DE2360410A1 - Pleuelstange - Google Patents
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- F16C7/026—Constructions of connecting-rods with constant length made of fibre reinforced resin
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Description
Dipl.-lng. Peter Socha 8 München 71
Patentanwalt Wilhelm-Busch-Straße 8
Telefon (0811) 798291
Telegramm SOPATENT
23C0410
Bauer-Kompressoren, Hans Bauer 8 München 7o, Wolfratshauserstraße 34-36
Pleuelstange
Die Erfindung bezieht sich auf eine Pleuelstange zur mechanischen
Kraftübertragung von der Kurbelwelle auf den gerade geführten Teil eines Schubkurbeltriebs, insbesondere von Kolbenmaschinen.
Eine Pleuelstange ist das Verbindungsglied zwischen dem gerade
geführten Teil des Kurbeltriebwerkes (Kreuzkopf bzw. Tauchkolben) und der Kurbelwelle. Demgemäß führt das eine Ende der
Pleuelstange schwingende Bewegungen aus, das andere bewegt sich mit dem Kurbelzapfen im Kurbelkreis. Di» Pleuelstange
besteht in der Regel im wesentlichen aus dem Pleuelschaft und
zwei Lagern (Pleuelauge und Pleuelkopf), die den Kreuzkopfzapfen bzw. Kolbenbolzen einerseits und den Kurbelzapfen
andererseits umschließen. Der Pleuelkopf kann dabei geschlossen
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OWGlNAL INSPECTiD
oder geteilt sein. Im übrigen kann es bei Einbau eines Kreuzkopfes erforderlich sein, das eine Pleuelende gabelförmig
zur Aufnahme des Kreuzkopfzapfene auszubilden. Bei V-Motoren
und gegenüberliegenden Zylindern werden auch Gabelpleuel*- stangen verwendet. Das Kurbelwellenlager wird dabei von der
gegabelten Pleuelstange festgehalten, während die andere Pleuelstange zwischen der Gabel läuft. Schließlich ist noch
zu erwähnen, daß, wenn zwei oder mehr Zylinder in einer Ebene senkrecht zur Kurbelwelle liegen, an den vergrößerten Hauptpleuelkopf sogenannte Nebenpleuel angelenkt werden. Der Hauptpleuelkopf ist dann mit entsprechenden zusätzlichen Aussparungen
zur Anlenkung des oder der Nebenpleuel versehen.
Es ist leicht einzusehen, daß eine Pleuelstange den verschiedensten Belastungen ausgesetzt ist. Insbesondere wird der Pleuelschaft durch die Arbeite- und Massenkräfte «uf Zug und Druck
und auf Knickung, durch die Massenkraft· des Schaftes auch auf
Biegung beansprucht. Ferner ergeben sich große Lagerdrücke auf das Pleuelauge und den Pleuelkopf. Bei sämtlichen Belastungen
handelt es sich somit um ständig wechselnde relativ große Beanspruchungen. Aus diesem Grunde werden die Pleuelstangen In
der Regel aus Kohlenstoffstahl oder legiertem Stahl entsprechender Festigkeit geschmiedet oder im Gesenk geschlagen. Gelegentlich werden auch Stahlguß und Leichtmetall verwendet. Di« Verwendung von metallischen Pleuelstangen ermöglicht zwar dl· Beherrschung von im Betrieb auftretenden relativ großen Beanspruchungen, sie hat jedoch wesentliche Nachteile. Zunächst
ist darauf hinzuweisen, daß vor alle» bei Stahlpleuelstangen deren relativ hohes Gewicht entsprechend erhöhte Massenkraft·
herbeiführt, die wiederum nur durch entsprechend starke Pleui.-dimensionierung oder Auswahl eines besonders hochwertigen Werkstoff·· SU beherrschen sind. Im übrigen sind die bekannten
metallischen Pleuel infolge der Werkstoff- und Bearbeitungekosten relativ teuer. Schließlich wirkt sich ihr hohes Gewicht
grundsätzlich auch ungünstig im Hinblick auf Beförderungskosten aus.
™* 3 ■***
SO9823/Q2Q1
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pleuelstange xur mechanischen Kraftübertragung von der Kurbelwell auf den gerade geführten Teil eines Schubkurbeltriebs,
insbesondere von Kolbenmaschinen, au schaffen, welche nicht die Nachteile der bekannten Pleuelstangen aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst* daß die
Pleuelstange aus, vorzugsweise glasfaserverstärktem, Kunststoff
besteht. Gemäß einer besonders bevorzugten Auebildung der Erfindung ist der Kunststoff ein warmfestes Polyamid, insbesondere
PoIySthylenterephtalat.
Es wurde gefunden, daß eine Pleuelstange gemäß der vorliegenden
Erfindung bei entsprechender erfindungsgemäßer Kunststoffwahl nicht nur den im Betrieb der Kolbenmaschine auftretenden vielfältigen Beanspruchungen stand-hält, sondern darüberhinaus noch
weitere wesentliche Vorteile hat. Hier sind vor allem die geringen Kosten su erwähnen, die sich vor allem aus den gegenüber den
Metallwerketoffkosten wesentlich niedrigeren Kunststoffkosten
ergeben. Im übrigen ist die erfindungsgesiMße Kunststoffe Pleuelstange durch Spritzen besonders rationell und billig in höchsten
Stucksahlen herstellbar. Das gegenüber den metallischen Werkstoffen geringe Gewicht des verwendeten Kunststoffe ergibt im
Betrieb entsprechend niedrige MassenkrHfte, was sich günstig
auf die erforderliche Dimensionierung der Pleuelstange auswirkt.
Aus dem geringen Gewicht resultieren ferner niedrige Beförderungskosten. Der erfindungegeraSß verwendbare Kunststoff hält auch den
im Betrieb auftretenden Temperaturen und Tamperaturschwankungen besonder» gut stand. Die verschiedenen Vorteile ergeben insgesamt, daß eine erfindungsgeaäß® Pleuelstange auch unter Berücksichtigung der Forderung eines hohen Sicherheitsfaktors beim
Betrieb der betreffenden Kolbenmaschine mit Erfolg verwendbar
ist. Insbesondere wegen der geforderten hohen Sicherheit, vor allem bei Kolbenmaschinen für die Personenbeförderung, hielt
man es bisher nicht für möglich, von der metallischen Pleuelstangen abzugehen. X» übrigen 1st darauf hinzuweisen, daß sich
der Schute des Srfindungsgedankens grundsätzlich auf sämtliche
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Pleuelstangenarten erstreckt, von denen verschiedene eingangs bereits beschrieben wurden.
Mit Vorteil beträgt der Glasfaseranteil des erfindungsgemäß
verwendbaren Kunststoffs 2o bis 45 %, vorzugsweise 3o %. Der jeweilige Glasfaseranteil ist dabei entsprechend der
Pleuelstangenausbildung und den auftretenden Beanspruchungen wählbar.
Bei einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung sind
die Aussparungen von Pleuelauge und/oder Pleuelkopf als Kunststoff-Gleitlager
ausgebildet. Eine derartige Pleuelstange ist somit sogar einschließlich der Pleuellager einstückig aus Kunststoff
ausgebildet.
Bei einer anderen besonders vorteilhaften erfindungsgemMßen
Ausführungsform sind in den Aussparungen von Pleuelauge und/oder Pleuelkopf metallische Lagerringe, insbesondere die Außenringe
von Wälzlagern, eingespritzt. Anstelle der Wälzlagerringe können jedoch erfindungsgemäß in den Aussparungen von P.leuelauge und/oder
Pleuelkopf metallische Gleitlagerbuchsen eingespritzt sein. Diese beiden Ausführungsformen der Erfindung sind bei einfacher
Herstellung besonders betriebssicher. Bei der Fertigung brauchen die metallischen Wälzlagerringe baw. die metallischen Gleitlagerbuchsen vor dem Spritzen des Kunststoffpleuels lediglich
in den Formhohlraum eingelegt werden, wonach sie durch Umspritzen
mit den Kunststoff besonders genau und sicher in der Pleuelstang« angeordnet werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Ss zeigen:
Figur 1 eine erfindungsgemäfle Pleuelstange im Aufriß und
Figur 2 im vertikalen Axialsehnltt die Pleuelstange gemäß
Figur 1 im Grundriß.
SÖ3823/02Ö1
~5~ 23G0410
Die in den Zeichnungsfiguren dargestellte erfindungsgemäße Kunststoff-Pleuelstange besteht im wesentlichen aus einem
Pleuelschaft 1, einem Pleuelauge 2 und einem Pleuelkopf 3. Das Pleuelauge 2 ist ungeteilt ausgeführt und dient zur Anlenkung
dar Pleuelstange an einen in der Zeichnung nicht dargestellten Kolben einer Hubkolbenmaschine, in welchem es mittels
eines durch seine Aussparung 4 hindurchgesteokten Bolzens drehbar befestigt wird. Der Pleuelkopf 3 ist ebenfalls geschlossen
ausgeführt und dient zur Anlenkung der Pleuelstange an der zeichnerisch ebenfalls nicht dargestellten Kurbaiwelle der
Schubkolbenmaschine. Hierzu wird der Kurbelzapfen durch die entsprechende Aussparung 5 hindurchgesteckt, was bei der vorliegenden
Pleue!kopfausbildung bei Stirnkurbeln oder geteilten
Kurbelwellen möglich ist.
Der Plöuelschaft 1 ist gemäß der in Figur 1 eingezeichneten
Querschnittsdarstellung zur Werkstoffersparnis in der Mitte derart rippenartig ausgebildet, daß sich ein I-Profil ergibt.
Im Übrigen ist am Pleuelkopf 3 eine Isase 6 vorgesehen, die bei
Betrieb der Kolbenmaschine in den im Kurbelraum befindlichen ölspiegel eintaucht und infolge der entstehenden Spritzwirkung
Schmieröl aus dem Kurbelkasten bis hinauf zum Kolben befördert.
Die dargestellte Pleuelstange wird erfindungsgemäß aus einem
glasfaserverstärkten Warmfesten Polyamid in einer entsprechenden Form gespritzt. Es wurde gefunden, daß sich zur Herstellung der
erfindungsgemäßen Pleuelstange der Kunststoff Hostadur K VP 8o22
GV 1 der Farbwerke Hoechst (chemische Bezeichnung; Polyäthylenterephtalat)
besonders gut eignet. Der Glasfaseranteil beträgt dabei 25 bis 4o %. Ein ebenfalls geeigneter Kunststoff ist
Ultradur KR 4o3o/3o der Firma BASF. Der Glasfaseranteil dieses
Werkstoffes beträgt 3d %. Beide Werkstoffe haben eine Dichte von
etwa 1,5 g/cm , ihr Elastizitätsmodul liegt zwischen 80.000
2
und 100.000 kg/cm . Die genannten Kunststoffe besitzen eine den auftretenden Beanspruchungen voll entsprechende Festigkeit· Das Rohmaterial wird in fertiger Zusammensetzung als Granulat geliefert. Es wird unter Druck und Hitze in die Form eingespritzt.
und 100.000 kg/cm . Die genannten Kunststoffe besitzen eine den auftretenden Beanspruchungen voll entsprechende Festigkeit· Das Rohmaterial wird in fertiger Zusammensetzung als Granulat geliefert. Es wird unter Druck und Hitze in die Form eingespritzt.
509823/0201'
Vor dem Spritzen werden in den vom Hohlraum an entsprechenden
Stellen je ein stählerner Außenring 7 bzw. 8 eines Nadellagers eingelegt und anschließend vom Kunststoff umspritzt. Auf diese
Weise erhält man eine erfindungsgemäße Pleuelstange mit im
Pleueiauge 4 und Pleuelkopf 5 bereits endgültig eingebauten
Wäialageraußenringen, welche bei der Montage des Pleuels ledig
lich durch die übrigen ftadellagerteile {Nadeln, üadelkäfig und
Innenring) ergänzt zu v/erden brauchen. Die so hergestellte erfindungsgemäße
Pleuelstange ist ohne waiters Nachbearbeitung niittelbar verwendbar.
Der Ordnung halber sei noch erwähnt, daß die in der Zeichnung
dargestellte A-usbildun^ des Pleuelsehafts als I-Profil nur
beispielhaft sein soll» Vielmehr kann der Pletielschaft jede
beliebige werkstoffgerechte Querschnittsform, beispielsweise auch eine elliptische oder korbbo&enartige, aufweinen·
-T-
503323/0201
Claims (6)
1. Pleuelstange ssur mechanischen Kraftübertragung von der Kurbelwelle
auf den gerade geführten Teil eines Schubkurbeltriebs, insbesondere von Kolbenmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß
die Pleuelstange aus , vorzugsweise glasfaserverstärktere, Kunststoff üesteht.
2. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kunststoff ein warmfestes Polyamid, insbesondere Polyäthylenterephtalat,
ist.
3. Pleuelstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet t
daß der Glasfaseranteil 2o bis 45 %, vorzugsweise 3o %, beträgt.
4. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3/ dadurch' gekennzeichnet,
daß die Aussparungen (4, 5) von Pleuelstange (2) und/oder Pleuelkopf (3) als Kunststoff-Gleitlager ausgebildet
sind.
5. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 1S dadurch gekennzeichnet,
daß in den Aussparungen (4, 5) von Pleuelauge U) und/oder Pleuelkopf (3) metallische Lagerringe, insbesondere
die Außenringe (7, β) von Wälzlagern, eingespritzt sind. .
6. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet
«r daß in den Aussparungen (4, 5) von Pleuelauge (2) und/oder Pleuelkopf (3) metallische Gleitlagerbuchsen
eingespritzt sind.
5008,23/0201
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Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2360410A DE2360410A1 (de) | 1973-12-04 | 1973-12-04 | Pleuelstange |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2360410A DE2360410A1 (de) | 1973-12-04 | 1973-12-04 | Pleuelstange |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE2360410A1 true DE2360410A1 (de) | 1975-06-05 |
Family
ID=5899843
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE2360410A Pending DE2360410A1 (de) | 1973-12-04 | 1973-12-04 | Pleuelstange |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2360410A1 (de) |
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- 1973-12-04 DE DE2360410A patent/DE2360410A1/de active Pending
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