KR20160139508A - 아크형 양단부를 가진 장방형 요홈 형상의 오일 저장소를 내주면에 구비한 원통형 슬라이딩 베어링 - Google Patents

Abstract

원통형 슬라이딩 베어링의 내주면에 금속 유동 방식의 소성 가공을 통하여 요홈이 형성되도록 하면서, 오일 저장소가 되는 요홈의 측벽과 베어링 내주면의 경계부가 2개의 장변형 직선 구간을 포함하여, 장변형의 직선 구간 양단부에 각각 아크형 구간을 구비한 평면 형상을 가지도록 형성되며, 그리고
상기 장변형 직선 구간은 베어링의 내주면에서 원주 방향으로 진행하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 아크형 양단부를 가진 장방형 요홈 형상의 오일 저장소를 내주면에 구비한 원통형 슬라이딩 베어링.

Description

아크형 양단부를 가진 장방형 요홈 형상의 오일 저장소를 내주면에 구비한 원통형 슬라이딩 베어링 {Cylindrical Sliding Bearing comprising Indented Embossing Grooves In A Form of Oblong Including Semicircle End for Oil Reservoir}

본 발명은 엠보싱 가공에 의한 요홈 형상의 오일 저장소를 내주면에 구비한 슬라이딩 베어링에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 원통형 슬라이딩 베어링의 내주면에 충분한 오일을 저장할 수 있는 요홈 형상의 오일 저장소를 금속 유동 방식의 소성 가공을 통하여 손쉽게 제공하면서도 오일 저장소의 내구성을 향상시킴으로써 한번의 윤활로 지속할 수 있는 윤활 수명과 장기적인 사용을 위한 제품 수명을 획기적으로 개선할 수 있는 슬라이딩 베어링에 관한 것으로서, 특히 고하중 저속 슬라이딩 베어링에 유용한 발명이다.

일반적으로 슬라이딩 베어링은 이동체와 고정체 사이에 구비되어 이동체 또는 고정체에 면 접촉 상태에서 이동체가 고정체로부터 원활하게 이동가능하도록 지지하는 장치이다. 특히, 이러한 슬라이딩 베어링은 구름 베어링에 비해 충격에 견디는 힘이 강하므로 비교적 하중이 많이 나가는 산업 기계의 슬라이딩 부에 광범위하게 사용된다.

이러한 슬라이딩 베어링에는 축과 슬라이딩 접촉면에 내부 마모를 방지하기 위해 윤활유가 급지되는데, 이러한 윤활유의 급지는 일반적으로 주기적으로 실시되며, 축이 회전함에 따라 윤활유가 축과 슬라이딩 베어링 사이의 접촉면에 유입되어 얇은 유막을 형성하게 된다.

그런데, 이러한 슬라이딩 베어링은 가동 중에 마찰이나 외부로부터 큰 하중을 받을 때 습동면에 충분한 윤활유가 부족한 경우에는 부분적으로 유막이 파괴될 수 있으며, 또한 일정 시간 이상 사용하게 되면 윤활유의 소진으로 유막 부족 현상이 발생하게 되어서 축과 슬라이딩 베어링 사이의 습동면에서 금속간 접촉이 발생하게 되고, 그 접촉 압력에 의한 마찰열에 의해 축과 슬라이딩 베어링 사이의 습동면에서 소착 현상이 발생되면 슬라이딩 베어링의 수명이 다하게 된다.

또한, 이러한 슬라이딩 베어링의 작동 중에 축과 슬라이딩 베어링 사이의 습동면에 이물질이 유입되거나 발생하는 경우에 이를 빨리 제거하지 않게 되면 습동면에서의 이물질에 의한 마찰이 발생하여 슬라이딩 베어링의 수명을 단축시키는 문제점이 발생하게 된다.

이와 같은 슬라이딩 베어링에 있어서, 축과 슬라이딩 베어링 사이의 습동면이 되는 슬라이딩 베어링의 내주면에 오일 저장소를 제공하는 방안에 대한 다양한 기술들이 제안되고 있으며, 이에 대한 종래 기술로서 미국 특허 공보 6,241,393 B1의 경우에는, 첨부 도면 도 1의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이 축(13) 부재의 회전에 따라 슬라이딩이 발생하는 부위가 되는 부싱(14)에 천공 방식으로 형성된 오일 저장소(9)를 제공하도록 하며, 이러한 부싱(14)의 외주면을 케이싱(18)으로 지지하는 구조를 제시하고 있는데, 슬라이딩이 발생하는 원통형 슬라이딩 베어링(부싱)의 내주면에 천공되어 제공되는 오일 저장소의 면적은 전체 원통형 슬라이딩 베어링의 내주 면적의 20~40%에 해당하도록 오일 저장소를 만들 경우 윤활 특성이 개선된다고 보고하고 있다.

한편, 한국 공개특허공보 제 10-2011-0100254호 (특허출원 제 10-2011-7015270호)에 의해 개시된 원통형 슬라이딩 베어링의 경우에는, 요홈 형태의 윤활유(오일) 저장부를 긴 포켓형과 원형의 포켓형으로 제공하며, 이러한 윤활유 저장부의 체적이 전체 원통형 슬라이딩 베어링(부시) 체적의 5 ~ 30%를 차지하도록 하는데, 이때 포켓 형태의 윤활유 저장부의 측벽과 슬라이딩 베어링의 내주면이 이루는 각도(공개특허공보 제 10-2011-0100254호의 도 4 및 도 5의 도면부호 'α')가 120°∼ 160°인 경우, 그리고 내주면의 요홈 형태의 오일 저장소가 차지하는 면적율(% = 오일 저장소의 전체 면적/슬라이딩 베어링의 내주면 전체 면적 × 100)은 15 ~ 60%인 경우에 윤활 특성이 개선 효과가 달성된다고 보고하고 있다. 그러나, 한국 공개특허공보 제 10-2011-0100254호에 개시된 긴 포켓형 오일 저장소(본원 명세서의 첨부 도면 도 2 및 도 3의 도면부호 '22')는 첨부 도면 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 원통형 슬라이딩 베어링(20)의 길이 방향('B' 방향)으로 진행하는 2개의 평행한 장변(22a)과 그리고 이러한 2개의 장변(22a) 양단부를 연결하는 아크형 구간(22b)을 포함한 형상을 가진 것으로서, 원통형 부재의 내측면에 절삭 공구를 설치하고 선형 절삭 가공에 의해 형성되는 경우에는 이와 같이 장변(22a)이 베어링의 원주 방향('A' 방향)으로 배치되지 못하고 길이 방향('B' 방향)으로 배치되는 구조를 가질 수 밖에 없는 한계를 가지기 때문에 저장된 윤활유의 원활한 배출이 어려워서 유막의 끊김 현상을 배제하기 어렵고, 나아가 이로 인하여 충분한 양의 윤활유를 담아내기 위해서는 슬라이딩 베어링(20) 내주면의 면적에 대비하여 요홈(22)의 절삭 면적 범위가 확대되어야 하기 때문에 슬라이딩 베어링 자체의 내하중성이 낮아지며, 아울러 오일 저장소가 되는 요홈 경계부 모서리 주변의 마모의 진행 속도가 빨라서 장기간 사용시에 베어링의 내구성이 떨어지는 문제점을 가지고 있다.

아울러, 앞서 설명한 종래 기술에서 제시하는 요홈 형태의 오일 저장소는 예컨대 한국 공개특허공보 제 10-2011-0091928호 (출원번호 제 10-2009-0128646호)에 개시된 바와 같이 머시닝 센터(MCT)에서 'ㄱ'자형의 특수한 공구팁을 장착한 공구를 사용하여 1개 내지 3개씩 순차적으로 기계 가공 방식에 의해 제공되는데, 이와 같이 이미 원통형으로 가공된 슬라이딩 베어링의 내주면에 이와 같은 오일 저장소를 기계 가공 방식으로 제공하는 경우에는 이때 공구의 회전력이 90°로 꺽이게 되어 회전 부하율이 높고, 또한 공구에 과도한 열이 발생하여 제작에 상당한 어려움을 제공하게 된다.

앞서 설명된 기계 가공 방식의 경우에는 오일 저장소의 단면 형태를 최적화시키기 위하여 단면 구조가 홈의 가공 깊이에 따라서 변화하는 형상의 요홈을 가공하기 위해서는 공구팁의 형태를 2중 구조로 변경해서 제작하여야 하는데, 이러한 경우에는 가공선의 형태 변화부에서의 불연속성이 최종 제품에서 오일의 흐름을 방해하는 현상을 유도하기도 하며, 또한 실제 가공 작업에서는 공구의 수명이 짧아서 공구 교체 등에 소요되는 시간과 비용이 상당한 수준 이상이 되어서 결국 생산성이 크게 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

한편, 본원 출원인의 선출원된 공개 특허공보를 통하여 요홈 형상의 오일 저장소에 대하여 딤플형 홈(공개특허 제 10-2011-0071928호) 또는 엠보싱 형상 홈(공개특허 제 10-2014-0078528)과 같은 다양한 명칭으로 표시된 긴 포켓형의 요홈이 제시되기도 하였으나, 이 경우에도 앞서 설명된 공개특허공보 제 10-2011-0100254호에 개시된 긴 포켓형 오일 저장소와 같이 원통형 슬라이딩 베어링의 길이 방향으로 장변을 가진 것이라는 동일한 구조적인 특징을 가지고 있음으로써 유막의 끊김 현상을 배제하기 어렵고, 요홈의 절삭 면적 범위가 확대되어야 하기 때문에 베어링 자체의 내하중성이 낮아지며, 아울러 오일 저장소가 되는 요홈 경계부 모서리 주변의 마모의 진행 속도가 빨라서 장기간 사용시에 내구성이 떨어지는 문제점을 정도의 차이는 있으나 동일하게 가지고 있다.

내주면에 요홈 형상의 오일 저장소를 구비한 원통형 슬라이딩 베어링을 제공함에 있어서 상술한 바와 같은 기술적인 한계점을 나타내고 있는 부분을 개선하는 것이 본 발명의 기술적인 과제가 된다.

즉, 회전하는 부재(축)가 접촉하는 원통형 슬라이딩 베어링의 내주면에서의 접촉 하중을 낮추기 위하여 요홈 형태의 오일 저장소의 면적을 가능한 최소화하여 적게 만드는 것이 본 발명의 기술적인 과제가 되며, 아울러 이와 같이 최소한의 오일 저장소의 면적을 가지고도 가능한 많은 양의 오일을 저장할 수 있는 오일 저장 공간을 확보하는 방안을 수립하면서, 나아가 요홈의 절삭 면적 범위를 확대하지 않고서도 유막의 끊김 현상을 최소화시킴으로써 베어링 자체의 내하중성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라오일 저장소가 되는 요홈 경계부 모서리 주변의 마모의 진행 속도를 최대한 늦출 수 있도록 함으로써 내구성 및 수명을 보다 향상시키는 것이 본 발명의 핵심적인 기술적인 과제가 된다.

상술한 본 발명의 주요 과제들은, 요홈 형상의 오일 저장소를 내주면에 구비한 원통형 슬라이딩 베어링에 있어서,

원통형 슬라이딩 베어링의 내주면에 금속 유동 방식의 소성 가공을 통하여 요홈이 형성되도록 하면서, 오일 저장소가 되는 요홈의 측벽과 베어링 내주면의 경계부가 2개의 장변형 직선 구간을 포함하여, 장변형의 직선 구간 양단부에 각각 아크형 구간을 구비한 평면 형상을 가지도록 형성되며, 그리고

상기 장변형 직선 구간은 베어링의 내주면에서 원주 방향으로 진행하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 아크형 양단부를 가진 장방형 요홈 형상의 오일 저장소를 내주면에 구비한 원통형 슬라이딩 베어링을 제공함으로써 달성될 수 있을 것이다.

여기에서, 상기 2개의 장변형 직선 구간은 상호 평행하게 진행하도록 제공되며, 그리고 상기 아크형 양단부는 상호 대칭되는 형상을 가지도록 제공되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 아크형 양단부의 각각의 형상은 반원형의 원호 형상을 가지도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 원통형 슬라이딩 베어링의 내주면에 금속 유동 방식의 소성 가공을 통하여 요홈이 형성되도록 하면서, 나아가 오일 저장소가 되는 요홈의 측벽과 베어링 내주면 사이의 경계부가 2개의 장변형 직선 구간을 포함한 평면 형상을 가지도록 제공되는데, 이와 같이 장변형 직선 구간이 원주 방향으로 습동하는 부재 사이의 경계면에서 발생하는 마찰력 방향과 동일 또는 평행하게 베어링의 내주면에서 원주 방향으로 진행하도록 제공됨으로써 습동면의 접촉 하중을 최대한 낮추는 효과가 제공되며, 이로부터 요홈 형태의 오일 저장소의 면적을 가능한 최소화하도록 할 수 있도록 하여 내하중성을 향상시키케 된다.

특히, 오일 저장소가 되는 요홈의 경계부 모서리 주변에서의 마모 진행 속도를 최대한 늦출 수 있도록 하여 슬라이딩 베어링의 내구성 및 수명을 향상시키는 효과를 제공하게 된다.

또한 본 발명에 따르면, 장변형의 직선 구간 양단부에 각각 아크형 구간이 제공되도록 함으로써 오일 저장소가 되는 요홈 내에 저장된 오일의 배출이 보다 용이하게 하면서, 배출되는 오일이 내주면 표면에서 보다 넓은 범위로 퍼져 나가도록 하여 유막의 끊김 현상을 최소화시키는 효과를 제공한다.

도 1은 종래 기술에 따른 요홈 형상의 오일 저장소를 내주면에 구비한 슬라이딩 베어링의 구성도로서, (a)는 슬라이딩 베어링의 사시도이고, (b)는 축 부재와의 결합 상태 단면도이며, (c)는 요부 확대 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 긴 포켓형 요홈 형상의 오일 저장소를 내주면에 구비한 슬라이딩 베어링의 구성도로서 긴 포켓형 오일 저장소의 배치 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 슬라이딩 베어링에서 I-I선 부분을 절개하고 원주 방향('A' 방향)으로 펼친 전개 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따라서 아크형 양단부를 가진 장방형 요홈 형상의 오일 저장소를 내주면에 구비한 원통형 슬라이딩 베어링의 바람직한 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 에 도시된 슬라이딩 베어링에서 I-I선 부분을 절개하고 원주 방향('A' 방향)으로 펼친 전개 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 요홈 형상의 오일 저장소를 내주면에 구비한 슬라이딩 베어링을 제작하기 위해서 탄소강 환봉재에 요홈 형상의 오일 저장소를 형성하기 위해 사용되는 돌출부 금형을 구비한 엠보싱 타입 금형시스템의 실시예에 따른 장치의 개략적인 전체 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 장치를 사용하여 금속 유동 방식으로 소성 가공된 요홈을 구비한 탄소강 환봉재의 사시도이다.

이하에서는, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따라서 아크형 양단부를 가진 장방형 요홈 형상의 오일 저장소를 내주면에 구비한 원통형 슬라이딩 베어링의 바람직한 일 실시예를 도시한 사시도이고, 그리고 도 5는 도 4에서의 슬라이딩 베어링에서 I-I선 부분을 절개하고 원주 방향('A' 방향)으로 펼친 전개 평면을 나타낸 도면이다.

상술한 도면 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 바람직한 실시예로서의 평면 형상을 가진 요홈 형상의 오일 저장소(120)를 내주면(110)에 구비한 원통형 슬라이딩 베어링(100)은,

원통형 슬라이딩 베어링(100)의 내주면(110)에 금속 유동 방식의 소성 가공을 통하여 요홈(120)이 형성되도록 하면서, 오일 저장소가 되는 요홈(120)의 측벽과 베어링 내주면(110)의 경계부가 2개의 장변형 직선 구간(120a)을 포함하여, 장변형의 직선 구간(120a) 양단부에 각각 아크형 구간(120b)을 구비한 평면 형상을 가지도록 형성되며, 그리고

상기 장변형 직선 구간(120a)은 베어링의 내주면(110)에서 원주 방향('A' 방향)으로 진행하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 아크형 양단부를 가진 장방형 요홈 형상의 오일 저장소를 내주면에 구비한 원통형 슬라이딩 베어링을 제공한다.

여기에서, 상기 2개의 장변형 직선 구간(120a)은 상호 평행하게 진행하도록 제공되며, 그리고 상기 아크형 양단부(120b)는 상호 대칭되는 형상을 가지도록 제공되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 아크형 양단부(120b)의 각각의 형상은 반원형의 원호 형상을 가지도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 원통형 슬라이딩 베어링(100)을 형성하도록 중공부를 구비한 탄소강 환봉재의 내주면(110)에 요홈 형상의 오일 저장소(120)를 가공하되, 도 6에서 예시된 구조의 소성가공 시스템, 즉 돌출부 금형을 구비한 엠보싱 타입 금형시스템(270)을 통하여 요홈 형상의 오일 저장소(120)를 가공하게 된다.

이하에서는, 도 6에 도시된 엠보싱 타입 금형시스템(270)을 이용하여 탄소강 환봉재의 내주면에 본 발명에 따른 평면 형상을 포함한 복수개의 요홈 형상의 오일 저장소(120)를 형성하는 과정을 살펴보면, 도 6에 도시된 바와 같이 엠보싱 타입 금형시스템(270) 금형 본체의 제2 돌출부 패턴(272)이 돌출 제공된 두번째 분할 구분된 영역(La2)이 탄소강 환봉재의 내주면(110) 상에 먼저 위치하게 설치되도록 한다.

이 때 제2 돌출부 패턴(272)은 엠보싱 타입 금형시스템(270)의 원주면에서 원주방향으로 진행하는 장변형 직선 구간(272a)을 가지며, 그 양단부에는 아크형 구간(272b)이 제공되어서, 이에 의해 금속 유동 방식으로 소성 가공되어서 형성되는 요홈(120)이 베어링의 내주면(110)에서 원주 방향('A' 방향)으로 진행하는 2개의 장변형 직선 구간(120a)과 그리고 장변형의 직선 구간(120a) 양단부 각각에 아크형 구간(120b)이 제공되게 된다.

그리고는 이후, 가압용 지그를 포함한 이동체(260)를 이용하여 엠보싱 타입 금형시스템(270)의 금형 본체를 하방으로 이동시키는 보다 큰 힘을 가하면, 탄소강 환봉재의 내주면(110)에는 엠보싱 타입 금형시스템(270)의 금형 본체에 형성된 엠보싱 형상의 제2 돌출부 패턴(272)에 의해 인가되는 압력에 의해 금속 유동에 의한 소송 가공 방식의 대응되는 요홈 형상(본 발명에 따른 평면 형상)의 오일 저장소(120)가 도 7에 도시된 바와 같이 형성되게 된다.

이와 같이 탄소강 환봉재의 내주면(110)에 오일 저장소를 위한 요홈이 형성된 후에 가압용 지그를 포함한 이동체(260)를 이용하여 엠보싱 타입 금형시스템(270)을 원위치로 복귀되면서 제2 돌출부 패턴(272)이 다시 상승하게 된다.

이와 같은 프레싱 소성 가공 작업이 진행된다면 도 7에 도시된 바와 같이 탄소강 환봉재의 내주면(110)에는 엠보싱 타입 금형시스템(270)의 금형 본체에 형성된 엠보싱 형상의 제2 돌출부 패턴(272)에 의해 인가되는 압력에 의해 금속 유동에 의한 소송 가공 방식의 대응되는 장방형 포켓 타입, 즉 원주방향으로 진행하는 장변형 직선 구간(272a)과 그 양단부 각각에 제공되는 아크형 양단부(120b)를 가진 장방형 요홈 형상의 오일 저장소(120)가 형성되게 된다.

이후에는, 제어부의 명령에 따라서 환봉재 회전 구동축(230)을 회전시키고, 이에 따라서 회전하는 제 2 기어부(240) 및 이에 연동하는 제 1 기어부를 구비한 환봉재 지지체(250)에 의해 그 내주면에 수용된 탄소강 환봉재를 설정 각도 만큼 회전시킨 후에 연속 작업을 수행하게 된다. 이 때의 미리 설정된 각도는 탄소강 환봉재의 내주면(110)에 동시에 형성되는 1열의 요홈들이 원주 방향으로 설정된 간격으로 분할되어 이격되는 각도 범위로 형성될 수 있도록 설정될 수 있을 것이다.

후속하여 탄소강 환봉재의 설정 각도 회전과 엠보싱 타입 금형시스템(270)의 금형 본체의 설정 간격 만큼 수평 이동이 추가적으로 진행된 이후에는 엠보싱 타입 금형시스템(270) 금형 본체의 다른 제1 또는 제3 돌출부 패턴(271 또는 273)이 돌출 제공된 분할 구분된 영역(La1 또는 La3)이 탄소강 환봉재의 내주면(110) 상에 위치하게 된다. 그리고는 앞서 설명된 프레싱 소성 가공 작업을 동일하게 다시 한번 진행하게 되면 다른 형상을 가진 요홈 형상의 오일 저장소가 형성되게 할 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 슬라이딩 베어링
110: 내주면
120: 요홈 형상의 오일 저장소
120a: 장변형의 직선 구간
120b: 아크형 구간
270: 엠보싱 타입 금형시스템
272: 제2 돌출부 패턴

Claims (4)

1. 원통형 슬라이딩 베어링의 내주면에 금속 유동 방식의 소성 가공을 통하여 요홈이 형성되도록 하면서, 오일 저장소가 되는 요홈의 측벽과 베어링 내주면의 경계부가 2개의 장변형 직선 구간을 포함하여, 장변형의 직선 구간 양단부에 각각 아크형 구간을 구비한 평면 형상을 가지도록 형성되며, 그리고
   상기 장변형 직선 구간은 베어링의 내주면에서 원주 방향으로 진행하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 아크형 양단부를 가진 장방형 요홈 형상의 오일 저장소를 내주면에 구비한 원통형 슬라이딩 베어링.
2. 제1항에 있어서, 상기 2개의 장변형 직선 구간은 상호 평행하게 진행하도록 제공되며, 그리고 상기 아크형 양단부는 상호 대칭되는 형상을 가지도록 제공되는 것을 특징으로 하는 아크형 양단부를 가진 장방형 요홈 형상의 오일 저장소를 내주면에 구비한 원통형 슬라이딩 베어링.
3. 제1항에 있어서, 상기 2개의 장변형 직선 구간은 상호 평행하게 진행하도록 제공되며, 그리고 상기 아크형 양단부는 상호 대칭되는 형상을 가지도록 제공되는 것을 특징으로 하는 아크형 양단부를 가진 장방형 요홈 형상의 오일 저장소를 내주면에 구비한 원통형 슬라이딩 베어링.
4. 제1항에 있어서, 상기 아크형 양단부의 각각의 형상은 반원형의 원호 형상을 가지도록 제공되는 것을 특징으로 하는 아크형 양단부를 가진 장방형 요홈 형상의 오일 저장소를 내주면에 구비한 원통형 슬라이딩 베어링.

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