專利名稱：氣缸襯套以及制造該氣缸襯套的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣缸襯套以及制造該氣缸襯套的方法。
背景技術(shù)：
—般地，氣缸是中空的圓柱形部件，活塞在該圓柱形部件中被引導從而在車輛的 內(nèi)燃發(fā)動機中往復運動。除了用于往復式活塞內(nèi)燃發(fā)動機的氣缸，典型的氣缸是用于往復 式壓縮機的氣缸以及用于油壓、液壓和氣動機器的氣缸。 在往復式活塞內(nèi)燃發(fā)動機中，配備有一個氣缸的發(fā)動機被稱為單缸發(fā)動機。
此外，根據(jù)氣缸的布置類型，多氣缸發(fā)動機可分類為直列式發(fā)動機、V型發(fā)動機， 對置發(fā)動機以及星形發(fā)動機。 在多氣缸發(fā)動機中，存在一種通過將幾個氣缸部件鑄造為一個整體而具有整體結(jié) 構(gòu)的發(fā)動機，其被稱為氣缸體。 —個部件稱為氣缸襯套，該部件是相對薄的圓柱形管，當通過直接加工上述結(jié)構(gòu) 而形成的引導活塞往復運動的表面的長度和耐久性不夠時，該圓柱形管被插入來提供使活 塞在其中往復運動的往復運動表面。 根據(jù)發(fā)動機的位移，將預定數(shù)量的氣缸襯套放置在模具中，接著，通過整體鑄造， 澆注整體材料(block material)的熔融金屬而使所述氣缸襯套與氣缸體一體形成。
在這種構(gòu)造中，在氣缸體中所設置的多個氣缸襯套中的一對相鄰氣缸襯套之間的 間隙稱為孔隙。 近年來，人們通過盡量減小氣缸襯套之間的孔隙，同時增加氣缸襯套和氣缸體之
間的結(jié)合強度，來努力減小發(fā)動機的尺寸和重量。 例如，在下面示意性地描述相關(guān)技術(shù)中的一種氣缸襯套。 如圖1所示，根據(jù)相關(guān)技術(shù)中的氣缸襯套，在制造工藝中，特別地在將涂覆材料應 用于模具的工藝中，在涂覆材料的表面上形成凹槽，用于氣缸襯套的熔融金屬被澆注到所 述涂覆材料的表面中，所澆注的熔融金屬覆蓋所述涂覆材料的表面并且充滿所述凹槽，在 預定時間后所述熔融金屬固化，從而，制成了氣缸襯套的母體。 其后，從所述模具中拉出所述氣缸襯套的母體，移除在所述外表面上的涂覆材料， 從而制成了在整個外表面上具有預定突起5a的氣缸襯套5。 接著，通過整體鑄造，通過在用于制造氣缸體模具中再澆注一次氣缸襯套5并且 將整體材料的熔融金屬澆注到所述模具中，從而制成與氣缸襯套一體形成的氣缸體。
與氣缸體整體形成的氣缸襯套5通過外表面上的突起5a而與氣缸體牢牢地結(jié)合在一起。 然而，根據(jù)相關(guān)技術(shù)中的氣缸襯套，雖然氣缸襯套能夠通過在外表面形成的突起 與氣缸體牢牢地結(jié)合在一起，但是氣缸襯套較厚并且孔隙的尺寸相應地增大，從而存在發(fā) 動機的尺寸和重量增大的問題。 此外，氣缸襯套的外表面上的突起會與插入到模具中的整體材料的熔融金屬流發(fā) 生干涉，因此會引起這樣的問題制造氣缸體的時間增大，同時長時間的固化會造成整體材 料的總流動性的減小以及較差的質(zhì)量。 公開于本發(fā)明背景部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應 當被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個方面致力于提供一種氣缸襯套以及制造該氣缸襯套的方法，其能夠 通過在所述氣缸襯套的整個外表面上形成多個刻槽，改進在形成氣缸體時所述氣缸體和所 述氣缸襯套之間的結(jié)合強度和導熱性，盡量減小所述氣缸襯套的厚度和孔隙，并且使發(fā)動 機的總尺寸和重量最小化。 此外，本發(fā)明的另一方面致力于提供一種氣缸襯套以及制造該氣缸襯套的方法， 其能夠通過消除在多個氣缸襯套之間的與整體材料流干涉的因素來改進所述整體材料的 流動性，從而通過快速固化整體材料，同時大大減小制造氣缸體的時間，而使產(chǎn)品的不良率 最小化。 本發(fā)明的各個方面致力于提供一種氣缸襯套，當通過整體鑄造制造氣缸體時所述 氣缸襯套的外表面被鑄造金屬覆蓋，其中多個刻槽在所述氣缸襯套的整個外表面上形成以 增大所述鑄造金屬和所述氣缸襯套的外表面之間的結(jié)合力。 本發(fā)明的所述氣缸襯套還包括金屬層，該金屬層在覆蓋所述刻槽的外表面時用來 改進導熱性。 特別地，優(yōu)選地，所述刻槽從所述氣缸襯套的外表面向內(nèi)凹陷而形成，從而上部是 寬的，并且下部是窄的。 此外，優(yōu)選地在所述氣缸襯套的外表面的每20mmX20mm的面積上分布有三十至 三百個所述刻槽。此外，優(yōu)選地，所述刻槽在上端處的直徑是0. 7±0. 2mm，深度是0. 4±0. 2mm。
此外，優(yōu)選地，所述金屬層由電弧噴涂形成，該電弧噴涂使用多根金屬線。
此外，優(yōu)選地，所述金屬層由與所述氣缸體相同的材料或者鋁或者鋁合金制成。
此外，優(yōu)選地，所述金屬層的鋁合金組分中對于100重量份的鋁包含11 13重量 份的硅。 此外，優(yōu)選地，所述鋁合金的組分中對于100重量份的鋁，還包含0. 001 0. 3重 量份的銅、0. 001 0. 8重量份的鐵、0. 001 0. 1重量份的鎂、0. 001 0. 15重量份的錳、 0. 001 0. 2重量份的鋅以及0. 001 0. 008重量份的鈹中的任意一個或者二個或者更多。
此外，優(yōu)選地，所述金屬層的厚度為50 200iim。 此外，本發(fā)明的另一方面致力于提供一種制造氣缸襯套的方法，包括涂覆一種涂 覆材料至正在旋轉(zhuǎn)的模具的內(nèi)圓周表面上，并且將所述涂覆材料干燥預定時間；應用刻槽形成材料來雕刻所述涂覆材料的表面；通過在所述涂覆材料的表面上澆注和固化熔融金屬
來形成氣缸襯套母體，所述刻槽形成材料應用于所述涂覆材料的表面上；在從所述模具中
將所述氣缸襯套母體拉出并且移除覆蓋所述氣缸襯套母體的外表面的所述涂覆材料和所
述刻槽形成材料后，使所述具有多個刻槽的氣缸襯套的外表面變粗糙以進行噴涂。 此外，所述方法還包括在所述具有多個刻槽的氣缸襯套的外表面上形成金屬層，
以改進導熱性。 此外，優(yōu)選地，所述刻槽從所述氣缸襯套的外表面向內(nèi)凹陷而形成，從而上部是寬 的，并且下部是窄的。 此外，優(yōu)選地，在所述氣缸襯套的外表面的每20mmX20mm的面積上分布有三十至 三百個所述刻槽。此外，優(yōu)選地，所述刻槽在上端處的直徑是0. 7±0. 2mm，深度是0. 4±0. 2mm。
此外，優(yōu)選地，所述金屬層由電弧噴涂形成，該電弧噴涂使用多根金屬線。
此外，優(yōu)選地所述金屬層由與所述氣缸體相同的材料或者鋁或者鋁合金制成。
此外，優(yōu)選地，所述金屬層的鋁合金組分中對于100重量份的鋁包含11 13重量 份的硅。 此外，優(yōu)選地所述金屬層的鋁合金的組分中對于100重量份的鋁，還包含O. 001 0. 3重量份的銅、0. 001 0. 8重量份的鐵、0. 001 0. 1重量份的鎂、0. 001 0. 15重量份 的錳、0. 001 0. 2重量份的鋅以及0. 001 0. 008重量份的鈹中的任意一個或者二個或者 更多。 此外，優(yōu)選地，所述金屬層的厚度為50 200iim。 根據(jù)本發(fā)明，通過在所述氣缸襯套的整個外表面上形成多個刻槽，能夠在形成氣 缸體時改進所述氣缸體和所述氣缸襯套之間的結(jié)合力和導熱性，盡量減小所述氣缸襯套的 厚度和孔隙，并且使發(fā)動機的總尺寸和重量最小化。 此外，本發(fā)明的另一方面致力于通過消除在多個氣缸襯套之間與整體材料流干涉 的因素來改進所述整體材料的流動性，從而通過快速固化所述整體材料，同時大大減小制 造所述氣缸體的時間，而使產(chǎn)品的不良率最小化。 本發(fā)明的方法和裝置具有其他的特性和優(yōu)點，這些特性和優(yōu)點從并入本文中的附 圖和隨后的具體實施方式
中將是顯而易見的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的具體實 施方式中進行詳細陳述，這些附圖和具體實施方式
共同用于解釋本發(fā)明的特定原理。


圖i是示出了根據(jù)相關(guān)技術(shù)的氣缸襯套的外表面上形成突起的視圖。
圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的氣缸襯套的立體圖。
圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的氣缸襯套的剖視圖。 圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的氣缸襯套的剖視圖，該氣缸襯套作為母體設置在模具 中。 圖5至圖9是示出了制造根據(jù)本發(fā)明的氣缸襯套的方法的視圖，其中圖5是示出 了將涂覆材料涂覆于模具中的工藝的視圖，圖6是示出了將熔融金屬澆注至模具中的工藝 的視圖，圖7是示出了將氣缸襯套母體從模具中拉出的工藝的視圖，圖8是示出了使氣缸襯套的外表面變粗糙的工藝的視圖，該氣缸襯套上的涂覆材料和刻槽形成材料已被移除，并 且圖9是示出了噴涂工藝的視圖，該噴涂工藝用于在氣缸襯套的外表面上形成金屬層。
圖IO是示出了使用根據(jù)本發(fā)明的氣缸襯套，通過整體鑄造而制造的氣缸體的視 圖。
具體實施例方式以下將詳細參考本發(fā)明的不同實施例，本發(fā)明的實例在附圖中示出并在下面進行 描述。雖然結(jié)合示例性實施例描述本發(fā)明，但應了解該描述不是旨在將本發(fā)明限制于那些 示例性實施例。相反地，本發(fā)明旨在不僅僅覆蓋示例性實施例，還覆蓋可以包括在由所附權(quán) 利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍里的各種替代、改進、等效結(jié)構(gòu)以及其他實施例。
下文中，將參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述。 如圖2至圖IO所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的氣缸襯套結(jié)合至內(nèi)燃發(fā)動機的氣缸體 IO，其中為了制造氣缸體IO，通過在氣缸襯套20的整個外表面20a上澆注鑄造金屬而形成 多個刻槽21和金屬層22，刻槽21用于增大鑄造金屬(整體材料)和氣缸襯套20之間的結(jié) 合力，金屬層22用于改進氣缸體10和氣缸襯套20之間的導熱性，氣缸襯套20具有通過澆 注鑄造而由鑄造金屬覆蓋的外表面。 在該構(gòu)造中，刻槽21從氣缸襯套20的光滑的外表面20a向內(nèi)凹陷，從而上部是寬 的并且下部是窄的。 除了具有寬的上部和窄的下部的刻槽21，能夠應用具有能夠改進氣缸體10和氣 缸襯套20之間的結(jié)合強度的其他結(jié)構(gòu)的刻槽，例如與上述結(jié)構(gòu)相反的具有窄的上部和寬 的下部的刻槽。在氣缸襯套20的整個外表面20a上每20mmX20mm分布有三十至三百個刻槽21，
優(yōu)選地上端的直徑是0. 7±0. 2mm，深度是0. 4±0. 2mm。 此外，金屬層22通過電弧噴涂形成，電弧噴涂使用多根金屬線。 如圖9所示，電弧噴涂可以是一般的噴涂，其中鋁合金制成的兩根金屬線120通過
進給輥子130應用于噴涂器110的金屬線引導部111，同時，電能產(chǎn)生的弧使金屬線120的
前端熔融，該電能由包括金屬線120的電源施加，接著通過空氣壓縮機140產(chǎn)生的高壓所述
熔融金屬向前澆注，從而在氣缸襯套20的外表面20a上形成所希望的金屬層22。 金屬層22由鋁合金制成，金屬層22的鋁合金組分中對于100重量份的鋁包含
11 13重量份的硅。 選擇性地，金屬層22包含的鋁合金組分中對于100重量份的鋁包含11 13重量 份的硅，并且可以包含0. 001 0. 3重量份的銅、0. 001 0. 8重量份的鐵、0. 001 0. 1重 量份的鎂、0. 001 0. 15重量份的錳、0. 001 0. 2重量份的鋅以及0. 001 0. 008重量份
的鈹中的任意一個或者二個或者更多。 優(yōu)選地，如上所述地噴涂的金屬層22的厚度為50 200 ii m。 在這種構(gòu)造中，除了鋁合金，金屬層22還可以由與氣缸體相同的材料或者鋁制成。 根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造氣缸襯套的方法，如圖5所示，設置預定的涂覆材料 40并涂覆于正在旋轉(zhuǎn)的模具30的內(nèi)圓周表面上，接著干燥預定時間。
對涂覆材料40進行涂覆的操作通過特定的涂覆材料涂覆機器80進行，該涂覆材 料涂覆機器80將涂覆材料40涂覆到正在旋轉(zhuǎn)的模具30的整個內(nèi)圓周表面上。
此外，圖4所示的用于雕刻的刻槽形成材料50被應用于在模具30的內(nèi)圓周表面 上涂覆并干燥的涂覆材料40的表面上。 涂覆材料40能夠通過由模具30的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力以及涂覆材料40的結(jié)合力 進行結(jié)合。 此外，如圖7所示的氣缸襯套母體15通過如圖4和圖6所示的工藝形成，該工藝 為澆注用于氣缸襯套的熔融金屬60到涂覆材料40的表面，涂覆材料40涂覆有刻槽形成材 料50，接著將熔融金屬60固化預定時間。 在圖6中未提到的附圖標記"150"指示熔融金屬噴射器，用于澆注所述用于氣缸 襯套的熔融金屬60。 此后，如圖7所示，將氣缸襯套母體15從模具30中拉出，如圖8所示，覆蓋母體15 的外側(cè)的涂覆材料層40和刻槽形成材料50被移除，接著通過粗磨機器100，使氣缸襯套20 的外表面變粗糙以進行噴涂。 此后，如圖9所示，通過噴涂器110對粗糙的氣缸襯套20的外表面20a進行噴涂， 在外表面上具有刻槽21和金屬層22氣缸襯套20最終制成。 在圖8中未提到的附圖標記"90"指示拉拔工具，其將氣缸襯套母體15從模具30 中拉出。 在如上所述而制成的氣缸襯套20中，刻槽21從氣缸襯套20的光滑的外表面20a 向內(nèi)凹陷而形成，其中每個刻槽具有寬的上部和窄的下部。此外，在氣缸襯套20的外表面 20a上每20mmX20mm分布有三十至三百個刻槽21，該刻槽21的直徑是O. 7±0. 2mm，深度是 0. 4±0. 2mm。 此夕卜，由厚度為50 200 ii m的鋁合金制成的金屬層22也應用于刻槽21的表面 上。 另一方面，如圖10所示，預定數(shù)量的如上所述而制成的氣缸襯套20設置在模具 (未示出)中，以根據(jù)所希望的發(fā)動機的位移制造氣缸體10，并且通過整體鑄造澆注整體材 料的熔融金屬。所述整體材料在模具中均勻地擴散，并且覆蓋氣缸襯套20的整個外表面， 該外表面涂覆有金屬層22，同時充滿氣缸襯套20的外表面20a的刻槽21，在該情況下，將 所述整體材料固化預定時間，并且所希望的氣缸體被制成。 如上所述而制成的具有氣缸襯套20的整體的氣缸體10具有整體結(jié)構(gòu)，該整體結(jié) 構(gòu)通過在氣缸體10和氣缸襯套20之間的刻槽21而具有高的結(jié)合強度。此外，通過金屬層 22，氣缸體10具有高的導熱性，它能夠盡量減小在相鄰氣缸體10之間的孔隙。
前述本發(fā)明的具體示例性實施例的目的是闡明和描述。這些實施例不是旨在窮盡 本發(fā)明，也不是旨在將本發(fā)明限制于所揭示的具體形式，顯然，按照上述教導可以進行許多 改進和變化。這些示例性實施例的選擇和描述是為了解釋本發(fā)明的一些原理及其實際應 用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員制造和使用本發(fā)明的各種示例性實施例及其各種替代和 改進。本發(fā)明的保護范圍旨在由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
一種氣缸襯套，當通過整體鑄造制造氣缸體時，所述氣缸襯套的外表面被鑄造金屬覆蓋，其中多個刻槽在所述氣缸襯套的整個外表面上形成以增大所述鑄造金屬和所述氣缸襯套的外表面之間的結(jié)合力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣缸襯套，還包括金屬層，該金屬層在覆蓋所述刻槽的外表 面時用來改進導熱性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣缸襯套，其中所述刻槽從所述氣缸襯套的外表面向內(nèi)凹陷 而形成，從而上部是寬的，并且下部是窄的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣缸襯套，其中在所述氣缸襯套的外表面的每20mmX20mm的 面積上分布有三十至三百個所述刻槽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣缸襯套，其中所述刻槽在上端處的直徑是0. 7±0. 2mm，深 度是O. 4±0. 2mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣缸襯套，其中所述金屬層由電弧噴涂形成，該電弧噴涂使 用多根金屬線。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣缸襯套，其中所述金屬層由與所述氣缸體相同的材料或者 鋁或者鋁合金制成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣缸襯套，其中所述金屬層的鋁合金組分中對于100重量份 的鋁包含11 13重量份的硅。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣缸襯套，其中所述鋁合金的組分中對于100重量份的鋁，還 包含0. 001 0. 3重量份的銅、0. 001 0. 8重量份的鐵、0. 001 0. 1重量份的鎂、0. 001 0. 15重量份的錳、0. 001 0. 2重量份的鋅以及0. 001 0. 008重量份的鈹中的任意一個 或者二個或者更多。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣缸襯套，其中所述金屬層的厚度為50 200 ii m。
11. 一種制造氣缸襯套的方法，包括涂覆一種涂覆材料至正在旋轉(zhuǎn)的模具的內(nèi)圓周表面上，并且將所述涂覆材料干燥預定 時間；應用刻槽形成材料來雕刻所述涂覆材料的表面；通過在所述涂覆材料的表面上澆注和固化熔融金屬來形成氣缸襯套母體，其中所述刻 槽形成材料應用于所述涂覆材料的表面上；在從所述模具中將所述氣缸襯套母體拉出并且移除覆蓋所述氣缸襯套母體的外表面 的所述涂覆材料和所述刻槽形成材料后，使所述具有多個刻槽的氣缸襯套的外表面變粗糙 以進行噴涂。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括在所述具有多個刻槽的氣缸襯套的外表面上 形成金屬層，以改進導熱性。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述刻槽從所述氣缸襯套的外表面向內(nèi)凹陷而 形成，從而上部是寬的，并且下部是窄的。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中在所述氣缸襯套的外表面的每20mmX20mm的面 積上分布有三十至三百個所述刻槽。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述刻槽在上端處的直徑是0. 7±0. 2mm，深度 是O. 4±0. 2mm。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述金屬層由電弧噴涂形成，該電弧噴涂使用 多根金屬線。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述金屬層由與所述氣缸體相同的材料或者鋁 或者鋁合金制成。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述金屬層的鋁合金組分中對于100重量份的 鋁包含11 13重量份的硅。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述金屬層的鋁合金的組分中對于100重量份 的鋁，還包含0. 001 0. 3重量份的銅、0. 001 0. 8重量份的鐵、0. 001 0. 1重量份的鎂、 0. 001 0. 15重量份的錳、0. 001 0. 2重量份的鋅以及0. 001 0. 008重量份的鈹中的 任意一個或者二個或者更多。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述金屬層的厚度為50 200iim。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣缸襯套以及制造該氣缸襯套的方法。根據(jù)本發(fā)明的氣缸襯套具有外表面，當通過整體鑄造制造氣缸體時該外表面被鑄造金屬覆蓋，其中多個刻槽在氣缸襯套的整個外表面上形成以增大所述鑄造金屬和所述氣缸襯套的外表面之間的結(jié)合力。此外，根據(jù)本發(fā)明的制造氣缸襯套的方法，包括涂覆一種涂覆材料至正在旋轉(zhuǎn)的模具的內(nèi)圓周表面上，并且將所述涂覆材料干燥預定時間；應用刻槽形成材料來雕刻所述涂覆材料的表面；通過在涂覆材料的表面上澆注和固化熔融金屬來形成氣缸襯套母體；從所述模具中將氣缸襯套母體拉出并且移除覆蓋氣缸襯套母體的外表面的涂覆材料和刻槽形成材料后，使所述具有多個刻槽的氣缸襯套的外表面變粗糙以進行噴涂。
文檔編號C23C4/12GK101769211SQ200910261140
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者安基錫, 崔鐘日, 樸鐘丘, 趙鎮(zhèn)佑, 金重洙, 韓昌培, 韓相得 申請人:柳成企業(yè)株式會社;現(xiàn)代自動車株式會社;起亞自動車株式會社