凸輪軸調(diào)節(jié)裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1的前序部分所述特征的凸輪軸調(diào)節(jié)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]凸輪軸調(diào)節(jié)裝置通常被用在內(nèi)燃機的氣門驅(qū)動機構(gòu)中，從而改變氣門打開及關閉時間，由此通常能夠提高內(nèi)燃機的油耗值和運行特性。
[0003]凸輪軸調(diào)節(jié)裝置的在實踐中可靠的實施方式具有帶定子和轉(zhuǎn)子的葉片式調(diào)節(jié)器，定子和轉(zhuǎn)子界定出環(huán)形室，環(huán)形室通過凸起部和葉片被劃分成多個工作室。這些工作室可以有選擇地加載壓力介質(zhì)，這種壓力介質(zhì)在壓力介質(zhì)循環(huán)回路中通過壓力介質(zhì)栗從壓力介質(zhì)儲備器中輸送到轉(zhuǎn)子的葉片側(cè)上的工作室中，并且從該葉片的相應另一側(cè)上的工作室再次導回壓力介質(zhì)儲備器。其容量在此被增大的工作室所具有的作用方向與其容量被減小的工作室的作用方向相反。因此，作用方向意味著，工作室的各個組的壓力介質(zhì)加載導致轉(zhuǎn)子相對于定子要么沿著順時針要么逆著順時針旋轉(zhuǎn)。對壓力介質(zhì)流并且進而對凸輪軸調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)運動的控制例如借助中央閥進行，該中央閥具有由穿流孔和控制棱邊組成的復雜結(jié)構(gòu)以及在中央閥中可移動的閥體，閥體依賴于其位置關閉或者釋放穿流孔。
[0004]這種凸輪軸調(diào)節(jié)裝置中的問題是，其在起動階段并未完全被壓力介質(zhì)填充，或者甚至可能進行空轉(zhuǎn)，因此轉(zhuǎn)子可能基于由凸輪軸施加的交變力矩而執(zhí)行相對于定子不受控的運動，這可能導致變大的磨損并且導致不希望的噪音產(chǎn)生。為了避免該問題公知的是，在轉(zhuǎn)子和定子之間設置鎖止裝置，該鎖止裝置使得轉(zhuǎn)子在內(nèi)燃機停止時相對于定子鎖止在有利于起動的轉(zhuǎn)角位置中。但是，在特殊情況下，例如在內(nèi)燃機熄火時，鎖止裝置有可能并未正常鎖止轉(zhuǎn)子，并且凸輪軸調(diào)節(jié)器在隨后的起動階段必須在轉(zhuǎn)子未鎖止的情況下運行。然而因為有些內(nèi)燃機在轉(zhuǎn)子未鎖止在有利的轉(zhuǎn)角位置上時具有非常差的起動特性，所以轉(zhuǎn)子必須在起動階段在鎖止位置中自動地旋轉(zhuǎn)并且鎖止。
[0005]例如由DE 10 2008 011 915 Al公知了轉(zhuǎn)子相對于定子的這種自動的旋轉(zhuǎn)和鎖止。在該文獻里所描述的鎖止裝置包括多個由彈簧加載的鎖止銷，這些由彈簧加載的鎖止銷在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時相繼鎖止在一個或者多個相對定子固定的或者相對轉(zhuǎn)子固定的鎖止滑槽中。
[0006]在此，鎖止滑槽的一種構(gòu)造可行方案是鎖止蓋，鎖止蓋抗相對轉(zhuǎn)動地與定子連接，并且具有一個或者多個凹部或者凹處，用于鎖止轉(zhuǎn)子的一個或者多個鎖止銷進入到該一個或者多個凹部或者凹處中。替選地，鎖止滑槽也可以直接設置在定子中，只要定子被構(gòu)造成能夠?qū)崿F(xiàn)對定子中的鎖止滑槽進行的壓力介質(zhì)加載。替選地，這些或者這個鎖止銷也配屬于定子，并且鎖止滑槽也配屬于轉(zhuǎn)子，唯一重要的是轉(zhuǎn)子能夠通過鎖止裝置相對于定子鎖止在特定的轉(zhuǎn)角位置上。
[0007]鎖止滑槽在結(jié)構(gòu)上可以按凸輪軸調(diào)節(jié)裝置的多個組件的方式并且由不同的材料實現(xiàn)，其中，在制造工藝上優(yōu)選以熔融冶金方式制造的并且成型的滑槽是合適的，并且出于成本原因和為了可以靈活設計的幾何結(jié)構(gòu)也使用以粉末冶金方式制造的鎖止滑槽(燒結(jié)的鎖止滑槽)。
[0008]相比以熔融冶金方式制造的并且成型的鎖止滑槽，以粉末冶金方式制造的鎖止滑槽具有更小的強度值，因此在鎖止滑槽上有高負載時存在鎖止滑槽塑性變形的風險。由于鎖止滑槽的這種塑性變形可能增大鎖止間隙，這又可能導致碰撞噪聲。此外，存在如下風險，即，由于在鎖止狀態(tài)下存在高的面擠壓以及由過程引起的材料不連續(xù)性，如空隙、裂縫、褶皺，可能會出現(xiàn)增加的裂縫擴大、斷裂并且在極端情況下出現(xiàn)鎖止功能失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的任務是，提出一種具有以粉末冶金方式制造的鎖止滑槽的凸輪軸調(diào)節(jié)裝置，該鎖止滑槽尤其在增加的負載的情況下具有改進的功能安全性。
[0010]為了解決該任務，根據(jù)本發(fā)明的基本構(gòu)思提出，鎖止滑槽在表面邊沿區(qū)的至少一個區(qū)段中具有與鎖止滑槽的基礎原料的密度相比提高的密度。通過提高的密度能夠尤其是在高的面擠壓的情況下，減少鎖止滑槽在較厚的表面邊沿區(qū)的區(qū)域中的塑性變形。由于有更高的密度，所以鎖止滑槽在表面邊沿區(qū)的區(qū)域中具有提高的強度，并且進而也具有提高的承載能力。此外，通過更高的密度還能夠防止或減少裂縫形成、裂縫擴大和裂縫擴大速度，在此，具有特別意義的是，由于在表面邊沿區(qū)的區(qū)域中的提高的密度，鎖止滑槽已經(jīng)在結(jié)構(gòu)中具有更少并且更小的微小裂縫，這些微小裂縫可以被視為形成更大裂縫的起始點。此外，具有更低的表面不連續(xù)性，也就是說表面更厚并且更均質(zhì)，從而鎖止滑槽的負載在鎖止轉(zhuǎn)子期間分配到更大的面上，并且因此能夠減少局部的最大構(gòu)件應力。此外，由于提高密度(或強度、承載能力)在制造時也限制了尺寸及形狀的公差。
[0011 ]進一步提出，鎖止滑槽的整個表面邊沿區(qū)都具有與鎖止滑槽的基礎原料的密度相比提高的密度。由此，能夠簡化密度提高的表面邊沿區(qū)的制造，為此對整個鎖止滑槽例如進行表面處理。此外，由此當然減少了受損概率，這是因為鎖止滑槽由此在那些只在特殊情況下才會被鎖止銷貼靠到的區(qū)域中也密度提高。
[0012]但是，替選地也可以減少加工耗費，為此只在鎖止滑槽的鎖止銷尤其是在轉(zhuǎn)子的止擋位置中可能貼靠的區(qū)域中設置具有提高密度的表面邊沿區(qū)。這個區(qū)域例如可以是限定轉(zhuǎn)子運動的邊沿側(cè)，也就是鎖止滑槽的止擋面。
[0013]此外，已經(jīng)證實的是，當具有提高的密度的表面邊沿區(qū)具有0.01到10mm的厚度時，能夠在加工耗費盡可能低的同時減少受損概率。
[0014]例如可以通過對鎖止滑槽進行過度擠壓、強度噴射(Festigkeitsstrahlen)、滾壓、激光輻射、浸漬、激光硬化或者通過熱處理、涂層、硬制涂層來實現(xiàn)表面邊沿區(qū)的密度提高。構(gòu)件在這種情況下在第一個步驟中利用鎖止滑槽的預制成型體或者也利用最終形狀制造，而事后通過對鎖止滑槽的第二個加工過程實現(xiàn)對表面邊沿區(qū)的密封提高。于是，密度提高例如隨后在第二加工步驟中通過壓入具有特意更大尺寸的工具沖頭并且同時經(jīng)由壓模支撐住該構(gòu)件(過度擠壓)，通過噴丸、激光輻射或者滾壓，或者通過浸漬(也就是將孔洞填充原料引入表面邊沿區(qū)中)，通過激光硬化或者通過熱處理或者涂層或硬質(zhì)涂層實現(xiàn)。在此，只要例如通過過度擠壓、滾壓、噴丸，也就是通過經(jīng)由外部的力作用對原料進行的機械上的密封提高來進行處理，那么鎖止輪廓就可以略微地從預制成型體擴展到最終形狀。
[0015]替選或者補充地，也可以通過如下方式提高表面邊沿區(qū)中的密度，即，為此在鎖止滑槽中設置壓入或者嵌入襯套、嵌入部件或者具有與鎖止滑槽的基礎原料相比提高的密度的復合原料。在這種情況下，鎖止滑槽至少以基礎形狀在粉末冶金制造方法期間的第一制造步驟中成型，并且然后通過嵌入或壓入襯套或者通過復合原料配設具有更大密度的表面邊沿區(qū)。在實踐中，鎖止滑槽在第一個步驟中制造的基礎形狀通過嵌入或壓入襯套或通過嵌入部件或者通過具有更大密度的復合原料被加上內(nèi)襯。
[0016]進一步提出，通過精制或調(diào)質(zhì)方法、熱處理方法或者涂層方法來實現(xiàn)表面邊沿區(qū)的密度提高，或者通過結(jié)合的機械和熱學的方法來實現(xiàn)表面邊沿區(qū)的密度提高。
[0017]通過熱處理，例如激光硬化，使得表面邊沿區(qū)中的原料特意地被加熱或升溫，直到組織結(jié)構(gòu)能夠變?yōu)槊芏忍岣叩慕M織結(jié)構(gòu)。在進行涂層時，特意地將附加的材料涂覆到表面邊沿區(qū)上，該附加的材料本身具有更大的密度，或者通過侵入表面邊沿區(qū)中使得鎖止滑槽在表面邊沿區(qū)的區(qū)域中的原料密度提高。
[0018]通過結(jié)合的機械和熱學的方法，例如擠壓孔(FliePbohren)，能夠在改變組織結(jié)構(gòu)的同時實現(xiàn)機械上的密度提高。
【附圖說明】
[0019]下面借助優(yōu)選的實施例詳細闡述本發(fā)明。在圖中可以詳細地看到:
[0020]圖1a到Ij示出具有密度提高的高強度的表面邊沿區(qū)的不同鎖止滑槽，表面邊沿區(qū)具有提尚的強度和/或承載能力。
【具體實施方式】
[0021]在圖1a到Ij中可以看到具有示意性示出的鎖止滑槽2的相對定子固定的不同構(gòu)件I，例如鎖止蓋或者還有定子本身，鎖止滑槽例如可以構(gòu)造為圓形的、環(huán)段形的、橢圓形的、圓錐三角形的或者圓錐多角形的凹部。鎖止滑槽2也可以布置在凸輪軸調(diào)節(jié)裝置的轉(zhuǎn)子上或者凸輪軸調(diào)節(jié)裝置的相對轉(zhuǎn)子固定的構(gòu)件上。不同實施例中的鎖止滑槽2分別具有與構(gòu)件I的密度相比提高的密度或者說強度的表面邊沿區(qū)3，這個表面邊沿區(qū)如下面還會說明的那樣可以用不同的方式實現(xiàn)。
[0022]在圖1a所示的實施例中，通過強度噴射裝置4利用對準表面邊沿區(qū)3的噴丸、粒狀物噴射或方體物噴射來實現(xiàn)表面邊沿區(qū)3的提高的密度。通過強度噴射裝置4投射