DE102011116379A1

DE102011116379A1 - Piston-connecting rod arrangement for internal combustion engine, has connecting ranging head partially arranged in recess, and annular fixing element holding connecting ranging head in recess

Info

Publication number: DE102011116379A1
Application number: DE201110116379
Authority: DE
Inventors: Christoph Gremmelspacher
Original assignee: Neumayer Tekfor Holding GmbH
Current assignee: Neumayer Tekfor Holding GmbH
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2013-04-18

Abstract

The arrangement has a connecting rod (2) comprising a connecting ranging head (20) that is partially arranged in a recess (10), where the connecting ranging head partially comprises a ball surface. An annular fixing element (3) holds the connecting ranging head in the recess, where the recess is partially formed in a spherical shape. A plunger element (1) and the fixing element are connected by a press fit, where the recess is partially formed in an oval shape or round shape and partly flattened. The connecting ranging head is partially formed in an oval shape and/or a flattened.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolben-Pleuel-Anordnung insbesondere für einen Verbrennungsmotor.The invention relates to a piston-rod arrangement, in particular for an internal combustion engine.

Ein Pleuel – andere Bezeichnungen sind Pleuelstange, Schubstange oder Treibstange – dient in einem Verbrennungsmotor der Umsetzung der linearen Bewegung des Kraft- oder Arbeits-Kolbens eines Motors in die kreisförmige Bewegung der Kurbelwelle. Ein Pleuel besteht dabei zumeist aus einem Schaft, einem großen Auge (auch Pleuelfuß genannt) und einem kleinen Auge (auch als Pleuelkopf bezeichnet).A connecting rod - other terms are connecting rod, push rod or drive rod - used in an internal combustion engine of the implementation of the linear movement of the power or working piston of an engine in the circular motion of the crankshaft. A connecting rod consists mostly of a shaft, a large eye (also called a big end) and a small eye (also called the connecting rod).

Kolben in Verbrennungsmotoren weisen im Wesentlichen zumindest drei Komponenten auf: einen Kolbenboden, welcher im Zylinder z. B. mit einem Brennstoff-Luft-Gemisch in Kontakt steht, ein Kolbenhemd als zylindrisches, an den Kolbenboden angrenzendes Bauteil, welches mit Spiel in die Zylinderbohrung passt, und einen Kolbenbolzen, welcher den Kolben mit dem Pleuel verbindet. Um eine axiale Verschiebung des Bolzens zu verhindern, wird dieser beispielsweise durch einen Querpressverband mit dem kleinen Pleuelauge fest verbunden. Eine Alternative ist die Sicherung durch zwei Spreizringe. Das Aufschrumpfen des Kolbenbolzens mit dem Pleuel für das Erzeugen eines Querpressverbandes ist ebenso kostenintensiv wie das Sichern durch Spreizringe. Bei beiden Varianten sind zudem mehrere Teile und Bearbeitungsschritte notwendig. Die Verbindung des Kolbens mit dem Pleuel ist somit im Stand der Technik durchaus aufwändig und durch die Vielzahl der Bauteile mit entsprechenden Kosten verbunden.Pistons in internal combustion engines essentially have at least three components: a piston head, which in the cylinder z. B. is in contact with a fuel-air mixture, a piston skirt as a cylindrical, adjacent to the piston head component, which fits with play in the cylinder bore, and a piston pin, which connects the piston to the connecting rod. In order to prevent an axial displacement of the bolt, this is firmly connected, for example, by a transverse compression bandage with the small connecting rod eye. An alternative is the protection by two spreader rings. The shrinking of the piston pin with the connecting rod for generating a cross-press dressing is just as costly as the securing by Spreizringe. Both variants also require several parts and processing steps. The connection of the piston to the connecting rod is therefore quite complex in the prior art and is associated with corresponding costs due to the large number of components.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolben-Pleuel-Anordnung vorzuschlagen, welche sich durch die Verwendung von wenigen Bauteilen auszeichnet.The invention has for its object to propose a piston-rod arrangement, which is characterized by the use of a few components.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kolben-Pleuel-Anordnung mit einem Kolbenelement, einer Pleuelstange und einem Fixierelement gelöst. Dabei weist das Kolbenelement eine Vertiefung auf. Die Pleuelstange weist einen Pleuelkopf auf, wobei der Pleuelkopf zumindest teilweise eine Kugeloberfläche aufweist und wobei der Pleuelkopf zumindest teilweise in der Vertiefung angeordnet ist. Das Fixierelement hält zudem den Pleuelkopf in der Vertiefung. Der Pleuelkopf ist somit nicht als klassisches Auge ausgeführt, sondern er ist zumindest teilweise in Kugelform ausgeführt. Das Kolbenelement verfügt über eine Vertiefung, welche den Pleuelkopf aufnimmt. Vorteilhafterweise ist auch die Vertiefung zumindest teilweise kugelförmig bzw. als Negativform einer Kugel ausgeführt. Zur Fixierung des Pleuelkopfes ist ein Fixierelement vorgesehen. Vorzugsweise ist insbesondere nur ein Fixierelement vorgesehen, welches je einstückig oder mehrstückig bzw. mehrteilig ausgestaltet ist. Das Fixierelement befindet sich in einer Ausgestaltung gegenüber dem Kolbenboden des Kolbenelements, d. h. im verbauten Zustand in Richtung der Kurbelwelle. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird somit der Pleuelkopf quasi in das Kolbenelement eingehängt und durch ein Fixierelement gegenüber einer Zugbelastung gesichert.The object is achieved by a piston-rod arrangement with a piston element, a connecting rod and a fixing. In this case, the piston element has a depression. The connecting rod has a connecting rod, wherein the connecting rod at least partially has a spherical surface and wherein the connecting rod is at least partially disposed in the recess. The fixing also holds the connecting rod in the recess. The connecting rod is thus not designed as a classic eye, but it is at least partially executed in spherical form. The piston member has a recess which receives the connecting rod. Advantageously, the recess is at least partially spherical or designed as a negative mold of a sphere. For fixing the connecting rod a fixing element is provided. In particular, only one fixing element is preferably provided, which is designed to be one-piece or multi-piece or multi-part. The fixing element is located in an embodiment with respect to the piston head of the piston element, d. H. when installed in the direction of the crankshaft. In the arrangement according to the invention thus the connecting rod is suspended quasi in the piston member and secured by a fixing member against a tensile load.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Kolbenelement und das Fixierelement zumindest oder nur durch einen Pressverband miteinander verbunden sind.An embodiment of the invention provides that the piston element and the fixing element are connected to each other at least or only by a press fit.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Fixierelement zumindest teilweise ringförmig ausgestaltet ist und eine Aussparung aufweist. Das Fixierelement ist in dieser Ausgestaltung im Wesentlichen ein Ring, welcher eine Aussparung umschließt. Der Ring kann dabei insbesondere auch einen Kragen oder eine sonstige Erhebung aufweisen, durch welche das Fixierelement ggf. in eine Gegenform des Kolbenelements eingebracht wird.An embodiment of the invention provides that the fixing element is at least partially annular and has a recess. The fixing element in this embodiment is essentially a ring which encloses a recess. The ring may in particular also have a collar or other elevation, through which the fixing element is optionally introduced into a counter-shape of the piston element.

Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die Aussparung teilweise oval ausgestaltet ist oder teilweise rund und teilweise abgeflacht ausgestaltet ist. Das ringförmige Fixierelement ist somit im Bereich um seine Aussparung nicht vollständig kreisrund, sondern weist eine z. B. ovale oder teilweise abgeflachte Form auf.An embodiment of the invention includes that the recess is configured partially oval or partially round and partially flattened. The annular fixing element is thus not completely circular in the area around its recess, but has a z. B. oval or partially flattened shape.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Pleuelkopf teilweise oval ausgestaltet ist und/oder mindestens eine Abflachung aufweist. Verfügen sowohl das Fixierelement als auch der Pleuelkopf über eine teilweise ovale Form bzw. über Abflachungen und sind die Ausformungen jeweils aufeinander abgestimmt, so ergibt sich eine relative Anordnung von Fixierelement und Pleuelkopf, die ein Einführen des Pleuelkopfs erlaubt, und zumindest eine Anordnung, bei welcher der Pleuelkopf nicht wieder aus dem Fixierelement gezogen werden kann. Somit gibt es eine Anordnung, welche bei der Montage der Kolben-Pleuel-Anordnung dem Verbinden von Fixierelement und Pleuel dient, indem beide mit ihrer nicht vollständig runden Ausgestaltung fluchtend zueinander angeordnet sind. Ist der Pleuelkopf in das Kolbenelement eingebracht, so kann durch ein relatives Verdrehen zwischen Pleuelkopf und Fixierelement der Pleuelkopf gegenüber einem Herausziehen aus dem Fixierelement gesichert werden, da die Asymmetrien der Kugelformen des Pleuelkopfs und des Fixierelements sich jeweils gegenseitig hemmend relativ zueinander positioniert sind. Diese Ausgestaltung geht vorteilhafterweise mit der Variante einher, dass das Kolbenelement eine zumindest teilweise ovale Form aufweist. Weist das Kolbenelement eine teilweise ovale oder abgeflachte Form auf, so kann ein Verdrehen des Kolbens im Zylinder verhindert werden. Durch diese Ausgestaltung wird somit auch verhindert, dass das Kolbenelement das Fixierelement dreht und dass somit eine Stellung zwischen Fixierelement und Pleuelkopf erreicht werden könnte, bei welchem ein Herausrutschen des Pleuelkopfs aus dem Fixierelement möglich wäre.An embodiment of the invention provides that the connecting rod is designed to be partially oval and / or has at least one flattening. Both have the fixing element and the connecting rod over a partial oval shape or over flats and the formations are each matched, so there is a relative arrangement of fixing and connecting rod, which allows insertion of the connecting rod, and at least one arrangement in which The connecting rod can not be pulled out of the fixing again. Thus, there is an arrangement which serves in the assembly of the piston-connecting rod assembly connecting the fixing element and the connecting rod by both are arranged with their incomplete round configuration in alignment with each other. If the connecting rod head is introduced into the piston element, the connecting rod head can be secured against being pulled out of the fixing element by relative rotation between the connecting rod end and the fixing element, since the asymmetries of the spherical shapes of the connecting rod end and of the fixing element are mutually positioned to restrain one another relative to one another. This embodiment is advantageously accompanied by the variant that the piston element has an at least partially oval shape. If the piston element has a partially oval or flattened shape, twisting of the piston in the cylinder can be prevented. This configuration thus also prevents the piston element from rotating the fixing element and thus from achieving a position between the fixing element and the connecting rod head, in which the connecting rod head would slip out of the fixing element.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Pleuelstange einstückig ausgestaltet ist, oder dass es sich bei der Pleuelstange um eine mehrstückige gebaute Pleuelstange handelt. Im Stand der Technik sind einstückige und mehrstückige, sog. gebaute Pleuelstangen bzw. Pleuel bekannt.An embodiment of the invention provides that the connecting rod is designed in one piece, or that it is the connecting rod to a multi-piece constructed connecting rod. In the prior art are one-piece and multi-piece, so-called. Constructed connecting rods or connecting rods known.

Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die Vertiefung zumindest teilweise kugelförmig ausgestaltet ist.An embodiment of the invention includes that the recess is configured at least partially spherical.

In einer Variante sind in der Vertiefung und/oder im Pleuelkopf Ölnuten und/oder Öltaschen vorgesehen. Um die Relativbewegung von Pleuelkopf und Kolbenelement zu optimieren, kann ggf. eine Einheit zur Einbringung von Öl in den Zwischenraum zwischen Pleuelkopf und Kolbenelement vorgesehen sein. Hierfür weisen die Komponenten Nuten bzw. Taschen für das Öl auf. Ggf. sind auf dem Pleuelkopf oder auf dem Kolbenelement die Reibung reduzierende Beschichtungen vorgesehen.In a variant oil grooves and / or oil pockets are provided in the recess and / or in the connecting rod. In order to optimize the relative movement of connecting rod and piston element, if necessary, a unit for introducing oil into the space between connecting rod and piston element may be provided. For this purpose, the components grooves or pockets for the oil. Possibly. are provided on the connecting rod or on the piston element, the friction reducing coatings.

Die Erfindung wird anhand der einzigen Figur näher erläutert. Dabei zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the single FIGURE. Showing:

1: einen Schnitt durch eine schematische Kolben-Pleuel-Anordnung. 1 a section through a schematic piston-rod arrangement.

In der 1 ist eine erfindungsgemäße Kolben-Pleuel-Anordnung dargestellt. Dabei ist der Pleuelkopf 20 der Pleuelstange 2 zumindest teilweise kugelförmig ausgestaltet. Die Pleuelstange 2 ist im gezeigten Beispiel eine mehrstückige gebaute Pleuelstange, wobei der Pleuelfuß 21 ein separates Bauteil ist, in welches der zylindrische Schaft 22 der Pleuelstange 2 eingepresst ist. Das Kolbenelement 1 weist eine Vertiefung 10 auf, welche auf den Pleuelkopf 20 abgestimmt, d. h. insbesondere teilweise (hohl-)kugelartig ausgestaltet ist, so dass die Vertiefung 10 den Pleuelkopf 20 aufnehmen kann. Zur Sicherung des Pleuelkopfes 20 in der Vertiefung 10 des Kolbenelements 1 ist ein ringförmiges Fixierelement 3 vorgesehen, welches über einen Pressverband mit dem Kolbenelement 1 verbunden ist. Das ringförmige Fixierelement 3 umschließt dabei eine Aussparung 30.In the 1 an inventive piston-rod arrangement is shown. Here is the connecting rod 20 the connecting rod 2 at least partially spherical designed. The connecting rod 2 is in the example shown a multi-piece built connecting rod, with the big end 21 is a separate component, in which the cylindrical shaft 22 the connecting rod 2 is pressed. The piston element 1 has a recess 10 on which on the connecting rod 20 tuned, ie in particular partially (hollow) is designed like a ball, so that the depression 10 the connecting rod 20 can record. To secure the connecting rod 20 in the depression 10 of the piston element 1 is an annular fixing element 3 provided, which via a press fit with the piston element 1 connected is. The annular fixing element 3 encloses a recess 30 ,

In einer Ausgestaltung weisen der Pleuelkopf 20 – für die Aufnahme ist auch die Vertiefung 10 des Kolbenelements 1 passend ausgestaltet – und das Fixierelement 3 jeweils eine ovale Form bzw. Abflachungen auf. Dabei sind die Dimensionierungen der Aussparung 30 und des Pleuelkopfs 20 derartig aufeinander abgestimmt, dass bei einer fluchtenden Ausrichtung von Pleuelkopf 20 und Fixierelement 3 der Pleuelkopf 20 durch die Aussparung 30 des Fixierelements 3 geführt werden kann und dass bei einem Verdrehen von Pleuelkopf 20 und Fixierelement 3 gegeneinander der Pleuelkopf 20 nicht mehr aus dem Fixierelement 3 gezogen werden kann. Dies ist insbesondere für den Fall relevant, dass es sich um eine Pleuelstange 2 mit bereits an dem Schaft 22 angebrachten Pleuelfuß 21 handelt. Hierfür ist es ggf. auch vorgesehen, dass der Pleuelkopf der z. B. einstückigen Pleuelstange und das Fixierelement derartig ausgestaltet sind, dass das Fixierelement für die Montage im elastischen Bereich über den Pleuelkopf gezogen werden kann. Lässt sich – wie im gezeigten Beispiel – das Fixierelement 3 auf den Schaft 22 aufbringen, bevor der Schaft 22 mit dem Pleuelfuß 21 verbunden wird, so kann auch eine im Wesentlichen vollständig runde Form der Aussparung 30 des Fixierelements 3 bzw. des Pleuelkopfes 20 vorgesehen sein.In one embodiment, the connecting rod head 20 - for the recording is also the recess 10 of the piston element 1 suitably designed - and the fixing 3 each an oval shape or flattening on. Here are the dimensions of the recess 30 and the connecting rod 20 coordinated so that when aligned alignment of connecting rod 20 and fixing element 3 the connecting rod 20 through the recess 30 of the fixing element 3 can be performed and that at a turning of connecting rod 20 and fixing element 3 against each other the connecting rod 20 no longer out of the fixing element 3 can be pulled. This is particularly relevant in the event that it is a connecting rod 2 with already on the shaft 22 attached connecting rod foot 21 is. For this purpose, it may also be provided that the connecting rod of the z. B. one-piece connecting rod and the fixing are designed such that the fixing can be pulled for mounting in the elastic region on the connecting rod. Can be - as in the example shown - the fixing 3 on the shaft 22 Apply before the stem 22 with the big end 21 is connected, so can also be a substantially completely round shape of the recess 30 of the fixing element 3 or the connecting rod 20 be provided.

Claims

Piston-connecting rod assembly, with a piston element, wherein the piston element has a recess, with a connecting rod, wherein the connecting rod has a connecting rod, wherein the connecting rod at least partially has a spherical surface, and wherein the connecting rod is at least partially disposed in the recess, and with a fixing element, which holds the connecting rod in the recess.

Piston connecting rod assembly according to claim 1, characterized in that the piston element and the fixing element are connected to each other at least or only by a press fit.

Piston-connecting rod assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the fixing element is at least partially annular and has a recess.

Piston-connecting rod assembly according to claim 3, characterized in that the recess is designed partially oval or partially round and partially flattened.

Piston-connecting rod arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the connecting rod is designed to be partially oval and / or has at least one flattening.

Piston-connecting rod assembly according to one of claims 1 to 5, characterized in that the connecting rod is designed in one piece, or that it is at the connecting rod to a multi-piece connecting rod.

Piston-connecting rod arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the recess is at least partially designed spherical.