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Stösselstange und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf Stösselstangen, welche an mindestens einem Ende ein durch eine
Schmelzmetallverbindung befestigtes, als Gelenksteil dienendes Endstück mit einer nach aussen gerichte- ten Auflagerfläche aufweisen.
Bisher wurden Stösselstangen z. B. gemäss der österr. Patentschrift Nr. 215217 mit rohrförmigen Stan- genkörpern erfolgreich in wirtschaftlicher Weise durch Anschweissen der Rohrenden an Endstücke, die vor- geformte Lagerflächen zum Eingriff mit andern Teilen eines Mechanismus aufweisen, hergestellt.
Die erfindungsgemässe Stösselstange ist dadurch gekennzeichnet, dass das Endstück eine tellerförmige
Vertiefung aufweist und mit deren verjüngten Randfläche auf dem eine Sitzfläche bildenden, rohr- oder stabförmigen Ende der Stange aufsitzt und mit diesem durch das Schmelzmetall verbunden ist. Durch die- se Ausbildung der erfindungsgemässen Stösselstange ist die Fertigung von Stösselstangen möglich, für deren
Schaftteil sowohl Vollstäbe als auch Rohre verwendet werden können und die Schaftteile keinerlei vorbereitender Fertigkeit bedürfen. Es genügt, wenn die Schaftteile senkrecht zu ihrer Achse glatt geschnitten werden.
Für die Fertigung finden ausserdem einfach herzustellende Endstücke Verwendung, die auf der dem Schaftteil zuweisenden Seite eine tellerartige Vertiefung aufweisen, welche die Zentrierung bewirkt oder unterstützt und zugleich einen vorteilhaften Abschluss der Schweissstelle bildet.
Die Erfindung zielt aber darauf ab, ein schnelles, relativ wohlfeile, verbessertes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Stösselstangen zu schaffen. Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass der aus einem Rohr oder einem Vollstab bestehende und an seinem Ende eine Umfangskante bildende Schaftteil der Stange an der Randfläche einer tellerartigen Vertiefung des Endstückes, die verjüngt und dem Verlauf der Umfangskante angepasst ist, angesetzt wird und der Schaftteil und das Endstück während des Schweissvorganges gegeneinander gepresst werden. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können nach Fertigstellung der Schweissung die erhitzten Teile der Stange und des Endstückes gekühlt werden.
Die Umfangskante der Stange steht mit der Sitzfläche des Endstückes in Linienberührung, wodurch die Einleitung der Widerstandsschweissung erleichtert wird. Die Sitzfläche verläuft schräg zur Stangenachse, um die Berührungsfläche unter der Schweisshitze und dem Druck fortschreitend zu verbreitern und die Schweissfläche zu vergrössern, wodurch eine sehr kräftige Schweissverbindung zwischen der Stange und dem die Lagerfläche aufweisenden Endstück erhalten wird.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Stösselstange, teilweise in Ansicht und im Schnitt, Fig. 2 eine vergrösserte Ansicht der Stösselstange, abgebrochen und teilweise im Schnitt, Fig. 3 eine vergrösserte schaubildliche Ansicht eines Endstückes, getrennt von der Stange dargestellt, Fig. 4 eine vergrösserte schaubildliche Ansicht eines andern Endstückes ebenfalls getrennt von der Stange dargestellt, Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 2, wobei jedoch an Stelle einer rohrförmigen Stange eine volle Stange verwendet wird, Fig. 6 eine Teilansicht im Schnitt zur Veranschaulichung eines Verfahrensschrittes, Fig. 7 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 6, zur Veranschal1li- chung eines folgenden Verfahrensschrittes, Fig.
8 und 9 ähnliche Darstellungen wie Fig. 6 und 7 zur Veranschaulichung aufeinanderfolgender Verfahrensschritte bei der Herstellung einer Stösselstange mit einem abgeänderten Endstück und Fig. 10 eine Teilansicht im Schnitt zur Veranschaulichung eines Verfahrens-
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schrittes bei der Herstellung einer Stösselstange mit einem vollen Stangenkörper.
Gemäss Fig. 1 wirkt die Stösselstange 10 mit einem schalenförmigen Ventilheber 12ul1d einem Ventil- schwinghebel 14 zusammen. Der Hebel 12 wird durch eine auf einer Nockenwelle 18 angeordnete Nocke
16 gehoben und gesenkt und bewegt sich in einer Führung 20, welche im Maschinenblock 22 vorgesehen ist. Der Schwinghebel 14 ist auf einer Welle 24 schwenkbar gelagert und wirkt mit einem Arm 26 mit einem Ventil (nicht dargestellt) zusammen und steht mit dem andern Arm 28 auf der andern Seite der Wel- le 24 mit der Stösselstange in Eingriff. Der Arm 28 weist einen Ansatz mit kugelförmiger Oberfläche 30 auf, der in eine entsprechende kugelförmige Ausnehmung in einem schalenförmigen Endstück 32 am Ende der Stösselstange eingreift.
Das andere Ende der Stösselstangeistmiteinem Endstück 34, das eine kugelförmige Endfläche 36 auf- weist und in einer kugelförmigen Ausnehmung 38 im Boden des Ventilhebers 12 gelagert ist, versehen. Das
Endstück 34 weist einen radialen Flansch 40 auf, dessen eine Fläche 42 die Abstützung für eine Schrau- benfeder 44 bildet, welche die Lagerfläche 36 gegen die kugelförmige Ausnehmung 38 drückt. Die Fe- der 44 wirkt gegen eine Abstützscheibe 46, die am Maschinenblock 22 befestigt ist und eine zentrale Öff- nung 48 aufweist, durch welche die Stösselstange durchtritt. Das Endstück 34 weist einen zylindrischen
Teil 50 auf, der sich von der Fläche 42 weg erstreckt und als Führung zur Zentrierung des Endes der
Schraubenfeder 44 bezüglich der Fläche 42 dient.
Das Endstück 32 ist mit einer Ausnehmung versehen, deren Fläche 52 an ein Ende eines den Stössel- stangenkörper bildenden Rohres 54 angeschweisst ist. In der dargestellten Form verläuft die Fläche 52 im wesentlichen konisch und ist innerhalb eines zylindrischen Teiles 56, der von dem schalenförmigen Teil des Endstückes 32 absteht, vorgesehen. Das Endstück 34 ist auch mit einer Innenfläche 58 innerhalb des zylindrischen Teiles 50 versehen, die im wesentlichen konisch ausgebildet sowie mit dem andern Ende des Rohres 54 verschweisst ist, wie dies noch beschrieben wird.
Die Endstücke 32 und 34 werden vorzugsweise aus einem relativ hartem Material, z. B. einsatzgehärtetem Stahl gebildet und können durch Kaltschmieden geformt sein. Auf diese Weise ergeben die nach aussen gerichteten Flächen 31 und 36 harte, glatte Lagerflächen zum Eingriff mit der Oberfläche 30 des Schwinghebelarmes und dem Sitz 38 des Ventilhebers.
Der rohrförmige Stösselstangenkörper 54 hat offene Enden bevor die Endstücke 32 und 34 daran befestigt werden. Der dargestellte runde Querschnitt ist für die meisten Zwecke geeignet und erleichtert die wirtschaftliche Herstellung. Es kann jedes starre Rohr verwendet werden, z. B. ein gezogenes, nahtloses Rohr oder ein gewalztes, mehr-oder einlagiges Rohr, wobei das Rohr aus jedem geeigneten Material, z. B. Eisen hergestellt sein kann, welches dem Rohr die erforderliche Steifigkeit verleiht und für die Widerstandsschweissung der Endstücke geeignet ist. Ein Beispiel für ein geeignetes Rohr ist ein einfach gewalztes Stahlrohr, das eine stumpfgeschweisste Längsnaht aufweist.
Nach der Erfindung werden die Endstücke 32 und 34an die Rohrenden angeschweisst. Vor dem Schwei- ssen werden die Endteile der Rohre mit einem Umfangsrand oder Kante 60 zur Erzielung eines im werentlichen linienförmigen Kontaktes mit der Fläche 52 oder 58 des Endstückes, an welches das Rohrende angeschweisst wird, versehen. Zu diesem Zwecke können die Rohrenden entsprechend abgeschnitten werden, um einen kurvenförmigen Rand bzw. Kante am Ende zu erhalten. Nach der Darstellung ist die Kante 60 kreisförmig, wenn die Endfläche senkrecht zur Längsachse des Rohres steht.
Das Endstück 34 ist mit einem Ende des Rohres 54 in der Weise verschweisst, wie dies die Fig. 6 und 7 veranschaulichen. Das Rohr und das Endstück werden zuerst in eine Lage gebracht, in der ihre Achsen im wesentlichen in einer Linie liegen, damit das Rohrende die Stellung zur Einführung in die konische Öffnung 58 einnimmt. Dies kann durch Einsetzen des Endstückes in eine Elektrode 62 geschehen, welche einen zylindrischen Teil 64 des Endstückes umfasst und gegen einen Flansch 40 anliegt. Das Rohr 54 wird durch eine geeignete Elektrode (nicht dargestellt) umfasst. Die Elektrode 62 und das Rohr 54 werden dann gegeneinander bewegt, so dass das Rohrende in die konische Öffnung 58 eintritt und die ringförmige Kante 60 mit der konischen Fläche, welche sich schräg zur Längsachse des Rohres erstreckt, zum Eingriff kommt.
Es wird nun der Schweissstrom zwischen dem Rohr 54 und dem Endstück 34 durchgeleitet, wobei das Rohr und das Endstück gegeneinander gepresst werden.
Während des Schweissens erweichen die das Rohrende bildenden Wände und das Endstück 34 und das Rohr 54 bewegen sich gegeneinander bis zur Stellung gemäss Fig. 7. nach welcher die Wand am Rohrende von innen nach aussen abgeschrägt verläuft ; dadurch wird die Breite der Schweissfläche vergrössert und eine sehr kräftige Verbindung nach dem Abkühlen der verschweissten Teile zwischen dem Endstück und dem Rohr erzielt. Die während des Schweissens gebildeten Nähte sind mit 66 und 68 bezeichnet.
Das Endstück 32 ist mit einem Ende des Rohres in ähnlicher Weise verschweisst, nur mit dem Unter-
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schied, dass eine andere Form einer Elektrode 70 zum Abstützen des Endstückes 32 und zur Zuführung des Schweissstromes sowie Anwendung des Schweissdruckes verwendet wird. Auch hier wird das Rohrende in die konische Öffnung 52 eingeführt und mit dessen konischer Oberfläche in Eingriff gebracht, wobei der Schweissstrom und-druck, welcher die Verschweissung bewirkt, gemäss Fig. 9 eine Verdickung der Rohrenden unter Bildung von Nähten 72 und 74 erzeugt.
Bei der fertigen Stösselstange weist die Stange 10 Endteile 75 und 75a auf, welche Sitzflächen bilden, deren jede sich schräg zur Längsrichtung der Stange erstrecken und unmittelbar an die Flächen 52 und
58 angeschweisst sind.
Der Stösselstangenkörper kann, wie in Fig. 5 dargestellt, an Stelle eines Rohres auch als massive Stange 76 ausgebildet sein. Die Stangenenden werden am Endstück 32 und 34 in ähnlicher Weise wie dies vorher beschrieben wurde, angeschweisst. Das Stangenende ist mit einer Umfangskante oder einem Rand versehen, der einen etwas kleineren Durchmesser als die konische Öffnung 52 oder 58 im Endstück aufweist, an welche es angeschweisst wird. Das Endstück und die Stange werden in eine Lage mit ausgerichteten Achsen gebracht und das Stangenende wird in die konische Öffnung eingeführt, so dass seine Kante 78 mit der Fläche der Öffnung in Eingriff kommt. Hierauf wird der Schweissdruck und -strom angewendet, wobei eine fortschreitende Erweichung und Verdickung des Metalles in der Schweisszone eintritt bis die Lage nach Fig. 5 erreicht ist.
Während des Schweissens bilden sich die Nähte 80 und 82. Das Endstück 32 ist in ähnlicher Weise unter Bildung der Nähte 84 und 86 an das andere Ende der Stange angeschweisst.
Bei der fertigen Stösselstange weist die Stange 76 Endteile 88 und 90 auf, welche Sitzflächen bilden, von denen sich jede schräg zur Längsrichtung der Stange erstreckt und unmittelbar mit der Fläche 52 bzw.
58 verschweisst ist.
Die Erfindung erleichtert somit die Herstellung von Stösselstangen durch das Anschweissen von Endstücken an die Enden eines Stangenkörpers, der entweder rohrförmig oder voll sein kann. Die Schweissverbindungen sind sehr stark und führen selten zu einem Bruch im Gebrauch. Das Herstellungsverfahren ist sowohl schnell als auch wohlfeil durchzuführen, da die maschinelle Bearbeitung auf ein Mindestmass reduziert oder ganz vermieden wird. Die Lagerflächen 31 und 36 sowie die Flächen 52und 58 werden durch Kaltschmieden des Metalles, welches die Endstücke bildet, hergestellt. Die Kanten 60 und 78 am Rohr bzw. der Stange werden durch blosses Abschneiden erzeugt.
Es ist möglich, von der dargestellten runden Querschnittsform des Rohres 54 und der Stange 76 abzuweichen, und wenn dies geschieht kann es erwünscht sein, die Form der Flächen 52 und 58 entsprechend abzuändern. Wichtig ist dabei, dass das Rohr oder das Stangenende mit einer Kante oder einem Rand versehen wird und das Endstück eine Ausnehmung aufweist, so dass, wenn die Kante mit der Fläche der Ausnehmung zum Eingriff kommt, sich diese Fläche im Winkel zur Längsrichtung des Rohres oder der Stange erstreckt. Auf diese Weise erleichtert der im wesentlichen linienförmige Kontakt der Kante mit der Flä- che die Einleitung der Widerstandsschweissung, wobei die schräge Fläche eine fortwährende Verdickung der Schweisszone ergibt, um eine kräftige Schweissverbindung zwischen dem Rohr oder der Stange und dem Endstück zu erhalten.
Die besondere Form der Endstücke 32 und 34 nach der Darstellung kann natürlich abgeändert werden, um Auflagerflächen oder andere konstruktive Ausführungen, wie den Flansch 40, nach den jeweiligen Erfordernissen des Mechanismus, mit welchen die Stösselstange verwendet wird, vorzusehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stösselstange, welche an mindestens einem Ende ein durch eine Schmelzmetallverbindung befe- stigtes, alsGelenksteil dienendes Endstück mit einer nach aussen gerichteten Auflagerfläche aufweist. dadurch gekennzeichnet, dass das Endstück eine tellerförmige Vertiefung aufweist und mit deren verjüngten Randfläche auf dem eine Sitzfläche bildenden, rohr- oder stabförmigen Ende der Stange aufsitzt und mit diesem durch das Schmelzmetall verbunden ist.