KR20240017550A - 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치 - Google Patents

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KR20240017550A
KR20240017550A KR1020220095405A KR20220095405A KR20240017550A KR 20240017550 A KR20240017550 A KR 20240017550A KR 1020220095405 A KR1020220095405 A KR 1020220095405A KR 20220095405 A KR20220095405 A KR 20220095405A KR 20240017550 A KR20240017550 A KR 20240017550A
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한방우
이건희
신동호
김영훈
홍기정
박대훈
박인용
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한국기계연구원
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Abstract

본 발명은 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치는 링 형태로 포집되는 공간을 형성하는 저장부 및 상기 저장부의 내측 링에 형성되어 상기 저장부로 먼지를 유입시키는 슬릿을 포함하고, 바퀴의 림 내측에 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치{DUST COLLECTOR FOR PROCESSING DUST GENERATED BY BRAKE PAD WEAR}
본 발명은 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 브레이크 패드의 마모에 의해 발생하는 먼지를 필터, 흡입 팬 등의 구성 없이 간단한 구성만으로 포집할 수 있는 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치에 관한 것이다.
도심 내 발생하는 미세먼지의 주 발생원인 중 하나는 이동오염원인 자동차이다. 따라서, 도심 내 미세먼지 저감을 위해서는 자동차에서 발생하는 미세먼지를 저감시키는 것이 필요하다.
자동차에서 발생하는 미세먼지는 배기가스 외에도 타이어 및 브레이크 패드의 마모에 의해 다량 발생한다. 최근 수소 및 전기자동차의 증가로 인해 자동차 배기가스에 의한 미세먼지 발생은 점차 조금씩 줄어들 것으로 예상되나, 타이어 및 브레이크 패드 마모에 의한 미세먼지 발생은 수소 및 전기자동차의 경우에도 발생됨으로 이를 줄이기 위한 기술이 필수적이다.
종래 자동차 타이어 또는 브레이크 패드 마모에 의해 발생하는 먼지를 집진하는 장치가 다수 알려져 있는데, 대부분 필터를 이용하여 입자를 포집하는 방식이 사용되었다. 그러나 필터식 공기정화장치의 경우 필터에 의한 압력 손실 문제로 입자를 포함한 공기의 유입이 어려워 실질적으로 미세먼지를 포집하는데 어려움이 존재한다. 이를 해결하기 위해 필터 후단에 팬을 설치하여 공기를 흡입해 미세먼지를 포집하는 방식도 고려되었지만, 이 경우 흡입을 위한 팬의 존재로 장치의 구성이 커지고 복잡해지는 단점이 존재한다. 나아가 섬유 필터의 경우에는 필터의 세척 및 재생이 어려워 필터를 자주 교체해 주어야 한다는 한계가 있다.
대한민국 등록특허 제10-2112358호
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 필터, 흡입 팬 등의 구성 없이 간단한 구성만으로 브레이크 패드의 마모에 의해 발생하는 먼지를 바퀴 휠의 림 내측면에서 원심력과 관성력에 의해 쉽게 포집할 수 있는 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치를 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 링 형태로 포집되는 공간을 형성하는 저장부; 및 상기 저장부의 내측 링에 형성되어 상기 저장부로 먼지를 유입시키는 슬릿을 포함하고, 바퀴의 림 내측에 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 슬릿은 원주 방향을 따라 복수 개 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 슬릿은 바퀴의 회전 방향으로 개방 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 슬릿은 상기 내측 링에 'ㄷ'자 형태로 절개된 절개부가 반경 방향 내측으로 휘어지거나 절곡된 형태로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 슬릿은 개폐될 수 있다.
여기서, 상기 저장부의 일측에는 포집된 먼지를 토출시키는 토출구가 형성될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치에 따르면 필터, 흡입 팬 등의 구성 없이 간단한 구성만으로 브레이크 패드의 마모에 의해 발생하는 먼지를 포집할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 바퀴 휠 내측면에 장착되므로 차량의 디자인에 변화를 거의 주지 않고 장착 가능하기 때문에 버스, 특수 차량, 승용차를 포함하여 모든 차량에 적용할 수 있다는 장점도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 4는 브레이크 패드 마모에 의해 발생하는 입자 크기 분포를 도시하는 그래프이다.
도 5는 입자 크기별 포집에 영향을 주는 메커니즘을 설명하는 그래프이다.
실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치의 구성을 설명하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치의 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치(200)는 저장부(210) 및 슬릿(215)을 포함하여 구성될 수 있다.
저장부(210)는 링 형태로 포집되는 공간을 형성한다. 즉, 외측 링(201)과 내측 링(202) 사이에 이격 공간이 형성되고 후술하는 슬릿(215)을 제외한 밀폐된 링 형태로 형성될 수 있다.
도 1에 도시되어 있는 것과 같이 본 발명에 따른 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치(200)는 바퀴(100) 휠(110)의 림(115) 내측면에 형성되기 때문에 림(115) 내측면에 밀착될 수 있도록 외측 링(201)은 수평면의 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 내측 링(202)도 외측 링(201)과 같이 수평면의 형태로 형성될 수 있다
저장부(210)의 링 폭은 바퀴(100) 휠(110)의 림(115) 폭에 대응하도록 형성되는 것이 바람직하다.
슬릿(215)은 저장부(210)의 내측 링(202)에 형성되는데, 슬릿(215)을 통해 브레이크 패드의 마모에 의해 발생하는 미세 먼지를 저장부(210)에 유입시켜 포집할 수 있다.
이때, 도시되어 있는 것과 같이 슬릿(215)은 저장부(210)의 내측 링(202)을 따라 원주 방향으로 복수 개 이격 형성되는 것이 바람직하다. 도면에서 저장부(210)의 크기 및 슬릿(215)의 크기는 본 발명을 설명하기 위해 다소 과장되어 도시한 것으로 실제 모양 및 크기 등은 도시된 것과 다를 수 있다.
이때, 슬릿(215)의 개방면은 바퀴(100)의 회전 방향으로 개방 형성되는 것이 바람직하다. 후술하는 바와 같이 본 발명에 따른 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치(200)는 바퀴(100)가 회전할 때 관성력과 원심력에 의해 먼지 입자가 이동하여 포집된다. 원심력에 의해 바퀴(100) 내 미세먼지는 바퀴(100) 내측에서 림(115)을 향하여 반경 방향 외측으로 이동하게 되고, 관성력에 의해 바퀴(100)가 회전할 때 상대적으로 바퀴(100) 회전 방향 반대 방향으로 이동하여, 개방면이 바퀴(100)의 회전 방향으로 개방 형성된 슬릿(215)을 통해 저장부(210)로 쉽게 이동되어 포집될 수 있다.
이와 같이 바퀴(100)의 회전 방향으로 슬릿(215)을 개방 형성하기 위하여, 도 2에 도시되어 있는 것과 같이 내측 링(202)에 'ㄷ'자 형태로 절개된 절개부(216)가 반경 방향 내측으로 휘어지거나 절곡된 형태로 슬릿(215)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 슬릿(215)은 개폐될 수 있다. 일 예로 도 2와 같이 절곡 형성되는 절개부(216)의 절곡 부위에 회동 구조를 형성하여 슬릿(215)을 개폐시킬 수 있다. 슬릿(215)이 개폐되므로 슬릿(215)의 개방면의 크기를 조절하거나 완전히 폐쇄시킬 수 있다.
저장부(210)의 일측에는 저장부(210) 내부에 포집된 먼지를 토출시키는 토출구(220)가 형성될 수 있다. 이때, 토출구(220)에 음압을 형성하는 음압 장치(미도시)를 장착하여 저장부(210) 내부의 먼지를 흡입하여 외부로 배출시킬 수 있다.
상기와 같이 구성되는 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치(200)는 내구성이 좋고 가벼운 플라스틱이나 금속 재질로 형성될 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치(200)의 먼지 포집 동작을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치의 동작을 설명하는 도면이고, 도 4는 브레이크 패드 마모에 의해 발생하는 입자 크기 분포를 도시하는 그래프이고, 도 5는 입자 크기별 포집에 영향을 주는 메커니즘을 설명하는 그래프이다.
도 3에 도시되어 있는 것과 같이 바퀴(100) 내측에는 차량의 차륜과 연동하여 회전하는 브레이크 디스크(120)가 배치된다. 브레이크 디스크(120)는 차륜이 회전하는 경우에 함께 회전하고 브레이크 디스크(120)를 통해 제동력이 발생하게 되면 차륜도 함께 제동하게 된다.
브레이크 디스크(120)는 브레이크 캘리퍼(130)와 함께 차량의 제동 장치를 구성한다. 브레이크 캘리퍼(130) 내부에는 운전자가 브레이크 패달을 밟았을 때 유압에 의해 이동하는 브레이크 패드(미도시)가 배치되는데, 운전자의 브레이크 패달 조작에 따라 상기 브레이크 패드가 브레이크 디스크(120)와 접촉하거나 접촉이 해제되며 제동을 하게 된다. 즉, 브레이크 패드가 이동하여 브레이크 디스크(120)와 접촉할 때의 마찰력으로 브레이크 디스크(120)의 회전을 제동시킬 수 있다.
브레이크 디스크(120) 및 브레이크 캘리퍼(130)를 이용한 차량의 제동 장치에 관한 구성은 공지된 기술 내용이기 때문에, 이에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
브레이크 패드는 결합재, 경화제, 마찰조정재를 포함하여 구성될 수 있다. 결합재는 원료를 본딩하여 굳히는 용도로 주로 페놀수지가 사용될 수 있다. 경화제는 결합된 원료의 강도를 높이기 위한 것으로 유기 섬유, 또는 무기 섬유가 사용될 수 있다. 마찰조정재는 마찰 효과를 위한 것으로 윤활유, 유기 충전재, 무기 충전재, 연마재, 금속 분말 등 다양한 원료가 용도에 따라 혼합될 수 있다. 이와 같이 구성되는 브레이크 패드가 마찰에 의해 미세입자로 배출되어 인체에 흡입되는 경우 호흡기질환, 안질환, 및 피부질환 등으로 인체에 해로운 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
브레이크 디스크(120)에 브레이크 패드가 밀착하여 마찰력이 작용할 때 브레이크 패드가 마모되어 미세입자를 발생시킬 수 있다. 이때, 발생된 미세입자는 브레이크 디스크(120)의 회전 방향으로 브레이크 캘리퍼(130) 후방으로 배출될 수 있다.
도 4는 브레이크 패드 마모에 의해 발생하는 크기 분포를 측정한 결과를 보여주는데, 10㎛ 이하 크기의 입자가 대부분 발생하는 것을 확인할 수 있다.
도 5는 입자 크기별 입자 포집에 영향을 주는 메커니즘을 도시하는데, 1㎛ 이상 크기의 입자에서는 impaction(충돌, 관성)에 의한 영향이 지배적임을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 브레이크 패드에서 마찰에 의해 입자 발생시 바퀴(100)의 회전에 의해 휠(110) 내부에서는 원심력과 관성력에 의해 림(115) 안쪽으로 입자의 이동이 발생하게 되어, 전술한 바와 같이 해당 위치에 집진 장치(200)를 설치하여 효과적으로 마모 입자를 포집할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100: 바퀴
110: 휠
115: 림
120: 브레이크 디스크
130: 브레이크 캘리퍼
200: 먼지 집진 장치
201: 외측 링
202: 내측 링
210: 저장부
215: 슬릿
216: 절개부
220: 토출구

Claims (6)

  1. 링 형태로 포집되는 공간을 형성하는 저장부; 및 상기 저장부의 내측 링에 형성되어 상기 저장부로 먼지를 유입시키는 슬릿을 포함하고,
    바퀴의 림 내측에 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 슬릿은 원주 방향을 따라 복수 개 형성되는 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 슬릿은 바퀴의 회전 방향으로 개방 형성되는 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 슬릿은 상기 내측 링에 'ㄷ'자 형태로 절개된 절개부가 반경 방향 내측으로 휘어지거나 절곡된 형태로 형성되는 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 슬릿은 개폐되는 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 저장부의 일측에는 포집된 먼지를 토출시키는 토출구가 형성되는 브레이크 패드 마모에 의한 먼지 집진 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102112358B1 (ko) 2018-08-07 2020-05-18 서한산업(주) 브레이크 디스크 분진회수장치

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