Pleuelstange

Eine Pleuelstange ist das starre Metallteil, das die lineare Bewegung (auf und ab) eines Kolbens in die Drehbewegung einer Kurbelwelle umsetzt. Sie wird typischerweise aus Schmiedestahl oder Aluminium-Legierung gefertigt und schwenkt an einem Kleinlager am Kolbenbolzen und einem Großlager am Kurbelwellenjournal. In einem Vierzylinder-Motor arbeiten vier Pleuelstangen nacheinander; in einem V8 sind es acht. Die Pleuelstange steht unter enormer Belastung, erfährt Zugbeanspruchung während des Ausstoßhubes und Druckbeanspruchung während des Arbeitstaktes und muss Millionen von Zyklen ohne Ausfallrisiko überstehen.

Pleuelstangen unterscheiden sich je nach Motortyp und Anwendung erheblich. Benzin-Automoren nutzen typischerweise I-Träger oder H-Träger Querschnitte für Leichtigkeit und Steifigkeit. Schwerlast-Diesel-Pleuelstangen sind dicker und verwenden höherwertige Schmiedeteile, um die höheren Drücke der Selbstzündung zu bewältigen. Einige Hochleistungsmotoren nutzen Titan-Pleuelstangen, um die bewegten Massen zu reduzieren und die Motorreaktivität zu verbessern, allerdings zu erheblichen Kosten. Die Länge der Pleuelstange, üblicherweise zwischen 120 und 160 Millimetern bei Serien-PKW-Motoren, beeinflusst das Bohrung-Hub-Verhältnis und das Motorverhalten.

Verschleiß und Wartung

Pleuelstangen-Versagen resultiert typischerweise aus Ölmangel, Ermüdung durch Überumdrehung oder Beschädigungen durch einen blockierten Lagerschaden. Bei Totalausfall der Pleuelstange kann der Kolben auf den Zylinderkopf oder das Kurbelgehäuse treffen und führt zu Motorschaden. Verbogene Pleuelstangen, die durch Hydroverschluss (Wassereintritt) entstehen können, sind nur durch genaue Messung erkennbar und können nicht sicher begradigt werden. Regelmäßige Ölwechsel schützen die Klein- und Großlager, die der Pleuelstange ihre Beweglichkeit ermöglichen; Vernachlässigung hier ist der häufigste Grund für Pleuelstangen-Ausfälle im Betrieb.

Das Kleinende der Pleuelstange nimmt einen Kolbenbolzen auf, der je nach Motorkonstruktion frei drehen kann oder Press-fit ausgeführt ist. Das Großende muss geteilt sein, um die Montage um das Kurbelwellenjournal zu ermöglichen; diese Verbindung wird mit Bolzen gesichert, die auf genaue Spezifikationen angezogen werden müssen, üblicherweise zwischen 30 und 50 Newtonmeter je nach Motor. Pleuelstangenbolzen sind ein häufiger Ausfallpunkt, wenn sie wiederverwendet werden, ohne ersetzt zu werden, da sie nach dem ersten Anziehen die Vorspannung verlieren.

Die moderne Motoren-Entwicklung behandelt das Pleuelstangen-Design als kritisch für Effizienz und Dauerhaltbarkeit. Niedrigere Masse reduziert Trägheitskräfte und erlaubt höhere Drehzahlen. Höherwertige Materialien ermöglichen dünnere Querschnitte. Computergestützte Modellierung der Pleuelstangen-Beanspruchungsverteilung hat moderne Konstruktionen ermüdungsbeständiger gemacht. Die Pleuelstange bleibt eine der am härtesten beanspruchten Komponenten in jedem Motor, und ihre Zuverlässigkeit trägt unmittelbar zur Zuverlässigkeit des gesamten Motors bei.