專(zhuān)利名稱(chēng)：用于噴油泵的凸輪環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)噴油泵的凸輪環(huán)，其具有用于可偏心傳動(dòng) 的軸段的圓孔和至少一個(gè)削平的外部段，噴油泵的壓排元件可以支撐在該 外部段上，其中在凸輪環(huán)的孔內(nèi)設(shè)有用于支承軸段的套筒形滑動(dòng)軸承件。
背景技術(shù)：
在公知的凸輪環(huán)中，滑動(dòng)軸承件以滑動(dòng)軸承襯套的方式由鋼/塑料的復(fù) 合材料構(gòu)成。它包括鋼的支撐層(鋼背)和在支撐層上構(gòu)成的大多由青銅 組成多細(xì)孔承載層，在其孔內(nèi)^V以聚合物基為基礎(chǔ)的滑動(dòng)層材料。這種 滑動(dòng)軸承襯套由環(huán)形的帶鋼材料制造，v^坯中切斷并巻起，從而形成接 縫。它們以最低壓緊力壓入凸輪環(huán)的孔內(nèi)，以便使其在噴油泵工作時(shí)的任 何工作條件下均保持緊密配合，也就是不會(huì)在孔內(nèi)分離。這種軸承襯套的 壓入一方面導(dǎo)致襯套的接縫端之間表面壓力，其在襯套材料內(nèi)沿襯套的周 向作用。另一方面，由此在凸輪環(huán)的材料上施加徑向力，其造成削平的外 部段徑向向外#^，從而削平的外部段剖面上在孔或襯套的縱向中心線方 向上觀察不再是平面，而是弧形彎曲并具有一個(gè)拱頂。如果壓排元件利用 根部段或者底部段支撐于該彎曲面，那么不再保證通過(guò)其接觸面將力均勻 地導(dǎo)入壓排元件內(nèi)。因此不存在滿(mǎn)足要求的均勻的平面接觸，而是導(dǎo)致增 加點(diǎn)狀或者線狀的力導(dǎo)入。隨之而來(lái)的是增加了磨損和材料疲勞。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于消除這種目標(biāo)沖突，也就是說(shuō)， 一方面保證滑動(dòng)軸 承件在凸輪環(huán)孔內(nèi)的緊密配合，而另 一方面確保從凸輪環(huán)向壓排元件耐疲 勞和耐磨損的力導(dǎo)入。該目的在一種所述類(lèi)型的凸輪環(huán)方面依據(jù)本發(fā)明以如下方式得以實(shí) 現(xiàn)，即滑動(dòng)軸承材料包括具有降低摩擦的填料的聚合物基的滑動(dòng)層材料， 其直接涂覆在凸輪環(huán)的限定孔的表面上。通過(guò)依據(jù)本發(fā)明將滑動(dòng)層材料直接涂覆在凸輪環(huán)的限定孔的表面上和依據(jù)本發(fā)明取消作為滑動(dòng)層材料栽體的鋼背，或者換言之，凸輪環(huán)本身 用作滑動(dòng)層材料的載體或支撐體，可以解決造成過(guò)快疲勞和過(guò)高磨損的問(wèn) 題，即凸輪環(huán)由于滑動(dòng)軸承襯套的高壓入力而形成的M。按照本發(fā)明一 種優(yōu)選的實(shí)施方式，滑動(dòng)層材料噴鍍?cè)诒砻嫔匣蛘甙凑樟?一種實(shí)施方式由滑動(dòng)層材料制造薄膜材料并且需要時(shí)在使用特別是PFA基的增附劑情況 下涂敷在表面上，這樣不會(huì)出現(xiàn)造成凸輪環(huán)或平面外部段^的徑向力。已證明有利的是，凸輪環(huán)的限定孔的表面為此具有至少Rz4的表面粗 糙度，特別是至少Rz6和進(jìn)一步優(yōu)選至少Rz8的表面粗乾變。在本發(fā)明思想的改進(jìn)方案中已證明有利的是，表面上附加地進(jìn)行磷化 處理。按照另一發(fā)明思想已證明有利的是，表面采用鋼丸噴射處理。情況表 明，由此不僅可以達(dá)到保證滑動(dòng)層材料良好附著有利的表面粗糙度，而且 表面附加通過(guò)脈沖作用致密并由此提高表面現(xiàn)變。因此該表面更適用于吸但伴隨本發(fā)明而來(lái)的還有另一個(gè)非常明顯的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)取消滑動(dòng)軸承 件上的金屬支撐層或承載層可以節(jié)省徑向結(jié)構(gòu)空間，這意味著，凸輪環(huán)在 相同的外徑情況下可以更加堅(jiān)固地構(gòu)成。按照相應(yīng)的方式，可以將結(jié)構(gòu)空 間未受金屬載體耗用的深度用于提高滑動(dòng)層材料的厚度?？偠灾?，可以按照本發(fā)明的方式生產(chǎn)一種承受在如機(jī)組啟動(dòng)時(shí)混合 摩擦下最高負(fù)荷的噴油泵。凸輪環(huán)適合于例如在壓力范圍1000至2000 bar 的直噴式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓噴油泵上使用，這種壓力范圍的要求不能與在 200與300 bar之間工作的那種傳統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng);W目比。按照依據(jù)本發(fā)明的凸輪環(huán)的優(yōu)選的實(shí)施方式，滑動(dòng)層材料以PEEK基 為基礎(chǔ)。這一點(diǎn)意味著，至少體積百分比為50。/。的聚合物部分由PEEK組 成。滑動(dòng)層材料整體上，也就是包括填料在內(nèi)，優(yōu)選地包括重量百分比為 至少50。/。的PEEK。作為耐磨*^，滑動(dòng)層材料此外有利地包括重量百分 比為5%至15%的TK)2。該材料此外有利地包括重量百分比為5%至15 %的硫化鋅和/或者硫酸鋇，其中，特別是對(duì)于混合摩擦狀態(tài)來(lái)說(shuō)，這是一 種非常適用的固體潤(rùn)滑材料。此外證明有利的是，滑動(dòng)層材料包括重量百 分比為5o/。至15%的石墨。此外證明有利的是包括重量百分比為5%至15 0/。的碳素纖維。硫化鋅是一種良好的固體潤(rùn)滑材料，其對(duì)干燥不敏感。與此相關(guān)比較 敏感的石墨相反則具有良好的導(dǎo)熱能力，并能夠?qū)⒊霈F(xiàn)的摩擦熱向軸承金 屬層和金屬支撐層的方向傳導(dǎo)。氧化4M目反則提供必需的耐磨強(qiáng)度。因此， 利用這些成分產(chǎn)生一種M擦學(xué)上看在混合摩擦(高負(fù)荷、出現(xiàn)摩擦熱、 干燥)條件下也非常適用的系統(tǒng)。碳素纖維有助于傳導(dǎo)摩擦熱并在表面方 向上提供穩(wěn)定性，它們因此有利于均勻?qū)牒臀占羟辛?。已證明特別適用的是，滑動(dòng)層材料具有100至250 jim的層厚度，其 中在這種情況下這是完成加工的凸輪環(huán)的層厚度。在直接制造時(shí)，層厚度 留有約150 nm的加工余量，也就是250至400jim，其然后在最終加工和 精加工時(shí)減到所述的范圍。按照依據(jù)本發(fā)明的凸輪環(huán)另 一實(shí)施方式，滑動(dòng)層材料包括PAI基(聚 酰胺亞胺)上的潤(rùn)滑漆膜。在這種情況下，涂敷、特別是噴鍍或者通過(guò)浸 漬涂覆無(wú)加工余量的層厚度15至40 jim,特別是15至25 nm。依據(jù)本發(fā)明的滑動(dòng)層材料的優(yōu)選成分包括重量百分比為60 %的 PEEK、重量百分比為10%的石墨、重量百分比為10%的碳素纖維、重量 百分比為10%的Ti()2和重量百分比為10%的ZnS。潤(rùn)滑漆膜的優(yōu)選成分包括重量百分比為60 %的PAI、重量百分比為 10%的石墨、重量百分比為10%的碳素纖維、重量百分比為10 %的Ti02 和重量百分比為10%的ZnS;已證明，無(wú)碳素纖維的實(shí)施方式也是適用的。按照另一發(fā)明思想，凸輪環(huán)的限定孔的表面具有肉眼可見(jiàn)的表面輪 廓，其在周向上形成底切并因此有助于卡住滑動(dòng)層材料。通過(guò)這種肉眼可 見(jiàn)的表面輪廓特別是可以更佳地吸收在工作時(shí)試圖分離滑動(dòng)軸承材料的 切向出現(xiàn)的剪切力，從而在任何工作條件下均可以保證滑動(dòng)軸承材料的緊 密配合。這種肉眼可見(jiàn)的表面輪廓包括槽形的凹陷部或者橋形的凸起部， 它們可以沿襯套形孔的縱向延伸或者相對(duì)于縱向傾斜地延伸，特別是螺旋 形延伸。也可以想到，表面輪廓通過(guò)滾花圖案形成，其優(yōu)選地基本上在凸輪環(huán) 的限定孔的整個(gè)表面上延/f申。按照另 一種非從屬和獨(dú)立要求保護(hù)的發(fā)明思想，削平的外部段上i殳有 直接涂覆在表面上的具有降^f擦的填料的聚合物基的滑動(dòng)層材料，其構(gòu) 成用于壓排元件的基本上平面的接觸面。這種要求獨(dú)立保護(hù)的結(jié)構(gòu)可以取現(xiàn)。情況表明，通過(guò)削平外部段的這種變化可以彌補(bǔ)對(duì)凸輪環(huán) Mt外凸的 不利影響。在本發(fā)明思想的改進(jìn)方案中，滑動(dòng)層材料具有100至250 jim的層厚 度并且?guī)缀醢鍫畹貥?gòu)成。為此也可以在凸輪環(huán)的削平外部段上設(shè)有板狀的 凹陷部，滑動(dòng)層材料幾乎齊平地*^該凹陷部?jī)?nèi)。至少原則上也可以想到，取代這種措施或者與這種措施附加地，壓排 元件朝向凸輪環(huán)的段具有帶有滑動(dòng)層材料的這種涂層。涂覆在凸輪環(huán)削平外部段上的滑動(dòng)層材料的結(jié)構(gòu)和成分以有利的方 式可相應(yīng)于滑動(dòng)層材料的上述成分。


本發(fā)明的其他特征、細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)來(lái)自所附的權(quán)利要求和附圖以及依據(jù) 本發(fā)明的凸輪環(huán)優(yōu)選實(shí)施方式的下列說(shuō)明。其中圖l示出沿縱向中心軸線方向所見(jiàn)依據(jù)本發(fā)明的凸輪環(huán)的視圖；圖2示出圖1剖面平面II-II的剖面圖；圖3示出依據(jù)本發(fā)明的凸輪環(huán)(尚無(wú)孔涂層)的另一實(shí)施方式的透視 圖；以及圖4示出依據(jù)本發(fā)明的凸輪環(huán)的另一實(shí)施方式的透視圖。
具體實(shí)施方式
圖1和2示出特別是在柴油內(nèi)燃機(jī)的高壓噴油泵上使用的依據(jù)本發(fā)明 的凸輪環(huán)2的兩個(gè)視圖。凸輪環(huán)2是實(shí)心的并最常見(jiàn)地構(gòu)成套管形。它具 有用于未示出的可^偏心傳動(dòng)軸段的中心孔4。凸輪環(huán)2在其外圓周上 具有三個(gè)削平的平面外部段6，噴油泵的壓排元件(活塞件)可分別支撐 在所述外部段上。通過(guò)所述的軸段的《^偏心傳動(dòng)，各個(gè)壓排元件沿雙箭 頭8的方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中各個(gè)壓排元件緊靠于外部段6的根部沿削平外 部段6的平面方向相對(duì)于外部段進(jìn)行滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)(參見(jiàn)雙箭頭10 )。在凸輪環(huán)的孔4內(nèi)設(shè)有用于支承未示出的可偏心傳動(dòng)的軸段的滑動(dòng)軸 承件12?；瑒?dòng)軸承件12依據(jù)本發(fā)明不是具有壓入孔4內(nèi)的金屬承載層的巻起的滑動(dòng)軸承襯套，而是由具有降低摩擦的填料的聚合物基的滑動(dòng)層材料組成，該滑動(dòng)層材料直接涂覆在凸輪環(huán)2限定孔4的表面16上。為此按 照本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，表面16此前特別是通過(guò)鋼丸噴射打毛。已 證明特別有利的是，表面M度至少為Rz8，特別是RzlO。也可以附加對(duì) 此前打毛的表面進(jìn)行磷化處理。按照這種方式，聚合物基的滑動(dòng)層材料即 使在凸輪環(huán)2周向上的剪應(yīng)力情況下也可以非常良好地保持在表面16上。 滑動(dòng)層材料可以有利的方式噴鍍?cè)诒砻嫔稀５部梢韵氲?，由此加工出?種薄膜材料，然后將其特別是粘貼在表面上。沿徑向涂覆的滑動(dòng)層材料12的層厚度在精加工后特別為100至250 jim;最初的層厚度包括約150 jim的附加加工余量。優(yōu)選噴鍍的滑動(dòng)層材料例如包括重量百分比為60 %的PEEK、重量百 分比為10%的石墨、重量百分比為10%的碳素纖維、重量百分比為10% 的TK)2和重量百分比為10%的ZnS。按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，也可以噴鍍一種無(wú)加工余量的情況下層 厚度15至45nm，特別是15至25fim、 PAI基的潤(rùn)滑漆膜。潤(rùn)滑漆膜舉 例和優(yōu)選的成分包括重量百分比為60%的PAI、重量百分比為10%的石 墨、重量百分比為10%的碳素纖維、重量百分比為10%的Ti02和重量百 分比為10%的ZnS。圖3示出一種相應(yīng)的凸輪環(huán)2,在其內(nèi)表面16上設(shè)有沿縱向延伸的凹 陷部22形式的肉眼可見(jiàn)的表面輪廓20。作為對(duì)此的替代或者補(bǔ)充，示出 螺旋形的凹陷部24或者在表面上構(gòu)成的滾花圖案26。這些措施可以單獨(dú) 或者組合在切線方向上或周向上構(gòu)成涂覆有滑動(dòng)層材料的底切，從而其可 以更佳地吸收剪應(yīng)力并傳遞到凸輪環(huán)2上，而不與表面16分離。圖4最后示出本發(fā)明的另一實(shí)施方式，其中直接在削平的外部段6上 涂覆薄層聚合物基的滑動(dòng)層材料30。正如從圖4所看到的那樣，削平的外 部段6上構(gòu)成與層厚度相應(yīng)的凹陷部32，在該凹陷部?jī)?nèi)幾乎齊平地"滑 動(dòng)層材料30。滑動(dòng)層材料30然后形成噴油泵未示出的壓排元件的支承層。正如前面結(jié)合圖1至3所介紹的那樣，凸輪環(huán)2的孔4內(nèi)設(shè)有依據(jù)本 發(fā)明的滑動(dòng)層材料，或者在這里壓入由鋼/塑料復(fù)合材料制成的傳統(tǒng)滑動(dòng)軸 承襯套。通過(guò)削平外部段6利用直接涂覆在凸輪環(huán)2鋼材料上的滑動(dòng)層材 料30的結(jié)構(gòu),相對(duì)于壓排元件直接緊靠于凸輪環(huán)2削平外部段6的鋼制表面上的情況，凸輪環(huán)的外凸具有更小的不利影響,
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)噴油泵的凸輪環(huán)(2)，具有用于可偏心傳動(dòng)的軸段的圓孔(4)和至少一個(gè)削平的外部段(6)，所述噴油泵的壓排元件能夠支撐在所述外部段上，其中在所述凸輪環(huán)(2)的孔(4)內(nèi)設(shè)有用于支承軸段的套筒形滑動(dòng)軸承件(12)，其特征在于，所述滑動(dòng)軸承件(12)包括具有降低摩擦的填料的聚合物基的滑動(dòng)層材料(14)，其直接涂覆在所述凸輪環(huán)(2)的限定所述孔(4)的表面(16)上。
2.如權(quán)利要求l所述的凸輪環(huán)，其特征在于，所述滑動(dòng)層材料(14) 噴鍍?cè)谒鵬!4面上。
3. 如權(quán)利要求l所述的凸輪環(huán)，其特征在于，所述滑動(dòng)層材料(14) 設(shè)置為薄膜材料并安裝在所ii^面上。
4. 如權(quán)利要求l、 2或3所述的凸輪環(huán)，其特征在于，所述表面(16) 為此具有至少Rz4的表面粗糙度。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪環(huán)，其特征在于，所述滑動(dòng)層 材料(14)以PEEK基為基礎(chǔ)。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪環(huán)，其特征在于，所述滑動(dòng)層 材料(14)包括重量百分比為5 %至15 %的Ti02。
7. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪環(huán)，其特征在于，所述滑動(dòng)層 材料(14)包括重量百分比為5 %至15 %的ZnS。
8. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪環(huán)，其特征在于，所述滑動(dòng)層 材料(14)包括重量百分比為5 %至15 %的石墨。
9. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪環(huán)，其特征在于，所述滑動(dòng)層 材料(14 )包括重量百分比為5 %至15 %的碳素纖維。
10. 如前迷權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪環(huán)，其特征在于，所迷滑動(dòng) 層材料(14)具有100至250 nm的層厚度。
11. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪環(huán)，其特征在于，所述滑動(dòng) 層材料(14)包括PAI基的潤(rùn)滑漆膜。
12. 如權(quán)利要求ll所述的凸輪環(huán)，其特征在于，所述滑動(dòng)層材料(14) 具有15至40 nm的層厚度。
13. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪環(huán)，其特征在于，所述凸輪 環(huán)(2)的限定孔(4)的表面(16)具有肉眼可見(jiàn)的表面輪廓(20),其在 周向上構(gòu)成底切并因此有助于卡住所述滑動(dòng)層材料(14)。
14. 如權(quán)利要求13所述的凸輪環(huán)，其特征在于，所述表面輪廓(20) 包括槽形的凹陷部(22)或者橋形的凸起部。
15. 如權(quán)利要求13或14所述的凸輪環(huán)，其特征在于，所述表面輪廓 (20)包括滾花圖案(24)。
16. —種用于內(nèi)燃機(jī)噴油泵的凸輪環(huán)，具有用于可偏心傳動(dòng)的軸段的 圓孔(4 )和至少一個(gè)削平的外部段(6),噴油泵的壓排元件可以支撐在所 述外部段上，其中，特別是如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述，在所述凸輪 環(huán)(2)的孔(4)內(nèi)設(shè)有用于支承軸段的套筒形滑動(dòng)軸承件(12),其特征 在于，在所述削平的外部段(6)上設(shè)有直接涂覆在所述凸輪環(huán)(2)表面 上的具有降低摩擦的填料的聚合物基的滑動(dòng)層材料(30 )，其構(gòu)成所述壓排元件的基本上平面的接觸面。
17.如權(quán)利要求16所述的凸輪環(huán)，其特征在于，所述滑動(dòng)層材料(30) 具有100至250 nm的層厚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)噴油泵的凸輪環(huán)(2)，其具有用于可偏心傳動(dòng)的軸段的圓孔(4)和至少一個(gè)削平的外部段(6)，噴油泵的壓排元件可以支撐在所述外部段上，其中在所述凸輪環(huán)(2)的孔(4)內(nèi)設(shè)有用于支承軸段的套筒形滑動(dòng)軸承件(12)；為了減少滑動(dòng)軸承件壓入孔內(nèi)的不利影響，所述凸輪環(huán)構(gòu)成為使得所述滑動(dòng)軸承件(12)包括具有降低摩擦的填料的聚合物基的滑動(dòng)層材料(14)，其直接涂覆在所述凸輪環(huán)(2)的限定孔(4)的表面(16)上。
文檔編號(hào)F04B1/00GK101223360SQ200680026244
公開(kāi)日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日
發(fā)明者烏韋·尼格林, 呂迪格·比克勒, 沃爾夫?qū)け瓤死?申請(qǐng)人:Ks滑動(dòng)軸承有限公司;西門(mén)子公司