DE102010004529A1 - Method for manufacturing connecting-rod eyes of connecting rod for lifting cylinder-combustion engine, involves directly applying stock material about pre-processing diameter, and directly applying sliding layer on stock material - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung eines Pleuelauges einer Pleuelstange mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und eine Pleuelstange für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 6.The invention relates to a method for producing a connecting rod of a connecting rod with the features according to claim 1 and a connecting rod for a reciprocating internal combustion engine having the features according to claim 6.
Bei Hubkolben-Brennkraftmaschinen werden zur Kraftübertragung zwischen Kolben und Kurbelwelle Pleuelstangen aus verschiedenen Werkstoffen eingesetzt, wie z. B. Schmiedestahl, Gusseisen, Sinterwerkstoffe, Titan oder ggf. hochfeste Aluminiumlegierungen. Die Lagerstellen werden üblicherweise als Gleitlager ausgebildet, bei Sonderanwendungen kommen auch Wälzlager, wie z. B. Nadellager zum Einsatz. Gleitlager, insbesondere am großen Pleuelauge (Lagerstelle für den Kurbelzapfen) sind in der Regel aus mehrschichtigen Verbundwerkstoffen, wie z. B. Mehrschichtlagerschalen hergestellt. Aufgrund von Umweltvorgaben werden zunehmend bleifreie Werkstoffe eingesetzt. Bekannt sind beispielsweise als Lagermetall Kupfer-Nickel-Legierungen in Kombination mit Gleitschichten aus Zinn-Kupfer oder Zinn-Nickel-Legierungen, die in der Regel galvanisch aufgebracht werden. Die besondere Funktion der Gleitschichten ist die Sicherstellung der sog. „Notlaufeigenschaften”, z. B. bei Mangelschmierung und auch für die funktionale Sicherstellung des Einlaufverhaltens. Bekannt sind auch Gleitschichten aus Aluminium-Zinn-Legierungen, die durch PVD(physical vapor deposition)-Technologien aufgebracht werden. Bekannt aus neueren Entwicklungen bei Lagerschalenverbundwerkstoffen ist ebenfalls eine Substitution der o. g. Gleitschichten durch sog. Gleitlacke, die die funktionalen Eigenschaften der o. g. Gleitschichten übernehmen.In reciprocating internal combustion engines connecting rods of different materials are used for power transmission between the piston and crankshaft, such. As forged steel, cast iron, sintered materials, titanium or possibly high-strength aluminum alloys. The bearings are usually designed as sliding bearings, in special applications come rolling bearings, such. B. Needle bearing used. Plain bearings, in particular at the large connecting rod eye (bearing point for the crank pin) are usually made of multilayer composite materials such. B. multilayer bearing shells produced. Due to environmental requirements, lead-free materials are increasingly being used. For example, copper-nickel alloys in combination with sliding layers of tin-copper or tin-nickel alloys, which as a rule are applied by electroplating, are known as bearing metals. The special function of the sliding layers is to ensure the so-called "emergency running properties", eg. B. lack of lubrication and also for the functional assurance of run-in behavior. Also known are sliding layers of aluminum-tin alloys, which are applied by PVD (physical vapor deposition) technologies. Known from recent developments in bearing shell composite materials is also a substitution of o. G. Sliding layers by so-called sliding coatings, which have the functional properties of o. Take over sliding layers.
So ist beispielsweise aus der PCT-Anmeldung
Eine derartige Gleitbeschichtung ist beispielsweise aus der internationalen Patentanmeldung
Folgende Nachteile weist jedoch der Einsatz von Lagerschalen aus Verbundwerkstoffen auf:
- – Die Fertigungstoleranzen der Lagerschalen haben einen direkten Einfluss auf das Lagerspiel.
- – Der Festsitz der Lagerschalen wird über die Verpressung des sog. Lagerschalenüberstandes sichergestellt, weshalb jedoch die Pleuelschrauben größer dimensioniert werden müssen als aufgrund der Betriebskräfte nötig. Dies wirkt sich nachteilig auf das Gewicht und den Bauraum aus. Zusätzlich entsteht durch die Verpressung eine Lagerspielvergrößerung. Um die Funktionssicherheit von den Pressverbänden sicherzustellen entstehen hohe Anforderungen an die Kontaktoberflächen in der Fertigung. Dies birgt die Gefahr eines Lagerrückenverschleißes sowie einer Kontaktkorrosion.
- – Im Bereich des „Stoßes” des Lagers stangenseitig zu Lager deckelseitig sind sog. Wanddickenrücknahmen erforderlich, um einen negativen Einfluss des „Kontaktkantenversatzes” auf den Schmierfilmaufbau zu umgehen. Hierdurch werden die Schmiermitteldurchsätze im Lager vergrößert, was eine größere Dimensionierung der Schmiermittelpumpe erforderlich macht und somit zu einem Kraftstoffmehrverbrauch führt.
- - The manufacturing tolerances of the bearing shells have a direct influence on the bearing clearance.
- - The tightness of the bearing shells is ensured by the compression of the so-called. Lagerschalenüberstandes, which is why, however, the connecting rod screws must be sized larger than necessary due to the operating forces. This has a disadvantageous effect on the weight and the installation space. In addition, the compression creates a bearing clearance enlargement. In order to ensure the functional reliability of the press associations, high demands are placed on the contact surfaces in production. This involves the risk of bearing wear and contact corrosion.
- - In the area of the "shock" of the bearing rod side to the bearing cover side so-called. Wall thickness reductions are required to avoid a negative influence of the "contact edge offset" on the film structure. As a result, the lubricant flow rates are increased in the bearing, which requires a larger dimensions of the lubricant pump and thus leads to a fuel consumption.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, o. g. Nachteile zu vermeiden.The object of the present invention is o. G. To avoid disadvantages.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Fertigung eines Pleuelauges einer Pleuelstange für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Patentanspruch 1 gelöst sowie durch eine Pleuelstange für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Patentanspruch 6.This object is achieved by a method for manufacturing a connecting rod of a connecting rod for a reciprocating internal combustion engine with the features of claim 1 and by a connecting rod for a reciprocating internal combustion engine with the features of the claim. 6
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims.
Durch das erfindungsgemäße direkte Aufbringen eines Lagermaterials auf einem zuvor fertiggestellten Vorbearbeitungsdurchmesser und anschließendes direktes Aufbringen einer Gleitschicht auf das Lagermaterial werden folgende Vorteile erzielt:
- – Die Vergrößerung der Lagerspieltoleranzen durch den Einsatz von Einzellagerschalen wird vermieden. Hiermit kann bei gleichem Maximalspiel des Gleitlagers das mittlere Lagerspiel angehoben werden, wodurch ein deutlicher Reibungsvorteil an der gesamten Brennkraftmaschine entsteht und damit kann eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs umgesetzt werden.
- – Die Lagerfunktion bezüglich der Notlaufeigenschaften und des Einlaufverhaltens ist durch das Aufbringen der Gleitschicht sichergestellt.
- – Durch eine geschickte Wahl des Gleitschichtmaterials können die Notlaufeigenschaften bei Beaufschlagung durch „Urschmutz” gegenüber bekannten Werkstoffen noch verbessert werden.
- - The enlargement of the bearing clearance tolerances by the use of single bearing shells is avoided. This can be raised at the same maximum game of the sliding bearing, the average bearing clearance, creating a significant friction advantage of the entire internal combustion engine and thus can be implemented a reduction in fuel consumption.
- - The bearing function with respect to the emergency running properties and the run-in behavior is ensured by the application of the sliding layer.
- - By a clever choice of the sliding layer material, the emergency running properties can be improved when exposed to "original dirt" compared to known materials.
Das Fertigbearbeiten des Pleuelauges bedeutet hierbei nicht nur das mechanische Fertigbearbeiten des Pleuelauges, wie z. B. durch Feinbohren, sondern umfasst auch eine z. B. im Umformverfahren hergestellte Bohrung. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine im Schmiedeverfahren hergestellte Bohrung oder eine im Sinterverfahren hergestellte Bohrung handeln, auf die dann, wie bei einer mechanisch fertig bearbeiteten Bohrung erfindungsgemäß das Lagermaterial direkt aufgebracht wird.The finishing of the connecting rod means here not only the mechanical finishing of the connecting rod, such. B. by fine boring, but also includes a z. B. produced in the forming process bore. This may be, for example, a bore produced by a forging process or a bore produced in the sintering process, to which the bearing material is then applied directly, as in the case of a mechanically finished bore.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur näher erläutert.In the following the invention with reference to an embodiment in a single figure is explained in more detail.
Weiter zeigt
1. Fertigbearbeitung zumindest des großen Pleuelauges
2. Direktes Aufbringen eines Lagermaterials
3. Direktes Aufbringen einer Gleitschicht
Das Fertigbearbeiten des Pleuelauges bedeutet hierbei, wie oben bereits dargestellt, nicht nur das mechanische Fertigbearbeiten des Pleuelauges, wie z. B. durch Feinbohren, sondern umfasst auch eine z. B. im Umformverfahren hergestellte Bohrung. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine im Schmiedeverfahren hergestellte Bohrung oder eine im Sinterverfahren hergestellte Bohrung handeln, auf die dann, wie bei einer mechanisch fertig bearbeiteten Bohrung erfindungsgemäß das Lagermaterial direkt aufgebracht wird.The finishing of the connecting rod means here, as already shown above, not only the mechanical finishing of the connecting rod, such. B. by fine boring, but also includes a z. B. produced in the forming process bore. This may be, for example, a bore produced by a forging process or a bore produced in the sintering process, to which the bearing material is then applied directly, as in the case of a mechanically finished bore.
In einer weiteren Detaillierung kann nach dem Aufbringen des Lagermaterials
Bevorzugt ist das Lagermaterial
Auch das kleine Pleuelauge
Somit liegt erfindungsgemäß eine Pleuelstange
Durch das erfindungsgemäße direkte Aufbringen eines Lagermaterials auf einem zuvor fertiggestellten Vorbearbeitungsdurchmesser und anschließendes direktes Aufbringen einer Gleitschicht auf das Lagermaterial werden folgende Vorteile erzielt:
- – Die Vergrößerung der Lagerspieltoleranzen durch den Einsatz von Einzellagerschalen wird vermieden. Hiermit kann bei gleichem Maximalspiel des Gleitlagers das mittlere Lagerspiel angehoben werden, wodurch ein deutlicher Reibungsvorteil an der gesamten Brennkraftmaschine entsteht und damit kann eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs umgesetzt werden.
- – Die Lagerfunktion bezüglich der Notlaufeigenschaften und des Einlaufverhaltens ist durch das Aufbringen der Gleitschicht sichergestellt.
- – Durch eine geschickte Wahl des Gleitschichtmaterials können die Notlaufeigenschaften bei Beaufschlagung durch „Urschmutz” gegenüber bekannten Werkstoffen noch verbessert werden.
- - The enlargement of the bearing clearance tolerances by the use of single bearing shells is avoided. This can be raised at the same maximum game of the sliding bearing, the average bearing clearance, creating a clear Friction advantage of the entire internal combustion engine is created and thus a reduction in fuel consumption can be implemented.
- - The bearing function with respect to the emergency running properties and the run-in behavior is ensured by the application of the sliding layer.
- - By a clever choice of the sliding layer material, the emergency running properties can be improved when exposed to "original dirt" compared to known materials.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 1'1, 1 '
- Pleuelaugeconnecting rod
- 22
- Pleuelstangeconnecting rod
- 33
- Lagermaterialbearing material
- 44
- GleitschichtOverlay
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 96/04485 [0003] WO 96/04485 [0003]
- WO 2006/092126 A1 [0004] WO 2006/092126 A1 [0004]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |