KR101274140B1 - Valve apparatus for engine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 밸브의 작동 과정에서 밸브 스프링의 비틀림에 의한 밸브의 일방향 회전을 지속적으로 가능케 하도록, 캠샤프트에 배열된 캠과 접촉하는 로커암이 구비되고, 한 쌍의 암을 지닌 밸브 브릿지가 상기 로커암에 접촉되게 배치되며, 상기 밸브 브릿지의 암 단부측에 밸브가 장착되고, 상기 밸브의 스템 엔드부에 밸브 리테이너가 장착되어 그 밸브 리테이너와 실린더 헤드의 상부면 사이에 개재된 밸브 스프링의 상부측을 지지하도록 구성되며, 상기 밸브 브릿지의 암 단부에 연결 설치되어 상기 밸브의 스템 엔드부와 상기 밸브 리테이너의 상면부를 커버링 하는 밸브 캡과, 상기 밸브 캡의 가장자리 부분에 감싸여진 상태로 상기 밸브 리테이너의 가장자리 외주측에 구비되는 원웨이 클러치를 더욱 포함하여 이루어지는 엔진용 밸브장치를 제공한다.The present invention is provided with a rocker arm in contact with the cam arranged on the camshaft, to continuously enable one-way rotation of the valve by the twisting of the valve spring during the operation of the valve, the valve bridge having a pair of arms is the rocker An upper side of the valve spring disposed between the valve retainer and the upper end of the cylinder head, the valve retainer being mounted on the arm end side of the valve bridge and the valve retainer mounted on the stem end of the valve bridge. And a valve cap connected to an arm end of the valve bridge to cover the stem end portion of the valve and the upper surface of the valve retainer, and the valve retainer being wrapped around an edge of the valve cap. To provide an engine valve device further comprising a one-way clutch provided on the outer peripheral side of the edge All.
엔진, 밸브, 밸브 브릿지, 밸브 캡, 밸브 리테이너, 밸브 스프링, 원웨이 클러치 Engine, Valve, Valve Bridge, Valve Cap, Valve Retainer, Valve Spring, One-Way Clutch
Description
본 발명은 자동차의 디젤 엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 밸브의 작동 과정에서 밸브 스프링의 비틀림에 의한 밸브의 일방향 회전을 지속적으로 가능케 하는 엔진용 밸브장치에 관한 것이다.The present invention relates to a diesel engine of an automobile, and more particularly, to a valve device for an engine that continuously enables one-way rotation of the valve by the twisting of the valve spring during the operation of the valve.
일반적으로 엔진은 연소실로 공급되는 연료와 공기를 연소시켜 발생되는 폭발력을 직선운동과 회전운동으로 변환시켜 운전되는 것이다.In general, the engine is operated by converting the explosive force generated by burning the fuel and air supplied to the combustion chamber into linear motion and rotational motion.
이때, 혼합기의 연소를 위해서 연소실에는 연료와 공기를 주기적으로 공급해주어야 할 뿐만 아니라, 연소 후에 발생되는 연소가스를 빼내주어야 한다.At this time, not only the fuel and air should be periodically supplied to the combustion chamber for combustion of the mixer, but also the combustion gas generated after the combustion should be removed.
이와 같은 공기의 흡입과 연소가스의 배기를 위해 연소실의 상부측에는 도 1에서와 같은 밸브장치가 구비되는데, 이 밸브장치는 특히 디젤 엔진에서 4밸브 시스템에 적용되는 것으로, 엔진의 구동력으로서 회전되는 캠샤프트(1)에 캠(2)이 결합되고, 그 캠(2)에는 로커암(3)이 접촉하여 회동 가능하게 장착된다.The upper side of the combustion chamber is provided with a valve device as shown in FIG. 1 for the intake of air and exhaust of the combustion gas. The valve device is applied to a four-valve system, especially in a diesel engine, and is a cam that rotates as a driving force of the engine. The
그리고 로커암(3)에는 두 개의 암(4)을 지닌 밸브 브릿지(5)가 접촉되게 설치되며, 그 밸브 브릿지(5)의 암(4) 단부 각각에는 흡기 및 배기 포트(미도시)를 개폐하기 위한 수단으로서 밸브(6)가 설치된다.The rocker arm 3 is provided with a valve bridge 5 having two
따라서 상기한 캠샤프트(1)의 회전운동은 캠(2)과 로커암(3)을 통해 밸브 브릿지(5)를 미는 직선운동으로 변환되어 상기한 밸브(6)를 아래로 하강시켜 흡기 및 배기 포트를 열게 된다.Therefore, the rotational motion of the camshaft 1 is converted into a linear motion that pushes the valve bridge 5 through the
그리고, 캠(2)에 의해서 밸브(6)가 아래로 하강되어 개방된 흡기 및 배기 포트가 다시 닫히도록 하기 위해서 상기한 밸브(6)의 스템 엔드부에는 밸브 리테이너(7)가 장착되고, 그 밸브 리테이너(7)와 실린더 헤드(H)의 상부면 사이에는 밸브 스프링(8)이 개재된다.The
따라서, 밸브 스프링(8)은 밸브(6)를 탄력지지하여 그 밸브(6)가 상승될 수 있도록 힘이 작용되며, 캠(2)의 작용에 의해 밸브(6)가 하강되면서 압축되어 흡기 및 배기 포트의 개방을 허용하게 된다.Accordingly, the
그런데, 상기한 밸브(6)가 상하 운동을 하며 개폐되는 과정에서 발생되는 밸브 스프링(8)의 힘은 밸브 리테이너(7)에 그대로 전달되어지고, 밸브 스프링(8)과 밸브 리테이너(7)가 접촉되는 접촉면의 상대 마찰력이 커서 밸브 스프링(8)과 밸브(6)가 함께 움직이게 된다.By the way, the force of the valve spring (8) generated in the process of opening and closing the valve (6) while moving up and down is transmitted to the
특히, 밸브 스프링(8)은 종방향의 변위를 받으면 코일에 비틀림 힘이 발생되어 각변위를 하게 되므로서 밸브(6)도 밸브 리테이너(7)와 같이 각변위(회전)를 하게 된다.In particular, when the
그러나, 엔진 회전수가 높아 밸브(6)의 관성 가속도가 크지 않으면 밸브(6)가 상대 회전을 하기 힘들어지고, 밸브 스프링(8)이 회전되었다가 다시 복원하여 원래 위치로 돌아옴에 따라 그 밸브(6)도 리프트 중에 회전하였다가 원래 위치로 돌아오게 된다.However, if the inertia acceleration of the
따라서, 최종적으로 밸브(6)는 회전하지 않은 것이 되고, 이에 의해 밸브면과 밸브 시트의 접촉 위치가 변하지 않게 되므로서 동일 위치가 계속 접촉하게 되어 밸브면의 편마모 혹은 가스 리크 등의 문제를 야기시키게 된다.Therefore, the
이러한 문제를 해결하기 위해서 종래에는 다중홈 코터(Cotter: 9)를 이용하여 밸브(6)의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 기술이 시도되고 있으나, 이는 강제로 밸브(6)의 상대 회전을 유도하는 것이 아니고 단지 밸브(6)의 상대 회전 시의 상대 마찰력을 적게 하려는 것으로서 엔진의 회전수가 크거나 밸브(6)의 관성력이 크지 않으면 효과를 얻기 어려운 문제점이 있다.In order to solve this problem, a technique has been conventionally attempted to smoothly rotate the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 밸브의 작동 과정에서 밸브 스프링의 비틀림에 의한 밸브의 일방향 회전을 지속적으로 가능케 하는 엔진용 밸브장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a valve device for an engine that continuously enables one-way rotation of the valve by the twisting of the valve spring during the operation of the valve.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 엔진용 밸브장치는, 캠샤프트에 배열된 캠과 접촉하는 로커암이 구비되고, 한 쌍의 암을 지닌 밸브 브릿지가 상기 로커암에 접촉되게 배치되며, 상기 밸브 브릿지의 암 단부측에 밸브가 장착되고, 상기 밸브의 스템 엔드부에 밸브 리테이너가 장착되어 그 밸브 리테이너와 실린더 헤드의 상부면 사이에 개재된 밸브 스프링의 상부측을 지지하도록 구성되는 것으로서, 상기 밸브 브릿지의 암 단부에 연결 설치되어 상기 밸브의 스템 엔드부와 상기 밸브 리테이너의 상면부를 커버링 하는 밸브 캡과, 상기 밸브 캡의 가장자리 부분에 감싸여진 상태로 상기 밸브 리테이너의 가장자리 외주측에 구비되는 원웨이 클러치를 포함하여 이루어진다.Valve apparatus for an engine according to an exemplary embodiment of the present invention for achieving the above object is provided with a rocker arm in contact with the cam arranged on the camshaft, the valve bridge having a pair of arms is the rocker arm A valve is mounted on the arm end side of the valve bridge, and a valve retainer is mounted on the stem end portion of the valve, and the upper side of the valve spring interposed between the valve retainer and the upper surface of the cylinder head is disposed. And a valve cap connected to an arm end of the valve bridge to cover the stem end portion of the valve and the upper surface portion of the valve retainer, and the valve retainer being wrapped around an edge of the valve cap. It comprises a one-way clutch provided on the outer peripheral side of the edge.
상기 엔진용 밸브장치에 있어서, 상기 밸브 캡은 상기 밸브 브릿지의 아암과 별개로서 형성되어 상기 스템 엔드부에 대응하는 부분이 상기 밸브 브릿지의 아암에 연결 설치될 수 있다.In the valve apparatus for the engine, the valve cap may be formed separately from the arm of the valve bridge so that a portion corresponding to the stem end portion may be connected to the arm of the valve bridge.
대안으로서, 상기 밸브 캡은 상기 밸브 브릿지의 아암에 일체로서 형성될 수도 있다.Alternatively, the valve cap may be integrally formed with the arm of the valve bridge.
상술한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 엔진용 밸브장치에 의하면, 밸브 캡과 원웨이 클러치에 의한 간단한 구조로서 밸브의 작동 과정에서 그 밸브가 일정한 방향으로 회전되도록 함으로써 밸브와 밸브시트의 접촉 위치를 계속 변화시켜 밸브와 밸브시트의 편마모를 줄여준다. 따라서, 밸브와 밸브시트의 내구성 및 신뢰성을 향상시키는 잇점이 있다.As described above, according to the valve device for an engine according to an exemplary embodiment of the present invention, the valve and the valve seat by a simple structure by the valve cap and the one-way clutch to rotate the valve in a constant direction during the operation of the valve Continue to change the contact position of the valve to reduce uneven wear of the valve and valve seat. Accordingly, there is an advantage in improving the durability and reliability of the valve and the valve seat.
또한, 본 실시예에서는 밸브의 편마모를 최소화함에 따라 가스 리크를 최소화하여 이로 인한 밸브의 열화 방지와 연비의 향상 및 출력의 증가 등 전체적인 엔진의 성능을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.In addition, the present embodiment has the advantage of minimizing uneven wear of the valve to minimize the gas leak, thereby improving the performance of the overall engine, such as preventing the deterioration of the valve and improving fuel efficiency and increasing output.
또한 본 실시예에서는 단일의 밸브에 대하여 단일의 밸브 캡이 적용되므로, 일반적인 디젤 엔진의 4밸브 시스템 및 2밸브 시스템에도 모두 적용 가능한 잇점이 있다.In addition, in this embodiment, since a single valve cap is applied to a single valve, there is an advantage that it can be applied to both four-valve system and two-valve system of a general diesel engine.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 통하여 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 엔진용 밸브장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 밸브 캡 부위를 나타내 보인 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 원웨이 클러치 부위를 나타내 보인 도면이다.2 is a view schematically showing the configuration of a valve device for an engine according to an exemplary embodiment of the present invention, Figure 3 is a view showing the valve cap portion shown in Figure 2, Figure 4 is shown in Figure 2 Figure showing the one-way clutch portion.
도면을 참조하면, 본 실시예에 의한 엔진용 밸브장치(100)는 밸브 작동 과정에서 밸브의 일방향 회전을 지속적으로 가능케 하는 구조로 이루어진다.Referring to the drawings, the valve device for
이러한 엔진용 밸브장치(100)는 엔진의 구동력으로서 회전되는 캠샤프트(10)에 캠(11)이 결합되고, 그 캠(11)에는 로커암(20)이 접촉하여 배치된다. 이 때 상기 로커암(20)은 일단을 힌지점으로 하여 소정 구간 회동 가능하게 구성된다.The
상기 로커암(20)의 타단에는 밸브 브릿지(30)가 접촉되게 설치되는 바, 그 밸브 브릿지(30)는 두 개의 암(31)이 양방향으로 각각 형성되어 있다.The other end of the
상기 밸브 브릿지(30)의 암(31) 단부측에는 흡기/배기 밸브(40)(이하에서는 편의상 "밸브" 라고 한다)가 각각 장착된다.Intake / exhaust valves 40 (hereinafter referred to as " valve " for convenience) are mounted on the end side of the
그리고 상기 밸브(40)의 스템 엔드부에는 밸브 리테이너(50)가 장착되고, 그 밸브 리테이너(50)와 실린더 헤드(H)의 상부면 사이에는 밸브 스프링(70)이 개재되는데, 상기 밸브 리테이너(50)는 밸브 스프링(70)의 상부측을 지지하게 된다.A
상기와 같은 엔진용 밸브장치(100)에는 밸브 리테이너(50)의 상면부와 밸브(40)의 스템 엔드부를 감싸는 밸브 캡(80)이 밸브 브릿지(30)의 암(31) 단부에 연결 설치되어 있다.In the
본 실시예에서, 상기 밸브 캡(80)은 밸브(40)와 그 밸브(40)의 스템 엔드부에 장착된 밸브 리테이너(50)를 지지하기 위한 것으로서, 밸브 브릿지(30)의 암(31) 단부와 별개로서 형성된다.In this embodiment, the
이러한 밸브 캡(80)은 밸브(40)의 스템 엔드부에 대응하는 부분이 밸브 브릿지(30)의 암(31) 단부에 연결되게 설치되며, 이의 가장자리 부분이 밸브 리테이너(50)의 가장자리 외주 측으로 절곡된 형태를 취한다.The
그리고 상기 밸브 리테이너(50)의 가장자리 외주 측에는 밸브 캡(80)의 가장 자리 부분에 감싸여지는 원웨이 클러치(90)가 장착된다.And the one-
본 실시예에서, 상기 원웨이 클러치(90)는 정회전 방향으로는 제동력을 작용하지 않으면서 역회전 방향으로는 제동력을 작용하는 통상적인 구조의 원웨이 클러치로 이루어진다.In this embodiment, the one-
상기 원웨이 클러치(90)는 기본적으로 외륜을 이루는 아웃 레이스(91)와, 그 내측에 제공되어 내륜을 이루는 인너 레이스(92), 및 아웃 레이스(91)와 인너 레이스(92) 사이에는 케이지(93,cage)에 의해 간격이 항상 일정하게 유지되어 설치되는 스프레그(94,sprag)를 포함하여 구성된다.The one-
즉, 상기 원웨이 클러치(90)는 밸브(40)가 하강할 때 밸브 스프링(70)의 비틀림 작용에 의해 밸브 리테이너(50)와 함께 밸브(40)가 회전되는데 이의 회전 방향으로는 제동력을 작용하지 않고, 밸브(40)가 상승할 때 밸브 스프링(70)의 탄성 복원력에 의해 상기한 밸브(40)가 밸브 리테이너(50)와 함께 반대 방향으로 회전되지 않도록 그 반대의 회전 방향으로는 제동력을 작용하는 기능을 하게 된다.That is, the one-
이러한 원웨이 클러치(90)는 당 업계에 널리 사용되는 통상적인 구조의 원웨이 클러치로서 이루어지므로, 본 명세서에서 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Since the one-
상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 엔진용 밸브장치(100)의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the
우선, 도 5a에서와 같이 밸브(40)의 초기시에는 밸브 스프링(70)의 상측이 밸브 리테이너(50)의 하부면에 지지된 상태에 있다.First, as shown in FIG. 5A, at the initial stage of the
그리고 도 5b에서와 같이, 상기 밸브(40)가 하강시에는 밸브 스프링(70)이 압축력을 받아 도면에서의 화살표와 같이 정방향으로 일정량 회전하게 되는데, 이 때 원웨이 클러치(90)는 제동력이 작용하지 않기 때문에 밸브 스프링(70)의 탄성 회전력을 밸브 리테이너(50)로 전달하게 된다.And as shown in Figure 5b, when the
따라서 상기 밸브(40)는 밸브 리테이너(50)를 통해 정방향으로 회전력을 전달받아 회전 운동을 하게 된다.Therefore, the
또한 도 5c에서와 같이, 밸브(40)의 하강 운동이 끝나고 상승시에는 밸브 스프링(70)이 탄성 복원력에 의해 원위치로 원상 복귀하게 되고, 이 때 원웨이 클러치(90)는 제동력이 작용하여 밸브 스프링(70)의 회전력이 밸브 리테이너(50)로 전달되지 않도록 한다. 그러면 상기 밸브(40)는 회전되지 않는 상태로 상승하게 된다.In addition, as shown in Figure 5c, when the lower end of the downward movement of the
도 6은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 엔진용 밸브장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.6 is a view schematically showing the configuration of a valve device for an engine according to another exemplary embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 이 경우는 전기 실시예의 구조를 기본으로 하면서, 밸브 캡(180)이 밸브 브릿지(130)의 암(131) 단부에 일체로서 형성되는 엔진용 밸브장치(200)를 구성한다.Referring to the drawings, in this case, the
본 실시예에서, 상기 밸브 캡(180)은 밸브 브릿지(130)의 암(131) 단부로부터 일체로 연장하여 이의 가장자리 부분이 원웨이 클러치(190)를 감싸면서 밸브(140)와 그 밸브(140)의 스템 엔드부에 장착된 밸브 리테이너(150)를 지지하게 된다.In this embodiment, the
이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔진용 밸브장치(200)의 나머지 구성 및 작용은 전기 실시예에서와 같으므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the rest of the configuration and operation of the
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.These drawings are for the purpose of describing an exemplary embodiment of the present invention, and therefore the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 엔진용 밸브장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a general valve device for an engine according to the prior art.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 엔진용 밸브장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a view schematically showing the configuration of a valve device for an engine according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 밸브 캡 부위를 나타내 보인 도면이다.3 is a view showing the valve cap portion shown in FIG.
도 4는 도 2에 도시된 원웨이 클러치 부위를 나타내 보인 도면이다.4 is a view showing the one-way clutch portion shown in FIG.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 엔진용 밸브장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.5a to 5c are views for explaining the operation of the valve device for the engine according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 엔진용 밸브장치를 개략적으로 도시한 도면이다.Fig. 6 is a view schematically showing a valve device for an engine according to another exemplary embodiment of the present invention.
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