KR20220108657A - 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체 - Google Patents

자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체 Download PDF

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Abstract

자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체가 개시된다. 본 발명에 따른 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체는, 탄소강판과, 상기 탄소강판 위에 청동분을 도포하고 소결시켜 형성되는 청동 소결층 및 상기 청동 소결층 위에 배치되는 테프론 필름을 포함하고, 한 쌍의 하부금형과 상부금형 사이에 상기 적층구조체를 배치하고, 설정된 압력 및 온도로 일정시간 가압하여 일체화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 청동 소결층 및 테프론 필름의 적층 구조에 의해 일체화되도록 형성된 후 부싱의 제조에 사용됨으로써, 부싱은 탄소강판에 의해 외부 충격 또는 변형 방지에 대응할 수 있는 일정한 내구성을 확보하면서도 테프론 필름에 의해 별도의 표면 코팅이나 윤활유의 제공없이도 저마찰 및 무윤활 특성에 의해 자기윤활이 가능할 수 있다.

Description

자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체{MULTI-LAYER STRUCTURE FOR MANUFACTURING SELF-LUBRICATING BUSHING}
본 발명은 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 표면 코팅이나 윤활유의 제공없이도 자체적으로 저마찰 및 무윤활 특성을 확보할 수 있는 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체에 관한 것이다.
일반적으로, 모든 기계에는 상대적인 슬라이딩 또는 롤링 동작을 포함하는 일종의 움직이는 부품이 설치되게 된다. 상대 운동의 예로는 공작 기계와 같은 선형 슬라이딩 운동과 자동차 바퀴와 같은 회전 운동이 있다.
부싱은 원통형 기계 부품으로 샤프트를 지지하는데 사용되는 독립적인 부품으로서 단일 독립 부품 장치라는 점을 제외하면 기술적으로 베어링과 동일하다.
이러한 부싱은 주로 기계 부품 간의 마찰과 마모를 줄이기 위해 어셈블리의 지지 부품으로 널리 사용되고 있으며, 특히 차량 서스펜션 시스템에 적용되고 있다.
그러나, 종래기술에 따른 부싱은 기계 부품 간의 마찰과 마모를 줄이기 위해 표면에 화학약품을 특수 코팅하거나 또는 윤활유를 제공함으로써 부식이나 표면 손상을 초래하여 안정적인 저마찰과 저마모를 확보할 수 없는 구조적인 문제점이 있다.
이에 따라, 차량 서스펜션 시스템에 적용되는 샤프트의 지지시 별도의 표면 코팅이나 윤활유의 제공없이도 저마찰 및 무윤활 특성을 확보할 수 있는 부싱의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
KR 등록특허공보 제10-1805222호(등록일자 2017년11월29일)
본 발명의 기술적 과제는, 화학약품을 이용한 표면 코팅이나 윤활유의 제공없이도 자체적으로 저마찰 및 무윤활 특성을 확보할 수 있는 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제는, 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체로서, 상기 적층구조체는 탄소강판과, 상기 탄소강판 위에 청동분을 도포하고 소결시켜 형성되는 청동 소결층 및 상기 청동 소결층 위에 배치되는 테프론 필름을 포함하고, 한 쌍의 하부금형과 상부금형 사이에 상기 적층구조체를 배치하고, 설정된 압력 및 온도로 일정시간 가압하여 일체화되는 것을 특징으로 한다.
상기 적층구조체는, 상기 하부금형 및 상부금형에 의해 100Mpa 이하의 압력 및 400℃ 이하의 온도 조건에서 30분 이하로 가압되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 적층구조체는, 상기 하부금형 및 상부금형에 의해 가압된 후, 250℃ 이하의 온도로 냉각되는 것을 특징으로 한다.
상기 적층구조체는, 자연냉각 방식, 송풍팬에 의한 송풍방식 및 에어컨에 의한 강제냉각 방식 중 어느 하나의 냉각방식으로 냉각되는 것을 특징으로 한다.
상기 하부금형 및 상부금형의 내부에는 상기 적층구조체를 설정온도로 가열하기 위한 발열체가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 탄소강판의 두께는 5mm 이하이고, 상기 청동 소결층의 두께는 3mm 이하이며, 상기 테프론 필름의 두께는 5mm 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 적층구조체는, 상기 테프론 필름 위에 배치되는 스테인리스 재질의 이형필름을 더 포함하고, 상기 이형필름은 부싱의 제조공정으로 투입시 분리되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 탄소강판, 청동 소결층 및 테프론 필름의 적층 구조에 의해 일체화되도록 형성된 후 부싱의 제조에 사용됨으로써, 부싱은 탄소강판에 의해 외부 충격 또는 변형 방지에 대응할 수 있는 일정한 내구성을 확보하면서도 테프론 필름에 의해 별도의 표면 코팅이나 윤활유의 제공없이도 저마찰 및 무윤활 특성에 의해 자기윤활이 가능할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.
그리고 청동 소결층에 의해 탄소강판과 테프론 필름의 견고한 접착성을 확보함으로써, 부싱의 사용과정에서 샤프트 등의 회전체에 의한 테프론 필름의 분리를 방지할 수 있는 유용한 효과도 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체를 보인 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 적층구조체의 제조공정을 순서대로 보인 공정도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체는 탄소강판(10), 청동 소결층(20)과, 그리고 테프론 필름(30)을 포함한다.
탄소강판(10)은 부싱의 외부 표면을 형성하도록 마련되는 구성이다. 즉, 탄소강판(10)은 부싱의 외부표면을 형성하며 이에 따라 부싱은 외부 충격 또는 변형 방지에 대응할 수 있는 일정한 내구성을 확보할 수 있게 된다.
그리고 탄소강판(10)은 부싱의 외부표면을 형성시 5mm 이하의 두께로 형성된다. 이에 따라 탄소강판(10)은 부싱의 경량화에 기여할 수 있게 된다.
청동 소결층(20)은 탄소강판(10)에 테프론 필름(30)을 접착하도록 마련되는 구성이다. 이를 위해서, 청동 소결층(20)은 탄소강판(10)의 일측 표면에 청동분에 의해 소결되어 형성된다. 이때, 청동 소결층(20)은 탄소강판(10)과 테프론 필름(30)이 견고하게 접착될 수 있도록 3mm 이하의 두께로 형성된다.
테프론 필름(PTFE: Polytetrafluoroethylene)(30)은 부싱의 내부 표면을 형성하도록 마련되는 구성이다. 이때, 테프론 필름(30)은 5mm 이하의 두께로 형성된다.
여기서 테프론은 불소와 탄소의 강력한 화학적 결합으로 인해 매우 안정된 화합물을 형성함으로써 거의 완벽한 화학적 비활성 및 내열성, 비점착성, 우수한 절연 안정성, 낮은 마찰계수 등의 특성들을 가지고 있으며, 이러한 테프론에 의해 제조된 테프론 필름(30)은 예를 들어, 차량 서스펜션 시스템에 적용되는 샤프트의 지지시 별도의 표면 코팅이나 윤활유의 제공없이도 저마찰 및 무윤활 특성에 의해 자기윤활이 가능할 수 있게 된다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체의 제조과정을 순서대로 설명한다.
도 2를 참조하면, 탄소강판(10) 위에 청동분을 도포하고 소결시켜 청동 소결층(20)을 형성한 뒤, 청동 소결층(20) 위에 테프론 필름(30)을 적층하게 된다.
도 3을 참조하면, 도 2의 적층구조체를 하부금형(1) 위에 배치하고, 상부금형(2)을 하강시킴으로써 하부금형(1)과 상부금형(2)에 의해 적층구조체를 설정된 압력 및 온도로 일정시간 가압하여 일체화시키게 된다. 이때, 적층구조체는 하부금형(1) 및 상부금형(2)에 의해 100Mpa 이하의 압력 및 400℃ 이하의 온도 조건에서 30분 이하로 가압되게 된다.
즉, 하부금형(1)과 상부금형(2)의 가압 구조에 의해, 청동 소결층(20)이 용융됨으로써 탄소강판(10)과 테프론 필름(30)이 일체화되도록 접착될 수 있게 되는 것이다.
여기서 도면에 도시되지 않았지만, 하부금형(1)과 상부금형(2)의 내부에는 적층구조체를 설정온도로 가열하기 위한 발열체가 설치되게 된다.
상기와 같이, 적층구조체가 하부금형(1)과 상부금형(2)에 의해 일체화되도록 가압된 후, 적층구조체는 하부금형(1) 및 상부금형(2)에 의해 가압된 상태에서 250℃ 이하의 온도로 냉각되게 된다. 이때, 적층구조체의 냉각방식은 자연냉각 방식, 송풍팬에 의한 송풍방식 및 에어컨에 의한 강제냉각 방식 중 어느 하나의 냉각방식으로 진행되게 된다.
즉, 적층구조체의 냉각에 의해, 청동 소결층(20)이 서서히 응고됨으로써 탄소강판(10)과 테프론 필름(30)이 일체화된 상태로 유지될 있게 되는 것이다.
도 4를 참조하면, 적층구조체가 250℃ 이하의 온도로 냉각되게 되면, 상부금형(2)을 상승시키고 하부금형(1)으로부터 적층구조체를 탈거함으로써, 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체를 얻을 수 있게 되는 것이다.
한편, 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체는 테프론 필름(30) 위에 배치되는 스테인리스 재질의 이형필름(40)을 더 포함한다.
이러한 이형필름(40)은 탄소강판(10), 청동 소결층(20) 및 테프론 필름(30)을 하부금형(1) 및 상부금형(2)에 의해 일체화하는 경우 테프론 필름(30) 위에 가접착된다.
도 6을 참조하면, 이형필름(50)은 적층구조체를 다수의 롤러(60)에 의해 부싱의 제조공정으로 투입시 별도의 탈거장치(도면에 미도시)에 의해 테프론 필름으로부터 탈거되게 된다. 적층구조체로부터 탈거된 이형필름(40)은 금속재질에 의해 훼손이 방지되어 재사용되며, 이에 따라 부싱의 제작단가를 낮출 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체는, 탄소강판(10), 청동 소결층(20) 및 테프론 필름(30)의 적층 구조에 의해 일체화되도록 형성된 후 부싱의 제조에 사용됨으로써, 부싱은 탄소강판(10)에 의해 외부 충격 또는 변형 방지에 대응할 수 있는 일정한 내구성을 확보하면서도 테프론 필름(30)에 의해 별도의 표면 코팅이나 윤활유의 제공없이도 저마찰 및 무윤활 특성에 의해 자기윤활이 가능할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체는, 청동 소결층(20)에 의해 탄소강판(10)과 테프론 필름(30)의 견고한 접착성을 확보함으로써, 부싱의 사용과정에서 샤프트 등의 회전체에 의한 테프론 필름(30)의 분리를 방지할 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10: 탄소강판
20: 청동 소결층
30: 테프론 필름
40: 이형필름

Claims (7)

  1. 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체로서,
    상기 적층구조체는 탄소강판과, 상기 탄소강판 위에 청동분을 도포하고 소결시켜 형성되는 청동 소결층 및 상기 청동 소결층 위에 배치되는 테프론 필름을 포함하고, 한 쌍의 하부금형과 상부금형 사이에 상기 적층구조체를 배치하고, 설정된 압력 및 온도로 일정시간 가압하여 일체화되는 것을 특징으로 하는 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적층구조체는,
    상기 하부금형 및 상부금형에 의해 100Mpa 이하의 압력 및 400℃ 이하의 온도 조건에서 30분 이하로 가압되어 형성되는 것을 특징으로 하는 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적층구조체는,
    상기 하부금형 및 상부금형에 의해 가압된 후, 250℃ 이하의 온도로 냉각되는 것을 특징으로 하는 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적층구조체는, 자연냉각 방식, 송풍팬에 의한 송풍방식 및 에어컨에 의한 강제냉각 방식 중 어느 하나의 냉각방식으로 냉각되는 것을 특징으로 하는 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부금형 및 상부금형의 내부에는 상기 적층구조체를 설정온도로 가열하기 위한 발열체가 설치되는 것을 특징으로 하는 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 탄소강판의 두께는 5mm 이하이고, 상기 청동 소결층의 두께는 3mm 이하이며, 상기 테프론 필름의 두께는 5mm 이하인 것을 특징으로 하는 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적층구조체는,
    상기 테프론 필름 위에 배치되는 스테인리스 재질의 이형필름을 더 포함하고, 상기 이형필름은 부싱의 제조공정으로 투입시 분리되는 것을 특징으로 하는 자기윤활 부싱을 제조하기 위한 적층구조체.
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KR101805222B1 (ko) 2010-03-29 2017-12-05 에이치.이.에프. 샤프트에 장착되는 조인트용 자기 윤활 부싱

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