DE60004956T2

DE60004956T2 - Diamantbeschichtetes Gleitteil

Info

Publication number: DE60004956T2
Application number: DE60004956T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Itami-shi Mochida; Takao Itami-shi Nishioka
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1999-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2020-12-02
Also published as: US6534170B2; EP1111201A3; EP1111201A2; DE60004956D1; EP1111201B1; KR20010061997A; US20010003278A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitteil, beispielsweise ein Einstellplättchen, das in einem Ventiltriebmechanismus eines Verbrennungsmotors Verwendung findet.
Mit Blick auf die Einsparung von Energie sind in den vergangenen Jahren in der Automobilindustrie Verbesserungen beim Kraftstoffverbrauch vordringlich geworden. Neben einem geringeren Gewicht des Fahrzeuges und einer verbesserten Wärmeeffizienz des Motors ist als Maßnahme zur Erreichung dieses Ziels die Verringerung der Energieverluste von Motoren und dergleichen zu einem wichtigen Punkt geworden. Insbesondere hat sich, was Maßnahmen zur Verringerung der Energieverluste bei Ventiltriebmechanismen angeht, die Mehrzahl der Bemühungen auf die verschiedenen Arten von Energieverlusten und darüber hinaus auf die Verringerung des Gewichtes der Bauteile zum Zwecke der Verringerung des trägen Gewichtes des Fahrzeuges sowie auf die Verringerung der Reibungsarbeit zwischen gleitenden Teilen konzentriert.
3 zeigt ein besonderes Beispiel eines Ventiltriebmechanismus eines Automotors. In 3 bezeichnen das Bezugszeichen 1 einen Zylinderkopf eines Motors, das Bezugszeichen 2 eine Nocke, das Bezugszeichen 3 einen Ventilaufnehmer, das Bezugszeichen 4 ein Einstellplättchen, das Bezugszeichen 5 ein Ansaug- und Ablassventil, das Bezugszeichen 6 einen Ventilsitz und das Bezugszeichen 7 eine Ventilfeder. Bei dem Ventiltriebmechanismus der 3 wird eine Versetzung der Nocke 2 auf das Ansaug- und Ablassventil 5 übertragen, indem die Nocke 2 den Ventilaufnehmer 3 antreibt.
Bei dem vorstehend erwähnten Ventiltriebmechanismus ist das Einstellplättchen 4 zwischen der Nocke 2 und dem Ventilaufnehmer 3 angeordnet, weshalb das Einstellplättchen 4 mit der Nocke 2 und dem Ventilaufnehmer 3 gleitet. Das Einstellplättchen 4 wird zur Einstellung des Ventilraumes verwendet und wurde in der Vergangenheit zumeist aus Metall hergestellt. Bei dieser Art von Einstellplättchen 4 besteht zum Zwecke der Verringerung der Energieverluste Bedarf an einem geringeren Gewicht und einer verbesserten Verschleißfestigkeit derselben.
Als Maßnahme zur Verringerung der Energieverluste bei dem vorstehend erwähnten Ventiltriebmechanismus offenbart beispielsweise die japanische Patentveröffentlichung 6-294307 die Verwendung eines Diamanten zur Bearbeitung des Einstellplättchens mit dem Ziel der Herstellung eines Gleitteils oder die Aufbringung von Diamant auf ein Grundmaterial des Einstellplättchens, um die auftretende Reibungsarbeit, das heißt den Reibungskoeffizienten μ zu verringern.
Bei diesem Einstellplättchen ist allerdings notwendig, dass die Diamantfläche durch Bearbeitung zu einer glatten Spiegelfläche gemacht wird, da Diamant ein sehr schwer schneidbares Material ist, wodurch die Herstellungskosten sehr hoch werden. Da Diamant ein kostenintensives Material ist, ufern mithin die Gesamtkosten aus. Ist das Grundmaterial ein Metall, so besteht zudem ein großer Unterschied bei den Modulen der Längselastizität des Metalls und des es bedeckenden Diamanten, sodass an der Grenzfläche zwischen diesen beiden Materialien Beanspruchungen auftreten, die zu dem Problem führen, dass der Diamant von dem metallischen Grundmaterial abplatzt.
Unter Berücksichtigung dieser im Stand der Technik auftretenden Probleme ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Gleitteils mit Diamantüberzug, das ein geringes Gewicht und eine hervorragende Verschleißfestigkeit aufweist, sodass ein Verschleiß der Materialien der zusammenwirkenden Elemente bei gleichzeitiger wirkungsvoller Verringerung von Energieverlusten verhindert wird.
Zur Lösung der vorstehend geschilderten Aufgabe ist das einen Diamantüberzug aufweisende erfindungsgemäße Gleitteil als Gleitteil mit einem Grundmaterial ausgebildet, das aus Siliziumnitrid oder Sialon mit einer Diamantüberzugsschicht an dessen Oberfläche besteht, bei der der Flächentraganteil (t_p) für die Gleitfläche der Diamantüberzugsschicht bei einer Schnitthöhe von 0,1 Mikrometer gemäß der Spezifizierung durch die japanische Industrienorm (Japanese Industry Standard JIS) B 0601 größer oder gleich 60 Prozent ist.
Durch Ausführen einer Fertigbearbeitung an lediglich einem kleinen Teil der Spitzen der Diamantteilchen, die nach der Bildung der vorstehend erwähnten Diamantüberzugsschicht von der Oberfläche derselben vorstehen, oder durch Verändern der verschiedenen Bedingungen bei der Bildung eines Filmes wird der Flächentraganteil (t_p), wie oben festgestellt, verändert, wodurch die Fläche der Diamantüberzugsschicht geglättet wird und vorstehende Teile derselben beseitigt werden.
Die nachfolgende Zeichnung ist als Beispiel angeführt.
1 ist ein vertikaler Querschnitt durch ein Einstellplättchen.
2 ist ein vertikaler Querschnitt durch ein in einen Ventilaufnehmer eingebautes Einstellplättchen.
3 ist ein vertikaler Querschnitt durch einen Ventiltriebmechanismus eines Automotors.
4 ist ein vertikaler Querschnitt durch eine bei den Tests in den Beispielen verwendete motorgetriebene Vorrichtung.
Bei dem erfindungsgemäßen Gleitteil mit Diamantüberzug ist das Grundmaterial Siliziumnitrid (Si₃N₄) oder Sialon (Si-Al-O-N). Sowohl Siliziumnitrid wie auch Sialon sind keramische Materialien und weisen im Vergleich zu Metall ein sehr geringes Gewicht auf, während sie gleichzeitig äußerst hart sind sowie eine hervorragende Verschleißfestigkeit und einen hohen Wärmewiderstand aufweisen. Insbesondere ist, was die Stärke des als Grundmaterial zum Einsatz kommenden Siliziumnitrids oder Sialons mit Blick auf eine Verwendung des Einstellplättchens als Gleitteil angeht, vorzuziehen, wenn die Dreipunkt-Biegefestigkeit (σ3_b) bei 1000 MPA oder mehr liegt.
Die an dem Grundmaterial anhaftende Diamantüberzugsschicht ist vorzugsweise ein künstlicher CVD-Diamant, wobei die Herstellung in einem PVD-Verfahren oder CVD-Verfahren erfolgt. Bei Verwendung des CVD-Verfahrens ist es möglich, die Gase des Ausgangsmaterials, beispielsweise Kohlenwasserstoffgas und Wasserstoffgas, zu zerlegen und Diamant aus der Gasphase an dem Grundmaterial abzulagern, wobei in Abhängigkeit vom Zerlegungsverfahren der Gase des Ausgangsmaterials Verfahren wie das thermische Heizdrahtverfahren, das Mikrowellenplasmaverfahren und das Hochfrequenzplasmaverfahren bekannt sind.
Zudem weist Diamant eine äußerst hohe Härte sowie eine hervorragende thermische Leitfähigkeit auf, sodass es für einen verschleißfesten Gleitüberzugsfilm äußerst geeignet ist. Darüber hinaus ist der Unterschied beim thermischen Expansionskoeffizienten sowie beim Modul der Längselastizität zwischen dem Diamant und dem Grundmaterial (das heißt Siliziumnitrid oder Sialon) klein, sodass die Diamantüberzugsschicht nicht von dem Grundmaterial abplatzt. Vorzugsweise liegt die Dicke der Diamantüberzugsschicht in einem Bereich von 0,5 bis 20 Mikrometer. Bei weniger als 0,5 Mikrometer ist es nicht möglich, eine ausreichende Stärke des Diamanten zu erhalten, und bei mehr als 20 Mikrometer steigen die Kosten zu schnell. Sollte mit letzterem jedoch ein Nutzen einhergehen, der die Kosten rechtfertigt, wäre auch die Ausbildung einer Schicht mit einer Dicke von mehr als 20 Mikrometern hinnehmbar.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird lediglich ein kleiner Teil der Spitzen der Diamantteilchen, die von der Oberfläche der Diamantüberzugsschicht vorstehen, einer Fertigbearbeitung unterzogen, das heißt, es wird lediglich derjenige Teil der Spitzen, deren Vorsprünge höher sind, entfernt, um die Höhe der Vorsprünge zu verringern, wodurch die Oberfläche geglättet wird beziehungsweise die vorstehenden Teile aus dem Oberflächenprofil entfernt werden. Als Verfahren zur Fertigbearbeitung bietet sich ein Polierverfahren unter Verwendung beispielsweise eines Diamantschleifsteins oder ein Läppverfahren unter Verwendung beispielsweise feiner Schleifkörnchen mit einem Durchmesser von 10 Mikrometern oder weniger an.
Bei Einsatz eines der vorstehend erwähnten Verfahren der Fertigbearbeitung wird, unabhängig vom Zustand der Oberfläche der durch Einsatz des künstlichen CVD-Verfahrens hergestellten Diamantüberzugsschicht, der Flächentraganteil (t_p) an der Gleitfläche bei einer Schnitthöhe von 0,1 Mikrometer auf 60% oder mehr eingestellt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der Zustand der Oberfläche der auf dem Grundmaterial ausgebildeten Diamantüberzugsschicht zudem dadurch eingestellt werden, dass die Oberfläche des Grundmaterials bearbeitet wird oder dass bei Einsatz des künstlichen CVD-Verfahrens oder dergleichen die Bedingungen bei der Bildung des Filmes verändert werden. Durch eine Veränderung der verschiedenen Bedingungen wird es bei der vorliegenden Erfindung möglich, dass der Flächentraganteil (t_p) an der Gleitfläche der Diamantüberzugsschicht bei einer Schnitthöhe von 0,1 Mikrometer 60% oder mehr beträgt, und dass die Oberfläche glatt ist und ein Oberflächenprofil ohne vorstehende Teile aufweist, sodass in diesem Fall die vorstehend erwähnte Fertigbearbeitung nicht erforderlich ist.
Ist bei einer Schnitthöhe von 0,1 Mikrometern der Flächentraganteil (t_p) bei 60% oder mehr, so ist das Verlustdrehmoment kleiner als dasjenige der aus Metall bestehenden Gleitteile des Standes der Technik, wobei das Verlustdrehmoment selbst ebenfalls kleiner wird, wenn der Flächentraganteil steigt, sodass der Verschleißverlust der zusammenwirkenden Elemente verringert wird. Wenn allerdings bei einer Schnitthöhe von 0,1 Mikrometer der Flächentraganteil (t_p) 85% oder größer ist, erhält man keine weitere Verringerung des Verlustdrehmomentes, und der Verschleißverlust der zusammenwirkenden Teile bleibt nahezu gleich.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter dem Ausdruck „Flächentraganteil (t_p)" nach Maßgabe der JIS B 0601 das Verhältnis aus der Summe der Schnittlängen, die zu der Zeit des Schneidens der Rauhigkeitskurve in dem Bereich der Bezugslänge bei bestimmten Schnitthöhen parallel zu der Oberseite der Profilspitzenlinie (Flächentraglänge) erhalten werden, und einer Bezugslinie verstanden, wobei das Verhältnis als Prozentsatz angegeben wird. Messungen des Flächentraganteils (t_p) wurden nach Maßgabe der vorstehend erwähnten JIS durchgeführt, wobei die Bezugslänge 0,25 Millimeter betrug, während die Messhöhe bei 1,25 Millimetern lag.
Bei dem Gleitteil mit Diamantüberzug der vorliegenden Erfindung wird der Flächentraganteil (t_p) für eine Schnitthöhe von 0,1 Mikrometer durch die Fertigbearbeitung oder durch die Änderung der Bedingungen bei der Bildung des Filmes verändert, wobei die Oberfläche der Diamantüberzugsschicht geglättet wird beziehungsweise vorstehende Teile des Oberflächenprofils beseitigt werden, sodass es möglich wird, an den zusammenwirkenden Teilen auftretende Reibungsverluste und den damit verbundenen Energieverlust zu verringern. Daher stellt das erfindungsgemäße Gleitteil ein hervorragendes Gleitteil für den Einsatz in Ventiltriebmechanismen von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen oder dergleichen dar. Durch Verwendung von Siliziumnitrid oder Sialon als Grundmaterial ist es zudem unmöglich, ein geringeres Gewicht als durch Verwendung von Metallteilen oder durch Verwendung von Metall als Grundmaterial zu erzielen. Zudem ist der Unterschied bei den Modulen der Längselastizität sowie beim thermischen Expansionskoeffizienten zwischen dem Grundmaterial und dem Diamant klein, sodass die Anhaftung der Diamantüberzugsschicht verbessert wird.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand bestimmter Arbeitsbeispiele beschrieben. Bei jedem der nachfolgenden Beispiele wurde ein Einstellplättchen als Gleitteil verwendet.
Beispiel 1
Ein künstlicher CVD-Diamant wurde zur Herstellung von Einstellplättchen in einem bekannten Draht-CVD-Verfahren auf jedes der Grundmaterialien aufgebracht, die aus Si₃N₄-gesinterten Körpern mit verschiedenen Dreipunkt-Biegefestigkeiten bestanden. Die auf diese Weise als Probestücke erhaltenen Einstellplättchen wiesen alle einen Durchmesser von 30 Millimetern und eine Dicke von 5 Millimetern auf.
Wie in 1 gezeigt, erfolgte bei jedem mit einer Diamantüberzugsschicht versehenen Einstellplättchen die Fertigbearbeitung der Kontaktfläche 4a des in Kontakt mit der Nocke zu bringenden Einstellplättchens 4 durch Läppung. Zu diesem Zeitpunkt wurde durch eine Veränderung der Läppbedingungen der Flächentraganteil bei einer Schnitthöhe von 0,1 Mikrometer (in nachstehender Tabelle 1 als t_p 0,1 gezeigt) auf die in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigten Werte gebracht. Die Bezugszeichen 4b und 4c in 1 bezeichnen die Kontaktflächen mit dem Ventilaufnehmer.
Jedes auf diese Weise hergestellte Einstellplättchen 4 wurde in die in 4 gezeigte motorgetriebene Vorrichtung eingebaut, in der ein OHC-Ventiltriebmechanismus vom direkten Typ nachgestellt wurde. Es wurde der Energieverbrauch des Motors bei einer festen Drehzahl des Motors 8 (2000 UpM und 4000 UpM bezogen auf die Drehzahl des Motors) gemessen, und der Energieverlust wurde bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse zeigt die nachstehende Tabelle 1.
Zum Zwecke des Vergleiches wurde ein nach einem Verfahren des Standes der Technik aus Cr-Mo-Stahl hergestelltes Einstellplättchen sowie ein ausschließlich aus einem Si₃N₄-gesinterten Körper bestehendes Einstellplättchen auf dieselbe Weise, wie oben beschrieben, getestet, wobei die Ergebnisse in Tabelle 1 mitangegeben sind.
Tabelle 1
Man beachte, dass die mit einem Sternchen * bezeichneten Probestücke in der Tabelle Vergleichsbeispiele sind.
Die in der vorstehenden Tabelle 1 aufgeführten Ergebnisse machen deutlich, dass es bei den Einstellplättchen der Probestücke 1A bis 7A, die jeweils mit erfindungsgemäßen Diamantüberzugsschichten versehen sind, möglich war, – natürlich im Vergleich zu dem aus dem Si₃N₄-gesinterten Körper mit schlechter Oberflächenglattheit hergestellten Einstellplättchen wie auch im Vergleich zu dem aus Cr-Mo-Stahl hergestellten Einstellplättchen mit einem Flächentraganteil t_p 0,1 von 90 Prozent – eine weitaus größere Verringerung beim Energieverbrauch des Motors zu erzielen.
Zudem war es nicht einmal bei einem mit einer Diamantüberzugsschicht an der Oberfläche eines Si₃N₄-Grundmaterials versehenen Einstellplättchen möglich, eine Verringerung beim Energieverbrauch des Motors für denjenigen Fall zu erreichen, in dem der Flächentraganteil t_p 0,1 kleiner als 60 Prozent war. Insbesondere platzte bei dem Probestück 8A, bei dem die Dicke der Diamantüberzugsschicht gering war, diese ab. Bei dem Probestück 9A, bei dem die Stärke des Si₃N₄-Grundmaterials gering war, brach das Einstellplättchen.
Beispiel 2
Jedes in der nachstehenden Tabelle 2 gezeigte Einstellplättchen-Probestück wurde auf dieselbe Weise wie in dem vorstehend geschilderten Beispiel 1 hergestellt und in die in Beispiel 1 verwendete motorgetriebene Vorrichtung von 4 eingebaut. Ein Dauerhärtetest wurde bei fester Drehzahl (6000 UpM bezogen auf die Drehzahl des Motors) über einen Zeitraum von 200 Stunden durchgeführt.
Nach diesem Dauerhärtetest wurde der Verschleißverlust des an dem Einstellplättchen 4 gleitenden Ventilaufnehmers 3 bestimmt. Was den Verschleißverlust des Ventilaufnehmers 3, wie in 3 gezeigt, angeht, wurde die Innendurchmesserabmessung R des Teils, an dem das Einstellplättchen angebracht war, vor und nach dem Test gemessen, und der Verschleißverlust des Ventilaufnehmers 3 wurde aus den unterschiedlichen Werten für R bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
Genau wie in Beispiel 1 wurde zu Vergleichszwecken derselbe Test wie oben beschrieben an einem aus herkömmlichen Cr-Mo-Stahl bestehenden Einstellplättchen (Probestück 11A) sowie an einem ausschließlich aus einem Si₃N₄-gesinterten Körper bestehenden Einstellplättchen (oberflächenpoliertes Probestück 20A und unpoliertes Probestück 19A) durchgeführt, wobei die Ergebnisse in Tabelle 2 mitangegeben sind.
Tabelle 2
Man beachte, dass die mit einem Sternchen * bezeichneten Probestücke in der Tabelle Vergleichsbeispiele sind.
Wie aus den in Tabelle 2 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, war es, wie bei den Probestücken 12A bis 18A der vorliegenden Erfindung geschehen, bei den mit einer Diamantüberzugsschicht versehenen Einstellplättchen möglich, eine große Verringerung des Verschleißes des Ventilaufnehmers in seiner Verwendung als zusammenwirkendes Element im Vergleich zu dem aus einem Si₃N₄-gesinterten Körper bestehenden Einstellplättchen wie auch im Vergleich zu dem aus herkömmlichen Cr-Mo-Stahl bestehenden Einstellplättchen zu erreichen. Es ist zudem ersichtlich, dass für eine Diamantüberzugsschicht mit fertigbearbeiteter Oberfläche gilt: Je größer der Flächentraganteil t_p 0,1 ist, desto größer ist die Verringerung des Verschleißes des Ventilaufnehmers in seiner Funktion als zusammenwirkendes Element.
Beispiel 3
Ein künstlicher CVD-Diamant wurde zur Herstellung von Einstellplättchen in einem bekannten Draht-CVD-Verfahren auf jedes der Grundmaterialien aufgebracht, die aus Si₃N₄-gesinterten Körpern mit verschiedenen Dreipunkt-Biegefestigkeiten bestanden. Die auf diese Weise als Probestücke erhaltenen Einstellplättchen wiesen alle einen Durchmesser von 30 Millimetern und eine Dicke von fünf Millimetern auf.
Während der bereits erwähnten Gasphasensynthese wurden die Bedingungen bei der Bildung des Filmes bei jedem Probestück derart verändert, dass, wie in 1 gezeigt, für die Kontaktfläche 4a des Einstellplättchens 4 und die Nocke der Flächentraganteil bei einer Schnitthöhe von 0,1 Mikrometer (in der nachstehenden Tabelle 3 als t_p 0,1 gezeigt) auf die in der nachstehenden Tabelle 3 gezeigten Werte gebracht wurde. Die Bezugszeichen 4b und 4c in 1 bezeichnen die Kontaktflächen mit dem Ventilaufnehmer.
Jedes auf diese Weise hergestellte Einstellplättchen 4 wurde in die in 4 gezeigte motorgetriebene Vorrichtung eingebaut, in der ein OHC-Ventiltriebmechanismus vom direkten Typ nachgestellt wurde. Es wurde der Energieverbrauch des Motors bei einer festen Drehzahl des Motors 8 (2000 UpM und 4000 UpM bezogen auf die Drehzahl des Motors) gemessen, und der Energieverlust wurde bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse zeigt die nachstehende Tabelle 3.
Zum Zwecke des Vergleiches wurden wieder ein nach einem Verfahren des Standes der Technik aus Cr-MO hergestelltes Einstellplättchen und ein lediglich aus einem Si₃N₄-gesinterten Körper bestehendes Einstellplättchen auf dieselbe Weise, wie oben beschrieben, getestet, wobei die Ergebnisse in Tabelle 3 mitangegeben sind.
Tabelle 3
Man beachte, dass die mit einem Sternchen * bezeichneten Probestücke in der Tabelle Vergleichsbeispiele sind.
Die in der vorstehenden Tabelle 3 aufgeführten Ergebnisse machen deutlich, dass es bei den Einstellplättchen der Probestücke 1B bis 7B, die jeweils mit erfindungsgemäßen Diamantüberzugsschichten versehen sind, möglich war, – natürlich im Vergleich zu dem aus dem Si₃N₄-gesinterten Körper mit schlechter Oberflächenglattheit hergestellten Einstellplättchen wie auch im Vergleich zu dem aus Cr-Mo-Stahl hergestellten Einstellplättchen mit einem Flächentraganteil t_p 0,1 von 90 Prozent – eine weitaus größere Verringerung beim Energieverbrauch des Motors zu erzielen.
Zudem war es sogar bei einem mit einer Diamantüberzugsschicht an der Oberfläche eines Si₃N₄-Grundmaterials versehenen Einstellplättchen nicht möglich, eine Verringerung beim Energieverbrauch des Motors für denjenigen Fall zu erreichen, dass der Flächentraganteil t_p 0,1 kleiner als 60 Prozent war. Insbesondere platzte bei dem Probestück 8B, bei dem die Dicke der Diamantüberzugsschicht gering war, diese ab. Bei dem Probestück 9B, bei dem die Stärke des Si₃N₄-Grundmaterials gering war, brach das Einstellplättchen.
Beispiel 4
Jedes in der nachstehenden Tabelle 4 gezeigte Einstellplättchen-Probestück wurde auf dieselbe Weise wie in dem vorstehend geschilderten Beispiel 3 hergestellt und in die in Beispiel 3 verwendete motorgetriebene Vorrichtung von 4 eingebaut. Ein Dauerhärtetest wurde bei fester Drehzahl (6000 UpM bezogen auf die Drehzahl des Motors) über einen Zeitraum von 200 Stunden durchgeführt.
Nach diesem Dauerhärtetest wurde der Verschleißverlust des an dem Einstellplättchen 4 gleitenden Ventilaufnehmers 3 bestimmt. Was den Verschleißverlust des Ventilaufnehmers 3, wie in 2 gezeigt, angeht, wurde die Innendurchmesserabmessung R des Teils, an dem das Einstellplättchen angebracht war, vor und nach dem Test gemessen, und der Verschleißverlust des Ventilaufnehmers 3 wurde aus den unterschiedlichen Werten für R bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.
Genau wie in Beispiel 3 wurde zu Vergleichszwecken derselbe Test wie oben beschrieben an einem aus herkömmlichen Cr-Mo-Stahl bestehenden Einstellplättchen (Probestück 11B) sowie an ausschließlich aus einem Si₃N₄-gesinterten Körper bestehenden Einstellplättchen (oberflächenpoliertes Probestück 20B und unpoliertes Probestück 19B) durchgeführt, wobei die Ergebnisse in Tabelle 4 mitangegeben sind.
Tabelle 4
Man beachte, dass die mit einem Sternchen * bezeichneten Probestücke in der Tabelle Vergleichsbeispiele sind.
Wie aus den in Tabelle 4 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, war es, wie bei den Probestücken 12B bis 18B der vorliegenden Erfindung geschehen, bei den mit einer Diamantüberzugsschicht versehenen Einstellplättchen möglich, eine große Verringerung des Verschleißes des Ventilaufnehmers in seiner Verwendung als zusammenwirkendes Element im Vergleich zu dem aus einem Si₃N₄-gesinterten Körper bestehenden Einstellplättchen wie auch im Vergleich zu dem aus herkömmlichen Cr-Mo-Stahl bestehenden Einstellplättchen zu erreichen. Es ist zudem ersichtlich, dass gilt: Je größer der Flächentraganteil t_p 0,1 ist, desto größer ist die Verringerung des Verschleißes des Ventilaufnehmers in seiner Funktion als zusammenwirkendes Element.
Erfindungsgemäß wird es möglich, ein hervorragendes und äußerst zuverlässiges Gleitteil mit Diamantüberzug bereitzustellen, das ein geringes Gewicht sowie eine hervorragende Verschleißfestigkeit aufweist, sowie den Verschleiß desjenigen Elementes, mit dem das Gleitteil gleitend zusammenwirkt, zu verhindern, was Energieverluste stark verringert. Durch Verwendung des Gleitteils mit Diamantüberzug wird es möglich, die Verschleißfestigkeit und den zwischen der Diamantüberzugsschicht und dem zusammenwirkenden Element auftretenden Reibungsverlust zu verbessern. Schließlich wird es möglich, den Energieverlust bei einem Ventiltriebmechanismus eines Verbrennungsmotors zu verringern, was den Kraftstoffverbrauch und die Haltbarkeit merklich verbessert.

Claims

Gleitteil mit Diamant-Überzug, das ein Grundmaterial umfasst, welches aus Siliziumnitrid oder Sialon besteht und eine Diamant-Überzugsschicht an einer Fläche desselben aufweist, wobei ein Flächentraganteil (t_p) bei einer Schnitthöhe von 0,1 μm (spezifiziert in JIS B 0601) 60% oder mehr für die Gleitfläche der Diamant-Überzugsschicht beträgt.
Gleitteil mit Diamant-Überzug nach Anspruch 1, wobei lediglich ein sehr kleiner Teil von Spitzen von Diamantteilchen, die von der Oberfläche der Diamant-Überzugsschicht vorstehen, einer Fertigbearbeitung unterzogen worden ist.
Gleitteil mit Diamant-Überzug nach Anspruch 1, wobei die Oberfläche der Diamant-Überzugsschicht keiner Fertigbearbeitung unterzogen wurde.
Gleitteil mit Diamant-Überzug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Grundmaterial aus Siliziumnitrid oder Sialon eine Dreipunkt-Biegefestigkeit von 1000 MPa oder mehr hat.
Gleitteil mit Diamant-Überzug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Diamant-Überzugsschicht aus künstlichem CVD-Diamant besteht.
Gleitteil mit Diamant-Überzug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Dicke der Diamant-Überzugsschicht zwischen 0,5 und 20 μm beträgt.
Gleitteil mit Diamant-Überzug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Gleitteil für den Ventiltriebmechanismus eines Verbrennungsmotors eingesetzt wird.
Ventiltriebmechanismus für einen Verbrennungsmotor, wobei der Mechanismus ein Gleitteil mit Diamant-Überzug nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als ein Einstellplättchen umfasst.