KR20020084592A - 차량의 브레이크시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 브레이크시스템에 관한 것으로, 페달의 조작시 압전소자의 변위를 이용하여 브레이크 디스크를 제동함은 물론 유압의 사용에 따른 브레이크액의 유출을 방지하면서도 유압을 이용한 기계장치를 사용하지 않아 경량화를 달성함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차륜(W)과 함께 고속으로 회전되는 브레이크디스크(10)의 양 측면으로 구비되어 이동되면서 마찰을 발생하는 가압패드(21)를 구비하는 브레이크 어셈블리(20)와, 이 브레이크 어셈블리(20)의 패드(21)를 브레이크 페달의 조작 정도에 따라 상응되는 전압을 매개로 전·후진 이동시키는 구동력을 발생하는 작동수단(30) 및 이 작동수단(30)으로 전원을 공급하도록 브레이크페달신호와 휠스피드센서의 신호를 받아 설정된 로직(Logic)에 따라 제어하는 제어기(40)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 브레이크시스템{An automotive brake system}

본 발명은 차량의 브레이크시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 브레이크 조작시 전압을 걸어 차륜을 제동할 수 있도록 된 차량의 브레이크시스템에 관한 것이다.

일반적으로 무거운 중량을 갖는 주행중인 차량을 정지시키는 브레이크시스템은 운전자의 조작 시 최초 운전자의 조작력을 배가시키는 부스터를 통해 오일을 가압하여 유압을 발생하는 마스터실린더를 통해 차륜(W)의 회전력을 정지시켜 주는 브레이크어셈블리로 구성되어진다.

이러한 브레이크 어셈블리(20)는 차량을 정지시키도록 차륜(W)을 직접 정지시키게 되는데 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 엔진으로부터 발생된 동력에 의해 회전되는 차륜(W)에 장착된 브레이크디스크(10)를 그 양 측면에서 가압하여 정지시키도록 차륜(W)에 장착되어지게 된다.

여기서, 상기 브레이크디스크(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 브레이크어셈블리(20)의 가압패드(21)에 의해 발생되는 마찰열을 대기로 방출하도록 그 테두리를 따라 일정 간격으로 다수개의 에어벤트홀(11)이 형성되어 지는데, 이러한 형식의 브레이크디스크(10)는 열전도율을 향상하기 위한 에어벤트홀(11)을 형성하므로 통상, 벤틸레이트드 디스크로 불리 운다.

그러나, 이와 같이 브레이크 어셈블리(20)의 가압패드(21)를 통해 브레이크디스크(10)의 그 양 측면을 강하게 가압하면 이 패드(21)와의 마찰로 인해 브레이크디스크(10)의 회전이 멈출 때까지 진동이 발생됨과 더불어 도 3에 도시된 바와 같이, 브레이크디스크(10)와 접촉되는 가압패드(21)에 고온(디스크는 약 200℃이나 패드는 약 400℃로 상승됨)이 발생되는 문제가 있게 된다.

이와 같이 제동 시 발생되는 진동은 현가 장치와 차체부위를 가진시켜 심할경우 차량 실내의 탑승자가 느낄 정도의 진폭으로 확대되는 문제가 있음은 물론, 브레이크 패드(21)부위에 발생되는 고온의 열이 차륜부위로 집중되어 타이어의 펑크를 유발하게 되는 문제가 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 페달의 조작시 압전소자의 변위를 이용하여 브레이크 디스크를 제동함은 물론 유압의 사용에 따른 브레이크액의 유출을 방지하면서도 유압을 이용한 기계장치를 사용하지 않아 경량화를 달성함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차륜과 함께 고속으로 회전되는 브레이크디스크의 양 측면으로 구비되어 이동되면서 마찰을 발생하는 가압패드를 구비하는 브레이크 어셈블리와, 이 브레이크 어셈블리의 패드를 브레이크 페달의 조작 정도에 따라 상응되는 전압을 매개로 전·후진 이동시키는 구동력을 발생하는 작동수단 및 이 작동수단으로 전원을 공급하도록 브레이크페달신호와 휠스피드센서의 신호를 받아 설정된 로직에 따라 제어하는 제어기로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 차량의 브레이크 시스템중 차륜에 장착되는 브레이크 어셈블리의 구성도

도 2는 도 1에 따른 브레이크 어셈블리의 결합 구성도

도 3은 본 발명에 따른 브레이크 시스템의 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 브레이크디스크11 : 에어벤트홀

20 : 브레이크어셈블리21 : 가압패드

30 : 작동수단31 : 제1압전소자

32 : 제2압전소자33 : 피스톤

40 : 제어기

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 브레이크 어셈블리의 결합 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 차륜(W)과 함께 고속으로 회전되는 브레이크디스크(10)의 양 측면으로 구비되어 이동되면서 마찰을 발생하는 가압패드(21)를 구비하는 브레이크어셈블리(20)와, 이 브레이크 어셈블리(20)의 패드(21)를 브레이크 페달의 조작 정도에 따라 상응되는 전압을 매개로 전·후진 이동시키는 구동력을 발생하는 작동수단(30) 및 이 작동수단(30)으로 전원을 공급하는 제어기(40)로 이루어진다.

여기서, 상기 작동수단(30)은 브레이크어셈블리(20)를 이루는 캘리퍼에 형성된 공간에 고정되어 공급된 전압의 유·무에 의해 변위를 발생하는 제1압전소자(31)와, 이 제1압전소자(31)에 밀착되면서 압전효과에 의해 전류를 발생해 제어기(40)로 피드백시키는 제2압전소자(32) 및 이 제2압전소자(32)에 고정되어 패드(21)를 밀어 브레이크 디스크(10)를 가압시키는 피스톤(33)으로 이루어진다.

여기서, 상기 작동수단(30)은 브레이크 디스크(10)의 양쪽을 감싸는 브레이크어셈블리(20)의 캘리퍼에 서로 대향되도록 한 쌍으로 이루어짐은 물론이다.

또한, 상기 제어기(40)에는 브레이크 페달의 답입량인 스트로크(stroke)에 따라 작동수단(30)의 제1압전소자(31)에 가해지는 전압의 크기가 미리 설정되어 있음은 물론이다.

그리고, 상기 제어기(40)는 휠스피드센서의 신호를 매개로 차륜(W)의 휠 록(lock)현상을 방지하도록 상기 작동수단(30)에 가해지는 전압의 크기를 제어하게 된다.

이하 본 발명의 작용을 상세히 설명한다.

운전자가 주행 중 브레이크 페달을 조금이라도 조작하게 되면, 이 페달의 조작신호를 감지한 제어기(40)가 차량에 탑재된 배터리의 전원을 통전시키면서 높은전압을 브레이크 어셈블리(20)의 캘리퍼에 구비된 작동수단(30)의 제1압전소자(31)에 걸어주게 된다.

이어, 상기 작동수단(30)의 제1압전소자(31)에 걸린 전압으로 인해 소자(31)자체에 변위가 발생하게 되고, 이로 인해 상기 제1압전소자(31)에 밀착된 제2압전소자(32)가 가압력을 받아 피스톤(33)을 밀어주게 되므로 결국, 이 피스톤(33)의 이동에 따라 패드(21)가 브레이크 디스크(10)를 가압하여 차륜(W)을 제동시키게 된다.

이때, 상기 작동수단(30)의 제2압전소자(32)에 가해진 가압력은 소자의 특성인 압전효과로 인해 전압이 형성되면서 전류가 생성되면, 상기 제어기(40)가 제2압전소자(32)의 전류 크기를 감지함과 더불어 감지된 전류의 크기와 브레이크 페달의 답입량 신호를 서로 비교·분석하게 된다.

이어, 상기 작동수단(30)의 제2압전소자(32)와 브레이크 페달의 답입량 신호에 따라 제어기(40)가 제1압전소자(32)에 거는 전압크기를 제어하게 즉, 제동 초기에 브레이크 디스크(10)와 브레이크어셈블리(20)의 패드(21)사이가 넓은 경우 패드(21)를 디스크(10)에 빠르게 붙여주기 위해 제1압전소자(31)에 큰 전압을 건 후, 상기 패드(21)가 디스크(10)에 붙어 제동이 이루어지면 급제동과 휠 록을 방지하면서 운전자의 의도대로 제동하기 위해 제2압전소자(32)의 생성 전류를 감지하여 페달의 답입량에 상응되는 전압을 제1압전소자(31)에 걸어주게 되는 것이다.

여기서, 브레이크 작동 시 발생될 수 있는 차륜의 휠 록 현상은 휠 스피드 센서에서 발생되는 차륜의 속도를 제어기(40)가 감지하여 설정된 휠 록 판단 값에임박하는 경우, 상기 제어기(40)를 통해 작동수단(30)의 제1압전소자(31)에 가하는 전압의 크기를 줄여 차륜(W)의 저감속도 비율을 낮추어 휠 록을 방지하게 된다.

또한, 본 발명은 브레이크 디스크의 진동을 방지하도록 역 위상의 주파수를 생성하게 되는데 즉, 제동에 의한 마찰로 인해 온도가 상승되고 마모등의 원인으로 브레이크 디스크(10)가 변형되면, 이 디스크(10)의 변형 형상과 고속회전에 따라 주파수 진동이 발생되면서 디스크(10)에 밀착된 패드(21)와 작동수단(30)으로 전달되어 결국, 제2압전소자(32)에 주파수에 의한 주기적인 압력변화를 발생시키게 된다.

이와 같은 제2압전소자(32)의 주기적인 압력변화는 제2압전소자(32)의 발생 전류 변화를 유발하게 되므로, 이 제2압전소자(32)의 전류를 감지하는 제어기(40)가 일정 주기동안의 전류변화를 분석하여 상기 브레이크 디스크(10)에서 발생된 주파수의 역 위상 주파수를 작동수단(30)의 제1압전소자(31)에 부가시켜 브레이크 어셈블리(20)의 진동을 제거하게 된다.

한편, 본 발명의 브레이크 시스템을 전륜과 후륜에 모두 채택하게 되면 ABS(Anti Brake System)와 같은 이상적인 제동배분 곡선에 근접되는 제동력을 배분할 수 있는데 즉, 전륜과 후륜에 장착된 작동수단(30)의 제2압전소자(32)에서 각각 발생된 전류크기를 비교·분석하여 그 차이 많큼 제1압전소자(31)에 가하는 전압의 크기를 제어기(40)를 통해 제어하여 전륜과 후륜을 각각 제동하게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 압전효과를 이용해 차량을 제동하게 되므로 유압식 브레이크에서 요구되는 부스터와 마스터실린더 및 배관라인등을 이용하지 않아 경량화와 오일의 누출로 인한 브레이크 성능 저하를 방지함은 물론 생산비용을 크게 저감할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 제동력의 크기를 전압의 변화만으로 조정하므로 차종의 규격에 관계없이 공용화가 가능할 수 있는 효과가 있음은 물론이다.

Claims (5)

1. 차륜(W)과 함께 고속으로 회전되는 브레이크디스크(10)의 양 측면으로 구비되어 이동되면서 마찰을 발생하는 가압패드(21)를 구비하는 브레이크 어셈블리(20)와, 이 브레이크 어셈블리(20)의 패드(21)를 전·후진 이동시켜 브레이크 디스크(10)를 가압하는 작동수단(30) 및 이 작동수단(30)에 브레이크 페달의 조작 정도에 따라 상응되는 구동력 신호를 발생하는 제어기(40)로 이루어진 차량의 브레이크시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 작동수단(30)은 가해진 전압에 의해 변위됨과 더불어 가압력에 의해 전류를 생성하는 압전효과를 발생하도록 된 것을 특징으로 하는 차량의 브레이크시스템.
3. 제 2항에 있어서, 상기 작동수단(30)은 브레이크어셈블리(20)를 이루는 캘리퍼에 형성된 공간에 고정되어 공급된 전압의 유·무에 의해 변위를 발생하는 제1압전소자(31)와, 이 제1압전소자(31)에 밀착되면서 압전효과에 의해 전류를 발생해 제어기(40)로 피드백시키는 제2압전소자(32) 및 이 제2압전소자(32)에 고정되어 패드(21)를 밀어 브레이크 디스크(10)를 가압시키는 피스톤(33)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 브레이크시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제어기(40)는 브레이크페달의 답입량에 상응하는 전압 크기가 설정되어진 것을 특징으로 하는 차량의 브레이크시스템.
5. 제 1항에 있어서, 상기 제어기(40)는 휠 스피드 센서의 신호를 매개로 휠 록 현상을 방지하도록 된 것을 특징으로 하는 차량의 브레이크시스템.