JP2015117692A - 連続可変バルブデュレーション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、連続可変バルブデュレーション装置に関する。【解決手段】カムキャリアに回転可能に装着されたカムと、前記カムと相対回転が可能であり、その回転中心位置が前記カム回転中心位置から離脱可能に前記カム内部に具備されるカム軸と、前記カムと前記カム軸との間に配置され、前記カムと前記カム軸の少なくともいずれか一つとピボット連結し、前記カム軸の回転を前記カムに伝達する連結リンクと、前記カム軸の回転中心位置を選択的に可変させる制御部とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、連続可変バルブデュレーション装置に関し、より詳しくは、簡単な構成でバルブの開放時間（ｏｐｅｎｉｎｇ ｄｕｒａｔｉｏｎ）をエンジンの動作状態によって可変させることができる連続可変バルブデュレーション装置に関する。

一般に、内燃機関（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅ）は、燃焼室（ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ）に燃料と空気を取り込んでこれを燃焼することで動力を形成する。空気を吸入する時は、カム軸（ｃａｍｓｈａｆｔ）の駆動により吸気バルブ（ｉｎｔａｋｅ ｖａｌｖｅｓ）を作動させ、吸気バルブが開いている間に空気が燃焼室に吸入される。また、カム軸の駆動によって排気バルブ（ｅｘｈａｕｓｔ ｖａｌｖｅ）を作動させ、排気バルブが開いている間に空気が燃焼室から排出される。

しかし、最適の吸気バルブ／排気バルブ動作は、エンジンの回転速度によって変わる。つまり、エンジンの回転速度によって適切なリフト（ｌｉｆｔ）またはバルブオープニング／クロージングタイムが異なる。このように、エンジンの回転速度によって適切なバルブ動作を具現するために、バルブを駆動させるカムの形状を複数個に設計するか、バルブがエンジンの回転数によって異なるリフト（ｌｉｆｔ）で動作するように具現する連続可変バルブリフト（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｖａｒｉａｂｌｅ ｖａｌｖｅ ｌｉｆｔ;ＣＶＶＬ）装置が研究されている。

また、バルブの開放時間を調節するものとしてＣＶＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ）技術が開発されてきたが、これは、バルブデュレーションが固定された状態でバルブ開閉時点が同時に変更される技術である。

しかし、従来のＣＶＶＬまたはＣＶＶＴは、構成が複雑で、高コストの問題がある。

そこで、本発明は、前記のような問題点を解決するために創出されたもので、本発明の目的は、エンジンの作動状態によってバルブリフトのデュレーションを調節することができる連続可変バルブデュレーション装置を提供することにある。

本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置は、カムキャリアに回転可能に装着されたカムと、前記カムと相対回転が可能であり、その回転中心位置が前記カム回転中心位置から離脱可能に前記カム内部に具備されるカム軸と、前記カムと前記カム軸との間に配置され、前記カムと前記カム軸の少なくともいずれか一つとピボット連結し、前記カム軸の回転を前記カムに伝達する連結リンクと、前記カム軸の回転中心位置を選択的に可変させる制御部とを含むことができる。

前記制御部は、ガイドプレートと、前記カム軸が回転可能に結合するカム軸ベアリングを含む制御プレートとを含み、前記制御プレートが選択的に前記ガイドプレートに沿って移動可能である。

前記カムには、シリンダー形状のカムサポートが形成され、前記ガイドプレートは、前記カムキャリアと結合し、前記カムサポートがカムベアリングを介して前記カムキャリアと前記ガイドプレートとの間に結合することができる。

前記制御プレートと前記ガイドプレートのうちのいずれか一つには、ガイドピンが突出形成され、前記制御プレートと前記ガイドプレートのうちの他の一つには、前記ガイドピンが案内されるガイドレールが形成される。

前記制御部は、前記カム軸と平行に具備され、偏心カムが具備された制御軸をさらに含み、前記制御プレートには、前記偏心カムが挿入される制御スロットが形成され、前記制御軸の回転位置によって前記制御プレートの前記ガイドプレートに対する相対位置が可変することができる。

前記ガイドプレートは、前記カムキャリアと結合し、前記制御軸は、制御軸ベアリングを介して前記ガイドプレートと前記カムキャリアとの間に結合することができる。

前記カムには、ガイドホールが形成され、前記連結リンクは、その一端が前記カム軸に固定され、その他端にはピボットヘッドが形成され、前記ピボットヘッドが前記ガイドホールにピボット運動およびスライド可能に挿入されることができる。

前記カム軸には、ガイドホールが形成され、前記連結リンクは、その一端が前記カムに固定され、その他端にはピボットヘッドが形成され、前記ピボットヘッドが前記ガイドホールにピボット運動およびスライド可能に挿入されることができる。

前記カム軸と前記カムには、それぞれピボットホールが形成され、前記連結リンクの両端には、ピボットヘッドが形成され、前記ピボットヘッドが前記ピボットホールにピボット運動可能にそれぞれ挿入されることができる。

前記カムには、ピボットホールが形成され、前記カム軸には、ピボットホールが形成されたピボットキャップが結合され、前記連結リンクの両端には、ピボットヘッドが形成され、前記ピボットヘッドが前記ピボットホールにピボット運動可能にそれぞれ挿入されることができる。

前記カムには、ガイドスロットが形成され、前記カム軸には、ピボットホールが形成され、前記連結リンクは、その一端が前記ガイドスロットにスライド可能に挿入され、その他端にピボットヘッドが形成され、前記ピボットホールにピボット運動可能に挿入されることができる。

前記カムには、ガイドスロットが形成され、前記カム軸には、ピボットホールが形成されたピボットキャップが結合され、前記連結リンクは、その一端が前記ガイドスロットにスライド可能に挿入され、その他端にピボットヘッドが形成され、前記ピボットホールにピボット運動可能に挿入されることができる。

前記カム軸には、ガイドスロットが形成され、前記ガイドスロットには、ピボットホールが形成されたピボットキャップがスライド可能に具備され、前記連結リンクは、その一端が前記カムに結合し、その他端にピボットヘッドが形成され、前記ピボットホールにピボット運動可能に挿入されることができる。

前述のように、本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置によると、簡単な構成でエンジンの作動状態によってバルブリフトのデュレーションを調節することができる。
連続可変バルブデュレーション装置の構成が相対的に小さく、バルブトレインの全体高さを相対的に低く維持することができる。

本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置の分解斜視図である。 本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置の作動を示した図面である。 本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置に適用される連結リンクの一実施例を示した図面である。 本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置の作動によるバルブデュレーション変化を示した図面である。 本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置に適用される連結リンクの他の実施例を示した図面である。 本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置に適用される連結リンクの他の実施例を示した図面である。 本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置に適用される連結リンクの他の例を示した図面である。 本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置に適用される連結リンクの他の例を示した図面である。

以下、添付の図面を参考として本発明の実施例について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。
しかし、本発明は、様々な異なる形態に具現することができ、以下で説明する実施例に限定されない。
明細書全体にわたって同一の参照番号で表示された部分は、同一の構成要素を意味する。

図面で複数の層および領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示した。
層、膜、領域、板などの部分が他の部分「上に」あるという場合、これは、他の部分直上にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。
反対にある部分が他の部分「直上に」あるという場合は、中間に他の部分がないことを意味する。

明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とすると、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

以下、本発明の好ましい実施例を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置の分解斜視図であり、図２は、本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置の作動を示した図面である。

図１および図２を参照すると、本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置は、カムキャリア１０に回転可能に装着されたカム３０、前記カム３０と相対回転が可能であり、その回転中心位置が前記カム３０の回転中心位置から離脱可能に前記カム３０内部に具備されるカム軸２０、前記カム３０と前記カム２０軸との間に配置され、前記カム３０と前記カム軸２０の少なくともいずれか一つとピボット連結し、前記カム軸の回転を前記カムに伝達する連結リンク７０（図３参照）、および前記カム軸２０の回転中心位置を選択的に可変させる制御部を含む。

前記連結リンクの構成および機能は、以後説明する。

前記制御部は、ガイドプレート５０および前記カム軸２０が回転可能に結合するカム軸ベアリング２２を含む制御プレート４０を含む。前記制御プレート４０は、選択的に前記ガイドプレート５０に沿って移動することができる。

前記カム３０には、シリンダー形状のカムサポート３２が形成され、前記ガイドプレート５０は、前記カムキャリア１０と結合し、前記カムサポート３２がカムベアリング４４を介して前記カムキャリア１０と前記ガイドプレート５０との間に結合する。

前記制御プレート４０と前記ガイドプレート５０のうちいずれか一つには、ガイドピン４６が突出形成され、前記制御プレート４０と前記ガイドプレート５０のうち他の一つには、前記ガイドピン４６が案内されるガイドレール５２または５４が形成される。

つまり、図面には、前記制御プレート４０に前記ガイドピン４６が突出形成され、前記ガイドプレート５０に前記複数個のガイドレール５２、５４が形成されて示されているが、これに限定されず、反対に形成されることも可能である。つまり、前記ガイドピン４６が前記ガイドプレート５０に突出形成され、前記複数個またはいずれか一つのガイドレール５２、５４が前記制御プレート４０に形成されてもよい。

前記制御プレート４０に前記カム軸２０が前記カム軸ベアリング２２を介して回転可能に具備され、前記ガイドプレート５０に前記カム３０が前記カムサポーター３２と前記カムベアリング４４を介して回転可能に具備され、前記制御プレート４０が前記ガイドプレート５０によってガイドされて移動すれば、前記カム３０の回転中心位置に対する前記カム軸２０の回転中心が移動して、前記カム軸２０に対する前記カム３０の相対速度が変わる。

前記制御部は、前記カム軸２０と平行に具備され、偏心カム６２が具備された制御軸６０をさらに含み、前記制御プレート４０には、前記偏心カム６２が挿入される制御スロット４２が形成され、前記制御軸６０の回転位置によって前記制御プレート４０の前記ガイドプレート５０に対する相対位置が可変されることができる。

前記ガイドプレート５０は、前記カムキャリア１０と結合し、前記制御軸６０は、制御軸ベアリング６４を介して前記ガイドプレート５０と前記カムキャリア１０との間に結合する。

以下、図１および図２を参照して、本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置の作動を説明する。

図２の（ａ）に示すように、前記カム軸２０と前記カム３０の回転中心に相対的な変化がない場合は、前記カム３０は、前記カム軸２０と同一の位相で回転し、バルブデュレーションに変化がなくなる。

図２の（ｂ）に示すように、前記制御軸６０が回転して前記制御プレート４０が図面の右側に移動すれば、前記カム軸２０と前記カム３０の回転中心に相対的な変化が発生し、以後説明する前記連結リンク７０の作動によって前記カム３０の回転速度、つまり、バルブデュレーションが変化し、例えばロングデュレーションを具現するようになる。

図２の（ｃ）に示すように、前記制御軸６０が回転して前記制御プレート４０が図面の左側に移動すれば、前記カム軸２０と前記カム３０の回転中心に相対的な変化が発生し、以後説明する前記連結リンク７０の作動によって前記カム３０の相対的な回転速度、つまり、バルブデュレーションが変化し、例えばショートデュレーションを具現するようになる。

図３は、本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置に適用される連結リンクの一実施例を示した図面である。

図３を参照すると、前記カム３０にはガイドホール３４が形成され、前記連結リンク７０は、その一端が前記カム軸２０に固定され、その他端にはピボットヘッド７２が形成され、前記ピボットヘッド７２が前記ガイドホール３４にピボット運動およびスライド可能に挿入される。

前記カム軸２０が回転すれば、前記カム３０は、前記連結リンク７０によって回転し、前記ピボットヘッド７２が前記ガイドホール３４にピボットおよびスライド可能であるため、前記カム軸２０および前記カム３０の回転中心間距離が設定距離から外れれば、前記カム３０のその回転速度が変化し、前記カム３０によって開閉されるバルブ（図示せず）のデューレーション（ｄｕｒａｔｉｏｎ）が変わる。

図４は、本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置の作動によるバルブデュレーション変化を示した図面である。

図４を参照すると、カム軸１００には、ガイドホール１０２が形成され、連結リンク８０は、その一端がカム９０に固定され、その他端にはピボットヘッド８２が形成され、前記ピボットヘッド８２が前記ガイドホール１０２にピボット運動およびスライド可能に挿入される。

図４に示すように、前記カム軸１００と前記カム９０の回転中心間距離が変更すれば、前記カム軸１００の回転速度は一定であるが、前記カム９０の回転速度が区間別に異なる。

図４に示すａ乃至ｄで前記カム軸１００の位相は９０度ずつ変わるが、前記カム９０の回転速度は、ａ区間乃至ｂ区間、およびｂ区間乃至ｃ区間の間では相対的に速くなり、ｃ区間乃至ｄ区間およびｄ区間乃至ａ区間では相対的な回転速度が遅くなり、バルブデュレーションが変化することが分かる。

つまり、一般的なバルブプロファイルは実線のように示されるが、ショートデュレーションモードでは、図面の点線のように、バルブデュレーションが相対的に短くなることが分かる。

図５および図６は、本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置に適用される連結リンクの他の実施例を示した図面である。

図５および図６を参照すると、カム軸１３０とカム１２０には、それぞれピボットホール１３４、１２２が形成され、連結リンク１１０の両端には、ピボットヘッド１１２が形成され、前記ピボットヘッド１１２が前記ピボットホール１３４、１２２にピボット運動可能にそれぞれ挿入される。

また、前記カム軸１３０が相対的に加工が容易でないこともあるので、前記カム軸１３０には、ピボットホール１３４が形成されたピボットキャップ１３２が結合され、前記ピボットヘッド１１２が前記ピボットホール１３４、１２２にピボット運動可能にそれぞれ挿入されて、製作が容易になることができる。

図５は、本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置のショートデュレーションの例を示した図面であり、図６は、本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置のロングデュレーションの例を示した図面である。

図５に示すように、前記カム軸１３０と前記カム１２０の相対的な回転中心位置により、図５の（ａ）乃至（ｂ）および（ｂ）乃至（ｃ）の間では相対的に前記カム１２０の回転速度が速くなり、（ｃ）乃至（ｄ）および（ｄ）乃至（ａ）では相対的な回転速度が遅くなり、ショートデュレーション（ｓｈｏｒｔ ｄｕｒａｔｉｏｎ）が具現されることが分かる。

図６に示すように、前記カム軸１３０と前記カム１２０の相対的な回転中心位置により、図６の（ａ）乃至（ｂ）および（ｂ）乃至（ｃ）の間では相対的に前記カム１２０の回転速度が遅くなり、（ｃ）乃至（ｄ）および（ｄ）乃至（ａ）では相対的な回転速度が速くなり、ロングデュレーション（ｌｏｎｇ ｄｕｒａｔｉｏｎ）が具現されることが分かる。

図７および図８は、それぞれ本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置に適用される連結リンクの他の例を示した図面である。

図７に示すように、カム１５０にはガイドスロット１５２が形成され、カム軸１６０にはピボットホール１６４が形成され、連結リンク１４０は、その一端が前記ガイドスロット１５２にスライド可能に挿入され、その他端にピボットヘッド１４２が形成され、前記ピボットホール１６４にピボット運動可能に挿入される。

また、前記カム軸１６０が相対的に加工が容易でないこともあるので、前記カム軸１６０には、ピボットホール１６４が形成されたピボットキャップ１６２が結合され、前記ピボットヘッド１４２が前記ピボットホール１６４にピボット運動可能に挿入されて、製作が容易になることもできる。

図８に示すように、カム軸１９０にはガイドスロット１９２が形成され、前記ガイドスロット１９２には、ピボットホール１９６が形成されたピボットキャップ１９４がスライド可能に具備され、連結リンク１７０は、その一端がカム１８０に結合し、その他端にピボットヘッド１７２が形成され、前記ピボットホール１９６にピボット運動可能に挿入される。

図７および図８に示した前記連結リンク１４０、１７０も、前記カム１５０、１８０と前記カム軸１６０、１９０でスライドおよびピボット運動可能に結合されるので、前記カム軸１６０、１９０に対する前記カム１５０、１８０の回転速度変化が可能であり、従って、前記カム軸１６０、１９０と前記カム１５０、１８０の相対的な回転中心変化によってバルブデュレーションを可変させることができる。

上記で説明したように、本発明の実施例に係る連続可変バルブデュレーション装置によると、簡単な連結リンク構成を通じてバルブデュレーションを変化させてエンジンの燃費と性能の向上が可能である。

以上で本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は、前記実施例に限定されず、本発明の実施例から当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって容易に変更されて均等であると認められる範囲の全ての変更を含む。

１０：カムキャリア
２０：カム軸
２２：カム軸ベアリング
３０：カム
３２：カムサポート
４０：制御プレート
４２：制御スロット
４４：カムベアリング
４６：ガイドピン
５０：ガイドプレート
５２：ガイドレール
６０：制御軸
６２：偏心カム
６４：制御軸ベアリング
７０、８０、１１０、１４０、１７０：連結リンク

Claims (13)

1. カムキャリアに回転可能に装着されたカムと、
   前記カムと相対回転が可能であり、その回転中心位置が前記カム回転中心位置から離脱可能に前記カム内部に具備されるカム軸と、
   前記カムと前記カム軸との間に配置され、前記カムと前記カム軸の少なくともいずれか一つとピボット連結し、前記カム軸の回転を前記カムに伝達する連結リンクと、
   前記カム軸の回転中心位置を選択的に可変させる制御部と、
   を含む、連続可変バルブデュレーション装置。
2. 前記制御部は、
   ガイドプレートと、
   前記カム軸が回転可能に結合するカム軸ベアリングを含む制御プレートと、
   を含み、前記制御プレートが選択的に前記ガイドプレートに沿って移動可能である、請求項１に記載の連続可変バルブデュレーション装置。
3. 前記カムには、シリンダー形状のカムサポートが形成され、
   前記ガイドプレートは、前記カムキャリアと結合し、前記カムサポートがカムベアリングを介して前記カムキャリアと前記ガイドプレートとの間に結合する、請求項２に記載の連続可変バルブデュレーション装置。
4. 前記制御プレートと前記ガイドプレートのうちのいずれか一つには、ガイドピンが突出形成され、
   前記制御プレートと前記ガイドプレートのうちの他の一つには、前記ガイドピンが案内されるガイドレールが形成された、請求項３に記載の連続可変バルブデュレーション装置。
5. 前記制御部は、
   前記カム軸と平行に具備され、偏心カムが具備された制御軸、
   をさらに含み、
   前記制御プレートには、前記偏心カムが挿入される制御スロットが形成され、前記制御軸の回転位置によって前記制御プレートの前記ガイドプレートに対する相対位置が可変する、請求項２に記載の連続可変バルブデュレーション装置。
6. 前記ガイドプレートは、前記カムキャリアと結合し、前記制御軸は、制御軸ベアリングを介して前記ガイドプレートと前記カムキャリアとの間に結合する、請求項５に記載の連続可変バルブデュレーション装置。
7. 前記カムには、ガイドホールが形成され、
   前記連結リンクは、その一端が前記カム軸に固定され、その他端にはピボットヘッドが形成され、前記ピボットヘッドが前記ガイドホールにピボット運動およびスライド可能に挿入される、請求項１に記載の連続可変バルブデュレーション装置。
8. 前記カム軸には、ガイドホールが形成され、
   前記連結リンクは、その一端が前記カムに固定され、その他端にはピボットヘッドが形成され、前記ピボットヘッドが前記ガイドホールにピボット運動およびスライド可能に挿入される、請求項１に記載の連続可変バルブデュレーション装置。
9. 前記カム軸と前記カムには、それぞれピボットホールが形成され、
   前記連結リンクの両端には、ピボットヘッドが形成され、前記ピボットヘッドが前記ピボットホールにピボット運動可能にそれぞれ挿入される、請求項１に記載の連続可変バルブデュレーション装置。
10. 前記カムには、ピボットホールが形成され、
    前記カム軸には、ピボットホールが形成されたピボットキャップが結合され、
    前記連結リンクの両端には、ピボットヘッドが形成され、前記ピボットヘッドが前記ピボットホールにピボット運動可能にそれぞれ挿入される、請求項１に記載の連続可変バルブデュレーション装置。
11. 前記カムには、ガイドスロットが形成され、
    前記カム軸には、ピボットホールが形成され、
    前記連結リンクは、その一端が前記ガイドスロットにスライド可能に挿入され、その他端にピボットヘッドが形成され、前記ピボットホールにピボット運動可能に挿入される、請求項１に記載の連続可変バルブデュレーション装置。
12. 前記カムには、ガイドスロットが形成され、
    前記カム軸には、ピボットホールが形成されたピボットキャップが結合され、
    前記連結リンクは、その一端が前記ガイドスロットにスライド可能に挿入され、その他端にピボットヘッドが形成され、前記ピボットホールにピボット運動可能に挿入される、請求項１に記載の連続可変バルブデュレーション装置。
13. 前記カム軸には、ガイドスロットが形成され、
    前記ガイドスロットには、ピボットホールが形成されたピボットキャップがスライド可能に具備され、
    前記連結リンクは、その一端が前記カムに結合し、その他端にピボットヘッドが形成され、前記ピボットホールにピボット運動可能に挿入される、請求項１に記載の連続可変バルブデュレーション装置。

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