JP2009270563A - 連続可変バルブリフト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】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。
【選択図】図１

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。

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。

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。

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。

特開２００４−２９３４８３号公報 特開２００６−３２９１３０号公報 特開２００６−３２９１３１号公報 特開２００７−１３８９１０号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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示した斜視図である。 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示した部分断面図である。 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各構成を示した図面である。 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ローリフトモードでの作動を示した図面である。 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ハイリフトモードでの作動を示した図面である。 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。

符号の説明

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

Claims (7)

1. ａ）入力部、
   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。
2. 前記入力部は、フロントジャーナルを有して、前記カムシャフトに回転力を伝達するとともに、前記カムシャフトを長さ方向に相対的位置変動可能に連結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装置。
3. 前記フロントジャーナルには、前記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装置。
4. 前記調節部は、前記カムシャフトの前記入力部と反対側端部と接触する偏心カムを有して、前記偏心カムの回転により前記カムシャフトの長さ方向相対的位置を調節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装置。
5. 前記媒介部は、前記カムシャフトと平行に形成されたロッカーシャフトと、前記ロッカーシャフトに形成されたロッカーレバーを有し、前記ロッカーシャフトを中心に前記ロッカーレバーがピボット運動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装置。
6. 前記ロッカーレバーは、前記傾斜カムと接触する傾斜部と、前記バルブ開閉部と接触する出力部とを有して構成されることを特徴とする請求項５に記載の連続可変バルブリフト装置。
7. 前記出力部は、前記ロッカーレバーのピボット運動により前記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することを特徴とする請求項６に記載の連続可変バルブリフト装置。

Images