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Stösselstange und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Stösselstange, insbesondere für Brennkraftmaschinen, welche aus einem starren Rohr mit an mindestens einem Rohrende durch eine Schmelzmetallverbindung befestigten Kopf besteht. Die Stösselstangen dienen zur Verbindung verschiedenartig beweglicher Glieder von Maschinen und sind dort besonders nützlich, wo eines oder mehrere der Glieder eine rotierende Bewegungskompo nente besitzen.
Bei einer bekannten Stösselstange dieser Art sind an den Enden ihres Rohres besondere mit Köpfen versehene Hohlzapfen angeordnet, die den gleichen Aussendurchmesser wie das Rohr besitzen und mit dem Rohr durch Stumpfschweissen verbunden sind. Die Herstellung dieser Stösselstange ist durch die getrennte Herstellung der Hohlzapfen, deren Verschweissung mit dem Rohr, das Entfernen der Schweissraupe und die nachträgliche Härtung der Köpfe umständlich und verursacht hohe Kosten.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine einfache, leichte und billige Stösselstange mit verbesserten Arbeitseigenschaften zu schaffen und besteht im Wesen darin, dass der Kopf schalenförmig ausgebildet ist und mit der inneren oder äusseren Schalenfläche auf dem eine Sitzfläche bildenden Rohrende aufsitzt und durch das Schmelzmetall verbunden ist.
Bei einer besonderen Ausführungsform kann die Stösselstange gemäss der Erfindung einen schalenförmigen, mit der inneren Schalenfläche aufsitzenden Kopf aufweisen, der eine zweckmässig kreisförmige Scheitelkante besitzt, entlang welcher er durch die Metallschmelzverbindung an Randleisten des Rohres befestigt ist. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung einer Stösselstange mit einem solchen Kopf besteht darin, dass der Kopf mit seiner Scheitelkante durch Wärme-und Druckeinwirkung an dem Rohrende angeschweisst wird, wobei das Rohrende durch die während des Schweissvorganges eindringende Scheitelkante unter Bildung der Randleisten aufgespalten und damit eine kräftige Schweissverbindung hergestellt wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. fig. 1 zeigt eine in eine Maschine eingebaute Stösselstange in Ansicht, Fig. 2 die Enden der Stösselstange nach Fig. 1 in vergrössertem Massstab, Fig. 3 und 4 zeigen die Köpfe der Stösselstange in schaubildlicher Darstellung.
Nach Fig. l verbindet die erfindungsgemässe Stösselstange 10 einen Ventilstössel 12 und einen Kipphebel 14, der ein nicht dargestelltes Ventil betätigt. Der Stössel 12 wird durch eine Nocke 16 auf einer Nockenwelle 18 gehoben und gesenkt und der Stössel bewegt sich in einer Führung 20, die in einem Maschinenblock 22 angeordnet ist. Der Kipphebel 14 ist auf einer Welle 24 kippbar befestigt, wobei der eine Arm 26 auf das Ventil einwirkt und der andere Arm 28 an der gegenüberliegenden Seite der Welle 24 mit der Stösselstange, gegebenenfalls unter Federbelastung, zusammenwirkt. Der Arm 28 weist einen Ansatz auf, der mit seiner vorzugsweise kugelförmigen Fläche 30 in den schalenförmigen Kopf 32 der Stösselstange eingreift.
Der Ventilstössel 12 ist mit einer Aúsnehmung 34 zur Aufnahme des am andern Ende der Stösselstange angeordneten Kopfes 36 versehen.
Die Stösselstange 10 ist aus einem Rohr 38 mit offenen Enden gebildet, an welchen die Köpfe 32 und 36 befestigt sind. Das Rohr kann eine beliebige Querschnittsform aufweisen, obwohl die zylindrische Form für die meisten Zwecke geeignet ist und eine billige Herstellung gewährleistet. Das Rohr ist der Beanspruchung entsprechend starr ausgebildet und kann z. B. ein stranggepresstes nahtloses Rohr oder ein ein-oder
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mehrschichtiges Rohr sein und aus einem geeigneten Material, z. B. eisenhältigen Metall, hergestellt sein, das ihm die erforderliche Steifheit verleiht. Ein Beispiel für ein geeignetes Rohr ist ein einschichtig gewalztes Stahlrohr mit stumpf geschweisster Längsnaht.
Der Kopf 32 ist nach den Fig. l und 2 schalenförmig mit konvex gerundeter Aussenfläche 39 und konkav gerundeter Innenfläche 40 ausgebildet. Vorzugsweise besitzt der Kopf 32 im wesentlichen die Gestalt einer hohlen Halbkugel, wobei die Flächenteile 39 und 40 im wesentlichen kugelförmig sind.
Der Kopf 36 ist ebenfalls vorzugsweise schalenförmig und weist eine konvex gerundete Aussenfläche 46 und eine konkave Innenfläche 48 auf. Die Aussenfläche 46 ist vorzugsweise im wesentlichen kugelförmig. Zwischen den Flächen 46 und 48 erstreckt sich ein Flächenteil 50, wobei eine im wesentlichen kreisförmige Scheitelkante 52 die Schnittlinie der Flächenteile 48 und 50 bildet. Die Querabmessungen der Köpfe 32 und 36 sind grösser als die der Enden des Rohres 38, an dem sie befestigt sind.
Die Köpfe 32 und 36 bestehen vorzugsweise aus einem verhältnismässig harten Material, z. B. einem einsatzgehärteten Stahl, und können zweckmässig durch Pressen hergestellt werden. Auf diese Weise ergeben die nach aussen gerichteten Flächen 40 und 46 der Köpfe harte, glatte Lagerflächen für den Eingriff des Ventilstössels 12 und des Kipphebels 14. Diese Flächen erhalten auch nach dem Pressen keine weitere oder nur eine geringfügige Nachbearbeitung. Die Köpfe 32 und 36 werden an den Enden des Rohres 38 durch eine Metallschmelzverbindung, wie z. B. Weichlöten, Hartlöten oder Schweissen, befestigt.
In bevorzugter Weise sind die Köpfe 32 und 36 am Rohr 38 durch Widerstandsschweissung befestigt.
Zu diesem Zweck wird die Aussenfläche 39 des Kopfes 32 gegen die am offenen Ende des Rohres ausgebildete Sitzfläche gedrückt, so dass die Fläche 39 und die Sitzfläche einander in einem im wesentlichen ringförmigen Bereich berühren. Durch den Kopf und das Rohr wird ein Schweissstrom geleitet, während der Kopf und das Rohr gegeneinander gepresst werden, um das Verschweissen zu bewirken. Dabei wird die anliegende Rohrwand in radialer Richtung etwas erweitert, wodurch Randleisten 54, 56 zu beiden Seiten der Rohrwand entstehen und die Breite der Schweissfläche vergrössert wird, so dass sich eine sehr kräftige Verbindung zwischen dem Kopf und dem Rohr ergibt. Die Längsachse des Rohres 38 und der Krümmungsmittelpunkt des Kopfes 32 fallen praktisch zusammen und die Höhlung des Kopfes liegt im wesentlichen konzentrisch zur Rohrachse.
Der Kopf 36 wird an das Ende des Rohres 38 nach dem erfindungsgemässen Verfahren angeschweisst, wobei zuerst die Scheitelkante 52 gegen die an dem Rohrende ausgebildete Sitzfläche gedrückt wird, so dass die Scheitelkante und die Sitzfläche einander in einem im wesentlichen ringförmigen Bereich berühren. Während dem Durchfluss des elektrischen Schweissstromes werden das Rohr und der Kopf gegeneinander gepresst, so dass durch Wärme und Druck die Schweissung bewirkt wird. Während des Schweissens werden die Rohrwände, die die Sitzfläche am Ende bilden, erweicht und durch die Scheitelkante 52 gespalten, wodurch sich Randleisten 58 und 60 bilden und die Schweisszone verdickt wird, so dass sich eine sehr kräftige Verbindung zwischen Kopf 36 und Rohrende ergibt.
Der anfängliche Eingriff der Scheitelkante 52 mit dem Rohrende ergibt eine enge Berührungszone, die den Beginn der Widerstandsschweissung erleichtert. Auch der Kopf 36 liegt im wesentlichen konzentrisch zur Rohrachse und der Krümmungsmittelpunkt der Fläche 46 fällt praktisch mit der Rohrachse zusammen.
Bei der praktischen Anwendung nach Fig. 1 wirkt die konvexe, kugelförmige Fläche 46 des Kopfes 36 mit der Ausnehmung 34 im Ventilstössel 12 und die kugelförmige Fläche 40 des Kopfes 32 am oberen Ende der Stösselstange mit dem kugelförmigen Teil 30 des Kipphebelarmes 28 zusammen. Die Flächen 46 und 40 bilden somit Lagerflächen für den Eingriff des Ventilstössels 12 bzw. des Kipphebels 28. Da die Flächen 46 und 40 praktisch kugelförmig sind, kann die Stösselstange 10 bezüglich ihrer Längsachse eine beliebige Drehlage einnehmen. Wenn die Flächen 46 und 40 kugelförmig sind, ist die Stösselstange ge-
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z. B. im Falle des Kipphebels 28.
Wenn die durch den Kopf 32 gebildete Schale, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, nach oben offen ist, kann sie einen Behälter für ein Schmiermittel bilden, so dass eine geeignete Schmierung zwischen den Flächen 30 und 40 gewährleistet ist. Wenn eine Strömung von Flüssigkeiten durch das Innere des Rohres 38 unerwünscht ist, werden die Schweissstellen, die die Köpfe und das Rohr miteinander verbinden, durchlaufend ausgeführt, wodurch das Innere des Rohres wirksam abgedichtet ist. Es können aber auch in den Köpfen Bohrungen für den Durchfluss einer Flüssigkeit, wie z. B. eines Schmiermittels, durch das Rohr vorgesehen sein, wie bei 62 und 64 mit strichlierten Linien angedeutet ist (Fig. 2).
Die Erfindung ergibt somit eine Stösselstange, die aus einem hohlen Rohr gebildet und daher verhältnismässig leicht ist, wodurch der Wirkungsgrad einer Antriebs- oder Arbeitsmaschine mit einer solchen Stösselstange erhöht wird.
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Da die Herstellung des Rohres und das Pressen der Köpfe verhältnismässig billig ist und die offenen Enden des Rohres Sitzflächen für die Köpfe ohne besondere maschinelle Bearbeitung bilden, sind die Erzeugungskosten der erfindungsgemässen Stösselstange sehr niedrig, wobei noch ins Gewicht fällt, dass die Lagerflächen der Köpfe keine maschinelle Nachbearbeitung erfordern..
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stösselstange, insbesondere für Brennkraftmaschinen, welche aus einem starren Rohr mit an mindestens einem Rohrende durch eine Schmelzmetallverbindung befestigten Kopf besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf schalenförmig ausgebildet ist und mit der inneren oder äusseren Schalenfläche auf dem eine Sitzfläche bildenden Rohrende aufsitzt und durch das Schmelzmetall verbunden ist.