DE4028985A1 - IC engine valve push rod - has a push rod body of aaluminium@ alloy which can be hardened friction welded to a ferrous plate - Google Patents

IC engine valve push rod - has a push rod body of aaluminium@ alloy which can be hardened friction welded to a ferrous plate

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    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/129—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding specially adapted for particular articles or workpieces
    • 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
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    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/14—Tappets; Push rods
    • F01L1/143—Tappets; Push rods for use with overhead camshafts
    • 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
    • F01L2301/00—Using particular materials

Abstract

The body (2) of the push rod, esp. as a valve push rod in an internal combustion engine, is of an aluminium alloy which can be hardened. The plate (3), of a ferrous material, is friction welded to the body (2). Pref. the aluminium alloy which can be hardened as a wrought alloy of AlMgSi1 or a cast alloy of AlSi12CuMg or AlSiCu4. The ferrous material is a cast steel or sintered material. The plate (3) is of tool steel, roller bearing steel or an austenite steel, or tool steel of 100Cr6 friction welded to a push rod body (2) of AlMgSi1. The plate (3) is hardened at least at the sliding path side. An intermediate layer can be used to bond the push rod body (2) to the plate (3), where the layer is friction welded to the push rod body (2). ADVANTAGE - Different materials, for the required function of the push rod component, can be bonded and keyed together to give a lightweight machine component with a trouble-free and oscillation free operation.

Description

Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 von der DE-C-39 19 777 aus.The invention goes according to the preamble of Claim 1 from DE-C-39 19 777.

Bei diesem bekannten Tassen-Stößel als Leichtbau- Maschinenteil ist in den Stößelkörper aus einem Alumi­ niumwerkstoff ein Trägerelement aus einem Stahlwerkstoff eingegossen, an dem die aus Eisenwerkstoff gebildete Platte mit verschleißfester Gleitbahn durch Löten oder Schweißen befestigt ist. Der am Trägerelement zur festen Verbindung mit der Platte vorgesehene Ringflansch ist im Durchmesser relativ zum Außendurchmesser des Stößel­ körpers wesentlich kleiner, so daß die Platte in ihrem äußeren Randbereich unverbunden auf dem Stößelkörper auf­ liegt. Ein in diesem unverbundenen Randbereich der Platte mit der Nockenspitze aufsetzender Steuernocken kann die Platte zu nachteiligen Schwingungen für die Gleitpaarung aus Steuernocken und Platte des Tassen-Stößels anregen.In this known cup tappet as a lightweight Machine part is in the ram body from an aluminum nium material a carrier element made of a steel material cast in, on which the formed from iron material Plate with wear-resistant slideway by soldering or Welding is attached. The fixed on the support element Connection with the plate provided ring flange is in Diameter relative to the outer diameter of the ram body much smaller, so that the plate in its outer edge area unconnected on the tappet body lies. One in this unconnected edge area of the plate with the cam tip, the control cam can Plate for adverse vibrations for the pairing Excite from control cam and plate of cup tappet.

Der vorbeschriebene Nachteil kann bei einem aus mehreren gesonderten Teilen gebildeten Ventil-Stößel gemäß der EP-A-03 55 360 aus Teilen gleichen Werkstoffes durch eine stoffschlüssige Verbindung mittels Reibschweißen zwischen der Platte und dem Stößelkörper vermieden werden. The above-described disadvantage can occur in one of several separate parts formed valve tappet according to the EP-A-03 55 360 made of parts of the same material by one integral connection by means of friction welding between the plate and the plunger body can be avoided.  

Auch ist im Stand der Technik die stoffschlüssige Verbin­ dung von Bauteilen aus unterschiedlichen Werkstoffen bekannt. So erwähnt z. B. die Literaturstelle "Technik und Forschung", Nr. 145, (34) 1968, auf Seite 556 die stoffschlüssige Verbindung mittels Reibschweißen zwischen Aluminium und Stahl. Weiter beschreibt die DE-A-31 01 227 ein Verfahren zum Reibschweißen von zwei gesonderten Bauteilen aus Stahl und Aluminium bzw. Leichtmetall- Legierungen. Nähere Angaben über die Werkstoffe für durch Reibschweißen stoffschlüssig verbundene Bauteil-Paarun­ gen, insbesondere für hochbelastete Leichtbau-Maschinen­ teile, sind den o. g. Dokumenten nicht zu entnehmen. Wie Versuche nämlich gezeigt haben, bietet nicht jede aus den allgemein gehaltenen Lehren herleitbare Kombination aus einem Aluminiumwerkstoff mit einem Eisenwerkstoff eine den Anforderungen genügende stoffschlüssige Verbindung.Also in the prior art is the integral connection of components made of different materials known. For example, B. the reference "Technology and Research ", No. 145, (34) 1968, on page 556 the integral connection by means of friction welding between Aluminum and steel. DE-A-31 01 227 also describes a method for friction welding two separate Components made of steel and aluminum or light metal Alloys. Details of the materials for through Friction welding, materially connected component pair conditions, especially for heavy-duty lightweight machines parts, are the above Documents not to be removed. How Experiments have shown that not everyone offers from the generally held teachings deductible combination of an aluminum material with an iron material cohesive connection that meets the requirements.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter den beiden gattungsgemäßen Werkstoffgruppen eine für eine einwandfreie stoffschlüssige Verbindung durch Reib­ schweißen geeignete Auswahl zur Schaffung eines aus gesonderten Teilen gebildeten Ventil-Stößels bzw. eines Leichtbau-Maschinenteiles aufzuzeigen.The invention is therefore based on the object two generic material groups one for one perfect material connection by friction Weld suitable selection to create one separate parts formed valve tappet or one Show lightweight machine part.

Diese Aufgabe wird für den Ventil-Stößel bzw. ein Leichtbau-Maschinenteil mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen von Haupt- und Nebenanspruch gelöst.This task is for the valve tappet respectively Lightweight machine part with the respective characteristic Characteristics of main and secondary claim solved.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß für den jeweiligen Einsatzzweck optimale bzw. optimierte Werk­ stoffe auf kostengünstige Weise betriebssicher miteinan­ der stoffschlüssig verbindbar sind, was insbesondere bei dynamischen Wechselbelastungen unterliegenden Maschinen­ teilen in Leichtbauweise von erheblicher Bedeutung ist. The advantage of the invention is the fact that for Optimal or optimized work for each application fabrics reliably together in a cost-effective manner which are integrally connectable, which is particularly the case with machines subject to dynamic alternating loads sharing in lightweight construction is of considerable importance.  

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Ventil-Stößels ist dadurch erreicht, daß ein aus der AlMgSil-Knetlegierung gebilde­ ter Stößelkörper mit einer Platte aus Werkzeugstahl 100Cr6 mittels Reibschweißen stoffschlüssig verbunden ist, wobei die Platte zur Erzielung einer verschleiß­ festen Gleitbahn für den Steuernocken vorzugsweise vor dem Reibschweißen gehärtet sein kann. Da die Härte der Platte gleitbahnseitig bei herkömmlichem Reibschweißen, wobei gegen ein rotierendes Teil ein nicht rotierendes Teil gepreßt wird, voll erhalten bleibt, ist mit der gezielten Werkstoffauswahl auch die Fertigung eines Ventil-Stößel in Leichtbauart kostengünstig beeinflußt.Preferred embodiments of the invention are in the Subclaims specified. A particularly advantageous one This is the embodiment of a valve tappet achieved that formed from the AlMgSil wrought alloy ram body with a plate made of tool steel 100Cr6 connected by friction welding is, the plate to achieve wear fixed slideway for the control cam preferably before the friction welding can be hardened. Because the hardness of the Plate on slideway side with conventional friction welding, against a rotating part a non-rotating one Part is pressed, remains fully intact with the targeted material selection also the production of a Valve tappet influenced in a cost-effective manner.

Ist bei einem Leichtbau-Maschinenteil vorzugsweise auf etwa gleiche Ausdehnungskoeffizienten von aushärtbarer Aluminium-Legierung und dem Eisenwerkstoff zu achten, bietet sich für letzteren der Einsatz eines austeniti­ schen Stahles an.Is preferably on for a lightweight machine part about the same expansion coefficient of curable Aluminum alloy and the iron material to pay attention to an austeniti is available for the latter steel.

Dient bei einem Leichtbau-Maschinenteil, wie z. B. dem Ventilstößel, der aus aushärtbarer Aluminium-Legierung gebildete Teil als gleitbeweglicher Führungskörper, kann dieser auch aus der AlSi12CuMg-Gußlegierung sein, die vorwiegend für Brennkraftmaschinen-Kolben verwendet wird.Serves in a lightweight machine part, such as. B. the Valve tappet made of hardenable aluminum alloy formed part as a slidable guide body, can this can also be made of AlSi12CuMg casting alloy is mainly used for internal combustion engine pistons.

In der Zeichnung ist ein Ventil-Stößel gezeigt.A valve tappet is shown in the drawing.

Als Leichtbau-Maschinenteil umfaßt ein Ventil-Stößel 1 einen Stößelkörper 2 aus einer aushärtbaren Aluminium- Legierung und eine aus Eisenwerkstoff gebildete Platte 3 mit durch Härten verschleißfester Gleitbahn 4. Als aus­ härtbare Aluminium-Legierung für den Stößelkörper 2 dient die AlMgSil-Knetlegierung, während für die Platte 3 der Werkzeugstahl 100Cr6 bevorzugt ist. Beide Teile - Stößel­ körper 2, Platte 3 - sind bei 5 mittels Reibschweißen miteinander stoffschlüssig verbunden.As a lightweight machine part, a valve tappet 1 comprises a tappet body 2 made of a hardenable aluminum alloy and a plate 3 made of iron material with a slideway 4 which is wear-resistant by hardening. The AlMgSil wrought alloy serves as the hardenable aluminum alloy for the plunger body 2 , while the tool steel 100Cr6 is preferred for the plate 3 . Both parts - plunger body 2 , plate 3 - are connected to each other at 5 by means of friction welding.

Bei einem Leichtbau-Maschinenteil mit der vorgenannten Werkstoffpaarung kann der aus dem Werkzeugstahl 100Cr6 gebildete Teil als Befestigungs-Zwischenlage für ein weiteres, mit der gewählten aushärtbaren Aluminium-Legie­ rung nicht oder kaum stoffschlüssig verbindbares Teil dienen.In a lightweight machine part with the aforementioned Material pairing can be made from the tool steel 100Cr6 formed part as a mounting liner for a another, with the selected hardenable aluminum alloy Part that cannot be connected, or can hardly be cohesively connected serve.

Claims (10)

1. Stößel für einen Steuerungstrieb von Maschinen, insbesondere Ventil-Stößel bei Brennkraftmaschinen,
  • - umfassend einen Stößelkörper (2) aus einem Alumi­ niumwerkstoff, und
  • - eine aus Eisenwerkstoff gebildete Platte (3) mit verschleißfester Gleitbahn (4) für einen Steuer­ nocken, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Stößelkörper (2) aus einer aushärtbaren Aluminium-Legierung gebildet ist, und
  • - mit der Platte (3) aus Eisenwerkstoff mittels Reib­ schweißen stoffschlüssig verbunden ist.
1. tappet for a control drive of machines, in particular valve tappets for internal combustion engines,
  • - comprising a plunger body ( 2 ) made of an aluminum material, and
  • - A plate made of iron material ( 3 ) with wear-resistant slideway ( 4 ) for a control cam, characterized in that
  • - That the plunger body ( 2 ) is formed from a hardenable aluminum alloy, and
  • - Welded to the plate ( 3 ) made of ferrous material by friction welding.
2. Stößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aushärtbare Aluminium-Legierung eine Knet- oder Guß-Legierung ist.2. ram according to claim 1, characterized in that the curable Aluminum alloy a wrought or cast alloy is. 3. Stößel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Knetlegierung AlMgSi1 dient. 3. plunger according to claim 1 and 2, characterized in that as a wrought alloy AlMgSi1 serves.   4. Stößel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß als Gußlegierung AlSi12CuMg oder AlSi6Cu4 dient.4. plunger according to claim 1 and 2, characterized in that as a casting alloy AlSi12CuMg or AlSi6Cu4 is used. 5. Stößel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenwerkstoff ein Stahl- oder Guß- oder ein Sinter-Material ist.5. ram according to claims 1 to 4, characterized in that the iron material Is steel or cast or a sintered material. 6. Stößel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (3) aus einem Werkzeugstahl, einem Wälzlagerstahl oder einem austenitischen Stahl ist.6. Tappet according to claims 1 to 5, characterized in that the plate ( 3 ) is made of a tool steel, a roller bearing steel or an austenitic steel. 7. Stößel nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (3) aus Werk­ zeugstahl 100Cr6 ist.7. Tappet according to claims 1 to 6, characterized in that the plate ( 3 ) is made of 100Cr6 tool steel. 8. Stößel nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß ein aus AlMgSi1 gebildeter Stößelkörper (2) mit einer Platte (3) aus Werkzeugstahl 100Cr6 mittels Reibschweißen stoffschlüssig verbunden ist, und
  • - daß die Platte (3) zumindest gleitbahnseitig gehär­ tet ist.
8. tappet according to claims 1 to 7, characterized in
  • - That a tappet body ( 2 ) formed from AlMgSi1 is integrally connected to a plate ( 3 ) made of tool steel 100Cr6 by means of friction welding, and
  • - That the plate ( 3 ) is hardened at least on the slide side.
9. Stößel nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Stößelkörper (2) mit der Platte (3) über eine Zwischenlage in Verbindung steht, wobei
  • - die Zwischenlage mit dem Stößelkörper (2) mittels Reibschweißen stoffschlüssig verbunden ist.
9. ram according to claims 1 to 8, characterized in
  • - That the plunger body ( 2 ) with the plate ( 3 ) is connected via an intermediate layer, wherein
  • - The intermediate layer is integrally connected to the tappet body ( 2 ) by means of friction welding.
10. Leichtbau-Maschinenteil,
  • - gebildet aus einem Teil (Stößelkörper 2) aus Alumi­ niumwerkstoff und
  • - aus einem weiteren Teil (Platte 3) aus Eisenwerk­ stoff, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das eine Teil (Stößelkörper 2) aus einer aus­ härtbaren Aluminium-Legierung gebildet ist, und
  • - daß dieser Teil mit dem weiteren Teil (Platte 3) aus Eisenwerkstoff mittels Reibschweißen stoffschlüssig verbunden ist.
10. Lightweight machine part,
  • - Formed from one part (plunger body 2 ) made of aluminum and
  • - from a further part (plate 3 ) made of iron material, characterized in that
  • - That the one part (plunger body 2 ) is formed from a hardenable aluminum alloy, and
  • - That this part is integrally connected to the other part (plate 3 ) made of iron material by means of friction welding.
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