KR100300511B1 - Piston and Method of Manufacture - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압축기 내에서 사판(20)에 의해 왕복운동하는 개량된 피스톤(22)을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 각 피스톤(22)은 헤드(head; 40)와 스커트(skirt; 42)를 포함한다. 헤드(40)는 개방단을 가지는 실린더(41)를 가지며, 스커트(42)는 실린더(41)의 개방단을 폐쇄하기 위한 뚜껑(lid; 43)을 가진다. 뚜껑(43)은 실린더(41)에 마찰 압접된다. 이 방법은 뚜껑(43)을 실린더(41)에 확실히 결합시키며 제조 비용 및 시간을 절감한다.The present invention relates to a method for producing an improved piston (22) reciprocating by a swash plate (20) in a compressor. Each piston 22 includes a head 40 and a skirt 42. The head 40 has a cylinder 41 having an open end, and the skirt 42 has a lid 43 for closing the open end of the cylinder 41. The lid 43 is frictionally pressed to the cylinder 41. This method reliably couples the lid 43 to the cylinder 41 and saves manufacturing cost and time.
Description
본 발명은 차량 에어콘에 사용되는 압축기용 피스톤 및, 상기 피스톤 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a piston for a compressor used in a vehicle air conditioner, and a method for manufacturing the piston.
전형적인 압축기는 실린더 블록(block)을 포함하며, 상기 실린더 블록은 압축기 하우징(housing)의 일부를 구성한다. 실린더 블록 내에 실린더 보어(bore)가 형성된다. 각 실린더 보어는 상호적으로 피스톤을 수용한다. 각 피스톤은 관련된 실린더 보어 내부에 수용되는 금속 헤드 및, 예를 들어 사판식 압축기에서 사판과 같은 구동체에 연결되는 금속 스커트(skirt)를 가진다. 상기 헤드는 폐쇄단을 가지는 중공 실린더 및, 상기 실린더의 개구를 밀폐시키기 위한 뚜껑을 포함한다. 상기 뚜껑은 스커트와 일체로 형성된다.Typical compressors include cylinder blocks, which form part of the compressor housing. A cylinder bore is formed in the cylinder block. Each cylinder bore mutually receives a piston. Each piston has a metal head housed within an associated cylinder bore and a metal skirt connected to a drive, such as a swash plate, for example in a swash plate compressor. The head includes a hollow cylinder having a closed end and a lid for closing the opening of the cylinder. The lid is integrally formed with the skirt.
이러한 피스톤은 중공 피스톤으로 알려져 있다. 중실 헤드를 가지는 중실 피스톤과 비교하여, 중공 피스톤은 가볍다. 중공 피스톤을 사용하여 중량을 감소시킨다. 중실 피스톤의 헤드 및 스커트는 예를 들어 주조에 의해 일체로 형성된다. 그러나 중공 피스톤의 실린더 및 뚜껑은 독립적으로 형성되어 용접된다.Such pistons are known as hollow pistons. Compared with the solid piston with a solid head, the hollow piston is light. Use a hollow piston to reduce the weight. The head and skirt of the solid piston are integrally formed, for example by casting. However, the cylinder and lid of the hollow piston are independently formed and welded.
전형적으로, 중공 피스톤의 실린더와 뚜껑은 전자빔 용접에 의해 용접된다. 전자빔 용접에 있어서, 높게 가속된 전자빔이 진공 용접실 내에서 용접될 부분에 조사된다. 그러나, 전자빔 용접은 다음과 같은 결점이 있다.Typically, the cylinder and lid of the hollow piston are welded by electron beam welding. In electron beam welding, a highly accelerated electron beam is irradiated to the portion to be welded in the vacuum welding chamber. However, electron beam welding has the following drawbacks.
(1) 전자빔 용접 장치는 용접실과 전자총실을 구획짓는 진공 콘테이너, 토출 장치, 전자총, 고전력원 및, 제어기를 가진다. 따라서, 전자빔 용접 장치는 대형이며 제조 비용을 증가시킨다.(1) The electron beam welding apparatus has a vacuum container, an ejecting apparatus, an electron gun, a high power source, and a controller, which divides the welding chamber and the electron gun chamber. Thus, the electron beam welding apparatus is large and increases the manufacturing cost.
(2) 전자빔은 피스톤의 스커트와 실린더 사이의 접착부를 따라 연속적으로 조사되어야 한다. 이는 용접을 복잡하게 하고 더디게 한다.(2) The electron beam is to be irradiated continuously along the bond between the skirt of the piston and the cylinder. This complicates and slows the welding.
(3) 스커트를 실린더에 용접하는 것은, 실린더 및 뚜껑을 형성하는 금속에 기포를 발생시킬 수 잇다. 이는 실린더와 뚜껑 사이 접착부의 강도를 저하시키며, 피스톤의 외관을 저하시키며, 피스톤의 순조로운 왕복운동을 방해할 수 있다.(3) Welding the skirt to the cylinder can generate bubbles in the metal forming the cylinder and the lid. This lowers the strength of the bond between the cylinder and the lid, lowers the appearance of the piston, and may hinder the smooth reciprocation of the piston.
본 발명의 목적은, 실린더와 뚜껑이 신속하고 확실하게 상호 고정되는 저가의 피스톤 및, 이러한 피스톤을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an inexpensive piston in which a cylinder and a lid are fastened securely to each other and a method of manufacturing such a piston.
상기 목적 및 다른 목적을 이루기 위해서, 그리고 본 발명의 목적과 관련해서, 기계장치에서 구동체와 협력하는 피스톤을 제조하는 방법이 제공된다. 상기 피스톤은 스커트와 헤드를 가진다. 스커트는 피스톤을 구동체에 연결하는 작용을 하며, 헤드는 하나 이상의 개방단 및 상기 개방단을 폐쇄하기 위한 뚜껑을 가진다. 상기 제조 방법은 뚜껑을 실린더에 마찰 압접하는 것을 포함한다.In order to achieve the above and other objects, and in connection with the object of the present invention, a method of manufacturing a piston cooperating with a drive body in a machine is provided. The piston has a skirt and a head. The skirt serves to connect the piston to the drive body, the head having one or more open ends and a lid for closing the open ends. The manufacturing method includes friction welding the lid to the cylinder.
또한, 본 발명은 기계장치에서 구동체와 협력하는 피스톤에 구체화된다. 피스톤은 상기 피스톤을 상기 구동체에 연결하는 작용을 하는 스커트 및 헤드를 포함한다. 상기 헤드는 하나 이상의 개방단을 갖는 실린더 및, 상기 개방단을 폐쇄하기 위한 뚜껑을 포함한다.The invention is also embodied in a piston that cooperates with the drive body in a mechanism. The piston includes a skirt and a head that serve to connect the piston to the drive body. The head includes a cylinder having one or more open ends and a lid for closing the open ends.
본 발명의 다른 특성 및 잇점은, 본 발명의 주요 예들을 도시하는 첨부도면을 참조한 아래의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해진다.Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings which illustrate the main examples of the invention.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 피스톤을 가지는 가변 용량형 압축기를 도시하는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a variable displacement compressor having a piston according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 피스톤을 도시하는 분해 사시도.FIG. 2 is an exploded perspective view showing the piston of FIG. 1. FIG.
도 3은 도 1의 피스톤의 실린더와 스커트를 조립하는 과정을 도시하는 타이밍 선도.3 is a timing diagram showing a process of assembling the cylinder and the skirt of the piston of FIG.
도 4는 제 2 실시예에 따른 피스톤을 도시하는 단면도.4 is a sectional view showing a piston according to a second embodiment;
도 4a는 도 4의 파선 원에 의해 둘러싸인 영역의 확대도.4A is an enlarged view of an area surrounded by the dashed circle in FIG. 4;
도 5a는 도 4의 피스톤의 실린더와 스커트를 조립하는 방법을 도시하는 단면도.5A is a cross-sectional view illustrating a method of assembling a cylinder and a skirt of the piston of FIG. 4.
도 5b는 도 5a의 파선 원에 의해 둘러싸인 영역의 부분 확대도.FIG. 5B is an enlarged partial view of an area surrounded by the dashed circle in FIG. 5A;
도 5c는 도 4의 피스톤의 실린더와 스커트를 조립하는 방법을 도시하는 단면도.5C is a cross-sectional view illustrating a method of assembling a cylinder and a skirt of the piston of FIG. 4.
도 5d는 도 5c의 파선 원에 의해 둘러싸인 영역의 부분 확대도.FIG. 5D is a partially enlarged view of an area surrounded by the dashed circle in FIG. 5C. FIG.
도 6a는 제 3 실시예에 따른 피스톤의 실린더와 스커트를 조립하는 방법을 도시하는 단면도.6A is a sectional view showing a method of assembling a cylinder and a skirt of a piston according to the third embodiment;
도 6b는 도 6a의 화살표로 지시된 영역의 부분 확대도.FIG. 6B is an enlarged partial view of the area indicated by the arrow in FIG. 6A;
도 6c는 제 3 실시예에 따른 피스톤의 실린더와 스커트를 조립하는 방법을 도시하는 단면도.6C is a cross-sectional view illustrating a method of assembling a cylinder and a skirt of a piston according to the third embodiment;
도 6d는 도 6c의 화살표로 지시된 영역의 부분 확대도.FIG. 6D is a partially enlarged view of the area indicated by the arrow in FIG. 6C; FIG.
도 7a는 제 4 실시예에 따른 피스톤의 실린더와 스커트를 조립하는 방법을 도시하는 단면도.7A is a sectional view showing a method of assembling a cylinder and a skirt of a piston according to the fourth embodiment;
도 7b는 도 7a의 롤러와 상이한 롤러를 도시하는 부분 단면도.FIG. 7B is a partial sectional view of a roller different from the roller of FIG. 7A. FIG.
도 7c는 도 7a 및 도 7b의 롤러와 상이한 롤러를 도시하는 부분 단면도.FIG. 7C is a partial cross-sectional view showing a roller different from the rollers of FIGS. 7A and 7B.
도 8은 제 5 실시예에 따른 피스톤을 도시하는 단면도.8 is a sectional view showing a piston according to a fifth embodiment;
도 9는 제 6 실시예에 따른 피스톤을 도시하는 단면도.9 is a sectional view showing a piston according to a sixth embodiment;
도 10은 제 7 실시예에 따른 피스톤을 도시하는 단면도.10 is a sectional view showing a piston according to a seventh embodiment;
도 11은 제 8 실시예에 따른 피스톤을 도시하는 단면도.11 is a sectional view showing a piston according to an eighth embodiment;
도 12는 제 9 실시예에 따른 피스톤을 도시하는 단면도.12 is a sectional view showing a piston according to a ninth embodiment;
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
11 : 전면 하우징 12 : 실린더 블록11: front housing 12: cylinder block
12a : 실린더 보어 13 : 후면 하우징12a: cylinder bore 13: rear housing
14 : 밸브 플레이트 15 : 크랭크실14 valve plate 15 crankcase
16 : 구동축 19 : 회전자16: drive shaft 19: rotor
20 : 사판 21 : 힌지 기구20: swash plate 21: hinge mechanism
22 : 중공 피스톤 23 : 슈22: hollow piston 23: shoe
24 : 흡입실 25 : 토출실24: suction chamber 25: discharge chamber
26 : 흡입 포트 27 : 흡입 밸브 덮개26: suction port 27: suction valve cover
28 : 토출 포트 29 : 토출 밸브 덮개28: discharge port 29: discharge valve cover
30 : 추기 경로 31 : 공급 경로30: additional path 31: supply path
32 : 용량 제어 밸브 32a : 솔레노이드32: capacity control valve 32a: solenoid
32b : 밸브 본체 40 : 헤드32b: valve body 40: head
41 : 실린더 41a : 실린더 내부 공간41: Cylinder 41a: Cylinder Inner Space
41b : 뚜껑을 향하는 실린더의 단부면41b: end face of the cylinder facing the lid
41d : 실린더의 단부 플레이트41d: end plate of cylinder
41e : 단부 플레이트를 향하는 실린더의 단부면41e: end face of the cylinder facing the end plate
41f : 실린더를 향하는 단부 플레이트의 단부면41f: end face of the end plate facing the cylinder
41g, 41i : 단부 플레이트의 보스41g, 41i: boss of the end plate
41h : 단부 플레이트의 원통형 부분41h: cylindrical part of the end plate
41j : 실린더의 개방단 커넥터부 41m : 원통형 부분의 단부면41j: Open end connector part of cylinder 41m: End face of cylindrical part
41n : 실린더의 개방단 보스41n: Open end boss of cylinder
42 : 스커트 42a : 스커트의 슬롯42: Skirt 42a: Slot Of Skirt
42b : 스커트의 소켓 43 : 뚜껑42b: socket of the skirt 43: lid
43a : 뚜껑의 보스 43b : 뚜껑의 보스 단부면43a: boss of the lid 43b: boss end face of the lid
43c : 뚜껑의 보스 환형 홈43c: boss annular groove of the lid
201 : 다이 202 : 롤러201: die 202: roller
L : 구동축의 축선 S : 피스톤의 축L: axis of drive shaft S: axis of piston
P1 : 제 1 예정 압력 P2 : 제 2 예정 압력P1: first predetermined pressure P2: second predetermined pressure
R : 땜납 G : 접착부의 합금층R: Solder G: Alloy layer of adhesive part
R1 : 롤러의 축방향 중심 오목부의 곡률반경R1: radius of curvature of the axial center recess of the roller
R2 : 롤러의 축방향 단부의 곡률반경R2: radius of curvature of the axial end of the roller
θ : 롤러의 원주면 테이퍼 각θ: taper angle of the circumference of the roller
도 1 내지 도 3을 참조하여 제 1 실시예에 따른 피스톤을 설명한다. 상기 피스톤은 차량 에어콘용 가변 용량형 압축기에 사용된다.A piston according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The piston is used in a variable displacement compressor for a vehicle air conditioner.
도 1에 도시한 바와 같이, 전면 하우징(11) 및 후면 하우징(13)은 실린더 블록(12)에 고정된다. 밸브 플레이트(valve plate; 14)는 실린더 블록(12)과 후면 하우징(13) 사이에 위치한다. 크랭크실(15)은 전면 하우징(11)의 내벽과 실린더 블록(12)의 전단부면에 의해 구획된다.As shown in FIG. 1, the front housing 11 and the rear housing 13 are fixed to the cylinder block 12. A valve plate 14 is located between the cylinder block 12 and the rear housing 13. The crank chamber 15 is partitioned by the inner wall of the front housing 11 and the front end face of the cylinder block 12.
구동축(16)은 전면 하우징(11) 및 실린더 블록(12)에 의해서 회전가능하게 지지된다. 구동축(16)은 전자 클러치와 같은 클러치 장치에 의해, 도시하지 않은 외부 구동원 또는 차량 엔진에 연결된다. 엔진이 가동되면, 클러치는 축(16)을 엔진에 작동적으로 연결하여 축(16)을 회전시킨다.The drive shaft 16 is rotatably supported by the front housing 11 and the cylinder block 12. The drive shaft 16 is connected to an external drive source or vehicle engine not shown by a clutch device such as an electromagnetic clutch. When the engine is running, the clutch operatively connects the shaft 16 to the engine to rotate the shaft 16.
회전자(19)는 크랭크실(15) 내부에서 구동축(16)에 고정된다. 또한, 크랭크 실(15)은 사판(20)을 수용한다. 사판(20)은 구동축(16)에 지지되어, 구동축(16)을 따라 활주하며 구동축(16)의 축선(L)에 대하여 경사진다. 힌지 기구(21)는 회전자(19)와 사판(20) 사이에 위치하여, 구동축(16)과 일체로 사판(20)을 회전시킨다. 힌지 기구(21)는 구동축(16)의 축방향으로 사판의 이동 및, 구동축(16)에 대한 사판의 경사각을 안내한다. 사판(20)의 경사각은 사판(20)이 실린더 블록(12)의 방향으로 이동함에 따라 감소하며, 사판(20)이 회전자(19)의 방향으로 이동함에 따라 증가한다.The rotor 19 is fixed to the drive shaft 16 inside the crank chamber 15. The crank chamber 15 also houses the swash plate 20. The swash plate 20 is supported by the drive shaft 16, slides along the drive shaft 16, and is inclined with respect to the axis L of the drive shaft 16. The hinge mechanism 21 is located between the rotor 19 and the swash plate 20 to rotate the swash plate 20 integrally with the drive shaft 16. The hinge mechanism 21 guides the movement of the swash plate in the axial direction of the drive shaft 16 and the inclination angle of the swash plate with respect to the drive shaft 16. The inclination angle of the swash plate 20 decreases as the swash plate 20 moves in the direction of the cylinder block 12, and increases as the swash plate 20 moves in the direction of the rotor 19.
실린더 보어(12a)는 실린더 블록(12) 내부에 형성된다. 각 실린더 보어(12a)는 단두식 중공 피스톤(22)을 수용한다. 각 피스톤(22)은 한 쌍의 슈(shoe; 23)에 의해 사판(20)에 연결된다. 상기 슈(23)는 사판(20)의 회전운동을 관련 실린더 보어(12a) 내부의 각 피스톤(22)의 왕복운동으로 변환시킨다.The cylinder bore 12a is formed inside the cylinder block 12. Each cylinder bore 12a receives a single head hollow piston 22. Each piston 22 is connected to the swash plate 20 by a pair of shoes 23. The shoe 23 converts the rotational motion of the swash plate 20 into a reciprocating motion of each piston 22 in the associated cylinder bore 12a.
흡입실(24) 및 토출실(25)은 후면 하우징(13) 내에서 구획된다. 밸브 플레이트(14)는 흡입 포트(26), 흡입 밸브 덮개(27), 토출 포트(28) 및, 토출 밸브 덮개(29)를 갖는다. 포트(26, 28) 및 밸브 덮개(27, 29)의 각 세트는 실린더 보어(12a) 중 하나에 대응한다. 각 피스톤(22)이 상사점으로부터 하사점으로 이동함에 따라, 냉매 가스는 흡입실(24)로부터 대응하는 흡입포트(26)로 흡입되고, 따라서 흡입 덮개(27)를 개방시켜 관련 실린더 보어(12a)로 들어간다. 각 피스톤(22)이 관련 실린더 보어 내부에서 하사점으로부터 상사점으로 이동함에 따라, 실린더보어(12a) 내부의 가스는 예정된 압력으로 압축된다. 그 후, 가스는 관련 토출 포트(28)를 통하여 토출실(25)로 토출되며, 동시에, 관련 밸브 덮개(29)가 열려 개방 상태로 되는 것을 야기한다.The suction chamber 24 and the discharge chamber 25 are partitioned in the rear housing 13. The valve plate 14 has a suction port 26, a suction valve cover 27, a discharge port 28, and a discharge valve cover 29. Each set of ports 26, 28 and valve covers 27, 29 correspond to one of the cylinder bores 12a. As each piston 22 moves from the top dead center to the bottom dead center, the refrigerant gas is sucked from the suction chamber 24 to the corresponding suction port 26, thus opening the suction cover 27 to open the associated cylinder bore 12a. Enter). As each piston 22 moves from the bottom dead center to the top dead center within the associated cylinder bore, the gas inside the cylinder bore 12a is compressed to a predetermined pressure. Thereafter, the gas is discharged to the discharge chamber 25 through the associated discharge port 28, and at the same time, causes the associated valve cover 29 to be opened and opened.
추기 경로(30)는 구동축(16)에서 그 축선을 따라 형성되는 경로(30a) 및, 실린더 블록(12)과 밸브 플레이트(14)에서 형성되는 경로(30b)를 포함한다. 상기 추기 경로(30)는 크랭크실(15)을 흡입실(24)과 연결시킨다. 상기 공급 경로(31)는 토출실(25)을 크랭크실(15)과 연결시킨다. 용량 제어 밸브(32)는 후면 하우징(13) 내부에 수용되며 공급 경로(31)를 조절한다.The bleeding path 30 includes a path 30a formed along the axis of the drive shaft 16 and a path 30b formed on the cylinder block 12 and the valve plate 14. The bleeding path 30 connects the crank chamber 15 with the suction chamber 24. The supply path 31 connects the discharge chamber 25 with the crank chamber 15. The displacement control valve 32 is housed inside the rear housing 13 and regulates the supply path 31.
용량 제어 밸브(32)는 솔레노이드(solenoid; 32a)와 밸브 본체(32b)를 포함한다. 상기 솔레노이드(32a)의 여자(excitation) 및 소자(de-excitation)는 상기 밸브 본체(32b)가 공급 경로(31)를 개폐하도록 한다. 제어 밸브(32)는 도시하지 않은 컴퓨터에 연결된다. 컴퓨터는 냉각 부하에 따라 솔레노이드(32a)를 여자 및 소자함과 동시에 밸브 본체(32b)를 동작시킨다. 따라서, 제어 밸브(32)는 토출실(25)로부터 크랭크실(15)로의 냉매 가스의 흐름을 조절하며, 크랭크실(15)의 압력과 실린더 보어(12a)의 압력 사이의 차이를 제어한다. 사판(20)의 경사각은 상기 압력차의 변화에 따라 변한다. 순차적으로, 이는 피스톤의 행정을 변화시키며 압축기의 용량을 변화시킨다.The displacement control valve 32 includes a solenoid 32a and a valve body 32b. Excitation and de-excitation of the solenoid 32a causes the valve body 32b to open and close the supply path 31. The control valve 32 is connected to a computer (not shown). The computer operates the valve body 32b simultaneously with exciting and demagnetizing the solenoid 32a according to the cooling load. Therefore, the control valve 32 regulates the flow of the refrigerant gas from the discharge chamber 25 to the crank chamber 15, and controls the difference between the pressure in the crank chamber 15 and the pressure in the cylinder bore 12a. The inclination angle of the swash plate 20 changes according to the change in the pressure difference. In turn, this changes the stroke of the piston and the capacity of the compressor.
솔레노이드(32a)가 소자되면, 밸브 본체(32b)는 공급 경로(31)를 개방하여 토출실(25)을 크랭크실(15)과 연통시킨다. 따라서, 토출실(25) 내부의 냉매 가스는 공급 경로를 통하여 크랭크실(15) 내부로 흐르며, 크랭크실(15) 내부의 압력을 상승시킨다. 결과적으로, 사판(20)의 경사각은 감소하고, 따라서, 피스톤(22)의 행정도 감소한다. 이는 압축기의 용량을 감소시킨다.When the solenoid 32a is demagnetized, the valve body 32b opens the supply path 31 to communicate the discharge chamber 25 with the crank chamber 15. Therefore, the refrigerant gas in the discharge chamber 25 flows into the crank chamber 15 through the supply path, thereby raising the pressure in the crank chamber 15. As a result, the inclination angle of the swash plate 20 decreases, and thus the stroke of the piston 22 also decreases. This reduces the capacity of the compressor.
솔레노이드(32a)가 여자되면, 밸브 본체(32b)는 공급 경로(31)를 폐쇄시킨다. 이는 토출실(25)로부터 크랭크실(15)로의 냉매 가스의 흐름을 정지시킨다. 크랭크실(15) 내부의 냉매 가스는 추기 경로(30)를 통하여 흡입실(24)로 흐르며, 크랭크실(15)의 압력을 저하시킨다. 결과적으로, 사판(20)의 경사각은 증가되며 따라서 피스톤(22)의 행정은 증가한다. 이는 압축기의 용량을 증가시킨다.When the solenoid 32a is excited, the valve body 32b closes the supply path 31. This stops the flow of the refrigerant gas from the discharge chamber 25 to the crank chamber 15. The refrigerant gas inside the crank chamber 15 flows to the suction chamber 24 through the bleeding path 30, and lowers the pressure of the crank chamber 15. As a result, the inclination angle of the swash plate 20 is increased and thus the stroke of the piston 22 is increased. This increases the capacity of the compressor.
이러한 방법으로, 사판(20)의 경사각은 크랭크실(15)의 압력 변화에 따라 변화된다. 피스톤(22)의 행정은 사판(20)의 경사각에 따라 변화한다. 중공 피스톤은 상대적으로 가벼우며, 따라서 왕복운동시 작은 관성력을 갖는다. 따라서, 중공 피스톤이 사용되면, 사판(20)은 피스톤(22)의 관성력에 크게 영향을 받지 않으면서 원하는 경사각 위치로 이동될 수 있다.In this way, the inclination angle of the swash plate 20 is changed in accordance with the pressure change of the crank chamber 15. The stroke of the piston 22 changes according to the inclination angle of the swash plate 20. Hollow pistons are relatively light and therefore have small inertial forces in reciprocating motion. Thus, when a hollow piston is used, the swash plate 20 can be moved to a desired inclination angle position without being greatly affected by the inertia force of the piston 22.
도 1 내지 도 3을 참조하여 각 피스톤(22)의 구조를 설명한다.The structure of each piston 22 is demonstrated with reference to FIGS.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 각 피스톤(22)은 관련 실린더 보어(12a)에 수용되는 헤드(40)와, 슈(23)에 의해서 사판(20)에 연결되는 스커트(42)를 갖는다. 상기 헤드(40)와 스커트(42)는 상호 결합되어 피스톤(22)을 형성한다. 상기 헤드(40)는 실린더(41) 및 디스크형 뚜껑(lid; 43)을 포함한다. 상기 실린더(41)는 밸브 플레이트(14)를 향하는 단부를 폐쇄하기 위한 단부 플레이트(41d)를 포함한다. 사판(20)을 향하는 슬롯(42a)은 스커트(42)에 제공된다. 슬롯(42a)은 한 쌍의 대향하는 벽을 갖는다. 소켓(42b)은 각 벽의 내부에서 구획되어 슈(23)를 수용한다. 한 쌍의 슈(23)는 소켓(42b)에 의해서 지지된다. 슈(23)는 도 1에 도시한 바와 같이 사판(20)의 외주부에 샌드위치결합된다.As shown in FIGS. 1 and 2, each piston 22 includes a head 40 accommodated in the associated cylinder bore 12a and a skirt 42 connected to the swash plate 20 by the shoe 23. Have The head 40 and skirt 42 are coupled to each other to form a piston 22. The head 40 includes a cylinder 41 and a disc lid 43. The cylinder 41 includes an end plate 41d for closing the end facing the valve plate 14. A slot 42a facing the swash plate 20 is provided in the skirt 42. Slot 42a has a pair of opposing walls. The socket 42b is partitioned inside each wall to receive the shoe 23. The pair of shoes 23 are supported by the socket 42b. Shoe 23 is sandwiched to the outer peripheral portion of the swash plate 20 as shown in FIG.
뚜껑(43)은 스커트(42)와 일체로 형성된다. 보스(boss; 43a)는 뚜껑(43)으로부터 연장한다. 보스(43a) 외경은 실린더(41) 외경과 일치한다. 보스(43a) 내경은 실린더(41) 내경과 일치한다. 실린더(41) 및 스커트(42)는 알루미늄이나 알루미늄 합금과 같은 금속을 단조하거나 주조함으로써 생산된다.The lid 43 is integrally formed with the skirt 42. The boss 43a extends from the lid 43. The outer diameter of the boss 43a coincides with the outer diameter of the cylinder 41. The internal diameter of the boss 43a coincides with the internal diameter of the cylinder 41. The cylinder 41 and the skirt 42 are produced by forging or casting a metal such as aluminum or an aluminum alloy.
실린더(41)와 뚜껑(43)은 마찰 압접에 의해서 상호 고정된다. 우선, 도 2에서 도시한 바와 같이, 실린더(41) 및 스커트(42)는 실린더(41)의 단부면(41b)이 보스(43a)의 단부면(43b)을 향하도록 정열되어있다. 실린더(41)나 스커트(42) 중 하나는 피스톤(22)의 축(S)을 중심으로 서로 상대적으로 회전운동한다. 그 후, 실린더(41)와 스커트(42)는 상호 접촉하게 된다. 실린더(41)와 스커트(42)의 상대 속도 및 실린더(41)와 스커트(42)의 접촉 압력은, 도 3의 그래프에서 도시한 바와 같이 변화한다.The cylinder 41 and the lid 43 are fixed to each other by friction welding. First, as shown in FIG. 2, the cylinder 41 and the skirt 42 are arranged so that the end surface 41b of the cylinder 41 faces the end surface 43b of the boss 43a. One of the cylinder 41 or the skirt 42 rotates relative to each other about the axis S of the piston 22. Thereafter, the cylinder 41 and the skirt 42 come into contact with each other. The relative speed of the cylinder 41 and the skirt 42 and the contact pressure of the cylinder 41 and the skirt 42 change as shown in the graph of FIG. 3.
단부면(41b, 43b) 사이의 압력이 제 1 예정 압력(P1)에 도달하면, 상기 압력은 예정 시간 동안 유지된다. 실린더(41)와 스커트(42)가 상호 대향하여 가압되기 때문에, 상대 회전운동은 단부면(41b, 43b)을 가열한다. 그 후, 상기 상대 회전운동은 정지된다. 그 후, 실린더(41)와 스커트(42)에 가해지는 접촉 압력은 제 2 압력(P2)에 이르기 까지 증가하며, 제 2 압력은 제 1 압력(P1)보다 크다. 이에 의해서, 단부면(41b, 43b) 사이에서 일종의 고착현상(seizing)이 발생하고 따라서, 실린더(41)는 스커트(42)에 용접된다.When the pressure between the end faces 41b and 43b reaches the first predetermined pressure P1, the pressure is maintained for a predetermined time. Since the cylinder 41 and the skirt 42 are pressed against each other, the relative rotational movement heats the end faces 41b and 43b. Thereafter, the relative rotational motion is stopped. Thereafter, the contact pressure applied to the cylinder 41 and the skirt 42 increases up to the second pressure P2, and the second pressure is greater than the first pressure P1. As a result, a kind of seizing occurs between the end faces 41b and 43b, so that the cylinder 41 is welded to the skirt 42.
실린더(41)는 대기압 하에서 스커트(42)에 용접된다. 따라서, 실린더(41)와 스커트(42)의 접착부가 가열될 때, 실린더(41)와 스커트(42)를 형성하는 금속은 기포에 의해서 저하되지 않는다.The cylinder 41 is welded to the skirt 42 under atmospheric pressure. Therefore, when the bonding portion of the cylinder 41 and the skirt 42 is heated, the metal forming the cylinder 41 and the skirt 42 is not lowered by bubbles.
도 1 내지 도 3의 실시예는 다음과 같은 잇점이 있다.1 to 3 have the following advantages.
(1) 실린더(41)와 스커트(42)는 마찰 압접에 의해서 상호 고정된다. 전자빔 용접과 비교하여, 마찰 압접은 대형 용접 장치를 요하지 않으므로 피스톤(22)의 생산 비용을 절감시킨다. 실린더(41)와 스커트(42)는 상호 상대 회전운동하며, 전체 단부면(41b, 43b)은 동시에 일체로 용접된다. 이는, 전자빔이 실린더(41)와 스커트(42) 사이의 환형 접착부를 따라서 안내되는 전자빔 용접과 비교하여, 용접 시간을 단축시킨다.(1) The cylinder 41 and the skirt 42 are fixed to each other by friction welding. Compared with electron beam welding, friction welding does not require a large welding device, thereby reducing the production cost of the piston 22. The cylinder 41 and the skirt 42 move relative to each other, and the entire end faces 41b and 43b are welded together at the same time. This shortens the welding time as compared to electron beam welding in which the electron beam is guided along the annular bond between the cylinder 41 and the skirt 42.
(2) 실린더(41) 및 스커트(42)는 제 1 압력(P1)에 의해서 상호 대향하여 가압되는 동안, 상호 상대 회전운동한다. 그 후, 상대 회전운동은 정지되고, 실린더(41)와 스커트(42)는 제 2 압력(P2)에 의해서 상호 대향하여 가압되며, 상기 제 2 압력(P2)은 제 1 압력(P1)보다 크다. 이는 단부면(41b, 43b) 사이의 고착상태를 보장한다. 그 후, 실린더(41) 및 스커트(42)는 확실히 상호 고정된다.(2) While the cylinder 41 and the skirt 42 are pressed against each other by the first pressure P1, they rotate relative to each other. Thereafter, the relative rotational motion is stopped, the cylinder 41 and the skirt 42 are pressed against each other by the second pressure P2, and the second pressure P2 is greater than the first pressure P1. . This ensures a fixation between the end faces 41b and 43b. Thereafter, the cylinder 41 and the skirt 42 are surely fixed to each other.
도 4 내지 도 5d는 제 2 실시예에 따른 피스톤을 조립하는 방법을 도시한다. 이하에서는 도 1 내지 도 3에서의 실시예와 상이점을 주로 논한다. 보스(43a)의 외경은 실린더(41)의 내경과 일치한다. 환형 홈(43c)은 보스(43a)의 외부면에 형성되며, 도 4 내지 도 5d에서의 실시예에 있어서는 그 갯수가 두 개이다.4 to 5D show a method of assembling the piston according to the second embodiment. In the following, differences from the embodiments in FIGS. 1 to 3 are mainly discussed. The outer diameter of the boss 43a coincides with the inner diameter of the cylinder 41. The annular groove 43c is formed in the outer surface of the boss 43a, and in the embodiment in Figs. 4 to 5D, the number thereof is two.
실린더(41)와 스커트(42)는 소성 유동 및 접착제에 의해서 상호 고정된다.상기 접착제는 보스(43a)의 원주 및, 실린더(41)의 인접 단부면(41b)을 향하는 뚜껑(43)의 일부에 가해진다. 상기 접착제는 예를 들어, 에폭시(epoxy), 폴리아미드(polyamide) 또는, 비닐 아세테이트(vinyl acetate)와 같은 수지성 접착제이다.The cylinder 41 and the skirt 42 are fixed to each other by plastic flow and adhesive. The adhesive is part of the lid 43 facing the circumference of the boss 43a and the adjacent end face 41b of the cylinder 41. Is applied to. The adhesive is, for example, a resinous adhesive such as epoxy, polyamide or vinyl acetate.
그 후, 스커트(42)는 실린더(41)에 부착되어, 뚜껑(43)이 실린더(41) 내부 공간(41a)을 밀폐시킨다. 이 때, 보스(43a)의 외부 원주형 표면은 실린더(41)의 내벽에 접촉하며, 뚜껑(43)은 실린더(41)의 단부면(41b)에 접촉한다.Thereafter, the skirt 42 is attached to the cylinder 41 so that the lid 43 seals the cylinder 41 internal space 41a. At this time, the outer circumferential surface of the boss 43a is in contact with the inner wall of the cylinder 41, and the lid 43 is in contact with the end face 41b of the cylinder 41.
그 후, 도 5a 및 도 5 c에 도시한 바와 같이, 실린더(41) 및 뚜껑(43)은 다이(die; 201)를 관통하며, 상기 다이의 내경은 실린더(41) 및 뚜껑(43)의 외경보다 조금 작다. 다이(201)는 보스(43a)에 대향하여 실린더(41)를 강하게 가압하며, 이에 의해서, 홈(43c) 내부로 실린더(41)를 형성하는 금속의 소성 유동이 발생한다. 더우기, 접착제가 굳으면, 실린더(41) 및 스커트(42) 사이의 접착부를 보강한다. 실린더(41)는 대기압 하에서 스커트(42)에 고정된다. 따라서, 실린더(41) 및 스커트(42)를 형성하는 금속은 기포에 의해 저하되지 않는다. 도 5a에서, 다이(201)의 내경과 실린더 및 뚜껑의 외경 사이의 차이는 과장되게 도시되어 있다.Thereafter, as shown in FIGS. 5A and 5C, the cylinder 41 and the lid 43 pass through a die 201, the inner diameter of the die being of the cylinder 41 and the lid 43. Slightly smaller than the outer diameter The die 201 strongly presses the cylinder 41 against the boss 43a, whereby a plastic flow of metal forming the cylinder 41 into the groove 43c occurs. Moreover, when the adhesive hardens, the adhesive portion between the cylinder 41 and the skirt 42 is reinforced. The cylinder 41 is fixed to the skirt 42 under atmospheric pressure. Therefore, the metal forming the cylinder 41 and the skirt 42 is not lowered by bubbles. In FIG. 5A, the difference between the inner diameter of the die 201 and the outer diameter of the cylinder and the lid is exaggerated.
도 1 내지 도 3의 실시예에서와 같이, 도 4 내지 도 5d의 실시예는 제조 비용을 절감하며 제조 시간을 단축한다. 또한, 도 4 내지 도 5d의 실시예는 다음과 같은 잇점이 있다.As in the embodiment of FIGS. 1-3, the embodiment of FIGS. 4-5D reduces manufacturing costs and shortens manufacturing time. 4 to 5D also have the following advantages.
(1) 실린더(41) 및 스커트(42)는 소성 유동 및 접착제에 의해서 상호 고정된다. 따라서, 실린더(41) 및 스커트(42)는 확실하게 상호 접착된다.(1) The cylinder 41 and the skirt 42 are fixed to each other by plastic flow and adhesive. Thus, the cylinder 41 and the skirt 42 are surely bonded to each other.
(2) 환형 홈(43c)은 뚜껑(43)의 보스(43a)에 형성된다. 상기 홈(43c)은 실린더(41)와 스커트(42) 사이의 접착부의 형상을 복잡하게 하며, 실린더(41)와 스커트(42)를 상호 확실하게 접착시킨다.(2) The annular groove 43c is formed in the boss 43a of the lid 43. The groove 43c complicates the shape of the bonding portion between the cylinder 41 and the skirt 42 and reliably bonds the cylinder 41 and the skirt 42 to each other.
실린더(41)와 스커트(42)는 접착제를 사용하지 않고 조립될 수도 있다. 즉, 실린더(41)와 스커트(42)는 소성 유동 만에 의해서 결합될 수도 있다.The cylinder 41 and the skirt 42 may be assembled without using an adhesive. That is, the cylinder 41 and the skirt 42 may be joined by only plastic flow.
도 6a 내지 도 6d는 제 3 실시예에 따른 피스톤을 조립하는 방법을 도시한다. 이하, 도 4 내지 도 5d의 실시예와의 상이점을 주로 논한다. 도 6a 내지 도 6d 의 실시예에서의 보스(43a)는 환형 홈(43c)을 갖지 않는다. 도 6b에 도시한 바와 같이, 땜납(R)은 실린더(41)와 보스(43a) 사이의 공간을 채운다. 상기 땜납(R)은 실린더(41)와 스커트(42)를 형성하는 금속보다 낮은 용융점을 갖는 합금이다. 땜납(R)은 조립전에 실린더(41)나 보스(43) 중 하나에 가해질 수도 있다. 대안적으로, 땜납(R)은 링(ring)과 같이 형성되어 실린더(41) 또는 보스(43)에 맞추어 질 수도 있다. 더우기, 실린더(41)나 뚜껑(43)은 분말 땜납(R)으로 코팅될 수도 있다.6a to 6d show a method of assembling the piston according to the third embodiment. Hereinafter, differences from the embodiment of FIGS. 4 to 5D will be mainly discussed. The boss 43a in the embodiment of FIGS. 6A-6D does not have an annular groove 43c. As shown in Fig. 6B, the solder R fills the space between the cylinder 41 and the boss 43a. The solder R is an alloy having a lower melting point than the metal forming the cylinder 41 and the skirt 42. Solder R may be applied to either cylinder 41 or boss 43 prior to assembly. Alternatively, the solder R may be formed like a ring to fit the cylinder 41 or the boss 43. Moreover, the cylinder 41 or the lid 43 may be coated with powder solder (R).
도 4 내지 도 5d의 실시예에서와 같이, 도 6a 내지 도 6d의 실시예에서는 다이(201)가 사용된다. 상기 다이(201)는 보스(43a)에 대향하여 실린더(41)를 강하게 가압하며, 따라서, 실린더(41)와 보스(43a) 사이에 소성 유동을 유발한다. 이는 실린더(41) 및 스커트(42)를 형성하는 금속에 다수의 격자형 결손부를 발생시킨다. 즉, 금속 내부에 구멍이 형성된다. 결과적으로, 실린더(41)를 형성하는 금속의 미분자가 스커트(42)의 격자형 결손부 내부로 들어가며, 스커트(42)를 형성하는 금속의 미분자가 실린더(41)의 격자형 결손부 내부로 들어간다.As in the embodiment of FIGS. 4-5D, die 201 is used in the embodiment of FIGS. 6A-6D. The die 201 strongly presses the cylinder 41 against the boss 43a, thus causing a plastic flow between the cylinder 41 and the boss 43a. This creates a number of lattice defects in the metal forming the cylinder 41 and the skirt 42. That is, a hole is formed in the metal. As a result, fine particles of the metal forming the cylinder 41 enter the lattice defect of the skirt 42, and fine particles of the metal forming the skirt 42 enter the lattice defect of the cylinder 41. .
피스톤(22)을 다이(201)에 관통시키는 것은 실린더(41)와 스커트(42) 사이의 접착부에 압력을 가하며, 따라서 열을 발생시킨다. 상기 압력 및 열은 땜납(R)을 분산시켜 상기 땜납(R)이 격자형 결손부로 들어가게 한다. 더우기, 피스톤(22)은 다이(201)를 관통할 때 외부 열원에 의해 가열된다. 상기 열원의 열은, 접착부의 압력에 의한 열과 일체로, 땜납(R)의 온도를 용융점 이상으로 상승시키며, 땜납(R)을 용융시킨다. 용융된 땜납(R)은 접착부에 확산된다. 외부 열원은 생략될 수도 있으며, 이 경우, 땜납(R)의 고상선 확산이 발생한다.Penetrating the piston 22 through the die 201 puts pressure on the bond between the cylinder 41 and the skirt 42, thus generating heat. The pressure and heat dissipate the solder R, causing the solder R to enter the lattice defects. Moreover, the piston 22 is heated by an external heat source as it passes through the die 201. The heat of the heat source raises the temperature of the solder R above the melting point, and melts the solder R, integrally with the heat caused by the pressure of the bonding portion. The molten solder R diffuses to the bonding portion. The external heat source may be omitted, in which case solid phase diffusion of the solder R occurs.
도 6d에서 개략적으로 도시한 바와 같이, 실린더(41)와 스커트(42) 사이 접착부에 합금층(G)이 형성된다. 상기 합금층(G)은 실린더(41)와 스커트(42)를 형성하는 금속 및, 땜납(R)을 포함한다. 실린더(41)와 스커트(42)는, 실린더(41)와 스커트(42) 사이에 경계가 없도록 금속층(G)에 의해 상호 고정된다.As schematically shown in FIG. 6D, an alloy layer G is formed at the adhesive portion between the cylinder 41 and the skirt 42. The alloy layer G includes a metal forming the cylinder 41 and the skirt 42 and solder (R). The cylinder 41 and the skirt 42 are fixed to each other by the metal layer G so that there is no boundary between the cylinder 41 and the skirt 42.
다이(201)의 내경 또는, 피스톤(22)이 다이(201)를 관통할 시 실린더(41) 및 스커트(42)에 가해지는 압력은, 실린더(41)와 스커트(42) 사이 접착부의 변형율이 3 내지 15 퍼센트 범위가 되도록 결정된다. 예를 들어, 작용 압력이 매우 작을 경우, 즉, 접착부의 변형율이 3 퍼센트 미만일 경우, 격자형 결손부의 수는 충분하지 못하다. 즉, 충분한 구멍이 존재하지 않으며, 실린더(41)와 스커트(42) 내부의 금속 미분자는 충분히 섞이지 않는다. 또한, 불충분한 압력은 땜납이 만족스러울 정도로 확산되는 것을 방해하며, 실린더(41)와 스커트(42) 사이 접착부의 강도를 약화시킨다. 불충분한 압력이 땜납(R)의 확산을 더디게 하기 때문에, 실린더(41)는 상대적으로 더디게 다이(201)에 관통되어야 한다. 한편, 작용 압력이 상대적으로크면, 즉, 접착부의 변형율이 15 퍼센트를 초과하면, 피스톤(22)은 심하게 변형되어 피스톤(22)은 가공을 요한다.The inner diameter of the die 201 or the pressure exerted on the cylinder 41 and the skirt 42 when the piston 22 penetrates the die 201 is such that the strain of the adhesive portion between the cylinder 41 and the skirt 42 is increased. It is determined to be in the range of 3 to 15 percent. For example, when the working pressure is very small, that is, when the strain of the adhesive portion is less than 3 percent, the number of lattice defects is not sufficient. That is, there are not enough holes, and the metal fine particles inside the cylinder 41 and the skirt 42 are not sufficiently mixed. Insufficient pressure also prevents the solder from spreading satisfactorily, weakening the strength of the bond between the cylinder 41 and the skirt 42. Since insufficient pressure slows the diffusion of the solder R, the cylinder 41 must penetrate the die 201 relatively slowly. On the other hand, if the working pressure is relatively large, i.e., the strain rate of the adhesive portion exceeds 15 percent, the piston 22 is severely deformed and the piston 22 requires processing.
피스톤(22)을 다이(201)에 조립한 후에, 실린더(41)와 스커트(42) 사이의 접착부는 재가열된다. 온도는 합금층(G)의 용융점을 양호하게 초과한다. 열은 합금층(G)의 확산을 촉진하여, 실린더(41)와 스커트(42) 사이의 접착부를 강화한다. 레이저 가열기 또는 전자빔 가열기가 실린더(41)와 뚜껑(43) 사이의 접착부를 가열하는데 사용될 수도 있다. 대안적으로, 전체 피스톤(22)은 노 내부에 위치될 수도 있다.After assembling the piston 22 to the die 201, the bond between the cylinder 41 and the skirt 42 is reheated. The temperature preferably exceeds the melting point of the alloy layer (G). The heat promotes diffusion of the alloy layer G, thereby strengthening the adhesive portion between the cylinder 41 and the skirt 42. A laser heater or electron beam heater may be used to heat the bond between the cylinder 41 and the lid 43. Alternatively, the entire piston 22 may be located inside the furnace.
실린더(41) 및 스커트(42)는 단조 또는 주조에 의해 제작된다. 그 후, 실린더(41) 및 스커트(42)는 경화 및 템퍼링 된다. 그 후, 실린더(41)는 다이(201)를 관통한다. 노 내부에서 피스톤을 재가열하는 것은 템퍼링 과정이 생략될 수 있게 한다.The cylinder 41 and the skirt 42 are manufactured by forging or casting. Thereafter, the cylinder 41 and the skirt 42 are cured and tempered. The cylinder 41 then passes through the die 201. Reheating the piston inside the furnace allows the tempering process to be omitted.
실린더(41) 및 스커트(42)는, 일본 산업 표준(JIS)에 지정된 합금 A2017, A2014, A4032, A6063, A6061, A7075, ADC12 및, A390으로부터 선택된, 동일 또는 상이한 알루미늄 합금으로 양호하게 생산된다. 땜납(R)에 적합한 재료는 다음과 같다.The cylinder 41 and the skirt 42 are preferably produced from the same or different aluminum alloys selected from alloys A2017, A2014, A4032, A6063, A6061, A7075, ADC12 and A390, which are specified in Japanese Industrial Standard (JIS). Suitable materials for the solder (R) are as follows.
(1) 제 1 주성분으로 아연을, 제 2 주성분으로 주석을, 제 3 주성분으로 알루미늄을, 그리고 부가물로 구리, 크롬(chromium) 및 베릴륨(beryllium)을 포함하는 합금.(1) An alloy comprising zinc as the first main component, tin as the second main component, aluminum as the third main component, and copper, chromium and beryllium as an adduct.
(2) 제 1 주성분으로 주석을, 제 2 주성분으로 아연을, 그리고 부가물로 알루미늄, 구리 및 베릴륨을 포함하는 합금.(2) An alloy comprising tin as the first main component, zinc as the second main component and aluminum, copper and beryllium as an adduct.
(3) 제 1 주성분으로 주석을, 제 2 주성분으로 아연을, 그리고 부가물로 알루미늄, 구리, 크롬 및 베릴륨을 포함하는 합금.(3) An alloy comprising tin as the first main component, zinc as the second main component, and aluminum, copper, chromium and beryllium as adducts.
(4) 제 1 주성분으로 주석을, 제 2 주성분으로 아연을, 그리고 부가물로 구리와 은을 포함하는 합금.(4) An alloy comprising tin as the first main component, zinc as the second main component, and copper and silver as an adduct.
(5) 제 1 주성분으로 아연을, 제 2 주성분으로 알루미늄을, 제 3 주성분으로 주석을, 그리고 부가물로 카드뮴(cadmium), 구리, 티타늄(titanium) 및 베릴륨을 포함하는 합금.(5) An alloy comprising zinc as the first main component, aluminum as the second main component, tin as the third main component, and cadmium, copper, titanium and beryllium as an additive.
(6) 제 1 주성분으로 아연을, 제 2 주성분으로 주석을, 그리고 부가물로 구리와 카드뮴을 포함하는 합금.(6) An alloy comprising zinc as the first main component, tin as the second main component, and copper and cadmium as adducts.
(7) 제 1 주성분으로 아연을, 제 2 주성분으로 알루미늄을, 그리고 부가물로 실리콘(silicon), 구리 및 티타늄을 포함하는 합금.(7) An alloy comprising zinc as the first main component, aluminum as the second main component, and silicon, copper and titanium as an additive.
(8) 제 1 주성분으로 아연을, 제 2 주성분으로 알루미늄을, 그리고 부가물로 티타늄, 베릴륨 및 구리를 포함하는 합금.(8) An alloy comprising zinc as the first main component, aluminum as the second main component, and titanium, beryllium and copper as adducts.
(9) 제 1 주성분으로 아연을, 제 2 주성분으로 알루미늄을, 그리고 부가물로 티타늄, 카드뮴 및 구리를 포함하는 합금.(9) An alloy comprising zinc as the first main component, aluminum as the second main component, and titanium, cadmium and copper as adducts.
(10) 제 1 주성분으로 아연을, 제 2 주성분으로 알루미늄을, 그리고 부가물로 구리, 크롬, 마그네슘(magnesium) 및 주석을 포함하는 합금.(10) An alloy comprising zinc as the first main component, aluminum as the second main component, and copper, chromium, magnesium and tin as adducts.
땜납(R) 내에, 제 1 주성분의 중량 퍼센트는 제 2 주성분의 중량 퍼센트 이상이며, 제 3 주성분이 존재하는 경우, 제 2 주성분의 중량 퍼센트는 제 3 주성분의 중량 퍼센트 이상이다. 부가물의 중량 퍼센트는 주성분에 비하여 매우 작다.In the solder R, the weight percentage of the first main component is at least the weight percentage of the second main component, and when the third main component is present, the weight percentage of the second main component is at least the weight percent of the third main component. The weight percentage of the adduct is very small relative to the main component.
도 6a 내지 도 6d의 실시예에 있어서, 실린더(41)와 스커트(42)의 접착부는 다이(201)에 의해 가압된다. 이는 접착부에서 소성 유동을 발생시켜서 땜납(R)의 확산을 촉진한다. 접착부가 가압되지 않는 단순 납땜과 비교하여, 도 6a 내지 도 6d의 실시예는 실린더(41)와 스커트(42) 사이의 접착부를 강화한다.In the embodiment of FIGS. 6A-6D, the bonding portion of the cylinder 41 and the skirt 42 is pressed by the die 201. This generates a plastic flow at the bonding portion to promote the diffusion of the solder (R). 6A-6D reinforce the bond between the cylinder 41 and the skirt 42 as compared to simple soldering where the bond is not pressurized.
도 7a 내지 도 7c에 도시한 제 4 실시예에 있어서, 도 4 내지 도 6d에 도시한 실시예의 다이(201)는 롤러(202)로 대체된다. 피스톤(22)은 그 축선을 중심으로 회전한다. 동시에, 상기 롤러(202)는 실린더(41)와 보스(43a) 사이의 접착부에 대향하여 강하게 가압된다. 이는 접착부에서 소성 유동을 발생한다. 도 7a에 도시한 피스톤(22)은 도 4의 피스톤(22)과 같이 보스(43a)의 원주상에 형성된 홈을 갖는다. 그러나, 상기 홈은 생략될 수도 있다. 도 4 내지 도 5d의 실시예에서와 같이, 도 7a의 실시예에서 접착제가 사용될 수도 있다. 또한, 도 6a 내지 도 6d의 실시예에서와 같이, 도 7a의 실시예에서 땜납이 사용될 수도 있다.In the fourth embodiment shown in FIGS. 7A-7C, the die 201 of the embodiment shown in FIGS. 4-6D is replaced with a roller 202. The piston 22 rotates about its axis. At the same time, the roller 202 is strongly pressed against the bonding portion between the cylinder 41 and the boss 43a. This produces a plastic flow at the bond. The piston 22 shown in FIG. 7A has a groove formed on the circumference of the boss 43a like the piston 22 of FIG. 4. However, the groove may be omitted. As in the embodiment of FIGS. 4-5D, an adhesive may be used in the embodiment of FIG. 7A. Also, as in the embodiment of FIGS. 6A-6D, solder may be used in the embodiment of FIG. 7A.
도 7a에 도시한 각 롤러(202)의 직경은 그 축선을 따라 일정하다. 즉, 상기 롤러(202)의 표면은 원통형이다. 따라서, 상기 롤러(202)의 전체 원주면은 피스톤(22)에 대향하여 가압된다. 조립을 위해서 이러한 롤러(202)를 사용할 때, 피스톤(22)은 비교적 고온으로 가열되며 롤러(202)는 비교적 저압으로 피스톤(22)에 대향하여 가압된다. 더우기, 조립에는 비교적 긴 시간이 소요된다. 특히, 도 7a의 각 롤러(202)에서, 롤러(202)의 단위 면적당 압축력은 비교적 작으며, 따라서 접착부에서 비교적 작은 소성 유동을 발생한다. 한편, 도 7a의 롤러(202)의 큰 가압 면적 및, 긴 조립 시간은 접착부에서의 온도를 상승시킨다. 따라서, 땜납이 사용된다면 땜납은 순조롭게 확산된다. 롤러(202)의 축방향 길이는, 접착부에서의 소성 유동이 접착부의 강도를 확보할 수 있을 만큼 충분하며 피스톤의 다른 부위에는 소성 유동이 발생하지 않도록 결정된다.The diameter of each roller 202 shown in FIG. 7A is constant along its axis. That is, the surface of the roller 202 is cylindrical. Thus, the entire circumferential surface of the roller 202 is pressed against the piston 22. When using such a roller 202 for assembly, the piston 22 is heated to a relatively high temperature and the roller 202 is pressed against the piston 22 at a relatively low pressure. Moreover, assembly takes a relatively long time. In particular, in each roller 202 of FIG. 7A, the compressive force per unit area of the roller 202 is relatively small, thus generating a relatively small plastic flow in the bond. On the other hand, the large pressing area and the long assembly time of the roller 202 of FIG. 7A raise the temperature at the bonding portion. Thus, if solder is used, the solder diffuses smoothly. The axial length of the roller 202 is determined such that the plastic flow at the bond is sufficient to ensure the strength of the bond and that plastic flow does not occur at other portions of the piston.
도 7b는 다른 유형의 롤러(202)를 도시한다. 도 7b의 롤러(202)의 원주면은 롤러(202)의 축방향 중심이 오목한 원형 곡선으로 되어있다. 상기 롤러(202)의 축방향 단부에서의 곡률 반경(R2)은 매우 작은 값이 될 수도 있다. 도 7b의 롤러(202)를 사용할 때, 피스톤(22)은 비교적 저온으로 가열되며, 롤러(202)는 피스톤(22)에 대향하여 비교적 고압으로 가압된다. 더우기, 이러한 공정은 비교적 단시간을 소요한다. 도 7a의 롤러(202)가 사용되는 경우와 비교하여, 접착부에서의 소성 유동은 매우 촉진되며, 접착부는 고온으로 가열되지 않는다. 롤러(202)의 형상, 특히 축방향 중심에서의 오목부의 곡률 반경(R1)은, 접착부에서 소성 유동을 효과적으로 발생하여 실린더(41)를 스커트(42)에 연결하기 위해 요하는 에너지를 최소화하도록 최적화된다.7B shows another type of roller 202. The circumferential surface of the roller 202 of FIG. 7B is a circular curve in which the axial center of the roller 202 is concave. The radius of curvature R2 at the axial end of the roller 202 may be a very small value. When using the roller 202 of FIG. 7B, the piston 22 is heated to a relatively low temperature, and the roller 202 is pressed to a relatively high pressure against the piston 22. Moreover, this process takes a relatively short time. Compared with the case where the roller 202 of FIG. 7A is used, the plastic flow in the bonding portion is greatly promoted, and the bonding portion is not heated to high temperature. The shape of the roller 202, in particular the radius of curvature R1 of the recess in the axial center, is optimized to effectively generate plastic flow at the bonds to minimize the energy required to connect the cylinder 41 to the skirt 42. do.
도 7c는 다른 유형의 롤러(202)를 도시한다. 도 7c의 롤러(202)의 원주면은 예정된 각(θ)으로 테이퍼진다. 도 7c의 롤러(202)를 사용할 때, 피스톤(22)은 비교적 저온으로 가열되며 롤러(202)는 피스톤(22)에 대향하여 비교적 고압으로 가압된다. 더우기, 이러한 공정은 비교적 단시간을 소요한다. 접착부에서의 소성 유동은 매우 촉진되며 접착부는 고온으로 가열되지 않는다. 각(θ)은, 접착부에서 소성 유동을 효과적으로 발생하여 실린더(41)를 스커트(42)에 연결하는데 요하는 에너지를 최소화하도록 최적화된다.7C shows another type of roller 202. The circumferential surface of the roller 202 of FIG. 7C is tapered at a predetermined angle θ. When using the roller 202 of FIG. 7C, the piston 22 is heated to a relatively low temperature and the roller 202 is pressed to a relatively high pressure against the piston 22. Moreover, this process takes a relatively short time. The plastic flow at the bond is very promoted and the bond is not heated to high temperatures. The angle [theta] is optimized to effectively generate plastic flow at the bond and to minimize the energy required to connect the cylinder 41 to the skirt 42.
도 8 내지 도 12에 도시한 실시예에 있어서, 각 피스톤(22)의 헤드(41) 및 스커트(42)는 일체로 형성되며, 단부 플레이트(41d)는 실린더(41)와 독립적으로 형성된다. 실린더(41)와 단부 플레이트(41d)는 도 1 내지 도 7c에 도시한 바와 같이 소성 유동 또는 마찰 압접에 의해 상호 연결된다.In the embodiment shown in Figs. 8 to 12, the head 41 and the skirt 42 of each piston 22 are formed integrally, and the end plate 41d is formed independently of the cylinder 41. The cylinder 41 and the end plate 41d are interconnected by plastic flow or friction welding as shown in Figs. 1 to 7C.
도 8은 제 5 실시예에 따른 피스톤(22)의 제조 방법을 도시한다. 단부 플레이트(41d)는 디스크형이다. 실린더(41)의 단부면(41e)과 단부 플레이트(41d)의 단부면(41f)은 접촉하게 된다. 그 후, 실린더(41)와 단부 플레이트(41d)는 마찰 압접 또는 소성 유동에 의해 상호 연결된다.8 shows a method of manufacturing the piston 22 according to the fifth embodiment. The end plate 41d is disk-shaped. The end face 41e of the cylinder 41 and the end face 41f of the end plate 41d come into contact with each other. Thereafter, the cylinder 41 and the end plate 41d are interconnected by friction welding or plastic flow.
도 9는 제 6 실시예에 따른 피스톤(22)을 도시한다. 단부 플레이트(41d)는 보스(41g)를 포함한다. 상기 보스(41g)의 외경은 실린더(41)의 내경과 일치한다. 보스(41g)는 단부면(41e, 41f)이 상호 접촉하도록 실린더(41)에 끼워 맞춰진다. 그 후, 실린더(41)와 단부 플레이트(41d)는 마찰 압접 또는 소성 유동에 의해 상호 연결된다.9 shows a piston 22 according to the sixth embodiment. The end plate 41d includes a boss 41g. The outer diameter of the boss 41g coincides with the inner diameter of the cylinder 41. The boss 41g is fitted to the cylinder 41 so that the end faces 41e and 41f contact each other. Thereafter, the cylinder 41 and the end plate 41d are interconnected by friction welding or plastic flow.
도 10은 제 7 실시예에 따른 피스톤(22)을 도시한다. 원통형 부분(41h)은 단부 플레이트(41)와 함께 일체로 형성된다. 상기 원통형 부분(41h)의 외경은 실린더(41)의 외경과 일치한다. 원통형 부분(41h)의 단부면(41m)과 실린더(41)의 단부면(41e)은 접촉하게 된다. 그 후, 실린더(41)와 단부 플레이트(41d)는 마찰 압접 또는 소성 유동에 의해 상호 연결된다.10 shows a piston 22 according to the seventh embodiment. The cylindrical portion 41h is integrally formed with the end plate 41. The outer diameter of the cylindrical portion 41h coincides with the outer diameter of the cylinder 41. The end face 41m of the cylindrical portion 41h and the end face 41e of the cylinder 41 come into contact with each other. Thereafter, the cylinder 41 and the end plate 41d are interconnected by friction welding or plastic flow.
도 11은 제 8 실시예에 따른 피스톤(22)을 도시한다. 도 11의 피스톤(22)은도 10의 피스톤의 변형이다. 즉, 단부 플레이트(41d)의 원통형 부분(41h)은 보스(41i)를 포함한다. 상기 보스(41i)의 외경은 원통형 부분(41h)의 잔여부보다 작다. 실린더(41)는 개방단에 형성된 커넥터부(41j)를 포함한다. 커넥터부(41j)의 내경은 보스(41i)의 외경과 일치한다. 보스(41i)는 실린더(41)의 단부면(41e)이 원통형 부분(41h)의 단부면(41m)에 접촉하도록 커넥터부(41j)에 끼워 맞춰진다. 그 후, 실린더(41)와 단부 플레이트(41d)는 마찰 압접 또는 소성 유동에 의해 상호 연결된다.11 shows a piston 22 according to the eighth embodiment. The piston 22 of FIG. 11 is a variant of the piston of FIG. 10. That is, the cylindrical portion 41h of the end plate 41d includes the boss 41i. The outer diameter of the boss 41i is smaller than the remainder of the cylindrical portion 41h. The cylinder 41 includes a connector portion 41j formed at the open end. The inner diameter of the connector portion 41j coincides with the outer diameter of the boss 41i. The boss 41i is fitted to the connector portion 41j such that the end face 41e of the cylinder 41 contacts the end face 41m of the cylindrical portion 41h. Thereafter, the cylinder 41 and the end plate 41d are interconnected by friction welding or plastic flow.
도 12는 제 9 실시예에 따른 피스톤(22)을 도시한다. 도 12의 피스톤(22)은 도 10의 피스톤의 변형이다. 즉, 원통형 부분(41h)의 내경은 실린더(41)의 내경보다 크다. 실린더(41)는 개방단에 보스(41n)를 포함한다. 상기 보스(41n)의 외경은 원통형 부분(41h)의 내경과 일치한다. 보스(41n)는 실린더(41)의 단부면(41e)이 원통형 부분(41h)의 단부면(41m)에 접촉하도록 원통형 부분(41h)에 끼워 맞춰진다. 그 후, 실린더(41)와 단부 플레이트(41d)는 마찰 압접 또는 소성 유동에 의해 상호 연결된다.12 shows a piston 22 according to the ninth embodiment. The piston 22 of FIG. 12 is a variant of the piston of FIG. 10. That is, the inner diameter of the cylindrical portion 41h is larger than the inner diameter of the cylinder 41. The cylinder 41 includes a boss 41n at the open end. The outer diameter of the boss 41n coincides with the inner diameter of the cylindrical portion 41h. The boss 41n is fitted to the cylindrical portion 41h such that the end surface 41e of the cylinder 41 contacts the end surface 41m of the cylindrical portion 41h. Thereafter, the cylinder 41 and the end plate 41d are interconnected by friction welding or plastic flow.
본 발명은 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 다른 특정 형태로 구성될 수도 있음이 당업자에게 있어서 명백하다. 특히, 본 발명은 다음의 형태로 구성될 수도 있다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention may be configured in other specific forms without departing from the scope of the invention. In particular, the present invention may be configured in the following form.
도 1 내지 도 7c의 실시예에 있어서, 실린더(41)나 스커트(42) 중 하나 또는둘 모두는, 철이나 철합금 또는 동이나 동합금과 같이, 알루미늄이나 알루미늄 합금 이외의 다른 금속으로 생산될 수도 있다. 또한, 도 8 내지 도 12의 실시예에 있어서, 실린더(41)나 단부 플레이트 중 하나 또는 둘 모두는, 철이나 철합금 또는 동이나 동합금과 같이, 알루미늄이나 알루미늄 합금 이외의 다른 금속으로 생산될 수도 있다.1-7C, one or both of cylinder 41 or skirt 42 may be produced from a metal other than aluminum or an aluminum alloy, such as iron or iron alloy or copper or copper alloy. have. 8 to 12, one or both of the cylinder 41 or the end plate may be produced from a metal other than aluminum or an aluminum alloy, such as iron or iron alloy or copper or copper alloy. have.
본 발명은 도 1 내지 도 12의 피스톤(22) 이외의 피스톤에 구체화될 수도 있으며, 상기 피스톤은 사판 압축기에 사용된다. 예를 들어, 본 발명은 웨이브 캠 플레이트형 압축기의 피스톤, 이중-헤드 피스톤형 가변 용량형 압축기의 피스톤, 공기 압축기의 피스톤 및, 왕복운동 내연 엔진의 피스톤에 구체화될 수도 있다.The invention may be embodied in a piston other than the piston 22 of FIGS. 1 to 12, which piston is used in a swash plate compressor. For example, the invention may be embodied in a piston of a wave cam plate type compressor, a piston of a double-head piston type variable displacement compressor, a piston of an air compressor, and a piston of a reciprocating internal combustion engine.
따라서, 본 실시예들은 예시적인 것이지 한정적인 것이 아니며, 본 발명은 상술한 것에 한정되지 않으며, 청구범위의 범주 및 균등범위 내에서 변형될 수도 있다.Accordingly, the present embodiments are illustrative and not restrictive, and the invention is not limited to the above, and may be modified within the scope and equivalents of the claims.
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