KR100320854B1 - 엔진 밸브의 밸브 스프링 예하중 가변장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진 밸브의 밸브 스프링 예하중 가변 장치에 관한 것으로서, 엔진 밸브의 밸브스템에 외삽되며 실린더 헤드와 리테이너에 의해 구속되는 엔진 밸브의 밸브 스프링에 있어서, 상기 밸브 스프링과 실린더 헤드 사이에는 회전 슬라이드 수단이 장착되고, 상기 회전 슬라이드 수단을 구동수단이 구동함에 의해, 상기 밸브 스프링에 가해지는 예하중을 가변하게 되어 있는 것을 특징으로 하며, 이와 같이 구성되어 있으므로, 엔진의 회전수에 따라 밸브 스프링의 예하중을 변경하므로써 밸브의 동적 특성을 높이는 한편 마찰을 감소시키는 효과가 있다.

Description

엔진 밸브의 밸브 스프링 예하중 가변장치{apparatus for adjusting pre-force for valve spring of engine valve}

본 발명은 엔진 밸브의 밸브 스프링 예하중 가변장치에 관한 것이다.

엔진 밸브는 실린더 헤드의 상부에 설치되어, 연료와 공기의 혼합기를 실린더의 내부에 흡입하고, 연소된 공기를 배출하는 밸브로서, 도1에 도시한 바와 같이, 상기 엔진 밸브(1)는 로커 아암(rocker arm) 또는 래시(lash)(2)을 구동하는 캠(4), 및 이에 복원력을 주는 밸브 스프링(6)에 의해 상하로 왕복된다.

상기 엔진 밸브(1)는, 스템(8)의 하단부에 헤드(10)가 구비되고, 스템(8)의 중간부에는 밸브가이드(12)가 구비되며, 상기 밸브 스프링(6)을 구속하는 리테이너(14)가 스템(8)의 상단부에 구비된 구조로 되어 있다.

상기 밸브 스프링(6)은 상기 리테이너(14)와 실린더 헤드(16)에 그 양단이 밀착하여 상기 스템(8)에 외삽되어 있다.

상기 밸브 스프링(6)은 장착시에는 도1에 가상선으로 도시한 자유길이보다짧게 압축하여 장착하게 되는데, 이와 같이 밸브 스프링을 장착시에 소정길이로 압축하기 위해 가해지는 하중을 '예하중'이라 한다.

그런데, 상기 예하중이 크면 캠(4)이 회전할 시에 마찰력이 증가하고, 예하중이 작으면 캠에 작용하는 하중이 작아지므로 유막이 커지고 마찰력이 감소한다. 그러나 예하중은 밸브계의 강성과 연관되므로, 엔진이 고속으로 회전할 시에는 예하중이 높을 수록 동적 특성이 좋아 진다. 따라서, 엔진의 회전수가 고속화되고 있는 현재에는 예하중을 높게 하고 있다.

그러나, 상기한 바와 같이, 밸브 스프링의 예하중이 엔진의 가동시에 일정하게 되어 있는 구조에서는 고속에서는 동적 특성이 좋아지지만, 저속 회전에서는 마찰력이 크게 되어 캠기구의 마모가 심하고 동력이 낭비된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어 진 것으로서, 본 발명은 목적은 엔진의 가동 중에 고속회전시에는 예하중을 크게 하고 저속회전시에는 예하중을 작게 하는 엔진 밸브의 밸브 스프링 예하중 가변장치를 제공하는 데 있다.

도1은 종래 엔진 밸브에 결합된 밸브 스프링을 나타내는 개략도,

도2는 본 발명에 의한 밸브 스프링 예하중 가변장치의 작용부가 결합된 엔진 밸브를 나타내는 구성도,

도3은 도2의 회전 슬라이드 수단 및 조작부재를 나타내는 사시도,

도4a 및 도4b는 본 발명의 제1실시예에 의한 밸브 스프링 예하중 가변장치가 실린더 헤드에 장착되어 작용되는 상태도,

도5는 본 발명에 의한 밸브 스프링 예하중 가변장치의 작용 설명도,

도6a 및 도6b는 본 발명의 제2실시예에 의한 밸브 스프링 예하중 가변장치가 실린더 헤드에 장착되어 작용되는 상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21 : 엔진 밸브 26 : 밸브 스프링

28 : 스템 32 : 실린더 헤드

34 : 회전 슬라이드 수단 36, 40 : 굴곡면

38 : 제1디스크 42 : 제1디스크

43 : 링크 44 : 구동수단

46 : 피스톤 48 : 피스톤로드

50, 80 : 조작부재 54 : 스프링

55 : 슬롯 56, 58 : 구멍

59 : 장공 72 : 컨트롤라

74 : 모터 76 : 변환수단

78 : 이송부재

본 발명에 의한 엔진 밸브의 밸브 스프링 예하중 가변장치는, 엔진 밸브의 밸브스템에 외삽되며 실린더 헤드와 리테이너에 의해 구속되는 엔진 밸브의 밸브 스프링에 있어서, 상기 밸브 스프링과 실린더 헤드 사이에는 회전 슬라이드 수단이 장착되고, 상기 회전 슬라이드 수단을 구동수단이 구동함에 의해, 상기 밸브 스프링에 가해지는 예하중을 가변하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 회전 슬라이드 수단은, 상기 밸브 스템에 상하로 슬라이드 가능케 결합되고 그 저면에 굴곡면이 형성된 제1디스크와, 상기 구동수단에 의해 상기 실린더 헤드면에서 상기 밸브 스템을 중심축으로 하여 회전하며 상기 제1디스크의 굴곡면에 접하는 굴곡면이 형성된 제2디스크와, 상기 구동수단의 이동력을 받도록 상기 제2디스크에 고정된 링크를 포함하고 있다.

구동수단은 흡기 매니폴드내의 압력에 따라 이동하는 피스톤과, 이 피스톤에 연결된 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드에 결합되어 상기 제2디스크를 이동시키는 조작부재로 되어 있다.

상기 구동수단은 컨트롤라에 의해 작동하는 모터와, 상기 모터의 회전력을 직선운동으로 바꾸는 변환수단과, 상기 변환수단에 의해 직선운동하는 이송부재에의해 이동되는 조작부재로 되어 있을 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2에 도시한 바와 같이, 엔진 밸브(21)의 상측에는 래시(lash)(22)를 매개로 캠(24)이 설치되어 있고, 상기 엔진 밸브(21)의 스템(28)에는 밸브 스프링(26)이 외삽되고, 상기 밸브 스프링(26)은 리테이너(30)에 의해 상단이 구속되어 있다.상기 스템(28)에는 도시하지 않은 밸브 가이드가 구비되어 있다.

상기 밸브 스프링(26)은 실린더 헤드(32)의 상측에 결합되어 있으며, 상기 밸브 스프링(26)과 실린더 헤드(32)의 상면 사이에는 회전 슬라이드 수단(34)이 장착되어 있다. 상기 회전 슬라이드 수단(34)은 후술하는 구동수단에 의해 구동되어, 상기 밸브 스프링(26)에 가해지는 예하중을 가변하게 되어 있다.

상기 회전 슬라이드 수단(34)은 도2 및 도3에 도시한 바와 같이, 상기 밸브 스템(28)에 상하로 슬라이드 가능케 결합되고 그 저면에 굴곡면(36)이 형성된 제1디스크(38)와, 후술하는 구동수단에 의해 상기 실린더 헤드(32)의 상면에서 상기 밸브 스템(28)을 중심축으로 하여 회전하며 상기 제1디스크(38)의 굴곡면(36)에 접하는 굴곡면(40)이 형성된 제2디스크(42)와, 상기 구동수단의 이동력을 받도록 상기 제2디스크(42)에 고정된 링크(43)를 구비하고 있다.

도4a 및 도4b에 도시한 바와 같이, 상기 회전 슬라이드 수단(34)을 구동하는 구동수단(44)은 도시하지 않은 흡기 매니폴드내의 흡기 압력에 따라 이동하는 피스톤(46)과, 이 피스톤(46)에 연결된 피스톤 로드(48)와, 상기 피스톤 로드(48)에 결합되어 상기 링크(43)를 매개로 상기 제2디스크(42)를 회전시키는 조작부재(50)로 되어 있다. 상기 조작부재(50)는 상기 피스톤(46)을 수용하는 실린더(52)내에서 피스톤 로드(48)에 외삽된 압축스프링(54)에 의해 복원력을 가진다.

상기 제1디스크(38)는 회전방지용 슬롯(55)에 의해 스템(28)에서 상하로만 이동하게 되어 있고, 그 내부에는 상기 스템(28)이 관통하는 구멍(56)이 형성된 원기둥형으로 되어 있고, 그 저면에 상기 굴곡면(36)이 형성되어 있다.

상기 제2디스크(42)는 그 상면에 굴곡면(40)이 형성된 원기둥형으로 되어 있고, 그 내부에는 상기 스템(28)이 끼워지는 구멍(58)이 형성되어 있다. 상기 링크(43)는 상기 제2디스크(42)의 원주면에 일측이 고정되고 타측으로 ㄱ형으로 절곡되어 있고, 상기 조작부재(50)의 후술하는 장공에 끼워져 있다.

상기 조작부재(50)는 도4a 및 도4b에 도시한 바와 같이 다기통으로 된 엔진에 다수개 결합된 회전 슬라이드 수단(34)을 동시에 조작하도록 긴 막대형으로 되어 있고, 상기 제2디스크(42)의 회전에 따라 회전하는 상기 링크(43)를 안내하도록 막대의 폭방향으로 장공(59)이 형성되어 있다. 도면에서는 실린더가 4개인 4기통 엔진을 도시하고 있다. 상기 회전 슬라이드 수단(34)은 점화 플러그(66)의 좌 우측에 설치된 흡기 밸브 및 배기 밸브에 각각 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 엔진 밸브의 밸브 스프링 예하중 가변장치에서, 도시하지 흡기 매니폴드의 압력이 감소하여 흡기압력이 낮아져 엔진이 저속회전하면, 도4a에 도시한 바와 같이 스프링(54)의 복원력에 의해 조작부재(50)가 하측으로 이동한 상태로 되어, 링크(43)을 매개로 시계방향으로 회전한 제2디스크(42)의 굴곡면(40)의 산과 제1디스크(38)의 굴곡면(36)의 골이 맞추어져 도5의 (1)에 도시한 바와 같이 제1디스크(38)가 하강한 상태로 되어 예하중이 감소한다.

그리고, 도시하지 흡기 매니폴드의 압력이 상승하여 흡기압력이 높아져 엔진이 고속회전하면, 도4b에 도시한 바와 같이 흡기 공기가 피스톤(46)을 밀게 되어, 조작부재(50)가 상측으로 이동한 상태로 되어, 링크(43)를 매개로 반시계방향으로 회전한 제2디스크(42)의 굴곡면(40)의 산과 제1디스크(38)의 굴곡면(36)의 산이 마주쳐서 도5의 (2)에 도시한 바와 같이 제1디스크(38)가 상승한 상태로 되어 거리(L)만큼에 의한 예하중이 증가한다.

본 발명의 제1실시예에 의한 구동수단은 흡기 매니폴드내의 압력에 따라 이동하는 피스톤을 구비한 구조로 되어 있으나, 도6a 및 도6b에 도시한 바와 같이,본 발명의 제2실시예로서 상기 구동수단은 컨트롤라(72)에 의해 작동하는 모터(74)와, 상기 모터(74)의 회전력을 직선운동으로 바꾸는 변환수단(76)과, 상기 변환수단(76)에 의해 직선운동하는 이송부재(78)에 의해 이동되는 조작부재(80)로 되어 있을 수도 있다. 상기 변환수단(76)은 랙과 피니언, 이송나사기구등 다양한 수단에 의해 구현된다.

상기 제2실시예의 컨트롤라(72)는 엔진의 회전수를 입력받아 상기 모터(74)에 구동신호를 출력하여, 조작부재(80)를 이동시키게 된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

본 발명에 의한 엔진 밸브의 스프링 예하중 가변장치는, 엔진의 가동 중에 고속회전시에는 밸브 스프링의 하중을 크게 하고 저속회전시에는 밸브 스프링의 예하중을 작게 함에 의해, 밸브의 동적 특성을 높이는 한편 마찰을 감소시키는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 엔진 밸브의 밸브스템에 외삽되며 실린더 헤드와 리테이너에 의해 구속되는 엔진 밸브의 밸브 스프링에 있어서,

   상기 밸브 스프링과 실린더 헤드 사이에는 회전 슬라이드 수단이 장착되고, 상기 회전 슬라이드 수단을 구동수단이 구동함에 의해, 상기 밸브 스프링에 가해지는 예하중을 가변하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진 밸브의 밸브 스프링의 예하중 가변장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회전 슬라이드 수단은,

   상기 밸브 스템에 상하로 슬라이드 가능케 결합되고 그 저면에 굴곡면이 형성된 제1디스크와,

   상기 구동수단에 의해 상기 실린더 헤드면에서 상기 밸브 스템을 중심축으로 하여 회전하며 상기 제1디스크의 굴곡면에 접하는 굴곡면이 형성된 제2디스크와,

   상기 구동수단의 이동력을 받도록 상기 제2디스크에 고정된 링크를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 엔진 밸브의 밸브 스프링의 예하중 가변장치.
3. 제1항에 있어서,

   구동수단은,

   흡기 매니폴드내의 압력에 따라 이동하는 피스톤과,

   이 피스톤에 연결된 피스톤 로드와,

   상기 피스톤 로드에 결합되어 상기 제2디스크를 이동시키는 조작부재로 되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진 밸브의 밸브 스프링의 예하중 가변장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 구동수단은,

   컨트롤라에 의해 작동하는 모터와,

   상기 모터의 회전력을 직선운동으로 바꾸는 변환수단과,

   상기 변환수단에 의해 직선운동하는 이송부재에 의해 이동되는 조작부재로 되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진 밸브의 스프링 예하중 가변장지.