KR20150075561A - 밸브 트레인 시스템의 마찰력 저감을 위한 롤러 타입의 버킷 태핏 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브 트레인 시스템의 마찰력 저감을 위한 롤러 타입의 버킷 태핏에 관한 것이다. 본 발명에 따른 롤러 타입의 버킷 태핏은 캠 샤프트와 접촉하는 면에 롤러가 구비되어 있는 신규한 구조를 갖는다. 본 발명에 의하면, 자동차의 밸브 트레인 시스템에서 캠 샤프트와 버킷 태핏 사이의 접촉을 종전의 미끄럼 운동에서 구름 운동으로 바꾸어 줌으로써 이들 간의 마찰력이 거의 없어 차량의 연비를 향상시키는 효과가 있다.

Description

밸브 트레인 시스템의 마찰력 저감을 위한 롤러 타입의 버킷 태핏 {New Roller typed Bucket tappet for decreasing frictional force between camshaft and bucket tappet in valve train system}

본 발명은 밸브 트레인 시스템의 마찰력 저감을 위한 롤러 타입의 버킷 태핏에 관한 것이다.

엔진은 실린더와 실린더 헤드, 상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤 사이에 형성되는 연소실에서 연료를 연소시켜 발생시킨 폭발력을 피스톤에 연결된 커넥팅 로드를 통해 전달하여 크랭크축을 회전시킴으로써 열에너지를 기계적인 에너지로 변환하는 장치이다.

이와 같은 엔진에는 도 1에 도시된 바와 같이 흡기/배기를 조절하는 밸브 트레인 시스템(valve train system)이 장착되어 있다.

이러한 밸브 트레인 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 캠 샤프트(10), 상기 캠 샤프트(10)에 직접적으로 접촉하여 구성되어 있는 버킷 태핏(20)(bucket tappet), 상기 캠 샤프트(10)의 편심 회전에 의한 상기 버킷 태핏(20)의 왕복 운동을 제어하기 위한 밸브 스프링(30) 및 버킷 태핏(20)의 왕복 운동에 따라 함께 왕복 운동을 하는 흡기밸브(40a)와 배기밸브(40b)로 구성되어 있다.

밸브 트레인 시스템의 각 구성요소는 상기한 바와 같이 상호 유기적으로 움직이게 구성되어 있다.

이와 같은 밸브 트레인 시스템은 캠 샤프트(10)에 의해 구동되어 실린더 내로 흡기 또는 배기되는 공기, 연료 및 배기가스의 유동을 조절하는 기능을 담당한다.

이때, 흡기밸브(40a)와 배기밸브(40b)를 신속하게 여닫아 주는 기능이 엔진 성능에 중요한 영향을 미치며, 이러한 밸브(40a, 40b)의 구동을 캠 샤프트(10)와 버킷 태핏(20)이 담당하고 있다.

캠 샤프트(10)가 회전할 때에는 필연적으로 버킷 태핏(20)과의 접촉면에서 마찰력이 발생하게 된다. 이러한 캠 샤프트(10)와 버킷 태핏(20) 사이의 마찰은 마찰 손실이 되어 엔진의 연비를 악화시키게 되므로 마찰력을 최소화할 수 있는 설계가 요구된다. 도 1에 도시된 밸브 트레인 시스템에서는 캠 샤프트(10)와 접촉되어 있는 버킷 태핏(20)의 접촉면이 특히 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 평면으로 되어 있어 미끄럼 운동을 하게 됨에 따라 마찰 손실이 커지게 된다.

이를 개선하기 위하여, 대한민국 공개특허 제10-2008-0055396호 (2008년 6월 19일 공개, 발명의 명칭 "가변 밸브 리프트 장치")에서는 삼각 형상의 버킷 태핏의 구조를 제시하였다.

이 공개특허문헌에 제시되어 있는 삼각 단면 형상의 버킷 태핏의 구조는 캠 샤프트(10)와 접촉되어 있는 버킷 태핏(20)의 접촉면이 경사져 있어 상기한 바와 같이 접촉면이 평면으로 되어 있는 종래의 기술에 비해서는 마찰 손실이 덜할 것이다.

그러나, 이 공개특허문헌에 제시되어 있는 버킷 태핏이 경사진 구조를 가져 종전에 비해서는 마찰 손실이 경감될 수 있으나 온전하지는 않아 여전히 개선된 버킷 태핏의 구조가 요구된다.

대한민국 공개특허 제10-2008-0055396호 (2008년 6월 19일 공개, 발명의 명칭 "가변 밸브 리프트 장치")

본 발명은 종래기술을 더욱 더 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 자동차의 밸브 트레인 시스템에서 캠 샤프트와 버킷 태핏 사이의 마찰력이 없거나 거의 없는 신규한 구조의 버킷 태핏을 제공하는 데에 있다.

상기 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,

캠 샤프트, 상기 캠 샤프트에 직접적으로 접촉하여 구성되어 있는 버킷 태핏(bucket tappet), 상기 캠 샤프트의 편심 회전에 의한 상기 버킷 태핏의 왕복 운동을 제어하기 위한 밸브 스프링 및 버킷 태핏의 왕복 운동에 따라 함께 왕복 운동을 하는 흡기밸브와 배기밸브로 구성된 차량용 밸브 트레인 시스템에 적용되어 있는 버킷 태핏(bucket tappet)에 있어서,

상기 캠 샤프트와 접촉하는 면에 롤러가 구비된 것을 특징으로 하는 롤러 타입의 버킷 태핏을 제공한다.

본 발명에 있어, 상기 롤러는 상기 캠 샤프트의 편심 회전에 따라 함께 회전할 수 있도록 상기 캠 샤프트의 회전면에 대하여 수직한 축으로 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 자동차의 밸브 트레인 시스템에서 캠 샤프트와 버킷 태핏 사이의 접촉을 종전의 미끄럼 운동에서 구름 운동으로 바꾸어 줌으로써 이들 간의 마찰력이 거의 없어 차량의 연비를 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 통상의 차량용 밸브 트레인 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 밸브 트레인에 적용되어 있는 버킷 태핏의 전체 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시되 버킷 태핏의 A-A 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 신규한 구조의 버킷 태핏의 전체 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 버킷 태핏의 B-B 부분 단면도이다.

이하, 본 발명은 첨부된 예시 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 신규한 구조의 버킷 태핏을 나타낸다. 특히, 도 4는 본 발명의 하나의 바람직한 실시 예에 따른 신규한 구조의 버킷 태핏의 전체 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 버킷 태핏의 B-B 부분 단면도이다.

종래의 밸브 트레인 시스템을 나타내는 도 1과 함께 본 발명의 버킷 태핏을 나타내는 도 4 및 도 5를 참조하면, 밸브 트레인 시스템은 캠 샤프트(10), 상기 캠 샤프트(10)에 직접적으로 접촉하여 구성되어 있는 버킷 태핏(100)(bucket tappet), 상기 캠 샤프트(10)의 편심 회전에 의한 상기 버킷 태핏(100)의 왕복 운동을 제어하기 위한 밸브 스프링(30) 및 버킷 태핏(20)의 왕복 운동에 따라 함께 왕복 운동을 하는 흡기밸브(40a)와 배기밸브(40b)로 구성되어 있다.

이와 같은 밸브 트레인 시스템은 캠 샤프트(10)에 의해 구동되어 실린더 내로 흡기 또는 배기되는 공기, 연료 및 배기가스의 유동을 조절하는 기능을 담당한다.

이때, 흡기밸브(40a)와 배기밸브(40b)를 신속하게 여닫아 주는 기능이 엔진 성능에 중요한 영향을 미치며, 이러한 밸브(40a, 40b)의 구동을 캠 샤프트(10)와 버킷 태핏(20)이 담당한다.

캠 샤프트(10)가 회전할 때에는 필연적으로 버킷 태핏(20)과의 접촉면에서 마찰력이 발생하게 된다. 이러한 캠 샤프트(10)와 버킷 태핏(20) 사이의 마찰은 마찰 손실이 되어 엔진의 연비를 악화시키게 되므로 마찰력을 최소화할 수 있는 설계가 요구된다.

이를 위해, 본 발명에서는 특히 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 캠 샤프트(10)에 접촉하여 왕복 운동하는 버킷 태핏(100)의 새로운 구조를 제안한다.

즉, 본 발명에 따른 버킷 태핏(100)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 버킷 태핏의 본체를 이루는 하우징(102)과 상기 하우징(102)의 내부에 설치되는 롤러(106)를 포함한다.

이때, 하우징(102)은 개방된 상부 영역과 개방된 하부 영역을 갖는다. 하우징(102)의 개방된 하부 영역에는 흡기밸브(40a)와 배기밸브(40b)가 밸브 스프링(30)과 함께 장착된다.

하우징(102)의 상부에는 도면부호 104로 도시되어 있는 축의 도움으로 롤러(106)가 장착된다.

이때, 상기 롤러(106)는 상기 캠 샤프트(10)와의 접촉이 잘 되게 상기 하우징(102)의 상측 표면 위로 돌출되게 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 이때, 상기 롤러(106)는 상기 캠 샤프트(10)의 편심 회전에 따라 함께 회전할 수 있도록 상기 캠 샤프트(10)의 회전면에 대하여 수직한 축으로 결합된다. 즉, 상기 캠 샤프트(10)의 편심 회전에 따라 버킷 태핏(100)의 하우징(102)에 구비되어 있는 롤러(106)도 함께 회전을 할 수 있게 구비되어야 하는 것이다.

종래에는 캠 샤프트(10)와 버킷 태핏(20) 간에는 미끄럼 운동 외의 다른 운동은 없었으나 본 발명에서는 캠 샤프트(10)와 버킷 태핏(20) 간에 미끄럼 운동이 아닌 구름 운동으로 전환되어 이들간의 마찰력이 최소화되는 것이다.

이와 같은 캠 샤프트(10)와 버킷 태핏(100) 사이에서 발생하는 마찰력의 감소는 곧 자동차의 연비 개선에 효과가 있게 되는 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 캠 샤프트 20 : 종래의 버킷 태핏
40a : 흡기 밸브 40b : 배기 밸브
100 : 본 발명의 버킷 태핏 102 : 버킷 태핏 하우징
104 : 축 106 : 롤러

Claims (2)

1. 캠 샤프트(10), 상기 캠 샤프트(10)에 직접적으로 접촉하여 구성되어 있는 버킷 태핏(100)(bucket tappet), 상기 캠 샤프트(10)의 편심 회전에 의한 상기 버킷 태핏(20)의 왕복 운동을 제어하기 위한 밸브 스프링(30) 및 버킷 태핏(100)의 왕복 운동에 따라 함께 왕복 운동을 하는 흡기밸브(40a)와 배기밸브(40b)로 구성된 차량용 밸브 트레인 시스템에 적용되어 있는 버킷 태핏(bucket tappet)에 있어서,
   상기 캠 샤프트(10)와 접촉하는 면에 롤러(106)가 구비된 것을 특징으로 하는 롤러 타입의 버킷 태핏.
2. 제 1항에 있어서, 상기 롤러(106)는 상기 캠 샤프트(10)의 편심 회전에 따라 함께 회전할 수 있도록 상기 캠 샤프트(10)의 회전면에 대하여 수직한 축으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 버킷 태핏.

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