KR101860949B1 - Engine Intake and Exhaust Valve having Improved Durability Seating Face - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내구성이 향상된 착좌면을 가지는 엔진의 흡기 및 배기 밸브에 관한 것으로, 엔진의 흡기 포트 또는 배기 포트 쪽의 실린더 헤드에 구비된 밸브시트와 접촉되는 밸브착좌면에 밸브헤드의 중점을 중심으로 원주방향을 따라 복수개의 요홈이 방사형으로 배열됨으로써, 상기 밸브를 지나가는 윤활유의 저장소 역할을 하여 밸브착좌면의 윤활 성능이 개선되고 마찰로 인해 발생되는 마모 입자를 포획함으로써 마찰을 시켜 부품 전체의 내구성이 향상된다.The present invention relates to an intake valve and an exhaust valve of an engine having a seating surface with improved durability, and more particularly, to a valve seat surface contacting a valve seat provided in a cylinder head of an intake port or an exhaust port of an engine, A plurality of grooves are radially arranged along the circumferential direction to serve as a reservoir of lubricating oil passing through the valve to improve lubrication performance of the valve seating surface and to catch wear particles generated by friction, .

Description

내구성이 향상된 착좌면을 가지는 엔진의 흡기 및 배기 밸브 {Engine Intake and Exhaust Valve having Improved Durability Seating Face}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an engine intake and exhaust valve having an improved seating surface having improved durability,

본 발명은 내구성이 향상된 착좌면을 가지는 엔진의 흡기 및 배기 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진에서 흡기 포트와 배기 포트의 개폐 역할을 하는 흡기 및 배기 밸브의 착좌면의 내구성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an intake valve and an exhaust valve of an engine having a seating surface with improved durability and more particularly to a method of improving the durability of a seating surface of an intake valve and an exhaust valve serving as an opening / .

도 1에 예시된 바와 같이, 일반적으로 내연기관은 엔진의 크랭크축의 회전력에 의해 캠축(1)이 회전되고, 상기 캠축(1)에 형성된 캠(2)에 의해 엔진 흡기 및 배기 밸브(6)가 일정시간 간격으로 상하로 직선 왕복운동을 하면서 연소실에 연료가스와 공기의 혼합가스를 분사, 압축 및 폭발시켜 그 폭발에 의해 동력을 얻는 일련의 과정이 반복되는데, 상기와 같이 엔진 흡기 및 배기 밸브(6)를 작동시키기 위한 캠축(1), 캠(2), 타펫(Tappet, 7), 푸쉬 로드(3), 로커암(4), 밸브스프링(5)등의 일련의 요소들을 포함하여 밸브 트레인 시스템이라고 한다. 1, the internal combustion engine is generally constituted such that the camshaft 1 is rotated by the rotational force of the crankshaft of the engine and the engine intake and exhaust valves 6 are closed by the cam 2 formed on the camshaft 1 A series of processes of injecting, compressing and exploding a mixture gas of fuel gas and air and obtaining power by explosion is repeated in a linear reciprocating motion at a predetermined time interval while the engine intake and exhaust valves 6 includes a series of elements such as a camshaft 1, a cam 2, a tappet 7, a push rod 3, a rocker arm 4, a valve spring 5, System.

상기 밸브 트레인 시스템에서 실린더 헤드(10) 일측에 밸브시트(9)가 구비되고 상기 밸브시트(9)는 엔진 흡기 및 배기 밸브(6)의 일측과 접촉한다. In the valve train system, a valve seat 9 is provided at one side of the cylinder head 10, and the valve seat 9 contacts one side of the engine intake and exhaust valve 6.

이러한 상기 밸브(6)는 실린더로 유입되는 혼합연료와 실린더로부터 배출되는 연소가스를 직접 제어하는 부품으로 외부와의 셔터역할을 한다. The valve 6 serves as a shutter for externally controlling the mixed fuel flowing into the cylinder and the combustion gas discharged from the cylinder directly.

이때, 내연기관의 밸브 트레인 시스템에서 상대적인 운동을 하는 두 표면의 윤활제가 부족한 경우에 두 접촉면은 고체 접촉 또는 경계 윤활상태가 혼재된 혼합 윤활상태가 된다. At this time, when the lubricant of the two surfaces performing the relative motion in the valve train system of the internal combustion engine is insufficient, the two contact surfaces become a mixed lubrication state in which the solid contact or the boundary lubrication state is mixed.

이러한 혼합 윤활상태의 경우, 고체접촉으로 인한 두 표면의 미세한 영역에 급격한 온도 상승을 유발하기 쉽다.In the case of such a mixed lubrication state, it is likely to cause a sudden temperature rise in a fine area of two surfaces due to solid contact.

이때의 온도 상승은 두 접촉면에 소성 변형 및 피로 파괴를 발생시키며, 두 접촉면 중 어느 하나의 표면에서 떨어져 나온 입자는 마모입자가 되어 접촉면에서의 마찰 및 마모를 증가시켰다.In this case, the temperature rise causes plastic deformation and fatigue fracture at two contact surfaces, and the particles separated from the surface of one of the two contact surfaces become wear particles, thereby increasing friction and wear at the contact surface.

이를 해결하기 위해, 근래에는 혼합 경계 윤활상태에서 상대적인 운동을 하는 두 접촉면에서의 윤활 성능을 향상시키기 위하여 흡기 및 배기 밸브에 표면 미세 요홈을 가공하는 방법이 많이 사용되고 있다. LST(laser surface texturing), 머시닝 가공 방법, 진공 상태에서 가스(gas)로부터 해리된 이온들의 전기적, 물리적 에너지를 사용하는 이온 빔 가공방법 및 반도체 식각 공정을 통한 가공방법들이 사용되고 있다.In order to solve this problem, a method of machining surface micro-grooves on intake and exhaust valves has been widely used in order to improve lubrication performance on two contact surfaces that perform relative motion in a mixed boundary lubrication state. Laser surface texturing (LST), machining method, ion beam machining method using electrical and physical energy of ions dissociated from gas in a vacuum state, and machining methods using a semiconductor etching process are used.

그러나, 밸브착좌면(8)의 마찰 및 마모를 개선하고자 밸브(6)전체에 열처리를 수행하고 특정 부분에 추가의 고주파 열처리를 하는 방법은 대부분의 엔진이 4-Valve의 구조를 갖고, 기통수가 4-6기통임을 고려하면 한 개의 엔진에서 사용되는 밸브(6)의 개수는 엔진 내부의 다른 부품보다 많으므로 밸브(6) 전체에 열처리 및 추가 고주파 처리를 하는 것은 생산성과 경제성에서 단점을 가지기 때문에 각각의 밸브(6)에 적용하는 데는 문제점이 있었다.However, in order to improve the friction and wear of the valve seating surface 8, heat treatment is applied to the entire valve 6 and additional high-frequency heat treatment is applied to the specific portion, so that most engines have a 4-valve structure, Considering the 4-6 cylinders, the number of valves 6 used in one engine is greater than the other components in the engine, so heat treatment and additional high-frequency treatment for the entire valve 6 has disadvantages in productivity and economy There is a problem in applying to each valve 6.

또한, 상기 밸브(6)는 밸브스프링(5)의 반발력으로 인하여 직선 왕복 운동 및 회전 운동을 하여 원심력과 동시에 회전력이 작용하게 되므로 상기 요홈은 윤활 성능의 개선에는 문제점이 있었다. In addition, the valve 6 is subjected to linear reciprocating motion and rotational motion due to the repulsive force of the valve spring 5, so that rotational force acts simultaneously with the centrifugal force, so that the groove has a problem in improving the lubrication performance.

본 발명은 전술한 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 엔진의 실린더헤드 일측에 구비된 밸브시트와 접촉하는 흡기 및 배기 밸브에 형성되는 밸브착좌면의 윤활 성능을 개선시켜 마찰 및 마모의 저감에 따른 부품의 내구성을 향상시키는 엔진 흡기 및 배기 밸브를 제공하고, 상기 밸브가 구동하는 조건과 생산성 및 경제성을 갖도록 상기 밸브의 착좌면에 형성되는 요홈의 크기, 형상 및 배열을 정하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the lubrication performance of a valve seating surface formed on an intake valve and an exhaust valve in contact with a valve seat provided at one side of a cylinder head of an engine, An object of the present invention is to provide an engine intake and exhaust valve for improving the durability of parts and to determine the size, shape, and arrangement of the recesses formed on the seating surface of the valve so as to have a condition for driving the valve, productivity and economy.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 내구성이 향상된 착좌면을 가지는 엔진의 흡기 및 배기 밸브는, 엔진의 흡기 포트 또는 배기 포트 쪽의 실린더 헤드에 구비된 밸브시트와 접촉되는 밸브착좌면에 밸브헤드의 중점을 중심으로 원주방향을 따라 복수개의 요홈이 방사형으로 배열된 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above-mentioned object, an intake and exhaust valve of an engine having an improved seating surface for durability according to the present invention includes a valve seat surface A plurality of grooves are radially arranged along the circumferential direction about the center of the valve head.

바람직하게는, 원주 방향을 따라 방사형으로 배열된 상기 요홈의 원주 방향 배열 간격(θ)이 15°이하의 간격으로 형성된 것을 특징으로 한다. Preferably, the circumferential spacing? Of the recesses radially arranged along the circumferential direction is formed at an interval of 15 degrees or less.

더욱 바람직하게는, 상기 요홈은 타원 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다. More preferably, the groove is formed in an elliptic shape.

또한, 상기 요홈의 장축의 길이가 밸브착좌면의 지름방향 길이의 1/3 이내이고, 단축의 길이가 상기 장축 길이의 1/2 이내이며, 깊이가 상기 단축 길이의 1/2 이하인 것을 특징으로 한다. The length of the major axis of the groove is within 1/3 of the radial length of the valve seating surface, the minor axis is within 1/2 of the major axis length, and the depth is 1/2 or less of the minor axis length. do.

또한, 상기 방사형으로 배열된 요홈은 밸브헤드의 중점에서 요홈의 중점을 지나는 선에 대해 일정한 각도를 이루도록 사선으로 배열된 것을 특징으로 한다. In addition, the radially arranged recesses are arranged diagonally so as to form a constant angle with respect to a line passing the center of the groove at the center of the valve head.

또한, 밸브헤드의 중점에서 요홈의 중점을 지나는 선과 상기 요홈의 장축이 형성하는 사선배열의 경사각이 30° 내지 60°로 형성된 것을 특징으로 한다. The inclined angle of the oblique line formed by the line passing through the center of the groove at the center of the valve head and the long axis of the groove is 30 to 60 degrees.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 내구성이 향상된 착좌면을 가지는 엔진의 흡기 및 배기 밸브에 의하면, 상기 밸브착좌면에 요홈을 가공하면 밸브시트와 접촉되는 동안 윤활유가 그 요홈안에 머무르게 되어 밸브시트와 밸브착좌면의 접촉면 윤활상태를 개선시켜 마찰 및 마모가 저감되어 부품 전체의 내구성을 향상시키는 효과가 있다. As described above, according to the intake and exhaust valve of the engine having the durability-improved seating surface according to the present invention, when the groove is formed in the valve seating surface, lubricating oil remains in the groove during contact with the valve seat, The contact surface lubrication state of the seating surface is improved to reduce friction and wear, thereby improving the durability of the entire parts.

또한, 요홈의 형상, 크기 및 배열을 구체화하여 엔진 흡기 및 배기 밸브의 착좌면에 최적의 요홈을 형성함으로써 제조비용이 절감되고 생산성을 향상시킬 수 있다. Further, the shape, size, and arrangement of the recesses are specified to form optimum grooves on the seating surfaces of the engine intake and exhaust valves, thereby reducing the manufacturing cost and improving the productivity.

도 1은 내연기관의 밸브 트레인 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 흡기 또는 배기 밸브의 사시도이다.
도 3은 방사형으로 배열된 요홈이 형성되는 본 발명의 일실시예에 따른 밸브착좌면의 개념도이다.
도 4는 도 3에 도시된 밸브착좌면의 확대도이다.
도 5는 방사 및 사선배열된 요홈이 형성되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브착좌면의 개념도이다
도 6은 도 5에 도시된 밸브착좌면의 확대도이다.1 is a schematic view of a valve train system of an internal combustion engine.
2 is a perspective view of an intake or exhaust valve according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual view of a valve seating surface according to an embodiment of the present invention in which a radially arranged recess is formed.
4 is an enlarged view of the valve seating surface shown in Fig.
FIG. 5 is a conceptual view of a valve seating surface according to another embodiment of the present invention in which radial and diagonal grooves are formed
6 is an enlarged view of the valve seating surface shown in Fig.

이하 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 내구성이 향상된 착좌면을 가지는 엔진의 흡기 및 배기 밸브는, 엔진의 흡기 포트 또는 배기 포트 쪽의 실린더 헤드(10)에 구비된 밸브시트(9)와 접촉되는 밸브착좌면(200)에 밸브헤드의 중점(M)을 중심으로 원주방향을 따라 복수개의 요홈(202)이 형성되어 있다. Referring to FIG. 2, the intake and exhaust valves of an engine having a seating surface with improved durability according to an embodiment of the present invention include a valve seat 9 (see FIG. 2) provided in a cylinder head 10 on an intake port or an exhaust port side of the engine. A plurality of grooves 202 are formed along the circumferential direction about the center point M of the valve head.

상술한 바와 같이 복수개의 요홈(202)은 원주 방향을 따라 서로 간의 소정의 간격을 갖도록 형성되는데, 이는 밸브착좌면(200)에 형성되는 요홈(202)의 개수가 너무 많으면 요홈(202)이 가공되지 않은 밸브착좌면(200)의 면적이 줄어들어, 밸브시트(9)와 접촉하는 밸브착좌면(200)에 가해지는 압력이 증가하고, 상기 밸브(6)의 직선 왕복 운동시에 밸브시트(9)가 밸브착좌면(200)에 가해지는 충격량 또한 증가하여 상기 밸브(6)의 균열(Failure)의 위험성이 증가한다. As described above, the plurality of grooves 202 are formed to have a predetermined spacing along the circumferential direction. This is because if the number of grooves 202 formed on the valve seating surface 200 is too large, The area of the valve seating surface 200 which is not in contact with the valve seating surface 200 is reduced so that the pressure applied to the valve seating surface 200 in contact with the valve seat 9 increases and the valve seat 9 The amount of impact applied to the valve seating surface 200 also increases, thereby increasing the risk of failure of the valve 6.

반대로, 밸브착좌면(200)에 형성되는 요홈(202)의 개수가 너무 적어지게 되면 윤활 성능과 마찰 및 마모 저감효과가 미미하고, 제조 단가만 상승시키는 결과를 초래하므로 밸브시트(9)와 접촉하는 밸브착좌면(200)의 마찰 및 마모를 최소화시킬 수 있는 요홈(202)의 크기, 형태 및 배열을 정하는 것이 핵심이다. On the other hand, if the number of the recesses 202 formed on the valve seating face 200 is too small, the lubricating performance and the friction and wear reducing effect are insignificant, It is essential to determine the size, shape, and arrangement of the recesses 202 that can minimize the friction and wear of the valve seating surface 200 to be formed.

도 3은 방사형으로 배열된 요홈이 형성되는 본 발명의 일실시예에 따른 밸브착좌면의 개념도이다.3 is a conceptual view of a valve seating surface according to an embodiment of the present invention in which a radially arranged recess is formed.

도 3에 도시된 바와 같이, 방사형 배열로 원주 방향 배열 간격(θ)을 가진 요홈(202)에 대한 밸브착좌면(200)의 마모를 개선하기 위한 최적 조건을 찾기 위한 기본 실험을 수행하였으며, 그 결과는 표 1과 같다. As shown in FIG. 3, a basic experiment was conducted to find an optimal condition for improving the abrasion of the valve seating surface 200 with respect to the groove 202 having a circumferential alignment spacing? In a radial arrangement, The results are shown in Table 1.

이때, 도 4에 도시된 것과 같이 요홈(202)의 장축의 길이(L), 요홈의 깊이(D)에 따른 요홈(202)의 원주 방향 배열 간격(θ)을 알아보기 위해 실험계획법에 따라 설계변수로 정하였다. 4, the length L of the long axis of the groove 202 and the depth D of the groove are designed in accordance with an experimental design method in order to determine the circumferential arrangement interval? Of the grooves 202, as shown in FIG. Respectively.

상기 요홈(202)의 장축의 길이(L)는 가공 공정상 및 샘플에서의 적용 가능성의 이유로 밸브착좌면(200)의 지름방향 길이(ℓ)가 2.4mm 일 때 이의 1/3 인 800㎛이내로 하였고, 상기 장축의 길이(L)와 단축의 길이(W)의 비를 2:1로 고정하여 요홈(202)의 단축의 길이(W)를 상기 장축 길이(L)의 1/2 로 하였으며, 원주 방향 배열 간격(θ)은 15°이하로 두고 실험하는데, 원주 방향 배열 간격(θ)은 15°이 상의 간격에서는 마모 저감 효과가 미미하기 때문이다. The length L of the long axis of the groove 202 is within 800 占 퐉 which is one third of the length L of the valve seating surface 200 in the radial direction of the valve when the radial length l of the valve seating surface 200 is 2.4 mm, And the ratio of the length L of the long axis to the length W of the minor axis was fixed at 2: 1 so that the length W of the minor axis of the groove 202 was 1/2 of the major axis length L, The circumferential arrangement interval (θ) is experimented at 15 ° or less, and the circumferential arrangement interval (θ) is less than 15 °.

상기와 같은 변수들을 정하는 것은 실험에 의한 결과를 얻기 위함이며, 엔진의 흡기 및 배기 밸브(6)의 크기 및 형상에 따라 실험 변수 값은 상이할 수 있다.The above parameters are determined in order to obtain experimental results, and the experimental variables may differ depending on the size and shape of the intake and exhaust valves 6 of the engine.

Figure 112011101763947-pat00001
Figure 112011101763947-pat00001

먼저, 표 1에서 원주 방향을 따라 방사형으로 배열된 상기 요홈(202)의 원주 방향 배열 간격(θ)과 요홈의 깊이(D)를 고정하고, 장축의 길이(L)만을 달리하여 비교한 예 1과 예 7 및 예 13의 측정 평균값을 비교하면, 예 7에서 장축의 길이(L)가 600㎛ 일 때 마모량이 16.9㎛로 가장 적음을 알 수 있다. First, Table 1 shows a comparison between Example 1 (Comparative Example 1) in which the circumferential arrangement distance? Of the grooves 202 radially arranged along the circumferential direction and the depth D of the grooves were fixed, And the measured average values of Examples 7 and 13 are compared, it can be seen that the wear amount is the smallest at 16.9 mu m when the length L of the major axis is 600 mu m in Example 7. [

또한, 예 3과 예 9 및 예 15를 비교하여도 장축의 길이(L)가 600㎛일 때 마모량이 16.7㎛로 가장 적음을 알 수 있다. It can also be seen from comparison of Example 3 with Examples 9 and 15 that the wear amount is the smallest at 16.7 占 퐉 when the length L of the long axis is 600 占 퐉.

이에 따라, 마모량이 가장 적은 장축의 길이(L)인 600㎛로 고정하고, 요홈의 깊이(D)는 크게 작용하지 않으므로 우선, 예 7 과 예 9 및 예 11을 비교하면 예 11의 마모량이 13.1㎛로 가장 적음을 알 수 있다. Accordingly, since the length L of the major axis with the smallest amount of wear is fixed to 600 mu m and the depth D of the groove does not act largely, first, comparing Example 7 with Examples 9 and 11, Mu m. ≪ / RTI >

또한, 장축의 길이(L)가 600㎛, 원주 방향 배열 간격(θ)이 5°인 예 11과 예 12를 비교하면, 예 11의 마모량이 조금 더 적음을 알 수 있다. It can also be seen that the wear amount of Example 11 is slightly smaller when Example 11 and Example 12 in which the length L of the long axis is 600 mu m and the circumferential alignment interval [theta] is 5 DEG are compared.

따라서, 원주 방향 배열 간격(θ)이 5°이고, 장축의 길이(L)가 600㎛, 요홈의 깊이(D)가 100㎛으로 요홈(202)을 설계한다면 밸브착좌면(200)의 마모량이 가장 적게 된다. Therefore, if the grooves 202 are designed so that the circumferential arrangement interval? Is 5 占 and the length L of the major axis is 600 占 퐉 and the depth D of the grooves is 100 占 퐉, the amount of wear of the valve seating surface 200 The least.

그러나, 상기 실험 중 예 17과 예 18에서 균열(Failure)가 발생된 것으로 보아 상기 장축(L)의 길이에 비하여 원주 방향 배열 간격(θ)이 너무 작으면, 요홈의 깊이(D)와는 상관없이 상기 밸브(6)에 균열이 발생되므로 적절한 비율로 요홈(202)의 형태를 선정하는 것이 바람직하다. However, when the circumferential arrangement interval? Is too small as compared with the length of the long axis L in view of occurrence of a failure in Examples 17 and 18, irrespective of the depth D of the groove, It is preferable to select the shape of the groove 202 at an appropriate ratio since the valve 6 is cracked.

또한, 상기 표 1에 의하여 상기 요홈(202)의 타원형의 형상은, 장축의 길이(L)가 밸브착좌면(200)의 지름방향 길이(ℓ)의 1/3 이내로 하고, 단축의 길이(W)는 상기 장축의 길이(L)의 1/2 이내로 형성하는데 이는, 밸브착좌면(200)의 지름방향 길이(ℓ)에 형성되는 요홈(202)의 상하 여유 공간을 구비하여 밸브착좌면(200)의 균열(Failure)을 방지하고, 요홈의 깊이(D)를 상기 단축 길이(W)의 1/2 이내로 두는 것은 상기 밸브(6)의 균열 및 파괴를 방지하기 위함이다.
The elliptical shape of the groove 202 in Table 1 is set such that the length L of the major axis is within 1/3 of the length l of the valve seating surface 200, Is formed within a half of the length L of the long axis because the upper and lower clearance spaces of the groove 202 formed in the radial length l of the valve seating surface 200 prevent the valve seating surface 200 And the depth D of the groove is set to be within a half of the short axis length W in order to prevent the valve 6 from cracking and breaking.

밸브착좌면(200)에 방사형으로 배열된 복수개의 요홈(202)이 원주 방향 배열 간격(θ)을 갖는 것만으로도 밸브착좌면(200)의 마모가 저감되는 효과가 있으나, 엔진의 흡기 및 배기 밸브(6)는 직선 왕복 운동뿐만 아니라 회전 운동도 동시에 하고 있다. There is an effect that wear of the valve seating surface 200 is reduced even if a plurality of grooves 202 radially arranged on the valve seating surface 200 have a circumferential arrangement interval θ, The valve 6 not only reciprocates linearly but also rotates at the same time.

상기 밸브(6)를 회전시키기 위한 기구는 특별히 없지만, 코일 형상의 밸브스프링(5)이 상기 밸브(6)의 개폐를 위하여 압축과 반발을 되풀이하므로, 그 코일의 변형반력으로 회전하게 된다. 이렇게 회전하고 있는 덕분에 상기 밸브(6)와 밸브시트(9)의 접촉면에 이물질이 끼이는 것을 방지한다. Although there is no particular mechanism for rotating the valve 6, a coil-shaped valve spring 5 rotates due to the deformation reaction force of the coil 6, since the valve 6 repeats compression and repulsion for opening and closing the valve 6. By virtue of this rotation, it is possible to prevent foreign matters from being caught on the contact surface between the valve 6 and the valve seat 9. [

상기한 바와 같이 상기 밸브(6)에 작용하는 원심력으로 인하여 윤활유가 반경 방향으로 이동되게 될 때 상기 요홈(202)에 윤활유가 머무르는 시간을 길게 하기 위하여 서로 다른 길이의 장축의 길이(L) 및 단축의 길이(W)를 가지는 요홈(202)을 형성하는 것이 바람직하다. As described above, when the lubricant is moved in the radial direction due to the centrifugal force acting on the valve 6, in order to lengthen the time during which the lubricant stays in the groove 202, It is preferable to form the groove 202 having the length W of the groove.

따라서, 표 1의 결과를 바탕으로 예 11을 최적 안으로 선정하여, 도 5 및 도 6에 도시된 것과 같이, 요홈(202)들이 사선으로 배열된 경우에 상기 요홈(202)의 밸브헤드의 중점(M)에서 요홈의 중점(m)을 지나는 선과 요홈(202)의 장축이 형성하는 사잇각 즉, 사선배열의 경사각(α)을 정하기 위하여 실험을 수행하였으며 그 결과는 표 2와 같다. Thus, based on the results of Table 1, Example 11 is selected to be optimal and the center of gravity of the valve head of the groove 202 (as shown in FIGS. 5 and 6) when the grooves 202 are arranged diagonally M, an experiment was performed to determine an angle formed by a line passing through the center of gravity m of the groove and the long axis of the groove 202, that is, the inclination angle? Of the oblique line arrangement.

Figure 112011101763947-pat00002
Figure 112011101763947-pat00002

표 2에 나타난 바와 같이, 사선배열의 경사각(α)이 0°내지 90°에서의 마모량을 비교해 보면, 상기 사선배열의 경사각(α)이 30° 내지 60°일 때 마모량이 저감되는 효과가 좋음을 알 수 있다. As shown in Table 2, when the inclination angle? Of the oblique line arrangement is compared with the wear amount at 0 to 90 degrees, the effect of reducing the wear amount when the oblique angle? Of the oblique line arrangement is 30 to 60 is good. .

가장 큰 저감 효과를 나타내는 것은 상기 사선배열의 경사각(α)이 45°일 때이다.
The largest reduction effect is when the inclination angle? Of the oblique line arrangement is 45 °.

상기의 실험에 따라, 상기 요홈(202)들이 원주 방향 배열 간격(θ)을 가지는 것만으로도 밸브착좌면(200)의 마모가 저감되는 효과가 있으나, 엔진의 흡기 및 배기 밸브(6)가 가지는 직선 왕복 운동 및 회전 운동을 모두 고려하기 위하여 사선배열의 경사각(α)을 구체적으로 정하여 형성하면 밸브시트(9)와 접촉하는 밸브착좌면(200)의 윤활 성능 개선과 마찰 및 마모가 저감되는 효과를 극대화시킬 수 있다.According to the above experiment, there is an effect that wear of the valve seating surface 200 is reduced by merely having the grooves 202 in the circumferential direction spacing. However, since the intake and exhaust valves 6 When the inclination angle? Of the oblique line arrangement is specifically determined in order to consider both the linear reciprocating motion and the rotational motion, improvement in lubrication performance of the valve seating surface 200 contacting with the valve seat 9 and reduction in friction and wear Can be maximized.

1: 캠 축 2: 캠
3: 푸시로드 4: 로커 암
5: 밸브스프링 6: 흡기 및 배기 밸브
7: 타펫 8: 밸브 착좌면
9: 밸브시트 10: 실린더 헤드
100: 밸브스템 102: 벨브헤드
200: 밸브 착좌면 202: 요홈
ℓ: 밸브착좌면의 지름방향 길이
W: 요홈의 단축 L: 요홈의 장축
θ: 원주 방향 배열 간격(°) D: 요홈의 깊이
M: 밸브헤드의 중점 m: 요홈의 중점
α: 사선배열의 경사각(°)1: camshaft 2: cam
3: push rod 4: rocker arm
5: Valve spring 6: Intake and exhaust valve
7: Tappet 8: Valve seating surface
9: valve seat 10: cylinder head
100: valve stem 102: valve head
200: valve seating surface 202: groove
ℓ: Diameter length of valve seating surface
W: Short axis of the groove L: Long axis of the groove
θ: spacing in the circumferential direction (°) D: depth of groove
M: the center of the valve head m: the center of the groove
α: inclination angle of the diagonal array (°)

Claims (7)

엔진의 흡기 포트 및 배기 포트의 개폐를 위한 흡기 및 배기 밸브에 있어서,
엔진의 흡기 포트 또는 배기 포트 쪽의 실린더 헤드(10)에 구비된 밸브시트(9)와 접촉되는 밸브착좌면(200)에 밸브헤드의 중점(M)을 중심으로 원주방향을 따라 복수개의 요홈(202)이 방사형으로 배열되고,
상기 요홈(202)은 밸브헤드의 중점(M)에서 요홈의 중점(m)을 지나는 선에 대해 일정한 각도를 이루도록 사선으로 배열된 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 착좌면을 가지는 엔진의 흡기 및 배기 밸브.An intake and exhaust valve for opening and closing an intake port and an exhaust port of an engine,
The valve seat surface 200 contacting the valve seat 9 provided in the cylinder head 10 of the intake port or the exhaust port of the engine is provided with a plurality of recesses 202 are arranged radially,
Wherein the recesses (202) are arranged diagonally with respect to a line passing the center of gravity (m) of the groove at the midpoint (M) of the valve head. The intake and exhaust valve of an engine having an improved seating surface . 제 1항에 있어서,
상기 방사형으로 배열된 복수개의 요홈(202)들의 원주 방향 배열 간격(θ)이 15°이하의 간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 착좌면을 가지는 엔진의 흡기 및 배기 밸브. The method according to claim 1,
Wherein the radial arrangement of the plurality of recesses (202) in the circumferential direction is spaced by an interval of 15 degrees or less. 제 1항에 있어서,
상기 요홈(202)은 타원 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 착좌면을 가지는 엔진의 흡기 및 배기 밸브. The method according to claim 1,
Wherein the groove (202) is formed in an elliptical shape. The intake and exhaust valve of an engine having an improved seating surface for durability. 제 3항에 있어서,
상기 요홈(202)은,
장축의 길이(L)가 밸브착좌면의 지름방향 길이(ℓ)의 1/3 이내이고, 단축의 길이(W)가 상기 장축의 길이(L)의 1/2 이내이며, 깊이(D)가 상기 단축의 길이(W)의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 착좌면을 가지는 엔진의 흡기 및 배기 밸브.The method of claim 3,
The groove (202)
The length L of the major axis is within 1/3 of the length L of the valve seat surface in the radial direction and the length W of the minor axis is within 1/2 of the length L of the major axis, (W) of the minor axis is less than or equal to 1/2 of the length (W) of the minor axis. The intake and exhaust valve of an engine having an improved seating surface for durability. 엔진의 흡기 포트 및 배기 포트의 개폐를 위한 흡기 및 배기 밸브에 있어서,
엔진의 흡기 포트 또는 배기 포트 쪽의 실린더 헤드(10)에 구비된 밸브시트(9)와 접촉되는 밸브착좌면(200)에 밸브헤드의 중점(M)을 중심으로 원주방향을 따라 복수개의 요홈(202)이 방사형으로 배열되고,
상기 요홈(202)은 타원 형상으로 형성되며,
상기 요홈(202)은 장축의 길이(L)가 밸브착좌면의 지름방향 길이(ℓ)의 1/3 이내이고, 단축의 길이(W)가 상기 장축의 길이(L)의 1/2 이내이며, 깊이(D)가 상기 단축의 길이(W)의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 착좌면을 가지는 엔진의 흡기 및 배기 밸브.An intake and exhaust valve for opening and closing an intake port and an exhaust port of an engine,
The valve seat surface 200 contacting the valve seat 9 provided in the cylinder head 10 of the intake port or the exhaust port of the engine is provided with a plurality of recesses 202 are arranged radially,
The grooves 202 are formed in an elliptical shape,
The length L of the long axis is within 1/3 of the length L of the valve seat surface in the radial direction and the length W of the minor axis is within 1/2 of the length L of the long axis , And the depth (D) is 1/2 or less of the length (W) of the minor axis. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
밸브헤드의 중점(M)에서 요홈의 중점(m)을 지나는 선과 상기 요홈(202)의 장축이 형성하는 사선배열의 경사각(α)이 30° 내지 60°인 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 착좌면을 가지는 엔진의 흡기 및 배기 밸브. 5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein an inclination angle alpha of a diagonal line formed by a line passing through the center of gravity m of the groove at the center M of the valve head and a long axis of the groove 202 is 30 to 60 degrees, The intake and exhaust valves of the engine. 제 6항에 있어서,
상기 사선배열의 경사각(α)이 45°인 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 착좌면을 가지는 엔진의 흡기 및 배기 밸브.The method according to claim 6,
Wherein the inclined angle? Of the oblique line arrangement is 45 占 The intake and exhaust valve of an engine having an improved seating surface for durability.
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