KR100482875B1 - 밸브와 밸브시트의 윤활구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브스템부에 오일 통로를 형성하여 로커 커버 내로 비산되는 오일이 밸브 페이스 상면으로 유도되도록 하는 밸브 및 밸브시트의 윤활구조에 관한 것으로,

엔진의 실린더 헤드에 형성되는 흡기 포트 및 배기 포트에 장착되어 흡배기를 제어하는 흡기 밸브 및 배기 밸브에 있어서,

실린더헤드 커버 내로 비산되는 엔진 오일이 유입될 수 있도록 스템 엔드 측에 다수의 오일 유입홈이 형성되며, 상기 오일 유입홈은 밸브 스템의 내측을 관통하여 길게 형성되는 오일통로와 연결되며, 상기 오일통로는 밸브 헤드 부에서 밸브 페이스로 오일이 공급될 수 있도록 다수의 오일 유출홈으로 분기되며, 상기한 오일통로의 중간부에 마련되는 챔버에는 오일의 흐름을 제어하기 위한 차단밸브가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

밸브와 밸브시트의 윤활구조{Lubrication apparatus for valve and valve seat}

본 발명은 밸브와 밸브시트의 마모 방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밸브스템부에 오일 통로를 형성하여 로커 커버 내로 비산되는 오일이 밸브 페이스 상면으로 유도되도록 하는 밸브와 밸브시트의 윤활구조에 관한 것이다.

엔진은 동력행정에 필요한 혼합기를 연소실 안으로 흡입되도록 하고, 또 연소가스를 외부로 배출되도록 하기 위해 1개의 실린더에 흡기 밸브와 배기밸브가 설치된다.

흡기 밸브와 배기 밸브는 피스톤이 1사이클을 작동하는 극히 짧은 시간에 쉽게 흡기 및 배기를 하여 체적효율을 높이고, 두 밸브가 닫혀 있는 압축 및 동력 행정에서는 충분한 기밀을 유지할 것과, 연소가스의 고온에 노출되어도 정확히 작동되고, 장시간의 운전에 견디는 등의 어려운 조건에 충족되어야만 한다.

상기한 흡기 및 배기 밸브는 도 5에 도시되는 바와 같이 길이가 길게 형성되어, 실린더 헤드(10)의 흡기 및 배기 포트(11,12)에 장착되어진다. 이렇게 장착되는 밸브(20)는 캠 샤프트에 의해 회전되는 캠(13)에 의해 일정 주기적으로 상하로 작동되며 흡기 및 배기 포트(11,12)를 개폐하게 된다. 이 과정에서 밸브(20)의 밸브 헤드(21) 부분은 엔진이 작동할 때에는 항상 고온에 노출이 되므로서 마모가 발생되고, 또한, 밸브 페이스(22)와 밸브 시트(14)가 접하는 부위가 밸브(20) 개폐에 따른 충격 및 고온에 의해 마모가 발생된다. 따라서 밸브(20)를 제작하는데 있어서 합금강 등 내열성이 우수한 성질의 재료가 사용되어 왔다.

이와 같이 종래의 경우에는 밸브(20) 및 밸브시트(14)의 마모를 억제하기 위해서는 밸브의 재질변경에만 의존하여 왔었다.

그러나 최근 개발되는 엔진과 향후에 개발될 엔진은 점점 고온 고압화를 추구하고 있어 밸브 및 밸브시트의 마모가 가중되고 있는 실정이다. 즉, 점점 고온고압화되는 엔진의 연소실에 견디기 위한 밸브의 제작하는데 있어서 재질의 변경만으로는 한계에 달한 상황인 것이다. 특히, 디젤엔진의 흡기 밸브와 가솔린 및 가스 엔진의 배기 밸브의 경우는 밸브와 밸브시트 접촉부에 윤활 작용을 할 수 있는 매체가 없기 때문에 더욱더 마모억제가 어려운 문제점이 있었다.

그런데 최근 일부의 엔진에서는 배출 가스 규제의 일환으로 엔진에서 배출되는 블로바이가스를 흡기쪽으로 유도하여 시스템이 적용되고 있다. 이와 같은 엔진의 경우에는 블로바이 가스에 포함된 오일이 분무상태로 섞여서 흡기포트 쪽으로 유입되고 이것이 흡기 밸브와 밸브시트 접촉부에 착상되어 윤활 작용을 일으키는 역할을 하고 있다. 하지만 이와 같은 엔진의 경우에는 다량의 엔진윤활유가 흡입되어 연소과정을 통하여 밸브 헤드 하면과 피스톤 상면에 퇴적물로 부착되게 되므로서, 비정상 연소를 일으키거나 피스톤과 라이너 사이에 마모를 일으키게 되는 단점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 밸브스템부에 오일 통로를 형성하여 로커 커버 내로 비산되는 오일이 밸브 페이스 상면으로 유도되도록 하는 밸브 및 밸브시트의 윤활구조를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

엔진의 실린더 헤드에 형성되는 흡기 포트 및 배기 포트에 장착되어 흡배기를 제어하는 흡기 밸브 및 배기 밸브에 있어서,

실린더헤드 커버 내로 비산되는 엔진 오일이 유입될 수 있도록 스템 엔드 측에 다수의 오일 유입홈이 형성되며, 상기 오일 유입홈은 밸브 스템의 내측을 관통하여 길게 형성되는 오일통로와 연결되며, 상기 오일통로는 밸브 헤드 부에서 밸브 페이스로 오일이 공급될 수 있도록 다수의 오일 유출홈으로 분기되며, 상기한 오일통로의 중간부에 마련되는 챔버에는 오일의 흐름을 제어하기 위한 차단밸브가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의해 형성된 밸브가 장착된 상태의 도면이고, 도 2는 본 발명에 의한 밸브를 도시한 것이며, 도 3은 본 발명에 의한 밸브의 주요부를 확대도시한 도면이며, 도 4는 본 발명에 의한 밸브의 작동상태를 도시한 도면이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 30 본 발명에 의한 흡기 및 배기 밸브를 지시하는 것이고, 도면부호 40은 본 발명에 의한 차단밸브를 지시하는 것이다.

상기한 밸브(30)의 스템 엔드(33) 상측에는 실린더 헤드 커버 내로 비산되는 엔진 오일이 유입될 수 있도록 다수의 오일 유입홈(41)이 형성된다. 이 오일 유입홈(41)은 밸브 스템(33) 부분을 길이 방향으로 관통하여 형성되는 오일 통로(42)와 연결된다. 그리고 상기한 오일 통로(42)는 밸브 헤드(31)까지 연장되어, 밸브 페이스(32)에 형성되는 다수의 오일 유출홈(43)과 연결된다. 즉, 상기한 오일 유입홈(41)으로 밸브 트레인을 윤활하기 위해 비산되는 일부의 오일을 유입되고, 이 오일이 오일 통로(42)를 통하여 밸브 페이스(32)에 형성되는 오일 유출홈(43)으로 배출될 수 있도록 형성되는 것이다. 상기와 같이 밸브(30) 내측에 형성되는 유입홈(41), 오일 통로(42), 오일 유출홈(43)은 밸브제작 단계인 주물공정에서 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고 상기한 오일 통로(42)의 중간부분에는 오일의 흐름을 제어하기 위한 차단밸브(50)가 형성된다. 상기 차단밸브(50)는 오일 통로(42)의 중간부에 형성되는 챔버(44) 내에 스프링(51)으로써 탄력지지되는 것이다. 상기한 차단밸브(50)는 밸브가 밸브시트와 접촉되는 충격가속도에 의해서 개방될 수 있도록 하는 것이다.

특히, 상기한 오일 통로(42) 중간 부위에 차단밸브(50)를 형성하기 위해서는 밸브(30)의 그 주물과정에서 밸브 스템(33) 부분이 분리된 채로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 밸브 스템(33) 부분이 분리 형성되는 밸브(30)는 상기한 챔버(44)에 차단밸브(50) 및 스프링(51)를 조립한 후에 분리부를 용접하여 일체가 되도록 고정시킨다.

상기와 같이 구성되는 밸브의 작동을 설명하면 다음과 같다.

상기와 같이 형성된 밸브(30)가 흡기 및 배기 포트(11,12)에 장착된 엔진이 시동되면, 상기한 밸브(30)는 캠(13)의 회전에 의해 주기적으로 상하로 작동되어진다.

이 과정에서 상기한 밸브(30)의 스템 엔드(34) 부분에 형성된 오일 유입홈(41)에는 실린더 헤드 커버 내측에 형성되어 있는 밸브 트레인을 윤활하기 위한 비산되는 오일의 일부가 유입되어진다.

이렇게 오일 유입홈(41)으로 유입된 오일은 오일 통로(42)로 흐르게 되고, 차단밸브(50)가 형성된 챔버(44)에 고이게 된다. 이 때 상기한 차단밸브(50)는 닫힌 상태가 되면 챔버(44)에는 오일이 고이고, 차단밸브(50)가 개방된 상태가 되면 챔버(44) 내의 오일은 하측의 오일통로(42)로 흘러 오일 유출홈(43)으로 흐르게 된다.

즉, 상기한 밸브(30)가 개방된 상태에서는 상기 차단밸브(50)는 스프링(51)의 탄발력에 의해 닫힌 상태가 되고, 밸브(30)가 닫히게 되는 과정에서 충격가속도가 발생하여 챔버(44) 내부의 차단밸브(50)가 관성력에 의해 스프링(51)의 장력을 이겨 위로 상승되어 개방되는 것이다. 이렇게 차단밸브(50)가 개방되는 순간에 오일 유출홈(41)으로는 미세한 양의 오일이 공급되어 밸브 페이스(32)와 밸브 시트(14)가 접촉되는 부위를 윤활하게 된다.

따라서 밸브 페이스(32) 및 밸브 시트(14)가 쉽게 마모되는 것이 방지되어진다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 실린더헤드 커버 내측으로 비산되는 오일의 일부가 밸브가 닫히는 과정에서 밸브 내측에 형성된 오일통로를 통해 밸브 페이스 측으로 공급되므로서 밸브 페이스 및 밸브 시트가 마모되는 것이 방지되는 커다란 장점이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의해 형성된 밸브가 장착된 상태의 도면.

도 2는 본 발명에 의한 밸브를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 의한 밸브의 주요부를 확대도시한 도면.

도 4는 본 발명에 의한 밸브의 작동상태를 도시한 도면.

도 5는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 실린더헤드 11 : 흡기 포트

12 : 배기 포트 13 : 캠

14 : 밸브 시트 30 : 밸브

31 : 밸브 헤드 32 : 밸브 페이스

33 : 밸브 스템 34 : 스템 엔드

41 : 오일 유입홈 42 : 오일 통로

43 : 오일 유출홈 44 : 챔버

50 : 차단밸브 51 : 스프링

Claims (3)

1. 엔진의 실린더 헤드에 형성되는 흡기 포트 및 배기 포트에 장착되어 흡배기를 제어하는 흡기 밸브 및 배기 밸브에 있어서,

   실린더헤드 커버 내로 비산되는 엔진 오일이 유입될 수 있도록 스템 엔드(34) 측에 다수의 오일 유입홈(41)이 형성되며, 상기 오일 유입홈(41)은 밸브 스템(33)의 내측을 관통하여 길게 형성되는 오일통로(42)와 연결되며, 상기 오일통로(42)는 밸브 헤드(31) 부에서 밸브 페이스(32)로 오일이 공급될 수 있도록 다수의 오일 유출홈(43)으로 분기되며, 상기한 오일통로(42)의 중간부에 차단밸브(50)가 장착되기 위한 챔버(44)의 형성을 위해서 상기 밸브 스템(33)의 도중은 분리형성된 후 조립된 것을 특징으로 하는 밸브와 밸브시트의 윤활구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 차단밸브(50)는 스프링(51)으로써 탄력지지되어, 밸브 페이스(32)가 밸브 시트(14)와 접촉되는 충격가속도에 의해 개방되어 상기 챔버(44) 내에 수용되어 있던 오일이 오일 유출홈(43)으로 공급되는 것을 특징으로 하는 밸브와 밸브시트의 윤활구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기한 챔버(44)의 형성을 위해 분리된 밸브 스템(33)의 분리부는 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 밸브와 밸브시트의 윤활구조.