DE601520C

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Publication number: DE601520C
Application number: DENDAT601520D
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Description

Bekanntlich hat Aluminium eine größere Temperaturdehnung als Stahl bzw. Gußeisen. Diese Eigenschaft des Aluminiums macht sich bei Kolben aus Aluminiumlegierungen sehr störend bemerkbar, weil bei der Erwärmung des Kolbenkörpers auf seine normale Betriebstemperatur der Durchmesser des Kolbenbolzenlagers mehr zunimmt als der Durchmesser des aus Stahl hergestellten Kolbenbolzens. Es ist zwar ohne weiteres möglich, diese größere Temperaturdehnung des Kolbenbolzenlagers durch entsprechendes Untermaß bei der Herstellung zu berücksichtigen, jedoch muß dann zum bequemen Montieren des Kolbenbolzens der Kolbenkörper auf etwa 100 ° C erwärmt werden, damit dann der kalte Kolbenbolzen montiert werden kann, ohne die Lagerfläche im Kolbenbolzenauge zu beschädigen. Diese Erwärmung des Kolbenkörpers ist aber sowohl beim Montieren als auch beim Demontieren bei größeren Kolben sehr störend. Man hat daher schon versucht, in die Enden der hohlen Kolbenbolzen konische Pfropfen aus Stahl einzuschlagen, doch genügt namentlich bei größeren Bolzenabmessungen dieses Aufweiten nicht mehr, weil die in Frage kommenden Abweichungen viel zu große Werte erreichen. Auch ist es nicht zweckmäßig, den Kolbenkörper durch den Kolbenbolzen in der Richtung der Kolbenbolzenachse festzuhalten, weil sich dann die ganze Temperaturdehnung des Kolbenschaftes nach der Richtung senkrecht zum Kolbenbolzen konzentriert. Es ist viel zweckmäßiger, wenn sich der Kolbenbolzen, insbesondere im Pleuelstangenkopf, dann aber auch im Kolbenkörper bei jeder Arbeitstemperatur etwas drehen kann, damit die Abnutzung sich nicht auf eine bestimmte Stelle des Kolbenbolzens konzentriert, sondern sich gleichmäßig auf den ganzen Umfang des Kolbenbolzens verteilt. Selbstverständlich darf dabei bei den verschiedenen Betriebstemperaturen der Spielraum zwischen Kolbenbolzen und Bolzenlager sich nicht viel verändern, weil sonst bei zu großem Laufspiel ein Ausschlagen des Kolbenbolzenlagers erfolgt.It is well known that aluminum has a greater thermal expansion than steel or cast iron. This property of aluminum is very important for pistons made of aluminum alloys noticeable because of the heating of the piston body to its normal operating temperature the diameter of the piston pin bearing increases more than the diameter of the piston pin made of steel. It is this greater thermal expansion of the piston pin bearing is readily possible to be taken into account by corresponding undersize in the production, but must then The piston bodies are heated to approx. 100 ° C for easy mounting of the piston pin, so that the cold piston pin can then be mounted without the bearing surface in the piston pin boss to damage. This heating of the piston body is, however, both during assembly and very annoying when dismantling larger pistons. Therefore one has already tried Driving conical steel plugs into the ends of the hollow piston pins is sufficient, however, especially for larger pin dimensions this widening no longer occurs because the deviations in question reach values that are far too large. Nor is it expediently, the piston body through the piston pin in the direction of the piston pin axis to be held, because then the entire temperature expansion of the piston skirt is in the direction perpendicular to the piston pin concentrated. It is much more useful if the piston pin, especially in the connecting rod head, is but then it can also rotate a little in the piston body at any working temperature, so that the wear does not decrease to a certain level Point of the piston pin is concentrated, but spread evenly around the circumference of the piston pin. It goes without saying that this is allowed at the various operating temperatures the clearance between the piston pin and the pin bearing does not change much, otherwise if the running clearance is too large the piston pin bearing knocks out.

Gegenstand der Erfindung ist nun, diese Nachteile dadurch zu vermeiden, daß als Material der eingesetzten Propfen eine Eisenlegierung hoher Wärmedehnung verwendet wird, während der Kolbenbolzen selbst aus einer der üblichen, im Einsatz gehärteten Eisenlegierungen mit geringer Wärmedehnung besteht. Wichtig ist dabei weiterhin, daß der Baustoff des Pfropfens gerade aus einer Eisenlegierung besteht, weil diese eine hohe Streckgrenze bzw. Quetschgrenze hat, so daß sie bei der infolge der Temperaturerhöhung im Betrieb erfolgenden Ausdehnung keine plastische Deformierung erleidet. Die auftretenden sehr hohen Beanspruchungen liegen dann noch innerhalb des elastischen Gebietes. Hierin zeigt gerade die Eisenlegierung bessere Ergebnisse als die gelegentlich auch als Pfropfenmaterial verwendete Aluminium- oder Kupferlegierung. Die Überlegenheit der Eisenlegierung zeigt sich besonders auch bei den im Betrieb auftretenden höheren Temperaturen.The object of the invention is now to avoid these disadvantages in that as a material an iron alloy with high thermal expansion is used while the plug used the piston pin itself is made from one of the usual iron alloys that are hardened in use low thermal expansion. It is also important that the building material of the plug consists of an iron alloy because it has a high yield point or crush limit so that it expands during operation as a result of the temperature increase does not suffer any plastic deformation. The very high stresses that occur are then still within the elastic area. This is where the iron alloy shows better results than the aluminum or aluminum sometimes used as a plug material Copper alloy. The superiority of the iron alloy is particularly evident in the im Higher temperatures occurring during operation.

Als Material kommt dabei in erster Linie ein an sich bekannter Manganstahl mit etwa 12 bis 14% Mangan in Frage, der eine Wärmedehnung von etwa 20 bis 22 X io~⁶ besitzt, während der im Einsatz gehärtete Stahl des Kolbenbolzens eine Wärmedehnung von nur etwa 12 χ io~⁶ hat.A known manganese steel with about 12 to 14% manganese, which has a thermal expansion of about 20 to 22 x io ~ ⁶ , while the steel of the piston pin hardened in use, has a thermal expansion of only about 12, comes into consideration as the material χ io ~ ⁶ has.

Die Wirkung des gemäß Erfindung verwendeten Pfropfens zeigt sich besonders dann, wenn als Kolbenwerkstoff Aluminium-Silicium-Legierungen mit Siliciumgehalten von etwa 14 bis 22% verwendet werden, weil dann die Vergrößerung des Kolbenbolzendurchmessers bei der Erwärmung geringer ausfällt als bei den Kupfer-Aluminium-Nickel-Legierungen, deren Temperaturausdehnung 23 bis 24 X io~⁶ beträgt. Um in Sonderfällen die aufsprengende Wirkung des konischen Pfropfens zu erhöhen, ist es zweckmäßig, die Enden der hohlen Kolbenbolzen auf die von dem konischen Pfropfen beeinflußte Länge zu schlitzen.The effect of the plug used according to the invention is particularly evident when aluminum-silicon alloys with silicon contents of about 14 to 22% are used as the piston material, because the increase in the piston pin diameter when heated is less than with the copper-aluminum-nickel -Alloys with a temperature expansion of 23 to 24 X io ~ ⁶ . In order to increase the bursting effect of the conical plug in special cases, it is expedient to slit the ends of the hollow piston pin to the length influenced by the conical plug.

Der Einbau der Pfropfen erfolgt dabei zweckmäßig durch Einschlagen in kaltem Zustand. Wenn auch bei der anzuwendenden Konizität der Reibungswiderstand genügen würde, um ein vorzeitiges Lockern zu verhindern, so ist es doch der Sicherheit halber zweckmäßig, die Pfropfen in axialer Richtung gegeneinander absolut sicher zu fixieren. Zu diesem Zweck wird in der Mitte des Kolbenbolzens eine Distanzschraube eingezogen, welche auf der einen Seite mittels Bund und Gegenmutter mit dem einen Pilz verschraubt wird, währenddem der gegenüberliegende Pfropfen Innengewinde aufweist, in welchem diese fixierte Schraube stehbolzenartig gelagert ist und durch eine Gegenmutter gesichert wird.The plugs are expediently installed by hammering them in when they are cold. Even if the frictional resistance would be sufficient for the conicity to be used To prevent premature loosening, for safety's sake it is advisable to use the To fix plugs against each other absolutely securely in the axial direction. To this end a spacer screw is pulled into the center of the piston pin, which is located on the one side is screwed to the one mushroom by means of a collar and lock nut, while the opposite plug has internal thread in which this fixed screw Is mounted like a stud bolt and is secured by a lock nut.

In der Abbildung ist im Schnitt eine Befestigung der Pfropfen gemäß der Erfindung wiedergegeben. Hierbei bedeutet 1 den Kolbenkörper, 2 den hohlen Kolbenbolzen, der an seinen Enden im Innern eine leicht konische Erweiterung zeigt. 3 sind die beiden Pfropfen, die in diese konische Aufweitung hineingetrieben werden. 4 ist die Distanzschraube, die den Bund 5 und das Gewinde 6 trägt. Durch Muttern 7 wird die Schraube 4 mit den Pfropfen 3 verspannt. In an sich bekannter Weise kann dann der Kolbenbolzen selbst durch die Sicherungsringe 8 gegen seitliches Verschieben gesichert werden.In the figure, a fastening of the plug according to the invention is in section reproduced. Here 1 means the piston body, 2 the hollow piston pin, which is on shows a slightly conical enlargement at its ends inside. 3 are the two stoppers which are driven into this conical expansion. 4 is the spacer screw that the collar 5 and the thread 6 carries. By nuts 7, the screw 4 with the plug 3 braced. In a manner known per se, the piston pin can then itself through the Circlips 8 are secured against lateral displacement.

Claims

Patentansprüche:Patent claims:

1. Hohler Bolzen für Leichtmetallkolben, der durch innen eingetriebene konische Pfropfen aufgeweitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Baustoff der Pfropfen (3) eine Eisenlegierung (z. B. Manganstahl) ist, deren Wärmedehnung größer ist als die des Bolzenbaustoffes, der aus einer Eisenlegierung von normaler Wärmedehnung besteht. 1. Hollow bolt for light alloy pistons, the conical one driven in by the inside Plug is expanded, characterized in that the building material of the plug (3) is an iron alloy (e.g. manganese steel) whose thermal expansion is greater than that of the bolt construction material, which consists of an iron alloy with normal thermal expansion.

2. Bolzen für Leichtmetallkolben gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Baustoff der Pfropfen eine mindestens ebenso hohe Quetschgrenze besitzt wie der Baustoff des Bolzens.2. bolt for light metal pistons according to claim i, characterized in that the construction material of the plug has at least as high a crush limit as the construction material of the bolt.

3. Bolzen für Leichtmetallkolben gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfropfen (3) durch eine Distanzschraube (4) fixiert sind, die auf einer Seite Gewinde (6) und Gegenmutter (7) und auf der anderen Seite Bund (5) und Mutter (7) hat.3. bolts for light metal pistons according to claim 1 and 2, characterized in that that the plug (3) are fixed by a spacer screw (4) on one side Thread (6) and lock nut (7) and on the other side collar (5) and nut (7) Has.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings