CN1759251B - 旋转活塞泵的烧结金属转子及其烧结耦合元件和制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种烧结金属转子，用于旋转活塞泵，包括：一罐形基座(1)、一支承轴颈元件，该支承轴颈元件从所述的基座底部中心突出，所述的支承轴颈元件包括，一从所述基座底部向外突出的圆柱基础部分和邻接的连接爪部分(2)，所述的连接爪部分用于和一耦合元件连接，其特征在于：所述的连接爪部分(2)由两个突出的单独连结板(3)形式构成；所述的单独连结板(3)，径向相对设置在圆柱基础部分的圆周区域，其每个连结板的面积限制为，在圆柱基础部分的圆周上最大为100°，而径向最大为圆柱基础部分直径的25％；所述连接爪的两个连结板(3)通过设置在横截面上的烧结压力冲头进行冲压烧结，所述的冲头与制造转子必需的其他烧结压力冲头分开操作。

Description

旋转活塞泵的烧结金属转子及其烧结耦合元件和制造方法
技术领域
本发明涉及旋转活塞泵的烧结金属转子，这种转子的烧结耦合元件以及制造该转子的方法。
背景技术
旋转活塞泵的烧结金属转子在，例如DE 197 03 499 A1中被公开。该转子通过非常耗时和高成本的工艺制造成三部分，即烧结罐部分，旋转钢制部分和铜环。在预先渗碳后，旋转部分通过铜环而焊接到烧结罐部分。在焊接必需的热处理过程中，铜环中的铜会扩散进具有碎裂风险的烧结元件的孔隙，从而确保了转子的旋转部分有足够的碎裂稳定性。钢制旋转部分形成转子的连接爪部分。该区域的连接爪具有一耦合部，并被设计为超出焊接钢制旋转件的全直径。例如，公知的转子可以通过如EP 0 822 876B1里所描述的烧结工序制造而成。接合多个部件，也就是如上所述的至少两个预制起动件的原因在于，在整体式烧结转子的耦合区域，不能预先提供获得转子连续工作所需的足够强度。
发明内容
本发明从整体考虑普通烧结金属转子的经济和廉价制造问题，尤其是在其耦合部分具有足够的后期强度。
根据本发明的一方面，烧结金属转子可用于旋转活塞泵，尤其是用于可连接于机动车辆低压制动调压器的真空泵吸头上以产生低压的旋转活塞泵，其包括：一罐形基座、一支承轴颈元件，该支承轴颈元件从所述的基座底部中心突出，所述的支承轴颈元件包括，一从所述基座底部向外突出的圆柱基础部分和邻接的连接爪部分，所述的连接爪部分用于和一耦合元件连接，其中，所述的连接爪部分由两个突出的单独连结板形式构成；所述的单独连结板，按直径方向相对设置在圆柱基础部分的圆周区域，其每个连结板的面积限制为，在圆柱基础部分的圆周上最大为100°，而径向最大为圆柱基础部分直径的25％；所述连接爪部分的两个连结板通过设置在横截面上的烧结压力冲头进行冲压烧结，所述的冲头与制造转子必需的其他烧结压力冲头分开操作。根据本发明的另一方面提供了用于旋转活塞泵的烧结金属转子的烧结耦合元件，相应的耦合元件的较佳实施例则来自于转子连接爪部分的独创性外形，所述的耦合元件具有一适合于连接爪部分的形成的横截面，其具有一纵向连结板的形式的杆状扭矩磨损区域。
此外，本发明最后还说明了一烧结压模的制造工序，该烧结压模对于该实施具有尤其有利的设计。在制造烧结转子的烧结压力模具中，为根据横截面分别分配给所述的单独连结板的冲头，设置分开的冲压操作。首选的是，所述的在至少单独连结板中以渗透形式的铜，在烧结热处理过程中，从涂敷在单独连结板上的薄的铜层渗出，并进入烧结结构中。
本发明是基于给予转子一种外形的基本观念，特别是在连接爪部分，这就使得转子的制造可以使用带有一系列模具冲头的压缩模具，其能以充分的烧结压力分别作用于每一冲头的所有作用区域。由于连接爪部分被分为两个单独的、径向相对的连结板，从而使得这些单独的连结板可以被上述的烧结压缩模具冲头充分地冲压，其能分别满足该区域所需的足够的棒料稳定性。这可能是由于压缩压力仅仅是作用于每一模块容器的小的横截面，从而使得这些横截面能够获得极高的特殊压力。
一般地或特别地，由DE 197 03 499 A1公开的普通转子可以得知，通过将低熔点金属(合金浸透)，如铜或铜合金，填充入气孔，能够提高烧结钢材的强度。因此，针对本发明的转子，至少所述的单独的连结板在邻近转子体的过渡区域，进行铜渗透。为了达到该目的，在烧结压制基座的基础材料暴露于所要求的烧结温度之前，在用来渗透铜的区域的表面上将涂上一层铜。在烧结热力下，用这种方法涂上去的铜融化并由于气孔的毛细管作用，渗透至涂敷层表面下的材料中。通过选择所涂敷的适当的铜层的厚度，可以实现至少两个单独个包括邻近过渡区域的连结板被完全渗透。所以，针对由烧结钢制造的转子，至少在单独连结板中的密度最大可达到8g/cm3或更大。事实上要消除烧结和压制的模块中的气孔现象从本质上讲是完全可能实现的，因此，由于与钢相比，铜拥有更高的比重，通过这种方法渗透了铜的烧结钢的比重会高于钢的比重。因此包括有邻近转子过渡区域的单个的连结板，拥有极佳的强度。
借助以下附图将对本发明的一个较佳实施例进行更详细的说明：
附图说明
图1烧结转子剖视图
图2根据图1的转子的俯视图
图3根据图1的转子的仰视图
图4可附在转子上的耦合元件的前视图
图5根据图4的耦合元件的俯视图
具体实施方式
转子由罐形基座1、远离基座底部的突出圆柱区域以及与其连接的连接爪部分2构成。两个具有相同尺寸和形状且径向相对的连结板3因为连接爪部分2的连接爪轴向向外突出。这些连结板3覆盖了在圆周方向大约为90°，以及具有连接爪部分为基础部分直径的大约20％的面积。这些数值只作为参考，对其范围没有任何限制。这些限制可以在权利要求书中被限定。
对单独的连结板3的轮廓作表面硬化处理，由此这种硬化可以诱导(inductively)产生。单独连结板3的表面硬化区域被冷却，特别是激冷，以使所需材料能达到确定的高强度值。
本发明的特征包括如连接爪部分2的形成是通过所述的单独连结板3的形式，以及在转子烧结过程中将这些单独连结板3的材料挤压的足够压实可能性。这样高的压实性可以通过配备了烧结压力冲头的烧结压缩模具来实现。烧结压力冲头可以单独进行操作，并根据横截面分配给单独的连结板。在转子罐形基座1的内壁区域分配了可分别操作的烧结模具冲头，其在图3中用数字4，4′标记，以供参考。
具有两个分开的冲头4、4′的烧结模具，由总共7个能单独在压力下起作用的冲头组成。其中的两个冲头分别为4和4′，在上文中已有说明。其它冲头分配到转子区域，在图3中标号为5、5′，6、6′和7。
转子由以下材料组成：碳0.6％-0.8％，锰0.1％-0.3％，其它成分最多为1％，剩余部分为铁，烧结为一个单件。提供充分的烧结压力，转子内的所有区域的材料密度可达到6.8-7.4g/cm3，特别是在连接爪部分的单独连结板3区域内。
如果在烧结加热工序的烧结转子生产中，最少应用于单独连结板面积的铜层的铜在材料内部与，例如烧结材料的气孔通过毛细管的作用相结合，那么，对于上述烧结钢材料，所使用的铜应具有以下的成分比例，例如，铁3％-5％，锰0.6％-1.5％，其他成分最多为2％，剩余部分为铜。
镀铜层可以在单独连结板形成盖状，这些单独连结板在热烧结工序前就已经经过烧结压制。这意味着将合适形状的盖，帽或罐状结构安装在材料上是很容易的，以便在热烧结工序前与铜充分渗透。镀铜层的厚度，如安装在材料上的柱帽的壁厚，可以用实验方法轻松地测量得到，如通过确保用来加工的材料区的完全渗透。本质上说，需要使用的铜量同样也可以通过计算得出准确或至少接近的结果。
适用于该截面连接段的耦合元件8应可以安装在连接爪部分2上。该耦合元件8包含一个连接爪部分9，该连接爪部分结合在一个纵向的连结板10中，以作为一个连接元件的组件。由于通过这种设计的耦合元件8融合了不同的长度，制造和使用起来都很方便。
无论是单独的还是任何形式组合的创造，说明书和权利要求书中所描述的所有特征都是本质的。

Claims (17)

1.用于旋转活塞泵的烧结金属转子，其包括一罐形基座(1)、一支承轴颈元件，该支承轴颈元件从所述的基座底部中心突出，所述的支承轴颈元件包括，一从所述基座底部向外突出的圆柱基础部分和邻接的连接爪部分(2)，所述的连接爪部分用于和一耦合元件连接，其特征在于，
所述的连接爪部分(2)由两个突出的单独的连结板(3)形式构成；
所述的单独的连结板(3)，按直径方向相对设置在圆柱基础部分的圆周区域，其每个连结板的面积限制为，在圆柱基础部分的圆周上覆盖的角度最大为100°，而径向最大为圆柱基础部分直径的25％；
所述连接爪部分的两个连结板(3)通过设置在横截面上的烧结压力冲头进行冲压烧结，所述的冲头与制造转子必需的其他烧结压力冲头分开操作。
2.如权利要求1所述的转子，其特征在于，用于可连接于机动车辆低压制动调压器的真空泵吸头上以产生低压的旋转活塞泵。
3.如权利要求1或2所述的转子，其特征在于，所述的两个单独的连结板(3)具有相同的尺寸和形状。
4.如权利要求1或2所述的转子，其特征在于，所述的单独的连结板(3)，在圆柱基础部分的圆周上覆盖的角度最大为90°。
5.如权利要求1或2所述的转子，其特征在于，所述的单独的连结板的面积，被限制在径向最大为圆柱基础部分直径的20％。
6.如权利要求1或2所述的转子，其特征在于，所述的连接爪部分的单独的连结板(3)的外轮廓边缘经过表面硬化。
7.如权利要求6所述的转子，其特征在于，所述的外轮廓边缘的表面硬化是被诱导产生的。
8.如权利要求6所述的转子，其特征在于，所述表面硬化的区域被激冷。
9.如权利要求1所述的转子，其特征在于，所述的单独的连结板(3)包括至少一接近转子的基座(1)的过渡区域，其包括随后渗透到压缩烧结体内的铜。
10.如权利要求9所述的转子，其特征在于，添加了铜的单独的连结板(3)密度至少为7.5g/cm3。
11.如权利要求10所述的转子，其特征在于，所述的密度应大于7.8g/cm3。
12.如权利要求11所述的转子，所述的密度为7.9-8.0g/cm3。
13.如权利要求1-8中任一项所述的转子的制造方法，其特征在于，在制造烧结转子的烧结压力模具中，为根据横截面分别分配给所述的单独的连结板(3)的冲头，设置分开的冲压操作。
14.如权利要求9-12中任一项所述的转子的制造方法，其特征在于，所述的在至少单独的连结板(3)中以渗透形式的铜，在烧结热处理过程中，从涂敷在单独的连结板(3)上的薄的铜层渗出，并进入烧结结构中。
15.如权利要求9-12中任一项所述的转子的制造方法，其特征在于，在制造烧结转子的烧结压力模具中，为根据横截面分别分配给所述的单独的连结板(3)的冲头，设置分开的冲压操作。
16.如权利要求15所述的转子的制造方法，其特征在于，所述的在至少单独的连结板(3)中以渗透形式的铜，在烧结热处理过程中，从涂敷在单独的连结板(3)上的薄的铜层渗出，并进入烧结结构中。
17.用于如权利要求1-12中任一项所述的旋转活塞泵的烧结金属转子的烧结耦合元件，其特征在于，所述的耦合元件具有一适合于连接爪部分(2)形成的横截面，其具有一纵向连结板(10)的形式的杆状扭矩磨损区域。
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