KR20200076763A - 추력 와셔 - Google Patents

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KR20200076763A
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axial
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oil distribution
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KR1020207017789A
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제임스 조지
마이크 커크
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말레 인터내셔널 게엠베하
말레 엔진 시스템즈 유케이 리미티드
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Abstract

축 방향 기질 면을 가진 금속재질의 기질 층을 포함하고, 상기 축 방향 기질 면상에 위치하고 상기 축 방향 기질 면과 마주보는 위치에서 축 방향 폴리머 면을 가진 폴리머 층을 포함하는 추력 와셔(200)로서, 상기 축 방향 폴리머 면은 적어도 한 개의 오일 분배 그루브를 가지며, 상기 기질 층과 폴리머 층 중 한 개는 적어도 한 개의 오일 분배 그루브와 일치되게 변화하는 두께를 가진 기계가공 층인 것을 특징으로 한다.

Description

추력 와셔{THRUST WASHER}
본 발명은 오일 분배 그루브(oil distribution grooves)를 가진 축 방향 면을 포함한 추력 와셔(thrust washer), 특히 차량용 엔진, 변속기, 펌프 및 압축기 시스템에서 이용되는 추력 와셔에 관한 것이다.
내연기관에서, 베어링 조립체들은 각각 전형적으로 축 주위에서 회전할 수 있는 크랭크축을 유지하는 부분 베어링(half bearings) 쌍을 포함한다. 적어도 한 개의 부분 베어링은, 전체적으로 원통 형상을 가진 중공 베어링 쉘을 포함하고, 상기 베어링 쉘은 각각의 축 방향 단부에서 외측 방향(반경 방향)으로 연장되고 전체적으로 반원 형상을 가진 추력 와셔를 가진다. 일부 부분 베어링내에서 베어링 쉘과 추력 와셔들의 단일 구조체가 이용되는 반면에, 다른 부분 베어링들에서 베어링 쉘과 추력 와셔들은 클립과 같은 특징부와 기계적으로 느슨하게 연결되며, 또 다른 형태의 부분 베어링에서 상기 추력 와셔들은 연결 특징부의 변형에 의해 상기 베어링 쉘 위에 영구적으로 조립된다. 다른 베어링 조립체내에서, 원형 또는 환형 추력 와셔를 이용하는 것이 알려져있다.
일단 엔진이 시동되면, 윤활 오일이 상기 크랭크축의 축 방향 저널 부분과 상기 베어링 쉘사이에 제공되고 상기 크랭크축의 회전축과 수직으로 연장되는 크랭크축의 관련 웨브(webs)의 대응 면과 상기 추력 와셔사이에 제공된다. 그러나 엔진이 시동될 때, 상기 오일의 압력은 낮고 상기 축이 상기 베어링 쉘 또는 추력 와셔와 접촉하면 부적절한 윤활작용을 제공할 수 있다. 또한, 상기 오일이 정상적인 작동압력으로 공급될 때에도, (기어변속이 수행될 때 또는 일부 자동변속기의 설계에 의해) 상기 축에 대한 축 방향 하중에 의해 상기 축은 상기 추력 와셔와 접촉될 수 있다. 따라서, 상기 추력 와셔와 베어링 쉘은 상기 돌발적인 접촉을 견딜 수 있는 운동표면을 가진다. 공지된 바이메탈(bi- metal) 추력 와셔는 기질의 축 방향 면에서 알루미늄 주석(tin)(또는 동 기초 합금)의 운동 층을 가진 강 배면부(기질)을 포함하고, 상기 운동 층속에 프로파일을 기계 가공하거나 상기 알루미늄- 주석 운동 층을 변형시켜서 프로파일을 제공하는 엠보싱 작업에 의해 오일 분배 그루브가 제공된다.
연료절감 작동 계획이 차량용 엔진에서 이용되어 엔진이 시동되는 빈도를 증가시킨다. "정지- 시동" 작동 계획에 따라 차량운동이 정지되고 다시 시동되면 엔진도 정지되고 다시 시동된다. "하이브리드" 작동 계획에 따라, 차량이 대체 동력원에 의해 동력을 공급받고 흔히 전기동력을 공급받으면 엔진은 꺼진다. 상기 작동계획에 따라 엔진이 시동되는 빈도가 증가되면, 상기 크랭크축의 저널 및 관련 웨브의 대응 면이 각각 추력 와셔 및 베어링 쉘과 접촉하는 빈도를 증가시키고 그 결과 상기 운동 표면의 마모가 증가되므로 추력 와셔와 베어링 쉘의 성능에 관한 요구가 증가된다.
오일 분배 그루브들이 축 방향 운동면을 가로질러 외측으로 연장되고 예를 들어, 내측 변부로부터 외측 변부까지 반경 방향으로 연장된다. 상기 오일 분배 그루브는 깊은 채널을 포함할 수 있고, 상기 채널은 상기 채널과 패드(pad) 영역사이에서 각 측부에 완만한 기울기를 가진 경사부(gently sloping ramp)를 가진다. 상기 경사부 영역은 크랭크축 웨브의 대응 면과 추력 와셔 사이에서 테이퍼 구조의 간격을 제공하여 윤활유가 상기 그루브로부터 상기 추력 와셔의 축 방향 면을 가로질러 유동하게 만들고 윤활 오일의 유체 동역학적인 웨지(hydrodynamic wedge)를 제공하여 상기 추력 와셔와 상기 웨브의 대응 면의 분리상태를 용이하게 유지시킨다. 공지된 오일 분배 그루브들은 운동 층으로 기계 가공(예를 들어, 밀링 가공)되거나 엠보싱 공정에 의해 성형된다.
공지된 바이메탈 와셔들은 바이메탈 시트로부터 블랭크(blanks)들을 스탬핑 가공하여 제조되어, 제조과정은 바이메탈 폐기물을 발생시킨다. 유사하게, 상기 와셔는 수명이 다한 후에 바이메탈 폐기물을 추가로 발생시킨다. 그러나 상기 금속들을 분리(즉, 강 배면부를 운동 층으로부터 분리)하기 어렵기 때문에, 상기 바이메탈 폐기물을 재활용하기 어렵다.
본 발명의 제 1 특징에 의하면, 축 방향 기질 면을 가진 금속재질의 기질 층을 포함하고, 상기 축 방향 기질 면상에 위치하고 상기 축 방향 기질 면과 마주보는 위치에서 축 방향 폴리머 면을 가진 폴리머 층을 포함하는 추력 와셔로서, 상기 축 방향 폴리머 면은 적어도 한 개의 오일 분배 그루브를 가지며, 상기 기질 층과 폴리머 층 중 한 개는 적어도 한 개의 오일 분배 그루브와 일치되게 변화하는 두께를 가진 기계가공 층인 것을 특징으로 하는 추력 와셔가 제공된다.
본 발명의 제 2 특징에 의하면, 상기 제 1 특징을 따르는 추력 와셔와 베어링 쉘을 포함한 플랜지 베어링이 제공된다. 상기 플랜지 베어링(즉, 한 개 또는 두 개의 추력 와셔들과 베어링 쉘)은, 분리가능하거나 서로 느슨하게 클립핑(clipped)되거나 분리될 수 없게 물리적으로 연결되거나 단일 부품(single- part) 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 제 3 실시예에 의하면, 축 방향 기질 면을 가진 금속재질의 기질 층을 포함하고, 상기 축 방향 기질 면상에 위치하고 상기 축 방향 기질 면과 마주보는 위치에서 축 방향 폴리머 면을 가진 폴리머 층을 포함하며, 상기 축 방향 폴리머 면은 적어도 한 개의 오일 분배 그루브를 가지며, 상기 기질 층과 폴리머 층 중 한 개는 적어도 한 개의 오일 분배 그루브와 일치되게 변화하는 두께를 가진 기계가공 층인 추력 와셔의 제조 방법으로서, 상기 금속재질의 기질 층 위에 폴리머 층을 부착한 다음에 상기 축 방향 폴리머 면을 기계 가공하는 단계 또는 상기 축 방향 기질 면을 기계 가공한 다음에 상기 기계 가공된 축 방향 기질 면을 갖는 상기 기질 층 위에 폴리머 층을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 추력 와셔의 제조방법이 제공된다.
상기 폴리머층은, 종래기술을 따르는 이종 금속 추력 와셔의 알루미늄 주석 운동 층보다 마모, 피로 및 고착(seizure)에 대해 더 큰 회복성(resilient)을 가질 수 있어서 유리하다.
사용수명이 종료될 때, 금속과 폴리머를 포함한 이종 금속 추력 와셔는 종래기술을 따르는 바이메탈 추력 와셔보다 덜 어렵게 처리될 수 있다. 또한, 폴리머 층이 가지는 면을 형성하기 위한 제조비용은, 종래기술을 따르는 바이메탈 추력 와셔의 알루미늄- 주석 운동층의 면에 면을 형성하기 위한 비용보다 덜 든다.
상기 폴리머층은 기계 가공된 층일 수 있다. 폴리머층이 기계 가공된 층일 경우에, 상기 폴리머 층은 20 내지 100μm의 최대두께(패드 영역들에서)를 가질 수 있다. 오일 분배 그루브를 형성하기 위해 상기 폴리머가 기계 가공되는 경우에, 종래기술을 따르는 바이메탈 추력 와셔에서 상기 폴리머 재료는 알루미늄- 주석 운동층보다 더욱 신속하게 기계 가공될 수 있다. 또한, 상기 폴리머 층을 기계 가공하는 것은, 종래기술을 따르는 바이메탈 추력 와셔의 금속/금속합금(예를 들어, 알루미늄- 주석 또는 동- 합금 기초의) 운동 층을 기계 가공하는 것보다 기계 가공 공정을 위해 이용되는 공구비트(tool bit)(예를 들어, 절삭공구)를 덜 마모시켜서 제조비용을 감소시킨다. 또한, 기계 가공된 폴리머를 이용하면, 종래기술을 따르고 기계 가공된 금속/금속 합금의 운동 층보다 더욱 매끄러운 표면 피니시(finish)를 가진 운동 층이 제조될 수 있어서 이에 따라 유체 동역학적 성능이 개선될 수 있다.
폴리머 운동 층은, 특히 상기 폴리머를 통해 확산된 금속재질 입자를 포함하는 경우에, 알루미늄- 주석 운동 층보다 더 큰 의 내마모성(wear resistance)을 가질 수 있다. 또한, 폴리머 층은, 특히 상기 폴리머 층이 상기 폴리머를 통해 확산된 고체 윤활 입자를 포함하는 경우에, 알루미늄- 주석 운동 층보다 더 작은 마찰계수 및 더 큰 적합성(compatibility)을 제공할 수 있다.
상기 오일 분배 그루브는 상기 폴리머층을 통해서만 연장될 수 있다.
상기 기질 층은 기계 가공된 층일 수 있다. 폴리머 운동 층을 이용하면, 기질 층내에서 기계 가공을 수행할 수 있다( 대조적으로, 종래기술을 따르는 바이메탈 추력 와셔내에서 롤 결합(roll- bonding) 공정에 의해 알루미늄 주석 운동 층을 적용(application)하기 위해서는 기계 가공된 기질은 적합하지 않을 수 있다). 기질 층이 기계 가공된 층이면, 6 내지 20μm의 사실상 균일한 두께를 가질 수 있는 폴리머 층은, 폴리머 층이 부착되는 기질 층의 면 윤곽을 추종하고 6 내지 12μm의 두께를 가지는 것이 선호된다. 기질 층을 기계 가공하면 얇은 폴리머 층을 이용할 수 있고 이에 따라 재료 비용이 절감되며 상대적으로 두꺼운 폴리머 층과 비교하여 피로저항(fatigue resistance)이 증가될 수 있다. 또한, 기질 층을 기계 가공하면, 종래기술을 따르는 바이메탈 운동 층을 기계 가공하여 발생되는 이종재료 부스러기가 발생될 위험이 방지되고 따라서 폐기물 처리가 단순화된다. 또한, 기질 층을 기계 가공하면 기계 가공되지 않은 폴리머를 이용할 수 있어서 폴리머 기계 가공에 따른 변부 내부의 (페더 에지(feather edge)라고 하는) 잠재적인 흠(flaws)이 발생할 수 있는 위험이 방지된다.
상기 추력 와셔는 전체적으로 반원형상 또는 원형 또는 환형 형상을 가질 수 있다.
상기 오일 분배 그루브는 채널과 경사부 영역을 포함할 수 있다. 상기 채널 영역은 상기 그루브 중 가장 깊은 요홈을 가진 부분이고 상기 경사부 영역은 작은 경사부 경사를 가진다. 상기 경사부 영역은, 상기 오일 분배 그루브의 수직방향으로 축 방향 면을 가로질러 기계 가공 층의 두께 증가가 1mm 당 25μm보다 작은 경사부 경사를 가질 수 있다.
상기 오일 분배 그루브는 제 1 경사부 영역과 제 2 경사부 영역사이의 채널을 포함할 수 있다. 상기 제 1 경사부 영역과 제 2 경사부 영역은 서로 다른 경사부 경사를 가질 수 있다. 서로 다른 경사부 경사를 이용하면 크랭크축의 특정 회전방향을 위한 추력 와셔가 최적화될 수 있어서 유리하다. 상기 오일 분배 그루브는 상기 채널 및 한 개의 경사부 경사를 포함할 수 있고 상기 채널은 경사부 영역으로부터 다른 한쪽 측부에서 급한 경사의 변부에 의해 둘러싸인다. 선택적으로, 상기 오일 분배 그루브는 폴리머 층의 급한 경사 변부들 사이에서 채널 영역을 포함할 수 있다.
상기 오일 분배 그루브는 상기 추력 와셔가 균일한 두께를 가진 패드 영역들 사이에 제공될 수 있다.
1개 내지 10개의 오일 분배 그루브들을 가진 추력 와셔가 제공될 수 있다. 70mm보다 작은 직경을 가진 내측 변부를 포함한 추력 와셔는 1개 내지 7개의 오일 분배 그루브들을 가질 수 있다. 70mm보다 큰 직경을 가진 추력 와셔는 1개 내지 10 개의 오일 분배 그루브들을 가질 수 있다.
상기 폴리머 층은 기계 가공된 층일 수 있고, 본 발명의 추력 와셔의 제조방법은 상기 금속 재질의 기질 층 위에 폴리머 층을 부착한 다음에 축 방향 폴리머 면을 기계 가공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기질 층이 기계 가공된 층이고, 본 발명의 추력 와셔의 제조방법은 상기 축 방향 기질 층을 기계 가공한 다음에 상기 기계 가공된 기질 층 위에 폴리머 층을 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 추력 와셔의 제조방법은 기질 재료의 시트로부터 기질 블랭크를 성형하는 단계 및 상기 예비 성형된 기질 블랭크 위에 폴리머를 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 추력 와셔의 제조방법은 기질 재료의 시트 위에 폴리머를 부착하는 단계 및 상기 기질 재료의 시트로부터 폴리머 코팅된 기질 블랭크들을 성형하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 추력 와셔의 제조방법은 선택적으로 상기 기질 재료의 시트 위에 폴리머를 선택적으로 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 추력 와셔의 제조방법은 패드 프린팅 공정, 마스크 스크린 프린팅 공정 또는 마스크 스프레잉 공정을 포함한 군으로부터 선택된 공정에 의해 상기 폴리머 층을 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 추력 와셔의 제조방법은 상기 폴리머 층을 경화(curing)시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 폴리머층은, 폴리이미드/아미드 수지(polyimide/amide resin), 아크릴레이트 수지(acrylate resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 불화 폴리머(fluoropolymer)(예를 들어, PTFE) 및 포름알데이드(formaldehyde)를 포함한 군으로부터 선택된 플라스틱 폴리머 재료일 수 있다. 폴리머층은 플라스틱 폴리머 매트릭스(matrix) 및 상기 매트릭스를 통해 분포된 입자들의 복합체를 포함할 수 있다. 상기 입자는 강성 입자(예를 들어, 세라믹 분말, 실리카(silica) 및 알루미늄 플레이크(flakes) 및/또는 연성 입자(예를 들어, MoS2 및 그래파이트(graphite) 및 PTFE와 같은 불화폴리머)일 수 있다. 상기 폴리머는, 폴리이미드/아미드 플라스틱 폴리머 재료의 매트릭스를 가지고 상기 매트릭스를 통해 5 내지 25% 체적의 금속 입자 (예를 들어, 금속 분말 및/또는 금속 플레이크) 및 1 내지 20% 체적의 불화 폴리머가 분포되고 유입된 불순물을 제외한 폴리이미드/아미드 수지가 나머지로서 분포된다.
본 발명의 실시예들이 첨부된 도면들을 참고하여 아래에서 추가로 설명된다.
도 1A 및 도 1B는 본 발명을 따르는 추력 와셔들을 도시한 사시도.
도 2A는, 본 발명의 제 1 실시예를 따르고 제 1 제조방법에 의해 형성된 추력 와셔를 도시한 단면도.
도 2B는, 본 발명의 제 2 실시예를 따르고 제 1 제조방법에 의해 형성된 추력 와셔를 도시한 단면도.
도 3은, 본 발명의 제 3 실시예를 따르는 추력 와셔를 도시한 단면도.
상기 실시예들에서 동일한 구성요소들은 동일한 도면부호로 표시되고, 일부경우들에서 100의 정수배와 기호(예를 들어, 프라임(primes))를 가진다. 예를 들어, 서로 다른 도면들에서, 100, 100', 200, 200', 300이 추력 와셔를 표시하기 위해 이용된다.
도 1A는, 사실상 반원형상을 가진 추력 와셔(100)를 도시한다(예를 들어, 추력 와셔는 전체적으로 반원형상을 가지고 베어링 조립체의 다른 부분들과 연결되기 위해 돌출 후크(hook) 및 탭(tab)들을 가질 수 있다). 상기 추력 와셔(100)의 축 방향 면(102)(즉, 상기 추력 와셔를 포함한 베어링 조립체 속으로 수용된 축의 회전축과 수직인 면)은, 상기 추력 와셔의 내측 및 외측 변부들 사이에 형성되고 평행한 오일 분배 그루브(104)들을 가진다. 이용시, 윤활오일은 회전축과 베어링 쉘사이에서 베어링 간격(bearing clearance)속으로 펌핑되고 회전운동하는 크랭크축 웨브의 대응 면과 상기 추력 와셔사이의 또 다른 간격속으로 유출된다. 상기 추력 와셔(100)의 축 방향 면(102)내에 상기 오일 분배 그루브(104)가 구성되면 상기 추력 와셔와 상기 축사이에서 오일 필름(oil film)의 품질과 압력이 증가된다.
도 1B는, 또 다른 추력 와셔(100')의 축 방향 면(102')에 형성된 오일 분배 그루브(104')들의 선택적 구조를 도시하며 상기 구조에서 상기 오일 분배 그루브들이 상기 축 방향 면 위에서 반경 방향으로 정렬된다.
도 2A는, 오일 분배 그루브(204)의 길이부에 대해 수직방향으로 볼 때 제 1 실시예를 따르는 추력 와셔(200)의 일부분을 도시한 단면도이다. 상기 추력 와셔(200)는, 금속 기질(예를 들어, 강 배면부)(206) 및 상기 기질의 축 방향 면(210) 위에 폴리머층(polymer layer)(208)을 포함한다.
상기 기질(206)은 균일한 두께를 가지고, 상기 폴리머(202)의 축 방향 면(추력 와셔의 축 방향 폴리머 면 및 축 방향 면)내에 제공된 오일 분배 그루브(204)들은 상기 기질의 축 방향 면(210)(축 방향 기질 면)을 가로질러 폴리머 층(208)의 두께(Tp) 변화를 가진다. 추력 와셔(200)가 균일한 두께를 가지는 패드 영역(212)들 사이에 제공된 오일 분배 그루브(204)들은 상기 패드 영역들보다 작은 두께를 가진다. 상기 폴리머 층(208)은 (상기 패드영역내에서) 20 내지 100μm의 최대두께를 가진다. 상기 오일 분배 그루브(204)는 각각, 채널(204A) 및, 상기 채널과 인접한 패드 영역(212)사이에서 경사부 영역(204B)을 포함한다. 이해를 위해 도 2A에서 과장되어 도시될지라도, 상기 채널은 상기 그루브의 가장 깊은 부분이고, 상기 경사부 영역(204B)은 약 1/3°에 해당하고 약 1:300 내지 1:100 예를 들어, 1:200의 작은 경사부 경사(slope)(θ)를 가진다. 상기 경사부 영역은 이용시 크랭크축의 대응면과 상기 추력 와셔(200)사이에서 테이퍼구조의 간격을 제공하고 윤활 오일의 유체동역학적 쐐기(hydrodynamic wedge)를 제공하여 상기 추력 와셔와 대응면의 분리된 상태를 용이하게 유지한다.
제조과정 동안 상기 폴리머는 대략 균일한 두께를 가진 층으로서 상기 기질 위에 부착되고 기계 가공 공정에 의해 가변적인 두께의 프로파일이 형성되기 전에 완전히 경화된다. 예비 성형된 기질 블랭크가 스탬핑 가공되거나 그렇지 않으면 기질 재료의 시트로부터 성형된 후에 상기 폴리머는 상기 블랭크상에 부착될 수 있다. 선택적으로, 코팅된 기질 블랭크가 성형되기 전에 상기 폴리머는 절단되지 않은 기질재료의 시트상에 부착될 수 있다. 후자의 경우, 상기 폴리머는 예를 들어, 패드 프린팅 공정, 마스크 스크린 프린팅(masked screen- printing) 공정 또는 마스크 스프레잉(masked spraying) 공정을 이용하여 부착(즉 기질을 완전히 덮기(complete coverage)보다는 선택적인 부착(deposition))될 때 패턴(patterned)구조를 가질 수 있다. 따라서, 이종 재료(bi material)의 폐기물이 발생되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 상기 블랭크 너머로 연장되는 폴리머를 가진 금속기질의 시트로부터 기질 폐기물로 블랭크가 절단될지라도, 금속- 폴리머의 이종 재료 폐기물은 종래기술의 바이메탈 추력 와셔로부터 제조과정의 폐기물과 비교하여 상대적으로 덜 어렵게 재활용할 수 있다. 유사하게 사용수명이 종료할 때, 금속 폴리머의 추력 와셔는 종래기술의 바이메탈 추력 와셔보다 덜 어렵게 재활용될 수 있다.
도 2A에서 각각의 오일 분배 그루브는 사실상 대칭구조를 가지며 동일한 경사부 경사를 가진 한 쌍의 경사부 영역들 사이에 형성된 채널을 가진다. 그러나, 추력 와셔는 축이 특정 방향으로 회전하도록 최적화될 수 있고, 이 경우 각각의 오일 분배 그루브의 마주보는 측부에서 경사부 영역들은 서로 다른 경사부 경사를 가질 수 있거나(즉 상기 오일 분배 그루브들은 비대칭구조의 단면들을 가질 수 있거나) 상기 경사부 영역들 중 한 개가 생략될 수 있어서, 오일 분배 그루브들은 단지 한 개의 경사부 영역을 가지고 채널의 다른 한쪽 측부에서 폴리머에 대해 상대적으로 급한 경사(abrupt)의 변부(예를 들어, 추력 와셔의 평면에 대해 수직이거나 추력 와셔의 평면에 대해 45°보다 큰 각을 이루는 변부)가 형성된다.
또 다른 실시예를 도시하는 도 2B를 참고할 때, 추력 와셔(200')는 경사부 영역없는 오일 분배 그루브를 가지고 상기 그루브 각각은 급한 경사를 가진 상기 폴리머(208')의 변부(214')들에 의해 형성되는 채널(204')들을 포함하기 때문에 도 2A의 추력 와셔와 다르다. 상기 채널(204')은 사다리꼴 형상의 단면형상을 가질 수 있고, 급한 경사를 가진 변부(214')들은 도시된 실시예에서 추력 와셔의 평면과 65°의 각도(α)를 형성한다.
도 3은 제 3 실시예를 따르는 추력 와셔(300)의 일부분을 도시하는 단면도로서 오일 분배 그루브(304)에 대해 수직으로 도시된다. 상기 추력 와셔(300)는 금속재질의 기질(예를 들어, 강 배면부)(306) 및 상기 기질의 축 방향 면(310)에 위치한 폴리머 층(308)을 포함한다.
상기 기질(306)은, 상기 기질의 축 방향 면(310)을 제공하기 위해 변화하는 두께(Ts)를 가진다. 상기 폴리머 층(308)은 사실상 균일한 두께를 가지고 상기 기질(306)의 축 방향 면(310)과 일치하는 프로파일을 가지는 축 방향 면(302)을 가져서 상기 폴리머의 축 방향 면(302) 위에 오일 분배 그루브(304)를 제공한다. 상기 오일 분배 그루브(304)는 상기 추력 와셔(300)가 균일한 두께를 가지는 패드 영역(312)들 사이에 제공되고 상기 그루브들은 상기 패드 영역들보다 더 작은 두께를 가진다. 상기 오일 분배 그루브(304)들은 각각 상기 채널과 인접한 패드 영역(312)사이에서 채널(304A) 및 경사부 영역(304B)을 가진다. 이해를 위해 과장되게 도시될지라도 도 2A의 제 1 실시예와 같이, 상기 경사부 영역(304B)은 약 1:300 내지 1:100의 구배에 해당하는 작은 경사부 경사(θ)를 가진다.
제조과정 동안, 균일한 두께를 가진 층으로서 폴리머가 부착(deposited)되기 전에 축 방향 기질 면을 제공하기 위해 상기 기질은 기계 가공된다. 상기 기질 블랭크가 시트로부터 형성되기 전에 상기 기질은 기계 가공되는 것이 편리하다. 선택적으로, 예비 성형된 기질 블랭크는 기계 가공될 수 있다.
제 1 실시예에서와 같이, 제 3 실시예의 폴리머가 스탬핑 가공되거나 그렇지 않으면 기질 재료의 시트로부터 성형된 후에 상기 폴리머는 예비 성형된 블랭크 위에 부착될 수 있다. 선택적으로, 상기 블랭크가 성형되기 전에 상기 폴리머가 기질 재료의 비절단 시트(uncut sheet)상에 부착될 수 있다. 이 경우, 폴리머가 예를 들어, 패드 프린팅 공정, 마스크 스크린 프린팅(masked screen- printing) 공정 또는 마스크 스프레잉(masked spraying) 공정을 이용하여 부착(즉 기질을 완전히 포함하기 보다는 선택적으로 부착)될 때 상기 폴리머는 패턴을 가질 수 있다. 따라서, 이종재료 폐기물의 발생이 방지될 수 있다. 또한, 블랭크 너머로 연장되는 폴리머를 가진 금속 기질의 시트로부터 블랭크가 절단될지라도, 금속 폴리머의 이종재료 폐기물은 공지된 바이메탈 추력 와셔로부터 발생된 생산폐기물보다 재활용하는 것이 덜 어렵게 된다.
도시된 실시예들에서, 금속 기질은 강(steel) 기질이다. 폴리머층은 플라스틱 폴리머 매트릭스(matrix) 및 상기 매트릭스를 통해 분포된 입자들의 복합체이다. 상기 플라스틱 폴리머 재료는, 폴리이미드/아미드 수지(polyimide/amide resin), 아크릴레이트 수지(acrylate resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 불화 폴리머(fluoropolymer) 및 포름알데히드(formaldehyde)를 포함한 군으로부터 선택된다. 특히 상기 폴리머는, 폴리이미드/아미드 플라스틱 폴리머 재료의 매트릭스를 가지고 상기 매트릭스를 통해 5 내지 25% 체적의 금속 입자 (예를 들어, 금속 분말 및/또는 금속 플레이크(flakes)) 및 1 내지 20% 체적의 불화 폴리머가 분포되고 유입된 불순물을 제외한 폴리이미드/아미드 수지가 나머지로서 분포된 복합체와 같은 복합 폴리이미드/아미드 기초 폴리머일 수 있다. 또한 상기 폴리머 복합체는 12.5 % 체적의 알루미늄(Al), 5.7 % 체적의 PTFE 입자, 4.8 % 체적 실레인(silane), <0.1 % 체적의 다른 성분들, 및 나머지의 (약 77 % 체적) 폴리이미드/아미드일 수 있다.
전체적으로 반원 형상을 가진 추력 와셔에 관하여 도 1A 및 도 1B에 도시될 지라도, 본 발명은 동일하게 원형 또는 환형 추력 와셔들에도 적용된다.
명세서에 제공된 도면들은 개략적으로 도시되고 실제 크기가 아니다.
본 명세서의 상세한 설명과 청구범위에 걸쳐서 "포함" 및 상기 용어의 변형들은 "포함하지만 한정하지 않는다"는 의미를 가지며, 상기 표현은 다른 성분(moiety), 첨가제, 구성요소, 정수(integer) 또는 단계를 제외하는 것을 의도하는 것이 아니다(제외하지 않는다). 본 명세서의 상세한 설명과 청구범위에 걸쳐서 단수표현은 다르게 요구하지 않는다면 복수를 포함한다. 특히 부정관사가 이용되는 한, 명세서는 다르게 요구되지 않는다면 단수뿐만 아니라 복수를 고려하는 것으로서 이해되어야 한다.
본 발명의 특별한 측면, 실시예 또는 예와 관련하여 설명되는 특징, 정수, 특성, 화합물, 화학적 성분 또는 군은, 부적합한 것이 아니라면 본 명세서에서 설명되는 다른 측면, 실시예 또는 예에 적용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. (첨부된 모든 청구항들, 요약서 및 도면들을 포함한) 본 명세서에 공개된 모든 특징들 및/또는 공개된 방법 또는 공정의 모든 단계들은, 상기 특징 및/또는 단계들의 적어도 일부가 상호 배타적인 조합인 경우를 제외하곤, 모든 조합으로 결합될 수 있다. 본 발명은 상기 실시예들의 세부사항들로 한정되지 않는다. 본 발명은 (첨부된 모든 청구항들, 요약서 및 도면들을 포함한) 본 명세서에 공개된 모든 특징들의 신규한 모든 조합 또는 신규한 특징들로 확대되거나 공개된 방법 또는 공정의 모든 단계들의 신규한 조합 또는 신규한 단계로 확대된다.
본 출원과 관련하여 본 명세서 이전에 또는 동시에 제출되고 본 명세서와 함께 공중의 조사를 위해 공개되는 모든 서류와 문서들을 주의하기 바라며 상기 서류와 문서의 내용은 본 명세서에서 참고로 한다.
100.....추력 와셔,
102......축 방향 면,
104......오일 분배 그루브.

Claims (9)

  1. 축 방향 기질 면을 가진 금속재질의 기질 층을 포함하고,
    상기 축 방향 기질 면 상에 위치하고 상기 축 방향 기질 면과 마주보는 위치에서 축 방향 폴리머 면을 가진 폴리머 층을 포함하는 추력 와셔에 있어서,
    상기 축 방향 폴리머 면은 적어도 한 개의 오일 분배 그루브를 가지며, 상기 기질 층은 적어도 한 개의 오일 분배 그루브와 대응하는 두께를 가진 기계가공 층이고,
    상기 오일 분배 그루브는, 채널과, 제1 경사부 영역과, 제2 경사부 영역을 포함하고,
    상기 오일 분배 그루브는 상기 제1 경사부 영역과 상기 제2 경사부 영역 사이에 상기 채널을 포함하고,
    상기 기질 층은, 상기 오일 분배 그루브가 성형된 부분의 두께가 상기 기질의 다른 부분의 두께보다 얇고, 상기 오일 분배 그루브가 성형된 부분에서, 상기 채널의 부분의 두께가 상기 제1 경사부 영역 및 상기 제2 경사부 영역의 부분의 두께보다 얇으며,
    상기 폴리머 층의 두께는 상기 축 방향 기질 면 전체에서 균일한 두께이며,
    상기 제1 경사부 영역 및 상기 제2 경사부 영역은 경사 평면으로 구성되며,
    상기 제1 경사부 영역의 경사부 경사는 상기 제2 경사부 영역의 경사부 경사와는 다른 것을 특징으로 하는 추력 와셔.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오일 분배 그루브는 균일한 두께의 패드 영역들 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 추력 와셔.
  3. 제1항 또는 제2항을 따르는 추력 와셔와, 베어링 쉘을 포함하는 플랜지 베어링.
  4. 축 방향 기질 면을 가진 금속재질의 기질 층을 포함하고,
    상기 축 방향 기질 면 상에 위치하고, 상기 축 방향 기질 면과 마주보는 위치에서 축 방향 폴리머 면을 가진 폴리머 층을 포함하며,
    상기 축 방향 폴리머 면에는 적어도 한 개의 오일 분배 그루브가 성형되며, 상기 기질 층은 적어도 한 개의 오일 분배 그루브와 대응하는 두께를 갖는 기계가공 층인 추력 와셔의 제조방법에 있어서,
    상기 축 방향 기질 면을 기계 가공한 다음에, 상기 기계 가공된 축 방향 기질 면을 갖는 상기 기질 층 위에 폴리머 층을 부착하는 단계를 포함하고,
    상기 기질의 기계 가공은, 상기 오일 분배 그루브가 제 1 경사부 영역과 제 2 경사부 영역 사이에 채널을 가지며, 상기 기질에서 상기 오일 분배 그루브가 성형된 부분의 두께가 상기 기질의 다른 부분의 두께보다 얇고, 상기 기질에서 상기 오일 분배 그루브가 성형된 부분에서, 상기 채널의 부분의 두께가 상기 제1 경사부 영역 및 상기 제2 경사부 영역의 부분의 두께보다 얇도록 수행되고,
    상기 기질의 기계 가공은, 상기 제 1 경사부 영역 및 상기 제 2 경사부 영역이 경사 평면으로 구성되고, 상기 제 1 경사부 영역의 경사부 경사가 상기 제 2 경사부 영역의 경사부 경사와 다른 경사부 경사가 되도록 수행되며,
    상기 폴리머 층은, 상기 폴리머 층의 두께가 상기 축 방향 기질 면 전체에서 균일한 두께가 되도록 부착되는 것을 특징으로 하는 추력 와셔의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 기질 재료의 시트로부터 기질 블랭크를 성형하는 단계 및 상기 성형된 기질 블랭크 위에 폴리머를 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 추력 와셔의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서, 기질 재료의 시트 위에 폴리머를 부착하는 단계 및 상기 기질 재료의 시트로부터 폴리머 코팅된 기질 블랭크들을 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 추력 와셔의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기질 재료의 시트 위에 폴리머를 선택적으로 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 추력 와셔의 제조 방법.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 패드 프린팅 공정, 마스크 스크린 프린팅 공정 또는 마스크 스프레잉 공정을 포함한 군으로부터 선택된 공정에 의해 상기 폴리머 층을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 추력 와셔의 제조 방법.
  9. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머 층을 경화(curing)시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 추력 와셔의 제조 방법.
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