DE3239325A1

DE3239325A1 - Ventilstoessel fuer einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE3239325A1
Application number: DE19823239325
Authority: DE
Inventors: ULf Dipl.-Min. Dr. 7066 Baltmannsweiler Dworak; Dieter Dipl.-Ing. Dr. 7311 Hochdorf Fingerle; Ulrich Dipl.-Ing. Dr. 7520 Leonberg Krohn; Hans Dipl.-Chem. Dr. 7307 Aichwald Olapinski
Original assignee: Feldmuehle AG
Current assignee: Feldmuehle AG
Priority date: 1982-10-23
Filing date: 1982-10-23
Publication date: 1984-04-26

Description

Ventilstößel

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventilstößel eines Verbrennungsmotors. Der Ventilstößel wird mit einem metallischen Schaft im Motorblock geführt, an dessen unterem Ende ein Einsatzstück angeordnet ist, das gegen die Nocken einer Nockenwelle arbeitet, über eine an seinem oberen Ende eingreifende Stößelstange wirkt der Stößelkopf auf die zur Steuerung der Ventile dienenden Kipphebel ein oder er wirkt direkt als Übertragungsglied zwischen Nockenwelle und Ventil.

Da die mit den Nocken in Kontakt stehende Fläche des Ventilstößels - nachfolgend Funktionsfläche genannt - einem starken Verschleiß unterworden ist, sind Ventilstößel üblicherweise aus einem gehärteten Guß oder aus weißerstarrtem Grauguß hergestellt. In der DE-OS 28 29 498 werden auch auf das Schaftende aufgelötete Hartmetallplättchen beschrieben, wobei die DE-OS 28 29 4 98 selbst vorschlägt, ein aus Hartmetall bestehendes Einsatzstück in der axialen Bohrung eines Metallschaftes durch eine Lötschicht zu befestigen.

Nachteilig bei diesen bekannten Ventilstößeln ist die in vielen Fällen nicht ausreichende Verschleißfestigkeit der mit den Nocken in Eingriff stehenden Funktionsfläche, wodurch eine ungenaue Ventilsteuerung erfolgt. Dadurch kommt es zu einem reduzierten Wirkungsgrad des Motors, aber auch schwere Motorschäden können die Folge sein.

Insbeondere beim Kaltstart, d.h. wenn die Schmierung zwischen den aus Temperguß oder gehärtetem Stahl bestehenden Nocken der Nockenwelle und den damit in Eingriff stehenden Teilen der - Ventilstößel noch nicht optimal ist, kommt es infolge der zwischen den Reibungspartnern entwickelten Reibungshitze infolge von Metallübertrag zu verschweißähnlichen Erscheinungen und damit zu einem gravierenden Verschleiß. Auch die mit Hartmetall bestückten Ventilstößel haben sich auf breiter Ebene noch nicht durchsetzen können, sie sind zudem noch mit höheren Materialkosten behaftet. Außerdem kann es infolge der hohen Härte des Hartmetalls zu einem verstärkten Verschleiß der Nocken - auch bei Normalschmierung kommen.

Die vorliegende Erfindung will die bestehenden Nachteile beseitigen und hat die Aufgabe, einen Ventilstößel zur Verfügung zu stellen/ der an seiner Funktionsflache und an den Nocken selbst sowohl unter normalen Schmierbedingungen, insbesondere aber bei einer Mangelschmierung, wie sie z.B. beim Kaltstart zu einem partiellen Trockenlauf zwischen Nocke und Funktionsfläche des Ventilstößels führt, einen erheblich geringeren

Verschleiß aufweist. Aber auch dann, wenn z.B. infolge schlechter ölgualität ein nicht ausreichender Schmierfilm vorliegt, will die Erfindung den Verschleiß zwischen Nocken und Funktionsfläche des Ventilstößels verringern. Eine weitere Aufgabe sieht die Erfindung darin, das Gewicht .10 des Ventilstößels durch die Auswahl geeigneter Werkstoffe zu reduzieren und damit den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors zu steigern.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung .15 einen Ventilstößel für einen Verbrennungsmotor mit einem zur Führung im Motorblock dienenden metallischen Schaft vor, an dessen unterem Ende ein Einsatzstück angeordnet ist, das gegen die Nocken einer Nockenwelle arbeitet, wobei der Ventilstößel dadurch gekennzeichnet ist, daß in einem metallischen Schaft ein Einsatzstück aus einem keramischen Sinterwerkstoff hoher Korngrenzenfestigkeit auf Basis von dichten, hochschmelzenden Metalloxiden, -carbiden und -nitriden mit einer theoretischen Dichte von mindestens 95 % befestigt ist und daß das Einsatzstück an seiner von den Nocken beaufschlagten Funktibnsflache einen ■ Mittenrauhwert R < 0,2 μπ, vorzugsweise < 0,1 μπι

aufweist.

Durch die Verwendung von Einsatzstücken aus keramischen Sinterwerkstoffen besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, eine sich, unter allen denkbaren Betriebsbedingungen, wie Überlastung, Kaltstart u.a. nicht lösende - über die Lebensdauer

des Motors beständige Verbindungstechnik des keramischen Einsatzstückes in einem metallischen Schaft zu schaffen. Die Befestigung des Einsatzstückes soll zusätzlich in einer technisch einfachen Weise herzustellen sein. Die Befestigungsmöglichkeiten bzw. konstruktiven Ausbildüngen des Schaftes sollen dabei keine weiteren Änderungen in der Konstruktion des Motors bedingen, so daß der erfindungsgemäße Ventilstößel einfach gegen die bisher bekannten Ventilstößel austauschbar ist. So gesehen besteht die Aufgabe der Erfindung auch darin, bekannte Bauformen von Ventilstößeln wie z.B. Topf- oder Pilzstößel beizubehalten, dabei aber gleichzeitig den Verschleiß der mit den Nocken in Eingriff stehenden Flächen in erheblicher Weise zu verringern. 20

Im Gegensatz zu den bekannten, aus gehärtetem Guß bestehenden oder mit Hartmetall bestückten Ventilstößeln bietet die Verwendung von Ventilstößeln, bei denen in erfindungsgemäßer Weise das Einsatzstück aus einem Sinterwerkstoff besteht, den Vorteil, daß es auch bei einer Mangelschmierung oder bei schlechter Ölqualität nicht zu der oben beschriebenen Verschweißneigung zwischen den Nocken und der damit in Eingriff stehenden Funktionsfläche des Einsatzstückes kommt.

Die Verschleißfestigkeit des Einsatzstückes bzw. seiner Funktionsfläche steht in engem Zusammenhang mit der Korngrenzenfestigkeit der verwendeten Sinterwerkstoffe und mit der mittleren

Hertzschen-Flächenpressung, die zwischen Nooke und Funktionsfläche herrscht. Eine hohe Korngrenzenfestigkeit ist daher ein wesentliches Merkmal' eines für die Herstellung des Einsatzstückes geeigneten Sinterwerkstoffes, da nur dann die Gewähr besteht, daß auch bei hoher Belastung während der gesamten Lebensdauer eines Motors keine Kornausbrüche an der Funktionsfläche auftreten. Bevorzugt sind solche Sinterwerkstoffe, die einer mittleren Hertschen-Flächenpressung von mindestens 700 N/mm², vorzugsweise von mehr 900 N/mm², besonders bevorzugt einer mittleren Hertzschen-Flächenpressung von 1500 N/mm² standhalten.

Zu den für die vorliegende Erfindung besonders geeigneten keramischen Sinterwerkstoffen zählen Zirkonoxid, Abmischungen von Aluminiumoxid und Zirkonoxid, gesintertes Siliziumnitrid (SSN), heißgepreßtes Siliziumnitrid (HPSN), dichtgesintertes Siliziumcarbid und Abmischungen von Titancarbid und Aluminiumoxid. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden zu diesen Werkstoffen auch solche Werkstoffe gezählt, die Magnesiumoxid, Calciumoxid und Yttriumoxid in geringen Beimengungen enthalten, wie sie üblicherweise z.B. als Kornwachstumshemmer zugegeben werden. Vorzugsweise bestehen die Einsatzstücke aus einem Sinterwerkstoff mit einer theoretischen Dichte von mehr als 98% und haben eine Vickershärte > 1200.

Eine weitere wichtige Eigenschaft der für die vorliegende Erfindung geeigneten Sinterwerkstoffe liegt darin, daß die aus ihnen hergestellten Ein-

satzstücke so polierbar sind, daß die Funktionsfläche einen Mittenrauhwert R < 0,2 μΐη, ganz

el

besonders bevorzugt < 0,1 μπΓ aufweist. Dieser geringe Mittenrauhwert ist deshalb notwendig, weil sonst das Einsatzstück bzw. seine Funktionsfläche in der Art eines "Schneidwerkzeuges" wirkt und die Nocken beschädigt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der. vorliegenden Erfindung weist der Ventilstößel ein Einsatzstück aus teilstabilisiertem Zirkonoxid auf. Unter teilstabilisiertem Zirkonoxid (PSZ) wird ein mit den Oxiden des Calciums, Magnesiums und Yttriums teilstabilisiertes Zirkonoxid verstanden, bei dem die kubische Phase 80 Gew.% des Zirkonoxidanteils nicht überschreitet. Die Korngröße des Zirkonoxids liegt im fertig gesinterten Einsatzstück bei durchschnittlich 50 μΐη. Teilstabilisiertes Zirkonoxid ist deshalb so bevorzugt, weil es einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten > 9,6 χ 10 aufweist und damit dem Verhalten von Eisenwerkstoffen sehr nahe 'kommt. Es eignet sich daher besonders gut für die Befestigung durch Einschrumpfen oder Einkleben in metallischen Bauteilen. Ferner bietet teilstabilisiertes Zirkonoxid infolge seiner hohen Risszähigkeit und Biegebruchfestigkeit eine hohe Sicherheit gegenüber Schlagbeanspruchungen, wie sie z.B. bei ungünstiger Ventil— einstellung entstehen. Ein weiterer Vorteil des teilstabilisierten Zirkonoxids ergibt sich dadurch, daß es sich gezeigt hat, daß die Verschleißneigung bei normaler Beanspruchung, d. h.

normaler Schmierbedingung während des Motorbetriebes, besonders gering ist. Gegenüber e^.nem Einsatzstück aus Hartmetall, das gegen eine Nocke aus Sphä'roguß arbeitet, weist ein Ventilstößel, der in erfindungsgemäßer Weise ein Einsatzstück aus teilstabilisiertem Zirkonoxid aufweist und

.10 gegen die gleiche Nocke arbeitet, einen um das Zehnfache geringeren Verschleiß unter normalen Schmierbedingungen auf. Erklärbar wird dieser geringere Verschleiß dadurch, daß es bei der aus dem erfindungsgemäßen Ventilstößel bzw. der Funk-

.15 tionsflache seines Einsatzstückes und einer an sich üblichen Nocke einer Nockenwelle bestehenden Reibungspaarung erst dann zu Verschleißerscheinungen kommen würde, wenn wesentlich höhere spezifische Flächenbelastungen auftreten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Einsatzstück eine stoffliche Zusammensetzung von 10 bis 3O Gew.% Zirkonoxid, 0,05 bis 0,5 Gew.% Magnesiumoxid und/oder Yttriumoxid, Rest Aluminiumoxid auf, wobei sich alle Gewichtsanteile auf 100 Gew.% ergänzen und wobei das Zirkonoxid zu überwiegendem Teil in der tetragonalen Phase vorliegt. Die mittlere Korngröße des Zirkonoxids beträgt < 2,0 um, liegt aber vorzugsweise zwisehen 0,1 und 1,5 pm. Om zu einem derart feinen und gleichmäßigen Gefügeaufbau zu kommen, muß auch das pulverförmige Ausgangsmaterial zur Herstellung des Einsatzstückes bereits in sehr feiner und gleichmäßiger Teilchengröße vorliegen. Der Medianwert des Zirkonoxids liegt deshalb in be-

vorzugter Ausführungsform bei < 1 μΐη, ganz besonders bevorzugt < O₇5 μΐη. Der Medianwert des Aluminiumoxids liegt ebenfalls bevorzugt bei < 1 μπι.

In weiteren geeigneten Ausführungsformen kann das Einsatzstück auch eine stoffliche Zusammensetzung aufweisen, bei der neben dem in der tetragonalen Phase vorliegenden Zirkonoxid und neben geringen Beimengungen von z.B. Magnesiumoxid weitere sinterkeramische Sinterwerkstoffe, wie z.B. Titancarbid, Titannitrid und Siliziumcarbid vorliegen. 15

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen besteht das Einsatzstück aus gesintertem Siliziumnitrid (SSN) oder heißgepreßtem Siliziumnitrid (HPSN). Unter Siliziumnitrid werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Abmischungen von Siliziumnitrid mit Magnesiumoxid, Yttriumoxid und Calciumoxid verstanden, wobei der Mischungsanteil dieser Oxide zwischen 2 und ioGew. % liegt. Weiterhin sollen unter Siliziumnitrid auch die in Form von Mischkristallen vorliegenden Verbindungen des Siliziumnitrids mit Aluminiumoxid, Yttriumoxid und Boroxid verstanden werden.

Ventilstößel mit einem Einsatzstück, das aus Siliziumnitrid oder SiIiziuincarbid besteht, oder daß diese Werkstoffe als Mischungskomponente enthält, sind deswegen bevorzugt geeignet, weil sie infolge des niedrigen spezifischen Gewichtes dieser Werkstoffe ein niedriges Gewicht aufweisen und damit die bewegten Massen verringert werden. Dadurch

erhöht sich der Wirkungsgrad des Motors. Außerdem zeichnen sich Einsatzstücke aus diesen Werkstoffen durch eine hohe Härte und Druckfestigkeit aus.

Der zur Führung des Ventilstößels im Motorblock dienende Schaft, der an seinem unteren Ende das aus keramischem Sinterwerkstoff bestehende Einsatzstück aufweist, kann je nach den konstruktiven Gegenbenheiten und der Beanspruchung im Motor aus .den verschiedensten Werkstoffen hergestellt sein. Bevorzugt besteht der Schaft aus Aluminiumdruckguß, weil sich hierbei die Möglichkeit bietet, ein Hinterschneidungen aufweisendes Einsatzstück direkt mit Aluminium zu umgießen und dadurch besonders sicher zu positionieren. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform liegt im niedrigen Gewicht des Aluminiumschaftes. In fertigungstechnischer Hinsicht ergibt sich der Vorteil, daß bei dieser Ausführungsform eine Oberflächenbearbeitung des EinsatzStückes aus keramischem Sinterwerkstoff an den Stellen nicht notwendig ist, an denen das Einsatzstück von Aluminiumdruckguß umgeben ist. Geeignet ist diese Ausführungsform insbesondere dann, wenn der Scha'ft aus Aluminiumdruckguß ausschließlich zur Führung im Motorblock dient und das Einsatzstück mit der Stößelstange direkt zusainmen wirkt, so daß eine Kraftübertragung über den Schaft selbst nicht erfolgt. Der Durchmesser der Funktionsfläche kann größer sein als der Außendurchmesser des Schaftes, kann jedoch auch kleiner sein, vorzugsweise jedoch nicht kleiner als der Innendurchmesser des Schaftes. ·

Aus Festigkeitsgründen besteht der Schaft gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform aus durch Gießen, Schmieden und entsprechende Bearbeitung, wie Drehen geformtem Stahl. Der Schaft kann dabei aus Vollmaterial bestehen, wobei er an seinem unteren Ende Öffnungen zur Befestigung des EinsatzStückes und an seinem oberen Ende halbkugelförmige Ausnehmungen zur Aufnahme eines entsprechend ausgebildeten Stößelschaftes aufweist. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilstößels sieht einen Schaft aus Stahlrohr, bevorzugt aus Präzisionsstahlrohr, besonders bevorzugt ist ein gezogenes Stahlrohr, vor. Unter einem solchen Präzisionsstahlrohr wird dabei ein Stahlrohr verstanden, in das ohne weitere Bearbeitung seiner inneren Wandung das Einsatzstück eingesetzt werden kann. Die Wandstärke und damit die Festigkeit des Stahlrohres wird dabei zweckmäßig so gewählt, daß die Übertragung der von der Nockenwelle ausgehenden Betätigungskräfte über den Schaft erfolgen kann.

Zur Aufnahme eines entsprechenden Gegenstückes der Stößelstange ist am oberen Ende des Schaftes ein Gegenstück vorgesehen, das in vorteilhafter Ausführungsform ebenfalls aus einem keramischen Sinterwerkstoff besteht und eine im wesentlichen halbkugelförmige Ausnehmung aufweist.

Neben der bereits beschriebenen Befestigung des Einsatzstückes durch Umspritzen mit Aluminiumschmelze bei einem aus Aluminiumdruckguß bestehenden Schaft, kann das Einsatzstück gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen in aus Stahl

bestehenden Schäften durch Einschrumpfen, Einklemmen oder Einkleben befestigt sein. Die Vorteile des Einschrumpfens liegen in der durch eine leicht beherrschbare Fertigungstechnik gegebenen Reproduzierbarkeit und in der hohen Fertigungssicherheit.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß das Einsatzstück in einen Schaft aus Stahl oder Stahlrohr eingeschrumpft oder geklebt ist, wobei der Vorteil der Befestigung durch Kleben darin liegt, daß ein Präzisionsstahlrohr als Schaft nicht notwendig ist, da ein Klebespalt erforderlich ist und dadurch ToleranzSchwankungen ausgeglichen werden.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor,daß das Einsatzstück entweder durch am unteren Ende des Schaftes ausgebildete Laschen oder durch einen voll ausgebildeten Kragen eingeklemmt ist, wobei zusätzlich verklebt werden kann.

Die Laschen sind dabei vorzugsweise über den gesamten umfang der zur Aufnahme des EinsatzStückes dienenden Schaftöffnung verteilt. Diese Befestigungsart garantiert, insbesondere in Verbindung mit einer zusätzlich vorgenommenen Verklebung, einen besonders sicheren Sitz.

Eine noch weitergehende Verbesserung sieht bei einem in seinem Querschnitt trapezförmig ausgebildeten Einsatzstück vor, daß das Einsatzstück durch in Richtung der Mittelachse des Schaftes

gebogene Laschen eingeklemmt oder zusätzlich verklebt ist.

Nachfolgend wird eie Erfindung anhand der Figuren 1 bis 5, die in schematischer Darstellung mehrere Ausführungsformen der Erfindung zeigen, näher beschrieben/ ohne daß die Erfindung auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt ist. Funktionsgleiche Bauteile tragen gleiche Bezugsziffern.

.15 Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Ventilstößel . 1, der aus Schaft 3 und einem an dessen unterem Ende 5 angebrachten Einsatzstück 2 besteht. Das Einsatzstück 2 ist aus mit 3 Gew.% Magnesiumoxid teilstabilisiertem Zirkonoxid hergestellt, das eine Dichte von 98,5 % der theoretischen Dichte aufweist. Der kubische Phasenanteil des Zirkonoxid beträgt 60 %, während 38 % in der tetragonalen und 2 % in der monoklinen Phase vorliegen. Die Vickershärte des Einsatzstückes 2 beträgt 1,2 χ 10^. An seiner Funktionsfläche 8 weist das Einsatzstück 2 einen Mittenrauhwert R_a = 0,08 μπι auf. Mit 9 sind Hinterschneidungen des Einsatzstückes 2 bezeichnet, in die zur sicheren Fixirung des Einsatzstückes 2 entsprechende Vor-Sprünge des aus Aluminiumdruckguß bestehenden Schaftes 3 greifen. Zur weiteren Fixierung des EinsatzStückes 2 befindet sich im inneren des Schaftes 3 eine Stufe 10.

Eine halbkugelförmige Ausnehmung 12 dient zur Aufnahme eines entsprechend ausgebildeten Gegenstückes der nicht gezeigten Stößelstange.

Zur Herstellung des Ventilstößels wird das Einsatzstück 2 in ein Aluminiumdruckgußwerkzeug gelegt und mit Aluminium umspritzt. Eine Oberflächenbarbeitung der mit Aluminum in Verbindung stehenden Seiten des EinsatzStückes 2 entfällt.

Bei den in Fig. 2a bis 2b dargestellten Ventilstößein sind aus Zirkonoxid hergestellte Einsatzstücke 2 in die unteren Enden 5 von aus Präzisionsstahlrohr bestehenden Schäften 3 eingeschrumpft. Das Zirkonoxid, aus dem die Einsatzstücke hergestellt sind, entspricht dem zu Fig. beschriebenen. Um einen sicheren Schrumpfsitz zu erhalten, werden die Schäfte 3 auf eine Temperatur von 400°C erhitzt und die Einsatzstücke 2 bis zum Anschlag 4 in die Schäfte 3 eingeführt. Nach dem Erkalten haben die Einsatzstücke 2 einen festen Sitz in dem Schaft 3.

Bei dem in Fig. 2a dargestellten Ventilstößel kann am nicht dargestellten oberen Ende des Schaftes ein Einsatzstück zum Eingreifen einer Stößelstange vorgesehen werden. Bei dem in Fig. 2b dargestellten Ventilstößel 1, greift eine Stößelstange in die halbkugelförmige Ausnehmung 12 ein. Die Funktionsflächen 8 können sowohl eben, wie in Fig. 2a gezeigt als auch gekrümmt, wie in Fig. 2b gezeigt, ausgebildet sein.

In Fig. 3 ist eine Befestigung des EinsatzStückes 2 in einem aus Stahlrohr gebildeten Schaft 3 durch Verkleben mit Klebstoff 15 dargestellt. Das Einsatzstück 2 besteht aus einer Dispersionskeramik mit einer stofflichen Zusammensetzung von 85 Gew.% Aluminiumoxid/ das mit 0,1 Gew.% Magnesiumoxid, bezogen auf das Aluminiumoxid als Kornwachstumshemmer versetzt ist und aus 15 Gew.% Zirkonoxid, das zu 60 Gew.% in tetragonaler Modifikation vorliegt und das eine mittlere Korngröße von 0,5 μΐη aufweist. Das Aluminiumoxid weist eine mittlere Korngröße von 1,8 μπι auf. Der Werkstoff hat eine Vickers-

4
härte von 2,0 χ 10 . Das Einsatzstück 2 weist an seiner Funktionsfläche 8 einen Mittenrauhwert

R = O,1 um auf.
a

Fig. 4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventilstößels 1, bei der das Einsatzstück 2 in einer am unteren Ende 5 vorgesehenen Vertiefung 13 eines aus Vollmaterial· bestehenden stählernen Schaftes 3 durch einen auf die Innenseite 16 der Vertiefung 13 bzw. auf die Innenseite des Ringsteges 6 aufgetragenen Kleber 15 befestigt ist. Das Einsatzstück besteht aus gesintertem Siliziumcarbid (SSC) mit einer Dichte von 96 %, welches zum überwiegenden Teil die α-Phase enthält. Die Härte dieses Werkstoffes beträgt

4 ·

2,4 χ 10 . Das Einsatzstück 2 weist an seiner Funktionsfläche 8 einen Mittenrauhwert R = 0,05 μπι

Fig. 5 zeigt in einer Teilansicht eine weitere bevorzugte Befestigungsart für den erfindungsgemäßen Ventilstößel 1, bei dem ein in seinem Querschnitt trapezförmiges Einsatzstück 2 durch einen umlaufenden in Richtung der Mittelachse 7 des Schaftes 3 gebogenen Ringsteg 6a eingeklemmt ist. Eine zusätzliche Sicherung des Endstückes 1 kann auch bei dieser Ausführungsform durch auf die Innenseite des Ringsteges 6a aufgetragenen Kleber erreicht werden. Das Einsatzstück 2 besteht aus Siliziumnitrid (SSN) mit einer theoretischen Dichte von 97,5 % und einem Zusatz von 2 Gew.% Magnesiumoxid und 8 Gew.% Yttriumoxid, bezogen auf seine Gesamtzusammensetzung. Die Vickershärte

dieses Werkstoffes beträgt 1,8 χ 10 . Das Einsatzstück 2 weist an seiner Funktionsfläche 8 einen Mittenrauhwert R = O,O8 μΐη auf.

-Jt-

Leerseite

Claims

Anmelder: Feldmühle Aktiengesellschaft, Fritz-Vomfelde-Platz 4, 4000 Düsseldorf 1 1

Patentansprüche

/ 1 ο!ventilstößel für einen Verbrennungsmotor mit ^-^ einem zur Führung im Motorblock dienenden metallischen Schaft an dessen unterem Ende ein Einsatzstück angeordnet ist, das gegen die Nocken einer Nockenwelle arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß in einem metallischen Schaft

(3) ein Einsatzstück (2) aus einem keramischen Sinterwerkstoff hoher Korngrenzenfestigkeit auf Basis von dichten, hochschmelzenden Metalloxiden, -carbiden und -nitriden mit einer theoretischen Dichte von mindestens 95 % befestigt ist, und daß das Einsatzstück (2) an seiner von den Nocken beaufschlagten Funktionsfläche (8) einen Mittenrauhwert FL, < 0,2 μπι, vorzugsweise < 0,1 μΐη aufweist.
2. Ventilstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzstück (2) aus teilstabilisiertem Zirkonoxid besteht.
3. Ventilstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzstück (2) eine stoffliche Zusammensetzung von 10 bis 30 Gew.% Zirkonoxid, 0,05 bis 0,5 Gew.% Magnesiumoxid und/oder Yttriumoxid, Rest Aluminiumoxid aufweist, wobei das Zirkonoxid zum überwiegenden Teil in der tetragonalen Phase vorliegt.
4. Ventilstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzstück (2) aus gesintertem oder heißgepreßtem Siliziumnitrid besteht.
5. Ventilstößel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzstück

(2) in einem Schaft (3) aus Aluminiumdruckguß eingegossen ist.
6. Ventilstößel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzstück

(2) in einem durch Schmieden oder Drehen aus Stahl hergestellten Schaft (3) befestigt ist.
7. Ventilstößel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzstück

(2) in einem aus Stahlrohr bestehenden Schaft (3) befestigt ist.'
8. Ventilstößel nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und G bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzstück (2) in den Schaft (3) eingeschrumpft oder eingeklebt ist.
9. Ventilstößel nach einem der Ansprüche 1 bis . 4 und 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzstück (2) in einem am unteren Ende (5) des Schaftes (3) ausgebildeten Ringsteg (6) eingeklemmt oder zusätzlich verklebt ist.
10. Ventilstößel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6, 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein in seinem Querschnitt trapezförmiges Einsatzstück (2) durch einen in Richtung der Mittelachse (7) des Schaftes (3) gebogenen Ringsteg (6a) eingeklemmt oder zusätzlich verklebt ist.