KR100226068B1 - 밸브 캘리퍼를 이용한 디젤엔진 브레이크장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤엔진의 브레이크장치에 관한 것으로, 특히 엔진의 높이 축소를 이루며, 작동간에 기계적 충격에 의한 록커암 롤러나 캠의 과다손상을 방지하기에 적당하도록 엔진의 내부에 구성한 밸브 캘리퍼를 이용한 디젤엔진 브레이크장치에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 밸브캘리퍼의 상부에 실을 형성하여 작동피스톤을 두어 배기밸브 록커암과 연결하고, 상기 실 하부로의 캘리퍼가이드의 중공부를 유로로하여 실린더헤드에 마스터피스톤실을 형성하여 스프링으로 마스터 피스톤을 탄동설치하되, 상기 마스터 피스톤의 선단에 롤러를 두어 배기밸브용 캠과 밀착 연동되게함과 동시에 상기 마스터 피스톤실의 일측에는 솔레노이드 컷오프 밸브를 두어 오일의 유입 및 차단을 이루게 한 구성으로 이루어진다.

Description

밸브캘리퍼를 이용한 디젤엔진 브레이크장치

본 발명은 디젤엔진의 브레이크장치에 관한 것으로, 특히 엔진의 높이축소를 이루며, 작동간에 기계적 충격에 의한 록커암 롤러나 캠의 과다손상을 방지하기에 적당하도록 엔진의 내부에 구성한 밸브 캘리퍼를 이용한 디젤엔진 브레이크장치에 관한 것이다.

대형 디젤엔진 탑재 차량에서는 보다 강력한 제동력을 얻기 위해 엔진브레이크를 사용하는데, 이 엔진브레이크는 브레이크작동시 엔진에 연료공급을 차단시켜 폭발행정이 일어나지 않도록 하여, 압축행정시 공기의 압축에 의해 엔진에 강한 저항이 걸리도록 하므로써 부가적인 제동력을 갖게 한다.

이때 압축행정시 배기밸브를 일시적으로 열어 압축된 공기를 배기관으로 빼주지 않으면 엔진은 압축된 공기가 팽창하려는 힘에 의해 일을 하게 되므로, 별도의 장치를 부설하여 브레이크가 작동되면 압축행정시 배기밸브를 열어주도록 한다.

이러한 종래의 엔진브레이크장치인 액츄에이터를 제 1 도에 따라 설명하면 다음과 같다.

오일입구(1)와 브레이크작동시 개방되어 오일을 공급하는 솔레노이드 컷오프 밸브(2)를 가지는 액츄에이터 하우징(3)에 유로(31)를 형성하되, 유로(31)의 일측하단에 마스터피스톤(4)을 구비하여, 연료인젝터 록커암(8)상부의 롤러(R)와 접하게 하고, 유로(31)의 다른측 하단에는 작동피스톤(6)을 두어 밸브 캘리퍼(11)에 연결함과 동시에 유로(31)의 일단에 축압기(5)를 둔 액츄에이터(100)로 구성된다.

이러한 종래의 액츄에이터는 제 1 도에서와 같이 압축행정 말기에 연료 인젝터 록커암(8)의 롤러(7)측이 인젝터 캠에 의해 상승하는 것을 이용하여 배기밸브를 열어 준다. 즉, 브레이크를 작동시키면 인젝터로 공급되던 연료가 차단되고 솔레노이드 컷오프 밸브(2)가 열려 액츄에이터(100)안으로 오일이 공급된다. 이어서 압축행정시 연료 인젝터 록커암(8)에 있는 작은 롤러(R)가 상승하여 마스터 피스톤(4)을 밀면 체크밸브가 닫혀 폐회로가 형성되어, 강한 유압에 의해 작동 피스톤(6)을 하방으로 밀고 작동피스톤(6)은 배기밸브 록커암(9) 끝단을 눌러 배기밸브(14)가 열리고 압축된 공기가 피스톤을 밀어 일로 변환되기 전에 배기관으로 빠져 나가게 된다.

기존의 밸브 캘리퍼(11)는 록커암이 두 밸브를 동시에 열어 주도록 하는 역할만을 한다.(4-VALVE 엔진에서는 흡기, 배기밸브가 각각 2개씩 있다)

이후 브레이크 작동이 끝나면 작동 피스톤(6)에 있던 고압의 오일이 축압기(5)로 가게 되어 작동 피스톤(6)은 다시 상승한다.

이상과 같은 기존의 방식은 록커암 위에 액츄에이터(100)를 부착해야 하기 때문에 엔진의 높이가 높아지는 단점이 있고, 배기밸브가 압축행정 말기에 유압 피스톤에 의해 열릴 때, 배기밸브용 록커암(4) 롤러와 캠(10)이 떨어졌다가 배기밸브(14)가 닫힐 때 다시 접촉하면서 기계적인 충격이 이루어지기 때문에 록커암 롤러나 캠에 과다 마모나 손상을 가져올 수 있다. 또한 연료 분사기(FUEL

INJECTOR) 록커암의 운동을 이용하기 때문에 록커암에 의해 직접 작동하는 인젝터 유닛을 사용하는 엔진에만 적용되는 적용상의 문제가 있다.

따라서 본 발명은 이상과 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 액츄에이터를 실린더헤드에 구성하여 엔진의 크기를 즉 높이를 축소할 수 있고, 록커암 롤러나 캠의 과다 마모에 따른 손상 등을 해겨하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 밸브캘리퍼의 상부에 실을 형성하여 작동피스톤을 두어 배기밸브 록커암과 연결하고, 상기 실 하부로의 캘리퍼가이드의 중공부를 유로로하고, 실린더헤드에 마스터피스톤실을 형성하여 스프링으로 마스터 피스톤을 탄동설치하되, 상기 마스터 피스톤의 선단에 롤러를 두어 배기밸브용 캠과 밀착 연동되게 함과 동시에 상기 마스터 피스톤실의 일측에는 솔레노이드 컷오프 밸브를 두어 오일의 유입 및 차단을 이루게 한 구성으로 이루어진다.

도 1은 종래의 엔진브레이크장치를 보인 단면도

도 2는 본 발명의 엔진브레이크장치를 보인 단면도로써 작동전 상태도

도 3은 본 발명의 작동상태도를 보인 단면도

도 4는 본 발명의 압축행정이 끝낸 상태를 보인 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 밸브캘리퍼 6 : 작동실린더

11A : 작동실린더실 4 : 마스터 피스톤

16 : 롤러 17 : 스프링

4A : 마스터 피스톤실 2 : 솔레노이드 컷오프 밸브

이하에서 본 발명을 바람직한 실시예의 첨부된 도면에 의거보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 종래와 동일 또는 동등한 부분은 같은 부호로 표기하여 설명하기로 한다.

디젤엔진에서의 엔진브레이크장치인 액츄에이터를 형성함에 있어서, 밸브캘리퍼(11)의 상부에 실(11A)을 형성하여 작동피스톤(6)을 두어 배기밸브 록커암(9)과 연결하고, 상기 실 하부로의 캘리퍼가이드(12)의 중공부를 유로로하여 실린더헤드(H)에 형성된 마스터 피스톤실(4A)과 연결하며, 상기 마스터 피스톤실에 스프링(17)을 개재하여 탄설된 마스터 피스톤(4)의 선단에 롤러(16)를 두어 배기밸브용 캠(10)과 밀착 탄동되게함과 동시에, 상기 마스터 피스톤실(4A)의 일측에는 솔레노이드 컷오프 밸브(2)를 두어 브레이크 작동에 따라 연료공급이 차단되고 상기 솔레노이드 컷오프 밸브(2)가 닫혀 내부 오일의 폐회로를 형성하게 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 동작을 설명하면 다음과 같다.

제 2 도는 브레이크를 작동시키지 않을때의 본 발명의 구조를 나타낸 것이다.

본 발명은 브레이크 작동시 압축행정 말기에 배기밸브(14)를 열어 주기 위해 배기밸브용 캠(10)을 직접 이용하며, 작동 피스톤(6)을 가진 밸브 캘리퍼(11)를이용한 간단한 구조를 가지고 있다. 즉, 브레이크가 작동하지 않을 때에는 솔레노이드 컷오프 밸브(2)가 항상 열려 있어 마스터 피스톤(4)과 밸브 캘리퍼(11)안의 작동 피스톤(6) 사이에는 약 2bar의 압력을 가진 오일로 차 있게 되어 있다.

밸기 밸브(14)는 배기밸브용 로커암(9)에 의해서만 작동되며, 작동 피스톤(11)은 회로내 압력(약 2bar)에 의해 밸브 간극(약0.3mm)만큼 밀려 올라가 항상 상기 록커암(9)과 밀착되어 밸브 간극을 없게 한다.(밸브 간극은 밸브의 열팽창을 고려하여 밸브와 록커암 사이를 일정 간격 떨어뜨려 놓는 것으로 초기 작동시 밸브와 록커암의 기계적 충격을 유발 시킨다.)

피스톤 스프링(17)은 마스터 피스톤 롤러(16)가 항상 배기밸브용 캠(10)에 밀착할 수 있도록 한다.

제 3 도는 브레이크 작동시의 압축행정 말기 상태를 도시해 놓은 것이다.

운전자가 브레이크를 작동 시키면 즉각 연료 공급이 차단되고 솔레노이드 컷오프 밸브(2)가 닫혀 폐회로를 형성하고 압축행정 말기에 배기밸브용 캠(10)이 마스터 피스톤 롤러(16)를 눌러 마스터 피스톤(4)이 밀려 짐에 따라 폐회로내에 강한 압력이 형성되어 중공의 캘리퍼 가이드(12)을 따라 밸브 캘리퍼(11)안의 작동 피스톤(6)에 작용하게 된다.

그러나 록커암(9)은 더 이상 위쪽으로 상승할 수 없으므로 반작용으로 밸브 캘리퍼(11)가 하강하게 되어 밸브 스프링(13)을 압축시키고 배기밸브(14)를 열게 된다.

이로써 압축행정시 압축된 공기는 피스톤을 다시 밀어주는 힘으로 작용하기 전에 배기관으로 배출되어 엔진에는 공기만 압축하므로써 발생하는 저항이 작용하게 되고 이것이 주행중 추가적인 제동력으로 작용하게 된다.

제 4 도는 압축행정이 끝난 상태를 도시해 놓은 것이다.

브레이크 작동중에는 배기행정 중에도 솔레노이드 밸브(2)가 닫혀 있지만 브레이크 작동이 끝나면 솔레노이드 컷오프 밸브(2)가 열려 회로내 압력이 낮아짐에 따라 밸브 스프링(13)의 탄성력에 의해 캘리퍼가 상승하고 배기밸브(14)가 닫혀 다음 행정이 정상적으로 이루어지도록 해준다.

이상과 같이 구성되고 작동되는 본 발명은 디젤엔진의 엔진브레이크는 브레이크 작동시 연료 공급을 차단시켜 힘을 창출하는 엔진의 힘을 흡수하는 에어 컴퓨레셔로 작동하도록 하는 것이다. 이때 압축된 공기의 팽창력이 일로 변환되는 것을 방지하기 위해 압축행정 말기에 배기밸브를 일시적으로 열어주는 것이 핵심 기술로써 적은 부품과 간단한 구조로 되어 있어 장착시 비용이 적게 든다. 즉 기존의 방식이 연료 분사기(FUEL INJECTOR)용 캠에 의한 록커암의 운동을 이용하여 유압피스톤을 작동시켜 배기밸브를 여는 구조로 되어 있어 록커암에 의해 직접 구동되는 인젝터 유닛을 사용하는 엔진에만 장착할 수 있는 반면, 본 발명은 마스터 피스톤을 배기밸브용 캠의 아래쪽에 설치하여 배기밸브용 캠에 의해 캘리퍼 내의 피스톤에 작용하는 유압의 반력에 의해 캘리퍼를 움직여 배기밸브를 여는 구조로 되어 있어 인젝터 유닛을 사용하지 않는 엔진에서도 사용할 수 있다.

또한 기존의 방식은 배기밸브가 압축행정 말기에 유압 피스톤에 의해 열릴 때 피스톤이 배기밸브용 록커암의 밸브측 끝단을 누르기 때문에 캠측의 록커암 롤러와 캠이 떨어졌다가 배기밸브가 닫힐 때 다시 접촉하면서 기계적인 충격이 이루어지기 때문에 록커암 롤러나 캠에 과다 마모나 손상를 가져올 수 있는 반면, 본 발명은 마스터 피스톤의 롤러가 피스톤 스프링에 의해 항상 캠을 구르고 있고, 회로내 압력에 의해 밸브 캘리퍼 안의 피스톤의 항상 록커암과 접촉해 있어서 기계적인 충격이 없다.(밸브간극 소멸)

이밖에 기존의 방식은 록커암 위에 액츄에이터를 부착해야 하기 때문에 엔진의 높이가 높아져야 하는 반면에 본 발명은 엔진의 크기를 변화시키지 않고 장착할 수 있다.(엔진의 높이는 차량 등에 엔진 탑재시 가장 중요한 치수중의 하나임)

Claims (1)

1. 디젤엔진에서의 엔진브레이크장치인 액츄에이터를 형성함에 있어서, 밸브캘리퍼(11)의 상부에 실(11A)을 형성하여 작동피스톤(6)을 두어 배기밸브 록커암(9)과 연결하고, 상기 실 하부로의 캘리퍼가이드(12)의 중공부를 유로로 하여 실린더헤드(H)에 형성된 마스터 피스톤실(4A)과 연결하며, 상기 마스터 피스톤실에 스프링(17)을 개재하여 탄설된 마스터 피스톤(4)의 선단에 롤러(16)를 두어 배기밸브용캠(10)과 밀착 탄동되게 함과 동시에, 상기 마스터 피스톤실(4A)의 일측에는 솔레노이드 컷오프 밸브(2)를 두어 브레이크 작동에 따라 연료공급이 차단되고, 상기 솔레노이드 컷오프 밸브(2)가 닫혀 내부오일의 폐회로를 형성케 한 것을 특징으로 한 밸브캘리퍼를 이용한 디젤엔진 브레이크 장치.