DE3817369C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
eines mechanisch belastbaren Maschinenelements mit einem eine ballige Gleitfläche
aufweisenden, verschleißfesten Gleitstücks gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einem solchen, aus der DE 30 07 008 A1 bekannten
Verfahren wird ein mechanisch beanspruchtes Gleitstück aus
einem Sintermaterial hergestellt, das mit einem Grundkörper
verbunden wird. Das Material des Gleitstückes weist
Diffusionselemente auf, die unter Wärmeeinwirkung eine feste
Verbindung zwischen Gleitstück und Grundkörper herstellen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Gleitstück dabei
auch eine ballige Fläche aufweisen.
Aus der GB-PS 15 05 938 ist es bekannt, Gleitstück und
Grundkörper mittels Schrauben, durch Formschluß oder durch
Elektroschweißen miteinander zu verbinden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung einer balligen hochgenauen Gleitfläche an einem
mechanisch belastbaren Maschinenelement bei geringen
Fertigungskosten zu schaffen.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß wird die Umfangsfläche eines Gleitstückes
und ein korrespondierender Bereich des Basisteiles so
bearbeitet, daß diese eine Preßpassung zueinander aufweisen.
Dadurch erfolgt nicht nur eine feste Verbindung des
Gleitstückes mit dem Basisteil, sondern es wird
gleichzeitig eine ballige Verformung des Gleitstückes
erreicht. Kostenaufwendige Verfahren zur Herstellung einer
balligen Oberfläche, wie z. B. Profilschleifen, sind somit
nicht mehr erforderlich.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Nachstehend ist die Erfindung anhand einiger Ausfüh
rungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher
beschrieben. Es zeigen
Fig. 1A einen Schnitt eines Maschinenelements
gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung im Zu
stand vor dem Zusammenbau,
Fig. 1B das Maschinenelement Teil nach Fig. 1A im
Zustand nach dem Zusammenbau,
Fig. 2 einen Schnitt eines Maschinenelements
gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 3 eine Variante des Ausführungsbeispiels
nach den Fig. 1A und 1B während der Anbringung an eine
Stößelstange der direkt wirkenden Ausführung, und
Fig. 4 einen Teilschnitt einer Variante des Aus
führungsbeispiels nach Fig. 2 während der Anbringung an
einen Ventilstößel.
Das in den Fig. 1A und 1B gezeigte Maschinenelement ge
mäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt ein
verschleißfestes Teil oder Gleitstück 1 und ein Hülsen
stück 2, die getrennt hergestellt sind. Das Gleitstück 1
weist die Form einer kreisrunden Platte auf, d.h. das
Gleitstück 1 ist mit gegenüberliegenden Seiten und einer
äußeren Peripherie zwischen diesen gegenüberliegenden
Seiten versehen. Das Hülsenstück 2 hingegen weist die
Form eines Rohres oder eines hohlen zylindrischen Kör
pers auf. Das Gleitstück 1 ist an einer seiner Seiten
mit einer Gleitfläche 3 ausgebildet. Das Gleitstück 1
ist weiterhin mit einem Verbindungsabschnitt 1a an
seiner äußeren Peripherie ausgebildet. Das Hülsenstück 2
ist an seiner inneren Peripherie mit einem
Verbindungsabschnitt 6 ausgebildet. Das Hülsenstück 2
ist so bemessen, daß es einen inneren Durchmesser d₂ auf
weist, der um 0,3% oder mehr kleiner als der Außendurch
messer d₁ des Gleitstücks 1 ist. Das Hülsenstück 2 ist wei
terhin so bemessen, daß es eine Länge aufweist, die
größer als die Dicke des Gleitstückes 1 ist.
Das Hülsenstück 2 ist an das Gleitstück 1 angebracht,
d.h. die Verbindungsabschnitte 1a und 6 des Gleitstückes
1 und des Hülsenstückes 2 sind mittels Preßsitz,
Schrumpfsitz od.dgl. derart miteinander verbunden, daß
die axiale Stirnfläche 5 des Hülsenstücks 2 im wesent
lichen bündig mit der Gleitfläche 3 des Gleitstücks 1
verläuft, oder daß letztere etwas über erstere vorsteht.
Während des oben beschriebenen Zusammenbaues wird das
Gleitstück 1 derart verformt, daß die Gleitfläche 3 in
ein balliges oder konvexes Profil geformt wird. Dies ge
schieht deshalb, weil die innere Fläche 4 einer größeren
Kompressionskraft ausgesetzt ist als die Gleitfläche 3,
d.h. die Gleitfläche 3 ist einer durch die axial kleine
re Verbindungsfläche 6 des Hülsenstücks 2 erzeugten Kom
pressionskraft ausgesetzt, während die innere Seitenflä
che 4 einer durch die axial längere Fläche 7 des Hülsen
stücks 2 erzeugten Kompressionskraft ausgesetzt ist.
Wie in Fig. 2 gezeigt, kann die innere Seitenfläche 24
des Gleitstücks 21 mit einer Vertiefung 28 ausgebildet
sein. Wenn dies der Fall ist, verformt sich das Gleit
stück 21 leichter und ermöglicht es, daß die Gleitfläche
23 konvexer wird als die Gleitfläche 3, die nicht mit
einer solchen Vertiefung ausgebildet ist. Wenn anderer
seits die Länge "a" des Verbindungsabschnittes 25 des
Hülsenstücks 22 kleiner als die Tiefe "b" der Vertiefung
28 ist, wird die Gleitfläche 23 konvexer als in dem
Fall, in dem a ≧ b ist. Das Gleitstück 1 oder 21 ist
vorzugsweise aus Keramik hergestellt, d.h. aus einem ke
ramischen gesinterten Körper großer Zähigkeit, wie bei
spielsweise einem gesinterten Körper aus Siliziumnitrid,
Sialon, Zirkoniumoxid etc. Das Material für das Hülsen
stück 2 oder 22 muß kein bestimmtes Metall sein. Jedoch
ist es erforderlich, die Dicke des Hülsenstücks in ge
eigneter Weise zu bestimmen, so daß das Hülsenstück 2
oder 22 nicht solchen Zugspannungen ausgesetzt ist, die
die Streckgrenze des die Hülse 2 oder 22 bildenden Mate
rials zur Zeit des Befestigens des Hülsenstücks 2 oder
22 am Gleitstück 1 oder 21 durch Schrumpfpassung mit
einer vorbestimmten Größe des negativen Spiels überstei
gen.
Fig. 3 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels nach
den Fig. 1A und 1B. In diesem Ausführungsbeispiel ist
die Erfindung an einer Stößelstange 30 der direkt wir
kenden Ausführung für einen Verbrennungsmotor angewen
det.
Die Stößelstange 30 weist einen Außendurchmesser von 40
mm und eine Höhe oder Länge von 35 mm auf. Die Stößel
stange 30 besteht aus einem Gleitstück 31, das aus einem
gesinterten Körper aus Siliziumnitrid geformt ist, und
aus einem Hülsenstück 32, das aus SUS 403 (eine Art
rostfreien Stahls gemäß der japanischen Industrienorm)
hergestellt ist. Das Gleitstück 31 weist einen Außen
durchmesser von 40 mm und eine Höhe von 7 mm auf. Das
Gleitstück 31 ist im Außendurchmesser teilweise redu
ziert, so daß es einen äußeren peripheren Verbindungsab
schnitt mit einer Höhe oder Länge von 5 mm aufweist. Der
Innendurchmesser des Hülsenstücks 32 beträgt 35 mm. Das
Gleitstück 31 ist geschliffen, so daß die Geradheit der
Gleitfläche 33 2 µm oder weniger beträgt. Das Hül
senstück 32 wird dann mit einem Übermaß von 60 µm
auf das Gleitstück 31 aufgepreßt. Dadurch wird be
wirkt, daß der zentrale Teil der Gleitfläche 33 um 2 bis
3 µm über den peripheren Teil vorsteht. Diese Tat
sache wurde durch das vom Erfinder durchgeführte Experi
ment bestätigt.
Fig. 4 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels nach
Fig. 3. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Erfindung
an einem Ventilstößel 40 für einen Verbrennungsmotor an
gewendet. Der Ventilstößel 40 besteht aus einem Gleit
stück 41 und einem Hülsenstück 42. Das Gleitstück 41 ist
aus einem gesinterten Körper aus Siliziumnitrid herge
stellt und weist einen Außendurchmesser von 38 mm und
eine Höhe "a" von 22 mm auf. Das Gleitstück 41 ist mit
einer Vertiefung mit einer Tiefe "b" von 16 mm ausge
bildet. Das Gleitstück 41 ist im Außendurchmesser teil
weise reduziert, so daß es einen äußeren peripheren Ver
bindungsabschnitt mit einer Höhe "c" von 10 mm und einem
Außendurchmesser von 24 mm aufweist. Das Hülsenstück 42
ist aus SUH 3 (eine Art wärmebeständigen Stahls gemäß
der japanischen Industrienorm) hergestellt und weist
einen Außendurchmesser von 27 mm auf.
Das Gleitstück 41 ist geschliffen, so daß die Geradheit
der Gleitfläche 43 2 µm oder weniger beträgt. Das
Hülsenstück 42 wird dann mit einem Übermaß von
80 µm auf das Gleitstück 41 aufgeschrumpft. Da
durch wird der mittlere Teil der Gleitfläche 43 ballig
ausgebildet, so daß er um 4 bis 7 µm über den pe
ripheren Teil vorsteht. Diese Tatsache wurde durch das
vom Erfinder durchgeführte Experiment bestätigt.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung eines mechanisch belastbaren
Maschinenelements mit einem eine ballige Gleitfläche aufweisenden, verschleißfesten
Gleitstück mit den Verfahrensschritten:
Herstellen des Gleitsrtückes (1; 21; 31; 41) aus ver schleißfestem Material mit einer ebenen Oberfläche (3; 23; 33; 43)
Herstellen eines hülsenförmigen Basisteiles (2; 22; 32; 42 und
Herstellen einer Verbindung zwischen Basisteil (2, 22, 32, 42) und Gleitstück (1, 21, 31, 41),
gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
Bearbeiten der Umfangsfläche (1a) des Gleitstückes (1; 21; 31; 41) und eines korrespondierenden Verbindungsbe reiches (6) des Basisteiles (2; 22; 32; 42) derart, daß die Teile (1; 21; 31; 41 bzw. 2; 22; 32; 42) zueinander eine Preßpassung aufweisen, und
Herstellen der Verbindung des Gleitstückes (1; 21; 31; 41) mit dem Beispiel (2; 22; 32; 42) unter Druck und/oder Wärmeeinwirkung, wobei die Preßpassung so bemes sen ist, daß im Verbindungszustand das Gleitstück (1; 21; 31; 41) die ballige Verformung aufweist.
Herstellen des Gleitsrtückes (1; 21; 31; 41) aus ver schleißfestem Material mit einer ebenen Oberfläche (3; 23; 33; 43)
Herstellen eines hülsenförmigen Basisteiles (2; 22; 32; 42 und
Herstellen einer Verbindung zwischen Basisteil (2, 22, 32, 42) und Gleitstück (1, 21, 31, 41),
gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
Bearbeiten der Umfangsfläche (1a) des Gleitstückes (1; 21; 31; 41) und eines korrespondierenden Verbindungsbe reiches (6) des Basisteiles (2; 22; 32; 42) derart, daß die Teile (1; 21; 31; 41 bzw. 2; 22; 32; 42) zueinander eine Preßpassung aufweisen, und
Herstellen der Verbindung des Gleitstückes (1; 21; 31; 41) mit dem Beispiel (2; 22; 32; 42) unter Druck und/oder Wärmeeinwirkung, wobei die Preßpassung so bemes sen ist, daß im Verbindungszustand das Gleitstück (1; 21; 31; 41) die ballige Verformung aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Verfahrensschritt der Herstellung des Gleitstückes
(21) weiterhin das Formen einer Vertiefung (28) an der
der Oberfläche (23) gegenüberliegenden Fläche des Gleit
stückes (21) umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Herstellung der Verbindung von Basisteil
(22; 32; 42) und Gleitstück (21; 31; 41) so vorgenommen
wird, daß die Oberfläche (23; 33; 43) des Gleitstückes
(21; 31; 41) gegenüber einer Stirnfläche (25) des Basis
teiles (22; 32; 42) hervorsteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Herstellung der Verbindung vom Basisteil (2)
und Gleitstück (1) so vorgenommen wird, daß die Stirnflä
che (5) des Basisteiles (2) mit der Oberfläche (3) des
Gleitstückes (1) bündig verläuft.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichent, daß zur Herstellung des Gleitstückes (1;
21; 31; 41), ein Keramikteil verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Basisteiles (2;
22; 32; 42) ein Stahlteil hoher Wärmebeständigkeit verwen
det wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindungsbereiche (1a, 6)
kreisförmig ausgebildet werden.
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DE3817369C2 true DE3817369C2 (de) | 1992-10-01 |
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