Kolbenbolzenbuchsen sind beispielsweise aus der US-PS-4,909,638 und DE-OS 28 18 378 bekannt, die sich beide mit der Herstellung der Buchsen, insbesondere der Verklinkung, befassen. Derartige Buchsen werden zur Lagerung des Pleuelauges in auf-und abbewegten Kolben von Verbrennungsmotoren eingesetzt. Es werden sowohl Parallelbuchsen als auch Trapezbuchsen beschrieben, die Ölbohrungen sowie an der Innenfläche befindliche Ölnuten aufweisen können. Diese Ölnuten stellen zwar eine Materialschwächung dar, allerdings sind sie lediglich in das auf dem Stahlrücken aufaebrachte Gleitlagermaterial ein, ebracht, so daß die Materialschwächung der gesamten Buchse derart gering ist, daß sie keinen Einfluß auf den Radialdruck hat. Dasselbe gilt auch für die Ölbohrungen. deren Durchmesser derart gering ist, daß die elastischen und plastischen Eigenschaften der Buchse nicht beeinflußt werden. Ferner erstrecken sich die Ölnuten über den gesamten Innenumfang. <BR> <BR> <P>In der Fig. l A ist für eine Parallelbuchse 20. 20a die Einbaulage schematisch dargestellt, die auch für die noch zu erläuternde ernndungsgemäße Buchse gilt.

Der Kolhen 2 tuhrt im Zvlinder I eine auf-und abgehende Bewegung aus. die<BR> auf die Pleuelstange 5 und den im großen Pleuelauge 7 gelagerten Huhzapfen<BR> 10 der Kurbelwelfe übertragen wird. Die Pleuelstange 5 nimmt in dem kleinen Pleuelauge 6 eine Kolbenstangenbuchse 20 auf, in welcher der Kolbenbolzen gelagert ist, der sich mit seinen beiden Enden in die beiden Kolbenbohrungen 3 erstreckt.

In der Fig. 1B sind für die hoch belasteten Motoren, um die bei der Abwärtsbewegung des Kolbens auftretenden größeren Kräfte besser aufnehmen zu können, die Kolbenbolzenbuchsen 20b, 20c im Längsschnitt im wesentlichen trapezförmig ausgebildet, wobei der axial längere Abschnitt der Buchse im Bereich der Maximalbelastung während des Betriebs liegt und der axial kürzere Teil der Buchse dem Kolben zugewandt ist. Durch die Verwendung von Buchsen mit solchen abgeschrägten Enden kann bel diesem Anwendungsfall eine in Hauptlastrichtung größere und somit wirkungsvollere Lagernäche erzielt werden als mit Buchsen, deren Enden senkrecht zur Lagerachse der Buchse verlaufen. Bei derartigen Buchsen können sowohl beide Endflächen als auch nur eine Endfläche oder auch nur ein Abschnitt der Endfläche zur Längsachse der Buchse geneigt sein. In Fig. 1B sind solche halben Trapezkolbenbuchsen 20c in beiden Kolbenbohrungen 3 eingesetzt, in denen die Kolbenbolzen nicht mehr direkt in den Kolbenbohrungen sondern in den beiden Kolbenbolzenbuchsen 20c gelagert sind.

Die Kolbenbolzenbuchse 20.20b wird mit Preßsitz in das kleine Pleuelauge 6 eingebaut, so daß aufgrund des Kontaktes die Kolbenbolzenbuchse einen radialen Druck auf die Pleuelbohrung ausübt, der in axialer Richtung einen in etwa parabolischen Verlauf hat. wie er in der Fig. fOr den Bereich der<BR> beiden Scheitellinien 23 und 24 durch die Kurven I und II dargestellt ist.

Der Kontaktdruck nimmt zum Rand hin ab. wo die Kolbenbolzenbuchsc 20 bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 2 unter Berücksichtigung der elastischen<BR> Verformung des Kolbenbolzens jedoch am stärksten belastet N ird. w ie dies in<BR> der Fin. 3 zur Verdeutlichung in übertriebener Darstellung zu sehen ist. Der<BR> Kolhenbolzen 4 wird somit durch den Druck des Kolbens etwas durchgcbogen. so daß die Kolbenbolzenbuchse 20 im Randbereich am stärksten belastet wird, wodurch die beiden Enden 8 und 9 des kleinen Pleuelauges 6 nach unten nachgeben.

Hierbei entsteht zwischen Buchsenkörper und Pleuelauge eine Relativbewegung, die zur Reibkorrosion führt. Wenn die Last weggenommen wird, federt die Buchse in ihre Ausgangslage zurück und hebt somit vom Pleuelkörper ab, so daß an diesen Stellen Öl unter den Buchsenkörper eindringen kann. Beide Effekte tragen dazu bei, daß die Lebensdauer der Kolbenbolzenbuchse verringert wird.

Da im Automobilbau aufgrund von Direkteinspritzung und Turhoaufladung bei Dieselmotoren zwecks Reduzierung des Treibstoffverbrauchs bzw. zur Erreichung der vorgeschriebenen Abgaswerte der maximale Zylinderdruck gesteigert worden ist, hat auch die Belastung der Kolbenbolzenbuchse und des Pleuels im Bereich des Pleuelauges zugenommen mit der Fotge. daß im Randbereich des axial längeren Abschnitts der Kolbenbolzenbuchse an der Rückseite Reibkorrosion und an der Innenseite Rit3bildunoeIl aufgetrefen sind, die die Lebensdauer der Kolbenbolzenbuchse erheblich beeinträchtigen.

Obwohl in der Vergangenheit versucht wurde, durch spezielle Bearbeitung der Bohrung. Präzisionseinbau und Optimierung der Geometrie des P) euetauges. die Verhältnisse zu verbessern, konnten die Probleme noch nicht zutriedenstellend gelost werden.

Ausgehend von diesen Erkenntnissen ist es Aufgabe der Erhndung. eine Kolbenholzenhuchse zu schaffen, die auch bel höheren Koihendrücken eine<BR> ausreichende Lebensdauer aufweist.

Diese Aufgabe wird mit einer Kolbenbolzenbuchse gelöst, bei der der Bereich der mindestens einen Übergangshereich zwischen den Scheitellinien beschränkt ist und daß das Buchsenmaterial in diesem Übergangsbereich mindestens soweit verringert ist, daß im eingebauten Zustand ein Teil des Radialdruckes der Kolbenbolzenbuchse im Bereich der Scheitellinien von der Mitte zum Bereich der beiden Buchsenenden verlagert ist.

Es hat sich gezeigt, daß sich durch diese Mal3nahmen die Rißbiiduns und die Reibkorrosion deutlich verringerten, was darauf zurückzuführen ist. dal3 durch die Materialverminderung die Kontaktdruckverteilung im Bereich der Scheitellinien in der Weise verändert wird, daß einerseits keine Bewegung in Längsrichtung der Buchse stattfindet und daß andererseits kein vorzeitiges Zurückfedern der Buchse bei Wegnahme der Belastung eintritt. Durch den erhöhten Radialdruck im Endbereich der Buchse haftet der Buchsenkörper am Pleuel, so daß Relativbewegungen nicht auftreten können.

Um die Tragfläche der Kolbenbolzenbuchse nicht zu beeinträchtigen, ist die Materiatverringerung auf einen Übergangsbereich zwischen den beiden Scheitellinien zu begrenzen, wobei man aus Symmetriegründen vorzugsweise in den beiden moglichen Übergangsbereichen zwischen den heiden Scheitellinien die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergreift.

Vorzugsweise kann der Übergangsbereich auf der Innenseite und/oder der Buchsenaufienseite mindestens eine Tasche aufweisen. Die nächenmäßige Ausdehnung und Form der Tasche ebenso wie die Tiefe der Tasche oder der Taschen muf) derart gewähit werden, daß sich die erfindungsgemäße Radiatdruckerhöhung im Bereich der Buchsenenden einstellt. Herkömmtichc Taschen werden lediglich in das Gteittagermateriat eingehracht.

Ernndungsgemäß ist es jedoch von Orteil, wenn sich diese Taschen, die auf der Buchseninnenseite vorgesehen sind. sich bis in den Buchsenrücken erstrecken, weit auf diese Art und Weise die gewünschte Materiatschwächung erzielt werden kann.

Zur Herstellung der Taschen muß das Buchsenmaterial, worunter sowohl das Material des Buchsenrückens als auch das Gleitlagermaterial verstanden wird, entfernt werden. Ein Prägevorgang ist zur Herstellung von solchen Taschen nicht geeignet, weil das aus den Taschen verdrängte Material zu einer Versteifung und damit zu einer unerwünschten Beeinflussung der elastischen und plastischen Eigenschaften des Buchsenmaterials führt, so daß sich keine Erhöhung des Radialdrucks im Bereich der Buchsenenden einstellen kann.

Die Materialverminderung zum Zweck des Überschreitens der Fließegrenze im eingebauten Zustand der Buchse, d. h. beim herkömmlichen Preßsitz im Pleuelauge, kann bis zur vollständieen Entfernung des Buchsenmateriats gehen.

Insofern kann die Buchse nicht nur Taschen aufweisen, sondern auch Durchbrechungen, wobei Taschen und Durchbrechungen kombiniert sein können. Diese Kombination schließt die Möglichkeit ein. die Durchbrechungen im Bereich der Taschen oder außerhalb der Taschen vorzusehen.

Bezüglich der Größe und der Formgebung solcher Durchbrechungen grelten dieselben Kriterien wie für die Taschen.

W orzugsweise erstreckt sich der Übergangsbereich in Umfangsrichtung uber einen 100°-Sektor. Der Übergangsbereich ist vorteilhafterweise zwischen 30° und 50° von einer der Scheitellinien entfernt.

Die Kolbenbolzenbuchse kann eine Parallelbuchse oder eine Trapezbuchse sein, wobei unter Trapezbuchse auch solche Buchsen verstanden werden, bei denen ledigtich ein Ende abgeschrägt ist. Trapezbuchsen werden in der Weise ein (ebaut dal3 diie erste Scheitellinie im axial kürzeren Ahschnin und die zweite Scheitellinie im axial långeren Abschnitt lie (t.

Bei den trapezförmigen Buchsen ist der Übergangsbereich bzw. die Übergangsbereiche an die Trapezform in der Weise angepaßt, daß die Breite des Übergangsbereichs in Richtung von der ersten Scheitellinie zur zweiten Scheitellinie zunimmt. Während bei der Parallelbuchse der Übergangsbereich mindestens 1/4 vom Buchsenrand entfernt ist, richten sich die Abmessungen nach den Langen der unterschiedlich langen Scheitellinien. Bei einer Trapezbuchse ist daher der Ubergangsbereich vorzugsweise mindestens 1,/4 in der Nähe der ersten Scheitellinie und mindestens 1./4 in der Nähe der zweiten Scheitellinie vom Buchsenrand entfernt.

Dies führt vorzugsweise zu einer dreieckförmigen Anordnung bzw. Ausbildung von Taschen und/oder Durchbrechungen, wobei Anzahl und Form der Taschen und/oder Durchbrechungen beliebig gewählt werden können. Die Taschen und/oder Durchbrechungen können auch im Bereich von Olnuten Hegen oder mit diesen in Verbindung stehen, so daß die Taschen und/oder Durchbrechungen auch als Ölreservoir dienen konnen, was einen zusaitzlichen positiven Effekt mit sich bringt.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfoigend anhand der Zeichnungen erläutert.

Es zeigen: Fig. 1A einen Längsschnitt durch einen Zvlinder mit Kolhen. Pleuel und Parallelbuchse.

Fig. iß einen Längsschnitt durch einen Zytinder mit Kolben. Pleuel uncl Trapezbuchse.

Fig. 2 die radiale Druckverteilung einer Kolbenbolzenbuchse (Trapezbuchse) nach dem Stand der Technik.

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des kleinen Pleuelauges gemäß der Fig. 1B unter Belastung.

Fig. 4 perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kolbenbolzenbuchse, Fig. 5 die radiale Druckverteilung für die in der Fit7.4 gezeigte Kolbenbolzenbuchse, FIL,. 6 einen Schnitt durch eine Kolbenbolzenbuchse mit unterschiedlichen Taschen und Durchbrechungen.

Fig. 7A einen Axiaischnitt durch eine Trapezbuchse mit eingezeichnetem Übergangsbereich.

Fig. 7B einen Axialschnitt durch eine Trapezbuchse mit eingezeichnetem Übergangsbereich (Temaß einer weiteren Ausführungsform, und Fign. 8-17 Schnitte durch Kolbenbolzenbuchsen unterschiedlicher Ausführungsformen.

In der Fig. IB ist die Einbaulage der Kolbenbolzenbuchse 20 dargestellt, die in <BR> <BR> <BR> der Fig. 4 in perspektivischer Darstellun zu sehen ist. Es handelt sich in der hier gezeigten Ausführungsform um eine trapezförmige Buchse 20b mit einem axial kürzeren Abschnitt 21 und einem axial längeren Abschnitt 22. Beide Ränder 26. 27 der Kolbenbolzenbuchse 20b sind zur Längsachse geneigt. Die <BR> <BR> <BR> heiden Scheitellinien 23 und 24 liegen im axial kürzeren Abschnitt 21 an der schmalsten Stelle bzw. im axial längeren Abschnitt an der hreitesten Stelle.

Zwischen diesen heiden Scheitellinien 23 und 24 gibt es zwei Übergangsbereiche 30a und 30b, die sowohl von den Scheitellinien 23 und 24 als auch von den jeweiligen Rändern der Kolbenbolzenbuchse 26 und 27 beabstandet sind. Innerhalb der Übergangsbereiche 30a und 30b gibt es einen Flächenbereich, in dem eine Verminderung des Buchsenmaterials vorgenommen wurde. In der hier gezeigten Ausführungsform wurde das Material vollständig entfernt, so daß Durchbrechungen 31 entstanden sind, die eine flaschenförmige Kontur aufweisen, wobei die Breite der Durchbrechung von der ersten Scheitellinie 23 in Richtung zur zweiten Scheitellinie 24 zunimmt.

Die resultierende Druckverteilung beim Einbau in ein Pleuel ist in der Fin. 5. entsprechend der Darstellung der Fig. 2, zu sehen. Aufgrund der Durchbrechung 31 verändert sich die Druckverteilung im Bereich des axial längeren Abschnitts 22 in der Weise, dab die radialen Druckkrafte F zum Rand hin zunehmen und erst kurz vor dem Rand abfallen. Man erhält eine Doppelhöckerkurve II'. Diese veränderte Druckverteilung bewirkt, daß ein ausreichender Preßsitz der Kolbenbolzenbuchse auch bei Maximalbelastung durch den Kolbendruck vorhanden ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Buchse 20b im axial langeren Bereich nicht unter der Wirkun der dvnamischen Belastung von den Enden 8 und 9 des kleinen Pleuelauges abhebt mit der Folge, daß Reibkorrosion verhindert wird.

In der Fig. 6 ist ein Querschnitt durch eine Kolbenbolzenbuchse 20 dargestellt. anhand derer die verschiedenen Möglichkeiten der Materialverringerung erläutert werden sollen. Die Kolbenbolzenbuchse besitzt einen Buchsenrücken ') der auf der Innenfläche ein Gleitlagermaterial 28 trant. Im linlien Bereich der Kolbenbolzenbuchse 20 sind an der Innenseite 35 Taschen 32 vorgesehen. wobei im Bereich dieser Taschen zusätzlich noch Durchbrechungen 31 angeordnet sind. Die radiale Erstreckung der Taschen 32 richtet sich nach der Wanddicke und den Materialeigenschaften der Kolbenbolzenbuchse 20. Die Taschen 32 mussen so grol3 sein. daß beim Einbau. d. h. heim Pre (sitz sich die gewünschte radiale Druckkräfteverteilung-wie in Fig. 5 dargestellt-im Bereich des axial längeren Abschnitts 24 einstellen kann.

Auf der rechten Seite sind Taschen 33 an der Außenseite 36 der Kolbenbolzenbuchse vorgesehen, die ebenfalls mit Durchbrechun (en 31 kombiniert sein können. Diese Durchbrechungen 31 können ebenfalls neben. zwischen oder in den Taschen 33 liegen. Die Anzahl und Form der Taschen und/oder der Durchbrechungen sowie deren Anordnung und der Grad der Materialverringerung richten sich nach den Eigenschaften der Buchsenmaterialien und der Kräfteverteilung, die durch die Formgebung der Buchse beeinflußt werden soll.

In den Fign. 6,7a. b ist der Übergangsbereich 30a, 30b an der Innenseite zweier im Langsschnitt dargestellter Buchsen 20b eingezeichnet. Ein bevorzugter Überganasbereich 30a, b kann über den Winkelbereich sowie über die Länge l1 bzw. l2 axials kürzeren Abschnitts 21 bzw. des axial längeren Abschnitts 22 definiert werden. Danach überdeckt der Übergangsbereich 30a. b einen Sektor von 100°. der jeweils 40° von der ersten und der zweiten Scheitellinie 23,24 entfernt ist. Damit wird sichergestellt, daß der axial kürzere bzw. axiat längere Abschnitt 21.22 im Bereich der Maximatbelastung nicht durch Materialverminderung geschwächt ist. Die Materialverminderung wird somit auf einen Übergangsbereich beschränkt, der nicht von der Maximalbelastung betroffen ist. Der Abstand von den Rändern 26 und 27 der Kolbenbolzenbuchse ist t,/4. wobei in der hier gezeigten Ausführungsform der Randstreifen vom Wert l1/4 auf den NVert l2/4 kontinuierlich zunimmt.

In den Fign. 8A, B bis 17 sind weitere Ausführungsformen dargestellt, In der Fig. SA ist eine Kolbenbolzenbuchse 30 zu sehen, bei der die Endabschnitte nur teilweise abgeschrägt sind. Im Übergangshereich ist eine dreieckförmige Vertiefung 32 dargestellt. Die Fi. 8B zei ; t eine entsprechende Parallelhuchse 20b. In der FIL,. 9 ist eine bogenförmige Tasche 32 und in der Fig. 10A eine Kombination aus einer Tasche 32 und Durchbrechungen 31 dargestellt. Die Durchbrechungen 31 sind im unteren Bereich in der Nähe des axial längeren Abschnitts eingebracht. Die Form der Tasche 32 ist im wesentlichen dreieckförmig und in der hier gezeigten Ausführungsform steht die Tasche 32 mit einer Olnut 34 in Verbindung In der Fig. 11A ist eine T-förmige Tasche 32 und in der Fig. 12 eine sternförmige Tasche 32 dargestellt. Die Fign. 10B und 11B zeigen entsprechende Parallelbuchsen 20b. Die Fig. 13 zeigt eine Anordnung von mehreren kreisförmigen Durchbrechungen 31, die zusammen die Konfiguration des Buchstabens A ereben.

In der Fig. 14 ist eine Tasche 32 mit kreisförmigen Durchbrechungen 31 kombiniert.

In der Fig. 15 befinden sich die Durchbrechungen 31 im Bereich der sternförmigen Innentasche 32.

In den Fign. 16 und 17 sind Buchsen 20 dargestellt, deren Außenkanten den in Fig. 8A gezeigten Buchse entsprechen. Es sind längliche Durchbrechungen 32 vorgesehen, die sich in axialer bzw. in Umfangsrichtung erstrecken.

Bezugszeichen 1 Zylinder 2 Kolben 3 Kolbenbohrung 4 Kolbenbolzen <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 5 Pleuelstange<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 6 kleines Pleuelauge<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 7 großes Pleuelauge 8 Ende des kleinen Pleuelauges 9 Ende des kleinen Pleuelauges 10 Hubzapfen der Kurbetwelle 20 Kolbenbolzenbuchse 20a Parallelbuchse 20b Trapezbuchse 20c Trapezbuchse 21 axial kurzerer Abschnitt 22 axial längerer Abschnitt erste Scheitellinie 24 zweite Scheitellinie 25 Buchsenrücken 26 Rand der Kolbenbolzenbuchse 27 Rand der Kolbenbolzenbuchse 28 Gleitlagermaterial 30a,b Übergangsbereich 31 Durchbrechung 32 Tasche 33 Tasche 34 Ölnut 35 Buchseninnenseite 36 Buchsenaußenseite