KR20160111647A

KR20160111647A - 내장형 푸시 로드의 밸브

Info

Publication number: KR20160111647A
Application number: KR1020150036525A
Authority: KR
Inventors: 강남이
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2016-09-27
Also published as: KR102169207B1

Abstract

본 발명은 흡기 및 배기 밸브의 개폐하기 위한 푸시 로드에 관한 것으로서, 특히 실린더 헤드 블록의 내부에 밸브를 장착하여 외관이 수려하며 또한 실린더 헤드 블록의 외부로 윤활유가 비산되는 것을 방지할 수 있게 구성한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 내장형 푸시 로드의 밸브는 실린더 헤드 블록의 내부에 장착되며 상단은 로커 암의 일측에 볼 조인트 결합되는 밸브와, 밸브의 하단에 연결되어 엔진 블록의 내부로 진입하며 캠 샤프트와 접하여 캠 샤프트의 회전에 의해 상하방향으로 이동하는 푸시 로드와, 실린더 헤드 블록과 엔진 블록의 사이에 위치하여 푸시 로드를 감싸는 푸시 로드 커버와, 윤활유가 로커 암에서 푸시 로드의 내부로 흘러 내리도록 형성된 유로를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

내장형 푸시 로드의 밸브{Valve Of Inner Push Road}

본 발명은 흡기 및 배기 밸브의 개폐를 위한 푸시 로드에 관한 것으로서, 특히 실린더 헤드 블록의 내부에 밸브를 장착하여 외관이 수려하며 또한 실린더 헤드 블록의 외부로 윤활유가 비산되는 것을 방지할 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 없으며, 이는 소형의 선박일 경우 더욱 그러하다.

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 또는 2층 구조의 커버, 즉, 중간 커버와 외부 커버로 이루어진다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 푸시 로드(32)는 엔진의 캠 샤프트(3)와 로커 암(30)에 연결함으로써, 캠 샤프트(3)의 운동을 로커 암(30)에 전달해 주는 역할을 하는 막대를 말한다. 푸시 로드(32)는 속이 비어 있는 긴 강제(鋼製) 막대로서, 상단부는 로커 암(30)에 체결되고 하단부는 밸브 리프터(5)에 체결되며, 캠 샤프트(3)에 의해 밸브 리프터(5)와 함께 밀어 올려져 로커 암(30)의 한쪽 끝을 밀어 준다. 이와 같이 구성된 푸시 로드(32)의 하단부는 엔진 블록(1)을 관통하며, 푸시 로드(32)의 상단부는 실린더 헤드 블록(10)을 관통해 위치한다.

한편, 로커 암(30)과 연결된 푸시 로드(32)의 상부에는 마찰을 줄이기 위해 윤활유가 도포되는데, 윤활유가 푸시 로드(32)의 상부에 공급됨에 따라 윤활유가 푸시 로드(32)를 따라 아래로 흘러내려 외관이 지저분해 보이며, 특히 윤활유에 먼지 등이 고착되어 더욱 지저분해진다.

한편, 푸시 로드(32)는 비스듬하게 위치한 상태로 캠 샤프트(3)에 의해 상하방향으로 왕복 이동함에 따라 윤활유가 비산되어 엔진 둘레가 윤활유에 의해 오염되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0015617호(공개일 2011.02.16)

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 실린더 헤드 블록을 관통하여 로커 암과 캠 샤프트를 연결하는 푸시 로드에 밸브를 구비함에 있어 실린더 헤드 블록에 내장되도록 구성한 내장형 푸시 로드 밸브를 구비한 실린더 헤드 블록을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 내장형 푸시 로드의 밸브는 실린더 헤드 블록의 내부에 장착되며 상단은 로커 암의 일측에 볼 조인트 결합되는 밸브와, 밸브의 하단에 연결되어 엔진 블록의 내부로 진입하며 캠 샤프트와 접하여 캠 샤프트의 회전에 의해 상하방향으로 이동하는 푸시 로드와, 실린더 헤드 블록과 엔진 블록의 사이에 위치하여 푸시 로드를 감싸는 푸시 로드 커버와, 윤활유가 로커 암에서 푸시 로드의 내부로 흘러 내리도록 형성된 유로를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 로커 암에는 볼 조인트의 볼이 장착되고, 밸브의 상단에는 볼을 감싸는 하우징이 장착되며, 로커 암에 형성된 제1유로를 따라 유동하는 윤활유는 볼 조인트의 하우징 내부로 유입된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 밸브의 스템에는 길이방향으로 제2유로가 형성되고, 하우징에는 제2유로와 연통하는 유로 홀이 형성되며, 제2유로의 하단은 속이 비어 있는 긴 강제인 푸시 로드의 내부와 대응하게 위치한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 실린더 헤드 블록에는 푸시 로드 커버의 상단이 삽입되는 확관부가 형성되며, 엔진 블록의 상면에는 푸시 로드 커버의 하단을 결속하는 결속구가 장착된다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 내장형 푸시 로드의 밸브는 실린더 헤드 블록의 내부에 장착되며 로커 암에서부터 연결된 윤활유 유로가 밸브의 내부에 형성됨에 따라 윤활유가 실린더 헤드 블록 및 엔진 블록 외부로 비산되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 청결한 엔진 룸을 유지할 수 있으며, 윤활유의 비산에 따른 낙상사고 또는 화재 발생을 미연에 방지할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 내장형 푸시 로드의 밸브는 실린더 헤드 블록의 내부에 장착됨에 따라 엔진의 외관이 수려하다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 실린더 헤드 조립체의 로커 암에 연결된 푸시 로드를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 내장형 푸시 로드의 밸브를 나타낸 단면도이다.

아래에서는 본 발명에 따른 내장형 푸시 로드의 밸브의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 2는 본 발명에 따른 내장형 푸시 로드의 밸브를 나타낸 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 푸시 로드(120)의 밸브(110)는 실린더 헤드 블록(100)에 형성된 관통 홀(101)에 삽입되어 장착되며, 밸브(110)의 상단은 로커 암(105)의 일측에 볼 조인트 방식으로 체결된다.

그리고 밸브(110)의 하단은 푸시 로드(120)의 상단이 체결되며, 푸시 로드(120)는 엔진 블록(130)을 관통해 도 1에 도시된 캠 샤프트(3)에 접해 위치한다. 도 2에는 도시되지 않았으나, 도 1에 도시된 바와 같이 푸시 로드의 하단에는 태핏(Tappet)(7)이 장착되어 캠 샤프트(3)의 회전에 따라 태핏(7)이 캠 샤프트(3)의 외주면에 접한 상태로 푸시 로드(120)를 상하방향으로 이동시킨다.

한편, 실린더 헤드 블록(100)과 엔진 블록(130) 사이에 위치한 푸시 로드(120)는 외부로 노출되는데, 노출을 방지하기 위해서 푸시 로드 커버(125)가 실린더 헤드 블록(100)의 저면과 엔진 블록(130)의 상면을 연결하여 위치하며, 푸시 로드 커버(125)의 안쪽으로 푸시 로드(120)가 위치한다.

따라서 푸시 로드 커버(125)의 내측에 푸시 로드(120)가 위치함에 따라 외부로 노출되지 않게 된다.

이와 같이 푸시 로드 커버(125)의 장착을 위해, 실린더 헤드 블록(100)에 형성된 관통 홀(101)의 하단에는 푸시 로드 커버(125)의 상단을 삽입할 수 있는 확관부(103)가 형성되며, 엔진 블록(130)에는 푸시 로드 커버(125)의 하단을 결속하는 결속부(131)가 장착된다.

한편, 실린더 헤드 블록(100)에 내장된 밸브(110)는 가변 밸브 타이밍 시스템(Variable Valve Timing System)의 기능을 갖는 밸브로서, 밸브(110)의 내부에 윤활유가 공급된다.

아래에서는 도 2를 참조하여 밸브(110)에 공급되는 윤활유의 유로에 대해 구체적으로 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 로커 암(105)은 실린더 헤드 블록(100)에 장착된 샤프트(107)를 중심으로 선회 이동 가능하게 장착된다.

그리고 샤프트(107)의 내부에는 윤활유 공급라인(150)이 형성되며, 로커 암(105)과 샤프트(107)의 접촉면의 사이로 윤활유가 공급된다.

접촉면으로 공급된 윤활유는 로커 암(105)의 내부에 형성된 제1유로(151)를 통해 밸브(110)와 로커 암(105)이 체결된 볼 조인트(140) 쪽으로 유동하며, 볼 조인트(140)의 하우징(141)에 형성된 유로 홀(141H)을 통해 하우징(141)과 볼(143)의 사이 즉 하우징(141)의 내측으로 윤활유가 공급된다.

여기에서 볼 조인트(140)의 볼(143)은 로커 암(105)의 일측에 고정되며, 하우징(141)은 밸브(110)의 상단에 장착된 상태로 하우징(141)의 저면에 형성된 제2유로(152)는 밸브(110)의 스템(111) 길이방향으로 형성된다.

따라서 볼 조인트(140)의 하우징(141) 내부로 유입된 윤활유는 볼(143)과 하우징(141)의 사이에서 윤활 작용을 하며, 하우징(141) 내부의 윤활유는 유로 홀(141H)과 제2유로(152)를 통해 밸브(110)를 관통해 하부로 흘러 내린다.

상기 제2유로(152)에는 분기 유로(153)가 형성되며, 분기 유로(153)는 밸브(110)에서 윤활유가 필요한 부위로 연장된다. 따라서 제2유로(152)를 통해 유동하는 윤활유의 일부는 밸브(110)의 내부로 유동하여 공급된다.

한편, 밸브(110)의 스템(111)을 따라 형성된 제2유로(152)의 하단은 푸시 로드(120)의 중심과 대응한다.

앞서 설명한 바와 같이, 푸시 로드(120)는 속이 비어 있는 긴 강제(鋼製) 막대로서, 제2유로(152)는 푸시 로드(120)의 중심과 대응하게 위치함에 따라 제2유로(152)를 따라 흘러내린 윤활유는 푸시 로드(120)의 내측을 따라 아래로 흘러 내린다.

푸시 로드(120)의 내주면을 따라 흘러내린 윤활유는 결국 엔진 블록(130)의 내부 즉 캠 샤프트(3)까지 유동하게 되며, 엔진 블록(130)의 내부에 형성된 윤활유 배출 라인을 통해 배출된다.

이와 같이 윤활유가 로커 암(105)에서 엔진 블록(130)까지 흘러 유동함에 있어서, 윤활유 유로가 밸브(110)의 스템(111) 내부에 형성된 제2유로(152) 및 푸시 로드(120)의 내주면을 따라 흘러 이동하게 됨에 따라 실린더 헤드 블록(100)과 엔진 블록(130) 사이의 공간으로 비산되는 것을 막을 수 있다.

설령, 제2유로(152)의 하단 즉 밸브(110)의 스템(111) 하단에서 푸시 로드(120)로 옮겨 흘러내릴 때에 푸시 로드(120)의 외주면으로 누유되더라도 푸시 로드 커버(125)가 푸시 로드(120)의 외측을 감싸 고정됨에 따라 윤활유의 비산을 한 번 더 차단하는 효과를 갖게 된다.

이와 같이, 엔진의 상부에서 하부로 흘러 유동하는 윤활유의 비산을 방지함에 따라 엔진 룸의 내부가 청결하며, 윤활유의 비산에 따른 화재발생을 미연에 방지할 수 있고, 바닥에 떨어진 윤활유에 의한 낙상 등의 안전사고 발생을 방지할 수 있다.

100 : 실린더 헤드 블록
101 : 관통 홀
103 : 확관부
105 : 로커 암
107 : 샤프트
110 : 밸브
111 : 스템
120 : 푸시 로드
125 : 푸시 로드 커버
130 : 엔진 블록
131 : 결속구
140 : 볼 조인트
141 : 하우징
143 : 볼
150 : 윤활유 공급라인
151, 152 : 유로

Claims

실린더 헤드 블록(100)의 내부에 장착되며 상단은 로커 암(105)의 일측에 볼 조인트(140) 결합되는 밸브(110)와,
밸브(110)의 하단에 연결되어 엔진 블록(130)의 내부로 진입하며 캠 샤프트(3)와 접하여 캠 샤프트(3)의 회전에 의해 상하방향으로 이동하는 푸시 로드(120)와,
실린더 헤드 블록(100)과 엔진 블록(130)의 사이에 위치하여 푸시 로드(120)를 감싸는 푸시 로드 커버(125)와,
윤활유가 로커 암(105)에서 푸시 로드(120)의 내부로 흘러 내리도록 형성된 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 내장형 푸시 로드의 밸브.
제1항에 있어서,
로커 암(105)에는 볼 조인트(140)의 볼(143)이 장착되고, 밸브(110)의 상단에는 볼(143)을 감싸는 하우징(141)이 장착되며, 로커 암(105)에 형성된 제1유로(151)를 따라 유동하는 윤활유는 볼 조인트(140)의 하우징(141) 내부로 유입되는 것을 특징으로 하는 내장형 푸시 로드의 밸브.
제2항에 있어서,
밸브(110)의 스템(111)에는 길이방향으로 제2유로(152)가 형성되고, 하우징(141)에는 제2유로(152)와 연통하는 유로 홀(141H)이 형성되며, 제2유로(152)의 하단은 속이 비어 있는 긴 강제인 푸시 로드(120)의 내부와 대응하게 위치하는 것을 특징으로 하는 내장형 푸시 로드의 밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
실린더 헤드 블록(100)에는 푸시 로드 커버(125)의 상단이 삽입되는 확관부(103)가 형성되며, 엔진 블록(130)의 상면에는 푸시 로드 커버(125)의 하단을 결속하는 결속구(131)가 장착된 것을 특징으로 하는 내장형 푸시 로드의 밸브.