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KR900007810B1 - 로울러 종동절 태핏(roller follower tappet)과 그 제조방법 - Google Patents

로울러 종동절 태핏(roller follower tappet)과 그 제조방법 Download PDF

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KR900007810B1
KR900007810B1 KR1019860008632A KR860008632A KR900007810B1 KR 900007810 B1 KR900007810 B1 KR 900007810B1 KR 1019860008632 A KR1019860008632 A KR 1019860008632A KR 860008632 A KR860008632 A KR 860008632A KR 900007810 B1 KR900007810 B1 KR 900007810B1
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KR
South Korea
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shaft
tappet
roller
roller follower
bearing
Prior art date
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Application number
KR1019860008632A
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Inventor
사빈 발로오 부터스
Original Assignee
이턴 코오포레이션
프랑크 엠 사죠벡
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Publication date
Application filed by 이턴 코오포레이션, 프랑크 엠 사죠벡 filed Critical 이턴 코오포레이션
Publication of KR870004221A publication Critical patent/KR870004221A/ko
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Publication of KR900007810B1 publication Critical patent/KR900007810B1/ko
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Abstract

내용 없음.

Description

로울러 종동절 태핏(roller follower tappet)과 그 제조방법
제1도는 본 발명의 로울러 종동절 태핏의 로울러 단부의 사시도
제2도는 제1도의 2-2선을 따라 취한 단면도.
제3도는 본 발명의 다른 실시예를 표시한 것으로, 제2도와 유사한 도면.
제4도는 본 발명의 로커 아암의 상면도.
제4a도는 제4도의 부분 확대도.
제5도는 제4도의 일부확대도.
제6도는 제4도의 6-6선 단면도.
제7도는 스테이킹(staking)위치의 궤도 스테이킹 공구를 표시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 실명
10 : 태핏 12 : 몸체
14,16 : 아암 18,20 : 구멍
24,26 : 환상요홈 28 : 침상베어링
29,31 : 요홈 30 : 로울러.
본 발명은 내연기관의 밸브기어용 캠 종동절(follower; 從動節)핏에 관한 것으로, 특히 엔진 캠축의 회전하는 만곡 돌출면과의 구름접촉을 위해서 마련된 로울러나 바퀴를 가진 헝태의 캠종동절에 관한 것이다.
전술한 형의 태핏은 내연기관에서 로울러 종동절로 알려져 있고 또 엔진의 동력출력을 증가하는것, 즉, 마찰손실을 감소시켜서 캠축과 캠종동절의 마멸수명을 향상시킬 목적으로 캠축과 캠종동절 사이의 마찰을 감소시키는데 사용된다. 엔진의 태핏이 원래부터 캠축의 만곡돌출부와 직접마찰 접촉하도록 설계되고 제조된 현재의 내연기관, 특히 대량 생산되는 자동차용 엔진을 로울러 종동절 태핏으로 개조하는것이 필요할 때가 있다.
기존의 자동차 엔진을 로울러 종동절 태핏으로 개조하는 것이 필요할 경우에는 엔진 블록을 달리 개조함이 없이 나머지 밸브기어 구성부분들의 변경을 최소화하도록 하는것이 소망스러운 것이다.
이와같이 로울러 종동절 태핏의 개조를 달서하기 위해서는 실제적으로 기존 엔진 태핏의 포락면(包絡面)내에서 로울러를 태핏의 말단에 결합하여서 캠축을 재배치하는 필요성을 제거하고 다른 밸브기어구성부분들에 대한 변경을 최소화하는것이 필요하다 이같은 실제적으로 원래의 태핏 포락면 이내에서 기존 태핏의 말단에 로울러를 결합하려면 태핏의 말단부로 부터 연장된 한쌍의 격리된 평행지지부들을 형성하도록 하는 방법으로 태핏의 말단부에 슬롯이나 요홈을 형성하고 또 전술한 평행지지부들 사이에 로울러를 정착시키도록 로울러의 축을 받혀주고 가로구멍들을 형성하는 것이 경제적임을 알게되었다.
이 로울러는 그 주변면이 태핏의 말단부 이상으로 연장하는 충분한 크기의 직경으로 되어 있다. 그래서 이 로울러는 캠의 만곡돌출부와 접촉할 수 있고 또한 태핏부분의 말만부와 캠의 접촉을 방지하면서 회전하게 된다. 내부유압 클리어런스 조절수단을 포함하게 되는 기존 엔진 태핏의 경우에는 태핏몸체의 재료와 구조들을 태핏포락면과 클리어런스의 요구조건 및 마멸조건등에 의해서 정해진다. 특히 어떤 엔진 밸브기어에있어서는 태핏 안내보어내의 엔진 오일통구로부터 태핏 표면의 콜렉터링카지 통구를 통해서 태핏 내부로 흐르도록 압력하에 공급되는 엔진오일의 손실을 방지하기 위해서 태핏과 엔진 안내보어 사이를 밀접한 미끄럼끼워 맞춤으로 연결할 필요가 있다.
태핏과 엔진내의 안내보어 사이의 적당한 틈새를 유지하는 마멸면을 마련하고 또한 엔진운전의 소요마멸수명을 부여하기 위해서 적합한 철합금재료가 만족스럽고 특히 저탄소강 및 중탄소강동이 태핏체를 위한 적합한 재료라는 것이 판명되었다.
그래서, 로울러 종동절이 기존 엔진의 밸브기어에 개조장착되는 경우에는 로울러를 받혀주기 위하여 태핏의 말단부에 요홈을 마련하고 로울러를 지지하는 요홈의 측면을 형성하는 몸체 부분(아암)에 로울러 축을 받히고 또 보유하기에 충분한 재료를 마련하고 또한 이같은 축지지체를 마련하고 또 비교적 저렴한 재료를 사용하는것이 곤란하였다.
종래의 철블록 제품인 엔진에서 사용하기에 적합한 유압태핏의 말단부에 로울러를 결합하려는 종래의 시도는 가로 배치된 로울러축을 받치는 지지부분에 형성된 구멍주위에서 태핏몸체가 파손되는 결과로 끝이났다.
특히 로울러 종동절의 축의 끝을 궤도 스테이킹(orbital staking) 같은 기술에 의해 변형시켜 그 축을 유압태핏의 끝에 보유하는데 있어서 많은 문제점이 노출되었다.
전술한 바와같이 축 재료가 변형되면 충분한 유지력이 축재료의 변형에 의해서 구멍내에 발생하도록 태핏의 지지부분들에 가로 형성된 구멍을 로울러 축과 정밀맞춤이 되게 리이밍(reaming)과 호우닝(honing) 가공을 하여야한다는 것이 밝혀졌다. 태핏에 있는 가로축받이 구멍들의 리이밍과 호우닝가공은 자동차엔진용의 로울러 종동절 유압태핏의 대량 생산에 맞지않게 엄청난 비용이 든다는 것이 증명되었다. 더우기, 궤도스테이킹이전에 축의 정밀맞춤을 확실하게 하기 위하여 리이밍과 호우닝 가공을 한 경우에도 스테이킹 후에는 태핏몸체의 아암부분들에 큰 응력이 발생하여 파손이 일어난다는 것이 밝혀졌다.
본 발명은 로울러 축의 일단부를 각각 받혀주기 위해서 형성된 가로구멍을 가진 한쌍의 격리된 축지지부분들을 마련하도록 형성된 요홈이 태핏의 말단부에 형성되어 있는 엔진용 로울러 종동절 유압태핏의 독특한 제조방법을 제공한다. 각개의 지지부분들에 형성된 구멍들의 중간에는 환상요홈이 형성된다.
축의 말단부들이 구멍내에 받혀져 있을때에는 축의 말단부들은 궤도 스테이킹 같은 적합한 방법에 의해서 국부적으로 변형되고, 또한 축말단부들은 구멍의 벽과 요홈들에 접촉하도록 변형되어 축의 변형된 부분주위에서 응력을 경감시킨다. 국부적변형은 로울러축이 밖으로 밀리는 것을 방지하기 위하여 축과 구멍사이에 확실한 접촉을 부여한다.
본 발명의 독특한 로울러 축보유기술은 응력균열을 제저할 뿐만 아니라 로울러 종동절의 축을 조립하기 이전에 태핏의 가로구멍들을 리이밍과 호우닝가공하는 필요성을 제거하고, 또 밖으로의 밀림에 대해서 보다 저항적인 로울러축보유력을 조성하고 또한 비용효과적 재료의 사용을 가능케한다.
제1도를 참조하면, 본 발명의 로울러 종동절 태핏이 부호 10으로 표시되며 이는 유압클리어런스 조절플런저기구(도면불표시)를 수용하는 몸체(12)를 가지고 있으며 또한 그일단에 대체적으로 평행으로 수직 연장한 아암(14),(16) 형상의 여러개의 지지부분들을 가지고 있다.
전술한 각개의 축지지 아암(14),(16)들은 가로 구멍을 가지고 있으며, 제1도에서 하나의 구멍이 부호 18로 표시되어 있고 축방향으로 일치하고 있다. 각 축받이 구멍(18)에는 축(22)의 일단이 수용되고 또한 축(22)에는 로울러바퀴(30)가 설치된다.
제2도를 참조하면 아암(14),(16) 부분들이 보다 상세히 표시되어 있으며, 또한 전술한 아암(14),(16)들은 제각기 각개 구멍(18),(20)의 내측원주에 형성된 환상홈(24),(26)을 각각 가지고 있다. 축 (22)은 그 단부들이 구멍(18),(20)들내에 배치된 상태로 수용되어있다.
축(22)의 둘레에는 아암(14),(16)들의 중간에 있는 여러개의 침상베어링(28)이 배치되고, 로울러 종동절(30)은 축(22)위에 받혀지고 아암(14),(16)들 사이에 설치되어 있으며 축 주위를 회전하게 침상 베어링(28)에 저어널(JOURNAL) 되어 있다.
본 발명의 호적한 실시예에 있어서는 축(22)이 베어링강으로 되어있고 침상 베어링(28)에 접촉되는 중간영역은 로크웰"C" 스케일로 최하 60으로 경화된다.
축(22)의 양단부들은 적합한 도구에 의해 축방향압축을 받아서 축의 재료가 환상홈(24),(26)에 접근한 구역에서 방사상밖으로 확대되게 변형되고 축재료의 약간은 환상홈(24),(26)의 방사상 내경의 모서리에 접촉하도록 확정한다.
그러나 축 말단구역의 방사상 확대의 대부분은 구멍(18),(20)의 내벽에 대향해서 발생하고 내벽과 마찰되게 접촉한다.
제7도를 참조하면 축(22)의 말단부 구역을 축방향으로 압축하기 위한 도구가 직원통 형상의 로드(rod)로 나타나있고 이 도구의 축 "B"는 축(22)의 축"A"에 대하여 희랍문자 θ로 표시된 각도로 기울어져 있다.
로드(34)는 축(22)의 말단부에 대해서 그것을 변형시키기에 충분한 힘으로 압축된 상태로 유지된다: 그리고 로드(34)는 각도 θ를 유지하면서 축선 A의 주위를 궤도 선회한다. 로드(34)의 이같은 궤도선회는 축(22) 테두리의 국부적변형을 조성하기위한 것으로서 궤도 스테이킹이라고 알려져 있다 . 축의 말단부들은 로드(궤도 스테이킹도구)(34)에 의해서 옴푹하게 들어가서 압혼이 제2도의 환상요홈(29),(31)의 형태로 나타난다.
본 발명의 호적한 실시예에 있어서, 몸체(12)는 제3도의 실시예에서는 저탄소강이나 구상혹연주철로 되고 제2도의 실시예에서는 중탄소강으로 된다.
아암(14),(16)을 구성하는 구역은 로크웰경도 "15N"스케일로 최저 42로 무심(無心)담금질된다.
환상요홈(24),(26)은 축(22)의 직경에 비해서 크기가 작고; 특히 환상홈(24),(26)은 아암(14),(16)의 폭의 20% 이하의 축방향의 폭을 가지고 있다. 그래서 환상원주홈(24),(26)의 폭은 이 환상원주홈안으로 축(22) 재료가 방사상 팽출을 할수있는 정도의 못된다는 것이 이해될 것이다.
그러므로 환상홈(24),(26)들은, 구멍(18),(20)의 내원주에 접촉되게 축(22)이 방사상으로 팽출되면서 아암(14),(16)내에 조성된 잔류응력을 제거하는 역활을 한다.
제2도의 실시예에서의 환상홈(24),(26)들은 축(22)의 양단부에 근접하게 격리되도록 구멍(18),(20)내에 축방향으로 위치한다.
제2도의 실시예에서 축(22)의 길이는 태핏몸체(12)의 전체폭에 걸쳐있어서 아암(14),(16)의 외측면위로 변형되기에 충분한 재료를 제공하게 되어있다.
제3도를 참조하면 본 발명의 다른 실시예가 부호 110으로 표시되어 있고, 여기서는 태핏몸체가 부호 114와 116으로 표시되는 한쌍의 격리된 평행축지지부 측 아암들을 가지고 있고 또한 축지지부는 제각기 가로구멍(118), (120)을 가지고 있는데, 축(122)의 일단부는 구멍(120)내에 수용되고 타단은 구멍(118)내에 수용되어 있다.
적합한 환상요홈(126)이 구멍(118)의 원주에 형성되어 있다. 마찬가지로, 환상요홈(128)은 구멍(120)의 원주에 형성된다. 환상요홈(126),(128)들은 구멍(118),(120)들의 양단부들의 중간에 형성된다.
제3도의 실시예에 있어서는, 축(122)의 양단부의 끝은 황상요홈(126)을 덮을수 있을 만큼만 구멍(118)내에서 축방향으로 연장되게 절단된다. 그래서 제3도의 실시예에서는 제2도의 실시예에서보다 짧은 축을 사용하여야 한다.
축(122)의 양단부가 제7도에 표시된 바와같은 방법으로 궤도 스테이킹된다는 것은 물론이다.
이같은 궤도 스테이킹은 제3도에 표시한 바와같이 축(122)의 양단부에 환상요홈(130),(132)을 남겨놓게된다. 축의 양단부재료는 궤도 스테이킹에 의해서 변형될 때 환상요홈(126),(128)안으로 방사상바깥으로 확장하여 축(122)의 양단부에 작은 말단플랜지(134),(136)을 형성한다. 말단플랜지(134),(136)들은 축(122)을 아암(114),(116)내에 유지하고 축에 대한 밀어내는 부하에 저항한다.
제4도, 제4a도 및 제5도를 참조하면 본 발명이 캠-오우버-로커(CAM-OVER-ROCKER)를 가진 엔진밸브기어 또는 하이-캠형 밸브기어용의 엔드피벗로커아암(END PIVOT ROCKER ARM)으로 실시된것이 표시되어 있다. 제5도를 참조하면 부호 200으로 표시된 실시예는 일단부에 구형요홈(204)이 형성된 로커아암(202)을 사용하는데, 이 구형요홈은 고정보올피벗부재(206)에 피벗가능하게 받혀져 있다.
피벗부재(206) 안에는 선택적인 통로(208)가 형성되어 있는데, 이는 피벗부재(206)에 윤활유를 치기 위해서는 엔진오일 갤러리들로 부터의 윤활유공급을 받도록 한 것이다. 로커아암(202)은 제6도 표시와 같이 횡단면으로 대체로 U형상의 형태를 갖추고 있는데 부호 212와 214로 표시된 그 다리 또는 양측부들은 평행으로 격리된 배열로 뻗어있다.
제5도를 참조하면 로울러종동절 바퀴는 로커아암의 양평행측부(212),(214) 사이에 설치되고 축(218)위에 받혀진 여러개의 침상 베어링(211)에 의해서 저어널된다. 로울러종동절(216)은 그 원주가 로커아암의 양측부(212)(214)의 가장자리 갓면위로 연장되는 크기로 된다.
축(218)의 양단부는 제각기 크로스보어 즉, 로커아암(202)의 양측부(212),(214)에 마련된 크로스보어(220),(222)에 각각 받혀진다.
로울러 종동절(216)은 제5도에 표시된 캠(224)과 같은 엔진캠과 힘을 전달하는 방식으로 접촉되는 원주를 갖게되어있다. 로울러 종동절(216)에 대항한 캠(224)의 회전으로 로커아암(202)은 피벗면(206) 둘레에서 왕복하게 되고 로커아암(202)의 반대쪽끝은 제5도에서 참조문자 V로 표시된 연소실 포핏밸브의 말단부와 작동적으로 접촉한다.
제4도와 제4a도를 참조하면 축(218)의 말단부가 로커아암(202)의 측부(214)의 크로스보어(222)내에 받혀져있는 것이 표시되어있다.
크로스보어(222)는 그 외측면에 근접하게 형성한, 제4a도에서 부호 226으로 표시된 환상요홈을 가지고있다. 축(218)은 제5도에 있어서는 축(218)의 말단부가 요홈(226)의 폭을 가로지르게 연장하도록 된 길이를 가지고 있다.
동일한 요홈이 도면 설명의 간소화를 위해서 상세히 설명하지 않았지만 제4도에서 볼수 있는 로커아암(202)의 측부(212)의 카운터보어(220)내에 형성된다.
제4a도를 참조하면 예컨데 제7도를 참조해서 여기서 설명한 기술에 의한 궤도 스테이킹과 같은 적합한 방법으로 축(218)의 말단면은 변형된다. 궤도 스테이킹은 그 말단면에 부호 228로 표시된 오목이나 요홈을 만들어낸다. (218)의 말단부 원주는 궤도 스테이킹 작업에 의하여 방사상바깥으로 변형되고 요홈(226)내로 연장하여 로커내에 축을 보유한다. 축(218)의 궤도 스테이킹은 제7도에 표시된 방법으로 성취된다는 것은 물론이다.
이와같이 본 발명은 로울러축받이 구멍들이 응력을 경감하는 환상홈을 가지고 있어 축을 태핏몸체안으로 궤도 스테이킹할때 태핏몸체나 로커아암의 균열을 방지하고 축을 밀어내는 하중에 대한 저항력을 높혀주는 신규한 로울러캠 종동줄 구조를 제공한다.

Claims (11)

  1. 가로로 형성된 축받이구멍(18),(20)이 있고 격리된 평행상태로 배치된 한쌍의 축지지아암(14),(16)들을 형성한 일단부를 가진 몸체(12): 각개 축받이 구멍(18),(20)의 축방향 단부들의 중간에서 내측원주에 형성한 환상홈(24),(26) : 그 양단부가 받혀져 있는 축지지아암(14),(16)들 사이에서 연장되게 배설됨과 동시에 로울러(30)을 위헤 재설하면서 축받이 구멍(18),(20)들에 받혀진 축(22)으로서 축(22)을 몸체(12)에 확실하게 유지하기 위하여 축받이 (18),(20)들의 벽과 접촉하게 변형되는, 양단부의 원주에 있는 요홈(29),(31)들을 가진 축(22):으로 구성된 내연기관의 밸브기어용 로울러 종동절 태핏.
  2. 제1항에 있어서, 환상홈(24),(26)이 횡단면으로 대체로 직사각형인 로울러 종동절 태핏.
  3. 제1항에 있어서, 아암(14),(16)들이 무심담금질된 철합금, 저탄소강 또는 중탄소강으로 된 군으로부터 선택된 재료로 형성되는 로울러 종동절 태핏.
  4. 제1항에 있어서, 축(22)이 축받이 구멍(18),(20)들 사이의 거리보다 크지않은 길이로 된 로울러 종동절 태핏.
  5. 제1항에 있어서, 축(22)이 환상홈(24),(26)들의 사이의 거리보다 큰 길이로 되고, 또 아암(14),(16)들이 무심 담금질된 중탄소강으로 형성된 로울러 종동절 태핏.
  6. 제1항에 있어서, 축(22)의 양단부가 궤도 스테이킹 위해서 변형되는 로울러 종동절 태핏.
  7. 태핏몸체(12)을 형성하고 또 격리된 평행이 되게 연장하고 있고 또한 가로로 형성된 축받이 구멍(18),(20)이 있는 특정부분(14),(16)들을 마련하고 : 축받이구멍(18),(20)들의 주변에 환상홈(24),(26)을 형성하며, 축(22)위에 로울러를 설하고 축받이구멍(18),(20)들의 하나에 축(22)의 각개 말단부를 설치하고 : 축(22)의 양단부를 축받이 구멍(18),(20)의 내원주와 접촉되게 변형하는 공정을 포함하는 로울러 종동절 태핏의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 변형하는 공정이 축(22)의 양단부를 궤도 스테이킹하는 것을 포함하는 로울러 종동절 태핏의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 변형하는 공정이 축(22)의 축선에 대한 로드기울이기를 포함하고, 또 로드의 기울은 말단부를 축(22)의 각개 말단부에 대해서 각각 압축하며 또한 로드를 축(22)의 축선과 일치한 축의 주위를 궤도 선회시키는 단계를 포함하는 로울러 종동절 태핏의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서, 축(22)의 양단부들의 중간에 있는 축(22) 구역을 로크웰경도"C"스케일로 60의 경로로 경화처리하는 공정을 포함한 로울러 종동절 태핏의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서, 변형하는 공정이 축(22)의 양단부를 궤도 스테이킹하고 또 양단부를 방사상바깥 그리고 환상홈(24),(26)들의 가장자리들과 접촉되게 변형하는것을 포함하는 로울러 종동절 태핏의 제조방법.
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