KR200319207Y1 - 로타리식 캠 축과 실린더 헤드 - Google Patents

로타리식 캠 축과 실린더 헤드 Download PDF

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Abstract

본 고안은 특허출원 10-2002-0079947 호 유, 수압을 이용한 엔진 구동시스템의 실린더 헤드에 관한 출원으로, 엔진 기관용 실린더 헤드의 구성이 흡입관 통로와 배기관 통로를 좌,우로 두고 좌측 중앙과 우측 중앙에 각 각의 캠 샤프트를 독립 구조로 내장하고, 흡입 캠 축에 흡입관 통로와 배기 캠 축에 배기관 통로가 개설된 실린더 헤드로, 크랭크 축의 폴리와 흡,배기 캠 축의 폴리를 타이밍 벨트나 체인 스프라겟 또는 기어로 연결하여, 피스톤의 폭발(흡입) 순서와 배기(배출) 순서에 따라 흡입관 통로의 개 폐와 배기관 통로의 개 폐가 이루어지고, 흡 배기 밸브 스프링 및 밸브 태핏 등의 마찰 부재가 절제 된, 캠 축이 실린더 헤드에 내장되어 완성되는 실린더 헤드

Description

로타리식 캠 축과 실린더 헤드{ROTARY TYPE CAM SHAFT AND CYLINDER HEAD}
본 고안은 특허출원 10-2002-0079947 호 유,수압을 이용한 엔진 구동시스템의 실린더 헤드에 관한 출원으로 화석연료를 사용하는 내연기관의 헤드는 싱글 캠 샤프트(SOHC) 또는 더블 캠 샤프트(DOHC)와 흡 배기 밸브, 밸브 스프링, 밸브 태핏 등의 구성 부품으로 조합을 이루며 크랭크 축의 회전으로 상사점에 도달하는 피스톤의 위치에 따라 동기 회전하는 캠 샤프트가 흡,배기 밸브의 개 폐 시기를 결정하는 구조로 되어 있으며 인장력이 높은 흡,배기 밸브 스프링의 채용으로 에너지 효율성을 저하하는 부재로 구성되어 있다.
출원 10-2002-0079947호에 의하면 유한 된 석유연료를 사용하는 내연기관을 대체 할 수 있는 기관으로 화석연료의 소모 없이 오일(OIL)이나 물(水)의 압력을 이용하는 대체기관으로 유.수 저장탱크와 배터리, 모터펌프 엔진을 차레로 연결하고 배터리에서 전원이 인가되어 펌프를 구동하면 펌프에서 토출되는 유.수압력으로 엔진이 구동한다. 상기한 유.수압엔진은 그 구조상 액체의 흡입 압력으로 회전력을 얻는바기존 내연기관의 헤드 흡 배기 구는, 흡 배기 구 공간과 흡 배기 밸브의 개 폐 구 공간이 협소하여 이동 유속이 느린 오일이나 물을 구동원으로 사용하기에는 범용화 된 내연기관의 헤드 구조로는 고 회전력을 얻을 수 없어 본 고안에 이르렀다
전술한 바와 같이 내연기관의 헤드는 구조상 각 부분의 마찰력에 의한 에너지 소비효율을 저감 시키는 장해요소가 상당부분 차지하고 있으나, 본 고안은 흡입 캠 축과 배기 캠 축으로 구분하여 더블 캠 샤프트를 적용하고 있으며, 흡. 배기 밸브와 스프링 등 부품 부재를 절제하고, 캠 축을 실린더 헤드 내부에 장착하고 헤드 좌 우측에 흡 배기관 통로와, 캠 축에 흡 배기 관통로를 개설하여 범용 내연기관의 폭발순서에 따라 개 폐(ON.OFF) 되는 대, 범용화 된 3기통 내연기관의 행정동작을 보면 1번 폭발 3번 배기 2번 압축 1행정, 2번 폭발 1번 배기 3번 압축 1행정, 3번 폭발 2번 배기 1번 압축 1행정의 반복으로 회전력이 일어나고 있으며 4기통의 경우는 1-3-4-2의 순서로 1번 폭발 2번 배기 3번 압축 4번 흡입의 순서로 번갈아 반복 작용으로 크랭크 축 2회전 1사이클의 구동력을 얻는 구조로 되어있다,
그러나 본 고안은 3기통의 예를 들어 1번 흡입-3번 배출, 2번 흡입-1번 배출, 3번 흡입-2번 배출의 반복 작용으로 크랭크 축 1회전에 1사이클의 회전력을 얻어 구동한다
상기 전술한 캠 축의 흡 배기 개 폐 작동은 엔진에 적용되는 피스톤의 수량에 따라 2기통은 1번 피스톤이 상사점(110)에 도달하는 상사점(이하상사점)에서 기준을 잡고 (도1의20) 캠 축 1-1번 흡입관 통로가 오픈 되어 오일이나 물의 압력이 피스톤 실린더 내로 유입되어 피스톤을 하강 시키고, 도1의 20-1의 2-2번 배출관 통로가 오픈 되어 피스톤 실린더에 유입되었던 액체나 기체를 피스톤이 상승하면서 배출한다. 이에 따르면 상사점에서 보는 캠 축의 행정간 개 폐 시기는 180도의 각으로 개 폐 되어야 하고,
3기통의 캠 축은 상사점에서 각 120도의 각으로 관통로가 개 폐 되어야 하며
4기통의 캠 축은 상사점에서 각 90도의 각으로 관통로가 개 폐 되어야 하며
5기통의 캠 축은 상사점에서 각 75도의 각도로 관통로가 개 폐 되어야 하고
6기통의 캠 축은 상사점에서 각 60도의 각도로 관통로가 개 폐 되어야 하며, 흡입 및 배기 캠 축은 각각의 관통로가 관통하므로 위 각 세부 작동 각은 2/1이다. 상기와 같은 구성으로 캠 축의 오픈 관통로의 개 폐 시기는 엔진 기통 수와 크랭크 구조, 흡 배기 순서에 의하며 피스톤 상사점의 상사각과 비례하여 개 폐 각의 관통로가 정하여지며 피스톤 기통 수가 많으면 개 폐 관통로의 설치 각이 작아지므로 헤드 및 캠축의 외경이 커져야 하는 단점이 따른다.
도 1은 발명에 따른 실린더 헤드의 전체 구성을 나타내는 개략도.
도 2은 발명에 따른 실린더 헤드의 구성 단면도.
도 3는 발명에 따른 실린더 헤드 캠 축의 개 폐 관통로 구성 블럭도.
도 4는 발명에 따른 일 실시예, 캠 축의 관통로를 나타내는 구성 개략도
〔도면의 주요부분에 대한 부호설명〕
1.2.3.4 : 피스톤 1-1 : 1번 실린더 흡 배기관 통로
2-1 : 2번 실린더 흡 배기관 통로 3-3 : 3번 실린더 흡 배기관 통로
4-4 : 4번 실린더 흡 배기관 통로 10 : 흡기 캠 샤프트 타이밍 풀리
10-1 : 배기 캠 샤프트 타이밍 풀리 20 : 흡기 캠 샤프트 (캠 축)
20-1 : 배기 캠 샤프트 (캠 축) 30 : 흡기관 통로
40 : 배기관 통로 100 : 실린더 헤드
110: 기준 상사점
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 통상의 실린더 헤드(100)와 더블 캠 샤프트 구조(캠 축)의 축 중에 관통로가 개설된 흡기 캠 축(20)과 배기 캠 축(20-1)과 부설된 각각의 타이밍 풀리(10,10-1) 흡기관 통로(30) 배기관 통로(40)와 도면 미도시 된 캠 축의 회전축을 지지하는 베어링과 오일 씰 압력누수를 차단하는 압력 차단 씰로 구성된다.
작동에 있어 도면 미도시 된 범용 내연기관의 폭발순서에 따라 크랭크 축이 회전하고 크랭크 축에 부설된 타이밍 풀리와, 흡기 캠 축(20)에 부설된 타이밍 풀리(10)와 배기 캠 축(20-1)에 부설된 타이밍 풀리(10-1)를 통하여 도면 미도시 된 타이밍 벨트를 통하여 동기회전 하면서 흡기관 통로(30) 배기관 통로(40)를 좌 우측으로 두고 각각의 캠 축(20, 20-1)이 회전각도에 따라 개 폐 (ON,OFF)되는 대
3기통의 예를 들면 도1의 흡입관(30)(1-1) 관통로로 액체나 기체가 유입되면 흡입 캠 축(20)의 (1-1)이 오픈 되어 실린더 1번 내부로 유입 압력을 발생하여 피스톤을 하사점으로 밀고, 이때 3번 실린더에 유입되어 있던 액체나 기체는 피스톤의 상승과 배기 캠 축(20-1)의 배기관 통로(3-3)가 열리게 되어 배기관 통로(40,3-3)를 통하여 배출되어 도면 미도시된 유.수량 저장탱크로 순환 유입되고
도1의 흡입관(30)(2-2) 관통로는 상사점(1-1)의 흡입각 120도 작동각 60도 회전된 각으로 흡입 캠 축(20)의 2-2가 오픈 되어 실린더 2번 내부로 액체나 기체가 유입. 압력을 발생하여 피스톤을 하사점으로 밀고, 이때 1번 실린더에 유입되어 있던 액체나 기체는 피스톤의 상승과 배기 캠 축(20-1)의 (1-1) 오픈으로 배기관 통로(40,1-1)을 통하여 배출되어 도면 미도시된 유.수량 저장탱크로 순환 유입되고
도1의 흡입관(30)(3-3) 관통로는 상사점(1-1)의 흡입각 240도 작동각 120도 회전된 각으로 흡입 캠 축(20)의 3-3가 오픈 되어 실린더 3번 내부로 액체나 기체가 유입압력을 발생하여 피스톤을 하사점으로 밀고, 이때 2번 실린더에 유입되어 있던 액체나 기체는 피스톤의 상승과 배기 캠 축(20-1)의 (2-2) 오픈으로 배기관 통로(40,2-2)을 통하여 배출되어 도면 미도시된 유.수량 저장탱크로 순환 유입되고 다시 1번으로 연결, 흡입각 360도 작동각 180도의 반복작용으로 회전 구동력을 얻는다,
전술한 구체적 설명이 생략된 4기통은 1-3-4-2 행정순서에 따라 구성하며, 5기통 및 6기통 등 피스톤의 수량에 따라 흡입 캠 축(20)과 배기 캠 축(20-1)의 관통로 개 폐 시기를 비례 대칭되도록 설정된 각도의 관통로를 각 개설하여, 흡입관 통로(30)로 유입되는 액체나 기체를 흡입 캠 축(20)이 단속하여 실린더 내로 유입하고, 유입된 액체나 기체를 배기 캠 축(20-1)이 단속하여 배기관(40)을 통하여 배출하므로 피스톤의 승 하강 왕복 운동과 구동력을 얻는다.
상기 전술한 구성으로 흡 배기 밸브, 스프링 밸브 태핏등의 부재사용이 절제 된 다이나믹하고 각각의 부재에서 발생하던 마찰 효율성이 향상된 헤드구성이 완료된다.
전술한 내용과 같이 본 발명은 출원 10-2002-0079947호의 출원 유 수압엔진 기관등의 실린더 헤드이며 화석연료를 사용하지 않는 대체기관의 구성부재로 대기환경의 개선과, 에너지 효율을 저감하는 실린더 헤드의 밸브. 스프링 및 밸브 태핏등의 마찰부하 부재를 절제하여, 엔진이 회전하면서 발생하는 마찰소음이 적고에너지효율을 향상시키는 효과가 있다

Claims (2)

  1. 엔진 기관용 실린더 헤드의 구성이 흡입관 통로와 배기관 통로를 실린더실 좌,우로 두고 좌측 중앙과 우측 중앙에 각 각의 캠 샤프트를 독립 구조로 내장착 하고, 흡입 캠축에 흡입관 통로와 배기 캠 축에 배기관 통로가 개설된 실린더 헤드로 크랭크 축의 폴리와 흡,배기 캠 축의 폴리를 타이밍 벨트나 체인, 스프라겟 또는 기어로 연결하여 피스톤의 폭발(흡입) 순서와 배기(배출) 순서에 따라 흡입 캠 축의 흡입관 통로 개 폐와, 배기 캠 축의 배기관 통로 개 폐가 이루어지고, 흡 배기 밸브, 스프링 및 밸브 태핏등의 부품 부재가 절제 된 것에 특징이 있는 실린더 헤드
  2. 1항에 있어서 캠 샤프트(캠 축)의 축 중에 흡 배기 관통로가 개설 된 것에 특징이 있는 캠 축으로, 엔진 피스톤이 2기통인 것은 기준 상사점에서 180도의 흡입 비례각과 배기 비례각으로 관통로가 각 각 2개 개설된 흡 배기 캠 축, 3기통의 캠 샤프트는 기준 상사점에서 120도의 흡입 비례각과 배기 비례 각도로 관통로가 각 각3개 설치된 흡 배기 캠 축, 4기통의 캠 샤프트는 기준 상사점에서 90도의 각도로 흡입 비례각과 배기 비례각도로 관통로가 각 각4개 설치된 흡 배기 캠 축, 5기통의 캠 샤프트는 기준 상사점에서 75도의 각도로 흡입 비례각과 배기 비례각도로 관통로가 각 각5개 설치된 흡 배기 캠 축, 6기통은 기준 상사점에서 60도의 흡입 비례각과 배기 비례각도로 관통로가 각 각6개 설치된 흡 배기 캠 축, 엔진기관에 적용되는 피스톤 기통 수를 360으로 나누는 각도로 흡입 비례각과 배기 비례각도로 관통로가 설치되는 흡 배기 캠 축과, 위 각 캠 축의 개(ON) 폐(OFF) 작동 각은 피스톤 기통 수 나누기 360의 2/1로 흡 배기 관통로가 개 폐 되는 것에 특징이 있는 캠 샤프트(캠 축)을 내장한 실린더 헤드.
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