KR101605564B1 - Cam follower having improved structure to enhance a critical load - Google Patents

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Abstract

본 발명은 한계하중을 증가시킬 수 있도록 하기 위하여 캠과 상대 운동하는 캠 종동자의 구조를 개선한 것으로서, 캠과 접하는 캠 종동자의 접촉면에 복수개의 구멍형태의 홈을 형성하여, 액체 윤활제를 매개로 하여 서로 상대운동을 하는 캠과 캠 종동자 간의 윤활상태를 개선시키고 그들의 경계면에서 발생하는 열과 마모를 저감시킬 수 있도록 한 것이다.The present invention improves the structure of a cam follower that moves relative to a cam to increase a limit load. A plurality of hole-shaped grooves are formed on a contact surface of a cam follower in contact with the cam, Thereby improving the lubrication between the cam and the cam follower relative to each other and reducing the heat and wear occurring at their interface.

캠, 캠 종동자, 한계하중, 구조 Cam, cam follower, limit load, structure

Description

한계하중을 증가시킬 수 있도록 구조가 개선된 캠 종동자{CAM FOLLOWER HAVING IMPROVED STRUCTURE TO ENHANCE A CRITICAL LOAD}[0001] CAM FOLLOWER HAVING IMPROVED STRUCTURE TO ENHANCE A CRITICAL LOAD [0002]

본 발명은 캠과 캠 종동자의 한계하중 개선구조에 관한 것으로서, 한계하중을 증가시킬 수 있도록 구조가 개선된 캠 종동자에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 액체 윤활제를 매개로 하여 상대운동을 하는 캠과 캠 종동자의 윤활특성을 개선하여 캠과 캠 종동자의 한계하중을 증가시킬 수 있도록 구조가 개선된 캠 종동자에 대한 것이다.The present invention relates to a limit load improving structure for a cam and a cam follower, and relates to a cam follower having an improved structure for increasing a limit load. More particularly, the present invention relates to a cam follower improved in structure to improve the lubrication characteristics of a cam and a cam follower performing relative motion through a liquid lubricant, thereby increasing a limit load of the cam and the cam follower.

일반적으로, 엔진은 크랭크축의 회전력에 의해 캠축이 회전되고, 상기 캠축에 형성된 캠에 의해 흡기 및 배기 밸브가 일정시간 간격으로 상하로 왕복운동하면서 흡기 밸브에 의해 연소실에 외부공기가 공급되고 이와 동시에 연소실에 연료가스가 분사되어, 혼합가스를 압축 및 폭발시켜 배기 밸브에 의해 연소가스가 배기되며, 위와 같은 폭발압력에 의해 동력을 얻는 과정이 반복된다.Generally, in the engine, the camshaft is rotated by the rotational force of the crankshaft, and the intake and exhaust valves reciprocate up and down at predetermined time intervals by the cam formed on the camshaft, while external air is supplied to the combustion chamber by the intake valves, The combustion gas is discharged by the exhaust valve, and the process of obtaining the power by the explosion pressure is repeated.

도 1은 일반적인 차량의 밸브 트레인을 보여주는 개략 단면도이다.1 is a schematic sectional view showing a valve train of a general vehicle.

상기와 같이 흡기 및 배기 밸브를 작동시키기 위한 캠축, 캠, 캠 종동자(예를 들어 타펫), 푸쉬 로드, 로커암, 밸브 스프링, 밸브 등의 일련의 요소들을 포함 하는 유닛을 밸브 트레인이라 한다.A unit including a series of elements such as a camshaft, a cam, a cam follower (for example, a tappet), a push rod, a rocker arm, a valve spring, and a valve for operating the intake and exhaust valves is referred to as a valve train.

도 1은 종래 기술에 따른 밸브 트레인을 도시한 것으로서, 캠축(1)에는 다수 개의 캠(2)이 축선을 따라 일정간격을 두고 형성되고, 엔진 바디블록(3) 내에 상하로 슬라이딩 가능하게 구비되는 푸쉬로드(4)의 하단부에는 캠 종동자(5)를 구비한다.1 shows a valve train according to the prior art. In the camshaft 1, a plurality of cams 2 are formed at regular intervals along the axial line, and are provided in the engine body block 3 so as to be slidable up and down The push rod (4) has a cam follower (5) at its lower end.

또한, 상기 푸쉬로드(4)의 상단부는 로커암(6)의 일측에 피봇 연결되고, 상기 로커암(6)의 타측에는 실린더 헤드블록(7)의 흡기 포트 또는 배기 포트에 제공되고 밸브 스프링(8)에 의해 탄성 지지되는 밸브(9)의 상단부가 피봇 연결된다.The upper end of the push rod 4 is pivotally connected to one side of the rocker arm 6 and the other side of the rocker arm 6 is provided to an intake port or an exhaust port of the cylinder head block 7, 8 is pivotally connected to the upper end of the valve 9 which is elastically supported.

그러나, 하중을 지지하고 액체 윤활제를 매개로 하여 상호 상대운동을 하는 종래 기술에 따른 캠축(1)의 캠(2)과 푸쉬로드(4)의 캠 종동자(5)는 마찰부분의 면적이 매우 좁은 데다 선 접촉을 이루고 있어, 상기 캠(2)과 상기 캠 종동자(5) 간에는 매우 높은 면압 하에서 큰 마찰이 발생한다.However, the cam 2 of the camshaft 1 and the cam follower 5 of the push rod 4 according to the prior art, which support the load and perform mutual relative movement through the liquid lubricant, So that a large friction occurs between the cam 2 and the cam follower 5 under a very high surface pressure.

그 때문에, 일반적으로 윤활제의 유막 압력만으로는 두 고체면이 완전하게 분리되기 어려워 접촉과 윤활이 혼재되는 혼합윤활이나 접촉과 윤활을 통해 표면막을 형성하는 경계윤활 하에서 운전을 하게 된다. 일반적으로 혼합윤활이나 경계윤활에서는 그 마찰특성이 좋지 않아 많은 열과 마모를 수반하며, 이러한 운전조건 하에서 장시간 동안 차량을 운전할 경우 상기 캠(2)과 상기 캠 종동자(5)의 윤활면의 파손이 발생할 수 있다.Therefore, it is generally difficult to completely separate the two solid surfaces by only the oil film pressure of the lubricant. Therefore, the lubricant is operated under the boundary lubrication which forms the surface film through the mixed lubrication in which the contact and the lubrication are mixed, and the contact and the lubrication. Generally, in mixed lubrication or boundary lubrication, the frictional characteristics are poor, and therefore, it involves a lot of heat and abrasion. When the vehicle is operated for a long period of time under such operating conditions, breakage of the lubricating surface of the cam 2 and the cam follower 5 Lt; / RTI >

한편, 두 표면이 평행하다면 액체 윤활제를 매개로 그 두 표면이 상대운동을 할지라도 그 윤활제 안에는 유체 동압이 발생하지 않는 다는 것은 유체윤활 이론으 로부터 잘 알려진 사실이다. 예외의 경우도 있지만 유체 동압은 일반적으로 유막두께가 미끄럼 방향에 따라 감소하는 쐐기효과가 있을 때 발생한다. 동압 스러스트 베어링과 저널 베어링을 예로 들면, 스러스트 베어링은 조립 오차를 통해 그리고 저널 베어링은 편심률을 통해 이 쐐기 효과를 발생시킨다.On the other hand, it is well known from the fluid lubrication theory that if the two surfaces are parallel, fluid dynamic pressure is not generated in the lubricant even if the two surfaces are relatively moved through the liquid lubricant. There are exceptions, but fluid dynamic pressure usually occurs when the film thickness has a wedge effect that decreases with sliding direction. For example, in the case of dynamic thrust bearings and journal bearings, thrust bearings produce this wedge effect through assembly errors and journal bearings through eccentricity.

하지만, 일반적으로 기계공작물은 미세한 굴곡이나 표면 조도에 의한 표면 굴곡을 가지고 있다. 이로 인해 두 표면이 평행하게 상대 운동을 할지라도 국부적으로 유막두께가 미끄럼 방향에 따라 감소하는 영역이 존재하며, 이 영역에서 발생하는 유막압력은 두 표면 사이의 윤활성을 개선시킨다. 반면, 미끄럼 방향에 따라 유막두께가 증가하는 영역 또한 존재하는 데 이 영역에서는 일반적으로 기포가 발생하여 주변 압력과 유사한 압력을 갖게 된다.However, in general, a mechanical workpiece has a fine bend or surface roughness due to surface roughness. Therefore, even if the two surfaces are relatively moved in parallel, there is a region where the film thickness decreases locally according to the sliding direction, and the oil film pressure generated in this region improves the lubricity between the two surfaces. On the other hand, there is also a region where the film thickness increases along the sliding direction, in which bubbles are generally generated and have a pressure similar to the surrounding pressure.

따라서, 상대 운동을 하는 두 표면 중 적어도 한 표면에 다수 개의 미세 요철을 형성하면, 그 두 표면이 평행하게 상대운동을 할지라도 두 면 사이에 유체 동압이 발생하고 이로 인해 윤활성을 개선시킬 수 있다. 이외에도 표면 미세 요철은 마모 입자 포획이나 미세 오일 저장소 역할을 하는 것으로 알려져 있으며, 이들 효과로 인해 본 기술은 다양한 분야에서 연구되고 있다.Therefore, if a plurality of micro-irregularities are formed on at least one surface of two surfaces performing relative motion, fluid dynamic pressure is generated between the two surfaces even if the two surfaces perform relative motion in parallel, thereby improving the lubricity. In addition, surface micro-irregularities are known to act as a trap for abrasive particles and as a fine oil reservoir. Due to these effects, this technology has been studied in various fields.

표면 미세 요철에 의한 마찰 및 마모 저감 기술의 핵심은 마찰 및 마모가 최소가 되도록 요철의 형태, 배열 방법을 정하는 것이다. 하지만, 마찰 및 마모가 최소가 되는 요철의 형태, 배열 방법은 두 면의 접촉 형태, 하중, 미끄럼 속도 등의 운전 조건에 따라 크게 영향을 받기 때문에 본 기술의 개발에 큰 어려움이 있다. 예를 들어, 접촉부의 형태가 선 형상인 것과 점 형상인 것 그리고 면 형상인 것에 따라 마찰 및 마모를 최소로 하기 위한 요철의 형태 및 배열 방법이 달라진다. 따라서, 마찰 및 마모 저감을 위한 표면 요철 기술의 개발은 그 작동 환경이나 운전 조건에 대한 정의가 먼저 이루어져야 하며, 정해진 작동 환경이나 운전 조건 하에서 요철 형태 및 배열을 개발해야만 한다.The core of the technique of friction and abrasion reduction by surface fine unevenness is to determine the shape and arrangement method of the irregularities so that friction and abrasion are minimized. However, the shape and arrangement of the concavities and convexities which are minimized in friction and wear are greatly influenced by the operating conditions such as the contact form, the load, and the sliding speed of the two surfaces. For example, since the shape of the contact portion is linear, point-like, and surface-shaped, the shape and arrangement method of the irregularities for minimizing friction and wear are different. Therefore, the development of the surface irregularity technique for reducing friction and abrasion must first be defined in terms of the operating environment and the operating condition, and the irregular shape and arrangement must be developed under a predetermined operating condition or operating condition.

이에, 본 발명에서는 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하고자 한다.Accordingly, the present invention attempts to solve the above-mentioned problems.

통상적으로, 하중을 지지하고 액체 윤활제를 매개로 하여 상호 상대운동을 하는 캠과 캠 종동자는 마찰부분의 면적이 매우 좁은 데다 선 접촉을 이루고 있어, 상기 캠과 상기 캠 종동자 간에는 매우 높은 면압 하에서 큰 마찰이 일어난다. 이로 인해, 일반적으로 윤활제의 유막 압력만으로는 두 고체면이 완전하게 분리되기 어려워 혼합윤활이나 경계윤활 하에서 운전을 하게 된다. 일반적으로 혼합윤활이나 경계윤활에서는 그 마찰특성이 좋지 않아 많은 열과 마모를 수반하며, 이러한 운전조건 하에서 장시간 동안 차량을 운전할 경우 상기 캠과 상기 캠 종동자의 윤활면의 파손이 발생할 수 있다.Generally, the cam and the cam follower which mutually move relative to each other with the support of the load through the liquid lubricant have a very narrow area of the friction portion and a line contact, and the contact between the cam and the cam follower Large friction occurs. As a result, it is generally difficult to completely separate the two solid surfaces by the oil film pressure of the lubricant, and the operation is performed under mixed lubrication or boundary lubrication. Generally, mixed lubrication or boundary lubrication is accompanied by a lot of heat and abrasion due to poor friction characteristics. If the vehicle is operated for a long time under such operating conditions, the lubricating surface of the cam and the cam follower may be damaged.

그런데, 캠이나 캠 종동자 중 적어도 한 면에 요철을 두게 되면 그 요철 안에 있는 액체 윤활제가 윤활상태를 개선시키고 경계면에서 발생하는 열과 마모를 저감시키는 역할을 하게 된다. 이로 인해 캠과 캠 종동자의 한계 하중이 개선되는 효과를 볼 수 있다.However, if at least one surface of the cam or the cam follower is provided with irregularities, the liquid lubricant in the irregularities improves the lubrication condition and reduces the heat and abrasion occurring at the interface. As a result, the limit load of the cam and the cam follower can be improved.

하지만, 요철을 너무 많이 형성하여 요철이 형성되지 않은 마찰부의 면적이 지나치게 작아지게 되면, 오히려 마찰부의 면압이 증가하게 되어 마찰 특성이 악화될 수 있다. 또한, 요철의 형상이 적절하지 않으면 그 개선 효과가 미미할 수 있다. 참고로, 그 적절한 요철의 형상은 캠과 캠 종동자 사이에 작용하는 하중이나 윤활제의 점도에 따라 달라질 수 있다.However, if the area of the frictional portion in which the irregularities are not formed is too small to form the irregularities too much, the surface pressure of the frictional portion increases, and the frictional characteristics may be deteriorated. In addition, if the shape of the unevenness is not appropriate, the improvement effect may be insignificant. For reference, the shape of the appropriate irregularities may vary depending on the load acting between the cam and the cam follower or the viscosity of the lubricant.

따라서, 본 발명에서는 액체 윤활제를 매개로 서로 상대운동을 하는 캠과 캠 종동자가 일정한 운전 조건 범위에서 운전될 때 캠과 캠 종동자 사이의 마찰면이 갖는 한계 하중을 크게 개선할 수 있는 요철 형상을 제안하고자 한다.Therefore, in the present invention, when the cam and the cam follower that perform relative motion with respect to each other through the liquid lubricant are operated in a certain range of operating conditions, it is possible to improve the limit load of the friction surface between the cam and the cam follower .

따라서, 본 발명의 목적은 액체 윤활제를 매개로 하여 서로 상대운동을 하는 캠과 캠 종동자 간의 윤활상태를 개선시키고 그들의 경계면에서 발생하는 열과 마모를 저감시킬 수 있도록 캠과 캠 종동자의 마찰구조를 개선하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a friction structure of a cam and a cam follower in order to improve the lubrication between a cam and a cam follower relative to each other via a liquid lubricant and to reduce heat and abrasion occurring at their interface To improve.

본 발명의 다른 목적은 액체 윤활제를 매개로 하여 서로 상대운동을 하는 캠과 캠 종동자가 일정운전조건 범위에서 운전될 때 캠과 캠 종동자 사이의 마찰면이 갖는 한계하중을 증가시킬 수 있도록 구조가 개선된 캠 종동자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a structure for increasing a limit load of a friction surface between a cam and a cam follower when a cam and a cam follower performing relative motion with respect to each other via a liquid lubricant are operated in a predetermined operating condition range Is to provide an improved cam follower.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 액체 윤활제를 매개로 하여 캠과 상대운동을 하는 캠 종동자로서, 상기 캠(2)과 접하는 접촉면(10)에 복수개의 미세구멍 형태의 홈(11)이 형성되어 있는 캠 종동자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a cam follower which performs relative movement with a cam via a liquid lubricant, wherein a plurality of micro hole type grooves (11) are formed on a contact surface (10) The cam follower is provided.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 미세구멍 형태의 홈(11)은 깊이가 0.005 ~ 0.02mm의 범위이다.According to an example of the present invention, the depth of the fine hole type grooves 11 ranges from 0.005 to 0.02 mm.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 미세구멍 형태의 홈(11)은 직경이 0.05 ~ 0.15mm의 범위이다.According to an example of the present invention, the fine hole type grooves 11 have a diameter of 0.05 to 0.15 mm.

또한, 본 발명의 일례에 따르면 상기 복수개의 미세구멍 형태의 홈(11) 사이의 간격은 0.25~0.50mm 범위이다.According to an embodiment of the present invention, the interval between the plurality of microhole-shaped grooves 11 is in the range of 0.25 to 0.50 mm.

본 발명에 따른 캠 종동자는 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 일례에 따르면 상기 캠 종동자는 타펫(tappet)이다.The type of the cam follower according to the present invention is not particularly limited. According to an example of the present invention, the cam follower is a tappet.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 액체 윤활제의 점도가 0.02Pa·s 이하인 작동조건에서 상기 캠 폭당 한계 하중은 24.2kgf/mm 이하인 것이 가능하다.According to an embodiment of the present invention, the limit load per cam width can be less than 24.2 kgf / mm under the operating conditions in which the viscosity of the liquid lubricant is 0.02 Pa · s or less.

본 발명에 따르면, 캠과 접하는 캠 종동자의 접촉면에 복수개의 미세구멍 형태의 홈을 형성하여, 액체 윤활제를 매개로 하여 서로 상대운동을 하는 캠과 캠 종동자 간의 윤활상태를 개선시키고 그들의 경계면에서 발생하는 열과 마모를 저감시킬 수 있도록 한다.According to the present invention, a plurality of micro-hole-shaped grooves are formed on the contact surfaces of the cam followers contacting the cams to improve the lubrication between the cams and the cam followers relative to each other via the liquid lubricant, So that the generated heat and abrasion can be reduced.

또한, 본 발명에 따르면 캠과 접하는 캠 종동자의 접촉면에 복수개의 미세구멍 형태의 홈을 형성하여, 액체 윤활제를 매개로 하여 서로 상대운동을 하는 캠과 캠 종동자가 일정운전조건 범위에서 운전될 때 캠과 캠 종동자 사이의 마찰면이 갖는 한계하중을 약 20%까지 증가시킬 수 있다.According to the present invention, a plurality of fine hole-shaped grooves are formed on the contact surfaces of the cam followers contacting the cam, and the cam and the cam follower, which perform relative motion with each other via the liquid lubricant, The limit load of the friction surface between the cam and the cam follower can be increased to about 20%.

이하, 본 발명에 따른 캠과 캠 종동자의 한계하중 개선구조를 도면 및 실시예를 참고하여 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a limit load improving structure of a cam and a cam follower according to the present invention will be described with reference to the drawings and embodiments.

먼저, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 일례에 따른 캠 종동자를 보여준다.3 to 5 show a cam follower according to an example of the present invention.

도 3은 본 발명의 일례에 따라 캠과의 접촉면 구조가 개선된 캠 종동자의 개략 평면도이고, 도 4은 상기 본 발명의 일례에 따른 캠 종동자의 개략 평면도 및 부분 확대도이고, 도 5는 상기 도 4에 따른 캠 종동자의 설계변수를 보여주는 도면이다.FIG. 3 is a schematic plan view of a cam follower having an improved contact surface structure according to an example of the present invention, FIG. 4 is a schematic plan view and a partially enlarged view of a cam follower according to an example of the present invention, 4 is a diagram showing design parameters of the cam follower according to FIG.

본 발명에 따른 캠과 캠 종동자의 한계하중 개선구조는 도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이 캠 종동자에서 캠과의 접촉면의 구조를 개선하여 얻어질 수 있다.The limit load improving structure of the cam and the cam follower according to the present invention can be obtained by improving the structure of the contact surface with the cam in the cam follower as shown in Figs.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 하중을 지지하며, 액체 윤활제를 매개로 하여 캠과 상대운동을 하는 캠 종동자에 있어서, 캠과 접하는 상기 캠 종동자의 접촉면(10)에는 복수개의 미세구멍 형태의 홈(11)이 형성되어 있다. 상기 미세구멍 형태의 홈(11)은 윤활제를 포획하는 기능을 하여 캠(2)과 캠 종동자(5) 사이의 마찰부에 상기 윤활제를 공급하는 기능을 하게 되어 상기 캠(2)과 상기 캠 종동자(5) 사이 경계면인 접촉면(10)에서의 마찰과 열 발생을 줄일 수 있게 된다. As shown in Figs. 4 and 5, in a cam follower supporting a load and performing relative movement with the cam via a liquid lubricant, a contact surface 10 of the cam follower contacting the cam is provided with a plurality of fine A groove 11 in the form of a hole is formed. The grooves 11 in the form of micro holes function to capture the lubricant and function to supply the lubricant to the friction portion between the cam 2 and the cam followers 5, It is possible to reduce the friction and heat generation at the contact surface 10 which is the interface between the followers 5.

이로 인하여 캠과 캠 종동자에 가해지는 한계하중을 증가시키기에 유리하다. 이러한 한계하중 증가의 효과는, 액체 윤활제의 점도가 0.02Pa·s 이하인 경우, 상기 접촉면(10)에서의 캠의 폭당 하중이 24.2kgf/mm까지 확인되었다. This is advantageous for increasing the limit load on the cam and the cam follower. The effect of the increase of the limit load is that the load per width of the cam at the contact surface 10 is 24.2 kgf / mm when the viscosity of the liquid lubricant is 0.02 Pa · s or less.

즉, 상기 도 3 및 도 4에 의한 캠 종동자를 적용할 경우, 액체 윤활제의 점도가 0.02Pa·s 이하일 때 상기 캠과 캠 종동자의 접촉면(10)에서 캠의 폭당 하중이 24.2kgf/mm가 될 때 까지는 큰 무리 없이 작동이 가능하다. 따라서, 상기 캠 종동자(5)는 상기 액체 윤활제의 점도가 0.02Pa·s 이하인 작동조건에서, 상기 캠 폭당 한계 하중을 24.2kgf/mm 이하로 정할 수 있다.3 and 4, when the viscosity of the liquid lubricant is 0.02 Pa · s or less, the load per cam width at the contact surface 10 between the cam and the cam follower is 24.2 kgf / mm It is possible to operate without much difficulty. Therefore, the cam follower 5 can set the limit load per cam width to be not more than 24.2 kgf / mm under the operating condition in which the viscosity of the liquid lubricant is 0.02 Pa · s or less.

여기서, 상기 캠의 폭 당 하중은 캠과 캠 종동자 사이에 가해지는 하중을 캠의 폭으로 나눈 값이다.Here, the load per the width of the cam is a value obtained by dividing the load applied between the cam and the cam follower by the width of the cam.

한편, 도 6 및 도 7는 본 발명의 다른 일례에 따른 캠 종동자를 보여준다. 캠 종동자에 미세구멍 형태의 홈(11)을 형성하는 방법은 상기 도면들에서 도시된 방식 외에 당업자가 필요에 따라 설정할 수 있다. 6 and 7 show a cam follower according to another example of the present invention. The method of forming the micro hole type grooves 11 in the cam followers can be set by those skilled in the art in addition to the method shown in the drawings.

도 5 및 도 7은 본 발명에 따른 캠 종동자에 형성된 미세구멍 형태의 홈의 형성 패턴을 보여준다.FIGS. 5 and 7 show the formation pattern of the microhole-shaped groove formed in the cam follower according to the present invention.

상기 미세구멍 형태의 홈(11)은 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 깊이(40), 직경(41) 및 간격(42) 변수에 의하여 배치된다.The grooves 11 in the form of micropores are arranged by the parameters of depth 40, diameter 41 and gap 42, as shown in Figs. 5 and 7.

본 발명에서는 상기 미세구멍 형태의 홈(11)을 캠 종동자(10)의 접촉면에 적절하게 매치하여 마찰면의 한계 하중을 증가시키는 것이다.In the present invention, the micro hole type grooves 11 are matched to the contact surfaces of the cam follower 10 to increase the limit load of the friction surface.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 각 홈(11)의 깊이(40)는 0.02mm 이내로 이루어진다. 이는 상기 홈(11)의 깊이가 0.02mm 보다 작을 때 유막 압력 발생효과가 증대되어 윤활 개선 효과가 뛰어나기 때문이다. 한편, 상기 홈(11)의 깊이가 너무 얕으면 상기 홈(11)에서 윤활제 포집 능력이 없기 때문에 홈을 형성하는 의미가 없어진다. 따라서 본 발명의 일례에 따르면 상기 각 홈(11)의 깊이(40)는 0.005mm 이상인 것이 적절하다.According to an embodiment of the present invention, the depth (40) of each groove (11) is within 0.02 mm. This is because when the depth of the groove 11 is smaller than 0.02 mm, the oil film pressure generating effect is enhanced and the lubrication improving effect is excellent. On the other hand, if the depth of the groove 11 is too shallow, there is no ability to collect the lubricant in the groove 11, and the meaning of forming the groove is lost. Therefore, according to an embodiment of the present invention, the depth 40 of each groove 11 is preferably 0.005 mm or more.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 각 홈(11)의 직경(41)은 0.05mm 이상이 되도록 형성된다. 이는, 상기 홈(11)의 직경이 0.05mm 보다 클 때 유막압력 발생효과가 증대되어 윤활 개선 효과가 뛰어나기 때문이다. 그런데, 상기 홈(11)의 직경이 너 무 크게 되어 캠 종동자에서 미세구멍 형태의 홈(11) 형성되지 않은 영역인 마찰 영역(12)의 면적이 지나치게 작아지게 되면, 오히려 마찰부의 면압이 증가하게 되어 마찰 특성이 악화될 수 있다. 따라서 본 발명의 일례에 따르면 상기 각 홈(11)의 직경(41)은 0.15mm 이하인 것이 적절하다.According to an embodiment of the present invention, the diameter 41 of each groove 11 is formed to be 0.05 mm or more. This is because when the diameter of the groove 11 is larger than 0.05 mm, the oil film pressure generating effect is enhanced and the lubrication improving effect is excellent. However, if the diameter of the groove 11 becomes too large and the area of the friction region 12 which is a region where the grooves 11 in the form of micro holes are not formed in the cam follower becomes excessively small, the surface pressure of the friction portion increases And the friction characteristics may be deteriorated. Therefore, according to an embodiment of the present invention, it is appropriate that the diameter 41 of each groove 11 is 0.15 mm or less.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 각 홈(11)의 간격(42)은 0.25mm 이상이 되도록 형성된다. 이는, 상기 홈(11)의 간격이 0.25mm 보다 클 때 유막압력 발생효과가 증대되어 윤활 개선 효과가 뛰어나기 때문이다. 그런데, 상기 홈(11)의 사이의 간격이 너무 크게 되면 캠 종동자에 형성되는 미세구멍 형태의 홈(11)의 수가 너무 적게 되어 오히려 미세구멍 형태의 홈(11)에 의한 윤활제 포집 용량이 줄어들게 되어 윤활 특성이 악화될 수 있다. 따라서 본 발명의 일례에 따르면 상기 각 홈(11)들 사이의 간격(41)은 0.50mm 이하인 것이 적절하다.According to an example of the present invention, the interval 42 between the grooves 11 is 0.25 mm or more. This is because when the interval between the grooves 11 is larger than 0.25 mm, the oil film pressure generating effect is enhanced and the lubricating improving effect is excellent. However, if the distance between the grooves 11 is too large, the number of grooves 11 in the form of fine holes formed in the cam followers becomes too small and the lubricant collecting capacity by the grooves 11 in the form of fine holes is reduced So that the lubrication characteristics may deteriorate. Therefore, according to an embodiment of the present invention, it is appropriate that the interval 41 between the grooves 11 is 0.50 mm or less.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 각 홈(11)의 깊이(40)는 0.02mm 이내이고, 상기 각 홈(11)의 직경(41)은 0.05mm 보다 크게 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the depth 40 of each groove 11 is less than 0.02 mm, and the diameter 41 of each groove 11 is greater than 0.05 mm.

본 발명의 다른 일례에 따르면, 상기 각 홈(11)의 직경(41)은 0.05mm 보다 크고, 상기 각 홈(11)들 사이의 간격(41)은 0.25mm보다 크게 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the diameter 41 of each of the grooves 11 is greater than 0.05 mm, and the distance 41 between the grooves 11 may be larger than 0.25 mm.

본 발명의 다른 일례에 따르면, 상기 각 홈(11)의 깊이(40)는 0.02mm 이내이고, 상기 각 홈(11)들 사이의 간격(41)은 0.25mm보다 크게 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the depth 40 of each of the grooves 11 is less than 0.02 mm, and the interval 41 between the grooves 11 is greater than 0.25 mm.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 각 홈(11)의 깊이(40)는 0.02mm 이내이고, 상기 각 홈(11)의 직경(41)은 0.05mm 보다 크며, 상기 각 홈(11)들 사이의 간격(41)은 0.25mm보다 크게 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the depth 40 of each groove 11 is within 0.02 mm, the diameter 41 of each groove 11 is larger than 0.05 mm, The gap 41 may be formed larger than 0.25 mm.

본 발명에 의한 캠 종동자의 예로는 차량의 밸브 트레인에서 캠과 접촉 운동하는 타펫이 있다.An example of a cam follower according to the present invention is a tappet that makes contact with a cam in a valve train of a vehicle.

<실시예 1-8 및 비교예 1>&Lt; Example 1-8 and Comparative Example 1 >

실시예 1 내지 8에서는 본 발명에 따른 미세구멍 형태의 홈(11)이 형성된 캠 종동자의 하중 지지 능력을 확인하였다.In Examples 1 to 8, the load supporting ability of the cam follower having the micro hole type grooves 11 according to the present invention was confirmed.

구체적으로, 차량의 밸브 트레인에서 캠과 접촉 운동하는 타펫을 캠 종동자로 적용하여 상기 타펫의 표면에 도 4에서와 같은 미세구멍 형태의 홈을 형성하였다. 캠 종동자인 타펫에 미세구멍 형태의 홈을 형성할 때의 설계변수는 하기 표 1과 같이 하여 각각 실시예 1 내지 8로 하였다. 비교를 위하여 미세구멍 형태의 홈이 형성되지 않은 타펫을 비교예 1로 하였다.Specifically, a tappet in contact with the cam in the valve train of the vehicle is applied as a cam follower to form a groove in the form of a fine hole as shown in Fig. 4 on the surface of the tappet. The design parameters for forming the micro hole type grooves in the tappet as the cam follower were as shown in Table 1, respectively, and in Examples 1 to 8, respectively. For comparison, a tappet having no grooves in the form of fine holes was used as Comparative Example 1.

아울러, 상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1에 의한 캠 종동자(타펫)에서의 하중 시험 결과도 역시 표 1에 도시하였다.The load test results of the cam followers (tappets) according to Examples 1 to 8 and Comparative Example 1 are also shown in Table 1.

구분division 설계변수Design variable 시험결과Test result 직경
(㎛)diameter
(탆) 깊이
(㎛)depth
(탆) 간격
(㎛)interval
(탆) 19.2
(kgf/mm)19.2
(kgf / mm) 20.8
(kgf/mm)20.8
(kgf / mm) 23.1
(kgf/mm)23.1
(kgf / mm) 24.2
(kgf/mm)24.2
(kgf / mm) 25.5
(kgf/mm)25.5
(kgf / mm) 실시예 1Example 1 5050 55 250250 PassPass PassPass FailFail -- -- 실시예 2Example 2 5050 55 400400 PassPass PassPass FailFail -- -- 실시예 3Example 3 5050 1010 250250 PassPass PassPass FailFail -- -- 실시예 4Example 4 5050 1010 400400 PassPass PassPass PassPass FailFail -- 실시예 5Example 5 100100 55 250250 PassPass PassPass FailFail -- -- 실시예 6Example 6 100100 55 400400 PassPass PassPass PassPass FailFail -- 실시예 7Example 7 100100 1010 250250 PassPass PassPass FailFail -- -- 실시예 8Example 8 100100 1010 400400 PassPass PassPass PassPass PassPass FailFail 비교예 1Comparative Example 1 -- -- -- PassPass FailFail -- -- -- 비교예 2Comparative Example 2 2020 22 200200 PassPass FailFail -- -- -- 비교예 3Comparative Example 3 3030 33 300300 PassPass FailFail -- -- -- 비교예 4Comparative Example 4 200200 2525 550550 PassPass FailFail -- -- -- 비교예 5Comparative Example 5 250250 3030 600600 PassPass FailFail -- -- --

상기 표 1에서 미세구멍 형태의 홈(11)은 이미 설명한 바와 같이, 세 개의 설계 변수, 즉, 직경(41), 깊이(40), 간격(42)를 달리하여 형성하였다.In the above Table 1, the grooves 11 in the form of micro holes are formed by three different design variables, namely, the diameter 41, the depth 40 and the gap 42, as described above.

하중 시험은 캠의 선 폭당 하중을 증가시키면서 수행하였다(도면 미도시). 캠의 폭 당 하중은 밸브스프링에 의하여 캠과 캠 종동자 사이에 가해지는 하중을 캠의 폭으로 나눈 값이다. The load test was performed while increasing the load per line width of the cam (not shown). The load per width of the cam is a value obtained by dividing the load applied between the cam and the cam follower by the valve spring divided by the cam width.

회전 속도는 900~1200rpm이며 1,600,000 cycles 회전 시켰다. 위의 표에서 "Fail"은 1,600,000 cycles 회전하는 동안 심한 마모가 발생한 경우이며, "Pass"는 그렇지 않고 적은 양의 마모가 고르게 발생한 경우에 해당된다.The rotation speed was 900 ~ 1200rpm and rotated 1,600,000 cycles. In the table above, "Fail" means that there is severe wear during a cycle of 1,600,000 cycles, and "Pass" is not equal to a small amount of wear.

상기 시험결과, 미세구멍 형태의 홈(11)의 형성에 의해 상기 캠과 상기 캠 종동자 사이 마찰면에서의 한계하중이 증가되는 것을 확인할 수 있다. 특히 실시예 4, 6, 8의 경우 한계하중이 가장 높아 마찰부의 윤활 특성이 매우 향상된 것을 알 수 있다. 이상으로 볼 때, 미세구멍 형태의 홈(11)은 그 직경이 0.05mm 이상일 때, 그 깊이가 0.02mm 이하일 때, 그 간격이 0.25mm 이상일 때 효과가 큰 것으로 나타난다. As a result of the test, it can be confirmed that the formation of the grooves 11 in the form of the fine holes increases the limit load on the friction surface between the cam and the cam follower. Particularly, in Examples 4, 6, and 8, it can be seen that the lubricating properties of the friction portion are greatly improved due to the highest limit load. From the above, it can be seen that the grooves 11 in the form of micropores have a large effect when the diameter is 0.05 mm or more, the depth is 0.02 mm or less, and the interval is 0.25 mm or more.

본 발명에 따른 미세구멍 형태의 홈(11)은 그 형태에 따라 약 20%까지 한계 하중을 증가 시킬 수 있음을 알 수 있다.It can be seen that the microhole-shaped groove 11 according to the present invention can increase the limit load up to about 20% depending on its shape.

본 발명에 의한 캠 종동자는 액체 윤활제의 점도가 0.02Pa·s 이하인 작동조건에서 상기 캠 폭당 한계 하중 24.2kgf/mm 까지는 그 하중을 지지할 수 있다.The cam follower according to the present invention can support the load up to a limit load per cam width of 24.2 kgf / mm under the operating condition that the viscosity of the liquid lubricant is 0.02 Pa · s or less.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서의 단순 치환, 변형 및 변경은 당 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and simple substitution, modification and alteration within the technical spirit of the present invention will be apparent to those skilled in the art.

도 1은 일반적인 차량의 밸브 트레인을 보여주는 개략 단면도이다.1 is a schematic sectional view showing a valve train of a general vehicle.

도 2는 종래 기술에 따른 캠 종동자의 개략적인 평면도이다.2 is a schematic plan view of a cam follower according to the prior art;

도 3은 본 발명의 일례에 따라 캠과의 접촉면 구조가 개선된 캠 종동자의 개략 평면도이다.3 is a schematic plan view of a cam follower having an improved contact surface structure with a cam according to an example of the present invention.

도 4은 본 발명의 일례에 따른 캠 종동자의 개략 평면도 및 부분 확대도이다.4 is a schematic plan view and partial enlarged view of a cam follower in accordance with an example of the present invention.

도 5는 도 4에 따른 캠 종동자의 설계변수를 보여주는 도면이다.Fig. 5 is a view showing the design parameters of the cam follower according to Fig.

도 6은 본 발명의 다른 일례에 따른 캠 종동자의 개략 평면도 및 부분 확대도이다.6 is a schematic plan view and partial enlarged view of a cam follower according to another example of the present invention.

도 7는 도 6에 따른 캠 종동자의 설계변수를 보여주는 도면이다.7 is a view showing a design parameter of the cam follower according to Fig.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

2: 캠 5: 캠 종동자2: cam 5: cam follower

10: 캠 종동자에서 캠과의 접촉면10: Contact surface with the cam in the cam follower

11: 미세구멍 형태의 홈11: Groove in the form of a fine hole

12: 미세 구멍이 형성되지 않은 마찰 영역12: Friction area without fine holes formed

40: 깊이 41: 직경40: depth 41: diameter

42: 간격42:

Claims (5)

액체 윤활제를 매개로 하여 캠과 상대운동을 하는 캠 종동자로서,As a cam follower that performs relative motion with the cam via a liquid lubricant, 상기 캠(2)과 접하는 접촉면(10)에 복수 개의 미세구멍 형태의 홈(11)이 균일하게 형성되어 있으며, A plurality of microhole-shaped grooves 11 are uniformly formed on a contact surface 10 which is in contact with the cam 2, 상기 미세구멍 형태의 홈(11)은 깊이(40)가 0.005~0.02mm이고 직경(41)이 0.05~0.15mm이고,The grooves 11 have a depth 40 of 0.005 to 0.02 mm and a diameter 41 of 0.05 to 0.15 mm, 상기 각각의 미세구멍 홈(11) 사이의 간격(42)은 0.25mm~0.50mm이고,The interval 42 between the respective fine hole grooves 11 is 0.25 mm to 0.50 mm, 상기 캠의 회전속도가 900~1200rpm이고, 상기 액체 윤활제의 점도가 0.02Pa·s 이하인 작동조건에서, 상기 캠 폭당 한계 하중이 20.8kgf/mm 내지 24.2kgf/mm 인 것을 특징으로 하는 캠 종동자.Wherein the limit load per cam width is 20.8 kgf / mm to 24.2 kgf / mm under an operating condition in which the rotation speed of the cam is 900 to 1200 rpm and the viscosity of the liquid lubricant is 0.02 Pa · s or less. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 캠 종동자는 타펫(tappet)임을 특징으로 하는 캠 종동자.The cam follower of claim 1, wherein the cam follower is a tappet. 삭제delete
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