Pleuel

Ein Pleuel wird auch als Pleuelstange oder Schubstange bezeichnet und verbindet in einem Kurbeltrieb die Kurbelwelle mit dem Kolben. Der Pleuel setzt die Linearbewegung des Kolbens in eine linear oszillierende Axialbewegung um und ermöglicht dadurch die Kraftübertragung im Fahrzeugstrang.

Pleuel werden in der Regel aus C70-Stahl oder aus mikrolegierten Stählen hergestellt. Im Sportmotorenbereich kommen darüber hinaus auch Vergütungsstähle oder Titan zum Einsatz. Pleuel in Großserie werden häufig geschmiedet, gesintert oder gegossen, während bei Produktionen mit geringen Stückzahlen vorzugsweise eine spanende Herstellung aus Metallstücken zum Einsatz kommt.

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Was ist ein Pleuel und wo wird er eingesetzt?

Pleuel werden grundsätzlich dadurch charakterisiert, dass eine lineare Auf- und Ab-Bewegung in eine oszillierende Axialbewegung oder umgekehrt transformiert wird. Dieses Funktionsprinzip wurde bereits im dritten Jahrhundert nach Christus bei der römischen Sägemühle von Hierapolis verwendet und wird seitdem bei verschiedenen Maschinentypen eingesetzt.

Pleuel gefertigt von der Firma ECI-Manufacturing Gmbh

Die wichtigsten Anwendungen des Pleuels sind:

Kompressor
Das Funktionsprinzip der Pleuelstange in einem Kolbenkompressor entspricht dem umgekehrten Prinzip des Verbrennungsmotors: Hier wird eine rotierende, angreifende Kraft-Komponente mithilfe der Pleuelstange auf den linear bewegten Arbeitskolben übertragen. Der Kolben erzeugt durch diese Kraftübertragung dann die gewünschte Verdichtung.
Verbrennungsmotor
In einem Verbrennungsmotor wird durch die Entzündung eines Brennstoff-Luft-Gemischs Energie in Form von Gaskräften im Zylinderraum freigesetzt. Diese Gaskräfte versetzen den Kolben in eine lineare Auf- und Ab-Bewegung. Um diese lineare Bewegung in eine kreisförmige Bewegung zu transformieren, wird eine Pleuelstange zur Herstellung des Kraftschlusses zwischen Kolben und Kurbelwelle eingesetzt.
Dampfmaschinen
In Dampfmotoren wird die Pleuelstange ebenfalls eingesetzt, um eine Linear- in eine Rotationsbewegung zu überführen. Pleuel kommen beispielsweise auf Dampfschiffen und in Dampflokomotiven zum Einsatz, wobei sie bei Lokomotiven üblicherweise als Treibstangen bezeichnet werden.

Der Aufbau eines Pleuels

Im Folgenden werden die wichtigsten Bestandteile einer Pleuelstange am Beispiel eines Verbrennungsmotor-Pleuels kurz erläutert:

Pleuelkopf: Der Pleuelkopf besteht aus dem kleinen Pleuelauge sowie der Pleuelbuchse. Er wird direkt am Kolbenbolzen montiert und nimmt somit die Linearbewegung des Kolbens auf. Die Pleuellagerbuchse besteht üblicherweise aus Bronze.
Pleuelschaft: Der Pleuelschaft schließt direkt an den Pleuelkopf an und verbindet diesen mit dem Pleuelfuß. Üblicherweise wird der Schaft mit einem Doppel-T-Querschnitt ausgeführt. Je nach Anwendung verfügt er zudem über einen Ölkanal zur Versorgung des kleinen Pleuelauges mit Drucköl.
Pleuelfuß: Der Fuß der Pleuelstange verbindet den Schaft mit der Kurbelwelle. Er umschließt die Pleuellagerzapfen der Kurbelwelle (Kurbelzapfen), um die Kraft formschlüssig zu übertragen.
Großes Pleuelauge: Das Loch im Pleuelfuß wird auch als großes Pleuelauge bezeichnet und kann wahlweise glatt, verzahnt oder gecrackt ausgeführt sein.

Verschiedene technische Ausführungen von Pleueln

Je nach Anwendung und technischen Spezifikationen werden Pleuel in unterschiedlichen technischen Ausführungen verwendet. Dabei wird im Wesentlichen zwischen der Art der Teilung sowie der Ausführung der Trennfläche unterschieden:

Gerade Teilung oder Schrägteilung

Die Art der Teilung hängt bei der Pleuelstange in erster Linie von der Dimension des Kurbelzapfens ab. Wenn der Kurbelzapfen sehr groß ausfällt, bietet sich eine Schrägteilung an, um die Pleuel mit dem großen Pleuelauge noch durch die Zylinderbohrung schieben zu können.

Gecrackte, gefräste oder geschliffene Trennflächen

Die Trennflächen des großen Pleuelauges können je nach Anwendung entweder glatt, verzahnt oder gecrackt sein, wobei der Lagerdeckel des Pleuelfußes mit zwei Pleuelschrauben befestigt wird. Eine gecrackte Trennfläche bietet Vorteile in Hinblick auf Festigkeit, Fertigungsgenauigkeit und Kosten. Alternativ können die Flächen auch durch Sägen getrennt und im Anschluss dann gefräst oder geschliffen werden. In diesem Fall werden die Lagerdeckel der Pleuel mithilfe von Passschrauben oder Passstiften fixiert.

Welche Möglichkeiten gibt es zur Herstellung von Pleueln?

Bei der Herstellung von Pleueln kommt es darauf an, eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig geringem Eigengewicht zu erreichen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wird der Pleuel üblicherweise aus

C70-Stählen
mikrolegierten Stählen
Sintermetallen
Hochwertigen Aluminiumwerkstoffen sowie
CFK und Titan (Verwendung für Hochleistungsmotoren)
Gusseisen

hergestellt.

Bei der Herstellung großer Serien werden in der Pleuelfertigung die Verfahren Schmieden, Gießen und Sintern eingesetzt. Geschmiedete Pleuel sind gegenüber gesinterten Pleueln kostengünstiger in der Fertigung und weisen den Vorteil auf, dass das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht besser ist. Die Herstellung der Gesenke zum Schmieden ist jedoch kostenintensiv, weshalb sich das Schmieden erst bei großen Serien rentiert.

Geschmiedeter Pleuel der Firma MelCom - Melchers Components Melchers Techimport GmbH

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