KR101294040B1 - 차량용 배기 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기밸브의 샤프트 내부를 따라 관통되어 상호 연결된 배기홀과 유압홀을 형성하고, 상기 유압홀과 배기홀의 경계부에는 다수개의 배기구를 형성하며, 상기 유압홀 내부에는 오일압에 의해 작동하여 상기 배기구를 개폐하는 배기구 개폐수단을 구성함으로써, 배기 브레이크의 작동 시, 상기 배기구 개폐수단의 작동으로 상기 배기구를 통한 배기가스의 배출을 유도하여 엔진의 출력을 제어할 수 있도록 하는 차량용 배기 브레이크 장치를 제공한다.

배기밸브, 배기 브레이크, 엑츄에이터, 배기구, 배기구 개폐수단

Description

차량용 배기 브레이크 장치{EXHAUST BRAKE APPARATUS FOR VEHICLES}

본 발명은 차량용 배기 브레이크 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기밸브의 샤프트 내부를 따라 관통되어 상호 연결된 배기홀과 유압홀을 형성하고, 상기 유압홀과 배기홀의 경계부에는 다수개의 배기구를 형성하며, 상기 유압홀 내부에는 오일압에 의해 작동하여 상기 배기구를 개폐하는 배기구 개폐수단을 구성하도록 하여 배기 브레이크의 작동 시, 상기 배기구 개폐수단의 작동으로 상기 배기구를 통한 배기가스의 배출을 유도하여 엔진의 출력을 제어할 수 있도록 하는 차량용 배기 브레이크 장치에 관한 것이다.

일반적으로 트럭과 같은 상용차량에는 비탈길을 내려갈 때나 과도한 화물을 적재한 상태에서의 주행 중에 주 브레이크 장치의 빈번한 사용으로 인한 라이닝의 과도한 마모나 페이드(Fade)현상 등으로 인한 제동성능 저하를 방지하기 위하여 배기 브레이크 장치가 장착되어 엔진 브레이크의 효과를 증대시키게 된다.

여기서, 배기 브레이크 장치는 실린더의 압축행정의 상사점에서 솔레노이드 밸브를 작동시켜서 엔진오일 압력을 이용하여 2개의 배기밸브 중 1개의 배기밸브를 강제로 개방함으로써, 팽창 행정 시에 엔진 회전력을 감소시켜서 엔진 브레이크를 유발하는 것이다.

종래 기술에 따른 차량용 배기 브레이크 장치(101)는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 배기밸브(103)의 샤프트 상에 연결되어 밸브 태핏(105)의 구동력을 전달하는 밸브 브릿지(107) 상부에 장착되며, 엑츄에이터(109)와 솔레노이드 밸브(111)로 구성된다.

이러한 차량용 배기 브레이크 장치(1)의 작동은, 먼저, 운전자의 조작에 의해 배기 브레이크 스위치를 작동시키면 상기 솔레노이드 밸브(111)가 개방되어 상기 엑츄에이터(109)로 오일압이 형성된다.

상기 엑츄에이터(109)에 오일압이 형성되면, 상기 엑츄에이터(109)와 연결된 상기 배기밸브(103)가 강제로 개방되어 엔진 연소실 내의 연소압력을 상실하도록 하여, 엔진의 출력을 저하시킴으로써, 배기 브레이크의 제동성능을 발휘하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 배기 브레이크 장치는 배기 브레이크 작동 시, 상기 엑츄에이터의 작동에 의해 상기 배기밸브가 계속 개방된 상태를 유지하게 됨으로 펌핑 손실이 커지게 되는 문제점이 있다.

또한, 배기밸브가 개방된 상태를 유지함에 따라 연소실 내의 연소압력이 상실되어 공기압축에 따른 엔진 저항력이 없어지고, 이로 인해, 엔진은 무부하 상태로 배기 브레이크 작동시점 이전의 엔진출력을 유지하게 되어 배기 브레이크의 제동성능의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 배기밸브의 샤프트 내부를 따라 관통되어 상호 연결된 배기홀과 유압홀을 형성하고, 상기 유압홀과 배기홀의 경계부에는 다수개의 배기구를 형성하며, 상기 유압홀 내부에는 오일압에 의해 작동하여 상기 배기구를 개폐하는 배기구 개폐수단을 구성함으로써, 배기 브레이크의 작동 시, 상기 배기구 개폐수단의 작동으로 상기 배기구를 통한 배기가스의 배출을 유도하여 엔진의 출력을 제어할 수 있도록 하는 차량용 배기 브레이크 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배기 브레이크 장치는 차량용 배기 브레이크 장치에 있어서,

샤프트의 길이방향을 따라 그 내측 상부에 일정구간 유압홀이 형성되고, 상기 유압홀과 연결되어 밸브 플레이트의 하단면까지 배기홀이 형성되며, 상기 샤프트의 내부에서 상기 유압홀과 배기홀이 상호 연결되는 위치에 형성되는 경계부에는 반경방향으로 다수개의 배기구가 형성되는 복수개의 배기밸브; 상기 유압홀 내부에서 상기 배기구에 대응하여 설치되며, 오일압에 의해 작동하여 상기 배기구를 개폐하는 배기구 개폐수단; 및 밸브 태핏의 구동력을 각 배기밸브에 전달하도록 상기 각 배기밸브의 샤프트 상단에 양단이 연결되며, 내부에는 상기 각 배기밸브의 유압홀을 통하여 상기 배기구 개폐수단에 오일압을 공급하는 유압라인이 형성되는 밸브 브릿지로 이루어지고, 상기 배기구 개폐수단은 상기 유압홀 내부로 상하 이동이 가능하도록 삽입되어 상기 경계부에 배치되는 체크 볼; 일단이 폐쇄된 원통 형상으로 형성되어 상기 유압홀의 내부에 삽입되는 피스톤; 및 상기 유압홀의 내부에서 상기 체크 볼과 피스톤의 사이에 개재되는 스프링;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 유압홀은 그 내경이 상기 샤프트의 내부에서 상기 유압홀과 연결되는 상기 배기홀 상부의 내경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 경계부는 라운드면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 피스톤은 그 외주면 상부에 2개의 링홈이 형성되어 각각 오일링이 장착되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 배기 브레이크 장치에 의하면, 배기 브레이크의 작동 시, 오일압에 의해 작동하는 배기구 개폐수단을 통해 배기구로 배기가스의 배출을 유도함으로써, 연소실 내의 연소압력을 효과적으로 제거하여 엔 진의 출력을 제어하고, 이로 인해, 배기 브레이크의 제동성능을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 배기밸브의 샤프트 내부에 상호 관통된 배기홀과 유압홀을 형성하고, 유압홀 내부에 피스톤 캡과 체크 볼을 이용한 간단한 구조로 구성함으로써, 종래 사용되던 큰 액츄에이터를 제거하여 엔진 룸 내에서 레이아웃을 간소화하고, 제작원가 및 중량을 절감시키는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배기 브레이크 장치가 적용된 밸브계의 사시도 및 부분 절개 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배기 브레이크 장치의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배기 브레이크 장치의 단계별 작동 상태도이다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 배기 브레이크 장치는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 미도시된 캠샤프트에 의해 작동하는 밸브 태핏(1)의 구동력을 전달하도록 각 흡기 및 배기밸브(3)(5)의 각 샤프트(7) 상단이 밸브 브릿지(9)를 통하여 연결되는 밸브계의 상기 배기밸브(5) 내부에 설치된다.

먼저, 상기 배기밸브(5)는, 도 3과 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 샤프트(7)의 길이 방향을 따라 그 내측 상부에 일정구간 유압홀(11)이 형성되고, 상기 유압홀(11)과 연결되어 밸브 플레이트(13)의 하단면까지 배기홀(15)이 형성된다.

여기서, 상기 유압홀(11)은 그 내경이 상기 샤프트(7)의 내부에서 상기 유압홀(11)과 연결되는 상기 배기홀(15) 상부의 내경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 유압홀(11)과 배기홀(15)이 상호 연결되는 위치에 형성되는 경계부(17)에는 반경방향으로 다수개의 배기구(19)가 형성된다.

상기 경계부(17)는 라운드면으로 형성된다.

여기서, 상기 유압홀(11)의 내부에는 상기 배기구(19)에 대응하여 오일압에 의해 작동하는 배기구 개폐수단(20)이 설치된다.

이러한 배기구 개폐수단(20)의 구체적인 구성은, 먼저, 상기 유압홀(11) 내부로 상하 이동이 가능하도록 체크 볼(21)이 삽입되어 상기 경계부(17)에 배치된다.

그리고 상기 유압홀(11)의 내부에는 피스톤(23)이 삽입된다.

상기 피스톤(23)은 일단이 폐쇄된 원통 형상으로 형성된다.

여기서, 상기 피스톤(23)은 그 외주면 상부에 2개의 링홈(25)이 형성되어 각각 오일링(27)이 장착된다.

상기 오일링(27)은 상기 유압홀(11)로 유입되는 오일이 상기 배기홀(15)로 흘러 들어가는 것을 방지하도록 기밀을 유지하는 시일 기능을 하게 된다.

그리고 상기 유압홀(11)의 내부에서 상기 체크 볼(21)과 피스톤(23) 사이에는 스프링(29)이 개재된다.

상기 스프링(29)은 그 일단이 상기 피스톤(23)에 삽입되어 내면에 지지되고, 타단은 상기 체크 볼(21)에 지지되는 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하 다.

그리고 상기 밸브 태핏(1)의 구동력을 각 배기밸브(5)에 전달하는 상기 밸브 브릿지(9)의 양단에는 상기 배기밸브(5)의 샤프트(7) 상단이 연결된다.

상기 밸브 브릿지(9)는 그 내부에서 상호 연결되어 상기 각 배기밸브(5)의 유압홀(11)을 통하여 상기 배기구 개폐수단(20)에 오일압을 공급하는 유압라인(31)이 형성된다.

여기서, 상기 밸브 브릿지(9)의 상부 양단에는 미도시된 유압펌프로부터 공급된 오일압이 솔레노이드 밸브(미도시)의 작동에 따라 상기 유압라인(31)으로 공급되도록 유압관(33)이 연결된다.

따라서 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배기 브레이크 장치의 작동을 설명한다.

먼저, 운전자의 조작에 의해 배기 브레이크 장치를 작동시키지 않는 경우, 도 5의 (S1)과 같이, 상기 배기구 개폐수단(20)의 체크 볼(21)과 피스톤(23)에는 각각 배기가스 압력과 오일압이 동시에 작용하고, 상기 체크 볼(21)은 상기 피스톤(23)과 스프링(29)에 의해 상기 경계부(17)에 배치된 상태를 유지하게 됨으로써, 연소실 내의 배기가스가 상기 배기구(19)로 배출되는 것을 막아 연소실 내부의 압력을 유지하게 된다.

반면, 운전자의 조작에 의해 배기 브레이크 장치를 작동시키면, 도 5의 (S2)와 같이, 상기 유압홀(11)을 통하여 가해지던 오일압이 빠져나가면서 상기 피스톤(23)이 상기 배기밸브(5)의 유압홀(11) 상부로 이동되고, 상기 체크 볼(21)은 상 기 배기홀(15)로부터 올라오는 배기가스 압력에 의해 상기 경계부(17)를 이탈하여 상부로 이동되어 상기 배기구(19)를 개방시키게 된다.

이때, 상기 배기구(19)를 통하여 상기 배기가스가 외부로 배출되어 엔진의 출력이 제어함으로써, 배기 브레이크의 제동성능이 발휘된다.

따라서, 본발명의 차량용 배기 브레이크 장치를 적용하면, 배기 브레이크의 작동 시, 오일압에 의해 작동하는 상기 배기구 개폐수단(20)의 체크 볼(21)이 상기 배기밸브(5)에 형성된 배기구(19)를 개방하여 배기가스의 배출을 유도함으로써, 연소실 내의 연소압력을 효과적으로 제거하여 엔진의 출력을 제어하고, 이로 인해, 배기 브레이크의 제동성능을 향상시키게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 배기 브레이크 장치가 적용된 밸브계의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배기 브레이크 장치가 적용된 밸브계 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배기 브레이크 장치가 적용된 밸브계의 부분 절개 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배기 브레이크 장치의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배기 브레이크 장치의 단계별 작동 상태도이다.

Claims (5)

1. 차량용 배기 브레이크 장치에 있어서,

   샤프트의 길이방향을 따라 그 내측 상부에 일정구간 유압홀이 형성되고, 상기 유압홀과 연결되어 밸브 플레이트의 하단면까지 배기홀이 형성되며, 상기 샤프트의 내부에서 상기 유압홀과 배기홀이 상호 연결되는 위치에 형성되는 경계부에는 반경방향으로 다수개의 배기구가 형성되는 복수개의 배기밸브; 상기 유압홀 내부에서 상기 배기구에 대응하여 설치되며, 오일압에 의해 작동하여 상기 배기구를 개폐하는 배기구 개폐수단; 및 밸브 태핏의 구동력을 각 배기밸브에 전달하도록 상기 각 배기밸브의 샤프트 상단에 양단이 연결되며, 내부에는 상기 각 배기밸브의 유압홀을 통하여 상기 배기구 개폐수단에 오일압을 공급하는 유압라인이 형성되는 밸브 브릿지로 이루어지고,

   상기 배기구 개폐수단은

   상기 유압홀 내부로 상하 이동이 가능하도록 삽입되어 상기 경계부에 배치되는 체크 볼; 일단이 폐쇄된 원통 형상으로 형성되어 상기 유압홀의 내부에 삽입되는 피스톤; 및 상기 유압홀의 내부에서 상기 체크 볼과 피스톤의 사이에 개재되는 스프링;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 배기 브레이크 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유압홀은

   그 내경이 상기 샤프트의 내부에서 상기 유압홀과 연결되는 상기 배기홀 상부의 내경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배기 브레이크 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 경계부는

   라운드면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배기 브레이크 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 피스톤은

   그 외주면 상부에 2개의 링홈이 형성되어 각각 오일링이 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 배기 브레이크 장치.

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