KR200348332Y1

KR200348332Y1 - 힌지결합부의 핀과 부싱의 결합구조

Info

Publication number: KR200348332Y1
Application number: KR2019980028397U
Authority: KR
Inventors: 이동욱
Original assignee: 대우종합기계 주식회사
Priority date: 1998-12-31
Filing date: 1998-12-31
Publication date: 2004-07-07
Also published as: KR20000015018U

Abstract

본 고안은 2개의 부재를 상호 회동가능하게 연결하는 핀과 부싱의 결합구조에 관한 것으로, 특히 제1부재의 보스부(10) 내경에 외측부싱(20)이 억지끼워 맞춤식으로 조립되고, 이 외측부싱(20)의 내경에는 외측부싱(20)의 내경보다 외경이 미세하게 작은 플로팅부싱(30)이 슬라이드접촉하게 삽입된 상태에서, 핀(40)이 제2부재의 관통구멍을 관통하여 상기 플로팅부싱(30)의 내경안에 슬라이드 삽입되어 상기 제1부재와 제2부재를 회동가능하게 상호 연결함으로써, 핀(40)과 플로팅부싱(30)사이 또는 플로팅부싱(30)과 외측부싱(20) 사이 중 어느 한쪽에서 상대적인 구름운동이 일어날 때, 다른 쪽에서는 정지한 상태로 되어 급지주기를 연장시킬 수 있게 된다.

Description

힌지결합부의 핀과 부싱의 결합구조{Connection of pin and bushing}

본 고안은 힌지결합부의 핀과 부싱 결합구조에 관한 것으로, 특히 굴삭기 등 건설기계의 회동힌지부에 적용되는 핀과 부싱의 결합구조에 관한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 굴삭기와 같은 건설기계에서 부움과 아암은 핀과 부싱의 상호 결합에 의해 상호 회동가능하게 연결되어 있다.

상기 핀과 부싱의 종래 결합구조는 도 8에 도시된 바와 같이, 보스(10)의 구멍에 부싱(20)이 억지끼워맞춤식으로 설치되고, 그 부싱(20)의 내경에 상대적으로 직경이 작은 핀(40)이 관통하여 2개의 부재를 서로 회동가능하게 연결한다.

상기와 같은 구조로 된 종래의 핀과 부싱의 결합구조에서는 부싱(20)의 내주면과 핀(40)의 외주면이 서로 마찰접촉하고, 이 접촉면에 그리스등 윤활유를 급지하여 마찰을 줄여준다.

그런데 건설기계의 경우, 핀과 부싱사이의 상대마찰속도가 20 mm/s 이하이고, 작용면압은 2~5kg/㎟ 정도로 매우 높은 편이어서 일반적인 저어널 베어링과 같이 윤활유의 유체동적 특성에 따른 유막형성이 미약하여 전체하중을 지지할 수 있는 유막의 압력형성은 어렵고, 단지 그리스에 함유된 극압용 첨가제들이 접촉면의 틈새에서 작용하여 마찰계수를 낮추도록 되어 있다.

즉 건설기계의 회동부에 적용된 핀-부싱 결합부의 윤활구조는 경계윤활에 속한다.

따라서 상기와 같은 경계윤활조건에서 핀과 부싱사이에 계속적인 마찰운동이 일어나서 접촉부의 온도가 상승하게 되면 그리스의 윤활효과는 떨어지게 되고, 그 결과 핀과 부싱사이의 경계면이 직접 접촉하는 마찰운동이 발생하여 마찰에 따른 마입자나 외부의 먼지들에 의한 마찰계수가 점점 증가 하게 되고, 따라서 마찰접촉부에 마찰계수가 증가하게 되면 마찰면에서 소착현상이 발생한다.

즉 상기와 같은 종래의 핀-부싱 결합구조에서 도 9에 도시한 바와 같이, 핀과 부싱사이에서 마찰접촉운동이 일정시간(To)이 경과하면 이들 2부재 사이의 마찰토크가 급격히 증가하게 되는 데, 이때가 급지시기가 된다.

상기한 바와 같이, 종래의 핀-부싱 결합구조에서는 2부재 사이의 마찰토크를 감소시키기 위해서는 그리스의 급지주기를 단축시켜 마찰면에서의 온도를 낮추어주고, 윤활면의 유막을 새롭게 형성시키며, 마모입자나 먼지들을 청소해주는 것이 필요하게 된다.

그러나 급지주기를 단축하면 사용자가 빈번히 급지하여야 하므로 불편하고, 장비가동율을 저하시키며, 그리스 사용량이 많아져 환경오염을 야기하는 문제점이 있다.

또한 종래 핀-부싱 결합구조에서는 부싱이 보스에 억지끼워맞춤식으로 끼워져 고정되어 있으므로, 이 부싱이 마모되면 교체하기가 어렵다는 단점도 있다.

이에 본 고안은 상기 종래 핀과 부싱의 결합구조가 가진 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 핀과 부싱사이의 급지주기를 연장시킬 수 있는 핀과 부싱 결합구조를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 제1부재의 보스부 내경에 외측부싱이 억지끼워 맞춤식으로 조립되고, 이 외측부싱의 내경에는 외측부싱의 내경보다 외경이 미세하게 작은 플로팅부싱이 슬라이드접촉하게 삽입되며, 핀이 제2부재의 관통구멍을 관통하여 상기 플로팅부싱의 내경안에 슬라이드 삽입되어 상기 제1부재와 제2부재를 회동가능하게 상호 연결하게 되어 있다.

상기한 구성으로 된 본 고안에 따르면, 핀의 외경과 플로팅부싱의 내경 사이에 클리어런스가 존재하고 아울러 외측부싱의 내경과 플로팅부싱의 외경사이에도 클리어런스가 존재하여 2개의 윤활면이 형성되므로, 접촉마찰면 중 한쪽 마찰면이 상대운동을 하면 이 상대운동을 하는 마찰면에서는 유체동적 특성에 따른 유막이 형성되고, 이에 따른 유막의 압력이형성되고, 동시에 다른 쪽 부싱사이에서의 접촉면은 상대적인 구름운동을 하면서 스퀴징에 의해 윤활유를 비접촉면쪽으로 펌핑함으로써 급지주기를 연장할 수 있게 되는 것이다.

도 1은 굴삭기에서 본 고안에 따른 핀과 부싱의 결합구조가 적용된 부분을 도시한 굴삭기의 부분 측면도,

도 2은 본 고안에 따른 핀과 부싱의 결합구조의 길이방향 단면도,

도 3은 도 2의 수평단면도로서, 핀과 부싱의 결합구조를 수평방향으로 절단하여 도시한 단면도,

도 4는 도 2의 부분확대도로서, 핀과 부싱사이에 작용하는 이론적인 작용력을 도시한 도면,

도 5은 본 고안에 따른 핀과 부싱의 결합구조에서 시간에 대한 마찰토크의 변화를 도시한 그래프,

도 6는 본 고안에 따른 핀과 부싱의 결합구조에서 핀과 부싱 사이의 상대운동 윤활면에서의 유막압력 분포도,

도 7는 본 고안의 다른 실시예,

도 8은 종래 핀과 부싱의 결합구조를 도시한 단면도,

도 9은 종래 핀과 부싱의 결합구조에서 시간에 대한 마찰토크의 변화도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10: 보스 20: 외측부싱

30: 플로팅부싱 40: 핀

S1: 제1윤활부 S2: 제2윤활부

이하, 본 고안에 따른 핀과 부싱의 결합구조를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

본 고안에 따른 핀과 부싱의 결합구조는 상호 회동가능하게 연결된 2개의 부재에 설치된다. 특히 본 고안은 , 도 1에 도시된 바와 같이, 굴삭기등 건설기계의부움과 아암의 연결부(c), 아암과 버켓의 연결부(A), 아암과 링크의 연결부(B) 등에 적용된다.

상기 본 고안은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1부재의 보스부(10) 내경에 외측부싱(20)이 억지끼워 맞춤으로 삽입되고, 이 외측부싱(20)의 내경에는 그 외경이 외측부싱(20)의 내경보다 약간 작은 플로팅부싱(30)이 슬라이드접촉하게 삽입되고, 상기 플로팅부싱(30)의 내경에는 제2부재를 관통한 핀(40)이 슬라이드삽입된 구조로 된 것이다.

따라서 본 고안의 핀과 부싱 결합구조는 외측부싱(20)의 내경과 플로팅부싱(30)의 외경 사이에 간극이 형성되어 제1윤활부(S1)를 형성하게 되고, 상기 플로팅부싱(30)의 내경과 핀(40)의 외경 사이에도 간극을 형성하여 제2윤활부(S2)를 형성하게 된다. 즉 본 고안의 핀-부싱 결합구조는 핀과 부싱사이에 2개의 윤활부(S1,S2)를 형성하는 것에 특징이 있다.

상기와 같은 구조로 된 본 고안의 윤활메카니즘은 도 4에 도시되어 있다. 즉 상기 외측부싱(20)과 플로팅부싱(30)의 마찰계수가 서로 동일하다고 가정하고 제1부재와 제2부재가 서로 상대운동을 하면 처음에는 핀(40)과 플로팅부싱(30)의 내주면이 서로 미끄럼 마찰접촉을 하게 되는 반면, 외측부싱(20)의 내주면과 플로팅부싱(30)의 외주면 사이에는 상대 미끄럼운동이 없는 구름운동상태가 된다.

이런 상태가 유지되다가 핀(40)과 플로팅부싱(30) 사이의 마찰면의 마찰계수가 증가하게 되면 힘의 평형에 의해 핀(40)과 플로팅부싱(30) 사이에서는 상대 미끄럼운동이 일어나지 않고 구름운동을 하게 되며, 외측부싱(20)과 플로팅부싱(30)사이에서 상대적인 미그럼운동이 발생한다. 이때 핀(40)과 플로팅부싱(30)사이의 윤활면 및 플로팅부싱(30)과 외측부싱(20)사이의 윤활면에서 발생한 유막압력분포를 도 6에 도시하였다.

그리고 상기 핀(40)과 플로팅부싱(30), 플로팅부싱(30)과 외측부싱(20) 사이에서 동시에 상대운동이 일어날 때 이들 부재사이에 각각 발생하는 마찰토크를 도 5에 도시하였다.상기 도 5에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 핀-부싱 결합구조에 따르면 도 9에 도시된 종래 핀-부싱의 결합구조에 비하여 급지주기를 거의 2배까지 연장할 수 있다.

즉 본 고안에 따르면 핀(40)과 플로팅부싱(30) 사이 또는 플로팅부싱(30)과 외측부싱(20) 사이중 어느 한쪽에서 상대 마찰운동이 일어나면, 다른쪽에서는 구름운동을 하게 되고, 상대 구름운동을 하는 쪽의 윤활부는 수용하고 있던 윤활유를 펌핑하여 마찰면에 고루 급지하는 역할을 하게 된다.

또한 본 고안의 플로팅부싱(30)을 동합금, 알루미늄 또는 소결재로 만들되, 외측부싱(20)이나, 핀(40)보다 상대적으로 표면경도를 낮추면 마모입자나 외부에 유입된 먼지들이 윤활면을 손상시키지 않고 상대적으로 연질의 플로팅부싱(30)안으로 파고 들게 됨으로써 마찰면표면을 보호할 수 있다. 또한 플로팅부싱(30)에 상대적으로 마모량이 많아 부품교체시 플로팅부싱(30)만 교체하면 된다.

그리고 상기 플로팅부싱(30)의 내·외주면에 미소홈을 가공할 수 있다. 이와 같이 플로팅부싱(30)에 미소홈을 가공하면 핀과 부싱들이 상대운동을 하면서 발생한 마모입자들을 상기 미소홈을 따라 외부로 배출할 수 있어 마모입자에 의한 부싱또는 핀의 손상을 막을 수 있게 된다.

또 본 고안에 따른 핀-부싱의 결합구조는, 도 7에 도시한 바와 같이, 플로팅부싱(30)을 길이방향으로 2등분하는 분할형으로 하면 부품교체도 간편해지는 잇점이 있다.

상기한 구조로 된 본 고안에 따르면 핀(40)의 외경과 플로팅부싱(30)의 내경사이와, 외측부싱(20)의 내경과 플로팅부싱(30)의 외경사이에 각각 클리어런스가 형성되어 2개의 윤활면이 형성되므로, 접촉마찰면 중 한쪽 마찰면이 상대 마찰운동을 하면 이 상대운동을 하는 마찰면에서는 유체동적 특성에 따른 유막이 형성되고, 이에 따른 유막의 압력이 형성되며, 동시에 다른 쪽 윤활면은 상대적인 구름운동을 하면서 스퀴징에 의해 윤활유를 비접촉면쪽으로 펌핑함으로써 급지주기를 연장할 수 있게 되는 것이다.

Claims

제1부재와 제2부재를 회동가능하게 상호 연결하는 핀과 부싱의 결합구조에 있어서,

상기 제1부재의 보스부(10) 내경에 억지끼워 맞춤식으로 조립되는 외측부싱(20)과, 이 외측부싱(20)의 내경보다 외경이 미세하게 작게 형성되고, 상기 외측부싱(20)의 내측구멍에 슬라이드접촉하도록 삽입된 플로팅부싱(30)과, 제2부재의 관통구멍을 관통하여 상기 플로팅부싱(30)의 내경안에 슬라이드 삽입되는 핀(40)으로 이루어진 핀과 부싱의 결합구조.
제 1 항에 있어서, 상기 플로팅부싱(30)이 길이방향을 따라 2등분되어 서로 대칭인 2개의 부싱으로 분할 된 것을 특징으로 하는 핀과 부싱의 결합구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 플로팅부싱(30)은 상기 핀(40)과 외측부싱(20)의 표면경도보다 상대적으로 낮은 표면경도를 가진 것을 특징으로 하는 핀과 부싱의 결합구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 플로팅부싱(30)은 내주면 및 외주면에 미세한 윤활유 수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 핀과 부싱의 결합구조.