DE1025672B

DE1025672B - Hollow piston pin

Info

Publication number: DE1025672B
Application number: DESCH21690A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Ritz
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1957-03-06
Filing date: 1957-03-06
Publication date: 1958-03-06

Description

Hohler Kolbenbolzen Die hohlen Bolzen, wie sie in Kolben für' hochbelastete Kolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, benutzt werden, sind in der Regel aus Schwermetall- oder Eisenlegierungen angefertigt. Die hohen mechanischen Anforderungen, die an sie gestellt werden, bedingen eine sorgfältige Auswahl des Werkstoffes und eine vorsichtige Dimensionierung, die ausreichen sollte, um den auftretenden. Biegungs-und Torsionskräften zu widerstehen. Obgleich technische Vorschriften für die Wahl der Bolzenabmessungen festgesetzt sind, :hat sich gezeigt, daß Bolzen, die nach diesen Richtlinien hergestellt werden, im Betrieb: gebrochen sind. Diese Brüche treten in ganz bestimmten Zonen, nämlich zwischen den Auflageflächen in den Bolzenaugen einerseits und der Auflage im Pleuelauge andererseits, auf und zeigen sich als Risse an. Die daselbst wirksamen hohen Spannungsspitzen und die gesamte wirkliche Spannungsverteilung lassen sich eindeutig nicht durch Rechnung oder in anderer Weise vorausbestimmen, weil sie durch das Zusammenwirken einer Anzahl Faktoren, wie z. B. durch die Schmierverhältnisse, die Größe des Zünddruckes und des Zündzeitpunktes sowie auch durch die Oberflächenbeschaffenheit und die Warmbehandlungsart des. Bolzens nebst anderen derartigen Größen bedingt sind. Gerade aber die Kenntnis der Spannungsverteilung ist für die Bemessung des Bolzens. von entscheidender Bedeutung, da, die Spannungshöchstwerte sich an bestimmten Stellen ausbilden, die die unter Zugrundelegung des Zünddruckes errechneten Spannungswerte offenbar weit übersteigen.Hollow piston pin The hollow pin, as used in pistons for 'highly loaded Piston engines, in particular internal combustion engines, are used as a rule made of heavy metal or iron alloys. The high mechanical requirements which are placed on them, require a careful selection of the material and careful sizing that should be enough to cope with the occurring. Bend and To withstand torsional forces. Although technical regulations for the choice of Bolt dimensions are fixed: it has been shown that bolts following these Policies are established in operation: are broken. These breaks occur in very specific zones, namely between the contact surfaces in the bolt eyes on the one hand and the support in the connecting rod eye on the other hand, and show up as cracks at. The high voltage peaks at work there and the entire real voltage distribution clearly cannot be determined in advance by calculation or in any other way, because, through the interaction of a number of factors, such as B. by the lubrication conditions, the size of the ignition pressure and the ignition point as well as the surface properties and the type of heat treatment of the bolt, along with other such sizes are. However, it is precisely the knowledge of the stress distribution that is essential for dimensioning the Bolt. of crucial importance because, the voltage peaks at certain Form locations that the voltage values calculated on the basis of the ignition pressure apparently far exceed.

Um einerseits der Gefahr des Auftretens dieser Dauerbruchanrisse zu begegnen. und andererseits die Wandstärke des Bolzens, nicht übermäßig dick wählen zu müssen, um hierdurch den Kolbenbolzen, nicht unnötig schwer auszuführen, ist bereits vorgeschlagen worden" die an, den Dauerbruchrissen gefährdeten Zonen durch Abstützungen im. Innern, wie z. B. durch Scheiben, Ringe oder Stege, zu sichern,. Derartige Versteifungsglieder könnten z. B. durch Einpressen und Verschweißen im Bolzeninnern in den in Frage kommenden Ouerschnittsebenen befestigt werden.On the one hand, to reduce the risk of these fatigue cracks occurring to encounter. and on the other hand choose the wall thickness of the bolt, not excessively thick to have to make the piston pin unnecessarily difficult as a result it has already been suggested "the zones endangered by fatigue fractures Supports in. Inside, such as B. by discs, rings or webs to secure. Such stiffeners could, for. B. by pressing and welding in Bolts are fastened inside in the cross-sectional planes in question.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Stützglieder der vorerwähnten, Art nicht von außen nachträglich einzubringen, sondern mit dem Bolzenhohlkörper aus einem Stück bestehen zu lassen; hierdurch würde normalerweise die Anfertigung solcher Kolbenbolzen schwierig, weil ja der Raum (bzw. die Räume) zwischen den einzelnen Versteifungselementen hohl bleiben muß, da das Gewicht des Kolbenbolzens nicht unnötig bzw. unerlaubt groß werden soll.The invention is based on the object of providing support members of the aforementioned, Art not to be introduced from the outside afterwards, but with the hollow bolt body to be made in one piece; this would normally result in the production Such piston pins are difficult because of the space (or spaces) between them Stiffening elements must remain hollow, since the weight of the piston pin is not unnecessary or should become unauthorized.

Erfindungsgemäß werden, daher die hohlen Kolbenbolzen mit zwei oder mehreren Versteifungswänden aus zwei oder mehreren Doppelnäpfchen. oder zwei Schalen mit Versteifungen aufgebaut, die in vertikaler oder horizontaler Ebene stumpf zusammengeschweißt sind.According to the invention, therefore, the hollow piston pin with two or several stiffening walls made of two or more double cells. or two bowls constructed with stiffeners that are butt welded together in a vertical or horizontal plane are.

Es ist an sich bereits bekannt, einen hohlen Kolbenbolzen aus zwei Teilen aufzubauen. Jeder dieser Teile ist becherartig ausgebildet und mit seinem Boden an( dien des anderen stumpf angeschweißt, so daß ein Steg im Bolzen. entsteht. Der Bolzen erfährt :hierdurch eine Verstärkung in der Mitte, nicht aber an den spannungsrißgefährdeten Stellen.It is already known per se, a hollow piston pin from two Share to build. Each of these parts is cup-shaped and with his Butt welded to the bottom (serving the other, so that a web is created in the bolt. The bolt experiences: as a result, a reinforcement in the middle, but not in the areas at risk of stress cracking Place.

Die Zeichnung veranschaulicht Ausführungsbeispiele. Sie zeigt Teile eines Kolbenbolzens und auch den aus diesen gefertigten ganzen Kolbenbolzen im Längsschnitt bzw. in perspektivischer Darstellung.The drawing illustrates exemplary embodiments. She shows parts of a piston pin and also the entire piston pin made from these in a longitudinal section or in a perspective view.

Die Abb. 1 und 2 lassen zwei Doppelnäpfchen a und b erkennen, die je eine Zwischenwand c und d aufweisen. Die beiden Doppelnäpfchen a und b werden zusammengeschweißt und, ergeben dien fertigen Kolbenbolzen e der Abb. 3. Die Wände c und d befinden sich bei diesem Kolbenbolzen in den Bereichen der Dauerbruchanrisse.Figs. 1 and 2 show two double cells a and b, the each have a partition c and d. The two double wells a and b become welded together and result in the finished piston pin e in Fig. 3. The walls On this piston pin, c and d are in the areas of fatigue cracks.

Der Kolbenbolzen kann auch aus drei oder mehreren derartigen Doppelnäpfchen angefertigt werden. Ein derartiger Aufbau ist dann erforderlich, wenn. die Festigkeit noch weiter erhöht werden, soll und dementsprechend die Zahl der' Stützglieder im Innern dies Bolzens vergrößert werden, muß.The piston pin can also consist of three or more such double cups be made. Such a structure is required when. the strength to be increased even further, and accordingly the number of 'supporting members in the Inside this bolt must be enlarged.

Die Abb:. 4 zeigt zwei Schalenhälften. f und g mit Ha,lb,wa,ndstegeni h und i, die nach ihrem Zusammenschweißen, den, fertigen Koilbenbolzen h der Abb. 5 liefern.The fig :. 4 shows two shell halves. f and g with Ha, lb, wa, ndstegeni h and i, which after being welded together produce the finished cantilever bolt h in Fig. 5.

Sowohl die Doppelnäpfchen als. auch: die Schalen, körper können .durch spangebende Bearbeitung aus Vollmaterial, wie z. B. aus Stangenabschnitten,, hergestellt werden. Es besteht aber auch die, Möglichkeit, durch die Anwendung des Warmpressens oder, Kaltfließpressens die Doppelnäpfchen bzw. Schalenteile herzustellen. Die letzteren mit zwei oder mehreren Versteifungswänden lassen sich vorteilhaft auch durch Gießen erlangen. Wesentlich ist in jedem Falle, daß die Teilstücke, aus welchen der Kolbenbolzen durch Zusammenschweißen entsteht, einstückig mit den Versteifungswänden hergestellt sind.Both the double wells as. also: the shells and bodies can. through Machining from solid material, such as B. made of rod sections ,, will. But there is also the possibility of using hot pressing or, cold extrusion, the double cups or shell parts to manufacture. The latter with two or more stiffening walls can be advantageous can also be obtained by pouring. It is essential in each case that the sections, from which the piston pin is created by welding together, in one piece with the stiffening walls are made.

Claims

PATENT CLAIM: Hollow bolt for pistons of highly loaded piston engines, in particular internal combustion engines, which is stiffened on the inside by webs or walls at the zones endangered by fatigue cracks (namely between: the. that for the production of the bolt two or more double cups (a, b) or two shells (f, g) with stiffeners (c, d, h, i) are used, which in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the Balz or in a plane through the Longitudinal axis are connected to one another by welding. Documents considered: German Patent No. 657 468; USA. Pat. No. 1887 964th