Üblicherweise ist bei Kolben von Verbrennungsmotoren im Kolben auf der Unterseite des Kolbenbodens ein Kolben- bolzen in entsprechenden seitlichen Kolbenbolzen- bohrungen schwenkbar gelagert.

Ein derart gelagerter Kolbenbolzen unterliegt unge- mindert den Biegebeanspruchungen der durch das Pleuel übertragenen durch die Verbrennung im Brennraum erzeug- ten Kraft. Dementsprechend erfordert die Fertigung der Kolbenbolzenlagerung die Einhaltung enger Toleranzen sowohl bei der Herstellung des Kolbenbolzens als auch auf seiten der Kolbenbolzenbohrungen. Bei der Montage bzw. dem nachtraglichen Ausbau des Kolbens im Falle einer Wartung bzw. Reparatur kann der Kolben nur zusammen mit dem Pleuel in den Zylinder eingesetzt bzw. aus diesem ausgefahren werden, was eine Demontage der Ölwanne zur Voraussetzung hat. Erst dann kann die untere Pleuellagerschale entfernt werden. Die Montage der Kolbeneinheit erfordert also eine weitgehende Zer- legung des Motors, wobei eine Demontage des Zylinder- kopfs stets unabdingbar ist.

Eine Vorrichtung der eingangs erwahnten Art ist bei einem bekannten Pendelschaftkolben (AT 340205) verwirk- licht. Dabei ist der Kolbenbolzen mit seitlichen Abflachungen versehen, die als Anlageflachen zu dessen Verschraubung mit der Unterseite des Kolbenbodens dienen. Seitlich überstehende Lagerende des Kolben- bolzens sind in entsprechenden Kolbenbolzenbohrungen des Schaftteils des Hubkolbens gelagert. Der Kolben- bolzen ist somit in der üblichen Weise auf Biegung beansprucht. Da der Kolbenbolzen im Bereich seines mittleren Teils einen größeren Durchmesser aufweist als im Bereich seiner seitlichen Lagerstellen, sind die Kolbenbolzenbohrungen langlochartig erweitert ausge- bildet, um die Montage des Kolbenbolzens zu ermögli- chen.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art (US 5307732) ist ein innerhalb des Kolbenhemds befestigtes Verbindungsglied in der Art eines verkürzten Kolbenbolzens ausgebildet, welcher beidseitig in Lagerschalen auf der Unterseite des Kolbenbodens aufgenommen und dort verschraubt ist.

Derartige schalenförmige Anlageflächen zwischen Verbin- dungsglied und Kolben erfordern einen verhältnismäßig hohen Herstellungsaufwand. Letzteres trifft gleicher- maßen auf eine andere bekannte Kolbenbauweise zu (DE 3235220), bei welcher ein weiterer Kolbenteil innerhalb des Kolbenhemds befestigt ist, in welchem sich das Pleuellager befindet. Zur Montage des Kolbenbolzens, auf welchem das Pleuelauge gelagert ist, ist es erforderlich, dem inneren Kolbenteil nochmals zu teilen. Zur Befestigung dieser Kolbenteile dient eine durch den Kolbenboden gefuhrte Verschraubung.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Montage der Kolbeneinheit zu vereinfachen, indem eine neuartige Verbindung zwischen Pleuelstange und Kolben geschaffen wird, welche zudem geeignet ist, größere Belastungen aufzunehmen bzw. bei üblicher Dimensionierung eine leichtere Bauweise der bewegten Teile ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß an einer Vorrichtung der eingangs genannten Art in der im Kennzeichen von Patentanspruch 1 beschriebenen Art und Weise gelost.

Damit wird ein Hubkolbenmotor mit Teilebenen zwischen Zylinderkopfdeckel und Zylinder sowie Zylinder und Kurbelgehäuse geschaffen, bei welchem der Kolbenbolzen durch ein Verbindungsglied ersetzt ist, welches mit dem Kolben verschraubt ist und bei dem die seitlichen Kolbenbolzenbohrungen mit den zugehörigen Lagerstellen entfallen. Das erfindungsgemäße Verbindungsglied besitzt zum Kolbenboden hin ein oder mehrere schmale Lagerstellen fUr das Pleuelauge, wobei die der Pleuel- stange zugewandte Seite des Verbindungsglieds ebenfalls als Lagerstelle ausgebildet ist, die jedoch deutlich breiter ist als die kolbenseitige Lagerstelle.

In einer einteiligen Ausführungsform der kolbenseitigen Lagerstelle weist das Verbindungsglied zwei seitliche an die Trennebene angrenzende Anlageflächen auf, zwischen denen sich die kolbenseitige Lagerstelle befindet.

In einer geteilten Ausführung der kolbenseitigen Lager- stelle besitzt das Verbindungsglied eine mitige, an die Trennebene angrenzende Anlagefläche, die sich zwischen zwei seitlichen kolbenseitigen Lagerstellen befindet. In beiden Fällen ist die kolbenseitige Lager- stelle deutlich schmäler verglichen mit der zur Pleuel- stange hinweisen Lagerstelle, d. h. es entsteht ein sog.

Stufenpleuel mit einem schmalen kolbenseitigen Pleuelauge und einem demgegenüber deutlich breiteren Pleuelauge auf der Seite der Pleuelstange. Auf diese Weise wird ein optimales Abtragen von Biegekräften auf das Verbindungsglied aufgrund der durch den Kolben ausgeübten Kräfte erzielt. Bei mittig angeordneter Trennebene und seitlichen Lagerstellen entfallt praktisch jede Biegebelastung, weil das Verbindungs- glied nicht tuber die Aufnahme im Pleuel übersteht, so daß die Zündkräfte direkt aber das Verbindungsglied in die Pleuelstange eingeleitet werden. Damit wird vom Kolbenhemd jede Belastung ferngehalten, d. h. eine Verformung des Kolbenhemds ist nicht zu befürchten. Der Kolben kann daher insgesamt besonders leicht und dünnwandig ausgeführt werden, d. h. das Kolbenhemd kann entsprechend reduziert ausgebildet werden. Insgesamt ist eine Reduzierung der oszillierenden Kolbenmasse bezogen auf die Kolben-Pleuel-Einheit bis zu 50% gegen- aber konventionellen Ausführungsformen erreichbar.

Bei Verwendung nur noch einer einzigen zentralen Verbindungsschraube zur Befestigung des Verbindungs- glieds an der Unterseite des Kolbenbodens ergibt sich außerdem eine erheblich Fertigungs-und Montage- vereinfachung.

Entfernt man den Zylinderkopf, so sind von dort aus die Verbindungsschrauben, die durch Bohrungen im Kolben- boden hindurchgeführt sind, frei zuganglich. Bevor sind dabei die Schraubenköpfe der Verbindungsschrauben im Boden vertieft angeordnet, z. B. innerhalb einer Boden- mulde des Kolbenbodens. Nach dem Lösen der Schrauben läßt sich der Kolben nach oben abheben, wonach das Verbindungsglied entfernt werden kann, so daß das von der Kurbelwelle entfernte Ende (Pleuelauge) der Pleuel- stange frei zugänglich ist. Es kann dann sehr leicht und wiederum durch die zylinderkopfseitige Zylinder- öffnung die Lagerschale des Pleuels von der Kurbelwelle gelöst werden, wobei mit dem Entfernen der Schrauben der untere Lagerdeckel der Pleuellagerschale mittels eines Werkzeugs zu halten ist, bevor er mit diesem Werkzeug entfernt wird.

Umgekehrt geht man selbstverständlich bei der Montage des Pleuels bzw. des Kolbens vor, ohne daß der Motor zerlegt werden muß, d. h. es ist weder die Ölwanne abzu- bauen, noch ist ein Ausbau der Kurbelwelle erfor- derlich.

Unabhangig von den vorstehend erlauterten Moglichkeiten einer Montagevereinfachung ermöglicht die Verwendung des erfindungsgemäßen Verbindungsglieds eine Reduzie- rung des Herstellungsaufwands, weil damit nicht nur die bei einem Kolbenbolzen üblicher Bauart aufwendige Bearbeitung der beiden seitlichen Bolzenaugen entfallt ; vielmehr vereinfacht sich zudem die Herstellung des Kolbens insofern, als es genügt, diesen auf der Rock- seite des Kolbenbodens zentrisch auszudrehen, um eine Planfläche zur Befestigung des erfindungsgemäßen Verbindungsglieds zu schaffen. Far die Verbindungs- schrauben durch den Kolbenboden sind entsprechende Bohrlöcher zu fertigen, wobei sich die zugehörigen Gewindebohrungen im Verbindungsglied befinden.

Das erfindungsgemäße Verbindungsglied weist mindestens im Bereich der Verschraubung ebene Anlageflächen auf, welche mit Gegenflachen auf der Innenseite des Kolbens eine gemeinsame Trennebene bilden. Dabei ist es zweck- mäßig, das zur Querkraftaufnahme im Bereich der Trennebene diese überbrückende Zylinderstifte oder die Verbindungsschrauben umfassende Paßhülsen vorgesehen sind ; ferner besteht die Möglichkeit, die Verbindungs- schrauben als Paßschrauben auszubilden, wobei deren Passungsabschnitt die Trennebene überbrückt.

Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder Anlageflache wenigstens eine Verbindungsschraube zugeordnet ist.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besitzt die Vorrichtung nur eine einzige Verbindungs- schraube, die sich bevorzugt im Zentrum der mittig angeordneten Anlageflache befindet und die im Bereich der Trennebene einen Passungsansatz aufweist, welcher der Zentrierung des Verbindungsglieds gegenuber dem Kolben dient. Zusatzlich kann innerhalb der Anlagefläche ein Paßstift vorgesehen sein, welcher zusammen mit der Verbindungsschraube ein Verdrehen des Verbindungsglieds beim Einschrauben der Verbindungsschraube verhindert.

Bei dieser Ausführungsform ist ferner zweckmäßig, daß eine in der Pleuelstange geführte Schmierölbohrung an der pleuelseitigen Lagerstelle des Verbindungsglieds endet, wo eine in Axialrichtung verlaufende Schmiernut oder Abflachung der Oberfläche der Lagerstelle die Schmierölverteilung übernimmt.

Zusätzlich zur Schmierölverteilung in Axialrichtung kann außerdem eine longs einem Umfangsbogen gefuhrte Schmierölnut vorgesehen sein, welche den Kolbenboden mit Spritzöl beaufschlagt. Der Spritzwinkel kann dabei durch H8her-und Tieferziehen der im Bereich der Lager- stelle axial verlaufenden Schulter des Pleuelauges verändert werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausfüh- rungsformen erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen durch die Schwenklagerachse des Pleuels geführten Kolbenquerschnitt, Fig. 2 einen durch die Kolbenachse des in Fig. 1 abge- bildeten Kolbens senkrecht zur Schwenklager- achse des Pleuels geführten Schnitt gemäß II-II der Fig. 1, Fig. 3 ein Verbindungsglied gemäß den Fig. 1 und 2 in perspektivischer Darstellung, Fig. 4 eine Darstellung gemäß Fig. 1 mit Paßstiften zusätzlich zu den Verbindungsschrauben, Fig. 5 eine weitere Ausführungsform mit durch die Langsachse des Verbindungsglieds gefuhrter Schnittebene, Fig. 6 einen Schnitt gemäß VII-VII der Fig. 6, Fig. 7 ein Verbindungsglied gemäß den Fig. 6 und 7 in perspektivischer Darstellung und Fig. 8 einen Ausschnitt A gemäß Fig. 7.

Fig 1 zeigt einen zentrischen Querschnitt durch einen Kolben 1 eines Hubkolbenverbrennungsmotors. Der Kolben- boden 2 besitzt in seinem Zentrum eine Vertiefung 3, welche den Verbrennungsablauf begünstigt. Im Inneren der Vertiefung 3 befinden sich Bohrungen, in welchen Verbindungschrauben 4 aufgenommen sind, deren Gewinde- abschnitte 5 in Gewindebohrungen eines Verbindungs- glieds 6 sitzen. Das Verbindungsglied 6 ist auf diese Weise an der vom Kolbenboden 2 abgewandten Innenseite des Kolbens 1 befestigt. Es stutzt sich mit einer planen Anlagefläche 7 gegen eine entsprechende Gegen- flache 8 des Kolbens 1. Das Verbindungsglied 6 besitzt in seinem Mittelabschnitt eine Lagerstelle 9, um welche das Pleuel 10 mit dessen Lagerauge 11 schwenkbar gelagert ist.

Das Pleuelauge 11 und dementsprechend die Lagerstelle 9 sind in einem oberen Segmentbereich verhältnismäßig schmal ausgebildet, wahrend der untere Segmentbereich demgegenüber verbreitert ist, so daß er nahezu den gesamten Abstand zwischen den beiden Verbindungs- schrauben 4 überbrückt. Bei einem gemäß Fig. 3 ausge- bildeten Verbindungsglied 6 kann das verbreiterte Pleuelsegment sich auch aber die Schraubenlöcher hinaus erstrecken, so daß jede Biegebeanspruchung auf das Verbindungsglied ausgeschlossen ist. Diese Ausführungs- form setzt selbstverstandlich voraus, daß die Schrau- benköpfe der Verbindungsschrauben im Kolbenboden sitzen, d. h. die Verbindungsschrauben in Richtung Kurbelwelle eingeschraubt sind. Im Umfangsbereich des Kolbens 1 sind die Nuten 12 zur Aufnahme der Kolben- ringe eingezeichnet. Im Bereich der Trennebene 13 zwischen dem Verbindungsglied 6 und dem Kolben 1 sind die Verbindungsschrauben 4 durch PaBhülsen 14 abgestutzt, welche dem Abtragen von Querkräften dienen.

Um das obere Segment des Pleuelauges 11 herum besitzt der Kolben eine entsprechende Ausnehmung 15.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Schwenkachse des Pleuels 10. Dessen Pleuelauge 11 ist auf der Lager- stelle 9 des Verbindungsglieds 6 gelagert. Man erkennt die Gegenfläche 8 des Kolbens 1, gegen welche die seit- lichen Anlageflachen 7 des Verbindungsglieds 6 entspre- chend den durch die Verbindungsschrauben 4 ausgeübten Zugkraften anliegen.

Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung das Verbindungsglied 6 mit den seitlichen Anlageflachen 7 und der mittigen Lagerstelle 9, auf welcher das Pleuelauge gelagert ist. Im Bereich der seitlichen Anlageflächen sind Gewindebohrungen 16 angeordnet, in welche die Gewindeabschnitte 5 der Verbindungsschrauben 4 eingeschraubt sind.

Fig. 4 unterscheidet sich gegenuber Fig. 1 dadurch, daß die Paßhülsen 14 ersetzt sind durch gesonderte zylin- drische Paßstifte 17, welche in entsprechende Sackloch- bohrungen 18 des Kolbens teilweise aufgenommen sind, teilweise in Bohrungen 19 des Verbindungsglieds 6 sitzen. Im Bereich dieser Bohrungen 19 sind die Enden des Verbindungsglieds 6 durch einen Absatz 20 entspre- chend schmaler ausgebildet.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 5 bis 8 wird das Verbindungsglied 6 mit einer zentrisch im Kolben 1 angeordneten Verbindungsschraube 4 befestigt. Die Verbindungsschraube 4 ist als Paßschraube ausgebildet ; deren Passungsansatz 32 zentriert Kolben 1 und Verbin- dungsglied 6. Das Verbindungsglied 6 ist an der Gegenflache 8 eines aus der Unterseite des Kolbenbodens 2 herausragenden Ansatzstücks 33 befestigt. Das Verbindungsglied 6 besitzt eine pleuelseitige Lager- stelle 9, welche sich tuber die gesamte Breite des zugeordneten Pleuellagers erstreckt. Zwei seitliche Pleuelaugen 11 des Pleuels 10 sind auf entsprechend schmalen seitlichen Lagerstellen 34 des Verbindungs- glieds 6 gelagert. Die schmalen seitlichen Pleuelaugen 11 haben die Aufgabe, das Verbindungsglied 6 im Pleuel 10 zentrisch zu fuhren und die Fliehkrafte aufgrund des Ansaugunterdrucks aufzunehmen. Wie in Fig. 7 gezeigt besitzt die Anlageflache 7 des Verbindungsstücks 6 eine Bohrung 35 far einen Paßstift 36, der in Fig. 8 strichliert eingezeichnet ist und in eine entsprechende Zentrierbohrung in der Gegenflache 8 des Ansatzstücks 33 eintritt. Wird die einzige Verbindungsschraube 4 in die Gewindebohrung 37 des Verbindungsglieds 6 eingedreht, so dient der Paßstift 36 der Verdrehsicherung, d. h. er gewährleistet eine prazise Positionierung des Verbindungsglieds 6 gegenüber dem Ansatzstück 33.

Das Pleuel 10 hat in seiner Langsachse einen zentrisch angeordneten Schmierölkanal 29. Dieser versorgt die Lagerstellen 9 mit Schmieröl. Eine Umfangsnut 30 des Verbindungsglieds 6 dient der Kolbenbodenkühlung, da ihre Enden wie Spritzdüsen wirken. Der Spritzwinkel kann dabei sehr leicht variiert werden, indem die Schulter 31 mehr oder weniger hoch ausgebildet ist (vgl. auch Fig. 8). Die geeignete Spritzölmenge ergibt sich aufgrund eines entsprechenden Querschnitts der Umfangsnut 30.

Durch das gabelartige Pleuelauge wirken die Kolben- kraft direkt auf das Pleuel 10 ohne das Verbindungs- glied 6 auf Biegung zu belasten.