DE102004050774A1

DE102004050774A1 - Crank mechanism for internal combustion engine, has connecting rod and crankshaft connected by sliding bearing, and crankshaft including distance between crank cheeks, where distance is smaller than width of bearing at rod big end

Info

Publication number: DE102004050774A1
Application number: DE200410050774
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr.-Ing. Betsch
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2006-04-27

Abstract

The mechanism has a connecting rod (1`) including a shank and a double sectioned connecting rod`s big end (3`) with a connecting rod cover. A sliding bearing at the cover is wider than the shank of the connecting rod. The connecting rod and the crankshaft are connected by the sliding bearing. The crankshaft has a distance between crank cheeks, where the distance is smaller than a width of the sliding bearing at the big end. An independent claim is also included for a process for assembling a connecting rod on a crankshaft.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kurbeltrieb für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 und ein Verfahren zur Montage einer Pleuelstange auf einer Kurbelwelle mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 7.The The invention relates to a crank mechanism for an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1 and a method for mounting a connecting rod on a crankshaft with the features of the preamble of claim 7.

Pleuelstangen und Kurbelwellen in Hubkolbenbrennkraftmaschinen sind allgemein bekannt. Weiterhin ist bekannt, dass eine Gleitlagerverbindung zwischen einem großen Pleuelauge der Pleuelstange und einem Hubzapfen der Kurbelwelle insbesondere zum Zeitpunkt der Zündung und Verbrennung im zugehörigen Brennraum hoch belastet ist. Um die Lagerbelastung gering zu halten, ist der Motorenkonstrukteur bestrebt ein möglichst breites Gleitlager mit möglichst großem Durchmesser vorzusehen. Dem steht der geringe Bauraum in Form eines vorgegebenen Zylinderabstandes und daraus sich ergebenden Grund- und Hubzapfenbreiten und Kurbelwangenstärken entgegen. Außerdem ist es vorteilhaft die bewegten Massen des Kurbeltriebes gering zu halten, was bedeutet, dass der Hubzapfendurchmesser und das große Pleuelauge möglichst klein sein sollen. Die Kurbelwangen werden aus Fertigungsgründen meist mit einem einfachen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt oder daraus zusammengesetzten Formen hergestellt.connecting rods and crankshafts in reciprocating internal combustion engines are general known. Furthermore, it is known that a plain bearing connection between a big one Connecting rod of the connecting rod and a crankpin of the crankshaft especially at the time of ignition and combustion in the associated Combustion chamber is heavily loaded. To keep the bearing load low, The engine designer strives for the widest possible sliding bearing with as possible great Provide diameter. This is the small space in the form of a given cylinder spacing and resulting basic and Hubzapfenbreiten and crank web thicknesses contrary. Besides that is it is advantageous to keep the moving masses of the crank drive low, which means that the Hubzapfendurchmesser and the large connecting rod eye as small as possible should be. The crank webs are mostly for production reasons with a simple rectangular or trapezoidal cross section or from it made of composite shapes.

Aus der EP 0 800 008 B1 ist eine Kurbelwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bekannt, bei der der Übergangsradius von einem Hubzapfen zu Kurbelwangen über den Umfang des Hubzapfen betrachtet unterschiedlich ausgebildet ist, um dadurch eine große Lagerbreite in den vom Gasdruck hoch beanspruchten Bereichen des Gleitlagers am Hubzapfen zu erreichen. Gleichzeitig wird auf diese Weise die Form des Hubzapfen und des Übergangsradiusses zu den Kurbelwangen der Biegebeanspruchung gerecht ausgeführt. In der Fertigung ist der unterschiedlich breite Übergangsradius am Hubzapfen von Nachteil, da er nicht durch ein einfaches rotierendes Werkzeug hergestellt werden kann.From the EP 0 800 008 B1 is a crankshaft of a reciprocating internal combustion engine, in which the transition radius is viewed differently from a crankpin to crank arms over the circumference of the crankpin, thereby to achieve a large bearing width in the highly stressed by gas pressure areas of the sliding bearing on the crankpin. At the same time, the shape of the crank pin and the transition radius to the crank webs of the bending stress is carried out in this way. In manufacturing, the different width transition radius on the crank pin is disadvantageous because it can not be produced by a simple rotating tool.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber einen Kurbeltrieb einer Brennkraftmaschine mit Kurbelwelle und Pleuelstange bereitzustellen, das den hohen Belastungen im Gleitlager zwischen der Kurbelwelle und der Pleuelstange standhält und gleichzeitig sowohl in seinen Einzelteilen als auch im Zusammenbau einfach herzustellen ist.task In contrast, the invention is a Crank drive of an internal combustion engine with crankshaft and connecting rod to provide the high loads in the plain bearing between the crankshaft and the connecting rod withstand and at the same time both easy to manufacture in its components as well as in the assembly is.

Diese Aufgabe wird durch einen Kurbeltrieb für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch ein Verfahren zur Montage einer Pleuelstange auf einer Kurbelwelle mit den Merkmalen des Anspruches 7 gelöst.These Task is by a crank mechanism for an internal combustion engine with the features of claim 1 and by a method for assembling a Connecting rod on a crankshaft with the features of the claim 7 solved.

Der erfindungsgemäße Kurbeltrieb für eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle und mindestens einer Pleuelstange zeichnet sich dadurch aus, dass die Kurbelwelle zwischen den Kurbelwangen einen geringeren Abstand aufweist, als die Breite des Gleitlagers am großen Pleuelauge.Of the Crankshaft according to the invention for an internal combustion engine with a crankshaft and at least one connecting rod draws characterized by the fact that the crankshaft between the crank webs has a smaller distance than the width of the sliding bearing at the big one Connecting rod.

Bei einem Kurbeltrieb für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle, die aus Kurbelwangen, Grundlagerzapfen und Hubzapfen besteht, und Pleuelstangen, die über ein Gleitlager drehbeweglich verbunden sind, ergibt sich durch Berechnung und/oder Versuche eine maximale Breite der Grundzapfenlager, der Hubzapfenlager und der Kurbelwangen, so dass alle Bereiche der Kurbelwelle und der Pleuelstange gleichmäßig belastet sind und keine lokalen Überlastungen oder Überdimensionierungen auftreten. Das gleiche gilt für die Gleitlagerung zwischen der Pleuelstange und der Kurbelwelle und zwischen der Kurbelwelle und dem Gehäuse. Auf diese Weise ergibt sich bei vorgegebenem Zylinderabstand und damit bei vorgegebenen Außenabmessungen ein Kompromiss zwischen Steifigkeit der Kurbelwelle und guten Lagereigenschaften der Gleitlager an der Kurbelwelle.at a crank mechanism for a reciprocating internal combustion engine with a crankshaft made of crank webs, Base journals and crank pins are made, and connecting rods, over a Plain bearings are rotatably connected, resulting from calculation and / or attempts a maximum width of the basic journal bearing, the Hubzapfenlager and the crank webs, so that all areas of the crankshaft and the connecting rod evenly loaded are and no local overloads or oversizing occur. The same applies the sliding bearing between the connecting rod and the crankshaft and between the crankshaft and the housing. In this way results at a given cylinder spacing and thus at a given external dimensions a compromise between stiffness of the crankshaft and good bearing properties the plain bearing on the crankshaft.

Wenn nun die Kräfte auf das Gleitlager im Hubzapfen aufgrund höherer Verbrennungsdrücke im Brennraum vergrößert werden, ist eine Gleitlagervergrößerung im Hubzapfen notwendig, um eine Schädigung des Gleitlagers zu vermeiden. Diese Gleitlagervergrößerung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Breite des Gleitlagers und damit sowohl die tragende Breite des Hubzapfens als auch die Breite des großen Pleuelauges verbreitert wird, wobei der Abstand zwischen den benachbarten Kurbelwangen eines Hubzapfens gleich bleibt. Durch die Verbreiterung des Gleitlagers, d.h. des Hubzapfens und des großen Pleuelauges, wird wunschgemäß die Lagerfläche vergrößert. Bei gleich bleibender Dicke der Kurbelwangen, insbesondere im Bereich des Überganges zum Grundlagerzapfen, werden die Kurbelwangen hinsichtlich der Belastung auf Biegung nicht beeinträchtigt. Im Bereich des Überganges von der Kurbelwange zum Hubzapfen ist die Breite der Kurbelwange so weit reduziert, dass eine ausreichende Lagerbreite am Hubzapfen gewährleistet ist und gleichzeitig der Hubzapfen nicht übermäßig geschwächt ist. Auf diese Weise lässt sich ein breiteres großes Pleuelauge als eigentlich bei den gegebenen Abmessungen der Kurbelwelle vorgesehen montieren. Eine derartige Lösung ist besonders vorteilhaft bei vorhandenen Motorenbaureihen, bei denen aufgrund der Fertigungsanlagen die wesentlichen Maße wie beispielsweise der Zylinderabstand feststehen und die aber aufgrund fortschreitender Entwicklung der Verbrennung höhere Zünd- und Verbrennungsdrücke erzeugen. Bei festgelegtem Zylinderabstand ist indirekt über Grundlagerbreite und Kurbelwangenbreite das Hubzapfenlager in seiner Breite festgelegt. Eine Verbreiterung des Hubzapfenlagers bei erhöhten Gaskräften aufgrund einer verbesserten Verbrennung ist nur über eine erfindungsgemäße Gestaltung der Kurbelwelle und des zugehörigen großen Pleuelauges möglich.Now, if the forces are increased to the plain bearing in the crank pin due to higher combustion pressures in the combustion chamber, a sliding bearing enlargement in the crankpin is necessary to prevent damage to the sliding bearing. This slide bearing enlargement is inventively achieved in that the width of the sliding bearing and thus both the bearing width of the crank pin and the width of the large connecting rod is broadened, wherein the distance between the adjacent crank webs of a crank pin remains the same. Due to the broadening of the sliding bearing, ie the crank pin and the large connecting rod eye, the bearing surface is increased as desired. With a constant thickness of the crank webs, in particular in the region of the transition to the base journal, the crank webs are not affected in terms of load on bending. In the region of the transition from the crank arm to the crank pin, the width of the crank arm is reduced so much that a sufficient bearing width is ensured on the crank pin and at the same time the crank pin is not unduly weakened. In this way, a wider big connecting rod eye can be mounted as actually provided with the given dimensions of the crankshaft. Such a solution is particularly advantageous in existing engine series, where due to the manufacturing facilities, the essential dimensions such as the cylinder spacing are fixed and but due to progressive Development of combustion to produce higher ignition and combustion pressures. With fixed cylinder spacing, the Hubzapfenlager is set in width across the basic bearing width and crank web width indirectly. Broadening of the Hubzapfenlagers at elevated gas forces due to improved combustion is only possible via an inventive design of the crankshaft and the associated large connecting rod.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Lagerbreite des Gleitlagers am Hubzapfen so groß, dass die Kurbelwelle im Bereich des Überganges vom Hubzapfen zu den Kurbelwangen einen Hinterschnitt an der Kurbelwange aufweist. Bei einem Übergang mit Hinterschnitt von den Kurbelwangen zum Hubzapfen ist es möglich eine größere Zapfen- und Pleuelaugenreite und damit eine größere Gleitlagerbreite zu verwirklichen. Ein Hinterschnitt im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die Kurbelwange im Bereich des Überganges zum Hubzapfen einen geringeren Querschnitt aufweist als beispielsweise im Bereich des Überganges zum Grundlagerzapfen. Der geringere Querschnitt der Kurbelwange wird durch Wegnahme von Material der Kurbelwange an der dem Hubzapfen zugewandten Seite erreicht. Auf diese Weise lässt sich auch eine Pleuelstange mit einem breiten großen Pleuelauge auf dem Hubzapfen montieren, obwohl das große Pleuelauge breiter ist als der Abstand zwischen den beiden Kurbelwangen.In a further embodiment of the invention, the bearing width of Slide bearing on crankpin so big that the crankshaft in the region of the transition from the crank pin to the crank webs has an undercut on the crank arm. At a transition with undercut from the crank webs to the crankpin it is possible a larger spigot and connecting rod width and thus to realize a larger slide bearing width. An undercut in the context of the invention means that the crank arm in the area of the transition the crank pin has a smaller cross-section than, for example in the area of the transition to the base journal. The smaller cross section of the crank arm By removing material of the crank arm on the crankpin reached on the side facing. This also allows a connecting rod with a broad big one Mount the connecting rod eye on the crank pin, although the large connecting rod eye is wider is the distance between the two crank webs.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Kurbelwelle einen verbreiterten Umfangsabschnitt ohne Hinterschnitt am Übergang vom Hubzapfen zu den Kurbelwangen auf, der mindestens eine Breite in Kurbelwellenlängsrichtung aufweist, die der Pleuelbreite im Bereich des großen Pleuelauges entspricht. An der Stelle des Hinterschnittes ist der Abstand zwischen den Kurbelwangen genügend groß um ein verbreitertes großes Pleuelauge frei um den Hubzapfen drehen zu können. Um aber eine Pleuelstange mit überbreitem großem Pleuelauge montieren zu können, ist ein Umfangsabschnitt am Hubzapfen und am Übergang zu den Kurbelwangen notwendig, der einen lichten Abstand zwischen den Kurbelwangen aufweist, der mindestens so groß ist wie das große Pleuelauge breit ist. Mit einer derartigen Welle ist eine Pleuelmontage eines Pleuels mit überbreitem großem Pleuelauge problemlos möglich.In a further embodiment of the invention, the crankshaft a widened peripheral portion without undercut at the transition from the crank pin to the crank webs, the at least one width in crankshaft longitudinal direction having the connecting rod width in the region of the large connecting rod eye equivalent. At the place of the undercut is the distance between enough for the crank webs big around a widened big connecting rod eye free to rotate around the crankpin. But a connecting rod with over-wide great To be able to mount the connecting rod eye, is a peripheral portion on the crank pin and at the transition to the crank webs necessary, which has a clearance between the crank webs, that is at least as big like the big one Connecting rod eye is wide. With such a shaft is a connecting rod assembly of a Connecting rods with oversized great Connecting rod easily possible.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der verbreiterte Umfangsabschnitt über einen Umfang um den Hubzapfen von mindestens 180°. Eine vorteilhafte Montage der Pleuelstange ergibt sich, wenn der Umfangsabschnitt, der breiter ist als das große Pleuelauge, sich über einen Umfang von 180° oder mehr des Hubzapfens erstreckt. Bei einer derartigen Gestaltung des Hubzapfens und der Übergänge zu den Kurbelwangen läst sich ein verbreitertes großes Pleuelauge einfach auf die übliche Weise am Hubzapfen montieren.In In a further embodiment of the invention, the widened extends Peripheral section over a circumference around the crankpin of at least 180 °. An advantageous installation the connecting rod results when the peripheral portion, the wider is the big one Connecting rod eye, over a circumference of 180 ° or extends more of the crank pin. In such a design of the journal and the transitions to the Crank cheeks läst a widened big one Connecting rod easy to the usual Mount way on crank pin.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt der verbreiterte Umfangsabschnitt in einem Bereich von Kurbelwangen und Hubzapfen, der weniger auf Biegung und/oder Torsion belastet ist als ein Bereich, der nicht verbreitert ist. Um nur eine geringe Schwächung der Kurbelwelle im Allgemeinen und der Kurbelwangen im Besonderen zu erhalten, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Abschnitt, in dem die Kurbelwangenbreite verringert ist, in einem Bereich liegt, der geringer belastet ist als die übrigen Kurbelwangenabschnitte. Dieser Bereich, der geringer belastet ist und der den verbreiterten Umfangsabschnitt bildet, ist bevorzugt auf der dem Grundlagerzapfen gegenüberliegenden Seite des Hubzapfen angeordnet. Auf der von der Kurbelwellenmitte aus gesehen Außenseite des Hubzapfen herrschen die geringsten Belastungen aufgrund von Biegung und Torsion. Das heißt, dass dort am ehesten auf Kurbelwellenmaterial verzichtet werden kann und die Kurbelwange in ihrer Breite verringert werden kann.In a further embodiment of the invention is the widened Peripheral portion in a range of crank arms and crank pins, which is less subject to bending and / or torsion than an area which is not broadened. To only a slight weakening of the Crankshaft in general and the crank arms in particular too receive, it is particularly advantageous if the section in which the crank arm width is reduced, lies in an area that less loaded than the other crank web sections. This area, which is less loaded and the widened Forming peripheral portion is preferably on the base journal opposite Side of the crank pin arranged. On the from the crankshaft center out seen outside of the crankpin prevail the lowest loads due to Bend and twist. This means, that there most likely to be dispensed with crankshaft material can and the crank arm can be reduced in width.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Montage einer Pleuelstange auf einer Kurbelwelle zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus:

– in einem ersten Verfahrensschritt wird die Kurbelwelle so gedreht, dass der verbreiterte Umfangsabschnitt des Hubzapfens in Richtung der Pleuelstangenmontagebewegung ausgerichtet ist,
– in einem zweiten Verfahrensschritt wird die Pleuelstange auf den Hubzapfen aufgesetzt,
– in einem dritten Verfahrensschritt wird die Kurbelwelle um 180° um ihre Drehachse gedreht und
– in einem vierten Verfahrensschritt wird ein Pleueldeckel im verbreiterten Umfangsabschnitt auf die Pleuelstange aufgesetzt und verschraubt.

The method according to the invention for mounting a connecting rod on a crankshaft is characterized by the following method steps:

In a first method step, the crankshaft is rotated such that the widened peripheral portion of the crank pin is aligned in the direction of the connecting rod assembly movement,
In a second method step, the connecting rod is placed on the crank pin,
- In a third step, the crankshaft is rotated 180 ° about its axis of rotation and
- In a fourth step, a connecting rod cover is placed in the widened peripheral portion of the connecting rod and screwed.

Bei einer üblichen Montage einer Pleuelstange auf einer Kurbelwelle ist es möglich, bei einer beliebigen Stellung der Kurbelwelle die Pleuelstange zu montieren. Um aber eine Pleuelstange mit einem großen Pleuelauge, das breiter ist als der größte Teil des Abstandes zwischen zwei Kurbelwangen, ist es vonnöten eine verbesserte Montagereihenfolge zur Verfügung zu stellen. Die Pleuelstange mit dem überbreiten großen Pleuelauge kann nur in einer Stellung der Kurbelwelle auf den Hubzapfen montiert werden. Die Kurbelwelle ist dann montagegerecht gedreht, wenn die Pleuelstange mit dem großen Pleuelauge ohne Pleueldeckel auf den verbreiterten Umfangsabschnitt am Hubzapfen aufgesetzt werden kann. Durch Verdrehen der Kurbelwelle kommt das große Pleuelauge auf dem Hubzapfen in eine Stellung, bei der das große Pleuelauge an einem Abschnitt mit Hinterschnitten an den Kurbelwangen positioniert ist. In dieser Lage kann die Pleuelstange nicht mehr vom Hubzapfen abgenommen werden, da die Kurbelwangen das große Pleuelauge im Hinterschnitt am Herausfallen hindern. Wenn die Kurbelwelle gegenüber der Stellung bei der Pleuelstangenmontage um 180° gedreht ist, ist es einfach möglich den Pleueldeckel auf der Pleuelstange zu positionieren und verschrauben. Der Pleueldeckel wird dabei im verbreiterten Umfangsabschnitt am Hubzapfen eingesetzt.In a conventional assembly of a connecting rod on a crankshaft, it is possible to mount the connecting rod in any position of the crankshaft. However, to provide a connecting rod with a large connecting rod which is wider than most of the distance between two crank arms, it is necessary to provide an improved assembly order. The connecting rod with the excessively large connecting rod eye can only be mounted on the crank pin in one position of the crankshaft. The crankshaft is then turned to assemble, when the connecting rod can be placed with the large connecting rod eye without connecting rod cap on the widened peripheral portion of the crank pin. By turning the crankshaft, the large connecting rod eye on the crank pin comes into a position in which the large connecting rod eye is positioned on a section with undercuts on the crank webs. In this position, the connecting rod can no longer from the Hubpins are removed because the crank webs prevent the large connecting rod eye in the undercut from falling out. When the crankshaft is rotated 180 ° from the position of the connecting rod assembly, it is easily possible to position and tighten the connecting rod cap on the connecting rod. The connecting rod cover is used in the widened peripheral portion of the crank pin.

Falls der verbreiterte Umfangsabschnitt am Hubzapfen ungefähr auf der dem Grundlagerzapfen gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, findet die Pleuelmontage in einer Stellung der Kurbelwelle statt, die dem oberen Totpunkt entspricht. Das Aufsetzen und verschrauben des Pleueldeckels findet dementsprechend in einer Stellung der Kurbelwelle statt, die dem unteren Totpunkt entspricht, das heißt um 180° Kurbelwinkel verdreht.If the widened peripheral portion on the crankpin approximately on the the base journal opposite Side is located, the connecting rod assembly is in a position the crankshaft instead, which corresponds to the top dead center. The touchdown and screw the connecting rod cover finds accordingly in one Position of the crankshaft instead, which corresponds to the bottom dead center, that is to say 180 ° crank angle twisted.

Bei einer mehrzylindrigen Hubkolbenbrennkraftmaschine wird die Kurbelwelle für jeden Zylinder so gedreht, dass die Pleuelstangenmontage in einer oberen Totpunktlage und die Pleueldeckelmontage in einer unteren Totpunktlage stattfindet. Bei einer üblichen Reihenvierzylinder-Hubkolbenbrennkraftmaschine ist beispielsweise die Kurbelwelle zur Montage der Pleuelstangen in nur zwei verschiedene Stellungen zu drehen.at a multi-cylinder reciprocating internal combustion engine is the crankshaft for each Cylinder turned so that the connecting rod assembly in an upper Dead center and the connecting rod cover assembly in a bottom dead center position takes place. In a usual Line four-cylinder reciprocating internal combustion engine is, for example, the crankshaft for mounting the connecting rods to turn in only two different positions.

Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Further Features and combinations of features result from the description as well as the drawings. Specific embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawings and in the following Description explained in more detail.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 als Stand der Technik ein großes Pleuelauge in der Teilungsebene, 1 as prior art, a large connecting rod eye in the division plane,

2 als Stand der Technik den geschränkten Hubzapfen einer Kurbelwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, 2 as prior art, the restricted crankpin of a crankshaft of a reciprocating internal combustion engine,

3 ein erfindungsgemäßes verbreitertes großes Pleuelauge in der Teilungsebene, 3 a widened large connecting rod eye according to the invention in the division plane,

4 einen erfindungsgemäßen Hubzapfen einer Kurbelwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, 4 a crank pin according to the invention a crankshaft of a reciprocating internal combustion engine,

5 einen ersten Montageschritt eines erfindungsgemäßen Kurbeltriebes, 5 a first assembly step of a crank mechanism according to the invention,

6 einen zweiten Montageschritt eines erfindungsgemäßen Kurbeltriebes, 6 a second assembly step of a crank mechanism according to the invention,

7 einen dritten Montageschritt eines erfindungsgemäßen Kurbeltriebes und 7 a third assembly step of a crank mechanism according to the invention and

8 eine erfindungsgemäß montierte Pleuelstange auf einer Kurbelwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine. 8th an inventive mounted connecting rod on a crankshaft of a reciprocating internal combustion engine.

In 1 ist als bekannter Stand der Technik eine Pleuelstange 1 für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine gezeigt. Die Pleuelstange 1 weist einen Pleuelschaft 2 und ein großes Pleuelauge 3 auf. Die Pleuelstange 1 ist in einer Ansicht auf die Teilungsebene im großen Pleuelauge 3 dargestellt. Die Lagerbreite 4 im großen Pleuelauge 3 ist nur wenig größer als die Breite des Schaftes 2.In 1 is known as a prior art connecting rod 1 for a reciprocating internal combustion engine shown. The connecting rod 1 has a connecting rod shaft 2 and a big eye 3 on. The connecting rod 1 is in a view of the dividing plane in the large connecting rod eye 3 shown. The bearing width 4 in the big connecting rod eye 3 is only slightly larger than the width of the shaft 2 ,

In 2 ist ein Ausschnitt einer Kurbelwelle 5 einer Hubkolbenbrennkraftmaschine in V-Bauart in üblicher Ausführung als Stand der Technik gezeigt. Die Kurbelwelle 5 besteht aus Grundlagerzapfen 6, Kurbelwangen 7 und Hubzapfen 8, wobei der Hubzapfen 8 aufgrund der V-Bauweise der Hubkolbenbrennkraftmaschine in diesem Falle aus zwei zueinander geschränkt angeordneten Hubzapfenstücken 9 mit einer Zwischenwange 10 aufgebaut ist.In 2 is a section of a crankshaft 5 a V-type reciprocating internal combustion engine in conventional design shown as prior art. The crankshaft 5 consists of base journals 6 , Crank webs 7 and crankpin 8th , wherein the crankpin 8th due to the V-construction of the reciprocating internal combustion engine in this case of two mutually staggered Hubzapfenstücken 9 with an intermediate cheek 10 is constructed.

Eine Pleuelstange wie in 1 gezeigt ist in seiner Breite 4 des großen Pleuelauges 3 der Breite der Hubzapfenstücke 9 angepasst und lässt sich ohne besondere Vorkehrungen auf einem Hubzapfenstück 9 montieren.A connecting rod like in 1 is shown in its width 4 the large connecting rod eye 3 the width of the Hubzapfenstücke 9 adapted and can be without special precautions on a Hubzapfenstück 9 assemble.

In 3 ist eine erfindungsgemäße Pleuelstange 1' mit einem verbreiterten großen Pleuelauge 3' gezeigt. Gleichwirkende Bauteile wie im Stand der Technik (1 und 2) werden hier und im Folgenden mit gleichen, jedoch mit Apostrophen versehenen, Bezugszeichen bezeichnet. Die Breite 4' der Pleuelstange 1' ist sowohl größer als die Breite des Schaftes 2' als auch im Verhältnis größer als die Breite 4 der Pleuelstange 1. Das große Pleuelauge 3' ist in seiner Breite 4' auf jeder Seite um ungefähr 10% gegenüber der Breite 4 der Pleuelstange 1 vergrößert. Durch diese größere Breite ergibt sich eine breitere Gleitlagerfläche. Wenn die Gleitlagerfläche auf beiden Seiten um 10% vergrößert ist, ergibt sich für das Gleitlager eine um ca. 20% vergrößerte Tragfähigkeit und damit können größere Kräfte aus der Verbrennung der Brennkraftmaschine übertragen werden.In 3 is a connecting rod according to the invention 1' with a widened big eye 3 ' shown. Equivalent components as in the prior art ( 1 and 2 ) are referred to here and below with the same, but provided with apostrophes, reference numerals. The width 4 ' the connecting rod 1' is both larger than the width of the shaft 2 ' as well as in proportion greater than the width 4 the connecting rod 1 , The big connecting rod eye 3 ' is in its breadth 4 ' on each side about 10% of the width 4 the connecting rod 1 increased. This larger width results in a wider slide bearing surface. If the slide bearing surface is increased by 10% on both sides, this results in a bearing capacity that is increased by about 20% for the plain bearing and thus greater forces can be transferred from the combustion of the internal combustion engine.

In 4 ist eine erfindungsgemäße Kurbelwelle 5' einer Hubkolbenbrennkraftmaschine in V-Bauart in einem Ausschnitt gezeigt. Die Kurbelwelle 5' besteht aus Grundlagerzapfen 6', Kurbelwangen 7' und Hubzapfen 8', wobei der Hubzapfen 8' aufgrund der V-Bauweise der Hubkolbenbrennkraftmaschine in diesem Falle aus zwei zueinander geschränkt angeordneten Hubzapfenstücken 9' mit einer Zwischenwange 10' aufgebaut ist. Um eine verbreiterte Pleuelstange 1' wie in 3 gezeigt an einem Hubzapfenstück 9' drehbar lagern zu können, ist am Übergang vom Hubzapfenstück 9' zur Wange 7' und zur Zwischenwange 10' ein Hinterschnitt 11 angebracht. Die Lagerbreite des Hubzapfenstückes 9' ist größer als der lichte Abstand zwischen der Kurbelwange 7' und der Zwischenwange 10', wodurch sich die Notwendigkeit des Hinterschnittes 11 ergibt. Der Hinterschnitt 11 ist als ein in axialer Richtung des Hubzapfenstückes 9' verschoben angeordneter Ausrundungsradius 12 ausgeführt, wobei der Hinterschnitt auch in radialer Richtung so groß gewählt ist, dass sich ein verbreitertes großes Pleuelauge 3' aus 3 mit Freigang drehen kann. Die Kurbelwange 7' und die Zwischenwange 10' sind dabei nur minimal und nur im Bereich zum Übergang zum Hubzapfenstück 9' geschwächt. Der hoch belastete Übergang von der Kurbelwange 7' zum Grundlagerzapfen 6' ist dabei nicht geschwächt.In 4 is a crankshaft according to the invention 5 ' a V-type reciprocating internal combustion engine shown in a section. The crankshaft 5 ' consists of base journals 6 ' , Crank webs 7 ' and crankpin 8th' , wherein the crankpin 8th' due to the V-construction of the reciprocating internal combustion engine in this case of two mutually staggered Hubzapfenstücken 9 ' with an intermediate cheek 10 ' is constructed. To a ver extended connecting rod 1' as in 3 shown on a Hubzapfenstück 9 ' to be able to store rotatably, is at the transition from Hubzapfenstück 9 ' to the cheek 7 ' and to the intermediate cheek 10 ' an undercut 11 appropriate. The bearing width of the Hubzapfenstückes 9 ' is greater than the clearance between the crank arm 7 ' and the intermediate cheek 10 ' , which reduces the need for undercut 11 results. The undercut 11 is as a in the axial direction of the Hubzapfenstückes 9 ' shifted arranged fillet radius 12 executed, wherein the undercut is chosen so large in the radial direction that a widened large connecting rod 3 ' out 3 can turn with clearance. The crank arm 7 ' and the middle cheek 10 ' are only minimal and only in the area to the transition to Hubzapfenstück 9 ' weakened. The highly loaded transition from the crank arm 7 ' to the base journal 6 ' is not weakened.

Auf der vom Grundlagerzapfen 6' abgewandten Seite des Hubzapfenstückes 9' ist der Hinterschnitt 11 in axialer Richtung so vergrößert, dass er an der Kurbelwange einen verbreiterten Umfangsabschnitt 13 aufweist und einen durchgängigen Freigang ermöglicht. Dieser verbreiterte Umfangsabschnitt 13 ist deshalb auf der vom Grundlagerzapfen 6' abgewandten Seite des Hubzapfenstückes 9' angeordnet, weil in diesem Falle dies der am wenigsten belastete Umfangsabschnitt am Hubzapfenstück 9' ist. Um eine Pleuelstange mit einem verbreiterten großen Pleuelauge überhaupt an einer Kurbelwelle montieren zu können, ist ein Freigang zum Einführen der Pleuelstange beziehungsweise eines dazugehörenden Pleueldeckels zwischen der Kurbelwange 7' und der Zwischenwange 10' erforderlich. Da sowohl das große Pleuelauge als auch der Pleueldeckel jeweils nur einen Lagerumfang von 180° überdecken, ist ein verbreiterter Umfangsabschnitt 13 von wenig mehr als 180° für eine problemlose Montage ausreichend. Dieser verbreiterte Umfangsabschnitt 13 kann je nach Kurbelwellenbauform abhängig von der Zylinderzahl und -anordnung verschieden ausgerichtet sein, wird aber im Allgemeinen vom Grundlagerzapfen 6' abgewandt sein, da der Bereich des Überganges vom Hubzapfenstück 9' zur Kurbelwange 7' im Abschnitt, der dem Grundlagerzapfen zugewandt ist, am höchsten statisch und dynamisch belastet ist. Dieser hoch belastete Abschnitt ist in der 4 schraffiert und mit 14 bezeichnet.On the from the journal 6 ' opposite side of the Hubzapfenstückes 9 ' is the undercut 11 in the axial direction so enlarged that it on the crank arm has a widened peripheral portion 13 has and allows a continuous clearance. This widened peripheral section 13 is therefore on that of the base journal 6 ' opposite side of the Hubzapfenstückes 9 ' arranged, because in this case, this is the least loaded peripheral portion on Hubzapfenstück 9 ' is. To be able to mount a connecting rod with a widened large connecting rod eye at all to a crankshaft, is a clearance for inserting the connecting rod or an associated connecting rod cover between the crank arm 7 ' and the intermediate cheek 10 ' required. Since both the large connecting rod eye and the connecting rod cover only cover a bearing circumference of 180 °, is a widened peripheral portion 13 of little more than 180 ° is sufficient for trouble-free installation. This widened peripheral section 13 may be differently oriented depending on the number of cylinders and arrangement depending on the crankshaft design, but is generally from the journal journals 6 ' facing away, since the area of the transition from Hubzapfenstück 9 ' to the crank arm 7 ' in the section which faces the basic journal, is subjected to the highest static and dynamic loading. This heavily loaded section is in the 4 hatched and with 14 designated.

Am Übergang vom Hubzapfenstück 9' zur Zwischenwange 10' ist ebenfalls ein in der Figur nicht sichtbarer verbreiterter Umfangsabschnitt angeordnet. Da auch hier der verbreiterte Umfangsabschnitt möglichst gegenüber des höchstbelasteten Umfangsabschnittes anzuordnen ist, aber gleichzeitig auf Grund der Montage der Pleuelstange eine gleiche Ausrichtung des Umfangsabschnittes wie auf der Seite zur Kurbelwange 7' erforderlich ist, ist es zweckmäßig den verbreiterten Umfangsabschnitt entweder über mehr als 180° am Umfang zu erstrecken oder für die Ausrichtung des verbreiterten Umfangsabschnittes eine mittlere Richtung bei wenig mehr als 180° Erstreckung zu wählen.At the transition from Hubzapfenstück 9 ' to the intermediate cheek 10 ' is also a not visible in the figure widened peripheral portion arranged. Since here, too, the widened peripheral portion is to be arranged as possible with respect to the highly loaded peripheral portion, but at the same time due to the assembly of the connecting rod an equal orientation of the peripheral portion as on the side to the crank arm 7 ' is required, it is expedient either to extend the widened peripheral portion over more than 180 ° on the circumference or to choose an orientation for the orientation of the widened peripheral portion a middle direction at a little more than 180 ° extension.

In 5 ist ein erster Montageschritt einer erfindungsgemäßen Pleuelstange 1' auf einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle 5' gezeigt. Beim ersten Schritt der Montage der erfindungsgemäßen Pleuelstange 1' wird die Kurbelwelle 5' in einem nicht gezeigten Kurbelgehäuse so gedreht, dass der verbreiterte Umfangsabschnitt 13 am Hubzapfenstück 9' in Richtung der Pleuelstange 1' zeigt. Die Pleuelstange 1' ist bereits mit einem nicht gezeigten Kolben verbunden und wird in einem ebenfalls nicht gezeigten Zylinder der Brennkraftmaschine in Richtung der Kurbelwelle 5' bewegt. Die Pleuelstange 1' weist ein verbreitertes großes Pleuelauge 3' auf, das breiter ist als der Abstand zwischen der Kurbelwange 7' und der Zwischenwange 10'. Aber im Bereich des verbreiterten Umfangsabschnittes 13 ist der Freigang für das verbreiterte große Pleuelauge 3' groß genug, um ein Zuführen der Pleuelstange 1' auf das Hubzapfenstück 9' ohne Klemmen zu ermöglichen.In 5 is a first assembly step of a connecting rod according to the invention 1' on a crankshaft according to the invention 5 ' shown. In the first step of assembling the connecting rod according to the invention 1' becomes the crankshaft 5 ' rotated in a crankcase, not shown, so that the widened peripheral portion 13 on Hubzapfenstück 9 ' in the direction of the connecting rod 1' shows. The connecting rod 1' is already connected to a piston, not shown, and is in a cylinder, also not shown, of the internal combustion engine in the direction of the crankshaft 5 ' emotional. The connecting rod 1' has a widened large connecting rod eye 3 ' wider than the distance between the crank arm 7 ' and the intermediate cheek 10 ' , But in the area of the widened peripheral section 13 is the clearance for the widened big connecting rod eye 3 ' big enough to feed the connecting rod 1' on the Hubzapfenstück 9 ' without allowing terminals.

In 6 ist der zweite Montageschritt gezeigt, bei dem die erfindungsgemäße Pleuelstange 1' auf das Hubzapfenstück 9' der Kurbelwelle 5' aufgesetzt ist.In 6 the second assembly step is shown, in which the connecting rod according to the invention 1' on the Hubzapfenstück 9 ' the crankshaft 5 ' is attached.

In 7 ist der dritte Montageschritt gezeigt, bei dem die Kurbelwelle 5' mit der aufgesetzten Pleuelstange 1' um ungefähr 180° gedreht ist. Die Kurbelwelle 5' ist so gedreht, dass der ebenfalls in seiner Breite vergrößerte Pleueldeckel 15 durch den verbreiterten Umfangsabschnitt 13 auf das Hubzapfenstück 9' aufgesetzt werden kann.In 7 the third assembly step is shown, in which the crankshaft 5 ' with the attached connecting rod 1' rotated by about 180 °. The crankshaft 5 ' is turned so that the also enlarged in its width connecting rod cover 15 through the widened peripheral portion 13 on the Hubzapfenstück 9 ' can be put on.

In 8 ist der vierte Montageschritt gezeigt, bei dem der Pleueldeckel 15 auf das Hubzapfenstück 9' der Kurbelwelle 5' aufgesetzt ist und die übliche Verschraubung des Pleueldeckels 15 mit der Pleuelstange 1' vorgenommen wird.In 8th the fourth assembly step is shown, in which the connecting rod cover 15 on the Hubzapfenstück 9 ' the crankshaft 5 ' is attached and the usual screwing the connecting rod cover 15 with the connecting rod 1' is made.

Nach Fertigstellung dieser Verschraubung wird die Kurbelwelle gedreht, so dass eine Pleuelstange eines weiteren Zylinders entsprechend der beschriebenen Montagereihenfolge montiert werden kann.To Completion of this fitting, the crankshaft is rotated, so that a connecting rod of another cylinder accordingly the described assembly order can be mounted.

Bei einer entsprechenden Anordnung der Hubzapfen ist es auch möglich, die Pleuelstangen mehrerer Zylinder gleichzeitig zu montieren und so eine Beschleunigung der Montage zu erreichen. Bei einer 4-Zylinder-Reihen-Hubkolbenbrennkraftmaschine ist es beispielsweise möglich die Pleuelstangen des ersten und vierten Zylinders ebenso wie die Pleuelstangen des zweiten und dritten Zylinders gemeinsam in einer Kurbelwellenstellung zu montieren.at a corresponding arrangement of the crankpin, it is also possible to Connecting rods of several cylinders at the same time and so on Acceleration of the assembly to achieve. In a 4-cylinder inline reciprocating internal combustion engine is it possible, for example? the connecting rods of the first and fourth cylinder as well as the connecting rods of the second and third cylinders together in a crankshaft position to assemble.

Mittels eines verbreiterten großen Pleuelauges und einer verbreiterten dazugehörigen Hubzapfens und des dazugehörigen Montageverfahrens ist es möglich bei einer vorhandenen Motorenbaureihe eine nachträgliche Vergrößerung der Gaskräfte aus der Verbrennung zu erreichen, ohne dass dabei die Gleitlager im Triebwerk überlastet werden.through a widened big one Pleuelauges and a widened associated Hubzapfens and the associated assembly process Is it possible in an existing engine series, a subsequent increase in the gas forces to get out of the combustion, without doing the plain bearings overloaded in the engine become.

Claims

Crankshaft for an internal combustion engine with - a crankshaft with crank webs, bearing journals and crank pins and - with at least one connecting rod, which has a shank and a two-part large connecting rod eye with a connecting rod cover, the sliding bearing on the large connecting rod eye is wider than the shaft of the connecting rod and the connecting rod and the crankshaft rotatably connected via a sliding bearing are characterized in that the crankshaft between the crank webs has a distance which is less than the width of the sliding bearing at the large connecting rod eye.

Crank drive according to claim 1, characterized that the bearing width of the sliding bearing on the crankpin is so large that the crankshaft in the area of the transition from the crankpin to the crank webs has an undercut.

Crank drive according to claim 1 or 2, characterized that the crankshaft has a widened peripheral portion without undercut at the transition from the crankpin to the crank webs, the at least one Width in crankshaft longitudinal direction having the connecting rod width in the region of the large connecting rod eye equivalent.

Crank drive according to claim 3, characterized that the widened peripheral portion extends over a circumference about the crank pin extending from at least 180 °.

Crank drive according to claim 3 or 4, characterized that the widened peripheral portion in a range of crank webs and crank pin is less loaded on bending and / or torsion is as an area that is not broadened.

Crank drive according to one of claims 3 to 5, characterized that the widened peripheral portion of the crankpin approximately on the the base journal opposite Side is arranged.

Method for mounting a connecting rod on a Crankshaft according to one of the claims 1 to 6, characterized, that - in one the first step, the crankshaft is rotated so that the widened peripheral portion of the crank pin in the direction of the connecting rod assembly movement is aligned, - in a second step, the connecting rod on the crank pin is put on - in a third step, the crankshaft by 180 ° to their Turning axis is turned and In a fourth process step a connecting rod cover in the widened peripheral portion of the connecting rod put on and screwed.

Method for mounting a connecting rod on a Crankshaft according to claim 7, characterized in that for mounting each connecting rod of a multi-cylinder internal combustion engine the Crankshaft is rotated in the respective mounting position.