KR930003338B1 - 타원형 피스톤을 선삭하기 위한 공작기계 및 타원형실린더를 보우링하기 위한 보우링 기계 - Google Patents

타원형 피스톤을 선삭하기 위한 공작기계 및 타원형실린더를 보우링하기 위한 보우링 기계 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

타원형 피스톤을 선삭하기 위한 공작기계 및 타원형실린더를 보우링하기 위한 보우링 기계
제 1 도는 공구에 대해 기준반경으로 이동하는 타원형 피스톤을 회전시키기 위한 공작기계의 제 1 실시예의 개략도.
제 2 도는 제 1 도 공작기계의 또다른 실시예.
제 3 도는 실린더의 내부를 예정된 타원형으로 보우링하며 제 2 도 기계장치의 역운동기계장치(고작물을 고정되고 기계장치가 회전되는)인 보우링기계를 도시한 도면.
본 발명은 타원형피스톤을 선삭하기 위한 공작기계 및 타원형 실린더를 보우링하기 위한 보우링기계에 관한 것이다.
내연기관용 직렬엔진은 실린더 블럭길이를 따라 연속 배치된 대체로 원형단면인 다수의 실린더가 형성된 실린더 블럭으로 구성되는데, 시린더 블럭의 길이는 실린더의 냉각요건 및 실린더의 직경에 의해 결정된다. 보다 더 큰 체적용량 및 보다 강력한 동력의 엔진을 제조하기 위해서, 실린더직경을 증가시키면 실린더 블럭의 길이를 증가시키게 될 것이다. 그러나 실린더블럭의 길이를 증가시키면, 좀더 값비싼 크랭크축 구조 및 관련차량의 엔진수용실의 크기가 증가된다는 단정이 있다. 바꾸어 말하면, 좀더 값비싼 “V자형“ 실린더 장치의 사용을 필요로 한다는 것이다.
엔진블럭의 길이에 수직으로 연장된 부위의 장축을 형성한 타원형 단면을 갖는 실린더와 피스톤을 제조하므로써, 실린더의 배기량 및 엔진의 동력을 증가시킬 수 있다.
본 명세서에서 전반적으로 참조 기술되는 “타원형”또는 타원과 같은 타원형의 특수형태에 대한 참조는 본 명세서 전반에 걸쳐서 특별히 언급한 경우를 제외하고는 장축대 단축의 비(比)가 1.1 : 1 내지 3 : 1인 타원형으로 정의한다.
따라서, 타원형 실린더 또는 피스톤을 사용하면 엔진블럭의 길이를 증가시키지 않고 엔진의 배기량을 10% 내지 300%까지 증가시킬 수 있다. 또한 대형의 실린더는 대체로 원형단면을 갖는 실린더 및 피스톤에 쓰이는 것보다 좀더 직경이 큰 흡기구와 배기구, 및 흡기밸브와 배기밸브의 바람직한 배치를 가짐으로써, 엔진의 통기성이 향상된다.
대체로, 피스톤 및 실린더(타원형이거나 타원형이 아닌)는, 피스톤 및 실린더를 대략적인 형태로 주조한 다음, 그들의 최종형태로 다듬질 기계가공하여 제조된다. 실린더의 경우, 다듬질 기계가공은 윤활유를 유지하여 마찰이 적도록 하기 위한 적당한 표면부위를 내경에 형성시키기 위하여, 공작기계를 사용하여 보우링 공정을 한 다음 호우닝 공정을 한다.
피스톤의 경우, 통상의 다듬질 기계가공중 하나는 피스톤의 외측면을 선삭하는 것이다. 종래의 피스톤은 “배럴형”종방향형태(즉 피스톤 단부에서 최소의 직경을 갖고, 중앙부에서 최대의 직경을 가짐)로 기계가공되며, 약간 비원형이며, 팽창효과를 갖는다. 또한 피스톤에는 영구 특허 제 2,079,661호에 따른 베어링면이 제공될 수도 있다.
그런데, 이러한 모든 공정은 종래의 공작기계를 사용하여 직원통형 또는 거의 직원통형인 피스톤 및 실린더에 대해 수년동안 만족하게 수행되어 왔다. 대체로, 그러한 공작기계는 타원형 피스톤 및 실린더를 제조할 수 없는데, 그 이유는 공구이동의 요구되는 범위가 심하게 타원이진 형태를 갖는 실린더 및 피스톤을 대량 생산할 수 있는 속도에서는 성치될 수 없기 때문이다.
본 발명의 제 1 특징에 따르면, 타원형 단면의 표면을 갖는 피스톤을 선삭하기 위한 공작기계를 제공하는 바, 그것은 공작물 홀더가 피스톤을 지지하여 회전시키며, 공그가 피스톤 표면을 선삭하기 위해 공작물 홀더의 회전축선에 근접되었다가 멀어지되, 공작물 홀더가, 회전시 공구의 이동선을 포함하며 공작물 홀더의 회전축선에 수직인면으로 피스톤을 이동시켜, 피스톤의표면이 한점에서 공구의 이동선과 교차함으로써, 공구가 고정점에 있을 때 상기 이동선을 따라 피스톤 표면을 선삭함을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에 따르면, 실린더 블럭 블랭크내의 타원형 단면을 갖는 실린더를 보우링하기 위한 보우링 기계를 제공하는 바, 그것은 공작물홀더가 실린더블럭블랭크를 지지하고, 실린더의 내부를 보우링 다듬질 하기 위한 회전 가능한 보우링 공구가 공구홀더에 지지되며, 입력축이 공구홀더를 회전시키고, 회전시 실린더를 필요로 하는 타원형 윤곽으로 보우링하기 위해 어떤진로로 공구홀더를 이동시키기 위한 기계장치를 입력축과 공구홀더사이에 설치시킨것을 특징으로 한다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 1 도를 참조하면, 기계장치는 정지부축(11)과 동축으로 배치된 회전가능한 입력축(10)으로 구성된다. 입력축(10)의 일단부에는 디스크(12)가 설치되는데, 디스크는 부축(11)에 지지되어 회전하는 중앙베어링(15)을 갖는 원형판(14)에 지주(13)에 의해 연결되어 있다. 슬리이브의 안내구(17)는 입력축(10)의 축선과 평행하며, 입력축의 축선과 수직인 면에 위치되도록 슬리이브(16)가 원형판(14)상에 지지되어 있다.
슬리이브는 입력축(10)의 축선으로부터 반경방향으로 이격되어 있다. 안내구(17)는 각각의 슬리입를 지나며, 패스너(18)에 의해 슬리이브에 고정되는데, 각각의 안내구(17)의 길이는 각각의 슬리이브의 양측면까지 연장되어 있다.
출력부재(공작물 홀더)(19)는 장축 및 단축의 교점이 입력축의 축선상에 위치하는 타원형 피스톤을 지지하며, 출력측의 축선과 수직인면에 위치하는 후면(20)을 갖는다. 두쌍의 부시(21)가 후면상에 지지되는데, 각각의 부사쌍은 원형판(14)에 지지되는 안내구의 대향단에 각각 결합되어 있으며, 원형판에 대한 평활이동을 하도록 배치되어 있다.
링크(22)가 일측단부에서는 디스크(공작물 홀더)(19)의 후면(20)의 주변을 향하여 피벗 연결되며, 타측단부에서는 정지부축(11)의 축선에 대해 편심적으로 배치된 고정 베어링(11a)에 대해 회전하도록 설치된다. 링크(22)의 주변 피벗연결 축선과 정지부축(11)의 축선의 선은 안내구(17)에 평행하며 정지부(11)의 축선과 편심베어링(11a)의 축선의 선에 수직이다.
사용시, 타원형피스톤(23)은 공작물 홀더(19)상에 설치되어 필요로 하는 타원형 형상으로 다듬질 기계가공된다. 입력축(10)은 구동장치에 의해 회전된다. 타원형피스톤(23)이 정지부축(11)의 축선과 동축으로 배치되고 정지부축(11)의 축선과 편심베어링의 축선의 선이 타원형피스턴(23)의 단축에 평행하므로, 타원형피스톤은 타원형피스톤의 타원형단면의 장축을 따라 왕복운동을 하게된다. 공구(24)는 공구의 끝이 그의 대향측에 있는 정지부축의 축선으로부터 편심베어링(11a)의 축선까지 멀어졌다가 근접되는 선을 따라 이동하도록 설치된다.
입력축(10)이 회전됨으로써, 공작물 홀더(19)도 링크(22)와 함게 회전되어, 피스톤의 표면을, 공구(24)의 각각의 부분이 단일점(즉, 정지부축(11)의 축선으로부터의 기준반경, 즉 타원형피스톤(23)이 기계가공되는 타원형 단면의 단축반경)에서 공구의 이동선을 교차하는 진로에 있는 정지부축(11)의 축선에 수직인 면에서 이동되게 한다. 따라서, 공구는 피스톤블랭크가 일정하거나 원형단면의 것일지라도 피스톤 블랭크를 기계가공할 수 있으며, 공구에 대한 피스톤 표면의 각도변경을 계산할 수 있다.
제 1 도 공작기계의 다른 실시예인 제 2 도를 참조하면, 주축(25)은 척동체(26)를 구동시키며, 일측단부에 편심기(28)를 갖는 정지축(27)이 척동체내에 있다. 출력부재(공작물 홀더)(29)는 척동체(26)에 지지되는 슬라이드(30)상에서 주축의 축선에 수직인 면으로 활주가능하다. 척동체내에는 링크(31)가 형성되어있는데, 그의 일측단부에는 편심기(28)에 대해 회전가능한 구멍이 형성되며, 타측단부에는 공작물 홀더(29)에 편심적으로 설치된 핀과 결합되는 구멍이 형성되어 있다.
편심기(28)의 축선과, 정지축(27) 및 슬라이브(30)의 축선간의 상호관계는 제 1 도를 참조하여 상기기술한 편심베어링(11a)과, 정지부축(11) 및 안내구(17)의 축선간의 상호관계와 동일하다.
예컨데, 공작물 홀더(29)는 선삭공구(33)와 피스톤링 홈 공구(34)로 기계가공하기 위한 타원형 피스턴(32)을 지지하는 조오(jaw)를 갖는다. 피스톤의 단축이 편심기(28)의 축선과 정지축(27)의 축선의 선에 평행하도록 타원형피스톤(32)이 지지된다. 선삭공구(33)가 이동하도록 설치되어서 공구의 끝은. 정지축(27) 및 편심기(28)의 축선의 대향축에 있는 선의 연장선상에 위치된다. 주축(25)이 회전함에 따라서, 척동체(26)가 회전된다. 차례로, 주축이 링크(3)에 의해 슬라이드(30)상에서 움직이는 공작물 홀더(29)를 회전시킴으로써 타원형피스톤(32)은 한점에서 선삭공구(33)의 이동선과 교차하며, 선삭공구(33)에서, 기준 반경(즉 타원형 피스톤이 기계가공되는 타원형 단면의 단축 반경)에 있는 표면을 갖는다.
제 1 도 및 제 2 도의 실시예에서 상이한 타원의 피스톤은 고정축[정지부축(11,제1 도), 정지축(27,제 2 도)]의 축선 및 관련편심기[편심베어링(11a, 제 1 도), 편심기(28, 제 2 도)]의 축선의 간격을 변경함으로써 수용할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 기계가공하는 동안 이러한 간격을 변경시킴으로써 피스톤의 타원정도는 기계가공하는 동안 피스톤의 축길이를 따라 변경될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
또한, 공구[(24, 제 1 도), (33, 제 2 도)]는 타원형 피스톤을 기계가공하는 동안 정지될 필요가 없으며, 공구는 피스톤의 또다른 형상을 제조하기 위하여 방사상 내.외측으로 이동될 수 있다.
제 3 도를 참조하면, 제 3 도에 도시된 공작기계는 제 1 도 및 제 2 도에 도시한 기계장치의 역운동 기계장치(공작물은 공정되고 기계장치가 회전되는)이다. 보우링바아(35)는 회전가능한 입력축(36)에 의해 구동되며, 회전시, 고정보우링헤드(38)에서 왕복 가능하게 슬라이드(37)상에 지지된다.
편심핀(39)은 입력축(36)상에 설치되어 있으며, 보우링바아(35)의 축선과 동축인 스터브(stub)축(41)의 크랭크 단부(40)에 결합된다. 크랭크 단부(40)에 인접된 스터브축(41)의 일부는 링크(42)의 일측단부를 지지하는데, 링크의 다른측 단부는 입력축(36)의 고정보우링헤드(38)에 편심적으로 설치된 고정핀(43)에 피벗 연결된다.
편심핀(39)과 크랭크 단부(40)의 축선은 상호 평행하며, 슬라이드(37)가 중앙위치에 있을때 구멍이 뚫려지는 타원형 단면의 단축을 갖는 평면에 위치한다. 또한, 고정핀(43)의 축선과 크랭크 단부(40)의 축선간의 반경은 슬라이드(37)의 이동방향에 평행한다.
사용시, 고정실린더블럭(44)는 타원형 내부 단면 형태로 구멍이 형성되는 보어 (bore)(46)를 갖는다. 실린더블럭(44)은 고정 공작물 홀더(47)에 설치된다. 입력축(36)은 편심핀(39) 및 스터브축(41)을 경유하여 보우링바아(35)를 회저시키기 위하여 회전된다. 편심핀(39)과, 입력축(36)의 축선 및 스터브축(41)의 축선간의 편차(offset)는 보우링바아(35)상의 공구(45)를 필요로하는 타원형 진로로 이동시켜 회전시키는 동안 슬라이드(37)상에서 보우링바아(35)를 진동시킨다.
상이한 타원형 보어는 편심핀(39)의 축선과 스터브 축(41)의 축선간의 거리를 변경하므로써 이룰 수 있다. 그러한 거리는 보어의 길이를 따라 보어의 타원형을 변경하도록 기계가공하는 동안 변경되어 질 수도 있다.
제 1 도 내지 제 3 도를 참고로하여 상기 기술한 공구 및 공작물의 이동은 상기에 기술한 것 이외의 것을 제조할 수 있다. 예컨대, 링크[(22,제 1 도), (31,제 2 도), (42,제 3 도)]는 제 1 슬라이드[(16,17,21,제 1 도), (30,제 2 도), (37, 제 3 도)]에 수직으로 배치된 제 2 슬라이드로 대치될 수 있다.
바꾸어말하면, 필요로 하는 운동은 유성기계장치에 의해 발생될 수 있다. 이러한 경우, 타원형 피스톤을 회전시키기 위한 유성기계장치는 작은 고정로울러 또는 기어를 포함할 수도 있는 한편, 공작물 홀더는 작은 로울러 또는 기어보다 큰 직경인 내부 구멍을 제공하여 이러한 로울러 또는 기어주위를 회전할 수도 있다. 공구를 회전시키기 위해서, 공구는 작은 로울러의 궤도 또는 고정되어 있는 좀더 큰 직경의 구멍 내부에 연결될 수 있다.

Claims (6)

  1. 타원형 단면의 표면을 갖는 피스톤을 선삭하기 위해 공작물 홀더(19,20)가 피스톤(23,32)을 지지하여 회전시키며, 공구(24,33)가 피스톤 표면을 선삭하기 위해 공작물 홀더의 회전축선에 근접되었다가 멀어지도록 한 공작기계에 있어서, 공작물 홀더(19,29)가, 회전시 공구(24,33)의 이동선을 포함하며 공작물 홀더의 회전축선에 수직인면으로 피스톤(23,32)을 이동시켜, 피스톤의 표면이 한점에서 공구의 이동선과 교차함으로써, 공구가 고정점에 있을 때 상기 이동선을 따라 피스톤 표면을 선삭하도록 한 것이 특징인 공작기계.
  2. 제 1 항에 있어서, 공작물 홀더를 슬라이드(16,17,21,30) 및 기계장치(11,11a,22,28,31)에 지지되는 회전가능한 공작물 홀더(19,29)로 구성시키되, 회전가능한 상기 슬라이드가 피스톤의 타원형단면의 장축을 따라 회전 공작물 홀더를 왕복운동시키며, 회전시 상기 기계장치가 상기 슬라이드상에 있는 공작물 홀더를 왕복운동시켜, 피스톤의 표면이 상기의 한점에서 공구의 이동선과 교차되도록 한 것이 특징인 공작기계.
  3. 제 2 항에 있어서, 기계장치를 일측단부에서 공작물 홀더의 회전축선으로부터 편심되는 고정피벗(11a,28)에 연결시킨 링크(23,31)로 구성시키되, 고정피벗의 축선을 슬라이드의 회전축선 및 상기 한점을 포함하는 면에 위치시키고, 상기 링크를 반대쪽 단부에서 그의 주변을 향하는 공작물 홀더에 있는 피벗에 연결시키며, 상기 피벗이 슬라이드의 회전축선을 포함하며 슬라이드상에 있는 공작물 홀더의 이동방향에 평행한 면에 놓인 축선을 지지토록 구성된 것이 특징인 공작기계.
  4. 실린더 블럭 블랭크내의 타원형 단면을 갖는 실린더를 보우링하기 위한 보우링 기계에 있어서, 공작물 홀더(47)가 실린더 블럭 블랭크(44)를 지지하며, 실린더의 내부를 다듬질 보우링 하기 위한 회전가능한 보우링 공구(45)가 공구 홀더(35)에 지지되며, 입력축(36)이 공구홀더를 회전시키며, 회전시 실린더를 필요로하는 타원형 윤곽으로 보우링하기 위해 어떤 진로로 공구홀더를 이동시키기 위한 기계장치(37,39,40,41,42)를 입력축36)과 공구홀더(35)사이에 위치시켜서 된 것이 특징인 보우링기계.
  5. 제 4 항에 있어서, 회전시 왕복운동을 위해 공구홀더(35)가 설치된 고정슬라이드(37) 및 상기 회전운동시 상기 슬라이드상의 공구홀더를 왕복운동시키기 위하여 공구가 상기의 필요로 하는 타원형운동을 수행하도록 이동되는 장치(39,40,41,42)로 구성된 것이 특징인 보우링기계.
  6. 제 5 항에 있어서, 장치를 링크(42)로 구성시키되, 링크의 일축 단부를, 공구홀더(35)에 있으며 공구(45)의 회전축선에 대해 평행함과 동시에 편심적으로 배치된 피벗(41)에 연결시키고, 링크의 반대축 단부를 고정피벗(43)에 연결시키며, 고정 피벗의 축선이 공구홀더의 회전축선에 평행하고 공면을 이루며, 이 공면이 슬라이드상에 있는 상기 회전축의 이동방향을 포함하는 것이 특징인 보우링기계.
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