KR100454659B1

KR100454659B1 - 윤활유포켓들을구비하는미끄럼베어링요소

Info

Publication number: KR100454659B1
Application number: KR10-1998-0705798A
Authority: KR
Inventors: 프릿츠 니에겔; 페터-클레멘츠 호페보에켄; 에카르트 스코프
Original assignee: 페데랄-모굴 비스바덴 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 2005-08-09
Also published as: DE19700339A1; DE19700339C2; DE59700584D1; KR19990082076A

Abstract

적어도 하나의 단일층 금속 베어링 재료(4)를 포함하며 상기 재료의 미끄럼 표면(6)에는 윤활유 포켓들(10)이 형성된 미끄럼 베어링 요소들이 기술된다. 개방된 윤활유 포켓들(10)의 길이 T 는 0.03mm 내지 0.3mm이며, 포켓 깊이에 대한 포켓 면적의 비는 10 내지 40mm이다. 이들 베어링 요소들의 운행 특성은 윤활유 포켓들을 갖는 공지된 미끄럼 베어링 요소들의 특성들 보다 더 좋으며, 이것들의 성질은 개방된 그루브들과 채워진 그루브들 모두를 갖는 공지된 베어링들의 성질들 보다 더 우수하다. 윤활유 포켓들(10)의 깊이는 바람직하게는 윤활유의 작업 점도에 적합하여질 수 있다. 동일한 미끄럼 베어링 요소에서 윤활유 포켓들(10)은 역시 상이한 깊이(T)를 가질 수 있으며, 미끄럼 베어링 요소의 미리 정해진 구역들에서만 형성된다.

Description

윤활유 포켓들을 구비하는 미끄럼 베어링 요소

본 발명은 단일층 또는 다층 금속 베어링 재료를 포함하는 미끄럼 베어링에 관한 것으로 윤활유를 위한 포켓들이 상기 미끄럼 표면 내에 제공된다. " 미끄럼 베어링 요소" 라는 용어는 무엇보다도 백킹 재료상에 용착될수 있는 단일층의 또는 다층 금속베어링 재료를 포함하는, 미끄럼 베어링 하프-라이너(half-liners), 플랜지 베어링, 부시 및 스러스트 와셔 등을 의미하는 것으로 의도된다.

상기 미끄럼 표면 상에 함몰부가 형성되는 것은 수년동안 공지되어 왔다. " 접촉산화" 를 피하기 위하여 베어링의 접촉표면들 중 하나에 불연속부, 함몰부, 거칠음부 및 이와 유사한 수단들을 형성하는 것이 DE-PS 546 781 호에 제안되어 있다. 이와 관련하여, 또한 원형의 함몰부들이 모여지는데 그러나 이것은 이들 함몰부들이 어떠한 칫수를 가지며, 어떻게 배열되는지 또는 어떻게 내장되어 있는지는 기술되어 있지 않다.

DE-PS 834 480 호는 베어링 표면이 단단하고 부드러운 베어링 재료로된 다수의 작은 구역들로 구성되는 베어링을 기술하고 있다. 그루브 형상의 함몰부들 이외에 또한 사각형 리세스들이 형성되는데, 그러나 이들은 부드러운 베어링 재료로 완전히 채워진다. 상기 함몰부들은 금속 배스(bath)에서 회전하는 엠보싱 롤에 의하여 형성된다.

DE-OS 27 11 983 호로부터는 윤활유 그루브들 이외에 주위 방향에서 4mm의 간격을 두고 또는 축 방향에서 4.8mm의 간격을 두고 배열되는 1.5 내지 2.5mm 직경의 반구형 윤활유 리세스들을 구비하는 베어링이 공지되어 있다. 상기 베어링 합금의 두께가 단지 0.25mm이므로 이들 윤활유 리세스들은 상기 강철 백킹에까지 연장된다. 이러한 칫수를 갖는 상기 윤활유 포켓들은 무엇보다도 상기 강철 백킹과의 베어링 합금의 결합구역이 노출되어 이러한 영역에서 박리가 일어날 수 있다는 단점을 갖는다.

DE 33 26 316 C2 호로부터는 내부 미끄럼 표면에 배열된 윤활유 포켓들을 갖는 소결된 금속으로된 베어링 부시들이 공지되는데, 상기 포켓들은 반구형이거나 또는 타원형이다. 상기 윤활유 포켓들의 깊이는 0.2 내지 1mm인 반면 전체 미끄럼 표면의 10 내지 30%는 상기 윤활유 포켓들에 의하여 점유된다.

AU 143 992 호는 전체적으로 연한 미끄럼 베어링 재료로 채워진 엠보싱된 리세스들을 갖는 미끄럼 표면 구성을 보여준다.

DE-GM 7817118 호는 고형 윤활제의 매설을 위하여 원형 또는 구형 공동들을 갖는 자기윤활 베어링을 기술하고 있다.

U.S. Pat. No. 5,462,362 호로 부터는 인공적인 조인트들에서 구형 요소와 같은 극히 낮은 미끄럼 속도를 위하여 사용되는 미끄럼 요소가 공지되어 있다. 상기 미끄럼 표면은 직경이 0.2 내지 0.8mm이고 깊이가 1 내지 10㎛인 실린더 형상의 리세스들을 갖는다. 상기 리세스들은 고형 윤활제로 또한 채워진다.

이들 공지된 베어링 요소들은 상기 베어링 재료에 의존하여 단지 약 5 m/s 까지의 낮은 미끄럼 속도 및 약 30 MPa 까지의 평균 부하를 위해서만 사용될 수 있다. 상기 베어링 요소들은, 내연기관에서 빅-엔드베어링(big-end bearings) 및 주베어링(main bearings)으로서 이용되는데 적합하지 않은데, 이는, 상대적으로 큰 깊이 및/또는 상기 윤활유 포켓들에 의해 점유되는 넓은 구역으로 인해, 이러한 적용에 있어 요구되는 유체역학적 압력의 형성이 충분한 정도로 가능하지 않기 때문이다.

EP-PS 104159 호 및 U.S. Pat. No. 5,238,311 호에 따른 베어링 요소가 또한 공지되는데, 이것은 상기 미끄럼 표면에 그 깊이가 3 내지 6㎛ 인 그루브 형상의 리세스들을 구비한다. 이러한 요소들은 상기 그루부들이 내연기관의 빅-엔드베어링 및 주베어링에서는 통상적인 30 MPa를 넘는 부하를 받는 경우에, 그것들이 소성 변형되거나 또는 마모되고, 이것은 그것들이 더 이상 작업을 수행하지 못하도록 눌러붙는다.

부드러운 베어링 재료들로 채워진 그루브를 포함하는 EP-PS 57808 호에 기술된 그루브 베어링은 실무적으로, 일정한 작동 시간 후에, 윤활유가 쏟아 부어지는 경우 상기 부드러운 베어링 재료 및 상기 베어링은 더 이상 작동되지 못한다.

도 1 은 제 1 실시예에 따른 미끄럼 베어링 하프-라이너의 사시도,

도 2 는 베어링 부시의 사시도,

도 3 은 도 1 에 도시된 미끄럼 베어링 하프-라이너에서 III-III선에 따른 단면도,

도 4A,B 는 2개의 상이한 실시예에 대해 도 1 에 도시된 미끄럼 베어링 하프-라이너에서 IV-IV 선에 따른 단면도,

도 5 는 또 다른 실시예에 따른 미끄럼 베어링 하프-라이너의 사시도,

도 6A 는 도 1 에 도시된 미끄럼 베어링 하프-라이너에서 VIa-VIa 선에 따른 단면도,

도 6B 는 도 5 에 도시된 미끄럼 베어링 하프-라이너에서 선 VIb-VIb 선에 따른 단면도,

도 7A,B 는 2개의 상이한 실시예에 대하여 도 1 에 도시된 미끄럼 베어링 하프-라이너의 전개된 미끄럼 표면의 평면도,

도 8 은 플랜지 베어링(flanged bearing)의 사시도,

도 9 는 부적당한 윤활의 경우에 회전수가 그려진 다이어그램, 그리고

도 10 은 미끄럼 성능에 대한 다이어그램.

따라서, 미끄럼 요소들의 운행 품질이 윤활유 포켓들을 갖는 공지된 미끄럼 베어링 요소들의 품질보다 더 좋으며 그리고 이것들의 특성이 개방되고 채워진 그루브들을 가지는 베어링과 윤활유 포켓들을 가지지 않는 베어링들의 특성들 보다 더 우수하게될 정도로 윤활유 포켓들을 가지는 미끄럼 요소들을 개선하는 하는 것이 본 발명의 목적이다.

선행기술로부터 공지된 다양한 형상의 윤활유 포켓들로 수행된 다수의 실험들은 이 조업의 수행에서 중요한 상당한 개선점을 가져오지 못했으며, 그 결과 칫수의 선택으로 부터는 어떠한 장점도 기대될 수 없었다. 윤활유 포켓들은 일반적으로 지지 표면들의 비율을 감소시키므로 윤활유 포켓들은 결과적으로 불리한 것으로 간주된다.

따라서, 그 윤활유 포켓들이 0.03mm 내지 0.3mm의 작은 깊이를 가지며 포켓 길이에 대한 포켓 넓이의 비율이 10-40mm인 미끄럼 베어링 요소들이 예를들면 SAE에 따른 엔진 오일과 같은 종래의 윤활유를 사용할 때 내연기관의 주베어링과 빅-엔드 베어링에 대하여 통상적인 사용조건에서의 사용과 같은 사용에서 현저한 성능을 나타낸다는 것을 발견한 것은 더욱 놀라운 것이었다. 상기 윤활유 포켓들은 이들 칫수들이 관찰될 때만 윤활제로 완전히 채워지며, 그결과로, 작동중에는 유체 역학적 압력은 상기 미끄럼 표면을 제외한 모든 측면들 상에서 폐쇄된 빽빽하게 경계가 정해진 포켓과 관련하여 미끄럼 접촉하고 있는 상기 요소에 대하여 명백히 형성될 수 있으면, 이 압력은 평활한 미끄럼 표면에서의 것과 동일하고, 결과적으로 지지 작업에서의 비율에의 기여가 놀라울 정도로 제공된다.

어떠한 경우에도, 상기 포켓 깊이는 상기 윤활유 포켓들이 구성된 베어링 재료의 층 두께보다 더 작지 않으면 안된다.

상기 윤활유 포켓들의 이러한 칫수 매김은 상기 베어링의 직경이 35 내지 160mm인 베어링 요소들에 대하여 바람직하게 적용된다. 상기 윤활유 포켓들의 깊이는 미끄럼 접촉하고 있는 상기 요소들 사이에 유격의 크기 순서로 되어있다.

상기 부하는 상기 윤활유 포켓들 사이의 지지 표면에 의해서만이 아니라 상기 윤활유 포켓들에 있는 윤활제에 의하여도 수취되며, 그 결과로 상기 윤활유 포켓들은 선행기술에서와 같이 윤활제의 공급을 위해서만 사용되지 않는다. 결과적으로 20m/s 보다 더 큰 미끄럼 속도들과 그리고 50 MPa 이상의 부하가 알미늄 합금들에 사용될수 있으며 전기도금된 층들을 갖는 브론즈에 대하여 70 MPa 이상의 부하가 어떠한 문제없이 사용될 수 있다. 상기 지지표면들이 건조되는 경우에도 상기 포켓들내의 윤활제가 유체역학적지지 작용에 기여하기 때문에 눌어붙음 방지(antiseizure) 특성 또한 개량된다. 또한, 마찰 손실까지도 상당히 감소된다.

또한, 부드러운 베어링 재료로 채워지지 않은 개방된 그루브들을 갖는 베어링(U.S. Pat. No. 4,538,929호)과 비교하여 본 발명에 따른 미끄럼 베어링 요소들은, 상기 윤활유 포켓들 내의 윤활제가 그루브들의 경우와 같이 주위 방향으로 이탈되지 않지만, 상기 윤활유 포켓들 내에 축적되며 상기 윤활제의 유입 및 유출은 단지 얇은 윤활 간극을 거쳐서만 발생된다는 점에서 더욱 우수하다. 유체역학적 압력 이외에, 압력성분은 상기 윤활유 포켓속으로의 상기 윤활제의 유입시에 작용하는 확산기로 인하여 발전되며 한편 유출시에는 압력성분이 차단 가장자리(damming-up edge)에 의하여 생산된다.

상기 미끄럼 베어링 요소들의 특성들은 상기 윤활유 포켓들의 칫수 지정과 사용된 윤활제들의 점도 사이의 관계가 고려되는 경우 더욱 최적화될 수 있다. 내연기관용 베어링 내의 상기 윤활유 포켓들의 깊이는 바람직하게는 T=0.5 내지 T=e^a, a=0.45 · lnη-3 이어야 하며, 여기서 사용온도에서 상기 윤활제의 동적인 점도 η가 mPas 주워질 때 T 는 mm 이다. 상기 등식은 약 60°내지 180°의 온도에서 종래의 엔진 오일들의 사용에 상응하는 것으로서 η=1.8 mPas 내지 50 mPas의 작업 점도로 적용된다.(O.R Lang, W.Steinhilper "Gleitlager", 1978, Springer-Verlag, P.36).

상기 모든 윤활유 포켓들의 구역은 함께 상기 미끄럼 베어링 요소의 미끄럼 표면의 전체면적의 10%를 초과해서는 안되는데, 왜냐하면 그렇지 않으면 방해받지 않는 지지 표면의 면적의 비율이 현대적인 내연기관 엔진에서 높은 부하를 견디기 위하여는 너무 작기 때문이다.

상기 모든 윤활유 포켓들은 필수적으로 동일한 깊이를 가질 필요는 없다. 반대로, 윤활제의 공급을 개선하기 위하여 그리고 윤활필름의 두께가 증가하고 있는 영역을 향하여 윤활유 포켓들의 깊이를 연속적으로 감소시키기 위하여 윤활필름의 최소두께 또는 가장 높은 부하의 영역에서 윤활유 포켓들의 깊이를 선택하는 것이 특수한 용도를 위하여는 권장될 수도 있다. 특히, 빅-엔드베어링과 주베어링들의 경우에, 최고의 부하에 노출되고 그리고 마모에 의하여 가장 위험한 이들 구역들이 공지되어 있으며 그 결과로 맞춤식 미끄럼 베어링 요소가 제공될 수 있다.

부적합한 윤활의 경우에는 또한 반대의 경우가 유리할 수 있는데, 즉, 더 깊은 윤활유 포켓들이 이것에 의하여 추가적인 오일 저장을 제공하기 위하여 부하되지 않는 구역들 내에 배열된다.

상기 윤활유 포켓들은 상기 베어링 재료내에 엠보싱되는 것이 바람직하다. 상기 기계가공은 스트립(strip) 상에서 수행되는 것이 바람직하다. 이것은 이미 형성된 베어링 라이너 내에 그룹들을 만드는 것보다 횔씬 더 간단하다. 상기 윤활유 포켓들의 엠보싱 후에 상기 스트립 형상 재료가 성형되고 마지막으로 상기 미끄럼 표면에서 가공된다.

우수한 부하성능을 달성하기 위하여, 상기 윤활유 포켓들이 만들어지는 상기 베어링 재료들은 알미늄 또는 구리를 기초로 하는 비교적 단단한 합금이다. 이러한 베어링 재료들은 높은 부하에 노출될 수 있으며, 그리고 그것들은 상기 강철 백킹상에 직접적으로 용착될 수 있다는 장점을 갖는다. 이렇게 단단한 베어링 재료들이 눌어붙는 비교적 높은 경향으로 인하여, 이들 재료들은 이제까지 추가적인 도금이 없이 단지 낮은 미끄럼 속도들에 대해서만 사용될 수 있었다. 눌어붙는 경향에 대처하기 위하여, 과거에 추가적인 코팅 이외에 이 합금들에 더 많은 주석이나 납을 첨가하는 시험들이 행하여졌다. 본 발명에 따른 윤활유 포켓들의 설치에 의하여 이러한 부드러운 재료들의 첨가는 크게 없어질 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 이러한 베어링 합금들을 갖는 미끄럼 베어링 요소들은 더 높은 미끄럼 속도를 위해서 뿐만이 아니라 높은 부하에 대하여도 사용될 수 있는 것으로 나타났다. 그 외에 또한 재료의 눌러붙음을 방지하는 특성은 상기 윤활유 포켓들의 특별한 설계에 의하여 상당히 개량될 수 있었다.

또 다른 실시예에 따르면, 상기 포켓들이 형성된 베어링 재료의 미끄럼 표면은 그 두께가 상기 윤활유 포켓들의 두께 보다 훨씬 더 작은 전기도금된 층 또는 스퍼터된 층으로 추가적으로 코팅된다. 이러한 코팅은 어떤 베어링 재료들 상에도 형성될 수 있으나, 납 청동 상에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 윤활유 포켓들은 전기도금된 층 또는 스퍼터된 층으로 완전히 채워지지는 않는 것이 바람직하다. 반대로, 상기 미끄럼 표면 내의 함몰부들은 유지된다. 전기도금된층 또는 스퍼터된 층이 연속적인 코팅을 형성하기 때문에, 상기 지지 표면과 상기 윤활유 포켓들의 구역들 사이에 있는 연속적인 코팅은 상기 윤활유 포켓들의 형상에 무관하게 얻어진다. 상기 베어링재료의 엠보싱에 의하여 또는 상기 미끄럼 표면의 절단에 의하여 야기될 수 있었된 상기 윤활유 포켓들의 가장자리부 상의 소모된 부분들은 상기 전기도금된 층 또는 스퍼터된 층에 의해 코팅되고 평탄화된다.

상기 전기도금된 층 또는 스퍼터된 층의 두께는, 전극도금된 층 또는 스퍼터된 층의 윤곽이 베어링 금속의 층 내에 만들어진 윤활유 포켓의 윤곽을 따르는 것이 보증될 때 상기 윤활유 포켓들이 깊이(T)보다 더 클 수 있다.

예를 들면 다음의 베어링 합금들이 사용될 수 있다:

AlNi2MnCu, AlZn5SiCuPbMg, AlSn6, CuPb22Sn, CuPb17Sn5, CuPb10Sn10 또는 CuPb22Sn3. 바람직한 전기도금된 층들은 Ni의 중간층 상에 또는 가능하면 NiSn의 중간층 상에 PbSn10Cu2, PbSn10Cu5, PbSn14Cu8 로 구성된다. 바람직한 스퍼터된 층은 AlSn20 이다.

상기 윤활유 포켓들의 어떤한 형태가 선택될 수 있다; 그러나 상기 윤활유 포켓들이 구형 단편이거나 또는 원추대 형상을 가질 때 유리한 것으로 나타났다. 원추대 형상의 윤활유 포켓들의 측벽 각도는 30° 내지 60°사이의 범위에 있어야 하며, 45° 인 것이 바람직하다. 상기 측벽들의 경사는 윤활유 포켓들로부터 지지면 부분 상으로 미끄럼 접촉하고 있는 요소들의 운동에 의하여 강제되는 윤활제의 비율을 조절하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 윤활유 포켓들의 장점은 상기 윤활유 포켓들의 구역에서 또한 압력이 형성된다는 점에 있기 때문에, 높은 부하에서 작업간에 가능한한 단지 적은 양의 윤활유를 윤활유 포켓들로부터 밀어내는 것이 목적이다. 다른 한편으로 상기 목적이 주로 상기 눌어붙음을 방지하는 특성들을 개량하는 것이라면 각도가 더 큰 것이 바람직하다. 결과적으로 30°내지 60°의 범위의 더 작은 각도들이 측벽 각도 α 에 대해 바람직하다.

또 다른 실시예에 따르면, 상기 윤활유 포켓들은 평면도로서 마름모 형상들을 가질 수 있다.

상기 미끄럼 베어링 요소는 미끄럼 베어링 하프-라이너인 것이 바람직하다. 본 실시예에서 상기 윤활유 포켓들은 주위 방향에 대하여 횡방향인 선들로 차례로 배열되는 것이 바람직하며, 상기 주변의 선들은 상기 주위 방향과 임의의 각도 β, 바람직하게는 15° 내지 40°사이의 각도를 형성한다. 상기 선형 배열은 그루브가 형성된 베어링에서 그루브들의 배열에 대략적으로 상응하지만 각도 β는 더 크다.

상기 윤활유 포켓들은 일렬로 차례로 배열되는데, 이것들은 또한 축 방향에 대해 횡방향인 것이 바람직하고, 상기 횡방향 선들은 상기 베어링 라이너의 축 방향과 임의의 각도 γ, 바람직하게는 5° 내지 25°사이의 각도를 형성한다. 상기 각도 β 및 γ 에 의해, 종방향 선들과 횡방향 선들은 마름모 형상의 패턴을 형성한다.

윤활유 포켓들의 이러한 배열은 더욱 유리한데, 이는 그렇지 않으면 쉐도우 효과(shadow effect)가 발생되고, 이는 모든 윤활유 포켓들이, 특히 밀접하게 차례로 배열되는 경우 미끄럼 베어링 라이너의 작동 품질들의 개선에 기여하는 것은 아니며, 심지어는 불리한 효과도 나타날 수 있기 때문인 것으로 나타났다.

윤활유 포켓들의 순차적인 배열은, 미끄럼 방향, 즉, 라이너와 부시의 경우에 주위 방향에서, 인접하고 있는 윤활유 포켓들의 간격이 적어도 12mm 인 경우에는 불리하지 않다.

사용 목적에 따라, 상기 윤활유 포켓들은 크라운 구역 및 상기 크라운 구역 둘레에의 ±30°내지 ±60°의 미끄럼 베어링 라이너 또는 부시의 주위각도(δ)의 구역에 한정될 수 있다.

본 발명에 따른 미끄럼 베어링 요소들은 개방된 함몰부들을 갖는 종래의 미끄럼 요소들을 가지는 경우가 아닌 것으로서, 피스톤 엔진용, 특히, 내연기관용 주베어링 및 빅-엔드베어링에 특히 적합하다.

본 발명은 도면을 참조로 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명된다.

도 1 에는 미끄럼 베어링 하프-라이너(1)들의 사시도가 도시되는데, 이것들은 분리선 표면(9)에서 서로에 대해 지지되고, 예를들면 주베어링 또는 빅-엔드베어링(big-end bearing)을 형성한다. 그리고 도 2 에는 베어링 부시(2)의 사시도가 도시된다. 강철 백킹(3) 상에는 두가지 모두의 경우에 있어서, 예를들면, 알루미늄 합금(4, 4' )이 용착된다.

상기 미끄럼 베어링 하프-라이너(1) 또는 베어링 부시(2)의 각각의 미끄럼 표면(6, 6' )을 형성하는 알루미늄 합금(4,4' )의 표면속으로는 윤활유 포켓(10, (10' )을 형성하는 캡형상 함몰부들이 엠보싱된다. 도 1 및 도 2 에 도시된 실시예에서 상기 윤활유 포켓들(10, 10' )은 미끄럼 베어링 하프-라이너(1) 또는 베어링 부시(2)의 전체 미끄럼 표면(6, 6' )에 걸쳐서 균일하게 분포된다.

도 3 에는 도 1 에 도시된 상기 하프-라이너(1)를 관통하는 선 III-III에 따른는 단면도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 상기 윤활유 포켓들(10)은 구형 단편 형상을 가지며 이것의 직경(D)은 상기 미끄럼 표면(6)으로부터 측정된 상기 윤활유 포켓들(10)의 깊이(T)보다 더욱 더 크다(도 6A 참조). 상기 윤활유 포켓들(10)은 각각의 미끄럼 베어링 재료내에 완전히 포함되는데, 즉, T 는 상기 알루미늄 층(4)의 두께보다 더 작다. 상기 윤활유 포켓들(10)의 직경(D)은 약 0.5mm 내지 3.5mm의 구역에 있을 수 있으며, 상기 깊이(T)는 최대 0.3mm, 최소 0.03mm 일 수 있으며, 한편, 단지 이러한 직경과 깊이 값은 포켓 깊이에 대한 포켓 영역의 비가 10 내지 40mm가 되도록 결합될 수 있다. 원칙적으로, 예를들면, 도 7B 에 도시된 바와 같이 어떤 기하학적 형상이 가능하다.

상기 베어링 부시(2)의 윤활유 포켓들(10' )의 배열 및 형상은 도 1 에 도시된 것들과 상응한다.

도 4A, B 에는 2개의 실시예들에 대하여 도 1 에 도시된 상기 미끄럼 베어링 하프-라이너(1)를 관통하는 IV-IV선에 따른 단면도가 도시된다. 상기 윤활유 포켓들은 상이한 깊이들로 되어 있다; 도 4A 에 도시된 실시예에서의 깊이는 상기 크라운 구역(8)으로부터 분리선 표면들(9)까지 연속적으로 감소하고 있다. 상기 분리선 표면 구역의 윤활유 포켓들(10a)은 상기 미끄럼 베어링 하프-라이너(1)의 크라운 구역(8) 영역의 윤활유 포켓들(10c)의 단지 약 반정도 되는 깊이를 갖는다. 전이구역 내의 윤활유 포켓들(10b)은 반대로 대략 상기 윤활유 포켓들(10c) 및 윤활유 포켓들(10a)의 사이에 있는 깊이를 갖는다. 도 4B 의 IV-IV 단면은 그 깊이가 도 4A 와 비교해서 반대로 배열된 윤활유 포켓들(10a', 10b', 10c' )가 도시된다. 명백하게, 상기 크라운 구역(8) 내의 윤활유 포켓들(10c' )은 상기 크라운 구역(8)에서 가장 작은 깊이를 가지며, 한편 상기 윤활유 포켓들(10b' 및 10a' )의 깊이는 상기 분리선 표면들(9)을 향하여 증가한다.

상기 윤활유 포켓들(10a,b,c 또는 10a' ,b', c' )의 배열 및 형상은 도 2에 도시된 상기 베어링 부시(2)에 이전될 수 있다.

도 5 에는 상기 윤활유 포켓들(10" )이 상기 크라운 구역(8)의 영역에서 주위각도 δ=±45°의 구역에만 설치되는 미끄럼 베어링 하프-라이너(1)의 또 다른 실시예가 도시된다. 이것은 상기 베어링의 최대 부하의 구역이거나 또는 윤활필름의 최소 두께의 구역이다. 도 5 에서의 상기 미끄럼 베어링 하프-라이너(1)의 구성은 첫째로 납 청동(4a)이 상기 강철 백킹(3) 상에 용착되며 그리고 전자는 전기도금된층(5) 또는 스퍼터된 층으로 완전히 코팅된다는 점에서 도 1 의 구성과 상이하다.

도 6A 는 도 1 에 따른 상기 미끄럼 베어링 하프-라이너(1)의 VIa-VIa 단면으로 구형 단편 형상의 윤활유 포켓들(10)을 도시한다.

도 6B 는 도 5 에 따른 상기 미끄럼 베어링 하프-라이너(1)를 관통하는 VIb-VIb 단면도로서, 원추대 형상의 윤활유 포켓들(10" )을 도시하는데, 그 측벽들(11)은 수직선과 약 45°의 각도 α 를 만든다. 상기 윤활유 포켓들(10" )은 납 청동(4a)내에 엠보싱되어 있으며 그리고 상기 전기도금된 층(5)은 상기 윤활유 포켓들의 구역에서 까지도 어디서나 동일한 두께(d)를 가진다. 따라서, 상기 윤활유 포켓들(10" )은 완전하게 내장되지만 이것들의 전기도금 작업 전에 가졌던 것과 동일한 깊이를 가지며, 한편 상기 전기도금된 층(5)의 두께(d)는 상기 납 청동(4a) 내에 엠보싱된 윤활유 포켓들(10" )의 깊이(T) 보다 더 작은데, 그러나 이것은 원칙적으로 그러할 필요는 없다. 상기 윤활유 포켓들은 전과 같이 윤활유를 받아들이기 위해 개방되어 있을 것이 보증되지 않으면 안된다.

도 7A 는 도 1 에 도시된 미끄럼 베어링 하프-라이너(1)의 전개된 미끄럼 표면(6)의 평면도이다. 상기 윤활유 포켓들(10)은 차례로 종방향의 선들(15)로 배열되고, 이 종방향의 선들(15)은 주위 방향(17)과는 약 30°인 각도 β를 형성한다. 상기 윤활유 포켓들은 또한 축방향(18)과 15°의 각도 γ를 형성하는 횡방향 선들(16)로 배열되어 있다. 이러한 각도 배열은 주위 방향(17)에서 상기 윤활유 포켓들 간격이 적어도 12mm 가 되도록 보증한다.

도 7B 는 제 7A 도와 유사한 방법으로 평면도로서 마름모 형상인 윤활유 포켓들(10''')을 갖는 미끄럼 표면(6)의 전개도를 도시한다.

도 8 은 플랜지 베어링(19)의 사시도를 도시한다. 명백하게, 역시 플랜지(20)에는 윤활유 포켓들(21)이 제공되며, 상기 윤활유 포켓들(21)의 배열과 형상은 상술한 윤활유 포켓들에 비교할 만 하다.

도 9 및 도 10 은 비교 시험들을 도시한다.

도 9 에는 부적합한 윤활의 경우에 윤활유 포켓들을 가지는 미끄럼 베어링과 윤활유 포켓들을 가지지 않는 미끄럼 베어링 모두에 있어서 눌어붙음을 가져오는 최대의 회전수가 기록된다. 전기도금된 층을 갖는 납 청동의 베어링 합금을 갖는 강철로된 베어링 라이너들이 시험되었다. 상기 윤활유 포켓들을 갖는 베어링 라이너는 다음 사양을 갖는다;

포켓의 깊이 : 0.08mm

포켓 깊이에 대한 포켓면의 비 : 22mm

모든 윤활유 포켓들의 전체면적 : 45㎟ 전체 미끄럼 표면의 3%

β : 21°

γ : 10°

본 시험에서 상기 윤활유 포켓들은 전체 미끄럼 표면 상에 균일하게 분포되어 있었으며, 모든 윤활유 포켓들은 동일한 깊이(T)를 가졌다. 윤활유의 점도는 η=3mPas 였다.

도 9 의 다이어그램은 부적합한 윤활의 경우에 본 발명에 따른 베어링이 눌어붙음 발생 전에 더 높은 회전수로 회전할 수 있다는 것을 보여준다.

도 10 의 막대 다이어그램은 윤활유 포켓들을 가지지 않는 미끄럼 베어링 라이너들을 가지고한 15회 시험들을 기초로한 알루미늄 합금의 도금층을 가지는 강철로된 베어링 라이너들의 미끄럼 성능이 도시된다. 모든 베어링 라이너들에서 눌어붙음은 최대 10 시간 후에 발생했다. 동일한 합금으로 구성되지만 윤활유 포켓들을 갖는 미끄럼 베어링 라이너들을 가지고한 10회의 시험이 증가된 회전수에서 또한 수행되었으며, 이중에서 9회의 시험들은 200시간 지속하고 하나의 시험은 500시간 이상 지속되었다. 모든 시험들이 손상 없이 시험 시간 도달시에 정지되었다. 상기 윤활유 포켓들의 형상은 도 9 에 따른 시험에서와 동일하였다.

명백하게, 상기와 같은 설명으로부터 많은 수정 및 변형들이 수행될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구항의 범위 내에서 도면 부호들은 편의를 위한 것이며 어떤 방식으로도 그것에 제한되는 것으로 고려되어서는 안되며, 본 발명은 특정하게 기술된것과 다른 형태로 실시될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 미끄럼 베어링에 사용될 수 있다.

Claims

최소한 하나의 단일층 또는 다층 금속 베어링 재료와, 미끄럼 표면에 제공되는 윤활유를 위한 포켓들을 구비하는 미끄럼 베어링 요소에 있어서,

상기 미끄럼 베어링 요소의 표면으로부터 측정된 상기 오일 포켓들(10,10' ,10" ,10''',10a,b,c)의 깊이(T)는 0.03mm 내지 0.3mm 이며, 한편, 상기 포켓 깊이에 대한 포켓 면적의 비는 10 내지 40mm 인 것을 특징하는 미끄럼 베어링 요소.
제 1 항에 있어서,

1.8 내지 50 mPas의 작업 점도 η를 갖는 윤활제에 대하여 상기 오일 포켓들(10,10' ,10" ,10''',10a,b,c)의 깊이 T(in mm)는 T=0.5 내지 1e^a의 범위에 있으며, 여기서, a=0.45·1n η-3 인 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 요소.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

모든 오일 포켓들(10,10' ,10" ,10''',10a,b,c)의 면적은 전체 미끄럼 표면(6, 6' )의 최대 10% 인 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 요소.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 오일 포켓들(10,10' ,10" ,10''',10a,b,c)은 상이한 깊이들(T)을 갖는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 요소.
제 4 항에 있어서,

최대 부하 영역 또는 최소 윤활필름 두께 영역에서 상기 오일 포켓들(10a,b,c)은 최대 깊이를 가지며, 상기 깊이들은 더 작은 부하 영역 또는 증가하는 상기 윤활필름 두께 영역을 향하여 연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 요소.
제 4 항에 있어서,

최소 부하 영역에서 상기 오일 포켓들(10a' ,b' ,c')은 최대 깊이를 가지며, 상기 깊이들은 더 큰 부하 영역들을 향하여 연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 요소.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 오일 포켓들(10,10' ,10" ,10''', 10a,b,c)은 엠보싱된 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 요소.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 베어링 재료는 그 안에 상기 오일 포켓들(10, 10' ,10" ,10''',10a,b,c)이 형성되는 알루미늄 합금(4, 4' )인 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 요소,
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 오일 포켓들(10,10' ,10" ,10''',10a,b,c)을 포함하는 미끄럼 표면(6, 6' )은 전기도금된 층(5) 또는 스퍼터된 층으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 요소.
제 9 항에 있어서,

상기 전기도금된 층(5) 또는 스퍼터된 층의 두께(d)는 거기에 형성된 상기 오일 포켓들(10,10', 10" 10''',10a,b,c)의 깊이(T) 보다 더 작은 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 요소.
제 9 항에 있어서,

상기 전기도금된 층(5) 또는 스퍼터된 층의 두께(d)는 상기 오일 포켓들(10,10' ,10" ,10''',10a,b,c)의 깊이(T) 보다 더 크며, 상기 전기도금된 층(5) 또는 스퍼터된 층(5)의 윤곽은 상기 베어링 금속층 내에 형성된 상기 오일 포켓들(10,10' ,10" ,10''',10a,b,c)의 윤곽을 따르는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 요소.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 오일 포켓들(10,10a,b,c)은 구형 단편의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 요소.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 오일 포켓들(10" )은 원추대 형상인 것을 특징으로 미끄럼 베어링 요소.
제 13 항에 있어서,

상기 원추대 형상의 오일 포켓들(10" )의 측벽 각도 α 는 30° 내지 60°인 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 요소.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

평면도에서 상기 오일 포켓들(10''')은 마름모 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 요소.
미끄럼 베어링 라이너 또는 부시의 형태인 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 하나의 항에 따른 미끄럼 베어링 요소에 있어서,

상기 오일 포켓들(10,10' ,10" ,10''',10a,b,c)은 종방향 선들(15)로 차례로 배열되고, 상기 종방향 선들(15)은 주위 방향(17)과 15° 내지 40° 사이의 각도(β)를 형성하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 요소.
제 16 항에 있어서,

상기 오일 포켓들(10,10' ,10" ,10''',10a,b,c)은 횡방향 선들(16)로 차례로 배열되는데, 상기 횡방향 선들(16)은 축방향(18)과 5° 내지 25°사이의 각도(γ)를 형성하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 요소.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 오일 포켓들(10a,b,c)은 종방향 선들(15)과 횡방향 선들(16)로 배열되고, 미끄럼 방향에서 인접하는 상기 오일 포켓들(10,10' ,10" ,10''',10a,b,c)의 간격은 최소 12mm 인 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 요소.
제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 오일 포켓들(10,10' ,10" ,10''',10a,b,c)은 크라운 구역(8) 둘레에서 ±30°내지 ±60°의 주위각도 범위(δ)에 배열되는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 요소.
피스톤 엔진, 특히 내연기관 엔진에서 주베어링 및 빅-엔드베어링으로서 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 하나의 항에 따른 미끄럼 베어링 요소들의 이용.