DE3817369C2

DE3817369C2 -

Info

Publication number: DE3817369C2
Application number: DE3817369A
Authority: DE
Inventors: Ahigeaki Akao; Masato Taniguchi; Masaya Nagoya Aichi Jp Ito
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1987-05-22
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1992-10-01
Also published as: US4850095A; DE3817369A1; JPS63289306A

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

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.

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.