KR20210097166A - 로브 전환 및 단일 공급원 로스트 모션용 핑거 팔로워 - Google Patents

로브 전환 및 단일 공급원 로스트 모션용 핑거 팔로워 Download PDF

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KR20210097166A
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존 맨델
저스틴 디. 발트러키
데이비드 엠. 페레이라
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자콥스 비히클 시스템즈, 인코포레이티드.
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Abstract

엔진 밸브 트레인용 스위칭 핑거 팔로워는 작동 중 부분 치합 가능성을 제거하는 조절식 지지 조립체를 이용한다. 레버 치합 부재 또는 래치는 팔로워 바디에서 이동을 위해 배치되고 레버와 상호 작용하여 일정한 접촉 기하학적 구조를 제공한다. 핑거 팔로워는 로스트 모션 장치로 구성될 수 있으며 편향 조립체 및 트래블 리미터를 포함할 수 있다. 래치는 적어도 하나의 정밀한 위치에서 레버를 지지할 수 있고 부분적인 로스트 모션을 위해 제2 위치에서 레버를 지지할 수 있거나, 실린더 비활성화 적용에서와 같이 완전한 로스트 모션을 위해 래치로부터 자유로이 레버를 회동시킬 수 있다.

Description

로브 전환 및 단일 공급원 로스트 모션용 핑거 팔로워
관련 출원 및 우선권 주장
본 출원은 2018년 12월 6일자에 SWITCHING FINGER FOLLOWER라는 명칭으로 출원된 미국 가특허 출원 제62/776,450호에 대한 우선권을 주장한다. 본 출원은 또한 2018년 12월 6일자에 SWITCHING FINGER FOLLOWER FOR SINGLE-SOURCE LOST MOTION이라는 명칭으로 출원된 미국 가출원 제62/776,453호에 대한 우선권을 주장한다. 이들 가출원 모두의 기술 요지는 그 전체가 본원에 참조로서 원용된다.
기술분야
본 개시내용은 일반적으로는 내연 기관에서 하나 이상의 엔진 밸브를 구동시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은 캠과 같은 동작 공급원과 하나 이상의 엔진 밸브 사이의 작동 관계를 변경하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이러한 시스템 및 방법은 핑거 팔로워 형태의 로커 암을 포함할 수 있으며, 이는 캠에서 로브 사이의 선택적 전환 및/또는 엔진 밸브 트레인에서 로스트 모션 장치로의 작동을 제공한다.
내연 기관은 운송 및 트럭 수송을 포함한 여러 적용분야 및 산업에서 널리 활용된다. 내연 기관에서 사용하기 위한 밸브 구동 시스템은 당업계에 잘 알려져 있다. 이러한 시스템은 통상적으로 밸브 구동 동작 공급원(예를 들어, 캠)으로부터 하나 이상의 엔진 밸브로 밸브 구동 동작을 전달하는 하나 이상의 개재 구성요소를 포함하며, 개재 구성요소는 밸브 트레인을 구성한다. 이러한 밸브 구동 시스템은 주로 엔진 실린더가 연소 과정으로부터 동력을 발생시키는 포지티브 출력 작동 모드를 용이하게 할 수 있다. 표준 연소 사이클과 연관된 흡기 및 배기 밸브 구동 동작은 통상적으로 "메인 이벤트" 동작으로 지칭된다. 공지된 엔진 밸브 구동 시스템은 조기 또는 지각 흡기 밸브 폐쇄와 같은 수정된 메인 이벤트 밸브 동작을 제공할 수 있다. 메인 이벤트 동작 외에, 공지된 엔진 밸브 구동 시스템은 내연 기관이 다른 모드에서, 또는 포지티브 발전 모드(예를 들어, 배기 가스 재순환(EGR), 조기 배기 밸브 개방(EEVO) 등)의 변이형에서 작동하게 하는 보조 밸브 구동 동작 또는 이벤트를 용이하게 하거나, 또는 내연 기관이 무연료공급 상태에서, 본질적으로는 공기 압축기로서, 작동되는 엔진 제동을 용이하게 하여, 차량 감속에 도움이 되는 지연 동력을 발생시킬 수 있다.
여러 엔진 시스템에서, 밸브 트레인은 핑거 팔로워를 포함할 수 있는데, 이는 본질적으로 타단이 부하와, 즉 엔진 밸브와, 접촉한 상태에서 일단에서 회동하는 레버이다. 핑거 팔로워는 통상적으로 레버의 단부 사이에 배치되어 동작 공급원(예를 들어, 캠)으로부터 밸브 구동 동작을 수신하기 위한 동작 수신 구성요소를 포함하며, 이러한 동작은 그 후 레버의 부하 단부를 통해 엔진 밸브로 전달된다.
전술한 핑거 팔로워 구성요소의 공지된 변이형은 소위 "스위칭" 핑거 팔로워를 포함하며, 그 예는 미국 특허 제7,546,822호에 설명되어 있으며, 그 기술 요지는 본원에 참조로서 원용된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 핑거 팔로워는 이 예에서 유압식 래시 조절기(HLA)(2)를 중심으로 회동하는 바디(11)를 포함한다. 바디(11)는 또한 이 예에서 샤프트(17)를 중심으로 회전할 수 있고 잠금 기구(40)와 치합할 수 있는 측방향 팔로워(30)를 지지한다. 도 2 및 3에 최적으로 도시된 바와 같이, 바디(11)는 측방향 팔로워(30) 사이에 위치된 중앙 롤러 팔로워(20)를 추가로 지지한다. 도 2 및 3에 추가로 도시된 바와 같이, 잠금 기구(40)는 잠금 바(48)가 연장된 위치에서 유지되어 측방향 팔로워(30)의 탭(38)과 접촉하거나(도 2) 또는 수축된 위치에서 유지되어 탭(38)과 접촉을 피하도록(도 3) 제어될 수 있다. 잠금 바(48)가 탭(38)과 접촉할 때(즉, 잠겨진 상태 또는 온 상태), 측방향 팔로워(30)는 샤프트(17)를 중심으로 회전하는 것이 방지되어 바디(11)와 견고한 관계에서 유지된다. 따라서, 측방향 캠 로브(9)에 의해 측방향 팔로워(30)에 적용된 동작은 바디로 그리고 궁극적으로는 엔진 밸브(3)로 전달된다. 이 경우, 중앙 캠 로브(8)에 의해 제공된 밸브 구동 동작은 정렬되는 중앙 롤러 팔로워(20)로 전달되지 않는다. 반면에, 잠금 바(48)가 수축될 때(즉, 잠금 해제 상태 또는 오프 상태), 측방향 팔로워(30)는 샤프트(17)를 중심으로 자유롭게 회전하여 측방향 캠 로브(9)에 의해 적용된 임의의 동작은 측방향 팔로워(30)에 의해 흡수되고 바디(11)에 의해 엔진 밸브(3)로 전달되지 않는다. 이 경우, 중앙 캠 로브(8)에 의해 제공된 밸브 구동 동작은 중앙 롤러 팔로워(20)로 및 이에 의해 엔진 밸브(3)로 전달된다.
스위칭 핑거 팔로워는 경량 자동차 적용분야에서 가장 자주 발견된다. 그러나, 이들은 부분적으로 치합된 전환 기구로 인한 고부하 이벤트 및 고장 때문에 부분적으로 대형 및 중형 디젤 또는 천연 가스 엔진에 적용되지 않았다. 훨씬 낮은 부하에서 동일한 부분 치합 문제로 인해 경량 적용분야에서도 고장이 발생하는 것으로 알려져 있다. 도 2 및 3의 예를 참조하면, 이러한 부분 치합은 잠금 바(48)가 탭(38)과 오직 부분적으로 겹칠 때에, 즉 도 2 및 3에 도시된 치합 사이의 위치에서, 발생한다. 이러한 부분적인 치합이 발생하면, 잠금 기구의 이동 부품 사이의 수축 응력이 크게 증가하여 잠금 기구의 손상 및/또는 고장을 야기할 수 있다.
종래 기술의 스위칭 핑거 팔로워의 또 다른 단점은 이들의 사용이 통상적으로 구동 또는 잠금 구성요소의 부분적 치합을 방지하기 위해 정밀한 타이밍을 위한 제어를 필요로 한다는 점이다. 이로 인해 특히 다중 실린더 엔진 환경에서 추가 비용과 복잡성이 필요할 수 있다. 예를 들어, 이러한 환경에서, 제어 회로 과도(즉, 유압 회로에서의 지연)의 가능성을 제거하고 핑거 팔로워 동작에 대한 구동 구성요소의 정밀한 타이밍을 확보하기 위해 각 스위칭 핑거 팔로워에 지정된 제어 솔레노이드를 제공할 필요가 있을 수 있다.
스위칭 핑거 팔로워는 로스트 모션 밸브 구동 시스템에 적용할 수 있다. 이러한 시스템에서, 스위칭 핑거 팔로워는 캠과 같은 동작 공급원으로부터의 전체 밸브 동작이 엔진 밸브로 전달되는 제1 위치와 전체 밸브 동작의 일부만이 엔진 밸브로 전달되는 제2 위치 사이를 전환할 수 있다. 본원에 설명된 바와 같은 단일 공급원의 로스트 모션 리프트 프로파일의 예는 도 5에서, 미국 특허 제9,347, 383호의 곡선부(502)에서, 찾을 수 있고, 그 교시는 본원에 참조로서 원용된다. 그러나, 전술한 단점으로 인해, 종래 기술의 스위칭 핑거 팔로워는 로스트 모션 밸브 구동 시스템에 제한적으로만 적용 가능하다.
그러므로, 종래 기술의 전술한 단점 및 기타 단점을 해결하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
전술한 과제에 대응하여, 본 개시내용은 개선된 작동 특성 및 개선된 성능과 내구성을 갖는 스위칭 핑거 팔로워 시스템의 다양한 실시예를 제공한다.
종래의 스위칭 핑거 팔로워에 대한 전술한 어려움은 본원에 개시된 다양한 실시예에 기초하여 극복될 수 있다. 본원에 설명된 기술의 진보는 핑거 팔로워 전환 기구 구동 구성요소의 부분 치합의 가능성을 제거한다는 점에서 특히 유리하다. 관련된 이점은 스위칭 핑거 팔로워에서 동작 수신 구성요소의 잠겨진 또는 지지된 위치의 변화를 제거하는 점이다. 스위칭 핑거 팔로워 구성은 협력 부품 사이의 일관된 접촉 기하학적 구조 및 포지티브적으로 정의된 전환 기구 위치 및 이에 따른 핑거 팔로워 레버의 포지티브적으로 정의된 위치 및 이에 따른 바디에 대한 동작 수신 구성요소를 갖는다. 이는 밸브 동작의 보다 정확하고 신뢰할 수 있는 작동 및 제어를 초래한다.
추가적으로, 본원에 개시된 스위칭 핑거 팔로워 구성은 부분 치합, 전환 기구의 활성화에 민감하지 않기 때문에, 다중 실린더 엔진 환경에서 더 낮은 비용과 복잡성으로 활용될 수 있다. 그러므로, 개선된 전환 기구 및 액추에이터는 제어 구성요소에 의한 정밀한 타이밍의 필요성을 제거한다. 예를 들어, 솔레노이드의 제어 하에 유압식으로 구동되는 전환 기구의 경우, 개시된 실시예는 각 전환 기구에 대해 지정된 제어형 솔레노이드의 필요성을 제거할 수 있다. 오히려, 개시된 진보는 단일 솔레노이드가 다수 실린더에 대한 전환 기구의 활성화를 가능하게 하여 전체 시스템을 단순화하고 비용을 절감시킨다.
또한 여전히, 본원에 설명된 실시예는 단일 밸브 구동 동작 공급원(예를 들어, 캠)이 일부(또는 모든) 리프트가 손실되는 하나 이상의 더 낮은 리프트 이벤트 및 캠 로브로부터의 더 많은(또는 모든) 리프트가 엔진 밸브로 전달되는 하나 이상의 더 높은 리프트 이벤트를 제공하는 단일 공급원의 로스트 모션 시스템에 적용 가능하며 이를 개선하는 데 사용될 수 있다. 또한 여전히, 본원에 설명된 실시예는 실린더 비활성화를 이용하는 시스템에서 요구될 수 있는 바와 같이 밸브 동작이 완전히 손실되는 로스트 모션 밸브 구동 시스템에 적용 가능하며 이를 개선하는데 사용될 수 있다.
본원에 설명된 실시예는 제동 지각 흡입 밸브 폐쇄(LIVC), 조기 배기 밸브 개방(EEVO), 내부 배기 가스 재순환(IEGR) 등과 같은 대안적인 밸브 동작을 달성하는 데 특히 유리할 수 있다.
본 개시내용의 일 양태에 따르면, 내연 기관 밸브 트레인에서 사용하기 위한 핑거 팔로워 시스템이 제공되며, 이는 피벗 단부 및 동작 전달 단부를 갖는 팔로워 바디; 팔로워 바디에 대해 회동하도록 구성된 레버; 팔로워 바디 피벗 단부와 팔로워 바디 동작 전달 단부 사이에 배치된 동작 수신면을 갖는 동작 수신 구성요소; 및 레버에 선택적 지지를 제공하기 위해 가동 래치를 포함하는 조절식 지지 조립체를 포함하며, 조절식 지지 조립체는 래치를 팔로워 바디에 대한 제1 래치 위치 및 제2 래치 위치에서 유지하도록 구성된다. 추가 양태에 따르면, 조절식 지지 조립체는 래치가 제2 위치에 있지 않을 때 래치를 제1 위치로 이동시키도록 추가로 구성된다. 일부 적용에서, 조절식 지지 조립체는 2개의 정의된 위치에서 레버를 지지하여, 래치가 제1 래치 위치에 있을 때 및 래치가 제2 래치 위치에 있을 때 레버와 래치 사이의 치합을 제공하도록 추가로 구성될 수 있다. 실린더 비활성화 적용에서와 같은 핑거 팔로워가 동작 공급원 동작의 완전한 손실을 용이하게 할 수 있는 다른 적용에서, 조절식 지지 조립체는 래치가 제1 래치 위치에 있을 때 래치와 레버 사이의 치합을 제공하고 래치가 제2 래치 위치에 있을 때 레버를 래치로부터 자유롭게 회동시키도록(즉, 래치와 레버 사이의 치합이 없음) 구성될 수 있다.
일 구현에서, 조절식 지지 조립체를 갖는 핑거 팔로워는 팔로워 바디 내에서 이동하여 적어도 하나의 위치에서 핑거 팔로워 레버를 지지하도록 구성된 조절식 래치 또는 레버 치합 부재를 포함할 수 있다. 레버 치합 부재 또는 래치는 레버 치합 부재의 횡방향 보어를 통해 연장될 수 있는 구동 피스톤과 협력할 수 있다. 피스톤은 레버 치합 부재에 대해 2개의 각각의 포지티브적으로 정의된 위치를 제공할 수 있는 제1 및 제2 지지면을 가질 수 있다. 일부 적용에서, 이러한 두 위치는 핑거 팔로워 레버에 대해 포지티브적으로 정의된 지지 위치에 대응할 수 있다. 다른 적용에서, 래치 위치 중 하나만이 레버를 지지할 수 있고, 래치의 다른 위치는 레버가 래치와 치합하지 않는 (더 낮은) 위치로 자유롭게 회동하는 것에 대응할 수 있다. 조절식 지지 조립체 구조는 레버가 조절식 지지 조립체에 의해 정의된 정밀하게 정의된 위치와 다른 위치에서 래치와 치합할 때 구동 구성요소에 하중력이 가해지는 것을 방지하여 부분적인 치합으로 인해 구동 구성요소 및/또는 레버의 손상을 방지하도록 구성된다.
일 구현에서, 핑거 팔로워는 핑거 팔로워 바디에 대한 상대적 이동을 위해 지지되고 레버 상의 아치형 표면과 치합하기 위해 래치 이동 방향으로 비스듬히 연장되는 실질적으로 평면의 레버 치합 부재 표면 또는 래치 표면을 갖는 레버 치합 부재 또는 래치를 포함할 수 있다. 핑거 팔로워 레버에는 레버 치합 부재 상의 평면 레버 치합 표면에 의해 치합되도록 구성된 아치형 표면이 제공될 수 있다. 따라서, 레버 치합 부재 표면 및 레버 표면은 레버 및 레버 치합 부재 표면이 치합될 때 실질적으로 유사한 접촉 기하학적 구조를 유지하도록 구성된다. 부분 치합 가능성의 제거 외에도, 이러한 양태는 개선된 내구성 및 작동을 제공한다.
다른 구현에 따르면, 핑거 팔로워 조립체는 단일의 동작 공급원 로스트 모션 엔진 밸브 트레인 환경에 적용될 수 있다. 일부 적용에서, 조절식 지지 조립체는 적어도 두 위치에서 핑거 팔로워 레버를 지지할 수 있으며, 그 중 적어도 하나는 로스트 모션 위치일 수 있다. 다른 적용에서, 조절식 지지 조립체는 적어도 하나의 위치에서 핑거 팔로워 레버를 지지할 수 있으며, 다른 위치에서 핑거 팔로워 레버가 자유롭게 회동하도록 할 수 있어 (실린더 비활성화 적용의 경우에서처럼) 어떠한 동작 공급원 동작도 엔진 밸브로 전달되지 않는다. 편향 조립체는 팔로워 바디 상의 적어도 하나의 스프링 지지체와 레버 상의 적어도 하나의 스프링 지지체 사이에 배치된 적어도 하나의 탄성 요소를 포함할 수 있다. 바디 상의 트래블 리미터는 레버의 상향 이동을 제한할 수 있다. 하나 이상의 정밀하게 정의된 레버 지지 위치는 로스트 모션 핑거 팔로워를 통해 밸브 동작의 전체 또는 부분 전달(또는 전체 또는 부분 손실)을 제공하기 위해 레버 치합 부재와 구동 피스톤의 상호 작용에 의해 구현될 수 있다.
다른 구현에 따르면, 핑거 팔로워에는 팔로워 바디에 대한 핑거 팔로워 레버의 위치 조절을 제공할 수 있는 편심 피벗 마운트가 제공될 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태 및 장점은 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명확해질 것이며, 이러한 양태는 포괄적이거나 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 본 개시내용의 발명 양태의 예를 제공하기 위한 것으로, 첨부된 청구범위에 정의된 범위를 제한하거나 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명의 전술한 및 기타 수반되는 이점 및 특징은 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이며, 동일한 참조 부호는 전체에 걸쳐 동일한 요소를 나타낸다. 설명 및 실시예는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 예로서 의도된 것이지 본원에 첨부된 청구범위에 기재된 발명의 범위를 제한하려는 것이 아님을 이해할 것이다. 도면의 다음 설명에서, 모든 예시는 달리 언급되지 않는 한 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 특징과 관련된다.
도 1은 예시적인 종래 기술 스위칭 핑거 팔로워 및 엔진 밸브 트레인 환경의 사시도로서, 이러한 환경은 본 개시내용의 양태를 구현하는데 적합할 수 있다.
도 2는 "온" 상태에서 도 1의 핑거 팔로워 시스템의 단면이다.
도 3은 "오프" 상태에서 도 1의 핑거 팔로워 시스템의 단면이다.
도 4는 예시적인 핑거 팔로워 조립체의 조립 사시도이다.
도 5는 도 4의 예시적인 핑거 팔로워 조립체의 분해 사시도이다.
도 6은 핑거 팔로워 조절식 지지 조립체의 상세 분해 사시도이다.
도 7은 "오프" 또는 "잠금 해제된" 상태일 수 있는 제1 상태에서 도 4의 핑거 팔로워 조립체의 측방향 평면에서의 단면이다.
도 8은 제1 상태에서 도 4의 핑거 팔로워 조립체의 횡방향 평면에서의 단면이다.
도 9는 "온" 또는 "잠겨진" 상태일 수 있는 제2 상태에서 도 4의 핑거 팔로워 조립체의 측방향 평면에서의 단면이다.
도 10은 제2 상태에서 도 4의 핑거 팔로워 조립체의 횡방향 평면에서의 단면이다.
도 11은 로스트 모션 장치로서 적용되는 제2 실시예에 따른 핑거 팔로워 조립체의 조립 사시도이다.
도 12는 도 11의 로스트 모션 핑거 팔로워 조립체의 분해 사시도이다.
도 13은 밸브 트레인 동작의 일부 또는 전부가 손실된 상태일 수 있는 제1 상태에서 도 11의 핑거 팔로워 조립체의 측방향 평면에서의 단면이다.
도 14는 밸브 트레인 동작의 일부 또는 전부가 전달된 상태일 수 있는 제2 상태에서 도 11의 핑거 팔로워 조립체의 측방향 평면에서의 단면이다. 도 15는 레버가 지지 조립체로부터 자유롭게 회동하여 전체 동작 손실을 용이하게 하는 핑거 팔로워 조립체의 다른 실시예의 측방향 평면에서의 단면이다.
도 16은 편심 피벗 마운트를 나타낸 사시도이다.
도 17은 도 16의 피벗 마운트의 단면이다.
도 4는 본 개시내용에 따른 예시적인 조립된 스위칭 핑거 팔로워 시스템(100)의 사시도이다. 도 5는 동일한 시스템의 분해 사시도이다. 특히, 스위칭 핑거 팔로워는 다양한 다른 시스템 구성요소를 지지하거나 수용하도록 마련된 바디 또는 하우징(400)을 포함할 수 있다. 바디(400)는 하나 이상의 엔진 밸브와 인터페이스하거나 치합하도록 구성된 동작 전달 단부 또는 밸브 치합 단부(410)로부터 HLA를 포함할 수 있는 피벗과 인터페이스하거나 치합하도록 구성된 피벗 단부(420)까지 종방향으로 연장될 수 있다. 바디(400)는 그 사이에 레버 리세스 또는 포켓(406)을 형성하는 한 쌍의 측방향 종방향 연장 암(402 및 404)을 더 포함할 수 있다. 암(402 및 404)은 그 내부에 레버 피벗 핀(412)을 고정하기 위해 밸브 치합 단부(410)에서 각각의 피벗 핀 수용 보어(403 및 405)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 측방향 롤러 팔로워(430 및 434)는 각각 샤프트(432 및 436)를 통해 암(402 및 404)에 고정될 수 있다. 측방향 롤러 팔로워(430, 434)는 상보적으로 구성된 밸브 구동 동작 공급원으로부터, 예를 들어 도 1에 도시된 측방향 캠 로브(9)와 유사한 동작 공급원으로부터, 밸브 구동 동작을 수신하도록 구성된다. 측방향 팔로워가 롤러 형태로 도시되어 있지만, 측방향 팔로워는 예를 들어 바디(400)로부터 연장되는 편평한 팔로워 접촉 영역으로서 구현될 수 있기 때문에 본 개시내용이 이와 관련하여 제한될 필요가 없음을 이해한다.
바디(400)는 팔로워 바디(400)와 회동 가능하게 협력하도록 장착될 수 있는 체결 단부(452)를 갖고 종방향으로 자유 단부(460)까지 연장되는 레버(450)를 추가로 지지할 수 있다. 레버(450)의 체결 단부는 바디(400)의 암(402, 404)에 고정된 레버 피벗 핀(412)에 체결될 수 있다.
레버(450)는 바디(400)의 리세스 또는 포켓(406)에 상보적인 형상을 가질 수 있어, 바디(400) 내의 내포 포지셔닝 및 전체적인 콤팩트 핑거 팔로워 구성을 제공한다. 레버(450)는 하단 벽(454) 및 하단 벽(454)으로부터 연장되는 일체형 외벽(456)을 갖는 대체로 오목한 형상을 갖는 정밀한 단일의 스탬핑된 금속(즉, 강철) 구성요소로서 형성될 수 있다. 레버(450)의 중앙부는 레버와 협력적으로 연관된 동작 수신 구성요소를 지지하고 수용할 수 있다. 동작 수신 구성요소는 레버(450)에 부착된 샤프트(442) 상에 지지된 중앙 롤러 팔로워(440)일 수 있다. 대안적으로, 레버와 협력적으로 연관된 동작 수신 구성요소는 레버 직상의 또는 이에 부착된 접촉면일 수 있고, 동작 공급원 또는 동작 공급원과 협력하는 밸브 트레인 구성요소와 직접 치합하도록 구성될 수 있다. 중앙 롤러 팔로워(440)를 수용하기 위해 리세스 또는 컷아웃(458)이 하단 벽(454)에 형성될 수 있다. 레버의 자유 단부(460)는 후술될 바와 같이 바디(400)에 통합된 조절식 지지 조립체(500)와 선택적으로 치합하기 위해 아치형 또는 이와 달리 곡선형 단부 표면(462)을 갖는 아치형 또는 이와 달리 곡선형 레버 단부 벽(461)을 가질 수 있다. 단부 벽(461)은 하단 벽(454)과의 원활한 전이로 연장되고 이를 갖도록 윤곽을 이룰 수 있다. 레버 단부 벽(461)은 외벽(456)의 대향부 사이의 감소된 측방향 치수 사이에서 연장될 수 있으며, 이는 추가된 안정성 및 강도를 제공할 뿐만 아니라 작동 동안 단부 벽(461)의 변형 가능성을 감소시킬 수 있다.
인식될 바와 같이, 중앙 롤러 팔로워(440)는 상보적으로 구성된 밸브 구동 동작 공급원으로부터 밸브 구동 동작을 선택적으로 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1과 관련하여 전술한 엔진 환경을 참조하면, 중앙 롤러 팔로워(440)는 도 1의 캠 로브(8)와 유사한 중앙 캠 로브로부터 밸브 구동 동작을 수신할 수 있다. 인식될 바와 같이, 본 개시내용의 양태에 따르면, 본원에 설명된 핑거 팔로워 구성은 도 1-3과 관련하여 전술한 시스템과 같은 종래 기술 시스템에 비해 더 넓은 측방향 및 중앙 팔로워 치수를 가능하게 하는 이점을 갖는다. 이는 결과적으로 더 넓은 캠 표면을 가능하게 하여, 예를 들어 캠과 팔로워 사이의 접촉 응력 및 마모를 감소시킬 수 있다.
도 6-10을 추가적으로 참조하면, 핑거 팔로워 바디(400)의 피벗 단부(420)는 조절식 지지 조립체(500)의 구성요소를 수용하기 위해 그 내부에 형성된 종방향 보어(422) 및 횡방향 보어(424)를 포함할 수 있다. 피벗 단부(420)는 또한 추가로 설명될 바와 같이 리세스 또는 포켓(426) 내에 끼워지도록 구성된 포스트를 갖고 가압된 유압 작동액(유)를 핑거 팔로워에 전달하기 위한 유압 통로(428)(도 8)를 포함하는 유압식 래시 조절기와 같은 적합한 피벗 조립체와 인터페이싱하기 위한 오목한 리세스 또는 포켓(426)을 포함할 수 있다.
조절식 지지 조립체(500)는 레버 치합 부재 또는 래치(510) 및 이와 협력적으로 연관된 구동 피스톤(530)을 포함할 수 있다. 레버 치합 부재 또는 래치(510)는 레버 치합 부재 또는 래치(510)의 슬라이딩 이동을 지지하고 용이하게 하기 위한 원통형 안내면(423)을 포함하는 종방향 보어(422)에 배치될 수 있다. 레버 치합 부재 또는 래치(510)는 레버 치합 부재 또는 래치(510)의 축에 대해 비스듬히 연장될 수 있는 실질적으로 평면의 레버 치합면(514) 및 외부 원통형 표면(512)을 포함하는 대체로 원통형 형상을 가질 수 있다. 횡방향 구동 피스톤 수용 보어(516)는 구동 피스톤(530)을 수용하고 이와 협력하기 위해 레버 치합 부재 또는 래치(510)를 통해 연장될 수 있다. 게다가, 레버 치합 부재 또는 래치(510)에는 각 측면에 면취면(518)(도 5)이 제공될 수 있으며, 이는 레버 치합 부재 또는 래치(510)의 외면에서 피스톤 수용 보어(516)로 전이되어 피스톤(530)의 표면과의 원활한 상호 작용을 제공한다. 또한, 면취면(518)이 횡방향 피스톤 수용 보어(516)의 폭의 감소를 위해 제공되어, 횡방향 보어(516)가 감소된 직경 피스톤 표면(532)과 치합하도록 피스톤(530)과 횡방향 보어(516)의 정밀한 정렬의 필요성을 제거함을 인식할 것이다.
구동 피스톤(530)은 종방향 보어(422) 내의 제1 위치에서 레버 치합 부재 또는 래치(510)와 치합 및 이를 지지하도록 구성된 제1 지지면(532)을 포함할 수 있으며, 이러한 제1 위치는 바디(400)에 대한 레버(450) 및 중앙 팔로워(440)의 잠금 해제된, 또는 낮거나 수축된 위치에 대응할 수 있다. 제1 지지면(532)은 제1 직경을 갖는 원통형 표면일 수 있다. 구동 피스톤(530)은 또한 종방향 보어(422) 내의 제2 위치에서 레버 치합 부재 또는 래치(510)와 치합 및 이를 지지하도록 구성된 제2 지지면(534)을 포함할 수 있으며, 이러한 제2 위치는 바디(400)에 대한 레버(450) 및 중앙 팔로워(440)의 잠겨진, 또는 상승된, 또는 전개된 위치에 대응할 수 있다. 제2 지지면은 제1 지지면의 제1 직경보다 크고 바디(400)의 횡방향 보어(424)의 직경에 실질적으로 대응하고 횡방향 구동 피스톤 수용 보어(516)의 직경에 실질적으로 대응하는 제2 직경을 갖는 원통형 표면일 수 있다. 제1 지지면(532)과 제2 지지면(534) 사이에는 구동 피스톤(530) 상의 전이면(536)이 배치될 수 있으며, 이러한 전이면(536)은 구동 피스톤의 잠금 이동 동안 제1 지지 위치로부터 제2 지지 위치로 레버 치합 부재의 원활한 전이를 제공하도록 구성된 대체로 테이퍼형 또는 원뿔형 형상을 가질 수 있다. 전이면(536)은 또한 더 상세히 후술될 바와 같이 구동 피스톤이 횡방향 보어(424) 내의 완전히 수축된 위치 또는 완전히 전개된 위치 사이의 중간 위치에 있을 수 있는 경우에 잠금 해제 위치로 구동 피스톤의 복귀를 용이하게 할 수 있다.
이제 조절식 지지 조립체(500)의 작동을 설명할 것이다. 도 7 및 8은 레버(450)가 바디(400)에 비해 더 낮은 위치에 있는 "잠금 해제" 또는 오프 상태에서 예시적인 스위칭 핑거 팔로워를 도시하고 있다. 피스톤(530)은 횡방향 보어(424) 내에서 완전히 수축되어, 횡방향 보어(424)의 단부 벽(425)에 대해 바닥이 된다. 코일 스프링(533)과 같은 편향 장치는 스프링 시트(539)와 치합하고 수축된 위치를 향해 피스톤을 편향시키기 위해 횡방향 보어(424)에 배치될 수 있다. 이 위치는 구동 피스톤(530)의 제1 지지면(532)을 레버 치합 부재 또는 래치(510)의 횡방향 피스톤 수용 보어(516)와 정렬시킨다. 레버 치합 부재 또는 래치(510)는 접촉면(514)이 제1 접촉 라인을 따라 레버 단부 표면(462)과 접촉하게 위치되도록 종방향 보어 내에서 수축되며, 이는 레버 치합 부재 또는 래치(510)의 표면(514)(즉, 축 아래) 상의 더 낮은 위치에 있을 수 있다. 스프링 유지 캡(535)은 횡방향 보어(424) 내에서 스프링(533) 및 피스톤(530)을 유지하기 위해 (즉, 압입 끼워맞춤 또는 나사산에 의해) 바디(400)에 부착될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 바디(400)의 피벗 수용 포켓(426)은 유압 통로(428)를 통해 횡방향 보어(424)에 유압식으로 연결될 수 있다. 가압된 유압액이 통로(428)를 통해 제1 횡방향 보어에 공급되지 않으면, 편향 요소(미도시)는 도 8에 도시된 바와 같이 피스톤(530)을 좌측으로 편향시킬 수 있다. 이 상태에서, 피스톤(530)의 감소된 직경 표면(532)은 레버 치합 부재 또는 래치(510)와 정렬된다. 따라서, 레버(450)가 바디(400)에 비해 더 낮은 위치에서 유지되기 때문에, 중앙 롤러 팔로워(440)는 마찬가지로 더 낮은 위치에서 유지되어, 중앙 롤러 팔로워(440)와 이의 대응하는 밸브 구동 동작 공급원 사이에 래시를 확립한다. 이러한 래시 공간은 다른 방식으로 중앙 롤러 팔로워(440)에 적용될 임의의 밸브 구동 동작이 손실되게 한다.
추가로 도 9 및 10을 참조하면, 본 개시내용의 양태에 따르면, 조절식 지지 조립체(500)는 레버(450)가 바디(400)에 대해 제2 위치에서 지지되게 하도록 구동될 수 있다. 예를 들어 지지 HLA(미도시)의 통로로부터 통로(428)를 통해 횡방향 보어(424)로 가압된 유압액이 제공될 때, 피스톤(530)에 가해진 좌측 편향은 피스톤(530)이 제2 지지면(536)이 레버 치합 부재 또는 래치(510)와 정렬되고 이를 지지하는 지점으로 변위되도록 극복될 수 있다. 다른 구동 기술이 본원에서 예시에 의해 설명된 유압액 구동 시스템 대신에 또는 이에 추가하여 이용될 수 있음을 본 개시내용으로부터 인식할 것이다. 예를 들어, 공압, 전자기 또는 순전히 기계적 상호 작용 구성요소는 설명된 구동 피스톤 또는 핀(530)과 같은 요소의 구동을 위한 원동력을 제공하기 위해 이용될 수 있다. 전이면(536)은, 피스톤(530)이 이동함에 따라, 레버 치합 부재(510)를 제1 래치 위치로부터 제2 래치 위치로 (도 9의 우측으로) 이동시킬 수 있다. 결과적으로, 도 9에 최적으로 도시된 바와 같이, 레버 단부 표면(462)은 슬라이딩 부재 표면(514)과, 이 경우 슬라이딩 부재 접촉면(506)의 비교적 높은 지점에서, 접촉할 수 있다. 따라서, 레버(450) 및 중앙 롤러 팔로워(440)는 제2 위치에서, 이 경우 레버 지지 부재(510)와 중앙 롤러 팔로워(440)의 제1 (수축) 위치에 대응하는 위치보다 더 높은 위치에서, 중앙 롤러 팔로워(440)와 이의 대응하는 밸브 구동 동작 공급원 사이의 임의의 래시를 차지할 수 있다. 이러한 방식으로, 밸브 구동 동작은 중앙 롤러 팔로워(440)에 적용되고, 그 후 레버(450)와 슬라이딩 부재(510) 사이의 접촉 및 슬라이딩 부재(510)와 바디(400) 사이의 추가 접촉에 의해 바디(400)로 전달된다. 본 개시내용으로부터 인식될 바와 같이 그리고 아래에서 적용되는 로스트 모션 실린더 비활성화의 맥락에서 더 상세히 설명될 바와 같이, 래치의 제1 및 제2 위치는 레버의 대안 상태를 정의할 수 있다. 보다 구체적으로, 로스트 모션 실린더 비활성화 맥락에서, 래치의 제1 위치는 팔로워 바디에 비해 레버의 더 높은 상승을 용이하게 하는 "정상" 작동 상태일 수 있고, 래치의 제2 위치는 (수축된) "로스트 모션 활성화" 작동 상태일 수 있고, 레버는 래치와 전혀 치합하지 않지만 대신 팔로워 바디에 대해 정지 위치로 낮출 수 있다(즉, 레버의 이동의 하한을 정의하는 정지에 의해 용이하게 됨). 이 상태에서, 레버는 더 낮은 위치에 있어, 다른 방식으로 동작 공급원에 의해 전달될 모든 밸브 동작은 핑거 팔로워 시스템에 의해 "손실"되거나 흡수될 수 있다.
본 개시내용의 일 양태에 따르면, 조절식 지지 조립체(500)는 (도 9에서 짙은 흑색 화살표로 도시된) 레버(450)에 의해 가해진 하중을 분포하는 데 있어서 이점을 제공한다. 보다 구체적으로, 하중의 수직 성분은 종방향 보어(422)의 내면과 본원에서 래치(510)로 지칭되는 레버 치합 부재의 외면(512)의 치합을 통해 (수직 파선 화살표로 도시된) 바디(400)에 분포된다. 부하의 수평 성분(수평 파선 화살표로 도시됨)은 레버 치합 부재 또는 래치(510)를 통해 피스톤(530)에 분포된다. 인식될 바와 같이, 레버 치합 부재 표면(514)의 각도는 하중의 대부분이 종방향 보어(422)의 안내면의 더 큰 영역에 걸쳐 분포되게 제공하도록 선택될 수 있으며, 하중의 더 작은 성분은 구동 피스톤(530)에 의해 발생된다. 이러한 하중 분포는 종방향 보어(422) 내의 레버 치합 부재 또는 래치(510)의 위치에 관계없이 발생함을 또한 인식할 것이다. 게다가, 레버 치합 부재 또는 래치(510)의 표면(514)과 레버 단부 표면(462)의 고유 상호 작용으로 인해, 이러한 요소 사이의 부분 치합 가능성이 효과적으로 제거된다. 추가적으로, 도시된 바와 같이 실질적으로 아치형 형상을 레버 단부 표면(462)에 제공함으로써, 즉 레버 치합 부재(530)가 레버 단부 표면(462)과 치합하는 위치에 관계없이 바디에 대한 레버의 모든 작동 상태 및 위치에서, 레버 치합 부재(530)와 레버 단부 표면(462) 사이의 접촉 응력이 제어될 수 있고, 즉 요소 사이의 접촉 영역의 크기 및 기하학적 구조가 제어될 수 있다. 레버 치합 부재 표면(514) 및 레버 단부 표면(462)은 레버 치합 부재 표면(514)과 접촉하는 레버의 모든 위치에서 실질적으로 유사한 접촉 기하학적 구조를 유지하도록 구성될 수 있다. 이는 개선된 내구성 및 성능을 초래한다.
또한 여전히, 피스톤(530)의 지지면과 레버 치합 부재 또는 래치(510) 사이의 고유 상호 작용은 레버(450)에 대해 2개의 포지티브적으로 정의된 전환 지지 위치를 제공하며, 이러한 위치 및 이에 따른 구동 밸브의 대응하는 동작은 매우 정밀하게 제어될 수 있다. 게다가, 레버 치합 부재(530)와 피스톤(530)의 상호 작용에 수반되는 힘이 감소되기 때문에, 내구성 및 성능의 일관성이 향상된다. 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 조절식 지지 조립체의 추가 관련 이점은 레버 치합 부재(530)와 레버(450) 사이의 중간 치합 위치 동안 과도한 접촉 응력의 가능성을 제거한다. 이러한 중간 위치는 전술한 바와 같이 제1 또는 제2 치합 위치가 아닌 위치일 것이다. 인식될 바와 같이, 피스톤(530)이 수축된 위치에 있을 때, 레버 치합 부재(530)가 지지될 수 있는 위치는 오직 하나이다. 레버 치합 부재가 제1 수축된 위치에 있지 않으면, 피스톤 표면(532)으로부터 반력이 제공되지 않는다. 따라서, 레버 치합 부재(530)가 제2 위치에 남거나 피스톤(530)의 수축 후에 종방향 보어(422)로 완전히 수축되지 못할 경우, 레버 치합 부재(530)가 제1 위치에 있을 때까지 동작 공급원의 부하가 레버(450)로 전달될 때 어떠한 반력도 제공되지 않을 것이다. 이러한 방식으로, 시스템은 구동 구성요소가 제1 또는 제2 위치에 있지 않을 때 하중력의 적용을 방지한다. 달리 말하면, 레버 지지 조립체(500)는 제1 위치 또는 제2 위치에서만 레버에 지지력을 제공하도록 구성된다. 즉, 피스톤(1530)이 제1 위치에 있고 레버 치합 부재(1510)가 피스톤과 치합하지 않는 위치에 있는 경우, 시스템은 레버 치합 부재(1510)를 종방향 보어(422) 내에서 "부유"시키고 어떠한 반력도 피스톤(1530)에 대해 적절하게 안착될 때까지 레버 치합 부재 상의 피스톤에 의해 제공되지 않는다. 따라서, 조절식 지지 조립체는 레버가 제1 위치 또는 제2 위치에 있지 않을 때 레버를 제1 위치로 이동시키도록 구성된다. 이러한 배치는 지지 구성요소의 손상을 제거하고 스위칭 핑거 팔로워의 신뢰할 수 있고 내구성 있는 작동을 제공한다.
도 11-13은 본 개시내용에 따른 추가적인 양태를 구현하는 제2 구현을 도시하고 있다. 이러한 구현은 일부 리프트가 손실될 수 있는 보조 이벤트와 같은 하나 이상의 더 낮은 리프트 이벤트 및 캠 로브로부터의 더 많은(또는 모든) 리프트가 엔진 밸브로 전달되는 연소 메인 이벤트와 같은 하나 이상의 더 높은 리프트 이벤트를 제공하기 위해 캠과 같은 단일 동작 공급원을 이용하는 엔진 환경에서 로스트 모션 장치로 유용할 수 있다. 예시적인 로스트 모션 엔진 환경은 예를 들어 미국 특허 제9,347,383호에 설명되어 있으며, 그 기술 요지는 본원에 참조로서 원용된다. 인식될 바와 같이, 이러한 적용에서, 그 상에 다수 로브를 갖는 단일 캠 프로파일은 도 1-3과 관련하여 전술한 환경에서 중앙(8) 및 측방향 캠 로브(9)의 조합 대신에 사용될 것이다.
도 11은 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 조립된 로스트 모션 핑거 팔로워 시스템(1000)의 사시도이다. 도 12는 동일한 예시적 시스템의 분해 사시도이다. 스위칭 핑거 팔로워는 도 4-10과 관련하여 전술한 실시예와 유사한 일반적인 구성을 가질 수 있다. 피스톤(1530), 레버 치합 부재(1510) 및 그 단부 표면(1462)과의 상호 작용을 포함하는 조절식 지지 조립체(1500)의 구조 및 작동은 전술한 구현과 유사하고, 이는 본 실시예에 적용되고 반복될 필요가 없음을 이해할 것이다. 그러나, 인식될 바와 같이, 바디(1400) 및 레버(1450)의 구조는 로스트 모션 적용에서 시스템의 기능을 용이하게 하기 위해 후술될 바와 같이 변형될 수 있다.
하나의 변형은 바디(1400) 및 레버(1450)와 협력하고 레버(1450)를 바디(1400)로부터 떨어진 상승 또는 전개된 위치를 향해 편향시키도록 구성된 편향 조립체의 추가를 포함할 수 있다. 바디(1400)는 한 쌍의 측방향 연장 스프링 유지 플랜지(1402 및 1404)를 포함할 수 있다. 각각의 탄성 요소(예를 들어, 코일 스프링)(1422 및 1424)는 플랜지 사이에서 유지되어 레버(1450) 및 중앙 롤러 팔로워(1440)를 동작 공급원을 향한 방향으로(즉, 도 11 및 12에서 상향) 편향시킨다.
다른 변형은 트래블 리미터(1425)가 바디(1400)의 피벗 단부(1430)에 배치될 수 있고, 이와 일체로 형성되어 바디(1400)로부터 멀어지는 레버(1450)의 회전을 레버 단부 벽(1461)의 상면(1463)과 치합함으로써 제한할 수 있는 점이다. 이동 정지부(1425)가 바디(1400)의 일체형 구성요소로서 도시되어 있지만, 이동 정지부(1425)는 바디(1400)에 부착되거나 다른 구성요소를 통해 이에 결합되는 별도의 구성요소로서 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 게다가, 이동 정지부(1425)에는 도시된 리미터를 통해 나사산이 형성되고 레버(1450)의 이동 상한을 조절할 수 있도록 유지 너트로 고정되는 조절 스크류와 같은 조절식 특징부가 제공될 수 있다.
당업계에 알려진 바와 같이, 유압식 래시 조절기(HLA)가 단일 공급원의 로스트 모션 밸브 트레인에 통합될 때, 밸브 구동 동작이 손실되는 해당 작동 상태 동안 HLA의 확장을 방지할 필요가 있다, 즉 HLA가 밸브 구동 동작을 선택적으로 손실시키도록 의도적으로 제공된 래시 공간을 차지하는 것을 방지할 필요가 있다. 도시된 실시예에서, 이는 레버(1450) 상의 이러한 요소에 의해 가해진 힘이 임의의 이용 가능한 래시를 차지하기 위해 확장을 시도할 때 연관된 HLA에 의해 나타나는 힘보다 더 클 수 있도록 선택되는 탄성 요소(1422 및 1424)의 작동에 의해 달성된다. 이러한 방식으로, 탄성 요소(1422, 1424)는 HLA의 원치 않는 확장을 방지하기 위해 충분한 부하가 HLA에 가해지게 한다. 반면에, 탄성 요소(1422 및 1424)에 의해 제공된 힘이 제어되지 않은 상태로 HLA에 가해지면 HLA의 과도한 압축 또는 블리드 다운을 유발할 수 있다. 따라서, 트래블 리미터 정지부(1425)는 레버(1450)의 이동을 제한할 수 있고, 그 결과 탄성 요소(1422, 1424)에 의해 가해진 힘이 임의의 수반되는 HLA에 가해진다. 이동 정지부(1425)에 의해 허용된 레버(1450)의 이동 거리는, 레버(1450)가 이동 정지부(1425)에 대항할 때 HLA가 밸브 트레인에서 래시 공간을 차지하기 위해 작동할 때, 로스트 모션의 이동이 손실된 밸브 리프트 이벤트와 동일하도록 제어되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 이동 정지부(1425)가 레버(1450)의 과도한 스트로크를 허용하는 경우, 로스트 모션 작동 상태는 과도한 동작을 손실할 것이며 비교적 높은 리프트 밸브 이벤트(예를 들어, 메인 이벤트)는 과도한 래시를 가질 것이고, 그로 인해 바람직하지 않은 더 낮은 밸브 리프트 및 더 높은 밸브 시팅 속도를 초래할 것이다. 반대로, 이동 정지부(1425)가 레버(1450)의 부족한 스트로크를 허용하는 경우, 로스트 모션 작동 중에 불충분한 양의 래시 공간이 확립되고 손실되려는 밸브 구동 동작의 일부는 그럼에도 불구하고 핑거 팔로워에 의해 엔진 밸브로 전달될 것이다. 이는 밸브 리프트 및 기간 변경과 같은 바람직하지 않은 결과를 초래할 수 있거나 원하지 않는 경우에 원치 않는 리프트 이벤트를 추가할 수 있다. 이동 정지부(1425)가 바디(1400)에 부착되는(이와 일체로 형성되지 않고) 실시예에서, 이동 정지부(1425)는 레버(1450)의 스트로크가 정밀하게 제어될 수 있도록 조절될 수 있다.
또 다른 변형은, 도 4-10과 관련하여 전술한 실시예에 비해, 핑거 팔로워 시스템(1000)이 로스트 모션 장치로서 기능하는 단일 동작 공급원 환경에서는 이러한 요소가 필요하지 않을 수 있기 때문에 측방향 롤러 팔로워의 제거를 포함할 수 있다.
로스트 모션 적용에서, 조절식 지지 조립체(1500)는, 도 4-10과 관련하여 전술한 작동과 유사한 방식으로, 핑거 팔로워 바디(1400)에 대해 레버(1450)의 적어도 2개의 매우 정밀하게 제어된 위치를 제공할 수 있다. 이러한 2개의 제어된 위치는 동작 공급원으로부터 구동된 밸브로 전달된 동작의 두 레벨을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 위치는 부분 동작 전달에 대응할 수 있고, 제2 위치는 전체 동작 전달에 대응할 수 있다. 본 개시내용으로부터 인식될 바와 같이, 설명된 실시예는 다른 방식으로 동작 공급원(캠)으로부터 전달될 모든 밸브 동작이 핑거 팔로워 시스템에 의해 "손실"되거나 흡수될 수 있는 로스트 모션 적용에 적합할 수 있다. 이러한 경우, 레버는 래치(510)와 정밀하게 정의된 하나의 치합 위치만을 가질 수 있으며, 레버는 래치가 레버와 치합되지 않거나 또는 동작 공급원으로부터 밸브 리프트가 전달되지 않도록 충분히 낮은 위치에서 래치가 레버와 치합하고 이를 지지하는 제2 위치를 취할 수 있다. 레버의 비치합 구성은 적어도 레버의 제2 치합 해제 위치를 정의하기 위해 제조시 정밀도의 필요성을 제거할 수 있다.
도 13을 참조하면, 레버 치합 부재(1510)가 수축된 위치에 있고 피스톤(1530)의 더 작은 직경에서 지지되는 상태에서, 레버 표면(1462)은 비교적 낮은 지점에서 레버 치합 부재 표면(1514)과 접촉한다. 레버(1450) 및 롤러 팔로워(1440)는 바디(1400)에 비해 더 낮은 위치에서 유지되어, 롤러 팔로워(1440)와 이의 대응하는 밸브 구동 동작 공급원 사이에 래시를 확립한다. 이러한 래시 공간은 다른 방식으로 중앙 롤러 팔로워(1440)에 적용될 임의의 비교적 낮은 리프트 밸브 구동 동작이 손실되게 하고, 반면에 비교적 높은 리프트 밸브 구동 동작은 여전히 롤러 팔로워(1440)에 의해 수신되고 핑거 팔로워 바디(1400)로 및 궁극적으로 엔진 밸브로 전달된다.
추가적으로 도 14를 참조하면, 스프링 편향력을 극복하기 위해 피스톤(1530)이 유압식으로 구동될 수 있는 상태에서, 피스톤은 그의 전체 직경부가 레버 치합 부재(1510)의 횡방향 보어를 완전히 점유하는 지점으로 이동할 수 있다. 따라서, 레버 치합 부재(1510)는 완전히 전개된 위치에 있고, 레버(1450) 및 팔로워(1440)는 비교적 높은 위치에서 유지되어 팔로워(1440)와 밸브 구동 동작 공급원 사이의 임의의 래시를 차지한다. 이 상태에서, 임의의 비교적 낮은 리프트 밸브 구동 동작 및 비교적 높은 리프트 밸브 구동 동작은 롤러 팔로워(1440)에 적용되고 핑거 팔로워 바디(1400)로 및 궁극적으로 이에 의해 치합된 밸브로 전달된다.
전술한 핑거 팔로워 바디(1400)에 대한 레버(1450)의 정밀하게 제어된 위치 및 핑거 팔로워 시스템에 의해 제공된 로스트 모션 역량의 결과적인 정밀 제어에 추가하여, 전술한 구성은 또한 레버(1450)의 중간 포지셔닝 및 이에 따른 밸브 동작의 중간 전달을 제거하는 이점을 제공한다. 도 4-10의 실시예에서 조절식 지지 조립체(500)의 작동에 대해 상세히 설명된 바와 같이, 조절식 지지 조립체(1500)는 피스톤(1530)과 레버 치합 부재(1510)의 상호 작용으로 인해 2개의 정의된 위치에서 지지를 제공하도록 구성될 수 있다.
도 15는 밸브 동작의 완전한 손실이 용이해질 수 있는 실린더 비활성화 적용과 같은 적용에서 유용할 수 있는 본 개시내용의 양태에 따른 다른 실시예를 도시하고 있다. 본 실시예에서, 더 낮은 레버 포지셔닝은 레버를 래치(2510)로부터 자유로이 전술한 실시예로 제공된 것보다 팔로워 바디에 비해 더 낮은 위치인 (제2) 레버 위치로 회동시키는 조절식 지지 조립체(2500)에 의해 용이하게 된다. 도 15는 더 큰 직경 표면(2534)이 래치(2510)의 횡방향 보어와 치합하여 도시된 연장된 위치에서 이를 지지하는 제1 위치에서 래치(2510)를 도시한 것으로, 이 경우 래치 표면(2514)은 레버 표면(2462)과 치합하여 도시된 (제1) 위치에서 레버(2450)를 유지한다. 이러한 위치는 레버(2450)가 정상적인 밸브 동작을 전달하도록 위치되는 액추에이터 피스톤(2530)의 "전원 차단" 상태(즉, "정상적으로 래치된" 레버 위치)에 대응할 수 있다. 본 실시예의 양태에 따르면, 피스톤(2530)에 전원이 인가될 때, 더 작은 직경 표면(2532)은 래치 횡방향 보어와 정렬되어 래치(2510)가 수축되게(즉, 도 15에서 상향 및 좌측으로 이동되게) 한다. 이러한 래치(2510) 위치는 레버(2450)를 완전히 자유롭고 래치(2510)와 치합하지 않는 더 낮은 위치로 회동시킨다. 따라서, 이러한 구성은 밸브 동작의 완전한 손실을 위해 이러한 낮은 레버 위치가 요구되는 실린더 비활성화 적용과 같은 적용에서 유용할 수 있다.
도 16 및 17은 전술한 구현 중 어느 하나에서 사용될 수 있는 피벗 핀(1412)의 상세를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 피벗 부재(1412)는 그 내부에 형성된 편심 샤프트(920)를 포함한다. 특히, 샤프트(920)의 축은 피벗 부재(912)의 축과 정렬되지 않는다. 추가적으로, 편심 샤프트(920)에 나사산 장착 홀(922)이 제공된다. 도 17에 최적으로 도시된 바와 같이, 피벗 부재(912)는 편심 샤프트(920)에 회전을 위해 레버(408)가 장착된 바디(400)에 의해 지지될 수 있다. 피벗 부재(912), 레버(408) 및 바디(400)의 조립체를 고정하기 위해 적합한 패스너(1002)가 사용될 수 있다. 피벗 부재(912)를 선택적으로 회전시킴으로써, 편심 샤프트(922)의 위치는 바디(1400)에 대해 이동될 수 있고 이에 따라 레버(408)의 회동 단부는 마찬가지로 바디(1400)에 대해 상향 또는 하향 이동된다. 이러한 방식으로, 피벗 부재(912)는 레버(1450)의 위치를 조절 또는 제어하여 상이한 캠 프로파일과 함께 작동하고, 다양한 래시 설정을 확립하거나 덜 정밀하고 비용이 적게 드는 제조 공정을 가능하게 하는 데 사용될 수 있다.
인식될 바와 같이, 레버 치합 부재 또는 래치(510), 구동 피스톤(530), 레버 단부 표면(462) 및 본원에 설명된 다른 표면의 상호 작용 표면의 형상의 다양한 기하학적 변이형은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 제공될 수 있다. 예를 들어, 레버 치합 부재 또는 래치(510)에는 곡선형 또는 아치형 표면이 제공될 수 있고 레버(450)에는 편평한 표면이 제공될 수 있다. 게다가, 원통형 요소로 설명되었지만, 피스톤 및 레버 치합 부재는 정사각형 또는 직사각형 또는 다른 단면 형상으로 제공될 수 있다.
추가적인 예를 들면, 레버 치합 부재(530)가 피스톤(530)과의 기계적 상호 작용의 제어 하에 작동하는 것으로, 결과적으로 유압으로 제어되는 것으로, 설명되고 도시되었지만, 레버 치합 부재를 제어하기 위한 다른 구성이 이용될 수 있음을 이해한다. 예를 들어, 레버 치합 부재(530)는 탄성 요소에 의해 잠금 해제 또는 오프 상태로 편향될 수 있으며, 유압 통로는 레버 치합 부재(530)가 있는 보어에 연결될 수 있고 이에 따라 통로에 유압액을 적용하면 잠겨진 또는 온 상태로 레버 치합 부재(530)를 연장하면서 슬라이딩 부재의 보어 내의 유압액의 잠긴 체적은 레버 치합 부재(530)를 연장된 위치에서 유지시킨다. 다른 예로서, 레버 접촉면(462)이 아치형 형상을 갖는 것으로 도시되었지만, 이는 요건이 아니며 다른 표면 구성이, 예를 들어 각진, 반원 등의 구성이, 동일하게 이용될 수 있다. 또한 여전히, 바디(400) 및 레버(450)의 구성이 반전될 수 있음을 이해할 것이다, 즉 중앙 바디에는 외부의 가동 암이 제공되고, 이러한 가동 암은 전술한 바와 같이 하나 이상의 유사하게 구성된 슬라이딩 부재를 사용하여 잠금 해제/오프 또는 잠금/온 상태로 배치될 수 있다.
본 발명의 구현을 특정의 예시적인 실시예를 참조하여 설명하였지만, 청구범위에 제시된 본 발명의 광의의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이러한 실시예에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음은 명백할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미가 아닌 예시적인 의미로 간주되어야 한다.

Claims (26)

  1. 내연 기관 밸브 트레인에서 사용하기 위한 핑거 팔로워 시스템으로서,
    피벗 단부 및 동작 전달 단부를 갖는 팔로워 바디;
    상기 팔로워 바디에 대해 회동하도록 구성된 레버;
    상기 팔로워 바디 피벗 단부와 상기 팔로워 바디 동작 전달 단부 사이에 배치된 동작 수신면을 갖는 동작 수신 구성요소; 및
    상기 레버에 선택적 지지를 제공하기 위해 가동 래치를 포함하는 조절식 지지 조립체를 포함하고, 상기 조절식 지지 조립체는 상기 래치를 상기 팔로워 바디에 대한 제1 래치 위치 및 제2 래치 위치에서 유지하도록 구성되는, 내연 기관 밸브 트레인에서 사용하기 위한 핑거 팔로워 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조절식 지지 조립체는 상기 래치가 상기 제2 래치 위치에 있지 않을 때 상기 래치를 상기 제1 래치 위치로 이동시키도록 더 구성되는, 핑거 팔로워 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조절식 지지 조립체는 상기 래치가 상기 제1 래치 위치에 있을 때 상기 레버와 상기 래치 사이의 치합을 제공하도록 구성되는, 핑거 팔로워 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조절식 지지 조립체는 상기 레버가 상기 래치와 치합하지 않는 레버 위치로 상기 레버를 회동시키도록 구성되는, 핑거 팔로워 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 조절식 지지 조립체는 상기 래치가 상기 제2 래치 위치에 있을 때 상기 레버와 상기 래치 사이의 치합을 제공하도록 구성되는, 핑거 팔로워 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 조절식 지지 조립체는 상기 래치가 상기 제1 래치 위치 및 상기 제2 래치 위치에 있을 때 상기 레버에 반작용 지지력을 제공하도록 구성되고, 상기 조절식 지지 조립체는 상기 래치가 상기 제1 래치 위치와 상기 제2 래치 위치 사이의 중간 위치에 있을 때 상기 래치를 이동시키도록 구성되는, 핑거 팔로워 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 팔로워 바디는 가이드 보어를 포함하고, 상기 래치는 상기 가이드 보어 내에서 이동하도록 마련되는, 핑거 팔로워 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 조절식 지지 조립체는 상기 제1 래치 위치 및 상기 제2 래치 위치를 정의하기 위해 상기 래치와 협력하는 구동 피스톤을 포함하는, 핑거 팔로워 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 팔로워 바디는 상기 구동 피스톤과 유체 연통하는 작동액 통로를 포함하는, 핑거 팔로워 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 구동 피스톤은 상기 제1 래치 위치에서 상기 래치를 지지하도록 구성된 제1 구동 피스톤 표면 및 상기 제2 래치 위치에서 상기 래치를 지지하도록 구성된 제2 구동 피스톤 표면을 포함하는, 핑거 팔로워 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 구동 피스톤 표면은 상기 구동 피스톤의 축으로부터 제1 거리에서 연장되고, 상기 제2 구동 피스톤 표면은 상기 구동 피스톤의 축으로부터 제2 거리에서 연장되는, 핑거 팔로워 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 래치는 그 내부에 횡방향 보어를 포함하고, 상기 제2 구동 피스톤 표면은 상기 횡방향 보어에 대해 상보적으로 형성되는, 핑거 팔로워 시스템.
  13. 제10항에 있어서, 상기 구동 피스톤은 상기 제1 구동 피스톤 표면과 상기 제2 구동 피스톤 지지면 사이에 전이면을 갖고, 상기 전이면은 상기 구동 피스톤이 구동될 때 상기 래치를 상기 제1 래치 위치로부터 상기 제2 래치 위치로 이동시키도록 구성되는, 핑거 팔로워 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 레버는 상기 래치에 의해 치합되도록 구성된 레버 표면을 포함하고, 상기 래치는 상기 레버 표면과 치합하도록 구성된 래치 표면을 포함하고, 상기 래치 표면 및 상기 레버 표면 중 적어도 하나는 아치형 표면을 포함하는, 핑거 팔로워 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 레버는 상기 래치에 의해 치합되도록 구성된 레버 표면을 포함하고, 상기 래치는 상기 레버 표면과 치합하도록 구성된 래치 표면을 포함하고, 상기 래치 표면 및 상기 레버 표면은 상기 래치 표면과 상기 레버 표면이 치합될 때 실질적으로 유사한 접촉 기하학적 구조를 유지하도록 구성되는, 핑거 팔로워 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 상기 래치는 래치 동작 방향으로 상기 팔로워 바디에 대해 이동하도록 구성되고, 상기 래치는 상기 래치 동작 방향에 대해 래치 표면 각도로 연장되는 실질적으로 평면의 래치 표면을 포함하는, 핑거 팔로워 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 래치는 상기 팔로워 바디 상의 가이드 표면에 대해 이동하도록 구성되고, 상기 래치 표면 각도는 상기 래치에서 상기 레버에 의해 가해진 하중력의 대부분이 상기 가이드 표면에 가해지도록 이루어지는, 핑거 팔로워 시스템.
  18. 제1항에 있어서, 상기 동작 수신 구성요소는 상기 레버와 협력하는 캠 팔로워 롤러인, 핑거 팔로워 시스템.
  19. 제1항에 있어서, 상기 동작 수신 구성요소는 상기 레버 상의 동작 수신면인, 핑거 팔로워 시스템.
  20. 제1항에 있어서, 상기 레버는 상기 레버의 회동 단부의 위치를 상기 팔로워 바디에 대해 조절하는 편심 장착 요소에 의해 상기 팔로워 바디에 결합되는, 핑거 팔로워 시스템.
  21. 제1항에 있어서, 상기 레버를 동작 공급원을 향해 편향시키기 위한 레버 편향 조립체를 더 포함하는, 핑거 팔로워 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 팔로워 바디에 대한 상기 레버의 이동을 제한하기 위한 트래블 리미터를 더 포함하는, 핑거 팔로워 시스템.
  23. 제21항에 있어서, 상기 밸브 트레인에 유압식 래시 조절기를 더 포함하고, 상기 유압식 래시 조절기는 래시 조절력을 가지며, 상기 레버 편향 조립체는 상기 래시 조절력보다 큰 편향력을 상기 레버에 제공하는, 핑거 팔로워 시스템.
  24. 제21항에 있어서, 상기 편향 조립체는 상기 레버와 상기 팔로워 바디 사이에 배치된 적어도 하나의 탄성 요소를 포함하는, 핑거 팔로워 시스템.
  25. 제21항에 있어서, 상기 팔로워 바디에 배치된 적어도 하나의 팔로워 바디 스프링 지지체 및 상기 레버에 배치된 적어도 하나의 레버 스프링 지지체를 더 포함하고, 상기 편향 조립체는 상기 팔로워 바디 스프링 지지체와 상기 레버 스프링 지지체 사이에 배치된 적어도 하나의 각각의 탄성 요소를 포함하는, 핑거 팔로워 시스템.
  26. 제22항에 있어서, 상기 바디에 대한 상기 리미터의 위치는 상기 바디에 대한 상기 레버의 이동 상한을 조절하도록 구성되는, 핑거 팔로워 시스템.
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