DE69301123T2

DE69301123T2 - Ventilführungseinsatz

Info

Publication number: DE69301123T2
Application number: DE69301123T
Authority: DE
Inventors: James A Kammeraad; Dwain L Kamphuis; Robert T Ritt
Original assignee: K Line Industries Inc
Current assignee: K Line Industries Inc
Priority date: 1992-04-14
Filing date: 1993-04-14
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2013-04-15
Also published as: AU1357195A; CA2091812A1; AU659537B2; US5539980A; CN1046336C; AU1357095A; AU668060B2; US5249555A; MX9301839A; EP0566364B1; AU668053B2; NZ247109A; CN1077777A; EP0566364A1; DE69301123D1; US5355572A; AU3514793A; US5493776A; CA2091812C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ventilführungseinsatz und insbesondere auf einen Ventilführungseinsatz, der so geformt ist, daß er die Installation in einer Ventil führungsbohrung erleichtert.
Ventilführungen in Verbrennungskraftmaschinen nutzen sich durch langen Gebrauch ab. Dies trifft besonders zu, wenn die Ventilführung in einen gegossenen Zylinderkopf aus Eisen oder aus einem anderen weniger widerstandsfähigen Material eingebracht wurde. Es wurden Technologien entwickelt, die das Räumen der verschlissenen Führung und das Einsetzen eines dünnwandigen rohrförmigen Teiles aus Phosphorbronze oder einem ähnlichen Material in die sich ergebende Bohrung vorsieht, um die Führung zu erneuern.
Die erste dieser Technologien, welche in US-A-3 828 756 beschrieben wird, umfaßt die Herstellung eines geschlitzten rohrförmigen Einsatzes aus einem flachen Phosphorbronzeblech und das Einpressen des Einsatzes in eine geräumte Ventilführungsbohrung. Das rohrförmige Teil hat eine entsprechende Größe, so daß der Schlitz im wesentlichen geschlossen wird, wenn der Einsatz in der Ventilführungsbohrung sitzt. Ein Werkzeug wird dann in den Einsatz hineingepreßt, um das Metall zu bearbeiten, den Schlitz weiter abzudichten und auch die Oberfläche des Einsatzes so zu formen, daß sie um den Ventilschaft anliegt. Bei einigen Einsätzen werden spiralförmige Nuten in die Oberfläche eingeformt, welche am Ventilschaft anliegt, um einen Weg zur Zuführung von Schmieröl zur Oberfläche des sich hin und her bewegenden Ventilschaftes herzustellen.
Eine Verbesserung dieses Einsatzes wird in US-A-4 768 479 beschrieben, welche eine Vorformung einer Anzahl diskontinuierlicher spiralförmiger Nuten auf der Innenfläche des dünnwandigen Einsatzes umfaßt. Diese Nuten wirken als Ölspeicher, die Öl zuführen, um den sich hin und her bewegenden Ventilschaft zu schmieren. Die Diskontinuität dieser Nuten unterbindet jegliche Neigung des Öles, durch den Einsatz in die Verbrennungskammer zu fließen.
Die Verwendung dieser dünnwandigen Ventilführungseinsätze aus Phosphorbronze wurde Anfang bis Mitte der 70er Jahre sehr populär, weil sie eine verbesserte Haltbarkeit sowie eine erhöhte Wärmeabführung während der Funktion des Motors gewährleisteten, und auch weil weniger Material vom Zylinderkopf des Motors beim Ausbohren der abgenutzten Ventilführung abgetragen werden mußte. Die Verwendung von dünnwandigen Phosphorbronzeeinsätzen wurde tatsächlich ein solcher Erfolg, daß diese jetzt bereits bei der Herstellung der Motoren im Werk eingesetzt werden, um die Zuverlässigkeit der Ventilführungen zu erhöhen.
Ein Problem, welches mit der Anwendung dieser dünnwandigen Ventilführungseinsätze verbunden ist, besteht in der Neigung zum Zerquetschen oder zur Deformation während der Installation. Diese Neigung besteht nicht nur am Führungsende des Einsatzes, welches zu Beginn in die Ventilführungsbohrung eingedrückt wird, sondern ebenso am nachgezogenen Ende, weil dies die Stelle ist, auf die die Vortriebskraft einwirkt. Je dünner der Einsatz ist, desto geschickter muß der Installateur sein, um diesem Problem zu begegnen. Die vorgeformte diskontinuierliche Spirale auf der Innenseite des Einsatzes, welche Gegenstand des zuvor erwähnten US-A-4 768 479 war, hat diese Neigung vergrößert, weil die Nuten, welche aus dem Entfernen oder Verschieben von Material resultieren, die Seitenwände weiter schwächen.
Das bekannte Installationverfahren gleicht diese Neigung zum Zusammenguetschen oder zur Deformation aus, indem der Einsatz zuerst von einer Installationsbuchse mit einer trichterartigen Öffnung umhüllt wird, durch welche der Einsatz am Anfang gepreßt werden muß, um ihn radial zusammenzudrücken. Der Einsatz gelangt dann in einen Abschnitt der Installations buchse, welche einen Innendurchmesser aufweist, der im wesentlichen gleich dein der Ventilführungsbohrung ist, in welche der Einsatz eingesetzt werden soll. Die Installationsbuchse wird dann über der Ventilführungsbohrung angeordnet und mit dieser ausgerichtet, und es wird ein stempelartiges Werkzeug benutzt, um den Einsatz aus der Buchse in die Ventilführungsbohrung zu drücken. Das stempelartige Werkzeug besitzt eine vorangehende Aufweitung oder Führung mit einem Außendurchmesser, der annähernd dem Innendurchmesser des zusammengepreßten Einsatzes entspricht. Der Antriebsbereich des Werkzeuges, welcher mit dem Aufweitungsabschnitt integral geformt und axial ausgerichtet ist, weist eine am Umfang befindliche Antriebsschulter auf, welche vom Aufweitungsabschnitt rechtwinklig nach außen verläuft, und welche einen Außendurchmesser aufweist, der geringfügig kleiner ist, als der Außendurchitiesser des zusammengedrückten Einsatzes und der Innendurchmesser der Ventilführungsbohrung (siehe Figur 4 in US-A-3 828 756). Das Aufweitungsteil und die Installationsbuchse verhindern, daß der Einsatz unter der Kraft der Antriebsschulter zerstört wird. Dieses Installationsverfahren ist zwar wirkungsvoll, jedoch etwas zeitaufwendig und erfordert extreme Sorgfalt der damit befaßten Person, um zu sichern, daß die Installationsbuchse direkt über der Ventilführungsbohrung liegt.
Ein anderes Verfahren des Standes der Technik besteht darin, die Öffnung der Ventilführungsbohrung abzuschrägen oder anzufasen, und so für eine trichterartige Fläche zu sorgen, die den dünnwandigen Einsatz bei der Installation in die Ventilführungsbohrung leitet. Die angefaste Bohrung wurde in Verbindung mit der Installationsbuchse des in US-A-3 828 756 beschriebenen Typs verwendet, wobei die Fase in diesem Falle vorrangig dazu diente, das Maß an Sorgfalt, welches anderenfalls angewendet werden mußte, um die Installationsbuchse direkt über der Ventilführungsbohrung anzuordnen, zu reduzieren. Siehe hierzu die ungarische Patentveröffentlichung 53831, welche am 16. Mai 1989 angemeldet wurde. Die angefaste Bohrung wurde auch in Verbindung mit einer Installationsbuchse benutzt, welche nur die Oberseite oder den erfaßten Teil des Einsatzes zusammendrückt, während das Führungsende des Einsatzes durch die Fase und/oder durch die Bedienperson zusammengedrückt wird, wenn das Führungsende in die Ventilführungsbohrung eintritt. In jedem Falle wird für das Anfasen der Bohrungsöffnung ein zusätzlicher Arbeitsschritt und ein spezielles Räumwerkzeug benötigt. Auch der Anfasvorgang entfernt Material am Ende der Ventilführungsbohrung, welches im Grunde genommen verbleiben müßte, weil es den Ventilschaft am Ende der Ventilführungsbohrung abstützt, wo die Querkräfte des Ventilschaftes am ausgeprägtesten auftreten. Das Problem wird durch den Fakt noch vergrößert, daß viele Anfasvorgänge nicht gut gesteuert werden, was zu einem exzessiven Materialabtrag führt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zur Überwindung dieser Probleme zu schaffen, und diese wird durch eine Erfindung gelöst, welche verschiedene zusammenhängende Aspekte berücksichtigt. So ist nach einem ersten Aspekt der Erfindung ein Ventilführungseinsatz zum Auskleiden oder Neuauskleiden einer Ventilführung eines Verbrennungsmotors dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Endbereiche des rohrförmigen Einsatzes einen verminderten Innendurchmesser und einen im Verhältnis zum mittleren Bereich verminderten Außendurchmesser aufweist, und mindestens ein Endbereich einen verjüngten Einführungsabschnitt besitzt, der so angepaßt ist, daß er den Einsatz in die Ventilführungsbohrung leitet, und daß der verjüngte Einführungsabschnitt eine Wanddicke aufweist, die im wesentlichen gleich oder geringfügig größer als die Wanddicke des mittleren Bereiches ist.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Auskleiden oder Neuauskleiden einer Ventilführungsbohrung eines Verbrennungsmotors folgende Verfahrensschritte: Bereitstellung eines Motorteiles mit einer Ventilführungsbohrung mit einer im wesentlichen rechtwinkligen Lippe; Bereitstellung eines dünnwandigen Ventilführungseinsatzes; Anordnung eines Installationswerkzeuges für den Ventilführungseinsatz, wobei das Installationswerkzeug einen Aufsteckabschnitt aufweist, der so gestaltet ist, daß er in den Einsatz eingeführt werden kann; Anordnung des Ventilführungseinsatzes auf dem Aufsteckabschnitt des Inslallationswerkzeuges; Ausrichtung des Ventilführungseinsatzes mit der Ventilführungsbohrung; Vortreiben des Ventilführungseinsatzes mit Preßsitz in die Ventilführungsbohrung unter Verwendung des Installationswerkzeuges; dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilführungseinsatz einen mittleren Bereich und einen Endbereich aufweist, die einen verminderten Innendurchmesser und einen im Verhältnis zum mittleren Bereich verminderten Außendurchmesser besitzen und einen verjüngen Einführungsabschnitt bilden, wobei der verjüngte Einführungsabschnitt und der mittlere Bereich eine im wesentliche kontinuierliche Wanddicke haben, und daß der Ventilführungseinsatz mit der Ventilführungsbohrung durch Einführung des verjüngten Einführungsabschnittes in die Ventilführungsbohrung ausgerichtet wird, indem der verjüngte Einführungsabschnitt die im wesentlichen rechtwinklige Lippe der Ventilführungsbohrung kontaktiert.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Einsatzwerkzeug zum Einsetzen eines Ventilführungseinsatzes in eine Ventilführungsbohrung eines Verbrennungsmotors mit einem mittleren Bereich und Endbereichen geschaffen, wobei das Werkzeug umfaßt: einen Aufsteckabschnitt, um in eines der Enden des Ventilführungseinsatzes einzudringen, und einen Vortriebsabschnitt mit einer, zwischen dem Aufsteck- und dem Vortriebsabschnitt befindlichen, am Umfang angeordneten, rechtwinkligen Vortriebsschulter, um das von der Bohrung entfernte Ende des Einsatzes zu erfassen und vorzutreiben; gekennzeichnet durch ein kegelstumpfförmiges Anschlußteil, das den Aufsteckabschnitt und den Vortriebsabschnitt miteinander verbindet, und welches seine Basis neben dem Vortriebsabschnitt hat; und durch eine Installationsbuchse zum Halten des Einsatzes auf dem Werkzeug, wobei die Installationsbuchse einen Innendurchmesser aufweist, der genügend groß ist, um die Vortriebsschulter aufzunehmen, jedoch klein genug, um mit dem kegelstumpfförmigen Anschlußteil zusammenzuwirken, so daß, wenn ein Einsatz ein Ende mit einem verminderten Innendurchmesser und einem im Verhältnis zum mittleren Bereich des Einsatzes reduzierten Außendurchmesser aufweist, um einen verjüngten Einführungsabschnitt zu bilden, der so gestaltet ist, daß er den Einsatz in die Ventilführungsbohrung führt, diese auf dem Aufsteckabschnitt angeordnet ist, wobei der von der Bohrung enlfernte verjüngte Einführungsabschnitt zwischen dem kegelstumpfförmigen Anschlußteil und der Installationsbuchse angeordnet ist, und die Verjüngung zumindest teilweise von dem von der Bohrung entfernten abgeschrägten Einführungsabschnitt entfernt wird.
Nach einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Formen eines Ventilführungseinsatzes zum Auskleiden oder Neuauskleiden einer Ventilführungsbohrung eines Verbrennungsmotors unter Anwendung folgender Verfahrensschritte geschaffen: Bereitstellung von Flachmaterial mit sich gegenüberliegenden Kanten, Umformung des Flachmaterials in ein Zylinderrohr, wobei die das Zylinderrohr begrenzenden Enden aus den sich gegenüberliegenden Kanten hervorgehen; gekennzeichnet durch das Anformen eines verjüngten Einführungsabschnittes mit einem verminderten Innen- und Außendurchmesser an mindestens einem der Enden, wobei der Schritt des Anformens des verjüngten Einführungsabschnittes vor oder nach der Umformung des Flachmaterials in ein zylindrisches Rohr vorgenommen wird.
Somit stellt die vorliegende Erfindung einen Ventilführungseinsatz für Ventilführungen von Verbrennungsmotoren und dergleichen bereit, welche in eine Ventilführungsbohrung eingeführt werden kann, deren Öffnung nicht angefast ist. Die Erfindung soll im folgenden unter Bezugnahme auf einige bevorzugte, jedoch nicht erschöpfende Merkmale und Ausführungsformen näher erläutert werden. Der Ventilführungseinsatz umfaßt ein dünnwandiges, im wesentlichen zylinderförmiges Metallrohr mit Enden. Mindestens ein Abschnitt in der Mitte zwischen den Enden weist einen Außendurchmesser auf, welcher gleich oder geringfügig größer ist als der Innendurchmesser der Ventilführungsbohrung, in welcher der Einsatz so installiert werden soll, daß er, wenn er in der Bohrung angeordnet ist, durch Preßsitz gehalten wird. Der mittlere Abschnitt des Einsatzes hat einen Innendurchmesser, der etwa gleich oder geringfügig größer ist als der Durchmesser des Ventilschaftes, welcher sich darin hin und her bewegt, und der Innen- und der Außendurchmesser des mittleren Abschnittes bilden die annähernd bentigte Wanddicke des Einsatzes, wenn die Installation und die Nachbearbeitung abgeschlossen sind.
Mindestens eines der Enden des Einsatzes weist einen im Verhältnis zum mittleren Abschnitt verminderten Innendurchmesser und einen verminderten Außendurchmesser auf und bildet einen verjüngten Einführungsabschnitl, der so gestaltet ist, daß er den Einsatz in die Bohrung führt. Der verjüngte Einführungsabschnitt hat eine Wanddicke, welche im wesentlichen gleich oder größer ist als die Wanddicke des mittleren Abschnittes, so daß der verjüngte Einführungsabschnitt gegenüber Beschädigungen während der Installation des Einsatzes in der Bohrung nicht anfällig ist. Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Wanddicke des verjüngten Einführungsabschnittes so, daß, wenn der verjüngte Einführungsabschnitt nach der Installation des Einsatzes in der Bohrung nachbearbeitet wurde, um seinen Innendurchmesser im wesentlichen auf den gleichen Innendurchmesser des mittleren Bereiches zu bringen, der Außendurchmesser des verjüngten Einführungsabschnittes im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des mittleren Bereiches sein wird.
Bei näherer Betrachtung umfaßt der Ventilführungseinsatz ein dünnwandiges, im wesentlichen zylinderförmiges Metallrohr aus elastischem Material mit einem Schlitz an seiner Längsseite, wobei der Schlitz des Einsatzes etwas auffedert, sich jedoch unter Druck schließt, und im mittleren Abschnitt einen Außendurchmesser aufweist, der mit Preßsitz in der Ventilführungsbohrung sitzt. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilführungseinsatz aus Phosphorbronzeblech von etwa 0,457 mm (0,018 Zoll) oder geringerer Dicke hergestellt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Einsetzen des oben erwähnten Ventilführungseinsatzes in eine Ventilführungsbohrung. Das Werkzeug umfaßt einen Aufsteck- oder Führungsabschnitt und einen Antriebsabschnitt, wobei die Abschnitte durch ein kegelstumpfförmiges Anschlußteil miteinander verbunden sind. Der Antriebsabschnitt umfaßt, anschließend an die Basis des kegelstumpfförmigen Anschlußteiles, eine periphere, rechtwinklig vorstehende Vortriebsschulter, die so gestaltet ist, daß sie die von der Bohrung entfernte Außenseite des Einsatzes erfaßt und antreibt. Das kegelstumpfförmige Anschlußteil ist so gestaltet, daß es an dem Ventilführungseinsatz an der von der Ventilführungsbohrung entfernten Seite die Verjüngung entfernt. Diese Umformung wird in einer Installationsbuchse mit einem Innendurchmesser, der genügend groß ist, um die Vortriebsschulter, welche etwas größer im Durchmesser ist als die Ventilführungsbohrung, aufzunehmen, vollendet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ventilführungseinsatzes, welcher Enden mit verjüngten Einführungsabschnitten aufweist.
Die Erfindung kann in verschiedener Weise und mit verschiedenen Ventilführungseinsätzen, Einsatzwerkzeugen und Vorrichtungen zur Durchführung der Herstellungsverfahren der Einsätze in die Praxis umgesetzt werden, und alle die Erfindung verkörpernden Aspekte sollen nun beispielhaft mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben werden. Die Zeichnungen zeigen:
Figur 1 ist eine seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Ventilführungseinsatzes und stellt dessen Anordnung in einer Ventilführungsbohrung eines Motorzylinderkopfes dar;
Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht des in Figur 1 dargestellten Ventilführungseinsatzes vor der Installation;
Figur 3 ist eine seitliche Schnittansicht des in Figur 2 dargestellten Ventilführungseinsatzes, welcher jedoch radial zusammengepreßt ist, um den Schlitz zu schließen;
Figur 4 ist eine teilweise Seitenansicht des in Figur 2 dargestellten Ventilführungseinsatzes, und zeigt, wie dieser vor der Ventilführungsbohrung angeordnet und mit dieser ausgerichtet und bereit ist, in diese eingeschoben zu werden;
Figur 5 ist eine seitliche Schnittansicht, die den Ventilführungseinsatz zeigt, wie dieser durch ein in den Figuren 8 bis 11 dargestelltes Werkzeug teilweise in die Ventilführungsbohrung eingeschoben wurde, wobei die geräumten Stellen zur Hervorhebung besonders betont sind;
Figur 6 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des Ventilführungseinsatzes;
Figur 7 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer dritten Ausführungsform des Ventilführungseinsatzes;
Figur 8 ist eine Seitenansicht des Vortriebsteiles eines Werkzeuges, welches zum Einsetzen des in Figur 2 dargestellen Ventilführungseinsatzes in eine bestimmte Ventilführungsbohrung verwendet wird;
Figur 9 ist eine seitliche Schnittansicht des Werkzeuges zur Installation des Ventilführungseinsatzes, wobei das Werkzeug mit einem darauf gehaltenen Ventilführungseinsatz dargestellt ist, welcher zur Installation in der Ventilführungsbohrung bereit ist;
Figur 10 ist eine vergrößerte Darstellung eines Abschnittes aus Figur 9, in der die Freiräume aus Gründen der Deutlichkeit übertrieben dargestellt sind;
Figur 11 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Ventilführungseinsatzes nach dessen Installation in der Ventilführungsbohrung durch das in Figur 9 dargestellte Werkzeug;
Figur 12 ist ein Ablaufdiagramm, welches die Verfahrensschritte bei der Installation des Ventilführungseinsatzes in die Ventilführungsbohrung zeigt;
Die Figuren 13 bis 15 sind seitliche Schnittdarstellungen der drei Ausführungsformen des Ausgangsmaterials für den Führungseinsatz nach Formung der Kantenabschnitte, wobei das Ausgangsmaterial vor der Ausbildung der zylindrischen Form des Einsatzes im wesentlichen noch flach ist;
Figur 16 illustriert schematisch ein Verfahren einschließlich der Verwendung eines Satzes von Folge-Formwerkzeugen zur Formung des Ausgangsmaterials für den Ventilführungseinsatz in eine zylindrische Form;
Figur 17 illustriert schematisch die Walzen zur Umformung der Kanten des Materials des Ventilführungseinsatzes vor dem Einsatz der in Figur 16 dargestellten Formstempel;
Figur 18 ist eine seitliche Schnittansicht eines inneren Zentrierbolzens und eines Formblockes zur Formung der Enden des Ventilführungseinsatzes; und
Figur 19 ist eine seitliche Schnittansicht eines äußeren Zentrierbolzens und eines Formblockes zur Formung der Enden des Ventilführungseinsatzes.
Nun soll auf die Zeichnungen Bezug genommen werden. In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Ventilführungseinsatz 10 dargestellt, wobei der Einsatz 10 so gestaltet ist, daß er in eine nicht angefaste Ventilführungsbohrung 12, welche in einen kopfgesteuerten Zylinderkopf 14 eines (nicht dargestellten) Verbrennungsmotors eingebracht ist, eingefügt werden kann. Der Zylinderkopf 14 umfaßt ein vorstehendes Schulterteil 32 an einem Ende der Ventilführungsbohrung 12. Die vorstehende Schulter 32 wird einfach integral mit dem Zylinderkopf 14 gegossen und danach durch spanende Bearbeitung auf die erforderlichen Abmessungen gebracht. Ein Ventilschaft 34 eines Ventiles 33 wird bei der Montage durch die Ventilführungsbohrung 12 gesteckt. Eine Ventilfeder 36 umgibt das vorstehende Schulterteil 32 der Ventilführungseinheit, und das Ventil 33 wird in bekannter Weise in bezug zu dieser durch ein Paar (nicht dargestellter) Ventilhalter gehalten. Der Ventilschaft 34 erstreckt sich nach unten und endet in einem Ventilflansch 38, der so gestaltet ist, daß er an einem Ventilsitz 40, welcher spanend in die untere Fläche des Zylinderkopfes 14 eingebracht wurde, anliegt. Das Ventil öffnet in eine (nicht dargestellte) Verbrennungskammer. Die Ventilfeder 36 hält das Ventil in bezug zum Sitz 40 in geschlossener Position, solange es nicht durch einen (nicht dargestellten) Kulissenhebel oder dergleichen in abgestimmter funktioneller Folge nach unten gedrückt wird.
Der Ventilführungseinsatz 10 (Figur 2) ist ein dünnwandiger zylinderförmiger, aus Metall bestehender Rohrkörper, der aus Phosphorbronze hergestellt wurde und einen Schlitz 18 aufweist, der sich von einem Ende 20 zum entgegengesetzten Ende 22 längs erstreckt, so daß der Einsatz radial zusammengedrückt und mit Preßsitz in der Ventilführungsbohrung 12 ange ordnet werden kann. Der Einsatz 10 umfaßt verjüngte Einführungsabschnitte 24, 26, die an den Enden 20, 22 nach innen geformt sind, um das Einsetzen des Einsatzes 10 in eine nicht angefaste Ventilführungsbohrung 12, welche eine rechtwinklige Lippe 28 aufweist (Figur 4), zu erleichtern. Infolge der dünnen Wände des Einsatzes 10 ist die Möglichkeit, den Ventileinsatz 10 in die Ventilführungsbohrung 12 einzuführen, ohne an die Lippe 28 anzustoßen oder in anderer Weise mit dem Führungsende 20 in Berührung zu geraten, wenn der Einsatz 10 in die Ventilführungsbohrung 12 eintritt, besonders wichtig, um ein Zerquetschen oder Deformieren des Einsatzes 10 zu vermeiden. Aus diesem Grund ist die Wanddicke über die gesamte Länge des Einsatzes, einschließlich der verjüngten Einführungsabschnitte 24, 26, gleich. Diese gleiche oder nahezu gleiche Wanddicke sichert die Unverletzlichkeit der verjüngten Einführungsabschnitte 24, 26 und verhindert das Zerquetschen oder Deformieren während der Installation. Diese gleiche oder nahezu gleiche Wanddicke ermöglicht es auch, den Einsatz nach der Installation nachzubearbeiten, um dessen Innendurchmesser und Außendurchmesser über seine gesamte Länge, wie in Figur 1 dargestellt, zu vereinheitlichen, wobei der Innendurchmesser etwa den Durchmesser des Ventilschaftes, der sich darin hin und her bewegt, aufweist, und der Außendurchmesser etwas größer als der Innendurchniesser der Ventilführungsbohrung 12 ist. Die volle Wanddicke an den Enden ist wichtig, weil diese die typischen Stellen sind, welche zuerst verschleißen.
Der Ventilführungseinsatz 10 (Figuren 2 und 3) ist so gestaltet, daß er in die Ventilführungsbohrung 12 eingepreßt werden kann und der Schlitz 18 im wesentlichen geschlossen ist, nachdem der Einsatz 10 installiert ist. Der Schlitz 18 wird durch die sich gegenüberliegenden ersten und zweiten Kanten 42, 44 begrenzt, welche an einem Rohling aus Flachmaterial vorgeforint werden, bevor die Rohrform des Einsatzes gebildet wird. Die Abmessungen des Flachmaterials sind so gewählt, daß, nachdem der Einsatz in der Ventilführungsbohrung 12 befestigt ist, der Schlitz geschlossen ist. Für den Rohling wird eine bestimmte Dicke T und Breite gewählt, um die Durchmesser D1 und D2 zu bilden. Der Durchmesser D1 bestimmt sich aus der Ventilführungsbohrung, in welche der Einsatz installiert werden soll, und der Durchmesser D2 wird so gewählt, daß er geräumt oder in anderer Weise auf einen Innendurchmesser nachbearbeitet werden kann, um den erforderlichen bestimmten Ventilschaft 34 aufzunehmen. Der Durchmesser D2 muß selbstverständlich so bemessen sein, wie es erforderlich ist, daß der Einsatz in die Bohrung zumindest teilweise einge preßt, sich durch die Neigung radial auszudehnen und darin gehalten werden kann. Es kann vorgesehen werden, dieser Wanddicke T jedes erforderliche Maß zu geben, aber es sollte vorzugsweise zwischen etwa 0,254 und 0,635 mm (0,010 und 0,025 Zoll), und am besten etwa 0,381 bis 0,457 mm (0,015 bis 0,018 Zoll) betragen. Eine geringere Wanddicke T begünstigt eine verbesserte Wärmeübertragung, wie oben bereits erwähnt wurde.
Der Ventilführungseinsatz 10 umfaßt ein erstes Fingerteil 46 und ein zweites Fingerteil 48, die durch sich überlappende schräge Kantenabschnitte 50, 52 gebildet werden. Die sich überlappenden schrägen Kantenabsclinitte 50, 52 verhindern einen Ölfluß entlang der Spalte 18 und ebenso ein Schräglegen oder Verdrehen, wenn der Einsatz 10 in die Ventilführungsbohrung 12 eingepreßt wird. Der Ventilführungseinsatz 10 umfaßt auch eine Vielzahl zueinander versetzter spiralförmiger Nuten 54, welche das Öl entlang der Innenseite des Einsatzes 10 halten. Bezüglich weiterer Informationen über die allgemeine Konstruktion eines solchen Einsatzes wird auf die zuvor erwähnten US-A-3 828 415, US-A-4 103 662 und US-A-4 768 479 verwiesen.
Es wird angenommen, daß die Nuten 54 die Leichtigkeit beeinflussen, mit welcher die Einsätze 10 in die Ventilführungsbohrung 12 auf mindestens zweierlei Art und Weise eingedrückt werden können. Die Nuten 54 schwächen etwas die Seitenwände des Einsatzes 10 und machen den Einsatz empfindlicher für ein ziehharmonikaartiges Zusammendrücken während des Einpreßvorganges. Die Nuten 54 beeinflussen auch die Struktur der Wand in solcher Weise, daß der Reibungswiderstand beim Einsetzen erhöht wird. Dies wird deutlich durch den vergrößerten Rückhaltewiderstand von Einsätzen mit Nuten gegenüber Einsätzen vergleichbarer Größe ohne Nuten. Die Versuchsdaten von Experimenten haben z. B. ergeben, daß der Rückhaltewiderstand eines in einer Ventilführungsbohrung installierten Einsatzes mit Nuten etwa 20 bis 50 % über dem Rückhaltewiderstand eines vergleichbaren Einsatzes ohne Nuten liegt.
Der erfindungsgemäße Einsatz kann relativ leicht installiert werden, ob er die ölhaltenden Nuten 54 aufweist oder nicht. Zu diesem Zweck ist der Einsatz an jedem Ende mit einem verjüngten Einführungsabschnitt 24, 26 versehen. Eine Anzahl von unterschiedlichen geometrischen Formen sind für diesen verjüngten Einführungsabschnitt ins Auge gefaßt. Beim Einsatz 10 (nach Figur 3) haben die verjüngten Einführungsabschnitte 24, 26 bogenförmig verjüngte Außenflächen 56, 58. In einer anderen Ausführungsforin besitzt ein Einsatz 10' (Figur 6) verjüngte Einführungsabschnitte 24', 26' mit konisch geformten verjüngten Außenflächen 56', 58'. In noch einer anderen Ausführungsform besitzt ein Einsatz 10" (Figur 7) verjüngte Einführungsabschnitte 24", 26" mit gestuften Außenflächen 56", 58", welche ein verkürztes konisch geformtes Wandteil 60 und ein zylindrisches nicht verjüngtes Endteil 62 aufweisen.
In jedem der Einsätze 10, 10' und 10" wird die Wanddicke T über die gesamte Länge des verjüngten Einführungsabschnittes im wesentlichen beibehalten. Dies ist aus zwei Gründen wichtig. Erstens trägt dieser Einführungsabschnitt die Hauptlast der Einpreßkräfte sowohl am Eintrittspunkt in die Ventilführungsbohrung als auch am Angriffspunkt der Kraft. Die konstante oder nahezu konstante Wanddicke sorgt dafür, daß die Neigung zur Beschädigung an diesen Stellen während des Einpreßvorganges minimiert wird. Zweitens ermöglicht diese konstante oder nahezu konstante Wanddicke, daß der Einsatz nach dem Einpressen in die Bohrung 12 durch Räumen oder dergleichen so nachbearbeitet werden kann, daß der Einsatz über seine gesamte Länge eine im wesentlichen konstante Wanddicke hat. Dies sichert die Bewahrung der strukturellen Unversehrtheit der Endabschnitte 24, 26, weil an diesen Endabschnitten 24, 26 die größte Stützwirkung für den hin- und hergehenden Ventilschaft 34 notwendig ist.
Die Einsätze 10, 10' und 10" können vorteilhaft betriebsbereit in einer Ventilführungsbohrung 12 mit einer rechtwinkligen Lippe 28 installiert werden. Wie in Figur 4 erkennbar ist, paßt das Ende 20 des verjüngten Einführungsabschnittes 24 des Einsatzes 10 teilweise in die Ventilführungsöffnung 30, die durch die Lippe 28 gebildet wird. Der Einsatz 10 wird dann vollkommen in die Ventilführungsbohrung 12 eingedrückt, wobei die Wände des Einsatzes 10 dem Einführungsbschnitt 24 in die Ventilführungsbohrung 12 folgen (Figur 5).
Sobald der Einsatz 10 völlig eingeführt ist, wird der Innendurchmesser durch Räumen in die exakte Form gebracht, so daß der Einsatz 10, wenn er installiert ist, den hin- und hergehenden Ventilschaft 34 (Figur 12) ordnungsgemäß aufnehmen kann. Der Räumprozeß vermindert oder beseitigt auch die Lufteinschlüsse zwischen dem Einsatz 10 und der Ventilführungsbohrung 12, was die Wärmeübertragung durch Reduzierung der überhitzten Stellen während des Betriebes des Motors erhöht. Das Räumen, wie bereits erwähnt, drückt auch die verjüngten Einführungsabschnitte 24, 26 nach außen, so daß diese die in Figur 1 dargestellte Form, mit einem im wesentlichen konstanten Innen- und Außendurchmesser über die gesamte Länge, annehmen und sich in engem Kontakt mit den Wänden der Bohrung 12 über dessen gesamte Länge befinden. Der Räumprozeß und ein für diese Zwecke geeignetes Werkzeug werden in US-A-4 573 340 beschrieben. Die Einsätze 10' und 10" können in gleicher Weise eingeführt werden.
Der Einsatz 10 (Figuren 2 - 3) umfaßt identische verjüngte Einführungsabschnitte 24, 26, welche sich an den Enden 20, 22 entsprechend verjüngen, um nach innen entsprechend verjüngte Flächen 56, 58 zu bilden. Es wurde erwogen, daß nur ein Ende des Einsatzes 10 den verjüngten Abschnitt aufweisen muß. Durch die Verjüngung beider Enden muß sich jedoch die Bedienperson, die den Einsatz 10 einführt, nicht damit befassen, das falsche Ende des Einsatzes von der Ventilführungsbohrungsöffnung 30 abzuwenden. Es wurde auch erwogen, dem Einführungsabschnitt eine Länge von etwa 3,2 mm (1/8 Zoll) zu geben, andere Größen können jedoch auch verwendet werden. Der verjüngte Einführungsabschnitt, wie er im Detail noch dargestellt werden soll, ermöglicht die Verwendung einer Installationsbuchse 72 mit einem größeren Durchmesser, als der, welcher anderenfalls angewendet werden müßte. Dieser größere Durchmesser ermöglicht seinerseits die Verwendung eines Installationswerkzeuges 68, welches automatisch einen Ausgleich für die Verjüngung am von der Bohrung abliegenden Ende während des Einpreßvorganges schafft.
Dieses Installationswerkzeug 68 (Figuren 8 - 11) umfaßt ein längliches Antriebsteil 70 und eine Installationsbuchse 72 für den Einsatz, welche über das Ende des länglichen Antriebsteiles 70 paßt und den Einsatz 10 daran festhält. Das Antriebsteil 70 umfaßt einen länglichen Aufsteck- oder Führungsabschnitt 74 in der Form einer Welle, einen länglichen Vortriebsabschnitt 76, welcher ebenfalls die Form einer Welle hat und sich axial vom Aufsteckabschnitt 74 erstreckt, und einen Kegel 77, welcher am hinteren Ende des Vortriebsabschnittes 76 angeordnet ist.
Der Aufsteckabschnitt 74 umfaßt ein abgeschrägtes Führungsende 78, um das Aufstecken des Einsatzes 10 darauf zu erleichtern. Der Körper 80 des Aufsteckabschnittes 74 kann länger oder kürzer als der Einsatz 10, welchen er abstützt, sein. In der Darstellung des Ausführungsbeispieles (Figur 9) ist der Aufsteckabschnitt 74 kürzer als der Einsatz 10. Deshalb steht das verjüngte Ende 24 vom Aufsteckabschnitt 74 nach außen vor, wie in Figur 9 erkennbar ist. Infolge der axialen und radialen Festigkeit des Einsatzes 10 bringt dies jedoch keine Probleme während der Installation mit sich.
Der Aufsteckabschnitt 74 ist kegelstumpfförmig nach außen abgeschrägt, wie dies bei 82 an der Verbindungsstelle mit dem Vortriebsabschnitt 76 angedeutet wurde. Der Vortriebsabschnitt 76 umfaßt eine am Umfang befindliche Antriebsschulter 84, welche sich an den breitesten Teil des Anschlußteiles 82 anschließt und rechtwinklig zur Längsachse des Vortriebsabschnittes angeordnet ist. Die Vortriebsschulter 84 ist so gestaltet, daß sie den verjüngten Einführungsabschnitt 26 des Einsatzes 10 berührt und diesen in die Ventilführungsbohrung 12 eindrückt. Das sich nach außen aufweitende, kegelstumpfförmige Anschlußteil 82 beginnt ca. 6,35 mm (0,25 Zoll) oder weniger vor der Stirnfläche bzw. Vortriebsschulter 84 des Vortriebsabschnittes 76 und erstreckt sich mit einem Winkel von ca. 50 oder weniger nach hinten.
Der Schaft 77 ist axial auf den Aufsteckabschnitt 74 ausgerichtet und mit diesem sowie mit dem Vortriebsabschnitt 76 integral verbunden. Der Schaft 77 umfaßt vordere und hintere Verdickungen 86, 88 mit einem Fortsatz 90, welcher sich von der hinteren Verdickung 88 nach hinten erstreckt. Der Fortsatz 90 stellt ein Mittel zum Ergreifen und zum Antrieb des länglichen Antriebsteiles 70, z. B. durch ein (nicht dargestelltes) Stoßgerät dar, während die Verdickungen 86, 88 eine Fläche zum Ergreifen des Installationswerkzeuges 68 und zur Ausrichtung mit einer ausgewählten Ventilführungsbohrung 12 bilden.
Die Installationsbuchse 72 (Figuren 9, 10 und 11) des Installationswerkzeuges 68 ist ein zylinderförmiges Teil mit einer Bohrung 73. Die Buchse 72 ist verschieblich über dem Vortriebsabschnitt 76 und dem Aufsteckabschnitt 74 des Antriebsteiles 70 angeordnet. Die Installationsbuchse 72 umfaßt einen verdickten mittleren Bereich 92 zum leichten Erfassen und einen länglichen rohrförmigen Bereich 94. Der mittlere Bereich 92 umfaßt ein vorderes Halsteil 93 mit einer die Bohrung berührenden Frontfläche 95. Das Halsteil 93 schafft Freiräume für Toleranzen des Gußteiles um die Ventilführungsbohrung 12 herum, wenn das Installationswerkzeug 68 benutzt wird, um den Einsatz 10 in die Ventilführungsbohrung 12 einzupressen, wobei die Frontf läche 95 die Lippe 28 berührt, wenn der Einsatz 10 in die Ventilführungsbohrung 12 eingedrückt wird (Figur 11). Die Installationsbuchse 72 umfaßt auch ein hinteres Ende 102 am rohrförmigen Bereich 94, das so gestaltet ist, daß es am vorderen Ende 104 des Schaftes 77 anliegt, wie dies im folgenden noch beschrieben werden soll.
Eine Spiralfeder 96 ist uni den rohrförmigen Bereich 94 der Installationsbuchse 72 angeordnet. Die Enden der Feder 96 werden durch eine erste Vertiefung 98 am rohrförmigen Bereich 94, neben dem verdickten mittleren Bereich 92, und durch eine zweite Vertiefung 100 an der vorderen Verdickung 86 gehalten. Die Feder 96 drückt die Installationsbuchse 72 nach vorn auf das Antriebsteil 70 in eine Position, die sich teilweise auf dem Aufsteckabschnitt 74 des Antriebsteiles 70 befindet. Die Installationsbuchse 72 ist etwa so lang wie der Vortriebsabschnitt 76. Wenn der Einsatz 10 in die Ventilführungsbohrung 12 eingepreßt wird (Figur 11) und die gewünschte endgültige Position erreicht, stößt das hintere Ende 102 der Installationsbuche 72 auf das vordere Ende 104 des Schaftes 77. In dieser Weise setzt oder steuert das Installationswerkzeug 68 automatisch die gewünschte Tiefe des Einsatzes in der Ventilführungsbohrung 12.
Wenn der Einsatz 10 auf dem Aufsteckabschnitt 74 angeordnet wird, biegt das Anschlußteil 82 die Verjüngung vom verjüngten Einführungsabschnittes 26 und ermöglicht der rechtwinkligen Vortriebsschulter 84, eine längs wirkende, einer Zerstörung entgegengesetzte Kraft auf den Abschnitt 26 auszuüben und so den Einsatz in die Ventilführungsbohrung einzudrücken. Der Außendurchmesser des Aufsteckkörpers 80 ist etwas kleiner als der Durchmesser D2 des Einsatzes 10. Der Innendurchmesser der Installationsbuchse 72 ist etwas größer als der Durchmesser D1 des Einsatzes 10. Die beiden Durchmesser (des Aufsteckkörpers 80 und der Installationsbuchse 72) sind so gewählt, daß sie Freiraum für das kegelstumpfförmige Änschlußteil 82 und ebenso eine geeignete Abstützung für den Einsatz 10 während der Installation, wie nachstehend erläutert wird, schaffen. Die relative Leichtigkeit, mit welcher der Einsatz in die Ventilführungsbohrung, als Ergebnis der Anbringung eines verjüngten Einführungsabschnittes 24, eingedrückt werden kann, ermöglicht es, den Durchmesser der Installationsbuchse 72 im Verhältnis zu bekannten Installationsbuchsen zu vergrößern und dadurch den vergrößerten Durchmesser des Anschlußteiles 82 innerhalb der Buchse aufzunehmen.
Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, wird im folgenden Beispiel ein spezielles Installationswerkzeug 68 zur Installation eines bestimmten Ventilführungseinsatzes 10 in einer aufgebohrten Ventilführungsbohrung 12 erläutert.

Beispiel

Zunächst wird die Ventilführung 12 auf einen maximalen Durchmesser von ca. 9,487 mm (0,3735 Zoll) aufgebohrt. Ein Einsatz 10 wird dann zur Installation in der Ventilführung ausgewählt, um den Durchmesser der Ventilführungsbohrung auf einen Innendurchmesser von ca. 8,733 mm (0,3438 Zoll, d. h. 11/32 Zoll) zur Aufnahme eines speziellen Ventilschaftes 34 zu bringen. Im Beispiel wird ein Einsatz 10 mit einer Wanddicke von etwa 0,406 mm (0,016 Zoll) und einem Außendurchmesser, der größer ist als 8,733 mm (0,3438 Zoll) gewählt, so daß der Innendurchmesser des Einsatzes nach der Installation durch Eindrücken in die Ventilführungsbohrung 12 vor dem Räumen etwa 8,674 min (0,3415 Zoll) beträgt. Dies macht es möglich, den Innendurchmesser des installierten Einsatzes danach auf den für die Ventilführungsbohrung erforderlichen Durchmesser von 8,733 mm (0,3438 Zoll) zu räumen, wobei mindestens 0,254 mm (0,001 Zoll) des Phosphorbronze-Materials durch den Räumprozeß abgetragen wird. Der Einsatz 10 ist so gewählt, daß er die zur Ausfüllung der Ventilführungsbohrung 12 notwendige Länge aufweist, welche in diesem Beispiel etwa 57,15 mm (2,250 Zoll) beträgt.
Ein geeignetes Werkzeug 68 wird zur Installation des oben beschriebenen speziellen Einsatzes 10 ausgewählt. In dem Beispiel hat der Aufsteckabschnitt 74 des Antriebsteiles 70 einen Durchmesser von etwa 8,433 mm (0,328 Zoll) und eine Länge von etwa 50,8 mm (2,00 Zoll). Zu beachten ist, daß, wenn erforderlich, die Länge größer sein kann als die des Einsatzes 10. Der sich nach außen erweiternde Anschlußabschnitt 82 des ausgewählten Anschlußteiles hat eine größte Abmessung von etwa 8,84 nun (0,348 Zoll), und der Vortriebsabschnitt 76 hat einen Außendurchmesser von etwa 9,754 mm (0,384 Zoll). Damit hat die Vortriebsschulter 84 eine Breite von etwa 0, 457 mm (0,018 Zoll) (d. h. eine Gesamtabmessung unter Einschluß beider Seiten) von 0,914 min (0,036 Zoll). Die Installationsbuchse 72 für den Einsatz hat einen Innendurchmesser von etwa 9,804 mm (0,386 Zoll) und eine Länge, die gleich der Entfernung von der Vortriebsschulter 84 zum vorderen Ende 104 des Schaftes 77 ist, welche im vorliegenden Beispiel etwa 31,75 mm (1,250 Zoll) beträgt.
Der ausgewählte Einsatz 10 wird auf dem Aufsteckabschnitt 74 so angeordnet, daß der Einführungsabschnitt 26 auf das sich nach außen erweiternde Anschlußteil 82 rutscht und einen Außendurchmesser an der Vortriebsschulter 84 von etwa 9,65 mm (0,380 Zoll) annimmt (d. h. die der größten Abmessung von 8,84 mm (0,348 Zoll) des Anschlußabschnittes plus der Abmessungen von zwei Wanddicken von 0,406 mm (0,016 Zoll) des Einsatzes 10). Wenn die Installationsbuchse 72 vom Vortriebsabschnitt 76 teleskopisch nach vorn auf den Einsatz 10 gleitet, wird die Verjüngung des verjüngten Einführungsabschnittes 26 des Einsatzes 10 entfernt und der verjüngte Einführungsabschnitt 24 wird in eine im wesentlichen längs ausgerichtete Position in der Länge des Einsatzes 10 gedrückt. Außerdem wird der Einsatz 10 in radial zusammengepreßter Stellung gehalten, so daß der Schlitz 18 geschlossen oder nahezu geschlossen ist. Infolge der Steifheit des Phosphorbronzematerials ist der Schlitz 18 auch entlang des Teiles des Einsatzes 10 geschlossen oder nahezu geschlossen, welches von der Installationsbuchse 72 auf dem Aufsteckabschnitt 74 nach außen vorsteht. So wird der Einsatz 10 auf einem Außendurchmesser von etwa 9,804 mm (0,386 Zoll) auf einer Länge, welche etwas größer ist als die aufgebohrte Ventilführungsbohrung 12, welche in diesem Beispiel einen Durchmesser von etwa 9,487 mm (0,3735 Zoll) hat, gehalten. Der verjüngte Einführungsabschnitt 24 bildet jedoch ein nach innen verjüngtes Ende, welches so gestaltet ist, daß es in die nicht angefaste Öffnung 30 der aufgebohrten Ventilführungsbohrung 12, wie oben beschrieben und in den Figuren 4, 5 und 11 dargestellt ist, hineingleitet. Wenn das Anschlußteil 82 in die Ventilführungsbohrung 12 bei der Installation des Einsatzes 10 in die Bohrung 12 eintritt, sorgen das Anschlußteil 82 und der Einsatz 10 dafür, daß ein größter Durchmesser von 9,65 mm (0,380 Zoll) gebildet wird. Weil die Ventilführungsbohrung 12 nur einen Durchmesser von 9,487 mm (0,3735 Zoll) hat, kommt es zu einer Überlappung an der Lippe 28 der Ventilführungsbohrung 12. Diese Überlappung stellt aber infolge der kurzen Länge des Anschlußteiles 82, welche nur etwa 6,35 mm (0,250 Zoll) oder weniger beträgt, und durch den kleinen Winkel des Anschlußteiles 82, welcher nur 50 oder weniger beträgt, kein Problem dar.
Wie schon zuvor erwähnt, wurden die Abmessungen im Beispiel nur genannt, um die Erfindung besser verstehen zu können, und die Erfindung wird dadurch nicht beschränkt. Zum Vergleich sei erwähnt, daß bei einer angefasten Ventilführungsbohrung, die eine der Ventilführung des Beispieles ähnliche Größe aufweist, die bekannten, vom Anmelder bisher verwendeten Werkzeuge höchstwahrscheinlich einen durchgehenden Außendurchmesser des Aufsteckabschnittes von etwa 8,585 mm (0,338 Zoll), ein nicht abgeschrigtes Anschlußteil, und einen durchgehenden Außendurchmesser auf dem Vortriebsabschnitt von etwa 9,6 mm (0,378 Zoll) aufweisen müßten. Der bekannte Buchsenhalter hätte einen Innendurchmesser von etwa 9,677 mm (0,381 Zoll)
Der erfindungsgemäße Einsatz 10 kann auf verschiedene Weise hergestellt werden. Wie in Figur 16 erkennbar ist, wird das Material des Einsatzes im Schritt 112 zunächst von einer Rolle abgewickelt, und die spiralförinigen Nuten 54 werden im Schritt 113, wie in der zuvor erwähnten US-A-4 185 368 beschrieben, eingeformt. Die Einsatzrohlinge werden dann von der abgewickelten Rolle im Schritt 114 abgeschnitten und die wesentliche Kontur der verjüngten Einführungsabschnitte 24, 26 wird entlang der Kanten des Materials des Führungseinsatzes im Schritt 115 geformt. Die Formen 116, 118, 120 können auf verschiedene Weise, z. B. durch Stanzen, Walzen und durch andere Biegeverfahren erzeugt werden.
Drei Formen der Rohlinge, wie sie im Schritt 115 entstehen, sind in den Figuren 13 - 15 dargestellt. Figur 13 zeigt einen abgerundeten Einführungsabschnitt 116, während Figur 14 einen abgewinkelten Einführungsabschnitt 118 zeigt, und Figur 15 zeigt einen gestuften Einführungsabschnitt 120. Diese Formen 116, 118, 120 stimmen mit den entsprechenden Einsätzen 10 (Figur 3), 10' (Figur 6) und 10" (Figur 7) überein. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß eine Vielzahl verschiedener Formen von verjüngten Einführungsabschnitten angeformt werden können, welche sich alle innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung befinden.
Wie in Figur 16 erkennbar ist, wird eine Formpresse 110 verwendet, um die Rohrform des Einsatzes 10 (oder des Einsatzes 10' bzw. 10") herzustellen. In der vorliegenden Presse sind zwei Hübe der Formstempel erforderlich, um die Zylinderform des Einsatzes 10 vollständig herzustellen, es wird aber darauf hingewiesen, daß auch mehr oder weniger Schritte, oder, falls notwendig, Kalibrierstempel angewendet werden können, um die geeignete Form des Einsatzes 10 herzustellen. In Figur 16 werden abgewinkelte Lippen 121 benutzt, um die Anordnung der verjüngten Einführungsabschnitte 24, 26 während des Formungsprozesses festzulegen.
Es wird darauf hingewiesen, daß eine Walz-Umformung mit einem Walzenpaar 124 (Figur 17), umfassend eine obere Walze 126 und eine untere Walze 128, angewendet werden kann, um den Schritt 115 durchzuführen und die Kantenteile 116, 118, 120 zu formen. Zu beachten ist auch, daß die Walzen 126, 128 für die Walzumformung der Enden 116, 118, 120 des Materials für den Führungseinsatz angewendet werden können, bevor oder nachdem das von der Rolle abgewickelte Material im Schritt 114 in Rohlinge zerschnitten wird.
Figur 18 illustriert ein anderes Verfahren zur Formung der verjüngten Einführungsabschnitte 24, 26. In Figur 18 ist zu erkennen, daß ein Führungseinsatz mit durchgehendem Durchmesser von innen durch einen Zentrierbolzen 130 abgestützt wird. Der Zentrierbolzen 130 weist einen Mittelabschnitt 132 mit einem großen Durchmesser zum Abstützen der Länge des Einsatzes 10" am inneren Durchmesser D2 auf, und es umfaßt auch einen Spitzenbereich 134 mit vermindertem Durchmesser zum Abstützen der Innenseite des verjüngten Einführungsabschnittes 24", 26" während des Formungsprozesses. Um den Einsatz 10" zu bilden, werden die Formbacken 136, 138 uni einen zylinderförmigen Einsatz mit einem darin befindlichen Zentrierbolzen 130 geschlossen. Eine Form- oder Kronenbacke 140 wird dann auf den Spitzenabschnitt 134 des Bolzens 130 gedrückt, um die verjüngten Einführungsabschnitte 24", 26" zu formen. Die Formbacke 140 umfaßt eine geformte Bohrung 142, welche die Enden des Einsatzes und den Spitzenabschnitt 134 erfaßt, um die Enden des Einsatzes 10" abzurunden und die verjüngten Einführungsabschnitte 24", 26" zu formen. Es ist zu beachten, daß der Einsatz 10" einen Schlitz 18 aufweist, der es dem Einsatz 10" ermöglicht, etwas aufzuspringen, wenn der Bolzen 130 axial aus dem Einsatz 10" entfernt wird. Es soll auch erwähnt werden, daß die Formbacke 140 gleichzeitig mit dem Formstempel 110 (Figur 16) verwendet werden kann oder daß sie einzeln in einem Folgeschritt eingesetzt wird.
Ein anderes Verfahren ist in Figur 19 dargestellt. Diese Ausführungsform umfaßt Merkmale, die denen der in Figur 18 dargestellten Ausführungsform ähnlich sind, und auf die vergleichbaren Elemente wird durch ein Bezugszeichen und einen auf das Bezugszeichen folgenden Strich verwiesen. In dieser Ausführungsform erstreckt sich ein das Ende formender Bolzen 144 teilweise in ein Ende eines zylindrisch geformten Einsatzes, und eine Formbacke 140' wird gegen das Ende eines teilweise geformten Einsatzes 10" und gegen die geschlossenen Formbacken 136', 138' gedrückt. Wenn die Formbacke 140' das Ende des Einsatzes 10" abrundet, wird Material zum Bolzen 144 gedrückt, was die Formung der verjüngten Einführungsabschnitte 24", 26" bewirkt. Obgleich nur der Einsatz 10" in den Figuren 16 bis 19 dargestellt wird, ist klar, daß jeder der Einsätze 10 oder 10' durch diese Verfahren hergestellt werden kann, und die speziellen Vorrichtungen dienen nur der Illustration.
Nach der Beschreibung des Einsatzes 10 und dessen Variationen sowie des Installationswerkzeuges 68 und der Verfahren zur Herstellung der Einsätze sind die Anwendungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung für einen Durchschnittsfachmann naheliegend. Zunächst wird der Einsatz 10 durch eines der oben erwähnten Verfahren unter Verwendung genormter Ausrüstungen zur Umformung aufgewickelten Bandmaterials aus Phosphorbronze geformt. Eine Vielzahl dieser Einsätze wird mit einer speziellen Dicke T hergestellt, wobei die Einsätze radial zusammenpreßbar sind, um den Schlitz 18 zu schließen und bestimmte erforderliche Durchmesser D1 und D2 zu bilden.
Sobald er geformt ist, wird ein Einsatz 10 der erforderlichen Größe und Form ausgewählt und auf dem Einsteckabschnitt 74 eines Antriebsteiles 70 geeigneter Größe aufgesteckt, wobei der verjüngte Einführungsabschnitt 26 auf das nach außen abgeschrägte Anschlußteil 82 aufläuft (Figur 9). Die Installationsbuchse 72 wird zunächst über dem Vortriebsabschnitt 76 gehalten, wobei die Feder 96 zusammengedrückt wird, wenn der Einsatz 10 auf dem Aufsteckabschnitt 74 angeordnet wird. Die Installationsbuchse 72 gleitet dann vom Vortriebsabschnitt 76 nach vorn und verdeckt teilweise den Aufsteckabschnitt 74 und den Einsatz 10. Insbesondere gleitet die Installationsbuchse 72 über den verjüngten Einführungsabschnitt 26. Wenn der Einsatz 10 auf dem Aufsteckabschnitt 74 angeordnet ist, biegt das Anschlußstück 82 die Verjüngung aus dem verjüngten Einführungsabschnitt 26 und ermöglicht der rechtwinkligen Vortriebsschulter 84 eine Längskraft auf den Abschnitt 26 auszuüben, um den Einsatz in die Ventilführungsbohrung einzudrücken.
Wenn der Einsatz 10 in dieser Weise durch die Installationsbuchse 72 auf dein Antriebsteil 70 festgehalten wird, ist der Einsatz 10 zur Installation bereit. Der Einsatz 10 wird zuerst mit der Ventilführungsbohrung 12 ausgerichtet (Figuren 4 und 5), wobei der vorstehende verjüngte Einführungsabschnitt 24 in der Bohrung 12 angeordnet wird. Das Antriebsteil 70 wird dann mit einer (nicht dargestellten) Stoßvorrichtung oder dergleichen nach unten gedrückt. Die flache Vortriebsschulter 84 wirkt mit dem Ende 22 des Einsatzes 10 zusammen (Figur 5) und drückt den Einsatz 10 an seinen vorgesehenen Platz. Die Installationsbuchse 72 gleitet auf dem Vortriebsabschnitt 76 des Schaftes 68 nach oben, bis sie an die Fläche 104 des Schaftes 68 anstößt. Damit ist der Einsatz 10 mit Preßsitz verschieblich in der Ventilführungsbohrung 12 in einer vorbestimmten Tiefe installiert (Figur 11). Das Antriebsteil 70 wird darin zurückgezogen und ein weiterer Einsatz wird darauf angeordnet. Der Vorgang wird dann wiederholt.
Wenn alle Einsätze eingedrückt sind, werden sie z. B. durch Räumen nachbearbeitet, um die Einsätze in die in Figur 1 dargestellte Form zu bringen. Dieser Nachbearbeitungsprozeß sichert nicht nur, daß die Einsätze in der Bohrung 12 fest sitzen, sondern daß ihre Wanddicke über die gesamte Länge konstant oder nahezu konstant ist.

Claims

1. Ventilführungseinsatz (10) zum Auskleiden oder Neuauskleiden einer Ventilführung eines Verbrennungsmotors, der folgendes umfaßt: ein dünnwandiges, im wesentlichen zylindrisches Metallrohr mit Endbereichen und einem Bereich in der Mitte der Endbereiche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Endbereiche einen verminderten Innendurchmesser und einen im Verhältnis zum mittleren Bereich verminderten Außendurchmesser aufweist und mindestens ein Endbereich einen verjüngten Einführungsabschnitt (24, 26) besitzt, der so angepaßt ist, daß er den Einsatz in die Ventilführungsbohrung leitet, und daß der verjüngte Einführungsabschnitt eine Wanddicke aufweist, die im wesentlichen gleich oder geringfügig größer als die Wanddicke des mittleren Bereiches ist.

2. Ventilführungseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des verjüngten Einführungsabschnittes so ist, daß, wenn der verjüngte Einführungsabschnitt nach der Installation des Einsatzes in der Ventilführungsbohrung umgeformt wird, um dessen Innendurchmesser im wesentlichen an den Innendurchmesser des mittleren Bereiches anzugleichen, der Außendurchmesser des verjüngten Einführungsa,bschnittes im wesentlichen dem Außendurchmesser des mittleren Bereiches gleich ist.

3. Ventilführungseinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Schlitz aufweist, der sich über die Länge des dünnwandigen Rohres erstreckt, wobei das Rohr leicht auseinanderfedert, jedoch zusammendrückbar ist, um den Schlitz zu schließen und einen Außendurchmesser des mittleren Bereiches zu bilden, der es ermöglicht, ihn mit Preßsitz in die Ventilführungsbohrung einzufügen, und daß er vorzugweise eine Innenfläche aufweist, welche mit Nuten versehen ist, um darin Öl zu halten.

4. Ventilführungseinsatz nach mindestens einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr aus Flachmaterial geformt ist, und daß der verjüngte Einführungsabschnitt durch Einwölben eines der sich gegenüberliegenden Enden während des Herstellungsprozesses des Ventilführungseinsatzes geformt wird.

5. Ventilführungseinsatz nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr eine Wanddicke von 0,46 mm hat, aus Phosphorbronze besteht und der verjüngte Einführungsabschnitt sich etwa 16 mm von dem einen Ende ausdehnt.

6. Ventilführungseinsatz nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verjüngte Einführungsabschnitt eine Außenfläche hat, die gekrümmt oder kegelstumpfförmig ist, oder einen ersten kegelstumpf förmigen Abschnitt und einen zweiten Abschnitt mit zylindrischer Form aufweist, wobei der zweite Abschnitt an das eine Ende anschließt.

7. Verfahren zum Auskleiden oder Neuauskleiden einer Ventilführungsbohrung eines Verbrennungsmotors, das folgende Verfahrensschritte umfaßt: Bereitstellung eines Motorteiles (14) mit einer Ventilführungsbohrung (12) mit einer im wesentlichen rechtwinkligen Lippe (28); Bereitstellung eines dünnwandigen Ventilführungseinsatzes (10); Anordnung eines Installationswerkzeuges (68) für den Ventilführungseinsatz, wobei das Installationswerkzeug einen Aufsteckabschnitt (74) aufweist, der so gestaltet ist, daß er in den Einsatz eingeführt werden kann; Anordnung des Ventilführungseinsatzes (10) auf dem Aufsteckabschnitt (74) des Installationswerkzeuges (68); Ausrichtung des Ventilführungseinsatzes (10) mit der Ventilführungsbohrung (12); Vortreiben des Ventileinführungseinsatzes mit Preßsitz in die Ventilführungsbohrung unter Verwendung des Installationswerkzeuges; dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilführungseinsatz (10) einen mittleren Bereich und einen Endbereich aufweist, die einen verminderten Innendurchmesser und einen im Verhältnis zum mittleren Bereich verminderten Außendurchmesser besitzen und einen verjüngten Einführungsabschnitt (24, 26) bilden, wobei der verjüngte Einführungsabschnitt und der mittlere Bereich eine im wesentlichen kontinuierliche Wanddicke haben, und daß der Ventilführungseinsatz (10) mit der Ventilführungsbohrung (12) durch Einführung des verjüngten Einführungsabschnittes (24, 26) in die Ventilführungsbohrung (12) ausgerichtet wird, indem der verjüngte Einführungsabschnitt die im wesentlichen rechtwinklige Lippe (28) der Ventilführungsbohrung kontaktiert.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ende des Ventilführungseinsatzes einen verjüngten Einführungsabschnitt (24, 26) aufweist, und der Ventilführungseinsatz weiterhin einen Schlitz (18) besitzt, der sich längs des Einsatzes erstreckt, und das Installationswerkzeug (68) weiterhin einen Vortriebsabschnitt (76) aufweist, der mit dein Aufsteckabschnitt (74) verbunden ist und eine Installationsbuchse (72) so gestaltet ist, daß sie von dem Vortriebsabschnitt teilweise auf den Aufsteckabschnitt gleitet, um den Ventilführungseinsatz zusammengedrückt auf dem Aufsteckabschnitt (74) zu halten, wobei sich der Schlitz in einer nahezu geschlossenen oder geschlossenen Position befindet, und der Einführungsabschnitt entfernt von der Ventilführungsbohrung zwischen dem Aufsteckabschnitt und der Installationsbuchse abgestützt wird, und daß der Schritt der Anordnung des Ventilführungseinsatzes auf dem Werkzeug zwischen dem Aufsteckabschnitt und der Installationsbuchse vor dem Vortriebsschritt ausgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Installationswerkzeug (68) ein kegelstumpfförmiges Anschlußteil (82) aufweist, das den Aufsteckabschnitt und den Vortriebsabschnitt miteinander verbindet, und daß der Schritt der Anordnung des Ventilführungseinsatzes auf dein Installationswerkzeug den Schritt des Drückens des von der Bohrung entfernten verjüngten Einführungsabschnittes des Ventilführungseinsatzes auf das kegelstumpfförinige Anschlußteil und dessen Halten innerhalb der Installationsbuchse einschließt, so daß der Kegel während des Vortriebsschrittes von dem von der Bohrung entfernten verjüngten Einführungsabschnitt entfernt ist.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es das Verformen des Einsatzes nach dessen Einfügung in die Ventilführungsbohrung einschließt, um einen Innendurchmesser herzustellen, der geeignet ist, eine Ventilstange aufzunehmen, wobei der Verformungsschritt, zumindest teilweise, die Verformung des oder jedes verjüngten Bereiches des Einsatzes einschließt.

11. Einsatzwerkzeug (68) zum Einsetzen eines Ventilführungseinsatzes in eine Ventilführungsbohrung (12) eines Verbrennungsmotors mit einem mittleren Bereich und Endbereichen, wobei das Werkzeug umfaßt: einen Aufsteckabschnitt (74), um in eines der Enden des Ventilführungseinsatzes einzudringen, und einen Vortriebsbereich (76) mit einer, zwischen dem Aufsteck- und dem Vortriebsabschnitt befindlichen, am Umfang angeordneten, rechtwinkligen Vortriebsschulter (84), um das von der Bohrung entfernte Ende des Einsatzes zu erfassen und vorzutreiben, gekennzeichnet durch ein kegelstumpfförmiges Anschlußteil (82) das den Aufsteckabschnitt (74) und den Vortriebsabschnitt (76) miteinander verbindet, und welches seine Basis neben dem Vortriebsabschnitt hat; und durch eine Installationsbuchse (72) zum Halten des Einsatzes auf dem Werkzeug, wobei die Installationsbuchse einen Innendurchmesser aufweist, der genügend groß ist, um die Vortriebsschulter (84) aufzunehmen, jedoch klein genug, um mit dem kegelstumpfförmigen Anschlußteil (82) zusammenzuwirken, so daß, wenn ein Einsatz (10) ein Ende mit einem verminderten Innendurchmesser und einem im Verhältnis zum mittleren Bereich des Einsatzes reduzierten Außendurchmesser aufweist, um einen verjüngten Einführungsabschnitt zu bilden, der so gestaltet ist, daß er den Einsatz in die Ventilführungsbohrung (12) führt, diese auf dem Aufsteckabschnitt (74) angeordnet ist, wobei der von der Bohrung entfernte verjüngte Einführungsabschnitt zwischen dem kegelstumpfförmigen Anschlußteil (82) und der Installationsbuchse (72) angeordnet ist und die Verjüngung zumindest teilweise von dem von der Bohrung entfernten verjüngten Einführungsabschnitt entfemt ist.

12. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das kegelstumpffcrmige Anschlußteil (82) des Aufsteckabschnittes (74) unter einem Winkel von 5 1/2º zur Längsachse des Aufsteckabschnittes abgeschrägt ist.

13. Verfahren zum Formen eines Ventilführungseinsatzes (10) zum Auskleiden oder Neuauskleiden einer Ventilführungsbohrung eines Verbrennungsmotors unter Anwendung der Verfahrensschritte: Bereitstellung von Flachmaterial mit sich gegenüberliegenden Kanten, Umformung des Flachmaterials in ein Zylinderrohr, wobei die das Zylinderrohr begrenzenden Enden aus den sich gegenüberliegenden Kanten hervorgehen; gekennzeichnet durch das Anformen eines verjüngten Einführungsabschnittes (24, 26) mit einem verminderten Innen- und Außendurchmesser an mindestens einem der Enden, wobei der Schritt des Anforntens des verjüngten Einführungsabschnittes vor oder nach der Umformung des Flachmaterials in ein zylindrisches Rohr vorgenommen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß beide sich gegenüberliegende Enden eingewölbt werden, um einen verjüngten Einführungsabschnitt an beiden sich gegenüberliegenden Enden anzuformen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Einwölben das zumindest teilweise Anordnen eines Zentrierstiftes auf der Innenseite des Zylinderrohres und das Umformen der sich gegenüberliegenden Enden durch einen Preßvorgang auf dem Zentrierstift umfaßt, um den verjüngten Einführungsabschnitt zu formen.

16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Formens des verjüngten Einführungsabschnittes eine Walz-Umformung der sich gegenüberliegenden Kanten des Flachmaterials oder ein Pressen der sich gegenüberliegenden Kanten des Flachmaterials umfaßt oder simultan mit dem Schritt des Umformens des Flachmaterials in ein Zylinderrohr vorgenommen wird und ein fortschreitendes Pressen des Flachmaterials beinhaltet.