JP7215868B2 - 連続可変バルブデュレーション装置およびこれを含むエンジン - Google Patents
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Description
また、バルブの開放時間を調節することで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放/閉鎖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、費用が高価であるという問題がある。
また、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いため、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。
さらに既存の一般エンジンの過度な設計変更がなくても連続可変バルブデュレーション装置を適用することができるため、生産性を高めることができ、生産費用を節減することができる。
図1は、本発明の実施例による連続可変バルブデュレーション装置が装着されたエンジンの斜視図であり、図2は、本発明の実施例による連続可変バルブデュレーション装置の斜視図である。
図3は、本発明の実施例による連続可変バルブデュレーション装置の一部側面図であり、図4は、本発明の実施例によ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。
図5は、本発明の実施例による連続可変バルブデュレーション装置の一部斜視図であり、図6は、本発明の実施例による連続可変バルブデュレーション装置の一部分解斜視図であり、図7は、図5のVII-VII線の断面図である。
図1ないし図7に示す通り、本発明の実施例によるエンジン1は、連続可変バルブデュレーション装置を含む。
エンジンに4つのシリンダー201、202、203、204が形成されたものが示されているが、これに限定されるのではない。
制御ウォーム104がウォームホイール50の外側に形成されたアウターねじ山54と噛み合う。
本発明の実施例による連続可変バルブデュレーション装置は、ガイドシャフト132が装着されるガイドブラケット134をさらに含む。
ここで、バルブデュレーションは、バルブが開放された時間、つまり、バルブの開放時間から閉鎖時間までを意味する。
ガイドブラケット134には、ガイドシャフト132が固定される固定ホール137と、ホイールハウジング90が移動可能に移動空間138が形成される。
ホイールハウジング90には、ガイドウォール92が一対突出形成され、各ガイドウォール92には、ガイドシャフト132が挿入される移動ホール94が形成される。
ウォームホイール50は、ガイドウォール92の間に配置されてその回転によりガイドウォール92を押すことができる。
連続可変バルブデュレーション装置は、ホール135cを通じてガイドブラケット134に固定され、ホイールハウジング90の移動を案内するスライディングシャフト135をさらに含み、ホイールハウジング90には、スライディングシャフト135が挿入されるスライディングホール96が形成される。
前述したガイドブラケット134、ホイールハウジング90、ウォームホイール50などの構成および連結構造により、連続可変バルブデュレーション装置は、単純なレイアウトでコンパクトに構成される。
ガイドシャフト132は、ガイドブラケット134に形成されたホール132bに結合ピン132aを挿入して結合されてもよい。
同様に、スライディングシャフト135もガイドブラケット134に形成されたホール135bに結合ピン135aを挿入して結合されてもよい。
図8および図9は、本発明の実施例による連続可変バルブデュレーション装置のインナーホイールとカムユニットを示した図面であり、図10は、図6のX-X線の断面図である。
図11および図12は、本発明の実施例による連続可変バルブデュレーション装置のインナーホイールを示した図面である。
連続可変バルブデュレーション装置は、カム軸30に結合され、第1スライディングホール86に回転可能に挿入されるローラホイール60、およびカムスロット74にスライディング可能に挿入され、第2スライディングホール88に回転可能に挿入されるローラカム82をさらに含む。
ローラカム82は、カムスロット74にスライディング可能に挿入されるローラカムボディー82a、および第2スライディングホール88に回転可能に挿入されるローラカムヘッド82bを含む。
ローラカム82には、ローラカム82の離脱を防止する突出部82cが形成され、突出部82cは、カムスロット74にスライディング可能であり、ローラカム82のカム軸30長さ方向の離脱を防止することができる。
カム軸30には、カム軸ホール34が形成され、ローラホイール60のホイールボディー62がカム軸ホール34に移動可能に挿入され、ホイールヘッド64が第1スライディングホール86内で回転可能に備えられる。
カム軸30の内部には、その長さ方向に沿ってカム軸オイルホール32が形成され、ローラホイール60のホイールボディー62には、カム軸オイルホール32と連通するボディーオイルホール66が形成され、ローラホイール60のホイールヘッド64には、ボディーオイルホール66と連通ホール69を通じて連通するオイルグルーブ68(図13参照)が形成される。
カムユニット70は、一つのシリンダー、例えば第1シリンダー201とそれと隣接したシリンダー、例えば第2シリンダー202に対応してそれぞれ備えられる第1、2カム部70a、70bを含み、インナーホイール80は、カム軸30の回転を第1、2カム部70a、70bにそれぞれ伝達する第1、2インナーホイール80a、80bを含んでもよい。
連続可変バルブデュレーション装置は、ホイールハウジング90内に備えられ、第1、2インナーホイール80a、80bと結合するベアリング140をさらに含む。
また、一つのホイールハウジング90内に第1、2インナーホイール80a、80bが備えられて部品数が減ることによって、生産性および経済性が向上することができ、機構全体が占める空間を減らすことができる。ホイールハウジング90内に備えられる第1インナーホイール80aと第2インナーホイール80bが結合されてもよい。例えば、第1インナーホイール80aと第2インナーホイール80bにそれぞれ第1インナーホイール結合部84と第2インナーホイール結合部85が形成されて第1インナーホイール結合部84と第2インナーホイール結合部85が結合されてもよい。
第1インナーホイール80aと第2インナーホイール80bが結合された場合、第1インナーホイール80aと第2インナーホイール80bが分離された場合よりも、部品、例えばベアリング、インナーホイール、ホイールハウジングなどの製作公差による揺動が防止されてより安定した動きが可能である。
第1、2カム部70a、70bには、2つのカム71、72が形成され、各カム71、72の間にはカムキャップ結合部76が形成されてもよい。
カム71、72と接触してバルブ200が開閉される。
連続可変バルブデュレーション装置は、カムキャップ結合部76を回転可能に支持するカムキャップ40をさらに含んでもよい。
図13に示すように、中立状態、つまり、カム軸30とカムユニット70の回転中心が一致した場合、カム71、72はカム軸30と同一の速度で回転する。
エンジンの作動状態により図示していないECU(engine control unit or electric control unit)が制御部100に制御信号を印加すると、例えば制御モータ106が制御シャフト102を回転させる。
その後、制御ウォーム104がウォームホイール50の外側に形成されたアウターねじ山54を回転させてウォームホイール50が回転すると、インナーねじ山52がガイドねじ山130に噛み合ってウォームホイール50がガイドねじ山130に沿って回転しながら移動する。
ホイールハウジング90の位置がカム軸30の回転中心に対して一方向に移動すると、カム軸30に対するカム71、72の回転速度がその位相により変更される。
つまり、ローラホイール60のホイールボディー62がカム軸30に形成されたカム軸ホール34に移動可能に挿入され、ホイールヘッド64が第1スライディングホール86内で回転可能に挿入され、ローラカム82が第2スライディングホール88に回転可能に挿入され、カムスロット74内で移動可能であるため、カム71、72はカム軸30に対する相対的な回転速度が変る。
ホイールハウジング90の位置がカムシャフト30の回転中心に対して反対方向に移動すると、図17の(a)から(b)および(b)から(c)の間では相対的にカム71、72の回転速度が遅くなり、(c)から(d)および(d)から(a)の間では相対的な回転速度が速くなる。
図18は、本発明の実施例による連続可変バルブデュレーション装置のカムスロットを示した図面であり、図19は、バルブプロファイルを示したグラフである。
図18に示すように、カムスロット74がカム71(または72)よりも進角(図18の74a)または遅角(図18の74b)された位置に形成されてもよく、またはカムローブ(lobe)と同一の位相に形成されて多様な形状のバルブプロファイルを形成してもよい。
カムスロット74の形成位置、バルブ200の装着角度などにより図19の(a)に示すように、バルブを開放する時間と閉鎖する時間が同時に変更される。
また、図19の(b)に示すように、バルブ200の開放時間は一定にし、バルブ200の閉鎖時間を進角(advanced)させたり、遅角(retarded)させることもできる。
反対に、図19の(c)に示すように、バルブ200の閉鎖時間は一定にし、バルブ200の開放時間を進角(advanced)させたり、遅角(retarded)させることもできる。
また、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いため、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。
また、既存の一般エンジンの過度な設計変更がなくても連続可変バルブデュレーション装置を適用することができるため、生産性を高めることができ、生産費用を節減することができる。
30:カム軸、カムシャフト
32:カム軸オイルホール
34:カム軸ホール
40:カムキャップ
50:ウォームホイール
52:インナーねじ山
54:アウターねじ山
60:ローラホイール
62:ホイールボディー
64:ホイールヘッド
66:ボディーオイルホール
68:オイルグルーブ
69:連通ホール
70:カムユニット
70a、70b:第1、2カム部
71、72:カム
74:カムスロット
76:カムキャップ結合部
80:インナーホイール
82:ローラカム
82a:ローラカムボディー
82b:ローラカムヘッド
82c:突出部
83:カムスロット
84:第1インナーホイール結合部
85:第2インナーホイール結合部
86:第1スライディングホール
88:第2スライディングホール
90:ホイールハウジング
92:ガイドウォール
94:移動ホール
96:スライディングホール
100:制御部
102:制御シャフト
104:制御ウォーム
106:制御モータ
130:ガイドねじ山
132:ガイドシャフト
134:ガイドブラケット
135:スライディングシャフト
136:ボルト
137:固定ホール
138:移動空間
139:ウォームシャフトキャップ
140:ベアリング
200:バルブ
201~204:第1~4シリンダー
Claims (16)
- カム軸、
カムが形成され、前記カム軸が挿入されるカムユニット、
前記カム軸の回転を前記カムユニットに伝達するインナーホイール、
前記インナーホイールが回転可能に挿入され、前記カム軸と垂直方向に移動可能に備えられるホイールハウジング、
ガイドねじ山が形成され、前記カム軸と垂直方向に備えられるガイドシャフト、
その内側にインナーねじ山が形成されて前記ガイドねじ山に噛み合い、前記ホイールハウジング内側に備えられるウォームホイール、および
前記ウォームホイールに噛み合う制御ウォームが形成された制御シャフト、
を含むことを特徴とする連続可変バルブデュレーション装置。 - 前記ガイドシャフトが装着されるガイドブラケット、
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の連続可変バルブデュレーション装置。 - 前記ガイドブラケットには、前記ガイドシャフトが固定される固定ホールと、前記ホイールハウジングが移動可能に移動空間が形成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デュレーション装置。
- 前記ホイールハウジングには、ガイドウォールが一対突出形成され、
前記各ガイドウォールには、前記ガイドシャフトが挿入される移動ホールが形成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デュレーション装置。 - 前記ウォームホイールは、前記ガイドウォールの間に配置されてその回転により前記ガイドウォールを押して前記ホイールハウジングを移動させることを特徴とする請求項4に記載の連続可変バルブデュレーション装置。
- 前記ガイドブラケットに固定され、前記ホイールハウジングの移動を案内するスライディングシャフト、
をさらに含み、
前記ホイールハウジングには、前記スライディングシャフトが挿入されるスライディングホールが形成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デュレーション装置。 - 前記制御シャフトを支持するように前記ガイドブラケットに固定されるウォームシャフトキャップ、
をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の連続可変バルブデュレーション装置。 - 前記インナーホイールには、第1、2スライディングホールが形成され、
前記カムユニットには、カムスロットが形成され、
前記カム軸に結合され、前記第1スライディングホールに回転可能に挿入されるローラホイール、および
前記カムスロットにスライディング可能に挿入され、前記第2スライディングホールに回転可能に挿入されるローラカム、
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の連続可変バルブデュレーション装置。 - 前記ローラカムは、
前記カムスロットにスライディング可能に挿入されるローラカムボディー、
前記第2スライディングホールに回転可能に挿入されるカムヘッド、および
前記ローラカムの離脱を防止するように形成された突出部、
を含むことを特徴とする請求項8に記載の連続可変バルブデュレーション装置。 - 前記ローラホイールは、
前記カム軸にスライディング可能に結合されるホイールボディー、および
前記第1スライディングホールに回転可能に挿入されるホイールヘッド、
を含むことを特徴とする請求項8に記載の連続可変バルブデュレーション装置。 - 前記カム軸の内部には、その長さ方向に沿ってカム軸オイルホールが形成され、
前記ローラホイールの前記ホイールボディーには、前記カム軸オイルホールと連通するボディーオイルホールが形成され、
前記ローラホイールの前記ホイールヘッドには、前記ボディーオイルホールと連通するオイルグルーブが形成されることを特徴とする請求項10に記載の連続可変バルブデュレーション装置。 - 前記カムユニットは、一つのシリンダーとそれと隣接したシリンダーに対応してそれぞれ備えられる第1、2カム部を含み、
前記インナーホイールは、前記カム軸の回転を前記第1、2カム部にそれぞれ伝達する第1、2インナーホイールを含むことを特徴とする請求項1に記載の連続可変バルブデュレーション装置。 - 前記第1、2インナーホイールは、相対回転が可能に結合されることを特徴とする請求項12に記載の連続可変バルブデュレーション装置。
- 前記ホイールハウジング内に備えられ、前記第1、2インナーホイールを支持するベアリング、
をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の連続可変バルブデュレーション装置。 - 前記第1、2カム部には、2つのカムが形成され、
前記各カムの間には、カムキャップ結合部が形成され、
前記カムキャップ結合部を回転可能に支持するカムキャップ、
をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の連続可変バルブデュレーション装置。 - 請求項1に記載の連続可変バルブデュレーション装置が装着されたことを特徴とするエンジン。
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