KR20080055182A - 실린더 헤드의 체크 밸브 - Google Patents

실린더 헤드의 체크 밸브 Download PDF

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KR20080055182A KR1020060128178A KR20060128178A KR20080055182A KR 20080055182 A KR20080055182 A KR 20080055182A KR 1020060128178 A KR1020060128178 A KR 1020060128178A KR 20060128178 A KR20060128178 A KR 20060128178A KR 20080055182 A KR20080055182 A KR 20080055182A
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Abstract

본 발명은 오일 펌프로부터 공급되는 오일의 압력에 따라 실린더 헤드에 공급되는 오일의 양을 조절하는 실린더 헤드의 체크 밸브에 관한 것이다.
본 발명은, 상면이 뚫려 있는 원통 형상이고 하면에 적어도 하나 이상의 제1오일구멍이 형성되어 상기 오일 펌프로부터 오일을 공급받는 하부 커버; 상기 하부 커버의 상면에 결합하고 슬라이딩 축이 형성되어 있으며 적어도 하나 이상의 제2오일구멍이 형성되어 있는 상부 커버; 상기 하부 커버 내부에 설치되어 있으며 상기 슬라이딩 축을 따라 수직방향으로 슬라이딩하고 상기 제2오일구멍에 편심된 적어도 하나 이상의 제3오일구멍이 형성되어 있는 제1플레이트; 그리고 상기 제1플레이트와 상기 하부 커버 사이에 설치되어 있으며 상기 슬라이딩축을 따라 수직방향으로 슬라이딩하고 상기 제1,2,3오일구멍에 편심된 적어도 하나 이상의 제4오일구멍이 형성되어 있는 제2플레이트;를 포함할 수 있다.
오리피스, 체크 밸브, 실린더 헤드, 실린더 블록

Description

실린더 헤드의 체크 밸브{CHECK VALVE OF CYLINDER HEAD}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 체크 밸브가 실린더 헤드와 실린더 블록 사이에 설치되어 있는 모습을 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 체크 밸브를 도시한 투시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1플레이트를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 상부 커버를 도시한 사시도이다.
도 6은 유압이 가해지지 않을 때 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 체크 밸브를 도시한 개략도이다.
도 7는 도 6의 저면도이다.
도 8은 제1유압 미만의 유압이 가해지는 때 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 체크 밸브를 도시한 개략도이다.
도 9는 도 8의 저면도이다.
도 10은 제1유압 이상 제2유압 미만이 가해지는 때 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 체크 밸브를 도시한 개략도이다.
도 11은 도 10의 저면도이다.
도 12는 제2유압 이상이 가해지는 때 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 체크 밸브를 도시한 개략도이다.
도 13은 도 12의 저면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 실린더 헤드 20: 실린더 블록
30: 오일 펌프 40: 체크 밸브
110: 제1플레이트 120: 제2플레이트
130: 제1탄성부재 140: 제2탄성부재
150: 상부 커버 160: 하부커버
본 발명은 실린더 헤드의 체크 밸브에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 오일 펌프로부터 공급되는 오일의 압력에 따라 실린더 헤드에 공급되는 오일의 양을 조절하는 실린더 헤드의 체크 밸브에 관한 것이다.
실린더 헤드에는 배기밸브, 흡기밸브, 로커암 어셈블리, 캠 샤프트 등의 부품들이 설치되어 있다. 이러한 부품들의 윤활 및 냉각을 위하여 실린더 헤드에 오일을 공급하게 된다.
일반적으로, 실린더 헤드에 오일을 공급하는 오일 펌프는 크랭크 샤프트에 의해 구동된다. 오일 펌프에서 펌핑된 오일은 실린더 블록의 메인 갤러리를 통해 실린더 헤드에 공급된다.
오일 펌프는 크랭크 샤프트에 의해 구동되기 때문에 엔진 회전수가 높아지면 오일 펌프의 회전수도 증가한다. 따라서, 오일 펌프에서 토출되는 유량도 증가하게 되고, 이에 따라 오일의 압력이 증가하게 된다.
일반적으로, 실린더 헤드에 공급되는 오일은 일정 범위의 압력을 유지하여야 한다. 만일 실린더 헤드에 공급되는 오일의 압력이 일정 압력 이상이 되면 밸브의 높이가 달라져 밸브 타이밍이 바뀌게 된다. 따라서, 오일의 압력이 일정 압력 이상이 되어도 엔진이 정상적으로 작동되도록 어느 정도의 여유를 가지는 밸브 트레인이 설계되고 있다.
그러나, 여유를 두고 밸브 트레인을 설계하는 경우, 밸브 트레인의 중량이 커지고 원가가 상승하게 된다.
또한, 오일 펌프는 엔진에서 필요로 하는 오일의 양 이상의 오일을 토출하여야 하기 때문에 엔진의 각 부분에서 필요로 하는 최소 오일압을 기초로 설계가 된다. 따라서, 엔진의 각 부분에 필요로 하는 오일의 양 이외에는 사용되지 못하고 오일 팬 방향으로 버려지게 된다.
한편, 실린더 헤드에 공급되는 오일의 양을 조절하기 위하여 오리피스(orifice)나 체크 밸브(check valve)를 사용하였다. 체크 밸브는 오일 펌프에서 토출되는 오일 압이 낮아졌을 때 실린더 헤드의 오일이 역류하는 것을 방지하기 위하여 스프링을 구비하고 있다.
그러나, 오리피스나 체크 밸브를 사용하더라도 실린더 헤드에 공급되는 오일 의 압력은 낮춰줄 수 있으나 오일 펌프의 오일 토출압에 따라 실린더 헤드에 공급되는 오일의 압력을 조절할 수는 없다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 오일 펌프에서 공급되는 오일의 압력에 따라 실린더 헤드에 공급되는 오일의 양을 조절하여 밸브 트레인의 중량 및 원가를 낮출 수 있는 실린더 헤드의 체크 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 엔진 회전수가 높은 영역에서 실린더 헤드로 공급되는 불필요한 오일을 줄임으로써 발생되는 잉여의 오일을 엔진의 다른 부분에 공급되게 하여 오일 펌프의 용량을 줄일 수 있는 실린더 헤드의 체크 밸브를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 체크 밸브는 오일 펌프로부터 실린더 헤드에 공급되는 오일의 양을 오일 펌프의 토출압에 따라 조절할 수 있다.
상기 실린더 헤드의 체크 밸브는, 상면이 뚫려 있는 원통 형상이고 하면에 적어도 하나 이상의 제1오일구멍이 형성되어 상기 오일 펌프로부터 오일을 공급받는 하부 커버; 상기 하부 커버의 상면에 결합하고 슬라이딩 축이 형성되어 있으며 적어도 하나 이상의 제2오일구멍이 형성되어 있는 상부 커버; 상기 하부 커버 내부 에 설치되어 있으며 상기 슬라이딩 축을 따라 수직방향으로 슬라이딩하고 상기 제2오일구멍에 편심된 적어도 하나 이상의 제3오일구멍이 형성되어 있는 제1플레이트; 그리고 상기 제1플레이트와 상기 하부 커버 사이에 설치되어 있으며 상기 슬라이딩축을 따라 수직방향으로 슬라이딩하고 상기 제1,2,3오일구멍에 편심된 적어도 하나 이상의 제4오일구멍이 형성되어 있는 제2플레이트;를 포함할 수 있다.
상기 제2플레이트와 상기 하부 커버가 닿아 있는 경우 상기 제1오일구멍과 상기 제4오일구멍은 서로 연통되지 않을 수 있다.
상기 제2플레이트와 상기 제1플레이트가 닿아 있는 경우 상기 제4오일구멍과 상기 제3오일구멍은 제1중첩부분만큼 중첩될 수 있다.
상기 제2플레이트와 상기 제1플레이트 및 상기 제1플레이트와 상기 상부 커버가 각각 닿아 있는 경우 상기 제2,3,4오일구멍들은 제2중첩부분만큼 중첩될 수 있다.
상기 제1,2플레이트에는 상기 슬라이딩 축이 삽입되는 제1,2삽입구멍이 각각 형성되어 있을 수 있다.
상기 오일 펌프로부터 오일이 공급되지 않는 경우에는 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트, 상기 제1플레이트와 상기 상부 커버는 각각 설정된 거리들만큼 떨어져 배치되어 있을 수 있다.
상기 제2플레이트와 상기 상부 커버 사이에는 제1탄성부재가 개재되어 있을수 있다.
상기 제1플레이트와 상기 상부 커버 사이에는 제2탄성부재가 개재되어 있을 수 있다.
상기 제1플레이트와 상기 상부 커버 중 하나에는 돌기가 형성되어 있고, 다른 하나에는 상기 돌기에 대응하는 안착홈이 형성되어 있으며, 상기 제2탄성부재는 상기 돌기와 상기 안착홈에 의하여 위치가 고정될 수 있다.
오일의 압력이 제1압력 미만인 경우에는 상기 오일구멍들의 크기와 동일한 유로가 형성될 수 있다.
오일의 압력이 제1압력 이상 제2압력 미만인 경우에는 제1중첩부분과 동일한 크기의 유로가 형성될 수 있다.
오일의 압력이 제2압력 이상인 경우에는 제2중첩부분과 동일한 크기의 유로가 형성될 수 있다.
상기 제1중첩부분은 상기 제2중첩부분보다 클 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 체크 밸브(40)는 실린더 헤드(10)와 실린더 블록(20) 사이에 설치되어 있다.
실린더 블록(20)에는 크랭크 샤프트(도시하지 않음)가 내장되어 있다. 상기 크랭크 샤프트는 피스톤에 의해 회전한다. 또한, 상기 실린더 블록(20)의 일측면에는 오일 펌프(30)가 설치되어 있다. 상기 오일 펌프(30)는 그 구동축이 상기 크랭크 샤프트에 연결되어 크랭크 샤프트와 같이 회전하며 오일을 펌핑한다. 상기 오일 펌프(30)에서 펌핑된 오일은 실린더 블록(20)으로 공급된 후 상기 체크 밸브(40)를 통해 실린더 헤드(10)에 공급된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 체크 밸브(40)는 하부 커버(160), 상부 커버(150), 제1플레이트(110), 그리고 제2플레이트(120)를 포함한다.
하부 커버(160)은 상면이 뚫려 있는 원통 형상이다. 상기 하부 커버(160)의 하면에는 적어도 하나 이상의 제1오일구멍(170)이 형성되어 있다. 상기 하부 커버(160)는 오일 펌프(30)에 연결되어 상기 제1오일구멍(170)을 통해 오일을 공급받는다. 또한, 상기 하부 커버(160)에는 제1,2플레이트(110)이 내장되어 있다.
상부 커버(150)는 원판형상이며, 상기 하부 커버(160)의 상면에 고정 결합된다. 상기 상부 커버(150)의 중심에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 축(220)이 형성되어 있으며, 상기 슬라이딩 축(220)의 일단은 상기 하부 커버(160)의 하면에 닿아 있다. 또한, 상기 상부 커버(150)에는 적어도 하나 이상의 제2오일구멍(200)이 형성되어 있어, 상기 제2오일구멍(200)을 통해 실린더 헤드(10)에 오일을 공급한다.
또한, 상기 상부 커버(150)의 하면에는 안착홈(210)이 형성되어 있다.
제1플레이트(110)는 원판형상이며 상기 하부 커버(160)의 내부에 배치된다. 상기 제1플레이트(110)에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 적어도 하나 이상의 제3오일구멍(190)이 형성되어 있으며, 그 중심에 제1삽입구멍(240)이 형성되어 있다. 상기 제3오일구멍(190)은 상기 제2오일구멍에 편심되어 있다. 상기 제1삽입구멍(240)에는 상기 슬라이딩 축(220)이 삽입된다. 따라서, 제1플레이트(110)는 상기 슬라이 딩 축(220)을 따라 수직방향으로 슬라이딩한다.
또한, 상기 제1플레이트(110)의 상면에는 상기 상부 커버(150)의 안착홈(210)에 대응하는 돌기(230)가 형성되어 있다.
제2플레이트(120)는 원판형상이며 상기 하부 커버(160)의 내부에 배치된다. 또한, 제2플레이트(120)는 상기 제1플레이트(110)와 하부 커버(160) 사이에 배치되어 있다.
상기 제2플레이트(120)에는 적어도 하나 이상의 제4오일구멍(180)이 형성되어 있으며, 그 중심에 제2삽입구멍(250)이 형성되어 있다. 상기 제4오일구멍(180)은 제1,2,3오일구멍들(170, 200, 190)에 각각 편심되게 형성되어 있다. 상기 제2삽입구멍(250)에는 상기 슬라이딩 축(220)이 삽입된다. 따라서, 제2플레이트(120)는 슬라이딩 축(220)을 따라 수직방향으로 슬라이딩한다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 체크 밸브(40)가 작동하지 않는 경우에는 상기 제2플레이트(120)는 하부 커버(160)에 닿아 있고, 제1플레이트(110)는 제2플레이트(120)와 상부 커버(150)로부터 각각 설정된 거리들(d1, d2)만큼 이격되어 배치된다. 상기 설정된 거리들(d1, d2)은 당업자가 바람직하다고 판단되는 값으로 할 수 있다.
또한, 상기 제2플레이트(120)와 상부 커버(150) 사이에는 제1탄성부재(130)가 개재되어 있으며, 상기 제1플레이트(110)와 상부 커버(150) 사이에는 제2탄성부재(140)가 개재되어 있다. 제1,2탄성부재(130, 140)는 코일 스프링일 수 있다.
제1탄성부재(130)는 슬라이딩 축(220)에 끼워져 그 위치가 고정된다. 제2탄 성부재(140)는 돌기(230)와 안착홈(210)에 의하여 그 위치가 고정된다.
상기 제1,2,3,4오일구멍(170, 200, 190, 180)은 그 개수와 크기가 같을 수 있다.
제1오일구멍(170)과 제4오일구멍(180)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 서로 대응되지 않는 위치에 형성되어 있다. 따라서, 제2플레이트(120)가 하부 커버(160)와 닿아 있는 경우 제1오일구멍(170)과 제4오일구멍(180)은 서로 연통되지 않는다.
상기 제3오일구멍(190)과 상기 제4오일구멍(180)은 편심되어 있으므로, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제1플레이트(110)와 상기 제2플레이트(120)가 닿는 경우 상기 제3,4오일구멍(190, 180)은 제1중첩부분만큼 중첩된다.
또한, 상기 제2,3,4오일구멍(200, 190, 180)은 편심되어 있으므로, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1,2플레이트(110, 120)이 닿아 있고 제1플레이트(110)와 상부 커버(150)가 닿아 있는 경우 상기 제2,3,4오일구멍(200, 190, 180)은 제2중첩부분만큼 중첩된다. 상기 제1중첩부분은 상기 제2중첩부분보다 크다.
이하, 첨부된 도면을 참조로, 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 체크 밸브의 작동을 상세히 설명한다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 오일 펌프(30)로부터 오일이 공급되지 않은 경우에는 제2플레이트(120)는 하부 커버(160)에 닿아 있다. 이 경우, 제1오일구멍(170)과 제4오일구멍(180)이 서로 연통되지 않으므로 실린더 헤드(10)의 오일의 역류를 방지한다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 체크 밸브(40)에 제1유압(P1) 미만의 유 압이 가해지는 경우, 제2플레이트(120)는 하부 커버(160)로부터 떨어지지만 제1플레이트(110에 닿지는 않는다. 제1유압(P1)은, P1 = k1*d1/A의 식으로부터 계산된다. 여기서, k1은 제1탄성부재의 탄성계수이고, A는 체크 밸브의 단면적이다.
이 경우, 제1오일구멍(170)을 통해 공급된 오일은 그 양이 변화되지 않은 채제4,3,2오일구멍(180, 190, 200)을 연속적으로 지나서 실린더 헤드(10)에 공급된다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 체크 밸브(40)에 제1유압(P1) 이상 제2유압(P2) 미만의 유압이 가해지는 경우, 제1,2플레이트(110, 120)는 서로 닿아 있지만 제1플레이트(110)은 상부 커버(150)에 닿지는 않는다. 제2유압(P2)은, P2= k1*(d1+d2)/A+k2*d2/A의 식으로부터 계산된다. 여기서, k2는 제2탄성부재의 탄성계수이다.
이 경우, 제1,2플레이트(110, 120)가 닿아 있으므로, 제3,4오일구멍(190, 180)은 제1중첩부분만큼 중첩된다. 따라서, 제1오일구멍(170)을 통해 공급된 오일은 제1중첩부분에 의해 형성된 유로를 지난 후 제2오일구멍(200)을 통해 실린더 헤드(10)에 공급된다. 따라서, 실린더 헤드(10)에 공급되는 오일의 양은 줄어들게 된다.
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 체크 밸브(40)에 제2유압(P2) 이상의 유압이 가해지는 경우, 제1,2플레이트(110, 120) 및 제1플레이트(110), 상부 커버(150)은 서로 닿아 있다.
이 경우, 제2,3,4오일구멍(200, 190, 180)은 제2중첩부분만큼 중첩된다. 따라서, 제1오일구멍(170)을 통해 공급된 오일은 제2중첩부분에 의해 형성된 유로를 통해 실린더 헤드(10)에 공급된다. 제2중첩부분은 제1중첩부분보다 작으므로, 실린더 헤드(10)에 공급되는 오일의 양은 최소가 된다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
본 발명에 의하면, 오일 펌프에서 공급되는 오일의 압력에 따라 실린더 헤드에 공급되는 오일의 양을 조절할 수 있다. 따라서, 실린더 헤드에 불필요한 오일이 공급되지 않으므로 밸브 트레인의 중량 및 원가를 낮출 수 있다.
또한, 엔진 회전수가 높아 오일 펌프에서 고압의 오일이 공급되는 경우, 실린더 헤드로 공급되는 불필요한 오일을 줄임으로써 발생되는 잉여의 오일을 엔진의 다른 부분으로 공급할 수 있다. 따라서, 오일 펌프의 용량을 줄일 수 있다.

Claims (13)

  1. 오일 펌프로부터 실린더 헤드에 공급되는 오일의 양을 오일 펌프의 토출압에따라 조절하는 실린더 헤드의 체크 밸브에 있어서,
    상면이 뚫려 있는 원통 형상이고 하면에 적어도 하나 이상의 제1오일구멍이 형성되어 상기 오일 펌프로부터 오일을 공급받는 하부 커버;
    상기 하부 커버의 상면에 결합하고 슬라이딩 축이 형성되어 있으며 적어도 하나 이상의 제2오일구멍이 형성되어 있는 상부 커버;
    상기 하부 커버 내부에 설치되어 있으며 상기 슬라이딩 축을 따라 수직방향으로 슬라이딩하고 상기 제2오일구멍에 편심된 적어도 하나 이상의 제3오일구멍이 형성되어 있는 제1플레이트; 그리고
    상기 제1플레이트와 상기 하부 커버 사이에 설치되어 있으며 상기 슬라이딩축을 따라 수직방향으로 슬라이딩하고 상기 제1,2,3오일구멍에 편심된 적어도 하나 이상의 제4오일구멍이 형성되어 있는 제2플레이트;
    를 포함하는 실린더 헤드의 체크 밸브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2플레이트와 상기 하부 커버가 닿아 있는 경우 상기 제1오일구멍과 상기 제4오일구멍은 서로 연통되지 않는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드의 체크 밸브.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제2플레이트와 상기 제1플레이트가 닿아 있는 경우 상기 제4오일구멍과 상기 제3오일구멍은 제1중첩부분만큼 중첩되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드의 체크 밸브.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제2플레이트와 상기 제1플레이트 및 상기 제1플레이트와 상기 상부 커버가 각각 닿아 있는 경우 상기 제2,3,4오일구멍들은 제2중첩부분만큼 중첩되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드의 체크 밸브.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1,2플레이트에는 상기 슬라이딩 축이 삽입되는 제1,2삽입구멍이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드의 체크 밸브.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 오일 펌프로부터 오일이 공급되지 않는 경우에는 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트, 상기 제1플레이트와 상기 상부 커버는 각각 설정된 거리들만큼 떨어져 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드의 체크 밸브.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제2플레이트와 상기 상부 커버 사이에는 제1탄성부재가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드의 체크 밸브.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1플레이트와 상기 상부 커버 사이에는 제2탄성부재가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드의 체크 밸브.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1플레이트와 상기 상부 커버 중 하나에는 돌기가 형성되어 있고, 다른 하나에는 상기 돌기에 대응하는 안착홈이 형성되어 있으며, 상기 제2탄성부재는 상기 돌기와 상기 안착홈에 의하여 위치가 고정되는 것을 특징으로 실린더 헤드의 체크 밸브.
  10. 제 8항에 있어서,
    오일의 압력이 제1압력 미만인 경우에는 상기 오일구멍들의 크기와 동일한 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드의 체크 밸브.
  11. 제 8항에 있어서,
    오일의 압력이 제1압력 이상 제2압력 미만인 경우에는 제1중첩부분과 동일한 크기의 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드의 체크 밸브.
  12. 제 8항에 있어서,
    오일의 압력이 제2압력 이상인 경우에는 제2중첩부분과 동일한 크기의 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드의 체크 밸브.
  13. 제 4항에 있어서,
    상기 제1중첩부분은 상기 제2중첩부분보다 큰 것을 특징으로 하는 실린더 헤 드의 체크 밸브.
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