KR20210058977A

KR20210058977A - 엔진 밸브 액추에이션 시스템용 가변 길이 피스톤 어셈블리

Info

Publication number: KR20210058977A
Application number: KR1020217012960A
Authority: KR
Inventors: 저스틴 디. 발트러키; 데이비드 엠. 페레이라
Original assignee: 자콥스 비히클 시스템즈, 인코포레이티드.
Priority date: 2018-10-04
Filing date: 2019-10-04
Publication date: 2021-05-24
Also published as: JP7383016B2; EP3861198A4; EP3861198A1; KR102617301B1; WO2020072862A1; US10774693B2; CN112789392A; JP2022502602A; BR112021005695A2; US20200109648A1

Abstract

로스트 모션 어셈블리들을 포함한 가변 길이 어셈블리들은 내연 기관 밸브 트레인들에서 작동을 위한 유압 또는 공압 작동 유체들을 제거하고 밸브 로커 아암 피벗들로 통합될 수 있다. 예시적인 피스톤 및 액추에이팅 플레이트는 액추에이팅 플레이트가 피스톤에 관해 회전될 때 상호 작용하는 작업 표면들을 구비한다. 작업 표면들은 램프 전환 부분들을 포함하고 상측 및 하측 평탄 부분들을 포함할 수 있다. 완만한 램프 각은 하중이 걸린 상태에서 액추에이팅 플레이트의 역회전을 방지한다. 액추에이팅 어셈블리들은 피스톤에 관한 액추에이팅 플레이트의 회전을 야기하기 위해 액추에이팅 아암과 체결되고 이를 피벗하는 플런저를 포함하는 액추에이팅 솔레노이드를 포함하고 로스트 모션 어셈블리의 상태를 모션이 흡수될 수 있는 "오프" 상태에서 로스트 모션 어셈블리가 강성이고 모션을 흡수하지 않는 "온" 상태로 변경한다.

Description

엔진 밸브 액추에이션 시스템용 가변 길이 피스톤 어셈블리

본 개시는 일반적으로 내연 기관들에서의 밸브들을 액추에이트하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 특히 더, 본 개시는 엔진 밸브 트레인에서의 로스트 모션 어셈블리들(lost motion assemblies) 및 밸브 로커 아암들 및 로커 아암 피벗들로 통합될 수 있는 로스트 모션 피처들에 관한 적용 예들을 포함하여, 다양한 적용 예들에서 사용될 수 있는 가변 길이 피스톤 어셈블리들에 관한 것이다. 본 개시는 또한 블리더 브레이크 시스템들에서 사용될 수 있는 가변 길이 피스톤 어셈블리들에 관한 것이다.

내연 기관들은 작동 중에 하나 이상의 연소실로의 가연 성분들(통상적으로 연료 및 공기)의 흐름을 제어하기 위해 밸브 액추에이션 시스템들을 필요로 한다. 이러한 시스템들은 엔진 작동 중에 흡기 및 배기 밸브들의 모션 및 타이밍을 제어한다. 양의 동력 모드에서, 흡기 밸브들은 연료 및 공기가 연소를 위한 실린더로 들어가게 하기 위해 개방되고, 배기 밸브는 이후 연소 생성물들이 실린더에서 빠져 나갈 수 있게 하기 위해 개방된다. 이러한 작동을 통상적으로 밸브들의 "메인 이벤트(main event)" 작동이라고 한다.

양의 동력 메인 이벤트 작동 외에도, 밸브 액추에이션 시스템들은 엔진 작동 중에 "보조 이벤트들(auxiliary events)"을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 여기에는 엔진, 배기 가스 재순환(EGR) 및 내부 배기 가스 재순환(iEGR)이 포함되지만 이에 제한되지는 않는다. 이러한 보조 이벤트들 동안, 밸브 타이밍 및 모션은 엔진이 배기 가스를 재순환시켜 배출을 개선하거나, 엔진이 엔진 브레이킹 작동시 엔진 부하로부터 에너지를 흡수하게 하도록 제어될 수 있다.

메인 이벤트 양의 동력 모드들의 작동 중에 밸브 움직임은 통상적으로 모션 소스들로서 하나 이상의 회전 캠에 의해 제어된다. 밸브 트레인에 배치되는 캠 팔로워들, 푸시 로드들, 로커 아암들 및 기타 요소들은 모션을 캠 표면으로부터 밸브들로 직접 전달한다. 보조 이벤트들의 경우, 보조 이벤트 밸브 움직임을 가능하게 하기 위해 밸브 트레인에 "로스트 모션(lost motion)" 디바이스들이 이용될 수 있다. 로스트 모션 디바이스들은 각각의 캠 표면 단독에 의한 액추에이션의 결과로서 발생했을 모션과 비교하여 밸브 모션이 변경되는 기술적 해결책들의 한 부류를 지칭한다. 로스트 모션 디바이스들은 밸브들의 메인 이벤트 작동에 추가로 또는 이에 대한 대안으로서, 보조 이벤트들의 선택적 발생을 가능하게 하기 위해 길이, 강성 또는 압축률이 달라지고 제어되는 디바이스들을 포함할 수 있다. 로스트 모션 디바이스들은 로스트 모션을 수반하는 것들 이상으로 적용할 수 있는 더 큰 범주의 가변 길이 피스톤 어셈블리들의 하위 부류로서 간주될 수 있다.

종래의 로스트 모션 시스템들은 통상적으로 이것들의 작동을 위한 유압 또는 공압 작동 유체들(즉, 오일 또는 공기)에 의존적이다. 결과적으로, 이러한 시스템들은 이러한 작동 유체들을 이용하지 않거나, 로스트 모션 시스템들을 액추에이트하기에 충분하지 않은 상대적으로 낮은 압력에서 이러한 유체들을 사용하는 엔진들에 쉽게 적응 가능하지 않다.

종래 기술의 밸브 액추에이션 시스템들은 로스트 모션 시스템들에 더하여, 블리더 브레이크 부품들에 의해 제공되는 브레이킹 동작과 같은 다른 기능들을 제공하기 위해 액추에이트될 수 있는 가변 길이 요소들을 필요로 할 수 있다. 이러한 가변 길이 요소들은 블리더 브레이크 작동이 발생하게 하도록 엔진 밸브들을 선택적으로 액추에이트하는 데 사용될 수 있다.

기계적으로 상호 작용하는 요소들 및 표면들을 사용하는 경우, 당 업계의 또 다른 과제는 엔진 밸브 트레인 환경에서 발생하는 빠르고 반복적인 사이클링 및 응력을 견딜 수 있고 작동 중에 과도한 피크 응력이 발생할 가능성을 줄이는 액추에이팅 어셈블리들을 제공하는 것이다.

따라서, 종래 기술의 전술한 단점 및 기타 단점들을 해결하는 시스템들 및 방법들을 제공하는 것이 바랍직할 것이다.

전술한 과제들에 대응하여, 본 출원인들은 가변 길이 어셈블리들 및 시스템들의 다양한 실시 예들을 제공하며, 이는 엔진 밸브 액추에이션 시스템들에서의 로스트 모션 어셈블리들과 같이 길이가 확장되거나 축소될 수 있는 구성 요소들을 수반하는 적용 예들, 또는 밸브 트레인에서 가변 길이 디바이스가 유용한 경우, 블리더 브레이크 액추에이션과 같은 다른 적용 예들에서 사용될 수 있다.

일 양태에 따르면, 작동을 위한 유압 또는 공압 작동 유체들의 필요성을 제거하고 밸브 시스템 작동 동안 시작-중지 감압 및 신속한 사이클링을 가능하게 하는 로스트 모션 어셈블리들 및 시스템들이 제공된다. 일 실시 예에서, 로스트 모션 어셈블리는 밸브 로커 아암 피벗에 통합된다. 피벗의 피스톤 또는 베이스는 엔진 실린더 헤드 상에 장착될 수 있고 여러 실린더들에 대한 밸브 트레인 구성 요소들을 지지할 수 있, 받침대에서의 보어 내 고정된 위치에 유지된다. 액추에이팅 플레이트는 피스톤에 관한 회전 움직임을 위해 장착된다. 스프링과 같은 편향 요소는 액추에이팅 플레이트 상에 편향력을 제공하기 위해 피스톤 내의 보어 또는 리세스에 배치될 수 있다. 액추에이팅 플레이트는 액추에이팅 어셈블리를 가능하게하는 액추에이션 포스트를 포함할 수 있으며, 이는 받침대 상의 피벗 움직임을 위해 장착된 액추에이팅 아암 및 솔레노이드를 포함할 수 있다. 피스톤 및 액추에이팅 플레이트는 액추에이팅 플레이트가 피스톤에 관해 회전될 때, 로스트 모션 어셈블리를 모션이 흡수될 수 있는 "오프" 상태 및 로스트 모션 어셈블리가 전체 캠 모션을 전달하는 고형 요소 역할을 하는 "온" 상태로 구성하도록 상호 작용하는 작업 표면들을 구비한다. 일 실시 예에서, 작업 표면은 하측 평탄 부분들, 램프 전환 부분들, 및 상측 평탄 부분들을 포함한다.

다른 양태에 따르면, 작업 표면들은 연속적인 완만한 램프 부분들을 포함할 수 있다. 램프 각도는 로커 아암으로부터 하중을 받는 상태에서 액추에이팅 플레이트의 역회전을 방지할 수 있을 만큼 완만하다. 이 실시 예에서, 작업 표면에서의 평탄 부분들 및 불연속성은 감소되거나 제거될 수 있다. 액추에이팅 플레이트 및 피스톤의 작업 표면들의 완만한 램프들은 로스트 모션 어셈블리가 액추에이트되어, 접촉 표면들의 부분적 체결 가능성을 줄여 과도한 접촉 응력을 초래할 때, 밀착 상태를 유지한다.

추가 양태에 따르면, 로스트 모션 어셈블리들은 래시 조정기들(lash adjusters)을 이용하는 밸브 트레인 연결 장치들과 함께 제공될 수 있다. 로스트 모션 어셈블리는 로스트 모션 어셈블리 액추에이팅 플레이트 및 피스톤 상에 힘을 가하는 내부 스프링을 포함할 수 있다. 이 힘은 래시 조정기의 확장 시도로 인한 힘이 밸브 트레인 상에 가해질 때, 스프링 그리고 이에 따라 로스트 모션 어셈블리의 압축을 견딜 수 있는 만큼이다. 로스트 모션 어셈블리 스트로크는 피스톤 상의 숄더와 받침대 표면 또는 유지 플레이트 표면 사이에 위치된 심(shim)을 사용하여 조정될 수 있다. 이러한 지지 구조는 로스트 모션 어셈블리의 스트로크를 조정하는 간단한 방법을 제공한다. 스프링은 액추에이팅 플레이트가 회전할 수 있는 중심 원형 돌출부를 포함하는 스프링 캡과 체결될 수 있다. 스프링 캡은 또한 보어 내의 표면과 체결된다. 액추에이팅 플레이트는 로스트 모션 어셈블리 피스톤이 최대 위치(즉, 심으로부터 최대 리프트)에 있을 때, 스프링이 래시 조정기와 액추에이팅 플레이트에 의해 밸브 트레인에서 가해지는 힘에 대항하고 액추에이팅 플레이트가 내려진 상태로 유지되도록 작은 간격을 구비할 수 있다. 이는 상대적으로 적은 힘으로 액추에이팅 플레이트의 액추에이팅을 가능하게 한다.

추가 양태에 따르면, 로스트 모션 어셈블리들을 장착하기 위한 유지 어셈블리들이 제공된다. 유지 어셈블리는 로커 아암 피벗들, 로커 아암들 및 기타 밸브 액추에이팅 구성 요소들을 장착하기 위해 사용되는 받침대에 보어를 포함할 수 있다. 피스톤 및 액추에이팅 플레이트 어셈블리는 보어에 유지될 수 있다. 받침대 내에서 피스톤의 회전을 방지하기 위해 회전 방지 키가 피스톤 본체 상에 제공될 수 있다. 환형 유지 플레이트는 로스트 모션 어셈블리 피스톤 상의 숄더와 체결될 수 있고 나사셩 패스너들로 받침대에 고정되어 받침대의 보어 내에 피스톤 및 액추에이팅 플레이트 어셈블리를 유지할 수 있다.

추가 양태에 따르면, 로스트 모션 어셈블리들을 위한 액추에이팅 어셈블리들이 제공된다. 일 실시 예에서, 액추에이팅 플레이트 상의 액추에이팅 포스트는 받침대에 형성된 슬롯을 통해 연장될 수 있고, 받침대 상에 피벗 가능하게 장착된 액추에이팅 아암과 체결될 수 있다. 액추에이팅 솔레노이드는 로스트 모션 어셈블리의 액추에이션이 요구될 때 액추에이팅 아암과 체결되고 이를 피벗하는 플런저를 포함한다. 이러한 모션은 액추에이팅 플레이트를 피스톤에 관해 회전시키고 로스트 모션 어셈블리의 상태를 모션이 흡수될 수 있는 "오프" 상태에서 로스트 모션 어셈블리가 강성이고 모션을 흡수하지 않는 "온" 상태로 변경한다.

일 양태에 따르면, 가변 길이 어셈블리를 포함하는 로스트 모션 어셈블리가 로커 아암으로 통합될 수 있다. 로스트 모션 액추에이팅 어셈블리도 로커 아암으로 통합된다. 로커 아암의 모션 부여 단부로 로커 아암 어셈블리가 통합될 수 있으며, 예를 들어, 여기서 이는 밸브 스템과 접촉한다. 작업 표면을 갖는 액추에이팅 플레이트는 피스톤에 관해 회전할 수 있으며, 이는 로커 아암 내에서 축 방향으로 이동할 수 있지만 회전하지는 않을 수 있다. 예를 들어, 로커 아암에서 로커 아암 샤프트 내에서 포트들을 통해 흐르는 오일을 이용하는 공압, 전자기 또는 유압 액추에이터일 수 있는 액추에이터는 선형으로 이동할수 있고, 연결 장치를 통해, 로스트 모션 어셈블리의 상태를 모션이 흡수될 수 있는 "오프" 상태에서 로스트 모션 어셈블리가 강성이고 모션을 흡수하지 않는 "온" 상태로 변경하도록 액추에이팅 플레이트를 회전시킬 수 있다.

추가 양태에 따르면, 가변 길이 어셈블리는 블리더 브레이크 하우징으로 통합될 수 있고 블리더 브레이크 적용을 위해 하나 이상의 밸브를 액추에이팅시키는 데 사용될 수 있다. 고정 플레이트는 블리더 브레이크 하우징 내에 고정되고 회전 방지 피처를 가질 수 있다. 하우징 내에서 회전 및 축 방향 움직임을 위해 피스톤이 장착된다. 고정 플레이트 및 피스톤 양자는 피스톤이 고정 플레이트에 관해 회전할 때 피스톤의 축 방향 움직임을 제공하기 위해 서로 체결되는 상호 작용 작업 표면들을 가진다. 핀을 갖는 액추에이팅 링은 피스톤 상의 포켓과 체결되고 피스톤의 회전 움직임을 허용할 수 있다. 양의 동력 작동 중에 고정 플레이트를 향하는 방향으로 그리고 엔진 밸브들로부터 멀어지는 방향으로 피스톤 상에 상대적으로 낮은 편향력을 제공하기 위해 피스톤 상의 포켓 내에 그리고 핀 상에 스프링이 배치될 수 있다. 솔레노이드 액추에이팅 어셈블리는 하우징으로 통합되고, 축 방향 움직임을 제공할 수 있으며, 이는 연결 장치를 통해, 하우징 내에서 피스톤의 회전 움직임을 초래한다. 이에 따라 솔레노이드의 액추에이션은 어셈블리가 최소 길이를 갖는 "오프" 상태로부터 어셈블리가 최대 길이를 갖는 "온" 상태로 가변 길이 어셈블리로의 상태 변경을 초래한다.

추가 양태에 따르면, 가변 길이 어셈블리는 나선형 접촉 표면이 반경 방향으로 만곡된 프로파일을 갖는 나선형 상호 작용 표면을 포함할 수 있다. 이는 표면의 체결된 부분에 걸쳐 보다 고르게 분산된 접촉 응력을 제공하고 피스톤의 축 근처의 높은 접촉 응력을 방지한다. 이러한 구성들로, 작동 중 최대 또는 피크 접촉 응력이 감소될 수 있다.

본 개시의 다른 양태들 및 이점들은 다음의 상세한 설명으로부터 당업자들에게 명백해질 것이고, 상기 양태들은 총망라된 것으로 간주되거나 또는 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 본 개시의 발명 양태들의 예들을 제공하려는 것이고, 첨부한 청구범위에 정의된 범위의 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

특허 또는 출원 파일에는 컬러로 실행된 도면이 하나 이상 포함되어 있다. 컬러 도면(들)이 포함된 이 특허 또는 특허 출원 공보의 사본들은 요청 및 필요한 비용 지불시 사무국에서 제공할 것이다.
본 발명의 상기 및 기타 수반되는 이점들 및 특징들은 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이며, 여기서 동일한 도면 부호는 전체에 걸쳐 동일한 요소를 나타낸다. 설명 및 실시형태들은 본 개시내용의 양태들에 따른 예시적인 예로서 의도된 것이지 본원에 첨부된 청구범위에 기재된 발명의 범위를 제한하려는 것이 아님을 이해할 것이다.
도 1은 본 개시의 양태를 구현하기에 적합한 내연 기관 환경의 구성 요소들의 단면도이다.
도 2는 엔진 작동 중에 발생할 수 있는 메인 및 보조 이벤트들에 대한 밸브 리프트 및 크랭크 각을 상관시키는 곡선들을 도시한다.
도 3은 로커 아암을 위한 중심 피벗으로 통합되는 예시적인 로스트 모션 어셈블리를 도시하는 부분 단면도이다.
도 4는 도 3의 로스트 모션 어셈블리뿐만 아니라 장착 및 액추에이션 세부 사항들의 분해도이다.
도 5a 및 도 5b는 로스트 모션 어셈블리를 위한 예시적인 액추에이터 피스톤 및 액추에이터 플레이트의 사시도들이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 도 5a 및 도 5b의 액추에이터 피스톤 및 액추에이터 플레이트의 작업 표면 프로파일들의 그래픽 표현들이다.
도 6c 및 도 6d는 각각 도 5a 및 도 5b의 액추에이터 피스톤 및 액추에이터 플레이트와 사용될 수 있는 작업 표면 프로파일들의 대안적인 실시 예의 그래픽 표현들이다.
도 7은 액추에이팅 연결 장치 및 솔레노이드를 도시하는 도 4의 로스트 모션 어셈블리의 상면도이다.
도 8a 및 도 8b는 도 5a 및 도 5b의 예시적인 액추에이터 피스톤 및 액추에이터 플레이트의 작동 위치들을 도시하는 사시도들이다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 도 5a 및 도 5b의 로스트 모션 어셈블리의 작동 위치들의 입면도들이다.
도 10a 및 도 10b는 각각 대안적인 예시적인 액추에이터 피스톤 및 액추에이터 플레이트의 사시도들이다.
도 11a 및 도 11b는 각각 도 10a 및 도 10b의 액추에이터 피스톤 및 액추에이터 플레이트의 작업 표면 프로파일들의 그래픽 표현이다.
도 12a 및 도 12b는 도 10a 및 도 10b의 예시적인 액추에이터 피스톤 및 액추에이터 플레이트의 작동 위치들을 도시하는 조립된 입면도들이다.
도 13은 도 10a의 액추에이터 피스톤의 접촉면들을 도시하는 상면도이다.
도 14a, 도 14b, 도 14c 및 도 14d는 도 10a 및 도 10b의 예시적인 액추에이터 피스톤 및 액추에이터 플레이트의 전진 작동을 도시하는 입면도들이다.
도 15a, 도 15b 및 도 15c는 래시 조정기들이 있는 시스템에서 대안적인 로스트 모션 어셈블리의 작동 위치들을 도시하는 단면도들이다.
도 16a 및 도 16b는 액추에이터 플레이트의 모션을 위한 회전 모션 제한기를 포함하는 구동 시스템의 평면도들이다.
도 17은 대안적인 모션 제한기의 상면도이다.
도 18은 3-파트 로스트 모션 어셈블리를 도시하는 개략도이다.
도 19a, 도 19b 및 도 19c는 도 18의 로스트 모션 어셈블리의 작동 위치들을 개략적으로 도시한다.
도 20은 액추에이터 피스톤에 대한 대안적인 회전 방지 구성이다.
도 21은 로스트 모션 어셈블리 및 액추에이팅 어셈블리가 내부에 통합된 로커 아암의 분해도이다.
도 22는 도 21의 로커 아암의 조립도이다.
도 23a 및 도 23b는 "오프" 위치를 도시하는, 도 21의 로스트 모션 어셈블리를 위한 액추에이팅 어셈블리의 상부 및 측면 사시도들이다.
도 23c 및 도 23d는 "온" 위치를 도시하는, 도 21의 로스트 모션 어셈블리를 위한 액추에이팅 어셈블리의 상부 및 측면 사시도들이다.
도 24는 도 21의 액추에이팅 어셈블리 상에서 래시 세팅 플레이트로서 기능할 수 있는 모션 제한기의 상면도이다.
도 25는 블리더 브레이크 하우징으로 통합되는 가변 길이 어셈블리 및 액추에이팅 어셈블리의 분해도이다.
도 26은 도 25의 블리더 브레이크 하우징, 가변 길이 어셈블리 및 액추에팅 어셈블리의 조립도이다.
도 27a 및 도 27b는 도 25의 액추에이팅 어셈블리의 "오프" 및 "온" 위치들을 도시하는 상면도들이다.
도 28a 및 도 28b는 각각 블리더 브레이크 하우징에서의 고정 플레이트 및 고정 플레이트 리셉터클에 대한 예시적인 회전 방지 구성을 도시하는 상면도들이다.
도 29는 블리더 브레이크 하우징에서의 가변 길이 어셈블리를 위한 래시 세팅 조정 피처를 도시하는 단면도이다.
도 30은 가변 길이 어셈블리를 위한 대안적인 예시적인 액추에이팅 링의 사시도이다.
도 31은 가변 길이 어셈블리를 위한 액추에이팅 링 장착 구성의 단면도이다.
도 32는 가변 길이 어셈블리를 위한 편향 스프링 구성 및 액추에이팅 링 장착 구성의 단면도이다.
도 33은 도 32의 장착 구성과 함께 사용될 수 있는 예시적인 피스톤의 사시도이다.
도 34a, 도 34b 및 도 34c는 예시적인 액추에이터 피스톤의 각각의 액추에이트되는 위치들을 도시하는 도면들이다.
도 35는 가변 길이 어셈블리에서 사용될 수 있는 예시적인 나선형 액추에이터 피스톤 표면의 사시도이다.
도 36은 도 35의 액추에이터 피스톤 표면과 함께 사용될 수 있는 예시적인 나선형 고정 플레이트 표면의 사시도이다.
도 37은 피스톤 및 고정 플레이트 상의 나선형 상호 작용 표면들의 개략도이다.
도 38은 윤곽선들을 도시하는 나선형 피스톤 표면의 상세 사시도이다.
도 39a 내지 도 39e는 로스트 모션 어셈블리 피스톤 상의 램프 표면들의 예시적인 나선형 형상을 도시하는, 각각 도 35의 방사상 평면들 39A-39A, 39B-39B, 39C-39C, 39D-39D 및 39E-39E에서의 단면도들이다.
도 40a는 로스트 모션 어셈블리 피스톤의 평평한 램프 나선형 표면에서의 접촉 응력의 예시이다. 도 40b는 나선의 더 큰 반경을 향해 편향된 접촉 영역을 갖는 로스트 모션 어셈블리 피스톤의 만곡된 램프 나선형 표면에서의 접촉 응력의 예시이다.
도 41a 및 도 41b는 각각 "오프" 및 "온" 위치들에서 로스트 모션 피스톤을 위한 기어 액추에이션 어셈블리를 도시하는 상면도들이다.

도 1은 본 개시의 배경 목적들 및 양태들의 적용에 적합한 미국 특허 제7,458,350호에 설명된 것과 같은 내연 기관 환경(10)을 도시한다. 이는 중심 볼 피벗(20) 상에서 각각 피벗하는 로커 아암들(50)에 의해 액추에이트되는 오버헤드 밸브들(12)을 갖는 V-8 엔진일 수 있다. 로커 또는 태핏형 팔로워들일 수 있는 캠 팔로워들(14)은 하나 이상의 푸시로드(16)를 구동할 수 있으며, 이는 차례로 로커 아암(50)으로 모션을 전달한다. 각 캠 로브로부터의 모션은 각각의 팔로워(14)를 구동할 수 있다. 각 팔로워(14)는 동일한 유형(흡기 또는 배기)의 두 개의 로커 아암들(50)에 연결되고 구동될 수 있으며, 각각의 독립적인 래시 조정기들을 통해 이것으로 모션을 전달할 수 있다. 이러한 엔진 아키텍처는 본 출원에서 설명된 로스트 모션 어셈블리들 및 관련 피처들의 적용에 적합하지만, 당업자들은 다른 엔진 아키텍처들이 동일하게 채용될 수 있음을 이해할 것이다. 더욱이, 로스트 모션 피처들은 압축 해제, 블리더 브레이징, 감압 밸브 리프트 이벤트들 및 엔진 작동의 다른 양태들과 관련하여 적용될 수 있다.

도 2는 엔진 작동 중에 발생할 수 있는 메인 및 보조 이벤트들에 대한 밸브 리프트 및 크랭크 각을 상관시키는 통상적인 엔진 작동 곡선들을 도시한다. 이러한 동작들은 미국 특허 제7,905,208호에 설명되어 있으며, 이의 교시 내용은 이 참조에 의해 여기에 통합된다. 정상적인 메인 이벤트 밸브 모션은 두 개의 배기 이벤트 곡선들 중 아래쪽 곡선(60)(첫 번째 리프트 이벤트)에 표현된다. 양의 동력 동안, 흡입 및 배기 사이클들 동안 밸브들에 리프트가 제공된다. 메인 이벤트 작동 동안, 밸브 트레인에서의 로스트 모션 구성 요소들은 그렇지 않으면 압축 해제 이벤트(62) 및 브레이크 가스 재순환 이벤트(64)에서 밸브 리프트를 야기할 밸브 트레인에서의 모션이 밸브 리프트를 초래하지 않도록 모션을 흡수한다. 곡선(70)에 의해 표현되는 바와 같이 발생할 수 있는 보조 이벤트들 동안, 로스트 모션 구성 요소들은 밸브 트레인에서 모션을 흡수하지 않아 압축 해제 이벤트(72) 및 브레이크 가스 재순환 이벤트(74)가 엔진 사이클에서 적절한 시간에 밸브 리프트를 초래하여 이러한 이벤트들을 발생시킨다.

도 3은 실린더 헤드 상에 장착되는 받침대(90) 상에 장착될 수 있는, 로커 아암(50)을 위한 로커 아암 피벗과 같이, 하우징으로 통합될 수 있는 로스트 모션 어셈블리로서 사용되는 가변 길이 어셈블리(100)의 부분 단면도를 도시한다. 여기서 사용될 때, 하우징은 고정 하우징 또는 동적 하우징을 포함할 수 있다. 여기서 사용될 때, 구성 요소는 밸브 액추에이션 모션 소스에 의해 제공되는 밸브 액추에이션 모션들에 관해 본질적으로(즉, 설계 파라미터들 및 공차 내에서) 움직이지 않는 정도까지 "고정"된다. 대조적으로, 여기서 사용될 때, 구성 요소는 밸브 액추에이션 모션 소스에 의해 제공되는 밸브 액추에이션 모션들에 의해 적어도 부분적으로 구동되어 움직일 수 있는 정도까지 "동적"이다. 후술되는 다양한 실시 예들에서 설명될 바와 같이, 하우징은 고정될 때, 엔진 로커 아암 피벗, 블리더 브레이크 하우징, 밸브 오버헤드 고정 장치 또는 엔진 지지 구조, 또는 이 위에 장착되는 브래킷 또는 고정 장치와 같은 구성 요소들로 구현될 수 있거나, 또는 동적일 때, 하우징은 로커 아암, 밸브 브리지, 푸시로드 또는 캠 팔로워를 포함한 다수의 밸브 트레인 구성 요소들 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 로스트 모션 어셈블리(100)는 로커 아암 피벗, 그리고 이에 따라 밸브 트레인에 로스트 모션을 제공하기 위해, 설명될 바와 같이, 액추에이팅 연결 장치에 의해 제어될 수 있다. 설명될 바와 같이, 어셈블리는 "오프" 위치 또는 상태(비활성화 또는 로스트 모션 상태라고도 함) 및 "온" 상태(활성화 또는 풀 모션 전달 상태라고도 함)로 액추에이트될 수 있다. 비활성화된 상태(도 2의 곡선(60))에서, 어셈블리는 견고하게 되어 메인 이벤트 모션을 전달함에 따라, 이에 따라 보조 이벤트 모션을 흡수하고 메인 이벤트 모션만 전달하기 전에 특정 변형을 겪을 수 있다. 활성화된 상태(도 2의 곡선(70))에서, 로스트 모션 어셈블리는 강성 상태에 있으므로 모든 캠샤프트 모션을 대응하는 엔진 밸브(들)로 전달한다.

도 4는 예시적인 로스트 모션 어셈블리(100) 및 이를 장착 및 액추에이트하기 위한 다른 구성 요소들의 분해 사시도이다. 받침대(90)는 다수의 수의 로커 아암 피벗들 및 로커 아암들을 장착하기 위한 같은 수의 스테이션들을 포함할 수 있다. 단순화를 위해 하나의 피벗 및 로커 아암만 도시된다.

추가로 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 로스트 모션 어셈블리(100)는 피스톤 또는 베이스(110)를 포함할 수 있으며, 이는 일반적으로 원통형 형상일 수 있고 이의 측면에 형성되거나 고정되는 하나 이상의 회전 방지 요소 또는 키(112)를 포함할 수 있다. 둥근 피벗 표면(114)이 피스톤(110)의 하부 상에 제공된다. 내부 리세스 또는 보어(118)는 스프링(140)을 수용한다. 피스톤 작업 표면(116)은 베이스(110) 상에 제공되어 이로부터 연장되는 액추에이션 포스트(122)를 포함하는 액추에이터 플레이트(120)상의 액추에이터 플레이트 작업 표면(126)과 상호 작용한다. 이러한 요소들 및 이들의 상호 작용은 여기에서 더 상세히 설명될 것이다.

로스트 모션 어셈블리(100)는 다음과 같은 방식으로 받침대(90) 및 다른 장착 구성 요소들을 포함할 수 있는 유지 어셈블리에 조립 및 설치될 수 있다. 스프링(140)은 리세스(118)에 설치되고 스프링 캡(150)이 스프링(140) 위에 설치된다. 그 다음, 액추에이팅 플레이트(120)는 액추에이팅 플레이트(120)에서의 대응하는 원형 리세스(128)에 끼워지는 원형 연장부(152)와 회전 움직임을 위해 스프링 캡(150) 상에 설치된다. 이러한 조립된 구성 요소들은 받침대(90)에서의 보어(94)에 설치되며, 이는 베이스(110)뿐만 아니라 회전 방지 요소(112)의 긴 외경을 수용하도록 형성된다. 액추에이션 포스트(122)는 받침대(90)에서의 슬롯(92)을 통해 연장될 수 있다. 유지 링 또는 플레이트(230)는 숄더(119)와 체결될 수 있으며 이는 피스톤(110) 상에 형성되고 패스너들(232)로 받침대(90) 상의 제 위치에 홀딩됨으로써 피스톤(110) 그리고 이에 따라 로스트 모션 어셈블리(100)를 받침대(90) 상의 제 위치에 유지시킨다.

추가로 도 7을 참조하면, 로스트 모션 어셈블리(100)는 솔레노이드(200)로 액추에이트될 수 있으며, 이는 받침대(90) 상에 장착된다. 액추에이팅 아암(210)은 패스너(212)로 받침대(90) 상에 피벗 가능하게 장착될 수 있다. 솔레노이드(200)는 액추에이팅 아암(210) 상의 표면(211)과 선택적으로 체결되고 이에 힘을 가함으로써, 액추에이팅 아암(210)을 회전시킬 수 있는 플런저를 포함한다. 리턴 스프링(213)은 플런저 동작에 대한 편향력을 제공한다. 액추에이팅 아암에서의 애퍼처(209)는 액추에이팅 포스트(122)를 수용하여 액추에이팅 아암(210)의 피벗 움직임이 액추에이팅 플레이트(120)의 회전 움직임 및 로스트 모션 어셈블리(100)의 작동을 초래한다.

도 6a 및 도 6b는 각각 예시적인 피스톤 작업 표면(116) 및 액추에이팅 플레이트 작업 표면(126)의 그래픽 표현들(일정한 비율은 아님)이다. 이러한 그래프들에서 수평축은 피스톤 또는 액추에이팅 플레이트의 중심 주위의 기준점으로부터 측정된 각도라는 것이 이해될 것이다. 상보적인 상측 및 하측 단차 부분들은 이것듣 사이에 램프 전환부들을 구비한다. 보다 구체적으로, 피스톤 작업 표면(116)은 두 개의 하측 플래토들(plateaus) 또는 평탄 부분들(116.1), 두 개의 램프 전환 부분들(116.2) 및 두 개의 상측 플래토들 또는 평탄 부분들(116.3)을 포함할 수 있다. 유사하게, 액추에이팅 플레이트 작업 표면(126)은 두 개의 상측 플래토 또는 평탄 부분(126.1), 두 개의 램프 전환 부분들(126.2) 및 두 개의 하측 플래토들 또는 평탄 부분들(126.3)을 포함할 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 피스톤(110) 및 액추에이팅 플레이트(120)는 피스톤 작업 표면(116)의 두 개의 하측 평탄 부분들(116.1)이 액추에이팅 플레이트 작업 표면(126)의 상보적인 상측 평탄 부분들(126.1)과 정렬되는 모션 흡수 상태에 따라 서로에 관해 위치(즉, 회전 가능하게 위치)된다. 이러한 상태(추가로 후술됨)에서, 피스톤 작업 표면(116) 및 액추에이팅 플레이트 작업 표면(126)은 이것들이 일반적으로 스프링(140)에 의해 서로 멀어지게 편향되어 있기 때문에(즉, 작업 표면들(116, 126) 사이에 래시 공간이 제공되기 때문에) 이것들 사이에 갭을 가질 수 있으나 그렇지 않으면 밸브 트레인에서의 힘이 편향력을 극복하기에 충분할 때 서로 자유롭게 접촉함으로써, 로스트 모션 어셈블리(100)가 모션을 "손실(lose)"하게 한다. 이러한 래시 공간의 범위는 로스트 모션 어셈블리의 스트로크라고 할 수 있다. 액추에이팅 플레이트(120)가 피스톤에 관해 회전됨으로써, 피스톤(110) 및 액추에이팅 플레이트(120)가 모션 전달 상태에 놓일 때, 도 6b의 그래프에 표현된 프로파일은 도 6a의 그래프에 관해 시프트되고 작업 표면들(116 및 126)은 상호 작용하여 이것들 사이의 간극이 감소된다. 구체적으로, 액추에이팅 플레이트(120)의 회전은 액추에이팅 플레이트 작업 표면(126)의 상측 평탄 부분들(126.1)을 피스톤 작업 표면(116)의 상측 평탄 부분들(116.3)과 정렬시킨다. 이러한 상태에서, 액추에이팅 플레이트 작업 표면(126)의 상측 평탄 부분들(126.1)과 피스톤 작업 표면(116)의 상측 평탄 부분들(116.3) 사이의 체결은 피스톤(100)과 액추에이팅 플레이트(120) 사이의 상대적인 축 방향 움직임을 방지하여, 피스톤(100)에 가해지는 임의의 모션이 손실되는 것을 효과적으로 방지한다. 램프 전환부들은 나사산들과 유사한 모션을 제공하여 두 작동 상태들 간의 원활한 작동을 지원하고 마모를 최소화한다. 인식될 바와 같이, 설명된 예시적인 구성 요소들의 램프 각 및 다른 파라미터들은 부분 체결의 인스턴스들 동안에도 작동상 접촉 응력을 허용 가능한 한계들 내에서 유지하도록 달라질 수 있다. 예를 들어, 더 높은 리프트를 달성하기 위해, 더 가파른 램프 각 및/또는 피스톤과 액추에이팅 플레이트 사이의 상대적인 회전 각의 증가가 이용될 수 있다. 두 개의 램프 전환부들이 있는 액추에이팅 플레이트 및 피스톤 구성의 경우, 약 70도의 상대적인 회전환 적합할 수 있다. 또한, 피스톤 직경, 또는 작업 표면의 직경이 증가되어 접촉 응력을 허용 가능한 한계 내에서 유지할 수 있다. 특히 도 34a 및 도 34b 및 도 37에 대하여 아래에서 더 상세히 설명될 바와 같이, 작업 표면들 간에 부분적인 접촉이 발생할 때에도 과도한 접촉 응력의 인스턴스들을 제거하기 위해 전환부들은 평활하게 되고 블렌딩될 수 있다.

또한, 작업 표면 프로파일들은 도 6a 및 도 6b에서 서로 180도 이격되는 상측(116.3, 126.3) 및 하측(116.1, 126.1) 평탄 부분들의 쌍들인 것으로 도시되지만, 더 많거나 더 적은 수의 상측/하측 평탄 부분들의 쌍이 피스톤(110) 및 액추에이팅 플레이트(120) 상에 제공될 수 있음이 이해된다. 예를 들어, 피스톤(110) 및 액추에이팅 플레이트(120) 양자는 각 쌍이 전체 프로파일의 90도에 걸쳐 있도록 (다시 한 번 램프 부분들에 의해 분리되는) 각각 네 쌍의 상측/하측 평탄 표면들을 포함할 수 있다. 또한, 도 6a 및 도 6b는 상측 및 하측 평탄 부분들 간의 단일 높이 차이를 도시한다. 그러나, 로스트 모션 어셈블리 작동 길이의 상이한 또는 중간 레벨들(즉, 로스트 모션 어셈블리가 이의 최대 "견고한" 길이보다 작은 중간 "견고한" 작동 길이를 갖는 작동 상태)이 제공될 수 있도록 다수의 높이들의 평탄 부분들이 제공될 수 있다는 것이 이해된다. 이러한 작업 표면들(616 및 626)의 일례가 도 6c 및 도 6d에 도시되어있다. 인식될 바와 같이, 예시된 작업 표면 프로파일들의 경우, 로스트 모션 어셈블리는 도시된 바와 같이 정렬된 작업 표면들과 함께 제1 스트로크를 갖는 제1 작동 상태를 가정할 수 있으며, 여기서 램프 표면(626.2)은 램프 표면(616.2)과 정렬되고 제1 스트로크는 접촉되기 전에 이동 표면들이 이동할 수 있는 것으로서 정의된다. 제2 작동 상태는 액추에이팅 플레이트 작업 표면이 도 6c에 도시된 위치로부터 우측으로 시프트된 결과들이며, 여기서 램프 표면(626.2)은 램프 표면(616.4)과 정렬되고 제2 스트로크는 로스트 모션 어셈블리에 대해 정의된다.

추가로 받침대가 생략된 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 도 8a에 도시된 "오프" 또는 비활성화된 위치에서, 평탄 부분들(126.1)(도 6b)은 피스톤 작업 표면의 평탄 부분들(116.1(도 6a))과 정렬되어 로스트 모션 어셈블리(100)는 스프링(140)이 평탄 부분들(126.1)이 평탄 부분들(116.1)과 체결되는 지점까지 압축될 때 모션을 흡수할 수 있다. 로스트 모션 어셈블리(100)가 도 8b의 화살표 방향에서 완전히 "온" 또는 액추에이트된 위치로 액추에이트될 때 , 액추에이팅 플레이트 작업 표면(126)의 평탄 부분(126.1)은 피스톤 작업 표면(116)의 평탄 부분들(116.3)과 완전히체결되어 로스트 모션 어셈블리(100)는 강성이고 모션을 흡수하지 않을 것이다.

도 9a, 도 9b 및 도 9c는 예시적인 로스트 모션 어셈블리의 작동 위치들을 도시한다. 도 9a는 피스톤(110)의 위치가 대응하는 캠의 베이스 원 또는 최저 지점에 대응하는 로스트 모션 어셈블리의 "오프" 위치 또는 상태에 대응한다. 이러한 상태에서, 로스트 모션 어셈블리(100)는 내측 스프링이 압축됨에 따라 모션을 흡수할 수 있는 스트로크 길이 "S"를 가진다. 도 9b는 "오프" 상태의 로스트 모션 어셈블리를 도시하며 여기서 로스트 모션이 피크이다, 즉, 손실될 모든 동작이 손실되고, 손실 모션 어셈블리와 상호 작용하는 밸브 트레인 구성 요소들로부터 추가 모션이 전달되면 정상적인 밸브 리프트가 시작될 것이다. 도 9c는 피스톤의 위치가 캠 베이스 원에 대응하는 "온" 상태의 로스트 모션 어셈블리를 도시한다. 당업자들에 의해 이해될 바와 같이, 이에 따라 액추에이팅 플레이트의 회전은 베이스 원 상에서 래시가 피스톤으로 감아 올라가게 된다.

도 10a, 도 10b, 도 11a 및 도 11b는 로스트 모션 어셈블리에 대한 대안적인 실시 예를 도시한다. 이러한 실시 예에서, 작업 표면들(516 및 526)은 완만한 램프 부분을 구비한다. 이러한 구성은 부품들 사이의 마찰이 피스톤(110) 상의 하중이 액추에이팅 플레이트의 회전을 유도하는 것을 방지하기에 충분한 경우에 유용할 수 있다. 즉, 접촉 각에 의해 유도되는 회전력은 마찰 계수 및 접선력에 의해 제공되는 정지 마찰보다 작다. 이러한 구성에서는 평탄 표면이 필요하지 않을 수 있다. 더욱이, 로스트 모션 어셈블리의 스트로크는 액추에이팅 플레이트의 회전 정도(즉, 솔레노이드 플런저 및/또는 액추에이팅 아암 이동) 및 램프 각의 적절한 선택에 의해 제어될 수 있다. 도 11a 및 도 11b는 작업 표면 기하학적 구조들을 상세하게 도시한다(일정한 축적은 아님). 작업 표면들의 각도는 대략 3도일 수 있고 상대 회전에 대한 하중 및 마찰에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 강철 위 강철 및 0.1의 윤활 마찰 계수의 경우, 5.7도 각도는 대략적인 평형일 수 있다. 예를 들어, 완만한 3도 각도에서, 마찰력은 액추에이션 플레이트(120)를 역회전시키는 경향이 있는 회전력보다 대략 90% 더 크다. 하중이 가해질 때 액추에이터는 하중시 각도 위치에 유지될 것이다. 스트로크 제어를 위해, 회전 범위 또는 정도가 관리될 수 있다. 각도가 동일하게 유지되는 경우 회전당 스트로크가 또한 증가될 수 있지만, 계산에서 둘레를 증가시키기 위해 더 큰 직경의 피스톤이 사용될 수 있다. 인식될 바와 같이, 이러한 부드럽거나 완만한 램프 표면들은 갑작스러운 전환이 없고 램프 경사로부터 평탄 부분으로 전환할 필요가 없다. 이에 따라, 베어링 표면들의 부분 체결 가능성 및 접촉 응력 증가가 감소될 수 있다. 또한 인식될 바와 같이, 램프는 상대 회전이 발생할 때 평탄-평탄 접촉을 유지한다. 도 12a 및 12b는 각각 로스트 모션 "오프" 및 로스트 모션 "온"에 대응하는 작동 위치들을 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 액추에이팅 플레이트가 피스톤에 관해 회전할 때 갑작스러운 전환은 발생하지 않는다. 도 13은 원형 링의 두 세그먼트들의 본질적으로 평탄-평탄 접촉인 접촉 영역을 도시한다. 당업자들에 의해 인식될 바와 같이, 접촉 영역들의 직경 및 폭뿐만 아니라 접촉 영역들의 길이는 작동 중에 접촉 응력이 과도하게 되지 않도록 달라질 수 있다.

도 14a, 도 14b, 도 14c 및 도 14d는 피스톤 작업 표면 및 액추에이팅 플레이트 작업 표면 상에 램프 경사를 갖는 로스트 모션 어셈블리의 작동 상태들을 도시한다. 이러한 도면들은 각각 0, 30, 80 및 100도의 액추에이터 플레이트 회전에 대응한다. 알 수 있는 바와 같이, 작업 표면들의 상호 작용은 액추에이터의 가변 위치/스트로크를 제공할 수 있다. 액추에이터의 부드럽게 경사진 램프는 피스톤이 내려놓아질 때 쉽게 회전할 수 있게 하고 하중이 가해질 때에는 마찰을 통해 피스톤을 제자리에 고정한다. 액추에이션은 회전식 또는 선형 스테퍼 모터 또는 임의의 유형의 가변 위치 또는 가변 힘 액추에이터 방법들을 사용하여 다수의 작동 위치들을 제공함으로써 달라질 수 있다. 경사진 램프 액추에이터를 제 위치에서 이동시키고 홀딩하는 데 필요한 힘은 낮은 각도 경사 설계와, 캠 프로파일의 베이스 원 위치에서 메커니즘을 내려 놓는 바이어스 스프링으로 인해 매우 낮다.

다른 양태에 따르면, 로스트 모션 어셈블리들은 래시 조정기들이 장착된 시스템들에서 작동하도록 구성될 수 있다. 래시는 밸브 트레인 - 예를 들어, 푸시 로드 대 로커 또는 푸시로드 대 캠 팔로워 인터페이스들을 포함하여, 캠으로부터 밸브로의 연결 장치에서 과도한 유격이다. 래시는 과도한 소음, 충격 하중 및 기타 문제들로 이어질 수 있다. 로스트 모션 어셈블리는 "정상적인" 메인 이벤트 모션 동안 원치 않는 이벤트들을 흡수하는 스트로크를 갖도록 설계된다. 마찬가지로, 캠샤프트 팔로워(또는 시스템의 다른 부분)에 래시 조정기들이 있는 시스템도 밸브 트레인에서의 느슨함을 줄이도록 설계된다. 이에 따라, 로스트 모션 디바이스의 스트로크가 래시 조정기들에 의해 밸브 트레인으로 유입되는 힘을 받는 상태에서 고갈되지 않는 것이 중요하다. 로스트 모션 어셈블리에서의 스프링 력은 로스트 모션 어셈블리가 캠샤프트 모션의 결과로만 압축되도록 보장하면서 래시 조정기가 밸브 트레인에서의 느슨함을 흡수하도록 작동될 때 어셈블리의 스트로크를 유지하기에 충분해야 한다. 이에 따라, 래시 조정기는 통상적으로 시스템에서 느슨함을 제거할 것이고 로스트 모션 어셈블리의 스트로크는 캠샤프트에서 로스트 모션 이벤트들을 추적하도록 면밀히 제어되어야 한다. "브레이크" 또는 로스트 모션 래시는 셋팅될 필요가 없다. 시스템의 스트로크만 셋팅되면 된다.

도 15a, 도 15b 및 도 15c는 래시 조정기들을 포함하는 밸브 액추에이션 시스템들에서 사용될 수 있는 로스트 모션 어셈블리(100)의 작동 상태들을 도시한다. 도 15a는 캠 베이스 원에 대응하는 피스톤 위치를 갖는 "오프" 상태의 로스트 모션 어셈블리를 도시한다. 피스톤(110)의 스트로크 "S"는 액추에이팅 피스톤(110)및 플레이트(120)의 작업 표면들 간 거리에 대응한다. 이 경우의 스트로크는 액추에이팅 플레이트(120)의 회전을 가능하게 하기 위한 작은 간격을 더한 로스트 모션 리프트와 동일하다. 이 간격은 +/- 0.001 인치 정도일 수 있고 피스톤 숄더(119)와 유지 플레이트(230) 사이에 위치된 심(shim)(235)을 사용하여 제어될 수 있다. 이에 따라, 심 두께(매우 정확하게 결정될 수 있음)는 액추에이팅 플레이트와 피스톤(110) 사이의 간격을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 더욱이, 인식될 바와 같이, 심은 로스트 모션 어셈블리의 스트로크 "S"를 셋팅하는 데 사용될 수 있고 밸브 트레인에는 래시 조정기가 있기 때문에 밸브 시스템에서의 래시가 셋팅될 필요는 없다. 로스트 모션 어셈블리 스프링(140)은 밸브 트레인에서의 래시 조정기들이 래시를 감아 올리도록 작동될 때 압축되지 않을 충분한 편향력을 발휘한다. 도 15b는 예를 들어, 피크 압축 해제 리프트에 대응하는 피스톤(110)의 위치를 갖는 "오프" 상태의 로스트 모션 어셈블리를 도시한다. 이는 로스트 모션 어셈블리가 "견고"하게 되고 양의 동력 리프트가 제공되는 지점이다. 이에 따라 리프트 "L"은 심(235)으로부터 피스톤(110)이 액추에이팅 플레이트(120)와 견고하게 접촉하게 되는 지점으로 들어 리프트되는 피스톤 숄더(119) 사이의 전환 동안 손실된다. 도 15c는 캠 베이스 원에 대응하는 피스톤 위치 및 "온" 위치에 있는 로스트 모션 어셈블리를 도시한다. 이 지점에서 액추에이션 플레이트(120)와 피스톤(110) 사이에 유지되는 작은 간극은 액추에이션 플레이트(120)의 상대적으로 쉬운 회전을 가능하게 한다는 것을 이해할 것이다. 더욱이, 이 스테이지에서 액추에이팅 플레이트는 상당한 하중을 지탱하지 못하고, 기본적으로 내려 놓아지는데, 이는 로스트 모션 어셈블리 스프링(140)이 래시 조정기들에 의해 야기되는 밸브 트레인의 힘에 대응하는 힘을 가하고 스프링 캡(150)을 기본적으로 받침대 보어(94)의 바닥(천장)(98)에 대해 바닥이 되도록 유지시키기 때문이다. 이에 따라, 이 상태에서 액추에이션 플레이트(120)의 액추에이션은 매우 적은 힘을 필요로 하고 빈번한 작동에도 불구하고 로스트 모션 어셈블리 구성 요소들에 대한 과도한 마모없이 구현될 수 있다. 낮은 힘 액추에이션의 가용성은 또한 액추에이션 커맨드들이 솔레노이드, 또는 스테퍼 모터, 가변 위치 액추에이터 및 가변 힘 액추에이터와 같은 점진적 액추에이팅 디바이스들을 포함할 수 있는 기타 액추에이팅 디바이스들에 대해 개시될 때 빠른 시스템 응답 시간을 제공한다.

도 16a 및 도 16b는 2-위치 온/오프 액추에이팅 시스템의 세부 사항들을 도시한다. 액추에이팅 플레이트(120)의 회전 움직임은 액추에이팅 플레이트 포스트(122)에 대한 각도 온 및 오프 위치들을 정의하는 받침대에 슬롯(92)을 제공함으로써 제한될 수 있다. 슬롯은 받침대에 기계 가공될 수 있다(도 1 참조). 도 16a는 솔레노이드(200)에 의해 이동될 때 액추에이팅 아암의 오프 위치(210’) 및 액추에이팅 아암의 온 위치(210'‘) 및 액추에이팅 플레이트(120)의 액추에이팅 포스트(122)의 대응하는 위치를 도시한다. 슬롯(92)은 로스트 모션 어셈블리의 상이한 적용 및 스트로크 길이들을 달성하기 위해 변경될 수 있다. 도 17은 타이밍 플레이트(290)가 플레이트(290)의 회전 조정 그리고 이에 따라 액추에이팅 플레이트 포스트(122)의 이동 범위를 조정하는 제2 슬롯(296)의 조정을 허용하는 제1 슬롯(294)에 있는 패스너(292)로 받침대(90)에 조정 가능하게 고정될 수 있는 장착 세부 사항들의 추가 변경을 도시한다. 이 구현은 액추에이터 피스톤의 래시 및 각도 이동을 조정하는 데 사용될 수 있다.

도 18은 소정의 각도 상대 회전에 대해 증가된 유효 이동 및 스트로크를 달성하기 위해 상호 작용하는 두 세트의 작업 표면들을 이용하는 로스트 모션 어셈블리(1100)의 다른 실시 예를 도시한다. 중심 액추에이팅 플레이트(1120)는 각각의 피스톤(1110.1 및 1110.2) 상의 작업 표면과 각각 상호 작용하는 두 개의 작업 표면들(1126.1 및 1126.2)을 포함할 수 있다. 중심 액추에이팅 플레이트의 회전 움직임은 반경 방향으로 연장된 포스트(미도시) 또는 액추에이팅 어셈블리와 체결될 수 있는 다른 연장부로 달성될 수 있다. 피스톤들(1110.1 및 1110.2)은 유지 어셈블리에서 회전 고정 상태를 유지하도록 장착된다. 편향 요소(1140)는 구성 요소들 내에서 연장되고 이것들을 분리된 구성으로 편향시킬 수 있다. 도 19a는 어셈블리가 이의 최대 스트로크로 확장된 어셈블리와 함께베이스 원 위치에 있는 "오프" 위치를 도시한다. 도 19b는 어셈블리의 전체 스트로크가 흡수될 때 "오프" 위치를 도시한다. 도 19c는 로스트 모션 어셈블리가 견고하고 비압축성 상태에 있고 이에 의해 완전한 캠 모션을 전달하는 "온" 위치를 도시한다. 인식될 바와 같이, 이러한 구성은 액추에이팅 플레이트(1120)의 소정의 회전 정도에 대해 증가된 로스트 모션 어셈블리 스트로크를 허용한다.

도 20은 도 1에 도시된 것과 같은 로스트 모션 어셈블리 피스톤에 대한 대안적인 장착 및 회전 방지 구성을 도시한다. 피스톤(110)은 도 1에 도시된 유지 링(230)과 유사한 방식으로 받침대(90)에 고정될 수 있는, 유지 링(230) 상의 상보적인 형상의 탭 또는 돌출부(238)를 수용하는 회전 방지 리세스(112’)를 포함할 수 있다. 당업자들에 의해 인식될 바와 같이, 여기에서 설명되는 로스트 모션 어셈블리들의 구성 요소들에 대해 다양한 장착 구성들이 구현될 수 있다.

본 개시의 양태들에 따르면, 로스트 모션 어셈블리들로서 기능하는 가변 길이 피스톤 어셈블리들은 밸브 로커 아암들로 통합될 수 있다. 도 21 및 도 22를 참조하면, 로커 아암(2150)은 핀 또는 액슬(2156)에 의해 저널들(2154) 내에 고정되는 롤러 요소(2152)를 포함할 수 있다. 롤러 요소(2152)는 캠 표면(미도시)과 체결되어 알려진 바와 같이 밸브 요소들(미도시)의 움직임에 영향을 미친다. 로커 아암 샤프트 저널(2158)은 엔진 상에서 피벗 움직임을 위해 로커 아암을 지지하는 로커 아암 샤프트(미도시)를 수용한다. 로커 아암(2150)은 가변 길이 어셈블리/로스트 모션 어셈블리(2100)의 구성 요소들을 내부에 수용하기 위한 로스트 모션 피스톤 어셈블리 리셉터클 또는 보어(2180)를 포함할 수 있다. 이러한 구성 요소들은 로스트 모션 액추에이터 피스톤(2110), 편향 스프링(2140), 스프링 캡(2145) 및 로스트 모션 피스톤 어셈블리 보어(2180)로 조립되고 패스너(2170)에 의해 내부에 유지되는 액추에이팅 플레이트(2120)를 포함할 수 있다. 패스너(2170)는 로스트 모션 액추에이터 피스톤(2110)에서의 슬롯(2112)과 체결되어 회전을 방지하지만 이의 제한된 축 방향 움직임을 허용할 수 있다. 로스트 모션 액추에이터 피스톤(2110) 및 액추에이팅 플레이트(2120)는 다른 실시 예들에 관해 상술된 방식으로 선택적 축 방향 움직임을 제공하도록 상호 작용하는 각각의 작업 표면들을 구비한다. 액추에이팅 핀(2122)은 액추에이팅 플레이트(2120)로부터 연장되고 액추에이터 연결 장치(2124)와 체결된다. 액추에이팅 플레이트(2120)는 액추에이터 리셉터클(2190) 내에 고정된 구성 요소들을 액추에이트함으로써 동력이 부여되는, 액추에이터 연결 장치(2124)로부터 힘을 받아 로스트 모션 액추에이터 피스톤(2110)에 관해 회전할 수 있다. 액추에이터 플레이트 제한기(2126)는 로커 아암(2150)에 고정될 수 있고, 액추에이팅 플레이트 핀(2122) 그리고 이에 따라 액추에이팅 플레이트(2120)의 움직임을 제한할 수 있다. 액추에이팅 플레이트 제한기(2126)는 또한 액추에이팅 플레이트의 회전 위치를 조정할 수 있고 이에 의해 설명될 바와 같이 로스트 모션 어셈블리(2100)에 대한 래시를 셋팅할 수 있다.

액추에이터 리셉터클(2190) 내의 액추에이팅 구성 요소들은 활성화 피스톤(2192), 활성화 피스톤 편향 요소(2194), 편향 요소 엔드 플레이트(2196) 및 유지 요소(2198)를 포함할 수 있으며, 이는 요소들을 내부에 유지하기 위해 보어(2190)에서의 슬롯 내에서 확장되는 "C" 클립 또는 스프링 유지기일 수 있다. 추가로 도 23a 및 도 23c를 참조하면, 활성화 피스톤(2192)은 활성화 피스톤(2192) 및 리셉터클(2190)에 의해 획정되는 챔버(2312)에 유압 유체를 제공하는 오일 통로(2310)를 통해 유압으로 액추에이트될 수 있다. 오일은 알려진 방식으로 포트들을 사용하여 로커 샤프트로부터 선택적으로 제공될 수 있다. 편향 요소(2194)는 활성화 피스톤(2192) 상에 가해지는 유압력에 반작용하고 활성화 피스톤(2192)을 이의 "오프" 위치로(도 23a 및 도 23c에서 좌측으로) 되돌리는 경향이 있다. 활성화 피스톤(2192)은 리셉터클(2190)의 상측 측벽에 형성된 세장형 개구를 통해 활성화 피스톤(2192)으로부터 연장되는 핀(2125)으로 연결 장치(2124)에 고정될 수 있다. 연결 장치(2124)는 연결 장치 피벗 핀(2127)을 중심으로 피벗한다. 작동시, 액추에이팅 어셈블리는 챔버(2312)에 충분한 유압 유체 및 압력이 없을 때 도 23a에 도시된 "오프" 상태에 있을 것이다. 활성화 피스톤(2192)은 후퇴되고(도 23a에서 좌측으로) 액추에이팅 플레이트 핀(2122)은 도시된 위치에 있다. 도 23b에 도시된 바와 같이, 이러한 "오프" 상태는 적층된 액추에이팅 플레이트(2120) 및 피스톤(2110)의 단축된 길이에 대응한다. 유압 유체가 챔버(2312)로 흐를 때, 피스톤(2192)은 도 23c에 도시된 위치로 이동하며, 이에 따라 액추에이팅 플레이트 핀(2122)을 도시된 위치로 이동시키고 적층된 액추에이팅 플레이트(2120)를 피스톤(2110)에 관해 회전시키며 적층된 액추에이팅 플레이트 및 피스톤(2110)의 유효 길이를 증가시킨다.

도 24는 제한기(2126)의 추가 세부 사항들을 도시하며, 이는 중심 피벗(2408)에 의해 로커 아암에 회전 가능하게 고정될 수 있고 조정 패스너(2412)를 수용하기 위한 조정 슬롯(2410)을 포함할 수 있다. 액추에이팅 핀 수용 슬롯(2414)은 액추에이팅 플레이트 핀(2122)의 움직임을 수용하고 제한한다. 이에 따라, 제한기(2126)의 회전 조정은 액추에이팅 플레이트 핀(2122)의 이동 그리고 이에 따라 로스트 모션 어셈블리(2100)가 받는 연장을 제한하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 제한기(2126)를 사용하여 래시가 셋팅될 수 있다. 패스너들(2412 및 2408)은 풀릴 수 있고 랙(rack)은 수동으로 "온" 위치로 이동될 수 있다. 그 다음, 제한기(2126)가 액추에이팅 플레이트 핀(2122)이 슬롯(2414)의 단부에 의해 체결되는 위치로 회전될 수 있다. 이는 임의의 과도한 래시가 존재하는 지점을 넘는 피스톤의 연장을 효과적으로 감소시킨다. 인식될 바와 같이, 어셈블리의 스트로크는 슬롯(2414)의 기하학적 구조에 의해 고정된다. 이에 따라 제한기(2126)의 회전은 "오프" 위치 중지(슬롯(2414)의 가장 우측 범위)를 조정할 수 있다. 예를 들어, 제한기(2126)를 반시계 방향으로 회전하면 "오프" 위치 중지를 반시계 방향으로 이동시킬 것이고 피스톤은 램프를 타고 올라가 어셈블리가 "오프" 상태에 있을 때 부분적으로 연장된다.

본 개시의 양태들에 따르면, 가변 길이 피스톤 어셈블리들은 로스트 모션 적용 이외의 적용 예들에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 가변 길이 피스톤 어셈블리들은 블리더 브레이크 적용 예들에서 이용될 수 있다. 당 업계에서 인식될 바와 같이, 블리더 브레이크 구성 요소들은 브레이킹 동작을 수행하기 위해 엔진 사이클 동안 적절한 시간들에서 엔진 밸브들의 약간의 리프팅을 제공한다. 도 25 및 도 26은 각각 통합 가변 길이 피스톤 어셈블리 및 액추에이터 어셈블리를 포함하는, 예시적인 블리더 브레이크 하우징의 분해 및 조립도를 각각 도시한다. 블리더 브레이크 하우징(2510)은 고정 보어들(2514)을 통해 연장되는 하우징 패스너들(2512)을 사용하여, 예를 들어, 배기 밸브 또는 밸브 트레인 구성 요소 위의 엔진에 고정될 수 있다. 블리더 브레이크 하우징은 가변 길이 피스톤 어셈블리(2550)의 구성 요소들을 수용하기 위한 가변 길이 피스톤 어셈블리 리셉터클(2516)을 포함할 수 있다. 액추에이팅 어셈블리 장착 연장부(2571)는 액추에이팅 어셈블리를 고정하기 위한 하나 이상의 나사형 보어(2572)를 포함할 수 있다.

예시적인 가변 길이 피스톤 어셈블리(2550)는 피스톤 작업 표면(2554)이 그 위에 획정되는 피스톤(2552) 및 고정 플레이트 작업 표면(2558)이 그 위에 획정되는 고정 플레이트(2556)를 포함할 수 있다. 이들 각각의 표면들은 상대적인 회전 움직임에 반응하여 피스톤/고정 플레이트 스택의 길이의 변화를 제공하기 위해 추가로 설명될 방식으로 상호 작용한다. 액추에이팅 링(2560)은 이로부터 연장되는 액추에이팅 링 핀(2562)을 포함할 수 있다. 핀(2562) 상에는 피스톤 편향 스프링(2564)이 배치될 수 있다. 조정 세트 나사(2569)는 고정 플레이트(2556)의 후면에 접하고 나사형 보어(도 25에 숨겨져 있음)에서 하우징(2510) 내에 너트(2567)로 고정될 수 있다. 스냅 링 유지기(2561)는 리셉터클(2516) 내에 가변 길이 피스톤 어셈블리 구성 요소들을 고정할 수 있다. 이러한 구성 요소들 및 이들의 상호 작용에 관한 추가 세부 사항들은 아래에 제공될 것이다.

액추에이팅 어셈블리(2570)는 블리더 브레이크 하우징(2510)에 고정될 수 있다. 어셈블리(2570)는 나사형 패스너(2574)로 장착 브래킷(2573)에 고정되고 코일(2572) 내 선택적 축 방향 움직임을 위해 배치된 솔레노이드 플런저(2575)를 갖는 솔레노이드 코일(2572)을 포함할 수 있다. 스프링 요소(2576)는 솔레노이드 플런저를 연장된 방향으로 편향시킬 수 있다. 플런저(2575)의 단부는 설명될 바와 같이 피스톤(2552)의 회전 움직임을 야기하도록 피벗될 수 있는 연결 장치(2566) 내의 애퍼처(2568)에 고정되는 요크를 포함할 수 있다.

도 27a 및 도 27b는 예시적인 액추에이션 작동을 도시한다. 도 27a는 "오프" 위치에 있는 피스톤(2552)을 도시하는 하우징(2510)의 밑면에서 본 도면이다. 솔레노이드 플런저(2575)는 피스톤(2552)이 도면에서 보여지는 "10시" 위치에서 핀(2562)의 위치에 의해 표시된 제1 회전 위치에 있는 연장된 위치에 있다. 솔레노이드(2572)가 활성화될 때, 플런저(2575)는 피스톤(2552)이 도면에서 보여지는 "8시" 위치에서 핀(2562)의 위치에 의해 표시된 제2 회전 위치에 있는 도 27b에 도시된 위치로 후퇴한다. 이러한 "온" 위치는 피스톤 및 고정 플레이트 스택의 최대 길이와 일치한다. 도 41a 및 도 41b는 피스톤(4152)에 기어 인터페이스(4130)를 이용하는 대안적인 액추에이션 어셈블리(4100)를 도시하며, 이는 액추에이트될 때 피스톤(4152) 상에 일정한 회전 속도 및 힘을 초래하는 인벌 류트 요소들일 수 있는 다수의 기어 톱니(4162)들을 구비할 수 있다. 액추에이션 아암(4166)은 피스톤 기어 치형(4162)과 체결되는 이의 단부 상에 다수의 기어 치형들(4168)을 포함할 수 있다. 솔레노이드 플런저(4175)로부터의 작용하에, 액추에이팅 아암(4166)은 도 41a에 도시된 "오프" 위치로부터 도 41b에 도시된 "온" 위치로 피스톤(4152)의 회전을 야기할 수 있다.

도 28a 및 도 28b는 각각 블리더 브레이크 하우징(2510)에서의 고정 플레이트 및 고정 플레이트 리셉터클에 대한 예시적인 회전 방지 장착 구성을 도시한다. 고정 플레이트(2556)는 외주 상에 하나 이상의 노치 또는 리세스(2810)를 구비할 수 있다. 추가로 도 28b를 참조하면, 블리더 브레이크 하우징(2510)은 고정 플레이트가 하우징(2510)에서 제 위치에 설치될 때 리세스들(2810)에 수용되는 유사한 개수의 돌기들(2820)을 구비하며, 이에 의해 하우징 내 고정 플레이트의 회전을 방지할 수 있다.

도 29는 예시적인 가변 길이 어셈블리의 구성 요소들의 설치 위치들 및 조정 세트 나사(2567)를 사용한 어셈블리의 조정을 도시하는 단면도이다. 고정 플레이트(2556)는 하우징(2510)에서의 같은 크기의 보어에 배치되고, 조정 세트 나사(2569)의 단부와 접하여 체결되면서 상술된 바와 같이 상대적인 회전 움직임에 대해 고정된다. 인식될 바와 같이, 조정 나사(2567)는 고정 플레이트(2556)의 고정 높이를 조정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 나사(2569)의 하향 조정은 표시된 바와 같이 거리 "G" 만큼 고정 플레이트(2556) 및 피스톤(2552) 적층 구성 요소들의 변위를 초래할 수 있다. 이에 따라, 구성은 가변 길이 어셈블리에 대한 래시 및 기타 조정을 허용하는 데 바람직하다.

도 30은 피스톤 액추에이팅 링 핀(2562)이 내부에 설치된 피스톤 액추에이팅 링(2560)의 사시도이다. 도 31은 피스톤 액추에이팅 링(2560)에 대한 대안적인 장착 구성을 도시한다. 이 예에 따르면, 가변 길이 어셈블리 리셉터클(2516)은 액추에이팅 링(2560)이 내부에 타는 저널 또는 가이드 역할을 하는 카운터보어(3110)를 구비할 수 있다. 스냅 링(3112)은 카운터보어(3110) 내에 액추에이팅 링(2560)을 고정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 구성은 리셉터클(2516) 내에서 액추에이팅 링(2560)의 바인딩 또는 코킹을 방지하고, 피스톤(2552) 상의 측면 하중 효과를 완화하며, 가변 길이 피스톤 어셈블리 전체의 원활한 액추에이팅을 제공하는 데 바람직하다.

도 32 및 도 33은 피스톤 편향 요소의 피처들을 포함하여, 예시적인 가변 길이 피스톤 어셈블리의 구성 요소들이 블리더 브레이크 하우징에 어떻게 설치될 수 있는지에 관한 추가 세부 사항들을 도시한다. 이러한 구성은 공간이 제한된 밸브 커버 아래에 제한된 공간이 있는 것들과 같은 적용 예들에서 사용될 수 있는 로우 프로파일 피스톤 편향 기능을 제공한다. 도 33은 환형 베이스(3310) 및 이의 측면 상에 획정되는 측면 포켓 또는 리세스(3314)를 갖는 중심 융기 부분(3312)을 포함할 수 있는 예시적인 피스톤의 세부 사항들을 도시한다. 원형 리세스(3316)는 또한 스프링(2564)을 수용하고 핀(2562)의 단부의 간격을 허용하기 위해 베이스(3310)에 형성된다. 도 32는 피스톤 어셈블리 구성 요소들의 배열을 도시하는 단면도이다. 피스톤(2552)(도 33과 비교하여 반전된 위치로 도시됨)은 리셉터클(2516)에서의 보어 내에서 연장된다. 액추에이팅 링(2560)은 회전 움직임을 위해 보어(3210)에 유지되고 액추에이팅 링 핀(2562)은 원형 포켓(3316)으로 위쪽으로 연장되고 측면 포켓(3314)에 배치된다. 스냅 링(2561)은 액추에이팅 링 및 피스톤을 제 위치에 유지한다. 인식될 바와 같이, 스프링(2564)은 블리더 브레이킹 작동이 제공되지 않을 때 밸브들 또는 밸브 트레인 구성 요소들과의 접촉을 방지하기 위해 피스톤(2552) 상에 비교적 가벼운 상향 편향력을 제공한다.

도 34a, 도 34b 및 도 34c는 예시적인 가변 길이 피스톤 어셈블리의 상이한 작동 위치들을 도시한다. 도 34a에서, 어셈블리는 어셈블리의 유효 길이가 최소가 되도록 고정 플레이트(2556) 및 피스톤(2555)의 작업 표면들이 완전히 상보적으로 체결된 "오프" 위치에 있다. 도 34b에서, 피스톤은 작업 표면의 평탄 부분들이 부분적으로 체결되고 어셈블리의 유효 길이가 이의 전체 범위에 있도록 중간 위치로 회전된다. 도 34C에서, 피스톤은 완전히 회전되어, 작업 표면들의 접촉 면적이 증가하고 유효 길이가 최대로 유지된다. 인식될 바와 같이, 약 70도의 회전을 약 1.5mm의 연장으로 전환하고 50도의 회전으로 고정을 전환하여 전체 1.5mm 리프트를 생성하고 추가 회전을 통해 작업 표면들 상의 접촉 면적을 증가시키는 작업 표면 프로파일들이 제공될 수 있다.

본 개시의 양태에 따르면, 상호 작용하는 피스톤 및 고정 플레이트가 받는 피크 접촉 응력을 바람직하게 감소시키는 가변 길이 피스톤 어셈블리 상에 작업 표면 프로파일들이 제공된다. 보다 구체적으로, 작업 표면들의 램프 부분들은 가변 피치 나선 형태의 표면이 이용될 수 있는 표면을 포함할 수 있다. 이러한 표면들은 부분 체결의 인스턴스들에서, 즉 피스톤 표면이 고정 플레이트 표면과 체결될 때 피스톤이 부분적으로 활성화된 위치에 있을 때 피스톤 표면과 고정 플레이트 표면 사이에 "원추형-원추형" 접촉 형상을 초래한다. 이러한 접촉 형상은 접촉 응력이 과도하게 되지 않도록 구성될 수 있다. 도 35 및 도 36은 각각 피스톤 및 고정 플레이트 상의 예시적인 나선형 작업 표면들의 세부 사항들을 도시하는 사시도들이다. 피스톤(3510)은 두 개의 램프들(3520.1 및 3520.2)이 가변 피치 대칭 나선 형태를 갖는 나선형 작업 표면을 포함할 수 있다. 중심에는 접선 경사 섹션이 제공될 수 있다. 예시적인 구현에서, 램프 부분들의 리프트 및 피치는 표면의 중심 축을 중심으로 반경 방향 스위프의 약 50도만큼 연장될 수 있으며, 이러한 회전을 넘어서는 평탄 영역들(3530.1 및 3530.2)을 가진다. 보다 구체적으로, 제로 내지 약 24도의 반경 방향 스윕으로부터, 피치는 제로(평탄 표면)로부터 21의 피치(접선 경사)로 진행될 수 있다. 21의 피치에서, 1도의 드웰이 있을 수 있다. 25 내지 50도의 추가 반경 방향 스위프 위치들에서, 피치는 피치 21로부터 피치 0으로 진행(후퇴)할 수 있다. 유사하게, 고정 플레이트(3610)는 가변 피치 대칭 나선 형태의 두 개의 램프들(3620.1 및 3620.2)을 갖고 약 50도만큼 연장될 수 있으며, 이 회전을 넘어서는 평탄 영역들(3630.1 및 3630.2)을 가진다.

도 37은 피스톤(3510) 및 고정 플레이트(3610)의 각각의 램프 부분들(3520.1 및 3620.1)의 체결을 개략적으로 도시한다. 도 38은 중심으로부터 세 개의 상이한 반경들에서 표면의 곡률을 제시하는 윤곽선들(3550.1, 3550.2 및 3550.3)을 갖는 복잡한 나선형 표면 프로파일의 추가 세부 사항을 도시한다. 인식될 바와 같이, 피치 및 곡률은 상이한 반경들에서 달라진다. 임의의 소정의 반경에서, 나선은 지정된 피치에서 축 방향으로 병진 이동하면서 축을 중심으로 한 표면의 각도 스윕이다. 복잡한 곡선 램프의 경우, 스윕이 각도를 통해 회전함에 따라 피치가 달라진다. 각도를 통해 중간 지점에서 제로 피치 피킹으로 시작하여 마지막으로 제로 피치로 끝나는 형상은 위와 같다.

도 39a 내지 도 39e는 도 35에 나타낸 바와 같이 각각의 반경 방향 평면들에서 취해진, 나선형 램프 부분들을 갖는 예시적인 로스트 모션 어셈블리 피스톤의 단면도들이다. 도 39a에서의 단면도는 하측 평탄 영역으로부터 전환 직후(위에서 볼 때 반시계 방향으로 진행) 램프들(3520.1 및 3520.1)의 고도를 도시한다. 상승된 평탄 영역들 중 하나(3530.2)가 우측 상의 배경에 보인다. 도 39b는 램프들(3520.1 및 3520.2)의 약간 더 높은 고도를 도시한다. 도 39c 및 도 39d는 램프들(3520.1 및 3520.2)의 더 높은 고도들을 도시하며, 도 39d는 평탄 영역(3530.2)과 거의 같은 높이인 램프들(3520.1 및 3520.2)의 고도를 도시한다. 도 39e는 평탄 영역들(3530.1 및 3530.2)을 통해 취해진 단면을 도시한다.

접촉 응력을 더 줄이기 위해, 램프들(3520.1 및 3520.1)의 가변 피치 나선형 표면들은 반경 방향으로 약간의 곡률(즉, 큰 곡률 반경)을 구비할 수 있고 피스톤의 외측 반경들에서 더 많은 접촉 영역을 제공하도록 배향될 수 있다. 도 39d에는 단면의 반경 방향 평면에서 표면(3520.1)의 반경 "R"의 약간의 곡률을 제시하기 위해 주석이 추가된다. 곡률 반경은 300 내지 500 mm 정도일 수 있다. 더욱이, 지시된 바와 같이, 곡률은 반경 원점 "O"가 피스톤의 회전 축 "A"로부터 오프셋될 수 있도록 배향될 수 있다. 이러한 곡률의 배향은 피스톤의 외측 반경 방향 가장자리 근처 표면의 매우 약간 더 높은 고도를 제공하고 이에 의해 피스톤과 액추에이팅 플레이트 사이의 접촉을 편향시켜 피스톤의 외측 반경 방향 가장자리 근처에서 약간 더 큰 접촉력이 발생하도록하고 이에 따라 라인 접촉의 더 넓은 폭 영역에 걸쳐 분산되어, 접촉 응력을 감소시킬 수 있다.

도 40a 및 도 40b는 접촉 응력을 감소시키는 데 있어서 방사형 곡면 기하학적 구조의 이점을 도시한다. 도 40a는 평탄 단면 프로파일을 갖는 램프에 대한(즉, 도 39a 내지 도 39d 중 어느 하나의 표면을 나타내는 반경 방향 연장 라인(3520.1)에 곡률이 없는 경우) 접촉 응력 결과를 도시한다. 도 40b는 램프 표면의 단면 프로파일에서 약간의 곡률을 갖는 경사에 대한 접촉 응력 결과를 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 램프 표면의 반경 방향 곡률은 접촉 응력의 상당한 감소를 초래할 수 있는데 이는 곡률로 인해 접촉력이 분산되어 피스톤의 외측 영역들(더 큰 반경들)이 더 높은 접촉력을 지원하여, 피스톤의 내측 영역들(더 작은 반경들)의 경우보다 약간 더 넓은 라인 접촉 영역에 걸쳐 분산되기 때문이다.

인식될 바와 같이, 각각의 작업 표면들의 가변 피치 대칭 나선 섹션들의 상호 작용은 각각의 램프 섹션들이 서로 채결되는 경우에, 즉, 피스톤이 중간 회전 배향에 있을 때 표면 체결 동안, 피스톤 작업 표면과 고정 플레이트 작업 표면 사이에 실린더-실린더 라인 접촉을 제공한다. "온" 액추에이션 시퀀스가 시작되면, 피스톤과 고정 플레이트의 체결이 평탄 영역들이 정렬되지 않을 때 발생하고 하중이 가해질 때 각각의 램프 부분들이 체결되는 인스턴스에서, 접촉은 충분한 폭으로 라인 접촉이 될 것이며 이는 피츠 접촉 응력이 감소시키며, 이에 따라 재료 한계를 초과하는 접촉 응력의 발생을 방지할 수 있다. 더욱이, 이러한 경우, 그리고 경사가 8도보다 큰 곳에서 라인 접촉이 발생할 때, 피치는 피스톤이 밸브 트레인의 힘을 받아 다시 오프 위치로 회전하도록 허용할 수 있다.

인식될 바와 같이, 다양한 제조 방법들이 본 개시의 양태들에 따라 가변 길이 피스톤들 및 피스톤 어셈블리들을 생성하는 데 사용될 수 있다. 이러한 방법들은 냉간 성형, 열간 성형, 분말 금속 성형, 주조 또는 통상적인 기계 가공 단계들을 포함할 수 있다. 성형 후 경화는 이러한 단계들 중 하나 이상과 함께 채용될 수 있다.

본 발명의 구현이 특정의 예시적인 실시 예들을 참조하여 설명되었지만, 청구범위에 기재된 본 발명의 광의의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이러한 실시 예들에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미가 아닌 예시적인 의미로 간주되어야 한다.

Claims

하나 이상의 엔진 밸브를 액추에이트하기 위한 밸브 트레인을 포함하는 내연 기관에 있어서, 상기 엔진 밸브들 중 하나 이상에 적용되는 모션을 제어하기 위한 가변 길이 어셈블리로서,
하우징;
상기 하우징 내에 배치되고 그 위에 피스톤 작업 표면이 획정된 피스톤으로서, 상기 피스톤 작업 표면은 적어도 하나의 피스톤 작업 표면 램프 부분(ramped portion)을 포함하는, 상기 피스톤;
상기 피스톤과 협력적으로 연관되고 그 위에 액추에이팅 플레이트 작업 표면이 획정된 액추에이팅 플레이트로서, 상기 액추에이팅 플레이트 작업 표면은 상기 적어도 하나의 피스톤 작업 표면 램프 부분과 선택적으로 체결하기 위한 적어도 하나의 액추에이팅 플레이트 작업 표면 램프 부분을 포함하는, 상기 액추에이팅 플레이트;
상기 하우징에 상기 액추에이팅 플레이트 또는 상기 피스톤 중 적어도 하나를 유지하기 위한 유지 어셈블리;
상기 하우징에 관해 상기 피스톤 또는 상기 액추에이팅 플레이트 중 하나를 회전시키기 위한 액추에이팅 어셈블리로서, 상기 피스톤 또는 액추에이팅 플레이트의 회전은 상기 가변 길이 어셈블리가 상기 밸브 트레인에서의 간격을 차지하는 길이를 변경하게 하는 것인, 상기 액추에이팅 어셈블리를 포함하는, 가변 길이 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 하우징은 고정 하우징인, 가변 길이 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 하우징은 동적 하우징인, 가변 길이 어셈블리.
제1항에 있어서, 편향력을 제공하기 위해 상기 피스톤 및 상기 액추에이팅 플레이트와 협력적으로 연관된 편향 요소를 더 포함하는, 가변 길이 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 피스톤 작업 표면 및 상기 액추에이팅 플레이트 작업 표면 각각은 적어도 하나의 하측 평탄 표면 및 하나의 상측 평탄 표면을 포함하며, 각각 상의 적어도 하나의 각각의 상기 램프 부분이 적어도 하나의 상기 하측 평탄 표면과 적어도 하나의 상기 상측 평탄 표면 사이에서 연장되는 것인, 가변 길이 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 램프 부분들은 중단 없이 연속적으로 연장되는 것인, 가변 길이 어셈블리.
제3항에 있어서, 상기 램프 부분들은 5도 미만의 각도로 연장되는 것인, 가변 길이 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 램프 부분들 각각은 가변 피치 나선형 표면인 것인, 가변 길이 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 밸브 트레인은 로커 아암을 포함하고, 상기 하우징은 상기 로커 아암을 위한 로커 아암 피벗인 것인, 가변 길이 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 하우징은 엔진에 고정되고 상기 피스톤 및 액추에이팅 플레이트를 수용하도록 내부에 획정된 보어를 포함하는 블리더 브레이크 하우징(bleeder brake housing)인, 가변 길이 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 액추에이팅 플레이트는 상기 하우징에 관해 고정되는 것인, 가변 길이 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 피스톤 및 상기 하우징 중 적어도 하나는 상기 하우징에 관한 상기 피스톤의 회전을 방지하기 위한 회전 방지 요소를 포함하는 것인, 가변 길이 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 액추에이팅 플레이트 및 상기 피스톤 중 적어도 하나는 상기 하우징에 관한 회전을 방지하기 위한 회전 방지 요소를 포함하는 것인, 가변 길이 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 액추에이팅 플레이트 및 상기 피스톤 중 적어도 하나는 상기 하우징에 관한 회전을 제한하기 위한 회전 제한기를 포함하되, 상기 회전 제한기는 상기 하우징에 관해, 상기 밸브 트레인에 래시(lash)를 셋팅하도록 조정 가능한 것인, 가변 길이 어셈블리.
제4항에 있어서, 상기 액추에이팅 플레이트 및 상기 피스톤 중 적어도 하나는 상기 편향 요소에 관한 회전 움직임을 위해 장착되는 것인, 가변 길이 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 피스톤은 숄더를 포함하고, 상기 유지 어셈블리는 상기 숄더와 체결되고 상기 피스톤을 상기 하우징에 고정하도록 적응된 유지 플레이트를 포함하는 것인, 가변 길이 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 액추에이팅 어셈블리는 솔레노이드, 스테퍼 모터, 가변 위치 액추에이터 또는 가변력 액추에이터 중 하나를 포함하는 것인, 가변 길이 어셈블리.
제3항에 있어서, 상기 하우징은 로커 아암인, 가변 길이 어셈블리.
제18항에 있어서, 상기 액추에이팅 플레이트는 상기 로커 아암으로 통합되는 것인, 가변 길이 어셈블리.
제2항에 있어서, 상기 하우징은 블리더 브레이크 하우징인, 가변 길이 어셈블리.
제20항에 있어서, 상기 액추에이팅 플레이트에 관한 상기 피스톤의 회전 움직임을 야기하도록 상기 피스톤과 협력하는 액추에이팅 링을 더 포함하는 것인, 가변 길이 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 액추에이션 어셈블리는 상기 피스톤 또는 액추에이팅 플레이트 중 하나를 회전시키기 위한 기어 인터페이스를 포함하는 것인, 가변 길이 어셈블리.
제22항에 있어서, 상기 기어 인터페이스는 상기 피스톤 또는 액추에이팅 플레이트 중 하나에 실질적으로 일정한 회전 모션을 적용하는 것인, 가변 길이 어셈블리.
제16항에 있어서, 상기 액추에이팅 플레이트와 접하여 상기 하우징 내에서 이의 위치를 조정하기 위한 조정 나사를 더 포함하는, 가변 길이 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 액추에이팅 플레이트 작업 표면 및 상기 피스톤 작업 표면 중 적어도 하나는 가변 피치 나선 형태를 갖는 적어도 하나의 램프를 포함하는 것인, 가변 길이 어셈블리.
제25항에 있어서, 적어도 하나의 상기 램프는 상기 액추에이팅 플레이트 및 상기 피스톤 중 적어도 하나의 원주의 약 50도만큼 연장되는 것인, 가변 길이 어셈블리.
제25항에 있어서, 적어도 하나의 상기 램프는 상기 액추에이팅 플레이트 및 상기 피스톤 중 적어도 하나의 상이한 반경들에서 상이한 피치 및 곡률을 갖는 것인, 가변 길이 어셈블리.