KR910009171B1 - 집단들로 부착된 구동 요소들을 갖는 구동축 - Google Patents

집단들로 부착된 구동 요소들을 갖는 구동축 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

집단들로 부착된 구동 요소들을 갖는 구동축
제1도는 본 발명의 최선의 실시예에 따른 축방향 종단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 중공축 2 : 이중 캠
11 : 팽창구역 21 : 캡 부분
22 : 연결 슬리이브 23 : 내측 구역
24 : 웨브(web) 25 : 외측 구역
27 : 만입부
본 발명은 구동 요소들이 부착되어 있는 구동축(driveshaft)에 관한 것이다. 상기 구동 요소들은 기어 캠들과 같이 다른 기계 부품들과 협동하기에 적합한 요소들 뿐만 아니라, 마찰 및 로울러 베어링과 같은 부품들도 포함한다. 이하, 본 발명을 내연기관내에서 사용되는 캠축과 관련하여 설명하나, 이러한 적용에만 국한하는 것은 아니다. EP-A-O 123 529호에는 상업적인 튜브 재료로 구성된 중공축에 부착된 구동요소들을 활주시켜 위치시킨 후에 구동요소들 하부의 튜브 부분들을 팽창시켜 구동요소들을 축에 고정시켜 부착시키는 방법에 제안되어 있다. 튜브 자체의 재료는 소성 변형되나 캠의 재료는 탄성적으로만 변행되어, 캠의 탄성수축(spring-back)에 의해 압력이 발생되어 2개의 부품 강제 체결 연결(force-locking connection)이 이루어지게 된다. 연결부가 작동 중에 발생하는 하중을 견딜 수 있게 하기 위해서는, 압축력과 가압면의 적(product)는 특정한 값으로 되어야 한다. 만일, 종래의 각에서와 같이, 중공축의 외경과 캠의 폭이 다른 설계상 이유들에 의해 적용된 치수 이상으로 증가되지 않으며, 축이 필요한 정도로 소성 변형되고 또한 캠이 필요한 정도로 탄성 변형되기 위해서는 비교적 높은 팽창 압력( 약 2500 기압정도)이 요구된다. 이와같은 변형은 축에 인접한 캡의 내측 구역에만 한정되는 것이 아니라, 캡의 전체 횡단면을 횡단하여 연장되며, 또한 캡이 회전 대칭(rotation-symmetrical)이 아니므로 변형의 크기는 방향에 E라 가변적으로 된다. 따라서, 전술한 방법은 목적하는 장점들 중의 하나를 상실하게 되는데, 이는 다시 말해서 조립 이전에 캡을 치수적으로 다듬질 가공할 수 없으며 또한, (예컨대 표면 경화에 의해) 재료 조직에 특별한 영향을 줄 수 있다. 상기와 같은 방법으로 경화된 캡의 팽창은 표면 크랙(crack)의 원인이 될 수 있으므로, 종래 기술의 일부를 구성하지 않는 독일연방공화국 특허 출원 제P 37 17 534.3호 출원인들은, 구동 요소들의 재료가 상이한 특성 및 특히 상이한 팽창 계수들을 가지고 있는 축방향으로 분리된 구역들로 분할하는 것을 제안하였다.
본 발명의 목적은 구동 요소들이 강제 체결방식으로 부착된 구동축을 마련하며, 구동축의 탄성 팽창도가 아주 낮아서 그 경제구역들까지 확장되지 않아, 다듬질 가공된 구동 요소들의 치수 정밀도를 해치지 않게되는 구동축을 마련하는데 있다. 또한, 본 발명의 목적은 필요 팽창 압력을 전술한 값의 약 절반으로 감소시키며, 이는 팽창을 위해 사용된 프루브(probe)상에서 구동요소들 저부의 팽창될 구역들을 제한하는 밀봉부(seal)들의 유효수명(service life)를 증가시키는데 있다.
본 발명의 목적은 구동 요소들중 적어도 일부가 집단으로 배치되어 있으며 또한 집단의 각각의 부재들이 탄성적으로 팽창되는 얇은 벽의 슬리이브(thin-walled sleeve)들에 의해 서로 연결되어 달성된다. 만일, 전술한 바와 같이, 구동 요소들이 복수 밸브 내연 기관용으로 사용되는 이중 캠의 형태에 있어서와 같이, 얇은 벽의 슬리이브들에 의해 서로 적어도 부분적으로 연결되어 있고(따라서, 팽창성을 가짐) 한편, 강제체결 연결을 이루기 위해 사용할 수 있는 면적들이 증가되면, 결국 탄성 변형의 정도가 감소될 수 있으며, 또한 슬리이브들은 벽들이 보다 얇으므로 인해 보다 쉽게 팽창될 수 있으므로, 팽창 압력 장체는 감소될 수 있다. 구동 요소들내의 탄성 변형은 반경방향 내측 구역으로 제한될 수 있다. 또한 캠들 및 베어링 부시들과 같이 상이한 종류의 구동 요소들을 집단으로 결합하는 것이 가능하고, 또는 연결 슬리이브들 자체가 적당한 재료 및 적당한 형태의 표면 조건을 선택함으로써 필요한 팽창 압력을 감소시키기 위한 목적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 집단으로 결합된 구동 요소들 및 관련된 연결 슬리이브들은 하나의 단일 부품으로 제조되었으며, 축방향으로의 재료 특성들을 상이하게 할 수도 있으나 그럴 필요는 없다.
특허 청구의 범위 제3항 및 제4항에 기재된 변형예에 따르면, 구동 요소들은 내부 팽창을 할 수 있도록 중공형인 축의 내부 팽창을 통해 고정될 수 있거나, 수축 끼워맞춤(shrinking)의 동등한 방법에 의해 고정될 수도 있다. 후자의 방법을 사용하게 되면, 재료 조직의 안정성이라는 관점에서, 구동 요소들은 특정 온도까지 가열할 수 없고, 이후의 냉각 공정에서 얻어지는 면압(area pressure)들이 비교적 낮으므로 가압되는 면적은 상당히 증가하게 된다.
특히, 캠들과 같은 회전 대칭 횡단면을 가지고 있지 않는 구동 요소들에 대해서는, 요소의 외측이 임의의 변형에 더 이상 영향을 받지 않도록 요소의 종단면에서 볼 때 특정 구간을 따라 요소의 재료 두께를 감소시킴으로써 요소의 내측면과 외측면 사이의 탄성 변형을 감소시키기 위한 방법이 특허 청구의 범위 제5항에 기재되어 있다.
특허 청구의 범위 제6항에는 강제 체결 효과를 슬라이브들과 축사이의 구간으로 제한하나, 축의 팽창이 요소들을 현저하게 팽창시키지 않고 단지 폐쇄된 2개의 부품들 사이의 간극으로만 향하도록 구동 요소들의 내경을 약간 증가시키는 방법이 기재되어 있다.
특허 청구의 범위 제7항에 기재된 바와 같이, 구동 요소를 제조하기 위한 재료는 적어도 팽창 능력이 0.5%가 되어야만 강제 체결시 체결 부분이 파열되지 않는다. 이러한 팽창 능력을 갖는 재료는 주철, 보다 양호하게는 가단 주철이다. 따라서, 구동 요소중 적어도 일부를 이러한 재료로 제조한다.
첨부된 도면은 본 발명의 실시예들의 축방향 조단면도이다. 이중 캠(2)는 중공축(1)상으로 활주되어 위치하며, 각각의 이중캠(2)는 실제의 캠을 형성하는 2개의 부분(21) 및 상기 2개의 부분(21)들을 연결하는 슬리이브(22)로 구성된다. 도시되지는 않았으나 본 기술 분야에 숙달된 자들에게 공지된 유압 프루브(hydrauilc pressure probe)를 사용하여 공정중에 소성 변형되는 중공축의 구역(11)을 팽창시킨다. 변형은 단지 탄성범위(elastic range)내에서만 연결 슬리이브(22)들로 전달되는데, 상기 연결 슬리이브(22)들의 탄성 수축은 축과 구동 요소들을 연결시키는 강제 체결 연결을 이루게 된다. 팽창구역(11)은 캠 부분(21)들이 탄성 변형에 의해 영향을 받지 않거나 또는 약간만 영향을 받도록 연결 슬리이브(22)와 대향되게 위치된 중공축(1)이 부분으로 제한된다(제1도의 좌측 부분). 중공 축(1)과 캠들 사이의 나머지 간극은 도면에서는 과장되게 도시하였다. 본 발명의 다른 실시예(도면 우측 부분)에 있어서, 팽창 구역(11)은 전체 이중 캠(2)에 걸쳐서 연장되어 있다. 캠(21)의 변형이 너무 긴 거리에 걸쳐, 특히 캠(21)이 면(25)까지, 연장되는 것을 방지하기 위하여, 양쪽 캠(21)들을 연결슬리이브(22)들 보다 약간 큰 내경을 갖도록 하여, 이 경우에 있어서도 탄성 변형은 특히 슬리이브(22)에만 전달되도록 하거나, 또는 만입부(27)들을 마련하는데, 이 경우에 있어서는 결국 외측 구역(25)와 역시 탄성적으로 팽창되는 반경방향 내측 구역(23) 사이에 웨브(web, 24)들이 형성되어 탄성 변형이 웨브(24)들내에서 완전히 제거되게 된다.

Claims (7)

  1. 구동요소(21)들이 부착되어 있는 구동축(1)에 있어서, 적어도 몇몇 구동 요소(21)들이 집단으로 배열되어 있으며 집단의 개별적 부재들이 탄성적으로 팽창되는 얇은 벽을 가진 슬리이브(22)들에 의해 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 구동축.
  2. 제1항에 있어서, 구동 요소(21)들이 연결 슬리이브(22)들오 일체가 되도록 제조되는 것을 특징으로 하는 구동축.
  3. 제1항에 있어서, 구동축(1)이 중공형이며 적어도 연결 슬리이브(22)들 구역에서 소성 팽창되는 것을 특징으로 하는 구동축.
  4. 제1항에 있어서, 구동 요소들 및/또는 연결 슬리이브(22)들이 구동축(1)상에 수축 끼워 맞춤되는 것을 특징으로 하는 구동축.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 특히 비회전 대칭 구동요소(21)들을 가지고 있으며, 구동요소(21)들이 구동축(1)에 대해 동심으로 연장되는 요소(21)들의 반경 방향 내측 구역(23)과 본질적으로 균일한 두께로 된 반경방향 외측 구역(25)사이에 감소된 횡단면을 갖는 웨브(24)들이 형성되도록 축방향 만입부(27)들이 마련되는 것을 특징으로 하는 구동축.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 축에 부착되기 전에, 구동요소(21)들이 연결 슬리이브(22)들 보다 더 큰 내경을 가진 것을 특징으로 하는 구동축.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 몇몇 구동 요소(21)들이 적어도 0.5%의 팽창 능력을 가지고 있는 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 구동축.
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