KR20110112390A - 엔진 브레이킹 장치들 및 방법들 - Google Patents

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Abstract

내연 엔진을 정상 엔진 작동(normal engine operation)(20)으로부터 엔진 브레이킹 작동(engine breaking operation)(10)으로 전환하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 엔진에는, 적어도 하나의 배기 밸브(300) 및 상기 적어도 하나의 배기 밸브(300)를 주기적으로(cyclically) 개폐시키기 위한 적어도 하나의 캠(cam)(230)을 포함하는 배기 밸브 트레인 컴포넌트들(exhaust valve train components)이 포함된다. 본 장치는, 로커 암(rocker arm)(210) 또는 밸브 브릿지(valve bridge)(400)와 같은 배기 밸브 트레인 컴포넌트들 중 적어도 하나에 통합된 적어도 하나의 컴포넌트를 가지는 구동 수단(actuation means)(100)을 포함한다. 이 구동 수단(100)은 비작동 위치(inoperative position) 및 작동 위치(operative position)를 가지며, 비작동 위치에서는, 구동 수단(100)이 수축되고(retracted), 작은 브레이킹 캠 로브들(cam robes)(232 및233)이 스킵(skip)되어, 정상 엔진 작동(20)을 위한 메인 밸브 리프트 프로파일(main valve lift profile)(220m)이 만들어진다. 작동 위치에서는, 구동 수단(100)이 연장되어(extended), 모든 캠 로브들(220, 232 및 233)로부터의 모션(motion)이 엔진 브레이킹 작동(10)을 위해 적어도 하나의 배기 밸브에 전달된다. 본 장치는, 정상 엔진 작동(20) 및 엔진 브레이킹 작동(10) 사이의 전환을 이루기 위해, 구동 수단(100)을 비작동 위치 및 작동 위치 사이에서 움직이게 하는 컨트롤 수단(control means)(50)을 더 포함한다. 많은 타입의 구동 수단(100)들이 개시되어 있다. 또한 본 장치는 밸브 래시 조절 메카니즘(valve lash adjusting mechanism) 및 엔진 브레이크 리셋 수단(engine brake reset means)(150)을 포함한다.

Description

엔진 브레이킹 장치들 및 방법들 {ENGINE BRAKING DEVICES AND METHODS}
본 발명은 일반적으로 내연 엔진(internal combustion engine)의 브레이킹(braking)에 관한 것으로, 상세하게는 엔진 브레이킹 장치들 및 그 방법들에 관한 것이다.
엔진을 일시적으로 압축기로 전환시킴으로써, 내연 엔진을 브레이크(brake)로 사용하는 것은 당 업계에서 잘 알려져 있다. 또한 이러한 전환은, 연료를 차단하고, 엔진 피스톤의 압축 행정의 끝에서 또는 끝의 근처에서 배기 밸브(들)을 개방함으로써 이루어질 수 있다는 것도 잘 알려져 있다. 압축된 가스(통상적으로 공기)가 방출될 수 있게 함으로써, 압축 행정(stroke) 동안에 가스를 압축하기 위해 엔진에 의해 흡수된 에너지는, 연이은 팽창 또는 "동력(power)" 행정 동안에 엔진 피스톤에 되돌아오지 않고, 엔진의 배기 및 라디에이터(radiator) 시스템들을 통해 소산 된다. 이리하여 최종의 결과로 엔진의 효과적인 브레이킹이 이루어진다.
엔진 브레이크는 내연 엔진, 특히 디젤 엔진으로도 알려진 압축 연소 형태의 엔진에 있어서 바람직하다. 이러한 엔진은, 전방으로 움직이는 차량(vehicle)의 질량 및 관성에 의해 엔진이 구동축(drive shaft)을 통해 회전할 때 실질적으로 브레이킹을 제공하지 않는다. 차량에 대한 기술의 발전에 따라, 차량의 운반 능력(hauling capacity)은 증가해 오면서, 동시에 차량의 롤링(rolling) 및 바람에 대한 저항은 감소해 왔다. 따라서 디젤 동력 차량에 있어서, 강화된 브레이킹이 필요하게 되었다. 차량의 일반적인 드럼(drum) 또는 디스크(disk) 타입의 휠 브레이크들(wheel brakes)는 짧은 시간에 걸쳐 상당한 양의 에너지를 흡수할 수 있는 능력이 있지만, 예컨대 가파른 지형에서 운전할 때에는 브레이크를 반복적으로 사용하게 되어, 브레이크의 과열 및 파손이 일어날 수 있다. 엔진 브레이크를 사용하게 되면, 실질적으로 휠 브레이크들의 사용이 줄어들어, 브레이크들의 마모를 최소화하고, 브레이크 파손으로 야기되는 사고의 위험을 방지할 수 있다.
또한 차량의 기어박스(gearbox) 내의 기어를 바꿀 때에도 엔진 브레이크를 사용하고자 하는 바람이 있다. 이것은, 자동 또는 준자동(semi-automatic) 기어박스들이 더욱 흔히 장착되는 트럭들 또는 버스들과 같은 상업용 차량에 있어서 더욱 중요한 양상이 되는 경향이 있다. 이러한 기어박스들은 종래의 수동 기어박스들과 비유될 수 있는데, 차이점은 기어의 변환(shifting)이 운전자에 의해 수동적으로 이루어지는 것 대신에 컨트롤 디바이스(device)에 의해 이루어진다. 엎-시프트(up-shift) 동안 엔진의 구동 동력이 손실되는 것을 줄이기 위해, 엔진 속력이 가능한 한 빨리 새 기어 비율에 부합될 수 있는 것이 유리하다. 일정한 작동 파라미터들(parameters)이 얻어지면 엎-시프트 동안에 엔진 브레이크를 선택적으로 도입하여, 기어 변환 프로세스 동안에 엔진 속력을 급격히 줄일 수 있다는 것이 공지되어 있다.
엔진 브레이크는 여러 가지의 타입(type)이 있다. 통상적으로 엔진 브레이킹 작동은, 정상의 엔진 밸브 이벤트(engine valve event)에, 엔진 브레이킹 이벤트로 불리우는 보조 엔진 밸브 이벤트(auxiliary engine valve event)를 추가함으로써 이루어질 수 있다. 엔진 밸브 이벤트가 어떻게 일어나는지에 따라 엔진 브레이크는 다음과 같이 규정될 수 있다.
(a) 타입 Ⅰ 엔진 브레이크 - 이웃하는 캠(cam)으로부터 모션(motion)을 이입함(importing)으로써 엔진 브레이킹 이벤트가 일어나며, 이에 의해 소위 제이크 브레이크(Jake break)가 만들어지게 된다.
(b) 타입 Ⅱ 엔진 브레이크 - 기존의 캠 프로파일(profile)을 변경함으로써 엔진 브레이킹 이벤트가 일어나며, 이에 의해 로스트(lost) 모션 타입의 엔진 브레이크가 만들어지게 된다.
(c) 타입 Ⅲ 엔진 브레이크 - 엔진 브레이킹을 위한 전용의 캠(dedicated cam)을 이용함으로써 엔진 브레이킹 이벤트가 일어나며, 이에 의해 전용의 캠(로커(rocker)) 브레이크가 만들어지게 된다.
(d) 타입 Ⅳ 엔진 브레이크 - 기존의 엔진 밸브 리프트(valve lift)를 수정함으로써 엔진 브레이킹 이벤트가 일어나며, 이에 의해 일반적으로 블리더 타입(bleeder type)의 엔진 브레이크가 만들어지게 된다.
(e) 타입 Ⅴ 엔진 브레이크 - 엔진 브레이킹을 위한 전용의 밸브 트레인(valve train)을 이용함으로써 엔진 브레이킹 이벤트가 일어나며, 이에 의해 전용의 밸브(다섯번째 밸브) 엔진 브레이크가 만들어지게 된다.
또한 엔진 브레이크는 2개의 큰 카테고리로, 즉 압축 릴리스 엔진 브레이크(compression release engine break, CREB)와 블리더 타입 엔진 브레이크(bleeder type engine break, BTEB)로 나누어질 수 있다.
압축 릴리스 엔진 브레이크들은 엔진 피스톤의 압축행정의 끝에서 또는 그 근처에서(상사점(top dead center) 또는 TDC 라고도 알려짐) 배기 밸브(들)를 개방한다. 이들은 통상적으로, 개방될 배기 밸브(들)에 기계적 인풋(mechanical input)을 전달하기 위한 유압 회로들(hydraulic circuits)을 포함하고 있다. 이러한 유압 회로들은 통상적으로, 엔진으로부터의 기계적 인풋에 의해 마스터 피스톤 보어(master piston bore) 내에서 왕복 운동하는 마스터 피스톤을 포함한다. 회로 내의 유압 유체는 마스터 피스톤의 모션을 회로 내에 있는 슬레이브 피스톤(slave piston)에 전달하며, 슬레이브 피스톤은 회로 내의 유압 유체 흐름에 반응하여 슬레이브 피스톤 보어 내에서 왕복 운동을 하게 된다. 상기 슬레이브 피스톤은, 엔진 브레이킹 동안에 개방될 배기 밸브(들)에 직접적이거나 간접적으로 작용한다.
종래 기술의 CREB의 한 예가 커민스(Cummins)의 미국특허 US 3,220,392에 제공되어 있는데, 이는 참조에 의해 여기에 통합된다. 상기 특허에 기초한 엔진 브레이킹 시스템은 상업적으로 상당한 성공을 거두었다. 그러나 종래 기술의 엔진 브레이킹 시스템은 오버헤드(overhead) 위에 장착되는 추가적인 액세서리이다. 상기 브레이킹 시스템을 장착될 공간을 마련하기 위해, 스페이서(spacer)가 실린더 헤드와 밸브 커버(valve cover) 사이에 위치할 수 있으며, 상기 밸브 커버는 스페이서에 볼팅된다. 이러한 배치로 인해, 엔진에 있어서 불필요한 높이, 중량, 비용이 추가될 수 있다. 상기 지적된 문제점들의 대부분은, 브레이킹 시스템을 엔진 자체의 부품으로 보지 않고, 엔진에 대한 액세서리로 보기 때문에 초래되는 것이다.
엔진 브레이킹 시스템에 대한 중량, 크기 및 비용들을 줄이고. 리타딩 시스템(retarding system)을 지닌 배기 브레이크(exhaust brake) 및 터보차저(turbocharger) 등과 같은 다양한 보조 장비들의 상호관계를 향상시키는 설계 시스템들이 필요하다. 게다가 압축 릴리스 엔진 브레이크들에 대한 시장이 부품 시장(after-market)에서 원 장비 제조사들로 이전되어 왔다. 엔진 제조사들은, 압축 릴리스 타입 엔진 브레이크의 성능 및 신뢰성을 증가시키고 작동 파라미터들을 넓히려고, 그들의 엔진에 대한 설계 수정을 하고자 하는 강력한 의지를 보여 왔다.
(a) 초기의 통합된 로커 브레이크( Earlier Integrated Rocker Brake )
하나의 가능한 해결책으로는, 브레이킹 시스템의 컴포넌트들(components)들을 나머지 엔진 컴포넌트들과 통합시키는 것이다. 존슨(Jonson)에게 허여된 미국특허 US 3,367,312에서 압축 브레이킹 시스템의 부품들을 통합하고자 하는 시도를 발견할 수 있는데, 상기 특허에는, 로커 암(rocker arm)의 일 단부에 일체형으로 형성된 실린더 내에 위치하는 플런저(plunger) 또는 피스톤을 가지는 로커 암을 포함하는 엔진 브레이킹 시스템이 개시되어 있으며, 여기서 플런저는, 브레이킹 시스템의 작동을 허용하기 위해, 유압에 의해 외측 포지션(position)에 록킹(rocking)될 수 있다. 존슨은 또한, 파워 모드(power mode) 및 브레이킹 모드 모두에서 캠-구동 로커 레버(cam-actuated rocker lever)가 배기 밸브를 작동할 수 있게끔, 배기 밸브와 항상 접촉하게 플런저를 실린더로부터 외측으로 바이어싱(biasing) 하기 위한 스프링을 개시하고 있다. 브레이킹 작동(braking operation) 및 정상 파워 작동(normal power operation) 사이에서 선택적인 스위칭(selective switching)을 할 수 있도록, 로커 암 실린더로의 가압 유체의 흐름을 컨트롤하기 위해 컨트롤 밸브가 사용된다.
그러나 존슨의 압축 브레이킹 시스템의 컨트롤 밸브 유닛(unit)은 로커 암 조립체로부터 떨어져 위치하여서, 유체 전달 통로가 불필요하게 길어지고 반응 시간이 길어진다. 이는 또한, 브레이킹 시스템의 활성화가 일어날 수 있기 전에 압축되어야 할 오일(oil)의 양을 불필요하게 많아지게 하여서, 컴플라이언스(compliance)가 커지고, 압축 브레이킹의 타이밍(timing)에 대한 통제력이 낮아지게 된다. 게다가 컨트롤 밸브가 운전자에 의해 구동되는 수동 작동식 로터리(rotary) 타입 밸브이어서, 종종 브레이킹 작동에 대한 신뢰성이 떨어지고, 브레이킹 작동이 비효율적이다. 또한 로터리 밸브들은, 로터리 밸브 부재와 그와 관련된 원통형 보어(cylindrical bore) 사이에 바람직하지 않은 유체 누출이 발생할 수가 있다.
(b) 엔진 브레이킹을 위한 2-밸브개방을 하는 통합된 로커 브레이크( Integrated Rocker Brake with Two - Valve Opening for Engin Braking )
상업용 차량을 위한 또 다른 통합된 엔진 브레이킹 시스템이 미국특허 US 5,564,385(이하 '385 특허'라 칭함)로부터 공지되었는데, 여기서 엔진의 밸브 메카니즘 내 밸브 작동(valve play)을 취급하기 위해 로커 암의 작동 단부(operating end)에, 행정이 제한된(stroke-limited) 유압 피스톤이 설치된다. 로커 암에서 밸브 작동을 취급하기 위한 유압 피스톤에 가압된 오일을 공급하는데 압력조절 밸브가 사용된다. 상기 오일은 유로를 통해 로커 암에 공급되고, 이 유로에는 오일이 통과해 흐를 수 있는 매우 좁은 구멍형태의 배출구가 제공되어 있어서, 운전 상태에 따라 밸브 몸체가 미리 정해진 위치에 놓이게끔 한다. 이러한 목적을 위해 컨트롤 밸브에는 또한, 좁은 구멍을 통해 공급된 오일의 배출을 위해 설치된 조절가능한 마그네트(magnet) 밸브가 제공된다.
비록 상기 '385 특허'에 개시된 엔진 브레이크 시스템이 상업적으로 상당한 성공을 거두었으나, 이 시스템에는 일부 문제점들이 있다. 이 문제점들 중 하나는, 오일의 통행을 위한, 작고 신중하게 형성된 구멍이 포함되어 있어서, 막힘(clogging) 및 공차에 대해 매우 민감하다는 것이다. 게다가 이러한 공지된 밸브는 상대적으로 느린 연결(coupling) 및 연결해제(de-coupling)를 야기하며, 이는 기어 변환(gear shifting)과 연관하여 특히 현저하다. 또한, 예컨대 더러운 입자나 코팅(coating) 등으로 오염되는 것과 온도 변화와 같은 외부 장애에 대해 설계가 민감하다는 것이다.
또 다른 문제점은 엔진 브레이크 시스템의 유압식 구동에 관한 것으로, 유압식 구동은 본질적으로 컴플라이언스가 높다. 컴플라이언스가 높으면 큰 밸브 리프트 변형이 초래되고, 이는 밸브 하중을 증가시키게 된다. 밸브 하중이 증가하게 되면, 다시 컴플라이언스가 높아지게 된다. 유압식 컴플라이언스를 줄이기 위해서 유압 피스톤은 지름이 크게 설계되어야 한다. 지름이 큰 유압 피스톤은 연장된 위치(extened position)를 이루는 데 걸리는 시간이 길다. 따라서 '385 특허'에 교시된 시스템은 엎-시프트에서 엔진 속력을 줄이는 데에 사용하기에는 적합하지 않다.
이러한 종래 기술의 엔진 브레이크들의 또 다른 문제는, 브레이크 작동 동안 배기 밸브의 정상 작동이 영향을 받는다는 것이다. 브레이크 작동 중에는 캠 샤프트와 캠 팔로어(cam follwer) 사이의 클리어런스(clearance)가 실질적으로 감소하는데, 이는 엔진 브레이크 작동 중에 캠 샤프트 상의 제1로브(first lobe)에 의해 배기 밸브가 배기 행정에서의 정상치보다 더 멀리 열리게 되는 것을 의미한다. 일부 경우에 있어서는, 브레이크가 작동 중일 때 배기 밸브가 피스톤을 치지 않도록 피스톤에 리세스들(recesses)이 구비될 필요가 있다. 이런 리세스들, 그리고 비정상적으로 연장된 배기 밸브들은, 배기가스 컨트롤 등과 같은 여타 고려대상의 관점에서의 최적 엔진설계와 상충하게 된다.
공지된 설치에 있어서 추가적인 단점은, 밸브 래시(valve lash)를 세팅하기 위한 용이한 방법이나 적절한 래시 조절수단(lash adjusting means)이 없다는 것이다.
(c) 엔진 브레이킹을 위한 1-밸브개방을 하는 통합된 로커 브레이크( Integrated Rocker Brake with One - Valve Opening for Engin Braking )
엔진 브레이킹 동안 2개의 배기 밸브가 개방되는 대신에, 엔진 브레이킹을 위해 1-밸브개방을 하는 통합된 로커 브레이크가 미국특허 US 6,234,143(이하 '143 특허'라 칭함)에 개시되어 있다. 엔진 브레이크 구동기(actuator)는 로커 암에 피봇 지점(pivot point)과 원위단부(distal end) 사이에 배치되어 있다. 엔진의 밸브 브릿지(valve bridge) 및 로커 암은, 브레이크 구동기의 유압 또는 브레이킹 피스톤이 상기 로커 암의 피봇 지점 근처에 있는 내측(inner) 밸브를 구동시킬 수 있도록 설치되어 있다. 단지 하나의 배기 밸브만 구동시킴으로써 엔진 브레이킹 부하는 상당히 감소한다.
그러나 이 통합된 엔진 브레이크 시스템에는 다음과 같은 문제점들이 있다. 첫째로, 브레이킹 밸브가 브레이크 피스톤에 의해 들어 올려진 후, 밸브 브릿지가 경사지고, 이어지는 브레이킹 밸브 및 넌-브레이킹(non-braking) 밸브 양쪽에 작용하는, 로커 암에 의한 정상적 밸브 구동이 비대칭적이거나 불균형이 발생한다. 양쪽 밸브 스템(valve stem)들 상에, 또는 만일 브리지가 가이드된(guided) 경우에는 밸브 브릿지 가이드 상에 큰 쪽의 부하가 걸릴 수 있다. 둘째로는, 브레이크 시스템이, 로커 암 및 밸브 브릿지가 평행 설치된 특수 타입의 엔진에만 장착될 수 있다는 것이다.
(d) 리셋 밸브를 지닌 통합된 로커 브레이크( Integrated Rocker Brake with Reset Valve )
'143 특허'에 개시된 바와 같은, 엔진 브레이킹 작동에 의해 밸브들 또는 밸브 브릿지 상에 비대칭적 부하가 야기되는 것을 피할 노력으로, 리셋 밸브를 지닌 통합된 로커 브레이크가 미국특허 US 6,253,730(이하 '730 특허'라 칭함)에 개시되어 있다. 브레이킹 밸브가 그의 피크 브레이킹 리프트(peak braking lift)에 도달하기 전에 상기 리셋 밸브가 로커 암에 있는 유압 피스톤을 리셋(reset) 또는 후퇴(또는 수축)(retract) 시켜서, 메인(main) 밸브 리프트 이벤트가 시작하기 전에 브레이킹 밸브가 그의 시트(seat)로 되돌아오게 되며, 평준화된 밸브 브릿지 상에 로커 암이 작용할 수 있어서, 브레이킹 밸브 및 넌-브레이킹 밸브 모두를 비대칭 부하 없이 개방할 수 있다.
그러나 압축 TDC 근처에서 브레이킹 밸브를 리셋팅(resetting)하는 것은 매우 문제가 많다. 첫째로, 엔진 브레이킹을 위한 밸브 리프트 기간(duration) 및 크기가 매우 작으며, 리셋팅하기에는 한층 더 작다. 둘째로, 리셋팅이 피크의 엔진 브레이킹 부하 근처에서 일어나기 때문에 리셋 밸브 상에 높은 압력과 큰 부하가 걸리게 된다. 리셋팅에 대한 타이밍(timing)은 매우 중대한(critical) 사항으로서, 만일 리셋팅이 너무 빨리 일어나면, 브레이킹 밸브 리프트의 손실이 너무 많아지고(낮은 리프트 및 빠른 폐쇄(earlier closing)), 브레이킹 성능이 떨어진다. 만일 리셋팅이 너무 늦게 일어나게 되면, 브레이킹 밸브가 메인 밸브 리프트 이벤트 시작 전에 닫힐 수 없어서, 비대칭 부하가 야기된다. 따라서 '730 특허'에 따른 통합된 로커 엔진 브레이크는, 리셋 기간 및 높이가 매우 작고 리셋 밸브 상에 걸리는 압력 또는 브레이킹 부하가 매우 높을 때, 높은 엔진 속력에서 제대로 작동하지 못한다.
상술한 내용으로부터, 종래 기술의 엔진 브레이크 시스템에는 다음과 같은 결점을 하나 또는 그 이상 가지고 있음을 알 수 있다.
(a) 시스템이 특수한 타입의 엔진들에만 설치될 수 있다.
(b) 시스템의 반응(온 및 오프(on & off)) 시간이 느리다.
(c) 시스템이 유압식으로 구동되어 컴플라이언스가 크며, 이로 인해 큰 브레이킹 부하가 야기된다.
(d) 시스템이 밸브들 또는 밸브 브릿지 가이드 상에 비대칭 부하를 야기한다.
(e) 시스템이 너무 많은 부품들로 이루어지고, 매우 복잡하며, 높은 엔진 속력에서 제대로 작동되지 않는다.
(f) 시스템이 엔진 브레이킹 밸브들의 래시를 셋팅하는 용이한 방법을 가지고 있지 못하다.
(g) 시스템이 신뢰성이 낮고, 외부 장애에 민감하다.
(h) 시스템이 정상적 엔진 성능(효율 및 배기가스 배출)에 영향을 미친다.
본 발명의 엔진 브레이킹 장치는 상술한 종래 기술의 엔진 브레이킹 시스템의 단점들을 다루어 이들을 극복한다.
본 발명의 한 목적은 빠른 반응(온 및 오프) 시간을 가지는 엔진 브레이킹 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 컴포넌트들의 수가 더 적고, 복잡성이 줄어들고, 비용이 적게 들고, 시스템 신뢰성이 높아진 엔진 브레이킹 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 많은 컴포넌트들에 대한 제조 허용오차 요건을 증가시키지 않도록, 브레이킹 밸브 래시 조절 메카니즘(braking valve lash adjusting mechanism )을 포함하는 엔진 브레이킹 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 모든 엔진 속력에 있어서 효과적이고, 외적인 장애에 민감하지 않은 엔진 브레이킹 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 종래 기술의 엔진 브레이킹 시스템들에서 사용된 전통적 유압식 수단과 연관된 높은 컴플라이언스 및 과부하(overloading) 문제가 없는 기계적 링키지 수단(mechanical linkage means)을 통해 힘, 또는 엔진 브레이킹 로드(engine braking load)를 전달하는 엔진 브레이크 구동 수단(engine brake actuation means)을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 정상 엔진 작동에 영향을 주지 않을 엔진 브레이킹 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 엔진 브레이킹 장치는 내연 엔진을 정상 엔진 작동으로부터 엔진 브레이킹 작동으로 전환시켜준다. 엔진에는 적어도 하나의 배기 밸브 및 상기 적어도 하나의 배기 밸브를 주기적으로(cyclically) 개방 및 폐쇄하기 위한 적어도 하나의 캠을 포함하는 배기 밸브 트레인 컴포넌트들(exhaust valve train components)이 포함된다.
상기 장치는, 로커 암 또는 밸브 브릿지와 같은 배기 밸브 트레인 컴포넌트들 중 적어도 하나에 통합된 적어도 하나의 컴포넌트를 가지는 엔진 브레이크 구동 수단을 포함한다. 상기 구동 수단은 비작동 위치(inoperative position) 및 작동 위치(operative position)를 가진다. 상기 비작동 위치에서는 상기 구동 수단이 수축(후퇴)되어(retracted) 정상 엔진 작동으로부터 접속해제되며(disengaged), 상기 작동 위치에서는 상기 구동 수단이 연장(신장)되어, 엔진 브레이킹 작동을 위해 적어도 하나의 배기 밸브를 개방한다. 또한 상기 장치는, 정상 엔진 작동 및 엔진 브레이킹 작동 사이의 전환을 이루기 위해, 상기 구동 수단을 비작동 위치 및 작동 위치 사이에서 움직이게 하는 엔진 브레이크 컨트롤 수단(control means)을 가진다.
상기 구동 수단은, 엔진 브레이킹 작동에 의해 발생한 하중(load)을 전달하기 위한 기계적 링키지 수단을 더 포함한다. 상기 기계적 링키지 수단은, 피스톤-슬라이딩 디바이스(piston-sliding device), 볼-로킹 디바이스(ball-locking device), 쐐기 디바이스(wedge device), 토글 또는 링키지 디바이스(toggle or linkage device), 피스톤-커플링 디바이스(piston-coupling device)로 구성되는 그룹으로부터 선정되는 적어도 하나의 시스템을 포함한다.
또한 상기 장치는, 밸브 리프트 프로파일이 더 작은 프로파일로 리셋되도록, 엔진 브레이킹 작동 중에 상기 구동 수단을 작동 위치에서 비작동 위치로 이동시키는 리셋 수단을 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 엔진 브레이킹 장치는 종래 기술의 엔진 브레이킹 시스템에 비해, 더 빠른 반응, 더 양호한 성능, 더 적은 수의 컴포넌트들, 복잡성의 감소, 더 작은 비용 등과 같은 많은 장점들을 가진다.
첨부된 도면과 연관된 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대한 다음의 기술 내용으로부터, 이러한 본 발명의 장점들 및 여타 장점들이 보다 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 버전(version)에 따라, 정상 엔진 작동(normal engine operation) 및 부가된 엔진 브레이킹 작동 사이의 일반적인 관계를 보여주는 플로우 차트(flow chart)다.
도 2는 본 발명의 일 버전에 따라, 정상 엔진 작동 및 부가된 엔진 브레이킹 작동 사이의 관계를 보여주는 기능 차트(function chart)다.
도 3은 본 발명의 일 버전에 따른 엔진 브레이킹 작동 컨트롤을 보여주는 플로우 차트다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른, "오프(Off)" 및 "온(On)" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치(engine braking apparatus)에 대한 개략적인 도면이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 버전에 따라, 엔진 브레이크 컨트롤 수단이 "온" 위치, 그리고 "오프" 또는 드레인(drain) 위치에 있는 것을 보여주는 개략적인 도면이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 버전에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 솔레노이드 밸브(solenoid valve)에 대한 개략적인 도면이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 다른 버전에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 솔레노이드 밸브에 대한 개략적인 도면이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 버전에 따른 배기 밸브 리프트 프로파일을 보여주는 도면이다.
도 10은 리셋 수단을 지닌 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 10a는 도 10의 리셋 수단에 대해 선 A-A에 따른 단면도이다.
도 11a 및 11b는 본 발명의 제3 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 12a 및 12b는 본 발명의 제4 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 13a 및 13b는 본 발명의 제5 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 14a 및 14b는 본 발명의 제6 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 14c 및 14d는, 도 14a 및 14b에 도시된 실시 예에 사용된 피스톤-커플링 디바이스(piston coupling device)에 대한 "오프" 및 "온" 위치에서의 상세도이다.
도 15a 및 15b는 본 발명의 제7 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 15c 및 15d는, 도 15a 및 15b에 도시된 실시 예에 사용된 피스톤-커플링 디바이스에 대한 "오프" 및 "온" 위치에서의 상세도이다.
도 16a 및 16b는 본 발명의 제8 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 17a 및 17b는 본 발명의 제9 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 18a 및 18b는 본 발명의 제10 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 19는 본 발명의 제11 실시 예에 따른, "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 20a 및 20b는 본 발명의 제12 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 20c 및 20d는, 도 20a 및 20b의 실시 예에 사용된 브레이킹 피스톤들에 대한 개략적인 도면이다.
도 21a 및 21b는 본 발명의 제13 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 22a 및 22b는 본 발명의 제14 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 23은 본 발명의 제15 실시 예에 따른, "오프" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 24a 및 24b는 본 발명의 제16 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 24c 및 24d는, 도 24a 및 24b의 실시 예에 사용된 브레이킹 구동 수단에 대한 개략적인 도면이다.
도 25a 및 25b는 본 발명의 다른 버전에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 브레이킹 구동 수단에 대한 개략적인 도면이다.
도 26은 본 발명의 제17 실시 예에 따른, "오프" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 27은 본 발명의 또 다른 버전에 따른, "오프" 위치에서의 브레이킹 구동 수단에 대한 개략적인 도면이다.
도 28은 본 발명의 또 다른 버전에 따른, "오프" 위치에서의 브레이킹 구동 수단에 대한 개략적인 도면이다.
도 29는 본 발명의 제18 실시 예에 따른, "오프" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 30은 본 발명의 제19 실시 예에 따른, "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 31은 본 발명의 제20 실시 예에 따른, "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 32는 본 발명의 제21 실시 예에 따른, "오프" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 33은 본 발명의 제22 실시 예에 따른, "오프" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 34는 본 발명의 제23 실시 예에 따른, "오프" 위치에서의 엔진 브레이킹 디바이스에 대한 개략적인 도면이다.
도 35는 본 발명의 제24 실시 예에 따른, "오프" 위치에서의 엔진 브레이킹 디바이스에 대한 개략적인 도면이다.
도 36은 본 발명의 제25 실시 예에 따른, "오프" 위치에서의 엔진 브레이킹 디바이스에 대한 개략적인 도면이다.
도 37a 및 37b는 본 발명의 제26 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 38은 본 발명의 제27 실시 예에 따른, "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 39는 본 발명의 제28 실시 예에 따른, "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 40a 및 40b는 본 발명의 제29 실시 예에 따른, "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시 예들에 상세히 설명될 것인데, 그 예들이 첨부된 도면들에 도시되어 있다. 각 예들은 설명을 위한 것으로서, 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 사실상 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않으면서, 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 자명할 것이다. 예컨대, 일 실시 예의 부분으로서 기술되고 도시된 특징들이 다른 실시 예에 사용되어 또 다른 실시 예를 만들어 낼 수 있다. 따라서 이러한 수정 및 변형들은 첨부된 청구항들의 범위 및 그들의 등가물 내에 속하는 것으로서, 본 발명 내에 포함되는 것이다.
도 1은 정상 엔진 작동(20) 및 부가된 엔진 브레이킹 작동(10) 사이의 일반적인 관계를 보여주는 플로우 차트다. 일반적으로 엔진은 2개의 배기 밸브들(300)과, 정상 엔진 작동(20) 중에 배기 밸브들(300)을 주기적으로 열고 닫기 위한 하나의 배기 밸브 구동 수단(또는 리프터)(200)을 포함한다. 엔진 브레이킹 작동(10)은, 엔진 브레이크 구동 수단(100)을 비작동 위치(inoperative position)(0)에서 작동 위치(operative position)(1)로 움직이기 위해 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)을 켬(turning on)으로써 이루어진다. 디폴트(default)로, 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)은 오프 상태이며, 엔진 브레이크 구동 수단(100)은 비작동 위치(0)에 있으며, 엔진은 연소 위치(firing position)(2)에 있게 된다.
도 2는, 본 발명의 일 버전에 따라 정상 엔진 작동(20) 및 부가된 엔진 브레이킹 작동(10) 사이의 일반적 관계를 보여주는 기능 차트다. 정상 엔진 작동(20)에 있어서, 밸브 트레인 컴포넌트들 사이의 갭(gap)(234) 때문에, 블록(block)(240)에 도시된 바와 같이 배기 캠(230) 상의 작은 캠 로브(cam lobe)(들)이 스킵(skip)되어서, 정상 엔진 밸브 이벤트(20N)를 위한 메인 배기 밸브 리프트 프로파일(220m)이 형성된다. 엔진 브레이킹 작동(10)에 있어서는, 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 엔진 브레이크 구동 수단(100)의 모션(motion)을 비작동 위치(0)와 작동 위치(1) 사이에서 컨트롤한다. 비작동 위치(0)에서는 구동 수단(100)이 갭(234)을 형성하기 위해 수축(후퇴)되고, 반면에 작동 위치(1)(컨트롤 수단(50)이 켜짐)에서는, 블록 120에 도시된 바와 같이 갭(234)을 흡수하기 위해 구동 수단(100)이 연장(신장)된다. 갭(234)이 없어지면, 블록 125에 도시된 바와 같이, 크고 작은 모든 캠 로브들로부터의 모션이 로커 암에 의해 포착된다. 그러나 브레이킹 밸브 리프트 프로파일은, 엔진 브레이크 리셋 수단(150)이 있느냐 없느냐에 따라 달라진다.
만일 엔진 브레이크 리셋 수단이 없으면, 모든 캠 로브들의 모션이 엔진 밸브(들)에 전달되어서, 엔진 브레이킹 밸브 이벤트(10B)를 위한 엔진 밸브 리프트 프로파일(220v)을 생성한다. 그러나 엔진 브레이크 리셋 수단(150)이 있는 경우에는, 엔진 브레이크 구동 수단(100)은 엔진 브레이킹 작동(10)의 각 사이클(cycle) 동안 일시적으로 연장된 위치에서 수축된 위치로 변환될 것이며, 이는 큰 캠 로브로부터의 밸브 리프트 프로파일의 끝 부분을 자르게 되어, 엔진 브레이킹 밸브 이벤트(10R)를 위한 엔진 밸브 리프트 프로파일(220h)를 생성하게 된다. 캠 리프트가, 작은 캠 로브들보다 더 높은, 큰 캠 로브의 높은 부분으로 들어갈 때 리셋 수단(150)이 시작됨을 유의해야 한다. 따라서 큰 밸브 리프트 프로파일의 높은 부분만 잘라지게 된다. 일단 캠 리프트가, 작은 캠 로브들 높이 아래에 있는, 큰 캠 로브의 낮은 부분으로 다시 돌아가면, 리셋 수단(150)이 접속해제(disengaged) 되고, 작은 캠 로브들이 시작되기 전에 엔진 브레이크 구동 수단(100)이 갭(234)을 흡수하기 위해 작동 위치로 연장되어, 제2의 밸브 리프트 프로파일이 유지된다.
도 3은 본 발명의 일 버전에 따른 엔진 브레이킹 작동 컨트롤을 보여주는 플로우 차트인데, 컨트롤이 정상 엔진 작동 블록(block)(710)에서 시작되는 것으로 가정한다. 다음의 컨트롤 블록(720)에서 엔진 브레이킹이 필요한지를 결정한다. 만일 필요하지 않다면, 컨트롤 블록(722)에 도시된 바와 같이 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 꺼진다. 그리고 엔진 브레이크 구동 수단(100)이 비작동 위치(0)로 수축되어(컨트롤 블록(724)), 모든 작은 캠로브들이 스킵되어서(컨트롤 블록(726)), 컨트롤 블록(728)에서, 정상 엔진 작동(20)을 위한 메인 밸브 리프트 프로파일만 만들어진다.
만일 엔진 브레이킹이 필요하다면, 컨트롤 블록(730)에 도시된 바와 같이, 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 켜질 것이다. 그리고 컨트롤 블록(740)에 도시된 바와 같이, 엔진 브레이크 구동 수단(100)이 기계적 링키지(mechanical linkage)를 형성하기 위해 연장되어서, 모든 캠 모션이 로커 암 및 통합된 엔진 브레이크 구동 수단에 의해 포착된다. 다음의 컨트롤 블록(750)에서 엔진 브레이크 리셋 수단이 있는지를 파악한다. 만일 엔진 브레이크 리셋 수단이 없다면, 컨트롤 블록(760)에 도시된 바와 같이, 큰 캠 로브 및 작은 캠 로브 모두로부터 완전한 밸브 리프트 프로파일이 생성된다. 이제 컨트롤은, 엔진 브레이킹 컨트롤의 새로운 사이클을 시작하기 위해 다시 블록(720)으로 되돌아간다.
컨트롤 블록(750)에서 엔진 브레이크 리셋 수단이 존재함이 밝혀지면, 다음 컨트롤 블록은 770이 될 것이며, 여기서 리셋 수단(150)이 엔진 브레이크 구동 수단(100)을 수축시켜서 큰 캠 로브로부터의 밸브 리프트 프로파일의 끝 부분이 잘라지게 된다. 리셋팅은 큰 밸브 리프트 프로파일의 높은 부분 동안에 일어난다. 일단 밸브 리프트가 큰 밸브 리프트 프로파일의 낮은 부분으로 되돌아가면, 리셋 수단(150)이 접속해제되고 구동 수단(100)이 다시 연장되어 기계적 링키지를 형성하게 되는데, 이는 컨트롤 블록(780)에 도시된 바와 같이, 작은 캠 로브가 시작되기 전에 일어난다. 따라서 리셋 수단(150)은 엔진 브레이크 구동 수단(100)과 함께 작동하여, 컨트롤 블록(790)에 도시된 바와 같이, 절단된 큰 밸브 리프트 프로파일 및, 작은 캠 로브들로부터의 완전한 제2의 밸브 리프트 프로파일을 만들어낸다. 이제 엔진 브레이킹 컨트롤은 블록(720)으로 되돌아가서 컨트롤 사이클이 반복된다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다. 엔진 브레이크 구동 수단(100)은 엔진 배기 밸브 트레인(train) 또는 밸브 리프터(200)의 로커 암(210)에 통합되어 있다. 밸브 트레인은, 캠(230), 캠 팔로어(cam follower)(235), 로커 암(210), 밸브 브릿지(400), 배기 밸브들(300a 및 300b)(또는 간단히 300)을 포함하는 컴포넌트들을 가지고 있다. 배기 밸브들(300)은 엔진 밸브 스프링들(310a 및 310b)(또는 간단히 310)에 의해 엔진 실린더 헤드(500) 상에서 그들의 시트(seat)(320)에 맞대어 상향으로 바이어스되어, 엔진 실린더(도시되지 않음)와 배기 매니폴드(600) 사이에 가스가 흐르는 것을 밀봉해준다. 배기 밸브들(300)의 주기적 개방 및 폐쇄를 위해 캠(230)으로부터의 모션 또는 기계적 인풋(input)을 배기 밸브들(300)에 전달하기 위해, 로커 암(210)이 로커 샤프트(rocker shaft)(205) 상에 피봇식으로(pivotally) 장착되어 있다.
여기서 단순화를 위해 도시되지 않은, 브레이킹 피스톤(160)의 아래 부분(162)(도 4b)에 부착될 수 있는 엘리펀트 풋(elephant foot) 등과 같은 여타의 밸브 트레인 컴포넌트들이 있을 수 있다. 캠(230)에는, 내측 베이스 서클(inner base circle, IBC)(225) 위에 주로 정상 엔진 작동을 위한 하나의 큰 로브(220)와, 엔진 브레이킹 작동을 위한 두 개의 작은 로브들(232 및 233)이 포함되어 있다. 로커 암(210)은 스프링(198)에 의해 밸브 브릿지(400)에 맞대어 바이어스되며, 엔진 브레이크가 켜지지 않은 상태에서는 캠(230)과 캠 팔로어(235) 사이에 갭(234)이 형성된다(도 4a). 갭(234)은 래시 조절 메카니즘(lash adjustment mechanism)에 의해, 엔진 브레이크가 필요치 않을 때 작은 캠 로브들이 스킵될 수 있는 높이로 셋팅 된다. 래시 조절 스크류(lash adjusting screw)(110)는 잠금너트(lock nut)(105)에 의해 로커 암(210) 상에 고정되어 있으며, 이 또한 엔진 브레이크 구동 수단(100)의 부분이 되는 것이다. 밸브 트레인 컴포넌트들 사이의 갭(234) 때문에 스프링 수단은 스프링(198)과 그 조립체 또는 마운팅(mounting)을 포함할 수 있다. 스프링(198)은, 가장 높은 엔진 속력에서도 밸브 트레인 컴포넌트들의 어떠한 것이 노-팔로잉 되는 것(no-following)을 방지하도록 그의 프리로드(preload)가 충분히 높고, 그러나 동시에, 필요 시 엔진 브레이크 구동 수단(100)이 켜질 수 있도록 충분히 낮게끔 설계된다. 스프링(198)의 일 단부(end)는 엔진 또는 엔진의 고정된 컴포넌트 상에 장착되고, 타 단부는 로커 암(210)의 탑(top)(215)와 같은 밸브 트레인 컴포넌트들 중 하나 위에 장착된다.
엔진 브레이크 구동 수단(100)은 도 4b에 도시된 바와 같이, 세 개의 엘리먼트들의 세 면들에 의해 구속되는 다수의 볼들(balls)(175)을 지닌 볼-로킹 디바이스(ball-locking device)다. 제1 면은 래시 조절 스크류(110)의 바닥에 있는 경사진 면(192)이 되고, 제2 면은, 볼-로킹 피스톤(165)의 보어(bore)(190) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 브레이킹 피스톤(160)의 탑(top)에 있는 편평한 면이 된다. 브레이킹 피스톤(160)의 스트로크(stroke)는 참조부호 195로 표기되었는데, 이는 갭(234)(도 4b)을 흡수한다. 제3 면은, 도 4a에 도시된 바와 같이 볼-로킹 디바이스가 수축된 위치 또는 "오프" 위치에 있을 때 환형의 그루브(annular groove)(170) 상의 면이 되거나, 또는 도 4b에 도시된 바와 같이 볼-로킹 디바이스가 연장된 위치 또는 "온" 위치에 있을 때 보어(190)에 있는 면이 된다.
엔진 브레이크 구동 수단(100)의 움직임은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)에 의해 컨트롤 되는데, 도면에는, 코일 구조물(coil structure)(51)을 포함하는 전자 유압 기계식(electro-hydro-mechanical) 시스템(또는 3-방향 플로우 컨트롤 밸브(three-way flow control valve)으로 도시되어 있다. 플로우 컨트롤 밸브(50)는 스풀(spool)(58)을 가지고 있으며, 양극 및 음극 단자들(terminals)(55 및 57)을 통한 전류에 의해 켜지고 꺼지게 된다. 스풀(58)이 슬라이딩함에 따라 포트(port)(오리피스 또는 드릴)(111 또는 222)가 개방되거나 닫혀져서, 유압 유체, 예컨대 엔진 윤활유가, 로커 샤프트(205) 내에 있는 흐름 통로(flow passage)(214) 및 방사상의 오리피스(radial orifice)(212)와, 로커 암(210) 내에 있는 언더컷(undercut)(213) 및 흐름 통로(214)와, 볼-로킹 피스톤(165)에 있는 슬롯(slot) 또는 언더컷(180)(도 4b)을 포함하는 엔진 브레이킹 유체 서킷(fluid circuit) 안으로 들어오거나 바깥으로 나갈 수 있다. 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)은 원격에 위치할 수 있으며, 다수의 엔진 실린더들에 대해 엔진 브레이크를 컨트롤하는 데 사용될 수 있으며, 브레이킹 유체 서킷은 엔진 및 구동 수단(100)의 여타 컴포넌트들에 이를 수 있다.
엔진 브레이크가 필요한 경우, 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 켜지고(도 5a), 엔진 오일이 브레이킹 유체 서킷을 통해 엔진 브레이크 구동 수단(100)으로 전달된다. 도 4b에는 흐름 통로(214)로부터의 엔진 오일이 래시 조절 스크류(110)의 바닥으로 들어올 수 있음을 보여주는데, 이는 래시 조절 스크류(110)의 스템(191)이, 브레이킹 피스톤(160)이 그 안에서 슬라이딩하는, 볼-로킹 피스톤(165)의 보어(190)보다 작기 때문이다. 오일의 압력은 스프링(198)의 힘을 극복하고 로커 암(210)을 밀어올려 시계 방향으로 회전시켜서, 캠(230) 및 캠 팔로어(235) 사이의 갭(234)을 흡수한다(도 4b). 래시 조절 스크류(110)가 로커 암(210)과 같이 위로 움직임에 따라, 볼들(175)이 경사진 면(192)를 따라 안쪽으로 이동하고, 볼-로킹 피스톤(165)에 있는 환형의 그루브(170) 바깥으로 나오게 된다. 이제, 오일 압력이 스프링 시트(176) 상의 스프링(177)의 힘을 극복하므로, 볼-로킹 피스톤(165)은 로커 암(210) 내의 보어(260) 내에서 아래로 움직일 수 있다. 일단 볼-로킹 피스톤(165)이 브레이크 피스톤(160)의 숄더(shoulder) 상에 멈추게 되면, 볼-로킹 디바이스는 도 4b에 도시된 바와 같이, 그의 연장된 위치 또는 작동 위치에서 잠김 상태가 되며, 갭(234)을 흡수하여 기계적 링키지를 형성한다. 갭(234)이 없으면, 캠(230)으로부터의 모든 모션이 배기 밸브들(300)에 전달되어, 엔진 브레이킹 작동을 위한 제2의 리프트 프로파일 및 확대된 메인 밸브 리프트 프로파일(enlarged main valve lift profile)이 만들어진다.
엔진 브레이킹이 필요치 않을 때에는 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 꺼지고(도 5b), 볼-로킹 피스톤(165)에 작용하는 오일 압력이 아주 작거나 없어서, 볼-로킹 피스톤(165)은 스프링(177)에 의해 보어(260)의 상부를 향해 상향으로 밀려진다. 일단 볼-로킹 피스톤(165)에 있는 환형의 그루브(170)가 볼들(175)과 정렬이 되면, 래시 조절 스크류(110)의 경사진 면(192)이 스프링(198)의 힘을 받아 하향으로 움직임으로써, 상기 볼들(175)이 외측으로 밀려져 환형의 그루브(170) 안으로 들어가게 된다. 이제 볼-로킹 디바이스는 수축된 위치 또는 비작동 위치에 있게 되며, 캠(230) 및 캠 팔로어(235) 사이에 갭(234)이 형성되어, 캠 모션의 부분, 즉 도 4a에 도시된 캠(230)의 낮은 부분이 스킵되며, 정상 엔진 작동을 위한 메인 밸브 리프트 프로파일이 생성된다.
본 발명은, 종래 기술의 엔진 브레이킹 시스템에 사용된 종래의 유압식 수단과 관련된 높은 컴플라이언스 및 과부하 문제를 가지지 않으면서, 힘 또는 엔진 브레이킹 부하를 전달하는 엔진 브레이크 구동 수단을 제공한다는 것을 알 수 있다. 따라서 컴플라이언스가 낮기 때문에 밸브 리프트 손실이 훨씬 적어진다. 브레이킹 피스톤(160)의 스트로크 및 지름 모두가, 유압식 수단을 지닌 종래 기술에 비해 훨씬 작게 설계될 수 있으며, 이는 엔진 브레이킹 반응시간, 관성 모멘트, 엔진 작동 상의 지나치게 높은 밸브 리프트 영향을 상당히 감소시켜 준다. 또한 밸브 트레인 컴포넌트들 사이에서의 갭(234)이 더 작게 되어, 밸브 트레인 컴포넌트들의 노-팔로우(no-follow) 가능성이 적어진다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 버전에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 플로우 컨트롤 밸브(flow control valve)에 대한 개략적인 도면이다. 밸브의 탑에는 코일 구조물(51)이 있고, 그 코일 구조물(51)에 밸브 몸체(60)가 부착되어 있다. 상기 코일 구조물은 공지된 것이어서, 여기서는 단순화를 위해 상세히 도시하지는 않았다. 밸브 몸체(60)에는 그루브(62)가 있는데, 이는 밸브의 방향이 제한받지 않도록 밸브를 장착하는 데 사용된다.
밸브 몸체(60)에는 인렛 포트(inlet port)(111), 아웃렛 포트(outlet port)(211) 및 배출 포트(discharge port)(222)가 있다. 보어(75b) 내에는 볼(67)이 장착되어 인렛 포트(111)와 아웃렛 포트(211)를 분리해준다. 이동가능한 밸브 멤버(movable valve member), 예컨대 원통형 몸체(64)가 보어(75a) 내에 배치되어 아웃렛 포트(211) 및 배출 포트(222)를 분리시킨다. 상기 원통형 몸체(64)와 볼(67) 사이에는 플런저(plunger)(66)가 배치되어 있다. 상기 세 개의 포트들은 오-링들(O-rings)(65 및 68)에 의해 서로 분리되거나 씰링(sealing) 된다. 인렛 포트(111)의 앞에는, 오염물질이 밸브 내로 들어오는 것을 방지하기 위해 스크린(69)이 설치될 수 있다.
인렛 포트(111)로부터의 오일 압력이 볼(67)을 그의 시트(73b)에 유지시키고, 원통형 몸체(64)를 그의 시트(73a)로부터 떨어지게 밀어낸다. 이제 플로우 컨트롤 밸브(50)는 도 6a에 도시된 바와 같이, "오프" 위치에 있게 되며, 인렛 포트(111)로부터의 오일은 아웃렛 포트(211)로 들어갈 수가 없는 반면에, 아웃렛 포트(211)로부터의 오일은 배출 포트(222)로 흘러갈 수 있다.
엔진 브레이킹이 필요한 경우, 전류가 단자(55 및 58)를 통해 코일에 공급된다. 전자석의 힘이 구동 핀(actuation pin)(63)을 아래로 밀어서 원통형 몸체(64)를 그의 시트(73a) 쪽으로 밀어낸다. 동시에 볼(87)은 인렛 오일 압력에 대항하면서 밀려, 그의 시트(73b) 및 개구부로부터 떨어지게 된다. 이제 플로우 컨트롤 밸브(50)는 도 6b에 도시된 바와 같이, "온" 위치에 있게 되며, 인렛 포트(111)로부터의 오일이 아웃렛 포트(211)로 흘러들어갈 수 있으며, 반면에, 아웃렛 포트(211)로부터의 오일은 배출 포트(222)로 흘러들어갈 수가 없게 된다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 다른 버전에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 플로우 컨트롤 밸브(50) 대한 개략적인 도면이다. 이 컨트롤 밸브와 이전 컨트롤 밸브 사이의 유일한 차이점은, 원통형 몸체(64)가 볼로 대체되고, 플런저(66)가 가이드되는 핀(guided pin)으로 변경되었다는 것이다.
도 8a 및 8b는 도 4a 및 4b 실시 예에 대한 다른 버전을 보여주는 도면인데, 엔진 브레이크 구동 수단(100)과 상호작용하는 브레이크 리셋 수단(150)이 추가되었다. 상기 리셋 수단(150)은, 로커 암(210)의 리셋 보어(169) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 리셋 피스톤(166)을 포함한다. 정상의 엔진 작동 중에는, 스크류(179)(도 8b)에 의해 로커 암(210)에 고정된 스프링(199)에 의해, 리셋 피스톤(166)이 리셋 보어(169)의 탑으로 바이어스되어 있다(도 8a). 리셋 피스톤 및 엔진 블록 사이의 갭(185)은, 엔진 브레이크가 구동되지 않았을 때 전체적인 캠 회전 동안에 리셋 피스톤(166)이 엔진 블록과 접촉하지 않도록 설계된다(도 8a).
리셋 수단(150)이 있음으로 해서, 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같은 전자 유압 기계식 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)에 3-방향 솔레노이드 밸브(51)가 필요 없게 된다. 왜냐하면, 리셋 수단(150)은 유체를 드레인 시키는 수단도 되어, 필요 시 엔진 브레이크 구동 수단(100) 내의 엔진 오일을 드레인 시켜 엔진 브레이크를 끌 수 있기 때문이다. 따라서 드레인 포트(222)가 필요치 않으며, 3-방향 솔레노이드 밸브(51)는, 오일 공급 포트(111)를 열고 닫는 2-방향 솔레노이드 밸브로 대체될 수 있다.
엔진 브레이킹 작동 중에는 도 8b에 도시된 바와 같이, 흐름 통로(214)를 통해 리셋 피스톤(166)의 탑 위에 있는 상부 챔버(higher chamber)로 오일이 전달된다. 오일 압력이 스프링(199)의 힘을 이겨내어, 리셋 피스톤(166)을 정지부(stop)(178)까지 밀어내린다. 이로써 오일이 흐름 통로(214)를 통해 볼-로킹 디바이스로 흐를 수 있게 되며, 드레인 통로(167)는 막히게 된다. 리셋 피스톤(166)과 엔진 블록 사이의 갭(185)이 줄어들지만, 작은 캠 로브들(232 및 233)에 의한 로커의 회전이 엔진 브레이크 구동 수단(100)을 리셋시키지 않을 정도로 여전히 충분한 크기를 갖는다. 로커 암이 큰 로브(220)의 높은 부분에 의해 반시계 방향으로 회전할 때에만 리셋 피스톤(166)이 엔진 블록과 접촉하게 되어 하향 이동이 멈춰지는 반면에, 리셋 보어(169)는 로커 암(210)과 함께 하향 이동을 계속한다. 리셋 피스톤(166)이 흐름 통로(214a)를 차단하게 될 것이고, 흐름 통로(214)를 드레인 통로(167)에 연결시켜, 엔진 브레이크 구동 수단(100)으로부터 오일 압력을 릴리스(rekease) 시키게 될 것이다. 오일 압력이 없으면, 볼-로킹 피스톤(165)은 스프링(177)에 의해, 로커 암(210)에 있는 보어(260)의 탑 쪽 상향으로 밀려져서 볼-로킹 디바이스의 잠김 상태를 풀어, 도 8a에 도시된 바와 같은 수축된 위치로 되게 한다. 리셋팅으로 인해, 갭(234)에 해당하는 캠 리프트 부분은 스킵 또는 상실된다. 그리고 밸브 트레인은 더 짧아지게 되어, 확대된 메인 밸브 리프트 프로파일은 끝 부분이 잘라져 메인 밸브 리프트 프로파일로 돌아오게 된다. 캠 회전이 큰 캠 로브(220)의 피크(peak)를 통과할 때, 로커 암(210)은 시계 방향으로 회전하여 엔진 블록으로부터 멀리 이동하게 되어, 리셋 피스톤(166)은 오일 압력하에 리셋 보어(169) 내에서 아래로 슬라이딩하게 될 것이다. 캠 리프트가 확대된 캠 로브(220)의 하부부분 또는 작은 캠 로브들(232 및 233)의 피크 리프트 아래에 처하게 되면, 드레인 통로(167)가 차단되고 리셋 수단(150)은 접속해제된다. 통로(214a)에서 통로(214)로, 볼-로킹 디바이스에 대한 오일 공급이 다시 재개된다. 오일 압력하에 볼-로킹 디바이스는 연장되어 다시 작동 위치로 잠겨 지게 되며, 캠(230) 및 캠 팔로어(235) 사이의 갭(234)이 흡수되는데, 이는 IBC(225) 상에서 그리고 작은 캠 로브들(232) 전에 일어난다. 따라서 리셋 수단(150)이 있으면, 엔진 브레이킹 작동을 위한 엔진 밸브 리프트는 작은 캠 로브들(232 및 233)로부터의 모든 밸브 리프트들을 가지지만, 큰 캠 로브(220)로부터는 절단된 밸브 리프트를 가지게 된다.
도 9는 본 발명의 일 버전에 따른 엔진 배기 밸브 리프트 프로파일을 보여주는 도면이다. 메인 밸브 리프트 프로파일(220m)은 정상 엔진 작동에 대한 것이고, 확대된 메인 밸브 리프트 프로파일(220v)과, 밸브 리프트들(232v 및 233v)이 있는 제2의 밸브 리프트 프로파일은 엔진 브레이크 리셋팅이 없을 때의 엔진 브레이킹 작동에 대한 것이다. 또한 엔진 브레이킹 작동에 대한 하이브리드(hybrid) 밸브 리프트 프로파일도 있는데, 이는 엔진 브레이크 리셋 수단(150)으로 얻어진다.
정상 엔진 작동 중에는, 캠(230)의 낮은 부분으로부터의 밸브 리프트(220a)와 작은 캠 로브들(232 및 233)로부터의 밸브 리프트들(232v 및 233v)은 밸브 트레인 컴포넌트들 사이의 갭(234) 때문에 스킵된다. 단지 높은 부분(220b)만이 엔진 밸브들(300)에 전달되어서, 포인트(225a)에서 시작되어 포인트(225b)에서 끝나면서, 220b로 표기된 피크 리프트를 가지는 메인 밸브 리프트 프로파일(220m)을 생성한다. 낮은 부분(220a) 및 높은 부분(220b)은, 전환점(transition point)(220t)을 통과하는 전환선(transition line)에 의해 나누어진다. 낮은 부분(220a)의 높이(232p)는 밸브 리프트들(232v 및 233v)의 높이에 근접하고, 반면에 높은 부분(220b)은 메인 밸브 리프트 프로파일(220m)과 거의 같다.
엔진 브레이킹 작동 중에는, 엔진 브레이크 구동 수단(100)이 연장되어 밸브 트레인 컴포넌트들 사이의 갭(234)이 흡수된다. 캠(234)으로부터의 모든 모션이 배기 밸브들(300)에 전달될 수 있다. 그러나 밸브 리프트 프로파일은 리셋 수단(150)의 존재 유무에 따라 달라진다. 만일, 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이 리셋 수단이 없으면, 밸브 리프트 프로파일은 도 9에 도시된 바와 같이, 포인트(225d)에서 시작하여, 브레이킹 가스 재순환(braking gas recirculation, BGR) 범프(bump)(232v)를 지나, 압축 릴리스 브레이킹(compression release braking, CBR) 범프(233v)가 이어질 것이다. 그 다음, 낮은 부분(220a) 및 높은 부분(220b) 사이의 전환점(220t)을 통과해 리셋 포인트(220r)(리셋팅은 아님)로 상승하여 확대된 메인 밸브 리프트 프로파일(220v)의 피크(220e)를 넘어서, 마침내 밸브 리프트가 영(zero)이 되는 포인트(225c)에서 끝나게 될 것이다.
만일, 도 8a 및 8b에 도시된 바와 같이 엔진 브레이크 리셋 수단이 있으면, 엔진 브레이킹 작동 중의 밸브 리프트 프로파일은 리셋 포인트(220r)(도 9)에 이르기까지는 리셋이 없는 브레이킹 밸브 리프트 프로파일과 같을 것이다. 그 다음, 밸브 리프트는, 확대된 메인 밸브 리프트 프로파일(220v) 상의 리셋 포인트(220r)로부터 메인 밸브 리프트 프로파일(220m) 상의 포인트(220s)로 도로 하강하여, 포인트(225c) 보다는 훨씬 전의 포인트(225b)에서 끝나게 될 것이다. 이론적으로, 리셋 포인트(220r)는 전환점(220t)과 확대된 밸브 리프트의 피크(220e) 사이에 어디든지 될 수 있다. 그러나 리셋 포인트(220r)를 확대된 밸브 리프트의 피크(220e)에 보다 가깝게 만드는 것이 오일 소모량 및 리셋 피스톤의 이동을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 엔진 브레이크 리셋 수단(150)에 의해, 종래 기술, 예컨대 '730 특허'에 개시된 것의 결점들이 제거될 수 있다. 첫째, 리셋팅의 타이밍 및 크기(또는 높이)가 크리티칼(critical) 하지는 않게 된다. 리셋팅이 엔진 브레이킹 리프트 프로파일(233v) 중에 일어나지 않고, 확대된 메인 밸브 리프트 프로파일(220v)의 높은 부분(220b) 중에 일어난다. 둘째, 현재의 엔진 브레이크 시스템에서의 엔진 브레이킹 부하는 유압 수단에 의해 지지가 되는 것이 아니라 기계적 링키지 수단에 의해 지지가 되기 때문에, 리셋 밸브 또는 피스톤에 높은 오일 압력 또는 큰 부하가 작용하지 않는다. 리세팅은 기본적으로 기계적 링키지와의 연결해제(decoupling) 또는 접속해제(disengaging)에 의해 이루어진다. 따라서 여기서 개시된 리셋 수단은 보다 더 신뢰성이 있고, 변화(variation)에 대해 보다 관대하며, 설계 및 제조가 보다 용이하다.
도 10 및 그 단면도인 도 10a는, 도 8a 및 8b 실시 예의 다른 버전에 대한 도면으로서, 리셋 수단(150)에 오일 리테이닝 수단(oil retaining means)(350)이 추가된다. 오일 리테이닝 수단(350)은 드레인 오리피스(167a)를 밀봉하기 위해, 스프링(156)에 의해 하향으로 바이어스된 오일 리테이닝 피스톤(155)를 포함한다. 스프링(156)은 스프링 시트(158) 상에 장착되고, 피스톤(156)은 로커 암(210) 내에 있는 보어(154) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된다. 오일 리테이닝 수단(350)은 주로 윤활 목적을 위해 엔진 오일을 엔진 브레이크 유체 서킷 내에 유지하게끔 설계된다.
엔진 브레이크 유체 서킷에는 두 가지 레벨의 오일 공급 압력이 제공될 수 있다. 엔진 브레이킹 작동 중에는 최대 압력(예컨대 30 psi 게이지)을 지닌 엔진 윤활유가 엔진 브레이킹 수단(100)을 구동시키기 위해 브레이킹 서킷 내로 들어오고, 반면에 정상 엔진 작동 중에는, 낮은 레벨의 압력(예컨대 5 psi 게이지)을 지닌 오일이 엔진 브레이킹 수단(100), 리셋 피스톤(166), 오일 리테이닝 피스톤(155)을 구동시킬 수는 없다. 그러나 오일은 여전히 리셋 피스톤(166) 내의 오리피스(152)를 통해 흘러서(도 10), 시스템 윤활을 위해 엔진 브레이크 구동 수단(100) 내로 들어올 수 있다. 또한 엔진 브레이크 유체 서킷 내에 엔진 오일이 유지되고 있으면, 엔진 브레이킹 작동이 보다 빨리 켜진다, 즉 엔진 브레이킹 컨트롤 반응 시간이 줄어든다.
엔진 브레이킹 작동 중 리셋 수단(150)에 의해 구동 수단(100)으로부터 릴리스된 오일은, 스프링(156)에 대항하여 오일 리테이닝 피스톤(155)을 상향으로 밀어 드레인 홀(167a)을 개방시키기에 충분한 압력을 가져서, 엔진 브레이크 리셋팅 프로세스를 완료하기 위해 오일이 구동 수단(100)으로부터 흐름 통로들(214, 167, 167a)을 통해 외부 환경(ambient)으로 흐를 수 있다.
도 11a 및 11b는 상이한 볼-로킹 디바이스를 지닌, 본 발명의 또 다른 실시 예를 보여준다. 여기서 다시, 볼들(175)은 엔진 브레이크 구동 수단(100)의 세 개의 다른 엘리먼트들의 세 개의 면들에 의해 구속된다. 제1 면은 브레이킹 피스톤(160)의 경사진 면이 되고, 제2 면은 조절 스크류(110) 바닥의 편평한 면이 되며, 제3 면은, 볼-로킹 디바이스가 수축된 위치에 있을 때는 볼-로킹 피스톤(165)의 작은 지름의 면이 되고(도 11a) 또는 볼-로킹 디바이스가 연장된 위치에 있을 때는 볼-로킹 피스톤(165)의 큰 지름의 면이 된다(도 11b). 이전의 실시 예에서와 같이, 래시 조절 메카니즘이 엔진 브레이크 구동 수단(100) 내에 통합되어 있다. 스크류(110)의 크기를 줄이기 위해, 스크류(110)와 볼들(175) 사이에 와셔(washer)가 추가될 수도 있다.
엔진 브레이킹이 필요하면, 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 켜지고(도 5a), 엔진 오일이 엔진 브레이크 유체 서킷을 통해 엔진 브레이크 구동 수단(100)에 공급된다. 오일 압력은 스프링(198)의 힘을 극복하여 로커 암(210)을 밀어 올려 시계 방향으로 회전시켜서, 도 11a에 도시된 바와 같은, 캠(230) 및 캠 팔로어(235) 사이의 갭(234)를 흡수한다. 래시 조절 스크류(110)가 로커 암(210)과 같이 상향 이동함에 따라, 볼들(175)은 브레이킹 피스톤(160)의 경사진 면을 따라 상향 그리고 외측으로 이동한다. 또한 볼-로킹 피스톤(165)도 래시 조절 스크류(110)와 같이 상향으로 이동한다. 볼들(175)이 비켜지게 되면, 볼-로킹 피스톤(165)은, 스프링(177)의 힘을 이겨내는 오일의 압력에 의해 래시 조절 스크류(110)의 보어 속으로 더 상향 이동한다. 일단 볼-로킹 피스톤(165)이 래시 조절 스크류(110)에서 멈춰지면, 볼-로킹 피스톤은, 도 11b에 도시된 바와 같이 연장된 또는 작동 위치에 잠겨져서 기계적 링키지를 형성한다. 캠(230) 전체의 모션이 로커 암(210)에 의해 포착된다. 그러나 엔진 브레이크 리셋 수단(150) 때문에, 갭(234)에 해당하는 캠 리프트 부분은 확대된 캠 로브(220)의 높은 부분으로부터 절단되어, 엔진 브레이킹 작동을 위한 엔진 밸브 리프트는 작은 캠 로브들(232 및 233)로부터의 밸브 리프트들 모두를, 그러나 확대된 캠 로브(220)로부터는 절단된 밸브 리프트를 가지게 될 것이다. 만일 엔진 브레이크 리셋 수단이 없다면, 크고 작은 모든 캠 로브들로부터 전체적 캠 모션이 배기 밸브들(300)에 전달되어, 엔진 브레이킹 작동을 위한 제2의 리프트 프로파일 및 확대된 메인 밸브 리프트 프로파일을 만들 것이다.
엔진 브레이킹이 필요치 않을 때에는 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 꺼지고(도 5b), 볼-로킹 피스톤(165)에 작용하는 오일 압력이 아주 작거나 없어서, 볼-로킹 피스톤(165)은 스프링(177)에 의해 브레이킹 피스톤(160)을 향해 하향으로 밀려진다. 래시 조절 스크류(110)의 탑에는 유압 로크(hydraulic lock)을 제거하기 위해 오리피스가 있음을 유의하길 바란다. 일단 볼-로킹 피스톤(165)이 내려와 브레이킹 피스톤(160)에 맞닿게 되면, 볼들(175)은 브레이킹 피스톤(160)의 경사진 면을 따라 하향 그리고 내측으로 이동하여서, 래시 조절 스크류(110)가 스프링(198)의 힘으로 로커 암(210)과 같이 아래로 이동할 수 있다. 이제 볼-로킹 디바이스는 수축된 위치 또는 비작동 위치에 있게 되며, 캠(230) 및 캠 팔로어(235) 사이에 갭(234)이 형성되어, 작은 캠 로브들(232 및 233)을 포함하는 캠(230)의 낮은 부분이 스킵되어, 정상 엔진 작동을 위한 메인 밸브 리프트 프로파일이 만들어진다.
도 12a 및 12b는, 밸브 브릿지(400) 위 로커 암(210) 내에 다른 볼-로킹 디바이스를 지닌 엔진 브레이크 구동 수단(100)의 실시 예를 보여준다. 볼들(175)은, 스프링(198)의 힘에 의해 보통 보어(190) 내에 수축되어 있는 브레이킹 피스톤(160)에 있는 홀들에 의해 항상 구속되어 있다. 스크류(179)로 로커 암(210) 상에 장착된 시트(176)를 가지는 스프링(177)에 의해, 볼-로킹 피스톤(165)은 브레이킹 피스톤(160) 내 보어(260)의 하부로 바이어스된다.
엔진 브레이킹이 필요할 때에는, 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 켜지고(도 5a), 엔진 오일이 엔진 브레이크 유체 서킷을 통해 엔진 브레이크 구동 수단(100)에 공급된다. 오일 압력은 스프링(198)의 힘을 극복하고 로커 암(210)을 밀어 올려 시계 방향으로 회전시켜서, 도 12a에 도시된 바와 같이 캠(230) 및 캠 팔로어(235) 사이의 갭(234)를 흡수한다. 로커 암(210) 내에 있는 환형의 그루브(170)는, 볼-로킹 피스톤(165)의 상향 모션에 압박받아 외측으로 그리고 그루브(170) 내로 이동하게 되는 볼들(175)과 정렬하게 된다. 브레이킹 피스톤(160)은 밸브 브릿지(400)에 대해 밀려지고, 캠(230)이 IBC(225)에 있을 때 움직이지 않는다는 것을 유념 바란다. 일단 볼들(175)이 그루브(170) 내에 놓이게 되면, 오일이 흐름 통로(196)로부터 볼-로킹 피스톤(165)의 하부로 들어오고, 오일 압력이 스프링(177)의 힘을 극복하기 때문에, 볼-로킹 피스톤(165)은 브레이킹 피스톤(160) 내의 보어(260) 내에서 위로 슬라이딩한다. 일단 볼-로킹 피스톤(165)이 로커 암(210) 내의 보어(190)의 탑에 닿게 되면, 볼들(175)은, 도 12b에 도시된 바와 같이, 볼-로킹 피스톤(165)의 큰 외경에 의해 그루브(170) 내에 잠겨 진다. 이제 볼-로킹 디바이스는, 갭(234)을 흡수하는 스트로크 또는 트래블(travel)(195)로 연장된 위치에 놓이게 되며, 기계적 링키지를 형성하게 된다. 캠(230) 전체로부터의 모션은 배기 밸브들(300)에 전달되어, 엔진 브레이킹 작동을 위한 제2의 리프트 프로파일 및 확대된 메인 밸브 리프트 프로파일이 만들어진다. 확대된 메인 밸브 리프트 수정하기 위해, 리셋 수단이 쉽게 추가될 수 있다.
엔진 브레이킹이 필요치 않을 때에는 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 꺼지고(도 5b), 볼-로킹 피스톤(165)에 작용하는 오일 압력이 아주 작거나 없어서, 볼-로킹 피스톤(165)은 스프링(177)에 의해 브레이킹 피스톤(160) 내에 있는 보어(260)의 하부로 밀려진다. 일단 볼-로킹 피스톤(165)이 내려와 브레이킹 피스톤(160)에 기대게 되면, 볼들(175)은 환형의 그루브(170) 바깥, 그리고 내측으로 이동할 수 있으며, 로커 암(210)은 스프링(198)의 힘으로 하향 이동할 것이다. 이제 볼-로킹 디바이스는 수축된 위치에 있게 되며, 캠(230) 및 캠 팔로어(235) 사이에 갭(234)이 형성되어, 캠 모션의 부분, 즉 도 12a에 도시된 작은 캠 로브들(232 및 233)을 포함하는 캠(230)의 낮은 부분으로부터의 모션이 스킵되어, 정상 엔진 작동을 위한 메인 밸브 리프트 프로파일이 만들어진다.
도 13a 및 13b는, 볼-로킹 피스톤(165) 및 스프링(177)이 로커 암(210) 내의 보어(190) 내에 완전히 포함된 것을 제외하곤, 도 12a 및 12b에 도시된 것과 유사한 실시 예를 보여준다. 유압 로크를 제거하기 위해 플로우 오리피스(flow orifice)(168)가 추가되었으며, 이로써 보어(260) 내에서 볼-로킹 피스톤(165)이 움직일 수 있다. 상기 흐름 통로 또는 플로우 오리피스(168)는 선택 사항이며, 제거될 수도 있다. 그러나 오리피스(196)가 없으면, 엔진 브레이크를 끄기 위해서 3-방향 솔레노이드 밸브가 필요하다.
엔진 브레이킹이 필요할 때에는, 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 켜지고(도 5a), 엔진 오일이 엔진 브레이크 유체 서킷을 통해 엔진 브레이크 구동 수단(100)에 공급된다. 오일 압력은 스프링(198)의 힘을 극복하여 로커 암(210)을 밀어 올려 시계 방향으로 회전시켜서, 도 13a에 도시된 바와 같은, 캠(230) 및 캠 팔로어(235) 사이의 갭(234)를 흡수한다. 로커 암(210)이 위로 이동함에 따라 플로우 오리피스(168)가 열리게 될 것이며, 환형의 그루브(170)는, 볼-로킹 피스톤(165)의 하향 모션에 압박받아 외측으로 그리고 그루브(170) 내로 이동하게 되는 볼들(175)과 정렬하게 된다. 일단 볼들(175)이 그루브(170) 내에 놓이게 되면, 오일 압력이 스프링(177)의 힘을 극복하기 때문에, 볼-로킹 피스톤(165)은 아래로 내려오게 된다. 볼들(175)은 볼-로킹 피스톤(165)의 큰 외경 면에 의해 그루브(170) 내에 잠겨 진다. 볼-로킹 피스톤(165)이 브레이킹 피스톤(160)에 앉게 되면, 오리피스(168)를 통하는 오일의 흐름이 차단되어 오일 소모량이 줄어든다. 도 13b에 도시된 바와 같이, 이제 볼-로킹 디바이스는, 갭(234)을 흡수할 스트로크 또는 트래블(195)로 연장된 위치에 놓이게 되며, 기계적 링키지를 형성하게 된다. 갭(234)이 없어지면, 모든 캠 모션이 배기 밸브들(300)에 전달되어, 엔진 브레이킹 작동을 위한 제2의 리프트 프로파일 및 확대된 메인 밸브 리프트 프로파일이 만들어질 것이다.
엔진 브레이킹이 필요치 않을 때에는, 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 꺼지고(도 5b), 볼-로킹 피스톤(165)에 작용하는 오일 압력이 아주 작거나 없어서, 볼-로킹 피스톤(165)은 스프링(177)의 힘 아래에 브레이킹 피스톤(160) 내에서 위로 슬라이딩하게 된다. 볼들(175)은 환형의 그루브(170) 바깥 내측으로 이동하게 되며, 로커 암(210)은 스프링(198)의 힘으로 하향 이동할 것이다. 이제 볼-로킹 디바이스는 수축된 위치에 있게 되며, 도 13a에 도시된 바와 같이, 캠(230) 및 캠 팔로어(235) 사이에 갭(234)이 형성되어, 작은 캠 로브들(232 및 233)을 포함하는 캠(230)의 낮은 부분이 스킵된다.
도 14a 및 14b는, 로커 암(210) 내에 피스톤-커플링 디바이스(piston-coupling device)(123)를 지닌 엔진 브레이크 구동 수단(100)에 대한 실시 예를 보여주는 도면이며, 그 상세한 것은 도 14c 및 14d에 도시되어 있다.
세 개의 슬리브들(sleeves)(163a, 163b 및 163c)의 세 개의 보어들(183a, 183b 및 183c) 내에는 세 개의 피스톤들(164a, 164b 및 164c)이 슬라이딩 가능하게 배치된다. 슬리브(163b)는 브레이킹 피스톤(160) 내에 고정되어 있는 반면에, 슬리브들(163a 및 163c)는 로커 암(210) 내에 고정되어 있다. 슬리브들(163a 및 163b)은, 그들이 쉽게 정렬될 수 있도록(도 14b 및 14d) 스텝(step) 또는 반이 절단된 반절단부(half-cut)(138a 및 138b)를 지닌다.(도 14c). 또한 슬리브(163a) 상의 스텝(138a)은 보어(190)에 돌출되어 나와, 가이드(guide)로서 브레이킹 피스톤(160) 상의 축 방향 그루브 또는 절단부(cut)(138) 내에 맞추어진다.
정상 엔진 작동 중에는, 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 꺼져서(도 5b), 구동 수단(100)을 구동시키는 오일 압력이 아주 작거나 없게 된다. 슬리브(163a) 내에 슬라이딩 가능하게 배치되고 스프링(177)에 의해 힘을 받는 스프링 시트(178b)에 의해, 세 개의 피스톤들(164a, 164b 및 164c)은 슬리브(163c)에 대해 우측으로 바이어스된다. 이제 피스톤들(164a 및 164b)은 슬리브(163b) 내에 포함되어서, 보어(190) 내에서 브레이킹 피스톤(160)과 함께 상향으로 슬라이딩하여 비작동 위치로 될 수 있다. 브레이킹 피스톤의 스트로크는 참조부호 195로 표기되었는데, 이는 브레이킹 캠 로브들(232 및 233)에 의한 밸브 리프트와 상응한다. 모션의 부분, 즉 캠(230)의 낮은 부분으로부터의 모션 부분은 밸브들(300)에 전달되지 않고, 로커 암(210)에 있는 보어(190) 내에서의 브레이킹 피스톤(160)의 상대적 모션에 의해 흡수된다(도 14a). 단지 모션의 잔여 부분, 즉 확대된 캠 로브(220)의 높은 부분으로부터의 모션 만이 정상 엔진 작동을 위해 배기 밸브들(300)에 전달된다.
엔진 브레이킹이 필요할 때에는, 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 켜지고(도 5a), 엔진 오일이 엔진 브레이크 구동 수단(100)에 공급된다. 브레이킹 피스톤(160)은 스프링(177a)에 의해 밸브 브릿지(400)를 향해 아래로 바이어스되는데, 이는, 슬리브(163a)의 스텝(138a)이 슬리브(163b)의 스텝(138b)과 접촉되면 멈춰진다. 이제 슬리브들은 도 14b 및 14d에 도시된 바와 같이, 서로 정렬이 된다. 오일 압력은 스프링(177)의 힘을 극복하여 피스톤들(164a, 164b 및 164c)을 좌측으로 밀고, 슬리브(163a)에 있는 스프링 시트(178b)에 의해 멈춰진다. 이제 브레이킹 피스톤(160)은 로커 암(210)에 있는 보어(190) 내에서 이동할 수 없고, 작동 위치로 잠겨 진다. 도 14d에 도시된 바와 같이, 결합된(coupled) 피스톤들 및 슬리브들에 의해 기계적 링키지가 형성된다. 크고 작은 캠 로브들로부터의 모든 캠 모션이 엔진 브레이킹 작동을 위해 배기 밸브들(300)에 전달된다.
도 15a 및 15b는, 도 14a 및 14b에 도시된 실시 예에 대한 변형에 따라, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다. 로커 암(210)은, 로커 암 탑(215)에 장착된 스프링(198)에 의해, 브레이킹 피스톤(160)에 기대어 밸브 브릿지(400)로 하향 바이어스되어 있어서, 도 15a에 도시된 바와 같이, 엔진 브레이크가 "오프" 또는 비작동 위치에 있을 때, 캠(230) 및 캠 팔로어(235) 사이에 갭(234)이 형성된다. 작은 브레이킹 캠 로브들(232 및 233)을 포함하는 캠(230)의 낮은 부분의 모션이 스킵되고, 확대된 캠 로브(220)의 높은 부분만이 정상 엔진 작동을 위해 배기 밸브들(300)에 전달된다.
엔진 브레이킹이 필요할 때에는, 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 켜지고(도 5a), 엔진 오일이 브레이킹 유체 서킷을 통해 브레이킹 피스톤(160)의 탑으로 공급되는데, 이 브레이킹 유체 서킷에는, 슬리브(163c) 주위의 흐름 통로(217), 브레이킹 피스톤(160) 내의 흐름 통로(113), 슬리브(163b) 내의 오리피스(197o)(도 15c), 피스톤(164b) 상의 환형의 그루브(197g) 및 브레이킹 피스톤(160) 내의 오리피스(197)가 더 포함된다. 오일 압력은 스프링(198)의 힘을 극복하여 로커 암(210)을 밀어 시계 방향으로 회전시킨다. 슬리브(163a)의 스텝(138a)이 슬리브(163b)의 스텝(138b)과 접촉하면, 로커 암(210)의 상향 모션이 멈춰지게 될 것이다. 로커 암(210) 내에서의 브레이킹 피스톤(160)의 전체 트래블 또는 스트로크는 참조부호 195로 표기되었는데, 이는 캠(230) 및 캠 팔로어(235) 사이의 갭(234)을 흡수하게 된다. 이제 도 15b 및 15d에 도시된 바와 같이, 모든 슬리브들 및 피스톤들이 정렬된다. 스프링(177)의 힘을 극복하는 오일 압력에 의해 피스톤들(164a, 164b 및 164c)이 좌측으로 밀리고, 슬리브(163a)에 있는 스프링 시트(178b)에 의해 멈춰진다. 브레이킹 피스톤(160)은 로커 암(210) 내에서 상향 이동할 수 없고, 작동 위치로 잠겨 진다. 도 15d에 도시된 바와 같이, 결합된 피스톤들 및 슬리브들에 의해 기계적 링키지가 형성된다. 캠 모션 모두가 엔진 브레이킹 작동을 위해 배기 밸브들(300)에 전달된다.
엔진 브레이크 구동 수단(100)이 리셋 되거나 또는 꺼지게 되면, 피스톤(164c) 상의 오일 압력이 브레이킹 피스톤(160) 상의 오일 압력보다 더 빨리 떨어지게 된다. 왜냐하면, 슬리브(163b)에 있는 오리피스(197o)가 피스톤(164b)에 의해 차단되기 때문이다. 브레이킹 피스톤(160) 상부의 더 높은 오일 압력은 슬리브들(163a 및 163b) 상의 스텝들(138a 및 138b)을 서로에 대해 밀고, 슬라이딩 피스톤들(164a 및 164c)에 작용하는 마찰력을 감소시키는 데 도움을 준다. 이리하여 스프링(177)의 힘이 피스톤들을 우측으로 밀어, 연결해제된(decoupled) 또는 비작동 위치로 만들기에 충분히 크다. 그 다음, 피스톤(164b)의 그루브(197g)가 슬리브(163b)의 오리피스들(197o)과 정렬되어 브레이킹 피스톤(160) 상부의 오일이 외부로 빠져나가, 브레이킹 피스톤(160)은, 도 15a에 도시된 바와 같은 비작동 위치로 복귀된다.
도 16a 및 16b는, 엔진 브레이크 구동 수단(100)이 로커 암(210) 내가 아니라 밸브 브릿지(400) 내에 통합되는 것을 제외하곤, 도 12a 및 12b에 도시된 실시 예와 유사한 실시 예를 보여준다. 엔진 브레이크 리셋 수단(150)이 구동 수단(100)의 한 부분으로 되어 있으며, 여기에는 볼-로킹 피스톤(165) 및 리셋 스톱(reset stop)(182)이 포함되어 있다. 볼-로킹 피스톤(165)은 브레이킹 피스톤(160)의 보어(260) 내에서 슬라이딩할 수 있다. 리셋 스톱(182)은 볼-로킹 피스톤(165) 아래에 있으며, 엔진에 고정된다. 래시 조절 메카니즘에는, 로크 너트(rocknut)(105)에 의해 로커 암(210)에 고정된 래시 조절 스크류(110)가 포함된다.
정상 엔진 작동 중 또는 엔진 브레이킹이 필요치 않을 때에는, 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 꺼지고(도 5b), 엔진 브레이크 구동 수단(100)에 작용하는 오일 압력이 아주 작거나 없어진다. 로커 암(210)은 스프링(198)에 의해 브레이킹 피스톤(160)에 기대어 밸브 브릿지(400)를 향해 바이어스된다. 엔진 브레이크 구동 수단(100)은 비작동 위치에 있으며, 도 16a에 도시된 바와 같이, 캠(230) 및 캠 팔로어(235) 사이에는 갭(234)이 형성되어, 캠 모션의 부분, 즉 작은 캠 로브들(232 및 233)로부터의 모션이 스킵된다. 단지 모션의 잔여 부분, 즉 확대된 캠 로브(220)의 높은 부분으로부터의 모션만이 배기 밸브들(300)에 전달되어 메인 밸브 리프트 프로파일을 생성한다. 동시에 볼-로킹 피스톤(165)은 스프링(177r)에 의해 위로 바이어스되고, 볼-로킹 피스톤(165)과 리셋 스톱(182) 사이에 갭(185)이 형성된다. 이 갭(185)은, 정상 엔진 작동 중에 볼-로킹 피스톤(165)이 리셋 스톱(182)에 접촉되지 않게끔 설계된다.
엔진 브레이킹이 필요할 때에는, 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 켜지고(도 5a), 래시 조절 스크류(110) 내의 흐름 통로(115), 엔진 브레이킹 피스톤(160)의 탑에 있는 오리피스(197), 볼-로킹 피스톤(165) 내의 흐름 통로(196)를 포함하는 엔진 브레이킹 유체 서킷을 통해, 엔진 오일이 브레이킹 피스톤(160)의 밑으로 공급된다(도 16a). 오일 압력은 스프링(198)의 힘을 극복하여 브레이킹 피스톤(160)을 밀어 올려서, 로커 암(210)이 로커 샤프트(rocker shaft)(205) 상에서 시계 방향으로 선회하여 갭(234)를 흡수한다. 브레이킹 피스톤(160)이 밸브 브릿지(400) 내의 보어(190) 내에서 상향으로 슬라이딩함에 따라, 볼들(175)은 밸브 브릿지(400) 내의 환형의 그루브(170)와 정렬되고, 스크류(179)에 의해 밸브 브릿지(400) 상에 장착된 스프링(177r)의 힘을 극복하는 오일 압력에 의해 강제로 내려가는 볼-로킹 피스톤(165)의 압박 하에 밸브 브릿지(400) 내의 환형의 그루브(170) 속으로 이동하게 된다. 이제 볼-로킹 피스톤(165)은 밸브 브릿지(400) 내의 보어(190)의 바닥에 앉은 상태가 되고, 볼들(175)은 볼-로킹 피스톤(165)의 큰 외경 면에 의해 그루브(170) 내에 감금된다(도 16b). 이제 볼-로킹 디바이스는, 갭(234)을 흡수하여 기계적 링키지를 형성하게끔 설계된 리프트(195)로, 연장된 위치 또는 작동 위치로 잠김 상태가 된다. 로커 암(210)에 의해 캠(230) 전체로부터의 모션이 포착되지만, 엔진 브레이크 리셋 수단(150)으로 인해, 반드시 배기 밸브들(300)로 전달되는 것은 아니다.
확대된 캠 로브(220)에 의한 밸브 브릿지(400) 및 브레이킹 피스톤(160)의 최대 하향 모션은 갭(185)보다 커서, 밸브 브릿지(400)가 그의 최대 리프트에 도달하기 전에, 브레이킹 피스톤(160) 내의 볼-로킹 피스톤(165)이 리셋 스톱(182)에 닿게 되어 하향 이동을 멈추게 된다. 따라서 볼-로킹 피스톤(165)이 또한 리셋팅 피스톤도 되는 것이다. 볼-로킹 피스톤(165)과 브레이킹 피스톤(160) 사이에는 상대적 모션이 일어나서, 볼-로킹 디바이스가 연장된(작동) 위치로부터 다시 수축된(비작동) 위치로 잠금해제된다. 브레이킹 피스톤(160)은 밸브 브릿지(400) 내에 있는 보어(190)의 바닥으로 내려오게 되어, 갭(195) 높이(도 19b)와 동등한 밸브 리프트 부분이 절단 또는 손실되어, 확대된 메인 밸브 리프트 프로파일이 메인 밸브 리프트 프로파일로 전환된다. 일단 캠의 회전이 큰 캠 로브(220)를 지나가면, 로커 암(210)이 시계 방향으로 선회하게 되고, 밸브 브릿지(400) 및 브레이킹 피스톤(160)이 상향 이동하게 되며, 볼-로킹 피스톤(165)은 리셋 스톱(182)으로부터 떨어질 것이다. 캠 리프트가, 확대된 캠 로브(220)의 바닥 부분 또는 작은 로브들(232 및 233)의 피크 리프트 아래로 들어오게 되면, 볼-로킹 디바이스는 연장되고, 캠(230)이 작은 캠 로브(232)의 앞의 IBC(225) 상에서 회전할 때 다시 작동 위치로 잠겨 지게 된다. 따라서 리셋 수단(150)이 있음으로 해서, 엔진 브레이킹 작동을 위한 엔진 밸브 리프트 프로파일은 작은 캠 로브들(232 및 233)로부터의 모든 밸브 리프트들을 가지지만, 확대된 캠 로브(220)로부터는 절단된 밸브 리프트를 가지게 된다.
엔진 브레이크 리셋 수단(150)은 리셋 스프링(177r) 없이도 작동될 수 있다. 왜냐하면, 리셋 스톱(182)에 의해 볼-로킹 피스톤(165)이 밀려나, 엔진 브레이크 구동 수단(100)을 리셋 또는 끌 수 있기 때문이다. 볼-로킹 피스톤(165)이 밀려나면, 볼-로킹 피스톤(165)의 작은 피스톤 또는 스템(stem)과 밸브 브릿지(400) 내의 보어(450) 사이에 있는 환형의 갭을 통해 오일의 누출이 일어날 수 있다. 또한 리셋 스톱(182)을 제거함으로써 엔진 브레이크 리셋 수단(150)이 작동 안 되게 할 수도 있는데, 그러면 모든 캠의 모션이 배기 밸브들(300)에 전달되어, 엔진 브레이킹 작동을 위한 제2의 밸브 리프트 프로파일 및 확대된 메인 밸브 리프트 프로파일이 만들어진다. 리셋 스톱(182)이 없으면, 볼-로킹 디바이스를 잠금해제시키고 엔진 브레이크를 끄기 위해 리셋 스프링(177r)이 필요하다. 또한 리셋 스톱(182)을 가변적(variable)으로 할 수도 있으며, 서로 다른 리셋 밸브 리프트들을 얻기 위해 갭(185)을 변화시키게끔 구동될 수 있다. 또한 이것이 스프링 위에 놓일 수도 있는데, 스프링의 힘은, 볼-로킹 디바이스를 리셋하기에 충분히 크지만, 잘못된 설계로 인해 엔진의 손상을 야기할 수 있는 심한 충돌(hrd clash)을 피하기에는 충분히 작게 한다.
도 17a 및 17b는, 밸브 브릿지(400)에 통합된 엔진 브레이크 구동 수단(100)을 지닌, 본 발명의 또 다른 실시 예에 대한 개략적인 도면이다. 엔진 브레이크 구동 수단(100)은, 도 11a 및 11b에 도시된 것과 유사한 볼-로킹 피스톤(165)이다. 다수의 볼들(175)이 엔진 브레이크 구동 수단(100)의 세 개의 다른 엘리먼트들의 세 개의 면들에 의해 구속된다. 제1 면은, 밸브 브릿지(400)에 있는 큰 보어(190) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 브레이킹 피스톤(160)의 경사진 면(192)이 된다. 제2 면은 보어(190)의 바닥 편평한 면이 되며, 제3 면은, 밸브 브릿지에 있는 작은 보어(450) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 볼-로킹 피스톤 또는 플런저(165) 상의 면이 된다. 엔진 브레이크 리셋 수단(150)은 볼-로킹 피스톤(165)과 엔진 실린더 헤드(500) 상의 리셋 스톱(182)을 포함한다.
이 실시 예에서 리셋 메카니즘을 포함하는 엔진 브레이킹 작동은, 도 16a 및 16b에 도시된 실시 예와 유사하므로, 간략화를 위해 여기서 그에 대한 설명은 생략한다.
도 18a 및 18b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
배기 밸브 리프터(lifter)(200)는 캠(230), 캠 팔로어(235), 푸시 로드(push rod) 또는 튜브(201), 및 로커 암(210)을 포함한다. 대개, 밸브 래시 조절 수단이 푸시 로드 측이나 또는 밸브 브릿지 측 상에 있는데, 여기서는, 래시 조절 스크류(110)가 푸시 로드(201)와 접촉하고 있으며, 로크 너트(105)에 의해 로커 암(210)에 고정되어 있다. 배기 캠(230)은 내측베이스 서클(225) 위에, 주로 정상 엔진 작동을 위한 확대된 캠 로브(220)를 포함하고 있다. 상기 확대된 캠 로브(220)는 보통 또는 정상의 배기 캠 로브보다 큰데, 이는 엔진 브레이킹 작동을 위해 작은 캠 로브(233)가 추가되기 때문이다. 엔진 브레이킹 성능을 향상시키기 위해, 브레이킹 가스 재순환을 위한 또 다른 작은 캠 로브(232)가 더 추가될 수 있다. 로커 암(210)은 로커 샤프트(205)를 축으로 선회할 수 있다. 로커 암(210)의 타 단부는 커넥터(connector)(113)를 통해 엘리펀트 풋(elephant foot)(114)에 연결된다.
엔진 브레이크 구동 수단(100)은 2개의 브레이킹 피스톤들(구동 피스톤들 또는 유압 피스톤들로도 알려짐)(160a 및 160b)(또는 간단히 160)을 포함하는데, 이들은 밸브 브릿지(400)의 보어들(190a 및 190b)(또는 간단히 190) 내에, 비작동 위치 및 작동 위치 사이에서 슬라이딩 가능하게 배치되어 있다. 배기 밸브 트레인이 노-팔로우(no-follow) 되는 것을 방지하도록 지지 수단(supporting means)(250)이 설계되어 있다. 상기 지지 수단(250)은 엔진 밸브 스프링, 예컨대 외측 스프링(312a 또는 312b)(또는 간단히 312)과, 스프링 시트(122a 또는 122b)(또는 간단히 122)를 포함하는데, 상기 스프링 시트(122)은 외측 스프링(312)에 의해, 밸브 스프링 리테이너(302a 또는 302b)(또는 간단히 302)에 기대어 바이어스된다. 밸브 브릿지(400)는 보통의 경우(또는 종래 기술)에서와 같이 2개의 배기 밸브들(300)에 의해 지지가 되는 것이 아니라, 2개의 스프링 시트들(122)에 의해 지지가 된다. 따라서 정상 엔진 작동 중에 밸브 브릿지(400)와 배기 밸브들(300) 사이에 갭(234)이 형성될 수 있어서, 작은 캠 로브들(232 및 233)을 포함하는 캠(230)의 낮은 부분으로부터의 모션이 스킵될 수 있다.
미국 특허공개 번호 제2005/0211206호에 개시된 바와 같이 노-팔로우를 방지하기 위해 설계된 특수한 "외부" 스프링에 의해 심하게 힘을 받는 대신에, 도 18a 및 18b에 도시된 두 브레이킹 피스톤들(160)은 스프링들(312)로부터 어떠한 힘도 받지 않는다. 대신에, 밸브 트레인의 노-팔로우 또는 관성 모멘트에 영향받지 않으면서, 스프링들(177a 및 177b)(또는 간단히 177)이 엔진 브레이킹 작동 전용으로 설치된다. 브레이킹 스프링(177a 또는 177b)은, 플로우 컨트롤 밸브(50)로부터의 컨트롤 유체가 제1 레벨 압력(대기압 정도만큼 낮음) 이하에 있을 때에는 브레이킹 피스톤(160)이 비작동 위치에서 작동 위치로 움직이지 않게끔 설게되고, 그러나 컨트롤 유체가 제2 레벨 압력(엔진 윤활유 압력) 이상일 때는 브레이킹 피스톤(160)이 비작동 위치에서 작동 위치로 움직이게끔 설계된다. 정상 엔진 작동 시에는 브레이킹 피스톤(160)이, 도 18a에 도시된 바와 같은 비작동 위치로 바이어스된다.
지지 수단(250)이 있음으로 해서, 브레이킹 스프링들(177)이 덜 크리티칼(crtical) 해진다. 사실상, 체크 밸브(172b)의 개방 압력 및 컨트롤 유체의 제1 레벨 압력을 컨트롤함으로써, 브레이킹 스프링들(177)이 전혀 필요치 않을 수도 있다. 이와 정반대로, 밸브 브릿지(400)를 지지하기 위해 외측 엔진 밸브 스프링들(312)이 필요치 않을 수 있으며, 그러면 노-팔로우 및 엔진 브레이킹 작동 모두를 컨트롤하기 위해 브레이킹 스프링들(177)이 사용될 수도 있다. 이러한 경우, 스프링 시트들(122)은 필요치 않게 될 것이나. 브레이킹 스프링들(177)이 더 강해질 필요가 있으며, 컨트롤 유체의 제2 레벨 압력이 엔진 브레이크를 구동시키기 위해 더 높아져야 할 것이다.
엔진 브레이킹이 필요할 때에는, 플로우 컨트롤 밸브(50)가 켜지고(도 5a), 제2 레벨 또는 이보다 더 높은 압력을 지닌 컨트롤 유체가, 도 18a 및 18b에 도시된 바와 같이, 브레이킹 유체 서킷을 통해 브레이킹 피스톤(160)으로 흐를 수 있게 된다. 상기 브레이킹 유체 서킷에는, 로커 샤프트(205)에 있는 흐름 통로(211) 및 방사형 오리파스(212), 로커 암(210) 내의 그루브 또는 컷(cut)(213) 및 흐름 통로(214), 커넥터(113) 내지 에리펀트 풋(114) 내에 있는 흐름 통로(115) 및, 밸브 브릿지(400) 내의 흐름 통로들(410 및 412)이 포함된다. 브레이킹 피스톤(160) 전에 흐름 통로(410) 내에는 체크 밸브 수단(172b)이 배치되어 있다. 제2 레벨 또는 이보다 더 높은 오일 압력은 브레이킹 스프링들(177)의 힘을 극복하여 브레이킹 피스톤(160)을 배기 밸브들(300) 쪽을 향해 보어들(190) 밖 아래로 민다. 이제 브레이킹 피스톤들(160)은 작동 위치에 있게 되고, 도 18b에 도시된 바와 같이 그들의 모션 또는 스토로크는 배기 밸브들(300)에 제한되어 갭(234) 만큼 된다. 컨트롤 유체에 의해 변위된 브레이킹 피스톤들(160)은 갭(234)를 흡수하고, 밸브 브릿지(400)와 배기 밸브들(300) 사이에 유압식 링키지를 형성한다. 브레이킹 피스톤들(160)이 체크 밸브 수단(172b) 및 뒤에 기능에 대한 설명이 될 리셋팅 피스톤(165)에 의해 유압식으로 잠금 상태가 되므로, 캠(230)이 회전함에 따라, 작은 브레이킹 캠 로브들(232 및 233)을 포함하는 캠으로부터의 전체 모션이 유압식 링키지를 통해 배기 밸브들(300)에 전달된다.
엔진 브레이크 구동 수단(100)에는 또한 안전 밸브(172s)가 포함되는데, 이것은 밸브 브릿지(400) 내에 설치되어 보어(412)와 유압식으로 연결되어 있다. 상기 안전 밸브(172s)는 압력 릴리프(relief) 타입의 체크 밸브이며, 브레이킹 피스톤들(160)에 작용하는 유체 압력이 사전 정해진 값을 넘었을 때에만 열리게끔 설계되어서, 관련된 시스템 컴포넌트들에 과부하가 걸리지 않게 한다. 상기 사전 정해진 값은 주로 배기 밸브 트레인 및 엔진 브레이킹 구동 수단(100)의 부하 한계에 따라 달라진다.
엔진 브레이크 리셋 수단(150)은, 확대된 배기 캠 로브(220)에 의해 생성되는 밸브 리프트 프로파일을 수정하도록 설계된다. 상기 엔진 브레이크 리셋 수단(150)은, 밸브 브릿지(400)에 있는 드레인 오리피스(450)와, 밸브 브릿지(400) 내에, 드레이닝 위치(draining position) 및 피딩 위치(feeding position) 사이에서 슬라이딩 가능하게 배치된 리셋팅 피스톤(165)을 포함한다. 드레이닝 위치에서는(도 18a), 리셋팅 피스톤(165)이 드레인 오리피스(450)를 열고 흐름 통로(410)를 차단하여 컨트롤 유체를 배출시킴으로써, 두 브레이킹 피스톤들(160a 및 160b)이 작동 위치로부터 비작동 위치로 움직일 수 있게 된다. 피딩 위치에서는(도 18b), 리셋팅 피스톤(165)이 드레인 오리피스(450)를 닫고 흐름 통로(410)를 개방하여서, 제2 레벨 또는 이보다 더 높은 압력을 지닌 컨트롤 유체가 브레이킹 피스톤들(160)로 흐를 수 있게 함으로써, 브레이킹 피스톤들(160)이 비작동 위치에서 작동 위치로 움직일 수 있게 한다.
리셋 수단(150)에는 또한 리셋팅 스프링(177r) 및 리셋팅 피스톤 스톱(182)이 포함되어 있다. 상기 리셋팅 스프링(177r)은 도 18a에 도시된 바와 같이, 스크류(179)에 의해 밸브 브릿지(400)에 장착되어, 정상 엔진 작동중에 리셋팅 피스톤(165)을 상향으로 바이어스 시켜 드레이닝 위치에 있게 한다. 리셋팅 피스톤 스톱(182)은 리셋팅 피스톤(165) 아래에서 리셋팅 갭(185)을 가지면서 엔진 상에 놓여 있다. 캠(230)이 회전함에 따라 리셋팅 피스톤(165)은 밸브 브릿지(400)와 함께 리셋팅 피스톤 스톱(182) 쪽으로 하향 이동하게 되어, 리셋팅 갭(185)이 작아지게 된다. 상기 리셋팅 갭(185)은, 리셋팅 피스톤(165)이 드레이닝 위치(도 18a)에 있을 때 전체 캠 회전 또는 사이클 동안에 리셋팅 피스톤 스톱(182)에 접촉하지 않게끔 설계된다. 엔진 브레이킹 작동 중에는, 컨트롤 유체가 리셋팅 스프링(177r)의 프리로드를 이겨서 리셋팅 피스톤(165)을 드레이닝 위치로부터 하향으로 밀어 피딩 위치(도 18b)에 놓이게 한다. 확대된 배기 캠 로브(220)가 밸브 브릿지(400) 및 두 개의 배기 밸브들(300)을 아래로 이동시켜 그들의 최대 또는 피크 리프트 근처에 오게 되면, 리셋팅 피스톤 스톱(182)에 의해 리셋팅 피스톤(165)이 밸브 브릿지(400)와 함께 하향 이동하는 것이 멈춰지게 되며, 이로 인해 리셋팅 피스톤(165)은 피딩 위치에서 드레이닝 위치로 변하게 된다. 컨트롤 유체가 열려진 드레인 오리피스(450) 외부로 배출되어, 밸브 브릿지(400)와 두 개의 배기 밸브들(300) 사이의 유압식 링키지는 일시적으로 소실되게 된다. 두 개의 브레이킹 피스톤들(160)은 작동 위치로부터 비작동 위치로 상향 이동한다. 두 개의 배기 밸브들(300)의 리프트는, 확대된 배기 캠 로브(220)에 의해 생성되는 리프트 프로파일로부터 사전 정해진 작은 리프트로, 예컨대 엔진 브레이크 시스템이 없는 엔진에서의 보통의 배기 캠에 의해 생성될 밸브 리프트 프로파일로 리셋 된다. 사전 정해진 작은 밸브 리프트를 맞추기 위해, 조절가능한 리셋팅 피스톤 스톱(182)을 이용하여 리셋팅 갭(185)을 변화시킬 수 있다.
일단 캠의 회전이 확대된 배기 캠 로브(220)의 피크 리프트를 지나면, 밸브 브릿지(400)는 상향 이동하여, 밸브 브릿지(400) 내에 있는 리셋팅 피스톤(165)은 드레이닝 위치에서 도로 피딩 위치로 바뀌게 된다. 제2 레벨의 압력을 지닌 컨트롤 유체가 브레이킹 피스톤(160a 및 160b)으로 다시 흘러들어와 이들을 비작동 위치로부터 다시 작동 위치로 되돌려, 밸브 브릿지(400)와 두 개의 배기 밸브들(300) 사이에 유압식 링키지를 형성할 수 있다. 따라서 작은 캠 로브들(232 및 233)을 포함하는 캠(230)의 낮은 부분으로부터의 모션은 항상 배기 밸브들에 전달될 것이다. 단지 캠(230)의 높은 부분으로부터의 모션만이 리셋팅 수단(150)에 의해 절단될 것이다.
도 19는 본 발명의 두 번째 실시 예에 따른, "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면인데, 첫 번째 실시 예와 본 실시 예의 유일한 차이점은 지지 수단(250)이다. 이 실시 예에서 지지 수단(250)은 밸브 브릿지(400) 아래 그리고 두 개의 배기 밸브들(300) 사이에 위치한다. 여기서 엔진 밸브 스프링들(외측 밸브 스프링들)은 사용되지 않는다. 대신에, 스프링 시트(122)를, 상기 스프링 시트(122)의 슬라이딩에 대한 가이드(guide)로서도 작용하는 리셋팅 피스톤 스톱(182)에 고정된 스프링 리테이너(302r)로 바이어스 시키기 위해 전용의 지지 스프링(312)이 사용된다. 상기 리셋팅 피스톤 스톱(182)은 스크류로 되고 상기 스프링 리테이너(302r)는 로크 너트로 되어, 스프링 시트(122)의 위치를 조절할 수 있다. 스프링 시트(122) 내에는, 유압식 잠금(hydraulic lock) 현상을 없애기 위해 홀(hole) 또는 컷(cut)(124)이 있다. 밸브 브릿지(400)는 스프링 시트(122)에 의해 지지된다. 밸브 브릿지(400)와 두 개의 밸브들(300) 사이에는 갭(234)이 형성되어, 두 개의 브레이킹 피스톤들(160)은 지지 스프링(312)으로부터 어떤 하중도 받지 않는다. 이 실시 예의 작동 및 동작 메카니즘은 도 18a 및 18b에 도시된 첫 번째 실시 예와 동일하므로, 간략화를 위해 여기서 설명은 피한다.
도 20a 및 20b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면인데, 상기 엔진은 오버헤드 캠 엔진(overhead cam engine)이다. 따라서 밸브 래시 조절 시스템은 밸브 브릿지 측으로 이동된 상태다. 밸브 래시 조절 스크류(110) 내에는 흐름 통로(115)가 존재한다. 밸브 래시 조절 스크류(110)의 하부 부분(112)에는 엘리펀트 풋(114)이 부착되고, 밸브 래시 조절 스크류(110)의 상부 부분은 로크 너트(105)에 의해 로커 암(210)에 단단히 조여진다. 여기서 제시된 실시 예는 푸시 로드/튜브 엔진(push rod/tube engine)에 대해서도 적용될 수 있다.
두 개의 브레이킹 피스톤들(160a 및 160b)(또는 간단히 160)은 도 20c에 상세히 도시되어 있는데, 이들은 밸브 브릿지(400) 내의 보어(415) 안에 슬라이딩 가능하게 배치되어 있다. 브레이킹 피스톤들(160)에는 작동 위치와 상응하는 제1 면(140)과 비작동 위치와 상응하는 제2 면(145)이 포함되어 있다. 상기 두 개의 면들은 브레이킹 피스톤들(160) 상의 두 개의 편평한 컷들 상에 존재하며, 참조부호 130으로 표시된 바와 같이 높이 차를 지니고 있다(도 20c). 브레이킹 피스톤들(160)은 브레이킹 스프링들(177a 및 177b)(또는 간략히 177)에 의해 비작동 위치로 바이어스되어 있어서, 도 20a에 도시된 바와 같이 밸브 브릿지(400)와 배기 밸브들(300) 사이에 갭(234)이 형성된다. 상기 갭(234)의 크기는 상기 높이 차(130)보다 약간 크거나 같다. 브레이킹 스프링(177a)의 일 단부는, 브레이킹 피스톤(160a) 상에 장착된 스프링 시트(176) 상에 앉혀지고, 브레이킹 스프링(177a)의 타 단부는, 보어(183) 내에 배치된 다른 스프링 시트(178) 상에 앉혀진다. 도 20c에 도시된 스프링 시트(178)는 보어(183)의 단부에서 멈춰진다. 그러나 브레이킹 피스톤들(160)이 밸브 브릿지(400) 내에 조립되면, 도 20a 및 20b에 도시된 바와 같이 스프링 시트(178)는 정상적으로, 밸브 브릿지(400) 내에 고정된 핀들(142a 및 142b)(또는 간략히 142)에 의해 멈춰진다. 브레이킹 피스톤들(160) 내에는 보어(183)를 가로지르는 축 방향 컷 또는 슬롯(137)(도 20c)이 있으며, 이것은 핀들(142)보다 약간 더 큰 폭을 지니고 있다. 두 개의 단부면들(137a 및 137b)을 지닌 상기 슬롯(137)과 상기 핀(142a)은, 브레이킹 피스톤(160a)의 움직임을 비작동 위치 및 작동 위치 사이에서 컨트롤하기 위한 모션 제한 수단(motion limiting means)을 형성한다. 이들은 또한 브레이킹 피스톤들(160)의 회전방지 수단(anti-rotation means)을 형성하여, 상기 제1 면 및 제2 면(140 및 145)이 항상 아래쪽을 향하게 한다.
엔진 브레이킹이 필요할 때에는, 플로우 컨트롤 밸브(50)가 켜지고(도 5a), 제2 레벨 또는 이보다 더 높은 압력을 지닌 컨트롤 유체가 엔진 브레이킹 유체 서킷을 통해 밸브 브릿지(400) 내의 압력챔버(425) 내로 들어온다(도 20a). 유체의 압력은 브레이킹 스프링들(177)의 프리로드를 극복하여 브레이킹 피스톤들(160)을 배기 밸브들(300) 쪽으로 민다. 슬롯(137)의 단부면(137b)(도 20c)이 핀(142a)을 치게 되면(도 20a), 브레이킹 피스톤(160a)은 비작동 위치에서, 작동 면(operative surface)(140)(도 20c)이 밸브들(300) 상부에 있는 작동 위치로 이동된 것이다(도 20b). 밸브 브릿지(400)와 두 밸브들(300) 사이의 갭(234)(도 20a)은 흡수(제거 또는 상당히 감소)되어, 링키지가 형성된다(도 20b). 캠(230)이 회전함에 따라, 전체 캠(230)으로부터의 모션이 리셋팅 없이 배기 밸브들(300)에 전달된다.
엔진 브레이킹이 필요치 않을 때에는, 도 5b에 도시된 바와 같이 플로우 컨트롤 밸브(50)가 꺼지고, 컨트롤 유체는 브레이킹 유체 서킷의 외부로 배출된다. 밸브 브릿지(400) 내의 압력챔버(425)(도 20a) 내의 압력은 제2 레벨 또는 이보다 높은 압력으로부터 제1 레벨 또는 이보다 낮은 압력으로 떨어지게 된다. 브레이킹 피스톤들(160)은 브레이킹 스프링들(177)에 의해 밸브 브릿지(400) 내로 밀려 돌아오게 된다. 일단 비작동 면(inoperative surface)(145)(도 20c)이 도 20a에 도시된 바와 같이 배기 밸브들(300) 상부에 놓이게 되면, 브레이킹 피스톤들(160)은 비작동 위치에 있게 되고 갭(234)이 형성되어서, 작은 캠 로브들(232 및 233)을 포함하는 캠(230)의 낮은 부분으로부터의 모션이 스킵되어 정상 엔진 작동이 이루어진다.
도 20d는, 도 20a 및 20b에 도시된 실시 예에 사용될 수 있는 다른 브레이킹 피스톤 조립체를 보여준다. 스크류(148) 및 스크류 너트(149)에 의해 지탱되고 안내되는 브레이킹 스프링들(177a 및 177b)에 의해 두 개의 브레이킹 피스톤들(160a 및 160b)이 서로를 향해 바이어스되어 있다. 비작동 면(145) 및 작동 면(140)은 원통형으로 되어 있다. 두 개의 브레이킹 피스톤들(160a 및 160b)이 밸브 브릿지(400) 내에 조립되면, 상기 두 개의 브레이킹 피스톤들(160a 및 160b)은, 보어(415)(도 20a및 20b)의 중앙에 있는 그루브(도시되지 않음) 내에 장착될 수 있는 클립 링(clip ring)(159)(도 20d)에 의해 서로 떨어져 있게 된다.
도 21a 및 21b는, 도 20a 및 20b에 도시된 실시 예와 유사한 다른 실시 예에 대한 개략적인 도면이다. 그러나 여기에는 단지 한 개만의 브레이킹 피스톤(160)이 밸브 브릿지(400) 내에 통합되어 있다. 또한 엔진 브레이킹을 위해 하나의 배기 밸브(300a)를 개방하기 위한 전용의 브레이킹 밸브 리프터(200b)가 있는데, 여기에는 전용의 브레이킹 캠(230b) 및 로커 암(210b)이 포함되어 있다.
도 22a 및 22b는, 밸브 브릿지(400) 내에 통합된 유압식 브레이킹 피스톤(160)을 지닌 새로운 실시 예에 대한 개략적인 도면이다. 엔진 브레이킹이 필요할 때, 유압식 잠금을 형성하기 위해 체크 볼(check ball)(170)이 사용된다. 엔진 브레이킹이 꺼졌을 때, 갇혀진 엔진 오일을 빼내기 위해 블리딩 오리피스(bleeding orifice)(197)가 브레이킹 피스톤(160) 내로 형성되어 있다.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시 예에 대한 개략적인 도면인데, 엔진 브레이크 구동 수단(100)에는 배기 밸브 트레인에 통합된 유압 시스템 및 전용의 밸브 리프터(200b)가 포함되어 있다. 유압 시스템에는, 밸브 브릿지(400) 내에 비작동 위치 및 작동 위치 사이에서 슬라이딩 가능하게 배치된 브레이킹 피스톤(160)을 지닌 피스톤-슬라이딩 디바이스가 포함되어 있다. 브레이킹 피스톤(160)은, 엔진 브레이킹 작동을 위해 작동 위치와 상응하는 작동 면(140)을 포함한다. 정상 엔진 작동을 위해 비작동 위치와 상응하는 비작동 면(145)은 밸브 브릿지(400) 상에 있으며, 엘리펀트 풋(114b)으로부터 갭(234) 만큼 떨어져 있다. 상기 갭(234)의 크기는 상기 두 개의 면들(140 및 145) 사이의 높이 차(130)보다 약간 크거나 같다. 브레이킹 피스톤(160)은 스프링(177a)에 의해 비작동 위치로 바이어스된다. 스프링(177a)의 일 단부는 브레이킹 피스톤(160) 상에 있고, 타 단부는, 적어도 하나의 스크류(179)에 의해 밸브 브릿지(400) 상에 고정된 스프링 시트(178b) 상에 있다. 스프링 시트(178b)는 또한, 브레이킹 피스톤(160)의 이동을 제한하는, 브레이킹 피스톤(160)에 대한 멈춤부(stop)로 이용된다.
상기 전용의 밸브 리프터(200b)는 전용의 캠(230b), 캠 팔로어(235b), 로커 암(210b) 및 래시 조절 시스템을 포함하며, 상기 래시 조절 시스템에는 조절 스크류(110b), 로크 너트(105b) 및 엘리펀트 풋(114b)이 포함되어 있다. 브레이킹 캠(230b)은, 엔진 브레이킹 작동을 위한, IBC(225b) 위의 작은 캠 로브들(232 및 233)만 가지며, 반면에 표준 배기 캠(230r)은, 정상 엔진 작동을 위한, IBC(225) 위의 정규 배기 로브(220r)만 가지고 있다. 엔진 브레이킹을 위해서는 하나의 배기 밸브(300a)만 이용된다. 엔진 브레이킹 밸브 트레인은 전용의 브레이킹 밸브 리프터(200b) 및 배기 밸브(300a)로 형성된다.
엔진 브레이킹이 필요할 때에는, 엔진 브레이킹 컨트롤 수단(50)이 켜져서(도 5a), 도 23에 도시된 바와 같이, 엔진 오일이 엔진 브레이킹 유체 서킷을 통해 밸브 브릿지(400) 내의 압력챔버(425) 내로 들어올 수 있다. 엔진 오일의 압력은 스프링(177a)의 프리로드를 극복하여, 브레이킹 피스톤(160)을 밸브 브릿지(400) 내의 보어(415) 바깥쪽으로 밀어, 수축 위치에서 연장 위치로 변하게 한다. 브레이킹 피스톤(160)은 스프링 시트(178b)에서 멈춰지고, 브레이킹 피스톤(160) 상의 작동 면(140)은 엘리펀트 풋(114b) 아래에 놓이게 된다. 이제 브레이킹 피스톤(160)은 작동 위치로 완전히 연장된 상태가 되며, 엔진 브레이킹 밸브 트레인에 있는 갭(234)은 흡수되어 기계적 링키지가 형성된다. 전용의 브레이킹 캠(230b) 및 표준 배기 캠(230r)으로부터의 모든 캠 모션은 배기 밸브들(300a 및 300b)에 전달된다. 종래 기술의 엔진 브레이킹 시스템들에 의해 사용되는 유압식 링키지에 의한 유압식 컴플라이언스가 존재하지 않게 된다.
엔진 브레이킹이 필요치 않을 때에는, 엔진 브레이킹 컨트롤 수단(50)이 꺼져서(도 5b), 엔진 브레이킹 유체 서킷으로 공급되는 오일이 전혀 없거나 극히 작게 된다. 챔버(425) 내의 오일 압력은 필요할 만큼 높지 않아서, 브레이킹 피스톤(160)은 스프링(177a)에 의해 밸브 브릿지(400) 속으로 밀려 되돌아 온다. 브레이킹 로커 암(210b)은 스프링(198b)에 의해, 브레이킹 캠(230b)에 기대어 비작동 면(145)으로부터 멀어지게끔 바이어스된다. 도 23에 도시된 바와 같이, 밸브 트레인에는 갭(234)이 형성된다. 이제 브레이킹 피스톤은 수축된 상태이며, 전용의 브레이킹 밸브 리프터(200b)로부터 접속해제된 상태가 된다. 캠 모션의 부분, 즉 브레이킹 캠 로브들(232 및 233)로부터의 모션이 스킵되고, 정상 엔진 작동을 위해 표준 배기 캠(230r)으로부터의 모션만 배기 밸브들(300)에 전달된다.
밸브 브릿지(400) 내에 있는 블리딩 오리피스(418)는 선택사항이며, 엔진 브레이크를 더 빨리 끄거나 또는 도 5a 및 5b의 드레인 포트(222)에 대한 필요성을 제거하기 위해, 플로우 드레인 수단으로 사용되어, 3-방향 솔레노이드 밸브를 대체하여 2-방향 솔레노이드 밸브가 사용될 수 있다. 로커 암(210) 내의 통로(214)로부터 밸브 브릿지(400) 내의 통로(410)로 가는 유체의 밀봉을 더욱 좋게 하기 위해, 로커 암(210)을 밸브 브릿지(400)에 기대어 바이어스 시키기 위한 스프링(198)을, 예컨대 로커 암(210)의 상면(215)에 설치하는 것이 바람직하다.
도 24a 및 24b는 "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면인데, 이는, 밸브 브릿지(400) 내에 통합된 엔진 브레이크 구동 수단(100)이 토글 시스템(toggle system)이란 것만 제외하곤, 도 23에 도시된 실시 예와 유사한 실시 예다. 브레이킹 피스톤(160)에 더하여 구동 피스톤(actuation piston)(164)이 추가되었는데, 이들 두 피스톤 사이에는 링키지 바(linkage bar) 또는 토글(184)이 놓여져 있다.
엔진 브레이킹이 필요할 때에는, 도 24a에 도시된 바와 같이, 엔진 오일이 밸브 브릿지(400) 내의 압력챔버(425) 내로 들어오게 된다. 엔진 오일의 압력은 스프링(156)의 프리로드를 극복하여(브레이킹 구동 수단(100)에 대한 상세한 것은 도 24c 및 24d를 참조 바람), 구동 피스톤(164)을 밸브 브릿지(400) 내의 보어(166) 바깥쪽으로 밀어내며, 이로 인해 토글(184)이 경사진 위치에서 직립 위치로 변하게 된다. 브레이킹 피스톤(160)은, 도 24b에 도시된 바와 같이, 상향 이동하여 비작동 위치에서 작동 위치로 바뀌게 된다. 래시 조절 스크류(110b) 및 브레이킹 피스톤(160) 사이의 갭(234)이 흡수되어 기계적 링키지가 형성된다. 전용의 브레이킹 캠(230b)으로부터의 모든 브레이킹 캠 모션이 엔진 브레이킹 작동을 위해 배기 밸브들(300a)에 전달된다.
엔진 브레이킹이 필요치 않을 때에는, 엔진 브레이킹 유체 서킷으로 공급되는 오일이 전혀 없거나 극히 작게 된다. 챔버(425) 내의 오일 압력은 충분히 높지 않아서, 구동 피스톤(164)은 스프링(156)에 의해 밸브 브릿지(400) 속으로 밀려 되돌아 온다. 토글(184)은 직립 위치에서 경사진 위치로 되돌아 오고, 브레이킹 피스톤(160)은 스프링(177)에 의해 밸브 브릿지(400) 속 하향으로 밀리게 된다. 도 24a에 도시된 갭(234)이 형성되어, 브레이킹 캠 로브들(232 및 233)로부터의 브레이킹 캠 모션은 스킵된다.
도 25a 및 25b는 다른 토글 시스템을 지닌 엔진 브레이킹 구동 수단(100)이 "오프" 및 "온" 위치에 있는 상태에 대한 개략적인 도면이다. 여기에는 두 개의 링키지 바들(linkage bars) 또는 토글들(184 및 186)과, 브레이크 하우징(210) 내의 수직 보어(190) 내에서 슬라이딩하는 브레이킹 피스톤(160)이 포함되어 있다. 상부 핀(184)은 두 개의 구형(spherical) 단부들을 가지는데, 한 단부는 조절 스크류(110) 내의 구형 소켓(122)과 결합되고, 다른 한 단부는 하부 핀(186) 내의 또 다른 구형 소켓(125)과 결합하며, 하부 핀(186)의 하부 단부는 브레이킹 피스톤(160) 내의 제3의 구형 소켓(128) 내에 앉혀진다. 도 25a는 토글 디바이스의 수축된 위치를 보여주고 있는데, 여기에서 가이딩 피스톤(guiding piston)(162)을 관통해서 잘린 슬롯(137) 내에서 가이드되는 두 개의 핀들은 스프링(156)에 의해 왼쪽으로 밀려 있다. 가이딩 피스톤(162)은 브레이킹 하우징(210) 내의 수평 보어(260) 내에서 슬라이딩한다. 가이딩 피스톤(162) 내에서 슬라이딩하는 구동 피스톤(164)이 있다. 가이딩 피스톤(162) 내의 슬롯(137)은 상기 두 개의 핀들 지름보다 약간 크거나 거의 동일한 폭을 가지며, 보어(190)의 지름보다 작은 길이를 가진다. 적어도 하나의 스크류(179)로 브레이크 하우징(210)에 고정된 스프링(177)의 상향의 힘 때문에, 브레이킹 피스톤, 하부 핀, 상부 핀, 및 조절 스크류 사이에는 항상 접촉이 이루어진다(서로 떨어짐이 없음).
엔진 브레이킹이 필요할 때에는, 엔진 브레이킹 컨트롤 수단이 켜지고, 오일의 압력이 스프링들(156 및 177)의 프리로드에 대항하여, 양 피스톤들(162 및 164)을 우측으로 밀수 있다. 구동 피스톤(164)은, 도 25b에 도시된 바와 같이, 우측으로 더 이동하여, 두 개의 핀들 또는 토글들(184 및 186)을 브레이킹 피스톤(160) 및 조절 스크류(100b)에 정렬시켜 직립의 위치로 로킹할 수 있다. 이제 토글 디바이스는 작동 위치상의 연장된 위치로 잠겨진 것이다. 이 토글 디바이스에 대해 모션 제한 수단(motion limiting means)은 매우 독특하다. 상기 두 개의 핀들 또는 토글들 사이의 각도에 의해 높이 차(13)가 결정되고, 상기 각도 자체는 상기 두 개의 피스톤들(162 및 164)에 의해 컨트롤 된다. 가이딩 피스톤(162) 내의 블리딩 오리피스(168)는 유압식 잠금을 제거하게끔 설계된다.
래시 조절 시스템은 엔진 브레이킹 구동 수단(100) 속에 통합되어 있다. 브레이킹 밸브 래시 조절 스크류(110b)는 로킹 스크류 너트(105b)에 의해 브레이킹 하우징(210)에 고정된다. 두 개의 링키지 핀들 또는 토글들(184 및 186) 및 브레이킹 피스톤(160)은 조절 스크류(110b)에 의해 위 아래로 움직일 수 있다. 필요하다면 시스템의 래시 조절 움직임을 허용하기 위해 챔퍼들(chamfers)(163 및 243)이 제공될 수 있다.
도 24c 및 24d에 도시된 브레이킹 구동 수단(100)에서와 같이, 도 25a 및 25b에 도시된 디바이스도 다른 밸브 트레인 컴포넌트들 속에 통합될 수 있다. 이는 브레이킹 하우징(210)이 로커 암 또는 밸브 브릿지가 될 수 있다는 뜻이다.
도 26은, 도 25a 및 25b에 도시된 브레이킹 구동 수단(100)이 전용의 브레이킹 로커 암(210b)에 통합된 엔진 브레이킹 장치의 실시 예를 보여주고 있다.
도 27은, 가이딩 피스톤(162) 내측에 구동 피스톤(164)이 없는 것을 제외하곤, 도 25a 및 25b에 도시된 것과 유사한 브레이킹 구동 수단(100)을 보여주고 있다. 가이딩 피스톤(162)은 "U" 타입의 컷(137)을 가지고 있으며, 이는 두 개의 토글들(184 및 186)을 가이드 해준다. 또한 가이딩 피스톤(162)은, 브레이킹 밸브 래시 조절이 가능하도록 제한된 스트로크를 가진다.
도 28은, 도 25a 및 25b에 도시된 브레이킹 구동 수단(100)의 다른 변형을 보여주고 있다. 여기서 단지 하나의 수평 피스톤(162)이 사용되는데, 이는 구동 피스톤 및 가이딩 피스톤의 역할을 한다. 또한 두 개의 동일한 토글들이 사용되며, 이 두 토글들 사이에 볼(ball)(189)이 추가되어 있다. 하나의 얇은 와셔 플레이트(washer plate)(188)가 와셔의 중앙 홀 내에 상기 볼(189)을 유지한다. 상기 와셔 플레이트(188)는 세 개의 슬롯들 내에, 즉 두 개의 토글들(186) 내에 있는 두 개의 슬롯들(185) 및 피스톤(162)에 있는 하나의 슬롯(187) 내에 유지되거나 가이드 된다. 이러한 배치 상태에서, 와셔 플레이트(188)는 밸브 래시 조절을 위해 상하로 움직일 수 있으며, 구동 피스톤(162)이 오일 압력 또는 스프링 힘에 의해 수평으로 움직이면, 두 개의 토글들(186)이 회전할 수 있다.
도 29는, 엔진 브레이킹 작동 중에 두 개의 배기 밸브들이 개방될 수 있게끔 브레이킹 피스톤(160)이 로커 암(210) 내에 통합되어 있는 것을 제외하곤, 도 21a 및 21b에 도시된 것과 유사한 실시 예를 보여주고 있다.
브레이킹 피스톤(160)에는 작동 위치와 상응하는 제1 면(140)과, 비작동 위치와 상응하는 제2 면(145)이 포함되어 있다. 이 두 면들은 브레이킹 피스톤(160) 상의 두 개의 편평한 컷들이며, 높이 차(130)를 가지고 있다. 브레이킹 피스톤(160)은 브레이킹 스프링(177a)에 의해 로커 암(210) 내의 보어(216) 속으로의 비작동 위치로 바이어스되어 있다. 브레이킹 스프링(177a)의 일 단부는 브레이킹 피스톤(160) 상에 장착된 스프링 시트(176)에 앉혀지고, 브레이킹 스프링(177a)의 타 단부는, 브레이킹 피스톤(160) 내의 보어(183) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 다른 스프링 시트(178b)에 앉혀진다. 상기 스프링 시트(178b)는 로커 암(210) 내에 고정된 핀(142)에 의해 정상적으로 멈춰진다. 브레이킹 피스톤(160) 내의 보어(183)를 가로지르는 슬롯 또는 축 방향 컷(137)이 있는데, 이것은 핀(142)보다 약간 큰 폭을 지닌다. 상기 핀(142) 및 슬롯(137)은, 브레이킹 피스톤(160)의 움직임을 비작동 위치와 작동 위치 사이에서 컨트롤하는 모션 제한 수단을 형성한다. 이들은 또한 회전 방지 수단을 형성하여, 제1 및 제2 면들(140 및 145)이 항상 엘리펀트 풋(114b)을 향해 상향으로 향하게끔 브레이킹 피스톤(160)을 가이드한다.
도 30은 도 29에 도시된 실시 예의 변형에 따른, "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다. 여기에는 두 가지 큰 변경이 있는데, 첫째는, 도 29에서의 전용의 브레이킹 밸브 리프터(200b)가, 엔진 상에 고정된 엔진 브레이킹 하우징(125)으로 교체된 것이며, 둘째로는, 작은 브레이킹 캠 로브들(232 및 233)뿐만 아니라 확대된 배기 캠 로브(220)를 포함하는 캠(230)이, 정규의 배기 캠 로브(220r)만 포함하는 정규 캠(230r)으로 교체된 것이다. 따라서 도 30에 도시된 실시 예는 BTEB에 대한 것이며, 도 29의 실시 예는 CREB에 대한 것이다.
엔진 브레이킹이 필요할 때에는, 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 켜져서(도 5a), 엔진 오일이 엔진 브레이킹 유체 서킷을 통해 로커 암(210) 내의 보어(216) 내로 들어올 수 있게 된다. 배기 밸브들(300)을 개방하기 위해, 캠(230r)이 로커 암(210)을 밀어 반시계 방향으로 회전시킴에 따라, 브레이킹 피스톤(160)은 로커 암(210)과 함께 하향 이동하여 래시 조절 스크류(110b)로부터 멀어지게 될 것이다. 엔진 오일의 압력은 스프링(177a)의 프리로드를 극복하여, 브레이킹 피스톤(160)을 보어(216) 바깥쪽으로 밀어, 비작동 위치에서 도 30에 도시된 바와 같은 작동 위치로 만든다. 브레이킹 피스톤(160)은, 로커 암(210) 내에 고정된 핀(142)에서 멈춰지고, 브레이킹 피스톤(160) 상의 작동 면(140)은 래시 조절 스크류(110b) 아래에 놓이게 된다. 캠(230r)이 회전을 계속하여 캠 로브(220r)의 피크를 지나가면, 로커 암은 시계 방향으로 회전하고, 브레이킹 피스톤(160)은 래시 조절 스크류(110b)를 향해 위로 이동하게 될 것이다. 작동 면(140) 및 비작동 면(145) 사이의 높이 차(130) 때문에, 배기 밸브들(300)이 그들의 시트들(320)로 복귀하지 못하고 BTEB를 위해 개방된 채로 유지된다. 브레이크 밸브의 개방량은 참조부호 330으로 표기되었으며 약 0.4 내지 2.0 mm로 정상의 배기 밸브 개방량(>10 mm)보다 훨씬 작다. 로커 암(210) 또한 브레이킹 피스톤(160)을 통해 래시 조절 스크류(110b)에 의해 멈춰져서 그의 정규 탑 위치에 완전히 복귀하지 못하므로, 브레이크 밸브의 개방량(330)에 상응하여, 캠(230r) 및 캠 팔로어(235) 사이에 갭(234)이 존재하게 된다. 따라서 엔진 브레이킹 로드(load)가 배기 밸브 트레인, 예컨대 로커 암(210) 및 캠(230r)으로 전해지지 않고, 엔진에 장착된 하우징(125)으로 전해진다.
엔진 브레이킹이 필요치 않을 때에는, 엔진 브레이크 컨트롤 수단(50)이 꺼지고(도 5b), 엔진 브레이킹 유체 서킷으로 공급되는 오일이 전혀 없거나 극히 작게 된다. 보어(216) 내의 오일 압력은 스프링(177a)에 의한 힘을 극복하기에 충분히 높지 않아서, 브레이킹 피스톤(160)은 보어(216) 속으로의 비작동 위치로 밀려 되돌아 오게 된다. 이제 비작동 면(145)은 밸브 래시 조절 스크류(110b) 아래에 있게 되고, 그들 사이에 정규 배기 밸브 래시를 가진다. 브레이킹 피스톤(160)은 전체적 캠의 회전 동안에 래시 조절 스크류(110b)와 접촉하지 않게 될 것이다. 배기 밸브들(300)은 그들의 시트들(320)로 복귀할 것이며, 캠 및 캠 팔로어 사이에는 갭(234)이 없게 될 것이다. 이제 구동 수단(100)은 비작동 위치에 있으며, 정상 엔진 작동으로부터 접속해제된 상태가 된다.
도 31은 도 29에 도시된 실시 예로부터의 변형에 따른, "오프" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면인데, 여기서 브레이킹 구동 수단(100)은 전용의 브레이킹 로커 암(200b) 내로 이동되었다. 또한 엔진 브레이킹을 위해 하나의 밸브(300a)만이 개방된다.
도 32는, 도 23에 도시된 실시 예로부터의 변형에 따른, "오프" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다. 전용의 브레이킹 밸브 리프터(200b)를 사용하는 대신에, 엔진 브레이크 구동 수단(100)의 브레이킹 밸브 리프터가 배기 밸브 리프터(200) 내에 통합되어 있다. 도 23의 브레이킹 캠(230b) 및 정규 캠(230r)은, 도 32에 도시된 신규 캠(230)으로 결합되어 있다. 상기 신규 캠(230)은 확대된 배기 캠 로브(220)뿐만 아니라, 작은 브레이킹 캠 로브들(232 및 233)을 포함한다. 확대된 배기 캠 로브(220)의 낮은 부분은 작은 캠 로브들(232 및 233)과 대략 같은 높이를 지니고, 반면에 확대된 배기 캠 로브(220)의 높은 부분은 정규 배기 캠 로브(220r)와 대략 같은 높이를 지닌다. 배기 밸브 트레인 컴포넌트들의 노-팔로우를 방지하기 위해, 래시 조절 스크류(110) 및 래시 조절 피스톤(112) 사이에 스프링(198a)이 놓여져 있다. 동일한 목적이 얻어질 수 있는 한, 다른 타입의 스프링, 예컨대 플랫 스프링(flat spring) 또는 비틀림 스프링(torsion spring)이 사용될 수 있으며, 위치도 다른 위치에 놓일 수 있다. 래시 조절 스크류(110) 및 래시 조절 피스톤(112) 사이의 갭(234)은, 정상 엔진 작동 중에 작은 브레이킹 캠 로브들(232 및 233)을 포함하는 캠(230)으로부터 모션의 일부가 스킵될 수 있도록 설계된다.
이 실시 예의 엔진 브레이킹 장치는, 도 23에 도시된 실시 예와 유사하며, 여기서는 차이점에 대해서만 기술하고자 한다. 배기 밸브(브레이킹 밸브)(300a)는, 확대된 캠 로브(220)의 낮은 부분에 의해 브레이킹 엘리펀트 풋(114b)을 통해 일찍 열리고, 반면에 다른 밸브(넌-브레이킹(non-breaking) 밸브)(300b)는 갭(234) 때문에, 확대된 캠 로브(220)의 높은 부분에 의해 정규 엘리펀트 풋(114)을 통해 늦게 열린다. 마찬가지로, 브레이킹 밸브(300a)는 넌-브레이킹 밸브(300b)보다 늦게 닫히게 된다. 따라서 밸브 브릿지(400)에는 약간의 경사가 생기게 되고, 이로 인해, 정규 엘리펀트 풋(114)이 밸브 브릿지(400) 상에 작용하여 양쪽 배기 밸브들(300)을 개방할 때, 불균형 하중 상태가 발생하게 될 것이다. 배기 밸브들(300) 상의 불균형 하중 문제를 양호하게 처리하기 위해, 밸브 브릿지(400) 및 밸브들(300) 사이에 유니버설 패드(universal pad)(430)가 제공된다. 또한 브레이킹 로드는 배기 밸브 리프터(200)로 전해진다.
도 32에 도시된 엔진 브레이킹 장치는 압축 릴리스 타입 엔진 브레이킹으로부터 블리더 타입 엔진 브레이킹으로 쉽게 변환될 수 있다. 첫째, 캠(230)을 도 30에 도시된 정규 캠(230r)으로 교체한다. 둘째, 래시 조절 스크류(110) 및 래시 조절 피스톤(112) 사이의 갭(234)을 없앤다.
도 33은, 도 24c 및 24d에 도시된 토글 시스템의 브레이킹 구동 수단(100)을 이용한, "오프" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 34는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, "오프" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다. 브레이킹 피스톤(160)은 브레이킹 하우징(125)(로커 암 또는 밸브 브릿지일 수 있음) 내의 보어(166) 내에서 슬라이딩한다. 브레이킹 피스톤(160) 상에는 쐐기 또는 경사면(wedge or slant surface)(140)이 있다. 경사면(140)과 브레이크 구동 링키지(210) 사이의 갭(130)은, 로크 너트(173)에 의해 브레이킹 하우징(125) 상에 고정된 조절 스크류(175)를 통해 컨트롤 된다. 엔진 브레이킹이 필요할 때에는, 오일이 포트(port)(214)로 공급되어, 오일 압력이 스프링(177)의 프리로드를 이겨낸다. 브레이킹 피스톤(160)은 좌측으로 밀려 그의 단부 면(163)이 조절 스크류(175)에 닿아 멈춰지게 된다. 브레이킹 피스톤(160)의 경사면(140) 기울기 및 스트로크(136)에 의해 최종 갭(130)이 정해진다. 브레이킹 피스톤(160)은, 브레이킹 하우징(125) 내에 고정된 핀(142)과, 브레이킹 피스톤(160)에 축 방향으로 잘린 슬롯(137)을 통해 가이드 된다.
도 35는 쐐기 시스템을 지닌 엔진 브레이킹 장치가 "오프" 위치에 있는 상태를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 34와 다른 점은, 브레이킹 피스톤(160) 상의 경사면(140)이 브레이크 구동 링키지(210)와 수직을 이룬다는 점이다.
도 36은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, "오프" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다. 브레이킹 피스톤(160)은 브레이킹 하우징, 여기서는 밸브 브릿지(400) 내의 보어(166) 내에서 슬라이딩한다. 브레이킹 피스톤(160) 상에는 쐐기 또는 경사면(140)이 있다. 경사면(140)과 브레이크 구동 링키지(210) 사이의 갭(130)은, 로크 너트(173)에 의해 밸브 브릿지(400) 상에 고정된 조절 스크류(175)를 통해 컨트롤 된다. 엔진 브레이킹이 필요할 때에는, 오일이 포트(214)로 공급되고, 오일 압력이 스프링(177)의 프리로드를 이겨낸다. 브레이킹 피스톤(160)은 참조부호 136으로 표기된 스트로크로 좌측으로 밀린다. 브레이킹 피스톤(160)의 경사면(140) 기울기 및 스트로크(136)에 의해 최종 갭(130)이 정해진다. 브레이킹 피스톤(160)은, 밸브 브릿지(400) 내에 고정된 핀(142)과, 브레이킹 피스톤(160)에 축 방향으로 잘린 슬롯(137)을 통해 가이드 된다.
도 37a 및 37b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, "오프" 및 "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다. 여기서는 정규 배기 캠(230r)이 사용된다. 따라서 이것은 엔진 브레이킹을 위해 하나의 배기 밸브를 개방하는 블리더 타입 엔진 브레이크다. 도 13a 및 13b에 도시된 것과 유사한 볼-로킹 디바이스가 밸브 브릿지(400) 내에 슬라이딩 가능하게 그리고 브레이킹 엘리펀트 풋(114b) 아래에 배치된다.
엔진 브레이킹이 필요할 때에는, 컨트롤 수단(50)이 켜져서(도 5a), 엔진 오일이 엔진 브레이킹 유체 서킷을 통해 엔진 브레이크 구동 수단(100)으로 공급된다. 오일의 압력은 스프링(177a)의 프리로드를 극복하여, 브레이킹 피스톤(160)과 볼-로킹 피스톤(165)을 상향으로 민다. 캠(230)이 회전함에 따라, 브레이킹 피스톤(160)은 밸브 브릿지(400)와 함께 하향 이동하여, 브레이킹 엘리펀트 풋(114b)으로부터 더 멀리 떨어지게 된다. 캠 회전이 캠 로브(220r)의 피크 리프트에 도달하기 전에, 브레이킹 피스톤(160)은 보어(190)의 외부로 연장되어 클립 링(clip ring)(176)까지 완전히 연장된다. 브레이킹 피스톤(160)의 상향 이동 중에, 브레이킹 피스톤(160) 내에 포함된 볼들(175)은 밸브 브릿지(400) 내의 환형의 그루브(170)와 정렬되어 그루브(170) 내로 들어가게 된다. 일단 볼들(175)이 그루브(170) 내에 놓이게 되면, 오일 압력이 스프링(177)의 힘을 이겨내기 때문에 볼-로킹 피스톤(165)가 상향 이동하게 된다. 볼들(175)은 볼-로킹 피스톤(165)의 큰 외경 면(larger outer diameter surface)에 의해 그루브(170) 속에 잠금 상태가 되어서, 브레이킹 피스톤(160)과 밸브 브릿지(400) 사이에 기계적 링키지가 형성된다(도 37b). 이제 브레이킹 피스톤(160)은, 초기 밸브 래시(132)(도 37a)보다 큰 스트로크(195)를 가지면서, 연장된 위치 또는 작동 위치에 있는 상태가 된다. 캠 회전이 캠 로브(220r)의 피크 리프트를 통과한 후에는, 브레이킹 피스톤(160)이 밸브 브릿지(400) 및 배기 밸브들(300)과 함께 상향 이동하게 된다. 그러나 브레이킹 배기 밸브(300a)는 기계적 링키지 때문에 그의 시트(320)에 복귀하지 못하고 개방된 상태로 유지된다(도 37b). 브레이킹 밸브 개방량(330)은, 브레이킹 피스톤 스트로크(195)와 초기 밸브 래시(132)(도 37a) 사이의 차이와 동일하다.
엔진 브레이킹이 필요치 않을 때에는, 컨트롤 수단(50)이 꺼져서(도 5b), 볼-로킹 피스톤(165) 상에 작용하는 오일 압력이 전혀 없거나 극히 작게 되어, 볼-로킹 피스톤(165)은 스프링(177)의 힘으로 브레이킹 피스톤(160) 내에서 아래로 슬라이딩하게 된다. 볼들(175)은 내측으로 움직여 환형의 그루브(170) 바깥으로 나오게 되고, 브레이킹 피스톤(160)은 스프링(177a)의 힘으로 하향 이동하게 된다. 이제 볼-로킹 디바이스는 도 37a에 도시된 바와 같이, 수축된 위치 또는 비작동 위치에 있게 되며, 엔진 브레이킹 구동 수단은 정상 엔진 작동으로부터 접속해제된 상태가 된다. 볼-로킹 피스톤(165) 내의 오리피스 또는 흐름 통로(196)는 선택적 사항이며, 엔진 브레이크를 끄는 데 사용될 수 있다.
도 38은, 도 32, 도 37a 및 37b에 도시된 특징들의 일부를 조합한 실시 예에 따른, "온" 위치에서의 엔진 브레이킹 장치에 대한 개략적인 도면이다. 도 32에 도시된 것과 동일한 브레이킹 캠(230)이 사용되는데, 이는 확대된 배기 캠 로브(220)뿐만 아니라 작은 캠 로브들(232 및 233)을 포함하고 있다. 도 37a 및 37b에 도시된 바와 같은 동일한 볼-로킹 디바이스가 사용된다. 이 실시 예의 새로운 특징은, 구동 수단(100)에 통합된 리셋 수단(150)에 있다. 래시 조절 피스톤(112)은 브레이킹 피스톤(160)으로의 오일 흐름을 차단해주는 리셋 피스톤으로서의 역할도 하며, 볼-로킹 디바이스 내의 오리피스들(196 및 197)은 리셋팅을 위한 드레인 통로로 사용된다.
엔진 브레이킹 작동 중에는, 오일 압력이 스프링(177a)의 힘을 극복하고 볼-로킹 디바이스를 작동 위치로 밀어서 기계적 링키지를 형성한다(도 38). 브레이킹 피스톤(160) 및 엘리펀트 풋(114b) 사이의 브레이킹 밸브 래시(132)는 정규 배기 밸브 래시보다 약간 크다. 캠(230)이 회전함에 따라, 작은 브레이킹 캠 로브들(232 및 233)이 기계적 링키지로 인해 브레이킹 밸브(300a)를 밀어 개방한다. 넌-브레이킹 밸브(300b)는 래시 조절 스크류(110) 및 래시 조절 피스톤(112) 사이의 갭(234) 때문에 여전히 닫힌 상태로 있게 된다. 확대된 캠 로브(220)의 낮은 부분도 브레이킹 밸브(300a)를 개방하지만, 넌-브레이킹 밸브(300b)는 개방하지 않는다. 그러나 확대된 캠 로브(220)의 높은 부분은 밸브 브릿지(400) 상에 작용하여 두 배기 밸브들(300) 모두를 개방한다. 왜냐하면 확대된 캠 로브(220)의 낮은 부분에 의해 갭(234)이 흡수되기 때문이다. 따라서 브레이킹 밸브(300a)는 넌-브레이킹 밸브(300b)보다 일찍 열리고 늦게 닫히게 된다. 밸브 브릿지(400)는 약간 경사지게 되고, 이는 두 개의 배기 밸브들(300)에 불균형의 하중을 생성하게 된다.
여기서 이 불균형의 하중 문제를 다루기 위해 리셋 수단(150)이 설계된다. 래시 조절 스크류(110)가 래시 조절 피스톤(112)의 견부(shoulder)에 닿게 되면, 갭(234)이 없어지고, 래시 조절 스크류(110) 내의 흐름 통로(113)가 차단된다. 브레이킹 피스톤(160) 아래의 오일은 스프링(177r)의 힘에 의해 오리피스들(196 및 197) 바깥으로 빠져나가게 된다. 브레이킹 피스톤(160)은 보어(190) 내로 수축되어 엘리펀트 풋(114b)으로부터 떨어지게 된다. 브레이킹 밸브(300a)는 넌-브레이킹 밸브(300b)와 동일한 클로징 타이밍(closing timing)으로 그의 시트(320)로 복귀하게 된다. 만일 브레이킹 피스톤(160)이 리셋팅 없이 계속 연장된 위치에 있다면, 브레이킹 엘리펀트 풋(114b)이 브레이킹 피스톤(160) 상에 작용하고, 브레이킹 밸브(300a)는 넌-브레이킹 밸브(300b)보다 훨씬 늦게 닫히게 될 것이다. 밸브들(300)이 자리에 앉은 후, 로커 암(210)이 계속 반시계 방향으로 회전하면, 갭(234)이 재형성되고 흐름 통로(113)의 차단이 풀려서, 볼-로킹 디바이스에 다시 오일이 채워질 수 있다. 작은 브레이킹 캠 로브들(232 및 233) 앞의 캠 IBC(225) 중에는 브레이킹 피스톤(160)이 완전히 연장되어, 작은 브레이킹 캠 로브들(232 및 233)의 모션이 브레이킹 밸브(300a)에 전달될 수 있으며, 엔진 브레이킹 사이클이 반복된다. 따라서 리셋 수단(150)은, 확대된 캠 로브(220)에 의해 만들어지는 밸브 리프트 프로파일을 수정할 것이며, 작은 브레이킹 캠 로브들(232 및 233)에 의해 만들어지는 밸브 리프트 프로파일은 수정하지 않을 것이다.
도 39는 도 38과 상이한 리셋 수단(150)을 지닌 도 38의 실시 예의 다른 버전을 보여준다. 리셋 피스톤(166)은 엘리펀트 풋(114) 아래, 밸브 브릿지(400) 내에 슬라이딩 가능하게 배치되어 있다. 배기 밸브 트레인 컴포넌트들의 어떠한 것도 노-팔로우 되는 것을 방지하기 위해, 리셋 피스톤(166)과 로커 암(210)은 스프링(198)에 의해 밸브 브릿지(400) 쪽으로 바이어스되어 있다. 또한 리셋 흐름 통로(167)가 밸브 브릿지(400) 내에 추가되며, 볼-로킹 피스톤(165) 내에 블리딩 오리피스는 더 이상 필요하지 않다.
엔진 브레이킹이 필요할 때에는, 컨트롤 수단(50)이 켜져서(도 5a), 엔진 오일이, 리셋 피스톤(166) 내의 흐름 통로(197r)가 더 포함된 브레이크 유체 서킷을 통해 리셋 피스톤(166) 및 볼-로킹 디바이스로 흐를 수 있다. 오일의 압력은 스프링(198) 및 스프링(177r)의 힘을 극복하여, 리셋 피스톤(166) 및 브레이킹 피스톤(160)을 위로 밀어서, 로커 암(210)을 캠(230) 쪽, 반시계 방향으로 회전시킨다. 이제 브레이킹 시스템은 도 39에 도시된 바와 같은 "온" 또는 작동 위치에 있는 상태가 된다. 브레이킹 피스톤(160)은, 엘리펀트 풋(114b) 및 브레이킹 피스톤(160) 사이의 래시 또는 갭을 흡수하는, 참조부호 195로 표기된 스트로크로 클립 링(176)에서 멈춰진다. 리셋 피스톤은, 만일 브레이킹 시스템이 "오프" 위치에 있다면, 캠 팔로어(235) 및 캠(230) 사이에 나타날 갭(234)에 상응하는, 참조부호 234r로 표기된 스트로크를 가진다. 브레이킹 피스톤(160)이 연장되고 볼-로킹 피스톤(165)에 의해 기계적으로 작동 위치 상태로 잠겨진 상태이므로, 캠(230)이 회전함에 따라, 엔진 브레이킹 작동을 위해 작은 브레이킹 캠 로브들(232 및 233)로부터의 모션이 브레이킹 피스톤(160), 밸브 브릿지(400) 및 유니버설 패드(430)를 통해 배기 밸브(300a)로 전달된다. 리셋 피스톤(166) 및 밸브 브릿지(400) 사이에 갭(234r)이 있기 때문에, 작은 브레이킹 캠 로브들(232 및 233)로부터의 모션이 다른 배기 밸브(300b)에는 전달되지 않는다. 리셋 피스톤(166) 하부의 오일이 흐름 통로(197r)를 통해 뒤로 밀리게 되는데, 이 리셋 피스톤(166)에 의해 뒤로 펌핑되는 흐름을 흡수하기 위해, 브레이킹 유체 서킷에 어큐뮬레이터(accumulator)가 필요할 수 있다.
일단 캠의 회전이 확대된 캠 로브(220)의 높은 부분으로 들어가게 되면, 리셋 피스톤(166)이 밸브 브릿지(400)와 접촉하여 양 배기 밸브들(300a 및 300b)에 영향을 미치게 된다. 그러나 리셋 높이(reset height)(131)가 갭(234r)보다 작기 때문에, 리셋 피스톤(166)이 밸브 브릿지(400)와 접촉하기 전에 리셋 흐름 통로(167)가 열리게 된다. 상기 통로(167)를 통해 브레이킹 피스톤(160) 하부에 있는 오일이 배출되고, 브레이킹 피스톤(160)은 스프링(177a)의 힘으로 보어(190) 내로 수축하게 된다. 개방된 브레이킹 배기 밸브(300a)는 그의 시트로 복귀하게 되며, 경사진 밸브 브릿지(400)는 수평이 될 것이다. 이로써 확대된 캠 로브(220)의 높은 부분에 의해, 리셋 피스톤(166)이 밸브 브릿지(400)에 작용하여 양 배기 밸브들(300a 및 300b)을 개방할 때 하중의 불균형은 없을 것이다. 일단 밸브들(300)이 안착이 되면, 로커 암(210)은 계속 반시계 방향으로 회전할 것이며, 리셋 피스톤(166)은 오일 압력에 의해 밸브 브릿지(400) 내에서 상향 이동하여 리셋 흐름 통로(167)를 차단하게 되어서, 오일이 다시 채워져 볼-로킹 디바이스를 밀어낼 수 있다. 작은 브레이킹 캠 로브들(232 및 233) 앞의 캠 IBC(225) 중에 볼-로킹 디바이스는 작동 위치로 완전히 연장되어, 작은 브레이킹 캠 로브들(232 및 233)의 모션이 브레이킹 밸브(300a)에 전달될 수 있으며, 엔진 브레이킹 사이클이 반복된다.
엔진 브레이킹이 필요치 않을 때에는, 컨트롤 수단(50)이 꺼져서(도 5b), 볼-로킹 디바이스에로 공급되는 오일이 전혀 없거나 극히 작게 된다. 리셋 피스톤(166)이 하향 이동하여 리셋 흐름 통로(167)를 개방하면, 볼-로킹 디바이스 하부의 오일이 드레인 되고, 브레이킹 피스톤(160)은 스프링(177a)의 힘으로 보어(190) 내로 수축하게 된다. 리셋 피스톤(166)은 스프링(198)에 의해 밸브 브릿지(400) 쪽으로 바이어스되어, 캠 팔로어(235) 및 캠(230) 사이에 갭(234)이 형성되며, 이로써 캠 모션의 부분, 즉 브레이킹 캠 로브들(232 및 233)을 포함하는 캠(230)의 낮은 부분으로부터의 모션이 스킵 된다. 두 배기 밸브들(300)은 확대된 캠 로브(220)의 높은 부분에 의해, 로커 암(210), 리셋 피스톤(166) 및 밸브 브릿지(400)를 통해 개방된다. 수축된 브레이킹 피스톤(160)은 캠 회전의 전체 사이클을 통해, 브레이킹 밸브 래시 조절 수단의 엘리펀트 풋(114b)과 접촉하지 않을 것이다. 이제 엔진 브레이크 구동 수단(100)은 비작동 위치에 있는 상태가 되며, 정상 엔진 작동으로부터 접속해제된 상태가 된다.
도 40a 및 40b는, 유압 피스톤(160)이 사용된 점을 제외하곤, 도 39에 도시된 것과 유사한 엔진 브레이킹 장치의 실시 예에 대한 개략적인 도면이다. 리셋 메카니즘은 도 39의 것과 유사한 반면에, 유압식 잠금을 위해 체크 볼(check ball)(170)이 사용된다.
결 론 , 영 향, 및 범 위
상술한 내용으로부터, 본 발명의 실시 예들에 따른 엔진 브레이킹 장치는 종래 기술의 엔진 브레이킹 시스템에 비해 다음과 같은 장점들 중 한 또는 둘 이상을 지니고 있음을 명확히 알 수 있다.
(a) 본 장치는 모든 타입의 엔진에 설치될 수 있다.
(b) 본 장치는 반응(온 및 오프) 시간이 훨씬 빠르다.
(c) 본 장치는 기계적 링키지 수단을 통해 힘 또는 엔진 브레이킹 로드를 전달하여서, 종래 기술의 엔진 브레이크에 사용된 유압식 수단과 연관된 높은 컴플라이언스 및 과부하 문제가 없다.
(d) 본 장치에는, 종래 기술의 엔진 브레이크들 일부와 연관된, 밸브들 또는 밸브 브릿지 상의 비대칭 하중 문제가 없다.
(e) 본 장치는 더 적은 컴포넌트들을 가지며, 복잡성이 줄어들고, 비용이 더 적게 든다.
(f) 본 장치는 브레이킹 밸브 래시 세팅 메카니즘을 지녀서, 엔진 브레이크 컴포넌트들에 대한 제조 허용 오차에 대한 요건이 완화된다.
(g) 본 장치는 구조가 단순하며, 작동에 있어 신뢰성이 높으며, 모든 엔진 속력에서 효과적이다.
(h) 본 장치는 정상의 엔진 작동에 영향을 미치지 않는다.
상기의 기술 내용에는 많은 특수성들이 포함되어 있는데, 이들은 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니라, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대한 예시로 이해하여야 한다. 많은 여타의 변형들이 가능할 것이며, 예컨대 여기에 개시된 엔진 브레이킹 장치가 오버헤드 캠 타입의 엔진 대신에, 푸시 튜브 타입의 엔진에 적용될 수도 있다. 본 장치는 두 개의 밸브들 대신에, 엔진 브레이킹을 위한 하나의 밸브를 이용할 수 있다.
또한 도 4a 및 여타 도면들에 도시된 스프링(198)은, 스프링의 힘이 정상 엔진 작동 중에 밸브 트레인 컴포넌트들이 노-팔로잉(no-following) 되는 것을 방지하기에 충분히 크고, 엔진 브레이킹 작동 중에는 엔진 브레이크 구동 수단(100)이 작동될 수 있게 충분히 작기만 하면, 여타의 위치 또는 로커 암(210) 및 밸브 브릿지(400) 사이 등과 같이 심지어 두 개의 엔진 밸브 트레인 컴포넌트들 사이에 놓여질 수도 있다. 또한 스프링(198)은 코일 스프링과 다른 타입, 예컨대 플랫 또는 리프 스프링(flat or leaf spring), 파형 스프링(wavy spring) 또는 토션 스프링 등의 타입이 될 수도 있다.
또한 엔진 브레이크 구동 수단(100)은, 전용의 유압 시스템, 공통의 레일 시스템(common rail system) 및 공압 시스템 등과 같은 여타 타입들의 컨트롤 수단(50)에 의해 컨트롤(켜고 끔) 될 수도 있다. 도 5a 및 5b에 도시된 컨트롤 수단(50)의 스풀(spool) 타입 밸브(51) 대신에 포핏(poppet) 타입 솔레노이드 밸브가 사용될 수도 있다.
또한 도 9에 도시된 밸브 리프트 프로파일이 달라질 수 있다. BGR 리프트(232v), CBR 리프트(233v) 및 확대된 메인 밸브 리프트(220v)가 분리된 개별적 범프들(seperated individual bumps)로 되거나 또는 서로 연결될 수도 있다. 브레이킹 밸브 이벤트는, 압축 TDC 주위의 CBR 범프(233v)와 흡기 BDC 주위의 BGR 범프(232v)를 지닌, 압축 릴리스 타입의 엔진 브레이크일 수 있으며, 또는 압축 행정에 걸쳐서 실질적으로 일정한 밸브 리프트를 지닌 부분 사이클 블리더 브레이크(partial cycle bleeder brake) 등과 같은 여타 타입의 엔진 브레이킹일 수도 있다. 엔진 브레이크 구동 수단(100)이 수축된 위치에서 연장된 위치로 변환될 수 있도록, 흡기 행정(intake stroke)의 대부분 중에 밸브 리프트가 없어야 한다. 따라서, 도 4a 및 여타 도면들에 도시된 작은 캠 로브들(232 및 233)은, 부분 사이클 블리더 브레이크를 위해 엔진 압축 행정 중에 실질적으로 일정한 리프트를 지닌 단일 캠 로브를 형성하게끔 결합될 수 있다. 상기 단일 캠 로브는 확대된 캠 로브(220)에 연결되게끔 연장될 수도 있다. 이제 "단일" 캠 로브는 사실상 확대된 캠 로브(220)로의 이행 "단계"가 되는 것이다. 요약하면, 캠은 적어도 하나의 작은 로브를 포함하며, 상기 적어도 하나의 작은 로브는, 부분 사이클 블리더 브레이크를 위한 일정 리프트 타입(constant lift type)을 포함한다.
따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예들에 의해서가 아니라, 첨부된 청구항들 및 이들의 법적 등가물들에 의해 결정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 내연 엔진(internal combustion engine)을 정상 엔진 작동(normal engine operation)으로부터 엔진 브레이킹 작동(engine braking operation)으로 전환하기 위한 장치(apparatus)로서, 엔진은, 적어도 하나의 배기 밸브(at least one exhaust valve) 및 상기 적어도 하나의 배기 밸브를 주기적으로(cyclically) 열고 닫기 위한 적어도 하나의 캠(at least one cam)을 포함하는 배기 밸브 트레인 컴포넌트들(exhaust valve train components)을 포함하며, 상기 장치는,
    (a) 상기 배기 밸브 트레인 컴포넌트들 중 적어도 하나에 통합된 적어도 하나의 컴포넌트를 가지며, 비작동 위치(inoperative position) 및 작동 위치(operative position)를 가지며; 상기 비작동 위치에서는 수축되어(retracted) 정상 엔진 작동으로부터 접속해제되고(disengaged), 상기 작동 위치에서는, 엔진 브레이킹 작동을 위해 상기 적어도 하나의 배기 밸브를 개방하게끔 연장되는(extended) 구동 수단(actuation means); 및
    (b) 정상 엔진 작동 및 엔진 브레이킹 작동 사이의 전환을 이루기 위해, 상기 구동 수단을 상기 비작동 위치 및 상기 작동 위치 사이에서 움직이게 하는 컨트롤 수단(control means);을 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 캠은 확대된 캠 로브(enlarged cam lobe) 및 적어도 하나의 작은 캠 로브(at least one small cam lobe)를 포함하며, 상기 확대된 캠 로브는 정규 캠 로브(regular cam lobe)보다 크고, 낮은 부분(lower portion) 및 높은 부분(higher portion)을 포함하는 확대된 밸브 리프트 프로파일(enlarged valve lift profile)을 발생시키며, 상기 낮은 부분은, 상기 작은 캠 로브에 의해 발생되는 제2의 밸브 리프트(secondary valve lift)와 거의 같은 높이를 가지며, 상기 높은 부분은, 정규 캠 로브에 의해 발생되는 정규 밸브 리프트와 거의 같은 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    엔진 브레이킹 작동 중에 상기 적어도 하나의 캠에 의해 발생되는 밸브 리프트 프로파일을 수정하기 위한 리셋 수단(reset means)을 더 포함하며, 상기 리셋 수단은, 밸브 리프트 프로파일의 높은 부분 중에, 상기 리셋 수단이 상기 구동 수단을 연장된 위치로부터 수축된 위치로 잠금해제(un-lock) 시키고, 상기 밸브 리프트 프로파일을 더 작은 밸브 리프트 프로파일(smaller valve lift profile)로 전환시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배기 밸브 트레인 컴포넌트들이 노-팔로우(no-follow) 되는 것을 방지하기 위한 지지 수단(supporting means)을 더 포함하며, 상기 지지 수단은 지지 스프링(supporting spring) 및 스프링 시트(spring seat)를 포함하며; 상기 지지 스프링은 상기 스프링 시트를 스프링 리테이너(spring retainer) 쪽으로 바이어싱(biasing) 시키며, 상기 스프링 시트는 밸브 브릿지(valve bridge)를 지탱하여, 상기 밸브 브릿지와 상기 적어도 하나의 배기 밸브 사이에 갭(gap)이 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 캠은 두 개의 캠들을 포함하며, 상기 두 개의 캠들 중 하나는, 정상 엔진 작동을 위한 정규 캠 로브(regular cam lobe)를 포함하는 정규 캠(regular cam)이고, 다른 하나의 캠은, 엔진 브레이킹 작동을 위한 적어도 하나의 작은 캠(at least one small cam lobe)을 포함하는 브레이킹 캠(braking cam)인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구동 수단의 적어도 하나의 컴포넌트와 통합된, 상기 배기 밸브 트레인 컴포넌트들 중 하나는 로커 암(rocker arm)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동 수단의 적어도 하나의 컴포넌트와 통합된, 상기 배기 밸브 트레인 컴포넌트들 중 하나는 밸브 브릿지를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동 수단은, 다수의 볼들(a plurality of balls), 볼-로킹 피스톤(ball-locking piston) 및 브레이킹 피스톤(braking piston)을 지닌 볼-로킹 디바이스(ball-locking device)를 더 포함하며; 상기 볼-로킹 디바이스는 연장된 위치 및 수축된 위치 사이에서 이동가능하며; 상기 연장된 위치에서 상기 볼-로킹 디바이스는, 엔진 브레이킹 작동을 위한 모션(motion) 및 하중(load)을 전달하기 위한 기계적 링키지(mechanical linkage)를 형성하게끔 잠겨지며(locked up), 상기 수축된 위치에서 상기 볼-로킹 디바이스는 잠금해제되고(unlocked) 밀려져서, 상기 적어도 하나의 배기 밸브로부터 접속해제되는(disengaged) 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 구동 수단은, 배기 밸브 트레인 컴포넌트들 중 하나에 통합된 브레이킹 피스톤을 지닌 피스톤-슬라이딩 디바이스(piston-sliding device)를 더 포함하며, 상기 브레이킹 피스톤은 비작동 위치 및 작동 위치 사이에서 슬라이딩 가능하며, 상기 비작동 위치에서 상기 브레이킹 피스톤은 수축되어, 상기 적어도 하나의 배기 밸브로부터 접속해제되며; 상기 작동 위치에서 상기 브레이킹 피스톤은 연장되어, 엔진 브레이킹 작동을 위한 모션 및 하중을 전달하기 위한 기계적 링키지를 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 구동 수단은, 다수의 피스톤들 및 슬리브들(sleeves)과, 상기 피스톤들 및 슬리브들을 정렬시키는 수단과, 브레이킹 피스톤을 지닌 피스톤-커플링 디바이스(piston-coupling device)를 더 포함하며; 상기 피스톤-커플링 디바이스는 배기 밸브 트레인 컴포넌트들 중 하나에 통합되어, 연결된 위치(coupled position) 및 연결해제된 위치(de-coupled position)를 가지며; 상기 연결된 위치에서 상기 브레이킹 피스톤은 연장되고 배기 밸브 트레인 컴포넌트에 잠겨져서 기계적 링키지를 형성하며; 상기 연결해제된 위치에서 상기 브레이킹 피스톤은 배기 밸브 트레인 컴포넌트 내에서 슬라이딩 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 구동 수단은, 브레이킹 피스톤, 구동 피스톤(actuation piston), 적어도 하나의 토글(at least one toggle) 및 모션 가이딩 시스템(motion guiding system)을 포함하는 토글 디바이스(toggle device)를 더 포함하며; 상기 적어도 하나의 토글은, 상기 구동 피스톤에 의해 컨트롤 되는 경사 위치(slant position) 및 직립 위치(straight position)를 가지며, 상기 경사 위치에서 상기 브레이킹 피스톤은 수축되고, 상기 직립 위치에서 상기 브레이킹 피스톤은 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 구동 수단은, 경사면(slant surface)을 지닌 브레이킹 피스톤, 래시 조절 수단(lash adjusting means) 및 모션 가이딩 시스템(motion guiding system)을 포함하는 쐐기 디바이스(wedge device)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤 수단은 전자 유압 기계식 시스템(electro-hydro- mechanical system)을 포함하며; 상기 전자 유압 기계식 시스템은, 상기 구동 수단 및 상기 엔진 내에 형성된 유체 서킷(fluid circuit)과, 상기 유체 서킷을 통해 상기 구동 수단에 유체 플로우(fluid flow)를 공급하고 차단하기 위한 플로우 컨트롤 디바이스(flow control device)를 포함하며; 상기 유체 플로우는 상기 구동 수단의 모션을 비작동 위치 및 작동 위치 사이에서 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 플로우 컨트롤 디바이스는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)를 포함하며, 상기 솔레노이드 밸브는 구동 핀(actuation pin), 링키지 핀(linkage pin), 적어도 하나의 체크 볼(at least one check ball)을 포함하지만, 스프링은 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 플로우 컨트롤 디바이스는, 상기 엔진 브레이킹 작동을 끄는 것(turning off)을 도와주기 위한 플로우 드레이닝 수단(flow draining means)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 플로우 드레이닝 수단은 리셋 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 플로우 드레이닝 수단은 오리피스(orifice)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 내연 엔진에서 엔진 밸브 리프트를 수정하는 방법으로서, 엔진은, 적어도 하나의 엔진 밸브 및 적어도 하나의 캠을 포함하는 엔진 밸브 트레인 컴포넌트들을 포함하며, 상기 방법은,
    (a) 상기 엔진 밸브 트레인 컴포넌트들 중 적어도 하나에 통합된 적어도 하나의 컴포넌트를 가지며, 비작동 위치 및 작동 위치를 가지며; 상기 비작동 위치에서는 수축되어 상기 적어도 하나의 엔진 밸브로부터 접속해제되고, 상기 작동 위치에서는, 상기 적어도 하나의 엔진 밸브를 개방하게끔 연장되는 구동 수단을 제공하는 단계;
    (b) 상기 구동 수단을 상기 비작동 위치 및 상기 작동 위치 사이에서 움직이게 하는 컨트롤 수단을 제공하는 단계;
    (c) 상기 컨트롤 수단을 켜는(turning on) 단계;
    (d) 상기 구동 수단을 상기 비작동 위치로부터 상기 작동 위치로 움직이게 하는 단계; 및
    (e) 상기 적어도 하나의 캠으로부터의 모든 모션을 상기 적어도 하나의 엔진 밸브로 전달하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    (a) 상기 컨트롤 수단을 끄는(turning on) 단계;
    (b) 상기 구동 수단을 상기 작동 위치로부터 상기 비작동 위치로 움직이게 하는 단계; 및
    (c) 상기 적어도 하나의 캠으로부터의 모션의 부분을 스킵(skip)하고, 상기 적어도 하나의 캠으로부터의 모션의 잔여 부분을 상기 적어도 하나의 엔진 밸브로 전달하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    (a) 상기 적어도 하나의 캠으로부터 발생되는 엔진 밸브 리프트 프로파일을 수정하기 위한 리셋 수단을 제공하는 단계;
    (b) 밸브 리프트가 상기 엔진 밸브 리프트 프로파일의 높은 부분으로 들어온 후에 상기 리셋 수단이 작동되게 하는 단계;
    (c) 상기 구동 수단을 작동 위치에서 비작동 위치로 잠금해제 하는(un-locking) 단계;
    (d) 상기 엔진 밸브 리프트 프로파일을 리셋팅(resetting) 하는 단계;
    (e) 밸브 리프트가 상기 엔진 밸브 리프트 프로파일의 낮은 부분으로 되돌아온 후에 상기 리셋 수단을 접속해제하는(disengaging) 단계;
    (f) 상기 구동 수단을 비작동 위치로부터 도로 작동 위치로 변경시키는 단계; 및
    (g) 상기 적어도 하나의 캠의 낮은 부분으로부터의 모션을 상기 적어도 하나의 엔진 밸브로 전달하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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