Pleuelstange

Die Pleuelstange, kurz auch Pleuel genannt, ist das schlanke Bauteil, das in einem Hubkolben-Verbrennungsmotor den Kolben mit der Kurbelwelle verbindet. Sie löst ein grundlegendes geometrisches Problem: Der Kolben bewegt sich geradlinig im Zylinder auf und ab, während ein Motor eine Drehbewegung erzeugen muss, um die Räder anzutreiben. Ohne ein Bauteil, das die eine Bewegung in die andere überführt, ließe sich die bei der Verbrennung freigesetzte Energie nicht als nutzbares Drehmoment abgreifen. Jeder Zylinder eines herkömmlichen Motors besitzt sein eigenes Pleuel, weshalb ein Vierzylinder vier und ein V8 acht davon trägt.

Mechanisch gliedert sich das Pleuel in drei Bereiche. Das kleine Pleuelauge nimmt den Kolbenbolzen auf, über den es gelenkig mit dem Kolben verbunden ist, der lange Schaft trägt die Last, und das größere Pleuelauge umschließt einen Hubzapfen der Kurbelwelle. Dieses große Auge ist geteilt und verschraubt, damit es über den seitlich versetzten Hubzapfen montiert werden kann; zwischen Pleuel und Zapfen sitzt eine dünne Gleitlagerschale, die mit Drucköl versorgt wird. Wenn der Kolben im Arbeitstakt nach unten gedrückt wird, schiebt das Pleuel den Hubzapfen zur Seite, und weil dieser Zapfen gegenüber der Kurbelwellenachse versetzt ist, wird der lineare Schub in ein Drehmoment umgesetzt. Bei den übrigen Takten wirkt dieselbe Verbindung umgekehrt, indem der Schwung der Kurbelwelle den Kolben wieder nach oben zieht.

Die Belastungen, denen ein Pleuel ausgesetzt ist, sind hoch und wechseln ständig die Richtung. In jedem Arbeitsspiel wird es abwechselnd bei der Verbrennung gestaucht und beim Abbremsen des Kolbens am oberen Totpunkt auf Zug beansprucht, wobei letztere Kraft mit steigender Drehzahl stark zunimmt. Ein Pleuel muss daher auf Druck sehr fest und steif sein, um nicht auszuknicken, zugleich aber so leicht wie möglich, weil seine Masse die im Motor zu beherrschenden Massenkräfte erhöht. Dieser Zielkonflikt zwischen Festigkeit und Leichtbau bestimmt seine Konstruktion.

Die meisten Pleuel werden aus Stahl geschmiedet, der ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht bietet, während in Sport- und Rennmotoren oft geschmiedetes Aluminium oder Titan verwendet wird, um bewegte Masse einzusparen. Manche Großserien-Ottomotoren setzen auf sinter- oder cracked-gefügte Pleuel für eine günstige, präzise Fertigung. Der typische I- oder H-Querschnitt maximiert die Steifigkeit bei minimalem Materialeinsatz.

Da das Pleuel im Zentrum des Kraftflusses sitzt, gehört ein Pleuelschaden zu den verheerendsten Defekten. Ein gebrochenes oder herausgeschleudertes Pleuel, häufig die Folge von Überdrehen, Ölmangel am Pleuellager oder einem Wasserschlag, kann das Kurbelgehäuse durchschlagen, ein Vorgang, den man umgangssprachlich als Pleuel- oder Motordurchschlag bezeichnet. Ein solcher Schaden bedeutet fast immer eine komplette Überholung oder den Austausch des Motors, weshalb Ölversorgung der Lager und Drehzahlbegrenzung in der Praxis so entscheidend sind.