DE3248373C2

DE3248373C2 - Pleuelstange

Info

Publication number: DE3248373C2
Application number: DE19823248373
Authority: DE
Inventors: Keisuke Ban; Yasuo Fujimi Saitama Ohashi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1982-12-28
Filing date: 1982-12-28
Publication date: 1985-03-21
Also published as: DE3248373A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Pleuelstangen für Brennkraftmaschinen, das Schritte zum Bilden eines Faserbündels von unidirektionalen anorganischen Fasern, zum Anordnen des Faserbündels in einem formgebenden Behälter und zum Erhitzen des Faserbündels zum Zwecke des teilweise Verschweißens der Fasern miteinander enthält. Das auf diese Weise teilweise verschweißte Faserbündel wird derart in einer Form positioniert, daß ein zusätzlicher Abstand zur Erzielung einer vorbestimmten Nachbearbeitungs-Zugabestärke zwischen dem Faserbündel und der Hohlraumwand entsteht. Eine geschmolzene Leichtmetallegierung wird unter einem hohen Druck, nämlich bei 500-2000 kg/cm3, in die Form eingefüllt, wobei eine ringförmige Matrixschicht um das Faserbündel herum ausgebildet wird. Ein stangenförmiger Abschnitt der so erhaltenen Pleuelstange wird nachbearbeitet, um Mängel, die durch den Gießvorgang entstehen können, nämlich beispielsweise die Möglichkeit eines Ermüdungsrisses, einen Lunker oder eingemischte oxidierte Substanzen zu beseitigen. Die fertig bearbeitete Pleuelstange hat einen kreisrunden oder einen elliptischen Querschnitt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pleuelstange nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine nach der DE-OS 30 30 871 bekannte Pleuelstange weist einen stangenförmigen Abschnitt aus Leichtmetalldruckguß auf, in den ein im Querschnitt etwa rechteckiges Aluminiumrohr eingelegt ist. An die Schmalseiten des Aluminiumrshrs sind je ein Faserbündel aus einheitlich gerichteten Fasern aus rostfreiem Stahl angelegt, die teilweise von skrm Druckguß umfaßt sind. Nach der US-PS 43 18 438 ist eine Pleuelstange bekannt, deren stangenförmiger Abschnitt V-förmig ist und mit je zwei Einlagen aus Fasern, die aus nicht rostendem Stahl bestehen, nächst seinen Außenflächen verschen ist

Nach der DE-AS 12 87 868 ist eine Pleuelstange bekannt, die einen V-förmigen, stangenförmigen Abschnitt aus Zink- oder Aluminium-Druckguß mit einer eingebetteten Stahlstange aufweist. Nach der FR-PS 14 52 534 ist eine Pleuelstange bekannt, deren stangenförmiger Abschnitt im Querschnitt kreisförmig ist.

Nach dem Buch »Kolben, Pleuel und Kurbelwelle bei schncllaufcnden Verbrennungsmotoren« von Bensinger und Meier, Springer Verlag, 1961, Seite 52, ist eine Pleuelstange bekannt, deren stangcnförinigcr Abschnitt im Querschnitt elliptisch ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pleuelslange nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs derart auszubilden, daß sie eine tohe Dauerfestigkeil und große Sicherheit gegen Ermüdungsbruch aufweist. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Patentanspruchs angegeben.

Durch die Wühl der QucrschniUiform (kreisförmig, elliptisch) werden im Vergleich zu anderen Querschnittsformen (z. B. H-förmig) Spann-jngskonzcntrationen vermindert. Die wenigstens teilweise Verschweißung der Fasern untereinander trägt dazu bc.._ die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von sich von innen heraus in der Matrix aus Leichtmetall-Druckguß bildenden Ermüdungsrissen herabzusetzen.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben:

F i g. 1 zeigt eine Pleuelstange in Ansicht, perspektivisch; Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Pleuelstange nach Fig. I längs der Linie U-Il in Fig. 1.

Die Pleuelstange nach dem Ausführungsbeispiel hat einen ersten ringförmigen Endabschni·.; 5, der einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser aufweist, und einen zweiten ringförmigen Endabschniit B. der einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweist. Beide Endabschnittc S. B sind durch einen stangenförmigen Abschnitt R miteinander verbunden, der ein in einer Matrix M aus Leichtmetalldruckguß m eingebettetes und von dieser umschlossenes Bündel Faus sich in seiner l^ngsrichtung erstreckenden anorganischen Vcrstärkungs-45 fasern /"aufweist. Die Matrix M weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Das Bündel Fverläufl im Zentrum ψ dieses Querschnitts. Seine Fasern /sind, wie aus der folgenden Beschreibung eines Herstellungsverfahrens

Jf hervorgeht, wenigstens teilweise miteinander verschweißt. Q Die Herstellung der Pleuelstange kann wie folgt geschehen: Ein Bündel Fmit emem Durchmesser von 11 mm,

[6 einer Länge von 128 mm und einem Füllungsgewicht von 2,b2 g/cm' aus 65 000 rostfreien Slahlfascrn /(SUS 33

jfj so entsprechend den Japanischen Industrienormen [JIS]), die jeweils einen Außendurchmcsscr von 25 Mikron t! haben, werden in ein hitzebeständiges Rohr eingeführt, das beispielsweise aus Quarzglas besteht und einen

i.j kreisförmigen Querschnitt aufweist. Dort wird das Bündel F auf 700"C 10 min lang erhitzt. Auf diese Weise

■ß werden die rostfreien Stahlfasern /teilweise, nämlich an ihren Berührungsstellen, miteinander verschweißt.

Es wird eine Form zum Ausbilden der Pleuelstange verwendet, die je einen dicßkern für die beiden ringförmih 55 gen F.ndabschnitte und konkave Abschnitte zwischen den Gicßkcrncn als Brücke zur Aufnahme des Bündels F U aufweist.

'■■ In diese Form wird eine Aluminiumlegierung (AC4D) entsprechend den Japanischen Industricnormcn (|IS)

i.,_; unter Druck gegossen und der so hergestellte Pleuelstangen-Rohling aus der Form entnommen.

'!;■■ Danach wird der stangenförmigc Abschnitt des Pleuelstangen-Rohlings zu dem stangenförmigen Abschnitt R

f; 60 mit kreisförmigem Querschnitt nachbcarbcitci.

Die folgende Tabelle I zeigt die Merkmale des stangenförmigen Abschnitts vor und nach der Nachbearbeitung:

Tabelle I

slangenförmigcr Abschnitt stangenformiger Abschnitt

vor der Nachbcarbcilung nach der Nachbearbeitung

Durchmesser 20,5 mm (a in Fig. 2) 16,5 mm (bin Fig. 2)

Querschnitlsfläche 329,9 mm² 213,7 mm² io

Volumenanlcil des Bündels F 14,9%

Zwischenraum zwischen 4,75 mm (c in F i g. 2)

der Wand des Formhohlraumes

und dem Bündel F vor dem Gießen

abzutragende Stärke 2 mm (d in F i g. 2) 15

Die durchschnittliche Dauerfesiigkeit bei Raumtemperatur und die Standardabweichung der Dauerfestigkeit bei Raumtemperatur der Pleuelstange sind in der folgenden Tabelle II gezeigt:

Tabelle Il 20

Durchschnittswert der Dauerfestigkeit 15,1 kg/mm²

Standardabweichung der Dauerfestigkek 1,1 kg/mm-

Die Durchsehnilts-Dauerfestigkeit ist verhältnismäßig hoch und 'ieren Standardabweichung gering. 25

Die Nachbearbeitungs-Zugabestärke um den stangenförmigen Abschnitt R herum hat den Vorteil, daß das

geschmolzene Metall gleichförmig in den Zwischenraum der Wand des Formhohlraums und dem Bündel F fließen kann. Dadurch werden Kalieinschlüsse verhindert und das geschmolzene Metall gleichförmig in das

Bündel β eingeführt.
Mängel beim Gießen und Anfänge von Ermüdungsrissen können durch Nachbearbeiten des Pleuelstangen- 30

Rohlings eliminiert oder zumindest stark verringert werden. Auf diese Weise wird die Dauerfestigkeit erhöht

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Pleuelstange, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einem ersten ringförmigen Endabschniit (S), der einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser aufweist, mit einem zweiten ringförmigen Endabschnili (B).

der einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweist, und mil einem die beiden Endabschnittc (S. B) miteinander verbindenden, stangenförmigen Abschnitt (R), bei der der stangenförmigc Abschnitt (R) ein in einer Matrix (M) aus Leichtmetall-Druckguß (m) eingebettetes und von dieser umschlossenes Bündel (F) aus sich in seiner Längsrichtung erstreckenden anorganischen Verstärkungsfasern (Q aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (M) einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt aufweist, daß das

to Bündel (F) im Zentrum dieses Querschnitts verläuft und daß seine Fasern (Q wenigstens teilweise miteinander

verschweißt sind.