KR100867837B1 - 자성유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자성유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템에 관한 것으로, 자기장을 가하면 고체 상태로 변환되는 자성유체의 성질을 이용하여 차륜을 안정되고 신속하게 제동할 수 있을 뿐만 아니라 별도의 주차 브레이크장치도 불필요 하고, 구조도 간단하여 차량의 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있도록 드럼 브레이크의 브레이크 슈우를 가압하는 피스톤을 갖춘 휠 실린더 혹은 디스크 브레이크의 디스크를 가압하는 피스톤을 갖춘 유압실린더, 상기 휠 실린더 혹은 유압실린더에 충진된 자성유체, 이 자성유체에 자기장을 선택적으로 인가하는 전자석, 상기 휠 실린더 혹은 유압실린더에 자성유체를 공급하거나 드레인시키는 액츄에이터, 브레이크 페달의 조작을 감지하여 상기 전자석과 액츄에이터에 제어신호를 인가하거나 차단하는 전자제어유니트를 구비하고 있다.

자성유체, 전자석, 액츄에이터

Description

자성유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템{Brake system using magnetic fluid for vehicle}

본 발명은 자성유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템에 관한 것으로, 특히 자성유체의 고체 및 액체 성질을 이용하여 차륜을 신속하고 안정되게 제동할 수 있도록 한 자성유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 브레이크 시스템은 차량을 감속 또는 정지시킴과 더불어 주차 상태를 유지하기 위해 사용되는 중요한 장치로서, 통상적으로 마찰력을 이용하여 차량의 운동에너지를 열에너지로 바꾸어, 그것을 대기 속으로 방출시켜 브레이크 작용을 하는 마찰식 브레이크를 주로 사용하고 있고, 브레이크 시스템의 조작기구는 로드나 와이어를 사용하는 기계식과 유압을 이용하는 유압식이 있다.

상기 유압식 브레이크에 있어서 마스터 실린더에서 오는 유압을 받아서 제동력을 발생하는 브레이크 본체는 구조상으로 드럼식 브레이크와 디스크식 브레이크로 나누어지는 바, 상기 드럼식 브레이크는 바퀴와 함께 회전하도록 장착된 드럼과, 이 드럼의 내주면에 밀착하여 마찰 제동력을 발생시키는 브레이크 슈우, 이 브레이크 슈우를 가압하는 휠 실린더, 상기 브레이크 슈우를 드럼으로부터 이격되게 하는 스프링장치 등을 구비하고서 상기 드럼의 내주면에 브레이크 슈우를 휠 실린더의 유압으로 밀착시켜 차륜을 제동하게 된다.

상기 휘일 허브에 결합되어 휘일과 함께 회전하는 디스크와, 이 디스크의 일측 외주면을 감싸도록 차체에 고정되게 장착되는 캘리퍼, 상기 캘리퍼내에서 상기 디스크와 인접하게 배치되면서 디스크와 선택적으로 밀착되어 마찰 제동력을 발생시키는 제동 패드 및, 상기 제동 패드를 디스크 쪽으로 가압하기 위한 유압실린더 등으로 이루어져, 운전자가 브레이크 페달을 조작하면 그 조작력에 의해 생성되는 유압이 상기 유압실린더로 공급되어서 유압실린더내의 피스톤이 상기 패드를 디스크 쪽으로 밀어줌으로써, 제동 패드와 디스크사이의 마찰 제동력이 발생해서 회전하는 디스크와 차륜을 제동하게 되어 있다.

한편 상기 브레이크 조작장치로서는 운전석에 회동가능하게 설치된 브레이크 페달과, 이 브레이크 페달의 답력을 증대시키는 브레이크 부우스터 및, 이 브레이크 부우스터로부터 증대된 답력을 공급받아 유압을 발생시키는 마스터실린더 등을 구비하고 있다.

그런데 상기와 같은 종래의 유압식 브레이크 시스템은 부품수가 많아서 차량의 중량 및 원가를 상승시키고, 운전자에 의한 브레이크 페달의 답력으로 유압을 발생시켜 차륜을 제동함에 따라 응답성이 늦다고 하는 등의 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 자기장을 가하면 고 체 상태로 변환되는 자성유체의 성질을 이용하여 차륜을 안정되고 신속하게 제동할 수 있을 뿐만 아니라 별도의 주차 브레이크장치도 불필요 하고, 구조도 간단하여 차량의 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있는 자성유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 드럼 브레이크의 브레이크 슈우를 가압하는 피스톤을 갖춘 휠 실린더 혹은 디스크 브레이크의 디스크를 가압하는 피스톤을 갖춘 유압실린더, 상기 휠 실린더 혹은 유압실린더에 충진되어 자기장에 의해 고체화되는 자성유체, 이 자성유체에 자기장을 선택적으로 인가하는 전자석, 상기 휠 실린더 혹은 유압실린더에 자성유체를 공급하거나 드레인시키는 액츄에이터, 브레이크 페달의 조작을 감지하여 상기 전자석과 액츄에이터에 제어신호를 인가하거나 차단하는 전자제어유니트를 구비하고 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자성유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템에 의하면, 운전자의 브레이크 페달의 조작에 따라 자성유체가 휠 실린더나 캘리퍼로 유입되어 브레이크 슈우나 피스톤을 밀어준 다음에 자성유체에 인가한 제어전류로 자성유체가 고체화되면서 제동에 필요한 유압이 형성됨에 따라 제동 응답성이 향상되고, 주차 브레이크 조작스위치의 조작만으로 차량의 주차 상태를 안정되게 유지할 수 있으므로 별도의 주차 브레이크 시스템이 불필요해져 차량의 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 자성유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템의 구성이 도시되어 있는 바, 즉 차체에 회동가능하게 설치되는 브레이크 페달(1)의 조작을 감지하는 압력센서(2)가 상기 브레이크 페달(1)에 설치되고, 이 압력센서(2)에 의해 감지된 브레이크 페달의 조작신호는 전자제어유니트(ECU)로 입력되게 상기 압력센서(2)가 전자제어유니트와 접속되어 있다.

그리고 상기 전자제어유니트(ECU)의 입력단에는 운전자가 간단하게 조작하는 주차 브레이크 조작스위치(3)가 접속되어, 이 조작스위치(3)의 온 혹은 오프 상태를 상기 전자제어유니트가 인자하게 되어 있다.

또한 차륜과 일체로 회전하도록 설치되는 드럼의 내주면과 밀착하여 마찰 제동력을 발생시키거나 혹은 이격되어 마찰 제동력을 소멸시키는 도시되지 않은 1쌍의 브레이크 슈우를 가압하도록 휠 실린더(4)가 구비되고, 이 휠 실린더(4)는 상기 브레이크 슈우와 각각 연결된 서로 대향하는 피스톤(4a)을 갖추고 있다.

상기 휠 실린더(4)의 내부에는 자성유체(5)가 충진되어 있고, 상기 휠 실린더(4)의 외부에는 상기 자성유체(5)에 자기장을 인가하거나 차단하는 전자석(6)이 구비되어 있으며, 상기 휠 실린더(4)의 내부로 자성유체를 펌핑하여 공급하거나 혹은 자성유체를 흡입하여 드레인시키는 유압펌프(7)가 상기 휠 실린더(4)와 연통하도록 연결되어 있다.

상기 전자석(6)과 상기 유압펌프(7)는 상기 전자제어유니트의 제어에 따라 그 구동이 조절되도록 전자제어유니트(ECU)의 출력단에 접속되어 있다.

이에 따라 도 2에 도시한 바와 같이 운전자가 상기 브레이크 페달(1)을 조작하면, 브레이크 페달의 조작압력을 상기 압력센서(2)가 감지해서 그 감지신호를 상기 전자제어유니트에 인가하고, 전자제어유니트는 압력센서에 의해 입력된 감지신호를 근거로 상기 액츄에이터의 구동 제어신호를 산출하게 된다. 액츄에이터의 구동 제어신호는 브레이크 페달의 조작 스트로크나 혹은 조작압력에 비례하도록 산출된다.

상기 전자제어유니트는 산출된 제어신호를 상기 액츄에이터에 인가하여 액츄에이터는 작동시키고, 액츄에이터의 작동에 따라 휠 실린더의 내부로 자성유체가 공급되며, 휠 실린더의 내부 압력은 공급된 자성유체에 의해 상승하여 휠 실린더의 좌우 양측 피스톤을 외측으로 밀어줌으로써, 브레이크 슈우가 회전하는 드럼에 밀착되게 된다.

상기와 같은 상태에서 전자제어유니트는 상기 전자석에 제어전류를 인가하고, 전자석은 제어전류의 인가에 따라 자기장을 형성하여 휠 실린더 내부에 충진되어 있는 자성유체를 고체화시킨다. 이와 같이 자성유체가 고체화되면 브레이크 슈우를 한층 더 가압하여 브레이크 슈우와 브레이크 드럼사이에 마찰 제동력이 발생되게 한다. 이 마찰 제동력은 브레이크 페달의 조작 스트로크나 조작 압력에 상응해서 비례적으로 형성되게 된다.

한편 운전자가 다시 브레이크 페달을 해방시키면, 상기 전자제어유니트가 이를 압력센서를 매개로 감지하여 먼저 전자석에 인가한 제어전류를 차단하고, 이에 따라 전자석에서 더 이상 자기장이 형성되지 않으므로 자성유체는 원래의 액체 상태로 복귀한다.

그리고 상기 유압펌프에 제어신호를 인가하여 유압펌프에 의해 공급된 자성유체를 휠 실린더의 외부로 흡입하여 드레인시키면, 도 1의 작동 이전의 상태로 복귀되게 된다.

한편 운전자가 브레이크 페달을 해방시킬 때에 전자제어유니트는 주차 브레이크 조작스위치(3)의 조작유무를 감지하게 되는 데, 브레이크 페달이 해방되어도 조작스위치(3)가 온 상태이면 전자제어유니트는 전자석에 계속해서 제어전류를 인가한 상태를 유지하게 되고, 차륜의 제동 상태는 계속해서 안정되게 유지된다.

따라서 운전자가 차량을 주차시키고자 할 경우에 브레이크 페달을 밟은 상태에서 조작스위치를 단지 온으로 조작하면 차륜의 제동 상태가 그대로 유지되므로, 별도의 주차 브레이크 시스템이 불필요하게 된다.

한편 도 3과 도 4에는 차량이 디스크 브레이크를 사용하는 경우의 실시예를 도시한 것인 바, 즉 디스크 브레이크에서는 상기 휠 실린더(4)와 그 피스톤(4a)을 사용하는 대신에 캘리퍼 하우징에 형성된 유압실린더(14)와 이 유압실린더(14)에 전후로 이동가능하게 설치되는 피스톤(14a)을 사용하고, 나머지 구성은 동일하다.

그리고 상기 피스톤(14a)은 자성유체에 의해 가압되어 패드(8)를 디스크 쪽으로 밀어서 패드(8)와 디스크 사이에 마찰 제동력을 발생시키게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 자성유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 자성유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템의 작동 설명도,

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자성유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템의 구성도,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자성유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템의 작동 설명도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-브레이크 페달 2-압력센서

3-주차 브레이크 조작스위치 4-휠 실린더

5-자성유체 6-전자석

7-액츄에이터 8-패드

14-유압실린더

Claims (4)

1. 드럼 브레이크의 브레이크 슈우를 가압하는 피스톤(4a)을 갖춘 휠 실린더(4) 혹은 디스크 브레이크의 디스크를 가압하는 피스톤(14a)을 갖춘 유압실린더(14), 상기 휠 실린더(4) 혹은 유압실린더(14)에 충진되어 자기장에 의해 고체화되는 자성유체(5), 이 자성유체에 자기장을 선택적으로 인가하는 전자석(6), 상기 휠 실린더(4) 혹은 유압실린더(14)에 자성유체를 공급하거나 드레인시키는 액츄에이터(7), 브레이크 페달(1)의 조작을 감지하여 상기 전자석과 액츄에이터에 제어신호를 인가하거나 차단하는 전자제어유니트(ECU)를 구비한 자성유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 전자제어유니트가 상기 브레이크 페달의 조작 스트로크 혹은 조작압력을 감지하는 압력센서(2)를 구비하고, 이 압력센서(2)로 감지한 감지신호에 상응하는 제어신호를 산출하여 상기 액츄에이터에 인가해서 액츄에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 자성유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템.
3. 청구항 2에 있어서, 온 혹은 오프 조작할 수 있는 주차 브레이크 조작스위치(3)가 추가로 구비되고, 상기 전자제어유니트가 상기 조작스위치(3)의 조작을 감지해서 상기 전자석에 제어전류를 인가하거나 차단하는 것을 특징으로 하는 자성유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 액츄에이터가 유압펌프인 것을 특징으로 하는 자성유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템.

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