KR20130043691A - 내연기관의 크랭크 샤프트용 베어링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내연기관의 크랭크 샤프트용 베어링 장치에 관한 것이며, 상기 베어링 장치는 베어링 셸로 형성된 슬라이딩 베어링을 포함하고, 베어링 셸의 후면(13)은 내연기관의 실린더 크랭크 케이스(11)에 인접하고, 베어링 셸의 베어링 면(12)은 지지될 크랭크 샤프트에 인접하며, 베어링 셸의 베어링 면(12) 또는 베어링 셸의 후면(13) 또는 상기 베어링 셸의 후면(13)에 인접한 실린더 크랭크 케이스(11)의 면(14)은 오목한 형상을 갖는다.

Description

내연기관의 크랭크 샤프트용 베어링 장치{BEARING ARRANGEMENT FOR A CRANKSHAFT OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 내연기관의 크랭크 샤프트용 베어링 장치에 관한 것이다.
크랭크 샤프트의 베어링 장치는 종종 메인 베어링 장치라고 하며 내연기관의 실린더 크랭크 케이스 내에 크랭크 샤프트를 지지하기 위해 사용된다. 크랭크 샤프트 베어링 장치는 대개 실린더 크랭크 케이스의 블라인드 보어 내에 수용된 다수의 베어링 셸로 이루어진 슬라이딩 베어링을 포함한다. 슬라이딩 베어링의 베어링 셸이 삽입되는 실린더 크랭크 케이스의 블라인드 보어는 전형적으로 실린더 크랭크 케이스의 부분인 소위 베어링 블록, 및 마찬가지로 실린더 크랭크 케이스의 부분인 소위 베어링 커버로 형성된다. 상기 크랭크 샤프트 베어링 장치의 슬라이딩 베어링은 크랭크 샤프트 베어링 장치의 가능한 작은 마모를 보장하기 위해 오일로 윤활된다.
종래의 크랭크 샤프트 베어링 장치에서, 크랭크 샤프트 베어링 장치의 작동 중에 대략 축 방향 베어링 중심에서 슬라이딩 베어링 또는 그 베어링 셸에 대한 최대 베어링 하중이 형성된다. 축 방향 베어링 폭에 걸쳐서 볼 때 종래의 크랭크 샤프트 베어링 장치의 슬라이딩 베어링은 심하게 변하는 또는 상이한 하중을 받는다. 또한, 축 방향 베어링 폭의 대략 중심에서 상기 압력 분포를 기초로, 최대 베어링 온도가 형성된다. 베어링 온도와 베어링 재료의 수명 간의 직접적인 관계가 있기 때문에, 슬라이딩 베어링의 대략 축 방향 중심에서 국부적 피크 온도가 완전한 크랭크 샤프트 베어링 장치의 수명을 제한한다. 이는 단점이다.
따라서, 축 방향 베어링 폭에 걸친 압력 분포 및 온도 분포가 균일해질 수 있는 크랭크 샤프트 베어링 장치가 필요하다. 이를 기초로, 본 발명의 과제는 내연기관의 크랭크 샤프트의 새로운 크랭크 샤프트 베어링 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제1항에 따른 내연기관의 크랭크 샤프트의 베어링 장치에 의해 달성된다. 본 발명에 따라 베어링 셸의 베어링 면 또는 베어링 셸의 후면 또는 상기 베어링 셸 후면에 인접한 실린더 크랭크 케이스의 면이 오목한 형상을 갖는다.
본 발명에 의해, 크랭크 샤프트 베어링 장치의 슬라이딩 베어링의 베어링 셸의 베어링 면 또는 후면 또는 상기 베어링 셸 후면에 인접한 실린더 크랭크 케이스의 면에 오목한 형상을 제공하는 것이 제시된다. 상기 오목한 형상에 의해, 축 방향 베어링 폭에 걸쳐서 볼 때 베어링 하중, 즉 압축 하중 및 온도 하중이 균일해질 수 있다.
이로 인해, 베어링 치수 설계가 변하지 않으면, 크랭크 샤프트 베어링 장치의 수명이 증가될 수 있다. 대안으로서, 크랭크 샤프트 베어링 장치의 수명이 일정하면, 치수 설계 및 그에 따라 크랭크 샤프트 베어링 장치의 치수가 줄어들 수 있다.
본 발명에 의해, 축 방향 베어링 폭에 걸친 압력 분포 및 온도 분포가 균일해질 수 있는 크랭크 샤프트 베어링 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 내연기관의 크랭크 샤프트의 베어링 장치의 개략적인 횡단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 내연기관의 크랭크 샤프트의 베어링 장치의 개략적인 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 내연기관의 크랭크 샤프트의 베어링 장치의 개략적인 횡단면도이다.
본 발명의 바람직한 개선들은 종속 청구항들 및 하기 설명에 제시된다. 본 발명의 실시예들이 도면을 참고로 설명되지만, 본 발명이 이 실시예들에 제한되지는 않는다.
본 발명은 내연기관의 크랭크 샤프트의 베어링 장치에 관한 것이다. 이러한 크랭크 샤프트 베어링 장치는 내연기관의 실린더 크랭크 케이스 내에 크랭크 샤프트를 지지하기 위해 사용된다. 크랭크 샤프트 베어링 장치는 슬라이딩 베어링을 포함하고, 상기 슬라이딩 베어링은 전형적으로 다수의 베어링 셸, 즉 상부 베어링 셸 및 하부 베어링 셸로 이루어진다. 베어링 셸들은 실린더 크랭크 케이스 내 보어 내로 삽입된다.
도 1은 크랭크 샤프트 베어링 장치의 축 방향으로 절단 방향을 가진 도시되지 않은 크랭크 샤프트의 베어링 장치의 개략적인 횡단면도를 도시한다. 도 1에는 크랭크 샤프트 베어링 장치의 하나의 베어링 셸(10), 즉 하부 베어링 셸(10)의 횡단면 및 상기 하부 베어링 셸(10)에 인접한, 내연기관의 실린더 크랭크 케이스(11)의 섹션의 횡단면이 도시된다. 도 1에서 축 방향 횡단면도로 도시된, 하부 베어링 셸(10)은 갭을 형성하면서 지지될 크랭크 샤프트에 인접한 베어링 셸의 베어링 면(12)을 갖는다. 상기 베어링 셸의 베어링 면(12)에 마주 놓인 베어링 셸(10)의 측면에는 소위 베어링 셸의 후면(13)이 형성되고, 상기 베어링 셸의 후면에 의해 베어링 셀(10)이 하부 베어링 셸(10)에 인접한 실린더 크랭크 케이스(11)의 섹션의 면(14)에 인접한다.
전술한 바와 같이, 도 1은 크랭크 샤프트 베어링 장치의 슬라이딩 베어링의 하부 베어링 셸(10)의 횡단면 및 축 방향으로 상기 하부 베어링 셸(10)에 인접한 실린더 크랭크 케이스(11)의 섹션의 횡단면을 도시한다. 도 1에는 축 방향 A이 표시된다. 또한, 도 1은 방사 방향 R 및 원주 방향 U을 표시하고, 원주 방향 U은 도면 평면을 향해 연장되거나 또는 도면 평면으로부터 연장된다.
도 1의 실시예에서, 베어링 셸(10)의 베어링 면(12)은 오목한 형상을 가지며, 베어링 셸의 베어링 면(12)의 상기 오목한 형상은 베어링 셸(10)의 원주 방향으로 볼 때 링형이며 방사 방향 및 축 방향으로 연장된다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 베어링 셸의 베어링 면(12)의 오목한 아치 형상은 오목한 형상의 방사방향 아치 깊이가 베어링 셸(10)의 축 방향 중심에서 가장 깊게 형성되고, 상기 방사방향 아치 깊이는 베어링 셸(10)의 축 방향 가장자리의 방향으로 연속해서 줄어든다.
크랭크 샤프트 베어링 장치의 슬라이딩 베어링의 하부 베어링 셸(10)의 베어링 면(12)의 상기 형상에 의해, 압축 하중 및 온도 하중이 베어링 셸(10)의 축 방향 폭에 걸쳐 균일해지므로, 국부적 압력 피크 및 온도 피크가 베어링 셸(10)의 축 방향 폭에 걸쳐 사라지거나 또는 방지될 수 있다. 이로 인해, 크랭크 샤프트 베어링 장치의 수명이 긍정적인 영향을 받을 수 있다.
또한, 하부 베어링 셸(10)의 베어링 면(12)의 오목한 형상에 의해 본 발명에 따른 크랭크 샤프트 베어링 장치의 슬라이딩 베어링에서 접선의 오일 흐름이 개선될 수 있고, 이는 결국 하부 베어링 셸(10)에서 열 방출을 개선한다. 이로 인해, 하부 베어링 셸(10)의 온도 하중이 더욱 줄어들기 때문에, 수명이 더 증가될 수 있다.
접선의 원주 방향으로 오일 흐름의 증가에 의해, 윤활유가 하부 베어링 셸(10)의 높은 하중을 받는 영역으로부터 도시되지 않은 상부 베어링 셸의 더 적은 하중을 받는 영역으로 송출된다. 크랭크 샤프트 변위 경로로 인해 베어링 셸과 크랭크 샤프트 사이에 하부 베어링 셸의 영역에서 보다 더 큰 갭이 생기는, 상부 베어링 셸의 영역에서, 오일은 축 방향으로 베어링을 방해 없이 벗어날 수 있다.
이로 인해, 하부 베어링 셸(10)의 오목한 윤곽에 의해 야기된, 축 방향으로 오일 흐름의 스로틀링에도 불구하고 윤활유의 방해 없는 교환이 가능해지므로 크랭크 샤프트 베어링 장치의 양호한 냉각이 보장된다.
하부 베어링 셸(10)의 베어링 면(12)이 오목한 형상을 갖는, 도 1에 도시된, 본 발명의 바람직한 실시예와는 달리, 도 2에 도시된 바와 같이 베어링 셸의 후면(13)에 인접하는 실린더 크랭크 케이스(11)의 면(14)이 오목한 형상을 갖는 것도 가능하다. 또한, 대안으로서 도 3에 도시된 바와 같이, 베어링 셸의 후면(13)이 오목한 형상을 가질 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 베어링 셸은 먼저 장착된 또는 지지된 상태에서 오목한 베어링 면, 즉 도 1에 도시된 상태를 갖는다.
도 2 및 도 3의 변형예에서, 축 방향 베어링 폭에 걸쳐 압축 하중 및 온도 하중의 균일화가 이루어질 수 있고, 도 2 및 도 3의 경우 접선의 원주 방향으로 오일 흐름의 증가가 달성된다.
본 발명에 의해 크랭크 샤프트 베어링 장치의 수명이 증가될 수 있다. 크랭크 샤프트 베어링 장치의 일정한 치수 설계시, 그 수명이 연장될 수 있다. 대안으로서, 본 발명은 크랭크 샤프트 베어링 장치의 일정한 수명에서 크랭크 샤프트 베어링 장치가 더 작게 치수 설계됨으로써 더 짧은 모터 길이 및 더 좁은 베어링 장치에 의해 더 컴팩트한 모터 아키텍처를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 이로 인해 내연기관에서 출력 증가가 구현될 수 있다.
본 발명의 바람직한 개선에 따라, 원주 방향으로 볼 때 오목한 형상이 변화될 수 있다. 예컨대 상기 바람직한 개선에 따라, 원주 방향으로 볼 때 오목한 아치 형상의 방사방향 아치 깊이가 변화될 수 있다. 이로 인해, 크랭크 샤프트 베어링 장치의 특성이 더욱 개선될 수 있다.
대안으로서, 원주 방향으로 볼 때 오목한 형상이 변화되지 않을 수도 있다.
바람직하게는 슬라이딩 베어링의 하부 베어링 셸(10) 또는 슬라이딩 베어링의 하부 베어링 셸(10)에 인접하는 실린더 크랭크 케이스(11)의 섹션이 오목한 형상을 갖는 반면, 상기 오목한 형상이 상부 베어링 셸의 영역 또는 상부 베어링 셸에 인접하는 실린더 크랭크 케이스의 섹션의 영역에는 형성되지 않는다.
10 베어링 셸
11 실린더 크랭크 케이스
12 베어링 셸의 베어링 면
13 베어링 셸의 후면
14 면

Claims (7)

  1. 내연기관의 크랭크 샤프트용 베어링 장치로서, 베어링 셸로 형성된 슬라이딩 베어링을 포함하고, 베어링 셸의 후면은 내연기관의 실린더 크랭크 케이스에 인접하고, 베어링 셸의 베어링 면은 지지될 크랭크 샤프트에 인접하는, 크랭크 샤프트용 베어링 장치에 있어서,
    상기 베어링 셸의 베어링 면(12) 또는 상기 베어링 셸의 후면(13) 또는 상기 베어링 셸의 후면(13)에 인접한 상기 실린더 크랭크 케이스(11)의 면(14)은 오목한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 크랭크 샤프트용 베어링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오목한 형상은 원주 방향으로 링형인 것을 특징으로 하는, 크랭크 샤프트용 베어링 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 오목한 형상이 원주 방향으로 볼 때 변화되는 것을 특징으로 하는, 크랭크 샤프트용 베어링 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 오목한 형상이 원주 방향으로 볼 때 변화되지 않는 것을 특징으로 하는, 크랭크 샤프트용 베어링 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오목한 형상의 오목한 아치 형상이 방사 방향 및 축 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는, 크랭크 샤프트용 베어링 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 오목한 아치 형상은 상기 형상의 방사방향 아치 깊이가 대략 축 방향 중심에서 가장 깊게 형성되는 것을 특징으로 하는, 크랭크 샤프트용 베어링 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬라이딩 베어링의 하부 베어링 셸(10), 또는 상기 슬라이딩 베어링의 상기 하부 베어링 셸(10)에 인접한 상기 실린더 크랭크 케이스(11)의 섹션만이 오목한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 크랭크 샤프트용 베어링 장치.
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