DE3844746A1

DE3844746A1 - Pleuelstange

Info

Publication number: DE3844746A1
Application number: DE3844746A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Swars
Original assignee: Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Current assignee: Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Priority date: 1988-11-03
Filing date: 1988-11-03
Publication date: 1991-02-14

Description

Die Erfindung betrifft ein als Verbundhohlkörper ausgebil dete aus mehreren Einzelheiten bestehende Pleuelstange, bei der in einer äußeren Materialschicht durch in radialer Richtung druckaufnehmende innere Stützmittel im wesentli chen über die gesamte axiale Länge eine jeweils über dem Umfang gleichmäßige Zugvorspannung vorherrscht, und bei der mehrere an der äußeren Schicht über Teilumfänge anlie gende Ring- oder Hülsenkörper in Verbindung mit dazwi schenliegenden Formkörpern die Stützmittel bilden.

Verbundhohlkörper sind beispielsweise aus der EP 02 12 130 bekannt, bei der ein Armierungszylinder auf ein Rohrstück so aufgebracht wird, daß im Rohrstück eine Druckvorspan nung und im Amierungszylinder eine Zugvorspannung bestehen bleibt. Der Amierungszylinder besteht hierbei vorzugsweise aus einem Faserverbundwerkstoff und das Ineinanderschieben der beiden Teile wird durch elastische Verformung im Sinne eines Aufweitens des Amierungskörpers und eines radialen Zusammendrückens des Rohrkörpers ermöglicht, wobei beim Ausgleich die kraftschlüssige Verbindung zustandekommt.

Der vorliegenden Erindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pleuelstange in Form eines Verbundhohlkörpers bereitzu stellen, die sich bei leichter Bauweise durch hohe Festig keit auszeichnet und dabei leicht herstellbar ist.

Die Lösung dafür besteht darin daß die Ring- oder Hülsen körper aus plastisch in situ aufgeweitetem Material gerin gerer Streckgrenze als die äußere Schicht besteht.

Hierbei ist vorgesehen, daß an der äußeren Schicht mehrere über Teilumfänge anliegende plastisch aufgeweitete Ring- oder Hülsenkörper aus einem Material mit geringerer Streckgrenze, insbesondere in Verbindung mit dazwischen liegenden Formkörpern, die Stützmittel bilden. Die hiermit zu erzeugenden Körper sind für Anwendungsfälle geeignet, bei denen der Querschnitt des Hohlkörpers nicht rund ist, wobei das bevorzugte Beispiel in Pleuelstangen zu sehen ist. Es werden hierbei mehrere runde Hülsen in einen die äußere Kontur vorgebenden Körper eingesetzt, die dann mit an sich bekannten Mitteln plastisch aufgeweitet werden. Die zwischen der äußeren Schicht und den inneren Hülsen liegenden Zwischenräume sind durch mehrere Formkörper zu ergänzen; die jeweils äußersten entgegengesetzten Hülsen können unmittelbar als Pleuelaugen Verwendung finden.

Damit ergibt sich beim Aufweiten eine relativ geringe Kraft zur Verformung der Stützmittel und nach dem Aufwei ten eine sehr große Stützwirkung. Es entsteht in der die äußere Kontur vorgebenden Schicht eine gleichmäßige Zug vorspannung, während die inneren Hülsen unter Druckvor spannung stehen. Das vorgespannte Material des Hohlkörpers ergibt bei leichter Bauweise hohe Formstabilität.

Nach einer bevorzugten Ausführung, sind zwischen der äuße ren Schicht und den innenliegenden Hülsen sich gegeneinan der durch Selbsthemmung abstützende Klemmkörper vorge sehen, welche Gleitfugen untereinander mit einem Winkel zur Richtung der Rückfederungskraft, der eine Selbsthem mung bewirkt, aufweisen, wobei das plastisch umgeformte Material der Hülsen erfindungsgemäß eine geringere Streck grenze aufweist, als das der äußeren Schicht. Durch pla stisches Aufweiten werden hierbei die nach außen gegenein ander gleitend verschiebbaren, sich nach innen durch Selbsthemmung und damit Verhinderung des Rückgleitens abstützenden Klemmkörper in ihrer Lage so verändert, daß sie an der Aufrechterhaltung der Vorspannung in der äuße ren Schicht durch ihre große Druckfestigkeit entscheidend teilhaben. Die inneren plastisch verformten Hülsen fixie ren die Klemmkörper sicher in der aufgeweiteten Position.

Als bevorzugte Werkstoffe für die äußere Schicht kommen Materialien mit hoher Zugfestigkeit und hoher Streckgrenze infrage, beispielsweise Vergütungsstähle, Federstähle, Titan oder Faserverbundwerkstoffe. Als Werkstoffe für Hülsen, die plastisch verformbar sein müssen, sind ent sprechend ausgewählte Baustähle, Kohlenstoffstähle oder Nichteisenmetalle vorzuschlagen. Die äußere Schicht und die inneren Hülsen können jeweils ihrerseits aus mehreren Lagen mit nach außen zunehmender Festigkeit bestehen. Die Klemmkörper der Zwischenschicht sind vorzugsweise aus Keramik oder einem drucksteifen hartem Werkstoff vorzu sehen, wobei auch spröde Werkstoffe möglich sind. Durch die bleibende Vorspannung zwischen äußerer und innerer Schicht wird ein Haftschluß auch zwischen den einzelnen Lagen erzeugt.

Das plastische Aufweiten der jeweils inneren Hülsen ist durch innere Druckaufgabe, die quasistatisch oder pulsie rend oder in explosionsartiger Entfaltung erfolgen kann, bevorzugt gegen die Abstützung einer äußeren Form, das heißt eines Gesenkes vorzunehmen. In dieser Form ist dabei ein Aufweitspiel vorzusehen, wobei vor Erreichen der Ela stizitätsgrenze die Außenschicht sich an der sehr stabilen Wandung anlegen soll, so daß der Aufweitdruck nicht eng begrenzt werden muß.

In die inneren Hülsen können zusätzliche Stützmittel in Form von Querböden oder dergleichen eingepreßt oder einge formt sein, die für eine erhöhte radiale Steifigkeit sor gen.

Die jeweils in der inneren und äußeren Schicht aufrechter haltene Vorspannung kann auch durch andere Fügeverfahren, insbesondere thermisches Fügen (Schrumpfen, Wachsen) oder durch reine axiale Preßverbindung erzeugt werden, wobei das Verhältnis der Streckgrenzen der Materialien von inne rer und äußerer Schicht in der Bedeutung zurücktritt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung beschrieben. Sie zeigt einen erfindungsgemäßen Verbundhohlkörper in Form einer Pleuelstange.

In der Figur ist ein Hohlkörper mit einer aus zwei Kreis bögen und zwei tangentialen Verbindungen bestehenden äuße ren Schicht 21 und mehreren darin eingesetzten runden, beziehungsweise ovalen Hülsen 22, 23, 24 gezeigt, die zur Erzeugung einer elastischen Druckvorspannung in der äuße ren Schicht 21 einer inneren Aufweitung und plastischen Verformung unterworfen worden sind. Jeweils zwischen zwei der Hülsen sind Formkörper 25, 26, 27; 28, 29, 30 hoher Drucksteifigkeit (Keramik) eingesetzt, die der Drucküber tragung von den nicht unmittelbar anliegenden Bereichen der Hülsenkörper auf die äußere Schicht 21 dienen und die sich beim plastischen Umformen der Hülse 22, 23, 24 gegen einander verschieben, während sie sich beim Rückfedern des rein elastisch aufgeweiteten Hülsenkörpers 21 gegeneinan der verkeilen und damit an der Druckvorspannung teilhaben.

Bezugszeichenliste

21 Außenhülse
22 Innenhülse
23 Innenhülse
24 Innenhülse
25 Klemmkörper
26 Klemmkörper
27 Klemmkörper
28 Klemmkörper
29 Klemmkörper
30 Klemmkörper

Claims

1. Als Verbundhohlkörper ausgebildete aus mehreren Ein zelheiten bestehende Pleuelstange, bei der in einer äußeren Materialschicht durch in radialer Richtung druckaufnehmende innere Stützmittel im wesentlichen über die gesamte axiale Länge eine jeweils über dem Umfang gleichmäßige Zugvorspannung vorherrscht, und bei der mehrere an der äußeren Schicht (21) über Teil umfänge anliegende Ring- oder Hülsenkörper (22, 23, 24) in Verbindung mit dazwischenliegenden Formkörpern (25, 26, 27, 28) die Stützmittel bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ring- oder Hülsenkörper (22, 23, 24) aus pla stisch in situ aufgeweitetem Material geringerer Streckgrenze als die äußere Schicht (1, 11, 21, 35) besteht.

2. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere teilweise mit Abstand zur äußeren Schicht liegende, sich gegeneinander unter Reibschluß abstüt zende Klemmkörper (25, 26, 27, 28) die Stützmittel bilden.