KR101232246B1 - 내연기관용 슬라이딩베어링 및 반원통형베어링 - Google Patents

내연기관용 슬라이딩베어링 및 반원통형베어링 Download PDF

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다이도 메탈 고교 가부시키가이샤
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Abstract

한 쌍의 반원통형 베어링(20, 30)을 결합하여 원통형 베어링(10)으로 사용되는 내연기관용 슬라이딩베어링이 개시되어 있다. 원주 방향으로 연장되는 원주방향 오일홈(22)은 베어링(20)의 내주면(20a) 상에 형성된다. 상기 원주방향 오일홈(22)은 상기 베어링(20)의 원주방향 길이의 중앙에 중앙부를 포함한다. 상기 베어링(20)의 두 원주단면(24a, 24b)을 벗어나 크랭크샤프트의 회전방향 R과 동일한 방향으로 향하고 있는 1이상의 원주단면(24a)의 전체 축방향 길이를 따라, 축방향 홈(A)이 상기 원주단면(24a)과 다른 베어링(30)의 대향하는 원주단면(30a) 사이에 존재한다. 상기 원주방향 오일홈(22)과 축방향 홈(A)은 서로 연통되고, 상기 반원통형 베어링(20, 30)의 원주단면(24a, 30a)에 있는 축방향 홈(A)과 상기 연통부에 있는 원주방향 오일홈(22)의 깊이들은 서로 상이하며, 상기 원주방향 오일홈(22)의 홈 저부는 상기 축방향 홈(A)의 홈 저부로부터 내주베어링면(20a)측으로 변위된 위치에 위치된다. 상기 연통부의 원주방향 오일홈(22)의 단면적은 상기 축방향 홈(A)의 단면적보다 넓다.

Description

내연기관용 슬라이딩베어링 및 반원통형베어링{SLIDING BEARING FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND SEMI-CYLINDRICAL BEARING}
본 발명은 한 쌍의 반원통형 베어링들이 서로 원통 모양으로 결합되어 크랭크샤프트를 지지하게 되는 내연기관용 슬라이딩베어링에 관한 것이다.
종래에는, 2개의 반원통형 베어링을 결합하여 원통 형상으로 형성되는 슬라이딩베어링이 크랭크샤프트로 사용된다. 원주방향 오일홈은 한 쌍의 반원통형 베어링 중 어느 하나 이상의 베어링 내측면 상에 형성되고, 상기 원주방향 오일홈을 통해 크랭크핀의 외주면으로 오일이 공급된다. 상기 원주방향 오일홈은 대체로 일정한 깊이를 갖도록 형성된다(JP-A-8-277831 참조).
한편, 최근에는 오일홈의 단면적이 베어링 중앙부로부터 상기 베어링의 단부를 향해 감소되어 윤활유를 공급하기 위한 오일펌프의 크기 저감에 따라 베어링 단부로부터의 윤활유의 누출량을 줄이게 되는 협소부(narrowed portion)를 형성하는 것이 제안되어 왔다(JP-A-4-219521 및 JP-A-2005-69283 참조).
JP-A-8-277831 JP-A-4-219521 JP-A-2005-69283
내연기관용 슬라이딩베어링에 윤활유를 공급하는 것에 관해서는, 윤활유가 먼저 크랭크샤프트용 슬라이딩베어링의 외부로부터 상기 크랭크샤프트용 슬라이딩베어링의 내측면 상에 형성되는 원주방향 오일홈으로 공급된다. 다음으로, 윤활유는 크랭크샤프트용 슬라이딩베어링의 슬라이딩면으로 공급되고, 크랭크핀용 슬라이딩베어링의 슬라이딩면으로 공급된다.
내연기관의 최초 작동 시, 윤활유로에 남아 있는 이물질들은 크랭크샤프트용 슬라이딩베어링의 원주방향 홈으로 공급되는 윤활유로 들어가는 경향이 있다. 상기 이물질은 유로의 절삭 작업 시에 생성되는 금속가공물 조각들, 캐스팅 공정 시에 사용되는 몰딩 샌드 등을 의미한다. 이물질들은 크랭크샤프트의 회전으로 인한 윤활유의 흐름에 동반된다. 종래의 내연기관용 슬라이딩베어링에서는, 이물질들이 베어링의 원주단부(circumferential end portion)에 형성되는 크러시릴리프, 챔퍼 등의 클리어런스 부분들을 통해 윤활유와 함께 배출된다. 하지만, 최근 내연기관의 크랭크샤프트의 회전 속도가 증가되었기 때문에, 윤활유보다 큰 비중을 갖는 이물질들에 작용하는 관성력이 커지게 된다(이물질이 관성력에 의하여 원주방향을 따라 전방으로 이동함). 그러므로, 이물질들이 슬라이딩베어링의 결합된 단면(한 쌍의 반원통형 베어링의 결합된 단면)들의 클리어런스 부분으로부터 배출되지 않고, 오일홈을 구비하지 않은 슬라이딩베어링(나머지 다른 반원통형 베어링)의 슬라이딩면으로 들어간다. 이는 이물질로 인한 베어링 슬라이딩면의 손상 가능성을 증가시킨다.
한편, 베어링의 원주단부로부터의 윤활유의 누출량을 감소시키기 위하여, 반원통형 베어링의 원주단부의 오일홈에 협소부가 형성되는 슬라이딩베어링들이 제안된다(JP-A-4-219521 및 JP-A-2005-69283 참조). 전술된 이물질들의 관점에서 이들 슬라이딩베어링들을 연구해 보면, 윤활유의 유동 방향에 대하여 상기 협소부의 하류에서 윤활유의 유속이 증가하여, 이에 따라 윤활유를 수반하는 이물질에 작용하는 전술된 관성력이 더욱 커지게 된다는 문제점이 있고, 이는 이물질이 베어링 슬라이딩면에 들어갈 수 있는 가능성이 더욱 높아진다.
따라서, 본 발명의 목적은 이물질의 배출 능력이 우수한 내연기관용 슬라이딩베어링을 제공하는 것이다.
상술된 목적의 관점에서, 본 발명의 제1실시형태에 따르면, 크랭크샤프트를 지지하도록 원통형 본체로 서로 결합되는 한 쌍의 반원통형 베어링으로 이루어진 내연기관용 슬라이딩베어링이 제공되되, 원주방향 오일홈(circumferential oil groove)은 상기 반원통형 베어링 중 하나의 내주면 상에서 원주방향으로 연장되도록 형성된다. 상기 원주방향 오일홈은 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 길이의 중앙에 중앙부를 포함한다. 상기 크랭크샤프트의 회전방향과 동일한 방향으로 향하고 있는, 상기 하나의 반원통형 베어링의 두 원주단면(circumferential end surface) 가운데 하나 이상의 전체 축방향 길이를 따라, 축방향 홈(axial groove)이 상기 원주단면과 상기 반원통형 베어링 중 나머지 다른 하나의 대향하는 원주단면 사이에 존재한다. 상기 축방향 홈은, 하나 이상의 상기 반원통형 베어링의 상기 하나의 원주단면과, 상기 내주면을 따라, 상기 슬라이딩베어링의 전체 축방향 폭에 걸쳐 형성된 경사면에 의해 형성된다. 상기 원주방향 오일홈과 상기 축방향 홈은 서로 연통되되, 연통부에 있는 원주방향 오일홈과 상기 원주단면 중 어느 하나에 있는 축방향 홈의 깊이들이 서로 상이하고, 상기 원주방향 오일홈의 홈 저부(groove bottom)는 상기 축방향 홈의 홈 저부로부터 내주베어링면측(side of inner circumferential bearing surface)으로 변위된 위치에 위치된다. 또한, 상기 연통부에 있어서의, 슬라이딩베어링의 원주방향으로부터 본 상기 원주방향 오일홈의 횡단면적은, 슬라이딩베어링의 축선방향으로부터 본 상기 축방향 홈의 횡단면적보다 넓다.
본 발명의 제1실시예에 있어서, 상기 축방향 홈의 홈 폭(L2)과 홈 깊이(L1)의 관계는 L2 < 2×L1 을 만족한다.
본 발명의 제2실시예에 있어서, 상기 축방향 홈의 홈 폭(L2)과 홈 깊이(L1)의 관계는 L2 < L1 을 만족한다.
제3실시예에 있어서, 상기 연통부에 있어서의, 슬라이딩베어링의 축선방향으로부터 본 상기 축방향 홈의 횡단면적은, 슬라이딩베어링의 원주방향으로부터 본 상기 원주방향 오일홈의 횡단면적의 1/2 보다 작다.
본 발명의 제4실시예에 있어서, 상기 원주방향 오일홈은 상기 내주베어링면의 전체 원주방향 길이에 걸쳐 상기 하나의 반원통형 베어링의 내주베어링면에 형성되고, 상기 원주방향 오일홈과 상기 축방향 홈의 형상들은, 상기 슬라이딩베어링의 축선을 포함하고 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 길이를 2등분하는 위치를 통과하는 가상면을 토대로 면대칭으로 형성된다.
본 발명의 제5실시예에 있어서, 상기 원주방향 오일홈의 홈 깊이는 상기 원주방향 길이의 중앙에 있는 중앙부에서 최대가 되도록, 그리고 양쪽 원주단면을 향해 점진적으로 작아지도록 형성되어, 상기 원주방향 오일홈의 단면적은 상기 원주방향 길이의 중앙에 있는 중앙부에서 최대이고, 양쪽 원주단면을 향해 점진적으로 작아지게 된다.
본 발명의 제6실시예에 있어서, 상기 축방향 홈은, 상기 한 쌍의 반원통형 베어링의 원주단면들 각각에 인접한 내주베어링면을 따라 제공되는 크러시릴리프(crush relief)를 포함한다. 여기서, 상기 크러시릴리프는 내주면측에 있는 한 쌍의 반원통형 베어링들의 원주단면 부근의 일부분에서 베어링 벽 두께를 감소시켜 형성되는, 벽 두께가 저감된 영역을 의미한다. 상기 크러시릴리프는 내주베어링면의 곡률 중심과 상이한 곡률 중심을 가진다. 벽 두께가 저감된 영역은 SAE J506(item 3.26 및 item 6.4 참조) 및 DIN1497, Article 3.2에 규정된 바와 같이, 원주단면을 향해 두께가 저감된 영역을 나타낸다. "축방향 홈이 크러시릴리프를 포함한다"는 문장의 의미는 상기 축방향 홈이, 가상의 내주베어링면으로부터, 크러시릴리프에서의 두께 저감 정도를 초과하는 홈의 깊이로 형성된다는 것을 의미한다.
본 발명에 의한 내용기관용 슬라이딩베어링의 구성요소로서 사용되는 반원통형 베어링은, 상기 반원통형 베어링이 나머지 다른 하나의 반원통형 베어링과 짝을 이루어 한 쌍으로 결합되고, 상기 반원통형 베어링에는 원주방향 오일홈이 구비되며, 상기 반원통형 베어링과 상기 나머지 다른 하나의 반원통형 베어링이 결합하여 상기 축방향 홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
작동
(1) 내연기관의 작동 시, 윤활유는 반원통형 베어링 중 하나의 원주방향으로 실질적으로 중앙부에서 원주방향 오일홈 안으로 공급되고, 주로 상기 원주방향 오일홈의 내부를 따라 그리고 반원통형 베어링의 내주베어링면(즉, 베어링 슬라이딩면)을 따라, 베어링의 원주단부를 향해 크랭크샤프트의 회전과 함께 유동한다. 상기 윤활유는 베어링의 원주단부에 이르러, 원주방향 오일홈이 형성되지 않은 나머지 다른 반원통형 베어링의 베어링 원주단면을 타격(hitting)한다. 그 후, 윤활유는 상기 방향을 축방향 홈 및 원주방향 오일홈의 연통부에서, 직교 방향으로 변경되어, 축방향 홈으로 유동하게 된 다음, 상기 슬라이딩베어링의 축방향 단부로부터 상기 베어링의 외부로 유출된다.
이러한 작동 시, 윤활유에 수반되는 이물질은 윤활유와 함께 원주방향 오일홈과 축방향 홈 내부에서 유동하고, 상기 슬라이딩베어링의 축방향 단부로부터 상기 베어링의 외부로 배출된다. 윤활유에 비해 비중이 큰 이물질은 원주방향 오일홈과 축방향 홈의 홈 저부들을 따라 롤링 및 이동하는 경향이 있다.
이 경우, 상기 연통부에서의 원주방향 오일홈의 깊이와 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주단면에서의 축방향 홈의 깊이는 서로 상이하고, 상기 원주방향 오일홈의 홈 저부는, 상기 축방향 홈의 홈 저부로부터 내주베어링면측으로 변위되어 위치된다(보다 구체적으로는, 축방향 홈의 홈 깊이가 원주방향 오일홈의 홈 깊이에 비해 크게 이루어짐). 그러므로, 이물질이 홈 저부를 따라 이동하여, 상기 연통부의 축방향 홈으로 직접 들어가게 되는 경향이 있다. 그러므로, 이물질이 내주베어링면을 따라 원주방향으로 유동하는 윤활유의 크랭크샤프트의 회전에 따른 유동에 의하여 거의 영향을 받지 않게 된다. 이물질이 축방향 홈을 벗어나게 강제되어 내주베어링면으로 이동하여, 크랭크샤프트와 슬라이딩베어링의 슬라이딩면 사이로 들어가게 될 가능성이 줄어들게 된다. 이물질이 크랭크샤프트와 슬라이딩베어링의 슬라이딩면 사이에 들어가는 경우, 상기 슬라이딩면들은 롤링하는 이물질에 의해 손상을 받기 쉽다. 그러므로, 상술된 본 발명의 슬라이딩베어링에서의 이물질의 거동이 이점을 가지게 된다. 상기 연통부의 축방향 홈의 홈 저부가 반원통형 베어링의 원주단면에서의 원주방향 오일홈의 홈 저부로부터 내주베어링면측으로 변위되어 위치된다고 가정하면, 상기 연통부에 도달하는 이물질이 상기 축방향 홈의 내부로 직접 들어갈 수 없다. 이는 원주방향 홈의 개방부가 원주방향 홈이 형성되는 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주단면에서 개방되고, 상기 원주방향 오일홈의 개방부(즉, 홈 단부)의 (홈 저부측) 부분이 원주방향 오일홈이 형성되지 않은 나머지 다른 반원통형 베어링의 원주단면에 의해 차단되기 때문이다. 상기 이물질은 차단된 부분에서 생성되는 윤활유의 상향류에 의하여 내주베어링면측까지 부동(floating)한 후에 축방향 홈으로 들어간다. 그러므로, 이물질이 축방향 홈에 들어가기 전에 크랭크샤프트의 회전과 함께 원주방향으로 유동하는 윤활유의 흐름에 의해 운반되고, 크랭크샤프트와 슬라이딩베어링의 슬라이딩면들 사이로 쉽게 들어가게 된다. 또한, 상기 연통부에 있어서의, 슬라이딩베어링의 원주방향으로부터 본 상기 원주방향 오일홈의 횡단면적은, 슬라이딩베어링의 축선방향으로부터 본 상기 축방향 홈의 횡단면적보다 넓게 이루어진다. 그러므로, 상기 축방향 홈에서의 윤활유의 유속이 상기 원주방향 오일홈에서의 윤활유의 유속보다 높게 되고, 상기 이물질은 내주베어링면을 따라 원주방향으로 크랭크샤프트의 회전과 함께 유동하는 윤활유의 흐름에 영향을 거의 받지 않게 된다. 이물질이 축방향 홈을 벗어나게 강제되어 내주베어링면으로 이동하여, 크랭크샤프트와 슬라이딩베어링의 슬라이딩면 사이로 들어가게 될 가능성이 줄어들게 된다(본 발명의 제3실시예도 참조).
(2) 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 있어서, 상기 축방향 홈의 홈 폭(L2) 및 홈 깊이(L1)의 관계는 L2<2×L1, 또는 L2<L1 을 충족하도록 설정된다. 이러한 구성에 따르면, 축방향 홈의 홈 저부를 따라 롤링하는 이물질이 상기 내주베어링면을 따라 원주방향으로 크랭크샤프트의 회전과 함께 유동하는 윤활유의 흐름에 영향을 거의 받지 않게 된다. 그러므로, 이물질이 축방향 홈을 벗어나게 강제되어 내주베어링면으로 이동하게 되어, 크랭크샤프트와 슬라이딩베어링의 슬라이딩면 사이로 들어가게 될 가능성이 줄어들게 된다. L2≥2×L1의 경우, 축방향 홈의 단면적이 원주방향 오일홈의 단면적보다 작게 이루어져, 이물질 배출의 효과를 증대시키기 위하여 상기 축방향 홈에서의 오일 유속을 증가시키게 되더라도, 상기 이물질은 크랭크샤프트면 부근에서 원주방향으로 상기 크랭크샤프트의 회전에 의해 유동하는 윤활유에 의해 영향을 받게 되기 쉽다. 그리하여, 축방향 홈을 따라 베어링의 외부로 이물질을 배출하는 것이 어렵게 된다. 또한, 대략 L2=3×L1의 경우에는, 이물질 배출의 효과가 거의 예상될 수 없게 된다. 또한, L2≥3×L1의 경우에는, 상기 내주베어링면으로의 이물질의 이동이 촉진된다.
(3) 본 발명의 제4실시예에 있어서, 상기 원주방향 오일홈은 상기 내주베어링면의 전체 원주방향 길이에 걸쳐 상기 하나의 반원통형 베어링의 내주면 상에 형성된다. 상기 원주방향 오일홈과 축방향 홈의 형상들은 상기 슬라이딩베어링의 축선을 포함하고 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 길이를 2등분하는 위치를 통과하는 가상면을 토대로 면대칭으로 형성된다. 이러한 구성에 의하면 한 쌍의 반원통형 베어링들이 크랭크케이스에 잘못 조립되는 문제가 해결될 수 있는데, 이러한 문제는 원주방향 오일홈과 축방향 홈의 형상들이 면비대칭인 실시예의 경우에 발생하기 쉽다. 다시 말해, 한 쌍의 반원통형 베어링이 서로 결합되어 크랭크샤프트를 지지하게 될 때, 상기 하나의 반원통형 베어링의 축방향 홈을 갖는 원주단면이 크랭크샤프트의 회전방향으로부터 대향하는 측을 향하도록 설정되는 경우, 본 발명에서 예상되는 작동 효과는 제4실시예가 채택되지 않은 구성에서는 얻어질 수가 없다. 하지만, 반원통형 베어링 중 어느 하나가 제4실시예에서와 같이 대칭 형상으로 채택되는 경우에는, 한 쌍의 반원통형 베어링의 조립 시에 심한 주의를 기울일 필요가 없게 된다. 그러므로, 작업 능률이 개선될 수 있다.
(4) 본 발명의 제5실시예에 있어서, 원주방향 오일홈의 홈 깊이는 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 길이의 중앙에 있는 중앙부에서 최대가 되도록 그리고 양쪽 원주단면을 향해 점진적으로 작아지도록 형성된다. 이러한 구성에서는, 축방향 홈에 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 오일홈의 개방부(즉, 홈 단부)를 위치시키는 것이 쉽게 된다. 그러므로, 이는 메이팅 반원통형 베어링의 원주단면에 의해 차단되는 개방부의 일부가 윤활유의 상향류를 생성하고, 이물질이 상향 부동되며, 크랭크샤프트의 회전과 함께 원주방향으로 유동하는 윤활유에 의해 운반되고, 내주베어링면으로 이동되는 문제점을 막게 된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 한 쌍의 반원통형 베어링으로 이루어지는 내연기관용 슬라이딩베어링의 정면도;
도 2는 도 1에 도시된 한 쌍의 반원통형 베어링 중 어느 하나의 내측면을 도시한 도면;
도 3은 도 1에 도시된 나머지 다른 하나의 반원통형 베어링의 내측면을 도시한 도면;
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 한 쌍의 반원통형 베어링으로 이루어지는 내연기관용 슬라이딩베어링의 정면도;
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 한 쌍의 반원통형 베어링으로 이루어지는 내연기관용 슬라이딩베어링의 정면도;
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 한 쌍의 반원통형 베어링으로 이루어지는 내연기관용 슬라이딩베어링의 정면도;
도 7은 본 발명의 슬라이딩베어링의 기능과 관련된 (내주베어링면의 일부분을 도시한) 보충 설명도; 및
도 8은 본 발명의 슬라이딩베어링의 기능과 관련된 또다른 보충 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시예들과 비교예들을 첨부된 도면들을 참조하여 설명하기로 한다.
제1실시예
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 슬라이딩베어링(10)을 도시한다. 상기 슬라이딩베어링(10)은 한 쌍의 반원통형 베어링(20, 30)으로 이루어진다.
상기 반원통형 베어링(20)은 그 폭 방향으로 중앙 위치에 원주방향 오일홈(22)을 구비한다. 상기 원주방향 오일홈(22)은 후술하는 경사면(26)으로부터 원주단면(24b)으로 실질적으로 전체 원주방향 길이에 걸쳐 내주베어링면(20a)을 따라 형성된다. 상기 내주베어링면(20a)과 원주방향 오일홈(22)의 홈 저부간의 거리, 즉 홈 깊이는 상기 원주방향 오일홈(22)의 전체 길이에 걸쳐 일정하다.
또한, 반원통형 베어링(20)의 원주단면(24a)(즉, 도 1에서 화살표 R로 도시된 크랭크샤프트의 회전방향 R과 동일한 방향으로 향하는 반원통형 베어링(20)의 원주단면)에는, 베어링의 전체 폭(W)에 걸쳐 내주베어링면(20a)측에서 코너부(즉, 베어링의 내측 단부 에지부)를 구획하여 경사면(26)이 형성된다. 한편, 경사면(26)과 같은 경사면은 원주단면(24a) 상에서 맞닿는 상기 반원통형 베어링(30)의 원주단면(30a) 상에 형성되지 않는다. 따라서, 상기 반원통형 베어링(30)의 원주단면(30a) 및 경사면(26)은 V자 형상의 단면을 갖는 홈, 즉 축방향 홈(A)을 형성한다. 상기 축방향 홈(A)은 베어링의 전체 폭에 걸쳐 존재한다. 상기 원주방향 오일홈(22)은 그 개방부(즉, 홈 단부)가 반원통형 베어링(20)의 원주단면(24a)의 경사면(26)에 대해 개방되도록 형성된다. 상기 원주방향 오일홈(22) 및 축방향 홈(A)은 반원통형 베어링(20, 30)의 원주단면(24a, 30a) 부근에서 서로 연통된다. 상기 연통부에서, 원주방향 오일홈(22)과 축방향 홈(A)의 관계는 상기 연통부의 원주방향 오일홈(22)의 홈 저부가 반원통형 베어링(20, 30)의 원주단면(24a, 30a)에서 상기 축방향 홈(A)의 홈 저부로부터 내주베어링면(20a)측으로 변위된 위치에 있도록 되어 있고(즉, 원주방향 오일홈(22)의 홈 깊이가 축방향 홈(A)의 홈 깊이보다 작음), 슬라이딩베어링의 원주방향으로부터 본 상기 원주방향 오일홈(22)의 횡단면적은, 슬라이딩베어링의 축선방향으로부터 본 상기 축방향 홈(A)의 횡단면적보다 넓게 이루어진다.
이러한 구성에 있어서는, 슬라이딩베어링(10)에 의해 지지되는 크랭크샤프트가 내연기관의 작동 시에 회전될 때, 윤활유가 반원통형 베어링(20)의 원주방향 오일홈(22) 내부에서 전술된 화살표의 방향으로 크랭크샤프트의 회전(도 1에 회전방향으로 도시된 화살표 R 참조)과 함께 유동한다. 윤활유는 전술된 연통부에서 방향을 변경하고, 축방향 홈(A) 내부에서 유동하며, 상기 축방향 홈(A)의 양 단부에서 해제부(release portion)들로부터 베어링의 외부로 해제된다. 상기 윤활유의 유속은 상기 연통부에서의 방향 변경 이후에 증가되는데, 슬라이딩베어링의 원주방향으로부터 본 상기 원주방향 오일홈(22)의 횡단면적이 슬라이딩베어링의 축선방향으로부터 본 상기 축방향 홈(A)의 횡단면적보다 넓도록 형성되기 때문이다. 그러므로, 원주방향 오일홈(22) 내부에서 이동하여 상기 윤활유의 흐름에 의해 축방향 홈(A)으로 들어가는 이물질의 움직임이 촉진되고, 상기 이물질은 상기 베어링의 외부로 신속하게 배출된다. 또한, 전술된 연통부에서는, 원주방향 오일홈(22)의 홈 깊이가 반원통형 베어링(20, 30)의 원주단면(24a, 30a)에서 축방향 홈(A)의 홈 깊이보다 얕도록 형성되고, 상기 윤활유의 유동에 수반되는 이물질이 축방향 홈(A)으로 직접 들어간다. 그러므로, 이물질이 베어링의 외부로 배출되는 것이 촉진되게 된다. 이는 이물질이 내주베어링면(베어링의 슬라이딩면)(20a)과 크랭크샤프트 사이로 들어가 두 부재의 슬라이딩면들에 손상을 입히게 될 가능성을 저감시킨다.
본 실시예에 있어서, 축방향 홈(A)은 반원통형 베어링(30)의 통상적인 형상의 원주단면(30a) 및 반원통형 베어링(20)의 원주단면(24a)의 경사면(26)에 의하여 형성된다. 하지만, 상기 경사면(26)과 유사한 경사면은 반원통형 베어링(30)의 원주단면(30a) 상에서 대칭으로 형성될 수도 있고, 상기 축방향 홈(A)은 두 경사면에 의해 형성될 수도 있다.
제2실시예
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 슬라이딩베어링(10A)을 도시한다. 상기 슬라이딩베어링(10A)은 한 쌍의 반원통형 베어링(20A, 30A)으로 이루어진다.
상기 반원통형 베어링(20A)은 그 폭 방향으로 중앙 위치에 원주방향 오일홈(22A)을 구비한다. 상기 원주방향 오일홈(22A)은 후술하는 경사면(26)으로부터 원주단면(24b)으로 실질적으로 전체 원주방향 길이에 걸쳐 내주베어링면(20a)을 따라 형성된다. 상기 내주베어링면(20a)과 원주방향 오일홈(22A)의 홈 저부간의 거리, 즉 홈 깊이는 상기 반원통형 베어링(20A)의 원주방향 길이의 중앙에 있는 중앙부에서 최대이고, 상기 원주단면(24a, 24b)을 향해 각각 점진적으로 작아지게 된다.
또한, 반원통형 베어링(20A)의 원주단면(24a)에는, 상기 베어링의 전체 폭에 걸쳐 내주베어링면(20a)측에서 코너부(즉, 베어링의 내측 단부 에지부)를 구획하여 경사면(26)이 형성된다. 한편, 전술된 반원통형 베어링(20A)의 경사면과 유사한 경사면(36)은 또한 상기 원주단면(24a) 상에서 맞닿는 상기 반원통형 베어링(30A)의 원주단면(30a) 상에 대칭으로 형성된다.
V자 형상의 단면을 갖는 홈, 즉 축방향 홈(A)은 서로를 향하고 있는 경사면(26, 36)들에 의해 형성된다. 상기 축방향 홈(A)은 베어링의 전체 폭에 걸쳐 존재한다. 상기 원주방향 오일홈(22A)의 개방부(즉, 홈 단부)는 반원통형 베어링(20A)의 원주단면(24a)의 경사면(26)에 대해 개방되도록 형성된다. 상기 원주방향 오일홈(22A) 및 축방향 홈(A)은 반원통형 베어링(20A, 30A)의 원주단면(24a, 30a) 부근에서 서로 연통된다. 상기 연통부에서, 원주방향 오일홈(22A)과 축방향 홈(A)의 관계는 상기 연통부의 원주방향 오일홈(22A)의 홈 저부가 반원통형 베어링(20A, 30A)의 원주단면(24a, 30a)에서 상기 축방향 홈(A)의 홈 저부로부터 내주베어링면(20a)측으로 변위된 위치에 있도록 되어 있고(즉, 원주방향 오일홈(22A)의 홈 깊이가 축방향 홈(A)의 홈 깊이보다 작음), 슬라이딩베어링의 원주방향으로부터 본 상기 원주방향 오일홈(22A)의 횡단면적은, 슬라이딩베어링의 축선방향으로부터 본 상기 축방향 홈의 횡단면적보다 넓게 이루어진다.
상기 경사면(26, 36)과 같은 경사면들은 상기 반원통형 베어링(20A, 30A)의 대향하는 측에 있는 원주단면들에 존재하지 않는다.
도시되지 않은 오일홀(스루홀)은 베어링의 외부로부터 베어링의 내부 원주방향 오일홈(22A) 안으로 윤활유를 공급하기 위하여 반원통형 베어링(20A)의 원주방향 길이의 중앙에 있는 중앙부에 형성된다. 상기 원주방향 오일홈(22A)의 홈 깊이는 오일홀이 존재하는 위치에서 최대이기 때문에, 상기 오일홀을 통해 원주방향 오일홈(22A) 안으로 공급되는 윤활유에 수반되는 이물질이 상기 원주방향 오일홈(22A)으로부터 벗어나도록, 그리고 상기 원주방향 오일홈(22A)의 외부로 이동하도록 하기 어렵다. 또한, 원주방향 오일홈(22A)의 홈 깊이는 원주방향 길이의 중앙에 있는 중앙부로부터 원주단면(24a, 24b)을 향해 점진적으로 작아지게 되므로, 상기 원주방향 오일홈(22A)에서의 윤활유의 유속이 상기 원주단면(24a)에 근접한 위치에서 높고, 상기 윤활유에 수반되는 이물질의 원주방향 관성력 또한 크다. 하지만, 축방향 홈(A) 및 원주방향 오일홈(22A)의 연통부에서는, 상기 연통부 내의 축방향 홈(A)의 홈 깊이가 상기 반원통형 베어링(20A, 30A)의 원주단면(24a, 30a)에서의 원주방향 오일홈(22A)의 홈 깊이보다 크다. 그러므로, 이물질이 축방향 홈(A)으로 직접 들어가게 된다. 원주방향 오일홈(22A) 및 축방향 홈(A)의 단면적의 차이로 인하여, 이물질의 이동 속도는 윤활유가 보다 높은 속도로 유동하는 축방향 홈(A)에서 더욱 높다. 그러므로, 이물질이 베어링의 외부로 신속하게 배출되게 된다. 상기 실시예에서는, 경사면(26, 36)이 동일한 형상들로 예시되어 있다. 하지만, 상기 경사면(26, 36)이 반드시 동일한 형상일 필요는 없다.
제3실시예
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 슬라이딩베어링(10B)을 도시한다. 상기 슬라이딩베어링(10B)은 한 쌍의 반원통형 베어링(20B, 30A)으로 이루어진다.
상기 반원통형 베어링(20B)은 그 폭 방향으로 중앙 위치에 원주방향 오일홈(22B)을 구비한다. 상기 원주방향 오일홈(22B)은 후술하는 경사면(26)으로부터 타 측에 있는 원주단면(24b) 부근 위치로 내주베어링면(20a)을 따라 형성된다. 상기 원주방향 오일홈(22B)의 홈 깊이는 반원통형 베어링(20B)의 원주방향 길이의 실질적으로 중앙에 있는 중앙부로부터 원주단면(24a, 24b) 각각을 향해 점진적으로 작아지도록 형성된다. 하지만, 상기 원주방향 오일홈(22B)은 원주단면(24b)에 이르지 않는 한편, 원주단면(24a)으로 연장된다. 이는 도시되지 않은 오일홀(스루홀)이 베어링의 외부로부터 상기 베어링의 내부 원주방향 오일홈(22B) 안으로 윤활유를 공급하기 위하여 반원통형 베어링(20B)의 원주방향 길이의 중앙에 있는 중앙부에 형성되고, 원주방향 오일홈(22B) 안으로 공급되고 이물질에 수반되는 윤활유는 도 5에 화살표로 도시된 크랭크샤프트의 회전방향 R과 동일한 방향으로 위치하는 원주단면(24a)을 향해 유동하기 때문이다.
또한, 반원통형 베어링(20B)의 원주단면(24a)에는, 상기 베어링의 전체 폭에 걸쳐 내주베어링면(20a)측에서 코너부(즉, 베어링의 내측 단부 에지부)를 구획하여 경사면(26)이 형성된다. 한편, 전술된 반원통형 베어링(20B)의 경사면과 유사한 경사면(36)은 또한 상기 원주단면(24a) 상에서 맞닿는 상기 반원통형 베어링(30A)의 원주단면(30a) 상에 대칭으로 형성된다.
V자 형상의 단면을 갖는 홈, 즉 축방향 홈(A)은 서로를 향하고 있는 경사면(26, 36)들에 의해 형성된다. 상기 축방향 홈(A)은 베어링의 전체 폭에 걸쳐 존재한다. 상기 원주방향 오일홈(22B)의 개방부(즉, 홈 단부)는 반원통형 베어링(20B)의 원주단면(24a)의 경사면(26)에 대해 개방되도록 형성된다. 상기 원주방향 오일홈(22B) 및 축방향 홈(A)은 반원통형 베어링(20B, 30A)의 원주단면(24a, 30a) 부근에서 서로 연통된다. 상기 연통부에서, 원주방향 오일홈(22B)과 축방향 홈(A)의 관계는 상기 연통부의 원주방향 오일홈(22B)의 홈 저부가 반원통형 베어링(20B, 30A)의 원주단면(24a, 30a)에서 상기 축방향 홈(A)의 홈 저부로부터 내주베어링면(20a)측으로 변위된 위치에 있도록 되어 있고(즉, 원주방향 오일홈(22B)의 홈 깊이가 축방향 홈(A)의 홈 깊이보다 작음), 슬라이딩베어링의 원주방향으로부터 본 상기 원주방향 오일홈(22B)의 횡단면적은, 슬라이딩베어링의 축선방향으로부터 본 상기 축방향(A) 홈의 횡단면적보다 넓게 이루어진다.
상기 경사면(26, 36)과 같은 경사면들은 상기 반원통형 베어링(20B, 30A)의 대향하는 측에 있는 원주단면들에 존재하지 않는다.
상기 원주방향 오일홈(22B)과 축방향 홈(A)을 구비한 반원통형 베어링(20B)의 작용 효과는 제2실시예의 반원통형 베어링(20A)의 작용 효과와 등가이다.
제4실시예
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 슬라이딩베어링(10C)을 도시한다. 상기 슬라이딩베어링(10C)은 한 쌍의 반원통형 베어링(20C, 30B)으로 이루어진다.
상기 반원통형 베어링(20C)은 그 폭 방향으로 중앙 위치에 원주방향 오일홈(22C)을 구비한다. 상기 원주방향 오일홈(22C)은 후술하는 경사면(26)으로부터 경사면(28)까지 실질적으로 전체 원주방향 길이에 걸쳐 내주베어링면(20a)을 따라 형성된다. 상기 원주방향 오일홈(22C)의 홈 깊이는 제2실시예의 원주방향 오일홈(22A)에 유사하게 원주방향 길이의 중앙에 있는 중앙부로부터 원주단면(24a, 24b) 각각을 향해 점진적으로 작아지도록 형성된다.
또한, 반원통형 베어링(20C)의 원주단면(24a)에는, 상기 베어링의 전체 폭에 걸쳐 내주베어링면(20a)측에서 코너부(즉, 베어링의 내측 단부 에지부)를 구획하여 경사면(26)이 형성된다. 한편, 상기 반원통형 베어링(20C)의 경사면(26)에 유사한 경사면(36)은 또한 상기 원주단면(24a) 상에서 맞닿는 상기 반원통형 베어링(30B)의 원주단면(30a) 상에 대칭으로 형성된다. 따라서, V자 형상의 단면을 갖는 홈, 즉 축방향 홈(A)은 경사면(26, 36)들에 의해 형성된다. 상기 축방향 홈(A)은 베어링의 전체 폭에 걸쳐 존재한다.
상기 반원통형 베어링(20C)의 내주베어링면을 따르는 각각의 홈들의 형상은 도 6에서 양방향으로 대칭이다. 경사면(26, 36)과 유사한 경사면(28, 38)들 또한 원주단면(24a, 30a)의 반대쪽에 위치한 원주단면(24b, 30b) 상에 형성되고, V자 형상의 축방향 홈(B)이 축방향 홈(A)과 유사하게 형성된다.
슬라이딩베어링(10C)이 의도하는 작용 효과 또한 전술된 제2실시예와 제3실시예의 작동 효과와 등가이다. 상기 반원통형 베어링(20C, 30B)은, 크랭크샤프트에 대한 반원통형 베어링(20C, 30B)의 관계가 조립 시에 잘못된 경우, 도 6에서 양방향으로 대칭인 형상으로 형성된다. 이러한 경우, 윤활유에 수반되는 이물질을 베어링의 외부로 배제시키기 위하여 의도한 작용 효과는 제2실시예와 제3실시예의 슬라이딩베어링(10A, 10B)과 같은 단일 축방향 홈(A)이 제공된 비대칭 구조로 얻어질 수 없다. 보다 구체적으로는, 크랭크샤프트의 회전방향의 반대 방향을 향하고 있는 반원통형 베어링(20C)의 원주단면(24b)을 따라 축방향 홈(B)이 형성된다(도 6의 화살표 R 참조). 그러므로, 본 발명이 의도하는 작동 효과를 축방향 홈(B)에 의해서는 얻을 수 없게 된다.
본 발명의 슬라이딩베어링의 기능에 관한 보충 설명
도 7을 참조하여 설명하기로 한다. 도 7은 베어링의 내측면측에서 볼 때, 예컨대 도 4에 도시된 슬라이딩베어링(10A)의 축방향 홈(A)의 다이어그램이다.
도면에서, 화살표 I는 반원통형 베어링(20A)의 원주방향으로 중앙부에 위치한 오일홀을 통해 원주방향 오일홈(22A) 안으로 공급되어, 크랭크샤프트의 회전과 함께 원주단면(24a)을 향해 유동하는 윤활유의 윤활유의 유동 방향을 보여준다. 모든 윤활유가 원주방향 오일홈(22A) 내부에서 유동하는 것은 아니다. 이는 또한 원주방향 오일홈(22A) 외부에서 내주베어링면으로 들어가 화살표 I로 도시된 바와 같이 유동한다. 화살표 II는 이물질 F의 이동 방향을 보여준다.
윤활유에 수반되는 이물질 F는 원주방향 오일홈(22A)의 홈 저부를 따라 롤링하고, 상기 윤활유와 함께 원주단면(24a)을 향해 이동하여, 원주방향 오일홈(22A)과 축방향 홈(A)의 연통부에 이르게 된다. 상기 연통부에서는, 반원통형 베어링(20A)의 원주단면(24a)에서의 축방향 홈(A)의 홈 깊이가 상기 연통부에서의 원주방향 오일홈(22A)의 홈 깊이에 비해 크도록 형성되고, 상기 원주방향 오일홈(22A)의 개방부(홈 단부)는 경사면(26) 상에 형성된다. 그러므로, 원주방향 오일홈의 개방부(홈 단부)의 (홈 저부측) 부분이 상기 원주방향 오일홈을 형성하지 않는 반원통형 베어링(30A)의 원주단면(30a)에 의해 차단되는 문제점이 없게 된다. 그러므로, 이물질들이 연통부에 도달하여, 상기 베어링의 내주면측까지 부동하지 않고도 축방향 홈(A)으로 직접 들어가게 된다. 또한, 연통부에서는, 슬라이딩베어링의 축선방향으로부터 본 축방향 홈(A)의 횡단면적이, 슬라이딩베어링의 원주방향으로부터 본 원주방향 오일홈(22A)의 단면적보다 작도록 형성된다. 그러므로, 원주방향 오일홈(22A)으로부터 방향을 변경하여 축방향 홈(A)의 내부로 유동하는 윤활유의 유속이 상기 축방향 홈(A)에서 증가된다. 이에 따라, 상기 연통부에 도달하는 이물질이 축방향 홈(A)에서 속도가 증가한 윤활유의 유동과 함께, 상기 베어링의 외부로 신속하게 배출되게 된다. 상술된 바와 같이, 축방향 홈(A)에서의 이물질의 이동 속도는 화살표 I로 도시된 내주베어링면(20a)을 따르는 윤활유의 흐름에 의해 영향을 거의 받지 않을 정도로 높다. 그러므로, 이물질이 축방향 홈(A)으로부터 밀려 나와 윤활유의 유동과 함께 반원통형 베어링(30A)측으로 이동하는 현상이 억제될 수 있게 된다. 또한, 축방향 홈(A)의 홈 깊이가 깊게 이루어진 경우, 및/또는 축방향 홈(A)의 홈 폭이 연통부에서 좁게 이루어진 경우에는, 이에 대응하여 이물질에 대한 윤활유 흐름 I의 영향이 저감될 수 있게 된다.
도 8은 이러한 상태를 보여준다. 도면에서, 크랭크샤프트는 C로 표시되고, 축방향 홈(A)의 홈 깊이는 L1로 표현되며, 홈 폭은 L2로 표현된다. 축방향 홈의 홈 폭이 좁게 설정되고 상기 축방향 홈(A)의 홈 깊이가 깊게 설정되도록 L1 및 L2의 관계가 2×L1>L2로 설정되는 경우에는, 축방향 홈(A)에서의 이물질에 대한 윤활유 흐름 I의 영향이 충분히 저감될 수 있다. L1 및 L2의 관계가 L1>L2로 설정되는 경우에는, 보다 바람직한 효과가 얻어질 수 있다. 전술된 L1 및 L2의 관계는 축방향 홈의 홈 깊이 L1이 0.15 mm 보다 작지 않고 홈 폭 L2가 1 mm 보다 크지 않은 범위로 설정되는 것이 바람직하다.
C: 크랭크샤프트
20, 30 : 반원통형 베어링
22: 원주방향 오일홈
20a: 내주면
R: 크랭크샤프트의 회전방향
24a, 24b: 원주단면
30a: 원주단면
26, 28, 36, 38: 경사면

Claims (8)

  1. 크랭크샤프트(C)를 지지하기 위해 원통형 본체로 서로 결합되는 한 쌍의 반원통형 베어링(20, 30; 20A, 30A; 20B, 30A; 20C, 30B)을 포함하여 이루어지는 내연기관용 슬라이딩베어링(10; 10A; 10B; 10C)에 있어서,
    원주방향 오일홈(22; 22A; 22B; 22C)이 상기 반원통형 베어링(20; 20A; 20B; 20C) 중 하나의 내주면(20a)에서 원주방향으로 연장되도록 형성되어 있고,
    상기 원주방향 오일홈은 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 길이의 중앙에 중앙부를 포함하며,
    상기 크랭크샤프트의 회전방향(R)과 동일한 방향으로 향하고 있는, 상기 하나의 반원통형 베어링의 두 원주단면(24a, 24b) 가운데 하나 이상의 전체 축방향 길이를 따라, 축방향 홈(A)이 상기 원주단면(24a)과 나머지 다른 하나의 상기 반원통형 베어링(30; 30A; 30A; 30B)의 대향하는 원주단면(30a) 사이에 존재하고,
    상기 축방향 홈은, 하나 이상의 상기 반원통형 베어링의 상기 하나의 원주단면과, 상기 내주면을 따라, 상기 슬라이딩베어링의 전체 축방향 폭(W)에 걸쳐 형성된 경사면(26; 26, 36; 26, 36; 26, 28, 36, 38)에 의해 형성되며,
    상기 원주방향 오일홈과 상기 축방향 홈은 서로 연통되되, 연통부에 있는 원주방향 오일홈과 상기 하나의 원주단면에 있는 축방향 홈의 깊이들은 서로 상이하고, 상기 원주방향 오일홈의 홈 저부는 상기 축방향 홈의 홈 저부로부터 내주베어링면측으로 변위되어 위치하며,
    상기 연통부에 있어서의, 슬라이딩베어링의 원주방향으로부터 본 상기 원주방향 오일홈의 횡단면적은, 슬라이딩베어링의 축선방향으로부터 본 상기 축방향 홈의 횡단면적보다 넓은 것을 특징으로 하는 내연기관용 슬라이딩베어링.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연통부에 있어서의, 슬라이딩베어링의 축선방향으로부터 본 상기 축방향 홈의 횡단면적은, 슬라이딩베어링의 원주방향으로부터 본 상기 원주방향 오일홈의 횡단면적의 1/2 보다 작은 것을 특징으로 하는 내연기관용 슬라이딩베어링.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 원주방향 오일홈은 상기 내주베어링면의 전체 원주방향 길이에 걸쳐 상기 하나의 반원통형 베어링의 내주베어링면에 형성되고,
    상기 원주방향 오일홈과 상기 축방향 홈의 형상들은, 상기 슬라이딩베어링의 축선을 포함하고 상기 하나의 반원통형 베어링의 원주방향 길이를 2등분하는 위치를 통과하는 가상면을 토대로 면대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 슬라이딩베어링.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 원주방향 오일홈의 홈 깊이는 상기 원주방향 길이의 중앙에 있는 중앙부에서 최대가 되도록, 그리고 양쪽 원주단면을 향해 점진적으로 작아지도록 형성되고, 상기 원주방향 오일홈의 단면적은 상기 원주방향 길이의 중앙에 있는 중앙부에서 최대이고, 양쪽 원주단면을 향해 점진적으로 작아지게 되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 슬라이딩베어링.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 축방향 홈은, 상기 한 쌍의 반원통형 베어링의 원주단면들 각각에 인접한 내주베어링면을 따라 제공되는 크러시릴리프(crush relief)를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 슬라이딩베어링.
  8. 제1항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 내연기관용 슬라이딩베어링의 구성요소로서 사용되는 반원통형 베어링에 있어서,
    상기 반원통형 베어링은 나머지 다른 하나의 반원통형 베어링과 짝을 이루어 한 쌍으로 결합되고,
    상기 반원통형 베어링에는 원주방향 오일홈이 구비되며,
    상기 반원통형 베어링과 상기 나머지 다른 하나의 반원통형 베어링이 결합하여 상기 축방향 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 반원통형 베어링.
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