DE3914262A1

DE3914262A1 - Valve for internal combustion engine - has metal valve head attached to push rod made of fibre reinforced plastics

Info

Publication number: DE3914262A1
Application number: DE19893914262
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl Ing Ilzhoefer
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1989-04-29
Filing date: 1989-04-29
Publication date: 1990-10-31
Also published as: DE3914262C2

Abstract

An internal combustion engine has a valve which has a metallic valve head (1) attached to a push rod (2) made of fibre reinforced plastic. The valve head is clamped to the push rod by a metallic outer portion (4) which has a screw thread to receive a metal plug (3). The end of the push rod is splayed out to fit in a conical hole in the valve head and the screwed plug has a coned point which fits in the conical hole formed in the end of the push rod. USE - Internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gaswechselventil für Brennkraft maschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a gas exchange valve for internal combustion machines according to the preamble of patent claim 1.

Ein solches Gaswechselventil ist aus US-PS 44 33 652 be kannt. Dort ist der Verschlußkörper entweder mit dem Füh rungsschaft direkt verschraubt oder der Verschlußkörper ist als in Richtung des Führungsschaftes offener Hohlkörper ausgebildet, in den der Führungsschaft eingegossen werden kann und zwar insbesondere im Spritzgußverfahren. Die den Führungsschaft in dem Verschlußkörper aufnehmende Öffnung ist dabei zur Erzielung eines guten Kraftflusses zwischen den beiden Teilen in Führungsschaftrichtung hinterschnit ten. Der Nachteil dieser bekannten Ausführungen besteht da rin, daß auf diese Weise kein dauerhaft fester Verbund zwi schen dem Kunstoff- und dem Metallteil erzielbar ist. Denn der Kunststoff neigt bei der Fertigung und direkt danach zum Schwinden und darüber hinaus ist auch seine Kriech festigkeit schlecht. Gaswechselventile dieser vorbekannten Art konnten daher bisher wegen ihres nicht dauerfesten Ver bundes nicht befriedigen. Bei einer Herstellung des Kunst stoffschaftes im Spritzgußverfahren ist darüber hinaus auch keine optimale Faserverstärkung möglich, da nur kurze Fa serteilchen einsetzbar sind, die keine gezielte unidirek tionale Ausrichtung über die gesamte Länge des Schaftes zulassen.Such a gas exchange valve is from US-PS 44 33 652 be knows. There the closure body is either with the Füh screwed directly or the closure body is as an open hollow body in the direction of the guide shaft trained in which the leadership shaft is cast can and especially in the injection molding process. The the Guide shaft in the closure body receiving opening is to achieve a good flow of power between undercut the two parts in the direction of the leadership The disadvantage of these known designs is there rin that in this way no permanently firm bond between the plastic and the metal part can be achieved. Because the plastic tends during manufacture and immediately afterwards to shrink and beyond is also his creep strength bad. Gas exchange valves of these previously known Art could therefore so far because of their not permanent Ver not satisfy federal. When making art Material shaft in the injection molding process is also also no optimal fiber reinforcement possible, because only a short company can be used that are not targeted unidirec tional alignment over the entire length of the shaft allow.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine tatsächlich dauerhaft haltbare sichere Verbindung zwi schen Verschluß- und Führungsschaftteil des Gaswechselven tils zu schaffen. Weiterhin soll eine Verschlußform gefun den werden, bei der der Kunststoff des Führungsschaftes op timal faserverstärkt sein kann.Proceeding from this, the object of the invention is an actually permanent, secure connection between the locking and guide shaft part of the gas exchange valve tils to create. Furthermore, a closure form is said to be found in which the plastic of the leadership shaft op timal fiber reinforced.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausbildung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.This task is solved by training according to the characterizing features of claim 1.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteran sprüche.Appropriate configurations are the subject of the Unteran claims.

Das entscheidende Merkmal der erfindungsgemäßen Lösung be steht darin, daß der Kunststoff-Führungsschaft unter Vor spannung kraftschlüssig mit dem metallischen Verschluß körper verspannt ist. Dadurch ist ein Vorhalten gegenüber einem Setzen des Kunststoffmaterials möglich.The decisive feature of the solution according to the invention be stands in that the plastic guide shaft under front tension non-positive with the metallic closure body is tense. This means that there is a reserve a setting of the plastic material possible.

Bei einer Verstärkung des Schaftes mit Fasern ist die Ver wendung von Endlosfasern durch die Fertigung des Schaftes im Strangpreßverfahren möglich, da in dem zusammengesetzten metallischen Verschlußkörper durch den Kunststoff kein hin terschnittener Hohlraum ausgefüllt werden muß.If the shaft is reinforced with fibers, the Ver Use of continuous fibers through the manufacture of the shaft possible in the extrusion process, since in the composite metallic closure body through the plastic no cut cavity must be filled.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt, die einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß aufgebau tes Gaswechselventil zeigt. An embodiment is shown in the drawing, which a longitudinal section through a constructed according to the invention shows the gas exchange valve.

Das Gaswechselventil besteht aus einem zusammengesetzten Verschlußkörper 1 aus einem hitzebeständigen Metall und ei nem Führungsschaft 2 aus einem unidirektional faserver stärkten Kunststoff.The gas exchange valve consists of a composite closure body 1 made of a heat-resistant metal and egg nem guide shaft 2 made of a unidirectional fiber reinforced plastic.

Der Verschlußkörper 1 setzt sich zusammen aus einem zen tralen zum Führungsschaft 2 hin dornartig ausgebildeten Teil 3 und einem auf dieses Teil aufgeschraubten äußeren Ring 4. Der Ring 4 besitzt einen frei auskragenden Ring flansch 5, der den kegelförmigen Dorn 6 koaxial mit Abstand umfaßt. Dadurch entsteht zwischen dem Dorn 6 und dem Ring flansch 5 ein Spalt zur Aufnahme des Führungsschaftes 2. Der Führungsschaft ist zu diesem Zweck an seinem betreffen den Ende zu einem den Dorn 6 aufnehmenden Hohlkegelmantel aufgespreizt.The closure body 1 is composed of a zen tralen to the guide shaft 2 thorn-like part 3 and a screwed onto this part outer ring 4th The ring 4 has a cantilevered ring flange 5 , which comprises the conical mandrel 6 coaxially at a distance. This creates a gap between the mandrel 6 and the ring flange 5 for receiving the guide shaft 2nd For this purpose, the guide shaft is spread at its end to form a hollow cone jacket which accommodates the mandrel 6 .

Insgesamt füllt der Hohlkegelmantel des Führungsschaftes 2 den Spalt zwischen Dorn 6 und Ringflansch 5 formschlüssig aus. Die dauerfeste sichere Verbindung des Führungsschaftes 2 mit dem Verschlußkörper 1 wird durch ein Verspannen des Hohlkegelmantels zwischen Dorn 6 und Ringflansch 5 durch entsprechendes Anziehen des Gewindeverschlusses erzielt. Dabei wird der Kunststoff in dem eingespannten Bereich so weit vorgespannt, wie dies ohne Schädigung seines Material aufbaus möglich ist. Dadurch wird einem Setzen des Kunst stoffes soweit vorgebeugt, daß der feste Verbund auch nach längeren Betriebszeiten sicher erhalten bleibt.Overall, the hollow cone jacket of the guide shaft 2 fills the gap between the mandrel 6 and the ring flange 5 in a form-fitting manner. The permanent, secure connection of the guide shaft 2 to the closure body 1 is achieved by tightening the hollow cone jacket between the mandrel 6 and the ring flange 5 by appropriately tightening the threaded closure. The plastic is prestressed in the clamped area as far as is possible without damaging its material structure. This prevents the plastic from being set to such an extent that the firm bond is retained even after long periods of operation.

Das Kunststoffmaterial des Führungsschaftes 2 ist durch eingebrachte Endlosfasern 7 unidirektional verstärkt. Her gestellt kann der Schaft werden durch Extrusion eines ther moplastischen bzw. Pultrusion eines duroplastischen Kunst stoffes. Dabei kann der zentrale Teil 3 des Verschlußkör pers 1 in noch verformungsfähigem Zustand des Kunststoff strangmaterials bereits fest in dieses Strangmaterial ein geformt werden. In diesem Fall sind durch die Oberflächen rauhigkeiten der miteinander zu verbindenden Teile bedingte Setzerscheinungen von vornherein vollständig ausgeschlos sen. Solche Setzerscheinungen stellen bei Kunststoff-Me tallverbindungen in der Praxis nämlich erhebliche Probleme dar. Hinzu kommt, daß bei einer Anformung des Teiles 3 an den Kunststoff in noch verformungsfähigem Zustand auch Un genauigkeiten durch Fertigungstoleranzen von vornherein vermieden werden.The plastic material of the guide shaft 2 is unidirectionally reinforced by introduced continuous fibers 7 . The stem can be made by extrusion of a thermoplastic or pultrusion of a thermosetting plastic. In this case, the central part 3 of the Verschlußkör pers 1 in yet a malleable state of the plastic strand material already in this strand material a to be formed. In this case, due to the surface roughness of the parts to be joined together, settling phenomena are completely excluded from the outset. Such set phenomena in plastic-tall connections in practice represent considerable problems. In addition, when molding the part 3 to the plastic in a still deformable state, inaccuracies due to manufacturing tolerances are avoided from the outset.

Die Herstellung des Führungsschaftes im Extrusions- bzw. Pultrusionsverfahren erlaubt im übrigen überhaupt erst das Versehen des Kunststoffes mit Endlos-Verstärkungsfasern, was beispielsweise bei einem Spritzguß des Kunststoffes nicht möglich ist.The production of the leadership shaft in extrusion or Incidentally, pultrusion processes only allow that Providing the plastic with endless reinforcing fibers, what for example in an injection molding of the plastic not possible.

Wird der zentrale Teil 3 des Verschlußkörpers 1 bereits mit dem noch verformungsfähigen Kunststoffstrangmaterial ver bunden, kann dies dadurch erfolgen, daß das Teil 3 in ein geteiltes Formwerkzeug eingelegt wird, in dem der Kunst stoffstrang direkt auf den Dorn 6 dieses Teiles aufgepreßt wird.If the central part 3 of the closure body 1 is already connected with the still deformable plastic strand material, this can be done by inserting the part 3 into a split mold in which the strand of plastic is pressed directly onto the mandrel 6 of this part.

Claims

1. Gas exchange valve for internal combustion engines with a metallic closure body and a non-positively connected guide shaft made of, in particular, fiber-reinforced plastic, characterized in that the guide shaft ( 2 ) on the closure body ( 1 ) is formed by the closure body or engages on it de metallic clamping means ( 3 , 4 ) is clamped.

2. Gas exchange valve according to claim 1, characterized in that the clamping means consist of two mutually screwable parts ( 3 , 4 ), the areas of the guide shaft ( 2 ) clamp between them.

3. Gas exchange valve according to claim 1 or 2, characterized in that a first of the two mutually screwable parts ( 3 ) is the center of the gas exchange exposed valve plate of the closure body ( 1 ) which with an axially pointing in the stroke direction of the valve conical mandrel gene ( 6 is provided), can be plugged with a correspondingly shaped conical surface on which the guide shaft (2), and that the second part an approximately shaft from the side guide # (2) and along its axis to the first part screw-on ring (3) ( 4 ) with a thickened area of the guide shaft ( 2 ) is a positive outer wall.

4. Gas exchange valve according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic guide shaft ( 2 ) with axial fibers extending ( 7 ) is reinforced.

5. Gas exchange valve according to one of the preceding claims, characterized in that the guide shaft ( 2 ) consists of an extruded still in a deformable state on the mandrel ( 6 ) of the first clamping means part ( 3 ) applied plastic.