KR20140088598A - 베어링 부시를 삽입하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20140088598A
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마우저-베르케 오베른도르프 마쉬넨바우 게엠베하
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Abstract

본 발명에 따라, 베어링 부시(8)를 베어링 아이(6) 내로 삽입하기 위한 방법 및 장치, 및 그러한 방법에 따라 또는 그러한 장치에 의해 생산된 공작물이 기술되었다. 본 발명에 따라, 베어링 부시(8)는 베어링 아이(6) 내로 롤링된다.

Description

베어링 부시를 삽입하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR INSERTING A BEARING BUSH}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 베어링 아이에 베어링 부시를 삽입하기 위한 방법, 상기 방법을 수행하기 위한 장치, 및 그러한 방법을 따라 및/또는 그러한 장치에 의해 생산되는 공작물에 관한 것이다.
종래기술로부터 베어링 부시를 베어링 아이 예를 들면 작은 커넥팅 로드 아이 내로 눌러 넣는 것이 공지되어 있다. 내부 부시 직경을 보정하기 위해, 로드의 길이 방향 축을 따라 이격되어 배치되는 보정 세그먼트가 구비될 수 있으며, 누름 방향에서 볼 때 약간 증가하는 직경을 가진다.
그러한 보정 툴을 사용하면, 예를 들면 커넥팅 로드 아이의 원주 방향 벽이 여러 가지 다른 축 방향 길이를 가지도록 디자인되는 소위 핸들 바스켓 커넥팅 로드에 문제가 발생한다.
공개공보 제DE 10 2011 001 492.6에, 2개의 보정 세그먼트가 서로 축 방향으로 이격되도록 구비되는 방법이 기술되어 있으며, 축 방향 거리는, 하나의 보정 세그먼트는 기다란 축 방향 길이의 원주 방향 영역과 접촉하도록 이루어질 수 있고, 다른 보정 세그먼트는 짧은 축 방향 길이의 원주 방향 영역과 접촉하도록 이루어질 수 있도록, 선택된다.
상술한 해결 방안에서, 보정 프로세스가 비교적 큰 노력을 필요로 하고, 베어링 부시가 한편으로는 필요한 압입끼워맞춤에 의해 베어링 아이 내로 삽입될 수 있고 다른 한편으로는 보정 툴에 의해서 보정될 수 있도록 고정밀도로 제조되어야 한다는 것은 단점이다.
이와 비교하여, 본 발명의 목적은, 베어링 부시를 베어링 아이에 간단히 삽입할 수 있게 하는, 베어링 아이에 베어링 부시를 삽입하기 위한 방법, 상기 방법을 수행하기 위한 장치, 및 그러한 방법을 따라 및/또는 그러한 장치에 의해 생산되는 공작물을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 1의 특징을 가진 방법, 종속항 13의 특징을 가진 장치, 및 종속항 20에 따른 공작물에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 발전은 종속항의 주제이다.
본 발명의 방법에 따라, 베어링 부시는 초기에 베어링 아이 내로 삽입되며, 그러한 삽입은 유격을 가지거나 압입끼워맞춤이 거의 없이 수행될 수 있고, 그러한 표면 누름은 명백하게, 작동시에 베어링 부시가 베어링 아이 내에서 비틀리는 것을 방지하도록 베어링 부시를 고정시키기 위해 필요한 압입끼워맞춤의 경우보다 낮다. 다음 프로세스 단계에서, "느슨하게" 삽입된 베어링 부시는, 베어링 부시의 외부 원주가 의도된 사용시에 필요한 압입끼워맞춤에 의해 상기 베어링 아이의 원주 벽에 인접하며, 내부 원주가 소정 크기가 되도록, 소성 성형에 의해 가공된다. 즉, 종래의 방법과는 대조적으로, 압입끼워맞춤은, 베어링 부시를 베어링 아이 내로 삽입한 후에 수행되는 성형 단계에 의해 이루어진다. 이것은, 베어링 부시가 종래의 방법에서보다 상당히 낮은 규격 안정성을 가지고 예비 가공될 수 있고, 표면 품질, 표면 코팅, 및 베어링 부시 재료에 대해 종래기술보다 요구사항이 낮아진다는 실질적 이점을 제공한다. 상술한 바와 같이, 내부 원주는 소정 크기로 되며, 소정 크기는 아직 베어링 부시의 내경의 최종 필요한 크기일 필요는 없다.
바람직한 실시예에서, 소성 성형은, 베어링 부시가 베어링 아이 내로 롤링되도록, 회전 롤링 툴에 의해 수행된다. 상기 롤링 툴은 바람직하게, 반경 방향으로 조절 가능하게 지지된 복수의 원주 방향으로 분포된 롤을 포함한다.
비틀림 안정성은, 예를 들면 본 출원인의 DE 103 25 910 B4에 기술된 바와 같이 상기 베어링 아이의 내부 원주에 구조물이 성형되면, 더 증가된다.
이러한 구조물의 조도 깊이는 3 내지 10 μm, 바람직하게 5 내지 7 μm 범위를 가진다.
유지력은, 베어링 아이의 내부 원주에, 소성 성형시에 베어링 부시의 재료가 롤링되는 하나 이상의 마이크로 천공이 제공되면, 더 증가될 수 있다.
베어링 부시는, 상술한 바와 같이, 유격을 가지거나 비교적 압입끼워맞춤이 거의 없이 삽입될 수 있다.
이러한 절차에서의 노력은, 베어링 부시가 필요한 롤링 툴에 의해 삽입될 때, 특히 적다.
상기 방법은 다음의 단계를 포함할 수 있다. 제1 단계에서, 상기 롤링 툴은 처리될 베어링 부시 내로 몰입되며, 롤링 툴의 둘러싸는 원 직경은 베어링 부시의 내경보다 작다. 다음 단계에서, 상기 베어링 부시가 상기 롤링 툴에 유지되도록 상기 롤링 툴이 반경 방향으로 조절된다. 또 다른 단계에서, 상기 롤링 툴이 롤링 툴에 유지되었던 상기 베어링 부시와 함께 상기 베어링 아이 내로 이동된다. 베어링 아이 내에서 베어링 부시의 축 방향 위치 설정 및 필요시에는 반경 방향 위치 설정 후에, 상기 롤링 툴은, 초기에 상기 베어링 부시와 상기 베어링 아이 사이에 마찰 접착을 발생시키고, 추가적 반경 방향 조절에 의해, 소성 성형에 의해 베어링 부시를 롤링 인(roll in)하기 위해, 반경 방향으로 조절된다. 롤링 인 후에, 롤링 툴은 반경 방향으로 리셋되고, 베어링 아이로부터 제거된다.
상술한 바와 같이, 베어링 부시 및 대응하여 또한 베어링 아이는, 축 방향으로 더 길고 또한 더 짧은 원주부를 가지도록 구성될 수 있다. 여기에서, 균일한 표면 유닛 압력을 얻기 위해, 축 방향으로 짧은 원주부의 영역에 롤링 툴을 지지하는 것이 이로울 수 있다.
베어링 부시를 베어링 아이 내로 롤링한 후에, 베어링 부시는 예를 들면 스핀들링 또는 유연한 롤링에 의해 더 마감 처리될 수 있다.
그러한 마감 처리는 동일한 가공 스테이션 또는 추가적 가공 스테이션에서 수행될 수 있다. 이러한 마감 처리를 위해, 예를 들면 스핀들링을 위해, 베어링 아이의 센터링이 필요하다. 종래의 해결 방안에서, 그러한 센터링은, 각각의 공작물이 미세 보어링 스핀들에 정렬되도록, 미세 보어링 기계에 의해 수행된다. 본 발명에 따른 해결 방안에서, 그러한 센터링은 어떠한 외부 스테이션도 없이 롤링 툴에 의해 수행된다. 예를 들면 커넥팅 로드의 경우에서와 같이, 다른 베어링 아이가 제공되는 경우에, 이러한 영역은, 롤링 작동 동안에 다른 베어링 아이 예를 들면 커넥팅 로드의 큰 베어링 아이 내로 몰입되는 센터링 맨드릴에 의해 센터링될 수 있다.
센터링은 예를 들면 롤링 후에 수행될 수 있다. 공작물이 제2 베어링 아이, 예를 들면 커넥팅 로드에서 큰 베어링 아이를 가지도록 디자인되는 경우에, 센터링을 위해, 커넥팅 로드의 방향에 대해 횡 방향으로 정위치에 커넥팅 로드를 고정하기 위한 2-포인트 센터링을 가진 센터링 부재가 큰 커넥팅 로드 아이 내로 삽입될 수 있다. 커넥팅 로드의 길이 방향에서의 센터링을 위해, 롤링 툴은 작은 커넥팅 로드 아이 내로 삽입된다. 롤링 툴이 내부 원주를 따라 인접하기 때문에, 또한 작은 베어링 아이도 커넥팅 로드의 방향에서 센터링된다. 공작물은 롤링 동안에도 2-포인트 센터링을 통해 고정된다.
그러한 센터링 후에, 공작물은 클램핑되고 더 가공된다.
그러한 추가적 가공은, 모든 상술한 실시예에서, 가공 스테이션에서, 예를 들면 부시가 없는 커넥팅 로드 및 부시를 구비한 커넥팅 로드가 예를 들면 작은 커넥팅 로드 아이에서 가공되는 역 기계(inverse machine)에서, 수행될 수 있다. 부시가 없는 커넥팅 로드를 가공할 때, 역 개념에서, 커넥팅 로드는 다중 스핀들 버니싱 헤드에 의해 연마/롤러-버니싱된다. 부시를 포함하는 커넥팅 로드가 교대로 가공될 때, 다중 스핀들 롤러 유닛이 다중 스핀들 버니싱 헤드 대신에 사용된다.
큰 커넥팅 로드 아이에서 2-포인트 센터링에 의해 상술한 가공을 함에 있어서, 작은 커넥팅 로드 아이가 핸들 바스켓 커넥팅 로드 아이로서 구성될 때, 롤링 동안에, 작은 커넥팅 로드 아이의 좁은 쪽에서의 부시 벽 두께가 넓은 쪽에서의 부시 벽 두께보다 약간 작도록, 작은 커넥팅 로드 아이의 좁은 쪽이 축 방향에서 넓은 쪽보다 훨씬 강하게 압축되는 일이 발생할 수 있다. 이 결과, 전체 커넥팅 로드가 길이 방향에서 비대칭이 된다. 그러한 비대칭은 그러면 상술한 마감 처리에 의해 보상된다. 이러한 단점을 피하기 위해, 상술한 2-포인트 센터링 대신에, 큰 커넥팅 로드 아이가 커넥팅 로드의 방향 및 그에 대해 횡 방향으로 정위치에 고정되게 하는 4-포인트 센터링이 사용될 수 있다. 작은 예를 들면 아이는 롤링 툴에 의해 상술한 해결 방안과 유사한 방식으로 센터링된다. 그러한 센터링 후에, 공작물은 클램핑되고 부시는 롤링 인된다. 큰 커넥팅 로드 아이의 4-포인트 센터링으로 인해, 롤링 후에 균일한 부시 벽 두께가 제공되도록 상술한 비대칭이 회피되거나 적어도 상당히 감소될 수 있다.
상술한 2-포인트 또는 4-포인트 지지는 또한, 물론, 부시가 구비되는 베어링 아이 및 센터링 베이스로서 작용하는 임의의 다른 리세스를 가지도록 구성되는 다른 공작물에서 구비될 수 있다.
따라서, 무엇보다, 본 발명의 개념에 따라, 센터링 및 롤링을 위해 다음의 방책이 가능한데, 즉,
- 베어링 부시의 삽입 및 롤링 인은 다른 툴에 의해 수행되며,
- 삽입 및 롤링 인은 툴, 본 경우에는 롤링 툴에 의해 수행되고,
- 롤링 및 센터링은 가공 유닛, 예를 들면 후속 가공 예를 들면 스핀들링이 수행되는 역 기계에서 수행되며,
- 센터링도 동일한 유닛에서 수행될 수 있도록 유닛이 형성되면, 별도의 센터링 유닛을 없앨 수 있고(역 기계의 경우에, 별도의 센터링 유닛은 다중 스핀들 롤링 헤드 및 다중 스핀들 센터링 헤드를 가지도록 구성됨),
- 다른 베어링 아이, 예를 들면 큰 커넥팅 로드 아이의 4-포인트 센터링에 의해, 공작물은, 롤링 인 동안에 균일한 부시 벽 두께가 얻어질 수 있도록 지지된다.
유연한 롤링은, 예를 들면 본 출원인의 DE 10 2011 000 618에 기술된 툴에 의해 수행될 수 있다.
상기 방법을 수행하기 위한 장치는, 베어링 부시를 베어링 아이 내로 삽입하고, 베어링 부시가 소정 압입끼워맞춤에 의해 베어링 아이 내에 수용되도록 베어링 부시를 소성 성형하기 위한 하나 이상의 스테이션을 포함한다.
그러한 삽입 및 성형은 1개의 단일 스테이션에서 수행될 수 있다. 다른 해결 방안에서, 베어링 부시는, 균일 유닛도 포함하는 제1 가공 유닛의 스테이션에서 베어링 아이 내로 삽입될 수 있다. 베어링 아이 내로의 베어링 부시의 소성 성형/롤링은 그러면 추가적 가공 유닛에 의해 수행된다.
기계 가공될 공작물은, 상술한 바와 같이, 별도의 센터링 유닛 또는 롤링 툴 자체를 통해 센터링될 수 있다. 또한, 공작물을 센터링하고, 베어링 부시가 롤링 인될 때 공작물을 비틀림에 대해 고정시키기 위해, 다른 베어링 아이 또는 공작물의 대응하는 리세스 내로 몰입되는 추가적 센터링 수단이 제공될 수 있다. 그러한 센터링 수단은 2-포인트 센터링 또는 4-포인트 센터링을 가지도록 구성될 수 있다. 바람직하게, 센터링 수단은 센터링 및 클램핑을 가능하게 하도록 구성된다.
소성 성형/롤링 인은, 반경 방향으로 조절 가능하게 지지된 복수의 원주 방향으로 분포되는 롤을 가진 회전 롤링 툴에 의해 수행될 수 있다.
베어링 아이가 구성되는 베어링 아이 또는 공작물이 성형 동안에 비틀리는 것을 방지하기 위해, 상기 장치는 토크 지지부를 갖도록 구성될 수 있다. 커넥팅 로드에서, 메인 로드는 바람직하게 비트림이 방지되도록 지지된다.
본 발명에 따른 공작물은 바람직하게 내연기관의 커넥팅 로드이다.
베어링 부시는 판금 컷(sheet-metal cut)으로 이루어질 수 있다. 베어링 아이 내로의 높은 압력 힘에 의한 압입끼워맞춤은 필요하지 않기 때문에, 베어링 부시는 코팅되지 않을 수 있다. 종래의 해결 방안에서, 압입끼워맞춤 동안에 베어링 부시의 손상을 피하기 위해, 코팅 예를 들면 아연 층이 구비될 수 있다.
통상적으로 "베어링 부시"라는 용어에 의해, 베어링 내에 발생하는 반경 방향 및 축 방향 힘을 흡수할 수 있고, 최적 윤활/트라이볼러지(tribology)에 관해 최적화되는 컴포넌트인 것으로 이해될 수 있다. 본 발명과 관련하여, 용어 "베어링 부시"에 의해서도, 단순히 역시 마찰의 감소 및 윤활 성질의 최적화에 관련하여 디자인되는 컴포넌트인 것으로 이해되어야 하며, 베어링 슬리브라고도 지칭되는 이들 베어링 부시에서, 힘은, 상기 베어링 부시가 삽입되는 컴포넌트에 의해 흡수될 수 있다. 즉, "베어링 부시"가 트라이볼로지에 관해 최적화된다는 것이며, 실제 베어링 힘은, 실질적으로 베어링 부시를 지지하는 원주벽에 의해 흡수된다.
바람직한 실시예를 이하에서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 베어링 부시를 포함하는 커넥팅 로드의 일부를 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1에 따른 베어링 부시의 단면도 및 평면도이다.
도 3은 도 1의 베어링 부시의 시트를 전개한 전개도이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 따른 베어링 부시를 롤링 인하기 위한 롤링 툴의 헤드의 도면이다.
도 5는 2-포인트 센터링을 가진 방법의 개략도이다.
도 6은 4-포인트 센터링을 가진 방법의 개략도이다.
도 7은 도 1에 따른 커넥팅 로드의 베어링 아이 내로 베어링 부시를 롤링할 때의 방법의 단계를 도시하는 도면이다.
도 1은 내연기관의 커넥팅 로드(1)의 부분 절결도이며, 단지 작은 커넥팅 로드 아이(2) 및 로드의 일부분(4)만 도시되어 있다. 커넥팅 로드 아이(2)는 핸들 바스켓 커넥팅 로드 아이의 형태이며, 피스톤 로드 쪽의 커넥팅 로드 아이(2)의 원주부는 그로부터 이격되고 축 방향 길이(I)(도 1 및 도 2 참조)를 가진 원주부보다 기다란 축 방향 길이(L)를 가진다. 도 1의 단면도에 따라, 축 방향 길이(L, I)를 가진 영역들 사이의 전이는 연속적이다. 윤곽이 커넥팅 로드 아이(2)의 핸들 바스켓 형상에 적합한 베어링 부시(8)는 작은 커넥팅 로드 아이(2)의 베어링 아이(6)에 삽입된다.
베어링 부시(8)의 구조는 도 2 및 도 3에 의해 도시되어 있다. 도 2의 (a)는 베어링 부시(8)의 단면이고, 도 2의 (b)는 도 1의 베어링 부시의 평면도이다. 도 3은 베어링 부시(8)의 전개도이다. 도 2의 (a)의 단면도에 따라, 베어링 부시(8)는 최대 축 방향 길이(L) 및 최소 축 방향 길이(I)를 가지도록 작은 커넥팅 로드 아이(2)의 형상에 따라 디자인되며, "축 방향 길이"는 작은 커넥팅 로드 아이(2)의 축(10)의 방향으로 표시된다.
평면도(도 2의 (b))에서, 베어링 부시(8)는 원통형이다. 도시된 실시예에서, 베어링 부시는 도 3의 (a)에 도시된 형상을 가진 판금 컷(sheet-metal cut)으로 나사 전조되고(thread-rolled), 다음에는 베어링 아이(6)(커넥팅 로드 보어)에 삽입된다. 본 발명의 변경 실시예에서, 그러한 삽입 또는 압입끼워맞춤은 비교적 압입끼워맞춤이 없이 수행되며, 발생되는 압축 조인트는 주어진 작동 상태에서 베어링 부시(8)를 비틀림에 대해 충분히 고정하기에 충분하지 않다.
도 3에 따른 베어링 부시(8)의 전개도는, 기다란 축 방향 길이(L)로 구성되는 베어링 부시(8)의 기다란 영역(12), 및 짧은 축 방향 길이(I)로 구성되는 2개의 영역(14, 16)을 도시하고 있으며, 2개의 영역(14, 16)은 각각 전방 에지(18, 20)로 종료된다. 상술한 바와 같이, 베어링 부시(8)는 두께(d)(도 3의 (b))를 가진 판금 컷으로 이루어지며, 다음에는 나사 전조되고, 2개의 전방 에지(18, 20)는 조인트(21)(도 2의 (a))를 따라 동일 평면 방식으로 인접하고, 도 2에 도시되었듯이, 용접 또는 접착 폐쇄(adhesive closure)는 수행되지 않는다. 판금 컷은 바람직하게 보호층 예를 들면 아연층이 구비되지 않으며, 서두에서 설명한 바와 같이, 종래의 베어링 부시는 압입끼워맞춤시에 작용하는 큰 힘으로 인한 손상에 대해 적절한 표면 마감 처리에 의해 보호되어야 한다. 이것은 본 발명에 따른 베어링 부시(8)에서는 필요하지 않으며, 물론 본 발명에 따른 베어링 부시에 필요하면 표면층이 구비될 수 있거나, 표면은 적절히 마감 처리될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상술한 바와 같이 나사 전조되는 베어링 부시(8)는 약간의 압입끼워맞춤에 의해 작은 커넥팅 로드 아이(2) 내로 삽입되고, 다음에는 도 4에 도시된 롤링 툴(22)에 의해 베어링 아이(6) 내로 롤링된다. 도시된 상기 롤링 툴(22)은 멈춤부(24)를 포함하는 툴 헤드를 부분적으로만 포함하며, 멈춤부(24)는 롤링 작동시에 도 4에 개략적으로 도시된 커넥팅 로드 아이(2)의 단부면부(end face portion)(26)에 놓이고, 회전 가능하게 지지된다. 롤링 툴(22)의 도시되지 않은 섕크는 각각의 작동 유닛의 클램핑 시스템에 따라 선택될 수 있다. 도시된 툴 헤드와 도시되지 않은 섕크 사이에, 커넥팅 로드 아이(2)를 통과하는 롤링 헤드(28)의 유효 직경(둘러싸는 원 직경)을 조절하고 제한하기 위한 컨트롤 및 회로가 구비된다. 상기 롤링 헤드(28)는, 롤러 케이지(32)에서 정위치에 유지되는 복수의 원주 방향으로 분포되는 롤(30)을 가진다. 롤(30)은 원추 형상을 가지며, 툴 섕크와 연통하는 툴의 축에 구비되는 원추 상에 반경 방향 내향으로 지지된다(도 4에 도시되지 않음). 롤(30)을 가진 롤러 케이지(32)는 원추와 대향하여 회전되며, 제한된 양으로 축 방향으로 이동할 수 있도록 지지된다. 롤(30)과 원추는, 전체 롤 길이에 걸쳐 측정될 때 직경이 롤(30)들에 대해 동일하도록 롤(30)이 원통형 둘러싸는 원을 형성하도록, 서로에 대해 조절된다. 롤러 케이지(32)를 상향 시프팅시킬 때, 롤(30)은, 롤링 헤드의 둘러싸는 원 직경이 적절히 증가하도록 직경이 상부까지 증가하는 축 방향 원추에서 시프팅된다. 상술한 회로에 수용되는 스프링은, 둘러싸는 원 직경이 롤링 툴(22)의 아이들 위치에서 최소가 되도록, 롤러 케이지(32)를 하향 가압한다. 멈춤부(24)는 커넥팅 로드 아이(2)의 평평한 단부면부(26) 또는 공작물 클램핑 디바이스의 기준 표면과 협동할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 제1 변경 실시예에서, 회전하는 롤링 툴(22)은 이미 삽입된 베어링 부시(8)에 삽입된다. 멈춤부(24)는, 멈춤부(24)가 단부면부(26)에 놓일 때, 붕괴한 상태 즉 최소 둘러싸는 원 직경을 가진 상태의 롤(30)의 전체 길이에 걸쳐 롤링 헤드(28)가 커넥팅 로드 아이(2) 내로 이동되도록, 조절된다. 그러면 축 방향으로의 롤러 케이지(32)의 추가적 시프팅은 더 이상 가능하지 않다. 추가적 스핀들 공급으로 롤(30)을 마주하여 원추의 시프팅이 발생하여, 둘러싸는 원 직경이 증가된다. 즉, 롤(30)은, 베어링 부시(8)의 형성이 시작하도록, 베어링 부시(8)의 내부 원주로 눌려진다. 툴 공급이 정지되면, 둘러싸는 원 직경의 증가 따라서 베어링 부시(8)의 형성이 정지된다. 이것은, 내부로의 롤링 후에 부시의 형성 정도 및 부시의 내경이 기계 피딩에 의해 제어될 수 있다는 것을 뜻한다. 바람직하게, 피딩의 정지 후에, 약간의 추가적 툴 회전이 이루어지고, 롤링 툴(22)이 신속하게 퇴출된다. 퇴출의 제1 위상에서, 롤링 툴(22)은 최소 직경(최소 둘러싸는 원 직경)으로 붕괴하여 베어링 부시로부터 퇴출될 수 있다.
상기 성형에 의해, 원주 방향으로 소성 팽창을 발생시키는 압축 응력이 베어링 부시(8)에 원주 방향으로 도입된다. 상술한 조인트(21)가 유격 없이 디자인될 때, 즉 2개의 전방 에지(18, 20)가 서로에 대해 동일 평면 방식으로 인접할 때, 부시 재료의 항복 강도의 크기의 접선 방향 고유 압축 응력이 형성된다. 접선 방향 고유 압축 응력은 부시와 커넥팅 로드 사이에 기술적 측면에서 최대로 가능한 반경 방향 압력을 발생시킨다.
형성 작동 동안에, 전체 부시 단면은 항복 강도 위에 놓이는 압축 응력을 받는다. 이러한 상태에서, 베어링 부시(8)의 외경도 소성으로 형성될 수 있다. 이러한 상태의 부시는 베어링 부시(8)의 원주 방향 영역에서 반대 표면 조도 프로파일의 음의 형상(negative shape)을 채택할 수 있다. 이러한 프로파일의 형상에 따라, 상술한 반경 방향 압력 하에서 접착을 명백히 증가시키는 마이크로 형상 폐쇄가 발생할 수 있다. 커넥팅 로드 아이 내의 표면 조도 프로파일의 적절한 선택에 의해, 접착력 및 접착 모우먼트가 최적화될 수 있다.
접착력은, 예를 들면 기계 가공(호닝, 라인-보어링) 또는 레이저 에너지에 의해 소정 구조가 베어링 아이 내로 도입될 수 있다는 점에서, 증가될 수 있다. 추가적 가능성은 베어링 아이(6)의 원주 방향 벽에 마이크로 천공 등을 형성하는 것이다.
상술한 핸들 바스켓 커넥팅 로드에서의 문제점은, 베어링 부시(8)의 여러 가지 축 방향 길이로 인해, 롤링 툴(22)은 그 롤(30)에 의해 몇몇 영역에서 베어링 부시(8)와 전면 접촉되고, 길이(I)를 가진 짧은 원주 방향 부분에서는 롤(30)의 일부만 지지한다는 것이다. 이것은, 좁은 영역에서의 반경 방향 압력이 적절히 더 높기 때문에, 베어링 부시(8)가 좁은 영역에서보다 넓은 영역에서 더 강하게 형성되는 것을 포함할 수 있다. 그러한 불규칙적 형성이 문제가 되면, 롤링 툴(22) 또는 더 정확하게는 롤링 툴의 롤(30)을 좁은 영역에서 반경 방향으로 지지하기 위한 지지 부재가 구비될 수 있다. 이러한 지지는 도 4에 2개의 화살표(F)로 표시된다.
핸들 바스켓 커넥팅 로드의 경우에, 불규칙 표면 단위 압력으로 인해, 상술한 바와 같이, 좁은 영역(I)에서의 부시 벽 두께는 넓은 영역(L)에서의 부시 벽 두께보다 작게 될 수 있다. 이들 여러 가지 부시 벽 두께는 도 5에서 S1 및 S2로 표시되며, S2 < S1이다. 도 5에 도시된 방법에서, 커넥팅 로드의 이러한 비대칭 구성이 예상되고, 후속 작업에서 보상된다.
도 5는 큰 커넥팅 로드 아이(34) 및 작은 커넥팅 로드 아이(2)를 가진 커넥팅 로드(1)의 측면도 및 평면도이며, 작은 커넥팅 로드 아이의 베어링 아이(6) 내로 베어링 부시(8)가 롤링되어야 한다. 작은 커넥팅 로드 아이(2)는 좁은 쪽과 넓은 쪽을 가진 핸들 바스켓 커넥팅 로드 아이의 형태이다. 베어링 부시(8)를 롤링 인하기 전에, 큰 커넥팅 로드 아이(34)가 정위치에서 X 방향으로 선터링되도록, 2-포인트 센터링(36)이 초기에 큰 커넥팅 로드 아이(34) 내로 도입된다.
그러면, 베어링 부시(8)는 별도의 프레싱 툴 또는 롤링 툴(22)을 통해 상술한 방법들 중 어느 하나에 따라 작은 커넥팅 로드 아이(2) 내로 압입끼워맞춤 또는 삽입된다. 방법에 따라, 작은 커넥팅 로드 아이(2)는 롤링 툴(22)에 의해 X 및 Y 방법(도 5의 좌표 시스템 참조)으로 센터링된다. 그러한 센터링 후에, 커넥팅 로드(1)의 클램핑 및 베어링 부시(8)의 롤링 인은 상술한 방식으로 수행되며, 다음에는 커넥팅 로드(1)는 2-포인트 센터링(36)에 의해 비틀림에 대해 지지된다. 작은 커넥팅 로드 아이의 좁은 부분의 영역 내의 재료의 상술한 여러 가지 표면 단위 압력 및 수반하는 더 높은 압축으로 인해, 벽 두께(S2)는 대응하여, 작은 커넥팅 로드 아이의 축 방향에서 더 넓은 부분에서의 벽 두께(S1)보다 작다.
후속 작업 예를 들면 스핀들링 또는 폴리싱 시에, 이러한 비대칭은 보상되며, 가공 전에, 센터링이 수행되어, 롤링 부재는 작은 베어링 아이(2) 내로 들어가 작은 베어링 아이를 X 및 Y 방향으로 센터링하고, 큰 베어링 아이(34) 내의 2-포인트 센터링(36)은 X 방향에서의 정렬을 판정한다. 상기 센터링 후에, 커넥팅 로드(1)는 더 가공된다.
도 6에 의해, 커넥팅 로드(1)의 비대칭 또는 더 정확히는 불균일한 부시 벽 두께가 피해지거나 적어도 감소되는 방법이 설명된다.
이러한 변경 실시예에서, 커넥팅 로드(1)는 먼저 4-포인트 센터링(38)을 큰 커넥팅 로드 아이(34) 내로 도입함으로써 센터링되는데, 4-포인트 센터링은 큰 커넥팅 로드 아이(34)의 원주벽과 약간 접촉한다. 상술한 실시예와 유사하게, 베어링 부시(8)를 압입끼워맞춤 또는 삽입한 후에, 작은 커넥팅 로드 아이(2)는 롤링 툴(22)에 의해 센터링되고, 롤링 툴(22)은 동일하게, 아직 롤링되지 않은 베어링 부시(8)의 원주벽과 약간 접촉한다.
롤링을 위해, 큰 커넥팅 로드 아이(34)는 4-포인트 센터링(38)을 통해 클램핑되고, 베어링 부시(8)는 롤링 툴(22)을 통해 롤링 인된다. 롤링 작동 후에, 롤링 툴(22)은 새로운 베어링 부시(8)를 수용하기 위해 수용 위치로 복귀하고, 4-포인트 센터링(38)은, 여전히 센터링된 커넥팅 로드(1)가 다음 가공 단계으로 공급될 수 있도록, 완화된다.
역 기계(inverse machine)에서, 예를 들면 복수의 커넥팅 로드를 지지하는 공작물 홀더가 다음 가공 툴로 이동한다. 별도의 가공 유닛의 경우에, 위치되고 센터링된 커넥팅 로드를 포함하는 공작물 홀더는 외부로 이동되고 다음 가공 스테이션으로 안내된다.
커넥팅 로드(1)를 Y 방향으로 센터링하는 것에 대해, 상술한 시스템이 과도 센터링을 일으키더라도, 커넥팅 로드의 길이 방향으로의 정확한 지지로 인해, 부시 벽 두께(S1, S2)는 롤링 후에 실질적으로 대체로 동일하다.
롤링 유닛은 별도의 로딩 수단에 의해 로딩될 수 있거나, 역 개념에서, 역시 기본적으로 롤링 툴(22) 및 상술한 4-포인트 센터링에 의해 형성되는 클램핑 디바이스를 통해 로딩될 수 있으며, 롤링 툴은 가공되지 않은 커넥팅 로드를 수용하기 위해 수용 위치로 이동될 수 있다.
상술한 방법에서, 먼저 베어링 부시(8)는 하나의 스테이션에서 "느슨하게" 압입끼워맞춤되고, 다른 스테이션에서 베어링 아이(6) 내로 롤링된다. 그러나 기본적으로 또한, 압입끼워맞춤 및 롤링 인을 수행하기 위한 가공 유닛의 1개의 단일 스테이션이 구비될 수 있다.
상술한 바와 같이, 센터링, 롤링, 및 또한 추가적 가공은, 부시 없는 커넥팅 로드도 가공될 수 있는 1개의 단일 가공 유닛 예를 들면 역 기계에서 수행될 수 있다. 그러면 센터링은 다중 스핀들 센터링 헤드를 통해 수행되며, 복수의 커넥팅 로드를 가공하기 위한 롤링은 다중 스핀들 롤링 유닛을 통해 일어난다. 다중 스핀들 롤링 유닛은 바람직하게 역 기계의 위치에 위치되며, 역 기계의 위치에, 부시 없는 커넥팅 로드의 경우에 다중 스핀들 버니싱 헤드가 위치된다. 그러나, 상술한 바와 같이, 또한 센터링은 별도의 센터링 스테이션에서 수행될 수도 있다.
상술한 4-포인트 센터링은 본 출원에서 설명되는 모든 실시예에서 사용될 수 있다.
다른 변경 실시예에서, 롤-인 프로세스는 후속 가공 유닛, 예를 들면 대응하여 4개의 커넥팅 로드가 동시에 가공될 수 있도록 4개의 스핀들을 가진 역 가공 유닛에서 수행될 수 있었다. 상술한 롤링 툴(22) 및 그러한 가공 유닛에 의해, 기본적으로 또한 부시가 없는 커넥팅 로드도 사용될 수 있으며, 그러면, 작은 베어링 아이는 롤링 툴(22)에 의해 폴리싱 또는 롤러-버니싱된다.
도 7에 의해, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 변경 실시예가 도시되어 있다.
도7에 의해 설명되는 실시예에서도 베어링 부시(8)는 롤링 툴(22)을 통해 베어링 아이(6) 내로 삽입된다. 도 7의 (a)는 초기 상태를 도시하고 있다. 내경(dB1) 및 외경(DB1)을 가진 베어링 부시(8)는 적절한 매거진(magazine)으로 공급된다. 롤링 툴(22)은, 축 방향 빛 반경 방향으로 가공 유닛의 제어를 통해, 공급된 베어링 부시(8)와 정렬되며, 콘(cone)은 롤링 헤드(28)의 롤(30)이 최소 둘러싸는 원 직경(DWE)으로 조절될 때까지 후퇴된다. 다음의 가공 단계에서, 롤링 툴(22)은, 롤링 헤드(28)가 베어링 부시(8) 내로 이동할 때까지, 도 7의 (b)에 따라 Z 방향으로 이동하며, 둘러싸는 원 직경(DWE)은 베어링 부시(8)의 내경(dB1)보다 작다. 롤링 헤드(28)가 몰입되는 동안에, 표시된 멈춤부(24)는 베어링 부시(8)의 단부면 영역에 대해 맞닿는다. 그 후에, 둘러싸는 원 직경은, 베어링 부시(8)가 롤링 툴(22)에 유지되도록 베어링 부시(8)의 내경(dB1)에 대략 대응하는 유지 직경(DWH)이 발생하도록, 약간 증가된다. 그러면, 롤링 툴(22)은 도 7의 (c)에 따라 베어링 부시(8)와 함께 작은 커넥팅 로드 아이의 베어링 아이(6) 내로 이동된다. 베어링 부시(8)의 외경(DB1)은 베어링 아이(6)의 직경(DP)보다 약간 작거나 대략 같아, 베어링 부시(8)가 베어링 아이(6) 내에 유격을 가지고 놓이도록, 선택된다. 완전한 삽입 및 커넥팅 로드 아이(2)에 대한 베어링 부시(8)의 조절 후에, 롤링 헤드(28)의 롤(30)은, 도 7의 (d)에 따라 초기에 둘러싸는 원 직경(DWK)이 발생하도록, 약간 외향으로 이동된다. 그러한 둘러싸는 원 직경에 의해, 베어링 부시(8)의 외부 원주는 베어링 아이(6)의 내부 원주면에 대해 접착되도록 눌려진다. 그 후에, 베어링 부시(8)는, 상술한 방식으로 둘러싸는 원 직경이 최종 크기(DWW)로 더욱 증가함으로써, 롤링 인된다.
앞에서 이미 설명되었듯이, 최대 둘러싸는 원 직경(DWW)을 조절한 후에, 롤링 툴(22)은, 형성 작동이 균일하게 되도록, 회전을 몇 회 수행한다. 그러면 베어링 부시(8)는 베어링 아이(6) 내로 롤링되며, 베어링 아이의 직경(DP)은 베어링 부시(8)의 외경(DB2)에 대략 대응하고, 도시된 마이크로 폼 폐쇄가 구비되며, 도 7의 (e)에 따른 조인트(21)는 완전히 폐쇄된다.
상기 롤링 인 후에, 롤(30)은, 최소 둘러싸는 원 직경(DWE)이 발생하도록, 다시 후퇴되며, 그러면, 롤링 툴(22) 또는 더욱 정확하게 말해서 롤링 툴(22)의 롤링 헤드(28)는 충돌없이 작은 커넥팅 로드 아이(2) 밖으로 이동될 수 있다.
이러한 변경 실시예에서, 베어링 부시(8)는 따라서 가공 유닛의 1개의 단일 스테이션에서 삽입 및 롤링 인 된다. 가공 유닛은 또한 예를 들면 균열 스테이션 및/또는 레이저 스테이션을 포함하도록 구성될 수 있다.
이미 언급한 바와 같이, 형성 작동 동안에 베어링 부시(8)와 베어링 아이(6)의 상대적 비틀림을 피하기 위해, 적절한 토크 지지부가 베어링 부시(8)가 비틀리는 것을 방지하기 위해 구비될 수 있다.
그러면, 필요에 따라, 베어링 부시의 내경은 더 마감 처리될 수 있다. 그러한 마감 처리는 예를 들면 부드러운 롤링(롤러-버니싱) 또는 스핀들링에 의해 수행될 수 있다.
모든 실시예에서, 베어링 아이(6)의 원주벽은 예를 들면 5 내지 7 μm의 소정 표면 조도를 가지도록 가공된다. 상술한 바와 같이, 마이크로-치형화에 의해 접착을 향상시키기 위한 구조가 호닝, 라인 보어링 및/또는 레이저 구조화에 의해 도입될 수 있다.
베어링 부시를 베어링 아이 내로 삽입하기 위한 방법 및 장치, 및 그러한 방법 또는 그러한 장치에 따라 생산되는 공작물이 기술된다. 본 발명에 따라, 베어링 부시는 베어링 아이 내로 롤링된다.
1: 커넥팅 로드 2: 커넥팅 로드 아이
4: 로드 6: 베어링 아이
8: 베어링 부시 10: 커넥팅 로드 아이 축
12: 영역(L) 14: 영역(I)
16: 영역(I) 18: 전방 에지
20: 전방 에지 21: 조인트
22: 롤링 툴 24: 멈춤부
26: 단부면부 28: 롤링 헤드
30: 롤 32: 롤러 케이지
34: 큰 커넥팅 로드 아이 36: 2-포인트 센터링
38: 4-포인트 센터링

Claims (23)

  1. 베어링 부시(8)가 베어링 아이(6) 내로 삽입되고 마감 처리되는, 베어링 부시(8)를 베어링 아이(6) 내로 삽입하는 방법으로서,
    상기 베어링 부시(8)를 상기 베어링 아이(6) 내로 삽입하는 단계, 및
    의도된 사용시에 상기 베어링 부시(8)가 상기 베어링 아이(6)에 대해 비틀리는 것이 방지되게 하는 그러한 압입끼워맞춤에 의해 상기 베어링 부시의 외부 원주가 상기 베어링 아이(6)의 원주벽과 접촉하며, 상기 베어링 부시(8)의 내부 원주(dB2)가 소정 크기가 되도록, 상기 베어링 부시(8)를 소성 성형하는 단계
    를 포함하는, 베어링 부시를 베어링 아이 내로 삽입하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 성형은, 반경 방향으로 조절 가능하게 지지되는 복수의 원주 방향으로 분포되는 롤(30)을 가지는 회전 롤링 툴(22)에 의해 롤링 인(rolling in)함으로써 수행되는, 베어링 부시를 베어링 아이 내로 삽입하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 베어링 아이(6)의 내부 원주에 구조물이 성형되는, 베어링 부시를 베어링 아이 내로 삽입하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구조물은 3 내지 10 μm, 바람직하게 5 내지 7 μm 의 표면 조도 깊이(Rz)를 가지는, 베어링 부시를 베어링 아이 내로 삽입하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 아이 또는 상기 베어링 부시의 원주 표면에 마이크로 천공을 포함하는, 베어링 부시를 베어링 아이 내로 삽입하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 부시(8)는 성형 전에 안으로 눌려지는(press in), 베어링 부시를 베어링 아이 내로 삽입하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 부시(8)는 유격을 가지고 상기 베어링 아이(6) 내로 삽입되는, 베어링 부시를 베어링 아이 내로 삽입하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 베어링 부시(8)는 상기 롤링 툴(22)을 이용하여 삽입되는, 베어링 부시를 베어링 아이 내로 삽입하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 롤링 툴(22)을 상기 베어링 부시(8) 내로 이동시키는 단계,
    상기 베어링 부시(8)가 상기 롤링 툴(22)에 유지되도록 상기 롤링 툴(22)을 반경 방향으로 조절하는 단계,
    상기 롤링 툴(22)을 상기 베어링 부시(8)와 함께 상기 베어링 아이(6) 내로 이동시키는 단계,
    상기 베어링 부시(8)를 마찰에 의해 유지하고 롤링 인하기 위해 상기 롤링 툴을 반경 방향으로 조절하는 단계, 및
    상기 롤링 툴을 상기 베어링 부시(8)로부터 반경 방향으로 리세팅(resetting) 및 제거하는 단계
    를 포함하는, 베어링 부시를 베어링 아이 내로 삽입하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 부시(8)를 마감 처리하는 단계를 포함하는, 베어링 부시를 베어링 아이 내로 삽입하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 아이(6) 및/또는 상기 베어링 부시(8)의 롤링 인과 센터링은 롤링 작업에 의해 하나의 가공 위치에서 수행되고,
    가능하게는, 제2 베어링 아이가, 센터링 수단, 예컨대 센터링 맨드릴에 의해 센터링 및/또는 지지 및/또는 클램핑되는, 베어링 부시를 베어링 아이 내로 삽입하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 센터링 수단은 2-포인트 센터링(36) 또는 4-포인트 센터링(38)을 가능하게 하는, 베어링 부시를 베어링 아이 내로 삽입하는 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 베어링 아이(6)의 센터링은 상기 롤링 툴에 의해 수행되는, 베어링 부시를 베어링 아이 내로 삽입하는 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치로서,
    베어링 부시(8)를 베어링 아이(6) 내로 삽입하기 위한 하나 이상의 스테이션, 및
    의도된 사용시에 상기 베어링 부시(8)가 상기 베어링 아이(6)에 대해 비틀리는 것이 방지되게 하는 그러한 압입끼워맞춤에 의해 상기 베어링 부시의 외부 원주가 상기 베어링 아이(6)의 원주벽과 접촉하도록, 상기 베어링 부시(8)를 성형하기 위한 스테이션
    을 포함하는, 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    바람직하게는 클램핑 수단으로서도 작용하는 바람직하게 2-포인트 센터링(36) 또는 4-포인트 센터링(38) 형태의 센터링 유닛을 더 포함하는, 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    삽입, 성형, 및 센터링이 1개의 단일 스테이션에서 수행되는, 장치.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 베어링 부시(8)는, 바람직하게 또한 균열 스테이션을 포함하는 제1 가공 유닛의 스테이션에서 삽입되며,
    상기 장치는, 상기 베어링 부시(8)를 상기 베어링 아이(6) 내로 롤링하기 위한 추가 가공 유닛을 더 포함하는,
    장치.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    반경 방향으로 조절 가능하게 지지되는 복수의 원주 방향으로 분포되는 롤(30)을 가진 회전 롤링 툴(22)을 더 포함하는, 장치.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가적 베어링 아이 등을 위한 2-포인트 센터링 또는 4-포인트 센터링을 더 포함하는, 장치.
  20. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 따라 생산된 공작물.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 베어링 부시(8)는 판금 컷(sheet-metal cut)으로 만들어지는, 공작물.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 베어링 부시(8)는 코팅되지 않은, 공작물.
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공작물은 커넥팅 로드(1)인, 공작물.
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