EP0334064B1

EP0334064B1 - Bauteil im Ventilsteuertrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: EP0334064B1
Application number: EP89103613A
Authority: EP
Inventors: Norbert Dipl.-Chem.Dr. Geheeb; Ernst Dipl.-Ing.Dr. Mayer; Uwe Dipl.-Ing. Köhler
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1988-03-23
Filing date: 1989-03-02
Publication date: 1991-12-27
Anticipated expiration: 2009-03-02
Also published as: DE58900604D1; EP0334064A1; US4876996A; DE3809702A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil im Ventilsteuertrieb einer Brennkraftmaschine, gegen dessen Oberfläche ein Steuernocken anläuft, insbesondere einen Tassenstößel, wobei auf die Oberfläche, gegen die der Steuernocken anläuft, eine metallische Beschichtung mit einer Schichtdicke von maximal 5 µm aufgebracht ist.
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. Man hat auch bereits vorgeschlagen, diese Oberflächen mit einer weichen Metallschicht, z.B. aus Kupfer, Zinn oder Blei mit einer Schichtdicke von wenigen µm zu versehen (GB-A-1044692). Alle diese Maßnahmen hatten jedoch nur geringen, insbesondere zeitlich eingeschränkten Erfolg.
Es wurde auch vorgeschlagen, die Ventilschäfte von Steuerventilen zur Verschleißminderung mit einer Chromschicht zu versehen (Automotive Engineering, Band 94, Mai 1986, Seiten 40-45, Society of Automotive Engineers, Inc., Dallas, Texas, US; "Valve gear materials: An over-view"). Auch an den Oberflächen, gegen die der Steuernocken anläuft, hat man durch Hartverchromen versucht, den Verschleiß 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 unbeschädigt 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 die Beschichtung eine Chromschicht mit einer Schichtdicke von vorzugsweise 2,5 µm ist, die aus mehreren nacheinander aufgebrachten Lagen besteht, von denen wenigstens die erste unmittelbar auf den Werkstoff des Bauteils aufgebrachte Lage mikrorißfrei ist, und die letzte Lage Mikrorisse aufweist. Die Praxis hat gezeigt, daß eine derartige 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 gezeigt, wenn die zuletzt aufgebrachte Lage wenigstens 600 Risse/cm aufweist.
Zweckmäßigerweise läßt sich die mikrorißfreie erste Lage durch elektrolytische Metallbscheidung (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

1. Bauteil im Ventilsteuertrieb einer Brennkraftmaschine, gegen dessen Oberfläche (4) ein Steuernocken (5) anläuft, insbesondere Tassenstößel (3), wobei auf die Oberfläche (4), gegen die der Steuernocken (5) anläuft, eine metallische Beschichtung mit einer Schichtdicke von maximal 5 µm aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine Chromschicht (7) mit einer Schichtdicke von vorzugsweise 2,5 µm ist, die aus mehreren nacheinander aufgebrachten Lagen besteht, von denen wenigstens die erste unmittelbar auf den Werkstoff des Bauteils aufgebrachte Lage mikrorißfrei ist, und die letzte Lage Mikrorisse aufweist

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zuletzt aufgebrachte Lage wenigstens 600 Risse/cm aufweist.