DE1030143B

DE1030143B - Process for the production of light metal pistons with stretch-inhibiting inserts

Info

Publication number: DE1030143B
Application number: DEM33782A
Authority: DE
Inventors: Oswald Grimminger
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1957-04-04
Filing date: 1957-04-04
Publication date: 1958-05-14

Description

DEUTSCHESGERMAN

Es ist bekannt, die radiale Wärmeausdehnung von Leichtmetallkolben durch hülsensegmentförmige Einlagen aus Werkstoffen, wie Stahlblech, mit einem kleineren Wärmedehnungsbeiwert zu regeln, die im Bereich der Bolzennaben angeordnet sind und sich gegen die Innenwand des Kolbenschaftes anlegen. Solche Einlagen wurden bisher durch Umgießen mit dem Kolben vereinigt, ihre Anwendbarkeit war daher auf gegossene Kolben beschränkt.It is known that the radial thermal expansion of light metal pistons by means of sleeve segment-shaped inserts made of materials such as sheet steel with a smaller coefficient of thermal expansion, which in the Area of the pin bosses are arranged and lie against the inner wall of the piston skirt. Such inserts have hitherto been combined with the piston by casting around them, so their applicability was therefore limited to cast pistons.

Der Erfindung liegt die bisher für unlösbar gehaltene Aufgabe zugrunde, auch gepreßte Kolben mit dehn'ungsregelnden Einlagen der eingangs erwähnten Art auszustatten. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Warmpreßverfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Einlagen zusammen mit dem Formstempel in den Werkstoff eingedrückt werden, wobei sich die Einlagen in Achsrichtung gegen schulterartige Teile des Formstempels abstützen und, durch Nasen gesichert, längs seines Umfanges bis etwa zur Mitte von Längsnuten reichen, durch die beim Vordringen des Formstempel* von den Einlagen teilweise gespaltene, später hinter den Einlagen wieder zusammengedrückte Längsrippen gebildet werden. Das Zusammendrücken, d. h. das Schließen des Trennspaltes, kann in einem besonderen Staucharbeitsgaug erfolgen. Vorzugsweise werden jedoch die Längsrippen hinter den Einlagen durch schräg auslaufende Grundflächen der Nuten des Formstempels zusammengedrückt. The invention is based on the previously considered unsolvable problem, including pressed pistons to equip expansion-regulating inserts of the type mentioned at the beginning. To solve this problem is proposed a hot pressing process, which is characterized in that the deposits together with are pressed into the material with the die, with the inserts facing each other in the axial direction Support shoulder-like parts of the forming die and, secured by lugs, along its circumference up to Reach about the middle of the longitudinal grooves through which the inserts partially penetrate the forming punch * split longitudinal ribs that are later compressed again behind the inlays are formed. The compression, d. H. closing the separation gap, can be done in a special compression work gaug. However, the longitudinal ribs are preferred pressed together behind the inserts by sloping base surfaces of the grooves of the forming die.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß dadurch nicht nur eine sichere Verankerung der Einlagen im Kolbenwerkstoff erzielbar ist, sondern daß auch eine einwandfreie Regelung der Wärmeausdehnung erreicht wird, obwohl durch die andersartige Herstellungsweise und zum Teil auch bedingt durch die andersartige Verankerung der Einlagen die Spannungsverhältnisse zwischen Einlagen und Kolbenschaft, auf denen die dehnungshemmende Wirkung 1>eruht, anlers sein dürften als bei einem gegossenen Kolben.Surprisingly, it has been shown that this not only ensures secure anchoring of the deposits in the Piston material is achievable, but that a proper control of the thermal expansion is achieved is, although due to the different production method and partly also due to the different anchoring of the inserts the tension between the inserts and the piston skirt, on which the stretch-inhibiting effect rests, should be more similar than with a cast Pistons.

Allerdings ist es bekannt, Einlagen aus Werkstoffen mit kleinerem Wärmedehnungsbeiwert als dem des Kolbenwerkstoffes beim Hohlpressen von Leichtmetallkolben aus massiven Preßlingen anzubringen. Hierbei handelt es sich jedoch um ringförmige Einlagen, die am Außenumfang des Kolben« anliegen und nicht vom vordringenden Stempel in den Kolbenwerkstoff eingedrückt werden, sondern in eine Ausarbeitung am Umfang des Preßlings eingelegt und dann beim Hohlpressen durch gleichzeitiges Stauchen des vollen Endes des Kolbens mit diesem verbunden werden.However, it is known to use inserts made of materials with a smaller coefficient of thermal expansion than that of the Piston material to be attached when hollow pressing light metal pistons from solid compacts. However, these are ring-shaped inserts that rest against the outer circumference of the piston and are not pressed into the piston material by the advancing punch, but into an elaboration inserted on the periphery of the compact and then during hollow pressing by simultaneous upsetting the full end of the piston to be connected to this.

Es ist ferner auch an sich bekannt, eine Blecheinlage mit Hilfe eines Stempels in den Hohlraum eines Verfahren zum HerstellenIt is also known per se, a sheet metal insert with the help of a stamp in the cavity of a Method of manufacture

von Leichtmetallkolben
mit dehnungshemmenden Einlagenof light alloy pistons
with stretch-inhibiting inserts

Anmelder:Applicant:

Mahle Komm.-Ges.,Mahle Komm.-Ges.,

Stuttgart-Bad Cannstatt, Pragstr. 26/46Stuttgart-Bad Cannstatt, Pragstr. 26/46

Oswald Grimminger, Stuttgart-Hofen,
ist als Erfinder genannt wordenOswald Grimminger, Stuttgart-Hofen,
has been named as the inventor

Hohlkörpers einzufügen und dort durch besondere Umformung der Einlage in seiner Innenwand zu verankern. Hierbei handelt es sich jedoch um eine vieleckige Scheibe, die senkrecht zur Achse des Hohlraumes in dessen Tiefe eine Querwand bilden soll und nicht beim Hohlpressen dfes Körpers, sondern erst nach dessen Erzeugung eingeführt wird.Insert hollow body and anchor there by special deformation of the insert in its inner wall. However, this is a polygonal disc that is perpendicular to the axis of the cavity in the depth of which a transverse wall should form and not during the hollow pressing of the body, but only afterwards the generation of which is introduced.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigtThe invention is explained using an exemplary embodiment with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 einen fertiggepreßten Kolben, teilweise im Längsschnitt,1 shows a finished-pressed piston, partly in longitudinal section,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,Fig. 2 shows a cross section along the line II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Teillängsschnitt nach der Linie IH-III in Fig. 2,Fig. 3 is a partial longitudinal section along the line IH-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Teillängsschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 2,Fig. 4 is a partial longitudinal section along the line IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 in schaubildlicher Darstellung den bei der Herstellung des Kolbens verwendeten Formstempel ohne Einlagen.Fig. 5 is a diagrammatic representation of the die used in the manufacture of the piston without deposits.

Fig. 6 einen Querschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5 mit einer Einlage.6 shows a cross section along the line VI-VI of FIG. 5 with an insert.

Der aus einem massiven Rohstück (Preßling) gepreßte Leichtmetallkolben besteht aus einem Kopfteil 1 und einem Schaft 2. Diese beiden Teile sind durch die durchgehenden Naben 3 miteinander ver- +5 bunden. Beiderseits der Naben 3 sind hülsensegmentförmige S'tählblecheinlagen 4 angeordnet, die bei dem gezeigten Beispiel unter sich durch teilweise im Nabenwerkstoff verankerte Stege 5 verbunden sind. Es können jedoch auch auf jeder Kolbenseite zwei getrennte, nicht durch Stege verbundene kürzere Segmentteile angeordnet sein. Die Einlagen sind in axialen Rippen 6 des Schaftes verankert und liegen dicht an der Schaftinnenfläche an, mit Ausnahme einer Längsausnehmung 7, die sie überbrücken. In denThe light metal piston pressed from a solid blank (pressed part) consists of a head part 1 and a shaft 2. These two parts are connected to one another by the continuous hubs 3. On both sides of the hubs 3 are sleeve segment-shaped steel sheet metal inserts 4 which, in the example shown, are connected to one another by webs 5 that are partially anchored in the hub material. However, two separate shorter segment parts that are not connected by webs can also be arranged on each piston side. The inserts are anchored in axial ribs 6 of the shaft and lie tightly against the inner surface of the shaft, with the exception of a longitudinal recess 7 which they bridge. In the

809 510/275809 510/275

Naben 3 sind beiderseits der Stege 5 Einschnitte 8 vorhanden. Ebenso weisen die Einlagen 4 Einschnitte 9 auf.Hubs 3 are 5 incisions 8 on both sides of the webs. The inlays 4 likewise have incisions 9 on.

An dem zum Hohlpressen des Kolbens dienenden Formstempel, der im ganzen mit 10 bezeichnet ist, entsprechen den Naben 3 Einschnitte 13, den Längsrippen 6 Längsnuten 16 und den Längs ausnehmungen 7 nasenartig endende Längsstege 17. Letztere überragen nämlich um ein wenig eine Schulterfläche 14, die außerdem nasenartige Vorsprünge 19 hat, die den Einschnitten 9 der Einlagen 4 entsprechen. Im Bereich der Nabeneioschnitte 13 setzen sich die Schulterflächen 14, deren Breite in radialer Richtung gleich der Wandstärke der Einlagen ist, als Rille 15 fort, die beiderseits von nasenartigen Erhebungen 18 flankiert ist, die den Einschnitten 8 des Kolbens entsprechen.Correspond to the forming punch which is used for the hollow pressing of the piston and which is designated as a whole by 10 the hubs 3 incisions 13, the longitudinal ribs 6 longitudinal grooves 16 and the longitudinal recesses 7 Longitudinal webs 17 ending in a nose-like manner also has nose-like projections 19 which correspond to the incisions 9 of the inserts 4. In the area of the hub egg cuts 13 are the shoulder surfaces 14, the width of which is the same in the radial direction the wall thickness of the inserts is continued as a groove 15, which is flanked on both sides by nose-like elevations 18 which correspond to the incisions 8 of the piston.

Vor dem Pressen des Kolbens werden die Einlagen auf den Formstempel 10 aufgesteckt, wobei sie sich gegen die Schulterflächen 14 bzw. gegen den Grund der Rililen 15 in axialer Richtung abstützen, während sie in radialer Richtung durch die überstehenden Enden, der Längsstege 17 und durch die Erhebungen 18 gesichert sind. Eine Verschiebung in Umfangsrichtung ist durch die in die Ausschnitte 9 der Einlagen eingreifenden Vorsprünge 19 unterbunden.Before pressing the piston, the inserts are placed on the forming die 10, whereby they are support against the shoulder surfaces 14 or against the bottom of the grooves 15 in the axial direction, while it in the radial direction through the protruding ends, the longitudinal webs 17 and through the elevations 18 are secured. A shift in the circumferential direction is due to the in the cutouts 9 of the inserts engaging projections 19 prevented.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, reichen die Enden der Einlagen 4 in Umfangsrichtung bis etwa zur Mitte der Längsnuten 16 des Stempels. Beim Hohlpressen des Kolbens werden durch die Längsnuten die Längsrippe» 6 erzeugt. Der in den Nuten aufsteigende Werkstofif der Rippen wird beim Vordringen des Stempels zunächst durch die Einlagen gespalten, und zwar durch die eine Schneidkante bildenden Schrägflächen 4' an der Stirnseite der Einlagen. Beim weiteren Aufsteigen des Rippenwerkstoffes über die Einlagen hinaus werden jedoch die abgetrennten Teile der Rippen durch die an diesen Stellen keilartig auslaufenden Grundflächen der Nuten 16 wieder radial nach außen gedrückt und dadurch die Rippen hinter den Einlagen geschlossen.As can be seen from FIG. 6, the ends of the inserts 4 extend in the circumferential direction to approximately the middle the longitudinal grooves 16 of the punch. When the piston is hollowed, the longitudinal grooves create the longitudinal rib » 6 generated. The material ascending in the grooves the ribs are initially split by the deposits as the punch advances, namely by the inclined surfaces 4 'forming a cutting edge on the end face of the inserts. With further However, if the rib material rises above the deposits, the severed parts become of the ribs by the wedge-like tapering at these points Base surfaces of the grooves 16 are again pressed radially outwards and thereby the ribs behind closed to the deposits.

Claims

Patent claims:

1. Method of manufacturing light metal pistons by pressing a forming punch into a massive compact on a warm route, characterized in that for expansion inhibition Serving inserts (4) made of sheet steel are pressed into the material together with the forming die be, the inserts are supported in the axial direction against shoulder-like parts of the forming die and, secured by lugs (17, 18, 19), along its mouth to about the middle of Longitudinal grooves (16) extend through which, when the forming die penetrates from the inserts, in part split longitudinal ribs (6) that are later compressed again behind the inserts will.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the longitudinal ribs (6) behind the inserts (4) by tapering base surfaces the grooves (16) of the forming die are compressed.

Considered publications:
Swiss Patent No. 243 153;
U.S. Patent No. 1,693,610.

1 sheet of drawings