KR20030018362A - 2중 슬리브 구조를 가진 타펫에 의한 엔진 브레이크 장치 - Google Patents

2중 슬리브 구조를 가진 타펫에 의한 엔진 브레이크 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔진의 높이 증가없이 설치 가능한 엔진 보조 브레이크(Retarder)에 관한 것으로서, 실린더 헤드 위에 설치하는 기존의 방식과 달리, 실린더 블록 측면에 설치할 수 있으며, 타펫(Tappet)과 푸시로드(Push-rod)를 가진 구형 엔진에도 용이하게 적용할 수 있다.
본 발명은 배기 캠(Cam)에 의해 발생시킨 고압의 오일압력으로 2중 실린더 구조를 가진 타펫(Tappet)을 움직여 엔진이 압축행정을 끝마치기 직전 배기밸브를 열어주도록 되어 있다.

Description

2중 슬리브 구조를 가진 타펫에 의한 엔진 브레이크 장치{Engine brake by double sleve typed tappet cylinder}
본 발명은 엔진 실린더 블록 외부에 장착하는 방식의 엔진 브레이크 장치에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 타펫을 가지고 있는 엔진에서 엔진의 높이를 증가시키지 않고 엔진 브레이크의 작동을 실현시킬 수 있도록 한 2중 슬리브 구조를 가진 타펫에 의한 엔진 브레이크 장치에 관한 것이다.
종래에는 엔진의 실린더 블록 외부에 엔진 브레이크 장치를 장착하는 방식의 경우, 도 1에서 보는 바와 같이 실린더 헤드(310)의 위쪽에 로커암 작동수단을 설치하여 배기밸브(320)를 직접 밀어주도록 하였던 것이다.
즉, 실린더 헤드(310)의 상측에 로커암 작동수단인 로커암 샤프트(340)를 설치하여 엔진 브레이크 밸브 및 액츄에이터 어셈브리가 구비된 로커암(330)을 설치하고, 상기 로커암이 캠 샤프트(350)에 의해 회전하는 캠(360)에 의해 로커암 샤프트(340)를 중심으로 회동하면서 캘리퍼(370)를 통하여 배기밸브(320)를 밀어주며, 로커암(330)에 의해 밀렸던(열렸던) 배기밸브는 밸브 스프링(380)의 복원력에 의해 다시 원위치로 복귀하였던 것이다.
그런데, 이와 같은 장치는 실린더 헤드(310)의 위, 정확히는 로커암(330)의 위쪽에 부가적으로 배기밸브(320)를 열어주는 피스톤 및 밸브장치를 설치해야 하기 때문에 그 만큼 엔진의 높이가 증가되는 것이 불가피한 단점이 있다.
또한, 이러한 종래 방식은 오버헤드 캠샤프트(OHC) 방식의 엔진에는 적용이 용이하지만, 푸시로드(Push-rod)와 타펫(Tappet)을 가지고 있는 엔진에는 적용하기가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 기술적인 과제는 엔진의 높이를 증가시키지 않고 푸시로드와 타펫을 가지고 있는 엔진에 용이하게 적용할 수 있는 외장형 엔진 브레이크 장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래 장치의 정단면도
도 2는 발명의 정단면도
도 3 내지 도 7은 발명의 동작상태를 나타낸 정단면도
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 실린더 헤드 20 : 배기밸브
30 : 로커암 40 : 로커암 샤프트
70 : 캘리퍼 80 : 밸브 스프링
90 : 타펫 실린더 91 : 오일공
92 : 압력 릴리즈 구멍 100 : 슬리브
101 : 오일공 110 : 타펫 피스톤
120 : 실린더 블록 121 : 오일공
130 : 푸시로드 140 : 배기캠
150 : 메인 오일 갤러리 160 : 밸브 하우징
161 : 유로 162 : 제 1수납실
163 : 제 2수납실 170 : 흡기캠
180 : 리턴 스프링 190 : 제 1솔레노이드 밸브
200 : 스프링 시트 210 : 리테이닝 스프링
220 : 파우어 피스톤 230 : 릴리프 밸브 스프링
240 : 압력 릴리프 밸브 250 : 회전식 솔레노이드 밸브
260 : 제 2솔레노이드 밸브 270 : 압력센서
280 : 첵크밸브 300 : 배기밸브 조립체
400 : 실린더 조립체 500 : 압력유체 공급수단
600 : 조작수단
상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 배기캠(Cam)에 의해 발생시킨 고압의 오일압력으로 2중 실린더 구조의 타펫(Tappet)을 움직여 엔진이 압축행정을끝마치기 직전 배기밸브를 열어주도록 한 것이다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 엔진 브레이크 장치를 푸시로드와 타펫을 가지고 있는 엔진에 적용한 상태를 나타낸 조립 단면도이다.
도시한 바와 같이 본 발명은 로커암(30)의 작동으로 배기밸브(20)를 개폐하도록 된 배기밸브 조립체(300)와; 상기 배기밸브 조립체의 배기캠(140)과 연동하면서 로커암(30)을 작동시키는 푸시로드(130)를 포함하는 로커암 작동수단을 갖춘 엔진 브레이크 장치에 있어서,
상기 로커암 작동수단이, 배기캠(140)과 상시 접촉하여 연동하고 압력유체에 의해 작동하면서 상기 푸시로드(130)를 승강시키도록 된 실린더 조립체(400)와;
흡기캠(170)과 선택적으로 접촉하여 연동하면서 상기 실린더 조립체에 압력유체를 공급하도록 된 압력유체 공급수단(500) 및;
상기 압력유체 공급수단에 제어신호를 인가하여 압유가 실린더 조립체로 공급되거나 차단되도록 하는 조작수단(600);을 포함하여서 된다.
로커암 작동수단을 구성하는 실린더 조립체(400)는 실린더 블록(120)에 삽입되어 배기캠(140)과 상시 접촉하며 그 주연에 실린더 블록의 오일공(121)과 연통되는 오일공(91) 및 압력 릴리즈 구멍(92)을 갖는 타펫 실린더(90)와, 상기 타펫 실린더(90) 내에 삽입되며 오일공(91)과 연통되는 오일공(101)을 갖는 슬리브(100) 및, 상기 슬리브(100)에 삽입되어 상기 오일공(91,101,121)을 통하여 공급되는 압유에 의해 작동하면서 푸시로드(130)를 승강시키는 타펫 피스톤(110)으로 구성된다.
상기 각각의 오일공(91,101,121)은 실린더 블록(120)에 삽입되어 2중 실린더 구조를 형성하는 타펫 실린더(90)와 슬리브(100)의 측면을 관통하여 서로 연통되며, 푸시로드(130)가 연결된 타펫 피스톤(110) 하부의 슬리브(100)에 연통된다.
압력유체 공급수단(500)은 실린더 블록(120)의 측면에 부착되어 일단이 오일공(121)과 연통되고 타단은 메인 오일 갤러리(150)와 연결되는 유로(161)를 갖으며 상기 유로의 상하부에 외부와 통하는 2개의 수납실(162,163)을 갖는 밸브 하우징(160)과, 상기 제 1수납실(162)과 연결된 메인 오일 갤러리(150)의 외측에 설치되며 리턴 스프링(180)과 조작수단인 제 1솔레노이드 밸브(190)에 의해 작동하는 스프링 시트(200)와, 상기 스프링 시트에 의해 작동하는 리테이닝 스프링(210) 및 흡기캠(170)과 선택적으로 접촉하면서 연동하여 메인 오일 갤러리(150)를 개폐하는 파우어 피스톤(220)과, 상기 제 2수납실(163)에 릴리프 밸브 스프링(230)과 함께 내장되어 내부의 압력을 조절하는 압력 릴리프 밸브(240)와, 상기 유로(161)와 제 2수납실(163) 사이에 설치되어 조작수단인 제 2솔레노이드 밸브(260)에 의해 작동하면서 실린더 블록(120)으로 통하는 유로(161)와 제 2수납실(163) 쪽으로 통하는 유로를 선택적으로 개폐하는 회전식 솔레노이드 밸브(250) 및, 상기 유로(161)에 설치되어 내부의 압력을 첵크하는 압력센서(270)로 구성된다.
상기 밸브 하우징(160)은 그 내부에 양단을 관통하는 유로(161)가 형성되고, 2개의 제 1 및 제 2수납실(162,163)은 상기 유로(161)로부터 외부와 관통되게 형성된다.
상기 유로(161)의 일단(상단)은 실린더 블록(120)의 오일공(121)과 연결되고, 타단(하단)은 메인 오일 갤러리(150)와 연결된다.
상기 파우어 피스톤(220)은 하단에 형성된 제 1수납실(162)의 메인 오일 갤러리(150) 외측에 리턴 및 리테이닝 스프링(180,210)과 함께 설치되고, 그 외측은 흡기캠(170)과 접촉하게 되며, 상기 리테이닝 스프링(210)은 밸브몸체에 매설된 조작수단인 제 1솔레노이드 밸브(190)의 제어를 받는 스프링 시트(200)에 안착되어 장력이 조절된다.
따라서, 파우어 피스톤(220)은 리턴 스프링(180)과 제 1솔레노이드 밸브(190)에 의해 직선 운동하는 스프링 시트(200) 및 이에 따라 장력이 조절되는 리테이닝 스프링(210)의 탄성력에 의해 제 1수납실(162) 내를 왕복 운동하면서 메인 오일 갤러리(150)를 개폐하게 된다.
상기 압력 릴리프 밸브(240)는 제 2수납실(163)에 릴리프 밸브 스프링(230)과 함께 탄설되어 유압의 크기에 따라 전후진 하면서 제 2수납실을 개폐하여 내부의 압력을 조절하게 된다.
상기 회전식 솔레노이드 밸브(250)는 유로(161)과 제 2수납실(163) 사이에 설치되어 밸브몸체에 매설된 제 2솔레노이드 밸브(260)에 의해 회전하면서 메인 오일 갤러리(150)로부터 실린더 블록(120) 쪽으로 통하는 유로(161)와 제 2수납실(163) 쪽으로 공급되는 유로의 방향을 조절하게 된다.
상기 압력센서(270)는 회전식 솔레노이드 밸브(250)와 실린더 블록(120) 사이의 유로(161)에 설치되어 내부의 압력을 첵크하게 된다.
조작수단(600)은 밸브 하우징(160)에 매설되어 엔진 브레이크 장치와 전기적으로 연결되며 상기 스프링 시트(200) 및 회전식 솔레노이드 밸브(250)와 각각 연결되는 제 1 및 제 2솔레노이드 밸브(190,260)로 구성되고, 이들 제 1 및 제 2솔레노이드 밸브는 엔진 브레이크 장치에 의해 작동하면서 상기의 압력유체 공급수단(500)에 제어신호를 인가하여 실린더 조립체(400)로 공급되는 압유를 공급 및 차단하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 운전자가 엔진 브레이크를 작동시키지 않은 상태에서는 도 2와 같이 제 1솔레노이드(190)가 작동을 하지 않기 때문에 제 2수납실(162) 내의 리테이닝 스프링(210)은 거의 압축되지 않는다.
이때는, 파우어 피스톤(220)이 리턴스프링(180)의 힘에 의해 전진된 상태이므로 흡기캠(170)과 접촉하지 않는다.
따라서, 파우어 피스톤(220)의 안쪽 공간인 파우어 실린더는 엔진의 메인 오일 갤러리(150)와 연결되어 있고, 타펫 실린더(90)와는 회전식 솔레노이드 밸브(250)에 의해 차단된 상태가 된다.
이때, 메인 오일 갤러리(150)로부터 제 2 수납실(163)을 통하여 외부로 통하는 유로의 내부 압력은 릴리프 밸브(230)에 의해 조절된다.
또한, 엔진의 배기밸브(20)는 종래와 같이 배기 행정 때 배기캠(140)이 타펫실린더(90)를 밀어 여닫히게 된다.
주지된 바와 같이 엔진 브레이크는 엔진 피스톤이 상승하여 압축행정을 시작하고, 엔진 실린더 내의 공기압력이 상승하면 이것이 엔진의 저항으로 작용하여 결과적으로 차량의 제동력으로 작용하는 것을 일컷는데, 이 엔진 브레이크는 대형 트럭 등의 제동력 향상을 위해 적용이 확산되고 있는 실정이다.
또한, 엔진 피스톤이 상사점에 가까워 오면 적절한 시점에 배기밸브(20)를 약간 열어주어 엔진 실린더 내의 압축공기를 일부 배출시켜 줘야 하는데, 이때 배기캠(140)은 배기밸브(20)를 밀어줄 위치가 아니기 때문에, 배기밸브(20)는 다른 장치에 의해 인위적으로 열려야 한다.
본 발명에서는 운전자가 엔진 브레이크를 작동시킴에 따라 ECU로부터 전달되는 신호에 의해 연료공급이 차단되고, 회전식 솔레노이드 밸브(250)가 즉각 작동하여 릴리프 밸브(230) 쪽의 통로를 차단하며, 타펫과 연결되는 유로(161)를 열어준다.
즉, 도 3과 같이 제 1솔레노이드 밸브(190)에 의해 스프링 시트(200)가 튀어나오면, 리테이닝 스프링(210)의 탄성력이 상승하면서 파우어 피스톤(220)이 후진하여 돌출하고, 돌출과 동시 흡기캠(170)과 접촉하게 된다.
이어서, 도 4와 같이 흡기캠(170)이 파우어 피스톤(220)을 밀게 되면, 파우어 실린더 내의 오일 압력이 크게 상승하고, 이 압력에 의해 타펫 피스톤(110)이 상승하여 엔진의 배기 밸브(20)가 열리게 된다.
도 5와 같이 타펫 피스톤(110)이 계속 상승하면, 타펫 슬리브(100)를 밀어올려 함께 상승하고, 이에 따라 타펫 슬리브(100)의 밑면이 타펫 실린더(90)와 이격되어 압력 릴리즈 구멍(91)이 열리게 된다.
압력 릴리즈 구멍(91)을 통해 타펫 실린더(90) 내의 고압의 오일이 일부 방출되면서 타펫 실린더 내의 압력이 떨어져 타펫 피스톤(110)은 하강하게 되고, 이에 따라 도 6과 같이 배기 밸브(20)가 닫히기 시작한다.
타펫 피스톤(110)이 계속 하강하면, 타펫 슬리브(100)를 밀어내려 함께 하강하고, 이에 따라 타펫 슬리브의 밑면이 타펫 실린더(90)와 다시 접촉해 압력 릴리즈 구멍(91)이 닫힌다.
이로써, 도 7과 같이 배기 밸브(20)는 완전히 닫히고, 타펫 실린더(90) 내의 압력강하는 끝나게 된다.
흡기캠(170)의 돌출부(활동부)가 타펫 실린더(90)를 직접 밀어 올려 흡기 밸브(20)를 열어 흡기 행정을 마치고, 다시 파우어 피스톤(220) 쪽으로 돌아오는 동안 리턴 스프링(180)에 의해 파우어 피스톤(220)이 밀려 나오면서 메인 오일 갤러리(150)로부터 파우어 실린더 내로 오일이 유입되어 다음 사이클을 준비한다.
상기 동작 중, 첵크 밸브(280)는 오일의 역류를 방지하는 역할을 한다.
운전자가 엔진 브레이크의 작동을 멈추면, 회전식 솔레노이드 밸브(250)가 파우어 실린더(220)와 타펫을 연결하는 유로(161)를 차단하고, 릴리프 밸브(240) 쪽 통로를 열어준다.
릴리프 밸브(240)에 의해 파우어 실린더(220)의 압력이 떨어짐과 동시에, 제 1솔레노이드 밸브(190)에 의해 스프링 시트(200)가 후진하여 리턴 스프링(180)이신장되고, 파우어 피스톤(220)도 다시 리테이닝 스프링(210)에 의해 파우어 피스톤(220)의 실린더 안쪽으로 들어가게 된다.
이로써 시스템은 다시 도 2와 같이 원상태로 돌아간다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 엔진 브레이크 장치는 엔진 실린더의 외부에 장착하는 간단한 구조로써 배기캠에 의해 발생시킨 고압의 오일압력으로 2중 실린더 구조의 타펫을 움직여 엔진이 압축행정을 끝마치기 전에 배기밸브를 열어주기 때문에 엔진의 높이를 증가시키지 않고도 엔진 브레이크의 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명은 실린더의 헤드 위에 설치하는 기존의 방식과 달리, 실린더 블록의 측면에 설치할 수 있으므로 타펫과 푸시로드를 갖는 구형 엔진에도 용이하게 적용할 수 있다.

Claims (4)

  1. 로커암(30)의 작동으로 배기밸브(20)를 개폐하도록 된 배기밸브 조립체(300)와; 상기 배기밸브 조립체의 배기캠(140)과 연동하면서 로커암(30)을 작동시키는 푸시로드(130)를 포함하는 로커암 작동수단을 갖춘 엔진 브레이크 장치에 있어서,
    상기 로커암 작동수단이, 배기캠(140)과 상시 접촉하여 연동하고 압력유체에 의해 작동하면서 상기 푸시로드(130)를 승강시키도록 된 실린더 조립체(400)와;
    흡기캠(170)과 선택적으로 접촉하여 연동하면서 상기 실린더 조립체에 압력유체를 공급하도록 된 압력유체 공급수단(500) 및;
    상기 압력유체 공급수단에 제어신호를 인가하여 압유가 실린더 조립체로 공급되거나 차단되도록 하는 조작수단(600);을 포함하여서 됨을 특징으로 하는 2중 슬리브 구조를 가진 타펫에 의한 엔진 브레이크 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 실린더 조립체(400)는 실린더 블록(120)에 삽입되어 배기캠(140)과 상시 접촉하며 그 주연에 실린더 블록의 오일공(121)과 연통되는 오일공(91) 및 압력 릴리즈 구멍(92)을 갖는 타펫 실린더(90)와, 상기 타펫 실린더(90) 내에 삽입되며 오일공(91)과 연통되는 오일공(101)을 갖는 슬리브(100) 및, 상기 슬리브(100)에 삽입되어 상기 오일공(91,101,121)을 통하여 공급되는 압유에 의해 작동하면서 푸시로드(130)를 승강시키는 타펫 피스톤(110)으로 구성된 것을 특징으로 하는 2중 슬리브 구조를 가진 타펫에 의한 엔진 브레이크 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 압력유체 공급수단(500)은 실린더 블록(120)의 측면에 부착되어 일단이 오일공(121)과 연통되고 타단은 메인 오일 갤러리(150)와 연결되는 유로(161)를 갖으며 상기 유로의 상하부에 외부와 통하는 2개의 수납실(162,163)을 갖는 밸브 하우징(160)과, 상기 제 1수납실(162)과 연결된 메인 오일 갤러리(150)의 외측에 설치되며 리턴 스프링(180)과 조작수단인 제 1솔레노이드 밸브(190)에 의해 작동하는 스프링 시트(200)와, 상기 스프링 시트에 의해 작동하는 리테이닝 스프링(210) 및 흡기캠(170)과 선택적으로 접촉하면서 연동하여 메인 오일 갤러리(150)를 개폐하는 파우어 피스톤(220)과, 상기 제 2수납실(163)에 릴리프 밸브 스프링(230)과 함께 내장되어 내부의 압력을 조절하는 압력 릴리프 밸브(240)와, 상기 유로(161)와 제 2수납실(163) 사이에 설치되어 조작수단인 제 2솔레노이드 밸브(260)에 의해 작동하면서 실린더 블록(120)으로 통하는 유로(161)와 제 2수납실(163) 쪽으로 통하는 유로를 선택적으로 개폐하는 회전식 솔레노이드 밸브(250) 및, 상기 유로(161)에 설치되어 내부의 압력을 첵크하는 압력센서(270)로 구성된 것을 특징으로 하는 2중 슬리브 구조를 가진 타펫에 의한 엔진 브레이크 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 조작수단(600)은 밸브 하우징(160)에 매설되어 엔진 브레이크 장치와 전기적으로 연결되며 상기 스프링 시트(200) 및 회전식 솔레노이드 밸브(250)와 각각 연결되는 제 1 및 제 2솔레노이드 밸브(190,260)로 구성된 것을 특징으로 하는 2중 슬리브 구조를 가진 타펫에 의한 엔진 브레이크 장치.
KR1020010052064A 2001-08-28 2001-08-28 2중 슬리브 구조를 가진 타펫에 의한 엔진 브레이크 장치 KR100760439B1 (ko)

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