DE4018989A1

DE4018989A1 - Rubbing sliding element for valve mechanism - has ceramic wear surface on heat of metallic intermediate element

Info

Publication number: DE4018989A1
Application number: DE4018989A
Authority: DE
Inventors: Masato Taniguchi; Haruyoshi Matsuura
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1989-06-16
Filing date: 1990-06-13
Publication date: 1990-12-20

Abstract

Rubbing sliding structure for the valve mechanism of a combustion engine having a metallic intermediate element (3) with a head and a peg. The peg is introduced into a gap (14) in a rocker arm (100) and the head possesses a ceramic element (2) which rubbingly slides against a cam (5). ADVANTAGE - Rubbing sliding element for a rocker arm in which the ceramic component is pre-soldered onto the intermediate element to prevent thermal damage.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine reibende Gleitstruktur, die entsprechend für einen Kipphebel, eine Stößelstange, einen Mitnehmer und eine Ventilbrücke ausgebildet ist, von denen jedes ein dynamisches Ventilsystem in einem Verbrennungsmotor darstellt.The present invention relates to a rubbing Sliding structure, the corresponding for a rocker arm, a Push rod, a driver and a valve bridge is trained, each of which is dynamic Valve system in an internal combustion engine.

In einem Verbrennungsmotor werden gewisse Ansprüche an die Reibfestigkeit eines dynamischen Ventilsystems gestellt, um einen verbesserten Wirkungsgrad und ein Anbringen eines Abgasrückführsystems (EGR = Exhaust Gas Recycling Device) zu ermöglichen.In an internal combustion engine, certain demands are made on the Friction resistance of a dynamic valve system posed to improved efficiency and attachment of a Exhaust gas recirculation system (EGR = Exhaust Gas Recycling Device) enable.

Es ist vorgeschlagen worden, reibfeste keramische Materialien auf reibenden Gleitelementen, die zum dynamischen Ventilsystem im Verbrennungsmotor gehören, aufzubringen.It has been proposed to use friction resistant ceramic Materials on sliding elements that are used for dynamic valve system in the internal combustion engine, to apply.

Es wird z. B. ein Kipphebel verwendet, auf dessen Gleitfläche, auf der eine Nocke reibend gleitet, ein keramisches Element gelötet wird. Dabei ist aber zu befürchten, daß der Kipphebel thermisch beim Lötvorgang durch die Wärme beschädigt wird und durch Glühen die erforderliche Festigkeit verliert. Um die thermische Beschädigung zu vermeiden, ist es notwendig, den Kipphebel aus einer bestimmten Legierung herzustellen, wodurch sich die Herstellungskosten erhöhen.It is e.g. B. uses a rocker arm on its Sliding surface on which a cam slides frictionally ceramic element is soldered. But this is too fear that the rocker arm thermal during the soldering process damaged by heat and by glowing loses the required strength. To the thermal To avoid damage, it is necessary to use the rocker arm to produce from a certain alloy, which makes increase the manufacturing cost.

Einem anderen Vorschlag zufolge, wird das keramische Element in den Kipphebel beim Gießen dieses Hebels eingebettet. Dabei ist aber zu befürchten, daß sich das keramische Element, aufgrund der unterschiedlichen thermischen Dehnung des keramischen Elements und des Hebels, nach einiger Zeit des Betriebs aus dem Kipphebel löst.According to another proposal, the ceramic element embedded in the rocker arm when casting this lever. However, there is a fear that the ceramic Element, due to the different thermal expansion of the ceramic element and the lever after some time operation releases from the rocker arm.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine reibende Gleitstruktur bereitzustellen, bei der die zuvor erwähnten Nachteile vermieden werden und insbesondere das Gleitelement vor thermischer Beschädigung geschützt ist, ohne daß zum Anbringen eines keramischen Elements an ein Gleitelement durch Löten eine bestimmte Legierung erforderlich ist.The invention has for its object a friction To provide sliding structure in which the aforementioned Disadvantages are avoided and especially the sliding element is protected from thermal damage without Attach a ceramic element to a sliding element a certain alloy is required by soldering.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved with a device with the Features of claim 1. Preferred embodiments of the Invention result from the subclaims.

Bei der vorliegenden Erfindung weist eine reibende Gleitstruktur folgendes auf:
ein erstes und ein zweites Gleitelement, von dem jedes aus metallischem Material hergestellt ist;
eine an der Gleitfläche des ersten Gleitelements vorgesehene Aussparung;
ein Zwischenelement mit einem metallischen Kopf und einem daran befindlichen Ansatz, wobei das Zwischenelement fest an der Gleitfläche des ersten Gleitelements durch Einbringen des Ansatzes in die Aussparung angebracht ist;
ein reibfestes keramisches Element, das an dem Kopf des Zwischenelements mittels Löten angebracht ist, so daß das keramische Element reibend auf der Gleitfläche des zweiten Gleitelements gleitet. In the present invention, a sliding friction structure has the following:
first and second sliding members, each made of metallic material;
a recess provided on the sliding surface of the first sliding member;
an intermediate element with a metallic head and an attachment located thereon, the intermediate element being fixedly attached to the sliding surface of the first sliding element by introducing the attachment into the recess;
a friction-resistant ceramic element which is attached to the head of the intermediate element by means of soldering, so that the ceramic element slides frictionally on the sliding surface of the second sliding element.

Das keramische Element wird vorher an den Kopf des Zwischenelements gelötet, so daß das Gleitelement keiner hohen Temperatur durch Löten ausgesetzt ist. Ein Zusatz einer bestimmten Legierung zu dem Gleitelement ist nicht erforderlich, da es der sonst durch Glühen stattfindenden thermischen Beanspruchung nicht ausgesetzt wird. Dieser Vorteil macht es möglich, das Gleitelement unter Verwendung von leichtem Aluminium herzustellen, wodurch die träge Masse herabgesetzt wird, was insbesondere bei hohen Drehzahlen des Verbrennungsmotors erwünscht ist.The ceramic element is attached to the head of the Intermediate element soldered so that the sliding element is none exposed to high temperature by soldering. An addition a certain alloy to the sliding element is not required, as it would otherwise take place by annealing is not exposed to thermal stress. This Advantage makes it possible to use the sliding element Made of lightweight aluminum, creating the inert mass is reduced, which is particularly the case at high speeds of the Internal combustion engine is desired.

Zum Anbringen des Zwischenelements an das Gleitelement ist der Ansatz in die Aussparung einsetzbar.For attaching the intermediate element to the sliding element the approach can be inserted into the recess.

Dabei kommt vorzugsweise eine Seite des Kopfes mit einer abgesetzten Querfläche in Eingriff, um das Zwischenelement in Position zu bringen und ein Verdrehen zu verhindern. Mit dem Eingriff des Kopfes mit der abgesetzten Querfläche wird, wenn das zweite Gleitelement auf dem ersten Gleitelement gleitet, eine am Ansatz aufgebrachte Querkraft teilweise von der abgesetzten Querfläche aufgenommen.One side of the head preferably comes with one stepped transverse surface engages the intermediate element to position and prevent twisting. With the engagement of the head with the offset transverse surface, if the second sliding element on the first sliding element slides, a lateral force applied at the base partially from of the offset transverse surface.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine thermische Dehnung des Ansatzes gleich oder unwesentlich höher als die des Gleitelements. Dadurch wird vermieden, daß das Zwischenglied infolge thermischer Spannungen während des Betriebs herausfällt.According to an advantageous embodiment of the invention a thermal expansion of the approach equal to or slightly higher than that of the sliding element. This will avoided that the intermediate link due to thermal Tension drops out during operation.

Andere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Other advantages of the invention are described below with reference to the following description and the drawing explained in more detail. It demonstrate:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Kipphebels entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 1 is a plan view of a rocker arm according to a first embodiment of the invention,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines Zwischenglieds, Fig. 2 is a longitudinal section of an intermediate member,

Fig. 3 eine Draufsicht eines Zwischenglieds, Fig. 3 is a plan view of an intermediate member,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines dynamischen Ventilsystems in einem obengesteuerten Ventiltyp (OHV) eines Dieselmotors, Fig. 4 is a schematic representation of a dynamic valve system in an overhead valve type (OHV) of a diesel engine,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Draufsicht eines Kipphebels, der zu einem dynamischen Ventilsystem entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gehört, Fig. 5 is a partially sectioned plan view of a rocker arm, which belongs to a dynamic valve system according to a second embodiment of the invention,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Zwischenglieds entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 6 is a perspective view of an intermediate member according to a second embodiment of the invention,

Fig. 7 eine teilweise geschnittene Draufsicht einer Stößelstange, die zu einem dynamischen Ventilsystem entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung gehört, Fig. 7 is a partially sectioned plan view of a push rod, which is part of a dynamic valve system according to a third embodiment of the invention,

Fig. 8 einen vergrößerten Längsschnitt eines Mitnehmers, der zu einem dynamischen Ventilsystem entsprechend einer vierten Ausführungsform der Erfindung gehört und Fig. 8 is an enlarged longitudinal section of a driver belonging to a dynamic valve system according to a fourth embodiment of the invention and

Fig. 9 einen vergrößerten Längsschnitt einer Ventilbrücke, die zu einem dynamischen Ventilsystem entsprechend einer fünften Ausführungsform der Erfindung gehört. Fig. 9 is an enlarged longitudinal section of a valve bridge, which is part of a dynamic valve system according to a fifth embodiment of the invention.

In den Fig. 1 bis 3 wird eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben, worin ein Kipphebel 100 als ein erstes Gleitelement und eine Nocke 5 als ein zweites Gleitelement dient. Der Kipphebel 100 stellt einen obengesteuerten Ventiltyp (OHV) eines Ventilsystems dar und ist angeordnet, um eine Bewegung der Nocke 5 an ein Ventil 6 zu übertragen. Der Kipphebel 100 weist einen aus Aluminium hergestellten Hauptkörper 1, ein reibfestes keramisches Element 2 und ein Zwischenelement 3 auf, das das keramische Element 2 mit dem Hauptkörper 1 zu einer Einheit verbindet. Das keramische Element 2 ist aus Siliziumnitrid (Si₃N₄) als Hauptkomponente, während das Zwischenglied aus metallischem Material besteht, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient gleich oder unwesentlich höher als der des Hauptkörpers 1 ist. Der Kipphebel 100 ist schwenkbar mittels einer axialen Bohrung 11 angebracht, die im zentralen Bereich des Hauptkörpers 1 angeordnet ist. Eine Endfläche 13 des Kipphebels steht über das keramische Element 2 mit einer Gleitfläche 5a der Nocke 5 in Berührung und gleitet unter Reibung auf derselben, während die andere Endfläche des Kipphebels 100 unter Federdruck stehend über einen Einstellstößel 8, der in eine Aussparung 12 des Hauptkörpers 1 eingesetzt ist, mit einem Ventil 6 in Eingriff steht. Das keramische Element 2 weist im wesentlichen die Form eines Rechtecks auf und weist an einer Seite eine Ebene 22 und an der anderen Seite eine konvexe Fläche 21 auf, die für den Eingriff mit der Gleitfläche 5a der Nocke 5 vorgesehen ist. In der Endfläche 13 des Kipphebels 100 ist eine Aussparung 14 und eine abgesetzte Querfläche oder Stufenanordnung 15 angeordnet. Die abgesetzte Querfläche 15 ist benachbart zur Aussparung 14 und rechtwinkelig zur Nocke 5 angeordnet.In Figs. 1 to 3 a first embodiment of the invention will be described, wherein a rocker arm 100 serves as a first sliding member and a cam 5 as a second sliding member. The rocker arm 100 is an overhead valve type (OHV) of a valve system and is arranged to transmit movement of the cam 5 to a valve 6 . The rocker arm 100 has a main body 1 made of aluminum, a friction-resistant ceramic element 2 and an intermediate element 3 , which connects the ceramic element 2 to the main body 1 to form a unit. The ceramic element 2 is made of silicon nitride (Si ₃ N ₄ ) as the main component, while the intermediate element consists of metallic material, the coefficient of thermal expansion of which is equal to or insignificantly higher than that of the main body 1 . The rocker arm 100 is pivotally attached by means of an axial bore 11 , which is arranged in the central region of the main body 1 . One end surface 13 of the rocker arm is in contact with the sliding element 5 a of the cam 5 via the ceramic element 2 and slides with friction on the same, while the other end surface of the rocker arm 100 is under spring pressure via an adjusting plunger 8 , which is in a recess 12 of the main body 1 is inserted, is engaged with a valve 6 . The ceramic element 2 has essentially the shape of a rectangle and has a plane 22 on one side and a convex surface 21 on the other side, which is provided for engagement with the sliding surface 5 a of the cam 5 . A recess 14 and a stepped transverse surface or step arrangement 15 are arranged in the end surface 13 of the rocker arm 100 . The offset transverse surface 15 is arranged adjacent to the recess 14 and at right angles to the cam 5 .

Das Zwischenelement 3 weist einen im wesentlichen rechtwinkeligen Kopf 31 und einen Ansatz 32 auf, der so einheitlich an dem Kopf 31 angeordnet ist, daß sie eine Einheit bilden oder vorzugsweise einstückig sind. Diese Anordnung weist im wesentlichen eine T-Form auf. Die äußere Fläche des Ansatzes 32 ist mit einer Zahnung oder einer ähnlichen Struktur ausgebildet, um den Ansatz 32 sicher zu halten, wenn dieser, wie im folgenden beschrieben, in die Aussparung 14 eingesetzt wird.The intermediate element 3 has a substantially rectangular head 31 and a shoulder 32 which is arranged on the head 31 so uniformly that they form a unit or are preferably in one piece. This arrangement is essentially T-shaped. The outer surface of the neck 32 is formed with teeth or a similar structure in order to hold the neck 32 securely when it is inserted into the recess 14 , as described below.

In diesem Beispiel ist die Ebene 22 des keramischen Elements 2 an der äußeren Fläche des Kopfes 31 durch Lötmittel 4 auf Silberbasis angebracht. Das Zwischenelement 3 ist an dem Hauptkörper 1 durch Einsetzen des Ansatzes 32 in die Aussparung 14 angeordnet.In this example, the plane 22 of the ceramic element 2 is attached to the outer surface of the head 31 by silver-based solder 4 . The intermediate element 3 is arranged on the main body 1 by inserting the projection 32 into the recess 14 .

In Verbindung mit dieser Sicherung, wird eine Seite 71 des Kopfes 31 fest an der abgesetzten Querfläche 15 angeordnet, um in Position gebracht und gegen ein unerwünschtes Drehspiel gesichert zu werden.In connection with this securing, one side 71 of the head 31 is fixedly arranged on the offset transverse surface 15 in order to be positioned and secured against an undesired rotational play.

Bei einer in Fig. 1 mittels Pfeil (Ar) angedeuteten Drehung der Nocke 5 gleitet die Fläche 5a der Nocke 5 reibend auf der konvexen Fläche 21 des Kipphebels 100, um den Kipphebel 100 zur Betätigung des Ventils 6 zu bewegen.When the cam 5 is indicated by the arrow (Ar) in FIG. 1, the surface 5 a of the cam 5 slides on the convex surface 21 of the rocker arm 100 in order to move the rocker arm 100 to actuate the valve 6 .

In diesem Beispiel wird der Ansatz 32 einer Querkraft vom Kopf 31 ausgesetzt, wobei die Querkraft jedoch von der abgesetzten Querfläche teilweise aufgenommen wird, um die auf den Ansatz 32 ausgeübte Belastung zu reduzieren, wenn der Kopf 31 mit der abgesetzten Querfläche 15 in Eingriff ist. Der Kipphebel 100 und das keramische Element 2 werden folgendermaßen hergestellt: Das keramische Element 2 ist aus etwa 90 Gew.-% Siliziumnitrid (Si₃N₄) mit etwa 10 Gew.-% Hilfsadditiven, die durch Formpressen verdichtet und in Stickstoff- Atmosphäre gesintert werden. Das Element 2 mißt 15 mm in der Länge, 18 mm in der Breite und 13 mm in der Dicke. Die Ebene 22 des Elements 2 wird abgeschliffen, abgefräst oder abgeschmirgelt, um eine Lötfläche zu ergeben, die mit dem Kopf 31 zusammenpaßt.In this example, the neck 32 is subjected to a transverse force from the head 31 , but the transverse force is partially absorbed by the stepped transverse surface to reduce the load on the neck 32 when the head 31 engages the stepped transverse surface 15 . The rocker arm 100 and the ceramic element 2 are produced as follows: The ceramic element 2 is made of approximately 90% by weight silicon nitride (Si ₃ N ₄ ) with approximately 10% by weight auxiliary additives, which are compressed by compression molding and sintered in a nitrogen atmosphere will. Element 2 measures 15 mm in length, 18 mm in width and 13 mm in thickness. The plane 22 of the element 2 is ground, milled or sanded to give a soldering surface that mates with the head 31 .

Währenddessen wird das- Zwischenelement 3 aus JIS SNCM 630 geschmiedet, um den Kopf 31 zu bilden, der 15 mm in der Länge, 18 mm in der Breite und 2 mm in der Dicke mißt. Der Ansatz 32 mißt 7 mm im Durchmesser und 10 mm in der Höhe.Meanwhile, the intermediate member 3 is forged from JIS SNCM 630 to form the head 31 measuring 15 mm in length, 18 mm in width and 2 mm in thickness. The neck 32 measures 7 mm in diameter and 10 mm in height.

Auf In-Cu-Ag-Ti-basierendes Lot 4 wird verwendet, und das Element 2 wird an den Kopf 31 unter Vakuum-Atmosphäre bei 790 Grad Celsius für 15 Minuten gelötet. Der Ansatz 32 wird mit einer Toleranz, vorzugsweise einem Übermaß von 60 µm, in die Aussparung 14 eingesetzt.In-Cu-Ag-Ti-based solder 4 is used and the element 2 is soldered to the head 31 under a vacuum atmosphere at 790 degrees Celsius for 15 minutes. The projection 32 is inserted into the recess 14 with a tolerance, preferably an oversize of 60 μm.

Es wurde mit dem in einen Vierzylinder-Motor eingesetzten Kipphebel 100 ein Dauerversuch durchgeführt. Der Motor wurde bei 6000 Umdrehungen pro Minute für 200 Stunden betrieben. Als Ergebnis des Versuchs wurde kein Schaden gefunden.An endurance test was carried out with the rocker arm 100 used in a four-cylinder engine. The engine was operated at 6000 rpm for 200 hours. No damage was found as a result of the trial.

In den Fig. 4 bis 6 wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Fig. 4 zeigt ein dynamisches Ventilsystem (A) eines OHV-Typs, das durch Gleitelemente wie Kipphebel, Stößelstange, Mitnehmer und Ventilbrücke gebildet wird. In der zweiten Ausführungsform der Erfindung sind die Referenznummern in den Fig. 4 bis 6 mit denen der Fig. 1 bis 3 identisch.In Figs. 4 to 6 a second embodiment of the invention will be described. Fig. 4 shows a dynamic valve system (A) of an OHV type, which is formed by sliding elements such as rocker arm, push rod, driver and valve bridge. In the second embodiment of the invention, the reference numbers in FIGS. 4 to 6 are identical to those in FIGS. 1 to 3.

Ein Kipphebel 200 weist den Aluminium-Hauptkörper 1, das keramische Element 2 und das Zwischenelement 3 auf, das das keramische Element 2 an dem Hauptkörper 1 sichert. Das keramische Element 2 ist an einer äußeren Fläche des Kopfes 31 auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform gelötet. Das Zwischenelement 3 ist an den Kipphebel 200 durch den in der Aussparung 14 befindlichen Ansatz 32 angeordnet. Der Kipphebel 200 ist schwenkbar auf der axialen Bohrung 11 angebracht. Ein Ende des Kipphebels 200 ist mit einer Keramikplatte 2D einer Ventilbrücke 500 in Eingriff und ein anderes Ende des Kipphebels 200 steht mit einer Stößelstange 300 über eine Einrichtung eines Kugelgelenks (5B, 9) in Verbindung, das in einer in dem Kipphebel befindlichen Bohrung 12A angeordnet ist.A rocker arm 200 has the aluminum main body 1 , the ceramic element 2 and the intermediate element 3 , which secures the ceramic element 2 to the main body 1 . The ceramic member 2 is soldered to an outer surface of the head 31 in the same manner as in the first embodiment. The intermediate element 3 is arranged on the rocker arm 200 through the extension 32 located in the recess 14 . The rocker arm 200 is pivotally mounted on the axial bore 11 . One end of the rocker arm 200 is provided with a ceramic plate 2 D a valve bridge 500 into engagement and another end of the rocker arm 200 is connected to a push rod 300 via a device of a ball joint (5 B, 9) in combination, which in one located in the rocker arm bore 12 A is arranged.

Mit Bezug auf Fig. 7, in der die Stößelstange 300 in einem dynamischen Ventilsystem (A) angeordnet ist, wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Stößelstange 300 weist einen länglichen Rohrkörper 1B, der aus auf STKM basierendem Stahl hergestellt ist, und ein halbsphärisches keramisches Element 2B auf, das aus Siliziumnitrid hergestellt ist. Das Zwischenelement 3B, das aus auf SNCM 616 basierendem Stahl hergestellt ist, dient zum Anbringen des keramischen Elements 2B an der Stößelstange 300. Das keramische Element 2B, das eine Gleitfläche 21B an dem halbsphärischen Kopf aufweist, ist durch Löteinrichtungen 4 an einem Kopf 31B des Zwischenglieds 3B angeordnet. Ein Ansatz 32B des Zwischenglieds 3B ist mittels einer Preßpassung in eine Aussparung 14B des Rohrkörpers 1B eingepaßt. Der halbsphärische Kopf des keramischen Elements 2B ist durch ein halbsphärisches konkaves Element 12C an einem inneren Boden eines becherförmigen Mitnehmers 400 beweglich angeordnet. Die Kugel des Kugelgelenks (5B ,9) kann ebenfalls aus Siliziumnitrid bestehen und in den Rohrkörper 1B durch eine Einrichtung eines Zwischenelements 3B eingefügt sein.With reference to Fig. 7, in which the push rod 300 is arranged in a dynamic valve system (A), a third embodiment of the invention will be described. The push rod 300 has an elongated tubular body 1 B, which is made of steel based on STKM, and a semi-spherical ceramic element 2 B, which is made of silicon nitride. The intermediate element 3 B, which is made of steel based on SNCM 616, serves to attach the ceramic element 2 B to the push rod 300 . The ceramic element 2 B, which has a sliding surface 21 B on the semi-spherical head, is arranged by soldering devices 4 on a head 31 B of the intermediate member 3 B. A shoulder 32 B of the intermediate member 3 B is fitted into a recess 14 B of the tubular body 1 B by means of an interference fit. The semi-spherical head of the ceramic element 2 B is movably arranged on an inner bottom of a cup-shaped driver 400 by a semi-spherical concave element 12 C. The ball of the ball joint ( 5 B, 9) can also consist of silicon nitride and can be inserted into the tubular body 1 B by means of an intermediate element 3 B.

Mit Bezug auf Fig. 8, in der der Mitnehmer 400 zu einem dynamischen Ventilsystem gehört, wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Der becherförmige Mitnehmer 400 weist einen Hauptkörper 1C auf, der aus auf SCM 415 basierendem Stahl hergestellt ist. Eine äußere Fläche des Hauptkörpers 1C ist einsatzgehärtet. Ein äußerer Boden des Hauptkörpers 1C dient als Gleitfläche 13C, an die ein keramisches Element 2C durch ein Zwischenelement 3C angeordnet ist, das aus auf SNCM 439 basierendem Stahl hergestellt ist. In einem äußeren Boden des Mitnehmers 400 ist eine Aussparung 14C zu dem halbsphärischen konkaven Element 12C ausgerichtet angeordnet. Das keramische Element 2C ist an einem Kopf 4C des Zwischenelements 3C durch Löten 4 angebracht, um reibend auf einer Nockenfläche der Nocke 5A, wie in Fig. 1 gezeigt, zu gleiten. Ein Ansatz 32C des Zwischenelements 3C, das eine Struktur oder Zahnung 33C an seiner äußeren Fläche aufweist, ist in die Aussparung 14C als Schrumpfsitz eingefügt. A fourth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. 8, in which the driver 400 belongs to a dynamic valve system. The cup-shaped driver 400 has a main body 1 C, which is made of steel based on SCM 415. An outer surface of the main body 1 C is case hardened. An outer bottom of the main body 1 C serves as a sliding surface 13 C, on which a ceramic element 2 C is arranged by an intermediate element 3 C, which is made of steel based on SNCM 439. In an outer bottom of the driver 400 , a recess 14 C is arranged aligned with the semi-spherical concave element 12 C. The ceramic element 2 C is attached to a head 4 C of the intermediate element 3 C by soldering 4 to frictionally slide on a cam surface of the cam 5 A, as shown in Fig. 1. A shoulder 32 C of the intermediate element 3 C, which has a structure or teeth 33 C on its outer surface, is inserted into the recess 14 C as a shrink fit.

Mit Bezug auf Fig. 9, in der eine Ventilbrücke 500 dargestellt ist, die zu einem dynamisches Ventilsystem (A) gehört, wird eine fünfte Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Ventilbrücke 500 weist einen im wesentlichen T förmigen aus Gußeisen gefertigten Hauptkörper 1D, ein keramisches Element 2D und ein das keramische Element 2D an den Hauptkörper 1D anbringendes Zwischenelement 3D auf. Das keramische Element 2D ist an einem Kopf 31D des Zwischenelements 3D durch Löteinrichtungen 4 angebracht. Ein Ansatz 32D des Zwischenelements 3D ist über einen Preßsitz in einer Aussparung 14D mit einer oberen Fläche des Hauptkörpers 1D durch Struktureinrichtungen 33D angeordnet. Der Hauptkörper 1D der Ventilbrücke 500 wird, wie in Fig. 4 dargestellt, beweglich von den Ventilen 6A, 6B an beiden Enden gestützt, wobei das keramische Element 2D mit dem keramischen Element 2 des Kipphebels 200 in Eingriff steht.Referring to Fig. 9, which shows a valve bridge 500 associated with a dynamic valve system (A), a fifth embodiment of the invention is shown. The valve bridge 500 has a substantially T-shaped body made of cast iron main 1 D, 2 D a ceramic member and a ceramic member 2 D 1 D to the main body attaching the intermediate member 3 D. The ceramic element 2 D is attached to a head 31 D of the intermediate element 3 D by soldering devices 4 . A shoulder 32 D of the intermediate element 3 D is arranged via a press fit in a recess 14 D with an upper surface of the main body 1 D by structural means 33 D. The main body 1 D of the valve bridge 500 is, as shown in FIG. 4, movably supported by the valves 6 A, 6 B at both ends, the ceramic element 2 D being in engagement with the ceramic element 2 of the rocker arm 200 .

Es wurde ein Dauerversuch des in einen Sechszylinder- Dieselmotor mit 12000 cm³ Hubraum eingesetzten Ventilsystems nach Fig. 4 durchgeführt. Der Motor wurden bei 2000 Umdrehungen pro Minute für 200 Stunden betrieben. In diesem Beispiel wurde eine Ventilfeder mit einer Federkonstante gewählt, die das 1,5-fache der einer herkömmlichen Feder betrug. Nach dem Versuch wurde das Ventilsystem (A) ausgebaut, um die Gleitelemente 200, 300, 400 und 500 zu prüfen. Es wurden keine Risse auf irgendeinem der keramischen Elemente gefunden.An endurance test of the valve system according to FIG. 4 used in a six-cylinder diesel engine with a displacement of 12000 cm ^{3 was} carried out. The engine was operated at 2000 rpm for 200 hours. In this example, a valve spring with a spring constant that was 1.5 times that of a conventional spring was chosen. After the test, the valve system (A) was removed to test the sliding elements 200 , 300 , 400 and 500 . No cracks were found on any of the ceramic elements.

Auf den keramischen Elementen wurde ein Abtrag von höchstens 3 µm festgestellt.There was a removal of at most on the ceramic elements 3 µm found.

Zum Vergleich wurde der gleiche Versuch durchgeführt, bei dem das Element eines Kipphebels aus gesintertem Metall, das Element einer Ventilbrücke aus hochfestem Metall, das Element eines Ventilstößels aus gehärtetem Stahl und das Element eines Mitnehmers aus härtbarem Gußeisen bestand. Nach 40 Stunden nach Beginn des Versuchs wurden heftige Schwingungen und Geräusche aus dem Motor festgestellt. Das dynamische Ventilsystem wurde geprüft und es wurde ein abnormal vergrößertes Ventilspiel beobachtet. Abrieb wurde auf Nockenflächen der Nocken mit einem Abtrag von bis zu 120 µm und auf einer Gleitfläche einer Stößelstange von 60 µm gefunden. Der Abtrag der Elemente des Kipphebels waren wiederum 30 µm und der der Ventilbrücke 15 µm.For comparison, the same test was carried out in which the element of a rocker arm made of sintered metal, the element of a valve bridge made of high-strength metal, the element of a valve lifter made of hardened steel and the element of a driver made of hardenable cast iron. After 40 hours from the start of the experiment, violent vibrations and noises from the engine were detected. The dynamic valve system was checked and an abnormally increased valve clearance was observed. Abrasion was found on the cam surfaces of the cams with a removal of up to 120 µm and on a sliding surface of a push rod of 60 µm. The removal of the elements of the rocker arm was again 30 µm and that of the valve bridge 15 µm.

Wie aus dem Vergleich der Versuche hervorgeht, weisen die Gleitelemente nach der Erfindung verbesserte Reibwiderstand-Eigenschaften auf und können mit hohen Umdrehungszahlen in Verbrennungsmotoren bei langer Haltbarkeit eingesetzt werden.As can be seen from the comparison of the experiments, the Improved sliding elements according to the invention Frictional resistance properties and can with high RPM in internal combustion engines at long Shelf life can be used.

Claims

1. A friction sliding structure in which a first sliding element ( 100 ) slides on a second sliding element ( 5 ) via sliding surfaces ( 21 ; 5 a) arranged on both sliding elements, the first and second sliding elements ( 100 ; 5 ) each consisting of metal , With:
a recess ( 14 ) arranged in the sliding surface ( 15 ) of the first sliding element ( 100 ),
an intermediate element ( 3 ) which has a metallic head ( 31 ) and an attachment ( 32 ) arranged thereon, the intermediate element ( 3 ) being fixed to the sliding surface ( 15 ) of the first sliding element ( 100 ) by inserting the attachment ( 32 ) in the recess ( 14 ) is arranged, and with
a friction-resistant ceramic element ( 2 ) which is fixed by soldering to the head of the intermediate element ( 3 ) so that it slides frictionally on the sliding surface ( 5 a) of the second sliding element ( 5 ).

2. A friction sliding structure according to claim 1, wherein the metallic head ( 31 ) and the extension ( 32 ) are formed in one piece.

3. A friction sliding structure according to claim 1 or 2, wherein the head ( 31 ) of the intermediate element ( 3 ) preferably has a rectangular shape and the first sliding element ( 100 ) has a recessed transverse surface ( 15 ) adjacent to the recess ( 14 ), so that a Side ( 71 ) of the head ( 31 ) engages with the reduced transverse surface ( 15 ) and the head ( 31 ) is held in position when the intermediate element ( 3 ) is removed from the first sliding element ( 100 ).

4. Frictional sliding structure according to one of claims 1 to 3, wherein structures ( 33 ) are preferably formed in the form of teeth on an outer surface of the shoulder ( 32 ) of the intermediate element ( 3 ).

5. Frictional sliding structure according to one of claims 1 to 4, wherein the ceramic element ( 2 ) consists of silicon nitride as the main component.

6. A friction sliding structure according to one of claims 1 to 5, wherein the thermal expansion coefficient of the extension ( 32 ) is substantially the same or slightly higher than that of the first sliding element ( 100 ) in which the recess ( 14 ) is formed.

7. A friction sliding structure according to one of claims 1 to 6, wherein the first and / or the second sliding element ( 100 ; 5 ) consist essentially of aluminum.

8. A friction sliding structure according to one of claims 1 to 7, wherein the side of a ceramic element ( 2 ) facing the second sliding element ( 5 ) has a substantially concave surface.

9. Use the friction sliding structure according to one of the Claims 1 to 8 in an internal combustion engine.

10. Use of the friction sliding structure according to one of claims 1 to 8 for transmitting movements to the valves ( 6 ) of an internal combustion engine.