一種低摩擦的活塞組件的制作方法
【專利摘要】一種低摩擦的活塞組件，涉及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞。通過(guò)在油環(huán)環(huán)體的相平行的上平面、下平面上分別設(shè)置布油角和刮油角，更好的完成了布油和刮油，使機(jī)油消耗量得到更好的控制；在活塞裙部設(shè)置涂層，減少了活塞磨損，減少活塞摩擦損失，通過(guò)減少油環(huán)張力，減少油環(huán)的摩擦損失；通過(guò)在活塞銷外表面采用DLC涂層后，硬度大幅度提升，降低了摩擦系數(shù)，降低了燃油消耗。
【專利說(shuō)明】
一種低摩擦的活塞組件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞，特別涉及一種低摩擦的活塞組件。
【背景技術(shù)】
[0002]目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)中，活塞組件包括帶有活塞環(huán)的活塞及活塞銷，其中活塞環(huán)包括氣環(huán)和油環(huán)。產(chǎn)生摩擦的位置都是發(fā)生在運(yùn)動(dòng)件外表面。
[0003]活塞裙部設(shè)置有石墨涂層、二硫化鉬涂層、鋅涂層中的任一種或幾種的組合，涂層的目的就是增大潤(rùn)滑，減少發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的磨損。
[0004]活塞銷是連接活塞和連桿的唯一零件，它能夠把活塞上的爆發(fā)壓力通過(guò)銷座和活塞銷傳遞給連桿，在運(yùn)動(dòng)時(shí)，必然會(huì)存在摩擦磨損?；钊N材料為鋼質(zhì)，鍛造而成，外表面機(jī)加而成，加工精度很高。一直以來(lái)，作為汽車活塞銷的表面處理工藝，主要是以提高耐磨性及抗膠著性為目的，使用價(jià)格較低的電鍍、轉(zhuǎn)化膜、鹽浴處理，以及氧化處理等工藝;從20世紀(jì)90年代后期開(kāi)始，開(kāi)始采用滲氮處理，就可以滿足銷表面硬度、強(qiáng)度和韌性的要求。目前為了滿足不斷收緊的燃油法規(guī)及排放法規(guī)要求，同時(shí)也為了應(yīng)對(duì)燃油多樣化的需求，以及隨著燃油價(jià)格的上漲，用戶對(duì)汽車燃油指標(biāo)倍加關(guān)注的前提下，燃油法規(guī)及排放法規(guī)要求會(huì)越來(lái)越嚴(yán)格，減少摩擦力，在實(shí)現(xiàn)法規(guī)中起到一定的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種低摩擦的活塞組件，其設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種低摩擦的活塞組件，包括帶有頭部和裙部的活塞和活塞銷，在活塞的裙部還設(shè)置有油環(huán)環(huán)體，其特征在于，油環(huán)環(huán)體包括帶有布油角和刮油角的上平面、下平面和設(shè)置于上述二者之間的帶有回油孔的連接體。
[0007]作為本發(fā)明的布油角的一種優(yōu)選方式，上平面的上頂邊與第一弧線形成第一過(guò)渡圓角，第一弧線末端連接階梯形曲線，階梯形曲線上的階梯角即為布油角；
作為本發(fā)明的刮油角的一種優(yōu)選方式，階梯形曲線的末端連接第二弧線形成鼻形角即為刮油角，第二弧線連接第三弧線形成第二過(guò)渡角。
[0008]作為本發(fā)明的階梯角的進(jìn)一步優(yōu)選方式，所述的階梯角為90度。
[0009]作為本發(fā)明的刮油角的進(jìn)一步優(yōu)選方式，所述的鼻形角小于90度。
[0010]作為本發(fā)明的布油角和刮油角的另一種優(yōu)選方式，上平面和下平面上的布油角和刮油角結(jié)構(gòu)相同。
[0011]作為本發(fā)明上平面和下平面的一種優(yōu)選方式，所述的上平面與下平面的表面粗糙度應(yīng)小于I微米。
[0012]作為本發(fā)明活塞裙部的一種優(yōu)選方式，所述的裙部外設(shè)置有PVD涂層。
[0013]作為本發(fā)明回油孔的一種優(yōu)選方式，所述的回油孔為長(zhǎng)條孔。
[0014]作為本發(fā)明活塞銷的一種優(yōu)選方式，所述的活塞銷外設(shè)置有DLC涂層。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:該低摩擦的活塞組件，通過(guò)在油環(huán)環(huán)體的相平行的上平面、下平面上分別設(shè)置布油角和刮油角，更好的完成了布油和刮油，使機(jī)油消耗量得到更好的控制；在活塞裙部設(shè)置涂層，減少了活塞磨損，減少活塞摩擦損失，通過(guò)減少油環(huán)張力，減少油環(huán)的摩擦損失;通過(guò)在活塞銷外表面采用DLC涂層后，硬度大幅度提升，降低了摩擦系數(shù)，降低了燃油消耗。
【附圖說(shuō)明】
[0016]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例活塞組件結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例活塞裙部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例中油環(huán)環(huán)體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明圖3的局部放大示意圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例中活塞的剖視圖；
圖中序號(hào)說(shuō)明如下:I活塞、2第一氣環(huán)、3第二氣環(huán)、4油環(huán)環(huán)體、4-1半圓弧形槽、4-2彈簧、4-3回油孔、4-4開(kāi)口間隙、4-5上平面、4-6下平面、4_7連接體、4_8上頂邊、4_9第一弧線、4-10階梯形曲線、4-11第二弧線、4-12第三弧線、4-13第一過(guò)渡圓角、4-14階梯角、4-15鼻形角、4-16第二過(guò)渡圓角、5活塞銷、5-1活塞銷本體、5-2DLC涂層、6裙部。
【具體實(shí)施方式】
[0018]使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖1?5和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例1:
本實(shí)施例中的低摩擦的活塞組件，如圖1和圖2所示，包括帶有頭部和裙部的活塞I和活塞銷5，在活塞的裙部6還設(shè)置有第一氣環(huán)2、第二氣環(huán)3和油環(huán)環(huán)體4。其第一氣環(huán)2為桶面矩形環(huán)，即外端面為筒型。在外端面氮化后進(jìn)行PVD處理，增加了強(qiáng)度，提高耐磨性。第二氣環(huán)3為錐面環(huán)，外端為梯形，外端面磷化處理，錐面尖角刮油效果好。油環(huán)環(huán)體4采用鑄鐵材料，彈簧4-2采用低張力彈簧，在保證了油環(huán)撐簧的長(zhǎng)度不變的情況下，增加螺距的長(zhǎng)度，從而減少?gòu)椈?-2的本身彈力。彈力減小了，環(huán)工作時(shí)與缸體的摩擦損失就減少了。
[0020]油環(huán)環(huán)體4采用鑄造成型，油環(huán)環(huán)體4本身并不存在彈力，油環(huán)環(huán)體4的彈力來(lái)自于彈簧4-2，如圖3所示，彈簧4-2安裝在半圓弧形槽4-1內(nèi)，彈簧4-2采用變截面變節(jié)距型式，彈簧4-2兩端對(duì)接用栓連接。存在半圓弧形槽4-1后，環(huán)的剛度減弱，對(duì)缸體的追隨性更好。工作時(shí)，開(kāi)口間隙4-4，不允許存在閉合的想象。
[0021]本實(shí)施例的油環(huán)環(huán)體4包括帶有布油角和刮油角的相互平行的上平面4-5、下平面
4-6及設(shè)置于上平面4-5、下平面4-6 二者之間的帶有回油孔4-3的連接體4-7。
[0022]實(shí)施例2:
本實(shí)施例中的油環(huán)環(huán)體4，以階梯角4-14作為布油角，以鼻形角4-15作為刮油角分別設(shè)置在相互平行的上平面4-5和下平面4-6上，如圖4所示，其中，上平面4-5與下平面4-6的表面粗糙度Ra應(yīng)小于I微米。在連接體4-7上以長(zhǎng)條孔作為回油孔4-3，其機(jī)加簡(jiǎn)單，有利于回油，本實(shí)施例設(shè)置8個(gè)回油孔4-3。本實(shí)施例中的布油角具體結(jié)構(gòu)如下:
上平面4-5的上頂邊4-8與第一弧線4-8形成可以減少應(yīng)力集中的第一過(guò)渡圓角4-13，第一弧線4-9末端連接階梯形曲線4-10，階梯形曲線4-10上的階梯角4-14為90度，上行時(shí)主要是完成布油，角內(nèi)不會(huì)存在機(jī)油。
[0023]本實(shí)施例中的刮油角具體結(jié)構(gòu)如下:
階梯形曲線4-10的末端連接第二弧線4-11形成鼻形角4-15，鼻形角4-15的角度小于90°，主要是在下行時(shí)，由于鼻形角4-15的存在，能夠更好的完成刮油，溝內(nèi)還能儲(chǔ)存刮下來(lái)的機(jī)油，防止機(jī)油向上竄。第二弧線4-11連接第三弧線4-12形成第二過(guò)渡圓角4-16。
[0024]位于上平面4-5和下平面4-6上的刮油角和布油角結(jié)構(gòu)完全相同，上、下兩道刮角能夠更好的完成布油和刮油。為了提高外端面的耐磨性，在油環(huán)環(huán)體3的外端面還采用氮化處理。
[0025]實(shí)施例3:
本實(shí)施例與實(shí)施例1和實(shí)施例2的區(qū)別在于:在裙部6外設(shè)置有PVD涂層。在活塞銷本體
5-1外設(shè)置有DLC涂層5-2，如圖3所示。
[0026]本實(shí)施例中的活塞銷5的形狀是圓柱型式，內(nèi)孔通過(guò)兩端擠壓成型，且與中心面是對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，通過(guò)鍛造而成型，內(nèi)孔精度沒(méi)特俗要求，活塞銷外表面精度要求很高，通過(guò)機(jī)加就可以完成。外表面設(shè)置DLC涂層5-2，DLC涂層的制作方法為采用物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)法噴涂活塞銷本體5-1外側(cè)。活塞銷5表面就是在PVD方法中，利用陰極電弧離子噴鍍法形成不含氫、但硬度接近金剛石的四面體非晶碳涂層，還得利用濺射法形成含氫的氫化非晶碳涂層，以及非晶碳涂層。
[0027]雖然以上描述了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但是本領(lǐng)域內(nèi)的熟練的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說(shuō)明，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，而不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)。本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書(shū)限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低摩擦的活塞組件，包括帶有頭部和裙部的活塞和活塞銷，在活塞的裙部還設(shè)置有油環(huán)環(huán)體，其特征在于，油環(huán)環(huán)體包括帶有布油角和刮油角的上平面、下平面和設(shè)置于上述二者之間的帶有回油孔的連接體。2.如權(quán)利要求1所述的低摩擦的活塞組件，其特征在于，上平面的上頂邊與第一弧線形成第一過(guò)渡圓角，第一弧線末端連接階梯形曲線，階梯形曲線上的階梯角即為布油角； 階梯形曲線的末端連接第二弧線形成鼻形角即為刮油角，第二弧線連接第三弧線形成第二過(guò)渡角。3.如權(quán)利要求2所述的低摩擦的活塞組件，其特征在于，所述的階梯角為90度。4.如權(quán)利要求2所述的低摩擦的活塞組件，其特征在于，所述的鼻形角小于90度。5.如權(quán)利要求1所述的低摩擦的活塞組件，其特征在于，上平面和下平面上的布油角和刮油角結(jié)構(gòu)相同。6.如權(quán)利要求2?5任一權(quán)利要求所述的低摩擦的活塞組件，其特征在于，所述的上平面與下平面的表面粗糙度應(yīng)小于I微米。7.如權(quán)利要求1所述的低摩擦的活塞組件，其特征在于，所述的裙部外設(shè)置有PVD涂層。8.如權(quán)利要求1所述的低摩擦的活塞組件，其特征在于，所述的回油孔為長(zhǎng)條孔。9.如權(quán)利要求1所述的低摩擦的活塞組件，其特征在于，所述的活塞銷外設(shè)置有DLC涂層。
【文檔編號(hào)】F02F3/00GK106065825SQ201610595537
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年7月27日
【發(fā)明人】趙世來(lái), 黃昌瑞, 李振華
【申請(qǐng)人】華晨汽車集團(tuán)控股有限公司