相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求美國(guó)法典35篇119(e)下提交于2016年4月27日的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)62/328,097的優(yōu)先權(quán)，此處其公開(kāi)通過(guò)參考并入。

本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的氣缸襯套。本發(fā)明尤其涉及一種具有粗糙外表面的氣缸襯套，粗糙外表面形成在鑄造處理期間，表面具有不同形狀和結(jié)構(gòu)的突脊以利于將襯套粘接至氣缸體。

背景技術(shù)：

在具有由鑄鐵合金或者鋁合金制成的氣缸體的內(nèi)燃機(jī)中，氣缸襯套通常插入氣缸體的氣缸鏜孔。襯套由氣缸管段組成，它們的內(nèi)表面限定發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室的燃燒空間。通常處理外表面以給予外表面粗糙紋理。該粗糙紋理確保當(dāng)襯套鑄造進(jìn)至氣缸體時(shí)將氣缸襯套粘接至氣缸體。

已經(jīng)處理一些氣缸襯套，諸如示出在komai的us專(zhuān)利7,171,935中的氣缸襯套，使得襯套的外表面具有從襯套延伸出的一系列突脊。其他襯套，諸如holtan等的us專(zhuān)利no.7,665,440的襯套描述了噴砂處理氣缸襯套的外表面，使得外表面具有貫穿腔室。bischofberger等的德國(guó)專(zhuān)利de102009043566a1描述了一種氣缸襯套，其創(chuàng)建成具有紋理表面，紋理表面能夠具有凹槽、肋、軸、飾釘、蘑菇狀物、刺或者它們的組合。能夠通過(guò)從襯套移除材料或者通過(guò)涂層創(chuàng)建該紋理。

sato等的us專(zhuān)利8,402,881公開(kāi)了一種嵌入式鑄造結(jié)構(gòu)，其具有粗制表面，粗制表面含有具有具體直徑的突脊?；跍y(cè)量，能夠確定出突脊具有或多或少氣缸形狀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的氣缸襯套，其具有外粗糙表面，外粗糙表面具有特別良好的粘接屬性。該表面被具有可變形狀和尺寸的突起或者突脊覆蓋，突起或者突脊通過(guò)用涂層噴射模具來(lái)創(chuàng)建，然后在模具中鑄造氣缸襯套。突脊大致為錐形或者針狀，其基底大于末端。

涂層能夠通過(guò)噴射模具形成，模具用于在離心鑄造處理期間利用涂層材料鑄造氣缸襯套。第一，模具在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)對(duì)其噴射涂層，使得均勻地涂覆模具表面。然后，將鑄造材料注入模具并且允許凝固。模具在涂覆、鑄造以及凝固處理期間旋轉(zhuǎn)。

以這種方式制備涂層，使得具有具體形狀、尺寸和圖案的突脊布置于氣缸周?chē)?。這些突脊優(yōu)選布置成密度為110-190個(gè)突脊/cm²之間，優(yōu)選大約為120-125個(gè)突脊/cm²。突脊優(yōu)選具有粗糙結(jié)構(gòu)的表面積，該表面積相比氣缸基面表面的120-180％。由于突脊的錐形性質(zhì)，還能夠測(cè)量在特定高度相比于總體氣缸基面表面被突脊覆蓋的表面積。在本發(fā)明中，在0.2mm高度被突脊覆蓋的表面積約為氣缸基面表面的50-90％。在0.4mm高度該面積為氣缸基面表面的面積的20-45％之間。當(dāng)從它們的波峰測(cè)量時(shí)突脊之間的距離范圍在0.09-1.52mm之間，平均距離為0.64mm。

附圖說(shuō)明

結(jié)合附圖考慮，從以下詳細(xì)說(shuō)明中，本發(fā)明的其他目的以及特征將變得明顯。但是，要理解的是，附圖設(shè)計(jì)成僅僅是示意性的，并不作為對(duì)本發(fā)明的限制的定義。

在附圖中，其中，在若干視圖中，類(lèi)似參考標(biāo)記指代類(lèi)似元件：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的氣缸襯套的視圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的氣缸的截面；

圖3是在距圖2的氣缸的圓柱的基面表面0.2mm處的形貌截面；

圖4是在距圖2的氣缸的圓柱的基面表面0.44mm處的形貌截面；

圖5示出了圖2的氣缸的徑向截面，截取1mm。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一氣缸的截面；

圖7是在距圖6的氣缸的圓柱的基面表面0.2mm處的形貌截面；

圖8是在距圖6的氣缸的圓柱的基面表面0.44mm處的形貌截面；

圖9示出了圖6的氣缸的徑向截面，截取1mm；

圖10是根據(jù)本發(fā)明的氣缸的截面；

圖11是在距圖10的氣缸的圓柱的基面表面0.2mm處的形貌截面；

圖12是在距圖10的氣缸的圓柱的基面表面0.44mm處的形貌截面；

圖13示出了圖10的氣缸的徑向截面，截取1mm；

圖14是根據(jù)本發(fā)明的氣缸的截面；

圖15是在距圖14的氣缸的圓柱的基面表面0.2mm處的形貌截面；

圖16是在距圖14的氣缸的圓柱的基面表面0.44mm處的形貌截面；

圖17示出了圖14的氣缸的徑向截面，截取1mm；

圖18是根據(jù)本發(fā)明的氣缸的截面；

圖19是在距圖18的氣缸的圓柱的基面表面0.2mm處的形貌截面；

圖20是在距圖18的氣缸的圓柱的基面表面0.44mm處的形貌截面；

圖21示出了圖18的氣缸的徑向截面，截取1mm；

圖22示出了在突脊的波峰處另一氣缸襯套的形貌截面；以及

圖23示出了在突脊的波峰處另一氣缸襯套的形貌截面。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的氣缸襯套1具有粗糙表面2，粗糙表面2由具有大致錐形或者針狀的突脊形成，突脊的基底的表面積大于突脊的中點(diǎn)或者末端的表面積。

為了形成氣缸襯套1，涂層施加至用于鑄造氣缸襯套的模具，使得涂層將其結(jié)構(gòu)壓印在鑄造的氣缸襯套上。離心鑄造方法用來(lái)鑄造襯套，使得襯套的外部被具有具體尺寸、形狀和密度的突脊壓印。突脊大致具有的高度在0.1-1.1mm之間，密度在110-300個(gè)突脊/cm²之間。在一種形式中，突脊具有的高度在0.25-0.85mm之間，密度在110-190個(gè)突脊/cm²之間。能夠通過(guò)涂覆的各種處理步驟以及如何施加至模具來(lái)調(diào)節(jié)密度。能夠調(diào)節(jié)突脊的密度以適應(yīng)氣缸體的處理及模制技術(shù)以確保襯套和氣缸體之間適當(dāng)?shù)陌仓靡约盎ハ噙B接。例如，如果氣缸體是使用高壓鑄造技術(shù)模制的，那么襯套能夠具有更高密度突脊，在一個(gè)例子中范圍為160-200個(gè)突脊/cm²。

其他氣缸體模制技術(shù)諸如精密重力砂型鑄造或者低壓砂型鑄造，襯套突脊幾何形狀能夠包括較低密度的突脊，其允許增加突脊之間的開(kāi)口或者間距，以利于氣缸體材料在將材料設(shè)定在氣缸襯套周?chē)傲魅胪患菇Y(jié)構(gòu)。在低壓砂型鑄造技術(shù)中，襯套能夠具有的突脊密度為120-160個(gè)突脊/cm²。

圖2-圖21示出了根據(jù)本發(fā)明的鑄造氣缸襯套的截面，以及襯套在距基底0.2mm以及0.4mm處的截面的形貌圖，以及突脊的截面視圖。例如，圖2示出了粗糙表面2的截面，該粗糙表面具有表面積粗糙結(jié)構(gòu)，該粗糙表面相比圓柱形基面直徑表面為125％。如圖3所示，在距基面直徑達(dá)0.2mm的徑向距離處截取的圓柱截面表明該表面的73.2％被突脊覆蓋。突脊具有針狀或者錐體狀結(jié)構(gòu)，因此在沿著突脊的更高點(diǎn)，較少氣缸被覆蓋。正如可見(jiàn)于圖4，在距氣缸基面直徑達(dá)0.4mm處截取的氣缸截面表明僅23.1％覆蓋。氣缸上1mm間隔的突脊的徑向截面可見(jiàn)于圖5。相比于圓形或者橢圓狀突脊，本發(fā)明的獨(dú)特的蝸桿狀或者火山狀突脊還具有增加的周長(zhǎng)測(cè)量。

圖6-圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的氣缸襯套的粗糙表面2的另一截面。該截面在0.2mm處具有的截面表面積覆蓋氣缸基面表面的77.6％(圖7)，在0.4mm處具有的截面表面面積覆蓋氣缸基面表面的29.8％(圖8)。突脊構(gòu)造的徑向截面可見(jiàn)于圖9。

圖10-圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的氣缸襯套截面的另一粗糙表面2，該表面在0.2mm處具有的截面表面積(圖11)覆蓋氣缸基面表面的76.2％，以及在0.4mm處具有的截面表面面積(圖12)覆蓋氣缸基面表面的21.0％。突脊構(gòu)造的徑向截面可見(jiàn)于圖13。

圖14-圖17示出了另一氣缸襯套截面，該截面在0.2mm處具有的截面表面積覆蓋圓柱基面表面的67.8％，以及在0.4mm處具有的截面表面面積(圖16)覆蓋圓柱基面表面的26.4％。突脊構(gòu)造的徑向截面可見(jiàn)于圖17。

圖18-圖21示出了另一氣缸襯套截面，該截面在0.2mm處具有的截面表面積(圖19)覆蓋圓柱基面表面的83.3％，以及在0.4mm處具有的截面表面面積(圖20)覆蓋氣缸基面表面的40.2％。突脊構(gòu)造的徑向截面可見(jiàn)于圖21。

突脊布置成使得它們隔開(kāi)限定距離，優(yōu)選0.09-1.52mm。

圖22-圖23示出了突脊的形貌圖，以及根據(jù)本發(fā)明在2mm²截面中截取的氣缸襯套中突脊的波峰之間的距離測(cè)量。還在每個(gè)突脊的波峰處測(cè)量突脊尺寸。

表格1示出了圖22示出的突脊的截面的尺寸。

表格1

在圖22示出的襯套中的突脊隔開(kāi)的距離在0.11-1.52mm之間。

表格2示出了在圖23示出的截面中截取的根據(jù)本發(fā)明的另一氣缸襯套的突脊尺寸和密度。

表格2

此處，突脊隔開(kāi)的距離為0.09-1.33mm之間。

表格3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一氣缸襯套的突脊尺寸和密度。此處，突脊具有的距離在0.18-1.3mm之間。

表格3

表格4示出了用于上述所有三個(gè)截面的總體數(shù)據(jù)。從一個(gè)突脊的波峰向相鄰?fù)患沟牟ǚ鍦y(cè)量，根據(jù)本發(fā)明的突脊具有的間隔在0.09-1.52mm之間，具有的中值距離為0.59mm。

表格4

表格1-4的測(cè)量進(jìn)一步限定突脊幾何形狀，概述測(cè)量用于參考。面積指的是在每個(gè)突脊的尖端處測(cè)量的突脊面積。分析軟件用來(lái)測(cè)定突脊的各種幾何形狀。這些測(cè)定之一是分類(lèi)突脊的圓度的基礎(chǔ)。軟件能夠基于基底圖來(lái)確定圓度，或者能夠基于各種測(cè)量(諸如每個(gè)突脊的短尺寸以及長(zhǎng)尺寸)確定。軟件還能夠很快確定突脊之間的突脊距離。較低突脊總數(shù)以及突脊的細(xì)長(zhǎng)形狀允許更開(kāi)放結(jié)構(gòu)并且增加突脊之間的距離。增加的距離能夠允許襯套周?chē)臍飧左w的鑄造材料接觸外表面以及最小化任何間隙，從而改善襯套之間至氣缸體的熱傳遞。