KR20170118186A

KR20170118186A - 미끄럼 베어링의 제조방법 및 미끄럼 베어링

Info

Publication number: KR20170118186A
Application number: KR1020177026133A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 세키; 유지 타카기
Original assignee: 다이호 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-10-24
Also published as: JP2016161016A; CN107250576A; EP3263924A1; WO2016136996A1; US20180119739A1; EP3263924A4

Abstract

마찰 저감효과를 얻을 수 있고, 유출 오일의 총량을 억제할 수 있는 미끄럼 베어링을 제공하는 것이 가능하다. 원통을 축방향과 평행한 선을 따라 두 부분으로 나누어 얻어지고, 금속층(21)과 금속층(21)의 내주면에 제공된 라이닝층(22)을 가지는 하프부재들로 세로로 배치한 미끄럼 베어링(1)의 제조방법으로서, 상기 제조방법은 하측의 상기 하프부재(2)의 축방향 단부에, 회전방향 하류측에 있어서 원주방향으로 연장되는 그루브(3)를 형성하는 그루브 형성공정(S30)(제1 공정)을 가지고, 그루브 형성공정(S30)에 있어서, 그루브(3)의 깊이(d)를 라이닝층(22)의 두께(h1)에서 라이닝층(22)의 두께의 공차(a1)를 뺀 길이보다도 길게 형성한다.

Description

미끄럼 베어링의 제조방법 및 미끄럼 베어링

본 발명은 미끄럼 베어링의 제조방법 기술에 관한 것으로, 원통을 축방향과 평행한 선을 따라 2개의 부분으로 분할하여 얻어진 하프부재들을 세로로 배치한 미끄럼 베어링의 제조방법 기술에 관한 것이다.

종래, 엔진의 크랭크 샤프트를 지지하기 위한 베어링으로서, 원통 형상을 나누어 얻어진 2개의 부재를 맞대는 이등분된 구조(halved structure)의 미끄럼 베어링이 공지가 되어 있지만, 온도가 낮을 때 오일의 고 점도 때문에 마찰이 크다는 문제가 있다. 이를 고려하여, 상기 베어링의 축방향 단부 각각에 클리어런스 부분(그루브)을 형성한 베어링이 공지가 되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

일본 공표특허공보 2003-532036호

그러나, 종래의 그루브가 제공된 베어링에서는 오일의 흡입량 증가와 축방향 양단부에서의 오일의 누출량 억제를 모두 달성하는 것이 불가능하고, 더욱 향상된 마찰 저감효과를 기대할 수 없다.

그래서, 본 발명은 이러한 과제를 감안해서, 유출 오일의 총량을 억제할 수 있고, 더욱 향상된 마찰 저감효과를 얻을 수 있는 미끄럼 베어링을 제공한다.

본 발명에 의해 해결하고자 하는 상술한 과제를 고려할 때, 다음에 이 과제를 해결하기 위한 수단을 설명한다.

구체적으로, 본 발명의 미끄럼 베어링 제조방법은 원통을 축방향과 평행한 선을 따라 2개의 부분으로 나누어 얻어지고, 금속층과 상기 금속층의 내주면에 설치된 라이닝층을 가지는 하프부재들을 세로로 배치한 미끄럼 베어링의 제조방법으로서, 상기 제조방법은 하측의 상기 하프부재의 축방향 단부에 회전방향 하류측에 있어서 원주방향으로 연장되는 그루브를 제공하는 제1 공정을 가지고, 상기 제1 공정에 있어서, 상기 그루브의 깊이를 상기 라이닝층의 두께에서 상기 라이닝층의 두께의 공차를 뺀 길이보다도 길어지게 형성한 것을 특징으로 하는 제조방법이다.

본 발명에 있어서, 상기 제조방법은 하측의 상기 하프부재 축방향 단부에 상기 그루브에 대해 축 방향의 외측에 위치되는 주변 모서리부를 제공하는 제2 공정을 포함하고, 상기 제2 공정에 있어서, 상기 주변 모서리부의 내주면이 상기 그루브의 저면에 대해 내주측에 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 미끄럼 베어링은 상기 제조방법에 의해 제조된 미끄럼 베어링이다.

본 발명은 이하와 같은 효과들이 있다.

구체적으로, 그루브가 유막 압력의 발생을 방해하지 않도록 제공됨으로써, 마찰 면적을 감소시키면서, 마찰 저감효과를 얻을 수 있으며, 또, 오일 유출의 총량을 억제할 수 있다. 또한, 그루브의 깊이가 라이닝층의 두께에서 라이닝층의 두께의 공차를 뺀 길이보다도 길게 형성된 것에　의해, 라이닝층 및 금속층에 그루브를 제공하는 것이 가능하고, 이에 의해 그루브 내로 되돌아 오는 오일의 양을 증가시킬 수 있고, 오일 유출의 총량을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미끄럼 베어링을 나타내는 정면도이다.
도 2의 (A)는 본 발명에 따른 미끄럼 베어링을 구성하는 하프부재를 나타내는 평면도이고, 도 2의 (B)는 상기 하프부재의 II(B)-II(B)를 따라 취해진 단면도이고, 도 2의 (C)는 상기 하프부재의 II(C)-II(C)를 따라 취해진 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하프부재의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코팅층을 가지는 미끄럼 베어링의 II(C)-II(C)를 따라 취해진 단면도이다.

다음에, 발명의 실시예를 설명한다. 또, 도 1은 미끄럼 베어링(1)의 정면도이고, 도면의 상하를 상하방향, 도면의 앞 방향 및 뒷방향을 축방향(전후방향)으로 한다.

우선, 본 발명에 따른 미끄럼 베어링(1)을 구성하는 하프부재들(half member, 2)에 대해서 도 1 및 도 2를 참조해서 설명한다.

미끄럼 베어링(1)은 원통 형상(cylindrical)의 부재이고, 도 1에 나타내는 바와 같이 엔진의 크랭크 샤프트(11)의 미끄럼 베어링 구조에 적용된다. 미끄럼 베어링(1)은 2개의 하프부재들(2)로 구성되어 있다. 2개의 하프부재들(2)은 원통을 축방향과 평행한 선을 따라 2개의 부분으로 나누어서 얻어진 부분 형상이고, 반원 형상 단면을 갖는다. 본 실시예에 있어서는 하프부재들(2)은 세로로 배치되어 있고, 그 결합면(mating face)은 수평으로 배치된다. 크랭크 샤프트(11)가 미끄럼 베어링(1)으로 지지되는 경우, 소정의 틈새가 형성되고, 이 틈새로 윤활유가 도시하지 않은 유로를 통해 공급된다.

도 2의(A)는 상측 및 하측의 하프부재들(2)을 나타내고 있다. 또, 본 실시예에 있어서 크랭크 샤프트(11)의 회전방향을 도 1의 화살표로 나타내는 바와 같이 정면에 보았을 때 시계방향으로 한다. 또, 베어링 각도(ω)는 도 2의(B)에서의 우단의 위치를 0도로 하고, 도 2의 (B)의 반 시계 방향을 따라 베어링 각도(ω)는 증가한다. 다시 말하면, 즉, 도 2의 (B)에 있어서, 좌단 위치의 베어링 각도(ω)가 180도가 되고, 하단 위치의 베어링 각도(ω)가 270도가 되도록 정의한다.

원주방향으로 연장된 그루브는 상측의 하프부재(2)의 내주면에 제공되고, 그 중심에 원 형상의 구멍이 제공된다. 또, 상측의 하프부재(2)의 결합면은 수평 방향으로 배치된다. 하프부재(2)는 도 2의 (C)에 나타내는 바와 같이 금속층(21) 및 라이닝층(lining layer, 22), 및 코팅층(23)을 갖는다.

그루브들(3)은 하측의 하프부재(2)의 내주면의 축방향 단부들에 형성된다.

또, 그루브(3)의 축방향 외측면을 형성하는 주변 모서리부(peripheral edge part, 2a)는 하프부재(2)의 외주면으로부터의 높이(h)가 하프부재(2)의 외주면으로부터 맞닿음 면(abutting surface)까지의 높이(D)보다도 낮아지도록 형성된다. 다시 말하면, 축방향 외측의 주변 모서리부(2a)가 주위의 크랭크 샤프트(11)에 대해 인접하는 맞닿음 면보다도 더욱 낮도록 형성된다.

그루브들(3)에 대해서 도 2의 (B) 및 도 2의 (C)를 참조하여 설명한다.

그루브들(3)은 하측의 하프부재(2)에 형성된다. 본 실시예에 있어서는 2개의 그루브(3)가 축방향으로 평행하게 제공된다. 구체적으로, 하나의 그루브(3)는 크랭크 샤프트(11)의 회전방향 하류측 결합면(베어링 각도(ω)가 180도)으로부터 떨어진 위치(베어링 각도(ω)가 ω1)로부터 베어링 각도(ω)의 정방향(반 시계 방향)으로 베어링 각도(ω2)까지 원주방향으로 연장된다. 하측의 하프부재(2)에서, 도 2의 (B)의 우측의 결합면이 회전방향 상류측 결합면이고, 도 2의 (B)의 좌측의 결합면이 회전방향 하류측 결합면이 된다.

그루브(3)의 폭은 도 2의 (C)에 보여지는 것처럼 w로 나타냈다.

또, 그루브(3)의 깊이(d)는 하프부재(2)의 외주면으로부터 맞닿음 면까지의 높이(D)보다도 짧다.

또, 주변 모서리부(2a)는 그루브(3)의 저면(3a)보다 높고, 이에 의해 슬라이딩면으로부터 축방향 단부로 누출되는 오일이나 다시 흡입된 오일의 재 누출을 방지하는 벽이 되어, 누출 유량을 억제할 수 있다. 따라서, 특히 저온 시의 흡입 유량이 증가하고, 조기 승온에 의한 저마찰 효과를 증대시킬 수 있다.

또, 주변 모서리부(2a)가 주위의 크랭크 샤프트(11)에 인접한 맞닿음 면보다도 더욱 낮아지도록 형성되어 있는 것에　의해, 크랭크 샤프트(11)가 기울어서 축방향 일측 단부에만 접촉하는 상태(일측 접촉상태)가 되더라도, 주변 모서리부(2a)와 크랭크 샤프트(11)와의 접촉 기회를 감소시킬 수 있기 때문에, 주변 모서리부(2a)의 손상을 방지할 수 있다.

본 실시예에 따른 그루브들(3)을 제공하는 것에 의해, FMEP 감소량이 증가한다. 특히, 엔진 회전 속도가 낮은 영역에 있어서, FMEP 감소량이 증가한다. 여기에서, FMEP란 마찰의 경향(friction tendency)을 평가하는 값으로, FMEP 감소값이 증가하면 마찰이 저감된다. 예를 들면, 엔진이 저온에서 시동할 때 등에 있어서 FMEP 감소량이 증가하고, 마찰이 저감된다.

다음에, 미끄럼 베어링(1)을 구성하는 하측의 하프부재(2)의 제조방법에 대해서, 도 3을 참조해서 설명한다.

하측의 하프부재(2)의 제조방법은 금속층(21)에 라이닝층(22)을 제공하는 라이닝층 형성공정(S10)과, 라이닝층(22) 및 금속층(21)을 반원 형상으로 성형하는 성형(molding)공정(S20)과, 그루브(3)를 형성하는 제1 공정인 그루브 형성공정(S30)과, 주변 모서리부(2a)를 형성하는 제2 공정인 주변 모서리부 형성공정(S40)과, 라이닝층(22)의 표면에 도 4에 도시된 것처럼 코팅층(23)을 형성하는 코팅층 형성공정(S50)을 포함한다. 이하에, 각 공정에 대해서 구체적으로 설명한다.

라이닝층 형성공정(S10)에서는 금속층(21)에 라이닝층(22)을 제공한다. 더 상세하게는, 금속층(21) 및 라이닝층(22)에 롤링(rolling) 처리를 가하는 것에　의해, 라이닝층(22)은 금속층(21)에 제공된다. 여기에서, 금속층(21)이란 금속으로 이루어지는 소재로 구성되고, 예를 들면 철 기반의 재료로 이루어지는 소재로 구성된다. 또, 라이닝층(22)은 금속층(21)보다도 경도가 낮은 금속으로 이루어지는 소재로 구성되고, 예를 들면 알루미늄 기반의 재료로 이루어지는 소재로 구성된다.

다음에, 성형공정(S20)에서는 금속층(21) 및 라이닝층(22)이 반원 형상으로 성형된다. 더 상세하게는, 금속층(21) 및 라이닝층(22)은 프레스 성형(press molding)하는 것에 의해 반원 형상으로 성형된다.

다음에, 그루브 형성공정(S30)에서는 그루브(3)가 형성된다. 이어서, 주변 모서리부 형성공정(S40)에서는 주변 모서리부(2a)가 형성된다.

본 실시예에 따른 그루브(3) 및 주변 모서리부(2a)를 형성하는 방법의 예로서, 그루브(3) 및 주변 모서리부(2a)를 절삭(cutting) 가공에 의해 형성하는 방법에 대해서 설명한다.

절삭가공은 회전톱(circular saw)과 같은 커터에 의해 수행된다. 그루브 형성공정(S30)에서는 그루브(3)가 라이닝층(22)의 두께(h1)에서 라이닝층(22)의 두께의 공차(a1)를 뺀 길이보다도 긴 깊이(d)를 갖도록 형성된다. 예를 들면, 라이닝층(22)의 두께를 h1, 라이닝층(22)의 두께의 공차를 a1, 그루브의 깊이를 d로 했을 때, 그루브(3)의 깊이(d)는 d > h1-a1 로 나타난다.

이렇게 구성하는 것에　의해, 그루브(3)의 깊이(d)가 라이닝층(22)의 두께(h1)보다도 커지기 때문에, 그루브(3)는 라이닝층(22)로부터 금속층(21)으로 연장될 수 있도록 형성된다. 이것에 의해, 그루브(3)를 위해 충분히 큰 깊이(d)를 설정할 수 있고, 이에 의해 내측으로 되돌아 오는 오일량이 증가할 수 있고, 오일 유출의 총량을 억제할 수 있다.

또, 주변 모서리부 형성공정(S40)에서는 주변 모서리부(2a)의 내주면(2c)이 그루브(3)의 저면(3a)에 대해 내주측에 형성되기 때문에, 주변 모서리부(2a)도 라이닝층(22) 내측에 형성된다. 따라서, 주변 모서리부(2a)를 형성할 때에, 커터가 금속층(21)에 접촉하는 경우가 없어지므로, 커터의 수명을 연장할 수 있다.

다음에, 코팅층 형성공정(S50)에서는 코팅층(23)이 라이닝층(22)의 표면(내주면)에 형성된다. 이 코팅층(23)은 연질금속이나 수지 기반의 재료로 이루어지는 소재로 구성된다.

코팅층(23)은 라이닝층(22)의 내주면에 도포되는 것에 의해 형성된다. 이때, 코팅층(23)은 도 2의 (C)에 도시된 것처럼 그루브(3)의 축방향 내측단부를 덮도록 형성되고, 또는 더 상세하게, 그루브(3)의 축방향 내측의 측면의 중도부까지의 영역에 도포되어 있다. 이렇게 구성하는 것에　의해, 그루브(3)의 축방향 내측단부는 코팅층(23)으로 덮이고, 이에 의해 크랭크 샤프트(11)가 기울어서 축방향 일측 단부에만 접촉하는 상태(일측 접촉상태)가 되더라도, 그루브(3)의 축방향 내측단부와 크랭크 샤프트(11)와의 마찰을 감소시킬 수 있다.

또, 도 4에 도시된 것처럼 코팅층(23)은 그루브(3) 전체를 덮도록 형성될 수도 있다. 이렇게 구성하는 것에　의해, 크랭크 샤프트(11)가 기울어서 축방향 일측 단부에만 접촉하는 상태(일측 접촉상태)가 되더라도, 그루브(3)의 축방향 내측단부 및 축방향 외측단부와, 크랭크 샤프트(11)와의 마찰을 감소시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 제조 방법은 원통을 축방향과 평행한 선을 따라 두 부분으로 나누어 얻어지고, 금속층(21)과 금속층(21)의 내주면에 제공된 라이닝층(22)을 가지는 하프부재들(2)을 세로로 배치한 미끄럼 베어링(1)의 제조방법으로서, 상기 제조방법은 하측의 상기 하프부재(2)의 축방향 단부에 회전방향 하류측에 있어서 원주방향으로 연장되는 그루브(3)를 형성하는 그루브 형성공정(S30)(제1 공정)을 가지고, 그루브 형성공정(S30)에 있어서, 그루브(3)의 깊이(d)를 라이닝층(22)의 두께(h1)에서 라이닝층(22)의 두께의 공차(a1)를 뺀 길이보다도 길어지도록 형성한 것이다.

이렇게 구성하는 것에　의해, 그루브(3)가 유막 압력의 발생을 방해하지 않도록 제공됨으로써, 미끄럼 면적을 감소시키면서, 마찰 저감효과를 얻을 수 있으며, 또, 오일 유출의 총량을 억제할 수 있다. 또, 그루브(3)의 깊이(d)를 라이닝층(22)의 두께(h1)에서 라이닝층(22)의 두께의 공차(a1)를 뺀 길이보다도 길게 형성한 것에　의해, 그루브(3)를 라이닝층(22)과 금속층(21) 내에 제공하는 것이 가능하고, 이에 의해 그루브(3) 내측으로 되돌아 오는 오일량을 증가시킬 수 있고, 오일 유출 총량을 억제할 수 있다.

또, 상기의 제조 방법은 하측의 하프부재(2)의 축방향 단부에 주변 모서리부를 제공하는 주변 모서리부 형성공정(S40)(제2 공정)을 가지고, 주변 모서리부는 그루브(3)에 대해 축 방향으로 외측에 위치되고, 주변 모서리부 형성공정(S40)에 있어서, 주변 모서리부(2a)의 내주면(2c)는 그루브(3)의 저면(3a)에 대해 내주측에 있다.

이렇게 구성하는 것에　의해, 회전톱 등의 커터에 의해 주변 모서리부(2)을 형성할 때, 라이닝층(22)보다도 단단한 금속층(21)에 커터가 접촉하는 것을 방지할 수 있으므로, 커터의 수명이 길어진다. 또, 프레스 성형이 가능한 경도를 갖는 라이닝층(22)에만 주변 모서리부(2a)를 제공하므로, 프레스 성형에 의한 주변 모서리부(2)의 형성이 가능하다.

(산업상의 이용가능성)

본 발명은 미끄럼 베어링의 제조방법에 관한 기술에 적용 가능하고, 원통을 축방향과 평행한 선을 따라 두 부분으로 나누어 얻어지는 하프부재들을 세로로 배치한 미끄럼 베어링의 제조방법에 관한 기술에 적용 가능하다.

1: 미끄럼 베어링
2: 하프부재
2a: 주변 모서리부
3: 그루브
11: 크랭크 샤프트
21: 금속층
22: 라이닝층
23: 코팅층

Claims

원통을 축방향과 평행한 선을 따라 두 부분으로 나누어 얻어지고, 금속층과 상기 금속층의 내주면에 제공된 라이닝층을 가지는 하프부재들을 세로로 배치한 미끄럼 베어링의 제조방법으로서,
상기 제조방법은,
하측의 상기 하프부재 축방향 단부에, 회전방향 하류측에 있어서 원주방향으로 연장되는 그루브를 형성하는 제1 공정을 포함하고,
상기 제1 공정에 있어서,
상기 그루브의 깊이를 상기 라이닝층의 두께에서 상기 라이닝층의 두께의 공차를 뺀 길이보다도 길게 형성한 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링의 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 제조방법은 상기 하측의 하프부재 축방향 단부에 상기 그루브에 대해 축 방향 외측에 위치되는 주변 모서리부를 제공하는 제2 공정을 포함하고,
상기 제2 공정에 있어서,
상기 주변 모서리부의 내주면이 상기 그루브의 저면에 대해 내주측에 있는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링의 제조방법.
제1 항 또는 제2 항에 기재된 제조방법에 의해 제조된 미끄럼 베어링.