DE2703015C2

DE2703015C2 - Ventilstössels

Info

Publication number: DE2703015C2
Application number: DE2703015A
Authority: DE
Inventors: Manfred 7302 Ostfildern Pfiz; Kurt 7000 Stuttgart Wizemann
Original assignee: J Wizemann U Co 7000 Stuttgart GmbH
Current assignee: J Wizemann U Co 7000 Stuttgart GmbH
Priority date: 1977-01-26
Filing date: 1977-01-26
Publication date: 1979-05-03
Also published as: IT7867146A0; IT1107012B; FR2378600A1; DE2703015B1; DE2703015A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ventilstößels für Kolben-Kraft- und -Arbeitsmaschinen mit einem hohen Schaft und einem eine Lauffläche aufweisenden Bodenstück, bei dem das letztere mit dem einen Ende des Schafts durch Schweißen verbunden wird.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (US-PS 87 098) werden ein Schaft und ein Bodenstück verwendet, von denen der erstere ungefähr in seiner Mitte am Umfang mehrere Löcher für einen öldurchtritt und das letztere einen Ansatz besitzt, mit welchem das Bodenstück in den Schaft eingreift. Längs des Umfangs dieses Ansatzes sowie an der Stirnfläche des Schafts werden die beiden Teile durch Widerstandsschweißen miteinander verbunden.

Es wurde auch schon vorgeschlagen (nicht veröffentlichte DE-OS 25 26 656), einen mit Ausnahme seines dem Bodenstück zugekehrten Endes geschlossenen Schaft eines Ventilstößels durch Elektronenstrahlschweißen mit einem Bodenstück zu verbinden, welches ebenfalls einen in den Schaft eingreifenden Ansatz aufweist. Um den vom Schaft umschlossenen Hohlraum für das Elektronenstrahlschweißen zu evakuieren, weist der Schaft nach diesem Vorschlag in einem gewissen Abstand über dem Ansatz des Bodenstücks ein Loch auf.

welches jedoch den Nachteil mit sich bringt, daß beim Badhärten des zusammengeschweißten Ventilstößels die aggressiven Salze in das Innere des Stößels gelangen, woraus sie nur schwer oder gar nicht mehr vollständig entfernt werden können.

Die bisher bekanntgewordenen Arten des Verbindens eines hohlen Schafts eines Ventilstößels mit einem Bodenstück sind sämtlich unbefriedigend: Beim Widerstandsschweißen und Reibschweißen ergeben sich nämlich Schweißnähte, die nicht besonders homogen sind, so daß die Ventilstößel bei höherer Belastung am Übergang vom Bodenstück zum Schaft bei außermittigem Nockenangriff immer wieder brechen, da gerade an dieser Stelle das maximale Biegemoment auftritt Aber auch wenn man die beiden Teile eines Ventilstößels durch Hartlöten miteinander verbindet, ist die Verbindung den Beanspruchungen häufig nicht gewachsen, denen die Ventilstößel beispielsweise in schnellaufenden LKW-Dieselmotoren unterworfen sind.

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie ein hohler Schaft mit einem Bodenstück so verbunden werden kann, daß der Ventilstößel diesen Beanspruchungen standzuhalten vermag und nicht den Nachteil aufweist, den der Ventilstößel nach der DE-OS 25 26 656 besitzt

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein mit Ausnahme seines dem Bodenstück zugekehrten Endes geschlossener Schaft verwendet wird, daß der Schaft und/oder das Bodenstück im Bereich ihrer später miteinander zu verschweißenden Zonen mindestens eine bei zusammengesetztem Ventilstößel von dem vom Schaft umschlossenen Hohlraum bis zur Ventilstößel-Außenseite durchgehende Ausnehmung aufweist, daß der Hohlraum evakuiert wird und daß dann Schaft und Bodenstück durch Elektronenstrahlschweißen miteinander verbunden werden und dabei die Ausnehmung verschlossen wird. Es wird bemerkt, daß ein mit Ausnahme seines dem Bodenstück zugekehrten Endes geschlossener Schaft für Ventilstößel an sich bekannt ist (US-PS 29 63 011).

Durch das Elektronenstrahlschweißen erhält man eine derart homogene Verbindung zwischen Bodenstück und Schaft, daß der letztere relativ dünnwandig und der Ventilstößel deshalb verhältnismäßig leicht ausgebildet werden kann, und dennoch bricht ein erfindungsgemäß hergestellter Ventilstößel niemals an der Schweißnaht, wie künstlich erzeugte Gewaltbrüche gezeigt haben. Dadurch aber, daß die dem Evakuieren des Ventilstößelhohlraums dienende Ausnehmung beim Elektronenstrahlschweißen verschlossen wird, kann beim nachfolgenden Badhärten die Salzschmelze nicht in den Ventilstößel-Hohlraum hineinlaufen.

Die Ausnehmung muß nicht unbedingt an den die Fuge zwischen Schaft und Bodenstück bildenden Flächen der beiden Ventilstößelteile vorgesehen sein, da auch ein in geringem Abstand von diesen Flächen vorgesehenes Loch während des Schweißens noch verschlossen werden könnte. Zweckmäßigerweise liegt jedoch die Ausnehmung in mindestens einer der beiden vorstehend erwähnten Flächen, und bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Bodenstück verwendet, welches auf seiner dem Schaft zugekehrten Seite wenigstens eine Nut aufweist, welche sich über diejenige Zone hinwegerstreckt, gegen welche der Schaft anliegt. Damit bei Bodenstücken mit einem in den Schaft hinein vorspringenden Ansatz nicht der letztere oder die ihn übergreifende Partie des Schafts

die Nut verschließt, empfiehlt sich die Verwendung eines Bodenstücks, in dessen Ansatz sich die Nut hineinerstreckt, deren Tiefe größer als die Höhe des Ansatzes ist Dann verläuft nämlich die Nut auch noch in derjenigen Ringfläche, gegen die die Stintfläche des s hohlen Schafts anliegt

Besonders vorteilhaft ist ein Ventilstößel, welcher unter Verwendung eines Schafts aus einem Einsatzstahl und eines Bodenstücks aus einem legierten Werkzeugstahl hergestellt wird, denn dann weist der Ventilstößel ι ο an der Lauffläche eine hohe Verschleißfestigkeit auf, während der Schaft aus einem verhältnismäßig billigen Material hergestellt werden kann, so daß er sich auch fließpressen läßt

Den Gegenstand der Erfindung weiter ausbildende Merkmale sowie Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung der Teile einer bevorzugten Ausführungsform eines unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens herzustellenden Ventilstößels; es zeigt m

F i g. 1 den aus Schaft und Bodenstück zusammengesteckten Ventilstößel, wobei der Schaft im Längsschnitt dargestellt wurde, und

F i g. 2 eine Draufsicht auf das Bodenstück.

Die F i g. 1 läßt einen als Ganzes mit 10 bezeichneten 2 > Schaft sowie ein als Teller ausgebildetes Bodenstück 12 erkennen, welches mit einem ca. 1 mm hohen Zentrierzapfen 14 versehen ist und mit diesem in einen zylindrischen Hohlraum 16 des oben verschlossenen Schafts eingreift Dieser weist an seinem Umfang — bei so einer Länge von ca. 70 mm — eine Wandstärke von nui 2,5 mm auf, so daß das Verschweißen lüngs einer Ringzone 18 erfolgt, deren Breite ebenfalls nur 2,5 mm beträgt Oben ist in den Schaft noch eine Kugelpfanne 20 als Auflage für eine nicht dargestellte Stößelstange eingeformt

Das Bodenstück soll aus X2 10 Cr 12 bestehen, während es sich bei dem Schaft um ein Teil aus Einsatzstahl handelt, der sich von seiner Festigkeit her noch kaltfließpressen läßt

Der Zentrierzapfen 14 des Bodenstücks 12 ist an einen kreisscheibenförmigen Ansatz 22 des Bodenstücks angeformt, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser des Schafts 10 entspricht, während der Durchmesser des Zentrierzapfens 14 gleich dem Innendurchmesser des Schafts ist

Als Ausführungsfall der Erfindung sind nun in die dem Schaft zugekehrte Fläche des Bodenstücks 12 zwei kreuzförmig angeordnete V-Nuten 24 eingearbeitet, deren Tiefe etwas größer als die Höhe des Zentrierzapfens 14 ist, so daß sie sich auch über die Ringzone 18 hinwegerstrecken. Sie ergeben beim Zusammenstecken der beiden Teile des Ventilstößels den Hohlraum 16 mit der Umgebung des Ventilstößels verbindende Kanäle, über die zur Vorbereitung des Elektronenstahlschweißens die Hohlkammer 16 ebenso wie die Umgebung des Ventilstößels evakuiert werden kann. Beim nachfolgenden Elektronenstahlschweißen werden diese Kanäle im Bereich der Ringzone 18 verschlossen, so daß beim nachfolgenden Härten des Ventilstößels der Hohlraum 16 nicht verschmutzt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Ventilstößels für Kolben-Kraft- und -Arbeitsmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, mit einem hohlen Schaft und einem eine Lauffläche aufweisenden Bodenstück, bei dem das letztere mit dem einen Ende des Schafts durch Schweißen verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Ausnahme seines dem Bodenstück zugekehrten Endes geschlossener Schaft verwendet wird, daß der Schaft und/oder das Bodenstück im Bereich ihrer später miteinander zu verschweißenden Zonen mindestens eine bei zusammengesetztem Ventilstößel von dem vom Schaft umschlossenen Hohlraum bis zur Ventilstößel-Außenseite durchgehende Ausnehmung aufweist, daß der Hohlraum evakuiert wird und daß dann Schaft und Bodenstück durch Elektronenstrahlschweißen miteinander verbunden werden und dabei die Ausnehmung verschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bodenstück verwendet wird, welches auf seiner dem Schaft zugekehrten Seite wenigstens eine Nut aufweist, welche sich über diejenige Zone hinwegerstreckt, gegen welche der Schaft anliegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Bodenstücks, welches auf seiner dem Schaft zugekehrten Seite einen in den Schaft hinein vorspringenden Ansatz besitzt, in welchen sich die Nut hineinerstreckt, deren Tiefe größer als die Höhe des Ansatzes ist.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Schafts aus einem Einsatzstahl und eines Bodenstücks aus einem legierten Werkzeugstahl.

40