KR20210102663A - 크랭크 샤프트 오일 공급 구조 - Google Patents

크랭크 샤프트 오일 공급 구조 Download PDF

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신정수
김도언
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 관한 것으로, 양단에 위치하는 상부 엔드 새들(saddle)과 상기 엔드 새들 사이에 위치하는 상부 크랭크 새들(saddle)이 형성된 상부 엔진 블록, 복수 개의 하부 크랭크 새들이 형성된 하부 엔진 블록, 상기 상부 엔드 새들에 각각 장착되며, 엔드 베어링 홀이 형성된 상부 엔드 베어링, 상기 상부 크랭크 새들에 각각 장착되며, 메인 베어링 홀이 형성된 상부 메인 베어링, 상기 하부 크랭크 새들에 각각 장착되는 하부 베어링 및 상기 상부 엔드 베어링에 지지되는 엔드 저널, 상기 상부 메인 베어링에 지지되는 메인 베어링 저널 및 크랭크 핀 저널이 형성된 크랭크 샤프트를 포함하되, 상기 엔드 베어링 홀보다 상기 메인 베어링 홀이 더 크게 형성된다.

Description

크랭크 샤프트 오일 공급 구조 {OIL SUPPLYING STRUCTURE FOR CRANKSHAFT}
본 발명은 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원활한 오일 공급이 가능한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 관한 것이다.
크랭크 샤프트는 (커넥팅 로드와 함께) 피스톤의 왕복 운동을 회전 운동으로 변환하는 회전 샤프트이다. 크랭크 샤프트는 내연 기관에서 일반적으로 사용되며 커넥팅 로드가 부착된 일련의 크랭크와 크랭크 핀으로 구성된다.
크랭크 저널이라고도 하는 크랭크 핀은 크랭크 샤프트를 각 실린더의 커넥팅 로드에 연결하는 엔진의 기계 장치이다. 크랭크 핀이 커넥팅 로드의 "큰 끝"(big end)에 대해 회전 할 수 있도록 원통형 표면을 가지고 있다.
크랭크 핀, 또는 크랭크 핀 저널로의 윤활 오일의 공급은 크랭크 샤프트를 통해 이루어진다. 크랭크 핀 저널로의 오일 공급성을 개선하기 위해 오일 펌프 용량을 증대할 수 있으나, 이는 마찰 손실이 증대되고, 엔진 연비가 불리해질 수 있다.
본 발명은, 원활한 오일 공급이 가능한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 크랭크 샤프트 오일 공급 구조는 양단에 위치하는 상부 엔드 새들(saddle)과 상기 엔드 새들 사이에 위치하는 상부 크랭크 새들(saddle)이 형성된 상부 엔진 블록, 복수 개의 하부 크랭크 새들이 형성된 하부 엔진 블록, 상기 상부 엔드 새들에 각각 장착되며, 엔드 베어링 홀이 형성된 상부 엔드 베어링, 상기 상부 크랭크 새들에 각각 장착되며, 메인 베어링 홀이 형성된 상부 메인 베어링, 상기 하부 크랭크 새들에 각각 장착되는 하부 베어링 및 상기 상부 엔드 베어링에 지지되는 엔드 저널, 상기 상부 메인 베어링에 지지되는 메인 베어링 저널 및 크랭크 핀 저널이 형성된 크랭크 샤프트를 포함하되, 상기 엔드 베어링 홀보다 상기 메인 베어링 홀이 더 크게 형성될 수 있다.
상기 메인 베어링 홀은 상기 상부 메인 베어링의 원주 방향을 따라 형성된 장공(slotted hole)일 수 있다.
상기 메인 베어링 홀은 적어도 2개 형성될 수 있다.
상기 상부 크랭크 새들에는 새들 그루브가 상기 상부 메인 베어링의 원주 방향을 따라 형성될 수 있다.
상기 상부 엔드 새들에는 새들 그루브가 상기 상부 엔드 베어링의 원주 방향을 따라 형성될 수 있다.
상기 상부 메인 베어링 내측에는 그 원주 방향을 따라 설정된 폭을 갖는 메인 베어링 그루브가 형성될 수 있다.
상기 메인 베어링 그루브는 상기 상부 메인 베어링의 양단을 연결하도록 형성될 수 있다.
상기 상부 엔드 베어링 내측에는 그 원주 방향을 따라 상기 메인 베어링 그루브 보다 그 폭이 좁은 엔드 베어링 그루브가 형성될 수 있다.
상기 엔드 베어링 그루브는 상기 상부 엔드 베어링 내측 일단부터 그 원주 방향으로 일정 각도 형성될 수 있다.
상기 엔드 베어링 그루브는 일정한 깊이를 갖는 제1 엔드 그루브 및 그 원주 방향을 따라 그 깊이가 얕아지는 제2 엔드 그루브를 포함할 수 있다.
상기 하부 베어링의 내측에서 끝단 방향으로 그 깊이가 깊어지는 하부 베어링 그루브가 형성될 수 있다.
상기 크랭크 샤프트에는 상기 메인 베어링 저널과 상기 크랭크 핀 저널을 연통하도록 크랭크 핀 오일 공급 유로가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 크랭크 샤프트 오일 공급 구조는 양단에 위치하는 상부 엔드 새들(saddle)과 상기 엔드 새들 사이에 위치하는 제1 크랭크 새들과 제2 크랭크 새들이 형성된 상부 엔진 블록, 복수 개의 하부 크랭크 새들이 형성된 하부 엔진 블록, 상기 상부 엔드 새들에 각각 장착되며, 엔드 베어링 홀이 형성된 상부 엔드 베어링, 상기 제1 크랭크 새들 및 상기 제2 크랭크 새들에 각각 장착되며, 메인 베어링 홀이 형성된 제1 메인 베어링 및 제2 메인 베어링, 상기 하부 크랭크 새들에 각각 장착되는 하부 베어링, 및 상기 상부 엔드 베어링에 지지되는 엔드 저널, 상기 제1 메인 베어링에 지지되는 제1 메인 베어링 저널 및 상기 제2 메인 베어링에 지지되는 제2 메인 베어링 저널 및 크랭크 핀 저널이 형성되고, 상기 제1 메인 베어링 저널과 상기 크랭크 핀 저널을 연통하도록 크랭크 핀 오일 공급 유로가 형성된 크랭크 샤프트를 포함하되, 상기 엔드 베어링 홀보다 상기 메인 베어링 홀이 더 크게 형성될 수 있다.
상기 메인 베어링 홀은 상기 제1, 2 메인 베어링의 원주 방향을 따라 각각 형성된 장공일 수 있다.
상기 메인 베어링 홀은 적어도 2개 형성될 수 있다.
상기 제1, 2 크랭크 새들에는 각각 새들 그루브가 상기 제1, 2 메인 베어링의 원주 방향을 따라 형성될 수 있다.
상기 상부 엔드 새들에는 새들 그루브가 상기 상부 엔드 베어링의 원주 방향을 따라 형성될 수 있다.
상기 제1, 2 상부 베어링 내측에는 각각 그 원주 방향을 따라 설정된 폭을 갖는 메인 베어링 그루브가 형성되고, 상기 메인 베어링 그루브는 상기 제1, 2 메인 베어링의 양단을 연결하도록 형성될 수 있다.
상기 상부 엔드 베어링 내측에는 상기 상부 엔드 베어링 내측 일단부터 그 원주 방향으로 일정 각도 형성되고, 상기 메인 베어링 그루브 보다 그 폭이 좁은 엔드 베어링 그루브가 형성될 수 있다.
상기 하부 베어링의 내측에서 끝단 방향으로 그 깊이가 깊어지는 하부 베어링 그루브가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발명의 실시예에 따른 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 의하면, 크랭크 샤프트 베어링의 위치에 따른 오일 공급을 이원화 하여 크랭크 샤프트 및 크랭크 핀 저널로의 오일 공급이 원활할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발명의 실시예에 따른 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 의하면, 크랭크 샤프트 베어링의 위치에 따른 오일 공급을 이원화 하여 오일 갤러리 용량을 증대하지 않고도 적절한 오일 공급이 가능하다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 상부 엔진 블록을 도시한 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 하부 엔진 블록을 도시한 사시도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 상부 엔진 블록의 하부 평면도이다.
도4는 도3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따른 단면도이다.
도5는 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 상부 엔드 베어링을 도시한 도면이다.
도6은 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 상부 메인 베어링을 도시한 사시도이다.
도7은 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 하부 베어링을 도시한 사시도이다.
도8은 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 크랭크 샤프트를 도시한 도면이다.
도9는 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 엔드 베어링의 오일 공급을 도시한 단면도이다.
도10은 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 메인 베어링의 오일 공급을 도시한 단면도이다.
도11은 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조와 일반적인 크랭크 샤프트의 오일 공급 구조의 오일 압력 변화를 나타낸 표이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 바로 위에 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 상부 엔진 블록을 도시한 사시도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 상부 엔진 블록(10)에는 크랭크 베어링이 장착될 수 있는 새들(saddle)이 형성되어 있다.
상기 상부 엔진 블록(10)의 양단에는 상부 엔드 새들(12)이 형성되고, 상기 엔드 새들(12) 사이에는 상부 크랭크 새들(18)이 형성된다.
상기 상부 엔드 새들(12)에는 상부 엔드 베어링(20)이 각각 장착되고, 상기 상부 크랭크 새들(18)는 상부 메인 베어링(40)이 각각 장착된다.
도면에는 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 엔진이 직렬 4기통 엔진으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 형태의 엔진으로, 예를 들어 크랭크 샤프트를 지지하는 엔드 새들과 크랭크 새들을 포함하는 엔진이 적용될 수 있다.
이하, 이해의 편의를 위해 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 엔진이 직렬 4기통 엔진인 것으로 설명한다.
제1 크랭크 새들(14)과 상기 제1 크랭크 새들(14) 사이에 형성된 제2 크랭크 새들(16)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제1 크랭크 새들(14)과 상기 제 제2 크랭크 새들(16)에는 각각 제1 메인 베어링(42)과 제2 메인 베어링(44)이 장착될 수 있다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 하부 엔진 블록을 도시한 사시도이다.
도2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 하부 엔진 블록(30)에는 복수 개의 하부 크랭크 새들(32)이 형성된다. 상기 하부 크랭크 새들(32)은 상기 상부 엔드 새들(12)과 상기 상부 크랭크 새들(18)에 대응되어 각각 형성될 수 있다. 상기 하부 크랭크 새들(32)에는 하부 베어링(60)이 각각 장착될 수 있다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 상부 엔진 블록의 하부 평면도이다.
도3을 참조하면, 상기 상부 엔진 블록(10)의 양단에 상기 상부 엔드 새들(12)이 형성되고, 상기 엔드 새들(12) 사이에 상기 제1 크랭크 새들(14)이 형성되고, 상기 제1 크랭크 새들(14) 사이에 상기 제2 크랭크 새들(16)이 형성될 수 있다.
도3에서, 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 엔진이 제1, 2, 3, 4 실린더(#1, #2, #3, #4)를 포함하는 직렬 4기통 엔진으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도4는 도3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따른 단면도이다.
도4를 참조하면, 상기 상부 크랭크 새들(18)에 새들 그루브(15)가 형성될 수 있다. 즉 상기 제1 크랭크 새들(14) 및 상기 제2 크랭크 새들(16)에는 각각 상기 새들 그루브(15)이 형성될 수 있다. 오일 갤러리(90)로부터 공급되는 오일이 상기 상부 엔진 블록(10)에 형성된 새들 오일 통로(17)와 상기 새들 그루브(15)를 통해 상기 상부 메인 베어링(40)으로 공급될 수 있다. 이때, 상기 새들 그루브(15)에 의해 오일 공급 루트 상의 단면 변화를 최소화 할 수 있어 오일 압력 강하를 억제할 수 있다. 또한, 상기 상부 엔드 새들(12)에도 새들 그루브(15)가 형성되어 오일 공급 루트 상의 단면 변화를 최소화 할 수 있어 오일 압력 강하를 억제할 수 있다.
도4, 도9 및 도10을 참조하면, 상기 새들 그루브(15)는 상기 상부 엔드 베어링(20)과 상기 상부 메인 베어링(40)의 원주 방향을 따라 형성될 수 있다.
도5는 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 상부 엔드 베어링을 도시한 도면이다.
도5를 참조하면, 상기 상부 엔드 베어링(20)에는 엔드 베어링 홀(22)이 형성되고, 상기 상부 엔드 베어링(20) 내측에는 그 원주 방향을 따라 엔드 베어링 그루브(24)가 형성될 수 있다.
상기 엔드 베어링 그루브(24)는 상기 상부 엔드 베어링(20) 내측 일단(26)부터 그 원주 방향으로 일정 각도(α) 형성될 수 있다. 즉, 상기 엔드 베어링 그루브(24)는 상기 상부 엔드 베어링(20) 내측 일단(26)부터 타단(28)까지 형성된 것이 아니라, 일정 각도(α) 형성되어 상기 새들 오일 통로(17)로부터 공급되는 오일이 상기 상부 엔드 베어링(20) 내측으로 원활하게 공급되면서도, 누유 되는 오일 양을 최소화 할 수 있다. 상기 상부 엔드 베어링(20)와 상기 하부 베어링(60)으로 적정한 오일이 공급되면 냉각과 윤활 성능이 향상되나, 상기 엔드 베어링 그루브(24)로 필요 이상의 오일이 공급되면 베어링에서 누유(leak) 되는 양이 많아져 연비가 악화될 수 있다. 상기 엔드 베어링 그루브(24)는 상기 상부 엔드 베어링(20) 내측 일단(26)부터 타단(28)까지 약 160도 정도 형성되어 오일압 낭비을 억제할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이 크랭크 샤프트의 회전 방향에 구비된 상기 타단(28) 쪽에 상기 엔드 베어링 그루브(24)가 형성되지 않아 상기 하부 베어링(60)으로 과도한 오일 공급을 억제할 수 있다.
상기 엔드 베어링 그루브(24)는 일정한 깊이를 갖는 제1 엔드 그루브(24a)와 그 원주 방향을 따라 그 깊이가 얕아지는 제2 엔드 그루브(24b)를 포함할 수 있다.
즉, 오일 공급 루트의 체적이 급변하는 경우, 캐비테이션이 발생할 수 있고, 엔드 베어링 그루브가 상부 엔드 베어링(20) 내측 전체에 형성된 경우에는 누유(leakage)가 증가하나, 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 의하면 적절한 오일 공급이 가능하고, 오일 누유를 억제할 수 있다.
상기 엔드 베어링 그루브(24)는 설정된 폭(W1)을 가질 수 있다.
도6은 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 상부 메인 베어링을 도시한 사시도이다.
상기 상부 메인 베어링(40)에는 메인 베어링 홀(46)이 형성될 수 있다. 상기 엔드 베어링 홀(22)보다 상기 메인 베어링 홀(46)이 더 크게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 엔드 베어링 홀(22)보다 상기 메인 베어링 홀(46)이 더 크게 형성된다는 의미는 그 크기에 있어 상기 메인 베어링 홀(46)이 상기 엔드 베어링 홀(22)보다 크다는 의미도 되고, 상기 메인 베어링 홀(46)이 상기 엔드 베어링 홀(22)보다 그 수가 많은 것을 의미할 수도 있다.
즉, 상기 메인 베어링 홀(46)은 상기 상부 메인 베어링(40)의 원주 방향을 따라 형성된 장공(slotted hole)일 수 있다. 또한, 상기 메인 베어링 홀(46)은 적어도 2개 형성될 수 있다. 즉 도면에는 상기 메인 베어링 홀(46)이 2개 형성된 것으로 나타나 있으나, 3개 이상의 홀이 형성될 수도 있다.
상기 상부 메인 베어링(40) 내측에는 그 원주 방향을 따라 설정된 폭(W2)을 갖는 메인 베어링 그루브(48)가 형성될 수 있다. 상기 엔드 베어링 그루브(24)의 폭(W1)은 상기 메인 베어링 그루브(48)의 폭(W2) 보다 더 좁을 수 있다. 즉 상기 메인 베어링 그루브(48)의 폭(W2)이 상기 엔드 베어링 그루브(24)의 폭(W1) 보다 넓게 형성되어 상기 엔드 베어링 그루브(24)보다 상기 메인 베어링 그루브(48)로 상대적으로 많은 오일 공급이 가능하다.
상기 메인 베어링 그루브(48)는 상기 상부 메인 베어링(40)의 양단을 연결하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 메인 베어링 그루브(48)는 상기 상부 메인 베어링(40)의 내측 전체를 연결하도록 형성되어 상부 엔드 베어링(20) 보다 상대적으로 상기 상부 메인 베어링(40) 내측으로 많은 오일 공급이 가능하다.
도7은 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 하부 베어링을 도시한 사시도이다.
도7을 참조하면, 상기 하부 베어링(60)의 내측에 하부 베어링 그루브(62)가 형성될 수 있다. 상기 하부 베어링 그루브(62)가 상기 하부 베어링(60)의 내부 일부에 형성되어 상기 하부 베어링(60)의 내측으로 오일 공급을 유도하면서도 과도한 오일이 공급되어 누유되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어 상기 하부 베어링 그루브(62)는 상기 하부 베어링(60)의 양단으로부터 각각 15도 정도 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 하부 베어링 그루브(62)는, 도9를 참조하면, 끝단 방향으로 그 깊이가 깊어지는 형상일 수 있으며, 오일 공급 루트 상의 단면 변화를 최소화 할 수 있어 압력 변화를 억제하고, 오일 공급을 원활히 할 수 있다. 즉 상기 엔드 베어링 그루브(24)의 끝단의 깊이와 상기 하부 베어링 그루브(62)의 끝단의 깊이가 동일하게 형성되어 오일 공급 루트 상의 단면 변화를 최소화 할 수 있다.
상기 하부 베어링 그루브(62)는, 도면에는 2개가 상기 하부 베어링(60)의 양단에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정된 것은 아니고, 하나, 즉 도9의 좌측에 도시된 상기 하부 베어링 그루브(62)만 형성되어 오일 공급 루트 상의 단면 변화를 최소화 할 수 있다.
도8은 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 크랭크 샤프트를 도시한 도면이다.
도8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 엔진은 크랭크 샤프트(100)를 포함하고, 상기 크랭크 샤프트(100)는 상기 상부 엔드 베어링(20)에 지지되는 엔드 저널(102), 상기 상부 메인 베어링(40)에 지지되는 메인 베어링 저널(104) 및 크랭크 핀 저널(110, 111, 112, 113)을 포함한다.
상기 메인 베어링 저널(104)은 상기 제1 메인 베어링(42)에 지지되는 제1 메인 베어링 저널(106) 및 상기 제2 메인 베어링(44)에 지지되는 제2 메인 베어링 저널(108)을 포함할 수 있다.
상기 크랭크 샤프트(100)에는 상기 메인 베어링 저널(104)과 상기 크랭크 핀 저널(110, 111, 112, 113)을 연통하도록 크랭크 핀 오일 공급 유로(120)가 형성될 수 있다.
즉, 상기 제1 메인 베어링 저널(106)과 상기 크랭크 핀 저널(110, 111, 112, 113)을 연통하도록 상기 크랭크 핀 오일 공급 유로(120)가 형성될 수 있다. 도면에서는 좌측의 상기 제1 메인 베어링 저널(106)이 제1, 2 실린더(#1, #2)의 크랭크 핀 저널(110, 111)과 연통하고, 우측의 상기 제1 메인 베어링 저널(106)이 제3, 4 실린더(#3, #4)의 크랭크 핀 저널(112, 113)과 연통하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도9는 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 엔드 베어링의 오일 공급을 도시한 단면도이고, 도10은 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에 적용될 수 있는 메인 베어링의 오일 공급을 도시한 단면도이다.
상기 엔드 저널(102)은 상기 상부 엔드 베어링(20)과 상기 하부 베어링(60)이 결합된 엔드 베어링(21)에 의해 지지되며, 상기 메인 베어링 저널(104)은 상기 상부 메인 베어링(40)과 상기 하부 베어링(60)이 결합된 메인 베어링(41)에 의해 지지된다.
도8에 화살표로 표시된 바와 같이, 상기 엔드 베어링(21)보다 상기 메인 베어링(41)에 상대적으로 많은 오일이 공급되어 상기 크랭크 핀 저널(110, 111, 112, 113)로 원활한 오일 공급이 가능하다. 또한, 상기 제2 메인 베어링 저널(108)의 경우, 크랭크 핀 저널와 연통하지 않으나, 상기 크랭크 샤프트(100)의 하중이 집중되어 상대적으로 많은 오일 공급이 요구될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조에서, 상기 제2 메인 베어링(44)이 상기 제1 메인 베어링(42)과 동일한 형상을 가지며 오일 공급이 가능하여 상기 크랭크 샤프트(100)의 하중 집중에 대한 냉각 및 윤활 성능을 유지할 수 있다.
상기 제1 메인 베어링 저널(106)과 상기 하부 베어링(60)이 결합된 상기 메인 베어링으로 전달된 오일은 상기 제1, 2 실린더(#1, #2)의 크랭크 핀 저널(110, 111)과 상기 제3, 4 실린더(#3, #4)의 크랭크 핀 저널(112, 113)로 공급된다.
도9 및 도10을 비교하면, 상기 엔드 베어링 홀(22)보다 상기 메인 베어링 홀(46)의 크기가 크거나 또는 수가 많아 상기 메인 베어링(41)에 상기 엔드 베어링(21)보다 상대적으로 많은 오일 공급이 가능하다.
상기 메인 베어링 그루브(48)의 폭(W2)이 상기 엔드 베어링 그루브(24)의 폭(W1)보다 상대적으로 넓어 상기 메인 베어링(41) 내측에 상기 엔드 베어링(21) 내측보다 상대적으로 많은 오일 공급이 가능하다.
상기 메인 베어링 그루브(48)의 형성 길이가 상기 엔드 베어링 그루브(24)의 형성 길이보다 상대적으로 길어 상기 메인 베어링(41) 내측에 보다 많은 오일 공급이 가능하다.
상기 하부 베어링 그루브(62)가 상기 하부 베어링(60)의 내측 일부에만 형성되어 상기 하부 베어링(60)으로 오일 공급을 원활히 하면서도 오일의 누유를 억제할 수 있다.
도11은 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조와 일반적인 크랭크 샤프트의 오일 공급 구조의 오일 압력 변화를 나타낸 표이다.
도11에 나타난 바와 같이, 일반적인 오일 캘러리의 유압이 4.0 바(bar)인 경우, 크랭크 핀 저널로 전달되는 유압은 3.0 바(bar)로 1.0 바(bar) 의 압력 강하가 발생한다.
그러나, 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조의 경우, 오일 캘러리의 유압이 3.3 바(bar)이고, 크랭크 핀 저널로 전달되는 유압은 2.9 바(bar)로 0.4 바(bar) 의 압력 강하가 발생한다.
즉, 메인 베어링과 엔드 베어링에 동일한 유압이 전달되는 경우, 크랭크 핀 저널로 3.0 바(bar)의 유압 전달을 위해 오일 갤러리 유압을 4.0 바(bar)로 유지해야 하나, 본 발명의 실시예에 의한 크랭크 샤프트 오일 공급 구조의 경우, 메인 베어링과 엔드 베어링에 공급되는 오일이 달라 오일 갤러리 유압을 3.3 바(bar)로 유지 하더라도 크랭크 핀 저널로 2.9 바(bar)의 유압 전달이 가능하다.
즉, 오일 갤러리의 용량을 줄이더라도 크랭크 핀 저널로 적절한 오일 공급이 가능하다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 상부 엔진 블록 12: 상부 엔드 새들
14: 제1 크랭크 새들 15: 새들 그루브
16: 제2 크랭크 새들 17: 새들 오일 통로
18: 상부 크랭크 새들 20: 상부 엔드 베어링
22: 엔드 베어링 홀 24: 엔드 베어링 그루브
30: 하부 엔진 블록 32: 하부 크랭크 새들
40: 상부 메인 베어링 42: 제1 메인 베어링
44: 제2 메인 베어링 46: 메인 베어링 홀
48: 메인 베어링 그루브 60: 하부 베어링
62: 하부 베어링 그루브 90: 갤러리
100: 크랭크 샤프트 102: 엔드 저널
104: 메인 베어링 저널 106: 제1 메인 베어링 저널
108: 제2 메인 베어링 저널 110, 111, 112, 113: 크랭크 핀 저널
120: 크랭크 핀 오일 공급 유로

Claims (20)

  1. 양단에 위치하는 상부 엔드 새들(saddle)과 상기 엔드 새들 사이에 위치하는 상부 크랭크 새들(saddle)이 형성된 상부 엔진 블록;
    복수 개의 하부 크랭크 새들이 형성된 하부 엔진 블록;
    상기 상부 엔드 새들에 각각 장착되며, 엔드 베어링 홀이 형성된 상부 엔드 베어링;
    상기 상부 크랭크 새들에 각각 장착되며, 메인 베어링 홀이 형성된 상부 메인 베어링;
    상기 하부 크랭크 새들에 각각 장착되는 하부 베어링; 및
    상기 상부 엔드 베어링에 지지되는 엔드 저널, 상기 상부 메인 베어링에 지지되는 메인 베어링 저널 및 크랭크 핀 저널이 형성된 크랭크 샤프트;
    를 포함하되,
    상기 엔드 베어링 홀보다 상기 메인 베어링 홀이 더 크게 형성된 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  2. 제1항에서,
    상기 메인 베어링 홀은 상기 상부 메인 베어링의 원주 방향을 따라 형성된 장공(slotted hole)인 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  3. 제2항에서,
    상기 메인 베어링 홀은 적어도 2개 형성된 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  4. 제1항에서,
    상기 상부 크랭크 새들에는 새들 그루브가 상기 상부 메인 베어링의 원주 방향을 따라 형성된 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  5. 제4항에서,
    상기 상부 엔드 새들에는 새들 그루브가 상기 상부 엔드 베어링의 원주 방향을 따라 형성된 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  6. 제1항에서,
    상기 상부 메인 베어링 내측에는 그 원주 방향을 따라 설정된 폭을 갖는 메인 베어링 그루브가 형성된 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  7. 제6항에서,
    상기 메인 베어링 그루브는 상기 상부 메인 베어링의 양단을 연결하도록 형성된 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  8. 제6항에서,
    상기 상부 엔드 베어링 내측에는 그 원주 방향을 따라 상기 메인 베어링 그루브 보다 그 폭이 좁은 엔드 베어링 그루브가 형성된 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  9. 제8항에서,
    상기 엔드 베어링 그루브는 상기 상부 엔드 베어링 내측 일단부터 그 원주 방향으로 일정 각도 형성된 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  10. 제9항에서,
    상기 엔드 베어링 그루브는
    일정한 깊이를 갖는 제1 엔드 그루브; 및
    그 원주 방향을 따라 그 깊이가 얕아지는 제2 엔드 그루브;
    를 포함하는 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  11. 제1항에서,
    상기 하부 베어링의 내측에 끝단 방향으로 그 깊이가 깊어지는 하부 베어링 그루브가 형성된 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  12. 제1항에서,
    상기 크랭크 샤프트에는 상기 메인 베어링 저널과 상기 크랭크 핀 저널을 연통하도록 크랭크 핀 오일 공급 유로가 형성된 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  13. 양단에 위치하는 상부 엔드 새들(saddle)과 상기 엔드 새들 사이에 위치하는 제1 크랭크 새들과 제2 크랭크 새들이 형성된 상부 엔진 블록;
    복수 개의 하부 크랭크 새들이 형성된 하부 엔진 블록;
    상기 상부 엔드 새들에 각각 장착되며, 엔드 베어링 홀이 형성된 상부 엔드 베어링;
    상기 제1 크랭크 새들 및 상기 제2 크랭크 새들에 각각 장착되며, 메인 베어링 홀이 형성된 제1 메인 베어링 및 제2 메인 베어링;
    상기 하부 크랭크 새들에 각각 장착되는 하부 베어링; 및
    상기 상부 엔드 베어링에 지지되는 엔드 저널, 상기 제1 메인 베어링에 지지되는 제1 메인 베어링 저널 및 상기 제2 메인 베어링에 지지되는 제2 메인 베어링 저널 및 크랭크 핀 저널이 형성되고, 상기 제1 메인 베어링 저널과 상기 크랭크 핀 저널을 연통하도록 크랭크 핀 오일 공급 유로가 형성된 크랭크 샤프트;
    를 포함하되,
    상기 엔드 베어링 홀보다 상기 메인 베어링 홀이 더 크게 형성된 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  14. 제13항에서,
    상기 메인 베어링 홀은 상기 제1, 2 메인 베어링의 원주 방향을 따라 각각 형성된 장공(slotted hole)인 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  15. 제14항에서,
    상기 메인 베어링 홀은 적어도 2개 형성된 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  16. 제13항에서,
    상기 제1, 2 크랭크 새들에는 각각 새들 그루브가 상기 제1, 2 메인 베어링의 원주 방향을 따라 형성된 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  17. 제13항에서,
    상기 상부 엔드 새들에는 새들 그루브가 상기 상부 엔드 베어링의 원주 방향을 따라 형성된 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  18. 제13항에서,
    상기 제1, 2 상부 베어링 내측에는 각각 그 원주 방향을 따라 설정된 폭을 갖는 메인 베어링 그루브가 형성되고,
    상기 메인 베어링 그루브는 상기 제1, 2 메인 베어링의 양단을 연결하도록 형성된 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
  19. 제18항에서,
    상기 상부 엔드 베어링 내측에는 상기 상부 엔드 베어링 내측 일단부터 그 원주 방향으로 일정 각도 형성되고, 상기 메인 베어링 그루브 보다 그 폭이 좁은 엔드 베어링 그루브가 형성된 크랭크 샤프트 오일 공급 구조
  20. 제1항에서,
    상기 하부 베어링의 내측에 끝단 방향으로 그 깊이가 깊어지는 하부 베어링 그루브가 형성된 크랭크 샤프트 오일 공급 구조.
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