Verbinde den Kolben mit der Kurbelwelle und übertrage die auf den Kolben wirkende Kraft auf die Kurbelwelle, wodurch die Hin- und Herbewegung des Kolbens in die Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird.
Die Pleuelstange besteht aus Pleuelkörper, Pleuellagerdeckel, Pleuelbuchse, Pleuellagerbuchse und Pleuelschrauben. Sie ist der Gaskraft des Kolbenbolzens, ihrer eigenen Schwingung und der Massenträgheit der Kolbengruppe ausgesetzt. Stärke und Richtung dieser Kräfte ändern sich periodisch. Daher wirkt auf die Pleuelstange wechselnde Druck- und Zugkräfte. Sie muss über ausreichende Dauerfestigkeit und Steifigkeit verfügen. Unzureichende Dauerfestigkeit führt häufig zum Bruch des Pleuelkörpers oder der Pleuelschraube und kann schwere Schäden an der gesamten Maschine verursachen. Unzureichende Steifigkeit führt zu Biegeverformungen des Pleuelkörpers und zu Rundlauffehlern am Pleuelauge, was wiederum exzentrischen Verschleiß an Kolben, Zylinder, Lager und Kurbelzapfen zur Folge hat.
Struktur und Zusammensetzung
Der Pleuelkörper besteht aus drei Teilen: dem Teil, der mit dem Kolbenbolzen verbunden ist, wird das kleine Ende des Pleuels genannt; dem Teil, der mit der Kurbelwelle verbunden ist, wird das große Ende des Pleuels genannt; und dem Teil, der das kleine Ende und das große Ende verbindet, wird der Pleuelkörper genannt.
Das Pleuelauge ist meist dünnwandig und ringförmig. Um den Verschleiß zwischen Pleuel und Kolbenbolzen zu reduzieren, wird eine dünnwandige Bronzebuchse in die Bohrung des Pleuelauges eingepresst. In den Pleuelkopf und die Buchse werden Nuten gebohrt oder gefräst, damit Schmieröl in die Dichtflächen von Buchse und Kolbenbolzen gelangen kann.
Die Pleuelstange ist eine lange Stange, die im Betrieb hohen Kräften ausgesetzt ist. Um ein Verbiegen und Verformen zu verhindern, muss der Pleuelkörper ausreichend steif sein. Daher verwenden die meisten Pleuelstangen in Fahrzeugmotoren I-förmige Profile, die bei gleichzeitig hoher Steifigkeit und Festigkeit eine geringe Masse ermöglichen. In hochfesten Motoren kommen H-förmige Profile zum Einsatz. Bei manchen Motoren wird der Kolben durch das Pleuelauge mit Öl besprüht, wofür eine durchgehende Bohrung in Längsrichtung des Pleuelkörpers erforderlich ist. Um Spannungsspitzen zu vermeiden, ist der Übergang zwischen Pleuelkörper und Pleuelauge bzw. Pleuelauge mit einem sanften, großen Bogen versehen.
Um die Vibrationen des Motors zu reduzieren, muss die Qualitätsabweichung der Pleuelstangen jedes Zylinders so gering wie möglich gehalten werden. Bei der Montage des Motors im Werk werden die Pleuelstangen üblicherweise nach der Masse ihres großen und kleinen Endes in Gramm gruppiert.
Beim V-Motor teilen sich die entsprechenden Zylinder der linken und rechten Reihe einen Kurbelzapfen, und es gibt drei Arten von Pleuelstangen: Parallelpleuelstangen, Gabelpleuelstangen sowie Haupt- und Hilfspleuelstangen.
Hauptschadensart
Die Hauptschadensarten an Pleuelstangen sind Ermüdungsbruch und übermäßige Verformung. Ermüdungsbrüche treten üblicherweise in drei Bereichen mit hoher Beanspruchung auf. Die Betriebsbedingungen der Pleuelstange erfordern hohe Festigkeit und Dauerfestigkeit sowie ausreichende Steifigkeit und Zähigkeit. In der traditionellen Pleuelstangenfertigung werden üblicherweise vergütete Stähle wie 45, 40Cr oder 40MnB verwendet, die eine höhere Härte aufweisen. Daher werden neue Pleuelstangenwerkstoffe von deutschen Automobilherstellern entwickelt, wie beispielsweise der hochkohlenstoffhaltige, nicht vergütete Mikrolegierungsstahl C70S6, der Schmiedestahl der SPLITASCO-Serie, der Schmiedestahl FRACTIM und der Schmiedestahl S53CV-FS (alle nach DIN-Norm). Obwohl legierter Stahl eine hohe Festigkeit besitzt, reagiert er sehr empfindlich auf Spannungskonzentrationen. Daher sind strenge Anforderungen an die Form der Pleuelstange, übermäßige Verrundungen usw. erforderlich, und es sollte auf die Qualität der Oberflächenbearbeitung geachtet werden, um die Dauerfestigkeit zu verbessern, da sonst die Anwendung von hochfestem legiertem Stahl nicht den gewünschten Effekt erzielt.
