KR20080033968A

KR20080033968A - 베어링 쉘 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20080033968A
Application number: KR1020087002898A
Authority: KR
Inventors: 마르틴 클라인; 크리스티안 볼프
Original assignee: 페데랄-모굴 비스바덴 게엠베하
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2008-04-17
Also published as: WO2007016915A2; US20100135603A1; BRPI0614328A2; WO2007016915A3; DE102005037502A1; DE102005037502B4; EP1913268A2

Abstract

본 발명은 제1 및 제2 노출 부분(4, 5)을 포함하는 베어링 쉘에 관한 것으로서, 양측 노출 부분(4, 5)은 양측 베어링 쉘 단부(3a, 3b)의 내측면에 형성되어 있다. 양측 노출 부분(4, 5)에 있는 오일 그루브(20a, 20b, 30a, 30b)는 윤활 오일(9)의 흐름 방향(11)에서 베어링 쉘(1)의 중앙선(10)에 대해 경사지게 정렬되어 있다. 이로써 윤활 오일의 축방향 방출이 노출 부분(4, 5)에서 억제된다. 또한 본 발명은 이러한 베어링 쉘의 제조 방법에 관련된 것이다.

Description

베어링 쉘 및 그 제조 방법{BEARING SHELL AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 양측 노출 부분이 양측 베어링 쉘 단부의 내측면에 형성되는 제1 및 제2 노출 부분, 양측 노출 부분 사이의 활주면 부분 및 적어도 노출 부분 내에 배치된 오일 그루브를 구비한 베어링 쉘에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이러한 베어링 쉘의 사용 및 이 베어링 쉘의 제조 방법에 관한 것이다. 이외에도 본 발명은 두 개의 베어링 쉘을 구비한 베어링에 관한 것이다.

베어링은 그 부분면이 나란히 배치되는 두 개의 베어링 쉘을 포함한다. 경미한 정도의 정밀도 불량에서도 부분면이 정확하게 배치되지 않게 되고, 그 결과 부분면의 내측 모서리가 내측으로 돌출될 수 있다. 이로써 대응부, 즉 샤프트의 작동이 방해되고, 이로써 추가적인 마모가 발생한다. 이러한 현상을 방지하기 위해, 베어링 쉘은 그 베어링 쉘 단부에서 소위 노출부를 포함하는데, 이런 노출부는 베어링 쉘의 벽 두께가 감소된, 부분면에 접하는 부분에 해당한다. 하지만 이러한 노출부의 단점은 윤활 오일이 측방향으로, 즉 축방향으로 유출될 수 있고 이로써 가동 중에 윤활 오일 압력이 감소하는 것이다. 이는 샤프트의 마모를 발생시킬 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 독일 특허 DE 101 63 292 A1에는 일반적으 로 노출부가 형성되는 부분에 오일 그루브가 제공되는데, 이런 오일 그루브는 바로 인접하고 평행하게 배치된다. 이 그루브는 보링 작업을 통해 제조되며, 그루브 사이에는 뾰쪽한 웨브가 남아 있다.

이 베어링 쉘에서는 이 첨단이 사용 시 마모되므로 초기 마모에 의해 일종의 노출부가 형성된다.

베어링 쉘의 다른 활주면 부분에도 오일 그루브가 제공되지만, 이런 오일 그루브는 노출 부분의 오일 그루브보다 더 낮은 깊이를 갖는다.

서로 다른 형태로 형성된 오일 그루브는 완성된 베어링 쉘에서 상응하는 서로 다른 공구를 이용한 보링 작업을 통해 제조해야 하는데, 이런 작업에는 특히 긴 시간이 소요된다.

본 발명의 목적은, 두 개의 노출 부분을 포함하며 축방향에서 노출 부분으로부터 윤활 오일의 방출이 억제되는 베어링 쉘을 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 노출 부분에서 간단한 방식으로 그루브의 제조를 보장하는 상응하는 제조 방법을 제공하는 것이다.

이 목적은 오일 그루브가 윤활 오일의 흐름 방향에서 베어링 쉘의 중앙선에 대해 경사지게 정렬되는 베어링 쉘을 통해 달성된다.

베어링 쉘의 중앙선은 둘레 방향에서 중앙으로 진행한다.

그루브가 샤프트의 회전 방향에 의해 결정되는 윤활 오일의 흐름 방향에서 중앙선으로 진행함에 따라 오일이 노출부의 가장자리 부분에서 내측으로 안내되며 이러한 방식으로 측면으로의 오일 방출이 억제된다. 노출 부분에는 V자 형태의 그루브 패턴이 형성된다.

윤활 오일이 제1 노출 부분으로 유입되고 이 부분에서부터 베어링 쉘을 거쳐 제2 노출 부분으로 흐르면, 제1 노출 부분에서 오일 그루브가 부분면 방향으로 중앙선으로부터 이격되고 제2 노출 부분에서 오일 그루브가 부분면 방향에서 중앙선으로 접근된다. 따라서 베어링 쉘의 부착 시, 오일 그루브의 정렬 방향이 샤프트의 회전 방향 및 이로써 해당 방식에서 윤활 오일의 흐름 방향과 일치하는지에 주의해야 한다.

바람직하게도 오일 그루브가 중앙선 옆의 양측에서 각각 서로 평행하게 배치되며 중앙선과 함께 각도(β)를 형성한다.

경사 각도(β)는 바람직하게도 0° < β <45°의 범위, 특히 0° < β < 25°의 범위, 및 특히 0° < β < 15°의 범위에 존재한다,

바람직하게도 적어도 제1 노출 부분의 오일 그루브는 활주면 부분에까지 진행한다. 윤활 오일은 인접 쉘에서부터 제1 노출 부분으로 흐르며 노출 부분의 끝에서 활주면 부분에 대한 전이부로 가속화된다. 활주면 부분에까지 오일 그루브가 진행함에 따라 윤활 오일의 흐름 방해가 방지되므로, 지연 없이 활주면 부분으로 유입이 가능하다. 오일 흐름의 방해는 압력 상승을 발생시키고 노출 부분에서 오일의 방출 및 축방향 방출을 야기시킬 수 있다.

활주면 부분 방향으로의 윤활 오일의 이런 배출은, 다른 실시 형태에서 활주면 부분의 그루브 부분이 노출 부분의 그루브 부분보다 더 큰 깊이를 가질 경우 더욱 가속화된다. 노출 부분의 그루브 부분에 대한 바람직한 깊이는 0.03 mm이고 활주면 부분에서 0.05 mm이다. 바람직하게도 그루브 바닥 라운딩 반경(R)은 0.1 mm ≤ R ≤ 0.5 mm이다.

바람직하게도 활주면 부분의 그루브 부분은 해당 노출 부분의 그루브 부분과 동일한 경사 각도(β)를 갖는다.

다른 실시 형태에서는 활주면 부분의 모든 그루브 부분이 서로 평행하게 배치될 수 있다.

바람직하게도 활주면 부분에 있는 그루브 부분의 단부가 뾰쪽하게 형성된다.

다른 실시 형태에서는 그루브 부분이 전체 활주면 부분에 걸쳐 진행할 수 있다. 이러한 방식으로 제1 노출 부분의 그루브가 제2 노출 부분의 그루브와 흐름 연결 상태에 있게 되고, 이로써 윤활 오일의 흐름 거동이 베어링 쉘 전체에 걸쳐 추가적으로 개선된다.

바람직하게도 노출 부분의 그루브 부분이 부분면에까지 진행한다. 이러한 조치를 통해 인접한 베어링 쉘 사이의 오일 흐름이 개선되고 각 노출 부분에서부터의 윤활 오일의 측면 방출이 추가적으로 감소 또는 억제된다.

이와 관련하여 제1 노출 부분의 그루브가 제2 노출 부분의 그루브보다 넓은 것이 이점으로 작용할 수 있다.

오일 그루브의 그루브 바닥은 원형, 포물선형 또는 타원형일 수 있다.

바람직하게도 그루브 간격(A)은 그루브 폭(B)보다 크거나 같은데, A는 두 개의 인접한 그루브의 중앙에서 측정된 치수이다. 그루브 사이에서 웨브 빠른 마모를 방지해야 하는 경우 A가 B보다 큰 것이 바람직하다.

바람직하게도 이 베어링 쉘은 화물차 엔진의 캠 샤프트 베어링에 사용된다.

또한 바람직하게도 이 베어링 쉘은 좁은 커넥팅 로드 베어링에 사용된다. 좁은 커넥팅 로드 베어링이란 승용차의 경우 폭이 20 mm 미만이고 화물차의 경우 폭이 40 mm 미만인 커넥팅 로드 베어링을 의미한다.

두 개의 이러한 베어링 쉘을 포함하는 본 발명에 따른 베어링에서는, 각각의 제1 노출 부분이 다른 베어링 쉘의 제2 노출 부분에 대해 인접한 베어링 쉘에 배치된다.

제1 및 제2 노출 부분, 양측 노출 부분 사이의 활주면 부분 및 오일 그루브를 구비한 베어링 쉘의 제조 방법에서는, 스트립 재료에서 판이 분리되고 이어서 이 판을 베어링 쉘로 성형하며, 스트립 재료에서 노출 부분이 제조되고 오일 그루브가 스트립 재료, 분리된 판 또는 기성 베어링 쉘에 스탬핑된다.

스트립 재료 또는 판에 오일 그루브를 스탬핑하는 것이 바람직한데, 그 이유는 이 공정 단계가 스트립 재료에서 판을 분리하는 과정에 통합될 수 있기 때문이다. 추가적으로 그루브의 스탬핑을 위한 펀치로서 형성된 적합한 커터를 통해, 동일한 작업 공정에서 판을 절단하고 노출 부분에 그루브를 스탬핑하는 것이 가능하다. 이로써 현저한 시간 절감이 달성되며 제조 공정이 현저하게 단순화된다.

본 발명의 바람직한 실시 형태는 하기 도면을 통해 상세히 설명된다. 도면은 다음과 같다:

도 1a는 베어링 쉘의 사시도를 나타낸다.

도 1b는 이해를 돕기 위해 두 개의 부분, 즉 양측 노출 부분으로 분리된 베어링 쉘의 양측 단부에 대한 사시도를 나타낸다.

도 2는 두 개의 베어링 쉘 및 샤프트가 포함된 베어링의 단면도를 나타낸다.

도 3은 관찰 방향(A)에서 관찰한 도 2의 베어링 쉘(1)을 나타낸다.

도 4는 관찰 방향(B)에서 관찰한 도 3의 베어링 쉘을 나타낸다.

도 5는 도 2에 도시한 제1 실시 형태에 따른 베어링 장치를 라인 C-C를 따라 절개한 단면도를 나타낸다.

도 6 내지 8은 도 2에 도시한 다른 실시 형태의 베어링 장치를 절개선 C-C를 따라 절개한 단면도가 도시되어 있다.

도 9는 베어링 쉘의 활주면 부분에 있는 그루브 부분의 확대도를 나타낸다.

도 10은 제조 방법에 대한 개략도를 나타낸다.

도 1에는 베어링 쉘(1)의 양측 단부(3a, 3b)에 대한 사시도가 도시되어 있다. 베어링 쉘(1)은 양측 단부(3a, 3b)에서 각각 하나의 부분면(2)을 포함하며, 그 아래에서는 베어링 쉘의 벽 두께가 감소되어 있으며, 이로써 제1 노출 부분(4) 및 제2 노출 부분(5)이 형성된다. 양측 노출 부분(4, 5) 사이에는 활주면 부분(7)이 존재한다.

둘레 방향에는 중앙에 중앙선(10)이 표시되어 있다. 윤활 오일의 흐름 방향은 화살표(11)로 도시되어 있다.

베어링에서 지지되는 샤프트(8)를 구비한 두 개의 베어링 쉘(1, 1')을 포함하는 베어링이 도시된 도 2에서 알 수 있듯이, 윤활 오일(9)의 흐름 방향(11)이 샤프트(8)의 회전 방향(n)을 통해 정의된다.

도 1에 도시한 베어링 쉘(1)에서는 윤활 오일(9)이 우선 제1 노출 부분(4)으로 흐르고, 그에서부터 활주면 부분(7)을 거쳐 제2 노출 부분(5)으로 흐른다.

제1 노출 부분(4)에는 그루브(20a, 20b)가 배치되며, 이 그루브는 흐름 방향(11)에서 부분면(2)에서부터 중앙선(10)으로 진행한다. 노출 부분(4)은 중앙선(10)을 통해 두 개의 반쪽(4a, 4b)으로 분할되는데, 이 반쪽에는 오일 그루브(20a) 또는 오일 그루브(20b)가 배치되어 있다. 이 부분(4a, 4b) 내에서 그루브(20a) 또는 그루브(20b)가 서로 평행하게 정렬되어 있다. 그루브(20a, 20b)는 중앙선(10)과 함께 경사각(β)을 형성한다.

마찬가지로 중앙선(10)을 통해 두 개의 반쪽(5a, 5b)으로 분할되는 제2 노출 부분(5)에는 오일 그루브(30a, 30b)가 배치되는데, 이 오일 그루브는 부분면(2)에서 중앙선(10)에 대해 경사지게 배치되어 있다. 반쪽(5a, 5b) 내에는 오일 그루브(30a, 30b)가 서로 평행하게 배치되어 있고, 마찬가지로 중앙선(10)과 함께 각도(β)를 형성한다. 노출 부분(4, 5)은 경계선(6a, 6b)을 통해 활주면 부분(7)에 대해 한정된다.

도 3에는 관찰 방향(A)에서 관찰한 도 2의 베어링 쉘(1)이 도시되어 있다. 윤활제의 흐름 방향은 화살표(11)로 도시되어 있다.

도 4에는 제2 노출 부분(5)의 정면도를 나타내는, 관찰 방향(B)에서 관찰한 도 3의 베어링 쉘(1)이 도시되어 있다.

도 5에는 도 2의 절개선 C-C를 따라 절개한 단면도가 도시되어 있다. 여기에서는 베어링 쉘(1')의 제1 노출 부분(4)이 베어링 쉘(1)의 제2 노출 부분(5)에 접하는 것을 알 수 있다. 베어링 쉘(1')에 대한 베어링 쉘(1)의 흐름 방향(11) 및 오일 그루브(30a, 30b) 및 오일 그루브(20a, 20b)의 정렬 방향으로 인해 베어링 쉘(1)에서 베어링 쉘(1')로 흐르는 윤활 오일이 가장자리 부분에서 중앙으로, 즉 중앙선(10) 방향으로 안내되고, 이로써 축방향에서의 방출, 즉 중앙선(10)에 대해 수직 방향에서 베어링 쉘로부터의 방출이 억제된다.

도 6에는 베어링 쉘(1')의 오일 그루브(20a, 20b)가 제1 노출 부분(4)에서 활주면 부분(7)으로 진행하는 다른 실시 형태가 도시되어 있다. 이로써 각각의 오일 그루브(20a, 20b)는 노출 부분(4)의 그루브 부분(21) 및 활주면 부분(7)의 다른 그루브 부분(22)을 포함한다. 중앙선(11)에 대한 그루브 부분(21)의 경사는 그루브 부분(22)에서도 그대로 유지된다.

도 7에는 도 6에 따른 실시 형태에서와는 달리 그루브 부분(22)이 서로 평행하게 배치되는 다른 실시 형태가 도시되어 있다.

베어링 쉘(1)에서부터 베어링 쉘(1')로의 전이부에서 흐름 거동을 개선하기 위하여, 베어링 쉘(1')의 제1 노출 부분(4)에 있는 오일 그루브(20a, 20b)의 그루브 부분(21)이 베어링 쉘(1)의 제2 노출 부분(5)에 있는 그루브(30a, 30b)보다 넓게 형성된다.

도 8에는 그루브 부분(22)이 활주면 부분(7) 전체에 걸쳐 진행하는 다른 실 시 형태가 도시되어 있다. 이로써 그루브(20a, 20b)가 그루브 부분(22)을 거쳐 그루브(30a, 30b)와 흐름 연결 상태에 있다.

도 9에는 그루브 부분(22)의 끝 부분(23)에 대한 확대도가 도시되어 있다. 여기에서는 그루브가 끝이 뾰쪽한 원형의 그루브 바닥을 포함하는 것을 알 수 있다.

도 10에는 본 발명에 따른 베어링 쉘의 제조 방법이 개략적으로 도시되어 있다. 스트립 재료(strip material)(40)에서 출발하여 먼저 스트립 재료의 가장자리에서 노출 부분(4, 5)이 밀링 가공된다. 이어서 이 스트립 재료(40)에서 분리선(41)을 따라 판(42)이 절단된다. 이 절단 공정(42)에서 적합한 조합형 커터/펀치를 통해 그루브(20a, 20b, 30a, 30b)가 해당 노출 부분(4, 5)에 동시에 스탬핑된다. 분리된 판(42)은 노출 부분(4, 5) 뿐 아니라 해당 그루브(20a, 20b, 30a, 30b)도 포함한다. 이어서 베어링 쉘로의 성형 작업 및 경우에 따라서는 베어링 쉘의 최종 보링 작업이 이루어진다.

본 발명은 베어링 쉘 및 그 제조 방법에 이용될 수 있다.

[도면부호의 설명]

1, 1' 베어링 쉘

2 부분면

3a, 3b 베어링 쉘 단부

4 제1 노출 부분

4a, 4b 제1 노출 부분의 반쪽

5 제2 노출 부분

5a, 5b 제2 노출 부분의 반쪽

6a, 6b 경계선

7 활주면 부분

8 샤프트

9 윤활 오일

10 중앙선

11 윤활 오일의 흐름 방향

20a, 20b 오일 그루브

21 그루브 부분

22 그루브 부분

23 끝 부분

30a, 30b 오일 그루브

40 스트립 재료

41 분리선

42 판

n 회전 방향

β 각도

Claims

양측 노출 부분(4, 5)이 양측 베어링 쉘 단부(3a, 3b)의 내측면에 형성되는 제1 노출 부분(4) 및 제2 노출 부분(5), 양측 노출 부분(4, 5) 사이의 활주면 부분(7) 및 적어도 노출 부분(4, 5) 내에 배치된 오일 그루브(20a, 20b, 30a, 30b)를 구비한 베어링 쉘(1, 1')에 있어서,

오일 그루브(20a, 20b, 30a, 30b)가 윤활 오일(9)의 흐름 방향(11)에서 베어링 쉘(1, 1')의 중앙선(10)에 대해 경사지게 정렬되는 것을 특징으로 하는 베어링 쉘.
제1항에 있어서, 상기 오일 그루브(20a, 20b, 30a, 30b)가 중앙선(10) 옆의 양측에서 각각 서로 평행하게 배치되며 중앙선(10)과 함께 각도(β)를 형성하는 것을 특징으로 하는 베어링 쉘.
제2항에 있어서, 경사 각도(β)가 0° < β < 45°인 것을 특징으로 하는 베어링 쉘.
제3항에 있어서, 경사 각도(β)가 0° < β < 30°인 것을 특징으로 하는 베어링 쉘.
제3항 또는 제4항에 있어서, 경사 각도(β)가 15° < β < 25°인 것을 특징으로 하는 베어링 쉘.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 노출 부분(4)의 오일 그루브(20a, 20b, 30a, 30b)가 활주면 부분(7)으로 진행하는 것을 특징으로 하는 베어링 쉘.
제6항에 있어서, 노출 부분(4)의 그루브 부분(21)이 활주면 부분(7)의 그루브 부분(22)보다 더 큰 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 베어링 쉘.
제6항 또는 제7항에 있어서, 활주면 부분(7)의 그루브 부분(22)이 노출 부분(4)의 그루브 부분(21)과 동일한 경사 각도(β)를 갖는 것을 특징으로 하는 베어링 쉘.
제6항 또는 제7항에 있어서, 활주면 부분(7)의 모든 그루브 부분(22)이 중앙선(10)에 대해 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 베어링 쉘.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 그루브 부분(22)의 단부(23)가 뽀쪽하게 끝나는 것을 특징으로 하는 베어링 쉘.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 그루브 부분(22)이 활주면 단부(7) 전체에 걸쳐 진행하는 것을 특징으로 하는 베어링 쉘.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 노출 부분(4, 5)의 그루브 부분(21)이 부분면(2)에까지 진행하는 것을 특징으로 하는 베어링 쉘.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 노출 부분(4)의 오일 그루브(20a, 20b)가 제2 노출 부분(5)의 오일 그루브(30a, 30b)보다 넓은 것을 특징으로 하는 베어링 쉘.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 오일 그루브의 그루브 바닥이 원형, 포물선형 또는 타원형인 것을 특징으로 하는 베어링 쉘.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 그루브 간격(A)이 그루브 폭(B)보다 크거나 같고, A가 두 개의 인접한 그루브(20a, 20b, 30a, 30b)의 중앙에서 측정된 치수인 것을 특징으로 하는 베어링 쉘.
승용차 엔진 및 화물차 엔진의 캠 샤프트 베어링에서의, 제1항에 따른 베어링 쉘의 사용.
좁은 커넥팅 로드 베어링에서의 제1항에 따른 베어링 쉘의 사용.
각각의 제1 노출 부분(4)이 다른 베어링 쉘(1')의 제2 노출 부분(5)에 대해 인접한 베어링 쉘(1)에 배치되는, 제1항에 따른 두 개의 베어링 쉘을 구비한 베어링.
양측 노출 부분이 양측 베어링 쉘 단부의 내측면에 형성되는 제1 및 제2 노출 부분, 양측 노출 부분 사이의 활주면 부분 및 적어도 노출 부분에 배치되는 오일 그루브를 구비한 베어링 쉘의 제조 방법으로서, 스트립 재료에서 판이 분리되고 이어서 이 판이 베어링 쉘로 성형되는 방법에 있어서, 스트립 재료에서 노출 부분이 제조되고 오일 그루브가 스트립 재료, 분리된 판 또는 기성 베어링 쉘에 스탬핑되는 것을 특징으로 하는 방법.
제19항에 있어서, 상기 판의 분리 시 오일 그루브가 스탬핑되는 것을 특징으로 하는 방법.