KR101189713B1

KR101189713B1 - 내연기관용 슬라이딩베어링

Info

Publication number: KR101189713B1
Application number: KR1020110027523A
Authority: KR
Inventors: 도모히로 우카이; 오사무 이시고; 요시히로 오자와
Original assignee: 다이도 메탈 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2012-10-10
Also published as: US8672551B2; DE102011006503B4; DE102011006503A1; JP2011214638A; KR20110109934A; US20110243486A1; JP5048805B2

Abstract

내연기관의 크랭크샤프트저널부를 지지하기 위한 슬라이딩베어링이 개시되어 있다. 상기 반원통형 베어링들 중 하나에는 그 내주면에 있는 원주오일홈이 제공되고, 2개의 원주단부들을 구비한다. 상기 원주오일홈은, 크랭크샤프트의 상대회전방향과 동일한 방향을 향하고 있는 제1원주단부인, 상기 2개의 원주단부들 중 적어도 하나에 개방홈단부를 구비한다. 상기 나머지 다른 반원통형 베어링에는, 그 내주면에 있는 적어도 하나의 원주국부홈이 제공되고, 2개의 원주단부들을 구비한다. 상기 원주국부홈은, 상기 크랭크샤프트의 상대회전방향과 반대 방향을 향하고 있는 제2원주단부인, 상기 2개의 원주단부들 중 하나에 개방홈단부를 구비한다. 상기 원주오일홈 및 국부원주홈은 서로 유체연통되어 있다. 상기 유체연통의 영역에서는, 상기 국부원주홈의 홈 저부가 상기 원주오일홈의 또다른 홈 저부로부터 상기 슬라이딩베어링의 축선을 향해 편향된다. 상기 제1 및 제2원주단부들 사이의 접촉계면을 따라 축홈이 형성된다.

Description

내연기관용 슬라이딩베어링{SLIDING BEARING FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES}

본 발명은, 한 쌍의 반원통형 베어링들의 결합으로 형성되는 원통형 본체인 내연기관의 크랭크샤프트저널부(crankshaft journal portion)를 지지하기 위한 슬라이딩베어링에 관한 것이다.

크랭크샤프트저널부를 지지하기 위한 종래의 슬라이딩베어링은 2개의 반원통형 베어링들을 결합하여 형성되는 원통형 본체로 사용되어 왔다. 슬라이딩베어링에 있어서, 상기 한 쌍의 반원통형 베어링들 중 적어도 하나의 내주면 상에 원주오일홈(circumferential oil groove)이 형성되고, 이를 통해 원주오일홈의 오일이 크랭크핀의 외주면에 공급된다. 일반적으로, 상기 원주오일홈은 일정한 깊이로 이루어져 있다(JP-A-08-277831 참조).

다른 한편으로, 최근에는 상기 오일홈의 단면적이 베어링의 원주단부를 향해 베어링의 원주중앙부로부터 감소되는 협소부를 형성하여, 상기 베어링의 원주단부로부터의 윤활유의 누출을 저감시킴으로써, 윤활유를 공급하기 위한 오일펌프의 사이즈 축소의 경향에 대처하는 것이 제안되어 있다(JP-A-04-219521 및 JP-A-2005-69283 참조).

내연기관용 슬라이딩베어링로의 윤활유 공급에 관해서는, 상기 윤활유가 우선 크랭크샤프트저널부에 대한 슬라이딩베어링의 외부로부터 상기 슬라이딩베어링의 내측면 상에 형성된 원주오일홈 안으로 공급되고, 상기 크랭크샤프트저널부에 대한 상기 슬라이딩베어링의 슬라이딩면 및 크랭크핀에 대한 슬라이딩베어링의 슬라이딩면에 추가로 공급된다.

내연기관에서 운전 시, 윤활유로에 남아 있는 이물질들은 상기 크랭크샤프트저널부에 대한 슬라이딩베어링의 원주오일홈 안으로 공급되는 윤활유에 포함되기 쉽다. 상기 이물질들은 상기 유로가 기계가공에 의해 형성될 때에 발생되는 재료의 조각(piece)들, 캐스팅 공정에 사용되는 몰딩 샌드(molding sand) 등이다. 상기 이물질들은 크랭크샤프트가 회전할 때 윤활유 흐름에 의해 수반된다. 종래의 내연기관용 슬라이딩베어링에 있어서, 상기 이물질들은 상기 반원통형 베어링들의 원주단부 영역들에 형성된 챔퍼 및 크러시릴리프(crush relief)들과 같은 간극을 통해 윤활유와 배출된다. 하지만, 최근의 내연기관에 있어서는, 트렌드로서 크랭크샤프트가 보다 고속으로 회전하도록 되어 있고, 상기 이물질들에 가해지는 (이물질들이 앞으로 이동하도록 발생되는) 관성이 커지기 때문에, 상기 이물질들이 한 쌍의 반원통형 베어링들의 원주단부 영역들에 존재하는 간극들을 통해 배출되지 않고, 원주오일홈이 없는 다른 슬라이딩베어링(즉, 나머지 다른 반원통형 베어링)의 슬라이딩면 구역으로 이동하여, 상기 슬라이딩베어링의 슬라이딩면이 이물질들로 인하여 손상을 입기 쉽다.

다른 한편으로, 상기 슬라이딩베어링의 원주단부 영역들을 통한 윤활유의 누출을 저감하기 위하여, 원주단부 영역들의 협소부가 원주오일홈에 형성되는 한 쌍의 반원통형 베어링들로 이루어지는 슬라이딩베어링이 제안되어 있다(JP-A-04-219521 및 JP-A-2005-69283 참조). 이러한 슬라이딩베어링들을 이물질들의 관점에서 연구해 보면, 윤활유의 유동 방향으로 상기 협소부로부터 하류측 상에서 상기 윤활유의 유량이 증가하고, 이에 따라 상기 윤활유에 의해 수반되는 이물질들에 보다 큰 관성이 인가되어, 상기 이물질들이 상기 나머지 다른 반원통형 베어링의 슬라이딩면 구역으로 이동하기 더욱 쉽게 된다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 원주오일홈과 연통되도록 한 쌍의 반원통형 베어링들의 원주단부 영역들에 크러시릴리프들을 형성하여, 크러시릴리프면과 크랭크샤프트면 간의 간극의 면적을, 반원통형 베어링의 원주단부에서 원주오일홈의 단면적보다 상대적으로 크게 만드는 것이 제안되어 있다(JP-A-2005-69283 참조). 상기 베어링은 클러시릴리프면과 크랭크샤프트면 간의 간극으로부터 상기 베어링의 가로방향 단부(widthwise end)를 통해 외부로 더 많은 오일이 누출되고, 상기 원주오일홈으로부터 하류측 상에 위치하는 짝을 이루는(mating) 반원통형 베어링의 내주면으로 공급되는 오일량이 저감되어, 상기 짝을 이루는 반원통형 베어링에서의 윤활성(lubricity)을 저하시킨다는 문제점을 가진다.

이에 따라, 본 발명의 목적은, 이물질 배출 특성과 윤활성이 우수한 내연기관용 슬라이딩베어링을 제공하는 것이다.

상기 목적 하에, 한 쌍의 반원통형 베어링들의 결합으로 형성되는 원통형 본체인, 내연기관의 크랭크샤프트저널부를 지지하기 위한 슬라이딩베어링을 제공하되,

상기 반원통형 베어링들 중 하나는 그 내주면 상에 원주오일홈(circumferential oil groove)이 제공되고, 2개의 원주단부들을 구비하며, 상기 원주오일홈은, 크랭크샤프트의 상대회전방향과 동일한 방향을 향하게 되는 제1원주단부인, 상기 2개의 원주단부들 중 적어도 하나에 개방홈단부(open groove end)를 구비하고,

상기 나머지 다른 반원통형 베어링은, 그 내주면 상에 적어도 하나의 원주국부홈(circumferential local groove)이 제공되고, 2개의 원주단부들을 구비하며, 상기 원주국부홈은, 상기 크랭크샤프트의 상대회전방향과 반대 방향을 향하게 되는 제2원주단부인, 상기 2개의 원주단부들 중 하나에 개방홈단부를 구비하고,

상기 원주오일홈 및 국부원주홈의 폭 중심들은 서로 정렬되어, 상기 원주오일홈과 상기 국부원주홈이 서로 유체연통(fluid communication)되도록 하며, 상기 유체연통의 영역에서는, 상기 국부원주홈의 홈 저부가 상기 원주오일홈의 또다른 홈 저부로부터 상기 슬라이딩베어링의 축선을 향해 편향(deviate)되고,

상기 제1 및 제2원주단부들 간의 접촉계면을 따라, 상기 제1 및 제2원주단부들의 2개의 내측코너에지들 중 적어도 하나가 경사면을 갖도록 챔퍼링되어, 상기 슬라이딩베어링의 전체 축방향 폭 전반에 걸쳐 축홈을 형성하게 되고, 상기 축홈은 상기 원주오일홈과 유체연통하게 된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 원주국부홈은 상기 제2원주단부로부터 측정된 원주각(θ)의 범위 내에서 형성되되, 각도 범위는 적어도 5°에서 최대 45°이다.

본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 상기 원주오일홈의 홈 폭(W1)은 상기 유체연통 영역에서 상기 원주국부홈의 홈 폭(W2)보다 크다. 상기 홈 폭(W1)과 홈 폭(W2) 간의 바람직한 관계는 수학식 W2 = (0.50 내지 0.90) × W1로 표현된다.

본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 상기 원주오일홈의 홈깊이(D1) 및 상기 원주국부홈의 홈깊이(D2)는 상기 유체연통 영역에서 수학식 D2 = (0.50 내지 0.90) × D1을 만족한다.

(1) 본 발명에 있어서, 상기 원주오일홈 및 상기 원주국부홈은, 서로 정렬되어 있는 원주오일홈과 원주국부홈의 홈 폭 중심들과 서로 유체연통되어 있다. 상기 유체연통 영역에서는, 상기 원주국부홈의 홈 저부가 상기 원주오일홈의 홈 저부로부터 상기 슬라이딩베어링의 축선을 향해 편향된다. 이러한 구조에 있어서, 서로 접촉하여 있는 2개의 원주단부들에 위치한 상기 원주오일홈의 개방홈단부의 일부분으로서 상기 홈 저부의 측면에 근접한 부분개방부(partial open section)는 상기 원주국부홈을 구비한 상기 반원통형 베어링의 원주단부에 의해 폐쇄된다. 그러므로, 개방홈단부의 부분적으로 폐쇄된 구조는, 윤활유보다 비중이 크고 상기 개방홈단부에 대하여 상기 원주오일홈의 홈 저부를 따라 이동하는 이물질들에 대한 배리어(barrier)로서 작용하게 되어, 상기 이물질들의 원주방향 이동속도가 감속되고, 상기 이물질들의 병진(translatory) 관성력이 저감되게 된다.

다른 한편으로, 상기 제1 및 제2원주단부들 간의 접촉계면을 따라, 상기 제1 및 제2원주단부들의 2개의 내측코너에지들 중 적어도 하나가 경사면을 갖도록 챔퍼링되어, 상기 슬라이딩베어링의 전체 축방향 폭 전반에 걸쳐 축홈을 형성하게 된다. 이러한 구조에 따르면, 원주방향 이동속도가 감속되도록 되어 있는 이물질들이 서로 유체연통되어 원주오일홈과 축홈을 통과하는 윤활유에 혼입(entrain)되기 쉬워, 상기 이물질들이 상기 슬라이딩베어링의 축단부들로부터 상기 윤활유와 함께 외부로 원활하게 배출된다.

상기 축홈에 관해서는, 과도한 단면적을 갖도록 이루어지는 경우, 윤활유의 누출이 증가하므로, 상기 축홈의 단면적이 가능한 한 작게 이루어져, 상기 이물질들이 외부로 배출될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 승용차 등에 탑재된 소형 내연기관의 경우에, 상기 축홈의 홈 폭이 0.2 내지 1 mm인 것이 바람직하고, 그 홈깊이는 0.2 내지 1 mm인 것이 바람직하다. 상기 원주오일홈의 폭 또는 깊이의 크기는 각각의 내연기관의 사양들에 의해 결정되고, 본 발명에 한정된 원주국부홈과의 관계가 얻어지는 한, 상기 원주오일홈에 대한 제약은 전혀 없다는 점에 유의한다.

(2) 슬라이딩베어링에 대한 크랭크샤프트의 회전 시 상기 원주오일홈을 주로 통과하는 윤활유는 이물질들이 수반된다. 윤활유보다 비중이 큰 이물질들은, 상기 이물질들이 상기 원주오일홈 내부에서 이동하면서, 원심력의 작용에 의해 상기 홈 저부를 따라 이동한다. 따라서, 상기 원주오일홈의 상부 영역(즉, 홈 저부에 더욱 근접한 하부 영역이 아닌, 상기 크랭크샤프트에 더욱 근접한 상부 영역)을 통과하는 윤활유가 소량의 이물질들을 가지게 된다. 상기 원주오일홈의 상부 영역을 통과하는 이물질들이 소량인 윤활유는 상기 원주오일홈과 유체연통되는 원주국부홈 안으로 원활하게 유동하고, 그 표면이 크랭크샤프트와 슬라이딩접촉하게 되는 원주국부홈을 구비한 타측 반원통형 베어링의 내주면에 퍼진다(spread over). 이에 따라, 타측 반원통형 베어링에서 양호한 윤활성을 취득하게 된다. 상기 설명은 상기 원주오일홈의 홈깊이(D1)와 상기 원주국부홈의 홈깊이(D2)가 D1 > D2의 관계를 만족하는 경우에 적용한다. D1 ≤ D2의 경우, 상기 원주오일홈의 홈 저부면을 따라 이동하는 이물질들은, 쉽게 원주국부홈으로 들어가서 상기 타측 반원통형 베어링의 내주면으로 공급된다. D1 > D2인 경우라 하더라도, 본 발명에 따른 슬라이딩베어링과 달리 상기 원주오일홈과 유체연통되는 축홈이 없는 경우에는, 원주오일홈의 개방홈단부에 도착한 이물질들은 상기 타측 반원통형 베어링의 원주국부홈에 쉽게 들어가서 상기 타측 반원통형 베어링의 내주면에 공급된다.

(3) 본 발명에 따른 슬라이딩베어링에 있어서, 상기 원주오일홈의 개방홈단부의 일부분으로서 상기 홈 저부면에 근접한 부분개방부는, 상기 원주오일홈과 상기 원주국부홈 간의 유체연통 영역에서 상기 원주국부홈을 구비한 반원통형 베어링의 원주단부에 의해 폐쇄된다. 상기 구조는 상기 개방홈단부에 대하여 상기 원주오일홈의 홈 저부를 따라 이동하는 이물질들에 대한 차단 효과(blocking effect)를 발휘한다. 상기 차단 효과를 최대화하기 위하여, 상기 홈 저부는 상기 원주오일홈 및 상기 원주국부홈이 충분히 큰 홈 저부 폭을 갖도록 평탄면을 가지는 것이 바람직하다.

(4) 여기서는 원주국부홈이 상기 제2원주단부로부터 측정되는 원주각(θ)의 범위 내에서 형성되는 바람직한 실시예의 설명이 제공되는데, 상기 각도 범위는 적어도 5°에서 최대 45°이다. 상기 원주각 범위(θ)가 5°이상이면, 상기 원주국부홈을 구비한 반원통형 베어링의 내주면 상에서의 윤활성이 개선될 수 있는데, 그 이유는 상기 반원통형 베어링의 내주면에 대한 충분한 오일 공급이 확보되기 때문이다. 상기 원주각 범위(θ)가 5°보다 작으면, 충분한 오일 공급이 달성될 수 없다. 상기 원주각 범위(θ)의 최대값이 45°인 이유는, 상기 원주국부홈을 구비한 반원통형 베어링의 주된 하중수용영역(즉, 큰 하중이 크랭크샤프트로부터 인가되는 반원통형 베어링의 원주중심영역) 상에 원주국부홈을 형성하여, 그 위에 작용하는 큰 하중에 대한 상기 반원통형 베어링의 강도를 보장하는 것을 회피하여야 하기 때문이다.

(5) 상기 원주오일홈의 홈깊이(D1)와 상기 원주국부홈의 홈깊이(D2)가 유체연통 영역에서 관계식 D2 = (0.50 내지 0.90) × D1을 만족하는 구조가 본 발명의 바람직한 형태로 채택되는 이유를 설명한다. 상기 유체연통 영역의 위치에 대하여 상기 원주오일홈의 홈 저부를 따라 이동하는 이물질들의 속도를 저감시키기 위해서는, 상기 원주국부홈의 홈깊이(D2)가 상기 원주오일홈의 홈깊이(D1)의 90% 이하로 설정되어, 상기 원주오일홈의 홈깊이의 10% 이상이 상기 원주국부홈을 구비한 나머지 다른 반원통형 베어링의 원주단부에 의해 폐쇄되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 원주오일홈으로부터 하류측 상에서 상기 타측 반원통형 베어링의 내주면에 대한 윤활유의 충분한 공급을 보장하기 위해서는, 상기 원주국부홈의 홈깊이(D2)가 상기 원주오일홈의 홈깊이(D1)의 50% 이상으로 설정되고, 상기 원주오일홈의 홈깊이(D1)의 50% 이상이 상기 유체연통 영역에서 상기 원주국부홈의 홈깊이(D2)에 대하여 개방되는 것이 바람직하다. 상기 원주오일홈의 폭 또는 깊이의 크기는 각각의 내연기관의 사양들에 의해 결정되고, 본 발명에 한정된 원주국부홈과의 관계가 얻어지는 한, 상기 원주오일홈의 폭 또는 깊이의 크기에 대한 제약은 전혀 없다는 점에 유의하십시오.

본 발명에 따르면, 이물질 배출 특성과 윤활성이 우수한 내연기관용 슬라이딩베어링을 제공할 수 있다.

도 1은 저널부와 크랭크핀부의 단면이 도시된 내연기관의 크랭크샤프트의 개략도;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 크랭크저널용 슬라이딩베어링의 정면도;
도 3은 도 2에 도시된 슬라이딩베어링의 절반 본체로서 반원통형 베어링의 내주면의 평면도;
도 4는 도 2에 도시된 슬라이딩베어링의 나머지 절반 본체로서 반원통형 베어링의 내주면의 평면도;
도 5는 도 2에 도시된 슬라이딩베어링의 기능의 예시도;
도 6은 도 2 내지 도 4에 도시된 슬라이딩베어링의 절반 본체로서 반원통형 베어링의 원주단부를 도시한 도면(즉, 도 5의 화살표선 VI-VI로 표시된 도면);
도 7은 도 2 내지 도 4에 도시된 슬라이딩베어링의 나머지 절반 본체로서 반원통형 베어링의 원주단부를 예시한 도면(즉, 도 5의 화살표선 VII-VII로 표시된 도면);
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 크랭크저널용 슬라이딩베어링의 절반 본체로서 반원통형 베어링의 내주면의, 도 3과 유사한 평면도;
도 9는 도 8에 도시된 반원통형 베어링과 쌍을 이루는 나머지 다른 반원통형 베어링의 내주면의, 도 4와 유사한 평면도;
도 10은 도 8 및 도 9에 도시된 슬라이딩베어링의 기능의 예시도;
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 크랭크저널용 슬라이딩베어링의 정면도;
도 12는 도 11에 도시된 슬라이딩베어링의 절반 본체로서 반원통형 베어링의 내주면의 평면도;
도 13은 도 11에 도시된 슬라이딩베어링의 나머지 절반 본체로서 반원통형 베어링의 내주면의 평면도; 및
도 14는 본 발명에 따른 슬라이딩베어링에 형성된 원주오일홈 및 원주국부홈의 단면 형상의 일례의 예시도이다.

실시예 1

도 1은 저널부와 크랭크핀부를 따라 각각 절단한 내연기관의 크랭크샤프트를 예시한 개략도이다. 상기 도면에는 크랭크저널(10), 크랭크핀(12), 및 커넥팅로드(14)가 도시되어 있다. 상기 3가지 부재들은, 저널(10)이 정면에서 가장 멀리 있고, 크랭크핀(12)이 가까운 쪽에 있으며, 타단부 상에 피스톤을 지니는 커넥팅로드(14)의 빅엔드하우징(big end housing; 16)으로 둘러싸여 있는 것과 같이, 상기 도면의 깊이 방향으로 이러한 위치 관계로 되어 있다.

상기 크랭크저널(10)은 상부 반원통형 베어링(30) 및 하부 반원통형 베어링(40)을 포함하는 원통형 슬라이딩베어링을 통해 내연기관의 실린더블럭의 하부 상에 지지된다. 원주오일홈(32)은 도면의 상측에 위치한 상부 반원통형 베어링(30)의 내주면의 전체 길이에 걸쳐 형성된다.

상기 크랭크저널(10)은 또한 직경방향의 관통구멍(10a)을 구비한다. 상기 크랭크저널(10)이 화살표 X의 방향으로 회전하는 경우, 상기 관통구멍(10a)의 양 단부 개구들이 교대로 상기 원주오일홈(32)과 연통된다.

윤활유로(18)는 또한 상기 크랭크저널(10), 크랭크아암(도시안됨), 및 크랭크핀(12) 내부를 통해 크랭크샤프트 내부에 형성된다.

상기 크랭크핀(12)은 한 쌍의 반원통형 베어링(20, 22)을 통해 상기 커넥팅로드(14)의 빅엔드하우징(16)(커넥팅로드측 빅엔드하우징(16A) 및 캡측 빅엔드하우징(16B)을 포함함)에 유지된다. 상기 반원통형 베어링(20, 22)들은, 원통형 커넥팅로드베어링으로 형성되도록 그 맞댐단면(butt end surface)들을 서로에 대하여 맞대어 조립된다.

상기 엔진의 운전 시, 상기 크랭크저널(10)을 지지하는 메인 베어링을 구성하는 상부 반원통형 베어링(30)과 하부 반원통형 베어링(40)으로부터, 내주면에 상기 원주오일홈(32)이 형성되는 상부 반원통형 베어링(30)의 벽을 통과하여 형성되는 개구를 통해 상기 실린더블럭에 제공된 오일갤러리(oil gallery)로부터 상기 원주오일홈(32) 안으로 윤활유가 공급된다. 상기 회전하는 크랭크저널(10)에 형성된 직경방향의 관통구멍(10a)의 양 단부 개구들이 간헐적으로 상기 원주오일홈(32)과 연통된다. 연통 시, 윤활유압이 상기 관통구멍(10a)에 인가되고, 윤활유공급압이 상기 관통구멍(10a)과 연통되어 있는 윤활유로(18) 안으로 추가로 인가된다. 이에 따라, 상기 크랭크핀(12)의 외주면 상에 제공된 상기 윤활유로(18)의 출구(개구)로부터 상기 커넥팅로드베어링(20, 22)과 크랭크핀(12) 사이의 슬라이딩면부로 윤활유가 공급된다.

도 2 내지 도 4는 상부 반원통형 베어링(30)과 하부 반원통형 베어링(40)을 포함하는 상기 크랭크저널(10)용 원통형 슬라이딩베어링을 보여준다. 상기 2개의 베어링(30, 40)에 있어서는, 원주단부(34a, 34b 및 44a, 44b)들이 서로에 대하여 각각 맞대어 있다.

상기 원주오일홈(32)은 상기 원주단부(34a 내지 34b)로부터 전체 상부 반원통형 베어링(30)에 원주방향으로 형성된다. 이에 따라, 상기 원주오일홈(32)이 상기 원주단부(34a, 34b)에 개방홈단부들을 구비한다. 상기 원주오일홈(32)은 도 6에 도시된 바와 같이 평탄한 홈 저부를 구비한다.

상기 크랭크샤프트의 회전방향(화살표 X 참조)과 동일한 방향으로 향하게 되는 상기 원주단부(34a)의 내측면(슬라이딩베어링의 축면) 상에 위치한 에지부는 전체 베어링 폭에 걸쳐 챔퍼링되어 경사면(36)을 형성하게 된다.

원주방향 길이가 짧은 원주국부홈(42)은, 상기 원주단부(44a)로부터 측정되는 원주각(θ)의 범위 내에서 상기 하부 반원통형 베어링(40)의 내주면에 형성된다. 상기 원주국부홈(42)의 홈 폭의 중심과 상기 원주오일홈(32)의 홈 폭의 중심은 서로에 대하여 맞닿는 원주단부(34a, 44a)들에서 서로 정렬된다. 상기 원주국부홈(42)은 도 7에 도시된 바와 같이 평탄한 홈 저부를 가진다.

상기 크랭크샤프트의 회전방향(화살표 X 참조)에 반대 방향으로 향하게 되는 상기 원주단부(44a)의 내측면(슬라이딩베어링의 축면) 상에 위치한 에지부는 전체 베어링 폭에 걸쳐 챔퍼링되어 경사면(46)을 형성하게 된다.

상기 경사면(46)은, 상기 슬라이딩베어링의 전체 축 폭에 걸쳐 연장되는 V 단면의 축홈 G를 형성하도록 상기 경사면(36)과 쌍을 이룬다.

상술된 구성에 의하면, 상기 원주오일홈(32) 및 상기 원주국부홈(42)은 서로 접촉되어 있는 원주단부(34a, 44a)들에서 서로 유체연통되어 있다. 상기 2개의 홈(32, 42)들 및 상기 축홈 G는 또한 서로 유체연통되어 있다.

원주오일홈(32)과 원주국부홈(42) 간의 치수 관계

(1) 원주오일홈(32) 및 원주국부홈(42)의 홈 폭: 상기 두 홈(32, 42)의 홈 폭(W1, W2)들은 서로 같다(W1 = W2)(도 3 및 도 4 참조).

(2) 원주오일홈(32) 및 원주국부홈(42)의 홈 깊이: 서로 접촉되어 있는 원주단부(34a, 44a)들의 위치에 축홈 G가 존재하므로, 상기 원주단부(34a, 44a)들의 위치에서 상기 홈(32, 42)들의 깊이는 바로 정의될 수 없다. 하지만, 축홈 G가 없는 경우에 얻어지는 슬라이딩베어링의 가상 내주면을 토대로, 상기 원주오일홈(32)의 홈 깊이(D1)와 상기 원주국부홈(42)의 홈 깊이(D2) 간에 D1 > D2의 관계가 설정된다. 또다른 방식으로 D1 > D2의 관계를 표현하기 위해서는, "상기 원주국부홈(42)의 홈 저부가 상기 원주오일홈(32)의 홈 저부로부터 상기 슬라이딩베어링의 축선을 향해 편향된다".

상기 상부 반원통형 베어링(30)과 상기 하부 반원통형 베어링(40)의 상술된 구성에 의하면, 상기 원주오일홈(32) 및 상기 원주국부홈(42)은 서로에 대해 맞닿는 상기 원주단부(34a, 44a)들에서 유체연통 상태로 있다. 상기 원주오일홈(32) 및 상기 원주국부홈(42)의 홈 깊이들이 상술된 바와 같이 D1(원주오일홈(32)의 홈 깊이) > D2(원주국부홈(42)의 홈 깊이)의 관계에 있으므로, 상기 원주오일홈(32)의 개방홈단부의 일부분, 즉 상기 홈 저부에 근접한 부분개방부가 상기 하부 반원통형 베어링(40)의 원주단부(44a)에 의해 폐쇄된다. 상기 원주오일홈(32)의 홈 저부를 따라 이동하는 이물질 F의 이동속도는, 상기 이물질 F가 상기 원주단부(34a)에 접근함에 따라 차단 작용으로 인하여 점진적으로 저감된다. 이에 따라 상기 이물질 F의 원주방향으로의 병진 관성력이 상기 원주오일홈(32)과 상기 원주국부홈(42) 간의 연통 영역에서 저감되므로, 상기 이물질 F가 상기 원주오일홈(32)으로부터 상기 축홈 G을 통과하는 윤활유를 수반하는 상기 슬라이딩베어링의 축단부로부터 상기 슬라이딩베어링의 외부로 배출되기 쉽게 된다.

한편, 그 홈 저부로부터 이격된 상기 원주오일홈(32)의 상부 영역에서 유동하는 윤활유 내의 소량의 이물질이 있게 된다. 상기 윤활유는 상기 원주오일홈(32)과 유체연통되는 상기 원주국부홈(42)을 통해 상기 하부 반원통형 베어링(40)의 슬라이딩면으로 유동한다. 이에 따라, 양호한 윤활 효과를 얻을 수 있게 된다.

실시예 2

도 8 내지 도 10에 도시된 제2실시예를 설명하기로 한다. 상기 제2실시예는 일부 부분들을 제외하고 제1실시예와 동일한 구성을 가진다. 그들 간의 차이점들만 후술하기로 한다.

상기 원주오일홈(32)(상부 반원통형 베어링(30A)의 홈)의 홈 폭(W1)과 상기 원주국부홈(42)(하부 반원통형 베어링(40A)의 홈)의 홈 폭(W2)은 관계식: W2 < W1을 만족한다.

W1과 W2 간의 바람직한 관계는 0.50 × W1 < W2 < 0.90 × W1 이다.

상기 W2 < 0.90 × W1의 관계는, 상기 원주오일홈(32)의 내측면들 양자 모두로부터 홈 폭의 5% 이상인, 상기 홈 저부에 인접한 영역이 상기 원주단부(44a)에 의해 차단되는 것이 바람직하다는 것을 의미한다.

상기 0.50 × W1 < W2의 관계는, 상기 원주오일홈(32)으로부터 상기 원주국부홈(42)으로 충분한 양의 윤활유를 공급하도록 유로의 단면적을 보장하기 위하여 필요하다.

상술된 구성에 의하면, 상기 원주오일홈(32)과 상기 원주국부홈(42) 사이의 유체연통 영역 부근에서 상기 원주오일홈(32)을 통과하는 윤활유는, 특히 상기 홈 저부에 인접한 영역에서 상기 하부 반원통형 베어링(40A)의 원주단부(44a)와 충돌하고, 상기 베어링의 축단부들 양자 모두를 향해 상기 축홈 G을 따라 유동한다. 상기 원주오일홈(32)의 홈 저부를 따라 상기 원주단부(34a)를 향해 윤활유와 함께 유동하는 이물질 F는, 상기 원주오일홈(32)과 상기 원주국부홈(42) 사이의 유체연통 영역 부근에서 상기 축홈 G를 향한 상기 윤활유의 유동을 수반하고, 도 10에 도시된 바와 같이 홈 측면들 양자 모두에 접근할 때 상기 원주단부(44a)와 충돌하며, 축홈 G를 따라 이동하여 상기 베어링의 축단부들 양자 모두로부터 상기 윤활유와 함께 외부로 배출된다.

제1 및 제2실시예들에 있어서, 상기 경사면(36)에 유사한 경사면은, 상기 상부 반원통형 베어링(30, 30A)을 대칭 형상으로 형성하도록 상부 반원통형 베어링(30, 30A)들의 원주단부(34b)에 적용될 수도 있다. 이와 유사하게, 상기 원주국부홈(42) 및 상기 경사면(46)에 유사한 원주국부홈 및 경사면은, 상기 하부 반원통형 베어링(40, 40A)을 대칭 형상으로 형성하도록 하부 반원통형 베어링(40, 40A)들의 원주단부(44b)에 적용될 수도 있다. 이러한 대칭 형상을 채택함으로써, 상기 슬라이딩베어링을 잘못된 방식으로 조립하는 것이 방지될 수 있다.

실시예 3

도 11 내지 도 13에 도시된 슬라이딩베어링은 상부 반원통형 베어링(30B) 및 하부 반원통형 베어링(40)을 포함한다. 상기 하부 반원통형 베어링(40)은 상기 제1실시예에서의 하부 반원통형 베어링(40)과 같다. 상기 상부 반원통형 베어링(30B)은 다음과 같은 점에서 상기 제1실시예에서의 상부 반원통형 베어링(30)과 상이하다. 원주오일홈(32B)의 개방홈단부는 상기 원주단부(34a)에만 제공된다. 즉, 상기 원주오일홈(32B)은 상기 원주단부(34a)로부터 상기 원주단부(34b)에 근접한 위치까지 연장되어, 상기 개방홈단부가 상기 원주단부(34b)에 제공되지 않게 된다. 상기 상부 반원통형 베어링(30B)의 원주오일홈(32B)이 형성되는 원주방향 범위 및 상기 하부 반원통형 베어링(40)의 원주국부홈(42)이 형성되는 원주방향 범위의 합계(= 원주각 θ2)는 180°이상인 것이 바람직하다. 상기 원주각 범위 θ2가 180°이상인 경우, 윤활유를 크랭크핀에 공급하기 위하여 도 1에 도시된 크랭크샤프트(크랭크저널(10)) 내부에 형성된 내부 윤활유로(10a)는 항상 상기 원주오일홈(32B) 및 상기 원주국부홈(42)과 연통된다. 이에 따라 윤활유가 상기 크랭크핀의 표면에 안정하게 공급된다.

상기 원주오일홈(32B)의 홈 깊이는, 상기 원주단부(34b)에 근접한 위치에서 의 홈 단부로부터 상기 원주단부(34a)까지 점진적으로 증가된다. 상기 제1실시예의 경우와 유사한 방식으로, 상기 원주오일홈(32B)의 홈 폭(W1)은 상기 원주국부홈(42)의 홈 폭(W2)과 같다(W1 = W2).

상술된 실시예들에 있어서, 상기 원주오일홈 및 상기 원주국부홈의 단면 형상들은, 도 14에 도시된 바와 같이 반전된 사다리꼴 모양일 수도 있고, 즉 양 측면들 모두 상기 홈 저부 폭에 대해 홈 상단부의 폭을 증가시키도록 경사질 수도 있다. 이 경우 상기 원주오일홈 및 상기 원주국부홈의 홈 폭(W1 및 W2)들은 상기 홈 저부에서 측정된다.

상기 원주오일홈은 상기 제1 및 제2실시예들에서 상부 반원통형 베어링의 전체 원주방향 길이에 걸쳐 일정한 홈 깊이를 가지지만, 본 발명에 따른 슬라이딩베어링이 이것으로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 원주오일홈은, 그 깊이가 상기 원주중심부로부터 상기 상부 반원통형 베어링의 원주단부들 양자 모두로 점진적으로 감소하거나 증가하도록 형성될 수도 있다. 대안적으로, 상기 원주오일홈은, 상기 홈 깊이가 상기 원주단부(34b)로부터 상기 원주단부(34a)까지 점진적으로 감소하거나 증가하도록 형성될 수도 있다.

나아가, 잘 알려진 크러시릴리프는 한 쌍의 반원통형 베어링들의 원주단부들 각각에 인접한 상기 베어링의 내주면에 형성될 수도 있다. 상기 크러시릴리프는, 상기 베어링의 내주면의 곡률 중심과 상이한 곡률 중심을 갖고, 상기 내주면측에 있는 한 쌍의 반원통형 베어링들의 원주단부들에 근접한 영역에서 베어링 벽을 부분적으로 제거하여 형성된 두께-감소 영역(즉, SAE J506(Items 3.26 및 6.4 참조), DIN1497, §3.2에 정의된 바와 같이, 상기 원주단부들을 향해 두께가 감소한 영역)을 의미한다.

Claims

한 쌍의 반원통형 베어링들의 결합으로 형성된 원통형 본체인, 내연기관의 크랭크샤프트저널부를 지지하기 위한 슬라이딩베어링으로서,
상기 반원통형 베어링들 중 하나는, 그 내주면에 원주오일홈(circumferential oil groove)이 제공되고, 2개의 원주단부(circumferential end)들을 구비하며, 상기 원주오일홈은, 크랭크샤프트의 상대회전방향과 동일한 방향을 향하고 있는 제1원주단부인, 상기 2개의 원주단부들 중 적어도 하나에 개방홈단부를 구비하고,
상기 나머지 다른 반원통형 베어링은, 그 내주면에 적어도 하나의 원주국부홈(local circumferential groove)이 제공되고, 2개의 원주단부들을 구비하며, 상기 원주국부홈은, 상기 크랭크샤프트의 상대회전방향과 반대 방향을 향하고 있는 제2원주단부인, 상기 2개의 원주단부들 중 하나에 개방홈단부를 구비하고,
상기 원주오일홈 및 국부원주홈의 폭 중심들은 서로 정렬되어, 상기 원주오일홈과 상기 국부원주홈이 서로 유체연통되도록 하며, 상기 유체연통의 영역에서는, 상기 국부원주홈의 홈 저부가 상기 원주오일홈의 또다른 홈 저부로부터 상기 슬라이딩베어링의 축선을 향해 편향되고,
상기 제1 및 제2원주단부들 간의 접촉계면을 따라, 상기 제1 및 제2원주단부들의 2개의 내측코너에지들 중 적어도 하나가 경사면을 갖도록 챔퍼링되어, 상기 슬라이딩베어링의 전체 축방향 폭 전반에 걸쳐 축홈을 형성하되, 상기 축홈은 상기 원주오일홈과 유체연통되어 있는 슬라이딩베어링.
제1항에 있어서,
상기 원주국부홈은 상기 제2원주단부로부터 측정된 원주각(θ)의 범위 내에서 형성되되, 그 각도 범위는 적어도 5°에서 최대 45°인 슬라이딩베어링.
제1항에 있어서,
상기 원주오일홈의 홈 폭(W1)은 상기 유체연통 영역에서 상기 원주국부홈의 홈 폭(W2)보다 큰 슬라이딩베어링.
제2항에 있어서,
상기 원주오일홈의 홈 폭(W1)은 상기 유체연통 영역에서 상기 원주국부홈의 홈 폭(W2)보다 큰 슬라이딩베어링.
제3항에 있어서,
상기 원주오일홈의 홈 폭(W1)과 상기 원주국부홈의 홈 폭(W2)은, 수학식 W2 = (0.50 내지 0.90) × W1을 만족하는 슬라이딩베어링.
제4항에 있어서,
상기 원주오일홈의 홈 폭(W1)과 상기 원주국부홈의 홈 폭(W2)은, 수학식 W2 = (0.50 내지 0.90) × W1을 만족하는 슬라이딩베어링.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원주오일홈의 홈깊이(D1) 및 상기 원주국부홈의 홈깊이(D2)는 상기 유체연통 영역에서 수학식 D2 = (0.50 내지 0.90) × D1을 만족하는 슬라이딩베어링.