 9 entstehen einer seits Reibkorrosionsstellen auf der der Klemmfläche 7 zugekehrten Fläche der Lagerschale 6.
Bei stark fortgeschrittener Reibkorrosion wird der sowieso schon stark beanspruchte Querschnitt des Flansches 9 bei<I>x -x</I> noch stärker auf Biegung beansprucht, so dass Brüche an dem Pleuelstangenkopf und bei x-x auftreten.
Andererseits werden bei der Bewegung des Pleuelstangenkopfes 5 in Richtung auf den Bund 10 der Lagerschale 6 bedeutende Kräfte übertragen waagerechter Pfeil<B>-,</B> so dass der Bund 10 entspre chend stark bemessen sein muss. Die Klemmfläche 7 verringert sich durch diese Massnahme, wodurch sich der spezifische Flächendruck erhöht. Ferner ent stehen durch die Bearbeitung der Innenfläche 8 an dem die Flanschen 9 miteinander verbindenden Steg scharf ausgebildete Bearbeitungskanten, von denen schädlich sich auswirkende Kerbspannungen aus gehen.
In Fig. 2 ist dagegen aus der graphischen Dar stellung des Druckverlaufes an den Klemmflächen 12 ersichtlich, dass eine gleichmässige Belastung auf die Lagerschale ausgeübt wird. Die nach der Erfindung hergestellte, in Fig. 2 gezeigte Pleuelstange weist an ihrem einen Ende das Kolbenbolzenauge 13 und an dem andern ein geteiltes Kurbelzapfenauge 14 auf, wobei die Breite des Kolbenzapfenauges 13 der Breite des sich von den Stirnseiten 15, 16 in gerad liniger Richtung nach dem Kurbelzapfenauge 14 bis zur Höhe der Gabelung 17 erstreckenden Pleuel- schaftes 18 entspricht.
Der einen doppelt-T-förmigen Querschnitt aufweisende Pleuelschaft 18 besteht aus den Flanschen 19, 20, deren gedachte Verlängerun gen auf die Mitte 22 der Klemmflächen 12 gerich tet sind. Die Flanschen 19, 20 weisen von der Ga belung 17 aus T-förmig ausgebildete Abschnitte 23, 24 des Pleuelstangenkopfes, in die die Flanschen 19, 20 allmählich übergehen, und einen diese miteinan der verbindenden Steg 21 auf.
An seinem der Lager schale 25 zugekehrten Ende ist eine kreisförmige, das Kurbelzapfenauge eines nicht dargestellten Innen pleuels aufnehmende Aussparung 26 vorgesehen, de ren Durchmesser dem oder nahezu dem Abstand zwischen den einander zugekehrten Flächen 27, 28 der Flanschen 19, 20 entspricht. Ferner stimmt der Abstand zwischen den beiden einander zugewandten Seitenflächen 29, 30 der Abschnitte 23, 24 mit der Breite des zwischen diesen vorgesehenen Innenpleuels überein. An den äusseren Begrenzungsflächen 31, 32 der Abschnitte 23, 24 sind lediglich zur Halte rung der Lagerschalen 25 dienende ringförmige Aus sparungen 33, 34 vorgesehen, in denen entsprechend ausgebildete Bunde 35, 36 der Lagerschalen 25 ge führt werden.
Bei der Bearbeitung der einander ge genüberliegenden Seitenflächen 29, 30 der Abschnitte 23, 24 können durch die Anordnung der Aussparung 26 am Steg 21 keine scharfen Bearbeitungskanten während des Bearbeitungsauslaufes des Drehstahles und somit keine Kerbspannungen an den übergän- gen von den Flanschen 19, 20 zu den Abschnitten 23, 24 des Pleuelstangenkopfes entstehen.
Die ebenfalls an der Pleuelstange nach Fig. 2 vor genommenen spannungsoptischen Untersuchungen haben ergeben, dass die Spannungsverteilung in den Klemmflächen günstiger verläuft als die bei den be kannten Pleuelstangen, und dass die Biegebeanspru chung am Querschnitt x =x' (Fig. 2) durch die Aus bildung der Abschnitte 23, 24 und der Anordnung der ringförmigen Aussparung bedeutend herabgesetzt wurde, so dass Brüche bei x<I>=</I>x' und am Pleuel- stangenkopf nicht auftreten können.