KR20230166758A

KR20230166758A - 안정성이 향상된 롤러 태핏

Info

Publication number: KR20230166758A
Application number: KR1020220067173A
Authority: KR
Inventors: 김성완
Original assignee: 셰플러안산 유한책임회사
Priority date: 2022-05-31
Filing date: 2022-05-31
Publication date: 2023-12-07

Abstract

본 발명은 캠이 설치된 캠샤프트의 회전운동을 왕복 직선운동으로서 전달하며, 중공의 케이스와, 상기 케이스의 개구된 일측 단부에 설치된 롤러베어링을 포함하며;
상기 롤러베어링은 케이스에 결합된 샤프트와 캠과 접촉하는 외륜을 포함하며; 상기 케이스는 외륜의 양측으로 구비된 연장부를 포함하며; 상기 연장부는 롤러베어링이 캠과 구름 접촉할 때 캠의 양측으로 위치하는 길이로 연장된 것을 특징으로 하는 안정성이 향상된 롤러 태핏에 관한 것이다.

Description

안정성이 향상된 롤러 태핏{A Roller Tappet Having Improved Stability}

본 발명은 안정성이 향상된 롤러 태핏에 관한 것으로, 롤러 베어링을 포함하는 안정성이 향상된 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)와 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 1중의 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)를 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)로부터 둘레벽(23a)의 일방 단측을 향한 공간(23f)에 롤러 베어링(31)을 수용한다.

중간바닥부(23c)로부터 둘레벽(23a)의 타방 단측을 향한 공간(23g)에는 플런저(13)의 일부가 수용된다. 플런저(13)의 일방 단부(13a)가 중간바닥부(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 둘레 방향 위치가 결정된다. 이에 의하여, 개구공(16) 내에 있어서 롤러 태핏(21)의 둘레 방향으로의 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 둘레 방향 위치를 결정하는 핀(24)의 돌출한 부분이 구비되어 롤러 태핏(21)의 둘레 방향으로의 회전이 방지될 수 있는 구조로, 핀(24) 삽입을 위한 개구공(16) 가공이 필요하며 별도의 부재인 핀(24)이 더 조립되어야 하는 문제점이 있었다.

도 5와 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(2) 통공을 관통하여 일부를 막는 구조이므로 윤활이 원활하지 못하며, 샤프트(5)를 케이스(2)에 축 방향으로 유지시키기 위하여 중간바닥부(7)에 추가적인 탭(12)을 구비하여야 하는 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, 천공 과정이 생략되어 제조가 용이하고, 핀을 조립할 필요가 없으므로 조립이 단순하며, 캠의 양측으로 연장된 연장부를 구비하여 롤러 태핏이 회전하는 것이 방지되며, 캠과 안정된 접촉이 유지되는 안정성이 향상된 롤러 태핏을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 캠이 설치된 캠샤프트의 회전운동을 왕복 직선운동으로서 전달하며, 중공의 케이스와, 상기 케이스의 개구된 일측 단부에 설치된 롤러베어링을 포함하며;

상기 롤러베어링은 케이스에 결합된 샤프트와 캠과 접촉하는 외륜을 포함하며; 상기 케이스는 외륜의 양측으로 구비된 연장부를 포함하며; 상기 연장부는 롤러베어링이 캠과 구름 접촉할 때 캠의 양측으로 위치하는 길이로 연장된 것을 특징으로 하는 안정성이 향상된 롤러 태핏을 제공한다.

상기에서, 연장부의 단부 내측에는 폭 방향 외향 경사진 제1경사부가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기에서, 케이스의 상부에는 양측에서 가압되어 마주보며 설치부가 형성되며, 상기 설치부에 샤프트가 회전 가능하게 삽입되는 축공이 형성되고; 상기 연장부는 설치부의 연장부로서 외륜을 지나 축 방향 양측에서 상향 돌출되어 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 연장부의 상단은 전후 방향을 따라 경사지게 형성된 경사면으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기에서, 축방향 양측 연장부의 상단에 형성된 상기 경사면은 서로 반대 방향으로 경사 형성되어 교차하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 안정성이 향상된 롤러 태핏(100)은 캠(C)의 양측에 위치하는 연장부(117)가 구비되어 작동 중 롤러 태핏(100)이 하우징(H) 내에서 회전하는 것이 방지되어 안정된 구름 접촉이 유지되고, 롤러 태핏(100)의 회전 방지를 위하여 별도의 구성을 구비할 필요가 없고, 케이스(110)를 천공할 필요도 없으므로 제조가 용이하고 제조 공정도 단순화된다.

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 태핏의 조립을 설명하기 위한 사시도이며,
도 6은 종래의 중간바닥의 탭을 포함하는 내연기관용 롤러 태핏의 사시도이며,
도 7은 본 발명에 따르는 안정성이 향상된 롤러 태핏을 도시한 사시도이며,
도 8은 본 발명에 따르는 안정성이 향상된 롤러 태핏의 캠과의 관계를 설명하기 위하여 도시한 것이며,
도 9는 본 발명에 따르는 안정성이 향상된 롤러 태핏의 일부를 도시한 것이다.

본 발명의 설명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.

본 발명의 설명에 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.

본 발명의 설명에 사용되는 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.

본 발명의 설명에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 안정성이 향상된 롤러 태핏에 대하여 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명에 따르는 안정성이 향상된 롤러 태핏을 도시한 사시도이며, 도 8은 본 발명에 따르는 안정성이 향상된 롤러 태핏의 캠과의 관계를 설명하기 위하여 도시한 것이며, 도 9는 본 발명에 따르는 안정성이 향상된 롤러 태핏의 일부를 도시한 것이다.

이하의 설명에서, 도 8에서 세로 방향을 상하 방향으로 설명하고, 가로 방향을 축 방향으로 설명한다. 그리고 도 9의 가로 방향을 전후 방향으로 하여 설명한다.

본 발명에 따르는 안정성이 향상된 롤러 태핏(100)은 캠(C)이 설치된 캠샤프트(S)의 회전운동을 왕복 직선운동으로서 내연기관용 플런저(P)에 전달하여 내연기관용 플런저와 함께 왕복 직선운동을 한다. 캠(C), 캠샤프트(S), 내연기관용 플런저(P) 등에 대한 도시와 설명은 종래 기술에 공지되어 있으므로 생략한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르는 안정성이 향상된 롤러 태핏(100)은 양측으로 개구된 중공의 케이스(110)와, 상기 케이스(110)에 회전 가능하게 설치된 롤러베어링(120)을 포함한다.

상기 케이스(110)는 단면이 대략 원형인 원통형으로 형성된다. 상기 케이스(110)는 상하로 개구된 중공체로 구비된다. 상기 케이스(110)에는 그 길이 방향 중간에 상하 방향 공간을 구획하는 중간바닥부(도시하지 않음)가 구비된다. 상기 중간바닥부를 사이에 두고 일측에 롤러베어링(120)이 설치되고, 그 반대편에 플런저(P)와 스프링(도시하지 않음)이 삽입된다. 상기 케이스(110)에는 중간바닥부를 사이에 두고 상부에 롤러베어링(120)이 설치되고, 하부에 플런저(P)와 스프링이 삽입된다. 플런저와 스프링에 대한 도시와 설명은 종래의 기술에 공지되어 있으므로 생략한다.

상기 롤러베어링(120)은 상기 케이스(110)의 개구된 일측 단부에 설치된다. 상기 롤러베어링(120)은 상기 케이스(110)의 상부에 설치된다. 상기 롤러베어링(120)의 케이스(110)의 중간바닥부의 상부로 설치된다.

상기 롤러베어링(120)은 케이스(110)에 결합된 샤프트(121)와, 상기 샤프트(121)가 삽입되며 캠(C)과 접촉하는 외륜(125)과, 상기 샤프트(121)와 외륜(125) 사이에서 샤프트(121)의 둘레 방향을 따라 배열되는 복수의 롤러(도시하지 않음)를 포함하여 이루어진다.

상기 케이스(110)는 단면이 원형인 중공체로 형성된다. 상기 케이스(110)는 탄소강과 같은 강으로 제조된다. 상기 케이스(110)의 재질로 알루미늄이 선택될 수도 있다.

상기 케이스(110)는 상부에 평면을 이루며 서로 마주하는 설치부(115)가 가압되어 형성된다. 상기 서로 마주하는 설치부(115) 사이에는 롤러베어링(120)이 위치한다. 상기 설치부(115)에는 상기 롤러베어링(120)의 샤프트(121)가 회전 가능하게 삽입되는 축공(113)이 형성된다. 상기 축공(113)에 회전 가능하게 삽입된 샤프트(121)의 축방향 일측에는 축공(113)에 걸리는 걸림턱이 구비되며, 타측에는 둘레 방향을 따라 홈이 형성되고 홈에 스냅링(도시하지 않음)이 구비되어 축공(113)에 회전 가능하게 설치된다. 상기 샤프트(121)의 축방향 일측에 구비된 걸림턱과 축방향 타측에 구비된 스냅링에 의해 샤프트(121)의 이탈이 방지되며 롤러베어링(120)의 위치가 고정된다.

상기 케이스(110)의 일측에는 연장부(117)가 더 구비된다. 상기 연장부(117)는 케이스(110)의 상단에 구비된다. 상기 연장부(117)는 상기 외륜(125)의 축 방향 양측으로 구비된다. 상기 연장부(117)는 설치부(115)의 연장부로서 외륜(125)을 지나 축 방향 양측에서 상향 돌출되어 구비된다. 상기 축방향 양측 연장부(117)의 상단은 외륜(125)을 지나 캠(C)의 축 방향 양측에 위치한다. 상기 연장부(117)는 롤러베어링(120)이 캠(C)과 구름 접촉할 때 캠(C)의 양측으로 위치하는 길이로 연장된다. 상기 연장부(117)의 단부는 캠샤프트(S)로부터 이격되어 캠샤프트(S)에는 접촉하지 않는 길이로 구비된다. 예를 들어, 상기 케이스(110)가 상향 이동했을 때 상기 연장부(117)의 단부는 캠샤프트(S)로부터 이격되어 캠샤프트(S)와 캠(C)의 하단 사이에 위치하고, 상기 케이스(110)가 하향 이동했을 때에도 상기 연장부(117)의 단부는 캠샤프트(S)로부터 이격되어 캠샤프트(S)와 캠(C)의 하단 사이에 위치한다.

상기 연장부(117)가 캠(C)의 양측에 위치하므로, 캠(C)과 외륜(125)이 구름 접촉할 때, 작동 중 롤러 태핏(100)이 하우징(H) 내에서 회전하는 것이 방지된다. 따라서 캠(C)과 외륜(125)은 도 9의 가로 방향인 전후 방향으로 안정된 구름 접촉을 할 수 있다.

상기 연장부(117)의 단부 내측에는 폭 방향 외향 경사진 제1경사부(112)가 형성된다. 상기 제1경사부(112)는 설치 시 캠(C)의 가이드 역할을 하여 캠(C)이 양측 연장부(117) 사이로 삽입되도록 안내한다. 상기 제1경사부(112)가 형성되어 조립이 용이하며, 조립시 손상이나 변형이 방지된다.

본 발명의 안정성이 향상된 롤러 태핏(100)은 연장부(117)가 구비됨으로써 롤러 태핏(100)의 회전 방지를 위하여 별도의 구성을 구비할 필요가 없고, 케이스(110)를 천공할 필요도 없으므로 제조가 용이하고 제조 공정도 단순화된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 연장부(117)의 상단은 전후 방향을 따라 경사지게 형성된 경사면(114)으로 형성될 수 있다. 상기 경사면(114)은 상기 축방향 양측 연장부(117)의 상단에 형성되며 서로 반대 방향으로 경사 형성되어 교차한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 축방향에서 보았을 때, 양측 연장부(117)의 경사면(114)은 교차하며, 교차된 상부의 경사면(114)은 "V"자형을 이룬다.

상기 연장부(117)의 경사면(114)을 서로 반대 방향인 비대칭 경사로 형성함으로써 캠(C)이 롤러 태핏(100)에 잘못 조립되었을 때 캠(C)이 연장부(117) 사이로 들어와 외륜(125)에 접촉하도록 유도하고, 캠(C)을 회전시켜 롤러 태핏(100)의 정확한 위치로 자리 잡도록 유도한다. 연장부(117)의 상단이 경사져 있지 않으며, 캠(C)이 연장부 상단에서 계속 회전 접촉되는 문제가 발생할 수 있다.

100: 안정성이 향상된 롤러 태핏
110: 케이스 112: 제1경사부
113: 축공 114: 경사면
115: 설치부 117: 연장부
120: 롤러베어링 121: 샤프트
125: 외륜

Claims

캠(C)이 설치된 캠샤프트(S)의 회전운동을 왕복 직선운동으로서 전달하며, 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 캠(C)과 접촉하는 외륜(125)을 포함하며;
상기 케이스(110)는 외륜(125)의 양측으로 구비된 연장부(117)를 포함하며; 상기 연장부(117)는 롤러베어링(120)이 캠(C)과 구름 접촉할 때 캠(C)의 양측으로 위치하는 길이로 연장된 것을 특징으로 하는 안정성이 향상된 롤러 태핏(100).
제1 항에 있어서, 상기 연장부(117)의 단부 내측에는 폭 방향 외향 경사진 제1경사부(112)가 형성된 것을 특징으로 하는 안정성이 향상된 롤러 태핏(100).
제1 항에 있어서, 상기 케이스(110)의 상부에는 양측에서 가압되어 마주보며 설치부(115)가 형성되며, 상기 설치부(115)에 샤프트(121)가 회전 가능하게 삽입되는 축공(113)이 형성되고; 상기 연장부(117)는 설치부(115)의 연장부로서 외륜(125)을 지나 축 방향 양측에서 상향 돌출되어 구비되는 것을 특징으로 하는 안정성이 향상된 롤러 태핏(100).
제1 항 또는 제3 항에 있어서, 상기 연장부(117)의 상단은 전후 방향을 따라 경사지게 형성된 경사면(114)으로 형성된 것을 특징으로 하는 안정성이 향상된 롤러 태핏(100).
제4 항에 있어서, 상기 축방향 양측 연장부(117)의 상단에 형성된 상기 경사면(114)은 서로 반대 방향으로 경사 형성되어 교차하는 것을 특징으로 하는 안정성이 향상된 롤러 태핏(100).