FI78973B - Anslutningskonstruktion foer faestande av en glidring till en monteringsdel. - Google Patents

Description

1 78973

Liitosrakenne liukurenkaan kiinnittämiseksi asennusosaan.

Keksinnön kohteena on liitosrakenne liukurenkaan kiinnittämiseksi asennusosaan, joka liitosrakenne käsit-5 tää muovimateriaalista valmistetun asennusosan ja siihen muodostettun tilaan kiinnitettävän, keraamista materiaalia olevan renkaan.

Keraamisten materiaalien liittäminen muovimateriaaliin on erittäin ongelmallista, koska ko. materiaalien 10 lämpölaajenemiskertoimet eroavat toisistaan huomattavasti.

Ongelmaa pahentaa lisäksi se, että em. materiaalien muut ominaisuudet eroavat myös paljon toisistaan. Molemmilla materiaaleilla on sellaisia ominaisuuksia, jotka asettavat rajoituksia tiettyjen liitosratkaisujen käytölle. Esimerk-15 keinä voidaan mainita, että liimaamisen estää erilaiset lämpölaa jenemiskertoimet, sekä tiettyjen muovien huono liimat-tavuus, kierreliitoksen keraamisen materiaalin vaikea koneis-tettavuus ja muovin heikko lujuus,hitsaaminen ei onnisti* koska materiaalien sulamislämpötilat ovat täysin eri luokkaa, jne.

20 Käyttökelpoisen liitosratkaisun löytäminen hyvin erilaisista materiaaliominaisuuksista huolimatta on tarpeellista, sillä em. materiaaleja voidaan menestyksellisesti käyttää toisiaan täydentävästi samoissa käyttöolosuhteissa. Eräänä esimerkkinä voidaan mainita PTFErn ja 25 piikarbidin välinen liitos liukurengastiivisteessä. Näiden materiaalien kemiallinen kesto on hyvä, mutta PTFErn kulutuskesto on heikko ja piikarbidin muotoiltavuus taas vaikeaa ja kallista, joten näiden materiaalien liittäminen toisiinsa siten, että liitos on paineenkestävä ja 30 jossain määrin voimaa siirtävä, on käytännössä järkevää ja tarpeellista.

Edellä mainitun keraamisen materiaalin ja muovimateriaalin liitoksia ei käytännössä ole usein tarvinnut toteuttaa, koska keraamiset materiaalit eivät vielä ole 35 olleet valmiita käytännön sovellutuksiin. Viimeaikainen 2 78973 voimakas keraamisten materiaalien tuotekehitys on mahdollistanut niiden soveltamisen uusille alueille ja muutenkin parantanut niiden käyttömahdollisuuksia.

Tähän mennessä em. tyyppisiä liitoksia on toteutet-5 tu esimerkiksi niin, että muovimateriaalista valmistettuun asennusosaan on tehty ura, johon keraamista materiaalia oleva liukurengas on sovitettu. Em. ura on muodostettu niin, että liukurenkaan sisäkehälle muodostuu vii-vamainen puristuskosketus, joka tiivistää osien välisen 10 liitoksen.

Edellä mainitun liitostavan haittana on se, että keraamista materiaalia oleva liukurengas joudutaan koneistamaan sekä sisä- että ulkokehällä. Koska keraamisten materiaalien työstäminen on hidasta ja kallista, 15 niin kustannukset nousevat huomattavan korkeiksi. Erityisesti on huomattava, että sisäkehän koneistaminen on vaikeata. Epäkohtana on lisäksi se, että rengas pyrkii helposti työntymään ulos urasta lämpötilan noustessa. Lisäksi on huomattava, että em. ratkaisun momentinvälityskyky 20 on heikko, sillä muovimateriaalin ja keraamisen materiaa lin välinen kitkakerroin on pieni.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan liitosra-kenne, jonka avulla aiemmin tunnetun tekniikan epäkohdat pystytään eliminoimaan. Tähän on päästy keksinnön mukai-25 sen liitosrakenteen avulla, joka on tunnettu metallimateriaalista valmistetusta kiinnitysrenkaasta, joka on sovitettu kutistusliitoksen avulla painautumaan toisaalta liukurenkaan aksiaalisuuntaista ulkopintaa vasten ja toisaalta asennusosan aksiaalisuuntaista vastinpintaa vasten 30 niin, että asennusosaan muodostetun tilan aksiaalisuun- tainen seinämä painautuu tilan pohjan puoleisen pään alueella tiiviisti liukurenkaan aksiaalisuuntaista ulkopin-vasten.

Keksinnön etuna on ennen kaikkea se, että valmis-35 tuskustannukset jäävät suhteellisen alhaisiksi. Tähän on syynä se, että keraamista osaa ei tarvitse koneistaa 3 78973 esimerkiksi sisäkehältä lainkaan. Etuna on lisäksi se, että keksinnön mukaisen liitosrakenteen momentinvälitys-kyky on huomattavan hyvä aiemmin tunnettuihin ratkaisuihin verrattuna.

5 Keksintöä ryhdytään selvittämään seuraavassa ohei sessa piirustuksessa kuvattujen esimerkkien avulla, jolloin kuvio 1 esittää periaatteellisena leikkauskuvanto-na aiemmin tunnetun tekniikan mukaista ke-10 raamisen liukurenkaan ja asennusosan välis tä liitosta, kuvio 2 esittää periaatteellisena leikkauskuvanto-na keksinnön mukaista laitosrakennetta ja kuvio 3 esittää periaatteellisena leikkauskuvanto-15 na liukurengastiivistettä, jossa on käytet ty hyväksi kuvion 2 mukaista laitosrakennetta.

Kuviossa 1 on esitetty periaatteellisena leikkauskuvanto-na esimerkki aiemmin tunnetusta ratkaisusta liukurenkaan 20 kiinnittämiseksi asennusosaan, esimerkiksi tiivisteren- kaaseen. Kuviossa 1 on esitetty ainoastaan puolet liukurenkaan poikkileikkauksesta . On kuitenkin selvää, että todellisuudessa rakenne on samanlainen kuvioon 1 katkoviivalla merkityn symmetria-akselin molemmilla puolilla.

25 Keraaminen liukurengas on merkitty kuvioon 1 viite numeron 1 avulla ja vastaavasti muovimateriaalista valmistettu asennusosa on merkitty viitenumerolla 2. Asennus-osaan 2 on koneistettu ura 5 liukurengasta 1 varten niin, että viitenumeron 3 osoittamaan kohtaan syntyy puristus-30 ta, kun liukurengas 1 painetaan paikalleen.

Edellä esitetyn liitoksen tiiviys ei ole hyvä, koska tiivistävän pinnan 3 pinta-ala on hyvin pieni. Käytännössä liukurenkaan 1 ja asennusosan 2 välille syntyy vii-vamainen kosketus. Liukurenkaan ulkokehällä viitenumeron 35 4 osoittamassa välissä ei voi olla suurta puristumaa, sillä jos näin olisi, liukurengas pyrkisi helposti nouse 4 78973 maan pois urasta 5.

Toteutettaessa liitos em. tavalla joudutaan keraaminen liukurengas 1 koneistamaan sekä sisä- että ulkokehältä. Koska keraamisten materiaalien työstäminen on 5 hyvin hidasta ja kallista, nousevat kustannukset huomattavan korkeiksi. Erityisesti sisähalkaisijän koneistaminen on vaikeata ja edellä kuvatussa ratkaisussa joudutaan liukurenkaan 1 sisäkehälle 6 koneistamaan hyvä pinta tarpeellisen tiiviyden aikaansaamiseksi kohtaan 3.

10 Edellä mainitun tunnetun ratkaisun epäkohtana on lisäksi se, että kappaleen lämmetessä muovimateriaalin suuri lämpölaajenemiskerroin saattaa aikaansaada liukurenkaan 1 työntymisen ulos urasta 5, koska asennusosa 2 laajenee myös aksiaalisuunnassa.

15 Kuvion 1 mukaisen ratkaisun momentin M siirtokyky liukurenkaan 1 ja asennusosan 2 välillä on huono, koska pitopinta-alaa on vähän ja muovimateriaalit ja keraamiset materiaalit ovat liukkaita, ts. liukurenkaan 1 ja asennusosan 2 välillä on pieni kitkakerroin.

20 Kuviossa 2 on esitetty periaatteellisena leikkaus- kuvantona eräs keksinnön mukainen liitosrakenne. Kuvio 2 on piirretty samoin kuin kuvio 1, ts. ainoastaan puolet rakenteesta on piirretty näkyviin.

Kuviossa 2 on viitenumeron 11 avulla esitetty ke-25 raamista materiaalia oleva liukurengas. Muovimateriaalista valmistettu asennusosa on puolestaan merkitty viitenumerolla 12. Viitenumerolla 13 on esitetty metallimateriaalista valmistettu kiinnitysrengas. Metallimateriaa-likäyttö on mahdollista, koska liitosrakenne voidaan suun-30 nitella siten, että korrosiivisesti agressiivinen aine, esim. neste on liukurenkaan 11 ja asennusosan 12 sisähal-kaisijan puolella.

Keksinnön mukainen liitosrakenne voidaan toteuttaa seuraavasti. Keraaminen liukurengas 11 asetetaan muovi-35 materiaalista valmistettuun asennusosaan 12 koneistettuun tilaan, esimerkiksi syvennykseen, joka näkyy erityisen 5 78973 selvästi kuviossa 2. Kiinnitysrengas 13 kiinnitetään ku-tistusliitoksella liukurenkaan 11 ja asennusosan 12 päälle, kuten kuviossa 2 on esitetty. Kiinnitysrengas 13 on mitoitettu niin, että kiinnitysrenkaan 13 ja liukurenkaan 5 11 aksiaalisuuntaisen ulkopinnan välille syntyy sopiva puristus. Em. puristuskohta on merkitty viitenumerolla 15. Kiinnitysrengas 13 on mitoitettu lisäksi niin, että kiinnitysrengas puristuu asennusosan 12 aksiaalisuuntaista vastinpintaa vasten kohdassa 16 niin, että asennusosaan 10 12 muodostetun tilan aksiaalisuuntainen seinämä painautuu tilan pöhjanpuoleisen pään alueella 14 tiiviisti liukurenkaan 11 aksiaalisuuntaista ulkopintaa vasten. Liitoksen tiivistyminen tapahtuu siis alueella 14 niin, että kiinnitysrengas 13 ei ole tekemisissä mahdollisen korro-15 siivisesti agressiivisen aineen kanssa.

Kiinnitysrenkaaseen 13 on lisäksi koneistettu ura 17, jonka ansiosta liukurengas 11 ja kiinnitysrengas 13 pysyvät kiinni asennusosassa 12. Em. uran 17 toimintaperiaate näkyy selvästi kuviosta 2. Uran 17 ideana on se, et-20 tä kiinnitysrenkaan 13 puristuessa kiinni asennusosaan 12 pursuu pehmeää muovimateriaalia uraan 17 kuten em. yksityiskohtaa kuvaavassa kuvion 2 osassa on esitetty. Em. tavalla aikaansaadaan muolen N suunnassa pitävä liitos.

Kuvion 2 mukainen liitos kiristyy käytössä, kun 25 osat hieman lämpenevät, sillä muovimateriaali laajenee

lämmetessään enemmän muiden osien materiaaleihin verrattuna. Näin ollen puristuma kohdissa 14 ja 16 kasvaa ja liitoksen tiiviys paranee. Samalla muovimateriaalia pursuu enemmän uraan 17 parantaen liukurenkaan ja kiinnitys-30 renkaan kiinnipysyvyyttä asennusosassa 12. Momentin M

siirtokyky on myös jo kokoonpanomitassa täysin riittävä, koska voima voi siirtyä liukurenkaasta 11 ja kiinnitysren-kaasta 13 asennusosaan 12 sekä kohdan 14 että kohdan 16 kautta. Myös momentin siirtokyky paranee asennusosan 12 35 laajetessa. Osien jäähtyminen kokoonpanolämpötilaa alhaisempaan lämpötilaan ei tuota ongelmia, koska tällöin asen- 6 78973 nusosa 12 painautuu entistä tiukemmin liukurengasta 11 vasten. Oikean mitoituksen seurauksena asennusosa 12 ei kuitenkaan irtoa kiinnitysrenkaasta 13. Liukurenkaan 11 ja kiinnitysrenkaan 13 kiinnipysyvyys toisissaan ei ole 5 ongelma, sillä se voidaan hallita normaalin koneteknisen mitoituksen avulla.

Keksinnön mukainen liitosrakenne on käytännössä edullinen toteuttaa, koska vaikeasti koneistettavaan keraamiseen liukurenkaaseen 11 joudutaan tekemään hyvin vä-10 hän koneistuksia, esim. sisäkehää ei tarvitse koneistaa lainkaan. Kiinnitysrengas 13 täytyy luonnollisesti koneistaa tarkkoihin mittoihin, mutta se ei nykyaikaisilla työstökoneilla ole ongelma, sillä kysymyksessä on käytännössä yksinkertainen osa. Muovimateriaalia olevan asennusosan 15 työstäminen on puolestaan helppoa.

Kuten edellä jo on todettu, keksinnön mukaisen laitosrakenteen momentinsiirtokyky on hyvä. Momentinsiirto-kykyä voidaan vielä kuitenkin parantaa käyttämällä asen-nusosanl2 ja kiinnitysosan 13 välillä esim. tappia tai 20 kiilaa.

Keksinnön mukaisen liitosrakenteen kokoonpano on käytännössä yksinkertainen tapahtuma. Kiinnitysosa 13 lämmitetään uunissa ja liukurengasta 11 ja asennusosaa 12 voidaan tarvittaessa vastaavasti jäähdyttää esimerkiksi 25 pakastimessa. Kiinnitysosa 13 asennetaan kuvion 12 mukai sesti paikalleen ja lämpötilojen annetaan tasaantua, jolloin osat 11, 12 ja 13 tarttuvat kiinni toisiinsa.

Kuviossa 3 on esitetty periaatteellisesti keksinnön yksi täydellinen toteutusmuoto, jossa liukurengastiivis-30 teessä on sekä tiivisterenkaan T, että vastarenkaan V liukurenkaan 31, 32 kiinnitys toteutettu keksinnön mukaisella tavalla. Tiivisterenkaan T (asennusosa on kuviossa merkitty viitenumerolla 33 ja vastarenkaan V asennusosa vastaavasti viitenumerolla 34. Kiinnitysrenkaat on merkitty 35 kuvioon 3 viitenumeroilla 37, 38. Kuvion 3 ratkaisussa 7 78973 tiivisterengas T on kiinnitetty pyörivälle akselille 35 ja vastarengas V puolestaan pesään 36. Keksinnön mukaisen liitosrakenteen tulee olla erittäin tiivis kohdasta 14 (kuvio 2), sillä tilassa S on paineellista nestettä.

5 Liitosrakenteen tulee myös siirtää momentti, joka aiheutuu liukurenkaiden 31, 32 liukupintojen liukuessa toisiaan vasten. Tilassa S oleva paine pääsee myös liukurenkaiden taakse, minkä vuoksi lukitus aksiaalisuunnassa N (kuvio 2) täytyy olla riittävän vahva, esim. sellainen 10 kuin edellä on kuvattu.

Edellä esitettyä suoritusesimerkkiä ei ole mitenkään tarkoitettu rajoittamaan keksintöä, vaan keksintöä voidaan muunnella patenttivaatimusten puitteissa täysin vapaasti. Näin ollen on selvää, että keksinnön mukaisen 15 liitosrakenteen tai sen osien ei välttämättä tarvitse olla juuri sellaisia kuin kuvioissa on esitetty, vaan muun-laisiakin ratkaisuja voidaan käyttää, jne.

Claims (2)

8 78973

1. Liitosrakenne liukurenkaan kiinnittämiseksi asennusosaan, joka liitosrakenne käsittää muovimateriaa- 5 lista valmistetun asennusosan (12,33,34) ja siihen muodostettuun tilaan kiinnitettävän, keraamista materiaalia olevan renkaan (11,31,32), tunnettu metalli- materiaalista valmistetusta kiinnitysrenkaasta (13,37,38) joka on sovitettu kutistusliitoksen avulla painautumaan 10 toisaalta liukurenkaan (11,31,32) aksiaalisuuntaista ulkopintaa (15) vasten ja toisaalta asennusosan (12,33,34) aksiaalisuuntaista vastinpintaa (16) vasten niin, että asennusosaan (12,33,34) muodostetun tilan aksiaalisuun-tainen seinämä painautuu tilan pohjan puoleisen pään 15 alueella (14) tiiviisti liukurenkaan (11,31,32) aksiaalisuuntaista ulkopintaa vasten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liitosrakenne, tunnettu siitä, että kiinnitysrenkaan (13,37,38) asennusosan aksiaalisuuntaista vastinpintaa (16) vasten 20 painautuvaan pintaan on muodostettu ura (17).