HU222947B1

HU222947B1 - Sikló mozgatórendszer

Info

Publication number: HU222947B1
Application number: HU0200153A
Authority: HU
Inventors: Shogo Muramatsu; Seiichi Nakayama; Akira Takenaka
Original assignee: Taiho Kogyo Co., Ltd.
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2004-01-28
Also published as: KR20010108123A; HUP0200153A2; BR0007617A; JP2001153040A; EP1148237B1; BR0007617B1; US6644172B1; EP1148237A4; JP3298571B2; EP1148237A1; DE60044181D1; CN1338028A; KR100444424B1; WO2001038733A1; CN1115481C

Abstract

A találmány sikló mozgatórendszer első mozgatható elem félgömb-fészekmélyedése és második mozgatható elem sík felülete közöttelrendezett, félgömb-sarufelülettel és sík hátfelülettel rendelkezőcsúszósaruval, amely csúszósaru (1) és a fészekmélyedés (2B) között, afélgömb sarufelületének (1A) közepe és széle közötti, közbenső helyen,fészekmélyedésben felfekvő gömbfelületű csúszóérintkező-tartomány (1a)van kialakítva, amely csúszóérintkező-- tartományt (1a) a felső, belsőoldalról, a sarufelület (1A) és fészekmélyedés (2B) felülete közötti,a csúszóérintkező-- tartománytól (1a) indulva bővülő rést (8) képezőbevezetőtartomány (1b) határol; a csúszósaru (1) hátfelülete (1B) ahatárterülettől (1E) lefelé domborodó felület, amelynek középső részetárcsa alakú, a csúszóérintkező-tartomány (1a) belső szélétől (1a')kisebb átmérőjű, sík csúszófelület. ŕ

Description

A leírás terjedelme 10 oldal (ezen belül 4 lap ábra)

HU 222 947 Bl

A találmány tárgya sikló mozgatórendszer első mozgatható elem félgömb-fészekmélyedése és második mozgatható elem sík felülete között elrendezett, félgömbsarufelülettel és sík hátfelülettel rendelkező csúszósaruval, főként támolygótárcsás kompresszorhoz.

Félgömbcsúszósarus sikló mozgatórendszert leginkább támolygótárcsás kompresszorokban alkalmaznak a kompresszor dugattyújának támolygótárcsával történő meghajtására. A félgömbcsúszósaru egyik, a dugattyú félgömb alakú fészkébe illeszkedő felülete jellemzően félgömb alakú, a támolygótárcsa sík felületén felfekvő hátfelülete jellemzően sík felület (japán közzétételi irat No. 76,281/1982 és No. 7,288/1988).

Az ismert megoldásban a bolygótárcsa és dugattyú közötti csúszósaru gömbfelülete és a dugattyú fészekmélyedése egyforma átmérőjű külső és belső gömbfelületek, a csúszósaru gömbfelületének közepén sík lecsapás van kialakítva, amely a fészekmélyedéssel lezárva teret képez a kenőolaj számára. A csúszósaru csúszófelülete a kör alakú lecsapás peremétől a csúszósaru pereméig terjed.

Minthogy azonban a fészekmélyedés és a csúszósaru egymásba illő gömbfelületei egyforma sugarúak, közöttük nem képződik olyan rés, amely megkönnyítené a zárt térben lévő kenőolaj szétterítését a súrlódó felületeken.

Az ismert megoldás hiányossága, hogy a rés nélkül illeszkedő csúszófelületek között nem tud előnyös olajfilm kialakulni, így viszonylag nagy súrlódás lép fel az egymáson elmozduló, terhelt felületrészek között, a mozgatórendszer kenése nem kielégítő.

Egy további megoldás van ismertetve a japán 11-050960 közzétételi iratban. E megoldás lényege, hogy a csúszósaru csúszófelületének görbületi r sugara kisebb, mint a dugattyú vele érintkező fészekfelületének R sugara. Bár ez a megoldás kenés szempontjából előnyösebb, mint a fenti megoldás, hiányossága, hogy nagy erők átvitelére kevésbé alkalmas, alkalmazásával csak keskeny (vonalszerű) csúszóérintkező-tartomány valósítható meg.

Célunk a találmánnyal az ismert megoldás említett hiányosságának kiküszöbölése olyan sikló mozgatórendszer kialakításával, amely az ismert megoldásoknál jobban segíti a nyomóerőt átadó felületek kenését.

A feladat találmány szerinti megoldása sikló mozgatórendszer első mozgatható elem félgömb-fészekmélyedése és második mozgatható elem sík felülete között elrendezett, félgömb-sarufelülettel és sík hátfelülettel rendelkező csúszósaruval, amely csúszósaru és a fészekmélyedés között, a félgömb sarufelületének közepe és széle közötti, közbenső helyen, fészekmélyedésben felfekvő gömbfelületű csúszóérintkező-tartomány van kialakítva, amely csúszóérintkező-tartományt a sarufelület és fészekmélyedés felülete közötti, a csúszóérintkező-tartománytól indulva bővülő rést képező bevezetőtartomány határol a felső, belső oldalról; a csúszósaru hátfelülete a határterülettől lefelé domborodó felület, amelynek középső része tárcsa alakú, a csúszóérintkező-tartomány belső szélétől kisebb átmérőjű, sík csúszófelület.

Előnyösen a félgömb-sarufelület bevezetőtartományának görbületi átmérője nagyobb, mint a csúszóérintkező tartományának görbületi átmérője.

Célszerűen a fészekmélyedés görbületi átmérője a bevezetőtartományban kisebb, mint a csúszóérintkezőtartományban.

Előnyösen a fészekmélyedés és/vagy a csúszósaru félgömbfelületének középső részén mélyedés van kialakítva, amely mélyedés a fészekmélyedés és a bele helyezett csúszósaru között zárt teret alkot kenőolaj számára.

Célszerűen a bevezetőtartományban a rés szélessége 5-500 pm tartományban van.

Előnyösen a félgömbfelületek csúszóérintkező-tartománya MoS₂, Gr vagy más hasonló műgyanta réteggel fedett.

Célszerűen a félgömbfelületek lágy nitridálással kezelt felületű csúszóérintkező-tartománya MoS₂, Gr vagy más, hasonló műgyanta réteggel fedett.

Előnyösen a félgömbfelületek csúszóérintkező-tartománya amorf karbon (DLC)-film, NI-P plattírozott vagy Ni-B plattírozott réteggel fedett.

Célszerűen a csúszósaru hátfelületét a határterülettől lefelé domborodó felületű nem érintkező tartomány és tárcsa alakú, sík csúszóérintkező-tartomány alkotja, amely csúszóérintkező-tartomány síkjától mért, magasságirányú távolság egy tengelyvonallal párhuzamos, a felső csúszóérintkező-tartomány belső szélétől húzott, a nem érintkező tartományt metsző, képzeletbeli vonal mentén mért távolság és a határterületnél mért távolság aránya: C2/Cl=<0,3.

Előnyösen az első mozgatható elem egy bolygótárcsás kompresszor dugattyúja, a második mozgatható elem a bolygótárcsás kompresszor bolygótárcsája.

Az alábbiakban kiviteli példákra vonatkozó rajz alapján, részletesen ismertetjük a találmány lényegét. A rajzon az

1. ábra félgömb-csúszósarus sikló mozgatórendszer metszete, a

2. ábra az 1. ábra szerinti csúszósaru metszete, a

3. ábra bolygótárcsás kompresszor mozgatórendszerének vázlatos nézete erőhatások szemléltetésére, a

4. ábra hagyományos csúszósarus mozgatórendszer metszete, az

5. ábra más kivitelű félgömb-csúszósaru oldalnézetben, a

6. ábra további más kivitelű csúszósarus mozgatórendszer metszete.

Az 1-3. ábrákon a találmány szerinti, gömbszelet-felületű, félgömb- 1 csúszósaru első példakénti kiviteli alakja, és ennek alkalmazásával létesített kinematikus kapcsolat, sikló mozgatórendszer van szemléltetve. A példa egy bolygótárcsás kompresszor 2 dugattyúja és 3 bolygótárcsája (félgömbfészekkel rendelkező elem és sík felületű csúszólap) közötti, félgömb- 1 csúszósarus, kinematikus kapcsolatára vonatkozik. A mozgatórendszer által közvetített mozgás az ábrákon fel-le irányú, forgó 3 bolygótárcsáról 2 dugattyúra átvitt mozgás.

Ismert módon, a forgótengelyen merőlegestől eltérő szögben rögzített 3 bolygótárcsa mozgatja az egyenes

HU 222 947 ΒΙ vonalú, alternáló mozgást végző 2 dugattyút. A 2 dugattyú 2A végfelületében gömbszelet (a továbbiakban félgömb) alakú 2B fészekmélyedés van kialakítva az 1 csúszósaru számára.

A félgömb-1 csúszósamnak lényegében gömbszelet (a továbbiakban félgömb) alakú felső 1A sarufelülete és lényegében sík IB hátfelülete van. Az 1A sarufelület C tengelyvonal-közeli, középső része le van csapva, a C tengelyvonalra merőlegesen, sekély IC mélyedést képezve. Az IB hátfelület C tengelyvonal-közeli, középső részében kúpos 1D mélyedés van kialakítva. A felső IC mélyedés sokkal kisebb mélységű, mint az alsó 1D mélyedés, a felső IC mélyedés mélysége csak egyharmada az alsó 1D mélyedés mélységének.

A félgömb-1 csúszósam felső, félgömb- (gömbszelet) 1A samfelülete a 2 dugattyú 2B fészekmélyedésébe fekszik bele, az 1 csúszósam alsó IB hátfelülete a 3 bolygótárcsa sík felületén fekszik fel. Az 1A sarufelület és a 2B fészekmélyedés felülete nem teljes terjedelmükben támaszkodnak fel egymáson, az 1A samfelület 2 dugattyú 2A végfelületén túli, átmenetet képező 1E határterületéhez közeli részén fokozatosan bővülő rés van a 2B fészekmélyedés felülete és az 1A samfelület között.

Az IC mélyedés és a 2B fészekmélyedés 4 teret zárnak be, a 3 bolygótárcsa és 1D mélyedés 5 teret zárnak be, amely 4,5 terek átmeneti kenőanyag-tárolóként működnek.

Amikor a 3 bolygótárcsa forog, a kerülete 1 csúszósam IB hátfelületén felfekvő részének helyzete (és relatív állásszöge) tengelyirányban előre-hátra változik, és ezzel előre-hátra mozgatja az 1 csúszósam félgömb alakú 1A samfelületén feltámaszkodó 2 dugattyút. Eközben az IB hátfelület csúszik a 3 bolygótárcsa ferde síkú felületén, és az 1A samfelület is csúszkál a 2 dugattyú 2B fészekmélyedésében. A relatív mozgás közben a 4, 5 térben tárolt kenőolaj vagy más kenőanyag a csúszóérintkező-felületek közé kerül, és kenést biztosít az egymáson súrlódó felületeknek.

A találmány szerint az 1 csúszósam félgömb- 1A samfelületének la csúszóérintkező-tartománya Dl görbületi átmérőjű, az ezzel felső IC mélyedés felé szomszédos lb bevezetőtartomány ettől különböző D2 görbületi átmérőjű (2. ábra).

Az 1A samfelület la csúszóérintkező-tartománya egy körgyűrű alakú gömbfelület, amely a felső IC mélyedés és az IB hátfelület felőli 1E határterület közötti, közbenső részen van kialakítva. Előnyösen az 1A samfelület IC mélyedésközeli része az lb bevezetőtartományban, és az 1A felület 1E határterület-közeli része az ld nem érintkező tartományban nem fekszik fel erő átadására alkalmasan a 2B fészekmélyedés gömbfelületén, hanem kenőolaj számára hozzávezető 8, 9 réseket alkot.

Az 1-3. ábrák szerinti kialakításban az 1A samfelület la csúszóérintkező-tartományának Dl görbületi átmérője (vagy görbületi sugara) és az lb bevezetőtartomány D2 görbületi átmérője (vagy görbületi sugara) egymástól különbözők, az adott példában az lb bevezetőtartomány D2 görbületi átmérője nagyobb, mint az la csúszóérintkező-tartomány Dl görbületi átmérője.

A felső IC mélyedést körülvevő lb bevezetőtartományban az IC mélyedés felé fokozatosan szélesedő 8 rés adódik a Dl és D2 görbületi átmérők különbözősége következtében az 1A samfelület és 2B fészekmélyedés felülete között (1. ábra). A 8 rés legnagyobb mérete 5-500 pm tartományban van. Ez a 8 rés hozzávezeti az IC mélyedésben lévő kenőolajat az la csúszóérintkező-tartományhoz a felületek relatív mozgása során, és megnöveli a kenőolajat befogadó 4 teret.

Az Al samfelület Dl görbületi átmérőjű la csúszóérintkező-tartományát az IB hátfelület felől határoló ld nem érintkező tartomány D3 görbületi átmérője kisebb, mint a Dl görbületi átmérő. Az ld nem érintkező tartományban az 1A samfelület és a 2B fészekmélyedés gömbfelülete között a Dl, D3 görbületi átmérők különbözősége következtében meglévő 9 rés az la csúszóérintkező-tartománytól kiindulva egyre bővülő, szélesedő rés. Ez a 9 rés elvezeti az la csúszóérintkező-tartományon a felületek relatív mozgása során átjutott kenőolajat. A Dl, D2, D3 görbületi átmérőjű felületek nem koncentrikusak, hanem különböző középpontúak.

Az la csúszóérintkező-tartományban az 1A samfelület előnyösen súrlódáscsökkentő, kopásállóságot növelő felületi réteggel van ellátva. A felületi réteg lehet MoS₂, Gr vagy más alkalmas műgyantaanyagú bevonat. Előnyösen bevonatkészítés előtt lágy nitridálókezelést kap a felület. Az 1A samfelület la csúszóérintkezőtartománya másrészt keményfilm-réteggel vonható be, így lehet amorf karbon (DLC)-film, NI-P plattírozott vagy Ni-B plattírozott réteggel fedett. A bevonat alkalmazása megelőzheti befeszülések kialakulását.

Az 1-3. ábrák szerinti kivitelű 1 csúszósam szélétől lefelé kidomborodó IB hátfelülete sem teljes terjedelmében fekszik fel a 3 bolygótárcsa sík felületén. Az IB hátfelület középponti 1D mélyedés körüli, sík 1F csúszóérintkező-tartománya annak 1F’ külső széléig terjed, az IB hátfelület ezen kívüli, az íves peremet képező 1E határterületig terjedő tartománya 1G nem érintkező tartomány.

A példában az 1F csúszóérintkező-tartomány és 1G nem érintkező tartomány közötti 1F’ külső szél (elválasztó kör) sugara kisebb, mint az 1A samfelület la csúszóérintkező-tartományának C középvonalhoz (IC mélyedéshez közelebbi, felső) la’ széle C középvonaltól mért, sugárirányú R távolsága (R sugara) (2. ábra).

A magasságirányú távolság az 1F csúszóérintkező-tartomány vízszintes síkjától az 1E határterület felé növekszik. Ha húzunk egy, a C tengelyvonallal párhuzamos képzeletbeli L vonalat az la csúszóérintkező-tartomány felső la’ szélének metszéspontjától a 2. ábra szerinti metszetben, az L vonal X pontban metszi az IB hátfelület 1G nem érintkező tartományát, amely X pontban mért C2 távolság az 1E határterületnél mért Cl távolsághoz arányítható. Ez az arány előnyösen: C2/Cl=<0,3. Az 1G nem érintkező tartományban az IB hátfelület domború, sugárirányú alkotója az 1E határterület felfelé enyhén görbülő, íves vonalú.

A 3. ábrán az 1 -3. ábrák szerinti 1 csúszósam terhelési viszonyai vannak szemléltetve. A 2 dugattyú egy, az ábrán vízszintes dugattyúmozgás-irányú, maximális

HU 222 947 Bl

P terheléssel hat vissza a 3. ábrán maximálisan dőlt szöghelyzetben lévő 3 bolygótárcsával támasztott 1 csúszósamra, amely P terhelés az 1 csúszósam 1A sarufelületének la csúszóérintkező-tartományán és IB hátfelületének 1F csúszóérintkező-tartományán adódik át. Az ábrából látható, hogy a kapcsolat, és ezen belül az 1 csúszósam helyzete jól meghatározott, stabil.

Mozgás közben a kenőanyagot tartalmazó felső mélyedés elmozdul a 2 dugattyú 2B fészekfelületének közepéhez képest, így a 2B fészekfelület olyan részét keni, amelyre azután rácsúszik az 1 csúszósam la csúszóérintkező-tartománya. Ugyanígy a 3 bolygótárcsa elcsúszik az 1 csúszósam ID mélyedése alatt, így az ID mélyedésből elterülő kenőanyag keni a 3 bolygótárcsa sík felületét, amelyre azután rácsúszik az 1 csúszósam szomszédos 1F csúszóérintkező-tartománya.

Az 1 csúszósam IB végfelületének középső része, az F erő merőleges Fl komponensét és a csúsztatóF2 komponenst (3. ábra) felvevő 1F csúszóérintkezőtartománya jobban kiáll, mint a dombom 1G nem érintkező tartomány, így az 1 csúszósam billegés nélkül, stabilan helyezkedik el a 3 bolygótárcsa síkján, annak minden szöghelyzetében. A jó kenés és hűtőhatás ily módon biztosítva van.

Amint már említettük, az 1 csúszósam félgömb- 1A sarufelületének lb bevezetőtartományban mérhető D2 görbületi átmérője nagyobb, mint az la csúszóérintkező-tartományban mérhető Dl átmérő, amely megegyezik a 2B fészekmélyedés görbületi átmérőjével, így az 1A sarufelület és a 2B fészekmélyedés gömbfelülete között 8 rés keletkezik, amely segíti az IC mélyedés 4 terében lévő kenőolaj bevezetését az la csúszóérintkező-tartományban egymáson felfekvő felületek közé (lásd nyilak az 1. ábrán). Ez előnyösebb súrlódási viszonyokat eredményez, mint ami ismert megoldás esetében elérhető.

Az ismert és a találmány szerinti kialakítás közötti különbség érzékeltetésére a 4. ábrán az ismert kialakítású sikló mozgatórendszer metszetét tüntettük fel. A hagyományos kialakításban is van kenőolaj-tároló lecsapás az 1 csúszósaru félgömb- 1A sarufelületének közepén, de itt az lb bevezetőtartomány (találmányunk szerinti jellemző) helyén a D2 görbületi átmérő ugyanakkora, mint az la csúszóérintkező-tartomány Dl görbületi átmérője, tehát nem segíti a kenőolaj elterülését az la csúszóérintkező-tartományban. Emiatt továbbá, a megoldásunkhoz képest kisebb az IC mélyedés fölötti 4 tér is, minthogy nincs 8 rés, amelynek térfogata hozzáadódna.

Az 5. ábrán az 1 csúszósaru egy második kiviteli alakja van oldalnézetben ábrázolva. Ebben a kialakításban nincs alsó mélyedés kialakítva az IB hátfelületben. Egyebekben ez a kialakítás azonos az első példa szerinti 1 csúszósaru kialakításával, az 1A sarufelületén ugyanazokkal az előnyös tulajdonságokkal bír.

A 6. ábrán egy harmadik kiviteli alakú sikló mozgatórendszer van vázlatos metszetben ábrázolva, amely kialakításban az 1A sarufelület módosítása helyett a 2 dugattyú 2B fészekmélyedésének módosításával értük el a fenti példák szerinti hatásokat és előnyöket. E példában az 1 csúszósaru kialakítása nem különbözik a 4. ábra szerinti, ismert kialakítású 1 csúszósamtól, a különbség a 2B fészekmélyedés kialakításában van. A 2B fészekmélyedés ez esetben nem egyféle sugarú gömbfelület, hanem az la csúszóérintkező-tartományban nagyobb Dl ’ görbületi átmérőjű felület, mint az lb bevezetőtartomány D2’ görbületi átmérőjű felülete. Az eredmény ez esetben is az, hogy az lb bevezetőtartományban 8 rés alakul ki az 1A sarufelület és a 2 dugattyú 2B fészekmélyedésének D2’ görbületi átmérőjű felülete között. Következésképp, a középponti 4 térből a kenőolaj az egyre szűkülő 8 résen át eljut az la csúszóérintkező-tartományban egymáson súrlódó felületek közé.

A találmány szerinti félgömbcsúszósam és a vele létrehozható kinematikus kapcsolat elsősorban támolygótárcsás kompresszorokban nyerhet alkalmazást, de más hajtóművekben is alkalmazható.

A találmány szerinti megoldás előnye az ismertekhez képest jobb kenés, kisebb kopás és melegedés a csúszófelületeken.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Sikló mozgatórendszer első mozgatható elem félgömb-fészekmélyedése és második mozgatható elem sík felülete között elrendezett, félgömb-samfelülettel és sík hátfelülettel rendelkező csúszósamval, azzal jellemezve, hogy a csúszósam (1) és a fészekmélyedés (2B) között, a félgömb-sarufelületének (1A) közepe és széle közötti, közbenső helyen, fészekmélyedésben felfekvő gömbfelületű csúszóérintkező-tartomány (la) van kialakítva, amely csúszóérintkező-tartományt (la) a felső, belső oldalról, a sarufelület (1A) és fészekmélyedés (2B) felülete közötti, a csúszóérintkező-tartománytól (la) indulva bővülő rést (8) képező bevezetőtartomány (lb) határol; a csúszósam (1) hátfelülete (IB) a határterülettől (1E) lefelé domborodó felület, amelynek középső része tárcsa alakú, a csúszóérintkező-tartomány (la) belső szélétől (la’) kisebb átmérőjű, sík csúszófelület.
2. Az 1. igénypont szerinti sikló mozgatórendszer, azzal jellemezve, hogy a félgömb-samfelület (1A) bevezetőtartományának (lb) görbületi átmérője (D2) nagyobb, mint a csúszóérintkező tartományának (lb) görbületi átmérője (Dl).
3. Az 1. igénypont szerinti sikló mozgatórendszer, azzal jellemezve, hogy a fészekmélyedés (2B) görbületi átmérője a bevezetőtartományban (lb) kisebb, mint a csúszóérintkező-tartományban (la).
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti sikló mozgatórendszer, azzal jellemezve, hogy a fészekmélyedés (2B) és/vagy a csúszósam (1) félgömbfelületének középső részén mélyedés (IC) van kialakítva, amely mélyedés (IC) a fészekmélyedés (2B) és a bele helyezett csúszósam (1) között zárt teret (4) alkot kenőolaj számára.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti sikló mozgatórendszer, azzal jellemezve, hogy a bevezetőtartományban (lb) a rés (8) szélessége 5-500 pm tartományban van.
6. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti sikló mozgatórendszer, azzal jellemezve, hogy a félgömbfelü4

HU 222 947 Bl letek csúszóérintkező-tartománya (la) MoS₂, Gr vagy más hasonló műgyanta réteggel fedett.
7. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti sikló mozgatórendszer, azzal jellemezve, hogy a félgömbfelületek lágy nitridálással kezelt felületű csúszóérintkezőtartománya (la) MoS₂, Gr vagy más hasonló műgyanta réteggel fedett.
8. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti sikló mozgatórendszer, azzal jellemezve, hogy a félgömbfelületek csúszóérintkező-tartománya (la) amorf karbon 10 (DLC)-film, NI-P plattírozott vagy Ni-B plattírozott réteggel fedett.
9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti sikló mozgatórendszer, azzal jellemezve, hogy a csúszósaru (1) hátfelületét (IB) a határterülettől (1E) lefelé domborodó felületű nem érintkező tartomány (1G) és tárcsa alakú, sík csúszóérintkező-tartomány (IF) alkotja, amely csúszóérintkező-tartomány (IF) síkjától mért, magasság5 irányú távolság egy tengelyvonallal (C) párhuzamos, a felső csúszóérintkező-tartomány (la) belső szélétől (la’) húzott, a nem érintkező tartományt (1G) metsző, képzeletbeli vonal (L) mentén mért távolság (C2) és a határterületnél (1E) mért távolság (Cl) aránya: C2/Cl=<0,3.
10. A 9. igénypont szerinti sikló mozgatórendszer, azzal jellemezve, hogy az első mozgatható elem egy bolygótárcsás kompresszor dugattyúja (2), a második mozgatható elem a bolygótárcsás kompresszor bolygótárcsája (3).