DE102011113011A1 - Connecting rod useful for an internal combustion engine, comprises connecting rod eye, which is divided into separation plane with formation of a connecting rod bearing cap and is arranged on or in connecting rod foot - Google Patents

Connecting rod useful for an internal combustion engine, comprises connecting rod eye, which is divided into separation plane with formation of a connecting rod bearing cap and is arranged on or in connecting rod foot Download PDF

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Abstract

Connecting rod (1) comprises a connecting rod eye (4) arranged on or in a connecting rod foot (2) for connecting with a crank shaft, with a bearing eye, with a piston and the connecting rod eye, and with the bearing eye, which is connected with a connecting rod shaft (3). The connecting rod eye is divided into a separation plane (5) with formation of a connecting rod bearing cap and has a thermal spray coating as a surface layer at its inner side. The surface layer, preferably a bearing alloy layer can be applied on the surface of the component by a spraying method. Connecting rod (1) comprises a connecting rod eye (4) arranged on or in a connecting rod foot (2) for with a crank shaft, with a bearing eye, with a piston and the connecting rod eye, and with the bearing eye connected with a connecting rod shaft (3). The connecting rod eye is divided into a separation plane (5) with formation of a connecting rod bearing cap and has a thermal spray coating as a surface layer at its inner side. The surface layer, preferably a bearing alloy layer can be applied on the surface of the component by a spraying method. The surface layer is formed as bearing metal alloy layer substituting a connecting rod bearing, and is at least partially compressed and cured by mechanical post treatment including knocking or hammering. The surface layer at least partially exhibits different degrees of hardness. An independent claim is also included for producing the connecting rod for an internal combustion engine, comprising applying connecting rod bearing cap on connecting rod eye, and compressing and curing the surface layer, which is formed as bearing metal alloy by mechanical post treatment.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pleuelstange für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Pleuelstange gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.The invention relates to a connecting rod for an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing the connecting rod according to the preamble of patent claim 3.

Die DE 10 2009 020 674 B4 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Bauteils als Zylinderlaufbahn, Pleuel oder Lagerschale in einem Verbrennungsmotor, welches eine thermische Spritzschicht als Oberflächenschicht aufweist, bei welchem die Oberflächenschicht, insbesondere eine Lagermetalllegierungsschicht oder eine Verschleißschutzschicht, mittels eines Spritzverfahrens auf eine Oberfläche des Bauteils aufgebracht wird und das Bauteil mit der Oberflächenschicht anschließend durch eine klopfende oder hämmernde Bearbeitung insbesondere mittels eines Schlag kopfes zur Nachverdichtung und Aufhärtung nachbehandelt wird, wobei die klopfende oder hämmernde Bearbeitung des Bauteils mit einem mittleren Energieeintrag oder einer mittleren Verformungsenergie oberhalb 100 kJ/m2 erfolgt und dass die klopfende oder hämmernde Bearbeitung des Bauteils zu einer Oberfläche der Spritzschicht führt, die ein Muster aus nahe beabstandeten, aneinandergrenzenden und/oder sich teilweise überlagernden Vertiefungen aufweist, die eine Fläche im Bereich von 0,2 bis 10 mm2 besitzen.The DE 10 2009 020 674 B4 describes a method for producing a coated component as a cylinder liner, connecting rod or bearing shell in an internal combustion engine, which has a thermal spray layer as the surface layer, wherein the surface layer, in particular a bearing metal alloy layer or a wear protection layer is applied by means of a spraying process on a surface of the component and the Component with the surface layer is subsequently treated by a knocking or hammering processing in particular by means of a blow head for densification and hardening, wherein the knocking or hammering processing of the component with an average energy input or a mean deformation energy above 100 kJ / m 2 and that the knocking or pounding processing of the component to a surface of the sprayed layer, which is a pattern of closely spaced, contiguous and / or partially overlapping vertices having openings which have an area in the range of 0.2 to 10 mm 2 .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Pleuelstange für eine Brennkraftmaschine und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung der Pleuelstange anzugeben.The invention has for its object to provide an improved connecting rod for an internal combustion engine and an improved method for producing the connecting rod.

Hinsichtlich der Pleuelstange wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung der Pleuelstange wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 3 angegebenen Merkmale gelöst.With regard to the connecting rod, the object is achieved by the features specified in claim 1. With regard to the method for producing the connecting rod, the object is achieved by the features specified in claim 3.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei der Pleuelstange für eine Brennkraftmaschine mit einem an oder in einem Pleuelfuß angeordneten Pleuelauge zur Verbindung mit einer Kurbelwelle, mit einem Lagerauge zur Verbindung mit einem Kolben und mit einem das Pleuelauge mit dem Lagerauge verbindenden Pleuelschaft, wobei das Pleuelauge an einer Teilungsebene unter Bildung eines Pleuellagerdeckels geteilt ist und an seiner Innenseite eine thermische Spritzschicht als Oberflächenschicht aufweist, wobei die Oberflächenschicht, insbesondere eine Lagermetalllegierungsschicht, mittels eines Spritzverfahrens auf eine Oberfläche des Bauteils aufbringbar ist, ist die Spritzschicht erfindungsgemäß als eine ein Pleuellager substituierende Lagermetalllegierungsschicht ausgebildet und durch eine klopfende oder hämmernde mechanische Nachbehandlung zumindest abschnittsweise derart nachverdichtet und aufgehärtet, dass die Oberflächenschicht zumindest abschnittsweise unterschiedliche Härtegrade aufweist. Besonders bevorzugt weist die Oberflächenschicht des Pleuelauges einen größeren Härtegrad, ein unterschiedliches Verdichtungsmuster, eine unterschiedliche Porosität und/oder eine größere Dichte auf als die Oberflächenschicht des Pleuellagerdeckels. Dadurch kann ein herkömmliches Pleuellager entfallen und eine das Pleuellager bildende Oberflächenschicht direkt auf ein Pleuelauge einer Pleuelstange aufgebracht werden, so dass eine Montage der Pleuelstange signifikant vereinfacht ist. Daraus resultieren vorteilhaft z. B. ein Bauraumgewinn, und eine Gewichtseinsparung.In the connecting rod for an internal combustion engine with a connecting rod eye arranged on or in a connecting rod for connection to a crankshaft, with a bearing eye for connection to a piston and with a connecting rod shaft connecting the connecting rod eye with the bearing eye, wherein the connecting rod eye at a parting plane to form a connecting rod bearing cover is divided and has on its inside a thermal spray coating as a surface layer, wherein the surface layer, in particular a bearing metal alloy layer, by means of a spraying method on a surface of the component can be applied, the sprayed layer according to the invention as a connecting rod bearing bearing metal alloy layer is formed and by a knocking or hammering mechanical Post-treatment at least partially re-densified and hardened so that the surface layer at least partially has different degrees of hardness. Particularly preferably, the surface layer of the connecting rod has a greater degree of hardness, a different compression pattern, a different porosity and / or a greater density than the surface layer of the connecting rod bearing cap. As a result, a conventional connecting rod bearing can be dispensed with and a surface layer forming the connecting rod bearing can be applied directly to a connecting rod eye of a connecting rod, so that assembly of the connecting rod is significantly simplified. This results in advantageous z. B. a space gain, and a weight saving.

Durch die unterschiedliche Bearbeitung und Ausbildung der Oberflächenschichten von Pleuelauge und Pleuellagerdeckel ist eine Anpassung der jeweiligen Oberflächenschichten an die unterschiedlichen Erfordernisse und Belastungen während des Betriebs der Brennkraftmaschine ermöglicht. Beispielsweise ist am Pleuelauge eine härtere und dichtere Oberflächenschicht zur verbesserten Kraftaufnahme erforderlich, während am Pleuellagerdeckel eine weichere und somit weniger dichte Oberflächenschicht erforderlich ist, welche eine besonders gute Einbettungsfähigkeit für Schmutzpartikel aufweist.Due to the different processing and design of the surface layers of connecting rod eye and connecting rod bearing cap an adaptation of the respective surface layers to the different requirements and loads during operation of the internal combustion engine is possible. For example, a harder and denser surface layer for improved force absorption is required at the connecting rod, while at the connecting rod bearing cap a softer and thus less dense surface layer is required, which has a particularly good embedding ability for dirt particles.

Dadurch ist eine Lebensdauer der Pleuelstange verlängerbar und eine Ausfallwahrscheinlichkeit ist reduziert.As a result, a life of the connecting rod is extendable and a probability of failure is reduced.

Weiterhin kann durch den Entfall eines separaten Pleuellagers vorteilhafterweise ein Bauraumgewinn und eine Gewichtseinsparung erzielt werden.Furthermore, by eliminating a separate connecting rod bearing advantageously a space gain and a weight saving can be achieved.

Beim Verfahren zur Herstellung einer Pleuelstange für eine Brennkraftmaschine wird eine auf einem Pleuelauge und in einem Pleuellagerdeckel aufgebrachte und als Pleuellager ausgebildete Spritzschicht durch eine klopfende oder hämmernde mechanische Nachbehandlung zumindest abschnittsweise nachverdichtet und aufgehärtet. Dabei werden das Pleuelauge und der Pleuellagerdeckel bevorzugt gemeinsam in einem einzigen Arbeitsgang mechanisch nachbehandelt, wobei mit einem Bearbeitungswerkzeug postionsabhängig klopfende oder hämmernde Bewegungen unterschiedlicher Stärke, Frequenz und/oder Amplitude durchgeführt werden. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine kostengünstige und effiziente Serienproduktion.In the method for producing a connecting rod for an internal combustion engine, a spray coating applied to a connecting rod eye and in a connecting rod bearing cap and designed as a connecting rod bearing is at least partially recompressed and hardened by a knocking or hammering mechanical aftertreatment. In this case, the connecting rod eye and the connecting rod bearing cap are preferably mechanically aftertreated together in a single operation, wherein with a machining tool position-dependent knocking or hammering movements of different strength, frequency and / or amplitude are performed. This advantageously enables cost-effective and efficient mass production.

Die Sicherheit bei einer Verwendung der Pleuelstange ist dadurch vergrößert, dass eine Ausfallwahrscheinlichkeit der Pleuelstange verringert ist.The safety in a use of the connecting rod is increased by the fact that a probability of failure of the connecting rod is reduced.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. An embodiment of the invention will be explained in more detail below with reference to a drawing.

Dabei zeigt:Showing:

1 schematisch eine Pleuelstange mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Oberflächenschicht. 1 schematically a connecting rod with a surface layer formed according to the invention.

In 1 ist eine Pleuelstange 1 nach dem Stand der Technik dargestellt.In 1 is a connecting rod 1 represented according to the prior art.

Die Pleuelstange 1 ist bei einem Kurbeltrieb einer Brennkraftmaschine die Verbindung zwischen einer Kurbelwelle oder einem Kurbelzapfen und einem sich in gerader Linie bewegenden Bauelement, beispielsweise einem Kolben. Die Pleuelstange 1 setzt die lineare Bewegung des Kolbens in die kreisförmige Bewegung der Kurbelwelle um (linear oszillierende Axialbewegung).The connecting rod 1 is in a crank mechanism of an internal combustion engine, the connection between a crankshaft or a crank pin and a moving in a straight line component, such as a piston. The connecting rod 1 converts the linear movement of the piston into the circular movement of the crankshaft (linearly oscillating axial movement).

Die Pleuelstange 1 umfasst zumindest einen Pleuelfuß 2, ein Lagerauge 7 und einen Pleuelschaft 3.The connecting rod 1 includes at least one big end 2 , a bearing eye 7 and a connecting rod shaft 3 ,

Die Pleuelstange 1 ist mit einem an oder in dem Pleuelfuß 2 angeordneten Pleuelauge 4 zur Verbindung mit der Kurbelwelle, mit dem Lagerauge 7 zur Verbindung mit einem Kolben und mit dem das Pleuelauge 4 mit dem Lagerauge 7 verbindenden Pleuelschaft 3 versehen.The connecting rod 1 is with one on or in the big end 2 arranged connecting rod eye 4 for connection with the crankshaft, with the bearing eye 7 for connection with a piston and with the connecting rod eye 4 with the bearing eye 7 connecting connecting rod shank 3 Mistake.

Das Pleuelauge 4 und der Pleuelfuß 2 sind an einer Teilungsebene 5 geteilt und ein Pleuellagerdeckel 6 ist üblicherweise mit zwei nicht dargestellten Verbindungsschrauben mit der Pleuelstange 1 verschraubt. Dazu sind beispielsweise in nicht dargestellter Weise zwei abschnittsweise mit einem Innengewinde versehene Sacklochbohrungen in der Pleuelstange 1 angeordnet, wobei die Innengewinde der Sacklochbohrungen mit den Außengewinden der Verbindungsschrauben korrespondieren.The connecting rod eye 4 and the big end 2 are at a division level 5 shared and a connecting rod cap 6 is usually with two connecting screws, not shown, with the connecting rod 1 screwed. For this purpose, for example, in a manner not shown two sections provided with an internal thread blind holes in the connecting rod 1 arranged, wherein the internal threads of the blind holes correspond with the external threads of the connecting screws.

Der demontierbare Pleuellagerdeckel 6 ist formschlüssig, beispielsweise mittels der Verbindungsschrauben, an der übrigen Pleuelstange 1 gehalten. Dazu sind im Pleuellagerdeckel 6 zumindest zwei, beispielsweise als Durchgangsbohrungen ausgeführte, nicht dargestellte Aussparungen eingebracht, deren Innendurchmesser korrespondierend zu einem Außendurchmesser der Verbindungsschrauben ausgebildet ist.The removable connecting rod bearing cap 6 is positively, for example by means of the connecting screws on the other connecting rod 1 held. These are in the connecting rod bearing cap 6 at least two, for example, as through holes performed, not shown recesses introduced whose inner diameter is formed corresponding to an outer diameter of the connecting screws.

In der Pleuelstange 1 sind zumindest zwei Sacklochbohrungen derart angeordnet, dass der Pleuellagerdeckel 6 mit den Verbindungsschrauben montierbar ist. Die Sacklochbohrungen sind dabei zumindest abschnittsweise mit dem Innengewinde versehen.In the connecting rod 1 At least two blind holes are arranged such that the connecting rod bearing cap 6 can be mounted with the connecting screws. The blind holes are at least partially provided with the internal thread.

An einer Innenseite 8 des Pleuelauges 4 und des Pleuellagerdeckels 6, welche in Richtung der Kurbelwelle weist, ist jeweils eine thermische Spritzschicht als Oberflächenschicht 9 aufgebracht. Dabei substituiert die Oberflächenschicht 9 ein herkömmliches Pleuellager und verringert derart die Bauelementeanzahl in der Brennkraftmaschine.On an inside 8th of the connecting rod eye 4 and the connecting rod bearing cap 6 , which points in the direction of the crankshaft, is in each case a thermal spray layer as a surface layer 9 applied. In this case, the surface layer substitutes 9 a conventional connecting rod bearing and thus reduces the number of components in the internal combustion engine.

Die Oberflächenschicht 9 ist als herkömmliche thermische Spritzschicht ausgebildet und wird beispielsweise mittels Lichtbogendrahtspritzen auf der Innenseite 8 des Pleuelauges 4 und des Pleuellagerdeckels 6 stoffschlüssig aufgebracht.The surface layer 9 is designed as a conventional thermal spray coating and is for example by means of arc wire spraying on the inside 8th of the connecting rod eye 4 and the connecting rod bearing cap 6 cohesively applied.

Das Lichtbogenspritzen, bei dem elektrisch leitende Werkstoffe verspritzt werden, ermöglicht eine einfache, effiziente und prozesssichere Herstellung von thermischen Beschichtungen. Dabei wird zwischen zwei drahtförmigen Spritzwerkstoffen gleichen oder unterschiedlichen Materials ein Lichtbogen durch Anlegen einer Spannung erzeugt. Die Drahtspitzen werden bei einer Temperatur von rund 4000°C abgeschmolzen und mittels eines Zerstäubergases oder eines Zerstäubergasgemisches unter Bildung eines Partikelstrahls in Richtung der Werkstückoberfläche transportiert und dort angelagert. Durch die Verwendung von inerten Gasen, wie beispielsweise Stickstoff oder Argon statt Luft, als Zerstäubergas kann eine Oxidation der Materialien weitgehend reduziert werden. Typische Schichtdicken liegen im Bereich 0,2–20 mm (vor der Endbearbeitung). Durch Verwendung von Hohldrähten (Röhrchendrähte) mit carbidischen oder keramischen Füllungen ist es möglich, Hartstoffschichten herzustellen.Arc spraying, in which electrically conductive materials are sprayed, enables a simple, efficient and process-reliable production of thermal coatings. In this case, an arc is generated by applying a voltage between two wire-like spray materials same or different material. The wire tips are melted at a temperature of about 4000 ° C and transported by means of a nebulizer gas or a nebulizer gas mixture to form a particle beam in the direction of the workpiece surface and deposited there. By using inert gases, such as nitrogen or argon instead of air, as a nebulizer gas, oxidation of the materials can be largely reduced. Typical layer thicknesses are in the range of 0.2-20 mm (before finishing). By using hollow wires (tube wires) with carbidic or ceramic fillings, it is possible to produce hard material layers.

Mittels des Lichtbogenspritzens können Oberflächenschichten 9 erzeugt werden, deren Reibung und Gewicht signifikant reduziert sind. Die verfahrensbedingte Mikroporosität der eisenbasierten, nanokristallinen Oberflächenschichten 9 ermöglicht eine extrem glatte Honung, auch als die sogenannte Spiegel-Honung bezeichnet, und damit eine signifikante Reibungsreduktion von bis zu 50%. Daraus resultiert vorteilhafterweise eine Verbrauchsreduzierung und eine signifikante Funktionsoptimierungen der entsprechenden Bauelemente der Brennkraftmaschine.By arc spraying surface layers can be 9 are generated, whose friction and weight are significantly reduced. The process-related microporosity of the iron-based, nanocrystalline surface layers 9 enables extremely smooth honing, also referred to as the so-called mirror honing, and thus a significant friction reduction of up to 50%. This advantageously results in a reduction in consumption and a significant functional optimization of the corresponding components of the internal combustion engine.

Alternativ zur bevorzugten Aufbringung der Oberflächenschicht 9 mittels des Lichtbogenspritzens können allgemein bekannte Verfahren, beispielsweise das sogenannte Plasmaspritzen, das Flammspritzen oder das Kaltgasspritzverfahren, zur Erzeugung der Oberflächenschicht 9 verwendet werden. Diese, insbesondere thermischen, Spritzverfahren erhöhen die Verschleißbeständigkeit des Pleuelauges 4 und des Pleuellagerdeckels 6, jedoch weisen die erzeugten Oberflächenschichten 9 verfahrensbedingt eine Porosität auf. Durch die Porosität der Spritzschicht wird deren Festigkeit und Verschleißbeständigkeit deutlich gesenkt.Alternatively to the preferred application of the surface layer 9 By means of arc spraying, well-known methods, for example the so-called plasma spraying, the flame spraying or the cold gas spraying method, can be used to produce the surface layer 9 be used. These, in particular thermal, spraying methods increase the wear resistance of the connecting rod eye 4 and the connecting rod bearing cap 6 but have the generated surface layers 9 due to the process a porosity. By the Porosity of the sprayed layer significantly reduces its strength and wear resistance.

Um die Festigkeit und die Verschleißbeständigkeit der Oberflächenschicht 9 zu verbessern, wird selbige durch eine klopfende oder hämmernde mechanische Nachbehandlung zumindest abschnittsweise nachverdichtet und somit aufgehärtet. Die klopfende oder hämmernde mechanische Nachbehandlung ist hierbei periodisch ausgestaltet, was bedeutet, dass ein Bearbeitungswerkzeug periodisch angehoben wird und mit einer bestimmten Energie wieder auf die Oberflächenschicht 9 einschlägt oder wirkt. Die klopfende oder hämmernde Bearbeitung der Oberflächenschicht 9 wird dabei bevorzugt in mindestens zwei separaten Durchgängen durchgeführt, so dass sich eine besonders gute Reduktion der Porenanzahl der Oberflächenschicht 9 sowie besonders hohe Druckeigenspannungen in der Oberflächenschicht 9 ergeben.To the strength and wear resistance of the surface layer 9 to improve, selb¬ is at least partially re-densified by a knocking or hammering mechanical aftertreatment and thus hardened. The knocking or hammering mechanical aftertreatment is in this case designed periodically, which means that a machining tool is raised periodically and with a certain energy back to the surface layer 9 strikes or works. The knocking or hammering treatment of the surface layer 9 is preferably carried out in at least two separate passes, so that there is a particularly good reduction of the number of pores of the surface layer 9 as well as particularly high residual compressive stresses in the surface layer 9 result.

Mittels des nicht dargestellten Bearbeitungswerkzeuges wird ein Klopfwerkzeug bevorzugt in Form einer Kugel periodisch auf und ab bewegt. Diese periodische Auf- und Abbewegung kann beispielsweise durch eine Exzenterlagerung oder auch einen elektromagnetischen Antrieb ausgestaltet sein. Neben den Exzenter- und elektromagnetischen Antrieben sind auch noch pneumatische Antriebe zur Betätigung des Klopfwerkzeugs geeignet.By means of the machining tool, not shown, a knocking tool is preferably periodically moved up and down in the form of a ball. This periodic up and down movement can be configured for example by an eccentric bearing or an electromagnetic drive. In addition to the eccentric and electromagnetic drives, pneumatic drives are also suitable for actuating the knocking tool.

Durch die klopfende oder hämmernde mechanische Nachbehandlung werden charakteristische Verdichtungsmuster, auch als Oberflächentopographie bezeichnet, auf der Oberflächenschicht 9 erzeugt. Die Oberflächenschicht 9 ist nicht mehr eben, sondern weist eine wellige Oberflächentopographie auf, welche durch eine Vielzahl von Vertiefungen geprägt ist. Die Vertiefungen entsprechen dabei den Abdrücken aus der hämmernden oder klopfenden Bearbeitung. In aller Regel lassen sich die einzelnen Abdrücke auch bei mehrmaliger oder überlagernder Nachbehandlung noch individuell erkennen.The knocking or hammering mechanical aftertreatment characterizes the compaction patterns, also referred to as surface topography, on the surface layer 9 generated. The surface layer 9 is no longer flat, but has a wavy surface topography, which is characterized by a variety of wells. The depressions correspond to the prints from the hammering or tapping processing. As a rule, the individual impressions can still be identified individually, even with repeated or superimposed aftertreatment.

Bevorzugt weist somit die Oberflächenschicht 9 ein Muster aus nahe beabstandeten, aneinandergrenzenden und/oder sich teilweise überlagernden Vertiefungen auf. Die Fläche der einzelnen Vertiefungen liegt dabei bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 10 mm2. Die einzelnen Abdrücke können sich überlagern, so dass sich ein abgeflachtes Wellenprofil in der Oberflächenschicht 9 ergibt.The surface layer therefore preferably has 9 a pattern of closely spaced, contiguous and / or partially overlapping pits. The area of the individual depressions is preferably in the range of 0.2 to 10 mm 2 . The individual impressions may overlap, leaving a flattened wave profile in the surface layer 9 results.

Die Vertiefungen entsprechen bevorzugt in ihrer Geometrie im Wesentlichen den Werkzeugspitzen der eingesetzten Klopf- oder Hammerwerkzeuge.The depressions preferably correspond in their geometry substantially to the tool tips of the tapping or hammer tools used.

Das Verdichtungsmuster der Vertiefungen, bzw. Abdrücke, kann unterschiedlich ausgestaltet sein.The compression pattern of the depressions or impressions can be designed differently.

In einer ersten Ausgestaltung ist das Muster durch eine regelmäßige Abfolge von bahnenförmigen Vertiefungen ausgebildet. Die Bahnen weisen dabei besonders bevorzugt eine gemeinsame Vorzugsrichtung auf. Hiermit können die Bahnen beispielsweise parallel oder auch senkrecht zur später erfolgenden Gleit-, bzw. tribologischen Belastung der Oberflächenschicht 9 ausgerichtet werden. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn geschmierte Gleitpaarungen eingesetzt werden und die Vertiefungen als Schmierstofftaschen ausgebildet sind, die in etwa senkrecht zur Gleitrichtung verlaufen.In a first embodiment, the pattern is formed by a regular sequence of web-shaped depressions. The webs particularly preferably have a common preferred direction. Hereby, the webs, for example, parallel or perpendicular to the later occurring sliding, or tribological loading of the surface layer 9 be aligned. This is of particular interest when lubricated sliding pairs are used and the recesses are formed as lubricant pockets, which extend approximately perpendicular to the sliding direction.

Ebenso ist auch eine ungeordnete Anordnung der Vertiefungen möglich. Hier ist das Verdichtungsmuster durch eine unregelmäßige oder stochastische Anordnung an Vertiefungen gebildet. Bevorzugt sind hier auch Fläche und Tiefe der einzelnen Vertiefungen unterschiedlich ausgebildet. Es hat sich gezeigt, dass gerade die stochastische Verteilung in geschmierten Gleitpaarungen besonders gute Ergebnisse liefert.Likewise, a disordered arrangement of the wells is possible. Here, the compaction pattern is formed by an irregular or stochastic arrangement of depressions. Preferably also the area and depth of the individual recesses are formed differently. It has been shown that it is precisely the stochastic distribution in lubricated sliding pairs that gives particularly good results.

Das Verdichtungsmuster kann beispielsweise in Form von Öltaschen oder Riefen ausgestaltet werden. Derartige Öltaschen sind insbesondere bei ölgeschmierten Bauteilbereichen, wie dem Pleuelauge 4, vorteilhaft. Durch gezielte Einbringung von Öltaschen oder Riefen kann das Öl in diesen Vertiefungen gelagert werden, was als sogenannte Reservoirs bezeichnet wird. Das in diesen topografischen Vertiefungen gelagerte Öl kann bei dem Reibprozess zwischen der Oberflächenschicht 9 und der Kurbelwelle in vorteilhafter Weise bei Bedarf schmierend wirken.The compression pattern can be configured for example in the form of oil pockets or grooves. Such oil pockets are particularly in oil-lubricated component areas, such as the connecting rod eye 4 , advantageous. By targeted introduction of oil pockets or grooves, the oil can be stored in these wells, which is referred to as so-called reservoirs. The oil stored in these topographic depressions may be present in the rubbing process between the surface layer 9 and the crankshaft advantageously act lubricating as needed.

Besonders bevorzugt weist die Oberflächenschicht 9 des Pleuelauges 4 einen größeren Härtegrad, ein unterschiedliches Verdichtungsmuster, eine unterschiedliche Porosität und/oder eine größere Dichte auf als die Oberflächenschicht 9 des Pleuellagerdeckels 6.Particularly preferably, the surface layer 9 of the connecting rod eye 4 a higher degree of hardness, a different compression pattern, a different porosity and / or a greater density than the surface layer 9 of the connecting rod bearing cap 6 ,

Durch die unterschiedliche Bearbeitung und Ausbildung der Oberflächenschichten 9 von Pleuelauge 4 und Pleuellagerdeckel 6 ist eine Anpassung der jeweiligen Oberflächenschichten 9 an die unterschiedlichen Erfordernisse und Belastungen während des Betriebs der Brennkraftmaschine ermöglicht. Beispielsweise ist am Pleuelauge 4 eine härtere und dichtere Oberflächenschicht 9 zur verbesserten Kraftaufnahme der vom Kolben in die Pleuelstange 1 eingeleitete Kraft erforderlich, während am Pleuellagerdeckel 6 eine weichere und somit weniger dichte Oberflächenschicht 9 erforderlich ist, welche eine besonders gute Einbettungsfähigkeit für Schmutzpartikel, welche eventuell im Schmiermittel zirkulieren, aufweist. Dies erhöht die Widerstandsfähigkeit der Oberflächenschichten 9, wodurch eine Lebensdauer der Pleuelstange 1 verlängerbar und eine Ausfallwahrscheinlichkeit signifikant reduziert ist.Due to the different processing and formation of the surface layers 9 of connecting rod eye 4 and connecting rod bearing cap 6 is an adaptation of the respective surface layers 9 to the different requirements and loads during operation of the internal combustion engine allows. For example, at the connecting rod eye 4 a harder and denser surface layer 9 for improved power absorption of the piston in the connecting rod 1 introduced force required while on the connecting rod bearing cap 6 a softer and thus less dense surface layer 9 is required, which is a particularly good embedding ability for dirt particles, which may be in the lubricant circulate. This increases the resistance of the surface layers 9 , thereby extending the life of the connecting rod 1 renewable and a probability of default is significantly reduced.

In einer ersten Ausführungsvariante werden das Pleuelauge 4 und der Pleuellagerdeckel 6 getrennt mechanisch nachbehandelt.In a first embodiment, the connecting rod eye 4 and the connecting rod bearing cap 6 mechanically treated separately.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante werden das Pleuelauge 4 und der Pleuellagerdeckel 6 gemeinsam mechanisch nachbehandelt, wobei mit dem Bearbeitungswerkzeug positionsabhängig klopfende oder hämmernde Bewegungen unterschiedlicher Stärke, Frequenz und/oder Amplitude durchgeführt werden, so dass Oberflächenschichten 9 abschnittsweise unterschiedliche Härtegrade, Verdichtungsmuster, Porositäten und/oder unterschiedliche Dichten aufweisen können.In a preferred embodiment, the connecting rod eye 4 and the connecting rod bearing cap 6 mechanically aftertreated together, wherein with the machining tool position-dependent knocking or hammering movements of different strength, frequency and / or amplitude are performed, so that surface layers 9 sections may have different degrees of hardness, compaction patterns, porosities and / or different densities.

Beispielsweise kann die klopfende oder hämmernde mechanische Nachbehandlung durch ein positionsabhängiges Klopfen mit einem herkömmlichen Außen- oder Innenklopfer erfolgen. In einer alternativen Ausführungsvariante kann ein Innenklopfer mit zwei unterschiedlich starken Klopfeinheiten für Pleuelauge 4 und Pleuellagerdeckel 6 verwendet werden. Dies ist beispielsweise mittels einer oszillierenden Pleuelbewegung um 180 Grad realisierbar, wobei die Klopfeinheit feststehend ausgebildet ist und jedes der beiden Klopfwerkzeuge eine separate Druckluftzufuhr aufweist. Alternativ kann eine rotierende Klopfeinheit verwendet werden, welche eine unterschiedliche Zufuhr der Druckluft je nach Position der Klopfwerkzeugs ermöglicht.For example, the knocking or hammering mechanical aftertreatment can be done by a position-dependent tapping with a conventional external or internal knocker. In an alternative embodiment, an internal knocker with two different strong knock units for connecting rod 4 and connecting rod bearing cap 6 be used. This can be realized for example by means of an oscillating Pleuelbewegung by 180 degrees, wherein the knocking unit is stationary and each of the two knocking tools has a separate compressed air supply. Alternatively, a rotary knocking unit may be used, which allows a different supply of compressed air depending on the position of the knocking tool.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Pleuelstangeconnecting rod
22
PleuelfußConnecting rod
33
Pleuelschaftconnecting rod shaft
44
Pleuelaugeconnecting rod
55
Teilungsebeneparting plane
66
Pleuellagerdeckelconnecting rod bearing
77
Lageraugebearing eye
88th
Innenseiteinside
99
Oberflächenschichtsurface layer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009020674 B4 [0002] DE 102009020674 B4 [0002]

Claims (6)

Pleuelstange (1) für eine Brennkraftmaschine mit einem an oder in einem Pleuelfuß (2) angeordneten Pleuelauge (4) zur Verbindung mit einer Kurbelwelle, mit einem Lagerauge (7) zur Verbindung mit einem Kolben und mit einem das Pleuelauge (4) mit dem Lagerauge (7) verbindenden Pleuelschaft (3), wobei das Pleuelauge (4) an einer Teilungsebene (5) unter Bildung eines Pleuellagerdeckels (6) geteilt ist und an seiner Innenseite (8) eine thermische Spritzschicht als Oberflächenschicht (9) aufweist, wobei die Oberflächenschicht (9), insbesondere eine Lagermetalllegierungsschicht, mittels eines Spritzverfahrens auf eine Oberfläche des Bauteils aufbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht (9) ausgebildet ist als eine ein Pleuellager substituierende Lagermetalllegierungsschicht und durch eine klopfende oder hämmernde mechanische Nachbehandlung zumindest abschnittsweise derart nachverdichtet und aufgehärtet ist, dass die Oberflächenschicht (9) zumindest abschnittsweise unterschiedliche Härtegrade aufweist.Connecting rod ( 1 ) for an internal combustion engine with a on or in a big end ( 2 ) arranged connecting rod eye ( 4 ) for connection to a crankshaft, with a bearing eye ( 7 ) for connection to a piston and to a connecting rod eye ( 4 ) with the bearing eye ( 7 ) connecting connecting rod ( 3 ), the connecting rod eye ( 4 ) at a division level ( 5 ) forming a connecting rod bearing cap ( 6 ) and on its inside ( 8th ) a thermal spray layer as a surface layer ( 9 ), wherein the surface layer ( 9 ), in particular a bearing metal alloy layer, can be applied to a surface of the component by means of a spraying method, characterized in that the surface layer ( 9 ) is formed as a bearing metal alloy substituting a connecting rod bearing and is at least partially re-densified and hardened by a knocking or hammering mechanical aftertreatment in such a way that the surface layer ( 9 ) Has at least partially different degrees of hardness. Pleuelstange (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht (9) des Pleuelauges (4) einen größeren Härtegrad, ein unterschiedliches Verdichtungsmuster, eine unterschiedliche Porosität und/oder eine größere Dichte aufweist als die Oberflächenschicht (9) des Pleuellagerdeckels (6).Connecting rod ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the surface layer ( 9 ) of the connecting rod eye ( 4 ) has a greater degree of hardness, a different compression pattern, a different porosity and / or a greater density than the surface layer ( 9 ) of the connecting rod bearing cap ( 6 ). Verfahren zur Herstellung einer Pleuelstange (1) für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf einem Pleuelauge (4) und einem Pleuellagerdeckel (6) aufgebrachte und als Pleuellager ausgebildete Oberflächenschicht (9) durch eine klopfende oder hämmernde mechanische Nachbehandlung nachverdichtet und aufgehärtet wird.Method for producing a connecting rod ( 1 ) for an internal combustion engine according to one of claims 1 to 2, characterized in that one on a connecting rod eye ( 4 ) and a connecting rod bearing cap ( 6 ) applied and designed as a connecting rod surface layer ( 9 ) is densified by a knocking or hammering mechanical aftertreatment and cured. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht (9) des Pleuelauges (4) und die Oberflächenschicht (9) des Pleuellagerdeckels (6) zumindest abschnittsweise derart nachverdichtet und aufgehärtet werden, dass die Oberflächenschicht (9) des Pleuelauges (4) einen größeren Härtegrad, ein unterschiedliches Verdichtungsmuster, eine unterschiedliche Porosität und/oder eine größere Dichte aufweist als die Oberflächenschicht (9) des Pleuellagerdeckels (6).Method according to claim 3, characterized in that the surface layer ( 9 ) of the connecting rod eye ( 4 ) and the surface layer ( 9 ) of the connecting rod bearing cap ( 6 ) are at least partially re-densified and hardened in such a way that the surface layer ( 9 ) of the connecting rod eye ( 4 ) has a greater degree of hardness, a different compression pattern, a different porosity and / or a greater density than the surface layer ( 9 ) of the connecting rod bearing cap ( 6 ). Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pleuelauge (4) und der Pleuellagerdeckel (6) getrennt mechanisch nachbehandelt werden.Method according to claim 3 or 4, characterized in that the connecting rod eye ( 4 ) and the connecting rod bearing cap ( 6 ) are mechanically treated separately. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pleuelauge (4) und der Pleuellagerdeckel (6) gemeinsam mechanisch nachbehandelt werden, wobei mit einem Bearbeitungswerkzeug postionsabhängig klopfende oder hämmernde Bewegungen unterschiedlicher Stärke, Frequenz und/oder Amplitude durchgeführt werden.Method according to claim 3 or 4, characterized in that the connecting rod eye ( 4 ) and the connecting rod bearing cap ( 6 ) are mechanically aftertreated, wherein with a processing tool position-dependent knocking or hammering movements of different strength, frequency and / or amplitude are performed.
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