具有辊压抛光凹部的缸套的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明整体涉及缸套，更具体地，涉及具有棍压抛光(roll-burnished)肩部的缸套。
【背景技术】
[0002]内燃发动机(例如柴油或汽油发动机)包括限定多个缸膛的缸体。活塞在缸膛内往复运动以产生机械动力。通常，每个缸膛包括可替换缸套。缸套包括适配在缸膛内的柱形主体。缸套还可包括支撑缸体上的缸套的在主体顶端处的径向法兰。
[0003]在将缸套装入缸体的安装过程中和发动机的运行过程中，缸套中引起高应力。这些应力在支撑缸体上的缸套的法兰附近可以特别高。由于这些高应力，缸套的接近法兰的区域易于疲劳失效。因此，可在缸套上执行各种强化操作以增加其在该关键区域的强度。
[0004]于2004年5月11日授权给Wakade等人的美国专利N0.6732699 ( ‘699专利)中公开一种用来提高缸套强度的示例性操作。具体地，‘699专利公开一种具有径向上部法兰的铸铁缸套，所述法兰具有在法兰与缸套的外部表面之间连接处形成的弧形圆角。在‘699专利的缸套中，邻近弧形圆角的部分材料被激光硬化以提高该区域中材料的抗疲劳强度。
[0005]虽然在该区域中利用激光硬化可增加缸套的疲劳寿命，但是该方法不是最优的。例如，实施激光硬化会增加缸套的成本。此外，在一些应用中，缸套的潜在失效起始部位对于激光硬化来说不容易接近。
[0006]本发明的缸套解决上述的一个或多个问题和/或现有技术的其它问题。
【发明内容】
[0007]一方面，公开一种缸套。所述缸套可包括沿纵向轴线从顶端延伸到底端的空心大致柱形主体和从主体的顶端径向向外延伸的环形法兰。缸套还可包括在最靠近主体的底端的一侧邻近法兰的环形凹部。所述凹部可具有:第一轴向端和第二轴向端；在第一轴向端与第二轴向端之间延伸的大致直部分；以及在直部分与第一轴向端和第二轴向端中的至少一个之间的相交部分处形成的至少一个圆角。可在沿着纵向轴线的方向上对直部分和所述至少一个圆角实施辊压抛光操作。
[0008]另一方面，公开一种制作缸套的方法。所述方法可包括制造沿纵向轴线从顶端延伸到底端的空心大致柱形主体和从主体的顶端径向向外延伸的环形法兰。方法还可包括沿着纵向轴线实施辊压抛光操作以在最靠近主体的底端的一侧形成邻近法兰的环形凹部。
[0009]又一方面，公开一种缸套。所述缸套可包括沿纵向轴线从顶端延伸到底端的空心大致柱形主体和从主体的顶端径向向外延伸的环形法兰。所述方法还可包括在最靠近主体的底端的一侧邻近法兰的环形凹部。所述凹部可具有:在法兰与凹部之间相交部分处形成的第一圆角；在凹部与缸套的外表面之间相交部分处形成的第二圆角；以及在第一圆角与第二圆角之间延伸并与第一圆角和第二圆角相切的大致直部分。可在沿着纵向轴线的方向上对直部分和第一圆角与第二圆角中的至少一个圆角实施辊压抛光操作。
【附图说明】
[0010]图1是示例性公开发动机的剖视立体图；
[0011]图2是可连同图1的发动机一起使用的示例性公开缸套的横截面视图；
[0012]图3是图2的缸套的肩部的横截面视图；和
[0013]图4是制作图2的缸套的示例性公开方法的流程图。
【具体实施方式】
[0014]图1示出发动机10的示例性实施例，所述发动机10可以是例如柴油发动机、汽油发动机或气体燃料发动机。在所公开的实施例中，发动机10是四冲程柴油发动机。但是本领域技术人员会认识到，发动机10可以是任何其它类型的燃烧发动机，例如二冲程或四冲程的汽油或气体燃料发动机。
[0015]除了其它之外，发动机10可包括活塞12的组件、连杆14、以及曲轴16。每个活塞12可通过连杆14中的一个相应连杆连接到曲轴16，使得活塞12的运动引起曲轴16的旋转。这些组件可一起操作以通过发动机10的燃烧室18内的一系列爆炸将燃料中的化学能转化成曲轴16的旋转运动。这些爆炸可使发动机10的活塞12和连杆14在缸20内往复运动。以该方式，缸20可充当其中发生燃烧过程的压力容器和用于活塞12在它们内滑动的导向件。
[0016]可在发动机缸体22内将缸20布置成彼此成角度的两排。每排可包括定位在曲轴16的相同侧上的一组缸20，它们的轴线位于通过曲轴16的轴线的公共平面中。每个缸20可通过缸盖26在其顶部密封。能够在缸20内往复运动的活塞12可因此限定可变容积的燃烧室18。
[0017]图2示出示例性缸套28的横截面视图，所述缸套28可用来保护相关缸20免于经受由活塞12造成的磨耗和退化。缸套28可移除地安装在活塞孔30内，活塞12在活塞孔30内往复运动。缸套28可具有沿纵向轴线32延伸的空心大致柱形主体。在发动机10的运行过程中，随着活塞12被连杆14和曲轴16(如图1所示)以上下往复运动驱动，缸套28可形成用于活塞12的滑动表面。由于燃烧室18中发生燃烧，缸套28可被加热。发动机缸体22可包括冷却剂夹套或冷却剂腔34，其沿缸套28的外表面循环冷却剂(例如，7K、乙二醇或混合物)以冷却缸套28。在一些实施方式中，可通过本领域已知的其它方法冷却缸套28。此外，可使用一个或多个紧固件36来将缸盖26固定至发动机缸体22。在所公开的实施方式中，紧固件36可以为螺栓，但是如果需要，也可使用本领域已知的任何其它紧固件。
[0018]缸套28可由任何种类的钢或铸铁制成。在一些实施方式中，缸套28由延性铸铁或球墨铸铁制成。在其它实施方式中，缸套28由钢或其它种类的铸铁制成，例如灰铸铁或蠕墨铸铁。在所公开的实施方式中，缸套28由灰铸铁制成。
[0019]如图2所示，缸套28还可包括位于缸套28的顶端处的环形肩部38。缸套28的肩部38可包括从缸套28的顶端径向向外延伸的环形法兰40。法兰40的外表面与形成于发动机缸体22中的环形阶梯状安装表面配合，以将缸套28固定就位并防止缸套28向下进一步滑落到孔30中。
[0020]肩部38还可包括邻近法兰40的环形凹部42。更具体地，凹部42可在最接近于缸套28的底端的一侧邻近于法兰40形成。凹部42可配置成接收设置在凹部42与发动机缸体22之间的环形密封装置44。密封装置44能够密封水和/或油防止泄漏到燃烧室18中。在一些实施方式中，密封装置44可以为0型圈，但是如果需要，也可使用本领域已知的其它密封装置。
[0021]如图3所示，凹部42可包括至少一个圆角和大致直部分50。例如，第一圆角46可形成在法兰40与凹部42相交处的凹部42的第一轴向端处，第二圆角48可形成在凹部42与缸套28的外表面相交处的凹部42的第二轴向端处。直部分50可在圆角46与圆角48之间延伸以形成凹部42的壁。更具体地，直部分50可与圆角46和圆角48相切。圆角46、48和直部分50可共同为密封装置44提供光滑配合表面，以在缸套28与发动机缸体22之间形成紧密密封。
[0022]由于高燃烧压力和活塞12的剧烈往复运动，法兰40会经受高应力。此外，紧固件36会在缸套28的安装过程中在法兰40处增加应力。由于圆角46、48与法兰40接近，圆角46、48还充当缸套28中疲劳裂纹起始部位的高应力区域。典型地，在现有技术系统中，缸套28的圆角46、48和直部分50可以是缸套28的铸造特征。此外，在一些应用中，可在铸造后对圆角46、48使用喷丸加工以在那些区域中产生残余压缩应力。但是，铸造加工和/或喷丸处理在缸套28的这些高应力区域中会是不充分的。具体地，铸造加工和喷丸处理与其它加工操作相比可提供较少的残余压缩应力。此外，喷丸处理会提供较粗糙表面并且/或者在