KR102426808B1

KR102426808B1 - 로커 암 제어 시스템들

Info

Publication number: KR102426808B1
Application number: KR1020207028339A
Authority: KR
Inventors: 존 맨델; 데이비드 엠. 페레이라; 가브리엘 에스. 로버츠
Original assignee: 자콥스 비히클 시스템즈, 인코포레이티드.
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2022-07-27
Also published as: EP3762588A1; CN111836948A; KR20200124744A; US10634019B2; US20190277170A1; BR112020018120A2; CN111836948B; JP7227979B2; WO2019173578A1; JP2021515135A; EP3762588A4

Abstract

제동 작동 중에 2개 이상의 엔진 밸브들 중 적어도 하나를 작동시키기 위한 전용 로커를 구비한 내연기관의 밸브 작동을 위한 시스템은 전용 로커를 모션 소스로부터 멀어지게 편향 방향으로 편향시키기 위한 압축 스프링, 텐션 스프링, 스프링 캐치, 유압 액츄에이터, 및 공압 액츄에이터와 같은 편향 컴포넌트와, 전용 로커의 모션을 편향 방향으로 제한하기 위한, 편향 컴포넌트에 통합된 멈춤 나사 또는 정지부와 같은, 제한 컴포넌트를 포함한다. 편향 컴포넌트와 제한 컴포넌트는 가동 중에 전용 로커를 조절된 상태 및 양의 중립 위치에 유지시킨다.

Description

로커 암 제어 시스템들

관련 출원에 대한 우선권 주장 및 상호 참조

본 출원은 2018년 3월 7일자로 출원된 발명의 명칭이 "로커 암 제어 시스템(SYSTEM FOR CONTROL OF A ROCKER ARM)"인 미국 임시 출원 제62/639,993호의 우선권을 주장하며, 이의 특허 대상은 그 전체 내용이 본원에 인용되어 포함된다.

기술분야

본 개시내용은, 일반적으로, 내연 기관의 밸브를 주기적으로 작동시키기 위한 시스템과 관련 있다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은, 예컨대 엔진 브레이킹 중에 또는 엔진 밸브 트레인에서의 그 밖의 다른 보조적 밸브 모션 작동 중에, 흡기 및 배기 밸브 작동 특성을 변화시킴으로써 엔진 출력 제어를 전담할 수 있는 로커 암을 포함한 로커 암을 엔진 밸브 트레인에 이용하는 엔진 밸브 작동 시스템과 관련 있다. 본 개시내용은 또한 이러한 로커 암의 모션을 제어하기 위한 시스템과 관련 있다.

내연 기관은 밸브 액츄에이션 시스템에 의존하여 엔진의 흡기 밸브와 배기 밸브를 제어하고, 이 제어는 결국에는 작동 중에 연소실에 출입하는 연소 성분 및 생성물의 흐름을 제어한다. 4행정 작동 사이클에서, 실린더 내에서 이동하는 피스톤의 흡입 행정 동안 흡기 밸브가 열려서 연료와 공기를 팽창하는 연소실 내로 유입되게 한다. 압축 행정에서, 흡기 밸브가 닫히고 연소 성분이 피스톤에 의해 압축된다. 다음에, 압축된 연소 성분이 점화되어 피스톤의 폭발 행정을 일으킨다. 배기 행정에서, 배기 밸브가 열려서, 피스톤이 실린더 내에서 변위됨에 따라 연소 생성물이 실린더에서 배출되도록 한다. 이 작동은 통상 엔진의 "양력" 작동이라 하며, 양력 작동 중에 밸브에 적용되는 모션은 보통 "메인 이벤트" 밸브 작동 모션이라 칭한다. 메인 이벤트 작동 외에, 엔진 밸브 작동 시스템은 엔진 브레이크(동력 흡수), 배기 가스 재순환(EGR: exhaust gas recirculation) 등과 같은 기능을 지원하기 위한 보조적 밸브 작동 모션을 용이하게 하는 기능을 포함할 수 있다. 이러한 밸브 모션은 하나 이상의 엔진 밸브에 부여되는 "보조적" 이벤트를 이용하여 달성될 수 있다.

밸브 운동은 전형적으로는 모션 소스로서의 하나 이상의 회전 캠에 의해 제어된다. 밸브 트레인을 형성할 수 있는 캠 종동자, 푸시 로드, 로커 암, 및 기타 요소들은 모션을 캠 표면으로부터 밸브로 직접 전달한다. 보조적 이벤트의 경우, "로스트 모션(lost motion)" 장치 또는 가변 길이 액츄에이터를 밸브 트레인에서 활용하여 보조적 이벤트 밸브 운동을 용이하게 할 수 있다. 로스트 모션 장치는 밸브 모션이 각각의 캠 표면 단독에 의한 작동의 결과로 달리 발생했을 모션과 비교하여 수정되는 기술적 해결책의 한 부류를 지칭한다. 로스트 모션 장치는, 밸브의 메인 이벤트 작동에 추가로 또는 그에 대한 대안으로, 보조적 이벤트의 선택적인 발생을 용이하게 하기 위해 길이, 강성, 또는 압축률이 변경되고 제어될 수 있는 장치를 포함할 수 있다.

보조적 모션 밸브 시스템은 하나 이상의 엔진 밸브들의 보조적 이벤트들을 지원하기 위한 전용 로커 암을 이용할 수 있다. 이러한 시스템에서, 메인 이벤트 모션은 메인 이벤트 로커에 의해 촉진되는 한편, 보조적 모션은 캠과 같은 전용 모션 소스에 의해 전형적으로 구동되는 전용 로커에 의해 촉진된다. 전용 로커는 모션을 흡수 또는 전달하도록 제어되는 피스톤 액츄에이터를 포함할 수 있다. 피스톤 액츄에이터가 작동되는 경우(예컨대, 연장된 구성에서), 전용 로커 암은 작동 상태에 있다고 말하며, 모션을 제동 캠으로부터 엔진 밸브와 같은 모션 수용 컴포넌트로 전달한다. 피스톤 액츄에이터가 비작동화된 경우(예컨대, 후퇴된 구성에서), 전용 로커는 비작동 상태에 있다고 말한다. 비작동 상태에서, 로커는 밸브뿐만 아니라 제동 캠으로부터도 해제될 수 있다. 따라서 전용 로커는 제어되지 않은 상태일 수 있다.

기존 밸브 트레인에서, 캠 종동자와, 밸브 스프링 또는 외부 스프링과 같은 편향 메커니즘을 이용하여, 로커 암은 모션 부여 컴포넌트(예컨대, 캠 또는 캠 표면) 및 모션 수용 요소(엔진 밸브 또는 푸시 로드)의 손상이 제어된 상태에서 작동할 수 있다. 예를 들어, 높은 작동 속도에서 캠 및 밸브 트레인 요소의 가속은 이러한 요소 및 로커 암의 관성과 결합되어 보통 접촉해야 하는 로커 암과 같은 밸브 트레인의 요소 들 간의 분리를 유발할 수 있다. 컴포넌트들의 이러한 분리 및 후속한 재접촉은 밸브 트레인 접촉 표면 및 컴포넌트들에 손상을 줄 수 있으며, 경우에 따라서는 엔진 밸브와 피스톤 간의 한층 더 가능한 접촉을 일으킬 수 있다.

종래 기술의 제어 장치는 로커의 캠 종동자 단을 캠 쪽으로 편향시킴으로써 어느 정도의 제어를 제공하는 편향 장치를 이용했다. 하지만, 전형적인 전용 로커 시스템에서, 편향력을 반대 방향으로 제공함으로써, 즉 로커의 밸브 단을 밸브 쪽으로, 그리고 로커의 캠 종동자 단을 캠으로부터 멀리 편향시킴으로써, 로커 모션을 제어하는 것은 통상적으로 가능하지 않다. 그 이유는, 이러한 구성에 있어서는 밸브가 예를 들어 당 업계에 공지된 밸브 브릿지를 통해 메인 이벤트 모션을 받는 때에 로커가 밸브 또는 모션 수용 컴포넌트를 "쫓아가기" 때문이다.

작동 및 비작동 상태를 취할 수 있는 가변 밸브 작동 컴포넌트들을 통합한 시스템에서는, 로커 암의 제어된 작동을 유지하는 것은 더욱 더 중요할 수 있다. 가변 액츄에이터가 비작동 상태에 있는 밸브 트레인에서는, 밸브 트레인의 컴포넌트들 사이에 더 큰 간극이 있을 수 있다. 따라서, 제어되지 않은 로커 암은 작동 중에 접촉 표면을 "쫓아"가거나 접촉 표면들이 분리될 가능성을 심하게 하여서, 재접촉 시 높은 충격력을 초래하여 컴포넌트들에 과도한 마모 및/또는 손상을 초래할 수 있다.

따라서, 종래 기술의 전술한 단점 및 기타 단점들을 해결하는 시스템을 제공하는 것이 유리할 것이다.

전술한 과제에 대응하여, 본 개시내용은 항상 로커의 제어된 작동을 유지하는 밸브 작동 시스템의 다양한 실시형태를 제공한다.

일 양태에 따르면, 내연기관에서 2개 이상의 엔진 밸브 중 적어도 하나를 작동시키기 위한 시스템은, 보조 작동 시에 상기 2개 이상의 엔진 밸브 중 적어도 하나를 작동시키기 위한 적어도 하나의 전용 로커;상기 전용 로커의 모션 소스측에 모션을 부여하기 위한, 캠, 푸시 로드, 또는 추가 로커 암과 같은, 모션 소스; 상기 전용 로커의 모션 수용 컴포넌트측으로부터의 모션을 수용하기 위한, 엔진 밸브, 밸브 브릿지, 또는 다른 로커 암과 같은, 모션 수용 컴포넌트; 및 상기 전용 로커의 모션을 제어하기 위한 로커 모션 제어 조립체를 포함하고, 상기 로커 모션 제어 조립체는, 상기 전용 로커를 상기 모션 소스로부터 멀어지게 편향 방향으로 편향시키기 위한, 압축 스프링, 텐션 스프링, 스프링 캐치, 유압 액츄에이터, 또는 공압 액츄에이터와 같은, 편향 컴포넌트; 및 상기 전용 로커의 모션을 상기 편향 방향으로 제한하기 위한, 편향 컴포넌트에 통합된 멈춤 나사 또는 정지부를 포함하는 물리적 정지부와 같은, 제한 컴포넌트를 포함한다.

다른 양태에 따르면, 전술한 로커 제어 시스템은, 로커가 모션을 모션 소스로부터 모션 수용 요소로 전달하는 작동 상태에 있거나 모션을 전달하지 않는 비작동 상태에 있든지 간에, 작동 전체에 걸쳐서 로커 암을 제어된 상태로 유지시킨다. 상기 로커 제어 시스템은 밸브 트레인에 더 용이한 패키징을 제공하고, 비용을 낮추고, 반응 시간을 향상시키고, 내구성을 향상시키며, 엔진 기생 손실을 감소시킬 수 있다.

본 개시내용의 다른 양태들 및 장점들은 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명확해 질 것이며, 상기 양태들을 총망라된 것으로 보거나 또는 제한적인 것으로 보아서는 안 된다. 전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 본 개시내용의 발명적 양태들의 예들을 제공하려는 것이지, 첨부한 청구범위에 정의된 범위를 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본 발명의 상기 및 기타 수반되는 이점 및 특징은 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이며, 여기서 동일한 참조 번호는 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.
도 1은 로커 제어 시스템의 예시적인 구현의 개략적인 부분 단면도이다.
도 2는 로커 제어 시스템의 제2 예시적 구현의 개략적인 부분 단면도이다.
도 3은 로커 제어 시스템의 제3 예시적 구현의 개략적인 부분 단면도이다.
도 4 및 도 5는 각각 로커 제어 시스템의 제4 예시적 구현의 개략적인 평면도 및 측면도이다.
도 6 및 도 7은 각각 로커 제어 시스템의 제5 구현의 개략적인 평면도 및 측면도이다.
도 8, 도 8a, 및 9는 로커 제어 시스템의 제6 구현의 등각 투상도이다.
도 10 및 도 11은 로커 제어 시스템의 제7 구현의 개략도이다.

도 1은 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 로커 제어 시스템(100)의 개략도이다. 제어 시스템(100)을 구현하기 위한 일반적인 환경은 단면으로 도시된 로커 암 샤프트(110)를 포함할 수 있고, 로커 암 샤프트는 그 위에 선회하게 장착된 전용 보조 로커 암(120)을 갖는다. 로커 암 샤프트(110)는 펌프 요소(도시되지 않음)에 의해 작동 압력으로 제공되는 오일과 같은 제어 유체의 흐름을 위한 통로(112, 114)를 포함할 수 있다. 로커 암(120)은, 캠(140)과 맞물리기 위한 캠 롤러(130)가 장착되어서 캠 롤러(130)를 통해 로커 암(120)에 모션을 제공하기 위한 모션 소스를 구성하는 모션 소스측(122)을 포함할 수 있다. 로커 암(120)은 또한 엔진 밸브(150)와 같은 모션 수용 컴포넌트에 모션을 부여하기 위한 모션 수용 컴포넌트측(124)을 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 로커 모션 소스측(122) 및 모션 수용 컴포넌트측(124)은, 예를 들어 로커 암 샤프트(110)의 중심 축의 각각의 측부에 있는 로커 암(120)의 임의의 부분을 지칭할 수 있다. 로커 암(120)의 모션 수용 컴포넌트측(124)은, 제어 밸브(170)의 제어 하에 제어 통로(126)를 통해 공급되는 유압 제어 유체에 의해 선택적으로 작동될 수 있으며 로커 암(120)에 수용되어 있기도 한 액츄에이터 피스톤 어셈블리(160)의 컴포넌트들을 수용하도록 내부에 형성된 작동 실린더(125)를 포함할 수 있다. 제어 밸브(170)는 액츄에이터 피스톤 어셈블리(160)(개략적으로 도시됨)가, 피스톤(162)이 작동 실린더(125)로부터 연장되는 작동 상태, 또는 피스톤(162)이 작동 실린더(125) 안으로 후퇴되는 비작동 상태를 취하게 할 수 있다. 작동 상태에서, 제어 밸브(170)는 액츄에이터 실린더(125)와 함께 유압 유체의 잠긴 체적을 확립하여서, 제동 또는 다른 보조 작동 시에 액츄에이터 피스톤 어셈블리(160)가 유압적으로 강성 상태가 되어서 밸브(150)에 로커 암 모션이 부여되도록 한다. 밸브 브릿지 또는 브릿지 핀과 같은 기타 중간 밸브 트레인 컴포넌트들은 액츄에이터 피스톤(162)과 밸브(150)의 스템 사이에 배치될 수 있다. 내연 기관의 양력 작동 중에 일반적으로 발생하는 비작동 상태에서, 액츄에이터 피스톤 어셈블리는 유압적으로 수동 상태에 있는데, 다시 말하면, 이 상태에서 제어 밸브(170)는 액츄에이터 실린더(125)로부터 유압 유체가 배출되게 하고, 피스톤(162)은 내부 스프링(도시되지 않음)으로부터의 힘의 작용 하에서 액츄에이션 실린더(125) 안으로 후퇴되어 엔진 밸브(150)의 스템의 단부 사이에 간극 또는 래쉬 공간이 생성되도록 한다. 또한, 비작동 상태에서, 캠(140)의 완전한 회전 전체에 걸쳐 래시 공간이 존재하며, 이와 아울러, 캠 롤러가 외부 기본 원을 나타내는 캠 로브(142)의 피크를 만날 때와 캠 내부 기본 원을 만날 때 모두 피스톤(162)과 밸브(150) 사이에 간극이 존재한다. 따라서, 엔진의 양력 작동 동안에, 캠(140)의 완전한 회전 전체에 걸쳐, 액츄에이터 피스톤(162)은 밸브(150) 또는 다른 중간 밸브 트레인 컴포넌트들과 접촉하지 않을 것이다. 더욱이, 캠 롤러(130)는 캠(140)의 표면과 접촉하지 않을 수 있다.

본 개시내용의 양태들에 따르면, 편향 컴포넌트(180)가 제공되어 로커 암(120)의 제어를 향상시킬 수 있다. 편향 컴포넌트는 고정 지지부(184)와 모션 수용 컴포넌트측(124) 상의 로커 암(120)의 일부 사이에 배치된 압축 스프링(182)을 포함할 수 있다. 로커 암은 스프링(182)의 하부와 맞물리기 위한 편평한 표면(186)을 포함할 수 있고, 스프링(182)의 내경과 일치할 수 있는 융기된 원형 스프링 가이드(188)가 상기 편평한 표면(186)으로부터 연장될 수 있다. 고정 지지부(184)는 엔진 헤드에 고정된 포스트 또는 캠 캡으로부터 연장되는 판 또는 턱부(ledge)일 수 있다. 고정 지지부(184)는 압축 스프링(182)의 지지 및 안정성을 증대시키기 위해 그로부터 연장되는 상부 원형 스프링 가이드(189)를 포함할 수 있다. 따라서, 편향 컴포넌트는 캠 롤러에서 멀어지는 방향으로 로커 암에 일정한 편향력을 제공한다. 즉, 편향 방향은 캠 표면으로부터 변위된 캠 롤러를 유지시키는 경향이 있고, 로커 암 모션 컴포넌트 수용 단을 밸브(150) 쪽으로 향하는 방향으로 편향시키는 경향이 있다. 더욱이, 압축 스프링(182)의 강도는 엔진의 밸브 스프링의 강도보다 더 약하게(즉, 더 낮은 스프링 상수) 선택될 수 있다. 이 구성은 가변 액츄에이터가 작동 상태에 있거나 연장된 상태에 있을 때 편향 스프링(182)이 압축되도록 하여, 로커 암이 선회하여 캠 롤러가 캠 표면에 접촉하고 그 사이의 간극을 차지할 수 있도록 한다.

본 개시내용의 양태들에 따르면, 제어 시스템(100)은 로커 암(120)의 모션을 편향된 방향으로 제한하기 위한 제한 컴포넌트(190)를 포함할 수 있다. 제한 컴포넌트(190)는 로커 암(120)의 모션 소스측(122)의 모션을 제한하기 위한 물리적 정지부를 포함할 수 있다. 물리적 정지부는 장착 판(194)에 조정 가능하게 지지되고 로커 맞물림 단부(196)를 포함할 수 있는 멈춤 나사(set screw)(192)의 형태일 수 있다. 장착 판(194)은 실린더 헤드에 체결된 포스트 또는 캠 캡에 고정될 수 있다. 로커(120)에는 멈춤 나사(192)가 맞물리는 편평한 표면(129)이 제공될 수 있다. 멈춤 나사(192)를 장착 판(194)에 대해서 제 위치에 잠그기 위한 잠금 체결구(193)가 제공될 수 있다. 인식되는 바와 같이, 도 1에 나타낸 구현은 편향 컴포넌트가 로커 암을 항상 모션 수용 요소(엔진 밸브)와 접촉하는 상태로 유지시키므로 제한 컴포넌트 또는 물리적 정지부 없이 사용될 수 있다. 엔진 제동 모드에 있을 때, 액츄에이터 피스톤은 편향력을 극복하여 로커 캠 롤러를 캠과 접촉하게 한다.

인식되는 바와 같이, 편향 컴포넌트(180)와 제한 컴포넌트(190)의 조합은 엔진의 양의 동력 작동 동안, 또는 로커 암(120)이 밸브 트레인의 다른 요소들과 달리 접촉하지 않을 때, 로커 암(120)을 제어되고 양으로 한정된 중립 위치에 유지시키도록 작동할 것이다. 상기 설명되고 본원의 다른 구현에서 추가로 설명되는 제한 컴포넌트 및 편향 컴포넌트는 본 개시내용에 기재된 발명적 양태들로부터 벗어나지 않고 로커 암 상의 다른 위치에 위치될 수 있다는 것이 또한 인식될 것이다.

도 2는 본 개시내용의 양태에 따른 다른 예시적인 로커 암 제어 시스템(200)의 개략도이다. 이 예에서, 제한 컴포넌트(290)는 로커 암(220)의 모션 소스측(222)에 상향 힘을 가하는 편향 컴포넌트(280)에 통합된다. 핀 또는 볼트(292)는 모션 소스측(224)에 고정되거나 그렇지 않으면 체결되는 헤드 부분(293)을 포함할 수 있다. 핀 또는 볼트(292)는 또한 숄더(296)에서 종단되는 정지 부분(295)과, 스프링 유지 판(298)까지 위쪽으로 더 연장되는 가이드 부분(297)을 포함할 수 있고, 스프링 유지 판은 가이드 부분(297)의 말단 단부에 나사 체결된다. 가이드 부분(297)은 엔진 실린더 헤드에 고정된 포스트로부터 연장되고/되거나 엔진 실린더 헤드에 고정될 수 있는 핀 가이드 판(294) 내의 통로(291)를 통해 연장된다. 압축 스프링(282)이 핀 가이드 판(294)의 상면과 스프링 유지 판(298) 사이에 배치되어 여기에 상방 힘을 가하여, 로커 암(120)의 모션 소스측(222)과 캠 롤러(230)를 캠(240)으로부터 멀어지는 방향으로 편향시킨다. 알 수 있는 바와 같이, 가이드 부분(297)의 상향 이동 및 그에 따른 로커 암(220)의 상향 이동은 가이드 판(294) 내의 통로(291) 보다 더 큰 치수(직경)를 갖는 숄더(296)에 의해 제한된다. 숄더(296)는 상세한 도시를 위해 가이드 판(294)으로부터 변위된 위치에서 예시된다. 메인 이벤트 모션 동안(즉, 모션 소스 및 모션 수용 컴포넌트 힘이 로커 암에 가해지지 않을 때), 스프링(282)이 숄더(296)를 가이드 판(294)에 대해 유지시키므로, 제어 시스템(200)은 로커 암(220)을 양으로 정의된 중립 위치에 유지시키도록 작동한다는 것을 인식할 것이다.

도 3은 다른 예시적인 로커 암 제어 시스템(300)의 개략도이며, 여기서 편향 컴포넌트(380)는 로커 암(320)의 모션 소스측(322)에 배치된 유압 컴포넌트의 형태일 수 있다. 유압 컴포넌트는, 로커 암(380)에 형성되고 제어 유체 통로(328)와 유체 연통하며 또한 로커 암(380)에 형성되고 가압된 유압 유체를 수용하도록 로커 샤프트 보어(326)로 연장되는 유압 실린더(381)를 포함할 수 있다. 유압 피스톤(384)은 유압 실린더에 배치될 수 있고 실린더(381) 내의 가압된 유압 유체에 의해 로커 암(320)으로부터 외측으로 편향될 것이다. 정지 판(388)이 엔진 실린더 헤드에 부착될 수 있다. 피스톤(384)이 정지 판(388)과 접촉할 때, 피스톤(384)에 의해 편향력이 상방으로 로커 암(322)에 가해질 것이고, 이에 따라 로커 암 모션 소스측(322)을 캠(340)으로부터 멀어지게 편향시킨다. 제한 컴포넌트(390)는 로커 암(320)의 운동을 편향된 방향으로 제한할 수 있다. 제한 컴포넌트(390)는 도 1에 나타낸 것과 유사할 수 있고, 로커 암(320)의 모션 소스측(322)의 모션을 제한하기 위한 물리적 정지부를 포함할 수 있다. 물리적 정지부는 고정된 장착 판(394)에 조정 가능하게 지지될 수 있는 멈춤 나사(392)의 형태일 수 있고, 로커 암(320)의 편평한 영역(329)과 맞물리기 위한 로커 맞물림 단부(396)를 포함할 수 있다. 장착 판(394)은 실린더 헤드에 고정된 포스트 또는 캠 캡에 고정될 수 있다. 잠금 체결구(393)는 멈춤 나사(392)를 장착 판(394)에 대해 제 위치에 잠그도록 제공될 수 있다. 유압 컴포넌트의 편향력을 제어하기 위해, 압력 조절 장치 또는 제어 장치가 제어 유체 통로(328) 및 유압 실린더(381)와 연통하게 제공될 수 있다.

도 4 및 도 5는 전용 로커 암(420)을 위한 또 다른 예시적인 로커 제어 시스템(400)을 도시하며, 여기서 편향 컴포넌트 및 제한 컴포넌트는 전용(보조) 로커 암(420)과 메인 이벤트 로커 암(520) 사이에 위치되어 이들과 협동하는 요소들을 사용하여 구현된다. 도 4는 전용(보조) 로커(420)의 평면도이고 도 5는 측면 개략도이다. 도 5에는 메인 이벤트 로커 바디가 생략되었다. 그러나, 브레이크 로커(420) 상의 요소들, 즉 메인 이벤트 로커 정지 탭(526) 및 메인 이벤트 로커 스프링 지지부(522)와 상호 작용하는 메인 이벤트 로커 상의 요소들은 음영 요소로(점화법으로) 도시된다. 이 예에서, 전용 로커(420)를 위한 편향 컴포넌트는 압축 스프링(480)과, 브레이크 로커(420)로부터 연장되는 전용 로커 스프링 지지부(422)를 포함할 수 있다. 전용 로커 스프링 지지부(422)는 스프링을 양의 위치에 유지하기 위한 것이며 안정성을 위한 것인, 스프링(480)의 내경에 대응하는 직경을 갖는, 제1 원형 스프링 가이드(424)를 포함할 수 있다. 스프링(480)의 반대쪽 단부는 제2 원형 스프링 가이드(524)를 포함할 수 있는 메인 이벤트 로커 스프링 지지부(522)와 맞물린다.

도 4 및 도 5의 예시적인 시스템(400)에서, 제한 컴포넌트는, 메인 이벤트 로커(520)로부터 연장되며 전용 로커 스프링 지지부(422)와 맞물리도록 구성된 메인 이벤트 로커 정지 탭(526)을 포함할 수 있다. 이 구성에서, 브레이크 로커(420)는 캠 롤러(430)를 캠으로부터 멀리 이동시키려는 방향(도 5에서 시계 방향)으로 편향된다. 또한, 메인 이벤트 로커 정지 탭(526)은 전용 로커가 편향된 방향으로 이동하는 것을 제한하여, 브레이크 로커의 비작동 상태 동안의 전용 로커(526)의 메인 이벤트 로커 모션에 대한 중립 위치를 양으로 한정한다. 본 개시내용으로부터 인식되는 바와 같이, 이 예에서 전용 로커의 "양"의 위치는 전술한 도 1 내지 도 3의 예에서 로커 암에 의해 취해진 정적 위치와는 대조적으로 메인 이벤트 로커(520)의 모션에 대해 한정된다. 따라서, 전용 로커가 비작동 상태에 있는 메인 이벤트 모션 중에, 전용 로커는, 캠 외부 베이스 원이 캠 롤러와 정렬된 경우에도, 메인 이벤트 로커와 캠 롤러가 캠과 접촉하지 않은 채로, 양으로 이동한다. 전용 로커가 작동 상태일 때, 메인 이벤트 로커 비율은 전용 로커 액츄에이터 피스톤과 밸브 단부 사이에 큰 간극을 생성할 수 있다. 그러면, 전용 로커 액츄에이터 피스톤이 연장되고, 메인 이벤트로부터 보조적 작동으로 이양되는 상태 동안에, 스프링(480)이 압축되고 브레이크 로커는 캠 롤러(430)가 캠 쪽으로 이동하는 방향으로 이동하여, 브레이크 로커 모션을 보조적 작동 사이클에서 캠 표면의 제어 하에 놓이게 한다.

도 6 및 도 7은 캠 롤러(630)가 캠과 접촉하는 방향으로 전용 로커(620)에 편향 력을 제공하기 위한 도 4 및 도 5의 시스템의 수정된 버전인 다른 예시적인 제어 시스템(600)을 도시한다. 도 6은 전용 로커(620)의 평면도이고 도 7은 측면 개략도이다. 도 7에서는 메인 이벤트 로커 바디가 생략되었다. 그러나, 전용 로커(620) 상의 요소들, 즉 메인 이벤트 로커 스프링 지지부(722) 및 메인 이벤트 로커 정지 탭(726)과 상호 작용하는 메인 이벤트 로커 상의 요소들은 음영 요소로(점화법으로) 도시된다. 이 예에서, 전용 로커(620)를 위한 편향 컴포넌트는 압축 스프링(680)과, 전용 로커(620)로부터 연장되는 전용 로커 스프링 지지부(622)를 포함할 수 있다. 전용 로커 스프링 지지부(622)는 스프링을 양의 위치에 유지하기 위한 것이며 안정성을 위한 것인, 스프링(680)의 내경에 대응하는 직경을 갖는, 제1 원형 스프링 가이드(624)를 포함할 수 있다. 스프링(680)의 반대쪽 단부는 제2 원형 스프링 가이드(724)를 포함할 수 있는 메인 이벤트 로커 스프링 지지부(722)와 맞물린다. 도 6 및 도 7의 예시적인 시스템(600)에서, 제한 컴포넌트는, 메인 이벤트 로커(720)로부터 연장되며 전용 로커 스프링 지지부(622)와 맞물리도록 구성된 메인 이벤트 로커 정지 탭(726)을 포함할 수 있다. 이 구성에서, 전용 로커(620)는 캠 롤러(430)를 캠 쪽으로 이동시키려는 방향(도 7에서 반시계 방향)으로 편향된다. 더욱이, 메인 이벤트 로커 정지 탭(726)은 브레이크 로커를 편향된 방향으로 이동하는 것을 제한하여, 전용 로커의 비작동 상태 동안의 전용 로커(620)의 메인 이벤트 로커 모션에 대한 양의 위치를 한정한다. 보조(전용) 로커(620)는 베이스 원 상에 있을 때 캠과 접촉하도록 편향될 것임을 인식할 것이다. 더욱이, 액츄에이터 피스톤이 작동될 때, 보조 로커 스프링 탭(622)과 메인 이벤트 로커 정지 탭(726) 사이에 여전히 작은 간극이 있을 수 있다. 메인 이벤트 로커 정지 탭(726)은 작동의 메인 이벤트 리프트 부분 동안은 일반적으로 전용 로커 스프링 지지부(622)와 접촉할 것이다. 본 개시내용으로부터 인식되는 바와 같이, 이 예에서 전용 로커의 "양"의 위치는 전술한 도 1 내지 도 3의 예에서 로커 암에 의해 취해진 정적 위치와 대조적으로 메인 이벤트 로커(720)의 모션에 대해 한정된다. 따라서, 전용 로커가 비작동 상태에 있는 메인 이벤트 모션 중에, 전용 로커(620)는, 캠 외부 베이스 원이 캠 롤러와 정렬된 경우에도, 메인 이벤트 로커 및 캠 롤러가 캠과 접촉하지 않은 채로, 양으로 한정된 위치로 이동한다. 전용 로커가 작동 상태일 때, 메인 이벤트 로커 비율은 전용 로커 액츄에이터 피스톤과 밸브 단부 사이에 큰 간극을 생성할 수 있다. 그러면, 전용 로커 액츄에이터 피스톤이 연장되고, 메인 이벤트로부터 보조적 작동으로 이양되는 상태 동안에, 스프링(680)이 압축되고 전용 로커는 캠 롤러(630)가 캠 쪽으로 이동하는 방향으로 이동하여, 전용 로커 모션을 보조적 작동 사이클에서 캠 표면의 제어 하에 놓이게 한다.

도 8, 도 8a, 및 도 9는 예시적인 로커 제어 시스템(800)의 등각도이며, 여기서 로커 제어 시스템은, 로커(820)가 모션 소스 및 모션 수용 컴포넌트와 접촉하지 않는 양으로 정의된 중립의 중심 위치에 로커(820)를 유지시키도록 구성되며 로커 샤프트 주위에 위치된 비틀림 스프링(880)을 이용한다. 비틀림 스프링(880)은, 로커 저널(824)에 대해 대체로 동심인 배향으로 리세스(822) 내에 배치된 본체(882)를 포함할 수 있다. 본체(882)는 모션 소스측 연장부(884) 및 모션 수용 컴포넌트측 연장부(886)를 포함할 수 있고, 이들은 둘 다 로커(820)의 리세스(826) 내에 수용되고 리세스(826)의 각각의 벽에 접한다. 체결 볼트(852)로 엔진 실린더 헤드에 고정될 수 있는 유지 판(850)은 비틀림 스프링(880)의 모션 소스측 연장부(884) 및 모션 수용 컴포넌트측 연장부(886)가 유지 판(850)에 대해 이동하는 것을 제한하는 유지 판 리세스(854)를 포함한다. 이해되는 바와 같이, 연장부(884, 882)는 로커(820)가 회전할 때 유지 판 리세스(854)의 벽으로부터 제한된 변위를 겪을 수 있다. 따라서, 로커(820)의 두 회전 방향으로의 회전이 제한된다. 로커(820)가 비작동 상태에 있을 때, 메인 이벤트 작동 동안, 로커(820)는 비틀림 스프링(880)에 의해 정적 위치에 유지된다. 로커(820)가 작동 상태에 있을 때, 보조적 작동 동안, 액츄에이터 피스톤(860)이 연장되어, 로커(820)를 연장부(886)에 의해 제공된 편향력에 대항하여 회전시키고, 이에 의해 캠 롤러(830)가 캠과의 임의의 간극을 차지하고, 로커(820)는 중앙 위치에 놓인다. 모션 수용 컴포넌트측 연장부(886)는 로커 캠 롤러(830)를 캠과 접촉하지 않게 하고 그로부터 멀어지게 유지하려는 경향이 있는 로커에 편향력을 가한다. 보조적 작동이 후속하여 비작동될 때, 로커(820)는 비틀림 스프링(880)의 제어 하에 중앙의 제어된 중립 위치로 복귀한다.

도 10 및 도 11은 편향 컴포넌트(1080)가 편향력을 로커 모션 소스측(1024)에 캠(1040)의 방향으로 제공하는 다른 로커 제어 시스템(1000)의 개략도이다. 압축 스프링(1082)은 실린더 헤드에 대해 고정된 고정 지지 판(1084)과 반대측 단부의 스프링 유지부(1086) 사이에 배치된다. 스프링 유지부(1086)는 고정된 지지판(1084)을 통해 연장되는 나사형 체결구(1092)의 단부에 고정된 유지 플랜지(1090)에 지지된다. 따라서, 스프링(1082)의 확장이 유지 플랜지(1090)에 의해 제한된다. 스프링 착좌 부재(1096)는 나사형 체결구로 로커 암(1020)에 고정되고, 그 안에 형성된 윤곽이 있는 리세스(1098)를 포함할 수 있다. 리세스(1098)는, 유지 플랜지(1090)와 리세스(1098) 사이에 간극(1099)이 유지되어 오일이 축적되도록 하고 스프링 힘을 스프링 착좌 부재(1096)로부터 격리시킬 수 있도록 한 형상 및 배향으로 형성된다.

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

Claims

내연기관에서 2개 이상의 엔진 밸브(150) 중 적어도 하나를 작동시키기 위한 시스템(100)으로서,
보조적 작동 시에 상기 2개 이상의 엔진 밸브 중 적어도 하나를 작동시키기 위한 적어도 하나의 전용 로커(120, 220);
상기 전용 로커(120, 220)의 모션 소스측(122)에 모션을 부여하기 위한 모션 소스(140);
상기 전용 로커의 모션 수용 컴포넌트측(124)으로부터의 모션을 수용하기 위한 모션 수용 컴포넌트(150, 160, 350); 및
상기 전용 로커의 모션을 제어하기 위한 로커 모션 제어 조립체를 포함하고, 상기 로커 모션 제어 조립체는,
상기 전용 로커의 상기 모션 소스측이 상기 모션 소스로부터 멀어지게 편향 방향으로 상기 전용 로커를 편향시키기 위한 편향 컴포넌트(180, 280, 380, 480, 680, 880, 1080), 및
상기 전용 로커의 모션을 상기 편향 방향으로 제한하기 위한 제한 컴포넌트(190, 290, 390, 1090) ― 상기 제한 컴포넌트는 상기 전용 로커에 의해 맞물리는 양의(positive) 정지부를 형성함 ― 를 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 편향 컴포넌트는 상기 전용 로커의 상기 모션 수용 컴포넌트측에 편향력을 가하도록 구성된, 시스템.
제2항에 있어서, 상기 편향 컴포넌트는 상기 전용 로커의 표면과 맞물리도록 구성된 스프링을 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제한 컴포넌트는 상기 전용 로커의 상기 모션 소스측과 맞물리도록 구성된, 시스템.
제4항에 있어서, 상기 제한 컴포넌트는 조정가능한 정지부인, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 편향 컴포넌트는 상기 전용 로커의 상기 모션 소스측에 편향력을 가하도록 구성된, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 편향 컴포넌트는 상기 전용 로커(220)에 고정된 핀(292)과, 상기 핀에 편향력을 가하도록 구성된 스프링(282)을 포함하는, 시스템.
제7항에 있어서, 상기 핀은 핀 가이드 판(294) 내의 통로(291)를 통해 연장되는 핀 가이드 부분(297)을 포함하고, 상기 핀 가이드 판은 상기 핀의 핀 가이드 판에 대한 미끄럼 운동을 안내하는, 시스템.
제8항에 있어서, 상기 제한 컴포넌트는 상기 핀 상에 숄더(296)를 포함하여 상기 핀 가이드 판과 맞닿게 함으로써, 상기 핀 가이드 판에 대한 상기 핀의 운동을 제한하는, 시스템.
제1항에 있어서, 메인 이벤트 밸브 모션을 전달하기 위한 메인 이벤트 로커를 추가로 포함하고, 상기 편향 컴포넌트는 상기 메인 이벤트 로커와 협동하는 방식으로 연관된, 시스템.
제10항에 있어서, 상기 편향 컴포넌트는 상기 메인 로커와 상기 전용 로커 사이에 배치된 스프링을 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서, 메인 이벤트 밸브 모션을 전달하기 위한 메인 이벤트 로커를 추가로 포함하고, 상기 제한 컴포넌트는, 상기 메인 이벤트 로커와 맞물리도록 구성된, 상기 전용 로커 상의 정지부를 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서, 메인 이벤트 밸브 모션을 전달하기 위한 메인 이벤트 로커를 추가로 포함하고, 상기 제한 컴포넌트는 상기 메인 이벤트 로커 상의 제2 정지부(522)와 맞물리도록 구성된, 상기 전용 로커 상의 제1 정지부(422)를 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 로커 모션 제어 조립체는 상기 로커를, 상기 모션 소스측이 상기 모션 소스와 맞물리지 않고 상기 모션 수용 컴포넌트측이 상기 모션 수용 컴포넌트와 맞물리지 않는 중립 위치쪽으로, 편향시키기 위한 편향 조립체를 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 전용 로커는 상기 모션 소스 및 상기 제한 컴포넌트에 의해 한정되는 모션의 범위 내에서 움직이도록 구성되고, 상기 편향 컴포넌트는 상기 모션의 범위 전체에 걸쳐 상기 전용 로커에 편향력을 계속 가하도록 배열된, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 전용 로커는 로커 샤프트 상에서 움직이도록 구성되고, 상기 제한 컴포넌트는 상기 로커의 모션에 대해 고정 위치에 유지되는 로커 맞물림 면을 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 편향 컴포넌트가 유압 피스톤을 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서, 로커 샤프트를 더 포함하고, 상기 편향 컴포넌트가 상기 로커 샤프트 주위에 위치된 비틀림 스프링을 포함하는, 시스템
제1항에 있어서, 상기 편향 컴포넌트가, 엔진 실린더 헤드에 대해 고정된 지지판과 상기 지지판을 통해 연장되는 체결구의 단부에 고정된 유지 플랜지 상에서 지지되는 스프링 유지부 사이에 배열된 스프링을 포함하는, 시스템.
내연기관에서 2개 이상의 엔진 밸브(150) 중 적어도 하나를 작동시키기 위한 시스템(100)으로서,
보조적 작동 시에 상기 2개 이상의 엔진 밸브 중 적어도 하나를 작동시키기 위한 적어도 하나의 전용 로커(120);
상기 전용 로커의 모션 소스측에 모션을 부여하기 위한 모션 소스(140);
상기 전용 로커의 모션 수용 컴포넌트측으로부터의 모션을 수용하기 위한 모션 수용 컴포넌트(150, 160, 350); 및
상기 전용 로커의 모션을 제어하기 위한 로커 모션 제어 조립체를 포함하고, 상기 로커 모션 제어 조립체는,
상기 전용 로커에 편향 방향으로 편향력을 계속 가하도록 배열된 편향 컴포넌트(180, 280, 380, 480, 680, 880, 1080) ― 상기 편향력은 상기 전용 로커의 상기 모션 소스측이 상기 모션 소스로부터 멀어지게 움직이도록 함 ―, 및
상기 전용 로커와 맞물려서 상기 전용 로커의 모션을 상기 편향 방향으로 제한하기 위한 제한 컴포넌트(190, 290, 390, 1090)를 포함하고,
상기 전용 로커가 상기 모션 소스와 맞물리지 않을 때 상기 편향 컴포넌트와 제한 컴포넌트가 협동하여 상기 전용 로커를 양으로 정의된 위치에 유지시키도록 하는, 시스템.