KR20120085008A - Engine caliper having micro texturing structure - Google Patents

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KR20120085008A
KR20120085008A KR1020110006381A KR20110006381A KR20120085008A KR 20120085008 A KR20120085008 A KR 20120085008A KR 1020110006381 A KR1020110006381 A KR 1020110006381A KR 20110006381 A KR20110006381 A KR 20110006381A KR 20120085008 A KR20120085008 A KR 20120085008A
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Abstract

본 발명은 엔진용 캘리퍼 상면의 마모 및 마찰의 저감을 통하여 엔진 밸브트레인의 내구성을 개선하는 것을 목적으로 하는 미세요철이 가공된 엔진용 캘리퍼에 관한 것이다. 본 발명에 의한 캘리퍼 상면의 미세요철은 접촉하는 두 표면의 윤활조건을 개선하여 캘리퍼 상면의 마모를 저감시키며, 두 접촉 표면사이의 마찰력 저감을 통하여 엔진 밸브가이드의 마모를 저감시킬 수 있다. 본 발명에 따른 캘리퍼 상면의 미세 요철 영역은 캘리퍼와 로커암의 접촉부 전 영역을 포함하며, 미세요철의 형태는 캘리퍼와 로커암과의 미끄럼 방향과 상관관계를 갖는 직선형 미세그루브인 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an engine caliper machined with fine roughness for the purpose of improving the durability of the engine valve train by reducing wear and friction of the upper surface of the engine caliper. The fine roughness of the upper surface of the caliper according to the present invention improves the lubrication conditions of the two surfaces in contact with each other, thereby reducing wear on the upper surface of the caliper, and reducing the wear of the engine valve guide by reducing friction between the two surfaces. The fine concavo-convex region of the upper surface of the caliper according to the present invention includes the entire region of the contact portion between the caliper and the rocker arm, and the fine concave-convex shape is a straight microgroove having a correlation with the sliding direction between the caliper and the rocker arm.

Description

미세 요철 구조를 가지는 엔진용 캘리퍼{ENGINE CALIPER HAVING MICRO TEXTURING STRUCTURE}Caliper for engine with fine uneven structure {ENGINE CALIPER HAVING MICRO TEXTURING STRUCTURE}

본 발명은 직선 왕복 운동과 미끄럼 운동의 상대운동을 하는 두 표면 중 적어도 한 표면에 미세 요철을 가공하여 마찰 및 마모를 저감시키는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for reducing friction and wear by processing the fine concavo-convex on at least one of the two surfaces of the linear reciprocating motion and the sliding motion relative.

일반적으로 상대운동이 발생하는 두 표면에 접촉 면압이 높고 상대 운동하는 미끄럼 속도가 낮을 경우 두 접촉면은 고체접촉 또는 경계윤활상태가 혼재된 혼합윤활상태가 된다. 이러한 혼합윤활상태의 경우 고체접촉으로 두 표면의 미세한 영역에 급격한 온도 상승을 유발하기쉽다. 이러한 온도 상승은 두 표면에 소성 변형 및 피로 파괴를 발생시키며 이로 인하여 두 표면 중 어는 한 표면에서 떨어져 나온 입자는 마모입자가 되어 접촉면에서의 마찰 및 마모를 증가시킨다.In general, when the contact surface pressure is high on the two surfaces where relative motion occurs and the sliding speed of the relative motion is low, the two contact surfaces are in a mixed lubrication state in which solid contact or boundary lubrication is mixed. In this mixed lubrication state, it is easy to cause a rapid temperature rise in the minute regions of the two surfaces by the solid contact. This rise in temperature causes plastic deformation and fatigue failure on both surfaces, whereby particles falling off one of the two surfaces become wear particles, increasing friction and wear on the contact surface.

따라서 최근 혼합경계윤활상태에서 상대운동을 하는 두 접촉면에서의 윤활성능을 향상 시키기 위해서 표면에 미세 요철을 가공하는 방법이 근래에 많이 시도되고 있다. 이러한 미세 요철을 표면에 가공하는 방법에는 Laser를 사용하는 방법(LST: Laser Surface Texturing), 공작 기계를 사용하는 머시닝 가공 방법, 진공 상태에서 gas들로부터 해리된 이온들의 전기적, 물리적 에너지를 사용하는 이온 빔 가공방법, 반도체 식각 공정을 통한 가공방법들이 있다.Therefore, in recent years, in order to improve the lubrication performance of the two contact surfaces in relative motion in the mixed boundary lubrication state, a lot of methods have been recently attempted to process the fine irregularities on the surface. The method of processing such fine irregularities on the surface includes a method using a laser (LST), a machining method using a machine tool, and an ion using electrical and physical energy of ions dissociated from gases in a vacuum state. There are beam processing methods and processing methods through semiconductor etching processes.

상기에서 기술된 가공 방법을 통한 표면에 가공된 미세 요철은 유체 동압효과 발생, 윤활유의 저장소 역할, 마모 입자 포획기능 등을 하는 것으로 알려져 있으며 이러한 효과로 인해 다양한 분야에서 연구되고 있다.The fine concavo-convex processed on the surface through the above-described processing method is known to have a fluid dynamic pressure effect, the role of the reservoir of lubricating oil, the function of capturing wear particles, etc. and has been studied in various fields due to this effect.

미세 요철 가공을 통해서 마찰 및 마모를 최소화 시키는 기술의 핵심은 적용하고자 하는 기계 요소의 운전조건에 적합하게 요철의 형상 및 그 배열 방법을 정하는 것이다. 이때 마찰 및 마모가 최소화 되는 요철의 형상 및 배열 방법은 상대운동 하는 두 물체의 접촉 형태, 작용 하중, 미끄럼 속도 등과 같은 운전 조건 및 물리적인 구속 조건에 따라 크게 영향을 받기 때문에 마찰 및 마모를 최소화되는 최적점을 찾는데 큰 어려움이 존재한다. 엔진용 캘리퍼의 경우 장착 되었을 때의 기구학적인 구속 조건에 기인하여 직선 왕복운동과 미끄럼 운동이 동시에 발생하며 두 표면사이의 접촉 면압이 높고 상대 운동하는 미끄럼 속도가 낮아 두 접촉면은 고체접촉 또는 경계 윤활상태가 혼재된 혼합 윤활상태가 된다. 또한 고온의 작동 환경 때문에 윤활제의 점도가 낮아 캘리퍼 상면에서의 마찰 및 마모환경은 더욱 열악한 상태에 있다. 현재 이러한 캘리퍼 상면의 마찰 및 마모를 개선하고자 로커암에 구름베어링을 사용하거나 캘리퍼 중 로커암과의 접촉면에 경한 재질을 삽입하여 두 접촉면 사이의 마찰 및 마모를 감소하고자 하고 있다. 그러나 상기 언급한 방법 중 롤러베어링을 적용한 경우 밸브트레인 관성질량을 증가시켜 밸브트레인의 정상적인 동적거동에 요구되는 밸브스프링의 하중을 증가시키며, 캘리퍼에 이종재질을 삽입을 적용하는 것은 생산성 측면 이나 경제성 측면을 고려해 볼 때 그 적용에 불리함이 있다.The key to the technology of minimizing friction and wear through the micro uneven processing is to determine the shape of the uneven and the arrangement method according to the operating conditions of the mechanical element to be applied. At this time, the shape and arrangement of the concavities and convexities that minimize the friction and wear are greatly affected by the operating conditions and physical constraints such as the contact form of the two moving objects, the working load, the sliding speed, etc. There is a great difficulty in finding the optimal point. In the case of the engine caliper, due to the kinematic constraints when it is installed, the linear reciprocating motion and the sliding motion occur simultaneously, and the contact surface pressure between the two surfaces is high and the sliding speed is relatively low, so the two contact surfaces are in solid contact or boundary lubrication state. Is mixed mixed lubrication state. In addition, due to the high temperature operating environment, the viscosity of the lubricant is low, so the friction and wear environment on the upper surface of the caliper is worse. In order to improve the friction and wear of the upper surface of the caliper, rolling bearings are used in the rocker arm or a hard material is inserted into the contact surface of the caliper with the rocker arm to reduce friction and wear between the two contact surfaces. However, when roller bearings are used in the above-mentioned methods, the valve train inertial mass is increased to increase the load of the valve spring required for the normal dynamic behavior of the valve train, and inserting dissimilar materials into the calipers is a productivity aspect or an economic aspect. Considering this, there is a disadvantage in the application.

본 발명은 종래의 적용기술(접촉 메커니즘 변경, 접촉면 재질 변경)과는 다르게 실제 엔진용 캘리퍼 접촉면의 특성(미끄럼 운동 방향 및 거리)을 고려하여 미세 요철의 형상 및 배열을 정하고 이를 통한 접촉면의 윤활 성능을 개선하여 마찰 및 마모를 현저히 저감시키는 기술로 이를 통해 엔진 밸브트레인의 내구 수명을 연장시키는 기술을 보유할 수 있다.The present invention determines the shape and arrangement of the fine concavo-convex in consideration of the characteristics (sliding direction and distance) of the actual caliper contact surface for the engine, unlike the conventional application technique (change of the contact mechanism, change of the contact surface material) and lubrication performance of the contact surface through This technology significantly reduces friction and wear, thereby extending the endurance life of the engine valve train.

엔진의 캘리퍼는 밸브트레인 구성 요소 중 하나로서 밸브와 로커암과 사이에 위치하여 캠의 회전 입력을 밸브로 전달하는 기능을 갖는다. 캠이 회전운동은 최종적으로 밸브의 직선 왕복운동으로 나타나게 되고 밸브와 접촉되어 있는 캘리퍼 또한 밸브를 따라서 직선 왕복운동을 하게 된다. 그런데 로커암의 요동운동(로커암샤프트를 중심으로 한 로커암의 왕복 회전운동)으로 캘리퍼와 로커암과의 접촉면에서는 미끄럼 접촉이 발생되며, 이로 인하여 캘리퍼 상면에 마찰 및 마모가 발생하게 된다. 캘리퍼 상면의 마모가 발생하게 되면 밸브 간극(엔진 밸브 간극은 밸브트레인의 열팽창 및 마모를 고려하여 일정 간극을 설정함)을 증가시켜 밸브트레인의 안정적인 동적 거동을 저해시킬 수 있다. 일반적으로 밸브간극이 일정이상 증가하게 되면 밸브 타음이 커지게 되고, 밸브트레인 구성요소간의 변동하중이 증가하여 각 섭동부의 마모를 촉진시키며, 엔진의 연소특성도 나빠지게 된다. 또한 캘리퍼와 로커암의 미끄럼 운동으로 발생된 캘리퍼 상면의 마찰력은 밸브가 직선왕복운동을 할 때 측 하중으로 작용하여 밸브 팁, 밸브 스템, 밸브 가이드 등의 마모를 촉진시키며 밸브의 회전을 방해하는 요인으로 작용한다. 앞서 기술 하였듯이, 캘리퍼와 로커암과의 마찰 및 마모를 저감시키기 위하여 로커암에 구름 베어링을 사용하여나, 캘리퍼에 이종 재질을 삽입하는 기술이 적용되어 사용되고 있는 상황이다. 그러나 이런 기술들은 로커암 질량의 증가나 재조원가의 상승을 유발시킨다. 따라서 본 발명에서는 밸브트레인의 구조 및 재질의 변경 없이 미세요철 기술을 통하여 캘리퍼와 로커암의 마모 및 마찰을 저감시키고자 하였다. 캘리퍼 상면에 미세 요철을 가공하게 되면 윤활제가 그 요철 안에 머무르게 되고 이는 접촉면의 윤활상태를 개선하여 캘리퍼와 로커암의 마찰 및 마모를 저감시키게 된다. 하지만 미세 요철을 너무 많이 가공하여 미세 요철이 가공되지 않은 접촉부의 면적이 지나치게 작아지게 되면, 오히려 접촉부의 면압이 증가하게 되어 마찰 및 마모 특성이 악화될 수 있다. 또한, 요철의 형상 및 배열 형태가 적절하지 않으면 그 개선 효과가 미미할 수 있다.The caliper of the engine is one of the valve train components and is located between the valve and the rocker arm to transfer the rotational input of the cam to the valve. The rotational motion of the cam is ultimately represented by the linear reciprocation of the valve, and the caliper in contact with the valve also causes the linear reciprocation along the valve. However, the rocker arm rocking motion (reciprocating rotation of the rocker arm around the rocker arm shaft) causes sliding contact on the contact surface between the caliper and the rocker arm, which causes friction and wear on the upper surface of the caliper. If wear of the caliper upper surface occurs, the valve clearance (engine valve clearance set a certain gap in consideration of the thermal expansion and wear of the valve train) can increase the stable dynamic behavior of the valve train. In general, when the valve clearance is increased by a certain amount, the valve stroke becomes large, the variable load between the valve train components increases, which promotes abrasion of each perturbation part, and the combustion characteristics of the engine worsens. In addition, the frictional force on the upper surface of the caliper caused by the sliding movement of the caliper and rocker arm acts as a side load when the valve reciprocates linearly, promoting wear on the valve tip, valve stem, valve guide, etc. and preventing the rotation of the valve. Acts as. As described above, in order to reduce friction and wear between the caliper and the rocker arm, a rolling bearing is used in the rocker arm or a technique of inserting a different material into the caliper is used. However, these techniques may lead to an increase in rocker arm mass or an increase in the cost of refurbishing. Therefore, in the present invention, to reduce the wear and friction of the caliper and the rocker arm through the fine roughness technology without changing the structure and material of the valve train. When the fine rugged surface is processed on the caliper, the lubricant remains in the rugged surface, which improves the lubrication of the contact surface, thereby reducing friction and wear of the caliper and rocker arm. However, when too much fine irregularities are processed so that the area of the contact portion in which the fine irregularities are not processed is too small, the surface pressure of the contact portion may increase, thereby deteriorating friction and wear characteristics. Moreover, the improvement effect may be insignificant if the shape and arrangement of the unevenness are not appropriate.

본 발명은 미세 요철을 캘리퍼와 로커암의 접촉면에 해당하는 부분 중 캘리퍼의 상면에 가공하여 캘리퍼와 그 상대부품 사이의 윤활 특성을 개선함으로써 캘리퍼의 마모 및 마찰을 저감시키는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to reduce the wear and friction of the caliper by processing the fine irregularities on the upper surface of the caliper of the portion corresponding to the contact surface between the caliper and the rocker arm to improve the lubrication characteristics between the caliper and its mating parts.

본 발명에서는 캘리퍼 상면의 마찰 및 마모를 저감 시킬 수 있는 최적의 요철 형상을 제시하고자 한다.In the present invention, it is intended to present the optimum uneven shape that can reduce the friction and wear of the upper caliper.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상면에 로커암(1)과 접촉하는 로커암 접촉영역(CA)을 구비한 엔진용 캘리퍼(2)로서, 상기 로커암 접촉영역(CA) 중 적어도 일부의 영역에 복수개의 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an engine caliper (2) having a rocker arm contact area (CA) in contact with the rocker arm (1) on the upper surface, at least a part of the rocker arm contact area (CA) A plurality of irregularities are formed in the region of.

또한, 요철의 형태는 미세그루브(20) 형태인 것을 특징으로 한다.In addition, the shape of the unevenness is characterized in that the shape of the fine groove (20).

그리고 미세그루브(20)의 각도(A)는 캘리퍼(2)와 로커암(1)과의 미끄럼 진행 방향(CD)에 대하여 60°~ 90°인 것이 바람직하다. The angle A of the microgroove 20 is preferably 60 ° to 90 ° with respect to the sliding direction CD of the caliper 2 and the rocker arm 1.

또한, 미세그루브(20)의 선폭(W)은 50~150 ㎛, 더 바람직하게는 50~130 ㎛ 인 것을 특징으로 한다.In addition, the line width (W) of the microgroove 20 is characterized in that 50 ~ 150 ㎛, more preferably 50 ~ 130 ㎛.

또한, 미세그루브(20)의 간격(P)은 100~300 ㎛, 더 바람직하게는 120~260 ㎛ 인 것을 특징으로 한다.In addition, the interval P of the microgroove 20 is characterized in that 100 ~ 300 ㎛, more preferably 120 ~ 260 ㎛.

그리고 미세그루브(20)의 깊이(D)가 50 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.And it is preferable that the depth D of the microgroove 20 is 50 micrometers or less.

본 발명은 미세 요철의 가공영역을 적어도 캘리퍼(2)와 로커암(1)과의 접촉이 가능한 전범위(CA)에 형성하여 캘리퍼(2) 마모를 가속시키는 마모입자를 포획하고, 윤활제가 부족한 상황에서 윤활제를 공급하는 기능을 하고, 캘리퍼(2)와 로커암(1)사이의 유막압력을 증대시키는 역할을 하여 캘리퍼(2) 상면의 마모 및 마찰을 저감시키기에 유리하다.The present invention forms a processing region of the fine concavo-convex at least in the entire range (CA) that can be in contact with the caliper (2) and the rocker arm (1) to capture wear particles that accelerate the wear of the caliper (2), It serves to supply lubricant in the situation, and serves to increase the oil film pressure between the caliper 2 and the rocker arm 1, which is advantageous in reducing wear and friction on the upper surface of the caliper 2.

또한, 미세요철의 형상을 미세그루브(20) 형태로 하여 미끄럼 방향(CD)과 상관관계를 갖게 하는 것이 마찰면의 유체 동압효과 발생 능력을 향상시키며, 마모입자 포획, 윤활제 저장능력 또한 뛰어나다.In addition, having the shape of the fine irregularities in the form of fine grooves 20 to correlate with the sliding direction (CD) improves the ability to generate the fluid dynamic pressure effect of the friction surface, and also has excellent ability to trap wear particles and store lubricants.

또한, 미세 그루브의 각도(A)가 캘리퍼(2)와 로커암(1)과의 미끄럼 진행 방향(CD)에 대하여 60°~ 90°인 경우 캘리퍼(2) 상면의 마모 저감 및 밸브 가이드의 마모 저감 효과가 뛰어나다.In addition, when the angle A of the fine groove is 60 ° to 90 ° with respect to the sliding direction CD between the caliper 2 and the rocker arm 1, the wear of the upper surface of the caliper 2 is reduced and the valve guide wears. Excellent reduction effect

또한, 미세그루브(20)의 선폭(W)이 60~130㎛ 이고, 미세그루브 간격(P)이 100~220㎛이며, 미세그루브 깊이(D)가 50㎛ 이하인 것이 캘리퍼(2) 상면의 마모 및 마찰을 최소화 시킬수 있다.In addition, wear of the upper surface of the caliper 2 is that the line width W of the microgroove 20 is 60 to 130 μm, the microgroove spacing P is 100 to 220 μm, and the microgroove depth D is 50 μm or less. And friction can be minimized.

도 1은 종래 기술에 따른 엔진의 캘리퍼와 로커암의 작동 관계를 보여주는 개략도
도 2는 본 발명에 따른 엔진의 캘리퍼 상면의 미세그루브 구조를 보여주는 개략도
도 3은 본 발명에 따른 엔진의 캘리퍼 상면의 미세그루브 구조와 로커암의 미끄럼 방향과 배열 관계를 보여주는 개략도
도 4는 본 발명에 따른 엔진의 캘리퍼 상면의 미세그루브를 적용한 실시예.
1 is a schematic diagram showing an operation relationship between a caliper and a rocker arm of an engine according to the prior art
Figure 2 is a schematic diagram showing the microgroove structure of the upper surface of the caliper of the engine according to the present invention
Figure 3 is a schematic diagram showing the arrangement relationship between the microgroove structure of the upper surface of the caliper of the engine and the sliding direction of the rocker arm according to the present invention
Figure 4 is an embodiment applying the microgroove of the caliper upper surface of the engine according to the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 이하의 설명에서 '미세 그루브'는 복수개의 요철이 반복적으로 배치된 구조를 의미하며, 각 요철의 선폭(W)이 150㎛ 이하이고, 각 요철의 간격(P)이 300㎛ 이하이며, 각 요철의 깊이(D)가 50㎛ 이하인 요철 구조로 정의한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which embodiments of the invention are shown. In the following description, 'micro groove' means a structure in which a plurality of irregularities are repeatedly arranged, and the line width (W) of each irregularities is 150 µm or less, and the interval P of each irregularities is 300 µm or less, and each irregularities The depth D is defined as an uneven structure of 50 µm or less.

이 미세 그루브의 가공 영역은 최소한 도 1의 캘리퍼와 로커암의 접촉 영역 (CA)을 포함하며, 미세그루브의 각도는 도 3의 A로 정의되며, 이 각도는 캘리퍼(2)와 로커암(1)의 미끄럼 접촉방향(CD)과 미세그루브(20)가 이루는 각도(A)이다. 본 발명은 엔진용 캘리퍼(2) 상면에 방향성을 고려한 미세그루브를(20) 형성하여 캘리퍼(2) 상면의 마모를 개선함과 동시에 캘리퍼(2)와 로커암(1)과의 마찰을 개선하여 엔진 밸브가이드의 마모를 개선하고자 하였다.The machining area of this microgroove comprises at least the contact area CA of the caliper and rocker arm of FIG. 1, the angle of the microgroove being defined as A of FIG. 3, which is defined by the caliper 2 and the rocker arm 1. It is an angle A between the sliding contact direction (CD) of the () and the microgroove 20. The present invention forms a fine groove (20) considering the orientation on the upper surface of the engine caliper (2) to improve the wear of the upper surface of the caliper (2) and at the same time improve the friction between the caliper (2) and the rocker arm (1) In order to improve the wear of the engine valve guide.

본 발명에서는 엔진용 캘리퍼(2)의 마찰 및 마모를 개선할 목적으로 도 2의 20과 같이 엔진용 캘리퍼(2) 상면에 미세 요철을 가공하였다. 엔진용 캘리퍼(2)는 직선 왕복 운동뿐만 아니라 로커암(1)과 미끄럼 운동도 동시에 발생된다. 그러므로 캘리퍼(2)와 로커암(1)과의 미끄럼 접촉 길이(CL)를 고려하여 적어도 캘리퍼(2)와 로커암(1)의 접촉영역(CA)이 포함되도록 가공 부위를 선정할 필요가 있다. 그리고 캘리퍼(2)는 직선 왕복 운동뿐만 로커암(1)과 접촉하면서 미끄럼 왕복운동도 하게 된다. 미끄럼 접촉면에 존재하는 미세요철은 그 형상 및 방향에 따라 접촉면의 윤활성능이 달라지게 된다. 이와 유사한 예로 실린더 라이너의 호닝 각도에 따라서 그 마찰 및 마모 특성이 달라지는 것을 들 수 있다. 따라서 본 발명에서는 캘리퍼(2)와 로커암(1)과의 미끄럼 방향(CD)에 대하여 일정한 각도(A)를 갖은 미세그루브(20)를 통하여 캘리퍼(2) 상면의 마찰 및 마모를 최소화 하고자 하였다.
In the present invention, fine irregularities were processed on the upper surface of the engine caliper 2 as shown in FIG. 2 for the purpose of improving friction and wear of the engine caliper 2. The caliper 2 for the engine generates not only linear reciprocating motion but also rocker arm 1 and sliding motion at the same time. Therefore, in consideration of the sliding contact length CL between the caliper 2 and the rocker arm 1, it is necessary to select a machining site so that at least the contact area CA of the caliper 2 and the rocker arm 1 is included. . And the caliper (2) is in contact with the rocker arm (1) as well as linear reciprocating motion is to perform a sliding reciprocating motion. In the case of the irregularities existing on the sliding contact surface, the lubricating performance of the contact surface varies according to its shape and direction. A similar example is that the friction and wear characteristics vary depending on the honing angle of the cylinder liner. Therefore, in the present invention, to minimize the friction and wear of the upper surface of the caliper (2) through the microgroove 20 having a certain angle (A) with respect to the sliding direction (CD) between the caliper (2) and the rocker arm (1). .

[실험 1: [Experiment 1: 캘리퍼Caliper 상면의 마모깊이 측정] Depth measurement of upper surface]

표 1은 미세그루브(20)의 마모 성능 평가를 위한 시험실시 예이다. 표 1은 미세그루브(20)의 선폭(W), 간격(P), 각도(A), 깊이(D)를 변수로 하고 있으며, 캘리퍼 상면(20)의 형상을 측정하여 그 마모 깊이를 결과로 나타내었다. 시험 결과 미세그루브(20)와 캘리퍼(2) 상면의 미끄럼 방향(CD)과 이루는 각도(A)가 증가함에 따라 대부분의 결과에서 캘리퍼(2)의 마모가 감소하는 것을 알 수 있으며, 그 영향도 또한 가장 크게 나타났다. 그리고 미세그루브 깊이(D)는 시험 영역에서 가장 작은 영향인자로 분석되었다.Table 1 is a test example for evaluating the wear performance of the microgroove 20. Table 1 uses the line width (W), spacing (P), angle (A), and depth (D) of the microgrooves 20 as variables, and measures the shape of the caliper top surface 20 as a result. Indicated. As a result of the test, as the angle (A) formed between the microgroove 20 and the sliding direction (CD) of the upper surface of the caliper (2) increases, the wear of the caliper (2) decreases in most results. It was also the largest. The microgroove depth (D) was analyzed as the smallest influencer in the test area.

시편Psalter 미세그루브 설계변수Microgroove Design Variables 평균데이터Average data 선폭
(W, ㎛)
Line width
(W, μm)
간격
(P, ㎛)
interval
(P, μm)
각도
(A, deg)
Angle
(A, deg)
깊이
(D, ㎛)
depth
(D, μm)
마모깊이
(㎛, %)
Wear depth
(Μm,%)
기준시편Reference specimen -- -- -- -- 3.73 3.73 시편 1Psalm 1 5050 100100 3030 1010 2.51 (32.7%↓)2.51 (32.7% ↓) 시편 2Psalm 2 5050 200200 6060 2020 1.73 (53.6%↓)1.73 (53.6% ↓) 시편 3Psalm 3 5050 300300 9090 5050 1.91 (48.8%↓)1.91 (48.8% ↓) 시편 4Psalm 4 100100 100100 6060 5050 1.66 (55.5%↓)1.66 (55.5% ↓) 시편 5Psalm 5 100100 200200 9090 1010 1.45 (61.1%↓)1.45 (61.1% ↓) 시편 6Psalm 6 100100 300300 3030 2020 2.72 (27.1%↓)2.72 (27.1% ↓) 시편 7Psalm 7 150150 100100 9090 2020 1.80 (51.7%↓)1.80 (51.7% ↓) 시편 8Psalm 8 150150 200200 3030 5050 2.65 (29.0%↓)2.65 (29.0% ↓) 시편 9Psalm 9 150150 300300 6060 1010 2.05 (45.0%↓)2.05 (45.0% ↓)

즉, 미세 그루브 구조가 존재하지 않는 기준시편에 비하여 미세 그루브 구조가 존재하는 시편 1~9는 마모깊이가 27.1% ~ 61.1% 저감됨을 확인할 수 있는 바, 미세 그루브의 존재 자체로 엔진 캘리퍼의 마모 저감 효과가 현저히 개선됨을 확인할 수 있다.In other words, compared to the reference specimen without the microgroove structure, the specimens 1 to 9 having the microgroove structure reduced the wear depth by 27.1% to 61.1%. The presence of the microgroove reduced the wear of the engine caliper. It can be seen that the effect is significantly improved.

시편 1~9의 미세 그루브 설계 구조를 분석해보면, 미세 그루브의 선폭(W)은 50~150 ㎛, 미세그루브의 간격(P)은 100~300 ㎛, 미세그루브(20)의 깊이(D)는 50 ㎛ 이하로 설계하는 것이 바람직함을 확인할 수 있다.When analyzing the fine groove design structure of specimens 1 to 9, the line width (W) of the fine grooves is 50 to 150 μm, the spacing (P) of the fine grooves is 100 to 300 μm, and the depth (D) of the fine grooves 20 is It can be confirmed that designing to 50 μm or less is preferable.

또한, 가장 최적화된 미세 그루브 설계 구조는 미세 그루브의 선폭(W)을 50~130 ㎛, 미세그루브의 간격(P)은 120~260 ㎛, 미세그루브(20)의 깊이(D)는 50 ㎛ 이하인 것으로 확인되었다.
In addition, the most optimized fine groove design structure has a line width (W) of the fine grooves of 50 to 130 μm, a spacing (P) of the fine grooves of 120 to 260 μm, and a depth (D) of the fine grooves 20 of 50 μm or less. It was confirmed.

[실험 2: 밸브 가이드 Experiment 2: Valve Guide 내경Bore 변화량 측정] Change measurement]

효과 테스트 1에서 얻어진 결과를 적용하여 캘리퍼(2) 상면에 형성된 미세그루브(20)의 마찰 저감효과를 알아보고자 밸브 가이드의 마모를 평가하였다. 앞서 기술하였듯이 캘리퍼(2)와 로커암(1)과의 마찰력은 밸브 직선운동을 방해하는 측 하중으로 작용하게 된다. 따라서 밸브 스템과 밸브 가이드 사이에 마모가 발생하게 된다. 표 2는 실시예 1의 시편을 엔진에 적용하여 밸브 가이드의 마모를 평가한 예이다. To evaluate the friction reduction effect of the microgroove 20 formed on the upper surface of the caliper 2 by applying the result obtained in the effect test 1, the wear of the valve guide was evaluated. As described above, the frictional force between the caliper 2 and the rocker arm 1 acts as a side load that hinders the linear movement of the valve. Therefore, abrasion occurs between the valve stem and the valve guide. Table 2 is an example in which the specimen of Example 1 was applied to the engine to evaluate the wear of the valve guide.

시편Psalter 미세그루브 설계변수Microgroove Design Variables 평균데이터Average data 선폭
(W, ㎛)
Line width
(W, μm)
간격
(P, ㎛)
interval
(P, μm)
각도
(A, deg)
Angle
(A, deg)
깊이
(D, ㎛)
depth
(D, μm)
가이드 내경 변화
(㎛, %)
Guide bore change
(Μm,%)
기준시편Reference specimen -- -- -- -- 8.6 8.6 시편 5Psalm 5 100100 200200 9090 1010 4.6 (46.5%↓)4.6 (46.5% ↓) 시편 10Psalm 10 100100 300300 6060 1010 5.5 (36.0%↓)5.5 (36.0% ↓) 시편 11Psalm 11 150150 100100 3030 5050 7.1 (17.4%↓)7.1 (17.4% ↓)

보다 구체적으로, 시편 5, 10과 시편 15를 비교하면 미세그루브(20)의 각도(A)가 캘리퍼(2)와 로커암(1)과의 미끄럼 진행 방향(CD)에 대하여 60°~ 90°인경우에는 가이드 내경 변화율이 36.0% 이상인 반면, 미세그루브(20)의 각도(A)가30°인 경우에는 가이드 내경 변화율이 17.4%에 불과하므로 미세그루브(20)의 각도(A)는 캘리퍼(2)와 로커암(1)과의 미끄럼 진행 방향(CD)에 대하여 60°~ 90°인 경우에 마모량 저감 효과가 더욱 극대화됨을 알 수 있다.More specifically, when comparing specimens 5, 10 and specimen 15, the angle A of the microgroove 20 is 60 ° to 90 ° with respect to the sliding direction CD of the caliper 2 and the rocker arm 1. In the case that the guide inner diameter change rate is more than 36.0%, while when the angle A of the microgroove 20 is 30 °, the guide inner diameter change rate is only 17.4%, so the angle A of the microgroove 20 is a caliper ( It can be seen that the wear reduction effect is further maximized in the case of 60 ° to 90 ° with respect to the sliding direction (CD) between 2) and the rocker arm (1).

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention.

즉, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아니라 설명하기 위한 것이기 때문에 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. That is, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the scope of the technical spirit of the present invention by these embodiments.

따라서, 본 발명의 보호범위는 아래 청구범위의 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the protection scope of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope will be construed as being included in the scope of the present invention.

본 발명은 본 발명은 엔진용 캘리퍼(2)와 로커암(1)과의 마찰영역에 대하여 일정각도를 갖는 복수의 미세그루브(20)를 형성하여 엔진용 캘리퍼(2)와 로커암(1)사이의 마찰 및 마모를 저감함으로써, 캘리퍼 상면(2)의 마모를 저감함과 동시에 밸브가이드의 마모를 줄일 수 있게 한다. The present invention forms a plurality of fine grooves 20 having a predetermined angle with respect to the friction area between the engine caliper (2) and the rocker arm (1) to the engine caliper (2) and rocker arm (1) By reducing friction and abrasion between them, it is possible to reduce wear of the caliper upper surface 2 and at the same time reduce wear of the valve guide.

1: 로커암
2: 캘리퍼
20: 캘리퍼 상면의 미세그루브
CA: 캘리퍼와 로커암의 접촉 영역
CD: 캘리퍼와 로커암의 미끄럼 접촉 방향
CL: 캘리퍼와 로커암의 미끄럼 접촉 길이
D: 캘리퍼 미세그루브의 깊이
W: 캘리퍼 미세그루브의 폭
P: 캘리퍼 미세그루브 사이의 간격
A: 캘리퍼 미세그루브와 CD 와의 각도
1: rocker arm
2: caliper
20: Fine groove on top of caliper
CA: contact area between caliper and rocker arm
CD: Sliding contact direction between caliper and rocker arm
CL: sliding contact length of caliper and rocker arm
D: Depth of Caliper Microgroove
W: width of caliper microgroove
P: Spacing between caliper microgrooves
A: Angle between caliper microgroove and CD

Claims (6)

로커암(1)과 접촉하는 로커암 접촉영역(CA)을 구비한 엔진용 캘리퍼(2)로서,
상기 로커암 접촉영역(CA) 중 적어도 일부의 영역에 복수개의 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진용 캘리퍼(2).
An engine caliper (2) having a rocker arm contact area (CA) in contact with the rocker arm (1),
An engine caliper (2), characterized in that a plurality of irregularities are formed in at least part of the rocker arm contact area (CA).
제1항에 있어서,
상기 요철은 미세그루브(20) 형태인 것을 특징으로 하는 엔진용 캘리퍼(2).
The method of claim 1,
The unevenness is an engine caliper (2), characterized in that the fine groove (20) form.
제2항에 있어서,
상기 미세그루브(20)의 각도(A)가 캘리퍼(2)와 로커암(1)과의 미끄럼 진행 방향(CD)에 대하여 60°~ 90°인 것을 특징으로 하는 엔진용 캘리퍼(2)
The method of claim 2,
Caliper (2) for the engine, characterized in that the angle (A) of the microgroove 20 is 60 ° ~ 90 ° with respect to the sliding direction (CD) of the caliper (2) and the rocker arm (1)
제2항에 있어서,
상기 미세그루브(20)의 선폭(W)이 50~150 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 엔진용 캘리퍼(2).
The method of claim 2,
Engine caliper (2), characterized in that the line width (W) of the fine groove 20 is 50 ~ 150 ㎛.
제2항에 있어서,
상기 미세그루브(20)의 간격(P)이 100~300 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 엔진용 캘리퍼(2).
The method of claim 2,
The caliper (2) for the engine, characterized in that the interval (P) of the microgroove 20 is 100 ~ 300 ㎛.
제2항에 있어서,
상기 미세그루브(20)의 깊이(D)가 50 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 엔진용 캘리퍼(2).
The method of claim 2,
Depth (D) of the microgroove 20 is an engine caliper (2), characterized in that less than.
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