KR20100096205A - 크랭크 샤프트 상의 필렛부를 심압연하기 위한 장치 - Google Patents

크랭크 샤프트 상의 필렛부를 심압연하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

크랭크 샤프트91)의 필렛부(5, 6)를 심압연하기 위한 장치가 개시되어 있다. 상기 장치는, 일방향으로 전후로 이동 가능하고 실질적으로 직선형 접촉면(14, 15)을 구비하는 적어도 하나의 장척형 압연 부재(12, 13)와, 크랭크 샤프트(1)의 필렛부(5, 6) 내로 심압연 하중(F)을 도입하기 위하여 가이드 면(14, 15)으로부터 소정 거리에 대향 배치된 대응 가이드 면과, 압연 부재(12, 13)에 가이드 압축력을 생성하는 수단을 포함한다. 상기 수단은, 심압연기(11)의 하우징(18) 내에 회전 가능하게 장착된 가이드 롤러(29)로 이루어지고, 가이드 롤러(29)에 대한 원형 가이드 면(24, 25)을 구비한다. 압연 부재(12, 13)의 가이드 면은 상기 원형 가이드 면(24, 25)과 상보형이다.

Description

크랭크 샤프트 상의 필렛부를 심압연하기 위한 장치{DEVICE FOR DEEP-ROLLING TRANSITION RADII ON CRANKSHAFT}
본 발명은 크랭크 샤프트의 천이 곡률부 또는 필렛(fillet)부를 심압연하기 위한 장치로서, 전후 방향으로 움직일 수 있는 적어도 하나의 직선 형태의 압연 부재와, 본질적으로 직선의 접촉면과, 이 접촉면과 이격하여 대향하며 크랭크 샤프트의 필렛부에 심압연 하중을 형성하기 위한 상응하는 가이드 면과, 그리고 압연 부재의 가이드와 압축력을 야기하는 수단을 구비하는 심압연 장치에 관한 것이다.
유럽 공개 특허 공보 제EP 1 779 972 A2호로부터 크랭크 샤프트를 강화하기 위한 방법 및 장치가 공지되어 있다. 이 장치는 본질적으로 직선인, 자(ruller) 형태의 한정된 길이를 구비한 2개의 압연 부재를 구비하는 것을 특징으로 하며, 이 압연 부재는 접촉면을 이용하여 심압연 하중을 받는 조건에서 크랭크 샤프트 저널의 필렛부에 압착된다. 압착되는 압연 부재에 대항하여 크랭크 샤프트는 공지된 지지 부재에 의해 지지된다. 지지 부재는, 예컨대 프리즘 형태의 자 또는 지지 롤러 헤드에 배치된 지지 롤러로 이루어진다. 이격하여 하중 유도 영역이 위치한다. 공지된 경우에서 하중 도입 영역은 편평한 면으로서, 이 편평한 면 위에 심압연 하중이 작용하며, 이 심압연 하중은 접촉면 영역에서 크랭크 샤프트로 유도된다. 압연 하중의 유도에 대해서는 공지된 인용 문헌에 거의 언급되어 있지 않다. 다음과 같은 내용만 기재되어 있다. "본 발명에 따른 압연 부재로 압연 하중을 유도하는 것은 하중 유도 영역 내의 적합한 수단에 의해 이루어지며, 이 하중 유도 영역은 바람직하게는 본질적으로 접촉면 내에, 압연 부재의 종축과 관련하여 압연 부재와 대향하는 영역을 갖는다."(제EP 1 779 972 A2호, 12단 28-39행 참조) 이 문헌의 또 다른 부분에는 다음과 같이 기재되어 있다. "본 발명에 따른 크랭크 샤프트의 필렛부 심압연기는 이를 위해 적합한 수단 혹은 장치를 구비하며, 이 장치는 압연 부재의 상응하는 가이드 혹은 압축력을 야기한다."(제EP 1 779 972 A2호, 13단 24-29행 참조) 공지된 문헌에서 압연 부재 상에 심압연 하중을 부가할 수 있는 방법에 대한 상기 내용은 그러한 목적을 실행하기에 적합한 수단을 일반적으로 지칭하는 데에 그친다. 그러나 그러한 내용으로는 발명에 재능이 없는 당업자에게 자 형태의 압연 부재 상에 심압연 하중을 부가하는 방법을 찾아가도록 제시하기에는 부족하다.
따라서, 본 발명의 목적은 자 형태의 압연 부재 내로 심압연 하중을 유도할 수 있는 적합한 수단을 제공하는 데 있다.
이를 위해, 본원 발명에 따르면, 하나의 수단을 제공하되, 이 수단은 심압연기의 하우징 내에 회전 가능하게 배치되는 가이드 롤러로 구성되고, 이 가이드 롤러는 원형의 가이드 면을 구비하며, 이 원형의 가이드 면에 심압연 부재의 가이드 면이 접한다. 그러므로 여기서는 심압연 롤러와 관련하여 공지된 심압연기의 가이드 롤러를 구비하도록 제공하되, 이는 자 형태의 압연 부재 상으로 심압연 하중을 전달하고 동시에 압연 부재는 자체의 작업 방향으로 가이드하기 위함이다.
바람직한 실시예에 따르면, 가이드 롤러의 가이드 면과 압연 부재는 만곡된다. 이 만곡부는 가이드 롤러의 횡단면 뿐만 아니라 압연 부재의 횡단면과 관련되며, 바람직하게는 원의 호 형태이다.
또한, 추가적인 바람직한 실시예에 따르면, 압연 부재의 접촉면은 크랭크 샤프트에 대해 곡률 반경을 구비하며, 이 곡률 반경은 압연 부재의 가이드 면의 곡률 반경보다 작다. 그리하여 압연 부재 및 가이드 롤러의 가이드 면의 영역과 크랭크 샤프트의 접촉면 및 필렛부의 영역에서 다양한 면 하중(surface pressure)이 생긴다. 또한 이미 유럽 공개 특허 공보 제EP 1 779 972 A2호에 개시된 바와 같이(13단, 35-39행 참조) 추가적으로 압연 부재의 접촉면도 자체 종방향 신장부에서 만곡될 수 있다.
가이드 롤러가 하우징 내에서 자체 회전축 방향으로 측면으로 움직일 수 있도록 배치되어도 바람직하다. 그럼으로써 불가피하게 반복적으로 나타나는 크랭크 샤프트의 필렛부의 비대칭이 심압연 장치 내의 가이드 롤러가 변위됨으로써 보상될 수 있다. 그 결과 가이드 롤러가 축 방향으로 움직일 때에 압연 부재는 종축을 중심으로 선회하되, 이 종축은 압연 부재의 종방향 신장부 방향에 위치한다.
일반적으로 2개의 서로 평행하는 압연 부재는 심압연기 내에 제공되며, 각각의 필렛부를 위해 하나의 압연 부재가 제공된다. 2개의 압연 부재는 유실 보호부에 의해 심압연기의 하우징에 고정된다. 유실 보호부와 상호 작용하면서 예컨대 길쭉한 압연 부재의 2개의 단부 각각에 연결 스프링이 각각 제공될 수 있다.
이하에서는, 실시예에서 본 발명이 더욱 상세히 설명된다.
다음의 도면은 실제 비율과는 다르게 작성된 개략적인 도면이다.
도 1은 심압연기와 함께 크랭크 샤프트의 저널을 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1의 II-II 라인을 따라 심압연기를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 라인 III-III 또는 III'-III'을 따라 심압연기를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 4는 A 또는 B 방향에서 본 심압연기의 단면도이다.
도 1은 크랭크 샤프트(1)의 저널(2)을 개략도로 도시하고 있다. 저널(2)은 메인 베어링 저널일 수 있을 뿐만 아니라 스트로크 베어링 저널일 수도 있다. 저널(2)의 각각의 회전축은 선과 점으로 이루어진 라인(3)으로 표시된다. 양쪽 면에 대해 저널(2)의 원통형 표면(4)은 필렛부(5 및 6)에 의해 제한되며, 본원의 경우 필렛부들이 리세스(recess)부로 형성되어 있다. 필렛부(5 및 6)들에는 크랭크 샤프트(1)의 측면부(9 및 10)로 전환되는 오일 플랜지(7 및 8)들이 연결된다.
심압연기(11)는 도 2에 횡단면도로 도시된 2개의 자 형태의 압연 부재(12 및 13)로 구성된다. 2개의 압연 부재(12 및 13)는 각각의 접촉면(14 및 15)을 이용하여 심압연 하중 (F)이 작용하는 조건에서 필렛부(5 및 6)들에 압착된다. 심압연 하중(F)을 압연 부재(12 및 13)에 부가하는 것은 가이드 롤러(29)에 의해 이루어지며, 이 가이드 롤러(29)는 동시에 자체 종축 방향으로, 즉 도 2의 도면 평면 방향에 수직으로 2개의 압연 부재(12 및 13)를 가이드한다. 도 2의 실시예에서는 압연 부재(12 및 13)들과 마찬가지로 가이드 롤러(29) 또한 절개되어 도시되어 있다. 가이드 롤러(29)는 핀(16)과 니들 베어링(17)을 거쳐서 심압연기(11)의 하우징 내에 배치된다. 심압연 하중(F)은 하우징(18)과 가이드 롤러(29)를 지나서 2개의 압연 부재(12 및 13)에 부여된다. 하우징(18) 내에 회전 가능하게 장착된 가이드 롤러(29)는 동시에 지정된 한계 내에서 축 방향(19)으로 움직일 수 있다. 가이드 롤러(29)의 이러한 축방향 운동(19)의 결과로 압연 부재(12 및 13)들이 각각 자체 종축(20 및 21)을 중심으로 선회할 수 있게 된다. 이렇게 움직이며 조정할 수 있으므로 필렛부(5 및 6)의 비대칭이 보상될 수 있다.
접촉면(14 및 15)에서 2개의 압연 부재(12 및 13)들은 각각 제1 곡률 반경(22)으로 둥글게 된다. 이 압연 부재(12 및 13)들의 곡률 반경(22)에 대향하여 가이드 면(35)의 곡률 반경(23)이 마주보며, 이 가이드 면(35)의 곡률 반경(23)으로 2개의 압연 부재(12 및 13)는 대향하여 마주 보는 자체 면에서 둥글게 된다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이 제2 곡률 반경(23)이 제1 곡률 반경(22)보다 현저히 크다. 가이드 면(35)을 지나서 2개의 압연 부재(12 및 13)들은 가이드 롤러(29)의 2개의 원형 가이드 면(24 및 25)들 각각에 접한다. 가이드 면(24 및 25)와 관련하여 "원형"이라는 개념은 가이드 롤러(29)의 원통 형태와 연관지어 이해해야 한다. 사실 가이드 면(24 및 25)은 횡단면 상으로 볼 때 곡률 반경을 구비할 수 있으며, 이 곡률 반경은 원형 외에 예컨대 타원형 또는 그 밖의 다른 형태의 외연을 가질 수도 있다.
2개의 압연 부재(12 및 13)는 자체의 종방향 신장부로 인해 심압연기(11)의 하우징(18)에서 돌출되므로, 유실 보호부(26)가 하우징(18)에 제공된다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 유실 보호부(26)는 하우징(18)의 2개의 전면 단부(27)에 장착된다. 유실 보호부(26)를 형성하는 방법은 다양하다. 중요한 점은 유실 보호부(26)가 심압연 부재(11)의 하우징 상의 어느 한 지점에 압연 부재(12 및 13)를 고정하는 것이며, 이 지점은 압연 부재(12 및 13)가 일측으로는 종축(20 및 21)을 중심으로 소정의 회전 운동을 할 수 있고, 동시에 압연 부재(12 및 13)가 심압연기(11)로부터 빠지지 않게 막는 위치이어야 한다. 2개의 압연 부재(12 및 13)들을 고정하는 방법으로서 예컨대 하우징(18)의 전면 단부(27)에 장착되는 플레이트(28)가 제공된다.
바람직한 실시예에 따르면, 압연 부재(12 및 13)들은 서로 일치하지 않는 횡단면 형태를 구비할 수 있다. 이러한 각기 다른 횡단면 형태는 여기서는 순전히 예시로서만 언급된다. 그러므로 각기 다른 횡단면 형태를 구비한 압연 부재(12 및 13)가 동시에 하나의 그리고 동일한 심압연기(11)에 배치된 것은 제공되지 않는다. 오히려 그러한 심압연기는 동일한 제1 횡단면 형태의 압연 부재(12) 2개를 구비하거나 혹은 제1 횡단면 형태와 일치하지 않는 제2 횡단면 형태의 압연 부재(13) 2개를 구비한다. 어떠한 횡단면 형태가 이점이 있는지는 심압연기(11)의 각각의 사용 조건과 공간 비율에 좌우된다.
가이드 롤러(29) 외에 심압연기(11)의 하우징(18) 내에는 2개의 가이드 지지 롤러(30 및 31)도 제공된다. 가이드 지지 롤러(30 및 31)는, 저널(2)의 각각의 회전 위치(34)와 관련하여 압연 부재(12 및 13)의 돌출부(32 또는 33)의 길이와 상관없이, 직선의 압연 부재(12, 13)가 저널(2)의 회전축(3)에 대해 상대적으로 그리고 심압연기(11)와 관련하여 각각 자체의 직교하는 위치를 유지하는 데 이용된다.
1: 크랭크 샤프트
2: 저널
3: 회전축
4: 원통형 표면
5: 필렛부
6: 필렛부
7: 오일 플랜지
8: 오일 플랜지
9: 측면부
10: 측면부
11: 심압연기
12: 압연 부재
13: 압연 부재
14: 접촉면
15: 접촉면
16: 핀
17: 니들 베어링
18: 하우징
19: 축 방향
20: 종축
21: 종축
22: 곡률반경
23: 곡률반경
24: 원형 가이드 면
25: 훤형 가이드 면
26: 유실 보호부
27: 전면 단부
28: 플레이트
29: 가이드 롤러
30: 가이드 지지 롤러
31: 가이드 지지 롤러
32: 돌출부
33: 돌출부
34: 회전 위치
35: 가이드 면
F: 심압연 하중

Claims (8)

  1. 크랭크 샤프트의 필렛부를 심압연하기 위한 장치로서, 전후 방향으로 이동 가능한 적어도 하나의 자 형태의 압연 부재와, 본질적으로 직선의 접촉면과, 상기 접촉면과 이격하여 배향하며 크랭크 샤프트의 필렛부에 심압연 하중을 유도하기 위한 상응하는 가이드 면과, 그리고 압연 부재의 가이드 및 압축력을 야기하는 수단을 구비하는 심압연기에 있어서, 상기 수단이
    - 가이드 롤러(29)로 구성되되,
    - 상기 가이드 롤러(29)는 심압연기(11)의 하우징(18) 내에 배치되고, 상기 가이드 롤러(29)와 관련하여
    - 원형의 접촉면(24, 25)을 구비하고, 상기 원형의 접촉면(24, 25)에 상기 압연 부재(12, 13)의 가이드 면(35)이 접하는 것을 특징으로 하는 심압연기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가이드 롤러(29) 및 (35)와 상기 압연 부재(12, 13)의 가이드 면(24, 25)의 횡단면이 만곡되는 것을 특징으로 하는 심압연기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압연 부재(12, 13)의 접촉면(14, 15)이 제1 곡률 반경(22)을 구비하고, 상기 제1 곡률 반경(22)은 가이드 면(35)의 제2 곡률 반경(23)보다 작은 것을 특징으로 하는 심압연기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 압연 부재의 접촉 면(14, 15)이 자체 종방향 신장부에서 만곡되는 것을 특징으로 하는 심압연기
  5. 제1항에 있어서, 상기 가이드 롤러(29)가 상기 하우징(18) 내에서 축 방향(19)으로 움직일 수 있게 장착되는 것을 특징으로 하는 심압연기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 유실 보호부(26)에 의해 고정되는, 두 개의 서로 평행하는 압연 부재(12, 13)가 제공되는 것을 특징으로 하는 심압연기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압연 부재(12, 13)가 종축(20, 21)을 중심으로 선회할 수 있도록 장착되는 것을 특징으로 하는 심압연기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 가이드 지지 롤러(30, 31)가 심압연 부재(12, 13)의 각각의 종방향 신장부(32, 33)에서 심압연 부재(12, 13)의 추가적인 지지부로서 제공되는 것을 특징으로 하는 심압연기.
KR1020107014040A 2007-11-24 2008-11-21 크랭크 샤프트 상의 필렛부를 심압연하기 위한 장치 KR20100096205A (ko)

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