KR20030090205A - 내연기관의 밸브로커아암 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관의 밸브로커아암 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 회동축부와, 이 회동축부로부터 양측으로 연장된 스템가동부 및 조절나사결합부를 구비하는 아암본체를 마련하여, 스템가동부의 말단을 밸브스템와의 접촉면으로 면가공한 후, 면가동된 접촉면에 몰리브덴 용사코팅층을 형성한다. 이에 의해, 간단한 구성 및 그 제조공정으로 제조비용을 절감할 수 있는 동시에, 그 내구성을 증대시킬 수 있다.

Description

내연기관의 밸브로커아암 및 그 제조방법{VALVE ROCKER ARM, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 밸브매커니즘에 관한 것으로서, 특히, 내연기관의 실린더의 밸브스템을 작동시키는 밸브로커아암 및 그 제조방법에 관한 것이다.

밸브로커아암은, 크랭크축의 회전력을 캠축 및 푸시로드를 통해 전달받아 실린더의 밸브스템을 작동시킨다. 도 1은 이러한 밸브로커아암(1)이 설치되어 있는 내연기관의 밸브매커니즘을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 캠축(9)에 전달된 도시않은 크랭크축의 회전력은 캠(3)과 접면하는 태핏(5)을 강제적으로 이동시킨다. 그러면, 태핏(5)에 결합된 푸시로드(6)가 상향 이동하여 밸브로커아암(1)을 회동시킨다.

이 때, 강제회동하는 밸브로커아암(1)은, 그 스템가동부(1a)가 밸브스템(4)을 하향 가압하게 되고, 이에 의해, 실린더(10)의 흡/배기공(11)이 개방된다. 밸브스템(4)은 밸브스프링(8)에 의해 상향 탄성가압력을 받고 있기 때문에, 푸시로드(6)의 가압력이 제거되면 복귀되어 실린더(10)의 흡/배기공(11)을 다시 폐쇄시킨다. 이러한 밸브로커아암(1)의 구성 및 그 작동에 대해서는, 본 출원인에 의해 기출원되어 특허등록된 특허 제 0302484호에 보다 상세하게 개시되어 있다.

그런데, 종래의 내연기관의 밸브로커아암(1)에서는, 그 구성에 의하여 필연적으로, 크랭크축의 회전력을 전달받는 스템가동부(1a)의 특정부분이 밸브스템(4)의 말단과 집중적으로 접촉하게 되며, 이에 의해, 스템가동부(1a)의 접촉면이 상대적으로 쉽게 마모되어, 심한 경우, 실린더(10)의 흡/배기공(11)을 개폐시키는 밸브스템(4)을 작동시키기 위한 기능을 제대로 수행하기 곤란해지는 문제가 있다.

따라서, 최근에는 밸브로커아암(1)의 스템가동부(1a)의 말단 즉, 밸브스템(4)과 접촉하는 부분만을 강성이 우수한 재질로 별도로 제작하여, 용접등을 통해 접합시키거나, 밸브스템(4)과의 접촉면을 고주파경화처리 또는 크롬으로 도금시키는 방법등이 제안되어 있다.

하지만, 별도로 제작된 스템가동부(1a)의 말단을 접합시키는 방법은 그 제작공정이 복잡하고 재료구입비용의 증가에 따른 제조비용이 상승하고, 고주파경화처리방법은 그 처리공정중에 변형이 발생하여 제품의 불량이 발생하는 문제점이 있다. 그리고, 크롬을 도금하는 방법 또한, 접촉면에 대한 응착력이 낮아서 변형이 발생하는 한편, 상대적으로 마찰마모성이 낮아서 전체적인 내구성에 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 종래의 이러한 문제점을 고려하여, 재료구입비용을 줄일 수 있는 한편, 간단한 공정으로 그 제조비용을 절감할 수 있으며, 특히, 밸브스템과 접촉하는 부분의 내마모성을 증대시켜 전체적인 내구성을 효과적으로 증대시킬 수 있는 내연기관의 밸브로커아암 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1은 밸브로커아암이 회동가능하게 설치되어 있는 내연기관의 밸브매커니즘을 개략적으로 나타낸 도면,

도 2는 본 발명에 따른 내연기관의 밸브로커아암의 정면도, 및

도 3은 본 발명에 따른 내연기관의 밸브로커아암의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

4 : 밸브스템 6 : 푸시로드

21 : 밸브로커아암 23 : 아암본체

25 : 회동축부 31 : 스템가동부

33 : 접촉부 35 : 접촉면

37 : 몰리브덴코팅층 41 : 조절나사결합부

상기 목적은, 본 발명에 따라서, 회전캠에 의해 왕복이동하는 푸시로드와, 실린더의 흡/배기공을 개폐시키는 밸브스템 사이에 회동가능하게 개재되는 내연기관의 밸브로커아암에 있어서, 회동축부, 상기 회동축부로부터 연장되어 상기 밸브스템과 접촉가능하는 스템가동부, 및 상기 회동축부로부터 상기 푸시로드를 향해 연장된 자유단부에 상기 푸시로드를 향한 나사조절공이 형성되어 있는 조절나사결합부를 구비하는 아암본체; 상기 아암본체의 조절나사결합부의 나사조절공에 체결되어 상기 푸시로드와 접촉하는 조절나사; 및 상기 아암본체의 적어도 상기 스템가동부의 말단에 형성되어 상기 밸브스템과 접촉하는 용사코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브로커아암에 의하여 달성된다.

여기서, 상기 용사코팅층은 소정의 두께를 가지는 몰리브덴 용사층으로 간단히 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 상기 목적은, 내연기관의 밸브로커아암의 제조방법에 있어서, 회동축부, 상기 회동축부로부터 일측방향으로 연장된 스템가동부, 및 상기 회동축부로부터 상기 스템가동부에 대향하는 타측방향으로 연장된 조절나사결합부를 구비하는 아암본체를 마련하는 단계; 상기 아암본체의 상기 스템가동부의 말단을 밸브스템과의 접촉면으로 면가공하는 단계; 및 상기 아암본체의 적어도 상기 스템가동부의 상기 접촉면에 몰리브덴을 용사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브로커아암의 제조방법에 의하여 달성된다.

여기서, 상기 몰리브덴 용사층을 형성하는 단계전에, 상기 스템가동부의 접촉면을 청정하는 단계를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 내연기관의 밸브로커아암의 정면도이다. 이 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 내연기관의 밸브로커아암(21)은, 소정의 로커아암축(도 1의 2)에 회동가능하게 설치되는 아암본체(23)와, 이 아암본체(23)에 조절가능하게 결합되어 있는 조절나사(51)를 구비한다.

아암본체(23)는, 회동축부(25)와, 이 회동축부(25)로부터 상호 대향하는 반대방향으로 연장된 조절나사결합부(41) 및 스템가동부(31)를 구비한다. 회동축부(25)는 그 중앙에 회동축공(26)이 형성되어 있으며, 이 회동축공(26)에 소착방지용 부시(27)가 압입되어 있다. 이 소착방지용 부시(27)는 밸브로커아암(21)이 로커아암축(2)을 축으로 회동할 때 발생하는 마찰열에 기인한 소착현상을 방지하는 역할을 한다.

조절나사결합부(41)는, 회동축부(25)의 외주연으로부터 연장되어 종래의 도 1과 관련하여 설명한 바와 같이, 그 말단이 푸시로드(도 1의 6)의 말단의 상부에 배치된다. 조절나사결합부(41)의 말단에는 하향 관통된 나사조절공이 형성되어 있다. 이 나사조절공의 내면에는 암나사부가 형성되어 있으며, 이러한 나사조절공에 조절나사(50)가 하측으로부터 관통체결된다.

조절나사(50)는 나사조절공의 암나사부의 길이보다 긴 길이의 수나사부(53)를 가진다. 이에 의해, 나사조절공에 체결된 조절나사(50)는 그 수나사부(53)의 말단이 상향 노출되며, 이 노출된 말단에 너트(55)가 체결된다. 이 너트(55)를 체결방향 또는 해제방향으로 회전시켜서, 조절나사(51)의 머리부(51)의 위치를 상하 조절가능하다. 조절나사의 머리부(51)는 푸시로드(6)의 말단과 접촉하며, 이에 의해, 푸시로드(6)의 상하이동시 밸브로커아암(21)은 로커아암축(2)을 축으로 상하회동가능하다.

한편, 스템가동부(41)는, 회동축부(25)의 외주연으로부터 조절나사결합부(31)에 대향하는 반대방향으로 연장되어 있다. 이 스템가동부(41)의 말단은 양측으로 확경되어 밸브스템(4)의 말단과 접촉가능한 접촉부(33)를 형성하며, 이 접촉부(33)에는 밸브스템(4)을 향해 면가공된 접촉면(35)이 형성되어 있다. 이에 의해, 푸시로드(6)의 가압으로 밸브로커아암(21)이 그 로커아암축(2)을 축으로 회동하게 되면, 접촉면(35)에 접촉된 밸브스템(4)이 하향 이동하여 실린더(10)의 흡/배기공(11)을 개방가능한 것이다.

스템가동부(31)에는 또한, 그 접촉면(35)에 용사코팅층(37)이 마련되어 있다. 용사코팅기술은 아세틸린, 산소, 프로판, 석유, 수소, 알곤, 아크, 플라즈마 등을 이용하여 금속이나 세라믹, 초경합금등을 반용융시켜 금속이나 비철금속의 표면에 다양한 용도의 피막을 형성하는 기술이다. 이러한 용사기술중 본 실시예에서는, 스템가동부(31)의 접촉면(35)에 몰리브덴을 소정의 두께로 용사시킨 용사코팅층을 개시한다. 몰리브덴이나 그 합금은, 그 특성에 따라 구조용강, 표면경화강, 또는 고장력강 등으로 활용되는데, 접촉면(35)에 용사되어 우수한 마찰공학적 특성과 마모저항성을 제공하는 효과가 있다.

이하에서는, 이러한 구성을 가지는 본 밸브로커아암의 제조방법을 도 3과 관련하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 내연기관의 밸브로커아암의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다. 본 밸브로커아암(21)을 제조하기 위해서는, 우선, 회동축부(25), 조절나사결합부(41), 및 스템가동부(31)를 일체로 가지는 아암본체(23)를 제조한다(S1). 이러한 구성의 아암본체(23)는, 다이캐스팅 주조 및 단조로 제조가능하며, 그 재질은 고탄소강으로 구성할 수 있다.

아암본체(23)의 제조가 완료되면, 그 스템가동부(31)의 말단을 면가공하여밸브스템(4)과의 접촉면(35)으로 형성한다(S2). 그런 다음, 이 접촉면(35)에 청정공정을 수행한다(S2). 이러한 청정공정은 용사공정을 수행하기 전에 접촉면(35)에 존재하는 유기물과 같은 불순물 뿐만아니라 자연적으로 존재하는 산화막을 제거하는 기술이다. 접촉면(35)에 음의 전압을 인가하고 아르곤가스를 주입시키는 방식으로 이 청정공정을 간단히 수행할 수 있다.

스템가동부(31)의 접촉면(35)에 청정공정이 완료되면, 몰리브덴 용사공정을 수행한다(S4). 이 몰리브덴 용사공정에서 사용할 수 있는 용사방법은, 도시않은 용사건에 몰리브덴 용사와이어를 유지하고, 가연성 가스인 아세틸렌가스 및 산소의 혼합가스를 공급하면서 점화시킨다. 그러면, 점화된 혼합가스가 용사와이어를 용융시키고 이와 동시에 고압가스에 의한 용사가 수행될 수 있다. 이러한 몰리브덴 용사공정을 수행하면, 본 내연기관의 밸브로커아암(21)의 제조공정이 완료된다.

이와 같은 순서에 따라 완료된 본 내연기관의 밸브로커아암(21)은, 그 조절나사결합부(41)의 나사조절공에 조절나사(50)를 결합시킨다. 그런 다음, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 로커아암축(2)에 설치되어, 실린더(10)의 흡/배기공(11)을 개폐시킬 수 있는 상술한 기능을 수행할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 축결합부, 조절나사결합부, 및 스템가동부를 구비하는 아암본체를 비교적 간단하게 일체로 제조한 후, 스템가동부의 말단 즉, 밸브스템과의 접촉면에 몰리브덴 용사코팅층을 형성하는 간단한 공정으로 그 제조비용을 절감할 수 있으며, 특히, 밸브스템과 접촉하는 부분의 내마모성을 증대시켜 전체적인 내구성을 효과적으로 증대시킬 수 있는 내연기관의 밸브로커아암 및 그 제조방법이 제공된다.

Claims (4)

1. 회전캠에 의해 왕복이동하는 푸시로드와, 실린더의 흡/배기공을 개폐시키는 밸브스템 사이에 회동가능하게 개재되는 내연기관의 밸브로커아암에 있어서,

   회동축부, 상기 회동축부로부터 연장되어 상기 밸브스템과 접촉가능하는 스템가동부, 및 상기 회동축부로부터 상기 푸시로드를 향해 연장된 자유단부에 상기 푸시로드를 향한 나사조절공이 형성되어 있는 조절나사결합부를 구비하는 아암본체;

   상기 아암본체의 조절나사결합부의 나사조절공에 체결되어 상기 푸시로드와 접촉하는 조절나사; 및

   상기 아암본체의 적어도 상기 스템가동부의 말단에 형성되어 상기 밸브스템과 접촉하는 용사코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브로커아암.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 용사코팅층은 소정의 두께를 가지는 몰리브덴 용사층인 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브로커아암.
3. 내연기관의 밸브로커아암의 제조방법에 있어서,

   회동축부, 상기 회동축부로부터 일측방향으로 연장된 스템가동부, 및 상기 회동축부로부터 상기 스템가동부에 대향하는 타측방향으로 연장된 조절나사결합부를 구비하는 아암본체를 마련하는 단계;

   상기 아암본체의 상기 스템가동부의 말단을 밸브스템과의 접촉면으로 면가공하는 단계;

   상기 아암본체의 적어도 상기 스템가동부의 상기 접촉면에 몰리브덴을 용사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브로커아암의 제조방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 몰리브덴 용사층을 형성하는 단계전에, 상기 스템가동부의 접촉면을 청정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브로커아암의 제조방법.