KR19980021725A - 자동차용 엔진의 밸브개폐기구 - Google Patents

Abstract

DOHC 형식의 엔진에서 캠 샤프트간의 거리가 크고, 그에 따른 실린더헤드 즉, 엔진의 구조가 중량화되는 문제점을 해소하고자 한다. 연소실의 표면적 및 체적비가 크고 연소시 화염전파기간이 길어, 연소실 벽면으로 방출되는 열손실이 크고 엔진의 출력이 저하되는 문제점을 해소하고자 한다. 이를 위하여, 본 발명의 밸브 개폐기구는 피스톤에 연동되는 크랭크 샤프트(2)가 벨트 혹은 체인(3)을 매개로, 인테이크 캠 샤프트 혹은 익죠스트 캠 샤프트중에서 하나의 캠 샤프트(51)에 연결되고, 크랭크 샤프트와 연결된 하나의 캠 샤프트가 평행하게 배치된 다른 하나의 캠 샤프트(52)와 기어(53, 54)로 연결된 것을 기술적 구성으로 한다.

Description

자동차용 엔진의 밸브 개폐기구

본 발명은 자동차용 엔진의 밸브 개폐기구에 관한 것으로, 특히 DOHC(double over head camshaft)식 엔진에서 일 캠 샤프트 구동방식으로 된 밸브 개폐기구에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 자동차의 엔진은 동력을 발생시키는 장치로서, 피스톤, 크랭크 기구, 흡·배기 밸브, 밸브 개폐기구 등으로 구성된다.

이러한 자동차용 엔진은 근래들어 흡,배기 효율을 높이므로서 고출력을 얻기 위해, DOHC 형식의 밸브 개폐기구를 채용하고 있다.

이러한 DOHC 형식의 4밸브 구조를 갖는 종래 공지된 자동차 엔진이 도 1, 도 2 및 도 3에 잘 나타나 있다.

도면을 통하여 알 수 있듯이, 엔진(1)의 하부에는 실린더내에서 왕복운동되는 피스톤에 연동되어 동력을 전달하는 크랭크 샤프트(2)가 설치된다. 이 크랭크 샤프트(2)는 벨트 혹은 체인(3)을 개재하여, 실린더헤드(4)의 길이 방향으로 평행하게 설치된 2개의 캠 샤프트(5)의 벨트 풀리(5′)와 연결된다.캠 샤프트(5)는 크랭크 샤프트(2)의 2회전마다 1회전되도록 연결된다.

각각의 캠 샤프트(5)에는 한 실린더당 각각 2개가 설치된 흡,배기 밸브(6)를 개폐시키기 위해, 그 흡,배기 밸브(6)의 스템부에 접촉되는 캠(7)이 형성된다.

이렇게 구성된 캠(7)은 피스톤의 상,하 운동에 따라 흡,배기 밸브(6)를 개폐시키게 된다.

한편, 도면에서의 미설명 부호 (8)은 실린더블록, (9)는 벨트 텐셔너를 지칭한다.

상술한 DOHC식 자동차 엔진의 밸브 개폐기구에 있어서, 캠 샤프트(5)는 인테이크(intake) 및 익죠스트(exhaust) 캠 샤프트로 구성된다. 따라서, 2개의 캠 샤프트(5)는 벨트 혹은 체인(3)을 매개체로하여 피스톤의 상,하 운동에 따라 회전되는 크랭크 샤프트(2)에 동시에 연결된다.

그러나 이와 같은 연결구조는 SOHC(single over head camshaft) 형식의 엔진에 비해, 밸브 개폐기구의 구조가 복잡하게 되고, 벨트 풀리의 협각으로 인한 캠 샤프트간의 거리 만큼 엔진의 사이즈가 크게 되는 문제점이 있다.

또한, 캠 샤프트간의 거리 만큼 연소실의 표면적 및 체적비가 크기 때문에, 혼합기의 연소시 화염전파기간이 길어지고, 연소실 벽면으로 방출되는 열손실이 커져 엔진의 출력이 저하되는 문제점이 있다.

이러한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 목적에서 안출된 것으로, 본 발명은 DOHC 형식의 엔진에서 일 캠 샤프트 구동방식을 채용하여, 캠 샤프트간의 거리를 줄이고 엔진의 구조를 컴펙트화하므로서, 연소실의 표면적 및 체적비를 줄이고, 연소시 화염전파기간을 단축하며, 연소실 벽면으로 방출되는 열손실을 억제하여 엔진의 출력을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 종래 공지된 자동차 엔진의 측면도.

도 2는 종래 공지된 자동차 엔진의 캠 샤프트를 보인 평면도.

도 3은 종래 공지된 자동차 엔진의 흡,배기 밸브를 보인 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 자동차용 엔진의 밸브 개폐기구를 보인 측면도.

도 5는 본 발명에 의한 자동차 엔진의 캠 샤프트를 보인 평면도.

도 6은 본 발명에 의한 자동차 엔진의 흡,배기 밸브를 보인 단면도.

도 7은 본 발명과 종래 기술의 실린더헤드를 비교 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2-크랭크 샤프트 41-실린더헤드

51,52-캠 샤프트 53,54-기어

55-벨트 풀리

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음과 같은 수단으로 실현되는 자동차용 엔진의 밸브 개폐기구를 제안한다.

즉, 본 발명의 밸브 개폐기구는 피스톤에 연동되는 크랭크 샤프트가 벨트 혹은 체인을 매개로, 인테이크 캠 샤프트 혹은 익죠스트 캠 샤프트중에서 일측 캠 샤프트의 벨트 풀리에 연결된다.

상기 크랭크 샤프트와 연결된 하나의 캠 샤프트는 평행하게 배치된 다른 하나의 캠 샤프트와 기어로 연결된 것을 기술적 특징으로 한다.

이러한 구성에 따라, 본 발명에 의한 밸브 개폐기구는 일 캠 샤프트에만 벨트 풀리를 형성하므로서, 캠 샤프트간의 거리를 줄이고 실린더헤드의 너비를 축소할 수 있다.

이에 따라, 엔진의 구조는 컴펙트화되고, 연소실의 표면적 및 체적비가 감소되므로서, 연소시 화염전파기간이 단축되고, 연소실 벽면으로 방출되는 열손실이 억제된다. 궁극적으로, 엔진이 경량화되고, 출력이 향상된다.

이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

(실시예)

도 4는 본 실시예에 관련된 자동차 엔진의 밸브 개폐기구를 보인 측면도이고, 도 5는 본 실시예에 관련된 캠 샤프트를 보인 평면도이며, 도 6은 본 실시예에 의한 흡,배기 밸브의 구조를 보인 단면도이다.

본 실시예를 설명함에 있어, 종래 기술에서 인용된 도면과 동일한 본 실시예의 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하고 있으며, 설명의 명료성을 위해 다시 설명하지 않는다.

도면에서의 설명 부호 (1)은 DOHC 형식의 4실린더 4밸브 엔진, (2)는 크랭크 샤프트, (41)은 실린더헤드, (8)은 실린더블록을 지칭한다.

실린더블록(8)의 하부에는 실린더내에서 왕복운동되는 피스톤에 연동되는 크랭크 샤프트(2)가 장착된다. 이 크랭크 샤프트(2)는 벨트 혹은 체인(3)을 매개로 캠 샤프트(51)에 구동력을 전달한다. 도면의 설명 부호 (9)는 벨트 텐셔너이다.

여기서, 본 실시예에 의한 밸브 개폐기구는 종래와 달리, 일 캠 샤프트 구동 방식을 채용하여 이루어진다.

보다 구체적으로, 피스톤에 연동되는 크랭크 샤프트(2)는 벨트 혹은 체인(3)을 매개로, 인테이크 캠 샤프트 혹은 익죠스트 캠 샤프트중에서 어느 하나의 캠 샤프트(51)에 연결된다. 이 경우, 벨트 혹은 체인(3)은 캠 샤프트(51)의 캠 스프로켓 혹은 벨트 풀리(55)에 연결된다.

캠 샤프트(51)는 도시되지 않은 베어링에 의해 실린더헤드(41)에 회동 가능하게 장착되며, 흡기 혹은 배기 밸브(6)와 동수를 이루는 캠(7)을 구비하여 이루어진다.

크랭크 샤프트(2)에 의해 구동되는 하나의 캠 샤프트(51)는 평행하게 배치된 다른 하나의 캠 샤프트(52)와 연결된다. 즉, 각각의 캠 샤프트(51, 52)에는 기어(53, 54)가 형성되고, 그 기어(53, 54)들은 서로 직접 치차 결합된다.

상술한 본 실시예의 구성에 따라, 피스톤의 상,하 운동에 따라 회전되는 크랭크 샤프트(2)는 인테이크 캠 샤프트 혹은 익죠스트 캠 샤프트중에서 어느 하나의 캠 샤프트(51)를 구동하게 된다.

그 캠 샤프트(51)는 기어로 연결된 다른 하나의 캠 샤프트(52)와 직결되어, 크랭크 샤프트(2)의 구동력을 전달한다.

이러한 작동에 의해, 2개의 캠 샤프트(51, 52)는 크랭크 샤프트(2)에 의해 동시에 회전되면서, 캠(7)과 접촉된 흡,배기 밸브(6)를 개폐하게 된다.

이상에서 설명된 본 실시예의 구성에 의거하여, 캠 샤프트(51, 52)는 도 6과 도 4를 비교하므로서, 그 사이의 간격이 축소됨을 자명히 알 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 실린더헤드(41)는 종래의 실린더헤드(4) 보다 크기가 축소됨을 알 수 있다.

이러한 본 실시예의 특징은 일 캠 샤프트(51)에만 벨트 풀리(55)를 형성하여 크랭크 샤프트(2)와 연결하므로서 실현된다.

이상에서 설명된 실시예를 통하여, 본 발명에 의한 자동차용 엔진의 밸브 개폐기구는 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하게 됨을 알 수 있다.

즉, 본 발명은 DOHC 형식 엔진의 밸브 개폐기구를 SOHC 엔진과 같이 컴펙트화하므로서, 실린더헤드 즉, 엔진을 경량화하는 효과를 얻게 된다.

또한, 본 발명은 양 캠 샤프트간의 거리를 줄이고 실린더헤드의 크기를 줄이므로서, 연소실의 표면적 및 체적비를 줄이고, 연소실 벽면으로 방출되는 열손실을 억제하는 효과를 얻게 된다.

또한, 본 발명은 연소시 화염전파기간을 단축하고, 엔진의 출력을 향상시키는 효과를 얻게 된다.

이러한 본 발명의 밸브 개폐기구는 4실린더 엔진 뿐아니라, 6실린더 V형 엔진에도 적용이 가능한 것이다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (4)

1. 실린더에서 왕복운동되는 피스톤에 연동되는 크랭크 샤프트와; 그 크랭크 샤프트에 벨트 혹은 체인을 매개로 연결되는 일측 캠 샤프트와; 크랭크 샤프트와 연결된 하나의 캠 샤프트에 치차 결합되고, 그 캠 샤프트에 대하여 평행하게 배치되는 다른 하나의 캠 샤프트와; 캠 샤프트들에 흡·배기 밸브와 동수로 형성된 캠을 포함한 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진의 밸브 개폐기구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 크랭크 샤프트에 체인 혹은 벨트로서 연결되는 일측 캠 샤프트는 인테이크 캠 샤프트인 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진의 밸브 개폐기구.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 크랭크 샤프트에 체인 혹은 벨트로서 연결되는 일측 캠 샤프트는 익죠스트 캠 샤프트인 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진의 밸브 개폐기구.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 2개의 캠 샤프트에는 서로 치차 결합되는 기어가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진의 밸브 개폐기구.