KR100254968B1 - 차량의 엔진 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 엔진 브레이크 장치에 관한 것으로, 종래 엔진 브레이크는 긴급 상황시 제대로 사용되지 않으므로 풋브레이크만으로 효과적인 제동이 수행되지 못한다는 문제가 있었다. 즉, 상술한 바와 같이 풋브레이크의 제동성능에는 이에 영향을 미치는 여러요인이 있고 특히 외적요인은 풋브레이크 본체 성능과는 다소 거리가 있으므로, 이러한 풋브레이크 자체가 부담하는 제동능력에는 한계가 있다.

따라서, 효과적인 제동능력이 발휘되기 위하여는 엔진 브레이크 등이 병용되어야 하는데, 긴급상황시 풋브레이크의 조작과 더불어 변속기를 조작하여 엔진 브레이크를 사용하는 것은 숙력된 운전자로서도 어려운 것이다.

또한, 디스크 브레이크에 있어서 디스크와 패드와의 마찰면적이 적기 때문에 제동패드를 밀어 붙이는 힘을 크게 할 필요가 있고 조작력이 커지며, 패드의 마모가 커 자주 교환이 되어야 한다는 문제점이 있었던 것이다.

이에 본 발명에 예시도면 제2도 및 제3도에서와 같이 풋브레이크의 작동과 동시에 엔진 브레이크가 자동으로 작동되도록 하되, 엔진 브레이크는 변속기의 다운 시프트로서 작동되는 것이 아니라 엔진의 밸브기구를 제어하여 흡기의 유입을 감소시켜 엔진의 회전수 자체가 감소되도록 함으로써 수행되도록 하여 상기 문제점을 해소한 것이다.

Description

차량의 엔진 브레이크 장치

본 발명은 차량의 엔진 브레이크 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풋브레이크의 조작과 동시에 엔진 브레이크가 작동되도록 한 것에 관한 것이다.

브레이크 장치는 주행중인 차량을 강제로 감속 또는 정지시킴과 동시에 주차 상태를 하기 위하여 사용되는 중요한 장치로서, 통상 마찰력을 이용하여 차량의 운동에너지를 열에너지로 전환하고 이것을 공기중으로 방산함으로써 제동작용을 하는 마찰식 브레이크가 널리 사용되고 있다.

이러한 브레이크 장치는 크게 풋브레이크와 파킹브레이크로 구분되며, 각종 형식이 고안되어 있으나, 기본적으로는 운전자의 조작력을 링크나 유압을 이용하여 증대시켜 전달하는 조작기구와, 그 힘을 받아 제동력을 발생하는 본체로 이루어져 있다.

이 중 풋브레이크로서 널리 사용되고 있는 것이 디스크형이며, 예시도면 제1도에 그 일례가 도시되어 있다.

디스크 브레이크는 타이어와 함께 회전하는 브레이크 디스크(1)의 양면을 제동패드(2)가 유압에 의해 밀어 붙여 제동하도록 되어 있으며, 이를 켈리퍼형이라고도 하고 있다.

특징으로는 브레이크 디스크(1)가 공기중으로 노출되어 회전하기 때문에 방열이 용이하므로 제동력이 안정되어 있으며, 이와 더불어 자기배력자용이 거의 없으므로 고속으로 반복하여 사용하여도 제동력의 변화가 적고, 편제동의 연려가 적어지는 등의 장점을 가지고 있다.

이러한 브레이크에 의한 제동성능의 우열은 일반적으로 제동거리로 비교되며, 제동거리에 영향을 주는 것으로는 상기 브레이크 장치의 본체능력 뿐만아니라 여러 가지 요인이 있다.

대표적인 것으로는 차량총중량, 제동초속도, 타이어의 미끄럼비, 타이어 고착의 영향, 그리고 제동압력을 거는 방법등이 있다.

여기서, 상기 차량총중량이나 제동초속도 등은 본래 차량의 운동에너지에 관련된 요소이므로 차치하고, 상기 타이머의 미끄럼비나 고착등은 외적요소이다.

즉, 제동력의 크기는 타이어가 일정의 수직하중을 받는 상태에서 타이어와 노면간의 상대 미끄럼에 크게 영향을 받게 되는데, 차량의 전진속도에 대한 차량의 전진속도와 타이어의 선속도간의 차가 타이어의 미끄럼비이다.

이러한 타이어의 미끄럼비와 마찰계수와의 관계를 살펴보면 어느 일정범위의 구역에서 마찰계수가 최대가 되며, 제동압력이 너무 커 상기 범위를 과도하게 초과하면 타이어가 고착, 즉 타이어의 선속도가 0이 되고 미끄럼비는 1이 되어 타이어와 노면간은 완전 미끄럼상태가 된다.

따라서, 긴급한 상황시 효과적인 제동을 수행하기 위하여는 제동초기에는 급속하고 강하게 풋브레이를 작동시켜 적정 미끄럼비까지 제동압력을 걸고 그 후에 어느정도 약하게 제동압력을 거는 것이 타이어의 고착을 방지함과 더불어 감속도 및 제동거리도 단축된다.

이와 더불어 풋브레이크의 보조 브레이크로서 작용을 하는 것이 엔진 브레이크이다.

엔진 브레이크는 엄밀히 브레이크 장치는 아니지만 엔진의 압축압력을 이용하여 제동력을 얻는 것으로, 예를 들면 고속주행시 저속으로 변속을 하게 되면 타이어의 회전이 구동샤프트와 변속기를 통해 엔진회전에 대해 부하를 가하게 되고, 이것이 역으로 타이어의 회전을 방해하여 감속을 수행케 하는 것이다.

이러한 엔진 브레이크와 풋브레이크를 병용하여 사용하게 되면, 눈 비 등 노면이 미끄러울때에나 급정거시 상술된 타이어의 고착을 방지하여 우수한 제동성능이 발휘된다.

그러나, 상기 엔진 브레이크는 긴급상황시 제대로 사용되지 않으므로 풋브레이크만으로 효과적인 제동이 수행되지 못한다는 문제가 있었다.

즉, 상술된 바와 같이 풋브레이크의 제동성능에는 이에 영향을 미치는 여러요인이 있고 특히 외적요인은 풋브레이크 본체 성능과는 다소 거리가 있으므로, 이러한 풋브레이크 자체가 부담하는 제동능력에는 한계가 있다.

따라서, 효과적인 제동능력이 발휘되기 위하여는 상기된 엔진 브레이크 등이 병용되어야 하는데, 긴급상황시 풋브레이크의 조작과 더불어 변속기를 조작하여 엔진 브레이크를 사용하는 것은 숙력된 운전자로서도 어려운 것이다.

또한, 상술된 디스크 브레이크에 있어서 브레이크 디스크(1)와 제동패드(2)와의 마찰면적이 적기 때문에 제동패드(2)를 밀어 붙이는 힘을 크게 할 필요가 있고 자기배력작용이 없으므로 필요한 조작력이 커지며, 제동패드(2)의 마모가 커 자주 교환 되어야 한다는 문제점이 있었던 것이다.

이에 본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위한 엔진 브레이크 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이를 위한 본 발명은 풋브레이크의 작동과 동시에 엔진 브레이크가 자동으로 작동되도록 하되, 엔진 브레이크는 변속기의 다운시프트로서 작동되는 것이 아니라 엔진의 밸브기구를 제어하여 흡기의 유입을 감소시켜 엔진의 회전수 자체가 감소되도록 함으로써 수행되도록 한 것이다.

따라서, 풋브레이크와 동시에 엔진 브레이크가 작동되므로, 제동능력이 향상되어 차량의 안전성이 향상될 뿐더러, 이러한 병용사용에 의해 평상시 풋브레이크의 조작력과 패드의 마모가 감소되는 것이다.

제1도는 일반적인 풋브레이크 장치를 나타낸 예시도.

제2도는 본 발명에 따른 엔진 브레이크 장치를 나타낸 개념도.

제3(a),(b)도는 본 발명에 따른 엔진 브레이크 장치의 작동상태를 나타낸 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 밸브캡 12 : 흡기밸브

14 : 스템 16 : 유압실

18 : 피스톤 20 : 유로

22 : 탄발스프링 24 : 유압제어밸브

26 : 브레이크센서 28 : 차속센서

30 : ECU 32 : 풋브레이크

이하 첨부된 예시도면과 함께 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 차량 엔진 흡기밸브기구의 밸브캡(10)에 흡기밸브(12)의 스템(14)이 습동가능하게 설치되고, 밸브캡(10)의 하부에는 유압실(16)이 상기 스템(14)이 관통되게 설치됨과 더불어, 유압실(16)내의 스템(14)외주에 피스톤(18)이 형성되고, 피스톤(18) 상부에 유압이 작용되도록 유압실(16)에 유로(20)가 개설되며, 상기 유압과 반대방향으로 탄성력이 작용되도록 탄발스프링(22)이 피스톤(18) 하부에 설치되는 한편, 상기 유로(20)에 유압제어밸브(24)가 설치되고, 유압제어밸브(24)는 브레이크센선(26)와 차속센서(28)가 연결되고 흡기량조절에 따른 엔진 브레이크데이타가 설정된 ECU(30)의 출력단에 연결되어 풋브레이크(32)의 작동시 상기 유압과 탄성력에 의해 흡기밸브(12)의 개도치가 조절되는 구조인 차량 엔진 브레이크이다.

예시도면 제2도는 본 발명에 따른 엔진 브레이크를 나타낸 개념도이고, 예시도면 제3도는 본 발명에 따른 엔진 브레이크의 작동상태를 나타낸 제3도의 A부 확대 설명도이다.

본 발명은 풋브레이크(32)의 작동과 동시에 브레이크의 답력에 따라 엔진 브레이크가 작동되도록 하였으며, 엔진 브레이크는 엔진의 흡기량을 흡기밸브(12)의 개도치로서 감소시켜 엔진의 회전수를 감소시키고, 그 결과로써 수행되도록 하였다.

즉, 종래의 엔진 브레이크는 변속기를 고속단에서 저속단으로 변경시키고, 이러한 다운시프트에 따른 엔진의 출력회전이 타이어의 회전을 방해하여 수행되는데, 긴급상황시에는 변속기를 조작할 겨를이 없다.

이에 비해 본 발명은 특히 긴급한 상황시 풋브레이크(32)의 조작과 동시에 흡기량을 조절하여 엔진 회전 자체를 감소시키고, 이러한 엔진 회전 감소가 타이어의 회전을 방해하여 엔진 브레이크가 수행되도록 한 것이다.

이를 위한 본 발명에는 흡기밸브(12)의 개도치를 조정할 수단과 이를 브레이크페달의 답력과 차속등을 고려하여 제어할 수단이 필요하다.

따라서, 본 발명에는 흡기밸브(12)의 승강간격이 조절되도록 유압장치가 설치되며, 이러한 유압장치는 엔진의 통체적인 제어를 수행하는 ECU(Electronic Control Unit)(30)가 행하도록 하였고, ECU(30)는 브레이크센서(26)와 차속센서(28)등으로 부터의 송출신호로 이를 제어하도록 하였다.

이하 분설하면 다음과 같다.

먼저, 흡기밸브기구는 캠(34)과 로커암(36), 밸브스프링(38), 흡기밸브(12)등으로 구성되며, 흡기밸브(12)는 스템(14)이 실린더헤드(40)의 흡기포트(42)를 관통하여 밸브페이스가 흡기포트(42)의 밸브시트(44)에 안착되어 있다.

여기서, 캠(34)의 형상과 로커아암(36)의 지레비에 의해 흡기밸브(12)의 승강간격이 결정되며, 흡기밸브(12)의 열팽창에 의한 가스노출을 방지하기 위해 그 끝단과 로커아암(36)에 일정간극이 형성되어 있으며, 밸브캡(10)이 설치되어 있다.

본 발명은 상기 밸브캡(10)의 하부에 유압실(16)을 설치하여 흡기밸브(12)의 승강간격이 조절되도록 하였다.

즉, 밸브캡(10)의 하부에 유압실(16)이 설치되어 로커아암이 유압실(16)을 지지토록 하였고, 밸브캡(10)에서 스템(14)은 습동가능하게 설치되며, 스템(14)의 외주에 피스톤(18)이 형성되어 유압이 피스톤(18)하부로 작용되도록 되어 있다.

또한, 피스톤(18)의 하부에 탄발스프링(22)이 설치되어 상기 유압과 반대 방향으로 탄성력을 가하도록 되어 있다.

따라서, 유압을 조정하여 탄성력과의 대응력을 조절하므로써, 흡기밸브(12)의 승강간격이 조절가능하게 된다.

즉, 유압실(16)에서 피스톤(18)이 중간에 위치될 때의 압력을 기초로 유압을 감소시키면, 흡기밸브(12)가 닫혀있을때는 밸브시트(44)에 의해 간섭되므로 이동되지 않지만, 흡기밸브(12)가 열리게 되면 탄성력이 유압보다 커 피스톤(18)을 상방으로 밀게 되고 이로인해 흡기밸브(12)전체가 승강되어 흡기밸브(12)의 개도치가 감소되는 것이다.

따라서, 상기 유압실(16)에서 피스톤(18)의 최초위치로 부터 유압실(16)상단까지의 길이(a)가 유압조절에 따른 흡기밸브(12)의 개도치 감소량을 의미하며, 흡기밸브(12)개도치 감소에 따른 엔진브레이크의 제어량을 의미하게 된다.

여기서, 상기 유압의 공급은 유압실(16)에 유로(20)가 개설되어 오일이 공급되므로써 수행되도록 하였고, 그 조절은 유압제어밸브(24)가 ECU(30)의 제어를 받아 수행되도록 하였다.

이때 공급되는 오일은 엔진오일이나 변속기 오일을 사용하면 되며, 미도시되었지만 오일펌프로 부터 송압된 오일은 유압제어밸브(24)를 통하면서 적정 유압으로 제어된다.

유압제어밸브(24)는 솔레노이드로 구동되며, ECU(30)로 부터의 통전량에 따라 오일의 흐름을 제어하고 이에 따라 상기 유압실(16)에서의 압력이 조절된다.

이러한 유압제어밸브(24)를 제어하는 ECU(30)에는 차속과 브레이크페달의 답력에 따라 흡기량을 감소시켜 엔진브레이크가 수행되도록 엔진 브레이크 데이터가 설정되어 있으며, 이러한 ECU(30)가 차속과 브레이크페달의 답력을 감지 하도록 그 입력단에 차속센서(28)와 브레이크센서(26)가 연결되어 있다.

브레이크센서(26)는 일종의 포텐셔미터로서 페달의 답력에 따른 저항값의 변화로 신호를 송출하도록 되어 있다.

따라서, 제3(a)도에서와 같이 평상시에는 기초위치에서 흡기밸브(12)가 승강되도록 하다가, 약간 과도한 브레이크 조작이나 급브레이크의 작동시 ECU(30)는 차속과 브레이크페달의 답력을 비교 유압제어밸브(24)로 통전량을 조절하여 유압을 저감시키고, 이로 인해 제3(b)도에서와 같이 흡기밸브(12)의 개도치가 감소되어 그 상황에 적합한 엔진브레이크가 수행되는 한편, 풋브레이크를 보조하여 제동패드(2)등의 마모가 저감되는 것이다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 풋브레이크의 작동과 동시에 엔진 브레이크가 자동으로 작동되도록 하되, 엔진 브레이크는 변속기의 다운시프트로서 작동되는 것이 아니라 엔진의 밸브기구를 제어하여 흡기의 유입을 감소시켜 엔진의 회전수 자체가 감소되도록 함으로써 수행되도록 하여 제동능력이 향상되어 차량의 안전성이 향상될뿐더러, 이러한 병용사용에 의해 평상시 풋브레이크의 조작력과 패드의 마모가 감소되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 풋브레이크 작동시에 엔진브레이크를 연동적으로 작동시키기 위한 차량 엔진브레이크 장치에 있어서, 흡기밸브(12)상단에 유압실(16)을 갖춘 밸브캡(10)이 장착되되, 이 밸브캡(10)에는 차속센서(28)와 브레이크센서(26)에서 인가된 신호에 의하여 작동되는 ECU(30)에 연결된 유압제어밸브(24)가 연결되어 있으며, 이 유압실(16)의 내부에는 흡기밸브(12)의 상단부에 장착된 피스톤(18)이 탄발스프링(22)으로 탄지되어 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 엔진브레이크 장치.

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