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WO2002052161A1 - Verfahren zur herstellung eines pleuels mit buchse und lagerschalen - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines pleuels mit buchse und lagerschalen Download PDF

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Publication number
WO2002052161A1
WO2002052161A1 PCT/DE2001/004647 DE0104647W WO02052161A1 WO 2002052161 A1 WO2002052161 A1 WO 2002052161A1 DE 0104647 W DE0104647 W DE 0104647W WO 02052161 A1 WO02052161 A1 WO 02052161A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
connecting rod
bearing shells
bushing
piston
eye
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2001/004647
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Philippe Damour
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Original Assignee
Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Federal Mogul Wiesbaden GmbH filed Critical Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Publication of WO2002052161A1 publication Critical patent/WO2002052161A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00—Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/02—Constructions of connecting-rods with constant length
    • F16C7/023—Constructions of connecting-rods with constant length for piston engines, pumps or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/14—Special methods of manufacture; Running-in
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C9/00—Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/04—Connecting-rod bearings; Attachments thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2220/00—Shaping
    • F16C2220/60—Shaping by removing material, e.g. machining
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2226/00—Joining parts; Fastening; Assembling or mounting parts
    • F16C2226/30—Material joints
    • F16C2226/40—Material joints with adhesive

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a connecting rod with a bush and bearing shells, in which a connecting rod is prefabricated with a connecting rod eye and a connecting rod head connected to the connecting rod eye via a connecting rod shaft.
  • Connecting rods of the type described are used in particular in internal combustion engines. They connect the piston, which oscillates in the cylinder barrel, to the crankshaft or crank crank rotating in the crankcase. In doing so, they convert the translatory movement of the piston, which is caused by the gas forces occurring in the combustion chamber of the internal combustion engine and acting on the piston crown, into a rotational movement of the crankshaft, which in turn sets the output shaft of the engine in rotation.
  • the connecting rod therefore has the task of transforming the movement and transferring the energy released during combustion to the crankshaft.
  • the connecting rod as an essential component of the internal combustion engine, has a direct influence on its structural dimensions and in particular on the degree of compression.
  • the connecting rod has manufacturing tolerances, the connecting rod length L, with which the distance from the center of the connecting rod eye of the center of the connecting rod head is of particular importance in terms of design.
  • a bushing is fitted into the connecting rod eye in the case of the prefabricated, for example forged, connecting rod. This is usually done with a press fit between the bushing and the connecting rod eye.
  • the connecting rod length L is then set in such a way that the inner contour or the inner diameter of the connecting rod head and possibly the bushing are machined.
  • connecting rod length L can change due to the insertion of the bearing shells in the connecting rod head.
  • the connecting rod length L has a direct influence on the position of the piston attached to the connecting rod at top dead center OT.
  • Piston axis as the distance between the center of the
  • Piston pin or the sleeve and the piston crown and H the cylinder block height, which is equal to the crankcase height, and R the radius of the crankshaft crank, and H-R the distance from the piston crown of the piston at top dead center
  • the bushing arranged in the connecting rod eye influence the degree of compression.
  • the bearing shells and their manufacturing tolerances have an influence on the connecting rod length L.
  • the influence of the bushing or the manufacturing tolerances adhering to it on the connecting rod length L has already been eliminated by the conventional methods in which the connecting rod length L is machined after the bushing has been inserted.
  • the crankcase which houses the engine, is also subject to tolerances.
  • the components mentioned have more or less large tolerances, which together with the other components add up to an overall tolerance, which ultimately determines the exact position of the top dead center TDC of the piston.
  • the position of the top dead center OT and the size of the degree of compression must be observed very precisely, since they have a direct influence on the combustion process, in particular on the efficiency.
  • the pistons and connecting rods are grouped according to the prior art according to a separate selection, in such a way that the combinations of connecting rod-connecting rod length L and piston - Compression height C - have the same overall length L + C.
  • One and the same series of internal combustion engines is then equipped with connecting rod-piston combinations of the same and uniform overall length L + C, whereby compliance with a predetermined degree of compression - provided that the crankcase height H is exact - is achieved by using only one cylinder head gasket of a certain thickness D.
  • a compression ratio that is similar across all cylinders can also be achieved here.
  • one and the same internal combustion engine can also be equipped with connecting rod-piston combinations in which the connecting rod and piston have not been subjected to selection or grouping, and which therefore do not have a uniform overall length L + C, with compliance with a predetermined degree of compression through use a cylinder head gasket of a certain thickness D is achieved.
  • This cylinder head gasket or its thickness D is determined by the maximum total length L + C of the connecting rod-piston combinations available and the degree of compression to be observed. Disadvantages are the degree of compression that varies more across the cylinders and the need to provide cylinder head gaskets of different thickness D.
  • the bearing shells which are themselves subject to tolerances, influence the previously assembled connecting rod-piston combination or its tolerances.
  • the previously set or grouped total length L + C of the combination is changed and thus the success achieved - uniform overall length L + C - is qualitatively reduced or canceled. It may be necessary to group the connecting rod-piston combination and the bearing shells.
  • This object is achieved by a method for producing a connecting rod with a bush and bearing shells, in which a connecting rod is prefabricated with a connecting rod eye and a connecting rod head connected to the connecting rod eye via a connecting rod shaft, and which is characterized in that
  • a connecting rod is first prefabricated.
  • prefabricated is intended to express that at this point in the manufacturing process there are no high demands on the dimensional accuracy of the connecting rod.
  • the bores of the connecting rod eye and the connecting rod head do not have to comply with any particular tolerances.
  • Realizing an exact connecting rod length L and ensuring compliance with specified tolerances with regard to the connecting rod length L are of secondary importance at this point in the manufacturing process.
  • Such a connecting rod which can only be produced with a low degree of dimensional accuracy, causes considerably less costs in terms of production and thus contributes to achieving the object of the invention.
  • the bushing and the bearing shells are inserted into the connecting rod, which is prefabricated in this way.
  • the bushing is arranged in the connecting rod eye, the bearing shells in the connecting rod head, whereby the inner contour of the bushing and the bearing shells can still be unprocessed.
  • This bushing or these bearing shells like the prefabricated connecting rod mentioned above, can also be manufactured more cheaply than the bushings or bearings used according to the prior art, which are finished before being inserted into the connecting rod.
  • the inner contour of the bush and the bearing shells can still be completely unprocessed in the method according to the invention, so that
  • replacement blade For example, solid bushings or massive bearing shells that have no inner bore or inner contour can also be used.
  • the formation of the inner contour and the exact definition of the center point of the inner bores are carried out in one step of the finishing operation, the inner contour of the bushing and / or the bearing shells being finished.
  • the bearing shells and / or the bushing have an inner contour, the connecting rod length L to be achieved, which is determined by the distance between the two center points of the inner bores, being taken into account at this point in the method.
  • the component manufactured in this way which consists of the connecting rod and the bushing or bearing shells inserted into the connecting rod, is more precise than a comparable combination manufactured according to the prior art and, moreover, is cheaper to produce.
  • the method according to the invention comprises embodiments in which the assembled connecting rod is finished in such a way that the inner contour of both the bushing and the bearing shells is reworked taking into account a predetermined distance L between their two center points.
  • the invention also includes methods that already use finished bushings and then only provide post-processing of the bearing shells or the formation of this inner contour.
  • methods in which finished bearing shells are inserted into the connecting rod and post-processing of the bushing or the formation of this inner contour are sufficient to set a predetermined connecting rod length L are part of the teaching according to the invention.
  • Embodiments of the method are preferred in which the reworking of the bearing shells and / or bushing inserted into the connecting rod takes place in such a way that re-drilling is carried out.
  • the bearing shells and / or bushing inserted into the connecting rod are reworked by drilling. If the bushing is already finished, post-processing of the bearing shells is preferably carried out, whereas post-processing of the bushing is not necessary and vice versa.
  • a method is favorable in which when the bearing shells are inserted into the connecting rod head, they are at least temporarily fixed to the connecting rod.
  • the socket is usually fixed by means of a press fit, as already mentioned.
  • the connecting rod head is preferably divided. To assemble the connecting rod on the crankshaft, the connecting rod cover of the connecting rod head is removed, and the bearing shells located in the connecting rod head can loosen or slip. This can disadvantageously change the connecting rod length L generated.
  • the success of the method according to the invention is also based on the fact that the bearing shells used in the connecting rod no longer move relative to the connecting rod after the reworking.
  • the fixation of these components on the connecting rod can be temporary or permanent. In any case, moving these components during assembly should be avoided.
  • Embodiments of the method are advantageous, which are characterized in that the bearing shells are fixed to the connecting rod by means of adhesive.
  • Embodiments of the method are advantageous in which the predetermined distance L is individually adjusted for a single piston by measuring the compression height C of the piston. This procedure allows an adjustment in individual cases. By determining the compression height C of the respective piston and subsequent subtraction of the measured compression height C from a predetermined overall length L + C, an individual connecting rod length L and thus a uniform overall length L + C are obtained.
  • the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment of a connecting rod manufactured by the method according to the invention in accordance with the following drawing figures. Here shows:
  • FIG. 1 shows a connecting rod in a side view looking towards the connecting rod eyes
  • Figure 2 shows the connecting rod shown in Figure 1 in a side view looking perpendicular to the connecting rod eye axis, cut in the longitudinal direction.
  • the connecting rod 5 shown in FIG. 1 comprises a connecting rod eye 6 which is connected to the connecting rod head 10 via a connecting rod shaft 7.
  • the connecting rod head 10 is made in two parts and consists of a connecting rod body 8 and a connecting rod cover 9.
  • the bearing shells 2 are arranged in it, the bearing shells 2 assembled in this way defining the center 4 of the overall bearing shell 2 and the center 4 of the connecting rod head 10.
  • the bushing 1 is arranged, through which the center 3 of the connecting rod eye 6 or the bushing 1 is fixed.
  • the connecting rod length L results, as shown in FIG. 1, as the distance between the two center points 3, 4.
  • FIG. 2 shows that the connecting rod shown in FIG. 1 is cut in the longitudinal direction and in a view with a view perpendicular to the connecting rod eye axis 3.
  • the center 3 of the connecting rod eye 6 or the bushing 1 and the center point 4 of the bearing shells 2 or of the connecting rod cover 9 and connecting rod body 8 of the connecting rod cover 10 appear in this view as axes 3, 4.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Pleuels (5) mit Buchse (1) und Lagerschalen (2), bei dem ein Pleuel (5) mit einem Pleuelauge (6) und einem mit dem Pleuelauge (6) über einen Pleuelschaft (7) verbundenen Pleuelkopf (10) vorgefertigt wird. Es soll ein Verfahren bereitgestellt werden, mit dem die Einhaltung eines vorgegebenen Verdichtungsgrades präzieser realisiert wird und die Herstellungskosten einer Verbrennungskraftmaschine gesenkt werden. Erreicht wird dies durch ein Verfahren, bei dem das vorgefertigte Pleuel (5) mit einer Buchse (1) und Lagerschalen (2) versehen wird, wobei die Innenkontur der Buchse (1) und der Lagerschale (2) noch unbearbeitet sein kann und die Innenkontur der Buchse (1) und der Lagerschalen (2) unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Abstandes L ihrer beiden Mittelpunkte (3, 4) nachbearbeitet wird.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Pleuels mit Buchse und Lagerschalen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Pleuels mit Buchse und Lagerschalen, bei dem ein Pleuel mit einem Pleuelauge und einem mit dem Pleuelauge über einen Pleuelschaft verbundenen Pleuelkopf vorgefertigt wird.
Pleuel der beschriebenen Art kommen insbesondere in Verbrennungskraftmaschinen zum Einsatz. Sie verbinden den sich oszillierend im Zylinderlaufrohr bewegenden Kolben mit der sich im Kurbelgehäuse drehenden Kurbelwelle bzw. Kurbelkröpfung. Damit wandeln sie die translatorische Bewegung des Kolbens, die u.a. durch die im Brennraum der Verbrennungskraftmaschine auftretenden und auf den Kolbenboden wirkenden Gaskräfte hervorgerufen wird, in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um, die wiederum die Abtriebswelle der Maschine in Drehung versetzt.
Dem Pleuel kommt damit die Aufgabe zu, die Bewegung zu transformieren und die bei der Verbrennung freiwerdende Energie auf die Kurbelwelle zu übertragen.
Das Pleuel hat aber auch als wesentlicher Bestandteil der Verbrennungskraftmaschine direkt Einfluß auf deren konstruktive Abmessungen und insbesondere auf den Verdichtungsgrad.
Prinzipbedingt weist das Pleuel fertigungstechnische Toleranzen auf, wobei die Pleuellänge L, mit welcher der Abstand des Mittelpunktes des Pleuelauges von dem Mittelpunkt des Pleuelkopfes bezeichnet wird, konstruktiv von besonderer Bedeutung ist.
Nach dem Stand der Technik wird bei dem vorgefertigten, beispielsweise geschmiedeten, Pleuel eine Buchse in das Pleuelauge eingepaßt. In der Regel erfolgt dies unter Realisierung eines Preßsitzes zwischen Buchse und Pleuelauge. Anschließend wird die Pleuellänge L eingestellt, in der Art, daß die Innenkontur bzw. der Innendurchmesser des Pleuelkopfes und ggf. der Buchse bearbeitet wird.
Zu berücksichtigen ist, daß sich die Pleuellänge L durch das Einsetzen der Lagerschalen in den Pleuelkopf verändern kann. Die Pleuellänge L hat direkten Einfluß auf die Lage des am Pleuel befestigten Kolbens im oberen Totpunkt OT. Je größer die Pleuellänge L ist, desto weiter wird der Kolben in das Zylinderlaufrohr hineingeschoben und desto größer ist der Verdichtungsgrad, der sich wie folgt berechnet:
(R + L + C) : (H + D)
Hierbei ist:
L die oben erwähnte Pleuellänge, und
C die Kompressionshöhe des Kolbens, die sich in Richtung
Kolbenachse als Abstand zwischen dem Mittelpunkt des
Kolbenbolzens bzw. der Buchse und dem Kolbenboden ergibt, und H die Zylinderblockhöhe, die gleich der Kurbelgehäusehöhe ist, und R der Radius der Kurbelwellenkröpfung, und H-R der Abstand des Kolbenbodens des Kolbens im oberen Totpunkt
OT vom Mittelpunkt des Pleuelkopfes, und D die Dicke der Zylinderkopfdichtung, wobei für das Kompressionsvolumen Vc gilt:
Vc ~ (H + D) - (R + L + C)
Wie der Gleichung zu entnehmen ist, haben eine Vielzahl von Bauteilen Einfluß auf den Verdichtungsgrad bzw. auf die Stellung des Kolbens im oberen Totpunkt OT. Dies bedeutet, daß sich die exakte Position des oberen Totpunktes OT des Kolbens durch das Zusammenspiel mehrerer Bauteile des Triebwerkes bestimmt.
Neben der Kompressionshöhe C und der Dicke der Zylinderkopfdichtung D beeinflussen die im Pleuelauge angeordnete Buchse, die im Pleuelkopf plazierten Lagerschalen sowie die Kurbelwelle bzw. ihre Kröpfung den Verdichtungsgrad. Insbesondere die Lagerschalen bzw. deren Fertigungstoleranzen haben Einfluß auf die Pleuellänge L. Der Einfluß der Buchse bzw. der ihr anhaftenden Fertigungstoleranzen auf die Pleuellänge L ist bereits nach den herkömmlichen Verfahren, bei denen die Bearbeitung der Pleuellänge L nach Einsetzen der Buchse erfolgt, eliminiert. Darüber hinaus ist das Kurbelgehäuse, welches das Triebwerk aufnimmt, ebenfalls mit Toleranzen behaftet.
Die genannten Bauteile weisen fertigungstechnisch bedingt mehr oder weniger große Toleranzen auf, die sich im Zusammenspiel mit den anderen Bauteilen zu einer Gesamttoleranz aufsummieren, welche letztendlich die exakte Lage des oberen Totpunktes OT des Kolbens bestimmt.
Die Lage des oberen Totpunktes OT bzw. die Größe des Verdichtungsgrades müssen sehr genau eingehalten werden, da sie direkten Einfluß auf den Verbrennungsprozeß, insbesondere auf den Wirkungsgrad, haben.
Ersatzblatt Desweiteren kann ein zu tiefes Einfahren des Kolbens in das Zylinderlaufrohr eine Beschädigung der sich öffnenden und schließenden Eingangs- und Ausgangsventile verursachen. Dies veranschaulicht, daß die Einhaltung bestimmter Toleranzen sowohl der einzelnen Bauteile als auch des aus den Bauteilen montierten Gesamtsystems genau einzuhalten sind.
Um die vorgegebenen Toleranzen der zu montierenden Verbrennungskraftmaschine einzuhalten, insbesondere um den angestrebten Verdichtungsgrad zu realisieren, werden nach dem Stand der Technik die Kolben und die Pleuel nach einer getrennten Selektion gruppiert, in der Art, daß die Kombinationen aus Pleuel - Pleuellänge L - und Kolben - Kompressionshöhe C - dieselbe Gesamtlänge L + C aufweisen. Ein und dieselbe Serie von Verbrennungskraftmaschinen wird dann mit Pleuel-Kolben- Kombinationen gleicher und einheitlicher Gesamtlänge L + C ausgestattet, wobei die Einhaltung eines vorgegebenen Verdichtungsgrades - exakte Kurbelgehäusehöhe H vorausgesetzt - durch den Einsatz nur einer Zylinderkopfdichtung einer bestimmten Dicke D erzielt wird. Hierbei läßt sich zudem ein über alle Zylinder ähnliches Verdichtungsverhältnis erzielen.
Ein und dieselbe Verbrennungskraftmaschine kann aber auch mit Pleuel- Kolben-Kombinationen ausgestattet werden, bei denen Pleuel und Kolben weder einer Selektion noch einer Gruppierung unterzogen wurden, und die somit keine einheitliche Gesamtlänge L + C aufweisen, wobei die Einhaltung eines vorgegebenen Verdichtungsgrades durch den Einsatz einer Zylinderkopfdichtung einer bestimmten Dicke D erzielt wird. Diese Zylinderkopfdichtung bzw. ihre Dicke D bestimmt sich nach der maximalen Gesamtlänge L + C der zur Verfügung stehenden Pleuel-Kolben- Kombinationen und dem einzuhaltenen Verdichtungsgrad. Nachteilig ist der über die Zylinder stärker variierende Verdichtungsgrad und das Erfordernis, Zylinderkopfdichtungen unterschiedlicher Dicke D bereitzustellen. Hingegen entfällt die Selektion bzw. Gruppierung von Pleuel und Kolben.
Ersatzblatt Zusammenfassend läßt sich festhalten, daß diese Verfahren entweder die Gruppierung von Pleuel und Kolben verlangen oder mehrere, unterschiedlich dicke und mit den Pleuel-Kolben-Kombinationen zu gruppierende Zylinderkopfdichtungen erfordern, welche hergestellt und logistisch verwaltet werden müssen, wodurch sich der Fertigungsprozeß verteuert.
Ein weiterer Nachteil ist andererseits, daß das Einsetzen der Lagerschalen in das Pleuel vorgenommen wird, nachdem Pleuel und Kolben gruppiert wurden.
Die selbst mit Toleranzen behafteten Lagerschalen beeinflussen die vorher zusammengefügte Pleuel-Kolben-Kombination bzw. deren Toleranzen. In der Regel wird die vorher eingestellte bzw. gruppierte Gesamtlänge L + C der Kombination verändert und damit der erzielte Erfolg - einheitliche Gesamtlänge L + C - qualitativ gemindert bzw. aufgehoben. Unter Umständen ist eine Gruppierung der Pleuel-Kolben-Kombination und der Lagerschalen nötig.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Pleuels bereitzustellen, mit dem die Einhaltung eines vorgegebenen Verdichtungsgrades im Vergleich zu Verfahren nach dem Stand der Technik weniger aufwendig realisiert wird, wobei das Verfahren insbesondere zu einer Senkung der Herstellungskosten einer Verbrennungskraftmaschine dient.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Pleuels mit Buchse und Lagerschalen, bei dem ein Pleuel mit einem Pleuelauge und einem mit dem Pleuelauge über einen Pleuelschaft verbundenen Pleuelkopf vorgefertigt wird, und das dadurch gekennzeichnet ist,
daß anschließend die Buchse in das Pleuelauge und die Lagerschalen in den Pleuelkopf eingesetzt werden, wobei die
Ersatzblatt Innenkontur der Buchse und der Lagerschalen noch unbearbeitet sein kann,
daß anschließend das so bestückte Pleuel endbearbeitet wird, in der Art, daß die Innenkontur der Buchse und/oder der Lagerschalen unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Abstandes L ihrer beiden Mittelpunkte nachbearbeitet wird.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Pleuel vorgefertigt. Der Begriff "vorgefertigt" soll zum Ausdruck bringen, daß zu diesem Zeitpunkt des Herstellungsverfahrens keine hohen Ansprüche an die Maßgenaugigkeit des Pleuels gestellt werden. Insbesondere müssen die Bohrungen des Pleuelauges und des Pleuelkopfes keine besonderen Toleranzen einhalten. Die Realisierung einer exakten Pleuellänge L und die Sicherstellung der Einhaltung vorgegebener Toleranzen bezüglich der Pleuellänge L sind zu diesem Zeitpunkt des Herstellungsverfahrens von untergeordneter Bedeutung. Ein derartiges Pleuel, welches nur unter Einhaltung einer geringen Maßgenaugigkeit herzustellen ist, verursacht hinsichtlich der Fertigung erheblich weniger Kosten und trägt damit zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe bei.
In das so vorgefertigte Pleuel werden die Buchse und die Lagerschalen eingesetzt. Die Buchse wird im Pleuelauge, die Lagerschalen im Pleuelkopf angeordnet, wobei die Innenkontur der Buchse und der Lagerschalen noch unbearbeitet sein kann. Diese Buchse bzw. diese Lagerschalen lassen sich ebenfalls, wie das oben erwähnte vorgefertigte Pleuel preiswerter fertigen als die nach dem Stand der Technik verwendeten Buchsen bzw. Lager schalen, welche vor dem Einsetzen in das Pleuel endbearbeitet sind.
Die Innenkontur der Buchse und der Lagerschalen kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren noch völlig unbearbeitet sein, so daß
Ersatzblatt beispielsweise auch massive Buchsen bzw. massive Lagerschalen, welche keine innere Bohrung bzw. Innenkontur aufweisen, einsetzbar sind. Die Ausbildung der Innenkontur und die exakte Festlegung des Mittelpunktes der Innenbohrungen erfolgt in einem Schritt der Nachbearbeitung, wobei die Innenkontur der Buchse und/oder der Lagerschalen nachbearbeitet wird.
Im Rahmen dieser Nachbearbeitung erhalten die Lagerschalen und/oder die Buchse eine Innenkontur, wobei zu diesem Zeitpunkt des Verfahrens die zu erzielende Pleuellänge L, die durch den Abstand der beiden Mittelpunkte der Innenbohrungen bestimmt wird, Berücksichtigung findet.
Das so gefertigte Bauteil, welches aus dem Pleuel und der in das Pleuel eingesetzten Buchse bzw. Lagerschalen besteht, ist maßgenauer als eine vergleichbare nach dem Stand der Technik gefertigte Kombination und darüber hinaus preiswerter herzustellen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren brauchen bei der Fertigung des Pleuels, der Buchse und der Lagerschalen nur noch geringe bzw. keine Toleranzen berücksichtigt zu werden, wodurch die Fertigungskosten reduziert werden können. Darüberhinaus tritt der aus dem Stand der Technik bekannte Effekt der Fehlerfortpflanzung bzw. Aufsummierung der Maßungenauigkeiten nicht auf.
Nunmehr ist lediglich die Gruppierung des mit Buchse und Lagerschalen besetzten Pleuels mit einem Kolben zu einer Pleuel-Kolben-Kombination erforderlich. Abhängig von der Fertigungsqualität des Kolbens bzw. der erzielten Genauigkeit der Kompressionshöhe ist eine Gruppierung von Pleuel und Kolben nicht erforderlich. Die Einhaltung eines vorgegebenen Verdichtungsgrades wird unter Verwendung nur einer Zylinderkopfdichtung bzw. einer Dichtungsdicke D ermöglicht. Dies senkt ebenfalls Kosten. Darüberhinaus wird eine Fehlerquelle im Fertigungsprozess eliminiert, da es
Ersatzblatt bei Verwendung nur eines Dichtungstyps einheitlicher Dicke zu keiner Verwechselungsgefahr zwischen verschiedenen Dichtungen kommen kann. Im vorliegenden Fall hat dies eine besondere Bedeutung, weil die Montage einer falschen Dichtung zur Zerstörung der Verbrennungskraftmaschine führen kann.
Einerseits umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren Ausführungsformen, bei denen das bestückte Pleuel in der Art endbearbeitet wird, daß die Innenkontur sowohl der Buchse als auch der Lagerschalen unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Abstandes L ihrer beiden Mittelpunkte nachbearbeitet wird.
Andererseits beinhaltet die Erfindung auch Verfahren, die bereits endbearbeitete Buchsen verwenden und dann lediglich eine Nachbearbeitung der Lagerschalen bzw. Ausbildung dieser Innenkontur vorsehen. Aber auch Verfahren, bei denen endbearbeitete Lagerschalen in das Pleuel eingesetzt werden und eine Nachbearbeitung der Buchse bzw. die Ausbildung dieser Innenkontur zur Einstellung einer vorgegebenen Pleuellänge L ausreicht sind Teil der erfindungsgemäßen Lehre.
Vorteilhaft ist, wie bereits im Rahmen der ersten allgemeinen Ausführungsform erläutert, die preisgünstigere Fertigung der Buchse.
Vorzuziehen sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Nachbearbeitung der in das Pleuel eingesetzten Lagerschalen und/oder Buchse in der Art erfolgt, daß eine Nachbohrung durchgeführt wird.
Bei dieser Verfahrensvariante erfolgt die Nachberarbeitung der in das Pleuel eingesetzten Lagerschalen und/oder eingesetzten Buchse durch Bohren. Ist die Buchse bereits endbearbeitet, erfolgt vorzugsweise eine Nachbearbeitung der Lagerschalen, wohingegen eine Nachbearbeitung der Buchse nicht erforderlich ist und umgekehrt. Günstig ist ein Verfahren, bei dem beim Einsetzen der Lagerschalen in den Pleuelkopf diese zumindest temporär am Pleuel fixiert werden. Eine Fixierung der Buchse erfolgt in der Regel wie bereits erwähnt mittels Preßsitz.
Dadurch soll verhindert werden, daß sich die Lagerschalen bei der Endmontage relativ zum Pleuel bewegen. Dies könnte bei der Montage auf der Kurbelwelle geschehen. Im Gegensatz zu dem in der Regel geschlossen ausgeführten Pleuelauge ist der Pleuelkopf vorzugsweise geteilt. Zur Montage des Pleuels auf der Kurbelwelle wird der Pleueldeckel des Pleuelkopfes demontiert, wobei die sich im Pleuelkopf befindlichen Lagerschalen lösen bzw. verrutschen können. Dies kann die erzeugte Pleuellänge L ungünstig ändern.
Der Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens basiert aber auch darauf, daß die im Pleuel eingesetzten Lagerschalen sich nach der Nachbearbeitung relativ zum Pleuel nicht mehr bewegen. Die Fixierung dieser Bauteile am Pleuel kann temporär oder dauerhaft sein. In jedem Fall sollte ein Verrücken dieser Bauteile während der Montage vermieden werden.
Günstig sind Ausführungsformen des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet sind, daß das Fixieren der Lagerschalen am Pleuel mittels Kleben erfolgt.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen der vorgegebene Abstand L individuell für einen einzelnen Kolben abgestimmt wird, indem die Kompressionshöhe C des Kolbens gemessen wird. Dieses Verfahren erlaubt eine Anpassung im Einzelfall. Durch Ermittlung der Kompressionshöhe C des jeweiligen Kolbens und anschleißender Subtraktion der gemessenen Kompressionshöhe C von einer vorgegebenen Gesamtlänge L + C ergibt sich eine individuelle Pleuellänge L und damit eine einheitliche Gesamtlänge L + C. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigten Pleuels gemäß der folgenden Zeichnungsfiguren näher erläutert. Hierbei zeigt:
Figur 1 ein Pleuel in Seitenansicht mit Blick Richtung Pleuelaugen-
Achse, und
Figur 2 das in Figur 1 gezeigte Pleuel in Seitenansicht mit Blick senkrecht zur Pleuelaugen-Achse, in Längsrichtung geschnitten.
Das in Figur 1 dargestellte Pleuel 5 umfasst ein Pleuelauge 6, das über einen Pleuelschaft 7 mit dem Pleuelkopf 10 verbunden ist.
Der Pleuelkopf 10 ist zweiteilig ausgeführt und besteht aus einem Pleuelkopfkörper 8 und einem Pleueldeckel 9. In ihm sind die Lagerschalen 2 angeordnet, wobei die so zusammengesetzten Lagerschalen 2 den Mittelpunkt 4 der Gesamtlagerschale 2 bzw. den Mittelpunkt 4 des Pleuelkopfes 10 festlegen.
Im Pleuelauge 6 des Pleuels 5 ist die Buchse 1 angeordnet, durch die der Mittelpunkt 3 des Pleuelauges 6 bzw. der Buchse 1 festgelegt wird. Die Pleuellänge L ergibt sich, wie in Figur 1 dargestellt, als Abstand der beiden Mittelpunkte 3, 4.
Figur 2 zeigt, daß in Figur 1 dargestellte Pleuel in Längsrichtung geschnitten und in einer Ansicht mit Blick senkrecht zur Pleuelaugen-Achse 3. Der Mittelpunkt 3 des Pleuelauges 6 bzw. der Buchse 1 und der Mittelpunkt 4 der Lagerschalen 2 bzw. des aus Pleueldeckel 9 und Pleuelkopfkörper 8 bestehenden Pleueldeckels 10 erscheinen in dieser Ansicht als Achsen 3, 4. Bezugszeichenliste
Buchse
Lagerschale
Mittelpunkt, Achse
Mittelpunkt, Achse
Pleuel
Pleuelauge
Pleuelschaft
Pleuelkopfkörper
Pleueldeckel
Pleuelkopf
Er

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Pleuels (5) mit Buchse (1) und Lagerschalen (2), bei dem ein Pleuel (5) mit einem Pleuelauge
(6) und einem mit dem Pleuelauge (6) über einen Pleuelschaft
(7) verbundenen Pleuelkopf (10) vorgefertigt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß anschließend die Buchse (1) in das Pleuelauge (6) und die Lagerschalen (2) in den Pleuelkopf (10) eingesetzt werden, wobei die Innenkontur der Buchse (1) und der Lagerschalen (2) noch unbearbeitet sein kann,
daß anschließend das so bestückte Pleuel (5) endbearbeitet wird, in der Art, daß die Innenkontur der Buchse (1) und/oder der Lagerschalen (2) unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Abstandes L ihrer beiden Mittelpunkte (3,4) nachbearbeitet wird.
2. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbearbeitung der in das Pleuel (5) eingesetzten Lagerschalen (2) und/oder Buchse (1) in der Art erfolgt, daß eine Nachbohrung durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einsetzen der Lagerschalen (2) in den Pleuelkopf (10) diese zumindest temporär am Pleuel (5) fixiert werden.
Ersatzblatt
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixieren der Lagerschalen (2) am Pleuel (5) mittels Kleben erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Abstand L individuell für einen einzelnen Kolben abgestimmt wird, indem die Kompressionshöhe C des Kolbens gemessen wird.
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