KR20050069655A - 엔진의 밸브간극 조정이 용이한 캠샤프트 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 엔진의 밸브간극 조정이 용이한 캠샤프트 구조에 관한 것으로서, 캠샤프트에서 다수개가 축방향으로 배치 형성된 캠의 측면형상을 변경하되, 각 캠의 베이스 서클부 폭과 로브 부위 폭을 서로 달리 형성하여, 작업자로 하여금 밸브간극 정비시에 캠의 측면형상만으로도 로커 암 롤러의 위치가 밸브간극의 조정이 가능한 영역에 있는지 여부를 육안으로 쉽게 알 수 있게 함으로써, 크랭크샤프트의 타이밍을 확인하지 않더라도 밸브간극 조정시기를 용이하게 알 수 있게 하고, 밸브간극의 조정을 용이하게 하는 자동차 엔진의 캠샤프트 구조에 관한 것이다. 또한, 이러한 본 발명의 캠샤프트 구조에서는 밸브간극의 정비시 크랭크샤프트의 위치를 맞추지 않더라도 작업이 가능하고, 밸브 타이밍이 어느 곳에 있어도 작업이 가능하기 때문에 작업시간을 줄일 수 있으며, 엔진 실린더수가 많거나 유닛 인젝터 시스템이 적용된 엔진에서도 작업을 신속하고 정확하게 할 수 있는 장점이 있다.

Description

엔진의 밸브간극 조정이 용이한 캠샤프트 구조{Engine cam shaft structure for easy value clearance adjusting}

본 발명은 엔진의 밸브간극 조정이 용이한 캠샤프트 구조에 관한 것으로서, 캠샤프트에서 다수개가 축방향으로 배치 형성된 캠의 측면형상을 변경하되, 각 캠의 베이스 서클부 폭과 로브 부위 폭을 서로 달리 형성하여, 작업자로 하여금 밸브간극 정비시에 캠의 측면형상만으로도 로커 암 롤러의 위치가 밸브간극의 조정이 가능한 영역에 있는지 여부를 육안으로 쉽게 알 수 있게 함으로써, 크랭크샤프트의 타이밍을 확인하지 않더라도 밸브간극 조정시기를 용이하게 알 수 있게 하고, 밸브간극의 조정을 용이하게 하는 자동차 엔진의 캠샤프트 구조에 관한 것이다.

일반적으로 엔진의 각 실린더는 흡기밸브 및 배기밸브로 구분되는 적어도 두 개 이상의 밸브를 가지며, 디젤 엔진의 경우 흡기밸브는 흡입행정이 시작되기 직전에 열려 공기가 실린더 내로 흡입될 수 있도록 하고, 배기밸브는 배기행정이 시작되기 직전에 열려 연소가스가 실린더 밖으로 배출될 수 있도록 한다.

또한, 밸브는 밸브 트레인(valve train)에 의해 작동되며, 이 밸브 트레인은 피스톤 운동에 의해 회전하는 크랭크샤프트에 의해 정확한 흡/배기밸브의 개폐작동이 이루어질 수 있도록 구비된 것이다.

상기 밸브 트레인은 다수개의 캠이 축방향 배치되어 형성된 캠샤프트, 푸시로드, 캠이나 푸시로드의 움직임을 전달하는 로커 암, 캠 돌출부(로브)의 움직임을 푸시로드에 전달하는 태핏(또는 롤러) 등으로 이루어지며, 엔진 회전수의 영역에 따라 흡배기량 및 흡배기시기를 제어할 수 있는 밸브계통을 말한다.

한편, 밸브간극(valve clearance)은 밸브 트레인의 비정상적인 마모 발생에 큰 영향을 주는 인자일 뿐만 아니라 부적절한 상태에서는 엔진의 소음이나 성능에 영향을 주는 한 요인으로 작용하므로, 주기적인 점검과 조정을 행하여야 한다.

상기 밸브간극이 규정치 대비 작을 경우 엔진부조가 발생할 수 있으며, 규정치 대비 클 경우 밸브 소음이 발생할 수 있다.

통상, 상용 디젤 엔진의 경우 밸브간극의 점검 주기는 트럭이 40,000km이고, 버스의 경우 20,000km로서, 고속버스의 일일 평균 주행거리가 1,000km임을 감안하면 매월 점검 및 조정이 필요할 정도로 잦은 점검이 필요하다.

특히, 자동 밸브간극 조절장치(오토 래쉬)가 장착된 가솔린 엔진과는 달리 디젤 엔진은 정기적인 밸브간극의 점검과 조정이 필요하다.

보통 밸브간극의 점검과 조정을 위해서는 각 기통별로 실시할 경우 기통당 최소 1회전씩 필요하므로 조정에 필요한 시간과 노력을 줄이기 위해 크랭크샤프트의 기통별 상사점(TDC) 마크를 기준으로 샤프트를 회전방향으로 회전시키면서 일괄 처리하는 방법을 만들어 실시하는 것이 일반적이다.

그러나 이러한 방법은 적은 노력으로 작업이 가능하고 작업시간을 단축시킬 수 있지만, 파워텍 엔진과 같이 유닛 인젝터(unit injector)가 적용된 엔진의 경우, 밸브 조정 순서뿐만 아니라 인젝터의 프리스트로크 설정작업도 병행해야 하므로, 이를 숙지하지 못하거나 정비 메뉴얼이 없는 상태에서 작업이 이루어질 경우 순서의 혼돈이 발생될 가능성이 높고, 그 확인을 위한 시간 지연이 발생되는 사례가 빈번하였다.

더욱이, 작업 순서의 혼돈으로 오조정이 이루어질 경우 밸브와 피스톤간의 충돌(stamping)을 발생시켜 심각한 엔진 손상을 초래할 수 있는 바, 밸브간극 조정을 좀 더 용이하게 할 수 있는 부품 요소의 구조적인 개선방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 캠샤프트에서 다수개가 축방향으로 배치 형성된 캠의 측면형상을 변경하되, 각 캠의 베이스 서클부 폭과 로브 부위 폭을 서로 달리 형성하여, 작업자로 하여금 밸브간극 정비시에 캠의 측면형상만으로도 로커 암 롤러의 위치가 밸브간극의 조정이 가능한 영역에 있는지 여부를 육안으로 쉽게 알 수 있게 함으로써, 크랭크샤프트의 타이밍을 확인하지 않더라도 밸브간극 조정시기를 용이하게 알 수 있게 하고, 밸브간극의 조정을 용이하게 하는 자동차 엔진의 캠샤프트 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 자동차 엔진의 밸브 트레인의 구성요소 중 다수개의 캠이 축방향 배치되어 형성된 캠샤프트의 구조에 있어서,

상기 개개의 캠(10)에서 베이스 서클부(11) 구간과 로브(12) 구간의 측면 구분이 육안으로 이루어질 수 있도록, 상기 베이스 서클부(11)의 폭(W1)과 상기 로브(12) 부위의 폭(W2)을 서로 달리 형성하여서 된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 개개의 캠(10)에서 베이스 서클부(11)의 폭(W1)이 로브(12)의 폭(W2)보다 상대적으로 좁게 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명을 설명하기 위한 흡기밸브용 밸브 트레인의 구성도로서, 도면부호 1은 흡기밸브를, 도면부호 2 및 2a는 각각 로커 암 및 롤러를, 도면부호 10는 캠샤프트에 형성된 흡기밸브용 캠을 나타낸다.

또한, 첨부한 도 2는 본 발명에 따른 캠샤프트 구조의 캠 형상을 도시한 것으로서, 도면부호 10a는 캠샤프트 단면을, 도면부호 10은 캠샤프트에 형성된 캠을, 도면부호 11과 12는 각각 캠의 베이스 서클(base circle)부와 로브(lobe)를 나타낸다.

먼저, 도 1에 도시한 캠의 경우 베이스 서클(base circle)부(11)와, 돌출부인 로브(lobe; 12)로 이루어지는데, 로커 암(2)에 설치된 롤러(2a)가 베이스 서클부(11)의 원주면 상에 접촉하여 위치될 때(화살표 A의 구간)는, 엔진의 상사점 위치 확인과 무관하게 밸브의 완전 닫힘(이 영역은 캠에 큰 하중이 걸리지 않음)을 의미하므로, 밸브간극의 측정 및 조정작업이 가능하며, 이는 배기밸브 및 인젝터용 밸브 트레인에서도 마찬가지이다.

즉, 엔진의 밸브 트레인에서 로커 암 롤러(2a)가 캠(10)의 어느 위상각에 있는지를 쉽게 파악할 수 있다면 기통별로 정확한 상사점(TDC) 위치를 맞추지 않더라도 밸브간극의 조정을 행할 수 있게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은 캠샤프트에서도 다수개가 축방향으로 배치 형성된 캠의 측면형상을 변경하여, 밸브간극 조정작업시 작업자가 크랭크샤프트의 타이밍을 확인하지 않더라도 캠 측면형상만으로도 밸브간극이 조정 가능한 영역에 있음을 알 수 있게 한 점에 그 주된 특징이 있다.

먼저, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에서는 단조 또는 주조로 캠샤프트 소재를 생산할 때 밸브 닫힘을 의미하는 각 캠(10)의 베이스 서클부 폭(W1)을 로브 부위 폭(W2)과 구분될 수 있게 달리 형성하여 캠(10)을 형성시킨다.

예를 들면, 캠샤프트 제조시 개개의 캠(10)에서 베이스 서클부(11)의 폭(W1)을 로브(12)의 폭(W2)보다 좁게 제작하여, 측면에서도 로커 암 롤러(2a)가 베이스 서클부(11) 위치에 있는지 아니면 로브(12) 위치에 있는지 쉽게 알 수 있게 한다.

이와 같은 구조에서는 작업자가 크랭크샤프트의 타이밍을 확인하지 않더라도 캠 측면형상에 의해 조정을 해도 되는 영역에 있음을 쉽게 알 수 있게 되고, 결국 표준 작업순서를 알지 못하더라도 밸브간극 설정작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다.

캠샤프트의 베이스 서클 구간 표시는 캠 소재 가공시 주조 또는 단조품 제작시에 가능하며, 또한 캠 형상 연마시 기계 가공에 의해 표시될 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 엔진의 캠샤프트 구조에 의하면, 캠샤프트에서 다수개가 축방향으로 배치 형성된 캠의 측면형상을 변경하되, 각 캠의 베이스 서클부 폭과 로브 부위 폭을 서로 달리 형성하여, 작업자로 하여금 밸브간극 정비시에 캠의 측면형상만으로도 로커 암 롤러의 위치가 밸브간극의 조정이 가능한 영역에 있는지 여부를 육안으로 쉽게 알 수 있게 함으로써, 크랭크샤프트의 타이밍을 확인하지 않더라도 밸브간극 조정시기를 용이하게 알 수 있게 하고, 밸브간극의 조정을 용이하게 하는 효과가 있다.

밸브간극의 정비시 크랭크샤프트의 위치를 맞추지 않더라도 작업이 가능하고, 밸브 타이밍이 어느 곳에 있어도 작업이 가능하기 때문에 작업시간을 줄일 수 있으며, 엔진 실린더수가 많거나 유닛 인젝터 시스템이 적용된 엔진에서도 작업을 신속하고 정확하게 할 수 있는 장점이 있게 된다.

또한, 표준작업 요령을 숙지하지 못해도 동일한 효과를 볼 수 있으며, 로커 암 롤러나 태핏이 캠의 어느 위치에 있는지 육안으로 쉽게 판별이 가능하다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 흡기밸브용 밸브 트레인의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 캠샤프트 구조의 캠 형상을 보여주는 단면도 및 측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 흡기밸브 2 : 로커 암

2a : 롤러 10 : 캠

11 : 베이스 서클(base circle)부 12 : 로브(lobe)

Claims (2)

1. 자동차 엔진의 밸브 트레인의 구성요소 중 다수개의 캠이 축방향 배치되어 형성된 캠샤프트의 구조에 있어서,

   상기 개개의 캠(10)에서 베이스 서클부(11) 구간과 로브(12) 구간의 측면 구분이 육안으로 이루어질 수 있도록, 상기 베이스 서클부(11)의 폭(W1)과 상기 로브(12) 부위의 폭(W2)을 서로 달리 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 엔진의 밸브간극 조정이 용이한 캠샤프트 구조.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 개개의 캠(10)에서 베이스 서클부(11)의 폭(W1)이 로브(12)의 폭(W2)보다 상대적으로 좁게 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 밸브간극 조정이 가능한 캠샤프트 구조.