KR940002803B1 - 소결함유 베어링 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

소결함유 베어링
제1도는 소결함유베어링에 막힘면과 다공질면이 형성된 종단면 사시도.
제2도는 소결함유베어링 성형체의 평면도.
제3a도는 성형코어로드의 평면도.
제3b도는 성형코어로드의 측면도.
제4도는 소결함유베어링 성형체의 변형예의 평면도.
제5도는 각도 θ=10°의 각도폭을 갖게한 막힘면을 등각도 θ'=40°로 9곳에 성형하기 위한 소결함유베어링 성형체의 평면도.
제6도는 제5도의 요부확대 평면도.
제7도는 각도 θ=90°의 각도폭을 갖게한 막힘면을 등각도 θ'=180°로 2곳에 성형하기 위한 소결함유베어링 성형체의 평면도.
제8도는 각도 θ=60°의 각도폭을 갖게한 막힘면을 등각도 θ'=90°로 4곳에 성형하기 위한 소결함유베어링 성형체의 평면도.
제9도는 각도 θ=60°의 각도폭을 갖게한 막힘면을 등각도 θ'=120°로 3곳에 성형하기 위한 소결함유베어링 성형체의 평면도.
제10도는 에이징레스(agingless) 소결함유베어링의 축손실 전류치의 경과를 도시한 그래프.
제11도는 함유베어링의 제조공정 설명도.
제12도는 출력축에 높은 압력을 받은 모터의 사시도.
제13도는 회전축이 측압을 받았을때의 요부 종단 측면도.
제14도는 오일의 순환을 설명하는 설명도.
제15도는 종래의 소결함유베어링 성형체의 사이징전의 평면도.
제16도는 종래의 소결함유베어링의 축손실 전류치의 경과를 도시한 그래프.
제17도는 하우징(베어링홀더)에 베어링 성형체가 압입되는 공정을 설명하는 측단면도.
제18도는 소결함유베어링 성형체의 다른 변형예를 도시한 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 소결함유체어링 2 : 막힘면
3 : 다공질면 8 : 내주면
본 발명은 내주면에 막힘면과 다공질면을 형성한 소결함유(燒結含油) 베어링에 관한 것이다.
종래의 소결함유베어링은 제11도에 도시한 바와같이 재료의 배합칭량(稱量)→혼합→성형의 순서로 소결하여 베어링 성형체를 성형하여 형성하고 있으므로 베어링 내주면에 오일구멍인 다공질면이 존재한다. 그 때문에 제12도의 오디오나 비디오용 캡스턴 모터(18)등의 회전축(19)이 제13도에서와 같이 회전축(19)에 측압이 걸리면, 제14도에서 설명하는 바와같이 오일의 이탈이 많게 되기 때문에 유막이 형성되지 않아 금속접촉을 일으키고, 제13도의 회전축(19)의 이상마모[홈(a)]나 메탈시저(metal seizure) 현상을 일으킨다. 이 때문에 시운전을 하거나 일본국 실개소 50-101735호 공보와 같이 영역을 마련하여 절삭가공을 시행해왔다.
상기 제14도의 설명에서 오일의 윤활을 설명하면, 모터의 시동시 베어링(20)의 다공질면으로 A와 같이 오일의 이탈이 많게된다. 그 때문에 경계윤활(境界潤滑)로 되어 축손실 함유치가 높게된다. 그후 미끄럼운동부가 회전축(19)과의 마찰로 소성 변형하고, 다공질면이 메꾸어지게 되어 유압이 발생하고 곡선화살표 B와 같이 유체 윤활로 된다. 그 때문에 다공질면이 메꾸어지는 에이징(aging)에 의해 축손실 전류치가 저하되어 어느 레벨에서 안정이 된다. 이 안정레벨로 하는 수단으로서는 시운전을 실시한다.
제15도는 종래의 소결함유베어링 성형체(21)에서 2점쇄선으로 도시한 사이징후의 내주면(22)에 대해 실선으로 도시한 내주면(23)은 사이징영역을 50㎛ 갖는 평면도이고 제16도는 축손실 전류치의 경과를 도시하고 있다.
상기 시운전을 시행했을때와 일본국 실개소 50-101735공보와 같은 사이징 영역에서는 다음과 같은 결점이 있다.
1) 시운전을 시행하면,
① 시운전 장치는 측압부하를 고정하여 가변속 모터로 0.5-4시간 정도 모터를 시운전시켜야만 하기 때문에 사람의 일손, 장치, 시간, 설치공간등을 더 필요로 하게 되어, 즉 다시말해 원가상승의 원인이 된다.
② 시운전장치는 여러기종(고객이 지정하는 측압방향)이 있기 때문에 각각 전용화 되어 그 장치에서의 측압방향은 1점(범위가 정해지지 않는)이며 고객이 세트한 측압과 반드시 일치하지 않기 때문에 불량이 발생한다.
더욱이 메이커에서 세트한 부착정밀도와 시운전장치의 부착정밀도사이에서 정밀도의 편차가 나타나는 결점이 있었다.
2) 상기 공보에서는 베어링의 회전축이 미끄럼접촉하는 내주면중 부하가 걸리는 약 반정도 부분의 오일구멍을 원호점선과 같이 메꾸어 유막의 이탈이 없도록하여 다른 반대부하측을 종래대로 다공질면으로서 오일이 배어나오도록 하고 있다.
그러나, 베어링 성형체의 내경을 진원으로 하지 않고 약 반원주 부분에 원호형의 절삭영역을 설치하고 있기 때문에 베어링 내경은 완전한 진원으로 되기 어려운 동시에, 외경이 내경과 동심으로 되기 어렵기 때문에 조립정밀도가 나쁜 결점이 있다. 그리고 막힘면의 영역이 크기 때문에 금속조직을 파괴하기 쉽고 경화하거나 면의 정밀도가 약화되는 등의 결점이 있다.
또, 막힌 부분이 90°이상에서 약 반원주 부분으로 되므로 오일이 다공질면에서 배어나오는 부분이 적게 되며, 특히 저온 고속회전에 오일의 순환이 나쁘게되어 마찰토크가 증대하거나 변동하는 결점이 있다.
본 발명은 상기한 결점을 감안하여 베어링의 내주면에 10°-90°의 각도폭을 갖게한 막힘면을 등각도로 형성하고, 이 막힘면 사이의 내주부분을 다공질면으로 하는 것으로서, 에이징레스화하여 제조공정을 크게 변화시키는 일 없이 제조 가능하게 하고 베어링 내경을 진원으로하여 조립작업성을 용이하게 한 소결함유베어링을 제공하는 것이다.
본 발명은 회전축이 미끄럼운동하는 내주면중 상기 내주면에 10°-90°의 각도폭을 갖게한 막힘면을 등각도로 형성하고 이 막힘면 사이의 내주 부분을 다공질면으로 한 것이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 전에 우선, 소결함유베어링의 원리작용에 대하여 설명한다. 소결함유베어링은 일반적으로 10-30vo1%의 빈구멍을 가지는 소결재에 윤활유가 함침하여 있고, 축이 회전하면 펌프작용이나 윤활유의 열팽창에 의해 그의 윤활유가 미끄럼면으로 유출한다. 축이 정지하면 모세관 현상에 의해 윤활유는 베어링내로 되돌아가므로, 새롭게 윤활유를 급유하지 않아도 된다. 그러나, 내주면의 빈구멍은 윤활유의 출입구로 되어 있기 때문에, 축과 베어링의 간극에서 발생하는 유막반력도 이 빈구멍으로부터 베어링 내로 되돌아가서 금속접촉을 하게 된다. 단, 축이 회전하기 시작해서 어느정도의 시간이 경과하면, 금속의 소성유동에 의해 빈구멍이 막혀져서, 윤활유의 출입이 감소하여 마찰계수가 저감한다. 다시말하면, 빈구멍이 막히기까지의 사이는 금속접촉을 하므로 회전손실이 크고, 베어링의 본래의 특성이 얻어지지 않는다. 따라서, 종래의 베어링장치에서는 소결함유베어링을 모터등의 장치에 조립하기전에 시운전(에이징처리)을 행하여 소결함유베어링의 상기 빈구멍을 막는 처치를 하였다.
다음에, 본 발명의 막힘면의 효과에 대하여 설명한다. 본 발명과 같은 베어링의 미끄럼부의 소정개소를 막는 것에 의해 윤활유의 출입을 감소시켜 마찰계수의 저감을 도모할 수가 있다. 이 때문에 종래의 베어링 장치와 같이 시운전(에이징처리)을 폐지하는 것이 가능한 것이다.
종래의 베어링장치에서는 에이징처리에 의해 형성되는 막힘면의 각도폭을 예를들면 VTR용 캡스턴 모터에서는 60°정도이지만 이 각도폭은 모터의 종류, 회전수, 축과의 간격, 운전시간등의 조건에 의해 크게 달라서, 원하는 효과가 얻어지지 않는 경우가 있다. 그래서, 베어링이나 축의 조립정밀도가 나쁜 경우는 막힘면각도를 크게하여 마찰계수의 저감을 도모할 필요가 있다. 그러나, 막힘면각도를 90°이상으로 형성하면 윤활유의 유출이 악화하고, 윤활성능이 저하되어 버린다. 역으로 막힘면각도가 10°이하로 되어버리면 본래의 막힘면의 작용효과가 얻어지지 않는다. 따라서, 이러한 조건을 고려하면, 막힘면의 각도폭은 10°-90°가 타당하다.
이제, 본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 이하에서 상세히 설명한다.
제1도는 소결함유베어링(1)에 막힘면(2)과 다공질면(3)이 형성된 종단면 내측사시도, 제2도는 소결함유베어링(4)의 평면도, 제3도(a)는 성형코어로드(5)의 평면도, 제3도(b)는 성형코어로드(5)의 측면도이다.
제1도는 소결함유베어링(1)은 제11도의 소결함유베어링의 제조공정의 성형에 따라 제3도의 성형코어로드(5)를 사용하여 제2도의 소결함유베어링 성형체(4)가 성형되고, 이 소결함유베어링 성형체(4)에 제11도의 소결함유베어링 제조공정의 재압축에 따라 소결함유베어링 성형체(4)의 내경과 외경이 진원인 사이징바(도시하지 않음)가 상기 소결함유베어링 성형체(4)에 압입되어 막힘면(2)과 다공질면(3)이 형성된 소결함유베어링(1)이 성형된다.
상기 성형공정에서 사용되는 성형코어로드(5)의 형상은 제3도와 같이 외주에 120°각도의 원호면(6)과 각도 θ=60°의 각도폭내로 3면의 경사면이 등각도 θ'=180°의 2곳에 형성되어 있다.
성형코어로드(5)가 사용되어 제2도의 소결함유베어링 성형체(4)가 성형되면, 소결함유베어링 성형체(4)의 내주면(8)에 3면의 경사면(7)에 대응하는 3면의 면(9)이 2점쇄선의 내주면(8)보다 돌출하여 2조가 형성된다.
다음의 상기와 같이 소결함유베어링 제조공정의 재압축으로 소결함유베어링 성형체(4)에 사이징가공이 되어져 소결함유베어링(1)이 성형된다.
상기 사이징공정에 있어서, 소결함유베어링 성형체(4)의 3면의 면(9)은 진원의 사이징바의 외주면으로 눌러져 소결함유베어링(1)에서 막힘면(2)으로 되며, 소결함유베어링 성형체(4)의 내주면(8)은 이 내주직경과 대략 동일한 외경의 진원인 사이징바의 외주면으로 눌러져 다공질면(3)으로 된다.
또 각도폭 θ=60°를 갖게한 막힘면(2)이 등각도 θ'=180°로 2조와, 각도 120°의 다공질면(3)이 2조 형성된다.
상기 사이징바에 의한 재압축가공이 종료한 소결함유베어링(1)은 제11도의 소결함유베어링 제조공정이 함유공정에서 함유되어 소결함유베어링의 제품으로 된다.
상기와 같이 소결함유베어링(1)이 성형되며 에이징레스 소결함유베어링으로 하는 것이 가능하다.
제10도는 상기 에이징레스 소결함유베어링(1)의 축손실 전류치의 경과를 도시하며, 종래의 제16도에 비해 초기보다 축손실 전류치가 낮게된다.
상기 소결함유베어링(1)의 막힘면(2)에 각도폭 θ=60°를 갖게하고 또 다공질면(3)이 넓으면 오일의 순환이 잘되고 회전축의 부드러운 회전이 얻어진다.
더욱이 소결함유베어링(1)의 내경은 진원으로 되는 동시에 사이징공정으로 진원의 사이징바를 베어링 성형체(4)의 내주에 압입하더라도 사이징 영역이 여러곳에 등각도로 형성되기 때문에 사이징 영역이 없는 방향으로 치우치는 일이 없이 압입되므로, 베어링 내경은 진원으로 되며, 외경이 내경과 동심으로 되어 조립정밀도가 향상하고 금속조직을 파괴하는 일이 없으며, 면의 정밀도가 좋은 소결함유베어링으로 만들수가 있다.
또, 통상의 베어링 제조공정에서의 성형코어로드(5)의 형상만을 변형시키는 것에 의해 공정을 크게 변경할 필요가 없으므로 원가상승의 요인이 되지 않는 경제적인 것이다.
제4도는 변형예로서, 각도 θ=60°의 각도폭을 갖게한 막힘면을 성형하기 위한 원호면(10)이 성형된 소결함유베어링 성형체(4)이다. 원호면(10)은 2점쇄선의 내주면(8)보다 돌출하여 각도 θ=60°의 각도폭내로 성형되어 있다.
이 변형예의 소결함유베어링 성형체(4)가 성형될 때의 성형코어로드는 제3도(a)의 각도 θ=60°의 각도폭 내로 형성된 3면의 경사면(7)이 성형코어로드(5)의 외경보다 작은 직경으로 각도 60°의 각도폭내의 원호면으로 변형되어 있다.
상기 변형예의 소결함유베어링 성형체(4)에 사이징 가공이 되어져서 제1도의 소결함유베어링(1)이 성형될 때는 상기 소결함유베어링 성형체(4)의 원호면(10)이 제1도에서의 막힘면(2)이 되며, 소결함유베어링 성형체(4)의 내주면(8)이 다공질면(3)이 된다.
제18도는 다른 변형예로서 각도 θ=60°의 각도폭을 갖게한 막힘면을 성형하기 위한 원호면(10')이 성형된 소결함유베어링 성형체(4)이다. 원호면(10')은 2점쇄선의 내주면(8), 즉 베어링(4)의 내경보다도 작은 내경이며, 또 베어링(4)과 동심이 되도록 성형되어 있다.
제5도 및 제6도는 각도 θ=10°의 각도폭을 갖게한 막힘면을 등각도 θ'=40°의 9곳에 성형하기 위한 소결함유베어링 성형체(4)로서, 소결함유베어링 성형체(4)의 내주면에는 2점쇄선의 내주면(8)보다 돌출하여 각도 θ=10°의 각도폭내의 직선면(11)이 성형되어 직선면(11)이 소결함유베어링의 막힘면이 된다.
제7도는 각도 θ=90°의 각도폭을 갖게한 막힘면을 등각도 θ'=180°의 2곳에 성형하기 위한 소결함유베어링 성형체(4)로서, 소결함유베어링 성형체(4)의 내주면(8)에 3면의 면(9)이 2점쇄선의 내주면(8)보다 돌출하여 성형되어 면(9)이 소결함유베어링의 막힘면이 된다.
제8도는 각도 θ=60°의 각도폭을 갖게한 막힘면을 등각도 θ=90°의 4곳에 성형하기 위한 소결함유베어링 성형체(4)로서, 소결함유베어링 성형체(4)의 내주면(8)에 3면의 면(9)이 2점쇄선의 내주면(8)보다 돌출하여 성형되어 면(9)이 소결함유베어링의 막힘면이 된다.
제9도는 각도 θ=60°의 각도폭을 갖게한 막힘면을 등각도 θ'=120°의 3곳에 성형하기 위한 소결함유베어링 성형체(4)로서, 소결함유베어링 성형체(4)의 내주면(8)에 3면의 면(9)이 2점쇄선의 내주면(8)보다 돌출하여 성형되어 면(9)이 소결함유베어링의 막힘면이 된다.
상기 소결함유베어링(1)의 성형에 있어서, 막힘면(2)에 90°이상의 각도폭을 갖게하면, 막힘면(2)에 오일의 순환이 나쁘게 되며, 10°이하로 작게하면 막힘면(2)을 회전축과의 미끄럼운동부에 위치를 맞추기가 곤란하게 되고, 위치의 어긋남이 나타나기 쉬우며, 다공질면(3)에 회전축이 미끄럼운동 하도록 되어 에이징레스를 달성하기 어렵게 된다. 다시말해 에이징 레스화의 특성을 갖게하며, 조립작업성을 좋게하기 위해서는 막힘면(2)의 각도폭을 10°-90°로 하는 것이 좋다.
또, 사이징바가 소결함유베어링 성형체(4)에 압입될 때는 막힘면(2)이 회전축에서 측압부하를 받는 위치로 되도록 삽입되고, 제17도와 같이 소결함유베어링 성형체(4)를 하우징(12)에 압입후에 사이징바에 의한 재압축가공을 시행하면 좋다.
제17도에서는 테이블 성형체(4)와 하우징(베어링홀더)(12)과 베어링 성형체(4)를 포개놓고, 하우램(14)의 누름부(15)로 부차된 맨드릴(16)을 베어링 성형체(4)를 통과시켜 상부 펀치(17)로 밀어눌러서 하우징(12)에 베어링 성형체(4)를 압입하고 있다.
본 발명은 상술한 바와같이 구성되어 있으므로 에이징레스화 할 수 있고, 막힘면이 오일의 순환이 잘 되고, 회전축의 부드러운 회전이 얻어지며, 내경 및 외경은 진원으로 되어 조립정밀도가 향상된다. 또 회전축의 미끄럼운동부의 막힘면의 위치를 맞추는 일이 용이하게 되어 조립작업성이 향상하고, 금속조직을 파괴하는 일이 없으며 면의 정밀도가 좋고, 제조공정을 크게 바꾸지 않고도 제조가 가능하게 되는 등의 우수한 효과를 발휘하는 소결함유베어링을 제공할 수가 있다.

Claims (1)

  1. 회전축이 미끄럼운동하는 내주면(8)중, 상기 내주면(8)에 10°-90°의 각도폭을 갖게한 막힘면(2)을 등각도로 형성하고, 이 막힘면(2)사이의 내주부분을 다공질면(3)으로 한 것을 특징으로 하는 소결함유베어링.
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