KR930002054B1

KR930002054B1 - 조립식 축 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR930002054B1
Application number: KR1019890015885A
Authority: KR
Inventors: 스바르스 헬무트
Original assignee: 에미텍 게젤샤프트 퓌르 에미숀스테크놀로기에 엠베하; 베. 마우스; 베.디트리히
Priority date: 1988-11-03
Filing date: 1989-11-02
Publication date: 1993-03-22
Also published as: RU2013668C1; DE3837291A1; KR900008191A; MX171807B; BR8905556A; JPH02180307A; CA2002195C; JPH0796889B2; IN171744B; DE3837291C2; EP0366911B1; EP0366911A2; CA2002195A1; US5193414A; ES2048250T3; DE58906819D1; EP0366911A3

Abstract

내용 없음.

Description

조립식 축 및 그 제조방법

제1도는 본 발명에 따른 슬리이브를 갖는 축의 2개의 실시예를 도시한 종단면도.

제2도는 본 발명에 따른 슬리이브를 갖는 축의 3개의 다른 실시예를 도시한 종단면도.

제3도는 본 발명에 따른 슬리이브를 갖는 조립식을 축을 도시한 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

23,24,25,114,118,122,215,216,217 : 슬리이브

26 내지 31,116,117,120,121,l24,125,219,220 : 단부 면

32 내지 37,132 내지 137,223,224 : 원형 개구부

38 내지 43 : 원통형 돌출부

본 발명은 조립식 축에 관한 것으로, 상기 축은 서로 삽입 및 접촉되는 관형 부분들을 연결하기 위하여 그리고 활주되는 요소들을 관형 부재들 상에 부착시키기 위해 관형 부재내로 삽입된 슬리이브들을 마련하고 상기 슬리이브들은 내부 압력을 가함으로써 탄성한계 범위 이상으로 반경방향으로 변형되도록 되어 있다. 상기 형태의 조립식 축은 예컨데 독일연방공화국 특허 출원 제P38 00 912호, 제P 37 37 600호, 및 제P 38 03 684호에서 크랭크 축, 전동축 또는 캠축으로 설명되어 있다. 활주 슬리이브의 목적은 벽 두께가 너무 작거나 적절하지 않은 재료 특성 때문에 관 재료가 부적절하게 되는 경우에 있어서 고정 또는 부착 목적을 위해 필요한 내부 예비 인장력(pretension)을 발생시키기 위함이다.

캠축, 크랭크축, 또는 전동축의 직경에 따라 사용되는 슬리이브들의 직경은 비교적 크게 되어, 유압 팽창작업을 위해 이에 대응하는 만큼 큰 압력 매체 프로우브를 사용하여야만 한다. 제한된 보수 수명을 갖는 이러한 대응 크기의 큰 밀봉체는 비교적 고가이고 압력을 가하는 동안 홈내에서 작용하여 비교적 빈번히 교체되어야 한다.

본 발명의 목적은 밀봉 문제를 해결할 수 있는 상기 형태의 조립식 축을 제공하는 것이다. 상기 목적은 슬리이브들의 각각 관형 부재에 대해 시트되는 원통형 부분과, 감소되는 직경부상에 밀봉구역을 위한 둥근개구부를 갖는 단부면에 포함함으로써 성취할 수 있다. 상기 슬리이브 설계는 밀봉되는 개구부의 절대 크기를 감소시켜 밀봉체의 설계와는 독립적으로 비용 절감 효과를 갖는 개개의 작은 밀봉체 또는 밀봉 구역을 형성한다. 단부 면내의 개구부내에 있는 밀봉 구역들은(매끄러운 슬리이브의 경우에 밀봉되는 원통형 면과 비교할 때) 그들 스스로 직접 소성 변형되지 않으며, 근본적으로 변형의 영향을 받지 않지만 만약 단부면들을 적절히 설계하면 개구부의 크기를 감소시키도록 변형되어 부가적인 밀봉 효과를 달성한다. 본 발명에 따른 설계의 다른 근본적인 장점은, (만약 축이 크랭크 축으로서 설계될 경우) 핀들의 구역에서 서로 삽입되는 상기 단부면들이 강제 체결 연결에 관여하는 면들이 존재한다는 것이다. 이것은 본 발명에 따라 설계된 슬리이브의 매우 현저한 부가적인 효과이다. 감소된 직경을 갖는 개구부들이 슬리이브내에서 동축적으로 위치되지 않고 반경방향으로 편위되어, 크랭크 축의 경우에 주 핀 및 크랭크 핀이 반경방향으로 중첩되어 상기 설계 만으로 효과적인 밀봉이 이루어진다는 다른 장점이 있다.

제1양호한 실시예에 따라, 밀봉 구역들은 반경 방향 단부면들과 외측으로 인접한 원통형 돌출부의 형태로 제공되어 이중밀봉체의 사용을 가능케하고 2개의 밀봉체사이에 점차로 증가되는 역압력을 발생시킬 수 있다.

제2 양호한 실시예에 의하면, 밀봉 구역들은 벽 두께가 원통형 중심 부분의 벽 두께와 비교할 때 증가되는 반경방향의 단부 면내에 제공된다. 상기 설계는 또한 안전한 밀봉을 허용하며 동시에 압력을 가할때 단부면으로 하여금 특정의 현저한 정도로 변형되도록 하는 것을 방지하여 반경 방향으로의 변형을 유발하거나 축 방향으로 팽출(bulging)되지 않는다.

다른 실시예에 따라, 단부면의 벽 두께는 연속적으로 특히 내측으로 증가한다. 또한 이것은, 전체 길이에 걸친 원통형 슬리이브의 비교적 균일한 반경방향의 변형이 낮은 정도로 제한됨과 동시에 정확한 밀봉을 허용한다.

다른 실시예에 따라, 밀봉 구역들은 중심부분에 대하여 축방향의 내측으로 리세스된 단부면내에 제공된다. 이것은 슬리이브에 인가된 내부 압력의 원뿔형 단부면을 변형시키는 양호한 효과를 가지며, 상기 변형은 삽입된 압력 매체 프로우브에 대한 부가적인 반경방향 압력이 균일한 벽 두께를 갖는 양 단부 벽을 내측으로 깔대기 식으로 변형시키거나 밀봉면을 증가시키기 위해 증가된 벽 두께를 제공하는 것이 가능하도록하는 방식으로 수행된다. 특히 양호한 실시예에서, 서로 대향 위치한 단부면은 슬리이브의 중심에서 서로 거의 접촉하지 않는다.

또 다른 양호한 실시예에 따라, 별도의 원뿔 환형 디스크의 형태인 단부면은 원통형 슬리이브내로 삽입되며 상기 슬리이브들의 내부 개구부내에 압축 또는 코킹(caulking)에 의해 고정된다. 슬리이브가 내부 압력을 받을 때, 상기 원뿔형 디스크들은, 그들의 외부 마름모 부분이 원통형 슬리이브내로 압축되면서 동시에 부가적인 밀봉 효과를 얻도록 개구부의 크기를 감소시키는 방식으로, 변형된다.

내부 원통형 설계시의 밀봉 구역들에는 팽창 작업 후에 적소에 유지되고 손실 부분으로 간주되는 밀봉링이 제공된다. 이것은, 밀봉체가 하급 품질 재료로 될 수 있으며 예기치 않은 밀봉 파손의 위험성이 존재하지 않는다는 장점을 갖는다. 이것은 작은 직경의 무시일 압력 매체 프로우브의 사용을 가능하게 한다.

또 다른 양호한 실시예에 따라, 입구 개구부들에는 변형가능한 금속 밀봉립이 제공될 수 있고, 상기 밀봉립은 압력 매체 프로우브가 처음 일단 삽입되면 상기 프로우브에 대해 밀봉적으로 시트되며, 이에 따라 밀봉립의 내부 경사로 인해 밀봉 효과는 압력을 가할때 강화된다.

상기한 슬리이브의 또 다른 양호한 실시예에서, 중심 부분은 원통형 내부 슬리이브를 형성하는 낮은 항복점의 재료로 제조되는 삽입체로 라이닝 된다. 상기 설계의 장점은 효과가 근본적으로 변화되지 않고 비용을 절감시킨다. 본 발명에 따른 상기 슬리이브는 다이 또는 펀칭 장치로 간단한 방식으로 초기에 순수한 원통형인 관형부분의 형태로 생산될 수 있다.

이하 도면을 참조로 하여 본 발명을 상술한다.

제1도에는 크랭크 축의 일부분이 도시되어 있으며, 상기 크랭크 축은 주요 베어링 핀(1) 및 2개의 크랭크 베어링 핀(2,3)을 포함하고, 기본 주 핀의(서로 쌍으로 삽입되는) 인접한 슬리이브 돌출부(8,9,10,11,12,13,14,15)를 갖는 개개의 크랭크 웨브(4,5,6,7)로 구성된다. 또한 크랭크 웨브에는 평형추(16,17,18,19)가 마련되어 있다. 각 주 핀 및 크랭크 핀의(서로 끼워진) 슬리이브 돌출부는 높은 항복점을 갖는 재료로 제조된 베어링 슬리이브(20,21,22) 내로 삽입되며, 중심 부분(44,45,46), 및 개구부(32,33,34,35,36,37)을 갖는 단부면(26,27,28,29,30,31)을 갖는 슬리이브(23,24,25)상으로 활주된다. 상기 개구부들의 직경은 슬리이브의 내부 직경보다 작다. 단부 면들은 원뿔형 형상을 가지며, 개구부들은 원통형 돌출부(38,39,40,41,42,43)내에 제공되고, 크랭크 핀(2,3)내의 원통형 돌출부(38,39,42,43)은 단부 면에서 반경방향으로 외측으로 돌출하는 반면 원통형 돌출부(40,41)은 주 핀(1)의 슬리이브(24)내에서 동축적으로 정렬된다. 상기 설계는 크랭크웨브의 큰 하중-베어링 횡단면을 가능케하며 동일한 각 위치에서 모든 주 베어링 핀 및 모든 크랭크 베어링 핀 용으로 하나의 단일 연속 프로우브의 사용을 가능케한다. 크랭크 웨브와 함께 원뿔형의 단부면들은 참고 번호가 주어지지 않은 환형 또는 시클형 윤활유 격실을 봉합한다. 점선은 슬리이브내로 삽입된 이중 밀봉체를 갖는 압력 매체 프로우브를 나타낸다.

제2도에 또한 2개의 주 베어링 핀(101,102) 및 크랭크 베어링 핀(103)을 갖는 크랭크 축의 일 부분을 도시한다. 상기 핀들에는 다시 슬리이브 돌출부(108,109,110,111,112,113)을 갖는 크랭크 웨브(104,105,106,107)이 성형되고(서로 끼워지는) 슬리이브 돌출부들은 본 발명에 따라 설계된 슬리이브(114,118,122)를 통해 서로 삽입된다.

좌측에 도시한 제1슬리이브(114)는 원통형 중심 부분(115) 및 단부면(116,117)로 구성되며, 상기 단부면들은 대체로 원뿔형으로 내측으로 리세스되어 중심 평면내에서 거의 접하고 작은 개구부(132,133)을 포함한다. 밀봉 구역을 넓히기 위해, 상기 단부면들은 내측으로 확장된다. 얇은 선으로 도시한 압력 매체 프로우브에 의해 압력을 가함으로써 밀봉 효과가 강화된다는 것을 알 수 있을 것이다.

크랭크 핀내의 제2슬리이브(l18)은 균일한 두께로 유지되는 원통형 중심 부분(1l9)와, 깔대기 형으로 내측으로 절곡된 단부면(120,121)을 포함하며, 상기 단부면의 내부 예비 인장력을 갖는 개구부(134,135)는 프로우브(들)에 대해 시트될 수 있다. 압력 매체 프로우브는 바람직하게는 한 단부로부터 삽입되고 확대 부분단면도("A")에 도시된 바와 같이 밀봉 립(127)이 삽입될 때 프로우브에 대해 밀봉 시트되는 밀봉 립(l27)과 같은 종류의 변형가능한 버어(burr)가 제공되기 때문에 대응 플러그는 다른 단부로부터 삽입된다.

우측에 도시한 제3슬리이브(112)는 원통형 중심 부분(123)과, 반경방향 내측으로 벽 두께가 증가되는 단부면(124,125)를 포함하고, 상기 단부면은 개구부(136,132)내에서 넓은 밀봉 구역을 형성하고, 낮은 항복점을 갖는 재료로 제조된 내부 슬리이브 또는 삽입체(126)이 단부면과 일체로 되는 중심 부분(132)내로 삽입된다. 확대부분 단면도("B")는 0링(130,131)이 내부에 삽입되는 환형 홈(128,129)를 나타내는 슬리이브(122)의 밀봉 구역의 설계를 도시하고 있다. 단부 면의 변형되지 않은 설계 때문에, 이러한 부가적인 밀봉체가 유리하다.

크랭크 웨브들내의 개구부들은 프로우브를 도입시키는 데 필요한 것보다 크지 않다.

제3도에는 또한 전체적으로 2개의 주 베어링(201,202) 및 크랭크 베어링(203) 부분을 포함하는 크랭크 축의 일부분을 도시하고 있다. 크랭크 축은 크랭크 웨브(204,205)를 포함하는 개개의 부분들로 구성되고, 크랭크 웨브들은 슬리이브 돌출부(206,207,208,209,210)을 가지며 상기 돌출부은 서로 끼워져서 완전한 핀을 형성하면서 베어링 슬리이브(212,213,214)내로 삽입되며 본 발명에 따른 슬리이브(215,216,217)상으로 활주된다,. 슬리이브(216)에 관하여만 설명하면, 상기 슬리이브는 원통형 슬리이브(218)과, 상기 슬리이브 내로 개별적으로 삽입되는 개구부(223,224)를 갖는 원뿔형의 단부 벽 부품(219,220)을 포함하고, 상기 단부 벽부품들은 슬리이브내로 압입되어 아교접합 또는 납땜에 의해 상기 슬리이브에 부착된다. 반경 방향 구멍(222)를 갖는 대체로 원통형인 중간 부품 또는 스페이서 부재(221)은 삽입 작업중 원불형 단부벽(219,220)을 위한 스페이서(spacer)로서 작용할 수 있다. 그러나 상기 부품은 또한 제거될 수 있다.

Claims

서로 삽입 및 접촉되는 관형 부분들을 연결시키기 위해서 그리고 활주되는 요소들을 관형 부재들에 부착시키기 위해 관형 부재내에 삽입된 슬리이브들을 마련하고 상기 슬리이브가 내부에 압력을 가함으로써 탄성 한계 이상으로 반경 방향으로 변형되도록 된 조립식 축에 있어서, 각 슬리이브(23,24,25,114,118,122,215,216,217)이 관형 부재에 대해 시트되는 원통형의 중심 부분(44,45,46,115,119,123,218)과, 중심 부분과 비교할 때 감소되는 직경부상에 밀봉 구역을 위한 둥근 개구부(32 내지 37,132 내지 137,223,224)를 갖는 단부 면(26 내지 31,116,117,120,l21,124,125,219,220)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 축.
제1항에 있어서, 밀봉 구역들이 단부면(26 내지 31)에 인접한 원통형 돌출부(38 내지 43)내에 위치되는 것을 특징으로 하는 조립식 축.
제1항에 있어서, 밀봉 구역들이, 벽 두께가 중심부분(123)의 벽 두께와 비교할 때 증가되는, 반경방향의 단부면(124,125)내에 제공되는 것을 특징으로 하는 조립식 축.
제1항 내지 제3항중 어느 하나에 있어서, 단부 면(116,117,124,125)의 벽 두께가 내측으로 증가되는 것을 특징으로 하는 조립식 축.
제 1항에 있어서, 균일한 벽 두께를 가지며 중심 부분(119)에 대하여 축방향의 내측으로 리세스된 단부 면(120,121)내에 밀봉 구역들이 제공되는 것을 특징으로 하는 조립식 축.
제1항에 있어서, 소성 변형가능한 밀봉 립(127)이 밀봉 구역상에 형성되는 것을 특징으로 하는 조립식 축.
제1항에 있어서, 가요성의 밀봉링(130,131)이 밀봉 구역들내의 홈(128,129)내로 삽입되는 것을 특징으로 하는 조립식 축.
제1항에 있어서, 슬리이브(122)가 낮은 항복점을 갖는 제2의 재료로 제조되는 삽입체(126)을 갖는 중심 부분(123)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 축.
제1항에 있어서, 원뿔형의 환형 디스크로서 설계되고 원통형 중심 부분(218)내로 삽입 및 압축 그리고 코킹되는 단부 면(219,220)내에 밀봉 구역들이 제공되는 것을 특징으로 하는 조립식 축.
제 9항에 있어서, 반경 방향 개구부(222)를 갖는 스페이서 부재(221)이 서로 대향 위치되는 원뿔형의 환형 디스크(218,220)사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 조립식 축.
제1항에 있어서, 슬리이브(23,25)가 밀봉 구역을 갖는 원통형 중심 부분(44,46)에 대하여 편심된 개구부(32,33,36,37)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 축.
제1항에 있어서, 슬리이브들이 관형 부재들 또는 상기 관형 부재들에 연결된 설계 요소들의 부분과 그 단부면들에 의해 평면 접촉하게 되는 것을 특징으로 하는 조립식 축.
제1항에 있어서, 슬리이브들이 관형 부재들의 재료와 합금에 적합한 재료로 구성되는 것을 특징으로하는 조립식 축.
제1항에 있어서, 슬리이브들이 비철 금속들, 또는 알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 구리 또는 황동의 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 조립식 축.
서로 삽입 및 접촉되는 관형 부재들을 연결시키기 위해 그리고 활주되는 요소들을 관형 부재들에 부착시키기 위해 관형부재내에 삽입된 슬리이브들을 마련하고 상기 슬리이브가 내부에 압력을 가함으로써 탄성한계 이상으로 반경 방향으로 변형되되록 된 축의 제조방법에 있어서, 관형 부분 및 요소들이 내부의 유압 적용에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.