JPS58173075A - 斜板組立て体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 米国特許第１，５４８，８８２号にはピストンのり（４
） ラウンとクランク軸に係合する軸受の中心線との間を調
節できるようにするピストンと接続棒との継手が示しで
ある。この特許にはピストンと接続棒吉の継手または接
続棒との継手を適当に鋳造する技術もまた斜板さえも記
載されてない。

米国特許第２．１０　’ｆ、’ｌ　９５号にはピストン
に接続された棒の部分が接続棒の軸受部分の幹部の１わ
りに入れ子犬にはする管から成る２部片接続棒が記載さ
れている。この特許は米国特許第１．５４８，３０２号
と同じ欠点を有している。

米国特許第３，７６３，５８５号は接続棒とピストンと
の間にボールとソケットとから成る継手を形成する方法
に係るものである。この特許でいう新規性はダイカスト
中に型の空所に導入された融解月利に選択された圧力を
使用することにある。

これ１で、ボール−ソケット組立て体は機械の構造要素
が軸線方向運動、回転運動および軌道運動を組合わせて
行えるようにするため広く使用されている。そのような
機械の構成要素にはピストン、ポンプおよびコンプレッ
サにおける駆動板ならびにクランク軸と、プレスおよび
ポンチ用の作動トクルと、コンベア系統の接続棒−ピス
トン組立て体がある。

ボール−ソケット継手に要求される精度または強度もし
くはその両方如何により、この組立て体用にはいくつか
の製造方法がある。たとえば、球状底部を有する丸い孔
をソケットに機械加工により形成できる。これには精密
で高価な工具細工を必要とする。ステムまたはその他の
アタッチメントを有するボールを孔に入れた後、ボール
をその運動中ソケット内に保持するためボールを囲むよ
う孔の壁を作る必要がある。ボールを囲むには圧延、す
え込み、プレスかけまたはその他の適当な金属変形方法
により行い、これら変形方法では孔の壁を継手の強度の
必要度と所要の運動の自由との程度に’Ｅでボールの輪
郭に順応させるよう孔の壁を変形する。これら現在使用
されている方法はいづれも組立て体の製造作業とは別個
の作業で行う。どの方法を選択するかは継手に要求され
る経５１性、精度またはきつさとまたボールとソケット
（６） との材質如何による。

繰返しの重い負荷に耐えられる丈夫な組立て体を製造す
るかボールとソケットとの間の運動すなわち「遊び」を
制御すなわち極減して精密な組立て体全製造するには、
ボールをソケットに最大限順応させる必要がある。この
ように高度に順応させるにはソケットの材料を非常に変
形させる必要がありこれには一層時間を消費１〜′−ｉ
′だ高価な方法と設備とを必要とする。最大限に「はめ
る」には軟質で弱いソケットの材料を非常に変形させる
必要があり、このこともまた組立て体を弱くさせる割れ
または応力を生じる。

ボールに順応させるよう孔の壁を変形させるために要す
る高い圧力はボールを成形中押しつぶしに対して抵抗す
る高い強度の材料で作るという要件を課す。これがため
ボールの材料の選択範囲を制限し所望の特性または経壕
注を犠牲にする。

前記した問題とは別に、高い成形圧力がソケットをボー
ルの球面に十分に順応させるとは限らない。不完全な成
形の結果として、また変形した材（７） 料がしわになりゆがむため、かけた負荷はボールの球面
に均一に分布されない。これがため、負荷が集中して過
負荷と破損とを生じる。そのように負荷が集中すると１
だ接触点に過度の摩耗を生じそれがためソケット内でボ
ールの相対的運動量を増大させ、従って、負荷を複雑化
し同年に破損を生じる。

ボールをソケットに組合わせる方法はいづれも組立て体
を正確な寸法に保持できない。多くの用途では、２個ま
たはそれ以」二の数のボール−ソケット継手を接続して
機械の一部片を作る。装置の最終的寸法決めは不かっこ
うな組立て体を機械加工して行う。

多くの機械的成形方法においては、ボールかまたはボー
ルとソケットとの両方にスペーサ材または被覆を施して
両者の間にある程度かまたは特定の量相対的運動が生じ
るようにする。そのような「スペーサ」は溶解、加熱ま
たは機械的手段により除去する必要がある。

ボール−ソケット組立て体を製造するその他の（８） 方法ではボールがソケットから出るのを防止するためワ
イヤ、棒またはピンを使用する。これには保持体をソケ
ット本体を取付けるのに二次作業を必要とする。別の方
法では球状の孔を２つの別々の部分に機械加工し次いで
ボールを包んだ後別々の部分を接続する。接続はファス
ナ、ばね、ろう付は等により行う。

本発明は斜板とピストンとの組立て体における斜板用の
ピストン組立て体を製造する新規にして改良された方法
を提供することである。複数のピストンを斜板に軸線方
向の運動を斜板の回転運動によりピストンに伝達するよ
う接続する。組立て体を流体モータに使用する場合、ピ
ストンが往復運動することにより斜板を駆動する。

基本的製造工程には次のことが含壕れる、すなわち、（
１１それぞれのピストン組立て体を一端にほぼ球状の面
が形成されている接続棒を供給し次いで球面を補完する
ソケット内で鋳造するようピストンをダイカストしてボ
ール−ソケット継手を形成して複数のピストン部分組立
て体を製造し、（２）（９） ピストンのクラウンにおける鋳造された開ロヲ゛請封し
て開口を流体がバイパスするのを防止しピストンの上方
の空間を極減し、（３）直径方向の貫通開口を形成し貫
通孔内の位置決めビンに装着される複数の球面を形成し
、（４１球面を補完するソケット内に保持するよう斜板
をダイカストして斜面と球面との間にボール−ソケット
継手を形成し、（５）ピストンと棒とのＡ１目立て体お
よび斜板と球面との組立て体とを機械加Ｔで什−Ｆけし
２、（６１ピストンを斜板に相対的に固定位置に支持し
、（７）接続棒そ関係した貫通孔内に摺動させてビス］
・ンヘット面と余１板との間に別個に特定の距離を定め
、（８）谷貫通孔において各接続棒を貫通孔の壁に接続
する。

本発明を実施する方法を唯一の具体例を示す添ｆＪ図面
を参照して以下に詳細に説明する。

ボール−ソケット継手を製造する１つの好捷しい方法は
液体、超プラスチック、粉末金属−または重合化合物を
成形することにより、好ましいのはアルミニウムの如き
融解金属をダイカストすることによりソケットの製造中
ホールとその付属物と（１０） をソケットに差込むことを含む。

可変容積のポンプ、コンプレッサまたは流体モータを接
続棒により駆動板に取付ける。ピストンと駆動板とを共
に運動させるにはボール−ソケット継手を柔軟にする必
要がある。この組立て体は斜板に取付けた複数のピスト
ンを含むことができる。ピストンは所望の寸法と、輪郭
とにすると共に外面と頂面とにリング状溝を機械加工す
る必要がある。他方、斜板は所望の輪郭と平坦さとにす
るため底面と内面とを機械加工する必要がある。

ピストンと斜板との最終組立て体は最終長さの０．００
１ないし０．００２インチの公差寸法にする必要がある
。

第１図と第２図とを参照すると、斜板組立て体９は斜板
ｌＯで形成され複数のピストン１２をそれらの間を接続
板１６で接続することにより部分組立て体を形成する。

各接続棒１６は第１の球状の端部すなわち表面１８（第
４図）を有する中心棒すなわち円筒形部分１６で形成さ
れ、この球状表面はピストンの基部に形成されたソケッ
ト２０に収容されている。接続棒１６はほぼ真直で中空
か中実の円筒形である。接続棒１６は第２のボール形端
部（第６図）を有し、事実接続棒１６は球状の端部々材
すなわちボール２６の側壁２９により形成された関係し
ている貫通孔２７に収容されている。球状の端部々材２
６は斜板１０に設けた補完するソケット２８に収容され
接続棒１６と斜板ｌＯとの間にボール−ソケット継手を
形成している。

斜板組立て体を製造する好ましい手続は次のとおりであ
る、すなわち、 １、　鋼製ボール１８を中空か中実の接続棒１６に接続
する。接続棒１６は第１および第２の端部１７．１９を
有していてボール１８から球状端部々材２６すなわち斜
板１０の前面１５捷での距離が完成した組立て体よりも
少くとも％インチ長いがピストン１２から基面１１、斜
板１０の後面またはピストンとは反対側の斜板の面まで
の距離より少くともへインチ短かい。このようにして形
成したボールとステムすなわち接続棒との組立て体に離
型剤を被覆し次いで３００ないし４００下に加熱し被覆
中の揮発分を取除き、ボールを予熱しボールと棒とを接
続している溶接部またはその他の手段における応力を除
去する。

２、　被覆し予熱したボールと棒との組立て体をダイカ
スト機の空所に入れる。１つの適当なダイカスト機が米
国特許第３，７６８，５８５号に記載されている。型は
第５図に示した如き段付きの位置決めピン８０を有して
いる。ピン８０は第１の円筒形部分３２と、第１の端面
３４と、第１の円筒形部分３２より大きい直径の第２の
円筒形部分８６と第２の端面３７とを有している。円筒
形部分３２．３６間の接続部には段部すなわち肩部４０
が形成されている。接続棒１６を接続したボール１８に
ダイカスト機内の位置決めピン３０の第１の端面３４に
ダイカスト中に圧接させボールと棒とを所定位置に保持
する。ボール１８ｉ固定し所定直径と長さとの口孔を形
成するようピン３０と円筒形部分３２．３６とは特定の
長さと直径とを有している。型を閉じ従来技術のダイカ
スト方法（１３） に従いダイカストを行う。

３、固化した鋳造物を型と位置決めピン３０とから抜き
出すか型から取出した後に位置決めピン３０を取除く。

第４図に示したピストン１２は頂面５０と、頂面の中心
に位置決めしたクラウン５２と頂面５０および側壁５５
に形成されソケット２０を連通させる段付き口孔すなわ
ちポート５４とを有している。段付き口孔５４は円筒形
で　　　′あるのが好ましく第１のセグメント５６と第
１のセグメントより大きい直径の第２のセグメント５８
とを含み、口孔５４はセグメント５６．５８の接続部に
肩部すなわち段部６０を有している。

４、鋼製ボール６２を肩部６２に圧接させて位置決めし
てステーキングの如き当業界に知られた任意適当な手段
により保持して段付き口孔すなわちポート５４の連通を
絶つ。次いでピストン１２を最終寸法に機械加工する。

５、所要数の被覆され予熱されたボール２６をほぼ円筒
形の位置決めピン９０にはめ込むことにより斜板ｌＯを
形成し、各ボール２６は接続棒１６の直径とほぼ同じ断
面積でこの棒を収容できる直径方向の貫通孔２７を側壁
２９に形成している。

位置決めピン９０は棒１６とほぼ同じ直径の第１の直径
９３を有する第１の円筒形部分９２と第１の直径９３よ
り大きい直径９５を有する第２の円筒形部分９４とを含
んでいる。第１および第２の円筒形部分９２．９４間の
接続部は肩部９６を形成している。第１の円筒形部分９
２はボール２６に組合わされるとそれから突出するよう
な長さを有している。第２の円筒形部分９４は斜板１０
に１つの口孔を形成するに適当な距離ダイス型内に延び
るような長さｅ［している。ボール２６をダイス型の空
所の肩部９６に圧接して位置決めし鋳造材料を注ぎ鋳造
物を取出す。斜板鋳造物を機械加工して最終寸法にする
。斜板１０は基面１１と補完するソケット２８との間を
連通ずる口孔７４を形成している。

６、ピストン吉斜板との部分組立て体とをそれぞれの接
続棒１６をボール２６の関係した孔２７に位置決めした
後に取付は具（図示せず）に入れるこの取付は具はすべ
ての構成部品、すなわち、ピストンと斜板とを接続棒を
貫通孔２７の側壁２９に接合するに適当に位置決めし、
取付は具はまた接合以前に組立て体の全長を所要の寸法
内に決める。

７　ボール２６の貫通孔２７の雄と雌との接合部を第６
図に符合７６で示した都く接続して電子ビーム溶接、Ｔ
ＩＧ溶接またはレーザービーム溶接の如き当業界で知ら
れた手段により組立てそ児了する。

以上説明した材料の種類と方法とは例示にすぎず本発明
を限定するものではなく、本発明の組立て体は種々の材
料と方法とで製造できる。たとえば、ボールの材料とそ
の製造方法とは現在知られているか使用されているいづ
れのものでも良く特定の用途にはそれに適した特定のも
のが必要である。特定の特性には強度、耐摩、耐食およ
び磁気的特性がある。たとえば、硬鋼、軟鋼、鋳鉄、銅
、アルミニウムをベースとした合金または非金属のボー
ルを特性と考慮するか経才性を考慮するかに応じて所望
に応じて使用できる。

ボール１８は半田付け、ろう付け、抵抗または融解溶接
、接着剤またはねじの如き機械的手段により接続棒また
は任意の付属物に取付けできる。

接続棒すなわち中心棒捷たはいづれの付属物も組立て体
に要望される特性または経才性を満たすため任意の材料
を使用して任意の方法で作れる。

たとえば、組立て体は冷間圧造、すえ込み、機械加工、
鋳造または材料の作形に使用する任意既知の方法で作れ
る。接続棒は中実桿またけ棒か管状に作ることができる
。製造方法に関係なく、接続棒の端部は最終寸法法めの
ため孔２７にはまり軸線方向に可動とする必要がある。

ソケットに成形する以前にボール部分に施す被覆は特性
または経涛性を考慮してかボール−ソケット組立て体の
製造に使用する方法と材料とに融和する材料と厚味とに
できる。１例として、低炭素鋼の管に抵抗溶接したころ
軸受用に使用する硬化鋼のボールには微細に砕いた黒鉛
をアルコールに分散して浸漬かスプレィして被覆する。

アルコ（１７） −ルのすべてを蒸発させるに十分な時間４００°Ｆで乾
燥し、ボール−ステムを加熱し溶接部の応力を取除くと
ボールは黒鉛のフィルムを被覆される３゜二酸化モリブ
デンまたはその他の固型藺滑剤のフィルムを被覆するた
め水、アルコールまたはその他の懸濁媒質に同様に懸濁
して使用することもできる。液状金属または高ｌ晶源に
接触しても多量の蒸気を発生しないポリエチレンまたは
ポリブタジェンの如き重合体物質を浸漬するかスプレィ
することによりボールとソケットとの間に自由な運動を
生じるよう分離フィルムを形成できる。そのような被覆
はまた室温で自然乾燥することもできる。

被覆材はボールとソケットとの間に干渉フィルムを形成
することにより両者がくつつくのを防止する。干渉フィ
ルムの厚味は必要に応じて確実なまたは特定の間隙を形
成するような処方によるか反覆被覆することにより制御
できる。理想的には、被覆材はまた黒鉛か炭化重合体の
被覆の系において潤滑剤または最初の消耗［ｗｅａｒ−
ｉｎ　Ｊ成分として作用する。被覆材は材料、成形方法
、使用条件（１日） 等の如き要素に応じて選択する。１例として、アルミニ
ウム粉を固めたソケットに塑造した鋼製ボールは分離お
よび最初消耗成分用に燐酸塩転化被覆を施すことができ
る。

被覆したボールの予熱程度は被覆とその形成方法とのい
くつかの要因により決−まる。１例として、被覆中の揮
発生バインダと相体とは成形中に型内に多量のガスが生
じないよう除去する必要がある。

インサートの予熱程度はまたインサートの１わりに鋳造
された液状金属の堅さと強度と収縮度とを高ぐするよう
選択する。

液状−または粉末状金属と重合体の成形中インサートラ
固定に保持するには当業者にいくつかの方法が知られて
いる。これらの方法には接着剤、ばね、磁石および真空
の使用がある。成形機内のピン８０−または９０の如き
コアビンはインサーＨ−固定して保持することと葦だソ
ケットヲ潤滑にするオリフィスとしての２重の目的を果
す。そのようなコアビン３０′または９０はこの例では
ソケット２６とボール１８とを型の関係したセクメント
に圧接して保持して鋳造中そのようなインサートが移動
しないようにし、従ってピストン１２と斜板ソケット２
８とに環状間隙８ｏ、８２をそれぞれ保持する。しかし
ながら、筒い圧力が必要で、従って、第４図に示した如
く密封する必要のある場合にはそのようなオリフィスの
使用は許されなＧ）。

ソケットの成形方法は製造さイ１．る部品の型式と数と
に要求される材質、特殊な特性、入手し易さまたは経清
１生とを考慮して選択する。１例としで、ピストンと駆
動板とを作る例で説明したダイカスト方法はピストンと
駆動板とに必要とする材料の量（経済性）と種類とを基
礎として選択する。ピストンと駆動板とはアルミニウム
合金＋３８０で作れる。ダイカスト方法と部品の所要の
化学的および機械的特性とに融オロできる他のアルミニ
ウムをベースとした合金も使用できる。もし経涜性と特
性とが許容するか要求すればマグネシウムと亜鉛とをベ
ースとしたダイカスト合金も使用できる。

ソケットは必すしもボールの全周を取巻く構造にする必
要はなく部分的にスロットを設けて１つまたはそれ以上
の方向に更に大きい距離運動するようにすることもでき
る。

本発明の方法によるソケットの製造は金属または液状金
属のダイカストに限定されるものではなＧ）。前記した
如きボールのインサートは固めた金属粉に入れ所要の特
性を与えるため固めた金属粉を処理するため当業界で知
られている方法で加工できる。ソケットは当業界に知ら
れた手ＩＮにより重合体を成形捷たは鋳造できる。

ソケットの構造と機能とは前記した如きピストンと駆動
リンクとに限定されるものでなく任意所望の形状で良い
。

２つ捷たけそれ以上の数のソケット組立て体を最終的に
組立てるにはボール２６付きの予備成形した接続棒を接
続して行う。１例として、複数のピストンを斜板に組合
わせるには、仕上げ機械加工したピストンをこれもまた
接続棒の自由に運動する部分を位置決めする保持取付は
具に送る。駆動板を同様な取付は具に保持してその自由
に運動（２１） するボールとに通孔とをピストン捧の関係した端部と並
べる。２つの組合わせ体を一緒に動かして１駆動板の底
部からピストンの頂部までを所要の最終寸法にする。組
合わせてない接続棒の部分は自由に横方向に運動する。

適当な寸法になると、保持取付は具を固定し接続棒の端
部をそれぞれの孔で電子ビームにより接続する。複数の
溶接ヘッド、複数の保持取付は具または１つの溶接ヘッ
ドを使用［７て生産計画により決めたすべての溶接部を
完成する。

本発明の特定の具体例に関連して説明したが、これは例
示にすぎず限定するものでないことは理解する必要があ
り、また前記特許請求の範囲は従来技術が許容する限り
一層広いものと解釈する必要がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理に従い製作した斜板組立て体の平
面図、第２図は第１図の２−２線に沿い切断して示した
断面図、第３図は互いに固着する以前のピストン部分組
立て体と斜板部分組立て体（２２） との関係を示す分解図、第４図はピストン部分組立て体
の詳細断面図、第５図は段付き位置決めピンの詳細側面
図、第６図は斜板のソケット内の貫通孔付き球状要素の
断面図、第７図は第２の段付き位置決めピンの側面図で
ある。 １２：ピストンン　　　１７．１９；端部１８：表面　
　　　　２０：ソケット ３０：位置決めピン　５０：頂面 ５２：クラウン　　　５４：段付きポート５６．５８：
セクメント　　６０：段部６２：ボール （２３） ３８５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ。 ＋Ｉ＋　　それぞれのピストン部分組立て体が、（α）
   第１および第２の端部（１７）、（１９）を有する接続
   棒（１６）に第１の端部（１７）に形成されたほぼ球状
   の表面（１８）を与えることにより、（６＋　　球状表
   面（１８）をダイカスト型内で段付き位置決めピン（３
   ０）に圧接して位置決めして球状表面と接続棒とをダイ
   ス型内に固定することにより、ｔｅｌ　　ピストンの一
   部分が補完するソケット（２０）内に球状表面（１８）
   を収容してボール−ソケット継手を形成しそこにおいて
   前記ピストンが位置決めピン（３０）のまわりに形成さ
   れた段付きポート（５４）、頂面（５０）およびクラウ
   ン（５２）を限定するように前記位置決めピン（３０）
   の回りにおいて前記型内でピストン（１２）をダイカス
   トすることにより、ｔｄｌ　　頂面（５０）と補完する
   ソケット（２０）との間（１） を第１の直径のセグメン）　（５６）、第２の大きい直
   径のセグメント（５８）、セグメント（５６）、（５８
   ）間の段部（６０）およびピストン収容側壁（５５）を
   有するほぼ円筒状の段付きポー）　（５４）で連通させ
   、そこにおいて硬化したボール（６２）を大きい直径の
   セグメン）　（５８）に位置決めして段部（６０）に衝
   合させて前記段付きポートを介しての連通をシールする
   ことにより、かつｔｅｌ　　前記硬化したボール（６２
   ）を前記ポート内で前記段部（６０）に対して固定する
   ことにより、製造された複数のピストン部分組立て体を
   製造することと、 （２）それぞれが側壁（２９）’Ｅ有し段付き位置決め
   ピン（９０）のまわりに位置決めした貫通孔（２７）を
   有している複数の球状ボールすなわち端部部材（２６）
   を設けることと、 （３）　　ピン（９０）と球状ボール（２６）との部分
   組立て体を第２のダイカスト型内にピン（９ｏ）とボー
   ル（２６）を型内に固定させて装着することと、（４１
   球状ボール（２６）が補完するンケソ１−（２８）内に
   収容されて斜板（１０）内にボール−ソケット（２） 継手を形成するように、第２の型内で前面および後面（
   １５）、（１１）を有する斜板（１０）をダイカストす
   ることと、 （５）第２の位置決めピン（９０）を貫通孔（２７）か
   ら取出して斜板（１０）の後面（１１）に、座ぐり口孔
   （７４）を形成し貫通孔（２７）を開口しかつ斜板（１
   ０）の前後面（１５）、（１１）間を連通させることと
   、 （６）　　ピストンの部分組立て体（１３）と斜板（１
   ０）とを保持戦利は真向に支持して接続棒（１６）を貫
   通孔（２７）と並べることと、 （７）　　接続棒（１６）を貫通孔（２７）内に移動さ
   せて斜板（１０）の後面（１１）からピストンの頂面（
   ５０）までの最終的全長を決めかつ接続棒の第２の端部
   （１９）を貫通孔（２７）の側壁（２９）に接続するこ
   と、 を含むことを特徴とする斜板組立て体の製造方法。 ２、斜板の部分組立て体に接続する以前にピストンの部
   分組立て体を機械で仕上げる特許請求の範（３） 囲第１項の方法。 ａ　接続棒（１６）によりピストンの部分組立て体に接
   続する以前に斜板の部分組立て体を機械で仕上げる特許
   請求の範囲第１項の方法。 ４、硬化したボール（６２）をステーキングにより段付
   きポート（５４）に固着する特許請求の範囲第１項の方
   法。 氏　接続棒（１６）を貫通孔（２７）の側壁（２９）に
   電子ビーム溶接により接続する特許請求の範囲第１項の
   方法。 Ｇ　接続棒（１６）の全長を貫通孔（２７）の長さに沿
   い中心に位置決めするが孔（２７）内に少くとも％イン
   チ保持する特許請求の範囲第１項の方法。 ７　接続棒（１６）を貫通孔の側壁にＴＩＧ溶接により
   接続する特許請求の範囲第１項の方法。 ａ　接続棒（１６）を貫通孔の側壁（２９）にレーザー
   ビーム溶接により接続する特許請求の範囲第１項の方法
   。