KR20140019539A - 고압펌프용 롤러 구조 - Google Patents
고압펌프용 롤러 구조 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 내연기관의 고압펌프에서 캠의 회전운동을 직선운동으로 전환시켜 피스톤에 전달하는 태핏에 적용되는 롤러 구조에 있어서, 상기 태핏 내부에 설치되며 양 측단에 그루브가 각각 형성된 롤러 본체 및 상기 롤러 본체 양 측면의 상기 그루브에 각각 삽입되는 구름부재를 포함하는 고압펌프용 롤러 구조에 관한 것이다.
Description
본 발명은 고압펌프용 롤러 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내연기관의 연료펌프와 같은 고압펌프에 용이하게 적용되어 작동성 및 가공성을 향상시킬 수 있는 고압펌프용 롤러 구조에 관한 것이다.
도 1은 종래 롤러가 적용된 고압 연료펌프의 단면도이고, 도 2는 종래 고압연료펌프에 적용되는 롤러를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 차량의 내연기관에 적용되는 고압 연료펌프는 일반적으로 연료를 가압하기 위한 피스톤(10)와, 상기 피스톤(10)의 아래쪽에 배치된 캠(2)과, 상기 캠(2)과 상기 피스톤(10)의 사이에 배치되어, 캠(2)의 회전운동을 직선운동으로 전환하여 상기 피스톤(10)에 전달하기 위한 태핏(30)과, 상기 태핏 내부에 배치되는 지지부재(40), 상기 태핏(30 및 상기 지지부재(40) 내부에 설치되어 캠(2)과 구름 접촉하는 롤러(50) 및 상기 피스톤(10)에 복원력을 제공하는 리턴 스프링(20) 등을 포함하여 구성된다.
도 2에 도시된 바와 같이 상기와 같은 종래의 고압 연료펌프에 적용되는 롤러(50)의 경우 양 측단면을 곡면부(51)로 형성함으로써 롤러(50)과 인접한 지지부재(40) 또는 태핏(30)과의 마모를 방지하고 있다.
그리고 도 2에 도시된 바와 같이 롤러(50)의 곡면부(51)의 중심부에는 내마모성 재질을 가진 코팅부(52)를 형성함으로써 인접 부품과 접촉시 곡면부(51)의 손상을 방지하고 롤러 수명을 연장시키고 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 롤러(50)의 경우 원활환 회전을 위해 곡면부(51)의 중앙부분에만 코팅부(52)를 형성해야 하기 때문에 코팅 처리 공정 자체가 어렵고 일정한 형상으로 균일하게 코팅하기 어려우므로 코팅의 적용성에 있어 불리한 문제가 있었다.
또한, 상기 종래의 롤러(50)의 경우 코팅이 되어 있다고 하더라도 장시간 상용에 의해 곡면부(51)가 마모되는 경우 롤러(50) 자체를 교환해야 하므로 롤러(50) 교체 주기가 짧아지고 이로 인해 비용이 상승하는 문제가 있었다.
또한, 롤러(50)의 원활한 회전운동을 위해 롤러(50) 양 측단면을 곡면부(51)로 각각 가공해야 하기 때문에 가공성에 있어서도 불리한 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 롤러의 교체 주기를 늘릴 수 있고, 가공성 및 코팅 적용이 용이한 고압펌프용 롤러 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명의 실시예에서는 고압펌프용 롤러 구조를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 내연기관의 고압펌프에서 캠의 회전운동을 직선운동으로 전환시켜 피스톤에 전달하는 태핏에 적용되는 롤러 구조에 있어서, 상기 태핏 내부에 설치되며 양 측단에 그루브가 각각 형성된 롤러 본체; 및 상기 롤러 본체 양 측면의 상기 그루브에 각각 삽입되는 구름부재;를 포함할 수 있다.
상기 구름부재 각각은 구 형상의 볼(Ball)인 것을 특징할 수 있다.
상기 구름부재에서 상기 태핏 방향을 향하는 부분은 곡면부로 형성되고, 상기 태핏 반대 방향을 향하는 부분은 상기 그루브에 삽입되는 삽입부로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 그루브는 상기 롤러 본체 양 측단의 회전 중심 부분에 각각 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 구름부재는 상기 태핏 내주면 또는 상기 태핏 내부에 배치되는 지지부재의 내주면에 구름 접촉하며, 상기 롤러 본체의 양 측면부는 상기 구름부재가 접촉하는 상기 태핏 또는 상기 지지부재의 내주면으로부터 소정 간격만큼 이격되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 구름부재의 외주면에는 코팅부가 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 코팅부는 세라믹 재료, 탄소 화합물, 질화 티타늄, 텅스텐 카바이드 카본 또는 내마모성 합금 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 롤러 본체의 양 양측면의 모서리 부분은 각각 원주 방향을 따라 만곡 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 그루브 각각의 외측 모서리 부분 및 내측 모서리 부분은 원주 방향을 따라 만곡 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 고압펌프용 롤러 구조에 의하면, 롤러 본체와 구름 부재가 구분되어 구성되므로 각각의 부재가 손상되거나 마모되는 경우 별도로 교체 가능하므로 종래기술에 비해 교체 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 고압펌프용 롤러 구조의 경우 구름부재만 전체적으로 코팅을 하면 되므로 코팅 작업 자체가 용이해지고 균일하게 코팅부를 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 고압펌프용 롤러 구조의 경우 구름부재를 볼(Ball) 형상으로 형성할 수 있으며 이 경우 별도로 롤러의 측면을 곡면부로 가공하는 작업을 실시하지 않아도 되므로 가공성 및 적용성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래 고압연료펌프의 단면도이다.
도 2는 도 1의 고압연료펌프의 롤러를 도시한 도면이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 고압펌프용 롤러 구조의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고압펌프용 롤러 구조의 측단면도이다..
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압펌프용 롤러 구조의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압펌프용 롤러 구조의 단면도이다.
도 2는 도 1의 고압연료펌프의 롤러를 도시한 도면이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 고압펌프용 롤러 구조의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고압펌프용 롤러 구조의 측단면도이다..
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압펌프용 롤러 구조의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압펌프용 롤러 구조의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
설명의 편의를 위하여 첨부된 도면을 기준으로 상측은 '상부, 상측' 등으로 방향이 정의 될 수 있으며, 마찬가지로 도면을 기준으로 하측, 좌측 및 우측도 각각 '하부, 하측', '좌측' 및 '우측' 등으로 방향이 정의될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고압펌프용 롤러 구조(100)의 횡단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고압펌프용 롤러 구조(100)의 종단면도이다.
롤러 구조(100)를 제외한 나머지 고압펌프(1)의 구조는 종래 기술에 따른 고압연료펌프의 구성과 실질적으로 동일하다. 따라서, 고압펌프의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 연료를 가압하기 위한 피스톤(10)과, 상기 피스톤(10)의 하부에 배치된 캠(2)과, 상기 캠(2)과 상기 피스톤(10)의 사이에 배치되어, 캠(2)의 회전운동을 직선운동으로 전환하여 상기 피스톤(10)에 전달하기 위한 태핏(30)과, 상기 태핏(30) 내부에 배치되는 지지부재(40), 상기 태핏(30) 및 상기 지지부재(40) 내부에 설치되어 캠(2)과 구름 접촉하는 롤러(50) 및 상기 피스톤(10)에 복원력을 제공하는 리턴 스프링(20) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 실시예에 따른 고압펌프용 롤러 구조(100)는 도 1에 도시된 고압연료펌프와 같이 내연기관의 고압펌프(1)에서 캠의 회전운동을 직선운동으로 전환시켜 피스톤에 전달하는 태핏(30)에 적용되며, 상기 태핏(30) 내부에 설치되며 양 측단에 그루브(210)가 각각 형성된 롤러 본체(200) 및 상기 롤러 본체(200) 양 측면의 상기 그루브(210)에 각각 삽입되는 구름부재(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 롤러 본체(200)는 상기 태핏(30) 내부에 설치되며 도 1에 도시된 바와 같이 고압펌프(1) 하부에 위치하는 캠(2)과 접촉하여 회전하는 부분이다.
상기 태핏(30) 내부 및 상기 롤러 본체(200) 상부에는 지지부재(40)가 설치될 수 있다. 따라서, 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기 지지부재(40)가 상기 태핏(30) 내부에 설치되는 경우에는 상기 지지부재(40) 내부에 롤러 본체(200)가 회전 가능하게 장착된다.
한편, 상기 지지부재(40)가 생략되는 경우도 있으며, 지지부재(40)가 생략되는 경우에는 상기 태핏(30)의 내주면과 롤러 본체(200)의 회전면(230)이 직접 접촉하여 회전 중심(S)을 기준으로 회전할 수 있다.
상기 롤러 본체(200)의 양 측단면에는 그루브(210)가 각각 형성된다.
상기 그루브(210)는 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 롤러 본체(200)의 좌측과 우측의 원형의 단면 중심부를 소정 깊이로 삭제하여 형성될 수 있다.
상기 구름부재(300)는 상기 그루브(210) 내부에 각각 삽입되어 측면부 마찰을 저감시킨다.
상기 구름부재(300)는 상기 태핏(30) 내부에 지지부재(40)가 설치되는 경우에는 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 지지부재(40)의 내주면에 구름 접촉할 수 있으며, 지지부재(40)가 생략된 경우에는 상기 태핏(30)의 내주면과 직접 구름 접촉할 수 있다.
따라서, 상기 구름부재에 의해 상기 롤러 본체(200)의 양 측면부는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 구름부재(300)가 접촉하는 상기 태핏(30)의 내주면으로부터 소정 간격만큼 이격된다.
하나 또는 다수의 실시예에서, 상기 구름부재(300)는 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 구 형상의 볼(Ball)로 구성될 수 있다. 구름부재(300)를 볼(Ball)으로 구성하는 경우 볼(Ball)은 상기 롤러 본체(200)의 양 측면에 형성된 그루브(210)에 각각 삽입되며 그루브(210)의 내주면과 상기 태핏(30) 또는 상기 지지부재(40)의 내주면에 점접촉한다.
종래기술과의 차이점은 도 1 내지 도 2에 도시된 종래기술의 롤러의 경우 측면부가 단순하게 곡면부(51)로 가공되어 특정 지점(52)만 태핏(30)의 내주면에 지속적으로 접촉하는데 반해, 본 발명과 같이 볼(Ball) 형상의 구름부재(300)를 적용하게 되면 태핏(30)이나 지지부재(40)의 내주면과 점접촉하는 동시에 롤러의 동작시 볼이 태핏(30)이나 지지부재(40) 및 그루브(210)의 내주면과 구름 접촉하여 회전함으로써 마찰을 감소시키게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이 볼(Ball)을 적용한 본 발명의 롤러 구조(100)에 따르면 회전에 의해 볼(300)의 모든 면이 골고루 마찰될 수 있으며 볼(300)에 가해지는 마찰력의 크기도 현저하게 줄어들게 된다. 따라서, 접촉면의 마모를 감소시키고 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 종래기술의 롤러(50)의 경우 곡면부(51)의 접촉면(52)이 손상되면 롤러(50) 전체를 교체해야 하나, 본 발명에 따르면 장시간 볼(300)의 외주면이 마모되거나 손상된 경우 롤러 본체(200)를 제외한 볼(300) 부분만 별도로 교체가 가능하므로 교체 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
한편, 하나 또는 다수의 실시예에서, 상기 구름부재(300)는 볼 형상이 아닌 다른 형상으로 제작될 수도 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 상기 구름부재(300)에서 상기 태핏(30) 방향을 향하는 부분은 구면 또는 라운드면의 곡면부(310)로 형성되고, 상기 태핏(30) 반대 방향을 향하는 부분은 상기 그루브(210)에 삽입되는 원기둥 형상의 삽입부(320)로 형성할 수도 있다.
상기 삽입부(320)의 형상은 원기둥 형상 외에도 상기 그루브(210) 내에 삽입될 수 있는 형상이면 어떠한 형상도 가능하다. 따라서, 삽입부(320)의 형상도 구면이나 라운드면으로 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 구름부재(300)의 경우 롤러의 회전축 방향으로만 회전할 수 있으므로 모든 방향으로 회전 가능한 볼(Ball) 형상인 경우에 비해 마찰이 증가할 수 있다. 그러나, 구름부재(300)와 롤러 본체(200)가 별도로 구성되므로 구름부재(300)의 회전 속도와 방향이 롤러 본체(200)와 다를 수 있고 따라서 종래기술에 비해 태핏(30)이나 지지부재(40)의 내주면과의 마찰이 감소되는 효과가 있다. 또한, 구름부재(300)가 마모된 경우 롤러 본체(200)와 별도로 교체할 수 있으므로 종래기술에 비해 비용 측면에서 유리하다.
상기 구름부재(300)의 외주면에는 도 6에 도시된 바와 같이 코팅부(330)가 형성될 수 있다.
상기 코팅부(330)는 내마모성 소재로 형성되어 상기 구름부재(300)의 수명을 연장시킬 수 있다.
하나 또는 다수의 실시예에서, 상기 코팅부(330)는 세라믹 재료, 탄소 화합물, 질화 티타늄 또는 내마모성 합금 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 내마모성 합금은 Cu, Zn, In, Sb 또는 Ag를 일부 함유하는 주석계 합금이나 질화물 또는 탄화물 형태의 경질 입자들이 포함된 합금 등이 될 수 있다.
상기 구름부재(300)에 텅스텐 카바이드 카본을 코팅하게 되면 내구성이 향상되는 동시에 마찰계수가 낮아지게 되어 습동성도 향상될 수 있다.
상기 코팅부(330)는 하나 이상의 층으로 형성될 수 있다. 상기 코팅부(330)가 복수의 층으로 형성되는 경우 각 층의 소재나 두께를 같거나 다르게 함으로써 최적의 내마모성 및 습동성을 확보할 수 있다.
특히, 본 발명의 경우 구름부재(300)가 롤로 본체(200)과 별도의 부품으로 구성되므로 코팅 작업이 종래기술에 비해 용이한 장점이 있다. 즉 도 2에 도시된 바와 같이 종래기술의 경우 곡면부(51)가 롤러(50)에 일체로 형성되어 있어 접촉면(52) 부분에 대해서만 코팅을 해야하므로 코팅 작업 자체가 어렵고 코팅이 균일하게 이루어지지 못하는 문제가 있었으나 본 발명의 경우 구름부재(300)만 전체적으로 코팅을 하면 되므로 코팅 작업 자체가 용이해지고 균일하게 코팅부(330)를 형성할 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 롤러 본체(200)의 양 양측면의 모서리 부분은 각각 원주 방향을 따라 만곡 형성될 수 있으며, 상기 그루브(210) 각각의 외측 모서리 부분 및 내측 모서리 부분도 원주 방향을 따라 만곡 형성될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 롤러 본체(200)의 원주 방향의 양 양측면의 모서리 부분(220)과 상기 그루브(210) 각각의 원주 방향의 외측 모서리 부분(211) 및 내측 모서리 부분(212)을 곡면으로 만곡 형성함으로써 회전을 원활하게 하고 모서리 부분이 마찰에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1: 고압펌프 2: 캠
10: 피스톤 30: 태핏
40: 지지부재 100: 롤러 구조
200: 롤러 본체 210: 그루브
300: 구름부재 310: 곡면부
320: 삽입부 330: 코팅부
10: 피스톤 30: 태핏
40: 지지부재 100: 롤러 구조
200: 롤러 본체 210: 그루브
300: 구름부재 310: 곡면부
320: 삽입부 330: 코팅부
Claims (9)
- 내연기관의 고압펌프에서 캠의 회전운동을 직선운동으로 전환시켜 피스톤에 전달하는 태핏에 적용되는 롤러 구조에 있어서,
상기 태핏 내부에 설치되며 양 측단에 그루브가 각각 형성된 롤러 본체; 및
상기 롤러 본체 양 측면의 상기 그루브에 각각 삽입되는 구름부재;를 포함하는 고압펌프용 롤러 구조. - 제1항에 있어서,
상기 구름부재 각각은 구 형상의 볼(Ball)인 것을 특징으로 하는 고압펌프용 롤러 구조. - 제1항에 있어서,
상기 구름부재에서 상기 태핏 방향을 향하는 부분은 곡면부로 형성되고, 상기 태핏 반대 방향을 향하는 부분은 상기 그루브에 삽입되는 삽입부로 형성되는 것을 특징으로 하는 고압펌프용 롤러 구조. - 제1항에 있어서,
상기 그루브는 상기 롤러 본체 양 측단의 회전 중심 부분에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 고압펌프용 롤러 구조. - 제1항에 있어서,
상기 구름부재는 상기 태핏 내주면 또는 상기 태핏 내부에 배치되는 지지부재의 내주면에 구름 접촉하며, 상기 롤러 본체의 양 측면부는 상기 구름부재가 접촉하는 상기 태핏 또는 상기 지지부재의 내주면으로부터 소정 간격만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 고압펌프용 롤러 구조. - 제1항에 있어서,
상기 구름부재의 외주면에는 코팅부가 형성되는 것을 특징으로 하는 고압펌프용 롤러 구조. - 제6항에 있어서,
상기 코팅부는 세라믹 재료, 탄소 화합물, 질화 티타늄, 텅스텐 카바이드 카본 또는 내마모성 합금 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 고압펌프용 롤러 구조. - 제1항에 있어서,
상기 롤러 본체의 양 양측면의 모서리 부분은 각각 원주 방향을 따라 만곡 형성되는 것을 특징으로 하는 고압펌프용 롤러 구조. - 제1항에 있어서,
상기 그루브 각각의 외측 모서리 부분 및 내측 모서리 부분은 원주 방향을 따라 만곡 형성되는 것을 특징으로 하는 고압펌프용 롤러 구조.
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