[发明专利]陶瓷滑动部件

说明书

本发明涉及用在汽车发动机中气门装置系统部件上的滑动部件，涉及诸如凸轮推杆和摇臂的滑动部件，还涉及装在发动机中液压回路内和驱动部件间的滑动部件，尤其涉及这样的滑动部件，即当滑动部件用在是有金属基体和装在金属基体上的一个陶瓷滑动部件的挺杆上和用在使用发动机驱动系统的液压回路的活塞上时，这些滑动部件是十分有效的。

诸如汽车发动机部件的机械滑动部件常常在其一个配对滑动部件上具有凸状隆起部分以防止由于调配不当而产生的不均匀磨损或不均匀接触。例如，在日本专利公布号63-225728中披露了一种技术，其中具有比金属基体更小的热膨胀系数的抗磨部件被加热并连接到基体上以构成隆起形状(由于热膨胀系统差异产生的)的滑动面。该专利提供了一种利用低成本滑动部件来防止滑动运动中由于调配不当引起的不均匀接触的方法，该方法是通过给出一种隆起形状而不是借助于研磨加工等来实现的。该专利还披露：抗磨部件使用陶瓷材料，如氮化硅、碳化硅以及氮化铝——氧化铝——氧化硅陶瓷材料。

近年来，全球环境形势使得对汽车排气实行控制变得更加紧迫，尤其在柴油发动机中，正在进行研究以减少氧化氮(NOx)和颗粒物质(p/m)。目前研究的一种方法是把EGR(废气再循环)机构装在发动机排气系统上以减少NOx。但是，这种方法会产生一些问题，如废气成分的再循环将使机油衰变并且会集留污染油的颗粒物质，从而导致发动机滑动部件的非正常磨损。

为此，提出了一种缓变隆起部分，但仍然不能完全解决问题。在使用具有高抗磨性氮化硅陶瓷材料作为滑动面部件的情况下，如果隆起部轮廓相对于中心线变形，好么滑动运动过程中的接触面和接触面压力也会改变，由于陶瓷材料的硬度高于配对滑动部件的金属材料硬度，因此这种改变将使配对滑动部件产生不均匀磨损和疲劳磨损，如剥蚀和微振磨损等。

这里所指的中心线是滑动部件工作过程中绕之转动的旋转轴。

本发明的目的是提供一种陶瓷滑动部件，这种滑动部件具有不会产生不均匀磨损或疲劳磨损的隆起部几何构形或轮廓。

本发明中解决上述问题的结构是一种按照权利要求所述的滑动部件。在滑动部件中，作为滑动面部件的氮化硅基材料和热膨胀系数比滑动面部件大的金属基体接在一起，并且滑动面为隆起形状，相对于隆起轮廓中心线轴向对称的两点间的隆起量差值为10％或更大些，而两点上隆起量的平均值的差值为50％或更小，这一点将在图1的柴油顶阀发动机的挺杆示例中加以说明。

图1表示了挺杆的基本结构，其中由氮化硅基材料制成的滑动面部件1通过由在滑动面部件上偏心滑动的配对凸轮2所施加的旋转力而环绕滑动面部件的隆起轮廓中心线转动，从而防止了由于调配不当产生的不均匀磨损或不均匀接触。此外，图2为表示滑动面的局部放大示意图。本发明要求：图2中，相对于隆起轮廓中心线轴向对称的两个任意点A和B上的隆起量da和db间的差值绝对值与隆起量的平均值(da+db)/2的比值满足下面公式(1)：

在本申请文件中，“隆起轮廓精度”和“隆起精度”是指由上述公式(1)得出的“轴向对称精度”。这里，当公式(1)中的上述值大于50％时，由于旋转过程中凸轮面、接触面积和接触面压力条件的变化，在凸轮面上便产生非均匀磨损、剥蚀和微振磨损。但是，要使上述值小于10％，便需要提高连接精度(在普通钎接中，可以通过使钎接焊料厚度均匀来提高精度)以及采取特定加工方法(如，通过采用带有隆起轮廓精度的仿形金刚石砂轮进行数控切削加工方法)来保证所需的轴向对称精度(以偏差形式表示)。然而，这必将增加制造成本，经济上不合算，而且这样高的制造成本并没有给配对金属滑动部件的抗磨性带来显著改善，因此使性能价格比降低。

由于滑动部件要求有充分的润滑，因此需要对滑动部分提供某种润滑油，在某些情况下，在连接面附近须构造油孔4(如图3所示)。金属基体上构造油孔使该处的刚性产生局部变化，从而引起隆起部变形。因此，油孔应该这样构造：即油孔直径d和油孔数量n(n≥1)满足下列条件：1.d²xn/D＝0.07～1.4，其中D为金属基体直径；2.d²xn/L＝0.05～1.05，其中L为金属基体总长度；

3.d²xn/w＝1.3～26，其中w为金属基体上构造油孔处的最小厚度；

4.d²xn/t＝1～20，其中t为连接的滑动部件厚度；以及5.d²xn/A＝0.2～4.2，其中A为金属基体的连接面至油孔中心距离。