CN110418883B - 汽缸衬套 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的汽缸衬套，包括磨合表面(12)，通过搪磨加工而导向的沟槽引入到所述磨合表面(12)中，并且所述磨合表面(12)具有第一区域(14)和第二区域(16)。所述第一区域(14)具有不同于所述第二区域(16)的粗糙度。为了减小活塞环上的负荷，所述第一区域(14)与所述第二区域(16)之间的过渡部(18)至少在一些部分中与汽缸纵向轴线(19)倾斜地延伸，并且至少一些，优选大多数所述过渡部(18)上的沟槽在所述第一区域(14)与所述第二区域(16)之间没有被中断。

Description

汽缸衬套

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的汽缸衬套，其具有磨合表面(runningsurface)，在所述磨合表面中引入通过搪磨而引导的搪磨沟槽，并且所述磨合表面具有第一区域和第二区域，其中所述第一区域具有与所述第二区域不同的粗糙度。

背景技术

从现有技术已知这样的汽缸衬套。搪磨沟槽在磨合表面上形成保油容量。另外，油能够沿着搪磨沟槽扩散，使得整个磨合表面被充分地供给有油。减小中央区域(在所述中央区域活塞达到其最高速率)的粗糙度引起较少的摩擦功率以及因此造成的损失。相比之下，能够在区域中形成更大的粗糙度值，所述区域对应于上死点或下死点，在所述上死点或下死点中活塞速率非常低，从而形成扩大的保油容量。尤其是在上死点和下死点中，产生混合的摩擦效果，通过所述混合的摩擦效果还在汽缸衬套和活塞环上产生更大的摩擦。通过更大的粗糙度值以及因此上死点中扩大的保油容量，实质上能够减少磨损。

缺点是存在具有高粗糙度值的区域与具有低粗糙度值的区域之间的突然转变，使得形成如下种类的边缘：在所述边缘上活塞环需要在每个工作周期期间滑动。这突然减小了搪磨沟槽的保油容量，使得油膜中断能够扩展，这在最坏的情况下导致活塞环的缺油。该缺油能够导致活塞环的失效并且因此导致整个内燃机的失效。

发明内容

本发明基于如下的目的：提供一种汽缸衬套的改进的或者至少另一种实施方式，其特征尤其是在于汽缸衬套和活塞环上减小的负荷。

根据本发明，该目的通过独立权利要求的主题解决。有益的另外的开发为从属权利要求的主题。

本发明基于如下的主要构思：第一区域与第二区域之间的过渡部至少在一些部分中倾斜于汽缸纵轴而行进，并且第一区域与第二区域之间的过渡部处的至少一些搪磨沟槽，优选大部分搪磨沟槽没有中断。通过倾斜的过渡部，活塞环没有同时在整个圆周上的过渡部上滑动。当活塞环在过渡部上滑动时，沿周向观看，具有较大粗糙度并因此具有较大保油容量的第一区域，以及具有较小粗糙部并因此具有较小保有容量的第二区域因此在活塞环以下交替出现。由于未中断的搪磨沟槽，使不同粗糙度的区域之间的油容量均衡。由此，油能够经由两个区域之间的搪磨沟槽流动，使得在第二区域中也存在足够的油膜。由此，提供了对于过渡区域最佳的油膜，这防止了缺油，其结果是，能够减小汽缸衬套和活塞环上的负荷。

在说明书和所附的权利要求书中，“倾斜”意味着“不平行”，并且尤其是“不垂直”。特别地，“倾斜”意味着从平行或垂直偏离至少5°，优选至少10°。

在说明书和所附的权利要求书中，粗糙度意味着平均峰谷高度Rz，其在比较粗糙度时使用。

在说明书和所附的权利要求书中，表达“大多数搪磨沟槽”意味着“多于50％的深搪磨沟槽”。

将会理解的是，第一区域与第二区域之间的过渡部具有有限的宽度。虽然小，但粗糙度不会突然融合。

有利的可能性提供了第一区域与第二区域之间的过渡部至少在一些部分中交替行进。由此，在过渡部的行程期间能够实现多个极端值，使得能够更好地利用圆周搪磨沟槽的效果，所述圆周搪磨沟槽从具有高粗糙度的第一区域经由过渡区域向具有低粗糙度的第二区域连续行进。由此，能够产生油膜厚度的局部均衡，这导致油膜的流动有利的分布。

特别有利的可能性提供了第一区域与第二区域之间的过渡部至少在一些部分中周期性地行进。通过这种交替路线的具体形式，尤其是能够实现油膜厚度的限定的均衡。

另外的有利的可能性提供了第一区域与第二区域之间的过渡部至少在一些部分中呈波形地行进。因此，能够以简单的方式实现过渡部基本上一直倾斜于汽缸轴线而行进，由此改进了油膜厚度的局部均衡。

另外的有利的可能性提供了第一区域与第二区域之间的过渡部至少在一些部分中呈Z字形行进。由此还能够实现过渡部的路线倾斜于汽缸纵向轴线而行进。特别地，路线具有非常小的或者没有垂直于汽缸纵向轴线行进的部分。

有益的技术方案提供了第一区域与第二区域之间的过渡部的路线的轴向范围限定了第一区域与第二区域之间的过渡区域，并且第一区域与第二区域之间的过渡区域具有大于0.5mm的轴向扩展，但是小于40mm，优选小于15mm。由此，在第一区域与第二区域之间的过渡部处提供了足够的空间，使得能够实现期望的沿着搪磨沟槽的油分布。然而，过渡部因此被限制于汽缸磨合表面的有限的区域，使得依然能够利用具有不同粗糙度的区域的优点。

另外的有益的技术方案提供了第一区域和第二区域沿轴向彼此邻接。因此第二区域例如能够位于汽缸衬套的中央，并且第一区域在汽缸衬套的轴向端部，使得在上下死点中的一个的区域中活塞环与磨合表面的第一区域接触。

另外的特别有益的技术方案提供了第二区域位于轴向居中，并且第一区域位于轴向偏心，而且第一区域具有大于第二区域的粗糙度的粗糙度。因此，当活塞位于上死点的区域中时，上死点的区域或者活塞环与磨合表面接触的区域具有较大的粗糙度，并且因此具有较大的保油容量。

在说明书和所附的权利要求书中，“沿轴向居中”意味着包括轴向中央的区域。在此，轴向中央涉及汽缸衬套的轴向扩展。或者，中央也能够由汽缸磨合表面上的地点之间的中央限定，在所述汽缸磨合表面中活塞环位于上死点和下死点。

在说明书和所附的权利要求书中，“沿轴向偏心”意味着没有包括轴向中央的区域。

有利的变形提供了磨合表面包括具有大于第二区域的粗糙度的粗糙度的第三区域，并且第三区域偏心布置，邻接第二区域，而且基于轴向中央与第一区域相对放置。由此，第二区域布置在第一区域与第三区域之间。

另外的有利的变形提供了第二区域与第三区域之间的过渡部至少在一些部分中倾斜于汽缸纵向轴线而行进。以这种方式，在第二过渡部的情况下，当在过渡部上滑动时还能够减小活塞环的缺油的风险。

有益的可能性提供了第二区域与第三区域之间的过渡部至少在一些部分中交替行进。由此，能够产生多个极端值，使得在活塞的移动期间活塞环与过渡部在多个点处或多或少同时接触，而没有同时与整个周向区域上的过渡部接触。因此，当活塞环在过渡部上滑动时，能够由此实现第二区域与第三区域之间的改进的油均衡。

特别有利的可能性提供了第二区域与第三区域之间的过渡部至少在一些部分中周期性地行进。通过该交替路线的具体形式，能够实现油膜厚度的特别限定的均衡。

有利的技术方案提供了第二区域与第三区域之间的过渡部至少在一些部分中成波形地行进。因此，波形路线为实现交替路线的简单的可能性，使得由此能够以简单的方式减小活塞环的缺油的风险。

另外的有利的技术方案提供了第二区域与第三区域之间的过渡部至少在一些部分中成Z字形行进。一方面，容易建立这样的Z字形路线。另一方面，同样只具有垂直于汽缸纵向轴线行进的非常小的区域。当活塞环在过渡部上滑动时，尤其是垂直于汽缸纵向轴线行进的区域能够导致油膜中断。

另外的特别有利的技术方案提供了第二区域与第三区域之间的过渡部的轴向范围限定了第二区域与第三区域之间的过渡区域，以及第二区域与第三区域之间的过渡区域具有大于0.5mm但小于40mm，优选小于15mm的轴向扩展。该区域体现了减小活塞环的缺油的风险与第二区域和第三区域中的不同粗糙度的可利用性之间的最佳的折中。

特别有利的技术方案提供了第二区域具有比第一区域的直径大1至10μm，优选1至5μm的直径。因为第二区域中的较大的直径，能够创建较大的油膜厚度，其结果是减小了活塞环与汽缸衬套之间的摩擦。

实际的技术方案提供了第一区域与第二区域之间的过渡部在宽度上连续行进。这意味着在宽度上直径连续改变。特别地，粗糙度在过渡部的宽度上也连续地改变。因此，能够实现平缓的过渡。

另外的实际的技术方案提供了第三区域与第二区域之间的过渡部在宽度上连续地行进。这意味着在宽度上直径连续地改变。特别地，在过渡部的宽度上粗糙度也连续地改变。因此，能够实现平缓的过渡。

通过根据上述用于制造汽缸衬套的方法，本发明还基于如下的主要构思：起初对汽缸衬套的整个磨合表面进行搪磨，从而将搪磨沟槽引入到磨合表面中，此后对第二区域进行机加工，从而减小第二区域中的粗糙度，其中保留了至少一些，优选大部分的搪磨沟槽。这例如能够通过去除磨合表面的第二区域中的一些材料而实现，其中去除小于原始搪磨沟槽的平均深度。由此，保持了大多数搪磨沟槽，使得根据本发明的油的均衡存在于过渡区域中。直径的扩大例如能够通过借助另外的搪磨工具进行搪磨而产生。

此外，本发明基于如下的主要构思：为往复活塞机装备至少一个汽缸和安装在汽缸中的至少一个活塞，通过根据上述的汽缸衬套，使得汽缸衬套的优势转移到往复活塞式内燃机，关于这一点对上述内容进行参考。

本发明的进一步重要的特征和益处从从属权利要求、附图以及通过附图的相关附图描述获得。

将会理解的是，在没有脱离本发明的范围的情况下，上述的特征以及留待在下文中说明的特征不仅能够在分别提出的结合中使用，而且还能够在其他结合中使用或者由它们本身使用。

附图说明

本发明的优选示例实施例示出在附图中，并且在下面的描述中更加详细地说明，其中相同的附图标记涉及相同或相似或功能上相同的部件。

在附图中：

图1示出了按照第一实施例穿过根据本发明的汽缸衬套的截面描绘，

图2示出了磨合表面上具有不同粗糙度的两个区域之间的过渡部的发展图表，其中在X轴上示出了周向，而在Y轴上示出了过渡部的轴向位置，

图3示出了对应于图2的描绘，其中示出了过渡部的波形路线，

图4示出了对应于图3的描绘，其中过渡部的示出的路线只包括两个波谷和两个波峰，以及

图5示出了穿过根据第二实施例的汽缸衬套的截面描绘，其中设置有具有不同精度值的三个区域。

具体实施方式

图1和图2所示的汽缸衬套10的第一实施例用于往复活塞式内燃机。汽缸衬套10具有磨合表面12，往复活塞式内燃机发动机的活塞沿着磨合表面12滑动。活塞优选地包括至少一个活塞环，所述活塞环与磨合表面12接触，从而实现最佳的密封。

活塞联接至曲柄轴，导致活塞的移动的上下循环。在过程中，获得上死点和下死点，在所述上死点活塞在汽缸衬套10中放置在距离曲柄轴轴线最远的点处，在所述下死点活塞在汽缸衬套10中放置在距离曲柄轴轴线最近的点处。

在两个死点附近，活塞的移动速率低。在两个死点之间的区域中，移动速率最大。

为了获得最佳的润滑，通过搪磨到磨合表面12中而引入搪磨沟槽，其形成保油容量。为了实现尽可能低的摩擦损失，汽缸衬套10的磨合表面12包括第一区域14和第二区域16，其中第一区域14比第二区域16具有更大的粗糙度。当比较粗糙度时，考虑平均峰谷高度Rz。这意味着第一区域14具有比第二区域16大的平均峰谷高度Rz。

通过去除磨合表面12上的材料而实现第二区域16中的粗糙度的减小。只去除如此多的材料使得大部分引入的搪磨沟槽均匀地保留在第二区域16中。

通过去除材料，第二区域16具有比第一区域14大的直径。例如，第二区域16的直径比第一区域14大1至10μm、优选1至5μm。将会理解的是，第二区域16的直径的扩大需要小于两倍的搪磨沟槽深度，使得搪磨沟槽均匀地保留在第二区域16中。

第一区域14布置在汽缸衬套10的轴向端部，其在稍后的安装位置背向曲柄轴。这意味着当活塞位于上死点的区域中时，活塞环放置在第一区域14中。当活塞位于下死点或两个死点之间的中间区域中时，活塞环放置在第二区域16中。

在第二区域16中，粗糙度小于第一区域14。由此，能够在活塞速率高的中间区域中减小摩擦损失。由于增加的粗糙度以及因此更深的搪磨沟槽，在第一区域14中获得更大的保油容量，使得即使通过更大的法向力也能够减小汽缸衬套10与活塞环之间的磨损。

第一区域14与第二区域16之间的过渡部18至少在一些部分中倾斜于汽缸纵轴19而行进。由此，能够避免过渡部垂直于汽缸纵轴19而行进的区域。在垂直路线的情况下，一个活塞环或多个活塞环将会沿着活塞环的整个圆周同时到达过渡部18。当活塞在过渡部18上滑动时，这可以导致油膜中断或者油的不期望的紊流。另外，可以导致非常突然的力传输至活塞环。

通过在第一区域14与第二区域16之间至少在一些部分中倾斜的路线，活塞环逐渐在过渡部18上滑动。这意味着在多个圆周位置中，活塞环已经与过渡部18接触，而活塞环的其他区域尚未与过渡部18接触。这导致了活塞环在过渡部18上滑动的过渡区域20。当活塞环处于过渡区域中时，活塞环因此能够将油从第一区域14沿着搪磨沟槽横向推动，或者将油沿周向方向推入到第二区域16中，使得在第二区域16中提供足够的润滑。

过渡部18本身具有有限的宽度21，在所述有限的宽度内改变直径和粗糙度。过渡部18的路线17由过渡部18的宽度21的各中心的路线17限定。过渡区域20由过渡部18的路线17限定。过渡区域20沿轴向方向在被过渡部18沿轴向方向占据的区域上行进。因此，过渡区域20在轴向方向上被过渡部18的路线17的轴向极限点限制。

过渡部18的路线17的轴向范围22以及因此的过渡区域20的轴向扩展23优选小于40mm，特别优选地小于15mm，然而大于0.5mm。

有利的变形提供了过渡部18的路线17为Z形，诸如例如图2所示。将会理解的是，也能够是诸如例如图3所示的波形的路线17。在图4中，例如示出了具有两个波峰和两个波谷的变形。

图5所示的汽缸衬套10的第二实施例与图1和图2所示的汽缸衬套10的第一实施例的不同之处在于汽缸衬套10的磨合表面12具有第三区域24，所述第三区域24具有大于第二区域16的粗糙度的粗糙度。优选地，第二区域16与第三区域24之间的过渡部26也像例如关于第一区域14与第二区域16之间的过渡部18所描述的那样至少在一些部分中倾斜地形成。因此，还能够减小活塞环在第二区域16与第三区域24之间的过渡部26处的缺油的风险。因此，就这一点而言，对以上关于第一区域14与第二区域16之间的过渡部18的描述进行参考。

另外，图5所示的汽缸衬套10的第二实施例在结构和功能方面对应于图1至图4所示的汽缸衬套10的第一实施例，就这一点而言，对以上描述进行参考。

Claims (16)

1.一种用于内燃机的汽缸衬套，具有磨合表面(12)，其中通过搪磨而引入定向的搪磨沟槽，并且具有第一区域(14)和第二区域(16)，其中所述第一区域(14)具有不同于所述第二区域(16)的粗糙度的粗糙度，

其特征在于

所述第一区域(14)与所述第二区域(16)之间的过渡部(18)至少在一些部分中倾斜于汽缸纵向轴线(19)而行进，并且在所述第一区域(14)与所述第二区域(16)之间的所述过渡部(18)处，至少一些搪磨沟槽没有被中断。

2.如权利要求1所述的汽缸衬套，

其特征在于

所述第一区域(14)与所述第二区域(16)之间的所述过渡部(18)至少在一些部分中交替地和/或周期性地行进。

3.如权利要求1或2所述的汽缸衬套，

其特征在于

-所述第一区域(14)与所述第二区域(16)之间的所述过渡部(18)至少在一些部分中呈波形地行进，或者

-所述第一区域(14)与所述第二区域(16)之间的所述过渡部(18)至少在一些部分中呈Z字形地行进。

4.如权利要求1或2所述的汽缸衬套，

其特征在于

-所述第一区域(14)与所述第二区域(16)之间的所述过渡部(18)的路线(17)的轴向范围(22)限定所述第一区域(14)与所述第二区域(16)之间的过渡区域(20)，并且

-所述第一区域(14)与所述第二区域(16)之间的所述过渡区域(20)具有小于40mm并且大于0.5mm的轴向扩展(23)。

5.如权利要求4所述的汽缸衬套，

其特征在于

-所述第一区域(14)与所述第二区域(16)之间的所述过渡区域(20)具有小于15mm并且大于0.5mm的轴向扩展(23)。

6.如权利要求1或2所述的汽缸衬套，

其特征在于

所述第一区域(14)和所述第二区域(16)沿轴向彼此邻接。

7.如权利要求1或2所述的汽缸衬套，

其特征在于

-所述第一区域(14)沿轴向偏心地放置，而所述第二区域(16)沿轴向居中地放置，并且

-所述第一区域(14)具有比所述第二区域(16)的粗糙度大的粗糙度。

8.如权利要求7所述的汽缸衬套，

其特征在于

-所述磨合表面(12)包括第三区域(24)，所述第三区域(24)具有比所述第二区域(16)的粗糙度大的粗糙度，并且

-所述第三区域(24)偏心布置，邻接所述第二区域(16)并且基于轴向中央与所述第一区域(14)相对放置。

9.如权利要求8所述的汽缸衬套，

其特征在于

所述第二区域(16)与所述第三区域(24)之间的过渡部(26)至少在一些部分中倾斜于汽缸纵向轴线(19)而行进。

10.如权利要求9所述的汽缸衬套，

其特征在于

所述第二区域(16)与所述第三区域(24)之间的过渡部(26)至少在一些部分中交替地和/或周期性地行进。

11.如权利要求9所述的汽缸衬套，

其特征在于

-所述第二区域(16)与所述第三区域(24)之间的所述过渡部(26)至少在一些部分中呈波形地行进，或者

-所述第二区域(16)与所述第三区域(24)之间的所述过渡部(26)至少在一些部分中呈Z字形地行进。

12.如权利要求9或10所述的汽缸衬套，

其特征在于

-所述第二区域(16)与所述第三区域(24)之间的所述过渡部(26)的路线(17)的轴向范围(22)限定所述第二区域(16)与所述第三区域(24)之间的过渡区域(20)，并且

-所述第二区域(16)与所述第三区域(24)之间的所述过渡区域(20)具有小于40mm并且大于0.5mm的轴向扩展(23)。

13.如权利要求12所述的汽缸衬套，

其特征在于

-所述第二区域(16)与所述第三区域(24)之间的所述过渡区域(20)具有小于15mm并且大于0.5mm的轴向扩展(23)。

14.如权利要求1或2所述的汽缸衬套，

其特征在于

所述第二区域(16)具有比所述第一区域(14)的直径大1至10μm的直径。

15.如权利要求14所述的汽缸衬套，

其特征在于

所述第二区域(16)具有比所述第一区域(14)的直径大1至5μm的直径。

16.一种用于制造如权利要求1至15中任一项所述的汽缸衬套的方法，其特征在于

-对汽缸衬套的整个磨合表面(12)进行搪磨，

-通过搪磨而将搪磨沟槽引入到所述磨合表面(12)中，

-在所述搪磨之后，对所述第二区域(16)进行机加工，从而减小所述第二区域(16)中的粗糙度，其中保留至少一些所述搪磨沟槽。

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