JP2006170188A - 可変カムシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】車両の燃費及び出力向上を図ることができる自動車の可変カムシステムを提供する。
【解決手段】その長さ方向に移動可能にタイミングギヤに締結されるカムシャフトと、前記カムシャフトをその長さ方向に移動させるアクチュエーターと、回転によって前記バルブを開閉するように前記カムシャフトに固定され、前記カムシャフトの長さ方向の移動に対応してその作動変位が可変するように、その接触面が前記カムシャフトの長さ方向に曲面に形成されるカムとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の可変カムシステムに係り、より詳しくは、車両の燃費及び出力向上を図ることができる自動車の可変カムシステムに関する。
一般に、４サイクル機関には、一つのシリンダーに吸気バルブ及び排気バルブが一つまたは二つ設置される。
従来の技術によれば、バルブ開閉装置のうちのオーバーヘッドバルブ式及びオーバーヘッドカムシャフト式が一般に利用されている。
オーバーヘッドバルブ式は、カムシャフトのカムと面接触しているバルブリフターを通じてプッシュロッドを押すと、このプッシュロッドがロッカーアームを作動させてロッカーアームがバルブを選択的に開閉する方式である。
オーバーヘッドカムシャフト式は、カムシャフトに連結されたカムがロッカーアームを直接作動させてバルブを選択的に開閉する方式である。
しかし、従来の技術によれば、カムシステムは、様々な走行状態に対応して最適化された位置に可変することができないという問題点があった。そのため、車両の燃費及び出力が低下するという問題点がある。
特開２００２−１５５７９２号公報 特開２００２−１５５７７９号公報
本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであって、車両の燃費及び出力向上を図ることができる自動車の可変カムシステムを提供することにその目的がある。
このような目的を達成するための本発明の実施形態による吸気及び排気バルブを開閉する可変カムシステムは、その長さ方向に移動可能にタイミングギヤに締結されるカムシャフトと、前記カムシャフトをその長さ方向に移動させるアクチュエーターと、回転によって前記バルブを開閉するように前記カムシャフトに固定され、前記カムシャフトの長さ方向の移動に対応してその作動変位が可変するように、その接触面が前記カムシャフトの長さ方向に曲面に形成されるカムとを含む。
前記カムの接触面はインボリュート曲線に形成することができる。
また、前記カムシャフトの長さ方向に沿ってその中心部から外側に行くほど次第に前記カムの作動変位が大きくなるように、前記カムの接触面の上死点が前記カムの接触面の両端各々に形成することができ、前記上死点は前記カムシャフトの回転方向に対して互いに設定された角度だけ外すことができる。
前記カムの接触面と接触する前記バルブのタペットの端部にはベアリングを設置することができる。
前記ベアリングはボールベアリングで実現される。
本発明の可変カムシステムによれば、多様な形態の走行条件に対応して多様な吸気及び排気バルブの状態が実現できるので、車両の燃費及び出力が向上する効果がある。
以下、添付図面を参照して、本発明の構成について詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態による可変カムシステムを示す図面であり、図２（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態による可変カムシステムのカムを示す図面であり、図３は本発明の実施形態による可変カムシステムによって作動するバルブの時間に対する変位量を示す図面である。
図１に示すように、本発明の実施形態による吸気及び排気バルブ１５を開閉する可変カムシステムは、カムシャフト１０、アクチュエーター１３、及びカム１１を含む。
カムシャフト１０は、その長さ方向に移動可能にタイミングギヤ１４に締結され、アクチュエーター１３は、カムシャフト１０をその長さ方向に移動させる。
カム１１は、回転によって吸気及び排気バルブ１５を開閉するようにカムシャフト１０に固定され、カムシャフト１０の長さ方向の移動に対応してその作動変位が可変するように、その接触面１６がカムシャフト１０の長さ方向に曲面に形成される。
図１に示すように、タイミングギヤ１４にはカムシャフト１０が挿入されるホール１７が形成され、このホール１７にはギヤ歯が形成される。
また、タイミングギヤ１４のホール１７にはカムシャフト１０がその長さ方向に移動可能なようにカムシャフト１０の一端が挿入される。
カムシャフト１０の一端にはタイミングギヤ１４のホール１７に形成されたギヤ歯に対応するギヤ歯が形成され、ギヤ歯によってタイミングギヤ１４からカムシャフト１０に回転力が伝達される。
アクチュエーター１３は、カムシャフト１０をその長さ方向に移動させる。本発明の実施形態によるアクチュエーター１３はモータで実現される。
タイミングギヤ１４は、タイミングチェーン１８を通じてクランクシャフト（図示せず）に連結される。従って、タイミングギヤ１４は、タイミングチェーン１８によってクランクシャフトから動力の伝達を受ける。
カム１１は、カムシャフト１０によって回転し、カム１１と吸気及び排気バルブ１５との間にはタペット２３が設置される。
カムシャフト１０は、タペット２３が吸気及び排気バルブ１５にカム１１の駆動力を正確に伝達するように、アクチュエーター１３によって設定された範囲内で移動する。
カムシャフト１０が移動する設定された範囲は当業者によって変更可能である。
本発明の実施形態によれば、カム１１は、カムシャフト１０の長さ方向の移動に対応してその作動変位が可変する。
作動変位とは、カム１１の回転によってタペット２３が上下に移動する変位である。
すなわち、図１及び図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、タペット２３が接触するカム１１の接触面１６はその位置によって相異した作動変位を有する。
また、カム１１の接触面１６はインボリュート曲線に形成することができる。インボリュート曲線とは、円筒に巻かれた糸が解かれる時に糸の端部が描く曲線である。
従って、カム１１の移動によってタペット２３がより柔軟に作動することができる。
カム１１の接触面１６は、カムシャフト１０の長さ方向に沿ってその中心部から外側に行くほど次第に作動変位が大きくなるように、カム１１の接触面１６の上死点２０がカム１１の接触面１６の両端各々に形成される。
また、上死点２０は、カムシャフト１０の回転方向に対して互いに設定された角度を構成する。
図１、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の実施形態によるカム１１は、その両端に二つの上死点２０を有する。すなわち、タペット２３が上死点２０に接触した時にタペット２３は最も大きい作動変位で作動する。
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、上死点２０は設定された角度を構成するが、その設定された角度は当業者によって変更可能であり、実験によって決められる。さらに、上死点２０の中央に下死点２２を形成することもできる。
本発明の実施形態によるタペット２３の端部にはベアリング１２が設置され、ベアリング１２はボールベアリングで実現される。
従って、カム１１が左右に移動したり回転する時にタペット２３がカム１１により柔軟に接触できる。また、接触による衝撃音の発生が減少し、接触による動力の損失が最少化される。
図３を参照して本発明の実施形態による可変カムシステムの特徴を説明する。
カムシャフト１０は、その長さ方向、つまり図面の左右方向に移動可能であるので、多様な作動変位を有するカム１１もカムシャフト１０と共に左右方向に移動可能である。
従って、タペット２３の作動変位が多様に可変するので、バルブリフト及びバルブタイミング、すなわち、バルブの変位及びバルブの開閉時間を多様な走行条件に対応して実現できる。
すなわち、図３に示すように、本発明の実施形態によれば、カム１１の接触面１６の形状によってバルブの作動時間及びバルブの作動変位が多様に実現される。
さらに、カム１１の接触面は曲線、特にインボリュート曲線に形成されるので、作動変位が可変する間の衝撃騷音や衝撃振動が減少する。
本発明の実施形態による可変カムシステムを示す図面である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態による可変カムシステムのカムを示す図面である。 本発明の実施形態による可変カムシステムによって作動するバルブの時間に対する変位量を示す図面である。 従来の技術によるカムシステムによって作動するバルブの時間に対する変位量を示す図面である。
符号の説明
１０ カムシャフト
１１ カム
１２ ベアリング
１３ アクチュエーター
１４ タイミングギヤ
１５ 吸気及び排気バルブ
１６ カムの接触面
１７ ホール
１８ タイミングチェーン
２０ 上死点
２２ 下死点
２３ タペット

Claims (5)

  1. 吸気及び排気バルブを開閉する可変カムシステムにおいて、
    その長さ方向に移動可能にタイミングギヤに締結されるカムシャフトと、
    前記カムシャフトをその長さ方向に移動させるアクチュエーターと、
    回転によって前記バルブを開閉するように前記カムシャフトに固定され、前記カムシャフトの長さ方向の移動に対応してその作動変位が可変するように、その接触面が前記カムシャフトの長さ方向に曲面に形成されるカムと、
    を含むことを特徴とする可変カムシステム。
  2. 前記カムの接触面はインボリュート曲線に形成されることを特徴とする請求項１に記載の可変カムシステム。
  3. 前記カムシャフトの長さ方向に沿ってその中心部から外側に行くほど次第に前記カムの作動変位が大きくなるように、前記カムの接触面の上死点が前記カムの接触面の両端各々に形成され、
    前記上死点は前記カムシャフトの回転方向に対して互いに設定された角度だけ外れることを特徴とする請求項１に記載の可変カムシステム。
  4. 前記カムの接触面と接触する前記バルブのタペットの端部にはベアリングが設置されることを特徴とする請求項１に記載の可変カムシステム。
  5. 前記ベアリングはボールベアリングであることを特徴とする請求項４に記載の可変カムシステム。
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