KR20050014008A - 베어링 핀의 위치 고정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하우징의 수용 보어 (3) 내에 베어링 핀 (6) 을 고정시키는 것에 관한 것으로, 상기 베어링 핀은 마찰 결합 또는 포지티브 결합을 이루기 위해 그의 하나 이상의 단부가 보어 (1.3) 에 끼워질 수 있다. 이 경우, 상기 베어링 핀 (6) 의 외부 표면은 그의 정면 단부 (6.2) 의 경도보다 더 큰 경도를 가진다. 상기 베어링 핀이, 처음에 HV 745-950(HRC 62-68)의 경도가 얻어지도록, 탄질화되고, 뜨임되며, 또한 풀림되고, 그 다음에 이와 같이 처리된 베어링 핀 (6) 이 연화 풀림되어 HV 212-305(HRB 93-HRC 30)의 경도를 얻은 후에, 외부 표면이 유도 경화 공정을 거쳐 HV 745-950(HRC 62-68)의 최종 경도를 얻는 것을 특징으로 한다. 상기 베어링 핀은 큰 하중에서도 긴 수명을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

베어링 핀의 위치 고정 방법{POSITIONAL FIXING OF A PIN}

캠에 의해 작동되는 로킹 레버(rocking lever)의 롤러를 지지하기 위한 상기와 같은 유형의 베어링 핀은 US 5,054,440호에 공지되어 있다. 상기 로킹 레버는 포오크 형태의 섹션을 가지며, 상기 섹션의 2개의 아암은 수용 보어를 각각 하나씩 구비하고, 베어링 핀이 상기 보어를 통과한다. 상기 로킹 레버는 니들을 통해 지지되는 롤러를 구비하고, 상기 롤러는 캠에 의해서 작동된다. 베어링 핀은 수용 보어 내에 끼워져서 지지되는데, 즉 베어링 핀이 하나의 정면 또는 양 정면에 대응하는 공구를 구비함으로써, 베어링 핀의 재료의 일부분이 방사 방향으로 수용 보어 내로 밀려 들어간다.

상기 베어링 핀이 한편으로는 롤링 베어링 림(rim)의 트랙의 지지부이지만, 다른 한편으로는 로킹 레버 내에 끼워져서 지지되기 때문에, 상기 베어링 핀은 동시에 단단해야 하고 연하기도 해야 한다. 베어링 핀의 이와 같은 직경상 마주놓인 특성들이 지금까지의 종래 기술에 따라 구현됨으로써, 상기 트랙 영역은 경화된 반면, 베어링 핀의 정면은 가공되지 않고 연한 상태로 유지되었다. US 5,054,440호에서는 상기 베어링 핀의 트랙 영역이 경화 공정을 거침으로써, 상기 영역은 640-840 HV의 경도를 갖는 반면, 상기 베어링 핀의 정면 단부는 가공되지 않은 상태로 유지되어 200-336 HV의 경도를 갖는다.

예를 들어 중력 가속도의 증가에 의해 기어 휠 변속 기어용 유성 기어(planetary gear)에서 나타날 수 있는 것과 같은 높은 부하 조건 하에서 상기와 같은 베어링 핀을 사용하면, 상기 베어링 핀이 상당히 짧은 수명을 갖는 것으로 나타났다.

본 발명은 하우징의 수용 보어 내에 베어링 핀을 고정시키는 것에 관한 것으로, 베어링 핀은 넌-포지티브 결합 및/또는 포지티브 결합을 이루기 위해 하나 이상의 단부의 정면이 보어에 끼워질 수 있으며, 이 경우 베어링 핀의 외부 표면은 정면 단부의 경도보다 더 큰 경도를 가진다.

도 1은 내연 기관의 밸브 디스트리뷰터의 개략적인 측면도이다.

도 2는 도 1의 선 II-II를 따라 도시한 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 베어링 핀의 확대도이다.

본 발명의 목적은 큰 하중 조건 하에서도 긴 수명을 갖는 베어링 핀을 개발하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따른 청구항 1의 전제부 및 특징부에 따라, 전체 베어링 핀이 처음에 HV 745-950(HRC 62-68)의 경도가 얻어지도록 탄질화되고, 뜨임(tempering)되며, 또한 풀림(annealing)되고, 그 다음에 이와 같이 처리된 베어링 핀 (6) 이 연화 풀림(soft annealing)되어 HV 212-305(HRB 93-HRC 30)의 경도를 얻은 후에, 외부 표면이 유도 경화 공정을 거쳐 HV 745-950(HRC 62-68)의 최종 경도를 얻는 것이다.

본 발명에 따라 제조된 베어링 핀의 장점은, 상승된 경도 및 보다 높은 압축 고유 응력이 트랙 영역에서 나타남으로써, 상기 베어링 핀이 상기 영역에서는 내마모성 및 피로 강도가 증가되는 동시에 정면 단부는 연하게 형성된다는 것이다. 상기 탄질화 공정은, 에지층을 탄소 및 질소로 농축할 목적으로 오스테나이트 상태의 가공품을 가공하기 위한 열화학적 방법으로서 당업자에게 공지되어 있으며, 이 경우 상기 2가지 원소들은 가공 후에는 오스테나이트 속에 고체 용액으로 존재한다. 상기 가공 후에는 경화의 목적으로 직접 급랭이 이루어진다. 이와 관련하여 당업자도 알고 있는 바와 같이, 상기와 같은 탄질화 공정에 의해서는 연결층 및 그 아래에 있는 확산층의 형태로 된 특정 층 구성이 구현된다. 상기 연결층이 표면에 미치는 작용, 즉 마모 특성 및 내부식성과 관련이 있는 모든 가공품 특성에 대해서는 결정적인 반면에, 피로 강도 및 인장 강도와 관련된 가공품의 기계적인 특성들은 확산층에 의해서 결정된다.

급랭, 즉 오스테나이트로부터 마르텐사이트로 변태시키기 위해 매우 높은 냉각율로 냉각이 이루어진 후에는 뜨임이 이루어진다. 적절히 높은 온도로의 가열 및 후속하는 냉각 공정에 의해 내부 응력이 감소됨으로써, 경도 및 강도는 감소되는 반면, 인성 및 변형 가능성은 증가한다.

그 다음에, 탄질화되고, 뜨임되고, 베어링 핀의 양 정면에 대한 경도값인 HV 212-305(HRB 93-HRC 30)의 경도값을 얻도록 연화 풀림된다. 상기 연화 풀림이 특히 베어링 핀의 형상 변형 가능성을 개선하기 위해 이용됨으로써, 베어링 핀은 최종 영역에서 쉽게 가소성으로 변형될 수 있고, 그럼으로써 간단한 방식으로 수용 보어 내에 끼워질 수 있다. 풀림 온도는 개별적으로 사용된 재료에 맞추어지고, 강의 경우에는 대략 650 내지 700℃ 범위에 있다. 연화 풀림의 목적은 궁극적으로, 경화를 위해 적합한 조직을 강에 제공하고, 상기 강을 가공이 용이한 연한 상태로 변환시키는 것이다.

그 다음에 베어링 핀의 외부 표면을 유도 경화시키는 공정에서는, 마지막으로 상기 영역에서 얻고자 하는 최종 경도 HV 745-950(HRC 62-68)가 얻어진다. 상기 유도 경화 공정은 현재 광범위하게 보급된 열적 에지층 경화 방법이다. 상기 방법에서는, 전류가 통과하는 코일(유도자)에 의해서 자기 교번 자장이 형성되고, 상기 교번 자장이 전도성 가공품(핀) 내에서 트랜스포머 원리에 따라 교류를 유도한다. 그에 따라 내부 열원을 통해 전기 에너지가 열 에너지로 직접 변환됨으로써 부품이 가열되며, 이 경우 에너지 전달은 무접촉으로 이루어진다. 자기장의 작용 기간이 짧고 즉각적으로 급랭이 이루어지면, 가열은 주로 내부 열원이 작용하는 에지층에만 한정된다. 기간이 증가함에 따라, 부품을 방사 방향으로 점진적으로 가열하기 위해 열전달이 이루어진다. 그 결과, 경도 침투 깊이(hardness penetration depth)는 간단한 수단에 의해서 설정될 수 있고, 언제나 큰 비용 없이 개별 적용예에 매칭될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에서 청구항 2로부터는, 베어링 핀의 외부 표면이 유도 경화 공정 후에 잔류 오스테나이트를 5-25% 함유하는 뜨임된 마르텐사이트로 이루어진 기지 내에 미세하게 분포된 볼 형상의 카바이드를 포함해야 한다고 나타났다.

청구항 3에 따른 본 발명의 추가 특징에 따라서는, 베어링 핀의 대부분이 중공 실린더 형태로 형성되거나 또는 적어도 정면 단부의 섹션이 중공 실린더 형태로형성되어야 한다는 내용이 제시되었다. 중공 실린더형 베어링 핀의 장점은, 중량 감소 외에도 정면에 베어링 핀을 끼워 넣을 때 확장이 용이하다는 것이다.

마지막으로 청구항 4 및 5에서는 본 발명에 따른 베어링 핀의 구체적인 사용 분야가 제시된다. 따라서, 처음으로 언급된 청구 내용에 따라 제시된 바와 같이, 본 발명에 따른 베어링 핀은 내연 기관의 밸브 디스트리뷰터를 위한 작동 레버 내에 롤러를 지지하기 위해서 사용된다. 두 번째로 언급된 청구 내용에 따라서는, 상기 베어링 핀이 자동차용 기어 휠 변속 기어 내에 유성 기어를 지지하기 위해서 사용되어야 한다.

본 발명은 하기 실시예에서 자세히 설명된다.

내연 기관의 밸브 디스트리뷰터의 도 1에 도시된 로킹 레버 (1) 는 축 (2) 을 통해 선회 가능하게 지지된다. 상기 로킹 레버 (1) 의 우측 단부 영역에서는 상기 레버가 가스 교환 밸브 (3) 의 샤프트와 상호 작용 결합되고, 상기 밸브는 관련 스프링 (4) 에 의해 폐쇄 위치에 지지된다. 상기 로킹 레버 (1) 의 좌측 단부에서는 롤러 (5) 가 베어링 핀 (6) 을 통해 로킹 레버 (1) 내에 지지되고, 롤러 (5) 는 캠 (7) 과 접촉되어 있다. 상기 롤러가 회전할 때 축 (2) 을 중심으로 한 상기 로킹 레버 (1) 의 선회 동작이 개시됨으로써, 상기 레버의 좌측 부분은 위로 그리고 우측 부분은 아래로 움직이며, 이 때 가스 교환 밸브 (3) 가 개방된다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 로킹 레버 (1) 는 좌측 단부에 서로 이격된 아암 (1.1, 1.2) 을 구비한 포오크형 부분을 포함한다. 베어링 핀 (6) 이 배치된 동일 평면상의 보어 (1.3) 가 상기 아암 (1.1, 1.2) 을 통해 연장되고, 상기 베어링 핀은 롤링 바디 림 (8) 상에 지지된 롤러 (5) 를 지지한다. 베어링 핀 (6) 은 롤링 바디 림 (8) 을 위한 내부 트랙 (6.1) 을 형성하고, 로킹 레버 (1) 의 아암 (1.1, 1.2) 의 수용 보어 (1.3) 내의 양 정면 (6.2) 에 끼워진다. 축방향 파워를 제공하여 베어링 핀 (6) 의 재료가 아암 (1.1, 1.2) 의 방향으로 프레스 됨으로써, 베어링 핀 (6) 과 로킹 레버 (1) 사이에서는 포지티브 결합이 형성된다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 베어링 핀 (6) 이 한편으로는 끼워질 수 있기 위하여 정면 (6.2) 이 부드러워야만 하고, 다른 한편으로는 내부 트랙 (6.1) 에서 부하를 수용할 수 있는 레이디얼 베어링으로서 기능할 수 있기 위하여 충분한 경도를 가져야만 한다.

상표 17 MnCr5의 강으로 이루어진, 즉 0.17%의 탄소 및 각각 1.25%의 망간 그리고 크롬을 함유하는 상기와 같은 베어링 핀은 가스 혼합물 내에서 탄질화된 다음에, 오일 배쓰 내에서 급랭되고 뜨임된다. 적절히 높은 온도에서 뜨임이 이루어짐으로써 내부 응력이 감소되는데, 즉 경도 및 강도는 감소되는 반면, 인성은 증가한다. 이 때는 조직에 따라 깨지기 쉬운 정방 결정의 마르텐사이트가 보다질긴 입방체 마르텐사이트로 변태된다. 뜨임 처리 후에는 베어링 핀이 HV 800의 경도를 갖는다. 그 다음에 베어링 핀이 연화 풀림되며, 이 경우 A1-포인트에 가까운 온도까지 강을 장시간에 걸쳐 가열하는 것은 후속적인 서냉으로 이해된다. 연화 풀림의 목적은, 한편으로는 경화에 적합한 조직을 강에 제공하는 것이고, 다른 한편으로는 상기 강을 가공이 용이한 연한 상태로 변환시키는 것이다. 연화 풀림 후에 베어링 핀은 HV 250의 경도를 가지며, 이 경우 상기 경도는 동시에 상기 베어링 핀의 양 정면 (6.2) 에 대한 최종 경도이기도 하다. 그 다음에 마지막으로 베어링 핀 (6) 의 외부 표면의 부분적인 유도 경화가 공지된 방식으로 이루어짐으로써, 상기 외부 표면은 HV 800의 최종 경도를 갖게 된다.

마지막으로 도 3이 보여주는 바와 같이, 베어링 핀 (6) 은 구름체 (8) 용 트랙 (6.1) 으로서 이용되는 영역 (6.3) 을 포함한다. 상기 영역 (6.3) 은 유도 경화 후에 청구항 2에 기술된 조직을 갖는데, 즉 5 ~ 25%의 잔류 오스테나이트를 함유하는 뜨임된 마르텐사이트로 이루어진 기지 내에 미세하게 분배된 볼 형상의 카바이드를 함유한다. 베어링 핀 (6) 의 변환 영역 (6.4) 은 연한 정면 (6.2) 으로부터 경화된 영역 (6.3) 을 분리시킨다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 로킹 레버 1.1, 1.2: 아암

1.3: 보어 2: 축

3: 가스 교환 밸브 4: 스프링

5: 롤러 6: 베어링 핀

6.1: 내부 트랙 6.2: 정면

6.3: 영역 6.4: 변환 영역

7: 캠 8: 구름체

Claims (5)

1. 넌-포지티브 결합 및/또는 포지티브 결합을 이루기 위해 하나 이상의 단부의 정면이 보어 (1.3) 에 끼워질 수 있고, 외부 표면의 경도가 정면 단부 (6.2) 의 경도보다 크며, 하우징의 수용 보어 (1.3) 내에 고정되는 베어링 핀 (6) 에 있어서,

   상기 베어링 핀 (6) 이, 처음에 HV 745-950(HRC 62-68)의 경도가 얻어지도록, 탄질화되고, 뜨임되며, 또한 풀림되고, 그 다음에 이와 같이 처리된 베어링 핀 (6) 이 연화 풀림되어 HV 212-305(HRB 93-HRC 30)의 경도를 얻은 후에, 외부 표면이 유도 경화 공정을 거쳐 HV 745-950(HRC 62-68)의 최종 경도를 얻는 것을 특징으로 하는 베어링 핀 (6).
2. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 표면은 유도 경화 공정 후에 잔류 오스테나이트를 5 ~ 25% 함유하는 뜨임된 마르텐사이트로 이루어진 기지 내에 미세하게 분포된 구상 탄화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 핀 (6).
3. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링 핀의 대부분은 중공 실린더 형태로 형성되거나 또는 적어도 정면 단부 섹션이 중공 실린더 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 핀 (6).
4. 제 1 항에 있어서, 내연 기관의 밸브 디스트리뷰터를 위한 작동 레버 (1) 내에 롤러 (5) 를 지지하기 위해서 사용되는 것을 특징으로 하는 베어링 핀 (6).
5. 제 1 항에 있어서, 자동차용 기어 휠 변속 기어 내에 유성 기어를 지지하기 위해서 사용되는 것을 특징으로 하는 베어링 핀 (6).