JP2015001226A - 車両の可変バルブ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 中央にすべての気筒と連結する高圧レールを置き、少数の圧縮装置によって高圧レールに高圧を形成することにより、すべての気筒で同一の高圧を使用し、高圧の形成による動力損失も減らす車両の可変バルブ駆動装置を提供する。
【解決手段】 シリンダーヘッドに設置され、クランクシャフトから動力を受けて回転する偏心カム、偏心カムが回転するとき、一端部がプッシュされることにより、オイルポンプから受けた低圧のオイルを高圧のオイルに変換するように作動する高圧ポンプ、高圧ポンプに連結されるように設置され、高圧のオイルを受けて貯蔵する高圧レール、及び高圧レールに連結するように設置されて、オイルの圧力で吸気バルブまたは排気バルブを加圧するプランジャーを備えた作動シリンダー、を含むことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は車両のバルブリフトに係り、より詳しくは、車両のバルブリフト時期及びリフト量を調節するために油圧によってバルブのリフトを調節する車両の可変バルブ駆動装置に関する。

通常、エンジンは、特定の回転帯域（ｒｐｍ）で最大出力が得られるようにバルブ開閉タイミングが決められている。言い換えれば、低速回転帯域では混合気の膨張及び爆発のためにバルブ開閉タイミングを延ばさなければならなく、高速回転帯域では爆発した混合気の排出のために開閉タイミングを早くしなければならない。低速に合わせると、高速回転時の混合気の排出が遅くなり、高速に合わると、低速回転時の混合気の圧縮が遅くなり、究極的にエンジンの効率が大きく低下することになる。

この問題を無くすために開発したものが可変バルブタイミングであり、吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングをエンジンの回転数に合わせて変えることにより、高速及び低速の両方で高燃費と高出力を得ることができるようにした方式である。その方法には、バルブ開閉タイミングのみ変える、バルブ開閉タイミング及び開閉量を変える、開閉量のみ変えるの３種類がある。

しかし、車両バルブ開閉タイミング及び開閉量を調節するために、一般的にそれぞれのシリンダーに高圧の油圧生成装置を構成しなければならなかった。これにより、製造コストが高く上昇し、重さが増大する問題があった。また、気筒ごとに生成される圧力差によって気筒別バルブリフトの差が発生する欠点があり、すべての気筒で高圧の油圧を生成するため、高圧の生成による動力損失が大きく発生して燃費が悪くなる問題があった。
（例えば特許文献１参照。）

前記の背景技術として説明した事項は本発明の背景についての理解を助けるためのものであって、当該技術分野の当業者は、既に知られた従来技術に当たるものとして認めてはならない。

大韓民国特許公開第１０−２００７−００１２５３６Ａ号明細書

本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は中央にすべての気筒と連結する高圧レールを提供し、少数の圧縮装置によって高圧レールに高圧を形成することにより、すべての気筒で同一の高圧を使用し、高圧の形成による動力損失も減らす車両の可変バルブ駆動装置を提供することにある。

このような目的を達成するための、本発明の車両の可変バルブ駆動装置は、シリンダーヘッドに設置され、クランクシャフトから動力を受けて回転する偏心カム、偏心カムが回転するとき、一端部がプッシュされることにより、オイルポンプから受けた低圧のオイルを高圧のオイルに変換するように作動する高圧ポンプ、高圧ポンプに連結するように設置され、高圧のオイルを受けて貯蔵する高圧レール、及び高圧レールに連結するように設置されて、オイルの圧力で吸気バルブまたは排気バルブを加圧するプランジャーを備えた作動シリンダー、を含むことを特徴とする。

前記高圧ポンプと偏心カムの間には、一端部が高圧ポンプの一端部と接触し、他端部にローラーが備えられて前記偏心カムと接触し、中央部がカムシャフトと結合してカムシャフトを中心に回動する連結リンクを備えることを特徴とする。

前記高圧ポンプとオイルポンプの間に低圧ソレノイドバルブを備えて高圧ポンプへのオイルの流入を制限することを特徴とする。

前記高圧ポンプのシリンダーにはスプリングが備えられ、シリンダーの内部に低圧のオイルが流入しない場合、スプリングによって高圧ポンプが収縮した状態を維持することにより、高圧ポンプの一端部が前記連結リンクと接触しないことを特徴とする。

前記高圧ポンプとオイルポンプの間に第１チェックバルブを備えることにより、前記高圧ポンプから発生した高圧のオイルがオイルポンプ側に逆流することを防止することを特徴とする。

前記高圧ポンプと高圧レールの間に第２チェックバルブを備えることにより、高圧レールのオイルがシリンダーの内部に流入しないようにすることができることを特徴とする。

前記高圧レールはカムシャフトの上方に位置してカムシャフトの長手方向に備えられ、内部オイルの圧力を一定に維持するために、高圧レールの内部が一定圧力以上となれば、高圧レールの外部にオイルが排出されるようにする圧力調節バルブを備えることを特徴とする。

前記高圧レールと作動シリンダーの間に高圧ソレノイドバルブを設置することにより、作動シリンダーの内部に流入するオイル量を制限することを特徴とする。

前記作動シリンダーの一端は高圧レールに連結され、プランジャーがロッカーアームの上端と接触し、オイルが流入して加圧されることにより、ロッカーアームが回動して吸気バルブまたは排気バルブのリフト量を調節することを特徴とする。

前記作動シリンダーにはオイルをドレインさせるためのドレインホールを備えることにより、作動シリンダーへのオイル提供に関係なくドレインホールを通じてオイルが外部に排出されることを特徴とする。

前述したような構造を持つ車両の可変バルブ駆動装置によれば、個別に高圧を形成するための別途の装置が必要なく、少数の装置のみを使うことにより、高圧を形成するのに使われる動力の量を大きく減らすことができ、よって燃費を改善する効果をもたらす。

また、ごく少数の圧縮装置のみを使うことにより、個別的な圧縮装置を備えるのにかかる費用及び重さを減らすことができ、中央に高圧レールを置くことにより、すべての気筒に同一圧力を提供して気筒別バルブリフトの差を除去できる効果を有する。

さらに、バルブを可変しない正常駆動状態では圧縮装置を駆動しないことにより、燃費改善の効果を高めることができる。

本発明の一実施例による車両の可変バルブ駆動装置の後面部の構成図である。 本発明の一実施例による車両の可変バルブ駆動装置の前面部の構成図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例による車両の可変バルブ駆動装置について詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例による車両の可変バルブ駆動装置の後面部の構成図で、シリンダーヘッドに設置され、クランクシャフトから動力を受けて回転する偏心カム１００、偏心カム１００が回転するときに一端部がプッシュされ、オイルポンプ６４０から供給された低圧のオイルを高圧のオイルに変換するように作動する高圧ポンプ２００、高圧ポンプ２００に連結するように設置され、高圧のオイルを受けて貯蔵する高圧レール３００、及び高圧レール３００に連結するように設置されて、オイルの圧力で吸気バルブまたは排気バルブを加圧するプランジャー４２０を備えた作動シリンダー４００、を含む。

具体的に、クランクシャフトにチェーンまたはギアなどを介して連結されてカムシャフト１０とともに回転するかまたは独立して回転するように構成された偏心カム軸１２０が備えられ、前記偏心カム１００は前記偏心カム軸１２０に連結して回転するようになる。偏心カム１００は、図１のように、楕円形に形成されるが、必ずこのような形状に限定されるものではなく、一側のみ突出するなどの多様な形状に形成できる。

一方、前記高圧ポンプ２００と偏心カム１００の間には、一端部が高圧ポンプ２００の一端部と接触し、他端部にローラー５２０が備えられて前記偏心カム１００と接触し、中央部５４０がカムシャフト１０に結合してカムシャフト１０を中心に回動する連結リンク５００が備えられる。よって、偏心カム１００が偏心状態で回転する都度、前記連結リンク５００はカムシャフト１０を中心に回動し、上下への回動を行う都度、前記高圧ポンプ２００をプッシュして高圧ポンプ２００が高圧のオイルを発生させる。

前記連結リンク５００の中央部５４０はカムシャフト１０に結合しているが、固定されているものではない。したがって、カムシャフト１０の回転にもかかわらず、独立的な回動が可能となることが好ましい。

また、他端部にローラー５２０が備えられて偏心カム１００と接触するので、高圧ポンプ２００の偏心カム１００との摩擦による損傷を減少することができる。

前記の連結リンク５００は偏心カム１００と高圧ポンプ２００の間に備えられ、偏心カム１００と高圧ポンプ２００が直接摩擦することを防止する役目を果たすが、連結リンク５００なしに直ちに偏心カム１００と高圧ポンプ２００の一端部が互いに接触するように備えられることもできる。この場合には、別途の連結リンク５００を備える必要がないので、連結リンク５００の設置にかかる費用を節減することができ、総重量も減少できる効果を生ずる。

一方、前記高圧ポンプ２００は、車両のオイルポンプ及び高圧レール３００に連結され、オイルポンプから低圧のオイルを受け、高圧レール３００に高圧のオイルを出力する役目をする。オイルポンプ及び高圧レール３００との連結において、それぞれ別途の流路が備えられ、それぞれの流路上には第１チェックバルブ６００または第２チェックバルブ７００が備えられて逆流を防止する。

具体的に、前記高圧ポンプ２００とオイルポンプの間に第１チェックバルブ６００が備えられることにより、前記高圧ポンプ２００から発生した高圧のオイルがオイルポンプ側に逆流することを防止し、前記高圧ポンプ２００と高圧レール３００の間には第２チェックバルブ７００が備えられることにより、高圧レール３００のオイルがシリンダーの内部に流入しないようにする。

前記のようなチェックバルブを提供することにより、高圧ポンプ２００のピストン２４０が下降して内部に真空が形成されるとき、低圧のオイルだけ滑らかに高圧ポンプ２００のシリンダー２２０の内部に流入でき、よって高圧レール３００上の高圧のオイルは圧力の損失なしに安定的に高圧状態を維持することができるようになる。また、ピストン２４０が上昇して高圧が形成される場合にも、オイルポンプ側に逆流しないので、ピストン２４０の上昇によって発生した高圧のオイルが圧力の損失なしに高圧レール３００に流入することができるようになる。

一方、前記高圧ポンプ２００とオイルポンプ６４０の間には低圧ソレノイドバルブ６２０が備えられることにより、高圧ポンプ２００へのオイルの流入を制限することができる。前記低圧ソレノイドバルブ６２０は、外部信号、例えばＥＣＵのような制御部がバルブの可変が必要ではないと判断して信号を伝送する場合には、高圧ポンプ２００とオイルポンプ６４０の間のオイルの流れを遮断して高圧ポンプ２００へのオイルの流入を制限する。

また、前記高圧ポンプ２００のシリンダー２２０にはスプリング（図示せず）が備えられ、シリンダー２２０の内部に低圧のオイルが流入しない場合には、スプリングによって高圧ポンプ２００が収縮した状態を維持して、高圧ポンプ２００の一端部が前記連結リンク５００と接触しなくなることが好ましい。

具体的には、高圧ポンプ２００のシリンダー２２０の内部にはピストン２４０をシリンダー２２０の内部で上昇させる、つまり高圧ポンプ２００を収縮させるように弾性力を加えるスプリングが備えられ、前記低圧ソレノイドバルブ６２０の遮断によって、オイルポンプ６４０から低圧のオイルが高圧ポンプ２００のシリンダー２２０内に流入しない場合には、前記スプリングによって高圧ポンプ２００が収縮状態を維持する。この際、弾性力を加えるために、必ずしもスプリングである必要はなく、多様な弾性部材を使うことができる。

前記収縮状態を維持しているうち、高圧ポンプ２００の一端部と連結リンク５００の一端部間の接触は解除状態を維持し、連結リンク５００が偏心カム１００によって回動をしても高圧ポンプ２００と接触しなくなることにより、偏心カム１００には何らの荷重が作用しなくなる。したがって、高圧ポンプ２００の作動による動力損失が発生しなくなる。

制御部（図示せず）によってバルブの可変が必要であると判断した場合、前記低圧ソレノイドバルブ６２０は、オイルポンプ６４０と高圧ポンプ２００の間の流路を開放して、高圧ポンプ２００のシリンダー２２０の内部に低圧のオイルが流入するようにし、流入したオイルは高圧ポンプ２００のピストン２４０を加圧して、ピストン２４０がスプリングの弾性力を克服して伸張するようにし、これにより高圧ポンプ２００と連結リンク５００は再び接触して、高圧ポンプのポンピングによって高圧が形成できるようにする。

一方、前記形成された高圧のオイルは第２チェックバルブ７００を通じて高圧レール３００に流入する。前記高圧レール３００はカムシャフト１０の上方に位置してカムシャフト１０の長手方向に備えられ、内部オイルの圧力を一定に維持するために高圧レール３００の内部が一定圧力以上となれば、高圧レール３００の外部にオイルがドレインされるように圧力調節バルブ３２０を備えることを特徴とする。

前記高圧レール３００は、各気筒別にバルブの可変に必要な高圧のオイルを供給しなければならないので、バルブの可変に十分なサイズのオイル貯蔵容量を持つことが好ましく、単数または複数の高圧ポンプ２００から高圧のオイルを受けることが好ましい。

前記圧力調節バルブ３２０は、高圧レール３００の内部が予め設定された圧力以上となれば、内部の高圧のオイルを外部に排出し、圧力調節バルブ３２０から排出されたオイルは別途の流路を通じてエンジンの内部のオイル通路と合わせることもできるが、別途の流路なしに直ちに圧力調節バルブ３２０の外部に排出できるようにすることもできる。
このような場合でも、シリンダーヘッドにはエンジンオイルがずっと流れているので問題はない。

このような高圧レール３００の提供により、前記作動シリンダー４００はいつも一定圧力のオイルを受けるようになり、すべての気筒に同一圧力のオイルが安定的に供給できる。

一方、図２は本発明の一実施例による車両の可変バルブ駆動装置の前面部の構成図であり、前記高圧レール３００に貯蔵された高圧のオイルは作動シリンダー４００に伝達され、前記高圧レール３００と作動シリンダー４００の間には高圧ソレノイドバルブ８００が設置されることにより、作動シリンダー４００の内部に流入するオイルの量を制限する。

前記高圧ソレノイドバルブ８００の提供によって、一定高圧のオイルが適正量だけ前記作動シリンダー４００に流入でき、この結果正確なバルブ開閉時期及び開閉量の調節が可能となる

バルブの可変を行わないと制御部が判断する場合、前記高圧ソレノイドバルブ８００に信号を伝送し、高圧ソレノイドバルブ８００は高圧レール３００と作動シリンダー４００の間を遮断することにより、作動シリンダー４００の内部にそれ以上のオイルが流入しないようにする。

一方、前記作動シリンダー４００の一端は高圧レール３００に連結され、プランジャー４２０がロッカーアーム９００の上端と接触し、オイルが流入して加圧されることにより、ロッカーアーム９００が回動して吸気バルブまたは排気バルブのリフト量を調節する。すなわち、オイルが流入しない状態では、ロッカーアーム９００がカムの基本形状に沿って作動するが、オイルが流入してプランジャー４２０が突出してロッカーアーム９００の上端を加圧すれば、ロッカーアーム９００が回動してプランジャー４２０の突出量の分だけバルブをリフトさせる。

また、前記作動シリンダー４００にはオイルをドレインさせるためのドレインホール（図示せず）が備えられることにより、作動シリンダー４００へのオイル供給に関係なくドレインホールを通じてオイルを外部に排出する。この際、作動シリンダー４００が作動した後、高圧オイルの供給が遮断されれば、内部のオイルを排出しなければならないが、前記ドレインホールを通じて自然に排出できる。

前記ドレインホールは閉まることなしにいつも開放状態を維持するので、いつもドレインホールを通じてオイルが外部に排出され、よって前記作動シリンダー４００の作動の際には、ドレインホールを通じて排出されるオイル量を考慮した量のオイルが流入する。

前記ドレインホールは作動シリンダー４００またはプランジャー４２０に設けることができるが、作動シリンダー４００とプランジャー４２０の間の隙間によって形成することもでき、その形状も多様な形状に自由に形成できる。

前記のようにドレインホールを備えていつもオイルを排出するので、必要な時にのみドレインするための別途の装置を備える必要がなく、オイルはシリンダーヘッドの内部にいつも存在するので、オイルの損失も発生しない。また、高圧レール３００が貯蔵するオイル量はいつも十分なので、作動シリンダー４００の作動時にオイルが続けて排出してもオイル供給量は十分である。むしろ、別途の装置を備えないので、重量減少及び費用減少の効果が発生する。

作動シリンダー４００の内部のオイルが排出すれば、前記プランジャー４２０はバルブスプリングの弾性力によって作動シリンダー４００の内部に再び挿入されるので、それ以上ロッカーアーム９００の回動を制限しない。

前述したような構造を持つ車両の可変バルブ駆動装置によれば、個別に高圧を形成するための別途の装置が必要なく、少数の装置のみを使用するので、高圧を形成するのに使用する動力量を大きく減らすことができ、よって燃費改善の効果を生ずる。

また、ただ少数の圧縮装置のみを使うので、個別的な圧縮装置を備えるのにかかる費用及び重さを減らすことができ、中央に高圧レール３００を提供することにより、すべての気筒に同一圧力を提供して気筒別バルブリフトの差をなくすことができる。

さらに、バルブを可変しない正常駆動状態では高圧ポンプ３００を駆動しないので、燃費改善の効果を高めることができる。

以上、本発明を特定の実施例に基づいて示して説明したが、本発明の技術的範囲内において多様に改良及び変形可能であることは当業者に明らかである。

本発明は、車両のバルブリフト時期及びリフト量を調節するために油圧によってバルブのリフトを調節する車両の可変バルブ駆動装置の分野に適用可能である。

１０ カムシャフト
１００ 偏心カム
１２０ 偏心カム軸
２００ 高圧ポンプ
２２０ シリンダー
２４０ ピストン
３００ 高圧レール
３２０ 圧力調節バルブ
４００ 作動シリンダー
４２０ プランジャー
５００ 連結リンク
５２０ ローラー
５４０ 中央部
６００ 第１チェックバルブ
６２０ 低圧ソレノイドバルブ
６４０ オイルポンプ
７００ 第２チェックバルブ
８００ 高圧ソレノイドバルブ
９００ ロッカーアーム

Claims (10)

1. シリンダーヘッドに設置され、クランクシャフトから動力を受けて回転する偏心カム、
   偏心カムが回転するとき、一端部がプッシュされることにより、オイルポンプから受けた低圧のオイルを高圧のオイルに変換するように作動する高圧ポンプ、
   高圧ポンプに連結するように設置され、高圧のオイルを受けて貯蔵する高圧レール、及び
   高圧レールに連結するように設置されて、オイルの圧力で吸気バルブまたは排気バルブを加圧するプランジャーを備えた作動シリンダー、を含むことを特徴とする車両の可変バルブ駆動装置。
2. 前記高圧ポンプと偏心カムの間には、一端部が高圧ポンプの一端部と接触し、他端部にローラーが備えられて前記偏心カムと接触し、中央部がカムシャフトと結合してカムシャフトを中心に回動する連結リンクを備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の可変バルブ駆動装置。
3. 前記高圧ポンプとオイルポンプの間に低圧ソレノイドバルブを備えて高圧ポンプへのオイルの流入を制限することを特徴とする請求項１に記載の車両の可変バルブ駆動装置。
4. 前記高圧ポンプのシリンダーにはスプリングが備えられ、シリンダーの内部に低圧のオイルが流入しない場合、スプリングによって高圧ポンプが収縮した状態を維持することにより、高圧ポンプの一端部が前記連結リンクと接触しないことを特徴とする請求項１に記載の車両の可変バルブ駆動装置。
5. 前記高圧ポンプとオイルポンプの間に第１チェックバルブを備えることにより、前記高圧ポンプから発生した高圧のオイルがオイルポンプ側に逆流することを防止することを特徴とする請求項１に記載の車両の可変バルブ駆動装置。
6. 前記高圧ポンプと高圧レールの間に第２チェックバルブを備えることにより、高圧レールのオイルがシリンダーの内部に流入しないようにすることを特徴とする請求項１に記載の車両の可変バルブ駆動装置。
7. 前記高圧レールはカムシャフトの上方に位置してカムシャフトの長手方向に備えられ、内部オイルの圧力を一定に維持するために、高圧レールの内部が一定圧力以上となれば、高圧レールの外部にオイルが排出されるようにする圧力調節バルブを備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の可変バルブ駆動装置。
8. 前記高圧レールと作動シリンダーの間に高圧ソレノイドバルブを設置することにより、作動シリンダーの内部に流入するオイル量を制限することを特徴とする請求項１に記載の車両の可変バルブ駆動装置。
9. 前記作動シリンダーの一端は高圧レールに連結され、プランジャーがロッカーアームの上端と接触し、オイルが流入して加圧されることにより、ロッカーアームが回動して吸気バルブまたは排気バルブのリフト量を調節することを特徴とする請求項１に記載の車両の可変バルブ駆動装置。
10. 前記作動シリンダーにはオイルをドレインさせるためのドレインホールを備えることにより、作動シリンダーへのオイル提供に関係なくドレインホールを通じてオイルが外部に排出されることを特徴とする請求項１に記載の車両の可変バルブ駆動装置。

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