KR20100134512A

KR20100134512A - 내연기관용 커넥팅로드베어링 및 커넥팅로드베어링디바이스

Info

Publication number: KR20100134512A
Application number: KR1020100055306A
Authority: KR
Inventors: 오사무 이시고; 아츠시 오카도
Original assignee: 다이도 메탈 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2010-12-23
Also published as: DE102010022511A8; JP4785951B2; US8317402B2; JP2010285966A; DE102010022511A1; US20100316313A1; KR101166093B1

Abstract

한 쌍의 반원통형 베어링을 구비한 크랭크샤프트용 커넥팅로드베어링이 개시되어 있다. 상기 베어링 내측면에 있는 원주방향 홈(CG)들은 각각의 원주단으로부터 원주방향 중심을 향하여 45도의 최대 원주각 범위 내로 연장되고, 벽두께가 감소된 영역을 두 부분으로 분할시킨다. 상기 CG와 연통되는 축방향 홈들은 상기 베어링들의 맞댐단부들을 따라 제공된다. 상기 CG의 원주방향 길이는 상기 감소된 영역의 것보다 크다. 상기 CG의 깊이는 상기 단부로부터 상기 중심까지 점진적으로 작아지게 된다. 상기 CG의 폭은 크랭크핀에서의 내부 윤활유로의 윤활유 출구의 직경의 1/4보다는 작지 않으면서도 그 직경보다는 작다. 상기 CG의 단면적은 그 연결부에서 축방향 홈들의 단면적보다 크다.

Description

내연기관용 커넥팅로드베어링 및 커넥팅로드베어링디바이스{CONNECTING ROD BEARING FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES AND CONNECTING ROD BEARING DEVICE}

본 발명은 한 쌍의 반원통형 베어링으로 이루어지고, 커넥팅로드와 크랭크샤프트를 연결하는 크랭크핀을 회전가능하게 지지하되, 상기 크랭크샤프트에 형성된 내부 윤활유로를 통해, 상기 크랭크샤프트를 지지하는 메인 베어링의 내측면에, 그리고 추가로 상기 커넥팅로드베어링의 내측면에도 윤활유가 공급되는 내연기관용 커넥팅로드베어링(즉, 슬라이드베어링)에 관한 것이다.

내연기관의 크랭크샤프트는 한 쌍의 반원통형 베어링으로 이루어지는 메인 베어링을 통해 그 저널부에서 내연기관의 실린더블럭의 하부 부분에 지지된다. 메인 베어링에서는, 오일펌프로부터 배출되는 윤활유가 상기 실린더블럭의 벽에 형성된 오일 갤러리와 상기 메인 베어링의 벽에 형성된 스루홀을 통해 상기 메인 베어링의 내측면 상에 형성되는 오일홈 안으로 공급된다. 상기 저널부를 관통하여 제1윤활유로가 직경방향으로 형성되고, 상기 제1윤활유로의 양 단부에서의 개구들이 상기 오일홈과 유체연통되어 있다. 또한, 제2윤활유로가 크랭크샤프트에 형성되어, 상기 저널부에서의 직경방향의 제1윤활유로로부터 크랭크암을 향해 분기하게 되되, 상기 제2윤활유로는 크랭크핀을 통해 직경방향으로 형성된 제3윤활유로와 유체연통되어 있다. 따라서, 상기 실린더블럭의 벽에서의 오일 갤러리로부터 상기 메인 베어링의 벽에 형성된 스루홀을 통해 상기 메인 베어링의 내측면 상에 형성된 오일홈 안으로 공급되는 윤활유가 상기 제1, 제2 및 제3윤활유로를 통과하게 되고, 상기 제3윤활유로의 양 단부들에 있는 출구(이는 크랭크핀의 표면 상에 존재하는 윤활유 출구임)들로부터 커넥팅로드베어링과 상기 크랭크핀의 슬라이딩면들 사이에 공급된다.

상기 내연기관의 실린더블럭으로부터 상기 크랭크샤프트의 저널부를 통해 상기 커넥팅로드베어링으로 공급되는 윤활유는 각각의 윤활유로에 남아 있는 이물질을 운반할 수도 있다. 이러한 윤활유에 의해 반출되는 이물질이 크랭크핀과 커넥팅로드베어링 사이에 공급된다면, 이물질이 커넥팅로드베어링의 슬라이딩면에 손상을 입힐 위험이 존재하게 된다. 따라서, 크랭크핀과 커넥팅로드베어링의 슬라이딩면으로부터 외부로 이물질을 신속하게 배출시킬 필요가 있게 된다.

윤활유와 함께 수반되는 이물질에 대한 대책으로, 한 쌍의 반원통형 베어링으로 이루어지고 크랭크샤프트의 저널부를 지지하는 메인 베어링의 반원통형 베어링 중 어느 하나의 내측면의 전체 원주방향 길이 전반에 걸쳐 원주방향 오일홈을 제공함으로써 이물질을 배출하되, 상기 하나의 반원통형 베어링은 실린더블럭의 벽에서의 오일 갤러리로부터 공급되는 윤활유를 직접 받는 스루홀을 구비하는 것이 제안되어 왔다. 하지만, 상기 아이디어가 커넥팅로드베어링에 적용되는 경우에는, 이물질 배출 효과를 얻을 수도 있지만, 이물질이 커넥팅로드베어링의 반원통형 베어링의 내측면의 전체 원주방향 길이 전반에 걸쳐 형성된 원주방향 오일홈에 남게 되고, 베어링의 슬라이딩면 전반에 걸쳐 분산되어 상기 베어링이 손상을 입게 될 수도 있으므로 상기 제안된 방식이 역효과를 준다는 것을 실험을 통해 확인하였다.

이는 일반적으로 커넥팅로드베어링을 홀딩하는 하우징이 엔진 운전 시 상당히 변형되어, 상기 엔진 운전 시 크랭크핀과 커넥팅로드베어링간의 클리어런스가 상기 메인 베어링과 크랭크샤프트의 저널부간의 클리어런스보다 크게 되고, 상기 오일홈에 남아 있는 이물질이 1차하중수용부로서 "반원통형 베어링의 원주방향 중심부"를 포함하는 베어링의 슬라이딩면 전반에 걸쳐 분산되기 쉽기 때문이다. 이러한 커넥팅로드베어링은 상기 원주방향 오일홈이 없는 종래의 커넥팅로드베어링에 비해 손상을 더 많이 입게 된다. 이는 실험에 의해 확인되었다.

크랭크핀의 표면에 있는 윤활유 출구로부터, 윤활유와 함께 커넥팅로드베어링의 슬라이딩면 상으로 공급되는 이물질을 배출하기 위하여, 국부 원주방향 홈(partial circumferential groove)이 커넥팅로드베어링의 원주단(circumferential end)에 인접한 커넥팅로드베어링의 내측면 영역에 형성되되, 상기 단부는 상기 크랭크핀의 상대적인 회전 방향과 동일한 방향으로 배향되어, 이물질을 상기 국부 원주방향 홈에 포획시킨다고 가정할 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 이물질이 윤활유와 함께 원주방향 홈을 따라 원주단 부근에 공급되는 것이 가능한데, 여기서 이물질들은 커넥팅로드베어링으로부터 축방향으로 크러시릴리프면과 크랭크핀간의 클리어런스를 통해 효과적으로 배출될 수 있되, 상기 크러시릴리프트는 국부 원주방향 홈이 제공된 반원통형 베어링의 원주단 영역에 인접한 내측면 상에 형성되고, 또한 상기 원주단에 인접한 영역에 원주방향 홈이 없는 메이팅(mating) 반원통형 베어링의 또다른 원주단이 배리어로서 작용하므로, 이물질이 상기 메이팅 반원통형 베어링의 슬라이딩면 상으로 이동하지 못하도록 한다.

하지만, 내연기관의 제조공정에 있어서, 반원통형 베어링들이 스플릿형 커넥팅로드하우징 안에 합체되는 경우에는, 상기 국부 원주방향 홈이 제공된 반원통형 베어링이, 그 부근에 국부 원주방향 홈이 제공되는 원주단이 상기 크랭크핀의 상대적인 회전 방향과 반대 방향을 향하도록 잘못 합체될 수도 있다. 이러한 잘못된 합체가 발생한다면, 불행히도 상기 원주방향 홈이 베어링의 슬라이딩면 상으로의 이물질의 이동을 촉진시킬 것이다. 이와 관련하여, 내연기관의 제조자들은 면대칭 반원통형 베어링을 필요로 하고, 한 쌍의 반원통형 베어링이 서로 동일한 형상을 가지더라도, 이물질 배출 능력이 우수한 커넥팅로드베어링을 필요로 한다.

본 명세서는 하기 특허 공보의 관련 기술을 인용참조한다.

1. JP-A-08-277831

2. JP-A-2005-69283

본 발명의 목적은 크랭크샤프트의 내부 윤활유로를 통해 공급되는 윤활유에 반출되는 이물질의 배출 능력이 우수한, 내연기관의 크랭크핀용 슬라이드베어링(즉, 커넥팅로드베어링)을 제공하는 것이다.

상기 목적 하에, 본 발명의 제1실시형태에 따르면, 다음과 같은 내연기관의 크랭크샤프트용 커넥팅로드베어링이 제공된다.

내부 윤활유로를 구비한 크랭크샤프트의 크랭크핀을 회전가능하게 지지하기 위한 내연기관의 크랭크샤프트용 커넥팅로드베어링에 있어서, 상기 커넥팅로드베어링은 한 쌍의 반원통형 베어링으로 이루어지되, 그 중 하나는 커넥팅로드의 빅엔드하우징의 커넥팅로드측에 위치한 상부 반원통형 베어링이고, 나머지 다른 하나는 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징의 캡측에 위치한 하부 반원통형 베어링이며,

상기 상부 및 하부 반원통형 베어링에는, 상기 상부 및 하부 반원통형 베어링의 각각의 원주단에 인접한 베어링 내측면(bearing inner surface)에 있는 크러시릴리프로서 벽두께가 감소된 영역이 제공되고,

상기 상부 반원통형 베어링은 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징에 조립되어, 상기 상부 반원통형 베어링의 원주방향 중심이 상기 커넥팅로드의 축선과 정렬하게 되며,

원주방향 홈이 상기 베어링 내측면 상에 형성되어, 상기 상부 및 하부 반원통형 베어링의 각각의 원주단(circumferential end)으로부터 상기 베어링들의 원주방향 중심을 향하여 45도의 최대 원주각 범위 내로 연장시키고, 상기 벽두께가 감소된 영역을 두 부분으로 분할시키되, 상기 원주방향 홈의 폭중심선(width center line)은 상기 크랭크핀에서의 내부 윤활유로의 윤활유 출구의 개구 중심과 정렬되는데, 상기 윤활유 출구는 상기 크랭크핀의 외측면 상에 존재한다. 이와 관련하여, 내부 윤활유로의 통상적인 단면 형태는 원형이라는 점에 유의한다.

또한, 상기 커넥팅로드베어링에 있어서, 상기 베어링 내측면에 이어지는 상기 각각의 원주단의 코너 에지(edge)는 경사면을 형성하도록 챔퍼링(chamfer)되어, 4개의 원주방향 홈과 유체연통되어 있는 2개의 축방향 홈이, 상기 한 쌍의 반원통형 베어링이 원형으로 결합되는 상태에서, 서로 맞대어 있는 상기 원주단들을 따라 상기 상부 및 하부 반원통형 베어링의 전체 축방향 폭에 걸쳐 형성되며,

상기 원주방향 홈의 원주방향 길이는 상기 벽두께가 감소된 영역의 원주방향 길이보다 크고,

상기 원주방향 홈의 깊이는 상기 원주단으로부터 상기 원주방향 중심을 향해 점진적으로 작아지게 되며,

상기 원주방향 홈의 폭은 상기 크랭크핀에서의 내부 윤활유로의 윤활유 출구의 직경의 1/4보다는 작지 않으면서도 상기 윤활유 출구의 직경보다는 작고,

연결부에서, 상기 원주방향 홈과 상기 축방향 홈의 단면적은 하기 수학식 (1), 즉

원주방향 홈의 단면적 > 축방향 홈의 단면적 --- (1)을 만족한다.

상기 축방향 홈의 바람직한 크기는 다음과 같이 예시된다.

홈 폭 = 2 mm 미만, 및

홈 깊이 = 0.1 내지 0.5 mm.

상기 베어링의 벽두께가 감소된 영역(즉, 크러시릴리프 영역)의 바람직한 크기는 다음과 같다.

원주방향 길이 = 3 내지 15 mm,

베어링의 다른 영역의 베어링벽두께에 기초한 감소두께값 = 0.1 내지 0.5 mm.

상기 "크러시릴리프"란 용어는 SAE J506(Item 3.26 및 6.4 참조), DIN1497(§3.2 참조)에 정의되는데, 이는 내측면측에서 한 쌍의 반원통형 베어링의 각각의 원주단에 근접한 베어링벽을 제거하여 형성되는 벽두께가 감소된 영역이고, 상기 영역의 내측면은, 상기 내측면측에서 한 쌍의 반원통형 베어링 중 각각의 원주단에 근접한 베어링벽을 제거하여 형성된, "그 원주방향 중심을 포함하는 반원통형 베어링의 또다른 영역에서 베어링의 내측면의 곡률 중심과 상이한 곡률 중심"을 가진다(여기서는, 벽 두께가 원주단을 향해 점진적으로 감소하는 벽두께가 감소된 영역).

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 원주단으로부터 상기 윤활유 출구의 직경의 적어도 1/2 까지의 원주방향 길이 범위 이내의 상기 원주방향 홈의 깊이는 0.1 내지 0.8 mm 이다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 원주방향 홈의 길이는 하기 수학식 (2), 즉

원주방향 홈의 원주방향 길이 ≥ 벽두께가 감소된 영역의 원주방향 길이 + 윤활유 출구의 직경의 1/2 --- (2)를 만족한다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 원주방향 홈의 폭은 하기 수학식 (3), 즉

윤활유 출구의 직경의 1/2 > 원주방향 홈의 폭 ≥ 윤활유 출구의 직경의 1/4 --- (3)을 만족한다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 원주방향 홈의 저부는 그 단면이 아크(arc) 형상이고, 상기 원주방향 홈의 폭은 상기 원주단으로부터 상기 반원통형 베어링의 원주방향 중심을 향해 점진적으로 작아지며, 상기 원주방향 중심측에 있는 홈 단부로부터 상기 원주단측을 향해 상기 윤활유 출구의 직경의 1/2 만큼 이격된 위치에서는, 상기 윤활유 출구의 직경의 1/4보다 작지 않으면서도 1/2보다는 작은 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2실시형태에 따르면, 다음과 같은 내연기관용 커넥팅로드베어링디바이스가 제공된다.

내부 윤활유로를 구비한 크랭크샤프트에 내연기관의 커넥팅로드를 연결시키는 크랭크핀을 회전가능하게 지지하는 커넥팅로드베어링, 및 상기 커넥팅로드베어링을 홀딩하기 위한 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징을 포함하여 이루어지는 내연기관용 커넥팅로드베어링디바이스에 있어서, 상기 커넥팅로드베어링은 한 쌍의 반원통형 베어링으로 이루어지되, 그 중 하나는 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징의 커넥팅로드측에 위치한 상부 반원통형 베어링이고, 나머지 다른 하나는 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징의 캡측에 위치한 하부 반원통형 베어링이며,

상기 상부 및 하부 반원통형 베어링에는, 상기 상부 및 하부 반원통형 베어링의 각각의 원주단에 인접한 베어링 내측면에 있는 크러시릴리프로서 벽두께가 감소된 영역이 제공되고,

원주방향 홈이 상기 베어링 내측면 상에 형성되어, 상기 상부 및 하부 반원통형 베어링의 각각의 원주단으로부터 상기 베어링들의 원주방향 중심을 향하여 45도의 최대 원주각 범위 내로 연장시키고, 상기 벽두께가 감소된 영역을 두 부분으로 분할시키되, 상기 원주방향 홈의 폭중심선은 상기 크랭크핀에서의 내부 윤활유로의 윤활유 출구의 개구 중심과 정렬되는데, 상기 윤활유 출구는 상기 크랭크핀의 외측면 상에 존재하고,

상기 베어링 내측면에 이어지는 상기 각각의 원주단의 코너 에지는 경사면을 형성하도록 챔퍼링되어, 4개의 원주방향 홈과 유체연통되어 있는 2개의 축방향 홈이, 상기 한 쌍의 반원통형 베어링이 원형으로 결합되는 상태에서, 서로 맞대어 있는 상기 원주단들을 따라 상기 상부 및 하부 반원통형 베어링의 전체 축방향 폭에 걸쳐 형성되며,

상기 원주방향 홈의 깊이는 상기 원주단으로부터 상기 원주방향 중심을 향해 점진적으로 작아지며,

연결부에서 상기 원주방향 홈과 상기 축방향 홈의 단면적은 하기 수학식 (1), 즉

원주방향 홈의 단면적 > 축방향 홈의 단면적 --- (1)

을 만족하는 것을 특징으로 한다.

(1) 본 발명에 따르면, 벽두께가 감소된 영역(즉, 크러시릴리프 영역)을 2개의 부분으로 분할하기 위하여 원주단으로부터 원주방향 중심을 향하여 45도의 최대 원주각 범위 이내로 상부 및 하부 반원통형 베어링의 각각의 원주단에 인접한 베어링 내측면에 원주방향 홈이 형성된다. 엔진의 운전 시, 크랭크샤프트의 저널부로부터 크랭크핀에 형성된 직경방향의 스루홀로 유도하는 내부 윤활유로를 통해 공급되는 윤활유는 상기 크랭크핀의 표면 상에 존재하는 윤활유 출구로부터 커넥팅로드베어링과 크랭크핀 사이에 공급되고, 상기 윤활유에 반출되는 이물질과 함께 크랭크핀의 회전 방향으로 상기 반원통형 베어링의 원주단을 향해 상기 원주방향 홈을 따라 유동한다.

(2) 본 발명의 커넥팅로드베어링에 있어서, 상기 베어링 내측면에 이어지는 각각의 원주단의 코너 에지는 경사면을 형성하도록 챔퍼링되어, 4개의 원주방향 홈과 유체연통되어 있는 2개의 축방향 홈이, 상기 한 쌍의 반원통형 베어링이 원형으로 결합된 상태에서, 서로 맞대어 있는 상기 원주단들을 따라 상부 및 하부 반원통형 베어링의 전체 축방향 폭에 걸쳐 형성된다.

따라서, 윤활유와 함께 원주방향 홈을 따라 이동하여 상기 원주단 영역에 도달한 이물질들은 그 이동 방향을 거의 직각으로 변경하여, 상기 원주방향 홈과 유체연통되어 있는 축방향 홈 안으로 유동하게 되고, 상기 윤활유와 함께 축방향 홈의 양 단부로부터 커넥팅로드베어링의 외부로 배출된다. 연결부에서, 원주방향 및 축방향 홈들의 단면적은 수식 "원주방향 홈의 단면적 > 축방향 홈의 단면적"로 표현된 관계를 가지므로, 상기 원주방향 홈으로부터 축방향 홈으로 유동하는 윤활유의 유량이 증가하여, 상기 축방향 홈으로 들어가는 이물질의 이동 및 배출이 촉진되게 된다는 점에 유의해야 한다.

(3) 본 발명에 있어서, 상기 원주방향 홈의 원주방향 길이는 상기 벽두께가 감소된 영역(즉, 크러시릴리프 영역)의 원주방향 길이보다 크고, 상기 원주방향 홈의 폭은 상기 크랭크핀에서의 내부 윤활유로의 윤활유 출구의 직경의 1/4보다는 작지 않으면서도 상기 윤활유 출구의 직경보다는 작다. 이러한 구성에 따르면, 커넥팅로드베어링에 대한 크랭크핀의 상대적인 회전에 의하여, 상기 크랭크핀의 윤활유 출구가 축방향 홈을 가로질러 지나가 메이팅 반원통형 베어링의 영역 안으로 이동하고, 상기 메이팅 반원통형 베어링의 원주방향 홈(이하, 단순히 제2원주방향홈이라고 함)을 따라 추가로 이동하여 상기 메이팅 반원통형 베어링의 원주방향 중심을 향해 상기 제2원주방향홈의 단부를 통과한다. 상기 윤활유 출구의 이동 시, 상기 출구로부터 제2원주방향홈으로 배출되는 윤활유는, 윤활유 출구가 제2원주방향홈의 단부에 도달할 때까지 전진 방향(즉, 윤활유 출구의 이동 방향)으로 유동한다. 하지만, 윤활유 출구가 제2원주방향홈의 단부에 도달할 때로부터 상기 윤활유 출구가 상기 단부를 통과할 때까지는, 윤활유가 제2원주방향홈에서 후진 방향으로 유동하는 현상이 발생하게 된다. 따라서, 초기 반원통형 베어링의 원주방향 홈으로부터 제2원주방향홈까지 윤활유와 함께 축방향 홈 안으로 유동하지 않으면서 상기 제2원주방향홈에 들어가도록 축방향 홈을 가로질러 이동하고, 상기 제2원주방향홈의 단부 영역을 향해 이동하여 그곳에 남아 있는 이물질이 존재하는 경우에도, 상기 이물질들이 역방향으로 유동하는 윤활유에 의해 앞서 지나간 축방향 홈을 향해 되돌아갈 것이다. 이는 남아 있는 이물질들에 대한 청소(sweeping off) 효과이다. 따라서, 쌍을 이루는 원주방향 홈들이 이물질 배출 기능을 나타내기 위하여 한 쌍의 반원통형 베어링이 합체할 때 축방향 홈을 통해 서로 연통되게 된다.

(4) 상기 장점들은 "원주방향 홈의 원주방향 길이가 벽두께가 감소된 영역(즉, 크러시릴리프 영역)의 원주방향 길이보다 크고, 원주방향 홈의 폭은 상기 크랭크핀에서의 내부 윤활유로의 윤활유 출구의 직경의 1/4보다는 작지 않으면서도 상기 윤활유 출구의 직경보다는 작다"는 조건 하에 달성가능하다. 상기 원주방향 홈의 원주방향 길이가 상기 벽두께가 감소된 영역의 원주방향 길이 이하라면, 상기 윤활유 출구의 위치와 상기 제2원주방향홈의 단부간의 관계에 의해 발생되는 윤활유의 역류 현상이 예상될 수 없고, 상기 윤활유 출구로부터 배출되는 윤활유의 압력은 상기 벽두께가 감소된 영역(즉, 크러시릴리프 영역)과 크랭크핀간의 클리어런스를 통해 해제(release)된다. 그 결과, 윤활유가 제2원주방향홈으로부터 베어링의 슬라이딩면 영역으로 확산되고, 상기 제2원주방향홈에 남아 있는 이물질들이 윤활유와 함께 베어링의 슬라이딩면 영역으로 이동하여, 커넥팅로드베어링과 크랭크핀 사이에서 롤링하게 됨으로써, 불행히도 이들 부재들의 표면들에 손상을 입히게 될 것이다. 다른 한편으로, 제2원주방향홈에서의 윤활유의 유량이 역류 현상으로 인해 감소되므로, 상기 제2원주방향홈에 여전히 남아 있는 이물질을 윤활유에 의해 축방향 홈을 향하여 운반하는 능력 또한 감소되어, 이물질 배출 능력이 저하되게 된다.

(5) 상기 원주방향 홈의 깊이가 상기 반원통형 베어링의 원주단으로부터 상기 윤활유 출구의 직경의 적어도 1/2 까지의 원주방향 길이 범위 이내에서 0.1 내지 0.8 mm이 되는 경우에는, 상기 크랭크핀의 외측면에 있는 윤활유 출구로부터 상기 크랭크핀과 커넥팅로드베어링 사이에 공급되는 윤활유에 반출되는 이물질들이 원주방향 홈으로 들어가기 쉽다. 최대 길이가 대략 0.1 mm 정도인 이물질이 윤활유에 반출될 수도 있지만, 그 깊이가 0.1 mm 보다 작지 않으면서, 원주방향 길이는 상기 제1 및 제2원주방향홈 사이에 있는 연통부에서 윤활유 출구의 직경에 대응하는 원주방향 길이보다 작지 않은 영역이 형성되므로, 사이즈가 큰 이물질이라도 상기 원주방향 홈으로 들어갈 수 있게 된다. 상기 원주방향 홈의 깊이가 너무 크다면, 원주방향 홈의 부피가 증가하여, 상기 제2원주방향홈에서 유동하는 윤활유의 역(reverse) 유량이 감소되게 된다. 역 유량의 저감을 방지하기 위해서는, 원주방향 홈의 깊이가 0.8 mm 보다는 크지 않은 것이 바람직하다.

(6) 원주방향 홈의 폭이 윤활유 출구의 직경의 1/2보다 작게 이루어지면, 상기 원주방향 홈을 통해 역방향으로 유동하는 윤활유의 유량이 더욱 증가하게 되는 이점이 있다.

(7) 원주방향 홈의 원주방향 길이가 "벽두께가 감소된 영역의 원주방향 길이 + 윤활유 출구의 직경의 1/2"의 값보다 작지 않게 이루어지면, 상기 윤활유 출구는, 윤활유 출구가 제2원주방향홈의 단부에 도달할 때부터 윤활유 출구가 상기 단부를 통과할 때까지, 상기 벽두께가 감소된 영역(즉, 크러시릴리프 영역)과 크랭크핀간의 클리어런스로 개방되지 못하고(또는 연통되지 못하므로), 상기 윤활유의 압력이 원주방향홈으로부터 해제되기 어렵기 때문에, 상기 제2원주방향홈에서 발생되는 윤활유의 역류의 유량을 증가시킬 수 있게 된다.

(8) 본 발명에 있어서, 윤활유에 반출되는 이물질은 서로 연통되어 있는 원주방향 홈과 축방향 홈을 통해 베어링의 외부로 배출될 수 있기 때문에, JP-A-2005-69283에 개시된 바와 같이 배출될 클리어런스를 이물질이 쉽게 통과할 수 있도록 하기 위하여 크러시릴리프와 크랭크 저널간의 클리어런스를 반드시 확장시킬 필요는 없다. 본 발명의 구성에 따르면, 상기 원주단 영역의 베어링벽두께를, 종래의 크랭크샤프트용 슬라이드베어링과 유사한 방식으로, 반원통형 베어링의 원주방향 중심의 베어링벽두께에 비해 대략 0.010 내지 0.050 mm 만큼 더욱 작게 만드는(즉, 더욱 얇게 만드는) 것만으로도 충분하여, 벽두께가 감소된 영역(즉, 크러시릴리프 영역)에 의해 커넥팅로드베어링과 크랭크핀간의 작은 클리어런스를 형성할 수 있게 됨으로써, 상기 클리어런스를 통한 윤활유 누출의 증가를 억제할 수 있게 된다.

도 1은 저널부와 크랭크핀으로 각각 구획된 내연기관의 크랭크샤프트를 도시한 개략도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥팅로드베어링의 입면도;
도 3은 도 2에 도시된 커넥팅로드베어링의 본체 절반인 반원통형 베어링의 내측면의 평면도;
도 4는 도 2에 도시된 커넥팅로드베어링의 부분확대도;
도 5는 도 2에 도시된 커넥팅로드베어링의 기능설명도;
도 6은 도 2에 도시된 커넥팅로드베어링의 도 5와 유사한 기능설명도;
도 7은 베어링의 베어링내측면에서 볼 때 한 쌍의 커넥팅로드베어링의 본체 절반들이 결합되는 부분의 기능설명도로서 본 발명의 커넥팅로드베어링의 또다른 실시예를 도시한 도면;
도 8은 베어링의 베어링내측면에서 볼 때 도 2에 도시된 한 쌍의 커넥팅로드베어링의 본체 절반이 결합되는 부분의 기능설명도;
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 도 7 및 도 8과 유사한 기능설명도;
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 도 8 및 도 9와 유사한 기능설명도;
도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 도 8 및 도 9와 유사한 기능설명도;
도 12는 비교예에 따른 도 5 및 도 6과 유사한 기능설명도; 및
도 13은 도 12에 도시된 비교예에 따른 도 8 내지 도 11과 유사한 기능설명도이다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여, 본 발명의 소정의 실시예들을 설명하기로 한다.

도 1은 저널부와 크랭크핀부로 각각 구획된 내연기관의 크랭크샤프트의 개략도로서, 10은 저널을 나타내고, 12는 크랭크핀, 그리고 14는 커넥팅로드를 나타낸다. 이들 3가지 부재들간의 도면에 수직 방향으로의 위치적인 관계에 관해서는, 저널(10)이 도면의 가장 뒷쪽에 존재하고, 크랭크핀(12)은 도면의 앞쪽에 존재하되, 상기 크랭크핀(12)은 다른 단부 상에 피스톤을 운반하는 커넥팅로드(14)의 빅엔드하우징(16)에 의해 포위된다.

상기 저널(10)은 한 쌍의 반원통형 베어링(18A, 18B)을 통해 내연기관의 실린더블럭의 하부에서 지지된다. 도면의 상부측에 위치하는 반원통형 베어링(18A)에는 상기 베어링(18A)의 원주방향 전체 길이 전반에 걸쳐 내측면에 있는 오일홈(18a)이 제공된다.

상기 저널(10)은 직경방향으로 형성된 스루홀(10a)을 구비한다. 저널(10)이 화살표 X의 방향으로 회전하면, 스루홀(10a)의 양 단부에서의 개구들이 교대로 오일홈(18a)과 연통한다.

윤활유로(20)는 상기 저널(10), 크랭크암(도시안됨) 및 크랭크핀(12)을 통해 크랭크샤프트에 형성된다.

상기 크랭크핀(12)은 한 쌍의 반원통형 베어링(24, 26)을 통해 커넥팅로드(14)의 빅엔드하우징(16)(이는 커넥팅로드측에 있는 빅엔드하우징(16A)과 캡측에 있는 또다른 빅엔드하우징(16B)으로 구성됨)에 유지된다. 상기 반원통형 베어링(24, 26)은 그 원주단들을 서로 맞대어 조립하여 원통형 커넥팅로드베어링(22)을 형성하게 된다.

제1실시예

도 2 내지 도 4는 커넥팅로드베어링(22)을 구성하는 반원통형 베어링(24, 26)을 상세히 도시한다. 반원통형 베어링(24, 26)은 서로 동일한 형태를 가지므로, 상기 반원통형 베어링 중 한 가지 형태만을 설명하기로 한다.

상기 반원통형 베어링(24)은 도면에서 대칭형 부재이다.

원주방향 홈:

단면이 직사각형 모양인 윤활유를 위한 원주방향 홈(24C, 24D)은 반원통형 베어링(24)의 내측면 상에 형성되되, 이는 반원통형 베어링(24)의 원주단(24A, 24B)으로부터 상기 반원통형 베어링(24)의 원주방향 중심을 향해 연장된다. 상기 원주방향 홈(24C, 24D)의 폭중심선들은 반원통형 베어링(24)의 폭중심선과, 상기 크랭크핀(12)의 표면에 존재하는 윤활유 출구(20a)(즉, 윤활유로(20)의 출구)의 개구 중심이 정렬된다. 상기 원주방향 홈(24C, 24D)은 원주단(24A, 24B)으로부터 원주방향 중심을 향해 45도의 최대 원주각 범위 이내로 형성된다(도 2의 각도 θ 참조). 각각의 원주방향 홈(24C, 24D)의 원주방향 길이는 후술하는 벽두께가 감소된 영역(즉, 크러시릴리프 영역)의 원주방향 길이보다 크다. 그 깊이는 각각의 원주단(24A, 24B)으로부터 원주방향 중심을 향해 점진적으로 작아지게 된다. 상기 홈 폭은 크랭크핀(12)의 외측면에 존재하는 윤활유 출구(20a)(즉, 윤활유로(20)의 출구)의 직경 (d)의 1/4보다 작지 않으면서도 상기 직경 (d)보다는 작다. 본 실시예에서는 상기 원주방향 홈(24C, 24D)의 단면 모양이 직사각형이지만, 본 발명이 이것으로 제한되는 것은 아니다. 상기 원주방향 홈(24C, 24D)의 단면 모양은 원주방향 홈의 양 측면들이 기울어져 상기 홈 폭이 홈 저부를 향해 감소되게 되는 반전된 사다리꼴일 수도 있다.

벽두께가 감소된 영역(즉, 크러시릴리프 영역):

벽두께가 감소된 영역(즉, 크러시릴리프 영역)(24E, 24F)은 베어링의 내측면 상에 형성되되, 이는 종래의 크랭크샤프트용 슬라이드베어링과 유사한 방식으로 반원통형 베어링(24)의 원주단(24A, 24B)에 근접한 위치들로부터 상기 반원통형 베어링(24)의 원주방향 중심을 향해 연장된다. 벽두께가 감소된 영역(24E, 24F) 각각의 원주방향 길이는 원주방향 홈(24C, 24D) 각각의 원주방향 길이보다 짧다. 상기 벽두께가 감소된 영역(즉, 크러시릴리프 영역)(24E, 24F)은 그 전체 폭 전반에 걸쳐 반원통형 베어링(24)의 내측면 상에 형성되므로, 원주방향 홈(24C, 24D)에 의하여 두 부분으로 각각 분할된다(도 3 참조).

벽두께가 감소된 영역(24E, 24F)의 치수 예시는 다음과 같다:

원주방향 길이: 3 내지 15 mm, 및

원주방향 중심에서의 베어링의 벽두께에 기초한 원주단부에서의 감소두께값: 0.01 내지 0.05 mm.

축방향 홈:

베어링의 내측면에 이어지는 원주단(24A, 24B)의 코너 에지들은 경사면(24G, 24H)을 형성하도록 챔퍼링된다. 상기 경사면(24G, 24H)은 각각 메이팅 반원통형 베어링(26)의 대응하는 경사면(26G, 26H)과 협조하여 축방향 홈(40, 50)을 형성한다. 상기 축방향 홈(40, 50)은 반원통형 베어링(24, 26)의 전체 폭에 걸쳐 형성된다. 상기 축방향 홈(40, 50)은 각각 반원통형 베어링(24, 26)의 폭 중심에서 원주방향 홈(24C, 24D)과 연통된다(도 3). 축방향 홈(40, 50)에 있어서, 상기 원주방향 홈(24C, 24D)과의 연통부에서의 단면적은 수식 "원주방향 홈의 단면적 > 축방향 홈의 단면적"으로 표현된 관계를 충족하도록 구성된다.

상술된 구성에서는, 내연기관의 운전 시, 커넥팅로드베어링(22) 상에 지지된 크랭크핀(12)이 커넥팅로드베어링에 대하여 도 2에 화살표 A의 방향으로 회전한다. 상기 크랭크핀(12)의 회전과 함께, 크랭크핀(12)의 외측면 상에 존재하는 윤활유 출구(20a)는 반원통형 베어링(24)의 원주단(24A)을 향해 이동한다. 이동 시 윤활유 출구(20a)로부터 윤활유로(20)를 통해 윤활유가 계속해서 배출된다. 윤활유 출구(20a)가 원주방향 홈(24C)의 위치에 도달하면, 윤활유가 직접 원주방향 홈(24C) 안으로 유동한다(도 5). 상기 원주방향 홈(24C) 안으로 유동하는 윤활유는 수반되는 이물질 F와 함께 축방향 홈(40)을 향해 유동한다. 원주방향 홈(24C)과 축방향 홈(40)간의 연통부에 도달하는 경우, 윤활유는 그 방향을 이물질 F와 함께 변경하고, 상기 축방향 홈(40)을 따라 유동하며, 커넥팅로드베어링(22)의 축방향 단부(베어링의 폭방향으로의 단부)로부터 상기 베어링의 외부로 배출된다.

상기 원주방향 홈(24C)의 깊이는 원주방향 중심측으로부터 원주단(24A)을 향해 점진적으로 커지게 된다. 또한, 축방향 홈(40)에서는, 원주방향 홈(24C)과의 연통부에서의 단면적은 원주방향 홈의 단면적 > 축방향 홈의 단면적이라는 관계를 충족하도록 구성된다. 이에 따라, 원주방향 홈(24C)을 통과하는 윤활유의 유동 속도가 원주방향 중심측으로부터 원주단(24A)을 향해 점진적으로 감소되게 된다. 윤활유가 축방향 홈(40)에 들어간 후, 그 유동 속도가 다시 증가되며, 윤활유는 유동 속도가 증가하면서 베어링의 외부로 배출된다. 상기 윤활유의 유동 속도의 변경은 2가지 점에서 이점이 있다. 즉, (1) 원주방향 홈(24C)을 통과하는 윤활유에 수반되는 이물질이 축방향 홈(40)을 가로질러 관성 작용에 의해 다른 반원통형 베어링(26)의 원주방향 홈(26C)에 들어가게 되는 경향을 완화시켜, 이물질이 축방향 홈(40)에 원활하게 들어가게 하고, (2) 축방향 홈(40)에 들어가는 이물질은, 그 유동 속도가 축방향 홈(40)에서 증가되는 윤활유를 수반시켜 그리고 이물질이 베어링의 내측면을 따라 원주방향으로 윤활유의 유동에 거의 영향을 받지 않는 상태에서 급속히 베어링의 외부로 원활하게 배출될 수 있게 된다.

상기 윤활유는 부분적으로 이물질의 일부와 함께 축방향 홈(40)을 통과하여, 다른 반원통형 베어링(26)의 원주방향 홈(26C) 안으로 유동하게 되고, 화살표 A 방향측에 위치하는 원주방향 홈(26C)의 원주단부를 향해 유동한다. 이 때, 이물질 F 또한 축방향 홈(40)을 부분적으로 통과할 수도 있어, 윤활유와 함께 원주방향 홈(26C) 안으로 유동하게 된다.

윤활유 출구(20a)가 원주방향 홈(26C)의 단부의 위치에 도달하는 도 6에 도시된 상태에서, 상기 윤활유 출구(20a)는 반원통형 베어링(26)의 내측면(베어링의 슬라이딩면)에 의해 부분적으로 폐쇄된다. 상기 윤활유 출구(20a)로부터 배출되는 윤활유는 제트류로서 원주방향 홈(26C) 안으로 유동하여, 원주방향 홈(26C)에 남아 있는 이물질 F를 재빠르게 세척하도록 전진 방향으로의 이전의 유동에 대한 역류(즉, 화살표 B의 방향으로의 유동)를 발생시키게 된다(도 6의 화살표 B 참조). 역류의 발생으로 인하여, 원주방향 홈(26C)에 남아 있을 가능성이 있는 이물질 F가 윤활유와 함께 축방향 홈(40)을 향해 유동하기 더욱 쉽고, 축방향 홈(40)을 통해 베어링의 외부로 배출된다(상기 설명을 위하여, 상기 항목 (3) 참조). 역류 현상을 가능하게 하기 위해서는, 원주방향 홈(26C)의 원주방향 길이가 "벽두께가 감소된 영역(즉, 크러시릴리프 영역)의 원주방향 길이"보다 길어야만 한다. 상기 조건이 충족되지 않는다면, 원주방향 홈(26C)의 단부는 벽두께가 감소된 영역의 원주방향 길이 범위 이내에 위치되고, 상기 윤활유 출구(20a)로부터 배출되는 윤활유는, 원주방향 홈(26C)이 존재하지 않는 위치에서 반원통형 베어링(26)의 내측면(즉, 벽두께가 감소된 영역의 내측면)과 크랭크핀(12)의 외측면간의 비교적 큰 클리어런스를 통해 상기 반원통형 베어링(26)의 폭방향(축방향)으로의 확산 방식으로 유동한다.

제2실시예

도 7은 반원통형 베어링(24, 26)의 변형예를 예시한다. 변형된 반원통형 베어링(34, 36)은 원주방향 홈의 형상에 있어서 반원통형 베어링(24, 26)과 상이하다. 상기 반원통형 베어링(34, 36)의 원주방향 홈(34C, 36C)에서는, 홈 저부면의 단면이 아크 형상을 가진다. 상기 홈 폭은 반원통형 베어링(34, 36)의 각각의 원주단으로부터 원주방향 중심을 향해 점진적으로 작아지게 되고, 상기 원주방향 중심측에 있는 단부에서 최소가 된다. 상기 홈 폭은 상기 단부로부터 윤활유 출구(20a)의 직경 (d)의 1/2(= d/2)과 같은 거리로 이격된 위치에서 상기 크랭크핀(12)의 윤활유 출구(20a)의 직경 (d)보다 작아야만 한다. 원주방향 홈의 홈 폭이 작아짐에 따라, 윤활유 출구(20a)가 크랭크핀(12)의 상대 회전과 함께 원주방향 홈(36C)의 단부 위치를 통과할 때 상기 윤활유 출구(20a)로부터 원주방향 홈(36C)으로의 후진 방향(화살표 B)으로 유동하는 윤활유의 속도가 증가될 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 홈 폭이 d/4보다는 작지 않으면서 d/2보다는 작은 것이 바람직하다.

홈 폭이 최대인 부분에서, 즉 반원통형 베어링(34, 36) 사이의 맞댐단부(butt end)영역에서 각각의 원주방향 홈(34C, 34D)의 홈 폭 또한 상기 설명된 것과 유사한 방식으로 윤활유 출구(20a)의 직경 (d)보다 작은 것이 바람직하다. 상기 원주방향 홈의 홈 폭은 크랭크핀(12)의 상대적인 회전 방향의 반대측에 위치한 원주방향 홈에 있는 이물질(즉, 윤활유 출구(20a)로부터 배출되는 이물질)을 포획하기 위하여 d/4보다 작지 않게 제안된다는 점에 유의한다.

두 실시예 모두에 있어서, 원주방향 홈의 폭중심선은 크랭크핀의 표면에 존재하는 윤활유 출구의 개구 중심(즉, 구멍 중심)과 정렬되어야만 한다.

이하, 원주방향 홈의 홈 폭과 윤활유 출구(20a)의 직경 (d)간의 관계, 및 원주방향 홈의 원주방향 길이와 벽두께가 감소된 영역의 원주방향 길이간의 관계에 관하여 설명하기로 한다.

원주방향 홈의 홈 폭과 윤활유 출구(20a)의 직경 (d)간의 관계(도 8 및 도 9):

본 발명에 있어서, 원주방향 홈(24C, 34C, 26C, 36C)의 홈 폭(W_G)은 윤활유 출구의 직경 (d)보다 작다. 크랭크핀의 윤활유 출구가 상기 크랭크핀의 상대적인 회전과 함께 원주방향 홈의 단부를 통과하는 경우, 베어링의 축방향으로의 윤활유 유동 성분 또한 상기 원주방향 홈에 발생되어, 원주방향으로의 윤활유 유동 성분(즉, 역류 성분)의 운동량을 감소시키게 된다(도 8). 축류와 원주류간의 관계를 고려하면, 수식 "홈 폭(W) ≥ 윤활유 출구의 직경 (d)"으로 표현된 관계는 바람직하지 않다.

도 9에 도시된 실시예에 있어서, 상기 원주방향 홈(26C, 36C)의 홈 폭(W)은 윤활유 출구의 직경 (d)보다 작다. 크랭크핀의 윤활유 출구가 상기 크랭크핀의 상대적인 회전과 함께 원주방향 홈의 단부를 통과할 때 상기 원주방향 홈에 발생되는 윤활유의 역류는 원주방향으로의 윤활유 유동 성분만을 포함한다. 상기 원주방향 홈의 홈 폭은 크랭크핀의 상대적인 회전 방향으로 뒷쪽에 위치하는 원주방향 홈에 이물질(즉, 윤활유 출구(20a)로부터 배출되는 이물질)을 포획하기 위하여 d/4보다 작지 않아야만 한다는 점에 유의한다.

원주방향 홈의 원주방향 길이와 벽두께가 감소된 영역의 원주방향 길이간의 관계(도 10 및 도 11):

(1) 본 발명에 있어서, 원주방향 홈의 원주방향 길이는 벽두께가 감소된 영역의 원주방향 길이보다 크다. 도 10에 도시된 예시에서는, 원주방향 홈의 원주방향 길이 (L1)가 벽두께가 감소된 영역의 원주방향 길이 (L2)보다 약간 더 길다. 이 경우, 크랭크핀의 윤활유 출구가 상기 크랭크핀의 상대적인 회전과 함께 원주방향 홈의 단부를 통과할 때, 상기 윤활유 출구의 일부가 벽두께가 감소된 영역과 중첩된다. 따라서, 배출되는 윤활유가 부분적으로 (베어링의 축방향으로의 윤활유 유동 성분에 의해), 벽두께가 감소된 영역에서, 크랭크핀과 베어링의 내측면간의 비교적 큰 클리어런스를 통해 베어링의 축방향으로 유동한다. 한편, 상기 크랭크핀의 윤활유 출구의 중심부는 원주방향 홈과 중첩되기 때문에, 상기 원주방향 홈을 향한 비교적 큰 윤활유 유동 성분이 발생된다. 따라서, 그 운동량이 상대적으로 작을지라도, 윤활유 역류가 발생할 것이 예상된다.

도 11에 도시된 일 실시예에 있어서, 원주방향 홈의 원주방향 길이 (L1)는 상기 벽두께가 감소된 영역의 원주방향 길이 (L2)보다 상기 윤활유 출구의 직경의 1/2(= d/2)만큼 크다. 따라서, 크랭크핀의 윤활유 출구가 상기 크랭크핀의 상대적인 회전과 함께 원주방향 홈의 단부를 통과하면, 상기 윤활유 출구가 상기 벽두께가 감소된 영역과 중첩되지 않는다. 상기 윤활유 출구로부터 배출되는 윤활유는 원주방향 홈으로만 유동하므로, 원주방향으로의 윤활유 유동 성분으로 인하여 고속의 역류가 발생된다.

(2) 이하, 원주방향 홈의 원주방향 길이가 벽두께가 감소된 영역의 원주방향 길이보다 작은 비교예에 관한 설명을 하기로 한다(도 12 및 도 13). 비교예에 있어서, 반원통형 베어링(64, 66)은 커넥팅로드베어링을 구성하도록 결합된다. 윤활유를 위한 원주방향 홈(64C, 66C)과 벽두께가 감소된 영역(64E, 66E)은 반원통형 베어링(64, 66)의 내측면에 형성된다. 축방향 홈(40)은 반원통형 베어링(64, 66) 사이의 맞댐단부 위치에 존재한다. 비교예에 따른 커넥팅로드베어링은, 반원통형 베어링(64, 66)의 원주단으로부터의 원주방향 홈(64C, 66C) 각각의 원주방향 길이가 상기 벽두께가 감소된 영역(64E, 66E) 각각의 원주방향 길이보다 짧다는 점에서 본 발명의 실시예들과 상이하다. 도면에 도시된 바와 같이, 크랭크핀(12)의 윤활유 출구(20a)가 상기 크랭크핀(12)의 상대적인 회전(화살표 A 참조)과 함께 원주방향 홈(66C)의 단부를 통과할 때, 상기 윤활유 출구(20a)의 많은 부분이 상기 원주방향 홈(66C) 외부에서 벽두께가 감소된 영역(66E)과 중첩된다. 따라서, 배출되는 윤활유가 대부분, 벽두께가 감소된 영역(66E)에서, 크랭크핀(12)과 베어링의 내측면간의 비교적 큰 클리어런스를 통해 베어링의 축방향(도 13에서는 수평방향)으로 유동하게 된다. 상기 원주방향 홈(66C)에 남아 있는 이물질은 베어링의 축방향으로의 유동으로 인하여 베어링의 슬라이딩면과 크랭크핀(12) 사이로 들어가, 상기 크랭크핀(12)과 커넥팅로드베어링의 슬라이딩면들에 손상을 입히게 된다. 한편, 배출되는 윤활유의 적은 부분이 원주방향 홈(66C)으로 유동한다. 하지만, 원주방향 홈(64C)에서 역류를 발생시키기에 충분히 큰 압력은 얻어질 수 없다.

10 : 크랭크 저널
10a : 크랭크 저널의 직경방향의 스루홀
12 : 크랭크핀
14 : 커넥팅로드
16 : 빅엔드하우징
16A : 커넥팅로드측에 있는 빅엔드하우징
16B : 캡측에 있는 또다른 빅엔드하우징
18A : 반원통형 베어링
18B : 반원통형 베어링
18a : 오일 홈
20 : 윤활유로
20a : 윤활유 출구
22 : 커넥팅로드베어링
24 : 반원통형 베어링
24A : 원주단
24B : 원주단
24C : 원주방향 홈
24D : 원주방향 홈
24E : 벽두께가 감소된 영역(즉, 크러시릴리프 영역)
24F : 벽두께가 감소된 영역(즉, 크러시릴리프 영역)
24G : 경사면
24H : 경사면
26 : 반원통형 베어링
26A : 원주단
26B : 원주단
26C : 원주방향 홈
26D : 원주방향 홈
26E : 벽두께가 감소된 영역(즉, 크러시릴리프 영역)
26F : 벽두께가 감소된 영역(즉, 크러시릴리프 영역)
26G : 경사면
26H : 경사면
34 : 반원통형 베어링
34C : 원주방향 홈
36 : 원주방향 홈
36C : 원주방향 홈
40 : 축방향 홈
50 : 축방향 홈
64 : 반원통형 베어링
64A : 원주단
64C : 원주방향 홈
66 : 원주방향 홈
66A : 원주단
64C : 원주방향 홈
64E : 벽두께가 감소된 영역(즉, 크러시릴리프 영역)
d : 윤활유 출구의 직경
A : 화살표
B : 화살표
F : 이물질
W : 축방향 홈의 폭
W_G : 원주방향 홈의 폭

Claims

내부 윤활유로를 구비한 크랭크샤프트의 크랭크핀을 회전가능하게 지지하기 위한 내연기관의 크랭크샤프트용 커넥팅로드베어링에 있어서,
상기 커넥팅로드베어링은 한 쌍의 반원통형 베어링으로 이루어지되, 그 중 하나는 커넥팅로드의 빅엔드하우징의 커넥팅로드측에 위치한 상부 반원통형 베어링이고, 나머지 다른 하나는 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징의 캡측에 위치한 하부 반원통형 베어링이며,
상기 상부 및 하부 반원통형 베어링에는, 상기 상부 및 하부 반원통형 베어링의 각각의 원주단에 인접한 베어링 내측면에 있는 크러시릴리프로서 벽두께가 감소된 영역이 제공되고,
상기 상부 반원통형 베어링은 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징에 조립되어, 상기 상부 반원통형 베어링의 원주방향 중심이 상기 커넥팅로드의 축선과 정렬하게 되며,
상기 상부 및 하부 반원통형 베어링의 각각의 원주단으로부터 상기 베어링들의 원주방향 중심을 향하여 45도의 최대 원주각 범위 내에서 연장되고, 상기 벽두께가 감소된 영역을 두 부분으로 분할시키도록, 원주방향 홈이 상기 베어링 내측면에 형성되고, 상기 원주방향 홈의 폭중심선은 상기 크랭크핀에서의 내부 윤활유로의 윤활유 출구의 개구 중심과 정렬되되, 상기 윤활유 출구는 상기 크랭크핀의 외측면에 존재하고,
상기 베어링 내측면으로 이어지는 상기 각각의 원주단의 코너 에지는 경사면을 형성하도록 챔퍼링되어, 4개의 원주방향 홈과 유체연통되어 있는 2개의 축방향 홈이, 상기 한 쌍의 반원통형 베어링이 원형으로 결합되는 상태에서, 서로 맞대어 있는 상기 원주단들을 따라 상기 상부 및 하부 반원통형 베어링의 전체 축방향 폭에 걸쳐 형성되며,
상기 원주방향 홈의 원주방향 길이는 상기 벽두께가 감소된 영역의 원주방향 길이보다 크고,
상기 원주방향 홈의 깊이는 상기 원주단으로부터 상기 원주방향 중심을 향해 점진적으로 작아지며,
상기 원주방향 홈의 폭은 상기 크랭크핀에서의 내부 윤활유로의 윤활유 출구의 직경의 1/4보다는 작지 않으면서도 상기 윤활유 출구의 직경보다는 작고,
연결부에서, 상기 원주방향 홈과 상기 축방향 홈의 단면적은 하기 수학식 (1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 커넥팅로드베어링.
(수학식 1)
원주방향 홈의 단면적 > 축방향 홈의 단면적
제1항에 있어서,
상기 원주단으로부터 상기 윤활유 출구의 직경의 적어도 1/2 까지의 원주방향 길이 범위 이내에서, 상기 원주방향 홈의 깊이는 0.1 내지 0.8 mm인 것을 특징으로 하는 커넥팅로드베어링.
제1항에 있어서,
상기 원주방향 홈의 길이는 하기 수학식 (2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 커넥팅로드베어링.
(수학식 2)
원주방향 홈의 원주방향 길이 ≥ 벽두께가 감소된 영역의 원주방향 길이 + 윤활유 출구의 직경의 1/2
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원주방향 홈의 폭은 하기 수학식 (3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 커넥팅로드베어링.
(수학식 3)
윤활유 출구의 직경의 1/2 > 원주방향 홈의 폭 ≥ 윤활유 출구의 직경의 1/4
제1항에 있어서,
상기 원주방향 홈의 저부는 그 단면이 아크 형상이고, 상기 원주방향 홈의 폭은 상기 원주단으로부터 상기 반원통형 베어링의 원주방향 중심을 향해 점진적으로 작아지며, 상기 원주방향 중심측에 있는 홈 단부로부터 상기 원주단측을 향해 상기 윤활유 출구의 직경의 1/2 만큼 이격된 위치에서, 상기 윤활유 출구의 직경의 1/4보다 작지 않으면서도 1/2보다는 작은 것을 특징으로 하는 커넥팅로드베어링.
내부 윤활유로를 구비한 크랭크샤프트에 내연기관의 커넥팅로드를 연결시키는 크랭크핀을 회전가능하게 지지하는 커넥팅로드베어링, 및 상기 커넥팅로드베어링을 홀딩하기 위한 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징을 포함하여 이루어지는 내연기관용 커넥팅로드베어링디바이스에 있어서,
상기 커넥팅로드베어링은 한 쌍의 반원통형 베어링으로 이루어지되, 그 중 하나는 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징의 커넥팅로드측에 위치한 상부 반원통형 베어링이고, 나머지 다른 하나는 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징의 캡측에 위치한 하부 반원통형 베어링이며,
상기 상부 및 하부 반원통형 베어링에는, 상기 상부 및 하부 반원통형 베어링의 각각의 원주단에 인접한 베어링 내측면에 있는 크러시릴리프로서 벽두께가 감소된 영역이 제공되고,
상기 상부 반원통형 베어링은 상기 커넥팅로드의 빅엔드하우징에 조립되어, 상기 상부 반원통형 베어링의 원주방향 중심이 상기 커넥팅로드의 축선과 정렬하게 되며,
상기 상부 및 하부 반원통형 베어링의 각각의 원주단으로부터 상기 베어링들의 원주방향 중심을 향하여 45도의 최대 원주각 범위 내에서 연장되고, 상기 벽두께가 감소된 영역을 두 부분으로 분할시키도록, 원주방향 홈이 상기 베어링 내측면 에 형성되고, 상기 원주방향 홈의 폭중심선은 상기 크랭크핀에서의 내부 윤활유로의 윤활유 출구의 개구 중심과 정렬되되, 상기 윤활유 출구는 상기 크랭크핀의 외측면에 존재하고,
상기 베어링 내측면으로 이어지는 상기 각각의 원주단의 코너 에지는 경사면을 형성하도록 챔퍼링되어, 4개의 원주방향 홈과 유체연통되어 있는 2개의 축방향 홈이, 상기 한 쌍의 반원통형 베어링이 원형으로 결합되는 상태에서, 서로 맞대어 있는 상기 원주단들을 따라 상기 상부 및 하부 반원통형 베어링의 전체 축방향 폭에 걸쳐 형성되며,
상기 원주방향 홈의 원주방향 길이는 상기 벽두께가 감소된 영역의 원주방향 길이보다 크고,
상기 원주방향 홈의 깊이는 상기 원주단으로부터 상기 원주방향 중심을 향해 점진적으로 작아지며,
상기 원주방향 홈의 폭은 상기 크랭크핀에서의 내부 윤활유로의 윤활유 출구의 직경의 1/4보다는 작지 않으면서도 상기 윤활유 출구의 직경보다는 작고,
연결부에서 상기 원주방향 홈과 상기 축방향 홈의 단면적은 하기 수학식 (1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 커넥팅로드베어링디바이스.
(수학식 1)
원주방향 홈의 단면적 > 축방향 홈의 단면적