KR102077878B1

KR102077878B1 - 크로스 헤드 베어링 장치

Info

Publication number: KR102077878B1
Application number: KR1020150182009A
Authority: KR
Inventors: 이상돈; 안성찬
Original assignee: 한국조선해양 주식회사; 현대중공업 주식회사
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2020-02-14
Also published as: KR20170073288A

Abstract

본 발명은 크로스 헤드 베어링 장치에 관한 것으로서, 피스톤 로드와 커넥팅 로드를 연결하며, 크로스 헤드 핀의 상하부를 감싸는 상부 베어링 쉘과 하부 베어링 쉘이 한 조를 이루는 크로스 헤드 베어링을 포함하는 크로스 헤드 베어링 장치에 있어서, 상기 하부 베어링 쉘은, 베어링 면인 하중작용부에 윤활유를 공급하도록 형성되는 복수 개의 윤활 관통홀; 및 상기 복수 개의 윤활 관통홀에 윤활유를 급유하도록 배면에 형성되는 관통홀용 급유 통로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

크로스 헤드 베어링 장치{Cross Head Bearing Apparatus}

본 발명은 크로스 헤드 베어링 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 선박의 디젤엔진에 있어서는 실린더 내부를 슬라이드 하는 피스톤의 피스톤 로드의 상하운동을 커넥팅 로드를 통해 크랭크 축의 회전운동으로 변환하게 되어 있다. 피스톤 로드와 커넥팅 로드는 크로스 헤드 베어링 장치로 연결된다.

크로스 헤드 베어링 장치는, 상부 베어링 쉘과 하부 베어링 쉘이 한 조를 이루어 크로스 헤드 핀의 상하부를 감싸는 크로스 헤드 베어링과, 크로스 헤드 베어링을 수용하는 베어링 하우징으로 구성될 수 있으며, 상단이 피스톤 로드의 하단에 연결되고, 하단이 크랭크 축에 회전이 가능하도록 연결되는 커넥팅 로드의 상단에 연결된다.

여기서 베어링 하우징은 커넥팅 로드의 상부를 이루며 하부 베어링 쉘을 안착시키는 베어링 새들과, 베어링 새들과 결합되며 상부 베어링 쉘을 감싸는 베어링 캡을 포함할 수 있다.

크로스 헤드 베어링은, 피스톤의 상하운동을 크랭크 축에 전달하는 역할을 하므로 하중을 많이 받을 수 밖에 없고, 특히 베어링 새들에 고정되는 하부 베어링 쉘에 대해 항상 하향으로 하중이 작용함과 동시에 커넥팅 로드의 요동 운동도 작용하므로, 하부 베어링 쉘은 하중을 받는 베어링 면의 윤활성능이 매우 양호해야 한다.

이와 같이 하부 베어링 쉘은, 하중을 많이 받기 때문에 유막의 두께가 얇아져 윤활성능이 저감되고, 심할 경우 마모에 의한 손상을 받는 등의 문제가 있다.

따라서 하부 베어링 쉘은, 유막 두께를 증대시키는 방책을 검토할 필요가 있음과 동시에, 매우 큰 하중을 받는 베어링 면의 하중 능력의 향상을 도모할 필요도 있어, 윤활유를 급유하는 원주 방향의 급유 통로와, 급유 통로에 연결되는 윤활유를 공급하는 축 방향의 윤활 그루브를 복수 개로 형성하는 등 하부 베어링 쉘의 윤활성능을 향상시키기 위한 연구가 다각도로 진행되고 있다.

일반적으로, 하부 베어링 쉘은 하중작용부의 하중지지 유효표면적이 증가, 특히 하중을 가장 많이 받는 하중작용점(하부 베어링 쉘의 중심인 180°지점) 부근에서 하중지지 유효표면적이 증가할수록 그리고 윤활유가 충분히 공급될수록 윤활성능 및 이물질 배출능력이 증가되는데, 하중작용점 부근에 윤활유를 충분히 공급하기 위해 하중작용점에 가까이 윤활 그루브가 존재할수록 하중지지 유효표면적 감소로 윤활성능이 저하되는 문제가 있고, 하중작용점 부근에서 하중지지 유효표면적을 증가시키기 위해 윤활 그루브가 하중작용점에서 멀리 존재할수록 윤활유를 하중작용점 부근에 충분히 공급하기 어려워 윤활성능이 저하되는 문제가 있다.

이와 같이, 하부 베어링 쉘의 윤활성능 향상을 위해 하중지지 유효표면적 증가 및 윤활유의 충분한 공급이라는 상충되는 문제를 해결해야 하는데, 기존에는 하중작용점 부근에서 하중지지 유효표면적의 감소를 최대한 줄이면서 하중작용점 부근으로 윤활유를 공급할 수 있도록, 하중작용점을 기준으로 30° 부근 또는 그 이상 떨어진 곳에 윤활 그루브를 형성하고 있으나, 이는 하중지지 유효표면적 증가 및 윤활유의 충분한 공급이라는 상충되는 한계로 인하여 하부 베어링 쉘의 윤활성능을 더 이상 증대시킬 수 없는 문제가 있다.

국내 등록특허공보 제10-0632167호 (공고일: 2006년 09월 28일)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 크로스 헤드 베어링의 하부 베어링 쉘의 하중지지 유효표면적을 더욱 증가시키면서도 윤활유를 충분히 공급할 수 있도록 하는 크로스 헤드 베어링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 크로스 헤드 베어링 장치는, 피스톤 로드와 커넥팅 로드를 연결하며, 크로스 헤드 핀의 상하부를 감싸는 상부 베어링 쉘과 하부 베어링 쉘이 한 조를 이루는 크로스 헤드 베어링을 포함하는 크로스 헤드 베어링 장치에 있어서, 상기 하부 베어링 쉘은, 베어링 면인 하중작용부에 윤활유를 공급하도록 형성되는 복수 개의 윤활 관통홀; 및 상기 복수 개의 윤활 관통홀에 윤활유를 급유하도록 배면에 형성되는 관통홀용 급유 통로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 복수 개의 윤활 관통홀은, 상기 하중작용부에서 상기 하부 베어링 쉘의 세로 중심선을 따라 이루어지는 하중작용점 부근에서 상기 하부 베어링 쉘을 수직으로 관통하도록 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 복수 개의 윤활 관통홀은, 상기 하부 베어링 쉘의 상기 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 1열씩 배치되는 좌측열 윤활 관통홀과 우측열 윤활 관통홀로 이루어질 수 있다.

구체적으로, 상기 좌측열 윤활 관통홀은, 상기 세로 중심선으로부터 좌측으로 5° 내지 25°의 각도 범위 내에서 축 방향으로 배치되고, 상기 우측열 윤활 관통홀은, 상기 세로 중심선으로부터 우측으로 5° 내지 25°의 각도 범위 내에서 축 방향으로 배치될 수 있다.

구체적으로, 상기 관통홀용 급유 통로는, 상기 하부 베어링 쉘의 상기 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 1개씩 배치되는 좌측 급유 통로와 우측 급유 통로로 이루어지되, 상기 좌측 급유 통로는, 상기 하부 베어링 쉘의 좌측면으로부터 상기 좌측열 윤활 관통홀까지 원주 방향으로 연장되고 상기 좌측열 윤활 관통홀 부분에서 축 방향으로 연장되어, 'ㅓ'자형으로 이루어지고, 상기 우측 급유 통로는, 상기 하부 베어링 쉘의 우측면으로부터 상기 우측열 윤활 관통홀까지 원주 방향으로 연장되고 상기 우측열 윤활 관통홀 부분에서 축 방향으로 연장되어, 'ㅏ'자형으로 이루어질 수 있다.

구체적으로, 상기 복수 개의 윤활 관통홀은, 상기 하부 베어링 쉘의 상기 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 2열씩 배치되는 좌측열 윤활 관통홀과 우측열 윤활 관통홀로 이루어질 수 있다.

구체적으로, 상기 1열에 배치되는 상기 좌측열 윤활 관통홀은, 상기 세로 중심선으로부터 좌측으로 5° 내지 15°의 각도 범위 내에서 축 방향으로 배치되고, 상기 1열에 배치되는 상기 우측열 윤활 관통홀은, 상기 세로 중심선으로부터 우측으로 5° 내지 15°의 각도 범위 내에서 축 방향으로 배치되고, 상기 2열에 배치되는 상기 좌측열 윤활 관통홀은, 상기 세로 중심선으로부터 좌측으로 15° 내지 25°의 각도 범위 내에 축 방향으로 배치되고, 상기 2열에 배치되는 상기 우측열 윤활 관통홀은, 상기 세로 중심선으로부터 우측으로 15° 내지 25°의 각도 범위 내에 축 방향으로 배치될 수 있다.

구체적으로, 상기 관통홀용 급유 통로는, 상기 하부 베어링 쉘의 상기 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 1개씩 배치되는 좌측 급유 통로와 우측 급유 통로로 이루어지되, 상기 좌측 급유 통로는, 상기 하부 베어링 쉘의 좌측면으로부터 상기 2열에 배치되는 상기 좌측열 윤활 관통홀까지 원주 방향으로 연장되고 상기 1열 및 상기 2열에 각각 배치되는 상기 좌측열 윤활 관통홀 부분에서 축 방향으로 연장되어, '

'자형으로 이루어지고, 상기 우측 급유 통로는, 상기 하부 베어링 쉘의 우측면으로부터 상기 2열에 배치되는 상기 우측열 윤활 관통홀까지 원주 방향으로 연장되고 상기 1열 및 상기 2열에 각각 배치되는 상기 우측열 윤활 관통홀 부분에서 축 방향으로 연장되어, '

'자형으로 이루어질 수 있다.

구체적으로, 상기 베어링 면인 상기 하중작용부에 윤활유를 공급하도록, 상기 하부 베어링 쉘의 상기 세로 중심선을 따라 이루어지는 상기 하중작용점 부근으로부터 먼 부분의 상기 하중작용부에 형성되며, 상기 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 1개씩 배치되는 좌측 윤활 그루브와 우측 윤활 그루브로 이루어지는 윤활 그루브를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 좌측 윤활 그루브는, 상기 세로 중심선으로부터 좌측으로 60° 내지 80°의 각도 범위 내에서 축 방향으로 배치되고, 상기 우측 윤활 그루브는, 상기 세로 중심선으로부터 우측으로 60° 내지 80°의 각도 범위 내에서 축 방향으로 배치될 수 있다.

구체적으로, 상기 윤활 그루브에 윤활유를 급유하도록, 상기 하중작용부에서 상기 하부 베어링 쉘의 측면으로부터 상기 윤활 그루브까지 연장되어 형성되는 그루브용 급유 통로를 더 포함하고, 상기 그루브용 급유 통로는, 상기 하부 베어링 쉘의 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 1개씩 배치되는 좌측 급유 통로와 우측 급유 통로로 이루어지되, 상기 좌측 급유 통로는, 상기 하부 베어링 쉘의 좌측면으로부터 상기 좌측 윤활 그루브까지 원주 방향으로 연장되고, 상기 우측 급유 통로는, 상기 하부 베어링 쉘의 우측면으로부터 상기 우측 윤활 그루브까지 원주 방향으로 연장될 수 있다.

본 발명에 따른 크로스 헤드 베어링 장치는, 크로스 헤드 베어링의 하부 베어링 쉘에서 하중을 가장 많이 받는 하중작용점(하부 베어링 쉘의 중심인 180°지점) 부근에 윤활 관통홀을 복수 개로 형성하고, 윤활 그루브를 생략하거나 하중작용점으로부터 최대한 멀리 형성함으로써, 하부 베어링 쉘의 하중지지 유효표면적을 더욱 증가시키면서도 윤활유를 충분히 공급할 수 있어, 크로스 헤드 베어링의 윤활성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 크로스 헤드 베어링 장치는, 복수 개의 윤활 관통홀을 통해 윤활유에 포함된 이물질이나 초기 마모에 의해 발생하는 입자들을 용이하게 배출할 수 있어, 크로스 헤드 베어링의 배출능력을 더욱 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 크로스 헤드 베어링 장치는, 복수 개의 윤활 관통홀에 윤활유를 급유하는 급유 통로를 하부 베어링 쉘의 배면에 형성함으로써, 하부 베어링 쉘의 하중지지 유효표면적을 더욱 증가시킬 수 있어, 크로스 헤드 베어링의 윤활성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 디젤엔진을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 또는 제2 실시예에 따른 제1 또는 제2 크로스 헤드 베어링 장치를 설명하기 위한 확대 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 크로스 헤드 베어링 장치를 설명하기 위한 도면으로, (a)는 제1 크로스 헤드 베어링의 정면 전개도이고, (b)는 제1 크로스 헤드 베어링의 배면 전개도이다.
도 4는 도 3의 (a) 또는 (b)의 A-A'선을 따라 절단한 제1 하부 베어링 쉘의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 크로스 헤드 베어링 장치를 설명하기 위한 도면으로, (a)는 제2 크로스 헤드 베어링의 정면 전개도이고, (b)는 제2 크로스 헤드 베어링의 배면 전개도이다.
도 6은 도 5의 (a) 또는 (b)의 B-B'선을 따라 절단한 제2 하부 베어링 쉘의 단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 디젤엔진을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 또는 제2 실시예에 따른 제1 또는 제2 크로스 헤드 베어링 장치를 설명하기 위한 확대 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 디젤엔진(1)은, 실린더 커버(10)와, 실린더 내부를 슬라이드 하는 피스톤(20)과, 피스톤(20)에 연결되는 피스톤 로드(30)와, 피스톤 로드(30)의 상하운동을 전달받는 커넥팅 로드(40)와, 커넥팅 로드(40)에 연결되어 회전운동을 하는 크랭크 축(50)과, 피스톤 로드(30)와 커넥팅 로드(40)를 연결하는 본 발명의 제1 또는 제2 실시예에 따른 제1 또는 제2 크로스 헤드 베어링 장치(100, 200)와, 제1 또는 제2 크로스 헤드 베어링 장치(100, 200)의 내부에 수용되는 크로스 헤드 핀(60)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기에서, 커넥팅 로드(40)의 상부에는 제1 또는 제2 실시예의 크로스 헤드 베어링 장치(100, 200)를 안착시키는 제1 또는 제2 베어링 새들(141, 241)이 분리형 또는 일체형으로 구비될 수 있다.

크로스 헤드 핀(60)은, 가이드 레일(61)을 따라 상하로 슬라이딩 가능하도록 가이드 슈(62)가 설치될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 크로스 헤드 베어링 장치를 설명하기 위한 도면으로, (a)는 제1 크로스 헤드 베어링의 정면 전개도이고, (b)는 제1 크로스 헤드 베어링의 배면 전개도이고, 도 4는 도 3의 (a) 또는 (b)의 A-A'선을 따라 절단한 제1 하부 베어링 쉘의 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 크로스 헤드 베어링 장치(100)는, 상단이 피스톤 로드(30)의 하단에 연결되고, 하단이 크랭크 축(50)에 회전이 가능하도록 연결되는 커넥팅 로드(40)의 상단에 연결되어, 피스톤 로드(30)의 상하운동을 커넥팅 로드(40)를 통해 크랭크 축(50)에 전달하는 것으로, 제1 크로스 헤드 베어링(110), 제1 베어링 하우징(140)을 포함하여 구성될 수 있다.

제1 크로스 헤드 베어링(110)은, 제1 상부 베어링 쉘(120)과 제1 하부 베어링 쉘(130)이 한 조를 이루어, 크로스 헤드 핀(60)의 상하부를 감싸도록 결합 구성될 수 있다.

이러한 제1 크로스 헤드 베어링(110)은, 피스톤(20)의 상하운동을 크랭크 축(50)에 전달하는 역할을 하므로 하중을 많이 받을 수 밖에 없고, 특히 제1 베어링 새들(141)에 고정되는 제1 하부 베어링 쉘(130)에 대해 항상 하향으로 하중이 작용함과 동시에 커넥팅 로드(40)의 요동 운동도 작용하므로, 제1 하부 베어링 쉘(130)은 하중을 받는 베어링 면, 즉 하중작용부의 윤활성능이 매우 양호해야 한다.

이를 위해 본 발명에 따른 제1 하부 베어링 쉘(130)은, 하중작용부에 윤활유를 공급하도록 형성되는 복수 개의 제1 윤활 관통홀(131)과, 복수 개의 제1 윤활 관통홀(131)에 윤활유를 급유하도록 배면에 형성되는 제1 급유 통로(132)를 포함하여 구성될 수 있다.

복수 개의 제1 윤활 관통홀(131)은, 도 3의 (a) 및 도 4에 도시된 바와 같이, 하중작용부에서 하중을 가장 많이 받는 제1 하부 베어링 쉘(130)의 세로 중심선(도면에서 180°지점)을 따라 이루어지는 하중작용점 부근에서 제1 하부 베어링 쉘(130)을 수직으로 관통하도록 형성될 수 있다.

구체적으로, 복수 개의 제1 윤활 관통홀(131)은, 제1 하부 베어링 쉘(130)의 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 1열씩 배치되는 제1 좌측열 윤활 관통홀(131a)과 제1 우측열 윤활 관통홀(131b)로 이루어질 수 있다.

이때, 제1 좌측열 윤활 관통홀(131a)은, 세로 중심선(도면의 180° 지점)으로부터 좌측으로 5° 내지 25°의 각도 범위 내(도면에서 165°전후 지점)에서 축 방향으로 배치될 수 있고, 제1 우측열 윤활 관통홀(131b)은, 세로 중심선(도면의 180° 지점)으로부터 우측으로 5° 내지 25°의 각도 범위 내(도면에서 195°전후 지점)에서 축 방향으로 배치될 수 있다.

제1 급유 통로(132)는, 도 3의 (b) 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 하부 베어링 쉘(130)의 측면으로부터 복수 개의 제1 윤활 관통홀(131)까지 연장되도록 형성될 수 있다.

구체적으로, 제1 급유 통로(132)는, 제1 하부 베어링 쉘(130)의 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 1개씩 배치되는 제1 좌측 급유 통로(132a)와 제1 우측 급유 통로(132b)로 이루어질 수 있다.

이때, 제1 좌측 급유 통로(132a)는, 제1 하부 베어링 쉘(130)의 좌측면으로부터 제1 좌측열 윤활 관통홀(131a)까지 원주 방향으로 연장되고 제1 좌측열 윤활 관통홀(131a) 부분에서 축 방향으로 연장되어, 'ㅓ'자형으로 이루어질 수 있고, 제1 우측 급유 통로(132b)는, 제1 하부 베어링 쉘(130)의 우측면으로부터 제1 우측열 윤활 관통홀(131b)까지 원주 방향으로 연장되고 제1 우측열 윤활 관통홀(131b) 부분에서 축 방향으로 연장되어, 'ㅏ'자형으로 이루어질 수 있다.

상기한 제1 실시예에서는 제1 윤활 관통홀(131)이 제1 하부 베어링 쉘(130)의 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 1열씩 배치되는 것을 설명하였지만, 제1 하부 베어링 쉘(130)의 하중지지 유효표면적의 증가로 인한 윤활성능을 고려하면서 좌우 대칭으로 2열씩 또는 그 이상 배치될 수 있음은 물론이다.

본 실시예에서는 도면에 도시하지 않았지만, 좌우 대칭으로 2열씩 배치될 경우, 1열에 배치되는 제1 좌측열 윤활 관통홀(131a)은, 세로 중심선(도면의 180° 지점)으로부터 좌측으로 5° 내지 15°의 각도 범위 내(도면에서 170°전후 지점)에서 축 방향으로 배치될 수 있고, 1열에 배치되는 제1 우측열 윤활 관통홀(131b)은, 세로 중심선(도면의 180° 지점)으로부터 우측으로 5° 내지 15°의 각도 범위 내(도면에서 190°전후 지점)에서 축 방향으로 배치될 수 있고, 2열에 배치되는 다른 좌측열 윤활 관통홀은, 세로 중심선(도면의 180° 지점)으로부터 좌측으로 15° 내지 25°의 각도 범위 내(도면에서 160°전후 지점)에 축 방향으로 배치될 수 있고, 2열에 배치되는 다른 우측열 윤활 관통홀은, 세로 중심선(도면의 180° 지점)으로부터 우측으로 15° 내지 25°의 각도 범위 내(도면에서 200°전후 지점)에 축 방향으로 배치될 수 있다.

이때, 제1 급유 통로(132)는 제1 하부 베어링 쉘(130)의 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 1개씩 배치되되, 제1 좌측 급유 통로(132a)와 제1 우측 급유 통로(132b)가 '

'자형 및 '

'자형으로 이루어지는 것이 다르다.

구체적으로, 제1 좌측 급유 통로(132a)는, 제1 하부 베어링 쉘(130)의 좌측면으로부터 2열에 배치되는 다른 좌측열 윤활 관통홀까지 원주 방향으로 연장되고 1열에 배치되는 제1 좌측열 윤활 관통홀(131a) 및 2열에 배치되는 다른 좌측열 윤활 관통홀 각각의 부분에서 축 방향으로 연장되어, '

'자형으로 이루어질 수 있다.

또한, 제1 우측 급유 통로(132b)는, 하부 베어링 쉘(130)의 우측면으로부터 2열에 배치되는 다른 우측열 윤활 관통홀까지 원주 방향으로 연장되고 1열 배치되는 제1 우측열 윤활 관통홀(131b) 및 2열에 배치되는 다른 우측열 윤활 관통홀 각각의 부분에서 축 방향으로 연장되어, '

'자형으로 이루어질 수 있다.

상기와 같이 구성되는 제1 하부 베어링 쉘(130)은, 배면에 형성된 제1 급유 통로(132)를 통해 일정한 유압으로 급유되는 윤활유가 하중작용부에 형성된 복수 개의 제1 윤활 관통홀(131) 내부에 지속적으로 공급될 수 있다.

이러한 상태에서, 피스톤 로드(30)가 하강함에 따라 크로스 헤드 핀(60)에 하중이 가해지면서 회전할 때, 복수 개의 제1 윤활 관통홀(131) 내부로부터 윤활유가 유압 및 점성에 의해 빠져나오면서 하중작용부의 하중작용점 부근으로부터 양쪽으로 퍼져나가 베어링 면인 하중작용부 전체를 윤활할 수 있게 한다.

이후 피스톤 로드(30)가 상승함에 따라 크로스 헤드 핀(60)에 하중이 작용하지 않을 때, 제1 급유 통로(132)를 통해 윤활유의 급유가 용이하게 됨은 물론, 복수 개의 제1 윤활 관통홀(131)을 통해 윤활유에 포함된 이물질이나 초기 마모에 의해 발생하는 입자들의 배출이 용이하게 이루어질 수 있다.

이를 통해 본 제1 실시예는, 베어링 면인 하중작용부에 기존의 윤활 그루브 없이 복수 개의 제1 윤활 관통홀(131)만을 형성하고, 제1 급유 통로(132)를 배면에 형성함으로써, 제1 하부 베어링 쉘(130)의 하중지지 유효표면적을 증가시킬 수 있고, 또한 복수 개의 제1 윤활 관통홀(131)을 하중작용부의 하중작용점 부근에 형성할 수 있어, 제1 하부 베어링 쉘(130)의 윤활성능을 향상시킬 수 있게 함은 물론, 윤활유에 포함된 이물질이나 초기 마모에 의해 발생하는 입자들을 제1 윤활 관통홀(131)을 통해 용이하게 배출할 수 있게 한다.

제1 베어링 하우징(140)은, 제1 크로스 헤드 베어링(110)을 수용하여 보호할 수 있다.

이러한 제1 베어링 하우징(140)은, 커넥팅 로드(40)의 상부를 이루며 제1 하부 베어링 쉘(130)을 안착시키는 제1 베어링 새들(141)과, 제1 베어링 새들(141)과 결합되며 제1 상부 베어링 쉘(120)을 감싸는 제1 베어링 캡(142)을 포함할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 크로스 헤드 베어링 장치를 설명하기 위한 도면으로, (a)는 제2 크로스 헤드 베어링의 정면 전개도이고, (b)는 제2 크로스 헤드 베어링의 배면 전개도이고, 도 6은 도 5의 (a) 또는 (b)의 B-B'선을 따라 절단한 제2 하부 베어링 쉘의 단면도이다.

도 1 내지 도 2 및 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 크로스 헤드 베어링 장치(200)는, 상단이 피스톤 로드(30)의 하단에 연결되고, 하단이 크랭크 축(50)에 회전이 가능하도록 연결되는 커넥팅 로드(40)의 상단에 연결되어, 피스톤 로드(30)의 상하운동을 커넥팅 로드(40)를 통해 크랭크 축(50)에 전달하는 것으로, 제2 크로스 헤드 베어링(210), 제2 베어링 하우징(240)을 포함하여 구성될 수 있다.

제2 크로스 헤드 베어링(210)은, 제2 상부 베어링 쉘(220)과 제2 하부 베어링 쉘(230)이 한 조를 이루어, 크로스 헤드 핀(60)의 상하부를 감싸도록 결합 구성될 수 있다.

이러한 제2 크로스 헤드 베어링(210)은, 제1 실시예에서 설명한 바와 마찬가지로, 제2 베어링 새들(241)에 고정되는 제2 하부 베어링 쉘(230)에서 하중을 받는 베어링 면, 즉 하중작용부의 윤활성능이 매우 양호해야 한다.

이를 위해 본 발명에 따른 제2 하부 베어링 쉘(230)은, 하중작용부에 윤활유를 공급하도록 형성되는 복수 개의 제2 윤활 관통홀(231)과, 복수 개의 제2 윤활 관통홀(231)에 윤활유를 급유하도록 배면에 형성되는 제2 급유 통로(232)와, 하중작용부에 윤활유를 공급하도록 형성되는 윤활 그루브(233)와, 윤활 그루브(233)에 윤활유를 급유하도록 하중작용부에 형성되는 제3 급유 통로(234)를 포함하여 구성될 수 있다.

복수 개의 제2 윤활 관통홀(231)은, 도 5의 (a) 및 도 6에 도시된 바와 같이, 하중작용부에서 하중을 가장 많이 받는 제2 하부 베어링 쉘(230)의 세로 중심선(도면에서 180°지점)을 따라 이루어지는 하중작용점 부근에서 제2 하부 베어링 쉘(230)을 수직으로 관통하도록 형성될 수 있으며, 제2 좌측열 윤활 관통홀(231a)과 제2 우측열 윤활 관통홀(231b)로 이루어질 수 있다. 또한, 복수 개의 제2 윤활 관통홀(231)은, 제1 실시예와 마찬가지로 2열씩 배치될 경우, 제2 좌측열 윤활 관통홀(231a)과 제2 우측열 윤활 관통홀(231b)에 더하여 2열에 배치되는 좌측열 윤활 관통홀과 2열에 배치되는 우측열 윤활 관통홀을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

이러한 복수 개의 제2 윤활 관통홀(231)은, 제1 실시예에서 설명한 복수 개의 제1 윤활 관통홀(131)과 구성이 동일한 바, 여기서는 중복 설명을 회피하기 위하여 상세한 설명을 생략하기로 한다.

제2 급유 통로(232)는, 도 5의 (b) 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 하부 베어링 쉘(230)의 측면으로부터 복수 개의 제2 윤활 관통홀(231)까지 연장되도록 형성될 수 있으며, 제2 좌측 급유 통로(232a)와 제2 우측 급유 통로(232b)로 이루어질 수 있다.

이러한 복수 개의 제2 급유 통로(232)는, 제1 실시예에서 설명한 제2 급유 통로(232)와 구성이 동일한 바, 여기서는 중복 설명을 회피하기 위하여 상세한 설명을 생략하기로 한다.

윤활 그루브(233)는, 도 5의 (a) 및 도 6에 도시된 바와 같이, 하중을 덜 받는 제2 하부 베어링 쉘(230)의 세로 중심선(도면에서 180°지점)을 따라 이루어지는 하중작용점 부근으로부터 먼 부분의 하중작용부에 형성될 수 있다.

구체적으로, 윤활 그루브(233)는, 제2 하부 베어링 쉘(230)의 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 1개씩 배치되는 좌측 윤활 그루브(233a)와 우측 윤활 그루브(233b)로 이루어질 수 있다.

이때, 좌측 윤활 그루브(233a)는, 세로 중심선(도면의 180° 지점)으로부터 좌측으로 60° 내지 80°의 각도 범위 내(도면에서 110°전후 지점)에서 축 방향으로 배치될 수 있고, 우측 윤활 그루브(233b)는, 세로 중심선(도면의 180° 지점)으로부터 우측으로 60° 내지 80°의 각도 범위 내(도면에서 250°전후 지점)에서 축 방향으로 배치될 수 있다.

제3 급유 통로(234)는, 도 5의 (a) 및 도 6에 도시된 바와 같이, 윤활 그루브(233)에 윤활유를 급유할 수 있도록, 하중작용부에서 제2 하부 베어링 쉘(230)의 측면으로부터 윤활 그루브(233)까지 연장되도록 형성될 수 있다.

구체적으로, 제3 급유 통로(234)는, 제2 하부 베어링 쉘(230)의 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 1개씩 배치되는 제3 좌측 급유 통로(234a)와 제3 우측 급유 통로(234b)로 이루어질 수 있다.

이때, 제3 좌측 급유 통로(234a)는, 제2 하부 베어링 쉘(230)의 좌측면으로부터 좌측 윤활 그루브(233a)까지 원주 방향으로 연장되도록 배치될 수 있고, 제3 우측 급유 통로(234b)는, 제2 하부 베어링 쉘(230)의 우측면으로부터 우측 윤활 그루브(233b)까지 원주 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 제2 하부 베어링 쉘(230)은, 배면에 형성된 제2 급유 통로(232)를 통해 일정한 유압으로 급유되는 윤활유가 하중작용부에 형성된 복수 개의 제2 윤활 관통홀(231) 내부에 지속적으로 공급될 뿐만 아니라, 하중작용부에 형성된 제3 급유 통로(234)를 통해 일정한 유압으로 급유되는 윤활유가 하중작용부에 형성된 윤활 그루브(233)에 지속적으로 공급될 수 있다.

이러한 상태에서, 피스톤 로드(30)가 하강함에 따라 크로스 헤드 핀(60)에 하중이 가해지면서 회전할 때, 복수 개의 제2 윤활 관통홀(231) 내부로부터 윤활유가 유압 및 점성에 의해 빠져나오면서 하중작용부의 하중작용점 부근으로부터 양쪽으로 퍼져나갈 뿐만 아니라, 윤활 그루브(233)로부터 윤활유가 유압 및 점성에 의해 빠져나오면서 베어링 면인 하중작용부 전체를 윤활할 수 있게 한다.

이후 피스톤 로드(30)가 상승함에 따라 크로스 헤드 핀(60)에 하중이 작용하지 않을 때, 제2 및 제3 급유 통로(234)를 통해 윤활유의 급유가 용이하게 됨은 물론, 복수 개의 제2 윤활 관통홀(231)을 통해 윤활유에 포함된 이물질이나 초기 마모에 의해 발생하는 입자들의 배출이 용이하게 이루어질 수 있다.

이를 통해 본 제2 실시예는, 베어링 면인 하중작용부에 복수 개의 제2 윤활 관통홀(231)을 형성하면서 하중작용점으로부터 최대한 먼 부분에 윤활 그루브(233)를 형성하고, 제2 급유 통로(232)를 배면에 형성하고, 제3 급유 통로(234)를 하중작용부에 형성함으로써, 제2 하부 베어링 쉘(230)의 하중지지 유효표면적을 증가시킬 수 있고, 또한 복수 개의 제2 윤활 관통홀(231)을 하중작용부의 하중작용점 부근에 형성할 수 있어, 제1 하부 베어링 쉘(130)의 윤활성능을 향상시킬 수 있게 함은 물론, 윤활유에 포함된 이물질이나 초기 마모에 의해 발생하는 입자들을 제1 윤활 관통홀(131)을 통해 용이하게 배출할 수 있게 한다.

제2 베어링 하우징(240)은, 제2 크로스 헤드 베어링(210)을 수용하여 보호할 수 있다.

이러한 제2 베어링 하우징(240)은, 커넥팅 로드(40)의 상부를 이루며 제2 하부 베어링 쉘(230)을 안착시키는 제2 베어링 새들(241)과, 제2 베어링 새들(241)과 결합되며 제2 상부 베어링 쉘(220)을 감싸는 제2 베어링 캡(242)을 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 구성되는 제1 실시예의 제1 크로스 헤드 베어링(110)와 제2 실시예의 제2 크로스 헤드 베어링(210)을 비교했을 때, 제2 크로스 헤드 베어링(210)이 하중작용부에 윤활 그루브(233)와 제3 급유 통로(234)가 더 형성되는 차이점이 있는데, 하중지지 유효표면적을 증가시키는 측면에서는 제2 크로스 헤드 베어링(210)이 불리하고, 윤활유를 충분히 공급한다는 측면에서는 제1 크로스 헤드 베어링(110)이 불리하다 할 수 있다. 그런데 일반적으로 디젤엔진의 용량이 일정하지 않고 용량에 따라 크로스 헤드 베어링의 크기도 달라진다는 점을 고려할 때, 제1 크로스 헤드 베어링(110)은 소형 또는 중형의 디젤엔진에 유리할 수 있고, 제2 크로스 헤드 베어링(210)은 중형 또는 대형의 디젤엔진에 유리할 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 크로스 헤드 베어링(110, 210)의 하부 베어링 쉘(130, 230)에서 하중을 가장 많이 받는 하중작용점(하부 베어링 쉘의 중심인 180°지점) 부근에 윤활 관통홀(131, 231)을 복수 개로 형성하고, 윤활 그루브(233)를 생략하거나 하중작용점으로부터 최대한 멀리 형성함으로써, 하부 베어링 쉘(130, 230)의 하중지지 유효표면적을 더욱 증가시키면서도 윤활유를 충분히 공급할 수 있어, 크로스 헤드 베어링(110, 210)의 윤활성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예는, 복수 개의 윤활 관통홀(131, 231)을 통해 윤활유에 포함된 이물질이나 초기 마모에 의해 발생하는 입자들을 용이하게 배출할 수 있어, 크로스 헤드 베어링(110, 210)의 배출능력을 더욱 증대시킬 수 있다.

또한, 본 실시예는, 복수 개의 윤활 관통홀(131, 231)에 윤활유를 급유하는 급유 통로(132, 232)를 하부 베어링 쉘(130, 230)의 배면에 형성함으로써, 하부 베어링 쉘(130, 230)의 하중지지 유효표면적을 더욱 증가시킬 수 있어, 크로스 헤드 베어링(110, 210)의 윤활성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 디젤엔진 10: 실린더 커버
20: 피스톤 30: 피스톤 로드
40: 커넥팅 로드 50: 크랭크 축
60: 크로스 헤드 핀 61: 가이드 레일
62: 가이드 슈
100: 제1 크로스 헤드 베어링 장치
110: 제1 크로스 헤드 베어링 120: 제1 상부 베어링 쉘
130: 제1 하부 베어링 쉘 131: 제1 윤활 관통홀
131a: 제1 좌측열 윤활 관통홀 131b: 제1 우측열 윤활 관통홀
132: 제1 급유 통로 132a: 제1 좌측 급유 통로
132b: 제1 우측 급유 통로 140: 제1 베어링 하우징
141: 베어링 새들 142: 제1 베어링 캡
200: 제2 크로스 헤드 베어링 장치
210: 제2 크로스 헤드 베어링 220: 제2 상부 베어링 쉘
230: 제2 하부 베어링 쉘 231: 제2 윤활 관통홀
231a: 제2 좌측열 윤활 관통홀 231b: 제2 우측열 윤활 관통홀
232: 제2 급유 통로 232a: 제2 좌측 급유 통로
232b: 제2 우측 급유 통로 233: 윤활 그루브
233a: 좌측 윤활 그루브 233b: 우측 윤활 그루브
234: 제3 급유 통로 234a: 제3 좌측 급유 통로
234b: 제3 우측 급유 통로 240: 제2 베어링 하우징
241: 제2 베어링 새들 242: 제2 베어링 캡

Claims

피스톤 로드와 커넥팅 로드를 연결하며, 크로스 헤드 핀의 상하부를 감싸는 상부 베어링 쉘과 하부 베어링 쉘이 한 조를 이루는 크로스 헤드 베어링을 포함하는 크로스 헤드 베어링 장치에 있어서,
상기 하부 베어링 쉘은,
베어링 면인 하중작용부에 윤활유를 공급하도록 형성되는 복수 개의 윤활 관통홀; 및
상기 복수 개의 윤활 관통홀에 윤활유를 급유하도록 배면에 형성되는 관통홀용 급유 통로를 포함하고,
상기 베어링 면인 상기 하중작용부에 윤활유를 공급하도록, 상기 하부 베어링 쉘의 상기 세로 중심선을 따라 이루어지는 상기 하중작용부에서 상기 하부 베어링 쉘의 세로 중심선을 따라 이루어지는 하중작용점 부근으로부터 먼 부분의 상기 하중작용부에 형성되며, 상기 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 1개씩 배치되는 좌측 윤활 그루브와 우측 윤활 그루브로 이루어지는 윤활 그루브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스 헤드 베어링 장치.
제1항에 있어서, 상기 복수 개의 윤활 관통홀은,
상기 하중작용점 부근에서 상기 하부 베어링 쉘을 수직으로 관통하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 크로스 헤드 베어링 장치.
제2항에 있어서, 상기 복수 개의 윤활 관통홀은,
상기 하부 베어링 쉘의 상기 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 1열씩 배치되는 좌측열 윤활 관통홀과 우측열 윤활 관통홀로 이루어지는 것을 특징으로 하는 크로스 헤드 베어링 장치.
제3항에 있어서,
상기 좌측열 윤활 관통홀은, 상기 세로 중심선으로부터 좌측으로 5° 내지 25°의 각도 범위 내에서 축 방향으로 배치되고,
상기 우측열 윤활 관통홀은, 상기 세로 중심선으로부터 우측으로 5° 내지 25°의 각도 범위 내에서 축 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 크로스 헤드 베어링 장치.
제3항에 있어서, 상기 관통홀용 급유 통로는,
상기 하부 베어링 쉘의 상기 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 1개씩 배치되는 좌측 급유 통로와 우측 급유 통로로 이루어지되,
상기 좌측 급유 통로는, 상기 하부 베어링 쉘의 좌측면으로부터 상기 좌측열 윤활 관통홀까지 원주 방향으로 연장되고 상기 좌측열 윤활 관통홀 부분에서 축 방향으로 연장되어, 'ㅓ'자형으로 이루어지고,
상기 우측 급유 통로는, 상기 하부 베어링 쉘의 우측면으로부터 상기 우측열 윤활 관통홀까지 원주 방향으로 연장되고 상기 우측열 윤활 관통홀 부분에서 축 방향으로 연장되어, 'ㅏ'자형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 크로스 헤드 베어링 장치.
제3항에 있어서, 상기 복수 개의 윤활 관통홀은,
상기 하부 베어링 쉘의 상기 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 2열씩 배치되는 좌측열 윤활 관통홀과 우측열 윤활 관통홀로 이루어지는 것을 특징으로 하는 크로스 헤드 베어링 장치.
제6항에 있어서,
상기 1열에 배치되는 상기 좌측열 윤활 관통홀은, 상기 세로 중심선으로부터 좌측으로 5° 내지 15°의 각도 범위 내에서 축 방향으로 배치되고,
상기 1열에 배치되는 상기 우측열 윤활 관통홀은, 상기 세로 중심선으로부터 우측으로 5° 내지 15°의 각도 범위 내에서 축 방향으로 배치되고,
상기 2열에 배치되는 상기 좌측열 윤활 관통홀은, 상기 세로 중심선으로부터 좌측으로 15° 내지 25°의 각도 범위 내에 축 방향으로 배치되고,
상기 2열에 배치되는 상기 우측열 윤활 관통홀은, 상기 세로 중심선으로부터 우측으로 15° 내지 25°의 각도 범위 내에 축 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 크로스 헤드 베어링 장치.
제6항에 있어서, 상기 관통홀용 급유 통로는,
상기 하부 베어링 쉘의 상기 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 1개씩 배치되는 좌측 급유 통로와 우측 급유 통로로 이루어지되,
상기 좌측 급유 통로는, 상기 하부 베어링 쉘의 좌측면으로부터 상기 2열에 배치되는 상기 좌측열 윤활 관통홀까지 원주 방향으로 연장되고 상기 1열 및 상기 2열에 각각 배치되는 상기 좌측열 윤활 관통홀 부분에서 축 방향으로 연장되어, '
'자형으로 이루어지고,
상기 우측 급유 통로는, 상기 하부 베어링 쉘의 우측면으로부터 상기 2열에 배치되는 상기 우측열 윤활 관통홀까지 원주 방향으로 연장되고 상기 1열 및 상기 2열에 각각 배치되는 상기 우측열 윤활 관통홀 부분에서 축 방향으로 연장되어, '
'자형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 크로스 헤드 베어링 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 좌측 윤활 그루브는, 상기 세로 중심선으로부터 좌측으로 60° 내지 80°의 각도 범위 내에서 축 방향으로 배치되고,
상기 우측 윤활 그루브는, 상기 세로 중심선으로부터 우측으로 60° 내지 80°의 각도 범위 내에서 축 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 크로스 헤드 베어링 장치.
제10항에 있어서,
상기 윤활 그루브에 윤활유를 급유하도록, 상기 하중작용부에서 상기 하부 베어링 쉘의 측면으로부터 상기 윤활 그루브까지 연장되어 형성되는 그루브용 급유 통로를 더 포함하고,
상기 그루브용 급유 통로는,
상기 하부 베어링 쉘의 세로 중심선을 기준으로 좌우 대칭으로 1개씩 배치되는 좌측 급유 통로와 우측 급유 통로로 이루어지되,
상기 좌측 급유 통로는, 상기 하부 베어링 쉘의 좌측면으로부터 상기 좌측 윤활 그루브까지 원주 방향으로 연장되고,
상기 우측 급유 통로는, 상기 하부 베어링 쉘의 우측면으로부터 상기 우측 윤활 그루브까지 원주 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 크로스 헤드 베어링 장치.