KR100428159B1 - 차량의 보조브레이크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 트럭이나 버스 등 대형차량에서 주브레이크의 용량을 보조하여 충분한 제동성능을 확보하도록 하기 위한 새로운 방식의 보조브레이크에 관한 것으로서,

유압공급수단과; 상기 공급된 유압을 일정한 압력으로 조절하는 오일압조절수단과; 상기 오일압조절수단을 통해 공급된 오일압에 엔진 인젝션캠의 프로파일에 따라 맥동압을 형성하는 맥동압형성수단과; 상기 맥동압형성수단에 의해 형성된 맥동압에 의해 엔진의 배기밸브를 개방시키는 밸브개폐수단과; 엔진의 작동상태에 따라 상기 유압공급수단을 제어하는 컨트롤러로 구성된 차량의 보조브레이크를 제공하여,

엔진의 압축 상사점 근처에서 연료의 분사를 차단함과 아울러 배기밸브를 개방하여 동력을 생산하지 않고 엔진의 피스톤 작동에 소요되는 동력을 제동에 필요한 일량이 되도록 함으로써, 종래의 버터플라이밸브 등과 같이 내구성이 문제시되는 부품이 필요 없어서 반영구적인 사용이 가능하고, 기존의 배기브레이크 대비 2배 정도의 충분한 제동력을 확보할 수 있도록 한다.

Description

차량의 보조브레이크{A SUPPLEMENTARY BRAKE OF A CAR}

본 발명은 대형 트럭이나 버스 등에 사용되는 제동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대형차량에서 주브레이크의 용량을 보조하여 충분한 제동성능을 확보하도록 하기 위한 새로운 방식의 보조브레이크에 관한 것이다.

대형 트럭이나 버스 등은 그 차중이 크고 적재화물의 중량이 커서 제동시 충분한 제동성능을 발휘하도록 하기 위해서는 매우 큰 제동용량이 필요하며, 이를 주브레이크만으로 감당하기에는 관련부품의 크기가 지나치게 커지고 하중이 집중되는 등의 문제가 있으므로 적절한 보조브레이크를 구비하도록 하고 있는데, 이러한 것에는 배기브레이크 및 리타더 등이 있다.

이들 중 상기 배기브레이크는 엔진의 배기파이프 내부에 원형의 버터플라이밸브를 설치하여, 제동력을 필요로 할 때 상기 버터플라이밸브로 엔진에서 배출되는 배기가스를 막아줌으로써 엔진의 회전수를 감소시켜 차속을 저감시키도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 배기브레이크는 엔진의 배기측을 강제로 막아 배압을 상승시킬수록 그 제동성능이 높아지기 때문에 제동성능의 향상을 위해서는 버터플라이밸브로 배기파이프를 막는 양이 더욱 커지도록 해야 하는데, 엔진의 배기파이프 내의 배압이 일정 수준 이상의 압력으로 상승하는 경우에는 엔진배기밸브의 작동에 이상이 발생하여 엔진에 치명적인 손상을 주게 되므로, 상기 버터플라이밸브의 폐쇄량을 일정 수준 이상으로 할 수는 없어서, 배기브레이크로 충분한 보조브레이크로서의 제동성능을 확보하기에는 곤란하다.

한편, 상기한 바와 같은 버터플라이밸브의 경우에는 배기브레이크 작동시에 발생되는 배기파이프의 배압을 모두 지탱해야하므로 그 내구성이 높지 못하여, 차량의 노후화가 진행됨에 따라 배기브레이크 성능도 점차로 떨어지게 되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 상기한 배기브레이크와는 그 개념이 다른 별도의 보조제동장치로서, 대형 상용차량의 디젤엔진에 적용할 수 있는 보조브레이크를 제공하여 향상된 제동성능 및 내구성을 확보하도록 함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진브레이크의 구성을 도시한 구성도,

도 2는 도 1의 컨트롤밸브를 도시한 구조도,

도 3은 도 1의 로보래쉬밸브를 도시한 구조도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1; 컨트롤러 3; 스위치

5; 솔레노이드밸브 7,35; 밸브바디

9; 단속유로형성체 11; 체크볼

13; 체크스프링 15; 체크피스톤

17; 정압스프링 19; 밀폐캡

21; 컨트롤밸브 23; 밀폐용스프링

25; 잠금너트 27; 맥동압실린더

29; 인젝션캠 31; 피스톤

33; 캠스프링 37; 배기밸브

39; 로커암 41; 작동로드

43; 작동피스톤 45; 제1스프링

47; 제2스프링 49; 로보래쉬밸브

51; 플랜지 53; 플랜지홈

59; 구형부 61; 스위블부트

63; 로보래쉬피스톤 65; 로보래쉬스프링

67; 로보래쉬플러그 69; 스트로크제한홈

71; 제한링

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 보조브레이크는 유압공급수단과; 상기 공급된 유압을 일정한 압력으로 조절하는 오일압조절수단과;상기 오일압조절수단을 통해 공급된 오일압에 엔진 인젝션캠의 프로파일에 따라 맥동압을 형성하는 맥동압형성수단과; 상기 맥동압형성수단에 의해 형성된 맥동압에 의해 엔진의 배기밸브를 개방시키는 밸브개폐수단과; 엔진의 작동상태에 따라 상기 유압공급수단을 제어하는 컨트롤러로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 보조브레이크의 개념을 도시한 구성도로서, 유압공급수단과, 상기 공급된 유압을 일정한 압력으로 조절하는 오일압조절수단과, 상기 오일압조절수단을 통해 공급된 오일압에 엔진 인젝션캠의 프로파일에 따라 맥동압을 형성하는 맥동압형성수단과, 상기 맥동압형성수단에 의해 형성된 맥동압에 의해 엔진의 배기밸브를 개방시키는 밸브개폐수단과, 엔진의 작동상태에 따라 상기 유압공급수단을 제어하는 컨트롤러로 구성되어 있다.

여기서, 상기 컨트롤러(1)는 전자제어식 디젤엔진의 ECU를 사용할 수 있는 바, 약간의 회로를 추가하여 다음과 같은 조건에서 상기 유압공급수단을 제어하도록 하면 된다.

즉, 운전자의 엔진브레이크 작동지시를 스위치(3)를 통해 전달받고, 그 때의 차량 상태가 클러치페달이 리턴되어 있어서 엔진과 추진축이 연결되어 있는 상태인지 확인하고, 운전자가 가속페달을 밟고 있지는 않은지 판단하여 운전자가 가속페달을 밟아 차량을 가속하려고 할 때에는 작동중이던 제동작용을 멈추도록 하며, 변속기의 기어체결상태가 중립상태가 아닌지 판단하여 중립상태로 변속되면 즉시 제동작용을 멈추도록 함과 아울러, 제동작용시에는 연료분사를 중지시키도록 하는 로직을 가진 회로를 첨부하여 사용하도록 하는 것이다.

상기 유압공급수단은 엔진의 오일펌프에서 공급하는 엔진오일을 이용하도록 하여 상기 컨트롤러(1)에서 제공하는 전기적 신호에 의해 오일을 통과시키는 상태를 절환하도록 하는 솔레노이드밸브(5)로 구성하였는데, 여기서, 상기 솔레노이드밸브(5)는 본 발명에 따른 보조브레이크를 엔진의 상측에 설치할 때 그 설치볼트 중 하나를 이용하여, 설치볼트 내에 엔진오일이 통과할 수 있는 유로를 형성하고, 여기에 첨가된 솔레노이드액츄에이터로 상기 유로를 단속할 수 있도록 하여 형성하면 공간적으로나 부품수의 측면에 있어서 더욱 효과적이다.

상기 솔레노이드밸브(5)를 통과한 오일을 일정한 정압 상태로 형성하기 위한 상기 오일압조절수단은 도 2에 도시된 바와 같이 원통형의 실린더(6)를 구비한 밸브바디(7)와, 상기 밸브바디의 실린더(6)에 삽입되어 상기 실린더를 흐르는 오일의 흐름을 단속하기 위한 단속유로를 형성하는 단속유로형성체(9)와, 상기 단속유로형성체의 단속유로의 일단에 위치하는 체크볼(11)과, 상기 체크볼을 탄지하는 체크스프링(13)을 구비하고 상기 실린더(6)에서 섭동하도록 된 체크피스톤(15)과, 상기 체크피스톤(15)을 일정한 탄성력으로 탄지하는 정압스프링(17)과, 상기 정압스프링을 밸브바디측에 일정하게 지지하며 상기 실린더를 밀폐하는 밀폐캡(19)으로 구성된 컨트롤밸브(21)로 하였다.

여기서, 상기 밀폐캡(19)은 그 장착 상태를 더욱 견고히 할 수 있도록 하기 위해 도시된 바와 같이 밀폐용스프링(23)에 의해 탄성력을 받는 상태에서 밸브바디(7)에 결합되고 여기에 잠금너트(25)를 추가로 조이도록 하는 구조를 가지고 있다.

상기 맥동압형성수단은 맥동압실린더(27)와, 상기 맥동압실린더(27) 내에서 섭동 가능하게 설치되며 엔진의 연소실에 연료를 분사하는 타이밍을 제어하는 인젝션캠(29)에 접촉된 피스톤(31)과, 상기 피스톤(31)을 인젝션캠(29) 쪽으로 탄성지지하는 캠스프링(33)으로 구성하였다.

또한, 상기 밸브개폐수단은 밸브바디(35)와, 상기 밸브바디(35)의 내부에서 공급되는 맥동압에 의해 왕복 운동하여 배기밸브(37)를 개폐하는 로커암(39)에 작동력을 제공하는 작동로드(41)와, 상기 작동로드(41)에 작용하는 로커암측으로부터의 횡력을 흡수하면서 상기 맥동압을 이용하여 작동로드의 왕복 운동력을 발생시키는 작동피스톤(43) 및 제1,2스프링(45,47)과, 상기 작동로드가 로커암에 예압을 가지고 접촉하도록 하는 로보래쉬유닛으로 이루어진 로보래쉬밸브(49)로 구성되었다.

여기서, 상기 작동로드(41)의 작동피스톤 접촉측은 플랜지(51)가 형성되어 작동피스톤측에 형성된 플랜지홈(53)에 안착될 수 있도록 되어 있고, 상기 플랜지에(51)는 상기 제1스프링(45)이 탄지되어 작동로드(41)가 작동피스톤(43)과 일체로 움직이도록 지지하며, 상기 작동피스톤(43)에는 제2스프링(47)이 탄지되어 작동피스톤(43)의 바닥면으로 제공되는 맥동압에 대응하는 탄성력을 제공하도록 되어 있다.

특히, 상기 플랜지(51)의 둘레와 상기 플랜지홈(53)의 둘레는 부드러운 곡면처리를 하여 상기 플랜지홈(53)에 대해 상기 플랜지(51)가 일정 각도 요동이 가능하도록 함으로써 상기 작동로드(41)를 타고 유입되는 로커암(39)으로부터의 횡방향 힘을 흡수할 수 있도록 하고 있다.

그리고, 상기 작동로드(41)의 선단에는 로커암(39)과 접촉시에 발생하는 각도차를 흡수하기 위해 구형부(59)에 압입된 스위블부트(61)를 설치하고 있다.

한편, 상기 로보래쉬유닛은 상기 작동피스톤(43)과 마주하며 작동피스톤의 바닥면 면적보다 작은 바닥면 면적을 가지고 상기 작동피스톤(43)의 바닥면과 소정간격 이격된 부분을 가진 로보래쉬피스톤(63)과, 상기 로보래쉬피스톤을 밸브바디(35)측에 일정한 탄성력으로 지지하는 로보래쉬스프링(65) 및 로보래쉬플러그(67)와, 상기 로보래쉬피스톤(63)의 섭동량을 제한하도록 상기 로보래쉬플러그(67)에 형성된 스트로크제한홈(69) 및 로보래쉬피스톤에 설치된 제한링(71)으로 이루어져 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

운전자가 차량의 운행중 상기 스위치(3)를 조작하여 보조브레이크를 작동시키면, 상기 컨트롤러(1)는 그때의 차량 상태를 파악하여 제어작용을 개시하는 바, 이 경우 먼저 차량 상태가 클러치페달이 리턴되어 있는지, 운전자가 가속페달을 밟고 있는지, 변속기의 기어체결상태가 중립상태가 아닌지 판단하여, 스위치가 온되고 클러치페달이 리턴되어 있으며, 가속페달이 리턴되어 있고, 변속기가 중립상태가 아닌 경우에 상기 유압공급수단인 솔레노이드밸브로 유압을 공급하고 엔진의 연료분사를 차단하도록 함으로써, 제동작용이 이루어지도록 한다.

만약, 상기한 바와 같은 조건을 판단하여, 클러치페달이 리턴되거나, 가속페달이 밟혀있거나, 변속기가 중립상태인 경우에는 상기 유압공급수단으로 공급되는 유압을 차단함과 아울러 엔진의 연료분사를 재개시키도록 함으로써, 보조 제동작용을 멈추고 엔진을 보호하도록 한다.

여기서, 상기 컨트롤러(1)가 솔레노이드밸브(5)를 작동시켜 오일펌프에 의해 펌핑되어 엔진을 순환하고 있던 엔진오일을 통과시켜 본 보조브레이크의 유압회로내로 오일압을 공급하면, 상기 컨트롤밸브(21)는 이 오일압을 정압상태로 만들어 일정한 압력을 공급할 수 있도록 한다.

즉, 상기 컨트롤밸브의 밸브바디(7)에 마련된 오일유입구(8)로 상기 솔레노이드밸브(5)로부터의 오일이 유입되면, 상기 체크볼(11)을 열고 오일이 유입되어 상기 정압스프링(17)이 상기 체크피스톤(15)에 작용하는 압력에 의해 조절된 압력만이 오일출구(10)로 배출되도록 하고, 오일출구쪽에서 역으로 압력이 전달되는 경우에는 상기 체크볼(11)에 의해 유로가 차단되도록 하여 항상 일정한 압력이 유압회로 내에 공급되도록 하는 것이다.

따라서, 상기 로보래쉬밸브(49)의 밸브바디(35)와 맥동압실린더(27) 내에도 상기와 같이 형성된 정압이 공급되는데, 이때 상기 로보래쉬밸브(49)에 제공된 정압은 로보래쉬작용을 하여 배기밸브(37)의 로커암(39)에 상기 작동로드의 스위블부트(61)가 미리 소정의 예압으로 접촉할 수 있도록 한다.

즉, 밸브바디(35)의 오일유입구(36)로 상기 정압이 공급되면, 상기 작동피스톤(43)은 제1,2스프링(45,47)의 탄성력을 이기면서 일정량 이동하여 로커암(39)쪽으로 이동하고, 이때, 상기 로보래쉬피스톤(63)에는 중앙부에 형성된 오일통로(64)를 통하여 유입된 오일이 로보래쉬스프링(65)이 제공하는 탄성력과 합해지는 압력을 제공하여 로보래쉬피스톤(63)을 작동피스톤(43)쪽으로 이동시키는데, 이때의 이동량은 상기 스트로크제한홈(69) 및 제한링(71)에 의해 일정한 수준으로 억제되는데, 이 제한된 양에 의해 상기 로보래쉬피스톤(63)이 작동피스톤(43)의 바닥면에 밀착되었을 때 상기 작동로드의 선단에 위치한 스위블부트(61)가 로커암(39)에 소정의 예압을 제공하도록 하는 상태가 형성되는 것이다.

이것은 엔진의 배기밸브(37)가 보통의 주행시에는 다른 어떤 부품에 의해 그 작동에 조금이라도 영향을 받지 않도록 하면서 보조제동이 필요한 경우에만 본 발명의 목적에 따라 배기밸브(37)의 개폐가 로커암 이외의 부품인 작동로드(41)를 통하여 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이며, 아울러 상기 작동로드(41)의 스위블부트(61)가 로커암(39)에 미리 접촉될 때 예압을 가지도록 하는 것은 작동로드(41)의 빠른 왕복운동에 의해 스위블부트(61)와 로커암(39)이 떨어졌다가 붙었다 하는 동작이 계속되면 소음 및 내구성 문제가 발생하므로 이를 방지하기 위한 것이다.

상기한 바와 같은 상태에서 상기 맥동압실린더(27)의 피스톤(31)은 상기 캠스프링(33)에 의해 인젝션캠(29)에 밀착된 상태로 인젝션캠(29)의 캠프로파일에 따라 섭동하면서, 상기 맥동압실린더(27) 내에 충만된 오일에 맥동압을 형성하게 된다.

따라서, 상기한 바와 같이 형성된 맥동압은 상기한 바와 같은 상태의 로보래쉬밸브(49)의 밸브바디(35) 내에도 공급되는바, 상기한 맥동압이 제공되면 상기 작동피스톤(43)는 제1,2스프링(45,47)의 탄성력을 이기고 작동로드(41)를 로커암(39)쪽으로 밀어서 로커암(39)이 배기밸브(37)를 개방하도록 한다.

물론, 이 배기밸브(37)의 개방시점은 엔진의 압축행정 상사점 근처가 되는바, 이는 엔진의 압축행정 상사점 근처에서 상기 컨트롤러(1)를 통하여 연료의 공급을 차단하고 배기밸브(37)를 열어 팽창 행정시에 회전력을 발생시키지 않도록 하고, 이후의 피스톤의 작동에 소요되는 동력이 제동에 소요되는 일량으로 작용되도록 하는 것이다.

이와 같은 작용에서 상기 작동로드(41)의 선단에 마련된 스위블부트(61)는 로커암(39)과의 접촉상태가 항상 수직한 상태가 아니므로 이를 적절히 매개하여 항상 긴밀한 힘의 전달이 가능하도록 하는 상태가 되도록 하며, 상기 로커암(39)의 작동상태에 의해 상기 스위블부트(61) 및 작동로드(41)로 전해지는 횡방향의 힘은 상기 작동로드의 플랜지(51)와 작동피스톤의 플랜지홈(53)에 의해 흡수되며, 이와 같은 흡수작용이 원활하게 이루어지면서도 상기 작동로드(41)가 작동피스톤(43)으로부터 원활한 작동력을 제공받는 안정된 상태를 유지하기 위해 상기 제1스프링(45)이 상기 플랜지(51)를 플랜지홈(53)쪽으로 탄성지지하는 것이다.

한편, 운전자가 스위치(3)를 오프시키거나, 상기 컨트롤러(1)가 클러치페달이 리턴되거나, 가속페달이 밟혀 있거나, 변속기가 중립상태인 경우를 감지하면, 상기 솔레노이드밸브(5)로 하여금 공급되는 유압을 차단하도록 함과 아울러 엔진의 연료분사를 재개하도록 하여 보조브레이크의 제동작용을 정지시키고 정상적인 주행상태로 전환한다.

이때, 상기 솔레노이드밸브(5)가 공급하던 오일압을 차단하면, 상기 컨트롤밸브(21)의 밸브바디(7)에 마련된 오일드레인 통로로 오일이 배출되어 상기 작동피스톤(43) 및 작동로드(41)는 상기 로보래쉬피스톤(63)의 후퇴와 함께 후퇴하여 배기밸브의 로커암(39)과는 소정의 간격을 두고 이격되어 배기밸브(37)가 정상적인 엔진 작동시에 간섭받지 않고 작동될 수 있게 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 엔진의 압축 상사점 근처에서 연료의 분사를 차단함과 아울러 배기밸브를 개방하여 동력을 생산하지 않고 엔진의 피스톤 작동에 소요되는 동력을 제동에 필요한 일량이 되도록 함으로써, 종래의 버터플라이밸브 등과 같이 내구성이 문제시되는 부품이 필요 없어서 반영구적인 사용이 가능하고, 기존의 배기브레이크 대비 2배 정도의 충분한 제동력을 확보할 수 있도록 한다.

Claims (8)

1. 오일펌프에서 공급하는 엔진오일을 제어신호에 의해 통과시키는 상태로 절환되는 솔레노이드밸브로 이루어진 유압공급수단과; 상기 유압공급수단으로부터 공급된 유압을 일정한 압력으로 조절하도록 원통형의 실린더를 구비한 밸브바디와, 상기 밸브바디의 실린더에 삽입되어 상기 실린더를 흐르는 오일의 흐름을 단속하기 위한 단속유로를 형성하는 단속유로형성체와, 상기 단속유로형성체의 단속유로의 일단에 위치하는 체크볼과, 상기 체크볼을 탄지하는 체크스프링을 구비하고 상기 실린더에서 섭동하도록 된 체크피스톤과, 상기 체크피스톤을 일정한 탄성력으로 탄지하는 정압스프링과, 상기 정압스프링을 밸브바디측에 일정하게 지지하며 상기 실린더를 밀폐하는 밀폐캡을 갖춘 컨트롤밸브로 구성된 오일압조절수단과; 상기 오일압조절수단을 통해 공급된 오일압에 엔진 인젝션캠의 프로파일에 따라 맥동압을 형성하도록 맥동압실린더와, 상기 맥동압실린더 내에서 섭동 가능하게 설치되며 인젝션캠에 접촉된 피스톤과, 상기 피스톤을 인젝션캠쪽으로 탄성지지하는 캠스프링을 갖춘 맥동압형성수단과; 상기 맥동압형성수단에 의해 형성된 맥동압에 의해 엔진의 배기밸브를 개방시키는 밸브개폐수단과; 엔진의 작동상태에 따라 상기 유압공급수단을 제어하는 컨트롤러를 구비한 차량의 보조브레이크에 있어서,

   상기 밸브개폐수단은 밸브바디와, 상기 밸브바디의 내부에서 공급되는 맥동압에 의해 왕복 운동하여 배기밸브를 개폐하는 로커암에 작동력을 제공하는 작동로드와, 상기 작동로드에 작용하는 로커암측으로부터의 횡력을 흡수하면서, 상기 맥동압을 이용하여 작동로드의 왕복 운동력을 발생시키는 작동피스톤 및 제1,2스프링과, 상기 작동로드가 로커암에 예압을 가지고 접촉하도록 하는 로보래쉬유닛으로 이루어진 로보래쉬밸브로 구성되고;

   상기 작동로드의 선단에는 로커암과 접촉시에 발생하는 각도차를 흡수하기 위해 스위블부트가 설치되며;

   상기 로보래쉬유닛은 상기 작동피스톤과 마주하며 작동피스톤의 바닥면 면적보다 작은 바닥면 면적을 가지고 상기 작동피스톤의 바닥면과 소정간격 이격된 부분을 가진 로보래쉬피스톤과, 상기 로보래쉬피스톤을 밸브바디측에 일정한 탄성력으로 지지하는 로보래쉬스프링 및 로보래쉬플러그와, 상기 로보래쉬피스톤의 섭동량을 제한하도록 상기 로보래쉬플러그에 형성된 스트로크제한홈 및 로보래쉬피스톤에 설치된 제한링으로 구성되고;

   상기 컨트롤러는 엔진브레이크 작동지시를 스위치를 통해 전달받고, 그 때의 클러치페달과 가속페달 및 변속상태를 판단하되, 상기 스위치가 온되고 클러치페달이 리턴되어 있으며, 가속페달이 리턴되어 있고, 변속기가 중립상태가 아닌 경우에 상기 유압공급수단으로 유압을 공급함과 아울러 엔진의 연료분사를 중지시키도록 하며, 상기 클러치페달이 리턴되거나, 가속페달이 밟혀있거나, 변속기가 중립상태인 경우에는 상기 유압공급수단으로 공급되는 유압을 차단함과 아울러 엔진의 연료분사를 재개하도록 하는 로직을 가진 것을 특징으로 하는 차량의 보조브레이크.
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