DE515496C - Pleuelstangenlagerung fuer Kolbenmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Pleuelstangenlagerung für Kolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, deren Pleuelstange mit einer Wälzfläche versehen ist, die sich am Kolbenbolzen abwälzt.

Es ist bekannt, bei einer solchen Ausführung die Krümmungshalbmesser der zusammen arbeitenden Zapfen- und Wälzfläche untereinander verschieden zu machen. Hierbei wird eine Relativbewegung der Wälzfläche zum Bolzen in einer Fläche zugelassen, die senkrecht auf der geometrischen Mittellinie des Kolbenbolzens steht. Die von der Pleuelstange auf den Zapfen (Bolzen) ausgeübte Kraft kann auch bei dieser Bauart eine Komponente ergeben, welche in Richtung der Tangente zur Berührungsfläche des Zapfens mit der Wälzfläche liegt; diese Komponente ist jedoch in jeder; Stellung der Pleuelstange geringer als der Reibungswiderstand zwischen den einander berührenden Flächen, so daß niemals ein Gleiten zustandekommt, sondern lediglich ein Abwälzen.

Es können jedoch Fälle eintreten, in denen die Kraftkomponente, welche vom Kolbendruck und dem Gewicht der Pleuelstange herrührt und in Richtung der Tangente zur Berührungsfläche von Pleuelstange und Zapfen fällt, doch größer ist als der Reibungswiderstand und daher ein Gleiten an Stelle des Wälzens tritt. Dies kann besonders bei liegenden Maschinen eintreten, ferner bei solchen Maschinen, die so hohe Umdrehungszahl und so großes Gewicht des bewegten Triebwerkes aufweisen, daß die Trägheitskräfte bei geringen Belastungen an gewissen Stellen des Hubes den Kolbendruck erreichen, beide Kräfte in gleicher Richtung wirken und daher zwischen den einander berührenden Flächen am Zapfen und der Pleuelstange keinen resultierenden Anpressungsdruck, somit Reibungswiderstand ergeben.

Zweck der Erfindung ist es, das Abwälzen von Zapfen und Pleuelstangenwälzfiäche sicherzustellen, unabhängig von dem zwischen diesen Flächen herrschenden Reibungswiderstand. Zu diesem Zweck besitzt der rahmenartige Pleuelstangenkopf gemäß der Erfindung äußere Führungsflächen, die von solchen im Kolben zwangsläufig geführt sind und die einen Teil einer Umdrehungsfläche bilden, deren Drehachse in der Mittelstellung der Pleuelstange mit der Berührungslinie zwischen Bolzen und Abwälzfläche zusammenfällt oder um ein geringes von ihr absteht.

Die Erfindung sei an Hand des Ausführungsbeispiels der Zeichnung erläutert, in der Abb. ι einen Längsschnitt,

Abb. 2 einen hierzu senkrechten Schnitt durch den Kolben, den Kolbenzapfen und zugehörige Teile zeigt, während die Pleuelstange in Ansicht dargestellt ist.
Der Kolbenzapfen 2 ist in diesem Beispiel im Kolben ι unbeweglich befestigt. Die Pleuelstange 3 endet in einem rahmenartigen Kopf 4, der durch Einlegen von Stahlkörpern 5 eine Wälzfläche ergibt, welche am Kolbenzapfen 2 ίο anliegt. An der gegenüberliegenden Seite zum Stahlkörper 5 ist ein Stellorgan 6 vorgesehen, das etwa durch eine Stellschraube 7 festgelegt wird und unerwünschtes Spiel zwischen Pleuelstangenkopf und Kolbenzapfen ausschließt. Gemäß der Erfindung ist am Kopf 4 ein kugelförmiger Außenteil 8 angeordnet, dessen Umfläche an einer Zylinderfläche anliegt, die innen am Kolben angearbeitet ist. Der Mittelpunkt der Kugel 8 bzw. deren Umfläche liegt bei a in der Berührungsfläche bzw. -linie zwischen dem Körper 5 und dem Zapfen 2.

Während der Arbeit der Maschine wird eine Kurbel angetrieben; ebenso kann durch die Kurbel auch die Maschine angetrieben werden (z. B. Pumpe). In jedem Fall führt die Pleuelstange 3 eine schwingende Bewegung aus, bei der sich der Kolbenbolzen auf dem Stück 5 fehlerfrei abwälzt. Dies wird durch die Kugelaußenfläche in Zusammenarbeit mit der zylindrischen Führungsfläche sichergestellt.

An Stelle der kugelförmigen Führungsfläche könnten außen am Rahmenteil 4 auch einem Zylinder angehörige Führungsflächen angebracht werden. Die Achse des Zylinders würde dann parallel zu derjenigen des Kolbenzapfens und durch den Punkt α verlaufen. Die zugehörige Führungsfläche am Kolben muß dann eben sein.

Theoretisch erfordert allerdings ein fehlerfreies Abwälzen bei der beschriebenen Anordnung einen gewissen Spielraum zwischen Rahmenteil und Kolben. Wenn dieser nicht vorhanden ist, wird ein gewisses, geringfügiges Gleiten eintreten. Dieses wird bei waagerechten Maschinen hauptsächlich an den Enden des Kolbenhubes auftreten und ist regelmäßig unbedenklich, weil in diesen Stellungen der Reibungswiderstand sehr gering ist. Dies gilt besonders vom Ende des Rückwärtshubes; beim darauffolgenden Krafthub befinden sich die bewegten Flächen gegeneinander wieder in einer Stellung, die ein fehlerfreies Abwälzen gewährleistet, sobald der volle Änpressungsdruck zur Wirkung gelangt.

Bei schnellaufenden Maschinen mit schwerem Triebwerk, dessen Trägheitskräfte den Kolbendruck annähernd erreichen oder übersteigen können, wird die Abweichung nach der Seite (Gleiten) im Totpunkt mangels eines größeren Anpressungsdruckes gleichfalls ungefährlich, und es befinden sich Zapfen- und Rahmenteile wieder in gegenseitiger Stellung für Abwälzen) sobald der Zapfen mit den Stahlkörpern 5 wieder in Berührung ist.

Sonach wird die seitliche Führung, gebildet durch die Kugelfläche 8, mit den Führungsflächen im Kolbeninnern, den Zweck tatsächlich erfüllen, an allen jenen Teilen des Kolbenhubes ein richtiges Abwälzen zu gewährleisten, an denen es wegen der Größe der auftretenden Anpressungsdrucke erforderlich ist.

Außerdem ist die seitliche Abweichung, gegebenenfalls der Gleitvorgang, praktisch so gering; daß er vernachlässigt werden kann. Man kann das Gleiten jedoch noch dadurch vermindern, daß man die Achse bzw. den Mittelpunkt der Umdrehungsfläche etwas oberhalb der Lauffläche verlegt, und zwar so viel, daß diese Achse bzw. der Mittelpunkt zu Zeiten des größten Winkelausschlags der Pleuelstange, gleichwie in deren Mittelstellung, die mittlere Längsachse der Pleuelstange schneidet bzw. auf dieser liegt.

Auf diese Weise läßt sich der durch Gleiten zurückzulegende Weg (oder der Spielraum) so klein halten, daß er praktisch vollkommen vernachlässigt werden kann. Diese zwangsläufige Führung hat aber den Vorteil, daß die Pleuelstange stets genau bestimmte Stellungen einnimmt und daher auch, falls die Maschine zuerst von Hand gedreht wird und darauffolgend der Arbeitshub beginnt, sowohl die Pleuelstange als auch der Kolbenzapfen sofort in die richtige gegenseitige Wälzstellung zueinander gelangen. Die Maschine gemäß der Erfindung kann ferner in jeder Lage, insbesondere auch in horizontaler Lage, Verwendung finden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Pleuelstangenlagerung für Kolbenmaschinen, ' insbesondere Brennkraftmaschinen, deren Pleuelstange mit einer Wälzfläche versehen ist, die sich am Kolbenbolzen abwälzt, dadurch gekennzeichnet, daß der rahmenartige Pleuelstangenkopf (4) äußere Führungsflächen (8) besitzt, die von solchen im Kolben (1) zwangsläufig geführt sind und die einen Teil einer Umdrehungsfläche bilden, deren Drehachse in der Mittelstellung der Pleuelstange mit der Berührungslinie zwischen Bolzen (2) und ÄbWälzfläche (3) zusammenfällt oder um ein geringes von ihr absteht.

2. Lagerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zylindrische Führungsflächen des Pleuelstangenkopfes und ebene Führungsflächen im Kolben.

3. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen am Pleuelstangenkopf eine Kugelfläche bilden.

4. Lagerung nach Anspruch 1 oder

folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse bzw. der Mittelpunkt der Umdrehungsfläche des Pleuelstangenkopfes so weit von der Berührungslinie von Abwälzfläche und Bolzen absteht, daß die Achse bzw. der Mittelpunkt sowohl in der Stellung des größten Winkelausschlages der Pleuelstange als auch in deren Mittelstellung die mittlere Längsachse der letzteren schneidet bzw. auf ihr liegt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen