KR840001650B1 - 피스톤 링의 제조장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

피스톤 링의 제조장치

제1도는 피스톤링 원판(原板)의 정면도.

제2도는 링에 천설된 구멍과 피스톤링 원판에 절취되는 간극부를 보인 제1도 피스톤링 원판의 정면도.

제3도는 제1도와 제2도의 피스톤링 원판과 이를 밀폐시키는 수공구의 정면도,

제4도는 제3도 4-4선의 단면도.

제5도는 피스톤링 원판과 맞물려있는 수공구와 밀폐위치에 있는 피스톤링 원판을 나타내는것 이외에는 제3도와 동일한 도면.

제6도는 제5도 6-6선의 단면도.

제7도는 피스톤링 원판을 가공하는 제1의 장치의 일부는 단면도로, 일부는 정면도로 나타내고, 단면의 일부는 인셋(inset)으로 상세히 도시된 도면.

제8도는 제7도 8-8선의 단면도.

제9도는 제7도 및 제8도 장치의 제2의 부재를 부분적인 단면을 지닌 정면도.

제10도는 피스톤링 원판을 가공하는 제2의 장치를 부분적으로 절개한 정면도.

제11도는 제10도 장치의 한 위치에 있는 두개 슬라이더의 간략도.

제12도는 다른 위치에 있는 두개의 슬라이더를 보인 제11도와 유사한 도면.

제13도는 피스톤링 원판을 연마하는 제3의 장치의 일부를 절개한 정면도.

제14도는 본 발명의 드릴장치를 나타내는 제13도 장치의 단면도.

제15도는 간극부가 절취된 피스톤링 원판을 보인 제13도와 유사한 정면도.

제16도는 톱장치와 제15도의 상태에 있는 장치를 보이는 단면도.

제17도는 파지되어 연마될 위치에 있는 피스톤링과 링의 중심조절을 위한 한쌍의 암(arm)을 보인 제13도 및 제15도와 유사한 정면도.

제18도는 피스톤링 원판을 파지하고 보오링가공하며 회전가공시키기 위한 장치의 부분적인 단면을 보이는 측면도.

본 발명의 피스톤 링의 제조장치에 관한 것으로, 이 장치는 피스톤 링을 제조하기 위한 링 원판의 외주연직경을 완성된 링의 외경보다 크게하고 내주연의 직경을 완성된 링의 내경보다 작게 형성시킨 다음, 이 링원판의 일부분에 두개의 자유단부를 주기 위한 간극부를 절취한 후이와 같이된 링 원판의 내외주연을 가공하도록된 피스톤링의 제조장치에 관한 것이다.

장방형의 단면 또는 다른 형태의 단면을 갖는 피스톤 링, 특히 단일간극부를 갖는 압축링이 엔진에 사용되는 것이 잘 알려져 있으며, 이 링의 외주연은 원형이어야 하고 전주연이 실린더 내면에 밀폐접촉될 수 있도록 외향탄성력을 가져야 한다는 것이 잘 알려져 있다. 링과 실린더내면이 새것일 경우에 간극부는 적거나 사실상 없어야 한다.

또한 사용중에 실린더내면과 또는 피스톤 링이 마모되면 비록 피스톤 링의 직경이 예를들어 5%가량 증가하면 간극부도 이정도가 증가되어야 하나 링과 실린더내면 사이에는 링의 전주연을 통하여 탄성적으로 밀폐접촉이 유지되어야 한다. 더우기 밀폐를 양호하게 하고 마찰을 최소한으로 줄이기 위하여 외향탄력성은 가능한한 전주연을 통하여 동일한 것이 바람직하다.

본문에 사용된 "직경"이란 용어는 비록 피스톤 링 원판의 내외 주연이 가공전에 정확한 원형이 아니고 약간 계란형 또는 타원형이라 하더라도 피스톤 링 원판의 내외주연에 관련하여 사용되었다. 피스톤 링 원판의 이들 주연이 조금 원형에 이르지 못한다할지라도 편의상 "직경"이란 용어를 사용하였다. 따라서 본문에서는 피스톤 링 원판의 "직경"으로 해석될 것이다.

본문에서 절취된 간극부를 가지는 링 원판의 상태에 관련되어 사용되어지는 "밀폐"라는 용어는 링 원판이 외력에 의해서 힘을 받지않을때 링 원판에 대한 위치를 비교해보면 간극이 감소되는 곳, 혹은 자유단부가 서로서로 가볍게 접하는 곳의 링 원판 상태로 정의된다. 그러나 대부분의 경우 이러한 "밀폐"상태에서 자유단부 사이에는 작은 간극이 상존하기 마련이다. 실린더 내면에 끼워맞추기 위해서 수축시켰을때 완성된 링은 위에서 말한바와 같이 "밀폐"상태일 것이다.

본문에서 파지된 피스톤 링 원판의 가공에 관련하여 사용된 "원형"이란 용어는 가공을 위하여 사용된 장치가 허용하는 허용치의 범위내에서 정하여지는 원형으로 해석될 것이다.

지금까지 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 피스톤 링은 다음 설명되는 바와같은 두 방법중 한 방법으로 제조되었다.

그 첫째 방법은 피스톤 링의 간극부를 절취하기 전에 그 내외부분을 원형으로 가공한 다음, 간극부를 절취하고 피스톤링을 심봉상에 놓고 고열을 가해 링이 "영구변형(permanent set)" 되도록 그 탄성한게 범위내에서 팽창되도록 한다. 이러한 팽창은 엔진에서 밀폐된 간극부를 가지는 피스톤 링을 조립할때 외경이 원형이고, 링이 실린더 내면에 접촉유지되도록 본질적인 탄성력을 지니게 한다.

두번째로 알려진 방법은 간극부를 절취하기 전에 링의 내외경이 일반적으로 절삭공구가 캠 종동자의 운동을 따르는 기계에 있어서는, 캠의 모양에 의해 결정되는 예정된 비원형을 가지기 위해 피스톤 링을 만곡시킨다. 그리고 예정된 간극부를 절취하고 조립하기 위하여 간극부가 밀폐될때에 링의 외주연이 원형이되고 외향의 탄성력을 가진다.

후자의 방법은 비원형의 형태에 대한 추정이 재질이 동질이어야 하는 것을 예상해야하는 불리한 점을 가지고 있으나, 실제로는 항상 그렇지만 않다.

독일 특허 제1025751호는, 링 원판을 잡아주고 압축하기 위해서 링 원판의 외주연에 동그렇게 일정한 간격으로 배열시키기에 알맞게 부가되는 다수의 로울러가 제공되는 것과 관련된 종류의 방법을 제공하며 가공단계가 링 원판의 외주연 표면을 연마하기 위한 연마 휘일을 포함하고 있다는 것을 나타내고 있다.

이러한 방법을 수행하는 장치에는 많은 중대한 결점이 있다.

첫째로, 피스톤 링 원판의 자유단부가 가공단계의 처음부터 끝까지 예정된 같은 간격을 유지하지 못한다.

둘째로, 자유단부 사이에서 링 원판이 본래의 형태가 되고, 내부응력과 재질의 비균질성을 허락하는 대신에, 링 원판은 일정한 간격의 로울러들(예를들어 12개)로 조여져, 링 원판주연에 로울러와의 접촉부에는 작은 반경으로 그리고 로울러간에는 큰 반경으로 나타내지는 작지만 현저한 파형이 나타나게 된다.

셋째로, 링 원판은 가공되어지는 동안 움직임을 방지하기 위해서 링 원판의 평행면에 대하여 파지물 간에 파지되지 않는다.

넷째로, 종래 기술로 제조된 피스톤 링 원판이 주연을 따라 점진적으로 크기가 정하여지도록 연마된다. 따라서 연마되어 아직 연마되지 않은 부분보다 반경이 작은 링의 부분은 로울러와 접촉이 유지되도록 외측방향으로 이동되어야만 한다. 이는 피스톤 링 원판이 연마될 위치로 그 외주연의 연속된 부분이 옮겨지도록 회동시켜야 하므로 피스톤 링 원판의 중심이 점진적으로 이동하는 것을 의미하며, 그러나 피스톤 링 원판의 중심이 동일한 부분에 놓여있지 않는한 주연을 연마하여도 링의 외면은 정원이 되지 않을 것이다.

본 발명의 목적은 이러한 결점들을 완화시키거나 해결하기 위한 장치를 제공하는데 있다. 따라서 본 발명의 장치는 간극부 절취후에 링 원판의 각 자유단부에만 외력을 작용시켜서 상기 밀폐위치에서 링 원판을 고정시키고, 가공하기전에 하나 혹은 그 이상의 링 원판을 고정된 상태로 파지하고, 가공된 링 원판이 원형이 되도록 링 원판의 내외주연을 가공함을 특징으로 한다.

상기 작업을 수행하는 장치에 있어서, 밀폐위치에서 링 원판을 고정시키기 위해 링 원판의 각 자유단부에 힘을 작용하는 고정수단과, 상기 밀폐위치에서 링 원판을 파지하기 위한 파지수단 및 가공된 링 원판이 원형이 되도록 링원판의 내외주연을 가공하기 위한 가공수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치이다.

또한 본 발명의 장치로 제조된 내연기관용이나 압축기용 피스톤 링은 두개의 자유단부를 제공하기 위하여 절취되는 부분에 간극부를 가지고 피스톤 링의 축선에 평행하게 연장된 각 자유단부에 구멍이 형성되어 있음이 특징이다.

본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

실제 피스톤 링에 있어서 일반적으로 링의 방사상 크기를 두께라고 하고 링의 축방향크기를 폭이라 한다.

전형적으로 피스톤 링의 직경대 두께의 비는 재질에 따라 20 : 1-30 : 1의 비율을 갖는다.

먼저 제1도에서, 전형적인 피스톤 링(10)은 가공완료되었을 때에 그 외경이 60mm, 두께가 2.5mm이고 폭이 2mm이다. 도면에 도시된 피스톤 링은 여러가지의 잘 알려진 단면의 형태를 가지나 평평한 장방형 단면의 압축링으로 도시되어 있다. 이 피스톤 링은 압축 또는 스크레이퍼 링(scraper ring)이지만 경우에 따라서, 오일조절 링(oil control ring) 예를들어 평상의 링으로된 다평상 오일조절 링 일수도 있다.

링 원판은 이미 알려지거나 편리한 방법에 의해 주조되거나 제조되어지고 우선적으로 난형도를 조금 지닐 수 있으나, 간극이 조금 요구되는 경우에는 사실상 진원이 될 수도 있다. 이와같이 제조된 피스톤 링 원판은 가공여유를 갖은 것이며 그 이유는 다음에서 설명된다. 따라서 외경은 완성된 크기보다 1mm가량 크고 내경은 1mm가량 작게된다. 피스톤 링 원판에는 피스톤링 원판을 가공을 하기 위한 정확한 방향을 잡기 위할 목적으로 주연의 한곳에 돌출부(12)가 형성된다. 그리고 측면(11)이 상호 평행하게 요구된 폭으로 연마된다.

피스톤 링을 제조하는 제1의 방법은 피스톤 링 원판(10)의 구멍(13)이 예정된 간격으로 드릴작업에 의해 뚫린 것처럼(제1도 참조, 링 원판에 링의 전체 폭을 통과하는 직경 1mm의 구멍 두개를 형성시킨다. 링 원판에 간극부를 형성시킨 다음, 구멍(13)을 자유단부가 형성된 부분가까이 뚫는다. 가급적이면 구멍(13)의 정확한 간격을 쉽게 얻을 수 있도록 간극부를 절취하기전에 뚫는다. 구멍(13)은 간극부가 형성되는 부분 양쪽에 하나씩 위치한다. 그리고 이 위치는 링 원판에서 노치나 노치와 유사한 특징(12)이 형성된 부분이다.

구멍(13)을 자유단부(15)에 대하여 좌우 대칭으로 형성시키고 링축의 중립에 위치시키기 위해 간극부는 두개의 원형톱날(14)(제2도 참조)에 의해 절취된다. 도면에 도시된 바와같이 평면 간극부가 형성되지만 이것이 다른 형태를 가질지도 모른다. 그러나 어떤 노치나 돌출부(12)도 이 작업에 의해 제거된다. 또한 간극부를 드릴작업전에 절취하기를 원한다면 그렇게 할 수도 있다.

집는부분(18)의 각 단부로부터 뻗은 두개의 평행 돌출핀(17)을 지닌 플라이어(plier)모양의 수공구(manual tool)(16)는 직경 1mm인 구멍(13)에 알맞은 크기의 핀(17)을 가지고 있다(제 3, 4 도 참조). 핀(17)이 구멍(13)에 삽입된 후에 공구(16)의 집는부분(18)은 링 원판(10)의 자유단부(15)를 밀폐상태로 하기위해 좁혀진다(제5, 6도 참조). 이 상태에서 두 구멍(13)의 간격은 공구(16)의 집는부분(18)의 내면(19)이 서로 접할때 두핀(17)사이의 거리로 결정된다. 또한 밀폐위치로 링 원판(10)의 두 자유단부(15)를 이동시키고, 밀폐위치에서 두 자유단부를 잡아주는 두 힘이 방사선 방향의 힘을 가지고 있지않다는 것으로 판명되었다.

그리고, 링 구멍(13)이 선반이나 비슷한 기계의 한 부분(22)의 평면(21)에서 두핀(20)과 밀착되도록 링(10)을 미끄러드림으로써 수공구(16)으로부터 옮겨진다. 링이 밀폐상태일때 밀폐상태를 유지하도록 핀(20)은 구멍(13)의 간격만큼 같은 간격을 유지한다(제8도 참조). 그리고 링(10)의 내주연(24)과 한측면(11)사이에서 형성된 한 변부에 대하여 밀착하는 완전한 원추형 부재나 부분원추형 부재(23)에 의해서 원형이된다(제7도 참조). 그리고 링(10)은 링의 다른측면과 밀착하는 평면(26)을 포함하며, 봉(27)에 나사로 연결된 부재(25)에 의해서 평면(21)에 대하여 예정된 위치에서 파지된다. 파지력을 피스톤 장치나 실린더 장치와 같은 종래의 수단으로 봉(27)을 통하여 부재(25)에 장력을 제공함으로써 형성된다. 그리고, 외주연(29)은 절삭공구(30)을 사용하고, 선반부(22)(25)사이에서 파지된 링(10)을 회전시킴으로서 진원의 형태로 될수 있다. 절삭공구(30)는 적어도 링의 외경만한 거리에서 회전축에 대해 평행으로 설치된다.

이에 따르면, 링(10)은 파지되지 않았으며, 한측면(11)과 정밀하게 가공된 외주연(29)사이에 형성된 한변부에 밀착하는 웅형의 원추형 부재(31)에 의하여 중심이 잡힌다(제9도 참조). 또한 크기가 같은 핀(20)에 밀착되거나, 부분(22)의 한 부분에서 형성된 똑같은 한쌍의 핀(20)에 대하여 제3도에서 제6도까지 관련하여 위에서 설명한 수공구에 의해 이동되는 구멍(13)을 링(10)은 가지고 있다. (이 부분들은 동일하므로 같은 참조숫자(same reference numerals)가 사용될 것이다). 그리고 링(10)은 링의 다른 측면(11)에 밀착하는 평면(33)을 가지는 부재(32)에 의해서 평면(21)에 대하여 예정된 위치에서 파지된다.

피지력은 피스톤 장치나 실린더 장치처럼 고리모양의 슬리이브(34)와 링크(35)를 통하여 부재(32)에 대해 장력을 제공하는 것으로 형성된다. 링크(35)는 링(10)을 설치할 수 있도록 슬리이브(34)로부터 떨어질 수 있다. 원추형 부재(31)은 부재(32)내에서 포켓(37)에 설치된 스프링(36)에 의하여 링과 밀착되도록 설치된다.

또한 내주연(24)는 절삭공구(38)를 사용하고, 부분(22)(32) 사이에서 파지된 링(10)의 회전에 의해 진원의 형태가 될 수 있다. 공구(38)은 적어도 링의 내경만한 거리에서 회전축에 대해 평행으로 설치된다.

높은 품질의 베어링에서 회전하는 부분(22)의 설치와 단단한 지지대에 절삭공구(30)(38)의 설치로 인하여 진원의 링(10)이 제작되어진다. 파지전에 방사선 방향으로 뻗은 실질적인 힘의 부재(不在)는 생산된 링 원판(10)이 진원을 취하는 것을 방해하는 경향이 없다는 사실을 보장한다. 더우기, 외주연(29)이 제1의 회전작업에서 확실한 진원으로 가공되고(제7, 8도 참조) 부재(31)가 또한 확실히 진원이 된다면, 외주연(29)과 더불어 내주연(24)의 동심성도 제2의 회전작업(제9도 참조) 후에 틀림없이 좋아질 것이다.

어쨌든 제1의 회전작업에서는 웅형의 원추형 부저(23)가 실질적인 진원이 되지못한 미가공의 상태, 즉 케이싱(casing)에 의해 링 원판이 제작될때의 생주조물의 상태(as-cast state) 또는 소결에 의해 링 원판이 제조될때의 생소결상태(as-sintered state)때문에, 제7도에서 도시된 바와같이 부저(22)(25)사이에서 링을 파지하고 외주연(29)을 회전시키는 두가지 작업을 반복하는 것이 바람직하며, 그 후에 링을 풀러내고 부저(31)에서 링의 중심을 맞추고 부저(22)(32) 사이에서 링을 파지한다. 위와같은 방법으로 내주연(24)도 가공한다. 즉 상기 작업을 통하여 회전작업이 반복된 후에 링의 굴곡에 대한 정밀도가 더좋아진다는 사실을 알수 있다.

물론 내주연의(24)의 가공도 외주연(29)의 가공전에 가공할 수 있다.

더우기, 소위 링의 단면도에서 홈, 계단, 경사 또는 다른 비직각인 단면은, 링을 적당하게 핀(20)에 설치시키고, 간극부를 좁혀 자유단부가 서로 접촉하게 하고 상기 설명된 두 방법중 하나로 파지시켜서 가공할 수 있다.

링을 장치에서 풀었을때에는, 링 저료의 탄성에너지로 인하여 접촉해있던 자유단부가 서로 이격될 것이며, 그로 인해 간극부 또한 넓어진다는 사실이 명백하다. 더우기 예정된 상태로 간극부를 좁혀서 링을 엔진에 설치할때, 외주연은 진원이될 것이고 실린더 내면에 밀착하는 알맞은 면적을 지닌다는 사실이 또한 명백하다.

제10도에서 제12도까지 참고하면, 수공구의 사용대신에 슬라이드 상에 돌출핀(41)이 고정되어있는 한쌍의 슬라이드(40)을 포함하는 링의 제조창지가 사용될 수 있다. 또한 슬라이드(40)은 수렴형 슬라이드 안내로(42)에서 이동하도록 설치되어 있다.

슬라이드상의 한 위치에서 두핀(41) 사이의 간격은 구멍(13)과 도면을 참조하고 위에서 설명한 방법으로 간극부의 형성이 끝난후에, 돌출핀(41)을 구멍(13)에 삽입 밀착시킴으로 링 원판(10)은 쉽게 슬라이드(40)와 밀착할 수 있다(제11도 참조). 이 위치에서는 링(10)이 외력을 받지 않는다. 그리고 두 슬라이드(40)는 그들의 두번째 위치로 향하여 같은 힘에 의해 수렴형 슬라이드 안내로(47)에서 동시에 같이 움직임으로서 링 원판(10)의 자유단부(15)가 서로 대향되며 중심에서 같은 반경상에 있을 수 있으며, 간극부가 감소하거나 자유단부(15)가 서로 가볍게 접촉하는 밀폐위치로 향하여 이동한다. 상기와 같이, 핀(41)은 링 원판(10)의 자유단부(15)를 서로 좁히고 방사선 방향의 힘이 없는 링 원판에 대해 힘을 작용시킴으로서 밀폐위치에서 링 원판(10)을 유지시킬 수 있다(제12도 참조).

그리고 나서 링 원판(10)은 위에서 설명된 바와같이 중심이 잡히고 파지되어 가공된다.

수직평판의 양쪽에 대칭으로 위치하고 있는 슬라이드 안내로(42)와 더불어, 슬라이드(40)에 형성된 홈(44)과 결합하여 있는 수평바아(45)에 의해서 두 슬라이드(40)는 동시에 작동한다. 수평바아에 부착되어 있는 수직아암(46)은 적당한 압축공기램(47)에 의하여 상기운동을 한다. 커버판과 슬라이드 안내로(42)가 형성되어 있는 케이싱의 후면에 바아(45)가 설치되어 있고, 슬라이드(40)의 전면은 바아(45)의 전면과 같은 평면이다. 제13도에서 제18도까지 설명된 다른 실예는 간극부가 없는 완전한 원형인 링 원판(10)은, 링 원판에서 노치(12)와 밀착되게한 돌출봉(48)에 걸리게되어 처음으로 위치하고 안내판(49)이나 대칭적으로 위치한 두개의 안내로에 의해 중심이 맞추어지는 장치에 걸리게 된다. 충분히 제10도에서 제12도까지의 도면과 위에서 설명된바처럼, 상기 장치는 수렴형 슬라이드 안내로(52)에서 한쌍의 슬라이드(50)를 또한 구성하고 있으나 중요한 변화를 내포하고 있다. 그것은 고정핀(41)을 가지는 슬라이드 대신에 핀(51)이 슬라이드(50)에서 안내공(53)을 통하여 전후진 할수있다. 이러한 목적때문에 핀(51)은 회동형 레버(55)의 단부(54)에 부착되어 있다. 후자의 경우는 링 원판이 핀(51)이 후퇴하는 위치에 대해 스프링(56)에 의해 저지되고, 핀(51)이 뻗은 위치에 대해 막대(58)와 레버(57)에 의해 이동된다. 핀(51)의 전진은 레버(57)에서 작동하는 작동기(59)에 의해 효과적으로 이루어진다.

본 가공장치는 환상의 형태로서 링의 완성된 크기와 동일한 변경을 가지고 두께는 약간 작으나 상부측에 절결부(61)를 갖는 기부(60)를 갖는다(제13도 참조). 기부(60)의 표면은 안내공(53)이 형성된 곳의 슬라이더(50)의 단부표면과 동일평면상이다.

두 드릴(62)의 회전측은 안내공(53)의 축과 일렬로 정열되어 있다. 또한 드릴(62)는 편리한 방법으로 구동되어지고, 드릴장치(63)는 드릴작업전에 기부(60)의 표면과 슬라이드(50)의 단부표면에 대하여 링 원판(10)을 판지하는 링 원판 파지판(64)와 병합되어있고, 작동기(65)와 연관되어 있다. 드릴장치(63)는 예정된 간격으로 링 원판(10)에 두 구멍(13)을 뚫기위해 전진되어 작동한다. 그 구멍(13)은 간극부가 절취된 후에 정확히 링의 내외주연의 중앙에서 자유단부에 근접하여 형성시켜야 한다. 드릴(62)가 후퇴하면, 각 구멍(13)에 삽입밀착되게끔 두핀(51)이 전진하도록 작동된다. 이 작동을 촉진시킬려면 핀(51)은 드릴(62)의 직경보다 약간 작은 직경을 가져야 한다.

이와같은 방법으로 핀(20)(41)에 걸려있는 링 원판의 두 구멍(13)을 수동으로 위치시키는 문제가 해결된다.

그다음 드릴장치(63)이 후퇴하고 톱장치(66)이 사용된다(제15도 및 제16도 참조). 제13도 및 제14도에서 언급된 바와같이, 피스톤 링 원판의 파제판(67)과 작동기(68)은 기부(60)의 표면과 슬라이드(50)의 단면부에 대하여 피스톤 링 원판(10)을 파지한다. 돌출봉(48)이 작동기(48a)(제14도)의 작용으로 후퇴하고 안내판(49)도 역시 후퇴한다. 그리고 간극부가 대칭축의 양축에 위치하는 두개의 원형톱(69)(제16도 참조)에 의하여 절취되어 돌출부(12)를 포함하는 원판(10)의 일부가 제거된다. 그 다음 파지판(67)이 풀린다.

두 슬라이더(50)은 정지구로 작용하는 슬라이더의 대향면(71)이 상호접촉할때까지 안내로(52)에서 이동한다. 따라서 돌출핀(51)에 의하여 자유단부(15)가 밀폐위치로 다가와서 간극부가 좁혀진다(또는 자유단부(15)가 가볍게 상호접하게 된다). 더우기 피스톤 링 원판(10)은 슬라이더(50)의 이동으로 비록 기부(60)의 방사상 두께가 원판의 두께보다 작으나 가공을 위하여 기부(60)와 일치하게 놓인다. 실제로 슬라이더(50)의 단부는 절결부(61)에 삽입되어 이 부분을 채워준다(역시 슬라이더 단부의 방사성 두께도 피스톤 링 원판의 두께보다 작다). 미끄럼운동은 이미 사용되는 편리한 방법이나 상기의 실시예에서 설명된 바와같이 동시에 일어난다.

링 원판의 밀폐부분에서 링 원판(10)은 핀(51)에 의해기부(60)에 지지되어 있고 각계의 암(73)을 움직이고 도시되지 않은 베어링에 의해서 회전되게 착설된 한쌍의 맞물린 기어(47)로 구성된(그림 17에서 보여지는 바와같이) 중심조절장치에 의해 중심이 조절된다. 작동기(75)가 암(73)이 기어(74)의 맞물린 기어이빨의 효능에 의하여 피스톤 링 원판(10)의 중심위치에 놓이는 평면의 양측에서 대칭적으로 운동될 수 있도록 한 기어(74)에 연결되어 있으며, 상기 평면은 기부(60)의 평면에 대하여 수직인 것이 정상이다. 암(73)의 자유단부(76)은 피스톤 링 원판(10)의 중심을 조절하기 위해서 핀(51)에 지지된 자유단부(15)로부터 약 120도의 간격을 이루는 곳에서 피스톤 링 원판(10)과 접촉토록 배치되어 있다.

제18도에서, 회전-보오링장치(78)는 고정된 피스톤 링 원판(10)의 중심측과(일렬로 놓인다. 장치(78)는 그 전체가 예를들어 슬라이더상에서 피스톤 링 원판(10)에 대하여 전후진할 수 있도록 되어 있다. 이 장치의 가공헤드는 3개의 동심부를 지니고 있다. 내측부(79)와 외축부(81)가 함께 고정되어 있고 베어링(83)에 의하여 활동부재(82)에 착성되어 있다. 외측부(81)에는 코일스프링(85)에 대하여 그 내부에서 활동가능한 슬리이브(84)가 재가되어 있다.

중간환상파지부(80)가 외축부(81)내에 결합되어 있으며, 내외측부에 대하여 회동가능하고, 그 자체와 슬리이브(84)사이에서 스러스트 베어링(thrust bearing)(86)을 가지고 있다.

중간부(80)는 기부(60)의 반경및 두께와 거의 동일한 환상파지면(87)을 포함하는 제1환상부(80a)를 가진다. 이 제1환상부(80a)는 중간부(80)의 제2환상부(90)상에서 요입구면(89)과 접하는 돌출구면(88)을 가지며 이들 구면의 공통중심은 파지면(87)의 평면내에 위치한다.

내측부(79)는 보오링공구(91)를 가지고 외측부(81)는 중간부(80)의 환상파지면 가까이에서 이들의 단부에 회전공구(92)를 가진다.

작용에 있어서, 장치(78)는 피스톤 링 원판(10)을 향하여 전진하고, 파지면(87)은 피스톤 링 원판(10)이 고정된 슬라이더(50) 하단부의 표면과 기부(60)에 대하여 원판(10)을 압압하고, 파지할 수 있도록 원판(10)에 접촉한다. 암(73)은 이러한 접촉전에 또는 접촉이 일어날때에 후퇴한다. 장치(78)의 계속적인 운동으로 고정적인 파지재를 형성하는 파지면(87)과 기부(60)사이에서 원판(10)의 측면(11)이 파지된다. 파지력이 스프링(85)에 의하여서도 부분적으로 공급된다.

슬리이브(84)와 코일스프링(85)을 포함하는 내외측부(79)(81)는 적당한 구동장치에 의하여 획동되며, 장치(78)가 좀전 진하므로서 보오링공구(91)은 내주연을 가공하고 회전공구(92)는 피스톤 링 원판의 폭을 가로질러 원판(10)의 외주연을 가능한다. 장치(78)의 전진으로 스프링(85)는 슬라이브(84)내에서 압축되어 스러스트뻗어링(86)과 중간부(80)를 통하여 증가된 파지력이 피스톤 링 원판(10)에 가하여진다.

부분적 구면으로 접하고 있는 면(88)(89)는 기부(60)의 축이 중간부(80)의 축과 정확히 일렬이 되지 않은 경우에도 파지면(87)이 피스톤 링 원판(10)의 전 주면에서 원판(10)을 균일하게 압압되게 한다. 보오링 공구(91)와 회전공구(92)는 원판표면의 개별적 위치에서 절삭하며, 이 위치들은 이들이 원판주위를 회전할시에는 원판의 같은 반경상에 놓인다. 이는 원판에 공구로부터의 순수한 방사상압력이 가하여지지 않도록 하는 것이다.

만약 필요하다면 정밀한 회전-보오링장치가 수반되는 거친 회전-보오링장치가 제공될 수 있으며, 중간부(80)의 후퇴로 피스톤 링 원판(10)은 거친 회전-보오링장치와 정밀한 회전-보오링장치의 작동사이에 파지된 상태가 풀릴 것이다.

요부, 턱, 경사부등의 "구조"도 유사한 방법으로 적당한 공구에 의하여 가공될 수 있다.

내외주연이 잇달아 가공되는 동안 원초형의 수단에 의해 내외주연을 정확한 위치에 자리잡게하는 장치와 비교해볼때, 작업단계는 반으로 줄고 가공시간이 매우 단축된다. 더불어, 위에서 설명한 기계를 사용하면 내외주연을 잇달아 가공한 후에 얻어지는 진원보다 한번의 가공작업으로 좀더 정확한 진원을 얻을 수 있다.

오차가 3/1000mm보다 작은 원형의 피스톤 링을 제작할 수 있다.

실린더 내면의 마모를 생각해보면, 실린더 내면에 대한 링의 탄성운동이 첨부된 도면과 위에서 기술한 바와같이 제조된 링이 이미 알려진 방법으로 제조된 링보다 더 오랫동안 모든 주연에서 지속된다는 것을 알 수 있다. 예를들어, 60mm직경의 링인 경우 종래의 링은 실린더내면의 직경이 0.15mm증가하는 동안만 우수한 밀폐효과가 유지되었다. 본 발명에 따라 제조된 링은 마모율이 두배가 될때까지도 양호한 밀폐특성이 있다. 아울러 링은 특이한 비원형의 형태로 가공되도록 설계된 특수한 장치보다는 원형의 형태를 이룰 수 있도록 정적상인 회전가공에 의하여 가공비용을 줄일 수 있다.

링의 축방향 폭이 충분한 경우 링의 폭을 통하여 구멍을 완전히 뚫는 대신에 링의 폭을 통하여 부분적으로만 뚫을 수도 있다. 기준을 사실상 기계공구의 표면이나 수공구 어디든 부착된 핀이 구멍에 삽입되었을때 예정된 "밀폐"정도가 유지되는 간극부를 가능케하는 충분한 지지부를 가져야만 된다는 것이다. 더우기 링의 폭 전체를 통하여 구멍이 천설되는 경우 핀은 구멍에 강제끼워 맞춤이 되며 핀의 돌출부분은 간극부가 적당한 공구 또는 슬라이더에 의하여 밀폐될 수 있게 하며, 그리고 돌출부가 연마된다.

피스톤 링 원판(10)이 파지되기전에, 방사상 방향의 힘에 의한 변형이 되지 아니하며 상기 언급된 상태에 파지된다. 또한 피스톤 링 원판은 파지되기전에 예정된 방사성 방향의 힘에 의하여 신중하게 방사상 방향으로 변형될 수 있으며, 방사상 변형이 파지수단으로 고정된다. 방사상 변형들은 내, 외주연이 원형이 되도록 가공되어지고, 링 원판이 그것들을 해제시키기 위해 파지된 상태로부터 풀린후에 링의 주연들이 실린더 내면에서 완성된 링의 삽입을 위해 요구되는 상태를 가지기 위해 선택된다. 예를들어, 이와같은 방법으로 완성된 링은 링의 자유단부가 내측방향, (예를들어 디젤엔진인 경우) 또는 외측방향(예를들어 가솔린 엔진인 경우)으로 편형되도록 하는 방법으로 제조될 수 있다.

또한 이와같이 내외측 방향으로 편향된 단부를 가진 링은 원형이 되고자하는 방사상 변형없이도, 그러나 개별적으로 실린더내면의 직경보다 큰 직경 또는 작은 직경으로 피스톤 링 원판을 가공하여 제조할 수 있다.

본 발명의 범위내에서 다른 변화는 본 분야기술에 숙련된 사람에 대한 것임에 명백하다.

Claims (1)

1. 완성된 피스톤 링의 내경보다 링 원판의 내주연 직경을 작게하고 링의 외경보다 링 원판의 외주연 직경을 크게 형성시킨 링 원판에서, 간극부를 절취하고 두 자유단부를 제공하기 위한 절취 및 가공장치, 링 원판을 고정시키는 고정장치, 및 밀폐상태에서 가공된 링 원판이 원형이 되도록 링 원판의 내외주연을 가공하는 가공장치로 구성되는 피스톤 링의 제조장치에 있어서, 링 원판(10)을 밀폐상태로 고정시키기 위하여 링 원판의 각 자유단부에만 판을 가하도록 고정장치(17, 20, 41, 51)를 설치하고 링 원판을 가공하기전에 밀폐상태로 파지하도록 파지장치(20, 22, 25, 32, 60, 80)를 설치하여된 피스톤 링의 제조장치.

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