DE102004043930A1

DE102004043930A1 - Bolt for cap of IC engine connecting rod has conical section at upper end of its shaft whose wider end faces bolt head

Info

Publication number: DE102004043930A1
Application number: DE200410043930
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr.-Ing. Betsch; Witold Motyl
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-09-11
Filing date: 2004-09-11
Publication date: 2006-03-30

Abstract

The bolt (7) for the cap (6) of an IC engine connecting rod (1) has a conical section (13) at the upper end of its shaft (11). The wider end of this faces the bolt head (10). An independent claim is included for an IC engine connecting rod whose cap is fastened using bolts as described.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pleueldeckelschraube zur Verbindung der beiden Teile des großen Auges eines Pleuels nach der im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 näher definierten Art. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine.The The invention relates to a connecting rod cover screw for connecting the two parts of the big one Eye of a connecting rod according to the preamble of claims 1 and 2 closer Furthermore, the invention relates to a connecting rod for one Internal combustion engine.

Eine gattungsgemäße Pleueldeckelschraube und ein entsprechendes Pleuel sind aus der DE 33 41 364 C2 bekannt. Hierbei weist eine der Gewindebohrungen des Pleuelschaftes oder einer der Abschnitte des Außengewindes der Pleueldeckelschraube ein konisches Gewinde auf, wodurch insbesondere eine bessere Ausrichtung bzw. Zentrierung der Lagerhälften erreicht werden soll.A generic Pleueldeckelschraube and a corresponding connecting rod are from the DE 33 41 364 C2 known. In this case, one of the threaded bores of the connecting rod shank or one of the sections of the external thread of the connecting rod cover screw has a conical thread, whereby in particular a better alignment or centering of the bearing halves is to be achieved.

Die DE 40 06 028 A1 beschreibt eine weitere Schraube zum Verbinden der beiden Teile des großen Auges eines Pleuels, nämlich der Pleuelstange und dem Pleueldeckel. Diese Schraube weist einen Schaft mit einem vergrößerten Durchmesser auf, der mit mehreren in Längsrichtung desselben verlaufenden Keilen versehen ist, die Nuten in die Wände der Bohrungen schneiden. Daraus ergibt sich zwar eine feste Verbindung der beiden Teile des großen Auges, es ist dadurch jedoch erforderlich, eine separate Mutter zum Anbringen der Schraube vorzusehen. Des weiteren ist ein Lösen der Pleueldeckelverschraubung, beispielsweise zu Reparaturzwecken, so gut wie unmöglich.The DE 40 06 028 A1 describes another screw for connecting the two parts of the big eye of a connecting rod, namely the connecting rod and the connecting rod cover. This screw has a shaft of increased diameter provided with a plurality of longitudinally extending wedges which intersect grooves in the walls of the bores. Although this results in a firm connection of the two parts of the big eye, it is thereby necessary to provide a separate nut for mounting the screw. Furthermore, a loosening of the connecting rod cap, for example for repair purposes, as good as impossible.

Um eine Montage des Pleuels auf dem Hubzapfen der Kurbelwelle zu ermöglichen, ist die bei den oben beschriebenen Pleueln vorgesehene Teilung am großen Pleuelauge erforderlich. Das große Auge des Pleuels wird dabei in die sogenannte Pleuelstange und den sogenannten Pleueldeckel geteilt. Die spätere Verbindung des Pleueldeckels mit der Pleuelstange wird meist durch hochfeste Schraubenverbindungen realisiert. Eine solche Verschraubung ist während des Betriebs der mit einem solchen Pleuel ausgestatteten Brennkraftmaschine sehr hohen dynamischen Belastungen ausgesetzt, wodurch trotz rechnerisch vorhandener Sicherheit ein ungewolltes Lösen der Verschraubung nicht vollständig ausgeschlossen werden kann.Around to allow the connecting rod to be mounted on the crankshaft crankpin is the planned at the above-described connecting rods on huge Connecting rod eye required. The big eye of the connecting rod will be there in the so-called connecting rod and the so-called connecting rod cover divided. The later Connection of the connecting rod cover with the connecting rod is usually through realized high-strength screw connections. Such a screw connection is while the operation of the engine equipped with such a connecting rod exposed to very high dynamic loads, which, despite mathematical Existing safety an unwanted loosening the screw connection not Completely can be excluded.

Aufgrund der hohen Spannungsspitzen im Bereich dieser Verschraubung können aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannte, konventionelle Verlier- und Losdrehsicherungen für Schrauben an dieser Stelle nicht eingesetzt werden.by virtue of The high voltage peaks in the area of this screw can be off known in the art, conventional and anti-rotation locks for Screws are not used at this point.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pleueldeckelschraube zur Verbindung der beiden Teile des großen Auges des Pleuels zu schaffen, die eine sicherere Befestigung der beiden Teile des großen Auges des Pleuels ermöglicht.It is therefore an object of the present invention, a connecting rod cover screw to connect the two parts of the big eye of the connecting rod, the safer attachment of the two parts of the big eye of the connecting rod.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention this Problem solved by the features mentioned in claim 1.

Der erfindungsgemäße Konus an dem Schaftabschnitt der Pleueldeckelschraube führt dazu, dass die bei der Verschraubung in axialer Richtung in das Pleuel eingeleitete Vorspannkraft zumindest teilweise in radialer Richtung in den Pleueldeckel oder den Pleuelschaft eingeleitet wird, wodurch sich eine Verspannung der erfindungsgemäßen Schraube mit dem Pleueldeckel bzw. dem Pleuelschaft ergibt.Of the cone according to the invention at the shank portion of the connecting rod cap screw causes that when screwed in the axial direction in the connecting rod introduced biasing force at least partially in the radial direction is introduced into the connecting rod cap or the connecting rod shaft, resulting in a tension of the screw according to the invention with the connecting rod cover or the connecting rod shaft.

Vorteilhafterweise ist es beim Anziehen der Schraube nicht erforderlich, das durch den erfindungsgemäßen Konus erzeugte Reibmoment über den Schaftabschnitt der Pleueldeckelschraube einzuleiten, sodass die zusätzliche Drehmomentbelastung beim Anziehen der erfindungsgemäßen Pleueldeckelschraube keinen nennenswerten Verlust an axialer Schraubenkraft bewirkt.advantageously, it is not necessary when tightening the screw through the cone according to the invention generated friction torque over the Introduce shank portion of the connecting rod cap screw, so that the additional Torque load when tightening the connecting rod cover screw according to the invention causes no significant loss of axial screw force.

Eine alternative Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen von Anspruch 2.A alternative solution the object results from the features of claim 2.

Auch durch das sich bei der Verschraubung in radialer Richtung ausdehnende Element am Umfang der Pleueldeckelschraube wird eine Verspannung der erfindungsgemäßen Pleueldeckelschraube mit dem Pleueldeckel oder dem Pleuelschaft erreicht, sodass sich aufgrund der radialen Verspannung eine Spreizwirkung und damit eine Verklammerung der Schraube ergibt, wodurch erheblich größere Losbrechkräfte bzw. -momente erforderlich sind, um die Schraube versehentlich zu lösen.Also by extending in the radial direction during the screwing Element on the circumference of the connecting rod cap screw becomes a strain the connecting rod cover screw according to the invention with reached the connecting rod cap or connecting rod shaft, so due to the radial strain a spreading action and thus a clamping the screw results, thereby significantly larger breakaway forces or moments are required to accidentally loosen the screw.

Pleuel, welche die erfindungsgemäße Pleueldeckelschraube zum Verbinden der beiden Teile des großen Auges des Pleuels verwendet, sind den Ansprüchen 7 und 9 zu entnehmen.connecting rods, which the connecting rod cover screw according to the invention used to connect the two parts of the big eye of the connecting rod, are the claims To take 7 and 9.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.advantageous Refinements and developments of the invention will become apparent the dependent claims. Below are embodiments of the Invention shown in principle with reference to the drawing.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 ein Pleuel mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pleueldeckelschraube; und 1 a connecting rod with a first embodiment of the connecting rod cap screw according to the invention; and

2 ein Pleuel mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pleueldeckelschraube 2 a connecting rod with a second embodiment of the connecting rod cap screw according to the invention

1 zeigt eine Draufsicht auf ein Pleuel 1, welches in an sich bekannter Weise ein großes Auge 2, ein kleines Auge 3 und einen das große Auge 2 in dem kleinen Auge 3 verbindenden Pleuelschaft 4 aufweist. Um das Pleuel 1 in an sich bekannter Weise zur Verbindung eines Kolbens mit einer Kurbelwelle einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine einzusetzen, wird das große Auge 2 mit der Kurbelwelle und das kleine Auge 3 mit dem Kolben verbunden. 1 shows a plan view of a connecting rod 1 , which in a conventional manner a big eye 2 , a little eye 3 and the big eye 2 in the little eye 3 connecting connecting rod shank 4 having. To the connecting rod 1 in a conventional manner for connecting a piston with a crankshaft of an internal combustion engine, not shown, is the big eye 2 with the crankshaft and the little eye 3 connected to the piston.

Zur Befestigung des großen Auges 2 an der Kurbelwelle ist es zunächst erforderlich, das große Auge 2 an einer Teilungsebene 5 in den Pleuelschaft 4 und einen sogenannten Pleueldeckel 6 zu teilen, was auf bekannte und daher nicht beschriebene Art und Weise erfolgen kann. Die Teilungsebene 5 kann, wie im dargestellten Fall, unter einem Winkel von ca. 45° zu dem Pleuelschaft 4 verlaufen, es ist jedoch auch möglich, dass die Teilungsebene 5 im rechten Winkel zu dem Pleuelschaft verläuft. Selbstverständlich sind auch alle dazwischenliegenden Winkel denkbar. Der Pleueldeckel 6 wird mittels zweier Pleueldeckelschrauben 7 nach dem Anbringen des Pleuels 1 an der Kurbelwelle mit dem Pleuelschaft 4 verschraubt. Hierzu weist der Pleuelschaft 4 zwei Gewindebohrungen 8 und der Pleueldeckel 6 zwei Durchgangsbohrungen 9 auf. Gegebenenfalls wäre es auch möglich, die Gewindebohrungen 8 in dem Pleueldeckel 6 und die Durchgangsbohrungen 9 in dem Pleuelschaft 4 anzubringen und die Pleueldeckelschrauben 7 umgekehrt zu montieren.For attachment of the big eye 2 At the crankshaft, it is necessary first, the big eye 2 at a division level 5 in the connecting rod shaft 4 and a so-called connecting rod cover 6 to share what can be done in a known and therefore not described way. The division level 5 can, as in the case shown, at an angle of approximately 45 ° to the connecting rod shank 4 However, it is also possible that the division level 5 runs at right angles to the connecting rod shank. Of course, all intermediate angles are conceivable. The connecting rod cover 6 is by means of two connecting rod cover screws 7 after attaching the connecting rod 1 on the crankshaft with the connecting rod shaft 4 screwed. For this purpose, the connecting rod shaft 4 two threaded holes 8th and the connecting rod cap 6 two through holes 9 on. If necessary, it would also be possible, the threaded holes 8th in the connecting rod cover 6 and the through holes 9 in the connecting rod shaft 4 to install and the connecting rod cover screws 7 installed in reverse.

Die beiden Pleueldeckelschrauben 7 weisen jeweils einen Kopfabschnitt 10, einen sich an den Kopfabschnitt 10 anschließenden Schaftabschnitt 11 und einen sich an den Schaftabschnitt 11 anschließenden Gewindeabschnitt 12 auf, der jeweils in Eingriff mit der Gewindebohrung 8 steht. Der Schaftabschnitt 11 erstreckt sich im wesentlich durch die Durchgangsbohrung 9 und der Kopfabschnitt 10 liegt an dem Pleueldeckel 6 an.The two connecting-rod cover screws 7 each have a head section 10 , join the head section 10 subsequent shaft section 11 and a to the shaft portion 11 subsequent threaded section 12 on, each engaged with the threaded hole 8th stands. The shaft section 11 extends essentially through the through hole 9 and the head section 10 lies on the connecting rod cover 6 at.

Um eine sichere Befestigung des Pleueldeckels 6 an dem Pleuelschaft 4 mittels der Pleueldeckelschrauben 7 zu erreichen, wird, wie nachfolgend beschrieben, zusätzlich zu der in axialer Richtung wirkenden Vorspannkraft eine in radialer Richtung wirkende Kraft in den Pleueldeckel 6 eingebracht. Hierzu weist der Schaftabschnitt 11 einen Konus 13 auf, dessen größerer Durchmesser dem Kopfabschnitt 10 zugerichtet ist. In ähnlicher Weise ist auch die Durchgangsbohrung 9 des Pleueldeckels 6 mit einem mit dem Konus 13 des Schaftabschnitts 11 der Pleueldeckelschraube 7 korrespondierenden Konus 14 versehen. Dadurch wird beim Einschrauben der Pleueldeckelschrauben 7 in die Gewindebohrung 8 des Pleuelschaftes 4 ein erheblicher Anteil der Kraft statt in axialer in radialer Richtung in den Pleueldeckel 6 eingeleitet, wodurch sich die Pleueldeckelschrauben 7 mit dem Pleueldeckel 6 verklammern und ein selbständiges Lösen derselben verhindert wird. Je nach aufgewendeter Kraft ergibt sich des weiteren eine Plastifizierung des Materials des Pleueldeckels 6, wobei sowohl der Konus 13 als auch der Konus 14 nur so groß sein sollten, dass die auf die beschriebene Art und Weise in den Pleueldeckel 6 eingeleiteten Kräfte im Rahmen der Bruchdehnung des Werkstoffes desselben elastoplastisch ertragen werden können, d.h. dass keine Beschädigung an den Bauteilen auftreten. Der Konus 13 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel so bemessen, dass ca. 10 – 30 % der axialen Schraubenvorspannkraft in radialer Richtung in den Pleueldeckel 6 eingeleitet wird.To secure attachment of the connecting rod cover 6 at the connecting rod shaft 4 by means of the connecting rod cover screws 7 to achieve, as described below, in addition to the force acting in the axial direction biasing force acting in the radial direction force in the connecting rod cover 6 brought in. For this purpose, the shaft portion 11 a cone 13 on, whose larger diameter the head section 10 is done. Similarly, the through hole is 9 of the connecting rod cover 6 with one with the cone 13 of the shaft portion 11 the connecting rod cap screw 7 corresponding cone 14 Mistake. This is when screwing the connecting rod cover screws 7 into the threaded hole 8th of the connecting rod shaft 4 a considerable proportion of the force instead of in the axial direction in the radial direction in the connecting rod cover 6 initiated, whereby the connecting rod cover screws 7 with the connecting rod cover 6 clamp and an independent release of the same is prevented. Depending on the applied force further results in a plasticization of the material of the connecting rod cover 6 where both the cone 13 as well as the cone 14 just be so great that in the manner described in the connecting rod cover 6 initiated forces in the context of the elongation at fracture of the material of the same elastoplastic can be endured, ie that no damage to the components occur. The cone 13 is dimensioned in the present embodiment so that about 10 - 30% of the axial Schraubenvorspannkraft in the radial direction in the connecting rod cover 6 is initiated.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Pleuels 1 mit einer gegenüber der Ausführungsform von 1 veränderten Pleueldeckelschraube 7. Die Pleueldeckelschraube 7 weist auch hier den Kopfabschnitt 10, den Schaftabschnitt 11 und den Gewindeabschnitt 12 auf, es ist jedoch am äußeren Umfang des Schaftabschnitts 11 ein Element 15 angeordnet, welches so ausgebildet ist, dass es sich bei der Verschraubung des Pleueldeckels 6 mit dem Pleuelschaft 4 durch die Pleueldeckelschraube 7 in radialer Richtung ausdehnt. Durch diese Ausdehnung des Elements 15 in radialer Richtung wirkt, ähnlich wie bei der in 1 dargestellten Ausführungsform, ein Teil der durch die Verschraubung aufgebrachten Axialkraft in radialer Richtung, sodass auch mit dieser Lösung eine Verklammerung der Pleueldeckelschraube 7 mit dem diese umgebenden Pleueldeckel 6 erreicht wird. Um eine im wesentlichen formschlüssige Verbindung zwischen der Pleueldeckelschraube 7 und dem Pleueldeckel 6 zu erhalten, kann des weiteren vorgesehen sein, dass der Schaftabschnitt 11 in demjenigen Bereich, in dem er von dem Element 15 umgeben ist, einen unrunden, beispielsweise prismatischen, Querschnitt aufweist. 2 shows a further embodiment of the connecting rod 1 with respect to the embodiment of 1 modified connecting rod cap screw 7 , The connecting rod cap screw 7 here too shows the head section 10 , the shaft section 11 and the threaded portion 12 but it is on the outer circumference of the shaft portion 11 an element 15 arranged, which is designed so that it is in the screw connection of the connecting rod cover 6 with the connecting rod shaft 4 through the connecting rod cap screw 7 expands in the radial direction. By this extension of the element 15 acts in the radial direction, similar to the in 1 illustrated embodiment, a part of the force applied by the screw axial force in the radial direction, so even with this solution, a clamping of the connecting rod cover screw 7 with the surrounding connecting rod cover 6 is reached. To a substantially positive connection between the connecting rod cover screw 7 and the connecting rod cover 6 to obtain, may further be provided that the shaft portion 11 in the area where he is from the element 15 surrounded, has a non-round, for example, prismatic, cross-section.

Im vorliegenden Fall ist das Element 15 als Buchse 15a ausgebildet, welche beispielsweise aus Federstahl oder aus einem Weichmetall bestehen kann. Um eine bestimmte Materialdicke des sich in radialer Richtung ausdehnenden Elements 15 zu ermöglichen, ist im vorliegenden Fall der Pleueldeckel 6 mit einer entsprechenden Aussparung 16 versehen. In dem auch bei dieser Ausführungsform möglichen Fall, in dem die Gewindebohrungen 8 dem Pleueldeckel 6 und die Durchgangsbohrungen 9 dem Pleuelschaft 4 zugeordnet sind, wäre die Aussparung 16 entsprechend in dem Pleuelschaft 4 anzubringen.In the present case, the element is 15 as a socket 15a formed, which may for example consist of spring steel or a soft metal. To a certain material thickness of the radially expanding element 15 to enable, in the present case, the connecting rod cover 6 with a corresponding recess 16 Mistake. In the case also possible in this embodiment, in which the threaded holes 8th the connecting rod cover 6 and the through holes 9 the connecting rod shaft 4 are assigned, the recess would be 16 accordingly in the connecting rod shaft 4 to install.

Claims

Connecting rod screw for connecting the two parts of the big eye of a connecting rod, with a A head section having a shaft section adjoining the head section and a threaded section adjoining the shaft section, characterized in that the shaft section (FIG. 11 ) a cone ( 13 ), whose larger diameter the head portion ( 10 ) is facing.

Connecting-rod cover screw for connecting the two parts of the large eye of a connecting rod, having a head section, with a shaft section adjoining the head section and with a threaded section adjoining the shaft section, characterized in that on the outer circumference of the shaft section (FIG. 11 ) an element ( 15 ) is arranged, which expands during the screwing in the radial direction.

Connecting rod cap screw according to claim 2, characterized in that the radially expanding element (FIG. 15 ) as a socket ( 15a ) is trained.

Connecting rod cap screw according to claim 3, characterized in that the bushing ( 15a ) consists of spring steel.

Connecting rod cap screw according to claim 3, characterized in that the bushing ( 15a ) consists of a soft metal.

Connecting rod cap screw according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the shaft portion ( 11 ) in the area in which it is separated from the element ( 15 ), has a non-circular cross-section.

Connecting rod for an internal combustion engine, with a big eye for connection with a crankshaft, with a small eye for connection to a piston and with one the big one Eye with the small eye connecting connecting rod, with the big eye at a dividing level in the connecting rod and in a connecting rod cover divided and with at least one connecting rod cap screw according to claim 1 is screwed.

Connecting rod according to claim 7, characterized in that the connecting rod shank ( 4 ) or the connecting rod cover ( 6 ) one with the cone ( 13 ) of the shaft portion ( 11 ) corresponding cone ( 14 ) having.

Connecting rod for an internal combustion engine, with a big eye for connection with a crankshaft, with a small eye for connection to a piston and with one the big one Eye with the small eye connecting connecting rod, with the big eye at a dividing plane the connecting rod shaft and in a connecting rod cover split and with at least one connecting rod cap screw after one the claims 2 to 6 is screwed.

Connecting rod according to claim 9, characterized in that the connecting rod shank ( 4 ) or the connecting rod cover ( 6 ) a recess ( 16 ) for receiving the radially expanding element ( 15 ) having.