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Die
Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen eines Ventilstößels in
einer Brennkraftmaschine und eines Verfahrens zum Ausbilden und
Bearbeiten des Ventilstößels und
insbesondere auf Verbesserungen eines Oberflächenbearbeitungsverfahrens
für eine
obere Oberfläche
eines Kranzabschnitts oder einer Abstandsscheibe des Ventilstößels, mit
der ein an einer Nockenwelle ausgebildeter Nocken in Gleitkontakt
ist.
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Bei
einem direkt angetriebenen Ventilstößel einer Brennkraftmaschine
wird zwischen einem Ansatzabschnitt einer unteren Oberfläche eines
Kranzabschnitts und einem Schaftende eines Einlassventils während des
Motorbetriebs ein hoher Reibungswiderstand erzeugt. Daher ist eine
Technik, die aus JP 2001-342810-A bekannt ist, vorgeschlagen worden,
bei der ein Schmierölzufuhrloch
ausgebildet ist, das durch den Kranzabschnitt des Ventilstößels verläuft, um
zwischen den Ansatzabschnitt und das Schaftende Schmieröl zwangsgesteuert
zuzuführen.
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Außerdem sind
hinsichtlich einer Abstandsscheibe, die in eine an der oberen Oberfläche des Kranzabschnitts
des Ventilstößels ausgebildete
Aussparung eingepasst ist, einige Techniken vorgeschlagen worden,
bei denen ein durch die Abstandsscheibe verlaufendes Luftloch zum
Einblasen von Luft zwischen eine untere Oberfläche der Aussparung und eine
untere Oberfläche
der Abstandsscheibe ausgebildet ist. Durch das Luftloch wird Luft
geblasen, wenn die Abstandsscheibe, um sie auszuwechseln, aus der
Aussparung herausgenommen wird.
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Obwohl
das Schmierölzufuhrloch
oder das Luftloch an einer Außenumfangsseite
der oberen Oberfläche
des Kranzab schnitts oder der Abstandsscheibe ausgebildet ist, ist
einen Nocken, der an einer Nockenwelle ausgebildet ist, mit einer
Kante, die das Schmierölzufuhrloch
oder das Luftloch definiert, in Gleitkontakt, da der Nocken im Allgemeinen
mit der gesamten oberen Oberfläche
in Durchmesserrichtung des Kranzabschnitts oder der Abstandsscheibe
in Gleitkontakt ist, um eine große Hubhöhe des Einlassventils sicherzustellen.
Folglich besteht die Gefahr, dass der Auflagerdruck auf die Kante,
die das Schmierölzufuhrloch
oder das Luftloch definiert, hoch wird, wenn der Nocken mit der
Kante in Gleitkontakt ist.
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Daher
wird ein Mechanismus zum Senken des Auflagerdrucks geschaffen, derart,
dass die Kante, die das obere Ende des Schmierölzufuhrlochs oder des Luftlochs
definiert, abgeschrägt
wird, um einen im Durchmesser vergrößerten oder konisch erweiterter
Abschnitt auszubilden.
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Angesichts
der Tatsache, dass der Nocken auf der oberen Oberfläche des
Kranzabschnitts oder der Abstandsscheibe nur schwer gleitet und
rotiert, wird an dieser Oberfläche
zudem eine Oberflächenbearbeitung
ausgeführt,
um eine oberflächenbearbeitete
Schicht großer
Härte zu
bilden, die den Gleitreibungswiderstand senkt und eine Verschleißfestigkeit
gewährleistet.
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Hinsichtlich
der oben erwähnten
herkömmlichen
Techniken, bei denen auf der oberen Oberfläche des Kranzabschnitts oder
der Abstandsscheibe eine oberflächenbearbeitete
Schicht großer
Härte gebildet
wird, ist diese Schicht jedoch unvermeidlich dünnwandig, da der im Durchmesser
vergrößerte Abschnitt
entlang der Kante, die die Öffnung
des oberen Endes des Schmierölzufuhrlochs
oder des Luftlochs definiert, nach dem Ausführen der Oberflächenbearbeitung
ausgebildet wird.
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Wie
in 9 gezeigt ist, besteht
daher die Gefahr, dass sich die oberflächenbearbeitete Schicht 23 unter
der Bedingung, dass der Nocken mit der oberen Oberfläche der
Abstandsscheibe 21, die in die Aussparung, die an der oberen
Oberfläche
des Kranzabschnitts ausgebildet ist, eingepasst ist, ständig in
Gleitkontakt ist, teilweise von dem im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 22a des
Schmierölzufuhrlochs 22 abschält.
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Folglich
entsteht sehr wahrscheinlich ein Verschleiß, der von dem abgeschälten Teil 24 der oberflächenbearbeiteten
Schicht 23 ausgeht und der die Haltbarkeit des Ventilstößel zwangsläufig verringert.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Ventilstößel und
ein zugehöriges
Ausbildungs- und Bearbeitungsverfahren zu schaffen, die die Nachteile,
die bei herkömmlichen
Ventilstößeln und
Verfahren zu ihrer Ausbildung und Bearbeitung angetroffen werden,
wirksam beseitigen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Ausbildungs- und Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 1 bzw.
durch einen Ventilstößel nach Anspruch
13 oder 16. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein
Aspekt der Erfindung beruht auf einem Ausbildungs- und Bearbeitungsverfahren
für einen Ventilstößel, das
die folgenden Schritte umfasst: a) Ausbilden eines Lochs in dem
Ventilstößel an einer Stelle,
an der der Nocken mit diesem in Gleitkontakt ist; b) Ausbilden eines
im Durchmesser vergrößerten Abschnitts
entlang einer Kante des Ventilstößels, wobei
die Kante einen Teil des Lochs definiert und sich auf einer Seite
befindet, mit der der Nocken in Gleitkontakt ist; und c) Ausführen einer
Ober flächenbearbeitung
an einer gesamten Oberfläche
des Ventilstößels, die
sich auf der Seite befindet, mit der der Nocken in Gleitkontakt
ist.
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Ein
anderer Aspekt der Erfindung beruht auf einem Ventilstößel, der
einen Kranzabschnitt umfasst, der an einer Stelle, an der ein Nocken
gleitend kontaktiert wird, mit einem Loch ausgebildet ist und eine
Kante des Ventilstößels enthält. Die
Kante definiert einen Teil des Lochs. Entlang der Kante ist ein im
Durchmesser vergrößerter Abschnitt
ausgebildet. Ein Schürzenabschnitt
ist integral mit einer äußeren Umfangskante
des Kranzabschnitts ausgebildet. Auf einer gesamten Oberfläche, mit
der der Nocken in Gleitkontakt ist, und über einen Bereich, der sich
von dem im Durchmesser vergrößerten Abschnitt
zur Innenseite des Lochs erstreckt, ist eine oberflächenbearbeitete
Schicht gebildet.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung beruht auf einem Ventilstößel, der
einen Kranzabschnitt umfasst, der mit einer kreisförmigen Aussparung
und einem Ölloch
ausgebildet ist, die zur Kommunikation mit der Aussparung so ausgebildet
ist, dass es durch den Kranzabschnitt verläuft. Ein Schürzenabschnitt ist
integral mit einer äußeren Umfangskante
des Kranzabschnitts ausgebildet. In der Aussparung ist eine Abstandsscheibe
aufgenommen, die mit einem durch sie verlaufenden Loch ausgebildet
ist. Entlang einer Kante, die einen Teil des Lochs definiert, ist
ein im Durchmesser vergrößerter Abschnitt
ausgebildet. Auf einer gesamten Oberfläche, mit der der Nocken in
Gleitkontakt steht, und über
einen Bereich, der sich von dem im Durchmesser vergrößerten Abschnitt
zur Innenseite des Lochs erstreckt, ist eine oberflächenbearbeitete
Schicht gebildet.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut lich beim Lesen der
folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung
Bezug nimmt; es zeigen:
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1 eine
fragmentarische Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils einer
ersten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Ventilstößels;
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2 eine
longitudinale Schnittansicht des Ventilstößels nach 1;
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3 eine
Draufsicht des Ventilstößels nach 1;
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4 eine
fragmentarische Querschnittsansicht des wesentlichen Teils eines
Ventilstößels, der zum
Zweck des Vergleichs für
eine Dauerprüfung verwendet
wird;
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5 eine
Querschnittsansicht eines Ventilbetätigungssystems einer Brennkraftmaschine,
auf das die erste Ausführungsform
des Ventilstößels angewandt
wird;
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6 eine
fragmentarische Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils einer
zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Ventilstößels;
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7A eine
longitudinale Schnittansicht eines Ventilstößels und einem Nocken in einem
Zustand, in dem sie miteinander in Kontakt sind;
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7B eine
längs der
Linie A-A in 7A aufgenommene Querschnittsansicht;
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8 eine
longitudinale Schnittansicht einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilstö ßels; und
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9 eine
fragmentarische, vergrößerte Ansicht
eines Teils um einen im Durchmesser vergrößerten Abschnitt eines Ventilstößels gemäß einer herkömmlichen
Technik, die das durch einen herkömmlichen Ausbildungsprozess
bedingte Abschälphänomen einer
diamantähnlichen
Kohlenstoffschicht an dem im Durchmesser vergrößerten Abschnitt zeigt.
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In
den 1 bis 3 und 5 ist eine erste
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Ventilstößels mit
den Bezugszeichen 7, 8 gezeigt. Der Ventilstößel 7, 8 ist
Teil eines Ventilbetätigungssystems
einer Brennkraftmaschine für
ein Kraftfahrzeug.
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Das
Ventilbetätigungssystem
ist in 5 gezeigt und umfasst Einlass- und Auslassventile 2, 3, die
die offenen Endabschnitte eines Einlasskanals 1a und eines
Auslasskanals 1b, die mit einer (nicht identifizierten)
Verbrennungskammer in Verbindung stehen und in einem Zylinderkopf 1 ausgebildet
sind, öffnen
oder schließen.
Auf der Einlass- und der Auslassseite sind Nockenwellen 4, 4 vorgesehen,
die durch (nicht gezeigte) Lager an oberen Endabschnitten des Zylinderkopfs 1 drehbar
gelagert sind. Integral mit den äußeren Umfangsflächen der
Nockenwellen 4, 4 sind Antriebsnocken 5, 6 ausgebildet.
Die Ventilstößel 7, 8 sind
Gleitelemente, die die Drehbewegung der Antriebsnocken 5, 6 in
eine Hin- und Herbewegung umsetzen und diese dann auf die Einlass- und
Auslassventile 2, 3 übertragen. Die Ventilstößel 7, 8 sind
in den Innenwänden
von Bohrungen 1c bzw. 1d kleinen Durchmessers,
die in dem Zylinderkopf 1 ausgebildet sind, gleitend gehalten.
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Die
Einlass- und Auslassventile 2, 3 sind in einer
Richtung, in der die offenen Endabschnitte des Einlasskanals 1a bzw.
des Auslasskanals 1b geschlossen werden, durch Ventilfedern 12, 13,
wovon jede zwischen einer an einem oberen Endabschnitt jedes Ventilschafts
vorgesehenen Federhalterung 11 und der unteren Oberfläche jeder
Bohrung 1c, 1d kleinen Durchmessers elastisch
angeordnet ist, vorbelastet. Die Einlass- und Auslassventile 2, 3 sind
jeweils durch am Zylinderkopf 1 befestigte zylindrische Ventilführungen 9, 10 gleitend
gelagert.
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Die
Drehantriebskraft des Motors wird von einer Nockenwelle durch ein
antreibendes Kettenrad und ein angetriebenes Kettenrad, die durch
eine Steuerkette, obwohl sie nicht gezeigt ist, verbunden sind,
auf die Nockenwellen 4, 4 auf der Einlass- und der
Auslassseite übertragen.
Das heißt,
dass sich die Antriebsnocken 5, 6 zusammen mit
den Nockenwellen 4, 4 drehen und dadurch die Einlass-
und Auslassventile 2, 3 in eine Richtung, in der
die die Endabschnitte des Einlasskanals 1a und des Auslasskanals 1b geöffnet werden,
schieben oder betätigen.
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Jede
der Antriebsnocken 5, 6 ist in Tropfenform ausgebildet
und aus Hartguss oder dergleichen gebildet. Die Nockenoberflächen 5a, 6a,
die jeweils an den äußeren Umfangsflächen der
Antriebsnocken 5, 6 ausgebildet sind, gleiten
auf Kranzoberflächen oder
oberen Oberflächen 14a des
Kranzabschnitts 14 der Ventilstößel 7, 8.
Außerdem
sind die Nockenoberflächen 5a, 6a einem
Polierungsschwingschleifen und einer Strahlsandbearbeitung unterzogen,
damit sie eine bestimmte Rauheit, die eine glatte Oberfläche liefert,
aufweisen.
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Hinsichtlich
der Ventilstößel 7, 8 wird
zur Vereinfachung nur eine Erläuterung
des einlassseitigen Ventilstößels 7 gegeben.
Wie in den 2 und 3 gezeigt
ist, ist der Ventilstößel 7 als
einteiliges Element aus einem eisenhaltigen metallischen Werkstoff gebildet
und enthält
als Hauptteile den Kranzabschnitt 14 und den zylindrischen
Schürzenabschnitt 15.
Der Kranzabschnitt 14 ist ein kreisförmiger, oberer Wandabschnitt.
Der zylindrische Schürzenabschnitt 15 ist
integral mit einer äußeren Umfangskante
des Kranzabschnitts 14 ausgebildet.
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Der
Kranzabschnitt 14 besitzt eine Kranzoberfläche 14a,
die der oberen Oberfläche
des Kranzabschnitts 14 entspricht und sanft kugelförmig oder rund
ist. Mit anderen Worten, die Kranzoberfläche 14a ist Teil der
Oberfläche
einer größeren Kugel.
Der Kranzabschnitt 14 umfasst einen Ansatzabschnitt 14b,
der mit einem Schaftende des Einlassventils 2 in Kontakt
und in einer im Allgemeinen zylindrischen Form ausgebildet ist.
Der Ansatzabschnitt 14b liegt im Mittelabschnitt einer
unteren Oberfläche
des Kranzabschnitts 14. Um an der Kranzoberfläche 14a haftendes
Schmieröl über die
Nockenoberfläche 5a zur
Innenseite des Ventilstößels 7 einzuführen, ist
ein Schmierölzufuhrloch 16 an
einer bestimmten Stelle in Umfangsrichtung des Ventilstößels und
an einer Außenumfangsseite
des Kranzabschnitts 14 in der Weise, dass es durch diesen
verläuft,
ausgebildet. Außerdem
ist ein im Durchmesser vergrößerter oder
konisch erweiterter Abschnitt 16a (abgeschrägter Abschnitt)
an einem ringförmigen
Abschnitt oder einer ringförmigen
Kante (des Kranzabschnitts 14), der bzw. die den oberen,
offenen Endabschnitt des Schmierölzufuhrlochs 16 definiert,
ausgebildet.
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Zusätzliche
ist an der gesamten Kranzoberfläche 14a durch
Anwendung einer Behandlung mit diamantähnlichem Kohlenstoff eine oberflächenbearbeitete
Schicht 17 gebildet. Nach der Behandlung mit diamantähnlichem
Kohlenstoff ist an der oberflächenbearbeiteten
Schicht 17 eine Bearbeitung durch Läppen ausgeführt.
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Im
Folgenden wird ein Ausbildungs- und Bearbeitungsver fahren für den gesamten
Ventilstößel 7 besprochen.
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Zuerst
wird ein eisenhaltiges Metall als Basismaterial durch Kaltschmieden
zu einer Grundform des Ventilstößels 7 ausgebildet,
wobei die Grundform ein Zylinder mit einem geschlossenen Boden ist.
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Danach
wird an der oberen und der unteren Oberfläche des Kranzabschnitts 14 und
der inneren und der äußeren Umfangsfläche des
Schürzenabschnitts 15 eine
Oberflächenbearbeitung
ausgeführt. Außerdem wird
an einer bestimmten Stelle auf der Außenumfangsseite der Kranzoberfläche 14a des Kranzabschnitts 14 eine
Bearbeitung zum Ausbilden eines Lochs ausgeführt, um das Schmierölzufuhrloch 16 auszubilden.
Selbstverständlich
kann das Schmierölzufuhrloch 16 während des
oben erwähnten
Kaltschmiedens ausgebildet werden.
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Anschließend wird
der Ventilstößel 7 einer Wärmebehandlung
wie etwa Karburierung, Karbonitrierung, Nitrierung oder dergleichen
unterzogen. Danach wird an den äußeren Umfangsflächen des
Ansatzabschnitts 14b und des Schürzenabschnitts 15 ein
Polieren vorgenommen, um deren Außendurchmesser auf den Außendurchmesser
des Schaftendes und den Innendurchmesser der Bohrung 1c, 1d zur
Gewährleistung
einer Gleitgenauigkeit abzustimmen.
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Anschließend wird
die gesamte Kranzoberfläche 14a einem
Schwingschleifen unterzogen, damit sie eine Oberflächenrauheit
(gemäß dem Japanischen
Industriestandard JIS B0601) von etwa 0,1 μm aufweist. Zusätzlich wird
die Außenumfangsseite
der Kranzoberfläche 14a einer
so genannten R-Bearbeitung (Rundungsbearbeitung) durch Läppen, Trommelbearbeitung,
Strahlsandbearbeitung und dergleichen unterzogen, um eine Oberflächenrauheit
von etwa 0,2 μm
zu ergeben. Selbstverständlich
kann diese Oberflächenbear beitung
während
des oben erwähnten
Polierens erfolgen. Zu diesem Zeitpunkt wird ein im Durchmesser
vergrößerter oder
konisch erweiterter Abschnitt an dem ringförmigen Abschnitt oder der ringförmigen Kante 16a,
die den oberen, offenen Endabschnitt des Schmierölzufuhrlochs 16 definiert,
in der Weise ausgebildet, dass seine runde Oberfläche (in
einem Schnitt oder einer vertikalen Ebene, die die Achse des Schmierölzufuhrlochs 16 enthält) einen
Krümmungsradius
R im Bereich von etwa 0,05 bis 0,2 mm aufweist. Zusätzlich wird
die Oberfläche
des im Durchmesser vergrößerten Abschnitts 16a einer
Nachbearbeitung unterzogen, um eine Oberflächenrauheit von etwa 0,2 μm zu ergeben.
Dieser im Durchmesser vergrößerte Abschnitt 16a kann
während
des oben genannten Polierens ausgebildet werden.
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Anschließend wird
der Ventilstößel 7 in
einen Ofen gebracht und darin gespült. Dann wird an der gesamten
Kranzoberfläche 14a die
Behandlung mit diamantähnlichem
Kohlenstoff ausgeführt,
um eine oberflächenbearbeitete
Schicht oder Schicht aus diamantähnlichem
Kohlenstoff 17 zu bilden, die auf der gesamten Kranzoberfläche 14a eine
große
Härte aufweist.
Diese Behandlung mit diamantähnlichem Kohlenstoff
wird nicht nur an der gesamten Kranzoberfläche 14a, sondern auch
an der Innenfläche
des Schmierölzufuhrlochs 16 durch
die Oberfläche
des im Durchmesser vergrößerten Abschnitts 16a des Schmierölzufuhrlochs 16 ausgeführt.
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Anschließend wird
an der Oberfläche
der oberflächenbearbeiteten
Schicht 17 ein Bürstenläppen mittels
Diamantschleifkörnern
und einer Bürste ausgeführt, um
eine bestimmte Menge von Mikroteilchen oder Molekülen von
jener Oberfläche
zu entfernen. Dadurch wird eine Vielzahl von winzigen Vertiefungen
an der oberflächenbearbeiteten
Schicht 17 ausgebildet, derart, dass die Gesamtfläche der winzigen
Vertiefungen etwa 5 bis 30 % der gesamten Fläche der Kranzoberfläche 14a beträgt. Selbstverständlich kann
diese Oberflächenbearbeitung
durch eine Trommelbearbeitung, Sandstrahlbearbeitung oder dergleichen
ersetzt werden.
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Um
die Haltbarkeit des ringförmigen
Abschnitts oder der ringförmigen
Kante, die den oberen, offenen Endabschnitt des Schmierölzufuhrlochs 16, an
dem die oberflächenbearbeitete
Schicht 17 gebildet wird, definiert, zu bewerten, wurden
Dauerprüfungen
in der Weise durchgeführt,
dass die Nockenoberfläche 5a des
Nockens 5 an dem ringförmigen
Abschnitt oder der ringförmigen
Kante, die den oberen, offenen Endabschnitt des Schmierölzufuhrlochs 16 definiert,
für 100
Stunden unter der Bedingung eines bei hohen Drehzahlen betriebenen
Motors gleiten gelassen wurde. Die Dauerprüfungen wurden an einem Ventilstößel 7 eines
Typs, bei dem das Schmierölzufuhrloch 16 einen
im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 16a aufwies,
dessen Oberfläche
gerundet war, wie in 1 gezeigt ist, und an einem
Ventilstößel 7 eines
Typs, bei dem das Schmierölzufuhrloch 16 keinen
im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 16a aufwies,
wie in 4 gezeigt ist, durchgeführt. Hinsichtlich des Ventilstößels jenes
Typs, bei dem das Schmierölzufuhrloch 16 den
im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 16a aufwies,
wurde der Krümmungsradius
R (in einem Schnitt) der runden Oberfläche des im Durchmesser vergrößerten Abschnitts 16a verändert.
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Im
Ergebnis der Prüfungen
ergab sich hinsichtlich des Ventilstößels des Typs, bei dem das Schmierölzufuhrloch 16 keinen
im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 16a aufwies,
ein Verschleiß an der
Oberfläche
der Kranzoberfläche 14a des
Kranzabschnitts 14, der beispielsweise durch die Zunahme des
Auflagerdrucks bedingt war.
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Auf
der anderen Seite ergab sich hinsichtlich des Ventilstößels des
Typs, bei dem das Schmierölzufuhrloch 16 einen
im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 16a aufwies,
ein geringer Verschleiß.
Insbesondere hinsichtlich des Einen, der die runde Oberfläche besaß, deren
Krümmungsradius
R im Bereich von 0,05 bis 0,2 mm lag, ergab sich kein Verschleiß. Angesichts
dessen sollte die runde Oberfläche
des im Durchmesser vergrößerten Abschnitts 16a vorzugsweise
einen Krümmungsradius
R im Bereich von 0,05 bis 0,2 mm besitzen. Dadurch schält sich
die oberflächenbearbeitete
Schicht nur schwerlich ab, während
der Auflagerdruck gesenkt werden kann.
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In
der ersten Ausführungsform
wird dadurch, dass die oberflächenbearbeitete
Schicht 17 durch Ausführen
der Behandlung mit diamantähnlichem Kohlenstoff,
nachdem der im Durchmesser vergrößerte Abschnitt 16a mit
der runden Oberfläche
an dem ringförmigen
Abschnitt oder der ringförmigen Kante,
die den oberen, offenen Endabschnitt des Schmierölzufuhrlochs 16 definiert,
an der gesamten Kranzoberfläche 14a ausgebildet
worden ist, verhindert, dass die an dem im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 16a ausgebildete
oberflächenbearbeitete Schicht 17 an
Dicke verliert. Im Ergebnis wird selbst bei fortwährender
Gleitbewegung der Nockenoberfläche 5a verhindert,
dass sich die oberflächenbearbeitete
Schicht 17 an dem im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 16a abschält, was
bedeutet, dass die Verschleißfestigkeit
dieses Abschnitts 16a verbessert ist.
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Ferner
wird aufgrund dessen, dass die Behandlung mit diamantähnlichem
Kohlenstoff in einem Bereich, der sich von der gesamten Kranzoberfläche 14 zur
Innenseite des Schmierölzufuhrlochs 16 erstreckt,
ausgeführt
wird, das Abschälen
der oberflächenbearbeiteten
Schicht 17 selbst dann, wenn auf diese durch den Nocken 5 eine
Scherkraft ausgeübt wird,
hinlänglich
verhindert. Ferner wird in der ersten Ausführungsform aufgrund dessen,
dass der im Durchmesser vergrößerte Abschnitt 16a mit
der runden Oberfläche
ausgebildet ist, d. h. so ausgebildet ist, dass er keine winkligen
Teilstücke
aufweist, die Erzeugung eines hohen Auflagerdrucks beim Gleiten der
Nockenoberfläche 5a an
dem Ventilstößel 7 verhindert.
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Ferner
sind in der ersten Ausführungsform die
winzigen Vertiefungen so ausgebildet, dass ihre Gesamtfläche durch
Läppen
nach dem Ausbilden der oberflächenbearbeiteten
Schicht 17 großer
Härte an der
Kranzoberfläche 14a durch
Behandlung mit diamantähnlichem
Kohlenstoff etwa 5 bis 30 % der Gesamtfläche der Kranzoberfläche 14a beträgt. Durch die
winzigen Vertiefungen wird der Reibungswiderstand zwischen der Kranzoberfläche 14a und
der Nockenoberfläche 5a verringert.
Dementsprechend wird in einer Vielzahl von winzigen Vertiefungen
stets eine ausreichende Menge Schmieröl gehalten, so dass sich beim
Gleiten der Nockenoberfläche 5a an
dem Ventilstößel 7 zwischen
der Kranzoberfläche 14a und der
Nockenoberfläche 5a ein Ölfilm bilden
kann. Folglich ist die Verschleißfestigkeit des Ventilstößels 7 verbessert,
während
der Reibungswiderstand zwischen der Kranzoberfläche 14a des Ventilstößels 7 und
der Nockenoberfläche 5a des
Nockens 5 weiter gesenkt werden kann.
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6 zeigt
eine zweite Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Ventilstößels, die
der ersten Ausführungsform
gleicht, mit Ausnahme, dass der im Durchmesser vergrößerte Abschnitt 16a an
dem ringförmigen
Abschnitt oder der Kante, die den oberen, offenen Endabschnitt des
Schmierölzufuhrlochs 16 definiert,
verjüngt
ist oder eine kegelstumpfförmige Oberfläche anstelle
der runden Oberfläche
aufweist.
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Der
verjüngte,
im Durchmesser vergrößerte Abschnitt 16a der
zweiten Ausführungsform
ist nämlich
als umgekehrter Kegelstumpf eines Kegels gestaltet, der eine im
Allgemeinen flache Oberfläche, die
in einem Schnitt geradlinig ist, aufweist. Die Behandlung mit diamantähnlichem
Kohlenstoff wird an der Kranzoberfläche 14a und der Oberfläche des oben
genannten verjüngten,
im Durchmesser vergrößerten Abschnitts 16a,
nachdem dieser verjüngt
worden ist, ausgeführt.
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Daher
werden gemäß der zweiten
Ausführungsform
dieselben Wirkungen wie in der ersten Ausführungsform erzielt. Außerdem sind
aufgrund dessen, das der im Durchmesser vergrößerte Abschnitt 16a verjüngt oder
kegelstumpfförmig
gestaltet ist, seine Ausbildung und Bearbeitung im Vergleich zur
ersten Ausführungsform,
bei der er in einem Schnitt rund ausgebildet ist, erleichtert.
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Die 7A und 7B zeigen
eine dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Ventilstößels, die
der ersten Ausführungsform
gleicht, mit Ausnahme, dass die Kranzoberfläche 14a des Kranzabschnitts 14 des
Ventilstößels 7 die
Form einer Kugel besitzt, die einen in einem Schnitt größeren Krümmungsradius
aufweist. An dieser kugelförmigen Oberfläche 14a ist
durch Behandlung mit diamantähnlichem
Kohlenstoff eine oberflächenbearbeitete Schicht 17 großer Härte ausgebildet.
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Daher
wird gemäß der dritten
Ausführungsform
aufgrund dessen, dass die Nockenoberfläche 5a unter Bilden
eines Kontaktpunkts P mit der oberflächenbearbeiteten Schicht 17 in
Kontakt ist, der Gleitwiderstand zwischen diesen verringert. Außerdem kann
aufgrund dessen, dass die Normale im Punkt P durch Einstellen des
Nockens 5 oder der Neigung der Achse des Nockenwelle 4,
wie in 7B gezeigt ist, an eine Achse
X angenähert
werden kann, der Gleitwiderstand zwischen dem Ventilstößel 7 und
der Innenwand der Bohrungen 1c kleinen Durchmessers verringert
werden.
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8 zeigt
eine vierte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Ventilstößels, die
der ersten Ausführungsform
gleicht, mit Ausnahme, dass der Hauptkörper des Ventilstößels 7 zur
Gewichtsreduzierung aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist, wobei
an der oberen Oberfläche
des Kranzabschnitts 14 eine kreisförmige Aussparung 19 ausgebildet
ist, in der eine Abstandsscheibe 20 aufgenommen ist.
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An
einer bestimmten Stelle der Außenumfangsseite
der kreisförmigen
Aussparung 19 ist eine Ölrille 19a kreisförmig ausgebildet.
Außerdem
ist an einer bestimmten Stelle in Umfangsrichtung der Ölrille 19a ein Ölloch 19b,
durch das Schmieröl
fließt,
so ausgebildet, dass es mit der Ölrille
kommuniziert und durch die obere Wand des Kranzabschnitts 14 verläuft. Die
Abstandsscheibe 20 ist aus einem eisenhaltigen Metall gebildet.
Das Schmierölzufuhrloch 16 ist an
einer bestimmten Stelle der Abstandsscheibe 20 und durch
diese verlaufend ausgebildet, wobei diese Stelle mit dem Ölloch 19b korrespondiert,
das mit der Ölrille 19a in
Verbindung steht. Außerdem
ist an dem ringförmigen
Abschnitt oder der Kante, die den oberen, offenen Endabschnitt des
Schmierölzufuhrlochs 16 definiert,
ein im Durchmesser vergrößerter Abschnitt 16a mit
der runden Oberfläche
ausgebildet. Zudem ist an der oberen Oberfläche der Abstandsscheibe 20,
an der der Nocken 5 gleiten soll, die oberflächenbearbeitete
Schicht 17 durch Behandlung mit diamantähnlichem Kohlenstoff gebildet.
Diese oberflächenbearbeitete
Schicht 17 ist nach dem Ausbilden des Schmierölzufuhrlochs 16 und
des im Durchmesser vergrößerten Abschnitts 16a in
bestimmten Bearbeitungsprozessen durch Behandlung mit diamantähnlichem Kohlenstoff
gebildet. Die oberflächenbearbeitete
Schicht 17 ist unter Erstreckung von dem im Durchmesser
vergrößerten Abschnitt 16a bis
zur Innenseite des Schmierölzufuhrlochs 16 ausgebildet.
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Daher
können
gemäß der vierten
Ausführungsform
aufgrund dessen, dass die oberflächenbearbeitete
Schicht 17 nach dem Ausbilden des Schmierölzufuhrlochs 16 und
des im Durchmesser vergrößerten Abschnitts 16a ausgebildet
ist, dieselben Wirkungen wie in der ersten Ausführungsform erzielt werden.
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Die
gesamten Inhalte von JP P2004-226230-A, eingereicht am 3. August
2004, sind hier durch Verweis aufgenommen.
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Obwohl
die Erfindung mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen und Beispiele
der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht darauf
begrenzt. Fachleuten werden im Lichte der obigen Lehren weitere
Abänderungen
und Abwandlungen der oben beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele
offenbar. Beispielsweise kann das eingestochene Schmierölzufuhrloch 16 des
Ventilstößels als
Luftloch verwendet werden. Das Prinzip der Erfindung kann auf einen
Ventilstößel auf
Seiten eines Auslassventils angewandt werden. Ferner ist, obwohl
beschrieben worden ist, dass die Behandlung mit diamantähnlichem
Kohlenstoff erst nach der Ausbildung des im Durchmesser vergrößerten Abschnitts 16a ausgeführt wird,
der Ausbildungs- und Bearbeitungsprozess nicht auf das oben Beschriebene
begrenzt.