узел передаточного механизма и вал для такого узла

Формула изобретения

1. Узел передаточного механизма, в частности двигателя внутреннего сгорания, содержащий вал и по меньшей мере одну другую деталь, причем вал выполнен с опорными шейками для установки в соответствующих им опорных отверстиях, предусмотренных в указанной по меньшей мере одной детали, поверхность по меньшей мере одной опорной шейки снабжена антифрикционным покрытием, при этом поверхность соответствующего опорного отверстия находится в непосредственном контакте с этим антифрикционным покрытием, отличающийся тем, что антифрикционное покрытие выполнено с многослойной структурой.

2. Узел по п.1, отличающийся тем, что поверхность по меньшей мере одной опорной шейки снабжена антифрикционным покрытием частично.

3. Узел по п.1, отличающийся тем, что поверхность по меньшей мере одной опорной шейки снабжена антифрикционным покрытием полностью.

4. Узел по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что антифрикционное покрытие представляет собой керамическое, металлическое или полимерное покрытие.

5. Узел по п.1, отличающийся тем, что опорные отверстия имеют некруглую геометрическую форму с целенаправленным отклонением от цилиндрической.

6. Вал для узла по одному из пп.1-5, выполненный с опорными шейками для установки в соответствующих им опорных отверстиях, предусмотренных по меньшей мере в одной другой детали, причем поверхность по меньшей мере одной опорной шейки снабжена многослойным антифрикционным покрытием.

7. Вал по п.6, в котором поверхность по меньшей мере одной опорной шейки снабжена антифрикционным покрытием частично.

8. Вал по п.6, в котором поверхность по меньшей мере одной опорной шейки снабжена антифрикционным покрытием полностью.

9. Вал по одному из пп.6-8, в котором антифрикционное покрытие представляет собой керамическое, металлическое или полимерное покрытие.

10. Вал по п.6, в котором поверхность по меньшей мере одного опорного отверстия имеет покрытие.

11. Вал по п.6, в котором по меньшей мере одна опорная шейка вала выполнена слегка бочкообразной формы.

12. Вал по п.6, в котором по меньшей мере одно опорное отверстие выполнено слегка бочкообразной формы.

13. Вал по п.6, в котором для восприятия осевых сил на валу предусмотрены упорные поверхности, имеющие одно- или многослойное покрытие в качестве антифрикционного покрытия.

14. Вал по п.6, в котором для восприятия осевых сил на валу предусмотрены упорные поверхности, имеющие одно- или многослойное покрытие в качестве антифрикционного покрытия, а опоры в местах шеек вала оставлены без покрытия.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к узлу передаточного механизма, в частности двигателя внутреннего сгорания, содержащему вал и по меньшей мере одну другую деталь, он выполнен с опорными шейками для установки в соответствующих им опорных отверстиях, предусмотренных в указанной по меньшей мере одной детали. Объектом настоящего изобретения является также вал для такого узла.

Подобным узлом может быть, например, установленный в корпусе двигателя коленчатый вал с соответствующими шатунами или установленный корпусе двигателя распределительный вал.

В US 6020025 А раскрыт установленный в корпусе двигателя коленчатый вал. Опорные шейки коленчатого вала снабжены твердым нитридным покрытием.

Из DD 294317 А5 известен распределительный вал, кулачки которого по меньшей мере частично покрыты керамическим материалом.

В автомобильной промышленности все больше наблюдается стремление к снижению веса изделий и расходов. Для этого приведенный уровень техники не предлагает никаких решений.

В основу настоящего изобретения была положена задача создания узла описанного выше рода, который был бы конструктивно проще и обеспечивал бы снижение веса изделий и расходов.

Эта задача решается посредством узла передаточного механизма, в частности двигателя внутреннего сгорания, содержащего вал и по меньшей мере одну другую деталь. Вал выполнен с опорными шейками для установки в соответствующих им опорных отверстиях, предусмотренных в указанной по меньшей мере одной детали, поверхность по меньшей мере одной опорной шейки снабжена антифрикционным покрытием, при этом поверхность соответствующего опорного отверстия находится в непосредственном контакте с этим антифрикционным покрытием. Антифрикционное покрытие выполнено многослойным. Применение многослойной структуры позволяет гибко адаптировать антифрикционное покрытие к материалам подложки и сопряженной детали узла передаточного механизма.

Объектом изобретения является также вал для вышеупомянутого узла, выполненный с опорными шейками для установки в соответствующих им опорных отверстиях, предусмотренных по меньшей мере в одной другой детали, причем поверхность по меньшей мере одной опорной шейки снабжена многослойным антифрикционным покрытием.

За счет предлагаемого в изобретении выполнения узла и его сопряженной с валом детали отпадает необходимость применения требовавшихся до сих пор подшипниковых вкладышей в опорных отверстиях детали, соответствующих опорным шейкам вала. Это приводит не только к значительному упрощению конструкции, но и к значительному уменьшению массы. Уменьшение массы достигается не только благодаря отсутствию подшипниковых вкладышей, но и благодаря тому обстоятельству, что предлагаемое в изобретении решение обеспечивает уменьшение опорных отверстий по меньшей мере на толщину стенок отсутствующих вкладышей подшипников скольжения и тем самым внешнего размера соответствующей детали. Отказу от подшипниковых вкладышей сопутствует также экономия расходов (монтаж, складирование, многообразие деталей). Например, узел, состоящий из коленчатого вала и соответствующих шатунов, можно спроектировать так, чтобы выполнить шатуны меньшими и более легкими, чем прежде. Это положительно сказывается на динамической характеристике при ускорении масс во время работы двигателя. В соответствии с этим также предусмотренные в корпусе двигателя опорные отверстия для коленчатого или распределительного вала могут быть выполнены уже, а детали за счет этого - также меньшими по массе.

Применение многослойной структуры антифрикционного покрытия обеспечивает гибкость адаптации покрытия к материалам подложки и сопряженной детали узла передаточного механизма.

Покрытие соответствующих опорных шеек вала антифрикционным покрытием осуществляется за один установ, что делает изготовление предлагаемого в изобретении вала технически и экономически целесообразным.

В качестве антифрикционного покрытия в зависимости от областей применения пригодны любые известные специалисту триботехнические покрытия. Антифрикционное покрытие можно напылять, накатывать, наносить методом трафаретной печати или гальваническими методами. Пригодны также слои, полученные методом конденсации из паровой фазы (PVD) или химического осаждения из паровой фазы (CVD).

Поверхность каждой опорной шейки может быть снабжена антифрикционным покрытием частично или полностью. Антифрикционным покрытием может быть, в частности, керамическое, металлическое или полимерное покрытие.

Целесообразно, чтобы поверхности опорных отверстий имели низкую шероховатость, возможно, также целенаправленное структурирование, чтобы улучшить трибологические свойства системы "антифрикционное покрытие - опорное отверстие". Также опорные отверстия могут иметь целенаправленно выполненную овальность или локальные отличия в диаметре. Обработка поверхностей отверстий может осуществляться, например, хонингованием.

Поверхность по меньшей мере одного опорного отверстия также может иметь покрытие.

Ниже более подробно описан пример осуществления изобретения.

На фиг.1 изображен коленчатый вал 1 двигателя внутреннего сгорания, установленный в опорах 2 корпуса. На расположенных эксцентрично шатунных шейках вала расположены шатуны 3. Опоры А в местах коренных шеек вала, опоры В в местах шатунных шеек и опора С для восприятия осевых сил имеют функциональное покрытие, которое обладает, в частности, достаточной аварийной антизадирной способностью при недостатке смазки в условиях пуска двигателя, что таким образом предотвращает заедание деталей, а также достаточной пластичностью (вязкостью) для поглощения возможно присутствующих в потоке масла частиц от истирания и грязевых частиц, чтобы они не приводили к заеданию и полному отказу опоры.

Покрытие шеек вала в названных опорах А, В, С выполнено, в простейшем случае, с одинаковой многослойной структурой - металлическое или полимерное покрытие 6, которое может быть отделено от материала 4 подшипников скольжения промежуточным слоем 5, как показано на фиг.2, однако в принципе, в соответствии с различными нагрузками, возможно также нанесение в местах опор различных покрытий с соответственно разными свойствами, такими как прочность, пластичность (вязкость) и т.д. Во избежание одностороннего повышения давлений на кромках перед формированием покрытия геометрическая форма шеек вала или, наоборот, отверстия соответствующей опоры может быть выполнена слегка бочкообразной.