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중량 감소형 베어링 캡

전문가 제언: ○ 왕복동 피스톤 엔진에서는 그 운동 특성상 진동이 많이 발생한다. 그러므로 엔진의 사용목적과 용도에 따라서는 이러한 진동력을 상쇄시킬 목적으로 밸런스 웨이트가 달린 밸런스 샤프트를 종종 장착하여 엔진의 진동력과 밸런스 샤프트의 진동력을 평형시켜 진동을 저감시킨다. 그런데 이러한 밸런스 샤프트는 몇 군데의 저널부에서 베어링 캡으로 확고히 엔진에 지지되어야만 밸런스 샤프트의 회전 시 생성되는 상당한 양의 평형토크(balance torque)를 감당할 수 있게 된다.

○ 따라서 베어링 캡의 역할이 매우 중요하다. 이 경우 베어링 캡은 높은 강도를 지닌 소재로 단조나 주물제로 만들어 기계가공을 거치기도 하지만, 충분한 강도를 유지하면서도 기계가공 공수를 현저히 줄일 수 있는 소결(sintering)합금 공정을 많이 사용한다. 한편 같은 강도와 목적을 달성하면서도 부품의 중량을 최대한 줄이는 것은 원가와 비용 절감을 포함하여 여러 가지 이유에서 반드시 필요한 설계 시 착안사항이다.

○ 본 발명은 이와 같은 밸런스 샤프트용 소결제 베어링 캡의 중량을 줄이기 위한 고려사항들에 관한 것으로서 전제조건은 베어링 캡의 구조적인 온전성(structural integrity)은 그대로 유지되어야 한다는 것이다. 주요 내용은 네 군데의 양 볼트공 사이 외부 측면에 오목면(recess surface)을 만들되 받침면(abutment surface) 위의 일정위치에 좌대(ledge)를 둔다. 그리고 상면의 중간부 양 끝단에도 중량감소용 오목부를 설치하는 것이다. 성형 위치도 정치법(正置法)보다 도치법(倒置法)이나 분할(分割)방식을 사용하여 인발(引拔)을 용이하게 해준다.

○ 베어링 캡의 형상과 개념으로 미루어 볼 때, 소형보다는 중대형 중저속 엔진, 특히 자동차용보다는 선박용이나 산업용일 가능성이 크다. 또한 그에 따라 체결용 볼트공이 한쪽에 두 개씩 있으므로 그 사이에 중량 감소를 위한 오목면을 설치할 수 있었다고 본다. 그리고 재료가 정밀한 소결합금이므로 금형을 제작할 때부터 고려할 수 있었으나, 만약 단조나 주물일 경우 제조편차가 커서 가공이 필요하다면 기계가공의 비용을 포함한 원가절감형 중량감소를 판단하여야 할 것이다.

저자: METAL-DYNE COMPANY LLC
자료유형: 특허정보