KR101421488B1 - 유압펌프용 피스톤의 제조방법 - Google Patents

유압펌프용 피스톤의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 있어서,
후방압출공정을 통해서 일단이 개구된 원통형의 피스톤 몸체를 성형하는 제 1 후방압출단계와;
후방압출공정을 통해서 상기 피스톤 몸체의 개구부을 차폐시키는 원판형 형상의 지지체와, 상기 지지체의 중심축에 소정의 직경과 높이를 가진 칼럼(Column)을 성형하는 제 2 후방압출단계와;
상기 피스톤 몸체에 상기 칼럼을 삽입하여 고정결합하기 위한 결합홀을 형성
시키는 결합홀 가공단계;
상기 제 1 후방압출단계와, 제 2 후방압출단계를 거친 반제품을 열박음을 통하여 결합시키는 열박음 결합단계;
상기 열박음 결합단계를 거친 후, 상기 지지체와 피스톤 몸체의 접합부위를 전자빔 용접(Electron beam welding)을 이용하여 밀폐 용접하는 전자빔 용접단계;와
상기 전자빔 용접단계를 거친 반제품의 헤드부를 볼형상으로 가공하고, 중심축에 대해서 소정의 크기를 가진 직경의 관통홀을 형성하는 최종 가공단계;를 포함하여 구성되는 제조방법에 관한 것이다.

Description

유압펌프용 피스톤의 제조방법 { Manufacturing method of piston for hydraulic pressure pumps }
본 발명은 유압펌프에 구비되는 피스톤의 제조방법에 관한 것이다.
액셜-피스톤 엔진들은 예컨대 유압액들을 위한 유압 펌프들로서 매우 일반적이다. 이러한, 유압 펌프로 독일 특허출원공개공보 제3319822호를 참조하여 설명하면, 펌프 바디(Pump body), 원통형 로우터 및 상기 로우터를 둘러싼 상태에서 상기 로우터가 고정되는 외부 캐리어(Outer carrier)를 포함하는 구성이 널리 알려져 있다.
그리고, 상기 펌프 바디의 일면에는 이송될 유체를 위한 입구 및 출구가 형성된다. 상기 로우터 내에는 등각도 간격들로 상기 로우터축에 대해 평행하게 또는 반경 방향으로 연장하는 다수의 실린더들이 구성된다. 더불어, 상기 로우터가 회전할 때 전후로 움직일 수 있는 피스톤들이 상기 실린더들 내에 배치된다.
또한, 상기 로우터를 위한 캠 드라이브가 제공되는 데, 그 캠 드라이버에 의해 실린더들이 상기 면 위에서 연속적으로 움직이고 유체를 흡인하기 위한 입구를 통과하고, 연속해서 출구를 통과하며, 그 결과로서 상기 유체는 피스톤들의 작용을 받아 출구면에서 방출된다. 또한 입구와 출구 사이에는 실린더들이 상기 입구로부터 상기 출구로 이동할 때 이들이 이동하는 예비-압축 영역(Precompression zone)이 제공된다.
이러한, 경사축형의 알려진 액셜-피스톤 엔진들의 유리한 점은 특히 한편에서 작용하는 힘들 때문에 피스톤 엔진의 회전 속도를 제한하는 피스톤들의 솔리드 설계(Solid design)에 있다.
한편, 상기 솔리드 피스톤들의 경우에 있어서, 액셜-피스톤 엔진이 작동할 때 실린더 드럼(Cylinder drum)의 회전에 있어서의 불규칙성 때문에 피할 수 없는, 충격들을 흡수하는 이들의 능력은 적절하지 않고, 그 결과 회전속도가 마찬가지로 제한되고 또한 피스톤들 및 실린더 드럼에 대한 기계적 손상이 더 빠르게 일어나는 문제점이 있다.
본 발명은, 경량화와 더불어 고속회전속도에서도 충격을 흡수할 수 있도록 안정적인 탄성을 유지하고, 중공타입의 피스톤에 비해서 데드 볼륨(dead volume)을 줄여서 효율을 높일 뿐 아니라, 질량과 관성력을 줄여서 허용 회전수를 상승시킬 수 있는 유압펌프용 피스톤의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 의하면,
유압펌프용 피스톤을 제조하는 방법에 있어서, 후방압출공정을 통해서 일단이 개구된 원통형의 피스톤 몸체를 성형하는 제 1 후방압출단계와, 후방압출공정을 통해서 상기 피스톤 몸체의 개구부을 차폐시키는 원판형 형상의 지지체와, 상기 지지체의 중심축에 소정의 직경과 높이를 가진 칼럼(Column)을 성형하는 제 2 후방압출단계와, 상기 피스톤 몸체에 상기 칼럼을 삽입하여 고정결합하기 위한 결합홀을 형성시키는 결합홀 가공단계, 상기 제 1 후방압출단계와, 제 2 후방압출단계를 거친 반제품을 열박음을 통하여 결합시키는 열박음 결합단계, 상기 열박음 결합단계를 거친 후, 상기 지지체와 피스톤 몸체의 접합부위를 전자빔 용접(Electron beam welding)을 이용하여 밀폐 용접하는 전자빔 용접단계와, 상기 전자빔 용접단계를 거친 반제품의 헤드부를 볼형상으로 가공하고, 중심축에 대해서 소정의 크기를 가진 직경의 관통홀을 형성하는 최종 가공단계를 포함하여 구성되는 유압펌프용 피스톤의 제조방법에 관한 것이다.
그리고, 제 1 후방압출단계에 있어서, 상측면이 개구되고 소정의 저장공간이 형성된 원통형의 고정바디를 수직방향으로 위치시키고, 상기 고정바디에 형성된 저장공간으로 원소재를 주입하여 위치시킨 다음에, 상기 고정바디의 내벽면과 소정의 이격거리를 두는 외경의 크기를 가진 펀치를 상측면에서 가압하여 일단이 개구된 원통형의 피스톤 몸체를 압출성형하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 제 2 후방압출단계에 있어서, 상측면이 개구되고 소정의 저장공간이 형성된 원통형의 고정바디를 수직방향으로 위치시키고, 상기 고정바디에 형성된 저장공간으로 원소재를 주입하여 위치시킨 다음, 상기 고정바디의 내벽면과 외경이 밀착되고, 중앙부에 소정의 크기의 내경을 가지는 원통형의 펀치를 상측면에서 가압하여 원판형 형상의 지지체의 중심축에 소정의 직경과 높이를 가진 칼럼(Column)을 가지는 반제품을 압출성형하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 결합홀 가공단계를 거친 상기 피스톤 몸체를 가열하여, 상기 결합홀을 확장시킨 상태에서 상기 칼럼을 열박음 공정으로 억지끼워맞춤상태로 삽입하여 고정결합시킨 다음, 상기 지지체와 피스톤 몸체의 접합부위를 전자빔 용접(Electron beam welding)을 이용하여 밀폐시키는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제 1 후방압출단계를 통해서 제조된 상기 피스톤 몸체의 헤드부는, 그 형상이 단부로 갈수록 직경이 점진적으로 감소하는 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유압펌프용 피스톤의 제조방법은, 후방압출공정을 통해서 일단이 개구된 원통형의 피스톤 몸체를 성형하는 제 1 후방압출단계와, 후방압출공정을 통해서 상기 피스톤 몸체의 개구부을 차폐시키는 원판형 형상의 지지체와, 상기 지지체의 중심축에 소정의 직경과 높이를 가진 칼럼(Column)을 성형하는 제 2 후방압출단계를 거친 다음에, 상기 제 1 후방압출단계와, 제 2 후방압출단계를 거친 반제품을 열박음을 통하여 결합시키는 열박음 결합단계와 상기 열박음 결합단계를 거친 후, 상기 지지체와 피스톤 몸체의 접합부위를 전자빔 용접(Electron beam welding)을 이용하여 밀폐 용접하는 전자빔 용접단계를 통해서 피스톤을 제조함으로써 피스톤 제조에 따르는 투입시간과 재료의 효율을 극대화할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 중공부에 따른 경량화와 더불어 상기 지지체와 피스톤 몸체의 접합부위를 밀폐시 최소 부분만을 용접 수행하여 변형을 최소화하는 바, 완성된 피스톤이 안정적인 탄성을 유지할 수 있게 한다.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 유압펌프용 피스톤의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 유압펌프용 피스톤의 제조방법에 의한 공정을 순서대로 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 따른 유압펌프용 피스톤의 제조방법에서의 제 1 후방압출단계를 설명하는 도면이다.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 유압펌프용 피스톤의 제조방법에서의 제 2 후방압출단계를 설명하는 도면이다.
도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 유압펌프용 피스톤의 제조방법에서의 결합홀 가공단계를 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 실시 예에 따른 유압펌프용 피스톤의 제조방법에서의 열박음 결합 및 전자빔 용접단계를 나타낸 도면이다.
도 7 은 본 발명의 실시 예에 따른 유압펌프용 피스톤의 제조방법를 통해 제조된 최종제품의 단면도이다.
도 8 은 본 발명의 실시 예에 따른 유압펌프용 피스톤의 제조방법를 통해 제조된 제품의 실제상태를 나타낸 모습이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며,또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 유압펌프용 피스톤의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 유압펌프용 피스톤의 제조방법에 의한 공정을 순서대로 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 따른 유압펌프용 피스톤의 제조방법에서의 제 1 후방압출단계를 설명하는 도면이다.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 유압펌프용 피스톤의 제조방법에서의 제 2 후방압출단계를 설명하는 도면이다.
살펴보면, 유압펌프용 피스톤을 제조하는 방법에 있어서, 후방압출공정을 통해서 일단이 개구된 원통형의 피스톤 몸체를 성형하는 제 1 후방압출단계와, 후방압출공정을 통해서 상기 피스톤 몸체의 개구부을 차폐시키는 원판형 형상의 지지체와, 상기 지지체의 중심축에 소정의 직경과 높이를 가진 칼럼(Column)을 성형하는 제 2 후방압출단계와, 상기 피스톤 몸체에 상기 칼럼을 삽입하여 고정결합하기 위한 결합홀을 형성시키는 결합홀 가공단계, 상기 제 1 후방압출단계와, 제 2 후방압출단계를 거친 반제품을 열박음을 통하여 결합시키는 열박음 결합단계, 상기 열박음 결합단계를 거친 후, 상기 지지체와 피스톤 몸체의 접합부위를 전자빔 용접(Electron beam welding)을 이용하여 밀폐 용접하는 전자빔 용접단계와, 상기 전자빔 용접단계를 거친 반제품의 헤드부를 볼형상으로 가공하고, 중심축에 대해서 소정의 크기를 가진 직경의 관통홀을 형성하는 최종 가공단계를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 제 1 후방압출단계에 있어서, 상측면이 개구되고 소정의 저장공간이 형성된 원통형의 고정바디를 수직방향으로 위치시키고, 상기 고정바디에 형성된 저장공간으로 원소재를 주입하여 위치시킨 다음에, 상기 고정바디의 내벽면과 소정의 이격거리를 두는 외경의 크기를 가진 펀치를 상측면에서 가압하여 일단이 개구된 원통형의 피스톤 몸체를 압출성형작업을 통해서 제조한다.
그리고, 제 2 후방압출단계에 있어서, 상측면이 개구되고 소정의 저장공간이 형성된 원통형의 고정바디를 수직방향으로 위치시키고, 상기 고정바디에 형성된 저장공간으로 원소재를 주입하여 위치시킨 다음, 상기 고정바디의 내벽면과 외경이 밀착되고, 중앙부에 소정의 크기의 내경을 가지는 원통형의 펀치를 상측면에서 가압하여 원판형 형상의 지지체의 중심축에 소정의 직경과 높이를 가진 칼럼(Column)을 가지는 반제품을 압출성형작업을 통해서 제조한다.
한편, 상기 결합홀 가공단계를 거친 상기 피스톤 몸체를 가열한 후, 상기 결합홀을 확장시킨 상태에서 상기 칼럼을 열박음 공정으로 억지끼워맞춤상태로 삽입하여 고정결합시킨 다음, 상기 지지체와 피스톤 몸체의 접합부위를 전자빔 용접(Electron beam welding)을 이용하여 밀폐시키게 된다.
그리고, 상기 제 1 후방압출단계를 통해서 제조된 상기 피스톤 몸체의 헤드부는, 그 형상이 단부로 갈수록 직경이 점진적으로 감소하는 형상을 가진다. 상기와 같은 형상으로 제조함으로써 상기 헤드부를 볼 형상으로 가공시에, 소요되는 공정에서 필요로하는 가공공정과 시간을 절약할 수 있을 뿐 아니라, 가공에 따른 재료의 손실을 최소화할 수 있게 된다.
도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 유압펌프용 피스톤의 제조방법에서의 결합홀 가공단계를 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 실시 예에 따른 유압펌프용 피스톤의 제조방법에서의 열박음 결합 및 전자빔 용접단계를 나타낸 도면이다.
도 7 은 본 발명의 실시 예에 따른 유압펌프용 피스톤의 제조방법를 통해 제조된 최종제품의 단면도이다.
도 8 은 본 발명의 실시 예에 따른 유압펌프용 피스톤의 제조방법를 통해 제조된 제품의 실제상태를 나타낸 모습이다.
살펴보면, 상기 제 1 후방압출단계에 있어서, 상측면이 개구되고 소정의 저장공간이 형성된 원통형의 고정바디를 수직방향으로 위치시키고, 상기 고정바디에 형성된 저장공간으로 원소재를 주입하여 위치시킨 다음에, 상기 고정바디의 내벽면과 소정의 이격거리를 두는 외경의 크기를 가진 펀치를 상측면에서 가압하여 일단이 개구된 원통형의 피스톤 몸체를 압출성형작업을 통해서 제조한다.
상기와 같이 제 1 후방압출단계를 거쳐 제조된 상기 피스톤 몸체의 단면형상은, 도 3과 도 5 에서 확인할 수 있다. 그 단면 형상은, 대략 "U"자 형이고, 저면의 헤드부는 밑단으로 갈수록 직경이 점차 감소하는 형상을 가지고 있다.
그리고, 제 2 후방압출단계에 있어서, 상측면이 개구되고 소정의 저장공간이 형성된 원통형의 고정바디를 수직방향으로 위치시키고, 상기 고정바디에 형성된 저장공간으로 원소재를 주입하여 위치시킨 다음, 상기 고정바디의 내벽면과 외경이 밀착되고, 중앙부에 소정의 크기의 내경을 가지는 원통형의 펀치를 상측면에서 가압하여 원판형 형상의 지지체의 중심축에 소정의 직경과 높이를 가진 칼럼(Column)을 가지는 반제품을 압출성형작업을 통해서 제조한다.
상기와 같이 제 1 후방압출단계를 거쳐 제조된 상기 피스톤 몸체의 단면형상은, 도 4와 도 6에서 확인할 수 있다. 그 단면 형상은, 대략 "T"자 형을 가진다.
상기 제 1 후방압출단계에서 제조된 상기 피스톤 몸체와, 제 2 후방압출단계를 통해서 제조된 "T"단면형상을 가진 반제품을 열박음 공법을 이용한 억지끼워맞춤공법과 전자빔 용접(EBW)을 적용해서, 도 6에서와 같이 상호 결합시킨다.
요약하면, 후방압출공정을 통해서 일단이 개구된 원통형의 피스톤 몸체를 성형하는 제 1 후방압출단계와, 후방압출공정을 통해서 상기 피스톤 몸체의 개구부을 차폐시키는 원판형 형상의 지지체와, 상기 지지체의 중심축에 소정의 직경과 높이를 가진 칼럼(Column)을 성형하는 제 2 후방압출단계를 거친 다음에, 상기 제 1 후방압출단계와, 제 2 후방압출단계를 거친 반제품을 열박음을 통하여 결합시키는 열박음 결합단계와 상기 열박음 결합단계를 거친 후, 상기 지지체와 피스톤 몸체의 접합부위를 전자빔 용접(Electron beam welding)을 이용하여 밀폐 용접하는 전자빔 용접단계를 통해서 피스톤을 제조할 수 있다.
따라서, 중공부에 따른 경량화와 더불어 상기 지지체와 피스톤 몸체의 접합부위를 밀폐시 최소 부분만을 용접 수행하여 변형을 최소화하는 바, 완성된 피스톤이 안정적인 탄성을 유지할 수 있게 한다.
도면 참조

Claims (5)

  1. 유압펌프용 피스톤을 제조하는 방법에 있어서,
    후방압출공정을 통해서 일단이 개구된 원통형의 피스톤 몸체를 성형하는 제 1 후방압출단계와;
    후방압출공정을 통해서 상기 피스톤 몸체의 개구부을 차폐시키는 원판형 형상의 지지체와, 상기 지지체의 중심축에 소정의 직경과 높이를 가진 칼럼(Column)을 성형하는 제 2 후방압출단계와;
    상기 피스톤 몸체에 상기 칼럼을 삽입하여 고정결합하기 위한 결합홀을 형성시키는 결합홀 가공단계;
    상기 제 1 후방압출단계와, 제 2 후방압출단계를 거친 반제품을 열박음을 통하여 결합시키는 열박음 결합단계;
    상기 열박음 결합단계를 거친 후, 상기 지지체와 피스톤 몸체의 접합부위를 전자빔 용접(Electron beam welding)을 이용하여 밀폐 용접하는 전자빔 용접단계;와
    상기 전자빔 용접단계를 거친 반제품의 헤드부를 볼형상으로 가공하고, 중심축에 대해서 소정의 크기를 가진 직경의 관통홀을 형성하는 최종 가공단계;를 포함하여 구성되는 유압펌프용 피스톤의 제조방법.

  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 후방압출단계에 있어서,
    상측면이 개구되고 소정의 저장공간이 형성된 원통형의 고정바디를 수직방향으로 위치시키고,
    상기 고정바디에 형성된 저장공간으로 원소재를 주입하여 위치시킨 다음에,
    상기 고정바디의 내벽면과 소정의 이격거리를 두는 외경의 크기를 가진 펀치를 상측면에서 가압하여 일단이 개구된 원통형의 피스톤 몸체를 압출성형하는 것을 특징으로 하는 유압펌프용 피스톤의 제조방법.

  3. 제 1 항에 있어서,
    제 2 후방압출단계에 있어서,
    상측면이 개구되고 소정의 저장공간이 형성된 원통형의 고정바디를 수직방향으로 위치시키고,
    상기 고정바디에 형성된 저장공간으로 원소재를 주입하여 위치시킨 다음,
    상기 고정바디의 내벽면과 외경이 밀착되고, 중앙부에 소정의 크기의 내경을 가지는 원통형의 펀치를 상측면에서 가압하여 원판형 형상의 지지체의 중심축에 소정의 직경과 높이를 가진 칼럼(Column)을 가지는 반제품을 압출성형하는 것을 특징으로 하는 유압펌프용 피스톤의 제조방법.

  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합홀 가공단계를 거친 상기 피스톤 몸체를 가열한 후, 상기 결합홀을 확장시킨 상태에서 상기 칼럼을 열박음 공정으로 억지끼워맞춤상태로 삽입하여 고정결합시킨 다음, 상기 지지체와 피스톤 몸체의 접합부위를 전자빔 용접(Electron beam welding)을 이용하여 밀폐시키는 것을 특징으로 하는 유압펌프용 피스톤의 제조방법.

  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 후방압출단계를 통해서 제조된 상기 피스톤 몸체의 헤드부는, 그 형상이 단부로 갈수록 직경이 점진적으로 감소하는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 유압펌프용 피스톤의 제조방법.


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