(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2010/49 EP B1 (13) (51) T3 Int.Cl. F04B 27/10 ( ) F04B 39/00 ( ) B23K 26/00 ( ) C21D 1/09 ( ) (54) Tytuł wynalazku: Powierzchnia ślizgowa dla członu ślizgowego (30) Pierwszeństwo: JP (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2007/24 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 2011/05 (73) Uprawniony z patentu: Taiho Kogyo Co., Ltd, Toyota, JP (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 HIROSHI KANEMITSU, Toyota, JP MASAHARU HATTA, Toyota, JP (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Helena Danuta Stefani-Iwanow JAN WIERZCHOŃ & PARTNERZY BIURO PATENTÓW I ZNAKÓW TOWAROWYCH ul. Żurawia 47/ Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 11821/11/P-RO/DS/KM EP Powierzchnia ślizgowa dla członu ślizgowego Dziedzina techniki [0001] Przedmiotowy wynalazek dotyczy członu ślizgowego, takiego jak klocek cierny o kształcie półsferycznym, mającego powierzchnię ślizgową, a bardziej szczegółowo, dotyczy on powierzchni ślizgowej, w przypadku której odporność na zakleszczenie zostaje poprawiona poprzez ulepszenie tej powierzchni ślizgowej. Tło wynalazku [0002] Konwencjonalnie, różnego rodzaju człony ślizgowe były już znane, a także jako człon ślizgowy wykorzystywany w warunkach ekstremalnych, znany był mający kształt półsferyczny klocek cierny. wykorzystywany do sprężarki z tarczą krzywkową. Taki mający kształt półkuli klocek cierny ma powierzchnię półsferyczną oraz gładką powierzchnię końcową. Ta półsferyczna powierzchnia wchodzi w kontakt ślizgowy z półsferyczną częścią wklęsłą tłoka stanowiącego część sprężarki z tarczą krzywkową, natomiast powierzchnia końcowa wchodzi w kontakt ślizgowy z tarczą krzywkową zastosowaną na wale obrotowym. Oznacza to, że półsferyczny klocek cierny jest skonfigurowany w taki sposób, że półsferyczna powierzchnia służy jako powierzchnia ślizgowa względem tłoka, natomiast powierzchnia tylna służy jako powierzchnia ślizgowa względem tarczy krzywkowej. Powierzchnia ślizgowa półsferycznego klocka ciernego jest zwykle wytwarzana w taki sposób, aby była gładka, z szorstkością nie większą niż wartość wymagana (Dokument Patentowy 1). Dokument Patentowy 1: Japoński opublikowany patent nr W japońskim zgłoszeniu patentowym , które jest uważane za najbliższy przedmiotowej sprawie stan techniki, ujawnia się naświetlanie wiązką laserową powierzchni części ślizgowej produktu stalowego, celem spowodowania transformacji martenzytu do wytworzenia utwardzanych części wystających, w zamiarem poprawienia możliwości smarowania oraz odporności na ścieranie. Ujawnienie wynalazku Problemy, które ma rozwiązać wynalazek [0003] Półsferyczny klocek cierny powinien mieć wysoką odporność na zakleszczenie. Powodem tego jest to, że trudne jest zwłaszcza zaopatrywanie w olej smarny w dostatecz-

3 - 2 - nym stopniu powierzchni końcowej, która wchodzi w kontakt ślizgowy z tarczą krzywkową, ponieważ olej smarny jest doprowadzany podczas gdy jest on zawarty w środku chłodniczym, fluktuacje siły dociskającej działającej na tarczę krzywkową, powodowane przez ruch postępowo-zwrotny tłoka są znaczne, a co więcej powierzchnia końcowa jest chwilowo wprowadzana w kontakt z tarczą krzywkową w warunkach przy bardzo wysokim nacisku. Przedmiotowy wynalazek został dokonany w świetle powyżej podanych okoliczności, a w związku z tym jego celem jest przedstawienie powierzchni ślizgowej członu ślizgowego, w przypadku których odporność na zakleszczenie powierzchni ślizgowej członu ślizgowego, takiego jak półsferyczny klocek cierny, który powinien mieć wysoką odporność na zakleszczenie, zostaje w dalszym stopniu poprawiona. Środki do rozwiązania problemów [0004] Wynalazek ten dotyczy członu ślizgowego jak podano w zastrzeżeniu 1. Skutek wynalazku [0005] Zgodnie z wynalazkiem według zastrzeżenia 1, ze względu na to, że zostaje wykonana nieregularna powierzchnia na powierzchni ślizgowej członu ślizgowego z części hartowanej bezpośrednio oraz części hartowanej pośrednio, jak zostało to przedstawione poprzez dalej opisane wyniki doświadczeń, możliwe jest zapewnienie wysokiej odporności na zakleszczenie w porównaniu z konwencjonalną powierzchnią ślizgową członu ślizgowego, który nie ma regularnej powierzchni. Najlepszy przykład realizacji wynalazku [0006] Przedmiotowy wynalazek zostanie objaśniony w nawiązaniu do przykładów przedstawionych na załączonych rysunkach. Na Figurze 1, półsferyczny klocek cierny 1, służący jako człon ślizgowy, jest wykorzystywany do konwencjonalnie dobrze znanej sprężarki z tarczą krzywkową, a także jest on usytuowany pomiędzy tarczą krzywkową zastosowaną wychylnie na wale obrotowym, tu nieprzedstawionym, a półsferyczną częścią wklęsłą, zastosowaną na tłoku w taki sposób, że ten tłok może być napędzany postępowo-zwrotnie wraz z obracaniem się tarczy krzywkowej. Półsferyczny klocek cierny ma półsferyczną powierzchnię 2 mającą półsferyczny kształt oraz gładką powierzchnię końcową 3, a także jest skonfigurowany w taki sposób, że powierzchnia półsferyczna 2 znajduje się w kontakcie ślizgowym z półsferyczną częścią wklęsłą w tłoku, natomiast powierzchnia końcowa 3 znajduje się w kontakcie ślizgowym z tarczą krzywkową. Również w części środkowej powierzchni końcowej 3 utworzony jest zbiornik 4 oleju, składający się z części wklęsłej. [0007] W przykładzie przedstawionym na Figurze 2, mające kształt siatki części wypukłe 3a są utworzone na powierzchni tylnej 3, natomiast części inne niż części wypukłe 3a stają się względem nich częściami wklęsłymi 3b, skutkiem czego utworzona zostaje nieregularna powierzchnia na powierzchni końcowej 3. Części wypukłe 3a są utworzone poprzez bezpośrednie hartowanie powierzchni końcowej 3 poprzez napromieniowanie laserem. Bardziej szczegółowo, jak zostało to przedstawione na

4 - 3 - Figurze 3, w częściach napromieniowanych laserem, powierzchnia 3c materiału podstawy, pierwotnie pochodząca z powierzchni na powierzchni końcowej 3 przechodzi do stanu bezpośrednio hartowanego i rozszerza się odchodząc od powierzchni materiału podstawy, skutkiem czego utworzone zostają części wypukłe 3a. Chociaż części napromieniowane laserem przechodzą do stanu bezpośrednio hartowanego, części wypukłe 3b, które są usytuowane w sąsiedztwie części napromienianych laserem i nie zostają napromienione laserem, nie są hartowane bezpośrednio i stają się częściami hartowanymi pośrednio. Te pośrednio hartowane części są zagłębione względem części wypukłych 3a, a zatem utworzone zostają części wklęsłe 3b. Niemniej jednak, nie oznacza to, że części wklęsłe 3b, które są częściami pośrednio hartowanymi, zupełnie nie są hartowane. Bardziej szczegółowo, ze względu na to, że zasięg hartowania przez napromienianie laserem ma kształt półkolisty w przekroju, przy czym położenie napromieniania laserowego stanowi środek, na przykład jak wskazano za pomocą domyślnej linii 5 na Figurze 3, poprzez zawężenie sąsiednich odstępów napromieniania laserowego, części wklęsłe 3b, które są częściami hartowanymi pośrednio w położeniach pośrednich odstępów, mogą być również hartowane. To, czy części wklęsłe 3b, które są częściami hartowanymi pośrednio, są hartowane czy nie, może zostać określone poprzez ustawienie odstępów napromieniania laserowego. Jeżeli części wklęsłe 3b, które są częściami hartowanymi pośrednio, są hartowane, te części rozszerzają się i odchodzą od powierzchni 3c materiału podstawy, choć nie w takim stopniu jak części wypukłe 3a. [0008] Następnie zostanie objaśniony wynik doświadczeń dla odporności na zakleszczenie. W tym doświadczeniu zastosowano działanie laserem YAG na powierzchne końcową 3 półsferycznego klocka ciernego 1 wytwarzanego z SUJ2, bezpośrednio oraz równolegle z odstępami co 0,2 mm, a następnie zastosowano w kierunku prostopadłym równolegle w odstępach co 0.2 mm; całościowo, laser YAG został wykorzystany w formie siatki. Odstęp wynosi korzystnie w zakresie od 0,1 do 0,3 mm. Moc wyjściowa lasera YAG wynosiła 50 W, a soczewkę skupiającą wyregulowano w taki sposób, aby laser YAG był zogniskowany w położeniu na głębokości 2 mm względem powierzchni na powierzchni końcowej 3. Tak zatem laser YAG zastosowano powierzchniowo na powierzchni końcowej 3 w stanie braku ostrości. [0009] Powierzchnia części wypukłej 3a, która jest częścią hartowaną bezpośrednio, napromienianą laserem, ma twardość wynoszącą około Hv100 więcej niż twardość materiału podstawy, która wynosi Hv750, a także powierzchnia części wklęsłej 3b miała twardość zwiększoną o około Hv50. Z drugiej zaś strony, część 6 (por. Figura 3) nieco głębiej niż część hartowana bezpośrednio była hartowana w taki sposób, że jej twardość wynosiła około Hv100 mniej niż twardość materiału podstawy. Również miejsce przecięcia części wypukłej 3a oraz części wklęsłej 3a, które stanowią części hartowane bezpośrednio, a mianowicie część, w której przecinają się części napromieniania laserowego, również była hartowana w taki sposób, że jej twardość wynosiła podobnie około Hv100 mniej niż twardość materiału podstawy. Niemniej jednak, ze względu na to, że hartowanie z wykorzystaniem lasera obej-

5 - 4 - muje szybkie schładzanie, spadek twardości materiału podstawy nie został stwierdzony w miejscu jeszcze głębszym niż część nieco zagłębiona 6. Po napromienianiu laserem, jak opisano powyżej, powierzchnia końcowa 3 półsferycznego klocka ciernego 1 zostaje wykończona poprzez poddanie kolejno docieraniu oraz szlifowaniu lica. Wysokość części wypukłej 3a względem części wklęsłej 3b wynosi około 0,1 do 10 μm bezpośrednio po obróbce laserowej, natomiast jej wysokość w wykończonym produkcie po docieraniu oraz szlifowaniu lica wynosi korzystnie w zakresie od 0,1 do 1 μm. [0010] Odporność na ścieranie mierzono w następujących warunkach testowych, na produkcie według wynalazku wytworzonym, jak opisano powyżej, a także na produkcie odniesienia, poddawanym procesom docierania oraz szlifowania lica w takich samych warunkach, bez napromieniania laserowego. W przypadku produktu odniesienia, całość półsferycznego klocka ciernego była hartowana, a jego twardość wynosiła Hv750. Prędkość obrotowa płytki krzywkowej: zwiększona w dziewięciu etapach co minutę o 1000 obrotów na minutę: maksymalna prędkość obrotowa 9000 obrotów na minutę (prędkość obwodowa 38 m/s) Nacisk powierzchniowy: zwiększany co minutę o 2,7 MPa od wstępnego obciążenia wynoszącego 2,7 MPa: aż do zakleszczenia Ilość chmury olejowej: 0,05 do 0,25 g/min przy ustalonym położeniu dyszy Olej: chłodzący olej maszynowy Stan zakleszczenia: moment obrotowy wału powyżej 4,0 N m Oznacza to, ze prędkość obrotowa płytki krzywkowej była zwiększana w powyżej opisanych warunkach, w stanie, w którym powierzchnia końcowa produktu według tego wynalazku była wprowadzana w kontakt z płytką krzywkową pod wpływem nacisku. Z drugiej zaś strony, nacisk powierzchniowy w czasie, gdy produkt według wynalazku był wprowadzany w kontakt z płytką krzywkową pod wpływem nacisku wzrastał w powyżej opisanych warunkach. Gdy moment obrotowy wału, działający na płytkę krzywkową przekraczał 4,0 N m, stwierdzono, że nastąpiło zakleszczenie. Ten sam test przeprowadzono również na produkcie odniesienia. [0011] Jak można zaobserwować na podstawie wyników doświadczeń, przedstawionych na Figurze 4, produkt według tego wynalazku zapewnia znacząco wysoką odporność na zakleszczenie w porównaniu z produktem odniesienia. [0012] Na Figurach 5 do 8 przedstawiono inne przykłady przedmiotowego wynalazku. Na Figurze 5, części wypukłe 3a są utworzone przez formowanie części hartowanych bezpośrednio, w kształt równoległej linii prostej, natomiast części wklęsłe 3b są formowane w częściach hartowanych pośrednio, w sąsiedztwie części hartowanych bezpośrednio, skutkiem czego utworzona zostaje powierzchnia nieregularna na powierzchni ślizgowej, składająca się z części hartowanych bezpośrednio oraz części hartowanych pośrednio. Również na Figurze 6, części wypukłe 3a są utworzone w kształcie okręgu współśrodkowego, natomiast na Figurze 7, części wypukłe 3a są utworzone w kształcie spiralnym. Co więcej, na Figurze

6 - 5-8, punktowe części wypukłe 3a są utworzone na powierzchni ślizgowej poprzez zastosowanie lasera na punkty przecięcia kształtu siatkowego. [0013] W powyżej opisanych przykładach, półsferyczny klocek cierny 1 jest wykorzystywany jako człon ślizgowy. Niemniej jednak, człon ślizgowy nie jest ograniczony do powyżej opisanych przykładów I nie trzeba dodawać, że przedmiotowy wynalazek może być stosowany do różnych powierzchni ślizgowych. Również, w powyżej opisanych przykładach, części wypukłe zostają utworzone poprzez bezpośrednie hartowanie powierzchni ślizgowej za pomocą lasera. niemniej jednak, sposób hartowania nie jest ograniczony do lasera i może zostać również wykorzystana wiązka plazmy itd. Krótki opis rysunków [0014] Figura 1 stanowi widok z przodu, przedstawiający pierwszy przykład przedmiotowego wynalazku; Figura 2 stanowi widok z dołu według Figury 1; Figura 3 stanowi widok przekrojowy w powiększeniu części zasadniczej, przedstawiający ją w sposób wyolbrzymiony; Figura 4 stanowi wykres przedstawiający wyniki doświadczeń dla odporności na zakleszczenie; Figura 5 stanowi widok z dołu, przedstawiający drugi przykład przedmiotowego wynalazku; Figura 6 stanowi widok z dołu, przedstawiający trzeci przykład przedmiotowego wynalazku; Figura 7 stanowi widok z dołu, przedstawiający czwarty przykład przedmiotowego wynalazku; and Figura 8 stanowi widok z dołu, przedstawiający piąty przykład przedmiotowego wynalazku. Opis symboli [0015] 1 półsferyczny klocek cierny (człon ślizgowy) 3 powierzchnia końcowa (powierzchnia ślizgowa) 3a część wypukła 3b część wklęsła Sporządziła i zweryfikowała Danuta Stefani-Iwanow Rzecznik patentowy

7 - 6 - Zastrzeżenia patentowe 1. Człon ślizgowy (1) mający powierzchnię ślizgową (3), przy czym ta powierzchnia ślizgowa (3) ma części wypukłe (3a) utworzone w kształcie liniowym lub kształcie punktowym, a także części wklęsłe (3b), znamienny tym, że części wypukłe (3a) są utworzone poprzez hartowanie bezpośrednie powierzchni ślizgowej (3), skutkiem czego utworzone zostają części wklęsłe (3b) w miejscach sąsiadujących z częściami wypukłymi (3a), przy czym te części wklęsłe (3b) są hartowane pośrednio, skutkiem czego zasadniczo cała powierzchnia ślizgowa (3) jest hartowana. 2. Człon ślizgowy (1) według zastrz. 1, w którym człon ślizgowy (1) jest półsferycznym klockiem ciernym, natomiast powierzchnia ślizgowa (3) jest powierzchnią końcową tego półsferycznego klocka ciernego. 3. Człon ślizgowy (1) według zastrz. 1 albo 2, którym hartowanie bezpośrednie obejmuje napromienianie laserowe, przy czym części wypukłe (3a) zostają utworzone w częściach napromienianych. 4. Człon ślizgowy (1) według któregokolwiek z zastrz. 1 do 3, którym wysokość części wypukłej (3a) wynosi w zakresie od 0,1 do 10 μm. 5. Człon ślizgowy (1) według któregokolwiek z zastrz. 1 do 4, którym odstęp sąsiadujących ze sobą części wypukłych (3a) na powierzchni nieregularnej wynosi w zakresie od 0,1 do 0,3 mm. 6. Człon ślizgowy (1) według któregokolwiek z zastrz. 1 do 5, którym części wypukłe (3a) zostają utworzone w kształcie siatkowym, kształcie równoległej linii prostej, kształcie okręgu współśrodkowego lub kształcie spiralnym. Sporządziła i zweryfikowała Danuta Stefani-Iwanow Rzecznik patentowy

8 - 7 -

9 PRODUKT REFERENCYJNY - 8 -

10 - 9 -