KR0128312Y1 - 내연기관의 흡배기밸브용 스프링 구조 - Google Patents

Abstract

엔진의 구동력을 전달받아 밸브 개폐하는 밸브 개폐기구의 캠 노즈부위로부터 밸브 스템이 벗어나는 밸브 점프 현상 및 그로인한 밸브 바운싱을 방지하고자, 밸브 스프링은 리테이너(10)와 접촉하는 큰 직경의 제1권선부(2)와, 상기한 제1권선부에서 내측으로 점차적으로 작아지는 직경을 갖는 제2권선부(4)와, 상기한 제2권선부의 소직경부에서 아래측을 동일한 직경으로 권선되는 제3권선부(6)와, 이 제3권선부에서 외측으로 점차적으로 증가하는 직경을 갖는 제4권선부(8)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 흡배기밸브용 스프링 구조.

Description

내연기관의 흡배기밸브용 스프링 구조

제1도는 본 고안에 의한 밸브 스프링의 사시도.

제2도는 본 고안에 의한 밸브 스프링 장착된 상태의 흡기계측단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2 : 제1권선부 4 : 제2권선부

6 : 제3권선부 8 : 제4권선부

10 : 레테이너

[고안의 분야]

본 고안은 내연기관의 흡배기밸브용 스프링 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 밸브의 개폐작동이 확실하게 이루어질 수 있도록하여 엔진의 출력이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 하는 밸브 스프링에 관한 것이다

[종래기술]

4사이클 엔진은 동력행정에 필요한 혼합기를 연소실내로 흡입하고 또 연소가스를 외부로 배출하기 위해 1개의 실린더에 흡기밸브와 배기밸브를 적어도 1개이상씩 설치하고 있다.

흡기밸브와 배기밸브는 피스톤이 1사이클을 작동하는 극히 짧은 시간에 용이하고 흡기 및 배기를하여 체적효율을 높이고 2개의 밸브가 닫혀있는 동력 및 압축행정에서는 충분한 기밀을 유지할 것과 연소가스의 고온에 노출되어도 정확히 작동하고 장시간이 견디는 등의 어려운 조건을 충족하는 것이라야 하다.

현재사용하고 있는 밸브류는 포핏(poppet)밸브로서, 밸브 헤드와 밸브 페이스, 밸브 스템 치 스템 엔드로 구성된다.

이러한 밸브는 엔진의 구동력으로 회전하는 캠축으로부터 동력을 전달받아 개폐작동이 이루어지는데, 밸브 열림은 캠에 의해 이루어지고 밸브 닫힘은 밸브 스프링의 탄성력에 의해 이루어진다. 상기한 밸브 스프링은 밸브가 닫혀 있는 동안에 밸브 시이트에 밀어대어서 실린더안의 기밀을 유지하고, 또 밸브가 운동하는 동안에는 다른 부품을 캠면에 밀어서 캠의 모양대로 확실하게 작동하여 서로 떨어지지 않도록하는 것으로서, 이것은 엔지의 출력에 상당한 영향을 준다.

이러한 작용이 확실하게 이루어지기 위해서 밸브 스프링은 다음과 같은 조건을 만족하는 것이 필요하다.

1) 밸브가 밸브 시이트에 밀착하여 가스가 새지 않을 정도의 장력이 필요하다.

2) 밸브나 밸브 기구가 캠에 의해 운동할때의 관성력이 이겨서 밸브가 캠의 모양대로 움직여야 한다.

3) 최고 회전 속도로 장시간 운전해도 충분히 견딜 수 있는 내구성을 갖어야 한다.

4) 밸브 특유의 서어징(surging)을 일으키지 않아야 한다.

그런데 이러한 조건을 만족하는 밸브 스프링을 설계하는 것은 그리 쉽지 않는 것이데, 동일직경부를 갖는 단일 스프링은 스프링이 허용하는 하중보다 빠른 속도로 운동을 할 때 밸브가 캠의 노즈(nose) 부분을 벗어나는 점프 현상을 일으키게 되고, 이로 인하여 밸브가 닫힐 때 시이팅 속도가 증가하여 1횡 닫히지 않고 여러번 튀어서 닫히는 바운싱 현상이 일어나게 된다.

이러한 현상이 나타나면 흡기밸브 측에서는 압축이 부족하게 되고, 배기밸브 측에서는 연소가스가 새어나가 엔진의 출력을 저하시키는 한 요인이 된다.

[고안의 요약]

본 고안은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 밸브의 운동이 어떠한 경우라도 밸브 운동에서 점프 및 바운드 현상이 일어나지 않도록 하는 밸브 스프링을 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 본 고안의 목적을 실현하기 위하여, 밸브 스프링은 리테이너와 접촉하는 큰 직경이 제1권선부와, 상기한 제1권선부에서 내측으로 점차적으로 작아지는 직경을 갖는 제2권선부와, 상기한 제2권선부의 소직경부에서 아래측으로 동일한 직경으로 권선되는 제3권선부와, 이 제 3권선부에서 외측으로 점차적으로 증가하는 직경을 갖는 제4권선부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 흡배기밸브용 스프링 구조를 제공한다.

[고안의 구체적인 실시예]

제1도는 본 고안에 의한 밸브 스프링의 사시도이고, 제2도는 본 고안에 의한 밸브 스프링이 설치된 상태를 나타내는 도면으로서, 밸브 스프링은 상단부위가 넓은 직경으로 된 제1권선부(2)와 이 제1권선부(2)로부터 아래측으로 그리고 점차적으로 직경이 작아지는 제2권선부(4)와, 이 제2권선부(4)와 소지직경부에서 아래측으로 권선되는 제3권선부(6), 그리고 이 제3권선부(6)에서 점차적으로 직경이 크게 권선되는 제4권선부(8)를 포함하여 이루어지고 있다.

상기한 제2권선부는 밸브(V)가 닫힌 상태에서 리테이너(10)의 아래측과 간격을 띄울 수 있는 구조를 갖는다.

이와 같이 이루어지는 본 고안의 밸브 스프링은, 엔진이 구동할 때 밸브 개폐기구에 의해 밸브 스템이 눌려지면서 흡입포트를 개방하여 혼합기를 흡입하고 압출, 폭팔행정을 거친 후 상기한 작동으로 배기포트를 열어 연소가스를 배출시키게 된다.

이러한 작동은 밸브 개폐기수가 엔진의 회전수와 관련하여 그 개폐작동의 속도가 변화되는데, 엔진의 회전수가 매우 빠르게 되면 즉 밸브 스프링이 허용할 수 있는 하중보다 크게 되면, 밸브(V)가 하강할 때 함께 하강하는 리테이너(10)의 하단부가 제2권선부(4)의 경사면과 접촉하면서 반력을 받게 된다.

이 반력에 의해 밸브(V)의 하강이 저항을 받게 되므로 밸브가 하강할 때 밸브 개폐기구의 캠 노즈면을 벗어나는 점프 현상이 발생하지 않게 된다.

따라서 밸브(V)는 밸브 스프링의 탄성력을 받으면서 하강하게 되므로 밸브 스템의 상단부위가 캠면과 접촉을 유지하게 되고, 이로써 밸브 닫힘시에도 밸브의 바운드시이 발생하지 않게 된다.

즉 밸브의 바운싱은 점프 현상이 발생하여야 일어나는 것인데, 본 고안에 의한 밸브 스프링은 점프 현상을 억제하게 되므로 바운싱도 방지할 수 있다.

이와 같이 본 고안에 의한 밸브 스프링은 스프링이 허용하는 이상의 하중이 작용하는 경우에 리터이너에 대하여 반력을 주도록 하고있기 때문에 밸브의 점프 및 바운싱을 방지할 수 있어 밸브의 불확실한 작동으로 발생되는 엔진의 출력저하를 방지할 수 있다.

Claims (1)

1. 실린더 블록에 고정된 밸브 가이드와, 밸브 스템에 고정된 리테이너 사이에 위치하여 밸브의 개폐를 가능하게 하는 내연기관의 밸브 스프링에 있어서, 상기한 밸브 스프링은 리테이너(10)와 접촉하는 큰 직경의 제1권선부(2)와, 상기한 제1권선부에서 내측으로 점차적으로 작아지는 직경을 갖는 제2권선부(4)와, 상기한 제2권선부의 소직경부에서 아래측으로 동일한 직경으로 권선되는 제3권선부(6)와, 이 제3권선부에서 외측으로 점차적으로 증가하는 직경을 갖는 제4권선부(8)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 흡배기밸브용 스프링 구조.