KR20060116313A

KR20060116313A - 관성 질량과 습동 저항 감소 타입 밸브계

Info

Publication number: KR20060116313A
Application number: KR1020050038358A
Authority: KR
Inventors: 유영상
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2006-11-15

Abstract

본 발명은 관성 질량과 습동 저항 감소 타입 밸브계에 관한 것으로, 연소실을 개폐하는 밸브를 이루는 태핏의 스커트부 길이를 줄여 실린더 헤드의 태핏 하우징간 습동면을 짧게 형성시켜 작동시 습동저항 감소는 물론 밸브 계통의 중량저감에 따른 관성 저항 감소에 따른 연비 향상과 더불어 정밀 가공량을 줄일 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 구동과 함께 회전되어 흡·배기 통로 개·폐 시기를 조절하는 캠(C)에 의해 밸브(1)의 이동력을 전달하도록 밸브(1)의 상단에 고정된 태핏유니트가 상기 밸브(1)의 상단 끝 부위에 끼워져 고정된 태핏가이더(4)와, 상기 밸브(1)에 구비된 밸브스프링(3) 상부를 안착·고정하는 락리테이너(2)의 위에서 상기 밸브(1)의 상단 끝 부위에 고정된 태핏가이더(4)의 상단 일부 부위만을 가리도록 짧게 형성되어 실린더 헤드(CH)의 가이드홀(Ch)내에서 섭동되는 스커트(5)부위를 갖는 태핏(6) 및 상기 태핏(6)의 상면에 끼워져 고정되면서 캠(C)의 회전에 따라 밸브(1)가 하 방향 이동되는 이동력을 전달하도록 상기 캠(C)에 직접 접촉되는 심(7)으로 구성되어진 것을 특징으로 한다.

Description

관성 질량과 습동 저항 감소 타입 밸브계{Inertia mass and friction decreasing typed valve system in engine}

도 1은 본 발명에 따른 관성 질량과 습동 저항 감소 타입 밸브계 구성도

도 2는 본 발명에 따른 관성 질량과 습동 저항 감소 타입 밸브계의 작동도

도 3은 종래에 따른 밸브계 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 밸브 2 : 락리테이너

3 : 밸브스프링 4 : 태핏가이더

5 : 스커트 6 : 태핏

7 : 심

C : 캠 CH : 실린더헤드

Ch : 가이드홀 H : 스커트가이드길이

h : 스커트길이

본 발명은 엔진의 밸브계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캠에 의해 개·폐되면서 회전되는 밸브의 관성 질량을 줄이도록 태핏의 질량을 감소하면서도 실린더헤드와의 습동구간을 줄여 저항도 감소할 수 있도록 된 관성 질량과 습동 저항 감소 타입 밸브계에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 엔진의 구성요소를 대별하여 보면, 엔진의 본체를 구성하는 부분으로 다수의 실린더가 일체로 제작되며, 각 실린더 사이에는 냉각수가 유동하는 워터 재킷과 냉각수 통로가 형성되어 있는 실린더 블록과, 이 실린더 블록의 상부에 배치되어 피스톤과 함께 연소실을 형성하면서 각종 밸브 기구 및 스파크 플러그나 분사밸브 등이 설치되는 실린더헤드 및 크랭크축이 설치되는 크랭크 케이스등으로 이루어진다.

이때, 상기 실린더 헤드에는 흡기밸브와 배기밸브등의 밸브기구를 개·폐하기 위한 캠이 밸브 중심에 대해 어느 정도 오프세트(Off Set)되어 밸브의 상단에 설치되어 있음은 물론이다.

이와 같은, 밸브계는 도 3에 도시된 바와 같이, 엔진의 실린더 헤드(CH)에 형성된 가이드홀(Ch)에 장착되어 흡·배기 통로를 개·폐하는 흡·배기용 밸브(101)와, 상기 밸브(101)의 상단부위에 고정된 락리테이너(102)를 매개로 안착되면서 탄성 복원력을 발생하는 밸브스프링(103) 및 흡·배기 통로 개·폐 시기를 조절하는 캠의 프로파일(Profile)에 따라 하 방향으로 힘을 받는 심(107)이 상면에 구비되면서 빈 공간인 내부로 밸브스프링(103)부위를 감싸면서 밸브(101)의 끝을 고 정하는 태핏(106)으로 이루어진 태핏유니트로 구성된다.

여기서, 상기 태핏(106)은 실린더 헤드(CH)의 가이드홀(Ch)에 접촉하면서 상·하 이동되는 스커트(105)부위를 형성하는데, 상기 스커트(105)는 통상적으로 스커트길이(h)가 상기 가이드홀(Ch)이 갖는 스커트가이드길이(H)에 근접되게 되도록 형성된다.

이와 같이 흡·배기 밸브의 밸브 트레인 계통을 이루는 밸브계는 엔진의 작동시 회전되는 크랭크 축과 타이밍 장치를 매개로 연결되어, 상기 크랭크 축과 함께 회전되는 캠의 프로파일(profile)에 따라 밸브의 상단부위를 이루는 태핏이 가압되면서 밸브 스프링의 탄성 작용과 함께 흡·배기 통로를 개방하거나 폐쇄하여 작동하게 된다.

또한, 엔진의 효율적인 연료 소모 즉, 높은 연비를 갖도록 하기 위해서는 연소효율을 높이면서 크랭크 계통과 밸브 계통 및 기타 부대 장비에 의한 마찰손실을 줄이는 게 요구되는데 특히, 밸브 계통에서는 구동 토크(Torque)를 줄여 주게 되면 마찰 손실도 함께 줄어 엔진 연비 향상을 크게 도모할 수 있게 된다.

이와 같은 밸브계는 유압기구를 이용하는 유압 래시 어저스터(HLA; Hydraulic Lash Adjuster)방식의 밸브 태핏(valve tappet ; 밸브 리프터라고도 불림)방식이나, 유압기구를 없애 밸브의 관성을 작게 하여 연비 효율을 높이는 기구 래시 어저스터(MLA; Mechanical Lash Adjuster) 방식의 밸브 태핏에 모두 적용됨은 물론이다.

그러나, 이와 같은 밸브계는 태핏의 위치 제어가 실린더 헤드의 가이드홀 (Ch)이 형성하는 태핏 하우징면과 태핏 스커트면 간의 상·하 습동을 통하여 이루어지고, 이와 같은 습동면을 통한 위치 제어의 특성상 상기 실린더 헤드(CH)의 가이드홀(Ch)이 이루는 태핏 하우징면과 태핏의 스커트면을 극히 정밀하게 가공해야만 하는 어려움이 있게 된다.

또한, 이와 같이 실린더 헤드의 태핏 하우징면과 태핏 스커트의 길이가 길게 이루어지면, 상기 실린더 헤드의 태핏 하우징과 태핏 스커트간 습동면에서 마찰 저항과 스커트부 길이 증가에 따른 관성중량 증가로 연비 및 성능을 올리는데 어느 정도의 한계를 갖게 됨은 물론이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 연소실을 개폐하는 밸브를 이루는 태핏의 스커트부 길이를 줄여 실린더 헤드의 태핏 하우징간 습동면을 짧게 형성시켜 작동시 습동저항 감소는 물론 밸브 계통의 중량저감에 따른 관성 저항 감소에 따른 연비 향상과 더불어 정밀 가공량을 줄일 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 구동과 함께 회전되어 흡·배기 통로 개·폐 시기를 조절하는 캠과, 실린더 헤드에 형성된 가이드홀에 장착되어 상·하 거동과 더불어 회전되면서 흡·배기 통로를 개·폐하도록 구동되는 흡·배기용 밸브, 상기 밸브의 상단부위를 감싸면서 밸브의 상·하 거동시 탄성 복원력을 발생하도록 락리테이너를 매개로 안착되어진 밸브스프링 및 상기 밸브의 상 단에 고정되어져 흡·배기 통로 개·폐 시기를 조절하는 캠의 프로파일에 따라 하 방향으로 힘을 받는 태핏유니트로 이루어지되,

상기 태핏유니트는 밸브의 상단 끝 부위에 끼워져 고정된 태핏가이더와,

상기 밸브에 구비된 밸브스프링 상부를 안착·고정하는 락리테이너의 위에서 상기 밸브의 상단 끝 부위에 고정된 태핏가이더의 상단부 끝 부위를 내부 빈 공간으로 고정하면서 상단 일부 부위만을 가리도록 짧게 형성된 스커트부위를 갖고 실린더 헤드에 형성된 가이드홀을 따라 상·하 이동되는 태핏 및

상기 태핏의 상면에 끼워져 고정되면서 캠의 회전에 따라 밸브가 하 방향 이동되는 이동력을 전달하도록 상기 캠에 직접 접촉되는 심으로 구성되어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 관성 질량과 습동 저항 감소 타입 밸브계 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 엔진의 연소실로 혼합기를 공급하고 연소가스를 배출하도록 흡·배기 통로를 개·폐하는 밸브계통을 구성하는 밸브계가 엔진의 구동과 함께 회전되어 흡·배기 통로 개·폐 시기를 조절하는 캠(C)과, 실린더 헤드(CH)에 형성된 가이드홀(Ch)에 장착되어 상·하 거동과 더불어 회전되면서 흡·배기 통로를 개·폐하도록 구동되는 흡·배기용 밸브(1), 상기 밸브(1)의 상단부위를 감싸면서 밸브(1)의 상·하 거동시 탄성 복원력을 발생하도록 락리테이너(2)를 매개로 안 착되어진 밸브스프링(3) 및 상기 밸브(1)의 상단에 고정되어져 흡·배기 통로 개·폐 시기를 조절하는 캠(C)의 프로파일(Profile)에 따라 하 방향으로 힘을 받는 태핏유니트로 이루어진다.

여기서, 상기 태핏유니트는 밸브(1)의 상단 끝 부위에 끼워져 고정된 태핏가이더(4)와, 상기 태핏가이더(4)가 하부의 저면에서 중앙 위치로 고정되어 실린더 헤드(CH)에 형성된 가이드홀(Ch)을 따라 상·하 이동되는 태핏(6) 및 상기 태핏(6)의 상면에 끼워져 고정되면서 캠(C)의 회전에 따라 밸브(1)가 하 방향 이동되는 이동력을 전달하도록 상기 캠(C)에 직접 접촉되는 심(7)으로 구성되어진다.

이때, 상기 태핏(6)은 그 하부를 이루는 스커트(5)가 스커트(5)의 내부 빈 공간에서 태핏가이더(4)의 상단부 끝 부위 일부만을 가리도록 짧게 형성되면서, 상기 태핏(6)의 전체 높이인 스커트길이(h)가 실린더 헤드(CH)의 가이드홀(Ch)이 갖는 스커트가이드길이(H)보다 상대적으로 짧게 되도록 형성된다.

즉, 상기 태핏(6)의 스커트(5)부위는 밸브에 구비된 락리테이너(2)와 밸브스프링(3)부를 가리지 않고 밸브(1)의 상단 끝 부위에 고정된 태핏가이더(4)의 상단 일부 부위만을 가려 주게 되고, 이에 따라 상기 태핏(6)의 전체 높이인 스커트길이(h)가 매우 짧게 되는데 이는, 상기 태핏(6)의 상·하 이동시 면 접촉되는 실린더 헤드(CH)의 가이드홀(Ch)의 전체 높이인 스커트가이드길이(H)도 짧게 가공할 수 있게 된다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 캠(C)의 프로파일에 따라 접촉될 때 가압력을 받아 거동하는 밸브(1)의 상단부위에 대한 중량 감소와 더불어, 상기 캠(C)에 접촉되는 밸브(1)의 상단부위를 이루는 태핏유니트의 이동을 가이드(Guide)하는 실린더 헤드(CH)의 가이드홀(Ch)이 갖는 경로 즉, 상기 태핏유니트가 접촉하는 상기 가이드홀(Ch)의 길이를 짧게 하여 엔진 연비 향상과 가공 공정의 축소 및 밸브계의 관성 질량 감소등의 여러 장점을 갖게 된다.

즉, 본원 발명은 밸브(1)의 상단부를 감싸는 태핏유니트가 상기 밸브(1)의 상단 끝 부위에 끼워져 고정된 태핏가이더(4)를 매개로 태핏(6)이 고정되므로, 이는 상기 태핏가이더(4)의 길이 많 큼 태핏(6)의 하부 형상부를 제거하더라도 상기 태핏(6)의 하부 형상을 짧게 할 수 있고, 이러한 구조를 갖는 경우에도 상기 태핏(6)이 캠(C)의 회전에 따라 실린더 헤드(CH)의 가이드홀(Ch)내에서 이동해 밸브(1)를 개·폐시키는 거동을 충분히 수행할 수 있게 된다.

이를 구체적으로 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이 캠(C)이 회전하여 밸브(1)를 열어 주도록 밸브(1)의 상단부에 구비된 태핏유니트를 이루는 심(7)을 하 방향으로 가압하게 되면, 상기 심(7)이 구비된 태핏(6)이 실린더 헤드(CH)의 가이드홀(Ch)을 따라 하 방향 이동되면서 태핏가이더(4)에 고정된 밸브(1)가 스프링(3)을 압축하면서 하 방향 이동해 열려진 통로로 혼합기를 유입시키거나 또는 연소가스를 배출시켜주게 된다.

이때, 상기 실린더 헤드(CH)의 가이드홀(Ch)이 갖는 스커트가이드길이(H)는, 밸브(1)의 거동 스트로크(Stroke)내에서 태핏(6)이 상기 스커트가이드길이(H)에 비 해 상대적으로 짧은 스커트길이(h)를 통해 상기 스커트가이드길이(H)내에서 안내되면서 이탈되지 않고서 충분히 거동할 수 있게 됨은 물론이다.

이와 같이, 본원 발명의 상기 태핏(6)은 실린더 헤드(CH)의 가이드홀(Ch)이 갖는 스커트가이드길이(H)보다 상대적으로 짧은 스커트길이(h)를 갖게 되므로, 상기 태핏(5)의 상·하 이동시 면 접촉되는 실린더 헤드(CH)의 가이드홀(Ch)의 전체 높이인 스커트가이드길이(H)도 짧게 가공되고 이는, 밸브(1)의 거동시 접촉면에서의 마찰 저항을 크게 줄여 주면서 밸브(1)의 관성저항 감소에 따라 스프링(3)의 스티프니스(Stiffness)도 연쇄적으로 줄여 줄 수 있고, 이에 더해 밸브(1)를 거동시키는 캠(C)의 폭 크기도 위와 같이 줄어든 관성저항과 마찰력 많 큼 축소시켜 캠에 의한 마찰력을 줄여 결국, 엔진의 연비 향상을 크게 도모할 수 있게 된다.

즉, 이와 같이 연비를 향상할 수 있는 것은 무엇보다 밸브계의 작용시 밸브계의 관성 중량이 크게 줄어들면서 거동시 서로 접촉되는 접촉면이 축소되기 때문이며 이는, 밸브(1)에 구비된 태핏유니트를 이루는 태핏(6)의 하부 영역의 매스(Mass)를 전부 제거해 짧은 하부부위를 남긴 상태로 해 태핏(6)전체의 중량을 크게 줄여줌에 따라 태핏(6)자체의 관성중량을 감소시켜주기 때문임은 물론이다.

그리고, 본 발명에 따른 밸브계는 유압기구를 이용하는 유압 래시 어저스터(HLA; Hydraulic Lash Adjuster)방식의 밸브 태핏이나, 유압기구를 없애 밸브의 관성을 작게 하여 연비 효율을 높이는 기구 래시 어저스터(MLA; Mechanical Lash Adjuster) 방식의 밸브 태핏에 모두 적용됨은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 캠의 프로파일에 따라 거동하는 밸브의 위치제어를 위해 실린더헤드의 가이드홀내에서 면 접촉되는 밸브 상단부의 태핏이 그 하부 부위를 가이드홀의 스커트가이드길이보다 짧게 형성시켜, 밸브 거동시 태핏과 실린더헤드부위와의 습동 저항을 줄이면서도 접촉 면적 축소에 따른 가공성도 향상할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 밸브의 상단부위를 이루는 태핏의 관성 중량을 줄줌에 따라 연쇄적으로 스프링의 스티프니스(Stiffness)도 줄여 주면서 밸브를 거동시키는 캠의 폭 크기도 줄어든 관성저항과 마찰력 많 큼 축소할 수 있어 엔진의 연비 향상을 크게 도모할 수 있는 효과가 있음은 물론이다.

Claims

실린더 헤드(CH)의 가이드홀(Ch)면을 따라 상·하 습동하면서 흡·배기 통로를 개·폐하는 밸브(1)와;

상기 밸브(1)의 상단부위에서 락리테이너(2)를 매개로 안착되어 탄성 복원력을 발생하는 밸브스프링(3) 및;

상기 밸브(1)의 상단 끝 부위에 끼워져 고정된 태핏가이더(4)와, 상기 태핏가이더(4)의 끝 부위에서 가이드홀(Ch)과 습동면을 이루는 스커트(5)부위를 연장 형성해 내부를 빈 공간으로 형성하는 태핏(6) 및 상기 태핏(6)의 상면에 고정되어 캠(C)에 직접 접촉되는 심(7)으로 이루어진 태핏유니트;

로 구성된 관성 질량과 습동 저항 감소 타입 밸브계.
제 1항에 있어서, 상기 태핏(6)이 갖는 스커트길이(h)는 실린더 헤드(CH)의 가이드홀(Ch)이 갖는 스커트가이드길이(H)보다 상대적으로 짧게 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 관성 질량과 습동 저항 감소 타입 밸브계.