KR102048496B1

KR102048496B1 - 반할 베어링 및 슬라이딩 베어링

Info

Publication number: KR102048496B1
Application number: KR1020180139759A
Authority: KR
Inventors: 세이지 아마노; 신이치 사쿠라이
Original assignee: 다이도 메탈 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2019-11-25
Also published as: US10550884B2; EP3486508B1; KR20190056986A; JP2019094927A; JP6577003B2; US20190154084A1; EP3486508A1

Abstract

[과제] 내연 기관의 운전시에 난류 발생에 의한 마찰 손실을 저감할 수 있는 반할 베어링 및 슬라이딩 베어링의 제공.
[해결 수단] 이 반할 베어링은, 원호면의 원 중심이 상이한 중앙부 영역과 단부 영역으로 이루어진다. 중앙부 영역 및 단부 영역에는, 복수의 오목부가 형성되고, 오목부는 평활한 오목부 표면을 가지고, 오목부 표면은, 반할 베어링 둘레방향에 평행한 단면에서 봤을 때, 베어링의 외경측으로 볼록한 곡선을 형성하고 있다. 오목부에는, 오목부의 주연에 인접하여 홈 형성 영역이 형성되고, 홈 형성 영역에는, 오목부 표면으로부터 반할 베어링의 외경측으로 후퇴한 복수의 둘레방향 홈이 형성되고, 둘레방향 홈은 오목부의 주연으로부터 베어링의 둘레방향으로 연장되어 있다. 중앙부 영역에 있어서의 홈 형성 영역이 오목부에서 차지하는 면적 비율보다, 단부 영역에 있어서의 홈 형성 영역이 오목부에서 차지하는 면적 비율이 크고, 중앙부 영역의 오목부의 둘레방향 홈의 최대 깊이보다, 단부 영역의 오목부의 둘레방향 홈의 최대 깊이가 크게 되어 있다. 본 발명의 슬라이딩 베어링은 이 반할 베어링을 구비한 것이다.

Description

반할 베어링 및 슬라이딩 베어링{HALF BEARING AND SLIDING BEARING}

본 발명은, 내연 기관의 크랭크축을 지승(支承)하는 슬라이딩 베어링을 구성하는 반할 베어링에 관한 것이다. 본 발명은, 이 반할 베어링을 구비한, 내연 기관의 크랭크축을 지승하는 원통 형상의 슬라이딩 베어링에도 관한 것이다.

내연 기관의 크랭크축은, 그 저널부에 있어서, 한 쌍의 반할 베어링으로 이루어지는 주베어링을 개재하여 내연 기관의 실린더 블록 하부에 지승된다. 주베어링에 대해서는, 오일 펌프에 의해 토출된 윤활유가, 실린더 블록벽 내에 형성된 오일 갤러리로부터 주베어링의 벽에 형성된 관통구를 통해, 주베어링의 내주면을 따라 형성된 윤활유 홈 내에 보내진다. 또한, 저널부의 직경방향에는 제 1 윤활유 통로가 관통 형성되고, 이 제 1 윤활유 통로의 양단 개구가 주베어링의 윤활유 홈과 연통하도록 되어 있다. 또한, 저널부의 제 1 윤활유 통로로부터, 크랭크 아암부를 통과하는 제 2 윤활유 통로가 분기하여 형성되고, 이 제 2 윤활유 통로가, 크랭크핀의 직경방향으로 관통 형성된 제 3 윤활유 통로에 연통하고 있다. 이와 같이 하여, 실린더 블록벽 내의 오일 갤러리로부터 관통구를 통해 주베어링의 내주면에 형성된 윤활유 홈 내에 보내진 윤활유는, 제 1 윤활유 통로, 제 2 윤활유 통로 및 제 3 윤활유 통로를 거쳐, 제 3 윤활유 통로의 말단에 개구한 토출구로부터, 크랭크핀과 한 쌍의 반할 베어링으로 이루어지는 커넥팅 로드 베어링의 슬라이딩면 사이에 공급된다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 크랭크축의 표면과 주베어링 및 커넥팅 로드 베어링의 슬라이딩면과의 사이에 오일이 공급된다.

크랭크축과의 슬라이딩시의 마찰 손실을 저감하기 위하여, 반할 베어링의 슬라이딩면에 복수의 미소(微小)한 오목부를 형성하는 것이 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌 2, 특허문헌 3 및 특허문헌 4 참조).

일본공개특허 특개평8-277831호 공보 일본공개특허 특개소58-149622호 공보 일본공개특허 특개2008-95721호 공보 일본공표특허 특표2000-504089호 공보

상기의 특허문헌 2부터 특허문헌 4까지에 기재된 바와 같은 종래의 슬라이딩면에 복수의 미소한 오목부를 형성한 반할 베어링은, 내연 기관의 운전시의 반할 베어링의 슬라이딩면과 크랭크축의 표면이 근접하는 동작시에, 오목부 부근의 오일의 흐름에 난류가 발생한다. 이 난류의 발생에 의해 마찰 손실이 발생하고, 또한 오목부에 인접하는 슬라이딩면과 축 표면의 사이의 오일의 압력이 크게 저하하기 때문에, 축의 부하를 지승할 수 없게 되어 슬라이딩면과 축 표면이 접촉하고, 마찰 손실이 커진다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 내연 기관의 운전시에 이와 같은 난류의 발생에 의한 마찰 손실을 저감할 수 있는 내연 기관의 크랭크축의 슬라이딩 베어링을 구성하는 반할 베어링 및 그 슬라이딩 베어링을 제공하는 것이다.

본 발명에 관련된 반할 베어링은, 내연 기관의 크랭크축을 지승하는 슬라이딩 베어링을 구성하는 것이다. 반할 베어링은, 반원통 형상을 가지고, 내주면이 슬라이딩면을 형성하고 있다. 이 반할 베어링의 슬라이딩면은, 반할 베어링의 둘레방향 중앙을 포함하는 중앙부 영역과, 이 중앙부 영역의 양측의 단부 영역으로 이루어지고, 중앙부 영역과 단부 영역의 각각의 슬라이딩면은, 원호면 형상(즉, 단면이 원호 형상)을 가지고, 단부 영역의 원호면의 원 중심이 중앙부 영역의 원호면의 원 중심보다 상기 반할 베어링으로부터 떨어진 쪽에 편위(偏位)하고 있고, 중앙부 영역은, 둘레방향 중앙을 기준으로 최대 ±65°의 원주 각도 범위에 있다. 중앙부 영역은, 둘레방향 중앙을 기준으로 최소 ±40°의 원주 각도 범위를 포함하는 것이 바람직하다.

이 반할 베어링의 중앙부 영역 및 단부 영역에는, 각각 복수의 오목부가 형성되어 있다. 오목부는, 슬라이딩면으로부터 반할 베어링의 외경측으로 후퇴한 평활한 오목부 표면을 가지고, 오목부 표면은, 반할 베어링의 둘레방향에 평행한 단면에서 봤을 때, 반할 베어링의 외경측으로 볼록한 곡선을 형성하고 있다. 어느 오목부에도, 오목부의 주연에 인접하여 홈 형성 영역이 형성되어 있고, 홈 형성 영역에는, 오목부 표면으로부터 반할 베어링의 외경측으로 후퇴한 복수의 둘레방향 홈이 형성되어 있고, 복수의 둘레방향 홈은, 오목부의 주연으로부터 반할 베어링의 둘레방향으로 연장되어 있다.

그리고, 중앙부 영역에 있어서의 오목부의 홈 형성 영역이 오목부에서 차지하는 면적 비율보다, 단부 영역에 있어서의 오목부의 홈 형성 영역이 오목부에서 차지하는 면적 비율이 크게 되어 있다.

또한, 중앙부 영역의 오목부의 둘레방향 홈의 최대 깊이보다, 단부 영역의 오목부의 둘레방향 홈의 최대 깊이가 크게 되어 있다.

본 발명의 일 구체예에서는, 중앙부 영역에 있어서의 오목부의 홈 형성 영역이 오목부에서 차지하는 면적 비율(S1)에 대한, 단부 영역에 있어서의 오목부의 홈 형성 영역이 오목부에서 차지하는 면적 비율(S2)이 1.5배 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에서는, 중앙부 영역에 있어서의 오목부의 둘레방향 홈의 최대 깊이에 대한, 단부 영역에 있어서의 오목부의 둘레방향 홈의 최대 깊이가 2배 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에서는, 중앙부 영역의 오목부의 깊이(D1)(즉, 오목부 표면의 최심부의 슬라이딩면으로부터의 깊이)가 2∼50㎛인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에서는, 중앙부 영역에 있어서의 오목부의 둘레방향 홈의 깊이(D2)(즉, 둘레방향 홈의 최심부의 오목부 표면으로부터의 깊이)는, 오목부의 중앙측으로부터 주연측을 향하여 커지고 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에서는, 중앙부 영역에 있어서의 오목부의 둘레방향 홈의 최대 깊이(D2)가 0.5∼3㎛인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에서는, 단부 영역에 있어서의 오목부의 둘레방향 홈의 최대 깊이(D4)가 1∼10㎛인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에서는, 중앙부 영역 및 단부 영역의 어느 둘레방향 홈도, 최대 폭(W)이 20∼150㎛인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에서는, 중앙부 영역에 있어서의 오목부의 홈 형성 영역이 오목부에서 차지하는 면적 비율(S1)은 0.15∼0.55인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에서는, 단부 영역에 있어서의 오목부의 홈 형성 영역이 오목부에서 차지하는 면적 비율(S2)이 0.3∼0.90인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에서는, 오목부의 슬라이딩면에서의 개구 형상은, 원형, 또는 타원형, 또는 사각형인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에서는, 중앙부 영역 및 단부 영역의 어느 것에 있어서도, 오목부 표면은, 반할 베어링의 축선방향의 단면에서 봤을 때, 반할 베어링의 외경측으로 볼록 형상의 곡선을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에서는, 복수의 오목부는, 반할 베어링의 슬라이딩면의 전체에 균일하게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에서는, 중앙부 영역의 오목부는, 반할 베어링의 둘레방향 중앙에 가까울수록 깊이(D1)가 큰 것, 환언하면, 둘레방향 단부에 가까울수록 오목부의 깊이(D1)가 작아지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에서는, 중앙부 영역의 오목부는, 반할 베어링의 둘레방향 중앙에 가까울수록 개구 면적(A1)이 커지는 것, 환언하면, 둘레방향 단부에 가까울수록 오목부의 개구 면적(A1)이 작아지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에서는, 중앙부 영역의 슬라이딩면의 오목부는, 반할 베어링의 둘레방향 중앙에 가까울수록 오목부에서 차지하는 홈 형성 영역의 면적 비율(S1)이 작은 것, 환언하면, 둘레방향 단부에 가까울수록 오목부의 표면에 있어서의 홈 형성 영역의 면적 비율(S1)이 큰 것이 바람직하다.

본 발명은, 상기에 설명한 반할 베어링을 구비한, 내연 기관의 크랭크축을 지승하는 원통 형상의 슬라이딩 베어링에도 관한 것이다. 이 슬라이딩 베어링은, 상기에 설명한 반할 베어링의 한 쌍을 조합하여 구성하는 것이 바람직하다.

도 1은, 크랭크축의 베어링 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 제 1 구체예에 의한 반할 베어링을 베어링의 축선방향으로부터 본 도이다.
도 3은, 도 2에 나타내는 반할 베어링을 슬라이딩면측으로부터 본 평면도이다.
도 4는, 도 3의 중앙부 영역의 오목부를 슬라이딩면측으로부터 본 도이다.
도 5는, 도 4의 A-A 단면(둘레방향)의 단면도이다.
도 6은, 도 3의 단부 영역의 오목부를 슬라이딩면측으로부터 본 도이다.
도 7은, 도 6의 B-B 단면(둘레방향)의 단면도이다.
도 8은, 반할 베어링과 축의 움직임을 나타내는 도이다.
도 9는, 도 4의 오목부의 오일의 흐름을 나타내는 도이다.
도 10은, 비교예의 오목부를 슬라이딩면측으로부터 본 도이다.
도 11은, 본 발명의 제 2 구체예에 의한 반할 베어링을 슬라이딩면측으로부터 본 평면도이다.
도 12는, 도 11의 반할 베어링의 중앙부 영역의 둘레방향 중앙측에 배치된 오목부를 슬라이딩면측으로부터 본 도이다.
도 13은, 도 11의 반할 베어링의 중앙부 영역의 둘레방향 단부측에 배치된 오목부를 슬라이딩면측으로부터 본 도이다.
도 14는, 도 11의 반할 베어링의 오목부에 마련된 둘레방향 홈의 단면도이다.
도 15는, 도 11의 반할 베어링의 오목부의 오일의 흐름을 나타내는 도이다.
도 16은, 본 발명의 제 3 구체예에 의한 반할 베어링의 오목부를 슬라이딩면측으로부터 본 도이다.
도 17은, 도 16의 오목부의 C-C 단면도(축선방향)이다.
도 18은, 본 발명의 제 4 구체예에 의한 반할 베어링의 오목부를 슬라이딩면측으로부터 본 도이다.

이하, 본원발명의 구체예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1에 내연 기관의 베어링 장치(1)를 개략적으로 나타낸다. 이 베어링 장치(1)는, 실린더 블록(8)의 하부에 지승되는 저널부(6)와, 저널부(6)와 일체로 형성되어 저널부(6)를 중심으로 하여 회전하는 크랭크핀(5)과, 크랭크핀(5)에 내연 기관으로부터 왕복 운동을 전달하는 커넥팅 로드(2)를 구비하고 있다. 그리고, 베어링 장치(1)는, 크랭크축을 지승하는 슬라이딩 베어링으로서, 저널부(6)를 회전 자유롭게 지승하는 주베어링(4)과, 크랭크핀(5)을 회전 자유롭게 지승하는 커넥팅 로드 베어링(3)을 더 구비하고 있다.

또한, 크랭크축은 복수의 저널부(6)와 복수의 크랭크핀(5)을 갖지만, 여기서는 설명의 편의상, 1개의 저널부(6) 및 1개의 크랭크핀(5)을 도시하여 설명한다. 도 1에 있어서, 지면 안쪽방향의 위치 관계는, 저널부(6)가 지면의 안쪽이고, 크랭크핀(5)이 앞쪽으로 되어 있다.

저널부(6)는, 한 쌍의 반할 베어링(41, 42)에 의해 구성되는 주베어링(4)을 개재하여, 내연 기관의 실린더 블록 하부(81)에 축지지되어 있다. 도 1에서 상측에 있는 반할 베어링(41)에는, 내주면 전체 길이에 걸쳐 오일홈(41a)이 형성되어 있다. 또한, 저널부(6)는, 직경방향으로 관통하는 윤활유 통로(6a)를 가지고, 저널부(6)가 화살표 X방향으로 회전하면, 윤활유 통로(6a)의 양단의 입구 개구(6c)가 번갈아 주베어링(4)의 오일홈(41a)에 연통한다.

크랭크핀(5)은, 한 쌍의 반할 베어링(31, 32)에 의해 구성되는 커넥팅 로드 베어링(3)을 개재하여, 커넥팅 로드(2)의 대단부(大端部) 하우징(21)(로드측 대단부 하우징(22) 및 캡측 대단부 하우징(23))에 축지지되어 있다.

상술한 바와 같이, 주베어링(4)에 대하여, 오일 펌프에 의해 토출된 윤활유가, 실린더 블록벽 내에 형성된 오일 갤러리로부터 주베어링(4)의 벽에 형성된 관통구를 통해 주베어링(4)의 내주면을 따라 형성된 오일홈(41a) 내에 보내진다.

또한, 저널부(6)의 직경방향으로 제 1 윤활유 통로(6a)가 관통 형성되고, 제 1 윤활유 통로(6a)의 입구 개구(6c)가 윤활유 홈(41a)과 연통할 수 있도록 되어 있으며, 저널부(6)의 제 1 윤활유 통로(6a)로부터 분기하여 크랭크 아암부(도시 생략)를 통과하는 제 2 윤활유 통로(5a)가 형성되고, 제 2 윤활유 통로(5a)가, 크랭크핀(5)의 직경방향으로 관통 형성된 제 3 윤활유 통로(5b)에 연통하고 있다.

이와 같이 하여, 윤활유는, 제 1 윤활유 통로(6a), 제 2 윤활유 통로(5a) 및 제 3 윤활유 통로(5b)를 거쳐, 제 3 윤활유 통로(5b)의 단부의 토출구(5c)로부터, 크랭크핀(5)과 커넥팅 로드 베어링(3)의 사이에 형성되는 간극에 공급된다.

일반적으로 주베어링(4) 및 커넥팅 로드 베어링(3)은, 그 슬라이딩면과 축 표면의 사이의 오일에 압력이 발생함으로써, 크랭크축으로부터의 동하중 부하를 지승한다. 내연 기관의 운전시, 주베어링(4) 및 커넥팅 로드 베어링(3)의 슬라이딩면에 가해지는 부하의 크기 및 그 방향은, 항상 변동하고, 그 부하와 균형을 이루는 오일막 압력을 발생시키도록, 저널부(6) 및 크랭크핀(5)의 중심 축선이 주베어링(4) 및 커넥팅 로드 베어링(3)의 베어링 중심축에 대하여 편심하면서 이동한다. 이 때문에, 주베어링(4) 및 커넥팅 로드 베어링(3)의 베어링 간극(축 표면과 슬라이딩면의 사이의 간극)은, 슬라이딩면의 어느 위치에 있어서도 항상 변화한다. 예를 들면, 4 사이클 내연 기관에서는, 연소 행정에 있어서, 커넥팅 로드 베어링이나 주베어링에 가해지는 부하가 최대가 되고, 이 때, 예를 들면 커넥팅 로드 베어링에서는, 크랭크핀(5)이, 도 1의 지면 상측의 반할 베어링의 둘레방향 중앙 부근의 슬라이딩면을 향하는 방향(화살표 M)으로 이동하고, 이 반할 베어링의 둘레방향 중앙 부근의 슬라이딩면과 크랭크핀의 표면이 가장 근접하여, 이 부분의 슬라이딩면을 향하는 방향의 부하가 가해진다.

또한, 주베어링에서는, 도 1에 나타내는 지면 하측의 베어링 캡(82)측에 제공되는 반할 베어링의 둘레방향 중앙 부근의 슬라이딩면을 향하는 방향의 부하가 가해져, 하측의 반할 베어링의 둘레방향 중앙 부근의 슬라이딩면과 저널부(6)의 표면이 가장 근접한다.

종래 기술의 복수의 미소한 오목부를 슬라이딩면에 형성한 반할 베어링에서는, 미소 오목부를 가지는 반할 베어링의 슬라이딩면과 축 표면이 이간된 상태로부터, 상대적으로 근접하도록 동작하고, 슬라이딩면과 축 표면이 최근접했을 때, 오목부 내의 오일은 압축되어 고압이 되어, 오목부 내로부터 슬라이딩면과 축 표면의 간극에 유출된다. 미소한 오목부의 표면이 평활한 경우, 오목부 내에서 고압이 되어 슬라이딩면과 축 표면의 사이의 간극에 유출되는 오일 흐름 중, 일부만이 축의 회전방향과 동(同)방향을 향하지만, 대부분의 오일 흐름은 축의 회전방향과 상이한 방향을 향하는 오일 흐름이 된다. 이 축의 회전방향과 상이한 방향을 향하는 오일 흐름이 형성되면, 슬라이딩면과 축 표면의 사이의 간극에는, 회전하는 축 표면에 부수하는 오일 흐름이 형성되어 있기 때문에, 흐름방향이 상이한 오일 흐름끼리가, 오목부의 개구에 인접하는 슬라이딩면과 축 표면의 사이에서 충돌을 일으키고, 그에 의해 난류가 발생한다. 난류의 발생에 의해 마찰 손실은 발생한다. 난류에 의해 오목부 개구에 인접하는 슬라이딩면과 축 표면의 사이의 오일의 압력이 크게 저하하면, 축의 부하를 지승할 수 없게 되어 슬라이딩면과 축 표면이 접촉하고, 마찰 손실이 커진다.

본 발명은, 이와 같은 종래 기술의 문제에 대처하는 것이다. 본 발명에 관련된 반할 베어링에서는, 반할 베어링의 슬라이딩면은, 하기에 설명하는 바와 같이, 각각의 원 중심이 일치하고 있지 않은 원호면으로 이루어지는 중앙부 영역과 그 양측의 2개의 단부 영역으로 이루어진다. 중앙부 영역과 각 단부 영역에는, 각각 복수의 오목부가 형성되어 있다. 어느 영역에 형성된 오목부도, 슬라이딩면으로부터 반할 베어링의 외경측으로 후퇴한 평활한 오목부 표면을 가지고, 오목부의 주연에 인접하여 오목부 표면으로부터 반할 베어링의 외경측으로 후퇴한 복수의 둘레방향 홈을 가지는 홈 형성 영역을 가진다. 오목부 표면은, 반할 베어링의 둘레방향에 평행한 단면에서 봤을 때, 반할 베어링의 외경측으로 볼록한 곡선을 형성한다. 복수의 둘레방향 홈은, 반할 베어링의 둘레방향과 평행하게 연장된다.

여기서, 오목부 표면이란, 둘레방향 홈을 제외한 오목부의 표면을 말한다. 평면 영역은, 오목부와 중심이 동일하고, 오목부 개구와 서로 비슷한 형상을 가지는 것 중, 둘레방향 홈과 교차하지 않는 최대의 영역으로서 정의된다. 오목부의 개구란, 오목부가 슬라이딩면(또는 그 가상 연장면)과 교차하는 면을 가리키고, 환언하면 오목부를 슬라이딩면 수직방향으로부터 본, 오목부의 형상을 말한다. 홈 형성 영역은, 오목부의 표면 중 평면 영역 이외의 영역을 말하며, 평활한 오목부 표면과 둘레방향 홈이 양존하고 있다. 본 발명에서는, 중앙부 영역의 슬라이딩면의 오목부의 홈 형성 영역이 오목부에서 차지하는 면적 비율보다, 단부 영역의 슬라이딩면의 오목부의 홈 형성 영역이 오목부에서 차지하는 면적 비율 쪽이 크게 되어 있고, 중앙부 영역의 슬라이딩면의 오목부의 둘레방향 홈의 최대 깊이보다, 단부 영역의 슬라이딩면의 오목부의 둘레방향 홈의 최대 깊이가 크게 되어 있다.

이하, 본 발명의 반할 베어링을 커넥팅 로드 베어링(3)에 적용한 예를 나타내어 설명한다. 그러나, 본 발명은, 커넥팅 로드 베어링(3)에 한정되지 않고, 주베어링(4)을 구성하는 반할 베어링으로서 구성할 수도 있다. 커넥팅 로드 베어링(3) 또는 주베어링(4)을 구성하는 한 쌍의 반할 베어링 중, 양방이 발명의 반할 베어링으로 할 수도 있지만, 일방만 발명의 반할 베어링이어도 되고, 예를 들면 타방이 종래의 슬라이딩면이 오목부를 갖지 않는 반할 베어링이어도 된다.

도 2는, 본 발명에 관련된 반할 베어링(커넥팅 로드 베어링(3))의 제 1 구체예를 나타낸다. 커넥팅 로드 베어링(3)은, 한 쌍의 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향의 단면(76)을 맞대어, 전체로서 원통 형상으로 조합함으로써 형성된다. 원통 형상의 내주면을 형성하는 면이 슬라이딩면(7)이다. 슬라이딩면(7)은, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향 중앙(10)을 포함하는 중앙부 영역(7C)과, 중앙부 영역의 양측의 단부 영역(7E)으로 이루어진다. 중앙부 영역(7C)과 양단부 영역(7E, 7E)은, 각각 원호면 형상(둘레방향 단면에서 보면 원호가 됨)이고, 중앙부 영역(7C)의 원호의 원 중심(C1)에 대하여, 단부 영역(7E)의 원호의 원 중심(C2)이 편위하고 있다. 이 중앙부 영역(7C)과 단부 영역(7E)의 원 중심은, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향 중앙(10)을 통과하는 중심선(CL) 상에 있지만, 양단부 영역(7E, 7E)의 원 중심(C2)은, 중앙부 영역(7C)의 원 중심(C1)보다 외측, 즉 반할 베어링(31, 32)으로부터 먼 쪽에 편위한 위치에 있다. 원 중심(C1, C2)은 중심선(CL) 상에 존재하는 것이 바람직하다. 그리고, 원 중심(C1)이 반할 베어링이 가지는 원통 형상의 중심인 것이 바람직하다. 또한, 2개의 단부 영역의 각각의 원 중심이 일치하고 있는 것이 바람직하지만, 상기 관계를 충족하는 한 일치하고 있지 않아도 된다.

중앙부 영역(7C)이나 단부 영역(7E)은, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향 단면에서 보면, 원호 형상을 갖지만, 이 원호 형상은, 반드시 기하학적으로 엄밀한 원호가 아니어도 되고, 예를 들면 타원이어도 된다.

중앙부 영역(7C)의 원주 각도(θ1)는, 둘레방향 중앙(10)을 기준(둘레방향 중앙(10)을 원주 각도 0°로 함)으로 ±65°의 범위 내이다. 즉, 중앙부 영역(7C)의 둘레방향 가장자리의 일방이 0°∼-65°의 범위에 있고, 타단이 0°∼65°의 범위에 있다(둘레방향의 어느 방향을 원주 각도의 플러스로 할지는 임의임). 단, 중앙부 영역(7C)의 범위는, 중심선(CL)에 대하여 대칭인 것이 바람직하다. 또한, 중앙부 영역(7C)의 원주 각도(θ1)는 -40°∼40°의 범위를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 원주 각도는, 중앙부 영역(7C)의 원 중심(C1)을 중심으로 하는 원주 각도이다.

반할 베어링(31, 32)의 중앙부 영역(7C)에 있어서의 두께는, 둘레방향에서 일정한 것이 바람직하다. 그러나, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향 중앙에서 두께가 최대이고, 중앙부 영역(7C)의 둘레방향의 양단부측을 향하여 연속하여 감소하도록 해도 된다.

도 3에, 반할 베어링의 슬라이딩면에 배치된 복수의 오목부(71C, 71E), 도 4에 슬라이딩면측으로부터 본 중앙부 영역(7C)의 오목부(71C), 도 6에 슬라이딩면측으로부터 본 단부 영역(7E)의 오목부(71E)의 일례를 나타낸다. 물론 본 발명은 이 형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이후, 이해를 용이하게 하기 위하여 각 도면에 있어서 오목부는 과장하여 그려져 있다.

반할 베어링(31, 32)의 슬라이딩면(7)에 형성된 복수의 오목부(71C, 71E)는, 이 예에서는, 개구 형상이나 개구 면적이나 깊이 등의 치수가 동일한 것이, 중앙부 영역 및 단부 영역을 포함하는 슬라이딩면의 대략 전면(全面)에 균일하게 마련되어 있다. 또한, 슬라이딩면(7)에서의 복수의 오목부(71)의 균일한 배치란, 기하학적으로 엄밀한 균일한 배치를 의미하는 것이 아니라, 대략 균일한 배치이면 된다. 도 3은, 반원통형의 반할 베어링(31, 32)을 슬라이딩면측으로부터 본 평면도이기 때문에, 둘레방향의 단부(76)측에 가까울수록 오목부(71)의 형상은 일그러져 그려져 있다.

도 4는, 중앙부 영역(7C)에 있어서의 슬라이딩면(7)에 대한 개구 형상이 원형인 오목부(71C)를 나타낸다. 오목부(71C)는, 그 중앙측 표면의 평활한 평면 영역(72)과, 오목부(71C)의 주연에 인접하는 쪽에 복수의 둘레방향 홈(731C)을 가지는 홈 형성 영역(73)으로 이루어진다. 홈 형성 영역(73)에 있어서는, 평면 영역(72)과 이어진 평활한 표면에 둘레방향 홈(731C)이, 오목부(71)의 주연으로부터 반할 베어링의 둘레방향으로 연장되어 있다. 도 4에 있어서, 파선(가상선) 내의 영역이 평면 영역(72)이고, 파선과 오목부의 주연까지의 사이의 영역이 홈 형성 영역부(73)이다.

오목부(71C)의 오목부 표면(둘레방향 홈을 제외한 오목부(71C)의 표면)은, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향에 평행한 단면에서 봤을 때(도 4의 A-A 단면), 반할 베어링(31, 32)의 외경측으로 팽출하는, 즉 외경측으로 볼록한 곡선으로 되어 있다(도 5).

일 구체예에 의하면, 오목부(71C)는, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향에 평행한 방향 이외의 어느 방향의 단면에서 봤을 때(예를 들면, 슬라이딩면(7)에 수직방향의 단면)에도, 반할 베어링(31, 32)의 외경측으로 팽출하는 곡선이 되도록 할 수 있다.

오목부(71C)의 슬라이딩면(7)으로부터의 깊이(오목부에 인접하는 슬라이딩면으로부터의 오목부 최심부의 깊이)(D1)는 2∼50㎛로 하는 것이 바람직하고, 2∼30㎛로 하는 것이 보다 바람직하다. 오목부(71C)의 슬라이딩면(7)에 대한 개구가 원 형상인 경우의 개구 직경은 0.05∼5mm로 할 수 있다. 오목부의 개구 형상이 원 형상 이외인 경우에는, 그 개구의 면적이, 원 형상 개구의 면적에 상당하는 면적이 되는 원형 개구부 치수(원 상당 직경)로 한다.

복수의 둘레방향 홈(731C)은, 오목부(71C)의 주연으로부터 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향과 평행한 방향으로 연장되지만, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향에 대하여 약간 경사(최대 1°)지는 것은 허용된다.

일 구체예에 의하면 둘레방향 홈(731C)은, 홈 형성 영역의 표면으로부터의 깊이(D2)가, 둘레방향 단부를 제외하고 둘레방향 홈(731C)이 연장되는 방향(길이방향)에 걸쳐 일정하게 이루어지고, 폭(W)(홈 형성 영역 표면에 있어서의 둘레방향 홈의 반할 베어링의 축선방향의 길이)도 둘레방향 홈(731)의 길이방향에 걸쳐 일정하게 이루어진다. 둘레방향 홈(731C)의 단면 형상은 직사각 형상이다.

둘레방향 홈(731C)의 깊이(둘레방향 홈에 인접하는 오목부 표면으로부터의 둘레방향 홈의 최심부의 깊이)(D2)는 0.5∼3㎛로 하는 것이 바람직하다. 둘레방향 홈(731C)의 깊이(D2)는, 오목부(71C)의 깊이(D1)보다 작게 이루어진다. 둘레방향 홈(731C)의 폭(W)은 20∼150㎛로 하는 것이 바람직하다. 또한, 둘레방향 홈(731C)의 폭(W)은, 1개의 오목부(71C)에 대하여, 적어도 3 이상의 둘레방향 홈(731C)이 형성되는 치수로 하는 것이 바람직하다. 또한, 둘레방향 홈(731C)의 깊이(D2)나 폭(W)은, 둘레방향 홈(731C)의 길이방향을 따라 변화시켜도 된다. 이 경우, 둘레방향 홈(731C)의 최대 홈 깊이, 최대 폭이 상기 치수가 되는 것이 바람직하다. 또한, 중앙부 영역(7C)의 각 오목부(71C)에 있어서, 둘레방향 홈(731C)의 최대 홈 깊이, 최대 폭이 동일하게 이루어져 있는 것이 바람직하다.

중앙부 영역(7C)의 각 오목부(71C)는, 오목부에 있어서의 홈 형성 영역(73)의 면적 비율(S1)이 0.15∼0.55로 하는 것이 바람직하다. 오목부의 면적(A1)이란, 오목부를 슬라이딩면측으로부터 봤을 때(즉, 슬라이딩면에 수직한 방향으로부터 봤을 때)의 오목부 영역의 면적이고, 홈 형성 영역의 면적(A2)이란, 오목부를 슬라이딩면측으로부터 봤을 때(즉, 슬라이딩면에 수직한 방향으로부터 봤을 때)의 홈 형성 영역의 면적(A2)이다. 평면 영역의 면적도 마찬가지로 정의된다.

면적 비율(S1)은, 오목부의 면적(A1)(평면 영역(72)의 면적과 홈 형성 영역(73)의 면적의 합)에 대한 홈 형성 영역(73)의 면적(A2)의 비(A2/A1)이다(도 4 참조).

도 6은, 단부 영역(7E)에 있어서의 슬라이딩면(7)에 대한 개구 형상이 원형인 오목부(71E)를 나타낸다. 오목부(71E)는, 그 중앙측 표면의 평활한 평면 영역(72)과, 오목부(71E)의 주연에 인접하는 쪽에 복수의 둘레방향 홈(731E)을 가지는 홈 형성 영역(73)으로 이루어진다. 홈 형성 영역(73)에 있어서는, 평면 영역(72)과 이어진 평활한 표면에 둘레방향 홈(731E)이, 오목부(71)의 주연으로부터 반할 베어링의 둘레방향으로 연장되어 있다.

단부 영역(7E)의 각 오목부(71E)는, 오목부에 있어서의 홈 형성 영역(73)의 면적 비율(S2)이 중앙부 영역(7C)의 각 오목부(71C)의 오목부에 있어서의 홈 형성 영역(73)의 면적 비율(S1)보다 크게 이루어져 있다. 또한, 단부 영역(7E)의 각 오목부(71E)는, 오목부에 있어서의 홈 형성 영역(73)의 면적 비율(S2)을 0.3∼0.9로 하는 것이 바람직하다. 또한, 단부 영역(7E)의 각 오목부(71E)는, 오목부에 있어서의 홈 형성 영역(73)의 면적 비율(S2)이, 중앙부 영역(7C)의 각 오목부(71C)의 오목부에 있어서의 홈 형성 영역(73)의 면적 비율(S1)의 2배 이상인 것이 바람직하다.

오목부(71E)의 오목부 표면(둘레방향 홈을 제외한 오목부(71E)의 표면)은, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향에 평행한 단면에서 봤을 때(도 6의 B-B 단면), 반할 베어링(31, 32)의 외경측으로 팽출하는, 즉 외경측으로 볼록한 곡선으로 되어 있다(도 7). 일 구체예에 의하면, 오목부(71E)는, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향에 평행한 방향 이외의 어느 방향의 단면에서 봤을 때(예를 들면, 슬라이딩면(7)에 수직방향의 단면)에도, 반할 베어링(31, 32)의 외경측으로 팽출하는 곡선이 되도록 할 수 있다.

오목부(71E)의 슬라이딩면(7)으로부터의 깊이(오목부에 인접하는 슬라이딩면으로부터의 오목부 최심부의 깊이)(D3)는 2∼50㎛로 하는 것이 바람직하고, 2∼30㎛로 하는 것이 보다 바람직하다. 오목부(71E)의 슬라이딩면(7)에 있어서의 개구가 원 형상인 경우의 개구 직경은 0.05∼5mm로 할 수 있다. 오목부의 개구 형상이 원 형상 이외인 경우에는, 그 개구의 면적이, 원 형상 개구의 면적에 상당하는 면적이 되는 원형 개구부 치수(원 상당 직경)로 한다.

복수의 둘레방향 홈(731E)은, 오목부(71E)의 주연으로부터 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향에 평행한 방향으로 연장되지만, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향에 대하여 약간 경사(최대 1°)지는 것은 허용된다. 일 구체예에 의하면 둘레방향 홈(731E)은, 홈 형성 영역의 표면으로부터의 깊이(D4)가, 둘레방향 홈(731E)의 연장되는 방향(길이방향)에 걸쳐 일정하게 이루어지고, 폭(W)(홈 형성 영역 표면에 있어서의 둘레방향 홈의 반할 베어링의 축선방향의 길이)도 둘레방향 홈(731E)의 길이방향에 걸쳐 일정하게 이루어진다. 둘레방향 홈(731E)의 단면 형상은 직사각 형상이다.

단부 영역(7E)의 오목부(71E)의 둘레방향 홈(731E)의 깊이(D4)는, 중앙부 영역(7C)의 오목부(71C)의 둘레방향 홈(731C)의 깊이(D2)보다 크게 이루어져 있다. 또한, 단부 영역(7E)의 오목부(71E)의 둘레방향 홈(731E)의 깊이(D4)는 1∼10㎛인 것이 바람직하다. 또한, 단부 영역(7E)의 오목부(71E)의 둘레방향 홈(731E)의 깊이(D4)는 중앙부 영역(7C)의 오목부(71C)의 둘레방향 홈(731C)의 깊이(D2)의 2배 이상인 것이 바람직하다.

본 구체예에서는, 둘레방향 홈(731E)의 깊이(D4)는, 오목부(71E)의 깊이(D3)보다 작게 이루어진다. 둘레방향 홈(731E)의 폭(W)은 20∼150㎛로 하는 것이 바람직하다. 또한, 둘레방향 홈(731E)의 폭(W)은, 1개의 오목부(71E)에 대하여, 적어도 3 이상의 둘레방향 홈(731E)이 형성되는 치수로 하는 것이 바람직하다. 또한, 둘레방향 홈(731E)의 깊이(D4)나 폭(W)은, 둘레방향 홈(731E)의 길이방향을 따라 변화시켜도 된다. 이 경우, 둘레방향 홈(731E)의 최대 홈 깊이, 최대 폭이 상기 치수가 되는 것이 바람직하다. 또한, 단부 영역(7E)의 각 오목부(71E)에 있어서의, 둘레방향 홈(731E)의 최대 홈 깊이, 최대 폭이 동일하게 이루어져 있는 것이 바람직하다.

본 구체예의 커넥팅 로드 베어링(3)은, 한 쌍의 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향의 단면(76)을 맞대어, 전체로서 원통 형상으로 조합함으로써 형성된다. 반할 베어링(31, 32)은, Cu 베어링 합금 또는 Al 베어링 합금인 슬라이딩층을 가질 수 있다. 또는, Fe 합금제의 백메탈층 상에 Cu 베어링 합금 또는 Al 베어링 합금의 슬라이딩층을 가질 수 있다. 또한, 원통 형상의 내주면인 슬라이딩면(7)(또는 오목부(71C), 오목부(71E)의 내면을 포함하는 슬라이딩층의 표면)에 베어링 합금보다 연질인 Bi, Sn, Pb의 어느 1종으로 이루어지는, 또는 이들 금속을 주체로 하는 합금으로 이루어지는 표면부나 합성 수지를 주체로 하는 수지 조성물로 이루어지는 표면부를 가져도 된다. 단, 오목부(71C), 오목부(71E)의 표면은, 이와 같은 표면부를 갖지 않는 편이 바람직하다. 오목부(71C), 오목부(71E)의 표면이나 둘레방향 홈(731C), 둘레방향 홈(731E)의 표면이 연질이면, 오일 중에 많은 이물질이 포함될 경우, 이물질이 매장, 퇴적되기 쉬워지기 때문이다. 오목부(71C), 오목부(71E)의 표면이나 둘레방향 홈(731C), 둘레방향 홈(731E)의 내면에 이물질이 매장, 퇴적되면, 오목부를 흐르는 오일에 난류가 발생하기 쉬워진다.

상기와 같이 본 발명의 반할 베어링은, 평면 영역(72) 및 홈 형성 영역(73)으로 이루어지는 오목부(71C, 71E)를 중앙부 영역(7C) 및 단부 영역(7E)에 각각 갖지만, 이 반할 베어링에 있어서 마찰 손실이 감소하는 이유를 이하에 설명한다.

반할 베어링(31)의 슬라이딩면(7)과 축(5)의 표면이, 이간된 상태로부터 상대적으로 근접하도록 동작하여, 슬라이딩면(7)과 축(5)의 표면이 최근접한 상태를 도 8에 나타낸다. 상기한 바와 같이 내연 기관의 연소 행정에 있어서 축(5)은, 반할 베어링(31)의 둘레방향 중앙 부근의 슬라이딩면(7)을 향하는 방향(화살표 M)으로 이동하고, 반할 베어링(31)의 중앙부 영역(7C)의 슬라이딩면(7)과 축(5)의 표면이 최근접한다.

그 때, 중앙부 영역(7C)의 오목부(71C) 내의 오일은, 특히 개구의 오목부 표면의 중앙부 부근에서 가장 압축되어 고압이 되지만, 개구의 평면 영역(72)에서는 표면이 평활하기 때문에, 전방위로 흐르는 오일 흐름(F1)이 형성된다(도 9). 오일 흐름(F1)은, 축의 회전방향(Z)과는 상이한 방향으로도 형성된다. 그러나, 오목부(71C)에는, 개구의 주연에 인접하는 홈 형성 영역(73)에는, 반할 베어링(31)의 둘레방향과 평행한 방향으로 연장되는 복수의 둘레방향 홈(731C)이 형성되어 있기 때문에, 평면 영역(72)으로부터 흐른 오일 흐름(F1)은, 둘레방향 홈(731C)에 유도되어, 반할 베어링(31)의 둘레방향(축의 회전방향(Z))과 동방향을 향하여 흐르고(도 9의 오일 흐름(F2)), 반할 베어링(31)의 슬라이딩면(7)과 축 표면의 사이의 간극에 반할 베어링(31)의 둘레방향과 동방향을 향하여 유출된다.

한편, 슬라이딩면(7)과 축(5)의 표면의 사이의 간극에는, 회전하는 축 표면에 부수하는 오일 흐름(F3)이 형성되어 있다(도 9). 이 오일 흐름(F3)의 흐름방향과 오목부(71C)로부터 유출되는 오일 흐름(F2)의 흐름방향은, 동방향을 향하기 때문에 난류가 발생하기 어렵고, 마찰 손실이 생기기 어렵다.

또한, 반할 베어링(31)의 중앙부 영역(7C)의 슬라이딩면(7)과 축(5)의 표면이 최근접했을 때라도, 단부 영역(7E)의 슬라이딩면(7)과 축(5) 표면의 사이에는, 충분한 간극이 형성된다. 이 때문에, 단부 영역(7E)의 슬라이딩면(7)의 오목부(71E) 내의 오일의 압력은 높아지기 어렵고, 오목부(71E) 내의 오일은, 축 회전방향(Z)과는 역방향의 오일 흐름이 형성되기 어렵다.

단부 영역(7E)의 슬라이딩면(7)의 오목부(71E)는, 오목부에 있어서의 홈 형성 영역(73)의 면적 비율(S2)이 중앙부 영역(7C)의 각 오목부(71C)의 오목부에 있어서의 홈 형성 영역(73)의 면적 비율(S1)보다 크게 이루어지고, 또한, 단부 영역(7E)의 오목부(71E)의 둘레방향 홈(731E)의 깊이(D4)는, 중앙부 영역(7C)의 오목부(71C)의 둘레방향 홈(731C)의 깊이(D2)보다 크게 하여, 둘레방향 홈(731E)에 의한 오목부(71E) 내의 오일을 축 회전방향(Z)과 동방향을 향하는 오일 흐름(F2)을 형성하는 효과를 높인 편이 좋다.

도 10은, 본 발명과는 상이한 중앙부 영역(7C)의 슬라이딩면(7)의 오목부(271)를 슬라이딩면(7)측으로부터 본 것이다. 이 오목부(271)는, 슬라이딩면(7)에서의 개구 형상이 타원이고, 오목부(271)의 중앙부 부근의 표면을 포함하여 표면 전면에 반할 베어링의 둘레방향과 평행한 둘레방향 홈(273)을 형성하고 있으며, 평면 영역부를 갖지 않는다. 그 밖에는 상기에서 설명한 것과 동일하다.

도 10에, 슬라이딩면(7)과 축 표면이 최근접했을 때의 중앙부 영역(7C)의 슬라이딩면(7)의 오목부(271) 내로부터 슬라이딩면(7)과 축 표면의 사이의 간극에 유출되는 오일 흐름(F1', F1'R)을 나타낸다. 화살표 Z는, 상기와 같이, 축의 회전방향(축 표면의 이동방향)을 나타낸다.

슬라이딩면(7)과 축 표면이 최근접했을 때, 중앙부 영역(7C)의 슬라이딩면(7)의 오목부(271) 내의 오일은 압축되어 고압이 되지만, 특히 오목부(271)의 중앙부 부근의 오목부의 깊이가 최심이 되는 표면 부근의 오일이 고압이 된다. 도 10에서는 이 영역에도 둘레방향 홈(273)을 가지므로, 특히 고압이 된 오일이, 둘레방향 홈(273)에 유도되고, 오목부(271)로부터 슬라이딩면(7)과 축 표면의 사이의 간극으로의 축 회전방향(Z)과 동방향의 오일 흐름(F1')뿐만 아니라, 축 회전방향(Z)과는 역방향의 오일 흐름(F1'R)이 형성된다.

슬라이딩면(7)과 축(5) 표면의 사이의 간극에는, 회전하는 축 표면에 부수하는 오일 흐름(F3)이 형성되어 있는데, 흐름방향이 상이한 오일 흐름(F1'R)과 오일 흐름(F3)이, 오목부(271)의 개구에 인접하는 슬라이딩면(7)과 축 표면의 사이에서 충돌함으로써 난류가 발생한다. 이 난류의 발생으로 마찰 손실이 발생한다. 또한, 난류의 발생에 의해 오목부(271)의 개구에 인접하는 슬라이딩면(7)과 축 표면의 사이의 오일의 압력이 크게 저하하면, 축의 부하를 지승할 수 없게 되어 슬라이딩면과 축 표면이 접촉하고, 더 마찰 손실이 커진다.

본 실시예에서는, 반할 베어링(31, 32)의 중앙부 영역(7C)의 슬라이딩면(7) 및 단부 영역(7E)의 슬라이딩면(7)의 대략 전면에, 복수의 오목부(71)를 균일하게 마련한 예를 나타내었지만, 이에 한정되지 않고, 중앙부 영역(7C)의 슬라이딩면(7) 또는 단부 영역(7E)의 슬라이딩면(7), 또는 중앙부 영역(7C)의 슬라이딩면(7) 및 단부 영역(7E)의 슬라이딩면(7)의 임의인 범위에만 부분적으로 복수의 오목부를 마련하도록 해도 된다. 또한, 중앙부 영역(7C) 및 단부 영역(7E)의 경계부를 포함하는 오목부(71)는, 단부 영역(7E)의 오목부(71E)의 구성으로 하는 것이 바람직하지만, 중앙부 영역(7C)의 오목부(7C)의 구성이어도 된다.

이하, 본 발명의 다른 형태의 비한정적 구체예를 설명한다.

제 2 구체예

도 11∼도 15는, 복수의 오목부(71C, 71E)가, 중앙부 영역(7C) 및 단부 영역(7E)의 슬라이딩면에 대략 균일하게 배치되어 있지만, 타원 형상의 개구를 가지고, 그 장축이 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향과 평행한 방향을 향하고 있다.(도 11에 있어서도, 둘레방향의 단부(76)측에 가까울수록 오목부의 형상은 일그러져 그려져 있다.) 오목부(71C, 71E)는, 둘레방향에서의 배치 위치가, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향 중앙(10)에 가까이 위치하는 것일수록 오목부의 개구 면적(A1)이 크고, 둘레방향 단면(76)에 가까울수록 개구 면적(A1)이 작아지고 있다. 또한, 오목부의 타원 형상의 개구는, 그 장축이 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향과 평행한 방향 이외의 방향, 예를 들면, 반할 베어링(31, 32)의 축선방향을 향하도록 해도 된다.

중앙부 영역(7C)의 슬라이딩면(7)의 오목부(71C)의 오목부 표면은, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향에 평행한 단면에서 봤을 때, 반할 베어링(31, 32)의 외경측으로 팽출(외경측으로 볼록)할 뿐만 아니라, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향에 평행한 방향 이외의 어느 방향의 단면에서 봤을 때에도, 반할 베어링(31, 32)의 외경측으로 팽출(외경측으로 볼록)하는 곡면으로 되어 있다. 그리고, 오목부(71C)의 복수의 둘레방향 홈(731C)은, 단면 형상이 원호 형상을 가지며(도 14 참조), 오목부(71C)의 반할 베어링 축선방향의 단부의 둘레방향 홈을 제외하고, 홈폭(W)은, 오목부의 주연측에서 최대이고, 오목부의 중앙부측을 향하여 작아지고 있다. 마찬가지로, 홈 깊이(D2)도 오목부의 주연측에서 최대이고, 오목부의 중앙부측을 향하여 작아지고 있다. 또한, 중앙부 영역(7C)의 슬라이딩면(7)의 각 오목부(71C)에 있어서는, 둘레방향 홈(731C)은, 최대 홈 깊이, 최대 폭이 동일하게 이루어져 있다.

중앙부 영역(7C)의 슬라이딩면(7)의 오목부(71C)는, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향 중앙(10)에 가까이 위치하는 것일수록, 오목부(71C)의 깊이(D1)(최대 깊이)가 크고, 둘레방향 단면(76)에 가까울수록 오목부 깊이(D1)가 작아지고 있다. 또한, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향 중앙(10)에 가까이 위치하는 것일수록, 오목부(71C)의 면적(A1)이 크고, 둘레방향 단면(76)에 가까울수록 오목부(71C)의 면적(A1)이 작아지고 있다.

또한, 오목부(71C)는, 반할 베어링(31, 32)의 중앙부 영역(7C)의 슬라이딩면(7)의 둘레방향에서의 배치 위치가, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향 중앙(10)에 가까울수록, 오목부에 있어서의 홈 형성 영역의 면적 비율(S1)이 작고, 중앙부 영역(7C)의 둘레방향 단부에 가까울수록 면적 비율(S1)이 커지고 있다. 도 12 및 도 13에는, 반할 베어링(31, 32)의, 각각 둘레방향 중앙에 가까운 오목부(71CC)(도 11) 및 중앙부 영역(7C)의 둘레방향 단부에 가까운 오목부(71CE)를 슬라이딩면(7)측으로부터 본 도를 나타낸다.

4 사이클 내연 기관에서는, 반할 베어링의 둘레방향 중앙측의 슬라이딩면에 배치되는 오목부일수록, 오목부 내의 오일은 고압이 되고, 중앙부 영역(7C)의 둘레방향 단부측일수록, 오목부 내의 유압의 증가가 적다. 본 구체예의 오목부(71C)는, 반할 베어링(31, 32)의 슬라이딩면(7)의 둘레방향 중앙(10)에 가까이 배치되는 것일수록, 오목부에서 차지하는 홈 형성 영역(73)의 면적 비율(S1)이 작고, 평면 영역(72)의 면적 비율이 커진다. 도 15는, 반할 베어링(31, 32)의 슬라이딩면(7)의 둘레방향 중앙(10) 가까이 배치된 오목부(71CC)를 슬라이딩면(7)측으로부터 본 도를 나타내고, 슬라이딩면(7)과 축(5) 표면이 최근접했을 때의 오목부(71CC) 내로부터 슬라이딩면(7)과 축 표면의 사이의 간극에 유출되는 오일 흐름(F2)을 나타내는 도이며, 화살표 Z는, 축의 회전방향을 나타낸다.

만약 홈 형성 영역(73)의 면적 비율(S1)이 크고, 평면 영역(72)의 면적 비율이 작은 경우에는, 오목부 개구의 중앙부 부근에서 고압이 된 오일이, 둘레방향 홈(731C)에 유도되고, 오목부(71CC)로부터 슬라이딩면(7)과 축 표면의 사이의 간극으로의 축 회전방향(Z)과 동방향의 오일 흐름(F2)뿐만 아니라, 축 회전방향(Z)과는 역방향의 오일 흐름이 형성되는 경우가 있다. 이 축 회전방향(Z)과 역방향의 오일 흐름이 형성되면, 축 표면에 부수하여 축 회전방향(Z)과 평행한 방향으로 흐르는 오일 흐름(F3)과 충돌하여 난류가 발생한다.

반대로, 본 구체예의 오목부(71CC)와 같이 , 홈 형성 영역(73)의 면적 비율(S1)이 작고 평면 영역(72)의 면적 비율이 크면, 평면 영역(72)에 있어서, 축 회전방향(Z)과는 상이한 방향으로의 오일 흐름(F1)이 형성되기 쉬워지고, 오일 흐름(F1) 중에서 축 회전방향(Z)과 역방향의 오일 흐름 성분이 적어진다. 평면 영역(72)의 면적이 크면, 오목부(71CC)의 중앙부 부근의 평면 영역(72)에서 고압이 된 오일이, 홈 형성 영역(73)에 도달할 때까지, 압력이 저하되기 쉬워진다. 이 때문에, 오목부(71CC)의 축 회전방향(Z)의 후방측에 형성된 둘레방향 홈(731C)이, 슬라이딩면(7)과 축 표면의 사이의 간극을 축 표면에 부수하여 축의 회전방향(Z)과 평행방향으로 흐르는 오일 흐름(F3)의 일부로부터, 오목부(71CC) 내에 유도하는 오일 흐름(F31)이 형성되게 된다.

한편, 오목부(71CE)는, 축 표면과 오목부(71CE)의 표면이 최근접했을 때라도, 오목부(71CE) 내의 오일의 압력은 높아지기 어렵고, 오목부(71CE) 내의 오일은, 축 회전방향(Z)과는 역방향의 오일 흐름이 형성되기 어렵기 때문에, 오목부(71CE)의 홈 형성 영역(73)의 면적 비율을 크게 하여, 둘레방향 홈(731C)에 의한 오목부(71CE) 내의 오일을 축 회전방향(Z)과 동방향을 향하는 오일 흐름(F2)을 형성하는 효과를 높인 편이 좋다.

단부 영역(7E)의 슬라이딩면(7)의 오목부(71E)의 오목부 표면은, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향에 평행한 단면에서 봤을 때, 반할 베어링(31, 32)의 외경측으로 팽출(외경측으로 볼록)할 뿐만 아니라, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향에 평행한 방향 이외의 어느 방향의 단면에서 봤을 때에도, 반할 베어링(31, 32)의 외경측으로 팽출(외경측으로 볼록)하는 곡면으로 되어 있다.

오목부(71E)의 복수의 둘레방향 홈(731E)은, 단면 형상이 원호 형상을 가지며(도 14 참조), 오목부(71E)의 반할 베어링의 축선방향의 단부의 둘레방향 홈을 제외하고, 홈 폭(W)은, 오목부의 주연측에서 최대이고, 오목부의 중앙부측을 향하여 작아지고 있다. 마찬가지로, 홈 깊이(D4)도 오목부의 주연측에서 최대이고, 오목부의 중앙부측을 향하여 작아지고 있다.

단부 영역(7E)의 오목부(71E)는, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향 중앙(10)측의 가까이 위치하는 것일수록 오목부(71E)의 깊이(D3)(최대 깊이)가 크고, 둘레방향 단면(76)에 가까울수록 오목부 깊이(D3)가 작아지고 있다. 또한, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향 중앙(10)에 가까이 위치하는 것일수록, 오목부(71E)의 면적(A1)이 크고, 둘레방향 단면(76)에 가까울수록 오목부(71E)의 면적이 작아지고 있다.

또한, 오목부(71E)는, 반할 베어링(31, 32)의 단부 영역(7E)의 슬라이딩면(7)의 둘레방향에서의 배치 위치가, 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향 중앙(10)에 가까울수록, 오목부에 있어서의 홈 형성 영역의 면적 비율(S2)이 작고, 둘레방향 단면(76)에 가까울수록 면적 비율(S2)이 커지고 있다.

단부 영역(7E)의 슬라이딩면(7)의 오목부(71E)의 둘레방향 홈(731E)의 홈 깊이(D4)와 중앙부 영역(7C)의 슬라이딩면(7)의 오목부(71C)의 둘레방향 홈(731C)의 홈 깊이(D2)의 관계 및 단부 영역(7E)의 슬라이딩면(7)의 오목부(71E)의 오목부에 있어서의 홈 형성 영역의 면적 비율(S2)과 중앙부 영역(7C)의 슬라이딩면(7)의 오목부(71C)의 오목부에 있어서의 홈 형성 영역의 면적 비율(S1)의 관계는, 구체예 1과 동일하다.

제 3 구체예

도 16은, 슬라이딩면(7)에서의 개구 형상이 사각형인 오목부(71C, 71E)를 나타낸다. 화살표 Z는 축 회전방향을 나타내고, 오목부의 개구 형상의 사각형의 2변은, 축 회전방향과 평행하게 배치된다. 또한, 도 16은 둘레방향 홈(731C, 731E)을 생략하여 도시하고 있다.

도 17은, 도 17에 나타내는 오목부(71C, 71E)의 C-C부의 단면(반할 베어링(31, 32)의 축선방향의 단면) 나타낸다. 이 단면 형상은 역사다리꼴 형상이고, 오목부(71C, 71E)의 표면의 축선방향의 양단부를 제외한 표면은, 슬라이딩면(7)과 평행으로 이루어져 있다. 도 17도, 둘레방향 홈(731C, 731E)을 생략하여 도시하고 있다. 또한, 오목부(71C, 71E)의 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향에 평행한 단면에서 봤을 때의 표면은, 반할 베어링(31, 32)의 외경측으로 팽출하는 곡면으로 되어 있다.

제 4 구체예

도 18에 슬라이딩면(7)에서의 개구 형상이 사각형인 오목부(71C, 71E)를 나타낸다. 도 16과는 달리, 오목부의 개구 형상의 사각형의 대각선이, 축 회전방향과 평행해지도록 배치된다. 도 18에 나타내는 오목부(71C, 71E)는, 오목부(71C, 71E)의 반할 베어링(31, 32)의 둘레방향에 평행한 단면에서 봤을 때의 표면, 및, 반할 베어링(31, 32)의 축선방향에 평행한 단면에서 봤을 때의 표면은, 반할 베어링(31, 32)의 외경측으로 팽출하는 곡면으로 되어 있다. 또한, 도 18도 둘레방향 홈(731C, 731E)을 생략하여 도시하고 있다.

상기에 오목부(71C, 71E)의 개구 형상으로서, 원형, 타원형 및 사각형을 나타내었지만, 이러한 개구 형상은, 기하학적으로 엄밀한 원형, 타원형 및 사각형을 의미하는 것이 아니고, 대략 원형, 대략 타원형 및 대략 사각형이면 된다. 또한, 오목부(71)의 개구 형상은 이러한 형상에 한정되지 않고, 다른 형상이어도 된다.

상기 설명은, 발명의 반할 베어링을 내연 기관의 크랭크축의 크랭크핀을 지승하는 커넥팅 로드 베어링에 적용한 예를 나타내었지만, 발명의 반할 베어링은, 크랭크축의 저널부를 지승하는 주베어링을 구성하는 한 쌍의 반할 베어링의 일방 또는 양방에 적용할 수 있다. 또한, 반할 베어링은, 오일 구멍이나 오일홈을 가지도록 해도 되고, 반할 베어링은, 오목부(71C, 71E)를 제외한 슬라이딩면의 전체가 반할 베어링의 둘레방향으로 연장되는 복수의 홈부를 가지고 구성해도 된다.

1 : 베어링 장치
2 : 커넥팅 로드
3 : 커넥팅 로드 베어링
4 : 주베어링
5 : 크랭크핀
5a, 5b : 윤활유 통로
5c : 토출구
6 : 저널부
6a : 윤활유 통로
6c : 입구 개구
10 : 반할 베어링의 둘레방향 중앙
31, 32 : 반할 베어링
41, 42 : 반할 베어링
41a : 오일홈
7 : 슬라이딩면
7C : 중앙부 영역
7E : 단부 영역
70 : 크래시 릴리프
71C, 71CC, 71CE, 71E : 오목부
72 : 평면 영역
73 : 홈 형성 영역
731C, 731E : 둘레방향 홈
76 : 둘레방향 단면
CL : 중심선
D1, D3 : 오목부의 깊이
D2, D4 : 둘레방향 홈의 깊이
R : 단부 영역의 원호 반경
W : 둘레방향 홈의 폭
Z : 크랭크핀의 회전방향
X : 저널부의 회전방향
M : 축의 이동방향
θ1 : 중앙부 영역의 각도 범위

Claims

내연 기관의 크랭크축을 지승하는 슬라이딩 베어링을 구성하는 반할 베어링으로서, 반원통 형상을 가지고, 내주면이 슬라이딩면을 형성하고 있는 상기 반할 베어링에 있어서,
상기 반할 베어링의 슬라이딩면은, 상기 반할 베어링의 둘레방향 중앙을 포함하는 중앙부 영역과, 당해 중앙부 영역의 양측의 단부 영역으로 이루어지고,
상기 중앙부 영역 및 상기 단부 영역의 각각의 슬라이딩면은, 원호면 형상을 가지고, 상기 단부 영역의 원호면의 원 중심이 상기 중앙부 영역의 원호면의 원 중심보다 상기 반할 베어링으로부터 떨어진 쪽에 편위하고 있고, 상기 중앙부 영역은, 상기 둘레방향 중앙을 기준으로 최대 ±65°의 원주 각도 범위에 있고,
상기 반할 베어링의 상기 중앙부 영역 및 상기 단부 영역에는, 각각 복수의 오목부가 형성되어 있고, 상기 오목부는, 상기 슬라이딩면으로부터 상기 반할 베어링의 외경측으로 후퇴한 평활한 오목부 표면을 가지고, 상기 오목부 표면은, 상기 반할 베어링의 둘레방향에 평행한 단면에서 봤을 때, 상기 반할 베어링의 외경측으로 볼록한 곡선을 형성하고 있고,
상기 오목부에는, 상기 오목부의 주연에 인접하여 홈 형성 영역이 형성되어 있고, 당해 홈 형성 영역에는, 상기 오목부 표면으로부터 상기 반할 베어링의 외경측으로 후퇴한 복수의 둘레방향 홈이 형성되어 있고, 상기 복수의 둘레방향 홈은, 상기 오목부의 주연으로부터 상기 반할 베어링의 둘레방향으로 연장되어 있고,
상기 중앙부 영역에 있어서의 상기 오목부의 상기 홈 형성 영역이 상기 오목부에서 차지하는 면적 비율보다, 상기 단부 영역에 있어서의 상기 오목부의 상기 홈 형성 영역이 상기 오목부에서 차지하는 면적 비율이 크고, 상기 중앙부 영역의 상기 오목부의 상기 둘레방향 홈의 최대 깊이보다, 상기 단부 영역의 상기 오목부의 상기 둘레방향 홈의 최대 깊이가 크게 되어 있는 것을 특징으로 하는 반할 베어링.
제 1 항에 있어서,
상기 중앙부 영역에 있어서의 상기 오목부의 상기 홈 형성 영역이 상기 오목부에서 차지하는 면적 비율에 대한 상기 단부 영역에 있어서의 상기 오목부의 상기 홈 형성 영역이 상기 오목부에서 차지하는 면적 비율은 1.5배 이상인 것을 특징으로 하는 반할 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 중앙부 영역에 있어서의 상기 오목부의 상기 둘레방향 홈의 최대 깊이에 대한 상기 단부 영역에 있어서의 상기 오목부의 상기 둘레방향 홈의 최대 깊이는 2배 이상인 것을 특징으로 하는 반할 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 중앙부 영역의 상기 오목부의 깊이가 2∼50㎛인 것을 특징으로 하는 반할 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 중앙부 영역에 있어서의 상기 둘레방향 홈의 깊이는, 상기 오목부의 중앙측으로부터 주연측을 향하여 커지고 있는 것을 특징으로 하는 반할 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 중앙부 영역에 있어서의 상기 둘레방향 홈의 최대 깊이가 0.5∼3㎛인 것을 특징으로 하는 반할 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 단부 영역에 있어서의 상기 둘레방향 홈의 최대 깊이가 1∼10㎛인 것을 특징으로 하는 반할 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 둘레방향 홈의 최대 폭이 20∼150㎛인 것을 특징으로 하는 반할 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 중앙부 영역에 있어서의 상기 오목부의 상기 홈 형성 영역이 상기 오목부에서 차지하는 면적 비율은 0.15∼0.55인 것을 특징으로 하는 반할 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 단부 영역에 있어서의 상기 오목부의 상기 홈 형성 영역이 상기 오목부에서 차지하는 면적 비율은 0.3∼0.90인 것을 특징으로 하는 반할 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 오목부의 개구 형상은, 원형, 타원형, 또는 사각형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 반할 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 오목부의 표면은, 반할 베어링의 축선방향의 단면에서 봤을 때, 반할 베어링의 외경측으로 볼록 형상의 곡선을 형성하는 것을 특징으로 하는 반할 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 복수의 오목부가, 상기 반할 베어링의 슬라이딩면의 전체에 균일하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반할 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 중앙부 영역의 상기 오목부는, 상기 반할 베어링의 둘레방향 중앙에 가까울수록 깊이가 커지는 것을 특징으로 하는 반할 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 중앙부 영역의 상기 오목부는, 상기 반할 베어링의 둘레방향 중앙에 가까울수록, 개구 면적이 커지는 것을 특징으로 하는 반할 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 중앙부 영역의 상기 오목부는, 상기 반할 베어링의 둘레방향 중앙에 가까울수록, 상기 홈 형성 영역이 상기 오목부에서 차지하는 면적 비율이 작아지는 것을 특징으로 하는 반할 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 중앙부 영역은, 상기 둘레방향 중앙을 기준으로 최소 ±40°의 원주 각도 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 반할 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 반할 베어링을 구비한, 내연 기관의 크랭크축을 지승하는 원통 형상의 슬라이딩 베어링.
제 18 항에 있어서,
상기 반할 베어링의 한 쌍을 조합하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 베어링.