KR20060119383A - 엔진 밸브구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컴펙트한 엔진제작과 조립성과 생산성의 향상은 물론, 작동부하를 줄여 원활한 작동성이 가능하도록 한 엔진 밸브구동장치에 관한 것으로서, 크랭크축(51)과 연결되어 구동력을 발생하는 주동기어(52)와; 상기 주동기어(52)와 연접되어 메인샤프트(53)를 회전시키도록 구비하는 종동기어(54)와; 상기 메인샤프트(53)에 연결되어 흡,배기 밸브(55) 구동을 제어하는 유압회로를 작동하는 캠어셈블리(60)와; 상기 캠어셈블리(60)에는 실질적인 밸브(55)를 작동시키기 위한 유압어셈블리(56)를 연결하여 구성하는 통상적인 엔진 밸브구동장치(50)에 있어서; 상기 캠어셈블리(60)는 실린더블럭(61) 하방에 메인샤프트(53)를 베어링(62)으로 유지하고; 상기 메인샤프트(53)의 끝단부에 유압어셈블리(56)를 구성하는 유압실린더(63)를 제어하도록 장착하는 캠서클(64)과; 상기 캠서클(64)의 외측면에 동심원형태로 형성하는 작동홈(66)과; 상기 작동홈(66)에 삽입되어 유압실린더(63)의 로드(R)와 연결되는 작동자(65)를 포함하고; 상기 작동홈(66)의 상방 일측구간에는 밸브(55)의 개방량을 제어하기 위한 만곡부(67)를 더 형성하고; 상기 만곡부(67)의 직경(D)은 작동홈(66)의 진원직경(D1)보다 다소 크게 형성하여 구성한다.

엔진, 밸브

Description

엔진 밸브구동장치{Valve activity apparatus for engine}

도 1은 종래 기술의 엔진 밸브구동장치가 적용된 엔진을 도시한 단면 구성도.

도 2는 종래 기술이 적용된 엔진 밸브구동장치를 발췌하여 도시한 사시도.

도 3은 본 발명의 기술의 엔진 밸브구동장치가 적용된 엔진을 도시한 단면 구성도.

도 4는 본 발명의 기술이 적용된 엔진 밸브구동장치를 발췌하여 도시한 사시도.

도 5는 본 발명인 엔진 밸브구동장치 가운데 흡,배기 캠플서클을 도시한 정면도.

도 6 (A,B)는 도 4에 도시된 엔진 밸브구동장치의 측면에서 본 작동상태도.

*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*

50; 엔진 밸브구동장치

60; 캠어셈블리

64; 캠서클

65; 작동자

66; 작동홈

본 발명은 엔진 밸브구동장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 실린더 내방으로 혼합기를 흡입하고, 연소된 배기가스를 실리더 외방으로 배출하기 위한 실린더 밸브를 구동하기 위한 밸브 구동방법 및 장치의 개선에 관한 것이다.

일반적으로 엔진은 연료와 공기를 일정비율로 혼합하여 이를 실린더내에서 연소시켜 그 폭발력으로 동력을 얻는 장치로서, 사용 연료에 따라 가솔린, 디젤, LPG엔진으로 구분된다.

이러한 엔진은 실린더내의 피스톤이 하강하면서 연료와 공기의 혼합기를 통해 흡입하는 흡입행정(흡기밸브는 열리고, 배기밸브는 닫힘)과, 피스톤이 상승하면서 흡입된 혼합기를 압축하는 압축행정(흡입밸브와 배기밸브는 닫힘)과 압축된 혼합기에 전기불꽃으로 점화, 폭발시켜 그 연소가스의 압력으로 피스톤이 하강하면서 동력을 발생시키는 팽창행정(흡기밸브와 배기밸브는 닫힘)과 피스톤이 상승함으로써 연소가스를 배출하는 배기행정(흡입밸브는 닫히고 배기밸브는 열림)으로 작동된다.

상기와 같은 엔진은 혼합기의 유입과 연소가스의 배기를 단속하는 흡입 및 배기밸브를 각각 구비하며, 이러한 흡입 및 배기밸브는 피스톤의 구동과 상응하는 밸브 구동장치를 통해 개방과 폐쇄를 반복하며 엔진의 원활한 구동이 가능하도록 한다.

이러한 흡,배기밸브 구동장치는 구동기구의 형태와 장착부위에 따라 다양한 구성을 가지며, 피스톤 상방에 개재된 밸브를 구동하기 위해 크랭크축과 연계하는 캠에 고정된 푸시로드를 통해 제어하는 푸시로드타입과, 크랭크축에 형성된 스프로킷과 밸브 상방에 캠을 개재한 스프로킷을 원벨트형의 체인으로서 연결하여 제어하는 체인타입등이 사용되고 있다.

상기와 같이 구성된 엔진은 밸브구동장치와 더불어 피스톤)의 작용으로 엔진의 구동이 실현되며, 이 과정에서 엔진은 다양한 구성의 밸브구동장치에 의한 열에너지 손실이 발생하며, 특히 밸브의 개방후 폐쇄를 위해 개재되는 밸브스프링은 밸브저항을 초래함은 물론 작동소음유발의 원인으로 작용하였다.

또한 밸브스프링은 엔진의 고속회전시 작동관성에 의해 개,폐작용이 원활하지 못하여 출력저하를 초래함은 물론 연료소비증가로 인한 경제적 손실을 유발하고, 밸브와 밸브구동장치가 수용된 실린더헤드로 인해 엔진 전체 장착공간 잠식과 엔진경량화가 불가능한 문제점을 가지고 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 본원 출원인이 개선된 밸브구동장치를 특허(제0481692호)를 득한바 있으며, 이의 구성을 도 1,2를 통하여 살펴보면 다음과 같다.

엔진 밸브구동장치(1)는 크랭크축(2)과 연결되어 구동력을 발생하는 주동기어(3)와, 상기 주동기어(3)와 연접되어 메인샤프트(4)를 회전시키는 종동기어(5)를 구비한다.

상기 종동기어(5)에 의하여 구동력을 발생하는 메인샤프트(4)에는 흡,배기 밸브(6) 구동을 제어하는 유압회로를 작동하기 위한 캠어셈블리(7)를 구비하고, 상기 캠어셈블리(7)에는 실질적인 밸브(6)를 작동시키기 위한 유압어셈블리(8)를 연결하여 구성한다.

상기 캠어셈블리(7)는 종동기어(5)와 유압어셈블리(8)상간의 매개수단으로 캠플레이트(9)와 캠샤프트(10), 캠홀더(11), 캠서클(12), 작동자(13)와 같은 많은 부품을 구비하고 있는 실정이다.

상기와 같이 많은 부품수를 구비하여야 하므로 구조가 복잡하여여 엔진의 체적이 비대하여지는 문제와 더불어 조립성과 생산성이 저하되는 등 여러 문제점들이 발생하고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서 종동기어를 통하여 유압어셈블리를 작동시키기 위한 캠어셈블리를 간략하게 구성하여 컴펙트한 엔진제작이 가능하도록 하면서 조립성과 생산성의 향상은 물론, 작동부하를 줄여 원활한 작동성을 보장하여 엔진경량화와 출력향상 및 연비개선을 달성할 수 있도록 하는 데 목적이 있다.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 본 발명의 구성 및 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 기술의 엔진 밸브구동장치가 적용된 엔진을 도시한 단면 구성도, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 엔진 밸브구동장치를 발췌하여 도시한 사시도, 도 5는 본 발명인 엔진 밸브구동장치 가운데 흡,배기 캠플서클을 도시한 정면도, 도 6 (A,B)는 도 4에 도시된 엔진 밸브구동장치의 측면에서 본 작동상태도로서 함께 설명한다.

통상적인 엔진 밸브구동장치(50)는 크랭크축(51)과 연결되어 구동력을 발생하는 주동기어(52)와, 상기 주동기어(52)와 연접되어 메인샤프트(53)를 회전시키는 종동기어(54)를 구비한다.

상기 종동기어(54)에 의하여 구동력을 발생하는 메인샤프트(53)에는 흡,배기 밸브(55) 구동을 제어하는 유압회로를 작동하기 위한 캠어셈블리(60)를 구비하고, 상기 캠어셈블리(60)에는 실질적인 밸브(55)를 작동시키기 위한 유압어셈블리(56)를 연결하여 구성한다.

본 발명에서는 상기 캠어셈블리(60)를 개선하여 보다 컴펙트한 엔진의 설계가 가능하도록 하는 것은 물론, 관련 부품수를 줄여 밸브제어에 따르는 부하를 줄이면서 조립성과 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이 특징이다.

상기 캠어셈블리(60)는 실린더블럭(61) 하방에 메인샤프트(53)를 베어링(62)으로 유지하고, 상기 메인샤프트(53)의 끝단부에는 유압어셈블리(56)의 유압실린더(63)를 제어하는 캠서클(64)를 장착한다.

상기 캠서클(64)의 중심(P)은 메인샤프트(53)의 축중심(P1)과 일치하도록 하는 것은 당연할 것이며, 상기 캠서클(64)의 외측면에는 유압실린더(63)의 작용을 도모할 수 있도록 로드(R)와 연결되는 작동자(65)를 수용하여 움직이기 위한 동심원형태의 작동홈(66)을 형성한다.

상기 작동홈(66)은 진원으로 이루어지도록 하고 작동홈(66)의 상방 일측구간에는 밸브(55)의 개방량을 제어하기 위한 만곡부(67)를 형성하고, 상기 만곡부(67)의 직경(D)은 작동홈(66)의 진원직경(D1)보다 다소 크게 형성하여 구성한다.

상기 만곡부(67)의 만곡정도(만곡구간)로는 밸브(55)의 개방시간을 제어하고 만곡부(67)의 직경(D)과 작동홈(66)의 진원직경(D1)의 차이(g)로 밸브의 개방량(리프트량)을 제어하도록 한다.

상기 작동홈(66)에 수용되는 작동자(65)에는 작동홈(66)과 만곡부(67)를 활주할 때 회동저항을 최소화 할 수 있도록 베어링과 같은 미끄럼수단(68)을 더 구비한다.

상기와 같은 본 발명의 엔진 밸브구동장치(50)는;

유압어셈블리(56)내에 충진된 유체를 진공상태로 형성하여 각 밸브(55)가 흡,배기포트(70,71)와 밀착된 초기상태를 유지하게 된다.

이러한 상태에서 엔진기동과 함께 피스톤(72)과 연결된 크랭크축(51)이 회전하고, 이와 동시에 주,종동기어(52,54)가 회전하여 밸브구동장치(50)에 동력을 전달한다.

이와 같이 엔진의 회전력은 종동기어(54)와 메인샤프트(53)를 통해 연결된 캠어셈블리(60)로 전달되어, 메인샤프트(53)의 단부에 연결되는 캠서클(64)을 회전시키게 된다.

상기 캠서클(64)에 형성된 작동홈(66)에 삽입된 작동자(65)는 유압실린더(63)의 로드(R)와 연결된 상태에 있기 때문에 캠서클(64)의 회전에 의하여 작동자 (65)가 상,하승강하는 형태가 된다.

상기와 같이 캠서클(64)의 회전에 의하여 캠서클(64)에 형성된 작동홈(66)에 삽입된 작동자(65)는 위치가변이 되지 않은 상태에 있고 캠서클(64)의 회전으로 작동홈(66)에 형성하는 만곡부(67)에 의하여 상,하방향으로 움직일 수 있게되는 것이다.

즉, 캠서클(64)에 형성되는 작동홈(66)과 만곡부(67)에 작동자(65)가 밀착된 상태에서 만곡부(67)의 직경(D)과 작동홈(66)의 진원직경(D1)의 차이(g)만큼 작동자(65)가 상,하방향으로 이동하는 형태가 됨으로서 가능하게 되는 것이다.

그러므로, 캠서클(64)에 형성된 작동홈(66)에 삽입된 작동자(65)는 작동홈(66)의 진원부위와 연접할 때에는 움직임이 없는 상태이고, 작동홈(66)에 형성되는 만곡부(67)와 연접될 때에는 만곡부(67)방향으로 이동하는 형태가 됨으로서 캠서클(65)에 의하여 상측으로 밀려지면서 유압실린더(63)의 로드(R)를 상승시키게 되는 것이다.

상기와 같이 유압실린더(63)의 로드(R)가 작동함으로서 유압라인(73)내의 유체를 가압하여 밸브(55)가 개방되도록 한다.

상기와 같이 캠서클(64)에 형성되는 작동홈(66)의 만곡부(67)에 의해 작동자(65)가 일정거리 이격되면서 결과적으로는 유압어셈블리(56)의 로드(R)를 상승시킴으로서 유체를 가압하여 밸브(55)를 개방하게 되는 것이다.

그리고, 개방된 밸브(55)는 작동자(65)가 작동홈(66)에 의하여 연속적으로 연접된 상태를 유지함으로서 만곡부(67)를 벗어나면서 원위치로 복귀함으로서 유압 프라인(73)내의 유체 진공압에 가해진 압력이 해지되면서 밸브(55)가 폐쇄되는 것이다.

상기와 같은 본 발명은 선등록의 기술에 비하여 캠어셈블리의 구성을 간단하게 실현이 가능하게 함으로서 컴펙트한 엔진의 설게는 물론 조립과 생산성을 대폭 향상시킬 수 있으면서 안정된 작동성을 보장할 수 있는 등의 장점을 가진다.

이상과 같은 본 발명은 엔진 밸브구동장치를 구성하는 캠어셈블리를 간략하게 구성하여 컴펙트한 엔진제작이 가능하도록 하면서 조립성과 생산성의 향상은 물론, 작동부하를 줄여 원활한 작동성을 보장하여 엔진경량화와 출력향상 및 연비개선을 달성할 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.

Claims (1)

1. 크랭크축(51)과 연결되어 구동력을 발생하는 주동기어(52)와;

   상기 주동기어(52)와 연접되어 메인샤프트(53)를 회전시키도록 구비하는 종동기어(54)와;

   상기 메인샤프트(53)에 연결되어 흡,배기 밸브(55) 구동을 제어하는 유압회로를 작동하는 캠어셈블리(60)와;

   상기 캠어셈블리(60)에는 실질적인 밸브(55)를 작동시키기 위한 유압어셈블리(56)를 연결하여 구성하는 통상적인 엔진 밸브구동장치(50)에 있어서;

   상기 캠어셈블리(60)는 실린더블럭(61) 하방에 메인샤프트(53)를 베어링(62)으로 유지하고;

   상기 메인샤프트(53)의 끝단부에 유압어셈블리(56)를 구성하는 유압실린더(63)를 제어하도록 장착하는 캠서클(64)과;

   상기 캠서클(64)의 외측면에 동심원형태로 형성하는 작동홈(66)과;

   상기 작동홈(66)에 삽입되어 유압실린더(63)의 로드(R)와 연결되는 작동자(65)를 포함하고;

   상기 작동홈(66)의 상방 일측구간에는 밸브(55)의 개방량을 제어하기 위한 만곡부(67)를 더 형성하고;

   상기 만곡부(67)의 직경(D)은 작동홈(66)의 진원직경(D1)보다 다소 크게 형성하여 구성하는 것을 특징으로 하는 엔진 밸브구동장치.

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