DE102016006392A1

DE102016006392A1 - Valve seat ring for a reciprocating engine, and method for producing such a valve seat ring

Info

Publication number: DE102016006392A1
Application number: DE102016006392.0A
Authority: DE
Inventors: Dirk Lindenau; Rudolf Reinhardt; Ulrich Schweizer; Canan Tasdemir
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2016-11-24

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventilsitzring für eine Hubkolbenmaschine, mit wenigstens einem ersten Teilbereich (14), durch welchen in Einbaulage des Ventilsitzrings (12) wenigstens ein von einem Kühlmedium durchströmbarer Kühlkanal (18) zumindest teilweise begrenzt ist, und mit wenigstens einem zweiten Teilbereich (16), durch welchen ein Ventilsitz (20) für ein Gaswechselventil gebildet ist, wobei die Teilbereiche (14, 16) durch separat voneinander ausgebildete und miteinander gefügte Bauteile (24, 26) gebildet sind.The invention relates to a valve seat ring for a reciprocating piston engine, with at least one first partial region (14) through which in the installation position of the valve seat ring (12) at least one cooling channel (18) through which a cooling medium flows is at least partially defined, and with at least one second partial region (16 ), by which a valve seat (20) is formed for a gas exchange valve, wherein the partial regions (14, 16) by separately formed and joined together components (24, 26) are formed.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilsitzring für eine Hubkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Ventilsitzrings.The invention relates to a valve seat ring for a reciprocating engine according to the preamble of patent claim 1, and a method for producing such a valve seat ring.

Ein solcher Ventilsitzring für eine beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine ausgebildete Hubkolbenmaschine ist beispielsweise bereits aus der DE 10 2004 027 084 A1 bekannt. Der Ventilsitzring weist einen ersten Teilbereich auf, durch welchen in Einbaulage des Ventilsitzrings wenigstens ein von einem Kühlmedium, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, durchströmbarer Kühlkanal begrenzt ist. Der Ventilsitzring nimmt seine Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand der Hubkolbenmaschine ein. In diesem vollständig hergestellten Zustand der Hubkolbenmaschine ist der Ventilsitzring mit einem separat von dem Ventilsitzring ausgebildeten Zylinderkopf der beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Hubkolbenmaschine verbunden.Such a valve seat ring for example designed as an internal combustion engine reciprocating engine is for example already out of the DE 10 2004 027 084 A1 known. The valve seat ring has a first partial area, by means of which, in the installed position of the valve seat ring, at least one cooling channel through which a cooling medium, in particular a coolant, can flow, is flowed through. The valve seat ring takes its installation position in fully manufactured state of the reciprocating engine. In this fully established state of the reciprocating engine, the valve seat ring is connected to a cylinder head formed separately from the valve seat ring of the piston engine designed, for example, as an internal combustion engine.

Dabei ist der Ventilsitzring beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, in den Zylinderkopf eingesetzt. Im vollständig hergestellten Zustand und während eines Betriebs der Hubkolbenmaschine strömt das beispielsweise als Kühlflüssigkeit ausgebildete Kühlmedium durch den Kühlkanal und kann dabei – da der Kühlkanal zumindest teilweise durch den ersten Teilbereich des Ventilsitzrings begrenzt ist – den ersten Teilbereich des Ventilsitzrings direkt anströmen und umströmen. Hierdurch kann ein effektiver Wärmeabtransport von dem Ventilsitzring realisiert werden, sodass der Ventilsitzring effektiv gekühlt werden kann.In this case, the valve seat ring, for example, at least partially, in particular at least predominantly used in the cylinder head. In the fully produced state and during operation of the reciprocating engine, the cooling medium, for example, formed as cooling fluid flows through the cooling channel and can - as the cooling channel is at least partially limited by the first portion of the valve seat ring - flow directly to the first portion of the valve seat ring and flow around. In this way, an effective heat dissipation can be realized by the valve seat ring, so that the valve seat ring can be effectively cooled.

Der Ventilsitzring weist ferner wenigstens einen von dem ersten Teilbereich unterschiedlichen, zweiten Teilbereich auf, durch welchen ein Ventilsitz für ein Gaswechselventil gebildet ist. Das Gaswechselventil ist beispielsweise zwischen wenigstens einer Offenstellung und einer Schließstellung, insbesondere translatorisch, relativ zu dem Zylinderkopf und relativ zu dem Ventilsitzring bewegbar. In der Schließstellung sitzt das Gaswechselventil auf dem Ventilsitz, sodass das Gaswechselventil den Ventilsitz berührt. Dadurch ist beispielsweise ein Gaskanal mittels des Gaswechselventils fluidisch versperrt. In der Offenstellung gibt das Gaswechselventil den Gaskanal frei, sodass beispielsweise Gas aus dem Gaskanal in einen Brennraum der Hubkolbenmaschine oder umgekehrt aus dem Brennraum in den Gaskanal strömen kann.The valve seat ring further has at least one second partial region, which is different from the first partial region, and through which a valve seat for a gas exchange valve is formed. The gas exchange valve is, for example, between at least one open position and a closed position, in particular translational, relative to the cylinder head and movable relative to the valve seat ring. In the closed position, the gas exchange valve sits on the valve seat, so that the gas exchange valve touches the valve seat. As a result, for example, a gas channel is fluidly blocked by means of the gas exchange valve. In the open position, the gas exchange valve releases the gas channel, so that, for example, gas can flow from the gas channel into a combustion chamber of the reciprocating engine or, conversely, out of the combustion chamber into the gas channel.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ventilsitzring und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, dass eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Ventilsitzrings realisierbar ist.Object of the present invention is to provide a valve seat ring and a method of the type mentioned that a particularly advantageous embodiment of the valve seat ring can be realized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ventilsitzring mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a valve seat ring with the features of claim 1 and by a method having the features of claim 5. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um einen Ventilsitzring der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders vorteilhafte und insbesondere bedarfsgerechte Ausgestaltung des Ventilsitzrings realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Teilbereiche durch separat voneinander ausgebildete und miteinander gefügte Bauteile gebildet sind. Hierdurch ist es möglich, eine Korrosion, insbesondere eine Kontaktkorrosion, des Ventilsitzrings zu vermeiden sowie den Ventilsitzring derart auszugestalten, dass er in unterschiedlichen Teilbereichen unterschiedlichen thermischen und/oder mechanischen Ansprüchen genügt. Hierzu werden die jeweiligen Teilbereiche als separate Bauteile bereitgestellt, welche, zumindest mittelbar, miteinander gefügt, das heißt miteinander verbunden werden. Durch diese Ausgestaltung der Teilbereiche als separate Bauteile ist es möglich, die Teilbereiche beziehungsweise die Bauteile an jeweilige, an den jeweiligen Teilbereich gestellte Anforderungen anzupassen, sodass der jeweilige Teilbereich und somit der Ventilsitzring insgesamt den jeweiligen Anforderungen genügen können.In order to develop a valve seat ring specified in the preamble of claim 1 type such that a particularly advantageous and particularly needs-based design of the valve seat ring can be realized, it is inventively provided that the sub-areas are formed by separately formed and joined together components. This makes it possible to avoid corrosion, in particular contact corrosion, of the valve seat ring and to design the valve seat ring such that it satisfies different thermal and / or mechanical requirements in different subregions. For this purpose, the respective subregions are provided as separate components which, at least indirectly, are joined together, that is to say connected to one another. As a result of this configuration of the partial regions as separate components, it is possible to adapt the partial regions or the components to respective requirements imposed on the respective partial region, so that the respective partial region and thus the valve seat ring can satisfy the respective requirements in total.

Um die Wahrscheinlichkeit einer Korrosion, insbesondere einer Kontaktkorrosion, besonders gering zu halten, ist es in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Bauteile aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind. Hierdurch kann – in vollständig hergestelltem Zustand der Hubkolbenmaschine – eine direkte Kühlung des Ventilsitzrings realisiert werden, ohne dass es zu einer Kontaktkorrosion kommt. Unter der direkten Kühlung ist zu verstehen, dass das beispielsweise als Kühlflüssigkeit ausgebildete Kühlmedium im vollständig hergestellten Zustand der Hubkolbenmaschine durch den Kühlkanal strömt und dabei den ersten Teilbereich direkt an- und umströmt, sodass das Kühlmedium den ersten Teilbereich direkt berührt. Um dabei eine Korrosion zu vermeiden, ist der erste Teilbereich beispielsweise aus einem edlen ersten Werkstoff gebildet, wobei der zweite Teilbereich aus einem gegenüber dem ersten Werkstoff unedleren zweiten Werkstoff gebildet sein kann. Dadurch kann eine besonders hohe Verschleißresistenz des zweiten Teilbereichs realisiert werden, welcher beispielsweise dadurch, dass der zweite Teilbereich den Ventilsitz bildet, hohen mechanischen Beanspruchungen unterworfen ist.In order to keep the probability of corrosion, in particular contact corrosion, particularly low, it is provided in an advantageous embodiment of the invention that the components are formed from mutually different materials. In this way - in the fully manufactured state of the reciprocating engine - a direct cooling of the valve seat ring can be realized without causing contact corrosion. Under the direct cooling is to be understood that the cooling medium formed for example as a cooling liquid flows in the fully manufactured state of the reciprocating engine through the cooling channel and thereby the first portion directly on and flows around, so that the cooling medium touches the first portion directly. In order to avoid corrosion, the first portion is formed, for example, of a noble first material, wherein the second portion may be formed from a relation to the first material unedleren second material. As a result, a particularly high wear resistance of the second portion can be realized, which is subjected to high mechanical stresses, for example, by virtue of the fact that the second portion forms the valve seat.

Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass sich voneinander unterschiedliche Werkstoffe, von denen beispielsweise ein Werkstoff als edler Werkstoff und der andere Werkstoff als unedler Werkstoff ausgebildet ist, nicht in einem Arbeitsgang sintern lassen. Dies ist der Fall, da diese unterschiedlichen Werkstoffe stark unterschiedliche Schmelztemperaturen aufweisen. In this case, the invention is based on the knowledge that different materials from each other, of which, for example, one material is formed as a noble material and the other material as a base material, can not be sintered in one operation. This is the case because these different materials have very different melting temperatures.

Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen können jedoch über unterschiedliche Fügeverfahren hergestellt und miteinander verbunden werden, wobei die Bauteile beispielsweise durch Schweißen, insbesondere durch Reibschweißen, miteinander verbunden werden können. Dadurch kann beispielsweise ein erster der Teilbereiche Korrosionsanforderungen genügen, wobei der zweite Teilbereich mechanischen Anforderungen genügen kann und dabei auch lokale Beanspruchungen schadfrei ertragen kann. Somit kann der erfindungsgemäße Ventilsitzring besonders genau auf lokale Beanspruchungen ausgelegt werden, sodass eine hohe Leistungsdichte der beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Hubkolbenmaschine realisierbar ist. Dadurch kann der Kraftstoffverbrauch der Hubkolbenmaschine gering gehalten und eine hohe Lebensdauer der Hubkolbenmaschine realisiert werden.However, components made of different materials can be produced by different joining methods and connected to each other, wherein the components can be interconnected, for example by welding, in particular by friction welding. As a result, for example, a first of the subregions can meet corrosion requirements, wherein the second subarea can satisfy mechanical requirements and can also endure local stresses without damage. Thus, the valve seat ring according to the invention can be designed particularly accurate to local stresses, so that a high power density of the example designed as an internal combustion engine reciprocating engine can be realized. As a result, the fuel consumption of the reciprocating engine can be kept low and a long life of the reciprocating engine can be realized.

Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Ventilsitzrings. Im Rahmen des Verfahrens werden die Teilbereiche als separate Bauteile bereitgestellt, welche miteinander gefügt werden. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ventilsitzrings sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.The invention also includes a method for producing a valve seat ring according to the invention. As part of the process, the subregions are provided as separate components, which are joined together. Advantages and advantageous embodiments of the valve seat ring according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the method according to the invention and vice versa.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings; these show in:

1 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Explosionsansicht einer als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Hubkolbenmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem Zylinderkopf, und mit einem separat von dem Zylinderkopf ausgebildeten und mit dem Zylinderkopf verbundenen Ventilsitzring, welcher zwei Teilbereiche aufweist, die durch separat voneinander ausgebildete, miteinander gefügte und aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildete Bauteile gebildet sind; und 1 1 is a schematic and sectional exploded view of a reciprocating engine designed as an internal combustion engine for a motor vehicle, with a cylinder head, and with a separately formed from the cylinder head and connected to the cylinder head valve seat ring, which has two sub-areas formed by separately formed, joined together and from each other different components formed components are formed; and

2a–c jeweils ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht durch den Ventilsitzring gemäß einer jeweiligen Ausführungsform. 2a A partial sectional view of a schematic sectional view through the valve seat ring according to a respective embodiment.

1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Explosionsansicht eine als Verbrennungskraftmaschine ausgebildete Hubkolbenmaschine eines Kraftfahrzeugs, welches mittels der Hubkolbenmaschine antreibbar ist. Die Hubkolbenmaschine weist wenigstens einen beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum auf, in welchem beispielsweise während eines gefeuerten Betriebs der Hubkolbenmaschine Verbrennungsvorgänge ablaufen. Der Zylinder ist durch ein in 1 nicht dargestelltes Zylindergehäuse der Verbrennungskraftmaschine gebildet. Ferner umfasst die Hubkolbenmaschine einen in 1 ausschnittsweise erkennbaren Zylinderkopf 10, welcher in vollständig hergestelltem Zustand der Hubkolbenmaschine mit dem Zylindergehäuse verbunden ist und ein Brennraumdach des Zylinders bildet. 1 shows a detail of a schematic exploded view of a trained as an internal combustion engine reciprocating engine of a motor vehicle, which is drivable by means of the reciprocating engine. The reciprocating piston engine has at least one combustion chamber designed, for example, as a cylinder, in which, for example, combustion processes take place during a fired operation of the reciprocating piston engine. The cylinder is through a in 1 not shown cylinder housing of the internal combustion engine formed. Furthermore, the reciprocating piston engine comprises an in 1 partially recognizable cylinder head 10 which is connected in the fully manufactured state of the reciprocating engine with the cylinder housing and forms a combustion chamber roof of the cylinder.

Der Zylinderkopf 10 weist beispielsweise wenigstens einen dem Zylinder zugeordneten und in den Zylinder mündenden Gaskanal auf, welcher beispielsweise als Auslasskanal oder aber als Einlasskanal ausgebildet ist. Im vollständig hergestellten Zustand der Hubkolbenmaschine ist dem Gaskanal wenigstens ein in den Fig. nicht dargestelltes Gaswechselventil zugeordnet, welches beispielsweise als Auslassventil oder aber als Einlassventil ausgebildet und zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung relativ zu dem Zylinderkopf 10, insbesondere translatorisch, bewegbar ist. In der Schließstellung ist der Gaskanal durch das zugehörige Gaswechselventil fluidisch versperrt, sodass beispielsweise kein Gas aus dem Zylinder in den Gaskanal beziehungsweise umgekehrt kein Gas aus dem Gaskanal in den Zylinder einströmen kann. In der Offenstellung jedoch gibt das Gaswechselventil den zugehörigen Gaskanal frei, sodass Gas aus dem Gaskanal in den Zylinder beziehungsweise umgekehrt aus dem Zylinder in den Gaskanal strömen kann.The cylinder head 10 has, for example, at least one gas channel assigned to the cylinder and opening into the cylinder, which gas channel is designed, for example, as an outlet channel or else as an inlet channel. In the fully manufactured state of the reciprocating engine, the gas duct is assigned at least one gas exchange valve, not shown in the figures, which is designed, for example, as an outlet valve or as an inlet valve and between a closed position and at least one open position relative to the cylinder head 10 , in particular translationally, is movable. In the closed position, the gas channel is fluidly blocked by the associated gas exchange valve, so that, for example, no gas from the cylinder into the gas channel or vice versa no gas from the gas channel can flow into the cylinder. In the open position, however, the gas exchange valve releases the associated gas channel so that gas can flow from the gas channel into the cylinder or vice versa out of the cylinder into the gas channel.

Dem Gaskanal ist ferner ein separat von dem Zylinderkopf 10 ausgebildeter und mit dem Zylinderkopf 10 verbundener beziehungsweise gefügter Ventilsitzring 12 zugeordnet, welcher wenigstens einen ersten Teilbereich 14 und wenigstens einen zweiten Teilbereich 16 aufweist. In Einbaulage des Ventilsitzrings 12 ist durch den ersten Teilbereich 14 wenigstens ein Kühlkanal 18 der Hubkolbenmaschine teilweise begrenzt. Dabei nimmt der Ventilsitzring 12 seine Einbaulage im vollständig hergestellten Zustand der Hubkolbenmaschine ein. In diesem vollständig hergestellten Zustand ist der Kühlkanal 18 teilweise durch den Zylinderkopf 10 begrenzt. Das Kühlmedium ist beispielsweise eine Kühlflüssigkeit, welche auch als Kühlwasser bezeichnet wird. Während eines Betriebs der Hubkolbenmaschine strömt die Kühlflüssigkeit durch den Kühlkanal 18, wobei – da der Kühlkanal 18 teilweise durch den ersten Teilbereich 14 begrenzt ist – das Kühlmedium zumindest einen Teil des Teilbereichs 14 direkt an- und umströmt. Mit anderen Worten berührt das den Kühlkanal 18 durchströmende Kühlmedium zumindest einen Teil des Teilbereichs 14 direkt.The gas channel is also a separate from the cylinder head 10 trained and with the cylinder head 10 connected or mated valve seat ring 12 associated, which at least a first portion 14 and at least a second portion 16 having. In installation position of the valve seat ring 12 is through the first section 14 at least one cooling channel 18 partially limited the reciprocating engine. It takes the valve seat ring 12 its installation position in the fully manufactured state of the reciprocating engine. In this fully manufactured state, the cooling channel 18 partly through the cylinder head 10 limited. The cooling medium is for example a cooling liquid, which is also referred to as cooling water. During operation of the reciprocating engine, the cooling fluid flows through the cooling passage 18 , where - as the cooling channel 18 partly through the first section 14 is limited - the cooling medium at least a part of the subarea 14 directly on and flows around. In other words, that touches the cooling channel 18 flowing through cooling medium at least a portion of the subregion 14 directly.

Durch den zweiten Teilbereich 16 ist ein Ventilsitz 20 des Ventilsitzrings 12 gebildet. In seiner Schließstellung sitzt das Gaswechselventil auf dem Ventilsitz 20, sodass Gaswechselventil den Ventilsitz 20 direkt kontaktiert beziehungsweise berührt. Dadurch ist der Gaskanal in der Schließstellung mittels des Gaswechselventils fluidisch versperrt. In der Offenstellung ist das Gaswechselventil von dem Ventilsitz 20 abgehoben, wodurch der Gaskanal freigegeben wird.Through the second section 16 is a valve seat 20 of the valve seat ring 12 educated. In its closed position, the gas exchange valve sits on the valve seat 20 , so gas exchange valve the valve seat 20 directly contacted or touched. As a result, the gas channel is fluidly blocked in the closed position by means of the gas exchange valve. In the open position, the gas exchange valve of the valve seat 20 lifted, whereby the gas channel is released.

Während des Betriebs der Hubkolbenmaschine wird das Gaswechselventil mehrmals zwischen der Schließstellung und der Offenstellung bewegt, sodass das Gaswechselventil mehrmals nacheinander von dem Ventilsitz 20 abgehoben wird und danach wieder in Kontakt mit dem Ventilsitzring 12 kommt. Somit kommt es zu einer hohen thermischen und mechanischen Beanspruchung des Ventilsitzrings 12 beziehungsweise des zweiten Teilbereichs 16. Ferner kommt es – wie in 1 durch einen Pfeil 22 veranschaulicht ist – zu einem Wärmeeintrag in den ersten Teilbereich 14 vom zweiten Teilbereich 16. Da das Kühlmedium den Teilbereich 14 direkt berühren kann, kann zumindest ein Teil der in den Teilbereich 14 eingetragenen Wärme von dem Teilbereich 14 an das den Kühlkanal 18 durchströmende Kühlmedium übergehen, sodass ein besonders effektiver Wärmeabtransport von dem Teilbereich 14 und somit von dem Ventilsitzring 12 insgesamt realisierbar ist. Dadurch ist der Ventilsitzring 12 als direkt gekühlter Ventilsitzring ausgebildet, welcher besonders effektiv gekühlt werden kann.During operation of the reciprocating engine, the gas exchange valve is moved several times between the closed position and the open position, so that the gas exchange valve several times in succession from the valve seat 20 is lifted and then again in contact with the valve seat ring 12 comes. Thus, there is a high thermal and mechanical stress on the valve seat ring 12 or the second subarea 16 , Further it comes - as in 1 through an arrow 22 is illustrated - to a heat input in the first subarea 14 from the second subarea 16 , Since the cooling medium is the partial area 14 Can touch directly, at least part of the sub-area 14 registered heat from the subarea 14 to the the cooling channel 18 passing through the cooling medium, so that a particularly effective heat dissipation from the sub-area 14 and thus of the valve seat ring 12 overall is feasible. This is the valve seat ring 12 designed as a directly cooled valve seat ring, which can be cooled particularly effectively.

Um nun eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Ventilsitzrings 12 zu realisieren, sind die Teilbereiche 14 und 16 durch jeweilige, separat voneinander ausgebildete und miteinander gefügte Bauteile 24 und 26 gebildet. Die Bauteile 24 und 26 sind dabei aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet, wobei beispielsweise das Bauteil 24 aus einem ersten Werkstoff und das Bauteil 26 aus einem vom ersten Werkstoff unterschiedlichen, zweiten Werkstoff gebildet ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der erste Werkstoff edler als der zweite Werkstoff ist, sodass eine übermäßige Korrosion, insbesondere eine Kontaktkorrosion, des Ventilsitzrings 12 vermieden werden kann. Die Teilbereiche 14 und 16 sind jeweilige Abschnitte, die unterschiedlichen thermischen und/oder mechanischen Belastungen unterworfen sind. Da diese Abschnitte nun durch die separat voneinander ausgebildeten und miteinander gefügten Bauteile 24 und 26 sowie aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind, können die Abschnitte unterschiedlichen Ansprüchen genügen, sodass eine besonders gezielte und bedarfsgerechte Ausgestaltung des Ventilsitzrings 12 realisierbar ist.To now a particularly advantageous embodiment of the valve seat ring 12 to realize, are the subareas 14 and 16 by respective, separately formed and joined together components 24 and 26 educated. The components 24 and 26 are formed from mutually different materials, for example, the component 24 from a first material and the component 26 is formed from a different from the first material, the second material. In particular, it is provided that the first material is nobler than the second material, so that excessive corrosion, in particular contact corrosion, of the valve seat ring 12 can be avoided. The subareas 14 and 16 are respective sections subjected to different thermal and / or mechanical stresses. Since these sections now by separately formed and joined together components 24 and 26 and formed from mutually different materials, the sections can meet different requirements, so that a particularly targeted and needs-based design of the valve seat ring 12 is feasible.

Die Bauteile 24 und 26 sind beispielsweise durch Schweißen, insbesondere durch Reibschweißen, miteinander verbunden, sodass sich die Bauteile 24 und 26 auch dann besonders gut fügen lassen, wenn die Werkstoffe der Bauteile 24 und 26 stark unterschiedliche Schmelztemperaturen aufweisen. Im Rahmen eines Verfahrens zum Herstellen des Ventilsitzrings 12 werden die Bauteile 24 und 26 als jeweils hergestellte, voneinander separate Komponenten bereitgestellt und anschließend miteinander verbunden. Der Zylinderkopf 10 ist beispielsweise aus einem dritten Werkstoff gebildet, wobei der dritte Werkstoff ein Leichtmetall, insbesondere Aluminium, sein kann. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der den Kühlkanal 18 teilweise begrenzende Teilbereich 14 aus einem Werkstoff gebildet ist, dessen elektrochemisches Potential dem des dritten Werkstoffs zumindest ähnlich ist.The components 24 and 26 For example, by welding, in particular by friction welding, connected to each other, so that the components 24 and 26 even when the materials of the components 24 and 26 have very different melting temperatures. In the context of a method for producing the valve seat ring 12 become the components 24 and 26 provided as each prepared, separate components and then joined together. The cylinder head 10 For example, is formed of a third material, wherein the third material may be a light metal, in particular aluminum. It has proved to be advantageous if the cooling channel 18 partially limiting subarea 14 is formed of a material whose electrochemical potential is at least similar to that of the third material.

Die Bauteile 24 und 26 werden vorzugsweise miteinander verbunden, bevor der Ventilsitzring 12 mit dem Zylinderkopf 10 verbunden wird. Zum Verbinden des Ventilsitzrings 12 mit dem Zylinderkopf 10 wird der hergestellte Ventilsitzring 12 beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in den Zylinderkopf 10 eingesetzt. Beispielsweise wird der Ventilsitzring 12 mit dem Zylinderkopf 10, insbesondere durch Reibschweißen, verschweißt.The components 24 and 26 are preferably connected together before the valve seat ring 12 with the cylinder head 10 is connected. For connecting the valve seat ring 12 with the cylinder head 10 becomes the manufactured valve seat ring 12 For example, at least partially, in particular at least predominantly or completely, in the cylinder head 10 used. For example, the valve seat ring 12 with the cylinder head 10 , in particular by friction welding, welded.

Da die Werkstoffe der Bauteile 24 und 26 beispielsweise stark voneinander unterschiedliche Schmelztemperaturen aufweisen, können die Teilbereiche 14 und 16 nicht in einem gemeinsamen Arbeitsschritt gesintert werden. Somit ist es vorgesehen, die Teilbereiche 14 und 16 als die separat voneinander hergestellten Bauteile 24 und 26 bereitzustellen, welche dann miteinander gefügt werden. Hierdurch kann eine Mehrfachschweißung realisiert werden, sodass der Materialbedarf zum Herstellen des Ventilsitzrings 12 besonders gering gehalten werden kann. Dadurch kann der Ventilsitzring 12 kostengünstig hergestellt werden.Because the materials of the components 24 and 26 For example, have greatly different melting temperatures, the sub-areas 14 and 16 not be sintered in a joint step. Thus, it is intended, the subregions 14 and 16 as the separately manufactured components 24 and 26 provide, which are then joined together. As a result, a multiple welding can be realized, so that the material requirement for producing the valve seat ring 12 can be kept very low. This allows the valve seat ring 12 be produced inexpensively.

Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der dritte Werkstoff des Zylinderkopfs 10 der gleiche Werkstoff wie der erste Werkstoff des Teilbereichs 14 beziehungsweise des Bauteils 24 ist. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Wärmeleitfähigkeit realisiert werden.It has proved to be particularly advantageous if the third material of the cylinder head 10 the same material as the first material of the subsection 14 or of the component 24 is. In this way, a particularly advantageous thermal conductivity can be realized.

Der Teilbereich 14 beziehungsweise das Bauteil 24 fungiert als Zwischenstück, unter dessen Vermittlung beispielsweise das Bauteil 26 beziehungsweise der Teilbereich 16 am Zylinderkopf 10 gehalten ist. Ferner kann durch den Einsatz dieses Zwischenstücks eine besonders vorteilhafte Korrosionsbeständigkeit im Bereich des Kühlkanals 18 realisiert werden, da das Kühlmedium lediglich in Kontakt mit dem Teilbereich 14 und somit mit dessen Werkstoff, nicht jedoch in Kontakt mit dem Teilbereich 16 und somit dessen Werkstoff kommt.The subarea 14 or the component 24 acts as an intermediate piece, by means of which, for example, the component 26 or the subarea 16 on the cylinder head 10 is held. Furthermore, by using this Intermediate piece a particularly advantageous corrosion resistance in the region of the cooling channel 18 be realized, since the cooling medium only in contact with the subregion 14 and thus with its material, but not in contact with the sub-area 16 and thus its material comes.

2a veranschaulicht den Ventilsitzring 12 gemäß 1. 2b zeigt eine weitere Ausführungsform des Ventilsitzrings 12, wobei 2c noch eine weitere Ausführungsform des Ventilsitzrings 12 zeigt. Wie aus 1 bis 2c erkennbar ist, unterscheiden sich die unterschiedlichen Ausführungsformen hinsichtlich einer Fügestelle 28, an welcher die Bauteile 24 und 26 miteinander gefügt, das heißt miteinander verbunden sind. Dadurch, dass die Bauteile 24 und 26 durch ein Fügeverfahren miteinander verbunden werden, welches von Sintern unterschiedlich ist, können unterschiedliche Geometrien der Fügestelle 28, das heißt unterschiedliche Fügegeometrien realisiert werden, welche üblicherweise durch das Sintern nicht hergestellt werden können. Insbesondere das Reibschweißen erlaubt eine Vielfalt an unterschiedlichen Fügegeometrien, wie aus 2a–c erkennbar ist. 2a illustrates the valve seat ring 12 according to 1 , 2 B shows a further embodiment of the valve seat ring 12 , in which 2c Yet another embodiment of the valve seat ring 12 shows. How out 1 to 2c can be seen, the different embodiments differ with respect to a joint 28 on which the components 24 and 26 joined together, that is, connected with each other. Because of the components 24 and 26 be joined by a joining process, which is different from sintering, different joint geometries 28 That is, different joining geometries are realized, which can not usually be produced by sintering. In particular, the friction welding allows a variety of different joining geometries, such as 2a -C is recognizable.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004027084 A1 [0002]

Claims

Valve seat ring for a reciprocating engine, with at least a first portion ( 14 ), through which in installation position of the valve seat ring ( 12 ) at least one cooling medium through which can flow ( 18 ) is at least partially limited, and with at least a second subregion ( 16 ) through which a valve seat ( 20 ) is formed for a gas exchange valve, characterized in that the subregions ( 14 . 16 ) by separately formed and joined components ( 24 . 26 ) are formed.

Valve seat ring according to claim 1, characterized in that the components ( 24 . 26 ) are formed from different materials.

Valve seat ring according to claim 1 or 2, characterized in that the second portion ( 16 ) of a first material and the first subregion ( 14 ) Is formed from a relation to the first material nobler, second material.

Valve seat ring according to one of the preceding claims, characterized in that the components ( 24 . 26 ) are joined together by welding, in particular by Reibscheißen.

Method for producing a valve seat ring ( 12 ) according to any one of the preceding claims.