KR101196848B1 - 내연기관의 커넥팅로드베어링 - Google Patents

Abstract

내연기관용 커넥팅로드베어링이 개시되어 있다. 반원통형 베어링(24, 26) 중 하나 이상(24)에는 하나의 반원통형 베어링(24)의 내측면 상의 원주방향홈(24C)이 제공되되, 상기 원주방향홈(24C)은 나머지 다른 반원통형 베어링(26)에 대한 두 맞댐단부(24A, 24B) 중 하나 이상으로부터 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 중심부를 향하여 연장되고, 윤활유로(20)의 출구(20A)와 일직선 상에 있으며, 상기 하나 이상의 맞댐단부는 상기 커넥팅로드베어링에 대한 상기 크랭크핀(12)의 상대 회전의 방향과 동일한 방향을 향해 배향되어 있다. 상기 하나 이상의 맞댐단부(24A)는 상기 커넥팅로드베어링에 대한 상기 크랭크핀의 상대 회전의 방향과 동일한 방향을 향해 배향된다. 상기 원주방향홈은 그 깊이가 0.1 내지 0.8 mm 이고, 그 원주 길이는 상기 반원통형 베어링의 원주 방향으로 측정된 상기 윤활유출구의 직경보다 작지 않으며, 그 최대 한계 길이는 하나 이상의 맞댐단부를 출발점으로 하여 측정된 45°의 원주각에 상응하며, 그 폭이 상기 윤활유출구의 직경의 1/2 보다 작지 않되, 상기 직경은 상기 반원통형 베어링의 축방향으로 측정되고, 그 최대 폭은 상기 원주방향홈의 축방향 두 면에 위치하는 내측면 영역들의 폭으로 규정되되, 상기 폭은 각각 2 mm 인 것을 특징으로 한다.

Description

내연기관의 커넥팅로드베어링{CONNECTING ROD BEARING IN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 커넥팅로드와 크랭크샤프트를 서로 연결하는 크랭크핀을 회전가능하게 지지하기 위하여 내연기관용 한 쌍의 반원통형 베어링으로 이루어지되, 윤활유가 커넥팅로드베어링의 내측면에 공급되고, 상기 윤활유는 우선 크랭크샤프트를 지지하는 메인 베어링의 내측면에 공급되어, 상기 크랭크샤프트에 형성된 내측 윤활유로에서 상기 커넥팅로드베어링의 내측면을 향하여 유동하도록 되어 있는 커넥팅로드베어링에 관한 것이다.

내연기관에 있어서, 크랭크샤프트는, 그 저널부에서, 한 쌍의 반원통형 베어링으로 이루어지는 메인 베어링을 통해 엔진실린더블럭의 하부에 지지된다. 메인 베어링에 관하여, 오일펌프로부터 배출되는 윤활유는 상기 실린더블럭의 벽에 형성된 오일 갤러리로부터 상기 메인 베어링의 벽에 형성된 관통구멍을 통해 상기 메인 베어링의 내측면 상에 형성되는 윤활유홈 안으로 공급된다. 상기 저널부에는 저널부에 직경으로 관통하여 형성된 제1윤활유로가 제공되되, 이 유로는 상기 제1윤활유로의 대향하는 단부 개구들을 통해 윤활유홈과 유체연통되어 있다. 또한, 제2윤활유로가 저널부 및 크랭크아암부에 형성되어, 상기 저널부에 직경으로 형성된 제1윤활유로로부터 분기되어 있다. 상기 제2윤활유로는 크랭크핀을 통해 직경으로 형성된 제3윤활유로와 유체연통되어 있다. 따라서, 메인 베어링의 벽에 형성된 관통구멍을 통해 실린더블럭의 벽에 형성된 오일 갤러리로부터 상기 메인 베어링의 내측면 상에 형성된 윤활유홈들 안으로 공급되는 윤활유가, 제3윤활유로의 단부에 있는 출구로부터 상기 제1 내지 제3유로를 통해 상기 크랭크핀의 슬라이딩면과 커넥팅로드베어링간의 클리어런스 안으로 공급된다.

상기 엔진실린더블럭으로부터 저널부를 통해 커넥팅로드베어링 안으로 공급되는 윤활유에는 부속부재의 윤활유로에 처음부터 존재하는 이물질이 수반될 수도 있다. 윤활유에 수반되는 이물질이 크랭크핀의 슬라이딩면과 커넥팅로드베어링 사이의 클리어런스 안으로 공급된다면, 상기 커넥팅로드베어링의 슬라이딩면이 손상을 입게 될 위험이 있다. 상기 크랭크핀의 슬라이딩면과 커넥팅로드베어링 사이의 클리어런스 안으로 들어간 이물질은 상기 클리어런스로부터 즉시 배출되어야 한다고 믿어지고 있다.

윤활유에 수반되는 이물질에 대한 대책으로는, 크랭크샤프트의 저널부를 지지하고 한 쌍의 반원통형 베어링으로 이루어지되, 상기 반원통형 베어링 중 하나에는 반원통형 베어링의 내측면측 상의 그 원주방향 단부들을 따라 축방향홈이 제공되고, 상기 하나는 관통구멍에 연결되고 상기 반원통형 베어링의 원주방향 길이 전반에 걸쳐 내측면 상에 형성된 원주방향윤활유홈과 유체연통되도록 하기 위하여, 실린더블럭벽에 형성된 오일 갤러리로부터 공급되는 윤활유를 직접 수취하도록 되어 있는 관통구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 상기 메인 베어링으로부터 윤활유에 수반되는 이물질을 배출하는 방식이 제안되어 왔다(JP-A-8-277831호 및 JP-A-2005-69283호 참조).

상술된 제안을 고려하면:

크랭크샤프트에는 상술된 바와 같이 크랭크아암부를 통과하고 상기 크랭크샤프트의 저널부에 직경으로 형성된 제1윤활유로로부터 분기되는 제2윤활유로가 제공되되, 상기 제2윤활유로는 크랭크핀에 직경으로 형성되는 제3윤활유로와 유체연통되어 있지만, 큰 버어(burrs)가 남겨질 수도 있되, 그 각각은 상기 제1, 제2 및 제3윤활유로가 드릴링에 의해 형성되기 때문에, 상기 크랭크샤프트에 형성된 제1유로와 제2유로간의 연결부(즉, 교차부)에서 그리고 제2윤활유로와 제3윤활유로간의 연결부(즉, 교차부)에서 상기 크랭크샤프트의 금속(보통 강철)으로 이루어지는 확장된 편평(planular) 모양을 가진다. 상기 버어가 내연기관의 운전 시 윤활유 스팀에 의해 전단(shear)된다면, 상기 버어가 상기 윤활유 스팀에 수반되어, 상기 크랭크핀의 표면에 출구가 위치하는 제3윤활유로의 출구로 공급된다. 상기 버어의 크기가 크랭크핀과 커넥팅로드베어링의 내측면간의 클리어런스의 크기보다 크다면, 그들은 베어링의 클리어런스 안으로 들어갈 수 없어 크랭크핀의 표면에 있는 제3윤활유로의 출구의 위치에 남아 있게 되어, 상기 버어가 커넥팅로드베어링과 회전 중인 크랭크핀간의 베어링 클리어런스에서 상기 커넥팅로드베어링에 대하여 드래깅되는 동안 상기 커넥팅로드베어링의 내측면을 손상시킬 수도 있다. 이 경우, 버어가 그 위에 작용하는 전단력에 의해 전단된 후 베어링 클리어런스 안으로 들어갈 수 있을 정도로 크기가 더욱 작아질 때까지 드래깅이 계속됨으로써, 상기 커넥팅로드베어링의 내측면이 심각한 손상을 입게 된다.

따라서, 상기 제안의 아이디어를 커넥팅로드베어링에 적용하고자 할 때에는, 윤활유에 수반되는 큰 사이즈의 이물질이 베어링의 내측면으로부터 배출되도록 하기 위하여, 반원통형 커넥팅로드베어링의 내측면측 상의 원주방향단부를 따라 매우 큰 단면적을 갖는 축방향홈들을 형성하는 것이 필요하게 될 것이다.

하지만, 요즘에는 내연기관에 있어서 연료 소비를 낮추기 위하여 윤활유용 오일펌프의 크기를 더욱 작게 만들기 위한 시도들이 행해져 왔고, 이에 따라 베어링의 슬라이딩면 상으로의 윤활유의 공급량이 구형의 내연기관에 비해 감소되었다. 따라서, 이물질을 배출하기 위하여 축방향홈에 큰 단면적이 제공된다면, 상기 제안에서와 같이, 윤활유의 누출량이 증가하여, 베어링의 슬라이딩면 상으로 공급되는 윤활유의 양이 불충분하게 될 것이다.

본 발명은 상기 기술적 배경을 토대로 고안되었다.

본 발명의 목적은 크랭크샤프트의 저널부를 통해 내연기관의 실린더블럭으로부터 커넥팅로드베어링으로 공급되는 윤활유에 수반되는 이물질이 상기 커넥팅로드베어링으로부터 배출되게 되어 있지 않더라도, 상기 커넥팅로드베어링의 내측면을 따라 형성되는 클리어런스 안으로 사이즈가 큰 이물질이 들어가는 것을 막을 수 있는 커넥팅로드베어링을 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명의 제1실시형태에 따르면,

크랭크샤프트를 지지하기 위한 메인 베어링의 내측면 상으로 공급된 윤활유가, 상기 크랭크샤프트 내의 유로를 통해 크랭크핀의 표면에서 윤활유출구로부터, 상기 크랭크샤프트에 커넥팅로드를 연결하는 상기 크랭크핀을 회전가능하게 지지하는 커넥팅로드베어링의 내측면 상으로 공급되도록 구성되어 있고, 상기 커넥팅로드베어링은 한 쌍의 반원통형 베어링으로 구성되되, 그 중 하나는 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징(big end housing)의 커넥팅로드측에 배치되는 상부 반원통형 베어링이고, 나머지 다른 하나는 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징의 캡측에 배치되는 하부 반원통형 베어링이며, 상기 상부 반원통형 베어링은 그 원주방향 중심부가 상기 커넥팅로드의 축선과 일직선 상에 있도록 조립되고,
상기 반원통형 베어링 중 하나 이상에는 상기 하나의 반원통형 베어링의 내측면 상에 원주방향홈이 제공되되, 상기 원주방향홈은 나머지 다른 반원통형 베어링에 대한 두 맞댐단부(abutting end) 중 상기 커넥팅로드베어링에 대한 상기 크랭크핀의 상대 회전의 방향과 동일한 방향을 향해 배향되어 있는 하나의 맞댐단부로부터, 또는 두 개의 맞댐단부의 각각으로부터 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 중심부를 향하여 연장되고,

또한 상기 원주방향홈은, 상기 커넥팅로드베어링에 대한 상기 크랭크핀의 상대 회전에 의해 상기 윤활유출구가 상기 원주방향홈의 원주 길이 영역 내에 위치하게 될 때 상기 윤활유출구와 일직선 상에 있도록 형성되어 있고,

상기 원주방향홈은 깊이가 0.1 내지 0.8 mm 이며; 원주 길이가 상기 윤활유출구의 직경보다 작지 않되, 상기 직경은 상기 반원통형 베어링의 원주 방향으로 측정되고, 그 최대 한계 길이는 원주방향홈이 형성된 맞댐단부를 출발점으로 하여 측정되는 45도의 원주각에 상응하며, 이는 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 중심부의 일측 상의 상기 원주방향홈의 말단부에 인접한 마무리 기계가공 단부 영역의 길이를 포함하지 않고; 그 폭이 상기 윤활유출구의 직경의 1/2 보다 작지 않되, 상기 직경은 상기 반원통형 베어링의 축방향에서 측정되고, 그 최대 폭은 축방향으로 상기 원주방향홈의 양측에 위치하는 상기 반원통형 베어링의 내측면 영역들의 폭으로 규정되되, 상기 내측면 영역들의 폭은 각각 2 mm 인 것을 특징으로 하는 내연기관용 커넥팅로드베어링이 제공된다.

상기 커넥팅로드베어링의 제1실시예에 있어서, 상기 원주방향홈의 최대 폭은 상기 반원통형 베어링의 축방향으로 측정된 상기 윤활유출구의 직경과 같은 것을 특징으로 한다.

상기 커넥팅로드베어링의 제2실시예에 있어서, 상기 원주방향홈의 단면적은 상기 반원통형 베어링의 내측면의 원주방향 중심부로부터 그 맞댐단부를 향해 점진적으로 커지는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 따르면, 원주방향홈에서 유동하는 윤활유의 유량은 원주방향 중심부측으로부터 반원통형 베어링의 맞댐단부쪽으로 작아져, 반원형 베어링과 커넥팅로드 사이의 베어링 클리어런스보다 큰 사이즈를 갖고 윤활유에 수반되는 이물질이 그로부터 새어나가지 않으면서 포획된 상태로 원주방향홈에 남아 있을 수 있게 된다.

상기 커넥팅로드베어링의 제3실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 반원통형 베어링이 상기 맞댐단부들을 서로 맞대어 원통형으로 조립된 상태에서는, 하나 이상의 반원통형 베어링의 맞댐단부의 전체 내측면 코너에지를 따라 축방향홈이 형성되어 있고, 맞댐단부측에는 상기 원주방향홈이 존재하며, 상기 축방향홈은 맞댐단부에 형성된 상기 원주방향홈에 연결되어 윤활유로로서의 역할을 하면서 상기 원주방향홈과 서로 유체연통되고, 상기 원주방향홈의 단면적은 상기 원주방향홈과 상기 축방향홈의 연결부에서의 상기 축방향홈의 단면적보다 큰 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하면, 축방향홈에서 유동하는 윤활유의 유량이 원주방향홈에서 유동하는 유량보다 높으므로, 베어링 클리어런스 안으로 들어갈 수 있게 하기 위하여 비교적 작은 크기이면서 상기 축방향홈 안으로 유동된 윤활유에 수반되는 이물질이 상기 축방향홈으로부터 외부로 즉시 배출될 수 있게 된다.

"축방향홈의 단면적"이란 용어는 반원통형 베어링의 맞댐단부들의 전체 내측면 코너에지들을 절단하여 형성되는 홈의 내측벽들로 형성되는 단면적을 의미하고, 상기 홈이 형성되지 않은 경우에는 반원통형 베어링의 팬텀(phantom) 내측면들을 의미하는데, 이 단면적은 베어링 축선에 수직인 평면에 평행한다는 점에 유의한다.

상기 커넥팅로드베어링의 제4실시예에 있어서, 상기 축방향홈은 상기 반원통형 베어링의 맞댐단부에 인접한, 상기 반원통형 베어링의 내측면에 형성된 크러시 릴리프(crush relief)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 종래의 반원통형 베어링에서도, 윤활유와 이물질이 축방향으로 이러한 크러시 릴리프를 통해 외부로 배출되어 왔다. 하지만, 실험 결과에 따르면, 이물질의 대부분이 크러시 릴리프에 남아 있다는 것이 밝혀졌다. 본 실시예에서는, 크러시 릴리프를 포함하는 축방향홈을 반원통형 베어링에 제공함으로써, 상기 크러시 릴리프에 남기 쉬운 이물질이 베어링으로부터 외부로 원활하게 배출될 수 있다.

여기서, "축방향홈이 크러시 릴리프를 포함한다"는 말은 벽두께가 반원통형 베어링의 원주방향 중심부보다 작게 만들어지도록 상기 반원통형 베어링의 개구측 상의 (나머지 다른 하나의 반원통형 베어링과 짝을 이루는 맞댐단부에 대하여) 반원통형 베어링의 대향하는 단부들 각각의 벽두께를 저감시켜 크러시 릴리프가 형성되는 경우, 상기 축방향홈의 깊이는 상기 크러시 릴리프 형성에 의한 상기 벽두께의 저감 두께 사이즈를 초과한다는 것을 의미한다는 점에 유의한다.

상기 커넥팅로드베어링의 제5실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 반원통형 베어링 각각에는 상기 원주방향홈과 상기 축방향홈이 제공되고, 상기 한 쌍의 반원통형 베어링의 홈들은 상기 커넥팅로드베어링의 축선에 대하여 선대칭으로 배치되는 것을 특징으로 한다. 이러한 형태에 따르면, 내연기관의 운전 시, 크랭크핀이 회전하는 경우, 커넥팅로드베어링 내의 원주방향홈들과의 크랭크핀의 직경방향 관통구멍의 반복적인 연통의 빈도가 단일 원주방향홈을 제공할 때에 비해 더욱 많아져, 베어링 클리어런스 안으로 들어갈 수 있는 비교적 작은 크기이면서, 윤활유와 함께 축방향홈과 원주방향홈에서 유동하는 상기 윤활유에 수반되는 이물질이 베어링의 외부로 효율적으로 배출될 수 있게 된다. 상기 크랭크핀의 직경방향 관통구멍이 커넥팅로드베어링의 원주방향홈과 연통되는 경우, 상기 원주방향홈에 남아 있는 이물질은 상기 직경방향 관통구멍으로부터 공급되는 윤활유에 의해 축방향홈을 향해 원활하게 공급된다.

상기 커넥팅로드베어링의 제6실시예에 있어서, 반원통형 베어링 중 하나는 두 원주방향홈과 두 축방향홈을 구비하고,

상기 원주방향홈 각각은 하나의 반원통형 베어링의 내측면 상에 형성되되, 상기 원주방향홈은 나머지 다른 반원통형 베어링에 대한 두 맞댐단부 중 하나로부터 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 중심부를 향해 연장되고, 윤활유출구와 일직선 상에 있으며, 그 원주방향 길이는 상기 윤활유출구의 직경보다 작지 않되, 상기 직경은 반원통형 베어링의 원주방향으로 측정되고, 이 최대 한계 길이는 원주방향 홈이 형성된 맞댐단부를 출발점으로 하여 측정된 45도의 원주각에 상응하며,

한 쌍의 반원통형 베어링이 맞댐단부들을 서로 맞대어 원통형으로 조립된 상태에서는, 상기 한 쌍의 반원통형 베어링의 각각의 두 맞댐단부 중 하나 이상의 전체 내측면 코너에지를 따라 두 축방향홈이 각각 형성되어 있고, 하나의 맞댐단부측에는 원주방향홈 중 하나가 존재하며, 각각의 축방향홈은 맞댐단부에 형성된 상기 원주방향홈 중 하나에 연결되어 윤활유로로서의 역할을 하면서 상기 원주방향홈과 서로 유체연통되는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 크랭크핀의 회전방향에 대향하는 방향으로 배향되는 맞댐단부측에 배치된 하나의 원주방향홈에서 유동하는 윤활유에 수반되어 사이즈가 큰 이물질들은 상기 원주방향 중심부측에 존재하는 하나의 원주방향홈의 작은 깊이 영역에 이르기 쉽기 때문에, 상기 이물질이 상기 크랭크핀의 윤활유출구와 접촉할 가능성이 있다. 따라서, (맞댐단부에서의 원주방향홈의 깊이) / (원주방향홈의 길이) > 0.02 의 수식을 만족하도록, 상기 맞댐단부에서의 원주방향홈의 깊이와 원주방향홈의 길이간의 관계식을 만드는 것이 바람직하다. 이러한 관계식에 따르면, 맞댐단부측에서의 원주방향홈의 깊이가 크기 때문에, 크랭크핀의 표면과 원주방향홈의 저부면이 서로 잘 이격되고, 오일 유동에 관련하여 웨지(wedge) 효과가 거의 발생할 수 없으며, 윤활유의 유량이 낮고, 윤활유의 압력이 낮다. 다른 한편으로, 원주방향홈의 타단부 영역에서는, 크랭크핀의 표면과 원주방향홈의 저부면이 서로 근접하므로, 윤활유의 압력이 웨지 효과로 인하여 더욱 높아진다. 원주방향홈의 두 원주방향단부들간의 유압의 차이가 크다면, 상기 크랭크핀의 회전방향에 대향하는 방향을 향한 오일 유동이 상기 크랭크핀의 회전방향에 대향하는 방향으로 배향된 맞댐단부측에서의 원주방향홈의 저부면 부근에서 발생하므로, 사이즈가 큰 이물질들이 원주방향홈의 작은 깊이 영역을 향해 이동하는 것이 억제됨으로써, 사이즈가 큰 이물질들이 상기 원주방향홈에 남아 있을 수 있게 된다.

상기 커넥팅로드베어링의 제7실시예에 있어서, 한 쌍의 반원통형 베어링은 각각 두 원주방향홈과 두 축방향홈을 구비하고,

상기 원주방향홈들은 짝을 이루는 반원통형 베어링의 대응하는 맞댐단부들에 각각 맞닿는 각각의 반원통형 베어링의 두 맞댐단부로부터, 각각의 반원통형 베어링의 원주방향 중심부를 향해 연장되고, 윤활유출구와 일직선 상에 있으며, 그 원주방향 길이는 상기 윤활유출구의 직경의 1/2 보다 작지 않되, 상기 직경은 반원통형 베어링의 원주방향으로 측정되고, 이 최대 한계 길이는 원주방향홈이 형성된 맞댐단부를 출발점으로 하여 측정된 45도의 원주각에 상응하며,

한 쌍의 반원통형 베어링이 맞댐단부들을 서로 맞대어 원통방향으로 조립된 상태에서는, 상기 한 쌍의 반원통형 베어링의 각각의 두 맞댐단부 중 하나 이상의 전체 내측면 코너에지를 따라 두 축방향홈이 각각 형성되어 있고, 각각의 축방향홈은 윤활유로로서의 역할을 하면서 서로 유체연통되어 상기 원주방향홈 중 하나에 연결되는 것을 특징으로 한다. 이 경우에도, 제6실시예에 설명된 바와 동일한 이유로, (맞댐단부에서의 원주방향홈의 깊이) / (원주방향홈의 길이) > 0.02 의 수식을 만족하도록, 상기 맞댐단부에서의 원주방향홈의 깊이와 원주방향홈의 길이간의 관계식을 만드는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2실시형태에 따르면, 커넥팅로드를 크랭크샤프트에 연결하는 크랭크핀을 회전가능하게 지지하기 위한 커넥팅로드베어링, 및 상기 커넥팅로드베어링을 그 내부에 수용 및 홀딩하기 위한 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징을 포함하여 이루어지는 내연기관의 커넥팅로드베어링장치가 제공되되,

상기 커넥팅로드베어링장치는, 크랭크샤프트를 지지하기 위한 메인 베어링의 내측면 상으로 공급된 윤활유가, 상기 크랭크샤프트 내의 유로를 통해 크랭크핀의 표면서 윤활유출구로부터, 상기 크랭크샤프트에 커넥팅로드를 연결하는 상기 크랭크핀을 회전가능하게 지지하는 상기 커넥팅로드베어링의 내측면 상으로 공급되도록 구성되어 있고,

상기 커넥팅로드베어링은 한 쌍의 반원통형 베어링으로 구성되되, 그 중 하나는 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징의 커넥팅로드측에 배치되는 상부 반원통형 베어링이고, 나머지 다른 하나는 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징의 캡측에 배치되는 하부 반원통형 베어링이며, 상기 상부 반원통형 베어링은 그 원주방향 중심부가 상기 커넥팅로드의 축선과 일직선 상에 있도록 조립되고,
상기 반원통형 베어링 중 하나 이상에는 상기 하나의 반원통형 베어링의 내측면 상에 원주방향홈이 제공되되, 상기 원주방향홈은 나머지 다른 반원통형 베어링에 대한 두 맞댐단부 중 상기 커넥팅로드베어링에 대한 상기 크랭크핀의 상대 회전의 방향과 동일한 방향을 향해 배향되어 있는 하나의 맞댐단부로부터, 또는 두 개의 맞댐단부의 각각으로부터 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 중심부를 향하여 연장되고,

또한 상기 원주방향홈은, 상기 커넥팅로드베어링에 대한 상기 크랭크핀의 상대 회전에 의해 상기 윤활유출구가 상기 원주방향홈의 원주 길이 영역 내에 위치하게 될 때 상기 윤활유출구와 일직선 상에 있도록 형성되어 있고,

상기 원주방향홈은 깊이가 0.1 내지 0.8 mm 이며; 원주 길이가 상기 윤활유출구의 직경보다 작지 않되, 상기 직경은 상기 반원통형 베어링의 원주 방향으로 측정되고, 그 최대 한계 길이는 원주방향홈이 형성된 맞댐단부를 출발점으로 하여 측정되는 45도의 원주각에 상응하며, 이는 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 중심부의 일측 상의 상기 원주방향홈의 말단부에 인접한 마무리 기계가공 단부 영역의 길이를 포함하지 않고; 그 폭이 상기 윤활유출구의 직경의 1/2 보다 작지 않되, 상기 직경은 상기 반원통형 베어링의 축방향으로 측정되고, 그 최대 폭은 축방향으로 상기 원주방향홈의 양측에 위치하는 상기 반원통형 베어링의 내측면 영역들의 폭으로 규정되되, 상기 내측면 영역들의 폭은 각각 2 mm 이며,

상기 한 쌍의 반원통형 베어링이 상기 맞댐단부들을 서로 맞대어 원통형으로 조립된 상태에서는, 하나 이상의 반원통형 베어링의 맞댐단부의 전체 내측면 코너에지를 따라 축방향홈이 형성되어 있고, 상기 축방향홈은 맞댐단부에 형성된 상기 원주방향홈에 연결되어 윤활유로로서의 역할을 하면서 상기 원주방향홈과 서로 유체연통되되, 상기 원주방향홈의 단면적은, 상기 원주방향홈과 상기 축방향홈의 연결부에서, 상기 축방향홈의 단면적보다 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 반원통형 베어링의 하나 이상에는 상기 하나의 반원통형 베어링의 내측면 상의 원주방향홈이 제공되되, 상기 원주방향홈은 나머지 다른 반원통형 베어링에 대한 두 맞댐단부 중 하나 이상으로부터 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 중심부를 향하여 연장되고, 상기 윤활유출구와 일직선 상에 있으므로, 내연기관의 운전 시, 크랭크핀의 직경방향 관통구멍으로 연장되는 내부 윤활유로를 통해 크랭크샤프트의 저널부로부터 공급되는 윤활유가 상기 직경방향 관통구멍으로부터 상기 크랭크핀과 커넥팅로드베어링간의 베어링 클리어런스 안으로 공급되고, 상기 크랭크핀의 회전방향으로 한 쌍의 반원통형 베어링의 맞댐단부들을 향하여, 이물질들과 함께 원주방향홈에서 원활하게 유동하게 된다.

또한, 상기 커넥팅로드베어링에서는, 상기 원주방향홈의 깊이가 0.1 내지 0.8 mm 이며; 원주 길이는 윤활유출구의 직경보다 작지 않되, 상기 직경은 상기 반원통형 베어링의 원주 방향으로 측정되고, 그 최대 한계 길이는 원주방향홈이 형성된 맞댐단부를 출발점으로 하여 측정된 45도의 원주각에 상응하며, 이는 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 중심부의 일측 상의 상기 원주방향홈의 말단부에 인접한 마무리 기계가공 단부 영역의 길이를 포함하지 않고; 그 폭은 상기 윤활유출구의 직경의 1/2 보다 작지 않되, 상기 직경은 상기 반원통형 베어링의 축방향에서 측정되고, 그 최대 폭은 축방향으로 상기 원주방향홈의 양측에 위치하는 상기 반원통형 베어링의 내측면 영역들의 폭으로 규정되되, 상기 내측면 영역들의 폭은 각각 2 mm 인 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 따르면, 베어링 클리어런스(즉, 커넥팅로드베어링과 크랭크핀 사이의 클리어런스)보다 사이즈가 크고, 크랭크샤프트의 윤활유로에 남아 윤활유와 함께 이동하는 이물질들이 원주방향홈에 포획될 수 있다.

또한, 상기 구성에 따르면, 원주방향홈에 포획된 이물질들은, 사이즈가 큰 이물질이, 크랭크핀의 윤활유출구와 거의 접촉할 수 없고, 상기 이물질들은 윤활유출구의 에지에 의해 베어링 클리어런스 안으로 들어갈 수 있는 작은 크기의 조각으로 전단되고, 이물질들이 원주방향홈으로부터 드래깅되어 베어링의 내측면에 손상을 입히게 되는 현상이 발생하지 않으면서도, 상기 원주방향홈에 이물질들이 포획될 수 있다. 따라서, 커넥팅로드베어링의 슬라이딩면이 손상을 입는 것이 방지될 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따르면, 큰 이물질을 배출하기 위한 통로를 커넥팅로드베어링에 제공할 필요가 없으므로, 상기 커넥팅로드베어링의 내측면으로부터의 윤활유의 누출량이 현저하게 저감될 수 있게 된다.

따라서, 크랭크샤프트의 저널부를 통해 내연기관의 실린더블럭으로부터 커넥팅로드베어링으로 공급되는 윤활유에 수반되는, 사이즈가 큰 이물질을 커넥팅로드베어링으로부터 배출시키지 않으면서도 손상이 발생하는 것을 방지하는 본 발명의 목적을 달성할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면들을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 크랭크샤프트가 저널부와 크랭크핀으로 각각 분할된 내연기관의 크랭크샤프트의 단면도;
도 2는 본 발명의 제1실시예의 커넥팅로드베어링과 회전 중인 크랭크핀간의 관계를 설명하기 위한 측면도;
도 3은 도 2에 도시된 커넥팅로드베어링의 상부 반원형 베어링의 내측면을 도시한 도면;
도 4는 도 2에 도시된 커넥팅로드베어링의 하부 반원통형 베어링의 내측면을 도시한 도면;
도 5는 도 2의 화살표 Y로 표시된 부분을 도시한 확대도;
도 6은 본 발명의 제2실시예의 커넥팅로드베어링을 도시한 측면도;
도 7은 도 6에 도시된 커넥팅로드베어링의 상부 반원통형 베어링의 내측면을 도시한 도면;
도 8은 도 6에 도시된 커넥팅로드베어링의 하부 반원통형 베어링의 내측면을 도시한 도면;
도 9는 도 5와 유사한 제2실시예를 도시한 도면;
도 10은 본 발명의 제2실시예의 커넥팅로드베어링의 치수 관계를 도시한 도면;
도 11은 본 발명의 제3실시예의 커넥팅로드베어링을 도시한 측면도;
도 12는 본 발명의 제4실시예의 커넥팅로드베어링을 도시한 측면도; 및
도 13은 종래의 시료, 및 본 발명의 제1실시예 내지 제3실시예에 관한 이물질 포획 능력에 관한 시험 결과들을 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여, 본 발명의 일부 실시예들의 상세한 설명을 제공할 것이다.

제1실시예:

도 1은 저널부와 크랭크핀부를 도시한 단면도로서 내연기관의 크랭크샤프트를 도시한 개략도이다. 상기 크랭크샤프트는 저널(10), 크랭크핀(12) 및 커넥팅로드(14)를 구비한다. 상기 저널(10)은 도 1의 지면 뒤쪽에 위치하고, 상기 크랭크핀(12)은 도 1의 지면 앞쪽에 위치한다. 상기 크랭크핀(10)은 타단부에 피스톤을 지니는 커넥팅로드(14)의 빅엔드하우징(16)에 의해 포위된다.

상기 저널(10)은 한 쌍의 반원통형 베어링(18A, 18B)을 통해 내연기관의 실린더블럭의 하부에 지지된다. 도면에 도시된 바와 같이 상부측에 배치되는 반원통형 베어링(18A)에는 전체 원주방향 길이로 그 내측면 상의 원주방향홈(18a)이 제공된다.

또한, 상기 저널(10)은 저널(10)이 화살표 X의 방향으로 회전할 때, 윤활유홈(18a)과 교대로 연통되는 대향단부개구들을 갖는 직경방향 관통구멍(10a)을 구비한다.

더욱이, 윤활유로(20)는 저널(10), 도시되지 않은 크랭크아암 및 크랭크핀(12)을 통과하여 크랭크샤프트에 형성된다.

상기 크랭크핀(12)은 한 쌍의 반원통형 베어링(24, 26)을 통해 커넥팅로드측 빅엔드하우징(16A) 및 캡측 빅엔드하우징(16B)으로 이루어지는 커넥팅로드(14)의 빅엔드하우징(16)에 의해 지지된다. 상기 반원통형 베어링(24, 26)은 커넥팅로드베어링(22)을 형성하기 위하여 그 원주방향 단부들을 맞대어 서로 조합된다. 커넥팅로드베어링(22)을 구성하는 반원통형 베어링(24, 26)이 도 2 내지 도 4에 상세히 도시되어 있다. 반원통형 베어링(24)에는, 상기 반원통형 베어링(24)의 원주방향 단부(24A, 24B) 중 하나인 원주방향 단부(24A)로부터, 상기의 원주방향 중심부를 향해 연장되는 원주방향홈(24C)이 제공되되, 그 길이는 반원통형 베어링(24)의 원주방향으로 측정되고, 이는 반원통형 베어링 하프(24)의 원주방향을 따라 측정된 크랭크핀의 표면에서 개방되는 윤활유출구(20A)의 직경 (d) 보다 크거나 적어도 동일하며, 그 최대 한계 길이는 하나의 맞댐단부(24A)를 출발점으로 하여 반원통형 베어링(24)의 원주방향을 따라 측정된 45도의 각도에 상응하고, 상기 원주방향홈(24C)은 상기 윤활유출구(20A)의 위치와 일직선 상에 있다. 또한, 상기 원주방향홈(24C)은 반원통형 베어링(24)의 축방향 길이(즉, 축방향으로 대향하는 면(24a, 24b)들간의 길이)의 중심부에 위치하고, 상기 윤활유출구(20A)의 위치와 일직선 상에 있다.

도 2를 참조하면, 반원통형 베어링(24)의 원주방향홈(24C)은, 크랭크핀의 회전방향과 같은 방향으로 배향하고, 상기 크랭크핀(12)의 회전방향(즉, 화살표 Z의 방향)으로 볼 때 선단측에 배치되는 원주방향 단부(24A)으로부터 연장된다.

본 실시예에서는, 상술된 바와 같이 원주방향홈(24C)과 유사한 반원통형 베어링(26)의 원주방향 단부(26A, 26B) 중 하나인 원주방향 단부(26B)측에 있는 원주방향홈(26F)이 형성되어 있다. 상기 원주방향홈(26F)은 커넥팅로드베어링의 중심선(즉, 축선)에 대해 원주방향 단부(24A)측 상의 원주방향홈(24C)에 선대칭으로 원주방향 단부(26B)측에 위치한다. 상기 원주방향홈(26F)은 또한 크랭크핀(12)의 회전방향으로 볼 때 반원통형 베어링(26)의 선단측에 배치되는 단부(26B)측에 형성된다.

다음으로, 본 실시예의 구성요소들의 치수에 관련된 설명을 하기로 한다.

(1) 원주방향홈(24C, 26F)의 폭:

이러한 홈들은 반원통형 베어링의 축방향에서 측정된 윤활유출구(20A)의 직경의 1/2 보다 작지 않다. 그 폭의 최대값은 원주방향홈의 축방향측에 위치하는 두 내측면 영역의 폭들로 규정되되, 상기 폭들은 각각 2 mm 이다. 이유: 원주방향홈의 (원주방향으로 측정된) 폭이 크랭크핀의 표면에서 개방되는 윤활유출구(20)의 1/2 인 경우에도, 이물질은 원주방향홈에 양호하게 포획될 수 있는데, 그 이유는 이물질들이 상기 크랭크핀의 회전방향에 대하여 윤활유출구(20A)의 이면으로부터 배출되기 때문이다. 또한, 원주방향홈은 반원통형 베어링의 축방향 단부들 중 하나와 원주방향홈 사이의 각각의 축방향측 영역에서 적어도 2 mm 보다 작지 않은 폭이 남도록 형성되기 때문에, 이물질들이 원주방향홈으로부터 새어 나오는 것이 방지될 수 있고, 윤활유가 누출되는 것도 방지될 수 있다. 이러한 효과들은 원주방향홈의 폭을 반원통형 베어링의 축방향에서 측정된 윤활유출구(20A)의 직경과 같게 만들어 증대될 수 있다.

(2) 원주방향홈(24C, 26F)의 깊이:

이러한 홈들은 원주방향홈에 포획된 이물질이 윤활유출구(20A)와 접촉하는 것을 방지하는 관점에서 이물질의 크기를 고려하여 0.1 내지 0.8 mm 의 깊이를 갖도록 형성된다. 하지만, 반원통형 베어링의 원주방향 중심부측에 존재하는 원주방향홈의 마무리 기계가공 단부 영역(즉, 보다 작은 홈-깊이 영역)을 형성하는 경우에는, 상기 마무리 기계가공 단부 영역에서의 홈 깊이가 0.1 mm 보다 작게 만들어지더라도, 그 길이 범위가 반원통형 베어링의 원주방향으로 측정된 윤활유출구(20A)의 직경에 상응하는, 원주방향 단부로부터 원주방향 중심부를 향하는 원주방향 길이 범위에서 적어도 0.1 내지 0.8 mm 의 깊이를 갖도록 원주방향홈을 만들 필요가 있다. 또한, 원주방향홈이 챔퍼면(즉, 경사면)으로서 측벽면을 갖도록 만들어질 수도 있지만, 반원통형 베어링의 축방향으로 측정된 윤활유출구(20A)의 직경의 1/2 보다 작지 않은 것에 상응하는 폭 범위에서 적어도 0.1 내지 0.8 mm 의 깊이를 갖도록 홈 깊이를 만들 필요가 있다. 일반적으로, 반원통형 베어링에는 그 두 원주방향 단부 영역들(즉, 한 쌍 가운데 나머지 다른 반원통형 베어링에 대한 그 맞댐단부 영역들) 모두의 벽두께를 국부적으로 저감하도록 크러시 릴리프가 제공되어 왔지만, 이러한 경우, 원주방향홈(24C, 26F)의 깊이는 상기 반원통형 베어링의 원주방향 중심부의 벽두께를 참조하여 크러시 릴리프 영역의 두께의 감소값을 초과하도록 더욱 크게 만들어질 수도 있다.

(3) 원주방향홈(24C, 26F)의 길이:

이러한 홈들은 특정된 홈 깊이보다 작은 깊이를 갖는 원주방향홈의 마무리 기계가공 단부 영역을 제외하고는, 반원통형 베어링의 원주방향으로 측정된 윤활유출구(20A)의 직경보다 작지 않은 원주방향 길이를 가진다. 상기 원주방향 길이는 맞댐단부를 출발점으로 하여 반원통형 베어링의 원주방향으로 측정된 45도의 원주각 범위에 상응하는 최대 한계 길이를 가진다. 상기 원주각은 이물질의 포획 능력 및 원주방향 중심 영역이 나머지 영역에 비해 가장 큰 하중을 지닌다는 사실을 고려하여 반원통형 베어링(24, 26)의 원주방향 중심 영역을 피하도록 설정된다.

(4) 크러시 릴리프: 반원통형 베어링의 원주방향 단부(24A, 24B, 26A, 26B)의 내측면 에지들로부터 연장되는 크러시 릴리프의 치수는 원주방향 길이가 3 내지 15 mm 로 설정되도록 되어 있고, 상술된 벽두께 감소값은 0.01 내지 0.05 mm 로 설정된다.

이하, 상술된 구성을 갖는 본 실시예의 커넥팅로드베어링의 기능을 설명하기로 한다.

내연기관의 운전 시, 윤활유홈(18a)이 제공된 반원통형 베어링(18A)의 벽을 관통하여 형성되는 개구를 통해, 실린더블럭에 형성된 오일 갤러리로부터, 저널(10)을 지지하기 위한 메인 베어링을 구성하는 한 쌍의 반원통형 베어링 중 하나의 내측면에 형성된 윤활유홈(18a) 안으로 윤활유가 공급된다. 상기 저널(10)에 형성된 직경방향 관통구멍(10a)의 양 단부 개구들은 간헐적으로 저널(10)의 회전 시에 윤활유홈(18a)과 유체연통하게 되어 있다. 연통 시, 상기 관통구멍(10a)은 윤활유의 압력으로 노출되고, 상기 관통구멍(10a)에 연결된 윤활유로(20) 또한 오일 압력으로 노출된다. 따라서, 크랭크핀(12)의 외측면에서 개방되는 윤활유로(20)의 윤활유출구(20A)를 통해 커넥팅로드베어링(22)과 크랭크핀(12)간의 슬라이딩면 부분 안으로 윤활유가 공급된다. 하지만, 윤활유출구(20a)가 크랭크핀(12)의 회전 시에 원주방향홈(24C, 26F)과 간헐적으로 유체연통하게 되는 경우에는, 대량의 윤활유가 원주방향홈(24C, 26F) 안으로 유동하므로, 이에 따라 크랭크핀(12)의 윤활유로(20) 및 저널(10)에 형성된 직경방향 관통구멍(10a)에 존재하는 사이즈가 큰 이물질(28)이 원주방향홈을 향해 세척되어 나간다(도 5). 상기 원주방향홈(24C, 26F)을 통해 원주방향 단부(24A, 26B)로 운반되는 이물질(28)은 짝을 이루는 반원통형 베어링의 슬라이딩면부 안으로 거의 들어갈 수 없는데, 그 이유는 그곳에 원주방향홈이 전혀 제공되지 않기 때문이고, 이에 따라 모든 이물질 대부분이 원주방향홈(24C, 26F)에만 남아 있게 된다.

상기 원주방향홈(24C, 26F)은 원주방향홈에 포획된 사이즈가 큰 이물질(28)이 윤활유출구(20A)와 접촉하지 않도록 형성되므로, 이물질들이 원주방향홈(24C, 26F)으로부터 드래깅되어, 크랭크핀과 커넥팅로드베어링의 슬라이딩면에 손상을 입히게 되고, 사이즈가 큰 이물질(28)들이 슬라이딩면들 사이에 들어가는 작은 조각으로 전단되는 이러한 경우들이 발생하지 않을 것이다.

사이즈가 큰 이물질이 원주방향홈에 남도록 함으로써, 사이즈가 큰 이물질을 위한 배출 통로가 필요 없게 되므로, 본 발명의 커넥팅로드베어링에 따른 윤활유의 누출량의 증가가 전혀 없게 된다.

본 실시예에서는, 원주방향홈(24C, 26F) 각각의 단면적이 상기 베어링의 내측면의 원주방향 중심부로부터 맞댐단부까지 점진적으로 증가하도록 상기 원주방향홈(24C, 26F)이 형성된다면, 이물질을 수반하는 윤활유의 유동이 상기 맞댐단부를 향해 더욱 느려지게 되어, 이물질을 수반하는 윤활유가 관성력으로 인해 축방향홈을 넘어 유동하고, 짝을 이루는 반원통형 베어링의 영역 안으로 들어가는 현상이 발생하는 것을 피할 수 있게 된다.

제2실시예:

도 6을 참조하면, 반원통형 베어링(24D)에는 크랭크핀(12)의 회전방향(화살표 Z 참조)으로 배향되는 원주방향 단부(24F)측에 있는 원주방향홈(24E)이 제공된다. 이와 유사하게, 짝을 이루는 반원통형 베어링(26D)에는 크랭크핀(12)의 회전방향(화살표 Z 참조)으로 배향되는 원주방향 단부(26B)측에 있는 원주방향홈(26E)이 제공된다.

또한, 반원통형 베어링(24D)의 원주방향 단부(24F, 24G)에도 상기 반원통형 베어링의 내측면 원주방향 단부 에지들에 경사면(24H, 24I)(도 7 참조)이 제공된다. 상기 반원통형 베어링(26D)은 커넥팅로드베어링의 축선을 참조하여 반원통형 베어링(24D)과 선대칭으로 형성된다. 상기 반원통형 베어링(24D)의 경사면(24H, 24I)은 반원통형 베어링(26D)의 유사한 경사면들과 협력하여 축방향홈들을 형성한다. 단지 경사면(24H, 24I)만이 반원통형 베어링(26D)의 경사면없이도 축방향홈들을 형성할 수 있음에 유의해야 한다.

상기 반원통형 베어링(24D, 26D)의 경사면들 사이에 형성된 축방향홈들은 2 mm 보다 작은 폭(L1)과 0.1 내지 0.5 mm 의 깊이(L2)를 가진다.

축방향홈이 형성되는 이유:

윤활유에 수반되는 사이즈가 큰 이물질(28)이 아닌 보다 작은 이물질(도시안됨)을 배출하기 위하여(상기 보다 작은 이물질은 베어링 클리어런스 안으로 들어갈 수 있으므로 원주방향홈에 남아 있을 수 없음), 상기 축방향홈들이 반원통형 베어링에 제공될 수도 있는데, 이들은 상술된 경사면으로 형성되고, 원주방향홈(24E, 26E)과 유체연통되어 있다. 상기 원주방향홈(24E, 26E)이 축방향홈의 단면적보다 큰 단면적을 갖도록 형성된다면, 비교적 낮은 속도로 원주방향홈(24E, 26E)을 통과하는 이물질을 갖는 윤활유는 그 유량을 축방향홈에서 증가시키고, 베어링 축선에 직교하는 평면과 평행한 대향하는 측부(즉, 베어링 가로측부)로부터 베어링의 외부로 급속하게 유출된다.

사이즈가 큰 이물질은 원주방향홈(24E, 26E)에 남아 있도록 되어 있기 때문에, 축방향홈을 큰 단면적을 갖도록 만들 필요가 없어, 윤활유의 누출량의 증가를 피할 수 있게 된다.

제3실시예:

제2실시예에서, 크랭크핀(12)의 회전방향(도 6의 화살표 Z 참조)으로 배향되는 원주방향 단부(24F)측에만 형성되는 원주방향홈(24E)이 제공된 반원통형 베어링(24D)은, 상기 크랭크핀(12)의 회전방향(도 6의 화살표 Z 참조)으로 배향되는 원주방향 단부(26B)측에만 형성되는 원주방향홈(26E)이 제공된 반원통형 베어링(26D)과 조합된다.

도 11에 도시된 제3실시예(변형예)에 따르면, 제1실시예의 효과에 비해 다소 열등한 효과를 보일 지라도, 사이즈가 큰 이물질을 유지하는 실제적으로 수용가능한 효과를 얻는 것이 가능하다. 제3실시예에서는, 상부측(즉, 빅엔드하우징의 커넥팅로드측)에 배치된 반원통형 베어링(30)과 하부측(즉, 빅엔드하우징의 캡측)에 배치된 반원통형 베어링(32)으로 이루어지는 커넥팅로드베어링이 사용된다. 반원통형 베어링(30, 32) 양자 모두는 제2실시예의 원주방향홈(24E, 26E)과 유사한 원주방향홈(30A, 30B, 32A, 32B), 및 제2실시예의 축방향홈과 유사한 축방향홈(도시안됨)을 구비한다. 본 실시예의 커넥팅로드베어링은 크랭크핀(12)의 보통의 회전방향(화살표 Z 참조)으로 배향된 원주방향 단부측에서, 이물질을 축방향홈 안으로 유동하도록 하기 위한 원주방향홈(30A, 32B) 뿐만 아니라, 상기 크랭크핀(12)의 회전방향에 대향하는 방향으로 배향된 원주방향 단부측 상의 원주방향홈도 구비한다. 따라서, 원주방향홈이 크랭크핀(12)의 회전방향에 대향하는 방향으로 배향되는 원주방향 단부측에만 배치되도록 반원통형 베어링을 잘못 조립하는 것을 피하는 것이 가능하게 된다.

본 실시예에서는, 사이즈가 큰 이물질이 크랭크핀의 회전방향에 대향하는 방향으로 배향되는 원주방향 단부측에 형성된 원주방향홈의 보다 작은 깊이 영역을 향해 이동하기 쉬운데, 상기 영역은 원주방향 중심부측에 존재하여, 상기 크랭크핀(12)의 표면에 있는 윤활유출구(20A)와 이물질을 접촉하게 만들 가능성이 있게 된다. 그러므로, (맞댐단부 상의 원주방향홈의 깊이) / (원주방향홈의 원주방향 길이) > 0.02 의 수식을 만족하도록 원주방향홈을 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 따르면, 크랭크핀의 표면이 원주방향홈의 저부와 충분히 이격되도록, 맞댐단부측 상의 원주방향홈의 깊이를 크게 만드는 것이 가능하다. 따라서, 웨지 효과가 거의 발생할 수 없게 되어, 윤활유가 원주방향홈에서 느리게 유동함으로써, 유압을 낮출 수 있게 된다. 다른 한편으로, 원주방향홈의 대향하는 단부측에서는, 크랭크핀(12)의 표면이 원주방향홈의 저부에 근접하므로, 유압이 웨지 효과로 인해 높다. 이러한 윤활유의 압력들간의 상대적인 차이가 크다면, 크랭크핀의 회전방향에 대향하는 방향으로의 흐름이 상기 크랭크핀의 회전방향의 이면 상의 원주방향홈의 저부 부근에 발생하므로, 이물질이 반원통형 베어링의 원주방향 중심부측에 있는 원주방향 단부를 향해 이동하는 것이 억제되어, 이물질이 원주방향홈에 남아 있을 수 있다는 것이 예상된다.

또한, 원주방향홈(30A, 32A, 30B, 32B)이 반원통형 베어링(30, 32)의 맞댐단부에 쌍으로 형성되는 경우에는, 홈 깊이가 0.1 내지 0.8 mm 로 설정되고, 상기 수식이, 적어도 베어링의 원주방향으로 측정된 윤활유출구의 직경에 대응하는 길이만큼 특정되는 범위 이내로, 각 쌍의 원주방향홈의 맞댐단부의 영역들에서 충족되는 변형예가 제시될 수도 있다.

제4실시예:

도 12에 도시된 제4실시예(또다른 변형예)에서는, 상부측(즉, 빅엔드하우징의 커넥팅로드측)에 배치된 반원통형 베어링(34)과 하부측(즉, 빅엔드하우징의 캡측)에 배치된 반원통형 베어링(36)으로 이루어지는 커넥팅로드베어링이 제공된다. 반원통형 베어링(34)은 원주방향홈을 구비하지 않는다. 다른 한편으로, 반원통형 베어링(36)에는 제2실시예의 원주방향홈(24E, 26E)의 것과 유사한 구성을 갖는 원주방향홈(36A, 36B), 및 제2실시예의 축방향홈과 유사한 구성을 갖는 축방향홈(도시안됨)이 제공된다. 도 12에 도시된 제4실시예는 제2실시예의 효과에 비해 다소 열등할 지라도 실제적으로 수용가능한 이물질 배출 효과를 가진다. 본 실시예의 커넥팅로드베어링은 이물질을 축방향홈 안으로 이동하도록 하기 위한, 크랭크핀(12)의 보통의 회전방향(화살표 Z 참조)으로 배향된 원주방향 단부측 상의 원주방향홈(36B) 뿐만 아니라, 상기 크랭크핀(12)의 보통의 회전방향에 대향하는 방향으로 배향된 대향하는 단부측 상의 원주방향홈(36A)도 구비하여, 상기 원주방향홈이 상기 크랭크핀(12)의 보통의 방향에 대향하는 방향으로 배향되는 원주방향 단부측에만 위치되도록 상기 커넥팅로드의 반원통형 베어링을 잘못 조립하는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 원주방향홈이 제공된 반원통형 베어링(36)이 상부측(즉, 빅엔드하우징의 커넥팅로드측)에 반원통형 베어링으로서 제공되고, 그 전체 원주방향 길이를 따라 오일홈이 없는 반원통형 베어링(34)이 하부측(빅엔드하우징의 캡측)에 반원통형 베어링으로서 제공된다.

본 실시예에서는, 사이즈가 큰 이물질이 크랭크핀의 회전방향에 대향하는 방향으로 배향되는 원주방향 단부측에 형성된 원주방향홈의 보다 작은 깊이 영역을 향해 이동하기 쉬운데, 상기 영역은 원주방향 중심부측에 존재하여, 상기 크랭크핀(12)의 표면에 있는 윤활유출구(20A)와 이물질을 접촉하게 만들 가능성이 있게 된다. 그러므로, (맞댐단부 상의 원주방향홈의 깊이) / (원주방향홈의 원주방향 길이) > 0.02 의 수식을 만족하도록 원주방향홈을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 커넥팅로드베어링의 이물질 포획 능력을 확인하기 위한 실험:

제1실시예 내지 제3실시예에 설명된 커넥팅로드베어링은 하기 시험 조건으로 테스트된 시료로서 표 1에 도시된 명세에 따라 준비되었다(표 2도 참조):

(1) 사용 엔진 : V6 가솔린 엔진;

(2) 이물질 크기 : 0.5 mm;

(3) 이물질 공급 방법 : 두 철을 함유한 이물질이 그리스를 사용하여 크랭크핀의 윤활유로(즉, 오일 보어)의 내측면에 부착됨; 및

(4) 단시간 가솔린 엔진 운전 후, 커넥팅로드베어링의 내측면의 상태가 참조 시료로서 제1실시예 내지 제3실시예 뿐만 아니라 종래의 커넥팅로드베어링에 대하여 조사됨.

홈 형성의 명세 (단위 : mm)

명세 사항	원주방향홈				축방향홈
	폭	길이	깊이	홈 위치	폭	깊이
종래 시료	-	-	-	-	1	0.3
제1실시예	7	8	0.5	도 2의 상부/하부 베어링의 홈 참조	-	-
제2실시예	7	8	0.5	도 6의 상부/하부 베어링의 홈 참조	1	0.5
제3실시예	7	5	0.5	도 11의 상부/하부 베어링의 홈 참조	1	0.5

(* 유의사항: 원주방향홈의 깊이는 베어링의 원주방향으로 측정된 윤활유출구의 직경에 대응하는 세로 범위에 걸쳐 0.1 mm 보다 작지 않도록 보장됨.)

시험 조건

항목	치수	단위
샤프트 직경	50	mm
베어링 폭	15	mm
회전 속도	5,000	r.p.m.
시험 시간	0.5	시간
윤활유(타입)	OW-20	-
윤활유로 직경	6	mm

(* 유의사항: 샤프트는 크랭크핀임.)

시험 결과:

시험 결과들은 도 13에 도시되어 있다:

(1) 종래의 커넥팅로드베어링: 베어링의 내측면에 80 내지 120 ㎛ 정도의 심한 스크래치가 발견되었고, 상기 내측면에 이물질이 매입됨;

(2) 제1실시예 및 제2실시예: 베어링의 내측면에 스크래치가 발견되지 않고, 상기 내측면에 이물질도 발견되지 않음; 및

(3) 제3실시예: 5 ㎛ 의 약한 스크래치가 발견되었고, 상기 베어링의 내측면에 매입된 이물질이 발견되지 않음.

지금까지 본 발명의 실시예들에 대해 상술하였지만, 본 발명이 이것으로 국한되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 첨부된 청구 범위를 벗어나지 않는 변형예들이 가능하다는 것이 당업계의 당업자에게는 자명하다.

Claims (8)

1. 내연기관용 커넥팅로드베어링에 있어서,
   크랭크샤프트(10)를 지지하기 위한 메인 베어링(18A, 18B)의 내측면 상으로 공급된 윤활유가, 상기 크랭크샤프트(10) 내의 유로(20)를 통해 크랭크핀(12)의 표면에서 윤활유출구(20A)로부터, 상기 크랭크샤프트(10)에 커넥팅로드(14)를 연결하는 상기 크랭크핀(12)을 회전가능하게 지지하는 상기 커넥팅로드베어링(24, 26; 24D, 26D; 30, 32; 34, 36)의 내측면 상으로 공급되도록 구성되어 있고, 상기 커넥팅로드베어링은 한 쌍의 반원통형 베어링(24, 26; 24D, 26D; 30, 32; 34, 36)으로 구성되되, 그 중 하나는 상기 커넥팅로드(14)의 빅엔드하우징(16)의 커넥팅로드측(16A)에 배치되는 상부 반원통형 베어링이고, 나머지 다른 하나는 상기 커넥팅로드(14)의 빅엔드하우징(16)의 캡측(16B)에 배치되는 하부 반원통형 베어링이며, 상기 상부 반원통형 베어링은 그 원주방향 중심부가 상기 커넥팅로드(14)의 축선과 일직선 상에 있도록 조립되고,
   상기 반원통형 베어링(24, 26; 24D, 26D; 30, 32; 34, 36) 중 하나 이상에는 상기 하나의 반원통형 베어링의 내측면 상에 원주방향홈(24C; 26F; 24E; 26E)이 제공되되, 상기 원주방향홈은 나머지 다른 반원통형 베어링에 대한 두 맞댐단부(24A; 26B; 24F; 26B) 중 상기 커넥팅로드베어링(24, 26; 24D, 26D; 30, 32; 34, 36)에 대한 상기 크랭크핀(12)의 상대 회전의 방향(Z)과 동일한 방향을 향해 배향되어 있는 하나의 맞댐단부로부터, 또는 두 개의 맞댐단부의 각각으로부터 상기 하나의 반원통형 베어링(24, 26; 24D, 26D; 30, 32; 34, 36)의 원주방향 중심부를 향하여 연장되고,
   또한 상기 원주방향홈(24C; 26F; 24E; 26E)은, 상기 커넥팅로드베어링(24, 26; 24D, 26D; 30, 32; 34, 36)에 대한 상기 크랭크핀(12)의 상대 회전에 의해 상기 윤활유출구(20A)가 상기 원주방향홈(24C; 26F; 24E; 26E)의 원주 길이 영역 내에 위치하게 될 때 상기 윤활유출구(20A)와 일직선 상에 있도록 형성되어 있고,
   상기 원주방향홈(24C; 26F; 24E; 26E)은 깊이가 0.1 내지 0.8 mm 이며; 원주 길이가 상기 윤활유출구의 직경보다 작지 않되, 상기 직경은 상기 반원통형 베어링의 원주 방향으로 측정되고, 그 최대 한계 길이는 원주방향홈이 형성된 맞댐단부를 출발점으로 하여 측정되는 45도의 원주각에 상응하며, 이는 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 중심부의 일측 상의 상기 원주방향홈의 말단부에 인접한 마무리 기계가공 단부 영역의 길이를 포함하지 않고; 그 폭이 상기 윤활유출구의 직경의 1/2 보다 작지 않되, 상기 직경은 상기 반원통형 베어링의 축방향에서 측정되고, 그 최대 폭은 축방향으로 상기 원주방향홈의 양측에 위치하는 상기 반원통형 베어링의 내측면 영역들의 폭으로 규정되되, 상기 내측면 영역들의 폭은 각각 2 mm 인 것을 특징으로 하는 커넥팅로드베어링.
2. 제1항에 있어서,
   상기 원주방향홈의 최대 폭은 상기 반원통형 베어링의 축방향으로 측정된 상기 윤활유출구의 직경과 같은 것을 특징으로 하는 커넥팅로드베어링.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 원주방향홈의 단면적은 상기 반원통형 베어링의 내측면의 원주방향 중심부로부터 그 맞댐단부를 향해 점진적으로 커지는 것을 특징으로 하는 커넥팅로드베어링.
4. 제2항에 있어서,
   상기 한 쌍의 반원통형 베어링이 상기 맞댐단부들을 서로 맞대어 원통형으로 조립된 상태에서는, 하나 이상의 반원통형 베어링의 맞댐단부의 전체 내측면 코너에지를 따라 축방향홈이 형성되어 있고, 상기 축방향홈은 맞댐단부에 형성된 상기 원주방향홈에 연결되어 윤활유로로서의 역할을 하면서 상기 원주방향홈과 서로 유체연통되되, 상기 원주방향홈의 단면적은, 상기 원주방향홈과 상기 축방향홈의 연결부에서, 상기 축방향홈의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 커넥팅로드베어링.
5. 제4항에 있어서,
   상기 축방향홈은 상기 반원통형 베어링의 맞댐단부에 인접한, 상기 반원통형 베어링의 내측면에 형성된 크러시 릴리프(crush relief)를 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥팅로드베어링.
6. 제4항에 있어서,
   상기 한 쌍의 반원통형 베어링 각각에는 상기 원주방향홈과 상기 축방향홈이 제공되고, 상기 한 쌍의 반원통형 베어링의 홈들은 상기 커넥팅로드베어링의 축선에 대해 선대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 커넥팅로드베어링.
7. 내연기관용 커넥팅로드베어링에 있어서,
   크랭크샤프트를 지지하기 위한 메인 베어링의 내측면 상으로 공급된 윤활유가, 상기 크랭크샤프트 내의 유로를 통해 크랭크핀의 표면에서 윤활유출구로부터, 상기 크랭크샤프트에 커넥팅로드를 연결하는 상기 크랭크핀을 회전가능하게 지지하는 상기 커넥팅로드베어링의 내측면 상으로 공급되도록 구성되어 있고, 상기 커넥팅로드베어링은 한 쌍의 반원통형 베어링으로 구성되되, 그 중 하나는 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징의 커넥팅로드측에 배치되는 상부 반원통형 베어링이고, 나머지 다른 하나는 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징의 캡측에 배치되는 하부 반원통형 베어링이며, 상기 상부 반원통형 베어링은 그 원주방향 중심부가 상기 커넥팅로드의 축선과 일직선 상에 있도록 조립되고,
   상기 반원통형 베어링 중 하나 이상에는 상기 하나의 반원통형 베어링의 내측면 상에 원주방향홈이 제공되되, 상기 원주방향홈은 나머지 다른 반원통형 베어링에 대한 두 맞댐단부 중 상기 커넥팅로드베어링에 대한 상기 크랭크핀의 상대 회전의 방향과 동일한 방향을 향해 배향되어 있는 하나의 맞댐단부로부터, 또는 두 개의 맞댐단부의 각각으로부터 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 중심부를 향하여 연장되고,
   또한 상기 원주방향홈은, 상기 커넥팅로드베어링에 대한 상기 크랭크핀의 상대 회전에 의해 상기 윤활유출구가 상기 원주방향홈의 원주 길이 영역 내에 위치하게 될 때 상기 윤활유출구와 일직선 상에 있도록 형성되어 있고,
   상기 원주방향홈은 깊이가 0.1 내지 0.8 mm 이며; 원주 길이가 상기 윤활유출구의 직경보다 작지 않되, 상기 직경은 상기 반원통형 베어링의 원주 방향으로 측정되고, 그 최대 한계 길이는 원주방향홈이 형성된 맞댐단부를 출발점으로 하여 측정되는 45도의 원주각에 상응하며, 이는 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 중심부의 일측 상의 상기 원주방향홈의 말단부에 인접한 마무리 기계가공 단부 영역의 길이를 포함하지 않고; 그 폭이 상기 윤활유출구의 직경의 1/2 보다 작지 않되, 상기 직경은 상기 반원통형 베어링의 축방향으로 측정되고, 그 최대 폭은 축방향으로 상기 원주방향홈의 양측에 위치하는 상기 반원통형 베어링의 내측면 영역들의 폭으로 규정되되, 상기 내측면 영역들의 폭은 각각 2 mm 이며,
   상기 한 쌍의 반원통형 베어링이 상기 맞댐단부들을 서로 맞대어 원통형으로 조립된 상태에서는, 하나 이상의 반원통형 베어링의 맞댐단부의 전체 내측면 코너에지를 따라 축방향홈이 형성되어 있고, 상기 축방향홈은 맞댐단부에 형성된 상기 원주방향홈에 연결되어 윤활유로로서의 역할을 하면서 상기 원주방향홈과 서로 유체연통되되, 상기 원주방향홈의 단면적은, 상기 원주방향홈과 상기 축방향홈의 연결부에서, 상기 축방향홈의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 커넥팅로드베어링.
8. 내연기관의 커넥팅로드베어링장치에 있어서,
   커넥팅로드를 크랭크샤프트에 연결하는 크랭크핀을 회전가능하게 지지하기 위한 커넥팅로드베어링, 및 상기 커넥팅로드베어링을 그 내부에 수용 및 홀딩하기 위한 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징을 포함하여 이루어지고,
   상기 커넥팅로드베어링장치는, 크랭크샤프트를 지지하기 위한 메인 베어링의 내측면 상으로 공급된 윤활유가, 상기 크랭크샤프트 내의 유로를 통해 크랭크핀의 표면에 있는 윤활유출구로부터, 상기 크랭크샤프트에 커넥팅로드를 연결하는 상기 크랭크핀을 회전가능하게 지지하는 상기 커넥팅로드베어링의 내측면 상으로 공급되도록 구성되어 있고,
   상기 커넥팅로드베어링은 한 쌍의 반원통형 베어링으로 구성되되, 그 중 하나는 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징의 커넥팅로드측에 배치되는 상부 반원통형 베어링이고, 나머지 다른 하나는 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징의 캡측에 배치되는 하부 반원통형 베어링이며, 상기 상부 반원통형 베어링은 그 원주방향 중심부가 상기 커넥팅로드의 축선과 일직선 상에 있도록 조립되고,
   상기 반원통형 베어링 중 하나 이상에는 상기 하나의 반원통형 베어링의 내측면 상에 원주방향홈이 제공되되, 상기 원주방향홈은 나머지 다른 반원통형 베어링에 대한 두 맞댐단부 중 상기 커넥팅로드베어링에 대한 상기 크랭크핀의 상대 회전의 방향과 동일한 방향을 향해 배향되어 있는 하나의 맞댐단부로부터, 또는 두 개의 맞댐단부의 각각으로부터 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 중심부를 향하여 연장되고,
   또한 상기 원주방향홈은, 상기 커넥팅로드베어링에 대한 상기 크랭크핀의 상대 회전에 의해 상기 윤활유출구가 상기 원주방향홈의 원주 길이 영역 내에 위치하게 될 때 상기 윤활유출구와 일직선 상에 있도록 형성되어 있고,
   상기 원주방향홈은 깊이가 0.1 내지 0.8 mm 이며; 원주 길이가 상기 윤활유출구의 직경보다 작지 않되, 상기 직경은 상기 반원통형 베어링의 원주 방향으로 측정되고, 그 최대 한계 길이는 원주방향홈이 형성된 맞댐단부를 출발점으로 하여 측정된 45도의 원주각에 상응하며, 이는 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 중심부의 일측 상의 상기 원주방향홈의 말단부에 인접한 마무리 기계가공 단부 영역의 길이를 포함하지 않고; 그 폭이 상기 윤활유출구의 직경의 1/2 보다 작지 않되, 상기 직경은 상기 반원통형 베어링의 축방향에서 측정되고, 그 최대 폭은 축방향으로 상기 원주방향홈의 양측에 위치하는 상기 반원통형 베어링의 내측면 영역들의 폭으로 규정되되, 상기 내측면 영역들의 폭은 각각 2 mm 이며,
   상기 한 쌍의 반원통형 베어링이 상기 맞댐단부들을 서로 맞대어 원통형으로 조립된 상태에서는, 하나 이상의 반원통형 베어링의 맞댐단부의 전체 내측면 코너에지를 따라 축방향홈이 형성되어 있고, 상기 축방향홈은 맞댐단부에 형성된 상기 원주방향홈에 연결되어 윤활유로로서의 역할을 하면서 상기 원주방향홈과 서로 유체연통되되,
   상기 원주방향홈의 단면적은, 상기 원주방향홈과 상기 축방향홈의 연결부에서, 상기 축방향홈의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 커넥팅로드베어링장치.

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