KR100385249B1 - 밸브커버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밸브 커버를 엔진 하우징으로부터 음향적으로 단속시키는 디스크 스프링을 구비한 연결 소자와 밀봉재로서 가요성 플라스틱 시일을 구비한 내연기관용 음향 단속식 밸브 커버에 관한 것이다.

Description

밸브 커버
본 발명은 엔진 하우징으로부터 밸브 커버를 음향학적으로 단속시키는 디스크 스프링을 구비한 연결 소자와, 밀봉 재료로서 가요성 플라스틱 시일(seal)을 구비하고, 커버 재료로서 플라스틱이나 금속을 사용하는 내연기관용 음향학적 단속밸브 커버(acoustically uncoupled valve cover)에 관한 것이다.
밸브 커버는 내연기관의 캠축을 차폐한다. 실린더 헤드에 대한 연결부는 일반적으로 커버 하면 상의 시일에 의해 밀봉되어 있다. 상기 시일은 밸브 커버와 실린더 헤드 사이의 연결부를 밀봉하는데 필요한 표면 압력을 부가하도록 고정 나사에 의해 실린더 헤드 상에 예비 부하를 받고 있는 상태로 설치된다.
밸브 커버는 일반적으로 알루미늄으로 제조된다. 때때로, 커버 형상 및 고정 방식에 따라서 폴리아미드와 같은 플라스틱도 사용된다. 커버 재료로서 플라스틱을 사용하는 것은 금속, 특히, 알루미늄을 사용하는 것에 비하여 유리한데, 이는 제조 단가를 낮출 수 있고 커버의 무게가 더 경량화 되고 보다 양호한 표먼 마감을 할 수 있기 때문이다.
최근, 내연기관으로부터의 소음 방출을 감소시키는 것과 관련된 요구 조건이 엄격해지고 있기 때문에, 엔진 하우징으로부터 밸브 커버를 음향학적으로 단속시킬 필요가 있다. 이러한 음향학적 단속은 양쪽 음전달 경로, 즉, 한편으로는 시일과 다른 한편으로는 밸브 커버에 관련되어 있다. 시일의 경우에 연질의 밀봉재를 사용함으로써 음향학적 단속을 달성하고, 커버 고정부의 경우에는 고정 나사 아래의 소위 단속 소자(uncoupling elements)를 사용함으로써 달성된다.
밸브 커버재료로서 플라스틱을 사용할 경우, 하기와 같은 이유로 오늘날까지 공지된 밸브 커버 설계에 있어서 단점이 있는 것으로 판명되었다.
초기 인장력에 의해 나타나는 부하는 큰 온도 변화(-40℃ 내지 140℃)와 관련된 장시간(즉 103-104시간)에 걸쳐 발생하거나, 시간 경과 시험의 경우에 103시간 및 온도 130-150℃ 내에서 발생한다. 고온과 장시간의 응력은 열가소성 물질에 불리한 것으로 판명되었고 재료의 크리프(creep)가 가속된다. 이 경우에, 크리프는 영구적인 형상 변화를 유발하고, 결과적으로, 밸브 커버가 누설될 때까지 초기 인장력이 손실된다. 따라서, 실제 사용시에는 이를 보상하기 위해 정기적으로 고정나사를 조일 필요가 있지만 여러가지 이유로 이는 수행되지 않는다.
상기 단속 소자는 제조 단가가 비교적 많이 든다. 또한, 상기 단속 소자는 엘라스토머로 된 연질의 중간층을 갖기 때문에 정착 및 크리프 효과로 인한 초기 인장력 손실 위험을 증가시킨다. 이것이 음향 단속식 플라스틱 커버가 이제까지 사용되지 않고 있는 이유이다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 단점을 갖지 않고, 특히, 음향학적 단속을 제공하면서 가능한 장기간에 걸쳐 초기 인장력을 유지하는 커버 재료로서 플라스틱, 바람직하게는 열가소성 플라스틱으로 제조된 음향적으로 단속된 밸브 커버를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면 상기 목적은 플라스틱, 특히 열가소성 물질, 또는 금속, 특히 알루미늄, 마그네슘, 스틸 또는 티타늄, 더 바람직하게는 유리섬유 보강 폴리아미드-66을 기초로 하며, 밀봉재로서 가요성 플라스틱 시일과, 밸브 커버를 엔진 하우징에 연결하기 위한 나사 등의 하나 이상의 연결 소자를 구비하는 내연기관용 음향 단속식 밸브 커버에 의해 달성되며, 상기 밸브 커버를 엔진 하우징에 고정하기 위한 고정 소자(fixing elements)는 고정 소자의 초기 인장력을 밸브 커버에 전달하는 디스크 스프링으로 받쳐져 있고, 디스크 스프링은 작용점(0의 스프링 상수에 대응)에서 힘/스프링 편의 특성 곡선(force/spring excursion characteristic curve)에 있어서 수평의 특성 곡선 기울기를 가지며, 디스크 스프링은 밸브 커버의 시이트로 안내되어 있다.
바람직한 실시예에 있어서 밸브 커버의 디스크 스프링 시이트 뿐만 아니라 고정 소자에도 디스크 스프링을 위한 부가적인 베어링면이 구비된다.
한편, 본 발명에 따른 밸브 커버에 디스크 스프링을 사용함으로써 고정 나사로부터 밸브 커버의 음향학적 분리가 달성되는데, 이는 작용점에서 디스크 스프링의 스프링 상수가 대략 0이기 때문이다. 초기 인장력 상실의 보상도 역시 이루어진다. 플라스틱 커버의 초기 인장력 상실은 온도에 기인한 재료의 피로 때문이며 시간은 단지 디스크 스프링의 힘/초기 인장력 다이어그램(제 1 도 참조)에서의 작용점을 초기 인장력 감소없이 좌측으로 편향되도록 만들뿐이다. 이는 밸브 커버의 밀봉 작용이 변화하지 않고 유지됨을 의미한다. 본 발명에 따른 디스크 스프링을 사용하는 또 다른 장점은 보수적인 평가에 있어서 디스크 스프링은 종래의 단속 소자보다 제조 비용에 있어서 한자리 수 만큼 비용이 덜든다는 사실이며, 또한 공간을 덜 차지하게 된다는 점에 있다.
제 2 도의 구조는 중앙 나사 연결의 일예를 도시한다. 밸브 커버(1)는 그 아래에 위치된 엔진 하우징(2)에 고정 소자(4)와 그 아래의 디스크 스프링(5)에 의해 연결된다. 밸브 커버(1)의 밀봉은 시일(3)의 도움으로 통상적인 열저항성 밀봉재를 사용하여 달성될 수 있다. 이 경우에, 바이엘사의 실로프렌 LSR2030 등의 실리콘 시일이 특히 바람직한 음향 단속 소자인 것으로 판명되었고, 그 이유는 얻을 수 있는 쇼어 경도(Shore hardness)값이 낮기 때문이다.
제 2 도에 도시된 변경에 있어서, 고정 소자(4)는 나사머리의 하면 상에 디스크 스프링이 미리 부착되는 것을 방지하기 위하여 나사 몸체의 상단부에 작은 베어링 표면(8)을 구비할 수 있다. 베어링 표면(7)이 밸브 커버의 디스크 스프링 시이트(6) 내에 구비될 수도 있다. 사용될 수 있는 소정의 부가적인 밀봉 다이어프램(9)이 고정 소자 부근에서의 오일 누출을 방지할 수 있다.
표준 나사가 사용된다면 디스크 스프링의 내경은 제 3 도의 세부사항에 따라 구성될 수도 있다.
제 2 도에 도시된 실시예와 무관하게, 밸브 커버를 고정하는 다른 방법, 예컨대 플랜지 나사 연결이 본 발명에 따라 제공될 수 있다. 플랜지 나사 연결의 경우에 공지의 밸브 커버에 비하여 비용적 장점이 증가되는데 이는 더 많은 개수의 고정 소자가 필요하기 때문이다. 예시된 중앙 나사 연결의 또 다른 효과는 플라스틱(밸브 커버)과 주철(엔진 하우징) 및/또는 알루미늄 사이의 상이한 팽창 계수로 인해 피할 수 없는 초기 인장력의 온도 종속이 제거된다는 점이다.
제 1 도는 개략적인 디스크 스프링의 탄성력/초기 인장력을 도시하는 그래프.
제 2 도는 본 발명에 따른 밸브 커버의 단면도.
제 3 도는 표준 나사를 사용할 때 양호한 디스크 스프링의 형태를 도시하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 밸브 커버 2 : 엔진 하우징
3 : 가요성 플라스틱 시일 4 : 고정 소자
5 : 디스크 스프링 6 : 시이트
7, 8 : 베어링 표면

Claims (6)

  1. 커버 재료로서 플라스틱 또는 금속을 기초로 하며, 밀봉재로서 가요성 플라스틱 시일(3)과 하나 이상의 연결용 고정 소자(4)를 구비한 내연기관과 음향 단속식 밸브 커버(1)에 있어서,
    상기 밸브 커버(1)를 엔진 하우징(2)에 고정하기 위하여, 상기 고정 소자(4)는 고정 소자(4)의 초기 인장력을 밸브 커버(1)로 전달하는 디스크 스프링(5)으로 받쳐져 있고,
    상기 디스크 스프링(5)은 작용점에서의 힘/스프링 편의 특성 곡선에서 수평 특성 곡선 기울기를 가지며,
    상기 디스크 스프링(5)은 밸브 커버(1)의 시이트(6)로 안내되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 음향 단속식 밸브 커버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 재료로서 열가소성 물질 또는 알루미늄, 마그네슘, 스틸 또는 티타늄이 사용되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 음향 단속식 밸브 커버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 재료는 유리 섬유 보강 폴리아미드인 것을 특징으로 하는 내연기관용 음향 단속식 밸브 커버.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 소자(4)로서 부가적인 베어링 표면(8)을 구비한 나사가 사용되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 음향 단속식 밸브 커버.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 커버(1)의 시이트(6)는 디스크 스프링(5)을 안내하기 위한 부가적인 베어링 표면(7)을 구비하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 음향 단속식 밸브 커버.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 커버 시일(3)용 밀봉재로서 낮은 쇼어 경도를 갖는 실리콘이 사용되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 음향 단속식 밸브 커버.
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