凸轮轴凸轮的凸头的DLC碳涂覆方法、如此获得的凸轮轴和实施这种方法的设备技术

为了处理内燃机车辆用凸轮轴的凸轮，以在具有基于类金刚石碳或DLC类型的无定形碳的硬涂层的区域中降低其相对于相对部件的摩擦系数，将凸轮布置在载体上；将载体和凸轮置于腔室中，该腔室被置于真空下以确保这些凸轮的清洗；使这个载体相对于涂覆源沿着行进轨迹相对运动；并且在将这些凸轮组装到凸轮轴中之前从载体移除所述凸轮；按照固定配置将凸轮布置在载体上，与该轨迹结合的这个固定配置被限定以使得这些凸轮以相对于此源来说基本相同的距离和定向相继面对该涂覆源，以选择性地在向着所述源定向的凸轮侧边的部分上沉积基于类金刚石碳或DLC类型的无定形碳的涂层。

DLC carbon coating method for cam head of camshaft, cam shaft obtained thereby and equipment for carrying out said method

In order to use the cam of the cam shaft of internal combustion engine vehicles, in order to reduce the friction coefficient is based on relative to the relative parts of the hard coating of amorphous carbon or diamond-like carbon DLC type region, the cam arranged on the carrier; the carrier and the cam in the chamber, the chamber was placed under vacuum to ensure cleaning the cam; the carrier relative to the coating source along the road relative motion path; and in the cam assembly to the camshaft from the carrier before removing the cam; according to the fixed cam configuration will be arranged on a carrier, combined with the trajectory of the fixed configuration is defined to make the cam to the source and the distance in the face of the same have been directed to selectively coated with respect to the source, in the cam side toward the edge of the source orientation on the part of the deposition of diamond-like carbon based on Or DLC type amorphous carbon coating.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】凸轮轴凸轮的凸头的DLC碳涂覆方法、如此获得的凸轮轴和实施这种方法的设备
本专利技术涉及用于涂覆凸轮轴的凸轮的方法、如此获得的凸轮(came)、如此获得的凸轮轴(arbreàcames)以及用于实施该方法的设备。本专利技术因而涉及在机械零件如凸轮上应用硬涂层，以降低由于与相对部件的接触所导致的机械应力，所述相对部件典型地是销(linguet)、推杆(poussoir)或者摇臂。本专利技术相当特别地涉及使用凸轮轴的汽车、摩托车或重型车辆用内燃机的领域。
技术介绍
在凸轮/销和凸轮/推杆接触的情况下，尤其通过DLC类型的涂层对销(或推杆)进行处理对于本领域技术人员来说是已知的。要回顾的是，首字母缩写词DLC表示基于无定型碳(“类金刚石碳”)的硬涂层。应用这类涂层的益处在于降低凸轮与销或推杆之间的摩擦(frottement)系数，并且因此降低车辆的燃料消耗和二氧化碳(CO2)排放。这种涂层的应用已经变为是必需的，因为这些部件之间的接触压力不断增加(这种接触压力的增加起因于降低部件尺寸的发展趋势，以便降低它们的质量和由惯性损失的能量)。然而，尽管DLC涂层具有优异的摩擦性能，但已观察到，某些加有添加剂的油(即包含添加剂)与DLC涂层的组合使用有时会在耐磨损(usure)性和减摩方面导致不能令人满意的结果。当使用包含基于硫和钼的减摩添加剂如MoDTC(二硫代氨基甲酸钼)的油时情况尤其如此；这些MoDTC的益处在于摩擦化学反应导致在所存在的金属表面上、典型地在凸轮/销或凸轮/推杆系统中的凸轮表面上形成保护膜，也被称作摩擦膜。然而已经发现，在(凸轮上形成的)这种摩擦膜的复杂元素与应用到销(或推杆)上的DLC涂层之间发生不希望的化学反应，这导致涂层的加速劣化，也被称作摩擦腐蚀(tribocorrosion)。由于摩擦膜只在裸(即未涂覆)金属表面上或者在具有高度金属特性的涂层(即大部分由金属元素形成)上形成，一种方案在于以不允许形成这种摩擦膜的涂层(如利用DLC)来涂覆两个相对部件，即凸轮和销(或推杆)。当接触区不存在摩擦膜时，在添加剂与DLC涂层之间没有化学反应发生。DLC涂层则可满足其减摩功能而没有由于存在MoDTC所导致的劣化。凸轮轴的这种涂层从数年前已被考虑。但迄今为止，与凸轮轴涂层相关的成本的影响是将DLC涂层在凸轮轴上的应用限制到了仅限于赛车领域(尤其是一级方程式赛车)，该成本在一般汽车生产领域中被认为是过高的。凸轮轴涂层的高成本尤其起因于以下的事实：这种轴是非常大体积的，从而使得不可能同时处理大量的凸轮轴：而且，凸轮轴的形状复杂性使得其处理变得复杂。不过可以看到，凸轮轴在与销或推杆合作时真正有用的区域只占了整个表面的一小部分(小于25％)，因此将凸轮轴的整个表面进行涂覆看来是多余的。当这与今后已知凸轮轴通过组装轴和多个凸轮而产生的事实组合考虑时，可设想仅在凸轮轴的凸轮上提供保护涂层，条件是随后可将这些凸轮以不引起这种涂层的任何劣化的方式结合到凸轮轴中。但是，仅处理凸轮轴的凸轮所能够导致的成本降低看起来并不足以将成本降低到可推广该凸轮轴处理的范围内。一种替代方案看来在于开发对在这些新一代油中所含的MoDTC型添加剂具有化学耐受性的DLC类型的涂层；在这方面可参考文件WO2012/116818A1。但是，这种替代方案也产生额外的成本来源，从而降低了由于仅涂覆凸轮轴的一部分所获得的经济优势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于以低至足以能够在广义上的汽车推进领域(不仅包括汽车，还包括摩托车和重型车辆)中大规模推广这种处理的成本、借助于保护涂层如DLC涂层来处理凸轮轴，同时能够保持对同样用这种保护涂层(如DLC)处理的部件的良好摩擦性能，即使是在包含添加剂如MoDTC的油的存在下。为此，本专利技术提供处理内燃机车辆用凸轮轴的凸轮的方法，以在具有基于类金刚石碳或DLC类型的无定形碳的硬涂层的区域中降低其相对于相对部件的摩擦系数，根据该方法，按照在凸轮和转盘(carrousel)之间的固定配置(configuration)将凸轮布置在转盘上，以将它们的长度沿着这个转盘的半径排齐，在该固定配置中，由这个转盘携带的所有凸轮与该转盘的旋转轴线具有相同的距离，其中它们的凸头(nez)向着转盘的外部定向；将这个转盘以及凸轮布置在腔室中，该腔室被置于真空下以确保这些凸轮的清洗；使这个转盘相对于涂覆源围绕着其轴线旋转，以选择性地在向着转盘的外部定向的凸轮的侧边(tranche)的一部分上沉积基于类金刚石碳或DLC类型的无定形碳的硬涂层；并且在凸轮组装到凸轮轴中之前将其从转盘上移除。传统上，真空沉积尤其是物理沉积(PVD：物理气相沉积)或者化学沉积(PACVD：等离子体辅助化学气相沉积)。要理解的是，由于轴线被推开至无穷的旋转将变为平移，因此要理解本专利技术被概括到以下的情况：其中凸轮被布置为使得它们的长度彼此平行定向，与相对于涂覆源的相对行进轨迹垂直。而且，本专利技术被概括到以下的情况：其中不是水平地面对凸轮(并且反之亦然)，而是涂覆源在凸轮之上(或者之下)，其中凸轮例如围绕着水平轴线旋转，或者凸轮在涂覆源之下或者之上平移，或者甚至是在其中凸轮以任何倾斜的方向面对所述源的情况；而这些配置在现有技术的配置中是几乎不现实的。因而，非常一般地，本专利技术提供处理内燃机车辆用凸轮轴的凸轮的方法，以在具有基于类金刚石碳或DLC类型的无定形碳的硬涂层的区域中降低其相对于相对部件的摩擦，这些凸轮具有侧边(tranche)，具有圆形区域和形成凸头的延长部分，同时具有由从其凸头一直到圆形区域测量的最大尺寸所限定的长度，根据该方法，将凸轮布置在载体上；将这个载体置于腔室中，该腔室被置于真空下以确保这些凸轮的清洗；使这个载体相对于基于类金刚石碳或DLC类型的无定形碳的硬涂层材料源沿着行进轨迹相对运动；并且在将这些凸轮组装到凸轮轴中之前从载体移除所述凸轮，其特征在于，按照固定配置将凸轮布置在载体上，这个固定配置和这个行进轨迹被限定以使得这些凸轮以基本相同的定向并且以相对于此涂覆源来说基本相同的距离相继面对该涂覆源，以选择性地在向着所述源定向的凸轮侧边的部分上沉积涂层。行进轨迹可被定义为在相对运动时在载体于所述源面前行进时在载体内任意选择的点所画出的线；要理解的是，因此可根据所选的点定义多个行进轨迹，但这些各轨迹是平行的，以使得可以定义相对于这种行进轨迹的凸轮的定向，而不必具体指明任意选择的点。在下文中，当该载体由通常为水平的平面盘形成时或者由可以垂直的一个或多个平行平面盘的组装件形成时，该载体被称作托盘。在其中这种托盘或者这种组装件旋转的情况下，它可以使用术语转盘来表示。在此暗含的意思是，所考虑的涂层具有微米级的厚度(不大于数微米)，这对应于所谓的薄层。因此用于沉积这种涂层的方法是用于形成薄层的方法。要指出的是，凸轮的侧边(tranche)是指由这个凸轮的平行面界定的实际上窄的区域。本专利技术并不要求采取预防措施来避免将涂覆材料沉积到这些平行面上。凸头表示凸轮的侧边所具有的最尖的部分，在实际中最远离此凸轮通常所具有的开孔，这解释了为什么凸轮的长度在这个凸头和其侧边所包含的圆形区域之间测量。本专利技术获益于以下的事实：在最终分析中，凸轮侧边的仅一部分需要提供保护涂层如DLC，这使得能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
处理内燃机车辆用凸轮轴的凸轮的方法，以在具有基于类金刚石碳或DLC类型的无定形碳的硬涂层的区域中降低其相对于相对部件的摩擦，这些凸轮具有侧边，其具有圆形区域和形成凸头的延长部分，同时具有由从其凸头一直到圆形区域测量的最大尺寸所限定的长度，根据该方法，将凸轮布置在载体上；将这个载体置于腔室中，该腔室被置于真空下以确保这些凸轮的清洗；使这个载体相对于基于类金刚石碳或DLC类型的无定形碳的硬涂层材料真空沉积源沿着行进轨迹相对运动；并且在将这些凸轮组装到凸轮轴中之前从载体移除所述凸轮，其特征在于，按照固定配置将凸轮布置在载体上，这个固定配置和这个行进轨迹被限定以使得这些凸轮以基本相同的定向并且以相对于此源来说基本相同的距离相继面对该涂覆源，以选择性地在向着所述源定向的凸轮侧边的部分上沉积涂层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.18 FR 14555971.处理内燃机车辆用凸轮轴的凸轮的方法，以在具有基于类金刚石碳或DLC类型的无定形碳的硬涂层的区域中降低其相对于相对部件的摩擦，这些凸轮具有侧边，其具有圆形区域和形成凸头的延长部分，同时具有由从其凸头一直到圆形区域测量的最大尺寸所限定的长度，根据该方法，将凸轮布置在载体上；将这个载体置于腔室中，该腔室被置于真空下以确保这些凸轮的清洗；使这个载体相对于基于类金刚石碳或DLC类型的无定形碳的硬涂层材料真空沉积源沿着行进轨迹相对运动；并且在将这些凸轮组装到凸轮轴中之前从载体移除所述凸轮，其特征在于，按照固定配置将凸轮布置在载体上，这个固定配置和这个行进轨迹被限定以使得这些凸轮以基本相同的定向并且以相对于此源来说基本相同的距离相继面对该涂覆源，以选择性地在向着所述源定向的凸轮侧边的部分上沉积涂层。2.根据权利要求1所述的方法，其中载体是具有旋转轴线的转盘，在转盘上布置凸轮，以将它们的长度沿着这个转盘的半径排齐，处于与该旋转轴线的相同距离处，并且应用于转盘的运动是围绕着所述轴线的旋转。3.根据权利要求1所述的方法，其中载体具有直线行进轨迹，并且将凸轮布置在此载体上以将它们的长度彼此平行地排齐，处于距这个行进轨迹的相同距离处。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中凸轮具有中心开孔，并且通过使彼此以距行进轨迹相同距离处定位的杆穿过开孔而将凸轮布置在载体上，以便当使它们面对涂覆源时垂直于涂覆源的发射方向来定向，这些杆沿着此轨迹有规律地分布，以使得在一个杆上接合的凸轮与在最近杆上接合的凸轮是至少大致接触的。5.根据权利要求4所述的方法，其中在载体上布置掩罩，全部布置在由全部杆在其相对于所述源进行相对运动时所限定的表面的相同距离处，所述掩罩与这些杆是交替的，以便当所述杆和凸轮面对所述源时，所述掩罩在所述源的方向上在这些杆的前面，以相对于所述源掩蔽凸轮中其侧边面对相邻凸轮的区域。6.根据权利要求5所述的方法，其中掩罩与由所述杆限定的所述表面平行地具有从接合到一个杆上的凸轮的表面延伸到接合到相邻杆上的凸轮的表面的尺寸，约有公差出入。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中载体是具有旋转轴线的转盘，并且掩罩到轴线的距离是杆的轴线相对于这个轴线的距离的100％至150％。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：S·亨利，C·埃奥，
申请(专利权)人：HEF公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR