KR0180147B1 - 자동차 엔진의 밸브기구용 구형밸브의 제작및 결합방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 엔진의 밸브기구용 구형밸브의 제작 및 결합방법에 관한 것으로, 밸브기구를 구성하는 밸브 (1)가 선단이 뾰족한 구(Sphere)형상으로 이루어지되, 혼합기나 연소가스의 통로내에 안착되어 흡기/배기 캠샤프트(4,4') 결합용 고정홈(2a)을 형성한 접촉부(2)와, 이 접촉부(2)와 함께 상기 흡기/배기 캠샤프트(4,4')에 결합되도록 고정홈 (3a)을 형성함과 더불어 한쪽 끝부를 수직하게 절단시킨 수직단(3b)으로 이루어진 보조부 (3)로 분리 되어져 각각 그 형상에 따라 단조 가공 된 후, 이어 각 고정홈 (2a, 3a)을 링(5)이 끼워진 흡기/배기 캠샤프트(4,4')로 압입시켜 제작되어져 , 흡기/배기경로부의 수직경로 측면으로 수직하게 구비되어져 혼합기와 연소가스의 경로를 직접 개/폐 시켜주도록 밸브기구를 이루는 구형밸브(1)의 제작공정을 대폭적으로 줄이면서도, 단순한 구조에 따라 밸브기구의 중량도 줄일수 있도록 된 것이다.

Description

자동차 엔진의 밸브기구용 구형밸브의 제작 및 결합방법

제1도는 본 발명에 따른 구형 밸브의 분리 사시도.

제2도는 본 발명에 따른 구형 밸브를 제조한 후 캠샤프트에 압입하여 밸브기구를 제작하는 분리 결합 사시도.

제3도는 본 발명에 따른 구형 밸브를 갖춘 밸브기구를 나타낸 개략적인 사시도.

제4도는 제3도의 I-I선 부분 단면도로서, (A)는 구형 밸브에 의해 혼합기 또는 배기 경로가 완전히 닫힌 상태도이고, (B)는 구형 밸브에 의해 혼합기 또는 배기 경로가 완전히 닫힌 상태도.

제5도는 종래구조로서, 다수의 부품들로 이루어진 밸브기구를 나타낸 개략적인 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 밸브 2 : 접촉부

2a, 3a : 고정홈 3 : 보조부

3b : 수직단 4 : 흡기캠샤프트

4' : 배기캠샤프트 5 : 링

10 : 흡기경로부 10' : 배기경로부

10a, 10a' : 수직경로 10b, 10b' : 밸브이동경로

20 : 피스톤 30 : 실린더블럭

30a : 실린더 40 : 실린더헤드

본 발명은 자동차 엔진의 밸브기구에 관한 것으로, 특히 연소실로 혼합기를 유입하면서 연소후 연소가스를 배출시키는 밸브기구의 구성을 단순화하여 중량을 감소하면서도 제조비용을 절감시킬 수 있도록 된 자동차 엔진의 밸브기구용 구형 밸브의 제작 및 결합방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 동력을 발생시키는 가솔린 엔진은 연소에 따른 혼합기를 압축하고 연소후 연소가스를 배출하도록 흡/배기 매니폴드와 점화 플러그 및 밸브기구를 구비한 실린더 헤드와, 연소시 왕복운동하는 피스톤에 의해 열에너지를 기계적 에너지로 변환하여 주도록 피스톤 약 2배의 행정의 길이로 원통형으로 만들어져 연소실을 형성하는 다수의 실린더를 구비함과 더불어 그 하부로 크랭크 케이스를 이루는 실린더블럭으로 크게 구성되어져, 운전자가 엔진의 시동을 걸게 되면 통상, 실린더내에서 기밀을 유지하면서 연소시 폭발력에 의해 피스톤이 직선 왕복운동 하고, 이 피스톤에 커낵팅로드를 매개로 고정된 크랭크샤프트에 의해 상기 피스톤의 직선적 동력이 회전력으로 변환 되면서 다른 행정에서는 반대로 피스톤을 올려주어 연속적인 동력을 발생시킬 수 있게 된다.

상기와 같은 엔진은 압축과 폭발 및 배기와 압축과 같은 각행정주기에 맞추어 정확히 작동 되도록 , 타이밍 벨트를 매개로 연소시 피스톤에 의해 회전되는 크랭크샤프트의 회전에 따라 연소실로 혼합기를 유입하고 연소가스를 배출하도록 실린더 헤드내에 밸브기구가 구비되며, 이 밸브기구는 통상 제5도에 도시된 바와 같이, 상기 타이밍 벨트에 의해 작동되는 다수의 편심된 캠(2a,2a')이 일체로 형성된 흡기/배기캠샤프트(2,2')와, 이 캠샤프트 (2,2')의 캠(2a,2a')에 의해 눌려지는 푸쉬로드(6,6')및 , 이 푸쉬로드(6,6')와 함께 눌려지면서 스프링에 의해 복원되는 밸브 (1,1')등으로 구성되어지게 된다.

상기와 같은 밸브기구에 의해 엔진이 작동되어지면, 크랭크샤프트에 의해 피스톤(20)이 상승됨과 더불어 타이밍 벨트를 매개로 연결된 흡기캠샤프트(2)의 캠(2a)이 회전되면서 푸쉬로드(6)와 밸브(1)를 누르게 되고, 이와 같이 연소실내로 하강된 밸브(1)에 의해 흡기 매니폴드에서 실린더로 이어진 실린더헤드내의 흡기경로부(10)를 통해 혼합기가 유입되며, 이어 눌려졌던 스프링(6a)에 의해 밸브(6)가 다시 흡기경로부(10)를 막아줌과 동시에 점화 플러그(8)가 압축된 혼합기를 폭발시켜주게 되고, 이 폭발력에 의해 피스톤(20)이 다시 아래로 이동됨과 동시에 상기 흡기캠샤프트(2)의 작용과 동일하게 배기캠샤프트(2')의 캠(2a')에 의해 밸브(1')가 열리게 된다.

이어, 상기 배기캠샤프트(2')의 작동에 따라 열려진 밸브(1')에 의해 배기경로부(10')를 통해 연소가스가 배출되고, 이와 동시에 하강되는 피스톤(20)에 의해 크랭크샤프트가 회전하면서 타이밍벨트를 매개로 다시 전술한 작동을 반복하면서 자동차의 동력을 발생시켜 주게된다.

상기와 같이 엔진의 동력을 발생시키기 위한 각 행정의 타이밍(Timing)에 맞추어 기구학적으로 정밀하게 작동되는 밸브기구는 각 부품 작용이 정확하도록 정밀하게 제작 및 조립되어야 함은 물론, 특히 흡기/배기경로부(10,10')를 밀폐시켜주는 밸브(1,1')와 이 밸브(1.1')를 작동시키는 캠샤프트(2,2')의 캠(2a,2a')들의 정밀도가 매우 높아야만 하므로 제작공정이 복잡하고 제조비용이 매우높게 되므로 엔진 개발의 장애요인으로 작용되는 근본적인 문제가 있었다.

또한, 통상 엔진의 경우에는 출력을 높이도록 다수개의 연소실을 형성하게 되고 각 연소실마다 상기 밸브기구가 갖추어져야만 하므로, 이러한 밸브기구의구성으로 인해 상당히 복잡한 구조로 이루어질 뿐만아니라, 또 작동에 따른 내구성도 매우 높은 재질로 이루어져야만 하게 되어 엔진의 중량을 증가시키는 요인으로 작용되는 근본적인 문제도 있었다.

이에 본 발명은 상기한 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로, 실린더헤드에 형성된 흡기/배기경로부의 중간 부위에 직접 설치되어질 뿐만 아니라, 타이밍 벨트를 매개로 회전됨에 따라 혼합기와 연소가스를 유입 및 배출시키도록 개/폐되어 지도록 구성되어져, 그 구조를 단순화시키면서 제조공정과 제조비용 및 중량도 감소시킬 수 있는 한편, 이에 따라 엔진의 개발 저해 요인도 제거할 수 있도록 된 자동차 엔진의 밸브기구용 구형밸브의 제작 및 결합방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 밸브기구를 구성하는 밸브가 선단이 뾰족한 구(Sphere)형상으로 이루어지되, 혼합기나 연소가스의 통로내에 안착되어 흡기/배기캠샤프트 결합용 고정홈을 형성한 접촉부와 , 이 접촉부와 함께 상기 흡기/배기캠샤프트에 결합되도록 고정홈을 형성함과 더불어 한쪽 끝부를 수직하게 절단시킨 수직단으로 이루어진 보조부로 분리되어져 각각 그 형상에 따라 단조가공된 후, 이어 각 고정홈을 링이 끼워진 흡기/ 배기캠샤프트로 압입시켜 제작되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 흡기/배기경로부의 측면에 대해 수직하게 구비된 밸브기구의 구형밸브가 단조가공후 압입 고정되어져 제작 공정을 대폭적으로 줄이면서도, 단순한 구조에 따라 밸브기구의 중량도 줄일 수 있게된다.

이하 본 발명을 첨부된 예시 도면을 참조로 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 구형 밸브의 분리 사시도인 바, 본 발명의 밸브(1)는 선단이 뾰족한 구(Sphere)형상으로 이루어 지되, 혼합기나 연소가스의 통로내에 안착되어 흡기/배기캠샤프트(4,4') 결합용 고정홈(2a)을 형성한 접촉부(2)와, 이 접촉부(2)와 함께 상기 흡기/배기캠샤프트(4,4')에 결합되도록 고정홈(3a)을 형성함과 더불어 한 쪽 끝부를 수직하게 절단시킨 수직단 (3b)으로 이루어진 보조부(3)로 분리되어진다.

상기와 같이 밸브(1)를 구성하는 접촉부(2)와 보조부(3)는 각각 그 형상에 따라 단조가공된 후, 이어 제2도에 도시된 바와 같이 이 접촉부(2)와 보조부(3)의 고정홈(2a,3a)을 링(5)이 끼워진 흡기/배기캠샤프트(4,4')로 압입시켜 고정하여, 타이밍벨트에 의해 회전되는 캠샤프트(4,4')와 혼합기 및 연소가스의 통로를 개폐시키는 구형 밸브(1)로 구성된 밸브기구를 제작하게 된다.

상기 밸브(1)의 접촉부(2)와 보조부(3)에 형성된 고정홈(2a,3a)은 링(5)이 끼워진 캠샤프트(4,4')의 외경보다 작게 형성되어 있다.

밸브(1)와 캠샤프트(4,4')를 조립 때에는 접촉부(2)와 조립부(3)를 분리하여 상기 고정홈(2a,3a)에 링(5)이 압입되어 고정되도록 단조 가공하여 접합한다.

따라서, 캠샤프트(4,4')가 회동함에 따라 캠샤프트(4,4')에 대해 밸브(1)는 슬립되지 않고 혼합기 및 연소가스의 통로를 개폐시키게 되는 것이다.

이와 같이 단순히 캠샤프트(4,4')와 구형 밸브(1)로 이루어진 밸브기구는 연소실 부위의 부분확대 사시도를 도시한 제3도와 같이 , 실린더블럭(30)의 실린더(30a)와 함께 연소실을 형성하도록 상부로 결합된 실린더헤드(40)에 구비된 흡기/배기경로부(10,10')에 직접 설치되어 있다.

즉 흡기/배기경로부(10,10')는 흡기/배기 매니폴드에서 상기 실린더(30a)부위로 수직하게 이어지도록 직선으로 형성된 수직경로(10a,10a')를 갖추어 대략 ㄱ자 형상으로 됨과 더불어 이 수직경로(10a,10a')의 소정부위에 구형상으로 확장된 밸브 이동결로(10b, 10b')로 이루어지게 된다.

여기서, 흡기캠샤프트(4)에 설치된 밸브의 직경은 배기캠샤프트(4')에 설치된 밸브의 직경보다 크게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 흡기경로부(10)의 직경이 배기경로부 (10)의 직경보다 크게 형성됨이 바람직한 것은 물론이다.

상기와 같이 대략 ㄱ자 형상으로 이루어진 흡기/배기경로부(10,10')의 수직경로(10a,10a') 측면으로 수직하게 구비된 밸브기구의 작동은 전술한 종래의 경우와 같이 각 행정에 따라 이루어진다.

제4도를 참조하여 밸브기구의 작동을 설명하면, 먼저 배기행정시 흡기경로부(10)의 수직경로(10a)쪽으로 크랭크샤프트에 연결된 타이밍 밸트를 매개로 흡기캠샤프트(4)와 함께 구형 밸브(1)가 회전되어 제4도의 (A)와같이 혼합기의 유입을 막도록 위치된 후, 이어 다시 크랭크샤프트에 의해 피스톤이 상승되면서 압축행정으로 복귀되면 이와 함께 타이밍 벨트를 매개로 회전된 흡기캠샤프트(4)와 함께 구형 밸브(1)가 제4도의 (B)와 같이 밸브 이동경로(10b) 쪽으로 위치되어져 혼합기를 유입시키게 된다.

이때, 배기캠샤프트(4')와 구형 밸브(1)는 상기와 같이 작동되는 흡기캠샤프트(4)와 구형 밸브(1)와는 반대로 배기경로부(10')의 수직경로(10a')를 개/폐시키도록 크랭크샤프트에 연결된 타이밍벨트를 매개로 회전되어져 연소가스를 배출시키게 된다.

여기서, 흡, 배기밸브 개폐시기를 적당하게 오버랩시켜 흡기관성력을 이용하고, 배기가스가 원활하게 빠져나가게 하는 것이 바람직하다.

물론, 흡,배기밸브타이밍은 상기 흡,배기캠샤프트(4,4')가 별도로 구비되어 있으므로 엔진의 특성에 따라 임의로 조절이 가능하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차 엔진의 밸브기구용 구형밸브의 제작 및 결합방법에 의하면, 흡기/배기경로부의 수직경로 측면으로 수직하게 구비되어져 혼합기와 연소가스의 경로를 직접 개/폐 시켜주도록 밸브기구를 이루는 구형 밸브가 단조 가공후 압입 고정되어져 제작 공정을 대폭적으로 줄이면서도, 단순한 구조에 따라 밸브기구의 중량도 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 선단이 뾰족한 구형상으로 이루어 짐과 더불어 혼합기나 연소가스의 통로내에 안착되어 흡기/배기캠샤프트(4,4') 결합용 고정홈(2a)을 형성한 접촉부(2)와, 이 접촉부(2)와 함께 상기 흡기/배기캠샤프트(4,4')에 결합되도록 고정홈(3a)을 형성함과 더불어 한쪽 끝부를 수직하게 절단 시킨 수직단(3b)으로 이루어진 보조부(3)로 분리 되어져 각각 그 형상에 따라 단조가공된 후, 이어 각 고정홈(2a,3a)을 링(5)이 끼워진 흡기/배기캠샤프트(4,4')로 압입시켜 제작 되어지는 자동차 엔진의 밸브기구용 구형밸브의 제작 및 결합방법.