KR101748762B1

KR101748762B1 - 하프 스러스트 베어링, 및 그것을 이용한 베어링 장치

Info

Publication number: KR101748762B1
Application number: KR1020150109537A
Authority: KR
Inventors: 시호 다나카; 요시히로 오자와
Original assignee: 다이도 메탈 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2014-08-04
Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2017-06-19
Also published as: JP2016035304A; CN105332994A; KR20160016708A; US20160032961A1; US9982709B2; DE102015214290A1; CN105332994B; GB2530875A; JP6100215B2; GB2530875B; GB201513536D0

Abstract

내연 기관의 운전 시에 용착이 생기기 어려운 크랭크축용 하프 스러스트 베어링 및 베어링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 내연 기관의 크랭크축의 축선 방향힘을 받기 위한 반원 고리형의 하프 스러스트 베어링에 있어서, 축선 방향힘을 받는 슬라이딩면에, 그 둘레 방향 양 단부에 인접하여, 하프 스러스트 베어링의 벽 두께가 둘레 방향 단부를 향해 얇아지도록 형성된 스러스트 릴리프를 갖고, 적어도 크랭크축의 회전 방향의 후방측의 스러스트 릴리프는, 스러스트 릴리프 길이가, 하프 스러스트 베어링의 직경 방향의 내측 단부로부터 외측 단부를 향해 커지는 하프 스러스트 베어링이 제공된다. 또 본 발명에 의하면, 그와 같은 하프 스러스트 베어링과, 크랭크축과, 크랭크축의 저널부를 지지하는 한 쌍의 하프 베어링과, 한 쌍의 하프 베어링을 유지하는 유지 구멍이 관통 형성된 베어링 하우징을 갖는 베어링 장치가 제공된다.

Description

하프 스러스트 베어링, 및 그것을 이용한 베어링 장치{HALF THRUST BEARING AND BEARING DEVICE USING THE SAME}

본 발명은, 내연 기관의 크랭크축의 축선 방향힘을 받는 스러스트 베어링 및 베어링 장치에 관한 것이다.

내연 기관의 크랭크축은, 그 저널부에 있어서, 한 쌍의 하프 베어링을 원통 형상으로 조합하여 구성되는 주(主)베어링을 개재하여, 내연 기관의 실린더 블록 하부에 자유롭게 회전할 수 있도록 지지된다.

한 쌍의 하프 베어링 중 일방 또는 양방이, 크랭크축의 축선 방향힘을 받는 하프 스러스트 베어링과 조합하여 이용된다. 하프 스러스트 베어링은, 하프 베어링의 축선 방향 단면(端面)의 일방 또는 양방에 배치된다.

하프 스러스트 베어링은, 크랭크축에 생기는 축선 방향힘을 받는다. 즉, 클러치에 의해 크랭크축과 변속기가 접속될 때 등에, 크랭크축에 대하여 입력되는 축선 방향힘을 지지하는 것을 목적으로 하여 배치되어 있다.

하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 양단(兩端) 근방의 슬라이딩면측에는, 둘레 방향 단면을 향해 베어링 부재의 두께가 얇아지도록 스러스트 릴리프가 형성되어 있다. 일반적으로 스러스트 릴리프는, 하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 단면으로부터 슬라이딩면까지의 길이나 둘레 방향 단면에서의 깊이가, 직경 방향의 위치에 관계없이 일정해지도록 형성된다. 스러스트 릴리프는, 하프 스러스트 베어링을 분할형 베어링 하우징 내에 조립할 때의 한 쌍의 하프 스러스트 베어링의 단면끼리의 위치 어긋남을 흡수하기 위해 형성된다(특허문헌 1의 도 10 참조).

내연 기관의 크랭크축은, 그 저널부에 있어서, 한 쌍의 하프 베어링으로 이루어지는 주베어링을 개재하여, 내연 기관의 실린더 블록 하부에 의해 지지된다. 이때 윤활유는, 실린더 블록 벽 내의 오일 갤러리로부터 주베어링의 벽 내의 관통구를 통과하여, 주베어링의 내주면을 따라 형성된 윤활유 홈 내로 보내진다. 윤활유는 이와 같이 하여 주베어링의 윤활유 홈 내에 공급되고, 그 후에 하프 스러스트 베어링에 공급된다.

그런데, 최근, 내연 기관의 윤활유 공급용의 오일 펌프가 소형화되고, 이 때문에 베어링에 대한 윤활유의 공급량이 감소하고 있다. 이것에 수반하여 주베어링의 단면으로부터의 윤활유의 누설량이 감소하여, 하프 스러스트 베어링에 대한 윤활유의 공급량도 감소하는 경향에 있다. 이 대책으로서, 예를 들면 하프 스러스트 베어링의 슬라이딩면에 복수의 미세 홈을 병설하여 형성함으로써, 윤활유의 보유성(保油性)을 높이는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 2 참조). 또, 하프 스러스트 베어링의 슬라이딩면에, 하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 단부(端部)로부터, 정상부까지의 높이의 대략 절반 정도까지 경사면(스러스트 릴리프)을 형성하고, 그것에 의해 슬라이딩면에 대한 경사면의 경사 각도가 완만해지도록 하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 3 참조).

일본 공개특허 특개평11-201145호 공보 일본 공개특허 특개2001-323928호 공보 일본 공개특허 특개2013-238277호 공보

또한, 최근, 내연 기관의 경량화를 위해 크랭크축의 축 직경이 소경(小徑)화되고, 종래의 크랭크축보다 저(低)강성으로 되어 있다. 이 때문에, 내연 기관의 운전 시에 크랭크축에 휨이 발생하기 쉬워, 크랭크축의 진동이 커지는 경향에 있다. 따라서, 하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면과 크랭크축의 스러스트 컬러면이 직접적으로 접촉되어, 손상(용착)이 일어나기 쉽게 되어 있다.

특허문헌 2는, 슬라이딩면에 오일 홈을 설치함으로써, 베어링면의 대략 전체 면에 윤활유를 공급하는 구성을 개시하고 있다. 그러나, 특허문헌 2나 특허문헌 3의 기술을 채용해도, 상술의 크랭크축의 휨에 의한 진동이 큰 경우에는, 특히 하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면이, 크랭크축의 스러스트 컬러와 접촉하는 것을 방지하는 것은 곤란하다.

그런데, 하프 스러스트 베어링의 슬라이딩면으로 공급되는 윤활유는, 주로 하프 베어링의, 크랭크축의 회전 방향 후방측의 크러쉬(crush) 릴리프 간극(크러쉬 릴리프면과 크랭크축의 저널부 표면 사이의 간극)으로부터 누출된 것이다. 종래, 하프 스러스트 베어링에서는, 크랭크축의 회전 방향 후방측의 스러스트 릴리프의 내경측 간극(스러스트 릴리프면과 스러스트 컬러면 사이의 간극)으로 유입된 윤활유는, 그 일부만 슬라이딩면측으로 보내지고, 상당한 양의 윤활유가 스러스트 릴리프의 외경측 간극으로부터 외부로 누출되고 있었다. 이 때문에 하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙측의 슬라이딩면에서는 윤활유의 급유(給油)가 불충분해져, 하프 스러스트 베어링의 슬라이딩면에 용착이 생길 가능성이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은, 내연 기관의 운전 시에, 용착이 생기기 어려운 하프 스러스트 베어링 및 베어링 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 관점에 의하면, 내연 기관의 크랭크축의 축선 방향힘을 받기 위한 반원 고리형의 하프 스러스트 베어링에 있어서, 축선 방향힘을 받는 슬라이딩면에, 그 둘레 방향 양 단부에 인접하여, 하프 스러스트 베어링의 벽 두께가 둘레 방향 단부를 향해 얇아지도록 형성된 스러스트 릴리프를 갖고, 적어도 크랭크축의 회전 방향의 후방측의 스러스트 릴리프는, 스러스트 릴리프 길이가, 하프 스러스트 베어링의 직경 방향의 내측 단부로부터 외측 단부를 향해 커지는 것을 특징으로 하는 하프 스러스트 베어링이 제공된다.

여기에 있어서, 크랭크축은, 저널부와 크랭크핀부와 크랭크 아암부를 구비하는 부재이다. 또 하프 스러스트 베어링은, 원 고리형을 대략 절반으로 분할한 형상의 부재이지만, 엄밀하게 절반인 것을 의도하는 것은 아니다.

본 발명의 하프 스러스트 베어링은, 내연 기관의 크랭크축의 축선 방향힘을 받는 반원 고리형의 하프 스러스트 베어링이다. 그리고, 크랭크축의 회전 방향의 후방측의 스러스트 릴리프, 또는 양방의 스러스트 릴리프는, 하프 스러스트 베어링의 직경 방향의 내측 단부에 있어서, 스러스트 릴리프 길이가, 하프 스러스트 베어링의 직경 방향의 외측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 길이보다 짧아지도록 형성되어 있다. 이 구성에 의해, 윤활유가 하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면으로 다량으로 보내지기 때문에, 내연 기관의 운전 시에 크랭크축에 휨이 발생하여 진동이 커진 경우에도, 하프 스러스트 베어링의 슬라이딩면과 크랭크축의 스러스트 컬러면이 직접적으로 접촉하기 어려워, 하프 스러스트 베어링의 슬라이딩면의 손상이 일어나기 어려워진다.

도 1은 베어링 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 실시예 1의 하프 스러스트 베어링의 정면도이다.
도 3은 도 2의 하프 스러스트 베어링의 스러스트 릴리프의 YI 화살표 방향에서 본 측면도이다.
도 4는 도 2의 하프 스러스트 베어링의 스러스트 릴리프의 YO 화살표 방향에서 본 측면도이다.
도 5는 하프 베어링 및 스러스트 베어링의 정면도이다.
도 6은 베어링 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 작용을 설명하기 위한 베어링 장치의 부분 정면도이다.
도 8은 본 발명의 작용을 설명하기 위한, 도 7의 하프 베어링 및 스러스트 베어링을 내주면측에서 본 부분 정면도이다.
도 9는 실시예 2의 하프 스러스트 베어링의 정면도이다.
도 10은 도 7의 스러스트 릴리프의 YI 화살표 방향에서 본 측면도이다.
도 11은 도 7의 스러스트 릴리프의 YO 화살표 방향에서 본 측면도이다.
도 12는 도 7의 스러스트 릴리프의 둘레 방향의 단면을 나타내는 YE 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 13은 실시예 3의 스러스트 릴리프의 정면도이다.
도 14는 도 11의 스러스트 릴리프의 둘레 방향의 단면을 나타내는 YE 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 15는 실시예 4의 스러스트 릴리프의 정면도이다.
도 16은 도 15의 스러스트 릴리프의 YI 화살표 방향에서 본 측면도이다.
도 17은 도 15의 스러스트 릴리프의 YO 화살표 방향에서 본 측면도이다.
도 18은 다른 형태의 스러스트 릴리프의 도 16에 상당하는 측면도이다.
도 19는 다른 형태의 스러스트 릴리프의 도 17에 상당하는 측면도이다.
도 20은 실시예 5의 하프 베어링의 정면도이다.
도 21은 도 20의 하프 베어링을 직경 방향의 내측에서 본 저면도이다.
도 22는 실시예 5의 하프 베어링의 크러쉬 릴리프를 정면에서 본 정면도이다.
도 23은 다른 형태의 하프 스러스트 베어링의 정면도이다.
도 24는 다른 형태의 스러스트 릴리프의 측면도이다.
도 25는 다른 형태의 하프 스러스트 베어링의 맞댐부를 나타내는 정면도이다.
도 26은 다른 형태의 하프 스러스트 베어링의 정면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

[실시예 1]

(베어링 장치의 전체 구성)

먼저, 도 1, 5 및 6을 이용하여 본 발명의 하프 스러스트 베어링(8)을 갖는 베어링 장치(1)의 전체 구성을 설명한다. 도 1, 5 및 6에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록(2)의 하부에 베어링 캡(3)을 장착하여 구성된 베어링 하우징(4)에는, 양측면 사이를 관통하는 원형 구멍인 베어링 구멍(유지 구멍)(5)이 형성되어 있고, 측면에 있어서의 베어링 구멍(5)의 둘레 가장자리에는 원 고리형 오목부인 리시브 시트(6, 6)가 형성되어 있다. 베어링 구멍(5)에는, 크랭크축의 저널부(11)를 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 하프 베어링(7, 7)이 원통 형상으로 조합되어 감합(嵌合)된다. 리시브 시트(6, 6)에는, 크랭크축의 스러스트 컬러(12)를 개재하여 축선 방향힘 f(도 6 참조)를 받는 하프 스러스트 베어링(8, 8)이 원 고리형으로 조합되어 감합된다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 주베어링을 구성하는 하프 베어링(7) 중, 실린더 블록(2)측(상측)의 하프 베어링(7)의 내주면에는 윤활유 홈(71)이 형성되고, 또 윤활유 홈(71) 내에는 외주면으로 관통하는 관통 구멍(72)이 형성되어 있다(도 20 및 21도 참조). 또한, 윤활유 홈은, 상하 양방의 하프 베어링에 형성할 수도 있다.

또 하프 베어링(7)에는, 하프 베어링(7)끼리의 맞닿음면에 인접하여, 둘레 방향 양 단부에 크러쉬 릴리프(73, 73)가 형성되어 있다(도 5 참조). 크러쉬 릴리프(73)는, 하프 베어링(7)의 둘레 방향 단면에 인접하는 영역의 벽 두께가, 둘레 방향 단면을 향해 서서히 얇아지도록 형성된 벽 두께 감소 영역이다. 크러쉬 릴리프(73)는, 한 쌍의 하프 베어링(7, 7)을 조립했을 때의 맞댐면의 위치 어긋남이나 변형을 흡수하는 것을 기획하여 형성된다.

(하프 스러스트 베어링의 구성)

다음으로, 도 2∼4를 이용하여 실시예 1의 하프 스러스트 베어링(8)의 구성에 대하여 설명한다. 본 실시예의 하프 스러스트 베어링(8)은, 강제(鋼製)의 백메탈층에 얇은 베어링 합금층을 접착한 바이메탈에 의해, 반원 고리형의 평판에 형성된다. 하프 스러스트 베어링(8)은, 중앙 영역에 베어링 합금층으로 구성된 슬라이딩면(81)(베어링면)과, 둘레 방향 양측의 단면(83, 83)에 인접하는 영역에 스러스트 릴리프(82, 82)를 구비하고 있다. 슬라이딩면(81)에는, 윤활유의 보유성을 높이기 위해, 양측의 스러스트 릴리프(82, 82)의 사이에 2개의 오일 홈(81a, 81a)이 형성되어 있다.

스러스트 릴리프(82)는, 슬라이딩면(81)측의 둘레 방향 양 단면에 인접하는 영역에, 벽 두께가 단면을 향해 서서히 얇아지도록 형성되는 벽 두께 감소 영역이고, 하프 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 단면의 직경 방향 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있다. 스러스트 릴리프(82)는, 하프 스러스트 베어링(8)을 분할형의 베어링 하우징(4) 내에 조립했을 때의 위치 어긋남 등에 기인하는, 한 쌍의 하프 스러스트 베어링(8, 8)의 둘레 방향 단면(83, 83)끼리의 위치 어긋남을 완화하기 위해 형성된다.

본 실시예에 있어서, 스러스트 릴리프(82)의 표면은 평면으로 구성되어 있지만, 곡면으로 구성할 수도 있다. 표면은, 단일의 평면으로 구성할 수 있고, 또는 복수의 평면을 조합하여 구성할 수도 있다. 또한, 표면은 단일의 곡면으로 구성할 수도 있고, 또는 복수의 곡면을 조합하여 구성할 수도 있다. 또 스러스트 릴리프(82)의 표면은, 평면과 곡면을 조합하여 구성해도 된다. 또한, 상기 「단일의 곡면」은, 1개의 곡률 반경에 의해 정의되는 곡면을 의미한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 스러스트 릴리프(82)는, 스러스트 릴리프(82)의 표면의 직경 방향 내측 단부와 외측 단부에서 길이가 다르다. 즉, 직경 방향 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 길이(L1)가, 직경 방향 외측 단부의 스러스트 릴리프 길이(L2)보다 짧다(스러스트 릴리프(82)는, 직경 방향 내측 단부로부터 외측 단부를 향해 길이가 길어지도록 변화되어 있다).

여기서, 스러스트 릴리프 길이는, 하프 스러스트 베어링(8)의 양 단면(83)을 지나가는 평면(하프 평면)으로부터 수직 방향으로 잰 길이를 의미한다. 특히, 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 길이는, L1로서, 하프 평면으로부터 스러스트 릴리프(82)의 표면이 슬라이딩면(81)의 내주 가장자리와 교차하는 점까지의 길이로 정의되고, 또 외측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 길이는, L2로서, 하프 평면으로부터 스러스트 릴리프(82)의 표면이 슬라이딩면(81)의 외주 가장자리와 교차하는 점까지의 길이로 정의된다.

도 3은, 하프 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향의 단부 근방을, 내측(도 2의 YI 화살표 방향에서 본 방향)에서 본 측면을 나타낸다. 마찬가지로, 도 4는, 하프 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향의 단부 근방을, 외측(도 2의 YO 화살표 방향에서 본 방향)에서 본 측면을 나타낸다.

도 3 및 4로부터 이해되는 바와 같이, 하프 스러스트 베어링(8)의 스러스트 릴리프(82)의 표면은, 둘레 방향 단면(83)에 있어서, 하프 스러스트 베어링(8)의 스러스트 릴리프(82)의 직경 방향 내측 단부로부터 직경 방향 외측 단부에 걸쳐 일정한 축선 방향 깊이(RD)를 갖도록 형성된다.

여기서, 깊이(RD)는, 하프 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)을 포함하는 평면으로부터 스러스트 릴리프(82)의 표면까지의 축선 방향 거리를 의미한다. 바꾸어 말하면, 깊이(RD)는, 슬라이딩면(81)을 스러스트 릴리프(82) 위까지 연장하여 가상 슬라이딩면으로 한 경우에 가상 슬라이딩면으로부터 수직하게 잰 거리이다. 따라서 깊이(RD)는, 하프 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 단면(83)에 있어서의, 스러스트 릴리프(82)의 표면으로부터 슬라이딩면(81)까지의 길이로 정의된다.

또, 하프 스러스트 베어링(8)의 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 간극의 축선 방향 단면적(A1)은, 외측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 간극의 축선 방향 단면적(A2)보다 좁게 형성되어 있다. 여기서, 스러스트 릴리프 간극은, 스러스트 릴리프(82)의 표면과, 슬라이딩면(81)을 연장한 평면(가상 슬라이딩면)과, 둘레 방향 단면(83)을 연장한 평면(가상 단면)과, 스러스트 베어링(8)의 내주면을 이루는 반원 통면과, 스러스트 베어링(8)의 외주면을 이루는 반원 통면에 의해 둘러싸이는 공간을 의미한다.

그리고, 스러스트 릴리프 간극의 축선 방향 단면적(A1)은, 하프 스러스트 베어링(8)의 직경 방향에서 보아, 하프 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)의 내측 단부에서의 스러스트 릴리프(82)면과, 슬라이딩면(81)을 스러스트 릴리프(82) 위로 연장한 가상의 연장선과, 하프 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 단면(83)을 스러스트 릴리프 간극으로 연장한 가상의 연장선에 의해 둘러싸이는 범위의 면적을 의미한다. 마찬가지로, 스러스트 릴리프 간극의 축선 방향 단면적(A2)은, 하프 스러스트 베어링(8)의 직경 방향에서 보아, 하프 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)의 외측 단부에서의 스러스트 릴리프(82)면과, 슬라이딩면(81)을 스러스트 릴리프(82) 위로 연장한 가상의 연장선과, 하프 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 단면(83)을 스러스트 릴리프 간극으로 연장한 가상의 연장선에 의해 둘러싸이는 범위의 면적을 의미한다.

스러스트 릴리프(82)의 구체적인 치수로서, 승용차용 등의 소형 내연 기관의 크랭크축(저널부의 직경이 30∼100㎜ 정도)에 사용하는 경우, 예를 들면 이하의 치수로 할 수 있다. 즉, 하프 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 단면에 있어서의 슬라이딩면(81)으로부터 스러스트 릴리프(82)까지의 깊이(RD)를 0.1㎜∼1.0㎜로 하는 것, 보다 바람직하게는, 0.15㎜∼0.5㎜로 할 수 있다. 또, 직경 방향의 내측 단부에서의 스러스트 릴리프 길이(L1)를 0.5㎜∼15㎜로 하고, 직경 방향의 외측 단부에서의 스러스트 릴리프 길이(L2)를 2.5㎜∼25㎜로 할 수 있다. 보다 바람직하게는, 스러스트 릴리프 길이(L1)는 0.5㎜∼5㎜이고, 또 스러스트 릴리프 길이(L2)는 2.5㎜∼10㎜이다. 또한, 이들의 치수는 일례에 불과하고, 이 치수 범위에 한정되지 않는다.

상술한 스러스트 릴리프 길이(L1)와 스러스트 릴리프 길이(L2)는, 수치 범위가 일부 중복되어 있다. 그러나, 이것은 베어링 사이즈가 커질수록 스러스트 릴리프 길이를 크게 할 필요가 있기 때문이다. 따라서, 스러스트 릴리프 길이(L1 및 L2)는, 각각의 수치 범위 내에서, L1<L2로 해야 한다.

(작용)

다음으로, 도 5 및 6을 이용하여, 본 실시예의 하프 스러스트 베어링(8)의 작용을 설명한다.

(급유 작용)

베어링 장치(1)에 있어서, 오일 펌프(도시 생략)로부터 가압되어 토출된 윤활유는, 실린더 블록(2)의 내부 유로(油路)로부터 하프 베어링(7)의 벽을 관통하는 관통 구멍(72)을 통과하여, 하프 베어링(7)의 내주면의 윤활유 홈(71)에 공급된다. 윤활유 홈(71) 내에 공급된 윤활유는, 일부는 하프 베어링(7)의 내주면에 공급되고, 일부는 저널부 표면에 설치한 크랭크축의 내부 유로를 위한 개구(도시 생략)를 통과하여 크랭크핀측으로 보내지며, 또 다른 일부는 주베어링을 구성하는 한 쌍의 하프 베어링(7, 7)의 크러쉬 릴리프(73)의 표면과 크랭크축의 저널부(11)의 표면 사이의 간극을 통과하여, 하프 베어링(7, 7)의 축선 방향 양단으로부터 외부로 유출된다.

본 실시예에 있어서, 하프 베어링(7)은 하프 스러스트 베어링(8)과 동심으로 배치되고, 또한 주베어링을 구성하는 하프 베어링(7)의 둘레 방향 양 단면을 포함하는 평면은, 하프 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 양 단면을 포함하는 평면과 평행하게 이루어지며, 그것에 의해 크러쉬 릴리프(73)의 위치와 스러스트 릴리프(82)의 위치가 대응되어 있다. 따라서 주베어링(하프 베어링(7))의 축선 방향 양단으로부터 외부로 유출된 윤활유는, 하프 스러스트 베어링(8)의 스러스트 릴리프(82) 표면과 크랭크축의 스러스트 컬러(12) 표면 사이의 간극(스러스트 릴리프 간극)으로 흐른다.

이하, 본 발명의 작용 효과가 보다 현저한 크랭크축의 회전 방향의 후방측의 스러스트 릴리프의 작용에 대하여 설명한다.

본 실시예의 하프 스러스트 베어링(8)의 스러스트 릴리프(82)에서는, 스러스트 릴리프(82)의 직경 방향 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 길이(L1)는, 직경 방향 외측 단부의 스러스트 릴리프 길이(L2)보다 짧게 이루어져 있다. 이 때문에 하프 베어링(7)의 크러쉬 릴리프 간극으로부터 외부로 유출된 윤활유는, 스러스트 릴리프 길이(L1)가 짧음으로써, 스러스트 릴리프 간극에의 유입이 억제된다.

더 상세하게는, 하프 베어링(7)의 크러쉬 릴리프 간극 내의 윤활유는 저널 표면에 부수되어 저널 회전 방향 앞측으로 보내지지만, 크러쉬 릴리프 간극은 저널 회전 방향 앞측만큼 간극 용적이 작아져 있으므로, 크러쉬 릴리프 간극으로부터 외부로 유출되는 윤활유의 양은 이 작은 용적 영역에서 많아진다. 한편, 크러쉬 릴리프 길이는 스러스트 릴리프 길이보다 길기 때문에, 이 소용적 영역으로부터 유출된 윤활유는, 스러스트 릴리프 간극에는 유입되기 어렵다(도 7 및 8 참조).

또 본 발명에 의하면, 하프 스러스트 베어링(8)의 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 간극의 단면적(A1)을 작게 설정함으로써, 스러스트 릴리프 간극으로 유입되는 윤활유량을 억제하기 위한 정량 오리피스(orifice)가 형성되어 있다. 이 때문에 스러스트 릴리프 간극에의 유입이 억제된 윤활유는, 주로 크랭크축의 스러스트 컬러면, 하우징의 시트면, 하프 스러스트 베어링의 내경면, 및 크랭크축의 저널 표면에 의해 둘러싸이는 간극으로 유입된다. 이 간극으로 유입된 윤활유는, 회전하는 저널 표면 및 스러스트 컬러면에 부수되어 둘레 방향 앞측으로 보내지지만, 이 동안에 윤활유에는 원심력이 작용하고, 그것에 의해 윤활유는 간극으로부터 하프 스러스트 베어링의 슬라이딩면과 스러스트 컬러면의 사이에 흘러, 하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면(81)으로 다량의 윤활유가 공급된다.

또 본 발명에 의하면, 하프 스러스트 베어링(8)의 외측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 길이(L2)가 비교적 길게 설정되어 있다.

일반적으로, 분할형 베어링 하우징에 조립함으로써 한 쌍의 하프 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 단면(83)끼리가 축선 방향으로 위치가 어긋나서 단차가 발생한 경우, 하프 스러스트 베어링(8)의 스러스트 릴리프(82)에 인접하는 영역의 슬라이딩면(81)은, 크랭크축의 스러스트 컬러면과 접촉하기 쉽다. 또한, 최근, 크랭크축의 저강성화에 의해 내연 기관 운전 시의 크랭크축의 휨량이 커졌기 때문에, 하프 스러스트 베어링(8)의 스러스트 릴리프(82)에 인접하는 영역의 슬라이딩면(81)은, 외경측 단부에 가까울수록 스러스트 컬러와 직접 접촉하기 쉽다. 그러나 본 발명에 의하면, 스러스트 릴리프(82)는 외경측 단부에 가까울수록 스러스트 릴리프 길이가 크고, 충분한 간극이 형성되어 있으므로, 스러스트 릴리프(82)에 인접하는 영역의 슬라이딩면과 스러스트 컬러면의 접촉이 일어나기 어렵다.

상술한 각 작용을 가짐으로써, 하프 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)과 크랭크축이 접촉하기 어려워진다.

내연 기관의 운전 시, 특히 크랭크축이 고속 회전하는 운전 조건에서는 크랭크축으로 휨(축선 방향의 휨)이 발생하여 크랭크축의 진동이 커지고, 이 큰 진동에 의해, 크랭크축에는 하프 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)을 향하는 축선 방향힘 f가 주기적으로 발생한다. 하프 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)은, 이 축선 방향힘 f를 받는다.

이에 대하여, 스러스트 릴리프 간극에의 윤활유의 유입을 억제하기 위해, 하프 스러스트 베어링의 스러스트 릴리프 길이를 단순하게 직경 방향에 걸쳐 작게 하고, 그것에 의해 하프 스러스트 베어링의 내경측의 스러스트 릴리프 간극의 면적을 작게 한 경우에는, 상술과 같이 하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 단부에 인접하는 슬라이딩면의 외경측이 스러스트 컬러면과 접촉한다는 문제가 있다.

또, 선행기술문헌 3에 기재되는 바와 같이 스러스트 릴리프 길이를 단순하게 직경 방향의 전체 길이에 걸쳐 크게 한 경우에는, 스러스트 릴리프 간극에의 윤활유가 유입되는 양이 많아지기 때문에, 하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면에의 윤활유의 공급이 불충분해진다.

한편, 본 발명의 하프 스러스트 베어링(8)은, 크랭크축의 축선 방향힘 f가 작용해도, 상술과 같이 크랭크축의 회전 방향의 후방측의 스러스트 릴리프 간극에의 윤활유의 유입이 억제되기 때문에, 윤활유가 하프 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면(81)으로 다량으로 보내진다. 이 다량의 윤활유에 의해, 하프 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)과 크랭크축의 스러스트 컬러(12)면이 직접적으로 접촉하기 어려워진다.

(효과)

다음으로, 본 실시예의 하프 스러스트 베어링(8)의 효과를 설명한다.

본 실시예의 하프 스러스트 베어링(8)은, 스러스트 릴리프(82, 82)를 구비하고 있다. 그리고 저널부(11)의 회전 방향의 후방측의 스러스트 릴리프(82), 또는 양방의 스러스트 릴리프(82, 82)는, 하프 스러스트 베어링(8)의 직경 방향 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 길이(L1)가 최소이고, 또한 하프 스러스트 베어링(8)의 직경 방향 외측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 길이(L2)보다 짧아지도록 형성되어 있다. 이 때문에 윤활유는, 상대적으로 짧은 내측의 스러스트 릴리프 길이(L1)를 통과하여 스러스트 릴리프 간극으로 유입되기 어려워진다. 스러스트 릴리프 간극으로 유입되지 않았던 윤활유는, 하프 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면(81)에 공급된다.

또한, 본 실시예는, 도 2 및 5에 나타내는 바와 같이 하프 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 양 단부에 본 발명의 구성의 스러스트 릴리프가 형성되어 있는 경우에 대하여 설명하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 적어도 크랭크축의 회전 방향의 후방측의 스러스트 릴리프(82)를 본 발명의 구성으로 하여 형성하면, 본 발명의 작용 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 「크랭크축의 회전 방향의 후방측의 스러스트 릴리프」는, 1개의 하프 스러스트 베어링(8)에 주목한 경우에, 양 단부에 있는 스러스트 릴리프(82) 중, 회전하는 크랭크축의 스러스트 컬러(12) 상의 임의의 점이 맨 처음에 통과하는 스러스트 릴리프(82)를 의미한다.

그러나, 하프 스러스트 베어링(8)의 크랭크축의 회전 방향의 전방측 및 후방측의 양방에 본 발명의 구성의 스러스트 릴리프를 형성함으로써, 축선 방향힘 f의 입력측의 하프 스러스트 베어링(8), 및 반대측의 하프 스러스트 베어링(8)을 공통의 구성으로 할 수 있고, 또 오(誤)조립을 방지할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

[실시예 2]

도 9∼12를 이용하여, 실시예 1과는 다른 형태의 스러스트 릴리프(821)를 구비하는 하프 스러스트 베어링(8A)에 대하여 설명한다. 또한, 실시예 1에서 설명한 내용과 동일하거나 또는 균등한 부분의 설명에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명한다.

(구성)

먼저, 구성에 대하여 설명한다. 본 실시예의 베어링 장치(1)의 전체 구성은, 실시예 1과 동일하다. 하프 스러스트 베어링(8A)의 구성도, 스러스트 릴리프(821, 821)의 형상을 제외하고 실시예 1과 대체로 동일하다.

실시예 2의 하프 스러스트 베어링(8A)의 스러스트 릴리프(821)는, 둘레 방향의 단면(83)에 있어서, 스러스트 릴리프(821)의 직경 방향 외측 단부의 스러스트 릴리프 깊이(RD2)가, 직경 방향 내측 단부의 스러스트 릴리프 깊이(RD1)보다 깊게 이루어져 있다. 따라서 하프 스러스트 베어링(8A)의 스러스트 릴리프(821)와 인접하는 슬라이딩면(81)의 외경측 단부 부근은, 더욱 스러스트 컬러와 직접 접촉하기 어려워져 있다.

스러스트 릴리프(821)의 구체적인 치수로서, 승용차용 등의 소형 내연 기관의 크랭크축(저널부의 직경이 30∼100㎜ 정도)에 사용하는 경우, 예를 들면 이하의 치수로 할 수 있다. 즉, 하프 스러스트 베어링(8A)의 둘레 방향 단부에 있어서의 슬라이딩면(81)으로부터의 스러스트 릴리프(821)까지의, 직경 방향 내측 단부의 스러스트 릴리프 깊이(RD1)를 0.05㎜∼0.5㎜로 하고, 직경 방향의 외측 단부의 스러스트 릴리프 깊이(RD2)를 0.3㎜∼1.0㎜로 할 수 있다. 또한, 이들의 치수는 일례에 불과하고, 이 치수 범위에 한정되지 않는다. 또 내측 단부에서의 스러스트 릴리프 길이(L1), 및 외측 단부에서의 스러스트 릴리프 길이(L2)의 치수는 실시예 1에 관련하여 기재한 바와 같다.

상술한 스러스트 릴리프 깊이(RD1)와 스러스트 릴리프 깊이(RD2)는, 수치 범위가 일부 중복되어 있다. 그러나, 이것은 베어링의 사이즈가 커질수록 스러스트 릴리프 깊이를 크게 할 필요가 있기 때문이다. 따라서, 스러스트 릴리프 깊이(RD1 및 RD2)는, 각각의 수치 범위 내에서, RD1<RD2로 해야 한다.

[실시예 3]

이하, 도 13 및 14를 이용하여, 실시예 1 및 2와는 다른 형태의 스러스트 릴리프(822)를 구비하는 하프 스러스트 베어링(8B)에 대하여 설명한다. 또한, 상기 실시예에서 설명한 내용과 동일하거나 또는 균등한 부분의 설명에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명한다.

(구성)

먼저, 구성에 대하여 설명한다. 본 실시예의 베어링 장치(1)의 전체 구성은, 실시예 1과 동일하다. 하프 스러스트 베어링(8B)의 구성도, 스러스트 릴리프(822, 822)의 형상을 제외하고 실시예 1 및 2와 대체로 동일하다.

다만, 본 실시예의 하프 스러스트 베어링(8A)의 스러스트 릴리프(822)는, 도 13 및 14에 나타내는 바와 같이 곡면으로 구성되어 있다. 이 곡면은, 실시예 1 및 2에서 기술한 평면보다 스러스트 릴리프 간극이 커지도록 형성된다. 바꾸어 말하면, 이 곡면은 슬라이딩면(81)측으로부터 반대면측(배면측)을 향해 오목 형상으로 우묵하게 들어가 있다(도 14 참조).

이 밖에, 스러스트 릴리프 길이(L1 및 L2)의 관계, 스러스트 릴리프 깊이(RD1 및 RD2)의 관계, 및 스러스트 릴리프 간극의 단면적(A1 및 A2)의 관계는, 실시예 1 및 2와 동일하다.

또한, 실시예 3의 이 밖의 구성 및 작용 효과에 대해서는, 실시예 1 및 2와 대략 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

[실시예 4]

이하, 도 15∼17을 이용하여, 실시예 1∼3과는 다른 형태의 스러스트 릴리프(823)를 구비하는 하프 스러스트 베어링(8C)에 대하여 설명한다. 또한, 상기 실시예에서 설명한 내용과 동일하거나 또는 균등한 부분의 설명에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명한다.

(구성)

먼저, 구성에 대하여 설명한다. 본 실시예의 베어링 장치(1)의 전체 구성은, 실시예 1과 동일하다. 하프 스러스트 베어링(8C)의 구성도, 스러스트 릴리프(823, 823)의 형상을 제외하고 실시예 1과 대체로 동일하다.

다만, 본 실시예의 하프 스러스트 베어링(8C)에서는, 도 15∼17에 나타내는 바와 같이, 크랭크축의 회전 방향의 후방측의 스러스트 릴리프(823), 또는 양방의 스러스트 릴리프(823)의 각각이, 평면 및 곡면으로 구성되어 있다.

도 16 및 17에 나타내는 본 실시예에서는, 스러스트 릴리프(823)는, 슬라이딩면측에 인접하는 평면(823a)과, 하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 단면(83)에 인접하는 곡면(823b)으로 구성된다. 곡면(823b)은 슬라이딩면(81)측으로부터 반대면측(배면측)을 향해 오목 형상으로 우묵하게 들어가 있다.

본 실시예에 있어서도, 스러스트 릴리프 길이(L1 및 L2)의 관계, 및 직경 방향의 전체 길이에 걸쳐 일정한 둘레 방향 단면에서의 스러스트 릴리프 깊이(RD)에 대해서는, 실시예 1과 동일하다.

또 곡면(823b)의 부분의 스러스트 릴리프 길이(L1’)(하프 스러스트 베어링(8)의 단면(83)을 포함하는 평면으로부터 수직 방향으로 잰 길이)는, 내경 단부로부터 외경 단부에 걸쳐 일정하다(도 15 참조). 이 곡면의 부분의 스러스트 릴리프 길이(L1’)는, 바람직하게는 0.3∼5㎜이고, 더 바람직하게는, 0.3∼3㎜이다. 또한, 스러스트 릴리프(823)의 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 길이(L1)와 곡면(823b)의 부분의 스러스트 릴리프 길이(L1’)의 관계는, 스러스트 릴리프 길이(L1)에 대하여 곡면부의 스러스트 릴리프 길이(L1’)가 50% 이하이고, 또한 25% 이하인 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 스러스트 릴리프 간극에의 윤활유의 유입의 억제 효과가 특히 높아진다.

스러스트 릴리프(823)의 평면(823a)은, 곡면(823b)과 접속하는 위치에서의 슬라이딩면(81)으로부터의 스러스트 릴리프 깊이(RD’)는, 하프 스러스트 베어링의 내측 단부와 외측 단부의 사이에서 일정하다(도 16 및 17 참조). 이 평면(823a)의 스러스트 릴리프 깊이(RD’)는, 바람직하게는 0.005∼0.2㎜이고, 더 바람직하게는 0.005∼0.1㎜이다.

곡면(823b)의 부분의 스러스트 릴리프 길이는 본 실시예에 한정되지 않고, 하프 스러스트 베어링(8C)의 내측 단부로부터 외측 단부를 향해 길어지도록, 또는 짧아지도록 구성되어 있어도 된다. 또 평면(823a)의 부분은, 도 18 및 19에 나타내는 바와 같이, 배면측으로부터 슬라이딩면(81)측을 향해 곡률 반경(R)으로 볼록 형상으로 융기하는 곡면으로 해도 된다. 또, 스러스트 릴리프(823)의 평면(823a)의 부분의 스러스트 릴리프 깊이(RD’)는, 하프 스러스트 베어링(8C)의 내측 단부로부터 외측 단부를 향해 깊어지도록 할 수도 있다.

(작용 효과)

도 15∼17에 나타내는 바와 같이, 스러스트 릴리프의 표면은, 둘레 방향 단면에 인접하는 곡면과 슬라이딩면에 인접하는 평면으로 구성된다. 이에 따라, 한 쌍의 하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 단부끼리의 위치가 어긋난 경우의 문제는, 다른 실시예와 마찬가지로 충분한 스러스트 릴리프 깊이(RD)를 갖는 곡면에 의해 형성되는 간극 공간에 의해 해결된다.

또 하프 스러스트 베어링의 내측 단부에 형성되는 스러스트 릴리프 간극은, 특히 평면의 영역에서, 축선 방향 단면적이 작아진다. 이 때문에, 하프 스러스트 베어링의 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 간극 전체의 단면적(A1)은, 다른 실시예보다 작게 하는 것이 가능해진다.

따라서 실시예 4의 하프 스러스트 베어링은, 하프 베어링의 크러쉬 릴리프 간극으로부터 유출된 윤활유의 스러스트 릴리프 간극에의 유입을 효과적으로 억제 할 수 있고, 이 결과로서, 하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면에의 윤활유의 공급이 우수하다.

또한, 도 16 및 17의 평면(823a)을 도 18 및 19에 나타내는 바와 같이 배면측으로부터 슬라이딩면측을 향해 볼록 형상의 곡면(823a’)으로 변경한 경우에도 동일한 작용 효과를 가질 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 스러스트 릴리프(823)는, 평면과 평면(즉 2개의 평면)으로 구성할 수도 있다. 예를 들면 도 15∼17에 나타내는 스러스트 릴리프(823)는, 곡면(823b)의 부분을 평면(도 16 및 17에 나타내는 곡면(823b)의 양단을 직선으로 연결한 평면)으로 변경할 수도 있다. 이 구성에 있어서도, 상기와 동일한 작용 효과를 가질 수 있다.

또한, 실시예 4의 다른 구성 및 작용 효과에 대해서는 실시예 1∼3과 대략 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

[실시예 5]

다음으로, 도 2∼6, 20 및 21을 이용하여, 본 발명의 하프 스러스트 베어링을 구비하는 베어링 장치(1)에 대하여 설명한다. 또한, 상기 실시예에서 설명한 내용과 동일하거나 또는 균등한 부분의 설명에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명한다.

본 실시예에서는, 실시예 1에서 설명한 하프 스러스트 베어링(8)을 포함하는 베어링 장치(1)에 대하여 설명하지만, 이것에 한정되지 않고, 실시예 2∼4의 하프 스러스트 베어링(8A∼8C)을 포함하는 베어링 장치(1)여도 이하와 동일한 작용 효과를 갖는 것에 유의해야 한다.

도 5 및 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 베어링 장치(1)는, 실린더 블록(2) 및 베어링 캡(3)을 갖는 베어링 하우징(4)과, 크랭크축의 저널부(11)를 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 2개의 하프 베어링(7, 7)과, 크랭크축의 스러스트 컬러(12)를 개재하여 축선 방향힘을 받는 4개의 하프 스러스트 베어링(8, 8, 8, 8)을 갖고 있다.

베어링 하우징(4)을 구성하는 실린더 블록(2) 및 베어링 캡(3)에는, 그들의 접합 개소에, 한 쌍의 하프 베어링(7, 7)을 유지하는 유지 구멍으로서의 베어링 구멍(5)이 관통 형성되어 있다.

하프 베어링(7)은, 내주면의 둘레 방향 양 단부에 크러쉬 릴리프(73, 73)를 구비하고 있다. 또 실린더 블록(2)의 측에 배치되는 하프 베어링(7)은, 도 20 및 21에 나타내는 바와 같이 폭 방향(축선 방향)의 중앙 근방에 둘레 방향을 따라 형성된 윤활유 홈(71)과, 내주면측의 윤활유 홈(71)으로부터 외주면으로 관통하는 관통 구멍(72)을 갖고 있다.

한 쌍의 하프 베어링(7, 7)의 축선 방향의 양측에는, 두 쌍의 하프 스러스트 베어링(8, 8, 8, 8)이 배치된다. 하프 스러스트 베어링(8)은 반원 고리형으로 형성되고, 하프 베어링(7)의 외경과 하프 스러스트 베어링(8)의 외경과는 대략 동심으로 배치되며, 또 하프 베어링(7)의 둘레 방향 양 단면을 지나가는 수평면과 하프 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 양 단면을 지나가는 수평면(HR)은 대략 평행하게 배치된다.

따라서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 하프 베어링(7)의 크러쉬 릴리프(73)와 하프 스러스트 베어링(8)의 스러스트 릴리프(82)는 일대일로 대응되어 있다. 즉, 하프 베어링(7)의 크러쉬 릴리프 간극과 하프 스러스트 베어링(8)의 스러스트 릴리프 간극이 원주 방향에서 보아 대략 동일한 각도 위치에 있다.

실시예 1에서 설명한 바와 같이, 하프 스러스트 베어링(8)에 있어서는, 직경 방향의 내측 단부의 스러스트 릴리프 길이(L1)가, 직경 방향의 외측 단부의 스러스트 릴리프 길이(L2)보다 짧게 이루어져 있다. 또한, 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 간극의 축선 방향 단면적(A1)은, 외측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 간극의 축선 방향 단면적(A2)보다 좁게 이루어져 있다.

그리고, 본 실시예의 하프 스러스트 베어링(8)은, 상술한 스러스트 릴리프 길이(L1)와 스러스트 릴리프 길이(L2)의 관계, 및 단면적(A1)과 단면적(A2)의 관계에 추가하여, 또한 하프 베어링(7)에 대하여 이하와 같은 관계를 갖고 있다.

먼저, 도 3 및 22를 이용하여, 스러스트 릴리프 간극의 축 방향 단면적 및 크러쉬 릴리프 간극의 직경 방향 단면적의 관계에 대하여 설명한다. 본 실시예의 하프 스러스트 베어링(8)은, 스러스트 릴리프(82)의 직경 방향의 내측 단부에서의 스러스트 릴리프 간극의 축 방향 단면적(A1)이, 대응하는 하프 베어링(7)의 크러쉬 릴리프(73)의 크러쉬 릴리프 간극의 직경 방향 단면적(AC)보다 좁게 이루어져 있다.

여기서, 스러스트 릴리프 간극의 축선 방향 단면적(A1)은 상술한 바와 같고, 또 크러쉬 릴리프 간극의 직경 방향 단면적(AC)은, 하프 베어링(7)의 축선 방향에서 보아, 하프 베어링(7)의 단부에 있어서의, 크러쉬 릴리프(73)의 표면과, 하프 베어링(7)의 슬라이딩면(75)을 크러쉬 릴리프(73) 위로 연장한 가상의 연장선과, 하프 베어링(7)의 양 단부의 둘레 방향 단면(74)을 연결하는 수평선으로 둘러싸이는 범위의 면적을 말하는 것으로 한다.

다음으로, 길이의 관계에 대하여 설명한다. 본 실시예의 하프 스러스트 베어링(8)은, 스러스트 릴리프(82)의 직경 방향의 내측 단부의 스러스트 리프 길이(L1)가, 대응하는 하프 베어링(7)의 크러쉬 릴리프(73)의 크러쉬 릴리프 길이(CL)보다 짧게 이루어져 있다.

여기서, 크러쉬 릴리프 길이(CL)는, 하프 스러스트 베어링(8)이 배치되는 측의 축선 방향 단부에 있어서의 크러쉬 릴리프(73)의 길이이고, 하프 베어링(7)의 둘레 방향 양 단면(74, 74)이 하단(下端)면이 되도록 수평면상에 두었을 때의 수평면으로부터 크러쉬 릴리프(73)의 상부 가장자리까지의 높이이다(도 20 참조). 또한, 본 실시예에서는 크러쉬 릴리프 길이(CL)는 축선 방향에 걸쳐 일정하지만, 이것과는 달리, 크러쉬 릴리프 길이는 하프 베어링(7)의 축선 방향으로 변화시킬 수도 있다.

본 발명의 구성에 의해, 하프 베어링(7)의 크러쉬 릴리프(73)의 간극(하프 베어링(7)의 축선 방향 단부의 크러쉬 릴리프(73)의 개구)으로부터 유출되는 윤활유가, 하프 스러스트 베어링(8)의 스러스트 릴리프 간극으로 유입되기 어렵다. 이것과는 반대로, 스러스트 릴리프 길이(L1)가 크러쉬 릴리프 길이(CL)보다 긴 경우, 하프 베어링(7)의 크러쉬 릴리프(73)의 간극으로부터 유출된 윤활유는, 하프 스러스트 베어링(8)의 스러스트 릴리프 간극으로 흐르기 쉬워진다.

하프 베어링(7)의 크러쉬 릴리프의 간극으로부터 유출된 윤활유는, 하프 스러스트 베어링(8)의 스러스트 릴리프 간극에의 유입이 억제되기 때문에, 주로 크랭크축의 스러스트 컬러면, 하우징의 시트면, 하프 스러스트 베어링의 내경면, 크랭크축의 저널 표면에 의해 둘러싸인 간극으로 유입된다(도 7 및 8 참조). 이 간극으로 유입된 윤활유는, 회전하는 저널 표면 및 스러스트 컬러면에 부수되어 둘레 방향 앞측으로 보내지지만, 이 동안에 윤활유에는 원심력이 작용하여, 이 간극으로부터 하프 스러스트 베어링의 슬라이딩면과 스러스트 컬러면 사이의 간극으로 흘러 하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면으로 공급되게 된다.

이와 같이, 본 발명의 베어링 장치(1)에서는, 하프 베어링(7)의 크러쉬 릴리프 간극으로부터 유출된 윤활유가, 하프 스러스트 베어링(8)의 크랭크축의 회전 방향 후방측의 스러스트 릴리프 간극으로 유입되기 어렵다. 이 때문에, 하프 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면(81)측으로 윤활유가 다량으로 보내진다. 이 다량의 윤활유에 의해, 하프 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)과 크랭크축의 스러스트 컬러(12)면이 직접적으로 접촉하기 어려워진다.

하프 베어링(7)의 크러쉬 릴리프(73)의 구체적인 치수로서, 승용차용 등의 소형 내연 기관의 크랭크축(저널부의 직경이 30∼100㎜ 정도)의 경우, 예를 들면, 둘레 방향 단면(74)에 있어서의, 슬라이딩면(75)을 크러쉬 릴리프 위로 연장시킨 가상의 연장면으로부터의 크러쉬 릴리프(73)의 깊이가 0.01∼0.1㎜이고, 또 크러쉬 릴리프 길이(CL)는 하프 스러스트 베어링(8)의 스러스트 릴리프의 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 길이(L1)보다 크게 할 필요가 있으며, 따라서 스러스트 릴리프 길이(L1)의 1.5배 이상인 것이 바람직하다. 또한, 크러쉬 릴리프 길이(L1)는, 최대여도, 크러쉬 릴리프를 하프 베어링의 둘레 방향 단면으로부터 원주 각도 45°의 범위에 형성한 경우의 높이 이하로 할 필요가 있다.

또 하프 베어링(7)의 크러쉬 릴리프(73)는, 하프 베어링(7)의 둘레 방향 단면(74)과 크러쉬 릴리프(73)가 접속하는 모서리 가장자리부에 실시된 모따기를 갖고 있어도 된다. 이 경우, 하프 베어링의 크러쉬 릴리프 간극의 직경 방향 단면적(AC)은, 모따기에 의한 간극의 면적을 포함한다.

실시예 5에서는, 단면적의 관계와 길이의 관계의 양방이 만족되어 있는 예를 나타냈다. 그러나, 본 발명의 베어링 장치는, 단면적의 관계 및 길이의 관계의 일방만이 만족된 것이어도 된다.

예를 들면, 내연 기관의 운전 시에 축의 휨량이 큰 경우, 스러스트 릴리프 길이를 크게 할 필요가 있고, 그 때문에 스러스트 릴리프의 내측 단부의 스러스트 릴리프 길이(L1)가 하프 베어링(7)의 크러쉬 릴리프 길이(CL)보다 커지는 경우가 있다. 그와 같은 경우에는, 단면적의 관계만이 만족되어 있으면 된다. 그러나, 특히 그와 같은 경우(L1>CL)에는, 실시예 4와 같이 평면(823a) 및 곡면(823b)으로 이루어지는 스러스트 릴리프(823)를 갖는 하프 스러스트 베어링(8C)을 이용하는 것이 바람직하다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 하프 스러스트 베어링의 슬라이딩면측에 인접하는 평면(823a)은, 슬라이딩면(81)에 대한 경사가 완만하기 때문에 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 간극의 면적이 커지는 것을 억제하면서, 내경측의 스러스트 릴리프 길이(L1)를 길게 하는 것을 가능하게 한다. 이 때문에, 하프 베어링(7)의 크러쉬 릴리프 간극으로부터 유출된 윤활유는, 스러스트 릴리프 간극에의 유입을 억제한다.

또, 하프 스러스트 베어링(8)의 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 길이(L1)가, 하프 베어링(7)의 크러쉬 릴리프 길이(CL)보다 짧게 이루어진 관계만이 만족된 경우에도, 하프 베어링(7)의 크러쉬 릴리프 간극 중, 대응하는 스러스트 베어링의 스러스트 릴리프의 내측 단부의 상부 가장자리부를 넘어 형성되어 있는 부분으로부터 유출된 윤활유는, 스러스트 릴리프 간극에는 유입되기 어려운 것이 이해될 것이다.

또한, 도 2 및 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서는, 하프 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 양 단부의 스러스트 릴리프(82, 82)와 하프 베어링(7)의 둘레 방향 양 단부의 크러쉬 릴리프(73, 73)의 사이에서 상술한 관계가 성립하는 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서는, 적어도 크랭크축의 회전 방향 후방측의 스러스트 릴리프(82)와, 이것에 대응하는 크러쉬 릴리프(73)의 사이에서 상술한 관계가 성립하면 된다.

또 본 실시예에서는, 하프 베어링(7)과 하프 스러스트 베어링(8)이 분리되어 있는 타입의 베어링 장치(1)에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 하프 베어링(7)과 하프 스러스트 베어링(8)이 일체화한 타입의 베어링 장치(1)에도 적용할 수 있다.

이상, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예 1∼5를 상술해 왔지만, 구체적인 구성은, 이들의 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 정도의 설계적 변경은, 본 발명에 포함된다.

예를 들면, 도 23 및 24에 나타내는 바와 같이, 위치 결정 및 회전 정지를 위해, 반경 방향 외측으로 돌출되는 돌출부(88)를 구비하는 하프 스러스트 베어링(8D)에 본 발명을 적용할 수도 있다. 또, 하프 스러스트 베어링의 슬라이딩면(81)과 반대측의 배면의 둘레 방향 양 단부에 테이퍼(T)를 설치하여 배면 릴리프를 형성할 수도 있다. 또한, 하프 스러스트 베어링(8D)의 원주 방향 길이는, 실시예 1에 나타내는 통상의 하프 스러스트 베어링(8) 등보다 소정의 길이(S1)만큼 짧게 할 수도 있다. 또 하프 스러스트 베어링(8D)은, 둘레 방향 단부 근방에 있어서 내주면을 반경(R1)의 원호 형상으로 컷아웃할 수도 있다.

이와 같이 반경(R1)의 원호 형상 컷아웃을 형성한 경우, 스러스트 릴리프(82)의 스러스트 릴리프 길이(L1 및 L2), 및 스러스트 릴리프 깊이(RD1 및 RD2)는, 원호 형상 컷아웃을 형성하지 않았던 경우의 스러스트 릴리프(82)의 상부 가장자리의 연장선 및 스러스트 릴리프(82)의 표면의 연장면을 기준으로 한 길이 및 깊이에 의해 나타낼 수 있다.

마찬가지로, 하프 스러스트 베어링의 슬라이딩면측의 직경 방향의 외측의 가장자리부나 내측의 가장자리부에는, 둘레 방향에 걸쳐 모따기를 형성할 수도 있다. 그 경우, 내측 단부 및 외측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 길이 및 스러스트 릴리프 깊이는, 모따기를 형성하지 않았던 경우의 하프 스러스트 베어링의 내경측 단부 및 외경측 단부 위치에서의 스러스트 릴리프 길이 및 스러스트 릴리프 길이에 의해 나타낼 수 있다.

또 오조립 방지를 위해, 도 25에 나타내는 바와 같이 한 쌍의 하프 스러스트 베어링(8E)의 2개의 맞댐부 중 일방에만 있어서, 각각의 하프 스러스트 베어링(8E)의 둘레 방향 단면을 경사 단면(83A)으로 하여 형성하고, 그것에 의해 경사 단면끼리의 맞댐부로 할 수도 있다. 이 경우, 경사 단면(83A)은, 경사져 있지 않은 타방의 둘레 방향 단면을 지나가는 평면(수평면(HR))에 대하여 소정의 각도(θ)만큼 경사져서 형성되어 있다. 또는, 각각의 둘레 방향 단면은 경사 단면(83A) 대신에, 대응하는 요철 형상과 같은 다른 형상으로 할 수도 있다.

그러나, 어느 경우에도, 스러스트 릴리프 길이(L1)는, 수평면(HR)으로부터, 스러스트 릴리프의 표면이 슬라이딩면(81)의 내주 가장자리와 교차하는 점까지의 수직 방향의 길이로 정의된다는 것이 당업자에게는 이해될 것이다.

또 도 26에 나타내는 바와 같이, 하프 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)에 오일 홈(81a)을 추가로 형성할 수 있다. 오일 홈(81a)은, 한 쌍의 하프 스러스트 베어링(8, 8)의 둘레 방향 단부끼리의 맞댐부에, 본 발명의 스러스트 릴리프(82)의 쌍으로 하여 형성되는 오목부와 동일한 형상으로 할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 2개의 오일 홈(81a)을 슬라이딩면에 형성한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 1개, 또는 3개 이상의 오일 홈을 갖고 있어도 된다.

또 상기 실시예에서는, 베어링 장치에 하프 스러스트 베어링을 4개 사용하는 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 적어도 1개의 본 발명에 의한 하프 스러스트 베어링을 사용함으로써 원하는 효과를 얻을 수 있다. 또 본 발명의 베어링 장치에 있어서, 하프 스러스트 베어링은, 크랭크축을 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 하프 베어링의 축선 방향의 일방 또는 양방의 단면에 일체로 형성되어도 된다.

또한 상기 실시예에서는, 둘레 방향 양 단부에 스러스트 릴리프를 갖는 하프 스러스트 베어링에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 양 단부 중, 크랭크축의 회전 방향의 후방측에만, 본 발명에 의한 스러스트 릴리프의 구성을 채용하고, 크랭크축의 회전 방향의 전방측의 단부에는 종래의 구성이나 다른 구성의 스러스트 릴리프를 형성해도 된다.

L1: 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 길이
L2: 외측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 길이
CL: 크러쉬 릴리프 길이
RD1: 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 깊이
RD2: 외측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 깊이
A1: 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 간극의 축선 방향 단면적
A2: 외측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 간극의 축선 방향 단면적
AC: 크러쉬 릴리프 간극의 직경 방향 단면적
1: 베어링 장치 4: 베어링 하우징
7: 하프 베어링
8, 8A∼8E: 하프 스러스트 베어링 11: 저널부
73: 크러쉬 릴리프 74: 단면
75: 슬라이딩면 81: 슬라이딩면
82: 스러스트 릴리프 821∼823: 스러스트 릴리프
83: 단면 823a: 스러스트 릴리프의 평면
823b: 스러스트 릴리프의 곡면

Claims

내연 기관의 크랭크축의 축선 방향힘을 받기 위한 반원 고리형의 하프 스러스트 베어링에 있어서,
상기 축선 방향힘을 받는 슬라이딩면에, 그 둘레 방향 양 단부에 인접하여, 상기 하프 스러스트 베어링의 벽 두께가 상기 둘레 방향 단부를 향해 얇아지도록 형성된 스러스트 릴리프를 갖고,
적어도 상기 크랭크축의 회전 방향의 후방측의 상기 스러스트 릴리프는, 스러스트 릴리프 길이가, 상기 하프 스러스트 베어링의 직경 방향의 내측 단부로부터 외측 단부를 향해 커지는 것을 특징으로 하는 하프 스러스트 베어링.
제 1 항에 있어서,
적어도 상기 크랭크축의 회전 방향의 후방측의 상기 스러스트 릴리프는, 상기 하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 단면에 있어서, 스러스트 릴리프 깊이가, 상기 하프 스러스트 베어링의 직경 방향의 내측 단부로부터 외측 단부를 향해 커지는 것을 특징으로 하는 하프 스러스트 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
적어도 상기 크랭크축의 회전 방향의 후방측의 상기 스러스트 릴리프가, 평면 또는 곡면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하프 스러스트 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
적어도 상기 크랭크축의 회전 방향의 후방측의 상기 스러스트 릴리프가, 2개의 평면부, 2개의 곡면부, 또는 평면부 및 곡면부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하프 스러스트 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
적어도 상기 크랭크축의 회전 방향의 후방측의 상기 스러스트 릴리프가, 상기 하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 단면과 인접하는 제 1 곡면부와, 상기 슬라이딩면과 인접하는 평면부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하프 스러스트 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
적어도 상기 크랭크축의 회전 방향의 후방측의 상기 스러스트 릴리프가, 상기 하프 스러스트 베어링의 둘레 방향 단면과 인접하는 제 1 곡면부와, 상기 슬라이딩면과 인접하는 제 2 곡면부로 이루어지고,
상기 둘레 방향 단면과 인접하는 제 1 곡면부는, 직경 방향에서 보아, 슬라이딩면측으로부터 배면측을 향해 볼록 형상의 곡면이며, 또
상기 슬라이딩면과 인접하는 제 2 곡면부는, 상기 배면측으로부터 상기 슬라이딩면측을 향해 볼록 형상의 곡면인 것을 특징으로 하는 하프 스러스트 베어링.
내연 기관의 크랭크축과,
상기 크랭크축의 저널부를 지지하는 한 쌍의 하프 베어링으로서, 각 하프 베어링의 내주면에, 그 둘레 방향 양 단부에 인접하여 크러쉬 릴리프가 형성된 한 쌍의 하프 베어링과,
상기 한 쌍의 하프 베어링을 유지하는 유지 구멍이 관통 형성된 베어링 하우징과,
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 하프 스러스트 베어링으로서, 상기 베어링 하우징의 축선 방향 단면에 배치되는 적어도 1개의 하프 스러스트 베어링을 갖는 내연 기관의 크랭크축용 베어링 장치에 있어서,
적어도 상기 크랭크축의 회전 방향의 후방측의 상기 스러스트 릴리프는, 상기 하프 스러스트 베어링의 직경 방향의 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 간극의 단면적이, 상기 하프 베어링의 대응하는 축선 방향 단부에 있어서의 크러쉬 릴리프 간극의 단면적보다 좁아지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
제 7 항에 있어서,
적어도 상기 크랭크축의 회전 방향의 후방측의 상기 스러스트 릴리프는, 상기 하프 스러스트 베어링의 직경 방향의 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프 길이가, 상기 하프 베어링의 대응하는 축선 방향 단부에 있어서의 크러쉬 릴리프 길이보다 길어지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
내연 기관의 크랭크축과,
상기 크랭크축의 저널부를 지지하는 한 쌍의 하프 베어링으로서, 각 하프 베어링의 내주면에, 그 둘레 방향 양 단부에 인접하여 크러쉬 릴리프가 형성된 한 쌍의 하프 베어링과,
상기 한 쌍의 하프 베어링을 유지하는 유지 구멍이 관통 형성된 베어링 하우징과,
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 하프 스러스트 베어링으로서, 상기 베어링 하우징의 축선 방향 단면에 배치되는 적어도 1개의 하프 스러스트 베어링을 갖는 내연 기관의 크랭크축용 베어링 장치에 있어서,
적어도 상기 크랭크축의 회전 방향의 후방측의 상기 스러스트 릴리프는, 상기 하프 스러스트 베어링의 직경 방향의 내측 단부에 있어서의 스러스트 릴리프의 길이가, 상기 하프 베어링의 대응하는 축선 방향 단부에 있어서의 크러쉬 릴리프 길이보다 길어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.