KR20190103982A

KR20190103982A - 반할 스러스트 베어링

Info

Publication number: KR20190103982A
Application number: KR1020190023355A
Authority: KR
Inventors: 세이지 아마노; 도루 와타나베
Original assignee: 다이도 메탈 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2019-09-05
Also published as: KR102109690B1; JP6936752B2; EP3534021A1; US10704590B2; JP2019148307A; US20190264732A1; EP3534021B1

Abstract

[과제] 내연 기관의 크랭크축의 축선 방향 힘을 받기 위한 반원환 형상의 반할 스러스트 베어링에 있어서 내연 기관의 운전시에 눌어붙음 발생을 억제하는 것.
[해결 수단] 본 발명의 반할 스러스트 베어링은, 축선 방향 힘을 받는 슬라이딩면 및 그 반대측의 배면을 가지고, 슬라이딩면에 복수의 오목부가 형성되며, 오목부는, 반할 스러스트 베어링의 슬라이딩면으로부터 배면측을 향해 후퇴한 오목부 표면을 가지고, 오목부 표면은, 반할 스러스트 베어링의 중심선 방향 단면시에서, 반할 스러스트 베어링의 배면측을 향해 볼록하게 되어 있으며, 오목부 표면에는, 오목부 표면으로부터 배면측을 향해 후퇴한 복수의 중심선 방향 홈이 형성되고, 중심선 방향 홈은, 반할 스러스트 베어링의 중심선 방향(V)으로 연장되고, 그에 의해, 오목부 표면에는 평활면과 중심선 방향 홈이 반할 스러스트 베어링의 수평 방향(H)으로 번갈아 배치되어 있다.

Description

반할 스러스트 베어링{HALF THRUST BEARING}

본 발명은, 내연 기관의 크랭크축의 축선 방향 힘을 받는 슬라이딩면을 가지는 반원환 형상의 반할(半割) 스러스트 베어링에 관한 것이다.

내연 기관의 크랭크축은, 그 저널부에 있어서, 한 쌍의 반할 베어링을 원통 형상으로 조합하여 구성되는 주베어링을 개재하여, 내연 기관의 실린더 블록 하부에 회전 자유롭게 지지되어 있다. 한 쌍의 반할 베어링 중의 일방 또는 양방은, 크랭크축의 축선 방향 힘을 받는 반할 스러스트 베어링과 조합하여 이용된다. 반할 스러스트 베어링은, 반할 베어링의 축선 방향을 향한 양단면(兩端面)의 일방 또는 양방에 배치된다.

반할 스러스트 베어링은, 크랭크축의 축 방향에 생기는 축선 방향 힘을 받는다. 즉, 클러치에 의해 크랭크축과 변속기가 접속될 때 등에, 크랭크축에 대하여 입력되는 축선 방향 힘을 지승(支承)하는 것을 목적으로 배치된다.

내연 기관의 크랭크축은, 그 저널부에 있어서, 한 쌍의 반할 베어링으로 이루어지는 주베어링을 개재하여 내연 기관의 실린더 블록 하부에 지승된다. 윤활유는, 실린더 블록벽 내의 오일 갤러리로부터 주베어링의 벽 내의 관통구를 통해, 주베어링의 내주면을 따라 형성된 윤활유홈 내로 보내진다. 이와 같이, 윤활유는, 주베어링의 윤활유홈 내에 공급되고, 그 후에 반할 스러스트 베어링에 공급된다.

그런데, 근래, 내연 기관의 연비 향상을 위하여 윤활유 공급용의 오일 펌프가 소형화되고 있기 때문에, 베어링에 대한 윤활유의 공급량이 감소하고 있다. 이에 수반하여, 주베어링의 단면으로부터의 윤활유의 누설량이 감소하고, 반할 스러스트 베어링에 대한 윤활유의 공급량도 감소하는 경향이 있다. 이 대책으로서, 예를 들면, 반할 스러스트 베어링의 슬라이딩면에 미세홈을 병설하여 형성하는 것이나(예를 들면 특허문헌 1 참조), 슬라이딩면에 복수의 미소한 오목부를 형성함으로써, 윤활유의 보유성(保油性)을 높이는 기술이 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌 2 참조).

일본공개특허 특개2001-323928호 공보 일본공표특허 특표2000-504089호 공보

상기한 바와 같이, 근래, 반할 스러스트 베어링에 대한 윤활유의 공급량의 감소에 수반하여, 내연 기관의 운전시에 반할 스러스트 베어링의 슬라이딩면과 크랭크축의 스러스트 칼라면이, 직접 접촉하는 경우가 생기고, 그에 의해 마찰 손실이 생기기 쉬워졌다. 또한, 근래, 내연 기관의 경량화를 위해 크랭크축의 축 직경이 소경화되고, 종래의 크랭크축보다 강성이 작아져 있다. 이 때문에, 내연 기관의 운전시에 크랭크축에 휨이 발생하기 쉽고, 크랭크축의 진동이 커지는 경향이 있다. 따라서, 반할 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면과 크랭크축의 스러스트 칼라면이 직접적으로 접촉하여, 눌어붙음 등의 손상이 생기기 쉬워졌다.

이 상황에 대처하기 위하여, 특허문헌 1은, 슬라이딩면에 둘레 방향을 따른 오일홈을 마련함으로써, 특허문헌 2는, 슬라이딩면에 복수의 미소한 오목부를 마련함으로써, 각각 슬라이딩면의 윤활유의 보유성을 높이는 구성을 개시하고 있다.

그러나, 특허문헌 1이나 특허문헌 2의 기술을 채용해도, 상술의 크랭크축의 휨에 의한 진동이 큰 경우에는, 특히 반할 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙부 부근의 직경 방향의 외측연부(外側緣部) 부근 및 내측연부 부근의 슬라이딩면이, 크랭크축의 스러스트 칼라와 접촉하여 눌어붙음의 발생을 방지하는 것은 곤란하다.

본 발명의 목적은, 내연 기관의 운전시의 눌어붙음의 발생을 억제한 내연 기관의 크랭크축의 반할 스러스트 베어링을 제공하는 것이다.

본 발명에 의한, 내연 기관의 크랭크축의 축선 방향 힘을 받기 위한 반원환 형상의 반할 스러스트 베어링은, 축선 방향 힘을 받는 슬라이딩면 및 그 반대측의 배면을 가지고, 슬라이딩면에 복수의 오목부가 형성되며, 당해 오목부는, 반할 스러스트 베어링의 슬라이딩면으로부터 배면측을 향해 후퇴한 오목부 표면을 가지고, 이 오목부 표면은, 반할 스러스트 베어링의 중심선 방향 단면시(斷面視)에서, 반할 스러스트 베어링의 배면측을 향해 볼록하게 되어 있다. 오목부 표면에는, 오목부 표면으로부터 반할 스러스트 베어링의 배면측을 향해 후퇴한 복수의 중심선 방향 홈이 형성되고, 이 중심선 방향 홈은, 반할 스러스트 베어링의 중심선 방향(V)으로 연장되고, 그에 의해, 오목부 표면은 평활면과 중심선 방향 홈이 반할 스러스트 베어링의 수평 방향(H)으로 번갈아 배치되도록 되어 있다.

여기서, 반할 스러스트 베어링의 「수평 방향(H)」이란, 반할 스러스트 베어링의 양단면의 중심점끼리를 연결하는 방향이고, 반할 스러스트 베어링의 「중심선 방향(V)」(또는 수직 방향)은, 슬라이딩면에 평행하고 또한 수평 방향(H)에 수직한 방향을 말한다.

본 발명의 일 구체예에 의하면, 오목부의 깊이가 2∼50㎛인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에 의하면, 중심선 방향 홈의 깊이가 0.2∼3㎛인 것이 바람직하다. 또한, 중심선 방향 홈의 폭이 5∼50㎛인 것이 바람직하다. 또한, 중심선 방향 홈의 피치가 5∼100㎛인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에 의하면, 오목부의 개구 형상이 원형, 타원형, 또는 사각형의 형상을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 오목부의 개구 형상이 타원형이고, 타원형의 장축이 반할 스러스트 베어링의 중심선 방향을 향하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에 의하면, 오목부 표면은, 반할 베어링의 수평 방향 단면시에서도, 반할 스러스트 베어링의 배면측으로 볼록하게 되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에 의하면, 복수의 오목부가, 반할 스러스트 베어링의 슬라이딩면의 전체에 균일하게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에 의하면, 오목부의 개구 형상이 타원형이고, 당해 타원형의 장축은, 반할 스러스트 베어링의 중심선 방향(V)을 향하고 있는 것이 바람직하다.

도 1은, 베어링 장치의 분해 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 구체예에 의한 반할 스러스트 베어링의 정면도이다.
도 3은, 도 2의 오목부를 슬라이딩면측으로부터 본 도이다.
도 4는, 도 2의 A-A 단면(중심선 방향)의 단면도이다.
도 5는, 도 2의 B-B 단면(수평 방향)의 단면도이다.
도 6은, 중심선 방향 홈의 단면도이다.
도 7은, 반할 베어링 및 스러스트 베어링의 정면도이다.
도 8은, 베어링 장치의 단면도이다.
도 9는, 도 3의 오목부의 오일의 흐름을 나타내는 도이다.
도 10은, 본 발명의 제 2 구체예에 의한 반할 스러스트 베어링의 정면도이다.
도 11은, 도 10의 오목부를 슬라이딩면측으로부터 본 도이다.
도 12는, 본 발명의 제 3 구체예에 의한 반할 스러스트 베어링의 정면도이다.
도 13은, 본 발명의 제 4 구체예에 의한 반할 스러스트 베어링의 오목부를 슬라이딩면측으로부터 본 도이다.
도 14는, 도 13의 C-C 단면(중심선 방향 단면)의 단면도이다.
도 15는, 본 발명의 제 5 구체예에 의한 반할 스러스트 베어링의 오목부를 슬라이딩면측으로부터 본 도이다.
도 16은, 본 발명의 다른 형태에 의한 한 쌍의 반할 스러스트 베어링의 맞댐부를 슬라이딩면측으로부터 본 도이다.
도 17은, 종래 기술에 의한 오목부를 슬라이딩면측으로부터 본 도이다.

이하, 본 발명 실시형태 및 그 이점을 첨부의 개략 도면을 참조하여 이하에 상세하게 설명한다. 이하의 구체예는 어디까지나 예시를 위해 나타내고 있으며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

(베어링 장치의 전체 구성)

먼저, 도 1, 도 7 및 도 8을 이용하여 본 발명의 반할 스러스트 베어링(8)을 구비하는 베어링 장치(1)의 전체 구성을 설명한다. 도 1, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록(2)의 하부에 베어링 캡(3)을 장착하여 구성된 베어링 하우징(4)에는, 양측면 사이를 관통하는 원형 구멍인 베어링 구멍(5)이 형성되어 있고, 측면에 있어서의 베어링 구멍(5)의 주연에는 원환 형상 오목부인 시트(6, 6)가 형성되어 있다. 베어링 구멍(5)에는, 크랭크축의 저널부(11)를 회전 자유롭게 지승하는 반할 베어링(7, 7)이 원통 형상으로 조합되어 감합되어 있다. 시트(6, 6)에는, 크랭크축의 스러스트 칼라(12)를 개재하여 축선 방향 힘(f)(도 8 참조)을 받는 반할 스러스트 베어링(8, 8)이 원환 형상으로 조합되어 감합되어 있다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 주베어링을 구성하는 반할 베어링(7) 중, 실린더 블록(2)측(상측)의 반할 베어링(7)의 내주면에는 윤활유홈(71)이 형성되고, 윤활유홈(71)으로부터 외주면으로 관통하는 관통 구멍(72)이 형성되어 있다. 또한, 윤활유홈은, 상하 양방의 반할 베어링에 형성할 수도 있다. 또한, 반할 베어링(7)에는, 반할 베어링(7)끼리의 맞닿음면에 인접하여, 양단에 크래시 릴리프가 형성되어 있다.

베어링 장치(1)에 있어서는, 오일 펌프(도시 생략)로부터 가압되어 토출된 윤활유는, 실린더 블록(2)의 내부 유로(油路)로부터 반할 베어링(7)의 벽을 관통하는 관통 구멍(72)을 지나, 반할 베어링(7)의 내주면의 윤활유홈(71)에 공급된다. 윤활유홈(71) 내에 공급된 윤활유는, 일부는 반할 베어링(7)의 내주면에 공급되고, 일부는 저널부 표면의 도시하지 않은 크랭크축의 내부 유로의 개구에 침입하여 크랭크핀측으로 보내지고, 일부는 주베어링을 구성하는 한 쌍의 반할 베어링(7, 7)의 크래시 릴리프 표면과 크랭크축의 저널부(11)의 표면의 사이의 간극을 통해, 반할 베어링(7, 7)의 폭 방향 양단으로부터 외부로 유출된다. 반할 베어링(7)의 폭 방향 양단으로부터 외부로 유출된 윤활유는, 주로 반할 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)과 크랭크축의 스러스트 칼라(12)의 표면의 사이의 간극에 흐른다.(이후, 이 슬라이딩면(81)과 스러스트 칼라(12)의 표면의 사이의 간극을 「슬라이딩면(81)/스러스트 칼라(12) 간극」이라고 함.)

일반적으로 스러스트 베어링(8)은, 그 슬라이딩면과 크랭크축의 스러스트 칼라 표면의 사이의 오일에 압력이 발생함으로써, 크랭크축으로부터의 축선 방향 힘(f)을 지승한다.

내연 기관의 운전시, 크랭크축의 휨에 의한 진동이 커지면, 크랭크축의 스러스트 칼라(12)의 표면은, 반할 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)에 대하여 경사 각도를 변화시키면서, 또는 요동치면서 근접하는 동작과 이간하는 동작을 반복하지만, 특히 반할 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙부 부근(반할 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙으로부터 둘레 방향 단부측을 향해 원주각으로 -30° 내지 +30°의 범위)에서, 반할 스러스트 베어링의 슬라이딩면의 직경 방향의 외측연부 또는 내측연부와 스러스트 칼라(12)의 표면이 가장 근접한다. 크랭크축의 스러스트 칼라(12)의 표면이 반할 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면(81)에 근접하는 동작 중에는, 이면간의 간극 내의 오일이 압축되어 압력이 높아지지만, 근접하는 동작의 과정에서 압력이 높아진 오일은, 스러스트 칼라(12)의 표면에 부수하여 반할 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향으로 흐르기 때문에, 반할 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)의 직경 방향의 외측연부측이나 내측연부측을 향해 흐르기 어렵다. 이 때문에, 반할 스러스트 베어링(8)의, 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면(81)의 직경 방향의 외측연부 부근이나 내측연부 부근이, 스러스트 칼라(12)의 표면과, 직접 접촉하여 눌어붙음 등의 손상이 일어나기 쉽다.

종래 기술(특허문헌 1)의 복수의 둘레 방향 미세홈을 슬라이딩면의 둘레 방향 전체 길이에 걸쳐 형성한 반할 스러스트 베어링에서는, 반할 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면과 스러스트 칼라(12)의 표면이 이간한 상태로부터, 상대적으로 근접하도록 동작하는 과정에서, 반할 스러스트 베어링의 슬라이딩면과 스러스트 칼라의 표면의 사이의 오일은 둘레 방향 홈 내를 유동하고, 오일홈이나 스러스트 릴리프에서의 둘레 방향 홈의 개방단(開放端)으로부터 오일홈 내나 스러스트 릴리프 간극으로 유출되기 때문에, 두 면이 가장 근접했을 때라도, 오일의 압력이 충분하게 높아지지 않는다. 이 때문에, 반할 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면의 직경 방향의 외측연부 부근이나 내측연부 부근과 스러스트 칼라(12)의 표면이 직접 접촉하여, 손상(눌어붙음)이 일어나기 쉽다.

또한, 종래 기술(특허문헌 2)의 복수의 미소한 오목부를 슬라이딩면에 형성한 반할 스러스트 베어링에서는, 미소 오목부를 가지는 반할 스러스트 베어링의 슬라이딩면과 스러스트 칼라의 표면이 이간한 상태로부터, 상대적으로 근접하도록 동작하여, 슬라이딩면과 스러스트 칼라의 표면이 최근접했을 때, 오목부 내의 오일은 압축되어 고압이 되고, 오목부 내로부터 슬라이딩면과 스러스트 칼라의 표면의 사이의 간극(슬라이딩면/스러스트 칼라 간극)으로 유출된다. 도 17에 나타내는 바와 같이 미소 오목부(184)의 표면이 평활한 경우, 오목부 내에서 고압이 되어 슬라이딩면/스러스트 칼라 간극으로 유출되는 오일 흐름은 전체 방향으로 흐르기(F2) 때문에, 각 방향으로 유출되는 오일 흐름에 압력이 분산된다. 그 오일 흐름의 일부인 반할 스러스트 베어링의 슬라이딩면의 직경 방향의 외측연부측이나 내측연부측으로 향하는 오일 흐름을 포함하여 오목부로부터 간극으로 각 방향을 향해 유출되는 오일 흐름의 압력은 낮기 때문에, 오목부로부터 간극에 유출된 직후에 회전하는 스러스트 칼라의 표면에 부수하여 반할 스러스트 베어링의 둘레 방향으로 방향을 바꾼다. 이 때문에, 반할 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면의 직경 방향의 외측연부 부근이나 내측연부 부근은, 오일의 양이 적어, 스러스트 칼라의 표면이 직접 접촉하여, 손상(눌어붙음)이 일어나기 쉽다.

본 발명은, 이와 같은 종래 기술의 문제에 대처하는 것이다. 본 발명에 관련된 반할 스러스트 베어링의 구성의 일례를 하기에 설명한다.

(반할 스러스트 베어링의 구성)

도 2∼도 7에 본 발명의 제　1 구체예에 의한 반할 스러스트 베어링(8)의 구성을 나타낸다.　이 반할 스러스트 베어링(8)은, 강제(鋼製)의 백메탈층에 얇은 베어링　합금층을 접착시킨 바이메탈에 의해, 반원환 형상의 평판에 형성된 것이다.　반할 스러스트 베어링(8)은, 베어링　합금층의 표면이며 스러스트 칼라(12)를 지승하는 슬라이딩면(81)을 가지고, 슬라이딩면(81)은, 백메탈층의 베어링　합금층을 접착시킨측과 반대측의 표면인 배면과 평행하게 이루어져 있다. 반할 스러스트 베어링(8)은, 베어링　합금층 표면의 둘레 방향 양측의 단면(83, 83)에 인접하는 영역에 스러스트 릴리프(81b, 81b)를 구비하고 있어도 된다. 또한, 베어링　합금층 표면에는, 슬라이딩면(8)으로의 오일의 공급성을 높이기 위하여, 양측의 스러스트 릴리프(81b, 81b)의 사이에 2개의 오일홈(81a, 81a)이 형성되어 있어도 된다. 본 명세서에 있어서 「슬라이딩면(81)」이란, 베어링　합금층 표면으로부터 스러스트 릴리프(81b, 81b)나 오일홈(81a, 81a)을 제외한 평면을 가리키는 것으로 한다.

스러스트 릴리프(81b)는, 반할 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)측에 있어서 둘레 방향 양측의 단부 영역에, 단면을 향해 점차 벽 두께가 얇아지도록 형성되는 벽 두께 감소 영역이고, 반할 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 단면의 직경 방향 전체 길이에 걸쳐 형성된다. 스러스트 릴리프(81b)는, 반할 스러스트 베어링(8)을 분할형의 베어링 하우징(4) 내에 조립했을 때의 위치 어긋남 등에 기인하는, 한 쌍의 반할 스러스트 베어링(8, 8)의 둘레 방향 단면(83, 83)끼리의 위치 어긋남을 완화하기 위하여 형성되는 것이다.

도 2에, 반할 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)에 배치된 복수의 오목부(84), 도 3에 슬라이딩면측으로부터 본 오목부(84)의 일례를 나타낸다. 물론 본 발명은 이 형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이해를 용이하게 하기 위하여 각 도면에 있어서 오목부는 과장하여 표현되어 있다.

반할 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)에 형성된 복수의 오목부(84)는, 이 예에서는, 개구 형상이나 개구 면적이나 깊이 등의 치수가 동일한 것이, 슬라이딩면의 대략 전면(全面)에 균일하게 마련되어 있다. 또한, 슬라이딩면(81)에서의 복수의 오목부(84)의 균일한 배치란, 기하학적으로 엄밀한 균일한 배치를 의미하는 것이 아니고, 대략 균일한 배치이면 된다.

여기서, 반할 스러스트 베어링(8)의 「수평 방향(H)」 및 「중심선 방향(V)」에 대하여 설명해 둔다. 상기에 설명한 바와 같이, 반할 스러스트 베어링(8)의 수평 방향(H)이란, 반할 스러스트 베어링(8)의 양 둘레 방향 단면(83, 83)의 중심점끼리를 연결하는 방향이고, 반할 스러스트 베어링의 중심선 방향(수직 방향)(V)은, 슬라이딩면에 평행하고 또한 수평 방향(H)에 수직한 방향을 말한다. 반할 스러스트 베어링(8)이 도 2에 나타내는 바와 같은 완전한 반원환 형상이면, 그 양 둘레 방향 단면(83, 83)은 동일한 가상 평면(90) 내에 있기 때문에, 중심선 방향(V)은 이 가상 평면(90)에 수직한 방향, 수평 방향(H)은 이 평면(90)에 평행하고 또한 슬라이딩면(81)에 평행한 방향이라고도 정의할 수 있다. 그러나, 반할 스러스트 베어링(8)은 완전한 반원환 형상이 아니어도 되고, 예를 들면 도 16과 같이 단면이 경사져 있어도 된다. 그 때문에, 상기와 같은 정의로 하였다.

또한, 「중심선」은, 반할 스러스트 베어링(8)의 반원환 형상의 중심점을 지나고, 수평 방향(H)(또는 가상 평면(90))에 수직한 슬라이딩면 내의 가상선을 말한다. 이 중심선이 통과하는 반할 스러스트 베어링(8)의 부분을 반할 스러스트 베어링의 「둘레 방향 중앙(C)」이라고 한다.

도 3은, 슬라이딩면(81)으로의 개구 형상이 원형의 오목부(84)를 나타낸다. 오목부(84)의 평활한 표면(84S)에는, 복수의 중심선 방향 홈(84G)이 형성되어 있다. 복수의 중심선 방향 홈(84G)의 신장 방향은, 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향(V)과 평행하게 이루어지고, 오목부(84)의 평활한 표면(84S)과 중심선 방향 홈(84G)은, 반할 스러스트 베어링(8)의 수평 방향(H)으로 번갈아 배치되어 있다. 평활 표면(84S)은, 홈이나 돌기 등이 형성되어 있지 않은 평활한 면이지만, (중심선 방향 홈에 비해 충분히 작은)미소한 요철이 존재해도 된다.

오목부 표면은, 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향(V)을 따라 절단한 단면(도 3의 A-A 단면)에서, 반할 스러스트 베어링(8)의 배면측으로 팽출하는, 즉 배면측으로 볼록한 곡선을 형성하도록 되어 있다(도 4). 또한, 「오목부 표면」이란, 중심선 방향 홈을 제외한 오목부의 평활 표면을 말한다. 또한, 중심선 방향 홈의 부분을 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향 단면에서 본 경우에도, 반할 스러스트 베어링(8)의 배면측으로 팽출하도록 되어 있다.

일 구체예에 의하면, 오목부(84)는, 반할 스러스트 베어링의 수평 방향(H)을 따라 절단한 단면에서 보아도 배면측으로 볼록한 곡선을 형성하도록 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 반할 스러스트 베어링(8)의 어느 방향의 단면(여기서, 「단면」은 슬라이딩면(7)에 중심선 방향의 단면을 말함)에 있어서도, 배면측으로 볼록한 곡선을 형성하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

오목부(84)의 슬라이딩면(81)으로부터의 깊이(D1)는, 2∼50㎛로 하는 것이 바람직하고, 2∼25㎛로 하는 것이 보다 바람직하다. 여기서, 오목부(84)의 깊이는, 슬라이딩면을 오목부 개구부까지 연장시킨 가상면과, 오목부의 평활면의 최심부와의 사이의 거리를 말한다. 오목부(84)의 슬라이딩면(81)에 있어서의 개구가 원 형상인 경우의 개구 지름은, 0.05∼5㎜로 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 하는 것이 바람직하다.

복수의 중심선 방향 홈(84G)은, 반할 스러스트 베어링의 슬라이딩면측으로부터 보아, 오목부(84)의 주연으로부터 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향(V)으로 연장된다. 또한, 중심선 방향 홈(84G)은, 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향(V)에 대하여 약간 경사져(최대 3°) 연장되는 것은 허용된다.

중심선 방향 홈(84G)의 깊이(D2)는 0.2∼3㎛로 하는 것이 바람직하다. 중심선 방향 홈(84G)의 깊이(D2)는, 오목부(84)의 깊이(D1)보다 작게 이루어진다. 여기서, 「중심선 방향 홈의 깊이」란, 중심선 방향 홈을 그 폭 방향 단면에서 본 경우의, 중심선 방향 홈에 인접하는 평활면으로부터의, 중심선 방향 홈의 최심부의 깊이를 말한다.

또한, 중심선 방향 홈(84G)의 폭(W)(오목부(84)의 표면(84S)에 있어서의 중심선 방향 홈(84G)의 반할 스러스트 베어링의 수평 방향(H)의 길이, 도 6 참조)은 5∼50㎛로 하는 것이 바람직하다. 또한, 중심선 방향 홈(84G)의 폭(W)은, 1개의 오목부(84)에 대하여, 적어도 5 이상의 중심선 방향 홈(84G)이 형성되는 치수로 하는 것이 바람직하다. 각 오목부(84)는, 오목부의 표면에 있어서의 반할 스러스트 베어링(8)의 수평 방향(H)에서의 피치(P)(인접하는 중심선 방향 홈(84G)의 최심부의 사이의, 반할 스러스트 베어링의 수평 방향(H)의 길이, 도 6 참조)는 5∼100㎛로 하는 것이 바람직하다.

일 구체예에 의하면 중심선 방향 홈(84G)은, 오목부(84)의 표면(84S)으로부터의 깊이(D2)가, 둘레 방향 단부를 제외하고 중심선 방향 홈(84G)이 연장되는 방향(길이 방향)에 걸쳐 일정하게 이루어지고, 폭(W)도 중심선 방향 홈(84G)의 길이 방향에 걸쳐 일정하게 이루어지는(도 5 참조) 것이 바람직하다. 중심선 방향 홈(84G)의 단면 형상은 V형상인 것이 바람직하지만, V형상에 한정되지 않고 다른 형상이어도 된다.

그러나, 중심선 방향 홈(84G)의 깊이(D2)나 폭(W)은, 중심선 방향 홈(84G)의 길이 방향을 따라 변화시켜도 된다. 이 경우, 「중심선 방향 홈의 깊이」, 「중심선 방향 홈의 폭」은, 중심선 방향 홈(84G)의 최대 홈 깊이, 최대 폭을 말하며, 이러한 최대값이 상기 치수가 되는 것이 바람직하다.

본 실시예의 반할 스러스트 베어링(8)은, Cu 베어링　합금 또는 Al 베어링　합금으로 이루어지는 슬라이딩층을 Fe 합금제의 백메탈층 상에 가질 수 있다. 그러나, 백메탈층을 갖지 않고 Cu 베어링　합금 또는 Al 베어링　합금만으로 반할 스러스트 베어링을 형성해도 된다. 또한, 슬라이딩면(81)(오목부(84)의 내면을 포함하는 슬라이딩층의 표면)에 베어링　합금보다 연질인 Bi, Sn, Pb의 어느 1종으로 이루어지거나, 또는 이러한 금속을 주체로 하는 합금으로 이루어지는 표면부나 합성 수지를 주체로 하는 수지 조성물로 이루어지는 표면부를 가져도 된다. 단, 오목부(84)의 표면은, 이와 같은 표면부를 갖지 않는 편이 바람직하다. 오목부(84)의 표면(84S)이나 중심선 방향 홈(84G)의 표면이 연질이면, 오일 중에 많은 이물질이 포함되는 경우, 이물질이 매립, 퇴적하기 쉬워지기 때문이다. 오목부(84)의 표면(84S)이나 중심선 방향 홈(84G)의 내면에 이물질이 매립, 퇴적하면, 오목부를 흐르는 오일에 난류가 발생하기 쉬워진다.

상기와 같이 본 발명의 반할 스러스트 베어링(8)은, 평활한 표면(84S) 및 복수의 중심선 방향 홈(84G)으로 이루어지는 오목부(84)를 슬라이딩면에 갖지만, 이 반할 스러스트 베어링에 있어서 손상(눌어붙음)이 일어나기 어려운 이유를 이하에 설명한다.

상기와 같이, 내연 기관의 운전시, 크랭크축의 휨에 의한 진동이 커지면, 크랭크축의 스러스트 칼라(12)의 표면은, 반할 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)에 대하여 경사 각도를 변화시키면서, 또는 요동치면서 근접하는 동작과 이간하는 동작을 반복하지만, 특히 반할 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙부 부근에서, 반할 스러스트 베어링의 슬라이딩면의 직경 방향의 외측연부 또는 내측연부와 스러스트 칼라(12)의 표면이 가장 근접한다.

반할 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)과 크랭크축의 스러스트 칼라(12)의 표면이, 이간한 상태로부터 상대적으로 근접하도록 동작하여, 슬라이딩면(81)과 스러스트 칼라(12)의 표면이 최근접한 상태를 도 9에 나타낸다. 그 때, 오목부(84) 내의 오일은 압축되어 고압이 되고, 오목부(84) 내로부터 슬라이딩면(81)/스러스트 칼라(12) 간극으로 유출된다. 오목부(84)의 표면에는, 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향(V)과 평행한 방향으로 연장되는 복수의 중심선 방향 홈(84G)이 형성되어 있기 때문에, 오목부(84) 내의 오일은, 중심선 방향 홈(84G)에 유도되고(F1), 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향(V)과 동일 방향을 향해 흘러, 슬라이딩면(81)/스러스트 칼라(12) 간극에 반할 스러스트 베어링(8)의 직경 방향의 외측연부 및 내측연부를 향해 유출된다.

슬라이딩면(81)/스러스트 칼라(12) 간극에는, 회전하는 스러스트 칼라(12)의 표면에 부수하는 오일 흐름이 형성되어 있다. 상기와 같이 오목부(84) 내에서 고압이 된 오일은, 슬라이딩면(81)/스러스트 칼라(12) 간극에, 주로 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향(V)으로 흐르는 오일 흐름(F1)이 되기 때문에, 오일 흐름(F1)은 센 것이 된다. 이 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향(V)으로 흐르는 오일 흐름(F1)은, 반할 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 중앙부 부근에 있어서도, 회전하는 스러스트 칼라(12)의 표면에 부수하는 오일 흐름보다 세게 되고, 오일이 반할 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면의 직경 방향의 외측연부 및 내측연부로 보내지게 된다.

이 오일 흐름에 의해, 반할 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙부 부근에서, 반할 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)의 직경 방향의 외측연부 또는 내측연부와 스러스트 칼라(12)의 표면이 가장 근접해도, 이 양면이 직접 접촉하는 경우가 생기기 어렵다.

또한, 본 구체예에서는, 반할 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 중앙부 부근(반할 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙(C)으로부터 둘레 방향 단부측을 향해 -30° 내지 +30°의 범위)의 영역 이외의 슬라이딩면(81)에도 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향(V)과 평행한 방향으로 연장되는 복수의 중심선 방향 홈(84G)을 가지는 오목부(84)를 가진다. 그 이유는, 슬라이딩면(81)의 오목부(84)는, 배치 위치가, 반할 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 단면(83)에 가까울수록, 중심선 방향 홈(84G)의 신장 방향과 반할 스러스트 베어링의 둘레 방향이 만드는 각도가 작아지고, 오목부(84)로부터 유출되는 오일 흐름(F1)이 반할 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향을 향해 흘러, 회전하는 스러스트 칼라(12)의 표면에 부수하여 반할 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 중앙부측을 향해 오일이 많이 보내지기 쉬워지기 때문이다.

이하, 본 발명의 다른 형태의 비한정적 구체예를 설명한다.

제 2 구체예

도 10 및 도 11에 나타내는 예에서는, 복수의 오목부(84)가 슬라이딩면 전체에 대략 균일하게 배치되어 있지만, 오목부(84)는 타원 형상의 개구를 가지고, 그 장축(L1)이 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향(V)과 평행한 방향을 향하고 있으며, 단축(L2)이 반할 스러스트 베어링(8)의 수평 방향(H)을 향하고 있다. 또한, 오목부(84)의 타원 형상의 개구의 장축(L)은, 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향(V)에 대하여 약간 경사져(최대 3°) 있는 것은 허용된다.

이 오목부(84)의 표면은, 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향 단면시에서, 반할 스러스트 베어링(8)의 배면측으로 팽출(배면측으로 볼록)할 뿐만 아니라, 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향 이외의 어느 방향의 단면시에서도, 반할 스러스트 베어링(8)의 배면측으로 팽출(배면측으로 볼록)하는 곡면으로 되어 있어도 된다. 각 오목부(84)의 슬라이딩면(81)으로부터의 최대 깊이(D1)는, 동일하게 할 수 있다.

본 구체예의 반할 스러스트 베어링(8)은, 복수의 오목부(84)가, 타원 형상의 개구를 가지고, 그 장축(L1)이 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향(V)과 평행한 방향을 향하고 있다. 이 때문에, 반할 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면(81)과 스러스트 칼라(12)의 표면이 최근접했을 때에, 오목부(84) 내의 오일은, 중심선 방향 홈(84G)에 유도되어 반할 스러스트 베어링(8)의 직경 방향의 외측연부 및 내측연부를 향해 흐르기 쉬워지고, 반할 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면/스러스트 칼라 간극에 반할 스러스트 베어링(8)의 직경 방향의 외측연부 및 내측연부를 향해 유출되기 쉬워진다.

제 3 구체예

도 12에 나타내는 예에서는, 2개의 오일홈(81a, 81a)이 형성되고, 복수의 오목부(84)는, 2개의 오일홈(81a, 81a)의 사이의 영역의 슬라이딩면(81)에만 대략 균일하게 배치되며, 오일홈(81a)과 둘레 방향 단면(83)(또는 스러스트 릴리프(81b))의 사이의 영역에는 오목부(84)는 형성되지 않는다. 다른 구성은 이미 설명한 제 1 구체예에 설명한 반할 스러스트 베어링의 구성과 동일하다.

상기와 같이, 내연 기관의 운전시, 크랭크축의 휨에 의한 진동이 커지면, 특히 반할 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 중앙부 부근에서, 반할 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)의 직경 방향의 외측연부 또는 내측연부와 스러스트 칼라(12)의 표면이 가장 근접하여 두 면이 직접 접촉하기 쉽다. 이 때문에, 복수의 오목부(84)는, 스러스트 칼라(12)의 표면과 접촉이 일어나기 쉬운 반할 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 중앙부 부근의 슬라이딩면(81)(반할 스러스트 베어링의 둘레 방향 중앙(C)으로부터 둘레 방향 단부측을 향해 -30° 내지 +30°의 범위의 영역)에만 형성할 수 있다.

또한, 내연 기관의 운전시, 크랭크축의 휨에 의해 진동이 발생하고, 반할 스러스트 베어링(8)의 슬라이딩면(81)의 둘레 방향 단부 부근에서, 스러스트 칼라(12)의 표면과의 접촉이 생기기 쉬운 사양의 내연 기관의 경우, 본 실시예와는 달리, 복수의 오목부(84)는, 반할 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 양단면(83) 부근의 슬라이딩면(81)에만 형성할 수 있다.

제 4 구체예

도 13에 나타내는 예는, 슬라이딩면(81)에서의 개구 형상이 사각형인 오목부(84)를 나타낸다. 화살표(V)는, 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향(V)을 나타내고, 오목부의 개구 형상의 사각형의 2변은, 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향(V)을 향하도록 배치된다. 또한, 도 14는, 중심선 방향 홈(84G)을 생략하여 도시하고 있다.

도 14는, 도 13에 나타내는 오목부(84)의 C-C부의 단면(반할 스러스트 베어링(8)의 평행 방향(H) 단면(평행 방향(H)을 따라 절단한 단면))을 나타낸다. 이 단면 형상은 역사다리꼴 형상이고, 오목부(84)의 표면의 직경 방향의 양단부를 제외한 표면은, 슬라이딩면(81)과 평행하게 이루어져 있다. 도 14도, 중심선 방향 홈(84G)을 생략하여 도시하고 있다. 또한, 오목부(84)의 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향(V) 단면시에서의 표면은, 반할 스러스트 베어링(8)의 배면측으로 팽출하는 곡면으로 되어 있다.

제 5 구체예

도 15에 슬라이딩면(81)에서의 개구 형상이 사각형인 오목부(84)를 나타낸다. 도 13과는 달리, 오목부의 개구 형상의 사각형의 대각선이, 반할 스러스트 베어링(8)의 중심선 방향(V)을 향하도록 배치된다. 도 15에 나타내는 오목부(84)는, 오목부(84)의 반할 스러스트 베어링(8)에 중심선 방향(V)에 평행한 단면시에서의 표면, 및, 반할 스러스트 베어링(8)의 평행 방향(H)에 평행한 단면시에서의 표면은, 반할 스러스트 베어링(8)의 배면측으로 팽출하는 곡면으로 되어 있다. 또한, 도 15도 중심선 방향 홈(84G)을 생략하여 도시하고 있다.

상기에서는 오목부(84)의 개구 형상으로서 원형, 타원형 및 사각형을 나타냈지만, 이러한 개구 형상은, 기하학적으로 엄밀한 원형, 타원형 및 사각형을 의미하는 것은 아니고, 대략 원형, 대략 타원형 및 대략 사각형이면 된다. 또한, 오목부(84)의 개구 형상은, 이러한 형상에 한정되지 않고, 다른 형상이어도 된다.

이상, 본 발명의 반할 스러스트 베어링을 구체예에 의해 설명하였다.

상기 설명은, 발명의 반할 스러스트 베어링은, 한 쌍을 조합하여 원환 형상으로 하고 내연 기관의 크랭크축의 축선 방향 힘을 받는 스러스트 베어링에 적용한 예를 나타냈지만, 발명의 반할 스러스트 베어링은, 단독으로 내연 기관의 크랭크축의 축선 방향 힘을 받는 스러스트 베어링에도 적용할 수 있다.

또한, 상기와 같이, 본 발명의 반할 스러스트 베어링은, 백메탈층과 베어링 합금으로 이루어지는 바이메탈이어도 되고, 백메탈층이 없는 베어링 합금만으로 구성할 수도 있다(이 경우에도, 스러스트 칼라와 접촉해야 하는 표면을 슬라이딩면, 그 반대측의 표면을 배면으로 함).

또한, 본 발명의 반할 스러스트 베어링은, 둘레 방향 길이가 원주 각도 180°인 반원환 형상에 한정되지 않고, 둘레 방향 길이가 원주 각도로 180°보다 약간 작게 한 대략 반원환 형상이어도 된다. 또한, 본 발명의 반할 스러스트 베어링은, 오일홈, 스러스트 릴리프는, 도면에 나타내는 형상에 한정되지 않고, 다른 형상이어도 되고, 또한, 오일홈이나 스러스트 릴리프의 구성을 갖지 않아도 된다.

또한, 본 구체예에서는, 슬라이딩면은, 백메탈층의 베어링　합금층을 접착시킨측과 반대측의 표면(배면)과 평행하게 이루어져 있고, 슬라이딩면의 두께는 일정하지만, 이에 한정되지 않고, 슬라이딩면의 두께는, 슬라이딩면의 반할 스러스트 베어링의 직경 방향의 내측연부에서 최대이고 직경 방향의 외측연부를 향해 감소하도록 변화시켜도 된다. 또한, 슬라이딩면의 두께는, 반할 스러스트 베어링의 둘레 방향에서 변화시켜도 된다.

또한, 본 구체예에서는, 오목부(83)는 슬라이딩면(81)에만 형성하였지만, 이에 한정되지 않고, 스러스트 릴리프(81b)의 표면이나 오일홈(81a)의 표면에도, 오목부(83)와 마찬가지의 오목부를 형성할 수도 있다.

또한 오조립 방지를 위해, 도 16에 나타내는 바와 같이 한 쌍의 반할 스러스트 베어링(8)의 2개의 맞댐부 중 일방만 또는 양방의 맞댐부에 있어서, 각각의 반할 스러스트 베어링(8)의 둘레 방향 단면을 경사 단면(83A)으로서 형성하고, 그에 의해 경사 단면끼리의 맞댐부로 할 수도 있다. 이 경우, 경사 단면(83A)은, 경사져 있지 않은 타방의 둘레 방향 단면을 지나는 평면에 대하여 소정의 각도(θ1)만큼 경사져 형성되어 있다. 또는, 각각의 둘레 방향 단면은 경사 단면(83A) 대신에, 대응하는 요철 형상 등 다른 형상으로 할 수도 있다.

Claims

내연 기관의 크랭크축의 축선 방향 힘을 받기 위한 반원환 형상의 반할 스러스트 베어링으로서,
상기 반할 스러스트 베어링은, 상기 축선 방향 힘을 받는 슬라이딩면 및 그 반대측의 배면을 가지고,
상기 슬라이딩면에 복수의 오목부가 형성되며, 당해 오목부는, 상기 반할 스러스트 베어링의 상기 슬라이딩면으로부터 상기 배면측을 향해 후퇴한 오목부 표면을 가지고, 당해 오목부 표면은, 상기 반할 스러스트 베어링의 중심선 방향 단면시에서, 상기 반할 스러스트 베어링의 상기 배면측을 향해 볼록하게 되어 있으며,
상기 오목부 표면에는, 당해 오목부 표면으로부터 상기 반할 스러스트 베어링의 상기 배면측을 향해 후퇴한 복수의 중심선 방향 홈이 형성되고, 당해 중심선 방향 홈은, 상기 반할 스러스트 베어링의 중심선 방향(V)으로 연장되고, 그에 의해, 상기 오목부 표면에는 평활면과 상기 중심선 방향 홈이 상기 반할 스러스트 베어링의 수평 방향(H)으로 번갈아 배치되어 있는, 반할 스러스트 베어링.
제 1 항에 있어서,
상기 오목부의 깊이가 2∼50㎛인, 반할 스러스트 베어링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 중심선 방향 홈의 깊이가 0.2∼3㎛인, 반할 스러스트 베어링.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중심선 방향 홈의 폭이 5∼50㎛인, 반할 스러스트 베어링.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중심선 방향 홈의 피치가 5∼100㎛인, 반할 스러스트 베어링.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오목부의 개구 형상이 원형, 타원형, 또는 사각형의 형상을 가지는, 반할 스러스트 베어링.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오목부 표면은, 상기 반할 스러스트 베어링의 수평 방향 단면시에서도, 상기 반할 스러스트 베어링의 상기 배면측을 향해 볼록하게 되어 있는, 반할 스러스트 베어링.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 오목부가, 상기 반할 스러스트 베어링의 상기 슬라이딩면의 전체에 균일하게 형성되어 있는, 반할 스러스트 베어링.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오목부의 개구 형상이 타원형이고, 당해 타원형의 장축은, 상기 반할 스러스트 베어링의 상기 중심선 방향(V)을 향하고 있는, 반할 스러스트 베어링.