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KR20160140882A - 푸시로드 조립체 - Google Patents

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KR20160140882A
KR20160140882A KR1020167030530A KR20167030530A KR20160140882A KR 20160140882 A KR20160140882 A KR 20160140882A KR 1020167030530 A KR1020167030530 A KR 1020167030530A KR 20167030530 A KR20167030530 A KR 20167030530A KR 20160140882 A KR20160140882 A KR 20160140882A
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KR
South Korea
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push rod
valve
sliding member
internal combustion
combustion engine
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KR1020167030530A
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English (en)
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Inventor
저스틴 발트러키
지. 마이클 그론
양 동
Original Assignee
자콥스 비히클 시스템즈, 인코포레이티드.
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Filing date
Publication date
Application filed by 자콥스 비히클 시스템즈, 인코포레이티드. filed Critical 자콥스 비히클 시스템즈, 인코포레이티드.
Publication of KR20160140882A publication Critical patent/KR20160140882A/ko
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Abstract

내연 기관용 푸시로드 조립체는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 푸시로드를 포함하며, 제 1 단부는 밸브 구동 모션 소스로부터 밸브 구동 모션들을 수용하도록 구성되고 제 2 단부는 밸브 트레인 컴포넌트에 밸브 구동 모션들을 부여하도록 구성된다. 푸시로드는 탄성 엘리먼트 맞물림 피처를 포함한다. 푸시로드 조립체는 고정식 서포트 및 탄성 엘리먼트 맞물림 피처와 고정식 서포트 사이에서 작동 가능하게 연결된 탄성 엘리먼트를 포함한다. 탄성 엘리먼트는 탄성 엘리먼트 맞물림 피처를 경유하여 밸브 구동 모션 소스를 향하여 푸시로드를 편향시키도록 구성된다. 내연 기관은 본원에 설명된 푸시로드 조립체를 포함할 수 있다. 종동자 조립체는 푸시로드의 제 2 단부와 밸브 트레인 컴포넌트 사이 접촉을 유지하기 위해 제공될 수 있다.

Description

푸시로드 조립체 {PUSHROD ASSEMBLY}
관련 출원에 대한 교차 참조
[0001] 본 출원은 2014년 7월 15일자로 출원된 발명의 명칭이 "Valve Bridge With Integrated Lost Motion System"인 미국 가특허 출원 일련번호 제 62/024,629호의 이익을 주장하며, 이의 교시들은 이러한 인용에 의해 본원에 포함된다.
[0002] 본 출원은 또한 어토니 도켓 번호 46115.00.0062를 갖는 발명의 명칭이 "Bias Mechanisms For A Rocker Arm And Lost Motion Component Of A Valve Bridge"인 공동 계류중인 출원 및 어토니 도켓 번호 46115.00.0063를 갖는 발명의 명칭이 "System Comprising An Accumulator Upstream Of A Lost Motion Component In A Valve Bridge"인 공동 계류중인 출원과 관련되며, 이들 양자 모두는 본 출원과 동일 날짜에 출원되었다.
기술분야
[0003] 본 개시는 일반적으로 내연기관(internal combustion engine)의 하나 또는 그 초과의 엔진 밸브들(engine valves)을 구동시키는 것, 특히, 로스트 모션 시스템(lost motion system)을 포함하는 밸브 구동에 관한 것이다.
[0004] 당 분야에 공지된 바와 같이, 내연기관의 밸브 구동은 포지티브 파워(positive power)의 발생을 제어한다. 포지티브 파워 동안, 흡기 밸브들(intake valves)이 연소를 위해 실린더(cylinder) 내로 연료 및 공기를 받아들이기 위해서 개방될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 배기 밸브들은 실린더로부터 연소 가스가 방출되는 것을 허용하도록 개방될 수 있다. 또한, 흡기, 배기, 및/또는 보조 밸브들은 CR(compression―release) 엔진 제동, 블리더(bleeder) 엔진 제동, EGR(exhaust gas recirculation), IEGR(internal exhaust gas recirculation), BGR(brake gas recirculation)과 같은(그러나, 이것으로 제한하는 것은 아님) 보조 밸브 이벤트들 뿐만 아니라 EEVO(early exhaust valve opening), LIVO(late intake valve opening) 등과 같은 이른바 VVT(variable valve timing) 이벤트들을 제공하도록 제어될 수 있다.
[0005] 언급된 바와 같이, 엔진 밸브 구동은 또한 엔진이 포지티브 파워를 발생시키기 위해 사용되지 않을 때 엔진 제동 및 배기 가스 재순환을 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 엔진 제동 중, 하나 또는 그 초과의 배기 밸브들이 적어도 일시적으로 엔진을 공기 압축기(air compressor)로 전환시키기 위해서 선택적으로 개방될 수 있다. 이렇게 함으로써, 엔진은 차량 속도를 줄이는 것을 돕기 위해서 지연 마력(retarding horsepower)을 발생시킨다. 이는, 오퍼레이터에게 차량에 걸쳐 증가된 제어를 제공할 수 있으며, 차량의 서비스 브레이크들(service brakes) 상에서 마모를 실질적으로 감소시킬 수 있다.
[0006] 특히 엔진 제동의 맥락에서 밸브 타이밍(valve timing) 및 리프트(lift)를 조절하는 하나의 방법은, 밸브와 밸브 구동 모션 소스 사이의 밸브 트레인 링키지(valve train linkage)에 로스트 모션 컴포넌트를 포함시키는 것이다. 내연기관들의 맥락에서, 로스트 모션은 가변 길이의 기계적, 유압 또는 다른 링키지 조립체와 함께 밸브 구동 모션 소스에 의해서 지시되는 밸브 모션을 수정하기 위한 기술적 해법들의 클래스에 적용되는 용어이다. 로스트 모션 시스템에서, 밸브 구동 모션 소스는 엔진 작동 조건들의 전체 범위에 걸쳐 요구되는 최대 체류(dwell)(시간) 및 최고 리프트 모션을 제공할 수 있다. 이어서, 가변 길이 시스템은 밸브 구동 모션 소스로부터 밸브에 부여되는 모션의 일부 또는 전부를 제하거나(subtract) "손실(lose)시키도록" 개방될 밸브와 밸브 구동 모션 소스 사이의 밸브 트레인 링키지에 포함될 수 있다. 이러한 가변 길이 시스템, 또는 로스트 모션 시스템은, 완전 팽창될(expanded) 때, 밸브에 대해 이용가능한 모션의 전부를 전달하고, 완전 수축될(contracted) 때, 밸브에 대해 이용가능한 어떠한 모션도 전달하지 않거나 밸브에 대해 이용가능한 모션의 최소량을 전달한다.
[0007] 로스트 모션 컴포넌트를 포함하는 이러한 밸브 구동 시스템(100)의 예가 도 1에서 개략적으로 도시된다. 밸브 구동 시스템(100)은 로커 아암(rocker arm)(120)에 작동 가능하게 연결된 밸브 구동 모션 소스(110)를 포함한다. 로커 아암(200)은 로스트 모션 컴포넌트(130)에 작동 가능하게 연결되며, 이 로스트 모션 컴포넌트(130)는 결국 하나 또는 그 초과의 배기 밸브들, 흡기 밸브들 또는 보조 밸브들을 포함할 수 있는 하나 또는 그 초과의 엔진 밸브(들)(140)에 작동 가능하게 연결된다. 밸브 구동 모션 소스(110)는 로커 아암(120)에 적용되는 개방 및 폐쇄 모션들을 제공하도록 구성된다. 로스트 모션 컴포넌트(130)는 밸브 구동 모션 소스(110)로부터 모션의 전부 또는 일부가 로커 아암(120)을 통해 엔진 밸브(들)(140)에 전달되거나 전달되지 않도록 선택적으로 제어될 수 있다. 로스트 모션 컴포넌트(130)는 또한, 콘트롤러(controller)(150)의 작동에 따라 엔진 밸브(들)(140)에 전달된 모션의 양 및 타이밍을 수정하기 위해서 적응될 수 있다. 당분야에 공지된 바와 같이, 밸브 구동 모션 소스(110)는 하나 또는 그 초과의 캠들(cams), 푸시 튜브들(push tubes) 또는 푸시로드들(pushrods), 태핏들(tappets) 또는 이들의 등가물들을 포함하는(그러나, 이들로 제한되지 않음) 밸브 트레인 엘리먼트들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 당분야에 공지된 바와 같이, 밸브 구동 모션 소스(110)는 배기 모션들, 흡기 모션들, 보조 모션들 또는 보조 모션들과 함께 배기 또는 흡기 모션들의 조합을 제공하는 것 전용일(dedicated) 수 있다.
[0008] 콘트롤러(150)는, 밸브 구동 모션 소스(110)로부터 모션의 전부 또는 일부가 로커 아암(120)을 통해서 엔진 밸브(들)(140)에 전달되거나 전달되지 않는 것을 유발하기 위한, 임의의 전자식(예를들어, ECU(engine control unit)에서 구체화되는 바와 같이, 예컨대 마이크로프로세서, 마이크로콘트롤러, 디지털 신호 프로세서, 코―프로세서 등 또는 저장된 명령들, 또는 프로그램가능한 로직 어레이들 등을 실행하는 것이 가능한 그의 조합들) 또는 기계식 디바이스를 포함할 수 있다. 예컨대, 콘트롤러(150)는 유압 유체(hydraulic fluid)를 로커 아암(120)에 선택적으로 공급하기 위해 스위치식 디바이스(switched device)(예를들어, 솔레노이드 서플라이 밸브(solenoid supply valve))를 제어할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 콘트롤러(150)는 스위치식 디바이스(들)를 제어하는 방법을 판정하기 위해서 콘트롤러(150)에 의해 사용되는 데이터(data)를 제공하는 하나 또는 그 초과의 센서들(sensors)(도시 생략)에 커플링될 수 있다. 엔진 밸브 이벤트들은 이러한 센서들을 통해 콘트롤러(150)에 의해서 수집되는 정보를 기반으로 하여 복수 개의 엔진 작동 조건들(예를들어, 속도들, 부하들, 온도들, 압력들, 위치 정보 등)에서 최적화될 수 있다.
[0009] 로스트 모션 컴포넌트(130)가 유압 구동되면, 필수 유압 유체의 서플라이가 밸브 구동 시스템(100)의 성공적인 작동을 위해서 결정적으로 중대하다. 이는, 특히 로스트 모션 컴포넌트(130)가 밸브 브리지(valve bridge)(도시 생략) 내에서 전개되거나 밸브 브리지(도시 생략)에 의해 지지되며, 로스트 모션 컴포넌트(130)를 구동시키기 위한 유압 유체가 로커 아암(120)을 통해 공급되는 이른바 브리지 브레이크 시스템들에서 사실이다. 어토니 도켓 번호 46115.00.0062를 갖는 관련 출원에서, 특히 로커 아암(130)이 밸브 구동 모션 소스(110)(이는 상기 언급된 바와 같이, 푸시로드―기반 밸브 트레인을 포함할 수 있음)와 접촉하게 편향되는 시스템들에서, 로커 아암(120) 및 밸브 브리지―기반 로스트 모션 컴포넌트(130)를 서로 접촉하게 편향시키기 위한 구조들이 설명된다. 당 분야에 공지된 바와 같이, 푸시로드 유형 엔진들은 비교적 큰 왕복운동 질량(reciprocating mass)을 갖는 밸브 트레인들을 가지며, 이는 푸시로드와 밸브 구동 모션 소스, 예컨대, 캠 또는 캠 종동자 사이 접촉을 유지할 필요가 있다. 그 결과, 푸시로드 모션을 제어하기 위해 요구되는 힘들은, 종종, 푸시로드, 즉, 밸브 구동 모션 소스에 대하여 로커 아암을 편향시키는 시스템들에 의해 합리적으로 제공될 수 있는 것보다 더 높다. 대안으로, 로커 아암이 밸브 브리지의 로스트 모션 컴포넌트를 향해 편향되면, 푸시로드―대―로커 아암 또는 푸시로드―대―캠 종동자 인터페이스(cam follower interface)의 과잉의 유극(play) 또는 래시(lash)가 소음, 충격 하중(impact loading) 등을 유도한다.
[0010] 푸시로드와 그의 대응하는 밸브 구동 모션 소스 사이의 접촉을 유지하기 위해서, 도 2에 예시된 바와 같이, 푸시로드 자체로 편향하는 스프링을 포함하는 것이 공지되어 있다. 도시된 바와 같이, 푸시로드(202)는 푸시로드에 슬라이딩 부재(204), 및 조립체를 외측방으로 확장시키는 예하중(preloaded) 스프링(206)을 포함한다. 엔진에 조립될 때, 스프링(206)은 로커 아암에 대하여 푸시하며, 엔진 밸브들을 향해 로커 아암을 편향시키고, 그리고 또한 밸브 구동 모션 소스를 향해 푸시로드(202)를 편향시킨다. 이러한 구성의 특별한 문제점은, 엔진 밸브들에 대하여 잠재적으로 높은 힘을 생성한다는 점이며, 이는 밸브 플로팅(valve floating)을 유도할 수 있다. 밸브 플로팅을 유발하는 이러한 경향은, 이러한 어레인지먼트에서 편향 스프링에 의해 제공될 수 있는 힘을 제한한다.
[0011] 본 개시는, 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 푸시로드를 포함하며 제 1 단부가 밸브 구동 모션 소스로부터 밸브 구동 모션들을 수용하도록 구성되고 제 2 단부가 밸브 트레인 컴포넌트에 밸브 구동 모션들을 부여하도록 구성되는 내연 기관용 푸시로드 조립체를 설명한다. 게다가, 푸시로드는 탄성 엘리먼트 맞물림 피처를 포함한다. 푸시로드 조립체는 고정식 서포트 및 탄성 엘리먼트 맞물림 피처와 고정식 서포트 사이에서 작동 가능하게 연결된 탄성 엘리먼트를 더 포함한다. 탄성 엘리먼트는 탄성 엘리먼트 맞물림 피처를 경유하여 밸브 구동 모션 소스를 향하여 푸시로드를 편향시키도록 추가로 구성된다. 실시예에서, 탄성 엘리먼트 맞물림 피처는 푸시로드의 제 2 단부에 가깝게(proximally) 배치될 수 있고, 다른 실시예에서, 탄성 엘리먼트 맞물림 피처는 푸시로드에 고정된 리테이너를 포함할 수 있다. 탄성 엘리먼트는 푸시로드를 에워싸는 코일 스프링을 포함할 수 있다.
[0012] 내연 기관은 본원에 설명된 푸시로드 조립체를 포함할 수 있다. 종동자 조립체(follower assembly)가 푸시로드의 제 2 단부와 밸브 트레인 컴포넌트 사이 접촉을 유지하기 위해 제공될 수 있고, 여기서 종동자 조립체는 슬라이딩 부재 탄성 엘리먼트에 작동 가능하게 연결되는 슬라이딩 부재를 포함하며, 슬라이딩 부재 탄성 엘리먼트는 결국 푸시로드를 향해 슬라이딩 부재를 편향시키도록 구성된다. 슬라이딩 부재는 밸브 트레인 컴포넌트에 형성된 보어 내에 배치될 수 있고, 슬라이딩 부재 탄성 엘리먼트는 밸브 트레인 컴포넌트에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 밸브 트레인 컴포넌트는 제 1 접촉 표면을 포함할 수 있고, 슬라이딩 부재는 제 1 접촉 표면에 상보적인 제 2 접촉 표면을 포함할 수 있어, 제 1 및 제 2 접촉 표면의 맞물림은 밸브 구동 모션들이 밸브 트레인 컴포넌트에 전달되는 것을 허용한다. 다른 실시예에서, 종동자 조립체는 보어 내에 배치되어 그의 자체의 내부 보어를 갖는 조절가능한 하우징을 더 포함할 수 있고, 슬라이딩 부재는 내부 보어 내에 배치되며, 슬라이딩 부재 탄성 엘리먼트는 조절가능한 하우징에 작동 가능하게 연결된다. 이 실시예에서, 조절가능한 하우징은 슬라이딩 부재에 형성된 제 2 접촉 표면과 정합하도록 구성되는 제 1 접촉 표면을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 밸브 트레인 컴포넌트는 로커 아암이다.
[0013] 이 개시물에 설명된 특징들은 특히 첨부된 청구항들에서 설명된다. 이들 특징들 및 수반되는 이점들은 첨부 도면들과 함께 취해진 하기 상세한 설명의 고려로부터 명백해질 것이다. 하나 또는 그 초과의 실시예들이 이제 첨부 도면들을 참조하여 단지 예시의 목적으로 설명되며, 여기서 유사한 도면 부호들은 유사한 요소들을 나타낸다.
[0014] 도 1은 종래 기술에 따른 밸브 구동 시스템을 개략적으로 예시하는 블록 선도이다.
[0015] 도 2는 종래 기술에 따른 스프링 장착식 푸시로드의 예시이다.
[0016] 도 3은 본 개시에 따른 밸브 구동 시스템을 개략적으로 예시하는 블록 선도이다.
[0017] 도 4는 본 개시에 따른 푸시로드 조립체의 단면 예시이다.
[0018] 도 5 및 도 6은 도 4의 푸시로드 조립체 및 본 개시에 따른 종동자 조립체를 갖는 로커 아암의 단면 예시들이다.
[0019] 도 7은 도 2에 따른 스프링 장착식 푸시로드와 결합하여 본원 개시에 따른 푸시로드 조립체의 단면 예시이다.
[0020] 이하, 도 3을 참조하면, 본 개시에 따른 밸브 구동 시스템(300)이 예시된다. 도시된 바와 같이, 시스템(300)은 상기 설명된 바와 같이, 로커 아암(310)의 모션 수용 단부(312)에 작동가능하게 연결되는 밸브 구동 모션 소스(110)를 포함한다. 또한, 로커 아암(310)은 모션 부여 단부(314)를 포함한다. 시스템(300)은 2 또는 그 초과의 엔진 밸브들(140)에 작동 가능하게 연결되는 밸브 브리지(320)를 더 포함한다. 브리지 브레이크 시스템들의 분야에서 공지된 바와 같이, 밸브 브리지(320)는 로스트 모션 컴포넌트(330)를 포함할 수 있다.
[0021] 도 3에 예시되지 않았지만, 로커 아암(310)은 전형적으로 로커 아암 샤프트(rocker arm shaft)에 의해 지지되며, 로커 아암(310)은 로커 아암 샤프트를 중심으로 왕복운동한다. 또한, 당 분야에 공지된 바와 같이, 로커 아암 샤프트는 로커 아암 샤프트의 길이를 따라 형성되는 유압 유체 통로들의 형태인 유압 유체 서플라이(360)의 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 당 분야에 추가로 공지된 바와 같이, 모션 수용 단부(312)는 밸브 구동 모션 소스(110)의 특징(nature)에 따라 다수의 적절한 구성들 중 임의의 구성을 포함할 수 있다. 예컨대, 밸브 구동 모션 소스(110)는 캠을 포함하며, 모션 수용 단부(312)는 캠 롤러(cam roller)를 포함할 수 있다. 대안으로, 밸브 구동 모션 소스(110)가 푸시 튜브 또는 푸시로드를 포함하면, 모션 수용 단부(312)는 푸시 튜브의 단부를 수용하도록 구성되는 적절한 리셉터클 표면(receptacle surface)을 포함할 수 있다. 본 개시는 이와 관련하여 제한되지 않는다.
[0022] 도시된 바와 같이, 로커 아암(310)의 모션 부여 단부(314)는 밸브 구동 모션 소스(110)에 의해 제공된 밸브 구동 모션들(실선 화살표들)을 밸브 브리지(320)의 로스트 모션 컴포넌트(330)에 전달한다(conveys). 도 3에 도시되지 않았지만, 하나 또는 그 초과의 유압 통로들이 로커 아암(310)의 모션 부여 단부(314)에 제공되어, 유압 유체 서플라이(360)로부터 수용된 유압 유체(점선 화살표들)가 또한 모션 부여 단부(314)를 통해 로스트 모션 컴포넌트(330)에 전달될 수 있다.
[0023] 밸브 브리지(320)는 이미 언급된 바와 같이, 당 분야에 공지된 바와 같이 흡기 밸브들, 배기 밸브들 및/또는 보조 밸브들을 포함할 수 있는 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들(140)에 작동 가능하게 연결된다. 로스트 모션 컴포넌트(330)는 밸브 브리지(320)에 의해 지지되고, 로커 아암(310)의 모션 부여 단부(314)로부터 밸브 구동 모션들 및 유압 유체를 수용하도록 구성된다. 유압 유체의 서플라이는 수용된 밸브 구동 모션들이 밸브 브리지(320), 그리고 그 결과 밸브들(140)에 전달되는 상태 또는 수용된 밸브 구동 모션들이 밸브 브리지(320)에 전달되지 않아서 이에 따라 "로스트(lost)"되는 상태 중 어느 하나의 상태를 로스트 모션 컴포넌트(330)가 취하는 것을 유발한다는 관점에서, 로스트 모션 컴포넌트(330)가 유압 구동된다. 밸브 브리지의 로스트 모션 컴포넌트의 예는 미국 특허 제 7,905,208 호에서 교시되며, 이의 교시들은 이러한 인용에 의해 본원에 포함되며, 여기에서, 로커 아암으로부터의 밸브 구동 모션들은 유압 유체가 로스트 모션에 제공되지 않을 때 로스트되지만, 유압 유체가 로스트 모션 컴포넌트에 제공될 때 밸브 브리지 및 밸브들에 전달된다. 이러한 유형의 로스트 모션 컴포넌트들(330)에서, 체크 밸브(도시 생략)가 로스트 모션 컴포넌트(330)로의 유압 유체의 일방향 유동을 허용하기 위해 제공된다. 체크 밸브는 로스트 모션 컴포넌트(330)가 유압 유체의 잠금된 볼륨을 형성하는 것을 허용하며, 이러한 잠금된 볼륨은 유압 유체의 실질적으로 비압축성(incompressible) 특성으로 인해서, 로스트 모션 컴포넌트(330)가 실질적으로 견고한 방식으로(rigid fashion) 작동하는 것을 허용하며, 이에 의해 수용된 밸브 구동 모션들을 전달한다.
[0024] 도 3의 실시예에서 추가로 예시되는 바와 같이, 밸브 구동 모션 소스(110)에 의해 제공되는 밸브 구동 모션들은, 밸브 구동 모션 소스(110)로부터 밸브 구동 모션들을 수용하도록 구성되는 제 1 단부 및 모션 수용 단부(312)에 밸브 구동 모션들을 부여하도록 구성되는 제 2 단부를 포함하는 푸시로드(350)에 의해 로커 아암(310)의 모션 수용 단부(312)에 전달된다. 예컨대, 당 분야에 공지된 바와 같이, 푸시로드(350)의 제 1 단부는 캠 종동자 또는 태핏에 인터페이싱하기 위한 커넥터 또는 접촉 표면을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 푸시로드(350)의 제 2 단부는 로커 아암(310)으로부터의 대응하는 볼 또는 구형 돌기를 수용하도록 구성되는 리셉터클 또는 소켓을 포함할 수 있다. 본 개시는 푸시로드(350)의 제 1 및 제 2 단부들의 특정 구성에 관련하여 제한되지 않는다.
[0025] 로커 아암(310)은 밸브 구동 모션 소스(110)로부터 밸브 구동 모션들을 수용하는 밸브 트레인 컴포넌트의 특정 구현인 것으로 언급된다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 밸브 트레인 컴포넌트들의 다른 유형들이 밸브 구동 모션들을 수용하기 위해서 사용될 수 있다. 예컨대, 태핏은 푸시로드(350)와 로커 아암(310) 사이에서 개재 엘리먼트(intervening element)로서 포지셔닝될 수 있다. 이에 따라, 본원에서 푸시로드로부터 밸브 구동 모션들을 수용하는 것으로서 로커 아암이 참조되면, 당 분야에 공지된 유형들의 보다 일반화된 밸브 트레인 컴포넌트가 동일하게 채용될 수 있음이 이해된다.
[0026] 실시예에서, 푸시로드(350)는 탄성 엘리먼트(352)에 작동 가능하게 연결되도록 구성되는 탄성 엘리먼트 맞물림 피처를 포함한다. 예컨대, 탄성 엘리먼트 맞물림 피처는 탄성 엘리먼트(352)에 의해 제공된 편향력을 수용하고 푸시로드(350)로 전달할 수 있는 푸시로드(350)에 일체로 형성된 개구, 압입부(indentation), 돌출부(protuberance), 숄더 등을 포함할 수 있다. 대안으로, 탄성 엘리먼트 맞물림 피처는 푸시로드(350)에 고정되지만, 달리 푸시로드(350)에 일체로 형성되지는 않는 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 그의 일례는 하기에 추가로 설명된다. 탄성 엘리먼트(352)는 임의의 다양한 스프링들(이를테면, 코일형태의 압축 또는 인장 스프링들 또는 플랫 스프링들 등) 또는 그의 등가물들을 포함할 수 있다.
[0027] 도 3에 추가로 도시된 바와 같이, 탄성 엘리먼트(352)는 고정식 서포트(354)에 작동 가능하게 연결된다. 고정식 서포트(354)는 탄성 엘리먼트(352)를 밀어붙이기 위해서(push against) 유연성이 없는(unyielding) 반응 표면을 제공한다 이러한 방식으로, 탄성 엘리먼트(352)는 로커 아암(310) 상에 유사한 로딩을 제공하지 않고 푸시로드(350)와 밸브 구동 모션 소스(110) 사이, 그리고 그 결과, 도 2에서 예시된 종래 기술의 푸시로드의 경우에서와 같이 밸브 브리지(320)와 엔진 밸브들(140) 사이의 접촉을 유지하는데 충분한 편향력을 제공하기 위해 선택될 수 있다. 추가의 결과로서, 밸브 브리지(320)를 향하거나 푸시로드(350)를 향하여 로커 아암(310)을 편향시키는 것은 비교적 경량(light) 스프링으로 성취될 수 있으며, 이에 의해 전자의 경우에는 밸브 브리지(320), 엔진 밸브들(140) 또는 로스트 모션 컴포넌트(330) 상에(on) 또는 후자의 경우에는 푸시로드(350) 및 밸브 구동 모션 소스(110)에 대하여(against) 배치되는 로드들(loads)을 감소시킨다. 고정식 서포트(354)는 푸시로드(350)의 왕복운동 모션에 대해 적절한 정지식 본체(stationary body), 이를테면 엔진 블록 또는 실린더 오버헤드에 일체로 형성되거나 견고하게 부착될 수 있다
[0028] 상기 언급된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 특히 로커 아암(310)의 모션 부여 단부(314)로부터 밸브 브리지(320)의 로스트 모션 컴포넌트(330)로의 유압 유체의 적당한 유동을 보장하기 위해서 밸브 브리지(320)와 접촉하게 로커 아암(310)을 편향시키는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 문제는 상기 설명된 바와 같이, 상기 설명된 푸시로드 조립체(즉, 푸시로드(350), 탄성 엘리먼트(352) 및 고정식 서포트(354))가 푸시로드/로커 아암 인터페이스로부터 멀리 푸시로드(350)를 편향시키는 경우에 더욱 더 현저할 수 있다. 그 결과, 래시 또는 갭들이 로커 아암(310)의 모션 수용 단부(312)와 푸시로드(350) 사이에 존재할 수 있으며, 이는 결국 로커 아암(310)과 푸시로드(350) 사이 볼/소켓 조인트들의 바람직하지 않은 임팩트 로딩(impact loading), 가능한 디스로지먼트(dislodgement) 또는 소음을 유발할 수 있다. 유발될 수 있는 잠재적인 문제들로서의 이러한 래시를 회피하기 위해서, 로커 아암(310)에는 대응하는 슬라이딩 부재 탄성 엘리먼트(372)에 의해 푸시로드(350)와 접촉하게 편향되는 슬라이딩 부재(370)를 포함하는 종동자 조립체가 장비될 수 있다. 본원 개시에 따른 푸시로드 및 종동자 조립체들의 다양한 실시예들은, 도 4 내지 도 7에 대하여 하기에 추가로 예시되며 설명된다.
[0029] 이제, 도 4를 참조하면, 본원 개시에 따른 푸시로드 조립체(400)가 단면도로 예시된다. 특히, 조립체(400)는 푸시로드(402)를 포함하며, 푸시로드(402)는 리테이너(408), 탄성 엘리먼트(410) 및 푸시로드(402)의 제 2 단부(404)에 가깝게 배치되는 고정식 서포트(412)를 갖는다. 리테이너(408), 탄성 엘리먼트(410) 및 고정식 서포트(412)가 푸시로드(402)의 제 2 단부(404)에 가깝게 배치되는 것으로 예시되었지만, 당업자는 이것이 필요조건이 아니며 이러한 컴포넌트들은 푸시로드(402)의 길이를 따라 다른 곳에 배치될 수 있음을 이해할 것이다. 추가로 도시된 바와 같이, 제 2 단부(404)는 제 2 단부(404)가 작동 가능하게 연결되는 밸브 트레인 컴포넌트, 즉, 로커 아암으로부터 볼 또는 구형 돌기를 수용하도록 구성되는 리셉터클 또는 소켓(406)을 포함한다.
[0030] 도 4의 구현에서, 탄성 엘리먼트(410)는 푸시로드(402)를 에워싸는 코일식 압축 스프링을 포함한다. 탄성 엘리먼트(410)에 의해 제공되는 길이 및 편향력은, 배치되는 특별한 내연기관의 필요들에 따른 설계 선택의 문제로서 선택될 수 있다. 리테이너(408)는, 이 예에서, 기존 기술들, 예컨대, 포스 핏(force fit), 패스너(fastener), 용접(welding) 등을 사용하여 푸시로드(402)에 부착되는 링을 포함한다. 이 경우에 고정식 서포트(412)는 수평방향으로 장착되는 브래킷 또는 캔틸레버를 포함한다. 그러나, 고정식 서포트(412)의 수평방향 장착은 필수조건은 아니다. 보다 일반적으로, 고정식 서포트(412)는 푸시로드(402)의 길이방향 축에 실질적으로 (즉, 제조 허용공차들 내에서) 수직이어야 한다. 푸시로드(402)는 고정식 서포트(412)의 개구 또는 채널(도시 생략)에 배치될 수 있으며, 여기서 개구는 푸시로드(402)의 직경에 대해서 충분히 근접한 직경이지만, 탄성 엘리먼트(410)의 직경 미만이며, 이에 의해 탄성 엘리먼트(410)를 위해 부동의(immobile) 반응 표면을 제공한다. 대안으로, 고정식 서포트(412)는 푸시로드(402)의 개구를 통해 통과할 수 있으며, 여기서 개구는 푸시로드(402)의 왕복운동 모션을 수용하기에 충분한 길이이다.
[0031] 도 5 및 도 6은 로커 아암(502) 내에 배치되는 종동자 조립체(500)와 함께 도 4의 푸시로드 조립체(400)의 단면도들이다. 상기 설명된 바와 같이, 로커 아암(502)은 모션 수용 단부(512) 및 모션 부여 단부(514)를 포함한다. 로커 아암(502)의 모션 수용 단부(512)는 차례로, 슬라이딩 부재(520) 및 슬라이딩 부재 탄성 엘리먼트(522)를 포함하는 종동자 조립체(500)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 슬라이딩 부재(520)는 조절가능한 하우징(524)에 형성된 내부 보어(528) 내에 슬라이딩 가능하게 배치되며, 조절가능한 하우징(524)은 로커 아암(502)에 형성된 보어(526) 내에 자체로 배치된다. 예컨대, 조절가능한 하우징(524)은 소망하는 래시 세팅들(당 분야에 공지된 바와 같음)을 수용하기 위해서 보어(526) 내에 슬라이딩 가능하게 배치될 수 있고 적절한 록 너트(527) 등에 의해 보어(526)에 의해 소정 로케이션에 유지될 수 있다. 내부 보어(528) 내에 슬라이딩 가능하게 배치되는 것으로 슬라이딩 부재(520)가 도 5에 예시되어 있지만, 조절가능한 하우징(524)이 요구되지 않을 수 있음이 당업자에 의해 이해될 것이다. 예컨대, 슬라이딩 부재(520)는 로커 아암(502)에 형성된 보어(526)에 슬라이딩 가능하게 직접 배치될 수 있다. 추가로 도시된 바와 같이, 슬라이딩 부재(520)는 푸시로드의 리셉터클 또는 소켓(406)에 회전가능하게 맞물림하는 볼 또는 구형 돌기(530)를 포함한다. 게다가, 종동자 조립체(500)의 컴포넌트들은, 로커 아암(502)에 형성되어 당 분야에 공지된 기술들을 이용하여, 예컨대, 로커 샤프트(도시 생략)에 형성된 유체 공급 채널들을 통해 윤활 유체가 공급되는 윤활 채널(508)을 통해 윤활될 수 있다.
[0032] 스프링들 등의 상기 언급된 임의의 유형들을 포함할 수 있는 슬라이딩 부재 탄성 엘리먼트(522)는 조절가능한 하우징(524)(또는 조절가능한 하우징(524)이 제공되지 않는다면 로커 아암(502)) 및 슬라이딩 부재(520)에 작동 가능하게 연결되어, 슬라이딩 부재가 푸시로드 조립체(400)를 향해 편향된다. 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 조절가능한 하우징(524)은 제 1 접촉 표면(604)을 포함할 수 있고, 슬라이딩 부재(520)는 제 2 접촉 표면(606)을 포함할 수 있다. 다시 한번, 조절가능한 하우징(524)이 제공되지 않는 그러한 예들에서, 제 1 접촉 표면(604)은 로커 아암(502)에 일체로 형성될 수 있다. 제 1 및 제 2 접촉 표면들(604, 606)은 상보적 피처들로, 즉, 정합 맞물림을 위해 구성된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 접촉 표면들(604, 606)이 맞물림될 때, 조절가능한 하우징(524) 및 슬라이딩 부재(520)는 푸시로드 조립체(400)에 의해 제공되는 밸브 구동 모션들에 대해 견고한 조립체를 형성하며, 즉, 밸브 구동 모션들은 제 1 및 제 2 접촉 표면들(604, 606)의 견고한 맞물림을 통해 로커 아암(502)에 전달된다.
[0033] 역으로, 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 로커 아암(502)이 회전하거나 푸시로드 조립체(400)로부터 멀리 편향되는 그러한 예들에서, 탄성 엘리먼트(522)는 푸시로드 조립체(400)를 향해 슬라이딩 부재(520)를 편향시킨다. 이런 방식으로, 볼(530)과 소켓(406) 사이에서 달리 발생할 수 있는 래시 공간(602)은 조절가능한 하우징(524)과 슬라이딩 부재(520)에 의해 수용된다. 도시된 바와 같이, 종동자 조립체(500)는 슬라이딩 부재(520)에 형성된 제한 채널(limit channel)(534) 내에 배치되는 제한 핀(limit pin)(532)을 더 포함할 수 있다. 제한 핀(532)이 제한 채널(534)의 대향 단부들에 맞물림함에 따라, 슬라이딩 핀(520)의 이동은 제한 채널(534)의 길이에 의해 제한된다. 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 슬라이딩 부재(520)의 스트로크 길이를 제한하는 다른 수단이 동등하게 채용될 수 있다.
[0034] 도 5 및 도 6에 대해 상기 설명된 바와 같이, 푸시로드와 로커 아암 사이의 래시는 로커 아암 내에 배치된 슬라이딩 부재의 사용을 통해 수용될 수 있다. 도 7은 푸시로드(402)로부터 밸브 구동 모션들을 수용하는 푸시로드(402)와 밸브 트레인 컴포넌트(도시 생략) 사이의 래시를 수용하기 위한 푸시로드 조립체(700)의 대안의 실시예를 예시한다. 이러한 예에서, 도 4의 푸시로드 조립체는 상기 설명된 바와 같이 리테이너(408), 탄성 엘리먼트(410) 및 고정식 서포트(412)를 갖는 푸시로드(402)의 형태로 다시 한번 제공된다. 도 7의 고정식 서포트(412)는 고정식 서포트(412)를 견고하게 장착하는데 사용될 수 있는 수직 플랜지(412')를 포함하도록 구성되는 것에 유의한다. 도 7은 개구(714)를 더 예시하며, 개구(714)는 푸시로드(412)가 그를 통과하는 것을 허용하지만, 탄성 엘리먼트(410)가 그를 통과하는 것은 허용하지 않도록 구성된다.
[0035] 추가로 도시된 바와 같이, 푸시로드 조립체(700)는 푸시로드(402)의 제 2 단부(404)에서 푸시로드 내부 보어(716) 내에 슬라이딩 가능하게 배치되는 도 2의 푸시로드 슬라이딩 부재(206)를 포함하는 종동자 조립체를 포함한다. 스프링(또는 슬라이딩 부재 탄성 엘리먼트)(204)은 슬라이딩 부재(206)에 일체로 형성된 제 1 숄더(724)에서 슬라이딩 부재(206)와 작동 가능하게 맞물림한다. 마찬가지로, 스프링(204)은 또한 푸시로드(402)에 일체로 형성된 제 2 숄더(718)에 작동 가능하게 연결된다. 다시 한번, 제 1 및 제 2 숄더들(724, 718)이 각각 슬라이딩 부재(206) 및 푸시로드(402)에 일체로 형성되는 것보다 오히려, 그 대신에 슬라이딩 부재(206) 및 푸시로드(402)에 부착되는(그러나, 이와 달리 일체로 형성되지는 않음) 적절한 컴포넌트들에 의해 구체화될 수 있음에 주목한다. 이런 방식으로 구성되는 것에 관계없이, 스프링(204)은 제 1 및 제 2 숄더들(724, 718) 사이에서 압축되며, 이에 의해 푸시로드 내부 보어(716) 밖으로 슬라이딩 부재(206)를 편향시킨다. 도시된 바와 같이, 이러한 구현에서, 슬라이딩 부재(206), 숄더들(724, 718) 및 스프링(204) 모두는 또한 고정식 서포트(412)의 개구(714)를 통해 통과하도록 구성된다. 그러나, 이는 고정식 서포트(412)가 푸시로드(402)의 제 2 단부(404)로부터 비교적 더 멀리(more distally) 포지셔닝될 수 있어 슬라이딩 부재(206), 숄더들(724, 718) 및 스프링(204)이 개구(714)에 의해 수용될 필요가 없기 때문에 필수조건은 아니다.
[0036] 추가로 도시된 바와 같이, 슬라이딩 부재(206)는 상기 설명된 바와 같은 다른 밸브 트레인 컴포넌트의 대응하는 커플링 부재를 회전가능하게 수용하도록 리셉터클 또는 소켓(722)을 더 포함할 수 있다. 추가로, 슬라이딩 부재(206)는 푸시로드(402)의 제 2 단부(404)에 형성된 상보적 제 2 접촉 표면(728)과 맞물림하도록 구성되는 제 1 접촉 표면(726)을 포함한다. 이에 따라, 푸시로드 조립체(700)와 밸브 트레인 컴포넌트 사이의 래시가 발생할 때, 슬라이딩 부재(206)는 밸브 트레인 컴포넌트를 향해 편향되며, 이에 의해 래시 공간을 차지한다(taking up). 반대로, 임의의 기존 래시를 차지하기에 충분히 높은 밸브 리프트 모션들 동안의 푸시로드(402)의 무브먼트는 제 1 및 제 2 접촉 표면들(726, 728)이 맞물림하는 것을 유발하며, 이에 의해 푸시로드(402)와 슬라이딩 조립체(206) 사이의 견고한 인터페이스를 형성한다. 이어서, 이러한 견고한 인터페이스는 슬라이딩 부재(206)가 푸시로드(402)로부터 밸브 트레인 컴포넌트로의 이러한 모션들을 전달을 허용한다.
[0037] 특히 바람직한 실시예들이 도시되고 설명되어 있지만, 당업자들에 의해서 다양한 변형들 및 수정들이 현재 교시들을 벗어나지 않으면서 만들어질 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 상기 설명된 교시들의 임의의 그리고 모든 수정예들, 변경예들 또는 등가물들이 상기 개시되고 본원에서 주장되는 기본적인 기저 원리들의 범주 내에 있음이 심사숙고된다.

Claims (15)

  1. 내연기관에 사용하는 푸시로드(pushrod) 조립체로서,
    밸브 구동 모션 소스(valve actuation motion source)로부터 밸브 구동 모션들을 수용하도록 구성되는 제 1 단부 및 밸브 트레인 컴포넌트(valve train component)에 밸브 구동 모션들을 부여하도록 구성되는 제 2 단부를 갖는 푸시로드―상기 푸시로드는 탄성 엘리먼트 맞물림 피처(resilient element engagement feature)를 더 포함함―;
    고정식 서포트(fixed support); 및
    상기 탄성 엘리먼트 맞물림 피처 및 상기 고정식 서포트에 작동가능하게 연결되며 상기 탄성 엘리먼트 맞물림 피처를 경유하여 상기 밸브 구동 모션 소스를 향하여 푸시로드를 편향시키도록 추가로 구성되는 탄성 엘리먼트(resilient element)를 포함하는,
    내연기관에 사용하는 푸시로드 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성 엘리먼트 맞물림 피처는 상기 푸시로드의 제 2 단부에 가깝게(proximally) 배치되는,
    내연기관에 사용하는 푸시로드 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성 엘리먼트 맞물림 피처는 상기 푸시로드에 부착되는 리테이너(retainer)를 포함하는,
    내연기관에 사용하는 푸시로드 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성 엘리먼트는 상기 푸시로드를 에워싸는 코일 스프링(coil spring)을 포함하는,
    내연기관에 사용하는 푸시로드 조립체.
  5. 제 1 항의 푸시로드 조립체를 포함하는,
    내연기관.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 푸시로드의 제 2 단부는 상기 밸브 트레인 컴포넌트에 배치되며, 슬라이딩 부재(sliding member); 및 상기 슬라이딩 부재에 작동 가능하게 연결되고 상기 푸시로드를 향해 상기 슬라이딩 부재를 편향시키도록 구성되는 슬라이딩 부재 탄성 엘리먼트(sliding member resilient element)를 포함하는, 종동자 조립체를 통해 상기 밸브 트레인 컴포넌트에 접촉되는,
    내연기관.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 밸브 트레인 컴포넌트는 보어(bore)를 포함하며, 상기 슬라이딩 부재는 상기 보어 내에 배치되고, 상기 슬라이딩 부재 탄성 엘리먼트는 상기 밸브 트레인 컴포넌트에 작동 가능하게 연결되는,
    내연기관.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 밸브 트레인 컴포넌트는 제 1 접촉 표면을 포함하고 상기 슬라이딩 부재는 상기 제 1 접촉 표면에 상보적인 제 2 접촉 표면을 포함하고,
    상기 제 1 접촉 표면 및 제 2 접촉 표면의 맞물림은 상기 밸브 구동 모션들이 상기 밸브 트레인 컴포넌트에 전달되는 것을 허용하는,
    내연기관.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 밸브 트레인 컴포넌트는 보어를 포함하고,
    상기 종동자 조립체는 상기 보어 내에 배치되고 내부 보어를 갖는 조절가능한 하우징을 더 포함하고, 상기 슬라이딩 부재는 상기 내부 보어 내에 배치되며, 상기 슬라이딩 부재 탄성 엘리먼트는 상기 조절가능한 하우징에 작동가능하게 연결되는,
    내연기관.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 조절가능한 하우징은 제 1 접촉 표면을 포함하고 상기 슬라이딩 부재는 상기 제 1 접촉 표면에 상보적인 제 2 접촉 표면을 포함하고,
    상기 제 1 접촉 표면 및 제 2 접촉 표면의 맞물림은 상기 밸브 구동 모션들이 상기 밸브 트레인 컴포넌트에 전달되는 것을 허용하는,
    내연기관.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 부재 탄성 엘리먼트는 상기 푸시로드로부터 멀리 상기 밸브 트레인 컴포넌트를 편향시키도록 구성되는,
    내연기관.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 밸브 트레인 컴포넌트는 로커 아암(rocker arm)인,
    내연기관.
  13. 제 5 항에 있어서,
    상기 푸시로드의 제 2 단부는 상기 밸브 트레인 컴포넌트에 배치되며, 슬라이딩 부재; 및 상기 슬라이딩 부재에 작동 가능하게 연결되고 상기 푸시로드를 향해 상기 슬라이딩 부재를 편향시키도록 구성되는 슬라이딩 부재 탄성 엘리먼트를 포함하는, 종동자 조립체를 통해 상기 밸브 트레인 컴포넌트에 접촉되는,
    내연기관.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 푸시로드는 보어를 포함하며, 상기 슬라이딩 부재는 상기 보어 내에 배치되고, 상기 슬라이딩 부재 탄성 엘리먼트는 상기 푸시로드에 작동 가능하게 연결되는,
    내연기관.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 푸시로드는 제 1 접촉 표면을 포함하고 상기 슬라이딩 부재는 상기 제 1 접촉 표면에 상보적인 제 2 접촉 표면을 포함하고,
    상기 제 1 접촉 표면 및 제 2 접촉 표면의 맞물림은 상기 밸브 구동 모션들이 상기 밸브 트레인 컴포넌트에 전달되는 것을 허용하는,
    내연기관.
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