JP7145372B2

JP7145372B2 - 発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置

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Publication number: JP7145372B2
Application number: JP2021547305A
Authority: JP
Inventors: ソクホジャン
Original assignee: Jsh Eco Energy Co ltd
Current assignee: Jsh Eco Energy Co ltd
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2022-10-03
Anticipated expiration: 2040-01-15
Also published as: AU2020220766A1; EP3926198B1; US20220089134A1; KR102074738B1; EP3926198A1; EP3926198A4; CN113412375A; CN113412375B; JP2022527431A; CA3129590A1; WO2020166833A1; MX2021009691A; BR112021015957A2; CA3129590C; AU2020220766B2

Description

本発明はディスクブレーキに関するもので、より詳しくは固定的に設置されるコイル体を有する固定板と、固定板の両側で回動する磁石体を有する一対の回転板との電気的作用によって発電及び駆動とともに駆動体の制動を可能にする発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置に関するものである。

現在、一般的な陸上運送手段としては自動車やバイクを挙げることができる。このような自動車やバイクはエンジンの駆動による動力を発生させて車輪を回転させることにより駆動可能になる。

一方、このような自動車やバイクは走行中の制動が必須に適用されるものであり、その制動装置としては、石綿パッドを用いてディスクの側面に摩擦を与えて制動するか、金属ライニングを用いてドラムの表面に摩擦抑制力を与えて制動することになる。

しかし、前記のような従来の制動手段は、その圧迫摩擦の過程で石綿や金属の摩耗による微細金属粉末が発生することになるが、このような微細粉末は環境汚染の主原因になっており、このような環境汚染によって人の呼吸器疾患など、健康をこわす深刻な問題点があった。

特に、最近、世界保健機構は非喫煙者の肺癌発生率が高い理由は公害によるものであると発表した。実際に自動車のブレーキ及びクラッチパッドで発生する微細重金属公害問題は自動車の台数の増加につれて社会的に深刻な問題となるので、これを改善することが至急な実情である。

よって、前記のような問題点を解決するために、電磁式ブレーキ装置が提案されたことがある。

しかし、前記のような従来の電磁式ブレーキ装置は大部分がＡＢＳシステムのような補助的な制動機能のみ達成するか電磁石によって作動する構造を有するので、その制動力に限界があった。

また、摩擦制動に重点を置いているので、電気消耗量が増加する問題点があった。

韓国実用新案登録第２０－０１２７５１９号公報韓国特許登録第１０－１０４５７０９号公報韓国特許登録第１０－０２８０６２７号公報韓国特許登録第１０－０９５７６３５号公報

本発明は前記のような諸般問題点を解決するために創案されたものであり、コイル体が放射状に配列された固定板と、コイル体に対応するように磁石体が放射状に配列された回転板との間の電気的引力作用による１次制動と摩擦による２次制動が可能であるので、制動過程で金属粉末の発生を最小化するなど、環境汚染を予防するための発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置を提供することを本発明の目的とする。

また、コイル体と磁石体との間の電気的作用によって電気生産が可能であるので、電気の発電及び使用と電動力を得ることができるようにするなど、その使用効率性を一層向上させるための発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置を提供することを本発明の他の目的とする。

前記目的を達成するための具体的な手段としては、非磁性体から構成され、両側には中心から放射状に多数のコイル体が形成され、駆動軸の周囲で、回転時に駆動軸と干渉しないように車体に固定される固定板と、非磁性体から構成され、固定板の両側に対応するように駆動軸にキーを介して結合されて駆動軸とともに回転し、固定板に対応する面にはコイル体に対応する多数の磁石体が放射状に形成され、圧縮スプリングによって弾持された両側一対の回転板とからなり、コイル体からの所定符号の電荷によって電力を生産してバッテリーに貯蔵して駆動可能にするディスクユニットと；

回転板に近くに設けられ、ブレーキペダルの作動による磁石体の磁場による電圧を検出し、検出電圧によってバッテリーに貯蔵された電流をコイル体に印加してコイル体を電磁石化させ、回転板の磁石体と相異なる極性で作用させて回転板の引力による制動力を付与するホールセンサーと；

回転板の両側周囲に対称状に設けられ、ホールセンサーの出力許容範囲を外れたブレーキペダルの作動によって両側回転板を押圧して摩擦力によって制動力を付与する制動手段とを含んでなり、

ホールセンサーは、

ブレーキペダルの圧迫力の増大によって磁石体との間隔が小さくなって検出電圧が増大するように構成されることによって達成することができるものである。

以上のように、本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置は、固定板と回転板との間の電気的引力作用による制動及び摩擦作用による制動の兼用が可能であるように構成されるので、摩擦制動を最小化して安定的な制動を可能にしながらも石綿や金属の摩擦による金属粉末の発生を最小化すなど、環境汚染を予防することができる効果を得ることができるものである。

また、コイル体と磁石体との間の電気的作用による電気の生産及び駆動が可能であるので、安定的な電気の使用及び低燃料による駆動を可能にするなど、使用上の効率性が一層向上する効果を得ることができるものである。

本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置の全体概略図である。本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置の制動構造の要部を示す図である。本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置のディスクユニットの分解斜視図である。本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置のディスクユニット及び制動手段の結合断面図である。本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置の電気的制動状態を示す図である。本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置の機械的制動状態を示す図である。

本明細書及び請求範囲に使用された用語や単語は通常的又は辞書的意味に限定して解釈されてはいけなく、発明者は自分の発明を最良の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に即して本発明の技術的思想に合う意味及び概念に解釈されなければならない。

したがって、本明細書に記載された実施例と図面に示された構成は本発明の最も好適な一実施例に過ぎないだけで、本発明の技術的思想を全部代弁するものではないので、本出願の時点にこれらを代替することができる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。

以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置の全体概略図、図２は本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置の制動構造の要部を示す図、図３は本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置のディスクユニットの分解斜視図、図４は本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置のディスクユニット及び制動手段の結合断面図である。

図１～図４に示すように、本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置は、ディスクユニット１００と、ホールセンサー２００と、制動手段３００とからなる。

まず、ディスクユニット１００は、本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置の構成において、発電と駆動力の提供のために構成されたものであり、固定板１１０と、回転板１２０、１２０’とからなる。

ここで、固定板１１０は環形板の形状を有するものであり、非磁性体から構成され、中央には回動する車輪の駆動軸１０が干渉なしに貫通し、車体（図示せず）に固定的に取り付けられるように構成される。

また、固定板１１０には多数のコイル体１１１、１１１’が配設され、コイル体１１１、１１１’は中央を中心に放射状に配置されるように構成される。

一方、本発明で、コイル体１１１、１１１’は無コアコイル体からなり、それぞれのコイル体１１１、１１１’は固定板１１０を貫通して両側に同等に露出され、それぞれのコイル体は直列で連結されるように構成される。

前記回転板１２０、１２０’は両側の一対から構成され、前記固定板１１０の両側に対応する環形円板状を成すように構成され、非磁性体からなり、前記固定板１１０の両側に間隔を置いて駆動軸１０に固定される。

ここで、回転板１２０、１２０’は、好ましくは駆動軸１０にキー１１を介して結合され、固定板１１０側にスライド移動可能に構成される。

また、それぞれの回転板１２０、１２０’には、固定板１１０側の一側面に前記固定板１１０のコイル体１１１、１１１’に対応するように円周方向に多数の磁石体１２１、１２１’が放射状に配置されるように構成される。

ここで、前記回転板１２０、１２０’を固定板１１０から離隔して配置するにあたり、コイル体１１１、１１１’が磁石体１２１、１２１’の磁力範囲内に位置するように構成することが好ましい。

一方、本発明で、それぞれの回転板１２０、１２０’は固定板１１０に対応する面に駆動軸１０の周囲に圧縮スプリング１３０を介して連結されるように構成され、圧縮スプリング１３０は後述する制動過程で回転板１２０、１２０’が固定板１１０側に圧縮されるときに復元力を付与するように構成される。

すなわち、ディスクユニット１００は、回転板１２０、１２０’が回転するとき、磁石体１２１、１２１’から固定板１１０のコイル体１１１、１１１’に所定符号の電荷が印加され、その印加された所定符号の電荷によってコイル体１１１、１１１’から電力を生産してバッテリー２０に貯蔵することができる。

一方、本発明に適用されるバッテリー２０は通常の車体に取り付けられるバッテリー又は別途のエネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ：ＥｎｅｒｇｙＳｔｏｒａｇｅＳｙｓｔｅｍ）が適用可能であろう。

また、ディスクユニット１００は、バッテリー２０に貯蔵された電力からコイル体１１１、１１１’に電源が印加されれば、そのコイル体１１１、１１１’から発生する所定符号の電荷が回転板１２０、１２０’の磁石体１２１、１２１’の極性と干渉して相互間に引力及び斥力を発生させて回転板１２０、１２０’に回転力を付与するようになる。

また、ディスクユニット１００は、後述する制動手段３００が作動するとき、制動手段３００との間に摩擦力を付与して制動することができるように構成される。

前記ホールセンサー２００は、本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置の構成において、前記回転板１２０、１２０‘に近くに設けられ、磁石体１２１、１２１’で発生する磁場による電圧を検出するように構成され、好ましくは磁石体１２１、１２１’で発生する磁力との距離によって電力量を検出し、その検出量に基づいて回路３０の構成を介して電力量を制御するように構成される。

ここで、ホールセンサー２００は車体のブレーキペダル（図示せず）の作動による磁石体１２１、１２１’の電圧を検出し、好ましくはブレーキペダルの圧迫力の増大によって磁石体１２１、１２１’との間隔が小さくなって電圧が増大するように構成されたものであり、一例としてブレーキペダルの圧迫程度によって１段～４段に作動可能に構成される。

一方、本発明で、前記ブレーキペダルの作動によるホールセンサー２００と磁石体１２１、１２１’との間の隔調節構造は新しく具現されるものではなく、通常のブレーキペダルとホールセンサー２００を直接連結してブレーキペダルの作動による直接作動、又は後述する制動手段３００の摩擦部３２０、３２０’にホールセンサー２００を形成してその摩擦部３２０、３２０’の作動による間隔調節構造を適用することができる。

すなわち、ホールセンサー２００は、ブレーキペダルの作動の際、回転板１２０、１２０’の磁石体１２１、１２１’と作用して電圧を検出し、回路３０の構成によってその検出電圧によってバッテリー２０の電流を受けて固定板１１０のコイル体１１１、１１１’に印加してコイル体１１１、１１１’を電磁石化させることにより、回転板１２０、１２０’の磁石体１２１、１２１’とは異なる極性を有するようになり、よって回転板１２０、１２０’を引力によって電気的に制動することができる。

前記制動手段３００は、本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置の構成において、前記ディスクユニット１００の回転板１２０、１２０’に摩擦力を付与して制動することができるように構成されたものであり、前記ホールセンサー２００の出力許容範囲を外れたブレーキペダル作動位置で作用するように構成され、両側の一対から構成される。

このために、図３に示すように、それぞれの制動手段３００は両側の一対の押圧部材３１０、３１０’から構成され、両側の押圧部材３１０、３１０’は中央が“×”字形にヒンジＨを介して連結され、互いに反対方向の回動力を有するように構成される。

ここで、前記それぞれの押圧部材３１０、３１０’の一端部には、前記回転板１２０、１２０’の外側面に接触して回転板１２０、１２０’に摩擦力を付与するための摩擦部３２０、３２０’が突設され、その摩擦部３２０、３２０’にはブレーキパッド（図示せず）が装着されるように構成される。

また、押圧部材３１０、３１０’の他端部には、ブレーキペダルと連結されて押圧部材３１０、３１０’に回動力を付与するための押圧部３３０、３３０’が設けられる。

ここで、両側の押圧部３３０、３３０’はこれらを拡開する弾性力を有する復元スプリング３３２を介して連結されることにより、ブレーキペダルの作動が解除されるときに自動で復元するように構成される。

すなわち、制動手段３００は、ブレーキペダルの作動の際に押圧部材３１０、３１０’に押圧力を付与して両側の回転板１２０、１２０’を押圧及び摩擦させて機械的制動を可能にする。

また、本発明は、水平センサー（ｇｙｒｏｓｅｎｓｏｒ）４００をさらに含むことができる。

ここで、水平センサー４００は上り坂の傾斜を測定し、その傾斜に応じてバッテリー２０に貯蔵された電力をコイル体１１１、１１１’に印加し、そのコイル体１１１、１１１’から発生する所定符号の電荷が回転板１２０、１２０’の磁石体１２１、１２１’の極性と干渉して相互間に引力及び斥力を発生させて回転板１２０、１２０’に回転力を付与する。

一方、本発明で、前記コイル体１１１、１１１’、バッテリー２０、ホールセンサー２００、水平センサー４００及びブレーキペダルは別途の回路３０の構成を介して互いに有機的に作動するように構成されることは言うまでもない。ここで、回路３０はこれに限定されるものではなく、多様に構成可能であろう。

以下、発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置の作用を添付図面に基づいて詳細に説明する。

本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置は、自動車やバイクなどの電動構造を有する移動手段の制動（ブレーキング）において、電気的制動と機械的制動を連続的に遂行することにより、機械的制動の際に発生する微細金属粉末の発生を最小化することができる。

このために、その制動過程のうち、図１～図４を参照して先に電気的制動過程を説明する。

図５を参照すると、運転者がブレーキペダルを踏めば、ホールセンサー２００が回転板１２０、１２０’及び磁石体１２１、１２１’に近接して磁場による電圧を検出する。これを図１の回路３０を参照して説明すると、ホールセンサー２００と磁石体１２１、１２１’との接近距離によって検出電圧が変わることを応用し、出力電圧でＦ１（電気スイッチング半導体素子：ＦＥＴ）／Ｇ回路を介してＦ２のＤとＳを電磁的に短絡させてバッテリー２０を充電し、充電されれば、残りの電圧をＦ１のＧに供給して電圧がＤ側からＳ側に流れるようにし、Ｌ１の適正抵抗値によって、後述する制動手段３００の作動の際に負荷が印加されて固定板１１０のコイル体１１１、１１１’が電磁石になり、回転板１２０、１２０’の磁石体１２１、１２１’が互いに異なる極性の磁性を有し、互いに引っぱる引力が回転板１２０、１２０’に作用して電気電磁的無接触制動が可能になる。

一例として、回転板１２０、１２０’の磁石体１２１、１２１’がＳ極性を有する場合、コイル体１１１、１１１’がＮ極性を有するように電流を流せば、磁石体１２１、１２１’とコイル体１１１、１１１’との間に互いに異なる極性によって引力が発生して回転板１２０、１２０’を制動することができる。

ここで、前記のように、ホールセンサー２００の電圧検出力はブレーキペダルの圧迫程度による磁性の増加によって上昇し、そのブレーキペダルの圧迫程度によって制動力を調節することができ、そのブレーキペダルの圧迫程度によって１段～４段の制動が可能になる。

また、本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置は、制動手段３００によって連続的に機械的圧迫制動が可能になる。

すなわち、ブレーキペダルによる前記ホールセンサー２００の作動によって速度が４速から１速に著しく低くなれば、制動手段３００によって機械的圧迫による最終制動を遂行する。

図６を参照して詳細に説明すると、ブレーキペダルを踏めば、押圧部材３１０、３１０’の押圧部３３０、３３０’を押圧するようになる。この際、押圧部材３１０、３１０’はヒンジＨを軸として回動して摩擦部３２０、３２０’が回転板１２０、１２０’の外側面を押圧するようになり、摩擦部３２０、３２０’と回転板１２０、１２０’との間の摩擦力によって機械的制動がなされる。

すなわち、本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置は、一例として制動段階を１段～５段に構成すれば、制動の８０％に相当する１段～４段まではホールセンサー２００によるコイル体１１１、１１１’と磁石体１２１、１２１’との間の引力による電気的制動が遂行され、制動の残りの２０％に相当する５段には制動手段３００による制動が遂行されるので、制動過程で機械的制動の比を最小化して金属摩耗率を減少させ、これによって微細金属粉末の飛散を最小化することができる。

一方、本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置は、普段の正常駆動状態では、駆動軸１０とともに回転板１２０、１２０’が回転するとき、磁石体１２１、１２１’から固定板１１０のコイル体１１１、１１１’に所定符号の電荷が印加され、その印加された所定符号の電荷によってコイル体１１１、１１１’から電力を生産してバッテリー２０に貯蔵することができる。

また、本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置は、水平センサー４００をさらに含む場合、上り坂を走行するとき、その上り坂の傾斜を感知してコイル体１１１、１１１’に発電充電による電源を印加する。この際、コイル体１１１、１１１’から発生する電荷の符号が回転板１２０、１２０’の磁石体１２１、１２１’の極性と干渉して相互間に引力及び斥力を発生させて回転板１２０、１２０’に回転力を付与することにより、エンジンの駆動を別に支援することができる。

以上のように、本発明による発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置は、その制動過程で金属機械的制動の比を最小化することにより、ブレーキパッドなどの微細金属粉末が発生することを最小化し、微細金属粉末による環境汚染を予防することができる。

１００ディスクユニット
１１０固定板
１１１、１１１’ コイル体
１２０、１２０’ 回転板
１２１、１２１’ 磁石体
１３０圧縮スプリング
２００ホールセンサー
３００制動手段
３１０、３１０’ 押圧部材
３２０、３２０’ 摩擦部
３３０、３３０’ 押圧部
３３２復元スプリング
４００水平センサー

Claims

非磁性体から構成され、両側には中心から放射状に多数のコイル体（１１１、１１１’）が形成され、駆動軸（１０）の周囲で、回転時に駆動軸（１０）と干渉しないように車体に固定される固定板（１１０）と、非磁性体から構成され、固定板（１１０）の両側に対応するように駆動軸（１０）にキー（１１）を介して結合されて駆動軸（１０）とともに回転し、固定板（１１０）に対応する面にはコイル体（１１１、１１１’）に対応する多数の磁石体（１２１、１２１’）が放射状に形成され、圧縮スプリング（１３０）によって弾持された両側一対の回転板（１２０、１２０’）とからなり、コイル体（１１１、１１１’）からの所定符号の電荷によって電力を生産してバッテリー（２０）に貯蔵して駆動可能にするディスクユニット（１００）と；
回転板（１２０、１２０’）に近くに設けられ、ブレーキペダルの作動による磁石体（１２１、１２１’）の磁場による電圧を検出するホールセンサー（２００）と；
該ホールセンサー（２００）からの検出電圧によってバッテリー（２０）に貯蔵された電流をコイル体（１１１、１１１’）に印加してコイル体（１１１、１１１’）を電磁石化させ、回転板（１２０、１２０’）の磁石体（１２１、１２１’）と相異なる極性で作用させて回転板（１２０、１２０’）の引力による制動力を付与するものであって、回転板（１２０、１２０’）の両側周囲に対称状に設けられ、ホールセンサー（２００）の出力許容範囲を外れたブレーキペダルの作動によって両側回転板（１２０、１２０’）を押圧して摩擦力によって制動力を付与する制動手段（３００）と；
を含んでなり、
ホールセンサー（２００）は、ブレーキペダルの圧迫力の増大によって磁石体（１２１、１２１’）との間隔が小さくなって検出電圧が増大するように構成されることを特徴とする、発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置。
制動手段（３００）は、“×”字形にヒンジ（Ｈ）を介して連結されて回動する両側一対の押圧部材（３１０、３１０’）からなり、
それぞれの押圧部材（３１０、３１０’）の一端部には、回転板（１２０、１２０’）に接触して摩擦力を付与するようにブレーキパッドが装着される摩擦部（３２０、３２０’）が設けられ、
それぞれの押圧部材（３１０、３１０’）の他端部には、ブレーキペダルと連結されて押圧部材（３１０、３１０’）に回動力を付与する押圧部（３３０、３３０’）が設けられ、
両側の押圧部（３３０、３３０’）は復元スプリング（３３２）を介して連結されるように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置。
水平センサー（ｇｙｒｏｓｅｎｓｏｒ）（４００）をさらに含んでなり、
水平センサー（４００）は、上り坂の傾斜度を測定し、その傾斜度によってバッテリー（２０）に貯蔵された電力をコイル体（１１１、１１１’）に印加して駆動軸（１０）に動力を伝達することができるように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の発電兼用電動手段を用いたディスクブレーキ装置。