KR101283102B1

KR101283102B1 - 크랭크샤프트용 메탈베어링

Info

Publication number: KR101283102B1
Application number: KR1020060127538A
Authority: KR
Inventors: 신성원
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2013-07-05
Also published as: KR20080054889A

Abstract

본 발명은 크랭크샤프트용 메탈베어링에 관한 것으로, 실린더블록의 벌크헤드(10)와 이의 하부에 장착되는 메인베어링캡(20) 및 크랭크샤프트(1)에 형성된 메인저널(1a)의 사이에 설치된 크랭크샤프트용 메탈베어링(6)에 있어서, 상기 메탈베어링(6)은 중앙부(6b)가 외측으로 볼록한 웨이브 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

따라서, 지지하중이 큰 고속구간에서는 접촉면을 크게 하여 효과적으로 회전체를 지지하고, 지지하중이 작은 저속구간에서는 접촉면을 최대한 줄여 마찰발생에 의한 연비손실을 감소시키며, 베어링 반력이 취약한 필렛부 인근에 발생하도록 함으로써 파손을 방지하여 크랭크샤프트의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

Description

크랭크샤프트용 메탈베어링{metal bearing for crankshaft}

도 1은 크랭크트레인의 사시도,

도 2는 크랭크샤프트의 단면도,

도 3은 종래 메탈베어링 설치부의 단면도 및 메탈베어링의 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 메탈베어링 설치부의 단면도 및 메탈베어링의 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 메탈베어링의 절개 확대도,

도 6은 본 발명에 따른 메탈베어링의 작동 상태도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 크랭크샤프트 1a : 메인저널

6 : 메탈베어링 6a : 단부

6b : 중앙부 6a',6b' : 직선부

10 : 벌크헤드 20 : 메인베어링캡

F : 반력 M,m : 모멘트암

본 발명은 크랭크샤프트용 메탈베어링에 관한 것으로, 특히 연비가 향상되고 크랭크샤프트의 파손을 방지할 수 있도록 된 크랭크샤프트용 메탈베어링에 관한 것이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 크랭크트레인은 크랭크샤프트(1)와, 이에 연결된 콘로드(2) 및 피스톤(3)과, 그 양단에 장착되는 댐퍼풀리(4) 및 플라이휠(5)로 구성되어 있다.

상기 크랭크샤프트(1)에는 메인저널(1a)과 콘로드저널(1b)이 형성되어 있어, 상기 메인저널(1a)이 실린더블록의 벌크헤드와 메인베어링캡 사이에 위치되어 지지되며, 상기 콘로드저널(1b)에 상기 콘로드(2)가 연결된다.

한편, 크랭크샤프트(1)는 상기 구성품들의 자체 무게 뿐만 아니라 상기 피스톤(3)에 가해지는 폭발력에 의해 강한 하중하에서 회전을 하게 되므로, 상기 메인저널(1a)과 콘로드저널(1b)에는 베어링이 사용되게 되며, 여기에는 도 3에 도시된 바와 같은 단순 곡면형태의 메탈베어링(6)이 사용된다.

도시된 바와 같이(이하, 메인베어링용 메탈베어링에 한하여 설명한다.), 상기 메탈베어링(6)은 실린더블록의 벌크헤드(10)와 이의 하부에 장착되는 메인베어링캡(20) 및 크랭크샤프트(1)에 형성된 메인저널(1a)의 사이에 설치되어, 원통형의 내측면과 외측면이 모두 전체적으로 상기 벌크헤드(10)와 메인베어링캡(20) 및 크랭크샤프트(1)에 밀착되어 회전 하중을 지지하게 된다.

그런데, 상기와 같은 종래 형상은 지지기능만을 고려한 것으로 지지기능이 크게 필요하지 않은 저속구간에서도 불필요한 마찰(메탈베어링의 내/외측면 전체가 마찰면으로 작용한다.)이 발생하므로 이로 인한 손실로 인해 연비가 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 베어링 반력(F)의 발생점이 베어링의 폭 중심이므로 크랭크샤프트(1)의 파손 취약 부분인 필렛부(1c)와의 거리가 멀어 모멘트암(M)이 길어지므로 파손 발생의 위험이 증가하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 저속구간에서의 마찰량이 감소하여 연비가 향상되고, 베어링 반력의 발생 지점이 메탈베어링의 측방향으로 이동하여 모멘트암의 길이가 짧아짐으로써 크랭크샤프트 필렛부의 파손이 방지될 수 있도록 된 크랭크샤프트용 메탈베어링을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

실린더블록의 벌크헤드와 이의 하부에 장착되는 메인베어링캡 및 크랭크샤프트에 형성된 메인저널의 사이에 설치된 크랭크샤프트용 메탈베어링에 있어서,

상기 메탈베어링은 중앙부가 외측으로 볼록한 웨이브 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

따라서, 저속구간에서 마찰면적이 감소되고, 베어링 반력으로 인한 모멘트암의 길이가 감소된다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 메탈베어링 설치부의 단면도 및 메탈베어링의 사시도로서, 본 발명 메탈베어링(6)의 설치 부분은 변경 사항 없이 종래와 동일하다.

즉, 크랭크샤프트(1)의 메인저널(1a) 면이 단순한 원통면으로 형성되고, 이를 지지하는 실린더블록의 벌크헤드(10)와 이의 하부에 장착되는 메인베어링캡(20)의 지지면들도 단순한 원통면으로 형성되어 있다.

그리고, 상기 벌크헤드(10)와 메인베어링캡(20) 및 크랭크샤프트(1)의 메인저널(1a) 사이에 메탈베어링(6)이 설치되는데, 본 발명에 따른 메탈베어링(6)은 도시된 바와 같이 중간 부분이 외측으로 볼록하게 돌출형성된 웨이브(wave)형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

그 자세한 형상을 도 5을 동시 참조하면서 살펴보면, 중간부분이 외측으로 볼록하도록 전반적으로 완만한 상태로 굴곡형성되되, 크랭크트레인의 자체 하중 이외에 엔진 작동에 의한 하중을 받지 않는 상태에서 지지면들 즉, 상기 메인저널(1a)면과 벌크헤드(10) 및 메인베어링캡(20)면에 접촉되는 부분이 직선으로 형성되다.

즉, 메탈베어링(6)의 양 단부(6a) 내측면에는 폭방향 전체 길이의 1/4 에 해당하는 길이로 직선부(6a')가 형성되고, 중앙부(6b)의 외측면에는 폭방향 전체 길이의 1/3 에 해당하는 길이로 직선부(6b')가 형성된다.

또한, 상기 메탈베어링(6)의 양측 단부와 돌출된 중앙부(6b)의 높이차 즉, 웨이브량은 0.5mm 이내로 유지하여 베어링의 과도한 변형에 의한 파손을 방지하게 된다.

상기 구조에 의하여 엔진 비구동 및 초기 저속 운전 구간에서는 상기 직선부(6a',6b')들만 크랭크샤프트(1)의 메인저널(1a)면과 벌크헤드(10) 및 메인베어링캡(20)면에 접촉하게 된다.

따라서, 엔진 작동시 상기 메탈베어링(6)에서 발생되는 마찰력의 크기가 감소하므로 엔진 출력의 마찰 손실분이 감소하여 연비가 향상된다.

또한, 엔진 회전수가 점차 증가하여 상기 메탈베어링(6)에 고하중이 전달되면 도 6에 도시된 바와 같이, 메탈베어링(6)의 단면형상이 점차 직선형으로 변화하여 전체 면적(작은 접촉면(a)에서 전체 접촉면(A)으로 변화)이 접촉된 상태에서 크랭크트레인의 하중과 엔진 작동에 의한 하중을 지지하게 되므로 종래와 같이 충분한 강성으로서 안정적으로 하중을 지지할 수 있도록 되어 있다.

또한, 저속구간에서는 도 4에서와 같이, 베어링 반력(F)의 발생점이 베어링의 폭 양측부로 이동하게 되므로 크랭크샤프트(1)의 필렛부(1c)와의 거리가 가까워짐으로써 모멘트암(m)의 길이가 감소하여 상기 필렛부(1c)의 파손 우려가 감소하게 된다.

즉, 메탈베어링(6)의 탄성력을 최대한 이용하여 단면형상을 3개의 접촉면을 가지는 웨이브형으로 형성함으로써 판스프링(leaf spring)과 같은 기능을 갖게 하여 저속구간과 고속구간에서 각각 유리한 기능이 발생하도록 함으로써 연비저감과 크랭크샤프트 파손 방지를 이룰 수 있도록 된 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 지지하중이 큰 조건에서는 접촉면을 크게 하여 효과적으로 회전체를 지지하고, 지지하중이 작은 조건에서는 접촉면을 최대한 줄여 마찰발생에 의한 연비손실을 감소시키며, 베어링 반력이 취약한 필렛부 인근에 발생하도록 함으로써 파손을 방지하여 크랭크샤프트의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

Claims

실린더블록의 벌크헤드(10)와 이의 하부에 장착되는 메인베어링캡(20) 및 크랭크샤프트(1)에 형성된 메인저널(1a)의 사이에 설치된 크랭크샤프트용 메탈베어링(6)에 있어서,

상기 메탈베어링(6)은 중앙부(6b)가 외측으로 볼록한 웨이브 형상으로 형성되고,

상기 메탈베어링(6)의 양 단부(6a) 내측면에 폭방향 전체 길이의 1/4길이로 직선부(6a')가 형성되며,

상기 메탈베어링(6)의 중앙부(6b)의 외측면에 폭방향 전체 길이의 1/3길이로 직선부(6b')가 형성되고,

엔진 비구동 및 초기 저속 운전구간에서는 상기 직선부(6a', 6b')들만 상기 크랭크샤프트(1)의 메인저널(1a)면과 벌크헤드(10) 및 메인베어링캡(20)면에 접촉하고,

엔진 회전수가 증가하여 고하중이 전달되면 단면형상이 직선형으로 변화하는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트용 메탈베어링.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 메탈베어링(6)의 양측 단부(6a)와 중앙부(6b)의 높이차는 0.5mm 이내인 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트용 메탈베어링.