DE102013206011A1

DE102013206011A1 - Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung und Herstellungsverfahren für einen Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung

Info

Publication number: DE102013206011A1
Application number: DE102013206011.4A
Authority: DE
Inventors: Serge Kursawe; Björn Müller; Oliver Schnell; Norbert Geyer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2014-10-09
Also published as: WO2014161537A1

Abstract

Es ist ein Stößel (1) zur Ventil- oder Pumpenbetätigung offenbart. Der Stößel (1) weist eine Spritzbeschichtung (2) auf, die an einer Kontaktfläche (4) zwischen Stößel (1) und einem umlaufenden Nocken (6) ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist die Spritzbeschichtung eine Metall-Keramik-Verbundschicht (2). Ferner ist ein Herstellungsverfahren für einen Stößel (1) zur Ventil- oder Pumpenbetätigung offenbart.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung. Der Stößel weist eine Spritzbeschichtung auf, die an einer Kontaktfläche zwischen Stößel und einem umlaufenden Nocken ausgebildet ist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung.
Hintergrund der Erfindung
Stößel der eingangs genannten Art sind für die Ventil- oder Pumpenbetätigung in Verbrennungsmotoren vorgesehen. Dabei sind die Stößel in Form von Tassen- oder Flachstößel in verschiedensten Ausführungsformen im Stand der Technik bekannt und gebräuchlich, wie a) wärmebehandelt und (optional) poliert, b) mit Konversionsschicht(z. B. manganphosphatiert), c) mit einer PVD/PAVCD-Beschichtung oder DLC-Beschichtung, d) mit Funktionsflächen aus massivem Hartmetall (z. B. als aufgelötete Platte).
So offenbaren beispielsweise die europäische Patentschrift EP 1 004 753 B1 eine Beschichtung der Mantelfläche eines Tassenstößels, die U.S.-amerikanische Patentschrift US 5,537,744 eine Aufbringung einer Hartmetallschicht auf einen Tassenstößel mit Hilfe eines Sinterverfahrens. Insbesondere offenbart die U.S.-amerikanische Patentschrift US 4,909,198 einen Stößel der eingangs genannten Art, wobei hier aber die Spritzbeschichtung an einer Kontaktfläche zwischen Stößel und einem umlaufenden Nocken eine Eisen-Phosphat-Legierung ist.
Alle zuvor ausgeführten Ausführungsformen a) bis d) führen Nachteile mit sich. So ist ein Stößel mit einer Ausführungsform nach a) bis c) für bestimmte Anwendungen nicht ausreichend verschleißbeständig. Stößel nach der Ausführungsform d) erfüllen hingegen zwar die Anforderungen der Laufzeit, sind jedoch mit hohen Herstellungskosten verbunden.
Eine Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist daher, einen Stößel zur Ventiloder Pumpenbetätigung zu schaffen, der neben einer kostengünstigen Herstellung auch höchste Verschleißbeständigkeit gewährleistet und somit eine hohe Betriebslebensdauer garantiert.
Diese Aufgabe wird durch einen Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung gelöst, der die Merkmale im Anspruch 1 umfasst.
Eine weitere Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist ferner, ein kostengünstiges Herstellungsverfahren für einen Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung anzugeben, mittels dem eine hohe Verschleißbeständigkeit erreicht und gleichzeitig die Betriebslebensdauer erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren für einen Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung gelöst, das die Merkmale im Anspruch 3 umfasst.
Der erfindungsgemäße Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung, vorzugsweise in Verbrennungsmotoren und deren Nebenaggregaten, weist eine Spritzbeschichtung auf. Diese Spritzbeschichtung ist an einer Kontaktfläche zwischen Stößel und einem umlaufenden Nocken ausgebildet.
Erfindungsgemäß ist die Spritzbeschichtung eine Metall-Keramik-Verbundschicht, bestehend aus keramischer Hartstoff- und metallischer Bindephase (Hartmetall oder Cermet). Vorteilhaftweise kann diese Verbundschicht bei dem Stößel mindestens die gleiche Betriebslebensdauer erzielen, wie eine Ausführungsform des Stößels mit einer aufgelöteten Hartplatte, jedoch deren Preis reduzieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Stößel eine Vertiefung auf, in der die Metall-Keramik-Verbundschicht eingebettet ist und stoff- und formschlüssig mit dieser zusammenwirkt.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für einen Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung ist durch die folgenden Schritte gekennzeichnet. Zuerst wird der Stößel durch ein Massivumformen oder Zerspanen eines metallischen oder nichtmetallischen Rohlings ausgebildet. Anschließend wird der Stößel wärmebehandelt. Daraufhin wird dann ein Metall-Keramik-Werkstoff derart aufgebracht, dass eine Spritzbeschichtung an einer Kontaktfläche des Stößels ausgebildet wird, die im Betriebszustand mit einem umlaufen Nocken zusammenwirkt. Abschließend wird dann durch ein Hartbearbeiten die Spritzbeschichtung in eine gewünschte Endkontur gebracht, so dass der im Stand der Technik allseits bekannte Verschleiß verringert bzw. verhindert wird. Durch diese Verschleißverringerung bzw. -verhinderung sind auch der Stößel und der umlaufende Nocken langlebiger im Betrieb. Zudem gewährt dieses H kostengünstiger als der obige Stößel mit aufgelöteter Hartplatte hergestellt werden kann.
Vorzugsweise erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren noch eine Zwischenschritt, der vorsieht, dass nach dem Massivumformen oder Zerspanen eine Ausnehmung in dem Stößel ausgebildet wird, in dem die anschließend aufzubringende Spritzbeschichtung eingebettet wird.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigen:
1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Stößels zur Ventil- oder Pumpenbetätigung in Form eines Tassenstößels; und
2 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Stößels in Form eines Flachstößels.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie der erfindungsgemäße Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung und das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für einen Stößel Ventil- oder Pumpenbetätigung ausgestaltet sein können und stellen somit keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.
1 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Stößels 1 zur Ventil- oder Pumpenbetätigung in Form eines Tassenstößels. Der Stößel 1 weist eine Spritzbeschichtung 2 auf. Die Spritzbeschichtung 2 ist an einer Kontaktfläche 4 zwischen Stößel 1 und einem umlaufenden Nocken 6 ausgebildet, so dass diese im Betriebszustand zusammenwirken. Erfindungsgemäß ist die Spritzbeschichtung eine Metall-Keramik-Verbundschicht 2, die nach dem Aufbringen des Metall-Keramik-Werkstoffs noch hartbearbeitet wird, so dass sie die gewünschte Endkontur 10 erhält. Mittels dieser Metall-Keramik-Verbundschicht 2 ist neben einer hohen Verschleißbeständigkeit und auch eine längere Betriebslebensdauer gegeben. Zudem ermöglicht diese Spritzbeschichtung 2 eine kostengünstige Herstellung des hier beschriebenen Stößels 1. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wie in 1 dargestellt, umfasst eine Vertiefung 8 im Stößel 1, in der die Metall-Keramik-Verbundschicht 2 eingebettet ist und stoff- und formschlüssig mit dieser zusammenwirkt.
2 zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Stößels 1 in Form eines Flachstößels. Alle hier dargestellten Elemente sind bereits in 1 beschrieben, so dass auf eine erneue Beschreibung dieser verzichtet wurde.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1004753 B1 [0004]
US 5537744 [0004]
US 4909198 [0004]

Claims

Stößel (1) zur Ventil- oder Pumpenbetätigung, wobei der Stößel (1) eine Spritzbeschichtung (2) aufweist, die an einer Kontaktfläche (4) zwischen Stößel (1) und einem umlaufenden Nocken (6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzbeschichtung eine Metall-Keramik-Verbundschicht (2) ist.
Stößel (1) nach Anspruch 1, wobei der Stößel (1) eine Vertiefung (8) aufweist, in der die Metall-Keramik-Verbundschicht (2) eingebettet ist und stoff- und formschlüssig mit dieser zusammenwirkt.
Herstellungsverfahren für einen Stößel (1) zur Ventil- oder Pumpenbetätigung, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Ausbilden des Stößels (1) durch ein Massivumformen oder Zerspanen eines metallischen oder nichtmetallischen Rohlings; – Wärmebehandlung des Stößels (1); – Aufbringen eines Metall-Keramik-Werkstoffs derart, dass eine Spritzbeschichtung (2) an einer Kontaktfläche (4) des Stößels (1) ausgebildet wird, die im Betriebszustand mit einem umlaufen Nocken (6) zusammenwirkt; und – Hartbearbeiten der Spritzbeschichtung (2) in eine gewünschte Endkontur (10).
Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, wobei nach dem Massivumformen oder Zerspanen eine Ausnehmung (8) in dem Stößel (1) ausgebildet wird, in dem die anschließend aufzubringende Spritzbeschichtung (2) eingebettet wird.