JPH08500775A - シリンダースリーブをベース部材に取付ける方法及び油圧機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 シリンダースリーブ(3)をベース部材(1)の中に挿入し、挿入したシリンダースリーブの外径を一端で拡大する、シリンダースリーブ(3)をベース部材(1)の中に取り付ける方法、及びシリンダーボア(2)中に少なくとも１つのシリンダースリーブ(3)が配置されたベース部材を備える油圧機械が開示される。以前はベース部材(1)の中に満足に固定できなかった材料をシリンダースリーブに使用することができるのが好ましい。その目的のため、外径を拡大する前にシリンダースリーブ(3)を加熱する。シリンダーボア(2)は少なくとも一端で、直径が次第に拡大する拡大部(12)を有し、シリンダースリーブ(3)はこの直径拡大部(12)に対応する外径の拡大部(7)を有する。

Description

【発明の詳細な説明】シリンダースリーブをベース部材に取付ける方法及び油圧機械 本発明は、シリンダースリーブをベース部材の中に挿入し、挿入したシリンダ ースリーブの外径を一端で拡大するようなシリンダースリーブをベース部材の中 に取り付ける方法、及び少なくとも１つのシリンダースリーブがシリンダーボア 内に配置されたベース部材を備える油圧機械に関する。 シリンダー中で前後に動くピストンの手段で圧力と動きを相互に変換する油圧 機械は、以前から知られている。このような機械の磨耗と傷を最小限にするため に、ピストンをベース部材に形成されたボアに直接接触させず、ベース部材中に シリンダースリーブ即ちブッシュを挿入するのが普通である。このように、ベー ス部材全体をシリンダースリーブの高価な材料で作らなくても、ピストンとシリ ンダースリーブの好適な材料の組み合わせを用いることができる。ベース部材の 材料は、他の制約例えば強度等を考慮して選択することができる。 シリンダースリーブ即ちブッシュを調和させなければならないという問題は、 他の油圧要素及び油圧装置、例えば油圧弁でもある。 シリンダースリーブをベース部材の中に固定できるようにするため、まずシリ ンダースリーブをベース部材のシリンダーボア中にプレス嵌めの手段で固定する ことが知られている（西独特許第12 67 985号）。ここで、シリンダースリーブ はカラーを有し、該カラーがシリンダーボアの内壁のほぼ矩形断面の環状溝内に 圧入される。カラーを作るため、シリンダースリーブは一端に内側に突出する材 料の拡大部を有する。シリンダースリーブをシリンダーボアの中に圧入した後、 マンドレルをライナー内に圧入して、カラーを拡張し、その結果環状グルーブの 内部に係合するカラーが、シリンダースリーブの外側に形成される。 このような方法では、シリンダースリーブを損傷せずにシリンダースリーブの 材料がこのように変形することができることが必要である。これは一般には金属 のみである。しかし、金属であってもこの方法で脆化し、機械が速く磨耗し、故 障することもある。従って、ピストンの材料と共に使用したとき、用途にとって 固有の好適な作動性能を有する多くの材料は、シリンダースリーブをベース部材 中に信頼性あるように取り付けることができないので、除外しなければならない 。 本発明のもとになる課題は、他の材料でできたシリンダースリーブも取り付け られるようにすることである。 この課題は、その外径を拡大する前にシリンダースリーブを加熱するという導 入部で述べた種類の方法で解決される。 ライナー手段を加熱すると、多くの場合材料がより容易に変形可能になる。公 知の冷間成形法で多くの場合起こる脆化は、この場合確実に起こらないようにで きる。冷間状態で変形可能でなく破壊する材料のシリンダースリーブを、このよ うな加熱プロセスにより拡張することができる。特に多くのプラスチック材料で はそうである。本発明の取り付け方法により、油圧流体の潤滑能力が小さい場合 でも、満足に機能するようにピストンとシリンダースリーブの使われる材料を組 み合わせることが可能になる。 シリンダースリーブは拡張すべき端部のみを加熱するのが好ましい。こうする とエネルギーの節約になる。その上、拡張すべき端部のみで材料構造が温度上昇 の影響を受ける。シリンダースリーブのそれ以外の部分は、変化しないままであ る。それゆえ、一時的温度上昇の結果シリンダースリーブの材料構造に起こり得 る故障の大部分は、避けることができる。他方拡張すべき端部領域では、いずれ にせよ拡張により処理即ち変形が行われるので、このような変化は問題にならな い。 シリンダースリーブは、その端部で内径が残りの領域の内径より大きくなるよ うに拡張されるのが好ましい。これは、例えば材料をどこでも比例的に変形させ なければならないのでなく、ライナーの端部の膨張部のみを拡張すればよい。特 に予備加熱と組み合わせれば、このような膨張プロセスは問題なく行われる。 その目的のため、拡張するシリンダースリーブの端部に加熱工具を圧入し、軸 方向と半径方向の力を同時にかけるのが好ましい。しかし、熱移行が行われるの と同時に、シリンダースリーブの端部を拡張するのに要する力もまた、シリンダ ースリーブにかけられる。軸方向と半径方向の力がシリンダースリーブに同時に 伝達されるので、シリンダースリーブをベース部材の中に軸方向のあそびなしに 確実に固定することができる。 その目的のため、工具はシリンダースリーブの内径に対応する第１部分、より 大きい外径の第２部分、第１部分から第２部分へのほぼ円錐形表面の一部の形状 の移行部を有する。それゆえ、拡張部は円錐形である。工具の第１部分は、案内 の役をする。シリンダースリーブを拡張するのに要する力が、移行領域にかけら れる。シリンダースリーブの端部の上にかかる円錐形表面の圧力により、軸方向 と半径方向の力を同時にかかり、シリンダースリーブの端部を拡張し、同時にベ ース部材にしっかり係合させる。 シリンダースリーブは、その材料の融点より低く、その材料の少なくとも一部 を塑性変形させる値より高い温度に加熱されるのが好ましい。温度を融点より低 い温度に制限するので、シリンダースリーブが流出することはない。それゆえ、 シリンダースリーブの端部の材料は、それ以上の対策を講じなくてもその場所に 残る。他方、加熱プロセスにより材料が塑性変形可能になり、いったん変形が起 こると変形後の状態が保持される。 シリンダースリーブの他端は、ベース部材に挿入する前に予備成形されている のが好ましい。例えば、シリンダースリーブ上に、ベース部材と係合する周辺突 起部を成形することができる。この突起部は、この端部で軸方向圧力に耐えるこ とができる。予備成形されていない端部が拡張されると、シリンダースリーブは ベース部材中にしっかり固定されて位置する。 シリンダースリーブを挿入する前に、ベース部材をシリンダースリーブの他端 と対応するように成形するのが有利である。例えば、シリンダーボアがこの端部 にシリンダースリーブの予備成形した端部を挿入できる対応する直径の拡大部を 有するようにすることでそのようにすることができる。シリンダースリーブはま た同時に半径方向に固定することができる。 シリンダースリーブの他端を受けるベース部材の端面とシリンダースリーブの その端部は同一面にあると特に好ましい。そうするとシリンダースリーブとベー ス部材は１つの平面で終わる。製造中に、シリンダースリーブの突起部の軸方向 の長さとベース部材の成形の深さを相互に一致するようにすることでそのように することができる。所望により、研削又は他の処理ステップにより引き続き補助 的に機械加工を行うことできる。 他の好適な構成では、シリンダースリーブが両端で拡張されて準備される。そ の場合はシリンダースリーブの予備成形は必要ではない。シリンダースリーブの 両端の拡張は同時に行うことができ、シリンダースリーブをベース部材中に補助 的に固定するのを省略できるという利点がある。 導入部で述べた種類の油圧機械では、シリンダーボアが少なくとも一端で直径 が次第に増加し、シリンダースリーブがこの直径の拡大部に対応した外径の拡大 部を有するようにすることで、この課題を解決することができる。 シリンダーボアの直径が次第に増加するようにすると、シリンダースリーブの 材料をその端部で比較的緩やかな移行部をもって広げることができるという利点 があり、その端部に向かってシリンダースリーブを次第に膨張するようにするこ とができる。この手段により、クラックが形成される危険性は大きく減少する。 公知技術の場合において要求されるような、シリンダースリーブの材料が実際に 内側から外側へ変位させられる総合的な変形作業は必要ない。ここでは「機械」 という言葉は、最も広い意味で使用する。それゆえ、ポンプ、モーター等のエネ ルギー変換のデバイスのみでなく、シリンダースリーブ中で慴動部材が動く弁等 の制御要素も含まれる。 直径の拡大部は、形状がほぼ円錐形であると特に好ましい。これにより、比較 的ゆるやかな移行を行うことができるだけでなく、比較的簡単な構成の工具を使 用することもでき、広げた部分を作るため、拡張作業の全工程中シリンダースリ ーブへほぼ均一に力をかけることができるという利点も得られる。 拡大は、ライナーの中心線に対して最大３０゜の角度で行うのが好ましい。こ うすると、シリンダースリーブのへりが過度に膨張しないようにできる。他方、 直径を拡大した結果シリンダースリーブをシリンダーボア中にしっかり保持する のに十分な保持力が生じる。 また拡大部の軸方向長さは、１から３ｍｍの範囲が有利である。こうしても、 シリンダースリーブの有効長さを実質的に制限することはない。他方、必要な保 持力をかけるのに十分な長さにわたってシリンダースリーブをシリンダーボア中 に固定される。 シリンダースリーブは、直径拡大部の領域でどこでもほぼ同じ材料厚さである のが好ましい。しかし、５％以上２０％未満で変えることができる。シリンダー スリーブの材料は、拡張される拡張工程で材料の厚さが減少し、それは通常の直 径の拡大直径に対する比にほぼ対応する。しかし、道具の好適な成形により、拡 張と同時に拡張した端部の圧縮も同時に行い、この手段により再度材料厚さが少 し増加する。多くの場合、拡張した端部がシリンダースリーブの残りの部分と同 じ材料厚さを有するようにすることができる。 シリンダースリーブはプラスチック材料でできているのが好ましい。多くのプ ラスチック材料では、ピストンを低摩擦で慴動できる。プラスチックのライナー はベース部材に固定するのが困難であったので、以前はプラスチック材料は使用 可能ではないか、又は困難であった。 プラスチック材料は繊維で強化されているのが好ましい。こうすると、プラス チック材料の強度が高くなり、その結果より大きな応力に適応できる。シリンダ ースリーブに使用できるプラスチック材料の例は、ポリアリルエチルケトンベー スの高強度熱可塑性プラスチック材料の群の材料であり、特にポリエーテルエー テルケトン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリアリルエーテル、ポリエチレン テレフタレート、ポリプロピレンスルフィド、ポリサルフォン、ポリエーテルサ ルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ノボラ ック樹脂又は同様の物質のフェノール樹脂であり、フィラーとしてガラス、グラ ファイト、ポリテトラフルオロエチレン、又は炭素を特に繊維の形で使用するこ とができる。このような材料を使用すると、油圧流体として水を使用することも できる。 以下、図面を参照して２つの好適な実施例を説明する。 図１は、第１実施例を示し、 図２は、取り付け中の第２実施例を示す。 ベース部材１例えば油圧ピストン機械のシリンダーブロックが、複数のシリン ダーボア２を有し、そのうち１つを図示する。シリンダースリーブ３がシリンダ ーボア２の中に挿入されている。シリンダースリーブ３は、プラスチック材料特 にガラス繊維又は炭素繊維で強化されたプラスチック材料で出来ている。ベース 部材１は金属例えば鉄鋼で出来ていても又はプラスチック材料で出来ていてもよ い。 シリンダースリーブ３は、垂直方向にその全長にわたって同じ外径を有する。 第１端部のみに円周突起部４が備えられ、その外径はシリンダースリーブ３の外 径より大きい。円周突起部４は、シリンダースリーブ３をベース部材１に挿入し た後、ベース部材の軸受表面６に係合するフランジ５を形成する。 シリンダースリーブ３は、それ以上ベース部材１の中に押し込むことはできな い。しかし、それを引き抜くことはできる。これを避けるため、シリンダースリ ーブ３はその他端で拡張している、即ちほぼ円錐形の直径拡大部７を有する。直 径は次第に拡大する。所望により、鋭い屈曲部で始まるようにすることもできる 。シリンダースリーブ3をベース部材1の中に挿入した後、シリンダースリーブ３ を拡張することによりそのようにすることができる。拡張するとき、シリンダー スリーブ３の材料は少し広げられる。また、補助的に圧縮することもできる。そ れゆえ、直径の拡大部７の領域でのシリンダースリーブ３の材料厚さは、シリン ダースリーブ３の他の部分の材料厚さにほぼ等しい。拡張は、最大３０゜の角度 αで行われる。拡張部の軸方向長さ(1)は、約1.3から２ｍｍである。 シリンダースリーブ３の内径に対応する外径の第１部分９を有する加熱工具８ が、拡張を行うため使用され、これを図２に示す。工具８は、第１部分９より大 きい外径の第２部分10を有する。第１部分９と第２部分10の間に、形状が円錐形 、即ちその形状が円錐形の表面の一部である移行部11が有る。 工具８がシリンダースリーブ３の中に入れられると、移行部11の下側端部即ち 第１部分９に近い端部がシリンダースリーブ３の端部と接触する。工具８は加熱 されている即ち温度が高いので、熱がシリンダースリーブ３の端部へ伝わり拡張 する。シリンダースリーブ３は、この場所でシリンダースリーブ３の材料の融点 より低く、シリンダースリーブ３の材料の少なくとも一部を塑性変形させること ができるよう高く選ばれた温度に加熱される。この加熱によって、シリンダース リーブ３の材料はこの場所で広げることができ、工具８をシリンダースリーブ３ の中により深く差し込むことができる。移行部11が、シリンダースリーブ３の材 料を広げ、所望の直径の拡大部７にする。シリンダースリーブ３の端部が拡大さ れるまで、即ちベース部材１に設けられたほぼ円錐形の凹部12の内側表面に対し て位置するまで、工具８がシリンダースリーブ３の中に差し込まれる。それを差 し込むとき、工具８がシリンダースリーブ３の端部に半径方向の力をかけ、その 領域でシリンダースリーブ３を拡張し、同時に軸方向の力をかけて、シリンダー スリーブ３のこの端部をベース部材１と係合させる。このようにシリンダースリ ーブ３はその拡張した端部でベース部材１に対して位置するようにされ、半径方 向だけでなく軸方向にも固定される。 その後、工具８が再度取り除かれるとシリンダースリーブ３を、冷却すること ができる。いったん冷却されると、成形された状態即ち直径の拡大部７は保持さ れ、シリンダースリーブ３はベース部材１の中に固定されて位置する。 図１に示すように、シリンダースリーブ３の他端には突起部４が設けられる。 しかし、この突起部はシリンダーボア２の直径の拡大部分13に組み込まれる。こ の手段により、シリンダースリーブ３とベース部材１は同一平面になる。例えば 、突起部４の軸方向長さと拡大部分13の深さが同じであれば、このようになる。 シリンダースリーブ３をベース部材１に挿入した後に高さが違えば、仕上げ例え ば研削により平らにすることができる。 拡張しない端部に突起を設けるようにシリンダースリーブ３を成形することは 、この端部も拡張されるなら省略することができる。シリンダースリーブ３をベ ース部材１に補助的に固定しなくてもよいように、拡張は両端から同時に行うの が有利である。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．シリンダースリーブをベース部材の中に挿入し、挿入したシリンダースリー ブの外径を一端で拡大する、シリンダースリーブをベース部材の中に取り付ける 方法において、 前記外径を拡大する前に前記シリンダースリーブを加熱することを特徴とする 方法。 ２．請求の範囲第１項に記載した方法であって、 前記シリンダースリーブの拡張する端部のみを加熱することを特徴とする方法 。 ３．請求の範囲第２項に記載した方法であって、 前記シリンダースリーブをその端部で内径が残りの領域の内径より大きくなる ように拡張することを特徴とする方法。 ４．請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項に記載した方法であって、 前記シリンダースリーブの拡張する端部内に加熱した工具を圧入し、前記シリ ンダースリーブに軸方向と半径方向の力を同時にかけることを特徴とする方法。 ５．請求の範囲第４項に記載した方法であって、 前記工具は前記シリンダースリーブの内径に対応する第１部分、より大きい外 径の第２部分、前記第１部分から前記第２部分へのほぼ円錐形表面の一部の形状 の移行部を有することを特徴とする方法。 ６．請求の範囲第１項から第５項のいずれか１項に記載した方法であって、 前記シリンダースリーブは、その材料の融点より低く、その材料の少なくとも 一部を塑性変形させる値より高い温度に加熱されることを特徴とする方法。 ７．請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項に記載した方法であって、 前記シリンダースリーブの他端は、ベース部材に挿入する前に予備成形される ことを特徴とする方法。 ８．請求の範囲第７項に記載した方法であって、 前記シリンダースリーブを挿入する前に、前記ベース部材を前記他端と対応 するように成形することを特徴とする方法。 ９．請求の範囲第８項に記載した方法であって、 前記シリンダースリーブの他端を受ける前記ベース部材の端面と前記シリンダ ースリーブのこの他端は、同一平面になることを特徴とする方法。 １０．請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項に記載した方法であって、 前記シリンダースリーブは両端で拡張されることを特徴とする方法。 １１．シリンダーボア内に少なくとも１つのシリンダースリーブが配置されるベ ース部材のある油圧機械において、 前記シリンダーボア(2)少なくとも一端に次第に拡大する直径拡大部(12)を有 し、前記シリンダースリーブ(3)は前記直径拡大部(12)に対応する外径の拡大部( 7)を有することを特徴とする機械。 １２．請求の範囲第１１項に記載した油圧機械であって、 前記直径拡大部(7,12)は、必然的に円錐形状であることを特徴とする機械。 １３．請求の範囲第１２項に記載した油圧機械であって、 前記拡大は、前記ライナーの中心線(14)に対し最大３０゜の角度（α）で行わ れることを特徴とする機械。 １４．請求の範囲第１１項から第１３項のいずれか１項に記載した油圧機械であ って、 前記拡大部(7)の軸方向長さ(1)は、１から３ｍｍの範囲のであることを特徴と する機械。 １５．請求の範囲第１１項から第１４項のいずれか１項に記載した油圧機械であ って、 前記シリンダースリーブ(3)は、前記直径拡大部(7)の領域でどこでもほぼ同じ 厚さを有することを特徴とする機械。 １６．請求の範囲第１１項から第１５項のいずれか１項に記載した油圧機械であ って、 前記シリンダースリーブ(3)はプラスチック材料できていることを特徴とする 機械。 １７．請求の範囲第１６項に記載した油圧機械であって、 前記プラスチック材料は繊維で強化されていることを特徴とする機械。