KR20120116577A

KR20120116577A - 용적형 제동장치

Info

Publication number: KR20120116577A
Application number: KR1020110034094A
Authority: KR
Inventors: 김정수
Original assignee: 김정수
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2012-10-23
Also published as: WO2012141545A2; KR101250803B1; US20140041972A1; WO2012141545A3

Abstract

본 발명은 용적형 제동장치에 관한 것으로서, 소정의 간격을 두고 복수의 디스크 베인이 외경에 형성되는 브레이크 디스크와, 상기 브레이크 디스크가 내설되며, 상기 디스크 베인에 의해 실린더 내부의 공간이 복수개로 구획되는 실린더 케이스와, 상기 브레이크 디스크에 접동하는 피스톤 롤러를 구비하여, 상기 피스톤 롤러와 어느 하나의 디스크 베인 사이에 발생하는 압축압력 저항과, 상기 피스톤 롤러와 다른 하나의 디스크 베인 사이에 발생하는 진공압력 저항이 상기 브레이크 디스크에 제동부하로 작용하여 감속 및 제동을 하는 피스톤 구동부와, 프로그램에 의한 ECU의 전기 신호를 받아 정방향 또는 역방향으로 작동하는 구동모터와, 상기 구동모터의 동작에 의해 상기 피스톤 구동부를 작동시키는 구동부 작동수단을 포함함으로써, 피스톤과 디스크 베인 사이에 발생하는 실린더 내의 압축저항과, 피스톤과 디스크 베인 사이에 발생하는 실린더 내의 진공저항이 브레이크 디스크에 제동부하로 작용하여 감속 및 제동을 할 수 있다.

Description

용적형 제동장치{Positive displacement type braking system}

본 발명은 용적형 제동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피스톤과 디스크 베인 사이에 발생하는 실린더 내의 압축저항과, 피스톤과 디스크 베인 사이에 발생하는 실린더 내의 진공저항이 브레이크 디스크에 제동부하로 작용하여 감속 및 제동을 하는 용적형 제동장치에 관한 것이다.

보편적인 구동체의 제동장치는 브레이크 디스크식과 드럼식의 두 가지가 사용된다.

이들의 장치는 구동되는 회전체와 연결되어 같이 회전하는 회전체인 브레이크 디스크나 드럼에 대하여 비구동축에 장착된 패드 등의 마찰재가 마찰을 가함으로써 제동의 구실을 하도록 제작된 것이다.

그러나, 브레이크 디스크식과 드럼식 모두 고체 부재 간 마모에 의한 분진, 고온 열화, 소음발생 및 미약한 제동력과 석면 및 금속 등의 비산에 의한 공해발생 등의 환경적 문제점이 있다.

또한, 엔진의 힘을 빌려 운전자가 스티어링을 조작할 때 드는 수고를 더는 유압 펌프식 파워스티어링은 기술의 발달로 이제 전동-유압식의 과도기를 거쳐 전동식으로 바뀌는 추세다.

앞으로 드라이브 바이 와이어(drive by wire) 기술은 자동차 각 부분의 기계적 연결을 빠른 속도로 대체할 것으로 전망된다.

그러나 현재 널리 쓰고 있는 브레이크 시스템은 아날로그 방식이다.

이와 같은 아날로그 방식의 브레이크 시스템은 운전자의 발끝 움직임이 제동으로 연결되기까지 수많은 부품이 기계적으로 맞물려 있으며, 엑셀 혹은 스티어링 시스템과 비교가 어려울 만큼 복잡하다.

브레이크 시스템의 디지털화가 상대적으로 더뎠던 이유가 여기에 있는 셈이다.

최근 들어, 자동차 분야의 발달에 따라 제동장치의 연구가 활발히 진행되고 있지만, 현재까지는 마찰 식 이외의 제동장치가 개발되지 못한 실정이다.

기존 제동장치(유압, 마찰 식)는 마모에 의한 분진, 고온 열화, 소음발생 및 미약한 제동력과 석면 및 금속 등의 비산에 의한 공해 마모로 인한 주기적 교체 등 환경적 문제가 있다.

기술의 발달로 이동수단은 디지털화로 점점 고속화하고 있으나(300KM를 육박하는 고속열차 등) 제동장치는 아직 아날로그식으로, 기능 향상을 위하여 각종 기계 장치를 추가하고는 있으나 기존 방식의 기술적 한계에 봉착하여 개선효과가 투자에 비해 미약하다는 문제가 있다.

또한, 기존의 유압, 마찰식 제동장치는 마찰 마모와 훼이드(Fade) 현상 등으로 사용기간, 제동 시간, 환경 등에 따라 제동력의 변동이 불규칙하여 프로그램화가 어렵다(data를 잡을 수 없음).

또한, 제동장치는 차량에서 요구되는 제동력에 따라 브레이크 용량에 맞게 탠덤부스터와 브레이크 마스터 실린더가 설계되어야하므로 각각 차량의 제원이 다르기 때문에 호환성이 떨어져 종류가 많아질 수박에 없고, 신차계발 시 제동장치 또한 설계되어야 함으로 생산원가 상승의 문제가 따른다.

한편, 차량의 속도가 빠를수록 운전자의 시력도 급격히 저하되어 원활히 볼 수 있는 전방 시공간 범위도 급격히 좁아지기 때문에 운전자의 시력은 차량의 속도 증가에 비례해서 뚜렷한 장애물의 인지나 위험발견이 어려워지게 된다,

이와 같은 원인으로 예상치 못한 도로의 야생동물 출몰과 관련 사고가 증가하고 있다. 위와 같은 문제를 보완하기 위하여, 인지즉시의 빠른 제동과 즉각적인 제동장치작동 센서감지장치를 활용, 감지 시 감지 알림 및 근접 시 센서에 의한 자동 제동장치를 작동하여 대형사고 및 인명피해를 최소화하는 인공지능형 제동장치가 필요하다.

그러나, 기존 제동장치(유압, 마찰 식)로는 위와 같은 기능을 적용하기 위해서는 복잡한 기계 부품의 증가와 및 그에 따른 단가상승의 문제가 있었던 바, 기계적 추가장치의 필요 없이 각종 센서(전방 물체거리 감지센서)와 접목하여 프로그램 작업만으로 다양한 기능(전방물체 감지 모두, 빗길 모두, 눈길 모두, 회전 모두 등)을 접목시킬 수 있는 제동장치가 요구되어 왔다.

한편, 고중량을 이송하는 장치(예를 들어, 승강기)에서 브레이크는 관성력으로 인해 이송 시 고속구간과 저속구간으로 나뉘어 설계되는데, 공장 등에서는 생산성이 직결되어 있으므로 저속구간을 최대한 짧게 구성하지만, 이는 브레이크에 무리가 감으로 인해 수명이 짧아지고 브레이크 패드 교체 시 기계를 정지해야만 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 프로그램에 의한 ECU의 전기 신호를 받아, 구동모터 또는 전자변을 통해 구동부를 작동하여 디지탈화에 적합한 용적형 제동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 제동장치의 브레이크 디스크 케이싱의 앞과 뒤에 피스톤을 구성하고, 구동모터 또는 전자변으로 구동부를 작동시켜 2개의 피스톤 롤러가 브레이크 디스크 및 디스크 베인에 접동하여 용적 변화를 이용한 제동부하를 발생할 수 있는 조건을 만듦과 동시에 각 피스톤을 중심으로 상측과 하측 베인 사이의 용적 변화로 인한 압축압력 저항과 진공압력 저항이 브레이크 디스크에 제동부하로 작용하여 감속 및 제동을 하는 제동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 고하중 이송장치에 있어서, 기존 마찰식 브레이크보다 저속구간을 더짧게 구성할 수 있으므로 공장 등에 설치되는 경우, 생산성이 크게 향상될 수 있는 제동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 소정의 간격을 두고 복수의 디스크 베인이 외경에 형성되는 브레이크 디스크와, 상기 브레이크 디스크가 내설되며, 상기 디스크 베인에 의해 실린더 내부의 공간이 복수개로 구획되는 실린더 케이스와, 상기 브레이크 디스크에 접동하는 피스톤 롤러를 구비하여, 상기 피스톤 롤러와 어느 하나의 디스크 베인 사이에 발생하는 압축압력 저항과, 상기 피스톤 롤러와 다른 하나의 디스크 베인 사이에 발생하는 진공압력 저항이 상기 브레이크 디스크에 제동부하로 작용하여 감속 및 제동을 하는 피스톤 구동부와, 프로그램에 의한 ECU의 전기 신호를 받아 정방향 또는 역방향으로 작동하는 구동모터와, 상기 구동모터의 동작에 의해 상기 피스톤 구동부를 작동시키는 구동부 작동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 용적형 제동장치가 제공된다.

상기 피스톤 구동부는, 상기 구동모터의 작동에 의해 이동되는 피스톤실린더와, 상기 피스톤실린더의 전방에 설치되어 상기 피스톤실린더에 의하여 함께 이동되는 피스톤과, 상기 피스톤의 전방에 개제되어 상기 브레이크 디스크에 접동되어 제동부하를 발생하는 피스톤 롤러와, 상기 피스톤실린더와 상기 피스톤 사이에 장착되어 상기 피스톤을 탄성지지하는 피스톤스프링과, 상기 실린더 케이스에 결합되며 상기 부품들이 내설되는 케이싱과, 상기 케이싱 내부에 설치되며, 상기 케이싱과의 사이에 오일통로가 형성되도록 하는 홀더를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 피스톤 구동부는 상기 실린더 케이스의 양측에 설치되어, 상기 구동모터로 상기 피스톤 구동부를 작동시켜 2개의 피스톤 롤러가 상기 브레이크 디스크 및 디스크 베인에 접동하여 용적 변화를 이용한 제동부하를 발생할 수 있다.

상기 디스크 베인은 상기 피스톤 롤러가 저항을 받지 않고 부드럽게 회전할 수 있도록 상기 브레이크 디스크에 대하여 완만한 곡선을 가진 삼각형 모양으로 형성되는 것이 가능하다.

또한, 상기 디스크 베인은 상기 브레이크 디스크가 회전 시 편심되지 않도록 상기 브레이크 디스크 외경에 3개로 구성하여 120°의 간격으로 구성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 실린더 케이스 내의 충전물은 비압축성 오일, 각종 기체류, 오일과 기체의 혼합물 중 선택되는 하나로 구성할 수 있다.

상기 피스톤 구동부에는 한계압력 이상은 바이패스 시킴으로 제동장치의 파손을 방지하기 위한 압력배출밸브가 구비될 수 있다.

상기 압력배출밸브와 상기 피스톤 롤러 사이에는 체크밸브가 설치되고, 상기 체크밸브를 거친 충전물은 바이패스통로를 통하여 진공압이 형성된 실린더로 유입된 후 바이패스되도록 구성할 수 있다.

상기 케이싱과 홀더 사이에 형성된 오일통로로 유입된 오일이 역류하지 못하도록 체크밸브가 구비될 수 있다.

상기 브레이크 디스크에 결합되며, 주동력장치 또는 보조동력 장치로 사용가능한 디스크모터가 더 포함될 수 있다.

여기서, 상기 디스크모터는 코어리스 모터로서 회전자를 구성하고, 상기 실린더 케이스에는 고정자를 구성할 수 있다.

한편, 상기 실린더 케이스에는 실린더 충전물을 주입하기 위한 주입구가 구비될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 구동부 작동수단은 상기 구동모터의 모터축과 커플링에 연결된 볼베어링스크류와, 상기 볼베어링스크류의 구동나사산에 맞물리는 그립나사산이 형성된 그립과, 상기 그립과 연결되어 직선이동하는 가이드블록으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 피스톤실린더를 이동시킬 때 상기 구동모터의 작동에 힘이 많이 사용되지 않고 이동이 용이하도록 상기 피스톤에 오일통로가 형성되고, 상기 피스톤실린더에 오일통로가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에서는 유압 또는 공압을 공급하는 탱크와, 상기 탱크의 유압 또는 공압이 공급되어 상기 브레이크 디스크를 회전시키기 위한 공급라인과, 상기 공급라인을 개폐하는 전환밸브가 더 포함될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 기존의 제동장치(유압, 마찰식)가 가지고 있던 마모에 의한 분진, 고온 열화, 소음발생 및 미약한 제동력과 석면 및 금속 등의 비산에 의한 공해 마모로 인한 주기적 교체 등의 환경적 문제점을 해결하고 제동장치를 마찰 식에서 용적변화를 이용한 용적형으로 구성함으로써 마찰 마모로 인한 공해 문제를 해결하고 수명이 길어 친환경적인 효과가 있다.

또한, 기존의 제동장치(유압, 마찰 식)의 복잡한 기계장치를 생략함으로써, 스위치처럼 전기 신호를 이용하기 때문에 스티어링 휠, 대시 보드 등 원하는 곳 어디든 설치할 수 있다.

무엇보다 전기신호를 받아 즉각 작동함으로 반응이 훨씬 빠르고 마찰 마모가 없어 조건에 따라 제동력이 항상 일정함으로 ECU에 브레이크 작동의 전기적 명령을 각 차량의 각종 설계data(하중, 높이, 동력, 관성력, 용도 등을 고려)와 다양한 센서를 접목시켜 디지털화가 가능한 효과가 있다. 따라서, 추가 기계적 장치 설치가 필요 없이 각종센서와 프로그램만으로 다양한 인공지능적 기능을 디지털화하여 각종 차량의 제원에 맞는 기능을 접목할 수 있는 제동장치이다.

이와 같은 본 발명은 ABS 유닛 없이 프로그램만으로 ABS의 효과를 낼 수 있으며, 다른 전자제어 장치와 연동하여 작동할 수 있다.

또한, 차량에 본 발명의 제동장치가 적용되는 경우, 네 개의 바퀴를 독립적으로 제어할 수 있기 때문에 편제동을 막고 반대로 편제동을 이용하여 달리는 코너에서 브레이크를 조절하여 언더스티어와 오버스티어를 조절할 수도 있다.

또한, 기존 브레이크 시스템은 긴 내리막길이나 고속으로 빈번하게 브레이크를 사용하면 패드나 라이닝이 고온이 되어 마찰계수가 저하되어 제동력이 낮아지지만, 본 발명의 제동장치는 구조상 마찰력을 이용하지 않음으로 이와 같은 훼이드(Fade) 현상이 발생하지 않는다.

또한, 기계적 추가장치의 필요 없이 각종 센서(전방 물체거리 감지센서)와 접목 프로그램 작업만으로 다양한 기능(전방물체 감지 모두, 빗길 모두, 눈길 모두, 회전 모두 등)을 접목시킬 수 있다.

눈길 등 미끄러운 도로 주행의 경우 전륜 구동에서 후륜은 단순히 끌려옴으로 차체 무게와 관성으로 인한 한쪽으로 미끄러지는 쏠림 현상이 발생하는데, 본 발명은 무게 감지센서의 data를 받아 ECU프로그램에 의하여 후륜 브레이크 디스크에 결합한 모터에 좌우 밸런스를 맞추어 전기를 투입 구동함으로 무게중심을 사륜에 분산하여 어떠한 상황에서도 안정적 주행을 할 수 있도록 프로그램화 함으로서 저비용으로 차량의 기능과 성능을 업그레이드할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 용적형 제동 장치는 제동기능을 각 차종에 맞춤식으로 ECU에 프로그램을 입력 사용할 수 있음으로 여러 차종에 호환 사용함으로 생산 원가절감(설계 및 재고), 프로그램 입력방식은 업그레이드된 새로운 제동장치를 기존차량에 쉽게 접목할 수 있다.

또한, 프로그램에 의한 ECU의 전기 신호를 받아 정방향 또는 역방향으로 작동하는 구동모터를 적용하여 디지탈화에 적합한 효과가 있다.

또한, 고하중 이송장치에 있어서, 기존 마찰식 브레이크보다 저속구간을 더짧게 구성할 수 있으므로 공장 등에 설치되는 경우, 생산성이 크게 향상될 수 있고, 마찰식 브레이크처럼 소모품을 교환할 필요가 없으므로 브레이크 패드를 교체하기 위해 기계장치 가동을 중단하는 문제점을 해결할 수 있다.

도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 제동장치의 일실시예의 구성을 도시한 것으로, 작동 전 상태를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명의 제동장치 작동 및 종료중을 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 제동장치 작동을 나타내는 단면도,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제동장치에서 피스톤 롤러가 디스크 베인 접동시를 나타내는 단면도,
도 7은 본 발명의 제동장치의 다른 실시예로서, 전자변을 이용한 구동방식을 도시한 단면도,
도 8은 본 발명의 제동장치의 구성을 도시한 사시도,
도 9 내지 도 12는 본 발명의 제동장치의 다른 실시예를 도시한 것으로, 유압 또는 공압모터와 유압 또는 공압공급라인을 이용한 장치의 구성을 도시한 단면도.

이하, 본 발명의 용적형 제동장치의 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 제동장치의 구성을 도시한 것으로, 작동 전 상태를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 용적형 제동장치는 차량의 휠과 일체로 회전되도록 장착되는 브레이크 디스크(10)가 구비되는데, 상기 브레이크 디스크(10)는 소정의 간격을 두고 복수의 디스크 베인(a100)(b100)(c100)이 외경에 형성된다.

상기 브레이크 디스크(10)는 실린더 케이스(500)에 내설되며, 상기 실린더 케이스(500)는 상기 디스크 베인(a100)(b100)(c100)에 의해 실린더 내부의 공간이 복수개로 구획된다.

본 발명에서는 상기 디스크 베인(a100)(b100)(c100)을 상기 브레이크 디스크(10)가 회전 시 편심되지 않도록 상기 브레이크 디스크(10) 외경에 120°의 간격으로 구성하여, 제1 디스크 베인(a100)과, 제2 디스크 베인(b100)과, 제3 디스크 베인(c100)의 3개의 디스크 베인으로 구성한다.

이와 같은 본 발명의 제동장치에서는 상기 브레이크 디스크(10)에 접동하는 피스톤 롤러(21)를 구비하는 피스톤 구동부와, 프로그램에 의한 ECU(도시안함)의 전기 신호를 받아 정방향 또는 역방향으로 작동하는 구동모터(200)와, 상기 구동모터(200)의 동작에 의해 상기 피스톤 구동부를 작동시키는 구동부 작동수단을 포함한다.

상기 피스톤 구동부는 상기 피스톤 롤러(21)와 어느 하나의 디스크 베인 사이에 발생하는 압축압력 저항과, 상기 피스톤 롤러(21)와 다른 하나의 디스크 베인 사이에 발생하는 진공압력 저항에 의하여 상기 브레이크 디스크(10)에 제동부하를 작용시킴으로써, 감속 및 제동을 한다.

본 발명에서 상기 피스톤 구동부는, 상기 구동모터(200)의 작동에 의해 이동되는 피스톤실린더(30)와, 상기 피스톤실린더(30)의 전방에 설치되어 상기 피스톤실린더(30)에 의하여 함께 이동되는 피스톤(20)과, 상기 피스톤(20)의 전방에 개제되어 상기 브레이크 디스크(10)에 접동되어 제동부하를 발생하는 피스톤 롤러(21)와, 상기 피스톤실린더(30)와 상기 피스톤(20) 사이에 장착되어 상기 피스톤(20)을 탄성지지하는 피스톤스프링(22)과, 상기 실린더 케이스(500)에 결합되며 상기 부품들이 내설되는 케이싱(40)과, 상기 케이싱(40) 내부에 설치되며, 상기 케이싱(40)과의 사이에 오일통로(a51, b51)가 형성되도록 하는 홀더(50)를 포함한다.

상기 피스톤 구동부는 피스톤(20)을 중심으로 상하 대칭 구조로 각종 밸브와 오일통로를 구성하여 브레이크 디스크(10)의 회전 방향에 따라 압축 또는 진공 기능이 교차하며 용적 변화에 의한 제동기능을 수행하는 것으로, 시계방향 회전 시 하측은 압축, 상측은 진공이 작용하며, 시계반대방향 회전 시 하측은 진공, 상측은 압축이 작용하여 제동 기능을 수행하는 구조이다.

또한, 피스톤(20)은 피스톤실린더(30) 내에 압력이 존재하는 한 자기배력 작용에 의하여 진동 및 충격 등 외부환경(불규칙한 노면 등)의 어떠한 불안정한 환경에도 브레이크 디스크(10)를 가압함으로 용적에 의한 제 동작용의 본연의 기능을 수행하도록 구성한다,

이와 같은 상기 피스톤 구동부는 상기 실린더 케이스(500)의 양측에 설치되어, 상기 구동모터(200)로 상기 피스톤 구동부를 작동시켜 2개의 피스톤 롤러(21)가 상기 브레이크 디스크(10) 및 디스크 베인에 접동하여 용적 변화를 이용한 제동부하를 발생할 수 있다.

이는 브레이크 디스크(10)가 360도 회전하는 동안 제동작용을 계속 유지하도록 하기 위하여 일측의 피스톤 구동부와 동일한 구조로 180도 위치에 피스톤 구동부를 설치하여 피스톤 2개가 동시에 작동하도록 구성하고, 3개의 디스크 베인(100)은 브레이크 디스크(10)기준 3방향 120도 방향으로 되도록 구성하여 압축 진공 원리에 의한 용적 형 제동 작용은 브레이크 디스크(10)가 360도 회전하는 동안 2개의 피스톤(20)이 제동 작용을 수행하는 구조로 일시적으로 1개의 피스톤(20)이 제동 기능을 상실하여도 반대 측 피스톤(20)의 제동 작용으로 360도 회전하는 동안 지속적 제동기능이 유지되는 구조이다.

상기 디스크 베인(a100)(b100)(c100)은 상기 피스톤 롤러(21)가 저항을 받지 않고 부드럽게 회전할 수 있도록 상기 브레이크 디스크(10)에 대하여 완만한 곡선을 가진 삼각형 모양으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 실린더 케이스(500) 내의 충전물은 강한 제동력을 위하여 비압축성 오일로 구성하는 것이 바람직하나 각 제동장치의 특성에 따라 오일 혹은 각종 기체 류, 혹은 오일과 기체의 혼합도 사용이 가능하다.

여기서, 실린더 케이스(500)에는 피스톤 실린더 홀더와 구동모터 및 브레이크디스크모터(300)의 고정자를 구성하되 특히 브레이크 디스크 모터(300) 고정자 코일의 열 발산을 위하여 도 8에 도시한 바와 같이, 열 발산용 공랭식 핀(510)을 구성할 수 있다.

본 발명의 상기 피스톤 구동부에는 제동기능 수행 시 차의 속도가 빠를수록 실린더(3) 내에 더 강한압력과 그 압력에 비례한 강한 제동력이 발생하는데, 압축압력에 의한 제동장치의 파손 방지와 차량 모델별 설계data(속도, 최대하중, 관성, 용도 등)를 각각 시뮬레이션을 통한 제동거리 예측 프로그램에 적용하여 급제동시의 실린더(3) 내의 기계적 한계압력 분석과 각속도별 급제동시 관성에 의한 타이어 잠김현상 등 데이터를 파악하여 각 차량의 가장 안정적인 제동을 위한 실린더(3) 내 적정 압력값을 분석, 제동압 안정화 장치인 압력배출밸브(29)를 설계압력으로 피스톤(20)에 구성한다,

본 발명의 제동장치 작동은 1차적으로 ECU 프로그램에 의하여 각각의 센서로부터 자동차의 현재 상황에 대한 최신 데이터를 입수하여 각 차량의 입력된 제원 및 속도 등을 연산하여 가장 안전하고 빠른 정지를 위하여 제동장치 작동시키나, 예상치 못한 이상발생 및 수동제동 시 차량의 안전을 위하여 2차적으로 제동압 안정화 장치로 압력배출밸브(29)를 구성함으로써, 일정압력이상 즉 기계적으로 제동장치가 견딜 수 있는 한계 압력 이상은 바이패스 시킴으로 제동장치의 파손을 방지하고, 각 차량의 모델별 설계 data를 적용 속도별 관성에의 한 급제동시 타이어 locking현상에 의한 사고를 예방하기 위하여 모델별 시뮬레이션프로그램을 적용 data를 분석함으로써, 설계압력이상은 바이패스 하도록 압력 배출 밸브(29)의 압력을 조정 설치한다, 제동장치 성능계산을 위해 필요할 경우 설계압력 이상은 바이페스하되 압력 값이 서로 다른 2, 3개의 압력배출 밸브를 병렬로 구성할 수도 있다.

예를 들어, 30톤 압력 3개의 배출밸브, 20톤 이상 2개의 배출밸브, 10톤 이상 1개의 배출밸브 작동 식으로 설계압력이상 바이패스로 관성흡수 제동기능을 수행할 수 있다.

제동장치 동작으로 실린더(3) 내에 발생하는 오일압력은 홀더(50)에 구성된 오일통로(a51, b51)를 통하여 체크밸브(a57, b57)를 거쳐 피스톤실린더(30) 내로 확산되고, 기계적 설계압력 이상은 피스톤(20)의 압력배출밸브(29)를 통하여 체크밸브(b27, a27)를 거쳐 바이패스통로(b25, a25)를 통하여 피스톤(20) 기준 상측(하측) 진공압이 형성된 실린더(3)로 유입 바이패스 되도록 구성함으로 실린더(3) 내의 압력은 항상 설계압력을 초과하지 않게 유지하면서 최적의 제동력을 수행하도록 한다.

한편, 상기 압력배출밸브(29)와 상기 피스톤 롤러(21) 사이에는 체크밸브(a27)(b27)가 설치되고, 상기 체크밸브(a27)(b27)를 거친 오일은 바이패스통로(a25)(b25)를 통하여 진공압이 형성된 실린더로 유입된 후 바이패스되도록 구성된다.

상기 케이싱(40)과 홀더(50) 사이에 형성된 오일통로(a51)(b51)로 유입된 오일이 역류하지 못하도록 체크밸브(a57)(b57)가 구비된다.

본 발명의 제동장치에는 상기 브레이크 디스크(10)에 결합되며, 주동력장치 또는 보조동력 장치로 사용가능한 디스크모터(300)가 더 포함된다.

이와 같이 브레이크 디스크(10)에 모터(300)를 결합하되, 브레이크 디스크(10)에는 회전자를 구성하고, 케이싱(500) 에는 고정자를 구성하여, 내연기관 차량에서는 보조 동력 장치로 사용하되 브레이크 디스크(10)가 회전할 때 방해받지 않고 회전할 수 있도록 코어 리스모터(300)로 구성하고, 전기 및 하이브리드 차량에서는 주 혹은 부 동력장치로 사용할 수 있도록 고출력 모터(300)로 구성하는 것이 바람직하다.

눈길 모두에서와 같은 미끄러운 도로에서는 ECU프로그램에 의한 모터(300)에 전기를 투입 기계장치 추가 없이 프로그램만으로 사륜구동기능을 수행할 뿐 아니라 전환 장치에 의하여 발전기로 활용함으로써, 제동과 충전기능을 겸할 수 있도록 구성한다.

한편, 상기 실린더 케이스(500)에는 실린더 충전물을 주입하기 위한 주입구(400)가 구비된다. 상기 주입구(400)의 반대편으로 실린더 충전물을 배출하기 위한 배출구(410)이 구비된다.

본 발명에 있어서, 상기 구동부 작동수단은 상기 구동모터(200)의 모터축과 커플링(260)에 연결된 볼베어링스크류(210)와, 상기 볼베어링스크류(210)의 구동나사산(230)에 맞물리는 그립나사산(220)이 형성된 그립(240)과, 상기 그립(240)과 연결되어 직선이동하는 가이드블록(250)으로 이루어진다.

또한, 상기 피스톤실린더(30)를 이동시킬 때 상기 구동모터(200)의 작동에 힘이 많이 사용되지 않고 이동이 용이하도록 상기 피스톤(20)에 오일통로(a24)(b24)가 형성되고, 상기 피스톤실린더(30)에 오일통로(a35)(b35)가 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제동장치는 운전자의 제동용 페달의 작동으로 센서(스위치)에 의하여 3단계 이상으로 작동 포인트를 감지하여 작동하도록 구성할 수 있다.

1단계 : 페달 약하게 밟기, 설정시간 이하 페달작동 모드

ECU감속 프로그램에 의하여 각각의 센서로부터 자동차의 현재 상황에 대한 최신 데이터를 입수한다. 브레이크 디스크와 결합하여 있는 모터는 전환장치에 의하여 충전장치로 연결, 희생제동력으로 전기를 충전하면서 감속작용을 수행한다,

2단계 : 페달 중간 밟기, 설정시간 이상 페달작동 모드

ECU감속 제동 프로그램에 의하여 각각의 센서로부터 자동차의 현재 상황에 대한 최신 데이터를 입수한다. 브레이크 디스크와 결합하여 있는 모터는 전환장치에 의하여 충전장치로 연결, 희생제동력으로 전기를 충전하면서 동시에 모터순방향(전자변 작동)으로 앞과, 뒤에 2개의 피스톤실린더는 피스톤 홀더에서 (피스톤실린더스프링을 압착하며) - 브레이크 디스크 방향으로 이동하고, 또한 피스톤은 피스톤실린더에 의하여 함께 이동되면서 피스톤스프링을 압착하면서 피스톤 롤러는 브레이크 디스크에 접동 회전하며 제동부하를 발생할 수 있는 조건을 만듦과 동시에 브레이크 디스크 회전에 의한 각 피스톤을 중심으로 하측과 상측 베인 사이의 용적변화로 압축압력 저항과 진공압력 저항이 브레이크 디스크에 제동부하로 작용하여 감속과 제동 역할을 수행한다.

3단계 : 페달 깊이 밟기, 설정시간 초과 페달작동 모드

ECU급제동 동작 기능 프로그램에 의하여 각각의 센서로부터 자동차의 현재 상황에 대한 최신 데이터를 입수한다. 각 차량의 입력된 제원 및 속도 등을 연산하여 가장 안전하고 빠른 정지를 위하여 제동장치 작동, 브레이크 디스크와 결합하여 있는 모터는 전환장치에 의하여 충전장치로 연결, 희생제동력으로 전기를 충전하면서 동시에 모터순방향(전자변 작동)으로 앞과, 뒤에 2개의 피스톤실린더는 홀더에서 (피스톤실린더스프링을 압착하며) - 브레이크 디스크 방향으로 이동하고, 또한 피스톤은 피스톤실린더에 의하여 함께 이동되면서 피스톤스프링을 압착하면서 피스톤 롤러는 - 브레이크 디스크에 접동 회전하며 제동부하를 발생할 수 있는 조건을 만듦과 동시에 브레이크 디스크 회전에 의한 각 피스톤을 중심으로 하측과 상측 베인 사이의 용적변화로 실린더의 압축압력 저항과 진공압력 저항이 브레이크 디스크에 제동부하로 작용하여 감속과 제동역할을 수행한다.

디스크(10)와 결합하여 있는 모터(300)는 전환장치에 의하여 충전장치로 연결과 분리(순간적 반복작동 원리)를 하는데, 희생제동력으로 작용 미세한 속도조정 기능을 수행하게 할 수 있다.

즉, 방어운전 시(주로 여성 운전자의경우 심리적 및 습관적으로 자주 발을 브레이크 패드에 올렸다 내렷다 하는 행동)브레이크 패드의 센서신호를 감지한 ECU는 프로그램에 의하여 디스크(10)와 결합하여 있는 모터(300)는 전환장치에 의하여 충전장치로 연결과 분리를 순간적 반복 작동을 하는데, 설정시간내 반복회수가 많을수록 ECU프로그램에 복귀지연 TIME기능을 준다. 이때 모터는 충전장치와 결합 분리가 반복적으로 이루어지는데, 운전자의 운전습관에 적합한 희생제동력으로 미세한 속도조정 기능을 수행하게 된다. 본장치의 장점으로 운전자의 심리 및 습관까지도 프로그램이 가능하다.

이와 같은 본 발명의 제동장치의 디스크가 시계방향으로 회전할 때의 작동을 설명하면, 도 1에 도시한 바와 같이, ECU프로그램에 의하여 브레이크 디스크(10)와 결합하여 있는 모터(300)는 전환장치에 의하여 충전장치로 연결, 희생 제동력으로 전기를 충전하면서 도 2에 도시한 바와 같이, 동시에 구동모터(200)가 순방향 작동하면, 커플링(260)에 연결된 볼베어링스크류(210)가 순방향으로 돌아가고 볼베어링스크류(210)의 구동나사산(230)에 맞물리는 그립나사산(220)에 의하여 그립(240)과 연결된 가이드블록(250)은 브레이크 디스크(10) 방향으로 이동된다.

그리고 이동되는 상기 가이드블록(250)에 연결된 피스톤실린더(30)도 같은 방향으로 이동된다.

상기 피스톤실린더(30)를 이동시킬 때 구동모터(200)의 작동에 힘이 많이 사용되지 않고 이동이 용이하도록 피스톤(20)에 오일통로(a24, b24)와 피스톤실린더(30)에 오일통로(a35, b35)로 오일이 이동할 수 있도록 구성함으로 피스톤실린더(30)의 이동시 발생하는 오일의 압력 차로 인한 저항을 상쇄시킨다.

상기 피스톤실린더(30)에 의하여 피스톤(20)도 브레이크 디스크(10) 방향으로 함께 이동되면서 도 3에 도시한 바와 같이, 피스톤스프링(22)을 압착하면서 피스톤 롤러(21)를 브레이크 디스크(10)에 접동하며 제동 부하를 발생할 수 있는 조건을 만듦과 동시에 상기 브레이크 디스크(10) 회전에 의하여 피스톤(20) 기준 하측 디스크 베인(a100)은 피스톤(20)과 가까워지면서 실린더(3)의 용적이 좁아지는 만큼 오일의 압축저항이 발생함과 동시에 브레이크 디스크(10) 회전에 의하여 피스톤(20) 기준 상측 디스크 베인(b100)은 피스톤(20)과 멀어지면서 실린더(3)의 용적이 증가하며 진공저항이 발생한다.

또한, 피스톤(20) 기준 하측의 실린더(3) 내의 압축압력은 홀더(50)에 구성된 오일통로(a51)를 통하여 체크밸브(a57)를 거처 피스톤실린더(30) 내로 확산 되고, 회전속도와 용적 변화에 비례한 이 압축압력은 피스톤(20)을 브레이크 디스크(10) 방향으로 가압하는 힘으로 작용함과 동시에 피스톤(20) 기준 상측의 실린더(3) 내의 진공압은, 피스톤(20)을 잡아당기는 힘으로 작용함으로 피스톤(20)은 피스톤실린더(30) 내에 압력이 존재하는 한 자기배력 작용에 의하여 진동 및 충격 등 외부환경(불규칙한 노면 등)의 어떠한 불안정한 환경에도 브레이크 디스크(10)를 가압함으로 용적에 의한 제동작용의 본연의 기능을 수행하도록 한 구조이다.

또한, 제동기능 수행 시 차의 속도가 빠를수록 실린더(3) 내에 더 강한압력과 그 압력에 비례한 강한 제동력이 발생하는데 압축압력에 의한 제동장치의 파손 방지와 차량 모델별 설계data(속도, 최대하중, 관성, 용도 등)를 각각 시뮬레이션을 통한 제동거리 예측 프로그램에 적용 급제동시의 실린더(3) 내의 기계적 한계압력 분석과 각속도 별 급제동시 관성에 의한 타이어 잠김현상 등 데이터를 파악 각 차량의 가장 안정적인 제동을 위한 실린더(3) 내 적정 압력 값을 분석 제동압 안정화 장치인 압력배출밸브(29)를 설계압력으로 조정 피스톤(20)에 구성한다,

또한, 제동기능을 수행할 때 피스톤(20)의 바이패스통로(a25,b25)를 통과하는 오일은 윤활 및 실링 작용을 하면서 피스톤 롤러(21) 사이를 통과함으로 피스톤 롤러(21)에 강한 압축압력에 의한 응력으로 생기는 마찰저항을 상쇄하도록 구성하였다.

제동장치 작동으로 감속완료 후 작용하는 것을 설명하면, 작동 순서에 따라 압축 진공 작용으로 브레이크 디스크의 회전력이 원하는많큼 감속하였을 때 운전자는 제동페달 조작으로 제동명령을 중지하면, ECU프로그램에 의하여, 구동모터(200) 역방향으로 회전하면 커플링(260)에 연결된 볼베어링스크류(210)가 역방향으로 돌아가고 볼베어링스크류(210)의 구동나사산(230)에 맞물리는 그립나사산(220)에 의하여 그립(240)과 연결된 가이드블록(250)은 홀더(50) 방향으로 이동된다. 그리고 이동되는 상기 가이드블록(250)에 연결된 피스톤실린더(30)도 (피스톤실린더스프링(32)의 복원작용으로) 같은 방향으로 이동하는데 피스톤실린더(30)의 이 동시발생한 오일의 압력 차로 인한 저항은 피스톤(20)의 오일통로(a24, b24)와 피스톤실린더(30)의 오일통로(a35, b35)를 통하여 상쇄하며 이동한다.

피스톤(20)은 피스톤실린더(30) 내로 확산한 압축압이 있는 한 피스톤(20)을 브레이크 디스크(10) 방향으로 가압하는 자기배력 작용으로 브레이크 디스크(10)를 가압하고 있는 상태이다.

이때 피스톤실린더(30)의 통로(a33, 33)가 개방되고 피스톤(20)기준 하측 실린더(3) 내의 압축압력은 홀더(50)에 구성된 오일통로(a51)를 거처 통로(a53)와 피스톤실린더(30)에 구성된 개방된 오일통로(a33)를 통하여 피스톤실린더(30) 내의 압축압과 함께 개방된 오일통로 통로(b33)를 통해 홀더(50)의 통로(b53)를 거처 오일통로(b51)로 상기한 피스톤(20)기준 상측 진공압이 형성된 실린더(3) 내로 흡입되면서 피스톤(20)을 가압하고 있는 압축압이 소진된다.

액셀(가속페달) 작동 신호가 없고, 제동장치센서 감지 시(1단계:제동명령은 없으나 운전자의 발이 제동페달에 있는상태), ECU프로그램에 의하여 추가 제동작동을 위하여 피스톤실린더(30)가 도 2의 위치를 유지한다. 이때 피스톤실린더(30)의 통로(a33, b33)는 개방 상태로 실린더(3)내에 압이 발생하지 않음으로 용적에 의한 감속작용은 종료된다.

이후, 운전자가 제동페달에서 발을 떼고 설정시간이상 제동센서에 신호가 없거나 액셀(가속페달)작동 시 도 1에 도시한 바와 같이, ECU프로그램에 의하여 구동모터(200) 역방향 커플링(260)에 연결된 볼베어링스크류(210)가 역방향으로 돌아가고 볼베어링스크류(210)의 구동나사산(230)에 맞물리는 그립나사산(220)에 의하여 그립(240)과 연결된 가이드블록(250)은 홀더(50) 방향으로 이동된다. 그리고 이동되는 상기 가이드블록(250)에 연결된 피스톤실린더(30)도 같은 방향으로 이동하는데 피스톤실린더(30)의 이 동시 발생한 오일의 압력 차로 인한 저항은 피스톤(20)의 오일통로(a24, b24)와 피스톤실린더(30)의 오일통로(a35, b35)를 통하여 상쇄하며 이동하며 피스톤(20)은 홀더(50)로 복귀 감속작용을 종료한다.

디스크(10)와 결합하여 있는 모터(300)는 전환장치에 의하여 충전장치로 연결된 충전 장치와 분리 되어 모든 제동기능을 중단한다.

제동 후 정지 작용은 다음과 같다.

작동 순서에 따라 압축 진공 작용으로 브레이크 디스크(10)는 회전에너지를 잃고 정지할 때 브레이크 디스크(10) 회전에 의하여 피스톤(20) 기준 하측 디스크 베인(a100)이 피스톤(20)과 가까워지면서 실린더(3) 용적이 좁아진만큼 오일의 압축으로 압축에너지가 축적됨과 동시에 브레이크 디스크(10) 회전에 의하여 피스톤(20) 기준 상측 디스크 베인(b100)은 피스톤(20)과 멀어지면서 실린더(3) 용적이 증가하면서 진공압이 발생한다.

압축 작용과 진공 작용에 의하여 제동작용을 하여 브레이크 디스크(10)는 정지는 하였으나 압축압과 진공압의 작용으로 축적된 에너지는 브레이크 디스크(10)를 역방향으로 회전하려는 반발에너지로 작용할 수 있음으로 정지 시 프로그램을 적용 휠 센서를 감지(정지신호감지)한다.

ECU프로그램에 의하여 구동모터(200) 역방향 커플링(260)에 연결된 볼베어링스크류(210)가 역방향으로 돌아가고 볼베어링스크류(210)의 구동나사 산(230)에 맞물리는 그립나사 산(220)에 의하여 그립(240)과 연결된 가이드블록(250)은 홀더(50) 방향으로 이동된다 그리고 이동되는 상기 가이드블록(250)에 연결된 피스톤실린더(30)도 같은 방향으로 이동하는데 피스톤실린더(30)의 이동시 발생한 오일의 압력 차로 인한 저항은 피스톤(20)의 오일통로(a24, b24)와 피스톤실린더(30)의 오일통로(a35, b35)를 통하여 상쇠하며 이동한다.

피스톤(20)은 피스톤실린더(30) 내로 확산한 압축 압 이 있는 한 피스톤(20)을 디스크(10) 방향으로 가압하는 자기배력 작용으로 디스크(10)를 가압하고 있는 상태이다.

이때 피스톤실린더(30)의 통로(a33, b33)의 개방으로 피스톤(20)기준 하측 실린더(3) 압축 압력은 홀더(50)의 오일통로(a51) 을 거처 통로(a53)와 피스톤실린더(30)의 개방된 통로(a33)를 통하여 피스톤실린더(30) 내의 압축압력 과 함께 개방된 통로(b33)를 향하여 홀더(50)의 통로(b53)를 통하여 오일통로(b51)로 진공압이형성 된 피스톤(20)기준 상측 실린더(3)로 흡입되므로 피스톤(20)을 가압하고 있는 압력은 완전히 소거되고, 피스톤(20) 기준 하측, 상측 압력이 0 이 된다.

도 3에 도시한 바와 같이, ECU프로그램에 의하여 구동모터(200) 순방향 커플링(260)에 연결된 볼베어링스크류(210)가 순방 향으로 돌아가고 볼베어링스크류(210)의 구동나사산(230)에 맞물리는 그립나사산(220)에 의하여 그립(240)과 연결된 가이드블록(250)을 브레이크 디스크(10) 방향으로 이동된다. 그리고 이동되는 상기 가이드블록(250)에 연결된 피스톤실린더(30)도 같은 방향으로 이동하는데 피스톤실린더(30)의 이 동시발생한 오일의 압력 차로 인한 저항은 피스톤(20)의 오일통로(a24, b24)와 피스톤실린더(30)의 오일통로(a35, b35)를 통하여 상쇄하며 이동한다.

피스톤실린더(30)에 의하여 피스톤(20) 또한 브레이크 디스크(10) 방향으로 함께 이동되면서 피스톤스프링(22)을 압착하면서 피스톤 롤러(21)를 브레이크 디스크(10)에 접촉함으로 피스톤이(20) 베인(a100)과 베인(b100) 사이의 실린더(3) 용적을 차단함으로 정지제동(파킹) 기능을 수행한다.

피스톤 롤러가 디스크 베인에 접종시의 동작을 설명하면, 도 4에 도시한 바와 같이, 디스크(10)가 시계 방향으로 회전 중 피스톤(20)기준 하측 실린더(3)의 용적 축소로 압력에 의한 제동기능을 수행한다.

피스톤 롤러(21)가 베인(a100)에 접동시 피스톤(20)은 베인(a100)의 미는 힘에 의하여 피스톤스프링(22)을 가압하면서 피스톤실린더(30) 방향으로 이동되는데 지정위치 통과 후 피스톤(20)의 바이패스통로(a23,b23)가 개방되고 피스톤(20)기준 하측 실린더(3) 내의 압축 압력은, 피스톤(20)에 구성된 바이패스통로(a25)를 통해 개방된 바이패스통로(a23)을 거처 오일통로(a24)를 통하여 피스톤실린더(30) 내로 유입 피스톤실린더(30) 내의 압력과 함께 오일통로(b24)를 통해, 개방된 바이패스통로(b23)을 거처 바이페스통로(b25)를 통하여 피스톤(20)기준 상측 진공압이 형성된 실린더(3)로 흡입되면서 압력을 소거함으로 도 5에 도시한 바와 같이, 제동기능을 일시적으로 상실하게 되나, 도 6에 도시한 바와 같이, 브레이크 디스크(10)의 회전에 의하여 피스톤 롤러(21)가 피스톤스프링(22)의 복원 작용에 의하여 디스크 베인(a100)에 접동회전 지정위치 통과 후 피스톤(20)에 구성된 바이패스통로(a23,b23)는 차단되고 피스톤(20) 기준 하측 디스크 베인(c100) 은 피스톤(20)과 가까워지면서 실린더(3)의 용적이 좁아 지는 만큼 오일의 압축 저항이 발생함과 동시에 피스톤(20)기준 상측 디스크 베인(a100) 은 피스톤(20)과 멀어지면서 실린더(3)의 용적이 증가하여 진공저항이 발생 되어 상기와 같이 다시 제동기능을 수행하되 피스톤(20)기준 하측 실린더(3) 내의 압축압력은 홀더(50)에 구성된 오일통로 (a51)를 통하여 체크밸브(a57)를 거처 피스톤실린더(30) 내로 확산되고 회전속도와 용적 변화에 비례한 이 압축압력은 피스톤(20)을 브레이크 디스크(10) 방향으로 가압하는 힘으로 작용함과 동시에 피스톤(20)기준 상측 실린더(3) 내의 진공압은, 피스톤(20)을 잡아당기는 힘으로 작용함으로 피스톤(20)은 피스톤실린더(30) 내에 압력이 존재하는 한 자기배력 작용에 의하여 진동 및 충격 등 외부환경(불규칙한 노면 등)의 어떠한 불안정한 환경에도 브레이크 디스크(10)를 가압하는 용적에 의한 제동 작용을 반복적으로 수행하도록 하게 되는 구조이다.

도 7은 본 발명의 제동장치의 다른 실시예로서, 구동모터(200) 대신 단순 전기의 on,off 방식으로 구동되는 전자변(200')의 자력에 의하여 피스톤실린더(30)가 이동하여 제동장치를 작동할 수 있도록 한 전자변구동방식을 도시한 단면도이다. 이와 같은 제동장치는 오토바이, 자전거. 전동기계류 등에 적용함이 바람직하다.

본 발명의 제동장치에서 또다른 구성으로 전자변구동방식을 도시한 도 7을 설명하면, 제동장치 조작(전기투입) 전자변(200')의 자력에 의하여 피스톤실린더(30)를 디스크(10) 방향으로 이동시킬때 전자변(200')의 작동에 힘이 많이 사용되지 않고 이동이 용이하도록 피스톤(20)에 오일통로(a24, b24)와 피스톤실린더(30)에 오일통로(a35, b35)로 오일이 이동할 수 있도록 구성함으로 피스톤실린더(30)의 이동시 발생하는 오일의 압력 차로 인한 저항을 상쇄시킨다.

상기 피스톤실린더(30)에 의하여 피스톤(20)도 브레이크 디스크(10) 방향으로 함께 이동되면서 피스톤스프링(22)을 압착하면서 피스톤 롤러(21)를 브레이크 디스크(10)에 접동하며 제동 부하를 발생할 수 있는 조건을 만듦과 동시에 상기 브레이크 디스크(10) 회전에 의하여 피스톤(20) 기준 하측 디스크 베인(a100)은 피스톤(20)과 가까워지면서 실린더(3)의 용적이 좁아지는 만큼 오일의 압축저항이 발생함과 동시에 브레이크 디스크(10) 회전에 의하여 피스톤(20) 기준 상측 디스크 베인(b100)은 피스톤(20)과 멀어지면서 실린더(3)의 용적이 증가하며 진공저항이 발생한다.

또한, 피스톤(20) 기준 하측의 실린더(3) 내의 압축압력은 홀더(50)에 구성된 오일통로(a51)를 통하여 체크밸브(a57)를 거처 피스톤실린더(30) 내로 확산 되고, 회전속도와 용적 변화에 비례한 이 압축압력은 피스톤(20)을 브레이크 디스크(10) 방향으로 가압하는 힘으로 작용함과 동시에 피스톤(20) 기준 상측의 실린더(3) 내의 진공압은, 피스톤(20)을 잡아당기는 힘으로 작용함으로 피스톤(20)은 피스톤실린더(30) 내에 압력이 존재하는 한 자기배력 작용에 의하여 진동 및 충격 등 외부환경의 어떠한 불안정한 환경에도 브레이크 디스크(10)를 가압함으로 용적에 의한 제동작용의 본연의 기능을 수행하도록 한 구조이다.

또한, 제동기능 수행 시 장치의 속도가 빠를수록 실린더(3) 내에 더 강한압력과 그 압력에 비례한 강한 제동력이 발생하는데 압축압력에 의한 제동장치의 파손 방지와 장치 모델별 설계data(속도, 최대하중, 관성, 용도 등)를 각각 시뮬레이션을 통한 제동거리 예측 프로그램에 적용 급제동시의 실린더(3) 내의 기계적 한계압력 분석과 각속도 별 급제동시 관성에 의한 회전체의 잠김현상 등 데이터를 파악 각 장치의 가장 안정적인 제동을 위한 실린더(3) 내 적정 압력 값을 분석 제동압 안정화 장치인 압력배출밸브(29)를 설계압력으로 조정 피스톤(20)에 구성한다,

제동장치 작동(전기투입)으로 감속완료 후 작용하는 것을 설명하면, 작동 순서에 따라 압축 진공 작용으로 브레이크 디스크의 회전력이 원하는만큼 감속 또는 정지 하였을 때 운전자는 제동스위치 조작(전기차단)으로 제동명령을 중지하면, 피스톤실린더(30)는 피스톤실린더스프링(32)의 복원작용으로 홀더(50) 방향으로 이동하는데 피스톤실린더(30)의 이동시 발생한 오일의 압력 차로 인한 저항은 피스톤(20)의 오일통로(a24, b24)와 피스톤실린더(30)의 오일통로(a35, b35)를 통하여 상쇄하며 이동한다.

이때 피스톤실린더(30)의 통로(a33, b33)가 개방되고 피스톤(20)기준 하측 실린더(3) 내의 압축압력은 홀더(50)에 구성된 오일통로(a51)를 거처 통로(a53)와 피스톤실린더(30)에 구성된 개방된 오일통로(a33)를 통하여 피스톤실린더(30) 내의 압축압과 함께 개방된 오일통로 통로(b33)를 통해 홀더(50)의 통로(b53)를 거처 오일통로(b51)로 상기한 피스톤(20)기준 상측 진공압이 형성된 실린더(3) 내로 흡입되면서 피스톤(20)을 가압하고 있는 압축압은 소진되고 피스톤(20)도 피스톤실린더(30)를 따라 홀더(50)로 복귀 감속작용을 종료한다.

본 장치의 다른 실시예는 하이브리드 및 모터 차량의 경우 언덕 등판 도중,정차하였다가 다시 출발 시 도로의 경사도에 따라 차체 무게가 가중되어 모터에 큰 부하로 작용하여 평상시보다 2~3배의 동력의 힘이 더 필요하다.

차량설계시 어쩔수 없이 고용량의 모터를 사용하거나 보조엔진을 장착 해야하는 비효율적 문제가 여기에 있다.

본 발명의 장치는 언덕길 등판 등에서 디스크와 결합하여 있는 모터를 주동력으로 디스크 베인을 유압 또는 공압펌프모터로 구성하여 보조 동력장치로 힘이 필요한 언덕 등판 등에 활용할 수 있도록 구성함으로써, 차량설계시 주동력 장치(모터)의 용량을 줄일 수 있고 보조엔진을 생략할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제동장치의 또다른 실시예로서, 유압(또는 공압) IN, OUT 라인 및 콘트롤 밸브를 추가구성한 용적형 제동 및 디스크베인 유압모터 일체형을 도시한 단면도이다.

도 9는 디스크베인 유압모터 작동전 유압밸브의 차단상태를 도시한 단면도이다.

도 10은 유압펌프모터가 작동하여 시계방향회전 도시한 단면도이다.

도 11은 디스크베인 유압모터 일체방식의 유압펌프 모터작동 A피스톤 롤러가 베인접동 시 유압라인 차단을 도시한 단면도이고, 도 12는 디스크베인 유압모터 일체방식의 유압펌프모터가 작동하여 반시계방향회전 도시한 단면도이다.

여기서, 상기 모터, 공급라인 등은 유압을 예로들어 설명하지만, 유압 뿐 아니라 공압으로도 장치를 구성할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 제동장치에서 또다른 구성으로 용적형제동 및 디스크베인유압모터 일체형 제동장치를 도 9를 설명하면, 액셀(가속페달) 작동 주행중 모터동력부족(등판주행등)으로 주동력 모터의 RPM이 설정이하로 떨어질 경우, 또는 정차후 다시 출발할 경우, ECU 프로그렘에 의하여 구동모터(200) 순방향 커플링(260)에 연결된 볼베어링스크류(210)가 순방향으로 돌아가고 볼베어링스크류(210)의 구동나사산(230)에 맞물리는 그립나사산(220)에 의하여 그립(240)과 연결된 가이드블록(250)을 디스크(10) 방향으로 이동된다 그리고 이동되는 상기 가이드블록(250)에 연결된 피스톤실린더(30)도 같은 방향으로 이동하는데 피스톤실린더(30)의 이동시 발생한 오일의 압력 차로 인한 저항은 피스톤(20)의 오일통로(a24, b24)와 피스톤실린더(30)의 오일통로(a35, b35)를 통하여 상쇠하며 이동한다.

피스톤실린더(30)에 의하여 피스톤(20) 또한 디스크(10) 방향으로 함께 이동되면서 피스톤스프링(22)을 압착하면서 피스톤 롤러(21)를 디스크(10)에 접촉함으로 피스톤이(20) 베인(a100)과 베인(b100) 사이의 실린더(3) 용적을 차단함으로 보조동력장치로 활용할 수 있는 조건을 만든다.

여기서 제동기능과 다른 점은 도 10에서 보는 바와 같이, 전환밸브(700)가 정방향쪽으로 개방함으로 탱크(800)유압이 공급라인(IN800)을 통하여 유입 됨과 동시에 A피스톤(20)쪽 홀더(50)에 구성된 유압라인(a500)의 솔레노이드(a600)와 B피스톤(20)쪽 홀더(50)에 구성된 유압라인(b500)의 솔레노이드(b600)를 개방하고 라인을 통해 유입된 유압은 A피스톤(20)기준 상측 실린더(3)와 B피스톤(20)기준 하측 실린더(3)로 유입된 유압의 압력이 베인(b100)와 베인(a100)을 가압함으로 디스크(10)를 유압의 힘으로 회전시키고, 일부 유압은 체크밸브(57)를 거처 실린더(30) 내로 유입되어 피스톤을 가압함으로 안정적으로 디스크(10)를 회전 시킨다.

또한, 제동기능과 달리 유압에 의한 디스크(10) 회전으로 발생된 A피스톤(20)기준 하측 실린더(3)와 B피스톤(20)기준 상측 실린더(3)의 오일이 저항 압력으로 작용하지 못하도록 A피스톤(20)쪽 홀더(50)에 구성된 유압라인(c500)의 솔레노이드(c600)와 B피스톤(20)쪽 홀더(50)에 구성된 유압라인(d500)의 솔레노이드 (d600)를 개방하여 전환밸브(700)를 거처 유압회수라인(OUT800)을 통하여 탱크(800)로 유입되도록 구성한다.

탱크(800)의 유압은 ECU프로그램에 의하여 압력센서를 통해 감지하고, 설정이하 감지시 별도로 구성된 유압펌프를 가동하여 항상 일정하게 압력을 유지한다.

여기서, 유압펌프로는 전기모터 또는 압축공기모터 또는 소형엔진(내연기관)으로 구성할 수 있다.

다시 제동기능 수행시(도 9) ECU프로그램에 의하여 A피스톤(20)쪽 홀더(50)에 구성된 유압라인(c500)의 솔레노이드(c600)와 B피스톤(20)쪽 홀더(50)에 구성된 유압라인(d500)의 솔레노이드(d600)를 A피스톤(20)쪽 홀더(50)에 구성된 유압라인(a500)의 솔레노이드(a600)와 B피스톤(20)쪽 홀더(50)에 구성된 유압라인(b500)의 솔레노이드(b600)를 그리고 전환밸브(700)를 순차적으로 차단한다.

디스크(10)가 시계방향으로 회전 중 피스톤 롤러(21)가 베인(a100)에 접동시 피스톤(20)은 베인(a100)의 미는 힘에 의하여 피스톤스프링(22)을 가압하면서 피스톤실린더(30) 방향으로 이동되는데 지정위치 통과 시 ECU프로그램에 의하여 휠 위치센서감지로 A피스톤(20)쪽 홀더(50)에 구성된 유압라인(c500)의 솔레노이드 (c600)와 유압라인(a500)의 솔레노이드(a600)를 차단하여 유압누설을 방지하고 제동장치 동작 때와 같이, 피스톤(20)의 바이패스통로(a23,b23)가 개방되고 피스톤(20) 기준 상측 실린더(3) 내의 압축 압력은, 피스톤(20)에 구성된 바이패스통로(b25)를 통해 개방된 바이패스통로(b23)을 거처 오일통로(b24)를 통하여 피스톤실린더(30) 내로 유입 피스톤실린더(30) 내의 압력과 함께 오일통로(a24)를 통해, 개방된 바이패스통로(a23)을 거처 바이페스통로(a25)를 통하여 피스톤(20) 기준 하측 실린더(3)로 흡입되면서 압력을 소거함으로 유압모터 기능을 일시적으로 상실하게 되나(이때 반대측 180도 위치 B피스톤(20)은 유압모터 작동 유지하여 구조적으로 360도 회전하는 동안 지속적 유압모터 기능이 가능), 디스크(10)의 회전에 의하여 피스톤 롤러(21)가 피스톤스프링(22)의 복원 작용에 의하여 디스크 베인(a100)에 접동회전 지정위치 통과 후 피스톤(20)에 구성된 바이패스통로(a23,b23)는 차단되고 ECU프로그램에 의하여 휠 위치센서감지로 A피스톤(20)쪽 홀더(50)에 구성된 유압라인(c500)의 솔레노이드(c600)와 유압라인(a500)의 솔레노이드(a600)를 개방 하여 A피스톤(20)기준 상측 디스크 베인(a100)으로 탱크(800)의 유압이 유압라인(a500)을 통하여 공급 유압의 힘으로 베인(a100)을 다시 가압함으로 디스크(10)를 회전시키고 또한 일부 유압은 체크밸브(57)를 거처 실린더(30) 내로 유입 피스톤을 가압함으로 안정적으로 디스크(10)를 회전시킨다.

이와 같은 본 발명의 제동장치는 작동명령 전달이 센서(스위치) 의하여 전기 신호로 작동됨으로 제동장치의 빠른 응답 제동기능을 프로그램입력으로 디지털화가 가능하다.

또한, 각종센서(휠 속도센서, 핸들 회전각센서, 전방 물체 거리감지센서, 기울기 센서, 무게 밸런스 감지센서, 외기온도센서 등)를 활용하여 ECU에 인공지능기능을 접목할 수 있다.(거리감지 센서에 의한 알람기능 및 근 접지 자동 감속 및 제동기능, 휠 속도센서에 의한 제동장치작동 정지시간 프로그램분석 설정시간 초과제동 시 제동장치점검 알림 기능 등)

또한, 각 차종의 data를 프로그램으로 입력 사용할 수 있음으로 단일모델 제동장치로 다양한 차량에 적용할 수 있어 호환 범위가 넓다.

적용될 수 있는 장치로는 전기를 사용할 수 있는 모든 회전체의 제동, 자동차, 기차, 비행기, 오토바이, 각종 구동 기계류 등에 적용할 수 있다.

3: 실린더 10: 브레이크 디스크
20: 피스톤 21: 피스톤 롤러
22: 피스톤스프링
a23: 피스톤 하측 바이패스통로
b23: 피스톤 상측 바이패스통로
a24: 피스톤 하측 오일 통로
b24: 피스톤 상측 오일 통로
a25: 피스톤 하측 바이패스통로
b25: 피스톤 상측 바이패스통로
a27: 피스톤 하측일 방향 체크밸브
b27: 피스톤 상측일 방향 체크밸브
28: 피스톤 롤러 베어링
29: 피스톤 압력배출밸브
30: 피스톤실린더
32: 피스톤실린더 스프링
a33: 피스톤실린더 하측 압소거 통로
b33: 피스톤실린더 상측 압소거 통로
a35: 피스톤실린더 하측 오일 통로
b35: 피스톤실린더 상측 오일 통로
50: 홀더
a51: 홀더 하측 오일 통로
b51: 홀더 상측 오일 통로
a57: 홀더 하측일 방향 체크밸브
b57: 홀더 상측일 방향 체크밸브
100: a, b, c 디스크 베인
200: 구동모터(스테핑 모터)
200' 전자변(솔레노이드방식구동)
210: 볼베어링스크류
220: 그립나 사선 230: 구동나사 선
240: 그립
250: 가이드블록(구동모더(200)힘을 피스톤실린더(30)에전달하는장치)
260: 커플링 300: 모터
310:모터 회전자(자석) 320:모터 고전자(코일)
400: 실린더 충전물(오일)주입 구
410: 실린더충전물(오일)배출구
500: 케이싱 510: 케이싱 방열 핀
a500, b500, c500, d500:유압 또는 공압라인
a600, b600, c600, d600:솔레노이드
700:전환밸브
800:탱크
IN800:공급라인
OUT800:유압회수라인

Claims

소정의 간격을 두고 복수의 디스크 베인이 외경에 형성되는 브레이크 디스크;
상기 브레이크 디스크가 내설되며, 상기 디스크 베인에 의해 실린더 내부의 공간이 복수개로 구획되는 실린더 케이스;
상기 브레이크 디스크에 접동하는 피스톤 롤러를 구비하여, 상기 피스톤 롤러와 어느 하나의 디스크 베인 사이에 발생하는 압축압력 저항과, 상기 피스톤 롤러와 다른 하나의 디스크 베인 사이에 발생하는 진공압력 저항이 상기 브레이크 디스크에 제동부하로 작용하여 감속 및 제동을 하는 피스톤 구동부;
프로그램에 의한 ECU의 전기 신호를 받아 정방향 또는 역방향으로 작동하는 구동모터; 및
상기 구동모터의 동작에 의해 상기 피스톤 구동부를 작동시키는 구동부 작동수단:
을 포함하는 것을 특징으로 하는 용적형 제동장치.
제1항에 있어서,
상기 피스톤 구동부는,
상기 구동모터의 작동에 의해 이동되는 피스톤실린더;
상기 피스톤실린더의 전방에 설치되어 상기 피스톤실린더에 의하여 함께 이동되는 피스톤;
상기 피스톤의 전방에 개제되어 상기 브레이크 디스크에 접동되어 제동부하를 발생하는 피스톤 롤러;
상기 피스톤실린더와 상기 피스톤 사이에 장착되어 상기 피스톤을 탄성지지하는 피스톤스프링;
상기 실린더 케이스에 결합되며 상기 부품들이 내설되는 케이싱; 및
상기 케이싱 내부에 설치되며, 상기 케이싱과의 사이에 오일통로가 형성되도록 하는 홀더;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 용적형 제동장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 피스톤 구동부는 상기 실린더 케이스의 양측에 설치되어, 상기 구동모터로 상기 피스톤 구동부를 작동시켜 2개의 피스톤 롤러가 상기 브레이크 디스크 및 디스크 베인에 접동하여 용적 변화를 이용한 제동부하를 발생하는 것을 특징으로 하는 용적형 제동장치.
제1항에 있어서,
상기 디스크 베인은 상기 피스톤 롤러가 저항을 받지 않고 부드럽게 회전할 수 있도록 상기 브레이크 디스크에 대하여 완만한 곡선을 가진 삼각형 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 용적형 제동장치.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 디스크 베인은 상기 브레이크 디스크가 회전 시 편심되지 않도록 상기 브레이크 디스크 외경에 3개로 구성하여 120°의 간격으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용적형 제동장치.
제1항에 있어서,
상기 실린더 케이스 내의 충전물은 비압축성 오일, 각종 기체류, 오일과 기체의 혼합물 중 선택되는 하나로 구성하는 것을 특징으로 하는 용적형 제동장치.
제1항에 있어서,
상기 피스톤 구동부에는 한계압력 이상은 바이패스 시킴으로 제동장치의 파손을 방지하기 위한 압력배출밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 용적형 제동장치.
제7항에 있어서,
상기 압력배출밸브와 상기 피스톤 롤러 사이에는 체크밸브가 설치되고,
상기 체크밸브를 거친 충전물은 바이패스통로를 통하여 진공압이 형성된 실린더로 유입된 후 바이패스되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 용적형 제동장치.
제2항에 있어서,
상기 케이싱과 홀더 사이에 형성된 오일통로로 유입된 오일이 역류하지 못하도록 체크밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 용적형 제동장치.
제1항에 있어서,
상기 브레이크 디스크에 결합되며, 주동력장치 또는 보조동력 장치로 사용가능한 디스크모터가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 용적형 제동장치.
제10항에 있어서,
상기 디스크모터는 코어리스 모터로서 회전자를 구성하고, 상기 실린더 케이스에는 고정자를 구성하는 것을 특징으로 하는 용적형 제동장치.
제1항에 있어서,
상기 실린더 케이스에는 실린더 충전물을 주입하기 위한 주입구가 구비되는 것을 특징으로 하는 용적형 제동장치.
제1항에 있어서,
상기 구동부 작동수단은 상기 구동모터의 모터축과 커플링에 연결된 볼베어링스크류;
상기 볼베어링스크류의 구동나사산에 맞물리는 그립나사산이 형성된 그립;
상기 그립과 연결되어 직선이동하는 가이드블록;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용적형 제동장치.
제2항에 있어서,
상기 피스톤실린더를 이동시킬 때 상기 구동모터의 작동에 힘이 많이 사용되지 않고 이동이 용이하도록 상기 피스톤에 오일통로가 형성되고, 상기 피스톤실린더에 오일통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 용적형 제동장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
유압 또는 공압을 공급하는 탱크;
상기 탱크의 유압 또는 공압이 공급되어 상기 브레이크 디스크를 회전시키기 위한 공급라인;
상기 공급라인을 개폐하는 전환밸브;
가 더 포함되는 것을 특징으로하는 용적형 제동장치.
소정의 간격을 두고 복수의 디스크 베인이 외경에 형성되는 브레이크 디스크;
상기 브레이크 디스크가 내설되며, 상기 디스크 베인에 의해 실린더 내부의 공간이 복수개로 구획되는 실린더 케이스;
상기 브레이크 디스크에 접동하는 피스톤 롤러를 구비하여, 상기 피스톤 롤러와 어느 하나의 디스크 베인 사이에 발생하는 압축압력 저항과, 상기 피스톤 롤러와 다른 하나의 디스크 베인 사이에 발생하는 진공압력 저항이 상기 브레이크 디스크에 제동부하로 작용하여 감속 및 제동을 하는 피스톤 구동부; 및
상기 피스톤 구동부의 피스톤실린더를 이동시키기 위한 전자변;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 용적형 제동장치.
제16항에 있어서,
상기 피스톤 구동부는,
상기 전자변의 작동에 의해 이동되는 피스톤실린더;
상기 피스톤실린더의 전방에 설치되어 상기 피스톤실린더에 의하여 함께 이동되는 피스톤;
상기 피스톤의 전방에 개제되어 상기 브레이크 디스크에 접동되어 제동부하를 발생하는 피스톤 롤러;
상기 피스톤실린더와 상기 피스톤 사이에 장착되어 상기 피스톤을 탄성지지하는 피스톤스프링;
상기 실린더 케이스에 결합되며 상기 부품들이 내설되는 케이싱; 및
상기 케이싱 내부에 설치되며, 상기 케이싱과의 사이에 오일통로가 형성되도록 하는 홀더;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 용적형 제동장치.