KR100471599B1 - 차량의 엔진용 태핏 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 및 농기계등의 엔진성능에 직접 영향을 미칠 수 있는 중요한 엔진부품 중 하나인 차량의 엔진용 태핏에 관한 것으로, 엔진성능향상과 수명연장을 꾀하고 가격경쟁력을 갖춘 차량의 엔진을 제공하고자 한 것이다.

그 구성으로써 태핏(1)의 하부의 캠(4)과의 접촉부에 여러가지 강점을 지니고 있는 페로틱(Ferro-TiC)(5)재질을 특수주철 또는 탄소강재로 된 태핏(1)몸체와 일체화로 확산접합시킨 것이다.

이와같이 구성된 태핏(1)은 엔진의 성능향상과 수명연장을 가져오게 되고 기존의 경쟁품인 초경합금에 비해 페로틱(5)이 비교적 가격이 저렴하고, 제조공법상 가격경쟁력을 갖출 수 있는 것이다.

Description

차량의 엔진용 태핏{VEHICLE ENGINE TAPPET}

본 발명은 버스나 트럭등과 같은 대형 차량 혹은 상용차, 고급승용차, 농기계 등에서 엔진의 성능에 직접 영향을 미칠 수 있는 중요한 엔진부품 중 하나인 태핏(Tappet)을 고신뢰, 고기능화하기 위하여 마찰부위를 고경도를 갖는 페로틱 (Ferro-TiC)으로 확산접합시킨 차량의 엔진용 태핏에 관한 것으로, 엔진성능을 향상시키면서 수명을 늘일 수 있고 경제성을 갖는 차량의 엔진을 제공하고자 한 것이다.

일반적으로 차량의 엔진에 있어서는 도 3 에서 도시한 바와같이 태핏(1)은 푸시로드(2)의 하단에 접속 설치되며 그 저면부가 캠샤프트(3)에 설치된 캠(4)과 접속되어 캠샤프트(3)가 회전시 캠(4)에 의해 푸시로드(2)가 상·하 수직운동을 반복하도록 되어 있다. 한편 이와같이 푸시로드(2)가 상·하 수직운동을 반복할 때 엔진오일이 공급되는 상황에서 태핏(1)은 캠(4)과 접촉하여 마찰운동을 하게 되는 것이다. 이와같이 회전운동이 직선운동으로 변환되어 운전조건에 따라 과도한 마찰을 일으키며 엔진실린더의 흡기 및 배기밸브의 개폐를 하도록 하는 중요한 중간 동력전달 기능을 수행하게 되는데 이때 마모발생을 줄이기 위하여 태핏(1)의 하부에 별도의 합금을 확산접합시키고 있다.

근래 고기능 태핏(1)으로 상용화되고 있는 것 중 가장 널리 사용되고 있는 것으로 초경합금을 확산접합시킨 태핏(1)이 있는데, 상기 초경합금은 액상소결을 이용하는 분말야금법에 의해 제조된 WC-Co계 또는 WC-Ni계 합금으로서 고비중(약 14-15 정도)이고, 고경도(약 Hv1800 내외)이며, 고가의 신소재이다.

한편, 초경합금은 삼각주 또는 사각주형태를 갖는 경질WC입자를 결합제인 Co 또는 Ni이 결합하여주는 복합재료의 일종으로서 자체의 내마모성은 대단히 우수하나 각지고 상대적으로 고경도인 WC입자에 의해 상대부품인 캠을 마모시키는 문제가 있으며, 이종재료의 확산접합으로 고가의 삽입금속을 사용했으면서도 접합강도가 상대적으로 약하고 계면을 가로지르는 방향으로의 경도의 변화가 급격하기때문에 반복피로하중에 대해 결함을 나타낼 수가 있다. 또한, 고비중으로 엔진경량화에 역행하는 재료이고, 제조비가 고가라는 문제점도 함께 갖고있다.

본 발명은 윤활성이 개선되어 상대 마찰 부품인 캠의 마모를 최소화시킴으로써 내마모성이 증대되어 엔진성능을 저하시키지 않으면서 엔진수명을 연장시킬 수 있는 태핏을 제공함에 있는 것으로, 캠과 접촉되는 태핏의 마찰부위를 페로틱으로 확산접합시키는 것에 특징을 두고 있다.

이하 그 구성 및 작용, 효과를 첨부된 도면을 토대로 하여 설명한다.

도 1 은 본 발명의 페로틱이 확산접합된 상태의 태핏을 나타낸 단면도이고, 도 2 는 페로틱이 태핏의 모재에 확산접합된 나타낸 200배로 확대하여 나타낸 도로써, 이하 종래구조와 동일부분에 대하여는 편의상 동일한 부호를 붙여 설명한다.

공지의 엔진용 태핏(1)에 있어서, 상기 태핏(1)의 하부 즉 캠(4)과의 접촉부에 페로틱(5)을 확산접합시킨 것을 특징으로 한다.즉, 본 발명에서는 일명 서어멧(Cermet; Ceramic Metal)이라는 강과 TiC(탄화티타늄)의 복합재료인 페로틱(Ferro-TiC) 디스크(완전히 소결된 상태임)와 탄소강으로 된 태핏(1)의 몸체를 별도의 금속 삽입없이 Fe의 자기확산에 의하여 이중재료를 확산접합시킨 것이다.

한편, 상기와 같이 모재인 태핏(1)에 확산접합된 페로틱(5)은 다음과 같은 장점을 가지고 있어 엔진의 성능 및 수명에 유리하다.

페로틱(5)은 초경합금과 마찬가지로 액상소결법에 의한 분말야금법으로 제조되는데, 즉, 고경도(Hv 3200)의 TiC경질입자를 Fe결합제가 결합시켜주는 복합재료이므로, 페로틱(5)은 접합모재인 탄소강(또는 회주철)과 동일한 Fe매트릭스를 가지고 있으므로 삽입금속 없이도 활발한 Fe의 자기확산에 의해 고강도의 확산접합이 가능하고(도 2 참조) 계면을 가로지르는 경도의 변화도 상대적으로 완만하므로 반복피로하중에 대하여 접합면의 결함을 극소화시킬 수 있다는 장점이 있다. 그리고, 초경합금의 경우는 WC의 양적 비율이 약 80 % ~ 90 %에 이르고 날카로운 형상을 갖지만, Ferro-TiC에서는 TiC의 첨가량이 약 50 % 이하로서 확산접합시에 물질이동에 필요한 Fe의 절대적인 양이 많으며 TiC의 형상도 둥글둥글하다는 것이 큰 장점이다.

즉, 이러한 페로틱(5)은 정밀래핑가공을 하면 둥글둥글한 TiC입자가 Fe매트릭스보다 미세하게 돌출됨으로써 윤활성이 획기적으로 개선되어 상대 마찰부품인 캠(4)의 마모를 줄일 수 있으며 따라서, 내마모성이 증대되어 엔진성능을 저하시키지 않으면서 수명을 늘릴수 있다는 것이 무엇보다도 유리한 것이다.

이외에도 페로틱(5) 재료의 비중이 모재인 탄소강이나 회주철보다도 오히려 작아서(비중 6.5) 엔진경량화에 일조를 할 수 있으며, 원재료가격이 비교적 싸고, 삽입금속을 사용하지 않아도 되므로 제조가격도 초경합금보다 저렴하여 가격경쟁력을 갖출 수 있다.

이상 살펴본 바와같이 본원 발명은 태핏에 페로틱을 확산접합시킴에 있어 별도의 삽입금속이 불필요할 뿐만아니라 접합강도가 커지고 또한 고경도의 복합재료로서 마찰에 따른 마모를 최소화시키므로서 엔진성능 향상과 수명연장을 꾀할 수 있는 것이다.

도 1 은 본 발명의 페로틱(Ferro-TiC)이 확산접합된 상태의 태핏을 나타낸 단면도.

도 2 는 페로틱이 모재인 태핏모재에 확산접합된 상태를 200배로 확대하여 나타낸 도.

도 3 은 차량의 엔진을 나타낸 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 태핏 2 : 푸시로드 3 : 캠샤프트

4 : 캠 5 : 페로틱(Ferro-TiC)

Claims (2)

1. 공지의 엔진용 태핏(1)에 있어서,

   상기 태핏(1)의 하부 캠(4)과의 접촉부에 페로틱(Ferro-TiC)(5)을 태핏(1)과 일체화로 확산접합시킨 것을 특징으로 하는 차량의 엔진용 태핏.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 페로틱(5)은 삽입금속 없이 모재인 태핏(1)측에 일체화로 접합되는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진용 태핏.