[发明专利]凸轮轴调节器的转子、具有这种转子的凸轮轴调节器和用于制造转子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有转子和定子的凸轮轴调节器，其中，转子具有用于抗相对转动地紧固凸轮轴的连接区域，并且其中，转子至少区段式地由烧结材料构成。

本发明还涉及一种用于制造用于凸轮轴调节器的转子的方法。

背景技术

由现有技术、例如由DE 100 44 423 A1公开了这种类型的凸轮轴调节器。在该文献里公开了一种用于内燃机的气门正时控制设备。在该文献里也公开了具有控制链的内燃机。由此，链轮以同步于马达转动的方式被驱动。公开了用于操纵进气阀或排气阀的凸轮轴。在此，气门正时控制设备包括：第一转动件、例如定子，链轮一体式地构造在该第一转动件上；第二转动件、例如转子，该第二转动件能相对于第一转动件转动并且能与凸轮轴一起转动；多个限定在两个转动件之间的工作流体腔；以及用于输送到工作流体腔和从工作流体腔输出的工作流体的输送/输出装置，该工作流体导致两个转动件之间的相对转动。链轮和第一转动件的至少一个基础部件由多孔的金属部件形成。向工作流体腔输送的工作流体可以穿过基本部件进入到链轮中，并且导致对链轮与控制链之间的作用区段的充分润滑。在此，多孔的金属部件可以由烧结金属制成。

原则上公知的是，要对烧结材料、例如烧结铁进行再处理，尤其是以便可以制造出表面硬化的工件。因此，例如DE 41 40 148 A1公开了一种用于由烧结的材料、尤其是烧结铁来制造工件的方法，其中，在烧结之后，为了在表面上构造出氧化层，该工件经受了在500℃之下、尤其是在430℃至480℃的温度下并且在20mbar至80mbar、尤其是在30mbar至50mbar的水蒸气分压下的水蒸气处理以及后续的边缘层硬化处理。在此，得到了具有耐磨的表面并且具有在芯部中没有通过硬化发生改变的特性的工件、尤其是用于起动器的齿圈。

此外，最接近的现有技术、也就是EP 1 400 660 A1公开了用于在可变的气门控制机构中使用的一体式的齿环和壳体。在此，一体式的齿环和壳体包括齿环部分，该齿环部分以基本上呈圆形的形状构造，并且在其外周上具有齿。此外，还包括壳体部分，该壳体部分构造在齿环部分内部，并且该壳体部分具有在壳体部分的内周上延伸的容纳部，该壳体部分与齿环部分一体式地成形为由含铁的粉末材料构成的烧结体。齿环部分和壳体部分的全部的表面以通过蒸镀处理成形的水蒸气氧化层来覆盖，以及以通过在蒸镀处理之后的气体软氮化处理成形的氮化层来覆盖。

作为凸轮轴调节器的组成部分的转子通常借助螺丝以力锁合的方式(kraftschlüssig)抗相对转动地紧固在凸轮轴上。这种转子往往由烧结材料制成，其中，按照标准使用烧结材料Sint D11。

作为用于将凸轮轴紧固在转子上的紧固机构，通常使用钉头螺丝或带阀芯的空心螺丝。

通常使用含碳且含铜的以及掺入MoS₂的烧结钢，尤其优选使用烧结材料Sint D11。然而，该材料并不是针对所有的应用领域都在具有很低的成本水平的同时具有最优的特性。尤其是在强度、尺寸稳定性、可加工性以及在将来的接触区中的摩擦方面需要改进，其中，同时应降低成本水平。

那些在凸轮轴与转子的连接中使用的螺丝也始终经受不断的重量优化和功能优化。

由于在凸轮轴传动装置中要传递的越来越高的交变转矩，凸轮轴与凸轮轴调节器之间的交接部位应相匹配。在转子上的与之相关的区域尤其应得到改进。在相匹配的情况下，需要考虑紧固机构和被张紧的部件的负荷能力。

发明内容

根据本发明，针对这种类型的凸轮轴调节器，该任务通过如下方式来解决，即，使转子具有在制造中通过加载水蒸气而产生的氧化层。

交变转矩经由施加的螺丝预应力并且依赖于螺纹连接的接触区中的摩擦系数地进行传递。在不断提高的交变转矩下，这对于螺纹连接来说意味着预应力和/或摩擦系数的提高。

在这里，螺纹连接可以理解为凸轮轴经由螺丝与转子的连接。

预应力仅可以被提高直至达到被张紧的部件的可承受的应力。通过用水蒸气加载转子可以传递提高的应力和力。

减小重量的措施一方面迫使预应力减小，但这在根据本发明的凸轮轴调节器中可以通过加载水蒸气来抵抗。由此，利用了设计上有效的增大摩擦系数的方法，其中，同时也提高了转子的整体强度。

可以放弃到目前为止公知的措施，例如在接触区中使用金刚石砂轮或金刚石涂层或者印制出激光结构化的表面，这是因为这些措施是非常昂贵的。