DE3928855A1 - Zug-druck-strebe aus faserverstaerktem kunststoff - Google Patents
Zug-druck-strebe aus faserverstaerktem kunststoffInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zug-Druck-Strebe aus faser
verstärktem Kunststoff sowie auf ein Verfahren zur Herstellung
der Zug-Druck-Strebe im Spritzverfahren, welche zwei beabstande
te, im wesentlichen kreisringförmige Augen aufweist, die über ei
nen Schaft miteinander verbunden sind und wobei eine durch die
Mittelpunkte der Augen gelegte Linie eine Symmetrieachse dar
stellt.
Eine Zug-Druck-Strebe der obengenannten Bauart ist beispielsweise
aus der DE-OS 23 60 410 bekannt. Sie zeichnet sich durch die Mög
lichkeit der einfachen Herstellung und ein niedriges Gewicht aus.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Zug-Druck-Streben der
obengenannten Bauart dahingehend zu optimieren, daß mit weniger
Einsatz von Material Gewicht und Kosten reduziert werden und
durch entsprechende Formgebung die Festigkeit zumindest erhalten
bleibt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des
Hauptanspruches gelöst. Durch Ausbildung des Schaftes der Zug-
Druck-Strebe als offenes Fachwerk wird überall dort Material
eingespart, wo dieses keinen oder praktisch keinen Beitrag zur
Formstabilität leistet. Die beiden im Abstand zueinander verlau
fenden Streben münden jeweils im wesentlichen tangential in den
beiden Augen, über welche die Anbindung der Zug-Druck-Strebe er
folgt. Im Bereich zwischen den beiden Augen sind die Streben über
wenigstens eine Querstrebe untereinander verbunden. Dies gibt dem
offenen Fachwerk eine zusätzliche Steifigkeit.
Die Streben können dabei sowohl parallel als auch - zur Ermög
lichung einer kompakteren Bauform - leicht geknickt verlaufen.
Der Bereich des Knickes in den Streben ist vorzugsweise in der
Mitte zwischen den beiden Augen angeordnet, und in diesem Bereich
ist auch die Querstrebe vorgesehen.
Es ist vorteilhaft, die Querstrebe mit einem geringeren Quer
schnitt auszustatten, da sie sowieso durch den Bereich verläuft,
der am wenigsten zur Formsteifigkeit beiträgt.
In den Augen sind vorteilhafterweise Lagerteile aus Metall einge
spritzt. Diese weisen über ihre axiale Erstreckung im umgebenden
Kunststoffmaterial eine unregelmäßige Materialstärke auf. Dies
kann einerseits zur Bildung eines Formschlusses dienen und ande
rerseits eine gezielte Beeinflussung der Elastizität des Lager
teiles bewirken.
So kann beispielsweise bei einer Ausführung entsprechend An
spruch 7 die Kantenpressung bei der Kraftübertragung zwischen ei
nem Dorn und dem entsprechenden Lagerteil im Auge in den Endbe
reichen herabgesetzt werden.
Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, die Außenkontur des Lager
teiles kugelförmig auszubilden. Eine solche Ausführungsform er
möglicht ein nachträgliches Ausrichten des Lagerteiles entweder
in einem einmaligen Vorgang oder durch eine entsprechende Leicht
gängigkeit.
In vorteilhafter Weise kann die Zug-Druck-Strebe als Pleuel für
eine Brennkraftmaschine ausgebildet sein und das eine Lagerteil
als Kolbenbolzenlager für den Kolben und das andere Lagerteil als
Pleuellager für den Hubzapfen der Kurbelwelle dienen. Bei einer
solchen Verwendung ist es vorteilhaft, das das Lagerteil für den
Kolbenbolzen tragende Auge durch axiale Verlängerungen zu ver
breitern, um gegenüber dem Kolben eine Abstandshaltung zu erzie
len.
Das Verfahren zur Herstellung einer Zug-Druck-Strebe sieht gemäß
der Erfindung vor, daß der Einspritzpunkt für den mit Kurzfasern
versehenen Kunststoff an einem der beiden Augen in der Symmetrie
achse vorgesehen ist. Dieser Einspritzpunkt erfolgt bei Verwen
dung sowohl als Zug-Druck-Strebe wie auch als Pleuel in einer
Brennkraftmaschine in einem Bereich, der im Betrieb nur geringen
Belastungen ausgesetzt ist. Weiterhin können sich die Kurzfasern
im Kunststoff während des Einspritzvorganges im Bereich der Augen
sowie der längsverlaufenden Streben ausrichten, um so für die ge
wünschte Festigkeit zu sorgen. Bei Herstellung eines Pleuels ist
es besonders vorteilhaft, den Einspritzpunkt an dem den Kolben
bolzen tragenden Auge anzuordnen. Diese Anordnung bewirkt gegen
Ende des Einspritzvorganges bei zunehmend ausgefüllten Hohlräumen
eine Verdichtung des Materiales im Bereich dieses Auges, was zu
einer entsprechenden Erhöhung der Festigkeit in diesem hoch bean
spruchten Bereich führt.
Die Erfindung wird anschließend an Hand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen im einzelnen
Fig. 1 die Ansicht einer Zug-Druck-Strebe mit parallel verlaufen
den Streben;
Fig. 2 bis 4 Ansicht und Schnitte einer Zug-Druck-Strebe, die
vorzugsweise als Pleuel für eine Brennkraftmaschine ausge
bildet ist;
Fig. 5 bis 7 verschiedene Varianten von Querschnittsausgestaltun
gen der eingespritzten Lagerteile.
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Zug-Druck-Strebe 1.
Sie besteht aus zwei voneinander beabstandeten Augen 2 und 3, die
durch Streben 5 bzw. 6 untereinander verbunden sind. Die Stre
ben 5 und 6 verlaufen jeweils tangential aus dem einen Auge he
raus und tangential in das gegenüberliegende Auge hinein. Beide
Streben 5 und 6 verlaufen im wesentlichen parallel zueinander,
wobei die Parallelität dann nicht exakt gegeben ist, wenn die
Augen 2 bzw. 3 unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Die Zug-
Druck-Strebe 1 weist eine Symmetrieachse 4 auf, die jeweils durch
die Achsen 13 bzw. 14 der Augen 2 bzw. 3 verläuft. Die Achsen 13
bzw. 14 verlaufen üblicherweise senkrecht zur Symmetrieachse 4.
In den beiden Augen 2 bzw. 3 ist jeweils ein Lagerteil 8 einge
setzt, welches beispielsweise aus Metall besteht und mit den
nicht dargestellten Verbindungselementen der Zug-Druck-Strebe 1
zusammenwirkt. Etwa in der Mitte zwischen den beiden Achsen 13
und 14 ist eine Querstrebe 7 angeordnet, welche die beiden Stre
ben 5 und 6 miteinander verbindet. Diese Querstrebe 7 vergrößert
die Belastungsfähigkeit der Zug-Druck-Strebe 1, wobei die Berei
che zwischen den Streben 5 und 6 einerseits sowie zwischen der
Querstrebe 7 und den Augen 2 bzw. 3 andererseits offen ausge
führt sind - entsprechend einem offenen Fachwerk. Die Zug-Druck-
Strebe wird in einer zweiteiligen temperierten Form durch Ein
spritzen eines faserverstärkten Kunststoffes hergestellt, wobei
vorzugsweise Kohlenstoff-Kurzfasern Verwendung finden. Der Ein
spritzpunkt P erfolgt dabei an einem der beiden Augen 2 oder 3
im Bereich der Symmetrieachse 4, da hier bei Zug- bzw. Druckbe
aufschlagung die geringste Materialbelastung stattfindet und da
her an dieser Stelle die Ausrichtung der Kurzfasern nicht be
deutsam ist. Die Querstrebe 7 weist vorzugsweise einen geringeren
Querschnitt als die Streben 5 und 6 auf, so daß während des Ein
spritzvorganges eine optimale längsgerichtete Faserorientierung
über die gesamte Länge beibehalten werden kann. Die Lagerteile 8
werden vor dem Einspritzvorgang in die zweiteilige Form einge
legt und während des Einspritzvorganges mit umspritzt. Sie weisen
bestimmte Außenkonturen auf, die in nachfolgenden Figuren noch
näher beschrieben werden.
In den Fig. 2 bis 4 sind die Ansicht sowie die Schnitte III-III
und IV-IV einer Zug-Druck-Strebe 1 dargestellt, welche vorzugs
weise als Pleuel für eine Brennkraftmaschine Verwendung findet.
Diese Zug-Druck-Strebe weist gegenüber derjenigen von Fig. 1
geknickte Streben 5 bzw. 6 auf, die etwa in der Mitte zwischen
den Achsen 13 bzw. 14 einen geringsten Abstand voneinander auf
weisen und in diesem Bereich durch die Querstrebe 7 miteinander
verbunden sind. Ansonsten laufen auch hier die Enden der Stre
ben 5 und 6 tangential in die Augen 2 bzw. 3 ein. Die Symmetrie
achse 4 verläuft längs durch die beiden Achsen 13 bzw. 14. In die
Augen 2 bzw. 3 sind auch hier Lagerteile 8 eingespritzt, welche
als Lageraußenringe von vorzugsweise Wälzlagern dienen, wobei im
Auge 2 der Kolbenbolzen des Kolbens und im Auge 3 der Hubzapfen
der Kurbelwelle gelagert ist. Der Einspritzpunkt P ist hier am
Auge 2 angeordnet, da gegen Ende des Einspritzvorganges durch den
Rückstau in diesem Bereich eine besonders hohe Dichte erzielt
werden kann, welche eine besonders hohe Festigkeit gewährleistet.
Dies ist bei Verwendung des vorliegenden Bauteiles als Pleuel
wünschenswert, da insbesondere bei Anwendung in schnell laufenden
Zweitakt-Brennkraftmaschinen die höchsten Zugkräfte in den Quer
schnittsbereichen auftreten, die senkrecht zur Symmetrieachse
durch die Achse 13 festgelegt sind.
Fig. 3 zeigt den Längsschnitt III-III durch die Zug-Druck-Stre
be 1 und Fig. 4 den Schnitt IV-IV gem. Fig. 2 durch die Quer
strebe 7. In beiden Schnitten ist zu sehen, daß die Querstrebe 7
einen kleineren Querschnitt als die Streben 5 bzw. 6 aufweist.
Weiter kann aus Fig. 3 entnommen werden, daß die Lagerteile 8 zur
formschlüssigen Befestigung mit den Augen 2 bzw. 3 an ihrem Au
ßenumfang mit einer umlaufenden Nut versehen sind, so daß - in
Achsrichtung gesehen - die Lagerteile 8 in den äußeren Bereichen
verstärkt ausgeführt sind.
Eine vergrößerte Darstellung des Schnittes durch das Auge 2 geht
aus Fig. 5 hervor. Der Innendurchmesser des Lagerteiles 8 ist zy
lindrisch und konzentrisch zur Achse 13 ausgeführt und dient der
Aufnahme eines Wälzlagers zur Führung des Kolbenbolzens. Entspre
chend ist natürlich auch der Innendurchmesser des Lagerteiles 8
zylindrisch und konzentrisch zur Achse 14 ausgebildet und dient
ebenfalls zur Aufnahme eines Wälzlagers gegenüber dem Hubzapfen
der Kurbelwelle.
Eine andere Ausführung zeigt Fig. 6, bei welcher das Lagerteil 9
in seinem Außenumfang so gestaltet ist, daß eine umlaufende Ver
stärkungsrippe im mittleren Bereich um die Symmetrieachse 4 herum
angeordnet ist, die beiden axial verlaufenden Endteile jedoch
relativ dünnwandig ausgeführt sind. Eine solche Ausgestaltung
kann vorteilhaft sein, wenn Kantenpressungen in der Lagerung ge
genüber dem Kolbenbolzen zu den axialen Endbereichen hin abgebaut
werden sollen.
Eine weitere Variante geht aus Fig. 7 hervor. Hier ist im Auge 2
ein Lagerteil 10 eingespritzt, welches eine kugelförmige Außen
kontur mit einem Radius R, der vom Schnittpunkt zwischen der Sym
metrieachse 4 und der Achse 13 ausgeht, aufweist. Bei einer sol
chen Ausgestaltung ist es in besonderen Fällen möglich, nach dem
Einspritzvorgang das Lagerteil 10 durch einen durchgesteckten
Dorn mit seiner Achse 13 gegenüber der Symmetrieachse 4 auszu
richten. Bei Verwendung des Bauteiles als reine Zug-Druck-Strebe
ist es sogar möglich, die Beweglichkeit des Lagerteiles 10 gegen
über dem Auge 2 auch im Betrieb aufrechtzuerhalten, wenn die Be
triebsbedingungen dieses fordern bzw. erlauben. Weiterhin ist
diesem Schnitt zu entnehmen, daß in Achsrichtung an das Auge 2
einteilig Verlängerungen 11 angespritzt sind, welche im vorlie
genden Fall als Abstandshalter gegenüber der Innenwandung des
Kolbens dienen. Diese Abstandshalter 11 sind durch Einschnitte 12
unterbrochen, welche Gasaustausch und Schmiermittelzufuhr ermög
lichen.
Claims (12)
1. Zug-Druck-Strebe aus faserverstärktem Kunststoff sowie Verfah
ren zur Herstellung der Zug-Druck-Strebe im Spritzverfahren,
welche zwei beabstandete, im wesentlichen kreisringförmige Au
gen aufweist, die über einen Schaft miteinander verbunden sind
und wobei eine durch die Mittelpunkte der Augen gelegte Linie
eine Symmetrieachse darstellt, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schaft (5, 6, 7) als offenes Fach
werk ausgebildet ist - mit zwei einander gegenüberliegenden
Streben (5, 6), die jeweils etwa tangential von einem Auge (2)
zum anderen (3) verlaufen -, und daß wenigstens eine Quer
strebe (7) vorgesehen ist, die beide Streben (5, 6) miteinan
der verbindet.
2. Zug-Druck-Strebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Streben (5, 6) leicht geknickt ausgeführt sind, und zwar
dergestalt, daß beide - jeweils vom Auge (2, 3) ausgehend - in
Richtung auf die Mitte zwischen beiden Augen aufeinander zu
laufen, vorzugsweise im Mittenbereich den geringsten Abstand
voneinander aufweisen und dort über die Querstrebe (7) mitein
ander verbunden sind.
3. Zug-Druck-Strebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Querstrebe (7) einen geringeren Querschnitt
als die Streben (5, 6) aufweist.
4. Zug-Druck-Strebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß in die Augen (2, 3) Lagerteile (8, 9, 10) aus
Metall eingesetzt sind.
5. Zug-Druck-Strebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Lagerteile (8, 9, 10) über ihre axiale Er
streckung im umgebenden Kunststoffmaterial eine unregelmäßige
Materialstärke aufweisen.
6. Zug-Druck-Strebe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Materialquerschnitt in Richtung der Achse
(13, 14) der Augen (2, 3) derart ausgeführt ist, daß in beiden
axialen Endbereichen das Material (8) verstärkt ist.
7. Zug-Druck-Strebe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Materialquerschnitt in Richtung der Achse
(12, 13) der Augen (2, 3) derart ausgeführt ist, daß im axial
mittleren Bereich das Material (9) verstärkt ist.
8. Zug-Druck-Strebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Außenkontur des Lagerteiles (10) kugelförmig ausgebildet
ist.
9. Zug-Druck-Strebe nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie als Pleuel für eine Brennkraftmaschine aus
gebildet ist und ein Lagerteil als Kolbenbolzenlager für den
Kolben und das andere Lagerteil als Pleuellager für den Hub
zapfen der Kurbelwelle dient.
10. Zug-Druck-Strebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das das Lagerteil (8, 9, 10) für den Kolbenbolzen tragende
Auge (2) durch axiale Verlängerungen (11) verbreitert ausge
führt ist, und zwar zur Abstandshaltung gegenüber dem Kolben.
11. Verfahren zur Herstellung einer Zug-Druck-Strebe nach den An
sprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in eine zwei
teilige, temperierte Form die beiden Lagerteile (8, 9, 10)
eingelegt und fixiert werden, die beiden Teile der Form ge
schlossen werden, der mit Kurzfasern versehene Kunststoff er
hitzt und in die Form eingespritzt wird, wobei der Einspritz
punkt (P) an einem der beiden Augen (2, 3) vorgesehen ist, und
zwar in der Symmetrieachse (4), und das Werkstück (1) nach
Erhärten ausgeformt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß insbe
sondere bei Verwendung als Pleuel der Einspritzpunkt (P) an
dem den Kolbenbolzen tragenden Auge (2) angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3928855A DE3928855A1 (de) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | Zug-druck-strebe aus faserverstaerktem kunststoff |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3928855A DE3928855A1 (de) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | Zug-druck-strebe aus faserverstaerktem kunststoff |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3928855A1 true DE3928855A1 (de) | 1991-03-07 |
Family
ID=6388300
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3928855A Withdrawn DE3928855A1 (de) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | Zug-druck-strebe aus faserverstaerktem kunststoff |
Country Status (1)
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