DE3201023C2 - Ventilfederteller für Ventiltriebe von Brennkraftmaschinen - Google Patents
Ventilfederteller für Ventiltriebe von BrennkraftmaschinenInfo
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Abstract
Es wird ein Ventilfederteller vorgeschlagen, der bei Ventiltrieben von Verbrennungsmotoren eingesetzt wird. Der Ventilfederteller besteht im wesentlichen aus einer kurzfaserverstärkten duroplastischen Kunstharzmasse. Zur Aufnahme von Radialkräften im konischen Bereich (2) weist der Ventilfederteller vorteilhaft eine Hülse (3) aus Stahl oder Faserverbundwerkstoff, gegebenenfalls mit radialen Rippen (4), auf. An den Federsitzflächen können darüber hinaus zur Verschleißminderung noch Metallscheiben (5 und 6) angeordnet sein. Der Ventilfederteller weist eine wesentlich geringere Masse auf wie die bisherigen, aus Stahl hergestellten und erlauben daher höhere Drehzahlen sowie kürzere Ventilsteuerzeiten, so daß der Wirkungsgrad des Motors erhöht werden kann.
Description
- Die Erfindung geht aus von einem Ventilfederteller nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ventilfederteller werden üblicherweise aus Schmiedestahl hergestellt. Stahl hat ein hohes spezifisches Gewicht, so daß gerade bei oszillierenden Massen einer Erhöhung der Drehzahlen bzw. einer Steigerung der Ventilöffnungs- und Schließgeschwindigkeiten Grenzen gesetzt sind.
- Aus der US-Zeitschrift Machine Design 52 (1980) 10, S. 24-26 sind Ventilfederteller für Ventiltriebe von Verbrennungsmotoren bekannt, die aus einer faserverstärkten duroplastischen Kunstharzmsse bestehen. Dem VDI-Bericht Nr. 410, VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf, 1981, S. 83-91 ist darüber hinaus zu entnehmen, für das Verstärken von Kunstharzen bevorzugt Kurzfasern, das sind gemäß Kunststoffe 67 (1977) 12, S. 739-743 Fasern von 2 bis 4 mm Länge, einzusetzen. Nun treten aber im konischen Bereich derartiger Ventilfederteller hohe Radialkräfte auf, die der allein aus kurzfaserverstärktem Kunstharz bestehende Ventilfederteller kaum in der Lage ist aufzunehmen. Eine verkürzte Lebensdauer, an deren Ende der Bruch des Tellers steht, ist daher die Folge.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Ventilfederteller anzugeben, der einerseits leichter ist als solche aus Stahl, andererseits aber eine höhere Festigkeit bezüglich der auftretenden Radialkräfte und somit eine höhere Lebensdauer aufweist.
- Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs. Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß dem Unteranspruch die Hülse noch radial nach außen gerichtete Rippen aufweist, da sich diese auf die Krafteinleitung günstig auswirken.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Ventilfederteller.
- Der Ventilfederteller besteht aus einem Körper 1 aus einer kurzfaserverstärkten duroplastischen Kunstharzmasse. Das Kunstharz besteht beispielsweise aus Polybismaleinimid und enthält 65 Gew.-% Glasfasern mit einer Länge von 3-6 mm. In dem konischen Bereich 2 weist der Ventilfederteller eine Hülse 3 auf, die aus Stahl besteht und radiale Rippen 4 trägt. An den Federsitzflächen sind darüber hinaus Metallscheiben 5 und 6 vorgesehen.
- Der Ventilfederteller kann durch Pressen, Spritzgießen oder Spritzpressen hergestellt werden. Besonders bewährt hat sich das Pressen, da dies zu einer bezüglich der Festigkeit günstigen Faserorientierung im Bereich der Federsitzflächen führt.
- Statt der in der Figur dargestellten Hülse 3 mit den radialen Rippen 4, bei der die Rippen die über die Spannkeile eingeleiteten Radialkräfte aufnehmen und die Hülse gegen das Formmasseteil 1 gegenüber den durch die Spiralfedern eingeleiteten Axialkräfte abstützen, wobei die Hülse statt aus Stahl auch aus einem Faserverbundwerkstoff mit radialer und axialer Faserorientierung bestehen kann, kann auch ein harzgetränktes, spiralförmig konisch gewickeltes Gewebeband vor dem Einbringen der Kunstharzmasse in das Werkzeug eingelegt werden. Dabei solte die Faseroientierung in dem Gewebeband wiederum axial und radial sein. Verwendet man für den Körper 1 und für die Imprägnierung des in der Figur nicht dargestellten Gewebebandes dasselbe oder ein ähnliches Harz, so härten beide Formteile gemeinsam aus und ergeben auch ohne zusätzliche Verrippung eine gute Haftung aneinander. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, daß die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Materialien sowohl in axialer als auch in radialer Richtung nicht zu unterschiedlich sind.
- Statt der Metallscheiben 5 und 6 an den Federsitzflächen, die dem Verschleiß an der Gleitfläche Ventilfeder-Ventilfederteller entgegenwirken, wobei der Verschleiß vor allem deshalb auftritt, weil die Federflächen, da sie üblicherweise kugelstrahlverdichtet bzw. entgratet werden, rauh sind und überdies Kanten am Drahtende aufweisen, könen die Federflächen auch groß abgeschliffen und die Kanten am Drahtende gebrochen werden. Auch können die Metallscheiben, statt sie, wie in der Figur, zu integrieren, in loser Form verwendet oder durch Kleben an den Gleitflächen des Ventilfedertellers fixiert werden. Schließlich ist es auch möglich, in der kurzfaserverstärkten Kunstharzmasse Fasern zu verwenden, die eine ähnliche oder höhere Härte aufweisen wie die Stahlfedern. Dies wäre z. B. der Fall, wenn man Aluminiumoxid-Fasern verwendet.
Claims (2)
1. Ventilfederteller für Ventiltriebe von Brennkraftmaschinen, im wesentlichen bestehend aus einer kurzfaserverstärkten duroplastischen Kunstharzmasse, mit einer Durchgangsbohrung zur Aufnahme eines Ventilschafts, die zumindest teilweise konisch ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des konisch ausgebildeten Bohrungsabschnitts (2) von einer mit dem Ventilfederteller fest verbundene Hülse (3) gebildet ist, die aus Metall oder aus Faserverbundwerkstoff mit radial und axial zur Bohrung orientierten Fasern besteht.
2. Ventilfederteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (3) radial nach außen gerichtete Rippen (4) aufweist.
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