EP0334064A1 - Bauteil im Ventilsteuertrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Bei einem Bauteil im Ventilsteuertrieb einer Brennkraftmaschine, gegen dessen Oberfläche (4) ein Steuernocken (5) anläuft, insbesondere einem Tassenstößel (3), wird zur Verbesserung des Verschleißverhaltens und damit zur Erzielung einer langen Lebensdauer auf die Oberfläche (4), gegen die der Steuernocken (5) anläuft, eine Chromschicht (7) mit einer Schichtdicke von maximal 5 µm, vorzugsweise 2,5 µm aufgebracht.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Bauteil im Ventilsteuertrieb einer Brennkraft­maschine, gegen dessen Oberfläche ein Steuernocken anläuft, insbesondere einen Tassenstößel.
• Bei derartigen bekannten Bauteilen, insbesondere auch bei den neuerdings häufig verwendeten Tassenstößeln, stellt man fest, daß an der Fläche, an welcher der Steuernocken anläuft, auch unter günstigen Schmierbe­dingungen starker Verschleiß auftritt. Man hat versucht, dagegen anzu­gehen, indem man dieser Oberfläche z. B. durch Phosphatieren oder Cadmieren günstigere Gleiteigenschaften gegeben hat. Dies hatte jedoch nur geringen, insbesondere zeitlich eingeschränkten Erfolg. Man versuchte auch den Verschleiß durch Hartverchromen der Oberfläche, gegen die der Steuernocken anläuft, zu verringern, denn es war bekannt, daß Hartchrom­schichten sehr günstige Verschleißeigenschaften besitzen. Man hat dazu die für Hartchrom bewährten Schichtdicken von 10 µm und mehr aufgetragen. Die einschlägige Literatur nennt für Hartchromschichten Schichtdicken von 10 µm bis zu mehreren mm ("Galvanisierte Produkte" Gütesicherung RAL-RG 660, Teil 1 und Teil 2, Ausgabe November 1986, Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung). Diese sonst erfolgreiche Oberflächenbeschichtung brachte in der Praxis keinen Erfolg, weil die Chromschicht nach relativ kurzer Betriebsdauer abplatzte und damit den Verschleiß zusätzlich beschleunigte. Das Abplatzen der Chromschicht ist darauf zurückzuführen, daß die Oberfläche, auf die sie aufgebracht wurde, insbesondere der Boden von Tassenstößeln im Betrieb Durchbiegungen einer Größenordnung erleidet, welche eine bekannte Hartchromschicht nicht un­ beschädigt mitmachen kann. Es kommt deshalb zu Rissen und Abplatzungen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für derartige Bauteile eine Oberflächenbeschichtung vorzuschlagen, die neben günstigem Verschleiß­verhalten auch hohe Biegedauerfestigkeit, Druckfestigkeit und damit lange Lebensdauer des Bauteiles gewährleistet.
• Nach der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß auf die Ober­fläche des Bauteiles, gegen die der Steuernocken anläuft, eine Chrom­schicht mit einer Schichtdicke von maximal 5 µm, vorzugsweise 2,5 µm aufgebracht ist. Die Praxis hat gezeigt, daß eine derart dünne Schicht in der Lage ist, die an dem Bauteil, insbesondere am Boden eines Tassenstößels, auftretenden Verformungen und Drücke an den Stellen der Krafteinleitung zu ertragen, ohne daß schädliche Einflüsse auf die Lebensdauer der Chromschicht wirksam werden. Es wurden vielmehr im Versuch Standzeiten festgestellt, die weitaus höher lagen, als bei herkömmlichen Tassenstößeln ohne Oberflächenbehandlung.
• Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn die Chromschicht aus mehreren nacheinander aufgebrachten Lagen besteht, von denen wenigstens die letzte, die die Gleitfläche für den Steuernocken bildet, Mikrorisse aufweist. Es hat sich gezeigt, daß es für die Gleiteigenschaften an der Oberfläche der Chromschicht von großer Bedeutung ist, daß dort Mikrorisse vorhanden sind, in denen sich Schmierstoff ansammeln kann. Für die Haltbarkeit der Chromschicht ist es andrerseits von wesentlicher Bedeutung, daß die erste, die Verbindung zu dem Werkstoff des Bauteiles herstellende Lage mikrorißfrei ist, um so Mikrokerbwirkung und damit Ansatzpunkte für ein eventuelles Abplatzen der Schicht zu vermeiden.
• Als besonders zweckmäßig hat es sich gezeigt, wenn die zuletzt aufge­brachte Lage wenigstens 600 Risse/cm aufweist.
• Zweckmäßigerweise läßt sich die mikrorißfreie erste Lage durch elektrolytische Metallabscheidung (galvanisch) mit einer Stromdichte von ungefähr 15 A/dm² aufbringen, während die äußere, wenigstens 600 Risse/cm aufweisende Lage galvanisch mit einer Stromdichte von weniger als 15 A/dm² aufgebracht werden kann.
• Um die Gefahr einer durch Wasserstoff verursachten Schädigung des Grundwerkstoffs zu vermindern, wird das mit Chrom fertig beschichtete Bauteil nach dem Galvanisieren zweckmäßigerweise erwärmt und vier Stunden lang auf einer Temperatur von ungefähr 120°C gehalten, bevor man es an der Luft abkühlen läßt.
• In der Zeichnung ist ein Ventiltrieb mit einem Tassenstößel im Längs­schnitt dargestellt:
• In einer Bohrung 1 des Zylinderkopfes 2 ist der Tassenstößel 3, der in bekannter Weise ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement enthält, längsverschieblich gelagert. Auf dem ebenen Boden 4 des Tassenstößels 3 läuft der Steuernocken 5 an, während der Tassenstößel andererseits gegen den Schaft 6 eines Steuerventiles anliegt. Der Boden 4 des Tassenstößels 3 ist erfindungsgemäß mit einer dünnen Chromschicht 7 versehen.

Claims (4)

1. Bauteil im Ventilsteuertrieb einer Brennkraftmaschine, gegen dessen Oberfläche (4) ein Steuernocken (5) anläuft, insbesondere Tassenstößel (3), dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche (4), gegen die der Steuer­nocken (5) anläuft, eine Chromschicht (7) mit einer Schichtdicke von maximal 5 µm, vorzugsweise 2,5 µm aufgebracht ist.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromschicht (7) aus mehreren nacheinander aufgebrachten Lagen besteht, von denen wenigstens die letzte Mikrorisse aufweist.

3. Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zuletzt aufgebrachte Lage wenigstens 600 Risse/cm aufweist.

4. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­zeichnet, daß wenigstens die erste unmittelbar auf den Werkstoff des Bau­teils aufgebrachte Lage mikrorißfrei ist.

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