KR100254991B1 - 공기분사식 브레이크장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 제동장치에 관한 것이며, 특히는 고압의 공기를 브레이크디스크에 분사하여 제동력을 얻는 공기분사식 브레이크장치에 관한 것이다.

본 발명은 차량의 전진과 후진을 감지하는 전,후진감지센서(20) 및 브레이크페달의 회전각을 감지하도록 형성된 브레이크페달 회전각 감지센서(21), 상기 전,후진감지센서(20) 및 브레이크페달 회전각 감지센서(21)와 연결되어 상기 센서들의 인식값을 비교분석하는 ECU(22), 상기 ECU(22)와 연결된 배터리(23), 상기 배터리(23)와 연결되고 공기를 생성하도록 형성된 공기펌프(24), 상기 공기펌프(24)에 일단이 연결된 파이프(25), 상기 파이프(25)의 타단에 연결되고 서로 대향하도록 형성된 통공을 구비하며 평행하게 형성된 한쌍의 공기챔버(27), 상기 한쌍의 공기챔버(27) 사이에 설치되고 원주를 따라 반경방향으로 형성된 요홈을 구비하며 바퀴와 일체로 회전하는 디스크(40), 상기 배터리(23) 및 상기 ECU(22)에 연결된 릴레이스위치(28), 상기 ECU(22)에 연결되어 상기 파이프(25)의 내부에 설치된 공기량제어밸브(26) 및, 상기 릴레이스위치(28)에 연결되고 상기 공기챔버(27)의 내부에 설치되어 공기의 배출방향을 조절하는 배출구방향조절수단(30)을 구성함으로써, 환경오염은 물론 인체에 악영향을 미치지 않는 공기를 이용하여 자동차의 제동력을 얻는 공기분사식 브레이크장치를 제공할 수 있게 된다.

또한, 공기를 분산하여 제동력을 얻으므로 브레이크 작동시 승차감을 향상시키는 공기분사식 브레이크장치를 제공할 수 있게 된다.

Description

공기분사식 브레이크장치(air injection type brake apparatus)

본 발명은 자동차의 제동장치에 관한 것이며, 특히는 고압의 공기를 브레이크디스크에 분사하여 제동력을 얻는 공기분사식 브레이크장치에 관한 것이다.

제동장치(brake system)는 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시킴과 동시에 주차상태를 유지하기 위해 사용하는 중요한 장치이며, 일반적으로 마찰력을 이용하여 자동차의 운동에너지를 열에너지로 바꾸어, 그것을 대기속으로 방출시켜 제동작용을 하는 마찰식 브레이크가 사용되고 있다.

또한, 제동장치에는 여러형식이 사용되고 있으며, 사용상태에 따라 주행시 제동하기 위한 주브레이크와 주차시 사용하는 주차브레이크가 있다. 주브레이크는 운전자의 발로 조작하므로 푸트브레이크(foot brake)라고 불리며, 주차브레이크는 주로 손으로 조작하기 때문에 핸드브레이크(hand brake)라고도 불린다.

브레이크는 작동방식에 따라 다시 로드나 와이어를 이용하는 기계식과 유압을 이용하는 유압식이 있으며, 일반적으로 푸트브레이크는 유압식이고 주차브레이크는 기계식이다.

유압브레이크는 그 형식에 따라 드럼식 브레이크와 디스크식 브레이크가 주로 사용되고 있으며, 디스크브레이크는 바퀴와 함께 회전하는 브레이크 디스크의 양측에서 제동패드를 유압에 의하여 눌러서 제동하도록 되어 있으며, 이와 같은 형식을 캘리퍼형(caliper type brake)이라고 부르기도 한다.

한편, 드럼식 브레이크는 휠 실린더, 브레이크 슈, 백플레이트 및 브레이크 드럼으로 구성되며 브레이크 드럼의 원주내측면을 향하여 양측으로 설치된 브레이크 슈를 휠 실린더로 가압하여 브레이크의 제동작용이 이루어지게 된다.

도 1에는 일반적인 유압브레이크시스템을 나타낸 구성도가 도시되어 있다. 도시의 편의상 전륜과 후륜의 일측의 휠만을 도시하였다.

도시된 바와 같이, 브레이크페달(1)을 작동시키면 페달아암(1a)에 연결된 푸시로드(1b)에 의해 마스터 실린더(2)내의 피스톤(2a)이 전진하여 실린더(2)내의 브레이크 오일을 압축하므로써 전,후륜측의 브레이크 라인(3,4)을 통해 브레이크 오일을 압축하게 되며, 브레이크 라인(3,4)의 종단과 연통된 캘리퍼(전륜측)나 브레이크 슈(후륜측)의 휠 실린더(6,8)로 고압의 브레이크 오일을 공급하여 라이닝이나 패드를 브레이크 드럼(10, 내부확장식)이나 디스크(캘리퍼식, 전륜측)에 압착하여 마찰에 의한 제동이 이루어지게 된다.

또한, 브레이크페달을 해방시키면 압축되었던 브레이크 오일이 마스터 실린더(2)로 복귀하며 브레이크가 해제되게 된다.

그런데, 종래의 브레이크장치는 전술한 바와 같이, 마찰패드와 디스크의 마찰에 의해 제동력을 얻으므로 제동시 진동이 발생할뿐만아니라 소음도 발생하며, 장시간동안 마찰패드를 사용하게되면 낡거나 노화되어 교환이 불가피하다.

또한, 상기 마찰패드는 석면 등으로 성형되므로 브레이크디스크와 마찰하는 과정에서 상기 마찰패드가 마모되어 분진을 발생하게 된다. 상기 분진은 환경오염은 물론 발암물질로서 인체에 상당한 해를 끼치는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 환경오염은 물론 인체에 악영향을 미치지 않는 공기를 이용하여 자동차의 제동력을 얻는 공기분사식 브레이크장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 제동시 소음 및 진동이 발생하지 않는 공기분사식 브레이크장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 일반적인 유압브레이크시스템을 나타낸 구성도이다.

도 2는 본 발명의 공기분사식 브레이크장치를 나타낸 구성도이다.

도 3은 본 발명의 공기분사식 브레이크장치를 구성하는 브레이크디스크를 나타낸 사시도이다.

도 4는 본 발명의 공기분사식 브레이크장치를 구성하는 배출구방향조절수단을 나타낸 사시도이다.

<도면에 사용된 주요부호의 설명>

20 : 전,후진감지센서 21 : 브레이크페달 회전각 감지센서

22 : ECU 23 : 배터리

24 : 공기펌프 25 : 파이프

26 : 공기량제어밸브 27 : 공기챔버

28 : 릴레이스위치 30 : 배출구방향조절수단

31 : 액츄레이터 32 : 배출관

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 차량의 전진과 후진을 감지하는 전,후진감지센서 및 브레이크페달의 회전각을 감지하도록 형성된 브레이크페달 회전각 감지센서, 상기 전,후진감지센서 및 브레이크페달 회전각 감지센서와 연결되어 상기 센서들이 인식값을 비교분석하는 ECU, 상기 ECU와 연결된 배터리, 상기 배터리와 연결되고 공기를 생성하도록 형성된 공기펌프, 상기 공기펌프에 일단이 연결된 파이프, 상기 파이프의 타단에 연결되고 서로 대향하도록 형성된 통공을 구비하며 대칭적으로 형성된 한쌍의 공기챔버, 상기 한쌍의 공기챔버 사이에 설치되고 원주를 따라 반경방향으로 형성된 요홈을 구비하며 바퀴와 일체로 회전하는 디스크, 상기 배터리 및 상기 ECU에 연결된 릴레이스위치, 상기 ECU에 연결되어 상기 파이프의 내부에 설치된 공기량제어밸브 및, 상기 릴레이스위치에 연결되고 상기 공기챔버의 내부에 설치되어 공기의 배출방향을 조절하는 배출구방향조절수단으로 구성된 공기분사식 브레이크장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 배출구방향조절수단은 공기챔버의 내부에 설치된 액츄레이터, 상기 액츄레이터의 선단부에 연결되어 공기챔버의 통공에 설치된 배출관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기분사식 브레이크장치를 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 공기분사식 브레이크장치에 대한 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2에는 본 발명의 공기분사식 브레이크장치를 나타낸 구성도가 도시되어 있고, 도 3과 도 4에는 본 발명의 공기분사식 브레이크장치를 구성하는 브레이크디스크 및 배출구방향조절수단을 나타낸 사시도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 공기분사식 브레이크장치는 차량의 전진과 후진을 감지하는 전,후진감지센서(20), 브레이크페달의 회전을 감지하는 브레이크페달 회전각 감지센서(21), ECU(22), 전원을 공급하는 배터리(23), 상기 배터리(23)의 전원을 공급받아 공기를 고압으로 압축하는 공기펌프(24), 상기 공기펌프(24)에 연결되어 공기를 이동시키는 파이프(25), 상기 파이프(25)의 내부에 설치되어 흘러가는 공기의 양을 제어하는 공기량제어밸브(26), 통공을 포함하는 공기챔버(27), 상기 공기챔버(27)내부에서 공기의 배출방향을 조절하는 배출구방향조절수단(30)으로 구성된다.

상기 전,후진 감지센서(20)는 ECU(22)와 연결되어 차량의 진행방향이 전진인지 아니면 후진인지를 인식한다. 그래서, 인식한 값을 ECU(22)로 인가하게 된다.

또한, 브레이크페달 회전각 감지센서(21)도 ECU(22)와 연결되며 브레이크페달의 회전각을 감지하여 ECU(22)로 인가한다.

상기 ECU(22)는 전술한 전,후진 감지센서(20)와 브레이크페달 회전각 감지센서(21)가 감지한 인식값을 비교,분석하여 배터리(23)에 연결된 릴레이스위치(28)와 파이프(25)의 내부에 설치된 공기량제어밸브(26)를 작동한다.

또한, 상기 배터리(23)는 ECU(22)와 연결된 릴레이스위치(28)에 연결될뿐만아니라, 공기펌프(24)와도 연결된다.

상기 공기펌프(24)는 대기의 공기를 내부로 흡입하여 고압으로 압축하는 장치이며, 고압으로 압축된 공기는 상기 공기펌프(24)에 연결된 파이프(25)를 통해 이송된다.

상기 파이프(25)의 내부에는 전술한 바와 같이, ECU(22)에 의해 작동하는 공기량제어밸브(26)가 설치되어 있다. 전술한, 공기펌프(24)에서 생성된 고압의 공기는 파이프(25)를 통해 한쌍의 공기챔버(27)로 들어간다.

상기 공기챔버(27)는 밀폐되도록 형성된 용기이며, 일정한 간격을 두고 한 쌍으로 형성되어 있다. 상기 한쌍의 공기챔버(27)는 서로 마주보는 면에 통공이 형성되어 있으며, 상기 통공에는 배출구방향조절수단(30)이 설치된다.

상기 배출구방향조절수단(30)은 도 4에 도시된 바와 같이, 공기챔버(27)의 내부에 설치된 액츄레이터(31) 및 공기챔버(27)의 통공에 설치되는 배출관(32)으로 구성된다.

상기 액츄레이터(31)는 릴레이스위치(28)를 거쳐 인가되는 전원에 의해 작동하여 선단부에 연결된 배출관(32)을 전,후방향으로 작동한다.

상기 배출관(32)은 도 4에 도시된 바와 같이, 원주방향으로 따라 요홈이 형성되어 있다. 상기 요홈에는 공기챔버(27)의 통공의 원주면이 밀착된다. 상기 요홈의 직경은 공기챔버(27)에 형성되어 있는 통공의 직경과 거의 같게 형성된다. 그리고, 상기 배출관(32)은 전원이 통전되지 않을 때에는 자동차가 전진할 때 브레이크디스크(40)에 분사하여 제동할 수 있는 방향으로 설치되고, 전원이 통전될 때에는 자동차가 후진할 때 브레이크디스크(40)에 분사하여 제동할 수 있는 방향으로 설치된다.

그리고, 상기 한쌍의 공기챔버(27) 사이에는 바퀴와 일체로 회전하는 브레이크디스크(40)가 설치된다. 상기 디스크(40)는 도3에 도시된 바와 같이, 원주방향을 따라 반경방향으로 요홈이 형성되어 있다.

이어 상기와 같이 구성된 본 발명의 공기분사식 브레이크장치에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 자동차가 주행을 하다가 제동력을 얻기위해 브레이크페달에 조작력을 가하면 브레이크페달 회전각 감지센서(21)가 브레이크페달의 회전각을 감지하여 시그날을 ECU(22)로 인가한다. 상기 ECU(22)는 브레이크페달 회전각 감지센서(21)로부터 인가받은 시그날을 비교,분석하여 파이프(25)의 내부에 설치된 공기량제어밸브(26)를 개방시킨다. 이때, 상기 ECU(22)는 브레이크페달 회전각 감지센서(21)가 인식한 회전각이 크면 클수록 공기량제어밸브(26)를 많이 개방시키고, 브레이크페달 회전각 감지센서(21)가 인식한 회전각이 적으면 적을수록 공기량제어밸브(26)를 적게 개방시킨다. 그러면, 공기펌프(24)에서 생성된 고압의 공기는 공기량제어밸브(26)를 통해 공기챔브(27)로 유입되고, 공기챔브(27)에 유입된 고압의 공기는 공기챔브(27)의 통공에 설치된 배출구방향조절수단(30)의 배출관을 통해 브레이크디스크(40)의 요홈에 고압으로 분사된다. 그래서, 고압으로 분사되는 공기가 브레이크디스크(40)의 회전을 저지하여 제동력을 얻게 된다.

또한, 자동차가 후진할 때 브레이크페달을 조작하게 되면 전,후진감지센서(20)는 차량이 후진하는 것을 인식하여 시그날을 ECU(22)로 인가하고, 브레이크페달 회전각 감지센서(21)도 브레이크페달의 회동을 감지하여 ECU(22)에 시그날을 인가한다. 그러면, 상기 ECU(22)는 릴레이스위치(28)와 파이프(25)의 내부에 설치된 공기량제어밸브(26)를 작동하게 된다. 릴레이스위치(28)가 작동하여 온(on)되면 배출구방향조절수단(30)의 액츄레이터(31)는 전원을 공급받아 배출관(32)의 방향을 브레이크디스크(40)가 회전하는 방향과 대향하는 방향으로 작동시킨다. 이때, 상기 공기량제어밸브(26)는 공기펌프(24)에서 생성된 고압의 공기량을 조절하여 공기챔버(27)로 보내고, 공기챔버(27)에 유입된 고압의 압축공기는 배출관(32)을 통해 브레이크디스크(40)에 분사되어 제동력을 얻게된다.

이에따라, 본 발명은 차량의 전진과 후진을 감지하는 전,후진감지센서(20) 및 브레이크페달의 회전각을 감지하도록 형성된 브레이크페달 회전각 감지센서(21), 상기 전,후진감지센서(20) 및 브레이크페달 회전각 감지센서(21)와 연결되어 상기 센서들의 인식값을 비교분석하는 ECU(22), 상기 ECU(22)와 연결된 배터리(23), 상기 배터리(23)와 연결되고 공기를 생성하도록 형성된 공기펌프(24), 상기 공기펌프(24)에 일단이 연결된 파이프(25), 상기 파이프(25)의 타단에 연결되고 서로 대향하도록 형성된 통공을 구비하며 평행하게 형성된 한쌍의 공기챔버(27), 상기 한쌍의 공기챔버(27) 사이에 설치되고 원주를 따라 반경방향으로 형성된 요홈을 구비하며 바퀴와 일체로 회전하는 디스크(40), 상기 배터리(23) 및 상기 ECU(22)에 연결된 릴레이스위치(28), 상기 ECU(22)에 연결되어 상기 파이프(25)의 내부에 설치된 공기량제어밸브(26) 및, 상기 릴레이스위치(28)에 연결되고 상기 공기챔버(27)의 내부에 설치되어 공기의 배출방향을 조절하는 배출구방향조절수단(30)을 구성함으로써, 환경오염은 물론 인체에 악영향을 미치지 않는 공기를 이용하여 자동차의 제동력을 얻는 공기분사식 브레이크장치를 제공할 수 있게 된다.

또한, 공기를 분산하여 제동력을 얻으므로 브레이크 작동시 승차감을 향상시키는 공기분사식 브레이크장치를 제공할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 구체적인 일 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (2)

1. 차량의 전진과 후진을 감지하는 전,후진감지센서 및 브레이크페달의 회전각을 감지하도록 형성된 브레이크페달 회전각 감지센서, 상기 전,후진감지센서 및 브레이크페달 회전각 감지센서와 연결되어 상기 센세들의 인식값을 비교분석하는 ECU, 상기 ECU와 연결된 배터리, 상기 배터리와 연결되고 공기를 생성하도록 형성된 공기펌프, 상기 공기펌프에 일단이 연결된 파이프, 상기 파이프의 타단에 연결되고 서로 대향하도록 형성된 통공을 구비하며 평행하게 형성된 한쌍의 공기챔버, 상기 한쌍의 공기챔버 사이에 설치되고 원주를 따라 반경방향으로 형성된 요홈을 구비하며 바퀴와 일체로 회전하는 디스크, 상기 배터리 및 상기 ECU에 연결된 릴레이스위치 , 상기 ECU에 연결되어 상기 파이프의 내부에 설치된 공기량제어밸브 및, 상기 릴레이스위치에 연결되고 상기 공기챔버의 내부에 설치되어 공기의 배출방향을 조절하는 배출구방향조절수단으로 구성된 공기분사식 브레이크장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 배출구방향조절수단은 공기챔버의 내부에 설치된 액츄레이터, 상기 액츄레이터의 선단부에 연결되어 공기챔버의 통공에 설치된 배출관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기분사식 브레이크장치.

Images