KR100518730B1

KR100518730B1 - 스풀형상의 저양정 롤러를 구비한 2단 롤러핑거 종동절

Info

Publication number: KR100518730B1
Application number: KR10-2003-0010932A
Authority: KR
Inventors: 존 제이. 크리그; 티모씨 더블유. 쿤쯔; 닉 제이. 헨드릭스마; 웨인 에스. 하리스; 제임스 에이. 니에미어; 이종민; 헤르메스 펄난데즈; 조셉 에프. 길트러
Original assignee: 델피 테크놀로지스 인코포레이티드
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2005-10-05
Also published as: KR20030070826A; US20030159666A1; EP1338760A3; JP4330356B2; EP1338760A2; JP2003254024A; US6755167B2

Abstract

2단 롤러핑거 종동절은 동축으로 배치된 샤프트 오리피스를 형성하는 측벽을 구비한 긴 바디, 슬라이더 암 개구를 형성하는 측벽을 서로 연결시키는 팰릿 단부와 소켓 단부, 및 래치 채널을 포함한다. 상기 소켓단부는 유압식 래시 조절기에 장착가능하고, 상기 팰릿 단부는 밸브봉과 짝을 이룬다. 고양정 캠 로브와 접촉하는 슬라이더 암은 슬라이더 암 개구에 배치되고 바디의 팰릿 단부에 피벗식으로 고정된 제 1단부와 활성/비활성 래치와 접촉하는 슬라이더 팁을 형성하는 제 2단부를 구비한다. 상기 래치는 활주가능하도록 래치채널에 배치되고, 상기 래치는 슬라이더 팁에 선택적으로 접촉하는 선단면을 가지고 있다. 상기 샤프트에 견고하게 부착된 제 1,2롤러요소를 구비한 스풀형상의 롤러는 샤프트 오리피스에 회전가능하도록 배치되어 있고, 상기 롤러는 저양정 캠 로브의 표면 운동에 따라 움직인다. 바람직하게, 상기 샤프트는 제 1,2 샤프트 오리피스를 관통하여 사이에 뻗어 있는 롤러나 니들 베어링에 저널되어 있어서, 상기 RFF를 통해 정상적인 다량의 오일흐름에 노출되어 있다.

Description

스풀형상의 저양정 롤러를 구비한 2단 롤러핑거 종동절{Two-step roller finger cam follower having spool-shaped low-lift roller}

본 출원은 2002년 2월 26일자로 제출된 미국 가출원(Provisional Application) 제 60/359,744호의 이익을 주장한다.

본 발명은 오버헤드 캠(overhead cam)식 내연기관에 사용되는 롤러핑거 종동절(roller finger follower)에 관한 것으로, 특히 스풀(spool)형상의 롤러세트가 사용되는 롤러핑거 종동절에 관한 것이다.

롤러핑거 종동절(RFF)은 순차적으로 실린더 흡입, 배출밸브를 개폐하기 위해 오버헤드 캠식 내연기관에 널리 사용된다. 대표적인 이용으로, 상기 RFF는 캠 샤프트 로브(lobe)의 회전운동을 상기 RFF의 피벗식(pivotal) 운동으로 전환하여 전달함으로써 관련 밸브를 개폐하는 역할을 한다.

대표적인 다 실린더 엔진(multiple-cylinder engine)의 사용 사이클(duty cycle)의 일부 구간에 대해, 성능부하(performance load)는 보다 소수의 연소 실린더를 구비한 보다 적은 기능을 가진 엔진에 의해 충족될 수 있고, 낮은 부하 요구시, 보다 큰 엔진의 하나 이상의 실린더가 점화업무(firing service)로부터 제외될 수 있다면 연료의 효율성은 향상될 수 있다고 알려져 있다. 작은 토크가 필요할 때, 밸브는 연료를 절약하기 위해서 단지 저양정(low lift) 위치로 개방될 수 있고, 큰 토크가 필요할 때, 상기 밸브는 더 많은 연료를 유입시키기 위해 고양정(high lift) 위치로 보다 활짝 개방될 수 있다는 것도 또한 알려져 있다. 다른 다양한 방법으로는 미리 선택된 실린더와 연결된 밸브구동장치의 일부를 비활성화함으로서 이것을 구현하는 것이 당업계에서 알려져 있다. 한가지 방법은 캠샤프트의 고양정 로브(high lift lobe)와 접촉하도록 위치될 수 있는 활성화 및 비활성화가 가능한 중앙 슬라이더 암을 갖춘 특수한 2단 RFF를 제공함으로서 구현하는 것이다. 그러한 2단 RFF는 전형적으로 상기 캠샤프트의 저양정 로브(low lift lobe)와 접촉하도록 상기 슬라이더 암 각각의 측면에 배치된 롤러를 구비하고 있다. 따라서, 상기 2단 RFF는 상기 RFF의 슬라이더 암이 비활성화된 위치에 있을 때, 관련 밸브가 저양정이 되도록하고, 상기 RFF의 슬라이더 암이 상기 캠샤프트의 고양정 로브에 접촉하는 활성화된 위치에 있을 때, 관련 밸브를 고양정이 되도록 한다.

당업계에서 알려진 2단 RFF는 축방향으로 이동가능한 밸브봉(valve stem)과 접촉하고 있는 팰릿 단부(pallet end)를 구비한 긴 바디(elongate body)와 예컨대 유압식 래쉬 조절기(HLA, hydraulic lash adjuster)와 같은 고정 피벗(pivot)과 접촉하고 있는 반대의 소켓 단부(socket end)를 일반적으로 포함한다. 이동가능하여 비활성화가 가능한 고양정 슬라이더는 상기 RFF 바디의 중심에 위치되어 있다. 롤러는 상기 바디에 고정된 비회전 샤프트상에 회전가능하도록 설치되어 상기 슬라이더의 각 측면 상에 배치되어 있다. 상기 롤러는 예를 들면 니들 베어링과 같이 폭이 좁은 베어링에 의해 지지되어 있다. 단부 와셔(end washer)는 상기 롤러와 베어링을 상기 샤프트에 회전가능하도록 고정하고 상기 롤러와 베어링을 상기 샤프트상에서 측면으로 움직이지 못하도록 구속하는데 사용된다.

배경기술에서 상기 베어링의 폭은 롤러 자체의 폭까지로 제한된다. 또한, 상기 베어링은 상기 바디 측벽의 외측에 배치되기 때문에, 상기 베어링은 상기 RFF바디 내의 윤활유의 흐름으로부터 실질적으로 차단된다.

본 발명의 주목적은 상기 RFF의 전체 폭을 충분히 증가시키지 않고 내구성이 보다 향상되도록 개선된 롤러 베어링 장치를 제공하는 것이다.

또한, 보다 소수의 부품을 구비한 단순화된 RFF를 제공하는 것도 목적이다.

본 발명이 2단 비활성 RFF에 대해 기술되는 동안, 상기 베어링의 개선은 1단 RFF의 롤러에 잘 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

간단하게 설명하면, 내연기관의 캠샤프트와 함께 사용되는 롤러핑거 종동절은 동축으로 배치된 샤프트 오리피스(shaft orifice)를 형성하는 제 1,2측면부를 구비한 긴 바디를 포함하고 있다. 팰릿 단부와 소켓 단부는 슬라이더 암 개구(aperture)와 래치핀 채널(latch pin channel)을 형성하는 제 1,2측면부를 서로 연결시킨다. 상기 소켓 단부는 유압식 래쉬 조절기와 같은 설치요소와 짝을 이루어 움직이고, 상기 팰릿 단부는 밸브 봉, 핀틀(pintle), 리프터(lifter), 따위와 짝을 이루어 움직인다. 고양정 캠 로브(lobe)와 접촉하는 슬라이더 암은 슬라이더 암 개구(apeture)에 배치되고, 상기 바디의 팰릿 단부에 피벗식으로 고정된 슬라이더 암의 제 1단부와 활성화/비활성화된 래치와 접촉하도록 슬라이더 팁을 형성하는 제 2단부를 구비하고 있다. 상기 래치는 활주가능하도록 적어도 일부분이 상기 래치핀 채널에 배치되는데, 상기 래치핀은 상기 슬라이더 팁과 선택적으로 접촉하기 위한 선단면(nose section)을 구비하고 있다. 샤프트와 상기 샤프트에 견고하게 부착된 적어도 하나의 롤러요소를 포함하는 스풀형상의 롤러는 상기 샤프트 오리피스에 회전가능하도록 배치되어 있는데, 상기 롤러는 저양정 캠로브의 표면 움직임에 따라 움직인다. 바람직하게, 상기 샤프트는 제 1,2 샤프트 오리피스의 사이에서 제 1,2 샤프트 오리피스를 모두 관통하도록 뻗어 있는 롤러나 니들 베어링에 저널되어 있어서, 상기 RFF의 중앙부분을 관통하여 흐르는 정상적인 다량의 오일에 노출되어 있다.

본 발명은 이하에서 첨부한 도면들을 참조하여 예를들어 설명될 것이다.

도 1,2,3, 및 6에는 개선된 RFF(10)가 도시되어 있다. RFF(10)의 팰릿 단부(12)는 밸브봉(11)과 접촉하고 있고, RFF(10)의 소켓 단부(14)는 래쉬 조절기(13)과 접촉하고 있다. RFF(10)는 바디 조립체(15)(도 3), 슬라이더 암 조립체(18)(도 3), 스풀롤러 조립체(20)(도 2), 로스트 모션 스프링(22)(도 1과 도 3), 및 래치 조립체(24)(도 3)를 포함하고 있다.

바디 조립체(15)는 긴 바디(16)와 롤러 베어링(17)을 포함하고 있다. 롤러 베어링(17)은 도 1에서 니들 베어링 타입으로 도시되어 있지만 당업계에서 알려진 어떠한 타입의 베어링 타입도 가능하다. 긴 바디(16)는 바디 측벽(28,30)에 의해 형성된 슬라이더 암 개구(26)를 포함하고 있다. 바디 측벽(28,30)은 그것을 관통하는 샤프트 오리피스(32,34)와 베어링 플랜지(35)를 형성하고 있다. 각각의 샤프트 오리피스(32,34)는 중심축 A와 동심을 이룬다. 샤프트 오리피스(32,34)의 직경은 바람직하게는 동일한 직경의 롤러 베어링(17)을 압입 끼워맞춤하기 위한 크기이다. 바디 측벽(28,30)은 그것을 관통하는 슬라이더 암 샤프트 개구(36,38)를 추가적으로 형성한다. 각각의 샤프트 개구(36,38)는 중심축 B와 동심을 이룬다. 중심축 A는 중심축 B와 상당히 평행하다. 바디(16)의 팰릿 단부(12)에 가까운 바디 측벽(28,30)은 슬라이더 샤프트 개구(36,38)의 원주둘레에 위치된 로스트 모션 스프링 러그(40)를 추가적으로 형성하고 있다. 바디(16)의 소켓 단부(14)는 래치핀 클리어런스 오리피스(42,44)와 래치 채널(46)을 형성한다. 각각의 래치핀 클리어런스 오리피스(42,44)는 중심축 C와 동심을 이룬다. 래치 채널(46)은 중심축 D와 동심을 이룬다. 중심축 C는 중심축 A 및 B에 상당히 평행하고; 중심축 D는 중심축 A, B, 및 C에 상당히 수직하다. 바디(16)의 소켓 단부(14)는 래치 채널(46)에 인접하고 평행하며 오일 오리피스(50)와 연통되도록 추가적으로 오일 통로(48)를 형성하고 있다(도 3). 이후에 좀더 자세하게 설명되어질 바에 따르면, 상기 HLA로부터 가압된 윤활유는 오일 통로(48)를 통해 공급되어 이하에서 설명될 슬라이더 암 조립체(18)로 보내진다.

슬라이더 암 조립체(18)는 슬라이더 암(52)과 슬라이더 샤프트(54)를 포함하고 있다. 샤프트(54)는 외측 단부(outer end)(55,56)와 중앙부(58)를 포함하고 있다. 슬라이더 암(52)은 슬라이더 샤프트 오리피스(60), 슬라이더 면(21), 슬라이더 팁(64), 및 롤러 샤프트 클리어런스 개구(66)를 형성하고 있다. 슬라이더 샤프트 오리피스(60)의 직경은 샤프트(54)의 중앙부(58)를 압입 끼워맞춤하기 위한 크기이다. 한편, 바디(16)에 형성되어 있는 슬라이더 샤프트 개구(36,38)의 직경은 샤프트(54)의 외측 단부(55,56)가 헐거운 끼워맞춤으로 설치되기 위한 크기이다. 따라서, 샤프트(54)는 슬라이더 샤프트 개구(36,38)내에서는 자유롭게 회전하지만 슬라이더 샤프트 오리피스(60)내에서는 자유롭게 회전하지 않는다. 그 결과 슬라이더 암 조립체(18)가 슬라이더 암 개구(26)에 조립될 때, 슬라이더 암 조립체(18)는 슬라이더 샤프트(54)와 상기 바디(16)의 개구(36,38) 사이에서 단지 상대운동을 하며 중심축 B에 대해 자유롭게 회전한다.

도 1과 2에 잘 도시된 바와 같이, 스풀형상의 롤러 조립체(20)는 서로 거리를 두고 떨어져 있는 롤러요소(68,70)와 롤러 샤프트(72)를 포함하고 있다. 롤러샤프트(72)는 외측 단부(73,74)와 중앙부(76)를 포함하고 있다. 롤러요소(68,70)는 내경(78)과 외경(80)을 형성한다. 롤러(68,70)의 내경(78)은 샤프트(72)의 외측 단부(73,74)를 압입 끼워맞춤하기 위한 크기이다. 상기 롤러요소는 또한 외측 단부(73,74)에 헐겁게 끼워져, 예를들면, 상기 샤프트에 용접되거나, 접착되거나, 말뚝으로 고정되거나, 또는 당업계에서 알려진 다른 어떤 방법에 의해 견고하게 부착될 수 있음을 알 수 있다. 롤러요소(68,70)의 외측면은 상기 샤프트에 조립될 때 샤프트(72)의 단부면과 높이가 상당히 같게 된다. 롤러 베어링(17)의 내경(82)은 샤프트(72)를 회전가능하도록 끼우기 위한 크기이다. 따라서, 롤러 베어링(17)은 당업계에서 알려져 있는 본질적으로 마찰이 없는 방법으로 상기 샤프트에 대해 자유롭게 회전한다.

그러므로, 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 롤러 요소(68,70)와 샤프트(72)는 바디 조립체(15)에 조립될 때 롤러 베어링(17)내에서 완전한 스풀형상의 유닛으로서 회전한다. 상기 베어링은 롤러 요소의 내측에 장착되기 때문에, 상기 베어링의 폭이 종래기술에서와 같이 상기 롤러 요소의 폭에 제한을 받지 않는다. 사실, 도 2에 보기 쉽게 도시된 바와 같이, 상기 베어링의 폭(84)은 상기 RFF 조립체의 전체 폭(88)을 증가시키지 않고도 롤러(68,70) 폭(86)의 거의 3배가 된다. 또한, 단부 와셔(end washer)가 상기 롤러요소를 종래기술에서와 같이 상기 샤프트 끝단에 고정시키는데 필요하지 않기 때문에, 폭이 훨씬 더 넓은 베어링이 RFF 조립체의 전체폭을 증가시키지 않고서도 사용될 수 있다. 게다가, 종래기술에서 상기 단부 와셔와 RFF 바디의 벽체가 있는 곳은 롤러에 대한 횡 스러스트면으로서의 역할을 하고, 베어링 쇼울더(89)나 베어링 플랜지(35)는 본 발명의 횡 스러스트면으로서의 역할을 한다. 이하에서 좀 더 자세히 설명되어질 바에 따르면, 본 발명의 상기 스러스트면은 마찰과 마모를 감소시키기 위하여 윤활이 잘 되어 있다.

다시 도 1을 참조하면, 로스트 모션 스프링(lost motion spring)(22)은 상기 바디(16)에 형성된 스프링 스톱(90)과 슬라이더 면(21)의 하면(19)에 인접하여 결합되어 있는 슬라이더 샤프트(54)의 외측 단부(55,56) 둘레에 감겨있다. 각각의 로스트 모션 스프링(22)은 각각의 측벽(28,30)으로부터 신장한 적어도 하나의 로스트 모션 스프링 러그(lug)(40)에 의해 중심축 B를 중심으로 가이드 되어 있다. 적어도 하나의 랩(wrap)(93)을 구비한 리테이너 클립(92)은 로스트 모션 스프링(22)을 그 자리에 횡방향으로 고정하기 위해 적어도 하나의 스프링 러그(40) 둘레에 고리로 걸려 있다. 로스트 모션 스프링을 그 곳에 고정하기 위한 대체 실시예로서는, 단부 후크(end hook)(94)가 상기 스프링 러그(40')(도 4)의 단부에 형성되는 것이 가능하거나 러그(40")가 리테이너 스프링(92)을 필요로 하지 않도록 중심축 B로부터 축방향으로 갈라지도록 형성될 수 있다. RFF(10)에 로스트 모션 스프링이 조립될 때, 각각의 로스트 모션 스프링(22)은 바이어스력(bias force)을 반시계방향으로 슬라이더 암 조립체(18)에 가한다(도 3에 도시).

래치 조립체(24)는 상당히 원통형인 래치(96), 접촉 패들(98), 스프링(100), 및 래치핀(102)을 포함한다. 래치(96)는 평평한 선단면(nose section)(104)과 직경 축소부(106)를 또한 형성하고 있다. 선단면(104)은 선택적으로 슬라이더 팁(64)과 접촉하도록 형성되어 있고, 직경 축소부(106)는 슬라이더 암(52)의 슬라이더 면(21)을 윤활시키기 위해 오리피스(50)로부터 오일 통로(48)로의 오일 흐름을 촉진시키도록 형성되어 있다. 래치(96)는 래치 채널(46)속으로 활주가능하게 끼워지기 위한 크기이다. 래치(96)의 선단면(104) 반대쪽에는 접촉 패들(98)을 끼우기 위한 래치핀 오리피스(108)와 슬롯(110)이 형성되어 있다. 동일한 크기의 오리피스(112)가 상기 접촉 패들(98)에 마련되어 패들(98)이 래치슬롯(110)에 끼워질 때, 오리피스108과 112는 동축을 이루도록 정렬된다. 예를 들면, 코일 스프링으로 형성된 바이어스 스프링(bias spring)(100)은 원통형의 래치(96)둘레에 위치되고, 래치 조립체(24)가 래치 채널(46)속으로 조립될 때, 바디(16)에 형성된 스프링 스톱(116)에 인접하게 접촉한다. 스프링(100)의 다른쪽 단부는 래치 조립체(24)가 바깥쪽으로(도 3) 또는 슬라이더로부터 이탈된 위치로 치우치도록 래치핀(102)과 접촉한다. 바디 조립체(15) 속으로의 래치핀 조립체(24)의 조립은 다음과 같다.

래치핀(102)은 단부(119,120)와 중앙부(122)를 포함한다. 중앙부(122)에서의 래치핀(102)의 직경은 적어도 하나의 오리피스(108,112)에 압입 끼워맞춤되는 크기이다. 바디(16)에 형성된 래치핀 클리어런스 오리피스(42,44)의 중심축 C는 도 3에 도시된 바와 같이, 래치 조립체(24)가 RFF(10)에 위치될 때 오리피스(108, 112)의 중심축 E와 일반적으로 동축을 이룬다. 이와 같은 방법으로 핀이 조립될 때, 핀(102)의 중심부(122)는 오리피스(108,112) 내로 삽입되어서, 핀(102)의 단부(119,120)가 적어도 부분적으로는 클리어런스 오리피스(42,44)내로 뻗어있게 된다. 래치핀 클리어런스 오리피스(42,44)의 직경은 핀의 단부(119,120)에서의 래치핀(102) 직경보다 상당히 크기 때문에, 핀의 단부(119,120) 직경에 대한 오리피스(42,44)의 크기는 래치 조립체(24)의 좌/우, 접촉/이탈(engagement /disengagement) 움직임을 제한한다. 따라서, RFF(10)에 핀이 조립될 때, 핀(102)은 (1)스프링(100)을 위한 안착부의 제공; (2)래치(96)에의 패들(98)의 고정; (3)래치(96)의 왼쪽방향으로의 움직임(도 3)의 제한; 및 (4)래치(96)의 오른쪽방향으로의 움직임(도 3)의 제한을 포함하는 다양한 목적을 제공한다.

이제 도 3을 참조하면, RFF 조립체(10)는 슬라이더-이탈 모드로 도시되어 있다. 래치 조립체(24)는 완전히 오른쪽으로 치우쳐진 위치에 있게 된다. 래치(96)의 선단면(104)은 슬라이더 암(52)의 슬라이더 팁(64)과 접촉하고 있지 않다. 이 모드에서, 도 6을 통해 잘 설명된 바와 같이, 캠 샤프트(130)의 저양정 캠 로브(132)의 회전운동은 롤러요소(68,70)에 의해 래시 조절기(13)에 대한 RFF의 피벗식 운동으로 변환되어서, 관련 밸브의 저양정 개방을 제공한다. 슬라이더 암 조립체(18)는 래치장치로부터 이탈되어 있기 때문에, 슬라이더 암(52)상으로 전달된 고양정 캠로브(134)의 회전운동은 로스트 모션 스프링(22)에 의해 완충되고, 슬라이더 암(52)에 의해 RFF(10)의 피벗식 운동으로 변환되지 않는다. 이 모드(이탈된 위치)에서, 저양정 로브(132)와 저양정 캠의 기초원(133)을 포함하는 저양정 캠의 모든 표면은 상기 캠샤프트의 완전한 회전을 통해 롤러요소(68,70)와 접촉하게 된다. 또한, 슬라이더 암 조립체(18)상의 로스트 모션 스프링(22)의 작용 때문에, 고양정 로브(134)와 고양정 캠의 기초원(135)을 포함하는 고양정 캠의 모든 표면은 캠의 표면과 슬라이더 면 사이의 오일막을 유지하는 슬라이더 면(21)과 접촉하게 된다. 도 3에서는 슬라이더 암(52)에 있는 롤러 샤프트 클리어런스 개구(66)는 상기에서 설명한 바와 같이 슬라이더 암 조립체(18)의 완전한 운동이 가능하도록 롤러 샤프트(72)에 충분한 클리어런스를 부여한 크기임을 알 수 있다.

도 7은 슬라이더-접촉 모드에서의 RFF를 나타낸다. 이 모드에서는, 내연기관(131)의 캠샤프트(150)에 설치된 고양정 캠로브(134)의 회전운동이 슬라이더 암 조립체(18)에 의해 래시 조절기(13)에 대한 RFF(10)의 피벗식 운동으로 전환되어서, 관련 밸브의 고양정 개방을 제공한다. 도 6과 7을 참조하면, 상기 슬라이더가 래치의 선단면에 접촉되기 때문에, 고양정 캠로브(134)의 회전운동은 로스트 모션 스프링(22)에 의해 완충되지 못하여 슬라이더 암(52)에 의해 RFF(10)의 피벗식 운동으로 전달된다. 이 모드(접촉된 위치)에서는 저양정 캠의 로브부(lobed portion)(132)가 롤러 요소(68,70)와 접촉하지 않는 동안에, 저양정 캠의 기초원부(base circle portion)(133)는 접촉한다. 따라서, 슬라이더-접촉 위치일 때, 캠샤프트(130) 각각의 회전에 대해 저양정 캠의 기초원(133)은 처음으로 롤러요소와 접촉하고, 고양정 캠 로브(134)가 접촉된 슬라이더 암(52)과 접촉할 때, 상기 롤러요소로부터 이탈한다. 저양정 캠에 의해 스풀형상의 롤러에 가해지는 이러한 고주파 반복하중(high frequency cyclic load)은 상기 롤러요소 표면의 마모를 증가시킬 수 있다. 롤러요소를 관통하여 측면에 형성된 중량경감용 구멍(lightener hole)(69)들은 관성과 마모를 감소시키기 위하여 롤러요소의 회전질량을 감소시키는 역할을 한다.

웨브(140), 허브(142), 림(144)을 포함하고, "I-빔" 형상의 단면으로 이루어진 대체 실시예의 롤러요소(68',70')가 도 8에 도시되어 있다. 중량경감용 구멍과 마찬가지로, I-빔 형상의 단면은 관성과 마모를 감소시키기 위하여 롤러의 회전질량을 감소시키는 역할을 한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 롤러요소(68',70')는 추가적인 질량의 감소를 위해 중량경감용 구멍(69)을 구비할 수도 있다.

여기에서 설명한 RFF(10)는 바람직한 실시예에서 분할 베어링(17)을 사용한다. 베어링(17)은 니들 베어링으로 도 1에 도시되어 있다. 대체 실시예에서, RFF(10')는 니들 베어링의 전체 폭 세트(full width set)를 사용하는 것이 분할 베어링을 사용하는 것보다 낫다. 도 9a와 9b에 도시된 바와 같이, 긴 니들 베어링 세트(150)의 외경과 내경은 베어링 오리피스(152,154)에 직경에 딱 맞고 샤프트(156) 직경의 둘레에 딱 맞는 크기이므로 스풀 롤러 조립체(160)와 베어링 세트(150)가 긴 바디(162)에 설치될 때, 상기 스풀 롤러 조립체는 당업계에서 알려진 바와 같이 본질적으로 마찰이 없는 방법으로 중심축 A에 대해 자유롭게 회전한다. 긴 니들 베어링 세트(150)의 폭(164)은 바디(162)의 폭(166)과 상당히 같거나 약간 작다. 따라서, 도 1에 기호 35로 도시된 베어링 플랜지는 상기 롤러에 횡 스러스트면을 제공한다. 본 실시예에서 긴 니들 베어링 세트(150)는 바디 측벽(28,30)의 두께에 의해 지지된다. 그러나, 긴 바디(162)의 바닥면(168)(도 9a에 도시)은 긴 니들 베어링 세트(150)에 중앙 지지부를 제공하도록 형성될 수 있음을 알 수 있다.

또 다른 실시예(도 8)에서, 상기 긴 니들 베어링 세트는 롤러 샤프트(72)와 긴 바디(162) 사이에 마찰이 작은 접촉을 제공하도록 샤프트 오리피스(32,34)속으로 압입 끼워맞춤되거나 오리피스(32,34) 속으로 헐겁게 끼워지는 베어링 슬리브(170)로 대체될 수 있다. 압입 끼워맞춤시, 베어링 슬리브(170)는 캠 샤프트가 회전함에 따라 RFF로 가해지는 힘에 의해 휘어지는 것을 방지하기 위해 추가적인 강성을 긴 바디(162)에 제공한다.

추가 실시예에서, 도 9a와 9b에 도시된 긴 니들 베어링 세트는 외측튜브(146)를 포함하도록 변경될 수 있다(도 9c). 이 실시예에서 튜브(146)의 외경은 베어링 오리피스(152,154)에 압입되는 크기인 반면에 튜브(146)의 내경은 긴 니들 베어링 세트(150)의 외경을 수용하는 크기이다. 한편, 샤프트(156)의 외경은 일단 모든 요소들이 이와 같은 방법으로 조립되도록 베어링 세트(150)의 내경에 끼워지는 크기이므로, 상기 스풀 롤러 조립체는 당업계에서 알려진 바와 같이 본질적으로 마찰이 없는 방법으로 바디(162)에 대하여 중심축 A를 중심으로 자유롭게 회전한다. 튜브(146)와 긴 베어링 세트(150)의 폭은 도 1에 도시된 바와 같이, 베어링 플랜지(35)가 상기 롤러에 횡 스러스트 면을 제공하도록 바디(162)의 폭과 상당히 같거나 약간 작다. 이 실시예에서, 튜브(146)는 베어링 세트(150)에는 중앙 지지부를 제공하고 바디(162)에는 강성을 제공한다.

RFF(10)와 그 구성요소에 대한 윤활은 본 발명에 의해서 개선되었다. 상기에서 설명한 바와 같이, 윤활유는 긴 바디(16)에 형성된 오일 통로(48)를 통해 슬라이더 면(21)에 직접 공급된다. 오일 통로(48)는 HLA로부터 가압된 윤활유를 공급받는 오리피스(50)와 유체적으로 연결되어 있다. 윤활유는 오리피스(50), 원통형 래치(96)의 둘레 및 래치 채널(46)을 통해 채널(46)과 유체적으로 연결된 오일 통로(48)속으로 흐른다. 통로(48)로부터 뻗어있는 구멍(opening)(51)(도 3)은 슬라이더 면(21)과 롤러(68,70)의 외주면으로 오일의 흐름을 유도한다. 윤활유는 슬라이더 면(21)으로부터 샤프트(72)의 둘레에 윤활유가 고이는 슬라이더 암 개구(26)속으로 떨어져 롤러 베어링(17)속으로 직접 흘러든다.

대체 실시예에서는, 중량경감용 구멍(69) 대신에, 상기에서 설명한 바와 같이 상기 롤러요소의 회전질량을 감소시키고, 주변으로부터 베어링(17)쪽으로 윤활유를 주입하고 유도하는 역할을 모두 하는 롤러요소(68",70")를 통과하여 날개(172)가 배치된다(도 10). 따라서, RFF(10)의 모든 마찰면은 확실하고 충분하게 윤활유로 뒤덮히게 된다. 긴 니들 베어링 세트(150)가 사용되는 대체 실시예(도 9b)에 관해서는, 롤러 샤프트(156)는 나선형의 급유홈(158)을 그 표면에 추가적으로 형성하고 있다. 윤활유는 상기에서 설명한 바와 같이 슬라이더 암 개구(26)속으로 떨어지고, 사용시 니들 베어링이 회전함에 따라 니들 베어링을 통해 샤프트(156)쪽으로 흡입된다. 나선형의 급유홈(158)은 샤프트(156)의 표면을 가로질러서 롤러요소(68,70)쪽으로 윤활유를 전달하는 역할을 한다.

베어링 슬리브(170)가 사용되거나(도 8) 튜브(146)가 긴 니들 베어링 세트(150)와 함께 사용되는(도 9c) 대체 실시예에 대해서, 급유개구(171)는 슬라이더 암 개구(26)를 샤프트(156)의 표면 및 급유홈(158)과 유체적으로 연결하기 위해 슬리브(170)의 벽을 관통하거나 튜브(146)의 벽을 관통하여 형성되어 있다. 따라서, 충분한 윤활유는 샤프트(156)와 롤러요소(68,70)를 윤활시키기 위해 슬리브(170) 내부로 확실하게 공급된다.

또 다른 대체 실시예에서, 슬리브(170)의 내측면은 나선형의 급유홈(174)을 형성하고 있다. 상기에서 설명한 바와 동일한 방법으로, 윤활유는 상기 롤러 샤프트의 표면을 가로지르는 홈에 의해 롤러요소(68,70)쪽으로 이송된다.

배경기술에서, 윤활유는 통로(48)와 유사한 통합 오일통로에 의해 슬라이더 면(21)쪽으로는 유도되지 않는다. 또한, 상기 롤러요소와 롤러 베어링은 롤러 바디 외측의 롤러 샤프트에 장착되어 있기 때문에, 상기 롤러바디의 벽체는 상기 바디내에 고인 오일에 의해 윤활되지 않도록 상기 베어링과 롤러를 좋지않게 차단한다.

도 11a에서는, 본 발명의 샤프트(72)와 분할 베어링(17) 쪽으로 가해지는 하중이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 저양정 캠로브로부터의 하방향 힘(180)은 베어링(17)의 최외곽 에지에 근접한 샤프트상에서 반시계방향의 굽힘 모멘트(182)를 발생시킨다. 에지하중(edge loading)은 샤프트/베어링 에지 연결부에 좋지 않은 마모를 발생시킬 수 있는 이 부분에서 크다. 대체 실시예의 RFF(10")의 일부분이 도 11b에 도시되어 있다. 스풀롤러 조립체(190)는 롤러 샤프트(192)와 롤러 요소(194,196)를 포함하고 있다. 도시된 베어링(17)과 바디(16)의 일부분은 RFF(10)의 대응하는 구성요소와 상당히 동일하다. 저양정 캠로브로부터의 하방향 힘(198)은 베어링(17)의 최외곽 에지에 근접한 샤프트 상에서 반시계방향의 굽힘 모멘트(199)를 발생시킨다. 게다가, 롤러요소(194,196)의 접촉면(201)으로부터 오프셋(offset)된 허브(200) 때문에, 하방향 힘(198)은 샤프트(192) 외측 단부에 발생하는 시계방향의 모멘트(202)를 발생시킨다. 오프셋 허브에 의해 발생된 상기 시계방향의 모멘트는 샤프트/베어링 에지 결합부에서 발생된 에지 하중의 크기를 감소시키고 결합부에서의 마찰과 좋지 않은 마모를 감소시키는 역할을 한다.

상기에서와 같이 본 발명에 의하면, 상기 RFF의 전체 폭을 증가시키지 않고 내구성이 보다 향상되도록 개선된 롤러 베어링 장치를 제공하고, 보다 소수의 부품을 구비한 단순화된 RFF를 제공하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 RFF의 제 1실시예의 분해 사시도이다.

도 2는 도 1의 관통 중심축 A에 대한 상기 RFF의 단면도이다.

도 3은 도 1의 관통 중심축 D에 대한 상기 RFF의 단면도이다.

도 4는 제 2실시예의 로스트 모션 스프링 러그의 측면도이다.

도 5는 제 3실시예의 로스트 모션 스프링 러그의 측면도이다.

도 6은 상기 RFF, 캠샤프트, 밸브 및 HLA의 사시도이다

도 7은 도 3과 유사하나 상기 슬라이더가 접촉되어 있는 상기 RFF의 단면도이다.

도 8은 대체 실시예의 롤러를 도시한 관통 중심축 A에 대한 상기 RFF의 단면도이다.

도 9a는 대체 실시예의 베어링을 도시한 사시도이다.

도 9b는 도 9a의 분해도이다.

도 9c는 도 9a와 도 9b에 도시된 실시예의 변형형태의 분해도이다.

도 10은 또 다른 실시예의 롤러를 도시한 도 9b와 유사한 분해도이다.

도 11a와 도 11b는 상기 롤러에 의해 베어링상에 가해지는 힘을 관통한 중심축 A에 대하여 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10..... 롤러핑거 종동절 11..... 밸브봉

12..... 팰릿 단부 14..... 소켓 단부

15..... 바디 조립체 16..... 바디

17..... 롤러 베어링 18..... 슬라이더 암 조립체

20..... 스풀롤러 조립체 21..... 슬라이더 면

22..... 로스트 모션 스프링 24..... 래치 조립체

26..... 슬라이더 암 개구 28,30..... 측벽

32,34..... 샤프트 오리피스 36,38..... 슬라이더 샤프트 개구

40..... 로스트 모션 스프링 러그

42,44..... 래치핀 클리어런스 오리피스

46..... 래치 채널 48..... 오일 통로

50..... 오일 오리피스 52..... 슬라이더 암

54..... 슬라이더 샤프트 60..... 슬라이더 샤프트 오리피스

64..... 슬라이더 팁 66..... 롤러 샤프트 클리어런스 개구

68,70..... 롤러요소 72..... 샤프트

96..... 래치 98..... 접촉 패들

100..... 스프링 102..... 래치핀

104..... 선단면 106..... 직경 축소부

108..... 래치핀 오리피스 110..... 슬롯

Claims

내연기관의 캠샤프트와 함께 사용되는 롤러핑거 종동절에 있어서,

a) 동축으로 배치된 샤프트 오리피스를 형성하는 제 1측벽과 제 2측벽, 슬라이더 암 개구를 형성하는 상기 제 1,2측벽들을 서로 연결시키는 팰릿 단부와 소켓 단부, 및 래치 채널을 구비하는 긴 바디;

b) 상기 캠샤프트의 제 1캠 로브와 접촉하도록 상기 슬라이더 암 개구에 배치되고, 상기 바디의 상기 팰릿 단부에 피벗식으로 고정된 상기 슬라이더 암의 제 1단부와 슬라이더 팁을 형성하는 제 2단부를 구비하는 슬라이더 암;

c)상기 래치 채널에 활주가능하도록 적어도 부분적으로 배치되며, 상기 슬라이더 팁과 선택적으로 접촉하는 선단면을 구비하는 래치를 포함하는 래치 조립체; 및

d)상기 샤프트 오리피스에 회전가능하도록 배치된 상기 스풀롤러의 샤프트와, 상기 샤프트에 견고하게 부착된 적어도 하나의 롤러요소를 제 2 캠 로브와 접촉하도록 구비하는 스풀 롤러 조립체를 포함함을 특징으로 하는 롤러핑거 종동절.
제 1항에 있어서, 상기 샤프트와 상기 양측의 샤프트 오리피스의 사이에 동축으로 배치된 적어도 하나의 베어링을 추가적으로 포함함을 특징으로 하는 롤러핑거 종동절.
제 2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 베어링은 분할 베어링을 포함함을 특징으로 하는 롤러핑거 종동절.
제 2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 베어링은 니들 베어링을 포함함을 특징으로 하는 롤러핑거 종동절.
제 4항에 있어서, 니들 베어링과 상기 양측의 샤프트 오리피스 사이에 동축으로 배치된 외측튜브를 추가적으로 포함함을 특징으로 하는 롤러핑거 종동절.
제 2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 베어링은 슬리브 베어링을 포함함을 특징으로 하는 롤러핑거 종동절.
제 6항에 있어서, 상기 슬리브 베어링은 관통의 오일 개구를 포함함을 특징으로 하는 롤러핑거 종동절.
제 7항에 있어서, 상기 샤프트는 나선형의 급유홈을 포함함을 특징으로 하는 롤러핑거 종동절.
제 7항에 있어서, 상기 슬리브는 나선형의 급유홈을 추가적으로 형성하는 내측면을 포함함을 특징으로 하는 롤러핑거 종동절.
제 1항에 있어서, 상기 긴 바디는 상기 슬라이더 암의 슬라이더 면으로 오일을 전달하기 위한 오일 통로를 추가적으로 포함함을 특징으로 하는 롤러핑거 종동절.
제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 롤러는 측면을 관통하여 형성된 적어도 하나의 중량경감용 구멍을 포함함을 특징으로 하는 롤러핑거 종동절.
제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 롤러는 아이(I)빔 형상으로 형성된 단면을 포함함을 특징으로 하는 롤러핑거 종동절.
제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 롤러는 적어도 하나의 날개를 포함함을 특징으로 하는 롤러핑거 종동절.
제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 롤러는 허브와 접촉면을 포함하는데, 상기 허브는 접촉면으로부터 오프셋(offset)되어 있음을 특징으로 하는 롤러핑거 종동절.
제 1항에 있어서, 상기 긴 바디는 제 1직경을 가진 적어도 하나의 래치핀 클리어런스 오리피스, 제 2직경을 가진 래치핀을 포함하는 상기 래치를 추가적으로 포함하는데, 상기 래치핀은 적어도 하나의 래치핀 클리어런스 오리피스에 적어도 일부분이 배치되고, 상기 제 1직경은 상기 제 2직경보다 큼을 특징으로 하는 롤러핑거 종동절.
제 1항에 있어서, 적어도 하나의 로스트 모션 스프링과 상기 긴 바디에 적어도 하나의 로스트 모션 스프링을 고정시키기 위한 수단을 추가적으로 포함함을 특징으로 하는 롤러핑거 종동절.
고양정 및 저양정 캠로브를 구비한, 내연기관의 캠샤프트와 함께 사용되는 2단 롤러핑거 종동절에 있어서,

a) 동축으로 배치된 샤프트 오리피스를 형성하는 제 1측벽과 제 2측벽, 슬라이더 암 개구를 형성하는 상기 제 1,2측면부를 서로 연결시키는 팰릿 단부와 소켓 단부, 및 래치 채널을 구비하는 긴 바디;

b) 상기 고양정 캠로브와 접촉하도록 상기 슬라이더 암 개구에 배치되고, 상기 바디의 상기 팰릿 단부에 피벗식으로 고정된 상기 슬라이더 암의 제 1단부와 슬라이더 팁을 형성하는 제 2단부를 구비하는 슬라이더 암;

c)상기 래치 채널에 활주가능하도록 적어도 부분적으로 배치되며, 상기 슬라이더 팁과 선택적으로 접촉하는 선단면을 구비하는 래치를 포함하는 래치 조립체; 및

d)샤프트와, 상기 저양정 캠로브와 접촉하도록 상기 샤프트에 견고하게 부착된 제 1,2롤러요소와, 상기 샤프트 오리피스에 회전가능하도록 배치된 롤러 조립체의 샤프트를 포함함을 특징으로 하는 롤러핑거 종동절.