KR100235781B1 - 밸브구동장치 - Google Patents

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KR100235781B1
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Abstract

내연기관의 여러 상부 밸브들(5, 6)이 제어 캠을 통해 동시에 작동되므로써 종래의 태핏들(7, 8) 및 밸 스프링들(20, 21)을 사용할 수 있도록 하기 위하여, 태핏들(7, 8) 및 기초부 표면들을 가로질러 가로대가 놓이고, 이 가로대 위에서 상부 밸브들(5, 6)의 축들 사이에 있는 제어 캠(18)이 직접 또는 로커 아암의 삽입에 의해 작동되도록 제안된다. 가로대(14)는 상부 밸브들(7, 8)사이에 돌출한 가로대 돌출부(16)에 의해 결합이 보증된다.

Description

밸브구동장치
제1도는 본 발명에 따른 밸브구동장치의 단면도.
제2도는 제1도에 도시된 밸브구동장치의 평면도.
제3도는 두 개의 태핏(tappet)위에 놓여지고, 제1도의 밸브구동 장치에 구성된 횡방향막대의 사시도.
제4도는 엔진이 작동하는 동안 횡방향막대위에 작용하는 하중에 대한 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 실린더 헤드 2 : 피스톤
3, 4 : 흡기관 5, 6 : 밸브
7, 8, 7', 8' : 태핏 9, 10 : 밸브간극조정요소
11 : 오일관 12, 13 : 구멍
14 : 횡방향막대 15 : 접촉면
16 : 돌출부 17 : 평면
18, 18' : 캠 19 : 캠축
본 발명은 내연기관내에서 가스교환(gas exchange)을 위해 동시에 작동되는 적어도 두 개의 밸브들을 위한 밸브구동장치에 관련되고, 군(group)을 이루고 동시작동되는 밸브들중 각각의 밸브에는 태핏(tappet) 및 밸브스프링(valve spring)이 제공되고, 상기 태핏들의 기저면에는 변위발생이 방지되는 공통의 횡방향막대가 놓여지며, 캠축의 캠(cam)은 상기 태핏으로부터 떨어져 위치한 평면위에서 작동한다.
프랑스특허 제 FR-A-26 57 669 호에 설명되는 상기 형태의 밸브구동장치에는 태핏의 기저면에서 중앙요홈과 맞물리는 스터드(stud)모양의 돌출부가 횡방향막대에 제공되어, 캠에 의한 횡방향변위발생으로부터 횡방향막대가 고정된다. 그러나 상기 구멍에 의하면, 태핏의 기저면은 보강되어야 하고, 불리하게도 보강된 상기 기저면은 태핏의 중량을 증가시킨다. 표준화되고 평평한 기저면을 가진 태핏이 이용될 수 없다.
미국특허 제 639 874 호에 설명되는 상기 형태의 또다른 밸브구동장치에 있어서, 개구부들을 가진 횡방향막대는 태핏들의 기저면에서 축방향스터드(sted)위로 연장구성되고, 스크류에 의해 태핏들에 확고하게 부착된다. 상기 미국특허의 단점들을 보면, 일반적인 태핏들과 비교하여 밸브구동장치에 구성된 운동부품들의 중량이 증가하고, 엔진이 작동하는 동안 영구적으로 변하는 열부하(heat load)에 의하여 횡방향막대와 결합된 태핏들 사이에는 비틀림이 발생하게 된다. 이 경우에도 평평한 기저부를 가진 일반적인 태핏이 이용될 수 없으며, 특수한 구성이 필요하다.
독일특허 제 DE 40 39 075 호에 설명된 밸브구동장치는 밸브들이 함께 작동하도록 각각의 밸브들에 대해 태핏들과 연결된 밸브유극보상요소를 포함하고 동시에 제어되는 태핏이 실린더헤드내부에 제공된다. 구멍들에 의해 밸브유극보상요소들은 서로 유압식 연결이 이루어지며 중앙의 압력매체실( pressure medium chamber)로부터 제공된다. 다수의 밸브들위로 연장구성되는 상기 태핏들은 제조비용이 많이 든다. 기제조(ready-made)된 밸브구성부품들은 상기 태핏에 적합하지 않다. 구성공간을 고려해볼 때, 상기 태핏들에는 둥근 원형안내부를 제공할 수 없다. 더욱이 상기 안내부는 타원형으로 구성되어야 하므로, 태핏 및 실린더헤드의 제조비용이 증가된다.
독일특허 제 DE-OS 33 44 324 호에 설명되고 치수감소를 목적으로 하는 또다른 밸브구동장치는 여러개의 밸브들을 위한 요크(yoke)모양의 공통의 태핏으로 구성되며, 상기 태핏은 밸브들이 공통으로 가지는 귀환스프링에 의해 작동되고, 상기 태핏은 각각의 밸브축들을 둘러싼다. 상기 태핏의 안내를 위해 특수한 볼트(bolt)가 실린더헤드내부에 제공된다. 그러나 상기 구성도 또한 태핏 및 실린더헤드에 대해 추가의 제조비용을 발생시킨다. 상기 구성에 의하면, 표준화된 밸브태핏들을 이용할 수 없으므로, 밸브구동장치의 제조비용이 상당히 증가하게 된다. 예를 들어 직접분사가 이루어지는 디젤기관내의 인젝션밸브(injection valve)를 위한 공간이 여러개의 밸브들이 공통으로 가지는 밸브스프링에 의해 점유되므로, 상기 밸브구동장치는 모든 형태의 내연기관에서 이용될 수 없다.
본 발명의 목적은 표준화된 부품들을 최대한 이용가능하고, 실린더의 중앙에 장착되어야 하는 인젝션노즐(injection nozzle) 또는 유사부품을 위한 자유공간이 형성되는 서두에 언급한 형태의 밸브구동장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따르면, 동시에 작동되는 밸브군(valve group)의 각각의 밸브에 대하여, 밸브자신의 컵모양의 태핏(cup tapper) 및 밸브스프링(valve spring)을 제공하고, 상기 컵모양 태핏들의 기저부상에 놓여지고 변위발생이 방지되게 고정되는 공통의 횡방향막대를 제공하며, 컵모양태핏들과 멀어지는 방향을 향하는 평면상부위치 및 밸브축들사이에서 캠축의 캠이 작동하여 상기 목적이 달성된다.
컵모양태핏들의 평평한 기저부상에 놓이는 평평한 접촉면이 구성되고, 컵모양태핏들의 외측원주부들사이에 결합되게 상기 접촉면위에 연장구성되는 돌출부가 횡방향막대의 구성된다.
만약 캠축이 밸브위에 구성된다면, 상기 캠은 횡방향막대위에 직접작동하고, 만약 캠축이 밸브옆에 구성된다면, 상기 캠은 록커아암(rocker arm)을 통해 횡방향막대위에 작동가능하다.
상기 형태의 밸브구동장치에 있어서, 상업적으로 이용되는 컵모양의 태핏들의 표준형의 유압식밸브간극조정요소들 및 상업적인 밸브스프링들과 함께 이용가능하다. 중심에 위치하는 인젝션노즐 또는 유사부품을 장착하기 위한 충분한 공간이 형성되도록, 태핏들위에 놓여진 횡방향막대가 용이하게 구성될 수 있다. 컵모양의 태핏들위에서 횡방향막대는 횡방향변위발생이 방지되도록 고정되어야 한다. 엔진이 작동하는 동안 예를 들어 캠접촉선(cam contact line)이 이동하여 발생하는 횡방향막대의 기울어짐 또는 회전현상이 방지된다. 따라서 횡방향막대의 작동방향으로 횡방향막대를 위한 안내장치가 불필요하다. 상기 컵모양의 태핏들을 위해 실린더헤드(cylinder head)는 일반적인 원형안내부만 필요하고, 컵모양의 태핏들 및 밸브스프링들은 기존의 대량생산랑인으로부터 제공될 수 있으며, 횡방향막대는 매우, 용이하게 생산될 수 있기 때문에, 본 발명을 따르는 밸브구동장치는 매우 경제적으로 제조될 수 있다.
본 발명의 실시예가 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명된다.
제1도를 참조할 때, 내연기관의 실린더헤드(1)가 (도면에 도시되지 않은) 실린더블록(cylinder block)위에 장착되고, 상기 실린더블록내부에서 왕복운동하는 피스톤(2)들이 실린더내부를 미끄럼운동하고 가변체적의 연소실과 씰링(sealing)상태를 이룬다. 가스교환관(gas exchange duct)들 즉 흡기관(3, 4) 및 (도면에 도시되지 않은) 배기관들이 연소실로 안내된다. 오버헤드 밸브 또는 연소실상부에 위치한 두 개의 밸브(5, 6)들에 의해 상기 흡기관(3, 4)들이 개폐된다. 또한 (도면에 도시되지 않은) 두 개의 다른 밸브들에 의해 배기관들이 개폐된다. 각각의 밸브(5, 6)들이 태핏(tapper)(7, 8) 또는 태핏(7', 8')들과 연결되고, 공지기술에 따라 밸브래쉬(valve lash)를 조정하기 위한 유압식밸브간극조정요소(9, 10)들이 상기 태핏들내부에 배열된다. 실린더헤드(1)내부의 오일관(11)으로부터 구멍(12, 13)들을 통해 오일(oil)이 밸브간극조정요소(9, 10)에 공급된다. 제2도를 참고할 때, 흡기관(3, 4)들을 제어하는 두 개의 밸브(5, 6)의 태핏(7, 8)상부 및 배기관들을 제어하는 (도면에 도시되지 않은) 밸브들이 태핏(7', 8') 상부에 각각의 횡방향막대(14)가 위치한다. 제3도를 참고할 때, 각각의 횡방향막대(14)들에 구성된 수평의 접촉면(15)들은 일치된 작동이 이루어지는 태핏(7, 8) 또는 태핏(7', 8')의 기저면위에 놓인다. 횡방향막대(14)의 접촉면(15)들사이에 돌출부(16)가 구성되고, 상기 돌출부(16)는 횡방향막대(14)에 의해 작동되는 태핏(7, 8)들 또는 태핏(7', 8')들의 외측원주면들사이에 맞물려있다. 태핏(7, 8) 또는 태핏(7', 8')들로부터 떨어져 위치한 횡방향막대의 측면은 연속구조의 평면(17)을 형성하고, 상기 평면위에서 캠축(19)의 캠(cam)(18)이 작동한다. 밸브(5, 6)들을 밀폐위치로 이동시키는 밸브스프링(valve spring)(20, 21)에 의해, 밸브(5, 6), 컵모양의 태핏(7, 8) 및 태핏상부의 횡방향막대(14)가 캠(18)과 작동상태를 유지한다.
내연기관이 작동하는 동안, 캠축(19)의 캠(18, 18')들은 횡방향막대(14)의 평면(17)을 가압한다. 횡방향막대(14)에 의해, 캠(18, 18')의 운동이 태핏(7, 8) 또는 태핏(7', 8')으로 전달되고, 공지기술에 의해 캠(17, 18')의 운동은 상기 태핏들은부터 밸브간극조정용소(9, 10)들을 통해 밸브(5, 6)로 전달된다. 따라서 상기 과정동안, 횡방향막대(14)의 접촉면(15)은 태핏(7, 8) 또는 태핏(7', 8')의 기저면과 밀착되어 접촉하게 된다. 태핏(7, 8) 및 횡방향막대(14)의 기하학적형상과 관련하여 밸브스프링(20, 21)들에 의해 가해지는 밀폐하중(FS1, FS2)들이 작용하여, 캠(18)으로부터 가해지는 캠하중(FN)의 작용점이 측면으로 이동하는 경우에도, 안정한 균형상태가 항상 유지되어, 횡방향막대(14)는 제4도에 도시된 것처럼 기울어지지 않는다. 심지어 마찰력차이들에 의해 밀폐하중(FS1, FS2)들이 서로 다른 경우에도, 태핏(7, 8)들위에서 횡방향막대(14)의 안정한 위치는 변하지 않는다.
물론 본 발명은 실린더당 3개의 밸브를 가진 내연기관에서도 이용가능하며, 이 경우 횡방향막대는 두 개의 흡기구에만 제공되고, 배기구의 밸브는 종래기술에 따라 캠에 의해 직접작동된다. 본 발명은 또한 실린더당 4개이상의 밸브를 가진 내연기관에서도 이용가능하고, 이 경우 캠에 의해 작동되는 가로대가 군(group)을 이루는 3개 또는 4개이상의 패핏들 및 관련밸브들위에 놓인다. 캠축이 밸브들과 인접하여 밸브들의 측부에 구성된다면, 밸브와 캠사이에 위치한 록커아암(rocker arm)을 통해 캠이 횡방향막대위에 작동가능하다.
그러므로 간단한 장치 및 유압식 밸브간극조정요소들을 장착가능한 종래기술의 태핏들을 이용하여, 한 개의 캠에 의한 다중 밸브작동(multi-valve operation)을 실현가능하다. 그러므로 실린더당 3개, 4개 또는 5개이상의 밸브를 가진 내연기관을 비교적 적은 비용으로 제조가능하다. 종래기술의 구성과 비교해볼 때, 작동되는 밸브구도우품의 개수가 감소될 수 있다.

Claims (3)

  1. 동시에 작동되고 밸브조립체에 구성되는 각각의 밸브(5, 6)가 밸브자산의 밸브스프링(20, 21) 및 컵모양의 태핏(7, 8, 7', 8')들과 연결되고, 미끄럼이 방지되는 공통의 횡방향막대(14)가 상기 컵모양의 태핏(7, 8, 7', 8')의 상부에 놓여지며, 컵모양의 태핏(7, 8, 7'. 8')들로부터 멀어지는 방향을 향하는 평면(17)의 밸브축들사이에서 캠축(19)의 캠(18, 18')에 의해 작동되고, 내연기관의 가스교환을 위하여 동시에 작동하는 두 개이상의 밸브들을 구동하기 위한 밸브구동장치에 있어서, 평평한 접촉면(15)을 가진 횡방향막대(14)가 컵모양을 가진 태핏(7, 8', 7', 8')의 평평한 상부위에 놓여있고, 평평한 접촉면(15)으로부터 돌출하는 돌출부(16)를 가진 횡방향막대(14)가 컵모양의 태핏(7, 8, 7', 8')의 외측원주부들사이에 맞물리는 것을 특징으로 하는 밸브구동장치.
  2. 제1항에 있어서, 캠(18, 18')이 횡방향막대(14)위에 직접 작용하는 것을 특징으로 하는 밸브구동장치.
  3. 제1항에 있어서, 캠과 밸브사이에 위치한 로커아암을 통해 캠(18, 첫은 ')이 횡방향막대(14)위에 작용하는 것을 특징으로 하는 밸브구동장치.
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