專利名稱：氣缸體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在每個(gè)氣缸的內(nèi)周表面上具有金屬膜的氣缸體以及制造該氣缸體的方法。
背景技術(shù)：
因?yàn)樵跉飧左w中每個(gè)活塞都在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以要求氣缸的內(nèi)周表面具有耐磨性和防咬合性。為了滿足這些要求，在傳統(tǒng)的氣缸體中，在每個(gè)氣缸的內(nèi)周表面上形成金屬膜。
例如，日本早期公開專利申請(qǐng)No.3-90596提出了一種氣缸體，其在每個(gè)氣缸的內(nèi)周表面上具有由鋁膜構(gòu)成的噴涂層以及在此噴涂層上形成的由碳化硅膜構(gòu)成的鍍層。在此氣缸體中，每個(gè)氣缸的內(nèi)周表面上的耐磨性通過上述鍍層而提高。
因?yàn)樵趪娡繉拥谋砻嫔洗嬖谠S多細(xì)孔，所以即使在對(duì)噴涂層的表面進(jìn)行清潔處理時(shí)也難以完全去除聚集在此噴涂層的表面上的諸如油和水之類的異物。因此，在其中鍍層形成在噴涂層的內(nèi)周表面上的日本早期公開專利申請(qǐng)No.3-90596的氣缸體中，因?yàn)閲娡繉雍湾儗娱g的粘接由于噴涂層的內(nèi)周表面上諸如油和水之類的異物的存在而變得不夠，所以鍍層可能脫落。
在上述氣缸體中，鍍層表面是在形成噴涂層和鍍層之后加工的。因?yàn)殄儗颖砻姹仨毐患庸こ删哂心軌虺惺芘c活塞的磨損的硬度水平，所以無法避免可加工性的下降。在此情況下，因?yàn)闅飧變?nèi)的應(yīng)力由于加工而變得過大，所以氣缸孔的圓度降低，這可能導(dǎo)致尺寸精度的下降。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述情況做出了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提高一種氣缸體，其確保氣缸的耐磨性并抑制膜的脫落，并且提高每個(gè)氣缸與活塞接觸的內(nèi)周表面的可加工性。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供了一種氣缸體，其在氣缸的內(nèi)周表面上具有金屬膜。所述膜包括形成在所述氣缸的所述內(nèi)周表面上的第一噴涂層和形成在所述第一噴涂層的內(nèi)周表面上的第二噴涂層。所述第二噴涂層的硬度低于所述第一噴涂層的硬度。
在本發(fā)明另一方面中，提供了一種氣缸體，其在氣缸的內(nèi)周表面上具有金屬膜，其中活塞在與所述膜相接觸的情況下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在此氣缸體中，所述膜包括多個(gè)噴涂層。所述噴涂層包括所述活塞所接觸的外噴涂層。所述外噴涂層的硬度是所述多個(gè)噴涂層中最低的。
在本發(fā)明另一方面中，提供了一種制造氣缸體的方法，所述氣缸體在氣缸的內(nèi)周表面上具有金屬膜。所述膜包括形成在所述氣缸的所述內(nèi)周表面上的第一噴涂層和形成在所述第一噴涂層的內(nèi)周表面上的第二噴涂層。所述第二噴涂層的硬度被設(shè)置成低于所述第一噴涂層的硬度的值。該方法包括鑄造氣缸體，包括鑄造所述氣缸體中的所述氣缸；在所述氣缸的所述內(nèi)周表面上形成所述第一噴涂層；以及在所述第一噴涂層的內(nèi)周表面上形成所述第二噴涂層。
在本發(fā)明的另外一方面中，提供了一種制造氣缸體的方法，所述氣缸體在氣缸的內(nèi)周表面上具有金屬膜。所述膜包括形成在所述氣缸的所述內(nèi)周表面上的第一噴涂層和形成在所述第一噴涂層的內(nèi)周表面上的第二噴涂層。所述第二噴涂層的硬度被設(shè)置成低于所述第一噴涂層的硬度的值。該方法包括鑄造氣缸體的第一步驟，包括鑄造所述氣缸體中的所述氣缸；在所述第一步驟之后對(duì)所述氣缸的內(nèi)周表面進(jìn)行鏜孔的第二步驟；在所述第二步驟之后清洗所述氣缸的所述內(nèi)周表面的第三步驟；在所述第三步驟之后在所述氣缸的所述內(nèi)周表面上形成所述第一噴涂層的第四步驟；在所述第四步驟之后在所述第一噴涂層的內(nèi)周表面上形成所述第二噴涂層的第五步驟；在所述第五步驟之后對(duì)所述第二噴涂層的內(nèi)周表面進(jìn)行鏜孔的第六步驟；和在所述第六步驟之后對(duì)所述第二噴涂層的所述內(nèi)周表面進(jìn)行珩磨的步驟。
結(jié)合作為示例圖示本發(fā)明原理的附圖，從以下說明，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚。


通過與附圖一起參考對(duì)給出的優(yōu)選實(shí)施例的以下說明，可以最好地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)，附圖中圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的氣缸體的立體圖；圖2是該氣缸體的俯視圖；圖3是沿圖2中的線3-3所取的剖視圖；圖4是示出圖3的圓圈部分C的放大視圖；圖5A是示出在制造氣缸體的方法中的第一步驟的圖；圖5B是示出在制造氣缸體的方法中的第二步驟的圖；圖5C是示出在制造氣缸體的方法中的第三步驟的圖；圖5D是示出在制造氣缸體的方法中的第四步驟的圖；圖6A是示出在制造氣缸體的方法中的第五步驟的圖；圖6B是示出在制造氣缸體的方法中的第六步驟的圖；圖6C是示出在制造氣缸體的方法中的第七步驟的圖；圖6D是示出在制造氣缸體的方法中的第八步驟的圖；和圖7是傳統(tǒng)氣缸體的放大視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖來描述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的氣缸體11和制造該氣缸體的方法。
本實(shí)施例的氣缸體11應(yīng)用于直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)。該氣缸體11由鋁或諸如鋁合金之類的鋁基金屬形成。
如圖1所示，氣缸體11具有多個(gè)氣缸13和一個(gè)曲軸箱15。本實(shí)施例的氣缸體11具有在每個(gè)氣缸13中未設(shè)有氣缸套的結(jié)構(gòu)，即所謂的無缸套式結(jié)構(gòu)。要容納活塞(未示出)的氣缸孔13B沿著每個(gè)氣缸13的內(nèi)周形成。金屬膜17形成在每個(gè)氣缸13的內(nèi)周表面上。在由鋁基金屬制成的氣缸體11中，各金屬膜17提高了氣缸13所要求的耐磨性和抗沖擊性。
如圖2至4所示，各膜17由形成在氣缸13的內(nèi)周表面13R上的第一噴涂層71和形成在此第一噴涂層71的內(nèi)周表面71R上的第二噴涂層72構(gòu)成。在圖1至4所示的各個(gè)氣缸13中，氣缸孔13B由第二噴涂層72的內(nèi)周表面72R限定。就是說，在各個(gè)氣缸13中，第二噴涂層72的內(nèi)周表面72R形成氣缸13側(cè)上與活塞接觸的內(nèi)周表面。第二噴涂層72的內(nèi)周表面72R被稱為氣缸孔13B的接觸表面。
各個(gè)第一噴涂層71都沿著氣缸13的內(nèi)周表面13R的整個(gè)周邊形成。第一噴涂層71通過將從例如Fe-C合金、Fe-C-Cr合金、Fe-C-Cr-Si合金和Fe-C-Mo合金中所選的任何金屬粉末熱噴涂到氣缸13的內(nèi)周表面13R上而形成。各個(gè)第一噴涂層71的厚度T1被設(shè)置在400μm到500μm。各個(gè)第一噴涂層71的硬度H1被設(shè)置成不小于350的維氏硬度。
各個(gè)第二噴涂層72都沿著第一噴涂層71的內(nèi)周表面71R的整個(gè)周邊形成。第二噴涂層72通過將從例如Fe-C合金、Cu-Al合金和Al-Sn合金中所選的任何金屬粉末熱噴涂到第一噴涂層71的內(nèi)周表面71R上而形成。各個(gè)第二噴涂層72的硬度H2被設(shè)置成50到200的維氏硬度。
本實(shí)施例的氣缸體11中第一噴涂層71和第二噴涂層72的厚度和硬度在表1中示出。
在氣缸體11中，通過在緊接著制造之后的磨合期間活塞沿著氣缸孔13B的接觸表面往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)過以下階段A至C，活塞(活塞環(huán))適應(yīng)了氣缸孔13B的接觸表面。
階段A是磨合的初始階段，在此階段當(dāng)緊接著制造之后活塞沿著氣缸孔13B的接觸表面往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞開始適應(yīng)接觸表面。在階段A，活塞在第二噴涂層72的內(nèi)周表面72R之上滑動(dòng)，因?yàn)闅飧卓?3B的接觸表面由第二噴涂層72的內(nèi)周表面72R形成。此時(shí)，因?yàn)榛钊诰哂羞m合于磨合的硬度的第二噴涂層72之上滑動(dòng)，所以在使得第二噴涂層72的磨損在進(jìn)行時(shí)活塞與第二噴涂層72的磨合順利進(jìn)行。
階段B是在第一噴涂層71部分暴露到氣缸孔13B的接觸表面之后的磨合階段。在階段B，活塞在包括第一噴涂層71和第二噴涂層72兩者在內(nèi)的氣缸孔13B的接觸表面之上滑動(dòng)。在氣缸孔13B的該接觸表面上，與第一噴涂層71相比活塞更容易與第二噴涂層72接觸，因此第一噴涂層71緩慢地磨損。通過其中第一噴涂層71和第二噴涂層72兩者都存在的氣缸孔13B的磨損，第一噴涂層71的內(nèi)周表面71R逐漸變得光滑。
階段C是這樣的階段，在該階段處活塞在其中幾乎整個(gè)第二噴涂層72都磨損了的氣缸孔13B的接觸表面之上滑動(dòng)的同時(shí)適應(yīng)了接觸表面。階段C的氣缸孔13B的接觸表面由已變得光滑的第一噴涂層71的內(nèi)周表面71R形成。
當(dāng)活塞以此方式已充分適應(yīng)了氣缸孔13B的接觸表面時(shí)，活塞和氣缸孔13B在接觸表面處的表面粗糙度降低，并且活塞和氣缸孔13B變得光滑，結(jié)果使得活塞在氣缸13內(nèi)的平滑往復(fù)運(yùn)動(dòng)變得可能。附帶地，有時(shí)可能有這樣的情況，其中即使在活塞充分適應(yīng)了氣缸孔13B的接觸表面之后，也形成包括第一噴涂層71和第二噴涂層72兩者在內(nèi)的氣缸孔13B的接觸表面。
下面將描述制造氣缸體11的方法。
如圖5A至5D和圖6A至6D所示，通過以此順序執(zhí)行第一步驟到第八步驟來制造氣缸體11。
在第一步驟中，使用壓鑄機(jī)E1來形成氣缸體11。通過在壓力下將熔融鋁基金屬送入模子中來形成具有氣缸13的氣缸體11。
在第二步驟中，使用鏜床E2對(duì)各個(gè)氣缸13的內(nèi)周表面13R進(jìn)行鏜孔。在第二步驟中，以粗加工所要求的精度來對(duì)各個(gè)氣缸13的內(nèi)周表面13R進(jìn)行鏜孔。
在第三步驟中，使用噴水清洗機(jī)E3來對(duì)各個(gè)氣缸13的內(nèi)周表面13R進(jìn)行清洗。在第三步驟中去除各個(gè)氣缸13的內(nèi)周表面13R上諸如油和水之類的異物。結(jié)果，增強(qiáng)了第一噴涂層71對(duì)各個(gè)氣缸13的內(nèi)周表面13R的粘附。因?yàn)橛捎诟邏核诟鱾€(gè)氣缸13的內(nèi)周表面13R上形成微觀不平度，所以進(jìn)一步增強(qiáng)了第一噴涂層71對(duì)各個(gè)氣缸13的內(nèi)周表面13R的粘附。
在第四步驟中，在各個(gè)氣缸13的內(nèi)周表面13R上使用熱噴涂設(shè)備E4來形成第一噴涂層71。在第四步驟中，由例如Fe-C合金、Fe-C-Cr合金、Fe-C-Cr-Si合金和Fe-C-Mo合金所形成的用于第一噴涂層71的金屬粉末從熱噴涂設(shè)備E4噴涂在各個(gè)氣缸13的內(nèi)周表面13R上。結(jié)果，第一噴涂層71形成在各個(gè)氣缸13的內(nèi)周表面13R上。
在完成第四步驟之后，將熱噴涂設(shè)備E4中設(shè)置的用于第一噴涂層71的金屬粉末用由Fe-C合金、Cu-Al合金或Al-Sn合金所形成的用于第二噴涂層72的金屬粉末來代替，并在此之后執(zhí)行第五步驟。
在第五步驟中，使用熱噴涂設(shè)備E4在第一噴涂層71的內(nèi)周表面71R上形成第二噴涂層72。在第五步驟中，用于第二噴涂層72的金屬粉末從熱噴涂設(shè)備E4噴涂在各個(gè)氣缸13的內(nèi)周表面13R上。結(jié)果，第二噴涂層72形成在第一噴涂層71的內(nèi)周表面71R上。在與第四步驟相同的環(huán)境下執(zhí)行第五步驟。
在第六步驟中，使用鏜床E2對(duì)各個(gè)氣缸孔13B的接觸表面(第二噴涂層72的內(nèi)周表面72R)進(jìn)行鏜孔。在第六步驟中，以精加工所要求的精度來對(duì)各個(gè)氣缸孔13B的接觸表面進(jìn)行鏜孔。
在第七步驟中，使用磨缸機(jī)E5對(duì)各個(gè)氣缸孔13B的接觸表面(第二噴涂層72的內(nèi)周表面72R)進(jìn)行珩磨。在第七步驟中，以粗加工的精度來對(duì)各個(gè)氣缸孔13B的接觸表面進(jìn)行珩磨。
在第八步驟中，使用磨缸機(jī)E5對(duì)各個(gè)氣缸孔13B的接觸表面(第二噴涂層72的內(nèi)周表面72R)進(jìn)行珩磨。在第八步驟中，以精加工的精度來對(duì)各個(gè)氣缸孔13B的接觸表面進(jìn)行珩磨。作為第七步驟和第八步驟的結(jié)果，在第二噴涂層72的內(nèi)周表面72R中形成細(xì)密紋(網(wǎng)紋)。
在表2中示出在每個(gè)上述步驟之后的第一噴涂層71的厚度T1和第二噴涂層72的厚度T2。附帶地，這里所示的值是示例，第一噴涂層71的厚度T1和第二噴涂層72的厚度T2可以根據(jù)制造條件而合適地改變。
在本實(shí)施例中，第二噴涂層72的初始厚度(第五步驟之后的第二噴涂層72的厚度T2)被設(shè)成300μm。該初始厚度可以根據(jù)鏜孔和珩磨的條件而在100μm到500μm的范圍內(nèi)合適地改變。
而且在本實(shí)施例中，第二噴涂層72的完成厚度(第八步驟之后的第二噴涂層72的厚度T2)被設(shè)成30μm。該完成厚度可以在這樣的范圍中合適地改變，所述范圍使得第二噴涂層72能夠存在于氣缸孔13B的接觸表面上，直到每個(gè)活塞都充分適應(yīng)了氣缸孔13B的接觸表面。就是說，第二噴涂層72的完成厚度被設(shè)成大于零的值。
根據(jù)本實(shí)施例中的氣缸體和制造該氣缸體的方法，得到以下優(yōu)點(diǎn)。
(1)在本實(shí)施例的氣缸體11中，膜17由第一噴涂層71和第二噴涂層72形成，并且第二噴涂層72的硬度低于第一噴涂層71的硬度。當(dāng)在第一噴涂層71的內(nèi)周表面上形成第二噴涂層72時(shí)，在與形成第一噴涂層71相同的環(huán)境下進(jìn)行第二噴涂層72的形成，因此抑制了諸如油和水之類的異物對(duì)第一噴涂層71的內(nèi)周表面71R的粘附。而且，在高溫下進(jìn)行這兩個(gè)噴涂層71、72的形成，所以即使在異物粘附到第一噴涂層71的內(nèi)周表面71R時(shí)，也可以利用熱去除很多這樣的異物。
如上所述，因?yàn)榈诙娡繉?2形成在第一噴涂層71幾乎不存在異物的內(nèi)周表面71R上，所以抑制了由于這些異物所導(dǎo)致的第一噴涂層71和第二噴涂層72間粘附性的降低。結(jié)果，第一噴涂層71和第二噴涂層72在高粘附性下粘接到一起，因此就可以有利地防止第二噴涂層72從第一噴涂層71上脫落。
附帶地，在日本早期公開專利申請(qǐng)No.3-90596所描述的氣缸體中，在每個(gè)噴涂層上形成鍍層時(shí)，必須將氣缸體轉(zhuǎn)移到用于形成涂層膜的生產(chǎn)線上。因此，就無法避免諸如油和水之類的異物對(duì)噴涂層表面的粘附。因此，噴涂層和鍍層間的粘附由于這樣的異物而降低，并且鍍層脫落的可能性很高。相反，在本實(shí)施例的制造氣缸體11的方法中，在形成第一噴涂層71之后僅僅通過更換熱噴涂設(shè)備E4中所設(shè)置的要噴涂的金屬粉末的工作就進(jìn)行了第二噴涂層72的形成，所以可以有利地抑制異物對(duì)第一噴涂層71的內(nèi)周表面71R的粘附。
另外，因?yàn)榈诙娡繉?2的硬度低于第一噴涂層71的硬度，所以可以提高氣缸孔13B的接觸表面(第二噴涂層72的內(nèi)周表面72R)的可加工性。附帶地，即使在第二噴涂層72由于活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而磨損時(shí)，也由具有適合于氣缸孔13B內(nèi)周壁的耐磨性的第一噴涂層71形成氣缸孔13B的接觸表面。通過以此方式在氣缸孔13B的接觸表面處采用上述膜結(jié)構(gòu)，可以保證氣缸13的耐磨性，抑制膜17的脫落并提高氣缸孔13B的接觸表面的可加工性。
(2)當(dāng)?shù)诙娡繉?2已磨損時(shí)，未珩磨的第一噴涂層71與活塞接觸。但是，因?yàn)樵谕ㄟ^熱噴涂形成的膜17中存在小孔，所以第一噴涂層71的內(nèi)周表面71R可以通過這些小孔保持潤滑油。結(jié)果，即使在第二噴涂層72已磨損時(shí)，活塞和氣缸孔13B的接觸表面也有利地潤滑。因?yàn)樵诖朔绞较聦?duì)第一噴涂層71的珩磨是不需要的，所以可以通過這兩個(gè)噴涂層71、72的特性而抑制膜17的形成過程中可加工性的降低。
(3)在本實(shí)施例的氣缸體11中，第二噴涂層72的維氏硬度被設(shè)置在50到200的范圍中。如果第二噴涂層72的維氏硬度小于50，則有第二噴涂層72可能在活塞充分適應(yīng)氣缸孔13B的接觸表面之前被磨損的可能性，因?yàn)榈诙娡繉?2太軟了。如果第二噴涂層72的硬度高于200，則在珩磨第二噴涂層72過程中的可加工性變差，因?yàn)榈诙娡繉?2太硬了。另外，因?yàn)樵阽衲サ诙娡繉?2過程中氣缸13中所產(chǎn)生的應(yīng)力增大，所以還有這樣的可能性，即氣缸孔13B的諸如圓度和直度之類的尺寸精度可能變差。
在此方面，因?yàn)樵诒緦?shí)施例的氣缸體11中采用上述膜結(jié)構(gòu)，所以可以保證活塞與氣缸孔13B接觸表面的磨合有利地進(jìn)行。而且，提高了氣缸孔13B的接觸表面(第二噴涂層72的內(nèi)周表面72R)的可加工性，并且可以抑制氣缸孔13B的諸如圓度和直度之類的尺寸精度變差。
(4)通過將第二噴涂層72的維氏硬度設(shè)置成不大于200，可以保證活塞與氣缸孔13B接觸表面的磨合有利地進(jìn)行。
(5)在本實(shí)施例的氣缸體11中，第一噴涂層71的維氏硬度被設(shè)置成不小于350。如果第一噴涂層71的維氏硬度小于350，則這可能導(dǎo)致第一噴涂層71的磨損和活塞的咬合。在此方面，因?yàn)樵诒緦?shí)施例的氣缸體11中采用上述膜結(jié)構(gòu)，所以可以通過第一噴涂層71保證活塞的平滑往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
(6)在本實(shí)施例的氣缸體11中，第一噴涂層71的厚度T1被設(shè)置在400μm到500μm的范圍中。如果第一噴涂層71的厚度T1小400μm，則在氣缸13的內(nèi)周表面13R中形成的腔13E(參見圖4)不會(huì)被第一噴涂層71完全擋住，所以有這樣的可能性，即可能在第一噴涂層71的內(nèi)周表面71R中與腔13E相應(yīng)的位置處形成凹入。在此情況下，因?yàn)橛邪既胍差愃频匦纬稍诘诙娡繉?2的內(nèi)周表面72R中的可能性，所以難以制成沒有由于腔13E而導(dǎo)致的凹入的氣缸孔13B的光滑接觸表面。另一方面，如果第一噴涂層71的厚度T1大于500μm，則在噴涂之后由于膜的緊縮而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力可能變得過大，所以有在第一噴涂層71中形成裂縫的可能性。在此情況下，構(gòu)成第一噴涂層71的物質(zhì)的粘接力降低，并且這可能導(dǎo)致第一噴涂層71的脫落。
在此方面，因?yàn)樵诒緦?shí)施例的氣缸體11中采用上述膜結(jié)構(gòu)，所以在氣缸孔13B的內(nèi)周表面13R中形成的腔13E完全被第一噴涂層71擋住了。結(jié)果，使得氣缸孔13B的接觸表面(第二噴涂層72的內(nèi)周表面72R)變光滑了。而且，裂縫變得較不易于形成在第一噴涂層71內(nèi)部。
(7)在日本早期公開專利申請(qǐng)No.3-90596所描述的氣缸體中，氣缸的內(nèi)周表面中的腔被擋住，并因此在內(nèi)周表面上設(shè)置通過熱噴涂形成的膜。但是，因?yàn)槟さ暮穸缺辉O(shè)置成小于400μm，所以這些腔無法被完全擋住。在此情況下，形成在氣缸的內(nèi)周表面上的膜具有圖7所示的結(jié)構(gòu)。圖7是與圖3的C部分相應(yīng)的傳統(tǒng)氣缸體的放大剖視圖。
如圖7所示，在傳統(tǒng)氣缸體中，形成在氣缸100的內(nèi)周表面中的腔101未被膜110完全阻塞。因此，在形成于膜110的內(nèi)周表面上的鍍層120的表面上存在凹入，并且未形成氣缸孔的光滑接觸表面(鍍層120的內(nèi)周表面)。相反，在本實(shí)施例的氣缸體11的膜結(jié)構(gòu)中，如圖4所示，位于氣缸13的內(nèi)周表面13R中的腔13E被第一噴涂層71擋住，并因此形成氣缸孔13B的光滑接觸表面(第二噴涂層72的內(nèi)周表面72R)。
(8)還已知例如這樣一種氣缸體，其具有通過熱噴涂形成在每個(gè)氣缸的內(nèi)周表面上的膜以及形成在此膜的內(nèi)周表面上的鍍層，并且用由包括鍍錫在內(nèi)的軟材料構(gòu)成。在這樣一種氣缸體中，膜的內(nèi)周表面涂有上述材料，以有助于活塞與膜的磨合。
但是，因?yàn)樵诖藲飧左w中包括鍍敷金屬的鍍層形成在噴涂層的內(nèi)周表面上，所以由于諸如油和水之類的異物粘附到噴涂層的表面而無法獲得噴涂層和鍍層之間足夠的粘附。因此，鍍層的脫落變得易于發(fā)生并且這可能導(dǎo)致活塞的咬合。而且，在上述氣缸中，因?yàn)殄儗佑煞浅＼浀牟牧闲纬桑杂泻艽蟮倪@種可能性，即鍍層可能在活塞充分適應(yīng)氣缸孔的接觸表面之前被磨損。
為了保證活塞更好的適應(yīng)氣缸孔的接觸表面，基本上優(yōu)選的是氣缸孔的接觸表面的膜由軟材料形成。但是，如果用過軟的材料形成上述膜，則有很大的這種可能性，即由于上述膜的磨損，活塞可能不充分適應(yīng)接觸表面。在此方面，在本實(shí)施例的氣缸體11中，第二噴涂層72形成在第一噴涂層71的內(nèi)周表面71R上，并且第二噴涂層72的維氏硬度被設(shè)置成50到200，由此抑制了第二噴涂層72的脫落并且使得活塞適應(yīng)了氣缸孔13B的接觸表面。
(9)在本實(shí)施例的制造氣缸體11的方法中，第二噴涂層72的初始厚度(第五步驟之后的第二噴涂層72的厚度T2)被設(shè)置在100μm到500μm的范圍內(nèi)。如果初始厚度小于100μm，則變得難以為鏜孔和珩磨留下足夠的加工余量。如果初始厚度大于500μm，則在熱噴涂之后由于膜的緊縮而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力變得過大，所以可能在第二噴涂層72的內(nèi)部中形成裂縫。在此情況下，構(gòu)成第二噴涂層72的物質(zhì)的粘接力降低，并且這可能導(dǎo)致第二噴涂層72的脫落。在此方面，在本實(shí)施例的制造方法中，有利地進(jìn)行了對(duì)第二噴涂層72的鏜孔和珩磨。而且，可以抑制第二噴涂層72內(nèi)部裂縫的形成。
<修改>
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該很清楚本發(fā)明可以以許多其他具體形式實(shí)現(xiàn)，而不偏離本發(fā)明的精神或范圍。特別地，應(yīng)該理解本發(fā)明可以用以下形式實(shí)現(xiàn)。
在第一步驟中，可以通過除壓鑄之外的其他鑄造工藝來形成氣缸體11。
在第三步驟中，可以通過除噴水清洗之外的其他清洗方法來對(duì)氣缸13的內(nèi)周表面13R進(jìn)行清洗。
在第四步驟和第五步驟中，還可以使用不同的熱噴涂設(shè)備。
為了保證更加優(yōu)選的耐磨性，還可以將第一噴涂層71的維氏硬度設(shè)置成不小于400。
用于第一噴涂層71和第二噴涂層72的材料不限于所列舉的金屬，而是可以采用其他合適的金屬。
各個(gè)膜17可以由三個(gè)或更多噴涂層構(gòu)成。在此情況下，活塞所接觸的外噴涂層，即形成氣缸孔13B的接觸表面的噴涂層的硬度被設(shè)置成小于任何其他噴涂層的硬度的值。即使在采用這樣一種結(jié)構(gòu)時(shí)，也以與上述實(shí)施例相同的方式抑制了構(gòu)成金屬膜17的噴涂層之間的粘附的降低。結(jié)果，噴涂層以高粘附性粘接到一起，并因此可以抑制噴涂層(膜17)的脫落。
而且，因?yàn)樯鲜鐾鈬娡繉拥挠捕缺辉O(shè)置成小于任何其他噴涂層的硬度的值，所以可以提高氣缸孔13B的接觸表面的可加工性。附帶地，因?yàn)樯鲜鐾鈬娡繉拥挠捕缺辉O(shè)置成很小的值，所以即使在外噴涂層已經(jīng)由于活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而磨損的情況下，也由其他具有適合于氣缸孔13B的內(nèi)周壁的耐磨性的噴涂層來形成氣缸孔13B的接觸表面。因此，根據(jù)此修改，可以提供這樣一種氣缸體11，其保證了氣缸13的耐磨性，抑制了膜17的脫落，并提高了氣缸孔13B的接觸表面的可加工性。
附帶地，在此修改中，由于與上述實(shí)施例的第二噴涂層72的情況相同的原因，優(yōu)選的是上述外噴涂層的維氏硬度被設(shè)置成50到200。而且，由于與上述實(shí)施例的第一噴涂層71的情況相同的原因，優(yōu)選的是形成在氣缸13的內(nèi)周表面13R上的內(nèi)噴涂層的維氏硬度不小于350。由于與上述實(shí)施例的第一噴涂層71的情況相同的原因，優(yōu)選的是上述內(nèi)噴涂層的厚度被設(shè)置成400μm到500μm。
除了直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)之外，本發(fā)明還可以應(yīng)用于在每個(gè)氣缸的內(nèi)周表面上具有金屬膜的任何氣缸體。而且，用于氣缸體的材料不限于鋁基金屬。
因此，這些示例和實(shí)施例應(yīng)看作解釋性的而非限制性的，并且本發(fā)明并不限于這里給出的細(xì)節(jié)，而是可以在所附權(quán)利要求的范圍和等同物內(nèi)進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種氣缸體，其在氣缸的內(nèi)周表面上具有金屬膜，所述氣缸體的特征在于所述膜包括形成在所述氣缸的所述內(nèi)周表面上的第一噴涂層和形成在所述第一噴涂層的內(nèi)周表面上的第二噴涂層，并且其中所述第二噴涂層的硬度低于所述第一噴涂層的硬度。
2.如權(quán)利要求1所述的氣缸體，其特征在于所述第二噴涂層具有50到200的維氏硬度。
3.如權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的氣缸體，其特征在于所述第一噴涂層具有不小于350的維氏硬度。
4.如權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的氣缸體，其特征在于所述第一噴涂層具有400μm到500μm的厚度，包括400μm和500μm。
5.一種氣缸體，其在氣缸的內(nèi)周表面上具有金屬膜，其中活塞在與所述膜相接觸的情況下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述氣缸體的特征在于所述膜包括多個(gè)噴涂層，并且其中所述噴涂層包括所述活塞所接觸的外噴涂層，所述外噴涂層的硬度是所述多個(gè)噴涂層中最低的。
6.如權(quán)利要求5所述的氣缸體，其特征在于所述外噴涂層具有50到200的維氏硬度。
7.如權(quán)利要求5和6中任一項(xiàng)所述的氣缸體，其特征在于所述噴涂層包括形成在所述氣缸的所述內(nèi)周表面上的內(nèi)噴涂層，并且其中所述內(nèi)噴涂層具有不小于350的維氏硬度。
8.如權(quán)利要求5和6中任一項(xiàng)所述的氣缸體，其特征在于所述噴涂層包括形成在所述氣缸的所述內(nèi)周表面上的內(nèi)噴涂層，并且其中所述內(nèi)噴涂層具有400μm到500μm的厚度，包括400μm和500μm。
9.一種制造氣缸體的方法，所述氣缸體在氣缸的內(nèi)周表面上具有金屬膜，所述膜包括第一噴涂層和第二噴涂層，其中所述方法包括鑄造氣缸體的步驟，包括鑄造所述氣缸體中的所述氣缸；在所述氣缸的所述內(nèi)周表面上形成所述第一噴涂層的步驟；和在所述第一噴涂層的內(nèi)周表面上形成所述第二噴涂層的步驟，所述方法的特征在于所述第二噴涂層的硬度被設(shè)置成低于所述第一噴涂層的硬度的值。
10.一種制造氣缸體的方法，所述氣缸體在氣缸的內(nèi)周表面上具有金屬膜，所述膜包括第一噴涂層和第二噴涂層，其中所述方法包括鑄造氣缸體的第一步驟，包括鑄造所述氣缸體中的所述氣缸；在所述第一步驟之后對(duì)所述氣缸的內(nèi)周表面進(jìn)行鏜孔的第二步驟；在所述第二步驟之后清洗所述氣缸的所述內(nèi)周表面的第三步驟；在所述第三步驟之后在所述氣缸的所述內(nèi)周表面上形成所述第一噴涂層的第四步驟；在所述第四步驟之后在所述第一噴涂層的內(nèi)周表面上形成所述第二噴涂層的第五步驟；在所述第五步驟之后對(duì)所述第二噴涂層的內(nèi)周表面進(jìn)行鏜孔的第六步驟；和在所述第六步驟之后對(duì)所述第二噴涂層的所述內(nèi)周表面進(jìn)行珩磨的步驟，所述方法的特征在于所述第二噴涂層的硬度被設(shè)置成低于所述第一噴涂層的硬度的值。
11.如權(quán)利要求10所述的制造氣缸體的方法，其特征在于在所述第五步驟中，所述第二噴涂層形成為100μm到500μm的厚度，包括100μm和500μm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣缸體及其制造方法。該氣缸體在各氣缸的內(nèi)周表面上具有金屬膜。該膜由形成在氣缸內(nèi)周表面上的第一噴涂層和形成在第一噴涂層的內(nèi)周表面上的第二噴涂層構(gòu)成。第二噴涂層的硬度低于第一噴涂層的硬度。優(yōu)選的是第二噴涂層具有50到200的維氏硬度。優(yōu)選的是第一噴涂層具有不小于350的維氏硬度。優(yōu)選的是第一噴涂層具有400μm到500μm的厚度。一種制造氣缸體的方法包括鑄造氣缸體的步驟，包括鑄造氣缸體中的氣缸；在氣缸內(nèi)周表面上形成第一噴涂層的步驟；和在第一噴涂層的內(nèi)周表面上形成第二噴涂層的步驟。
文檔編號(hào)C23C4/02GK1690398SQ20051006619
公開日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2005年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月21日
發(fā)明者道岡博文 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社