DE102016201798A1 - Valve element for a valve train - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventilelement (1) für einen Ventiltrieb (14), – mit einem Ventilschaft (2), welcher entlang seiner axialen Richtung (A) in einen Ventilteller (3) übergeht, – mit einer wenigstens bereichsweise auf dem Ventilschaft (2) und/oder auf dem Ventilteller (3) angeordneten Schutzbeschichtung (4) aus TiAlN oder aus CrAlN.The invention relates to a valve element (1) for a valve drive (14), having a valve stem (2) which merges into a valve disk (3) along its axial direction (A), with an at least partially on the valve stem (2). and / or on the valve plate (3) arranged protective coating (4) of TiAlN or CrAlN.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ventilelement für einen Ventiltrieb. Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb, der ein solches Ventilelement aufweist.The invention relates to a valve element for a valve train. The invention further relates to an internal combustion engine having a valve drive, which has such a valve element.
  • Als Ventiltrieb wird gemeinhin ein Steuerungsmechanismus bezeichnet, welcher bei einer Brennkraftmaschine die Ventile und somit den Ladungswechsel durch Öffnen und Schließen der Lufteinlass- und Abgasaustrittskanäle steuert. Besagte Ventile – nachfolgend als Ventilelemente bezeichnet – sind im Betrieb der Brennkraftmaschine erheblichem Verschleiß sowie korrosiven Angriffen durch Heißgas-Korrosion und Kondensat-Korrosion ausgesetzt.As a valve train is commonly referred to a control mechanism which controls the valves and thus the charge exchange by opening and closing the air inlet and exhaust gas outlet channels in an internal combustion engine. Said valves - hereinafter referred to as valve elements - are exposed during operation of the internal combustion engine considerable wear and corrosive attacks by hot gas corrosion and condensate corrosion.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für ein Ventilelement zu schaffen, welches eine verbesserte Verschleißbeständigkeit und verbesserte Korrosionsschutzeigenschaften aufweist. Es ist eine weitere, zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb zu schaffen, welcher eine verbesserte Verschleißbeständigkeit und verbesserte Korrosionsschutzeigenschaften besitzt.It is an object of the present invention to provide an improved embodiment for a valve member having improved wear resistance and improved anti-corrosion properties. It is a further second object of the present invention to provide an internal combustion engine with a valve train having improved wear resistance and improved anti-corrosion properties.
  • Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.These objects are achieved by the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.
  • Grundgedanke der Erfindung ist demnach, den Ventilteller und/oder den Ventilschaft eines Ventilelements wenigstens bereichsweise mit einer Schutzbeschichtung aus TiAlN oder aus CrAlN auszustatten. Experimentelle Untersuchungen haben auf überraschende Weise gezeigt, dass die genannten beiden Materialsysteme das Ventilelement gleichermaßen vor Verschleiß und Korrosion schützen. Dies gilt insbesondere, wenn das Ventilelement als Teil eines Ventiltriebs in einer Brennkraftmaschine zum Einsatz kommt. In diesem Fall schützt die erfindungswesentliche Schutzbeschichtung das Ventilelement vor der im Betrieb auftretenden Heißgaskorrosion sowie der im Betrieb ebenfalls auftretenden Kondensatkorrosion. The basic idea of the invention is accordingly to provide the valve disk and / or the valve stem of a valve element at least in regions with a protective coating of TiAlN or of CrAlN. Experimental investigations have surprisingly shown that the two material systems mentioned protect the valve element equally against wear and corrosion. This is especially true when the valve element is used as part of a valve train in an internal combustion engine. In this case, the protective coating essential to the invention protects the valve element from the hot gas corrosion occurring during operation as well as the condensate corrosion which also occurs during operation.
  • Im Ergebnis führt besagte Schutzbeschichtung also zu einer verbesserten Verschleißresistenz und somit zu einer verlängerten Lebensdauer des Ventilelements im Betrieb in einer Brennkraftmaschine.As a result, said protective coating thus leads to an improved wear resistance and thus to a prolonged service life of the valve element during operation in an internal combustion engine.
  • Ein erfindungsgemäßes Ventilelement für einen Ventiltrieb umfasst einen Ventilschaft, welcher entlang seiner axialen Richtung in einen Ventilteller übergeht. Auf dem Ventilschaft und/oder auf dem Ventilteller ist wenigstens bereichsweise eine Schutzbeschichtung aus Titanaluminiumnitrid (TiAlN) oder aus Chromaluminiumnitrid (CrAlN) angeordnet.A valve element according to the invention for a valve drive comprises a valve stem, which merges into a valve disk along its axial direction. A protective coating of titanium aluminum nitride (TiAlN) or chromium aluminum nitride (CrAlN) is arranged at least in regions on the valve stem and / or on the valve disk.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schutzbeschichtung aus TiAlN oder aus CrAlN zusätzlich wenigstens abschnittsweise auf einer Außenumfangsseite des Ventilschafts ausgebildet. Da das Ventilelement als Teil eines Ventiltriebs typischerweise in einer Schaftaufnahme verstellbar gelagert wird, kann durch Bereitstellung besagter Schutzbeschichtung auf der Außenumfangsseite des Ventilschafts erreicht werden, dass der beweglich am Ventiltrieb gelagerte Abschnitt des Ventilschafts, welche im Betrieb in der Brennkraftmaschine typischerweise erheblichen Reibungseffekten ausgesetzt ist, ebenfalls vor unerwünschtem Verschleiß geschützt wird.In a preferred embodiment, the protective coating of TiAlN or of CrAlN is additionally formed at least in sections on an outer peripheral side of the valve stem. Since the valve element is typically adjustably mounted in a shaft receptacle as part of a valvetrain, by providing said protective coating on the outer peripheral side of the valve stem, the portion of the valve stem movably mounted on the valvetrain, which is typically exposed to significant frictional effects during operation in the internal combustion engine, can be achieved. is also protected from undesirable wear.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung beträgt eine Schichtdicke der Schutzbeschichtung zwischen 1 µm und 10 µm, vorzugsweise ungefähr 5 µm.In an advantageous development, a layer thickness of the protective coating is between 1 μm and 10 μm, preferably approximately 5 μm.
  • Experimentelle Untersuchungen haben ergeben, dass mittels einer solchen Schichtdicke der gewünschte Verschleißschutz problemlos erreicht werden kann.Experimental investigations have shown that the desired wear protection can be achieved without problems by means of such a layer thickness.
  • Besonders zweckmäßig kann die Schutzbeschichtung mittels eines PVD-Verfahrens auf den Ventilteller und/oder auf den Ventilschaft aufgebracht sein. Auf diese technische Weise kann der Aufwand zur Aufbringung der Schutzbeschichtung auf den Ventilteller bzw. auf dem Ventilschaft gering gehalten werden, was sich vorteilhaft auf die Fertigungskosten des Ventilelements auswirkt.The protective coating can be applied particularly expediently by means of a PVD method to the valve disk and / or to the valve stem. In this technical way, the cost of applying the protective coating on the valve plate or on the valve stem can be kept low, which has an advantageous effect on the manufacturing cost of the valve element.
  • Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst das Material des Ventilelements, insbesondere des Ventilschafts und/oder des Ventiltellers, einen X45-Werkstoff oder einen X50-Werkstoff. Als X45-Werkstoff wird vorliegend ein Chrom-Silizium legierter Ventilstahl nach DIN EN 10090-1998 verstanden. Als X50-Werkstoff wird vorliegend ein Chrom-Mangan-Nickel legierter austenitischer Ventilstahl nach DIN EN 10090-1998 verstanden. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass ein solcher Werkstoff besonders gut zur Aufnahme der Schutzbeschichtung aus TiAlN oder aus CrAlN geeignet ist. Für den Fall, dass besagte Bauteil extrem hohen thermischen und/oder mechanischen Belastungen ausgesetzt werden sollen, sind die genannten Beschichtungen auch auf einem Ni-Basis-Werkstoff aufbringbar.In another preferred embodiment, the material of the valve element, in particular the valve stem and / or the valve disk, comprises an X45 material or an X50 material. In the present case, a chromium-silicon alloyed valve steel is used as the X45 material DIN EN 10090-1998 Understood. In the present case, the X50 material is a chromium-manganese-nickel alloyed austenitic valve steel DIN EN 10090-1998 Understood. Experimental investigations have shown that such a material is particularly well suited for receiving the protective coating of TiAlN or CrAlN. In the event that said component to be exposed to extremely high thermal and / or mechanical loads, the coatings mentioned can also be applied to a Ni-based material.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen der Schutzbeschichtung und dem Ventilteller eine Haftvermittlungsschicht angeordnet. Mittels einer solchen Haftvermittlungsschicht kann sichergestellt werden, dass die Schutzbeschichtung auch im Betrieb der Brennkraftmaschine unter den herrschenden Betriebsbedingungen auf dem Ventilteller verbleibt. Insbesondere ein unerwünschtes Ablösen der Schutzbeschichtung von der Oberfläche des Ventiltellers kann auf diese Weise verhindert werden.In an advantageous development, an adhesion-promoting layer is arranged between the protective coating and the valve disk. By means of such an adhesion-promoting layer can be ensured that the protective coating in the operation of the internal combustion engine under the prevailing operating conditions remains on the valve disk. In particular, an undesirable detachment of the protective coating from the surface of the valve disk can be prevented in this way.
  • Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen der Schutzbeschichtung und dem Ventilschaft eine Haftvermittlungsschicht angeordnet. Mittels einer solchen Haftvermittlungsschicht kann sichergestellt werden, dass die Schutzbeschichtung auch im Betrieb der Brennkraftmaschine unter den herrschenden Betriebsbedingungen auf dem Ventilschaft verbleibt. Insbesondere ein unerwünschtes Ablösen der Schutzbeschichtung von der Oberfläche des Ventilschafts kann auf diese Weise verhindert werden.In another advantageous development, an adhesion-promoting layer is arranged between the protective coating and the valve stem. By means of such a bonding layer can be ensured that the protective coating remains in the operation of the internal combustion engine under the prevailing operating conditions on the valve stem. In particular, an undesirable detachment of the protective coating from the surface of the valve stem can be prevented in this way.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen der Schutzbeschichtung und einer Ventilkehle, die im Übergangsbereich zwischen Ventilteller und Ventilschaft ausgebildet ist, eine Haftvermittlungsschicht angeordnet. Mittels einer solchen Haftvermittlungsschicht kann sichergestellt werden, dass die Schutzbeschichtung auch im Betrieb der Brennkraftmaschine unter den herrschenden Betriebsbedingungen auf der Ventilkehle verbleibt. Insbesondere ein unerwünschtes Ablösen der Schutzbeschichtung von der Oberfläche des Ventilschafts kann auf diese Weise verhindert werden.In a further advantageous development, an adhesion-promoting layer is arranged between the protective coating and a valve throat, which is formed in the transition region between valve disk and valve stem. By means of such an adhesion-promoting layer can be ensured that the protective coating remains in the operation of the internal combustion engine under the prevailing operating conditions on the valve throat. In particular, an undesirable detachment of the protective coating from the surface of the valve stem can be prevented in this way.
  • Zur Verwendung als Schnittstelle zwischen dem Material des Ventiltellers bzw. Ventilschaft und der Schutzbeschichtung besonders geeignet hat sich eine Haftvermittlungsschicht erwiesen, welche Chrom (Cr) oder Nickel (Ni) oder Aluminium (Al) umfasst. Besonders bevorzugt besteht eine solche Haftvermittlungsschicht aus Chrom (Cr) oder aus Nickel (Ni) oder aus Aluminium (Al).Particularly suitable for use as an interface between the material of the valve disk or the valve stem and the protective coating is an adhesion-promoting layer which comprises chromium (Cr) or nickel (Ni) or aluminum (Al). Such an adhesion-promoting layer particularly preferably consists of chromium (Cr) or of nickel (Ni) or of aluminum (Al).
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug. Die Brennkraftmaschine umfasst wenigstens einen Brennraum mit einem Zylinder, wobei am Brennraum ein Einlass zum Einbringen von Luft und ein Auslass zum Ausleiten von Abgas vorgesehen sind. Weiterhin umfasst die Brennkraftmaschine einen Ventiltrieb, welcher zum Öffnen und Verschließen des Einlasses und/oder des Auslasses ein vorangehend vorgestelltes Ventilelement aufweist.The invention further relates to an internal combustion engine for a motor vehicle. The internal combustion engine comprises at least one combustion chamber with a cylinder, wherein an inlet for introducing air and an outlet for discharging exhaust gas are provided on the combustion chamber. Furthermore, the internal combustion engine comprises a valve drive, which has a previously presented valve element for opening and closing the inlet and / or the outlet.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist am Einlass und/oder am Auslass ein jeweiliger Ventilsitzring angeordnet, an welchem das Ventilelement in einer Schließstellung, in welcher es den Einlass bzw. den Auslass verschließt, mit seinem Ventilsitz-Abschnitt anliegt. Besagter Ventilsitz-Abschnitt ist dabei bevorzugt im Bereich des Ventiltellers lokalisiert. Bei dieser Variante ist zumindest im Bereich des Ventilsitz-Abschnitts die Schutzbeschichtung aus TiAlN oder aus CrAlN auf dem Ventilteller des Ventilelements ausgebildet. Auf diese Weise kann der aufgrund des mechanischen Kontakts mit dem Ventilsitzrings einem hohen Verschleiß ausgesetzte Bereich des Ventilsitz-Abschnitts besonders verschleißbeständig ausgestaltet werden.In a preferred embodiment, a respective valve seat ring is arranged at the inlet and / or at the outlet, against which the valve element rests with its valve seat section in a closed position in which it closes the inlet or the outlet. Said valve seat section is preferably located in the region of the valve disk. In this variant, the protective coating of TiAlN or of CrAlN is formed on the valve plate of the valve element at least in the region of the valve seat section. In this way, due to the mechanical contact with the valve seat ring exposed to high wear area of the valve seat portion can be made particularly resistant to wear.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Ventiltrieb eine Schaftaufnahme auf, in welchem ein Schaftabschnitt des Ventilschafts verstellbar gelagert ist. Bei dieser Variante ist auf dem Ventilschaft zumindest im Bereich der Schaftaufnahme die Schutzbeschichtung aus TiAlN oder aus CrAlN ausgebildet. Auf diese Weise kann der Ventilschaft zusätzlich gegen Verschleiß geschützt werden.In an advantageous development, the valve drive has a shaft receptacle in which a shaft portion of the valve stem is adjustably mounted. In this variant, the protective coating of TiAlN or of CrAlN is formed on the valve stem at least in the region of the shaft receptacle. In this way, the valve stem can be additionally protected against wear.
  • Besonders zweckmäßig kann die Schaftaufnahme eines der folgenden Materialsysteme aufweisen oder aus einem der folgenden Materialsysteme bestehen:
    • – Materialsystem a): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit höchstens 1,0 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 1,0 Gew.-% Schwefel (S) und höchstens 1,5 Gew.-%, Mangan (Mn), und zwischen 5 und 15 Gew.-% Kupfer (Cu) und höchstens 3 Gew.-% Zinn (Sn), oder
    • – Materialsystem b): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit zwischen 1,8 und 2,2 Gew.-% Kohlenstoff (C) und zwischen 0,2 und 0,5 Gew.-% Phosphor (P) und zwischen 3 und 5 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 0,4 und 0,6 Gew.-% Zinn (Sn), oder
    • – Materialsystem c): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit zwischen 0,8 und 1,3 Gew.-% Kohlenstoff (C) und zwischen 0,2 und 0,4 Gew.-% Schwefel (S) und zwischen 1,3 und 2,5 Gew.-% Nickel (Ni) und zwischen 0,8 und 1,2 Gew.-% Molybdän (Mo).
    The shaft receptacle may particularly suitably have one of the following material systems or consist of one of the following material systems:
    • - Material system a): iron base (Fe-based) with at most 1.0 wt .-% carbon (C) and at most 1.0 wt .-% sulfur (S) and at most 1.5 wt .-%, manganese (Mn), and between 5 and 15% by weight of copper (Cu) and at most 3% by weight of tin (Sn), or
    • - Material system b): iron base (Fe-based) with between 1.8 and 2.2 wt .-% carbon (C) and between 0.2 and 0.5 wt .-% phosphorus (P) and between 3 and 5 wt% copper (Cu) and between 0.4 and 0.6 wt% tin (Sn), or
    • - Material system c): iron base (Fe-based) with between 0.8 and 1.3 wt .-% carbon (C) and between 0.2 and 0.4 wt .-% sulfur (S) and between 1 , 3 and 2.5 wt .-% nickel (Ni) and between 0.8 and 1.2 wt .-% molybdenum (Mo).
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilsitzring durch ein Materialsystem gebildet, welches folgende Komponenten umfasst:
    • – Materialsystem d): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit zwischen 0,5 und 2,0 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 1,0 Gew.-% Mangan (Mn) und zwischen 3 und 6 Gew.-% Chrom (Cr) und zwischen 8 und 15 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 10 und 17 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 1 und 3 Gew.-% Vanadium (V) und zwischen 2 und 5 Gew.-% Wolfram (W) und zwischen 16 und 22 Gew.-% Kobalt (Co), oder
    • – Materialsystem e): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit zwischen 0,7 und 1,5 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 1,0 Gew.-% Mangan (Mn) und zwischen 2 und 4 Gew.-% Chrom (Cr) und zwischen 12 und 18 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 10 und 20 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 1 und 2 Gew.-% Vanadium (V) und zwischen 2 und 4 Gew.-% Wolfram (W), oder
    • – Materialsystem f): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit zwischen 0,5 und 1,5 Gew.-% Kohlenstoff (C) und zwischen 0,2 Gew.-% und 1,0 Gew.-% Silizium (Si) und zwischen 2,5 und 5 Gew.-% Chrom (Cr) und zwischen 5 und 8 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 10 und 20 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 1 und 4 Gew.-% Vanadium (V) und zwischen 3 und 6 Gew.-% Wolfram (W), oder
    • – Materialsystem g): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit zwischen 0,5 und 1,5 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 0,8 Gew.-% Schwefel (S) und zwischen 0,3 Gew.-% und 1,3 Gew.-% Mangan (Mn) und zwischen 3,5 und 6,5 Gew.-% Nickel (Ni) und zwischen 0,8 und 2,8 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 0,8 und 2,8 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 6,5 und 9,5 Gew.-% Kobalt (Co), oder
    • – Materialsystem h): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit zwischen 0,5 und 1,5 Gew.-% Kohlenstoff (C) und zwischen 0,2 und 1 Gew.-% Schwefel (S) und zwischen 0,2 Gew.-% und 1 Gew.-% Mangan (Mn) und zwischen 2,0 und 4,5 Gew.-% Nickel (Ni) und zwischen 0,8 und 2,8 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 0,5 und 2,5 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 8,5 und 11,5 Gew.-% Kobalt (Co), oder
    • – Materialsystem i): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit zwischen 0,4 und 1,2 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 0,8 Gew.-% Schwefel (S) und zwischen 0,4 Gew.-% und 1,5 Gew.-% Mangan (Mn) und zwischen 2,5 und 5 Gew.-% Chrom (Cr) und zwischen 0,8 und 2,8 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 10 und 20 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 0,2 und 0,8 Gew.-% Vanadium (V), oder
    • – Materialsystem j): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit höchstens 1 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 1 Gew.-% Schwefel (S) und höchstens 2 Gew.-% Mangan (Mn) und höchstens 4 Gew.-% Chrom (Cr) und höchstens 2,5 Gew.-% Nickel (Ni) und zwischen 8 und 11 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 15 und 25 Gew.-% Kupfer (Cu).
    In a further preferred embodiment, the valve seat ring is formed by a material system comprising the following components:
    • - Material system d): iron base (Fe-based) with between 0.5 and 2.0 wt .-% carbon (C) and at most 1.0 wt .-% manganese (Mn) and between 3 and 6 wt. % Chromium (Cr) and between 8 and 15% by weight molybdenum (Mo) and between 10 and 17% by weight copper (Cu) and between 1 and 3% by weight vanadium (V) and between 2 and 5 Wt .-% tungsten (W) and between 16 and 22 wt .-% cobalt (Co), or
    • - Material system e): iron base (Fe-based) with between 0.7 and 1.5 wt .-% carbon (C) and at most 1.0 wt .-% manganese (Mn) and between 2 and 4 wt. % Chromium (Cr) and between 12 and 18% by weight molybdenum (Mo) and between 10 and 20% by weight copper (Cu) and between 1 and 2% by weight vanadium (V) and between 2 and 4 Wt% tungsten (W), or
    • - Material system f): iron base (Fe-based) with between 0.5 and 1.5 wt .-% carbon (C) and between 0.2 wt .-% and 1.0 wt .-% silicon (Si ) and between 2.5 and 5% by weight of chromium (Cr) and between 5 and 8% by weight of molybdenum (Mo) and between 10 and 20% by weight of copper (Cu) and between 1 and 4% by weight of vanadium (V) and between 3 and 6% by weight of tungsten ( W), or
    • - Material system g): iron base (Fe-based) with between 0.5 and 1.5 wt .-% carbon (C) and at most 0.8 wt .-% sulfur (S) and between 0.3 wt. -% and 1.3 wt .-% manganese (Mn) and between 3.5 and 6.5 wt .-% nickel (Ni) and between 0.8 and 2.8 wt .-% molybdenum (Mo) and between 0.8 and 2.8 wt% copper (Cu) and between 6.5 and 9.5 wt% cobalt (Co), or
    • - Material system h): iron base (Fe-based) with between 0.5 and 1.5 wt .-% carbon (C) and between 0.2 and 1 wt .-% sulfur (S) and between 0.2 Wt .-% and 1 wt .-% manganese (Mn) and between 2.0 and 4.5 wt .-% nickel (Ni) and between 0.8 and 2.8 wt .-% molybdenum (Mo) and between 0.5 and 2.5 wt .-% copper (Cu) and between 8.5 and 11.5 wt .-% cobalt (Co), or
    • - Material system i): iron base (Fe-based) with between 0.4 and 1.2 wt .-% carbon (C) and at most 0.8 wt .-% sulfur (S) and between 0.4 wt. -% and 1.5 wt .-% manganese (Mn) and between 2.5 and 5 wt .-% chromium (Cr) and between 0.8 and 2.8 wt .-% molybdenum (Mo) and between 10 and 20 wt .-% copper (Cu) and between 0.2 and 0.8 wt .-% vanadium (V), or
    • - Material system j): iron base (Fe-based) with at most 1 wt .-% carbon (C) and at most 1 wt .-% sulfur (S) and at most 2 wt .-% manganese (Mn) and at most 4 wt % Chromium (Cr) and at most 2.5 wt% nickel (Ni) and between 8 and 11 wt% molybdenum (Mo) and between 15 and 25 wt% copper (Cu).
  • Experimentelle Untersuchungen haben ergeben, dass genannte Materialsysteme bezüglich verbesserter Verschleißresistenz besonders gut mit der erfindungswesentlichen Schutzbeschichtung des Ventilelements zusammenwirken.Experimental investigations have shown that said material systems cooperate particularly well with respect to improved wear resistance with the protective coating of the valve element essential to the invention.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
  • Es zeigen, jeweils schematisch:It show, each schematically:
  • 1 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Ventilelements, 1 an example of a valve element according to the invention,
  • 2 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, welche einen Ventiltrieb mit dem erfindungsgemäßen Ventilelement umfasst. 2 an example of an internal combustion engine according to the invention, which comprises a valve train with the valve element according to the invention.
  • Die 1 illustriert ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Ventilelements 1. Das Ventilelement 1 umfasst einen Ventilschaft 2, welcher entlang seiner axialen Richtung A in einen Ventilteller 3 übergeht. Der Übergangsbereich zwischen dem Ventilteller 3 und dem Ventilschaft 2 wird durch eine Ventilkehle 19 ausgebildet. Auf dem Ventilteller 3 ist bereichsweise eine Schutzbeschichtung 4 aus Titanaluminiumnitrid (TiAlN) oder aus Chromaluminiumnitrid (CrAlN) angeordnet.The 1 illustrates an example of a valve element according to the invention 1 , The valve element 1 includes a valve stem 2 , which along its axial direction A in a valve disc 3 passes. The transition area between the valve plate 3 and the valve stem 2 is through a valve throat 19 educated. On the valve plate 3 is partially a protective coating 4 made of titanium aluminum nitride (TiAlN) or chromium aluminum nitride (CrAlN).
  • Im Beispielszenario ist eine solche Schutzbeschichtung 4 aus TiAlN oder aus CrAlN zusätzlich auf einer Außenumfangsseite 5 des Ventilschafts 2 ausgebildet. Auch im Bereich der Ventilkehle 19 kann die Schutzbeschichtung 4 vorgesehen sein. Die Schichtdicke der Schutzbeschichtung 4 kann zwischen 1 µm und 10 µm, vorzugsweise ungefähr 5 µm, betragen und kann mittels eines PVD-Verfahrens auf den Ventilteller 3 bzw. auf den Ventilschaft 2 aufgebracht sein. Das Material des Ventilelements 1, insbesondere des Ventilschafts 2, kann einen X45-Werkstoff umfassen. Das Material des Ventilelements 1, insbesondere des Ventiltellers 3, kann einen X50-Werkstoff umfassen.In the example scenario, such a protective coating is 4 made of TiAlN or CrAlN additionally on an outer peripheral side 5 of the valve stem 2 educated. Also in the area of the valve throat 19 can the protective coating 4 be provided. The layer thickness of the protective coating 4 may be between 1 .mu.m and 10 .mu.m, preferably about 5 .mu.m, and may be applied to the valve disk by means of a PVD method 3 or on the valve stem 2 be upset. The material of the valve element 1 , in particular the valve stem 2 , may include an X45 material. The material of the valve element 1 , in particular of the valve disk 3 , may include an X50 material.
  • Zweckmäßig kann zwischen der Schutzbeschichtung 4 und dem Ventilteller 3 eine Haftvermittlungsschicht 6 angeordnet sein. Eine solche Haftvermittlungsschicht 6 kann auch zwischen der Schutzbeschichtung 4 und dem Ventilschaft 2 vorgesehen sein. Die Haftvermittlungsschicht 6 kann Chrom (Cr) oder Nickel (Ni) oder Aluminium (Al) umfassen. Vorzugsweise kann die Haftvermittlungsschicht 6 aus Chrom oder Nickel oder Aluminium (Al) bestehen.Appropriately, between the protective coating 4 and the valve plate 3 an adhesive layer 6 be arranged. Such a bonding layer 6 can also be between the protective coating 4 and the valve stem 2 be provided. The adhesive layer 6 may include chromium (Cr) or nickel (Ni) or aluminum (Al). Preferably, the primer layer 6 made of chrome or nickel or aluminum (Al).
  • Die 2 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 10. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst mehrere Zylinder 11, von welchen in 2 exemplarisch nur ein einziger dargestellt ist. Der Zylinder 11 weist einen Brennraum 12 auf, an welchem ein Auslass 13 zum Ausleiten von Abgas aus dem Brennraum 12 vorgesehen ist. Weiterhin umfasst die Brennkraftmaschine 10 einen Ventiltrieb 14, welcher zum Öffnen und Verschließen des Auslasses 13 dient und hierzu ein erfindungsgemäßes Ventilelement 1 aufweist.The 2 shows an example of an internal combustion engine according to the invention 10 , The internal combustion engine 10 includes several cylinders 11 of which in 2 only a single example is shown as an example. The cylinder 11 has a combustion chamber 12 on which an outlet 13 for discharging exhaust gas from the combustion chamber 12 is provided. Furthermore, the internal combustion engine comprises 10 a valve train 14 which is used to open and close the outlet 13 serves and for this purpose a valve element according to the invention 1 having.
  • Wie 2 erkennen lässt, ist am Auslass 13 ein jeweiliger Ventilsitzring 20 angeordnet, an welchem das Ventilelement 1 in einer in 2 dargestellten Schließstellung, in welcher es den Auslass verschließt, mit seinem Ventilsitz-Abschnitt 16 anliegt. Der Ventilsitzring 20 dient also als tribologischer Gegenläufer zum Ventilsitz-Abschnitt 16 des Ventilelements 1. Zumindest im Bereich des Ventilsitz-Abschnitts 16 ist die Schutzbeschichtung 4 aus TiAlN oder aus CrAlN auf dem Ventilteller 3 des Ventilelements 1 ausgebildet. Auf diese Weise kann der aufgrund des mechanischen Kontakts mit dem Ventilsitzrings 20 einem hohen Verschleiß ausgesetzte Bereich des Ventilsitz-Abschnitts 16 besonders verschleißbeständig ausgestaltet werden.As 2 lets know, is at the outlet 13 a respective valve seat ring 20 arranged on which the valve element 1 in an in 2 shown closed position, in which there is the outlet closes, with its valve seat section 16 is applied. The valve seat ring 20 So serves as a tribological counter-rotor to the valve seat section 16 of the valve element 1 , At least in the area of the valve seat section 16 is the protective coating 4 made of TiAlN or CrAlN on the valve plate 3 of the valve element 1 educated. In this way, due to the mechanical contact with the valve seat ring 20 High wear exposed area of the valve seat section 16 be designed particularly resistant to wear.
  • Entsprechend 2 weist der Ventiltrieb 14 eine Schaftaufnahme 17 auf. In der Schaftaufnahme 17 ist ein Schaftabschnitt 18 des Ventilschafts 2 des Ventilelements 1 linear verstellbar gelagert. Zumindest in demjenigen Bereich des Ventilschafts 2, welcher in der Schaftaufnahme 17 gelagert ist, ist auf dem Ventilschaft 2 die Schutzbeschichtung 4 aus TiAlN oder aus CrAlN ausgebildet.Corresponding 2 indicates the valve train 14 a shank recording 17 on. In the shank recording 17 is a shaft section 18 of the valve stem 2 of the valve element 1 linearly adjustable. At least in that area of the valve stem 2 , which in the shank receiving 17 is stored on the valve stem 2 the protective coating 4 made of TiAlN or CrAlN.
  • Die Schaftaufnahme 17 ist durch eines der folgenden Materialsysteme gebildet:
    • – Materialsystem a): Dieses Materialsystem auf Eisen-Basis (Fe-Basis) umfasst höchstens 1,0 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 1,0 Gew.-% Schwefel (S) und höchstens 1,5 Gew.-%, Mangan (Mn), und zwischen 5 und 15 Gew.-% Kupfer (Cu) und höchstens 3 Gew.-% Zinn (Sn).
    • – Materialsystem b): Dieses Materialsystem auf Eisen-Basis (Fe-Basis) umfasst zwischen 1,8 und 2,2 Gew.-% Kohlenstoff (C) und zwischen 0,2 und 0,5 Gew.-% Phosphor (P) und zwischen 3 und 5 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 0,4 und 0,6 Gew.-% Zinn (Sn).
    • – Materialsystem c): Dieses Materialsystem auf Eisen-Basis (Fe-Basis) umfasst zwischen 0,8 und 1,3 Gew.-% Kohlenstoff (C) und zwischen 0,2 und 0,4 Gew.-% Schwefel (S) und zwischen 1,3 und 2,5 Gew.-% Nickel (Ni) und zwischen 0,8 und 1,2 Gew.-% Molybdän (Mo).
    The shaft holder 17 is formed by one of the following material systems:
    • Material system a): This iron-based (Fe-based) material system comprises at most 1.0% by weight of carbon (C) and at most 1.0% by weight of sulfur (S) and at most 1.5% by weight. %, Manganese (Mn), and between 5 and 15% by weight of copper (Cu) and at most 3% by weight of tin (Sn).
    • Material system b): This iron-based (Fe-based) material system comprises between 1.8 and 2.2% by weight of carbon (C) and between 0.2 and 0.5% by weight of phosphorus (P) and between 3 and 5% by weight of copper (Cu) and between 0.4 and 0.6% by weight of tin (Sn).
    • Material system c): This iron-based (Fe-based) material system comprises between 0.8 and 1.3% by weight of carbon (C) and between 0.2 and 0.4% by weight of sulfur (S) and between 1.3 and 2.5 weight percent nickel (Ni) and between 0.8 and 1.2 weight percent molybdenum (Mo).
  • Der Ventilsitzring 20 ist durch eines der folgenden Materialsysteme d) bis j) gebildet:
    • – Materialsystem d): Dieses Materialsystem auf Eisen-Basis (Fe-Basis) umfasst zwischen 0,5 und 2,0 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 1,0 Gew.-% Mangan (Mn) und zwischen 3 und 6 Gew.-% Chrom (Cr) und zwischen 8 und 15 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 10 und 17 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 1 und 3 Gew.-% Vanadium (V) und zwischen 2 und 5 Gew.-% Wolfram (W) und zwischen 16 und 22 Gew.-% Kobalt (Co).
    • – Materialsystem e): Dieses Materialsystem auf Eisen-Basis (Fe-Basis) umfasst zwischen 0,7 und 1,5 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 1,0 Gew.-% Mangan (Mn) und zwischen 2 und 4 Gew.-% Chrom (Cr) und zwischen 12 und 18 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 10 und 20 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 1 und 2 Gew.-% Vanadium (V) und zwischen 2 und 4 Gew.-% Wolfram (W).
    • – Materialsystem f): Dieses Materialsystem auf Eisen-Basis (Fe-Basis) umfasst zwischen 0,5 und 1,5 Gew.-% Kohlenstoff (C) und zwischen 0,2 Gew.-% und 1,0 Gew.-% Silizium (Si) und zwischen 2,5 und 5 Gew.-% Chrom (Cr) und zwischen 5 und 8 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 10 und 20 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 1 und 4 Gew.-% Vanadium (V) und zwischen 3 und 6 Gew.-% Wolfram (W).
    • – Materialsystem g): Dieses Materialsystem auf Eisen-Basis (Fe-Basis) umfasst zwischen 0,5 und 1,5 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 0,8 Gew.-% Schwefel (S) und zwischen 0,3 Gew.-% und 1,3 Gew.-% Mangan (Mn) und zwischen 3,5 und 6,5 Gew.-% Nickel (Ni) und zwischen 0,8 und 2,8 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 0,8 und 2,8 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 6,5 und 9,5 Gew.-% Kobalt (Co).
    • – Materialsystem h): Dieses Materialsystem auf Eisen-Basis (Fe-Basis) umfasst zwischen 0,5 und 1,5 Gew.-% Kohlenstoff (C) und zwischen 0,2 und 1 Gew.-% Schwefel (S) und zwischen 0,2 Gew.-% und 1 Gew.-% Mangan (Mn) und zwischen 2,0 und 4,5 Gew.-% Nickel (Ni) und zwischen 0,8 und 2,8 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 0,5 und 2,5 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 8,5 und 11,5 Gew.-% Kobalt (Co).
    • – Materialsystem i): Dieses Materialsystem auf Eisen-Basis (Fe-Basis) umfasst zwischen 0,4 und 1,2 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 0,8 Gew.-% Schwefel (S) und zwischen 0,4 Gew.-% und 1,5 Gew.-% Mangan (Mn) und zwischen 2,5 und 5 Gew.-% Chrom (Cr) und zwischen 0,8 und 2,8 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 10 und 20 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 0,2 und 0,8 Gew.-% Vanadium (V).
    • – Materialsystem j): Dieses Materialsystem auf Eisen-Basis (Fe-Basis) umfasst höchstens 1 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 1 Gew.-% Schwefel (S) und höchstens 2 Gew.-% Mangan (Mn) und höchstens 4 Gew.-% Chrom (Cr) und höchstens 2,5 Gew.-% Nickel (Ni) und zwischen 8 und 11 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 15 und 25 Gew.-% Kupfer (Cu).
    The valve seat ring 20 is formed by one of the following material systems d) to j):
    • Material system d): This iron-based (Fe-based) material system comprises between 0.5 and 2.0% by weight of carbon (C) and at most 1.0% by weight of manganese (Mn) and between 3 and 6 wt .-% chromium (Cr) and between 8 and 15 wt .-% molybdenum (Mo) and between 10 and 17 wt .-% copper (Cu) and between 1 and 3 wt .-% vanadium (V) and between 2 and 5 wt% tungsten (W) and between 16 and 22 wt% cobalt (Co).
    • Material system e): This iron-based (Fe-based) material system comprises between 0.7 and 1.5% by weight of carbon (C) and at most 1.0% by weight of manganese (Mn) and between 2 and 4 wt .-% chromium (Cr) and between 12 and 18 wt .-% molybdenum (Mo) and between 10 and 20 wt .-% copper (Cu) and between 1 and 2 wt .-% vanadium (V) and between 2 and 4 wt% tungsten (W).
    • Material system f): This iron-based (Fe-based) material system comprises between 0.5 and 1.5% by weight of carbon (C) and between 0.2% by weight and 1.0% by weight. Silicon (Si) and between 2.5 and 5 wt .-% chromium (Cr) and between 5 and 8 wt .-% molybdenum (Mo) and between 10 and 20 wt .-% copper (Cu) and between 1 and 4 Wt% vanadium (V) and between 3 and 6 wt% tungsten (W).
    • Material system g): This iron-based (Fe-based) material system comprises between 0.5 and 1.5% by weight of carbon (C) and at most 0.8% by weight of sulfur (S) and between 0, 3 wt .-% and 1.3 wt .-% manganese (Mn) and between 3.5 and 6.5 wt .-% nickel (Ni) and between 0.8 and 2.8 wt .-% molybdenum (Mo ) and between 0.8 and 2.8% by weight of copper (Cu) and between 6.5 and 9.5% by weight of cobalt (Co).
    • Material system h): This iron-based (Fe-based) material system comprises between 0.5 and 1.5% by weight of carbon (C) and between 0.2 and 1% by weight of sulfur (S) and between 0.2 wt .-% and 1 wt .-% manganese (Mn) and between 2.0 and 4.5 wt .-% nickel (Ni) and between 0.8 and 2.8 wt .-% molybdenum (Mo ) and between 0.5 and 2.5 wt% copper (Cu) and between 8.5 and 11.5 wt% cobalt (Co).
    • Material system i): This iron-based (Fe-based) material system comprises between 0.4 and 1.2% by weight of carbon (C) and at most 0.8% by weight of sulfur (S) and between 0, 4 wt .-% and 1.5 wt .-% manganese (Mn) and between 2.5 and 5 wt .-% chromium (Cr) and between 0.8 and 2.8 wt .-% molybdenum (Mo) and between 10 and 20% by weight of copper (Cu) and between 0.2 and 0.8% by weight of vanadium (V).
    • - Material system j): This iron-based material system (Fe-based) comprises at most 1 wt .-% carbon (C) and at most 1 wt .-% sulfur (S) and at most 2 wt .-% manganese (Mn) and at most 4% by weight of chromium (Cr) and at most 2.5% by weight of nickel (Ni) and between 8 and 11% by weight of molybdenum (Mo) and between 15 and 25% by weight of copper (Cu).
  • Obige Erläuterungen mit Bezug auf den Auslass 13 gelten mutatis mutandis auch für den in den Figuren nicht explizit dargestellten Lufteinlass.The above explanations with reference to the outlet 13 mutatis mutandis also apply to the air intake not explicitly shown in the figures.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Claims (14)

  1. Ventilelement (1) für einen Ventiltrieb (14), – mit einem Ventilschaft (2), welcher entlang seiner axialen Richtung (A) in einen Ventilteller (3) übergeht, – mit einer wenigstens bereichsweise auf dem Ventilschaft (2) und/oder auf dem Ventilteller (3) angeordneten Schutzbeschichtung (4) aus Titanaluminiumnitrid (TiAlN) oder aus Chromaluminiumnitrid CrAlN.Valve element ( 1 ) for a valve drive ( 14 ), - with a valve stem ( 2 ), which along its axial direction (A) in a valve disc ( 3 ), - with at least partially on the valve stem ( 2 ) and / or on the valve plate ( 3 ) protective coating ( 4 ) made of titanium aluminum nitride (TiAlN) or chromium aluminum nitride CrAlN.
  2. Ventilelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung (4) zusätzlich wenigstens abschnittsweise auf einer Außenumfangsseite (5) des Ventilschafts (2) ausgebildet ist.Valve element according to claim 1, characterized in that the protective coating ( 4 ) additionally at least in sections on an outer peripheral side ( 5 ) of the valve stem ( 2 ) is trained.
  3. Ventilelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schichtdicke der Schutzbeschichtung (4) zwischen 1 µm und 10 µm, vorzugsweise ungefähr 5 µm, beträgt.Valve element according to claim 1 or 2, characterized in that a layer thickness of the protective coating ( 4 ) is between 1 μm and 10 μm, preferably about 5 μm.
  4. Ventilelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung (4) mittels eines PVD-Verfahrens auf dem Ventilteller (3) und/oder auf dem Ventilschaft (2) aufgebracht ist.Valve element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the protective coating ( 4 ) by means of a PVD process on the valve disk ( 3 ) and / or on the valve stem ( 2 ) is applied.
  5. Ventilelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Ventilelements (1), insbesondere des Ventilschafts (2) und/oder des Ventiltellers (3), einen X45-Werkstoff oder einen X50-Werkstoff umfasst.Valve element according to one of the preceding claims, characterized in that the material of the valve element ( 1 ), in particular the valve stem ( 2 ) and / or the valve disk ( 3 ), an X45 material or an X50 material.
  6. Ventilelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schutzbeschichtung (4) und dem Ventilteller (3) eine Haftvermittlungsschicht (6) angeordnet ist.Valve element according to one of the preceding claims, characterized in that between the protective coating ( 4 ) and the valve plate ( 3 ) an adhesive layer ( 6 ) is arranged.
  7. Ventilelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schutzbeschichtung (4) und dem Ventilschaft (2) eine Haftvermittlungsschicht (6) angeordnet istValve element according to one of the preceding claims, characterized in that between the protective coating ( 4 ) and the valve stem ( 2 ) an adhesive layer ( 6 ) is arranged
  8. Ventilelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schutzbeschichtung (4) und einer zwischen dem Ventilschaft (2) und dem Ventilteller (3) ausgebildeten Ventilkehle (19) eine Haftvermittlungsschicht (6) angeordnet ist.Valve element according to one of the preceding claims, characterized in that between the protective coating ( 4 ) and one between the valve stem ( 2 ) and the valve plate ( 3 ) trained valve throat ( 19 ) an adhesive layer ( 6 ) is arranged.
  9. Ventilelement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass – die Haftvermittlungsschicht (6) Chrom (Cr) oder Nickel (Ni) oder Aluminium (Al) umfasst, oder dass – die Haftvermittlungsschicht (6) aus Chrom (Cr) oder Nickel (Ni) oder Aluminium (Al) besteht.Valve element according to one of claims 6 to 8, characterized in that - the primer layer ( 6 ) Comprises chromium (Cr) or nickel (Ni) or aluminum (Al), or in that - the primer layer ( 6 ) consists of chromium (Cr) or nickel (Ni) or aluminum (Al).
  10. Brennkraftmaschine (10) für ein Kraftfahrzeug, – mit wenigstens einem einen Brennraum (12) aufweisenden Zylinder (11), wobei am Brennraum (12) ein Einlass und ein Auslass (13) vorgesehen sind, – mit einem Ventiltrieb (14), welcher zum Öffnen und Verschließen des Einlasses und/oder des Auslasses (13) ein Ventilelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.Internal combustion engine ( 10 ) for a motor vehicle, - with at least one combustion chamber ( 12 ) having cylinders ( 11 ), whereby at the combustion chamber ( 12 ) an inlet and an outlet ( 13 ) are provided, - with a valve gear ( 14 ), which is used to open and close the inlet and / or the outlet ( 13 ) a valve element ( 1 ) according to one of the preceding claims.
  11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Einlass und/oder am Auslass (13) ein jeweiliger Ventilsitzring (20) angeordnet ist, an welchem das Ventilelement (1) in einer Schließstellung, in welcher es den Einlass bzw. den Auslass (13) verschließt, mit seinem Ventilsitz-Abschnitt (16) anliegt, wobei zumindest im Bereich des Ventilsitz-Abschnitts (16) die Schutzbeschichtung (4) aus TiAlN oder aus CrAlN auf dem Ventilteller (3) des Ventilelements (1) ausgebildet ist.Internal combustion engine according to claim 10, characterized in that at the inlet and / or at the outlet ( 13 ) a respective valve seat ring ( 20 ) is arranged, on which the valve element ( 1 ) in a closed position, in which it the inlet or the outlet ( 13 ), with its valve seat section ( 16 ) is applied, wherein at least in the region of the valve seat portion ( 16 ) the protective coating ( 4 ) made of TiAlN or CrAlN on the valve plate ( 3 ) of the valve element ( 1 ) is trained.
  12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventiltrieb (14) eine Schaftaufnahme (17) aufweist, in welchem ein Schaftabschnitt (18) des Ventilschafts (2) des Ventilelements (1) verstellbar gelagert ist, wobei auf dem Ventilschaft (2) zumindest im Bereich der Schaftaufnahme (17) die Schutzbeschichtung (4) aus TiAlN oder aus CrAlN ausgebildet ist.Internal combustion engine according to claim 10 or 11, characterized in that the valve train ( 14 ) a shank receptacle ( 17 ), in which a shank portion ( 18 ) of the valve stem ( 2 ) of the valve element ( 1 ) is adjustably mounted, wherein on the valve stem ( 2 ) at least in the region of the shaft receptacle ( 17 ) the protective coating ( 4 ) is made of TiAlN or CrAlN.
  13. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaftaufnahme (17) durch ein Materialsystem gebildet ist, welches folgende Komponenten umfasst: Materialsystem a): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit höchstens 1,0 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 1,0 Gew.-% Schwefel (S) und höchstens 1,5 Gew.-%, Mangan (Mn), und zwischen 5 und 15 Gew.-% Kupfer (Cu) und höchstens 3 Gew.-% Zinn (Sn), Materialsystem b): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit zwischen 1,8 und 2,2 Gew.-% Kohlenstoff (C) und zwischen 0,2 und 0,5 Gew.-% Phosphor (P) und zwischen 3 und 5 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 0,4 und 0,6 Gew.-% Zinn (Sn), oder Materialsystem c): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit zwischen 0,8 und 1,3 Gew.-% Kohlenstoff (C) und zwischen 0,2 und 0,4 Gew.-% Schwefel (S) und zwischen 1,3 und 2,5 Gew.-% Nickel (Ni) und zwischen 0,8 und 1,2 Gew.-% Molybdän (Mo).Internal combustion engine according to one of claims 10 to 12, characterized in that the shaft receptacle ( 17 ) is formed by a material system which comprises the following components: Material system a): iron base (Fe base) with at most 1.0% by weight of carbon (C) and at most 1.0% by weight of sulfur (S) and at most 1.5% by weight, manganese (Mn), and between 5 and 15% by weight copper (Cu) and at most 3% by weight tin (Sn), material system b): iron base (Fe 2+) Base) with between 1.8 and 2.2 wt .-% carbon (C) and between 0.2 and 0.5 wt .-% phosphorus (P) and between 3 and 5 wt .-% copper (Cu) and between 0.4 and 0.6% by weight of tin (Sn), or material system c): iron base (Fe-based) with between 0.8 and 1.3% by weight of carbon (C) and between 0 , 2 and 0.4% by weight of sulfur (S) and between 1.3 and 2.5% by weight of nickel (Ni) and between 0.8 and 1.2% by weight of molybdenum (Mo).
  14. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzring (20) durch ein Materialsystem gebildet ist, welches folgende Komponenten umfasst: Materialsystem d): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit zwischen 0,5 und 2,0 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 1,0 Gew.-% Mangan (Mn) und zwischen 3 und 6 Gew.-% Chrom (Cr) und zwischen 8 und 15 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 10 und 17 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 1 und 3 Gew.-% Vanadium (V) und zwischen 2 und 5 Gew.-% Wolfram (W) und zwischen 16 und 22 Gew.-% Kobalt (Co), oder Materialsystem e): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit zwischen 0,7 und 1,5 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 1,0 Gew.-% Mangan (Mn) und zwischen 2 und 4 Gew.-% Chrom (Cr) und zwischen 12 und 18 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 10 und 20 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 1 und 2 Gew.-% Vanadium (V) und zwischen 2 und 4 Gew.-% Wolfram (W), oder Materialsystem f): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit zwischen 0,5 und 1,5 Gew.-% Kohlenstoff (C) und zwischen 0,2 Gew.-% und 1,0 Gew.-% Silizium (Si) und zwischen 2,5 und 5 Gew.-% Chrom (Cr) und zwischen 5 und 8 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 10 und 20 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 1 und 4 Gew.-% Vanadium (V) und zwischen 3 und 6 Gew.-% Wolfram (W), oder Materialsystem g): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit zwischen 0,5 und 1,5 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 0,8 Gew.-% Schwefel (S) und zwischen 0,3 Gew.-% und 1,3 Gew.-% Mangan (Mn) und zwischen 3,5 und 6,5 Gew.-% Nickel (Ni) und zwischen 0,8 und 2,8 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 0,8 und 2,8 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 6,5 und 9,5 Gew.-% Kobalt (Co), oder Materialsystem h): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit zwischen 0,5 und 1,5 Gew.-% Kohlenstoff (C) und zwischen 0,2 und 1 Gew.-% Schwefel (S) und zwischen 0,2 Gew.-% und 1 Gew.-% Mangan (Mn) und zwischen 2,0 und 4,5 Gew.-% Nickel (Ni) und zwischen 0,8 und 2,8 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 0,5 und 2,5 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 8,5 und 11,5 Gew.-% Kobalt (Co), oder Materialsystem i): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit zwischen 0,4 und 1,2 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 0,8 Gew.-% Schwefel (S) und zwischen 0,4 Gew.-% und 1,5 Gew.-% Mangan (Mn) und zwischen 2,5 und 5 Gew.-% Chrom (Cr) und zwischen 0,8 und 2,8 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 10 und 20 Gew.-% Kupfer (Cu) und zwischen 0,2 und 0,8 Gew.-% Vanadium (V), oder Materialsystem j): Eisen-Basis (Fe-Basis) mit höchstens 1 Gew.-% Kohlenstoff (C) und höchstens 1 Gew.-% Schwefel (S) und höchstens 2 Gew.-% Mangan (Mn) und höchstens 4 Gew.-% Chrom (Cr) und höchstens 2,5 Gew.-% Nickel (Ni) und zwischen 8 und 11 Gew.-% Molybdän (Mo) und zwischen 15 und 25 Gew.-% Kupfer (Cu).Internal combustion engine according to one of claims 11 to 13, characterized in that the valve seat ring ( 20 ) is formed by a material system comprising the following components: material system d): iron base (Fe-based) with between 0.5 and 2.0 wt .-% carbon (C) and at most 1.0% by weight of manganese (Mn) and between 3 and 6% by weight of chromium (Cr) and between 8 and 15% by weight of molybdenum (Mo) and between 10 and 17% by weight of copper (Cu ) and between 1 and 3% by weight vanadium (V) and between 2 and 5% by weight tungsten (W) and between 16 and 22% by weight cobalt (Co), or material system e): iron base ( Fe base) with between 0.7 and 1.5 wt .-% carbon (C) and at most 1.0 wt .-% manganese (Mn) and between 2 and 4 wt .-% chromium (Cr) and between 12 and 18% by weight of molybdenum (Mo) and between 10 and 20% by weight of copper (Cu) and between 1 and 2% by weight of vanadium (V) and between 2 and 4% by weight of tungsten (W), or material system f): iron base (Fe base) with between 0.5 and 1.5 wt .-% carbon (C) and between 0.2 wt .-% and 1.0 wt .-% silicon (Si ) and between 2.5 and 5% by weight of chromium (Cr) and between 5 and 8% by weight of molybdenum (Mo) and between 10 and 20% by weight of copper (Cu) and between 1 and 4% by weight. % Vanadium (V) and between 3 and 6 wt% tungsten (W), or material system g): iron base (Fe base) with between 0.5 and 1.5 wt.% carbon (C) and at most 0.8 wt.% sulfur (S) and between 0.3 wt. and 1.3% by weight of manganese (Mn) and between 3.5 and 6.5% by weight of nickel (Ni) and between 0.8 and 2.8% by weight of molybdenum (Mo) and between 0, 8 and 2.8 wt .-% copper (Cu) and between 6.5 and 9.5 wt .-% cobalt (Co), or material system h): iron base (Fe-based) with between 0.5 and 1.5% by weight of carbon (C) and between 0.2 and 1% by weight of sulfur (S) and between 0.2% by weight and 1% by weight of manganese (Mn) and between 2.0 and 4.5% by weight of nickel (Ni) and between 0.8 and 2.8% by weight of molybdenum (Mo) and between 0.5 and 2.5% by weight of copper (Cu) and between 8, 5 and 11.5 wt .-% cobalt (Co), or material system i): iron base (Fe-based) with between 0.4 and 1.2 wt .-% carbon (C) and at most 0.8 wt % Sulfur (S) and between 0.4% and 1.5% manganese (Mn) and between 2.5 and 5% chromium (Cr) and between 0.8 and 2 , 8 wt .-% molybdenum (Mo) and between 1 0 and 20 wt .-% copper (Cu) and between 0.2 and 0.8 wt .-% vanadium (V), or material system j): iron base (Fe-based) with at most 1 wt .-% carbon (C) and at most 1 wt .-% sulfur (S) and at most 2 wt .-% manganese (Mn) and at most 4 wt .-% chromium (Cr) and at most 2.5 wt .-% nickel (Ni) and between 8 and 11% by weight of molybdenum (Mo) and between 15 and 25% by weight of copper (Cu).
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DIN EN 10090-1998

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