KR20170117197A

KR20170117197A - 미끄럼 베어링의 제조 방법 및 미끄럼 베어링

Info

Publication number: KR20170117197A
Application number: KR1020177027049A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 세키; 유지 타카기
Original assignee: 다이호 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-10-20
Also published as: WO2016136997A1; JP6181685B2; EP3263931A4; CN107429744B; CN107429744A; US20180031030A1; JP2016161017A; EP3263931A1; EP3263931B1; US10054153B2

Abstract

총유출유량을 억제할 수 있고, 더 나은 마찰(friction) 저감 효과를 얻을 수 있는 미끄럼 베어링의 제조 방법 및 미끄럼 베어링을 제공한다. 원통을 축 방향과 평행하게 이분할한 반할 부재(2·2)를 상하로 배치한 미끄럼 베어링(1)의 제조 방법으로서, 상기 제조 방법은, 하측 반할 부재(2)의 축 방향 단부에, 회전 방향 하류측에서 원주 방향으로 미세홈(3)을 형성하는 미세홈 형성 공정(S30)(제1 공정)과, 미세홈(3)의 표면에 숏 블라스트(shot blast) 가공을 실시하는 배껍질면 형성 공정(S50)(제2 공정)과, 반할 부재(2)의 표면에 코팅층(23)을 형성하는 코팅층 형성 공정(S60)(제3 공정)을 갖고, 코팅층 형성 공정(S60)에서 미세홈(3)의 상류측 단부 및 하류측 단부에 코팅층(23a)을 형성했다.

Description

미끄럼 베어링의 제조 방법 및 미끄럼 베어링

본 발명은 미끄럼 베어링 제조 방법의 기술에 관한 것으로, 원통을 축 방향과 평행하게 이분할한 반할 부재를 상하로 배치한 미끄럼 베어링의 제조 방법 및 미끄럼 베어링의 기술에 관한 것이다.

종래, 엔진의 크랭크 샤프트를 지지하기 위한 베어링으로서, 원통 형상을 이분할한 두 개의 부재를 맞대는 반할 구조의 미끄럼 베어링이 공지되어 있지만, 냉간시에 오일의 점도가 높기 때문에 마찰(friction)이 크다는 과제가 있다. 따라서, 상기 베어링의 축 방향 양단부에, 전체 둘레에 걸쳐 클리어런스 부분(미세홈)을 형성한 베어링이 공지되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1: 일본 특허공표 2003-532036호 공보

그러나, 종래의 미세홈을 형성한 베어링에서는, 오일의 인입량 증가와 축 방향 양단부로부터의 오일의 누유량 억제를 양립시킬 수 없어, 더 나은 마찰 저감 효과를 기대할 수 없었다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 과제를 감안하여, 총유출유량을 억제할 수 있고, 더 나은 마찰 저감 효과를 얻을 수 있는 미끄럼 베어링의 제조 방법 및 미끄럼 베어링을 제공한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상과 같으며, 다음에 이 과제를 해결하기 위한 수단을 설명한다.

즉, 본 발명에서는, 원통을 축 방향과 평행하게 이분할한 반할 부재를 상하로 배치한 미끄럼 베어링의 제조 방법으로서, 상기 제조 방법은, 하측 반할 부재의 축 방향 단부에, 회전 방향 하류측에서 원주 방향으로 미세홈을 형성하는 제1 공정과, 상기 미세홈의 표면에 숏 블라스트(shot blast) 가공을 실시하는 제2 공정과, 상기 반할 부재의 표면에 코팅층을 형성하는 제3 공정을 갖고, 상기 제3 공정에서 상기 미세홈의 상류측 단부 및 하류측 단부에 코팅층을 형성한다.

본 발명에서는, 상기 제3 공정에서 형성되는 상기 코팅층이 이황화 몰리브덴, 그래파이트, 카본, 폴리테트라플루오로에틸렌, 질화 붕소, 이황화 텅스텐 또는 불소계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함한다.

본 발명은, 상기 제조 방법에 의해 제조된 미끄럼 베어링이다.

본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.

즉, 유막 압력의 발생을 방해하지 않는 정도의 미세홈을 마련함으로써, 슬라이딩 면적을 줄이면서 마찰 저감 효과를 얻을 수 있고, 또한 총유출유량을 억제할 수 있다. 또한, 숏 블라스트 가공에 의해 미세홈의 표면에 복수 개의 함몰부를 마련해 배껍질면을 형성함으로써, 윤활유를 미세홈 내에 보유하여 누유량을 저감시킬 수 있고, 코팅층을 미세홈의 상류측 단부 및 하류측 단부에 마련함으로써 코팅층의 친유성에 의해 누유량을 저감시킬 수 있으므로, 총유출유량을 억제할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 미끄럼 베어링을 나타내는 정면도이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 실시 형태에 따른 미끄럼 베어링을 구성하는 반할 부재를 나타내는 평면도이고, (b)는 Ⅱ(B)-Ⅱ(B)선 단면도이고, (c)는 Ⅱ(C)-Ⅱ(C)선 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태에 따른 반할 부재의 제조 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 실시 형태에 따른 반할 부재를 나타내는 Ⅱ(B)-Ⅱ(B)선 단면 일부 확대도이고, (b)는 평면 일부 확대도이다.

다음으로, 발명의 실시 형태를 설명한다. 한편, 도 1은 미끄럼 베어링(1)의 정면도이며, 도면의 상하를 상하 방향, 도면의 앞쪽 방향 및 안쪽 방향을 축 방향(전후 방향)으로 한다.

우선, 본 발명의 실시 형태에 따른 미끄럼 베어링(1)을 구성하는 반할 부재(2)에 대해 도 1 및 도 2를 이용해 설명한다.

미끄럼 베어링(1)은 원통형 부재이며, 도 1에 나타낸 바와 같이, 엔진의 크랭크 샤프트(11)의 미끄럼 베어링 구조에 적용된다. 미끄럼 베어링(1)은 2개의 반할 부재(2·2)로 구성되어 있다. 2개의 반할 부재(2·2)는 원통을 축 방향과 평행하게 이분할한 형상이며, 단면이 반원 형상이 되도록 형성된다. 본 실시 형태에서 반할 부재(2·2)는 상하로 배치되고, 좌우에 이음면이 배치된다. 크랭크 샤프트(11)를 미끄럼 베어링(1)으로 지지하는 경우, 소정의 틈새가 형성되고, 이 틈새에 대해 도시하지 않은 유로로부터 윤활유가 공급된다.

도 2의 (a)에는 상측 및 하측의 반할 부재(2)를 나타내고 있다. 한편, 본 실시 형태에서는, 크랭크 샤프트(11)의 회전 방향을, 도 1의 화살표에 나타낸 바와 같이, 정면에서 보았을 때 시계 방향으로 한다. 또한, 베어링 각도(ω)는, 도 2의 (b)에서 우측단의 위치를 0°로 하고, 반시계 방향을 정(+)으로 한다. 즉, 도 2의 (b)에서, 좌측단 위치의 베어링 각도(ω)가 180°가 되고, 하단 위치의 베어링 각도(ω)가 270°가 되도록 정의한다.

상측 반할 부재(2)의 내주에는 원주 방향으로 홈이 마련되고, 중심에 원형의 구멍이 마련된다. 또한, 상측 반할 부재(2)의 좌우에 이음면이 배치된다. 반할 부재(2)는, 도 2의 (c)에 나타낸 바와 같이, 금속층(21) 및 라이닝층(22)을 갖는다.

하측 반할 부재(2)의 내주에서, 축 방향의 단부에 미세홈(3)이 형성된다.

또한, 미세홈(3)의 축 방향 외측면을 형성하는 둘레부(2a)는, 반할 부재(2)의 외주면으로부터의 높이(h)가 반할 부재(2)의 외주면으로부터 맞댐면까지의 높이(D)보다 낮게 형성된다. 즉, 축 방향 바깥쪽의 둘레부(2a)가 주위의 크랭크 샤프트(11)와의 맞댐면보다 한단 낮아지도록 형성된다.

미세홈(3)에 대해 도 2의 (b) 및 (c)를 이용해 설명한다.

미세홈(3)은 하측 반할 부재(2)에 마련된다. 본 실시 형태에서는, 미세홈(3)이 축 방향으로 나란히 2개 마련되어 있다. 상세하게는, 미세홈(3)은 크랭크 샤프트(11)의 회전 방향 하류측 이음면(베어링 각도(ω)가 180°)과 이격된 위치(베어링 각도(ω)가 ω1)로부터 베어링 각도(ω)가 정이 되는 방향(반시계 방향)을 향해, 베어링 각도 ω2까지 원주 방향으로 마련된다. 하측 반할 부재(2)에서는, 도 2의 (b)의 우측 이음면이 회전 방향 상류측 이음면, 도 2의 (b)의 좌측 이음면이 회전 방향 하류측 이음면이 된다.

미세홈(3)의 폭은, 도 2의 (c)에 나타낸 바와 같이, w가 되도록 형성된다.

또한, 미세홈(3)의 깊이(d)는 반할 부재(2)의 외주면으로부터 맞댐면까지의 높이(D)보다 짧게 형성된다.

또한, 둘레부(2a)가 미세홈(3)의 바닥면(3a)보다 한단 높게 형성됨으로써, 슬라이딩면으로부터 축 방향 단부로 새는 오일이나 재흡입한 오일이 다시 새지 않게 하는 벽이 되어, 누유량을 억제할 수 있다. 이에 따라, 특히 냉간시의 인입 유량이 증가해, 조기 승온에 의한 마찰 저감 효과를 증대시킬 수 있다.

또한, 둘레부(2a)가 주위의 크랭크 샤프트(11)와의 맞댐면보다 한단 낮게 형성됨으로써, 크랭크 샤프트(11)가 기울어 축 방향 한쪽 단부에만 접촉하는 상태(불균일 접촉하는 상태)가 되었을 때, 둘레부(2a)와 크랭크 샤프트(11)의 접촉 기회를 줄일 수 있기 때문에, 둘레부(2a)의 손상을 방지할 수 있다.

본 실시 형태에 따른 미세홈(3)을 마련함으로써, FMEP 경감량이 증가한다. 특히, 엔진 회전수가 낮은 영역에서 FMEP 경감량이 증가한다. 여기에서, FMEP(Friction Mean Effective Pressure)란, 마찰의 경향을 보기 위한 값으로서, FMEP 경감량이 증가하면 마찰이 저감된다. 예를 들면, 엔진이 냉간 시동할 때 등에, FMEP 경감량이 증가해 마찰이 저감된다.

다음으로, 미끄럼 베어링(1)을 구성하는 하측 반할 부재(2)의 제조 방법에 대해, 도 3을 이용해 설명한다.

하측 반할 부재(2)의 제조 방법은, 금속층(21)에 라이닝층(22)를 첩부하는 라이닝층 형성 공정(S10)과, 라이닝층(22) 및 금속층(21)을 반원 형상으로 성형하는 성형 공정(S20)과, 미세홈(3)을 형성하는 제1 공정인 미세홈 형성 공정(S30)과, 둘레부(2a)를 형성하는 둘레부 형성 공정(S40)과, 미세홈(3) 및 둘레부(2a)에 숏 블라스트 가공을 실시해 배껍질면을 형성하는 제2 공정인 배껍질면 형성 공정(S50)과, 라이닝층(22)의 표면에 도시하지 않은 코팅층을 형성하는 제3 공정인 코팅층 형성 공정(S60)을 구비한다. 이하, 각 공정에 대해 구체적으로 설명한다.

라이닝층 형성 공정(S10)에서는, 금속층(21)에 라이닝층(22)를 첩부한다. 보다 자세하게는, 금속층(21) 및 라이닝층(22)에 압연 처리를 가함으로써, 금속층(21)에 라이닝층(22)을 첩부한다. 여기에서, 금속층(21)은 금속으로 이루어지는 소재로 구성되고, 예를 들면 철계의 재료로 이루어지는 소재로 구성되어 있다. 또한, 라이닝층(22)은 금속층(21)보다 경도가 낮은 금속으로 이루어지는 소재로 구성되고, 예를 들면 알루미늄계의 재료로 이루어지는 소재로 구성되어 있다.

다음으로, 성형 공정(S20)에서는, 금속층(21) 및 라이닝층(22)을 반원 형상으로 성형한다. 보다 자세하게는, 금속층(21) 및 라이닝층(22)을 프레스 성형함으로써 반원 형상으로 성형한다.

다음으로, 미세홈 형성 공정(S30)에서는 미세홈(3)을 형성한다. 또한, 둘레부 형성 공정(S40)에서는 둘레부(2a)를 형성한다. 미세홈(3) 및 둘레부(2a)는 절삭 가공에 의해 형성된다.

절삭 가공은 둥근톱과 같은 절삭구에 의해 행해진다.

또한, 둘레부 형성 공정(S40)에서는, 둘레부(2a)의 내주면(2c)을 미세홈(3)의 바닥면(3a)보다 내주측에 형성한다.

다음으로, 배껍질면 형성 공정(S50)에서는, 미세홈(3) 및 둘레부(2a)에 대해 숏 블라스트 가공을 실시함으로써 배껍질면을 형성한다. 여기에서, 숏 블라스트 가공에서는 투사재를 미세홈(3) 및 둘레부(2a)에 대해 충돌시킴으로써 무수한 함몰부를 형성한다. 이에 따라, 미세홈(3) 및 둘레부(2a)에는, 도 4의 (b)의 음영부로 나타낸 바와 같이, 배껍질면이 형성된다. 배껍질면의 무수한 함몰부에 윤활유가 보유됨으로써, 미세홈(3) 및 둘레부(2a)로부터의 누유량을 저감시킬 수 있다.

다음으로, 코팅층 형성 공정(S60)에서는, 라이닝층(22)의 표면(내주면)에 도시하지 않은 코팅층(23)을 형성한다. 여기에서, 코팅층(23)은 이황화 몰리브덴, 그래파이트, 카본, 폴리테트라플루오로에틸렌, 질화 붕소, 이황화 텅스텐 또는 불소계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이다. 이와 같이 구성함으로써 코팅층(23)은 친유성을 갖는다.

도 4의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 미세홈(3)의 상류측 단부 및 하류측 단부의 내주면의 적어도 일부에는 코팅층(23a·23a)이 마련된다. 코팅층(23a·23a)은 배껍질면이 형성된 미세홈(3)의 표면에 형성되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 미세홈(3)의 상류측 단부 및 하류측 단부로 흘러온 윤활유를 코팅층(23a·23a)에서 포집할 수 있다.

또한, 도 4의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 둘레부(2a)의 상류측 단부 및 하류측 단부의 내주면의 적어도 일부에는 코팅층(23b·23b)이 마련된다. 코팅층(23b·23b)은 배껍질면이 형성된 미세홈(3)의 표면에 형성되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 둘레부(2a)의 상류측 단부 및 하류측 단부로 흘러온 윤활유를 코팅층(23b·23b)에서 포집할 수 있다.

이상과 같이, 원통을 축 방향과 평행하게 이분할한 반할 부재(2·2)를 상하로 배치한 미끄럼 베어링(1)의 제조 방법으로서, 상기 제조 방법은, 하측 반할 부재(2)의 축 방향 단부에, 회전 방향 하류측에서 원주 방향으로 미세홈(3)을 형성하는 미세홈 형성 공정(S30, 제1 공정)과, 미세홈(3)의 표면에 숏 블라스트 가공을 하는 배껍질면 형성 공정(S50, 제2 공정)과, 반할 부재(2)의 표면에 코팅층(23)을 형성하는 코팅층 형성 공정(S60, 제3 공정)을 갖고, 코팅층 형성 공정(S60)에서 미세홈(3)의 상류측 단부 및 하류측 단부에 코팅층(23a)을 형성한다.

이와 같이 구성함으로써, 유막 압력의 발생을 방해하지 않는 정도의 미세홈(3)을 마련하는 것으로, 슬라이딩 면적을 줄이면서 마찰 저감 효과를 얻을 수 있고, 또한 총유출유량을 억제할 수 있다. 또한, 숏 블라스트 가공에 의해 미세홈(3)의 표면에 복수의 함몰부를 마련해 배껍질면을 형성함으로써, 윤활유를 미세홈(3) 내에 보유해 누유량을 저감시킬 수 있고, 코팅층(23a)을 미세홈(3)의 상류측 단부 및 하류측 단부에 마련함으로써, 코팅층(23a)의 친유성에 의해 누유량을 저감시킬 수 있으므로, 총유출유량을 억제할 수 있다.

또한, 코팅층 형성 공정(S60)에서 형성되는 코팅층(23)은, 이황화 몰리브덴, 그래파이트, 카본, 폴리테트라플루오로에틸렌, 질화 붕소, 이황화 텅스텐 또는 불소계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이다.

이와 같이 구성함으로써, 코팅층(23)이 친유성을 갖고, 코팅층(23)의 친유성에 의해 누유량을 저감시킬 수 있으므로, 총유출유량을 억제할 수 있다.

〈산업상 이용 가능성〉

본 발명은, 미끄럼 베어링의 제조 방법의 기술에 이용 가능하고, 원통을 축 방향과 평행하게 이분할한 반할 부재를 상하로 배치한 미끄럼 베어링의 제조 방법 및 미끄럼 베어링에 이용 가능하다.

1 미끄럼 베어링
2 반할 부재
2a 둘레부
3 미세홈
11 크랭크 샤프트
21 금속층
22 라이닝층
23·23a 코팅층

Claims

원통을 축 방향과 평행하게 이분할한 반할 부재를 상하로 배치한 미끄럼 베어링의 제조 방법으로서,
상기 제조 방법은, 상기 하측 반할 부재의 축 방향 단부에, 회전 방향 하류측에서 원주 방향으로 미세홈을 형성하는 제1 공정과, 상기 미세홈의 표면에 숏 블라스트 가공을 하는 제2 공정과, 상기 반할 부재의 표면에 코팅층을 형성하는 제3 공정을 갖고,
상기 제3 공정에서, 상기 미세홈의 상류측 단부 및 하류측 단부에 코팅층을 형성한 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 제3 공정에서 형성되는 상기 코팅층은, 이황화 몰리브덴, 그래파이트, 카본, 폴리테트라플루오로에틸렌, 질화 붕소, 이황화 텅스텐 또는 불소계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링.