DE4322832A1 - Aus Stahl geschmiedetes Pleuel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein aus Stahl geschmiedetes Pleuel gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 als Zusatz zu P 43 11 108.4-12.

In der Hauptanmeldung ist der Stand der Technik und die Nachteile des Standes der Technik beschrieben. Insbesondere sind im Stand der Technik auch Pleuel bekannt, bei denen die bruchbruchinitiierenden Rißstellen oder Spalte durch achsparall zur großen Lochung des Pleuels ausgerichtete Nuten erzeugt sind, die innenseitig der großen Lochung am Kurbelwellenauge oder auch außen­ seitig derselben angeordnet sind. Hierdurch ist zwar das Cracken von Pleuel möglich, jedoch bedarf es eines zusätzlichen Arbeitsganges zur Formung der Rißkerben oder dergleichen, die in einem separaten Arbeitsgang ausgebildet werden müssen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein aus Stahl geschmiedetes Pleuel zu schaffen, bei welchem die Crackung in an sich bekannter Weise erfolgen kann, welches aber kostengünstiger unter Einsparung von zusätzlichen Arbeitsgängen hergestellt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Sollbuchstelle durch einen eingeformten Rißspalt gebildet ist, der mindestens einseitig des Kurbelwellenauges an der die Lochung umgebenden Wandung ausgebildet ist und sich axial von dem axial außenliegenden Rand der Lochung bis etwa zu einem Mittel­ bereich der Lochung erstreckt, der durch ein ausstanzbares Mittelteil gebildet ist.

Obwohl die Ausbildung der Rißkerben radial innenliegend der Lochung bevorzugt ist, ist auch eine Ausbildung radial außenliegend der Lochung im Rahmen der Erfindung möglich und Erfindungsgegenstand.

Durch diese Anordnung und Ausbildung der Sollbruchstelle ist es möglich, diese Sollbruchstelle ohne zusätzlichen Arbeitsgang zu erzeugen, da diese Sollbruchstelle durch eine entsprechende Ausformung des Schmiedegesenkes erzeugt werden kann. Die Form des Schmiedegesenkes wird durch diese Ausbildung nicht oder nur unwesentlich verteuert, während die hinsichtlich des Pleuels erforderlichen Arbeitsgänge zumindestens um den Arbeitsgang der zusätzlichen Ausbildung der Sollbrauchstelle vermindert sind. Die Sollbruchstelle kann dabei von der Mündung der Lochung bis über einen gewissen Teil des Innenmantels verlaufen, allerdings höchstens bis zu dem Bereich, der durch ein Mittelteil der Lochung belegt ist, welches in einem nachfolgenden Arbeitsschritt bei der Fertigung des Pleuels ausgestochen wird. Es ist auch möglich, die Sollbruchstelle außenseitig des Kurbelwellenauges in ähnlicher Weise auszubilden und auszuformen.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß an beiden Mündungen der Lochungen des Kurbelwellenauges jeweils axial miteinander fluchtende Rißspalte ausgebildet sind und auf diametral gegenüberstehenden Bereichen der Lochung.

Hierdurch sind insgesamt vier rißinitiierende Bereiche vorzugsweise innenseitig am Mantel der Lochung des Kurbel­ wellenauges ausgeformt, so daß das Cracken in einfacher und genau bestimmbarer Weise durchgeführt werden kann. Es ist auch möglich, jeweils nur an einer Mündung der Lochung an diametral gegenüberliegenden Stellen Rißspalte auszubilden, wobei dann nur ein Rißansatz an den gegen­ überliegenden Stellen jeweils ausgebildet ist und somit eine eindeutige Rißausbildung und Bruchausbildung erfolgt, aber keine schuppenartige Rißausbildung zu erwarten ist.

Um ein eindeutiges Bruchbild zu erzeugen, ist ferner vorteilhaferweise vorgesehen, daß eingeformte Rißspalte über die gesamte Höhe des Innenmantels der Lochung des Kurbelwellenauges ausgebildet sind, jeweils bis zum ausstanzbaren Mittelteil.

Des weiteren ist bevorzugt vorgesehen, daß die Tiefe des Rißspaltes mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mehr als 0,5 mm und weniger als 1,0 mm, bevorzugt 0,65 mm beträgt.

Hierdurch ist sichergestellt, daß bei einem Planschleifen des Pleuels nach dem Schmieden und dem Ausdrehen der Kurbelwellenaufnahmebohrung auf ein Feindrehmaß die eingeformten Risse nicht vollständig beseitigt werden, sondern noch eine ausreichende Rißtiefe zur Crackung des Pleuels zur Verfügung steht.

Des weiteren ist bevorzugt vorgesehen, daß die in Längsrichtung des Pleuels verlaufende Materialfaser im Bereich der eingeformten Rißspalte im wesentlichen ununterbrochen verläuft und der Rißformung folgt.

Durch diese Ausformung wird die gewünschte Rißbildung und Bruchbildung beim Cracken gefördert.

Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines Pleuels der vorbeschriebenen Art ist in Anspruch 6 bezeichnet.

Hierzu kann an dem Schmiedegesenk in der ersten Gesenkstufe eine Rippe oder Nase oder dergleichen ausgebildet sein, mittels derer die im wesentlichen V- förmige Kerbe beim Schließen des Gesenks erzeugt wird, wobei die Ausbildung des Gesenks so vorgenommen ist, daß neben der Kerbe das aus der Kerbe verdrängte Material bergartig angehäuft wird. In einem zweiten Umformschritt ist die Form des Schmiedegesenks so ausgebildet, daß beim Schließen des Gesenks die Kerbe geschlossen und das außerhalb neben der Kerbe angehäufte Material in die Kerbe zurückgedrängt wird, so daß beim fertigen Schmiedeteil keine Kerbe oder dergleichen mehr ersichtlich bleibt, sondern es ist lediglich ein feiner Rißansatz im Innenmantel der Lochung oder bei äußerer Anordnung außenseitig des Kurbelwellenauges erkennbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüche 7 bis 10 bezeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung gezeigt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 Ein Pleuel als fertiges, noch unzerlegtes Schmiedeteil in Ansicht;

Fig. 2 desgleichen in Seitenansicht;

Fig. 3 ein Pleuel in Schnittansicht gemäß Schnittlinie III-III der Fig. 1 gesehen;

Fig. 4 bis 6 Teilansichten eines Pleuels in der Ansicht gemäß Fig. 3 gesehen.

Das insbesondere in Fig. 1 und 2 ersichtliche, aus Stahl geschmiedete Pleuel 1 weist ein Kurbelwellenauge 2 mit einer großen Lochung 3, einen von dieser ausgehenden Schaft 4 und ein am anderen Ende des Schaftes 4 angeformtes Kolbenbolzenauge 5 auf. An einem quer zur Längserstreckung des Armes 4, mittig zur Lochung 3 und axial zur Lochung 3 des Kurbelwellenauges 2 gerichteten Bereich sind Sollbruchstellen ausgebildet, an welchen das Kurbelwellenauge in einen Pleueldeckel und eine Pleuelstange brechbar ist. Die Sollbruchstelle ist durch eingeformte Rißspalte 6 gebildet, die an diametral gegen­ überliegenden Stellen des Kurbelwellenauges 2 im Bereich des Innenmantels der Lochung 3 ausgebildet sind. Die eingeformten Rißspalte verlaufen im wesentlichen über etwa ein Drittel der Höhe der Lochung 3 des Kurbelwellen­ auges. Im Mittelbereich der Lochung 3 ist ein in Fig. 5 gezeigtes ausstanzbares Mittelteil angeordnet, welches vor dem Cracken des Pleuel entfernt wird. In diesem Mitteilteil ist keine Rißkerbe 6 angeordnet und ausgebildet, da dieses Mittelteil vor dem Cracken entfernt wird.

Zur Herstellung eines Pleuel wird in ein Schmiedegesenk ein Formling aus Stahl eingelegt, der in einem ersten Umformschritt vorgeformt und in einen zweiten Umformschritt fertiggeformt wird. Im ersten Umformschritt werden an den Stellen, an welchen die eingeformten Rißspalte 6 ausgebildet werden sollen, beim Schließen des Gesenks V-förmige Kerbe 8 in den Formling ausgeformt, wie insbesondere in Fig. 4 verdeutlicht. Dabei wird das zur Formung der Kerbe 8 verdrängte Material 9 beidseits der Kerbenflanken radial verdrängt und bergartig angehäuft. Das Schmiedegesenk hat eine entsprechende Innenkontur, um diese Formung zu bewirken und zu ermöglichen.

In einem zweiten Umformschritt wird der Formling wiederum in ein Gesenk eingelegt und durch Schließen des Gesenks werden die Kerben dadurch geschlossen, daß das angehäufte Material 9 in die Kerben 8 zurückgedrängt wird. Hierdurch werden die Kerben 8 geschlossen und die Rißspalte 6 eingeformt, wie dies in Fig. 3 bis 6 verdeutlicht ist. Die Kerbe 8 weist vorzugsweise eine Tiefe von etwa 0,65 mm auf. Wie aus den Fig. 3 bis 6 ersichtlich kann die Kerbe 8 nur einseitig von der einen Mündung der Lochung 3 ausgehend ausgebildet sein (an beiden diametral gegen­ überliegenden Stellen, wie aus Fig. 1 ersichtlich) oder aber die Kerben können auch beidseitig an beiden Mündungen der Lochung 3 ausgebildet sein, wie aus Fig. 6 ersichtlich. Die Kerben verlaufen jeweils etwa über ein Drittel der Höhe des Kurbelwellenauges 2. Der fertig geschmiedete Formling wird in nachfolgenden Arbeits­ schritten plangeschliffen, wobei entsprechend der Schliff­ tiefe ein axial außenliegender Bereich der Kerbe bzw. des Risses 6 entfernt wird, jedoch noch ein ausreichender Bandteil des Risses 6 verbleibt. Ferner wird dann die Lochung 3 des Kurbelwellenauges 2 auf ein Feindrehmaß zur Bildung der Kurbelwellenaufnahmebohrung vorgedreht, wobei die Rißtiefe der Rißspalte 6 größer als die abgetragene Materialstärke ist, so daß zum Cracken noch eine ausreichende Rißtiefe zur Verfügung steht.

Ferner werden auch die (in der Zeichnung nicht dargestellten) Bohrungen für die Verbindungsschrauben, die Schraubenkopfauflagen und die entsprechenden Gewinde fertigbearbeitet. Nachfolgend wird der Formling durch Maßnahmen, die im Stand der Technik an sich bekannt sind, mittels Druck- und/oder Schlageinwirkung in die Pleuelstange und den Deckel zerlegt. Die Teile sind an der so erzeugten Bruchstelle 10, wie in Fig. 6 verdeutlicht paßgenau wieder zusammenzufügen. Zur Endfertigung des Pleuels wird das Pleuel an der Druck­ stelle wieder zusammengefügt und die Verbindungsschrauben werden auf Drehmoment angezogen, woraufhin dann die abschließende Fertigbearbeitung des Pleuels erfolgen kann.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und das erfindungs­ gemäße Verfahren ist es möglich, das Cracken von Pleuel mit möglichst wenigen Arbeitsgängen durchzuführen.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (10)

1. Aus Stahl geschmiedetes Pleuel mit einem Kurbelwellen­ auge mit einer großen Lochung, einem von diesem aus­ gehenden Schaft und mit einem Kolbenbolzenauge am anderen Ende des Schaftes, wobei an mindestens einem quer zur Längserstreckung des Schaftes, mittig zur Lochung und radial innenliegend der Lochung des Kurbel­ wellenauges gerichteten Bereich des Kurbelwellenauges eine Sollbruchstelle ausgebildet ist, an welcher das Kurbelwellenauge in einen Pleueldeckel und eine Pleuel­ stange brechbar ist, als Zusatz zu P 43 11 108.4-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle durch einen eingeformten Rißspalt (6) gebildet ist, der mindestens einseitig des Kurbelwellenauges (2) an der die Lochung umgebenden Wandung ausgebildet ist und sich axial von dem axial außenliegenden Rand der Lochung bis etwa zu einem Mittelbereich der Lochung erstreckt, der durch ein ausstanzbares Mittelteil gebildet ist.

2. Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Mündungen der Lochung des Kurbelwellenauges (2) jeweils axial miteinander fluchtende Rißspalte (6) ausgebildet sind und auf diametral gegenüber­ stehenden Bereichen der Lochung.

3. Pleuel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eingeformte Rißspalte (6) über die gesamte Höhe des Innenmantels der Lochung (3) des Kurbelwellen­ auges (2) ausgebildet sind, jeweils bis zum aus­ stanzbaren Mittelteil.

4. Pleuel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Rißspaltes (6) mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mehr als 0,5 mm und weniger als 1,0 mm, bevorzugt 0,65 mm beträgt.

5. Pleuel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung des Pleuels (1) verlaufende Materialfaser im Bereich der einge­ formten Rißspalte (6) im wesentlichen ununterbrochen verläuft und der Rißformung folgt.

6. Verfahren zur Herstellung eines aus Stahl geschmiedeten Pleuels nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Kurbelwellenauge mit einer großen Lochung, einem von diesem ausgehenden Schaft und mit einem Kolbenbolzen­ auge am anderen Ende des Schaftes, wobei an mindestens einem quer zur Längserstreckung des Schaftes und mittig zur Lochung des des Kurbelwellenauges gerichteten Bereichs des Kurbelwellenauges eine Sollbruchstelle ausgebildet ist, an welcher das Kurbelwellenauge in einen Pleueldeckel und eine Pleuelstange brechbar ist, wobei die Sollbruchstelle durch einen eingeformten Rißspalt (6) gebildet ist, der innenseitig der großen Lochung des Kurbelwellenauges ausgebildet ist, als Zusatz zu P 43 11 108.4-12, wobei in ein Schmiedegesenk ein Formling aus Stahl eingelegt, in einem ersten Umformschritt vorgeformt und in einem zweiten Umform­ schritt fertiggeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Umformschritt, an der Stelle an welcher der eingeformte Rißspalt ausgebildet werden soll, beim Schließen des Gesenks eine Kerbe in dem Formling ausgeformt wird, wobei das zur Formung der Kerbe ver­ drängte Material beidseits der Kerbenflanken radial innenliegend des Formlings bergartig angehäuft wird, und im zweiten Umformschritt durch Schließen des Gesenks die Kerbe dadurch geschlossen wird, daß das angehäufte Material in die Kerbe zurückgedrängt wird, wodurch bei geschlossener Kerbe der Rißspalt einge­ formt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbe in einer Tiefe von mindestens 0,5 mm, höchstens 1 mm und vorzugsweise 0,65 mm ausgeformt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kerbe einseitig über die gesamte Höhe des Materials ausgebildet wird, welches die Lochung des des Pleuels umgibt, und zwar bis zu dem Mittelteil der Lochung, welches während des zweiten Umformschrittes oder danach ausgestochen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der fertiggeschmiedete Formling in folgenden Arbeitsschritten, plangeschliffen wird, wobei die Schlifftiefe geringer als die Länge des eingeformten Risses ist, anschließend die Lochung des Kurbelwellenauges auf ein Feindrehmaß zur Bildung der Kurbelwellenaufnahmebohrung vorgedreht wird, wobei die Materialabnahme geringer als die Tiefe des eingeformten Risses ist, die Bohrung für die Verbindungsschrauben und die Schraubenkopfauflagen sowie die Gewinde fertig bearbeitet werden und nachfolgend der Formling mittels Druck- und/oder Schlageinwirkung in die Pleuelstange und den Deckel zerlegt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Zerlegung des Pleuels die Pleuelstange und der Deckel paßgenau zusammen­ gefügt werden, die Verbindungsschrauben auf Drehmoment angezogen werden und dann die Fertigbearbeitung des Pleuels vorgenommen wird.