CN107806373A - 用于涂覆内燃机的气缸的方法及用于内燃机的气缸 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于涂覆内燃机的气缸的方法，气缸(1)构造在该内燃机(2)的曲轴箱中并具有带活塞工作面的工作面区段，活塞工作面被构造面向该气缸(1)的内部空间，活塞能沿活塞工作面运动，气缸具有与内部空间(3)邻接的另外的面、尤其是被设置用于支承内燃机(2)的曲轴的支承区段(6)的支承区段面及被构造在支承区段(6)与工作面区段(4)之间的尾部区段(8)的尾部区段面(14)。根据本发明，在第一步骤中，被构造面向该内部空间(3)的另外的面获得确定结构，在第二步骤中，以对活塞工作面(5)进行喷涂的形式进行涂覆。此外，给出一种用于内燃机的气缸(1)，其至少暂时地具有确定结构。

Description

用于涂覆内燃机的气缸的方法及用于内燃机的气缸
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于涂覆内燃机的气缸的方法以及一种根据权利要求11所述的用于内燃机的气缸。
背景技术
已知用于涂覆内燃机的气缸的方法。气缸在其活塞工作面上的涂层用于减小内燃机的在气缸中振荡运动的活塞运行的磨损。通过用等离子体喷雾对活塞工作面进行喷涂来进行涂覆。
专利文献EP 2 112 359 B1公开了一种气缸，该气缸的活塞工作面具有由槽或螺线形轮廓构成的粗糙结构。该粗糙结构具有侧凹，这导致用于气缸的涂层的附着面增大。此外，由此导致该涂层的附着改善。
从专利文献EP 1 334 268 B1中可以获得一种用于涂覆气缸的方法，其中，为了改善涂层的附着，该气缸的活塞工作面具有螺纹状结构，该螺纹状结构包括两个波形形状。
由专利文献EP 1 225 324 B1公开了一种用于内燃机的气缸，该气缸的活塞工作面具有由合金构成的涂层。为了改善涂层的附着，该活塞工作面本身具有粗糙结构，该粗糙结构带有多个倾斜延伸的齿。
然而，在涂覆过程期间，由于涂覆材料的经反射的颗粒，在涂层中发生所述颗粒的不确定的材料嵌入。所述颗粒尤其在所谓珩磨尾部和所谓支承座的构造在气缸中的表面上被反射。所述反射由于经反射的颗粒嵌入而导致涂层的非均匀的层形成。所述非均匀的涂层在另外的处理过程、尤其精加工过程、例如气缸珩磨中导致破裂和表面损伤。由此，气缸变得不可用并且无法再使用。
发明内容
本发明的目的是给出一种改进的用于涂覆内燃机的气缸的方法。本发明的另一个目的是给出一种改进的用于内燃机的气缸。
根据本发明，该目的通过一种具有权利要求1的特征的、用于涂覆内燃机的气缸的方法来实现。根据本发明，另一个目的通过一种具有权利要求11的特征的、用于内燃机的气缸来实现。在相应的从属权利要求中给出了本发明的具有符合目的且有意义的扩展构型的有利方案。
一种根据本发明的用于涂覆内燃机的气缸的方法，其中，气缸被构造在内燃机的曲轴箱中并且具有带有活塞工作面的工作面区段，活塞工作面被构造得面向气缸的内部空间，内燃机的活塞能够沿着该活塞工作面运动，其中，气缸具有与内部空间邻接的另外的面、尤其是被设置用于支承内燃机的曲轴的支承区段的支承区段面以及被构造在支承区段与工作面区段之间的尾部区段(Auslaufabschnitt)的尾部区段面，其特征在于，在第一步骤中，被构造得面向内部空间的该另外的面获得确定结构，并且其中，在第二步骤中，以对活塞工作面进行喷涂的形式来进行涂覆。根据本发明的方法的优点是，气缸的不是被构造成活塞工作面的面、由此所述另外的面获得确定结构，该确定结构被构造用于确定地反射在施加涂层期间产生的颗粒。这意味着，在活塞工作面的区域中可以获得显著改善的气缸表面。由此减小了废品率，由此，可以显著降低制造成本。面优选是支承区段面和/或尾部区段的尾部区段面。尾部面区段面被构造得直接与活塞工作面邻接，并且因此与所述活塞工作面直接接触。支承区段面尤其用于反射，因为所述支承区段面被构造得横向于、通常垂直于活塞工作面。
优选地以热稳定且机械稳定的等离子体涂层的形式来实施涂覆。
在根据本发明的方法的一种方案中，在接着该第二步骤或几乎同时进行的下一步骤中吸走经反射的颗粒。经反射的颗粒的吸走导致可靠地消除经反射的颗粒。
在根据本发明的方法的另一个方案中，在接着该第二步骤或下一步骤的另一个步骤中去除确定结构。在完成涂覆之后，在所述另外的面上、尤其在支承区段面和/或尾部面上的确定结构不再具有功能并且因此可以被去除，由此避免根据确定结构所产生的可能的应力集中。气缸的后处理的改进可以看作另一个优点，因为在后处理时确定结构应作为干扰因素被排除。
出于以上提及的原因同样有利的是，在接着该下一步骤或另一个步骤的接下来的步骤中去除被施加在该另外的面、尤其支承区段面和/或尾部区段面上的涂层。这可以与去除所施加的确定结构同时进行。如果同时进行去除，则这导致由于方法步骤的减少而节约该方法的成本。
优选地借助于丝杠工艺(Spindelprozess)、循环加工(Zirkularbearbeitung)或螺旋加工(Helix-Bearbeitung)来制造确定结构。
确定结构通过齿状结构来实现。齿由于侧面相对于喷涂射束成角度而在确定方向上、即换言之在背离活塞工作面的方向上将撞击在所述齿上的颗粒引导到气缸的内部空间中。在那里，可以例如通过吸走而将颗粒简单地去除。确定结构优选地具有在两个相邻的齿之间形成的角，该角具有在0°和90°之间的值。
本发明的第二方面涉及一种用于内燃机的气缸，其中，该气缸具有带有活塞工作面的工作面区段，该活塞工作面被构造得面向气缸的内部空间，内燃机的活塞能够沿着该活塞工作面运动，其中，气缸具有与内部空间邻接的另外的面、尤其是被设置用于支承内燃机的曲轴的支承区段的支承区段面以及被构造在支承区段与工作面区段之间的尾部区段的尾部区段面。根据本发明，该气缸至少暂时地具有确定结构。借助于所述至少暂时的确定结构可以产生高质量涂覆的活塞工作面。这减小了活塞工作面的磨损并且因此导致气缸的使用寿命提高。
附图说明
从下面对优选实施例的说明以及借助于附图得到本发明的其他优点、特征和细节。在前文中在说明中提及的特征和特征组合以及在下文中在附图说明中提及的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合，不仅可以按分别给出的组合使用，而且还可以按其他的组合或单独地使用，而不脱离本发明的范围。在附图中：
图1示出了在根据现有技术的用于涂覆的方法期间内燃机的气缸的示意图，
图2示出了在根据本发明的用于涂覆的方法期间内燃机的根据本发明的气缸的示意图，
图3示出了根据图2的气缸的细节图III，
图4示出了具有根据本发明的气缸的曲轴箱的俯视图，
图5示出了根据图4的曲轴箱的一个局部的沿剖线V-V的截面，
图6示出了根据图4的气缸的细节图VI，
图7示出了根据图4的气缸的细节图VII，并且
图8示出了根据图5的曲轴箱的立体图。
具体实施方式
图1中示出了在根据现有技术的用于涂覆的方法期间内燃机2的气缸1的示意图。
气缸1构造成空心柱体的形状并且具有内部空间3，在内燃机2运行中未详细地示出的活塞被接纳在该内部空间中执行振荡运动。在气缸1的工作面区段4的区域中在被构造得面向内部空间3的活塞工作面5上设置有气缸1的涂层，以便减小气缸1与活塞之间的磨损。工作面区段4是气缸1的在运行中与活塞或其活塞环接触的区段。
气缸1被构造在曲轴箱7中并且包括：曲轴箱7的支承区段6的支承区段面13，该支承区段被设置用于支承内燃机2的未详细地示出的曲轴；以及尾部区段8，该尾部区段被构造在支承区段6与工作面区段4之间。
作为涂层，设置有呈喷涂涂层形式的等离子体涂层，该等离子体涂层被施加在专门预处理的活塞工作面5上。活塞工作面5的所述专门预处理用于改善涂层在活塞工作面5上的附着。
用于涂覆的方法通过对应地构造的喷枪9来实施，该喷枪具有开口10，用于形成从该开口射出的涂覆材料的喷涂射束11。如通过运动箭头19指示的，在涂覆气缸1期间，喷枪9围绕其喷枪轴线12进行旋转运动并且沿其喷枪轴线12进行轴向运动。
在根据现有技术的方法的涂覆操作过程中，在支承区段6的区域中在被构造得面向内部空间3的支承区段面13上以及在尾部区段8的被构造得面向内部空间3的尾部区段面14上发生涂层的不确定地且不受控制地在活塞工作面5上积聚的颗粒15的反射。
图2示出了在根据本发明的方法期间内燃机2的根据本发明的气缸1的示意图。支承区段面13和尾部区段面14具有确定结构16，通过该确定结构而引起撞击在支承区段面13和/或尾部区段面14上的颗粒15受控制地反射。借助于确定结构16，经反射的颗粒15有目的地反射到内部空间3中并且在那里被吸走。
这意味着，在第一步骤中，根据本发明的方法在支承区段面13和尾部区段面14上形成确定结构16。在根据本发明的方法的第二步骤中，在本实施例中为等离子体涂层的涂层尤其被施加于活塞工作面5上。也就是说，换言之，对活塞工作面5进行喷涂。在涂覆期间或紧接着，吸走经反射的颗粒15，在本实施例中为等离子体颗粒。
由于喷涂射束11，用涂覆材料、也就是说用等离子体也喷涂被构造得面向内部空间3的另外的面13、14、也就是说尤其是支承区段面13和尾部区段面14。也就是说，所述另外的面13、14也具有涂层。
在涂覆和吸走之后，进一步处理支承区段面13和尾部区段面14，其中，移除也已经在那里积聚的涂层。与所述移除同时地也移除确定结构16。
也可以在移除积聚的涂层之后去掉确定结构16。
图3中示出了根据本发明的气缸1的细节图III。确定结构16构造成齿状结构的形式。在确定结构16的两个相邻的齿17之间在其被构造得面向彼此的侧面18处存在角α，如尤其是图6和图7中示出的，角α具有在30°和60°之间的值。
确定结构16具有恒定的螺距P，该螺距具有大于或等于1的值。在本实施例中，该确定结构已经以丝杠工艺制造而成。该确定结构也可以以循环加工或螺旋加工来构造。
图4示出了具有根据本发明的气缸1的曲轴箱7的俯视图。在图5中以沿剖线V-V的截面局部地在确定结构16的区域中并且在图8中以立体图示出根据本发明的气缸1。确定结构16的细节图VI(参见图6)和细节图VII(参见图7)的位置可以从图5中获得。

Claims (15)

1.一种用于涂覆内燃机的气缸的方法，其中，该气缸(1)被构造在该内燃机(2)的曲轴箱(7)中并且具有带有活塞工作面(5)的工作面区段(4)，该活塞工作面被构造得面向该气缸(1)的内部空间(3)，该内燃机(2)的活塞能够沿着该活塞工作面运动，其中，该气缸具有与该内部空间(3)邻接的另外的面(13，14)、尤其是被设置用于支承该内燃机(2)的曲轴的支承区段(6)的支承区段面(13)以及被构造在该支承区段(6)与该工作面区段(4)之间的尾部区段(8)的尾部区段面(14)，
其特征在于，
在第一步骤中，被构造得面向该内部空间(3)的该另外的面(13；14)获得确定结构(16)，以及
在第二步骤中，以对该活塞工作面(5)进行喷涂的形式来进行涂覆。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以等离子体涂层的形式来实施涂覆。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在接着该第二步骤或几乎同时进行的下一步骤中吸走该涂层的经反射的颗粒(15)。
4.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，在接着该第二步骤或下一步骤的另一个步骤中去除该确定结构(16)。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在接着该下一步骤或另一个步骤的接下来的步骤中去除被施加在该另外的面(13；14)上的涂层。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，将被施加在该另外的面(13；14)上的涂层与该确定结构(16)一起去除。
7.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，借助于丝杠工艺、循环加工或螺旋加工来制造该确定结构(16)。
8.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，该确定结构(16)通过齿状结构来实现。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在该确定结构(16)的两个相邻的齿(17)之间形成有在30°和60°之间的角(α)。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，该确定结构(16)构造有螺距(P)，其中，该螺距(P)具有大于或等于1的值。
11.一种用于内燃机的气缸，其中，该气缸(1)具有带有活塞工作面(5)的工作面区段(4)，该活塞工作面被构造得面向该气缸(1)的内部空间(3)，该内燃机(2)的活塞能够沿着该活塞工作面运动，其中，该气缸具有与该内部空间(3)邻接的另外的面(13，14)、尤其是被设置用于支承该内燃机(2)的曲轴的支承区段(6)的支承区段面(13)以及被构造在该支承区段(6)与该工作面区段(4)之间的尾部区段(8)的尾部区段面，其特征在于，该气缸(1)至少暂时地具有确定结构(16)。
12.如权利要求11所述的气缸，其特征在于，被构造得面向该内部空间(3)的面(13；14)具有该确定结构(16)。
13.如权利要求11或12所述的气缸，其特征在于，该确定结构(16)构造成齿状。
14.如权利要求13所述的气缸，其特征在于，在该确定结构(16)的两个相邻的齿(17)之间形成有具有在30°和60°之间的值的角(α)。
15.如权利要求11至14之一所述的气缸，其特征在于，该确定结构(16)构造有螺距(P)，其中，该螺距(P)具有大于或等于1的值。
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