KR20070112795A - 자기윤활 가이드 부재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기윤활 가이드 부재에 관한 것으로서, 본체(1)는 내마모성 및, 또는 내시징성(seizing) 및 내부식성이 높은 재료로 제조되며, 보어(1a)의 각 단부는 그리스가 마찰구역을 빠져나가는 것을 방지하기에 적합한 하나 이상의 채널(1b, 1c)을 가지며, 상기 보어(1a)는 상기 채널(1b, 1c) 사이에, 상기 채널 중 적어도 하나에서 종단되며 윤활제 저장부로서 작용시키기에 적합한 배향 슬롯(1d)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자기윤활 가이드 부재{SELF-LUBRICATING GUIDING ELEMENT}

본 발명은 조인트 또는 베어링용 자기윤활 가이드 부재에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 높은 하중을 받고, 마모 및 부식성 분위기에서 작동하는 어려운 조건 및 환경에서의 조인트 또는 베어링 작동에 이로운 적용에 관한 것이다.

이들 형태의 조인트 또는 베어링은 다양한 기술분야, 즉 공공 사업, 제강, 농기계, 이송차량 등에 비제한적인 방식으로 사용될 수 있다. 일반적으로, 본 발명에 관한 조인트는 저속 이동 피봇과 함께 높은 하중 하에서 단독적으로 작동하며, 미리 윤활된다. 이들 작동 조건은 미국특허 제4,678,348호 및 제4,576,488호에 교시하는 경우와 같이 유체동역학 영역을 일으키지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명은 오일윤활 조건에서 작동하는 조인트에 적용한다.

이들 조인트 또는 베어링은 적용 분야에 따라 조립체에 단독적으로 윤활되고 및, 또는 매우 긴 윤활 주기를 갖는 우수한 마찰 및 마모 거동 특성을 가져야 한다.

마찰면상에 그리스 저장부를 구성하는 다양한 기술적 선택이 제안되고 있다.

예를 들면, 프랑스특허 제2 523 010호는 보어가 윤활제 저장, 특히 그리스 저장부로서 작용하도록 널링된 조인트 링을 개시한다.

프랑스특허 제2 693 250호에 있어서, 링 또는 가이드 부재의 보어에는 핀이 라이너의 지탱면과 접촉식으로 피봇하는 라이너(liner)가 장비되어 있다. 이 라이너는 그의 길이에 수직으로 감겨지며 스트립과 링의 보어내에 테두리된 스트립으로 구성될 수 있다.

이들 배치는 특히 연마 마모에 대한 저항 및 적용에 따라 종종 고려되는 재밍(jamming)에 대한 저항을 증가시킨다. 윤활은 조립시에 실시하거나 또는 긴 간격으로 주기적으로 실시한다.

이 형태의 링에 대해, 그의 실시예에 관계없이, 특히 마찰면을 구성하는 그의 보어와 관련하여, 그리스 저장부로서 작용시키기에 적합한 배치 또는 배치없이, 영구적인 또는 실질적으로 영구적인 윤활을 보장하여 그리스 또는 다른 윤활제가 빠져나가는 것을 방지하여야 한다.

본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 기술될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 조인트 또는 베어링용 링의 일실시예의 부분단면 사시도,

도 2는 바람직한 실시예에 따른 링의 종단면도,

도 3은 핀의 장착 후를 도시하는 도 2 상당도,

도 4, 5, 6 및 7은 다양한 채널 루트 프로파일를 예시하는 부분단면도,

도 8은 볼-앤드-소켓 조인트에 대한 본 발명에 따른 링의 사시도,

도 9는 도 8의 종단면도 및

도 10은 홈의 다른 실시예에 따른 링의 종단면도이다.

이 종래 기술에 기초하여, 본 발명은 마찰구역(friction zone)내의 그리스 또는 다른 윤활제가 빠져나가지 않을 뿐만 아니라 마찰구역에 윤활제의 재공급을 허용하는 그리스 저장부를 구성하는 것을 제안한다.

자기윤활 가이드 부재는 마찰 및 분절(articulation) 및, 또는 슬라이딩 능력을 구비한 부재(element)를 장착하기 위한 보어를 갖는 본체 형태로 설계되고 개발되었다. 본체는 높은 내마모성 및, 또는 내재밍성 및 내부식성을 갖는 재료로 제조되며, 보어의 각 단부는 그리스가 마찰구역을 빠져나가는 것을 방지하기에 적합한 하나 이상의 채널을 가지며, 상기 보어는 상기 채널 사이에, 상기 채널 중 적어도 하나에서 종단되며 윤활제 저장부로서 작용시키기에 적합한 배향 홈(oriented groove)을 갖는다.

윤활제가 마찰구역내에 잔존하고 홈이 채널과 연통하는 것에 의해 윤활제가 빠져나가지 않기 때문에 윤활 주기를 감소시킬 수 있다.

채널과 연통하는 윤활제 저장부를 구성하는 문제점을 해결하기 위해, 홈은 다양한 실시예를 가질 수 있다.

홈은 그리드(grid)를 형성하도록 배향된다.

채널의 깊이는 홈의 깊이보다 약 1 내지 10배 깊다.

더욱이, 체널의 깊이는 실질적으로 본체 두께의 적어도 1/3인 것이 이롭다는 것을 인식하였다.

홈은 마찰구역의 약 30 내지 70%를 나타내는 구역을 차지한다.

또한, 보어의 각 단부로부터 1 내지 약 6 mm 사이에 위치되는 것이 채널에 대해 이롭다는 것을 인식하였다. 채널의 폭은 0.5 내지 약 5 mm 사이이다.

도 1은 그리스 또는 다른 윤활제와 조합하여 핀(2)의 마찰장착을 위한 동축 보어(1a)를 갖는 원통형 본체(1) 형태의 가이드 부재의 예시적 실시예를 도시한다. 일반적으로, 원통형 본체(1)는 특히 고압, 부식 및 마모의 극한 작동조건에서 높은 내마모성(wear resistance) 및, 또는 내재밍성(jamming resistance) 및 내부식성(corrosion resistance)을 갖는 임의의 재료로 제조된다. 원통형 본체(1), 특히 그의 보어(1a)는 임의의 표면처리가 실시될 수 있다.

본 발명에 있어서, 가이드 부재는 예를 들면 베어링, 슬라이드, 볼-앤드-소켓 조인트(ball-and-socket joint) 등에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 보어(1a)의 각 단부(1a1, 1a2)는 그리스 또는 윤활제가 마찰면을 빠져나가는 것을 방지하기 위한 하나 이상의 채널(1b, 1c)을 갖는다. 비제한적인 방식으로, 채널(1b, 1c)의 깊이는 0.3 내지 약 3 mm 사이일 수 있다. 일반적으로, 채널(1b, 1c)의 깊이는 실질적으로 본체(1) 두께의 1/3이다.

채널의 외관은 다양한 형상, 특히 비제한적인 방식으로 정사각형(도 4), 직사각형(도 5), 삼각형(도 6) 및 경사진 또는 경사지지 않은 원형(도 7) 형상일 수 있다.

그리스가 마찰면을 빠져나가는 것을 방지하기 위해, 채널(1b, 1c)은 보어의 각 단부(1a1, 1a2)로부터 간격 "x"에 위치되어 있다. 이 간격은 1 내지 약 6 mm 사이이다. 유사하게, 채널(1b, 1c)의 폭은 0.5 내지 약 5 mm 사이이다.

본 발명의 중요한 특징에 따르면, 보어(1a)는 적어도 채널(1b, 1c) 사이에, 적절하게 배향되고 상기 채널(1b, 1c) 중 적어도 하나에서 종단되는 홈을 가지며, 상기 홈은 윤활제 저장부로써 작용한다.

예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 이들 홈(1d)은 쉐브론(chevron)을 형성하기 위해 배향될 수 있다. 이들 쉐브론은 도시된 예의 경우에 있어서 그들의 정점(apex)에서 결합된다. 본 발명의 기술사상을 일탈하지 않는 범위내에서, 쉐브론이 그들의 정점에서 결합되지 않아도 된다.

도 2에 도시된 실시예에 있어서, 특히 이점을 고려하여, 홈(1d)은 그리드를 형성하도록 배향된다.

채널(1b, 1c)과 홈(1d)의 조합에 있어서, 상기 채널과 상기 홈의 상호연결은 상기 홈(1d)이 차지한 구역내의 윤활제의 제거를 방지하는 작용을 하며, 또한 채널은 그리스를 상기 홈에 재공급하기 위한 그리스 저장부로써 작용한다.

본체(1)의 보어(1a)는 그리스 또는 다른 윤활제의 홈(1d)으로의 재공급을 용이하게 하기 위해 그의 전체 길이를 따라 분배된 채널(1e)을 가진다. 따라서, 채널(1b, 1c, 1e)은 하기와 같이 본체의 전체 길이에 대해 공간 "e"로 분배된다.

p ≤ e ≤ 6p

여기에서:

p = 홈 사이의 피치;

e = 채널 사이의 공간.

유사하게, 본체의 전체 길이 대해 분배된 채널(1b, 1c, 1e) 갯수는 하기 수학식 1에 대응한다.

여기에서:

n = 채널 갯수;

L = 본체 길이;

l = 채널 폭.

채널(1b, 1c)의 깊이는 홈(1d)의 깊이보다 약 1 내지 10배 더 크다. 홈(1d)은 마찰구역의 약 30 내지 70%를 나타내는 구역(예들 들면, 쉐브론 또는 그리드)을 차지한다.

링은 채널과 그리드 형태의 홈에 대해 하기 특징을 가질 수 있다:

채널

· 깊이 : 약 1.5 mm;

· 폭 : 약 2 mm;

· 가장자리 간격 : 1.5 mm 내지 2 mm;

· 갯수 :

· 공간 : 8 mm 내지 12mm.

홈(그리드)

피치 : 4 내지 6 mm;

깊이 : 0.3 mm;

각도 : 30°내지 35°.

이 형태의 링은 비제한적 방식으로 다양한 기술분야에 적용될 수 있다:

- 공공 사업 설비(유압 셔블, 로더(loader), 분쇄기 등);

- 농기계(트랙터의 전방 액슬, 쟁기, 신축 로더, 부시 필러(bush piller) 등);

- 제강(컨베이어 롤러, 베어링 등);

- 재료 핸들링 로더 등.

또한, 본 발명은 슬라이드 및 볼-앤드-소켓 조인트, 및 임의의 형태의 조인트에 적용된다. 도 8 및 9는 볼-앤드-소켓 조인트용 링(3)의 예시적 실시예를 도시한다. 링의 케이지(cage)(3a)는 각 채널(3b, 3c)의 단부에 볼-앤드-소켓 조인트(도시되지 않음)의 헤드를 수용하고, 전술한 바와 같이 그리스를 유지하기 위한 것이다.

채널(3b, 3c) 사이에는, 상기 채널과 연통하는 그리드 또는 쉐브론 형태의 홈(3d)이 형성되어 있다.

한쪽은 종래 기술에 따른 그리스 저장부가 없는 평면 베어링 및 다른 한쪽은 본 발명에 따른 그리스 저장부를 구비한 베어링에 적용한 경우의 결과를 기술한다.

실시예 1 : 종래 기술에 따른 자기윤활 가이드 부재는 원형 채널이 없으며, 단지 그리스 저장부로써 작용시키기 위해 베어링 표면상에 분배된 그리드 형태의 홈을 구비한다.

샤프트 재료 : 16Ni-Cr6 침탄강(case hardened steel)

베어링 형태 : 그리드 장착 베어링(내마모 및 내재밍 표면처리한 그리스 저장부 구비)

샤프트 직경 : 30 mm

가이드 부재 길이 : l = 20 mm

무브먼트 : 1 Hz 주파수에서 교대 90°회전

슬라이딩 속도 : 8 mm/s

극한압력 그리스 : 리튬비누, SNR-LUB EP 형태, 그레이드 NLGI 2 공장 윤활 후 추가 그리스 없이 작동.

테스트 결과 : 마찰계수의 빠른 증가 전의 진동수 : 138,000

실시예 2 : 본 발명에 따른 자기윤활 가이드 부재.

가이드 부재가 베어링의 각 단부로부터 1 mm의 간격으로 위치된 폭 2 mm, 깊이 2 mm의 2개의 원형 채널 및 상기 채널 사이에 그리드 형태로 형성되고 상기 채널과 연통하는 홈을 구비한 것을 제외하고는 실시예 1과 같이 제조하였다.

테스트 결과 : 마찰계수의 빠른 증가 전의 진동수 ＞ 500,000(테스트는 한계 전에 정지됨)

전술한 것으로부터 본 발명의 이점이 명백하게 나타나며, 채널은 그리스가 밀려나오는 것을 방지하는 한편, 마찰구역내에 상기 그리스를 분배하는 작용을 한다는 점을 강조한다.

Claims (10)

1. 마찰 및 분절 및, 또는 슬라이딩 능력을 구비한 부재(2)를 장착하기 위한 보어(1a)를 갖는 본체(1) 형태의 자기윤활 가이드 부재에 있어서,

   상기 본체(1)는 높은 내마모성 및, 또는 내재밍성 및 내부식성을 갖는 재료로 제조되며, 상기 보어(1a)의 각 단부는 그리스가 마찰구역을 빠져나가는 것을 방지하기에 적합한 하나 이상의 채널(1b, 1c)을 가지며,

   상기 보어(1a)는 상기 채널(1b, 1c) 사이에, 상기 채널 중 적어도 하나에서 종단되며 윤활제 저장부로서 작용시키기에 적합한 배향 홈(1d)을 갖는 것을 특징으로 하는 자기윤활 가이드 부재.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 본체(1)의 보어는 윤활제를 상기 모든 홈에 공급하기 위해 보어 전체 길이를 따라 분배된 채널(1e)을 구비하는 것을 특징으로 하는 자기윤활 가이드 부재.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 홈은 그리드를 형성하도록 배향되는 것을 특징으로 하는 자기윤활 가이드 부재.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 채널(1b, 1c)의 깊이는 상기 홈(1d)의 깊이보다 1 내지 10배 깊은 것을 특징으로 하는 자기윤활 가이드 부재.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 채널(1b, 1c)의 깊이는 상기 본체(1) 두께의 최대 1/3이며, 상기 채널의 폭은 0.5 내지 5 mm 사이인 것을 특징으로 하는 자기윤활 가이드 부재.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 홈(1d)의 깊이는 0.1 내지 0.6 mm 사이인 것을 특징으로 하는 자기윤활 가이드 부재.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 홈(1d)은 마찰구역의 30 내지 70%를 나타내는 구역을 차지하는 것을 특징으로 하는 자기윤활 가이드 부재.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 채널(1b, 1c)은 상기 보어(1a)의 각 단부로부터 1 내지 6 mm 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 자기윤활 가이드 부재.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 채널은 하기와 같이 본체의 전체 길이에 대해 공간 "e"로 분배되는 것을 특징으로 하는 자기윤활 가이드 부재.

   p ≤ e ≤ 6p

   여기에서:

   p = 홈 사이의 피치;

   e = 채널 사이의 공간
10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 본체의 전체 길이 대해 분배된 채널(1b, 1c, 1e) 갯수는 하기 수학식 1에 대응하는 것을 특징으로 하는 자기윤활 가이드 부재.

    (수학식 1)

    여기에서:

    n = 채널 갯수;

    L = 본체 길이;

    l = 채널 폭