KR100569374B1 - Valve train system in a car - Google Patents
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Abstract
본 발명은 흡기 및 배기 동작시 유체의 유동저항을 저감시킬 수 있도록 그 구조가 개량된 밸브 트레인 시스템에 관한 것으로, 그 구성은 중공을 갖는 제 1 회전축과, 그 제 1 회전축의 일단부에 일체로 마련되어 캠의 회전운동시 연동되며 제 1 스프링부재가 결합되어 복원력을 갖는 제 1 회전체와, 제 1 회전축의 타단부 외주연에 일측으로 연장 형성되는 반원형의 제 1 밸브 플레이트를 구비하는 제 1 개폐밸브와;The present invention relates to a valve train system whose structure is improved to reduce the flow resistance of the fluid during the intake and exhaust operation, the configuration is integrally formed with a first rotating shaft having a hollow and one end of the first rotating shaft The first opening and closing is provided with a first rotary member coupled to the first spring member having a restoring force and the semi-circular first valve plate extending to one side on the outer circumference of the other end of the first rotating shaft, the first spring member is coupled to the cam during the rotational movement of the cam A valve;
그 제 1 회전축의 중공 내부로 관통되어 원형의 제 2 밸브 플레이트와 결합되는 제 2 회전축과, 제 2 회전축의 일단부에 캠의 회전운동시 연동되도록 마련되며 제 2 스프링부재가 결합되어 회전 복원력을 갖는 제 2 회전체를 갖는 제 2 개폐밸브;로 대별된다.The second rotary shaft penetrates into the hollow of the first rotary shaft to be coupled to the circular second valve plate, and is interlocked with one end of the second rotary shaft to be interlocked during the rotational movement of the cam. And a second on / off valve having a second rotating body.
이에 따르면, 본 발명은 밸브 스템없이 캠 행정의 최대 변위만큼 밸브가 개폐동작되므로, 유체의 흡,배기 동작시 유체의 유동저항을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 실린더 헤드가 콤팩트하게 설계가능하므로, 중량 및 원가를 절감할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.According to the present invention, since the valve is opened and closed by the maximum displacement of the cam stroke without the valve stem, not only can the flow resistance of the fluid be reduced during intake and exhaust of the fluid, but also the cylinder head can be compactly designed. And it has a useful effect that can reduce the cost.
밸브 트레인, 제 1,2 개폐밸브, 회전체, 캠축, 유동저항Valve train, first and second open / close valve, rotor, camshaft, flow resistance
Description
도 1은 본 발명에 따른 차량의 밸브 트레인 시스템을 나타낸 구성도.1 is a block diagram showing a valve train system of a vehicle according to the present invention.
도 2는 도 1의 요부 분해 사시도.Figure 2 is an exploded perspective view of the main portion of Figure 1;
도 3은 도 2의 결합상태를 나타낸 평단면도.3 is a plan sectional view showing a coupling state of FIG.
도 4a,b는 본 발명의 사용상태도로서,Figure 4a, b is a use state diagram of the present invention,
도 4a는 제 1,2 밸브 플레이트가 동시에 개폐되는 상태를 나타낸 것이고,4A illustrates a state in which the first and second valve plates are simultaneously opened and closed;
도 4b는 제 1,2 밸브 플레이트가 시차를 두고 개별적으로 개폐되는 상태를 나타낸 것이다.4B illustrates a state in which the first and second valve plates are individually opened and closed with a time difference.
도 5는 일반적인 차량의 밸브 트레인 시스템을 나타낸 단면도.5 is a cross-sectional view showing a valve train system of a typical vehicle.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100,200 : 제 1,2 개폐밸브100,200: first and second open / close valve
110 : 제 1 회전축 110a : 중공110: first rotating
120 : 제 1 회전체 130 : 제 1 밸브 플레이트120: first rotating body 130: first valve plate
150 : 제 1 스프링부재 210 : 제 2 회전축150: first spring member 210: second rotating shaft
220 : 제 2 회전체 230 : 제 2 밸브 플레이트220: second rotating body 230: second valve plate
250 : 제 2 스프링부재 300 : 캠축250: second spring member 300: camshaft
310,320 : 캠 P : 흡기/배기측 통로310,320: Cam P: intake / exhaust side passage
본 발명은 차량의 밸브 트레인 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 밸브 개폐에 따른 유체의 유동저항을 저감시킬 수 있도록 함과 아울러 부피를 콤팩트화할 수 있도록 그 구조가 개선된 차량의 밸브 트레인 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a valve train system of a vehicle, and more particularly, to a valve train system of a vehicle having an improved structure to reduce the flow resistance of the fluid due to opening and closing the valve and to compact the volume. will be.
일반적으로 흡입, 압축, 폭발, 배기행정으로 이루어지는 차량용 4사이클 엔진은, 연소실로 혼합기를 흡입하는 행정에서는 흡기밸브를 열어주고, 압축 및 폭팔행정에서는 흡기밸브와 배기밸브를 닫고, 배기행정에서는 배기밸브를 열어 연소가스를 배출시키는 밸브 트레인 시스템을 갖는다.In general, a four-cycle engine for vehicles consisting of intake, compression, explosion, and exhaust stroke opens the intake valve in the stroke to intake the mixer into the combustion chamber, closes the intake valve and exhaust valve in the compression and explosive stroke, and exhaust valve in the exhaust stroke. Has a valve train system to open the exhaust gas.
이러한 밸브의 개폐작용은 통상적으로 크랭크 축이 2회전할 때 1회전하는 캠축에 의해 로커아암과 연동되어 일어나게 되므로 밸브개폐 시기가 엔진의 조건에 관계없이 일정하게 된다.Such opening and closing action of the valve is usually caused in conjunction with the rocker arm by a cam shaft that rotates once when the crank shaft rotates two times, so that the valve opening and closing time is constant regardless of the engine condition.
따라서 특정한 회전수 영역에서는 큰 출력을 얻을 수 있지만, 특정 회전수보다 빠르거나 느린영역에서는 출력이 저하되는 문제점이 있다.Therefore, a large output can be obtained in a specific speed range, but there is a problem that the output is degraded in a region faster or slower than the specific speed.
또한 종래의 밸브 트레인은 다수의 부품들이 상호 탄성 지지되거나 마찰접촉으로 이루어지고 있기 때문에 밸브를 개폐하는데 에너지 손실이 발생하는 문제점이 있다.In addition, the conventional valve train has a problem that energy loss occurs in opening and closing the valve because a plurality of components are mutually elastically supported or frictional contact.
도 5는 종래의 밸브 트레인을 나타내는 측단면도로서, 연소실(1)의 상측으로 설치도는 흡, 배기밸브(2)(3)는 밸브헤드(4)(5)가 연소실(1)내로 위치되어 있으며, 밸브스템(6)(7)은 로커아암(8)(9)에 관계없이 하향의 힘을 받도록 되어 있다.FIG. 5 is a side cross-sectional view showing a conventional valve train, in which the inlet and
상기한 하향의 힘에 대하여 하강하는 밸브를 상승시키기 위한 스프링(10)(11)이 리테이너(12)(13)에 이해 상측이 탄압되고 하측은 바디 (14)에 부동의 자세로 설치되고 있다.The upper side is pressed against the
상기한 로커아암(8)(9)은 캠축(15)(16)에 일체로 형성된 캠(17)(18)에 의해 힌지축을 중심으로 요동운동할 수 있도록 설치되고 있다.The rocker arms 8 and 9 are provided so as to be able to oscillate around the hinge axis by
이러한 구조의 밸브 트레인은, 캠축(15)(16)과 캠(17)(18), 그리고 이들과 연계되는 부품들로 인하여 구조적으로 복잡함을 피할 수 없는 문제점이 있으며, 또 밸브를 개폐시킬 때 크랭크 축으로부터 밸브스템(6)(7)까지 전달되는 구동력이 다수의 마찰요소나 탄성력등에 의해 손실되어 엔진의 출력을 저하시키는 요인이 되고 있다.The valve train of such a structure has a problem that structural complexity is inevitable due to the
게다가 밸브가 연소실내로 위치하고 있기 때문에 공기의 흐름에 저항을 주어 흡, 배기유량이 그만큼 감소하는 구조적인 결점을 갖고 있다.In addition, since the valve is located in the combustion chamber, there is a structural drawback in that the air flow is resisted and the intake and exhaust flow rates are reduced accordingly.
또한, 비교적 길이가 긴 밸브스템의 구조적 특성상 실린더 헤드의 길이에 제약을 갖게 되며, 이로 인해 중량 및 원가가 증가하게 되는 문제점이 있었다.In addition, due to the structural characteristics of the relatively long valve stem has a limitation on the length of the cylinder head, there was a problem that the weight and cost increase.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 흡/배기 밸브 트레인을 구성하는 흡/배기 밸브가 밸브 스템을 포함하지 않는 구조로 구성하여, 기존 흡/배기 밸브 트레인에 있어 밸브 스템이 차지하는 공간을 축소할 수 있으므로, 실린더 헤드의 높이를 낮출 수 있고, 이로부터 엔진의 전체 부피를 보다 컴팩트하게 구성할 수 있도록 하는 그 구조가 개량된 차량의 밸브 트레인 시스템을 제공하는 데 있다.The present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide an intake / exhaust valve constituting the intake / exhaust valve train in a structure that does not include a valve stem. Since the space occupied by the valve stem can be reduced, the height of the cylinder head can be reduced, thereby providing a valve train system of a vehicle with an improved structure that allows the overall volume of the engine to be more compact. There is.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중공을 갖는 제 1 회전축의 일단부 외주면에 캠축의 회전운동시 캠에 접촉되어 연동 회전되는 제 1 회전체가 일체로 마련되고, 상기 제 1 회전축의 타단부 외주면 일측에 반원형의 제 1 밸브 플레이트가 일체로 연장되는 제 1 개폐밸브와; 상기 제 1 개폐밸브의 중공 내부로 관통 결합되는 제 2 회전축과, 상기 제 2회전축의 일단부 외주면에 일체로 마련되어 캠축의 회전운동시 캠에 접촉되어 회전가능한 제 2 회전체와, 상기 제 2 회전축의 타단부가 반원형의 제 2 밸브 플레이트와 일체로 결합되는 제 2 개폐밸브와; 상기 제 1,2 회전축의 외주면을 다수회로 감아 설치되어 일단부가 상기 제 1,2 회전체에 일체로 결합되고 타단부는 실린더 헤드내에 고정 지지되어, 상기 캠의 구동에 따라 상기 제 1,2 회전체가 회동할 때 복원 탄성력을 부여하는 제 1,2 스프링부재를 구비하고; 상기 제 1,2 플레이트는 연소실측 흡/배기 통로의 입구에 위치하여 상기 캠의 구동에 따른 상기 제 1,2 회전축의 회전에 따라 개별적으로 연동 선회되어 상기 흡/배기 통로에 대한 개폐 작용을 수행하도록 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is provided on the outer peripheral surface of one end of the first rotary shaft having a hollow is integrally provided with a first rotary body which is in contact with the cam during rotational movement of the cam shaft, the other end of the first rotary shaft A first open / close valve in which a semicircular first valve plate extends integrally on one side of the outer circumferential surface; A second rotary shaft penetratingly coupled to the hollow inside of the first on-off valve, a second rotary body integrally provided at an outer circumferential surface of one end of the second rotary shaft, and rotatable in contact with the cam during rotational movement of the cam shaft, and the second rotary shaft A second open / close valve having the other end of which is integrally coupled with the semicircular second valve plate; The outer circumferential surface of the first and second rotation shafts are wound around a plurality of circuits, and one end is integrally coupled to the first and second rotation bodies, and the other end is fixedly supported in the cylinder head. A first and a second spring member for imparting a restoring elastic force when the whole rotates; The first and second plates are positioned at the inlet of the combustion chamber side intake / exhaust passage so as to be interlocked individually according to the rotation of the first and second rotation shafts according to the driving of the cam to open and close the intake / exhaust passage. It is characterized in that configured to.
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또 본 발명의 제 1,2 밸브 플레이트가 상기 복수의 캠이 캠축에 형성된 상대각도에 따라 제 1,2 회전체와의 접촉시 발생되는 회전에 의해 동시 혹은 시차를 두고 개폐동작되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first and second valve plate of the present invention is characterized in that the opening and closing operation at the same time or at a time difference by the rotation generated when the plurality of cams in contact with the first and second rotating bodies according to the relative angle formed on the cam shaft. .
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 차량의 밸브 트레인 시스템은, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 그 구성은 중공(110a)을 갖는 제 1 회전축(110)과, 그 제 1 회전축(110)의 일단부에 일체로 마련되어 캠(310)의 회전운동시 연동되며 제 1 스프링부재(150)가 결합되어 복원력을 갖는 제 1 회전체(120)와, 상기 제 1 회전축(110)의 타단부 외주연에 일측으로 연장 형성되는 반원형의 제 1 밸브 플레이트(130)를 구비하는 제 1 개폐밸브(100)와; The valve train system of the vehicle according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4, and the configuration thereof includes a first
상기 제 1 회전축(110)의 중공(110a) 내부로 삽입되어 상대회전이 가능하게 결합되고 일단부에 원형의 제 2 밸브 플레이트(230)와 결합되는 제 2 회전축(210)과, 상기 제 2 회전축(210)의 타단부에 캠(320)의 회전운동시 연동되도록 마련되며 제 2 스프링부재(250)가 결합되어 회전 복원력을 갖는 제 2 회전체(220)를 갖는 제 2 개폐밸브(200)로 대별된다.A second
더 상세히 설명하면, 상기 제 1 회전축(110)의 중공(110a)에 관통되는 상기 제 2 회전축(210)의 타단부 외주면에는 제 2 밸브 플레이트(230)의 내부에 삽입되어 체결되도록 나사산(210a)이 형성된 구조를 갖는다.In more detail, the
그리고, 상기 제 1,2 스프링부재(150)(250)는 상기 제 1,2 회전축(110)(210)의 외주면을 다수회로 감아 설치되어 일단부가 상기 제 1,2 회전체(120)(220)에 일체로 결합되고 타단부는 실린더 헤드내의 소정 부위에 고정 지지되어, 상기 캠(310)(320)의 구동에 따라 상기 제 1,2 회전체(120)(220)가 회동할 때 복원 탄성력을 부여하도록 된 것으로, 이른 바, 토션 스프링이라 지칭되는 것이다.In addition, the first and
또한, 상기 제 1,2 회전체(120)(220)는 대략 숫자 "6"의 형태를 가지나, 서로 상반되는 방향으로 상기 제 1,2 회전축(110)(210)의 외주면에 일체로 형성되는 구조를 갖는다.In addition, the first and second
상기 제 1 밸브 플레이트(130)는 제 1 회전축(110)의 타단부에 반원형으로 외측을 향해 일체로 연장 형성된 구조이며, 상기 제 2 밸브 플레이트(230)는 제 1 밸브 플레이트(130)와 대응되는 형상으로 제 1 회전축(110)의 타단부 외주면과 간섭되지 않는 구조로 제 2 회전축(210)의 타단부와 나사 결합된 구조이다.The
즉, 상기 제 1 회전축(110)과 상기 제 2 회전축(210)이 각각 결합되면, 상기 제 1 플레이트(130)와 상기 제 2 플레이트(230)는 단일의 원형을 이루게 되고, 이때 상기 제 1 회전축(110)의 회동시에는 상기 제 1 플레이트(130)만이 회동되고, 상기 제 2 회전축(210)의 회동시에는 상기 제 2 플레이트(230)만이 회동되어진다.
부연하자면, 상기 제 1,2 플레이트(130)(230)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1,2 회전축(110)(210)의 회전에 의해 개별적으로 연동되어 도면에서와 같이 하측으로 선회되어 연소실측 흡/배기측 통로(P)에 대한 개폐작용을 수행하게 된다.That is, when the
In detail, the first and
또, 상기 제 1,2 회전체(120)(220)는 캠축(300)의 회전시 캠(310)(320)에 접촉되어 캠 양정의 최대 변위만큼 회전되어 그 회전력을 제 1,2 회전축(110)(210)을 통해 제 1,2 밸브 플레이트(130)(230)에 개별적으로 전달하는 기능을 갖는 것이다.
즉, 상기 제 1, 2 플레이트(130)(230)는 각각 엔진의 연소실 내부와 각각 교통되는 흡/배기측 통로(P)의 입구에 위치하도록 설치되는 바, 이를 위해 상기 제 1,2 회전축(110)(210)도 실린더 헤드내에서 흡/배기측 통로(P)의 입구와 동일한 위치로 설치됨은 물론이다.In addition, the first and second
That is, the first and
미 설명 부호 "230a"는 제 2 밸브 플레이트(230)의 일측에 형성되고 내주면에 제 2 회전축(210)의 타단부가 삽입되는 나사 결합되는 결합공을 나타낸 것이다.Unexplained reference numeral "230a" represents a coupling hole that is formed on one side of the
이러한 구조를 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention having such a structure is as follows.
본 발명의 밸브 트레인 시스템은, 연소실의 흡기측 통로(P) 또는 배기측 통로(P)내에 제 1,2 개폐밸브(100)(200)가 상호 조립된 상태로 설치되어 캠축(300)의 회전에 따라 캠(310)(320)과 접촉되어 밸브의 개폐동작을 독립적으로 수행하게 된다.In the valve train system of the present invention, the first and second open /
상기 캠(310)(320)과 각각 개별적으로 접촉되는 제 1,2 회전체(120)(220)가 캠(310)(320)의 최대 변위만큼 회전됨에 따라 제 1,2 회전축(110)(210)에 회전력이 전달되고, 그 회전력은 상기 제 1,2 밸브 플레이트(130)(230)를 회전시키는 힘으로 작용하게 된다.As the first and second
이때, 상기 제 1,2 회전체(120)(220)를 연동시키는 캠축(300)의 외주면에 일체로 형성된 두 캠(310)(320)간의 상대 각도에 따라 도 4a에서와 같이 제 1,2 밸브 플레이트(130)(230)가 동시에 회전되거나, 혹은 도 4b에서와 같이 제 1,2 밸브 플레이트(130)(230)가 약간의 시차를 두고 개폐동작을 수행하도록 조절할 수 있으므로, 흡기 또는 배기 동작시 최적의 효율성을 갖는 각도를 찾아 조정할 수 있다.At this time, according to the relative angle between the two
그리고, 상기 캠(310)(320)의 상대 각도를 조절하여 동시에 회전되는 것이 아니라 시차를 갖도록 개폐되는 경우에서 제 1,2 밸브 플레이트(130)(230)들중 하나만이 열린 경우에는(여기서 흡기동작시), 흡기 포트로부터 흡기측 통로를 타고 흡입되는 새로운 공기가 연소실로 유입되기 전에 텀블(tumble)유동이 형성되어 흡기의 유동성이 향상되므로, 흡기의 충진효율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.In addition, when only one of the first and
한편, 상기 제 1,2 밸브 플레이트(130)(230)가 회전되어 흡기 및 배기 동작을 수행한 후에 캠(310)(320)이 계속 회전되어 제 1,2 회전체(120)(220)과 캠(310)(320)이 접촉되지 않는 부위를 지날 때에는, 상기 제 1,2 스프링부재(150)(250)의 복원력에 의해 제 1,2 회전체(120)(220)가 원래의 위치로 복귀되므로 제 1,2 밸브 플레이트(130)(230)가 닫히게 된다. Meanwhile, after the first and
따라서 본 발명은 기존 흡/배기 밸브 트레인 시스템에서와 같이 흡/배기 밸브를 구성하는 밸브 스템이 불필요하게 되므로, 밸브 스템의 길이가 차지하는 높이 만큼 실린더 헤드의 전체 높이를 축소하여 설계할 수 있으므로, 실린더 헤드의 부피를 보다 컴팩트하게 제작할 수 있게 된다. 아울러 엔진룸 내부에서 엔진이 점유하는 공간을 축소시킬 수 있어 다른 부품과의 간섭을 회피할 수 있는 레이-아웃상의 설계적 제약을 줄일 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 흡/배기 밸브 트레인 시스템을 구성하는 흡/배기 밸브가 원판 형상의 제 1, 2 플레이트(130)(230)만으로 구성됨에 있어, 개개의 제 1, 2 플레이트(130)(230)를 시차를 두고 각각 개폐시키게 되면, 흡기의 경우에 유동성을 향상시킬 수 있는 텀블(tumble)유동을 유도할 수 있어, 흡기의 충진효율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, since the valve stem constituting the intake / exhaust valve is unnecessary as in the existing intake / exhaust valve train system, the entire height of the cylinder head can be reduced by the height occupied by the length of the valve stem, so that the cylinder The volume of the head can be made more compact. In addition, the space occupied by the engine inside the engine room can be reduced, thereby reducing design constraints on layout that can avoid interference with other components.
In addition, in the present invention, since the intake / exhaust valve constituting the intake / exhaust valve train system is composed of only the first and
이상과 같이 설명한 본 발명은 흡/배기 밸브 트레인 시스템을 구성하는 흡/배기 밸브가 밸브 스템을 갖지 않는 원판형 플레이트로 구현함으로써, 기존의 흡/배기 밸브에서 밸브 스템이 차지하는 부피 만큼 실린더 헤드의 높이를 낮출 수 있으므로, 실린더 헤드의 컴팩트화를 구현할 수 있고, 이로 부터 엔진의 전체 부피를 축소시켜 엔진룸 내에서 엔진이 점유하는 공간을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 실린더 헤드의 부피 축소에 따른 엔진의 중량 저감과 그에 따른 원가의 절감을 도모할 수 있게 된다.According to the present invention described above, the inlet / exhaust valve constituting the intake / exhaust valve train system is implemented as a disc-shaped plate having no valve stem, thereby increasing the height of the cylinder head by the volume occupied by the valve stem in the existing intake / exhaust valve. Since it is possible to reduce the compactness of the cylinder head, it is possible to reduce the total volume of the engine from this it is possible to minimize the space occupied by the engine in the engine room.
In addition, it is possible to reduce the weight of the engine according to the volume reduction of the cylinder head and thereby reduce the cost.
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2003
- 2003-12-17 KR KR1020030092393A patent/KR100569374B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
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KR20050060693A (en) | 2005-06-22 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |