KR20220127225A - 헤드 및 윤활 피스톤 - Google Patents

Abstract

다이캐스팅 기계를 위한 프레스의 피스톤(2)을 제작하기 위한 피스톤 헤드로서, 상기 피스톤 헤드는 헤드 몸체(10)를 포함하고, 개별의 시일링 링(16)을 수용하기에 적합한 적어도 하나의 링 시트(14)가 제공된다. 윤활 회로(20)는 상기 헤드 몸체에 제공되며, 또한 표면 채널(24)로 이어지는 적어도 하나의 윤활 단부 덕트(22)를 포함하며, 이것은 헤드와 시일링 링 사이의 간극들을 향하여 윤활제를 운반하기 위하여 링의 원통형 저부 벽(18)을 통해 연장된다.

Description

헤드 및 윤활 피스톤

본 발명은 예를 들어 콜드 챔버(cold chamber) 유형의 다이캐스팅 기계를 위한 프레스의 피스톤 및 피스톤 헤드에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 다이캐스팅 기계를 위한 프레스의 용융 금속 컨테이너 내에서의 피스톤의 슬라이딩을 용이하게 하기에 적합한 윤활 회로를 구비한 피스톤에 관한 것이다.

본 출원인에 의해 출원된 문헌 WO 2013/001469 A1 에 다이캐스팅 기계용 피스톤이 개시되어 있는바, 상기 피스톤은 측벽을 구비한 피스톤 헤드를 포함하며, 상기 측벽에는 링 시트가 제공되고, 상기 링 시트에는 피스톤이 슬라이딩하는 프레스의 컨테이너(container)의 벽에 시일링을 생성하기에 적합한 시일링 링이 수용된다. 상기 헤드 몸체에는 다이캐스팅 기계의 컨테이너 내에서 피스톤의 슬라이딩을 용이하게 하기에 적합한 윤활 회로가 제공된다.

상기 윤활 회로는 시일링 링에 의하여 덮이도록 링 시트 안으로 이어지는 적어도 하나의 윤활 단부 덕트를 포함하는데, 이로써 윤활제는 상기 피스톤 헤드와 시일링 링 사이의 간극들을 통해서 피스톤 헤드 밖으로 유동하게 된다.

이와 같은 실시예의 피스톤은 윤활제가 컨테이너와 피스톤 사이의 최대 마찰 영역에 조준되어 도달함을 가능하게 한다.

그러나, 본 출원인은, 소정의 경우들에 있어서 시일링 링이 받는 축방향 및 반경방향 부하가, 상기 윤활제가 밖으로 유동해야 하는 간극들 및/또는 상기 링 아래에서 단부 덕트들의 개구들의 완전한 폐색(폐색sion)을 유발할 수 있다는 것을 발견하였다.

본 발명은 전술된 문제를 해결할 수 있는 윤활 회로가 제공된 피스톤 헤드를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적은 청구항 1 에 따른 피스톤 헤드, 청구항 8 에 따른 헤드 조립체, 및 청구항 11 에 따른 피스톤에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 피스톤 헤드의 특징들 및 장점들은 하기 첨부 도면들을 참조로 하는 바람직하고 비제한적인 실시예들에 관한 아래의 상세한 설명으로부터 명확히 이해될 것이다.
도 1 에는 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 헤드의 사시도가 도시되어 있다.
도 1a 에는 도 1 의 원으로 표시된 A 상세부분의 확대도가 도시되어 있다.
도 2 에는 도 1 의 피스톤 헤드의 측면도가 도시되어 있다.
도 2a 에는 도 2 의 원으로 표시된 B 상세부분의 확대도가 도시되어 있다.
도 3 에는 피스톤 헤드의 축방향 단면도가 도시되어 있다.
도 3a 에는 도 3 의 원으로 표시된 B 상세부분의 확대도가 도시되어 있다.
도 4 에는 상기 도면들의 피스톤 헤드를 포함하는 헤드 조립체와 상기 헤드 주위에 배치된 시일링 링의 사시도가 도시되어 있다.
도 4a 에는 도 4 에 도시된 A 상세부분의 확대도가 도시되어 있다.
도 5 에는 도 4 의 헤드 조립체의 축방향 단면도가 도시되어 있다.
도 5a 에는 도 5 의 B 상세부분의 확대도가 도시되어 있다.
도 6 에는 상기 도면들의 헤드 조립체를 포함하는, 다이캐스팅 기계를 위한 프레스의 피스톤의 측면도가 도시되어 있다.
도 6a 에는 상기 피스톤의 축방향 단면도가 도시되어 있다.
도 6b 에는 도 6a 의 사각형 B 부분의 단부 부분의 확대도가 도시되어 있다.
도 7 및 도 8 에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피스톤 헤드의 사시도가 도시되어 있다.
도 9 에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피스톤 헤드의 측면도가 도시되어 있다.
도 10 에는 도 9 의 원으로 표시된 C 상세부분의 확대도가 도시되어 있다.
도 11 에는 도 9 및 도 10 의 피스톤 헤드에 시일링 링이 제공되어 있는 부분 축단면도가 도시되어 있다.

상기 도면들에서 다양한 실시예들에 대해 공통적인 구성요소들은 동일한 참조번호로 표시된다.

첨부 도면들을 참조함에 있어서, 참조번호 1 은 피스톤(2)를 구성하는 피스톤 헤드를 지시하는바, 상기 피스톤(2)의 일 예는 도 6 및 도 6a 에 도시되어 있고, 상기 피스톤은 예를 들어 콜드 챔버 유형의 다이캐스팅 기계를 위한 프레스에 사용되는 것이다. 상기 프레스는 컨테이너를 포함하는데, 상기 컨테이너 내에는 용융 금속을 밀기 위하여 상기 피스톤(2) 또는 적어도 피스톤의 단부 부분이 수용된다.

피스톤 헤드(1)는 헤드 축(X) 주위에서 연장되는 측벽(12)을 구비한 헤드 몸체(10)를 포함한다. 헤드 몸체는 용융 금속을 밀기 위하여 전방 벽(13)을 구비한 전방부에서 끝은 맺는다.

설명의 연속으로서, 전방 및 후방, 또는 이와 동등한 용어는 용융 금속을 미는 단계에서 피스톤(2)의 진행 방향을 의미한다.

상기 측벽(12)에는 개별의 시일링 링(16)을 수용하기에 적합한 링 시트(14)가 제공된다. 링 시트(14)는 헤드 축(X)에 대해 평행한 원통형 저부 벽(18)을 형성한다.

상기 다이캐스팅 기계의 프레스의 컨테이너 내에서 피스톤(2)의 슬라이딩을 용이하게 하기에 적합한 윤활 회로(20)는 헤드 몸체(10)에 제공된다.

윤활 회로(20)는 예를 들어 도 5 및 도 5a 에 도시된 바와 같이, 시일링 링(16)이 링 시트(14) 내에 수용된 때에 시일링 링(16)에 의하여 덮이도록 링 시트(14) 안으로 이어지는 적어도 하나의 윤활 단부 덕트(22)를 포함한다.

따라서, 윤활제는 피스톤 헤드(1)와 시일링 링(16) 사이의 간극들을 통하여 피스톤 헤드(1)로부터 밖으로 유동한다.

본 발명의 일 형태에 따르면, 적어도 하나의 윤활 단부 덕트(22)는 표면 채널(24)로 이어지는데, 상기 표면 채널(24)은 상긱 간극들을 향하여 윤활제를 운반하기 위하여 링 시트(14)의 원통형 저부 벽(18)을 통해 연장된다.

상기 표면 채널(24)의 존재 덕분에, 시일링 링(16)의 반경방향 내측부가 원통형 저부 벽(18)에 대해 압착되는 정도로 시일링 링(16)이 반경방향 부하를 받더라도, 윤활제가 어떻게든 윤활 단부 덕트(22)로부터 나와서, 원통형 저부 벽(18)에 대해 하강된 표면 채널(24) 안으로 유동할 수 있게 되며, 이로써 피스톤 헤드와 시일링 링(16) 사이의 간극들에 도달할 수 있게 된다.

구체적으로, 도 1 내지 도 8 에 도시된 실시예에서, 링 시트(14)는 고리형 어깨부(26)에 의해 후방이 한정된다. 표면 채널(24)은 상기 고리형 어깨부(26)의 베이스에서 끝을 맺는다.

다시 말하면, 윤활제의 외부 유출을 위한 간극은, 시일링 링(16)과 시일링 링을 축방향 후방에서 잠그는 고리형 어깨부(26) 사이의 후방 슬릿(rear slit)에 의해 제공된다.

따라서 표면 채널(24)은 윤활 단부 덕트(22)들이 그러한 슬릿과 소통되게 한다.

일 실시예에서, 표면 채널(24)은 헤드 축(X)에 대해 평행하게 연장된다.

일 실시예에서, 고리형 어깨부(26)는 표면 채널(24)에서, 상기 시일링 링(16)과 고리형 어깨부(26) 사이의 간극 안에서 윤활제의 통과 단면을 국부적으로 증가시키기에 적합한 축방향 요부(28)를 형성한다.

다시 말하면, 표면 채널(24)의 후방 단부로부터 연장되는 요목한 부분, 즉 요부가 고리형 어깨부(26)의 수직 벽에 제공된다. 따라서 이와 같은 축방향 요부(28)는 윤활제의 유출유동을 위한 바람직한 통로(29)(도 4a 참조)를 형성한다.

상기 바람직한 통로(29)와 표면 채널(24)은, 용융 상태에 있는 금속이 아니라 윤활제의 통과를 허용하는 치수를 갖는다는 점에 유의해야 할 것이다. 따라서, 윤활 회로와 특히 피스톤 헤드로부터 윤활제의 유출유동은 피스톤의 연속적인 작동 동안에도 완벽히 기능하고 효과적으로 이루어진다.

상기 통로(29)는, 시일링 링(16)의 후방 측부가 고리형 어깨부(26)에 대해 압착되는 등, 시일링 링(16)이 축방향 부하를 받는 때에도 시일링 링(16)에 의해 폐색될 수 없다.

일 실시예에서, 표면 채널(24)은 원주의 원호 형상을 가진 저부 벽을 갖는바, 즉 벽의 워농형 부분을 포함한다.

일 실시예에서, 표면 채널(24)은 축방향에서 두 개의 평행한 에지(24')들에 의해 한정된다. 각 윤활 단부 덕트(22)의 유출 개구(22')는 원형의 단면을 갖는데, 그 직경은 상기 평행한 에지(24')들 사이의 거리보다 크며, 이것은 특히 도 1a 및 도 2a 에 잘 도시되어 있다.

일 실시예에서, 각 윤활 단부 덕트(22)의 유출 개구(22')에는 스레드 벽(threaded wall)이 제공되는바, 이로써 그 안에 윤활 단부 덕트(22)로부터의 윤활제의 통과를 조절 또는 심지어 방지하기 위한 스레드 캡(미도시)이 나사체결될 수 있다.

일 실시예에서, 헤드 몸체(10)에 제공되는 윤활 회로(20)는 예를 들어 헤드 축(X)에 평행한 적어도 하나의 근위 덕트(proximal duct)(30)를 포함하는데, 이것은 상기 로드 내에 제공된 개별의 윤활 덕트들로부터 나오거나 또는 그 윤활 덕트들에 연결된다. 표면 채널(24) 안으로 이어지는 두 개의 평행한 윤활 단부 덕트(22)들은 상기 근위 덕트(30)로부터 반경방향으로 연장된다.

도 4 및 도 5 에 도시된 헤드 조립체(100)는 링 시트(14) 내에 위치한 시일링 링(16) 및 피스톤 헤드(1)를 포함한다.

시일링 링(16)은 밴드의 형상을 갖는바, 즉 그 두께보다 훨씬 큰 축방향 길이를 갖는다. 예를 들어, 시일링 링(16)은 구리 합금으로 만들어진다.

도 5a 에 도시된 바와 같이, 시일링 링(16)은 윤활 단부 덕트(22)들을 덮고, 피스톤 헤드(1)와 함께 윤활제의 유출유동을 위한 간극들을 형성한다. 구체적으로, 시일링 링(16)은 축방향에서 고리형 어깨부(26)에 의하여 맞물리기에 적합한 실질적으로 원형인 고리형 후방벽(16a)을 포함한다.

일 실시예에서, 시일링 링(16)은 종방향 슬릿(미도시)을 구비하는데, 이것은 시일링 링이 개방되어서 링 시트(14) 내에서의 위치선정을 위하여 피스톤 헤드(1)에 끼워짐을 가능하게 한다.

위와 같은 종방향 슬릿은 윤활제의 유출유동을 위한 간극들을 포함할 수 있다.

도 6 및 도 6a 에는 다이캐스팅 기계를 위한 프레스의 피스톤(2)의 일 예가 도시되어 있다. 피스톤(2)은 전술된 바와 같은 헤드 조립체(100)와 로드(40)를 포함하며, 상기 로드는 헤드 조립체(100)에 대한 연결을 위하여 후방 또는 근위의 단부(40')와 전방 또는 원위의 단부(40") 사이에서 연장된다.

도시된 실시예에서, 헤드 조립체(100)는 지지 핀(50) 상에 장착되고, 지지 핀은 다시 로드(40)의 전방 단부(40")에 체결된다.

윤활 단부 덕트(22)들에 유체 연결된 적어도 하나의 윤활제 공급 덕트(42)는 로드(40)에 제공된다.

예를 들어, 위와 같은 공급 덕트(42)들은 지지 핀(50)에 제공된 개별의 중간 덕트(44)들로 이어지고, 상기 중간 덕트(44)들은 윤활 단부 덕트(22)들에 연결된다.

일 실시예에서, 중간 덕트(44)들은 연결 부쉬(46)들에 의하여 개별의 근위 덕트(30)들에 연결된다.

도 1 내지 도 6 에 도시된 실시예에서, 전방 벽(13)의 고리형 부분, 예를 들어 경사지거나 오목한 고리형 부분을 링 시트(14)에 연결하는 통로들 또는 내측 채널(60)들은, 피스톤 헤드(1)의 전방 부분에 제공된다. 이와 같은 통로들 또는 내측 채널(60)들은, 용융 금속이 시일링 링(16) 아래에서 유출유동함을 허용하고, 이것은 고화에 의하여, 시일링 링의 마모를 보상하는 두께를 생성한다.

도 7 에는 본 발명에 따른 피스톤 헤드(101)의 다른 예가 도시되어 있다. 전술된 피스톤 헤드(1)와 비교할 때, 헤드 몸체의 전방 부분(103)에서 통로들 또는 내측 덕트(60)들의 자리에 복수의 외측 채널(601)들이 제공되어서 링 시트(14)를 전방 벽(13)으로부터 분리한다. 또한, 상기 외측 채널(601)들은 전방 벽(13)을 링 시트(14)의 저부 벽(18)과 소통시킨다.

도 8 에는 본 발명에 따른 피스톤 헤드(1001)의 다른 예가 도시되어 있다. 전술된 피스톤 헤드들(1, 101)과 비교할 때, 피스톤 헤드(1001)에는 링 시트(14)의 저부 벽(18)으로부터 연장되는 반경방향 돌출부(70)들이 제공되며, 이들은 시일링 링(16)의 축방향 및 반경방향 잠금 시스템을 형성하기 위하여, 시일링 링(16)에 만들어진 대응되는 대구(72)들과 형상 결합에 의하여 맞물리기에 적합한 구성을 갖는다.

도 9 내지 도 11 에는 도 8 에 도시된 피스톤 헤드(1001)의 대안적인 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예의 각 표면 채널(24)은, 고리형 어깨부(26)의 베이스에서 끝을 맺지 않고, 개별의 반경방향 돌출부(70)의 베이스에서 끝을 맺으며, 따라서 고리형 어깨부(26)에 대해 보다 전진된 축방향 위치에 배치된다.

또한 이 경우에는, 반경방향 돌출부(70)가 표면 채널(24)에, 시일링 링(16)과 반경방향 돌출부 사이의 간극에서 윤활제의 통과 단면을 국부적으로 증가시키기에 적합한 축방향 요부(28')를 형성한다.

이 실시예에서는, 윤활제가 피스톤 헤드의 보다 더 전진된 영역 안으로 유입될 수 있다. 본 발명에 따른 피스톤을 채택하는 소정의 다이캐스팅 기계는 윤활제가 컨테이너의 전방 영역 전체를 커버함을 가능하게 할 정도로 컨테이너로부터 나오는 피스톤의 스트로크가 충분하지 않을 수 있기 때문에, 이와 같은 구성이 유용할 수 있다. 이와 같은 실시예에서는, 상기 전진된 영역이, 동등하거나 더 작은 스트로크의 경우에도 윤활될 수 있다.

또한, 윤활제의 유출유동을 후방 어깨부까지 후퇴시킬 필요없이 윤활제가 반경방향 돌출부(70)들에서 밖으로 유동하게 함으로써, 축방향으로 보다 연장된 시일링 링(16)들이 제공될 수 있으며, 이로써 윤활 회로의 잇점들이 부분적으로 무용하게 될 수 있다.

소정의 실시예들에서, 반경방향 돌출부(70)들 또는 고리형 어깨부(26)에 제공된 축방향 요부(28; 28')는 표면 채널(24)의 폭보다 큰 원주방향 치수를 갖는다.

소정의 실시예들에서, 표면 채널(24)의 단부는, 그 단부가 고리형 어깨부(26)를 향하여 후방을 대면하든 반경방향 돌출부(70)를 향하여 전방을 대면하든, 어떤 경우에도 축방향 요부(28; 28')의 치수에 실질적으로 대응되는 원주방향 배출부(25)를 형성한다.

도 9 및 도 10 에 도시된 바와 같이, 표면 채널(24)은 "T"자 형상을 갖는데, 이것은 상기 윤활제의 유출유동과 원주방향 배분을 더욱 증진시킨다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 첨부된 청구범위의 보호 범위를 벗어나지 않고서 본 발명에 따른 피스톤 헤드, 헤드 조립체, 및 피스톤의 실시예들에 변형 및 변화를 가하거나, 또는 구성요소를 기능적으로 동등한 다른 구성요소로 대체할 수 있을 것이다. 가능한 실시예에 속하는 것으로 설명된 특징들 모두는 다른 설명된 실시예들과 무관하게 구현될 수 있다.

Claims (14)

1. 다이캐스팅 기계를 위한 프레스의 피스톤(2)을 제작하기 위한 피스톤 헤드로서, 상기 피스톤 헤드는:
   - 헤드 축(X) 주위에서 연장되는 측벽(12)을 구비한 헤드 몸체(10);
   - 상기 측벽에 제공된 적어도 하나의 링 시트(ring seat)(14)로서, 개별의 시일링 링(sealing ring)(16)을 수용하기에 적합하고, 상기 헤드 축(X)에 대해 평행한 원통형 저부 벽(18)을 형성하는, 링 시트(14); 및
   - 상기 헤드 몸체 내에 제공되는 윤활 회로(20)로서, 다이캐스팅의 개별의 컨테이너 내에서의 피스톤의 슬라이딩을 용이하게 하기에 적합한, 윤활 회로(20);를 포함하고,
   상기 윤활 회로는, 상기 시일링 링이 링 시트 내에 수용된 때에 시일링 링에 의하여 덮여지도록 링 시트(14) 안으로 이어지는 적어도 하나의 윤활 단부 덕트(22)를 포함하고, 이로써 윤활제가 피스톤 헤드와 시일링 링 사이의 간극들을 통하여 피스톤 헤드 밖으로 유동하며,
   적어도 하나의 윤활 단부 덕트(22)는, 상기 간극들을 향하여 윤활제를 운반하기 위하여, 원통형 저부 벽(18)을 통해 연장되는 표면 채널(surface channel)(24)로 이어지는 것을 특징으로 하는, 피스톤 헤드.
2. 제1항에 있어서,
   상기 링 시트(14)는 후방에서 고리형 어깨부(annular shoulder)(26)에 의하여 한정되고, 상기 표면 채널(24)은 상기 고리형 어깨부의 베이스에서 끝을 맺는 것을 특징으로 하는, 피스톤 헤드.
3. 제1항에 있어서,
   상기 시일링 링(16)의 축방향 및 반경방향 잠금 시스템을 제공하기 위하여 상기 시일링 링(16)에 만들어지는 대응되는 개구(72)들과 형상 결합에 의해 맞물리기에 적합한 반경방향 돌출부(radial protrusion)(70)들은 상기 원통형 저부 벽(18)으로부터 연장되고, 각각의 표면 채널(24)은 개별의 반경방향 돌출부(70)의 베이스에서 끝을 맺는 것을 특징으로 하는, 피스톤 헤드.
4. 제1항에 있어서,
   상기 표면 채널(24)은 상기 헤드 축(X)에 대해 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는, 피스톤 헤드.
5. 제2항에 있어서,
   상기 고리형 어깨부(26) 또는 반경방향 돌출부(70)는 상기 표면 채널(24)에서, 반경방향 돌출부(70) 또는 고리형 어깨부(26)와 시일링 링(16) 사이의 간극에 윤활제의 통과 단면을 국부적으로 증가시키기에 적합한 축방향 요부(28; 28')를 형성하는 것을 특징으로 하는, 피스톤 헤드.
6. 제1항에 있어서,
   상기 표면 채널(24)은 원통형 표면부(cylindrical surface portion)의 형태를 가진 저부 벽을 구비하는 것을 특징으로 하는, 피스톤 헤드.
7. 제1항에 있어서,
   상기 표면 채널(24)은 축방향에서 두 개의 평행한 에지(edge)(24')들에 의하여 한정되고, 상기 윤활 단부 덕트(22)의 유출 개구(22')는 상기 평행한 에지(24')들 사이의 거리보다 큰 직경을 가진 원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는, 피스톤 헤드.
8. 제5항에 있어서,
   상기 축방향 요부(28; 28')는 표면 채널(24)의 폭보다 큰 원주방향 치수를 가지며, 상기 표면 채널(24)의 단부는 축방향 요부(28; 28')의 상기 치수에 실질적으로 대응되는 원주방향 배출부(25)를 형성하는 것을 특징으로 하는, 피스톤 헤드.
9. 제1항에 있어서,
   상기 표면 채널(24)은, 각각의 단부 덕트의 유출 개구에서, 상기 단부 덕트에 연결되는 실질적으로 원추형의 연결 표면을 형성하는 것을 특징으로 하는, 피스톤 헤드.
10. 제1항에 따른 피스톤 헤드(1; 101; 1001) 및 링 시트(14) 내에 수용되는 시일링 링(16)을 포함하는 헤드 조립체로서,
    상기 시일링 링은 적어도 하나의 윤활 단부 덕트(22)를 덮고, 상기 피스톤 헤드와 함께 윤활제의 유출유동을 위한 간극들을 형성하는, 헤드 조립체.
11. 제10항에 있어서,
    상기 시일링 링은, 축방향에서 고리형 어깨부(26)에 의하여 맞물리기에 적합한, 실질적으로 원형인 고리형 후방벽(16')을 포함하는, 헤드 조립체.
12. 제10항에 있어서,
    링 시트(14)로부터 연장되는 개별의 반경방향 돌출부(70)들에 맞물리기에 적합한 슬롯(72)들이 상기 시일링 링(16)에 제공되는, 헤드 조립체.
13. 제10항에 있어서,
    상기 시일링 링에는 종방향 슬릿(longitudinal slit)이 형성되는, 헤드 조립체.
14. 제10항에 따른 헤드 조립체와, 상기 헤드 조립체에 연결되는 전방 단부와 후방 단부 사이에서 연장되는 로드(40)를 포함하는, 다이캐스팅 기계용 피스톤으로서,
    상기 윤활 단부 덕트(22)에 유체 연결된 적어도 하나의 윤활제 공급 덕트(42)가 상기 로드에 제공되는, 피스톤.

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