JP2009270563A - Continuous variable valve lift apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、連続可変バルブリフトに関し、より詳細には、バルブリフト量をエンジンの動作状態によって変化させることができる連続可変バルブリフト装置に関する。 The present invention relates to a continuously variable valve lift, and more particularly to a continuously variable valve lift device capable of changing a valve lift amount according to an operating state of an engine.
一般に、エンジンには、燃料を燃焼させて動力を発生させる燃焼室が形成され、この燃焼室には、燃焼させる燃料が含まれている混合ガスを吸入する吸気バルブ、及び燃焼したガスを排出する排気バルブが形成されている。これら吸気バルブ及び排気バルブは、クランクシャフトに連結されたバルブ開閉機構によって燃焼室を開閉する。通常のバルブ開閉機構は、一定の形状のカムによって常に一定のバルブリフト量を有するため、吸入または排出するガスの量を調節することができない。したがって、エンジンは、その作動領域全般にわたって必要とする最適な状態を発揮することができなくなる。 In general, an engine is formed with a combustion chamber in which fuel is burned to generate power, and an intake valve for sucking a mixed gas containing the fuel to be burned and exhausted gas are discharged into the combustion chamber. An exhaust valve is formed. These intake valve and exhaust valve open and close the combustion chamber by a valve opening and closing mechanism connected to the crankshaft. Since a normal valve opening / closing mechanism always has a constant valve lift amount by a constant shape cam, the amount of gas sucked or discharged cannot be adjusted. Therefore, the engine cannot exhibit the optimum state required over the entire operating range.
バルブ開閉機構が一定形状のカムによってバルブリフトの量が一定であると、吸入または排出するガスの量を調節することができず、エンジンは運転領域全般にわたって最適な状態を発揮することができない。つまり、低速の運転状態に合わせてバルブ開閉機構が設計されると、高速の運転状態ではバルブが開放されている時間及び量が十分でなく、高速の運転状態に合わせて設計されると、低速の運転状態で反対の現象が起こるようになる。 If the valve lift is constant due to the cam having a constant valve opening / closing mechanism, the amount of gas to be sucked or discharged cannot be adjusted, and the engine cannot exhibit an optimum state over the entire operation region. In other words, when the valve opening / closing mechanism is designed for the low-speed operation state, the time and amount of opening the valve is not sufficient in the high-speed operation state, and when designed for the high-speed operation state, The opposite phenomenon occurs in the driving state.
そこで、吸気バルブや排気バルブのリフトタイミング(すなわち、クランクシャフトの回転を基準にした位相)やリフト量を変更することができる可変バルブリフト装置、例えば、低リフトカムと高リフトカムを切り替えることで吸気バルブのリフト量を2段階に変更できる可変バルブリフト装置〔特許文献1参照〕が提案された。近年では、吸気バルブや排気バルブのリフト量を連続的に変更する連続可変バルブリフト装置、例えば、エンジンの燃焼安定性、排ガス性能および燃費を向上させ、エンジン出力の低下、エンジン全開性能の低下を抑制する連続可変バルブリフト装置〔特許文献2、特許文献3参照〕、コンパクトな形体にしてシリンダー内での占有空間を減らせる連続可変バルブリフト装置〔特許文献4参照〕などが提案されている。
Therefore, a variable valve lift device that can change the lift timing (that is, the phase based on the rotation of the crankshaft) and the lift amount of the intake valve and exhaust valve, for example, an intake valve by switching between a low lift cam and a high lift cam. Has proposed a variable valve lift device (see Patent Document 1) that can change the lift amount in two stages. In recent years, continuously variable valve lift devices that continuously change the lift amount of intake valves and exhaust valves, for example, improve engine combustion stability, exhaust gas performance and fuel consumption, reduce engine output and engine fully open performance. A continuously variable valve lift device (see
上記問題点を解決すべく、本発明の目的は、作動領域を多様に構成して車両の運転状態によって変化させることができ、コンパクトな構成で、部品数が少なく、体積が小さい連続可変バルブリフト装置を提供することにある。 In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a continuously variable valve lift having a compact structure, a small number of parts, and a small volume, which can be changed according to the driving state of the vehicle by variously configuring the operation region. To provide an apparatus.
上記目的を達成すべく本発明の連続可変バルブリフト装置は、a)入力部、b)入力部の回転力が伝達されて、長さ方向に相対的位置変動が可能に連結されたカムシャフト、c)カムシャフトの相対的位置を調節する調節部、d)カムシャフトの長さ方向に、断面積が徐々に変わるように側面が傾き、かつ断面が歪んだ形状の傾斜カム、e)傾斜カムの回転により往復運動する媒介部、f)媒介部の往復運動によって開閉されるバルブ開閉部、を含んで構成される。 In order to achieve the above object, a continuously variable valve lift device according to the present invention comprises: a) an input portion; b) a camshaft connected to the rotational force of the input portion so as to be capable of relative position fluctuation in the length direction; c) an adjusting portion for adjusting the relative position of the camshaft; d) an inclined cam whose side surface is inclined so that its cross-sectional area gradually changes in the length direction of the camshaft; And f) a valve opening / closing portion that is opened and closed by the reciprocating motion of the mediating portion.
入力部は、フロントジャーナルを有して、カムシャフトに回転力を伝達するとともに、カムシャフトを長さ方向に相対的位置変動可能に連結している。そして、フロントジャーナルには、カムシャフトを外に押し出す方向に力を与える弾性部が形成されている。 The input unit includes a front journal, transmits a rotational force to the camshaft, and connects the camshaft so that the relative position of the camshaft can be varied. The front journal is formed with an elastic portion that applies force in the direction in which the camshaft is pushed out.
調節部は、カムシャフトの入力部と反対側端部と接触する偏心カムを有して、偏心カムの回転によりカムシャフトの長さ方向相対的位置を調節している。 The adjusting portion has an eccentric cam that contacts an end portion on the opposite side to the input portion of the camshaft, and adjusts the relative position in the longitudinal direction of the camshaft by the rotation of the eccentric cam.
媒介部は、カムシャフトと平行に形成されたロッカーシャフトと、ロッカーシャフトに形成されたロッカーレバーを有し、ロッカーシャフトを中心にロッカーレバーがピボット運動する。ロッカーレバーは、傾斜カムと接触する傾斜部と、バルブ開閉部と接触する出力部とを有して構成される。出力部には、ロッカーレバーのピボット運動によりバルブ開閉部のバルブリフトが発生するリフト区間と、バルブリフトが発生しないゼロリフト区間とを有している。 The intermediate portion has a rocker shaft formed parallel to the camshaft and a rocker lever formed on the rocker shaft, and the rocker lever pivots around the rocker shaft. The rocker lever includes an inclined portion that comes into contact with the inclined cam and an output portion that comes into contact with the valve opening / closing portion. The output section has a lift section in which the valve lift of the valve opening / closing section is generated by the pivot movement of the rocker lever, and a zero lift section in which no valve lift is generated.
本発明の連続可変バルブリフト装置は、構造が簡単で、部品数が少なく、生産単価及び整備費用を節減することができ、従って、コンパクトな構成で、全体の体積を小さくすることができる。また、出力カムの簡単な設計変更や調節部の調節によって、バルブリフトの調節が容易で、可変気筒装置(Cylinder Deactivation;CDA)モードの運転することができる。 The continuously variable valve lift device of the present invention has a simple structure, a small number of parts, can reduce production unit cost and maintenance cost, and thus can reduce the overall volume with a compact configuration. Further, the valve lift can be easily adjusted by a simple design change of the output cam or adjustment of the adjusting portion, and operation in a variable cylinder device (CDA) mode can be performed.
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態による連続可変バルブリフト装置の構成を概略的に示した斜視図であり、図2はその部分断面図であり、図3は連続可変バルブリフト装置の各構成を概略的に示した図面である。
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a continuously variable valve lift device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial cross-sectional view thereof, and FIG. 3 shows each configuration of the continuously variable valve lift device. FIG.
図1〜図3を参照すると、本発明の連続可変バルブリフト装置は、回転力が伝達される入力部100、入力部100からの回転力が伝達されて、長さ方向に相対的位置を変動可能に連結されたカムシャフト200、カムシャフト200の位置を調節するように形成された調節部300を含んで構成されている。
Referring to FIGS. 1 to 3, the continuously variable valve lift device according to the present invention has an
カムシャフト200には、断面積が徐々に変る、具体的には入力部100から調節部300に向かって徐々に大きくなるように側面が傾き、かつ断面が歪んだ形状の傾斜カム210が取付けられている。つまり、傾斜カム210は、代表的には図1に示しているようにゆがんだ円錐形状に形成されている。
The
傾斜カム210は、カムシャフト200とともに回転して、その歪んだ断面形状により、側面で接触する媒介部400にピボット運動を発生させている。そして媒介部400のピボット運動は、バルブ開閉部500に伝達される。
The
入力部100は、カムシャフトスプロケット110とフロントジャーナル120で構成され〔図3(a)参照〕て、フロントジャーナル120にあるフロントジャーナル結合部125〔図3(b)参照〕に、カムシャフト200の一端に形成されたカムシャフト結合部205〔図3(c)参照〕が挿入される。これにより、入力部100とカムシャフト200が結合し、入力部100の回転がカムシャフト200に伝えられる。また、フロントジャーナル120内部には弾性部130があり〔図3(a)参照〕、カムシャフト200を外に押出すような力を働いて、カムシャフト200を長さ方向に相対的位置を変えられるようにしている。尚、図3では、フロントジャーナル結合部125とカムシャフト結合部205が楕円形に表示されているが、この形状に限定されず一般的なスプラインや多角形も可能である。
The
カムシャフト200の他端は、調節部300の偏心カム310と接していて、弾性部130によりカムシャフト200を偏心カム310の方向に押している。一方、偏心カム310の偏心により、弾性部130の力に抗してカムシャフト200を長さ方向に移動させ、カムシャフト200に形成された傾斜カム210の位置を変えることになる。
The other end of the
偏心カム310は、エンジンの動作状態などを判断するエンジンコントロールユニット(electronic control unit;ECU、図示してない)によって制御されている。ECUの作動、偏心カム310の角度制御などは、エンジンの要求性能によって異なり、このような偏心カム310の角度制御は、当該技術分野の通常の技術者が本発明の詳細な説明を通して実現可能なので、ここでの詳細な説明は省略する。
The
媒介部400は、カムシャフト200と平行に形成されたロッカーシャフト410と、ロッカーシャフト410に形成されたロッカーレバー420で構成され、さらにロッカーレバー420は、傾斜カム210と接触する傾斜部422と、バルブ開閉部500と接触する出力部424で構成されている。
傾斜カム210の歪んだ断面形状により、傾斜カム210と接する傾斜部422が上下に往復運動し、ロッカーレバー420がロッカーシャフト410を中心にピボット運動するようになる。
The
Due to the distorted cross-sectional shape of the
出力部424は、ロッカーレバー420のピボット運動によりバルブ開閉部500のバルブリフトが発生するリフト区間426と、バルブ開閉部500のバルブリフトが発生しないゼロリフト区間428があり、これによりバルブ510の開放を制御している。つまり、バルブ開閉部500がリフト区間426と接触する間にはバルブ510が開放され、ゼロリフト区間428と接触する間はバルブ510が開放されない。
The
以下、本発明の連続可変バルブリフト装置の作動について説明する。
図4は、連続可変バルブリフト装置のローリフトモードでの作動を、図5は、ハイリフトモードでの作動を示している。
エンジンの要求負荷が小さくなってローリフトモードになると、図4に示すように、偏心カム310が回転して、カムシャフト200の位置がカムシャフトスプロケット110から相対的に遠くなる。そうすると、傾斜カム210と傾斜部422のカムシャフト200に対する傾きと、偏心カム310が偏心する大きさとによって、バルブ510の開閉量と開閉時間が相対的に短くなる。つまり、図2に示したゼロリフト区間428とバルブ開閉部500の接触する時間が長くなる。
The operation of the continuously variable valve lift device of the present invention will be described below.
FIG. 4 shows the operation of the continuously variable valve lift device in the low lift mode, and FIG. 5 shows the operation in the high lift mode.
When the required load of the engine is reduced and the low lift mode is entered, as shown in FIG. 4, the
逆に、エンジンの要求負荷が大きくなってハイリフトモードになると、図5に示すように、偏心カム310が回転して、カムシャフト200の位置がカムシャフトスプロケット110に相対的に近くなる。そうすると、傾斜カム210と傾斜部422のカムシャフト200に対する傾きと、偏心カム310が偏心する大きさとによって、バルブ510の開閉量と開閉時間が相対的に長くなる。つまり、図2に示したゼロリフト区間428とバルブ開閉部500が接触する時間が短くなって、リフト区間426とバルブ開閉部500が接触する時間が長くなる。
Conversely, when the required load of the engine increases and the high lift mode is entered, as shown in FIG. 5, the
図6は、本発明の実施の形態による連続可変バルブリフト装置のバルブリフトプロファイルの変化を示した図面である。図6に示すように、本発明の連続可変バルブリフト装置では、簡単な偏心カムの作動と傾斜カム及び傾斜部の傾きとによって、エンジンに要求される最適なバルブリフトプロファイルを得ることができる。
また、出力部424の形状の設計によっては、可変気筒装置(CDA;Cylinder Deactivation)モードの運転も可能である。
FIG. 6 is a view showing a change in the valve lift profile of the continuously variable valve lift device according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, in the continuously variable valve lift device of the present invention, an optimum valve lift profile required for the engine can be obtained by simple operation of the eccentric cam and inclination of the inclined cam and the inclined portion.
Further, depending on the design of the shape of the
以上で、本発明の連続可変バルブリフト装置を、好ましい実施の形態を挙げて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されず、本発明の実施の形態から当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって容易に変更されて均等だと認められる範囲の全ての変更を含むものである。 The continuous variable valve lift device of the present invention has been described with reference to a preferred embodiment. However, the present invention is not limited to this embodiment, and the technical field to which the present invention belongs from the embodiment of the present invention. It is intended to include all changes within the scope that can be easily changed by those who have ordinary knowledge and are recognized as equivalent.
100;入力部
110;カムシャフトスプロケット
120;フロントジャーナル
125;フロントジャーナル結合部
130;弾性部
200;カムシャフト
205;カムシャフト結合部
210;傾斜カム
300;調節部
310;偏心カム
400;媒介部
410;ロッカーシャフト
420;ロッカーレバー
422;傾斜部
424;出力部
426;リフト区間
428;ゼロリフト区間
500;バルブ開閉部
510;バルブ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
b)前記入力部の回転力が伝達されて、長さ方向に相対的位置変動が可能に連結されたカムシャフト、
c)前記カムシャフトの相対的位置を調節する調節部、
d)前記カムシャフトの長さ方向に、断面積が徐々に変わるように側面が傾き、かつ断面が歪んだ形状の傾斜カム、
e)前記傾斜カムの回転により往復運動する媒介部、
f)前記媒介部の往復運動によって開閉されるバルブ開閉部、を含んで構成されることを特徴とする連続可変バルブリフト装置。 a) input section,
b) A camshaft that is connected so that the rotational force of the input unit is transmitted and relative position variation is possible in the length direction;
c) an adjuster for adjusting the relative position of the camshaft;
d) An inclined cam having a shape in which a side surface is inclined and a cross section is distorted so that a cross-sectional area gradually changes in the length direction of the cam shaft;
e) a mediating portion that reciprocates by rotation of the tilt cam;
f) A continuously variable valve lift device comprising a valve opening / closing part that is opened and closed by a reciprocating motion of the intermediate part.
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