KR20060065160A - Device for opening and shutting valves - Google Patents

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KR20060065160A
KR20060065160A KR1020040103917A KR20040103917A KR20060065160A KR 20060065160 A KR20060065160 A KR 20060065160A KR 1020040103917 A KR1020040103917 A KR 1020040103917A KR 20040103917 A KR20040103917 A KR 20040103917A KR 20060065160 A KR20060065160 A KR 20060065160A
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김주연
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 밸브 닫힘 시에 밸브 시트와 밸브 페이스 사이에 충격을 감쇄하여 밸브의 이상거동을 저감할 수 있는 밸브 개폐장치에 관한 것으로, 밸브가이드(110)에 의해 승하강 안내되는 밸브(120)와, 이 밸브(120)를 탄성 지지하는 밸브스프링(130)과, 상기 밸브(120)를 개폐하기 위한 로커 암(140)을 포함하는 엔진의 밸브 개폐장치에 있어서, 상기 밸브(120)의 스템(121)에는 제1걸림돌기(122)가 돌출 형성되며, 상기 밸브가이드(110)에는 밸브 닫힘 위치에서 상기 제1걸림돌기(122)를 탄성 지지할 수 있는 댐퍼부(150)가 추가로 구성되되, 상기 댐퍼부(150)의 탄성 계수는 상기 밸브스프링(130)보다 작게 구성됨으로써, 밸브 닫힘 과정에서 밸브 시트와 밸브 사이의 충격을 감쇄하여 밸브의 이상 거동을 방지하며, 밸브와 밸브 시트의 마모를 감소시켜 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 발명인 것이다.The present invention relates to a valve opening and closing device that can reduce the abnormal behavior of the valve by reducing the impact between the valve seat and the valve face when the valve is closed, and the valve 120 is guided up and down by the valve guide 110 and In the valve opening and closing apparatus of the engine comprising a valve spring 130 for elastically supporting the valve 120, and a rocker arm 140 for opening and closing the valve 120, the stem of the valve 120 A first locking protrusion 122 is formed to protrude from 121, and the valve guide 110 further includes a damper part 150 that can elastically support the first locking protrusion 122 in a valve closed position. The elastic modulus of the damper unit 150 is smaller than that of the valve spring 130 to attenuate shock between the valve seat and the valve in the valve closing process, thereby preventing abnormal behavior of the valve, and abrasion of the valve and the valve seat. Can improve durability by reducing It is an invention that has an effect.

밸브, 시트, 밸브 페이스, 고속 주행, 충격력, 마모, 댐퍼부, 원추형 디스크 스프링.Valve, seat, valve face, high speed travel, impact force, abrasion, damper section, conical disc spring.

Description

밸브 개폐장치{device for opening and shutting valves}Device for opening and shutting valves

도 1은 종래의 밸브 개폐장치의 구성을 보여주는 도면,1 is a view showing the configuration of a conventional valve opening and closing device,

도 2 및 도 3은 종래의 밸브 개폐장치의 밸브 거동을 보여주는 그래프,2 and 3 is a graph showing the valve behavior of the conventional valve opening and closing device,

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 밸브 개폐장치를 보여주는 도면.4 and 5 show a valve opening and closing device according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110 : 밸브가이드 120 : 밸브110: valve guide 120: valve

121 : 스템 122 : 제1걸림돌기121: stem 122: the first locking projection

130 : 밸브스프링 140 : 로커 암130: valve spring 140: rocker arm

150 : 댐퍼부 151 : 제2걸림돌기150: damper portion 151: second locking projection

152 : 캡부재 153 : 원추 디스크 스프링152: cap member 153: conical disc spring

본 발명은 밸브 개폐장치에 관한 것으로, 특히 밸브 닫힘 시에 밸브 시트와 밸브 페이스 사이에 충격을 감쇄하여 밸브의 이상거동을 저감할 수 있는 밸브 개폐장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a valve opening and closing device, and more particularly to a valve opening and closing device that can reduce the abnormal behavior of the valve by reducing the impact between the valve seat and the valve face when the valve is closed.

밸브의 이상 거동, 즉 밸브바운싱, 밸브 점프 등은 엔진이 고회전할수록 발생하기 쉬우며, 이를 방지하기 위해 캠 설계 시에 램프(ramp) 구간을 두어 밸브 닫힘 순간에 이상 거동을 방지한다. 또한, 이것으로 밸브와 밸브 시트 사이의 충격력도 감소시켜 부품의 마모를 방지하도록 하고 있다.The abnormal behavior of the valve, ie valve bouncing, valve jump, etc., is more likely to occur as the engine rotates at a high speed. To prevent this, a ramp section is provided in the cam design to prevent abnormal behavior at the moment of closing the valve. This also reduces the impact force between the valve and the valve seat to prevent wear of the parts.

이하, 도 1을 참고하여 종래기술을 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the prior art will be described with reference to FIG. 1.

도 1은 종래의 밸브 개폐장치의 구성을 보여주는 도면으로, 실린더 헤드(10)에는 연소실(1)을 개폐하는 밸브(20)가 구비되며, 이 밸브(20) 상단에는 로커 암(30)의 일측 단부가 위치한다.1 is a view showing the configuration of a conventional valve opening and closing device, the cylinder head 10 is provided with a valve 20 for opening and closing the combustion chamber 1, the upper side of the valve 20, one side of the rocker arm 30 The end is located.

밸브(20)는 실린더 헤드(10) 내에 고정된 밸브 가이드(11)에 의해 승하강이 안내된다.The valve 20 is guided up and down by a valve guide 11 fixed in the cylinder head 10.

로커 암(30)은 실린더 헤드(10)에 장치된 로커 암 축(31)에 그 중앙부 부근을 지지하고, 일단이 푸시 로드(40)로 밀려 올라가면 반대의 끝은 밸브(20)의 스템(21) 상단을 눌러 밸브(20)를 열도록 작동한다. The rocker arm 30 supports the rocker arm shaft 31 provided in the cylinder head 10 near its center portion, and once the end is pushed up by the push rod 40, the opposite end is the stem 21 of the valve 20. Press the top to operate the valve 20.                         

밸브(20)에는 밸브스프링(50)이 탄성 지지되도록 하여 밸브(20)가 닫혀 있는 동안에 밸브 시트에 밀착시켜 실린더 안의 기밀을 유지하고, 또 밸브가 운동하는 동안에 밸브와 밸브기구가 캠에 의해 운동할 때 캠의 모양대로 확실하게 작동하여 서로 떨어지지 않도록 한다.
The valve spring 50 is elastically supported on the valve 20 so as to be in close contact with the valve seat while the valve 20 is closed to maintain airtightness in the cylinder, and the valve and the valve mechanism are moved by the cam while the valve is in motion. When doing so, make sure that the cam is in shape so that it does not fall apart.

그러나, 이와 같이 구성되어 작동하는 엔진의 밸브 개폐장치는 엔진이 고회전하거나 사용 중에 밸브 간극이 증가되면 캠의 램프(ramp) 구간 설계 효과가 없어져서 밸브 이상 거동이 발생할 뿐만 아니라 엔진소음 증가와 밸브시트 마모가 급속히 발생하는 문제점이 있다.However, the valve opening and closing device of the engine configured and operated in this way does not have the design effect of the ramp section of the cam when the engine is rotated at high speed or the valve gap is increased during use, resulting in valve abnormal behavior as well as increased engine noise and wear of the valve seat. There is a problem that occurs rapidly.

도 2는 밸브 트레인 계에 있어 캠 작동에 따른 밸브의 작동 상태를 보여주는 그래프로서, 캠의 추종성 및 고속에서의 밸브바운싱, 밸브 점프 등을 방지하기 위하여 캠 리프트(lift) 시작점과 끝부분에 일정 높이의 램프(ramp) 구간을 두어 밸브의 이상 거동을 방지하며, 또한 밸브의 급격한 닫힘을 방지하여 밸브 시트와 밸브 사이의 충격력을 감소시키고 있다.Figure 2 is a graph showing the operating state of the valve according to the cam operation in the valve train system, the cam lift start point and end at a certain height in order to prevent the cam followability and valve bouncing, valve jump, etc. at high speed A ramp section of the valve prevents abnormal behavior of the valve, and also prevents a sudden closing of the valve, thereby reducing the impact force between the valve seat and the valve.

한편, 도 3은 엔진회전 속도가 높일 경우(3300 rpm)에 나타나는 밸브의 실제 거동을 실험한 결과를 보여주는 그래프로서, 밸브의 닫힘 순간에 순간 가속도가 급격히 커지면서 밸브바운싱이 발생되는 것을 확인할 수가 있으며, 이러한 현상은 밸브 시트와 밸브의 마모를 유발하며, 특히 밸브 간극이 증가할 경우에 이러한 현상은 더욱 심각하게 작용할 수 있다.On the other hand, Figure 3 is a graph showing the results of experiments of the actual behavior of the valve appears when the engine speed is increased (3300 rpm), it can be seen that the valve bouncing occurs as the momentary acceleration is rapidly increased at the closing time of the valve, This causes wear of the valve seat and the valve, which can be more severe, especially when the valve clearance is increased.

또한, LPG, CNG 등의 가스 엔진의 경우에는 분진(particulate) 등의 연소 생 성물이 발생하지 않으므로 밸브와 밸브 시트의 마모가 더욱 심각할 수 있다.
In addition, in the case of gas engines such as LPG and CNG, since combustion products such as particulates do not occur, wear of the valve and the valve seat may be more serious.

본 발명은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로, 밸브 닫힘 시에 밸브 시트와 밸브 사이에 충격을 감쇄하여 밸브의 이상 거동을 저감할 수 있는 밸브 개폐장치를 제공하고자 한다.
The present invention is to solve the above drawbacks, and to provide a valve opening and closing device that can reduce the abnormal behavior of the valve by reducing the impact between the valve seat and the valve when the valve is closed.

이러한 본 발명의 밸브 개폐장치는 밸브가이드에 의해 승하강 안내되는 밸브와, 이 밸브를 탄성 지지하는 밸브스프링과, 상기 밸브를 개폐하기 위한 로커 암을 포함하는 엔진의 밸브 개폐장치에 있어서, 상기 밸브의 스템에는 제1걸림돌기(122)가 돌출 형성되며, 상기 밸브가이드에는 밸브 닫힘 위치에서 상기 제1걸림돌기를 탄성 지지할 수 있는 댐퍼부가 추가로 구성되되, 상기 댐퍼부의 탄성 계수는 상기 밸브스프링보다 작게 구성됨으로써 달성된다.
The valve opening and closing apparatus of the present invention includes a valve guided up and down by a valve guide, a valve spring for elastically supporting the valve, and a rocker arm for opening and closing the valve. The stem of the first projection protrusion 122 is formed protruding, the valve guide is further configured to damper portion capable of elastically supporting the first locking projection in the valve closed position, the elastic modulus of the damper portion is more than the valve spring It is achieved by making it small.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 밸브 개폐장치를 보여주는 도면으로, 도 4는 열림 상태를 도시한 도면이며, 도 5는 닫힘 상태를 도시한 도면이다.4 and 5 are views showing the valve opening and closing device according to the invention, Figure 4 is a view showing an open state, Figure 5 is a view showing a closed state.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 밸브 개폐장치는 밸브가이드(110)에 의해 승하강 안내되는 밸브(120)와, 이 밸브(120)를 탄성 지지하는 밸브스프링(130)과, 상기 밸브(120)를 개 폐하기 위한 로커 암(140)을 포함하는 엔진의 밸브 개폐장치에 있어서, 상기 밸브(120)의 스템(121)에는 제1걸림돌기(122)가 돌출 형성되며, 상기 밸브가이드(110)에는 밸브 닫힘 위치에서 상기 제1걸림돌기(122)를 탄성 지지할 수 있는 댐퍼부(150)가 추가로 구성되되, 상기 댐퍼부(150)의 탄성 계수는 상기 밸브스프링(130)보다 작은 것을 특징으로 한다.
The valve opening and closing device of the present invention includes a valve 120 guided up and down by the valve guide 110, a valve spring 130 elastically supporting the valve 120, and a valve 120 for opening and closing the valve 120. In the valve opening and closing device of the engine including a rocker arm 140, the stem 121 of the valve 120, the first locking projection 122 is formed protruding, the valve guide 110 in the valve closed position A damper part 150 capable of elastically supporting the first catching protrusion 122 is further configured, and the modulus of elasticity of the damper part 150 is smaller than that of the valve spring 130.

로커 암(140)은 종래기술에서 설명한 바와 같이 실린더 헤드(미도시)에 장치된 로커 암 축(141)에 그 중앙부 부근이 지지되며 일단이 푸시 로드(102)에 연결되어 푸시 로드(102)가 올라가면 로커 암(140)은 밸브(120)의 스템(121) 상단을 눌러 밸브(20)가 개방된다.The rocker arm 140 is supported near the center of the rocker arm shaft 141 installed in the cylinder head (not shown) as described in the prior art, and one end is connected to the push rod 102 so that the push rod 102 is When raised, the rocker arm 140 pushes the top of the stem 121 of the valve 120 to open the valve 20.

한편, 본 실시예에서는 오버 헤드 밸브식 밸브 개폐장치를 예로서 설명하는 바, 캠 축을 실린더 헤드에 설치하여 밸브 또는 로커 암을 직접 구동하는 오버 헤드 캠 축식 밸브 개폐장치에도 동일하게 적용될 수 있음은 당업자에 의해 자명하게 이해될 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, the overhead valve valve opening and closing device will be described as an example, and the same can be applied to the overhead cam shaft valve opening and closing device for directly driving a valve or rocker arm by installing a cam shaft on a cylinder head. It can be understood clearly by.

밸브스프링(50)은 종래기술에서와 같이 밸브(120)를 탄성 지지하여 밸브(120)가 닫혀 있는 동안에 밸브(120)가 밸브 시트(101)에 밀착되어 실린더 내의 기밀을 유지하도록 한다.The valve spring 50 elastically supports the valve 120 as in the prior art so that the valve 120 is in close contact with the valve seat 101 while maintaining the airtight in the cylinder while the valve 120 is closed.

댐퍼부(150)는 밸브(120) 닫힘 위치에서 밸브(120)의 순간 가속도를 줄이고자 하는 것으로, 밸브(120)의 스템(121)에는 댐퍼부(150)와 접촉하는 제1걸림돌기(122)가 돌출 형성된다. The damper part 150 is intended to reduce the instantaneous acceleration of the valve 120 in the valve 120 closed position. The stem 121 of the valve 120 contacts the damper part 150 with the first catching protrusion 122. ) Is formed to protrude.                     

본 발명에 있어 댐퍼부(150)의 탄성 계수는 밸브(120)를 탄성 지지하는 밸브 스프링(130)의 탄성 계수보다 작게 구성함으로써, 댐퍼부(150)의 완충 작용은 밸브(120)의 닫힘 위치 부근에서만 작용되도록 한다.In the present invention, the elastic modulus of the damper unit 150 is configured to be smaller than the elastic modulus of the valve spring 130 for elastically supporting the valve 120, so that the damping action of the damper unit 150 is the closed position of the valve 120 Only work in the vicinity.

바람직한 일례로서 본 발명의 밸브 개폐장치에 있어 댐퍼부(150)는 밸브가이드(110)에 돌출 형성된 제2걸림돌기(151)와; 상기 밸브(120)의 스템(121)에 관통 삽입되어 상기 제2걸림돌기(151)를 덮도록 구비되는 캡부재(152)와; 상기 제2걸림돌기(151)와 상기 캡부재(152) 사이에 삽입되어 상기 캡부재(152)를 탄성 지지하는 스프링으로 구성될 수 있다.As a preferred example, in the valve opening and closing apparatus of the present invention, the damper part 150 includes a second catching protrusion 151 protruding from the valve guide 110; A cap member 152 inserted through the stem 121 of the valve 120 to cover the second locking protrusion 151; It may be composed of a spring inserted between the second locking projection 151 and the cap member 152 to elastically support the cap member 152.

또한, 본 발명에 있어 제2걸림돌기(151)와 캡부재(152) 사이에 삽입되는 스프링은 짧은 변위에서만 완충이 이루어지도록 원추 형상의 디스크 스프링(153)에 의해 제공될 수가 있다.
In addition, in the present invention, the spring inserted between the second locking projection 151 and the cap member 152 may be provided by the disk spring 153 of the conical shape so that the buffer is made only in a short displacement.

이와 같이 구성된 본 발명의 엔진 밸브 개폐장치의 작동 예를 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation example of the engine valve opening and closing device of the present invention configured as described above are as follows.

밸브(120)가 개방된 상태(도 4)에서 밸브(120)가 닫히는 과정에서는 밸브 스프링(130)의 복원력에 의해 밸브(120)는 밸브 시트(101)를 향해 올라가며, 밸브(120)의 페이스(123)가 밸브 시트(101)에 거의 인접한 시점에서는 밸브(120)의 제1걸림돌기(122)가 캡부재(152)와 접촉하면서 캡부재(152) 내에 있는 원추 형상의 디스크 스프링(153)이 압축되기 시작한다.In the process of closing the valve 120 in the state in which the valve 120 is opened (FIG. 4), the valve 120 is raised toward the valve seat 101 by the restoring force of the valve spring 130, and the face of the valve 120 is increased. At a time when 123 is close to the valve seat 101, the first locking projection 122 of the valve 120 is in contact with the cap member 152 and the conical disk spring 153 in the cap member 152. This starts to be compressed.

즉, 밸브(120)의 페이스(123)가 밸브 시트(101)에 거의 안착되는 시점에서는 밸브 스프링(130)의 탄성 복원력과 대향하여 디스크 스프링(153)이 압축되면서 밸브 페이스(123)가 밸브 시트(101)에 안착되므로, 밸브(120) 닫힘 위치에서 밸브(120)의 급속한 순간 가속도가 발생하는 것을 방지한다.That is, when the face 123 of the valve 120 is almost seated on the valve seat 101, the disk face 123 is compressed while the disk spring 153 is pressed against the elastic restoring force of the valve spring 130. Since it is seated at 101, it prevents the rapid instantaneous acceleration of the valve 120 from occurring in the valve 120 closed position.

참고로, 도 5에 도시된 바와 같이, 밸브(120) 닫힘 과정에서 디스크 스프링(153)의 댐핑 행정(도면부호 G)은 상당히 작으므로, 전체적인 밸브(120)의 닫히는 조작력은 밸브 스프링(130)에 의해 발생되며 디스크 스프링(153)은 밸브 페이스(123)가 밸브 시트(101)와 거의 안착되는 시점에서만 작용되어 밸브 페이스와 밸브 시트 사이의 충격력을 저감한다.
For reference, as shown in FIG. 5, since the damping stroke (symbol G) of the disc spring 153 is considerably small in the valve 120 closing process, the closing operation force of the entire valve 120 is determined by the valve spring 130. And the disk spring 153 acts only at the time when the valve face 123 is almost seated with the valve seat 101 to reduce the impact force between the valve face and the valve seat.

이상과 같은 본 발명의 밸브 개폐장치는 밸브의 닫힘 위치에서 밸브의 순간 가속도를 저감할 수 있는 댐퍼부를 구비함으로써, 밸브 닫힘 과정에서 밸브 시트와 밸브 사이의 충격을 감쇄하여 밸브의 이상 거동을 방지하며, 밸브와 밸브 시트의 마모를 감소시켜 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 발명인 것이다.The valve opening and closing device of the present invention as described above has a damper portion capable of reducing the instantaneous acceleration of the valve in the closed position of the valve, thereby attenuating the impact between the valve seat and the valve in the valve closing process, thereby preventing abnormal behavior of the valve. , The invention is effective to reduce the wear of the valve and the valve seat to improve the durability.

Claims (3)

밸브가이드에 의해 승하강 안내되는 밸브와, 이 밸브를 탄성 지지하는 밸브스프링과, 상기 밸브를 개폐하기 위한 로커 암을 포함하는 엔진의 밸브 개폐장치에 있어서, In the valve opening and closing apparatus of an engine comprising a valve guided up and down by a valve guide, a valve spring for elastically supporting the valve, and a rocker arm for opening and closing the valve, 상기 밸브의 스템에는 제1걸림돌기가 돌출 형성되며, 상기 밸브가이드에는 밸브 닫힘 위치에서 상기 제1걸림돌기를 탄성 지지할 수 있는 댐퍼부가 추가로 구성되되,The stem of the valve is formed with a first locking projection protruding, the valve guide further comprises a damper portion capable of elastically supporting the first locking projection in the valve closed position, 상기 댐퍼부의 탄성 계수는 상기 밸브스프링보다 작은 것을 특징으로 하는 밸브 개폐장치.The modulus of elasticity of the damper portion is valve opening and closing device, characterized in that smaller than the valve spring. 제1항에 있어서, 상기 댐퍼부는 The method of claim 1, wherein the damper portion 상기 밸브가이드에 돌출 형성된 제2걸림돌기와; A second locking protrusion protruding from the valve guide; 상기 밸브의 스템에 관통 삽입되어 상기 제2걸림돌기를 덮도록 구비되는 캡부재와;A cap member inserted through the stem of the valve to cover the second locking projection; 상기 제2걸림돌기와 상기 캡부재 사이에 삽입되어 상기 캡부재를 탄성 지지하는 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브 개폐장치.And a spring inserted between the second catching protrusion and the cap member to elastically support the cap member. 제2항에 있어서, 상기 스프링은 원추 형상의 디스크 스프링인 것을 특징으로 하는 밸브 개폐장치.3. The valve opening and closing device according to claim 2, wherein the spring is a conical disk spring.
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