JP5751802B2 - 連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジン - Google Patents

連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジン Download PDF

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Description

本発明は連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジンに係り、より詳しくは、燃焼室に供給される吸気ポートに設置されたバルブのリフト量を連続的に可変させる連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジンに関する。
エンジンの回転速度に応じて適切なバルブ動作を実現するために、バルブを駆動させるカムの形状を複数で設計したり、バルブがエンジン回転数に応じて他のリフト（ｌｉｆｔ）によって動作するように実現する可変バルブリフト（ｖａｒｉａｂｌｅ ｖａｌｖｅ ｌｉｆｔ：ＶＶＬ）装置が研究されている。 特許文献１参照。
このような可変バルブリフト装置は、カムシャフトの回転力を用いてバルブを駆動する過程において、カムシャフト、コントロールシャフト、およびドラムシャフトを堅固に支持する構造が必要となる。
特開２００７−１８２７８４号公報
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、本発明の主な目的はバルブを可変的に制御するためのカムシャフト、コントロールシャフト、およびドラムシャフトを堅固に支持する連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジンを提供することを目的とする。
このような目的を達成するための本発明の、連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジンは、一側にインプットカムが形成されてシリンダヘッド上に設置されるカムシャフトと、カムシャフトと距離をおいて装着され、その一側にインプットカムによって動くスイングアームが装着されたドラムシャフトと、ドラムシャフトと距離をおいて配置され、その回転に応じてドラムシャフトの位置を可変させるコントロールカムが形成されたコントロールシャフトと、スイングアームによって動くようにカムシャフトに装着され、ドラムシャフトの位置に応じてシリンダヘッドに装着されたバルブを可変的にリフトさせるアウトプットカムと、その下部がシリンダヘッドの上部に固定され、その下部の一側にはカムシャフトの外周面とスライディングする第１半円部が形成され、その上部の他側にはコントロールシャフトの外周面とスライディングする第２半円部が形成される第１キャップと、その下部が第１キャップの上部に固定され、その下部の一側には第２半円部に対応する第３半円部が形成され、その中心部にはドラムシャフトが貫通するガイドスロットが形成された第２キャップと、スイングアームをドラムシャフトで回転させるように、スイングアームの一端部とインプットカムを連結するインプットリンクと、アウトプットカムをカムシャフトで回転させるように、スイングアームの他端部とアウトプットカムを連結するアウトプットリンクと、ドラムシャフトの位置をガイドスロットで可変させるように、コントロールシャフトのコントロールカムとドラムシャフトを連結するコントロールリンクと、を含み、ドラムシャフトの一側には、更に、ガイドドラムが配置され、ドラムシャフトが、ガイドドラムを回転可能に貫通し、ガイドドラムが、第２キャップのガイドスロットに沿って動くように配置され、コントロールリンクが、ドラムシャフトを押したり引いたりすることによって、ガイドドラムが、第２キャップのガイドスロットに沿って動きながら、ドラムシャフトの位置を可変する構造を有することを特徴とする。
前記スイングアームを前記ドラムシャフトで回転させるように、前記スイングアームの一端部と前記インプットカムを連結するインプットリンクと、前記アウトプットカムを前記カムシャフトで回転させるように、前記スイングアームの他端部と前記アウトプットカムを連結するアウトプットリンクと、前記ガイドスロットで前記ドラムシャフトの位置を可変させるように、前記コントロールシャフトの前記コントロールカムと前記ドラムシャフトを連結するコントロールリンクとをさらに含むことを特徴とする。
前記ドラムシャフトに固定され、前記ガイドスロットに沿って動くガイドドラムをさらに含むことを特徴とする。
前記ドラムシャフトの回転中心と前記コントロールシャフトの回転中心を連結する線と水平線は、前記シリンダヘッドの中心方向に１５度の傾斜を有することを特徴とする。
前記カムシャフトは前記ドラムシャフトの下部方向に設定された間隔をおいて配置されることを特徴とする。
上述したように、本発明に係る連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジンによれば、シリンダヘッドに第１キャップを固定し、その上に第２キャップを固定し、第１キャップと第２キャップの間にコントロールシャフトを配置し、第１キャップとシリンダヘッドの間にカムシャフトを配置し、第２キャップを貫通してドラムシャフトを配置することにより、各構成要素を堅固に固定することができる。
本発明の実施形態に係る連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジンの一部を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジンの第１の一部を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジンの第２の一部を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る連続可変バルブリフトシステムの一部を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る連続可変バルブリフトシステムの一部を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る連続可変バルブリフトシステムの一部を示す分解側面図である。
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付の図面を参照し詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジンの一部を示す斜視図である。
図１を参照すれば、連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジンは、カムシャフト１０５、アウトプットカム１５０、インプットカム１３０、インプットリンク１３５、第１キャップ１２０、ガイドドラム１１７、ワームホイール１１４、ドラムシャフト１１５、コントロールリンク２１０、第２キャップ１２５、スイングアーム１４０、コントロールカム１１２、コントロールシャフト１１０、シリンダヘッド１００、およびアウトプットリンク１４５を含む。
前記カムシャフト１０５、前記コントロールシャフト１１０、および前記ドラムシャフト１１５は互いに一定の距離をおいて互いに並んで配置され、前記カムシャフト１０５の下部に前記アウトプットカム１５０と対応してタペット３１０が装着され、前記タペット３１０の下部にバルブ３００が配置される。
前記カムシャフト１０５の一側に前記インプットカム１３０が形成され、前記インプットカム１３０は断面が円形の構造を有しており、前記カムシャフト１０５の回転中心とは偏心している。
前記ドラムシャフト１１５の一側には前記スイングアーム１４０が配置され、前記インプットリンク１３５が前記スイングアーム１４０の一端部と前記インプットカム１３０を連結する。
ここで、前記カムシャフト１０５が回転すれば、前記インプットカム１３０によって前記インプットリンク１３５が前記スイングアーム１４０の一端部を引いたり押したりし、前記スイングアーム１４０が前記ドラムシャフト１１５で回転する。
前記コントロールシャフト１１０の一側には前記コントロールカム１１２が形成され、前記コントロールリンク２１０が前記コントロールカム１１２と前記ドラムシャフト１１５を連結する。ここで、前記コントロールシャフト１１０が回転すれば、前記コントロールリンク２１０が前記ドラムシャフト１１５を引いたり押したりし、前記ドラムシャフト１１５の位置を可変させる。
前記ドラムシャフト１１５の一側には前記ガイドドラム１１７が配置され、前記ドラムシャフト１１５が回転可能なように前記ガイドドラム１１７を貫通する。前記ガイドドラム１１７は前記第２キャップ１２５のガイドスロット１２７に沿って動く。
ここで、前記コントロールリンク２１０が前記ドラムシャフト１１５を押したり引いたりすれば、前記ガイドドラム１１７が前記第２キャップ１２５の前記ガイドスロット１２７に沿って動き、前記ドラムシャフト１１５の位置が可変する。
前記コントロールシャフト１１０の一端部には前記ワームホイール１１４が配置され、前記ワームホイール１１４にはウォームギア（図示せず）が締結し、前記ウォームギアは別途のモータによって制御されて回転する。制御部（図示せず）はエンジンの運転状態に応じて前記モータを制御し、前記コントロールシャフトを回転させる。
前記カムシャフト１０５で、前記インプットカム１３０と隣接して前記アウトプットカム１５０が配置される。ここで、前記カムシャフト１０５は回転可能なように前記アウトプットカム１５０を貫通して配置される。
前記アウトプットリンク１４５が前記アウトプットカム１５０の一側と前記スイングアーム１４０の他端をリンク構造によって連結し、前記スイングアーム１４０が前記ドラムシャフト１１５で設定された角度だけ回転すれば、前記アウトプットリンク１４５が前記アウトプットカム１５０の一側を押したり引いたりし、前記アウトプットカム１５０を前記カムシャフト１０５で設定された角度だけ回転させる。
前記アウトプットカム１５０が前記カムシャフト１０５で回転すれば、前記アウトプットカム１５０の外側に突出したプロファイル部が前記タペット３１０を下部方向に押し、前記タペット３１０と共に前記バルブ３００が設定された高さだけリフトする。
本発明の実施形態において、前記コントロールシャフト１１０の回転に応じて前記ドラムシャフト１１５の位置が可変し、前記スイングアーム１４０が前記アウトプットカム１５０を動かす構造（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）が可変し、前記バルブ３００のリフト量が連続的に可変する。
図２は本発明の実施形態に係る連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジンの第１一の部を示す断面図であり、図３は本発明の実施形態に係る連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジンの第２一の部を示す断面図である。
図２および図３を参照すれば、前記シリンダヘッド１００上に前記カムシャフト１０５が配置され、前記カムシャフト１０５を固定するように前記第１キャップ１２０が設置され、前記第１キャップ１２０の右側上部に前記コントロールシャフト１１０が配置され、前記第１キャップ１２０の左側上部に前記ドラムシャフト１１５が配置される。図１を参照すれば、前記第１キャップ上に前記第２キャップが固定される。
図２および図３を参照すれば、前記コントロールシャフト１１０の下部の前記シリンダヘッド１００には、前記コントロールシャフト１１０の長さ方向にオイルが流れるようにメインギャラリ２００が形成される。ここで、前記メインギャラリ２００にオイルが設定された圧力で供給される。
前記コントロールシャフト１１０の中心軸に沿って第１流路２３０が形成され、前記第１流路２３０から分岐して前記コントロールカム１１２、前記コントロールリンク２１０、および前記ドラムシャフト１１５の中心に第２流路２１２が形成され、前記ドラムシャフト１１５の中心軸に沿って第３流路２２０が形成される。
図２を参照すれば、前記インプットリンク１３５の一端部には第１リング２８０が形成され、他端部には第２リング２８２が形成される。前記第１リング２８０に前記インプットカム１３０が挿入し、前記第２リング２８２に前記スイングアーム１４０の一端部に形成されたピンが挿入する。したがって、前記カムシャフト１０５が回転すれば、前記インプットカム１３０は前記インプットリンク１３５を介して前記スイングアーム１４０の一端部を引いたり押したりする。
前記コントロールリンク２１０の一端部には第３リング２８４が形成され、他端部には第４リング２８６が形成される。前記第３リング２８４に前記コントロールカム１１２が挿入し、前記第４リング２８６に前記ドラムシャフト１１５が挿入する。したがって、前記コントロールシャフト１１０が回転すれば、前記コントロールカム１１２は前記コントロールリンク２１０を介して前記ドラムシャフト１１５を引いたり押したりする。
図１および図３を参照すれば、前記ドラムシャフト１１５は前記スイングアーム１４０を貫通して設置され、前記スイングアーム１４０は前記ドラムシャフト１１５の外周面とスライディングし回転する構造を有する。
さらに、前記ドラムシャフト１１５の前記第３流路２２０に供給されたオイルは前記ドラムシャフト１１５に形成された流路を介して供給され、前記ドラムシャフト１１５と前記スイングアーム１４０の間のスライディング面を容易に潤滑させる。
図１および図２を参照すれば、本発明の実施形態において、右側の前記カムシャフト１０５に対応する右側バンク側に配置された連続可変バルブリフトシステムの構造と流路について説明したが、左側のカムシャフトに対応する左側バンク側については同一であるか類似しているため、これについての詳細な説明は省略する。
図２を参照すれば、前記コントロールシャフト１１０の回転中心と前記ドラムシャフト１１５の回転中心を連結する仮想の線はシリンダ内側方向に低くなる構造であり、水平線と約１５度の角度を有する。さらに、本発明の他の実施形態において、前記傾斜角は１０度〜３０度の範囲内で変更してもよい。
図４は本発明の実施形態に係る連続可変バルブリフトシステムの一部を示す斜視図である。
図４を参照すれば、前記シリンダヘッド１００上に前記第１キャップ１２０が装着され、前記第１キャップ１２０上に前記第２キャップ１２５が装着される。
さらに、固定ボルト５２０が前記第２キャップ１２５と前記第２キャップ１２５を順次に貫通して前記シリンダヘッド１００に固定されることにより、前記第１キャップ１２０および前記第２キャップ１２５を前記シリンダヘッド１００に固定する。
図５は本発明の実施形態に係る連続可変バルブリフトシステムの一部を示す分解斜視図であり、図６は本発明の実施形態に係る連続可変バルブリフトシステムの一部を示す分解側面図である。
図５および図６を参照すれば、前記第１キャップ１２０の下部で前記シリンダヘッド１００の外側には第１半円溝５１０が形成され、前記第１キャップ１２０の上部で前記シリンダヘッド１００の内側には第２半円溝５００が形成される。
さらに、前記第２キャップ１２５の下部で前記第１キャップ１２０の前記第２半円溝５００と対応する部分に第３半円溝５０５が形成される。
前記第１半円溝５１０と対応して前記シリンダヘッド１００の上部面には別途の半円溝が形成され、前記第１半円溝５１０と前記シリンダヘッド１００の上部に形成された半円溝が形成する円形の貫通ホールを介して前記カムシャフト１０５が回転可能なように配置される。
さらに、前記第２半円溝５００と前記第３半円溝５０５が形成する円形の貫通ホールを介して前記コントロールシャフト１１０が回転可能なように配置される。
前記第２キャップ１２５の下部には前記第３半円溝５０５が形成され、その中間部分には前記ドラムシャフト１１５が貫通する前記ガイドスロット１２７が形成される。
上述したように、前記コントロールシャフト１１０の回転位置に応じて前記ドラム１１７と前記ドラムシャフト１１５が動くように、前記ガイドスロット１２７は前記シリンダヘッド１００の外側から内側に延長した構造を有する。
前記固定ボルト５２０は前記第２キャップ１２５と前記第１キャップ１２０を順次に貫通して前記シリンダヘッド１００に締結し、前記第１キャップ１２０と前記第２キャップ１２５を堅固に固定すると同時に、前記カムシャフト１０５、前記コントロールシャフト１１０、および前記ドラムシャフト１１５を回転可能なように支持する。
以上、本発明に関する好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施形態から当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者は技術的範囲内において容易に変更することができる。
本発明は、燃焼室に供給される吸気ポートに設置されたバルブのリフト量を連続的に可変させる連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジンの分野に適用できる。
１００：シリンダヘッド
１０５：カムシャフト
１１０：コントロールシャフト
１１２：コントロールカム
１１４：ワームホイール
１１５：ドラムシャフト
１１７：ガイドドラム
１２０：第１キャップ
１２５：第２キャップ
１２７：ガイドスロット
１３０：インプットカム
１３５：インプットリンク
１４０：スイングアーム
１４５：アウトプットリンク
１５０：アウトプットカム
２００：メインギャラリ
２１０：コントロールリンク
２３０：第１流路
２１２：第２流路
２２０：第３流路
２８０：第１リング
２８２：第２リング
２８４：第３リング
２８６：第４リング
３００：バルブ
３１０：タペット
５１０：第１半円溝
５００：第２半円溝
５０５：第３半円溝
５２０：固定ボルト

Claims (3)

  1. 一側にインプットカムが形成されてシリンダヘッド上に設置されるカムシャフトと、
    前記カムシャフトと距離をおいて装着され、その一側に前記インプットカムによって動くスイングアームが装着されたドラムシャフトと、
    前記ドラムシャフトと距離をおいて配置され、その回転に応じて前記ドラムシャフトの位置を可変させるコントロールカムが形成されたコントロールシャフトと、
    前記スイングアームによって動くように前記カムシャフトに装着され、前記ドラムシャフトの位置に応じて前記シリンダヘッドに装着されたバルブを可変的にリフトさせるアウトプットカムと、
    その下部が前記シリンダヘッドの上部に固定され、その下部の一側には前記カムシャフトの外周面とスライディングする第１半円部が形成され、その上部の他側には前記コントロールシャフトの外周面とスライディングする第２半円部が形成される第１キャップと、
    その下部が前記第１キャップの上部に固定され、その下部の一側には前記第２半円部に対応する第３半円部が形成され、その中心部には前記ドラムシャフトが貫通するガイドスロットが形成された第２キャップと、
    前記スイングアームを前記ドラムシャフトで回転させるように、前記スイングアームの一端部と前記インプットカムを連結するインプットリンクと、
    前記アウトプットカムを前記カムシャフトで回転させるように、前記スイングアームの他端部と前記アウトプットカムを連結するアウトプットリンクと、
    前記ドラムシャフトの位置を前記ガイドスロットで可変させるように、前記コントロールシャフトの前記コントロールカムと前記ドラムシャフトを連結するコントロールリンクと、を含み、
    前記ドラムシャフトの一側には、更に、ガイドドラムが配置され、前記ドラムシャフトが、前記ガイドドラムを回転可能に貫通し、前記ガイドドラムが、前記第２キャップのガイドスロットに沿って動くように配置され、前記コントロールリンクが、前記ドラムシャフトを押したり引いたりすることによって、前記ガイドドラムが、前記第２キャップの前記ガイドスロットに沿って動きながら、前記ドラムシャフトの位置を可変する構造を有することを特徴とする連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジン。
  2. 前記ドラムシャフトの回転中心と前記コントロールシャフトの回転中心を連結する線と水平線は、前記シリンダヘッドの中心方向に１０度〜３０度の傾斜を有することを特徴とする請求項１に記載の連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジン。
  3. 前記カムシャフトは前記ドラムシャフトの下部方向に設定され、間隔をおいて配置されることを特徴とする請求項２に記載の連続可変バルブリフトシステムを備えたエンジン。
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