KR101924236B1 - 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조에 관한 것으로서, 직경 방향으로 관통된 유로(11)가 마련되고 축 회전되는 크랭크샤프트(10)와, 상기 크랭크샤프트(10)의 외주면의 상반부를 감싸는 상부베어링(21)과 하반부를 감싸는 하부베어링(22)으로 이루어지고, 상기 상부베어링(21)에 상기 축 회전되는 크랭크샤프트(10)의 유로(11)와 일치되는 동안 윤활유가 공급되도록 하는 윤활유공급통로(21b)가 원주 방향을 따라 복수개가 마련된 메인베어링(20)과, 상기 상부베어링(21) 상방에 배치되어 상기 상부베어링(21)의 윤활유공급통로(21b)를 통해 상기 크랭크샤프트(10)의 유로(11)로 윤활유를 공급하는 윤활공급로(31)가 마련된 엔진블록(30)을 포함하는 구성으로 되어 있다.
따라서, 상기 축 회전되는 크랭크샤프트의 유로가 상기 상부베어링을 벗어나는 동안 그 윤활유 유량변화율이 최소화되도록 상기 윤활유공급통로의 직경 크기가 가변되는 직경크기 가변 구조를 갖도록 함으로써, 크랭크의 축 회전 중 윤활유 통로가 닫히는 동안 발생되는 압력 변동을 최소화하여 이에 따른 캐비테이션 손상을 저감시킬 수 있게 되면서 부품의 수명 연장 및 장치에 대한 신뢰성 향상을 도모할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

Description

엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조{Lubricating supplying structure of main bearing for crank shaft of engine}

본 발명은 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 축 회전되는 크랭크샤프트의 외주면을 메인베어링이 감싸고 이 메인베어링의 상부베어링이 엔진블록과 연결된 상태에서 엔진블록으로부터 상부베어링을 통해 크랭크샤프트로 윤활유가 공급되도록 하는 구조에서 상기 축 회전되는 크랭크샤프트의 유로가 상기 상부베어링을 벗어나는 동안 그 윤활유 유량변화율이 최소화되도록 상기 윤활유공급통로의 직경 크기가 가변되는 직경크기 가변 구조를 갖도록 함으로써, 크랭크의 축 회전 중 윤활유 통로가 닫히는 동안 발생되는 압력 변동을 최소화하여 이에 따른 캐비테이션 손상을 저감시킬 수 있게 되면서 부품의 수명 연장 및 장치에 대한 신뢰성 향상을 도모할 수 있게 되는 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조에 관한 것이다.

일반적으로 베어링은 원통형의 축을 지지하고 축에 수직으로 작용하는 하중을 받아서 축을 부드럽게 회전시키는 기계요소를 일컫는다.

이러한 베어링은 엔진의 크랭크샤프트에도 적용되며, 이렇게 크랭크샤프트에 적용되는 베어링을 특히 메인베어링이라 칭하고, 이 메인베어링은 크랭크샤프트를 받치는 부분인 메탈면과 메인베어링에 접하는 크랭크샤프트 부분인 저널이 유막을 사이에 두고 미끄럼 운동을 하게 되는데, 메인베어링은 매끄럽고 넓은 메탈면에서 크랭크샤프트에 작용하는 하중을 분산시켜 받기 때문에 하중을 지지하는 능력이 우수하여야 하며 이에 따라 메인베어링은 고속으로 회전되고 큰 하중을 받는 선박용 엔진의 크랭크샤프트를 안정적으로 지지하는 축받이 수단으로 많이 사용된다.

그리고, 상기 크랭크샤프트와 메인베어링 간에는 이들의 축 회전이 원활하게 이루어지도록 하기 위해 상기 크랭크샤프트와 메인베어링 간에 유막으로 윤활유를 공급하기 위한 윤활공급구조가 마련되어 있다.

그리고, 상기 윤활공급구조는 크랭크샤프트의 유로를 통해 커넥팅로드 베어링, 피스톤 핀, 피스톤 등으로도 윤활유를 공급하도록 되어 있다.

일례로 종래 기술의 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조를 개략적으로 살펴보면, 도 1 내지 도 4에서 나타낸 것과 같이, 직경 방향으로 관통된 유로(11)가 마련되고 축 회전되는 크랭크샤프트(10)와, 상기 크랭크샤프트(10)의 외주면의 상반부를 감싸는 상부베어링(21)과 하반부를 감싸는 하부베어링(22)으로 이루어지고, 상기 상부베어링(21)에 상기 축 회전되는 크랭크샤프트(10)의 유로(11)와 일치되는 동안 윤활유가 공급되도록 하는 윤활유공급통로(21a)가 원주 방향을 따라 복수개가 마련된 메인베어링(20)과, 상기 상부베어링(21) 상방에 배치되어 상기 상부베어링(21)의 윤활유공급통로(21a)를 통해 상기 크랭크샤프트(10)의 유로(11)로 윤활유를 공급하는 윤활공급로(31)가 마련된 엔진블록(30)을 포함하는 구성으로 되어 있다.

이러한 종래 기술의 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조는 엔진블록(30)의 윤활공급로(31)를 통해 공급되는 윤활유가 상부베어링(21)의 윤활유공급통로(21a)를 통해 그 내주부에서 축 회전되는 크랭크샤프트(10)의 유로(11)로 공급되는 윤활경로를 갖는다.

다시 말해서, 상기 윤활공급로(31)를 통해 공급된 윤활유는 상기 상부베어링(21)의 윤활유공급통로(21a)에 머물러 있다가 상기 축 회전되는 크랭크샤프트(10)의 유로(11)가 상기 윤활유공급통로(21a)와 일치되는 부분에서 상기 윤활유공급통로(21a)의 윤활유가 상기 유로(11)로 공급된다.

즉, 상기 상부베어링(21)의 단면 구조로 볼 때 반시계방향을 따라 세시방향에서 열두시방향을 경유하여 아홉시방향에 걸쳐 윤활유공급통로(21a)가 형성되어 있고 이 구간을 지나는 동안만 윤활유가 공급되고 아홉시방향에서 여섯시방향을 경유하여 세시방향을 지나는 동안은 윤활유가 공급되지 않도록 되어있다.

그러나, 이러한 종래 기술의 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조는 상부베어링의 윤활유공급통로의 직경 크기가 전체적으로 동일하게 형성되어 있기 때문에, 상기 아홉시 방향의 대직경 크기의 윤활유공급통로를 통해 많은 양의 윤활유가 공급되고 있다가 상기 축 회전되는 크랭크샤프트가 상기 상부베어링의 아홉시 방향을 벗어나면서 윤활공급이 차단되는 순간 급격한 압력 변동이 생기게 되면서 유로 입구 부분에서 윤활유가 기화 현상이 발생하고 이로 인한 캐비테이션 손상이 발생하게 되는 등의 문제점을 갖고 있었다.

대한민국 공개특허 제2009-0020945호

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 축 회전되는 크랭크샤프트의 외주면을 메인베어링이 감싸고 이 메인베어링의 상부베어링이 엔진블록과 연결된 상태에서 엔진블록으로부터 상부베어링을 통해 크랭크샤프트로 윤활유가 공급되도록 하는 구조에서 상기 축 회전되는 크랭크샤프트의 유로가 상기 상부베어링을 벗어나는 동안 그 윤활유 유량변화율이 최소화되도록 상기 윤활유공급통로의 직경 크기가 가변되는 직경크기 가변 구조를 갖도록 함으로써, 크랭크의 축 회전 중 윤활유 통로가 닫히는 동안 발생되는 압력 변동을 최소화하여 이에 따른 캐비테이션 손상을 저감시킬 수 있게 되면서 부품의 수명 연장 및 장치에 대한 신뢰성 향상을 도모할 수 있도록 하는 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조는 직경 방향으로 관통된 유로가 마련되고 축 회전되는 크랭크샤프트; 상기 크랭크샤프트의 외주면의 상반부를 감싸는 상부베어링과 하반부를 감싸는 하부베어링으로 이루어지고, 상기 상부베어링에 상기 축 회전되는 크랭크샤프트의 유로와 일치되는 동안 윤활유가 공급되도록 하는 윤활유공급통로가 원주 방향을 따라 복수개가 마련된 메인베어링; 상기 상부베어링 상방에 배치되어 상기 상부베어링의 윤활유공급통로를 통해 상기 크랭크샤프트의 유로로 윤활유를 공급하는 윤활공급로가 마련된 엔진블록; 을 포함하여 구성되는 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조에 있어서, 상기 축 회전되는 크랭크샤프트의 유로가 상기 상부베어링을 벗어나는 동안 그 윤활유 유량변화율이 최소화되도록 상기 윤활유공급통로의 직경 크기가 가변되는 직경크기 가변 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조에 있어서, 상기 직경크기 가변구조는 상기 크랭크샤프트의 유로가 상기 상부베어링을 벗어나는 부분에 해당되는 상기 상부베어링의 단부에서 그 윤활유공급통로의 직경이 점차적으로 작아지는 구조로 된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조에 있어서, 상기 크랭크샤프트의 유로가 상기 상부베어링으로 진입하는 부분에 해당되는 상기 상부베어링의 단부에서 상기 윤활유공급통로의 직경이 점차적으로 커지는 구조로 된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조에 있어서, 상기 상부베어링의 양단 직경크기 가변구조는 서로 대칭적으로 형성된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조에 있어서, 상기 상부베어링의 윤활유공급통로에 대응되는 상기 상부베어링의 내주면에 윤활유 공급량이 증대되도록 하는 오목홈부가 더 구비된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조에 있어서, 상기 오목홈부는 상기 상부베어링의 윤활유공급통로 전체에 대응해서 원주 방향을 따라 연속되는 오목홈 구조로 된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조에 있어서, 상기 오목홈부는 그 양단부가 상기 하부베어링까지 연장되고 그 연장 단부에서 점차적으로 그 깊이가 얇아지면서 상기 하부베어링의 내주면과 일치되도록 하는 경사부가 각각 마련된 것일 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조는 축 회전되는 크랭크샤프트의 외주면을 메인베어링이 감싸고 이 메인베어링의 상부베어링이 엔진블록과 연결된 상태에서 엔진블록으로부터 상부베어링을 통해 크랭크샤프트로 윤활유가 공급되도록 하는 구조에서 상기 축 회전되는 크랭크샤프트의 유로가 상기 상부베어링을 벗어나는 동안 그 윤활유 유량변화율이 최소화되도록 상기 윤활유공급통로의 직경 크기가 가변되는 직경크기 가변 구조를 갖도록 함으로써, 크랭크의 축 회전 중 윤활유 통로가 닫히는 동안 발생되는 압력 변동을 최소화하여 이에 따른 캐비테이션 손상을 저감시킬 수 있게 되면서 부품의 수명 연장 및 장치에 대한 신뢰성 향상을 도모할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

도 1은 일반적인 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조를 나타낸 개략도이다.
도 2는 일반적인 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조를 나타낸 개략 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조의 메인베어링을 나타낸 사시도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조를 통해 윤활유가 공급되는 과정을 나타낸 요부단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조의 메인베어링을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조를 통해 윤활유가 공급되는 과정을 나타낸 요부단면도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5 및 도 6에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조는 직경 방향으로 관통된 유로(11)가 마련되고 축 회전되는 크랭크샤프트(10)와, 상기 크랭크샤프트(10)의 외주면의 상반부를 감싸는 상부베어링(21)과 하반부를 감싸는 하부베어링(22)으로 이루어지고, 상기 상부베어링(21)에 상기 축 회전되는 크랭크샤프트(10)의 유로(11)와 일치되는 동안 윤활유가 공급되도록 하는 윤활유공급통로(21b)가 원주 방향을 따라 복수개가 마련된 메인베어링(20)과, 상기 상부베어링(21) 상방에 배치되어 상기 상부베어링(21)의 윤활유공급통로(21b)를 통해 상기 크랭크샤프트(10)의 유로(11)로 윤활유를 공급하는 윤활공급로(31)가 마련된 엔진블록(30)을 포함하는 구성으로 되어 있다.

그리고, 상기 축 회전되는 크랭크샤프트(10)의 유로(11)가 상기 상부베어링(21)을 벗어나는 동안 그 윤활유 유량변화율이 최소화되도록 상기 윤활유공급통로(21b)의 직경 크기가 가변되는 직경크기 가변 구조를 갖는 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 직경크기 가변구조는 상기 크랭크샤프트(10)의 유로(11)가 상기 상부베어링(21)을 벗어나는 부분에 해당되는 상기 상부베어링(21)의 단부에서 그 윤활유공급통로(21b)의 직경이 점차적으로 작아지는 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 크랭크샤프트(10)의 유로(11)가 상기 상부베어링(21)으로 진입하는 부분에 해당되는 상기 상부베어링(21)의 단부에서 상기 윤활유공급통로(21b)의 직경이 점차적으로 커지는 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 상부베어링(21)의 양단 직경크기 가변구조는 서로 대칭적으로 형성되어 있다.

그리고, 상기 상부베어링(21)의 윤활유공급통로(21b)에 대응되는 상기 상부베어링(21)의 내주면에 윤활유 공급량이 증대되도록 하는 오목홈부(21c)가 마련되어 있다.

여기서, 상기 오목홈부(21c)는 상기 상부베어링(21)의 윤활유공급통로(21b) 전체에 대응해서 원주 방향을 따라 연속되는 오목홈 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 오목홈부(21c)는 그 양단부가 상기 하부베어링(22)까지 연장되고 그 연장 단부에서 점차적으로 그 깊이가 얇아지면서 상기 하부베어링(22)의 내주면과 일치되도록 하여 특히 이 부분의 상기 크랭크샤프트(10)와 메인베어링(20) 사이의 유막이 손상되는 것을 방지하기 위한 경사부(22a)가 각각 마련되어 있다.

이러한 본 발명의 일 실시예인 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조는 엔진블록(30)의 윤활공급로(31)를 통해 공급되는 윤활유가 상부베어링(21)의 윤활유공급통로(21b)를 통해 그 내주부에서 축 회전되는 크랭크샤프트(10)의 유로(11)로 공급되는 윤활경로를 갖는다.

다시 말해서, 상기 윤활공급로(31)를 통해 공급된 윤활유는 상기 상부베어링(21)의 윤활유공급통로(21b)에 머물러 있다가 상기 축 회전되는 크랭크샤프트(10)의 유로(11)가 상기 윤활유공급통로(21b)와 일치되는 부분에서 상기 윤활유공급통로(21b)의 윤활유가 상기 유로(11)로 공급된다.

즉, 상기 상부베어링(21)의 단면 구조로 볼 때 반시계방향을 따라 세시방향에서 열두시방향을 경유하여 아홉시방향에 걸쳐 윤활유공급통로(21b)가 형성되어 있고 이 구간을 지나는 동안만 윤활유가 공급되고 아홉시방향에서 여섯시방향을 경유하여 세시방향을 지나는 동안은 윤활유가 공급되지 않도록 되어있다.

그리고, 상기 윤활유공급통로(21b)는 특히 아홉시방향에 해당되는 윤활유공급통로(21b)의 직경 크기가 그 하단부로 갈수록 작아지면서 윤활유 공급량이 점차적으로 줄어들도록 하여 상기 윤활공급이 차단되는 동안 급격한 압력변동 발생을 미연에 방지하여 이에 따른 캐비테이션 손상 발생도 차단할 수 있게 된다.

위와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조는 축 회전되는 크랭크샤프트의 외주면을 메인베어링이 감싸고 이 메인베어링의 상부베어링이 엔진블록과 연결된 상태에서 엔진블록으로부터 상부베어링을 통해 크랭크샤프트로 윤활유가 공급되도록 하는 구조에서 상기 축 회전되는 크랭크샤프트의 유로가 상기 상부베어링을 벗어나는 동안 그 윤활유 유량변화율이 최소화되도록 상기 윤활유공급통로의 직경 크기가 가변되는 직경크기 가변 구조를 갖도록 함으로써, 크랭크의 축 회전 중 윤활유 통로가 닫히는 동안 발생되는 압력 변동을 최소화하여 이에 따른 캐비테이션 손상을 저감시킬 수 있게 되면서 부품의 수명 연장 및 장치에 대한 신뢰성 향상을 도모할 수 있게 되는 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명은 상기의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 이러한 실시예를 종래의 공지 기술과 단순히 조합 적용한 변형예는 물론 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 용이하게 변경하여 이용할 수 있는 모든 기술들은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10 : 크랭크샤프트 11 : 유로
20 : 메인베어링 21 : 상부베어링
21a : 윤활유공급통로 21b : 윤활유공급통로
21c : 오목홈부 22 : 하부베어링
22a : 경사부 30 : 엔진블록
31 : 윤활공급로

Claims (5)

1. 직경 방향으로 관통된 유로가 마련되고 축 회전되는 크랭크샤프트;
   상기 크랭크샤프트의 외주면의 상반부를 감싸는 상부베어링과 하반부를 감싸는 하부베어링으로 이루어지고, 상기 상부베어링에 상기 축 회전되는 크랭크샤프트의 유로와 일치되는 동안 윤활유가 공급되도록 하는 윤활유공급통로가 원주 방향을 따라 복수개가 마련된 메인베어링;
   상기 상부베어링 상방에 배치되어 상기 상부베어링의 윤활유공급통로를 통해 상기 크랭크샤프트의 유로로 윤활유를 공급하는 윤활공급로가 마련된 엔진블록;
   을 포함하여 구성되는 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조에 있어서,
   상기 축 회전되는 크랭크샤프트의 유로가 상기 상부베어링을 벗어나는 동안 그 윤활유 유량변화율이 최소화되도록 상기 윤활유공급통로의 직경 크기가 가변되는 직경크기 가변 구조를 가지며,
   상기 직경크기 가변구조는 상기 크랭크샤프트의 유로가 상기 상부베어링을 벗어나는 부분에 해당되는 상기 상부베어링의 단부에서 그 윤활유공급통로의 직경이 점차적으로 작아지는 구조로 된 것을 특징으로 하는 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 상부베어링의 윤활유공급통로에 대응되는 상기 상부베어링의 내주면에 윤활유 공급량이 증대되도록 하는 오목홈부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조.
4. 제3항에 있어서,
   상기 오목홈부는 상기 상부베어링의 윤활유공급통로 전체에 대응해서 원주 방향을 따라 연속되는 오목홈 구조로 된 것을 특징으로 하는 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조.
5. 제4항에 있어서,
   상기 오목홈부는 그 양단부가 상기 하부베어링까지 연장되고 그 연장 단부에서 점차적으로 그 깊이가 얇아지면서 상기 하부베어링의 내주면과 일치되도록 하는 경사부가 각각 마련된 것을 특징으로 하는 엔진의 크랭크샤프트용 메인베어링의 윤활공급구조.
   
   
   

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