KR20090012002A - Pneumatic hybrid engine having a single cam - Google Patents

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KR20090012002A KR1020070087542A KR20070087542A KR20090012002A KR 20090012002 A KR20090012002 A KR 20090012002A KR 1020070087542 A KR1020070087542 A KR 1020070087542A KR 20070087542 A KR20070087542 A KR 20070087542A KR 20090012002 A KR20090012002 A KR 20090012002A
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Abstract

A pneumatic hybrid engine is provided to open and close the intake and exhaust valves successively by rotating a cam having opposite knobs about a single cam shaft. A pneumatic hybrid engine comprises an air supply part(T) supplying compressed air, one or more cylinders(1) in which a piston(2) is mounted, a cylinder head(3) in which a pressure chamber and intake and exhaust ports(4,5) are formed, intake and exhaust valves(6,7) which inject and exhaust the compressed air supplied from the pressure chamber by opening and closing the intake and exhaust ports, and a cam mechanism(8) including a cam(12) having opposite knobs and opening and closing the intake and exhaust valves successively during a single rotation.

Description

양면캠이 구비된 공압식 엔진{PNEUMATIC HYBRID ENGINE HAVING A SINGLE CAM}PNEUMATIC HYBRID ENGINE HAVING A SINGLE CAM}

본 발명은 공압식 엔진에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단수의 캠축에 구비된 양면캠에 의하여 흡배기 밸브를 개폐할 수 있는 공압식 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to a pneumatic engine, and more particularly, to a pneumatic engine that can open and close the intake and exhaust valves by a double-sided cam provided on a single camshaft.

일반적으로 엔진은 동력을 발생시키는 장치이며, 이러한 엔진은 산업화의 발달에 따라 여러 종류가 개발되었으며 주로 자동차, 선박 등에 장착된다.In general, engines are power generating devices, and these engines have been developed in various types according to the development of industrialization, and are mainly installed in automobiles, ships, and the like.

산업혁명 초창기의 엔진들은 증기를 이용한 증기기관이 주로 사용되었으나, 증기기관을 사용한 증기 기관차 또는 증기 기선은 그 연료로 석탄등을 사용하여 그로 인한 공해배출과 낮은 에너지의 효율성 등 많은 문제가 있었다.In the early days of the industrial revolution, steam engines using steam were mainly used, but steam locomotives or steam steamers using steam engines had many problems such as pollution emissions and low energy efficiency by using coal as the fuel.

그 후, 증기기관을 대체하여 가솔린, 경유 등을 연소시켜 동력을 얻는 내연기관이 개발되어 어느 정도의 공해문제를 해결하였으며, 연료의 연소효율을 향상시킴으로 증기기관과 대비, 높은 에너지의 효율을 얻게 되었으며, 최근까지 이러한 내연기관을 장착한 자동차가 주로 생산되고 있다.Subsequently, an internal combustion engine was developed, which replaced the steam engine to obtain power by burning gasoline, diesel, etc. to solve some pollution problems, and improved fuel combustion efficiency, resulting in higher energy efficiency than steam engines. Until recently, automobiles equipped with such internal combustion engines have been mainly produced.

그러나, 최근 환경규제가 과거에 비해 더 한층 강화됨으로 이러한 내연기관을 대체하는 공해의 유발이 적은 동력발생장치의 필요성이 대두되었고, 이에 공기 를 에너지원으로 하는 공압식 엔진의 개발이 활발히 이루어지고 있다.However, as environmental regulations have been strengthened more recently than in the past, the necessity of a power generation device that causes less pollution to replace these internal combustion engines has emerged. Accordingly, the development of pneumatic engines using air as an energy source has been actively conducted.

이러한 공압식 엔진은 통상적으로 실린더 내부에는 상하 왕복운동 가능한 피스톤이 구비되며, 실린더 헤드에는 흡기포트와 배기포트가 구비된다.Such a pneumatic engine is typically provided with a piston capable of vertically reciprocating inside the cylinder, the cylinder head is provided with an intake port and an exhaust port.

그리고, 상기 흡기 및 배기포트에는 각각 흡기밸브 및 배기밸브가 장착됨으로써 상기 흡기 및 배기포트를 개폐하게 된다.In addition, the intake and exhaust ports are mounted on the intake and exhaust ports, respectively, to open and close the intake and exhaust ports.

또한, 상기 흡기밸브 및 배기밸브는 캠기구에 의하여 작동하게 된다. 따라서, 상기 캠기구가 작동함으로써 상기 흡기 및 배기밸브를 선택적으로 작동시켜 흡기 및 배기포트를 각각 개폐하게 된다.In addition, the intake valve and the exhaust valve are operated by the cam mechanism. Therefore, by operating the cam mechanism to selectively operate the intake and exhaust valves to open and close the intake and exhaust ports respectively.

이러한 구조를 갖는 공압식 엔진은 공기탱크에 저장된 공기가 압축기에 의하여 일정 압력으로 흡기포트를 통하여 실린더 헤드의 내부공간으로 분사되며, 이러한 가압력에 의하여 피스톤이 하부로 이동하게 되고, 크랭크축의 작동에 의하여 피스톤이 다시 상승하면서 실린더 헤드의 내부공간에 공급된 압축공기를 배기포트를 통하여 외부로 배출하게 된다. 이러한 과정을 통하여 공압식 엔진이 작동하게 된다.In the pneumatic engine having such a structure, the air stored in the air tank is injected into the inner space of the cylinder head through the intake port at a constant pressure by the compressor, and the piston moves downward by this pressing force, and the piston is operated by the crankshaft operation. As it rises again, the compressed air supplied to the inner space of the cylinder head is discharged to the outside through the exhaust port. Through this process, the pneumatic engine is operated.

그러나, 이러한 공압식 엔진은 흡기 및 배기밸브를 작동시키기 위한 캠축 및 캠이 복수개 구비됨으로써 엔진의 구조가 더욱 복잡해지고, 효율이 저하되는 문제점이 있다.However, such a pneumatic engine is provided with a plurality of camshafts and cams for operating intake and exhaust valves, resulting in a more complicated structure of the engine and a decrease in efficiency.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로 서, 본 발명의 목적은 단수의 캠축상에 양면캠을 구비하여 흡배기 밸브에 대한 개폐 작업을 효율적으로 진행할 수 있는 공압식 엔진을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is derived to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a pneumatic engine that can efficiently open and close the intake and exhaust valves having a double-sided cam on a single camshaft. It is.

본 발명의 다른 목적은 양면캠과 흡배기 밸브간의 연결관계를 다양화할 수 있는 공압식 엔진을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a pneumatic engine capable of diversifying the connection between the double-sided cam and the intake and exhaust valves.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예는 압축공기를 공급하는 공기 공급부; 상기 공기 공급부로부터 압축공기가 공급되어 그 내부에 피스톤이 장착되는 적어도 하나 이상의 실린더; 상기 적어도 하나 이상의 실린더의 상부에 각각 장착되어 가압실을 형성하며, 흡배기 포트가 형성되는 실린더 헤드; 상기 실린더 헤드에 각각 장착되어 상기 흡배기 포트를 개폐시킴으로써 가압실로/부터 압축공기를 분사/배출하는 흡기밸브 및 배기밸브; 그리고 상기 헤드에 제공되며, 단수의 캠축상에 구비되어 서로 대향하는 노브를 갖는 양면캠을 상기 흡배기 밸브에 각각 대응되도록 구비하고, 1회전시 상기 흡배기 밸브를 순차적으로 개폐시키는 캠기구를 포함하는 공압식 엔진을 제공한다.In order to achieve the above object, a preferred embodiment of the present invention comprises an air supply for supplying compressed air; At least one cylinder in which compressed air is supplied from the air supply and a piston is mounted therein; Cylinder heads each mounted on an upper portion of the at least one cylinder to form a pressure chamber, and an intake and exhaust port is formed; An intake valve and an exhaust valve mounted to the cylinder head to inject and discharge compressed air into and out of the pressurizing chamber by opening and closing the intake and exhaust ports; And a cam mechanism provided on the head and provided on a single camshaft so as to correspond to the intake and exhaust valves, respectively, and having a knob facing each other, and a cam mechanism for sequentially opening and closing the intake and exhaust valves in one rotation. Provide the engine.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공압식 엔진은 단수의 캠축상에 양면캠을 구비하여 흡배기 밸브에 대한 개폐 작업을 효율적으로 진행할 수 있는 장점이 있다.As described above, the pneumatic engine according to the preferred embodiment of the present invention has an advantage that the double-sided cam is provided on the single camshaft to efficiently open and close the intake and exhaust valves.

또한, 양면캠에 2개의 노브를 형성함으로써 1회전시 흡배기 행정을 2회 실시할 수 있음으로 효율이 향상될 수 있는 장점이 있다.In addition, by forming two knobs on the double-sided cam can perform the intake and exhaust stroke twice in one rotation has the advantage that the efficiency can be improved.

그리고, 흡배기 밸브에 양면캠을 각각 배치하고, 이 양면캠에 푸쉬로드를 배치함으로써 양면캠과 밸브사이의 연결관계를 다양화할 수 있는 장점이 있다.In addition, the double-sided cam is disposed on the intake / exhaust valve, and the push rod is disposed on the double-sided cam, so that the connection relationship between the double-sided cam and the valve can be diversified.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공압식 엔진의 구조를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the structure of a pneumatic engine according to a preferred embodiment of the present invention.

도1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양면캠이 헤드의 상부에 배치된 공압식 엔진의 구조를 보여주는 도면이고, 도2 는 도1 의 평면도이며, 도3 은 도1 에 도시된 양면캠 기구를 보여주는 정면도이다.1 is a view showing the structure of a pneumatic engine having a double-sided cam is disposed on top of the head according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan view of Figure 1, Figure 3 is a double-sided cam mechanism shown in FIG. It is a front view showing.

도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 공압식 엔진은 압축공기를 공급하는 공기 공급부(T)와, 상기 공기 공급부(T)로부터 공기가 공급되며, 그 내부에 피스톤(2)이 장착되는 실린더(1)와, 상기 실린더(1)의 상부에 장착되어 가압실을 형성하는 실린더 헤드(3)와, 상기 실린더 헤드(3)에 각각 장착되어 가압실로/부터 압축공기를 분사/배출하는 흡기밸브(6) 및 배기밸브(7)와, 상기 헤드(3)의 상부에 제공되며, 서로 대향하는 노브(12a,12b)를 갖는 양면캠(12)을 구비하여 1회전시 상기 흡배기 밸브(6,7)를 순차적으로 개폐시키는 캠기구(8)를 포함한다.As shown, the pneumatic engine proposed by the present invention is an air supply (T) for supplying compressed air, and air is supplied from the air supply (T), the cylinder (1) in which the piston (2) is mounted therein ), A cylinder head 3 mounted on an upper portion of the cylinder 1 to form a pressurized chamber, and an intake valve 6 mounted to the cylinder head 3 to inject / discharge compressed air to / from the pressurized chamber, respectively. ) And an exhaust valve 7 and a double-sided cam 12 provided on the top of the head 3 and having knobs 12a and 12b facing each other, so that the intake / exhaust valves 6 and 7 at one rotation. It includes a cam mechanism (8) for sequentially opening and closing the.

이러한 구조를 갖는 공압식 엔진에 있어서, 상기 공기 공급부(T)는 공기를 일정 압력으로 저장하여 공급하는 공기탱크를 포함한다. In the pneumatic engine having such a structure, the air supply part T includes an air tank for storing and supplying air at a constant pressure.

이러한 공기탱크는 그 내부에 공기를 소정압력으로 저장하며, 바람직하게는 300 내지 350바(Bar)의 내부압력을 유지한다.The air tank stores the air at a predetermined pressure therein, and preferably maintains the internal pressure of 300 to 350 bar.

상기한 공기탱크에 저장된 공기는 레귤레이터 혹은 어큐뮬레이터(A)를 통하 여 상기 실린더(1)로 공급된다. 이때, 실린더(1)로 공급되는 공기는 제어부(도시안됨)에 의하여 적정량씩 공급되도록 조절된다.Air stored in the air tank is supplied to the cylinder (1) through a regulator or accumulator (A). At this time, the air supplied to the cylinder 1 is adjusted to be supplied by the appropriate amount by the controller (not shown).

그리고, 상기 실린더(1)는 헤드(3)에 흡기 포트(4) 및 배기포트(5)가 구비된다. 이 흡기 포트(4) 및 배기포트(5)에는 흡기밸브(6)와 배기밸브(7)가 각각 장착된다.The cylinder 1 is provided with an intake port 4 and an exhaust port 5 in the head 3. The intake port 4 and the exhaust port 5 are equipped with an intake valve 6 and an exhaust valve 7, respectively.

상기 흡기밸브(6)가 흡기포트(4)를 개방하는 경우, 압축공기가 실린더(1)의 내부로 유입되어 피스톤(2)을 하방으로 밀어냄으로써 회전력을 얻게 되며, 피스톤(2)의 상승시 실린더(1)의 내부 공기를 배기포트(5)를 통하여 외부로 밀어냄으로써 1 행정이 완료된다.When the intake valve 6 opens the intake port 4, compressed air flows into the cylinder 1 to push the piston 2 downward to obtain rotational force, and when the piston 2 rises, One stroke is completed by pushing the internal air of the cylinder 1 to the outside through the exhaust port 5.

그리고, 상기 흡기 및 배기밸브(6,7)는 단수의 캠기구(8)에 의하여 순차적으로 작동하게 된다.In addition, the intake and exhaust valves 6 and 7 are sequentially operated by a single cam mechanism 8.

이러한 캠기구를 보다 상세하게 설명하면, 상기 캠기구(8)는 실린더 헤드(3)의 상부에 배치되는 캠축상에 구비되는 원판(10)과, 상기 원판(10)의 일측에 돌출 형성되는 양면캠(12)과, 상기 양면캠(12)의 양측에 배치되어 양면캠(12)에 순차적으로 접촉하는 제1 및 제2 접촉부재(20,18)와, 상기 제1 및 제2 접촉부재(20,18)와 동일축상에 배치되어 상기 흡기 및 배기밸브(6,7)를 순차적으로 작동시키는 흡기 및 배기 로커암(22,24)을 포함한다.The cam mechanism 8 will be described in more detail. The cam mechanism 8 includes a disc 10 provided on a cam shaft disposed on an upper portion of the cylinder head 3, and a double surface protruding from one side of the disc 10. The cam 12, first and second contact members 20 and 18 disposed on both sides of the double-sided cam 12, and sequentially contacting the double-sided cam 12, and the first and second contact members ( 20 and 18, the intake and exhaust rocker arms 22 and 24 disposed on the same axis and sequentially operate the intake and exhaust valves 6 and 7.

상기 원판(10)은 외주면에 크랭크축과 연결되는 밸트(V)가 연결된다. 그리고, 상기 원판(10)은 실린더 헤드(3)상에 브래킷(16)에 의하여 지지된 지지축(14)상에 회전가능하게 장착된 상태이다.The disc 10 is connected to the belt (V) connected to the crankshaft on the outer peripheral surface. The disc 10 is rotatably mounted on the support shaft 14 supported by the bracket 16 on the cylinder head 3.

따라서, 상기 밸트(V)가 크랭크축의 회전에 의하여 원판(10)을 회전시키는 경우, 상기 원판(10)은 지지축(14)을 중심으로 회전하게 된다.Therefore, when the belt V rotates the disc 10 by the rotation of the crankshaft, the disc 10 rotates about the support shaft 14.

상기 양면캠(12)은 원판(10)의 일측면에 돌출 형성되며, 서로 대향되는 제1 및 제2 노브(12a,12b)가 형성됨으로써 타원형상을 갖는다.The double-sided cam 12 protrudes on one side of the disc 10 and has an elliptical shape by forming first and second knobs 12a and 12b facing each other.

상기 제1 및 제2 노브(12a,12b)는 양면캠(12)의 회전시 상기 제1 및 제2 접촉부재(20,18)에 순차적으로 접촉함으로써 흡배기 밸브(6,7)를 구동시키는 기능을 수행한다.The first and second knobs 12a and 12b function to drive the intake and exhaust valves 6 and 7 by sequentially contacting the first and second contact members 20 and 18 when the double-sided cam 12 rotates. Do this.

즉, 상기 제1 노브(12a)는 제1 접촉부재(20)에 접촉하며, 제2 노브(12b)는 제2 접촉부재(18)에 접촉하는 접촉방식이다.That is, the first knob 12a is in contact with the first contact member 20, and the second knob 12b is in contact with the second contact member 18.

이때, 상기 제1 접촉부재(20)에 있어서, 일측(20a)은 돌출됨으로써 상기 제1 노브(12a)에 접촉하게 되고, 중간부는 실린더 헤드(3)상에 회전가능하게 지지된 제1 회전축(28)에 의하여 지지된 상태이다. 그리고, 상기 제1 회전축(28)의 타단에는 상기 배기 로커암(24)이 일체로 장착된다.At this time, in the first contact member 20, one side (20a) is protruded to contact the first knob 12a, the middle portion of the first rotating shaft (rotationally supported on the cylinder head 3 ( 28) is supported. The exhaust rocker arm 24 is integrally mounted to the other end of the first rotation shaft 28.

따라서, 상기 제1 접촉부재(20)가 제1 노브(12a)에 의하여 반시계 방향으로 회전하게 되면, 상기 배기 로커암(24)도 같이 반시계 방향으로 회전함으로써 배기밸브(6)를 하부로 가압하게 된다.Therefore, when the first contact member 20 is rotated counterclockwise by the first knob 12a, the exhaust rocker arm 24 is also rotated counterclockwise as well to lower the exhaust valve 6 downward. Pressurized.

이때, 상기 배기밸브(6)는 배기 스프링(32)에 의하여 상방향으로 들어올려진 상태이므로 상기와 같이 배기밸브(6)를 하부로 가압함으로써 배기포트(5)를 개방하게 된다.At this time, since the exhaust valve 6 is lifted upward by the exhaust spring 32, the exhaust port 5 is opened by pressing the exhaust valve 6 downward as described above.

그리고, 상기 제1 접촉부재(20)는 제2 접촉부재(18)에 대하여 수평선상에 배 치되는 것이 아니라, 제2 접촉부재(18)가 제1 접촉부재(20)에 대하여 아랫방향으로 일정각도, 바람직하게는 약 30-70도 각도를 유지하도록 배치된다.The first contact member 20 is not disposed on the horizontal line with respect to the second contact member 18, but the second contact member 18 is fixed downward with respect to the first contact member 20. It is arranged to maintain an angle, preferably about 30-70 degrees.

따라서, 제1 노브(12a) 혹은 제2 노브(12b)가 회전하는 경우, 상기 제1 및 제2 접촉부재(20,18)의 일측(20a,18a)에 형성된 상면(20b,18b)에 접촉함으로써 제1 및 제2 접촉부재(20,18)를 아랫방향으로 회전시킬 수 있다.Accordingly, when the first knob 12a or the second knob 12b rotates, the upper surfaces 20b and 18b formed on one side 20a and 18a of the first and second contact members 20 and 18 are in contact with each other. As a result, the first and second contact members 20 and 18 can be rotated downward.

상기 제2 접촉부재(18)도 제1 접촉부재(20)와 동일한 형상을 갖는다. 즉, 제2 접촉부재(18)의 일측(18a)은 상기 양면캠(12)의 방향으로 돌출된 형상이며, 중간부는 실린더 헤드(3)상에 회전가능하게 지지된 제2 회전축(26)에 의하여 지지된 상태이다. 그리고, 상기 제2 회전축(26)의 타단에는 상기 흡기 로커암(22)이 일체로 장착된다.The second contact member 18 also has the same shape as the first contact member 20. That is, one side 18a of the second contact member 18 has a shape protruding in the direction of the double-sided cam 12, and the middle portion is formed on the second rotation shaft 26 rotatably supported on the cylinder head 3. Is supported. The intake rocker arm 22 is integrally mounted to the other end of the second rotation shaft 26.

따라서, 상기 제2 접촉부재(18)가 제2 노브(12b)에 의하여 시계 방향으로 회전하게 되면, 상기 흡기 로커암(22)도 같이 시계 방향으로 회전함으로써 흡기밸브(6)를 가압하게 된다.Therefore, when the second contact member 18 is rotated in the clockwise direction by the second knob 12b, the intake rocker arm 22 also rotates in the clockwise direction to pressurize the intake valve 6.

이때, 상기 흡기밸브(6)는 흡기 스프링(30)에 의하여 상방향으로 들어올려진 상태이므로 상기와 같이 흡기밸브(6)를 하부로 가압함으로써 흡기포트(4)를 개방하게 된다.At this time, since the intake valve 6 is lifted upward by the intake spring 30, the intake port 4 is opened by pressing the intake valve 6 downward as described above.

상기한 바와 같이 양면캠(12)의 1회전시, 제1 및 제2 노브(12a,12b)에 의하여 흡배기 밸브(6,7)가 2회씩 개폐됨으로써 효율이 향상될 수 있다.As described above, when the double-sided cam 12 rotates once, the intake / exhaust valves 6 and 7 are opened and closed twice by the first and second knobs 12a and 12b, thereby improving efficiency.

상기 양면캠(12)의 제1 및 제2 노브(12a,12b)에 의하여 제1 및 제2 접촉부재(20,18)가 작동하는 과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.The process of operating the first and second contact members 20 and 18 by the first and second knobs 12a and 12b of the double-sided cam 12 will now be described in detail.

양면캠(12)이 시계 방향으로 회전하는 경우, 제1 노브(12a)도 시계 방향으로 회전함으로써 제1 접촉부재(20)의 일측(20a)에 형성된 상면(20b)에 순차적으로 접촉하게 된다.When the double-sided cam 12 rotates in the clockwise direction, the first knob 12a is also rotated in the clockwise direction to sequentially contact the upper surface 20b formed on one side 20a of the first contact member 20.

제1 노브(12a)가 제1 접촉부재(20)에 접촉할수록 상기 제1 접촉부재(20)의 일측(20b)은 아랫방향, 즉 반시계 방향으로 회전하게 된다. 이때, 상기 제1 접촉부재(20)와 동일축(28)상에 배기 로커암(22)이 배치된 상태이므로 배기 로커암(22)도 반시계 방향으로 회전하게 된다.As the first knob 12a contacts the first contact member 20, one side 20b of the first contact member 20 rotates downward, that is, counterclockwise. At this time, since the exhaust rocker arm 22 is disposed on the same axis 28 as the first contact member 20, the exhaust rocker arm 22 also rotates counterclockwise.

따라서, 배기 로커암(22)의 회전에 의하여 배기밸브(7)가 아랫방향으로 가압됨으로써 배기포트(5)를 개방하게 된다.Accordingly, the exhaust valve 7 is pressed downward by the rotation of the exhaust rocker arm 22 to open the exhaust port 5.

양면캠(12)의 추가적인 회전에 의하여 상기 제1 노브(12a)가 제2 접촉부재(18)에 접근하는 경우, 제1 노브(12a)는 제2 접촉부재(18)의 일측(18a)에 형성된 상면(18b)에 점차로 접촉하게 된다.When the first knob 12a approaches the second contact member 18 by the additional rotation of the double-sided cam 12, the first knob 12a is located at one side 18a of the second contact member 18. It gradually comes into contact with the formed upper surface 18b.

상기 제1 노브(12a)가 상기 제2 접촉부재(18)에 접촉할수록 상기 제2 접촉부재(18)는 아랫방향, 즉 시계 방향으로 회전하게 된다. 이때, 상기 제2 접촉부재(18)와 동일축(26)상에 흡기 로커암(24)이 배치된 상태이므로 흡기 로커암(24)도 시계 방향으로 회전하게 된다.As the first knob 12a contacts the second contact member 18, the second contact member 18 rotates downward, that is, clockwise. At this time, since the intake rocker arm 24 is disposed on the same axis 26 as the second contact member 18, the intake rocker arm 24 also rotates in a clockwise direction.

따라서, 흡기 로커암(24)의 회전에 의하여 흡기밸브(6)가 아랫방향으로 가압됨으로써 흡기포트(4)를 개방하게 된다.Accordingly, the intake port 6 is opened by pressing the intake valve 6 downward by the rotation of the intake rocker arm 24.

이와 같이 양면캠(12)이 회전함으로써 제1 및 제2 노브(12a,12b)가 제1 및 제2 접촉부재(20,18)를 순차적으로 가압함으로써 흡배기 로커암(22,24)을 작동시켜 서 흡배기 밸브(6,7)를 개폐할 수 있다. As the double-sided cam 12 rotates as described above, the first and second knobs 12a and 12b sequentially press the first and second contact members 20 and 18 to operate the intake and exhaust rocker arms 22 and 24. The intake and exhaust valves 6 and 7 can be opened and closed.

그리고, 이와 같은 과정을 반복함으로써 공압식 엔진은 연속적으로 작동될 수 있다.And, by repeating this process, the pneumatic engine can be operated continuously.

한편, 본 발명은 상기한 바와 같이 캠기구가 헤드의 상부에 배치되는 구조에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 다른 실시에로써 캠기구가 헤드의 하부에 배치되는 구조도 가능하다.Meanwhile, the present invention is not limited to the structure in which the cam mechanism is disposed above the head as described above, and according to another embodiment of the present invention, a structure in which the cam mechanism is disposed below the head is also possible.

즉, 도4 및 도5 에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 캠기구는 단수의 캠축(41)을 헤드(3)의 하부에 배치하고, 이 캠축(41)상에 구비되는 양면캠(18,20)을 흡배기 밸브(6,7)에 각각 대응되도록 배치하며, 흡배기 밸브(6,7)와 양면캠(18,20)을 푸쉬로드(44,46) 및 로커아암(52,54)에 의하여 연결함으로써 양면캠(18,20)의 회전력을 흡배기 밸브(6,7)에 전달하는 차이점이 있다.  That is, as shown in Figs. 4 and 5, the cam mechanism of the present embodiment arranges a single camshaft 41 under the head 3, and the double-sided cam 18 provided on the camshaft 41 is provided. 20 are disposed to correspond to the intake and exhaust valves 6 and 7, respectively, and the intake and exhaust valves 6 and 7 and the double-sided cams 18 and 20 are pushed by the push rods 44 and 46 and the rocker arms 52 and 54, respectively. By connecting, there is a difference in transmitting the rotational force of the double-sided cam (18, 20) to the intake and exhaust valves (6, 7).

본 실시예에 따른 공압식 엔진은 도1 내지 도3 에 도시된 공압식 엔진과 동일하게 공기 공급부(T)와, 적어도 하나 이상의 실린더(1)와, 실린더 헤드(3)와, 흡배기밸브(6,7)로 구성되며, 다만, 캠기구의 구조가 다르게 형성된다. 이하, 본 실시예를 설명함에 있어서, 도1 내지 도3 에 도시된 실시예의 구성요소와 중복되는 경우에는 상세한 설명은 생략한다.The pneumatic engine according to the present embodiment has an air supply T, at least one cylinder 1, a cylinder head 3, and an intake / exhaust valve 6 and 7 similarly to the pneumatic engine shown in FIGS. ), But the structure of the cam mechanism is formed differently. In the following description of the present embodiment, detailed descriptions thereof will be omitted when overlapping with the components of the embodiments shown in FIGS. 1 to 3.

본 실시예에 따른 캠기구는 도4 및 도5 에 도시된 바와 같이, 헤드(3)의 하부에 배치되는 단수의 캠축(41)과, 상기 캠축(41)에 구비된 제1 및 제2 양면캠(18,20)과, 상기 제1 및 제2 양면캠(18,20)의 상부에 각각 배치되어 접촉하는 제1 및 제2 푸쉬로드 부재(40,42)와, 제1 및 제2 푸쉬로드 부재(40,42)에 각각 연결 되어 흡기 및 배기밸브(6,7)를 각각 작동시키는 제1 및 제2 로커아암(52,54)을 포함한다.As shown in Figs. 4 and 5, the cam mechanism according to the present embodiment has a single camshaft 41 disposed below the head 3, and first and second double sides provided on the camshaft 41. Cams 18 and 20, first and second push rod members 40 and 42 disposed on and in contact with the first and second double-sided cams 18 and 20, respectively, and first and second pushes. And first and second rocker arms 52 and 54 connected to the rod members 40 and 42 to operate the intake and exhaust valves 6 and 7, respectively.

이러한 구조의 캠기구에 있어서, 상기 제1 및 제2 양면캠(18,20)은 1조를 이루어 1번 기통(38)에 대응되고, 이러한 기통은 바람직하게는 4기통으로 이루어진다. 따라서, 각각의 기통에는 1조의 양면캠(18,20)이 각각 배치되며, 이하 하나의 기통에 대하여 캠기구를 설명한다. In the cam mechanism having such a structure, the first and second double-sided cams 18 and 20 are formed in a pair to correspond to the first cylinder 38, and the cylinder preferably consists of four cylinders. Therefore, each set of double-sided cams 18 and 20 is disposed in each cylinder, and the cam mechanism will be described for one cylinder below.

상기 제1 양면캠(18)은 흡기밸브(6)에 대응되고, 제2 양면캠(20)은 배기밸브(7)에 대응된다. 즉, 제1 양면캠(18)은 제1 푸쉬로드 부재(40)에 의하여 흡기밸브(6)에 연결되며, 이러한 제1 푸쉬로드 부재(40)는 흡기밸브(7)에 대응되도록 설치되는 제1 푸쉬로드(44)와, 상기 제1 푸쉬로드(44)의 하단에 구비되어 제1 양면캠(18)에 접촉하는 제1 태핏(48)으로 이루어진다. The first double-sided cam 18 corresponds to the intake valve 6, and the second double-sided cam 20 corresponds to the exhaust valve 7. That is, the first double-sided cam 18 is connected to the intake valve 6 by the first push rod member 40, and the first push rod member 40 is installed to correspond to the intake valve 7. A first push rod 44 and a first tappet 48 provided at a lower end of the first push rod 44 to contact the first double-sided cam 18.

그리고, 제2 양면캠(20)은 제2 푸쉬로드 부재(46)에 의하여 배기밸브(7)에 연결되며, 제2 푸쉬로드 부재(46)는 배기밸브(7)에 대응되도록 설치되는 제2 푸쉬로드(46)와, 상기 제2 푸쉬로드(46)의 하단에 구비되어 제2 양면캠(20)에 접촉하는 제2 태핏(50)으로 이루어진다.The second double-sided cam 20 is connected to the exhaust valve 7 by the second push rod member 46, and the second push rod member 46 is installed to correspond to the exhaust valve 7. A push rod 46 and a second tappet 50 provided at a lower end of the second push rod 46 to contact the second double-sided cam 20.

이때, 상기 제1 및 제2 태핏(48,50)의 하면은 곡선형상으로 가공됨으로써 제1 및 제2 양면캠(18,20)과 접촉시 원활하게 접촉하여 소음과 진동 등을 감소시킬 수 있다. 물론, 제1 및 제2 태핏(48,50)의 하면이 평면형상으로 가공될 수도 있다.In this case, the lower surfaces of the first and second tappets 48 and 50 may be processed in a curved shape to smoothly contact the first and second double-sided cams 18 and 20 to reduce noise and vibration. . Of course, the lower surfaces of the first and second tappets 48 and 50 may be machined in a planar shape.

또한, 제1 양면캠(18)과 제2 양면캠(20)은 캠축(41)상에서 서로 일정각도 어긋나도록 배치되어 순차적으로 흡배기 밸브(6,7)를 개폐시킴으로써 흡배기 행정을 진행할 수 있다. In addition, the first double-sided cam 18 and the second double-sided cam 20 are arranged to be offset from each other on the cam shaft 41 by a predetermined angle so that the intake and exhaust strokes can be progressed by opening and closing the intake and exhaust valves 6 and 7 sequentially.

이러한 구조의 캠기구는 크랭크축과 밸트(V)에 의하여 연결된 캠축(41)의 기어(43)가 회전하는 경우, 제1 양면캠(18)이 회전함으로써 제1 및 제2 노브(18a,18b)가 제1 태핏(48)에 순차적으로 접촉한다. 그리고, 제1 태핏(48)이 결합된 제1 푸쉬로드(44)가 상승함으로써 제1 로커아암(52)을 작동시킨다. The cam mechanism of this structure has the first and second knobs 18a and 18b when the gear 43 of the camshaft 41 connected by the crankshaft and the belt V rotates, thereby rotating the first double-sided cam 18. ) Sequentially contacts the first tappet 48. Then, the first push rod 44 to which the first tappet 48 is coupled is raised to operate the first rocker arm 52.

따라서, 제1 로커아암(52)의 작동에 의하여 흡기밸브(6)가 개방된다. 그리고, 흡기행정이 완료되면, 스프링(S)의 작동에 의하여 상기 제1 로커아암(52)이 원위치로 복귀하게 된다.Thus, the intake valve 6 is opened by the operation of the first rocker arm 52. When the intake stroke is completed, the first rocker arm 52 returns to its original position by the operation of the spring S. FIG.

이와 같이 흡기밸브(6)의 개방에 의한 흡기행정이 진행되고, 제2 양면캠(20)이 회전함으로써 배기행정이 시작된다. 즉, 상기 제2 양면캠(20)이 회전함으로써 제2 태핏(50)을 밀어 올려서 제2 푸쉬로드(46)가 상승한다. 따라서, 제2 로커아암(54)의 작동에 의하여 배기밸브(7)가 개방된다. In this way, the intake stroke by the opening of the intake valve 6 proceeds, and the exhaust stroke is started by the rotation of the second double-sided cam 20. That is, as the second double-sided cam 20 rotates, the second push rod 46 is raised by pushing up the second tappet 50. Thus, the exhaust valve 7 is opened by the operation of the second rocker arm 54.

이와 같이, 제1 및 제2 양면캠(18,20)이 순차적으로 회전함으로써 제1 및 제2 푸쉬로드 부재(40,42)를 작동시켜서 흡배기 밸브(6,7)를 개폐하게 된다. As such, the first and second double-sided cams 18 and 20 rotate sequentially to operate the first and second push rod members 40 and 42 to open and close the intake and exhaust valves 6 and 7.

그리고, 이와 같은 과정을 반복함으로써 공압식 엔진은 연속적으로 작동될 수 있다.And, by repeating this process, the pneumatic engine can be operated continuously.

도1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양면캠이 구비된 공압식 엔진의 구조를 보여주는 도면이다.1 is a view showing the structure of a pneumatic engine equipped with a double-sided cam according to a preferred embodiment of the present invention.

도2 는 도1 의 평면도이다.2 is a plan view of FIG.

도3 은 도1 에 도시된 양면캠 기구를 보여주는 정면도이다.3 is a front view showing the double-sided cam mechanism shown in FIG.

도4 는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 양면캠이 헤드의 하부에 구비된 공압식 엔진의 구조를 보여주는 도면이다.4 is a view showing the structure of a pneumatic engine provided with a double-sided cam in the lower portion of the head according to another embodiment of the present invention.

도5 는 도1 의 측면도이다.5 is a side view of FIG.

Claims (6)

압축공기를 공급하는 공기 공급부;An air supply unit for supplying compressed air; 상기 공기 공급부로부터 압축공기가 공급되어 그 내부에 피스톤이 장착되는 적어도 하나 이상의 실린더;At least one cylinder in which compressed air is supplied from the air supply and a piston is mounted therein; 상기 적어도 하나 이상의 실린더의 상부에 각각 장착되어 가압실을 형성하며, 흡배기 포트가 형성되는 실린더 헤드;Cylinder heads each mounted on an upper portion of the at least one cylinder to form a pressure chamber, and an intake and exhaust port is formed; 상기 실린더 헤드에 각각 장착되어 상기 흡배기 포트를 개폐시킴으로써 가압실로/부터 압축공기를 분사/배출하는 흡기밸브 및 배기밸브; 그리고An intake valve and an exhaust valve mounted to the cylinder head to inject and discharge compressed air into and out of the pressurizing chamber by opening and closing the intake and exhaust ports; And 상기 헤드에 제공되며, 단수의 캠축상에 구비되어 서로 대향하는 노브를 갖는 양면캠을 상기 흡배기 밸브에 각각 대응되도록 구비하고, 1회전시 상기 흡배기 밸브를 순차적으로 개폐시키는 캠기구를 포함하는 공압식 엔진.A pneumatic engine provided on the head and provided on a single camshaft and having a double-sided cam having knobs opposed to each other so as to correspond to the intake and exhaust valves, respectively; . 제1 항에 있어서, 상기 캠축은 상기 헤드의 하부에 배치됨으로써 상기 캠기구에 의하여 상기 흡배기 밸브를 개폐시키는 공압식 엔진.The pneumatic engine according to claim 1, wherein the camshaft is arranged under the head to open and close the intake and exhaust valves by the cam mechanism. 제1 항에 있어서, 상기 캠기구는 상기 캠축과, 상기 캠축에 구비된 제1 및 제2 양면캠과, 상기 제1 및 제2 양면캠의 상부에 각각 배치되어 접촉하는 제1 및 제2 푸쉬로드 부재와, 제1 및 제2 푸쉬로드 부재에 각각 연결되어 흡기 및 배기밸브를 각각 작동시키는 제1 및 제2 로커아암을 포함하는 공압식 엔진.The cam device of claim 1, wherein the cam mechanism includes first and second push contacts disposed on and in contact with the cam shaft, first and second double-sided cams provided on the camshaft, and upper portions of the first and second double-sided cams, respectively. A pneumatic engine comprising a rod member and first and second rocker arms respectively connected to the first and second push rod members to operate the intake and exhaust valves, respectively. 제3 항에 있어서, 상기 양면캠은 일측으로 돌출된 제1 노브와 타측으로 돌출된 제2 노브로 이루어지는 타원형상인 것을 특징으로 하는 공압식 엔진.The pneumatic engine according to claim 3, wherein the double-sided cam has an elliptical shape comprising a first knob protruding to one side and a second knob protruding to the other side. 제3 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 푸쉬로드 부재는 각각 상기 제1 및 제2 양면캠의 상부에 배치되어 상기 흡배기밸브에 대응되는 제1 및 제2 푸쉬로드와, 상기 제1 및 제2 푸쉬로드의 하단에 구비되어 제1 및 제2 양면캠에 접촉하는 제1 및 제2 태핏으로 이루어지는 공압식 엔진. 4. The first and second push rod members of claim 3, wherein the first and second push rod members are respectively disposed on the first and second double-sided cams to correspond to the intake and exhaust valves, and the first and second push rod members. 2, a pneumatic engine provided at the lower end of the push rod consisting of first and second tappets in contact with the first and second double-sided cam. 제5 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 태핏의 하단은 둥근형상 혹은 평면형상을 갖는 공압식 엔진.The pneumatic engine of claim 5, wherein lower ends of the first and second tappets have a round shape or a flat shape.
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