KR101764727B1

KR101764727B1 - 베어링 장치 및 이것에 사용되는 하프 베어링

Info

Publication number: KR101764727B1
Application number: KR1020150148470A
Authority: KR
Inventors: 히로미 소노베; 유타 나카노
Original assignee: 다이도 메탈 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2017-08-03
Also published as: JP2016089991A; EP3018371A1; US20160131191A1; EP3018371B1; US9624980B2; JP6127037B2; KR20160055052A

Abstract

본 발명은 베어링 부재와 하우징의 결합시의 미끄러짐을 허용하면서 프레팅을 줄이는 베어링 장치를 제공한다.
본 실시형태의 베어링 장치(10)는, 둘레 방향에서 분할되어 있는 베어링 부재(12)와, 상기 베어링 부재(12)를 둘레 방향 내측에 유지하는 하우징(11)을 구비한다. 상기 베어링 부재(12)는 상기 하우징(11)과 대향하는 쪽에 조면 처리가 시행된 베어링 외주면(22)을 갖는다. 상기 하우징(11)은 상기 베어링 부재(21)와 대향하는 쪽에 조면 처리가 시행된 하우징 내주면(21)을 가진다. 상기 베어링 외주면(22) 또는 상기 하우징 내주면(21) 중 어느 한쪽에 있어서 거칠기 곡선 요소의 평균 거칠기(Rc)를 X㎛으로 했을 때, 상기 베어링 외주면(22) 또는 상기 하우징 내주면(21)의 남은 다른 쪽에 있어서 거칠기 곡선의 부하 길이율 Rmr(X)는 Rmr(X)≤10%이다.

Description

베어링 장치 및 이것에 사용되는 하프 베어링{BEARING DEVICE AND HALF BEARING USED FOR THE SAME}

본 발명은 베어링 장치 및 이것에 사용되는 하프(半割) 베어링에 관한 것이다.

최근, 발동기(發動機)는, 연비의 한층 더한 향상을 위해 경량화가 요구되고 있다. 그 때문에 발동기의 하우징을 비롯한 각 구조체에 있어서도 경량화에 따른 강성(剛性)의 저하가 진행되고 있다. 그 결과, 발동기의 하우징은, 운전시의 변형이 커지는 경향이 있다. 이와 같은 발동기의 경우, 베어링 부재는 하우징에 의해서 유지된다. 운전시에 있어서 하우징이나 베어링 부재의 변형이 커지면, 베어링 부재의 외주면과 하우징의 내주면 사이의 미소(微小) 미끄러짐이 발생하여 프레팅 손상을 초래하는 문제가 있다. 따라서, 특허문헌에서는 베어링 부재의 외주면 또는 하우징의 내주면의 적어도 어느 쪽에 조면(粗面) 처리를 시행함으로써 베어링 부재와 하우징의 상대적인 미소 미끄러짐의 저감(低減)을 도모한다.

그러나, 조면 처리를 시행한 경우, 상대적인 미소 미끄러짐이 저감되는 한편, 베어링 부재의 외주면과 하우징의 내주면의 마찰로 인한 저항이 과대해질 수 있다. 하우징에 베어링 부재를 결합할 때, 둘레방향(周方向)에서 분할된 베어링 부재는 하우징에 의해 외측에서 조여짐에 따라서 하우징에 고정된다. 여기서, 베어링 부재의 외경은 하우징의 내경보다 조금 크게 설정된다. 이에 따라 베어링 부재를 외주측으로부터 하우징으로 단단히 조임으로써 베어링 부재와 하우징은 단단히 고정된다. 그러나, 베어링 부재의 외주면과 하우징의 내주면의 마찰로 인한 저항이 과대하면, 결합시 하우징과 베어링의 전체적인 소량 이동까지도 저해받는다. 그 때문에 베어링 부재에 가해지는 조임으로 인한 응력이 분산되지 않고, 분할된 베어링 부제의 이음매 부근에 응력이 집중한다. 그 결과, 베어링 부재는 그 이음매 부근에서 크게 변형하여 내주측으로 돌출하게 된다. 이와 같이 베어링 부재가 내주측으로 돌출하면, 발동기의 운전시에 있어서 상대재인 축부재와의 국소적인 접촉을 초래하여 발열이나 손상을 발생시킬 우려가 있다는 문제가 있다.

일본 특허공개공보 특개평10-159853호 일본 특허공개공보 제2006-63995호

따라서, 본 발명의 목적은, 베어링 부재와 하우징의 결합시의 이동을 허용하면서 프레팅 손상을 줄이는 베어링 장치 및 이것에 사용되는 하프 베어링을 제공하는 것에 있다.

상기한 과제를 해결하기 위해, 본 실시형태의 베어링 장치는, 둘레방향으로 연장되는 슬라이딩 면(摺動面)을 가지는 베어링 부재와, 상기 베어링 부재를 둘레방향 내측에 유지하는 하우징을 구비한다. 상기 베어링 부재는, 상기 하우징과 대향하는 쪽에 조면(粗面) 처리가 시행된 베어링 외주면을 갖는다. 상기 하우징은 상기 베어링 부재와 대향하는 쪽에 조면 처리가 시행된 하우징 내주면을 갖는다. 상기 베어링 외주면 또는 상기 하우징 내주면 중 어느 한쪽에 있어서 거칠기 곡선 요소의 평균 높이(Rc)를 X㎛로 했을 때, 상기 베어링 외주면 또는 상기 하우징 내주면 중 남은 다른 쪽에서 적어도 하나의 측정 방향에서의 거칠기 곡선의 부하 길이율 Rmr(X㎛)은 Rmr(X㎛)≤10%이다.

이와 같이 설정함으로써 조면 처리가 시행된 베어링 외주면과 하우징 내주면은, 미세한 요철 간에 틈새를 형성하면서 접한 상태가 된다. 즉, 상기와 같은 설정에서는 베어링 외주면 또는 하우징 내주면 중 한쪽의 요철에 의해 형성된 공간은 다른 쪽의 요철에 의해 형성된 공간보다도 커진다. 바꿔말하면, 베어링 외주면과 하우징 내주면은, 거칠기, 즉 형상적인 특징이 다른 요철이다. 이와 같이 베어링 외주면과 하우징 내주면 중 거칠기 곡선의 부하 길이율을 제어한 쪽의 볼록 형상부는 힘이 가해졌을 때에 틈새를 이용해서 쉽게 변형된다. 이에 따라, 베어링 부재를 하우징에 고정하기 위해 베어링 부재의 외주측에서 하우징을 조였을 때 베어링 외주면과 하우징 내주면 사이의 마찰에 의한 저항이 발생해도 주로 거칠기 곡선의 부하 길이율을 제어한 쪽의 볼록 형상부가 변형되어, 전체적인 소량 이동을 허용한다. 이와 같이 본 실시형태의 경우, 조면 처리가 시행된 베어링 외주면과 하우징 내주면의 요철의 높이 차이만큼의 제어가 아니라, 서로 대향하는 요철의 형상 나아가서는 틈새를 즉 간섭 정도를 제어한다. 따라서, 이 볼록 형상부의 변형에 의해 베어링 부재와 하우징 사이에 전체적인 소량 이동을 허용할 수 있고, 단단히 조여진 베어링 부재의 내주측으로의 돌출을 줄일 수 있다.

또한, 상기와 같은 설정에 따른 베어링 외주면 및 하우징 내주면은 모두 조면 처리가 시행되어 있어서 운전시의 상대적인 미소 미끄러짐을 억제하는데 충분한 마찰에 따른 저항이 발생한다. 그 때문에 강성이 낮은 하우징을 사용하는 경우에도 운전시의 베어링 부재와 하우징의 상대적인 미소 미끄러짐은 베어링 외주면과 하우징 내주면 사이의 마찰로 인한 저항에 의해 제한된다. 즉, 상기와 같은 설정에 의한 베어링 부재와 하우징은, 고정을 위한 조임 시의 전체적인 소량 이동이 허용되어서 국소적인 변형이 억제되면서 운전시의 베어링 부재와 하우징의 상대적인 미소 미끄러짐이 제한된다. 따라서, 베어링 부재와 하우징의 상대적인 미소 미끄러짐에 수반되는 프레팅을 줄일 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기 베어링 외주면 및 상기 하우징 내주면은, 다른 두 방향 이상의 측정 방향에 있어서, 절단 레벨 50%, 즉 거칠기 곡선의 최대 단면 높이의 50% 높이에서의 거칠기 곡선의 부하 길이율 Rmr(50%)이 20%≤Rmr(50%)≤80%가 되는 미세한 요철을 갖는다. 그리고, 상기 베어링 외주면 또는 상기 하우징 내주면 중 상기 거칠기 곡선 요소의 평균 높이(Rc)가 작은 쪽은, 상기 거칠기 곡선의 부하 길이율 Rmr(50%)이 40%≤Rmr(50%)≤60%인 것이 바람직하다. 내(耐) 프레팅 성능의 향상에 대한 관점에서 바람직하다.

본 실시형태에서는, 상기 베어링 외주면 또는 하우징 내주면 중 거칠기 곡선 요소의 평균 높이(Rc)가 작은 쪽은 Rc≤4㎛인 것이 바람직하다.

본 실시형태에서는 상기 베어링 외주면 및 상기 하우징 내주면은, 둘레방향에 있어서 상기 베어링 부재 및 상기 하우징 중 적어도 어느 한쪽의 변형에 수반되는 상기 베어링 부재와 상기 하우징의 상대적인 미소 미끄러짐에 의해 프레팅 손상이 생기는 부분에 적어도 조면 처리가 시행되어 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기 하우징은, 발동기의 피스톤과 접속되는 커넥팅 로드에 있어서 상기 피스톤과 반대의 단부에 마련되고 상기 베어링 외주면 및 상기 하우징 내주면은 상기 커넥팅 로드의 길이방향을 0°로 규정했을 때, 베어링 부재의 축심을 중심으로 -70°~-30°, 30°~70°의 범위로 조면 처리가 시행되어 있는 개소를 가진다.

베어링 부재와 하우징의 상대적인 미소 미끄러짐은, 베어링 부재의 둘레 방향에 있어서 전체 둘레(全周)에 걸쳐서 발생되기보다 오히려 둘레방향의 특정한 일부에서 발생되기 쉽다. 따라서, 베어링 부재와 하우징의 상대적인 미소 미끄러짐이 발생하여 프레팅 손상이 발생되기 쉬운 부분에 조면 처리를 시행한다. 이에 따라 프레팅의 발생을 줄이면서 가공 공수의 저감을 도모할 수 있다.

전술한 베어링 부재는 둘레 방향에서 2분할되어 있는 하프(半割) 베어링으로 할 수 있다.

발동기는 전술한 베어링 장치를 구비함으로써 프레팅 손상 발생을 예방할 수 있다.

본 발명에 따르면, 베어링 부재와 하우징의 결합시의 미끄러짐을 허용하면서 프래팅을 줄이는 베어링 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 일 실시형태에 따른 베어링 장치를 나타내는 개략도이고,
도 2는 도 1에 나타내는 베어링 장치의 결합을 나타내는 개략도이고,
도 3 및 도 4는 일 실시형태에 따른 베어링 장치의 요부를 나타내는 모식도이고,
도 5는 종래 예의 베어링 장치의 요부를 나타내는 모식도이고,
도 6은 종래 예의 베어링 장치를 나타내는 개략도이고,
도 7은 일 실시형태에 따른 베어링 장치에 있어서 조면 처리를 시행하는 처리범위를 나타내는 개략도이고,
도 8은 일 실시형태에 따른 베어링 장치의 실시예 및 비교예의 평가를 나타내는 개략도이다.

이하, 실시형태를 도면을 근거로 하여서 설명한다.

우선, 본 실시형태의 베어링 장치를 적용한 발동기에 관해서 설명한다. 일 실시형태의 경우, 베어링 장치는, 발동기로서 예를 들면 디젤엔진 또는 가솔린엔진에 적용된다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 베어링 장치(10)는, 하우징(11)과 베어링 부재(12)를 구비한다. 일 실시형태의 경우, 하우징(11)은, 커넥팅 로드(13)의 일부분이다. 커넥팅 로드(13)는, 그 길이 방향에 있어서 하우징(11)과 반대측의 단부가 미도시된 피스톤에 접속되어 있다. 하우징(11)은, 서로 분리 가능한 상측 하우징(21) 및 하측 하우징(22)을 포함한다. 하측 하우징(22)은, 상측 하우징(21)과의 사이에 베어링 부재(12)를 수용한다. 베어링 부재(12)는, 이 상측 하우징(21)과 하측 하우징(22) 사이에 수용된다. 베어링 부재(12)는, 원통 형상으로 형성되고, 그 축심을 포함하는 면에서 두 개로 분할되어 있다. 즉, 베어링 부재(12)는 각각 반원통 모양의 하프 베어링인 상측부재(31) 및 하측부재(32)를 포함한다.

두 개로 분할된 베어링 부재(12)는, 상측 하우징(21)과 하측 베어링(22) 사이에 수용된다. 도 2에 나타내는 바와 같이 분리되어 있는 상측 하우징(21)과 하측 하우징(22)은, 예를 들면, 볼트(41) 등의 체결 부재에 의해 도 1에 나타내는 바와 같이 일체로 결합된다. 하측 하우징(22)을 관통하는 볼트(41)를 상측 하우징(21)으로 나사 결합함으로써 상측 하우징(21)과 하측 하우징22)은, 일체로 접속되면서 분할된 베어링 부재(12)를 내측에 유지한다. 베어링 부재(12)는 그 외주의 길이가 하우징(11)의 내주의 길이보다 조금 크게 설정되어 있다. 그 때문에, 상측 하우징(21)과 하측 하우징(22)을 볼트로 조임으로써 베어링 부재(12)는 압축 응력을 받는다. 이에 따라 베어링 부재(12)는 하우징(11)에 단단히 고정된다. 이때, 베어링부재(12)는 둘레방향으로 외력을 받아 전체적으로 하우징에 대해서 상대적인 소량 이동이 발생한다. 이에 의해 베어링 부재(12)에 더해지는 응력은 하우징에 접촉되어 있지 않은 둘레방향 단부에 집중되지 않고 전체로 분산된다. 그 결과, 베어링 부재(12)는 둘레방향으로 전체적으로 줄일 수 있어서 지름방향 내측으로의 돌출이 줄어든다.

이 베어링 부재(12)를 포함한 베어링 장치(10)에 관해서 상세하게 설명한다.

본 실시 형태의 경우, 상측 하우징(21) 및 하측 하우징(22)으로 구성되는 하우징(11)은, 지름 방향 내측에 베어링 부재(12)와 접하는 하우징 내주면(51)을 가진다. 또한, 상측부재(31) 및 하측부재(32)에 의해 구성되는 베어링 부재(12)는 지름방향 외측에 하우징(11)과 접하는 베어링 외주면(52)을 가진다. 이들 하우징 내주면(51) 및 베어링 외주면(52)은 모두 조면 처리가 이루어져 있다. 즉, 하우징 내주면(51) 및 베어링 외주면(52)는, 모두 표면에 요철을 지니게 한 조면(粗面) 형태이다. 본 실시 형태의 경우, 하우징 내주면(51) 및 베어링 외주면(52)은, 숏 피닝 등에 의해 조면 처리가 시행되어 있다. 그리고, 본 실시 형태의 경우, 하우징 내주면(51)과 베어링 외주면(52)은 각각 형상적인 특징이 다른 조면 처리가 시행되어 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이 본 실시형태의 베어링 외주면(52)은, 하우징 내주면(51)과 비교해서 더 섬세한 요철을 가진다. 이와 같이 하우징 내주면(51)과 베어링 외주면(52)은, 조면으로서 형성되는 요철의 형상적인 특징이 다르다. 구체적으로는 도 4에 나타내는 바와 같이 베어링 외주면(52)의 거칠기 곡선 요소의 평균 높이(Rc)를 Rc=X㎛로 했을 때, 대향하는 하우징 내주면(51)에서의 거칠기 곡선의 부하 길이율 Rmr(X㎛)은, Rmr(X㎛)≤10%로 설정한다. 즉, 베어링 외주면(52)에서의 Rc가 X㎛일때, 하우징 내주면(51)의 요철을 이 Rc=X㎛에 상당하는 위치에서 절단한다. 이때, 하우징 내주면(51)은, 이 절단 레벨(X㎛)에 있어서의 윤곽 곡선 요소의 부하 길이(M)의 평가 길이에 대한 비율인 거칠기 곡선의 부하 길이율 Rmr(X㎛)가 10% 이하로 설정되어 있다.

이 Rmr(X㎛)≤10%을 만족할 때, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 하우징 내주면(51)의 요철과 베어링 외주면(52)의 요철은, 서로 형상적인 특징에 차이가 발생한다. 즉, 하우징 내주면(51)과 베어링 외주면(52)은 서로 요철이 특징이 다르다. 그 때문에 하우징 내주면(51)과 베어링 외주면(52)이 접했을 때, 도 3에 나타내는 바와 같이 하우징 내주면(51)의 요철과 베어링 외주면(52)의 요철 사이에는 틈새(53)가 형성된다. 즉, 본 실시형태에서는 하우징 내주면(51)의 요철의 형상과 베어링 외주면(52)의 요철의 형상에 차이를 발생시킴으로써 볼록 형상부(54)가 효율적으로 변형하여 하우징 내주면(51)의 요철과 베어링 외주면(52)의 요철이 서로 단단하게 맞물린 상태는 되지 않는다. 예를 들면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 하우징(11)의 하우징 내주면(61) 및 베어링 부재(12)의 베어링 외주면(62)에 단순한 조면 처리를 행하는 종래예의 경우, 하우징 내주면(61)과 베어링 외주면(62)이 접했을 때, 하우징 내주면(61)의 요철과 베어링 외주면(62)의 요철은, 거의 틈새를 형성하지 않고 단단히 맞물린 상태가 된다. 이에 비해, 본 실시형태의 경우, 도 3에 나타내는 바와 같이 하우징 내주면(51)의 요철과 베어링 외주면(52)의 요철 사이에는 틈새(53)가 형성된다.

이와 같이 본 실시형태에서는 하우징 내주면(51)과 베어링 외주면(52)이 접했을 때, 서로의 요철 사이에 틈새(53)가 형성된다. 이와 같이 틈새(53)가 형성됨에 따라서 베어링 부재(12)는 둘레방향으로의 전체적인 소량 이동이 허용된다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 베어링 부재(12)는 볼트(41)에 의해 일체로 결합되는 상측 하우징(21) 및 하측 하우징(22) 사이에 끼워 넣어진다. 볼트(41)를 단단히 조임으로써 외주의 길이가 하우징(11)의 내주의 길이보다 아주 조금 큰 베어링 부재(12)는 하우징(11)의 내측에 있어서 둘레방향의 응력이 발생한다. 본 실시 형태의 경우, 상술한 바와 같이 하우징 내주면(51)과 베어링 외주면(52) 사이에는 틈새(53)가 형성되어 있다. 그 때문에 하우징 내주면(51)의 볼록 형상부(54)는, 틈새(53)을 이용한 변형이 허용된다. 그 결과, 하우징(11)과 베어링 부재(12) 사이에는 전체적으로 상대적으로 둘레방향으로의 소량 이동이 허용된다. 이에 따라, 베어링부재(12)에 더해지는 둘레방향의 응력은 하우징(11)에 접촉하지 않은 둘레방향 단부에 집중되기 어렵다. 이와 같이 응력이 전체로 분산됨에 따라서 베어링 부재(12)에는 과잉의 응력이 국소적으로 더해지지 않는다. 따라서, 하우징(11) 사이에서 조여진 베어링 부재(12)의 국소적인 변형이 저감되어, 베어링 부재(12)의 지름 방향 내측으로의 돌출이 저감된다.

이에 대해, 도 5에 나타내는 바와 같이 요철의 높이 차이만큼 제어한 종래예의 경우, 하우징(11)과 베어링 부재(2)는 필요 이상으로 단단하게 맞물린다. 그 때문에 하우징(11)에 베어링 부재(12)를 결합할 때, 하우징(11)과 베어링 부재(12)의 상대적인 둘레방향의 전체적인 소량 이동은 거의 발생하지 않는다. 그 결과, 베어링 부재(12)에 더해지는 둘레방향의 응력은, 전체로 분산되는 일이 없으며 베어링 부재(12)의 둘레방향 단부에 집중한다. 이에 따라 베어링 부재(12)는 하우징(11)을 조였을 때, 도 6에 나타내는 바와 같이 응력의 집중에 의해 이음매 부분에 변형이 생겨 이음매 부분의 지름방향 내측으로의 돌출을 초래한다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 하우징 내주면(51) 및 베어링 외주면(52)의 조면 처리에 의해 하우징 내주면(51)과 베어링 외주면(52) 사이에는 운전시의 미소 미끄러짐을 줄이는데 충분한 마찰력이 발생한다. 그 때문에 운전시의 하우징(11)과 베어링 부재(12)의 상대적인 미소 미끄러짐은 줄어든다. 한편, 본 실시형태에서는 조면 처리된 하우징 내주면(51) 및 베어링 외주면(52)은, 서로의 요철의 형상적인 특성이 다르다. 이와 같은 조건의 조면 처리에 의해 하우징(11)에 대한 베어링 부재(12)의 결합시의 전체적인 소량 이동은 허용된다. 이에 따라, 본 실시형태의 베어링 부재(10)는, 프레팅의 원인이 되는 운전시의 하우징(11)과 베어링 부재(12)의 상대적인 미소 미끄러짐을 억제하면서 결합시의 변형에 따른 지름 방향 내측으로의 돌출도 줄어든다.

이상 설명한 예에서는, 베어링 외주면(52)은, 하우징 내주면(51)에 비해서 미세한 요철을 형성한다. 그러나, 요철의 미세함의 관계는 반대여도 좋다. 즉, 하우징 내주면(51)은, 베어링 외주면(52)에 비해서 미세한 요철을 형성해도 좋다.

또한, 하우징 내주면(51) 및 베어링 외주면(52)은, 절단 레벨 50%에서의 거칠기 곡선의 부하 길이율 Rmr(50%)를, 20%≤Rmr(50%)≤80%로 설정해도 좋다. 이와 같이 20%≤Rmr(50%)≤80%일때, 하우징 내주면(51) 및 베어링 외주면(52)은 모두 미세한 요철이 된다. 그리고, 이때, 하우징 내주면(51) 및 베어링 외주면(52)은, 다른 두 방향 이상의 측정 방향에 있어서 이들 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 이와 같이 다른 두 방향 이상의 측정 방향에 있어서 이들 조건을 만족하는 경우, 하우징 내주면(51) 및 베어링 외주면(52)은, 조면 처리가 특정의 방향성을 가지지 않는 것을 의미한다. 그리고 또한, 하우징 내주면(51) 및 베어링 외주면(52) 중 Rc가 작은 쪽에 관해서 거칠기 곡선의 부하 길이율 Rmr(50%)을, 40%≤Rmr(50%)≤60%로 설정해도 좋다. 그리고 또한, 하우징 내주면(51) 또는 베어링 외주면(52) 중 Rc가 작은 쪽에 관해서 Rmr≤4㎛으로 설정해도 좋다.

그런데, 운전시의 하우징(11)과 베어링 부재(12)의 상대적인 미소 미끄러짐, 및 이 미소 미끄러짐에 의한 프레팅은, 베어링 부재(12)의 둘레 방향에 있어서 전체 둘레에 걸쳐서 발생하기보다도 오히려 둘레 방향의 일부에서 생기기 쉽다. 따라서, 하우징(11)과 베어링 부재(12)의 상대적인 미소 미끄러짐이 발생하여 프레팅 손상이 발생되기 쉬운 부분에 조면 처리를 시행해도 좋다. 즉, 하우징(11) 또는 베어링 부재(12)는, 둘레 방향에 있어서 프레팅 손상이 생기는 부분에 적어도 조면 처리가 시행되어 있으면 된다. 예를 들면, 본 실시 형태의 경우, 도 7에 나타내는 바와 같이 커넥팅 로드(13)의 길이방향 N을 「0°」로 규정했을 때, 베어링 부재(12)의 축심 C를 중심으로 ±(30°~70°)의 처리 범위 A에 조면 처리를 시행해도 좋다. 예를 들면, -70°~-30°또한 30°~70°의 위치 전체에 조면 처리를 시행해도 좋고, 40°~60°의 위치에만 시행해도 좋다. 또한, 축심 C방향으로 조면 처리가 시행되어 있는 부분과 시행되지 않은 부분을 혼재시켜도 좋다. 이와 같이 프레팅이 발생되기 쉬운 처리 범위 A에 한정해서 조면 처리를 시행함으로써 프레팅의 발생을 저감하면서 가공 공수의 저감을 도모할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 하우징 내주면(51) 또는 베어링 외주면(52) 중, 거칠기 곡선 요소의 평균 높이(Rc)가 작은 쪽을 Rc=X㎛으로 할 수 있다. 이와 같이 본 실시형태에서는 거칠기의 지표로서 「Rc」를 이용한다. 이것은, 아래의 이유에 따른다. 본 실시 형태의 경우, 하우징 내주면(51) 또는 베어링 외주면(52)에서의 요철 차보다도 하우징 내주면(51) 또는 베어링 외주면(52)에서의 전체적인 형상을 제어할 필요가 있다. 여기에서 요철 차(凹凸差)란, 볼록부의 산 높이의 최대값과, 오목부의 골짜기 깊이의 최대값의 합으로 표시된다. 이와 같이 본 실시형태에서는 한 쌍의 서로 이웃하는 산과 골짜기의 값의 합의 평균값으로 평가되는 「Rc」를, 거칠기의 지표로서 이용한다.

(실시예)

이어서, 상술한 베어링 장치의 실시 예에 관해서 설명한다.

도 8에서 나타내는 바와 같이 시료1~시료8의 베어링 부재(12)를 커넥팅 로드(13)와 일체의 하우징(11)에 결합해서 본 실시형태의 베어링 장치(10)를 검증하였다. 베어링 부재(12)의 치수는 외경을 46mm, 폭 16.5mm, 두께 1.5mm로 설정하였다. 베어링 부재(12)는 탄소강의 백메탈층(裏金層)에 구리 합금을 베어링 합금층으로서 적층한 2층 구조로 하였다. 커넥팅 로드(13)는, 탄소강으로 형성하였다. 베어링 부재(12)와 이것에 지지되는 미도시된 상대 부재와의 오일 클리어런스 양은 0.06mm로 설정하였다. 시료1~시료8 중, 본 실시형태의 조건을 만족하는 시료1~5는 본 실시형태의 실시예 제품이다. 한편, 본 실시형태의 조건을 만족하지 못하는 시료6~8은, 비교예 제품이다.

평가는, 하우징(11)에 베어링 부재(12)를 결합했을 때의 베어링 부재(12)의 변형량을 토대로 행하였다. 즉, 베어링 부재(12)를 하우징(11)에 장착해서 볼트(41)를 규정의 힘으로 조였을 때, 베어링 부재(12)가 지름방향 내측으로 변형하는 변형량을 토대로 해서 평가하였다. 변형량이 오일 클리어런스 양의 0.05배 미만이면, 「매우 적합(very goo):◎」으로 하였다. 변형량이 오일 클리어런스 양의 0.05배 이상 0.1배 미만이면 「적합(good:○)」으로 하였다. 이 오일 클리어런스 양의 0.1배인 변형량은, 변형을 허용하는 상한이다. 따라서, 변형량이 오일 클리어런스 양의 0.1배 이상이면, 「부적합(NG):X」으로 하였다.

또한, 내 프레팅 성능은, 베어링 부재(12)를 커넥팅 로드(13)와 일체의 하우징(11)에 결합한 뒤, 이 베어링 부재(12)의 내측을 통한 축을 이용해서 반복 인장변형을 주어서 평가하였다. 여기에서는 인장 하중 2.5kN, 주파수 60Hz, 반복회수 4×10⁶로 시험을 행하고, 시험 후의 하우징 내주면(51) 및 베어링 외주면(52)의 프레팅 손상의 유무로 평가를 하였다.

거칠기 곡선의 부하 길이율 Rmr(X㎛)은, 하우징 내주면(51) 또는 베어링 외주면(52) 중 평균 거칠기 Rc가 작은 쪽을 X㎛으로 하고, 다른 쪽을 측정하였다. 여기에서의 평가 길이는 기준 길이의 5배로 하였다.

실시예 제품인 시료1~5와 비교예 제품인 시료 6~8을 비교하면, 실시예 제품인 시료1~5는 거칠기 곡선의 부하 길이율 Rmr(X㎛)가 10% 이하인 반면, 비교예 제품인 시료6~8은 Rmr(X)가 10%보다 크다. 그 때문에 비교예 제품인 시료5~7의 평가는 「X」가 되었다. 이것은, 비교예 제품인 시료6~8과 같이 Rmr(X)가 10%보다 커지면 하우징 내주면(51)과 베어링 외주면(52)의 요철에 의한 틈새가 작아지기 때문이라고 생각할 수 있다. 즉, 하우징 내주면(51)과 베어링 외주면(52)의 요철에 의한 틈새가 작아지면, 도 5에서 나타내는 바와 같이 하우징 내주면(51) 및 베어링 외주면(52)의 요철의 형상이 갖추어져 서로 단단히 맞물리기 쉬워진다. 그 결과, 결합시의 하우징(11)과 베어링 부재(12)의 상대적인 둘레방향으로의 전체적인 소량 이동이 저해되어 베어링 부재(12)의 변형에 따른 지름 방향 내측으로의 돌출이 커질 수 있다. 따라서, 실시예 제품인 시료1~5와 비교예 제품인 시료6~8의 비교로부터 Rmr(X)≤10% 이하이면 결합시의 전체적인 소량 이동이 허용되고 지름 방향 내측으로의 돌출이 저감되는 것을 알 수 있다. 실시예 제품의 구조는 내 프레팅 성능에 유리하다는 것도 알았다.

또한, 실시예 제품인 시료1~5에 따르면, 거칠기가 작은 쪽의 Rc가 Rc≤4㎛인 시료1~3은, 이것을 만족하지 못하는 시료4 및 5와 비교해서 지름 방향 내측의 돌출이 줄어드는 것을 알 수 있다.

실시예 제품인 시료1~5에 따르면, 더 작은 요철은 하우징 내주면(51) 또는 베어링 외주면(52)의 어느 쪽에 형성되어도 좋다는 것을 알 수 있다. 즉, 하우징 내주면(51)과 베어링 외주면(52)에서 요철의 형상을 나타내는 특성이 다르면, 베어링 부재(12)를 하우징(11)에 결합할 때에 베어링 부재(12)에 응력이 생겨도 전체적인 소량 이동이 허용됨에 따라서 베어링 부재를 둘레방향으로 전체적으로 줄어들게 할 수 있다. 그 때문에 도 1 등에 나타내는 예와는 반대로 베어링 부재(12) 측의 요철에 따라서 형성된 공간을 크게, 하우징(11) 측의 요철에 따라 형성되는 공간을 작게 해도 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 하우징 내주면(51)이나 베어링 외주면(52)을 구성하는 재료로서는 예를 들면 알루미늄 합금, 구리 합금, 티탄 합금과 같은 탄소강보다 탄성 계수가 작은 재료를 이용할 수 있다.

그리고 또한, 하우징 내주면(51)이나 베어링 합금층(52)에는 인산염 처리나 엣칭 등의 화학적 처리를 시행해도 되고, Pb, Sn, Bi 등을 주체로 한 도금 피막, DLC피막, 혹은 세라믹 피막을 마련해도 좋다.

이상 설명한 본 발명은, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 실시형태로 적용 가능하다.

10; 베어링 장치
11; 하우징
12; 베어링 부재
13; 커넥팅 로드(connecting rod)
51; 하우징 내주면
52; 베어링 외주면

Claims

둘레 방향(周方向)으로 연장되는 슬라이딩 면(摺動面)을 가지는 베어링 부재와, 상기 베어링 부재를 둘레 방향 내측에 유지하는 하우징을 구비하는 베어링 장치에 있어서,
상기 베어링 부재는, 상기 하우징과 대향하는 쪽에 조면(粗面) 처리가 시행된 베어링 외주면을 가지고,
상기 하우징은, 상기 베어링 부재와 대향하는 쪽에 조면 처리가 시행된 하우징 내주면을 가지며,
상기 베어링 외주면 또는 상기 하우징 내주면 중 어느 한쪽에서, 거칠기 곡선 요소의 평균 높이(Rc)를 X㎛으로 했을 때,
상기 베어링 외주면 또는 상기 하우징 내주면 중 남은 다른 쪽에 있어서, 적어도 하나의 측정 방향에서 절단 레벨 X㎛에서의 거칠기 곡선의 부하 길이율(Rmr(X㎛))은,
Rmr(X㎛)≤10%인 베어링 장치.
제 1항에 있어서,
상기 베어링 외주면 및 상기 하우징 내주면은 서로 다른 두 방향 이상의 측정 방향에 있어서, 절단 레벨 50%에서의 거칠기 곡선의 부하 길이율(Rmr(50%))이,
20%≤Rmr(50%)≤80%가 되는 미세한 요철을 가지며,
상기 베어링 외주면 또는 상기 하우징 내주면 중 거칠기 곡선 요소의 평균 높이(Rc)가 작은 쪽은 절단 레벨 50%에서의 거칠기 곡선의 부하 길이율(Rmr(50%))이,
40%≤Rmr(50%)≤60%인 베어링 장치.
제 1항에 있어서,
상기 베어링 외주면 또는 상기 하우징 내주면 중 거칠기 곡선 요소의 평균 높이(Rc)가 작은 쪽은,
Rc≤4㎛인 베어링 장치.
제 1항에 있어서,
상기 베어링 외주면 및 상기 하우징 내주면은,
적어도 부분적으로 조면 처리가 시행되어 있는 베어링 장치.
제 1항에 있어서,
상기 하우징은, 발동기의 피스톤과 접속되는 커넥팅 로드에 있어서 상기 피스톤과 반대의 단부에 마련되고,
상기 베어링 외주면 및 상기 하우징 내주면은,
상기 커넥팅 로드의 길이방향을 0°로 규정했을 때, 베어링 부재의 축심을 중심으로 ±30°~±70°의 범위로 조면 처리가 시행되어 있는 부분을 가지는 베어링 장치.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 사용되는 베어링 부재에 있어서,
상기 베어링 부재는 두 개의 하프 베어링으로 둘레 방향에 대해 2분할되어 있는 베어링 부재.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 베어링 장치를 구비한 발동기.