专利名称：具有图纹涂层的活塞以及涂覆该涂层的方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的活塞，特别涉及在活塞裙上涂有图纹涂层的活塞，涂层用于引导润滑剂流和/或滞留润滑剂，本发明还涉及在活塞上涂敷该涂层的方法。
背景技术：
现有技术中的内燃机除了其它的基本组件之外，一般还包括具有一个或多个气缸的发动机组、与发动机组配套的气缸盖以及在每个气缸中做往复运动的活塞。活塞一般包括活塞体，活塞体包括活塞顶和活塞裙，活塞裙紧靠活塞顶形成活塞体的下半部。将该下半部称为活塞裙是因为其像裙子一样围绕活塞体内形成的销孔。销孔相当于活塞杆中类似的孔。销轴穿过该孔使活塞连接活塞杆。
通常，燃料在气缸中燃烧使活塞往复运动。活塞驱动活塞杆，活塞杆驱动曲轴使其在发动机组内转动。这样，能量从曲轴传出，驱动车辆或其它设备。特别是，气缸内的燃烧压力使活塞基本直线向下运动。活塞除了基本直线运动外，还由于活塞外表面和气缸内壁之间的间隙(即容许间隙)而发生一些横向运动。
术语“上止点”是指活塞位于其相对气缸往复运动的最高点，活塞在该点完全停止即速度为零。相应地，术语“下止点”是指活塞位于其相对气缸往复运动的最低点，活塞在该点也完全停止即速度为零。当活塞在动力冲程中从上止点向下止点的运动过程中，活塞杆的角度在活塞的侧面产生的分力一般称为“主推力侧”。另一方面，活塞从下止点向上止点的运动在活塞侧面产生的分力一般称为“次推力侧”。
由于气缸内作用于活塞上的燃烧压力，在动力冲程和回行冲程中，活塞裙压在气缸壁上。虽然润滑剂(即油)一般会防止活塞裙和气缸壁之间金属对金属的接触，但是负荷、温度和润滑剂不足等因素都会减少或者消除润滑剂层，导致活塞裙或气缸或两者的表面磨损。上述区域的磨损最终导致发动机停止转动或损坏。
为了减少活塞裙和气缸壁之间可能的磨损，公知的技术是在活塞和气缸壁之间加入润滑剂。另外，常规方法包括用一种物质涂覆活塞裙以辅助润滑剂，防止两个组件之间发生金属对金属的接触，从而减少磨损，改善气缸内的润滑和/或热性质。在涂覆涂层之前，也可以随机蚀刻活塞裙表面，或使其变得粗糙，形成沟壑，促进涂料在活塞裙表面的黏附。这些沟壑也是活塞裙表面积聚润滑剂的区域。1968年10月15日公布的H.T.Hill等人的美国专利No.3,405,610；1979年2月6日公布的Niimi等人的美国专利No.3,935,797；1989年5月23日公布的Presswood等人的美国专利No.4,831,977；1994年5月24日公布的Rao等人的美国专利No.5,313,919以及1999年3月23日公布的Wang等人的美国专利No.5,884,600都公开了随机涂覆涂层以减少活塞磨损的方法。
尽管已知的内燃机中的涂层活塞和/或活塞裙能在内燃机工作时减轻了润滑不足、高负荷和高温等等问题，现在仍需要一种能够在活塞裙外表面滞留持续均匀的润滑剂层的涂层活塞。另外，还需要一种涂层活塞能够引导润滑剂流，从而控制活塞/活塞裙外表面的润滑剂分布。
发明内容
本发明克服了已有技术中的内燃机活塞的缺陷，提供了具有强化润滑涂层的活塞裙，该涂层上具有预制的图纹，该图纹能引导润滑剂流并在活塞裙表面滞留润滑剂层。为此，本发明的在内燃机气缸内做往复运动的活塞包括一个活塞体，活塞体包括在其最上方区域形成的活塞顶和紧靠活塞顶相对气缸滑动的活塞裙。活塞还包括涂覆在活塞裙上的涂层，涂层位于活塞裙和气缸之间。涂层上有数个凹陷，在活塞裙表面形成预制的凹陷图纹，以在活塞裙和气缸壁之间滞留润滑剂。
本发明的一个优点是，本发明提供的活塞能在内燃机工作时，更好地在活塞裙和气缸壁之间滞留润滑剂。
本发明的另一个优点是，本发明提供的活塞能在内燃机工作时，更好地引导活塞裙和气缸壁之间的润滑剂流。
本发明的另一个优点是提供了一种强化润滑的活塞裙，其上的涂层特别黏附在活塞裙的推力侧，该部位特别需要润滑。
本发明的另一个优点是提供了一种强化润滑的活塞裙，其上的涂层具有预设的图纹，黏附在活塞裙的每个推力侧，以特别的方式，相对活塞在气缸中的运动，引导和/或滞留润滑剂流。
发明的另一个优点是提供了一种在活塞裙上涂覆强化润滑涂层的方法，其中使用的改良的制造方法避免了在涂覆涂层之前在活塞上开微槽的步骤。
本发明的其它目标，特征和优点可以通过具体实施方式
参照附图来理解。
图1是本发明活塞的剖面图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，其相对于内燃机的气缸处于工作位置。
图2是本发明活塞的立体图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，图纹是向下汇聚的人字纹，包括一个贮存润滑剂的池。
图2a是本发明活塞裙的放大图，其带有预制图纹的涂层，图纹是向下汇聚的人字纹，包括一个贮存润滑剂的池。
图3是本发明活塞的主视图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，图纹是向下汇聚的人字纹，包括一个贮存润滑剂的池。
图3a是本发明活塞的主视图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，图纹是向下分开的人字纹，包括一个贮存润滑剂的池。
图4是本发明活塞的主视图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，图纹是向下汇聚的人字纹。
图4a是本发明活塞的主视图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，图纹是向下分开的人字纹。
图5是本发明活塞的主视图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，图纹包括数条交叉的槽，槽形成类似于窗口的图案。
图6是本发明活塞的主视图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，图纹形成数个圆形凹陷。
图7是本发明活塞的主视图，其活塞裙带有预制图纹的涂层，图纹包括数个圆形凹陷，凹陷位于活塞裙的推力侧。
图8是本发明活塞的分解立体图，其活塞裙外周部带有不同的预制图纹的涂层，外周部包括活塞裙的主要和次要推力侧。
具体实施例方式
本发明附图中的涂层活塞10，110，210，310，410，510，610和710克服了已有技术的缺陷。所有的附图中，相同的标号表示相同的结构。图1显示了本发明活塞的一个实施例10。活塞10能在内燃机14的气缸12内往复运动。图2中的活塞10包括一个活塞体16，活塞体包括在其最上方区域形成的活塞顶18和紧靠活塞顶18的活塞裙20。活塞10还包括环面22，环面环绕活塞体16并滞留活塞环(已有技术，图中未示)。销孔24穿过活塞体16的下缘，容纳活塞销26。
参见图1-3，活塞裙20具有外周，在活塞裙20外周相对的两侧具有主推力侧28和次推力侧30。活塞10，更具体地讲，是活塞裙20能够相对气缸12相对滑动。活塞杆32能够连接活塞10和曲轴(已有技术，图中未示)。活塞杆32通过螺栓36固定在曲轴上。活塞杆32的一端具有孔34。在工作中，活塞销36穿过活塞10对准的销孔24和贯穿活塞杆32的孔34。
燃料通常在气缸12中燃烧使活塞10往复运动。活塞10驱动活塞杆32，活塞杆驱动曲轴，使其相对发动机14支持的轴承转动。这样，能量从曲轴传出，以驱动车辆或其它设备。特别是，气缸12内的燃烧压力使活塞10基本直线向下运动。活塞10除了基本直线运动外，还由于活塞裙20外表面和气缸12内壁38之间的间隙(即容许间隙)而发生一些横向运动。
由于活塞10在气缸12内的横向运动，在动力冲程和回行冲程中，活塞裙20压在气缸壁38上。在主推力运动和次推力运动中接触气缸壁38的活塞10的表面区域为主推力侧28和次推力侧30。虽然润滑剂(即油)一般会防止活塞裙20和气缸壁38之间金属对金属的接触，但是负荷、温度和润滑不足等因素都会减少或者消除润滑剂层，导致活塞裙20或气缸壁38或两者的表面磨损。上述区域的磨损最终导致发动机14停止转动或损坏。
因此，使活塞裙20的主推力侧28和次推力侧30滞留润滑是相当必要的。为此，参见图1-2a，本发明的活塞10包括涂覆在活塞裙20上的涂层40，涂层位于活塞裙20和气缸12之间。涂层材料可以是任何能提高内燃机14的活塞10和气缸12之间润滑作用的物质，该材料适用于活塞裙20。举例来讲，涂层材料可以是聚合物，或金属涂层，或两者的组合。特别地，Grafal、钨、钼、聚亚苯基、硫化物、多芳基砜、镍、碳化物或磷酸锰都可以作为活塞裙20的涂层材料。Grafal是Mahle GMBH公司的注册商标。然而，本领域的技术人员都知道，针对特定的用途或发动机类型，可以选择优选的用于气缸12内的涂层组合物。
另外，本领域的技术人员都知道，特定的涂层材料为了在内燃机14的环境中实现其功能，需要特定的厚度范围。因此，用于任何给定的活塞10上涂覆的涂层材料也要取决于活塞裙20和气缸内壁38之间的容许间隙。例如，在活塞裙20上涂覆的Grafal涂层的厚度范围是5-30微米，优选10-20微米。在活塞裙20上涂覆的聚合物涂层的厚度范围是0.010-0.1毫米，优选0.010-0.004毫米。本领域的技术人员都知道，本发明涵盖各种涂层材料，材料适用于各种活塞裙20，活塞裙能在各种具有多种容许间隙的气缸12内使用，但前提是涂覆在活塞裙20上的涂层40具有预定的图纹，下文将详细说明。
如图1-2所示，涂层40上有很多凹陷42，由此形成活塞裙20表面的预定的图纹。参照附图，实施例中描述的凹陷42可以形成多种预定的图纹，包括槽形图纹，从而引导润滑剂，或者形成数个独立的凹陷用于滞留润滑剂。参见图2a，在任何情况下，凹陷42中都具有接合内燃机14的气缸壁38的表面区域44，以及形成润滑剂(图中未示)通路的侧部46。
在图2a所示的槽形图纹中，凹陷42包括开口端48，其与其它的槽连通，来引导润滑剂，而其封闭端(图中未示)用来在槽中滞留润滑剂。特别是，凹陷42的预设的图案能有效地和活塞裙20和气缸壁38之间的润滑剂结合，以改善润滑效果，沿着活塞裙20的表面引导润滑剂流。下文将详细描述，凹陷42具有预定的图纹，能够在活塞裙20的表面滞留润滑剂，从而减少活塞裙20和气缸壁38之间由于缺乏润滑剂而产生的磨损。
由于活塞裙20的主推力侧28和次推力侧30承受最高的接触负荷，因此润滑作用在该区域尤为重要。参照图2-9可知，凹陷形成的预定图纹能够将润滑剂引导到活塞裙的主推力侧和/或次推力侧中央。然而，本领域的技术人员都知道，图2-9仅仅是无数预定图纹中的几个代表，所有的预定图纹都能用于活塞裙上以引导和/或滞留润滑剂，因此任何用于活塞裙上以引导和/或滞留润滑剂的预定图纹都在本发明的范围之内。
现在参见图2-3，本发明活塞10的一个实施例中，凹陷42形成的预定图纹包括数条润滑剂流引导槽50，槽以预定的角度穿过活塞裙20的外周，形成向下汇聚的V形纹，凹陷42进一步形成的预定图纹还包括一个滞留润滑剂的沿着活塞裙20外周的池道52。池道52的延伸方向基本平行于活塞10在气缸12中的往复运动方向。因此，数条向下汇聚的槽50在池道52处终止。优选的池道52位于主推力侧28或次推力侧30或两者的横向的中线。然而，由于活塞10在气缸12中的往复运动，图2-3中的预定图纹优选用于活塞裙20的外周部分，包括次推力侧30，从而使汇聚的槽50在活塞10处于次推力运动时，引导润滑剂流进入池道52。本领域的技术人员都知道，图2-3所示的预定图纹可以在活塞裙20外周的任意区域使用，池道52可以设于活塞裙20外周的任意位置，不必横向设置。
本发明活塞的另一实施例110请见图3a，其中同一个结构的附图标记比图1-3中的实施例提高了100。图3a所示的本发明活塞110的结构与图2-3中的活塞10基本相同。然而，图3中V形纹的数条润滑剂流引导槽50在图3a中倒转过来。图3a的特别之处在于，涂层140的多个凹陷142形成的预设图纹中具有数条润滑剂流引导槽150，这些槽以预设角度穿过活塞裙120的外周，从池道152向下分散。由于活塞110在气缸12中的往复运动，本发明图3a中的实施例优选用于活塞裙120的外周部分，包括主推力侧128，池道152沿主推力侧128的横向中线设置，从而使汇聚的槽150在活塞110处于主推力运动向下止点移动时，引导润滑剂流进入池道152。然而，本领域的技术人员都知道，图3a所示的预定图纹可以在活塞裙120外周的任意区域使用，池道152可以设于活塞裙120外周的任意位置，不必横向设置。
本发明活塞的另一实施例210请见图4，其中同一个结构的附图标记比图1-3中的实施例提高了200。活塞210与图2-3中的活塞10大致相同，所以活塞结构除了下文所述之外就不在此重复了。图4中的活塞210在活塞裙220上有涂层240，涂层240带有多个凹陷242，凹陷在活塞裙220上形成了预定图纹。凹陷242包括数条润滑剂流引导槽250，槽以预定的角度穿过活塞裙220的外周，形成向下汇聚的V形纹。槽250向下汇聚于点254，这些点位于沿活塞裙220的外周延伸的公共轴上。优选的汇聚点254位于主推力侧228或次推力侧230或两者的横向的中线。然而，由于活塞210在气缸12中的往复运动，图4中的预定图纹优选用于活塞裙220的外周部分，包括次推力侧230，从而使汇聚的槽250在活塞210处于次推力运动向上止点移动时，引导润滑剂流进入次推力侧230的中央。另外，本领域的技术人员都知道，图4所示的预定图纹可以在活塞裙220外周的任意区域使用，汇聚点254可以设于活塞裙220外周的任意位置。
本发明活塞的另一实施例310请见图4a，其中同一个结构的标号比图1-3中的实施例提高了300。本发明图4a中实施例活塞310的结构与图4中的活塞210基本相同。但是图4中V形纹的数条润滑剂流引导槽250在图4a中倒转过来。特别是，图4a中活塞裙320上有涂层340，涂层340带有多个凹陷342，凹陷形成预定图纹，其中凹陷342包括数条润滑剂流引导槽350，槽以预定的角度穿过活塞裙320的外周，形成向下分开的人字纹。槽350从点354向下分开，这些点位于沿活塞裙320的外周延伸的公共轴上。优选的分散点354位于主推力侧328或次推力侧330或两者的横向的中线。然而，由于活塞310在气缸12中的往复运动，图4a中的预定图纹优选用于活塞裙320的外周部分，包括主推力侧328，从而使分散的槽350在活塞310处于主推力运动向下止点移动时，引导润滑剂流进入主推力侧328中央。本领域的技术人员都知道，图4a所示的预定图纹可以在活塞裙320外周的任意区域使用，分散点354可以设于活塞裙320外周的任意位置。
本发明活塞的另一实施例410请见图5，其中同一个结构的附图标记比图1-3中的实施例提高了400。活塞410与图2-4a中的活塞10、110、210和310大致相同，本发明的图5中的活塞410在活塞裙420上有涂层440，涂层440带有多个凹陷442，凹陷形成的预定图纹，凹陷442包括数条交叉槽460，槽穿过活塞裙420的外周，基本形成窗口的图案。凹陷442预定的窗口图纹能在活塞410在气缸12中运动时滞留润滑剂和/或引导润滑剂通过活塞裙420的外周。如图5所示，凹陷442形成的预设图案形成了数个接触气缸壁38的涂层表面区域462。本领域的技术人员都知道，图5所示的涂层440中形成的预定图纹可以由数条交叉槽460形成，这些槽以迂回的线路穿过活塞裙420的外周。
本发明活塞的另一实施例510请见图6，其中同一个结构的标号比图1-3中的实施例提高了500。活塞510与图2-5中的活塞10、110、210、310和410大致相同，图6中的本发明的活塞510在活塞裙520上涂覆有涂层540，形成多个互相分离的润滑剂滞留凹陷542，图6所示的凹陷542的预定图纹是在涂层540内的数个基本相同的盘状开口或凹陷564，其能在活塞510在气缸12中运动时沿着活塞裙520的外周滞留润滑剂。本领域的技术人员都知道，图5所示开口或凹陷564可以具有不同的形状，也可以具有不同的尺寸和深度。
本发明活塞的另一实施例610请见图7，其中同一个结构的附图标记比图1-3中的实施例提高了600。活塞610与图2-6中的活塞10、110、210、310、410和510大致相同，与图6相似，图7中的活塞610在活塞裙620上涂覆有涂层640。然而，图7的涂层640包括多个互相分离的滞留润滑剂的凹陷542，在涂层640的限定区域形成数个基本相同的盘状开口或凹陷664，开口或凹陷664能在活塞裙620的主推力侧628或次推力侧630或以上两侧的限定区域滞留润滑剂。因此，本发明图7的实施例以图6的实施例为基础。本领域的技术人员都知道，图2-6中的在涂层40、140、240、340、440和540中形成的凹陷42、142、242、342、442和542的预设图纹，或者任何能沿着活塞裙620外周引导润滑剂或滞留润滑剂或同时实现两种功能的预设图纹，都能用在活塞裙620的主推力侧628或次推力侧630或以上两侧的限定区域。
本发明活塞的另一实施例710请见图8，其中同一个结构的附图标记比图1-3中的实施例提高了700。活塞710与图2-7中的活塞10、110、210、310、410、510和610大致相同。图8中的活塞裙720包括主推力侧728的部分有涂层740的凹陷的预设图案742，而活塞裙720包括次推力侧730的部分有涂层740的不同的凹陷的预设图案742。如图8所示，活塞裙720包括主推力侧728的外周部分的预设图纹同图3a，而活塞裙720包括次推力侧730的外周部分的预设图纹同图2-3。本领域的技术人员都知道，图2-8中的任意两种预设图纹，或者任何能沿着活塞裙720外周引导润滑剂或滞留润滑剂或同时实现两种功能的预设图纹，都能用在活塞裙720相对的两侧。同理，本领域的技术人员都知道，图2-7中的任意两种预设图纹，或任意关于这方面的预设图纹，都能应用于主推力侧628或次推力侧630或以上两侧的限定区域。
如图1-9所示，具有预设图案凹陷的涂层40、140、240、340、440、540、640和740可以通过丝网筛选法涂覆在活塞裙20、120、220、320、420、520、620、720上。用图1-3所示的活塞10来描述该方法。本领域的技术人员通过下面的描述可知，本方法可用于任何说明书或权利要求书所述的涂层。在该方法中，将一个具有设定图纹的丝网贴紧在活塞裙20的外表面，然后使涂层材料通过丝网涂覆在活塞裙20的外表面上形成预设图纹，活塞裙20形成预设图纹之后，使涂层固化，并与活塞裙20的表面结合。本领域的技术人员都知道，固化过程取决于各种因素，也就是涂层材料的组分。可以用不同的方法来加快和/或促进固化时间，这些方法也取决于涂层材料的组分。这些方法包括使用热灯、炉子、朝涂层活塞裙20吹热空气和/或使用固化剂或催化剂。
另外，预设图纹可能对活塞裙20的推力侧28和30都是不一样的。加工预设图纹的过程也会包括将活塞裙20的某个推力侧28或30定位，将具有设定图纹的丝网导向活塞裙20的某个推力侧28或30，其贴紧该活塞裙20的相应推力侧28或30。然后使涂层材料通过丝网涂覆在活塞裙20的另一个推力侧28或30上形成预设图纹，然后将另一侧的推力侧28或30定位，将具有设定图纹的丝网导向活塞裙20的该推力侧28或30，其贴紧该活塞裙20的相应推力侧28或30。然后使涂层材料通过丝网涂覆在活塞裙20的该推力侧28或30上形成预设图纹。活塞裙20形成预设图纹之后，使涂层固化，并与活塞裙20的表面结合。如上文所述，可以用不同的方法来加快和/或促进固化过程，这些步骤与在活塞裙20的每个推力侧28和30上加工预设图纹的方法对应。
本发明提供具有预设图纹凹陷的涂层，凹陷位于活塞裙外周。相应地，在内燃机14的工作中，本发明改善了活塞裙和气缸壁38之间活塞裙外周区域的润滑剂滞留度和润滑剂流动性。另外，本发明的具有预设图纹的涂层与活塞裙外周(包括一个特定的推力侧)粘连。该预设图纹使活塞裙(特别是活塞裙的每个推力侧)具有强化的润滑性和/或滞留度。另外，本发明的预设图纹能够在活塞裙的某个推力侧的限定区域加工。该结构改善了活塞裙推力侧的润滑剂流动方向性和/或滞留度，当活塞在气缸12内往复运动时，润滑剂是非常重要的。另外，本发明的在活塞裙上加上涂层40、140、240、340、440、540、640和740，涂层中的凹陷42、142、242、342、442、542、642、742具有预设图案，用以改善润滑剂滞留度和流动方向性，而不必在加工预设图纹之前刻上微槽或对活塞裙表面做其它处理。本发明也提供了一种低成本高效率的方法，用以在活塞裙上涂覆强化润滑的涂料，同时减少了生产步骤。
本发明上述的描述都是实施例，其中的术语应理解为表示词的本意而非限制。在本发明的启示下，可以有各种修改和变更。因此，在权利要求的范围内，本发明可以以说明书之外的形式实施。
权利要求
1.一种活塞，用于在内燃机气缸内做往复运动，所述活塞包括一个活塞体，活塞体包括在其最上方区域形成的活塞顶和紧靠活塞顶相对气缸滑动的活塞裙，活塞裙具有外周，所述活塞裙的外周形成基本相对的主推力侧和次推力侧；涂覆在所述活塞裙上的涂层，涂层位于活塞裙和气缸之间，涂层上有数个凹陷，以在所述活塞裙表面形成预制的凹陷图纹，所述数个凹陷包括数条润滑剂槽，槽以预定的角度穿过所述活塞裙的所述外周，形成人字纹，有效地将润滑剂结合在活塞裙和气缸壁之间。
2.按照权利要求1所述的活塞，其中，所述数个凹陷包括数条润滑剂流引导槽，槽在预定的角度以向下汇聚方式，穿过活塞裙的外周，形成人字纹。
3.按照权利要求2所述的活塞，其中，所述数个凹陷还包括一个基本位于该活塞裙次推力侧中央的贮存池道，池道延伸方向基本平行于活塞在气缸中的往复运动方向，所述人字纹槽在所述贮存池道处终止。
4.按照权利要求1所述的活塞，其中，所述数个凹陷包括数条润滑剂流引导槽，槽在预定的角度以向下分散方式，穿过活塞裙的外周，形成人字纹。
5.按照权利要求4所述的活塞，其中，所述数个凹陷还包括一个基本位于该活塞裙主推力侧中央的贮存池道，池道延伸方向基本平行于活塞在气缸中的往复运动方向，所述人字纹槽在所述贮存池道处终止。
6.按照权利要求1所述的活塞，其中，所述数个凹陷包括数条润滑剂流引导槽，槽在预定的角度以向下汇聚方式，穿过活塞裙的外周，形成人字纹。
7.按照权利要求6所述的活塞，其中，所述数个凹陷还包括一个基本位于该活塞裙次推力侧中央的贮存池道，池道延伸方向基本平行于活塞在气缸中的往复运动方向，所述人字纹槽在所述贮存池道处终止。
8.按照权利要求1所述的活塞，其中，所述数个凹陷包括数条润滑剂流引导槽，槽在预定的角度以向下分散方式，穿过活塞裙的外周，形成人字纹。
9.按照权利要求8所述的活塞，其中，所述数个凹陷还包括一个基本位于该活塞裙主推力侧中央的贮存池道，池道延伸方向基本平行于活塞在气缸中的往复运动方向，所述人字纹槽在所述贮存池道处终止。
10.按照权利要求1所述的活塞，其中，所述涂层是聚合物涂层。
11.按照权利要求1所述的活塞，其中，所述涂层是金属涂层。
12.一种活塞，用于在内燃机气缸内做往复运动，所述活塞包括一个活塞体，活塞体包括在其最上方区域形成的活塞顶和紧靠活塞顶相对气缸滑动的活塞裙，活塞裙具有外周，所述活塞裙的外周形成基本相对的主推力侧和次推力侧；涂覆在所述活塞裙上的涂层，涂层位于活塞裙和气缸之间，涂层上有数个凹陷，以在活塞裙表面形成预制的凹陷图纹，所述数个凹陷包括数条交叉槽，槽以预定的角度穿过所述活塞裙的外周，形成窗口图案，有效地将润滑剂结合在活塞裙和气缸壁之间。
13.按照权利要求12所述的活塞，其中，所述涂层涂覆在该活塞裙的主推力侧和次推力侧，能有效地将润滑剂结合在该主推力侧和气缸壁之间，以及该次推力侧气缸壁之间。
14.按照权利要求12所述的活塞，其中，所述涂层是聚合物涂层。
15.按照权利要求12所述的活塞，其中，所述涂层是金属涂层。
16.一种活塞，用于在内燃机气缸内做往复运动，所述活塞包括一个活塞体，活塞体包括在其最上方区域形成的活塞顶和紧靠活塞顶相对气缸滑动的活塞裙，活塞裙具有外周，所述活塞裙的外周形成基本相对的主推力侧和次推力侧；涂覆在活塞裙上的涂层，涂层位于活塞裙和气缸之间，涂层上有数个凹陷，以在所述活塞裙表面形成预制的凹陷图纹，所述数个凹陷包括数个互相分开的润滑剂滞留盘，用于在所述活塞裙外周上滞留润滑剂。
17.按照权利要求16所述的活塞，其中，该涂层涂覆在所述活塞裙的主推力侧和次推力侧，能有效地将润滑剂结合在该主推力侧和气缸壁之间，以及该次推力侧气缸壁之间。
18.一种在活塞上加工具有预设图纹的涂层的方法，包括以下步骤将一个具有设定图纹的丝网贴紧在活塞裙的外表面；使涂层材料通过丝网涂覆在活塞裙的外表面上形成预设图纹；和固化活塞裙外表面上的涂层。
19.按照权利要求18所述的方法，还包括以下步骤将活塞的一个推力侧定位；将具有设定图纹的丝网导向活塞裙的某个推力侧，其贴紧在所述活塞裙的相应推力侧；使涂层材料通过丝网涂覆在活塞的相应推力侧上形成预设图纹；将活塞的另一个推力侧定位；将具有设定图纹的丝网导向活塞裙的另一个推力侧，其贴紧在所述活塞裙的相应推力侧；使涂层材料通过丝网涂覆在活塞的该另一个推力侧上形成预设图纹；固化活塞裙主推力侧和次推力侧上的涂层。
全文摘要
本发明涉及一种活塞，其在内燃机气缸内做往复运动，该活塞包括一个活塞体，活塞体包括在其最上方区域形成的活塞顶和紧靠活塞顶相对气缸滑动的活塞裙；活塞还包括涂覆在活塞裙上的涂层，涂层位于活塞裙和气缸之间，涂层上有数个凹陷，在活塞裙表面形成预制的凹陷图纹，以在活塞裙和气缸壁之间滞留润滑剂。在活塞在气缸内做往复运动时，涂层也可以在活塞裙外周引导润滑剂。本发明还涉及一种在活塞裙上加工涂层的方法。
文档编号F16J1/02GK1871422SQ200480031246
公开日2006年11月29日 申请日期2004年10月21日 优先权日2003年10月23日
发明者沃尔夫冈·赖因, 大卫·罗思, 乔纳森·道格拉斯 申请人:玛勒技术有限公司, 玛勒有限公司