KR102304908B1 - 내연기관용 롤러 태핏 - Google Patents

내연기관용 롤러 태핏 Download PDF

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Abstract

본 발명은 캠이 설치된 캠 샤프트의 회전운동을 왕복 직선운동으로서 내연기관용 플런저에 전달하여 내연기관용 플런저와 함께 왕복 직선운동을 하는 내연기관용 롤러 태핏으로서, 양측으로 개구된 중공의 케이스(110)와, 상기 케이스(110)의 개구된 일측 단부에 설치된 롤러베어링(120)을 포함하며; 상기 롤러베어링(120)은 케이스(110)에 결합된 샤프트(121)와, 상기 샤프트(121)가 삽입되며 캠과 접촉하는 외륜(125)과, 상기 샤트프(121)와 외륜(125) 사이에서 샤프트(121)의 둘레 방향을 따라 배열되는 복수의 롤러(123)를 포함하며; 상기 복수의 롤러(123) 중 일부는 케이스단부(113)로부터 노출된 것을 특징으로 하는 내연기관용 롤러 태핏(100)에 관한 것이다.

Description

내연기관용 롤러 태핏{A Roller Tappet For An Internal Combustion Engine }
본 발명은 내연기관용 롤러 태핏에 관한 것으로, 롤러 베어링을 포함하는 내연기관용 롤러 태핏에 관한 것이다.
자동차 등의 엔진에는 고압으로 연료를 분사하는 고압 펌프가 구비되어 있는 것이 있다. 고압 펌프는, 캠(cam)이 설치된 캠 샤프트(cam shaft)의 회전운동을 내연기관용 플런저(plunger)의 왕복 직선운동으로 변환하고, 내연기관용 플런저의 왕복 직선운동에 의해 가스를 보내어 고압실 내에서 고압화하여, 연료실 내로 분사해서 연료를 공급한다. 고압 펌프의 구성 부재로서, 캠 샤프트의 회전운동을 왕복 직선운동으로 내연기관용 플런저에 전달하는 내연기관용 태핏(Pump Tappet)이 있다. 내연기관용 태핏에는 캠과의 접촉부의 형상 등에 의하여, 롤러를 포함하는 롤러(roller) 태핏과, 버섯형 태핏 등 복수의 종류가 있다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 롤러 태핏을 포함하는 고압 펌프(11)는 캠(12a)이 그 외경측에 설치되어 있고, 도 1 중의 화살표 A 방향으로 회전운동을 행하는 캠 샤프트(12)와, 캠(12a)과 당접하여, 캠 샤프트(12)의 회전운동을 왕복 직선운동으로서 내연기관용 플런저(13)(이하 "플런저"라 함)에 전달함과 아울러 왕복 직선운동을 행하는 롤러 태핏(21)과, 롤러 태핏(21)에 당접해서 왕복 직선운동을 하는 봉형상 플런저(13)와, 플런저(13)의 왕복 직선운동에 따라 가스를 보내어 고압화시키는 고압실(도시하지 않음)과, 롤러 태핏(21)에 당접하여 플런저(13)를 내측에 삽입 설치된 스프링(14)과, 롤러 태핏(21), 플런저(13) 및 스프링(14)을 수용하는 엔진 본체(15)를 포함한다.
롤러 태핏(21), 플런저(13) 및 스프링(14)은 엔진 본체(15)에 설치된 개구공(16) 내에 수용 배치된다. 롤러 태핏(21)은 개구공(16)의 내경면(16a)에서, 도 1 의 상하 방향(도 1의 화살표 I의 방향 또는 그 반대방향)으로 안내된다.
캠 샤프트(12)와 롤러 태핏(21)은 캠(12a)의 외경면(12b)과, 롤러 태핏(21)에 포함되는 롤러 베어링(31)에 구비되는 외륜(32)의 외경면(32a)이 당접하도록 배치된다. 플런저(13)의 일방 단부(13a)는 롤러 태핏(21)에 포함되는 케이스(23)에 설치된 중간바닥부(23c)과 당접하도록 배치된다. 스프링(14)은 그 일방 단부(14a)가 중간바닥부(23c)의 하방측에 설치된 스프링 와셔(17)와 당접하도록 배치된다. 스프링(14)은 하방향, 즉 도 1 중의 화살표 I로 나타내는 방향과 반대인 방향으로 탄성력을 갖는다.
롤러 태핏(21)은, 스프링(14)의 탄성력에 의해 플런저(13)를 통해, 상방향, 즉 도 1 중의 화살표 I로 나타내는 방향으로 가압되어 있다.
캠 샤프트(12)의 회전운동, 스프링(14)의 가압, 및 개구공(16)의 내경면(16a)의 안내 등에 의하여, 롤러 태핏(21)과 플런저(13)는 상하 방향, 즉 도 1 중의 화살표 I의 방향 또는 그 반대 방향으로 왕복 직선운동을 행한다. 왕복 직선운동은, 도 1의 화살표 I의 방향 또는 그 반대 방향으로의 운동이다. 고압실은 플런저(13)의 도시하지 않는 타방 단부측에 배치된다. 플런저(13)의 왕복 직선운동에 의하여, 고압실 내에 공급된 연료의 고압화가 도모된다.
롤러 태핏(21)은 롤러 베어링(31)과, 롤러 베어링(31)을 수용하는 케이스(23)를 포함한다. 상기 케이스(23)는 원통 형상의 둘레벽(23a)과, 상하 방향의 공간을 구획하도록 둘레벽(23a)의 내경면(23b)의 도중 위치에 설치된 중간바닥부(23c)을 포함한다. 케이스(23)의 중간바닥부(23c) 부분이 플런저(13)와 당접한다. 상기 둘레벽(23a)의 일방 단측에는, 샤프트(22)가 삽입되어 지지되는 한 쌍의 지지구멍(23d, 23e)이 형성되어 있다. 이 한 쌍의 지지구멍(23d, 23e)에 샤프트(22)가 삽입 설치된다. 이와 같이 하여, 케이스(23)는 중간바닥부(23c)으로부터 둘레벽(23a)의 일방 단측을 향한 공간(23f)에 롤러 베어링(31)을 수용한다.
중간바닥부(23c)으로부터 둘레벽(23a)의 타방 단측을 향한 공간(23g)에는 플런저(13)의 일부가 수용된다. 플런저(13)의 일방 단부(13a)가 중간바닥부7(23c)의 직경 방향의 중앙 부분에 당접하도록 배치되어 플런저(13)의 일방 단부(13a)가 수용된다. 스프링(14)의 일방 단부(14a)도 공간(23g) 내에 수용된다. 케이스(23)에는 둘레벽(23a)의 외경면(23h)으로부터 내경면(23b)까지 관통하는 오목부로서의 관통공(23i)이 설치되어 있다. 이 관통공(23i)에는 그 일부가 외경면(23h)으로부터 돌출하도록 위치 결정을 위한 핀(24)이 끼워 맞추어져 있다. 핀(24)은 개구공(16) 내에 배치된 롤러 태핏(21)의 위치 결정을 행한다. 핀(24)은, 관통공(23i)으로의 끼워 맞춤시에, 그 일부가 외경면(23h)으로부터 돌출된다. 엔진 본체(15)의 개구공(16)의 내경면(16a)에는 내경면(16a)으로부터 오목하도록 상하 방향으로 연장된 오목홈(16b)이 설치되어 있다. 롤러 태핏(21)의 개구공(16)으로의 수용시 핀(24)의 돌출한 부분이 이 오목홈(16b)에 삽입된다. 이에 의하여, 개구공(16) 내에 있어서의 케이스(23)와 롤러 태핏(21)의 둘레방향 위치가 결정된다. 이에 의하여, 개구공(16) 내에 있어서 롤러 태핏(21)의 둘레방향으로의 회전이 방지된다.
롤러 태핏(21)에 포함되는 롤러 베어링(31)은 샤프트(22)와, 외륜(32)과, 외륜(32)과 샤프트(22) 사이에 배치되는 복수의 롤러(33)와, 복수의 롤러(33)를 보유하는 리테이너(34)를 구비한다. 리테이너(34)를 구비하지 않는 총형 형태의 롤러 베어링으로 하는 경우도 있다.
상기의 롤러 태핏(21)은 케이스(23) 내에 롤러 베어링(31), 특히 복수의 롤러(33)가 수용되어 외부로 노출되지 않는 구조이므로 윤활이 원활하지 못하며, 케이스(23)에 샤프트(22)를 조립하는 것이 용이하지 않아 조립이 어려운 문제점이 있었다.
도 5 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 케이스(2)에는 중간바닥부(7)가 부착되어 있다. 중간바닥부(7)는 반대쪽에 있는 2개의 뒤집힌 탭(12)을 갖는다. 탭(12)은 설치부(3)의 외측면에서 위쪽으로 돌출되고, 사용된 샤프트(5)의 단부면(13)의 영역으로 연장되어 샤프트(5)를 케이스(2)에 축 방향으로 고정시킨다.
상기의 롤러 태핏은 중간 바닥(7)의 탭(12)이 케이스 통공을 관통하여 일부를 막는 구조이므로 윤활이 원활하지 못하며, 샤프트(5)를 케이스(2)에 축 방향으로 유지시키기 하여 중간바닥부(7)에 추가적인 탭(12)을 구비하여야 하고 탭(12)을 구비하지 않을 경우 샤프트(5)를 축방향으로 유지하기 위하여 샤프트(5) 축방향 단부를 코킹하거나 리벳으로 고정함으로써 샤프트(5)가 회전하지 않아 롤러와 샤프트(5)의 마찰이 증가하고 하중이 집중되는 문제점이 있었다.
대한민국 공개번호 제10-2011-0013367호 공개특허공보 독일 공개번호 10 2017 115 351 A1
본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 조립이 용이하고, 개선된 윤활성을 가지며, 가벼운 내연기관용 롤러 태핏을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 캠이 설치된 캠 샤프트의 회전운동을 왕복 직선운동으로서 내연기관용 플런저에 전달하여 내연기관용 플런저와 함께 왕복 직선운동을 하는 내연기관용 롤러 태핏으로서, 양측으로 개구된 중공의 케이스와, 상기 케이스의 개구된 일측 단부에 설치된 롤러베어링을 포함하며; 상기 롤러베어링은 케이스에 결합된 샤프트와, 상기 샤프트가 삽입되며 캠과 접촉하는 외륜과, 상기 샤트프와 외륜 사이에서 샤프트의 둘레 방향을 따라 배열되는 복수의 롤러를 포함하며; 상기 복수의 롤러 중 일부는 케이스단부로부터 노출된 내연기관용 롤러 태핏을 제공한다.
상기에서, 케이스의 마주보는 위치에는 케이스단부로부터 오목하게 설치홈부가 형성되고, 상기 샤트프는 하방으로 가압되어 그 길이 방향 양측이 설치홈부에 삽입되어 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 케이스에는 마주보는 위치에 단부 일부가 내향 오목하게 형성된 오목부가 구비되고, 상기 설치홈부는 상기 오목부의 바닥면을 이루는 설치부에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기에서, 오목부의 하단에는 상하 방향으로 관통된 케이스통공이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기에서, 샤프트는 그 길이 방향 양측에 설치부의 외면과 마주하여 설치부에 걸리는 걸림턱부와, 상기 걸림턱부의 길이 방향 내측으로 걸림턱부보다 작은 지름을 가지며 설치홈부로 삽입되는 샤프트안착부와, 상기 양측의 샤프트안착부의 내측으로 샤프트안착부보다 작은 지름을 가지는 궤도부로 이루어지며; 상기 궤도부와 외륜 사이에 둘레를 따라 복수의 롤러가 정렬되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 샤프트는 자성을 가지며, 샤프트의 궤도부 둘레를 따라 복수의 롤러가 부착되고, 복수의 롤러가 부착된 샤프트가 복수의 롤러와 함께 외륜으로 삽입되어 복수의 롤러는 궤도부와 외륜의 내경면 사이에 위치되며, 외륜의 축 방향 양측으로 노출된 샤프트안착부가 설치홈부로 삽입되어 롤러베어링이 케이스에 결합되며; 상기 외륜의 일부와 복수의 롤러 중 일부는 케이스단부로부터 노출되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 설치홈부는 원호각이 180°보다 큰 원호형으로 형성되고, 설치홈부의 곡률 반경은 샤프트안착부의 반경보다 크며 설치홈부의 단부 사이의 거리는 샤프트안착부의 지름보다 작게 형성되어, 상기 샤프트안착부는 설치홈부의 단부를 지나 설치홈부로 스냅 삽입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 내연기관용 롤러 태핏은 윤활 성능이 향상되며, 조립이 용이하고, 제조 비용이 절감되며, 경량이며, 마찰이 적고, 향상된 강도를 가지는 효과가 있다.
도 1은 종래의 내연기관용 태핏을 포함하는 고압 펌프의 일부를 나타내는 단면도이며,
도 2는 도 1에 도시한 고압 펌프에 포함되는 태핏의 단면도이며,
도 3은 도 1에 도시한 고압 펌프에 포함되는 태핏의 단면도이며,
도 4는 도 2 및 도 3에 나타내는 태핏의 사시도이며,
도 5는 종래의 중간바닥부의 탭을 포함하는 내연기관용 롤러 태핏의 조립을 설명하기 위한 사시도이며,
도 6는 종래의 중간바닥의 탭을 포함하는 내연기관용 롤러 태핏의 사시도이며,
도 7는 본 발명에 따르는 내연기관용 롤러 태핏을 도시한 사시도이며,
도 8은 도 5의 A-A선에 따른 단면도이며,
도 9은 도 6의 A-A선에 따른 단면도이며,
도 10은 본 발명에 따르는 내연기관용 롤러 태핏의 조립을 설명하기 위한 사시도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 내연기관용 롤러 태핏에 대하여 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명에 따르는 내연기관용 롤러 태핏을 도시한 사시도이며, 도 8은 도 7의 A-A선에 따른 단면도이며, 도 9는 도 8의 A-A선에 따른 단면도이며, 도 10은 본 발명에 따르는 내연기관용 롤러 태핏의 조립을 설명하기 위한 사시도이다. 도면에서 롤러베어링 설치된 방향을 상방향으로 하여 설명한다. 따라서 도 2에서 아래쪽 방향이 상방향이 된다.
본 발명에 따르는 내연기관용 롤러 태핏(100)은 캠(도시하지 않음)이 설치된 캠 샤프트(도시하지 않음)의 회전운동을 왕복 직선운동으로서 내연기관용 플런저(도시하지 않음)에 전달하여 내연기관용 플런저와 함께 왕복 직선운동을 한다. 캠, 캠 샤프트, 내연기관용 플런저 등에 대한 도시와 설명은 종래 기술에 공지되어 있으므로 생략한다.
본 발명에 따르는 내연기관용 롤러 태핏(100)은 양측으로 개구된 중공의 케이스(110)와, 상기 케이스(110)의 개구된 일측 단부에 설치된 롤러베어링(120)을 포함한다.
상기 케이스(110)는 단면이 대략 원형인 원통형으로 형성되며, 그 길이 방향 중간에 상하 방향 공간을 구획하는 중간바닥부(112)가 구비된다. 상기 중간바닥부(112)를 사이에 두고 일측(상부)에 롤러베어링(120)이 설치되고, 그 반대편(하부)에 플런저(도시하지 않음)와 스프링(도시하지 않음)이 삽입된다. 플런저와 스프링에 대한 도시와 설명은 종래의 기술에 공지되어 있으므로 생략한다.
상기 케이스(110)는 탄소강과 같은 강으로 제조된다. 상기 케이스(110)의 재질로 알루미늄이 선택될 수도 있다.
상기 롤러베어링(120)은 케이스(110)에 결합된 샤프트(121)와, 상기 샤프트(121)가 삽입되며 캠과 접촉하는 외륜(125)과, 상기 샤트프(121)와 외륜(125) 사이에서 샤프트(121)의 둘레 방향을 따라 배열되는 복수의 롤러(123)를 포함하며; 상기 샤프트(21)는 회전 가능하며; 상기 복수의 롤러(123) 중 일부는 케이스단부(113)로부터 노출된다.
상기 케이스(110)의 상단인 케이스단부(113)로부터 하향 오목하게 설치홈부(119)가 형성된다.
상기 샤트프(121)는 하방으로 가압되어 그 길이 방향 양측이 설치홈부(119)에 삽입되어 설치된다.
상기 케이스(110)의 마주보는 위치에는 단부 일부가 일부 내향 오목하게 형성된 오목부가 구비되고, 상기 설치홈부(119)는 상기 오목부의 바닥면을 이루는 설치부(115)에 형성된다.
상기 설치홈부(119)는 설치부(115)으로부터 펀칭함으로써 형성될 수 있다.
상기 오목부의 하단(115-1)에는 상하 방향으로 관통된 케이스통공(117)이 형성된다.
상기 케이스통공(117)에 중간바닥부(112)가 삽입되어 결합할 수 있다.
중간바닥부(112)의 다른 한쪽은 핀(130)이 삽입된 케이스(110)를 관통하는 관통공(111)에 삽입된다.
상기 중간바닥부(112)는 롤러베어링(120)과 접하여 롤러베어링(120)을 지지할 수 있다.
상기 케이스통공(117)의 케이스(110)의 둘레 방향 길이는 중간바닥부(112)의 가로길이 보다 길다.
상기 샤프트(121)는 그 길이 방향 양측에 설치부(115)의 외면과 마주하여 설치부(115)에 걸리는 걸림턱부(121-5)와, 상기 걸림턱부(121-5) 내측으로 걸림턱부(121-5)보다 작은 지름을 가지며 설치홈부(119)로 삽입되는 샤프트안착부(121-3)와, 상기 샤프트안착부(121-3)의 내측으로 샤프트안착부(121-3)보다 작은 지름을 가지는 궤도부(121-1)로 이루어지며; 상기 궤도부(121-1)와 외륜(125) 사이에 둘레를 따라 복수의 롤러(123)가 정렬된다.
걸림턱부(121-5)의 반경 방향 단면 형상은 원형이나 사각형으로 형성될 수 있다.
상기 샤프트(121)는 자성을 가지며, 샤프트(121)의 궤도부(121-1) 둘레를 따라 복수의 롤러(123)가 부착되고, 복수의 롤러(123)가 부착된 샤프트(121)가 복수의 롤러(123)와 함께 외륜(125)으로 삽입되어 복수의 롤러(123)는 궤도부(121-1)와 외륜(125)의 내경면 사이에 위치되며, 외륜(125)의 축 방향 양측으로 노출된 샤프트안착부(121-3)가 설치홈부(119)로 삽입되어 롤러베어링(120)이 케이스(110)에 결합된다.
샤프트(121)와 외륜(125) 사이에 구비되어 복수의 롤러(123)사이의 간격을 유지시키는 리테이너를 구비할 수 있다.
복수의 롤러(123)의 축방향 양단부는 샤프트안착부(121-3)의 축방향 내측면에 접할 수 있다.
상기 외륜(125)의 일부와 복수의 롤러(123) 중 일부는 케이스단부(113)로부터 노출된다.
상기 설치홈부(119)는 원호각이 180°보다 큰 원호형으로 형성된다. 상기 설치홈부(119)의 곡률 반경(R1)은 이하에서 설명하는 샤프트안착부(121-3)의 반경보다 크며 상기 설치홈부의 중심은 설치홈부(119)의 단부보다 낮게 위치함으로써 설치홈부(119)의 상단인 설치홈부(119)의 단부 사이의 거리는 샤프트안착부(121-3)의 지름보다 작게 형성되어,상기 샤프트안착부(121-3)는 설치홈부(119)의 단부를 지나 설치홈부(119)로 스냅 삽입된다.
상기 설치홈부(119)는 원호각이 180°보다 크되 360°보다 작아 상기 외륜(125)의 일부와 복수의 롤러(123) 중 일부는 케이스단부(113)로부터 노출될 수 있도록 한다.
100: 내연기관용 롤러 태핏 110: 케이스
112: 중간바닥부 113: 케이스단부
115 : 설치부 117: 케이스통공
119: 설치홈부 120: 롤러베어링
121: 샤프트 121-1: 궤도부
121-3: 샤프트안착부 121-5: 걸림턱부
123: 롤러 125: 외륜
130: 핀

Claims (7)

  1. 캠이 설치된 캠 샤프트의 회전운동을 왕복 직선운동으로서 내연기관용 플런저에 전달하여 내연기관용 플런저와 함께 왕복 직선운동을 하는 내연기관용 롤러 태핏으로서, 양측으로 개구된 중공의 케이스(110)와, 상기 케이스(110)의 개구된 일측 단부에 설치된 롤러베어링(120)을 포함하며;
    상기 롤러베어링(120)은 케이스(110)에 결합된 샤프트(121)와, 상기 샤프트(121)가 삽입되며 캠과 접촉하는 외륜(125)과, 상기 샤프트(121)와 외륜(125) 사이에서 샤프트(121)의 둘레 방향을 따라 배열되는 복수의 롤러(123)를 포함하며;
    상기 케이스(110)의 마주보는 위치에는 케이스단부(113)로부터 오목하게 설치홈부(119)가 형성되고, 상기 설치홈부(119)는 원호각이 180°보다 큰 원호형으로 형성되어 상기 롤러베어링(120)의 샤트프(121)는 하방으로 가압되어 그 길이 방향 양측이 설치홈부(119)에 삽입되어 설치되며;
    상기 복수의 롤러(123) 중 일부는 케이스단부(113)로부터 노출되며;
    상기 샤프트(121)는 그 길이 방향 양측에 설치부(115)의 외면과 마주하여 설치부(115)에 걸리는 걸림턱부(121-5)와, 상기 걸림턱부(121-5) 내측으로 걸림턱부(121-5)보다 작은 지름을 가지며 설치홈부(119)로 삽입되는 샤프트안착부(121-3)와, 상기 샤프트안착부(121-3)의 내측으로 샤프트안착부(121-3)보다 작은 지름을 가지는 궤도부(121-1)로 이루어지며; 상기 궤도부(121-1)와 외륜(125) 사이에 둘레를 따라 복수의 롤러(123)가 정렬되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 롤러 태핏(100).
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 케이스(110)에는 마주보는 위치에 단부 일부가 내향 오목하게 형성된 오목부가 구비되고, 상기 설치홈부(119)는 상기 오목부의 바닥면을 이루는 설치부(115)에 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관용 롤러 태핏(100).
  4. 제3 항에 있어서, 상기 오목부의 하단에는 상하 방향으로 관통된 케이스통공(117)이 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관용 롤러 태핏(100).
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서, 상기 샤프트(121)는 자성을 가지며, 샤프트(121)의 궤도부(121-1) 둘레를 따라 복수의 롤러(123)가 부착되고, 복수의 롤러(123)가 부착된 샤프트(121)가 복수의 롤러(123)와 함께 외륜(125)으로 삽입되어 복수의 롤러(123)는 궤도부(121-1)와 외륜(125)의 내경면 사이에 위치되며, 외륜(125)의 축 방향 양측으로 노출된 샤프트안착부(121-3)가 설치홈부(119)로 삽입되어 롤러베어링(120)이 케이스(110)에 결합되며; 상기 외륜(125)의 일부와 복수의 롤러(123) 중 일부는 케이스단부(113)로부터 노출되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 롤러 태핏(100).
  7. 제1 항 또는 제6 항에 있어서, 상기 설치홈부(119)의 곡률 반경은 샤프트안착부(121-3)의 반경보다 크며 설치홈부(119)의 단부 사이의 거리는 샤프트안착부(121-3)의 지름보다 작게 형성되어, 상기 샤프트안착부(121-3)는 설치홈부(119)의 단부를 지나 설치홈부(119)로 스냅 삽입되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 롤러 태핏(100).
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