本發(fā)明涉及一種用于制造在機械部件、尤其在凸輪組件上的滑動面的方法，其中，機械部件的滑動面被用于與至少一個另外的機械部件滑動接觸，其中所述至少一個另外的機械部件通過滑動面在滑動方向上滑動，其中機械部件在其表面的至少一部分上首先設置涂層，隨后在所述涂層上借助于激光干涉結構化裝置或激光干涉結構化方法形成表面結構。本發(fā)明還涉及一種具有至少一個根據(jù)本發(fā)明制造的滑動面的機械部件以及一種具有這種機械部件的滑動接觸裝置。

背景技術：

由us2005/0175837a1已知一種用于制造在機械部件上的滑動面的方法，其中，機械部件在其表面的至少一部分中首先設置涂層，接著借助于激光干涉結構化裝置在所述涂層內(nèi)形成表面結構。

de102009060924a1描述了一種包含用于真空摩擦應用的固體潤滑劑的結構。在此，在襯底基層上設有包括由類金剛石碳(dlc)構成的層的層系統(tǒng)，并且在層系統(tǒng)中或者在襯底基層和層系統(tǒng)中通過激光干涉方法形成由固體潤滑劑填充的槽結構。

技術實現(xiàn)要素：

從上述現(xiàn)有技術出發(fā)，本發(fā)明現(xiàn)在所要解決的技術問題在于，實現(xiàn)一種用于制造改進的滑動面的方法，其中在該方法的范圍內(nèi)即使在涂層具有低的層厚度的情況下也能夠形成不穿透涂層的結構。

在權利要求1的前序部分的基礎上結合特征部分的特征解決所述技術問題。權利要求1之后的從屬權利要求又各給出了本發(fā)明的有利的改進方案。

根據(jù)本發(fā)明建議一種用于制造在機械部件、尤其在凸輪組件上的滑動面的方法，其中機械部件的滑動面被用于與至少一個另外的機械部件滑動接觸，其中所述至少一個另外的機械部件通過滑動面在滑動方向上滑動。機械部件在其表面的至少一部分上首先設置涂層，隨后在所述涂層中借助于干涉結構化裝置或激光干涉結構化方法形成表面結構。朝垂直于涂層的涂層表面觀察，表面結構包括多個自封閉式的結構件。

已表明，當用于滑動面的液體潤滑劑與表面結構咬合、且在表面結構上盡可能長時間保持黏著時，則能夠?qū)崿F(xiàn)具有特別好的滑動特性的滑動面。因此，該表面結構必須提供由液體潤滑劑填充的容積，并根據(jù)在滑動方向上在該表面結構上滑動的另外的機械部件的負載和速度來提供或釋放潤滑劑。

已經(jīng)認識到，在這種情況下特別重要的是，在哪個方向上加載滑動面的滑動負荷。因此，設計這樣一種結構件，該結構件當在它上面滑動另外的機械部件時提升在該結構件的容積中的潤滑劑的壓力，以及在滑動方向上觀察，提升在結構件的端部上的流體靜力學上的壓力，并能夠構成流體動力學上的潤滑劑墊(schmierstoffpolster)。

在這種情況下，當垂直于涂層表面觀察、結構件的周邊被涂層包圍時(也就是說結構件不與涂層的周邊接觸)，則結構件根據(jù)本發(fā)明被認為是“自封閉式的”。結構件的這種類型的設計方案提供了被隔開的用于容置潤滑劑的槽形容器，這樣使?jié)櫥瑒┎粫p易地從中泄露。

尤其地，朝向垂直于涂層表面觀察時，自封閉式的結構件占用面積為滑動面的至多10％。這樣保證了，在滑動面上滑動另外的機械部件時能夠在足夠的滑動面的位置上形成流體動力學上的潤滑劑墊，且在滑動對之間產(chǎn)生“漂滑”效應。

尤其地，自封閉式的結構件被設計為線形的線部段或者點狀的凹腔。自封閉式的、線形的結構件的長度范圍優(yōu)選選擇大約20μm到10mm之間，尤其是20μm到5mm之間。當滑動面不僅僅被動態(tài)式地負荷也被靜態(tài)式地負荷或者滑動速度非常小或甚至為0時，尤其采用點狀的結構件。

優(yōu)選地，平行于滑動方向的涂層表面通過虛擬的中線被分為兩個半部，并且形式為線部段的結構件與虛擬的中線形成角度γ≠0。尤其地，從滑動方向上觀察，線形的結構件與虛擬的中線形成角度為γ≠0。這種措施進一步有利于促進流體動力學上的潤滑劑墊的構成。

尤其地，每兩個線形的結構件構成了一個v形結構組件，其中，所述v形結構組件的尖端被設置為指向滑動方向。由此，使流體動力學上的壓力增大，因為潤滑劑從兩個線形的結構件起始通過在它們上面滑動的機械部件被壓入v形尖端的區(qū)域中，并且在此尤其有效地產(chǎn)生流體動力學上的潤滑劑墊。

優(yōu)選地，在這種情況下，在機械部件上的涂層連同結構化部僅被設在涂層表面的隨后用于與其他/另外的機械部件滑動式接觸的區(qū)域中。由此，涂層表面的這一個或多個部分或者甚至可能是整個涂層表面是一個或多個相應的滑動面。

通常，借助于將機械部件的表面涂層以合適的材料來改善滑動特性，同時借助于結構化部提供了用于潤滑劑的有針對性的貯存部，通過這種貯存部保證了在摩擦匹配件之間始終存在有足夠量的潤滑劑。在這種情況下，通過對這種結構的相應的設計產(chǎn)生了一種與漂滑效應類似的效果，這樣由于存在有潤滑劑量使其中一個摩擦配對件幾乎浮在另一摩擦匹配件上。

通過激光干涉結構化裝置形成這種表面結構。換句話說，激光結構化裝置的具體實現(xiàn)形式為激光干涉結構化裝置。

這類方法在此具有的優(yōu)點是，借助于激光干涉結構化裝置能夠形成具有較低深度的微結構，其中，該結構在此被精確地限定、且能夠在較短的生產(chǎn)時間內(nèi)周期性地相繼地被制造。由于借助激光干涉結構化裝置能夠?qū)崿F(xiàn)非常低的結構深度，由此能夠制造出一種滑動面，這種滑動面即使在較低涂層厚度的情況下也不會被表面結構穿透。在進行激光干涉結構化時，通過技術人員已知的方式和方法使用多個激光束用來形成各個結構部的總體構造。

當應用傳統(tǒng)的激光結構化方法時不能制造非常低的結構深度，因為在涂層具有較低的涂層厚度的情況下會導致涂層被穿透。通常地，關于協(xié)調(diào)涂層和結構部彼此之間的自由度由此被限制。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所形成的表面結構的厚度與涂層厚度的比為0.5。從而能夠?qū)崿F(xiàn)涂層與表面結構之間的適當?shù)南嗷プ饔谩?/p>

在本發(fā)明的改進方案中，涂覆有作為鉻-鎳層(crni層)或無定形碳層的涂層，這樣可以在機械部件的表面的相應區(qū)域中實現(xiàn)機械部件的適當?shù)幕瑒犹匦?。然而原則上，在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可以在機械部件的表面上涂覆其他的涂層。

在這種情況下，除了涂覆一層無定形碳層(dlc)外，還能夠涂覆多層無定形碳層(dlc)。此外，還可以涂覆一層或多層由氮化物、碳化物、氧化物組成的、此處也可以作為混合形式和/或多層式的硬質(zhì)材料層。另外，以下的涂層方式被證明是可行的，一層或多層硬鉻層、錳和/或磷酸鋅層、金屬硫化物層、石墨層、ptfe(聚四氟乙烯)層以及燒藍層。

本發(fā)明的另一種可能的實施方式是，制造凸輪組件、尤其氣門挺桿、牽引桿、泵桿或類似桿件的滑動面。因此，此處的凸輪組件可以是用于內(nèi)燃機的氣門系統(tǒng)的氣門挺桿或也可以是牽引桿類的凸輪組件，或者是泵的部件。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法也可以用于制造在鏈銷上使用的滑動面。

根據(jù)本發(fā)明的另外的有利的實施方式，表面結構被設計為非均勻的。在這種情況下，這種非均勻性能夠通過設置不同的結構深度和/或不同的結構幾何形狀和/或結構的不同的密度來實現(xiàn)，這樣在機械部件的表面上能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)不同的、運行中出現(xiàn)的速度來對滑動面進行調(diào)節(jié)。因此，能夠在表面的區(qū)域中設置更多數(shù)量的結構件，在該區(qū)域中會出現(xiàn)較高的速度，并且由此需要預先存放更多的潤滑劑。然而，表面結構也可以被均勻地設置在機械部件上。尤其有利的是，表面結構的在自封閉式的結構件的區(qū)域內(nèi)的結構深度被設計為不同的，以便使表面結構的結構深度還能夠支持建立用于在結構件內(nèi)形成潤滑劑墊的壓力。

本發(fā)明的另一種可能的實施方式為，涂層具有0.05μm至6μm的涂層厚度，在該涂層中的表面結構的深度為0.01μm至0.4μm。但是原則上，深至30μm或者甚至更深的結構也是可行的，只要在單個情況下技術上是可行的。一般地，通過設置相比于涂層厚度較淺的結構深度就可實現(xiàn)在涂層表面上對潤滑劑的保存。

由根據(jù)本發(fā)明的機械部件和至少一個另外的機械部件構成的滑動接觸裝置被證明是有利的，其中機械部件的滑動面被用于與該至少一個另外的機械部件滑動接觸，其中所述至少一個另外的機械部件通過滑動面在滑動方向上滑動，并且其中滑動面上設有全部的液體潤滑劑。

尤其地，液體潤滑劑在這種情況下采用油的形式，尤其是sae標準的ow-x或者是柴油燃料。sae標準的ow-x中選擇的字母x的值越小，潤滑劑越稀薄。

附圖說明

本發(fā)明并不限定于獨立權利要求或從屬于該獨立權利要求的從屬權利要求所給出的特征的組合。此外，從權利要求、以下的對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式的描述或者直接從附圖中得到的單個特征能夠彼此組合。在附圖中與權利要求相關的內(nèi)容并不會通過使用附圖標記而限制權利要求的保護范圍。附圖為：

圖1是機械部件的截面圖；以及

圖2是牽引桿形式的機械部件的三維視圖。

具體實施方式

圖1示出機械部件1的截面圖的一部分，其中，該機械部件1涉及一種凸輪組件，例如氣門挺桿、牽引桿或類似桿件。在機械部件1的表面2上設置有用于與此處未示出的另一機械部件接觸的滑動面3，其中，為了構造滑動面3首先在表面2上涂覆涂層4。

在這種情況下，可以是鉻-鎳層或無定形碳層的涂層4具有涂層表面4a，并且其涂層厚度s1在0.05μm-1.2μm的范圍之間。緊鄰涂層4再在涂層表面4a內(nèi)形成表面結構5，其中，借助激光干涉結構化裝置制成這種結構。在這種情況下，自封閉式的結構件5a、5b、5c是通過多束激光的相互作用成形的，其中表面結構5的結構深度s2在此是在0.15μm-0.4μm的范圍之間。表面結構5在這個范圍內(nèi)不會穿透涂層4。借助于激光干涉結構化裝置即使是在薄的涂層厚度s1的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)表面結構不會穿透涂層。附圖標記7表示滑動面3的虛擬中線7。

因此，能夠借助于根據(jù)本發(fā)明的用于制造滑動面的方法在機械部件的涂層上成形表面結構，而在這種情況下不會導致涂層被穿透。

圖2示出形式為具有兩個滑動面3a、3b的牽引桿的機械部件1’的三維視圖。機械部件1’的滑動面3a、3b被用于與至少一個另外的、此處未示出的機械部件滑動接觸，其中所述至少一個另外的、此處未示出的機械部件通過滑動面3a、3b在滑動方向gr上滑動。機械部件1’在它的表面2的兩個區(qū)域(對比圖1)中各設置涂層4、4’，隨后在這兩個涂層上借助于激光干涉結構化裝置形成包括線形結構件5a、5b以及點狀結構件5c的表面結構5。

在這種情況下，朝垂直于涂層4、4’的涂層表面4a、4a’觀察，平行于滑動方向gr的各個涂層表面4a、4a’通過虛擬中線7a、7b被分為兩個半部。表面結構5包括多個線形結構件5a、5b，其中所述線形結構件與虛擬中線7a、7b圍成角度γ≠0。在這種情況下，成對布置的線形結構件5a、5b中有多對構成了v形結構組件6，其中所述v形結構組件6的尖端被設置為指向滑動方向gr。

由此，尤其使在滑動面3a、3b上涂抹的全部的流體潤滑劑的流體動力學上的壓力增大，因為潤滑劑從兩個線形的結構件5a、5b處通過在兩個線形結構件5a、5b上滑動的機械部件被壓向v形尖端的區(qū)域中，并且在此尤其有效地產(chǎn)生流體動力學上的潤滑劑墊。

附圖標記列表

1、1’機械部件

2表面

3、3a、3b滑動面

4、4’涂層

4a、4a’涂層表面

5表面結構

5a、5b、5c結構件

6結構組件

7、7a、7b虛擬中線

s1涂層厚度

s2結構深度