KR101200313B1 - 스러스트 베어링 조립체 - Google Patents

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KR101200313B1
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로날드 제이 톰슨
신 마이클 웰츠
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Abstract

본 발명은 총 세 개의 스러스트 플랜지만을 갖추고 있는 스러스트 베어링을 제공한다. 스러스트 베어링의 한 부분은 오목 내면 및 볼록 외면을 갖춘 아치형 베어링 셸을 가지고 있는 메인 베어링을 포함하고 있다. 유체역학 특성 형태부가 있는 스러스트 와셔는 메인 베어링의 에지 중 하나에 접하고 베어링 셸의 외면으로부터 반경방향 외측으로 뻗어있어서 스러스트 면을 형성하고 있다. 메인 베어링의 자유 에지는 바람직하게 다른 스러스트 면으로부터 내측으로 이격되고 에지는 다른 스러스트 면보다 실질적으로 폭이 좁다. 조립체의 다른 부분은, 한 스러스트 플랜지에 유체역학 특성 형태부가 있고 다른 스러스트 플랜지에 유체역학 특성 형태부가 없고, 이 플랜지들이 외면으로부터 반경방향 외측으로 뻗어있는 전통의 스러스트 베어링을 포함할 수 있고, 또는 한 스러스트 와셔에 유체역학 특성 형태부가 있고 한 스러스트 와셔에 유체역학 특성 형태부가 없는 한 쌍의 스러스트 와셔에 맞닿아있어, 이 와셔들이 반경방향 외측으로 뻗어있는 다른 메인 베어링을 포함할 수 있다. 어느 구성에 있어서, 유체역학 특성 형태부가 없는 스러스트 플랜지 또는 스러스트 와셔는 유체역학 특성 형태부가 있는 메인 베어링의 스러스트 와셔에 마주하고 있다.
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스러스트 베어링 조립체, 스러스트 면, 스러스트 베어링, 메인 베어링, 스러스트 플랜지, 유체역학 특성 형태부, 배향 장치

Description

스러스트 베어링 조립체{THRUST BEARING ASSEMBLY}
본 발명은 차량에 사용하는 엔진 조립체의 부품과 같은 스러스트 베어링에 관한 것이다.
크랭크샤프트는 축선 방향으로 이격된 일련의 엔진 베어링 조립체들에 의해 엔진 블럭 내에서 저널베어링에 의해 지지되어(journaled)있다. 각각의 엔진 베어링 조립체는 블럭의 아치형 리세스 내에 고정된 상부 부분 및 엔진 블럭에 볼트 체결된 보조 베어링 캡에 의해 상부 베어링 하프에 대하여 단단히 고정되어 수반된 하부 부분을 포함하고 있다. 하나 이상의 엔진 베어링 세트는 작동 동안 크랭크샤프트에 의해 전해진 축선방향의 추력을 흡수하도록 설계된다. 소위 스러스트 베어링은 축선방향으로 이격된 두 개의 스러스트 플랜지가 반경방향 외측으로 돌출되어 있다는 점에서 그 밖의 엔진 베어링과 다르다. 스러스트 베어링은, 필요할 경우 스러스트 지지를 제공하기 위해, 축선방향 외측을 향한 대향하는 스러스트 면들을 제공하고 있고, 이 스러스트 면의 배면이 블럭의 지지면에 대하여 착좌되고 관련된 크랭크샤프트의 스러스트 면과 접한다. 이러한 스러스트 플랜지는 일반적으로 균일한 두께를 가지고 있고 베어링에 유체역학의 유막 효과를 주기 위한 오일 홈 및 형상부(contour)가 대개 형성되어있다.
엔진 작동 동안, 크랭크샤프트 상의 하중은 크랭크샤프트를 축선방향으로 대향하는 방향에서 가하기 쉬어, 전술된 추력이 스러스트 베어링의 스러스트 플랜지에 전해지게 된다. 스러스트 하중이 한 축선 방향으로 작용함에 따라, 맨 앞의 상부 및 하부 스러스트 플랜지 세트는 크랭크샤프트 스러스트 면에 직면하게 되고 관련된 블럭의 지지면에 대하여 단단히 고정될 것이라는 것을 이해할 것이다. 추력이 축선 방향으로 대향하는 방향에서 크랭크샤프트에 의해 작용될 때 대향하는 스러스트 플랜지 세트는 관련된 블럭의 지지면에 대하여 단단히 고정될 것이라는 것을 또한 이해할 것이다. 이 일정한 추력은 스러스트 플래지의 기초부의 스러스트 베어링에 압력을 가하는 악영향을 끼치고, 이는 스러스트 베어링의 조기 고장을 일으킬 수 있다.
종래 기술과 관련된 대부분의 스러스트 베어링 조립체는 모든 스러스트 플랜지에 유체역학 특성 형태부가 있거나, 또는 세 개의 스러스트 플랜지가 축선 방향으로 정렬된 유체역학 특성 형태부가 있는 플랜지를 두 개 이상 갖추고 있다. 종래 기술의 스러스트 베어링 조립체와 같은 조립체가 도 6 및 7에 도시되어있다. 도 6은 유체역학 특성 형태부(106)가 있는 한 플랜지(104) 및 유체역학 특성 형태부가 없는 한 플랜지(108)가 구비된 스러스트 베어링(102), 메인 베어링(110), 및 유체역학 특성 형태부(114)가 있는 스러스트 와셔(112)를 가지고 있는 스러스트 베어링 조립체(100)를 밑에서 본 사시도이다. 조립체(100)는, 플랜지(104, 112)가 축선방향으로 정렬되도록, 유체역학 특성 형태부(104, 112)가 있는 플랜지들이 직접 서로 마주하여 조립체(100)를 배치하도록 하는 배향 장치(116)를 가지고 있다. 도 7은 도 6의 스러스트 베어링 조립체(100)의 횡단면도이다. 유체역학 특성 형태부가 있고 축선방향으로 정렬된 두 플랜지(104, 112)는 엔진의 주(major) 추력을 흡수한다. 하지만, 유체역학 특성 형태부가 없고 축선방향으로 이격된 플랜지(108)는 부(minor) 추력을 받아들인다. 이들 추력은 다른 플랜지(108)에 압력을 가하여 조립체(100)의 조기 고장을 야기한다.
종래 기술의 조립체는 상술한 바와 같은 하나 이상의 단점이 있다. 본 발명의 목적은 베어링 조립체의 제조 비용을 줄이는 동시에, 또한 엔진에 의해 발생되는 추력을 흡수하는 것이다.
본 발명은 한 스러스트 플랜지에 유체역학 특성 형태부가 있고 다른 스러스트 플랜지에 유체역학 특성 형태부가 없는 스러스트 베어링을 포함하고 있는 스러스트 베어링 조립체를 제공하는 것이다. 플랜지 모두는 스러스트 면을 형성한 외면으로부터 반경방향으로 뻗어있다. 스러스트 베어링은 제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 아치형으로 뻗어있고 대향하는 에지 사이에서 축선방향으로 뻗어있는 오목 내면 및 볼록 외면을 갖춘 아치형 베어링 셸을 포함하고 있다. 또한 조립체는 제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 아치형으로 뻗어있고 대향하는 에지 사이에서 뻗어있는 오목 내면 및 볼록 외면을 갖춘 아치형 베어링 셸을 포함하는 메인 베어링을 가지고 있다. 유체역학 특성 형태부가 있는 스러스트 플랜지는 메인 베어링의 에지 중 하나에 맞닿고 베어링 셸의 외면으로부터 반경방향 외측으로 뻗어있어서 스러스트 면을 형성한다. 메인 베어링 중 유체역학 특성 형태부가 있는 스러스트 플랜지는 스러스트 베어링 중 유체역학 특성 형태부가 없는 플랜지에 마주하여 배치된다. 스러스트 베어링 조립체는 총 세 개의 스러스트 플랜지만을 갖추도록, 유체역학 특성 형태부가 있는 스러스트 베어링의 플랜지에 마주하는 메인 베어링의 에지 중 다른 하나는 플랜지를 가지지 않는다.
크랭크샤프트를 저널베어링에 지지되도록 엔진 조립체 내에 설치될 때, 메인 베어링의 스러스트 플랜지는 스러스트 베어링 중 유체역학 특성 형태부가 없는 스러스트 플랜지에 마주하고 있다. 유체역학 특성 형태부가 있는 한 플랜지가 엔진 내부에서 주 추력 및 부 추력을 흡수하는 양방향으로 존재하도록 이 플랜지들은 단일 방향으로 정렬된다. 메인 베어링의 자유 에지와 마주하는 스러스트 플랜지에는 유체역학 특성 형태부가 있고 더욱 작은 추력을 흡수하도록 배치되어, 자유 에지에서의 플랜지는 불필요하게 된다.
본 발명은 엔진 조립체에 관련된 제조 비용이 절감되는 이점이 있다. 전형적으로, 종래 기술의 엔진 조립체는 상부 부분 및 하부 부분 모두로서 스러스트 베어링에 의존하였다. 재료가 한번 절단되면 스러스트 베어링을 제조하는 비용이 더 늘어나기 때문에, 플랜지를 구부리거나 말아 감음으로써 형성되어야했다. 이러한 별도의 시간 및 작업은 조립체 등을 제조하는 비용을 증가시킨다. 따라서, 본 발명은 스러스트 베어링 중 하나를 메인 베어링과 스러스트 와셔로 대체함으로써 비용을 감소시킨다. 스러스트 와셔는 재료로부터 절삭되거나 천공되어 메인 베어링에 인접하게 배치된다. 플랜지를 구부리거나 말아 감는 부가적인 조치가 불필요하게 된다.
본 발명의 다른 이점은 베어링 조립체가 특정의 엔진 조립체에 관하여 맞추어 만들어질 수 있다는 것이다. 전형적으로, 엔진 조립체에는 한 방향에서의 보다 큰 추력 및 다른 방향에서의 보다 작은 추력이 존재한다. 그러므로, 본 발명은 조립체의 비용을 줄이는 동시에 추력 모두를 또한 흡수한다.
본 발명의 이러한 이점들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면을 참조로 보다 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 스러스트 베어링, 메인 베어링, 및 스러스트 와셔를 가지고 있는 스러스트 베어링 조립체의 일실시예를 밑에서 본 사시도;
도 2는 엔진 조립체 내부에 장착된 것으로 도시된 도 1의 스러스트 베어링 조립체의 횡단면도;
도 3은 위에 콘투어가 구비된 스러스트 베어링 외면의 일실시예의 횡단면도;
도 4는 제 1 메인 베어링, 한 쌍의 제 1 스러스트 와셔, 제 2 메인 베어링, 및 제 2 스러스트 와셔를 가지고 있는 스러스트 베어링 조립체의 다른 실시예를 밑에서 본 사시도;
도 5는 엔진 조립체 내부에 장착된 것으로 도시된 도 4의 스러스트 베어링 조립체의 횡단면도;
도 6은 유체역학 특성 형태부가 있는 한 플랜지 및 유체역학 특성 형태부가 없는 한 플랜지가 구비된 스러스트 베어링, 메인 베어링, 및 유체역학 특성 형태부가 있는 스러스트 와셔를 가지고 있는 종래 기술의 스러스트 베어링 조립체를 밑에 서 본 사시도; 및
도 7은 도 6의 종래 기술의 스러스트 베어링 조립체의 횡단면도.
스러스트 베어링 조립체의 한 실시예가 도 1에 전체적으로 도시되어있다. 스러스트 베어링(10)의 횡단면도가 도 2에 예시되어있다. 도 1에 예시된 실시예는 하부 부분으로 도시된 스러스트 베어링(12), 상부 부분인 메인 베어링(14), 및 메인 베어링에 맞닿아 접하는 스러스트 플랜지(16)를 포함하고 있다. 상부 및 하부 부분은 상부 부분이 하부 부분으로 되고 하부 부분이 상부 부분으로 되어 반대로 될 수 있다.
스러스트 베어링(12)은 오목 내면과 볼록 외면을 갖춘 아치형 베어링 셸(18)을 포함하고 있다. 내면은 이하에 설명될 베어링 재료(20)를 포함할 수 있다. 셸(18)은 제 1 단부(22)와 제 2 단부(23) 사이에서 아치형으로 뻗어있고 이 대향하는 에지들(26, 28) 사이에서 축선방향으로 뻗어있다. 스러스트 베어링(12)은 스러스트 면(32)을 형성하는 베어링 셸의 외면으로부터 반경방향의 외측으로 뻗어있는 스러스트 플랜지(30)를 가지고 있다. 한 스러스트 플랜지에는 유체역학 특성 형태부가 있고 한 스러스트 플랜지에는 유체역학 특성 형태부가 없어, 유체역학 특성 형태부가 있는 플랜지는 유체역학 특성 형태부가 없는 플랜지보다 더 두께가 두껍다. 스러스트 베어링(12)의 일례는 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 제 5,363,557호 및 5,192,136호에 개시되었지만, 이에 한정되지 않고 이하에 참조로 참고될 것이다.
또한 메인 베어링(14)은 오목 내면과 볼록 외면을 갖춘 아치형 베어링 셸(34)를 포함하고 있다. 메인 베어링(14)의 내면은 베어링 재료(20)를 또한 포함할 수 있다. 셸(34)은 제 1 단부(36)와 제 2 단부(38) 사이에서 아치형으로 뻗어있고 대향하는 에지들(40, 42) 사이에서 뻗어있다. 또한 조립체는, 메인 베어링(14)의 에지 중 하나에 맞닿고 유체역학 특성 형태부가 있고 스러스트 면(44)을 형성한 외면으로부터 반경방향 외측으로 뻗어있는 스러스트 플랜지(16)를 포함할 수 있다. 메인 베어링(14)의 스러스트 플랜지(16)는 유체역학 특성 형태부가 없는 스러스트 베어링(12)의 플랜지(30)의 대각선의 반대편에 배치된다. 유체역학 특성 형태부가 있는 스러스트 베어링(12)의 플랜지(30)에 마주하는 메인 베어링(14)의 다른 에지(46)에는 플랜지가 있지않다. 이러한 방식으로, 스러스트 베어링 조립체(10)는 총 세 개만의 스러스트 플랜지를 가지고 있고 유체역학 특성 형태부가 있는 플랜지는 서로 축선방향으로 이격되어있고 반경방향으로 마주하고 있다. 바람직하게 메인 베어링(14)의 자유 에지(46)는 스러스트 베어링(12)의 대향하는 스러스트 면(32)으로부터 내측으로 이격되어있다. 자유 에지(46)는 플랜지를 가지고 있지 않으므로, 실질적으로 에지(46)는 스러스트 면(32, 44)보다 좁은 폭을 가지고 있다. 보다 바람직하게, 그 에지는 스러스트 면 역할을 하지 않는다. 기술분야에서 숙련된 자는 유체역학 특성 형태부가 없는 플랜지는 유체역학 특성 형태부가 있는 플랜지보다 더 두께가 얇다는 것을 알 수 있다.
바람직하게, 메인 베어링(14)의 스러스트 플랜지(16)는 메인 베어링(14)과 일체로 형성된 구성이며, 메인 베어링(14)의 스러스트 와셔(48)는 메인 베어링(14)으로부터 분리된 별개의 구성이다. 스러스트 와셔(48)의 일례는 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 제 6,511,226호에 개시되어있지만, 이에 한정되지않고 이하에 참조로 참고된다. 스러스트 베어링(12), 메인 베어링(14), 및 스러스트 와셔(48)로부터 조립체(10)를 형성하는 것의 한 주요 이점은 제조 비용의 감소이다. 전형적으로, 제조업자는 베어링 조립체(10)를 형성하기 위해 상부 부분과 하부 부분이 결합되는 두 개의 스러스트 베어링(12)을 이용한다. 스러스트 베어링(12)을 제조하는 비용은 메인 베어링(14)과 스러스트 와셔(48)를 개별적으로 제조하는 비용보다 더 비싸다. 따라서, 세 개의 구성요소를 혼합하여 이용하는 것이 비용을 감소시킨다. 또 다른 이점은 본 발명에 따른 조립체가 이하에 좀더 충분히 설명될 여러 엔진에 대하여 신속하게 맞추어질 수 있다는 것이다.
도 1 및 2에 예시된 바와 같이, 본 발명은 개별 부품으로 형성되었을 때, 메인 베어링(14)에 대해 스러스트 와셔(48)를 유지시켜 그것의 회전을 막기 위하여 메인 베어링(14)과 스러스트 와셔(48) 사이에 인터로크를 포함하고 있다. 본 기술분야에 숙련된 자는 스러스트 베어링(12)이 한 부품으로 형성되었을 때, 스러스트 플랜지(30) 중 하나가 스러스트 와셔(48)와 접촉하여 회전을 방지하므로, 인터로크가 필요하지 않을 수 있다는 것을 이해할 것이다. 리세스(51)는 도 4의 베어링 셸(34)에 예시되어있다. 하지만, 리세스(51)는 도 1에 도시된 스러스트 베어링(12)을 수용하는 엔진 블럭 내에 또한 형성될 수 있다. 기술분야에 숙련된 자는 스러스트 와셔의 회전을 막기 위해 인터로크를 형성하는 부가적인 방법들을 알 것이다.
조립체는 일반적으로 도면 부호 61로 도시된 배향 장치를 더 포함하고 있다. 배향 장치(61)는 유체역학 특성 형태부가 있는 플랜지가 서로 축선방향으로 이격되도록 스러스트 베어링(12), 메인 베어링(14), 및 스러스트 플랜지(16)를 배치시킨다. 배향 장치(61)는 스러스트 베어링(12) 및 메인 베어링(14)으로부터 연장되는 탭으로 예시되어있다. 탭은 엔진 블럭 내에 수용되어 베어링의 회전을 막는다. 종래 기술의 도 6 및 7은 배향 장치(116)를 갖춘 조립체를 예시하고 있고 이 배향 장치는 동일한 평면으로 유체역학 특성 형태부가 있으며 축선방향으로 정렬된 플랜지를 배치시킨다. 배향 장치(116)가 엔진 블럭 내에 맞게 만들어지므로, 종래 기술의 베어링은 오직 단일 방향으로 배치될 수 있고 유체역학 특성 형태부가 있는 플랜지를 축선방향으로 이격시키도록 반대로 될 수 없다.
변형적으로, 메인 베어링(14) 및 메인 베어링(14)의 스러스트 플랜지(12)는 한 부품으로 형성될 수 있다. 그렇다면 메인 베어링(14)의 베어링 셸(34)과 플랜지는 동일한 재료로 형성될 것이다. 재료는 소정의 길이로 형성되어 절단된다. 그 다음 재료는 플랜지를 형성하기 위해 구부려지고, 게다가 원호로 구부려질 수 있다. 유사한 방식으로, 도 1 및 2에 예시된 바와 같이, 스러스트 베어링(12) 및 스러스트 베어링(12)의 플랜지(30)는 동일한 재료로 형성된 스러스트 베어링(12)의 베어링 셸(18)과 함께, 한 부품, 또는 부분으로 형성될 수 있다. 재료는 소정의 길이로 형성되어 절단된다. 그 다음 플랜지를 형성하기 위해 구부려지고, 게다가 원호로 구부려질 수 있다.
일반적으로 스러스트 와셔(48)를 포함하고 있는 스러스트 플랜지(16, 30)를 참조하면, 플랜지(16, 30)의 각각은 내면(54) 및 외면(56)을 가지고 있다. 외 면(56)에는 유체역학 특성 형태부가 있는 이러한 플랜지에 적합한, 종래 기술에 알려진 바와 같은 형상부가 형성될 수 있다. 바람직하게, 각 플랜지의 각각의 외면(56)에는 일련의 오일 홈(58)이 형성되어있다. 오일 홈(58)은 마찰과 마모를 줄이기 위해 작동 중에 형상부 표면을 가로지르는 보호 유체역학 유막을 발달시키도록, 형상부가 형성된 외면(56)을 향해 그리고 그것으로부터 윤활유(미도시)를 채널로 유동시킨다. 오일 홈(58)은 서로 평행하게 되거나 서로 가로지를 수 있다.
또한 베어링 재료(20)는 플랜지(16, 30)의 스러스트 면(32, 44) 및 셸(18, 34)의 내면을 포함하고 있는 조립체의 표면상에 배치될 수 있다. 상술된 바와 같이, 베어링 재료(20)는 외면(56) 상에 굴곡을 형성하도록 경사질 수 있다. 베어링 재료(20)는 베어링 셸(18, 34) 및 플랜지(16, 30)의 기초 모재보다 비교적 연하며, 일반적으로 강철로 제작된다. 스러스트 베어링 장치에 일반적으로 사용된 구리 또는 알루미늄계의 베어링 재료가 본 발명에 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 폴리머계 재료와 같은 베어링 재료를 사용하나, 이제 한정되지 않고, 또 다른 베어링 재료도 사용할 수 있다. 베어링 재료(20)는 플랜지를 구부리기 전에, 또는 플랜지가 구부려진 후에 재료에 덧붙여질 수 있다.
미국 특허 제 6,511,226호에 교시된 바와 같이, 플랜지는 도 1, 2, 4 및 5에 도시된 뒤붙임 금속 없이 형성될 수 있다. 상기 특허에 개시된 바와 같이, 플랜지는 뒤붙임 금속 및 베어링 재료(20) 양자로서의 역할을 하는 다중 요소의 매트릭스로부터 형성된다. 하지만, 플랜지는 본 발명의 기술사상으로부터 벗어남 없이 단일 층 또는 베어링 재료(20)를 더한 뒤붙임 층으로 형성될 수 있다.
도 4 및 5를 참조하면, 베어링 조립체(10)의 변형 실시예가 예시되어있다. 이 변형 실시예에서, 하부 부분은 제 1 메인 베어링(114) 및 이 제 1 메인 베어링(114)의 에지에 맞닿는 한 쌍의 제 1 스러스트 와셔(148)를 포함하고 있다. 또한, 제 1 스러스트 와셔(148) 중 하나는 유체역학 특성 형태부가 있고 다른 하나는 유체역학 특성 형태부가 없다. 상부 부분은 제 2 메인 베어링(214) 및 이 제 2 메인 베어링(214)의 에지 중 하나에 맞닿아 유체역학 특성 형태부가 있는 제 2 스러스트 와셔(248)를 포함하고 있다. 제 1 메인 베어링(114) 및 제 2 메인 베어링(214)는 전술한 메인 베어링(14)과 실질적으로 동일하다. 또한, 제 1 및 제 2 스러스트 와셔(148, 248)는 전술한 스러스트 와셔(48)와 실질적으로 동일하다. 이 변형 실시예는 제조 공정 중 비용을 더 절감시킨다. 하부 부분과 두 개의 스러스트 와셔(48)까지의 제조 비용은 스러스트 베어링(12)의 비용보다 적게 든다. 비용 절감의 한 주요 이유는 스러스트 와셔(48)가 매우 신속하게 만들어질 수 있다는 것이다. 이에 반하여, 스러스트 베어링(12)은 플랜지를 일체로 구비하기 위해 절단된 후 말아 형성된다. 그러므로, 조립체를 제조하는데에 필요한 작업 및 시간의 감소로 비용 절감이 야기된다.
이 실시예에 있어서, 제 2 스러스트 와셔(248)는 유체역학 특성 형태부가 없는 제 1 메인 베어링(114)의 제 1 스러스트 와셔(148)의 대각선의 반대편에 배치된다. 스러스트 베어링 조립체(10)가 총 세 개만의 스러스트 면(32, 44)을 가지고 있고 유체역학 특성 형태부가 있는 두 개의 플랜지가 서로 축선방향으로 이격되도록, 유체역학 특성 형태부가 있는 제 1 스러스트 와셔(48)에 마주하는 제 2 메인 베어링(214)의 다른 에지에는 스러스트 와셔가 제공되지 않는다. 자유 에지(246)는 마주하는 스러스트 면(32)으로부터 내측으로 이격되어있고 스러스트 면(32, 44)보다 실질적으로 폭이 좁다.
제 1 스러스트 와셔(148) 및 제 2 스러스트 와셔(248)의 각각은 제 1 메인 베어링(114) 및 제 2 메인 베어링(214)과 각각 별개일 수 있다. 메인 베어링(114, 214)에 대해 스러스트 와셔(148, 248)를 유지시켜 그것의 회전을 막기 위해 인터로크가 스러스트 와셔와 메인 베어링 사이에 위치될 수 있다. 변형적으로, 메인 베어링(114, 214) 및 스러스트 와셔(148, 248)는 한 부품으로 형성될 수 있다.
도 2 및 5를 대체로 참조하면, 차량(미도시)에 사용되는 엔진 조립체(60)가 일반적으로 도면 부호 60으로 도시되어있다. 도 2에서, 엔진 조립체(60)에는 도 1에 도시된 스러스트 베어링 조립체(10)의 실시예가 포함되어있다. 도 5는 도 4에 도시된 스러스트 베어링 조립체(10)의 실시예를 포함하고 있는 엔진 조립체(60)를 예시하고 있다. 일반적으로, 엔진 조립체(60)는 상부 지지면(62), 상부 지지면(62) 내에 수용된 샤프트(64), 및 하부 지지면(66)을 포함하고 있다. 상부 지지면(62)은 바람직하게 엔진 블럭이고 하부 지지면(66)은 바람직하게 베어링 캡이다. 샤프트(64)는 바람직하게 크랭크샤프트이다.
바람직한 실시예에서, 샤프트(64)는 베어링 조립체(10)에 인접하여 접한 전방 및 후방 스러스트 면(68, 70)을 가지고 있는 크랭크샤프트이다. 용어 "전방" 및 "후방"은 마주하는 단부 또는 엔진의 앞과 뒤에 관한 크랭크샤프트(64)의 방향을 나타내기 위해 사용되고, 경우에 따라서, 크랭크샤프트는 차량의 앞뒤로 또는 가로로 배열될 수 있다. 전방 스러스트 면(68)은 엔진 조립체(60)의 앞에 가깝고 후방 스러스트 면(70)은 엔진 조립체(60)의 뒤에 가깝다. 스러스트 베어링 조립체(10)는 샤프트(64)를 회전가능하게 지지한다.
도 1에 예시된 스러스트 베어링 조립체(10)가 배열될 때, 스러스트 베어링(12)의 단부(22, 24)는 메인 베어링(14)의 단부(36, 38)와 실질적으로 일치하여 접하게 배치된다. 바람직한 실시예에서, 조립체는 메인 베어링(14)의 플랜지(46)의 자유 에지와 하부 지지면(66) 사이에 갭(72)을 형성한다. 메인 베어링(14)의 플랜지(16)는 바람직하게 샤프트(64)의 후방 스러스트 면(70)과 맞닿고 플랜지(46)의 자유 에지는 바람직하게 샤프트(64)의 전방 스러스트 면(68)에 인접한다. 변형적으로, 베어링은 반대로 될 수 있어, 메인 베어링(14)의 플랜지(16)가 전방 스러스트 면(68)에 접하고 플랜지(46)의 자유 에지가 후방 스러스트 면(70)에 인접할 수 있다. 도 2를 다시 참조하면, 메인 베어링(14)의 자유 에지(46)는 이와 마주하는 스러스트 베어링(12)의 플랜지(30)의 스러스트 면(32) 이외에 다른 평면상에 있다. 스러스트 면(32)이 다른 평면상에 있기 때문에, 힘이 한 방향으로 가해질 때, 스러스트 면(32)이 힘을 흡수한다.
도 5에 예시된 실시에는 도 2에 예시된 실시예의 작동과 실질적으로 동일하다는 것이 이해될 것이다. 하지만, 도 5에서, 제 2 스러스트 와셔(248)는 도 2에서와 같이 전방 스러스트 면(68) 대신에 후방 스러스트 면(70)에 접하는 것으로 예시되어있다. 구조적인 차이는 위에 설명되었고 조립체의 작동에 영향을 주지 않는다. 따라서, 도 5에 예시된 실시예의 작동에 관한 상세한 설명은 도 2에 예시된 실시예에 관한 것과 동일하므로 되풀이하지않는다.
분명하게는, 본 발명과 관련된 많은 수정과 변경이 가능하다. 첨부한 청구항의 범주 내에서 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다.

Claims (40)

  1. 스러스트 베어링 조립체에 있어서,
    제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 아치형으로 뻗어있고 대향하는 에지 사이에서 축선방향으로 뻗어있는 오목 내면 및 볼록 외면을 갖춘 아치형 베어링 셸을 포함하고 있고, 상기 베어링 셸의 외면으로부터 반경방향으로 뻗어있어서 스러스트 면을 형성하는 스러스트 플랜지(30)를 갖추고 있고, 상기 스러스트 플랜지(30) 중 하나는 유체역학 특성 형태부가 있고 상기 스러스트 플랜지(30) 중 다른 하나는 유체역학 특성 형태부가 없는 스러스트 베어링;
    제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 아치형으로 뻗어있고 대향하는 에지(46) 사이에서 뻗어있는 오목 내면 및 볼록 외면을 갖춘 아치형 베어링 셸을 포함하고 있는 메인 베어링;
    그 위에 유체역학 특성 형태부가 있고 상기 메인 베어링의 상기 에지 중 하나에 맞닿고, 상기 베어링 셸(34)의 외면으로부터 반경방향 외측으로 뻗어있어서 스러스트 면을 형성하고, 유체역학 특성 형태부가 없는 상기 스러스트 베어링의 상기 플랜지(30)의 대각선의 반대편에 배치되는 스러스트 플랜지(16);를 포함하고 있고,
    상기 스러스트 베어링 조립체가 총 세 개의 상기 스러스트 플랜지만을 갖추도록, 유체역학 특성 형태부가 있는 상기 스러스트 베어링의 상기 플랜지(30)에 마주하는 상기 메인 베어링의 상기 에지 중 다른 하나는 플랜지가 없는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 유체역학 특성 형태부가 있는 상기 플랜지(16)가 서로 축선방향으로 이격되도록 상기 스러스트 베어링, 상기 메인 베어링, 및 상기 스러스트 플랜지(16)를 일 방향으로 배치시키는 배향 장치를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 배향 장치는 상기 메인 베어링의 상기 스러스트 플랜지(16)로부터 연장되는 탭으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 에지(46)는 상기 스러스트 베어링의 대향하는 스러스트 면으로부터 축방향 내측으로 이격되어있는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 에지(46)는 상기 스러스트 면(32, 44)보다 폭이 좁은 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 메인 베어링의 상기 스러스트 플랜지(16)는 상기 메인 베어링으로부터 분리되어 형성된 스러스트 와셔(48)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 메인 베어링에 대해 상기 스러스트 와셔를 유지시키고 그것의 회전을 막기 위하여 상기 메인 베어링과 상기 스러스트 와셔 사이에 인터로크를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 메인 베어링과 상기 메인 베어링의 상기 스러스트 플랜지(16)는 한 부품으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 스러스트 베어링과 상기 플랜지(30)는 한 부품으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 스러스트 플랜지(16)는 그 위에 형성된 유체역학 특성 형태부로서의 오일 홈을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 스러스트 베어링의 상기 내면 상에 배치된 베어링 재료를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 메인 베어링의 상기 내면 상에 배치된 베어링 재료를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  14. 스러스트 베어링 조립체에 있어서,
    상기 스러스트 베어링 조립체는,
    제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 아치형으로 뻗어있고 대향하는 에지 사이에서 뻗어있는 오목 내면 및 볼록 외면을 갖춘 아치형 베어링 셸을 포함하고 있는 제 1 메인 베어링;
    상기 메인 베어링의 상기 에지에 맞닿고 상기 베어링 셸의 상기 외면으로부터 반경방향 외측으로 뻗어있어서 스러스트 면을 형성하는 한 쌍의 제 1 스러스트 와셔(148);를 포함하고 있고,
    상기 제 1 스러스트 와셔(148) 중 하나는 유체역학 특성 형태부가 있고 상기 제 1 스러스트 와셔(148) 중 다른 하나는 유체역학 특성 형태부가 없고,
    제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 아치형으로 뻗어있고 대향하는 에지(246) 사이에서 뻗어있는 오목 내면 및 볼록 외면을 갖춘 아치형 베어링 셸을 포함하고 있는 제 2 메인 베어링;
    유체역학 특성 형태부가 있고 상기 제 2 메인 베어링의 상기 에지(246) 중 하나에 맞닿고 상기 제 2 메인 베어링(214)의 베어링 셸의 외면으로부터 반경방향 외측으로 뻗어있어서 스러스트 면을 형성하고, 유체역학 특성 형태부가 없는 상기 제 1 메인 베어링의 상기 제 1 스러스트 와셔(148)의 대각선의 반대편에 배치되는 제 2 스러스트 와셔(248);를 포함하고 있고,
    상기 스러스트 베어링 조립체가 총 세 개의 상기 스러스트 면만을 갖추도록, 유체역학 특성 형태부가 있는 상기 제 1 스러스트 와셔(148)에 마주하는 상기 제 2 메인 베어링의 상기 에지 중 다른 하나는 스러스트 와셔를 가지지않는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  15. 제 14 항에 있어서, 유체역학 특성 형태부가 있는 상기 와셔(148, 248)가 서로 축선방향으로 이격되도록 상기 제 1 메인 베어링 및 제 2 메인 베어링, 상기 제 1 스러스트 와셔 쌍 및 제 2 스러스트 와셔를 일 방향으로 배치시키는 배향 장치를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  16. 삭제
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 배향 장치는 상기 제 1 스러스트 와셔 쌍 및 제 2 스러스트 와셔로부터 연장되는 탭으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 에지(246)는 상기 스러스트 베어링의 대향하는 스러스트 면으로부터 축방향 내측으로 이격되어있는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 에지(246)는 상기 스러스트 면보다 폭이 좁은 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 제 2 스러스트 와셔와 상기 제 2 메인 베어링은 서로 별개인 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 제 2 메인 베어링에 대해 상기 제 2 스러스트 와셔를 유지시키고 그것의 회전을 막기 위하여 상기 제 2 메인 베어링과 상기 제 2 스러스트 와셔 사이에 인터로크를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  22. 삭제
  23. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 스러스트 와셔 쌍과 제 1 메인 베어링은 서로 별개인 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 메인 베어링에 대해 상기 제 1 스러스트 와셔를 유지시키고 그것의 회전을 막기 위하여 상기 제 1 메인 베어링과 상기 제 1 스러스트 와셔 쌍 사이에 인터로크를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  25. 제 14 항에 있어서, 상기 스러스트 와셔(248)와 유체역학 특성 형태부를 구비하는 상기 한 개의 스러스트 와셔(148) 각각은 그 위에 형성된 유체역학 특성 형태부로서의 오일 홈을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  26. 제 14 항에 있어서, 상기 메인 베어링(114, 214)의 상기 내면 상에 배치된 베어링 재료를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링 조립체.
  27. 차량에 사용되는 엔진 조립체에 있어서,
    상기 조립체는,
    상부 지지면 및 하부 지지면;
    상기 상부 지지면에 수용된 샤프트;및
    상기 상부 지지면과 상기 하부 지지면 사이에서 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하는 스러스트 베어링 조립체;를 포함하고 있고,
    상기 스러스트 베어링 조립체는,
    제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 아치형으로 뻗어있고 대향하는 에지 사이에서 축선방향으로 뻗어있는 오목 내면 및 볼록 외면을 갖춘 아치형 베어링 셸을 포함하고, 유체역학 특성 형태부가 있는 한 스러스트 플랜지(30) 및 유체역학 특성 형태부가 없는 다른 스러스트 플랜지(30)를 갖추고 있어, 이 두 플랜지는 상기 베어링 셸의 상기 외면으로부터 반경방향으로 뻗어있어서 스러스트 면을 형성하는 스러스트 베어링;
    제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 아치형으로 뻗어있고 대향하는 에지(46) 사이에서 뻗어있는 오목 내면 및 볼록 외면을 갖춘 아치형 베어링 셸을 포함하는 메인 베어링;
    상기 메인 베어링의 상기 에지 중 하나에 맞닿고 유체역학 특성 형태부가 있고, 상기 베어링 셸(34)의 외면으로부터 반경방향 외측으로 뻗어있고, 유체역학 특성 형태부가 없는 상기 스러스트 베어링의 상기 스러스트 플랜지(30)의 대각선의 반대편에 배치되어 스러스트 면을 형성하는 스러스트 플랜지(16);를 포함하고 있고,
    상기 스러스트 베어링 조립체가 총 세 개의 상기 스러스트 플랜지만을 갖추도록, 유체역학 특성 형태부가 있는 상기 스러스트 베어링의 상기 플랜지(30)에 마주하는 상기 메인 베어링의 상기 에지 중 다른 하나는 플랜지를 가지지않는 것을 특징으로 하는 엔진 조립체.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 에지(46)는 상기 스러스트 베어링의 대향하는 스러스트 면으로부터 축방향 내측으로 이격되어있는 것을 특징으로 하는 엔진 조립체.
  29. 제 27 항에 있어서, 상기 에지(46)는 상기 스러스트 면(32, 44)보다 폭이 좁은 것을 특징으로 하는 엔진 조립체.
  30. 제 27 항에 있어서, 상기 메인 베어링의 상기 스러스트 플랜지(16)는 상기 메인 베어링으로부터 분리되어 형성된 스러스트 와셔(48)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진 조립체.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 스러스트 와셔와 상기 메인 베어링은 서로 별개인 것을 특징으로 하는 엔진 조립체.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 메인 베어링에 대해 상기 스러스트 와셔를 유지시키고 그것의 회전을 막기 위하여 상기 메인 베어링과 상기 스러스트 와셔 사이에 인터로크를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 엔진 조립체.
  33. 삭제
  34. 제 27 항에 있어서, 상기 스러스트 베어링과 상기 플랜지(30)는 한 부품으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진 조립체.
  35. 제 27 항에 있어서, 상기 상부 지지면은 엔진 블럭으로서 형성되는 것을 특 징으로 하는 엔진 조립체.
  36. 제 27 항에 있어서, 상기 하부 지지면은 베어링 캡으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진 조립체.
  37. 제 27 항에 있어서, 상기 샤프트는 크랭크샤프트로서 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진 조립체.
  38. 제 27 항에 있어서, 상기 스러스트 베어링 조립체는 유체역학 특성 형태부가 있는 상기 플랜지(16)가 서로 축선방향으로 이격되도록 상기 스러스트 베어링, 상기 메인 베어링, 및 상기 스러스트 플랜지(16)를 일 방향으로 배치시키는 배향 장치를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 엔진 조립체.
  39. 삭제
  40. 제 38 항에 있어서, 상기 배향 장치는 상기 메인 베어링의 상기 스러스트 플랜지(16)로부터 연장되는 탭으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진 조립체.
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