DE3249581C2 - Gegossenes Motorpleuel - Google Patents

Abstract

Aus einem Chrom, Nickel und Molybdän enthaltenden Stahlwerkstoff gegossenes Motorpleuel für einen schnellaufenden Verbrennungsmotor mit Pleuelauge, Pleuelkopf und einschenkligem Pleuelschaft, wobei der Pleuelschaft einen I-Profilquerschnitt, I-Steg und I-Flansche aufweist. Es wird ein Stahlwerkstoff der Richtanalyse Mn 0,7-1,0 Gew.-%, Cr 0,7-2,2 Gew.-%, Mo 0,3-0,6 Gew.-%, Ni 0,5-2,2 Gew.-%, max. 0,45 Gew.-% Kohlenstoff, Rest Eisen und übliche Beimengungen, verwendet. Der I-Steg ist mit zumindest einer gewichtssparenden Ausnehmung versehen, die zumindest 10% der gesamten Seitenansichtsfläche ausmacht.

Description

Mn 0.7-1,0Gew.-%,

Cr 0,7-2,2 G ew.-%,

Mo 0,3-0,6 Gew.-%,

Ni 0,5-2,2 Gew.-%,

max. 0,45 Gew.-% Kohlenstoff,

Rest Eisen und übliche Beimengungen, der I-Steg mit zumindest einer gewichtssparenden Ausnehmung versehen ist, die zumindest 10% der gesamten Seitenansichtsfläche ausmacht. Werkstoffe der angegebenen Richtanalyse sind an sich bekannt (Kröners Taschenbuch der Maschinentechnik, Erster Band, Teil III, S. 656—659), im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung erlaubt es dieser Werkstoff jedoch überraschenderweise, den Pleuelschaft wie beschrieben mit zumindest einer gewichtssparenden Ausnehmung zu versehen, ohne daß eine störende Beeinträchtigung der Dauerfestigkeit eintritt.

Ein Motorpleuel für einen schnellaufenden Verbrennungsmotor mit gewichtssparender Ausnehmung im Pleuelschaft ist an sich bekannt (JP-PS 54 71 253), jedoch besieht dieses Motorpleuel nicht aus Stahl, sondern vielmehr aus einem Schichtwerkstoff auf Kunst-

W) harzbasis. der unter Verzicht auf eine I-profilförmigc Gestaltung des Querschnittes gleichsam um die Ausnehmung herumgewickelt ist. Das führt zu ganz anderen Gestaltungen und Beanspruchungen als sie bei einem gattungsgemäßen Motorpleuel vorliegen sowie zu Werkstofferfahrungen und Dauerfestigkeitserfahrungen, die auf ein gegossenes Motorpleuel aus Stahl nicht übertragbar sind.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind zu-

sammengefaßt in der beachtlichen Gewichtsersparnis eines erfindungsgemäßen Motorpleuels zu sehen, die ohne Beeinträchtigung der für vorgegebene Beanspruchungen erforderlichen Dauerfestigkeit erreicht wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglieh ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung:

Fig. 1 die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Motorpleuels,

F i g. 2 einen Schnitt in Richtung A —A durch den Gegenstand nach F i g. 1.
f Das in den Figuren dargestellte Motorpleuel ist für

• schnellaufende Krafifahrzeugmotoren des modernen

Automobilbaus bestimmt. Es ist aus Stahl gegossen. Es besitzt einen Pleuelschaft 1 mit im wesentlichen I-förmigen Schaftquerschnitt. Es besitzt fernerhin einen üblichen Kurbelwellenanschiußkopf 2 mit Pleueldeckel 2a und am anderen Ende eine Anschlußbohrpig 3 für den Kolben.

Im I-Steg 4 befinden sich im Ausführungsbeispiel zwei Auslochungen 5. Nichtsdestoweniger genügt das Motorpleuel auch unter Berücksichtigung der hohen Beanspruchungen in einem schnellaufenden Kraftfahrzeugmotor allen Anforderungen. Die Wanddicke ist überall gering, wenn auch ausreichend dick, um fertigungstechnische Probleme zu vermeiden, wenn ein solches Motorpleuel durch Gießen hergestellt wird. Die Auslochung 5 weist eine Fläche auf, die zumindest 10% der gesamten Seitenansichtsfläche des Motorpleuels ausmacht. Der Pleueldeckel ist mit Dehnungsschrauben ^:| 6 auf den Kurbelwellenanschiußkopf 1 aufgeschraubt. — Die Verhältnisse in den Figuren sind nicht maßstäblich.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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bO

Claims (2)

1. Patentanspruch:

   Aus einem Chrom, Nickel und Molybdän enthaltenden Stahlwerkstoff gegossenes Motorpleuel für einen schnellaufenden Verbrennungsmotor mit

   Pleuelauge.
   Pleuelkopf und
   einschenkligem Pleuelschaft.

   wobei der Pleuelschaft einen I-Profilquevschnitt mit I-Steg und I-Flanschen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Stahlwerkstoffes der Richtanalyse mit

   Mn 0,7-1.0Gew.-%.
   Cr 0,7-2.
2. 2 Gew.-%.

   Mo 0,3-0,6 Gew.-%,
   Ni 0,5-2,2 Gew.-°/o,

   max. 0,45 Gew.-% Kohlenstoff,

   Rest Eisen und übliche Beimengungen, der I-Steg mit zumindest einer gewichtssparenden Ausnehmung versehen ist, die zumindest 10% der gesamten Seitenansichtsfläche ausmacht.

   Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein aus einem Chrom, Nickel und Molybdän enthaltenden Stahlwerkstoff gegossenes Motorpleuel für einen schnellaufenden Verbrennungsmotor mit

   Pleuelauge,
   Pleuelkopf und
   einschenkligem Pteuelschaft,

   wobei der Pleuelschaft einen I-Profilquerschnitt mit I-Steg und !-Flanschen aufweist. Es versteht sich, daß der I-Steg orthogonal zur Achse von Pleuelauge und Pleuelkopf angeordnet ist. Pleuel für schnellaufende Verbrennungsmotoren müssen eine beachtliche Dauerfestigkeit aufweisen. Mit Rücksicht auf die aufzunehmenden Beanspruchungen und auf die Forderung, das Gewicht klein zu halten, wird der Schaft, wie beschrieben mit einem I-Profilquerschnitt versehen.

   Bei bekannten, als Gußstück gefertigten Pleueln ist der I-Steg eine geschlossene Fläche. Zur Erreichung der erforderlichen Dauerfestigkeit und zur Vermeidung von Dauerbrüchen wird der I-Steg bei diesem bekannten Ausführungsformen mit einer Auslochung nicht versehen. Zur Gewichtsersparnis erstrebt man geringe Wanddicken. Selbstverständlich wird ein Motorpleuel von Verbrennungsmotoren im übrigen nach den Regeln der Festigkeitslehre dimensioniert. Dabei kommt man mit den Hilfsmitteln der modernen technischen Mechanik, insbesondere mit der Methode der Finiten Elemente, zu Diinensionierungen, die sich häufig im Wege des Gießens nicht oder zumindest nicht mit einem für eine Massenproduktion vertretbaren Aufwand verwirklichen lassen. Andererseits gilt gerade für den Kraftfahrzeugbau die Forderung, zur Energieeinsparung und im Zusammenhang damit zur Gewichtseinsparung beizutragen. Bei langsamlaufenden Schiffsmaschinen war es in der Vergangenheit bekannt, den gegossenen Pleuelschaft mit gewichtssparenden Auslochungen zu versehen. Diese Konzeption zur Gewichtsersparnis wurde jedoch bei der Entwicklung von Pleueln für schnellaufende Verbrennungsmotoren nicht aufgegriffen oder fortgeführt Zur Gewichtsersparnis wurden vielmehr andere metallische Werkstoffe als Stahl eingesetzt, hauptsächlich Aluminiumlegierungen. Man fürchtete offenbar Spannungsspitzen im Bereich der Auslochungen und eine dadurch bedingte Beeinträchtigung der Dauerfestigkeit sowie unkontrollierbare Daucrbrüche im Ik-

   ίο reich von Oberflächenfehlern. Zwar ist vorgeschlagen worden (DD-PS 15 209) bei einem aus einem Stahlwerk-Stoff gegossenen Motorplcuel für einen sehnellaufenden Verbrennungsmotor den Plcuelschaft /weischenklig auszuführen, wobei die beiden Schenkel eine groUo Ausnehmung umschließen. Hier sind jedoch beide Schenkel, offenbar zum Spannungsabbau am Rand der Ausnehmung, mit I-Profilquerschnitt verschen. Das ist fertigungstechnisch aufwendig. Darüber hinaus heben die die Ausnehmung umgebenden !-Flansche die Ge-Wichtsersparnis teilweise wieder auf. Auch ist eine solche Ausführungsform schwingungslabil. In der Praxis ist sie nicht anerkannt worden. Grundsätzlich ist es ein gängiges Prinzip des Leichtbaus (CH-Z »technica«, 1972, S. 2191 bis 2196 sowie 2203 bis 2205) durch Auslochung Gewichtsersparnisse zu erzielen, die Entwicklung von schnellaufenden Motorpleueln für schnelkvifende Verbrennungsmotoren ist dadurch jedoch nicht beeinflußt worden.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Motorpleuel für vorgegebene Beanspruchungen ohne störende Beeinträchtigung der Dauerfestigkeit leichter auszuführen.

   Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß bei Verwendung eines Stahlwerkstoffes der Richlanalyse mit