KR20160072241A

KR20160072241A - 다이-캐스팅 피스톤용 웨어링, 이를 포함하는 다이-캐스팅 피스톤, 및 이를 형성하는 방법

Info

Publication number: KR20160072241A
Application number: KR1020167013148A
Authority: KR
Inventors: 폴 로빈스
Original assignee: 엑스코 테크놀로지스 리미티드
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2016-06-22
Also published as: EP3057726A4; CA2927655C; JP2016533271A; RU2016114799A; EP3057726B1; WO2015054776A1; CN106061653A; CA2927655A1; RU2016114799A3; US20150107796A1; HK1225342A1; US9587742B2; EP3057726A1

Abstract

다이-캐스팅(die-casting) 장치의 피스톤용 웨어링(wear ring)은 연장되는 갭을 갖는 환상의 바디를 포함한다. 갭은 원주방향으로 오프셋되는(offset) 적어도 2 개의 쌍의 원주방향으로 이격되는 대향하는 표면을 정의하도록 구성된다. 각각의 쌍의 대향하는 표면은, 상기 웨어링이 원주방향으로 압축될 때 동일 평면 방식(flush manner)으로 서로 접촉되도록 구성되고 경사져(angled) 있다.

Description

다이-캐스팅 피스톤용 웨어링, 이를 포함하는 다이-캐스팅 피스톤, 및 이를 형성하는 방법{WEAR RING FOR DIE-CASTING PISTON, DIE-CASTING PISTON INCORPORATING SAME, AND METHOD OF FORMING SAME}

본 개시는 전체적으로 다이-캐스팅(die-casting)에 관한 것이며, 특히 다이-캐스팅 피스톤용 웨어링(wear ring), 이를 포함하는 다이-캐스팅 피스톤, 및 이를 형성하는 방법에 관한 것이다.

자동차 제조의 분야에서, 엔진 크레이들(cradle)과 같은 역사적으로 스틸로 제조되는 구조적 구성요소가 알루미늄 합금 주물(casting)로 점점 대체되고 있다. 이러한 주물은 전형적으로 크고, 회선상(convoluted)이고, 상대적으로 얇고, 그리고 자동차 제조의 높은 품질 표준을 만족시키는 것이 요구된다. 이러한 요구를 만족시키기 위해서, 진공-지원형(vacuum-assisted) 다이-캐스팅이 이러한 주물을 생산하기 위해서 전형적으로 사용된다.

진공-지원형 다이-캐스팅 기계는, 몰드 공동 안으로 임의의 체적의 액체 금속을 밀기 위해서, 종종 "샷 슬리브(shot sleeve)"라고도 불리는 피스톤 보어를 통해서 전진하는, 종종 "플런저(plunger)"라고도 불리는 피스톤을 포함한다. 진공은 피스톤 보어를 통한 액체 금속의 유동을 지원하도록 피스톤 보어에 가해진다. 교체가능한 웨어링은 피스톤 상에 끼워지고, 그리고 액체 금속 및 진공 모두를 위한 시일을 제공하기 위해서 피스톤의 전체 스트로크를 따라서 피스톤 보어의 내측과 연속적으로 접촉한다. 웨어링은 피스톤 팁의 전방 면의 후방측에 있는 원주방향 리브(rib) 상에 자유롭게 안착되고, 사용 전에 피스톤 팁 상에 장착되고, 그리고 사용 후 피스톤 팁으로부터 제거되게끔 분리된다.

예를 들어, 도 1은 참조 번호 20에 의해서 전체적으로 표시되는 종래 기술의 진공-지원형 다이-캐스팅 장치의 일 부분을 도시한다. 진공-지원형 다이-캐스팅 장치(20)는, 주물을 형성하도록 다이-캐스팅 몰드 공동(미도시) 안으로 임의의 체적의 액체 금속(미도시)을 밀기 위해서 피스톤 보어(22) 내에서 이동가능한 피스톤을 포함한다. 도시된 실시예에서, 피스톤은, 임의의 체적의 액체 금속이 통해서 피스톤 보어(22) 안으로 도입되는 포트(24)의 후방측인, 스트로크의 시작 위치에 위치된다.

피스톤은 피스톤 스템(미도시)의 전방측 단부에 장착되는 피스톤 팁(30)을 포함한다. 피스톤 팁(30)은 포트(24)를 통해서 피스톤 보어(22) 안으로 도입되는 임의의 체적의 액체 금속을 접촉하도록 구성되는 전방 면(32)을 갖는다. 피스톤 팁(30)은 제거가능한 리테이너(retainer) 핀(38)을 수용하기 위한 피스톤 팁(30)의 상측 표면 상에 위치되는 상측 보어(36), 및 전방 면(32)에 인접한 피스톤 팁의 외측 표면 상에 형성되는 원주방향 리브(34)를 갖는다. 피스톤 팁(30)은 피스톤 팁의 외측 표면 상에 배치되는 웨어링(40)을 갖는다.

웨어링(40)은 도 2에서 더욱 양호하게 보여질 수도 있다. 웨어링(40)은 대략적으로 환상 형상을 갖는 바디로 구성되고, 그리고 피스톤 팁(30)의 원주방향 리브(34)를 수용하도록 형상 지워지는 내측 원주방향 그루브(142)를 포함한다. 웨어링(40)은 또한 피스톤 팁(30) 상에 대한 장착 및 이로부터의 제거 동안에 웨어링(40)이 필요에 따라 팽창되는 것을 가능하게 하기 위한 갭(44)을 포함한다. 갭(44)은, 갭의 반대 측부 상의 웨어링(40)의 대향하는 표면(46)이 반경 방향에 평행하도록 종래의 직선 절단(straight cutting)을 사용하여 기계가공된다. 웨어링(40)은, 제거가능한 리테이너 핀(36)을 수용하기 위해서 형상지워지고, 그리고 갭(44)으로부터 직경방향으로 반대의 위치에서 기계가공되는 반-원통형 노치(48)를 더 포함한다.

사용 동안에, 웨어링(40)은, 먼저 상측 보어(36) 안으로 리테이너 핀(38)을 삽입하고, 다음으로 웨어링(40)을 원주방향으로 팽창시키고 그리고 반-원통형 노치(48)를 리테이너 핀(38)과 정렬시킨 상태에서 피스톤 팁의 원주방향 리브(34) 상에 내측 원주방향 그루브(42)를 끼움으로써 피스톤 팁(30) 상으로 장착된다. 일단 장착되면, 웨어링(40)은, 도 1에서 보여질 수도 있는 바와 같이, 갭(44)이 피스톤 팁(30)의 하측에 위치되는 상태로 피스톤 팁(30)에 대해서 회전방향 위치가 잠긴다.

웨어링(40)이 피스톤 팁에 장착된 상태로 피스톤 팁(30)을 갖는 피스톤은 다음으로 다이-캐스팅 장치의 피스톤 보어(22) 안으로 삽입된다. 웨어링(40)은, 그 외측 직경이 피스톤 보어의 내측 직경보다 약간 더 크도록 치수 지어져 있기 때문에, 피스톤 보어 안으로의 피스톤의 삽입은 웨어링(40)이 원주방향으로 압축되는 것을 유발한다. 압축에 대응하여, 웨어링(40)의 대향하는 표면(46)은 서로 접촉되게 이동된다. 직선 절단의 결과로서, 웨어링(40)의 대향하는 표면(46)은 도 3에 도시되는 바와 같이 접촉 라인(45)을 따라서 그리고 단지 부분적으로 서로 접촉된다. 이해되는 바와 같이, 이 부분적 접촉은 이 접촉에 노출되는 임의의 액체 금속에 대한 불량한 시일을 제공한다.

웨어링을 포함하는 다른 다이-캐스팅 피스톤이 설명되었다.

예를 들어, Mueller에 주어진 미국 특허 번호 5,048,592은 다이-캐스팅 기계의 캐스팅 실린더로부터 용융된 알루미늄 또는 황동을 가압하기 위한 플런져를 개시한다. 플런져는, 지지 바디의 재료, 특히 스틸, 및 실린더의 재료, 특히 스틸보다 더 큰 열 팽창 계수를 갖는, 재료, 특히 구리 합금으로 만들어지고 지지 바디의 외측 나사선 상에 내측 나사선을 통해서 스크류되는 캡을 포함한다. 일 실시형태에서, 캡은 대응하는 시일링 링의 내측 환상 그루브 안으로 인게이지되는, 외측 환상 웹(web)을 갖는 원통형 연장부를 외측 커버 표면에 갖는다. 시일링 링은 스텝 형상으로 방사방향으로 분리된다.

Schivalocchi 등에게 주어진 미국 특허 번호 7,900,552는, 바디 및 바디 둘레에 장착된 적어도 하나의 시일링 밴드를 포함하는 냉가압실형(cold chamber) 다이-캐스팅 기계용 피스톤을 개시한다. 바디 및 밴드는 피스톤 바디에 대한 밴드의 축선방향 잠금 및 환상 방향 잠금 모두를 얻기 위한 커플링 수단을 구비한다.

Mueller 등에게 주어진 미국 특허 번호 8,136,574는 냉가압실형 캐스팅 기계의 캐스팅 실린더에서 축선방향으로 주행하는 피스톤 로드의 고압측 단부에 고정되기 위한 다중-편(multi-piece) 피스톤을 개시한다. 피스톤은 고압 측상의 피스톤 전방 면을 형성하는 피스톤 크라운 및 저압 측상에서 피스톤 크라운에 연결되는 부시의 형태인 피스톤 바디를 포함한다. 상보적인 베이오넷 잠금 수단은 피스톤 로드의 단부에대한 피스톤의 축선방향 고정을 위해서 피스톤 크라운 및 단부에 제공된다. 일 실시형태에서, 피스톤은 그 외측 원주 상에 슬롯식 웨어링을 지지한다. 슬롯식 웨어링은 원주방향으로 연장되는 스텝 표면이 서로 지지하는(bearing) 상태로 복수의 스텝을 형성하는 슬롯 에지를 갖는다.

적어도 다이-캐스팅 피스톤용 신규한 웨어링, 이를 포함하는 다이-캐스팅 피스톤, 및 이를 형성하는 방법을 제공하는 것이 목적이다.

따라서, 일 양태에서, 다이-캐스팅 장치의 피스톤용 웨어링이 제공되며, 이 웨어링은 환상의 바디를 통해서 연장되는 갭을 갖는 상기 환상의 바디를 포함하며, 상기 갭은 원주방향으로 오프셋되는(offset) 적어도 2 개의 쌍의 원주방향으로 이격된 대향하는 표면을 갖고, 각각의 쌍의 대향하는 표면은, 상기 웨어링이 원주방향으로 압축될 때 동일 평면 방식(flush manner)으로 서로 접촉되도록 구성되고 경사져 있다.

각각의 쌍의 대향하는 표면 중 하나는 바디의 내측 직경을 향하는 방향으로 대향하는 표면 사이의 갭을 이등분하는 방사방향 라인에 대해서 내측으로 경사져 있을 수도 있다.

각각의 쌍의 대향하는 표면 모두는 바디의 내측 직경을 향하는 방향으로 대향하는 표면 사이의 갭을 이등분하는 방사방향 라인에 대해서 내측으로 경사져있을 수도 있다.

각각의 쌍의 대향하는 표면 중 모두는 상기 대향하는 표면 사이의 상기 갭을 이등분하는 방사방향 라인과 각도를 정의할 수도 있고, 각각의 표면에 의해서 정의되는 상기 각도는 동일할 수도 있다. 각도는 약 1도 내지 약 4도일 수도 있다.

각각의 쌍의 상기 대향하는 표면 중 하나는 상기 대향하는 표면 사이의 상기 갭을 이등분하는 방사방향 라인과 각도를 정의할 수도 있다. 상기 각도는 약 1도 내지 약 4도일 수도 있다.

각각의 쌍의 상기 대향하는 표면 중 모두는 상기 웨어링의 축선 방향으로 연장될 수도 있다.

웨어링은 피스톤과 인게이지되도록 구성되는 환상의 바디 상에 적어도 하나의 특징부를 더 포함할 수도 있다. 적어도 하나의 특징부는 적어도 하나의 내측 원주방향 그루브 및 적어도 하나의 돌기 중 하나일 수도 있다.

웨어링은 다이-캐스팅 장치의 피스톤과 함께 사용될 수도 있다. 다이-캐스팅 장치는 진공-지원형 다이-캐스팅 장치일 수도 있다.

다른 양태에서, 다이-캐스팅 장치의 피스톤이 제공되며, 이 피스톤은 피스톤 보어를 통해서 액체 금속을 밀도록 구성되는 피스톤 팁; 및 상기 피스톤 팁의 외측 표면에 배치되는 웨어링을 포함하고, 상기 웨어링은 원주방향으로 오프셋되는 적어도 2 개의 쌍의 원주방향으로 이격되는 대향하는 표면을 정의하도록 구성되며, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면은 상기 웨어링이 원주방향으로 압축될 때 동일한 평면을 형성하는 방식으로 서로 접촉되도록 구성되고 경사져 있다.

또한 피스톤을 포함하는 다이-캐스팅 장치가 제공될 수도 있다. 다이-캐스팅 장치는 진공-지원형 다이-캐스팅 장치일 수도 있다.

다른 양태에서, 환상의 다이-캐스팅 장치 웨어링 바디에 갭을 형성하는 것을 포함하며, 상기 갭은 원주방향으로 오프셋되는 적어도 2 개의 쌍의 원주방향으로 이격되는 대향하는 표면을 정의하도록 구성되고, 각각의 쌍의 대향하는 표면은, 상기 웨어링이 원주방향으로 압축될 때 동일 평면 방식으로 서로 접촉되고, 경사져 있는 방법이 제공된다.

형성하는 것은 방전가공에 의해서 절삭되는 것을 포함할 수도 있다.

실시형태는 이제 첨부된 도면을 참조하여 더욱 충분하게 설명될 것이다:
도 1은 피스톤 팁을 갖는 피스톤을 포함하는 종래 기술의 다이-캐스팅 장치의 부분 측 단면도이고;
도 2는 도 1의 피스톤 팁에 장착된 웨어링을 도시하는, 도 1의 피스톤 팁의 단면도이고;
도 3은 웨어링이 원주방향 압축 하에 있는, 도 2의 웨어링의 일 부분의 사시도이고;
도 4는 피스톤 팁을 갖는 피스톤을 포함하는, 다이-캐스팅 장치의 일부분의 측단면도이고;
도 5는 도 4의 피스톤 팁의 단면도이며, 피스톤 팁 상에 장착된 웨어링을 도시하고;
도 6은 도 5의 웨어링의 사시도이고;
도 7은 도 5의 웨어링의 일 부분의 측단면도이고;
도 8은 도 5의 웨어링의 일 부분의 사시도이고;
도 9는 도 5의 웨어링의 정면도이고; 그리고
도 10은 웨어링이 원주방향 압축 하에 있는, 도 5의 웨어링의 일 부분의 사시도이다.

이제 도 4 및 도 5를 참조하면, 진공-지원형 다이-캐스팅 장치의 일 부분이 도시되며, 참조번호 120에 의해서 전체적으로 표시된다. 진공-지원형 다이-캐스팅 장치(120)는 주물을 형성하도록 다이-캐스팅 몰드 공동(미도시) 안으로 임의의 체적의 액체 금속(미도시)을 밀기 위해서 피스톤 보어(122) 내에서 이동가능한 피스톤을 포함한다. 도시된 예시에서, 피스톤은 피스톤의 스트로크의 시작 위치에 위치되고, 이 위치는 임의의 체적의 액체 금속이 피스톤 보어(122) 안으로 도입되는 포트(124)의 후방측이다.

피스톤은 피스톤 스템(미도시)의 전방측 단부에 장착되는 피스톤 팁(130)을 포함한다. 피스톤 팁(130)은 포트(124)를 통해서 피스톤 보어(122) 안으로 도입되는 임의의 체적의 액체 금속을 접촉하도록 구성되는 전방 면(132)을 갖는다. 피스톤 팁(130)은 전방 면(132)의 후방측인 피스톤 팁의 외측 표면 상에 형성되는 원주방향 리브(134)를 갖는다. 피스톤 팁(130)은 원주방향 리브(134) 상에 배치된 교체가능한 웨어링(140)을 포함한다.

웨어링(140)은 도 6 내지 10에서 더욱 잘 보일 수도 있다. 웨어링(140)은 대략적으로 환상의 형상을 갖는 바디를 포함하고, 탄성 재료로 제조된다. 이 실시형태에서, 웨어링(140)은 DIN 1.2344 등급 스틸로 제조된다. 웨어링(140)은 피스톤 팁(130)의 원주방향 리브(134)를 수용하도록 형성되는 내측 원주방향 그루브(142)를 포함한다. 또한, 웨어링(140)은 작동 동안에 피스톤 팁(130)과 웨어링(140) 사이를 통과하는 액체 금속을 트랩핑하도록 구성되는 원주방향 그루브(144)를 포함한다. 또한, 웨어링(140)은 작동 동안에 피스톤 보어를 통해서 피스톤의 후방측 이동을 용이하게 하기 위해서 후방 면취된 표면(146)을 포함한다.

웨어링(140)은 피스톤 팁(130)으로부터 그리고 피스톤 팁 상에 웨어링(140)의 제거 및 장착을 용이하게 하기 위한 갭(150)을 더 포함한다. 갭(150)은 웨어링을 통해서 직선으로 연장되지 않고, 그 보다는 적어도 하나의 스텝 또는 조그(jog)에 의해서 서로 결합되는 원주방향으로 오프셋되는(offset) 2 개 이상의 쌍의 원주방향으로 이격되는 대향하는 표면을 포함한다. 이해되는 바와 같이, 갭(150)은 웨어링(140)이 피스톤의 작동 동안에 필요에 따라 팽창되고 수축되는 것을 가능하게 한다.

갭(150)은 그렇지 않다면 연속인 링을 절단(cutting)함으로써 형성된다. 이 실시형태에서, 갭(150)은 방전가공(electronic discharge machining)에 의해서 형성된다. 갭(150)은, 원주방향으로 이격되어 대향하는 표면(154 및 156)을 정의하고 축선 방향으로 연장되는 제1 부분(152), 원주방향으로 이격되어 대향하는 표면(162 및 164)을 정의하고 축선 방향으로 연장되는 제2 부분(158), 및 대향하는 표면(170 및 172)을 정의하고 제1 부분(152) 및 제2 부분(158)을 결합하고 원주방향으로 연장되는 중간 부분(168)을 포함한다. 도 8에서 보여질 수도 있는 바와 같이, 제1 및 제2 부분(152 및 158)은 원주방향으로 오프셋된다.

이 실시형태에서, 갭(150)의 제1 부분(152)은 각도 절단(angled cutting)을 사용하여 기계가공된다. 결과적으로, 대향하는 표면(154 및 156)은, 대향하는 표면(154 및 156) 각각이 도 9에서 보여질 수도 있는 바와 같이, 제1 부분(152)의 중심을 통해서 연장되는 방사방향 라인과 각도(Θ)를 정의하도록 내측으로 경사져있다. 방사방향 라인은 대향하는 표면(154 및 156) 사이의 갭을 2등분하고, 대향하는 표면(154 및 156)은 바디의 내측 직경을 향하는 방향으로 경사져있다. 이 실시형태에서, 갭(150)의 제2 부분(158)은 또한 각도 절단을 사용하여 기계가공되고, 그리고 결과적으로, 대향하는 표면(162 및 164) 각각은, 각각이 제2 부분(158)의 중심을 통해서 연장되는 방사방향 라인과 각도(Θ)를 규정하도록 내측으로 경사져있다. 방사방향 라인은 대향하는 표면(162 및 164) 사이의 갭을 2등분하고, 대향하는 표면(162 및 164)은 바디의 내측 직경을 향하는 방향으로 경사져있다.

사용시, 웨어링(140)은 피스톤 팁(130)의 원주방향 리브(134) 상에 내측 원주방향 그루브(142)를 끼움으로써 피스톤 팁(130) 상에 장착된다. 장착된 피스톤 팁(130)을 갖는 피스톤은 다음으로 다이-캐스팅 장치의 피스톤 보어 안으로 삽입된다. 웨어링(140)은, 그 외측 직경이 피스톤 보어(122)의 내측 직경보다 약간 더 크도록 치수 지어 지므로, 피스톤 보어(122) 안으로의 피스톤 팁의 삽입은 웨어링(140)이 원주방향으로 압축되도록 한다. 압축에 대응하여, 대향하는 표면(154 및 156) 및 대향하는 표면(162 및 164)은 각각 서로 접촉된다. 각도 절단의 결과로서, 대향하는 표면(154 및 156)은, 대체로 표면(154)의 전체가 대체로 표면(156)의 전체와 접촉하도록 동일 표면을 형성하는 방식으로 서로 접촉된다. 유사하게, 각도 절단의 결과로서, 대향하는 표면(162 및 164)은, 대체로 표면(162)의 전체가 대체로 표면(164)의 전체와 접촉하도록 동일 평면 방식으로 서로 접촉된다.

스트로크 사이클의 시작시에, 피스톤은 피스톤 보어(122)의 시작 위치에 위치되고, 임의의 양의 액체 금속이 포트(124)를 통해서 피스톤 팁(130)의 전방측의 피스톤 보어(122) 내에 도입된다. 피스톤은 다음으로 금속 주물을 형성하기 위해서 몰드 공동 안으로 임의의 양의 액체 금속을 가압하도록 피스톤 보어(122)를 통해서 전방으로 이동되고, 다음으로 스트로크 사이클을 완성하도록 피스톤의 시작 위치로 후방 측으로 이동된다. 이 움직임 동안, 피스톤 팁(130) 상에 배치되는 웨어링(140)은 연속적으로 피스톤 보어(122)의 내측 표면(128)에 접촉되고, 그리고 피스톤 보어(122)의 내측 표면(128)과 피스톤 팁(130) 사이를 액체 금속이 통과하는 것을 방지하기 위한 액체 금속 시일을 제공한다. 또한, 웨어링(140)은 피스톤 보어(122)의 전방 볼륨 내에 진공(즉, 낮은 압력)을 유지하기 위한 진공 시일을 또한 제공한다. 복수의 금속 캐스팅을 제공하도록 원하는 만큼 사이클이 반복된다.

이해되는 바와 같이, 웨어링(140)의 각도 절단은 대향하는 표면(154 및 156)의 대체로 전체와 대향하는 표면(162 및 164)의 대체로 전체가 각각 동일 평면 방식으로 서로 접촉되는 것을 허여하고, 이는 유리하게 웨어링(140)이 종래의 웨어링과 비교하여 더 양호한 액체 금속 시일을 제공하는 것을 가능하게 한다. 결과적으로, 피스톤 팁(130)은 웨어링(140)이 임의의 회전 위치에서 피스톤 팁 상에 배치되는 상태로 유리하게 작동될 수도 있다. 종래의 웨어링과 달리, 갭(150)은 동작 동안에 액체 금속에 대한 노출을 감소시키기 위해서 피스톤 팁(130)의 하측에 위치되는 것이 요구되지 않는다. 웨어링(140)은 따라서 종래의 웨어링과 비교하여 더욱 용이한 방식으로 피스톤 팁(130)으로부터 제거되고, 피스톤 팁 상에 유리하게 장착될 수 있다.

또한, 이해되는 바와 같이, 웨어링(140)은 유지 핀 없이 피스톤 팁(130) 상에 장착되도록 구성된다. 결과적으로, 웨어링(140)은 유지 핀을 수용하기 위한 노치가 기계가공되는 것을 요구하지 않으며, 이 노치는 그렇지 않다면 웨어링 내에 응력 집중 지점을 제공하고 기계적 파손을 유발할 수도 있다. 따라서, 웨어링(140)은, 유지 핀과 함께 사용되도록 의도된 종래의 웨어링에 비교하여 더 큰 강성 및 더 양호한 구조적 일체성을 유리하게 갖는다.

상술된 실시형태에서, 피스톤 팁은 피스톤 팁의 외측 표면 상에 형성된 원주방향 리브를 갖고, 웨어링은 원주방향 리브를 수용하도록 형상지어진 내측 원주방향 그루브를 포함하나, 다른 실시형태에서, 다른 구성이 대안적으로 사용될 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 피스톤 팁은 대안적으로 하나 이상의 리세스를 포함할 수도 있으며, 각각의 리세스는 웨어링의 내측 표면으로부터 내측으로 돌출되는 탭을 수용하도록 구성될 수도 있다. 다른 실시예로서, 다른 실시형태에서, 피스톤 팁은 피스톤 팁의 외측 표면 상에 형성되는 복수의 돌출부를 대안적으로 가질 수도 있고, 웨어링은 복수의 그루브 또는 리세스를 포함할 수도 있으며, 각각의 그루브 또는 리세스는 돌출부를 수용하도록 구성될 수도 있다.

비록 상술된 실시형태에서 갭은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하며, 제1 및 제2 부분 각각은 원주방향으로 이격된 대향하는 표면을 정의하고 축선 방향으로 연장되나, 다른 실시형태에서, 제1 부분 및 제2 부분 중 하나 또는 모두는 대안적으로 비-축선 방향으로 연장될 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 제1 부분 및 제2 부분 중 하나 또는 모두는 축선 방향과 각도를 정의하는 원주방향으로 이격된 대향하는 표면을 대안적으로 정의할 수도 있다.

비록, 상술된 실시형태에서, 제1 및 제2 부분의 원주방향으로 이격되는 대향하는 표면 각각은, 각각의 표면이 부분의 중심을 통해서 연장되는 방사방향 라인과 각도(Θ)를 정의하도록 내측으로 경사져 있으나, 다른 실시형태에서 제1 및 제2 부분의 하나 또는 모두의 원주방향으로 이격된 대향하는 표면 중 단지 하나(1)만이, 각진 표면(들)이 부분의 중심을 통해서 연장되는 방사방향 라인과 각도(Θ)를 정의하도록 대안적으로 내측으로 각질 수도 있다.

상술된 실시형태에서, 비록 갭은 3 개의 부분, 즉 중간 부분에 의해서 결합되는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하지만, 다른 실시형태에서, 갭은 상이한 갯수의 부분을 대안적으로 포함할 수도 있다. 예를 들어, 비록 상술된 실시형태에서 갭은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하며, 제1 및 제2 부분 각각은 축선방향으로 연장되고, 내측으로 각진 원주방향으로 이격된 대향하는 표면을 정의하나, 다른 실시형태에서, 갭은 2 개 이상의 부분을 대안적으로 포함할 수도 있으며, 각각의 부분은 축선 방향으로 연장되고, 그리고 각각의 부분은 내측으로 각진 원주방향으로 이격된 대향하는 표면을 정의한다. 관련된 실시형태에서, 갭은 원주방향으로 연장되고 대향하는 표면을 정의하는 2개 이상의 중간 부분 더 포함할 수도 있으며, 원주방향으로 이격되고, 각진 대향하는 표면을 정의하는 인접하는 부분은 각각 중간 부분에 의해서 결합된다.

상술된 실시형태에서 비록, 갭은 그렇지 않으면 연속인 링의 방전가공(EDM)에 의해서 형성되나, 다른 실시형태에서, 갭은 대안적으로 다른 적합한 방법에 의해서 형성될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 갭을 포함하는 웨어링은 대안적으로 캐스팅에 의해서 형성될 수도 있다.

비록 상술된 실시형태에서, 웨어링은 DIN 1.2344 등급 스틸로 제조되나, 다른 실시형태에서 웨어링은 대안적으로, 예를 들어 DIN 1.2367 등급과 같은 다른 등급의 스틸로 제조될 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 웨어링은, 예를 들어 구리 베릴륨 합금과 같이 임의의 다른 적합한 재료 또는 임의의 적합한 공구 스틸로 대안적으로 제조될 수도 있다.

웨어링은, 약 1인치 내지 약 10인치의 범위에서 내측 직경을 갖는 피스톤 보어에서 사용을 위한 피스톤 팁 상에 장착가능하도록 적합하게 치수지어질 수도 있다. 각도(Θ)의 값은 약 1 도 내지 약 4 도의 범위일 수도 있다.

비록 상술된 실시형태에서, 피스톤 팁과 웨어링은 진공-지원형 다이 캐스팅 장치에서 사용을 위한 것이지만, 피스톤 팁과 웨어링은 대안적으로 비-진공 지원형 다이 캐스팅 장치에서 사용될 수도 있다.

다음의 실시예은 상술된 실시형태의 적용을 설명한다.

실시예

이 실시형태에서, 웨어링은 약 4.00 인치의 내측 직경을 갖는 피스톤 보어를 갖는 진공 지원형 다이 캐스팅에서 사용을 위해 피스톤 팁 상에 장착되도록 구성된다. 웨어링은 DIN 1.2344 등급 스틸로 제조되고, 그리고 웨어링의 갭은 방전가공에 의해서 형성된다. 기계가공될 때, 웨어링은 약 4.06 인치의 외측 직경, 약 3.60 인치의 가장 작은 내측 직경, 약 0.79 인치의 축선방향 길이, 및 약 2.92 도의 각도(Θ)를 갖는다.

피스톤 팁 상에 장착되고, 피스톤 보어 안으로 삽입될 때, 웨어링은 원주방향으로 압축되고, 이로 인해 외측 직경이 약 4.00 인치로 감소되고 가장 작은 내측 직경은 약 3.54 인치로 감소된다.

비록 실시형태는 첨부된 도면을 참조하여 상술되었지만, 당업자는, 변경 및 변형이 첨부된 청구항에 의해서 정의되는 바와 같이 실시형태의 범위로부터 벗어나지 않으면서 만들어질 수도 있다는 점을 이해할 것이다.

Claims

다이-캐스팅(die-casting) 장치의 피스톤용 웨어링에 있어서,
환상 바디로서, 상기 환상 바디를 통해서 연장되는 갭을 갖는, 상기 환상 바디를 포함하며, 상기 갭은 원주방향으로 오프셋되는(offset) 적어도 2 개의 쌍의 원주방향으로 이격되는 대향하는 표면을 정의하도록 구성되며, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면은, 상기 웨어링이 원주방향으로 압축될 때 동일 평면 방식(flush manner)으로 서로 접촉되도록 구성되고 경사져(angled) 있는 웨어링.
청구항 1에 있어서, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면 중 하나는 상기 바디의 내측 직경을 향하는 방향으로 상기 대향하는 표면 사이의 상기 갭을 이등분하는 방사방향 라인에 대해서 내측으로 경사져 있는 웨어링.
청구항 1에 있어서, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면 중 모두는 상기 바디의 내측 직경을 향하는 방향으로 상기 대향하는 표면 사이의 상기 갭을 이등분하는 방사방향 라인에 대해서 내측으로 경사져있는 웨어링.
청구항 1에 있어서, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면 중 모두는 상기 대향하는 표면 사이의 상기 갭을 이등분하는 방사방향 라인과 각도를 정의하고, 각각의 표면에 의해서 정의되는 상기 각도는 동일한 웨어링.
청구항 4에 있어서, 상기 각도는 약 1 도 내지 약 4 도인 웨어링.
청구항 1에 있어서, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면 중 하나는 상기 대향하는 표면 사이의 상기 갭을 이등분하는 방사방향 라인과 각도를 정의하는 웨어링.
청구항 6에 있어서, 상기 각도는 약 1 도 내지 약 4 도인 웨어링.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면 중 모두는 상기 웨어링의 축선 방향으로 연장되는 웨어링.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤에 인게이지(engage)되도록 구성되는 상기 환상의 바디 상에 적어도 하나의 특징부를 더 포함하는 웨어링.
청구항 9에 있어서, 상기 적어도 하나의 특징부는 적어도 하나의 내측 원주방향 그루브 및 적어도 하나의 돌기 중 하나인 웨어링.
다이 캐스팅 장치의 피스톤과 함께 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항의 웨어링의 사용.
청구항 11에 있어서, 상기 다이-캐스팅 장치는 진공-지원형(vacuum assisted) 다이-캐스팅 장치인 웨어링의 사용.
다이-캐스팅 장치의 피스톤에 있어서,
피스톤 보어를 통해서 액체 금속을 밀도록 구성되는 피스톤 팁; 및
상기 피스톤 팁의 외측 표면에 배치되는 웨어링을 포함하고,
상기 웨어링은 환상 바디로서, 상기 환상 바디를 통해서 연장되는 갭을 갖는, 상기 환상 바디를 포함하며, 상기 갭은 원주방향으로 오프셋되는(offset) 적어도 2 개의 쌍의 원주방향으로 이격되는 대향하는 표면을 정의하도록 구성되며, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면은, 상기 웨어링이 원주방향으로 압축될 때 동일 평면 방식으로 서로 접촉되도록 구성되고 경사져(angled) 있는 피스톤.
청구항 13에 있어서, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면 중 하나는 상기 바디의 내측 직경을 향하는 방향으로 상기 대향하는 표면 사이의 상기 갭을 이등분하는 방사방향 라인에 대해서 내측으로 경사져 있는 피스톤.
청구항 13에 있어서, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면 중 모두는 상기 바디의 내측 직경을 향하는 방향으로 상기 대향하는 표면 사이의 상기 갭을 이등분하는 방사방향 라인에 대해서 내측으로 경사져있는 피스톤.
청구항 13에 있어서, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면 중 모두는 상기 대향하는 표면 사이의 상기 갭을 이등분하는 방사방향 라인과 각도를 정의하고, 각각의 표면에 의해서 정의되는 상기 각도는 동일한 피스톤.
청구항 16에 있어서, 상기 각도는 약 1 도 내지 약 4 도인 피스톤.
청구항 13에 있어서, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면 중 하나는 상기 대향하는 표면 사이의 상기 갭을 이등분하는 방사방향 라인과 각도를 정의하는 피스톤.
청구항 18에 있어서, 상기 각도는 약 1 도 내지 약 4 도인 피스톤.
청구항 13 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면 중 모두는 상기 웨어링의 축선 방향으로 연장되는 피스톤.
청구항 13 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤에 인게이지되도록 구성되는 상기 환상의 바디 상에 적어도 하나의 특징부를 더 포함하는 피스톤.
청구항 21에 있어서, 상기 적어도 하나의 특징부는 적어도 하나의 내측 원주방향 그루브 및 적어도 하나의 돌기 중 하나인 피스톤.
청구항 13 내지 청구항 22 중 어느 한 항의 피스톤을 포함하는 다이-캐스팅 장치.
청구항 23에 있어서, 상기 다이-캐스팅 장치는 진공-지원형 다이-캐스팅 장치인 다이-캐스팅 장치.
방법에 있어서,
환상의 다이-캐스팅 장치 웨어링 바디에 갭을 형성하는 것을 포함하며, 상기 갭은 원주방향으로 오프셋되는 적어도 2개의 쌍의 원주방향으로 이격되는 대향하는 표면을 정의하도록 구성되고, 각각의 쌍의 대향하는 표면은, 상기 웨어링이 원주방향으로 압축될 때 동일 평면 방식으로 서로 접촉되도록 구성되고 경사져 있는, 방법.
청구항 25에 있어서, 상기 형성하는 것은 방전가공에 의해서 절단하는 것을 포함하는 방법.
청구항 25 또는 청구항 26에 있어서, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면 중 하나는 상기 바디의 내측 직경을 향하는 방향으로 상기 대향하는 표면 사이의 상기 갭을 이등분하는 방사방향 라인에 대해서 내측으로 경사져 있는 방법.
청구항 25 또는 청구항 26에 있어서, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면 중 모두는 상기 바디의 내측 직경을 향하는 방향으로 상기 대향하는 표면 사이의 상기 갭을 이등분하는 방사방향 라인에 대해서 내측으로 경사져있는 방법.
청구항 25 또는 청구항 26에 있어서, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면 중 모두는 상기 대향하는 표면 사이의 상기 갭을 이등분하는 방사방향 라인과 각도를 정의하고, 각각의 표면에 의해서 정의되는 상기 각도는 동일한 방법.
청구항 29에 있어서, 상기 각도는 약 1 도 내지 약 4 도인 방법.
청구항 25 또는 청구항 26에 있어서, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면 중 하나는 상기 대향하는 표면 사이의 상기 갭을 이등분하는 방사방향 라인과 각도를 정의하는 방법.
청구항 31에 있어서, 상기 각도는 약 1 도 내지 약 4 도인 방법.
청구항 25 내지 청구항 32 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 쌍의 상기 대향하는 표면 중 모두는 상기 웨어링의 축선 방향으로 연장되는 방법.
청구항 25 내지 청구항 32 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환상의 바디는 상기 피스톤과 인게이징을 위한 적어도 하나의 특징부를 포함하는 방법.
청구항 34에 있어서, 상기 적어도 하나의 특징부는 적어도 하나의 내측 원주방향 그루브 및 적어도 하나의 돌기 중 하나인 방법.