AT1151U1

AT1151U1 - Pleuelstange

Info

Publication number: AT1151U1
Application number: AT0807696U
Authority: AT
Original assignee: Pankl Gerold Ing; Pankl Catarina Dipl Ing
Priority date: 1994-08-01
Filing date: 1996-07-16
Publication date: 1996-11-25

Description

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.

Bekannte derartige Pleuelstangen sind jedoch in ihrer Funktion deshalb nachteilig, da die Gleitlager bzw. Wälzlager zusätzliche Massen darstellen, welche bewegt werden müssen, weswegen eine gegebene Obergrenze der Drehzahl nicht überschritten werden kann. Zudem wird durch die Lager eine Vergrösserung des Durchmessers des der Kurbelwelle zugeordneten Lagerauges bedingt, wodurch eine Vergrösserung des Abstandes der zur Befestigung des Lagerdeckels dienenden Schrauben verursacht wird, sodass im Bereich des Deckels die im Zugfall auftretenden Biegemomente vergrössert werden.

Der gegenständlichen Neuerung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Pleuelstange zu schaffen, durch welche die dem bekannten Stand der Technik anhaftenden Nachteile vermieden werden. Dies wird neuerunggemäss dadurch erzielt, dass zumindest eines der beiden Lager ausschliesslich durch eine Vergütung und bzw. oder Beschichtung der Innenfläche des Lagerauges gebildet ist.

Vorzugsweise sind beide Lager durch eine Vergütung und bzw. oder eine Beschichtung der Innenflächen der Lageraugen gebildet. Dabei kann die Innenfläche zumindest einer der beiden Lageraugen oxidiert, nitriert, carbonisiert oder thermochemisch behandelt sein. Ergänzend oder alternativ dazu kann die Innenfläche zumindest einer der beiden Lageraugen mit einer Aluminium-Legierung, einer Aluminium-Zinn-Legierung, einer

Kupfer-Blei-Zinn-Legierung, einer Kupfer-Zink-Legierung, einer KupferZinn-Zink-Legierung, einer Kupfer-Zinn-Legierung, einer Blei-Zinn-Legierung, einer Zinn-Legierung, einer einem Metallkohlenwasserstoff, einem Diamond-Like-Carbon, einzeln oder in Kombination beschichtet sein. Vorzugsweise enthält die Beschichtung einen Festschmierstoff.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die gesamte Oberfläche der Pleuelstange oder sind zumindest auch die Anlaufflächen vergütet und bzw. oder mit einem der vorstehenden Materialien einzeln oder in Kombination beschichtet.

Ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Pleuelstange ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Innenfläche zumindest einer der beiden Lageraugen in an sich bekannter Weise durch Chemical Vapour Deposition (CVD), Physical Vapour Deposition (PVDJ, Plasma EnhancedPhysical Vapour Deposition (PE-PVD), Sputtern, Flammspritzen, Plasma Transferred-Arc erfolgt.

Eine neuerungsgemässe Pleuelstange weist somit gegenüber bekannten Pleuelstangen, welche mit Gleit- oder Wälzlagern ausgebildet sind, eine verringerte Masse auf. Da hierdurch diejenige Masse, welche eine oszillierende Bewegung ausführt, verringert ist, wird die mögliche Drehzahl vergrössert bzw. wird die Leistung des Motors erhöht. Hiedurch wird auch der mechanische Wirkungsgrad des Motors verbessert. Zudem sind die Durchmesser der Lageraugen geringer, wodurch konstruktive Vorteile erzielt werden.

Eine neuerungsgemässe Pleuelstange ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt : Fig. 1 eine Pleuelstange, in Draufsicht, Eine neuerungsgemässe Pleuelstange 1 ist 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.

Dabei kann die äusserste Schichte als Laufschichte ausgebildet sein, an welche eine Zwischenschichte und eine Gleitschichte anschliessen, welche auf das Grundmaterial der Pleuelstange aufgebracht 1 sind. Durch diese Schichten werden die erforderlichen Lagereigenschaften, wie eine gute Lastentragfähigkeit und gute Gleiteigenschaften erzielt.

Die Pleuelstange l kann aus einer Titan-Legierung, einer Stahl-Legierung, einer Aluminium-Legierung oder Metal-Matrix-Composites 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.
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Deposition (PE-PVD), Sputtern, Flammspritzen, Plasma-Transferred-Arc od. dgl. erfolgen, wobei die Werkstoffe direkt auf die Lagerflächen aufgebracht werden. Die Oberflächenvergütung kann durch Oxidieren, Nitrieren, 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 Aluminium-Legierung, einer Aluminium-Zinn-Legierung, einer Kupfer-Blei-Zinn-Legierung, einer Kupfer-Zink-Legierung, einer KupferZinn-Zink-Legierung, einer Kupfer-Zinn-Legierung, einer Blei-Zinn-Legierung, einer Zinn-Legierung, einem Metallkohlenwasserstoff, einem Diamond-Like-Carbon.

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

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

Claims

Ansprüche 1. Pleuelstange, welche an ihren beiden Enden mit Augen versehen ist, in welchen Lager für die Kurbelwelle bzw. zur Anlenkung des Kolbenbolzens angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der beiden Lager ausschliesslich durch eine Vergütung und bzw. oder eine Beschichtung der Innenfläche des Lagerauges gebildet ist.
2. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Lager durch Vergütung und bzw. oder Beschichtung der Innenfläche des Lagerauges gebildet sind.
3. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekenn- EMI5.1
4. Pleuelstange nach einem der Ansprüche l und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche zumindest einer der beiden Lageraugen (2, 3) mit einer Aluminium-Legierung, einer Aluminium-Zinn-Legierung, einer Kupfer-Blei-Zinn-Legierung, einer Kupfer-Zink-Legierung, einer KupferZinn-Zink-Legierung, einer Kupfer-Zinn-Legierung, einer Blei-Zinn-Legierung, einer Zinn-Legierung einem Metall-Kohlenwasserstoff, einem Diamond-Like-Carbon einzeln oder in Kombination beschichtet ist.
5. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung einen Festschmierstoff enthält.
6. Pleuelstange nach einem der Ansprüche l bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Oberfläche der Pleuelstange vergütet oder beschichtet ist bzw. zumindest auch die Anlaufflächen vergütet oder beschichtet sind. <Desc/Clms Page number 6>
7. Verfahren zur Herstellung einer Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Innenfläche zumindest einer der beiden Lageraugen in an sich bekannter Weise durch Chemical Vapour Deposition (CVD), Physical Vapour Deposition (PVD) Plasma Enhanced-Physical Vapour Deposition (PE-PVD), Sputtern, Flammspritzen oder Plasma-Transferred-Arc erfolgt.