(57)【要約】  本発明は、内燃機関に用いられるバケット式タペット（１）であって、中空円筒形のバケットスカート（３）とバケットスカート（３）を片側で閉鎖するバケットヘッド（４）とを有するタペットハウジング（２）を備え、バケットヘッド（４）に、鋼素材の非切削式の冷間変形加工によってバケットスカート（３）が一体的に成形されており、バケットヘッド（４）の外側面は、内燃機関の、バケット式タペット（１）をリフトさせるカム（６）に対する接触面（５）として用いられ、バケットスカート（３）の外側面は、内燃機関の、バケット式タペット（１）をリフト方向で支持するガイド孔（９）に対する接触面（８）として用いられる、バケット式タペットに関する。本発明の根底を成す課題は、冒頭で述べた構成のバケット式タペット（１）およびバケット式タペット（１）を製造する方法を、それぞれ製造コストの削減に関して改善することである。この課題を解決する手段によれば、バケットヘッド（４）の、未加工であるとともに未被覆のカム接触面（５）が、ブラシ工具（１３）によって切削式に加工され、カム接触面（５）の他の機械加工が行われない。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に用いられるバケット式タペット（１）であって、
中空円筒形のバケットスカート（３）と該バケットスカート（３）を片側で閉鎖するバケットヘッド（４）とを有するタペットハウジング（２）を備え、該バケットヘッド（４）に、鋼素材の非切削式の冷間変形加工によって前記バケットスカート（３）が一体的に成形されており、前記バケットヘッド（４）の外側面は、内燃機関の、当該バケット式タペット（１）をリフトさせるカム（６）に対する接触面（５）として用いられ、前記バケットスカート（３）の外側面は、内燃機関の、当該バケット式タペット（１）をリフト方向で支持するガイド孔（９）に対する接触面（８）として用いられる、バケット式タペットにおいて、
前記バケットヘッド（４）の、未加工であるとともに未被覆の前記カム接触面（５）が、ブラシ工具（１３）によって切削式に加工されることを特徴とする、バケット式タペット。
【請求項２】
前記カム接触面（５）は、該カム接触面（５）が等方性の構造を有するように加工される、請求項１記載のバケット式タペット。
【請求項３】
当該バケット式タペット（１）は、冷間変形加工の後で、硬度向上を目的として熱処理される、請求項１または２記載のバケット式タペット。
【請求項４】
前記バケットヘッド（４）の、ブラシ掛けされた前記カム接触面（５）は、コーティング（５ａ）を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載のバケット式タペット。
【請求項５】
前記コーティング（５ａ）は、ＤＬＣコーティングとして構成されている、請求項４記載のバケット式タペット。
【請求項６】
内燃機関に用いられるバケット式タペット（１）を製造する方法であって、
該バケット式タペット（１）は、中空円筒形のバケットスカート（３）と該バケットスカート（３）を片側で閉鎖するバケットヘッド（４）とを有するタペットハウジング（２）を備え、該バケットヘッド（４）に、鋼素材の非切削式の冷間変形加工によって前記バケットスカート（３）が一体的に成形されており、前記バケットヘッド（４）の外側面は、内燃機関の、当該バケット式タペット（１）をリフトさせるカム（６）に対する接触面（５）として用いられ、前記バケットスカート（３）の外側面は、内燃機関の、当該バケット式タペット（１）をリフト方向で支持するガイド孔（９）に対する接触面（８）として用いられる、バケット式タペットを製造する方法において、
ａ）金属薄板からタペットハウジング（２）を深絞り加工するステップと、
ｂ）未加工であるとともに未被覆のカム接触面（５）をブラシ掛けするステップと、
を含むことを特徴とする、バケット式タペットを製造する方法。
【請求項７】
前記ブラシ掛けを、等方性の構造が生じるように行う、請求項６記載の方法。
【請求項８】
ａａ）硬度向上を目的として、前記カム接触面のブラシ掛け前に前記バケット式タペット（１）を熱処理する追加的なステップを含む、請求項６または７記載の方法。
【請求項９】
ｄ）ブラシ掛けの後にコーティング（５ａ）を前記カム接触面（５）に被着する追加的なステップを含む、請求項７または８記載の方法。
【請求項１０】
前記カム接触面（５）にＤＬＣコーティング（５ａ）を被着する、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に用いられるバケット式タペットであって、中空円筒形のバケットスカートとバケットスカートを片側で閉鎖するバケットヘッドとを有するタペットハウジングを備え、バケットヘッドに、鋼素材の非切削式の冷間変形加工によってバケットスカートが一体的に成形されており、バケットヘッドの外側面は、内燃機関の、バケット式タペットをリフトさせるカムに対する接触面として用いられ、バケットスカートの外側面は、内燃機関の、バケット式タペットをリフト方向で支持するガイド孔に対する接触面として用いられる、バケット式タペットに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のバケット式タペットは、内燃機関のガス交換動弁装置に使用され、これにより、カム軸におけるカムのカムローブが付属のガス交換弁の開放運動に伝達される。その他に、バケット式タペットを、燃料噴射ポンプのカムに対する接触要素として使用することも可能であり、これにより、ポンプカムのカムローブが噴射ポンプのピストンに伝達される。いずれにせよ、一方では、カム接触時に生じるヘルツ応力に対して申し分なく低摩耗に耐えなければならず、他方では、申し分なく低摩耗で低騒音にガイド孔に支持することができる、機械式に強く荷重を掛けられる構成部材である。
【０００３】
既にかなり以前から、大量生産に適したバケット式タペットは、費用面から、非切削式に冷間変形加工された鋼製のタペットハウジングを有し、タペットハウジングは、これに続いて、全ての接触面の硬度向上のために熱処理される。タペットハウジングの、切削式に形成された最終輪郭は、通常は、研削プロセスで得られる。研削プロセスでは、バケットスカートの外側面、つまりバケット式タペットのガイド接触面が、バケット式タペットの縦方向の案内に必要な適合サイズに仕上げ加工されるとともに、バケットヘッドの外側面、つまりカム接触面が、カム接触に必要な表面ジオメトリに、それぞれ表面粗さを低減しつつ仕上げ加工される。
【０００４】
独国特許出願公開第１０２０１１０７６４１０号明細書（ＤＥ  １０  ２０１１  ０７６  ４１０  Ａ１）において、バケット式タペットおよびバケット式タペットを製造する方法が公知である。金属製のタペットハウジングは、非切削式に冷間変形加工によって製作され、これに続いて熱処理され、最終的にバケットスカートの外側面が、必要とされる寸法に研削される。カム接触のために必要な表面ジオメトリは、ポリッシング方法および／またはラッピング方法によって得られる。その後で、ＤＬＣコーティングが被着され、ＤＬＣコーティングは、これに続いてブラシ掛けによって機械式に後加工される。ブラシ掛けプロセスは、加工されるべき表面のそれぞれの区分が、加工強度だけではなくバケット式タペットとブラシ工具との間の相対運動に関しても均等に、特に何らかの特定の方向性を優先させることなく加工されるように行われるので、等方性で摩耗および摩擦に関して最適化された表面構造が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような背景から、本発明の根底を成す課題は、冒頭で述べた形態のバケット式タペットおよびバケット式タペットを製造する方法を、それぞれ製造コストの削減に関して改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、独立請求項の特徴部に記載の構成を有する、バケット式タペットおよびバケット式タペットを製造する方法によって解決される。好適な改良形態は、それぞれ対応する従属請求項に規定されている。
【０００７】
したがって本発明は、内燃機関に用いられるバケット式タペットであって、中空円筒形のバケットスカートとバケットスカートを片側で閉鎖するバケットヘッドとを有するタペットハウジングを備え、バケットヘッドに、鋼素材の非切削式の冷間変形加工によってバケットスカートが一体的に成形されており、バケットヘッドの外側面は、内燃機関の、バケット式タペットをリフトさせるカムに対する接触面として用いられ、バケットスカートの外側面は、内燃機関の、バケット式タペットをリフト方向で支持するガイド孔に対する接触面として用いられる、バケット式タペットに関する。装置に関する課題を解決するために、このようなバケット式タペットにおいて、バケットヘッドの、未加工であるとともに未被覆のカム接触面が、ブラシ工具によって切削式に加工される。
【０００８】
既述の先行技術とは異なり、バケット式ヘッドのカム接触面は、ポリッシング方法および／またはラッピング方法によって微細加工されるのではなく、バケットヘッドのカム接触面の全体の機械加工が、専らブラシ掛けによって行われるので、カム接触面は、等方性の構造を有し、そうして機械加工されたバケット式タペット（バケット式タペットのバケットスカートは所定の寸法に研削されている）を既にその状態で使用することができる。
【０００９】
場合により、バケット式タペットは、冷間変形加工の後で、硬度向上を目的として熱処理されてよく、その際、バケットヘッドのカム接触面のブラシ掛けを熱処理前または後に行ってよい。
【００１０】
摩耗低減のための別の構成手段は、バケットヘッドのカム接触面が、好適にはＤＬＣコーティングとして構成されたコーティングを有することにあってよい。
【００１１】
既述の課題は、さらに冒頭で述べた形態の、内燃機関に用いられるバケット式タペットを製造する方法によって解決される。したがって、本発明は、内燃機関に用いられるバケット式タペットを製造する方法であって、バケット式タペットは、中空円筒形のバケットスカートとバケットスカートを片側で閉鎖するバケットヘッドとを有するタペットハウジングを備え、バケットヘッドに、鋼素材の非切削式の冷間変形加工によってバケットスカートが一体的に成形されており、バケットヘッドの外側面は、内燃機関の、バケット式タペットをリフトさせるカムに対する接触面として用いられ、バケットスカートの外側面は、内燃機関の、バケット式タペットをリフト方向で支持するガイド孔に対する接触面として用いられる、バケット式タペットを製造する方法にも関し、この方法は、
ａ）金属薄板からタペットハウジングを深絞り加工するステップと、
ｂ）未加工であるとともに未被覆のカム接触面をブラシ掛けするステップと、
を含む。
【００１２】
その際、ブラシ掛けは、等方性の表面構造が生じるように行われる。
【００１３】
この方法は、
ａａ）硬度向上を目的としてカム接触面のブラシ掛けの前にバケット式タペットを熱処理する、追加的なステップを含んでよい。
【００１４】
さらなる摩耗低減のために、この方法は、
ｄ）ブラシ掛けの後に、コーティング、たとえばＤＬＣコーティングをカム接触面に被着する、追加的なステップを含んでよい。
【００１５】
既述の方法の利用により、バケットヘッドのカム接触面が、金属板の圧延加工に際して鋼薄板に関して形成される表面トポグラフィを大きく変化させることなく、表面粗さの目的に合わせて著しく改善される。この特別なトポグラフィは、カムとタペットとの間の摩擦モーメントの低減に対して有利に働く。独国特許出願公開第１０２０１１０７６４１０号明細書（ＤＥ  １０  ２０１１  ０７６  ４１０  Ａ１）において想定された、ＤＬＣコーティングの被着前のカム接触面のポリッシングおよび／またはラッピングが省略され、バケットヘッドの未加工であるとともに未被覆のカム接触面のブラシ掛けによって代用される一方、ＤＬＣコーティングの被着後、さらなるブラシ掛けは行われないので、バケット式タペットの加工時間が短縮されるとともに製造プロセスが簡略化され、これは製造コストの削減につながる。
【００１６】
たしかに本発明は、内燃機関に用いられるバケット式タペットを製造する方法に関して特に有利であるが、ピストン機械におけるスイングアームまたはロッカーアームや歯車要素または転がり軸受要素、特に軸受輪および転動体、たとえば玉、針状ころ、円筒ころもしくは円錐ころも、本発明に即して構成しかつ製作することもできる。被覆されるべき機械要素の基材として、好適には鋼が使用される。
【００１７】
以下、本発明を、図示された実施の形態に基づいて詳説する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】機械バケット式タペットを用いるガス交換動弁装置を示す縦断面図である。
【図２】ブラシ動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、機械式のバルブクリアランス補整を有する、内燃機関の、バケット式タペット駆動装置として構成されたガス交換動弁装置を示している。機械バケット式タペット１は、専ら桶状のタペットハウジング２から成り、タペットハウジング２は、鋼素材の非切削式の冷間変形加工により、ここでは金属薄板の深絞り加工により一体的に製作されている。タペットハウジング２は、中空円筒形のバケットスカート３と、軸方向で端部側のバケットヘッド４とから構成されており、バケットヘッド４にバケットスカート３が一体的に成形されており、バケットヘッド４は、バケットスカート３を片側で閉鎖する。バケットヘッド４の軸方向の外側面は、カム６に対する接触面５として用いられ、カム６のカムローブは、バケット式タペット１から、閉鎖方向にばね力が加えられたガス交換弁７の開放運動に伝達される。バケットスカート３の半径方向外側面は、バケット式タペット１をリフト方向に支持する中空円筒形の、内燃機関のガイド孔９に対する接触面８として用いられる。
【００２０】
バケットヘッド４の軸方向内側面に、ガス交換弁７の軸方向に延在する隆起部１０が設けられており、隆起部１０は、ガス交換弁７のステムに端面側で接触する。バルブクリアランス調節は、調節すべき目標バルブクリアランスに適した、隆起部１０の軸方向の高さ１１を有するバケット式タペット１の選別により行われる。その際、バケット式タペット１は、様々な高さの隆起部１０を含む部品群から選択されて、その後で取り付けられる。用途に応じて、切削式に微細に加工された、特に研削された、隆起部１０の端面１２が設けられてよい。
【００２１】
深絞り加工され、これに続いて硬度向上を目的として熱処理されたタペットハウジング２は、その半径方向の外側面において専らバケットスカート３の外面で、つまり接触面８の領域で、切削式に加工、ここでは研削される。これにより、ガイド孔９内におけるバケットスカート３の必要とされる寸法公差および形状公差が、その目標範囲内に位置することが保証される。これに対して、バケットヘッド４の軸方向の外側面、つまりカム接触面５は、ブラシ掛けされているだけであり、タペットハウジング２の深絞り加工プロセスおよび熱処理において形成された表面構造および表面ジオメトリからわずかにしか異ならない等方性の表面構造を有する。
【００２２】
図２は、ブラシ掛けによるバケット式タペット１の加工を示している。工具として、矢印Ａの方向に回転するローラブラシ１３が使用され、そのローラ１５は、粒子を含むフィラメント１４を有する。ブラシ掛けの間、回転するローラブラシ１３は、両矢印Ｂの方向に往復移動させられる。同時に、バケット式タペット１が、矢印Ｄに従って自身の縦軸線を中心に回動させられる。追加的に、バケット式タペット１は、さらに両矢印Ｅの方向に往復移動させられ、これにより、カム接触面５の所望の等方性の構造が得られる。ブラシ掛けの後で、カム接触面５に、本実施の形態では、ＤＬＣコーティング５ａが被着される。この種のコーティングは、独国特許出願公開第１０２０１１０７６４１０号明細書（ＤＥ  １０  ２０１１  ０７６  ４１０  Ａ１）に開示されているので、これに関する内容はここに本開示の対象とされる。
【００２３】
ローラブラシ１５の代わりに、広く知られたカップブラシを使用することもできる。カップブラシの回転軸線は、バケット式タペット１に対して垂直方向に延在し、カップブラシの、カム接触面寄りの端面は、粒子を含むフィラメント１４を有する。
【００２４】
上述の図面に関する説明、特許請求の範囲および明細書冒頭で述べた全ての特徴は、個別にみなしても任意に組み合わせても使用可能である。したがって、本発明は、記述されたかつ請求された特徴の組み合わせに限定されず、むしろ全ての特徴の組み合わせが開示されたものとみなすことができる。
【符号の説明】
【００２５】
１  バケット式タペット
２  タペットハウジング
３  バケットスカート
４  バケットヘッド
５  カム接触面
５ａ  ＤＬＣコーティング
６  カム
７  ガス交換弁
８  接触面
９  ガイド孔
１０  バケットヘッドに設けられた隆起部
１１  隆起部の高さ
１２  隆起部の端面
１３  ローラブラシ
１４  粒子を含むフィラメント
１５  ローラ
Ａ  矢印、ローラブラシの回転
Ｂ  矢印、ローラブラシの並進運動
Ｄ  矢印、バケット式タペットの並進運動
Ｅ  矢印、バケット式タペットの回転
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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