KR20080038525A - 전기유변유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기유변유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템에 관한 것으로, 구조가 간단하여 차량의 중량과 부품수 및 원가의 절감을 도모할 수 있고, 현재의 차종뿐만 아니라 미래형 전기자동차에도 용이하게 적용할 수 있어서 범용성이 향상되며, 엔진의 출력을 사용하지 않으므로 차량의 출력을 증대시킬 수 있고, 외부 환경에 의해 손상될 염려가 작으며, ABS 시스템이나 TCS 시스템을 대체할 수 있도록 차륜과 함께 회전하도록 장착된 브레이크 디스크의 양측면에서 브레이크 디스크와 밀착하여 제동력을 발생시키는 제동 패드와, 이 제동 패드를 전진시켜 상기 디스크와 밀착되게 하거나 혹은 후퇴시키는 이격되게 하는 브레이크 피스톤 및, 이 브레이크 피스톤의 전진 혹은 후퇴를 제어하는 브레이크 피스톤 제어수단을 구비하고, 상기 브레이크 피스톤 제어수단이 전기유변유체의 가변 점성과 리턴스프링의 탄성복원력을 이용하도록 되어 있다.

Description

전기유변유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템{Brake system using Electro-Rheological Fluids in vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 전기유변유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템이 작동되기 이전의 상태도,

도 2는 본 발명에 따른 전기유변유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템이 작동된 상태도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-브레이크 디스크 2-캘리퍼

3-제동 패드 4-피스톤

5-실린더 6-리턴스프링

7-전기유변유체 8-단자

9-브레이크 페달 감지센서 10-차속센서

11-휠 센서

본 발명은 차량의 브레이크 시스템에 관한 것으로, 특히 전기유변유체의 가 변 점성을 이용해서 브레이크 패드를 브레이크 디스크에 밀착시켜 차량을 제동하는 전기유변유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 브레이크 시스템은 차량을 감속 또는 정지시킴과 더불어 주차상태를 유지하기 위해 사용되는 중요한 장치로서, 통상적으로 마찰력을 이용하여 차량의 운동에너지를 열에너지로 바꾸어, 그것을 대기 속으로 방출시켜 브레이크작용을 하는 마찰식 브레이크를 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 디스크식 브레이크는 바퀴와 함께 회전하는 브레이크 디스크의 양쪽에서 제동 패드를 유압에 의하여 눌러서 제동하도록 되어 있다.

상기와 같은 디스크 브레이크는 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.

그런데 상기와 같은 유압식 브레이크 시스템은 운전자의 브레이크 페달의 답 력을 증대시키기 위해 엔진의 부압을 이용하는 브레이크 부우스터를 사용함에 따라 차량의 출력을 저하시킬 뿐만 아니라 차량의 중량과 부품수를 증대시키고, 유압라인이 차체의 플로워 패널에 설치되어 손상될 우려가 많으며, 엔진의 정지시에는 부우스터의 배력이 약화되어 차량을 원활하게 제동시킬 수 없는 문제점 등이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 구조가 간단하여 차량의 중량과 부품수 및 원가의 절감을 도모할 수 있고, 현재의 차종뿐만 아니라 미래형 전기자동차에도 용이하게 적용할 수 있어서 범용성이 향상되며, 엔진의 출력을 사용하지 않으므로 차량의 출력을 증대시킬 수 있고, 외부 환경에 의해 손상될 염려가 작으며, ABS 시스템이나 TCS 시스템을 대체할 수 있는 전기유변유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차륜과 함께 회전하도록 장착된 브레이크 디스크의 양측면에서 브레이크 디스크와 밀착하여 제동력을 발생시키는 제동 패드와, 이 제동 패드를 전진시켜 상기 디스크와 밀착되게 하거나 혹은 후퇴시키는 이격되게 하는 브레이크 피스톤 및, 이 브레이크 피스톤의 전진 혹은 후퇴를 제어하는 브레이크 피스톤 제어수단을 구비하고, 상기 브레이크 피스톤 제어수단이 전기유변유체의 가변 점성과 리턴스프링의 탄성복원력을 이용하도록 되어 있다.

바람직하기로는 상기 브레이크 피스톤 제어수단이 브레이크 페달의 조작 스트로크를 감지해서 상기 조작스트로크에 상응하는 제어전류를 상기 전기유변유체에 인가하는 전자제어유니트를 갖춘 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 전자제어유니트에는 차속센서의 차속신호와 휠 센서의 휠 속도가 각각 입력되게 접속되어, 상기 차속과 휠 속도에 따라 상기 각 차륜의 전기유변유체에 인가하는 제어전류의 크기를 제어해서 ABS 시스템 혹은 TCS 시스템의 기능을 하도록 된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명에 따른 전기유변유체를 이용한 브레이크 시스템의 구성도가 도시되어 있는 바, 즉 차륜과 함께 회전하도록 장착된 브레이크 디스크(1)의 일부를 감싸는 브레이크 캘리퍼(2)가 차체에 고정되게 설치되고, 상기 캘리퍼(2)의 내부에는 상기 브레이크 디스크의 양측에 소정 간격을 두고 이격되게 2개의 제동 패드(3)가 배치되어 있다.

상기 각 제동패드(3)는 피스톤(4)의 선단부에 고정되게 부착되고, 상기 피스톤(4)은 상기 캘리퍼에 고정되게 장착된 실린더(5)에 전후로 이동가능하게 삽입되어 설치되며, 상기 피스톤(4)을 후퇴시키는 방향으로 힘을 가하는 리턴스프링(6)이 상기 실린더에 삽입되어서 상기 피스톤의 외주에 감겨지는 형태로 설치되어 있다.

상기 실린더(5)의 내부에는 전류를 가하면 점성이 가변되는 공지의 전기유변유체(7)가 충진되어 있고, 상기 전기유변유체에 전류를 인가하기 위해 상기 실린더의 바닥면과 상기 피스톤에 각각 단자(8)가 부착되어 있으며, 상기 각 단자는 전자제어유니트(ECU)의 출력단에 접속되어서 전자제어유니트로부터 제어전류를 공급받 아서 상기 전기유변유체에 인가하게 된다.

상기 전자제어유니트의 입력단에는 배터리 전원이 접속됨과 더불어 브레이크 페달의 스트로크를 감지하는 브레이크 페달 감지센서(9)와 차속을 감지하는 차속센서(10) 및 휠의 속도를 감지하는 휠 센서(11)가 접속되어, 각 센서의 감지신호들이 상기 전자제어유니트로 입력되게 된다.

도 2의 상태는 브레이크가 작동되기 이전의 상태로서 브레이크 페달이 조작되지 않으면 상기 전자제어유니트로부터 제어전류가 상기 전기유변유체에 인가되지 않으므로, 전기유변유체는 일반적인 유체와 같은 점성을 가지게 된다.

그리고 상기 브레이크 피스톤은 상기 리턴스프링의 탄성력을 받아서 실린더의 내부로 후퇴되어 피스톤의 선단부에 부착된 제동 패드가 회전하는 브레이크 디스크로부터 이격된 상태를 유지하므로, 차륜에 제동이 걸리지 않게 되는 것이다.

한편 운전자가 차량을 정지 혹은 감속시킬 목적으로 브레이크 페달을 조작하면, 브레이크 페달의 조작 스트로크가 상기 브레이크 페달 감지센서로부터 감지되어 전자제어유니트로 입력되고, 상기 전자제어유니트는 상기 조작 스트로크에 상응하는 제어전류를 상기 각 단자를 통해 전기유변유체에 인가하게 된다.

상기 전기유변유체는 인가된 제어전류에 의해 그 점성이 가변되어 도 2에 도시한 바와 같이 상기 피스톤을 밀어서 상기 리턴스프링을 압축시키면서 실린더의 외부로 전진되게 하고, 상기 피스톤에 부착된 제동 패드가 상기 브레이크 디스크의 양측면에 밀착되어 제동력을 발생시켜서 차륜을 제동하게 된다.

이 때에 상기 제동 패드와 브레이크 디스크 사이에 발생하는 마찰 제동력은 상기 브레이크 피스톤이 전지하는 스트로크에 비례하게 되고, 상기 피스톤의 스트로크는 상기 전기유변유체에 인가되는 제어전류의 크기에 비례하게 되며, 상기 제어전류의 크기는 상기 브레이크 페달의 조작 스트로크에 비례하게 된다.

따라서 운전자가 브레이크 페달을 깊게 혹은 얇게 밟는 정도에 상응하여 피스톤의 전진 스트로크가 가변되어 비례 제동력을 발생시키게 되는 것이다.

한편 상기와 같은 제동이 이루어질 때에 전자제어유니트는 상기 차속센서와 휠 센서로부터 입력되는 차속과 휠 속도를 각각 감지하여 각 차륜에 인가되는 제어전류의 크기를 조절해서 ABS 시스템의 기능이나 TCS 시스템의 기능을 행할 수 있다.

운전자가 브레이크 페달을 해방시키면 상기 전기유변유체에 인가된 제어전류가 전자제어유니트로부터 차단되고, 이로 인해 상기 피스톤은 압축된 리턴스프링의 탄성 복원력에 의해 실린더 내부로 후퇴하면서 제동 패드를 디스크로부터 이격시키므로 차륜의 제동이 도1에 도시한 바와 같이 해제되게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전기유변유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템에 의하면, 유압장치나 부우스터 장치 등을 사용하지 않고 구조가 간단하여 차량의 중량과 부품수 및 원가의 절감을 도모할 수 있고, 현재의 차량뿐만 아니라 미래형 전기자동차에도 적용할 수 있으므로 범용성이 향상되고, 엔진의 부압을 사용하지 않으므로 엔진의 출력을 증대시킬 수 있고, 전기배선이 차량의 실내로 설치되어 외부 환경에 의해 손상될 염려가 없으며, 주행중에 엔진의 정지시에도 전 기에너지만을 이용하여 차량을 안전하게 제동시킬 수 있고, 기존의 ABS 시스템이나 TCS 시스템을 대체할 수 있어서 원가의 절감에 기여할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (4)

1. 차륜과 함께 회전하도록 장착된 브레이크 디스크의 양측면에서 브레이크 디스크와 밀착하여 제동력을 발생시키는 제동 패드와, 이 제동 패드를 전진시켜 상기 디스크와 밀착되게 하거나 혹은 후퇴시키는 이격되게 하는 브레이크 피스톤 및, 이 브레이크 피스톤의 전진 혹은 후퇴를 제어하는 브레이크 피스톤 제어수단을 구비하고, 상기 브레이크 피스톤 제어수단이 전기유변유체의 가변 점성과 리턴스프링의 탄성복원력을 이용하도록 된 전기유변유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 브레이크 피스톤 제어수단이 브레이크 페달의 조작 스트로크를 감지해서 상기 조작스트로크에 상응하는 제어전류를 상기 전기유변유체에 인가하는 전자제어유니트를 갖춘 것을 특징으로 하는 전기유변유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템.
3. 제 2항에 있어서, 상기 전자제어유니트에는 차속센서의 차속신호와 휠 센서의 휠 속도가 각각 입력되게 접속되어, 상기 차속과 휠 속도에 따라 상기 각 차륜의 전기유변유체에 인가하는 제어전류의 크기를 제어해서 ABS 시스템 혹은 TCS 시스템의 기능을 하도록 된 것을 특징으로 하는 전기유변유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템.
4. 제 3항에 있어서, 상기 브레이크 디스크의 외주면 일부를 감싸도록 브레이크 캘리퍼가 차체에 고정되게 설치되고, 상기 캘리퍼의 내부에는 상기 전기유변유체가 충진된 실린더가 장착되며, 상기 피스톤은 상기 실린더에 전진 혹은 후퇴 가능하게 삽입되어 설치되고, 상기 피스톤의 선단부에는 상기 제동 패드가 일체로 부착되고, 상기 피스톤과 상기 실린더의 바닥면에는 상기 전자제어유니트로부터 제어전류를 공급받아 상기 전기유변유체에 인가하는 단자들이 설치되며, 상기 피스톤의 외주에는 피스톤을 리턴시키는 리턴스프링이 장착된 것을 특징으로 하는 전기유변유체를 이용한 차량의 브레이크 시스템.

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