KR100304275B1 - 자동차용배기브레이크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실린더 헤드의 흡기밸브 근처에 보조 밸브를 설치한 다음, 배기 브레이크의 작동 시에 보조밸브가 개방되도록 하여 연소실에 있던 연소가스를 흡기포트 쪽으로 리턴시켜 연소되지 않도록 함으로써, 보다 강력한 제동력을 제공함과 동시에 해제시에는 유해 가스의 배출을 억제하여 환경오염을 예방할 수 있는 자동차용 배기 브레이크에 관한 것으로서, 이 배기 브레이크는 콤프레셔(38)에서 압축된 공기가 공압라인을 따라 유입되는 것으로, 내부에는 스프링(34)에 의해 탄성 가압되는 제 1피스톤(32)이 내장된 제 1실린더(30)와, 링크(48)에 의해 제 1피스톤(32)의 피스톤 로드(36)에 작동적으로 연결되어 있어 흡기포트(22)를 개폐하는 디스크플레이트(50)와, 공압라인(52)을 통해 압축공기가 유입되는 것으로, 내부에는 스프링(44)에 의해 탄성 가압되는 제 2피스톤(42)이 내장된 제2실린더(40)와, 이 제2실린더(40)의 제2피스톤(42)에 일체로 연결되어 실린더 헤드(20)의 리턴포트(20a)를 선택적으로 개폐하는 보조밸브(46)로 이루어져 있다.

Description

자동차용 배기 브레이크
본 발명은 자동차용 배기 브레이크에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 실린더 헤드의 흡기밸브 근처에 보조밸브를 설치한 다음, 배기 브레이크의 작동 시에 보조밸브가 개방되도록 하여 연소실에 있던 연소가스를 흡기포트 쪽으로 리턴시켜 연소되지 않도록 함으로써, 보다 강력한 제동력을 제공함과 동시에, 해제시에는 유해가스의 배출을 억제하여 환경오염을 예방할 수 있는 자동차용 배기 브레이크에 관한 것이다.
자동차에서 제동을 위해 사용하는 브레이크는 크게, 주행속도를 줄이거나 운행중에 일시적인 정차를 위해 사용하는 주제동용의 휠 브레이크와, 장시간의 주차를 위해 사용하는 주차 브레이크로 나눌 수 있으며, 휠 브레이크는 다시, 마찰력을 발생하는 형태에 따라 드럼식과 디스크식 브레이크로 구분할 수 있다.
또한, 차량에는 마찰력에 의해 제동력을 얻는 브레이크 대신에, 별도의 기구를 이용하여 보조 제동력을 얻을 수 있는 감속 브레이크가 사용되고 있다. 이러한 감속 브레이크는 마찰없이 제동 에너지를 열에너지로 변환시켜 제동력을 얻는 것으로서, 긴 언덕길을 내려갈 때에 브레이크 작용을 하여 주제동 브레이크의 부하를 감소시킴으로써 이를 보호하는 역할을 한다. 이 같은 역할을 하는 감속 브레이크에는 배기 브레이크를 비롯하여, 와전류 감속 브레이크, 공기저항 감속 브레이크 등이 있다.
이 중에서, 배기 브레이크는 배기포트를 폐쇄함과 동시에, 연료의 공급을 중단하여 엔진 브레이크 효과를 최대한 얻는 것으로서, 제1도에 도시한 바와 같은 구조를 지니고 있다.
제1도는 종래의 배기 브레이크의 구성을 보인 단면도이다. 개략적으로 도시한 바와 같이, 실런더 내에는 커넥팅 로드(6)에 의해 상하 이동하는 피스톤(8)이 내장되어 있으며, 피스톤(8)의 상부면과 실린더 헤드(10)의 하부면에 의해 연소실(4)을 제공하게 된다. 실린더 헤드(10)에는 외부의 공기를 흡입하여 연소실(4)로 공급하는 흡기포트(12)와 함께, 연소실(4)내에서 연소된 연소가스를 배기 파이프를 통해 외부로 배출하는 배기포트(14)가 형성되어 있다. 그리고 배기포트(14)에는 디스크 플레이트(18)가 개폐 가능하게 설치되어 있다.
다음에, 제2도는 종래의 배기 브레이크의 작동상태를 보인 것으로, 제2(a)도는 정상 운행시, 제2(b)도는 배기 브레이크의 작동시에 밸브의 개방상태를 보인 단면도이다.
먼저, 장상 운행 시에 디스크 플레이트(18)는 제2(a)도에 도시한 바와 같이, 개방된 상태를 유지하게 된다. 따라서, 배기밸브(17)의 개방에 따라 연소실(4)로부터 배출되는 배기가스는 화살을 따라 배기 포트(14)를 거쳐 외부로 배출된다.
다음에, 배기 브레이크의 작동 시에 디스크 플레이트(18)는 솔레노이드 밸브의 작동에 따라 제2(b)도에 도시한 바와 같이 회동되면서 배기포트(14)를 막는다. 그에 따라서, 연소실(4)내의 연소가스는 배기밸브(17)가 개방되어도 외부로 배출되지 못하고 연소실(4)내부를 맴돌게 되며, 이 때의 연소실(4)내의 압력에 의해 흡기포트로 공기가 유입되지 못하므로 연소 불가로 인해 엔진 브레이크 효과가 발생되어 제동력을 얻게 된다.
이러한 구성을 지닌 종래의 자동차용 배기 브레이크에서는 해제 시에 디스크 플레이트의 개방에 의해 연소실 내의 연소가스가 배기포트를 통해 외부로 배출되면서 다량의 유해가스가 함께 방출되어 환경을 오염시키는 문제가 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 본 발명은 실린더 헤드에 보조밸브를 추가로 설치하여, 브레이크의 작동 시에 디스크 플레이트를 폐쇄함과 동시에 이 보조밸브를 개방함으로써 제동력을 증대시키고 유해가스의 배출을 억제하여 환경오염을 막을 수 있는 자동차용 배기 브레이크를 제공하는데 그 목적이 있다.
제1도는 종래의 배기 브레이크의 구성을 보인 단면도.
제2도는 종래의 배기 브레이크의 작동상태를 보인 것으로,
제2(a)도는 정상 운행 시,
제2(b)도는 배기 브레이크의 작동시에 밸브의 개방상태를 보인 단면도.
제3도는 본 발명에 따른 배기 브레이크의 구성을 보인 단면도.
제4도는 본 발명에 따른 배기 브레이크의 작동상태를 보인 것으로,
제4(a)도는 정상 운행시,
제4(b)도는 배기 브레이크의 작동시에 밸브의 개방상태를 보인 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 실린더 블록 4 : 연소실
8 : 피스톤 20 : 실린더 헤드
22 : 흡기포트 24 : 배기포트
26 : 흡기밸브 28 : 배기밸브
30, 40 : 제 1, 2실린더 32, 42 : 제 1, 2피스톤
34, 44 : 스프링 36 : 피스톤 로드
46 : 보조밸브 50 : 디스크 플레이트
상술한 본 발명의 목적은 연소실을 형성하는 실린더가 구비되어 있으며, 피스톤이 내벽을 따라 상하로 이동하는 실린더 블록과, 이 실린더 블록상부에 장착되며, 흡기밸브의 개방에 따라 연소실에 외기를 공급하는 흡기포트와 연소된 연소가스를 외부로 배출하는 배기포트가 형성되어 있는 실린더 헤드를 포함하는 자동차용 엔진에 있어서, 콤프레셔에서 압축된 공기가 공압라인을 따라 유입되는 것으로, 내부에는 스프링에 의해 탄성 가압되는 제 1피스톤이 내장된 제 1실린더와, 링크에 의해 제 1피스톤의 피스톤 로드에 작동적으로 연결되어 있어 흡기포트를 개폐하는 디스크 플레이트와, 공압라인을 통해 압축공기가 유입되는 것으로, 내부에는 스프링에 의해 탄성 가압되는 제 2피스톤이 내장된 제 2실린더와, 이 제 2실린더의 제 2피스톤에 일체로 연결되어 실린더 헤드의 리턴포트를 선택적으로 개폐하는 보조밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 배기 브레이크에 의해 달성된다.
이하, 첨부한 제3도와 제4도를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 배기 브레이크에 대하여 설명하기로 한다. (제1도에서 설명한 종래의 구조와 동일한 부품은 동일한 번호로 표시한다.)
제3도는 본 발명에 따른 배기 브레이크의 구성을 보인 단면도이고, 제4도는 본 발명에 따른 배기 브레이크의 작동상태를 보인 것으로, 제4(a)도는 정상 운행 시, 제4(b)도는 배기 브레이크의 작동 시에 밸브의 개방상태를 보인 단면도 이다.
먼저, 제3도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 배기 브레이크에서는 디스크 플레이트(50)를 흡기포트(22)에 회동 가능하게 설치하였으며, 실린더 헤드(20)에는 리턴포트(20a)를 형성한 다음, 이 리턴포트(20a)를 선택적으로 개방하는 보조밸브(46)를 추가로 설치하였다.
여기에서, 디스크 플레이트(50)는 콤프레셔(38)로부터 공급되는 압축공기에 의해 작동되는 제 1실린더(30)에 의해 회동되며, 보조밸브(46)는 콤프레셔(38)로부터 공급되는 압축공기에 의해 작동되는 제 2실린더(40)에 의해 개방되도록 구성되어 있다.
콤프레셔(38)에서 압축된 공기는 공압라인(52)을 따라 제 1실린더(30)로 공급되는데, 이때, 제 1실린더(30)내에는 스프링(34)에 의해 가압된 상태에서, 콤프레셔(38)로부터 공급되는 압축공기에 의해 그의 내벽을 따라 미끄럼 이동하는 제 1피스톤(32)이 장착되어 있다. 이 제 1 피스톤(32)은 링크(48)에 의해 디스크 플레이트(50)에 작동적으로 연결되어 있다.
또한, 콤프레셔(38)에서 압축된 공기는 공압라인(52)을 따라 제 1실린더(30)로도 공급된다. 제 2실린더(40)내에는 스프링(44)에 의해 가압된 상태에서, 콤프레셔(38)로부터 공급되는 압축공기에 의해 그의 내벽을 따라 미끄럼 이동하는 제 2피스톤(42)이 장착되어 있다. 이 제 2피스톤(42)의 하방에는 본 발명의 보조밸브(46)가 부착되어 있어, 실린더 헤드(20)에 형성된 리턴포트(20a)를 개폐하게 된다.
여기에서, 제동 시에는 콤프레셔(38)로부터 압축된 공기가 공압라인(52)을 통해 제 1실린더(30)와 제 2 실린더(40)로 동시에 공급된다. 따라서, 이들 제 1 및 제 2실린더로 공급된 압축공기에 의해 디스크 플레이트(50)가 회동되어 흡기포트(22)를 폐쇄함과 동시에, 보조밸브(46)를 개방하여 연소실(4)내의 연소가스를 흡기포트(22)로 리턴시키게 된다.
다음에는 제4도를 참고로, 본 발명에 따른 배기 브레이크의 작동과정을 설명한다.
먼저, 정상 작동 시에 제 1실린더(30)와 제 2실린더(40)에는 압축공기가 공급되지 않는다. 그에 따라서, 제 1실린더(30)내의 제 1피스톤(32)은 스프링(34)에 의해 탄성 가압되어 우측으로 밀착된 상태를 유지한다. 이때, 디스크 플레이트(50)는 (a)도에 도시된 바와 같이, 개방되어 있어 흡기밸브(26)의 개방에 따라 유입되는 공기는 흡기포트(22)를 통해 연소실(4)로 공급된다. 제 2실린더(40)내의 제 2피스톤(42)역시, 스프링(44)에 의해 탄성 가압되어 상방향으로 밀착된 상태를 유지한다. 따라서, 보조밸브(46)는 닫힌 상태를 유지하게 되며, 실린더 헤드(20)의 리턴포트(20a)를 폐쇄한다.
다음에, 운전자가 제동을 위해 브레이크 페달을 밟으면, 콤프레셔(38)에서 압축된 공기는 휠 실린더로 공급됨과 동시에, 공압라인(52)을 통해 본 발명의 제 1실린더(30)와 제 2실린더(40)로도 공급된다. 제 1실린더(30)로 유입된 공기는 스프링(34)의 탄성력을 이기고 제 1피스톤(32)을 좌측으로 가압한다. 그에 따라, 제 1피스톤(32)과 연결되어 있는 피스톤 로드(36)는 링크(48)를 개재하여 디스크 플레이트(50)를 회동시켜 흡기포트(22)를 닫는다. 따라서, 강력한 엔진 브레이크 효과가 발생한다.
이와 동시에, 제 2실린더(40)로 유입된 공기는 스프링(44)의 탄성력을 이기고 제 2피스톤(42)을 하방으로 가압하기 시작한다. 제 2피스톤(42)의 가압에 의해 실린더 헤드(20)의 보조밸브(46)가 개방되면서 리턴포트(20a)를 통해 연소실(4)내의 연소가스가 내부의 압력에 의해 흡기포트(22)로 역류된다. 이 때, 연소실(4)내에 포함될 수도 있는 미연소 가스 역시, 리턴포트(20a)를 통해 흡기포트(22)로 보내지게 된다. 그러므로, 흡기밸브(26)와 배기밸브(28)가 개방된다 해도, 연소실(4)내의 압력에 의해 연소가스는 배기포트(24)로 배출되지 못하고 흡기포트(22)로 역류된다.
브레이크를 해제하게 되면, 공압라인(52)을 통해 제 1실린더(30)와 제 2실린더(40)로 공급되던 압축공기가 차단되며, 제 1피스톤(32)과 제 2피스톤(42)은 각각, 스프링(34, 44)원래의 위치로 복귀되어 디스크 플레이트(50)를 개방시킴과 동시에, 보조밸브(46)를 닫아 실린더 헤드(20)의 리턴포트(20a)를 막는다.
이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 실린더 헤드에 설치된 보조밸브에 의해 브레이크의 작동 시에 연소실 내의 연소가스를 흡기포트 쪽으로 리턴시켜 보다 강력한 제동력을 얻을 수 있고 유해가스의 배출을 최대한 억제하여 환경오염을 막을 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

  1. 연소실(4)을 형성하는 실린더가 구비되어 있으며 피스톤(8)이 내벽을 따라 상하로 이동하는 실린더 블록(2)과, 이 실린더 블록(2)의 상부에 장착되며 흡기밸브(26)의 개방에 따라 연소실(4)에 외기를 공급하는 흡기포트(22)와, 연소된 연소가스를 외부로 배출하는 배기포트(24)가 형성되어 있는 실린더 헤드(20)를 포함하는 자동차용 엔진에 있어서, 콤프레셔(38)에서 압축된 공기가 공압라인(52)을 따라 유입되는 것으로, 내부에는 스프링(34)에 의해 탄성 가압되는 제 1피스톤(32)이 내장된 제 1실린더(30)와, 링크(48)에 의해 상기 제 1피스톤(32)의 피스톤 로드 (36)에 연결되어 있어 흡기포트(22)를 개폐하는 디스크 플레이트(50)와, 공압라인(52)을 통해 압축공기가 유입되는 것으로, 내부에는 스프링(44)에 의해 탄성 가압되는 제 2피스톤(42)이 내장된 제 2실린더(40)와, 상기 제 2실린더(40)의 제 2피스톤(42)에 일체로 연결되어 있어 상기 실린더 헤드(20)의 리턴포트(20a)를 개폐하는 보조밸브(46)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 배기 브레이크.
  2. 제1항에 있어서, 제동 시에 콤프레셔(38)로부터 압축된 공기가 상기 제 1실린더(30)와 제 2실린더(40)에 동시에 공급되어 상기 디스크 플레이트(50)를 회동시켜 상기 흡기포트(22)를 폐쇄함과 동시에 상기 보조밸브(46)를 개방하여 연소실(4)내의 연소가스를 흡기포트(22)로 리턴시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기 브레이크.
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