KR20120088816A - 로커 축이 장착된 엔진 브레이크 - Google Patents

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KR20120088816A
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Inventor
즈대네크 에스. 메이스트릭
로버트 에스. 퍼킨스
Original Assignee
자콥스 비히클 시스템즈, 인코포레이티드.
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Abstract

엔진 밸브를 작동시키기 위한 시스템이 개시된다. 이 시스템은 로커 축을 둘러싸는 두 개의 이격된 칼라들을 갖는 로스트 모션 하우징을 포함한다. 상기 로스트 모션 하우징은 유압유 공급 통로를 액추에이터 피스톤과 연결하는 내부 유압 회로를 포함할 수 있다. 상기 시스템은 상기 로커 축에 대하여 고정된 위치에서 상기 로스트 모션 하우징을 고정시키기 위한 수단을 포함할 수 있다.

Description

로커 축이 장착된 엔진 브레이크{ROCKER SHAFT MOUNTED ENGINE BRAKE}
관련 출원들에 대한 상호 참조
본원은, 발명의 명칭이 "관절로 이어진 로커 아암과 로커 축이 장착된 하우징을 갖는 엔진 브레이크"인 2007년 3월 16일자로 출원된 미국특허 가출원번호 제 60/895,318호의 부분계속출원이고, 발명의 명칭이 "관절로 이어진 로커 아암과 로커 축이 장착된 하우징을 갖는 엔진 브레이크"인 2008년 3월 14일자로 출원된 미국특허 출원번호 제 12/076,173호를 우선권 주장한다.
발명의 분야
본 발명은 내연기관에서 엔진 브레이킹을 제공하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
내연기관은 전형적으로는 엔진 밸브들을 작동하기 위해 기계적, 전기적, 또는 유체역학 중 어느 하나의 밸브 작동 시스템을 사용한다. 이들 시스템들은 엔진의 크랭크축 회전에 의해 구동되는 캠축들, 로커 아암들 및 푸시 로드들의 조합을 포함할 수 있다. 캠축이 엔진 벨브들을 작동시키기 위해 사용되면, 밸브 작동의 타이밍은 캠축 상의 로브(lobe)들의 크기와 위치에 의해 고정될 수 있다.
캠축의 각 360도 회전을 위해, 엔진은 4 행정(즉, 팽창, 배기, 흡입, 및 연소)으로 구성되는 풀 사이클을 완료한다. 팽창 행정 동안에는 흡입 및 배기 밸브 둘 모두 닫히고, 닫혀져서 유지되는데, 여기서 피스톤은 실린더 헤드로부터 멀어지게 움직인다(즉, 실린더 헤드와 피스톤 헤드 사이의 부피가 증가한다). 양의 동력 동작에서, 연료는 팽창 행정 동안 연소되고 양의 출력은 엔진에 의해 전달된다. 팽창 행정은 피스톤이 방향을 바꾸고 배기 밸브가 메인 배기 동작을 위해 열리는 시점에, 하사점에서 끝난다. 캠축 위의 로브는 피스톤이 위로 이동하여 실린더의 외측으로 연소가스를 가압함에 따라 동기화되어 메인 배기 동작을 위해 배기 밸브를 개방할 수 있다. 배기 행정의 말단 근처에서, 캠축 위의 또 다른 로브는 피스톤이 실린더 헤드로부터 멀어지는 시점에 메인 흡입 동작을 위해 흡입 밸브를 열 수 있다. 피스톤이 하부 사점 근처에 있으면 흡입 밸브는 닫히고 흡입 행정이 끝난다. 압축 행정을 위해 피스톤이 다시 위로 이동함에 따라 흡입 밸브와 배기 밸브는 둘 모두 닫힌다.
위에서 언급된 메인 흡입 및 메인 배기 밸브 동작들은 내연기관의 양의 동력 동작을 위해 요구된다. 요구되지는 않지만, 추가적이고 보조적인 밸브 동작들이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 압축-방출 엔진 브레이킹, 블리더(bleeder) 엔진 브레이킹, 배기 가스 재순환(EGR), 또는 브레이크 가스 재순환(BGR) 동안에, 흡입 및/또는 배기 밸브들을 작동시키는 것이 바람직할 수 있다. 여기에서 참고로 결합된, 2005년 5월 6일에 출원된, 계류중인 출원번호 11/123,063의 도 19는 메인 및 보조 밸브 과정들을 위한 배기 밸브들을 작동하기 위해 본 발명의 다양한 실시예들을 이용하여 배기 밸브에 의해 수행될 수 있는, 메인 배기 과정(600), 및 압축-방출 엔진 브레이킹 과정(610), 블리더 엔진 브레이킹 과정(620), 배기 가스 재순환 과정(630), 그리고 브레이크 가스 재순환 과정(640)과 같은 보조적 밸브 과정들의 예를 보여준다.
보조 밸브 과정들에 대하여, 차량 엔진 브레이킹을 제공하기 위해 내연 기관을 통한 배기 가스의 흐름 제어가 사용되었다. 일반적으로, 엔진 브레이킹 시스템들은 압축-방출형 브레이킹, 배기 가스 재순환, 배기 압력 조절, 풀 사이클 블리더 및/또는 부분 블리더형 브레이킹의 원리들을 결합하기 위해 배기 가스의 흐름을 제어할 수 있다.
압축-방출형 엔진 브레이킹 동안, 배기 밸브들은 선택적으로 열리어 적어도 일시적으로 동력 생성 내연 기관을 동력 흡수 공기 압축기로 변환할 수 있다. 피스톤이 압축 행정 동안 위로 움직임에 따라, 실린더 내에 포획된 가스들은 압축될 수 있다. 압축된 가스들은 피스톤의 상향 운동을 방해한다. 피스톤이 상부 사점(TDC) 위치에 도달함에 따라, 적어도 하나의 배기 밸브가 열리어 실린더 내에 있는 압축된 가스들을 배기 매니폴더로 배출하여 압축된 가스들에 저장된 에너지가 이후의 팽창 하강-행정 시에 엔진으로 되돌아 오는 것을 방지할 수 있다. 그렇게 함으로써, 차량의 속도 저감을 돕는 억제력을 개발할 수 있다. 선행기술의 압축 방출 엔진 브레이크의 예는 여기에서 인용에 의해 통합된 쿰민스(Cummins)의 미국 특허번호 3,220,392(1965년 11월)의 개시에 의해 제공된다.
피스톤의 배기 행정 동안에 일어나는 메인 배기 밸브 과정 외에, 및/또는 대신에 블리더 타입 엔진 브레이킹 동안, 상기 배기 밸브(들)은 나머지 세 엔진 사이클들(풀-사이클 블리더 브레이크) 동안 또는 나머지 세 엔진 사이클들(부분-사이클 블리더 브레이크)의 소정 부분 동안 약간 열려져서 유지될 수도 있다. 실린더의 내 그리고 외로 실린더 가스들의 블리딩은 엔진을 느리게 하도록 작용할 수 있다. 보통, 블리더 브레이킹 동작에서 브레이킹 밸브(들)의 초기 개방은 압축 TDC(즉, 초기 밸브 작동)에 앞서 있고 이후 리프트가 소정 시간 주기 동안 일정하게 유지된다. 그와 같이, 블리더형 엔진 브레이크는 초기 밸브 작동으로 인하여 밸브(들)를 작동하는데 더 낮은 힘을 요구할 수 있고, 압축-방출형 브레이크의 빠른 블로우-다운 대신 연속적인 블리딩으로 인하여 소음을 덜 발생시킬 수 있다.
배기 가스 재순환(EGR) 시스템들은 양의 동력 동작 동안 배기 가스들의 어떤 부분이 엔진 실린더 내로 거꾸로 흐르도록 할 수 있다. EGR은 양의 동력 동작들 동안 엔진에 의해 발생되는 NOx의 양을 저감하기 위해 사용될 수 있다. EGR 시스템은 엔진 브레이킹 사이클들 동안 배기 매니폴드와 엔진 실린더 내의 압력과 온도를 조절하기 위해 사용될 수도 있다. 일반적으로, 두 가지 유형의 EGR 시스템들, 즉 내부 및 외부 EGR 시스템들이 있다. 외부 EGR 시스템들은 배기 가스들을 흡입 밸브(들)를 통하여 엔진 실린더 내로 역으로 재순환한다. 내부 EGR 시스템들은 배기 가스들을 배기 밸브(들)를 통하여 엔진 실린더 내로 역으로 재순환한다. 본 발명의 실시예들은 주로 내부 EGR 시스템들에 관한 것이다.
브레이크 가스 재순환(BGR) 시스템들은 엔진 브레이킹 동작 동안 배기 가스들의 소정 부분이 엔진 실린더 내로 역으로 흐르도록 할 수 있다. 예를 들어, 흡입 및/또는 초기 압축 행정 동안 배기 가스들을 엔진 실린더 내로 역으로 순환하는 것은 압축-방출 브레이킹을 위해 이용될 수 있는 실린더 내에서의 가스들의 질량을 증가시킬 수 있다. 그 결과, BGR은 브레이킹 과정으로부터 실현되는 브레이킹 효과를 증가시킬 수 있다.
본 출원인들은 엔진 밸브를 작동시키기 위한 혁신적인 시스템을 개발하였는데, 이 시스템은 유압유 공급 통로를 갖는 로커 축; 상기 로커 축, 액추에이터 피스톤 보어, 및 상기 액추에이터 피스톤 보어로부터 상기 유압유 공급 통로까지 연장된 내부 유압 회로를 둘러싸는 칼라(collar)를 갖는 로스트 모션 하우징; 및 상기 액추에이터 피스톤 보어 내에서 미끄러질 수 있게 배치된 액추에이터 피스톤을 포함한다. 또한, 상기 모스트 모션 하우징은 상기 로커 축을 둘러싸는 두 개의 칼라들을 가질 수 있다. 아울러, 제어 밸브 보어가 상기 로스트 모션 하우징 내에 제공될 수 있고, 상기 제어 밸브 보어는 상기 내부 유압 회로와 연통되고, 제어 블브가 상기 제어 밸브 보어 내에 배치된다. 또한, 체크 밸브가 상기 제어 밸브 내에 배치될 수 있다. 또한, 고정 수단이 상기 액추에이터 피스톤으로부터 먼 상기 로스트 모션 하우징의 일측 위, 상기 액추에이터 피스톤으로부터 가까운 상기 로스트 모션 하우징의 일측 위, 또한 상기 액추에이터 피스톤으로부터 먼 상기 로스트 모션 하우징의 일측 위와 상기 액추에이터 피스톤으로부터 가까운 상기 로스트 모션 하우징의 일측 위 양측에 제공될 수 있다. 또한, 상기 로스트 모션 하우징을 고정하기 위한 수단은 상기 로스트 모션 하우징 칼라로부터 연장된 보스와, 상기 보스로부터 엔진 부품 내로 연장된 볼트를 포함할 수 있다. 또한, 상기 로스트 모션 하우징을 고정하기 위한 수단은 상기 액추에이터 피스톤에 근접한 상기 로스트 모션 하우징으로부터 연장된 플랜지와, 상기 플랜지로부터 엔진 부품 내로 연장된 볼트를 포함할 수 있다. 또한, 상기 시스템은 상기 유압유 공급 통로로 유압유의 공급을 조절하기에 적합한 솔레노이드 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기한 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명 모두 단지 예시적이고 설명적이며, 청구된 본 발명을 제한하는 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 여기에서 참고로 결합되고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부한 도면들은 본 발명의 원리들을 설명하는데 도움이 된다.
본 발명의 이해를 돕기 위해, 이하, 첨부된 도면들을 참조하며, 여기서 동일한 참조 부호들은 동일한 요소들을 지칭한다. 이 도면들은 단지 예시적이고, 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구성되고 내연 기관 내에 배치된 마스터 및 슬레이브 피스톤을 위한 관절로 이어진 로커 아암과 로커 축이 장착된 하우징을 갖는 엔진 브레이크 시스템의 입체도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 관절로 이어진 로커 아암, 로커 축이 장착된 하우징, 및 로커 아암 리턴 스프링을 갖는 엔진 브레이크 시스템의 상부 분해 입체도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 마련된 도 2에 도시된 엔진 브레이크 시스템의 아랫면의 상부 분해 입체도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 마련된 마스터 및 슬레이브 피스톤들을 나타내는 도 2와 도 3의 로커 축이 장착된 하우징의 횡단 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 마련된 마스터 및 슬레이브 피스톤들과 유압식으로 연통된 제어 밸브를 나타내는 도 2와 도 3의 로커 축이 장착된 하우징의 제 2 횡단 측면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 마련된 제어 밸브와 슬레이브 피스톤을 나타내는 도 2와 도 3의 로커 축이 장착된 하우징의 횡단 정면도이다.
도 7은 엔진 브레이크 시스템이 턴-오프될 때 본 발명의 제 1 실시예에 따라 마련된 관절로 이어진 로커 아암, 로커 축이 장착된 하우징, 및 캠 로브를 나타내는 도 2와 도 3의 엔진 브레이크 시스템의 횡단 측면도이다.
도 8은 엔진 브레이크 시스템이 턴-온되고 로커 아암이 캠 베이스 서클과 접촉하고 있을 때 본 발명의 제 1 실시예에 따라 마련된 관절로 이어진 로커 아암, 로커 축이 장착된 하우징, 및 캠 로브를 나타내는 도 2와 도 3의 엔진 브레이크 시스템의 횡단 측면도이다.
도 9는 엔진 브레이크 시스템이 턴-온되고 로커 아암이 캠 압축-방출 범프와 접촉하고 있을 때 본 발명의 제 1 실시예에 따라 마련된 관절로 이어진 로커 아암, 로커 축이 장착된 하우징, 및 캠 로브를 나타내는 도 2와 도 3의 엔진 브레이크 시스템의 횡단 측면도이다.
도 10은 엔진 브레이크 시스템이 턴-오프일 때 본 발명의 제 2 실시예에 따라 마련된 관절로 이어진 로커 아암, 로커 축이 장착된 하우징, 및 캠 로브를 나타내는 엔진 브레이크 시스템의 횡단 측면도이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 마련된 관절로 이어진 로커 아암, 로커 축이 장착된 하우징, 및 로커 아암 리턴 스프링을 갖는 엔진 브레이크 시스템의 분해 입체도이다.
도 12는 엔진 오일 공급 통로, 솔레노이드 밸브 및 로커 축 사이에서 도식적인 오일 통로를 나타내는 도 2와 도 3의 엔진 브레이크 시스템의 횡단 측면도이다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 특히 로커 축이 장착된 하우징을 갖는 블리드 브레이킹을 위해 사용될 수 있는 밸브 작동 시스템의 상부 입체도이다.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 마련된 도 13에 도시된 밸브 작동 시스템의 아랫면의 입체도이다.
도 15는 본 발명의 대안적 실시예에 따라 고정된 위치에서 로커 축이 장착된 하우징을 고정하기 위한 대안적 또는 추가적인 플랜지를 나타내는 도 13과 도 14의 로커 축이 장착된 하우징의 횡단 측면도이다.
도 16은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 마련된 로커 축 및 액추에이터 피스톤과 유압식으로 연통된 제어 밸브를 나타내는 도 13과 도 14의 로커 축이 장착된 하우징의 제 2 횡단 측면도이다.
도 17은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 마련된 제어 밸브와 액추에이터 피스톤을 나타내는 도 13과 도 14의 로커 축이 장착된 하우징의 횡단 정면도이다.
도 18은 액추에이터 피스톤이 래쉬 스페이스에 의해 슬라이딩 핀/엔진 밸브로부터 분리될 때 본 발명의 제 2 실시예에 따라 마련된 로커 축이 장착된 하우징과 액추에이터 피스톤을 나타내는 도 13과 도 14의 밸브 작동 시스템의 횡단 측면도이다.
도 19는 시스템이 턴-온되고 액추에이터 피스톤이 엔진 밸브를 작동시킬 때 본 발명의 제 2 실시예에 따라 마련된 로커 축이 장착된 하우징과 액추에이터 피스톤을 나타내는 도 13과 도 14의 밸브 작동 시스템의 횡단 측면도이다.
도 20은 솔레노이드 밸브에 의한 유압유의 공급을 나타내는 도 13과 도 14의 밸브 작동 시스템의 횡단 측면도이다.
도 21은 본 발명의 대안적 실시예에 따른 액추에이터 피스톤과 엔진 밸브 사이에 배치된 밸브 브릿지의 횡단 측면도이다.
도 22는 본 발명의 대안적 실시예에 따른 대안적 액추에이터 피스톤의 횡단면도이다.
본 발명의 제 1 실시예가 상세하게 설명될 것이고, 상기 제 1 실시예의 예는 첨부한 도면들에 도시된다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 마련된 엔진 밸브들을 작동시키기 위한 시스템(50)이 도시된다. 도 2 내지 도 9는 도 1에 도시된 시스템 및/또는 그의 부품들의 다른 도면들이다. 상기 시스템(50)은 캠(100), 관절로 이어진 하프 로커 아암(200), 브레이크 하우징(300), 로커 축(400), 그리고 솔레노이드 밸브(500)를 포함할 수 있다. 상기 로커 아암(200)은 리턴 스프링(210)(도 11을 참조)에 의해 캠(100)으로부터 (또는 대안적으로는 향하여) 떨어져서 바이어스될 수 있다. 상기 브레이크 하우징은 회전방지 볼트(310)에 의해 위치가 고정될 수 있다.
도 2와 도 3을 참조하면, 상기 로커 아암(200)은 캠 롤러(220), 러그(lug: 230), 및 중앙 칼라(240)를 더 포함할 수 있다. 상기 로커 아암 리턴 스프링(210)은, 상기 러그(230)가 마스터 피스톤(340)과 접촉하도록, 상기 로커 아암(200)을 상기 브레이크 하우징(300) 쪽으로 바이어스되게 할 수 있다. 상기 브레이크 하우징(300)은 회전 방지 볼트 보스(312), 제어 밸브(320), 마스터 피스톤(340), 슬레이브 피스톤(350), 및 로커 축 칼라들(360과 362)을 더 포함할 수 있다. 슬레이브 피스톤 리턴 스프링(352)은 상기 슬레이브 피스톤(350)을 상기 브레이크 하우징(300)에 형성된 슬레이브 피스톤 보어 내로 상측으로 바이어스되게 할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 브레이크 하우징(300)의 상기 로커 축 칼라들(360과 362)은 상기 로커 축(400) 위에 장착될 수 있다. 상기 브레이크 하우징은 상기 회전 방지 볼트(310)(미도시)에 의해 상기 로커 축(400)에 대하여 고정된 위치에 고정될 수 있다. 상기 브레이크 하우징(300)은 마스터 피스톤 보어(302) 내에 쉽게 미끄러질 수 있게 배치된 마스터 피스톤(340)과, 슬레이브 피스톤 보어(304) 내에 쉽게 미끄러질 수 있게 배치된 슬레이브 피스톤(350)을 포함할 수 있다. 마스터-슬레이브 유압유 통로(306)는 상기 마스터 피스톤 보어(302)와 상기 슬레이브 피스톤 보어(304) 사이에 연장될 수 있다. 상기 슬레이브 피스톤 리턴 스프링(352)은 상기 슬레이브 피스톤(350)을 상기 슬레이브 피스톤 보어(304) 내로 연장된 슬레이브 피스톤 래쉬 조절 스크류(354)에 대항하여 위쪽으로 바이어스되게 할 수 있다. 상기 로커 축(400)은 더 낮은 압력의 유압유를 윤활 목적으로 상기 로커 아암(200)(도 4에 미도시)에게 제공하는데 적합하도록 된 제 1 유압 통로(410)를 포함할 수 있다. 상기 로커 축(400)은 제 2 유압 통로(420)을 포함할 수도 있는데, 이것의 목적은 도 5와 관련하여 설명된다.
도 5를 참조하면, 상기 슬레이브 피스톤(350)(도 4에 미도시)에 근접하여, 상기 브레이크 하우징(300)은 제어 밸브(320)를 더 포함할 수 있다. 저압의 유압유가 공급 통로(308)를 경유하여 상기 제어 밸브의 하부로 공급될 때, 상기 제어 밸브(320)는 상기 마스터 보어 및 상기 슬레이브 보어를 유압유로 채울 수 있다. 상기 로커 축(400) 내에 제공되는 연결 유압 통로(422)는 상기 제 2 유압 통로(420)와 상기 브레이크 하우징(300) 내에 제공되는 상기 공급 통로(308) 사이에 연장될 수 있다. 그 결과, 유압유는 상기 제 2 유압 통로(420)에서 저압의 유압유의 선택적인 공급에 의해 상기 제어 밸브 그리고 상기 마스터 및 슬레이브 보어들에게 공급될 수 있다.
상기 브레이크 하우징(300)의 정면 횡단면도가 도 6에 도시된다. 도 6을 참조하면, 상기 제어 밸브 몸체(322)가 상기 제어 밸브 스프링(326)에 의해 그의 가장 낮은 위치로 치우치는 동안, 상기 제어 밸브(320)는 "브레이크 오프" 위치에서 보인다. 상기 브레이크가 턴 온되면, 상기 로커 축(400)(도 5에 미도시)의 상기 제 2 유압 통로(420)로부터 유압유가 상기 제어 밸브 몸체(322)의 하부로 공급될 수 있다. 유압유의 공급은, 상기 제어 밸브 몸체의 중간 부분에 제공되는 환형 개구가 상기 슬레이브 보어 공급 통로(309)로 등록할 때까지, 상기 제어 밸브 몸체(322)가 위로 움직이도록 한다. 상기 제어 밸브(320)의 하부에게 적용되는 유압유 압력은, 유압유가 상기 슬레이브 보어 공급 통로(309)를 경유하여 상기 슬레이브 피스톤 보어(304)로 흘러들어가도록, 상기 체크 밸브(324)를 밀어서 열기에 충분할 수 있다. 도 4를 다시 참조하면, 유압유는 상기 마스터-슬레이브 유압유 통로(306)를 통하여 상기 슬레이브 피스톤 보어(304)로부터 상기 마스터 피스톤 보어(302)로 더 흐를 수 있다. 상기 브레이크가 "브레이크 온" 위치에 있는 동안, 유압유는 상기 제어 밸브(320)에 의해 상기 마스터-슬레이브 피스톤 회로에게 자유로이 공급될 수 있지만, 상기 제어 밸브(320) 내의 상기 체크 밸브(324)는 유체의 역류를 방지한다. 그 결과, 상기 브레이크 하우징(300)의 상기 마스터-슬레이브 유압 회로는 유압유의 실질적인 역류 없이도 높은 유압유 압력을 받을 수 있다.
유압유 압력을 감소시킴으로써, 바람직하게는 상기 제어 밸브(320)의 하부에 인가되는 유압유를 비움으로써, 상기 브레이크는 도 6에 도시된 "브레이크 오프" 위치로 되돌아갈 수 있다. 이 상황이 발생하면, 상기 제어 밸브 몸체(322)는, 상기 슬레이브 보어 공급 통로(309)가 상기 제어 밸브 보어(328)에게 노출되어 상기 마스터-슬레이브 유압 회로의 유압유가 벗어나도록 할 때까지 하방으로 미끄러질 수 있다. 상기 제어 밸브(320)에게 유압유의 선택적인 공급은 도 1에 도시된 솔레노이드(500)에 의해 조절될 수 있다. 상기 솔레노이드(50)의 대안적인 배치들은 본 발명의 범주 이내인 것으로 여겨진다.
엔진 브레이크가 "브레이크 오프" 위치에 있을 때 상기 시스템(50)의 다양한 요소들의 배치가 도 7에 나타난다. 도 7을 참조하면, 상기 캠 로브(100)는 두 개의 밸브 작동 범프들을 가지는 것으로 나타나 있다. 제 1 캠 범프(102)는 압축-방출 밸브 작동 과정을 제공할 수 있고, 제 2 캠 범프(104)는 브레이크 가스 재순환(BGR) 밸브 작동 과정을 제공할 수 있다. 더 많거나, 더 작거나, 또는 다른 캠 범프들을 갖는 대안적 캠 로브들은 본 발명의 범주 이내인 것으로 고려될 수 있다.
상기 시스템(50)은 배기 밸브(600)와 같은 엔진 밸브에 근접하게 위치된다. 상기 시스템(50)은 밸브 브릿지(610)를 통하여 연장된 슬라이딩 핀(620)을 통하여 상기 배기 밸브(600)를 작동시킬 수 있다. 그러한 슬라이딩 핀과 밸브 브릿지 장치의 사용은 양의 동력 동작을 위한 다수의 엔진 밸브들을 작동시키는 별도의 밸브 작동 시스템과, 엔진 브레이킹과 같은 양이 아닌 동력 동작을 위한 하나의 엔진 밸브(600)를 허용할 수 있다.
계속해서 도 7을 참조하면, 브레이크가 "브레이크 오프" 위치에 있을 때, 상기 제 2 유압 통로(420) 내의 유압유 압력은 감소되거나 없어진다. 그 결과, 상기 마스터 피스톤(340)과 상기 슬레이브 피스톤(350)을 연결하는 상기 마스터-슬레이브 유압유 회로에서 유지되는 유압유 압력은 없다. 따라서, 슬레이브 피스톤 리턴 스프링(352)의 바이어스는 상기 래쉬 조절 스크류(354)에 대항하여 상기 슬레이브 피스톤 보어 내로 상기 슬레이브 피스톤(350)을 내내 밀기에 충분할 수 있다. 더욱이, 상기 로커 아암 러그(230)가 상기 마스터 피스톤(340)을 상기 마스터 피스톤 보어 내로 밀도록 상기 로커 아암 리턴 스프링(210)의 바이어스는 상기 로커 아암(200)을 회전시키는데 충분할 수 있다. 이런 식으로 상기 로커 아암(200)의 회전은 상기 캠 롤러(220)와 상기 캠 로브(100) 사이에 래쉬 공간(106)을 생성할 수 있다. 상기 래쉬 공간(106)은 상기 캠 범프들(102와 104)의 높이만큼 또는 높이보다 더 큰 크기(x)를 갖도록 설계될 수 있다. 따라서, 상기 시스템(50)이 "브레이크 오프" 위치에 있을 때, 상기 캠 범프들(102와 104)은 상기 로커 아암(200) 또는 상기 마스터 및 슬레이브 피스톤들(340과 350)에 대하여 어떠한 영향을 미치지 않을 수 있다.
엔진 브레이크가 "브레이크 온" 위치에 있을 때 상기 시스템(50)의 다양한 요소들의 배치가 도 8에 도시된다. 도 8을 참조하면, 브레이크가 턴 "온"될 때, 유압유는 상기 제 2 유압유 통로(420)를 통하여 상기 브레이크 하우징의 상기 제어 밸브(320)(미도시)와 상기 마스터-피스톤 유압 회로에 공급된다. 상기 캠 로브(100)가 도 8에 도시된 것처럼 기본 원으로 있으면, 상기 캠 롤러(220)가 상기 캠 로브(100)와 접촉할 때까지, 상기 마스터 피스톤(340)과 상기 슬레이브 피스톤(350)을 연결하는 상기 마스터-슬레이브 유압유 회로의 유압유 압력은 그의 보어로부터 상기 마스터 피스톤(340)을 눌러서 상기 로커 아암 리턴 스프링(210)의 바이어스를 극복하고 상기 로커 아암(200)을 후방으로 회전시킬 수 있다. 결과적으로, 래쉬 공간(106)이 제거될 수 있다. 이때(기본 원에서 캠 로브), 상기 마스터-슬레이브 유압 회로의 유압유 압력은 충분치 않지만 상기 슬레이브 리턴 스프링(352)의 바이어스를 극복하고 상기 슬레이브 피스톤 보어로부터 상기 슬레이브 피스톤(350)을 민다.
도 9를 참조하면, 상기 캠 롤러(220)가 상기 캠 범프(102 (및 104))와 만나면, 상기 로커 아암(200)은 시계방향으로 약간 회전한다. 상기 로커 아암(200)의 회전은 상기 마스터 피스톤(340)을 상기 마스터 피스톤 보어 내로 밀어서 상기 마스터-슬레이브 유압유 통로(306)를 통하여 유압유를 상기 슬레이브 피스톤 보어 내로 변위시킨다. 그 결과, 상기 슬레이브 피스톤 리턴 스프링(352)의 바이어스는 극복되고 상기 슬레이브 피스톤(350)은 상기 슬라이딩 핀(620)에 대항하여 하방으로 변위될 수 있고, 차례차례 압축-방출 과정 또는 일부 대안적 밸브 작동 과정을 위해 배기 밸브(600)를 작동시킬 수 있다.
본 발명의 대안적 실시예가 도 10과 도 11에 도시된다. 도 10과 도 11을 참조하면, 상기 로커 아암 리턴 스프링(210)은 쥐덫형 스프링과는 반대로 코일 스프링의 형태로 제공될 수 있다. 또한, 상기 시스템이 도 10에 도시된 것처럼 "브레이크 오프" 위치에 있을 때, 상기 로커 아암이 상기 캠 로브(100)와 계속 접촉하여 바이어스하도록, 상기 리턴 스프링(210)은 오버헤드 요소(212)와 상기 로커 아암(200)의 후부 사이로 연장될 수 있다. 그 결과, 상기 브레이크가 오프일 때 상기 캠 로브(100)와 상기 캠 롤러(220) 사이에 래쉬 공간을 생성하는 대신, 래쉬 공간(202)이 로커 아암 러그(230)와 상기 마스터 피스톤(340) 사이에 생성될 수 있다.
도 12를 참조하면 엔진 오일 공급 통로(430)와 상기 제 1 및 제 2 유압 통로들(410과 420) 사이의 연통이 도시된다. 솔레노이드(500)는 상기 엔진 오일 공급 통로(430)와 상기 로커 축(400) 사이에 배치될 수 있다.
도 13과 도 14를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에서, 상기 로커 아암과 마스터 피스톤은 제거될 수 있다. 밸브 작동 시스템 하우징(1300)은 회전 방지 볼트 보스(1312), 제어 밸브(1320), 액추에이터 피스톤(1350), 및 로커 축 칼라들(1360과 1362)을 포함할 수 있다. 상기 로커 축 칼라들은 작동될 엔진 밸브들에 대하여 고정 및 압축 위치에 있는 상기 하우징을 확실하게 고정하기 위한 수단을 제공하는 로커 축을 둘러쌀 수 있다.
도 15를 참조하면, 상기 하우징(1300)의 상기 로커 축 칼라들(1360과 1362)은 상기 로커 축(1400) 상에 장착될 수 있다. 상기 하우징은 상기 회전 방지 볼트 보스(1312)를 통하여 연장된 제 1 회전 방지 볼트(1310)(미도시) 및/또는 회전 방지 플랜지(1316)를 통하여 연장된 제 2 회전 방지 볼트(1314)에 의해 상기 로커 축(1400)에 대하여 고정된 위치에 고정될 수 있다. 상기 회전 방지 보스(1312)는 상기 액추에이터 피스톤(1350)으로부터 떨어져서 제공될 수 있고 상기 회전 방지 플랜지(1316)는 상기 액추에이터 피스톤에 근접하여 제공될 수 있다. 상기 하우징(1300)은 액추에이터 피스톤 보어(1304) 내에 쉽게 미끄러질 수 있게 배치된 액추에이터 피스톤(1350)을 포함할 수 있다. 내부 유압 회로는 통로(1306) 및 통로(1308)(도 16에 도시)를 포함할 수 있다. 액추에이터 피스톤 래쉬 조절 스크류(1354)는 상기 액추에이터 피스톤 보어(1304) 내로 연장되어 상기 액추에이터 피스톤(1350)이 안착될 수 있는 상부 멈춤을 제공할 수 있다. 상기 로커 축(1400)은 유압유 공급 통로(1420)를 포함할 수 있는데, 이것의 목적은 도 16을 연결하여 설명된다.
도 16을 참조하면, (도 15에 도시된) 상기 액추에이터 피스톤(1350) 가까이에서, 상기 하우징(1300)은 제어 밸브(1320)를 더 포함할 수 있다. 낮은 압력의 유압유가 상기 내부 유압 회로의 통로(1308)를 경유하여 상기 제어 밸브의 하부로 공급될 때, 상기 제어 밸브(1320)는 상기 내부 유압 회로의 통로(1306)를 유압유로 채울 수 있다. 상기 로커 축(1400) 내에 제공되는 연결 유압 통로(1422)는 상기 유압유 공급 통로(1420)와 상기 하우징(1300) 내에 제공되는 상기 통로(1308) 사이로 연장될 수 있다. 그 결과, 유압유는 상기 유압유 공급 통로(1420)에서 저압의 유압유의 선택적 공급에 의해 상기 제어 밸브와 상기 액추에이터 피스톤 보어들에게 공급될 수 있다.
상기 시스템의 정면 횡단면도가 도 17에 도시된다. 도 17을 참조하면, 상기 제어 밸브 몸체(1322)가 상기 제어 밸브 스프링(1326)에 의해 그의 가장 낮은 위치로 치우치는 동안, 상기 제어 밸브(1320)는 "액추에이터 오프" 위치에서 보인다. 상기 시스템이 턴 온되면, 상기 로커 축(1400)(도 16에 미도시)의 상기 유압유 공급 통로(1420)로부터 유압유가 상기 제어 밸브 몸체(1322)의 하부로 공급될 수 있다. 유압유의 공급은, 상기 제어 밸브 몸체의 중간 부분에 제공되는 환형 개구가 상기 통로(1306)로 등록할 때까지, 상기 제어 밸브 몸체(322)가 위로 움직이도록 한다. 상기 제어 밸브(1320)의 하부에 적용되는 유압유 압력은 상기 체크 밸브(1324)를 밀어서 열기에 충분할 수 있어서, 유압유는 상기 통로(1306)를 경유하여 상기 액추에이터 피스톤 보어(1304)로 흘러들어간다. 상기 시스템이 "액추에이터 온" 위치에 있는 동안, 유압유는 상기 제어 밸브(1320)에 의해 상기 내부 유압 회로에게 자유로이 공급될 수 있지만, 상기 제어 밸브(1320) 내의 상기 체크 밸브(1324)는 유체의 역류를 방지한다. 그 결과, 상기 하우징(1300)의 상기 내부 유압 회로는 유압유의 실질적인 역류 없이도 높은 유압유 압력을 받을 수 있다.
상기 유압유 공급 통로(1420) 내에서 유압유 압력을 감소시킴으로써, 바람직하게는 상기 제어 밸브(1320)의 하부에 적용되는 유압유를 비움으로써, 상기 시스템은 도 17에 도시된 "액추에이터 오프" 위치로 되돌아갈 수 있다. 이 상황이 발생하면, 상기 제어 밸브 몸체(1322)는, 상기 통로(1306)가 상기 제어 밸브 보어(1328)에게 노출되어 상기 내부 유압 회로의 유압유가 벗어나도록 할 때까지 하방으로 미끄러질 수 있다. 상기 제어 밸브(1320)에게 유압유의 선택적인 공급은 도 20에 도시된 솔레노이드(1500)에 의해 조절될 수 있다. 상기 솔레노이드(1500)의 대안적인 배치들은 본 발명의 범주 이내인 것으로 여겨진다.
엔진 밸브 액추에이터가 "액추에이터 오프" 위치에 있을 때 상기 시스템의 다양한 요소들의 배치가 도 18에 나타난다. 도 18을 참조하면, 상기 시스템은 배기 밸브(1600)와 같은 엔진 밸브에 근접하여 위치된다. 상기 시스템은 밸브 브릿지(1610)을 통하여 연장된 슬라이딩 핀(1620)을 통하여 상기 배기 밸브(1600)를 작동시킬 수 있다. 그러한 슬라이딩 핀과 밸브 브릿지 장치의 사용은 양의 동력 동작을 위한 다수의 엔진 밸브들을 작동시키는 별도의 밸브 작동 시스템과, 엔진 브레이킹과 같이 양이 아닌 동력 동작을 위한 하나의 엔진 밸브(1600)를 허용할 수 있다. 계속해서 도 18을 참조하면, 상기 시스템이 "액추에이터 오프" 위치에 있을 때, 상기 유압유 공급 통로(1420) 내의 유압유 압력은 감소되거나 없어진다. 그 결과, 상기 액추에이터 피스톤(1350)에게 연결된 상기 내부 유압유 회로에서 유지되는 유압유 압력은 없다. 그 결과, 상기 액추에이터 피스톤(1350)은 상기 슬라이딩 핀(1620)에 대하여 휴식을 취할 수 있지만 상기 슬라이딩 핀(1620)을 작동시키지 않는다. 따라서, 상기 시스템이 "액추에이터 오프" 위치일 때, 상기 액추에이터 피스톤은 상기 엔진 밸브에게 어떠한 밸브 작동 움직임을 제공하지 않을 수도 있다.
상기 엔진 밸브 액추에이터가 "액추에이터 온" 위치에 있을 때 상기 시스템의 다양한 요소들의 배치가 도 19에 도시된다. 도 19를 참조하면, 상기 시스템이 턴 "온"될 때, 유압유는 상기 유압 통로(1420)를 통하여 제어 밸브(1320)(미도시)에게 공급된다. 이미 접촉하고 있지 않으면, 상기 액추에이터 피스톤이 상기 슬라이딩 핀(1620)과 접촉하도록 상기 통로(1306)에서 유압유 압력은 상기 액추에이터 피스톤 보어로부터 상기 액추에이터 피스톤(1350)을 밀 수 있다. 그러나, 이때, 상기 내부 유압 회로 내 유압유 압력은 충분하지 않을 수 있지만, 상기 엔진 밸브(1600)와 상기 스프링(1602)의 바이어스를 극복한다. 상기 밸브 브릿지(1610)가 예를 들어 메인 배기 밸브 작동 과정을 위해 하방으로 움직이면, 상기 액추에이터 피스톤 보어(1304) 내의 낮은 압력 유압유는 상기 액추에이터 피스톤(1350)과 상기 슬라이딩 핀(1620)을 하방으로 밀 수 있고, 그 결과 상기 액추에이터 피스톤(1350)이 그의 최 하방 변위에 도달할 때까지 상기 액추에이터 피스톤(1350)과 상기 슬라이딩 핀(1620)은 상기 밸브 브릿지(1610)를 뒤따라간다. 상기 밸브 브릿지(1610)가 상기 메인 배기 과정의 끝에서 위로 되돌아옴에 따라, 상기 통로(1306) 내의 유압유는 크게 가압될 수 있고 그 결과 상기 액추에이터 피스톤(1350)은 블리더 브레이킹 과정과 같은 엔진 밸브 과정을 위해 상기 배기 밸브(1600)를 개방 상태로 유지한다. 상기 제어 밸브(1320)가 상기 통로(1306) 내에서 유압유 압력을 완화시킬 때까지 상기 액추에이터 피스톤(1350)은 계속해서 상기 배기 밸브(1600)를 개방된 상태로 유지한다. 상기 밸브 작동 시스템은 배기 밸브 작동 외에도 흡입 및 보조 엔진 밸브 작동을 위해 사용될 수 있다는 것이 이해된다.
도 20을 참조하면, 엔진 유압유 공급 통로(1430)와 유압유 공급 통로(1420) 사이의 연통이 도시된다. 상기 솔레노이드 밸브(1500)는 상기 로커 축(1400)의 상기 엔진 유압유 공급 통로(1430)와 상기 유압유 공급 통로(1420) 사이에 배치될 수 있다. 상기 솔레노이드 밸브(1500)는 상기 로커 축이 장착된 엔진 브레이크 시스템에 근접하여, 예를 들어, 로커 축 받침대 위에 제공될 수 있다.
도 21을 참조하면, 도 13 내지 도 20에 도시된 시스템의 대안적 실시예에서, 상기 액추에이터 피스톤(1350)은 슬라이딩 핀에 작용하는 대신 엔진 밸브(1600) 또는 엔진 밸브 브릿지(1610) 상에 직접 작용할 수 있다.
도 22를 참조하면, 도 13 내지 도 21에 도시된 시스템의 대안적 실시예에서, 상기 고체 액추에이터 피스톤(1350)은 자동-래쉬 액추에이터 피스톤(1352)으로 대체될 수 있다. 상기 자동-래슁 피스톤(1352)은 조절가능한 깊이 래쉬 조절 스크류-플런저(1353), 스프링(1355), 및 고정 칼라(1357)를 수용하는 속이 빈 내부를 가진 액추에이터 피스톤을 포함할 수 있다. 상기 조절가능한 깊이 래쉬 조절 스크류-플런저는 상기 액추에이터 피스톤(1352)의 속이 빈 내부에 부분적으로 배치될 수 있고 상기 액추에이터 피스톤 보어(1304)의 상부로부터 연장될 수 있다. 상기 조절가능한 깊이 래쉬 조절 스크류-플런저(1353)는 하부 플런저 말단을 가질 수 있고, 상기 고정 칼라(1357)는 상기 하부 플런저 말단 위의 상기 액추에이터 피스톤(1352)의 속이 빈 내부에 배치될 수 있다. 상기 스프링(1355)은 상기 고정 칼라(1357)와 상기 하부 플런저 말단 사이에 배치될 수 있다. 상기 시스템이 "액추에이터 오프" 위치에 있을 때, 상기 자동-래슁 액추에이터 피스톤(1352)은 (도 18에 도시된 것처럼) 슬라이딩 핀(1620)과 접촉을 벗어나서 유지될 수 있다.
본 발명의 범주 또는 사상을 벗어나지 않고서 본 발명의 다양한 변화들과 변경들이 가능할 것이라는 것은 이 기술에서 통상의 지식을 가진 자들에게 명백할 것이다.

Claims (17)

  1. 유압유 공급 통로를 갖는 로커 축;
    상기 로커 축, 액추에이터 피스톤 보어, 및 상기 액추에이터 피스톤 보어로부터 상기 유압유 공급 통로까지 연장된 내부 유압 회로를 둘러싸는 칼라를 갖는 로스트 모션 하우징;
    상기 로스트 모션 하우징을 상기 로커 축에 대하여 고정된 위치에 고정하기 위한 수단; 및
    상기 액추에이터 피스톤 보어 내에 미끄러질 수 있게 배치된 액추에이터 피스톤;을 포함하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압유 공급 통로는 상기 로커 축을 통하여 내부적으로 연장되는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 로스트 모션 하우징은 상기 로커 축을 둘러싸는 두 개의 칼라들을 가지는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 로스트 모션 하우징 내에 제공되고, 상기 내부 유압 회로와 연통되는 제어 밸브 보어; 및
    상기 제어 밸브 보어 내에 배치된 제어 밸브;를 더 포함하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어 밸브 내에 배치된 체크 밸브를 더 포함하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 고정 수단은 상기 액추에이터 피스톤으로부터 멀리 있는 상기 로스트 모션 하우징의 부분 상에 제공되는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 고정 수단은 상기 액추에이션 피스톤에 가까운 상기 로스트 모션 하우징의 부분 상에 제공되는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 고정 수단은 상기 액추에이터 피스톤으로부터 멀리 있는 상기 로스트 모션 하우징의 부분과 상기 액추에이션 피스톤에 가까운 상기 로스트 모션 하우징의 부분의 양측 위에 제공되는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 로스트 모션 하우징을 고정하기 위한 수단은 상기 로스트 모션 하우징 칼라로부터 연장된 보스와, 상기 보스로부터 엔진 부품 내로 연장된 볼트를 포함하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 로스트 모션 하우징을 고정하기 위한 수단은 상기 액추에이터 피스톤에 근접한 상기 로스트 모션 하우징으로부터 연장된 플랜지와, 상기 플랜지로부터 엔진 부품 내로 연장된 볼트를 포함하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 로스트 모션 하우징 내에 제공되고, 상기 내부 유압 회로와 연통되는 제어 밸브 보어; 및
    상기 제어 밸브 보어 내에 배치된 제어 밸브;를 더 포함하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어 밸브 내에 배치된 체크 밸브를 더 포함하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 수단은 상기 액추에이터 피스톤으로부터 멀리 있는 상기 로스트 모션 하우징의 부분 상에 제공되는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 수단은 상기 액추에이션 피스톤에 가까운 상기 로스트 모션 하우징의 부분 상에 제공되는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 수단은 상기 액추에이터 피스톤으로부터 멀리 있는 상기 로스트 모션 하우징의 부분 및 상기 액츄에이터 피스톤에 가까운 상기 로스트 모션 하우징의 부분 상 모두에 제공되는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압유 공급 통로에게 유압유의 공급을 제어하기에 적합하게 된 솔레노이드 밸브를 더 포함하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 액추에이터 피스톤은,
    속이 빈 내부;
    상기 속이 빈 내부에 부분적으로 배치되고 상기 액추에이터 피스톤 보어의 상부로부터 연장되고, 하부 플런저 말단을 갖는 조절가능한 깊이 래쉬 조절 스크류-플런저;
    상기 하부 플런저 말단 위의 상기 속이 빈 내부에 배치된 고정 칼라; 및
    상기 고정 칼라와 상기 하부 플런저 말단 사이에 배치된 스프링을 포함하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
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