KR950011703B1 - 내연기관용 자동감압장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

내연기관용 자동감압장치

제1도는 본 발명에 따른 자동감압장치가 설치된 캠축의 부분단면도이다.

제2도는 제1도의 A-A 선에 따른 측면도.

제3도는 제1도의 치차부위를 90˚ 회전하여 나타낸 정면도.

제4a도는 제2도의 C 방향에서 본 웨이트의 경사면 개략도, 제4b,c도는 본 발명에 따른 각 요소의 각도 상태를 도시한 개략도.

제5도는 종래 기술에 따라 제2도에 대응되는 자동감압장치가 장착된 치차와 캠축의 측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 캠축 2 : 치차

3 : 캠 4 : 관통구멍

5 : 배기태핏 6 : 감압핀

6a : 머리부 7 : 원심추

7a : 웨이트축 7d : 상판

7e : 한판 7f : 평면부

7g : 경사면 8 : 스프링

9 : 스토퍼

본 발명은 내연기관용 자동감압장치에 관한 것으로서, 제작이 용이하면서 작동이 확실하도록 되어 시동시에 무리한 힘이 가해지지 않도록 압력이 저하시키는 내연기관용 자동감압장치에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관은 피스톤과 실린더를 갖추고서 연료의 폭발력이 피스톤에 전달되어 동력을 발생하게 되고, 이 피스톤이 왕복운동함에 따라 흡기 및 배기밸브가 개폐되면서 흡입, 압축, 폭발, 배기가 순차적으로 반복되어 기관을 작동 시키도록 되어 있다.

이러한 내연기관을 시동할 경우 수동방식과 자동방식으로 나뉘어져 있는바, 수동방식은 최초 피스톤이 혼합기를 압축하여 점화가 가능하도록 사용자의 손으로 크랭크축을 회전시켜 연료를 가압하는 한편 자동방식은 스타트모터에 의해 크랭크축을 회전시켜 가압하고 있는데, 이와 같이 내연기관이 시동이 걸려 연료가 연소되면서 동력이 발생하기 전까지 피스톤을 가압하기에는 동력에 소비도 많을 뿐 아니라 수동방식이라면 사용자의 힘으로 가압하여야 함에 따라 무리한 힘이 요구되는 어려움이 있었다.

따라서 이를 해소하고자 배기밸브를 다소 열어두어 시동시의 압축압력을 저하시키면서 내연기관의 운전중에는 배기밸브가 폐쇄되도록 된 자동감압장치가 부착되어 있는데, 종래 기술에 따른 자동감압장치는 제5도에 도시된 바와같이, 캠축(1)의 한쪽 선단에 치차(2)가 결합되어 있고 타단에는 캠(3)이 결합되어 치차(2)와 캠(3) 사이의 캠축(1)에는 캠축(1)의 길이방향상으로만 경사져서 형성된 관통구멍(4)이 갖추어져 이 관통구멍(4)에 길이보다 길면서 한쪽 끝은 배기태핏(5)과 맞닿고 타단은 다소 굵은 원형의 머리부(6a)를 갖는 감압핀(6)이 관통구멍(4)내에서 이동가능하게 끼워지게 된다.

이어 상기 감압핀(6)의 머리부(6a)가 맞닿으면서 감압핀(6)을 관통구멍(4)내에서의 이동을 조절하는 원심추(7)가 치차에 결합되게 되는데, 이 원심추(7)는 두겹의 평판으로 구성되면서 활모양의 반원을 형성하여 캠축(1)의 절반가량을 둘러싸고 있는 바, 이 원심추(7)의 한쪽 끝은 치차(2)의 표면에 웨이트축(7a)을 매개로 회전가능하게 결합되고, 다른 쪽 끝은 상기 감압핀(6)의 머리부(6a)와 상호작용하도록 경사면(7b)과 평면부(7c)와 접촉하게 되는 한편, 기관의 운전중에는 경사면(7b)과 접촉하도록 되어 있다.

따라서 관통구멍(4)보다 긴 길이를 갖는 감압핀(6)은 머리부(6a)가 평면부(7c)와 접촉할 경우에는 머리부(6a) 반대쪽 끝이 배기태핏(5)을 밀어 배기밸브(도시안됨)가 개방되게 되고 상기 머리부(6a)가 경사면(7b)과 접촉할 경우에는 감압핀(6)의 머리부(6a)반대쪽이 캠축(1)의 내부로 들어가게 됨으로써 배기태핏(5)과 연결된 배기밸브는 폐쇄되게 된다. 여기서 감압핀(6)의 머리부(6a)반대끝은 캠(3)의 돌출부와 대략 180˚정도 위치에 설치되어 단지 압축행정시에만 작용하게 된다.

한편 상기 원심추(7)의 경사면(7b)끝에는 원심추(7)가 복원력을 갖도록 스프링(8)과 연결되는 돌기가 형성되어 있다.

따라서 이와같은 구조를 갖는 자동감압장치는 최초 기관의 시동시에는 스프링(8)의 힘으로 원심추(7)를 당기고 있어 평면부(7c)와 감압핀(6)의 원형머리부(6a)가 접촉하게 되고, 이후 기관이 소정회전수 이상이 되면 원심추(7)는 원심력을 받아 스프링(8)의 탄성력을 극복하고 상기 치차(2) 바깥쪽으로 웨이트축(7a)을 중심으로 이동하게 되며, 동시에 캠축(1)을 기준으로 원형머리부(6a)쪽으로 질량이 편심되어 있는 감압핀(6)도 캠축(1)의 바깥쪽으로 원심력이 작용하여 원심축(7)의 경사면(7b)에 접촉하게 되는데, 이 원심추(7)는 치차(2)에 형성된 스토퍼(9)에 의해 웨이트축(7a)을 기준하여 소정각도만큼 이동하면 더 이상 이동하지 않도록 되어 있다.

이로 인해 감압핀(6)의 머리부(6a) 반대쪽 끝은 캠축(1) 내부로 완전히 들어오게 되고 배기태핏(5)은 캠(3)의 표면에 접촉하여서 배기밸브는 폐쇄되고 배기행정시에만 캠(3)의 돌출부에 의해 개방되게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 작용이 이루어지도록 하기 위해서는 원심추(7)의 경사면(7b)과 평면부(7c)를 정확한 각도로 기계가공하여 원활히 감압핀(6)의 머리부(6a)가 이동하도록 하여야 하고 더불어 이와 같은 원심추(7)를 치차(2) 표면에 장착시에는 소정회전수 이하에서 태핏(5)이 감압핀(6)을 누르는 힘에 원심추(7)가 밀리지 않도록 하기 위해 웨이트축(7a)의 중심이 감압핀(6)의 길이방향중심선(N)의 연장부위에 놓여야 함에 따라 원심추(7)의 위치결정이 쉽지 않을 뿐만 아니라 원심추(7)의 닫힘과 열림위치를 제어하기 위해서는 치차(2)표면을 스토퍼역할을 할 수 있도록 돌출부를 가공한다는지 별도의 스토퍼를 장착하여야 한다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 원심추의 웨이트축을 감압핀의 길이방향 중심선과 일치시킬 필요없이 위치결정이 용이하면서 가공하기도 쉽고 원심추의 개방시에만 필요한 단 하나의 스토퍼를 갖도록 된 내연기관용 자동감압장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 캠축의 한쪽에 치차가 결합되고, 타단에 탬이 결합되며, 이 캠과 치차사이의 캠축몸체에 캠축길이방향으로만 경사져 배치된 관통구멍이 형성되어 이 관통구멍에, 한쪽은 굵은 원형머리부를 갖추고서 다른쪽 끝이 배기태핏과 맞닿게 되어 있으며 관통구멍의 길이보다 긴 감압핀이 끼워져 있는 한편, 상기 치차의 한쪽 표면에 상판과 하판으로 구성된 원심추가 상판선단에 스프링과 연결되는 돌기를 갖추고서 웨이트축을 매개로 회전가능하게 끼워져서 이 원심추에 의해 감압핀의 머리부를 관통구멍의 축방향으로 이동하여 배기밸브를 개폐하도록 된 내연기관용 자동감압장치에 있어서, 상기 원심추의 하판선단이 평면부를 갖추면서 이 평면부의 끝에 치차에 대해 소정각도로 경사진 경사면이 구비되는 한편, 상기 원심추가 감압핀의 길이방향축에 대해 소정의 경사각을 이루도록 원심추의 웨이트축이 편심되어서 이 원심축의 평면부와 감압핀의 접촉시에는 배기가 열리게 되고, 원심추의 경사면과 감압핀이 접촉시에는 배기밸브가 폐쇄되도록 되어 있다.

이하 본 발명을 예시도면에 의거 상세히 설명하고, 제5도와의 동일부위에는 동일참조부호로 표기하며 중복되는 설명은 피하기로 한다.

제1도는 본 발명에 따른 원심추가 장착된 캠과 치차의 부분단면도이고, 제2도는 제1도 A-A 선에 따른 측면도, 제3도는 제1도의 치차쪽 부위를 90˚ 회전하여 본 정면도로서, 본 발명에 따른 원심추(7)는 상판(7d)과 하판(7e)으로 구성되는데, 상판(7d)은 하판(7e)보다 길이가 짧으면서 스프링(8)의 한쪽끝이 연결되도록 돌기가 선단에 형성되어 있고, 한판(7e)은 상판(7d)아래에서 치아(2)표면에 맞닿아 있으면서 선단부가 평면부(7f)와 경사면(7g)으로 구성되어 있다.

그리고 상기 원심추(7)의 회전중심이 되는 웨이트축(7a)은 감압핀(6)의 머리부(6a)의 반대쪽에 위치에 있지 않고 다소 치차(2)의 한쪽편으로 편심되어 부착되어 있으며, 소정회전수 이하에서는 감압핀(6)이 머리부(6a)는 상기 평면부(7f)와 상판(7d)의 선단 측벽면과 닫닿아 있는 한편, 소정회전수 이상이 되면 감압핀(6)의 머리부(6a)는 상기 경사면(7g)에만 접촉되게 된다. 따라서 원심추(7)가 닫혀져 있을 때를 제한하는 스토퍼는 필요없게 된다.

제4(a), (b), (c)도에 도시된 것은 각각의 작용각도를 도시한 것으로 상기 원심추(7)의 설계시에는 경사각 및 편심각이 중요하게 작용하는 바, 각각의 각도를 설정하기 위해 역학적 관계를 구하여 보면 제4b도에서와 같이 스프링(8)이 벌어진 원심추(7)를 복원시키려 할 때 원심추(7)이 경사면(7G)이 감압핀(6)을 밀어올리는 힘(Ft)은 웨이트축(7a)의 중심과 감압핀(6)과 경사면(7g)의 접점을 이은 선에 직각방향으로 작용하게 되고, 이 힘(f_t)을 감입판(6)의 축방향과 그 직각방향으로 분리할 수 있다.(감압핀 축방향으로의 분력은 Fp 직각방향으로의 분력은 Fw로 표기)

여기서 상기 접점과 감압핀(6)중심을 이은 선의 편심각을 β로 감압핀(6)이 캠축(1)과 이루는 각을 ø라 하며, 그 상대각도를 ψ(90-ø)로, 경사면(7g)이 이루는 각을 α로 표기하였다.

따라서 각각의 힘들사이에 비교관계를 각도로 표기하면, 감압핀(6) 축방향 분력(Fp)과 그 직각방향의 분력(Fw) 사이에는

인 관계에 있다. 여기서 ρ는 감안핀(6)의 머리부(6a)와 경사면(7g)과의 마찰각으로써 마찰계수 μ로 주어진다면 총 마찰계수는 μ-tanρ로 된다.

이에 따라 Ep와 Fw의 비율인 γ이 감압핀(6)과 관통구멍(4)표면의 마찰계수보다는 크면 Ft의 작용으로 감압핀(6)을 작동시킬 수 있지만, 원할하게 작동시키기 위해서는 γ의 값을 1 이상으로 하는 것이 바람직하고 또 Ft와 Fw의 비율인 m의 값이 커질수록 원심추(7)의 복원은 원활해지게 될 것이다.

다음에는 상기한 수식을 기초로 한 각 각도의 설정에 대해 아래에 첨부된 그래프 a, b를 기초로 설명하기로 한다.

아래에 그래프에서와 같이 α각에 대한 γ과 m에 값을 ø=30˚이고 β·0˚와 30˚인 경우로 하여 일점쇄선과 실선으로 표기하였는 바, ψ값으로 80-ψ로 대입한 결과 β각의 증가에 따라, γ, m의 값은 증가하였다.

여기서 α각이 크면 마찰로 인해 원심추는 원활히 닫히지 않게 되고 α각을 너무 작게 하면 원심추(7)의 개폐사이의 이동량이 과대해져 스프링(8)의 최대응력도 증가하여야 함에 따라 설계가 곤란하게 된다.

따라서 γ, m의 적당한 크기에서 α각을 설정하게 되는데, 원심추의 변위량과 감압핀의 이동량과의 관계에서 본다면 각도 α는 30˚ 전후가 적당하고 한편 본 실시예로서는 β를 30˚로 하면 α, m의 값도 종래의 방식 보다는 커지게 되어 기관이 소정회전수 이하일 때에 원심추를 복원시키는 스프링의 힘이 다소 미약하여도 확실하게 닫히게 된다.

따라서 이와 같이 제조되는 원심추는 상판과 하판을 달리 성형하여 결합시키게 되어 성형하기가 쉽고 또 각각의 경사도를 도포와 같이 γ, m을 기초로 설정함에 따라 정확하고도 양호한 값을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 원심추의 요동중심을 상기 도포와 같은 결과로 중심선에서 β각 만큼 편심시켜 놓음에 따라 자동감압장치의 원심추는 작동이 원활하도록 되어 있다.

Claims (2)

1. 캠축(1)의 한쪽 선단에 치차(2)가 결합되고, 타단에는 캠(3)이 결합되며, 이 캠(3)과 치차(2) 사이의 캠축(1) 몸체에 캠축(1)의 길이방향으로만 경사져 형성된 관통구멍(4)이 형성되어 이 관통구멍(4)에, 한쪽은 굵은 원형머리부(6a)를 갖추고서 다른쪽 끝이 배기태핏(5)과 맞닿게 되어 있으며 관통구멍(4)의 길이보다 긴 감압핀(6)이 끼워져 있는 한편, 상기 치차(2)의 한쪽 표면에 상판(7d)과 하판(7e)으로 구성된 원심추(7)가 상판(7d)선단에 스프링(8)과 연결되는 돌기를 갖추고서 웨이트축(7a)을 매개로 회전가능하게 끼워져서 이 원심추(7)에 의해 감압핀(6)의 머리부(6a)를 관통구멍(4)의 축방향으로 이동하여 배기밸브를 개폐하도록 된 내연기관용 자동감압장치에 있어서, 상기 원심추(7)의 하판(7e) 선단이 평면부(7f)를 갖추면서 이 평면부(7f)의 끝에 치차(2)에 대해 소정각도로 경사진 경사면(7g)이 구비되는 한편, 상기 원심추(7)가 조절핀(6)의 길이방향축에 대해 소정의 경사각을 이루도록 원심추(7)의 웨이트축(7a)이 편심되어서 이 원심추(7)의 평면부(7f)와 감압핀(6)이 접촉시에는 배기밸브가 열리게 되고, 원심추(7)의 경사면(7g)과 감압핀(6)이 접촉시에는 배기밸브가 폐쇄되도록 된 것을 특징으로 하는 내연기관용 자동감압장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 원심추(7)의 웨이트축(7a)이 감압핀(6)의 길이방향축에 대해 편심된 경사각이 15˚이상인 것을 특징으로 하는 내연기관용 자동감압장치.