杯狀挺柱及其製造方法與流程

2023-11-04 00:38:22

本發明涉及一種用於內燃機的杯狀挺柱，所述杯狀挺柱具有挺柱殼體，所述挺柱殼體具有空心圓柱形的杯套以及在一側封閉杯套的杯底，在所述杯底上藉助於鋼坯件的無切削的冷成型模製杯套，其中杯底的外側用作為用於內燃機的凸輪的接觸面，所述凸輪對杯狀挺柱加載衝程，並且其中杯套的外側用作為用於內燃機的引導孔的接觸面，所述引導孔沿衝程方向支承杯狀挺柱。

背景技術：

這種杯狀挺柱使用在內燃機的換氣氣門傳動裝置中，以便將凸輪在凸輪軸上的凸輪提升轉變成相關聯的換氣氣門的打開運動。此外，存在下述可能性：杯狀挺柱用作為用於燃料噴射泵的凸輪的作用單元，以便將泵凸輪的提升傳遞到噴射泵的活塞上。在任何情況下，這為劇烈機械負載的構件，所述構件一方面必須足夠低磨損地承受在凸輪接觸中出現的赫茲壓力，並且所述構件另一方面可足夠低磨損以及低噪聲地支承在引導孔中。

長久以來，大批量生產的杯狀挺柱出於成本因素具有由鋼製成的無切屑冷成型的挺柱殼體，所述挺柱殼體隨後被熱處理，以提高所有接觸面的硬度。切削產生的挺柱殼體最終輪廓通常以磨削工藝實現，在所述磨削工藝中，最終將杯套的外側，即杯狀挺柱的引導接觸面，加工成杯狀挺柱的縱向引導所需的配合尺寸，以及將杯底的外側，即凸輪接觸面，加工成凸輪接觸所需的表面幾何形狀，以相應地減小表面粗糙度。

從DE 10 2011 076 410 A1中已知一種杯狀挺柱和製造其的方法。由金屬製成的挺柱殼體通過無切削的冷成型製造，隨後被熱處理，並且隨後將杯套的外側磨削到所需尺寸。凸輪接觸所需的表面幾何形狀通過研磨和/或精研方法實現。之後，施加DLC塗層，所述DLC塗層隨後通過刷進行機械再加工。刷過程設計為，使得要加工的表面的每個部段不僅在加工強度方面，而且也在杯狀挺柱和刷工具之間的相對運動方面均勻地、尤其在任意特定方向都不佔優的情況下進行加工，使得出現各向同性的、磨損和摩擦優化的表面結構。

技術實現要素：

在該背景下，本發明基於下述目的：分別在減小製造成本方面改進上面提到的類型的杯狀挺柱和製造其的方法。

所述目的的解決方案通過根據獨立權利要求的特徵的杯狀挺柱及其製造的方法來實現。有利的改進方案在分別相關的從屬權利要求中限定。

因此，本發明首先涉及一種用於內燃機的杯狀挺柱，所述杯狀挺柱具有挺柱殼體，所述挺柱殼體具有空心圓柱形的杯套以及在一側封閉杯套的杯底，在所述杯底上，藉助於將鋼坯件無切削地冷成型來模製杯套，其中杯底的外側用作為用於內燃機的凸輪的接觸面，所述凸輪對杯狀挺柱加載衝程，並且其中杯套的外側用作為用於內燃機的引導孔的接觸面，所述引導孔沿衝程方向支承杯狀挺柱。為了實現設備相關的目的，在所述杯狀挺柱中，杯底的未加工的且未覆層的凸輪接觸面藉助於刷工具被切削加工。

與在上文中提到的現有技術相反地，杯底的凸輪接觸面不通過研磨和/或精研方法精加工，而是杯底的凸輪接觸面的整個機械加工僅通過刷拭來進行，使得凸輪接觸面具有各向同性的結構，並且這樣機械加工的杯狀挺柱已經能夠以這種形狀使用，所述杯狀挺柱的杯套是被磨削到其尺寸的。

必要時，為了提高硬度，杯狀挺柱能夠在冷成型之後進行熱處理，其中杯底的凸輪接觸面的刷拭在熱處理之前或之後進行。

用於減小磨損的另一個措施能夠在於，杯底的凸輪接觸面具有塗層，所述塗層優選構成為DLC塗層。

開始提到的目的此外通過一種用於製造開始提到的類型的用於內燃機的杯狀挺柱的方法來實現。因此，本發明也涉及一種用於製造用於內燃機的杯狀挺柱的方法，所述內燃機具有杯狀挺柱，所述杯狀挺柱具有挺柱殼體，所述挺柱殼體具有空心圓柱形的杯套和在一側封閉杯套的杯底，在所述杯底上，藉助於將鋼坯件無切削地冷成型來模製杯套，其中杯底的外側用作為用於內燃機的凸輪的接觸面，所述凸輪對杯狀挺柱加載衝程，並且其中杯套的外側用作為用於內燃機的引導孔的接觸面，所述引導孔沿衝程方向支承杯狀挺柱，其中所述方法具有下述步驟：

a)從薄板深衝出挺柱殼體；

b)刷拭未加工的且未覆層的凸輪接觸面。

刷拭在此以下述方式進行：使得出現各向同性的表面結構。

所述方法附加地能夠具有下述步驟：

aa)在刷拭凸輪接觸面之前，為了提高硬度，對杯狀挺柱進行熱處理。

為了進一步減小磨損，所述方法能夠具有附加的步驟：

d)在刷拭之後，將塗層施加到凸輪接觸面上，例如DLC塗層。

通過使用所描述的方法獲得：有針對性地且明顯地改進杯底的凸輪接觸面的表面粗糙度，而不大程度地改變在軋制板時對薄板產生的表面拓撲。所述特殊的拓撲對在凸輪和挺柱之間的摩擦力矩的減小產生正面影響。因為取消了根據DE 10 2011 076 410 A1提出的、在施加DLC塗層之前對凸輪接觸面的研磨和/或精研，並且通過對杯底的未加工的以及未覆層的凸輪接觸面進行刷拭來替代這種研磨和/或精研，而在施加DLC塗層之後不執行其他刷拭，所以縮短了杯狀挺柱的加工時間，並且簡化了製造過程，這引起製造成本的降低。

本發明雖然在製造用於內燃機的杯狀挺柱方面是尤其有利的，然而根據本發明也能夠構成和製造活塞式發動機中的氣門壓杆或氣門搖杆，但是還有齒輪或滾動軸承部件，尤其軸承環和滾動體，例如滾珠、滾針、滾柱或滾錐。作為要覆層的機器元件的基本材料優選使用鋼。

附圖說明

下面，根據在附圖中示出的實施例進一步闡述本發明。在附圖中示出：

圖1示出具有機械式杯狀挺柱的換氣氣門傳動裝置的縱剖面，和

圖2示出刷拭過程的視圖。

具體實施方式

圖1示出內燃機的構成為杯狀挺柱傳動裝置的換氣氣門傳動裝置，所述換氣氣門傳動裝置具有機械式氣門間隙補償機構。機械式杯狀挺柱1僅由杯狀的挺柱殼體2構成，所述挺柱殼體藉助於將鋼坯件無切削地冷成型並且在此藉助於薄板深衝一件式地製成。挺柱殼體2由空心圓柱形的杯套3和軸向端側的杯底4組成，在所述杯底上模製有杯套3並且所述杯底在一側封閉杯套3。杯底4的軸向外側用作為用於凸輪6的接觸面5，所述凸輪從杯狀挺柱1的提升被轉換成沿關閉方向彈簧力加載的換氣氣門7的打開運動。杯套3的徑向的外側用作為用於內燃機的空心圓柱形的引導孔9的接觸面8，所述引導孔沿衝程方向支承杯狀挺柱1。

杯底4的軸向內側設有沿換氣氣門7的軸向方向延伸的突出部10，所述突出部在端側接觸換氣氣門7的杆。氣門間隙調節通過杯狀挺柱1的分類進行，所述杯狀挺柱具有適合於要調節的期望氣門間隙的軸向高度11，其中從根據高度不同的突出部10分類的組中選擇杯狀挺柱1，並且然後將其安裝。根據應用情況，突出部10能夠設有以切削方式精加工的、尤其磨削的端面12。

挺柱殼體2在其徑向外側上僅在杯套3的外側上，即在接觸面8的區域中，被切削加工並且在此被磨削，所述挺柱殼體是深衝的，並且隨後對其進行熱處理，以提高硬度。這確保：杯套3在引導孔9中的所要求的尺寸和形狀公差處於其理論範圍內。相反，杯底4的軸向的外側，即凸輪接觸面5，僅被刷拭並且具有各向同性的表面結構，所述表面結構僅略微不同於在挺柱殼體2被熱處理時和在深衝工藝中產生的表面結構和表面幾何形狀。

圖2示出通過刷對杯狀挺柱1進行的加工。使用沿箭頭A的方向旋轉的滾刷13作為工具，所述滾刷的滾筒15具有帶顆粒的細絲14。在刷拭期間，旋轉的滾刷13沿雙箭頭B的方向往復運動。同時，杯狀挺柱1根據箭頭D圍繞其縱軸線轉動地錯開。附加地，杯狀挺柱1也仍能夠沿雙箭頭E的方向往復運動，以便得到凸輪接觸面5的期望的各向同性的結構。在刷拭之後，在該實施例中將DLC塗層5a施加到凸輪接觸面5上。這種塗層在DE 10 2011 076 410 A1中公開，使得其相關內容在此用於本公開申請的主題。

替代滾刷15，也能夠使用通常已知的頂刷，所述頂刷的旋轉軸線垂直於杯狀挺柱1，並且所述頂刷的朝向凸輪接觸面的端面具有帶顆粒的細絲14。

在前面的附圖描述中、在權利要求中和在說明書引言中提到的所有特徵不僅能夠單獨地，而且也能夠以任意彼此組合的方式使用。因此，本發明不局限於所描述的和所要求保護的特徵組合，更確切地說，所有特徵組合都可視為是公開的。

附圖標記列表：

1 杯狀挺柱

2 挺柱殼體

3 杯套

4 杯底

5 凸輪接觸面

5a DLC塗層

6 凸輪

7 換氣氣門

8 接觸面

9 引導孔

10 在杯底上的突出部

11 突出部的高度

12 突出部的端面

13 滾刷

14 帶顆粒的細絲

15 滾筒

A 箭頭，滾刷的旋轉

B 箭頭，滾刷的平移運動

D 箭頭，杯狀挺柱的平移運動

E 箭頭，杯狀挺柱的旋轉