具有图纹涂层的活塞以及涂覆该涂层的方法技术

本发明专利技术涉及一种活塞，其在内燃机气缸内做往复运动，该活塞包括一个活塞体，活塞体包括在其最上方区域形成的活塞顶和紧靠活塞顶相对气缸滑动的活塞裙；活塞还包括涂覆在活塞裙上的涂层，涂层位于活塞裙和气缸之间，涂层上有数个凹陷，在活塞裙表面形成预制的凹陷图纹，以在活塞裙和气缸壁之间滞留润滑剂。在活塞在气缸内做往复运动时，涂层也可以在活塞裙外周引导润滑剂。本发明专利技术还涉及一种在活塞裙上加工涂层的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及内燃机的活塞，特别涉及在活塞裙上涂有图纹涂层的活塞，涂层用于引导润滑剂流和/或滞留润滑剂，本专利技术还涉及在活塞上涂敷该涂层的方法。
技术介绍
现有技术中的内燃机除了其它的基本组件之外，一般还包括具有一个或多个气缸的发动机组、与发动机组配套的气缸盖以及在每个气缸中做往复运动的活塞。活塞一般包括活塞体，活塞体包括活塞顶和活塞裙，活塞裙紧靠活塞顶形成活塞体的下半部。将该下半部称为活塞裙是因为其像裙子一样围绕活塞体内形成的销孔。销孔相当于活塞杆中类似的孔。销轴穿过该孔使活塞连接活塞杆。通常，燃料在气缸中燃烧使活塞往复运动。活塞驱动活塞杆，活塞杆驱动曲轴使其在发动机组内转动。这样，能量从曲轴传出，驱动车辆或其它设备。特别是，气缸内的燃烧压力使活塞基本直线向下运动。活塞除了基本直线运动外，还由于活塞外表面和气缸内壁之间的间隙(即容许间隙)而发生一些横向运动。术语“上止点”是指活塞位于其相对气缸往复运动的最高点，活塞在该点完全停止即速度为零。相应地，术语“下止点”是指活塞位于其相对气缸往复运动的最低点，活塞在该点也完全停止即速度为零。当活塞在动力冲程中从上止点向下止点的运动过程中，活塞杆的角度在活塞的侧面产生的分力一般称为“主推力侧”。另一方面，活塞从下止点向上止点的运动在活塞侧面产生的分力一般称为“次推力侧”。由于气缸内作用于活塞上的燃烧压力，在动力冲程和回行冲程中，活塞裙压在气缸壁上。虽然润滑剂(即油)一般会防止活塞裙和气缸壁之间金属对金属的接触，但是负荷、温度和润滑剂不足等因素都会减少或者消除润滑剂层，导致活塞裙或气缸或两者的表面磨损。上述区域的磨损最终导致发动机停止转动或损坏。为了减少活塞裙和气缸壁之间可能的磨损，公知的技术是在活塞和气缸壁之间加入润滑剂。另外，常规方法包括用一种物质涂覆活塞裙以辅助润滑剂，防止两个组件之间发生金属对金属的接触，从而减少磨损，改善气缸内的润滑和/或热性质。在涂覆涂层之前，也可以随机蚀刻活塞裙表面，或使其变得粗糙，形成沟壑，促进涂料在活塞裙表面的黏附。这些沟壑也是活塞裙表面积聚润滑剂的区域。1968年10月15日公布的H.T.Hill等人的美国专利No.3,405,610；1979年2月6日公布的Niimi等人的美国专利No.3,935,797；1989年5月23日公布的Presswood等人的美国专利No.4,831,977；1994年5月24日公布的Rao等人的美国专利No.5,313,919以及1999年3月23日公布的Wang等人的美国专利No.5,884,600都公开了随机涂覆涂层以减少活塞磨损的方法。尽管已知的内燃机中的涂层活塞和/或活塞裙能在内燃机工作时减轻了润滑不足、高负荷和高温等等问题，现在仍需要一种能够在活塞裙外表面滞留持续均匀的润滑剂层的涂层活塞。另外，还需要一种涂层活塞能够引导润滑剂流，从而控制活塞/活塞裙外表面的润滑剂分布。
技术实现思路
本专利技术克服了已有技术中的内燃机活塞的缺陷，提供了具有强化润滑涂层的活塞裙，该涂层上具有预制的图纹，该图纹能引导润滑剂流并在活塞裙表面滞留润滑剂层。为此，本专利技术的在内燃机气缸内做往复运动的活塞包括一个活塞体，活塞体包括在其最上方区域形成的活塞顶和紧靠活塞顶相对气缸滑动的活塞裙。活塞还包括涂覆在活塞裙上的涂层，涂层位于活塞裙和气缸之间。涂层上有数个凹陷，在活塞裙表面形成预制的凹陷图纹，以在活塞裙和气缸壁之间滞留润滑剂。本专利技术的一个优点是，本专利技术提供的活塞能在内燃机工作时，更好地在活塞裙和气缸壁之间滞留润滑剂。本专利技术的另一个优点是，本专利技术提供的活塞能在内燃机工作时，更好地引导活塞裙和气缸壁之间的润滑剂流。本专利技术的另一个优点是提供了一种强化润滑的活塞裙，其上的涂层特别黏附在活塞裙的推力侧，该部位特别需要润滑。本专利技术的另一个优点是提供了一种强化润滑的活塞裙，其上的涂层具有预设的图纹，黏附在活塞裙的每个推力侧，以特别的方式，相对活塞在气缸中的运动，引导和/或滞留润滑剂流。专利技术的另一个优点是提供了一种在活塞裙上涂覆强化润滑涂层的方法，其中使用的改良的制造方法避免了在涂覆涂层之前在活塞上开微槽的步骤。本专利技术的其它目标，特征和优点可以通过具体实施方式参照附图来理解。附图说明图1是本专利技术活塞的剖面图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，其相对于内燃机的气缸处于工作位置。图2是本专利技术活塞的立体图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，图纹是向下汇聚的人字纹，包括一个贮存润滑剂的池。图2a是本专利技术活塞裙的放大图，其带有预制图纹的涂层，图纹是向下汇聚的人字纹，包括一个贮存润滑剂的池。图3是本专利技术活塞的主视图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，图纹是向下汇聚的人字纹，包括一个贮存润滑剂的池。图3a是本专利技术活塞的主视图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，图纹是向下分开的人字纹，包括一个贮存润滑剂的池。图4是本专利技术活塞的主视图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，图纹是向下汇聚的人字纹。图4a是本专利技术活塞的主视图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，图纹是向下分开的人字纹。图5是本专利技术活塞的主视图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，图纹包括数条交叉的槽，槽形成类似于窗口的图案。图6是本专利技术活塞的主视图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，图纹形成数个圆形凹陷。图7是本专利技术活塞的主视图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，图纹包括数个圆形凹陷，凹陷位于活塞裙的推力侧。图8是本专利技术活塞的分解立体图，其活塞裙外周部带有不同的预制图纹的涂层，外周部包括活塞裙的主要和次要推力侧。具体实施例方式本专利技术附图中的涂层活塞10，110，210，310，410，510，610和710克服了已有技术的缺陷。所有的附图中，相同的标号表示相同的结构。图1显示了本专利技术活塞的一个实施例10。活塞10能在内燃机14的气缸12内往复运动。图2中的活塞10包括一个活塞体16，活塞体包括在其最上方区域形成的活塞顶18和紧靠活塞顶18的活塞裙20。活塞10还包括环面22，环面环绕活塞体16并滞留活塞环(已有技术，图中未示)。销孔24穿过活塞体16的下缘，容纳活塞销26。参见图1-3，活塞裙20具有外周，在活塞裙20外周相对的两侧具有主推力侧28和次推力侧30。活塞10，更具体地讲，是活塞裙20能够相对气缸12相对滑动。活塞杆32能够连接活塞10和曲轴(已有技术，图中未示)。活塞杆32通过螺栓36固定在曲轴上。活塞杆32的一端具有孔34。在工作中，活塞销36穿过活塞10对准的销孔24和贯穿活塞杆32的孔34。燃料通常在气缸12中燃烧使活塞10往复运动。活塞10驱动活塞杆32，活塞杆驱动曲轴，使其相对发动机14支持的轴承转动。这样，能量从曲轴传出，以驱动车辆或其它设备。特别是，气缸12内的燃烧压力使活塞10基本直线向下运动。活塞10除了基本直线运动外，还由于活塞裙20外表面和气缸12内壁38之间的间隙(即容许间隙)而发生一些横向运动。由于活塞10在气缸12内的横向运动，在动力冲程和回行冲程中，活塞裙20压在气缸壁38上。在主推力运动和次推力运动中接触气缸壁38的活塞10的表面区域为主推力侧28和次推力侧30。虽然润滑剂(即油)一般会防止活塞裙20和气缸壁38之间金属对金属的接触，但是负荷、温度和润滑不足等因素都会减少或者消除润滑剂层，导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活塞，用于在内燃机气缸内做往复运动，所述活塞包括：一个活塞体，活塞体包括在其最上方区域形成的活塞顶和紧靠活塞顶相对气缸滑动的活塞裙，活塞裙具有外周，所述活塞裙的外周形成基本相对的主推力侧和次推力侧；涂覆在所述活塞裙上的涂 层，涂层位于活塞裙和气缸之间，涂层上有数个凹陷，以在所述活塞裙表面形成预制的凹陷图纹，所述数个凹陷包括数条润滑剂槽，槽以预定的角度穿过所述活塞裙的所述外周，形成人字纹，有效地将润滑剂结合在活塞裙和气缸壁之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔夫冈赖因，大卫罗思，乔纳森道格拉斯，
申请(专利权)人：玛勒技术有限公司，玛勒有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]