KR830002244B1 - 회전 경사판 조립체 제작방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

회전 경사판 조립체 제작방법

제1도는 본 발명의 제작 방법을 사용하여 제작된 회전 경사판 조립체의 평면도.

제2도는 제1도의 선(2-2)에 따라 취한 단면도.

제3도는 피스톤 조립체와 회전 경사판을 조립하기 전의 관계를 도시한 확대도.

제4도는 피스톤 조립체와 확대 부분단면도.

본 발명은 제29류 156.4R로 분류된유체모터 또는 압축기에 사용하는 회전경사판 조립체의 제작 방법에 관한 것이다.

먼저 본원의 선행기술에 대하여 설명하면, 제이. 에이. 파울이 특허받은 미합중국 특허 제1,548,382호는 커넥팅로드를 피스톤의 상부와 크랭크축을 연결하는 베어링의 중심선 사이에 적절한 배열되도록 나사 결합시키는 두 개의 부재로 형성하는 피스톤 및 커넥팅 로드 제조방법이 기술되어 있다.

이는 주형과정에 서커넥팅로드 연결체 또는 회전경사판 연결체에 커넥팅로드를 연결하는 기술에 관한 설명이 누락되어 있었다. (또 이 특허에서는 회전경사판 그 자체에 대해서도 설명되에 있지 않다.)

이. 피. 라쉬가 특허받은 미합중국 특허 제2,107,795호는 피스톤에 연결된 로드부분에 위치한 두 개의 커넥팅로드를 기술하였으며 이는 커넥팅로드의 베어링부재의 축부분의 상부부재를 끼울 수 있도록 한 관으로 형성되어 있다. 이는 상기 파울리가 특허받은 특허와 같이 기본적으로 불충분하다. 또 더블유, 파울러스가 특허 받은 미합중국 특허 제2,252,351호는 두 부품 사이에 볼과 소켓을 형성하기 위한 주형기술에 관한 최근의 발표중의 하나이다.

갤러허가 특허받은 미합중국특허 제3,763,535호는 커넥팅 로드와 피스톤 사이에 볼 및 소켓 연결체를 제조하는 방법을 기술하고 있다. 이 특허의 특징은 다이 캐스팅하는 동안 주형 구멍내로 용융재료를 주입하기 위해 선택된 압력을 사용하는 것이다.

본 발명은 회전 경사판에 연결된 복수개의 피스톤을 포함하고 회전 경사판의 요동 운동으로 피스톤에 축방향 운동이 전달되는 회전경사판 및 피스톤 조립체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 조립체를 유체모터에 사용할 경우, 피스톤의 왕복운동을 회전 경사판을 구동시킨다.

기본적인 제조단계를 보면, 구면으로 형성된 한쪽 단부와 로드부를 연결함으로써 이루어지는 복수개의 피스톤 보조조립체를 윤활시키는 단계로서 피스톤을 다이캐스팅하여 한쪽 단부가 보조소켓에 삽입되는 구면형주물로 형성되어 볼-소켓 연결을 형성하는 제1단계 및 구면형인 한쪽 단부를 갖는 복수개의 제2케넥팅로드를 제공하는 제2단계와, 제2커넥팅로드가 상기 회전 경사판과 제2커넥팅 로드 사이의 볼-소켓 연결을 형성하도록 보조소켓 안에 삽입되도록 회전 경사판을 다이캐스팅하는 제3단계와 상기 회전 경사판에 대하여 고정된 위치에서 피스톤을 지지하는 제4단계와, 상기 제1, 2커넥팅 로드를 서로 연결하는 제5단계를 포함한다. 회전 경사판 조립체의 마무리작업은 피스톤 보조조립체가 완성된 다음과 커넥팅 로드를 주조한 다음에 행해진다.

본 발명은 커넥팅로드의 삽입부를 연결하여 볼과 소켓 조립체를 간편하고 정확하게 연결시키는 방법을 제공한다. 볼과소켓 조립체는 기계류의 축결합, 회전 및 궤도 운동하기 위한 결합에 광범위하게 사용된다.

이런 기계류 부품은 펌프 및 압축기의 피스톤, 구동판, 크랭크 축과, 프레스 및 펀치류의 작동 토글기구와, 컨베이어 시스템의 커넥팅로드 및 그 조립체등을 포함하다. 상기 부품은 본 명세서에 기재된 회전 경사판 조립체에 사용하기에 적합하다.

볼-소켓 연결에 요구되는 정밀도 또는 강도에 따라서 조립체를 제작하는 방법은 다양하다. 예를들면, 바닥이 구형인 원형 구멍이 소켓부재내에 가공된다. 이는 정밀한 가공이 필요하며 가공비가 많이든다. 축부분 및 다른 부착물을 가진 볼을 상기 원형구멍에 삽입한 후 구멍의 벽은 운동중에 소켓안에 유지되도록 가공하는 것이다. 상기 종래의 방법은 조립체 제작과 정을 분리시킨 것이며 결합의 경제성, 정밀도, 견고성과, 볼 및 소켓재료의 등급에 따라 채택된다. 연속되는 반복 고하중에 견디도록 견하게 하기 위해, 또는 볼과 소켓사이의 운동을 최소로 하거나 제어하는 정밀한 조립체를 제공하기 위해, 소켓과 볼을 최대한으로 상사시켜야 한다. 상사도를 높이면 조립시에 소켓재료의 변형량이 커야하며, 따라서 가공시간, 공정 및 설비비가 많이 든다. 또, 상시 끼워맞춤은 소켓 재료의 상당량의 변형이 요구되기 때문에 연질의 재료를 사용해야 하며 조립체를 더 약화시키는 잔류응력 또는 균열을 초래한다.

볼을 수용하기 위한 구멍의 벽을 형성하는데 요구되는 높은 압력 때문에 볼은성형시 붕괴되지 않은 강도 높은 재료로 형성해야 한다. 이 때문에 볼을 특성 및 경제성면에서 불리한 재료로 선택할 수 없게 다.

상기 문제와는 별도로, 성형시 발생하는 고압으로 인하여 소켓이 볼의 구면에 완전한 상사를 이루지 못한다. 이처럼 불완전한 가공으로 인하여, 또 형성된 재료가 좌굴하고 비틀리기 때문에 적용된 부하는 볼의 구면상에 일정하게 분배되지 않는다. 따라서 과부하 및 파괴를 야기하는 집중부하가 발생한다. 또 소켓내에서의 볼의 상대운동량이 증가하는 접촉점에서 과도한 마멸이 발생되어 부하분포를 악화시키며 조기 파괴를 일으킨다.

볼을 소켓에 조립하는 모든 방법은 조립체의 정확한 치수를 유지할 수 없다. 종래의 출원에서는 기계 부품을 형성하기 위해 두 개 이상의 볼-소켓 조인트가 연결된다. 기구의 최종 칫수 결정은 무거운 조립체를 가공한 후에 해야 한다.

많은 기계적 성형과정에서, 비록 자유 운동만 수행되는 경우에 볼과 소켓사이에서 발생할 예정 상대운동량을 일으키도록 볼이나 볼 및 소켓 양자에 모두 간극재료 또는 코팅을 입힌다. 이 간곡부재는 용해, 가열 또는 물리적 방법이나 제거해야 한다.

볼-소켓 조립체를 성형하는 다른 방법은 와이어와 소켓에서 볼이 이탈되는 것을 방지하는 로드 또는 핀을 포함한다. 이 부품을 소켓몸체에 지지부재를 고정하는 보조역할도 해야 한다. 다른 방법은 구형의 구멍을 두 개의 부분으로 나누어 볼을 삽입한 후 각 분리부분을 연결한다. 연결 작업은 체결구, 스프링접합, 납땜등으로 할 수 있다.

볼 및 소켓부품을 제조하는 바람직한 방법은 볼을 삽입하는 술을 포함하며 액체, 특수 플라스틱, 분말금속 또는 중합성화합물의 주형으로 양호하게는 알루미늄등의 용융금속을 다이캐스팅하여 소켓을 제조하는 중에 볼 및 그 부속물을 삽입하는 기술을 포함한다.

펌프, 압축기, 유체모터에서 다양한 변위를 갖는 피스톤을 커넥팅 로드에 의해 회전 경사판 상에 설치된다. 피스톤과 회전 경사판의 운동은 볼-소켓 조립체의 가요성이 요구된다. 상기 조립체는 회전 경사판에 설치된 복수 개의 피스톤을 수용한다. 피스톤은 외형 및 외측면상의 링홈의 치수에 따라, 다시 말하면 회전 경사판은 바닥 및 내측면을 외형 및 두께에 따라 가공해야 한다.

피스톤 및 회전 경사판 최종 조립체의 치수는 최종길이에 0.254mm 내지 0.508mm의 여유를 두어야 한다.

제1도 및 제2도를 참조하면, 회전 경사판 조립체는 피스톤 및 회전 경사판 사이에 연장된 커넥팅로드(14)를 구비한 복수개의 피스톤(12)과 회전 경사판(10)으로 형성된다. 각 커넥팅로드는 피스톤 베이스에 형성된 소켓(20)에 삽입된 구형단부(18) (제4도)를 갖는 제1부위(16)로 이루어진다.

제2 커넥팅로드부위(24)에 삽입되는 직선 관 위(22)가 커넥팅 로드 단부(18)에서 연장되어 있다. 상기 직선관부위는 커넥팅로드부위(24)와 회전 경사판(10)사이에 볼-소켓 연결을 형성하도록 보조 소켓에 삽입되는 구면단부(26)를 갖고 있다.

이제까지는 완성된 회전경사판 조립체를 설명하였다. 회전 경사판 조립체를 제조하는데 있어서, 다음과 같은 과정으로 행한다.

1. 강철 볼(18)을 중공관(22) 부분에 연결한다. 상기관은 커넥팅로드의 최종길이의

보다 약 6.4mm 정도 길다. 이렇게 형성된 볼-소켓 조립체를 주형제거 약품으로 코팅하여 그 코팅의 휘발성을 제거하고 볼을 예열시키고 용접 응력을 감소시키기 위해 247℃에서 329℃까지 가열시킨다.

2. 코팅 및 가열된 볼과자루를 미국특허 제3.763.535호에 기재된 것처럼 다이캐스팅기계의 주형 구멍에 배치한다. 주형을 닫고 종래의 다이캐스팅 과정으로 주조한다.

3. 볼 및 자루의 삽입하고 응고된 주물을 제거한 후 피스톤을 최종 치수로 가공한다.

4. 용접, 코팅, 예열된 예정된 수의 볼-자루 조립체(24, 26)를 주형구멍으로 주입 및 배출되는 주물에 삽입함으로써 회전 경사판(10)을 제조한다. 삽입물과 함께 주조된 회전 경사판을 최종 치수로 가공한다.

5. 피스톤 및 회전 경사판 보조 조립체를 고정구(도시않음)에 배치하고 그 중심부에서 커넥팅로드를 연결하여 조립하기 전에 예정치수로 조립체의 총 길이를 확정한다.

6. 커넥팅 로드의 중심부에서의 결함은 조립체를 저항 용접으로 완전 조립한다.

상기 과정은 예로든 것이며, 조립체 제조 방법은 다양하기 때문에 예시한 방법에 한정하지는 않는다. 예를들어, 조립용 재료와 볼은 현재 사용되고 있거나 채택 가능한 제조방법 또는 특성에 따른 특수 방법으로 제조 할 수 있다. 상기 특성은 강도, 내마모성 또는 내식성 또는 자성을 포함한다. 경강, 연강, 주철, 구리 또는 알루미늄 베이스합금 또는 비철볼을 사용하는 목적 또는 경제성에 따라 사용 할 수 있다.

볼은 납땜, 저항용접 또는 용접 접착, 또는 나사 결합등의 기계적인 장치로 커넥팅 로드 부재 또는 다른 부속품에 설치된다.

일체로 된 볼 및 로드 결합요소는 주형과정에 삽입될 수도 있다.

커넥팅 로드부재 또는 어떤 부속품은 조립체의 성능 및 경제성을 제공하기 위한 공정으로써 어떤 재료도 사용 할 수 있다. 예를들어, 끼워서 조립하는 형태의 조립체는 냉간 압연, 스웨이징, 기계가공, 주조, 또는 재료를 성형하는데 사용되는 다른 공정으로 제조할 수도 있다. 커넥팅 로드는 고체로드 또는 바아, 또는 관이나 고체단부를 가진 조합체 및 관이음으로 형성 할 수 있다. 제조 방법에도 불구하고 커넥팅 로드의 중심부에서 연결 단부는 간단히 조립할 수 있고 최종 치수를 얻도록 축방향으로 운동할 수 있도록 해야 한다. 주형하기전에 볼 부재에 입혀지는 코잉은 볼-소켓 제조를 위해 선택된 과정 또는 재료에 알맞도록 또는 성질 및 경제적으로 적합한 종류와 두께로 형성해야 한다. 예를들어 볼 베어링용으로 사용하는 저탄소강 관이음으로 저항용접된 경화 강철볼은 정제된 흑연의 알콜 분포도를 적절히 취하여 담금질 또는 분무로 코팅된다. 알콜성분을 모두 증발시키기 위해 충분한 시간동안 204.5℃에서 볼-로드 전체를 가열하고 용접응력을 제거하면, 볼은 피막 또는 흑연으로 코팅된다. 알콜 현탁액 또는 기타 현탁액 매개물은 제2유화 몰리브덴 및 다른 고체 윤활유의 피막을 부착시키는데 사용된다. 코팅은 자유운동하기 위해 볼과 소켓 사이에 분리막을 제공하는 고온 열원 또는 금속과 접촉하여 대량의 증기를 생성시키지 않고 침탄되는 폴리에틸렌 또는 폴리 부타디엔등의 중합성재료를 분사하거나 볼-소켓을 침액함으로써 이룰 수 있다. 코팅 재료는 볼과 소켓재료 사이에 분리 피막을 형성함으로써 두부재가 고정되지 않도록 한다. 상기 피막의 두께는 공식화하거나 안정된 예정간극을 제공하도록 반복 코팅함으로써 제어할 수 있다. 이상적으로는 코팅 재료는 윤활유나 흑연 또는 탄화중합체코팅으로써 장치의 부품중 초기 마모방지제로 사용된다. 코팅 재료의 선택은 금속재료 용융과정, 가공조건 등을 포함하는 조립체의 변수에 의존한다. 이렇게 선택할 예로서는, 강철소켓 주형에 삽입할 때 볼에 규산 나트륨을 코팅할 수 있는데 이는 코팅재료는 파쇄되거나 결합시 연마제의 역할을 한다. 또, 알루미늄 분말로 충진된 소켓내에 주조된 강철볼은 분리 및 초기 마모를 위한 연산염 치환 코팅으로 코팅될 수 있다.

코팅된 볼의 예열온도는 볼을 주조한 과정 및 코팅하는 과정의 다양한 인자한 인자에 따라 결정된다. 예를들면, 코팅에 있어서 휘발성 결합제 또는 첨가제는 주조중 주형 내에서 대량의 가스가 발생되는 것을 방지하도록 조정해야 한다. 삽입물의 예열도는 냉각후 치수, 견고성 및 강정과 삽입중 용융금속의 주조후 수축량을 제어하기 위해 선택되어야 한다. 액체금속, 분말금속, 중합체등으로 주조하는 과정중에 삽입물을 안전하게 유지하는 기술에 여러가지 방법이 이용되고 있다. 이 기술은 점착, 스프링, 자석, 진공에 의한 방법등을 포함한다. 설계상 필요하다면 주형중의 코어핀은 삽입물을 유지하며 소켓 윤활용 오리피스를 제공하는 이중 목적을 위해 사용된다. 소켓을 형성하는 주조과정은 재료의 중요성과, 예정된 제조될 부품의 수와 모양에 따라 채택 가능성 또는 경제성 특성에 따라 선택된다. 예를들면 예시한 피스톤 및회전 경사판을 형성하는 다이캐스팅 과정은 피스톤 및 회전 경사판에 요구되는 형태의 재료 및 생산량을 기초로 선택해야 한다. 두 부품은 알루미늄 합금호로 만들 수 있다. 부품의 다이캐스팅과정, 요구되는 화학적, 기계적 성질에 따라 적합한 알루미늄 베이스합금도 사용할 수 있다.

마그네슘 및 아연베이스 다이캐스팅 합금도 경제성 및 요구되는 경우에 사용할 수 있다. 상기를 검토하여 다른 금속재료도 주조 과정에 사용할 수 있다. 소켓의 설계는 볼의 전체 외주면을 봉하기 위해 제한적인 것은 아니나 여러 방향으로 움직일 수 있도록 부분적으로 구멍을 형성해야 한다.

본 발명에서, 금속에 한정하지 않는 소켓 제조방법은 액체 금속주조도 포함한다.

상기한 바와 같이 볼 삽입물은 분말금속 주형에 수용되며 요구되는 성능을 얻기 위해 분말금속 주형 처리기술과 관계 있는 방법으로 수용시킬 수 있다. 소켓은 상기 기술과 밀접한 관계가 있는 공정에 따라 중합체재료를 주조 또는 주형을 떠서 제조할 수 있다.

소켓의 설계또는 기능은 상기 예로든 피스톤 및 회전링에 한정되는 것은 아니며 모양도 필요에 따라 다르게 할 수 있다.

두개 또는 그 이상의 소켓 조립체의 최종 조립체는 완성된 커넥팅 로드 부재를 결합시킴으로써 완성된다.

예를들면, 회전경사판에 연결된 다수의 피스톤 조립체의 경우에, 마무리 가공한 피스톤은 고정부로 이송되며 커넥팅 로드의 자유운동 부위에 위치하기도 한다. 회전 경사판은 피스톤 로드가 삽입되고 자유 운동하는 커넥팅 로드 부재를 정렬시키도록 고정구에 고정된다. 두 조립체를 함께 움직여 회전 경사판 저부에서 피스톤 상부까지의 최종설계 치수를 맞춘다. 커넥팅 로드 부재의 삽입가능한 단부는 상기 축부운동을 자유롭게 허용한다. 일단 조립체 크기가 적당한 치수에 이르면, 고정구를 고정하고 커넥팅 로드의 삽가능한 단부는 각 연결부를 단일저항 또는 점융접으로 접합시킨다. 또, 다수의 용접헤드나 고정구를 고정하고 헤드용접과정을 반복하여 예정된 모든 용접 과정을 수행한다.

상기한 바는 실시예에 준하여 설명하는데, 이는 제한적인 것은 아니지만 도면을 참조하면 이에 관련된 청구범위는 공지의 기술처럼 광범위하게 해석해야 한다.

Claims (1)

1. 회전 경사판 조립체를 제작하는 방법에 있어서, 복수개의 피스톤 보조 조립체(12, 16, 18)를 윤활하는 단계로써 상기 피스톤 보조 조립체는 한쪽단부가 거의 구형으로 형성된 제1 커넥팅로드 부재(16)를 제공하고, 또 볼-소켓 연결을 형성하기 위해 피스톤 부재가 보조 소켓(20)의 구형 표면을 파지하도록 피스톤(12)을 다이캐스팅 함으로써 형성하는 제1단계와, 구면(26)으로 형성된 한쪽 단부를 각각 갖는 복수개의 제2 커넥팅로드 부재(24)를 제공하는 제2단계와, 상기 제2 커넥팅 로드 부재의 단부가 보조 소켓(28)에 삽입되어 회전 경사판 및 제2 커넥팅 로드 부재사이에 볼-소켓 연결을 형성하도록 회전경사판(10)을 다이캐스팅하는 제3단계와, 상기 제1, 2 커넥팅로드 부재(24)가 각각 정렬되도록 상기피스톤 보조 조립체 및 상기 회전 경사판을 고정구로 지지하는 제4단계와 상기 피스톤 보조 조립체 및 상기 회전 경사판을 근접시키고 상기 커넥팅 로드 부재의 자유단을 삽입하여 상기 회전경사판의 저부에서 부터 상기 피스톤 보조 조립체의 상부까지의 예정 최종길이를 맞추는 제5단계와 상기 제1, 제2커넥팅로드 부재를 서로 결합시키는 제6단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전 경사판 조립체의 제작방법.

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