KR101501039B1 - 전용 로커 아암 엔진 브레이크 - Google Patents

전용 로커 아암 엔진 브레이크 Download PDF

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KR101501039B1
KR101501039B1 KR1020107029134A KR20107029134A KR101501039B1 KR 101501039 B1 KR101501039 B1 KR 101501039B1 KR 1020107029134 A KR1020107029134 A KR 1020107029134A KR 20107029134 A KR20107029134 A KR 20107029134A KR 101501039 B1 KR101501039 B1 KR 101501039B1
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즈데넥 에스. 메이스트릭
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자콥스 비히클 시스템즈, 인코포레이티드.
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Abstract

엔진 배기 밸브의 작동 시스템이 설명되었다. 상기 시스템은 제어 유체 공급 통로(112)를 갖는 로커 아암 샤프트(110)와 상기 로커 아암 샤프트(110)에 피봇가능하게 장착되는 배기 로커 아암(500)을 포함한다. 주 배기 밸브 작동을 배기 로커 아암(500)에 부과하기 위한 캠(210)이 배기 로커 아암과 관련된 캠 롤러와 접촉할 수 있다. 밸브 브릿지(300)는 상기 배기 로커 아암(500)과 제 1 및 제 2 엔진 배기 밸브(400,450) 사이에 배열된다. 슬라이딩 핀(300)이 상기 밸브 브릿지(300) 내에 제공되며 상기 제 1 엔진 배기 밸브(400)와 접촉한다. 엔진 브레이킹 로커 아암(100)은 상기 배기 로커 아암(500)에 인접한 상기 로커 아암 샤프트에 피봇가능하게 장착된다. 엔진 브레이킹 로커 아암(100)은 중앙 개구와, 상기 중앙 개구를 제어 밸브(130)에 연결하는 유압 통로(102), 및 상기 제어 밸브를 작동기 피스톤 조립체(140)에 연결하는 유체 통로(105)를 포함한다. 상기 작동기 피스톤 조립체는 엔진 브레이킹 작동 중에 상기 슬라이딩 핀(310)과 접촉하도록 구성되는 작동기 피스톤(141)을 포함한다. 부싱(115)은 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)과 상기 로커 아암 샤프트(110) 사이에 배열된다. 상기 부싱은 상기 유압 통로(102)와 일치되는 포트(118)를 가진다. 캠(200)은 엔진 브레이킹 작동을 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)에 부과한다. 판(122)은 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)의 후방 단부에 체결되며, 스프링(124)은 상기 캠(200)과 접촉되게 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)을 편향시킨다.

Description

전용 로커 아암 엔진 브레이크 {DEDICATED ROCKER ARM ENGINE BRAKE}
본 발명은 내연 기관의 밸브를 작동시키기 위한 시스템 및 방법, 더 구체적으로 엔진 브레이킹을 위해 배기 밸브를 작동시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
내연 기관은 통상적으로, 엔진 밸브를 작동시키기 위해 기계식, 전기식, 또는 유체역학식 밸브 작동 시스템을 사용한다. 이들 시스템은 캠샤프트, 로커 아암 및 엔진의 샤프트 회전에 의해 구동되는 푸시 로드의 조합체를 포함할 수 있다. 캠샤프트가 엔진 밸브를 작동시키는데 사용되면, 밸브 작동의 타이밍은 캠샤프트 상의 로브(lobe)의 크기 및 위치에 의해 고정될 수 있다.
캠샤프트의 각각의 360도 회전을 위해, 엔진은 4 개의 행정(즉, 팽창, 배기, 흡입, 및 압축)으로 이루어지는 모든 사이클을 완료한다. 흡입 및 배기 밸브 모두가 폐쇄될 수 있으며 피스톤이 실린더 헤드로부터 멀리 이동하는(즉, 실린더 헤드와 피스톤 헤드 사이의 체적이 증가하는) 팽창 행정의 대부분 동안 폐쇄 상태를 유지한다. 포지티브 파워 작동 중에 연료는 팽창 행정 중에 연소되며 포지티브 파워는 엔진에 의해 분배된다. 팽창 행정은 하사점에서 종료되며, 그 시점에서 피스톤은 방향을 전환하고 배기 밸브가 주 배기 이벤트(event) 동안 작동될 수 있다. 캠샤프트 상의 로브는 피스톤이 상향으로 이동하여 연소 가스를 실린더로부터 유출시키므로, 주 배기 이벤트 동안 배기 밸브를 개방시키도록 동기화될 수 있다.
전술한 주 배기 밸브 이벤트는 내연 기관의 포지티브 파워 작동에 필요하다. 추가의 보조 밸브 이벤트는 필요하지 않지만 바람직할 수 있다. 예를 들어, 압축 해제 엔진 브레이킹, 블리더 엔진 브레이킹, 배기 가스 재순환(EGR), 브레이크 가스 재순환(BGR), 또는 다른 보조 밸브 이벤트를 위해 배기 밸브를 작동시키는 것이 바람직할 수 있다.
보조 밸브 이벤트에 대해, 내연 기관을 통한 배기 가스의 유동 제어가 차량 엔진 브레이킹을 제공하기 위해 사용되어 왔다. 일반적으로, 엔진 브레이킹 시스템은 압축 해제형 브레이킹, 배기 가스 재순화, 배기 압력 조절, 및/또는 블리더형 브레이킹의 원리들을 통합하기 위해 배기 가스의 유동을 제어할 수 있다.
압축 해제형 엔진 브레이킹 중에, 배기 밸브는 파워 생성 내연 기관을 파워 흡수 공기 압축기로 적어도 일시적으로 전환시키도록 선택적으로 개방될 수 있다. 피스톤은 압축 행정 동안 상향으로 이동하며, 실린더 내에 포획된 가스는 압축될 수 있다. 압축된 가스는 피스톤의 상향 운동을 방해할 수 있다. 피스톤이 상사점(TDC) 위치에 접근하면서, 적어도 하나의 배기 밸브는 배기 매니폴드로 실린더 내의 압축 가스를 해제하도록 개방됨으로써, 압축 가스 내에 저장된 에너지가 이후의 팽창 하향 행정 중인 엔진으로 복귀되는 것을 방지한다. 그렇게 함으로써, 엔진은 파워를 지연시켜 차량의 저속화를 돕는다.
피스톤의 배기 행정 중에 발생하는, 주 배기 밸브 이벤트 이외에 또는 그 대신에 블리더형 엔진 브레이킹 중에, 배기 밸브는 나머지 3 엔진 사이클(완전-사이클 블리더 브레이크) 동안에 또는 나머지 엔진 사이클 중의 일부(부분-사이클 블리더 브레이크) 동안에 조금 개방된 상태를 유지할 수 있다. 실린더 내외측으로의 실린더 가스의 블리딩(bleeding)은 엔진을 지연시키는 작용을 할 수 있다. 보통, 블리더 브레이킹 작동 중에 브레이킹 밸브의 초기 개방은 압축 TDC(즉, 조기 밸브 작동)에 앞서며 리프트는 시간 주기 동안 일정하게 유지된다. 그와 같이, 블리더형 엔진 브레이크는 조기 밸브 작동으로 인해 밸브를 작동시키는데 보다 작은 힘을 필요로 하며, 압축 해제형 브레이크의 신속 배출 대신에 연속 블리딩으로 인해 보다 작은 소음을 발생한다.
배기 가스 재순환(EGR) 시스템은 배기 가스의 일부가 포지티브 파워 작동 중에 엔진 실린더로 역류할 수 있게 한다. EGR은 포지티브 파워 작동 중에 엔진에 의해 생성된 NOX의 양을 감소시키는데 사용될 수 있다. EGR 시스템은 또한, 엔진 브레이킹 사이클 중에 배기 매니폴드와 엔진 실린더 내의 압력과 온도를 제어하는데 사용될 수 있다. 내부 EGR 시스템은 배기 가스를 배기 밸브 및/또는 흡입 밸브를 통해 엔진 실린더로 재순환시킨다. 본 발명의 실시예들은 주로 내부 EGR 시스템에 관한 것이다.
브레이크 가스 재순환(BGR) 시스템은 배기 가스의 일부가 엔진 브레이킹 작동 중에 엔진 실린더 내측으로의 역류를 허용할 수 있다. 흡입 행정 중에 엔진 실린더 내측으로의 배기 가스 재순환은 예를 들어, 압축-해제 브레이킹에 이용할 수 있는 실린더 내의 가스의 양을 증가시킬 수 있다. 그 결과, BGR은 브레이킹 이벤트으로부터 실현되는 브레이킹 효과를 증가시킬 수 있다.
이전의 도전들에 반응하여, 본 출원인은
제어 유체 공급 통로(112)를 갖는 로커 아암 샤프트(110)와; 상기 로커 아암 샤프트(110)에 피봇가능하게 장착되는 엔진 브레이킹 로커 아암(100)으로서, 상기 로커 아암 샤프트(110) 주위에 배열되는 중앙 개구와, 상기 중앙 개구를 제어 밸브(130)에 연결하는 유압 통로(102), 및 상기 제어 밸브를 작동기 피스톤 조립체(140)에 연결하는 유체 통로(105)를 가지는, 엔진 브레이킹 로커 아암(100)과; 제 1 및 제 2 엔진 배기 밸브(400,450) 사이로 연장하는 밸브 브릿지(300)와; 상기 밸브 브릿지(300) 내에 제공되는 슬라이딩 핀(310)으로서, 상기 슬라이딩 핀이 상기 제 1 엔진 배기 밸브(400)와 접촉하며, 상기 작동기 피스톤 조립체(140)가 상기 슬라이딩 핀(310)과 접촉하는, 슬라이딩 핀(310)과; 엔진 브레이킹 작동을 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)에 부과하는 캠(200); 및 상기 캠(200)과 접촉되게 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)을 편향시키는 스프링(124)을 포함하는; 엔진 브레이킹을 위한 엔진 배기 밸브의 작동 시스템을 발전시켰다.
본 출원인은 또한,
제어 유체 공급 통로(112)를 갖는 로커 아암 샤프트(110)와; 상기 로커 아암 샤프트(110)에 피봇가능하게 장착되는 배기 로커 아암(500)과; 주 배기 밸브 작동을 배기 로커 아암(500)에 부과하는 캠(210)과; 상기 배기 로커 아암(500)과 제 1 및 제 2 엔진 배기 밸브(400,450) 사이에 배열되는 밸브 브릿지(300)와; 상기 밸브 브릿지(300) 내에 제공되며 상기 제 1 엔진 배기 밸브(400)와 접촉하는 슬라이딩 핀(310)과; 상기 배기 로커 아암(500)에 인접한 상기 로커 아암 샤프트에 피봇가능하게 장착되는 엔진 브레이킹 로커 아암(100)으로서, 중앙 개구와, 상기 중앙 개구를 제어 밸브(130)에 연결하는 유압 통로(102), 및 상기 제어 밸브를 작동기 피스톤 조립체(140)에 연결하는 유체 통로(105)를 포함하며, 상기 작동기 피스톤 조립체가 상기 슬라이딩 핀(310)과 접촉하도록 구성되는 작동기 피스톤(141)을 포함하는, 엔진 브레이킹 로커 아암(100)과; 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)과 상기 로커 아암 샤프트(110) 사이에 배열되며, 상기 유압 통로(102)와 일치되는 포트(118)를 가지는 부싱(115)과; 엔진 브레이킹 작동을 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)에 부과하는 캠(200)과; 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)의 후방 단부에 체결되는 판(122); 및 상기 판(122)과 접촉하며 상기 캠(200)과 접촉되게 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)을 편향시키는 스프링(124)을 포함하는; 엔진 배기 밸브의 작동 시스템을 발전시켰다.
이전의 설명 및 이후의 상세한 설명은 모두 단지, 예시적이고 설명적인 것이며 청구한 대로 본 발명을 제한하려고 하는 것이 아니라고 이해해야 한다.
본 발명의 이해를 돕기 위해, 동일한 구성 요소에 동일한 참조 부호가 병기되어 있는 첨부 도면을 참조할 것이다.
도 1은 브레이킹와 캠 롤러(120)가 캠(200)의 상부 베이스 서클에 있을 때 본 발명의 실시예에 따라 엔진 브레이킹에 사용되는 전용 로커 아암(100)의 측면도이며,
도 2는 브레이킹와 캠 롤러(120)가 캠(200)의 하부 베이스 서클에 있을 때 도 1에 도시된 로커 아암(100)의 측면도이며,
도 3은 브레이킹와 캠 롤러(120)가 캠(200)의 상부 베이스 서클에 있을 때 도 1에 도시된 로커 아암(100)의 측면도이며,
도 4는 브레이킹와 캠 롤러(120)가 캠(200)의 하부 베이스 서클에 있을 때 도 1에 도시된 로커 아암(100)의 측면도이며,
도 5는 도 1에 도시된 로커 아암(100)의 측면도이며,
도 6은 도 1에 도시된 로커 아암(100)의 분해도이며,
도 7은 도 1에 도시된 로커 아암(100) 및 인접한 주 배기 로커 아암(500)의 정면도이며,
도 8은 로커 아암(100) 및 도 7에 도시된 주 배기 로커 아암(500)의 후면도이다.
이후, 첨부 도면에 일 예가 도시되어 있는 본 발명의 제 1 실시예를 구체적으로 참조할 것이다. 도 1 내지 도 4 및 도 7 및 도 8을 참조하면, 엔진 밸브, 바람직하게 배기 밸브(400)를 작동시키기 위한 시스템이 도시되어 있다. 참조된 상기 엔진 밸브는 엔진 내의 연소실(예를 들어, 실린더)과 흡인(예를 들어, 흡입 및 배기) 매니폴드 사이의 소통을 제어하는데 사용되는 포핏형 밸브(400,450)를 구성한다. 상기 시스템(10)이 흡입 밸브 작동을 위해 잠재적으로 사용될 수 있지만, 이후의 상세한 설명에서는 엔진 브레이킹용 배기 밸브(400)를 작동시키기 위한 시스템의 용도에 대해 설명할 것이다. 상기 시스템(10)은 적어도 두 개의 로커 아암이 배열되는 로커 아암 샤프트를 포함한다. 로커 아암은 (도 7 및 도 8에 도시된)엔지 브레이킹 로커 아암(100) 및 배기 로커 아암(500)을 포함한다. 로커 아암(100,500)은 캠샤프트(200) 또는 푸시 튜브와 같은 몇몇 다른 운동 부과 장치에 의해 이들에 부과된 운동의 결과로써 로커 아암 샤프트(110)를 중심으로 피봇될 수 있다.
배기 로커 아암(500)은 밸브 브릿지(300)를 통해 배기 밸브(400,450)와 접촉함으로써 이들을 작동시키도록 구성된다. 배기 로커 아암(500)은 배기 로커 아암에 제공된 캠 롤러와 접촉하는 주 배기 범프 또는 로브(lobe)를 갖는 캠(210)의 회전에 의해 피봇될 수 있다. 엔진 브레이킹 로커 아암(100)은 밸브 브릿지(300) 내에 제공된 슬라이딩 핀(310)과 접촉하고 차례로 배기 밸브(400)와 접촉함으로써 하나의 배기 밸브(400)를 선택적으로 작동시키도록 구성된다. 슬라이딩 핀(310)은 중앙부에 제공된 숄더(shoulder)를 가질 수 있으며, 상기 숄더는 밸브 브릿지(300)를 통해 연장하는 보어 내에 제공된 상대 숄더와 결합하도록 구성된다. 배기 밸브(400)는 하나 또는 그보다 많은 밸브 스프링(410)에 의해 슬라이딩 핀(310) 쪽의 폐쇄 위치로 상향으로 편향될 수 있다. 밸브 스프링(410)의 편향은 슬라이딩 핀(310) 상의 숄더가 밸브 브릿지(300) 내의 상대 숄더와 결합되게 할 수 있다.
엔진 브레이킹 로커 아암(100)은 엔진 브레이킹 범프 또는 로브를 갖는 캠(200)의 회전에 의해 피봇될 수 있다. 캠(200)은 엔진 브레이킹 로커 아암(100)의 한 단부에 제공된 샤프트(121) 상에 장착되는 캠 롤러(120)와 접촉할 수 있다. 상기 캠(200)은 하부 베이스 서클 영역(204) 및 상부 베이스 서클 영역(202)을 가질 수 있다. 상기 캠(200)의 상부 베이스 서클 영역(202)은 상기 캠의 하부 베이스 서클 영역(204)과 비교하여 캠의 중심부로부터 직경 방향으로 더 큰 거리를 가진다. 따라서, 상기 캠(200)은 압축-해제, 블리더(bleeder), 또는 부분적 블리더 엔진 브레이킹을 제공하도록 구성될 수 있다. 압축-해제 엔진 브레이킹은 피스톤용 압축 행정(및/또는 2사이클 브레이킹용 배기 행정) 중에 엔진 피스톤를 위한 상사점 위치 근처에서 배기 밸브(또는 보조 엔진 밸브)를 개방하는 것을 포함한다. 블리더 엔진 브레이킹은 완전 엔진 사이클을 위해 배기 밸브를 개방하는 것을 포함하며, 부분 블리더 엔진 브레이킹은 엔진 사이클의 중요 부분을 위한 배기 밸브를 개방하는 것을 포함한다.
엔진 브레이킹을 위한 상부 베이스 사이클 영역(202) 대신에, 또는 그 이외에, 상기 캠(200)은 예를 들어, 하나 또는 그보다 많은 보조 밸브 작동 운동을 엔진 브레이킹 로커 아암(100)에 부과하도록 구성되는 배기 가스 재순환(EGR) 캠 로브(도시 않음) 및/또는 브레이크 가스 재순환(BGR) 캠 로브(도시 않음)와 같은 하나 또는 그보다 많은 캠 로브를 포함할 수 있다. 선택적인 EGR 로브는 엔진 작동의 포지티브 파워 모드 중에 EGR 이벤트를 제공하는데 사용될 수 있다. 선택적인 BGR 로브는 엔진 작동의 엔진 브레이킹 모드 중에 BGR 이벤트를 제공하는데 사용될 수 있다.
코일 스프링(124)은 엔진 브레이킹 로커 아암을 캠(200) 쪽으로 편향시키기 위해 엔진 브레이킹 로커 아암(100)의 후면 단부에 체결된 후방 판(122)과 결합할 수 있다. 상기 스프링(124)은 브래킷(126) 또는 다른 고정 구성 요소에 대해 푸시될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 판(122)은 상기 판에 대해 중심 위치에 스프링(124)을 유지하도록 구성되는 중앙 상승부(123)를 포함할 수 있다. 상기 판(122)은 또한, 엔진 브레이킹 로커 아암(100)에 제공된 상대 슬롯과 결합하는 정면 태브(125) 및 측면 태브(127)를 더 포함할 수 있다. 태브(125,127)는 특히, 스프링(124)의 설치 중에 판(122)을 정위치에 유지하는데 도움을 준다. 스프링(124)은 캠 샤프트의 회전을 통해 캠(200)과 접촉되게 엔진 브레이킹 로커 아암(100)을 유지하는데 충분한 힘을 가질 수 있다.
도 1 내지 도 4를 다시 참조하면, 로커 아암 샤프트(110)는 상기 샤프트 상에 장착된 로커 아암에 엔진 오일과 같은 유압 유체를 분배하기 위한 하나 또는 그보다 많은 내측 통로를 포함할 수 있다. 특히, 로커 아암 샤프트(110)는 일정 유체 공급 통로(114) 및 제어 유체 공급 통로(112)를 포함할 수 있다. 상기 일정 유체 공급 통로(114)는 엔진 작동 중에 하나 또는 그보다 많은 로커 아암에 윤활유를 제공할 수 있다. 제어 유체 공급 통로(112)는 엔진 브레이킹 밸브 작동을 위한 유압 유체 사용을 제어하기 위해 엔진 브레이킹 로커 아암(100) 및 특히 작동기 피스톤 조립체(140)에 유압 유체를 제공할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 엔진 브레이킹 로커 아암(100)은 부싱(115)을 수용하기 위해 중앙부를 통해 측면으로 연장하는 로커 샤프트 보어를 포함한다. 상기 부싱(115)은 로커 아암 샤프트(110)를 수용하도록 구성될 수 있다. 상기 부싱(115)은 로커 아암 샤프트(110) 내에 형성된 유체 통로로부터 유체를 수용하기 위해 벽 내에 형성되는 하나 또는 그보다 많은 슬롯(116) 및 포트(118)를 포함할 수 있다. 상기 포트(118)는 엔진 브레이킹 로커 아암 내에 제공된 상대 유체 통로(102)와 일치될 수 있다.
엔진 브레이킹 로커 아암(100)은 유압 유체의 분배를 위한 하나 또는 그보다 많은 내측 통로를 포함할 수 있으며, 상기 통로를 통해 유체가 포트(118)로부터 수용된다. 도 1 내지 도 4 및 도 7 및 도 8을 다시 참조하면, 엔진 브레이킹 로커 아암(100) 내의 내측 통로는 엔진 오일과 같은 유압 유체가 제어 밸브(130) 및 작동기 피스톤 조립체(140)로 제공될 수 있게 한다. 유압 유체는 도 5 및 도 6에 도시된 솔레노이드 밸브(600) 또는 다른 전기 제어 밸브의 제어하에서 제어 밸브(130) 및 작동기 피스톤(140)에 선택적으로 공급될 수 있다. 솔레노이드 밸브(600)는 캠 캡 상에 장착될 수 있으며 유압 통로들이 로커 아암 샤프트(110) 내의 제어 유체 공급 통로(112)에 유압 유체를 제공하기 위해 엔진 헤드 및/또는 캠 캡 내에 제공될 수 있다. 유압 유체는 솔레노이드 밸브(600)를 개폐함으로써 상기 통로에 선택적으로 공급될 수 있다. 하나의 솔레노이드 밸브(600)가 엔진에 제공된 다중 밸브 작동 시스템(10)을 개선할 수 있다.
엔진 브레이킹 로커 아암(100)은 작동기 피스톤 조립체(140)를 갖는 밸브 작동 단부를 포함한다. 작동기 피스톤 조립체는 엔진 브레이킹 로커 아암 내에 제공된 보어 내에 배열되는 미끄럼 가능한 작동기 피스톤(141)을 포함할 수 있다. 작동기 피스톤(141)은 래쉬(lash) 조절 나사(142)의 바닥 단부를 미끄럼 가능하게 수용하기 위한 중공형 내측부를 가질 수 있다. 작동기 피스톤(141)의 중공형 내측부의 상부는 작동기 피스톤 내에 유지 와셔에 의해 한 위치에 고정되는 칼라(143)를 가질 수 있다. 스프링(144)은 래쉬 조절 나사(142)의 바닥부의 확대부와 상기 칼라(143) 사이에 제공될 수 있다. 상기 스프링(144)은 칼라(143)를 통해 작동기 피스톤에 작용함으로써, 슬라이딩 핀(310)으로부터 먼 상향으로 작동기 피스톤(141)를 편향시킬 수 있다. 래쉬 조절 나사(142)는 엔진 브레이킹 로커 아암(100)의 상부로부터 돌출하며 상기 작동기 피스톤(141)의 바닥 표면과 슬라이딩 핀(30) 사이의 래쉬 공간(150)에 대한 조절을 가능하게 한다. 래쉬 조절 나사(142)는 너트(145)에 의해 정위치에 로크될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 엔진 브레이킹 로커 아암(100)은 제어 밸브 보스(104)를 포함할 수 있다. 제어 밸브(130)는 제어 밸브 보스(104) 내에 형성된 보어 내에 배열될 수 있다. 제어 밸브(130)는 작동기 피스톤 조립체(140)에 대한 유압 유체의 공급을 제어할 수 있다. 유압 통로(102)는 제어 밸브 보스(104)를 포트(118)에 연결할 수 있다. 상기 통로(102)는 플러그(137)에 의해 로커 아암(100)의 외측 표면에서 밀봉될 수 있다.
도 6은 제어 밸브(130)의 상세도이다. 제어 밸브(130)는 하나 또는 그보다 많은 내측 통로(132)를 갖는 일반적으로 원통형 형상의 구성 요소이며 (도시 않은)내측 제어 체크 밸브와 통합될 수 있는 제어 밸브 피스톤(131)을 포함할 수 있다. 체크 밸브는 유체가 유압 통로(102)로부터 제어 밸브 피스톤(131)의 중심을 통해 그리고 내측 통로(132)로부터 엔진 브레이킹 로커 아암(100)을 통해 작동기 피스톤 조립체(140)로 통행을 허용할 수 있으나, 역방향으로는 허용하지 않는다. 제어 밸브 피스톤(131)은 하나 또는 그보다 많은 제어 밸브 스프링(133,134)을 내측 통로(101) 쪽으로 제어 밸브 보어 내측으로 스프링 편향시킬 수 있다. 제어 밸브 스프링(133,134)은 와셔(135) 및 C형 링(136)에 의해 정위치에 유지될 수 있다. 중앙 내측 통로는 제어 체크 밸브가 위치될 수 있는 제어 밸브 피스톤의 중앙 쪽으로 제어 밸브 피스톤(131)의 내측 단부로부터 축방향으로 연장할 수 있다. 상기 제어 밸브 피스톤(131) 내의 중앙 내측 통로는 중앙 밸브 피스톤(131)의 직경을 가로질러 환형 리세스(138)로 연장하는 하나 또는 그보다 많은 통로(132)와 소통할 수 있다. 유체가 유압 통로(102) 내에 제공될 때 보어에 대한 제어 밸브 피스톤(131)의 병진 운동의 결과로써, 제어 밸브 피스톤(131)을 통해 연장하는 통로(132)가 작동기 피스톤 조립체(140)로 연장하는 유체 통로(105)와 제어 밸브 보어의 측벽을 연결하는 포트와 선택적으로 일치될 수 있다. 제어 밸브 피스톤(131)을 통해 연장하는 통로가 유체 통로(105)와 일치될 때, 저압 유체는 유압 통로(102)로부터 제어 밸브 피스톤(131)을 통해 작동기 피스톤 조립체(140)로 흐를 수 있다. 유체 통로(105)의 외측 단부는 플러그(146)에 의해 밀봉될 수 있다.
도 1 내지 도 8에 도시된 엔진 밸브를 작동시키기 위한 시스템(10)을 사용한, 본 발명의 제 1 방법 실시예에 따른 작동이 이후에 설명될 것이다. 도 1 내지 도 8을 참조하면, 엔진 작동은 캠(210)의 회전을 유발한다. 캠(210)의 회전은 배기 로커 아암(500)이 로커 샤프트(110)를 중심으로 피봇되게 하며 캠(210) 상의 배기 로브와 배기 캠 롤러(510) 사이의 상호 작용에 응답하여 주 배기 이벤트를 위해 배기 밸브(400,410)를 작동시킨다. 유사하게, 캠(200) 상의 상부 베이스 서클 부분(202)은 엔진 브레이킹 로커 아암(100)이 로커 샤프트(110)를 중심으로 피봇될 수 있게 한다.
도 3 및 도 4는 엔진의 포지티브 파워(비-엔진 브레이킹) 작동 중의 시스템(10)을 도시한다. 상기 시스템의 포지티브 파워 작동 중에, 상기 솔레노이드(600)는 제어 유체 공급 통로(112)로 저압 유압 유체를 연속적으로 공급하지 않도록 작동될 수 있다. 그 결과, 유압 통로(102) 내의 유압 유체 압력은 제어 밸브 스프링(133,134)의 편향을 극복하는데 불충분하다. 차례로, 스프링(133,134)은 작동기 피스톤 조립체(140)로 유압 유체의 공급을 방지하는 대신에, 작동기 피스톤 조립체로부터 유압 유체 압력의 해제를 허용하는 위치에 제어 밸브 피스톤(131)을 유지한다. 작동기 피스톤 조립체(140) 내에 상당한 유압 유체 압력이 없으면 스프링(144)이 작동기 피스톤(141)을 (도 3 및 도 4에 도시된)최상부 위치로 푸시할 수 있음으로써, 작동기 피스톤과 슬라이딩 핀(310) 사이에 래쉬 공간(150)을 형성한다. 상기 래쉬 공간(150)은 캠 롤러(120)가 (도 3에 도시된)캠(200)의 상부 베이스 서클 부분(202)과 접촉할 때와 상기 캠 롤러가 (도 4에 도시된)캠의 하부 베이스 서클 부분(204)과 접촉할 때 모두 상기 작동기 피스톤(141)과 슬라이딩 핀(310) 사이에 존재할 정도로 충분히 크다. 따라서, 엔진의 포지티브 파워 작동 중의 캠(200)이 회전하는 동안 내내, 작동기 피스톤(141)은 슬라이딩 핀(310)과 접촉하지 않으며, 상기 배기 밸브(400)는 엔진 브레이킹을 위해 작동되지 않는다.
도 1 및 도 2는 엔진 브레이킹 작동 중의 시스템(10)을 도시한다. 배기 밸브 작동이 엔진 브레이킹(또는 EGR, 및/또는 BGR)에 바람직할 때, 제어 유체 공급 통로(112) 내의 유체 압력은 증가될 수 있다. 솔레노이드 밸브(600)는 제어 유체 공급 통로(112) 내의 증가된 유체 압력의 적용을 제어하는데 사용될 수 있다. 제어 유체 공급 통로(112) 내의 증가된 유체 압력은 유압 통로(102)를 통해 제어 밸브 피스톤(131)에 가해진다. 그 결과, 제어 밸브 피스톤(131)은 스프링(133,134)의 편향에 대한 "엔진 브레이킹" 위치로 제어 밸브 보어 내에서 변위될 수 있다. 이것이 발생될 때, 제어 밸브 피스톤(131)은 내측 유체 통로(132)가 유체 통로(105)와 일치되도록 이동한다. 제어 밸브 피스톤 내의 체크 밸브는 유체 통로(105)로 유입되는 유체가 제어 밸브 피스톤(131)을 통해 역류하는 것을 방지할 수 있다. 유체 통로(105) 내의 유체 압력은 작동기 피스톤 조립체(140) 내의 스프링(144) 편향력을 극복하기에 충분할 수 있다. 그 결과, 작동기 피스톤 조립체(140)는 유압 유체로 채워질 수 있으며, 작동기 피스톤(141)은 보어로부터 하향으로 연장됨으로써, 작동기 피스톤과 슬라이딩 핀(310) 사이의 래쉬 공간(150)을 감소시킨다. 저압 유체가 "엔진 브레이킹" 위치 내에 제어 밸브 피스톤(131)을 유지하는 한, 작동기 피스톤(141)은 이러한 연장된 위치에 유압식으로 로크될 수 있다.
그 후에, 상기 캠 롤러(120)를 상향으로 푸시하는 캠(200)의 상부 베이스 서클 부분(202)에 의한 엔진 브레이킹 로커 아암(100)의 피봇은 상부 베이스 서클 부분의 형상과 크기에 대응하는 엔진 브레이킹 밸브 작동을 생성할 수 있다. 상기 엔진 브레이킹 이벤트는 상기 캠(200)의 상부 베이스 서클 부분(202)이 엔진 브레이킹 로커 아암(100)을 시계 방향으로 피봇시켜 (연장된 위치에 있는)작동기 피스톤이 슬라이딩 핀(310)을 하향으로 푸시하며, 이는 차례로 배기 밸브(400)를 (도 1에 도시된 대로)개방시키기 때문에 발생한다. 상기 캠(200)이 회전하여 하부 베이스 서클 부분(204)이 캠 롤러(120)와 접촉할 때, 작은 래쉬 공간(150)이 작동기 피스톤(141)과 슬라이딩 핀(310) 사이에서 전개되어, 상기 배기 밸브(400)가 (도 2에 도시된 대로)폐쇄되게 한다.
엔진 브레이킹 밸브 작동이 더 이상 바람직하지 않을 때, 제어 유체 공급 통로(112) 내의 압력은 감소 또는 배기될 수 있으며, 제어 밸브 피스톤(131)은 "엔진 브레이킹 오프" 위치로 복귀할 것이다. 작동기 피스톤 조립체(140) 내의 유체는 제어 밸브(130)로부터 유체 통로(105)를 통해 역으로 배기될 수 있다. 그 후 상기 시스템(10)은 포지티브 파워 작동으로 복귀한다.
본 발명의 변형 및 변경예들이 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 이탈함이 없이 창안될 수 있다는 것은 본 기술 분야의 당업자들에게 자명할 것이다. 본 발명의 범주로부터 이탈함이 없이, 예를 들어 배기 로커 아암(500)이 흡입 로커 아암으로서 실시될 수 있으며, 엔진 브레이킹 로커 아암(100)이 보조 흡입 밸브 작동을 제공하는데 사용될 수 있다고 이해된다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예들은 엔진 브레이킹 로커 아암을 편향시키기 위한 수단을 포함하거나 포함하지 않을 수 있으며 상기 편향 수단은 상이한 스프링 방위를 사용하여 실시될 수 있다. 본 발명의 전술한 실시예들에 대한 이들 변형예와 또 다른 변형예들이 본 발명의 범주로부터 이탈함이 없이 창안될 수 있다.

Claims (13)

  1. 엔진 브레이킹을 위한 엔진 배기 밸브의 작동 시스템으로서,
    제어 유체 공급 통로(112)를 갖는 로커 아암 샤프트(110)와,
    상기 로커 아암 샤프트(110)에 피봇가능하게 장착되는 엔진 브레이킹 로커 아암(100)으로서, 상기 로커 아암 샤프트(110) 주위에 배열되는 중앙 개구와, 상기 중앙 개구를 제어 밸브(130)에 연결하는 유압 통로(102), 및 상기 제어 밸브를 작동기 피스톤 조립체(140)에 연결하는 유체 통로(105)를 가지는, 엔진 브레이킹 로커 아암(100)과,
    제 1 및 제 2 엔진 배기 밸브(400,450) 사이로 연장하는 밸브 브릿지(300)와,
    상기 밸브 브릿지(300) 내에 제공되는 슬라이딩 핀(310)으로서, 상기 슬라이딩 핀이 상기 제 1 엔진 배기 밸브(400)와 접촉하며, 상기 작동기 피스톤 조립체(140)가 상기 슬라이딩 핀(310)과 접촉하는, 슬라이딩 핀(310)과,
    엔진 브레이킹 작동(actuation)을 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)에 전달하는(impart) 캠(200)과,
    상기 캠(200)과 접촉되도록 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)을 편향시키는 스프링(124)과,
    상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)에 인접하게 상기 로커 아암 샤프트(110)에 피봇가능하게 장착되는 배기 로커 아암(500), 그리고
    주 배기 밸브 작동을 상기 배기 로커 아암(500)에 전달하는 캠(210)을 포함하는,
    엔진 브레이킹을 위한 엔진 배기 밸브의 작동 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)의 후방 단부에 체결되는 판(122)을 더 포함하며, 상기 판은 상기 스프링(124)의 단부, 정면 태브(125) 및 두 개의 측면 태브(127)를 수용하는 중앙 상승부(123)를 포함하며, 상기 태브(125,127)는 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100) 내의 상대 슬롯(mating slot)과 결합하는,
    엔진 브레이킹을 위한 엔진 배기 밸브의 작동 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)과 상기 로커 아암 샤프트(110) 사이에 배치된 부싱(115)을 더 포함하며, 상기 부싱은 상기 유압 통로(102)와 일치되는(register with) 포트(118), 및 슬롯(116)을 가지는,
    엔진 브레이킹을 위한 엔진 배기 밸브의 작동 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 작동기 피스톤 조립체는,
    상기 엔진 브레이킹 로커 아암 내에 제공된 보어 내부에 배치되며 중공형 내측부를 가지는 미끄럼 가능한 작동기 피스톤(141)과,
    상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)을 관통해 상기 작동기 피스톤(141)의 중공형 내측부로 연장하며 바닥 단부에 확대부를 가지는 래쉬 조절 나사(142)와,
    상기 작동기 피스톤(141)의 중공형 내측부의 상부에 고정되는 칼라(143), 및
    상기 칼라(143)와 상기 래쉬 조절 나사(142)의 바닥 단부의 확대부 사이에 제공되는 스프링(144)을 포함하는,
    엔진 브레이킹을 위한 엔진 배기 밸브의 작동 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어 밸브는,
    내측 통로(132)를 갖는 제어 밸브 피스톤(131), 및
    상기 제어 밸브 피스톤(131)을 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100) 내측으로 편향시키는 스프링(133,134)을 포함하는,
    엔진 브레이킹을 위한 엔진 배기 밸브의 작동 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 핀(310)은 중앙부에 숄더를 포함하며, 상기 밸브 브릿지(300)는 상기 슬라이딩 핀의 숄더를 위한 상대 숄더를 갖는 보어를 포함하는,
    엔진 브레이킹을 위한 엔진 배기 밸브의 작동 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)의 후방 단부에 체결되는 판(122)을 더 포함하며, 상기 판은 상기 스프링(124)의 단부, 정면 태브(125) 및 두 개의 측면 태브(127)를 수용하는 중앙 상승부(123)를 포함하며, 상기 태브(125,127)는 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100) 내의 상대 슬롯과 결합하는,
    엔진 브레이킹을 위한 엔진 배기 밸브의 작동 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)과 상기 로커 아암 샤프트(110) 사이에 배치되는 부싱(115)을 더 포함하며, 상기 부싱은 상기 유압 통로(102)와 일치되는 포트(118), 및 슬롯(116)을 가지는,
    엔진 브레이킹을 위한 엔진 배기 밸브의 작동 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 작동기 피스톤 조립체는,
    상기 엔진 브레이킹 로커 아암 내에 제공된 보어 내에 배치되며 중공형 내측부를 가지는 미끄럼 가능한 작동기 피스톤(141)과,
    상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)을 관통해 상기 작동기 피스톤(141)의 중공형 내측부로 연장하며 바닥 단부에 확대부를 가지는 래쉬 조절 나사(142)와,
    상기 작동기 피스톤(141)의 중공형 내측부의 상부에 고정되는 칼라(143), 및
    상기 칼라(143)와 상기 래쉬 조절 나사(142)의 바닥 단부의 확대부 사이에 제공되는 스프링(144)을 포함하는,
    엔진 브레이킹을 위한 엔진 배기 밸브의 작동 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 밸브는,
    내측 통로(132)를 갖는 제어 밸브 피스톤(131), 및
    상기 제어 밸브 피스톤(131)을 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100) 내측으로 편향시키는 스프링(133,134)을 포함하는,
    엔진 브레이킹을 위한 엔진 배기 밸브의 작동 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 핀(310)은 중앙부에 숄더를 포함하며, 상기 밸브 브릿지(300)는 상기 슬라이딩 핀의 숄더를 위한 상대 숄더를 갖는 보어를 포함하는,
    엔진 브레이킹을 위한 엔진 배기 밸브의 작동 시스템.
  13. 엔진 배기 밸브의 작동 시스템으로서,
    제어 유체 공급 통로(112)를 갖는 로커 아암 샤프트(110)와,
    상기 로커 아암 샤프트(110)에 피봇가능하게 장착되는 배기 로커 아암(500)과,
    주 배기 밸브 작동을 배기 로커 아암(500)에 전달하는 캠(210)과,
    상기 배기 로커 아암(500)과 제 1 및 제 2 엔진 배기 밸브(400,450) 사이에 배치되는 밸브 브릿지(300)와,
    상기 밸브 브릿지(300) 내에 제공되며 상기 제 1 엔진 배기 밸브(400)와 접촉하는 슬라이딩 핀(310)과,
    상기 배기 로커 아암(500)에 인접한 상기 로커 아암 샤프트에 피봇가능하게 장착되는 엔진 브레이킹 로커 아암(100)으로서, 중앙 개구와, 상기 중앙 개구를 제어 밸브(130)에 연결하는 유압 통로(102), 및 상기 제어 밸브를 작동기 피스톤 조립체(140)에 연결하는 유체 통로(105)를 포함하며, 상기 작동기 피스톤 조립체가 상기 슬라이딩 핀(310)과 접촉하도록 구성되는 작동기 피스톤(141)을 포함하는, 엔진 브레이킹 로커 아암(100)과,
    상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)과 상기 로커 아암 샤프트(110) 사이에 배치되며, 상기 유압 통로(102)와 일치되는 포트(118)를 가지는 부싱(115)과,
    엔진 브레이킹 작동을 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)에 전달하는 캠(200)과,
    상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)의 후방 단부에 체결되는 판(122), 그리고
    상기 판(122)과 접촉하며 상기 캠(200)과 접촉되게 상기 엔진 브레이킹 로커 아암(100)을 편향시키는 스프링(124)을 포함하는,
    엔진 배기 밸브의 작동 시스템.
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