KR20160109585A

KR20160109585A - 로커 암의 샤프트 구조

Info

Publication number: KR20160109585A
Application number: KR1020150034300A
Authority: KR
Inventors: 강남이
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2015-03-12
Publication date: 2016-09-21

Abstract

본 발명은 선박 엔진의 로커 암이 장착되는 샤프트 블록에 관한 것으로서, 특히 구조를 단순화하여 조립이 편리하도록 구성하며 또한 유지보수 및 공간활용도를 증대시킬 수 있게 구성한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로커 암의 샤프트 구조는 실린더 헤드 블록의 상면에 안착되어 볼트 체결되며 양측으로 축들이 형성되어 로커 암의 관통 홀에 삽입되는 샤프트 블록과, 실린더 헤드 블록의 상면에 상향으로 형성되며 상기 샤프트 블록의 축의 단면과 마주하는 높이까지 연장된 측벽을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

로커 암의 샤프트 구조{Shaft of Rocker Arm}

본 발명은 선박 엔진의 로커 암이 장착되는 샤프트 블록에 관한 것으로서, 특히 구조를 단순화하여 조립이 편리하도록 구성하며 또한 유지보수 및 공간활용도를 증대시킬 수 있게 구성한 것이다.

일반적으로 선박 추진용, 해양 플랜트, 육상 플랜트 등은 엔진 구조물의 설치공간은 협소하고 매우 제한적인데 비해, 엔진을 유지 및 보수하기 위한 플랫폼 구조물을 비롯한 부수적인 구조물 및 설비들을 위한 공간까지 추가로 확보하여야 하는 어려움이 있다.

예를 들어, 선박에서는 화물 적재 공간을 우선적으로 확보하여야 하기 때문에 엔진 및 감속기 등의 파워 트레인 및 플랫폼 구조물들을 설치하기 위한 엔진 룸의 공간은 협소해질 수밖에 없다.

따라서, 현대 및 미래의 엔진 설비는, 출력과 연비의 관점에서의 효율의 향상이라는 과제와 함께, 엔진 구조물이나 부대설비의 규모를 축소하여야 하는 과제도 해결해 나가야 한다. 또한, 선박과 같이 외부와 차단되어 있고 별도의 엔진 룸 공간을 제공하는 곳에서는, 엔진 및 부속 시설에 대한 용이한 유지보수성과 화재 및 사고의 방지라는 과제도 매우 중요하다.

이른바 '클린 엔진'(CLEAN Engine ; C-Customer, L-Liability, E-Environment, A-Acceptable, N-No defect)은 이러한 기술적 요구와 고객의 요구에 능동적으로 대처하기 위하여 본 출원인과 발명자들에 의해 도입된 새로운 개념의 엔진이다.

요컨대, 클린 엔진은, 엔진 효율을 종래와 동등하게 유지하거나 더욱 향상시킴과 함께 엔진과 그에 부속하는 윤활유 순환계통, 냉각수 순환계통, 흡기 계통, 배기 계통, 펌프, 블로어, 모터 등을 포함하는 엔진 보조 기기 등을 모듈화, 통합화, 소형화 및 단순화를 통해 합리적으로 재구성하며, 냉각수, 윤활유 및 연료의 순환 또는 공급 배관 및 통로를 기능적으로 향상시키고, 그와 함께 간결하고 가지런하게 정렬하거나 엔진 블록 내부에 형성하여 엔진의 내, 외부 구조를 간소화하며, 또한 엔진 및 부속 장치들을 포함하는 구조물을 조립, 분해 및 유지보수가 용이하도록 설계하고, 엔진 주변 및 엔진 룸 내부를 언제나 깨끗한 상태로 유지하여 작업자에게 쾌적한 엔진룸을 제공할 수 있도록 구성하는 것을 중점으로 발전시켜 나가고 있는 엔진이다.

클린 엔진의 관점에서 종래 엔진의 실린더 헤드 조립체를 살펴본다.

도 1은 종래의 실린더 헤드 조립체를 도시한 단면도로서, 예를 들어 선박 추진용 엔진이라고 하면, 선체 바닥에 설치되는 베드 플레이트(bed plate) 위에 기통수에 대응하는 실린더 보어(bore)가 형성되어 있는(예를 들어, 8기통인 경우에는 8개의 보어가 형성됨) 엔진 블록이 탑재되고, 엔진 블록의 각 실린더 보어마다 실린더 라이너(cylinder liner)가 삽입되며, 각각의 실린더 라이너의 상면에는 실린더 헤드 블록(10)이 탑재되며, 각각의 실린더 헤드 블록(10)의 상면에는 실린더 헤드 커버(20)가 탑재되는 구조를 이룬다.

실린더 헤드 블록(10)은, 그것의 하면과 실린더 라이너의 상부 공간에 의해 연소실을 형성하며, 흡기 공급용 흡기 포트와 연소가스 배출용 배기 포트가 형성되어 있으며, 흡기 포트와 배기 포트를 개폐하는 밸브 및 밸브 구동 기구가 설치된다.

밸브 구동 기구는, 로커 암(30)과, 로커 암(30)의 한쪽 단부에 연결되어 캠에 의해 왕복하는 푸시 로드(32)와, 로커 암(30)의 다른 쪽 단부의 스템 엔드 블록(34) 하부에서 밸브(36)의 스템 엔드 부분에 설치되는 밸브 스프링(38)을 포함한다.

실린더 헤드 커버(20)는, 상기 실린더 헤드 블록(10)의 상면에 결합하며, 하나의 커버로 이루어지거나 도 1에 도시한 것처럼 대부분은 2층 구조의 커버, 즉, 중간 커버(22)와 외부 커버(24)로 이루어진다.

종래에 실린더 헤드 커버(20)와 밸브 구동 기구의 설치 관계를 살펴보면, 밸브 구동 기구의 윗부분, 즉, 밸브 스프링(38)과 로커 암(30) 부분이 실린더 헤드 블록(10)의 평탄한 상면으로부터 돌출되어 실린더 헤드 커버(20) 내의 공간에 수용된 배치 구조를 가진다.

보다 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 실린더 헤드 블록(10)에는 한 쌍의 로커 암(30)이 위치하며 한 쌍의 로커 암(30)을 샤프트(31)가 관통한다.

그리고 실린더 헤드 블록(10)의 양측에는 상향으로 돌출된 한 쌍의 지지 구조물(40)이 형성되며, 샤프트(31)의 양단이 지지 구조물(40)에 끼워져 지지된다.

따라서 밸브 구동 기구를 정비하기 위해서는 우선적으로 샤프트(31)를 지지 구조물(40)에서 이탈시켜야 하는데, 샤프트(31)가 한 쌍의 로커 암(30)과 한 쌍의 지지 구조물(40)을 관통해 위치함에 따라 샤프트(31)의 해체 작업에 어려움이 있다.

또한 조립 시에도 샤프트(31)를 중량의 한 쌍의 로커 암(30)과 한 쌍의 지지 구조물(40)을 정렬한 상태에서 샤프트(31)를 끼워야 하는 어려움이 있다.

공개특허공보 제10-2013-0002741호 공개특허공보 제10-2013-0044307호 공개특허공보 제10-2011-0071316호

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 단순 구조에 따른 유지 보수가 편리하며, 또한 공간활용도를 높일 수 있게 구성한 로커 암의 샤프트 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로커 암의 샤프트 구조는 실린더 헤드 블록의 상면에 안착되어 볼트 체결되며 양측으로 축들이 형성되어 로커 암의 관통 홀에 삽입되는 샤프트 블록과, 실린더 헤드 블록의 상면에 상향으로 형성되며 상기 샤프트 블록의 축의 단면과 마주하는 높이까지 연장된 측벽을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 샤프트 블록은 실린더 헤드 블록의 상면에 형성된 시트에 안착되는 기둥과, 상기 기둥의 양측으로 연장되어 양측에 위치한 로커 암의 관통 홀에 삽입되는 2개의 축을 포함한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 샤프트 블록에는 축의 중심선을 따라 형성되며 윤활유가 유동하는 제1유로와, 상기 제1유로와 연통되며 축의 원주면으로 연장되어 관통 홀과 축의 접촉면으로 윤활유를 공급하는 제2유로와, 상기 제1유로와 연통되어 기둥의 내측으로 수직하게 형성되며 시트에 형성된 윤활유 유로 라인과 연결되는 제3유로가 형성된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 기둥에는 수직방향으로 복수의 볼트 홀이 형성되고, 시트에는 탭이 형성되며, 볼트 홀을 관통한 볼트가 탭에 체결되어 샤프트 블록이 시트에 고정된다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 로커 암의 샤프트 구조는 로커 암의 샤프트 구조를 실린더 헤드 블록에 볼트 체결방식으로 조립함에 따라 로커 암이 샤프트 블록의 축에 장착된 상태에서 볼트를 체결하여 장착하거나 볼트를 해체하여 분해할 수 있어 유지 관리 보수에 용이하다는 장점이 있다.

또한, 종래에는 로커 암의 샤프트를 지지하기 위해 실린더 헤드 블록에 지지 구조물이 형성되었으나, 본 발명에 따른 로커 암의 샤프트 구조는 샤프트 블록을 실린더 헤드 블록에 볼트 체결하는 구조로서, 실린더 헤드 블록의 구조를 단순화하여 공간활용도를 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 실린더 헤드 조립체를 도시한 단면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 실린더 헤드를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 실린더 헤드 조립체의 로커 암의 샤프트 구조의 횡단면도이고,
도 4는 도 3에 도시된 샤프트 블록의 축 방향 종단면도이며,
도 5는 도 3에 도시된 샤프트 블록의 사시도이고,
도 6은 도 3에 도시된 로커 암의 종단면도이다.

아래에서는 본 발명에 따른 로커 암의 샤프트 구조의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 3은 본 발명에 따른 실린더 헤드 조립체의 로커 암의 샤프트 구조의 횡단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 샤프트 블록의 축 방향 종단면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 샤프트 블록의 사시도이고, 도 6은 도 3에 도시된 로커 암의 종단면도이다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 실린더 헤드 블록(101)은 그 가장자리가 로커 암(110)의 감쌀 수 있도록 측벽(103)이 형성되며, 로커 암(110)은 실린더 헤드 블록(101)의 측벽(103) 안쪽에 위치한 상태로 샤프트 블록(120)에 장착된다.

한편, 실린더 헤드 블록(101)의 측벽(103) 안쪽에는 한 쌍의 로커 암(110)이 위치하며, 각 로커 암(110)에는 샤프트 블록(120)의 축(123)이 관통하도록 관통 홀(111)이 형성되고, 양측에 위치한 로커 암(110)의 관통 홀(111)에 축(123)이 삽입된 상태로 로커 암(110)은 선회 운동할 수 있게 지지된다.

아래에서는 샤프트 블록(120)에 대해 구체적으로 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 샤프트 블록(120)은 하단이 실린더 헤드 블록(101)의 상면에 접하며 수직하게 위치하는 기둥(121)과, 기둥(121)의 양측으로 연장되어 로커 암(110)의 관통 홀(111)에 삽입되는 축(123)으로 구분된다. 여기에서 기둥(121)의 하단이 접하는 실린더 헤드 블록(101)의 상면의 평편한 부위를 시트(105)라 한다.

한편, 기둥(121)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 양측에 위치한 로커 암(110)의 사이에서 위치하며, 로커 암(110)과 마주하는 양측에는 축(123)이 각각 형성된다.

또한, 기둥(121)은 상면과 하면을 관통하는 복수의 볼트 홀(125)들이 형성된다.

그리고 실린더 헤드 블록(101)의 시트(105)에는 기둥(121)이 안착된 상태에서 기둥(121)의 볼트 홀(125)과 대응하는 탭(107)이 형성되며, 기둥(121)의 볼트 홀(125)을 관통한 볼트(127)가 실린더 헤드 블록(101)의 시트(105)에 형성된 탭(107)에 나사 체결된다.

이와 같이 기둥(121)이 실린더 헤드 블록(101)의 시트(105)에 안착된 상태로 볼트(127)에 의해 체결되었을 때에, 축(123)의 끝단은 실린더 헤드 블록(101)의 가장자리에 상향으로 형성된 측벽(103)의 내측면과 접하게 된다.

따라서 양 축(123)에 로커 암(110)이 각각 장착된 상태에서 기둥(121)을 실린더 헤드 블록(101)의 시트(105)에 장착하게 되면, 축(123)에 위치한 로커 암(110)은 기둥(121)과 측벽(103) 사이에 위치하여 축(123)에서 이탈하지 않게 되며, 축(123)을 중심으로 선회 이동 가능하게 된다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 양 축(123)의 중심에는 축의 길이 방향으로 윤활유 제1유로(131)가 형성되며, 양 축(123)에는 그 원주면에서 제1유로(131)로 연통된 복수의 제2유로(132)가 형성된다. 상기 제2유로(132)는 축(123)과 로커 암(110)의 접촉면에 윤활유를 공급할 수 있게 형성된다.

또한 제1유로(131)는 기둥(121)의 수직방향으로 형성된 제3유로(133)와 연통되며, 실린더 헤드 블록(101)의 시트(105)에 형성된 윤활유 유로 라인(109)의 끝단에 제3유로(133)가 연통된다.

따라서 실린더 헤드 블록(101)에 형성된 윤활유 유로 라인(109)을 통해 공급된 윤활유는 기둥(121)의 제3유로(133)와 축(123)의 중심에 형성된 제1유로(131) 및 상기 제1유로(131)와 연통된 제2유로(132)를 통해 축(123)과 로커 암(110)의 접촉면으로 공급된다.

이와 같이 구성된 로커 암의 샤프트 구조에 있어서, 아래에서는 보수를 위해 해체하는 과정에 대해 설명한다.

실린더 헤드 블록(101)의 상부에 장착된 실린더 헤드 커버(도 6의 104)를 제거하면, 실린더 헤드 블록(101)의 측벽(103) 안쪽으로 한 쌍의 로커 암(110)과 샤프트 블록(120) 및 샤프트 블록(120)의 기둥(121)에 장착된 볼트(127)의 헤드가 노출된다.

노출된 볼트(127)를 해체할 경우, 샤프트 블록(120)과 실린더 헤드 블록(101)의 체결 또한 해체되며, 이 상태에서 로커 암(110)의 양단에 장착된 스템 앤드 블록(34)과 푸시 로드(32)를 해체한다.

스템 앤드 블록(34)과 푸시 로드(32)가 해체될 경우, 샤프트 블록(120)의 축(123)에 한 쌍의 로커 암(110)이 결합된 상태로 샤프트 블록(120)을 상부로 인양하면 샤프트 블록(120)과 함께 한 쌍의 로커 암(110)이 측벽(103)의 상부로 인출되면서 해체 작업이 완료된다.

이와 같이 종래에는 샤프트(도 2의 31)를 지지 구조물(도 2의 40)과 로커 암(도 2의 30)에서 인출하여야 하지만, 본 발명에서는 볼트(127)를 해체함으로써, 로커 암(110)의 해체가 용이하게 이루어질 수 있다는 장점과 더불어, 종래에는 실린더 헤드 블록(10)에 별도의 지지 구조물(40)을 형성하고 샤프트(31)를 지지 구조물(40)에 장착하여야 하는 등의 작업이 필요치 않다는 장점이 있다.

101 : 실린더 헤드 블록
103 : 측벽
105 : 시트
109 : 윤활유 유로 라인
110 : 로커 암
111 : 관통 홀
120 : 샤프트 블록
121 : 기둥
123 : 축
125 : 볼트 홀
127 : 볼트
131, 132, 133 : 유로

Claims

실린더 헤드 블록(101)의 상면에 안착되어 볼트 체결되며 양측으로 축(123)들이 형성되어 로커 암(110)의 관통 홀(111)에 삽입되는 샤프트 블록(120)과,
실린더 헤드 블록(101)의 상면에 상향으로 형성되며 상기 샤프트 블록(120)의 축(123)의 단면과 마주하는 높이까지 연장된 측벽(103)을 포함하는 것을 특징으로 하는 로커 암의 샤프트 구조.
제1항에 있어서,
샤프트 블록(120)은 실린더 헤드 블록(101)의 상면에 형성된 시트(105)에 안착되는 기둥(121)과, 상기 기둥(121)의 양측으로 연장되어 양측에 위치한 로커 암(110)의 관통 홀(111)에 삽입되는 2개의 축(123)을 포함하는 것을 특징으로 하는 로커 암의 샤프트 구조.
제2항에 있어서,
샤프트 블록(120)에는 축(123)의 중심선을 따라 형성되며 윤활유가 유동하는 제1유로(131)와, 상기 제1유로(131)와 연통되며 축(123)의 원주면으로 연장되어 관통 홀(111)과 축(123)의 접촉면으로 윤활유를 공급하는 제2유로(132)와, 상기 제1유로(131)와 연통되어 기둥(121)의 내측으로 수직하게 형성되며 시트(105)에 형성된 윤활유 유로 라인(109)과 연결되는 제3유로(133)가 형성된 것을 특징으로 하는 로커 암의 샤프트 구조.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 기둥(121)에는 수직방향으로 복수의 볼트 홀(125)이 형성되고, 시트(105)에는 탭(107)이 형성되며, 볼트 홀(125)을 관통한 볼트(127)가 탭(107)에 체결되어 샤프트 블록(120)이 시트(105)에 고정되는 것을 특징으로 하는 로커 암의 샤프트 구조.