KR101889464B1 - 밸브 구동 모션 소스 또는 밸브 트레인 컴포넌트에 작동가능하게 연결되는 펌핑 조립체를 포함하는 시스템 - Google Patents
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Abstract
내연 기관에서 유압 유체를 공급하기 위한 시스템은 하우징 내에 배치되는 펌핑 조립체 및 펌핑 조립체에 작동가능하게 연결되고 또한 하우징 내에 배치되는 유압 회로를 포함하며, 이 하우징은 고정형 또는 다이나믹형일 수 있다. 펌핑 모션들의 소스는 펌핑 조립체에 작동가능하게 연결되며, 펌핑 모션들의 소스는 밸브 구동 모션 소스 또는 밸브 구동 모션 소스와 엔진 밸브 사이에 밸브 트레인의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 펌핑 모션들의 소스에 의해 펌핑 조립체에 적용되는 펌핑 모션들은 유압 회로의 공급 압력 유압 유체 입력부로부터 수용되는 유압 유체가 유압 회로의 증가된 압력 유압 유체 출력부로 전달되는 것을 유발시킨다.
Description
본 개시물은 일반적으로 내연 기관들(internal combustion engines) 내의 유압 유체의 공급에 관한 것이며, 특히 밸브 구동 모션 소스(valve actuation motion source) 또는 밸브 트레인 컴포넌트(valve train component)에 작동가능하게 연결되는 펌핑 조립체를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
내연 기관들과 연관된 다양한 시스템들은 유압 유체의 공급에 의존하며, 유압 유체의 일 예는 엔진 오일(engine oil)을 포함한다. 간결성을 위해, 비록 다른 유체들이 가능한 것이 이해되지만, 엔진 오일의 특정 예가 본 개시물 전체에 걸쳐 사용된다.
기생 손실들(parasitic losses)을 감소시키기 위한 노력들로, 많은 엔진들(디젤 엔진들을 포함)은 보다 작은 오일 펌프들 및 엔진 브레이크 시스템을 포함하는 다양한 시스템들에 오일을 공급하는데 이용가능한 매우 낮은 오일 압력을 가진다. 당 분야에서 공지된 바와 같이, 다양한 엔진 브레이크 시스템들 또는 엔진 밸브들의 개방 및 폐쇄 시간들을 변경할 수 있는 다른 시스템들(즉, 이른바 가변 밸브 구동(VVA, Variable Valve Actuation)시스템들)은 종종 하나 또는 그 초과의 유압 로스트 모션 컴포넌트들(hydraulic lost motion components)에 의존한다. 보다 구체적으로는, 이러한 로스트 모션 컴포넌트들은 밸브 구동 모션 소스와 엔진 밸브 사이에 밸브 트레인 경로의 길이를 변경하는데 사용된다. "로스트 모션 (Lost motion)"은 가변 길이의 기계식, 유압식 또는 다른 링키지(linkage) 수단을 사용하여 밸브 구동 모션 소스의 달리 고정된 프로파일에 의해 구술된 밸브 모션을 수정하기 위한 일종의 기술 해결책들에 적용되는 용어이다. 로스트 모션 시스템은 밸브 구동 모션 소스와 엔진 밸브 사이의 밸브 트레인 링키지에 포함된 가변 길이 디바이스를 포함할 수 있다. 밸브 구동 모션 소스의 고정형 밸브 리프트 프로파일은 엔진 작동 조건들의 범위에 필요한 최대 모션(즉, 임의의 특정 밸브 이벤트에 대한 최대 리프트뿐만 아니라 개방과 폐쇄 사이의 최장 시간)을 제공할 수 있다. 완전히 확장되는 경우, 밸브 트레인 내의 가변 길이 디바이스는 모든 밸브 구동 모션을 밸브에 전달할 수 있으며, 그리고 완전히 수축되는 경우, 밸브에 밸브 구동 모션을 전혀 전달하지 않거나 감소된 양의 밸브 구동 모션을 전달한다. 로스트 모션 시스템의 길이를 선택적으로 줄임으로써, 밸브 구동 모션의 부분 또는 모두가 효과적으로 제하여 지거나(subtracted), "손실(lost)"될 수 있다.
유압 기반 로스트 모션 시스템들은 유압식으로 연장가능하고 수축가능한 조립체의 사용을 통해 가변 길이 디바이스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 유압 기반 로스트 모션 시스템은, 엔진 밸브를 구동시키기 위해 유압 유체로 선택적으로 충전된 유압 회로(마스터 피스톤 및 슬레이브 피스톤을 포함함)를 이용할 수 있다. 유압 회로가 유압 유체로 충전될 때, 마스터 피스톤과 슬레이브 피스톤 사이의 유압 잠금이 생성될 수 있다. 비교적으로 비압축성인 특성의 유압 유체를 고려하여, 마스터 피스톤에 적용되는 밸브 구동 모션들은 슬레이브 피스톤 및 후속하여 엔진 밸브로 이송된다. 다른 한편으로, 마스터 및 슬레이브 회로는, 마스터 피스톤에 대한 밸브 구동 모션 입력을 손실하는 것이 요망될 때, 유압 유체가 고갈된다. 빠르게 변화하는 운전 조건들 하에서, 종종 이러한 유압 기반 로스트 모션 시스템들을 작동시키는데 사용되는 유압 유체를 신속하게 충전하거나 고갈시키는 것이 필요하게 된다.
그러나, 상기 유의된 바와 같이, 오직 비교적으로 낮은 압력의 유압 유체 시스템들의 이용가능성은 종종 유압 로스트 모션 시스템들에 대한 적시에 충전하는 것을 어렵게 한다. 개선된 압력을 제공하기 위해 (엔진 자체에 대한) 외부 컴포넌트들을 통해 더 큰 유압 공급 라인들을 포함하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 일부 엔진들은 심지어 메인 유압 유체 공급부에서 비교적으로 낮은 압력을 가지며, 이러한 외부 컴포넌트들은 메인 유압 유체 공급부 위에 있는 오일 압력을 증가시킬 수 없다.
전술된 단점들은 본 개시물에 따라 유압 유체를 공급하기 위한 시스템의 제공을 통해 해결된다. 일 실시예에서, 이러한 시스템은 하우징 내에 배치되는 펌핑 조립체, 및 펌핑 조립체에 작동가능하게 연결되고 또한 하우징 내에 배치되는 유압 회로를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 하우징은 고정형(fixed) 또는 다이나믹형(dynamic)일 수 있다. 펌핑 모션들의 소스는 펌핑 조립체에 작동가능하게 연결되며, 펌핑 모션들의 소스는 밸브 구동 모션 소스 또는 밸브 구동 모션 소스와 엔진 밸브 사이에 밸브 트레인의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 펌핑 모션들의 소스에 의해 펌핑 조립체에 적용되는 펌핑 모션들은 유압 회로의 공급 압력 유압 유체 입력부로부터 수용되는 유압 유체가 유압 회로의 증가된 압력 유압 유체 출력부로 전달되는 것을 유발시킨다.
일 실시예에서, 펌핑 조립체는 하우징 내에 형성되고 유압 회로와 유체 연통하는 펌핑 피스톤 보어 내에 미끄럼가능하게 배치되는 펌핑 피스톤을 포함할 수 있다. 탄성 엘리먼트(resilient element)는 펌핑 피스톤 보어 밖으로 또는 안으로 펌핑 피스톤을 편향시키는데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 펌핑 조립체는 펌핑 피스톤에 작동가능하게 연결되는 접촉 기반 압력 조정기를 포함할 수 있다. 접촉 기반 압력 조정기는 펌핑 피스톤 내에 배치되는 스프링 장전된 피스톤 또는 펌핑 피스톤 보어 내로 펌핑 피스톤을 편향시키는 탄성 엘리먼트를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 펌핑 피스톤 보어와 증가된 압력 유압 유체 출력부 사이의 유압 회로와 유체 연통하는 어큐뮬레이터(accumulator)가 제공될 수 있다. 대안적으로, 다양한 실시예들에서, 시스템은 증가된 압력 유압 유체 출력부와 유체 연통하고 이 출력부의 상류에 있는 하나 또는 그 초과의 어큐뮬레이터들을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 펌핑 모션들의 소스는 하우징에 접촉한다. 이러한 실시예에서, 시스템은, 펌핑 모션들의 소스에 의해 적용되는 펌핑 모션들이 펌핑 조립체가 고정형 접촉 표면에 접촉하는 것을 유발하도록, 구성되는 고정형 접촉 표면(즉, 이러한 맥락에서, 고정형은 밸브 구동 모션 소스에 의해 제공되는 밸브 구동 모션들에 대해 실질적으로 움직일 수 없는 것을 다시 한번 의미함)을 더 포함한다. 다양한 실시예들에서, 밸브 구동 모션 소스(이는 펌핑 모션들의 소스를 구성할 수 있음)는 캠샤프트(camshaft)에 캠(cam)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 펌핑 모션들의 소스로서의 역할을 하는 밸브 트레인의 컴포넌트는 로커 아암, 밸브 브리지, 푸시로드 또는 캠 종동자를 포함할 수 있다.
선택적으로, 체크 밸브는 공급 압력 유압 유체 입력부와 펌핑 조립체 사이의 유압 회로 내에 배치될 수 있다. 이러한 경우에, 체크 밸브는 유압 회로로부터 공급 압력 유압 유체 입력부를 향하는 유동을 방지하도록 구성될 수 있다.
이 개시물에 설명된 특징들은 특히 첨부된 청구항들에서 설명된다. 이러한 특징들 및 관련된 장점들은 첨부 도면들과 연계하여 설명되는 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.
도 1 및 도 2는 본 개시물에 따른 시스템들을 예시하는 개략적인 블록선도들(block diagrams)이다;
도 3 및 도 4는, 밸브가 폐쇄되는 중에, 펌핑 모션들이 제공되는 고정형 오버헤드(overhead) 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 실시예들을 예시한다;
도 5는 통상적인 배기 밸브 구동 모션 소스의 밸브 리프트 프로파일 및 도 3 및 도 4에 따른 펌핑 모션들이 제공될 수 있는 기간을 예시한다;
도 6은, 밸브가 개방되는 중에, 펌핑 모션들이 제공되는 고정형 오버헤드(overhead) 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다;
도 7은, 밸브가 폐쇄되는 중에, 펌핑 모션들이 제공되는 로커 아암(rocker arm) 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다;
도 8 및 도 9는, 밸브가 개방되는 중에, 펌핑 모션들이 제공되는 로커 아암 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 실시예들을 예시한다;
도 10은 어큐뮬레이터(accumulator)가 증가된 압력 유압 유체 출력의 하향에 있는 로커 샤프트 내에 배치되는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다;
도 11은, 밸브가 폐쇄되는 중에, 펌핑 모션들이 제공되는 로커 아암(rocker arm) 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하고 로커 아암 내에 배치되는 어큐뮬레이터를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다;
도 12 및 도 19는, 밸브가 폐쇄되는 중에, 펌핑 모션들이 제공되는 로커 아암 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하고 펌핑 피스톤 내에 배치되는 접촉 기반 압력 조정기(contact-based pressure regulator)를 포함하는 본 개시물에 따른 실시예들을 예시한다;
도 13 내지 도 15는 본 개시물에 따른 펌핑 피스톤에 대해 외부에 있는 접촉 기반 압력 조정기들의 대안적인 실시예들을 예시한다;
도 16 내지 도 18은 본 개시물에 따른 펌핑 피스톤에 대해 내부에 있는 접촉 기반 압력 조정기들의 대안적인 실시예들을 예시한다;
도 20은, 밸브가 폐쇄된 후에 그리고 펌핑 피스톤과 밸브 구동 모션 소스 사이의 접촉을 통해, 펌핑 모션들이 제공되는 로커 아암(rocker arm) 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다;
도 21은 통상적인 배기 밸브 구동 모션 소스의 밸브 리프트 프로파일 및 도 20에 따른 펌핑 모션들이 제공될 수 있는 기간을 예시한다;
도 22 및 도 23은, 밸브가 폐쇄된 후에 그리고 펌핑 피스톤과 밸브 구동 모션 소스 또는 전용 펌핑 모션 소스 사이의 접촉을 통해, 펌핑 모션들이 제공되는 고정형 엔진 지지 구조물 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다;
도 24는 통상적인 배기 및 흡기 밸브 구동 모션 소스들의 밸브 리프트 프로파일들을 예시한다.
도 25는, 밸브가 폐쇄된 후에 그리고 펌핑 피스톤과 흡기 로커 아암 사이의 접촉을 통해, 펌핑 모션들이 제공되는 배기 로커 아암 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다;
도 26은 펌핑 모션들이, 밸브가 개방되는 중에, 제공되는 푸시로드(pushrod) 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다;
도 27은, 밸브가 폐쇄되는 중에, 펌핑 모션들이 제공되는 캠 종동자(cam follower) 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시하며; 그리고
도 28은 펌핑 모션들이, 밸브가 개방되는 중에, 제공되는 밸브 브리지(valve bridge) 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다.
도 1 및 도 2는 본 개시물에 따른 시스템들을 예시하는 개략적인 블록선도들(block diagrams)이다;
도 3 및 도 4는, 밸브가 폐쇄되는 중에, 펌핑 모션들이 제공되는 고정형 오버헤드(overhead) 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 실시예들을 예시한다;
도 5는 통상적인 배기 밸브 구동 모션 소스의 밸브 리프트 프로파일 및 도 3 및 도 4에 따른 펌핑 모션들이 제공될 수 있는 기간을 예시한다;
도 6은, 밸브가 개방되는 중에, 펌핑 모션들이 제공되는 고정형 오버헤드(overhead) 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다;
도 7은, 밸브가 폐쇄되는 중에, 펌핑 모션들이 제공되는 로커 아암(rocker arm) 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다;
도 8 및 도 9는, 밸브가 개방되는 중에, 펌핑 모션들이 제공되는 로커 아암 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 실시예들을 예시한다;
도 10은 어큐뮬레이터(accumulator)가 증가된 압력 유압 유체 출력의 하향에 있는 로커 샤프트 내에 배치되는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다;
도 11은, 밸브가 폐쇄되는 중에, 펌핑 모션들이 제공되는 로커 아암(rocker arm) 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하고 로커 아암 내에 배치되는 어큐뮬레이터를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다;
도 12 및 도 19는, 밸브가 폐쇄되는 중에, 펌핑 모션들이 제공되는 로커 아암 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하고 펌핑 피스톤 내에 배치되는 접촉 기반 압력 조정기(contact-based pressure regulator)를 포함하는 본 개시물에 따른 실시예들을 예시한다;
도 13 내지 도 15는 본 개시물에 따른 펌핑 피스톤에 대해 외부에 있는 접촉 기반 압력 조정기들의 대안적인 실시예들을 예시한다;
도 16 내지 도 18은 본 개시물에 따른 펌핑 피스톤에 대해 내부에 있는 접촉 기반 압력 조정기들의 대안적인 실시예들을 예시한다;
도 20은, 밸브가 폐쇄된 후에 그리고 펌핑 피스톤과 밸브 구동 모션 소스 사이의 접촉을 통해, 펌핑 모션들이 제공되는 로커 아암(rocker arm) 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다;
도 21은 통상적인 배기 밸브 구동 모션 소스의 밸브 리프트 프로파일 및 도 20에 따른 펌핑 모션들이 제공될 수 있는 기간을 예시한다;
도 22 및 도 23은, 밸브가 폐쇄된 후에 그리고 펌핑 피스톤과 밸브 구동 모션 소스 또는 전용 펌핑 모션 소스 사이의 접촉을 통해, 펌핑 모션들이 제공되는 고정형 엔진 지지 구조물 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다;
도 24는 통상적인 배기 및 흡기 밸브 구동 모션 소스들의 밸브 리프트 프로파일들을 예시한다.
도 25는, 밸브가 폐쇄된 후에 그리고 펌핑 피스톤과 흡기 로커 아암 사이의 접촉을 통해, 펌핑 모션들이 제공되는 배기 로커 아암 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다;
도 26은 펌핑 모션들이, 밸브가 개방되는 중에, 제공되는 푸시로드(pushrod) 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다;
도 27은, 밸브가 폐쇄되는 중에, 펌핑 모션들이 제공되는 캠 종동자(cam follower) 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시하며; 그리고
도 28은 펌핑 모션들이, 밸브가 개방되는 중에, 제공되는 밸브 브리지(valve bridge) 내에 배치되는 펌핑 조립체를 포함하는 본 개시물에 따른 일 실시예를 예시한다.
이제 도 1을 참조하면, 본 개시물에 따른 시스템(100)의 블록 선도가 예시된다. 특히, 시스템은 그 안에 배치되는 유압 회로(104)를 가지는 하우징(102)을 포함한다. 유압 회로(104)는 도시되는 바와 같이 공급 압력 유압 유체 입력부(106) 및 증가된 압력 유압 유체 출력부(108)를 포함한다. 추가적으로, 펌핑 조립체(110)는 하우징(102) 내에 또한 배치되고, 공급 압력 유압 유체 입력부(106)와 증가된 압력 유압 유체 출력부(108) 사이의 유압 회로(104)에 작동가능하게 연결된다(즉, 유체 연통됨). 펌핑 모션들(112)의 소스는 펌핑 조립체(106)에 작동가능하게 연결된다. 최종적으로, 선택적인 체크 밸브(114)는, 펌핑 조립체가 유압 회로(104)에 작동가능하게 연결되는 지점에서 공급 압력 유압 유체 입력부(106) 사이에 제공될 수 있다.
도 1의 하우징(102)은 고정형 또는 다이나믹형 하우징을 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 컴포넌트는, 이 컴포넌트가 밸브 구동 모션 소스에 의해 제공되는 밸브 구동 모션들에 대해 본질적으로(즉, 설계 매개변수들 및 공차들 내에서) 움직이지 않는 점에서, "고정형"이다. 이에 반해, 본원에서 사용되는 바와 같이, 컴포넌트는, 이 컴포넌트가 밸브 구동 모션 소스에 의해 제공되는 밸브 구동 모션들에 의해 적어도 부분적으로 구동되는 이동을 가능하게 하는 점에서, "다이나믹형"이다. 아래에서 설명되는 다양한 실시예들에서 설명되는 바와 같이, 하우징(102)은 (고정형인 경우) 엔진 밸브 오버헤드 고정구 또는 엔진 지지 구조물 내에 구체화될 수 있거나, (다이나믹형인 경우) 로커 아암, 밸브 브리지(valve bridge), 푸시로드 또는 캠 종동자를 포함하는 다수의 밸브 트레인 컴포넌트들 중 임의의 컴포넌트들에서 구체화될 수 있다.
일반적으로, 공급 압력 유압 유체는 입력부(106)에 제공되며, 이에 의해 공급 유압 유체의 가압을 고려하여 가능한 정도로 유압 회로(104)를 계속해서 충전한다. 통상적으로, 공급 압력 유압 유체의 압력은 저압 시스템들에서 약 1 내지 2 Barg(14.5 내지 29 PSIG)의 범위에 있다. 일부 예들에서, 펌핑 조립체(110)의 작동은 유압 회로(104) 내로 유압 유체를 끌어가는데(draw) 도움으로써, 유압 회로(104)의 충전하는데 보조할 수 있다. 펌핑 모션들이 펌핑 모션 소스(112)에 의해 펌핑 조립체(110)에 적용될 때, 유압 회로(104) 내의 유압 유체는 펌핑 조립체(110)에 의해 적용되는 증가된 힘을 받을 수 있다. 그 결과, 유압 유체가 증가된 압력 유압 유체 출력부(108)에 운송될 때, 유압 회로 내의 유압 유체는 증가되게(increasingly) 가압된다(유압 회로(104)의 실질적으로 균일한 단면적을 가정함). 제공될 때, 선택적인 체크 밸브(114)는 유압 회로(104) 내로의 유압 유체의 일방향 통과를 허용하도록 구성되지만, 공급 압력 유압 유체의 소스를 향하여 뒤로 진행하지 않으며, 이에 의해 공급 압력 유압 유체 입력부로부터 증가된 압력 유압 유체 출력부를 분리한다. 본원에서 설명되는 다양한 실시예들이 선택적인 체크 밸브(114)의 이러한 용도를 예시하지만, 당업자는, 이 용도가 모든 예들에서 반드시 필요하지 않는 것이 이해할 것이다. 예를 들어, 공급 압력 유압 유체 입력부(106)의 적어도 일부분(예를 들어, 인-라인 제한부(in-line restriction) 또는 오리피스(orifice))의 비교적인 단면적은 증가된 압력 유압 유체 출력부(108)의 단면적 보다 비교적으로 더 작을 수 있다. 그 결과, 유압 회로(104) 내의 충전물에 대한 증가된 가압이 일부 유압 유체가 공급부를 향하여 역류하는 것을 유발할 수 있지만, 이러한 유동은 출력부를 향하는 유동에 대해 비교적 최소일 수 있다.
게다가, 본원에서 설명되는 모든 실시예들에서, 증가된 압력 유압 유체 출력부(108)는, 다양한 용도들에 대해 이용가능하지만, 임의의 엔진 밸브 구동들을 직접적으로 유발하지 않는다. 즉, 유압식으로 잠금된 유체가 밸브 구동 모션들을 마스터 피스톤으로부터 슬레이브 피스톤으로 이송하는 로스트 모션 시스템들(lost motion systems) 내의 마스터/슬레이브 피스톤 유압 회로들과 달리, 소스(112)에 의해 적용되는 펌핑 모션들은 임의의 밸브 구동 모션들을 초래하지 않는다.
펌핑 모션들(112)의 소스는, 밸브 구동 모션들로부터 유도되는 주기적인, 왕복운동 펌핑 모션들을 통상적으로 제공한다. 그 결과, 펌핑 모션들(112)의 소스는 밸브 구동 모션 소스 또는 밸브 트레인의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 비제한적인 예로써, 그리고 아래에 설명되는 다양한 실시예들에서 예시되는 바와 같이, 밸브 구동 모션 소스는 회전 캠샤프트(rotating camshaft)에 캠을 포함할 수 있는 반면, 밸브 트레인의 컴포넌트는 캠 종동자, 푸시로드, 로커 아암 또는 밸브 브리지를 포함할 수 있다. 당 분야에서 공지된 바와 같은 또 다른 밸브 트레인 컴포넌트들은 펌핑 모션들(112)의 소스의 역할을 할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 본 개시물에 따른 시스템의 대안적인 일 실시예가 예시된다. 도 1의 경우에서와 같이, 도 2의 시스템(200)은 하우징 안에 배치되고 서로 작동가능하게 연결되는 유압 회로(104) 및 펌핑 조립체(110)를 가지는 하우징(202)을 포함한다. 마찬가지로, 유압 회로(104)는 도시되는 바와 같이 공급 압력 유압 유체 입력부(106), 증가된 압력 유압 유체 출력부(108) 및 선택적인 체크 밸브(114)를 포함한다. 그러나, 도 1과 대조하여, 하우징(202)은 오직 다이나믹형이고, 이와 관련하여, 펌핑 모션(112)의 소스는 펌핑 조립체(110) 대신에 하우징(202)에 작동가능하게 연결된다. 또한 추가적으로, 고정형 접촉 표면(204)은 또한 제공되고, 펌핑 조립체(110)와 작동가능하게 연결하도록 구성된다.
도 2의 실시예에서, 펌핑 모션들(112)의 소스가 하우징(202)에 펌핑 모션들을 제공할 때, 왕복운동 펌핑 모션들은 하우징(202)이 왕복운동 모션에 마찬가지로 참여하는 것을 유발시킨다. 그 결과, 하우징(202)의 왕복운동 모션은 펌핑 조립체(110)가 고정형 접촉 표면(204)에 접촉하는 것을 유발하며, 이에 의해 펌핑 작용을 유도한다. 이러한 실시예에서, 고정형 접촉 표면(204)은, 고정형 접촉 표면(204)이 펌핑 작용을 유도하는 것을 보조하는 점에서, 펌핑 조립체(110)의 일부분을 구성하는 것이 고려될 수 있다. 아래에서 설명되는 도 3 내지 도 28은 도 1 및 도 2에서 예시되는 보다 일반적인 실시예들에 따라 다양한 특정 실시예들을 예시한다.
이제 도 3을 참조하면, 시스템(300)은 로커 샤프트(304)에 장착되는 로커 아암(302)을 포함한다. 조절 나사 조립체(306)는 엔진 밸브들(310)을 개방하는데 사용되는 밸브 브리지(308)와 접촉하며, 이 엔진 밸브들은 스프링 리테이너들(314)에 접촉하는 밸브 스프링들(312)에 의해 폐쇄된 포지션으로 복귀된다. 당 분야에서 공지된 바와 같이, 로커 아암(302)은 밸브 구동 모션 소스(도시되지 않음), 예컨대 비제한적인 예들로써, 캠 종동자 또는 회전 캠에 접촉하는 롤러, 또는 회전 캠에 의해 구동되는 엔진 블록에서의 푸시로드 액추에이터에 의해, 왕복운동될 수 있다.
밸브들(310)의 폐쇄 중에, 예를 들어, 로스트 모션 브레이크 하드웨어는 로스트 모션 유압 회로들을 다시 채우기 위해 개선된 유압 유체 공급 압력을 요구할 수 있다. 따라서, 도 3의 예에서, 고정형 오버헤드 하우징(320)은 도시되는 바와 같이, 밸브 브리지(308) 위에 적어도 부분적으로 포지셔닝된다. 오버헤드 하우징(320)은 펌핑 피스톤 보어(pumping piston bore)(324) 내에 배치되는 펌핑 피스톤(322)을 포함한다. 비록 도시되지 않았지만, 하나 또는 그 초과의 유압 통로는 펌핑 피스톤(322)에 윤활(lubrication)을 제공하기 위해 펌핑 피스톤 보어(324)와 유체 연통하게 제공될 수 있다. 추가적으로 도시되는 바와 같이, 탄성 엘리먼트(326), 예컨대 스프링은 펌핑 피스톤 보어(324) 밖으로 펌핑 피스톤(322)을 편향시키도록 제공될 수 있다. 대안적으로, 탄성 엘리먼트는 펌핑 보어(324) 안으로 펌핑 피스톤(322)을 편향시키도록 제공될 수 있다. 펌핑 피스톤 보어(324)는, 그 결과, 공급 압력 유압 유체 입력부(330) 및 증가된 압력 유압 유체 출력부(332)를 포함하는 유압 회로(328)와 유체 연통한다. 추가적으로 도시되는 바와 같이, 유압 회로(328)는 도 1 및 도 2에 대해 전술된 바와 같이, 체크 밸브(334)를 또한 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 펌핑 피스톤(322) 및 펌핑 피스톤 보어(324)는 전술된 바와 같이 펌핑 조립체를 구성한다.
유압 유체가 공급 압력 유압 입력부(330)에 의해 유압 회로(328)에 제공되는 한, 유압 유체는 유압 회로(328)를 충전할 것이다. 펌핑 피스톤(322)에 의한 작용이 없다면, 유압 회로(328) 내의 충전물은 공급 압력 유압 입력부(330)와 실질적으로 동일한 압력으로 유지될 것이다. 게다가, 탄성 엘리먼트(326)에 의한 펌핑 피스톤 보어(324) 밖으로의 펌핑 피스톤(322)의 편향은 유압 회로(328) 내로 유압 유체를 끌어가는 것을 돕는 역할을 할 수 있다.
엔진 밸브들(310)의 폐쇄 중에, 밸브 스프링들(312)은, 밸브 브리지(308)가 상향으로 병진운동하고 이에 의해 펌핑 피스톤(322)에 접촉하는 것을 유발시킨다. 펌핑 피스톤(322)은, 그 결과, 밸브 브리지(308)를 통해 작용하는 밸브 스프링들(312)의 힘에 의해 상향으로 푸시된다(pushed). 펌핑 피스톤(322)에 의한 이러한 펌핑 작용은 유압 회로(328) 내의 충전물이 증가된 압력 유압 유체 출력부(332)를 향하여 운송되는 것을 유발시킨다. 이러한 방식으로, 유압 회로(328) 내의 충전물의 압력은 펌핑 피스톤(322)의 펌핑 작용에 의해 증가된다. 구성된 바와 같이, 체크 밸브(334)는, 충전물이 공급 압력 유압 유체 입력부(330)를 향하여 역류하는 것을 방지한다. 또한, 비록 도 3에서 도시되지 않지만, 부가적인 체크 밸브는 증가된 압력 유압 유체 출력부(332) 내에 유압 유체의 역류를 방지하도록 제공될 수 있다. 또한, 도시되는 바와 같이, 유압 회로(328)는 펌핑 피스톤 보어(324)와 증가된 압력 유압 유체 출력부(332) 사이에 배치되는 어큐뮬레이터(340)와 유체 연통할 수 있다. 이러한 방식으로, 가압된 유압 유체는 어큐뮬레이터(340) 내에 저장될 수 있으며, 이에 의해 공급 압력 유압 유체 입력부(330) 위에 있는 어큐뮬레이터(및 그 결과 유압 회로(328)) 내의 충전물의 압력을 유지한다. 그 결과, 출력부(332)에서 제공되는 증가된 압력 유압 유체는, 예를 들어, 로스트 모션 컴포넌트를 다시 채우는데 요구되는 시간을 개선하기 위해 사용될 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 도 3의 시스템(300)에 대해 유사한 시스템(400)이 예시된다. 그러나, 도 4의 실시예에서, 조절 나사 조립체(402)는 펌핑 피스톤(322)에 접촉하기 위해 로커 아암(302)에 제공된다. 밸브 브리지(308)가 도 4에서 예시되지 않는 것을 주목해야 한다. 이의 모션 부과 측에(즉, 도 4에서 도시되는 바와 같이 로커 샤프트(304)의 우측에) 로커 아암(302)의 일부 다른 부분이 펌핑 피스톤(322)에 접촉할 수 있는 것이 추가적으로 유의된다. 그럼에도 불구하고, 시스템(400)은, 밸브 브리지(308)를 통해 작용하는 2 개의 밸브 스프링들이 펌핑 피스톤(322)에 적용되는 힘에 기여하며, 이에 의해 펌핑 작용을 통해 부가적인 압력을 허용하는 장점을 가진다.
도 5는 (크랭크샤프트 각도의 기능으로서) 통상적인 배기 밸브 구동 모션 소스의 밸브 리프트 프로파일(502)을 예시한다. 특히, 밸브 리프트 프로파일(502)(밸브 리프트의 밀리미터로 표시됨)은, 이른바 배기 주요 이벤트(exhaust main event)(504) 및 2 개의 보조 밸브 이벤트들, 구체적으로는, 압축-방출 이벤트(508) 및 브레이크 가스 리서큘레이션(brake gas recirculation, BGR) 이벤트(506)를 예시한다. 도 5에서 예시된 네거티브 밸브 리프트들(lifts)이, 당 분야에서 공지되는 바와 같이, 보조 밸브 이벤트들(506, 508)이 밸브 구동 모션 소스와 밸브 트레인 사이에서 래쉬(lash)의 제공을 통한 포지티브 발전(power generation) 중에 적어도 도시되는 가장 큰 네거티브 리프트 값만큼 크게 손실될 수 있는 사실을 예시하는 것을 주목해야 한다. 반대로, 배기 밸브의 작동으로의 보조 밸브 이벤트들(506, 508)을 포함하는 것이 바람직할 때, 래쉬가 채워질 수 있으며, 이에 의해 밸브 트레인에 보조 밸브 이벤트들(506, 508)을 부과한다. 그럼에도 불구하고, 도 5는, 도 3 및 도 4의 펌핑 피스톤(322)이 펌핑 작용을 유도하도록 접촉될 수 있는 중에, 엔진 밸브가 폐쇄될 시간의 일부분에 상응하는 시간의 기간(510)을 또한 예시한다.
이제 도 6을 참조하면, 도 3 및 도 4의 시스템들(300, 400)에 유사한 시스템(600)이 예시된다. 그러나, 도 6의 실시예에서, 하우징(320)은, 펌핑 피스톤(322)이 로커 아암(302)의 모션 수용 단부(601)의 일부분 위에 배치되도록 구성된다. 추가적으로, 접촉 표면(602)(돌출부의 형태로 예시됨)은 펌핑 피스톤(322)과 정렬된 로커 아암(302)에 제공된다. 다시 한번, 밸브 브리지(308)는 도 6에서 예시되지 않으며, 그리고 추가적으로, 그 모션 수용 단부(601) 상의 로커 아암(302)의 일부 다른 부분이 펌핑 피스톤(322)에 접촉할 수 있다. 도 4는 캠 롤러(606)의 형태의 추가적인 밸브 트레인 컴포넌트에 접촉하는 회전 캠(604)의 형태의 밸브 구동 모션 소스를 예시하는 것을 주목해야 한다. 도 6의 실시예의 특징은, 펌핑 피스톤(322)에 의해 제공되는 압력 임펄스의 타이밍이 폐쇄 부분 대신에 로커 아암(302)의 밸브 개방 스트로크 중의 시간으로 시프팅되는 것이다. 이는, 밸브 스프링들(310)이 펌핑 압력에 의해 로딩되지 않을 것이며, 그리고 비교적으로 보다 높은 압력들이 달성될 수 있는 장점을 가진다.
도 7은 시스템(700)의 대안적인 일 실시예를 도시하며, 이 시스템에서, 펌핑 조립체가 다이나믹형 하우징 내에 배치되며, 즉 로커 아암(702)이, 그 결과, 로커 샤프트(704)에 장착된다. 로커 아암(702)은 엔진 밸브(708)에 작동가능하게 그 자체가 연결되는 밸브 브리지(706)에 접촉하도록 구성된다. 다시 한번, 도 7은 로커 아암(702)에 장착되는 캠 롤러(712)의 형태의 추가적인 밸브 트레인 컴포넌트에 접촉하는 회전 캠(710)의 형태의 밸브 구동 모션 소스를 예시한다.
도시되는 바와 같이, 로커 아암(702)은, 당 분야에서 공지되어 있는 바와 같이, 로커 샤프트(704)에 포함되는 공급 압력 유압 유체의 소스와 유체 연통하는 유압 회로(720)를 포함한다. 이전의 실시예들에서와 같이, 펌핑 피스톤(722)은 유압 회로(720)와 유체 연통하는 펌핑 피스톤 보어(724) 내에서 배치된다. 또한, 탄성 엘리먼트(726)는 펌핑 피스톤 보어(724) 밖으로 펌핑 피스톤(722)을 편향시키도록 제공될 수 있다. 밸브 구동 모션들이 엔진 밸브들(708)에 이송될 때, 엔진 밸브들의 폐쇄는 로커 아암(702)이 회전하는 것을 유발시켜, 펌핑 피스톤(722)이 고정형 접촉 표면(740)과 접촉하며, 이에 의해 펌핑 피스톤 내에 펌핑 모션들을 유도한다.
이러한 실시예에서, 유압 회로(720)는, (당 분야에서 공지되어 있는 바와 같이) 증가된 압력 유압 유체 출력부로부터 액추에이터 보어(732) 내로의 가압된 유압 유체의 유동을 선택적으로 허용하는 제어 밸브(730)와 추가적으로 연통하고, 액추에이터 보어(732) 내에 인정된 유체를 점검한다. 액추에이터 피스톤(734)은 액추에이터 피스톤 보어(732) 내에 배치되어, 유압 유체로의 액추에이터 피스톤 보어(732)의 충전 및 유압 로킹은 액추에이터 피스톤(734)이 밸브 브리지(706)에 접촉하는 것을 유발시키며, 이에 의해 밸브 구동 모션 소스(710)에 의해 제공되는 밸브 구동 모션들이 밸브 브리지(706) 및 엔진 밸브들(708)로 전달되는 것을 허용한다. 전술된 다른 실시예들의 경우와 같이, 도 7의 실시예는, 이른바 (도시되지 않은 기구들을 통해) 리셋하고 메인 이벤트 타이밍의 종료 시, 즉 밸브 폐쇄에서 유압 유체의 재충전을 요구하는 로커 브레이크들에서 사용될 수 있다. 이러한 실시예에 따라 생성된 증가된 압력 유압 유체는 어큐뮬레이터(미도시) 내에 저장될 수 있고, 후속하여 전술된 바와 같이 사용된다.
이제 도 8을 참조하면, 도 7의 시스템(700)과 유사한 시스템(800)은 예시되며, 이 시스템에서, 유압 회로(820) 및 펌핑 피스톤(822)은 로커 아암(802) 내에 배치된다. 그러나, 이러한 실시예에서, 유압 회로(820) 및 펌핑 피스톤(822)은 로커 아암(802)의 모션 수용 단부(803) 내에 배치된다. 유압 회로(820)의 증가된 압력 유압 유체 출력부가 도 8에 예시되지 않은 것이 유의된다. 이러한 실시예에서의 고정형 접촉 표면(840)은 마찬가지로 모션 수용 단부(803) 위에 포지셔닝되며, 구체적으로는 펌핑 피스톤(822)과 정렬된다. 이러한 경우에, 밸브 개방 중에, 예를 들어, 메인 밸브 이벤트의 시작(onset)에서, 펌핑 피스톤(822)이 고정형 접촉 표면(840)에 접촉할 때, 펌핑 작용은 발생한다.
도 9는, 특히 로커 아암(802)이 전술된 바와 같이 로커 아암(802)의 모션 수용 단부(803) 내에 유압 회로(820), 펌핑 피스톤(822) 및 펌핑 피스톤 보어(824)를 포함하는 점에서, 도 8의 시스템(800)과 유사한 시스템(900)을 예시한다. 이러한 실시예에서, 밸브 구동 모션들이 당 분야에서 공지되어 있는 바와 같이, 푸시로드(918)에 의해 제공되는 것을 주목해야 한다. 또한, 이러한 실시예에서, 펌핑 피스톤(822)은, 시스템이 오프(off)될 때, 원치않은 모션을 방지하기 위해 그 보어 내로 펌핑 피스톤을 편향시키도록 편향 스프링(미도시)을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 유압 유체 공급부가 솔레노이드 밸브(미도시)를 통해 선택적으로 켜질(turned on) 때, 펌핑 피스톤(822)은 그 보어의 밖으로 연장될 것이다. 반대로, 편향 스프링(미도시)은, 유압 유체 내에 끌어감(drawing)을 보조하기 위해, 그리고 또한 유압 유체 공급부가 선택적으로 꺼질 때 모션을 제어하기 위해, 그 보어의 밖으로 펌핑 피스톤(822)을 편향시킬 수 있다. 이러한 실시예에서, 도 8에서 도시되는 고정형 접촉 표면(840)은 고정형 부재(902) 내에 배치되는 접촉 기반 압력 조정기 조립체(903)를 제공하도록 수정된다. 이러한 실시예에서, 접촉 기반 압력 조정기(903)는 조정기 피스톤 보어(908) 내에 배치되는 조정기 피스톤(906)을 포함한다. 탄성 엘리먼트(910)는 피스톤 보어(908) 내에 제공되며, 이 탄성 엘리먼트(910)는 조정기 피스톤 보어(908) 밖으로 조정기 피스톤(906)을 편향시킬 수 있다. 공급 통로(916)는 조정기 피스톤(906)을 위한 윤활을 공급하기 위해 조정기 피스톤 보어(908)와 유체 연통하게 제공될 수 있다. 조정기 피스톤 보어(908)의 최상부에서의 통기 홀(vent hole)(918)은 윤활 유체가 조정기 피스톤(906) 위에서 빌드-업되고(building up) 이 조정기 피스톤을 유압식으로 잠금시키는 것을 방지한다. 추가적으로 도시되는 바와 같이, 조정기 피스톤(906)의 외부 표면에서 형성되는 측 방향 홈(912)은 정지부(914)에 맞물릴 수 있으며, 이에 의해 조정기 피스톤 보어(908) 안으로 그리고 밖 양자 모두로의 조정기 피스톤(906)의 진행을 제한한다.
펌핑 피스톤(822)은 조정기 피스톤(906)에 접촉하며, 탄성 엘리먼트(910)는 압축되고 펌핑 피스톤에 힘을 적용하며, 이에 의해 유압 회로(820) 내의 유압 유체를 가압한다. 추가적으로, 펌핑 피스톤(822)에 적용되는 힘이 탄성 엘리먼트(910)의 강성에 의해 제한되기 때문에, 탄성 엘리먼트(910)는, 탄성 엘리먼트가 밸브 구동 모션 소스의 전체 힘이 펌핑 피스톤(822)을 달리 움직이지 않는 고정형 접촉 표면과 접촉하게 힘을 가하도록 허용되었다면, 달리 발생할 수 있는 과도한 압력 발생을 방지하는 점에서 압력 조정기로서 작용한다.
다양한 설명된 실시예들에 대해 위에서 유의된 바와 같이, 증가된 압력 유압 유체는 다양한 용도들로 사용될(put to a variety of uses) 수 있다. 이러한 용도들을 용이하게 하기 위해, 펌핑 사이클들 사이에서도 그 증가된 압력으로 증가된 압력 유압 유체를 균일하게 유지시키는 것이 바람직한 것으로 증명될 수 있다. 이를 위해, 도 10은 로커 샤프트(1002)의 단면을 예시하며, 여기서 유압 유체 공급 포트(1004)는, 이러한 실시예에서, 로커 샤프트(1002)에 의해 지지되는 상응하는 로커 아암들(미도시) 내에 존재하는 각각의 펌핑 조립체들의 공급 압력 유압 유체 입력부들과 유체 연통하는 하나 또는 그 초과의 공급 통로들(1006)로 유압 유체(연한(light) 파선(dashed) 화살표들에 의해 예시됨)를 공급한다. 또한, 하나 또는 그 초과의 복귀 통로들(1008)은, 가압된 유압 유체의 유동을 도시하는 진한 점선 화살표들에 의해 예시되는 바와 같이, 펌핑 조립체들의 증가된 압력 유압 유체 출력부들과 유체 연통한다. 또한, 어큐뮬레이터(1010)는 복귀 통로들(1008)과 유체 연통하며, 이에 의해 그 가압된 상태로 유압 유체를 저장하고 유지할 수 있다. 어큐뮬레이터가 증가된 압력 유압 유체 출력부와 유체 연통하고 증가된 압력 유압 유체 출력부의 상류에 있는 도 3 및 도 4의 실시예들과 달리, 도 10의 어큐뮬레이터(1010)는 하나 또는 그 초과의 증가된 압력 유압 유체 출력부들의 하류에 있고, 이 증가된 압력 유압 유체 출력부들과 유체 연통하는 것이 유의된다. 대안적인 일 실시예에서, 단일의, 공통적인, 하류에 있는 어큐뮬레이터(1010)를 사용하는 것 대신에, 각각의 펌핑 조립체는 그의 자체 상응하는 하류 어큐뮬레이터를 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 도 10에서 예시되지 않은 공급 통로들을 사용하여, 로커 샤프트(1002)는 어큐뮬레이터-저장된 가압된 유압 유체를 비교적으로 보다 높은 유압 유체 압력을 요구하는 엔진 브레이킹 또는 다른 용도들을 위해 다중 소스들에 제공할 수 있다. 이러한 실시예에서, 당 분야에서 공지되어 있는 바와 같이, 압력 경감 홀(1012)은 어큐뮬레이터 보어 내에 제공될 수 있어, 어큐뮬레이터 피스톤의 과도한 진행이 가압된 유압 유체가 빠져나오고, 이에 의해 과도 가압(over pressurization)을 방지하는 것을 허용하는 홀(1012)을 노출시킨다.
도 11에서 예시된 실시예에서 푸시로드- 또는 오버헤드 캠(OHC, overhead cam)-설비된 엔진 내의 특정한 적용가능성 또는, 메인 이벤트의 종료 시, 유압 유체의 빠른 충전이 필요한 경우에 브리지 브레이크 적용을 발견할 수 있다. 이러한 시스템(1100)에서, 밸브 스프링들(미도시)은 메인 밸브 이벤트의 종료 중에, 즉, 밸브 폐쇄 중에, 밸브 구동 모션 소스(또한 미도시)를 향하여 뒤로 로커 아암(1102)을 회전시켜, 펌핑 피스톤(1104)은, 이러한 경우에, 조절가능한 나사(1108)를 포함하는 고정형 접촉 엘리먼트(1106)와 접촉하게 된다. 이전의 실시예들에서와 같이, 펌핑 피스톤(1104)은, 유압 회로(1112)와 그 자체가 유체 연통하는 펌핑 피스톤 보어(1110) 내에서 미끄럼가능하게 배치된다. 탄성 엘리먼트(1105)는, 시스템이 활동하지 않으며, 그리고 유압 유체 공급이 선택적으로 비활성화될 때, 원치 않은 피스톤(1110) 모션을 방지하기 위해 펌핑 피스톤을 펌핑 피스톤 보어(1110) 내로 편향시킨다. 또한 추가적으로, 유압 회로(1112)는 어큐뮬레이터(1114)와 유체 연통한다. 이러한 실시예에서, 증가된 압력 유압 유체 출력부는 조절 나사(1118) 내의 공급 통로(1116)에 직접적으로 커플링된다. 공급 통로(1116)는 이른바 브리지 브레이크에 그 후 가압된 유압 유체를 공급하며, 브리지 브레이크의 작동을 용이하게 한다.
펌핑 피스톤(1204)이 로커 아암(1202) 내에 배치되고 고정형 접촉 표면(1206)에 접촉하도록 구성되는 점에서, 도 11의 시스템(1100)과 유사한 시스템(1200)은 도 12에서 예시된다. 이러한 경우에, 그러나, 시스템(1200)은 펌핑 피스톤(1204) 내에 배치되는 스프링 장전된 피스톤(1208)의 형태의 접촉 기반 압력 조정기를 더 포함한다. 도 9의 실시예에서와 같이, 스프링 장전된 피스톤(1208)의 작동은 그 상응하는 스프링(1210)의 상대적인 강성에 의해 제어된다. 도 9의 실시예에서와 같이, 메인 이벤트가 종료되며(즉 밸브 폐쇄 시), 그리고 로커 아암(1202)이 밸브 구동 모션 소스(미도시)를 향하여 회전할 때, 스프링(1210)은 압축되고, 로커 아암(1202) 내에서 유압 유체 압력을 발생시키면서, 동시에 유압 유체의 가압을 제한하는 역할을 한다.
시스템(1200)은, 예를 들어, 수 개의 상이한 접촉 기반 압력 조정기 실시예들과 연계하여 사용될 수 있으며, 이의 다양한 비제한적 예들은 도 13 내지 도 15에서 예시된다. 예시된 실시예들의 각각에서, 펌핑 피스톤에 대해 외부에 있는 탄성 엘리먼트(1302, 1402, 1502)는 고정형 부재(1304, 1404, 1504)에 고착되어, 탄성 엘리먼트(1302, 1402, 1502)는 펌핑 피스톤에 힘을 적용할 수 있으면서, 동시에 이러한 힘을 제한한다. 다시 한번, 메인 밸브 이벤트가 폐쇄되는 중에, 펌핑 피스톤은 탄성 엘리먼트(1302, 1402, 1502)를 압축할 것이며, 이에 의해 재충전 기간 중에 안정된 오일 압력을 제공하기 위해 에너지를 저장한다. 이러한 방식으로 적용된 힘은 하우징 내에 별도의 어큐뮬레이터를 배치해야 함 없이 펌핑 조립체에 의해 제공되는 높은 오일 압력을 유지한다. 이는, 공간이 하우징 자체 내에 어큐뮬레이터 또는 어큐뮬레이터 스프링을 포장하는데 이용가능하지 않은 경우들에서 요구될 수 있다.
도 16 내지 도 18에서 더 예시되는 바와 같이, 펌핑 피스톤(1602, 1702, 1802)은 다양한 방식들로 스프링 장전된 피스톤을 포함할 수 있다. 도 16 내지 도 18의 각각에서, 유압 유체 하중(load)은 각각의 도면에서 예시되는 저부 표면에 배치되는 것이 유의되어야 한다. 예를 들어, 도 16에서, 펌핑 피스톤(1602)은 고정형 접촉 표면(미도시)과의 접촉에 의해 구동되는 내부의 제 2 피스톤(1604)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 스프링(1606)은 예시되는 바와 같이, 양자 모두의 피스톤들 내측에 피팅한다(fit). 추가적으로 도시되는 바와 같이, 작은 홀(1608)은 시징(seizing)을 방지하기 위해 그 내부에 윤활을 제공하기 위해 외부 피스톤 내에 제공될 수 있다. 도 16의 실시예의 변경예는 도 17에서 예시되며, 여기서 내부의 제 2 피스톤(1704)은 그 길이 방향 축선을 따라 보다 짧은 길이를 가진다. 또한, 유사하게 크기형성된 패키지 내에서 추가적인 동심 스프링들(1708, 1710)과 함께 스프링 힘을 제공하기 위해 추가적인 보다 넓은 스프링(1706)이 도시된다. 도 18의 실시예에서, 유압 유체 압력은 펌핑 피스톤(1802) 대신에 내부 피스톤(1804)의 저부에 적용된다.
배기 로커 아암(1902) 내로 포함되는 스프링 장전된 펌핑 피스톤의 다른 예는 도 19에서 추가적으로 예시된다. 메인 이벤트 시작 중에, 공급 압력 유압 유체(선택적인 체크 밸브(1903)를 지나 유동함)는 펌핑 피스톤(1904)(이 피스톤은 상향으로 이동함)에 대해, 가능하게는 선택적인 스프링(1906)에 의해 제공되는 약간의 편향(light bias)에 대해 밀어올린다. 펌핑 피스톤(1904)을 포함하는 조립체는, 펌핑 피스톤이 스냅 링(1908)에 접촉할 때까지, 상향으로 계속 이동한다. 메인 이벤트 종료 중에, 로커 아암(1902)은 뒤로 이동하며, 그리고 내부 피스톤(1910)은 고정형 접촉 표면(1912)과 접촉하게 되며, 이에 의해 내부 피스톤(1910)이 저장된 스프링 에너지를 생성하고 유압 유체 압력을 상승시키는 스프링(1914)에 대해 푸시하는 것을 유발시킨다. 도시되는 바와 같이, 내부 피스톤(1910)은 나사결합된 칼라(threaded collar)/부싱(bushing)(1916)에 의해 안내된다. 펌핑 피스톤(1904) 아래에 있는 유압 유체는 점검되고, 따라서 스프링(1914)에 의해 적용되는 힘에서의 상승에 의해 증가되게 가압될 것이다. 재충전 중에, 가압된 오일은, 그 결과 이러한 예에서 밸브 브리지(1920)와 유체 연통하는 조정 나사(때때로 엘리펀트 풋(elephant foot)으로 지칭됨) 내의 통로경로(passageway)(1918)를 통해 로커 아암(1902)의 헤드 밖으로 유동한다. 로커가 뒤로 회전할 때, 내부 피스톤(1910)은 로커 아암(1902) 내로 추가적으로 푸시된다. 동시에, 펌핑 피스톤(1904)은, 유압 유체가 밖으로 이동할 때, 하향으로 이동하며, 그리고 유압 유체가 손실되며, 이에 의해 압력을 유지할 때, 스프링(1914)은 늘어난다(expand).
도 20은 시스템(2000)을 예시하며, 여기서 캠 로브(cam lobe)(2002)는, 메인 이벤트가 끝나기 시작한 후, 로커 아암(2008)의 모션 수용 단부(2006) 내에 배치되는 펌핑 피스톤(2004)과 접촉한다. 이러한 실시예에서, 펌핑 피스톤(2004)이 적합한 탄성 엘리먼트(2005)에 의해 안쪽으로 편향되는 것을 주목해야 한다. 그럼에도 불구하고, 캠 로브(2002)의 시계방향의 회전(도 20에서 예시되는 바와 같음)이 캠 롤러(2010)를 통해 로커 아암(2008)에 밸브 구동 모션들의 제공을 완료시킬 때, 캠은 펌핑 피스톤(2004)과 계속 접촉한다. 유압 유체의 공급이 요구될 때(유압 손실 모션 컴포넌트를 가지는 밸브 브리지의 경우에), 그리고 캠 로브(2002)와 펌핑 피스톤(2004) 사이의 상대적인 속도가 낮을 때, 메인 이벤트의 종료 중에, 접촉이 발생한다. 도 21은 펌핑 피스톤(2004)의 모션(2104)에 대한 캠 로브(2002)에 의해 제공되는 통상적인 메인 이벤트(2102)의 타이밍을 예시한다. 캠 로브(2002)에 대한 펌핑 피스톤(2004)의 위치를 조절함으로써, 펌핑 이벤트의 타이밍(즉 펌핑 피스톤(2004)의 안쪽으로의 푸싱)은 마찬가지로 조절될 수 있다. 바람직하게는, 펌핑 피스톤(2004)의 배향은, 로딩이 로커 샤프트를 향하여 안쪽으로 향하며 그리고 펌핑 하중에 의해 생성되는 토크가 최소화될 수 있도록, 선택된다.
이제 도 22를 참조하면, 시스템(2200)이 예시되며, 여기서 펌핑 조립체(2202)는 고정형 하우징(2204)에, 예컨대 실린더 헤드 상에, 또는 엔진 블록 내에 잠재적으로 (블록 엔진들의 캠을 위해) 로케이팅된다. 펌핑 피스톤(2206)(이 펌핑 피스톤은 플랫 종동자(flat follower), 반경형(radius) 또는 구형(spherical) 종동자, 또는 롤러 종동자 디자인인 피스톤을 포함할 수 있음)은 (캠 로브(2212)와 일반적으로 스퓨리어스(spurious)한 접촉을 피하기 위해) 그 펌핑 포지션 보어(2208) 내에서의 수축된 포지션으로 유지될 것이며, 예시된 예에서, 판 스프링(flat spring)(2210)은 수축된 포지션으로 펌핑 피스톤(2206)을 유지시키는데 사용된다. 정상 작동 중에, 피스톤은 캠 로브로부터 멀어지게 수축되며, 그리고 유압 유체가 펌핑되지 않는다. 보다 높은 압력이 시스템(2200)에 의해 요구될 때, 공급 압력 유압 유체는 유압 회로(2214) 및 펌핑 피스톤 보어(2208)에 대해 도입되며, 이에 의해 펌핑 피스톤(2206)이 판 스프링(2210)의 편향을 극복하고 캠 로브(2212)의 방향으로 연장하는 것을 유발시킨다. 캠 로브(2212)가 펌핑 피스톤(2206)에 접촉할 때, 유압 유체는 그 요망되는 목적에서의 사용을 위해 고정형 하우징(2204) 내로 펌핑된다. 도시되는 바와 같이, (다양한 유형들의) 체크 밸브(2216, 2218)가 가압된 유압 유체의 역류를 방지하는데 사용될 수 있다. 다시 한번, 도 20의 실시예에서, 펌핑 피스톤(2206)의 포지션 및 각도는 유압 시스템(2200)으로부터의 요구 이벤트에 상응하기 위해 펌프 운반의 타이밍을 설정하도록 조절될 수 있다. 또한, 전술된 바와 같이, 오일 압력을 저장하도록 설계된 펌핑 조립체로부터 하류에 있는 하나 또는 그 초과의 어큐뮬레이터들이 존재할 수 있거나, 펌핑 피스톤(2206)은 도 16 내지 도 18에서 예시되는 바와 같은 이러한 디바이스들을 포함할 수 있다.
도 23의 실시예는 도 22의 시스템(2200)에 대해 실질적으로 유사한 시스템(2300)을 예시한다. 그러나, 이러한 예에서, 시스템(2300)은 구체적으로는 유압 유체를 펌핑하기 위해 설계되고 유압 유체를 펌핑하는 전용의 캠 로브들(2302)을 가지는 캠을 포함한다. 로브들(2302)의 수 및 펌핑 이벤트들의 타이밍은 유압 유체 압력에 대한 시스템의 요구에 적합하도록 조절될 수 있다. 이는, 가압된 유압 유체에 대한 요구가 높을 때, 회로들을 충전하는 것을 보조할 수 있고, 또한 시스템(2300) 내에 맥동(pulsation)을 최소화할 수 있다. 펌핑 피스톤(2206)의 위치 및 캠 로브들(2302)에 대한 그 각도는 펌핑 피스톤(2206)의 스트로크(stroke) 뿐만 아니라 타이밍을 조절하는데 다시 사용될 수 있다.
이제 도 24를 참조하면, 통상적으로 배기 리프트 프로파일(2402)과 통상적인 흡입 리프트 프로파일(2404)의 비교는, 유압 유체의 펌핑을 유도하는 것이 바람직하게 될 때, 흡입 리프트 프로파일(2404)로부터 유발되는 모션들이 시간들(즉, 배기 메인 이벤트에 후속하여, 밸브가 폐쇄됨)과 정렬되는 것을 드러낸다. 이는 또 다른 실시예에서, 흡입 로커 아암으로부터 유래된 모션들이 요망된 배기 밸브 재충전 시간 중에 펌핑 모션들의 소스로서 작용할 수 있다. 이러한 배열체의 일 예는 도 25에서 예시되며, 여기서 흡입 밸브 구동 모션 소스로부터의 밸브 구동 모션들은 흡입 로커 아암(2502)을 구동시킨다. 이러한 경우에, 흡입 로커 아암(2502)으로부터 연장하는 캔틸레버형(cantilevered) 부재(2504)는 배기 로커 아암(2508)과 배치되는 펌프 피스톤(2506)에 "도달한다(reach over)". 도시된 바와 같은 펌핑 피스톤(2506)이 전술된 도 16에서 예시된 실시예에 대해 실질적으로 유사한 구조를 가지는 것을 주목해야 한다. 그럼에도 불구하고, 부재(2504)에 의해 제공되는 흡입 밸브 구동 모션들은 펌핑 피스톤(2506)을 직접적으로 구동시키는데 사용될 수 있다.
이제 도 26을 참조하면, 시스템(2600)이 예시되며, 여기서 펌핑 조립체를 유지시키는데 사용되는 다이나믹형 하우징은 로커 아암, 다시 말해 푸시로드(2602)와 다른 밸브 트레인 컴포넌트이다. 특히, 푸시로드(2602)는 도시되는 바와 같이 펌핑 피스톤(2604) 및 유압 회로(2606)를 포함한다. 공급 압력 유압 유체 입력부(2608) 및 증가된 압력 유압 유체 출력부(2610)는 도시되는 바와 같이 유압 회로(2606)와 유체 연통한다. 공급 압력 유압 유체 입력부(2608)는 캠(2615)과 접촉하는 캠 종동자(2614) 내에 형성되는 공급 통로(2612)로부터 유압 유체를 수용한다. 유사하게는, 증가된 압력 유압 유체 출력부(2610)는, 예를 들어, 로커 아암(2616) 내에 형성되는 공급 통로와 유체 연통할 수 있다. 추가적으로 도시되는 바와 같이, 로커 아암(2616)은 전술된 바와 같이 하류에 있는 어큐뮬레이터(2618)를 포함할 수 있다.
캠(2615)의 회전이 캠 종동자(2614) 및 푸시로드(2602)에서의 왕복 운동의 모션을 유도할 때, 펌핑 피스톤(2604)은, 예시된 예에서, 캔틸레버형 돌출부를 포함하는 고정형 접촉 표면(2620)과 접촉하게 된다. 그 결과 발생된 펌핑 작용은 유압 유체 회로(2606)에서 유압 유체를 가압한다. 전술된 실시예들 중 다양한 실시예들과 일치하여(in keeping with), 체크 밸브(2622)는 가압된 유압 유체의 역류를 방지하도록 제공될 수 있다.
도 27은 도 26에서 예시되는 시스템(2600)과 유사한 시스템(2700)을 예시하며, 이 때 펌핑 피스톤(2702)을 제외하고, 유압 회로(2704) 및 체크 밸브(2706)는 푸시로드(2710) 대신에 캠 종동자(2708) 내에 배치된다. 그 결과, 고정형 접촉 표면(2712)은 캠 종동자(2708)에서의 그 위치 내에 펌핑 피스톤(2702)과 접촉하게 연장하도록 재구성된다.
최종적으로, 도 28은 시스템(2800)을 예시하며, 여기서 펌핑 조립체는 또 다른 밸브 트레인 컴포넌트, 구체적으로는, 이른바 마스터/슬레이브 단일 밸브 브리지 브레이크로서 구성되는 밸브 브리지(2802) 내에 배치된다. 특히, 당 분야에서 공지된 바와 같이, 슬레이브 피스톤(2804)은 유압 회로(2808)를 통해 마스터 피스톤(2806)과 유체 연통한다. 이러한 실시예에서, (예를 들어 예시된 유형의 그리고 도 16 내지 18에 대해 전술된) 펌핑 조립체(2810)는 밸브 브리지(2802)에서 또한 제공된다. 로커 아암(2812)(부분적으로 도시됨)으로부터 공급된 유체는, 엔진 밸브(2814)에 로스트 모션을 달리 적용하는 것이 요망될 때, 로스트 모션 브리지를 충전하도록 선택적으로 구동된다. 활성화될 때, 공급 압력 유압 유체는 밸브 브리지(2802) 내로 로커 아암의 조절 나사(2816), 마스터 피스톤(2806) 내의 통로경로(2818)를 통해 그리고 유압 회로(2808) 내로 유동하며, 이에 의해 그 보어의 밖으로 마스터 피스톤(2806)을 연장시킨다. 마스터 피스톤(2806) 둘레에 있는 마스터 피스톤 보어 내에 형성되는 환상체(annulus)(2820)는, 그 후 펌핑 피스톤 보어(2822) 내로 유동하는, 통로경로(2818)로부터 유압 유체를 수용하며, 이에 의해 메인 이벤트 리프트 중에 펌핑 조립체를 연장시킨다. 밸브(2814)의 폐쇄 중에, 펌핑 피스톤(2810)은 고정형 접촉 표면(2824)과 접촉하고, 전술된 바와 같이 공급 압력 유압 유체를 가압한다. 그 결과 발생된 증가된 압력 유압 유체는, 그 후, 재충전 기간 중에(즉, 밸브 폐쇄 후에) 유압 회로(2808) 내에 압력을 증가시키기 위해 환상체(2820) 및 통로경로(2818)를 통해 역류하며, 이에 의해 마스터 피스톤(2806)의 연장을 보조하고 밸브 브리지(2802)를 충전한다. 로커 아암(미도시) 내의 선택적인 체크 밸브는 유압 유체의 역류를 방지할 수 있고, 펌핑 효율을 개선할 수 있다. 마스터 피스톤(2806) 내의 체크 밸브(2826)는 오일의 역류를 방지하고, 마스터 피스톤(2806)과 슬레이브 피스톤(2804) 사이의 회로(2808)를 유압식으로 잠금하면서, 브레이킹(braking) 동안, 로커 아암(2812)의 모션은 마스터 피스톤(2806)이 하향으로 이동하는 것을 유발시킨다. 슬레이브 피스톤(2804) 상의 압력은 밸브 브리지 본체가 다른 반작용 표면(2828) 위에 접촉하는 것을 유발시키고, 슬레이브 피스톤(2804)이 하향으로 푸시하고 단일 배기 밸브(2814)를 개방하는 것을 유발시킨다. 브레이킹 리프트 (이벤트) 후에, 메인 이벤트의 증가된 리프트는 마스터 피스톤(2806)이 그 보어 내에서 바닥을 치고 반작용 포스트(reaction post)(2828)로부터 멀어지게 하향으로 밸브 브리지 본체를 이동시키는 것을 유발시킨다. 그 결과, 슬레이브 피스톤 보어 내의 블리드 홀(2830)은 노출되고 유압 회로(2808)에서 유압 유체의 배기(venting), 및 로스트 모션 회로의 리셋팅(resetting)을 유발시킨다.
특히 바람직한 실시예들이 도시되고 설명되어 있지만, 당업자들에 의해서 다양한 변형예들 및 수정예들이 본 교시들을 벗어나지 않으면서 만들어질 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 도 25의 실시예와 일치하여, 전술된 펌핑 조립체들 중 다양한 조립체들은, 유압 유체 펌핑의 타이밍이 흡입 밸브 이벤트들에 보다 양호하게 일치할 수 있다면, 엔진의 흡입 측에 로케이팅될 수 있다. 따라서, 상기 설명된 교시들의 임의의 그리고 모든 수정예들, 변경예들 또는 등가물들이 상기 개시된 기본적인 기저 원리들의 범주 내에 있음이 심사숙고된다.
Claims (17)
- 내연 기관(internal combustion engine)에서 유압 유체를 공급하기 위한 시스템(system)으로서,
상기 시스템은 밸브 트레인(valve train)을 통해 밸브 구동 모션 소스(valve actuation motion source)에 작동가능하게 연결되는 하나 이상의 엔진 밸브를 포함하며,
상기 시스템은:
하우징(housing) 내에 배치되는 펌핑 조립체(pumping assembly)─상기 하우징은 고정형 하우징(fixed housing), 로커 아암(rocker arm), 또는 밸브 브리지(valve bridge)를 포함함─;
상기 펌핑 조립체에 작동가능하게 연결되고, 공급 압력 유압 유체 입력부 및 증가된 압력 유압 유체 출력부를 포함하는, 상기 하우징 내에 배치되는 유압 회로(hydraulic circuit)─상기 증가된 압력 유압 유체 출력부는 하나 이상의 엔진 밸브로 밸브 구동 모션들을 직접적으로 이송하지 않음─; 및
상기 펌핑 조립체에 작동가능하게 연결되고, 상기 밸브 구동 모션 소스, 또는 상기 밸브 구동 모션 소스와 상기 하나 이상의 엔진 밸브 사이에 모션을 이송하는 상기 밸브 트레인의 컴포넌트(component) 중 하나 이상을 포함하는 펌핑 모션들의 소스(source)를 포함하며,
상기 펌핑 조립체에 적용되는 상기 펌핑 모션들은, 상기 펌핑 조립체가 상기 공급 압력 유압 유체 입력부를 통해 수용되는 유압 유체를 상기 증가된 압력 유압 유체 출력부로 전달하는 것을 유발시키는,
내연 기관에서 유압 유체를 공급하기 위한 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 펌핑 조립체는:
상기 하우징에 형성되고 상기 유압 회로와 유체 연통하는 펌핑 피스톤 보어(pumping piston bore); 및
상기 펌핑 피스톤 보어에 배치되는 펌핑 피스톤(pumping piston)을 포함하는,
내연 기관에서 유압 유체를 공급하기 위한 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 펌핑 조립체는:
상기 펌핑 피스톤 보어 밖으로 상기 펌핑 피스톤을 편향시키도록 구성되는 탄성 엘리먼트(resilient element)를 더 포함하는,
내연 기관에서 유압 유체를 공급하기 위한 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 펌핑 조립체는:
상기 펌핑 피스톤 보어 안으로 상기 펌핑 피스톤을 편향시키도록 구성되는 탄성 엘리먼트(resilient element)를 더 포함하는,
내연 기관에서 유압 유체를 공급하기 위한 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 펌핑 조립체는:
상기 펌핑 피스톤에 작동가능하게 연결되는 접촉 기반 압력 조정기(contact-based pressure regulator)를 더 포함하는,
내연 기관에서 유압 유체를 공급하기 위한 시스템.
- 제 8 항에 있어서,
상기 접촉 기반 압력 조정기는 상기 펌핑 피스톤 내에 배치되는 스프링 장전된 피스톤(spring-loaded piston)을 포함하는,
내연 기관에서 유압 유체를 공급하기 위한 시스템.
- 제 8 항에 있어서,
상기 접촉 기반 압력 조정기는 상기 펌핑 피스톤 보어 내로 상기 펌핑 피스톤을 편향시키는 탄성 엘리먼트를 포함하는,
내연 기관에서 유압 유체를 공급하기 위한 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 펌핑 조립체는:
상기 펌핑 피스톤 보어와 상기 증가된 압력 유압 유체 출력부 사이의 상기 유압 회로와 유체 연통하는 어큐뮬레이터(accumulator)를 더 포함하는,
내연 기관에서 유압 유체를 공급하기 위한 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 증가된 압력 유압 유체 출력부와 하류에서 유체 연통하는 어큐뮬레이터를 더 포함하는,
내연 기관에서 유압 유체를 공급하기 위한 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 펌핑 모션들의 소스는 상기 펌핑 조립체에 접촉하는,
내연 기관에서 유압 유체를 공급하기 위한 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
고정형 접촉 표면을 더 포함하며,
상기 펌핑 모션들의 소스는 상기 하우징에 접촉하여, 상기 펌핑 모션들은 상기 펌핑 조립체가 상기 고정형 접촉 표면에 접촉하는 것을 유발시키는,
내연 기관에서 유압 유체를 공급하기 위한 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 밸브 구동 모션 소스는 캠(cam)을 포함하는,
내연 기관에서 유압 유체를 공급하기 위한 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 밸브 트레인의 컴포넌트는 로커 아암 또는 밸브 브리지를 포함하는,
내연 기관에서 유압 유체를 공급하기 위한 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 공급 압력 유압 유체 입력부와 상기 펌핑 조립체 사이의 상기 유압 회로 내에 배치되고 상기 유압 회로로부터 상기 공급 압력 유압 유체 입력부를 향하는 유체 유동을 방지하도록 구성되는 일방향 밸브(one-way valve)를 더 포함하는,
내연 기관에서 유압 유체를 공급하기 위한 시스템.
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