杯状挺柱及其制造方法与流程

本发明涉及一种用于内燃机的杯状挺柱，所述杯状挺柱具有挺柱壳体，所述挺柱壳体具有空心圆柱形的杯套以及在一侧封闭杯套的杯底，在所述杯底上借助于钢坯件的无切削的冷成型模制杯套，其中杯底的外侧用作为用于内燃机的凸轮的接触面，所述凸轮对杯状挺柱加载冲程，并且其中杯套的外侧用作为用于内燃机的引导孔的接触面，所述引导孔沿冲程方向支承杯状挺柱。

背景技术：

这种杯状挺柱使用在内燃机的换气气门传动装置中，以便将凸轮在凸轮轴上的凸轮提升转变成相关联的换气气门的打开运动。此外，存在下述可能性：杯状挺柱用作为用于燃料喷射泵的凸轮的作用单元，以便将泵凸轮的提升传递到喷射泵的活塞上。在任何情况下，这为剧烈机械负载的构件，所述构件一方面必须足够低磨损地承受在凸轮接触中出现的赫兹压力，并且所述构件另一方面可足够低磨损以及低噪声地支承在引导孔中。

长久以来，大批量生产的杯状挺柱出于成本因素具有由钢制成的无切屑冷成型的挺柱壳体，所述挺柱壳体随后被热处理，以提高所有接触面的硬度。切削产生的挺柱壳体最终轮廓通常以磨削工艺实现，在所述磨削工艺中，最终将杯套的外侧，即杯状挺柱的引导接触面，加工成杯状挺柱的纵向引导所需的配合尺寸，以及将杯底的外侧，即凸轮接触面，加工成凸轮接触所需的表面几何形状，以相应地减小表面粗糙度。

从DE 10 2011 076 410 A1中已知一种杯状挺柱和制造其的方法。由金属制成的挺柱壳体通过无切削的冷成型制造，随后被热处理，并且随后将杯套的外侧磨削到所需尺寸。凸轮接触所需的表面几何形状通过研磨和/或精研方法实现。之后，施加DLC涂层，所述DLC涂层随后通过刷进行机械再加工。刷过程设计为，使得要加工的表面的每个部段不仅在加工强度方面，而且也在杯状挺柱和刷工具之间的相对运动方面均匀地、尤其在任意特定方向都不占优的情况下进行加工，使得出现各向同性的、磨损和摩擦优化的表面结构。

技术实现要素：

在该背景下，本发明基于下述目的：分别在减小制造成本方面改进上面提到的类型的杯状挺柱和制造其的方法。

所述目的的解决方案通过根据独立权利要求的特征的杯状挺柱及其制造的方法来实现。有利的改进方案在分别相关的从属权利要求中限定。

因此，本发明首先涉及一种用于内燃机的杯状挺柱，所述杯状挺柱具有挺柱壳体，所述挺柱壳体具有空心圆柱形的杯套以及在一侧封闭杯套的杯底，在所述杯底上，借助于将钢坯件无切削地冷成型来模制杯套，其中杯底的外侧用作为用于内燃机的凸轮的接触面，所述凸轮对杯状挺柱加载冲程，并且其中杯套的外侧用作为用于内燃机的引导孔的接触面，所述引导孔沿冲程方向支承杯状挺柱。为了实现设备相关的目的，在所述杯状挺柱中，杯底的未加工的且未覆层的凸轮接触面借助于刷工具被切削加工。

与在上文中提到的现有技术相反地，杯底的凸轮接触面不通过研磨和/或精研方法精加工，而是杯底的凸轮接触面的整个机械加工仅通过刷拭来进行，使得凸轮接触面具有各向同性的结构，并且这样机械加工的杯状挺柱已经能够以这种形状使用，所述杯状挺柱的杯套是被磨削到其尺寸的。

必要时，为了提高硬度，杯状挺柱能够在冷成型之后进行热处理，其中杯底的凸轮接触面的刷拭在热处理之前或之后进行。

用于减小磨损的另一个措施能够在于，杯底的凸轮接触面具有涂层，所述涂层优选构成为DLC涂层。

开始提到的目的此外通过一种用于制造开始提到的类型的用于内燃机的杯状挺柱的方法来实现。因此，本发明也涉及一种用于制造用于内燃机的杯状挺柱的方法，所述内燃机具有杯状挺柱，所述杯状挺柱具有挺柱壳体，所述挺柱壳体具有空心圆柱形的杯套和在一侧封闭杯套的杯底，在所述杯底上，借助于将钢坯件无切削地冷成型来模制杯套，其中杯底的外侧用作为用于内燃机的凸轮的接触面，所述凸轮对杯状挺柱加载冲程，并且其中杯套的外侧用作为用于内燃机的引导孔的接触面，所述引导孔沿冲程方向支承杯状挺柱，其中所述方法具有下述步骤：

a)从薄板深冲出挺柱壳体；

b)刷拭未加工的且未覆层的凸轮接触面。

刷拭在此以下述方式进行：使得出现各向同性的表面结构。

所述方法附加地能够具有下述步骤：

aa)在刷拭凸轮接触面之前，为了提高硬度，对杯状挺柱进行热处理。

为了进一步减小磨损，所述方法能够具有附加的步骤：

d)在刷拭之后，将涂层施加到凸轮接触面上，例如DLC涂层。

通过使用所描述的方法获得：有针对性地且明显地改进杯底的凸轮接触面的表面粗糙度，而不大程度地改变在轧制板时对薄板产生的表面拓扑。所述特殊的拓扑对在凸轮和挺柱之间的摩擦力矩的减小产生正面影响。因为取消了根据DE 10 2011 076 410 A1提出的、在施加DLC涂层之前对凸轮接触面的研磨和/或精研，并且通过对杯底的未加工的以及未覆层的凸轮接触面进行刷拭来替代这种研磨和/或精研，而在施加DLC涂层之后不执行其他刷拭，所以缩短了杯状挺柱的加工时间，并且简化了制造过程，这引起制造成本的降低。

本发明虽然在制造用于内燃机的杯状挺柱方面是尤其有利的，然而根据本发明也能够构成和制造活塞式发动机中的气门压杆或气门摇杆，但是还有齿轮或滚动轴承部件，尤其轴承环和滚动体，例如滚珠、滚针、滚柱或滚锥。作为要覆层的机器元件的基本材料优选使用钢。

附图说明

下面，根据在附图中示出的实施例进一步阐述本发明。在附图中示出：

图1示出具有机械式杯状挺柱的换气气门传动装置的纵剖面，和

图2示出刷拭过程的视图。

具体实施方式

图1示出内燃机的构成为杯状挺柱传动装置的换气气门传动装置，所述换气气门传动装置具有机械式气门间隙补偿机构。机械式杯状挺柱1仅由杯状的挺柱壳体2构成，所述挺柱壳体借助于将钢坯件无切削地冷成型并且在此借助于薄板深冲一件式地制成。挺柱壳体2由空心圆柱形的杯套3和轴向端侧的杯底4组成，在所述杯底上模制有杯套3并且所述杯底在一侧封闭杯套3。杯底4的轴向外侧用作为用于凸轮6的接触面5，所述凸轮从杯状挺柱1的提升被转换成沿关闭方向弹簧力加载的换气气门7的打开运动。杯套3的径向的外侧用作为用于内燃机的空心圆柱形的引导孔9的接触面8，所述引导孔沿冲程方向支承杯状挺柱1。

杯底4的轴向内侧设有沿换气气门7的轴向方向延伸的突出部10，所述突出部在端侧接触换气气门7的杆。气门间隙调节通过杯状挺柱1的分类进行，所述杯状挺柱具有适合于要调节的期望气门间隙的轴向高度11，其中从根据高度不同的突出部10分类的组中选择杯状挺柱1，并且然后将其安装。根据应用情况，突出部10能够设有以切削方式精加工的、尤其磨削的端面12。

挺柱壳体2在其径向外侧上仅在杯套3的外侧上，即在接触面8的区域中，被切削加工并且在此被磨削，所述挺柱壳体是深冲的，并且随后对其进行热处理，以提高硬度。这确保：杯套3在引导孔9中的所要求的尺寸和形状公差处于其理论范围内。相反，杯底4的轴向的外侧，即凸轮接触面5，仅被刷拭并且具有各向同性的表面结构，所述表面结构仅略微不同于在挺柱壳体2被热处理时和在深冲工艺中产生的表面结构和表面几何形状。

图2示出通过刷对杯状挺柱1进行的加工。使用沿箭头A的方向旋转的滚刷13作为工具，所述滚刷的滚筒15具有带颗粒的细丝14。在刷拭期间，旋转的滚刷13沿双箭头B的方向往复运动。同时，杯状挺柱1根据箭头D围绕其纵轴线转动地错开。附加地，杯状挺柱1也仍能够沿双箭头E的方向往复运动，以便得到凸轮接触面5的期望的各向同性的结构。在刷拭之后，在该实施例中将DLC涂层5a施加到凸轮接触面5上。这种涂层在DE 10 2011 076 410 A1中公开，使得其相关内容在此用于本公开申请的主题。

替代滚刷15，也能够使用通常已知的顶刷，所述顶刷的旋转轴线垂直于杯状挺柱1，并且所述顶刷的朝向凸轮接触面的端面具有带颗粒的细丝14。

在前面的附图描述中、在权利要求中和在说明书引言中提到的所有特征不仅能够单独地，而且也能够以任意彼此组合的方式使用。因此，本发明不局限于所描述的和所要求保护的特征组合，更确切地说，所有特征组合都可视为是公开的。

附图标记列表：

1 杯状挺柱

2 挺柱壳体

3 杯套

4 杯底

5 凸轮接触面

5a DLC涂层

6 凸轮

7 换气气门

8 接触面

9 引导孔

10 在杯底上的突出部

11 突出部的高度

12 突出部的端面

13 滚刷

14 带颗粒的细丝

15 滚筒

A 箭头，滚刷的旋转

B 箭头，滚刷的平移运动

D 箭头，杯状挺柱的平移运动

E 箭头，杯状挺柱的旋转