AT1150U1 - Pleuelstange - Google Patents

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Description


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  Die gegenständliche Neuerung betrifft eine Pleuelstange, welche an ihren beiden Enden mit Augen versehen ist, in welchen Lager für die Kurbelwelle bzw. für die Anlenkung des Kolbenbolzens angeordnet sind sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. 



  Pleuelstangen erfüllen die Aufgabe, in einem Antriebsmotor die Kolben der einzelnen Zylinder mit der Kurbelwelle zu verbinden, wodurch die linearen Stellbewegungen der Kolben in die Rotationsbewegung der Kurbelwelle übergeführt werden. Hierfür sind die Pleuelstangen an ihren beiden Enden mit Lageraugen ausgebildet, mittels welcher sie einerseits an den Kolben und andererseits an der Kurbelwelle angelenkt sind. Dabei befinden sich in den Lageraugen Gleitlager bzw. Wälzlager, welche aus einer Mehrzahl von Bestandteilen, wie Stützschalen, Lagerelementen u. dgl., bestehen. 



  Soferne in die Lageraugen Gleitlager eingesetzt sind, können die Pleuelstangen aus einer Mehrzahl von Metallen, insbesondere aus Titan, gefertigt sein. Soferne hingegen in die Lageraugen Wälzlager eingesetzt werden, müssen die Pleuelstangen aus Stahl gefertigt sein, da andere Metalle,   z. B.   



  Titan, nicht die erforderliche Abriebfestigkeit aufweisen. 



  Da die Bewegung der Pleuelstangen durch den Motor bewirkt wird und da Stahl im Vergleich zu anderen Metallen eine hohe Dichte aufweist, könnte die Leistung eines Motors dadurch verbessert werden, soferne bei der Verwendung von Wälzlagern die Pleuelstangen aus einem Metall gefertigt sind, welches eine gegenüber Stahl geringere Dichte aufweist. 



  Der gegenständlichen Neuerung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Pleuelstange zu schaffen, welche aus einem Metall gefertigt sein kann, das eine gegenüber Stahl geringere Dichte und eine vergleichbare Festigkeit aufweist und welche dessen ungeachtet hinreichend abriebfest ist, dass in den Lageraugen nicht nur Gleitlager, sondern auch Wälzlager angeordnet sein können, ohne dass sie hierdurch nach kurzen Betriebszeiten beschädigt und damit funktionsunfähig wird. 

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 Dies wird neuerungsgemäss dadurch erzielt, dass zumindest eine der Innenflächen der beiden Lageraugen vergütet und bzw. oder beschichtet ist, wodurch deren Abriebfestigkeit vergrössert ist. Vorzugsweise sind die Innenflächen beider Lageraugen vergütet und bzw. oder beschichtet. 



  Dabei kann zumindest die Innenfläche einer der beiden Lageraugen oxidiert, nitriert, boriert, carbonisiert oder thermochemisch behandelt sein. Weiters kann zumindest die Innenfläche einer der beiden Lageraugen mit einer Aluminium-Legierung, einer Aluminium-Zinn-Legierung, einer AluminiumZinn-Zink-Legierung, einer Eisen-Legierung, einer Kupfer-Blei-Legierung, einer Kupfer-Blei-Zinn-Legierung, einer Kupfer-Blei-Nickel-Legierung, einer Kupfer-Zink-Legierung, einer Kupfer-Zinn-Zink-Legierung, einer Kupfer-ZinnLegierung, einer Kupfer-Phosphor-Legierung, einer Kupfer-AluminiumLegierung, einer Kupfer-Beryllium-Legierung, einer Blei-Zinn-Legierung, einer Zinn-Legierung, einer Blei-Legierung, einer Molybdän-Legierung, einem Metallkohlenwasserstoff, einem Metallkohlenstoff, einem Thermoplast oder einem Duroplast, einem Diamond-Like-Carbon,

   einem Stahl oder mit Keramik einzeln oder in Kombination beschichtet sein. 



  Durch eine derartige Beschichtung wird die zulässige Flächenpressung erhöht, werden die Abriebfestigkeit sowie die Gleit- und Verschleissfestigkeit verbessert und wird die Widerstandsfähigkeit gegenüber der Bildung von Grübchen (Pitting) erhöht. 



  Vorzugsweise erfolgt die Beschichtung zumindest der Innenfläche einer der beiden Lageraugen in an sich bekannter Weise durch Chemical Vapour Deposition (CVDJ, Physical Vapour Deposition (PVD), Plasma Enhanced-Chemical Vapour Deposition [PE-DVD), Plasma Enhanced-Physical Vapour Deposition [PE-PVD), Galvanisieren, Sputtern, Plasmaspritzen, Flammspritzen oder Plasma- Transferred- Arc. 



  Die Pleuelstange selbst kann aus einer Titan-Legierung, einem Metal-MaxtrixComposite, einer Aluminium-Legierung, Keramik oder einem Metal-PlasticComposite gefertigt sein. Dabei kann entweder die gesamte Oberfläche der 

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 Pleuelstange vergütet und bzw. oder beschichtet sein oder sind zumindest auch die Anlaufflächen vergütet oder beschichtet. 



  Neuerungsgemässe Pleuelstangen sind nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Pleuelstange, in derem grossen Lagerauge ein
Wälzlager angeordnet ist, in Draufsicht, Fig. 2 eine Pleuelstange, in deren grossem Lagerauge ein
Gleitlager angeordnet ist, Fig. 3 die Pleuelstangen nach den Fig. 1 bzw. 2, im Schnitt nach den Linien A-A, und Fig. 4 das Detail X der Fig. 3, in vergrössertem Massstab. 



  Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist eine neuerungsgemässe Pleuelstange 1 an ihren beiden Enden mit zwei Lageraugen 2 und 3 ausgebildet, welche unterschiedliche Durchmesser aufweisen, wobei das Lagerauge 2 mit geringerem Durchmesser zur Anlenkung an einem Kolben des Motors und das Lagerauge 3 mit grösserem Durchmesser zur Anlenkung an der Kurbelwelle dient. An den Stirnseiten der beiden Lageraugen 2 und 3 befinden sich Anlaufflächen 21 und   31.   Das grössere Lagerauge 3 ist mit einem Lagerdeckel 32 ausgebildet, welcher mittels Schrauben 33 an der Pleuelstange 1 befestigt ist. Um die erforderlichen Lagereigenschaften zu erzielen, sind die Innenflächen der Lageraugen 2 und 3 vergütet und bzw. oder beschichtet. In das grosse Lagerauge 3 ist entweder ein Wälzlager 4 oder ein Gleitlager 4a eingesetzt. 



  Wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, kann dabei die äusserste Schichte als Laufschichte 11 ausgebildet sein, an welche eine Zwischenschichte 12 und eine Gleitschichte 13 anschliessen, welche auf das Grundmaterial 14 der Pleuelstange 1 aufgebracht sind. Durch diese Schichten werden die erforderlichen Lagereigenschaften, wie eine gute Lastentragfähigkeit und gute Gleiteigenschaften erzielt. 

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  Die Pleuelstange 1 kann aus einer Titan-Legierung, einer Aluminium-Legierung, Metal-Matrix-Composites, Metal-Plastic-Composites oder Keramik bestehen. Dabei ist es erforderlich, dass eine gute Haftung der Beschichtung auf den Lagerflächen, weiters gute Gleiteigenschaften bzw. geringe Reibbeiwerte und zudem eine gute   Lastentragfähigkeit   erzielt werden. Zudem müssen die Beschichtungen geringe Eigenspannungen aufweisen. 



  Die Beschichtung kann durch durch Chemical Vapour Deposition (CVD), Physical Vapour Deposition (PVD), Plasma Enhanced-Chemical Vapour Deposition (PE-CVD), Plasma Enhanced-Physical Vapour Deposition [PE-PVD), Galvanisieren, Sputtern, Plasmaspritzen, Flammspritzen, Plasma-TransferredArc   od. dgl.   erfolgen, wobei die Werkstoffe direkt auf die Lagerflächen aufgebracht werden. Die Oberflächenvergütung kann durch Oxidieren, Nitrieren, Borieren, Carbonisieren, thermochemische Behandlung   od. dgl.   erfolgen. 



  Es ist dabei auch möglich, mehrlagige Beschichtungen vorzusehen, wobei durch jede Schichte eine bestimmte Funktion erfüllt wird. So kann   z. B.   eine Schichte vorgesehen sein, welche eine grosse Festigkeit und Härte aufweist, darüber kann eine sehr dünne Schichte eines Materials mit geringer Härte und mit sehr guten Gleit- und Notlaufeigenschaften aufgebracht sein. Zudem können mehrere solcher Schichten mit den verschiedenen Eigenschaften vorgesehen sein. Die einzelnen Schichten können dabei in unterschiedlichen Verfahren aufgebracht werden. 



  Die einzelnen Schichten können aus einem oder mehreren Werkstoffen der folgenden Gruppen bestehen : Einer Kupfer-Legierung, einer Aluminium-Legierung, einer Aluminium-ZinnLegierung, einer Aluminium-Zinn-Zink-Legierung, einer Eisen-Legierung, einer Kupfer-Blei-Legierung, einer Kupfer-Blei-Zinn-Legierung, einer KupferBlei-Nickel-Legierung, einer Kupfer-Zink-Legierung, einer Kupfer-Zinn-ZinkLegierung, einer Kupfer-Zinn-Legierung, einer Kupfer-Phosphor-Legierung, einer Kupfer-Aluminium-Legierung, einer Kupfer-Beryllium-Legierung, einer Blei-Zinn-Legierung, einer Zinn-Legierung, einer Blei-Legierung, einer Molybdän-Legierung, einem Metallkohlenwasserstoff, einem Metallkohlenstoff, 

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 einem Thermoplast oder einem Duroplast, einem Diamond-Like-Carbon, einem Stahl oder aus Keramik. 



  Durch eine derartige Beschichtung wird die zulässige Flächenpressung erhöht, werden die Abriebfestigkeit sowie die   Gleit-und Verschleissfestigkeit   verbessert und wird die Widerstandsfähigkeit gegenüber der Bildung von Grübchen (Pitting) erhöht. 



  Vorzugsweise ist auch die gesamte Oberfläche der Pleuelstange oder sind zumindest die Anlaufflächen vergütet und bzw. oder beschichtet. 



  Da eine derartige Pleuelstange ein verringertes Gewicht aufweist, werden höhere Drehzahlen ermöglicht bzw. wird der mechanische Wirkungsgrad des Motors verbessert.

Claims (7)

  1. Ansprüche 1. Pleuelstange, welche an ihren beiden Enden mit Augen versehen ist, in welchen Lager für die Kurbelwelle bzw. für die Anlenkung des Kolbenbolzens angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Innenflächen der beiden Lageraugen (2, 3) vergütet und bzw. oder beschichtet ist, wodurch deren Abriebfestigkeit vergrössert ist.
  2. 2. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenflächen beider Lageraugen (2,3) vergütet und bzw. oder beschichtet sind.
  3. 3. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Innenfläche einer der beiden Lageraugen (2, 3) oxidiert, nitriert, boriert, carbonisiert oder thermochemisch behandelt oder oxidiert ist.
  4. 4. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Innenfläche einer der beiden Lageraugen (2, 3) mit einer Aluminium-Legierung, einer Aluminium-Zinn-Legierung, einer Aluminium-Zinn-Zink-Legierung, einer Eisen-Legierung, einer Kupfer-Blei-Legierung, einer Kuper-Blei-Zinn-Legierung, einer Kupfer-BleiNickel-Legierung, einer Kupfer-Zink-Legierung, einer Kupfer-Zinn-ZinkLegierung, einer Kupfer-Zinn-Legierung, einer Kupfer-Phosphor-Legierung, einer Kupfer-Aluminium-Legierung, einer Kupfer-Beryllium-Legie- rung, einer Blei-Zinn-Legierung, einer Zinn-Legierung, einer Blei-Legierung, einer Molybdän-Legierung, einem Metallkohlenwasserstoff, einem Metallkohlenstoff, einem Thermoplast oder einem Duroplast, einem Diamond-Like-Carbon, einem Stahl oder mit Keramik einzeln oder in Kombination beschichtet ist.
    <Desc/Clms Page number 7>
  5. 5. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Titan-Legierung, einem Metal-MatrixComposite, einer Aluminium-Legierung, Keramik oder einem MetalPlastic-Composite gefertigt ist.
  6. 6. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Oberfläche der Pleuelstange (1) vergütet und bzw. oder beschichtet ist bzw. zumindest auch die Anlaufflächen vergütet und bzw. oder beschichtet sind.
  7. 7. Verfahren zur Herstellung einer Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung zumindest der Innenfläche einer der beiden Lageraugen (2, 3) in an sich bekannter Weise durch Chemical Vapour Deposition (CVD), Physical Vapour Deposition (PVD), Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PEDVD), Plasma Enhanced-Physical Vapour Deposition [PE-PVD), Galvansieren, Sputtern, Plasmaspritzen, Flammspritzen oder PlasmaTransferred-Arc erfolgt.
AT0807596U 1995-07-20 1996-07-16 Pleuelstange AT1150U1 (de)

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DE102011113408A1 (de) * 2011-09-17 2013-03-21 Eurosun Vacuum-Solar-Systems Gmbh Kurbelwellenanordnung
DE102014211471B4 (de) 2014-06-16 2020-08-06 Ford Global Technologies, Llc Kurbelwellenlager für eine Brennkraftmaschine

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JPH01158217A (ja) * 1987-12-15 1989-06-21 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の摺動部材
US4961831A (en) * 1986-12-23 1990-10-09 Balzers Aktiengesellschaft Composite material having a slide layer applied by cathode sputtering

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