DE102004025932A1

DE102004025932A1 - Geteilter Pleuel und Verfahren zum Verschrauben desselben

Info

Publication number: DE102004025932A1
Application number: DE102004025932A
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr.-Ing. Betsch; Michael Dipl.-Ing. Dettenmaier; Dirk Dipl.-Ing. Heinrich
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2005-11-10

Abstract

Bei einem Pleuel, welcher am großen Pleuelauge geteilt ausgeführt ist, wird ein Pleueldeckel mittels einer Verschraubung mit der Pleuelstange verbunden. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind am montierten Pleuel die zur Verschraubung genutzten Schraubenmittel an wenigstens einer Stelle mit einem Teil des Pleuels verschweißt. DOLLAR A So kann eine sichere Verschraubung erzielt werden, deren Schraubenmittel sich nicht lösen können.

Description

Die Erfindung betrifft einen Pleuel nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verschrauben eines Pleuels nach der in Oberbegriff von Anspruch 6 angegeben Art.

Im Bereich des großen Pleuelauges geteilte Pleuels sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Bei der Montage an der Kurbelwelle werden Pleueldeckel der geteilten Pleuels typischerweise über Verschraubungen mit der restlichen Pleuelstange verbunden. Beispielhaft soll hierzu die DE 41 43 320 C2 genannt werden. Die als hochfeste Verschraubungen ausgeführten Schraubverbindungen sind jedoch sehr hohen und dynamischen Belastungen ausgesetzt. Die Verschraubungen sind dabei trotz rechnerischer Sicherheit gegen Lösen meist nicht wirklich sicher. Dadurch kann es zu einem Lösen der Verschraubung kommen, welche schlimmstenfalls eine Teilung des Pleuels mit entsprechender Beschädigung des Verbrennungsmotors nach sich zieht.

Aufgrund der hochdynamischen Belastungen der Verschraubungen kommen konventionelle Verlier- und Losdrehsicherungen hier nicht in Frage. Auch ein Verkleben von Schraube und Gewinde bzw. die Verwendung von mit Sicherungskleber beschichteten Schrauben konnte, so zeigt die Erfahrung, das sich Lösen von Schrauben beim Verbinden von Pleueldeckel und Pleuelstange nicht gänzlich verhindern.

Die KR 2003031680 A zeigt eine Schraube für geteilte Pleuels mit einem asymmetrischen Schraubenkopf. Dieser sorgt, allerdings nur bei richtiger Endlage nach dem Verschrauben, für eine asymmetrische Kraftverteilung in der Schraube, wodurch die Gefahr eines Öffnens bzw. voneinander Abhebens von Pleueldeckel und Pleuelstange und damit letztendlich auch die Gefahr eines Lösens der Verschraubung verringert werden soll.

Die Anordnung ist hinsichtlich der Endlage der Schraube bei der Montage sehr fehleranfällig und kann sich bei dynamischer Belastung dennoch lösen.

Aus der DE 33 41 364 A1 ist bei der Verschraubung eines Pleueldeckels des weiteren ein konisches Gewinde bekannt, welches einer Lockerung des Gewindebolzens entgegenwirken soll. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass mittels des konischen Gewindes eine vorgebebene Anpresskraft zwischen den Lagerflächen über ein vorgegebenes Anzugsdrehmoment nur schwer zu realisieren ist. Ferner kann es zu einer plastischen Verformung des Gewindes kommen, so dass dieses nach einer evtl. Demontage nicht mehr verwendbar ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen geteilten Pleuel bereitzustellen, welcher einen unter allen üblichen Betriebsumständen sicheren Halt seiner Verschraubungen gewährleistet. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Verschrauben eines geteilten Pleuels zu schaffen, welches eine unter allen üblichen Betriebsumständen sicher haltende Verschraubung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 6 genannten Merkmale gelöst.

Die Schraubenmittel des Pleuels werden durch den Einsatz einer einfach zu realisierenden Verschweißung nach ihrer Montage gesichert. Die Verschweißung hält die Schraubenmittel verdrehsicher und ortgenau gegenüber dem mit ihnen verschweißten Teil des Pleuels fest. Ein Lösen der Schraubenmittel kann so einfach und sehr sicher unterbunden werden.

Gemäß einer sehr günstigen Weiterbildung der Erfindung werden die Verschweißungen als Punktverschweißungen bzw. Schweißpunkte ausgeführt. Damit kann eine Sicherung der Schraubenmittel erreicht werden, ohne dass es zu einem hohen Wärmeeintrag in den Pleuel kommt. Die Gefahr von Gefügeveränderungen und/oder thermischen Verspannungen in dem Pleuel aufgrund des Schweißens können so vermieden werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen sowie aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert wird.
Dabei zeigt:
1 einen Teil eines Pleuels, mit geteiltem Pleuelauge.
In 1 ist ein Teil eines Pleuels 1 zu erkennen. Dieser Teil umfasst das sogenannte große Pleuelauge 2, welches bei der Verwendung des Pleuels 1 in einer Brennkraftmaschine eine Kurbelwelle (nicht dargestellt) aufnimmt. Im Bereich dieses Pleuelauges 2 ist das Pleuel 1 in zwei Lagerschalen, eine in der eigentlichen Pleuelstange 3 und eine im sogenannten Pleueldeckel 4, aufgeteilt. Um den Pleuel 1 an der Kurbel welle zu montieren wird der Pleueldeckel 4 durch geeignete Schraubenmittel 5 mit der Pleuelstange 3 verbunden und das Pleuelauge 2 so um die Kurbelwelle geschlossen.
Die in 1 dargestellten Schraubenmittel 5 werden nach der Montage, also nachdem das Pleuelauge 2 um die Kurbelwelle geschlossen worden ist, mit einem Teil des Pleuels 1 verschweißt. In 1 ist eine solche Verschweißung als Punktschweißung bzw. Schweißpunkt 6 dargestellt. Die Verschweißung an sich sorgt dafür, dass die Schraubenmittel 5 ortgenau und verdrehsicher gehalten werden. Ein Lösen der dynamisch hochbelasteten Schraubenmittel 5 kann so sicher verhindert werden.
Die Schraubenmittel 5 können dabei sowohl Schrauben, als auch Gewindebolzen mit Schraubenmuttern umfassen. In dem in der 1 dargestellten Beispiel sind dabei einstückige Schrauben 5 gezeigt, welche in ein in der Pleuelstange 2 angeordnetes Gewinde 5' eingeschraubt werden. Es sind im Rahmen der Erfindung jedoch auch andere Arten von Verschraubungen denkbar. Besonders günstig sind jedoch die in 1 gezeigten Schrauben 5. Diese können nämlich aufgrund ihrer Einstückigkeit mit Schweißpunkten 6 in einem einzigen Bereich gesichert werden. Besonders gut geeignet ist, wegen seiner ohnehin zur Montage der Schrauben 5 gegebenen guten Zugänglichkeit, der Bereich eines Kopfes 7 der Schrauben 5. Wie in 1 exemplarisch angedeutet, reicht dann bereits ein Schweißpunkt 6 je Schraube 5 bzw. Schraubenkopf 7 aus, um die Verschraubung nachhaltig zu sichern.
Der Pleueldeckel 4 kann dabei im Bereich der Schraubenköpfe 7 mit geeigneten Verstärkungsrippen, Flächen oder dergleichen versehen werden, welche sich zum Setzen des Schweißpunktes besonders gut eignen. Im Falle einer erforderlichen Demontage, kann der gut zugängliche flächig kleine Schweißpunkt 6 dann auch durch Schleifen, Meißeln oder dergleichen bei Bedarf geöffnet und nach der Neumontage wieder gesetzt werden.
Das Setzen des Schweißpunktes 6 erfolgt in bevorzugter Weise mittel eines Laser- oder Elektronenstrahls 8, welche in 1 beispielhaft angedeutet sind. Die zum Schweißen verwendeten Strahlen 8 stammen dabei aus einer oder ggf. auch mehreren geeigneten Quellen 9. Die punktuell sehr kleinen aber sehr heißen Querschnitte der Strahlen 9 erlauben Schweißpunkte 6 zur Sicherung der Schrauben 5, ohne dass es zu einem hohen Wärmeeintrag in den Pleuel 1 kommt. Die Gefahr von Gefügeveränderungen und/oder thermischen Verspannungen in dem Pleuel 1 aufgrund des Schweißens, welche ggf. zu veränderten Festigkeitswerten und/oder Materialschädigungen des Pleuels 1 führen würden, können so vermieden werden.
In der bevorzugten Ausführung, des Verfahrens zum Sichern der Verschraubungen, wie es in 1 angedeutet ist, werden die Quellen 9 für die zum Setzen der Schweißpunkte 6 verwendeten Stahlen 8 sowie die Strahlen selbst durch einen Schweißroboter (nicht dargestellt) bewegt und gesteuert. Des weiteren ist eine Kamera 10 angedeutet, welche mit den Quellen 9 und damit letztendlich mit dem Schweißroboter in der Art kommuniziert, dass diese einer Steuerung des Schweißroboters ein Bild des Pleuels 1 bzw. des Pleueldeckes 4 mit den Schrauben 5 liefert, so dass die Steuerung mittels des Schweißroboters die Schweißpunkte 6 an die geeigneten vorgegebenen Stellen setzen kann. Damit kann die Sicherung der Verschraubungen sehr schnell, effizient und zumindest weitgehend vollautomatisch erfolgen.

Claims

Pleuel, welcher am großen Pleuelauge geteilt ausgeführt ist, wobei ein Pleueldeckel mittel einer Verschraubung mit der Pleuelstange verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass am montierten Pleuel (1) die zur Verschraubung genutzten Schraubenmittel (5) wenigstens eine Stelle aufweisen, an welcher sie mit einem Teil des Pleuels (1) verschweißt sind.
Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschweißung als wenigstens ein Schweißpunkt (6) ausgebildet ist.
Pleuel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kopf (7) der jeweiligen Schrauben (5) über die wenigstens eine Schweißverbindung (6) mit dem einem Teil des Pleuels (1) verschweißt ist.
Pleuel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung (6) zwischen dem jeweiligen Schraubenmittel (5) und dem Pleueldeckel (4) angeordnet ist, wobei die jeweiligen Schraubenmittel (5) in ein in der Pleuelstange (3) befindliches Gewinde (5') eingreifen.
Pleuel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenmittel (5) jeweils als einstückige Schraube (5) ausgebildet sind.
Verfahren zum Verschraubung eines Pleueldeckels mit einer Pleuelstange eines Pleuels, welches am großen Pleuelauge geteilt ausgeführt ist, wobei Pleueldeckel und Pleuelstange bei der Endmontage mittels Schraubenmitteln verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenmittel (5) nach dem Anziehen in zumindest einem Bereich mit einem Teil des Pleuels (5) verschweißt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenmittel (5) in ein in der Pleuelstange (3) befindliches Gewinde (5') eingeschraubt werden, wobei eine Verschweißung (6) zwischen einem Kopf (7) der jeweiligen Schraubenmittel (5) und dem Pleueldeckel (4) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschweißung in Form einer oder mehrerer Schweißpunkte (6) je Schraubenmittel (5) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißpunkte (6) mittels eines Lasers (8) erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißpunkte (6) mittels eines Elektronenstrahls (8) erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschweißung (6) mittels eines kameragestützten (Kamera 10) Schweißroboters erfolgt.