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KR20160140887A - 로커 아암용 바이어스 기구 및 밸브 브리지의 로스트 모션 컴포넌트 - Google Patents

로커 아암용 바이어스 기구 및 밸브 브리지의 로스트 모션 컴포넌트 Download PDF

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Publication number
KR20160140887A
KR20160140887A KR1020167030543A KR20167030543A KR20160140887A KR 20160140887 A KR20160140887 A KR 20160140887A KR 1020167030543 A KR1020167030543 A KR 1020167030543A KR 20167030543 A KR20167030543 A KR 20167030543A KR 20160140887 A KR20160140887 A KR 20160140887A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
valve
motion
rocker arm
piston
driving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR1020167030543A
Other languages
English (en)
Inventor
저스틴 발트러키
지. 마이클 그론
Original Assignee
자콥스 비히클 시스템즈, 인코포레이티드.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 자콥스 비히클 시스템즈, 인코포레이티드. filed Critical 자콥스 비히클 시스템즈, 인코포레이티드.
Publication of KR20160140887A publication Critical patent/KR20160140887A/ko
Ceased legal-status Critical Current

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Abstract

적어도 2 개의 엔진 밸브들을 구동시키기 위한 시스템들은 적어도 2 개의 엔진 밸브들에 작동 가능하게 연결되며 유압 구동식 로스트 모션 컴포넌트를 갖는 밸브 브리지를 포함한다. 로커 아암은 밸브 구동 모션 소스로부터 밸브 구동 모션들을 수용하도록 구성되는 모션 수용 단부 및 로스트 모션 컴포넌트에 유압 유체 및 밸브 구동 모션들을 전달하기 위한 모션 부여 단부를 갖는다. 모션 수용 단부는 밸브 구동 모션 소스를 향해 편향된다. 로커 아암, 밸브 브리지 중 하나 또는 양자 모두에 의해서 지지되는 바이어스 기구는 로커 아암의 모션 수용 단부 및 로스트 모션 컴포넌트를 서로 접촉하게 편향시키도록 구성된다. 이러한 접촉을 유지함으로써, 바이어스 기구는 로커 아암으로부터 로스트 모션 컴포넌트로의 유압 유체의 서플라이를 유지하는 것을 돕는다.

Description

로커 아암용 바이어스 기구 및 밸브 브리지의 로스트 모션 컴포넌트 {BIAS MECHANISMS FOR A ROCKER ARM AND LOST MOTION COMPONENT OF A VALVE BRIDGE}
관련 출원에 대한 교차 참조
[0001] 본 출원은 2014년 7월 15일자로 출원된 발명의 명칭이 "Valve Bridge With Integrated Lost Motion System"인 미국 가특허 출원 일련번호 제 62/024,629호의 이익을 주장하며, 이의 교시들은 이러한 인용에 의해 본원에 포함된다.
[0002] 본 출원은 또한 어토니 도켓 번호 46115.00.0063를 갖는 발명의 명칭이 "System Comprising An Accumulator Upstream Of A Lost Motion Component In A Valve Bridge"인 공동 계류중인 출원 및 어토니 도켓 번호 46115.00.0064를 갖는 발명의 명칭이 "Pushrod Assembly"인 공동 계류중인 출원과 관련되며, 이들 양자 모두는 본 출원과 동일 날짜에 출원되었다.
기술분야
[0003] 본 개시는 일반적으로 내연기관(internal combustion engine)의 하나 또는 그 초과의 엔진 밸브들(engine valves)을 구동시키는 것, 특히, 로스트 모션 시스템(lost motion system)을 포함하는 밸브 구동에 관한 것이다.
[0004] 당 분야에 공지된 바와 같이, 내연기관의 밸브 구동은 포지티브 파워(positive power)의 발생을 제어한다. 포지티브 파워 동안, 흡기 밸브들(intake valves)이 연소를 위해 실린더(cylinder) 내로 연료 및 공기를 받아들이기 위해서 개방될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 배기 밸브들은 실린더로부터 연소 가스가 방출되는 것을 허용하도록 개방될 수 있다. 또한, 흡기, 배기, 및/또는 보조 밸브들은 CR(compression―release) 엔진 제동, 블리더(bleeder) 엔진 제동, EGR(exhaust gas recirculation), IEGR(internal exhaust gas recirculation), BGR(brake gas recirculation)과 같은(그러나, 이것으로 제한하는 것은 아님) 보조 밸브 이벤트들 뿐만 아니라 EEVO(early exhaust valve opening), LIVO(late intake valve opening) 등과 같은 이른바 VVT(variable valve timing) 이벤트들을 제공하도록 제어될 수 있다.
[0005] 언급된 바와 같이, 엔진 밸브 구동은 또한 엔진이 포지티브 파워를 발생시키기 위해 사용되지 않을 때 엔진 제동 및 배기 가스 재순환을 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 엔진 제동 중, 하나 또는 그 초과의 배기 밸브들이 적어도 일시적으로 엔진을 공기 압축기(air compressor)로 전환시키기 위해서 선택적으로 개방될 수 있다. 이렇게 함으로써, 엔진은 차량 속도를 줄이는 것을 돕기 위해서 지연 마력(retarding horsepower)을 발생시킨다. 이는, 오퍼레이터에게 차량에 걸쳐 증가된 제어를 제공할 수 있으며, 차량의 서비스 브레이크들(service brakes) 상에서 마모를 실질적으로 감소시킬 수 있다.
[0006] 특히 엔진 제동의 맥락에서 밸브 타이밍(valve timing) 및 리프트(lift)를 조절하는 하나의 방법은, 밸브와 밸브 구동 모션 소스 사이의 밸브 트레인 링키지(valve train linkage)에 로스트 모션 컴포넌트를 포함시키는 것이다. 내연기관들의 맥락에서, 로스트 모션은 가변 길이의 기계적, 유압 또는 다른 링키지 조립체와 함께 밸브 구동 모션 소스에 의해서 지시되는 밸브 모션을 수정하기 위한 기술적 해법들의 클래스에 적용되는 용어이다. 로스트 모션 시스템에서, 밸브 구동 모션 소스는 엔진 작동 조건들의 전체 범위에 걸쳐 요구되는 최대 체류(dwell)(시간) 및 최고 리프트 모션을 제공할 수 있다. 이어서, 가변 길이 시스템은 밸브 구동 모션 소스로부터 밸브에 부여되는 모션의 일부 또는 전부를 제하거나(subtract) "손실(lose)시키도록" 개방될 밸브와 밸브 구동 모션 소스 사이의 밸브 트레인 링키지에 포함될 수 있다. 이러한 가변 길이 시스템, 또는 로스트 모션 시스템은, 완전 팽창될(expanded) 때, 밸브에 대해 이용가능한 모션의 전부를 전달하고, 완전 수축될(contracted) 때, 밸브에 대해 이용가능한 어떠한 모션도 전달하지 않거나 밸브에 대해 이용가능한 최소량의 모션을 전달한다.
[0007] 로스트 모션 컴포넌트를 포함하는 이러한 밸브 구동 시스템(100)의 예가 도 1에서 개략적으로 도시된다. 밸브 구동 시스템(100)은 로커 아암(rocker arm)(120)에 작동 가능하게 연결된 밸브 구동 모션 소스(110)를 포함한다. 로커 아암(200)은 로스트 모션 컴포넌트(130)에 작동 가능하게 연결되며, 이 로스트 모션 컴포넌트(130)는 차례로 하나 또는 그 초과의 배기 밸브들, 흡기 밸브들 또는 보조 밸브들을 포함할 수 있는 하나 또는 그 초과의 엔진 밸브들(140)에 작동 가능하게 연결된다. 밸브 구동 모션 소스(110)는 로커 아암(120)에 적용되는 개방 및 폐쇄 모션들을 제공하도록 구성된다. 로스트 모션 컴포넌트(130)는 밸브 구동 모션 소스(110)로부터 모션의 전부 또는 일부가 로커 아암(120)을 통해 엔진 밸브(들)(140)에 전달되거나 전달되지 않도록 선택적으로 제어될 수 있다. 로스트 모션 컴포넌트(130)는 또한, 제어기(controller)(150)의 작동에 따라 엔진 밸브(들)(140)에 전달된 모션의 양 및 타이밍을 수정하기 위해서 적응될 수 있다. 당 분야에 공지된 바와 같이, 밸브 구동 모션 소스(110)는 하나 또는 그 초과의 캠들(cams), 푸시 튜브들(push tubes) 또는 푸시로드들(pushrods), 태핏들(tappets) 또는 이들의 등가물들을 포함하는(그러나, 이들로 제한되지 않음) 밸브 트레인 엘리먼트들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 당 분야에 공지된 바와 같이, 밸브 구동 모션 소스(110)는 배기 모션들, 흡기 모션들, 보조 모션들 또는 보조 모션들과 함께 배기 또는 흡기 모션들의 조합을 제공하는 것 전용일(dedicated) 수 있다.
[0008] 제어기(150)는, 밸브 구동 모션 소스(110)로부터 모션의 전부 또는 일부가 로커 아암(120)을 통해서 엔진 밸브(들)(140)에 전달되거나 전달되지 않는 것을 유발하기 위한, 임의의 전자식(예를 들어, ECU(engine control unit)에서 구체화되는 바와 같이, 예컨대 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 디지털 신호 프로세서, 코―프로세서 등 또는 저장된 명령들, 또는 프로그램가능한 로직 어레이들 등을 실행하는 것이 가능한 그의 조합들) 또는 기계식 디바이스를 포함할 수 있다. 예컨대, 제어기(150)는 유압 유체(hydraulic fluid)를 로커 아암(120)에 선택적으로 공급하기 위해 스위치식 디바이스(switched device)(예를 들어, 솔레노이드 서플라이 밸브(solenoid supply valve))를 제어할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 제어기(150)는 스위치식 디바이스(들)를 제어하는 방법을 판정하기 위해서 제어기(150)에 의해 사용되는 데이터(data)를 제공하는 하나 또는 그 초과의 센서들(sensors)(도시 생략)에 커플링될 수 있다. 엔진 밸브 이벤트들은 이러한 센서들을 통해 제어기(150)에 의해서 수집되는 정보를 기반으로 하여 복수 개의 엔진 작동 조건들(예를 들어, 속도들, 부하들, 온도들, 압력들, 위치 정보 등)에서 최적화될 수 있다.
[0009] 로스트 모션 컴포넌트(130)가 유압 구동되면, 필수 유압 유체의 서플라이가 밸브 구동 시스템(100)의 성공적인 작동을 위해서 결정적으로 중대하다. 이러한 유압 유체 서플라이를 복잡하게 하는 것은, 밸브 트레인의 컴포넌트들 사이의 래시 공간(lash space)(즉, 갭들(gaps))의 존재이며, 이는 인접한 밸브 트레인 컴포넌트들의 분리 및 충돌을 유발할 수 있으며, 이러한 인접한 컴포넌트들 사이에서 유압 유체 서플라이의 손실 또는 소음 또는 충돌 파손을 유발할 수 있다. 이는, 특히 로스트 모션 컴포넌트(130)가 밸브 브리지(valve bridge)(도시 생략) 내에서 전개되거나 밸브 브리지(도시 생략)에 의해 지지되며, 로스트 모션 컴포넌트(130)를 구동시키기 위한 유압 유체가 로커 아암(120)을 통해 공급되는 이른바 브리지 브레이크 시스템들에서 사실이다.
[0010] 본 개시는 적어도 2 개의 엔진 밸브들에 작동 가능하게 연결되며 유압 구동식 로스트 모션 컴포넌트를 갖는 밸브 브리지를 포함하는 밸브 구동 시스템의 적어도 2 개의 엔진 밸브들을 구동시키기 위한 시스템들을 설명한다. 시스템들은, 밸브 구동 모션 소스로부터 밸브 구동 모션들을 수용하도록 구성되는 모션 수용 단부(motion receiving end) 및 로스트 모션 컴포넌트에 유압 유체 및 밸브 구동 모션들을 전달하기 위한 모션 부여 단부(motion imparting end)를 갖는 로커 아암을 더 포함한다. 이들 시스템들에서, 로커 아암의 모션 수용 단부는 밸브 구동 모션 소스를 향해 편향된다. 또한, 시스템들은 로커 아암, 밸브 브리지 중 하나 또는 양자 모두에 의해서 지지되는 바이어스 기구(bias mechanism)를 포함하며, 이 바이어스 기구는 로커 아암의 모션 수용 단부 및 로스트 모션 컴포넌트를 서로 접촉하게 편향시키도록 구성된다. 이러한 접촉을 유지함으로써, 바이어스 기구는 로커 아암으로부터 로스트 모션 컴포넌트로의 유압 유체의 서플라이를 유지하는 것을 돕는다.
[0011] 실시예에서, 로스트 모션 컴포넌트는 밸브 브리지에서 형성된 제 1 피스톤 보어(piston bore)에 슬라이딩 가능하게 배치된 제 1 피스톤을 포함한다. 이 경우에, 바이어스 기구는 제 1 피스톤에 작동 가능하게 연결되며 제 1 피스톤 보어 밖으로 제 1 피스톤을 편향시키도록 구성되는 탄성 엘리먼트를 포함한다. 이 실시예에서 탄성 엘리먼트는 제 1 피스톤 보어의 내부 또는 외부측에 배치될 수 있다.
[0012] 다른 실시예에서, 로커 아암의 모션 부여 단부는 로커 아암의 모션 부여 단부에 형성된 슬라이딩 부재 보어(sliding member bore) 내에 배치되며 로스트 모션 컴포넌트와 접촉하도록 구성되는 슬라이딩 부재를 포함한다. 이 실시예에서, 바이어스 기구는 슬라이딩 부재에 작동 가능하게 연결되고 슬라이딩 부재 보어 밖으로 슬라이딩 부재를 편향시키도록 구성되는 탄성 엘리먼트(resilient element)를 포함한다. 이 실시예에서, 탄성 엘리먼트는 슬라이딩 부재 보어의 내부 또는 외부측에 배치될 수 있다. 게다가, 로커 아암은 모션 부여 단부에서 유압 통로(hydraulic passage)를 포함할 수 있으며, 여기서 유압 통로는 슬라이딩 부재에 형성된 슬라이딩 부재 통로와 유체 연통된다. 게다가 또한, 윤활 통로(lubrication passage)가 모션 부여 단부에 형성될 수 있어 슬라이딩 부재 보어에 유체 연통할 수 있다.
[0013] 모든 실시예들에서, 밸브 브리지는 밸브 브리지에 형성된 적어도 하나의 제 2 피스톤 보어 내에 슬라이딩 가능하게 배치되는 적어도 하나의 제 2 피스톤을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 제 2 피스톤 보어는 밸브 브리지에 형성된 적어도 하나의 유압 통로를 통해 제 1 피스톤 보어에 유체 연통된다. 이 경우에, 적어도 하나의 제 2 피스톤 각각은 적어도 2 개의 엔진 밸브들의 대응하는 엔진 밸브에 접촉하도록 구성된다. 게다가 또한, 제 1 피스톤은 캐비티(cavity) 및 캐비티와 유체 연통되는 개구(opening) 뿐만 아니라 캐비티에 배치되는 체크 밸브(check valve)를 포함할 수 있고, 개구를 통해 캐비티 내로 도입되는 유압 유체는 체크 밸브를 통해 제 1 피스톤 보어, 적어도 하나의 유압 통로 및 제 2 피스톤 보어 내로 유동한다.
[0014] 이러한 시스템들에 사용하기 위한 밸브 브리지들 및 로커 아암들이 추가로 설명된다.
[0015] 이 개시물에 설명된 특징들은 특히 첨부된 청구항들에서 설명된다. 이들 특징들 및 수반되는 이점들은 첨부 도면들과 함께 취해진 하기 상세한 설명의 고려로부터 명백해질 것이다. 하나 또는 그 초과의 실시예들이 이제 첨부 도면들을 참조하여 단지 예시의 목적으로 설명되며, 여기서 유사한 도면 부호들은 유사한 요소들을 나타낸다.
[0016] 도 1은 종래 기술에 따른 밸브 구동 시스템을 개략적으로 예시하는 블록 선도이다.
[0017] 도 2는 본 개시에 따른 밸브 구동 시스템을 개략적으로 예시하는 블록 선도이다.
[0018] 도 3은 본 개시의 제 1 실시예에 따른 밸브 브리지의 단면도이다.
[0019] 도 4는 본 개시의 제 2 실시예에 따른 밸브 브리지의 단면도이다.
[0020] 도 5는 본 개시의 제 3 실시예에 따른 로커 아암의 단면도이다.
[0021] 이하, 도 2를 참조하면, 본 개시에 따른 밸브 구동 시스템(200)이 예시된다. 도시된 바와 같이, 시스템(200)은 상기 설명된 바와 같이, 로커 아암(210)의 모션 수용 단부(212)에 작동가능하게 연결되는 밸브 구동 모션 소스(110)를 포함한다. 로커 아암(210)은 또한 하기에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이 바이어스 기구(250)를 지지하도록 구성되는, 모션 부여 단부(214)를 포함한다. 밸브 구동 시스템(200)은 2 또는 그 초과의 엔진 밸브들(140)에 작동 가능하게 연결되는 밸브 브리지(220)를 더 포함한다. 브리지 브레이크 시스템들의 분야에서 공지된 바와 같이, 밸브 브리지(220)는 로스트 모션 컴포넌트(230)를 포함할 수 있다. 밸브 브리지(240)는 또한 하기에서 추가로 상세히 설명되는 바와 같이 바이어스 기구(240)를 지지하도록 구성될 수 있다.
[0022] 도 2에 예시되지 않았지만, 로커 아암(210)은 전형적으로 로커 아암 샤프트(rocker arm shaft)에 의해 지지되며, 로커 아암(210)은 로커 아암 샤프트를 중심으로 왕복운동한다. 또한, 당 분야에 공지된 바와 같이, 로커 아암 샤프트는 로커 아암 샤프트의 길이를 따라 형성되는 유압 유체 통로들의 형태인 유압 유체 서플라이(260)의 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 당 분야에 추가로 공지된 바와 같이, 모션 수용 단부(212)는 밸브 구동 모션 소스(110)의 특징(nature)에 따라 다수의 적절한 구성들 중 임의의 구성을 포함할 수 있다. 예컨대, 밸브 구동 모션 소스(110)는 캠을 포함하며, 모션 수용 단부(212)는 캠 롤러(cam roller)를 포함할 수 있다. 대안으로, 밸브 구동 모션 소스(110)가 푸시 튜브를 포함하면, 모션 수용 단부(212)는 푸시 튜브의 단부를 수용하도록 구성되는 적절한 리셉터클 표면(receptacle surface)을 포함할 수 있다. 본 개시는 이와 관련하여 제한되지 않는다.
[0023] 도시된 바와 같이, 로커 아암(210)의 모션 부여 단부(214)는 밸브 구동 모션 소스(110)에 의해 제공된 밸브 구동 모션들(실선 화살표들)을 밸브 브리지(220)의 로스트 모션 컴포넌트(230)에 전달한다(conveys). 도 2에 도시되지 않았지만, 하나 또는 그 초과의 유압 통로들이 로커 아암(210)의 모션 부여 단부(214)에 제공되어, 유압 유체 서플라이(260)로부터 수용된 유압 유체(점선 화살표들)가 또한 모션 부여 단부(214)를 통해 로스트 모션 컴포넌트(230)에 전달될 수 있다. 하기에 추가로 예시되는 바와 같이, 모션 부여 단부(214)는 로커 아암(210)의 본체 자체에 추가로, 하나 또는 그 초과의 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 이 컴포넌트들은 로스트 모션 컴포넌트(230)로의 밸브 구동 모션들 및 유압 유체의 전달을 용이하게 한다.
[0024] 본원에서 설명된 모든 실시예들에서, 로커 아암의 모션 수용 단부(212)는 로커 편향력(rocker bias force)(126)에 의해 개략적으로 나타내는 바와 같이 밸브 구동 모션 소스(110)를 향해 편향된다. 도 2의 모션 수용 단부(212)의 상부 부분에 적용되는 것으로 예시되어 있지만, 편향력(126)이 형성되는 방식이 설계 선택의 문제로서 변경될 수 있다. 이에 따라, 예컨대, 편향력(126)은 모션 부여 단부(214)의 하부 부분에 적용될 수 있으며, 이에 의해 밸브 구동 모션 소스(110)의 방향으로 모션 수용 단부(212)를 편향시킨다.
[0025] 밸브 브리지(220)는 이미 언급된 바와 같이, 당 분야에 공지된 바와 같이 흡기 밸브들, 배기 밸브들 및/또는 보조 밸브들을 포함할 수 있는 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들(140)에 작동 가능하게 연결된다. 로스트 모션 컴포넌트(230)는 밸브 브리지(220)에 의해 지지되고, 로커 아암(210)의 모션 부여 단부(214)로부터 밸브 구동 모션들 및 유압 유체를 수용하도록 구성된다. 수용된 밸브 구동 모션들이 밸브 브리지(220), 그리고 그 결과 밸브들(140)에 전달되는 상태 또는 수용된 밸브 구동 모션들이 밸브 브리지(220)에 전달되지 않아서 이에 따라 "로스트(lost)"되는 상태 중 어느 하나의 상태를 로스트 모션 컴포넌트(230)가 취하는 것을 유압 유체의 서플라이가 유발한다는 관점에서, 로스트 모션 컴포넌트(230)가 유압 구동된다. 밸브 브리지의 로스트 모션 컴포넌트의 예는 미국 특허 제 7,905,208 호에서 교시되며, 이의 교시들은 이러한 인용에 의해 본원에 포함되며, 여기에서, 로커 아암으로부터의 밸브 구동 모션들은 유압 유체가 로스트 모션에 제공되지 않을 때 로스트되지만, 유압 유체가 로스트 모션 컴포넌트에 제공될 때 밸브 브리지 및 밸브들에 전달된다. 이러한 유형의 로스트 모션 컴포넌트들(230)에서, 체크 밸브(도시 생략)는 로스트 모션 컴포넌트(230)로의 유압 유체의 일방향 유동을 허용하도록 제공된다. 체크 밸브는 로스트 모션 컴포넌트(230)가 유압 유체의 잠금된 볼륨을 형성하는 것을 허용하며, 이러한 잠금된 볼륨은 유압 유체의 실질적으로 비압축성(incompressible) 특성으로 인해서, 로스트 모션 컴포넌트(230)가 실질적으로 견고한 방식으로(rigid fashion) 작동하는 것을 허용하며, 이에 의해 수용된 밸브 구동 모션들을 전달한다.
[0026] 상기 언급된 로스트 모션 컴포넌트들(230)의 양자의 유형들 중 일 양태는, 로스트 모션 컴포넌트로의 유압 유체의 적용이 모션 전달 또는 모션 손실 상태로 로스트 모션 컴포넌트를 스위칭하기 위해서 요구되는 것이다. 그러나, 상기 언급된 바와 같이, 로커 아암(210)의 모션 수용 단부(212)는, 밸브 구동 모션 소스(110)를 향해 편향되며, 그 결과, 로커 아암의 모션 부여 단부(214)는 로스트 모션 컴포넌트(230)로부터 멀리 편향된다. 이러한 방식으로 로커 아암(210)을 편향시키는 것은, 로커 아암의 모션 부여 단부(214)와 로스트 모션 컴포넌트(230) 사이의 래시 공간(lash space)을 야기한다. 그러나, 이러한 래시 공간의 존재는, 로커 아암(210)의 모션 부여 단부(214)와 로스트 모션 컴포넌트(230) 사이의 유압 유체의 제공의 중단을 야기할 수 있으며, 이는 마찬가지로 로스트 모션 컴포넌트(230)의 적절한 작동을 중단시킬 수 있다.
[0027] 이러한 래시 공간의 영향들을 극복하기 위해서, 하나 또는 그 초과의 바이어스 기구들(240, 250)은 밸브 브리지(220) 및/또는 로커 아암(210)에 의해 지지될 수 있다. 바이어스 기구들(240, 250)은 로커 아암(210)의 모션 부여 단부(214) 및 로스트 모션 컴포넌트(230)를 서로 접촉하게 편향시키도록 구성되며, 이렇게 하여, 모션 부여 단부(214)와 로스트 모션 컴포넌트(230) 사이의 유체 연통을 유지한다. 이에 따라, 일 실시예에서, 밸브 브리지(220)에 의해 지지되는 바이어스 기구(240)는 로스트 모션 컴포넌트(230)(또는 그의 일부분)가 로커 아암(210)의 모션 부여 단부(214)와 접촉하게 편향되는 것을 유발한다. 대안으로, 다른 실시예에서, 로커 아암(210)에 의해 지지되는 바이어스 기구(250)는 모션 부여 단부(214)(또는 그의 일부분)가 로스트 모션 컴포넌트(230)와 접촉하게 편향되는 것을 유발한다. 게다가 또한, 일부 상황들에서, 밸브 브리지(220) 및 로커 아암(210) 양자 모두에서 바이어스 기구들(240, 250)을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
[0028] 여하튼, 본원에서 교시된 바이어스 기구들(240, 250)은 바람직하게는, 모션 부여 단부(214)와 로스트 모션 컴포넌트(230) 사이에 유체 연통을 유지하도록 구성되며, 즉, 이들은 로커 아암(210) 및 밸브 브리지(220)의 이동에도 불구하고 유체 연통을 유지하도록 충분한 편향력을 제공한다. 본원에서 바람직한 실시예들에서, 바이어스 기구들(240, 250)은 스프링들과 같은 탄성 엘리먼트들 또는 그의 등가물들의 형태를 취할 수 있다. 본원의 개시에 따른 밸브 브리지들 및 로커 아암들의 다양한 실시예들이 도 3 내지 도 5에 대하여 하기에서 추가로 예시된다.
[0029] 이하, 도 3을 참조하면, 밸브 브리지(300)는 밸브 브리지(300)에 형성된 제 1 피스톤 보어(304)에 슬라이딩 가능하게 배치되는 제 1 피스톤(302)을 갖는 것으로 예시된다. 제 1 피스톤(302) 및 제 1 피스톤 보어(304)는, 상기 설명된 바와 같이, 로커 아암(210)의 모션 부여 단부(214)로부터 밸브 구동 모션들 및 유압 유체를 수용하도록 구성된다(도시 생략). 제 1 피스톤(302)은 제 1 피스톤(302) 내에 형성된 캐비티(308)와의 유체 연통을 제공하는 개구(306)를 포함할 수 있다. 체크 밸브(310), 체크 밸브 스프링(312) 및 체크 밸브 리테이너(retainer)(314)를 포함하는 체크 밸브 조립체가 캐비티(308) 내에 제공된다. 상기 설명된 바와 같이, 체크 밸브 조립체는 로커 아암(210)의 모션 부여 단부(214)로부터 캐비티(308) 및 제 1 피스톤 보어(304)로의 일방향 유체 연통을 허용한다.
[0030] 도 3에 추가로 도시된 바와 같이, 제 2 피스톤(330)은 밸브 브리지(300)에 형성된 제 2 피스톤 보어(332) 내에 슬라이딩 가능하게 배치될 수 있다. 제 2 피스톤(330) 및 제 2 피스톤 보어(332)는 엔진 밸브의 단부가 제 2 피스톤(330)에 형성된 대응하는 리셉터클(336)에 수용될 수 있도록 엔진 밸브에 정렬하도록 구성된다. 제 2 피스톤 스프링(334)은 제 2 피스톤(330)을 그의 대응하는 엔진 밸브를 향하는 방향으로 편향시키도록 제공된다. 또한 게다가, 유압 통로(340)(부분적으로 도시됨)가 제 1 피스톤 보어(304)와 제 2 피스톤 보어(332) 사이에 제공된다. 당 분야에 공지된 바와 같이, 캐비티(308), 제 1 피스톤 보어(304), 유압 통로(340) 및 제 1 피스톤 보어(332)에 유압 유체가 충전될 때, 제 1 피스톤(302) 및 제 2 피스톤(330)은 마스터(master) 및 슬레이브(slave) 피스톤들로 각각 작동하여, 제 1 피스톤(302)에 의해 수용되는 밸브 구동 모션들이 제 2 피스톤(330) 및 그의 대응하는 엔진 밸브로 전달된다. 추가로 도시된 바와 같이, 리셉터클(350)이 제 2 피스톤(330)의 반대 밸브 브리지의 단부 상에 제공되어, 리셉터클이 다른 엔진 밸브(도시 생략)에 정렬한다(그리고 다른 엔진 밸브의 단부를 수용하도록 구성된다). 캐비티(308), 제 1 피스톤 보어(304), 유압 통로(340) 및 제 1 피스톤 보어(332)가 유압 유체로 충전되지 않을 때, 제 1 피스톤(302)의 이동(travel)은 제 1 피스톤 보어(304)에 형성된 숄더들(shoulders)(360)에 의해 제한된다. 또다른 제 2 피스톤 및 유압 통로 어레인지먼트가 리셉터클(350) 대신에 제공될 수 있어, 제 1 피스톤(302)이 도 3에 예시된 바와 같이 단지 하나의 피스톤 보다 오히려 2 개의 슬레이브 피스톤들에 대해 마스터 피스톤으로서 기능할 수 있음에 주목한다.
[0031] 도 3에 추가로 도시된 바와 같이, 탄성 엘리먼트(320)는 제 1 피스톤 보어(304) 내에 배치되고, 제 1 피스톤(302)에, 이러한 예시에서, 제 1 피스톤(302)에 부착되는 체크 밸브 리테이너(314)를 통해, 작동 가능하게 연결된다. 구성된 바와 같이, 탄성 엘리먼트(320)는 제 1 피스톤 보어(304) 밖으로 제 1 피스톤(302)을 편향시키며, 그 결과, 로커 아암(210)의 모션 부여 단부(214)와 접촉한다. 바람직하게는, 탄성 엘리먼트(320)는 제 1 피스톤(302)과 로커 아암(210)의 모션 부여 단부(214) 사이에서 이의 이동들에도 불구하고 접촉을 유지하기에 충분한 힘을 제공한다. 그러나, 탄성 엘리먼트(320)에 의해 제공되는 힘은, 또한 바람직하게는, 제 1 피스톤(302)에 적용된 임의의 밸브 구동 모션들의 힘에 의해서 비교적 용이하게 극복되도록 선택되며, 이에 의해 로커 아암(210) 및 상류 밸브 트레인 컴포넌트들 상의 과도한 로딩을 방지한다.
[0032] 도 3의 밸브 브리지의 대안의 실시예가 도 4에 예시된다. 특히, 도 4의 실시예는, 제 1 피스톤(302)이 제 1 피스톤 보어(304) 외부측에 배치된 탄성 엘리먼트(404)와 맞물림하는 립(lip)(402)을 포함하는 것을 제외하고, 도 3의 실시예와 실질적으로 동일하다. 예시된 바와 같이, 종래의 압축 스프링을 포함하는 탄성 엘리먼트(404)는 이 실시예에서 제 1 피스톤(302)을 둘러싼다. 당업자에 의해서 이해될 것인 바와 같이, 다른 유형의 스프링들, 이를테면 리프 스프링들(leaf springs) 등은 도 3 및 도 4의 실시예들의 탄성 엘리먼트들로서 동일하게 채용될 수 있다. 여하튼, 탄성 엘리먼트(404)가 제 1 피스톤(302) 및 모션 부여 단부(214) 사이의 바람직한 접촉을 제공하기 위해서 다시 한번 선택되며, 여기에서 편향력이 밸브 구동 모션들에 의해서 용이하게 극복된다. 또 다른 실시예에서, 탄성 엘리먼트들은 제 1 피스톤 보어 내에 그리고 제 1 피스톤 보어 외부 양자 모두에서 배치될 수 있어, 사실상 도 3 및 도 4에서 예시된 구현들을 결합한다.
[0033] 도 3 및 도 4 양자 모두에서, 밸브 브리지(300)는 내부에 블리드(bleed) 통로(372)가 형성되는 반응 표면(370)을 더 포함한다. 블리드 통로(372)는 제 2 피스톤 보어(332) 그리고 그 결과 유압 통로(340)와 유체 연통된다. 당 분야에 공지된 바와 같이, 밸브 브리지(300)는 제 1 피스톤(302)이 제 2 피스톤을 통해 엔진 밸브들에 모션을 전달중일 때 반응 표면(370)에 대하여 착좌되도록(seat) 작동하는 반응 로드 스크류 또는 유사한 구조(도시 생략)에 대하여 편향되며; 이러한 환경에서 제 2 피스톤 보어(332)에서 생성되는 압력은 밸브 브리지(300)가 상방으로 변위되는 것을 유발하여, 블리드 통로(372)가 밀봉되며, 제 2 피스톤 보어(332) 및 유압 통로(340)에 존재하는 임의의 유압 유체가 실질적으로 누출되는 것이 방지된다. 충분히 높은 리프트 밸브 이벤트(예컨대, 주 배기(main exhaust) 이벤트)가 밸브 브리지(300)에 접촉하는 로커 아암에 적용될 때, 제 2 피스톤(330)의 추가의 병진운동(translation)은 (예컨대, 제 2 피스톤 보어(304) 내에 있는 숄더(360)에 의해서 제한되는 것과 같이) 가능하지 않을 것이다. 결과적으로, 밸브 브리지(300)는, 로커 아암의 가압(urging) 하에 변위될 것이며, 이에 의해 반응 표면(372)이 반응 로드 볼트(reaction load bolt)로부터 착좌되지 않는 것(unseat)을 유발한다. 그 결과, 블리드 통로(372)는 밀봉해제될(unsealed) 것이며, 이에 의해 제 2 피스톤 보어(372), 유압 통로(340) 및 제 1 피스톤 보어(304)에서의 가압된 유압 유체가 급속하게 새어나가는(escape) 것을 허용한다. 이어서, 유압 유체의 이러한 방출(discharge)은 제 2 피스톤(330)이 제 2 피스톤 보어(332) 내로 역으로 병진운동하는 것을 허용하며, 이에 의해 하이 리프트 밸브 모션이 엔진 밸브에 전달되는 것을 방지한다.
[0034] 이제, 도 5를 참조하면, 바이어스 기구가 로커 아암(502)에 배치되는 실시예가 추가로 예시된다. 특히, 로커 아암(502)은 전술된 바와 같이 모션 부여 단부(504) 및 로커 샤프트(도시 생략)를 수용하도록 구성되는 로커 샤프트 보어(520)를 포함한다. 유압 통로(522)는 로커 아암(502)의 모션 부여 단부(504)에 형성되며, 그의 단부는 유압 유체 서플라이, 이를테면 당 분야에 공지된 바와 같은 로커 샤프트 유압 통로들과 유체 연통하도록 구성된다. 밸브 브리지를 위한 이러한 유체 서플라이는 (예컨대, 솔레노이드 서플라이 밸브를 통해서) 전형적으로 스위칭되며, 이는 로스트 모션 컴포넌트의 작동을 제어하기 위해서 유압 통로(522) 내의 압력이 증가 또는 감소되는 것을 허용한다.
[0035] 모션 부여 단부(504)는 모션 부여 단부(504)에 형성된 슬라이딩 부재 보어(508)에 슬라이딩 가능하게 배치되는 슬라이딩 부재(506)를 포함하는 슬라이딩 조립체(506)를 더 포함한다. 도시된 바와 같이, 슬라이딩 조립체(506)는 모션 부여 단부(504)의 말단 부분에 형성되지만, 모션 부여 단부(504) 내에서 슬라이딩 조립체(506)의 특별한 로케이션(location)이 상기 설명된 바와 같은 밸브 브리지의 로스트 모션 컴포넌트와 접촉하도록 구성되게 제공되는 설계 선택의 문제로서 선택될 수 있다. 슬라이딩 부재 보어(508)는 유압 통로(522)와 유체 연통된다. 차례로, 슬라이딩 부재(506)는 또한 유압 통로(522)로부터 슬라이딩 부재 보어(508) 내로 그리고 슬라이딩 부재 통로(508)를 통해 유동할 수 있도록 슬라이딩 부재 통로(510)를 포함한다. 밸브 구동 모션들을 전달할 때, 로커 아암(502)과 슬라이딩 부재(506) 사이의 견고한 접촉을 보장하기 위해서, 슬라이딩 부재(506)는 슬라이딩 부재 보어(508) 내에서 슬라이딩 부재(506)의 상방 이동을 제한하도록 하드 스톱(hard stop)으로서 작동하는 숄더(512)를 포함한다. 도 5에 추가로 도시된 바와 같이, 로커 아암(502)의 모션 부여 단부(504)는 내부 형성되고 유압 유체 서플라이 및 슬라이딩 부재 보어(508)와 유체 연통하도록 구성되는 윤활 통로(524)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 슬라이딩 부재(506)와 보어(508) 사이의 간극에 의해서 누출이 제한되도록, 윤활 통로(524)가 슬라이딩 부재 보어(508)와 교차한다. 유압 통로(522)와 함께 사용되는 스위치된 유체 서플라이에 반해, 윤활 통로(524)에 공급되는 유체는 바람직하게는 일관된 윤활을 유지하기 위해서 항상 가압된다.
[0036] 공지된 기술들과 일치하여, 슬라이딩 부재 보어(508) 밖으로 연장하는 슬라이딩 부재(506)의 단부에는 실질적으로 구형 표면(spherical surface)이 형성될 수 있으며, 이에 의해 이른바 스위블(swivel) 또는 엘리펀트 풋(elephant foot)(514)과 슬라이딩 부재(506)의 커플링을 허용한다. 당 분야에 공지된 바와 같이, 스위블 풋(514)은 스위블 풋(514)에 형성된 개구(516)를 통해 슬라이딩 부재 통로(510)와의 유체 연통을 여전히 제공하면서, 로커 아암(502)과 밸브 브리지 사이의 상대적 이동을 수용한다.
[0037] 마지막으로, 탄성 엘리먼트(518)가 슬라이딩 부재 보어(508) 밖으로 슬라이딩 부재(506)를 일관되게 편향시키도록 압축 스프링 형태의 탄성 엘리먼트(518)가 슬라이딩 부재 보어(508) 내에 배치된다. 다시 한번, 도 3 및 도 4의 실시예에서와 같이, 탄성 엘리먼트(518)는 슬라이딩 조립체(506)와 밸브 브리지의 로스트 모션 컴포넌트 사이의 바람직한 접촉을 제공하기 위해서 선택되며, 여기에서 편향력이 밸브 구동 모션들에 의해서 용이하게 극복된다.
[0038] 도 4의 실시예와 유사하게, 탄성 엘리먼트(508)는 모든 경우들에서 슬라이딩 부재 보어(508) 내에 배치될 필요가 없으며, 일부 구현들에서 슬라이딩 부재 보어(508)의 외부측에 배치될 수 있다. 예컨대, 적절한 스프링의 형태인 탄성 엘리먼트가 슬라이딩 부재(506)의 숄더(512)와 모션 부여 단부(504)의 상보적 표면 사이에 배치될 수 있다.
[0039] 게다가 또한, 상기 언급된 바와 같이, 도 5에 예시된 실시예들과 도 3 및 도 4에 예시된 유형의 실시예들을 결합하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우들에서, 탄성 엘리먼트들(320, 404, 518)은 이러한 다수의 탄성 엘리먼트들이 사용되어, 이에 의해 탄성 엘리먼트들 중 어느 하나에 제공된 힘의 가능한 감소를 허용한다는 사실을 설명하기 위해서 선택될 수 있다.
[0040] 특히 바람직한 실시예들이 도시되고 설명되어 있지만, 당업자들에 의해서 다양한 변형들 및 수정들이 현재 교시들을 벗어나지 않으면서 만들어질 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 상기 설명된 교시들의 임의의 그리고 모든 수정예들, 변경예들 또는 등가물들이 상기 개시되고 본원에서 주장되는 기본적인 기저 원리들의 범주 내에 있음이 심사숙고된다.

Claims (15)

  1. 내연기관(internal combustion engine)의 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들(engine valves) 중 적어도 하나를 구동하기 위한 시스템으로서,
    2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들에 작동 가능하게 연결되는 밸브 브리지(valve bridge)―상기 밸브 브리지는 유압 구동식 로스트 모션 컴포넌트(hydraulically actuated lost motion component)를 포함함―;
    밸브 구동 모션 소스(valve actuation motion source)로부터 밸브 구동 모션들을 수용하도록 구성되는 모션 수용 단부(motion receiving end) 및 상기 로스트 모션 컴포넌트에 유압 유체 및 밸브 구동 모션들을 전달하도록 구성되는 모션 부여 단부(motion imparting end)를 갖는 로커 아암(rocker arm)―상기 로커 아암의 모션 수용 단부는 상기 밸브 구동 모션 소스를 향해 편향됨―; 및
    상기 로커 아암의 모션 부여 단부 및 상기 로스트 모션 컴포넌트를 서로 접촉하게 편향시키도록 구성되는 상기 로커 아암 및 상기 밸브 브리지 중 적어도 하나에 의해서 지지되는 바이어스 기구(bias mechanism)를 포함하는,
    내연기관의 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들 중 적어도 하나를 구동하기 위한 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이어스 기구는 상기 로커 아암과 상기 로스트 모션 컴포넌트 사이에서 유체 연통(hydraulic communication)을 유지하도록 구성되는,
    내연기관의 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들 중 적어도 하나를 구동하기 위한 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 브리지의 로스트 모션 컴포넌트는 상기 밸브 브리지에 형성된 제 1 피스톤 보어(piston bore)에 슬라이딩 가능하게 배치된 제 1 피스톤을 포함하며,
    상기 바이어스 기구는, 상기 제 1 피스톤에 작동 가능하게 연결되며 상기 제 1 피스톤 보어 밖으로 상기 제 1 피스톤을 편향시키도록 구성되는 탄성 엘리먼트(resilient element)를 포함하는,
    내연기관의 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들 중 적어도 하나를 구동하기 위한 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 탄성 엘리먼트는 상기 제 1 피스톤 보어 내에 배치되는,
    내연기관의 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들 중 적어도 하나를 구동하기 위한 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 탄성 엘리먼트는 상기 제 1 피스톤 보어 외부측에 배치되는,
    내연기관의 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들 중 적어도 하나를 구동하기 위한 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 밸브 브리지는 상기 밸브 브리지에 형성된 적어도 하나의 제 2 피스톤 보어에 슬라이딩 가능하게 배치되는 적어도 하나의 제 2 피스톤을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 제 2 피스톤 보어는 상기 밸브 브리지에 형성된 적어도 하나의 유압 통로를 통해 상기 제 1 피스톤 보어에 유체 연통되는,
    내연기관의 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들 중 적어도 하나를 구동하기 위한 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제 2 피스톤 각각은 상기 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들의 대응하는 엔진 밸브에 접촉하도록 구성되는,
    내연기관의 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들 중 적어도 하나를 구동하기 위한 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 피스톤은 캐비티(cavity) 및 상기 캐비티와 연통되는 개구(opening)를 더 포함하고,
    상기 시스템은, 상기 캐비티에 배치되는 체크 밸브(check valve)를 더 포함하며,
    상기 개구를 통해 상기 캐비티 내로 도입되는 유압 유체는 상기 체크 밸브를 통해 그리고 상기 제 1 피스톤 보어, 상기 적어도 하나의 유압 통로 및 상기 적어도 하나의 제 2 피스톤 보어 내로 유동하는,
    내연기관의 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들 중 적어도 하나를 구동하기 위한 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 모션 부여 단부는 상기 로커 아암의 모션 부여 단부에 형성된 슬라이딩 부재 보어(sliding member bore) 내에 배치되며 상기 로스트 모션 컴포넌트와 접촉하도록 구성되는 슬라이딩 부재(sliding member)를 포함하며,
    상기 바이어스 기구는 상기 슬라이딩 부재에 작동 가능하게 연결되고 상기 슬라이딩 부재 보어 밖으로 상기 슬라이딩 부재를 편향시키도록 구성되는 탄성 엘리먼트를 포함하는,
    내연기관의 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들 중 적어도 하나를 구동하기 위한 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 로커 아암의 모션 부여 단부에 형성된 유압 통로를 더 포함하며, 상기 슬라이딩 부재는 상기 유압 통로에 유체 연통되는 슬라이딩 부재 통로를 더 포함하는,
    내연기관의 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들 중 적어도 하나를 구동하기 위한 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 로커 아암의 모션 부여 단부에 형성되어 상기 슬라이딩 부재 보어에 유체 연통되는 윤활 통로(lubrication passage)를 더 포함하는,
    내연기관의 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들 중 적어도 하나를 구동하기 위한 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 탄성 엘리먼트는 상기 슬라이딩 부재 보어 내에 배치되는,
    내연기관의 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들 중 적어도 하나를 구동하기 위한 시스템.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 탄성 엘리먼트는 상기 슬라이딩 부재 보어 외부측에 배치되는,
    내연기관의 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들 중 적어도 하나를 구동하기 위한 시스템.
  14. 내연 기관의 적어도 2 개의 엔진 밸브들에 작동 가능하게 연결되도록 구성되는 밸브 브리지로서,
    상기 밸브 브리지는 상기 밸브 브리지에 형성된 제 1 피스톤 보어에 슬라이딩 가능하게 배치되며 밸브 구동 모션 소스에 의해 제공된 밸브 구동 모션들을 수용하도록 구성되는 로스트 모션 컴포넌트; 및 상기 제 1 피스톤에 작동 가능하게 연결되며 상기 제 1 피스톤 보어 밖으로 상기 제 1 피스톤을 편향시키도록 구성되는 탄성 엘리먼트(resilient element)를 더 포함하는,
    내연기관의 2 개 또는 그 초과의 엔진 밸브들 중 적어도 하나를 구동하기 위한 시스템.
  15. 로커 아암(rocker arm)으로서,
    밸브 구동 모션 소스로부터 밸브 구동 모션들을 수용하도록 구성되는 모션 수용 단부 및 내연기관의 적어도 2 개의 엔진 밸브들에 작동 가능하게 연결되도록 구성되는 밸브 브리지에 밸브 구동 모션들을 전달하도록 구성되는 모션 부여 단부를 가지며,
    상기 로커 아암은 상기 로커 아암의 모션 부여 단부에 형성된 슬라이딩 부재 보어(sliding member bore)에 배치되며 상기 밸브 브리지와 접촉하도록 구성되는 슬라이딩 부재; 및 상기 슬라이딩 부재에 작동 가능하게 연결되고 상기 슬라이딩 부재 보어 밖으로 상기 슬라이딩 부재를 편향시키도록 구성되는 바이어스 기구를 더 포함하는,
    로커 아암.
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