KR20110047199A - 로스트모션 시스템에서 전용 엔진 브레이크 로커 아암을 위한 편향 시스템 - Google Patents

로스트모션 시스템에서 전용 엔진 브레이크 로커 아암을 위한 편향 시스템 Download PDF

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KR20110047199A
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즈드넥 에스. 메이스트릭
죠셉 에이. 본파토
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자콥스 비히클 시스템즈, 인코포레이티드.
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Abstract

로스트 모션 밸브 작동 시스템이 엔진 브레이크 하우징 및 상기 하우징을 통해서 연장하는 하나 이상의 유압 유체 공급 통로를 포함한다. 마스터 및 슬레이브 피스톤들이 하우징 내의 대응 보어들 내부에 슬라이딩 가능하게 배치된다. 마스터 피스톤 및 슬레이브 피스톤을 이용하여 선택적인 작동을 하나 이상의 엔진 밸브로 제공한다. 하우징에 인접하여 배치된 엔진 브레이크 로커 아암은 마스터 피스톤 접촉 표면 및 편향 기구 접촉 표면을 포함한다. 편향 기구가 하우징 내에 배치되고 그리고 하우징으로부터 연장하는 편향 피스톤을 포함한다. 편향 피스톤은 선택적인 엔진 작동 모드 중에, 예를 들어 포지티브 파워 작동 모드 중에 엔진 캠과의 접촉으로부터 벗어나게 로커 아암을 편향시킨다. 엔진 브레이크 모드와 같은 제 2 엔진 작동 모드 중에, 편향 피스톤은 기계적으로 또는 유압식으로 재배치되어 로커 아암이 엔진 캠과 접촉할 수 있게 허용한다.

Description

로스트모션 시스템에서 전용 엔진 브레이크 로커 아암을 위한 편향 시스템 {BIAS SYSTEM FOR DEDICATED ENGINE BRAKING ROCKER ARM IN A LOST MOTION SYSTEM}
관련 출원의 참조
본원 발명 및 출원은 2008년 7월 31일자로 출원한 로스트모션 시스템에서 전용 엔진 브레이크 로커 아암을 위한 편향 시스템이라는 명칭의 미국 가명세서 특허출원 제 61/129,947 호를 기초로 우선권을 주장한다.
본원 발명은 엔진 제동을 위해서 내연 기관 내의 엔진 밸브를 조정하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 본원 발명은 내연 기관의 비-엔진 브레이크 모드의 작동 중에 로커 아암을 조성 위치로 편향(bias)시킬 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
내연 기관에서, 포지티브 파워(positive power)를 생성하기 위해서 엔진 밸브 작동이 요구되고, 그리고 그러한 엔진 밸브 작동을 이용하여 엔진 브레이크 및/또는 배기가스 재순환(exhaust gas recirculation ;EGR)을 생성할 수 있을 것이다. 포지티브 파워 동안에, 피스톤의 흡기 행정 중에 하나 또는 둘 이상의 흡기 밸브가 개방되어 공기가 연소를 위해 실린더 내로 유입될 수 있게 허용할 것이다. 피스톤의 배기 행정 중에 하나 또는 둘 이상의 배기 밸브가 개방되어 연소 가스가 실린더로부터 배출될 수 있게 허용할 것이다.
하나 또는 둘 이상의 배기 밸브가 또한 선택적으로 개방되어, 적어도 부분적으로, 엔진을 엔진 브레이크 작업용 에어 콤프레서로 변환시킬 수 있을 것이다. 이러한 공급 개구부(20) 효과는, 압축-방출(compression-release) 타입 브레이크의 경우에 상사점(TDC) 위치에 근접하여 하나 또는 둘 이상의 배기 밸브를 개방함으로서, 또는 브리더(bleeder) 타입 브레이크의 경우에 대부분의 또는 모든 피스톤 모션 동안에 하나 또는 둘 이상의 배기 밸브를 상대적으로 일정한 균열된(cracked) 개방 위치에서 유지함으로써 달성될 수 있을 것이다. 이들 방법들 모두에서, 엔진은 차량을 서행시키는데 도움이될 수 있는 저지력(retarding force)을 생성할 것이다. 이러한 제동력은 작업자가 차량을 제어하는데 도움을 줄 수 있을 것이고 그리고 또한 서비스 브레이크의 마모를 상당히 감소시킬 수 잇을 것이다. 압축-방출 타입 엔진 브레이크가 오래전에 공지되었고 그리고 본원 명세서에서 참조로 포함되는 Cummins 에게 허여된 미국 특허 제 3,220,392 호(1965년 11월)에 기재되어 있다.
주어진 고정 캠 프로파일에서, 엔진 브레이크를 선택적으로 제공하기 위해서 밸브 타이밍 및 리프트(lift; 상승)를 조정하는 하나의 방법은 엔진 브레이크 모션을 제공하는 캠과 엔진 밸브 사이에서 밸브 트레인 링키지에 "로스트 모션" 장치를 통합시키는 것이다. 로스트 모션은 가변적인 길이의 기계적, 유압적, 또는 기타 링키지 조립체를 이용하여 캠 프로파일에 의해서 규정되는 밸브 모션을 변화시키기 위한 기술적 해결책의 한 분류에 적용되는 용어이다. 로스트 모션 시스템에서, 캠 로브는 엔진 브레이크와 같은 엔진 밸브 이벤트(event)에 필요한 "최대"(가장 긴 휴지기(dwell) 및 가장 큰 리프트) 모션을 제공할 것이다. 가변 길이 시스템이 개방될 밸브와 최대 모션을 제공하는 캠의 중간에서 밸브 트레인 링키지 내에 포함되어 캠에 의해서 밸브로 부여되는 모션의 일부 또는 전부를 차감 또는 상실시킬 수 있을 것이다.
이러한 가변 길이 시스템(또는 로스트 모션 시스템)은, 완전히 신장되었을 때, 모든 캠 모션을 밸브로 전달하고(예를 들어, 엔진 브레이크의 경우에), 그리고 완전히 수축되었을 때, 캠 모션의 최소량을 밸브로 전달하거나 또는 전달하지 않게 된다. 그러한 시스템 및 방법의 예가 본원 명세서에서 참조로 포함되고 본 출원인에게 양도된 Hu 의 미국 특허 제 5,537,976 호 및 제 5,680,841 호에 기재되어 있다.
미국 특허 제 5,680,841 호의 로스트 모션 시스템에서, 엔진 캠 샤프트는 유압 챔버로부터 슬레이브 피스톤의 유압 챔버 내로 유체를 변위시키는 마스터 피스톤을 작동시킬 것이다. 다시 슬레이브 피스톤은 엔진 밸브에 작용하여 그 밸브를 개방시킨다. 로스트 모션 시스템은 마스터 및 슬레이브 피스톤들의 챔버를 포함하는 유압 회로와 소동하는 솔레노이드 트리거 밸브를 포함할 것이다. 특정 캠 로브에 의해서 마스터 피스톤에 작용될 때 유압 유체를 회로 내에서 유지하기 위해서 솔레노이드 밸브는 폐쇄 위치에서 유지될 것이다. 솔레노이드 밸브가 폐쇄 상태로 유지되는 동안에는, 슬레이브 피스톤 및 엔진 밸브는 작용하는 캠 로브에 응답하여 왕복운동하는 마스터 피스톤의 모션에 의해서 변위되는 유압 유체에 직접적으로 응답한다. 솔레노이드가 개방되었을 때, 회로가 배수될 것이고, 그리고 마스터 피스톤에 의해서 생성되는 유압의 일부 또는 전부가 회로에 의해서 흡수되어 슬레이브 피스톤 및 엔진 밸브를 변위시키는 작용을 하지 않을 것이다.
압축-방출 타입 엔진 브레이크의 제동력은 압축-방출 브레이크와 조합하여 브레이크 가스 재순환을 실생하기 위해서 배기 밸브를 선택적으로 작동시킴으로써 증대될 수 있을 것이다. 브레이크 가스 재순환(BGR)은 피스톤의 팽창 또는 흡기 행정의 하사점 부근에서 배기 밸브 또는 보조 밸브를 개방하고 그리고 엔진의 압축 또는 배기 행정의 제 1 부분 동안에 배기 또는 보조 밸브를 개방 상태로 유지함으로써 달성될 수 있을 것이다. 엔진 사이클의 이러한 부분 동안에 배기 또는 보조 밸브를 개방하는 것은 배기 가스가 상대적으로 높은 압력의 배기 매니폴드로부터 엔진 실린더 내로 유동할 수 있게 허용한다. 배기 밸브 매니폴드로부터 실린더 내로 배기 가스를 도입하는 것은 압축-방출 이벤트 직후의 시간에 실린더 내의 전체 가스 질량 및 가스 압력을 증대시킬 것이다. 이렇게 증대된 엔진 실린더 내의 가스 질량 및 압력은 압축-방출 이벤트에 의해서 생성되는 브레이크 파워를 증대시킬 것이다.
BGR 및 압축-방출 이벤트를 생성하기 위해서 배기 또는 보조 밸브를 선택적으로 작동시키기 위해서 이용될 수 있는 다양한 시스템들이 있다. 하나의 공지된 작동 시스템은 전술한 Cummins 특허에 기재된 로스트 모션이다. 엔진 브레이크 및 브레이크 가스 재순환을 획득하기 위해서 이용되는 로스트 모션 시스템 및 방법의 예가 Gobert의 미국 특허 제 5,146,890 호(1992년 9월 15일)에 기재되어 있으며, 그러한 특허에는 압축 행정의 제 1 부분 동안에 그리고 선택적으로 또한 흡기 행정의 뒷 부분(latter part) 동안에 실린더를 배기 시스템과 소통하도록 배치함으로써 브레이크 가스 재순환을 실시하는 방법이 기재되어 있으며, 상기 특허는 참조로서 본원 명세서에 포함된다. Gobert의 특허는 압축-방출 브레이크 및 브레이크 가스 재순환을 허용하고 허용하지 않기 위해서(disable) 로스트 모션 시스템을 이용한다. Gobert의 특허에 기재된 그러한 시스템은 브레이크 가스 재순환 이벤트 동안에 흡기 행정의 하사점 부근에서 배기 밸브를 개방하고, 브레이크 가스 재순환 이벤트를 종료시키기 위해서 압축 행정의 중간 지점에 앞서서 배기 밸브를 폐쇄하며, 그리고 압축-방출 이벤트 동안에 동일한 압축 행정의 상사점 부근에서 배기 밸브를 다시 개방한다. 결과적으로, Gobert 시스템에 따라 작동되는 배기 밸브는 브레이크 가스 재순환 이벤트와 압축-방출 이벤트 사이에서 신속하게 안착되고 그리고 이석되어야(unseated) 할 것이다.
많은 내연 기관에서, 흡기 밸브 및 배기 밸브가 고정형 프로파일 캠에 의해서, 보다 구체적으로, 각 캠의 일체형 부분인 하나 또는 둘 이상의 고정형 로브에 의해서 작동될 것이다. 캠이 제공할 책임이 있는 각 밸브 이벤트에 대한 로브를 캠들이 포함할 것이다. 캠 상의 로브의 크기 및 형상은 로브로부터 초래되는 밸브 리프트 및 지속시간을 지정(dictate)할 것이다. 예를 들어, 전술한 Gobert 특허에 따라서 구성된 시스템을 위한 배기 캠 프로파일은 BGR 이벤트를 위한 로브, 압축-방출 이벤트를 위한 로브, 및 메인 배기 이벤트를 위한 로브를 포함할 것이다.
압축-방출 엔진 브레이크는 공지된 유일한 엔진 브레이크 타입이 아니다. 브리더 타입 엔진 브레이크의 작동 역시 오래전에 공지되었다. 브리더 타입 엔진 브레이크 동안에, 정상적인 배기 밸브 리프트에 추가하여, 배기 밸브(들)가 나머지 엔진 사이클(전체-사이클 브리더 브레이크)을 통해서 또는 사이클의 일부(부분-사이클 브리더 브레이크) 동안에 연속적으로 약간 개방되어 유지될 수 있을 것이다. 부분적인-사이클 브리더 브레이크와 전체-사이클 브리더 브레이크 사이의 큰 차이점은, 전자의 경우에 배기 밸브가 흡기 행정의 대부분 동안에 폐쇄된다는 것이다.
일반적으로, 브리더 브레이크 작동에서 브레이크 밸브(들)의 초기 개방은 압축 TDC에 훨씬 앞서고(즉, 조기(early) 밸브 작동) 그리고 리프트는 소정 시간 동안 일정하게 유지된다. 그와 같이, 브리더 타입 엔진 브레이크는 조기 밸브 작동으로 인해서 밸브(들)를 작동시키는데 상당히 적은 힘을 필요로 할 것이고, 그리고 압축-방출 타입 브레이크의 급격한 브로우-다운(blow-down) 대신에 연속적인 브리딩으로 인해서 소음이 적다. 또한, 주로 브리더 브레이크는 보다 적은 수의 부품을 필요로 하고 그리고 저렴한 비용으로 제조될 수 있다. 그에 따라, 엔진 브리더 브레이크가 상당한 이점을 가질 수 있다.
엔진 브레이크에 사용되는 일부 로스트 모션 시스템은 엔진 브레이크 및/또는 일부 다른 엔진 밸브 작동을 실시하기 위해서 로커 아암을 작동시키기 위해서 전용 캠 로브를 이용할 수 있다. 그러한 시스템의 예가 본원 명세서에서 참조로 포함되는 미국 특허 제 7,392,772 호 및 제 5,975,251 호에 기재되어 있다. 전용 캠 엔진 브레이크 시스템에서, 엔진이 엔진 브레이크를 제공하지 않을 때(즉, 엔진의 포지티브 파워 작동 동안에) 엔진 브레이크를 위한 엔진 밸브를 작동시키는데 이용되는 로커 아암과 캠 사이의 래시(lash; 틈새) 공간을 유지하는 것이 바람직할 것이다. 미국 특허 제 7,392,772 호 및 제 5,975,251 호 모두는 포지티브 파워 동안에 전용 엔진 브레이크 캡 로브로부터 멀리 로커 아암을 편향시키기 위한 기구를 기재하고 있다. 그러나, 상기 특허들에 기재된 편향 기구들 모두는 유압 유체 통로가 로커 아암 자체 내부에 제공될 것을 요구한다. 유압 통로를 로커 아암 내에 제공하는 것, 그리고 그러한 통로로 유압 유체를 공급하는 것은 어려운 일이 될 것이고 그리고 엔진 브레이크 시스템에 비용을 추가하게 될 것이다.
따라서, 본원 발명의 실시예들의 전부가 아닌 일부 실시예들에서, 전용 캠으로부터 멀리 로커 아암을 편향시키기 위한 비-유압 수단을 제공하는 것, 및/또는 전용 캠으로부터 멀리 로커 아암을 편향시키기 위한 유압 수단을 제공하는 것이 유리할 것이며, 이때 유압 수단은 로커 아암으로 통합되지 않는다. 본원 발명의 추가적인 이점들이, 부분적으로, 이하에서 설명될 것이고 그리고, 부분적으로, 이른바 당업자가 이하의 설명 및/또는 발명의 실시로부터 인식할 수 있을 것이다.
전술한 문제점을 해결하기 위해서, 본원의 발명자들은 로스트 모션 밸브 작동 시스템을 개발하였으며; 그러한 로스트 모션 밸브 작동 시스템은: 엔진 브레이크 하우징; 상기 하우징을 통해서 연장하는 하나 또는 둘 이상의 유압 유체 공급 통로; 상기 유체 공급 통로들 중 하나 이상과 소통하는 솔레노이드 밸브; 상기 하우징 내에 제공된 마스터 피스톤 보어 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 마스터 피스톤으로서, 상기 마스터 피스톤 보어가 상기 유체 공급 통로들 중 하나 이상과 소통하는, 마스터 피스톤; 상기 하우징 내에 제공된 슬레이브 피스톤 보어내에 슬라이딩 가능하게 배치되는 슬레이브 피스톤으로서, 상기 슬레이브 피스톤 보어가 유체 통로에 의해서 상기 마스터 피스톤 보어에 연결되는, 슬레이브 피스톤; 로커 샤프트에 배치된 엔진 브레이크 로커 아암으로서, 마스터 피스톤 접촉 표면 및 편향 기구 접촉 표면을 가지는 로커 아암; 상기 하우징 내에 배치되는 편향 기구로서, 상기 편향 기구가 상기 하우징을 통해서 연장하는 편향 피스톤 보어 내에 배치된 편향 피스톤을 포함하고, 상기 편향 피스톤이 상기 하우징으로부터 연장하여 상기 편향 기구 접촉 표면과 접촉하는, 편향 기구; 상기 유체 공급 통로들 중 하나 이상과 소통하는 제어 밸브; 그리고 상기 로커 아암으로 엔진 브레이크 모션을 부여하도록 구성된 캠 로브를 구비하는 캠을 포함한다.
본원의 발명자들은 로스트 모션 밸브 작동 시스템을 추가로 개발하였으며, 그러한 로스트 모션 밸브 작동 시스템은: 로커 아암의 편향 피스톤 접촉 표면을 향해서 편향 피스톤을 편향시키도록 구성된 편향 피스톤 스프링을 포함하는 편향 기구; 편향 피스톤 보어와 소통하는 하나 이상의 유압 유체 공급 통로; 엔진 브레이크 캠 로브인 캠 로브; 브레이크 캠 로브 및 브레이크 가스 재순환 캠 로브를 포함하는 캠; 유압 작동되는 편향 기구; 유체 공급 통로 및 다수의 마스터 피스톤 보어와 소통하는 솔레노이드 밸브; 및/또는 하나 또는 둘 이상의 유압 유체 통로에 연결된 유압 유체의 가압 공급원을 포함하며, 여기에서 편향 피스톤 스프링에 의해서 편향 피스톤으로 작용하는 편향력이 유압 유체의 가압 공급원에 의해서 편향 피스톤에 가해지는 압력 힘 보다 작다.
전술한 일반적인 설명 및 이하의 보다 구체적인 설명 모두는 단지 예시적인 것이고 특허청구범위에 기재된 바와 같은 본원 발명을 한정하는 것이 아님을 이해할 수 있을 것이다.
본원 발명의 이해를 돕기 위해서, 유사한 도면부호가 유사한 구성요소를 나타내는 첨부 도면들을 참조한다.
도 1은 본원 발명의 제 1 실시예에 따른 엔진 브레이크를 제공하기 위해서 이용되는 로스트 모션 밸브 작동 시스템을 3차원적으로 도시한 도면이다.
도 2는 비-엔진 브레이크 모드의 엔진 작동 동안에 도 1에 도시된 로스트 모션 밸브 작동 시스템을 도시한 단면도이다.
도 3은 엔진 브레이크 모드의 엔진 작동 동안에 도 2에 도시된 로스트 모션 밸브 작동 시스템을 도시한 단면도이다.
도 4는 본원 발명의 제 2 실시예에 따른 엔진 브레이크를 제공하기 위해서 이용되는 로스트 모션 밸브 작동 시스템을 3차원적으로 도시한 도면이다.
도 5는 비-엔진 브레이크 모드의 엔진 작동 동안에 도 4에 도시된 로스트 모션 밸브 작동 시스템을 도시한 단면도이다.
도 6은 엔진 브레이크 모드의 엔진 작동 동안에 도 5에 도시된 로스트 모션 밸브 작동 시스템을 도시한 단면도이다.
도 7은 본원 발명의 실시예들이 포함될 수 있는 타입의 마스터 및 슬레이브 로스트 모션 시스템을 도시한 도면이다.
본원 명세서에 기재된 바와 같이, 본원 발명은 엔진 브레이크를 위한 엔진 밸브, 특히 배기 및 보조 엔진 밸브를 작동시키기 위한 시스템 및 방법 모두를 포함한다. 그러나, 본원 발명의 실시예들은 흡기 엔진 밸브들을 작동시키기 위해서 이용될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 이하에서는 본원 발명의 제 1 실시예를 참조하여 설명하고, 그러한 실시예의 한 예가 첨부 도면들에 도시되어 있다. 본원 발명의 제 1 실시예가 도 1 내지 도 3 그리고 도 7에 작동 시스템(10)으로 도시되어 있다.
도 1 내지 도 3 그리고 도 7을 참조하면, 시스템(10)은 하나 또는 둘 이상의 내부 유압 유체 공급 통로(110)를 포함하는 고정형 하우징(100)을 포함할 것이다. 하나 또는 둘 이상의 내부 유압 유체 공급 통로(110)가 마스터 피스톤(130) 및 슬레이브 피스톤(160)을 유압 유체 공급부(330)에 연결할 것이다. 공급 통로(110)가 유체 공급부(330)로부터 온/오프 솔레노이드 밸브(120)를 통해서 그리고 제어 밸브(150)를 통해서 연장할 것이다. 유압 유체 펌프(340)를 이용하여 시스템(10) 내에 포함되는 마스터 피스톤(130), 엔진 브레이크 제어 밸브(150), 및 슬레이브 피스톤(160) 사이에서 연장하는 하나 또는 둘 이상의 유압 유체 공급 통로(110)로 저압 유압 유체를 선택적으로 제공하기 위해서 솔레노이드 밸브(120)의 온/오프 제어가 이용될 수 있을 것이다. 전술한 각각의 구성요소들 중 3개가 도 1에 도시되어 있고 그리고 시스템(10)의 일부를 구성한다.
슬레이브 피스톤(160)은 엔진 밸브 헤드(360) 내에 슬라이딩이 가능하게 배치된 엔진 밸브(350)와 접촉할 것이다. 슬레이브 피스톤(160)은 엔진 밸브(350)와 직접적으로 접촉하는 것으로 도 7에 도시되어 있지만, 본원 발명의 범위 내에서, 밸브 브릿지와 같은 어떠한 공지된 밸브 트레인 요소라도 슬레이브 피스톤과 엔진 밸브 사이에 배치될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 엔진 밸브(350)가 마스터 피스톤(130)의 영향하에서 슬레이브 피스톤(160)의 이동의 결과로서 개방 및 폐쇄되도록 선택적으로 작동될 수 있을 것이다.
도 1, 도 2 및 도 7을 참조하면, 전용 로커 아암(전용 엔진 브레이크 로커 아암일 수 있다)(200)이 로커 샤프트(210) 상에 피봇식으로 장착될 수 있다. 로커 아암(200)이 캠 롤러(220), 마스터 피스톤 접촉 표면(230), 및 편향 피스톤 접촉 표면(240)을 포함할 것이다. 하나 또는 둘 이상의 캠(300)을 포함하는 캠 샤프트가 로커 아암(200)에 인접하여 회전가능하게 장착될 수 있다. 캠(300)은 엔진 브레이크 및 선택적으로 BGR 밸브 작동과 같은 엔진 밸브 작동 모션을 제공하는 하나 또는 둘 이상의 로브(320)를 포함할 것이다. 엔진 작동의 제 1 모드 중에, 예를 들어, 엔진 작동의 포지티브 파워 모드 중에 시스템(10)이 엔진 브레이크를 제공할 때, 래시 공간(310)이 캠(300)과 캠 롤러(220) 사이에 제공될 수 있을 것이다. 래시 공간(310)은 엔진 작동이 비-브레이크 모드에 있는 동안에 캠 로브(320)의 높이와 같거나 그보다 클 것이다.
고정형 하우징(100)은 로커 아암(200)의 위쪽에 또는 그에 인접하여 장착될 것이다. 하우징(100)은 하나 또는 둘 이상의 유압 유체 통로(110)를 포함할 것이고, 상기 통로는 특히 마스터 피스톤 보어(132)로 저압 유압 유체를 제공하고, 상기 마스터 피스톤 보어 내에는 마스터 피스톤(130)이 슬라이딩 가능하게 배치된다.
고정형 하우징(100)은 또한 내부에 편향 피스톤(146)이 슬라이딩 가능하게 배치되는 편향 피스톤 보어(142)를 포함하는 편향 기구(140)를 포함할 수 있을 것이다. 편향 피스톤(146)은 긴 하부 부분과 상부 헤드 부분을 포함할 것이고, 그리고 하우징(100)을 통해서 로커 아암(200)의 편향 피스톤 접촉 표면(240)과 선택적으로 접촉하도록 연장될 것이다. 편향 피스톤(146)은 편향 피스톤 스프링(144)에 의해서 로커 아암(200)을 향해 하향 편향될 것이다. 스프링(144)의 편향력은 유압 유체 공급 통로(110)를 통해서 마스터 피스톤 보어(132)로 선택적으로 공급될 수 있는 저압 유압 유체에 의해서 마스터 피스톤(130)으로 가해지는 힘 보다 적도록 선택될 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 3 및 도 7에 도시된 시스템(10)의 작동이 도 2 및 도 3을 참조하여 설명된다. 도 2를 참조하면, 엔진 작동의 제 1 모드 동안에, 예를 들어, 엔진 브레이크가 요구되지 않는 시간인 엔진의 포지티브 파워 작동 동안에, 솔레노이드 밸브(120)(도 1 및 도 7 참조)는 저압 유압 유체가 마스터 피스톤 보어(132)로 제공되는 것을 방지하는 위치에서 유지될 것이다. 결과적으로, 편향 스프링(144)의 편향력은 편향 피스톤(146)을 하향 가압할 것이고, 그에 따라 편향 피스톤은 로커 아암(200)의 편향 피스톤 접촉 표면(240)을 가압할 것이다. 다시, 로커 아암(200)이 시계 방향으로 회전되며, 그에 따라 마스터 피스톤(130)이 마스터 피스톤 보어(132) 내로 밀려나고 그에 따라 래시 공간(310)이 최대 상태로 유지된다. 결과적으로, 캠 로브(320)가 로커 아암(200)으로 감소된 양의 모션을 부여하거나, 또는 바람직하게는 아무런 모션도 부여하지 않을 것이며, 이는 다시 마스터 피스톤(130)으로부터 슬레이브 피스톤(160)으로 엔진 브레이크 밸브 작동이 전달되지 않게 한다(도 1 참조).
도 3을 참조하면, 엔진 작동의 제 2 모드 동안에, 예를 들어, 엔진의 엔진 브레이크 작동 동안에, 솔레노이드 밸브(120)는 저압의 유압 유체가 마스터 피스톤 보어(132) 내로 공급되는 것을 허용하는 위치에서 유지된다. 솔레노이드 밸브(120)로부터 제공되는 유압 유체는 제어 밸브(150)(도 1 및 도 7 참조)를 통해서 유동할 것이고, 상기 제어 밸브는 체크 밸브를 포함하고 그리고 유체의 일방향 유동만을 허용할 것이다. 결과적으로, 편향 스프링(144)의 편향력은 마스터 피스톤(130)에 의해서 로커 아암(200)에 작용하는 힘에 의해서 극복된다. 보다 구체적으로, 마스터 피스톤 보어(132)로 제공되는 유압 유체는 마스터 피스톤(130)을 마스터 피스톤 보어의 내측벽으로부터 멀어지는 쪽으로 이동되게 할 것이고, 그에 따라 마스터 피스톤이 로커 아암(200)의 마스터 피스톤 접촉 표면(240)을 가압하게 될 것이다. 다시, 로커 아암(200)이 반시계 방향으로 회전되며, 그에 따라 편향 피스톤(146)이 스프링(144)의 편향에 대항하여 위쪽으로 밀어 올려지고 그에 따라 래시 공간(310)이 사라지거나 최소 상태로 배치될 것이다. 결과적으로, 캠 로브(320)가 증대된 양의 모션, 또는 바람직하게 모든 모션을 로커 아암(200)으로 부여할 것이며, 이는 다시 마스터 피스톤(130)으로부터 슬레이브 피스톤(160)(도 1 및 도 7 참조)으로 엔진 브레이크 밸브 작동이 전달되는 결과를 초래한다. 엔진 작동의 제 2 모드로부터 엔진 작동의 제 1 모드로 돌아가기를 희망하는 경우에, 솔레노이드 밸브(120)가 폐쇄될 것이고, 이는 다시 제어 밸브(150)가 하우징(100) 내의 공급 통로(110)의 일부분으로부터 유체 압력을 배출(vent)할 수 있게 할 것이다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 시스템(10)의 제 2 실시예가 하나 또는 둘 이상의 내부 유압 유체 공급 통로(110)를 포함하는 고정형 하우징(100)을 포함한다. 공급 통로(110)의 제 1 부분이 유체 공급부(330)로부터 유압 유체 펌프(340)를 통해서, 온/오프 솔레노이드 밸브(120)를 통해서 그리고 제어 밸브(150)를 통해서 연장한다. 시스템(10) 내에 포함되는 마스터 피스톤(130), 편향 기구(140), 제어 밸브(150), 및 슬레이브 피스톤(160) 사이에서 연장하는 유압 유체 공급 통로(110)의 나머지로 저압 유압 유체를 선택적으로 제공하기 위해서 솔레노이드 밸브(120)의 온/오프 제어가 이용될 수 있을 것이다. 전술한 각각의 구성요소들 중 3개가 도 4에 도시되어 있고 그리고 시스템(10)의 일부를 구성한다.
도 4, 도 5 및 도 7을 참조하면, 전용 로커 아암(전용 엔진 브레이크 로커 아암일 수 있다)(200)이 로커 샤프트(210) 상에 피봇식으로 장착될 수 있다. 로커 아암(200)이 캠 롤러(220), 마스터 피스톤 접촉 표면(230), 및 편향 피스톤 접촉 표면(240)을 포함할 것이다. 하나 또는 둘 이상의 캠(300)을 포함하는 캠 샤프트가 로커 아암(200)에 인접하여 회전가능하게 장착될 수 있다. 캠(300)은 엔진 브레이크 및 선택적으로 BGR 밸브 작동과 같은 엔진 밸브 작동 모션을 제공하는 하나 또는 둘 이상의 로브(320)를 포함할 것이다. 엔진 작동의 제 1 모드 중에, 예를 들어, 엔진 작동의 포지티브 파워 모드 중에 시스템(10)이 엔진 브레이크를 제공할 때, 래시 공간(310)이 캠(300)과 캠 롤러(220) 사이에 제공될 수 있을 것이다. 래시 공간(310)은 엔진 작동이 비-브레이크 모드에 있는 동안에 캠 로브(320)의 높이와 같거나 그보다 클 것이다.
고정형 하우징(100)은 로커 아암(200)의 위쪽에 또는 그에 인접하여 장착될 것이다. 하우징(100)은 하나 또는 둘 이상의 유압 유체 통로(110)를 포함할 것이고, 상기 통로는 특히 마스터 피스톤 보어(132)로 저압 유압 유체를 제공하고, 상기 마스터 피스톤 보어 내에는 마스터 피스톤(130)이 슬라이딩 가능하게 배치된다.
고정형 하우징(100)은 또한 내부에 편향 피스톤(146)이 슬라이딩 가능하게 배치되는 편향 피스톤 보어(142)를 포함하는 편향 기구(140)를 포함할 수 있을 것이다. 편향 피스톤(146)은 긴 하부 부분과 상부 헤드 부분을 포함할 것이고, 그리고 하우징(100)을 통해서 로커 아암(200)의 편향 피스톤 접촉 표면(240)과 선택적으로 접촉하도록 연장될 것이다. 편향 피스톤(146)의 상부 헤드 부분(147)은 편향 스프링(144)을 수용하도록 컵-형상을 가질 수 있을 것이다. 상부 헤드 부분(147)은 편향 피스톤 보어(142)의 벽과 유체 밀봉부를 형성할 수 있고 그리고 상부 헤드 부분과 편향 피스톤 보어(142)의 내부 벽 사이에 공간(149)을 형성할 수 있다. 그러한 공간(149)은 공급 통로(110)와 유압 소통될 수 있을 것이다. 편향 피스톤(146)은 편향 피스톤 스프링(144)에 의해서 로커 아암(200)을 향해 하향 편향될 것이다. 유압 유체 공급 통로(110)를 통해서 마스터 피스톤 보어(132) 및 편향 피스톤 보어(142)로 선택적으로 공급될 수 있는 저압 유압 유체에 의해서 마스터 피스톤(130) 및/또는 편향 피스톤의 내측 표면(148)으로 가해지는 힘 보다 적도록 스프링(144)의 편향력이 선택될 수 있을 것이다.
도 4 내지 도 7에 도시된 시스템(10)의 작동이 도 5 및 도 6을 참조하여 설명된다. 도 5를 참조하면, 엔진 작동의 제 1 모드 동안에, 예를 들어, 엔진 브레이크가 요구되지 않는 시간인 엔진의 포지티브 파워 작동 동안에, 솔레노이드 밸브(120)(도 4 및 도 7 참조)는 저압 유압 유체가 편향 피스톤 보어(142) 내의 공간(149)과 마스터 피스톤 보어(132)로 제공되는 것을 방지하는 위치에서 유지될 것이다. 결과적으로, 편향 스프링(144)의 편향력은 편향 피스톤(146)을 하향 가압할 것이고, 그에 따라 편향 피스톤은 로커 아암(200)의 편향 피스톤 접촉 표면(240)을 가압할 것이다. 다시, 로커 아암(200)이 시계 방향으로 회전되며, 그에 따라 마스터 피스톤(130)이 마스터 피스톤 보어(132) 내로 밀려나고 그에 따라 래시 공간(310)이 최대 상태로 유지된다. 결과적으로, 캠 로브(320)가 로커 아암(200)으로 감소된 양의 모션을 부여하거나, 또는 바람직하게는 아무런 모션도 부여하지 않을 것이며, 이는 다시 마스터 피스톤(130)으로부터 슬레이브 피스톤(160)으로 엔진 브레이크 밸브 작동이 전달되지 않게 한다(도 4 참조).
도 6을 참조하면, 엔진 작동의 제 2 모드 동안에, 예를 들어, 엔진의 엔진 브레이크 작동 동안에, 솔레노이드 밸브(120)는 저압의 유압 유체가 마스터 피스톤 보어(132) 및 편향 피스톤 보어(148) 내로 공급되는 것을 허용하는 위치에서 유지된다. 솔레노이드 밸브(120)로부터 제공되는 유압 유체는 제어 밸브(150)(도 4 및 도 7 참조)를 통해서 유동할 것이고, 상기 제어 밸브는 체크 밸브를 포함하고 그리고 유체의 일방향 유동만을 허용할 것이다. 결과적으로, 편향 스프링(144)의 편향력은 통로(110)를 통해서 공급되는 저압 유압 유체에 의해서 공간(149) 내의 편향 피스톤(146)에 가해지는 힘에 의해서 및/또는 마스터 피스톤(130)에 의해서 로커 아암(200)에 작용하는 힘에 의해서 극복될 수 있을 것이다. 보다 구체적으로, 마스터 피스톤 보어(132)로 제공되는 유압 유체 및 편향 피스톤 보어(142) 내의 공간(149)으로 제공되는 유압 유체는 마스터 피스톤 보어의 내측 벽으로부터 멀어지는 쪽으로 마스터 피스톤(130)이 이동되게 할 것이고, 그에 따라 마스터 피스톤이 로커 아암(200)의 마스터 피스톤 접촉 표면(240)을 가압하게 될 것이고, 그리고 편향 피스톤(146)이 로커 아암 상의 편향 피스톤 접촉 표면(240)으로부터 멀어지는 쪽으로 그리고 위쪽으로 이동되게 할 것이다. 다시, 로커 아암(200)이 반시계 방향으로 회전되어 래시 공간(310)이 사라지거나 또는 최소 상태로 배치되고, 그에 따라 편향 피스톤(146)이 위쪽으로 밀어 올려져서 로커 아암(200)과 거의 접촉하지 않거나 바람직하게는 전혀 접촉하지 않게 될 것이다. 결과적으로, 캠 로브(320)가 증대된 양의 모션, 또는 바람직하게 모든 모션을 로커 아암(200)으로 부여할 것이며, 이는 다시 마스터 피스톤(130)으로부터 슬레이브 피스톤(160)(도 4 참조)으로 엔진 브레이크 밸브 작동이 전달되는 결과를 초래한다. 엔진 작동의 제 2 모드로부터 엔진 작동의 제 1 모드로 돌아가기를 희망하는 경우에, 솔레노이드 밸브(120)가 폐쇄될 것이고, 이는 다시 제어 밸브(150)가 하우징(100) 내의 공급 통로(110)의 일부분으로부터 유체 압력을 배출할 수 있게 할 것이다.
이른바 당업자는 본원 발명의 범위 또는 사상에서 벗어나지 않고도 본원 발명에 대해서 변형 또는 변경을 가할 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 1 내지 도 7에 도시된 로스트 모션 시스템(100)의 구성요소들 및 장치들은 단지 설명을 위한 것이다. 로스트 모션 시스템을 적절하게 운영하기 위해서 필요한 다른 부품들이 제공될 수 있을 것이고 그리고 마스터 피스톤, 슬레이브 피스톤, 편향 피스톤, 제어 밸브 및 솔레노이드 밸브의 구성은 여러 인자들, 예를 들어, 엔진의 사양에 따라서 달라질 수 있을 것이다. 그에 따라, 변형 및 변경 실시예들이 특허청구범위 및 그 균등물의 범위 내에 있다면, 본원 발명은 그러한 모든 변형 및 변경 실시예들을 포함할 것이다.

Claims (8)

  1. 로스트 모션 밸브 작동 시스템으로서:
    엔진 브레이크 하우징;
    상기 하우징을 통해서 연장하는 하나 또는 둘 이상의 유압 유체 공급 통로;
    상기 유체 공급 통로들 중 하나 이상과 소통하는 솔레노이드 밸브;
    상기 하우징 내에 제공된 마스터 피스톤 보어 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 마스터 피스톤으로서, 상기 마스터 피스톤 보어가 상기 유체 공급 통로들 중 하나 이상과 소통하는, 마스터 피스톤;
    상기 하우징 내에 제공된 슬레이브 피스톤 보어내에 슬라이딩 가능하게 배치되는 슬레이브 피스톤으로서, 상기 슬레이브 피스톤 보어가 유체 통로에 의해서 상기 마스터 피스톤 보어에 연결되는, 슬레이브 피스톤;
    로커 샤프트에 배치된 엔진 브레이크 로커 아암으로서, 마스터 피스톤 접촉 표면 및 편향 기구 접촉 표면을 가지는 로커 아암;
    상기 하우징 내에 배치되는 편향 기구로서, 상기 편향 기구가 상기 하우징을 통해서 연장하는 편향 피스톤 보어 내에 배치된 편향 피스톤을 포함하고, 상기 편향 피스톤이 상기 하우징으로부터 연장하여 상기 편향 기구 접촉 표면과 접촉하는, 편향 기구;
    상기 유체 공급 통로들 중 하나 이상과 소통하는 제어 밸브; 그리고
    상기 로커 아암으로 엔진 브레이크 모션을 부여하도록 구성된 캠 로브를 구비하는 캠을 포함하는
    로스트 모션 밸브 작동 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 편향 기구가 상기 로커 아암의 편향 피스톤 접촉 표면을 향해서 편향 피스톤을 편향시키도록 구성된 편향 피스톤 스프링을 포함하는
    로스트 모션 밸브 작동 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압 유체 공급 통로들 중 하나 이상이 상기 편향 피스톤 보어와 소통하는
    로스트 모션 밸브 작동 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 캠 로브가 엔진 브레이크 캠 로브인
    로스트 모션 밸브 작동 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 캠이 브레이크 캠 로브 및 브레이크 가스 재순환 캠 로브를 포함하는
    로스트 모션 밸브 작동 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 편향 기구가 유압적으로 작동되는
    로스트 모션 밸브 작동 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브가 다수의 마스터 피스톤 보어와 소통하는 유체 공급 통로들과 소통하는
    로스트 모션 밸브 작동 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    하나 또는 둘 이상의 유압 유체 통로에 연결된 유압 유체의 가압 공급원을 더 포함하며, 상기 편향 피스톤 스프링에 의해서 편향 피스톤으로 작용하는 편향력이 유압 유체의 가압 공급원에 의해서 편향 피스톤에 가해지는 압력 힘 보다 작은
    로스트 모션 밸브 작동 시스템.
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