KR20160008740A - 부착물질 제거를 위한 밸브 가이드 - Google Patents

부착물질 제거를 위한 밸브 가이드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연기관의 흡, 배기 밸브를 가이드 하는 밸브 가이드에 관한 것으로서, 밸브 스핀들에 부착한 탄소 찌꺼기 등의 입자상 물질을 긁어내어 밸브 가이드와 밸브 스핀들 사이의 틈새로 침투하여 고착되는 것을 방지한 부착물질 제거를 위한 밸브 가이드에 관한 것이다. 본 발명에 따른 밸브 가이드는, 실린더 헤드(10)에 설치되고, 내부에는 밸브 스핀들(22)이 미끄럼 가능하게 관통 삽입되어, 밸브 스핀들(22) 직선운동을 안내하는 밸브 가이드로서, 몸통(132)의 내부에 상기 밸브 스핀들(22)이 미끄럼 가능하게 삽입되는 미끄럼 삽입공(134)이 형성되고, 몸통(132)의 하단부에 상기 미끄럼 삽입공(134)의 지름보다 큰 지름을 가지는 확장홈(136)이 형성되어, 상기 확장홈(136)의 내벽면과 상기 미끄럼 삽입공(134) 사이의 경계가 원주방향으로 연속하는 예리한 모서리 형태의 칼날부(138)를 이루어, 칼날부(138)에 의해 밸브 스핀들(22) 표면에 부착한 입자상 물질을 긁어내도록 구성된다.

Description

부착물질 제거를 위한 밸브 가이드{VALVE GUIDE FOR REMOVING ANY PARTICLE}
본 발명은 내연기관의 흡, 배기 밸브를 가이드 하는 밸브 가이드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밸브 스핀들에 부착된 탄소 찌꺼기 등의 입자상 물질을 간단한 구조에 의해 긁어내어 제거함으로써, 입자상 물질이 밸브 가이드와 밸브 스핀들의 미끄럼 운동면 사이의 틈새로 침투하여 마모와 고착을 야기하는 것을 방지한 부착물질 제거를 위한 밸브 가이드에 관한 것이다.
내연기관의 흡기밸브는 흡기 행정에 맞추어 흡기통로를 개방함으로써 연소실 안으로 흡기가 유입되도록 한다.
또한, 배기밸브는 배기 행정에 맞추어 배기통로를 개방함으로써 연소 후의 배기가스를 실린더 밖으로 배출하는 역할을 한다.
도 1에는 일반적인 흡기 밸브와 배기 밸브의 설치 상태 및 가이드 구조를 나타내는 도면이 도시되어 있다.
도 1에서, 실린더 헤드(10)의 저면은 실린더 라이너(또는 실린더 블록) 위에 탑재되어 연소실을 형성하는 부분이다. 따라서, 도 1에서 실린더 헤드(10)의 저면은 연소실의 상면을 이루게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 실린더 헤드(10)의 흡기 포트(11)와 배기 포트(12)에는 각각의 통로를 개폐하는 밸브(20)가 설치된다.
또한, 실린더 헤드(10)에 형성된 관통공(14)에는 밸브 가이드(30)가 삽입 설치되고, 밸브 가이드(30)의 내측에는 밸브 스핀들(22)이 미끄럼 가능하게 삽입되어, 밸브(20)의 상하 왕복운동 시 밸브 가이드(30)에 의해 밸브 스핀들(22)이 미끄럼 안내되어 운동이 안정적으로 이루어지도록 한다.
밸브 스핀들(22)의 상부에는 밸브 스프링(30)이 지지 되고, 밸브 스핀들(22)의 상단부에는 로커 암(도시하지 않음)이 배치되어, 로커 암과 밸브 스프링(30)에 의해 밸브(20)가 상하 왕복 운동하여 통로를 개폐한다.
한편, 연소실에서 연소가 진행되는 과정에서는 그을음(탄소 찌꺼기)을 포함하여 각종의 미세한 입자상 물질이 생성된다.
이러한 입자상 물질은 배기계에 장치되는 유해가스 제거장치(예; 촉매 컨버터, 매연 저감장치, 선택적 촉매 환원 장치 등)에 의해 제거된 후 대기로 방출하도록 되어 있다.
연소실에서 발생한 입자상 물질은 연소실에 접하는 면(예; 실린더 헤드의 저면-연소실 상면)이나, 연소실과 관련된 각종의 미끄럼 운동부의 미세한 틈새로 침입하여 원활한 운동을 방해하게 된다.
특히, 실린더 헤드(10)의 배기 포트(12) 측으로는 배기 가스에 가장 많이 노출되는 부분인데, 배기 밸브(20)는 이러한 배기 포트(12)를 관통하여 설치되는 밸브이고 흡기 밸브(20) 쪽에도 배기가스의 영향을 적게나마 받고 있기 때문에, 밸브(20)의 헤드 부분과 스핀들(22)의 표면에 입자상 물질이 부착된다.
밸브 스핀들(22)에 부착된 입자상 물질은, 밸브 상승시 밸브 가이드(30) 안으로 들어가 밸브 스핀들(22)과의 미끄럼 운동면에 끼이게 된다.
밸브 가이드(30)와 밸브 스핀들(22) 사이에 침투한 입자상 물질은, 밸브 스핀들(22)의 상하 왕복운동을 방해하고 마찰을 일으켜 밸브 스핀들(22)과 밸브 가이드(30)의 미끄럼 접촉면의 마모를 촉진하여 틈새를 벌어지게 함으로써 배기가스 누출의 원인이 된다.
또한, 심한 경우에는 밸브 스핀들(22)과 밸브 가이드(30)의 미끄럼 운동면에 소착(燃着, 눌어붙음) 되어 밸브의 완전한 닫힘과 개방을 방해하거나 엔진에 이상을 초래한다.
등록특허공보 제10-0205107호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 간단한 구조에 의해 밸브 스핀들에 부착한 탄소 찌꺼기 등의 입자상 물질을 긁어내어 밸브 가이드와 밸브 스핀들 사이의 미끄럼 운동면이 이루는 틈새로 침투하여 마모와 고착을 일으키는 것을 방지하도록 하는 부착물질 제거를 위한 밸브 가이드를 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 밸브 가이드는, 실린더 헤드(10)에 설치되고, 내부에는 밸브 스핀들(22)이 미끄럼 가능하게 관통 삽입되어, 밸브 스핀들(22) 직선운동을 안내하는 밸브 가이드로서, 몸통(132)의 내부에 상기 밸브 스핀들(22)이 미끄럼 가능하게 삽입되는 미끄럼 삽입공(134)이 형성되고; 몸통(132)의 하단부에 상기 미끄럼 삽입공(134)의 지름보다 큰 지름을 가지는 확장홈(136)이 형성되어; 상기 확장홈(136)의 내벽면과 상기 미끄럼 삽입공(134) 사이의 경계가 원주방향으로 연속하는 예리한 모서리 형태의 칼날부(138)를 이루어, 칼날부(138)에 의해 밸브 스핀들(22) 표면에 부착한 입자상 물질을 긁어내도록 구성된다.
본 발명에 따른 밸브 가이드에 있어서, 상기 확장홈(136)의 내벽면은, 미끄럼 삽입공(134)의 중심 축선에 대해 직각을 이루는 내벽면(137a)으로 이루어져서 상기 칼날부(138)의 날끝 각이 90도 각도를 이루도록 구성하여도 좋다.
본 발명에 따른 밸브 가이드에 있어서, 상기 확장홈(136)의 내벽면(137)은, 미끄럼 삽입공(134)의 중심 축선에 대해 반경방향 외측으로 갈수록 축방향 안쪽으로 더 진입되는 형태로 경사져서 상기 칼날부(138)의 날끝 각이 예각을 이루도록 구성하여도 좋다.
본 발명에 따른 밸브 가이드에 의하면, 밸브 스핀들의 표면에 부착된 탄소 찌꺼기와 같은 입자상 물질이 밸브 스핀들의 상승 행정시에 밸브 가이드의 선단부에 형성된 칼날부에 의해 제거되므로, 입자상 물질이 밸브 가이드와 밸브 스핀들 사이의 미끄럼 접촉면으로 침투하는 것을 억제할 수 있다.
따라서, 밸브 가이드와 밸브 스핀들의 미끄럼 운동면의 마모와 배기가스 누출을 줄이고 미끄럼 운동면의 소착도 방지하여 원활하고 정확한 작동을 구현할 수 있다.
또한, 위와 같은 효과를 밸브 가이드에 확장홈에 의한 칼날부를 형성하는 간단한 구조적 변경만으로도 누릴 수 있다.
도 1은 일반적인 실린더 헤드 및 밸브의 설치 상태를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 밸브 가이드의 전체 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 밸브 가이드에 밸브 스핀들이 결합된 상태의 주요부 확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 밸브 가이드의 칼날부에 대한 하나의 실시예를 보여주는 상세도이다.
도 5는 본 발명에 따른 밸브 가이드의 칼날부에 대한 다른 실시예를 보여주는 상세도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 밸브 가이드를 나타내는 것으로서, 도 2에는 전체 단면도가 도시되어 있고, 도 3에는 밸브 가이드에 밸브 스핀들이 결합된 상태의 주요부 확대도가 도시되어 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 밸브 가이드(130)는, 실린더 헤드(10)의 관통공(14)(도 1 참조)에 삽입되는 몸통(132)을 가지고, 몸통(132)의 내부에 축방향으로 미끄럼 삽입공(134)이 형성된다.
미끄럼 삽입공(134)에는 밸브 스핀들(22)이 미끄럼 가능한 상태로 삽입된다.
밸브 가이드(130)의 몸통(132)의 하단부, 즉 연소실 방향의 선단부에는, 미끄럼 삽입공(134)의 지름보다 큰 지름을 가지는 확장홈(136)이 소정의 깊이로 형성된다.
이러한 본 발명은, 확장홈(136)의 내벽면과 미끄럼 삽입공(134) 사이의 경계가 원주방향으로 연속하는 예리한 모서리 형태의 칼날부(138)를 이루도록 함으로써, 엔진 운전 중 밸브 스핀들(22)의 표면에 부착한 입자상 물질을 긁어내도록 구성한 것이다.
즉, 밸브(20) 개방 시에는 밸브 스핀들(22)이 아래로 이동함으로써 밸브 스핀들(22)의 아래쪽 일부분이 밸브 가이드(130) 밖으로 나오게 된다. 연소 행정에서 발생한 배기 가스 중의 입자상 물질은 이때를 틈타 밸브 가이드(130) 밖으로 나온 부분의 밸브 스핀들(2) 표면에 부착된다.
밸브 스핀들(22)의 표면에 부착된 입자상 물질은, 밸브 스핀들(22)이 다시 상승함에 따라 밸브 가이드(130) 안으로 들어가려다가 본 발명에 따라 밸브 가이드(130)의 하단부에 형성된 칼날부(138)에 의해 긁어져서 밸브 스핀들(22) 표면에서 탈락하게 된다. 따라서, 입자상 물질이 밸브 가이드(130) 안으로 침투하는 것을 방지할 수 있게 된다.
이처럼, 본 발명에 따른 밸브 가이드(130)에 의하면, 밸브 스핀들(22)의 표면에 부착된 탄소 찌꺼기와 같은 입자상 물질을 밸브 스핀들(22)의 상승 행정 시에 밸브 가이드(130)에 간단한 구조로 형성한 칼날부(138)에 의해 쉽게 제거할 수 있게 된다.
따라서, 밸브 가이드(130)와 밸브 스핀들(22) 사이의 미끄럼 접촉면으로 입자상 물질이 침투하는 것을 억제할 수 있고, 그에 따라 미끄럼 접촉면의 마모를 줄이고, 배기가스 누출을 줄이며, 미끄럼 운동면의 소착도 방지함으로써, 밸브의 원활하고 정확한 작동을 구현하고 유지할 수 있게 된다.
다음으로, 도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 밸브 가이드의 칼날부에 대한 실시형태를 설명하기 위한 것으로서, 도 4에는 하나의 실시예에 대한 상세도가 도시되어 있고, 도 5에는 다른 실시예에 대한 상세도가 도시되어 있다.
밸브 가이드(130)의 칼날부(138)는, 확장홈(136)의 내벽면(137)의 형태(기울기)에 의해 날끝의 예리함을 달리한다.
도 4에 도시된 실시예에 따른 밸브 가이드(130)의 칼날부(138)는, 확장홈(136)의 내벽면을 미끄럼 삽입공(134)의 중심 축선에 대해 직각을 이루는 내벽면(137a)으로 구성한 것이다.
이에 따르면, 확장홈(136)의 내벽면(137a)이 미끄럼 삽입공(134)의 중심 축선에 대해 직각을 이루기 때문에, 칼날부(138)의 날끝 각(모서리 각)은 90도 각도를 이룬다.
도 5에 도시된 실시예에 따른 밸브 가이드(130)의 칼날부(138)는, 확장홈(136)의 내벽면을 미끄럼 삽입공(134)의 중심 축선에 대해 반경방향 외측으로 갈수록 축방향 안쪽(도면상 위쪽)으로 더 진입되는 형태로 경사진 내벽면(137b)을 가진다.
이에 따르면, 확장홈(136)의 내벽면(137b)이 미끄럼 삽입공(134)의 중심 축선에 대해 경사지기 때문에, 칼날부(138)의 날끝 각(모서리 각)은 예각을 이루게 된다.
칼날부(138)의 날끝 각은, 도 4에 도시된 제1 실시예와 같은 90도 각도로 구성하여도 좋고, 도 5에 도시된 제2 실시예와 같은 예각으로 구성하여도 좋다.
또한, 확장홈(136)의 형성방법의 예로서는, 밸브 가이드(130)의 삽입공(134) 단부를 정밀 선삭, 리밍(reaming), 연삭, 보링(boring) 등의 방법으로 가공하거나, 이들 중 복수의 방법을 병용하는 등의 다양한 가공 방법을 사용할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.
10 : 실린더 헤드
11 :흡기 포트
12 : 배기 포트
20 : 밸브
22 : 밸브 스핀들
40 : 밸브 스프링
130 : 밸브 가이드
132 : 몸통부
134 : 삽입공
136 : 확장홈
137, 137a, 137b : 내벽면
138 : 칼날부

Claims (3)

  1. 실린더 헤드(10)에 설치되고, 내부에는 밸브 스핀들(22)이 미끄럼 가능하게 관통 삽입되어, 밸브 스핀들(22) 직선운동을 안내하는 밸브 가이드로서,
    몸통(132)의 내부에 상기 밸브 스핀들(22)이 미끄럼 가능하게 삽입되는 미끄럼 삽입공(134)이 형성되고,
    몸통(132)의 하단부에 상기 미끄럼 삽입공(134)의 지름보다 큰 지름을 가지는 확장홈(136)이 형성되어,
    상기 확장홈(136)의 내벽면과 상기 미끄럼 삽입공(134) 사이의 경계가 원주방향으로 연속하는 예리한 모서리 형태의 칼날부(138)를 이루어, 칼날부(138)에 의해 밸브 스핀들(22) 표면에 부착한 입자상 물질을 긁어내도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부착물질 제거를 위한 밸브 가이드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 확장홈(136)의 내벽면은, 미끄럼 삽입공(134)의 중심 축선에 대해 직각을 이루는 내벽면(137a)으로 이루어져서 상기 칼날부(138)의 날끝 각이 90도 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 부착물질 제거를 위한 밸브 가이드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 확장홈(136)의 내벽면(137)은, 미끄럼 삽입공(134)의 중심 축선에 대해 반경방향 외측으로 갈수록 축방향 안쪽으로 더 진입되는 형태로 경사져서 상기 칼날부(138)의 날끝 각이 예각을 이루는 것을 특징으로 하는 부착물질 제거를 위한 밸브 가이드.
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