KR20090057165A - 내연 기관의 가스 교환 밸브 - Google Patents

내연 기관의 가스 교환 밸브 Download PDF

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로베르트 쿠다
랄프 핀터나겔
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Abstract

본 발명은 내연기관, 특히 디젤 엔진의 가스 교환 밸브로서, 밸브 스템(11) 및 밸브 디스크를 가진 밸브 콘을 포함하며, 상기 밸브 스템(11)은 밸브 스템 가이드(10)의 리세스(12) 내에서 선형으로 이동 가능하게 안내되고, 상기 밸브 디스크의 밸브 시트면은, 폐쇄 상태에서 상기 밸브 시트면이 밸브 시트 링을 가압하며 개방 상태에서 상기 밸브 시트면이 상기 밸브 시트 링으로부터 상승하도록, 밸브 시트 링과 협동하는 내연기관의 가스 교환 밸브에 관한 것이다. 본 발명에 따라 상기 밸브 스템(11)과 상기 밸브 스템 가이드(10)의 상기 리세스(12) 사이의 갭(13)을 밀봉하기 위해, 내열성, 예컨대 금속성 재료 또는 세라믹 재료로 이루어진 하나 이상의 슬라이딩 링(15)이 상기 밸브 스템(11)의 홈(16) 내에 또는 상기 밸브 스템 가이드의 홈 내에 삽입되고, 상기 슬라이딩 링(15)의 두께는 상기 슬라이딩 링(15)이 삽입되는 홈(16)의 폭 보다 작아서, 상기 밸브 스템(10)의 운동시 윤활제가 규정된 펌핑 작용으로 상기 슬라이딩 링(15)을 극복한다.
밸브 스템, 밸브 디스크, 밸브 콘, 리세스, 밸브 스템 가이드, 밸브 시트면, 밸브 시트 링, 갭, 홈, 슬라이딩 링.

Description

내연 기관의 가스 교환 밸브{GAS EXCHANGE VALVE OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 내연기관, 특히 디젤 엔진의 가스 교환 밸브에 관한 것이다.
내연기관은 다수의 가스 교환 밸브를 가지며, 내연기관의 가스 교환 밸브는 특히 급기를 내연기관의 실린더 내로 공급하거나 또는 배기 가스를 내연기관의 실린더로부터 배출시킬 수 있는 밸브이다.
실제로 공지된 가스 교환 밸브는 병진 운동 가능한 밸브 콘을 가지며, 상기 밸브 콘은 밸브 스템 및 밸브 디스크를 포함한다. 밸브 콘의 밸브 스템은 밸브 스템 가이드의 리세스 내에서 선형으로 이동 가능하게 안내되거나 지지된다. 밸브 콘의 밸브 디스크의 밸브 시트면은, 가스 교환 밸브의 폐쇄 상태에서 밸브 디스크의 밸브 시트면이 밸브 시트 링을 가압하고 가스 교환 밸브의 개방 상태에서 밸브 디스크의 밸브 시트면이 밸브 시트 링으로부터 상승하도록, 밸브 시트 링과 협동한다.
실제로 공지된 가스 교환 밸브에서, 밸브 스템과 밸브 스템 가이드의 리세스 사이의 갭은 탄성 재료로 이루어진 하나 이상의 밀봉 링을 포함하는 밸브 스템 시일에 의해 밀봉된다. 밸브 스템 시일은, 밸브의 마모를 줄이고 밸브 스템과 밸브 스템 가이드 사이에서 슬라이딩을 가능하게 하기 위해, 규정된 양의 윤활제를 전달해야 한다.
밸브 스템 시일이 너무 적은 윤활제를 전달하면, 너무 적은 윤활로 인해 바람직하지 않은 혼합 마찰이 나타날 수 있고, 이러한 마찰은 밸브 콘의 고정을 야기할 수 있다. 이에 반해, 너무 많은 윤활제가 밸브 스템 시일을 통해 전달되면, 내연기관의 방출값이 상승하고 밸브 콘이 탄화될 수 있다. 따라서, 상기 단점을 갖지 않은 가스 교환 밸브가 필요하다.
본 발명의 과제는 내연기관, 특히 디젤 엔진의 새로운 가스 교환 밸브를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 1에 따른 가스 교환 밸브에 의해 해결된다. 본 발명에 따라 밸브 스템과 밸브 스템 가이드의 리세스 사이의 갭을 밀봉하기 위해, 내열성, 예컨대 금속성 재료 또는 세라믹 재료로 이루어진 하나 이상의 슬라이딩 링이 밸브 스템의 홈 또는 밸브 스템 가이드의 홈 내에 삽입된다. 상기 슬라이딩 링의 두께는 슬라이딩 링이 삽입되는 홈의 폭 보다 작아서, 밸브 스템의 운동시 윤활제가 규정된 펌핑 작용으로 슬라이딩 링을 극복한다.
본 발명에 따른 가스 교환 밸브에서는 밸브 스템과 밸브 스템 가이드의 리세스 사이의 갭의 밀봉이 내열성, 예컨대 금속성 재료 또는 세라믹 재료로 이루어진 하나 이상의 슬라이딩 링에 의해 이루어지고, 상기 슬라이딩 링은 밸브 스템의 홈 내에 또는 밸브 스템 가이드의 홈 내에 삽입되며, 상기 슬라이딩 링의 두께는 슬라이딩 링이 삽입되는 홈의 폭 보다 작다. 이로 인해, 밸브 스템 가이드의 리세스 내에서 밸브 스템의 운동시, 윤활제에 대한 규정된 펌핑 작용이 실시됨으로써, 항상 정확히 규정된 양의 윤활제가 슬라이딩 링으로 형성된 밸브 스템 시일을 극복할 수 있다. 이로 인해, 밸브 스템과 밸브 스템 가이드 사이의 충분한 윤활이 항상 보장된다. 또한, 밸브 스템 시일을 통해 너무 많은 윤활제가 전달되는 것이 방지 된다.
본 발명에 의해, 선행 기술의 단점을 갖지 않은 가스 교환 밸브가 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항 및 하기 설명에 제시된다. 본 발명의 실시예가 도면을 참고로 상세히 설명되지만, 본 발명이 이것에 제한되지는 않는다.
도 1은 밸브 스템 가이드(10) 및 밸브 스템(11)의 영역에서 내연기관의 본 발명에 따른 가스 교환 밸브의 부분을 도시한다. 밸브 스템(11)은 밸브 스템 가이드(10)의 리세스(12) 내에서 선형으로 이동 가능하게 안내되거나 지지된다.
밸브 스템(11)에는 도시되지 않은 밸브 디스크가 고정되고, 밸브 스템과 밸브 디스크는 함께 가스 교환 밸브의 밸브 콘을 형성한다. 밸브 콘의 밸브 디스크의 밸브 시트면은 도시되지 않은 밸브 시트 링과 협동함으로써, 폐쇄된 상태에서 밸브 디스크의 밸브 시트면이 밸브 시트 링을 가압하며, 개방된 상태에서 밸브 디스크의 밸브 시트면이 밸브 시트 링으로부터 상승된다.
도 3 및 도 4에 가장 잘 나타나듯이, 밸브 스템(11)은 밸브 스템 가이드(10)의 리세스(12)의 내경 보다 작은 외경을 갖기 때문에, 밸브 스템(11)과 밸브 스템 가이드(10) 사이에 갭(13)이 형성된다.
밸브 스템(11)과 밸브 스템 가이드(10) 사이의 갭(13)은 밸브 스템 시일(14)에 의해 밀봉되고, 상기 밸브 스템 시일은 도 1에 따라 밸브 스템(11)의 축방향으 로 차례로 배치된 3개의 슬라이딩 링으로 형성되고, 상기 슬라이딩 링들은 각각 밸브 스템(11)의 별도의 홈(16) 내로 삽입된다. 도 2 내지 도 4는 밸브 스템(11)의 홈(16) 내에 삽입된 슬라이딩 링(15)의 영역에서 도 1의 세부를 도시한다.
전술한 바와 같이, 도 2 내지 도 4의 실시예에서 각각의 슬라이딩 링(15)은 밸브 스템(11)의 홈(16) 내로 삽입된다. 즉, 슬라이딩 링(15)의 두께 또는 축방향 길이가 홈(16)의 폭 또는 축방향 길이 보다 작다. 도 2 내지 도 4에 화살표로 표시된 밸브 스템 가이드(10)에 대한 밸브 스템(11)의 운동에 따라, 홈(16) 내에서 슬라이딩 링(15)의 상대 위치가 변할 수 있고, 따라서 결국 각각의 슬라이딩 링(15)을 규정된 양으로 극복하는 윤활제에 대한 규정된 펌프 작용이 제공된다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 링(15)이 밸브 스템(11)의 홈(16) 내로 삽입되면, 슬라이딩 링(15)의 외경은 삽입된 상태에서 밸브 스템 가이드(10)의 리세스(12)의 내경에 상응하기 때문에, 슬라이딩 링(15)은 항상 밸브 스템 가이드(10)의 리세스(13)에 접촉한다. 이에 반해, 슬라이딩 링(15)의 내경은 각각의 홈(16)의 홈 베이스 직경 보다 크기 때문에, 도 2 내지 도 4에 따라 슬라이딩 링(15)과 각각의 홈(16) 사이에 갭이 생기고, 상기 갭을 통해 윤활제가 펌핑 작용에 의해 송출될 수 있다.
각각의 홈(16)의 폭과 슬라이딩 링(15)의 두께 사이의 차이에 의해 그리고 슬라이딩 링(15)의 내경과 각각의 홈(16)의 홈 베이스 직경 사이의 차이에 의해, 각각의 슬라이딩 링(16)을 극복하는 윤활제의 양이 규정대로 조절될 수 있다.
본 발명과 관련해서, 슬라이딩 링(15)이 탄성 중합체 재료로 형성되지 않고 내열성, 예컨대 금속성 또는 세라믹의, 그에 따라 비-탄성 중합체 재료로 형성되는 것이 중요하다. 따라서, 각각의 슬라이딩 링(15)이 내열성이므로, 이것은 실린더에 바로 근접하게, 그에 따라 내연기관의 뜨거운 연소 가스에 사용될 수 있다.
물론, 슬라이딩 링(들)은 밸브 가이드의 상부 영역에 놓일 수 있다.
도시된 실시예와는 달리, 슬라이딩 링이 밸브 스템 가이드의 홈 내로 삽입될 수도 있다. 이 경우에도 슬라이딩 링의 두께는 각각의 홈의 폭 보다 작다. 그러나, 도시된 실시예와는 달리, 이 경우에는 각각의 슬라이딩 링의 내경이 밸브 스템의 외경에 상응하므로, 슬라이딩 링은 삽입된 상태에서 항상 밸브 스템에 접촉한다. 각각의 슬라이딩 링의 외경은 이 경우 밸브 스템 가이드의 각각의 홈의 홈 베이스 직경 보다 작다.
본 발명에 따른 가스 교환 밸브에 있어서, 밸브 스템 가이드 내에서 밸브 스템의 윤활은 윤활제에 의해 이루어지며, 상기 윤활제는 내열성, 예컨대 금속성 재료 또는 세라믹 재료로 이루어진 하나 이상의 내열성 슬라이딩 링을 극복할 수 있다. 슬라이딩 링은 밸브 스템 또는 밸브 스템 가이드의 홈 내로 삽입되므로, 각각의 슬라이딩 링의 두께 또는 축방향 길이는 각각의 슬라이딩 링이 삽입되는 홈의 폭방향 또는 축방향 길이 보다 작다.
이로 인해, 밸브 스템 가이드(10) 내에서 밸브 스템(11)의 축방향 운동시, 각각의 홈 내에서 슬라이딩 링(15)의 진동하는 축방향 운동이 실시되므로, 윤활제에 대한 규정된 펌핑 작용이 이루어지고, 정확히 규정된 양의 윤활제가 각각의 슬라이딩 링(15)을 극복할 수 있다.
<도면의 부호에 대한 간단한 설명>
10: 밸브 스템 가이드 11: 밸브 스템
12: 리세스 13: 갭
14: 밸브 스템 시일 15: 슬라이딩 링
16: 홈
도 1은 내연기관, 특히 디젤 엔진의 본 발명에 따른 가스 교환 밸브의 부분을 나타낸 단면도.
도 2 내지 도 4는 상이한 상태에서 도 1의 부분의 확대도.

Claims (4)

  1. 내연기관, 특히 디젤 엔진의 가스 교환 밸브로서, 밸브 스템 및 밸브 디스크를 가진 밸브 콘을 포함하며, 상기 밸브 스템은 밸브 스템 가이드의 리세스 내에서 선형으로 이동 가능하게 안내되고, 상기 밸브 디스크의 밸브 시트면은, 폐쇄 상태에서 상기 밸브 시트면이 밸브 시트 링을 가압하며 개방 상태에서는 상기 밸브 시트면이 상기 밸브 시트 링으로부터 상승하도록, 상기 밸브 시트 링과 협동하는 내연기관의 가스 교환 밸브에 있어서,
    상기 밸브 스템(11)과 상기 밸브 스템 가이드(10)의 상기 리세스(12) 사이의 갭(13)을 밀봉하기 위해, 내열성, 예컨대 금속성 재료 또는 세라믹 재료로 이루어진 하나 이상의 슬라이딩 링(15)이 상기 밸브 스템(11)의 홈(16) 내에 또는 상기 밸브 스템 가이드의 홈 내에 삽입되고, 상기 슬라이딩 링(15)의 두께는 상기 슬라이딩 링(15)이 삽입되는 상기 홈(16)의 폭 보다 작아서, 상기 밸브 스템(10)의 운동시 윤활제가 규정된 펌핑 작용으로 상기 각각의 슬라이딩 링(15)을 극복하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 가스 교환 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밸브 스템(11)의 외경은 상기 밸브 스템 가이드(10)의 상기 리세스(12)의 내경 보다 작은 것을 특징으로 하는 내연기관의 가스 교환 밸브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 슬라이딩 링(15)이 상기 밸브 스템(11)의 상기 홈(16) 내에 삽입되고, 상기 슬라이딩 링(15)의 외경은 상기 밸브 스템 가이드(10)의 상기 리세스(12)의 내경에 상응하고, 상기 슬라이딩 링(15)의 내경은 상기 홈(16)의 홈 베이스 직경 보다 큰 것을 특징으로 하는 내연기관의 가스 교환 밸브.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 슬라이딩 홈이 상기 밸브 스템 가이드의 홈 내에 삽입되고, 상기 슬라이딩 링의 내경은 상기 밸브 스템의 외경에 상응하며 상기 슬라이딩 링의 외경은 상기 홈의 홈 베이스 직경 보다 작은 것을 특징으로 하는 내연기관의 가스 교환 밸브.
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