KR20000003356U - 엔진의 밸브 개폐장치 - Google Patents

Abstract

엔진의 밸브 개폐장치의 구성을 최소화하여 엔진의 흡기 밸브와 배기 밸브를 개폐시 발생되는 마찰저항 및 소음을 극소화하고 흡기 밸브와 배기 밸브의 응답성을 향상시켜 연비 및 동력성능을 극대화할 수 있는 엔진의 밸브 개폐장치에 관한 것이다. 상기 엔진의 밸브 개폐장치는 흡기 통로와 배기 통로를 구비한 엔진의 밸브 개폐장치에 있어서, 상기 흡기 통로와 배기 통로의 일단에 형성되는 밸브 시트와, 상기 각각의 밸브 시트부분에 안착되도록 결합되어 상기 흡기 통로와 배기 통로를 개폐하는 밸브 헤드를 갖는 흡·배기 밸브와, 상기 각각의 밸브 헤드로부터 일정한 길이를 갖고 신장되어 실린더 헤드의 일측에 축결합되며 흡·배기 캠의 구동에 응답하여 상기 각각의 밸브 헤드의 개폐동작을 수행하는 로드들을 포함하여 구성한다. 상기 엔진의 밸브 개폐장치는 종래의 흡기 및 배기 밸브 개폐장치의 제거로 인해 엔진의 크기 축소 및 간결화를 도모할 수 있고, 흡·배기 밸브의 개폐시 발생하는 마찰저항 및 소음을 감소할 수 있으며, 엔진의 중량을 경량화할 수 있고, 엔진의 동력성능 및 연비를 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

엔진의 밸브 개폐장치

본 고안은 엔진의 밸브 개폐장치에 관한 것으로서, 특히 엔진의 밸브 개폐장치의 구성을 최소화하여 엔진의 흡기 밸브와 배기 밸브를 개폐시 발생되는 마찰저항 및 소음을 극소화하고 흡기 밸브와 배기 밸브의 응답성을 향상시켜 연비 및 동력성능을 극대화할 수 있는 엔진의 밸브 개폐장치에 관한 것이다.

통상적으로, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 엔진 내부에 흡기 밸브와 배기 밸브가 장착된다. 상기 흡기 밸브는 연소실내에 혼합기를 공급하는 목적을 가지고 있다. 또한 상기 배기 밸브는 연소실 내에서 연소된 가스를 배출시켜 주는 기능을 한다. 상기 흡·배기 밸브들은 캠축 12에 연동되어 동작된다. 상기 캠축 12는 회전을 하면서 여기에 연결되어 있는 캠 16과 로커암 14를 이용하여 밸브를 개폐한다. 일반적인 엔진일 경우 상기 캠축 12는 크랭크축과 타이밍벨트로 연결되어 크랭크축의 회전을 이용하여 회전하게 된다.

위와 같은 방법을 사용할 때 밸브 개폐장치에 사용되는 구성요소로부터 마찰 저항과 마찰소음이 발생하게 되며, 엔진의 높이가 높아지게 되고, 엔진의 중량이 증대하게 되는 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은 캠의 회전 구동에 따라 엔진의 흡·배기 밸브가 직접 구동할 수 있도록 구성하여 흡·배기 밸브의 응답성을 향상시키고, 흡·배기 밸브의 개폐시 발생되는 마찰저항 및 소음을 최소화시킬 수 있는 엔진의 밸브 개폐장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은 엔진의 밸브 개폐장치의 무게를 최소화하여 엔진의 전체적인 무게를 감소시키고 또한 엔진의 높이를 낮출 수 있는 엔진의 밸브 개폐장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 흡기 통로와 배기 통로를 구비한 엔진의 밸브 개폐장치에 있어서, 상기 흡기 통로와 배기 통로의 일단에 형성되는 밸브 시트와, 상기 각각의 밸브 시트부분에 안착되도록 결합되어 상기 흡기 통로와 배기 통로를 개폐하는 밸브 헤드를 갖는 흡·배기 밸브와, 상기 각각의 밸브 헤드로부터 일정한 길이를 갖고 신장되어 실린더 헤드의 일측에 축결합되며 흡·배기 캠의 구동에 응답하여 상기 각각의 밸브 헤드의 개폐동작을 수행하는 로드들을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 엔진의 밸브 개폐장치를 도시한 개략도.

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 엔진의 밸브 개폐장치의 구성을 도시한 사시도.

도 3은 도 2에 도시된 엔진의 밸브 개폐장치의 단면도.

도 4는 도 3에 도시된 본 고안의 일실시예에 따른 엔진의 밸브 개폐장치에서 흡기 밸브가 열린 상태를 도시한 단면도.

도 5는 도 3에 도시된 본 고안의 일실시예에 따른 엔진의 밸브 개폐장치에서 배기 밸브가 열린 상태를 도시한 단면도.

이하 본 고안의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선, 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 동일한 부호가 사용되고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 고안을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위하여 생략됨을 유의하여야 한다.

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 엔진의 밸브 개폐장치의 구성을 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 엔진의 밸브 개폐장치의 단면도이다. 도 4는 도 3에 도시된 본 고안의 일실시예에 따른 엔진의 밸브 개폐장치에서 흡기 밸브 20이 열린 상태를 도시한 단면도이다. 도 5는 도 3에 도시된 본 고안의 일실시예에 따른 엔진의 밸브 개폐장치에서 배기 밸브 22가 열린 상태를 도시한 단면도이다.

상기 도 2와 도 3을 참조하여 본 고안의 일실시에에 따른 엔진의 밸브 개폐장치에 대한 구성을 설명한다.

상기 엔진의 밸브 개폐장치는 흡기 통로 44와 배기 통로 46을 구비한 엔진의 밸브 개폐장치에 있어서, 밸브 시트 52, 54, 흡·배기 밸브 20, 22, 흡기 캠 34, 36, 배기 캠 38등을 포함하여 구성한다.

상기 밸브 시트 52, 54는 상기 흡기 통로 44와 배기 통로 46의 일단에 형성되며 소정의 기울기를 갖고 형성된다. 상기 밸브 시트 52, 54는 연소실의 기밀을 유지하고, 흡·배기 밸브 20, 22의 반복 충돌에 의한 마모를 방지하기 위하여 소결합금으로 만들어 소정의 위치에 장착된다.

상기 흡·배기 밸브 20, 22는 피스톤 18의 상부에서 상기 각각의 밸브 시트 52, 54부분에 안착되도록 결합되어 상기 흡기 통로 44와 배기 통로 46을 개폐하는 밸브 헤드 48, 50과, 상기 각각의 밸브 헤드 48, 50로부터 일정한 길이를 갖고 신장되어 실린더 헤드의 일측에 축 30결합되며 흡기 캠 34, 36과 배기 캠 38의 구동에 응답하여 상기 각각의 밸브 헤드 48, 50의 개폐동작을 수행하는 로드 24, 26, 28들을 포함하여 구성한다.

상기 흡기 밸브 20은 상기 흡기 통로 44의 일단에 형성된 밸브 시트 52부분에 밀착되도록 원주방향의 단부에 일정한 각도를 갖고 기울어진 형상의 밸브 헤드 48과, 상기 밸브 헤드 48의 일측면으로부터 상기 밸브 헤드 48면의 수평방향으로 신장되어 소정의 간격을 두고 각각 축 30결합되는 두 개의 로드 24, 26들을 포함하여 구성한다. 상기 배기 밸브 22는 상기 배기 통로 46의 일단에 형성된 밸브 시트 54부분에 밀착되도록 원주방향의 단부에 일정한 각도를 갖고 기울어진 형상의 밸브 헤드 50과, 상기 밸브 헤드 50의 일측면으로부터 상기 밸브 헤드 50면의 수평방향으로 신장되어 소정의 간격을 두고 축 30결합되는 로드 28을 포함하여 구성한다. 상기 각각의 로드 24, 26, 28들은 회전 가능한 캠축 32위에 고정되어 조합된 각각의 흡·배기 캠 34, 36, 38에 의해 피벗 작동하며 흡·배기 밸브 20, 22의 개폐동작을 원활하게 한다. 상기 흡·배기 캠 34, 36, 38은, 엔진의 캠축 32위에 설치되어, 상기 흡·배기 밸브 20, 22를 작동시킨다.

상기 흡·배기 캠 34, 36, 38은 두 개의 흡기 캠 34, 36과 한 개의 배기 캠 38을 한 쌍으로 구성하여 캠축 32에 결합되며, 상기 흡·배기 캠 34, 36, 38의 기초원 일부구간에서 그 내측으로 형성되는 굴곡면 40을 갖는 오목캠이다. 상기 흡·배기 밸브 20, 22에 형성된 각각의 로드 24, 26, 28과 접촉되어 상기 흡·배기 밸브 20, 22의 개폐 작용을 하는 상기 흡·배기 캠 34, 36, 38의 접촉면은 원호로 구성된다. 상기 흡·배기 캠 34, 36, 38의 표면 곡선을 변화시켜 상기 흡·배기 밸브 20, 22의 개폐시기나 밸브 양정을 다르게 할 수 있으며, 또한 엔진의 성능에 영향을 주어 엔진의 동력성능 및 연비를 개선시킬 수 있다. 또한 본 고안에 따른 엔진의 밸브 개폐장치는 점화 플러그와 연료 인젝터의 표준 크기를 포함하는 충분한 공간이 연소실에 제공되는 상태에서 흡·배기 밸브 20, 22의 크기를 최적화시켜 흡기량과 배기량을 증대시킬 수 있도록 자유롭게 설계할 수 있다.

전술한 본 고안의 일실시예에 따른 엔진의 밸브 개폐장치의 구성 및 도면을 참조하여 엔진의 밸브 개폐장치의 동작과정을 설명한다.

먼저 본 고안의 일실시예에 따른 차량의 엔진은 4행정 엔진이며, 한 개의 실린더에 해당되는 밸브 개폐장치에 대해 설명하는 것에 유의하여야 한다. 그리고 상기 차량의 엔진이 구동되는 상태에서 외부로부터 연소실로 유입되는 공기는 흡기 통로 44와 흡기 밸브 20을 통해 연소실로 공급되며, 연소된 가스는 연소실로부터 배기 밸브 22와 배기 통로 46을 통해 배출되는 것을 가정하여 설명한다.

상기 도 2와 도 3을 참조하면 각각의 흡기 밸브 20또는 배기 밸브 22는 단면이 반원형인 각각의 밸브 헤드 48, 50들을 가지며, 실린더 블록 42의 실린더에 내장된 피스톤 18의 상부에서 상기 흡기 통로 44와 배기 통로 46의 일단에 형성된 각각의 밸브 시트 52, 54에 안착되어 연소실을 형성한다. 상기 흡·배기 밸브 20, 22의 밸브 헤드 48, 50들로부터 각각 신장된 로드 24, 26, 28들은 실린더 헤드의 중앙 일측부분에 축 30결합되어 연소실의 개방 또는 잠김 운동을 하게 된다. 상기 로드 24, 26, 28들은 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 밸브 헤드 48, 50측면 방향으로 신장되어 캠축 32와 평행하도록 설치된 축 30에 결합된다.

이와 같은 상태에서 캠축 32의 회전에 따라 흡기 캠 34, 36의 굴곡면 40에 흡기 밸브 20의 각각의 로드 24, 26이 접하게 되면 도 4에 도시된 바와 같이 흡기 밸브 20이 밸브 시트 52로부터 이격되어 흡기 통로 44가 개방된다. 즉, 캠축 32에 설치되어 회전운동 하는 흡기 캠 34, 36과 상기 각각의 로드 24, 26이 접촉함에 따라 상기 로드 24, 26의 피벗운동을 통해 흡기 밸브 20이 열리게 된다. 이때 상기 캠축 32가 더 회전하게 되면 흡기 캠 34, 36의 굴곡면 40과 로드 24, 26이 접한 상태에서 상기 로드 24, 26은 상기 흡기 캠 34, 36의 기초원과 접하게 된다. 결국 상기 흡기 밸브 20은 도 3에 도시된 바와 같이 밸브 시트 52와 밀착되는 원래의 위치로 복원된다.

또한 흡기 밸브 20이 개폐된 상태에서 캠축 32가 더 회전하게 되면 배기 캠 38의 굴곡면에 배기 밸브 22의 로드 28이 접하게 되어 도 5에 도시된 바와 같이 배기 밸브 22가 밸브 시트 54로부터 이격되어 배기 통로 46이 개방된다. 즉, 캠축 32에 설치되어 회전운동 하는 배기 캠 38과 상기 로드 28이 접촉함에 따라 상기 로드 28의 피벗운동을 통해 배기 밸브 22가 열리게 된다. 이때 상기 캠축 32가 더 회전하게 되면 배기 캠 38의 굴곡면과 로드 28이 접한 상태에서 상기 로드 28은 상기 배기 캠 38의 기초원과 접하게 된다. 결국 상기 배기 밸브 22는 도 3에 도시된 바와 같이 밸브 시트 54와 밀착되는 원래의 위치로 복원된다.

상술한 바와 같이 본 고안의 실시예에 따른 엔진의 밸브 개폐장치는 종래의 흡기 및 배기 밸브 개폐장치의 제거로 인해 엔진의 크기 축소 및 간결화를 도모할 수 있고, 흡·배기 밸브의 개폐시 발생하는 마찰저항 및 소음을 감소할 수 있으며, 엔진의 중량을 경량화할 수 있고, 엔진의 동력성능 및 연비를 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 흡기 통로와 배기 통로를 구비한 엔진의 밸브 개폐장치에 있어서,

   상기 흡기 통로와 배기 통로의 일단에 형성되는 밸브 시트와,

   상기 각각의 밸브 시트부분에 안착되도록 결합되어 상기 흡기 통로와 배기 통로를 개폐하는 밸브 헤드를 갖는 흡·배기 밸브와,

   상기 각각의 밸브 헤드로부터 일정한 길이를 갖고 신장되어 실린더 헤드의 일측에 축결합되며 흡·배기 캠의 구동에 응답하여 상기 각각의 밸브 헤드의 개폐동작을 수행하는 로드들을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 엔진의 밸브 개폐장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 흡·배기 캠은 두 개의 흡기 캠과 한 개의 배기 캠을 한 쌍으로 구성하여 캠축에 결합되며, 상기 흡·배기 캠의 기초원 일부구간에서 그 내측으로 형성되는 굴곡면을 갖는 오목캠임을 특징으로 하는 엔진의 밸브 개폐장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 흡기 밸브는 상기 흡기 통로의 일단에 형성된 밸브 시트부분에 밀착되도록 원주방향의 단부에 일정한 각도를 갖고 기울어진 형상의 밸브 헤드와, 상기 밸브 헤드의 일측면으로부터 상기 밸브 헤드면의 수평방향으로 신장되어 소정의 간격을 두고 각각 축결합되는 두 개의 로드들을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 엔진의 밸브 개폐장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 배기 밸브는 상기 배기 통로의 일단에 형성된 밸브 시트부분에 밀착되도록 원주방향의 단부에 일정한 각도를 갖고 기울어진 형상의 밸브 헤드와, 상기 밸브 헤드의 일측면으로부터 상기 밸브 헤드면의 수평방향으로 신장되어 소정의 간격을 두고 축결합되는 로드를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 엔진의 밸브 개폐장치.