KR20020069105A

KR20020069105A - 압축기에서의 피스톤 제조방법 및 피스톤 제조장치

Info

Publication number: KR20020069105A
Application number: KR1020020001184A
Authority: KR
Inventors: 가또다까유끼; 에노끼지마후미노부; 이노우에마사끼
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2002-08-29
Also published as: BR0200605A; CN1374453A; JP2002250276A; EP1234979A2; US20020117537A1; EP1234979A3

Abstract

(과제) 마찰압접에 의해 제조되는 중공 피스톤의 변형을 억제한다.

(해결수단) 한 쌍의 제 1 피스톤 편 (30, 30A) 을 역방향으로 결합한 형상의 기준블록 (34) 에 한 쌍의 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 이 마찰압접에 의해 동시에 결합된다. 기준블록 (34) 은, 회전불가능하게, 또한 스러스트 방향 (도 4 에서 좌우방향) 으로 이동이 불가능하게 위치규제되어 있다. 척 (461, 471) 에 파지된 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 은, 서로 역방향으로 회전되면서 기준블록 (34) 에 압접된다.

Description

압축기에서의 피스톤 제조방법 및 피스톤 제조장치 {METHOD OF MANUFACTURING A PISTON IN COMPRESSOR AND MANUFACTURING APPARATUS FOR THE PISTON}

본 발명은, 회전축과 일체적으로 회전하는 캠체의 회전에 의해 왕복운동되고, 중공부를 갖는 피스톤의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.

일본 공개특허공보 평 11-107912 호에 개시되는 피스톤은, 경량화를 위해 중공형상으로 되어 있다. 이러한 중공형상의 피스톤은, 경사각 가변으로 사판을수용하는 크랭크실 내의 압력을 제어하여 사판의 경사각을 제어하는 가변용량형 압축기에서의 용량제어를 향상하는 데에도 유효하다.

일본 공개특허공보 2000-38987 호에서는, 중공 피스톤의 제조방법이 개시되어 있다. 피스톤을 구성하는 헤드부는, 원통부와 덮개부로 이루어진다. 원통부와 덮개부를 접합하는 수단의 하나로서 마찰압접이 개시되어 있다.

마찰압접에 의해 원통부와 덮개부를 접합하는 경우, 원통부와 덮개부를 접합하면서 양자간에 상대회전시킨다. 그 때, 원통부를 지지하는 지지수단과 원통부 사이에서의 상대회전을 방지하고, 원통부와 덮개부를 압접하는 추력을 흡수 정지시킬 필요가 있다. 따라서, 원통부의 둘레면을 상기 지지수단에 의해 단단히 파지할 필요가 있다. 그러나, 원통부를 너무 강하게 파지하면 원통부가 변형되어, 원통부의 진원도 (眞圓度) 가 저하된다. 또, 이 진원도의 저하를 보정하기 위해 외경 가공을 실시해도, 후공정의 코팅 소성 등에 의해 내부응력이 해방되어, 완성품 피스톤에 변형이 생긴다. 이러한 변형은 실린더 보어 내에서의 피스톤의 원활한 왕복운동에 지장을 준다.

본 발명은, 마찰압접에 의해 제조되는 중공 피스톤의 변형을 억제하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 제 1 실시형태를 나타내는 압축기 전체의 측단면도.

도 2 는 피스톤의 측단면도.

도 3 은 요부 분해사시도.

도 4 는 피스톤 제조장치를 나타내는 측단면도.

도 5 는 피스톤 제조장치를 나타내는 사시도.

도 6 은 도 4 의 A-A 선 단면도.

도 7 은 도 4 의 B-B 선 단면도.

도 8 은 도 4 의 C-C 선 단면도.

도 9 는 마찰압접공정의 타이밍챠트.

도 10 은 제 2 실시형태를 나타내는 측단면도.

도 11 은 제 3 실시형태를 나타내고, 도 11a 는 요부 분해사시도, 도 11b 는 결합상태를 나타내는 사시도, 도 11c 는 피스톤의 측단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

111 : 실린더 보어 15 : (캠체가 되는) 사판

17 : 제 1 피스톤 17A : 제 2 피스톤

171 : 중공부 30, 30A : 제 1 피스톤 편(片)

31, 31A : 제 2 피스톤 편 311 : 선단벽

312 : (결합부가 되는 결합단면) 32, 32A : 목부

332 : (결합부가 되는 결합단면) 34, 54 : (대형상물인) 기준블록

36 : 가이드블록

37 : (위치규제수단을 구성하는) 쐐기체

42 : (기준블록 지지수단을 구성하는) 제 1 고정체

43 : (기준블록 지지수단을 구성하는) 제 2 고정체

44, 45 : (기준블록 지지수단을 구성하는) 파지체

46 : (제 1 회전지지수단인) 제 1 회전지지기구

47 : (제 2 회전지지수단인) 제 2 회전지지기구

50 : (기준블록 지지수단을 구성하는) 구동기구

청구항 1 내지 청구항 4 의 발명은, 회전축과 일체적으로 회전하는 캠체의 회전에 의해 왕복운동되고, 중공부를 형성하도록 제 1 피스톤 편과 제 2 피스톤 편을 결합하여 피스톤을 제조하는 피스톤 제조방법을 대상으로 하고, 청구항 1 의 발명에서는, 제 1 피스톤을 구성하는 제 1 피스톤 편과, 제 2 피스톤을 구성하는 제 1 피스톤 편을 역방향으로 결합한 형상의 대형상물 (對形狀物) 을 준비하고, 상기 대형상물의 양측의 결합부에 각각 제 2 피스톤 편을 동시에 압접한 상태에서 마찰압접에 의해 결합하도록 하였다.

한 쌍의 제 2 피스톤 편에 가해지는 추력은 서로 소멸된다. 이러한 추력의 상호 소멸은, 대형상물을 회전시키지 않도록 파지하기 위한 파지력에 대해 상기 추력에 대항하기 위한 여분의 힘을 포함시킬 필요성을 없앤다. 따라서, 대형상물을 파지하는 힘은, 단순히 대형상물을 회전시키지 않을 만큼의 파지력이면 되고, 피스톤의 변형이 억제된다.

청구항 2 의 발명에서는, 청구항 1 에 있어서, 상기 대형상물은, 제 1 피스톤을 구성하는 제 1 피스톤 편과 제 2 피스톤을 구성하는 제 1 피스톤 편을 역방향으로 결합한 형상의 단일 기준블록이고, 상기 기준블록의 양측의 결합부에 각각 제 2 피스톤 편을 동시에 마찰압접에 의해 결합한 후, 상기 기준블록을 절단하여 상기 제 1 피스톤과 상기 제 2 피스톤으로 분리하도록 하였다.

한 쌍의 제 1 피스톤 편을 역방향으로 결합한 형상의 기준블록의 채택은, 한 쌍의 피스톤을 동시에 제조하는 데 있어 유리하다.

청구항 3 의 발명에서는, 청구항 2 에 있어서, 상기 제 1 피스톤 편은 상기 캠체에 걸어 맞추는 목부를 구비하고 있고, 상기 제 2 피스톤 편은 상기 실린더 보어 내에서 왕복운동되는 선단벽을 구비하고 있는 것으로 하였다.

기준블록을 절단했을 때, 한 쌍의 목부가 어느 정도 동일하지 않게 분할되었다 하더라도, 동시에 제조된 한 쌍의 피스톤에는 사용상의 문제는 발생하지 않는다.

청구항 4 의 발명에서는, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 한 쌍의 제 2 피스톤 편은 서로 역방향으로 회전되도록 하였다.

한 쌍의 제 2 피스톤 편을 서로 역방향으로 회전시키는 방법은, 대형상물을 파지하는 힘을 한층 더 감소시킬 수 있게 한다.

청구항 5 의 발명에서는, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 피스톤은 알루미늄계 재질제로 하였다.

알루미늄계 재질은 피스톤의 경량화 및 마찰압접에 의한 피스톤의 제조에 있어 유리하다.

청구항 6 내지 청구항 9 의 발명에서는, 회전축과 일체적으로 회전하는 캠체의 회전에 의해 왕복운동되고, 중공부를 형성하도록 제 1 피스톤 편과 제 2 피스톤 편을 결합하여 피스톤을 제조하는 피스톤 제조장치를 대상으로 하고, 청구항 6 의 발명에서는, 제 1 피스톤을 구성하는 제 1 피스톤 편과 제 2 피스톤을 구성하는 제 1 피스톤 편을 역방향으로 결합한 형상의 단일 기준블록을 회전불가능하게, 또한 스러스트 방향에서의 위치를 규제하도록 지지하는 기준블록 지지수단과, 상기 기준블록의 양측의 결합부에 결합되는 한 쌍의 상기 제 2 피스톤 편 중의 하나를 상기 기준블록의 결합부에 압접가능하고 회전가능하게 지지하는 제 1 회전지지수단과, 상기 기준블록의 양측의 결합부에 결합되는 한 쌍의 상기 제 2 피스톤 편 중의 다른 하나를 상기 기준블록의 결합부에 압접가능하고 회전가능하게 지지하는 제 2 회전지지수단을 구비한 피스톤 제조장치를 구성하고, 상기 기준블록의 양측의 결합부에 각각 제 2 피스톤 편을 동시에 압접한 상태에서 마찰압접에 의해 결합하도록 하였다.

기준블록 지지수단에 의해 위치규제된 기준블록은, 한 쌍의 제 2 피스톤 편을 통하여 양측으로부터 마찰압접을 위한 추력을 받는다. 기준블록에 압접된 한 쌍의 제 2 피스톤 편은 각각 회전되어 기준블록에 결합된다. 본 발명의 피스톤 제조장치는, 피스톤의 변형을 억제하면서 한 쌍의 피스톤의 동시제조를 가능하게 한다.

청구항 7 의 발명에서는, 청구항 6 에 있어서, 상기 기준블록 지지수단은, 스러스트 방향으로 이동가능하고 또한 상기 기준블록에 스러스트 방향에서 고정가능한 제 1 고정체와, 스러스트 방향으로 이동가능하고 또한 상기 기준블록에 스러스트 방향 및 상기 제 1 고정체와는 역방향에서 고정가능한 제 2 고정체와, 그리고 상기 제 1 고정체와 제 2 고정체를 서로 역방향으로 지지하여 상기 기준블록에 고정시키고 이 고정상태에서 상기 기준블록을 스러스트 방향으로의 이동이 불가능하게 위치규제하는 위치규제수단을 구비하고 있도록 하였다.

한 쌍의 제 2 피스톤 편이 기준블록에 압접개시하는 타이밍이 어긋난 경우에도, 먼저 기준블록에 압접한 제 2 피스톤 편에 가해지는 추력은, 위치규제수단이 흡수 정지시킨다. 따라서, 기준블록이 스러스트 방향으로 위치변위되는 일은 없다.

청구항 8 의 발명에서는, 청구항 7 에 있어서, 상기 위치규제수단은, 상기 제 1 고정체와 제 2 고정체를 서로 역방향으로 지지하도록, 상기 스러스트 방향과 직교하는 방향으로 지지되어 상기 제 1 고정체와 제 2 고정체에 쐐기작용을 부여하는 쐐기체를 구비하고 있도록 하였다.

쐐기작용을 이용하여 기준블록의 위치를 규제하는 구성은, 기준블록의 확실한 위치규제에 관하여 간편하다.

청구항 9 의 발명에서는, 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 회전지지수단과 제 2 회전지지수단은 각각에 지지되는 제 2 피스톤 편을 서로 역방향으로 회전시키도록 하였다.

한 쌍의 제 2 피스톤 편을 서로 역방향으로 회전시키는 방법은, 기준블록을 파지하는 힘을 한층 더 감소시킬 수 있게 한다.

(발명의 실시형태)

이하, 본 발명을 구체화한 제 1 실시형태를 도 1 ∼ 도 9 에 의거하여 설명한다.

도 1 은 가변용량형 압축기의 내부구조를 나타낸다. 제어압실 (121) 을 형성하는 프론트 하우징 (12) 과 실린더 블록 (11) 에는 회전축 (13) 이 지지되어 있다. 회전축 (13) 은, 외부 구동원 (예컨대 차량 엔진) 으로부터 회전구동력을 얻는다. 회전축 (13) 에는 회전지지체 (14) 가 고정되어 부착되어 있음과 동시에, 사판 (15) 이 회전축 (13) 의 축방향으로 슬라이드 가능하고 경사운동이 가능하게 지지되어 있다. 사판 (15) 에 고정되어 부착된 가이드 핀 (16) 은, 회전지지체 (14) 에 형성된 가이드 구멍 (141) 에 슬라이드 가능하게 끼워져 있다. 사판 (15) 은, 가이드 구멍 (141) 과 가이드 핀 (16) 의 연계에 의해 회전축 (13) 의 축방향으로 경사운동이 가능하고, 또한 회전축 (13) 과 일체적으로 회전가능하다. 사판 (15) 의 경사운동은, 가이드 구멍 (141) 과 가이드 핀 (16) 의 슬라이드 가이드 관계 및 회전축 (13) 의 슬라이드 지지작용에 의해 안내된다.

사판 (15) 의 경사각은, 제어압실 (121) 내의 압력제어에 따라 변경된다. 제어압실 (121) 내의 압력이 증대하면 사판 (15) 의 경사각이 감소되고, 제어압실 (121) 내의 압력이 감소하면 사판 (15) 의 경사각이 증대된다. 제어압실 (121) 내의 냉매는, 도시하지 않은 압력방출통로를 통하여 리어 하우징 (19) 내의 흡입실 (191) 로 유출되고, 리어 하우징 (19) 내의 토출실 (192) 내의 냉매는, 도시하지 않은 압력공급통로를 통하여 제어압실 (121) 로 공급가능하다. 상기 압력공급통로상에는 용량제어밸브 (25) 가 위치되어 있고, 토출실 (192) 에서 제어압실 (121) 로 공급되는 냉매유량이 용량제어밸브 (25) 에 의해 제어된다. 토출실 (192) 에서 제어압실 (121) 로 공급되는 냉매유량이 증대하면 제어압실 (121) 내의 압력이 증대된다. 토출실 (192) 에서 제어압실 (121) 로 공급되는 냉매유량이 감소하면 제어압실 (121) 내의 압력이 감소된다. 즉, 사판 (15) 의 경사각은 용량제어밸브 (25) 에 의해 제어된다.

사판 (15) 의 최대경사각은, 사판 (15) 과 회전지지체 (14) 가 맞닿음으로써 규정된다. 사판 (15) 의 최소경사각은, 회전축 (13) 상의 원형 립 (24) 과 사판 (15) 이 맞닿아 규정된다.

실린더 블록 (11) 에 있어서 회전축 (13) 의 주위에는 복수의 실린더 보어 (111) (도면에서는 2 개만 나타냄) 가 배열되어 있다. 각 실린더 보어 (111) 에는 알루미늄제의 피스톤 (17) 이 수용되어 있다. 회전축 (13) 과 일체적으로 회전하는 사판 (15) 의 회전운동은, 슈 (shoe; 18) 를 통하여 피스톤 (17) 의 전후왕복운동으로 변환되어 피스톤 (17) 이 실린더 보어 (111) 내를 전후운동한다. 슈 (18) 는 캠체인 사판 (15) 에 슬라이딩하여 접한다.

흡입실 (191) 내의 냉매는, 피스톤 (17) 의 복동(復動) 동작 (도 1 에 있어서 우측에서 좌측으로의 이동) 에 의해 밸브 플레이트 (20) 상의 흡입 포트 (201) 로부터 밸브형성 플레이트 (21) 상의 흡입밸브 (211) 를 밀어내어 실린더 보어 (111) 내로 유입된다. 실린더 보어 (111) 내로 유입된 냉매는, 피스톤 (17) 의 왕동(往動) 동작 (도 1 에 있어서 좌측에서 우측으로의 이동) 에 의해 밸브 플레이트 (20) 상의 토출 포트 (202) 로부터 밸브형성 플레이트 (22) 상의 토출밸브 (221) 를 밀어내어 토출실 (192) 로 토출된다. 토출밸브 (221) 는 리테이너 형성 플레이트 (23) 상의 리테이너 (231) 에 맞닿아 개도(開度)가 규제된다.

토출실 (192) 과 흡입실 (191) 은, 외부 냉매회로 (26) 를 통하여 접속되어 있다. 토출실 (192) 에서 외부 냉매회로 (26) 로 유출된 냉매는, 응축기 (27), 팽창밸브 (28) 및 증발기 (29) 를 경유하여 흡입실 (191) 로 환류된다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 피스톤 (17) 의 내부는 중공부 (171) 로 되어 있다. 피스톤 (17) 은, 슈 (18) 에 접하는 제 1 피스톤 편 (30) 과, 실린더 보어 (111) 내에서 왕복운동되는 선단벽 (311) 을 포함하는 제 2 피스톤 편 (31) 을결합하여 구성되어 있다. 제 1 피스톤 편 (30) 은, 슈 (18) 를 지지하기 위한 한 쌍의 오목부 (321) 를 구비한 목부 (32) 와, 원통부 (33) 로 이루어진다. 쇄선으로 나타내는 피스톤 (17A) 은, 제 1 피스톤 (17) 과 함께 동시에 제조되는 제 2 피스톤을 나타낸다.

도 3 은, 한 쌍의 피스톤 (17, 17A) 을 제조하기 위한 소재를 나타낸다. 한 쌍의 피스톤 (17, 17A) 을 제조하기 위한 소재는, 기준블록 (34) 과, 한 쌍의 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 으로 이루어진다. 기준블록 (34) 은, 한 쌍의 제 1 피스톤 편 (30, 30A) 을 역방향으로 결합한 형상으로 사전에 형성되어 있다.

도 4 ∼ 도 8 은, 도 3 의 소재를 사용하여 한 쌍의 중공 피스톤 (17, 17A) 을 제조하기 위한 장치를 나타낸다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 베이스 (35) 상에는 사각프레임 형상의 가이드블록 (36) 이 고정되어 있다. 가이드블록 (36) 은, 긴 변을 형성하도록 대향하는 한 쌍의 프레임 벽 (38, 39) 과, 짧은 변을 형성하도록 대향하는 한 쌍의 프레임 벽 (40, 41) (도 7 에 도시) 을 구비하고 있다. 가이드블록 (36) 의 프레임 내에는 쐐기체 (37) 가 상하방향으로 슬라이드 가능하게, 또한 프레임 벽 (38, 39) 의 두께방향 (도 4 에서 좌우방향) 으로 이동불가능하게 수용되어 있다. 프레임 벽 (38, 39) 에 대향하는 쐐기체 (37) 의 벽면의 상부에는 한 쌍의 경사면 (371, 372) 이 상측을 향할수록 접근되도록 형성되어 있다.

도 5 및 도 6 에 나타내는 바와 같이, 프레임 벽 (40, 41) 의 상부에는 각각 가이드벽 (401, 411) 이 상측으로 연장되도록 일체로 형성되어 있다. 가이드벽(401, 411) 에는 누름벽 (402, 412) 이 수평방향 및 서로 접근하는 방향으로 연장되도록 일체로 형성되어 있다. 도 5 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, 누름벽 (402, 412) 에는 나사 (48, 49) 가 통과되어 있고, 나사 (48, 49) 의 헤드부가 누름벽 (402, 412) 의 상면에 고정되어 있다. 나사 (48, 49) 는 쐐기체 (37) 에 맞춰져 있고, 쐐기체 (37) 는 나사 (48, 49) 에 의해 매달려 지지되어 있다. 나사 (48, 49) 를 회전운동시키면, 쐐기체 (37) 가 상하로 위치변위된다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 프레임 벽 (38) 의 상단면 (381) 에는 제 1 고정체 (42) 가 프레임 벽 (38) 의 두께방향 (도 4 에서 좌우방향) 으로 슬라이드 가능하게 탑재되어 있다. 프레임 벽 (39) 의 상단면 (391) 에는 제 2 고정체 (43) 가 프레임 벽 (39) 의 두께방향 (도 4 에서 좌우방향) 으로 슬라이드 가능하게 탑재되어 있다. 제 1 고정체 (42) 와 제 2 고정체 (43) 는, 도시하지 않은 탄성지지수단에 의해 서로 접근하는 방향으로 지지되어 있다. 제 1 고정체 (42) 와 제 2 고정체 (43) 의 대향면은, 경사면 (421, 431) 에 형성되어 있다. 경사면 (421) 은, 탄성지지수단의 지지작용에 의해 쐐기체 (37) 의 경사면 (371) 에 대해 면접촉된다. 경사면 (431) 은, 탄성지지수단의 지지작용에 의해 쐐기체 (37) 의 경사면 (372) 에 대해 면접촉된다.

도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, 제 1 고정체 (42) 및 제 2 고정체 (43) 의 상면에는 반원형상의 탑재 오목부 (422, 432) 가 형성되어 있다. 피스톤 (17, 17A) 의 목부 (32) 의 하부는, 탑재 오목부 (422, 432) 에 끼워질 수 있다.

가이드블록 (36) 의 프레임 벽 (40) 측에는 파지체 (把持體: 44) 가 프레임 벽 (40) 을 포위하도록 설치되어 있다. 가이드블록 (36) 의 프레임 벽 (41) 측에는 파지체 (45) 가 프레임 벽 (41) 을 포위하도록 설치되어 있다. 파지체 (44) 는, 한 쌍의 파지 돌출편 (441, 442) 을 구비하고 있고, 파지체 (45) 는, 한 쌍의 파지 돌출편 (451, 452) 을 구비하고 있다. 파지 돌출편 (441, 451) 은 서로 대향하도록 프레임 벽 (38) 의 벽면방향으로 돌출되어 있고, 파지 돌출편 (442, 452) 은 서로 대향하도록 프레임 벽 (39) 의 벽면방향으로 돌출되어 있다. 파지체 (44, 45) 는, 서로 대향하는 방향 (도 6 및 도 7 에서 좌우방향) 으로 이동가능하게 파지력 부여기구 (50) 에 의해 지지되어 있다. 파지 돌출편 (441, 442, 451, 452) 의 선단에는 파지 오목부 (443, 444, 453, 454) 가 형성되어 있다. 파지 오목부 (443, 444, 453, 454) 에는 피스톤 (17, 17A) 의 원통부 (33) 가 끼워질 수 있다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 가이드 볼록 (36) 의 우측에는 제 1 회전지지기구 (46) 가 설치되어 있고, 가이드블록 (36) 의 좌측에는 제 2 회전지지기구 (47) 가 설치되어 있다. 제 1 회전지지기구 (46) 및 제 2 회전지지기구 (47) 는, 회전구동되는 척 (chuck; 461, 471) 을 구비한다. 척 (461, 471) 은, 전후진 가능하며, 척 (461, 471) 에는 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 이 파지된다.

기준블록 (34) 에 대한 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 의 결합은, 이하와 같이 실시된다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 1 고정체 (42) 및 제 2 고정체 (43) 의 탑재 오목부 (422, 432) 에는 기준블록 (34) 이 놓여진다. 이 경우, 제 1 고정체 (42) 와 제 2 고정체 (43) 는, 그들의 고정면 (423, 433) 의 간격이 기준블록 (34) 의 원통부 (33, 33A) 의 턱부 (331) 의 간격보다도 짧아지도록 배치된다. 제 1 고정체 (42) 및 제 2 고정체 (43) 에 기준블록 (34) 을 놓은 후, 나사 (48, 49) 를 조임으로써 쐐기체 (37) 가 끌어올려진다. 그러면, 제 1 고정체 (42) 및 제 2 고정체 (43) 는 쐐기체 (37) 의 경사면 (371) 과 제 1 고정체 (42) 의 경사면 (421) 이 맞닿고, 또한 쐐기체 (37) 의 경사면 (372) 과 제 2 고정체 (43) 의 경사면 (431) 이 맞닿음으로써 이간된다. 이 이간에 의해 제 1 고정체 (42) 의 고정면 (423) 이 원통부 (33) 의 턱부 (331) 에 맞닿고, 제 2 고정체 (43) 의 고정면 (433) 이 원통부 (33A) 의 턱부 (331) 에 맞닿는다. 쐐기체 (37) 는, 도 4 의 좌우방향 (이하, 스러스트(thrust) 방향이라 함) 으로 이동불가능하기 때문에, 기준블록 (34) 은, 고정체 (42, 43) 의 고정면 (423, 433) 이 턱부 (331) 에 맞닿은 상태에서는, 스러스트 방향으로의 위치변위가 불가능하게 위치결정되어 고정된다.

기준블록 (34) 이 위치결정되어 고정된 후, 파지력 부여기구 (50) 가 작동되고, 기준블록 (34) 의 원통부 (33) 가 파지 오목부 (443, 453) 사이에 끼워짐과 동시에, 기준블록 (34) 의 원통부 (33A) 가 파지 오목부 (444, 454) 사이에 끼워진다. 파지 돌출편 (441, 442) 과 파지 돌출편 (451, 452) 은 소정의 추력으로 기준블록 (34) 에 밀린다. 이에 의해 기준블록 (34) 이 회전불가능해진다.

도 9 의 곡선 D 는, 제 1 회전지지기구 (46) 및 제 2 회전지지기구 (47) 의 작동에 의거한 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 의 회전상태의 변화를 나타낸다. 도 9의 곡선 E 는, 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 과 기준블록 (34) 사이의 압접력 (추력) 의 변화를 나타낸다. 제 2 피스톤 편 (31) 을 파지한 척 (461) 은, 제 1 회전지지기구 (46) 의 작동에 의해 소정의 회전수 (N) 로 회전하면서 기준블록 (34) 측에 접근한다. 또, 제 2 피스톤 편 (31A) 을 파지한 척 (471) 은, 제 2 회전지지기구 (47) 의 작동에 의해 소정의 회전수 (N) 로 회전하면서 기준블록 (34) 측으로 접근한다. 이 경우, 척 (461, 471) 은 서로 역방향으로 동일 속도로 회전된다. 척 (461, 471) 은, 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 의 고리형상의 결합단면 (312) 이 원통부 (33, 33A) 의 고리형상의 결합단면 (332) 에 접합하기까지 기준블록 (34) 에 접근한다. 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 은 제 1 추력 (P1) 에 의해 기준블록 (34) 에 압접된다. 이 압접상태는 소정 시간 계속된다. 이어서, 척 (461, 471) 의 회전이 영을 향해 감속됨과 동시에, 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 에 가해지는 추력이 P1 내지 P2 (>P1) 으로 증대된다. 추력 (P1) 으로부터의 추력증대 개시는, 척 (461, 471) 의 회전속도가 감속되고 나서 영이 되기 전에 실시된다. 이렇게 실시되는 마찰압접에 의해 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 과 기준블록 (34) 이 결합부인 결합단면 (312, 332) 의 결합에 의해 일체화된다. 그 후, 나사 (48, 49) 를 풀면 쐐기체 (37) 가 하강하고, 고정체 (42, 43) 가 상기 탄성지지수단의 지지작용에 의해 원통부 (33) 의 턱부 (331) 로부터 이간된다. 즉, 기준블록 (34) 은, 고정체 (42, 43) 의 고정작용으로부터 해방된다. 그 후, 기준블록 (34) 이 목부 (32, 32A) 를 분리하도록 절단되어, 한 쌍의 피스톤 (17, 17A) 이 동시에 제조된다.

제 1 실시형태에서는 이하의 효과가 얻어진다.

(1-1) 척 (461, 471) 에 의해 파지된 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 에 스러스트 방향으로 가해지는 추력 (P1 및 P2) 은, 대형상물인 기준블록 (34) 을 통하여 서로 소멸된다. 따라서, 기준블록 (34) 을 회전시키지 않도록 기준블록 (34) 에 파지 돌출편 (441, 442, 451, 452) 을 밀기 위한 추력은, 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 에 스러스트 방향으로 가해지는 추력에 대해 대향시키지 않아도 된다. 즉, 기준블록 (34) 을 회전시키지 않도록 파지하기 위한 힘은, 단순히 기준블록 (34) 을 회전시키지 않을 만큼의 최소한의 파지력이면 된다. 그 결과, 파지 돌출편 (441, 442) 과 파지 돌출편 (451, 452) 에 의해 끼워 넣어지는 기준블록 (34) 에서의 원통부 (33, 33A) 의 변형, 즉 피스톤 (17, 17A) 의 원통부 (33, 33A) 의 변형이 억제된다.

(1-2) 기준블록 (34) 에 대해 한 쌍의 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 을 마찰압접으로 결합하는 경우, 기준블록 (34) 은 회전불가능하게 유지된다. 한 쌍의 제 1 피스톤 편 (30, 30A) 을 역방향으로 결합한 형상의 기준블록 (34) 은, 단일 소재이다. 단일 소재인 기준블록 (34) 을 회전 불가능하게 지지하는 것은, 복수의 소재를 일체적으로 회전불가능하게 지지하는 경우에 비해 용이하다. 즉, 한 쌍의 제 1 피스톤 편 (30, 30A) 을 역방향으로 결합한 형상의 기준블록 (34) 의 채택은, 한 쌍의 피스톤 (17, 17A) 을 동시에 제조하는 데 유리하다.

(1-3) 절단되는 기준블록 (34) 은, 목부 (32) 와 목부 (32A) 를 역방향으로 결합한 형상을 하고 있다. 기준블록 (34) 에 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 을 마찰압접으로 결합한 후에는, 기준블록 (34) 은 목부 (32) 와 목부 (32A) 가 분리되도록 절단된다. 기준블록 (34) 을 절단했을 때, 한 쌍의 목부 (32, 32A) 가 어느 정도 동일하지 않게 분할될 우려가 있다. 즉, 원통부 (33, 33A) 의 턱부 (331) 로부터 목부 (32, 32A) 의 절단단면까지의 길이가 동일하지 않게 될 우려가 있다. 그러나, 이러한 동일하지 않은 절단이 일어났다 하더라도, 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 의 선단벽 (311) 이 밸브형성 플레이트 (21) 에 가장 접근하는 상사점 위치에 변화는 생기지 않는다. 즉, 한 쌍의 목부 (32, 32A) 가 어느 정도 동일하지 않게 분할되었다 하더라도, 동시에 제조된 한 쌍의 피스톤 (17, 17A) 에는 사용상의 문제는 발생하지 않는다.

(1-4) 기준블록 (34) 에 한 쌍의 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 을 마찰압접으로 결합하는 경우, 제 2 피스톤 편 (31) 과 제 2 피스톤 편 (31A) 은 서로 역방향으로 회전되어 기준블록 (34) 에 압접된다. 제 2 피스톤 편 (31) 을 회전구동하는 힘과, 제 2 피스톤 편 (31A) 을 회전구동하는 힘은, 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 이 기준블록 (34) 에 접합하고 있는 상태에서는 기준블록 (34) 을 통하여 대항한다. 즉, 한 쌍의 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 을 서로 역방향으로 회전시켜 기준블록 (34) 에 압접하는 방법은, 기준블록 (34) 을 회전시키지 않도록 파지하기 위한 힘을 한층 더 감소시킬 수 있게 한다. 특히, 한 쌍의 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 을 서로 역방향으로 동일 속도로 회전시키는 경우에는, 제 2 피스톤 편 (31) 을 회전구동하는 힘과, 제 2 피스톤 편 (31A) 을 회전구동하는 힘은, 기준블록 (34) 을 통하여 서로 소멸한다. 이 경우에는, 기준블록 (34) 을 회전시키지 않도록 파지하기 위한 힘은 최소한의 크기이면 된다.

(1-5) 경량화에 유리한 알루미늄계 재질은, 철 등에 비하면 낮은 온도에서 용융되어, 마찰열에 의해 결합되는 마찰압접은 알루미늄계 재질끼리의 결합에 적합하다. 따라서, 알루미늄계 재질제의 중공 피스톤 (17, 17A) 의 제조에는 마찰압접이 유리하다.

(1-6) 파지체 (44, 45) 및 파지력 부여기구 (50) 는 기준블록 (34) 의 회전을 저지하고, 한 쌍의 고정체 (42, 43) 및 쐐기체 (37) 는 기준블록 (34) 에 대해 스러스트 방향에서의 위치를 규제한다. 파지체 (44, 45), 파지력 부여기구 (50), 고정체 (42, 43) 및 쐐기체 (37) 는, 기준블록 (34) 을 회전불가능하게, 또한 스러스트 방향에서의 위치를 규제하도록 지지하는 기준블록 지지수단을 구성한다. 척 (461) 을 구비한 제 1 회전지지기구 (46) 는, 제 2 피스톤 편 (31) 을 기준블록 (34) 에 압접가능하고 회전가능하게 지지하는 제 1 회전지지수단을 구성한다. 척 (471) 을 구비한 제 2 회전지지기구 (47) 는, 제 2 피스톤 편 (31A) 을 기준블록 (34) 에 압접가능하고 회전가능하게 지지하는 제 2 회전지지수단을 구성한다. 기준블록 지지수단, 제 1 회전지지수단 및 제 2 회전지지수단을 구비한 피스톤 제조장치는, 한 쌍의 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 을 기준블록 (34) 에 마찰압접으로 동시에 결합가능하게 한다. 즉, 본 발명의 피스톤 제조장치는 피스톤의 변형을 억제하면서 한 쌍의 피스톤의 동시제조를 가능하게 한다.

(1-7) 기준블록 (34) 이 마찰압접시에 스러스트 방향으로 위치변위되는 것은, 기준블록 (34) 과 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 의 양호한 결합을 달성하는 데 있어 바람직하지 않다. 한 쌍의 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 이 기준블록 (34) 에 압접개시하는 타이밍이 어긋난 경우에도, 먼저 기준블록 (34) 에 압접한 제 2 피스톤 편 (31 또는 31A) 에 가해지는 추력은 쐐기체 (37) 로 흡수 정지시킨다. 따라서, 기준블록 (34) 이 스러스트 방향으로 위치변위되는 일은 없다.

(1-8) 제 1 고정체 (42) 와 제 2 고정체 (43) 를 서로 역방향으로 지지하도록, 스러스트 방향과 직교하는 방향으로 지지되어 제 1 고정체 (42) 와 제 2 고정체 (43) 에 쐐기작용을 부여하는 쐐기체 (37) 는, 기준블록 (34) 을 스러스트 방향으로의 이동이 불가능하게 위치규제하는 위치규제수단을 구성한다. 쐐기체 (37) 와 고정체 (42, 43) 사이의 쐐기작용을 이용하여 기준블록 (34) 의 위치를 규제하는 구성은, 기준블록 (34) 의 확실한 위치규제에 관하여 간편하다.

다음, 도 10 의 제 2 실시형태를 설명한다. 제 1 실시형태와 동일한 구성부에는 동일한 부호가 사용되고 있다.

가이드블록 (36) 내에는 유압실 (361) 이 형성되어 있고, 유압실 (361) 에는 소정 압력의 오일이 공급되도록 되어 있다. 쐐기체 (37) 는 유압실 (361) 로의 오일 공급의 압력에 의해 밀려 올려지고, 고정체 (42, 43) 가 기준블록 (34) 의 원통부 (33) 의 턱부 (331) 에 고정된다. 상기 소정 압력에 의한 유압실 (361) 로의 오일 공급을 정지하면, 쐐기체 (37) 가 하강되어 쐐기체 (42, 43) 가 상기 탄성지지수단의 지지작용에 의해 원통부 (33) 의 턱부 (331) 로부터 이간된다. 기준블록 (34) 에 고정체 (42, 43) 를 유압에 의해 고정시키는 구성은, 마찰압접에 의한 피스톤 (17, 17A) 의 자동 제조에 있어 유리하다.

다음, 도 11a, 도 11b 및 도 11c 의 제 3 실시형태를 설명한다. 제 1 실시형태와 동일한 구성부에는 동일한 부호가 사용되고 있다.

도 11c 에 나타내는 바와 같이, 중공부 (171) 를 갖는 피스톤 (53, 53A) 은, 선단벽 (511) 을 구비한 원통형상의 제 1 피스톤 편 (51, 51A) 과, 목부 (32) 를 구비한 제 2 피스톤 편 (52, 52A) 을 마찰압접으로 결합하여 구성되어 있다. 도 11a 에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 제 2 피스톤 편 (52, 52A) 은, 한 쌍의 제 1 피스톤 편 (51, 51A) 을 역방향으로 결합한 형상의 기준블록 (54) 에 마찰압접으로 동시에 결합된다. 도 11b 는, 기준블록 (54) 과 제 2 피스톤 편 (52, 52A) 을 결합한 상태를 나타낸다. 이 마찰압접후, 기준블록 (54) 이 제 1 피스톤 편 (51, 51A) 을 분리하도록 절단된다.

본 발명에서는 이하와 같은 실시형태도 가능하다.

(1) 제 1 실시형태에 있어서, 사전에 분리한 제 1 피스톤 편 (30, 31A) 을 역방향으로 맞닿은 대형상물에 한 쌍의 제 2 피스톤 편 (31, 31A) 을 마찰압접으로 동시에 결합하는 것. 이 경우, 분리되어 있는 제 1 피스톤 편 (30, 31A) 은 각각 회전불가능하게 지지된다.

(2) 제 3 실시형태에 있어서, 사전에 분리한 제 1 피스톤 편 (51, 51A) 을 역방향으로 맞닿은 대형상물에 한 쌍의 제 2 피스톤 편 (52, 52A) 을 마찰압접으로 동시에 결합하는 것. 이 경우, 분리되어 있는 제 1 피스톤 편 (51, 51A) 은 각각 회전불가능하게 지지된다.

(3) 양두 피스톤의 제조에 본 발명을 적용하는 것.

상기 실시형태로부터 파악되는 청구항 기재 이외의 발명에 대해 이하에 기재한다.

[1] 한 쌍의 상기 제 2 피스톤 편은, 서로 역방향으로 동일 속도로 회전되는 청구항 4 에 기재된 압축기에서의 피스톤 제조방법.

이상 상술한 바와 같이 본 발명에서는, 제 1 피스톤을 구성하는 제 1 피스톤 편과, 제 2 피스톤을 구성하는 제 1 피스톤 편을 역방향으로 결합한 형상의 대형상물을 준비하고, 상기 대형상물의 양측의 결합부에 각각 제 2 피스톤 편을 동시에 압접한 상태에서 마찰압접에 의해 결합하도록 했기 때문에, 마찰압접에 의해 제조되는 중공 피스톤의 변형을 억제할 수 있다는 우수한 효과를 나타낸다.

Claims

회전축과 일체적으로 회전하는 캠체의 회전에 의해 실린더 보어 내에서 왕복운동되고, 중공부를 형성하도록 제 1 피스톤 편과 제 2 피스톤 편을 결합하여 피스톤을 제조하는 피스톤 제조방법에 있어서,

제 1 피스톤을 구성하는 제 1 피스톤 편과, 제 2 피스톤을 구성하는 제 1 피스톤 편을 역방향으로 결합한 형상의 대형상물을 준비하고, 상기 대형상물의 양측의 결합부에 각각 제 2 피스톤 편을 동시에 압접한 상태에서 마찰압접에 의해 결합하는 압축기에서의 피스톤 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 대형상물은, 제 1 피스톤을 구성하는 제 1 피스톤 편과, 제 2 피스톤을 구성하는 제 1 피스톤 편을 역방향으로 결합한 형상의 단일 기준블록이며, 상기 기준블록의 양측의 결합부에 각각 제 2 피스톤 편을 동시에 마찰압접에 의해 결합한 후, 상기 기준블록을 절단하여 상기 제 1 피스톤과 상기 제 2 피스톤으로 분리하는 것을 특징으로 하는 압축기에서의 피스톤 제조방법.
제 2 항에 있어서, 상기 제 1 피스톤 편은 상기 캠체에 걸어 맞추는 목부를 구비하고 있고, 상기 제 2 피스톤 편은 상기 실린더 보어 내에서 왕복운동되는 선단벽을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기에서의 피스톤 제조방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 한 쌍의 제 2 피스톤 편은 서로 역방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 압접기에서의 피스톤 제조방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 피스톤은 알루미늄계 재질제인 것을 특징으로 하는 압축기에서의 피스톤 제조방법.
회전축과 일체적으로 회전하는 캠체의 회전에 의해 왕복운동되고, 중공부를 형성하도록 제 1 피스톤 편과 제 2 피스톤 편을 결합하여 피스톤을 제조하는 피스톤 제조장치에 있어서,

제 1 피스톤을 구성하는 제 1 피스톤 편과 제 2 피스톤을 구성하는 제 1 피스톤 편을 역방향으로 결합한 형상의 단일 기준블록을 회전불가능하게, 또한 스러스트 방향에서의 위치를 규제하도록 지지하는 기준블록 지지수단과,

상기 기준블록의 양측의 결합부에 결합되는 한 쌍의 상기 제 2 피스톤 편 중의 하나를 상기 기준블록의 결합부에 압접가능하고 회전가능하게 지지하는 제 1 회전지지수단과,

상기 기준블록의 양측의 결합부에 결합되는 한 쌍의 상기 제 2 피스톤 편 중의 다른 하나를 상기 기준블록의 결합부에 압접가능하고 회전가능하게 지지하는 제 2 회전지지수단을 구비하고,

상기 기준블록의 양측의 결합부에 각각 제 2 피스톤 편을 동시에 압접한 상태에서 마찰압접에 의해 결합하는 압축기에서의 피스톤 제조장치.
제 6 항에 있어서, 상기 기준블록 지지수단은, 스러스트 방향으로 이동가능하고 또한 상기 기준블록에 스러스트 방향에서 고정가능한 제 1 고정체와, 스러스트 방향으로 이동가능하고 또한 상기 기준블록에 스러스트 방향 및 상기 제 1 고정체와는 역방향에서 고정가능한 제 2 고정체와, 그리고 상기 제 1 고정체와 제 2 고정체를 서로 역방향으로 지지하여 상기 기준블록에 고정시키고 이 고정상태에서 상기 기준블록을 스러스트 방향으로의 이동이 불가능하게 위치규제하는 위치규제수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기에서의 피스톤 제조장치.
제 7 항에 있어서, 상기 위치규제수단은, 상기 제 1 고정체와 제 2 고정체를 서로 역방향으로 지지하도록, 상기 스러스트 방향과 직교하는 방향으로 지지되어 상기 제 1 고정체와 제 2 고정체에 쐐기작용을 부여하는 쐐기체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기에서의 피스톤 제조장치.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 회전지지수단과 제 2 회전지지수단은, 각각에 지지되는 제 2 피스톤 편을 서로 역방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 압축기에서의 피스톤 제조장치.
제 4 항에 있어서, 피스톤은 알루미늄계 재질제인 것을 특징으로 하는 압축기에서의 피스톤 제조방법.