DE69613959T2

DE69613959T2 - Valve tappet of an internal combustion engine and manufacturing process

Info

Publication number: DE69613959T2
Application number: DE1996613959
Authority: DE
Inventors: Nuobo Hara; Tatsuo Kanzaki
Original assignee: Fuji Oozx Inc; Fuji Valve Co Ltd
Current assignee: Fuji Oozx Inc
Priority date: 1996-05-03
Filing date: 1996-05-03
Publication date: 2001-12-20
Anticipated expiration: 2016-05-04
Also published as: EP1004753A1; EP0806549A1; EP1004753B1; DE69613959D1; EP0806549B1

Description

State of the art for the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich aufi einen Ventilstössel einer Brennkraftmaschine und ein Herstellungsverfahren für diesen.The present invention relates to a valve tappet of an internal combustion engine and a manufacturing method for the same.

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.In order to increase the wear resistance of a conventional valve tappet, for example, as shown in Fig. 8, a helical groove 13 is formed in the outer jacket peripheral surface of the valve tappet blank to form a core 15, on the surface of which a wear-resistant material such as Fe metal is thermally sprayed to form a coating layer 17 which covers the helical groove 13. The outer jacket peripheral surface of the coating layer is ground to form a cylindrical portion 18, the end 19 of which is chamfered.

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.However, as is clearly seen from Fig. 9, at the beveled end of the valve tappet, a part of the cylindrical wear-resistant coating layer 17, which is molded together with the groove 13 of the core 15, remains as a fine, strand-like region 16, which tends to peel off in small pieces.

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.US-A-4,909,198 discloses a valve tappet with a body made of an Al-Si alloy, onto the cylindrical portion of which an Fe-C coating is sprayed, and which is provided with engagement grooves which receive a portion of the sprayed coating.

Summary of the invention

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.The object of the present invention is to provide a valve tappet for an internal combustion engine, wherein a core body with a helical groove on its outer circumferential surface is provided with a wear-resistant material coated in such a way that the detachment of a fine, strand-like region of the coating layer at the bevelled end is avoided.

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.A further aim of the present invention is to provide an economical method for producing a valve tappet for an internal combustion engine. The valve tappet according to the invention is described in claim 1.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Ventilstössels ist in Anspruch 3 beschrieben.A method according to the invention for producing a valve tappet is described in claim 3.

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.In some embodiments of the invention, the diameter of the helical groove near the end of the core body may gradually become smaller toward that end so that nothing protrudes beyond the coating layer in the region of the helical groove even if the upper and lower ends of the coating layer are beveled.

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.The end of the helical groove is located in front of the end of the core body and is connected to an annular groove so that detachment is avoided even if the chamfered portion protrudes due to corrosion.

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.The valve tappet according to the invention comprises the core body in which the helical groove is formed on its outer shell peripheral surface and the wear-resistant coating layer with which the outer shell peripheral surface is covered, and its ends are chamfered, thereby providing a light body of relatively small inertia force, so that the response and compliance to a linear oscillating motion are improved. Furthermore, due to the wear resistance in the friction region, the durability is increased.

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.In contrast to its upper and lower ends, the groove of the core body is completely covered by the coating layer, whereby thinner, strand-like areas, as occur in conventional valve tappets, and their detachment are avoided.

- 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.- Instead of a thermal metal spraying process, it is suggested that the core body is immersed in molten metal or a plating process is used, however, the thermal metal spraying process is more convenient and economical.

Short description of the drawing

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnung. Hierbei zeigt:Further features and advantages of the invention emerge from the following description of various embodiments based on the accompanying drawing. Here:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilstössels;Fig. 1 is a partially sectioned front view of a first embodiment of the valve tappet according to the invention;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Kernkörpers, in dessen Außenmantelumfangsfläche eine schraubenförmige Nut eingeformt ist;Fig. 2 is a partially sectioned front view of a core body in whose outer casing circumferential surface a helical groove is formed;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Vorderansicht, wobei eine Überzugsschicht mittels eines thermischen Metallsprühverfahrens auf die Außenmantelumfangsfläche des Kernkörpers aus Fig. 2 aufgetragen wird;Fig. 3 is a partially sectioned front view showing a coating layer being applied to the outer shell peripheral surface of the core body of Fig. 2 by means of a thermal metal spraying process;

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;Fig. 4 is a partially sectioned front view of a finished valve tappet according to the first embodiment, wherein the outer peripheral surface is ground and the upper and lower ends are chamfered compared to the state according to Fig. 3;

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht des unteren Bereichs des Schnittes aus Fig. 4;Fig. 5 is an enlarged sectional view of the lower portion of the section of Fig. 4;

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht des unteren Bereichs einer zweiten, erfindungsgemäßen Ventilstössel-Ausführungsform;Fig. 6 is an enlarged sectional view of the lower portion of a second valve tappet embodiment according to the invention;

Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht des unteren Bereichs einer dritten, erfindungsgemäßen Ventilstössel-Ausführungsform;Fig. 7 is an enlarged sectional view of the lower portion of a third valve tappet embodiment according to the invention;

Fig. 8 eine vergrößerte Schnittansicht des unteren Bereichs eines herkömmlichen Ventilstössels; sowieFig. 8 is an enlarged sectional view of the lower portion of a conventional valve tappet; and

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des herkömmlichen Ventilstössels, von einem seiner Enden her gesehen.Fig. 9 is a perspective view of the conventional valve tappet, seen from one of its ends.

Detailed description of preferred embodiments

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.As shown in Fig. 1, a cylindrical blank 1 made of a light metal such as Al is rotated about an axis while a cutting tool is applied to its outer peripheral surface 2. The cutting tool is given an axial feed to form a helical groove 3 in the outer peripheral surface of the blank 1. At the same time, the cutting tool is given an additional feed in the direction of the axis while it is applied to the blank 1 such that the diameter of the helical groove 3 gradually tapers towards the end of the blank 1.

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.When the helical groove 3 reaches a predetermined position near the end of the blank 1, the feed of the cutting tool is stopped to form an annular groove 3a at the end of the helical groove 3 and thereby complete the core body 5.

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.As shown in Fig. 3, Fe metal is then sprayed onto the entire outer shell peripheral surface of the core body 5 to form a wear-resistant coating layer 7. As shown in Fig. 4, the outer shell peripheral surface 8 is then ground to form the outer shell, and the upper and lower ends are chamfered in such a way that the valve tappet shown in Fig. 5 according to the first embodiment is obtained. In this case, no elevations 10 of the material 5 in the area of the helical groove 3 protrude beyond the outer shell peripheral surface 8 of the coating layer 7.

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.Fig. 6 shows the second embodiment of a valve tappet according to the invention. In the second embodiment, the cutting tool is fed in the direction of the axis near the end of the blank 1 and the blank 1 is immediately machined to its end without stopping the feed at the end of the blank 1, so that the helical groove 3 extends over the entire outer casing circumferential surface 1, and then the same path as in the first embodiment is followed during further processing. The elevations 10 of the material 5 in the area of the helical groove 3 do not protrude beyond the outer casing circumferential surface 8 of the coating layer 7. Elements and parts that correspond to one another are assigned the same reference numerals as in the first embodiment, the further details of which are omitted.

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.Fig. 7 shows the third embodiment of a valve tappet according to the invention. In this embodiment, the cutting tool is fed only in an axial direction and not also in the direction of the axis, and thus the blank is machined. When the cutting tool reaches a predetermined position near the end of the blank, the feed of the cutting tool is stopped and it is stopped at a position slightly spaced from the end of the blank 1, whereby a helical groove 3 is formed with an annular groove 3a at the end-side movement limit, and thus a valve tappet is manufactured in a similar manner to the first embodiment.

Claims

1. Valve tappet of an internal combustion engine, comprising a core (5) with a helical groove (3) on its outer casing circumferential surface (8), and a wear-resistant coating layer (7) which covers the outer casing circumferential surface (8) of the core (5), the end of the outer casing circumferential surface (8) being chamfered, characterized in that the end of the helical groove (3) is located at a position slightly spaced from the end of the core (5), and that an annular groove (3a) is formed on the end of the helical groove (3), so that in the region of the helical groove (3) no elevations protrude above the outer casing circumferential surface (8) of the coating layer (7).

2. Valve tappet according to claim 1, characterized in that the diameter of the helical groove (3) gradually decreases towards its ends.

3. Method for producing a valve tappet of an internal combustion engine, characterized by the following steps:

- Applying a cutting tool to the outer casing circumferential surface (8) of a cylindrical core (5) with axial feed for the purpose of forming a helical groove (3) on the outer casing circumferential surface (8) of the core (5) while the latter is rotated about its axis;

- interrupting the tool feed when the helical groove (3) reaches near one end of the core (5) to form an annular groove (3a) at the end of the helical groove (3);

Covering the outer circumferential surface (8) of the core (5) with a wear-resistant coating layer (7), and

- Remachining the outer casing circumferential surface (8) into a cylindrical surface, wherein at least the end of the cylindrical surface is chamfered.

4. Method according to claim 3, further characterized by the step that when applying a cutting tool to the outer circumferential surface (8) of the cylindrical core (5), the cutting tool is fed in the direction of the axis near the end of the core (5) so that the diameter of the helical groove (3) gradually becomes smaller as it approaches the end of the core (5).