KR20180085934A - Tappet and engine including the same - Google Patents
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- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
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Abstract
Description
본 발명은 태핏 및 이를 포함하는 엔진에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 캠의 회전력을 직선 운동력으로 전환하여 흡배기 밸브로 전달하는 태핏, 및 이러한 태핏을 포함하는 엔진에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tappet and an engine including the tappet. More particularly, the present invention relates to a tappet that converts a rotational force of a cam into a linear motion force and transmits the same to an intake and exhaust valve.
일반적으로, 엔진의 연소실에서 발생된 동력은 캠축으로 전달될 수 있다. 캠축의 캠의 회전력은 태핏에 의해서 직선 운동력으로 전환될 수 있다. 태핏은 회전하면서 승강되어 직선 운동력을 밸브 개폐 기구인 밸브 트레인으로 전달할 수 있다. Generally, the power generated in the combustion chamber of the engine can be transmitted to the camshaft. The rotational force of the cam of the camshaft can be converted to the linear movement force by the tappet. The tappet is lifted and rotated to transmit the linear motion force to the valve train which is a valve opening / closing mechanism.
밸브 트레인은 밸브 스프링을 포함할 수 있다. 밸브 스프링은 푸시 로드를 매개로 태핏을 캠측으로 탄력지지하며, 태핏의 왕복 이동시 발생되는 운동에너지 및 충격을 흡수할 수 있다. 이와 같이 밸브 스프링은 태핏을 통해 캠에 전달되는 하중에 영향을 주기 때문에 결국 엔진의 연비에 영향을 끼치게 되며, 태핏과 캠의 마찰에 의한 태핏의 마모에도 영향을 줄 수 있다. 이에 따라 밸브 스프링의 강성을 낮추면서도 태핏의 마모도 저감시킬 수 있는 기술의 개발이 필요하다.The valve train may include a valve spring. The valve spring resiliently supports the tappet toward the cam side via the push rod, and can absorb the kinetic energy and shock generated when the tappet travels back and forth. Thus, the valve spring affects the load transmitted to the cam through the tappet, which in turn affects the fuel economy of the engine and may also affect the wear of the tappet due to friction between the tappet and cam. Accordingly, it is necessary to develop a technique capable of reducing the wear of the tappet while reducing the stiffness of the valve spring.
본 발명은 밸브 트레인의 밸브 스프링 강성을 낮출 수 있으면서 캠과의 마모를 저감시킬 수 있는 태핏을 제공한다.The present invention provides a tappet that can reduce the valve spring rigidity of a valve train while reducing wear on the cam.
또한, 본 발명은 상기된 태핏을 포함하는 엔진도 제공한다.The present invention also provides an engine including the tappet described above.
본 발명의 일 견지에 따른 엔진의 태핏은 태핏 헤드 및 태핏 로드를 포함할 수 있다. 상기 태핏 헤드는 엔진의 캠과 접촉할 수 있다. 상기 태핏 로드는 상기 태핏 헤드로부터 연장되어 상기 캠의 회전력에 의해 회전하면서 승강될 수 있다. 상기 태핏 로드의 외주면에 그루브가 형성될 수 있다.The tappet of the engine according to one aspect of the present invention may include a tappet head and a tappet rod. The tappet head can contact the cam of the engine. The tappet rod extends from the tappet head and can be raised and lowered while being rotated by the rotational force of the cam. Grooves may be formed on the outer circumferential surface of the tappet rod.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 그루브는 나선형일 수 있다.In exemplary embodiments, the groove may be spiral.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 나선형 그루브는 1mm 내지 1.5mm의 깊이를 가질 수 있다.In exemplary embodiments, the spiral groove may have a depth of 1 mm to 1.5 mm.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 나선형 그루브는 5mm 내지 7mm의 피치를 가질 수 있다.In exemplary embodiments, the helical groove may have a pitch of 5 mm to 7 mm.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 나선형 그루브는 1mm 내지 1.5mm의 폭을 가질 수 있다.In exemplary embodiments, the spiral groove may have a width of 1 mm to 1.5 mm.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 그루브는 상기 태핏 로드의 축 방향을 따라 형성될 수 있다.In exemplary embodiments, the groove may be formed along an axial direction of the tappet rod.
본 발명의 다른 견지에 따른 엔진은 캠, 태핏 및 실린더 블럭을 포함할 수 있다. 상기 캠은 연소실에서 발생된 동력에 의해 회전할 수 있다. 상기 태핏은 태핏 헤드 및 태핏 로드를 포함할 수 있다. 상기 태핏 헤드는 상기 캠과 접촉할 수 있다. 상기 태핏 로드는 태핏 헤드로부터 연장되어 상기 캠의 회전력에 의해 회전하면서 승강될 수 있다. 상기 태핏 로드의 외주면에 그루브가 형성될 수 있다. 상기 실린더 블럭은 상기 태핏을 승강 가능하게 수용하는 태핏 홈을 가질 수 있다.An engine according to another aspect of the present invention may include a cam, a tappet, and a cylinder block. The cam can be rotated by the power generated in the combustion chamber. The tappet may include a tappet head and a tappet rod. The tappet head can contact the cam. The tappet rod extends from the tappet head and can be raised and lowered while being rotated by the rotational force of the cam. Grooves may be formed on the outer circumferential surface of the tappet rod. The cylinder block may have a tappet groove for receiving the tappet so as to be able to lift the tappet.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 그루브는 나선형일 수 있다.In exemplary embodiments, the groove may be spiral.
상기된 본 발명에 따르면, 태핏 로드의 외주면에 형성된 그루브가 태핏의 무게를 줄일 수 있다. 이에 따라, 보다 낮은 강성의 밸브 트레인을 사용할 수가 있게 되어, 밸브 트레인의 마찰 및 엔진의 연비를 저감시킬 수 있다. According to the present invention, the groove formed on the outer circumferential surface of the tappet rod can reduce the weight of the tappet. As a result, it is possible to use a valve train of lower rigidity, which can reduce the friction of the valve train and the fuel consumption of the engine.
또한, 그루브는 태핏 로드와 실린더 블럭의 태핏 홈 내측면 사이의 접촉 면적을 줄이는 역할을 하게 되어, 태핏 로드와 태핏 홈의 내측면 사이의 마찰이 줄어들 수 있다. 아울러, 그루브가 나선형으로 형성될 경우, 나선형 그루브와 태핏 홈 내부의 윤활을 위해 공급되는 오일과의 상호 작용으로 인해 태핏의 승강시 태핏의 회전을 더 촉진시킬 수 있다. 결과적으로, 태핏의 회전 운동성이 향상되어, 태핏과 캠 사이의 윤활성이 개선되고, 태핏 또는 캠의 마모를 개선시킬 수 있다.Further, the groove serves to reduce the contact area between the tappet rod and the inner surface of the tappet groove of the cylinder block, so that the friction between the tappet rod and the inner surface of the tappet groove can be reduced. In addition, when the groove is formed in a spiral shape, the interaction between the spiral groove and the oil supplied for lubricating the inside of the tappet groove can further promote the rotation of the tappet when the tappet is lifted or lowered. As a result, the rotational motility of the tappet is improved, the lubricity between the tappet and the cam is improved, and the wear of the tappet or cam can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 태핏이 캠축과 푸시 로드 사이에 배치된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 태핏을 확대해서 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔진의 태핏을 나타낸 정면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a state in which a tappet of an engine is disposed between a camshaft and a push rod according to an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged front view of the tappet shown in Fig.
3 is a front view showing a tappet of an engine according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 태핏이 캠축과 푸시 로드 사이에 배치된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 태핏을 확대해서 나타낸 정면도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state in which a tappet of an engine according to an embodiment of the present invention is disposed between a camshaft and a push rod, and FIG. 2 is an enlarged front view showing the tappet shown in FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 엔진은 태핏(100), 캠축(130), 실린더 블럭(140) 및 푸시 로드(150)를 포함할 수 있다. 캠축(130)은 캠(132)을 포함할 수 있다. 푸시 로드(150)는 밸브 개폐 기구인 밸브 트레인과 연결될 수 있다. 밸브 트레인(150)은 밸브 스프링을 포함할 수 있다. 밸브 스프링의 탄성력은 푸시 로드(150)를 경우하여 태핏(100)에 작용함으로써 태핏(100)을 캠(132)의 밀착 상태를 유지시킬 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2, the engine according to the present embodiment may include a
태핏(100)은 캠축(130)의 캠(132)과 푸시 로드(150) 사이에 배치될 수 있다. 태핏(100)은 실린더 블럭(140)에 형성된 태핏 홈(142) 내에 이동 가능하게 배치될 수 있다. 캠(132)은 엔진의 연소실에서 발생된 동력에 의해 회전될 수 있다. 태핏(100)은 캠(132)의 회전력에 의해서 회전하면서 승강될 수 있다. 태핏(100)은 캠(132)의 회전력을 직선 운동력으로 전환시켜서 푸시 로드(150)로 전달할 수 있다. 엔진의 구동시, 태핏 홈(142)과 태핏(100) 사이 및 태핏(100)과 캠(132) 사이의 윤활을 위해, 태핏 홈(142) 내에 오일이 공급될 수 있다.The
태핏(100)은 태핏 헤드(110) 및 태핏 로드(120)를 포함할 수 있다. 태핏 헤드(110)는 캠(132)과 접촉할 수 있다. 캠(132)의 회전 운동에 의해서 태핏(110)은 태핏 홈(142) 내에서 승강될 수 있다.The
태핏 로드(120)는 태핏 헤드(110)의 상부면으로부터 푸시 로드(150)를 향해 연장될 수 있다. 태핏 로드(120)는 캠(132)의 회전력으로부터 전환된 직선 운동력을 푸시 로드(150)로 전달할 수 있다. 여기서, 태핏(100)이 승강구동만 할 경우 태핏 헤드(110)와 캠(132)의 접촉은 일정한 부위에서만 이루어지기 때문에 태핏 헤드(110)의 마모가 집중되는 문제가 발생될 수 있다. 이를 해결하기 위해 태핏 헤드(110)와 캠(132)은 상호 편심되게 접촉되어 캠(132)의 회전시 캠(132)과 태핏 헤드(110)의 마찰에 의해 태핏 로드(120)가 회전될 수 있다. 즉, 태핏 로드(120)는 태핏 홈(142) 내에서 회전하면서 승강될 수 있다. 따라서, 태핏 로드(120)의 외주면과 태핏 홈(142)의 내측면 사이로 태핏 로드(120)의 회전 및 승강 운동을 윤활하기 위한 오일이 공급될 수 있다.The
그루브(122)가 태핏 로드(120)의 외주면에 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 그루브(122)는 나선 형상을 가질 수 있다. 그루브(122)의 형성에 의해서 태핏 로드(120)의 무게가 줄어들 수 있다. 상대적으로 가벼운 태핏 로드(120)에 의해서 밸브 트레인의 밸브 스프링에 종래에 비해 상대적으로 약한 강성을 부여할 수 있다. 또한, 그루브(122)에 의해서 태핏 로드(120)의 외주면과 태핏 홈(142)의 내주면 사이의 접촉 면적이 줄어들 수 있다. 따라서, 태핏 로드(120)의 외주면과 태핏 홈(142)의 내주면 사이의 마찰도 줄어들 수 있다. 아울러, 충분한 양의 오일이 그루브(122)를 통해서 태핏 헤드(110)와 캠(132) 사이의 접촉면으로 공급될 수 있다. 상술한 오일은 태핏 로드(120)의 승강시 나선형 그루브(122)와의 상호 작용에 의해 태핏 로드(122)에 회전력을 발생시킬 수 있다. 결과적으로, 태핏 로드(120)의 원활한 회전 동작이 이루어지게 되어, 태핏(100)의 동력 전달 운동이 개선될 수 있다.
그루브의Groove 최적 사양 실험 Optimal Specification Experiment
그루브(122)의 피치(p)를 5mm, 폭(w)을 1mm로 설정한 상태에서, 그루브(122)의 깊이(d)를 변화시키면서 밸브 트레인의 마찰력을 측정한 결과가 하기 표 1에 표시하였다.The friction force of the valve train was measured while varying the depth d of the
표 1Table 1
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 그루브(122)의 피치(p)가 5mm, 폭(w)이 1mm인 상태에서, 그루브(122)의 깊이(d)가 1.0mm 내지 1.5mm일 때 밸브 트레인의 마찰력이 가장 낮게 측정됨을 알 수 있었다.As shown in Table 1, when the depth d of the
또한, 그루브(122)의 깊이(d)를 1mm로 설정한 상태에서 그루브(122)의 피치(p)와 폭(w)을 변화시키면서 밸브 트레인의 마찰력을 측정한 결과가 하기 표 2에 표시하였다.The results of measuring the frictional force of the valve train while changing the pitch p and the width w of the
표 2Table 2
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 그루브(122)의 깊이(d)가 1mm인 상태에서, 그루브(122)의 피치(p)가 5mm 내지 7mm, 그루브(122)의 폭(w)이 1mm 내지 1.5mm일 때 밸브 트레인의 마찰력이 가장 낮게 측정됨을 알 수 있었다.The pitch p of the
결과적으로, 그루브(122)의 깊이(d)가 1mm 내지 1.5mm, 그루브(122)의 피치(p)가 5mm 내지 7mm, 그루브(122)의 폭(w)이 1mm 내지 1.5mm일 때, 밸브 트레인의 마찰력이 가장 낮아서, 태핏(100)이 원활하게 회전 운동을 수행할 수 있음을 알 수 있었다.As a result, when the depth d of the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔진의 태핏을 나타낸 정면도이다.3 is a front view showing a tappet of an engine according to another embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 태핏(100a)은 태핏 헤드(110a) 및 태핏 로드(120a)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the
그루브(122a)가 태핏 로드(120a)의 외주면에 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 그루브(122a)는 태핏 로드(120a)의 축 방향을 따라 장공 형상으로 형성될 수 있다. 그루브(122a)의 형성에 의해서 태핏 로드(120a)의 무게가 줄어들 수 있다. 또한, 그루브(122a)에 의해서 태핏 로드(120a)의 외주면과 태핏 홈(142)의 내주면 사이의 접촉 면적이 줄어들 수 있다. 따라서, 태핏 로드(120a)의 외주면과 태핏 홈(142)의 내주면 사이의 마찰도 줄어들 수 있다. 아울러, 충분한 양의 오일이 그루브(122a)를 통해서 태핏 헤드(110a)와 캠(132) 사이의 접촉면으로 공급될 수 있다. 결과적으로, 태핏 로드(120a)의 원활한 회전 동작이 이루어지게 되어, 태핏(100a)의 동력 전달 운동이 개선될 수 있다.The
상술한 바와 같이 본 실시예들에 따르면, 태핏 로드의 외주면에 형성된 그루브가 태핏의 무게를 줄일 수 있다. 이에 따라, 밸브 트레인의 스프링에 낮은 강성을 부여할 수가 있게 되어, 태핏 헤드와 캠 사이의 접촉 압력을 낮출 수 있게 된다. 이에 따라, 태핏 또는 캠의 마찰이 저감될 수 있다. 또한, 그루브는 태핏 로드와 실린더 블럭의 태핏 홈 내측면 사이의 접촉 면적을 줄이는 역할을 하게 되어, 태핏 로드와 태핏 홈의 내측면 사이의 마찰이 줄어들 수 있다. 또한, 나선형 그루브의 경우, 태핏 홈 내부로 공급되는 오일과의 상호 작용에 의해 태핏의 승강시 회전력을 발생시킬 수 있다. 결과적으로, 태핏의 회전 운동성이 향상되어, 태핏과 캠 사이의 윤활성이 개선될 수 있다.As described above, according to the embodiments, the groove formed on the outer peripheral surface of the tappet rod can reduce the weight of the tappet. As a result, the spring of the valve train can be given a low rigidity and the contact pressure between the tappet head and the cam can be lowered. Thus, the friction of the tappet or the cam can be reduced. Further, the groove serves to reduce the contact area between the tappet rod and the inner surface of the tappet groove of the cylinder block, so that the friction between the tappet rod and the inner surface of the tappet groove can be reduced. In the case of the helical groove, the rotational force can be generated when the tappet is lifted or lowered by the interaction with the oil supplied into the tappet groove. As a result, the rotational motion of the tappet is improved, and the lubrication between the tappet and the cam can be improved.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.
100 ; 태핏
110 ; 태핏 헤드
120 ; 태핏 로드
122 ; 그루브
130 ; 캠축
132 ; 캠
140 ; 실린더 블럭
142 ; 태핏 홈
150 ; 푸시 로드100;
120;
130;
140;
150; Push rod
Claims (5)
상기 태핏 헤드로부터 연장되어 상기 캠의 회전력에 의해 회전하면서 승강되고, 외주면에 그루브가 형성된 태핏 로드를 포함하는 엔진의 태핏.A tappet head in contact with the cam of the engine; And
And a tappet rod extending from the tappet head and being raised and lowered by a rotational force of the cam, the groove being formed on an outer circumferential surface of the tappet rod.
상기 캠과 접촉하는 태핏 헤드, 및 상기 태핏 헤드로부터 연장되어 상기 캠의 회전력에 의해 회전하면서 승강되고 그루브가 형성된 외주면을 갖는 태핏 로드를 포함하는 태핏; 및
상기 태핏을 승강 가능하게 수용하는 태핏 홈을 갖는 실린더 블럭을 포함하는 엔진.A cam rotated by the power generated in the combustion chamber;
A tappet head including a tappet head in contact with the cam, and a tappet rod extending from the tappet head and having an outer circumferential surface that is raised and lowered while being rotated by a rotational force of the cam; And
And a cylinder block having a tappet groove for allowing the tappet to be lifted and lowered.
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