KR20140052028A

KR20140052028A - 미끄럼 베어링

Info

Publication number: KR20140052028A
Application number: KR1020147006617A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 히키타; 신이치 가토; 유이치로 기무라; 모토이치 무라카미
Original assignee: 다이호 고교 가부시키가이샤; 도요타 지도샤 (주)
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2014-05-02
Also published as: US20140248012A1; EP2765318A1; WO2013140977A1; CN103906934A; JP5895638B2; CN103906934B; EP2765318B1; EP2765318A4; KR101526929B1; US8979378B2; JP2013194830A; HUE035087T2

Abstract

미끄럼 베어링(2)은 크랭크 샤프트(1)(회전축)의 외주면에 슬라이딩 접촉하는 슬라이딩면(2a)과, 이 슬라이딩면(2a)의 축방향 양단부에 원주방향을 따라 형성되고 또한 상기 슬라이딩면(2a)보다도 반경방향 외방으로 퇴피한 리세스부(4)를 가지고 있다. 상기 리세스부(4)는 축방향 단부에 형성한 평탄부(4a)와, 상기 평탄부(4a)로부터 상기 리세스부(4)와 슬라이딩면(2a)과의 경계 부분을 향하여 서서히 깊어지도록 형성한 테이퍼부(4b)를 가지고 있다. 윤활유는 상기 테이퍼부(4b)의 내부에서 난류 또는 와류를 형성한 후, 테이퍼부(4b)를 따라 유통함으로써, 상기 평탄부(4a)의 위치에서 이 윤활유의 흐름에 의한 고압력 영역(W)을 형성하도록 되어 있다. 윤활유를 신속하게 승온시킴과 아울러 윤활유의 누설을 억제할 수 있다.

Description

미끄럼 베어링{SLIDE BEARING}

본 발명은 미끄럼 베어링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬라이딩면의 적어도 일방의 축방향 단부에 원주방향을 따라 형성되고, 또한 슬라이딩면보다도 반경방향 외방으로 퇴피한 리세스부를 갖는 미끄럼 베어링에 관한 것이다.

종래, 엔진의 크랭크 샤프트 등의 회전축을 축지지하는 미끄럼 베어링으로서, 상기 회전축의 외주면에 슬라이딩 접촉하는 슬라이딩면과, 이 슬라이딩면 중 적어도 일방의 축방향 단부에 원주방향을 따라 형성되고 또한 상기 슬라이딩면보다도 반경방향 외방으로 퇴피한 리세스부를 갖는 미끄럼 베어링이 알려져 있다(특허문헌 1).

이러한 구성을 갖는 미끄럼 베어링에 의하면, 회전축과 미끄럼 베어링 사이를 유통한 윤활유는 상기 리세스부의 내부에서 난류 또는 와류를 발생시키고, 이것에 의해 미끄럼 베어링으로부터 윤활유에 열전달을 행하여, 미끄럼 베어링을 냉각하게 되어 있다(제0025란, 도 3, 도 5∼도 8).

일본 특표 2003-532036호 공보

그렇지만, 상기 특허문헌 1의 미끄럼 베어링을 사용한 경우, 상기 열전달에 의한 냉각효과가 과잉으로 얻어져 버리기 때문에, 엔진의 시동 직후 등의 오일 온도가 낮은 경우에는, 윤활유를 신속하게 데울 수 없어, 윤활유의 점성에 의한 크랭크 샤프트의 회전 토크가 증대하여, 연비가 악화된다고 하는 문제가 발생한다.

또한 최근의 자동차용의 엔진으로서 하이브리드 엔진이나 아이들링 스톱을 행하는 엔진 등의 크랭크 샤프트가 빈번하게 정지하는 엔진에서는, 윤활유의 온도가 저하되기 쉬워, 크랭크 샤프트를 다시 회전시킬 때에 전술한 바와 같은 문제가 발생해 버린다.

이러한 문제를 감안하여, 리세스부에 의한 냉각효과를 얻으면서, 윤활유를 신속하게 승온시키는 것이 가능한 미끄럼 베어링을 제공하는 것이다.

즉 청구항 1의 발명은, 회전축의 외주면에 슬라이딩 접촉하는 슬라이딩면과, 이 슬라이딩면의 적어도 일방의 축방향 단부에 원주방향을 따라 형성되고 또한 상기 슬라이딩면보다도 반경방향 외방으로 퇴피한 리세스부를 갖는 미끄럼 베어링에 있어서,

상기 리세스부는, 상기 축방향 단부에 형성한 평탄부와, 상기 평탄부로부터 상기 리세스부와 상기 슬라이딩면의 경계 부분을 향하여 서서히 깊어지도록 형성한 테이퍼부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 발명에 의하면, 미끄럼 베어링과 회전축 사이를 유통한 윤활유가, 상기 리세스부에 형성한 테이퍼부에 유입되어 난류 또는 와류를 형성하고, 열전달에 의해 미끄럼 베어링을 냉각한다.

그렇지만, 이 윤활유는 테이퍼부의 경사를 따라 상기 평탄부의 상방, 평탄부와 회전축 사이에 형성된 공간으로 이동하고, 평탄부의 상방에서 윤활유의 흐름에 의한 고압력 영역을 형성하므로, 미끄럼 베어링과 회전축 사이의 윤활유가 배출되기 어려워진다.

그 결과, 미끄럼 베어링을 냉각한 윤활유를 상기 테이퍼부와 회전축 사이에 형성된 공간에 머물게 할 수 있어, 신속하게 윤활유의 온도를 승온시키는 것이 가능하게 되어 있다.

도 1은 본 실시예를 나타내는 주요부의 단면도.
도 2는 도 1의 주요부를 도시하는 확대 단면도.
도 3은 종래기술을 나타내는 확대 단면도.
도 4는 제 2 실시예를 나타내는 확대 단면도.
도 5는 제 3 실시예를 나타내는 확대 단면도.

이하, 도시 실시예에 대하여 설명하면 도 1은 엔진의 내부구조의 일부를 나타내고, 도시하지 않은 실린더블록에 축지지된 크랭크 샤프트(1)와, 이 크랭크 샤프트(1)를 축지지하는 미끄럼 베어링(2)을 나타낸 것이다.

상기 크랭크 샤프트(1)는 상기 미끄럼 베어링(2)과 슬라이딩 접촉하는 회전축으로서의 크랭크 저널(1a)과, 이 크랭크 저널(1a)의 양단에 설치된 크랭크 암(1b)을 구비하고, 상기 크랭크 암(1b)에 있어서의 크랭크 저널(1a)의 부착 위치에는 상기 크랭크 저널(1a)보다도 큰 직경으로 형성된 플랜지(1c)가 설치되어 있다.

상기 미끄럼 베어링(2)은 소위 분할 베어링으로 되어 있고, 반원상의 2개의 미끄럼 베어링(2)을 서로 맞닿게 함으로써 상기 크랭크 저널(1a)을 축지지하게 되어 있고, 또 도시 하방에 나타낸 캡(3)에 의해 실린더블록에 고정되어 있다.

또한 상기 미끄럼 베어링(2)은 금속성의 백메탈 혹은 강판 위에 구리계 혹은 알루미늄계의 베어링 합금을 형성한 구성으로 되고 있어, 필요에 따라 이 베어링 합금의 표면에 도금이나 수지 코팅을 형성할 수 있다. 이 미끄럼 베어링(2)의 표면이 상기 크랭크 저널(1a)과 슬라이딩 접촉하는 슬라이딩면(2a)을 구성하고 있다.

그리고 도 2는 상기 미끄럼 베어링(2)의 도시 우측 방향측의 단부를 확대한 단면도를 도시하고 있고, 슬라이딩면(2a)은 도시 상방에 위치하고, 또한 도시하지 않은 좌측 방향측의 단부는 이 도 2와 대칭으로 형성되어 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 미끄럼 베어링(2)에서의 슬라이딩면(2a)의 축방향 양단부에는, 원주방향을 따라 형성되고 또한 상기 슬라이딩면(2a)보다도 반경방향 외방으로 퇴피한 리세스부(4)가 형성되어 있다.

상기 리세스부(4)는 축방향 단부에 형성한 평탄부(4a)와, 상기 평탄부(4a)로부터 상기 리세스부(4)와 슬라이딩면(2a)과의 경계 부분을 향하여 서서히 깊어지도록 형성한 테이퍼부(4b)로 구성되고, 상기 테이퍼부(4b)는 축방향으로 평행한 방향에서 단면 대략 원호 형상으로 형성되어 있다.

또한 상기 테이퍼부(4b)에서의 상기 슬라이딩면(2a)에 대하여 가장 깊은 위치에서의 깊이(D1)와, 상기 평탄부(4a)에서의 상기 슬라이딩면(2a)에 대한 깊이(D2)는 이하의 관계로 설정하는 것이 바람직하다.

1.5≤D1/D2≤5···(식 1)

또한, 상기 테이퍼부(4b)의 폭(L1)과, 상기 평탄부(4a)의 폭(L2)은 이하의 관계로 설정하는 것이 바람직하다.

0.5≤L1/L2≤3···(식 2)

상기 구성을 갖는 미끄럼 베어링(2)에 의하면, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

엔진의 시동에 의해 상기 크랭크 샤프트(1)가 회전하면, 크랭크 저널(1a)에 형성된 도시하지 않은 윤활유 급유 구멍으로부터 윤활유가 크랭크 저널(1a)과 미끄럼 베어링(2) 사이에 공급되고, 윤활유는 미끄럼 베어링(2)의 축방향으로 유통한다.

그 후, 윤활유는 슬라이딩면(2a)의 양단부에 형성된 리세스부(4)에 유입되고, 상기 리세스부(4)에서의 상기 테이퍼부(4b)와 크랭크 저널(1a)에 의해 형성된 공간의 내부에서 난류 또는 와류를 형성한다.

윤활유가 난류 또는 와류를 형성하면, 미끄럼 베어링(2)과 크랭크 샤프트(1)의 회전에 의해 발생한 열이 미끄럼 베어링(2)으로부터 윤활유에 열전달되고, 이것에 의해 미끄럼 베어링(2)이 냉각된다.

그 후, 상기 테이퍼부(4b)의 윤활유는 미끄럼 베어링(2)의 축방향 단부로 더 이동하려고 하지만, 상기 테이퍼부(4b)는 평탄부(4a)로부터 상기 리세스부(4)와 슬라이딩면(2a)과의 경계 부분을 향하여 서서히 깊어지도록 형성되어 있으므로, 윤활유는 이 테이퍼부(4b)를 따라 흐르게 되어 있다.

이 때문에, 윤활유는 상기 테이퍼부(4b)와 평탄부(4a)와의 경계로부터, 테이퍼부(4b)의 접선방향, 즉 도 2에 도시된 비스듬히 우측 상방으로 흘러 상기 평탄부(4a)와 크랭크 저널(1a) 사이에 형성된 공간으로 유입된다.

그리고, 상기 평탄부(4a)는 축방향으로 소요의 폭을 가지고 형성되어 있으므로, 상기 윤활유의 흐름은 평탄부(4a)의 상방에 위치하고 있는 크랭크 저널(1a)에 충돌하고, 이것에 의해 도시된 상상선으로 나타낸 바와 같은 윤활유의 흐름에 의한 고압력 영역(W)이 형성되게 되어 있다.

이와 같이, 상기 윤활유의 흐름에 의해 상기 평탄부(4a)의 위치에 고압력 영역(W)을 형성함으로써 상기 테이퍼부(4b)의 위치에서 형성된 윤활유의 난류 또는 와류는 이 고압력 영역(W)에 의해 미끄럼 베어링(2)의 외부로 배출되기 어렵게 된다.

즉, 열전달에 의해 승온된 윤활유를 상기 테이퍼부(4b)와 크랭크 저널(1a) 사이에 형성된 공간에 유지하는 것이 가능하며, 특히 엔진 시동시에 있어서의 윤활유의 유온이 낮을 때에는, 윤활유를 신속하게 승온시켜 윤활유의 점도를 내리는 것이 가능하게 되어 있다.

또한 상기 고압력 영역(W)에 의해 윤활유의 난류 또는 와류를 미끄럼 베어링(2)의 외부로 배출하기 어렵게 하기 위하여, 상기 크랭크 저널(1a)과 미끄럼 베어링(2)으로부터의 윤활유의 누설량을 억제할 수 있다.

특히, 하이브리드 엔진이나 아이들링 스톱을 행하는 엔진과 같이, 크랭크 샤프트(1)의 회전과 정지가 빈번하게 행해지는 엔진에서는, 크랭크 샤프트(1)의 정지시에 윤활유의 온도가 저하하여 점도가 증대하기 때문에, 상기 구성을 갖는 미끄럼 베어링(2)을 사용함으로써, 윤활유의 온도상승을 신속하게 행하고, 크랭크 샤프트(1)의 회전 저항을 저감하여 연비의 향상을 도모할 수 있다.

그리고, 상기 평탄부(4a) 및 테이퍼부(4b)의 치수를, 상기 식 1 및 식 2에 기초하여 설정함으로써, 상기 효과를 보다 효과적으로 얻는 것이 가능한 것이 밝혀졌다.

이에 반해, 상기 특허문헌 1에 있어서의 도 3, 도 5∼도 8에 기재된 미끄럼 베어링은 리세스부에 평탄부가 형성되어 있지 않고, 리세스부의 내부에서 형성된 윤활유의 난류나 와류는 신속하게 미끄럼 베어링과 크랭크 저널 사이로부터 배출되어 버리는 구성으로 되어 있다.

그 결과, 미끄럼 베어링과 크랭크 저널 사이로부터의 윤활유의 누설량이 크고, 또한 미끄럼 베어링으로부터의 열전달에 의해 승온된 윤활유는 신속하게 리세스부로부터 배출되어 버리기 때문에, 엔진 시동시에 있어서의 윤활유의 온도 상승을 신속하게 행할 수 없었다.

한편, 도 3에 도시하는 특허문헌 1의 도 4에 기재된 미끄럼 베어링에서는, 슬라이딩면(2a)의 단부에 리세스부(4)를 구성하는 평탄부(4a)가 형성되어 있는데, 슬라이딩면(2a)과 평탄부(4a) 사이는 테이퍼 형상으로 되어 있지 않고, 상기 슬라이딩면(2a)과 평탄부(4a) 사이에는 양측면이 수직으로 형성된 홈(4c)이 형성되어 있다.

이러한 구성으로 하면, 도 3에 도시하는 바와 같이, 슬라이딩면(2a)과 크랭크 저널(1a) 사이를 유통한 윤활유는 상기 홈(4c)의 내부에서 난류 또는 와류를 발생시키지만, 그 후 이 윤활유는 홈(4c)의 측면을 따라 수직방향으로 흐르기 때문에, 윤활유의 흐름에 의해 형성되는 고압력 영역(W)은, 상상선으로 나타내는 바와 같이, 상기 평탄부(4a)와 홈(4c)과의 경계 부분에 형성되지만, 그 고압력 영역(W)의 폭은 좁아, 상기 제 1 실시예의 미끄럼 베어링(2)에 비해 윤활유의 온도를 유지하는 효율이 뒤떨어져, 신속하게 윤활유를 승온시킬 수 없었다.

도 4는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 미끄럼 베어링(2)을 도시하고 있다.

본 실시예에 따른 미끄럼 베어링(2)은 상기 리세스부(4)에서의 테이퍼부(4b)의 형상이 상기 평탄부(4a)로부터 상기 리세스부(4)와 슬라이딩면(2a)과의 경계 부분을 향하여 서서히 깊어지도록 되어 있지만, 축방향으로 평행한 방향에서 단면 직선 형상으로 형성된 것으로 되어 있다.

또한 이 실시예에서도, 상기 평탄부(4a) 및 테이퍼부(4b)의 치수를 상기 식 1 및 식 2에 기초하여 설정하는 것이 바람직하다.

그리고 이러한 구성이어도, 상기 테이퍼부(4b)에 의해 평탄부(4a)와 크랭크 저널(1a)과의 사이에 윤활유의 흐름으로 이루어지는 고압력 영역(W)을 형성할 수 있기 때문에, 윤활유를 신속하게 승온시킬 수 있고, 또한 윤활유를 유지하는 것이 가능하게 되어 있다.

도 5는 본 발명에 따른 제 3 실시예의 미끄럼 베어링(2)을 도시하고 있다.

본 실시예에 따른 미끄럼 베어링(2)은, 상기 제 2 실시예의 미끄럼 베어링(2), 즉 테이퍼부(4b)가 단면 직선 형상으로 형성된 미끄럼 베어링(2)에 대하여, 상기 슬라이딩면(2a) 및 리세스부(4)의 표면에 깊이 수 ㎛의 원주방향으로 연속하여 연장되는 복수의 미소한 홈을 형성한 것으로 되어 있다.

상기 미소한 홈을 형성하기 위하여, 상기 슬라이딩면(2a)과 상기 리세스부(4)의 테이퍼부(4b)와의 경계는 경사면으로 되고 있고, 이러한 경사면은 상기 제 1, 제 2 실시예의 미끄럼 베어링(2)에 형성해도 된다.

또한 이 실시예에서도, 상기 평탄부(4a) 및 테이퍼부(4b)의 치수를, 상기 식 1 및 식 2에 기초하여 설정하는 것이 바람직하다.

또한 상기 미소한 홈을 형성함으로써, 상기 슬라이딩면(2a)에서의 크랭크 저널(1a)과의 슬라이딩 성능을 향상시킬 수 있어, 내시저성 등이 우수한 미끄럼 베어링(2)을 얻는 것이 가능하다.

또한, 상기 미소한 홈에 대해서는, 상기 제 1 실시예에서의 단면 대략 원호 형상의 테이퍼부(4b)를 갖는 미끄럼 베어링(2)에 형성해도 된다.

1 크랭크 샤프트
1a 크랭크 저널(회전축)
2 미끄럼 베어링
2a 슬라이딩면
4 리세스부
4a 평탄부
4b 테이퍼부
W 고압력 영역

Claims

회전축의 외주면에 슬라이딩 접촉하는 슬라이딩면과, 이 슬라이딩면의 적어도 일방의 축방향 단부에 원주방향을 따라 형성되고 또한 상기 슬라이딩면보다도 반경방향 외방으로 퇴피한 리세스부를 갖는 미끄럼 베어링에 있어서,
상기 리세스부는 상기 축방향 단부에 형성한 평탄부와, 상기 평탄부로부터 상기 리세스부와 상기 슬라이딩면과의 경계 부분을 향하여 서서히 깊어지도록 형성한 테이퍼부를 구비하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링.
제 1 항에 있어서, 상기 테이퍼부에서의 상기 슬라이딩면에 대하여 가장 깊은 위치에서의 깊이(D1)와, 상기 평탄부에서의 상기 슬라이딩면에 대한 깊이(D2)를,
1.5≤D1/D2≤5
의 관계로 한 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 테이퍼부의 폭(L1)과, 상기 평탄부의 폭(L2)을,
0.5≤L1/L2≤3
의 관계로 한 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테이퍼부는 축방향으로 평행한 방향에서 단면 대략 원호 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테이퍼부는 축방향으로 평행한 방향에서 단면 직선 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평탄부 및 상기 테이퍼부의 표면에, 원주방향으로 연속하여 연장되는 복수의 미소한 홈을 형성한 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링.