Stand der Technik für die Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich aufi einen Ventilstössel einer
Brennkraftmaschine und ein Herstellungsverfahren für diesen.
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Um die Verschleißfestigkeit eines herkömmlichen Ventilstössels zu erhöhen, wird
bspw., wie in Fig. 8 dargestellt, eine schraubenförmige Nut 13 in die
Außenmantelumfangsfläche des Ventilstössel-Rohlings eingeformt, um einen Kern 15
zu bilden, auf dessen Oberfläche ein verschleißfester Werkstoff wie bspw. Fe-Metall
thermisch aufgesprüht wird, um eine Überzugsschicht 17 zu bilden, welche die
schraubenförmige Nut 13 bedeckt. Die Außenmantelumfangsfläche der
Überzugsschicht wird geschliffen, um einen zylindrischen Bereich 18 zu bilden, dessen
Ende 19 abgeschrägt ist.
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Wie aus Fig. 9 klar ersichtlich ist, bleibt jedoch an dem abgeschrägten Ende des
Ventilstössels ein Teil der zylindrischen, verschleißfesten Überzugsschicht 17, die mit
der Nut 13 des Kerns 15 zusammengeformt ist, als feiner, strangartiger Bereich 16
stehen, der dazu neigt, sich in kleinen Stücken abzuschälen.
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Die US-A-4,909,198 offenbart einen Ventilstössel mit einem Körper aus einer Al-Si-
Legierung, auf deren zylindrischen Bereich ein Fe-C-Überzug aufgesprüht ist, und der
mit Eingriffsnuten versehen ist, welche einen Teil des aufgesprühten Überzugs
aufnehmen.
Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Ventilstössel für eine
Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei ein Kernkörper mit einer schraubenförmigen
Nut auf seiner Außenmantelumfangsfläche mit einem verschleißfesten Werkstoff
überzogen wird, derart, dass das Ablösen eines feinen, strangförmigen Bereichs der
Überzugsschicht an dem abgeschrägten Ende vermieden wird.
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Ein weiteres Anliegen der gegenwärtigen Erfindung ist, ein ökonomisches Verfahren
zur Herstellung eines Ventilstössels für eine Brennkraftmaschine zu schaffen.
Der erfindungsgemäße Ventilstössel ist in Anspruch 1 beschrieben.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Ventilstössels ist in Anspruch
3 beschrieben.
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Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Durchmesser der
schraubenförmigen Nut in der Nähe des Endes des Kernkörpers zu diesem Ende hin
allmählich kleiner werden, so dass in dem Bereich der schraubenförmigen Nut nichts
über die Überzugsschicht hervorsteht, selbst wenn das obere und das untere Ende
der Überzugsschicht abgeschrägt wird.
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Das Ende der schraubenförmigen Nut befindet sich vor dem Ende des Kernkörpers
und ist mit einer ringförmigen Nut verbunden, so dass ein Ablösen vermieden wird,
selbst wenn der abgeschrägte Bereich infolge einer Korrosion hervorsteht.
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Der erfindungsgemäße Ventilstössel umfaßt den Kernkörper, in welchen die
schraubenförmige Nut auf seiner Außenmantelumfangsfläche eingeformt ist, und die
verschleißfeste Überzugsschicht, mit der die Außenmantelumfangsfläche bedeckt ist,
und seine Enden sind abgeschrägt, wodurch ein leichter Körper von relativ geringer
Trägheitskraft geschaffen wird, so dass das Reaktionsverhalten und die Folgewilligkeit
gegenüber einer linear-oszillierenden Bewegung verbessert ist. Ferner wird infolge der
Verschleißfestigkeit in dem Reibungsbereich die Haltbarkeit erhöht.
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Die Nut des Kernkörpers wird im Gegensatz zu dessen oberem und unterem Ende
vollständig von der Überzugsschicht bedeckt, wobei dünnere, strangförmige Bereiche,
wie sie bei herkömmlichen Ventilstösseln auftreten, und deren Ablösung vermieden
werden.
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- Anstelle eines thermischen Metallsprühverfahrens wird vorgeschlagen, dass der
Kernkörper in geschmolzenes Metall getaucht wird, oder es wird ein
Plattierungsverfahren angewandt, jedoch ist - das thermische Metallsprühverfahren
bequemer und ökonomischer.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung verschiedener Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnung.
Hierbei zeigt:
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Fig. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Ventilstössels;
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Fig. 2 eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Kernkörpers, in dessen
Außenmantelumfangsfläche eine schraubenförmige Nut eingeformt ist;
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Fig. 3 eine teilweise geschnittene Vorderansicht, wobei eine Überzugsschicht
mittels eines thermischen Metallsprühverfahrens auf die
Außenmantelumfangsfläche des Kernkörpers aus Fig. 2 aufgetragen
wird;
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Fig. 4 eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines fertiggstellten
Ventilstössels nach der ersten Ausführungsform, wobei die
Außenumfangsfläche geschliffen und das obere und untere Ende
gegenüber dem Zustand nach Fig. 3 abgeschrägt ist;
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Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht des unteren Bereichs des Schnittes aus
Fig. 4;
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Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht des unteren Bereichs einer zweiten,
erfindungsgemäßen Ventilstössel-Ausführungsform;
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Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht des unteren Bereichs einer dritten,
erfindungsgemäßen Ventilstössel-Ausführungsform;
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Fig. 8 eine vergrößerte Schnittansicht des unteren Bereichs eines
herkömmlichen Ventilstössels; sowie
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Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des herkömmlichen Ventilstössels, von
einem seiner Enden her gesehen.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Wie in Fig. 1 dargestellt, wird ein zylindrischer Rohling 1 aus einem leichten Metall wie
bspw. Al um eine Achse rotiert, während ein Schneidwerkzeug an seiner
Außenumfangsfläche 2 angesetzt wird. Dem Schneidwerkzeug wird ein axialer
Vorschub erteilt, um in die Außenmantelumfangsfläche des Rohlings 1 eine
schraubenförmige Nut 3 einzuformen. Gleichzeitig wird dem Schneidwerkzeug unter
Anlage an dem Rohling 1 ein derartiger, zusätzlicher Vorschub in Richtung auf die
Achse erteilt, dass sich der Durchmesser der schraubenförmigen Nut 3 zu dem Ende
des Rohlings 1 hin allmählich verjüngt.
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Wenn die schraubenförmige Nut 3 eine vorgegebene Position nahe dem Ende des
Rohlings 1 erreicht, wird der Vorschub des Schneidwerkzeugs beendet, um eine
ringförmige Nut 3a an dem Ende der schraubenförmigen Nut 3 zu bilden und dadurch
den Kernkörper 5 fertigzustellen.
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Wie in Fig. 3 dargestellt ist, wird sodann Fe-Metall auf die gesamte
Außenmantelumfangsfläche des Kernkörpers 5 aufgesprüht, um eine verschleißfeste
Überzugsschicht 7 zu bilden. Wie in Fig. 4 dargestellt, wird sodann die
Außenmantelumfangsfläche 8 geschliffen, um den Außenmantel zu bilden, und das
obere und untere Ende wird abgeschrägt, derart, dass sich der in Fig. 5
wiedergegebene Ventilstössel gemäß der ersten Ausführungsform ergibt. Dabei
stehen keinerlei Erhebungen 10 des Werkstoffs 5 im Bereich der schraubenförmigen
Nut 3 über die Außenmantelumfangsfläche 8 der Überzugsschicht 7 hervor.
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Fig. 6 zeigt die zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventilstössels. Bei
der zweiten Ausführungsform wird dem Schneidwerkzeug nahe dem Ende des
Rohlings 1 ein Vorschub in Richtung zu der Achse erteilt, und der Rohling 1 wird
unverzüglich bis zu dessen Ende bearbeitet, ohne den Vorschub am Ende des
Rohlings 1 zu beenden, so dass sich die schraubenförmige Nut 3 über die gesamte
Außenmantelumfangsfläche 1 erstreckt, und sodann wird im Rahmen der weiteren
Bearbeitung derselbe Weg wie bei der ersten Ausführungsform beschritten. Die
Erhebungen 10 des Werkstoffs 5 im Bereich der schraubenförmigen Nut 3 treten nicht
über die Außenmantelumfangsfläche 8 der Überzugsschicht 7 hervor. Einander
entsprechenden Elementen und Teilen sind dieselben Bezugszeichen zugeteilt wie bei
der ersten Ausführungsform, deren weitere Details weggelassen sind.
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Fig. 7 zeigt die dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventilstössels. Bei
dieser Ausführungsform wird dem Schneidwerkzeug ausschließlich ein Vorschub in
einer axialen Richtung und nicht auch in Richtung auf die Achse erteilt, und
solchermaßen wird der Rohling bearbeitet. Wenn das Schneidwerkzeug eine
vorgegebene Position nahe dem Ende des Rohlings erreicht, wird der Vorschub des
Schneidwerkzeugs beendet, und dieses wird an einer geringfügig von dem Ende des
Rohlings 1 beabstandeten Position stillgesetzt, wodurch eine schraubenförmige Nut 3
mit einer ringförmigen Nut 3a an der endseitigen Bewegungsgrenze gebildet und
solchermaßen auf ähnliche Weise wie bei der ersten Ausführungsform ein
Ventilstössel hergestellt wird.