WO2014161537A1 - Stössel zur ventil- oder pumpenbetätigung und herstellungsverfahren für einen stössel zur ventil- oder pumpenbetätigung - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
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- F01L2301/00—Using particular materials
- F01L2301/02—Using ceramic materials
Definitions
- the present invention relates to a plunger for valve or pump actuation.
- the plunger has a spray coating, which is formed on a contact surface between the plunger and a circumferential cam.
- the present invention relates to a manufacturing method for a plunger for valve or pump operation.
- Plungers of the type mentioned are provided for the valve or pump actuation in internal combustion engines.
- the plungers in the form of cup or flat tappets in various embodiments are known and customary in the prior art, such as a) heat-treated and (optionally) polished, b) with a conversion layer (eg manganese-phosphated), c) with a PVD / PAVCD coating or DLC coating, d) with functional surfaces of solid carbide (eg as a soldered plate).
- European Patent EP 1 004 753 B1 discloses a coating of the lateral surface of a cup tappet
- US Pat. No. 5,537,744 discloses application of a hard metal layer to a tappet by means of a sintering process.
- US Pat. No. 4,909,198 discloses a tappet of the type mentioned above, but in this case the sprayed coating is an iron-phosphate alloy at a contact surface between the tappet and a rotating cam.
- All of the previously described embodiments a) to d) have disadvantages.
- a ram with an embodiment according to a) to c) is not sufficiently wear-resistant for certain applications.
- plungers according to embodiment d) fulfill the requirements of running time, but are associated with high production costs.
- An object of the present invention is therefore to provide a plunger for valve or pump operation, which ensures not only a cost-effective production and highest wear resistance and thus guarantees a long service life. This object is achieved by a plunger for valve or pump operation, comprising the features in claim 1.
- the plunger according to the invention for valve or pump actuation preferably in internal combustion engines and their ancillaries, has a spray coating. This spray coating is formed on a contact surface between the plunger and a circumferential cam.
- the spray coating is a metal-ceramic composite layer consisting of ceramic hard material and metallic binder phase (hard metal or cermet).
- this composite layer in the plunger can achieve at least the same service life as a Embodiment of the ram with a brazed hard plate, but reduce their price.
- the plunger has a recess in which the metal-ceramic composite layer is embedded and interacts with the material and form-fitting manner.
- the method of manufacturing a plunger for valve or pump operation is characterized by the following steps. First, the ram is formed by massive forming or machining a metallic or non-metallic blank. Subsequently, the plunger is heat treated. Then, a metal-ceramic material is then applied such that a spray coating is formed on a contact surface of the plunger, which cooperates in the operating state with a revolving cam. Finally, the spray coating is then brought into a desired final contour by hard machining, so that the well-known in the prior art wear is reduced or prevented. As a result of this wear reduction or prevention, the ram and the revolving cam are also more durable in operation.
- this H granted cheaper than the above ram can be made with brazed hardboard.
- an intermediate step which provides that after the massive forming or machining a recess is formed in the plunger, in which the subsequently applied spray coating is embedded.
- Fig. 1 is a sectional view of a plunger according to the invention
- Fig. 2 is a side view of the plunger according to the invention in the form of a flat plunger.
- identical reference numerals are used.
- only reference symbols are shown in the individual figures, which are required for the description of the respective figure.
- the illustrated embodiments are merely examples of how the plunger according to the invention for valve or pump operation and the manufacturing method according to the invention for a plunger valve or pump actuation can be configured and thus do not constitute a final limitation of the invention.
- Fig. 1 shows a sectional view of a plunger 1 according to the invention for valve or pump actuation in the form of a tappet.
- the plunger 1 has a spray coating 2.
- the spray coating 2 is formed on a contact surface 4 between the plunger 1 and a circumferential cam 6, so that they interact in the operating state.
- the spray coating is a metal-ceramic composite layer 2, which is still hard-worked after the application of the metal-ceramic material, so that it receives the desired final contour 10.
- this metal-ceramic composite layer 2 is given in addition to a high wear resistance and also a longer service life.
- this spray coating 2 allows cost-effective production of the plunger 1 described here.
- a preferred embodiment of the invention as shown in Figure 1, comprises a recess 8 in the plunger 1, in which the metal-ceramic composite layer 2 is embedded and material and positively cooperates with this.
- Fig. 2 shows a side view of the plunger 1 according to the invention in the form of a flat plunger. All of the elements shown here are already described in FIG. 1, so that a renewed description of these has been dispensed with.
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Abstract
Es ist ein Stößel (1) zur Ventil- oder Pumpenbetätigung offenbart. Der Stößel (1) weist eine Spritzbeschichtung (2) auf, die an einer Kontaktfläche (4) zwischen Stößel (1) und einem umlaufenden Nocken (6) ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist die Spritzbeschichtung eine Metall-Keramik-Verbundschicht (2). Ferner ist ein Herstellungsverfahren für einen Stößel (1) zur Ventil- oder Pumpenbetätigung offenbart.
Description
Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung und
Herstellungsverfahren für einen Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung. Der Stößel weist eine Spritzbeschichtung auf, die an einer Kontaktfläche zwischen Stößel und einem umlaufenden Nocken ausgebildet ist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung.
Hintergrund der Erfindung
Stößel der eingangs genannten Art sind für die Ventil- oder Pumpenbetätigung in Verbrennungsmotoren vorgesehen. Dabei sind die Stößel in Form von Tassen- oder Flachstößel in verschiedensten Ausführungsformen im Stand der Technik bekannt und gebräuchlich, wie a) wärmebehandelt und (optional) poliert, b) mit Konversionsschicht(z. B. manganphosphatiert), c) mit einer PVD / PAVCD-Beschichtung oder DLC-Beschichtung, d) mit Funktionsflächen aus massivem Hartmetall (z. B. als aufgelötete Platte).
So offenbaren beispielsweise die europäische Patentschrift EP 1 004 753 B1 eine Beschichtung der Mantelfläche eines Tassenstößels, die U.S.- amerikanische Patentschrift US 5,537,744 eine Aufbringung einer Hartmetall- schicht auf einen Tassenstößel mit Hilfe eines Sinterverfahrens. Insbesondere offenbart die U.S. -amerikanische Patentschrift US 4,909,198 einen Stößel der eingangs genannten Art, wobei hier aber die Spritzbeschichtung an einer Kontaktfläche zwischen Stößel und einem umlaufenden Nocken eine Eisen- Phosphat-Legierung ist.
Alle zuvor ausgeführten Ausführungsformen a) bis d) führen Nachteile mit sich. So ist ein Stößel mit einer Ausführungsform nach a) bis c) für bestimmte Anwendungen nicht ausreichend verschleißbeständig. Stößel nach der Ausführungsform d) erfüllen hingegen zwar die Anforderungen der Laufzeit, sind je- doch mit hohen Herstellungskosten verbunden.
Eine Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist daher, einen Stößel zur Ventiloder Pumpenbetätigung zu schaffen, der neben einer kostengünstigen Herstellung auch höchste Verschleißbeständigkeit gewährleistet und somit eine hohe Betriebslebensdauer garantiert. Diese Aufgabe wird durch einen Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung gelöst, der die Merkmale im Anspruch 1 umfasst.
Eine weitere Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist ferner, ein kostengünstiges Herstellungsverfahren für einen Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung anzugeben, mittels dem eine hohe Verschleißbeständigkeit erreicht und gleich- zeitig die Betriebslebensdauer erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren für einen Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung gelöst, das die Merkmale im Anspruch 3 umfasst.
Der erfindungsgemäße Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung, vorzugsweise in Verbrennungsmotoren und deren Nebenaggregaten, weist eine Spritzbeschichtung auf. Diese Spritzbeschichtung ist an einer Kontaktfläche zwischen Stößel und einem umlaufenden Nocken ausgebildet.
Erfindungsgemäß ist die Spritzbeschichtung eine Metall-Keramik- Verbundschicht, bestehend aus keramischer Hartstoff- und metallischer Binde- phase (Hartmetall oder Cermet). Vorteilhaftweise kann diese Verbundschicht bei dem Stößel mindestens die gleiche Betriebslebensdauer erzielen, wie eine
Ausführungsform des Stößels mit einer aufgelöteten Hartplatte, jedoch deren Preis reduzieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Stößel eine Vertiefung auf, in der die Metall-Keramik-Verbundschicht eingebettet ist und Stoff- und form- schlüssig mit dieser zusammenwirkt.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für einen Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung ist durch die folgenden Schritte gekennzeichnet. Zuerst wird der Stößel durch ein Massivumformen oder Zerspanen eines metallischen oder nichtmetallischen Rohlings ausgebildet. Anschließend wird der Stößel wärmebehandelt. Daraufhin wird dann ein Metall-Keramik-Werkstoff derart aufgebracht, dass eine Spritzbeschichtung an einer Kontaktfläche des Stößels ausgebildet wird, die im Betriebszustand mit einem umlaufen Nocken zusammenwirkt. Abschließend wird dann durch ein Hartbearbeiten die Spritzbeschichtung in eine gewünschte Endkontur gebracht, so dass der im Stand der Technik allseits bekannte Verschleiß verringert bzw. verhindert wird. Durch diese Verschleißverringerung bzw. -Verhinderung sind auch der Stößel und der umlaufende Nocken langlebiger im Betrieb. Zudem gewährt dieses H kostengünstiger als der obige Stößel mit aufgelöteter Hartplatte hergestellt werden kann. Vorzugsweise erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren noch eine Zwischenschritt, der vorsieht, dass nach dem Massivumformen oder Zerspanen eine Ausnehmung in dem Stößel ausgebildet wird, in dem die anschließend aufzubringende Spritzbeschichtung eingebettet wird.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile an- hand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Stößels zur
Ventil- oder Pumpenbetätigung in Form eines Tassenstößels; und
Fig. 2 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Stößels in Form eines Flachstößels. Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie der erfindungsgemäße Stößel zur Ventil- oder Pumpenbetätigung und das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für einen Stößel Ventil- oder Pumpenbetätigung ausgestaltet sein können und stellen somit keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Stößels 1 zur Ventil- oder Pumpenbetätigung in Form eines Tassenstößels. Der Stößel 1 weist eine Spritzbeschichtung 2 auf. Die Spritzbeschichtung 2 ist an einer Kontaktfläche 4 zwischen Stößel 1 und einem umlaufenden Nocken 6 ausgebildet, so dass diese im Betriebszustand zusammenwirken. Erfindungsgemäß ist die Spritzbeschichtung eine Metall-Keramik-Verbundschicht 2, die nach dem Aufbringen des Metall-Keramik-Werkstoffs noch hartbearbeitet wird, so dass sie die gewünschte Endkontur 10 erhält. Mittels dieser Metall-Keramik- Verbundschicht 2 ist neben einer hohen Verschleißbeständigkeit und auch eine längere Betriebslebensdauer gegeben. Zudem ermöglicht diese Spritzbeschichtung 2 eine kostengünstige Herstellung des hier beschriebenen Stößels 1 . Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wie in Figur 1 dargestellt, umfasst eine Vertiefung 8 im Stößel 1 , in der die Metall-Keramik- Verbundschicht 2 eingebettet ist und Stoff- und formschlüssig mit dieser zusammenwirkt.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Stößels 1 in Form eines Flachstößels. Alle hier dargestellten Elemente sind bereits in Figur 1 beschrieben, so dass auf eine erneue Beschreibung dieser verzichtet wurde.
Claims
1 . Stößel (1 ) zur Ventil- oder Pumpenbetätigung, wobei der Stößel (1 ) eine Spritzbeschichtung (2) aufweist, die an einer Kontaktfläche (4) zwischen Stößel (1 ) und einem umlaufenden Nocken (6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzbeschichtung eine Metall-Keramik-Verbundschicht (2) ist.
2. Stößel (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Stößel (1 ) eine Vertiefung (8) aufweist, in der die Metall-Keramik-Verbundschicht (2) eingebettet ist und stoff- und formschlüssig mit dieser zusammenwirkt.
3. Herstellungsverfahren für einen Stößel (1 ) zur Ventil- oder Pumpenbetätigung, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: « Ausbilden des Stößels (1 ) durch ein Massivumformen oder Zerspanen eines metallischen oder nichtmetallischen Rohlings;
• Wärmebehandlung des Stößels (1 );
• Aufbringen eines Metall-Keramik-Werkstoffs derart, dass eine Spritzbeschichtung (2) an einer Kontaktfläche (4) des Stößels (1 ) ausgebildet wird, die im Betriebszustand mit einem umlaufen Nocken (6) zusammenwirkt; und
• Hartbearbeiten der Spritzbeschichtung (2) in eine gewünschte Endkontur (10).
4. Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, wobei nach dem Massivumfor- men oder Zerspanen eine Ausnehmung (8) in dem Stößel (1 ) ausgebildet wird, in dem die anschließend aufzubringende Spritzbeschichtung (2) eingebettet wird.
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