KR20080079660A - 가스 교환 밸브 시동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 가스 교환 밸브(11, 12)로 구동 운동을 전달하기 위한 레버(10)와 내연 엔진 제동 유닛(13)을 갖는 가스 교환 밸브 시동 장치로부터 시작된다.
내연 엔진 제동 유닛(13)은 적어도 제동 모드에서 레버로 구동에 의해 커플 결합되는 것을 제시한다.

Description

가스 교환 밸브 시동 장치{GAS EXCHANGE VALVE ACTUATING DEVICE}
본 발명은 특허 청구항 제 1 항의 전제부에 따르는 가스 교환 시동 장치에 관한 것이다.
가스 교환 밸브로 구동 운동(movement)을 전달하기 위한 레버를 가지는 일반적인 가스 교환 밸브 시동 장치는 EP 0 818 612 B1으로부터 공지된다. 가스 교환 밸브 시동 장치는 내연 엔진 제동 유닛을 추가적으로 포함한다. 내연 엔진 제동 유닛은 밸브 브릿지에서 이동 가능하게 안내된 밸브 핀을 통하여 가스 교환 밸브 중 한 밸브로 커플 결합된다.
특히, 본 발명의 목적은 조밀한 구성을 가능하게 하는 일반적인 가스 교환 밸브 시동 장치를 제공하는 것이다. 상기 목적은 특허 청구항 제 1 항의 특징에 의해 구현되며, 본 발명의 추가적인 형상은 종속항으로부터 자명화된다.
본 발명은 하나 이상의 가스 교환 밸브로 구동 운동(drive movement)을 전달시키기 위한 레버를 가지고 내연 엔진 제동 유닛을 가지는 가스 교환 밸브 시동 장치로부터 시작된다. 내연 엔진 제동 유닛은 적어도 제동 모드에서 레버로 구동에 의해 커플 결합되는 것이 제시된다. "구동에 의해 커플 결합됨"이란 의미는 하나 이상의 내연 엔진 제동 유닛에 있어 레버는 하나 이상의 가스 교환 밸브를 시동하기 위해 힘 전달 수단으로써 사용되는 의미로 본 설명에서 이해된다. 레버가 2개 이상의 가스 교환 밸브를 시동하기 위해 제공되는 경우 특히 정밀하게 되도록, 존재하는 구성요소는 유리하게 사용될 수 있으며, 추가적인 구성요소, 설치 공간, 무게 및 복잡한 조립이 절약될 수 있다. 게다가, 상기 레버가 2개 이상의 가스 교환 밸브를 시동하기 위해 제공되는 경우, 동일한 리프트(equal lift)와 대응 가스 교환 밸브의 동일한 제어 타이밍(control timing)이 구현될 수 있다. 상기 레버는 상기 기술분야의 당업자에게 적절히 이해될 수 있고, 특히 라커 암(rocker arms) 또는 팔로우 암(follower arms)과 같은 공간적으로 고정된 베어링 축을 가지거나 또는 베어링 축 없이 피벗 회전하는 다양한 레버에 의해 구성될 수 있다. 상기 문맥에서 "제공됨"은 특히 장착되거나 및/또는 설계된다는 의미로 이해된다.
추가적인 형상에 있어 내연 엔진 제동 유닛은 가스 교환 밸브로 구동 운동을 전달하기 위한 수압식 유닛을 포함하며, 이에 의해 큰 힘(force)이 탄력적이고 구조적으로 공간이 절약되는 간단한 방식으로 전달될 수 있다. 그러나, 이러한 원리에 따라, 특히 상기 기술 분야의 당업자들에게 자명한 특히 순수 기계(purely mechanical), 전기 기계 및/또는 전기 자기 힘 전달 유닛 등과 같이, 그 외 다른 힘 전달 유닛(force-transmitting unit)이 또한 가능하다.
더욱이, 내연 엔진 제동 유닛이 슬래브 피스톤(slave piston)에 대한 하나 이상의 베어링과 수압식 유닛의 마스터 피스톤에 대한 하나 이상의 베어링을 가지는 단일 피스 하우징(one-piece housing)을 포함하고, 추가적으로 특히, 상기 하우징 유닛이 밸브 수단에 대한 하나 이상의 베어링을 가지는 경우, 추가적인 구성 요소와 복잡한 조립과 비용이 절약될 수 있다. 대안적으로, 내연 엔진 제동 유닛의 수압식 유닛은 캠축(camshaft) 하우징 및/또는 실린더 헤드에서 부분적으로 또는 전체적으로 균등하게 일체로 형성될 수 있다.
내연 엔진 제동 유닛이 수압식 리프트 제한 유닛을 포함하는 경우, 제동 모드를 위한 가스 교환 밸브의 의도된 리프트(lift)는 특히 탄력적이고, 정밀하게 조절 가능한 방식으로 유리하게 수행될 수 있다.
본 발명의 추가적인 형상에 있어서 내연 엔진 제동 유닛은 롤 몸체(roll body)를 갖는 캠 팔로우(cam follower)를 가지고, 이에 의해 특히 낮은 마찰이, 특히 제동 모드 동안에 구현될 수 있다. 그러나, 대안적으로, 캠으로 커플링 결합시키기 위한 슬라이딩 요소를 갖는 캠 팔로우(cam follower)를 제공하는 것이 가능하다.
더욱이, 마찰 및 연관된 손실(losses)이 내연 엔진 제동 유닛이 레버로부터 하나 이상의 작동 모드에서 커플 결합되지 않거나 및/또는 내연 엔진 제동 유닛이 하나 이상의 작동 모드에서 특히 캠과 같은 구동 수단으로부터 커플 결합되지 않을 때 감소될 수 있다. "커플 결합되지 않는다(uncoupled)"의 의미는 하나 이상의 제동 모드에서 움직이고 레버(lever)를 구동하기 위한 내연 엔진 유닛의 부분 또는 제동 모드와, 서로 다른 하나 이상의 작동 모드에서 구동 수단에 의해 움직이는 내연 엔진 유닛의 한 부분이 레버의 운동(movement) 또는 구동 수단의 운동으로부터 커플 결합되지 않는다는 의미로 이해된다.
내연 엔진 제동 유닛이 2개 이상의 상승 높이(elevation)를 갖는 제동 캠을 가지는 경우, 자유스런 제동 모드의 형성(freedom for configuring a braking mode)이 증가될 수 있으며, 특히 제동 작동이 최적화될 수 있다.
본 발명의 추가적인 형상에 있어서 내연 엔진 제동 유닛은 2개 이상의 서로 다른 내연 엔진 실린더로 연관된 가스 교환 밸브를 시동하기 위해 제공되는 하나 이상의 제어 수단 및/또는 조정 수단을 가지는 것이 제시되며, 이에 의해 추가적인 구성 요소, 설치 공간, 조립의 복잡성 및 비용이 절약될 수 있다.
추가적인 장점은 도면과 수반되는 설명으로부터 자명해진다. 도면에 있어 본 발명의 실례의 실시예가 표시된다. 본 설명과 청구항은 복합되는 수많은 특징을 포함한다. 종래 기술의 당업자는 특징들을 개별적으로 적절히 이해될 수 있으며 상기 특징들을 추가적으로 적절히 복합한 장점을 형성할 수 있다.
도 1은 상기 설명으로부터 본 발명의 가스 교환 밸브 시동 장치를 갖는 내연 엔진의 일부를 도시하는 도면.
도 2는 상기 설명으로부터 그 안에 장착된 추가적인 유닛을 갖는 도 1로부터 가스 교환 밸브 시동 장치의 내연 엔진 제동 유닛의 하우징 유닛을 도시하는 도면.
도 3은 도 2의 하우징 유닛의 정면도를 도시하는 도면.
도 4는 도 1로부터 가스 교환 밸브 시동 장치의 수압식 다이어그램을 도식적으로 도시하는 도면.
도 5는 내연 엔진 제동 유닛의 슬래브 피스톤 영역에서 가스 교환 밸브 시동 장치를 통하는 횡단면을 도시하는 도면.
도 6은 내연 엔진 제동 유닛의 마스터 피스톤(master piston) 영역에서 가스 교환 밸브 시동 장치를 통하는 횡단면을 도시하는 도면.
*참조 부호
10: 레버 11: 가스 교환 밸브
12: 가스 교환 밸브 13: 내연 엔진 제동 유닛
14: 리프트-제한 유닛 15: 하우징 유닛
16: 베어링 17: 슬래브 위치
18: 베어링 19: 마스터 피스톤
20: 베어링 21: 밸브 수단
22: 캠 팔로우(cam follower) 23: 제동 캠
24: 제어 및/또는 조정 수단 25: 배출 캠
26: 베어링 핀 27: 롤 몸체
28: 배출 캠축 29: 축
30: 운동 축 31: 운동 축
32: 운동 축 33: 수압식 경로
34: 공급 경로 35: 내연 엔진 오일 회로
36: 비 회복 밸브 37: 압력 챔버
38: 압력 챔버 39: 슬라이딩 표면
40: 회복 스프링 41: 폐쇄 수단
42: 경로 43: 전자석
44: 스프링 요소 45: 스프링 요소
46: 조인트 헤드 47: 조절 나사못
48: 탱크
도 1은 상기의 설명으로부터 본 발명의 가스 교환 시동 장치를 갖는 내연 엔진의 일부를 도시한다. 상기 가스 밸브 시동 장치는 배출 캠 축(exhaust camshaft, 28)으로부터 배출 밸브를 형성하는 2개의 가스 교환 밸브(11, 12)로 구동 운동을 전달하기 위한 분기된 로커 암(forked rocker arm, 10)을 포함한다. 로커 암(10)은 공간으로 고정된 베어링 핀(26)에 피벗 회전 가능하게 장착되며 롤 몸체(roll body, 27)에 의해 형성된 캠 팔로우(cam follower)를 경유하여 배출 캠(25)으로 커플 결합된다.
가스 교환 밸브 시동 장치는 수압식 유닛을 갖는 내연 엔진 제동 유닛(internal combustion engine braking unit, 13)을 포함하고, 상기 내연 엔진 제동 유닛(13)은 제동 모드에서 로커 암(rocker arm, 10)으로 구동하기 위해 커플 결 합된다(도 2 내지 도 6 참조). 내연 엔진 제동 유닛(13)은 슬래브 피스톤(slave piston, 17)에 대한 베어링(bearing, 16), 마스터 피스톤(19)에 대한 베어링(18) 및 제어 밸브에 의해 형성된 밸브 수단(21)에 대한 베어링(20)을 갖는 단일 피스 하우징 유닛(17)을 가진다.
상기 슬래브 피스톤(17)은 운동 축(axis of movement, 30)을 따라 이동 가능하게 안내되며, 마스터 피스톤(19)은 운동 축(31)을 따라 밸브 수단(21)은 운동 축(32)을 따라 안내되고, 운동 축(30, 31, 32)들은 각각 하우징 유닛(15)의 축(29)에 대하여 수직하게 배열되며 서로에 대해 경사지게 형성된다. 피스톤(17, 19) 및 밸브 수단(21)은 하우징 유닛(15)의 수압식 경로(hydraulic passages, 33)를 통해 서로 연결된다. 추가적으로, 하우징 유닛(15)은 솔레노이드 밸브에 의해 형성된 중앙 제어 수단(24)을 통해 및 밸브 수단(21)과 피스톤(17, 19)이 내연 엔진 오일 회로(internal combustion engine oil circuit, 35)로 커플 결합되고 내연 엔진 오일로 압력에 영향을 받을 수 있는 공급 경로(supply passage, 34)를 가진다(도 3 및 도 4 참조). 제어 수단(24)은 서로 다른 내연 엔진 실린더와 연관된 복수의 가스 교환 밸브(11, 12)를 시동하기 위해 제공된다.
제동 모드가 비활성화되고, 또는 내연 엔진의 구동 모드에 있어, 슬래브 피스톤(17)은 캠축 상에 장착된 제동 캠(23)으로부터 이격되고 내연 엔진 제동 유닛(13)의 구동 수단을 형성하며, 상기 마스터 피스톤(19)은 로커 암(10)으로부터 이격되어 장착되고, 또는 내연 엔진 제동 유닛(13)은 제동 캠(23)의 운동 및 로커 암(10)의 운동으로부터 커플 결합되지 않는다(도 4 내지 도 6 참조).
제동 모드가 시동되는 경우, 제어 수단(24)이 도 4에서 도시된 차단 위치(blocking position)로부터 흐름 위치(flow position)로 스프링 요소(44)의 스프링 힘에 대하여, 전자석(electromagnet, 43)으로 스위치 연결된다. 밸브 수단(21)은 압력에 영향받으며, 그 결과로써 스프링 요소(45)의 스프링 힘에 반대하여, 도 4에 도시된 차단 위치로부터 흐름 위치로 스위치 연결되며, 이는 하우징 유닛(15)의 압력 챔버(37, 38)는 상기 밸브 수단(21)에서 일체로 형성된 비 회복 밸브(non-return valve, 36)에 의해 내연 엔진 오일로 충전되고, 슬래브 피스톤(17)은 제동 캠(23)의 방향으로 부하되고, 마스터 피스톤(19)은 로커 암(10)의 방향으로 부하된다. 그 결과로써, 슬래브 피스톤(17)의 슬라이딩 표면(39)은 제동 캠(23)에 대하여 지지되고, 상기 제동 캠은 복수의 상승 높이(evations)를 가진다. 슬라이딩 표면(39) 대신, 내연 엔진 제동 유닛(13)은 도 5에서 표시되는 바와 같이 롤 몸체를 갖는 캠 팔로워(22)로 형성될 수 있다.
마스터 피스톤(19)은 내연 엔진 제동 유닛(13)의 수압식 리프트 제한 유닛(hydraulic lift limiting unit, 14)으로 부분적으로 일체로 형성된다(도 4 및 도 6 참조). 리프트 제한 유닛(lift limiting unit, 14)은 로커 암(10)으로부터 이격되는 방향으로 마스터 피스톤(19)이 부하되고, 로커 암(10)의 방향으로 스프링 부하되고, 로커 암(10)으로부터 이격되어 배향된 측부 상에 장착된 폐쇄 수단(41)에반대하여 로커 암(10)으로부터 이격되어 배향된 마스터 피스톤(19)의 단부 표면을 가압하는 회복 스프링(return spring, 40)을 포함한다. 폐쇄 수단(41)은 마스터 피스톤(19) 내 경로(42)를 폐쇄한다.
상기 슬래브 피스톤(17)이 제동 모드에서 제동 캠(23)의 베이스 서클(base circle)에서 슬라이드 형성되는 동안, 마스터 피스톤(19)은 로커 암(10)으로부터 이격되어 배향된 피스톤 내 회복 스프링(40)에 의해 고정된다.
슬래브 피스톤(17)은 제동 캠(23)으로부터 이격되는 방향으로 제동 캠(23)의 상승 높이(elevations) 중 한 상승 높이에 의해 편향되는 경우, 마스터 피스톤(19)은 로커 암(10)에서 고정된 조절 나사 못(47)의 조인트 헤드(joint head, 46)에 대해 지지되고, 로커 암(10)의 방향으로 교체된다(도 6 참조). 내연 엔진 유닛(13) 또는 제동 공차(braking clearance)는 조절 나사못(47)을 통해 조절될 수 있다. 로커 암(10)은 마스터 피스톤(19)으로 인해 움직이고, 가스 교환 밸브(11, 12)가 개방된다. 레퍼런스 개방 리프트(reference opening lift)가 제동 모드에서 구현되기 직전, 상기 시간까지 마스터 피스톤(19)의 운동에 수반되는 폐쇄 수단(41)은 로커 암(10)의 방향으로 폐쇄 수단(41)으로부터 다소 이격되어, 마스터 피스톤(19)과 스톱(stop)에 마주하여 로커 암(10)의 방향으로 운동하며, 이는 내연 엔진 오일이 폐쇄 수단(41)과 마스터 피스톤(19) 사이에서 형성되는 환형 간극 및 경로(42)를 통해 압력 챔버(38) 외부에서 흐를 수 있도록 함이다. 참조 개방 리프트(reference opening lift)를 조절하기 위하여, 폐쇄 수단(41)의 스톱 피스톤과 마스터 피스톤(19)에 대하여 폐쇄 수단(41)이 가압되는 스프링 힘은 조절 가능하다. 누출 오일과 경로(42)를 통해 이격되어 흐르는 내연 엔진 오일은 비 회복 밸브(non-return valve, 36)를 통해 흐를 수 있으며, 이는 일정한 시간에 걸쳐 실질적으로 일정한 개방 리프트(opening lift)가 설치되기 위함이다.
제동 모드가 비활성화될 경우, 전자석(43)이 비활성화되고 스프링 요소(44)의 스프링 힘에 의해 운동되는 제어 수단은 차단 위치에서 교체된다. 밸브 수단(21) 내 압력 강하를 통하여, 제어 수단은 스프링 요소(45)의 스프링 힘에 의해 차단 위치로 교체된다. 밸브 수단(21)의 차단 위치에서 내연 엔진 오일 회로(35)와 압력 챔버(37, 38) 사이 연결은 차단된다. 추가적으로, 압력 챔버(37, 38)은 밸브 수단(21)을 통하여 탱크(48)로 연결되며, 이는 내연 엔진 오일이 압력 챔버(37, 38)의 외부로 흐를 수 있도록 함이다. 슬래브 피스톤(17)은 제동 캠(23)으로부터 이격되어 배향된 단부 위치로 제동 캠(23)에 의해 교체되며, 마스터 피스톤(19)은 로커 암(10)으로부터 이격되어 배향된 단부 위치로 회복 스프링(40)의 스프링 힘에의해 교체된다.

Claims (12)

  1. 하나 이상의 가스 교환 밸브(11, 12)로 구동 운동을 전달하기 위한 레버(10)와 내연 엔진 제동 유닛(13)을 갖는 가스 교환 밸브 시동 장치에 있어서, 상기 장치는
    내연 엔진 제동 유닛(13)이 적어도 제동 모드에서 레버(10)로 구동으로 커플 결합되는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 시동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 레버(10)는 2개 이상의 가스 교환 밸브(11, 12)를 시동하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 시동 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 내연 엔진 제동 유닛(13)이 가스 교환 밸브(11, 12)로 구동 운동을 전달시키기 위한 수압식 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 시동 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 내연 엔진 제동 유닛(13)이 수압식 유닛의 마스터 피스톤(19)에 대한 하나 이상의 베어링과 슬래브 피스톤(17)에 대한 하나 이상의 베어링(16)을 갖는 단일 피스 하우징 유닛(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 시동 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 하우징 유닛(15)은 밸브 수단에 대해 하나 이상의 베어링(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 시동 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 내연 엔진 제동 유닛(13)은 수압식 리프트 제한 유닛(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 시동 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 내연 엔진 제동 유닛(13)이 롤 몸체를 갖는 캠 팔로우(cam follower, 22)를 가지는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 시동 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 내연 엔진 제동 유닛(13)이 하나 이상의 작동 모드에서 상기 레버(10)로부터 커플 결합되지 않는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 시동 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 내연 엔진 제동 유닛(13)은 하나 이상의 작동 모드에서 구동 수단으로부터 커플 결합되지 않는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 시동 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 내연 엔진 제동 유닛(13)은 2개 이상의 상승 높이(elevations)를 갖는 제동 캠(23)을 가지는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 시동 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 내연 엔진 제동 유닛(13)은 2개 이상의 서로 다른 내연 엔진 실린더와 연관된 가스 교환 밸브(11, 12)를 시동하기 위해 제공되는 하나 이상의 제어 수단 및/또는 조정 수단(24)을 가지는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 시동 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따르는 가스 교환 밸브 시동 장치를 가지는 것을 특징으로 하는 내연 엔진.
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