Verfahren zur Herstellung eines Gaswechselventils eines Verbrennungsmotors

Abstract

 Ein Gaswechselventil eines Verbrennungsmotors, bei dem miteinander verschweißt sind ein Ventilteller (1) als Verschlußelement, ein rohrförmiger Ventilschaft (2) als Führungselement und ein das dem Ventilkegel entgegengesetzte Ende des Ventilschaftes verschließendes Druckstück (3) als Anschlagelement für ein Ventilbetätigungselement soll rationell, das heißt kostengünstig, bei dennoch hoher Fertigungsgüte hergestellt werden.
Ein solches Herstellungsverfahren zeichnet sich aus durch ein dem festen Verbinden von Ventilschaft und Druckstück vorausgehendes paßgenaues Fügen dieser Teile auf ein vorbestimmtes Längenmaß.
Bei einem derart hergestellten Gaswechselventil kann an dem Druckstück ein vorgefertiges Widerlager für eine Ventilfeder vorgesehen sein, so dass es nach dem Fügen und Verschweißen der einzelnen Teile zu dem fertigen Gaswechselventil für eine genaue Ventilfeder-Einspannlänge keiner Nachbearbeitung bedarf.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gaswechselventils eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Gaswechselventil.

[0002] Gattungsgemäße Gaswechselventile sind in einer Ausbildung als sogenannte Leichtbauventile bekannt. Bei diesen bekannten Ventilen werden zunächst die Einzelteile, aus denen diese bestehen, miteinander verschweißt und sodann erfolgt eine Fertigbearbeitung und zwar insbesondere mit Bezug auf die Länge dieser Ventile. Derart hergestellte Leichtbauventile sind beispielsweise bekannt aus der Veröffentlichung 2000-01-0906 der Society of Automotive Engineers, Inc.: A New Concept For Steel-Composite Leightweight Valves" von Andreas von Kaenel, Peter Grahle und Marcus Abele der Mahle Ventiltrieb GmbH.

[0003] Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, die Herstellung solcher gattungsgemäßer Leichtbauventile zu vereinfachen, um hierdurch die erforderlichen Herstellungskosten zu senken.

[0004] Gelöst wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Verfahren in erster Linie durch die Herstellungsschritte nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

[0005] Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind Gegenstand der Verfahrens-Unteransprüche.

[0006] Der auf ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Gaswechselventil gerichtete letzte Anspruch zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführung eines gattungsgemäßen Gaswechselventiles auf.

[0007] Die Erfindung beruht in erster Linie auf dem allgemeinen Gedanken, ein gattungsgemäßes Leichtbauventil aus einzelnen Teilen paßgenau auf ein vorbestimmtes Längenmaß zu fügen und diese Teile in diesem Zustand miteinander zu verschweißen. Dabei sollen alle bzw. zumindest möglichst viele erforderlichen Bearbeitungen möglichst noch vor dem Fügen erfolgen können, so dass im Idealfall nach dem Fügen und Verschweißen bereits vollständig fertig bearbeiteter Einzelteile keine Nachbearbeitung mehr erfolgen muss.

[0008] Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

[0009] In dieser zeigen

Fig. 1

einen Längsschnitt durch ein LeichtbauGaswechselventil mit einem angesetzten Ventilfeder-Widerlager,

Fig. 2

eine Draufsicht auf das Gaswechselventil auf Fig. 1.

[0010] Ein als Leichtbauventil ausgebildetes Gaswechselventil besteht aus einem hohlen Ventilteller 1, einem rohrförmigen Ventilschaft 2 sowie einem das dem Ventilteller 1 gegenüberliegende Ende des Ventilschaftes 2 verschließenden Druckstück 3. Der Ventilschaft 2 ist sowohl mit dem Ventilteller 1 als auch mit dem Druckstück 3 jeweils über einen Schiebesitz verbunden. Die Zuordnung zwischen dem Ventilteller 1 und dem Ventilschaft 2 ist dadurch gegeben, dass der Ventilschaft 2 axial auf Anschlag in dem Ventilteller 1 ausgerichtet ist. Bei dieser Ausrichtung erfolgt die Schweißverbindung zwischen Ventilteller 1 und Ventilschaft 2.

[0011] Die Zuordnung des Druckstückes 3 zu dem Ventilschaft 2 innerhalb des betreffenden Schiebesitzes erfolgt durch eine auf die Fertiglänge des Gaswechselventiles passgenaue Ausrichtung, nach der die Schweißverbindung als letzter Bearbeitungsschritt erfolgt. Bei dieser Füge- und Verbindungstechnik ist es bei einem Einsatz vollständig fertig bearbeiteter Teile möglich, nach dem Verschweißen der einzelnen Teile keine Nachbearbeitung mehr vornehmen zu müssen. Aber auch, wenn noch einzelne, in den Unteransprüchen näher angegebene Nachbearbeitungen und Wärmebehandlungen erforderlich sind, entfällt in jedem Fall eine zerspanende Längenbearbeitung des Gaswechselventiles nach dessen Herstellung durch das erfindungsgemäße Fügen und Schweißen.

[0012] Keine Nacharbeit ist insbesondere bei dem Widerlager 4 des Gaswechselventiles für die übliche Ventilfeder erforderlich, wenn dieses Widerlager in dem Druckstück 3 mit einem vorbestimmten Abstand zu dessen freiem Ende, das heißt dessen Anschlagfläche für eine Ventilbetätigungseinrichtung, lagegenau eingebracht ist, bevor das Druckstück 3 mit dem Ventilschaft längengenau verbunden wird.

[0013] Das Widerlager 4 ist an dem Druckstück 3 als eine einfache Ringstufe ausgebildet. Da diese Ringstufe einen definierten Abstand zu dem freien Ende des Druckstückes 3 aufweist, besitzt dieses Widerlager 4 automatisch auch mit Bezug auf die Ventilfeder eine paßgenaue Lage. Eine zwischen dem Widerlager 4 und der nicht gezeichneten Ventilfeder für eine Montierbarkeit der Feder erforderliche Stützeinrichtung 5 kann in üblicher Weise aus einem äußeren Ring 6 sowie einem inneren, umfangsmäßig geteilten Ring 7 bestehen, wobei diese beiden Ringe über eine Konusfläche derart koaxial ineinanderliegen, dass sie sich unter dem Druck der Ventilfeder in dem Widerlager 4 paßgenau abstützen und fixieren können.

[0014] Der Schiebesitz zwischen dem Druckstück 3 und dem rohrförmigen Schaft 2 ist derart ausgebildet, dass das Druckstück 3 mit einem längenmäßigen Teilbereich in das Innere des Schaftes 2 eingreift, wobei zur Einstellung eines paßgenauen Längenmaßes des Gaswechselventiles das Druckstück 3 innerhalb des Schaftes 2 axial verschiebbar ist. Das Verschweißen zwischen Druckstück 3 und Schaft 2 erfolgt bei paßgenau eingestellter Gesamtlänge des Gaswechselventiles.

[0015] Der Ventilteller 1 kann auch aus Vollmaterial, beispielsweise Leichtmetall oder Keramik bestehen oder aus mehreren Blechteilen zusammengesetzt sein.

[0016] Besonders vorteilhaft wird dabei der Ventilschaft 2 mit einerseits dem brennraumseitigen und andererseits dem druckstückseitigen Ende des Ventiltellers 1 verbunden, um die Steifigkeit des Ventiltellers zu verbessern.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Gaswechselventiles eines Verbrennungsmotors, bei dem miteinander fest verbunden sind ein Ventilteller als Verschlußelement, ein rohrförmiger Ventilschaft als Führungselement und ein das dem Ventilteller entgegengesetzte Ende des Ventilschaftes verschließendes Druckstück als Anschlag für ein Ventilbetätigungselement mit einem Widerlager für eine übliche Ventilfeder,
gekennzeichnet durch,
ein dem festen Verbinden von Ventilschaft (2) und Druckstück (3) vorausgehendes paßgenaues Fügen dieser Teile auf ein vorbestimmtes Längenmaß.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Teil der festen Verbindungen durch Schweißen erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest einzelne der miteinander zu verbindenden Teile zumindest materialabtragend fertig bearbeitet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass für das Verbinden ausschließlich materialabtragend fertig bearbeitete Teile eingesetzt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass nach dem Verbinden der einzelnen Teile (1, 2, 3) eine spanabhebende Bearbeitung ausschließlich noch im Bereich des Ventiltellers (1) erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die spanabhebende Bearbeitung auf den Ventilsitzbereich des Ventiltellers (1) beschränkt ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ventilteller (1) vor dem Verbinden in seinem Ventilsitzbereich gepanzert wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das durch Verbinden der einzelnen Teile erzeugte Gaswechselventil noch vor einer nachfolgenden Bearbeitung seines Sitzbereiches spannungsarm geglüht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass Wärmebehandlungen der einzelnen miteinander zu verbindenden Teile (1, 2, 3) vor dem Fügeprozeß abgeschlossen sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass für das Verbinden ausschließlich vollständig fertig bearbeitete Teile (1, 2, 3) eingesetzt werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Druckstück (3) mit dem Ventilschaft (2) nach einer zuvor erzeugten, noch unfixierten Schiebesitzverbindung dieser beiden Teile verschweißt wird.

12. Nach einem Verfahren der vorhergehenden Ansprüche hergestellten Gaswechselventils,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Druckstück (3) mit mindestens einer zu seiner Achse koaxial verlaufenden Ringschulter als fertig bearbeitetes Widerlager (4) für die Ventilfeder versehen ist.

Zeichnung