用于内燃发动机的活塞制造技术

本发明专利技术涉及一种在内燃发动机的汽缸内往复运动且具有与汽缸内壁滑动接触的活塞裙部(12)的活塞(10)。固体润滑部(30)设置在活塞裙部(12)的滑动接触表面上。所述固体润滑部(30)包括银、银合金、铜或铜合金中的至少一种，以及碳材料或碳化物陶瓷中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于内燃发动机的活塞
本专利技术涉及一种可在内燃发动机的汽缸内往复运动的活塞。
技术介绍
机动车辆是在轮胎转动的作用下行进的，其转动驱动力由供给有燃油的内燃发动机产生的驱动力转化而来。近来，人们做了多种努力来试图提高燃油消耗率(单位汽油里程)，这是因为高的燃油消耗率能降低所消耗的汽油，从而能节约能源，保护全球环境。—种方案是减小内燃发动机汽缸内壁表面(腔膛或轴套的内壁表面)与在汽缸内往复运动的活塞之间的滑动运动阻碍力。如果该滑动运动阻碍力降低，则活塞可更加容易地在汽缸内往复运动。因此，使活塞往复运动的驱动力降低，从而减少燃料消耗量。现有技术中公知的是，在汽缸的内壁表面或活塞裙部上涂布富含润滑剂的涂层来降低滑动运动阻碍力，并因此提高汽缸内壁表面或活塞裙部的润滑特性。例如，在国际公开W02011/115152中，本 申请人:提出在活塞裙部的滑动表面设置脊状物，并用银、银合金、铜或铜合金制成的润滑膜覆盖这些脊状物。如国际公开W02011/115152中所公开的那样，优选的是在该膜与活塞裙部之间插设由耐热性树脂材料制成的中间层，这样膜就可借助于该中间层牢固地结合到活塞裙部上。该耐热性树脂材料包括聚酰亚胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、环氧树脂、尼龙6树脂以及尼龙6，6树脂等。内燃发动机活塞上存在膜有助于在汽缸内壁表面，例如套筒的内壁表面，与活塞裙部之间维持适当的润滑，并有助于快速地耗散或传导摩擦热，这样就可防止活塞裙部和汽缸内壁表面相互粘结在一起。
技术实现思路
例如赛车等的在各种严苛环境下行驶的机动车辆需要由极为耐用的内燃发动机来提供动力。例如，如在国际申请W02011/115152中公开的用于内燃发动机的活塞应优选尽可能长时间地避免活塞裙部与汽缸内壁表面相互粘合到一起。本专利技术的主要目的在于提供一种用于内燃发动机的活塞，其能防止活塞裙部与汽缸内壁表面相互粘合到一起，且其包括不易磨损的固体润滑部。根据本专利技术的实施方式，提供了一种用于内燃发动机的活塞，该活塞能在内燃发动机的汽缸内往复运动，并且该活塞包括与该汽缸的内壁表面滑动接触的活塞裙部，所述活塞包括:固体润滑部，该固体润滑部设置在所述活塞裙部的滑动表面上，其中，所述固体润滑部含有银、银合金、铜和铜合金中的至少一种，以及碳材料和碳化物陶瓷中的至少一种。根据本专利技术，术语“碳化物”的意义包括已经碳化和氮化的碳氮化物。含有银、银合金、铜或铜合金的所述固体润滑部具有良好的内在导热性，且不易与汽缸的内壁表面(即，套筒的内壁表面)粘合。根据本专利技术，在金属中添加了碳材料和碳化物陶瓷中的至少一种。与银、银合金、铜或铜合金相比，诸如石墨、纳米碳管、碳黑和金刚石等的碳材料具有较高的导热性。因此，活塞裙部的滑动表面的区域与汽缸内壁表面之间的滑动接触所产生的热可快速地散发。因为碳材料具有非常好的润滑性能，从而碳材料降低了活塞滑动运动的阻碍力。可对这些特性加以组合，以降低内燃发动机的摩擦损失，从而活塞和汽缸在较长时间内不会相互粘合在一起。添加碳化物陶瓷也有利于降低内燃发动机的摩擦损失。即使将其内结合有所述活塞的内燃发动机安装到诸如赛车等的在严苛环境下行驶的机动车上，所述活塞也能在长时间内使用。上述碳化物陶瓷的优选实施例包括碳化硅(SiC)、碳化钛(TiC)或碳氮化钛(TiCN)，其具有良好的耐磨性，且导热性相对较高。使用碳化物陶瓷也防止了固体润滑部粘合到汽缸上，从而固体润滑部不易被磨损。可将固体润滑部设置在活塞裙部的整个滑动表面上。然而，因为该固体润滑部由银、银合金、铜或铜合金制成，因此如果将固体润滑部施加到活塞裙部的整个表面上，则会增加活塞的成本和重量。因此，优选的是，所述固体润滑部呈线或点的形式。因为线或点的形式降低了固体润滑部的总体积，从而降低了固体润滑部中含有的金属(即银、银合金、铜或铜合金)的量。因此，降低了活塞的成本，且避免了增加用于内燃发动机的活塞的重量。优选的，所述活塞还包括中间层，该中间层介于所述活塞裙部的所述滑动表面和所述固体润滑部之间，所述中间层至少含有树脂材料。在此情况下，所述固体润滑部与所述树脂材料牢固地结合。因此，所述中间层能有效地防止所述固体润滑部从滑动表面掉下。因此，能在较长时间内降低摩擦损失。所述中间层除了树脂材料之外，还可包括诸如MoS2、BN以及石墨等的固态润滑剂。即使所述固体润滑部掉下，从而露出基层，所述中间层中含有的所述固体粘合剂也能维持润滑性能。所述活塞裙部的所述滑动表面可包括凸部，其中，所述固体润滑部仅被有选择性地设置在该凸部上。因为，在所述活塞往复运动时，所述凸部主要起到了与活塞滑动接触的区域的作用，从而仅在所述凸部上设置的所述固体润滑部使得所述活塞能在所述汽缸内有效滑动。因为润滑涂料仅被有选择地设置在涉及到滑动接触的部位上，从而大大减少了用于形成润滑涂料的金属(银、银合金、铜或铜合金)的量。因此，降低了活塞的成本。而且，因为润滑涂料仅仅被有选择地设置在凸部上，从而也避免了显著增加活塞的重量。根据本专利技术，设置在活塞的活塞裙部上的固体润滑部内含有诸如石墨、纳米碳管、碳黑、金刚石等的碳材料以及诸如碳化硅(SiC)、碳化钛(TiC)和碳氮化钛(TiCN)等的碳化物陶瓷中的至少一种，且其含有银、银合金、铜和铜合金中的至少一种。与仅由银、银合金、铜或铜合金制成的固体润滑部相比，所述固体润滑部的导热性得以改善，且其更加耐磨。因此，活塞裙部区域与汽缸内壁表面之间的滑动接触所产生的热可快速扩散。可防止将滑动接触区域加热到较高温度，也可防止其相互粘合到一起。因此，降低了内燃发动机的摩擦损失，从而滑动接触区域在较长时间内都不易相互粘合到一起。因此，内燃发动机极为耐用。【附图说明】图1为示出了根据本专利技术第一实施方式的活塞整体的立体图；图2为图1所示活塞的侧视图；图3为活塞的活塞裙部的表面层区域的放大剖视图；图4为示出了润滑涂料内含有的材料种类及添加量与摩擦损失降低比例之间相关性的表；图5为根据第一实施方式的变型例的活塞的活塞裙部的表面层区域的放大剖视图；图6为根据本专利技术第二实施方式的活塞的侧视图；图7为图6所示的活塞的活塞裙部的表面层区域的放大剖视图；以及图8为根据第二实施方式的变型例的活塞的活塞裙部的表面层区域的放大剖视图。【具体实施方式】 以下将参照附图详细描述根据本专利技术优选实施方式的内燃发动机用活塞(以下也称为活塞)。图1示出了根据本专利技术第一实施方式的活塞10整体的立体图。图2以侧视图的方式示出了活塞10。该活塞10包括位于其下部的一对活塞裙部12、12，以及设置在活塞裙部12、12之间的一对大致竖直延伸的壁14、14。壁14、14分别具有水平突出的销毂16、16。销毂16、16分别具有贯通的活塞销孔17、17，该活塞销孔17、17用于将被插入其中的未示出的活塞销。活塞销延伸穿过在未示出的连接杆的较小端部形成的通孔，从而将连接杆可枢转地支撑在活塞10上。活塞10在活塞裙部12、12的上方按照以下顺序从下到上形成有油环槽18、第一活塞环槽20以及第二活塞环槽22。油环槽18、第一活塞环槽20以及第二活塞环槽22绕着活塞10的上端部周向延伸。按照上述方式构成的活塞10由诸如4024402840484(:4(:、4040408!1或者41100的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃发动机的活塞(10)，该活塞能在所述内燃发动机的汽缸内往复运动，并且所述活塞包括与所述汽缸的内壁表面滑动接触的活塞裙部(12)，所述活塞包括：固体润滑部(30)，该固体润滑部设置在所述活塞裙部(12)的滑动表面上，其中，所述固体润滑部(30)含有银、银合金、铜和铜合金中的至少一种，以及碳材料和碳化物陶瓷中的至少一种。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.28 JP 2011-2875611.一种用于内燃发动机的活塞(10)，该活塞能在所述内燃发动机的汽缸内往复运动，并且所述活塞包括与所述汽缸的内壁表面滑动接触的活塞裙部(12)，所述活塞包括: 固体润滑部(30)，该固体润滑部设置在所述活塞裙部(12)的滑动表面上， 其中，所述固体润滑部(30)含有银、银合金、铜和铜合金中的至少一种，以及碳材料和碳化物陶瓷中的至少一种。2.根据权利要求1所述的活塞(10)，其中，所述碳化物陶瓷包括碳化硅、碳化钛或碳氮化钛。3.根据权利要求1或2所述的活塞(10)，其中，所述固体...

【专利技术属性】
技术研发人员：高田亮太郎，辻井芳孝，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP