KR100371871B1

KR100371871B1 - 자동차의 편륜제동 시스템

Info

Publication number: KR100371871B1
Application number: KR10-1999-0029206A
Authority: KR
Inventors: 이병극
Original assignee: 이병극
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2003-02-11
Also published as: CN1197731C; US6659245B1; EP1200293A4; AU5711600A; EP1200293A1; WO2001003985A1; JP2003504263A; CN1360550A; KR20010010363A

Abstract

본 발명은 U턴시나 주차등 필요한 경우에 한해 차량의 회전반경을 최소화 하기 위한 브레이크 시스템이다.

종래의 차량 회전반경은 에크먼장토의 조향원리를 채택하고 있다. 따라서 차량마다 가능한한 회전반경을 작게하려고 노력하지만 어느 한계선을 넘지 못하고 있다. 본 발명은 편륜 제동 시스템을 이용하여 그 한계선을 넘는데 그 목적이 있다.

본 발명은 그것을 실행하는 방법으로 편륜제동 시스템을 채택한다. 즉 차륜의 한쪽에만 제동을 걸어줌으로써 기존 차량에 장착된 차동기어 장치가 작동하여 차동기어 장치의 특성으로 인해 부하가 걸린 차륜에는 동력이 차단되고 나머지 차륜에만 동력이 전달되는 원리를 이용한다. 그 결과 차량은 제동력이 작용한 차륜을 축으로 삼고 대각선 차륜을 회전원으로 하는 동심원을 그리게 된다.

본 발명의 가장 큰 용도는 물론 회전반경의 최소화에 있다. 그러나 주차나 U턴의 편의성 외에도 험지 및 습지의 탈출 용이성, 신호대기나 경사지 정차시 번거롭게 핸드 브레이크를 당기지 않아도 핸드 브레이크 보다 확실한 제동력을 보장한다.

Description

자동차의 편륜제동 시스템{One wheel brake system of automobile}

본 발명은 U턴시나 주차등 필요한 경우에 한해 차량의 회전반경을 최소화 하기 위한 편륜제동 브레이크 시스템이다.

종래의 차량 회전반경은 에커먼장토의 조향원리를 채택하고 있다. 즉 차량과 일정한 거리를 둔 임의의 점을 축으로 선회한다. 본 발명은 편륜제동 시스템이라는 새로운 개념으로 제동이 걸린 바퀴를 축으로 차량이 선회하도록하여 기존 차량의 최소 회전반경의 한계를 넘는데 목적이 있다. 본 발명의 이론적 근거는 한쪽 차륜을 제동하면 차동기어 장치가 작동하여 부하가 적은, 즉 제동이 되지 않은쪽 차륜에만 선택적으로 동력이 전달되는 현상을 이용한 것이다. 결국 제동이 걸린 차륜을 축으로 선회하여 임의의 점을 축으로 선회하는 에커먼장토의 조향한계를 벗어나 훨씬 작은 회전반경값을 얻게 되는 것이다. 이렇게 회전반경을 극소화하면 여러 가지 장점이 있다. 첫째, 모든 형태의 주차 및 주차된 차량을 빼기 위한 운전조작이 획기적으로 간편해진다. 둘째, 주차할 차간거리가 좁은 곳에서도 주차가 용이하다는 점이다. 통상 I자형 주차에 있어 필요한 주차공간은 최소한 차량 전장의 1.5배정도는 되어야 한다. 그러나 본 발명에 의한 주차공간은 차량전장의 1.2배 정도만 공간이 있으면 주차가 가능하다. 따라서 도시의 좁은 주차공간에서 보다 많은 차량을 주차시킬 수 있어 주차난 해소에 큰 도움이 된다. 셋째, 좁은 도로에서 U턴 회전 능력이다. 회전반경을 극단으로 줄인다는 것은 궁극적으로 U턴을 빠르고 간편하게 해준다는 것을 의미한다. 넷째 그외 부수적인 효과로 편륜제동 시스템을 이용하면 험지나 습지 등의 탈출능력이 향상된다는 것이다. 습지나 험지 등에 빠졌을 때 편륜제동을 이용하여 습지에 빠지지 않은 바퀴에만 구동력을 전달하게하여 험지나 습지 등에서 탈출할 수 있도록 한다. 다섯째, 편륜제동 시스템은 경사지 정차나 신호대기 등을 할 때 힘들게 주차 브레이크를 당기지 않아도 주차 브레이크보다 확실한 제동력을 보장한다. 이 기능은 가능한한 일정한 부하가 걸리는 게 바람직한 오토 트랜스미션 차량의 트랜스미션 수명연장 및 운전 편의성에 큰 도움을 준다.

상기와 같이 편륜제동 시스템은 여러 가지 장점이 있다. 그러나 기 출원한 본인의 발명(출원번호 98-39533)은 독립 보조 브레이크 시스템을 장착함으로 인해차량의 중량을 증가시킬뿐 아니라 고유압을 발생시키기 위한 큰 동력이 필요하며 구조가 복잡한 제조상의 단점이 있었다. 따라서 본 발명은 다른 이론을 채택하여 그 단점을 해소하였다. 즉 주 브레이크 라인에 편륜제동 장치를 접목시킴으로써 편륜 제동 시스템 고유의 기능은 유지하도록 하면서 구조의 복잡함과 중량증가의 부담 및 큰 동력의 부담을 해소하였다. 그리고 만의 하나라도 있을 수 있는 운전자의 주행중 계기판 조작 실수로 인한 편륜제동의 작동 때문에 발생할 수 있는 사고의 위험성을 해소하였다.

종래의 브레이크 시스템은 어떻게 하면 제동거리를 짧게하고 안정적으로 하는가에 전념했다. 제동거리를 단축하기 위해 배력장치 및 앤티록 브레이크 시스템을 채택하기도 한다. 본 발명은 전기를 매체로 한 브레이크 보조 시스템으로서 종래의 기술개념과 판이한 개념이다. 즉 전술한 바와 같이 브레이크 시스템이긴 하나 브레이크의 제동력 향상이 아니라 편륜제동을 걸어줌으로써 회전반경을 최소화함이 그 주목적이다.

브레이크는 궁극적으로 바퀴의 구동력을 제한하는 것이다. 브레이크 페달을 밟으면 그 답력은 배력장치에서 증폭되어 마스터 실린더로 전달되고, 마스터 실린더 내의 피스톤이 이동하면서 고유압이 발생된다. 이 압력은 브레이크 파이프를 거쳐 휠 실린더 및 캘리퍼 실린더의 피스톤에 압력을 가하여 브레이크 슈 및 디스크를 압박하여 드럼이나 패드와 압착하도록하여 그 마찰력으로 제동력을 얻는다.

본 편륜 제동 시스템의 기술적 성립은 크게 세가지로 구성되어 있다. 첫째,브레이크 페달과 배력장치 사이에 엑튜에이터를 설치하여 그 동력으로 기계적인 제동력을 얻는다. 둘째, 발생된 유압을 목적한 브레이크 라인에만 전달시키고 나머지 브레이크 라인의 유로를 차단하는 장치이다. 셋째, 편륜 제동 및 안전을 위한 회로 장치이다. 엑튜에이터와 유로차단장치의 동력은 축전지에 저장된 전기의 힘을 이용하여 전자석의 인력내지 반발력을 이용하는 방법, 전동기의 전기자와 연결된 피니언과 레크를 이동시키는 방법, 오일을 주입시키는 유압식중 어떤 방법을 채택해도 무방하다. 어떤 방법을 채택하는가는 차량의 구조나 제작상의 편이도에 따라 효율성이 높은 쪽을 채택하며 본 발명은 여기에서 이론적 근거를 제시한다.

제1도 본 발명의 회로도 제2도 본 발명에 의한 개략적 구성도

제3도 (가)는 본 발명에 의한 엑튜에이터(인력식)의 구조도 (나)는 실행도

(다)는 브레이크 페달을 밟았을 때의 구조도

제4도 (가)는 본 발명에 의한 엑튜에이터(반발식)의 구조도 (나)는 실행도

제5도 (가)는 본 발명에 의한 엑튜에이터(전동기식)의 구조도 (나)는 실행도

제6도 (가)는 본 발명에 의한 엑튜에이터(유압식)의 구조도 (나)는 실행도

제7도 (가)는 본 발명에 의한 유로차단장치(인력식)의 정면 종단면 구조도

(나)는 실행도

제8도 (가)는 본 발명에 의한 유로차단장치(인력식)의 측면 종단면 구조도

(나)는 실행도

제9도 (가)는 본 발명에 의한 유로차단장치(반발식)의 정면 종단면 구조도

(나)는 실행도

제10도 (가)는 본 발명에 의한 유로차단장치(반발식)의 측면 종단면 구조도

(나)는 실행도

제11도 (가)는 본 발명에 의한 유로차단장치(전동기식)의 구성도

(나)는 실행도

제12도 (가)는 오일 주입식 유로차단장치의 구조도 (나)는 실행도

제13도 (가)는 오일 흡입식 유로차단장치의 구성도 (나)는 실행도

제14도 오토 트랜스미션 차량의 브레이크 스위치 접점(스냅식) 구성도

제15도 오토 트랜스미션 차량의 브레이크 스위치 접점(유압식) 구성도

제16도 엑튜에이터를 마스터 실린더의 오일 배출구에 장착시의 회로도

제17도 마스터 실린더의 오일 배출구에 장착할시의 엑튜에이터 구조도

제18도 엑튜에이터를 각 브레이크 라인에 설치시의 회로도

*도면의 주요 부분에 관한 설명

a1∼a5:선택 스위치 고정접점 NOT:인버터 OR:OR게이트 AND:AND게이트

A1∼A4:유로차단장치 C,C',C1∼C4:엑튜에이터 1:제동등 접점

2:속도감응 센스 접점 14:피스톤 16:오일탱크 23:역지봉 24:벨브시트

먼저 제1도와 같은 전자적 회로장치가 필요하다. 운전자가 필요시 어느 바퀴에 선택적으로 제동을 걸어야 하는가, 혹은 정차시 모든 바퀴에 동일한 제동을 걸어야 하는가를 선택하는 스위치를 설치하여 운전자가 임의로 조작하도록 한다. 제1도를 참조하면 먼저 운전자가 네 바퀴중 임의의 한 바퀴에 제동을 걸고자 할때 선택 스위치 고정접점(a1∼a4)중에 하나로 선택하게 된다. 축전지(B)에 연결된 일측출력은 항상 하이의 상태로 AND게이트(AND)에 입력된다. 한편 타측 출력은 제동등 접점(1)에 연결되어 제동등이 켜짐과 동시에 전력을 공급하는 접점(오토 트렌스미션 차량의 경우 추후 설명)과 속도 감응 센서 접점(2)에 연결되어 임의의 속도(20Km/h 전후의 선택된 속도) 이상이 되면 전원을 온시키는 접점을 지닌 전원(회로도 생략)이 OR게이트(OR6)에 병렬로 연결되어 있다. 따라서 운전자가 브레이크 페달을 밟지 않은 상태에서 차량의 속도가 임의의 속도(20Km/h 전후의 선택된 속도) 미만일 경우에만 OR게이트(OR6)는 입력되는 양측 전원이 모두 로우이기 때문에 로우의 전원을 인가한다. 로우의 전원이 인버트(NOT)에 입력되면 인버트는 하이의 출력을 인가하게 되고 양측 전원이 다 하이기 때문에 AND게이트는 하이의 출력을 인가한다. AND게이트에서 출력된 하이의 전원은 운전자가 선택한 고정접점(a1∼a5)에 전력을 공급한다.

고정접점에 공급된 일측전원은 OR게이트(OR5)에 입력되어 엑튜에이터(C)를 작동시킨다. 공급된 타측전원은 고정접점(a1∼a4)중 운전자에 의해 선택된 회로에 전력을 공급하는데 접점a1에 전원이 공급된 경우는 유로차단장치(A1)을 제외한 나머지 유로차단장치(A2∼A4)와 연결된 OR2∼OR4에 전력을 공급하여 결과적으로 A1과 연결된 차륜만 선택적으로 제동되게하여 편륜제동의 목적을 달성한다. 마찬가지로 a2에 전력이 공급되면 A2를 제외한 A1∼A4, a3에 전력이 공급되면 A3를 제외한 A1∼A4, a4에 전력이 공급되면 A4를 제외한 A1∼A3에 전력이 공급된다. 공급된 전력은 유로차단장치를 작동시켜 운전자가 선택한 임의의 차륜만 제동한다.

제1도와 제2도를 참조하여 개략적으로 편륜제동 시스템의 작동을 설명하면 다음과 같다. 운전자가 임의의 차륜을 제동하고자 스위치(예:a1)를 선택하면 공급된 전원은 OR5를 거쳐 엑튜에이터(C)를 작동시킨다. 엑튜에이터는 배력장치와 연결된 푸시로드를 밀고 배력장치에서 증폭된 힘은 마스터 실린더로 전달되어 완전제동에 필요한 고유압을 발생시킨다. 마스터 실린더에서 발생한 고유압은 각 브레이크 라인에 전달된다. 이때 타측전원에 의해 작동하는 유로차단장치는 A1을 제외하고 A2∼A4의 유로를 차단하여 유압 전달을 막는다. 결국 마스터 실린더에서 발생한 유압은 A1의 브레이크 라인에만 전달되어 운전자가 목적한 A1 브레이크 라인의 바퀴를 제동하는 것이다. 편륜제동의 목적이 달성되면 운전자는 습성상 브레이크 페달을 밟아 차를 정지시키게 되는데 브레이크 페달을 밟으면, 즉 제동등에 전력이 공급되면 제동등의 전원과 연결된 OR6에 하이의 전력이 입력되고 OR6의 출력은 하이가 된다. 반면에 인버트(NOT)는 입력된 하이의 전력을 부정하고 로우의 출력을 인가한다. 이때 AND게이트는 한쪽 전원이 로우의 상태이므로 로우의 출력을 인가하여 전력을 공급하지 않게 된다. 전력을 공급받지 못한 엑튜에이터는 작동을 멈추고 작동전의 상태로 환원되며 유로차단장치도 그 기능을 해제하고 운전자가 페달을 밟는데 따른 주 브레이크 기능만 작동하게 되어 차량은 정지하게 된다. 운전자가 고정접점 스위치를 오프시키면 편륜제동 시스템은 완전히 그 기능을 해제한다.

한편 OR6에 입력되는 전원이 속도감응 센서 접점(2)과 연결된 이유는 차량이 고속주행의 상태에서 운전자 혹은 탑승자의 오작동에 의해 발생할 수 있는 편륜제동으로 인한 사고의 가능성을 방지하고자 함이다. 차량의 속도가 임의의 설정속도(20Km/h 전후의 선택된 속도) 이상이 되면 속도 감응 센스(회로도 생략)가 작동하여 접점이 온되면 OR6에 하이의 전력이 입력된다. 하이의 전력이 입력된 후의 작동원리 설명은 브레이크 페달을 밟는 경우와 동일하다. 또한 접점 a5를 설치한 이유는 신호대기 혹은 경사지 정차시 번거롭게 핸드 브레이크를 당길 필요 없이 a5의 선택으로 전력을 엑튜에이터에만 공급하고자 함이다. 이 경우 엑튜에이터만 작동하며 유로차단장치는 전력이 공급되지 않아 작동치 않으므로 고유압이 각 브레이크 라인에 모두 공급되어 브레이크 페달을 완전하게 밟고 있는 상태와 동일한 완전제동상태를 유지한다. 따라서 이 경우 오토 트렌스미션 차량의 경우 굳이 기어를 중립상태로 변속할 필요가 없이 드라이브 기어 상태에서도 완전제동이 되는 장점도 가진다. 브레이크의 해제는 상기의 설명에 준한다.

다음에는 입력된 전력에 의해 작동하는 엑튜에이터(C)의 구조 및 작동원리에 대해 설명한다. 제3도 (가)는 엑튜에이터의 기본 구조도로서 작동하기 전의 상태이고 (나)는 엑튜에이터가 완전히 작동한 상태의 구조도이며 (다)는 운전자가 브레이크 페달을 밟은 상태의 구조도이다. 엑튜에이터(C)의 기본 구조는 공급받은 전력으로 자석이되면 이동하는 이동전자석(4)과 고정전자석(3), 푸시로드 연결축(6)을 밀어주는 전자석 축(5), 전력의 공급이 끊기면 이동전자석을 작동전의 상태로 환원시키는 리턴스프링(7),푸시로드 연결축과 전자석축을 연결하는 요삽홈(9)으로 구성되어 있다. 요삽홈의 형태는 착탈이 가능한 형태여야 하므로 요철(凹凸)형이든 갈고리형이든 엑튜에이터가 작동할 때는 푸시로드 연결축을 밀어주고 작동치 않을 때는 손쉽게 분리될 수 있는 기능만 지니면 어떤 형태라도 상관 없다. 푸시로드 연결축(6)과 전자석축(5)이 분리될 수 있는 형태여야하는 이유는 전자석축과 푸시로드 연결축이 일체형이면 통상적인 제동시에 운전자의 브레이크 답력이 배가되기 때문에 그것을 피하고자 함이다. 한편 브레이크 페달과 연결된 푸시로드(8) 역시 착탈이 가능한 요삽홈(9)의 형태여야한다. 그 이유는 엑튜에이터가 작동할 때 그 동력이 브레이크 페달(10)에 전달되지 않도록 하기 위함이다.

제3도에 의한 엑튜에이터의 작동은 다음과 같다. 먼저 전원이 공급되면 전자석(3,4)은 자석의 인력으로 서로 결합하게 된다. 전자석의 동력값은 운전자가 완전제동을 위해 가하는 답력과 동일한 정도면 충분하다. 이 동력은 이동전자석(4)에 결합된 전자석 축(5)을 거쳐 요삽홈(9)을 통해 푸시로드 연결축(6)을 밀어준다. 푸시로드 연결축(6)에 고정결합된 푸시로드(8)는 제3도 (나)의 실행도와 같이 배력장치를 밀어 그 증폭된 힘은 마스터 실린더로 전달되어 고유압을 발생하며, 발생된 유압은 유로차단장치가 작동하지 않은 브레이크 라인에 전달되어 편륜제동을 실행한다. 운전자가 선택 스위치를 오프시키거나 브레이크 페달(10)을 밟아 전력이 끊기면 전자석은 인력을 상실하고 리턴스프링(7)의 작용으로 엑튜에이터는 동력을 회수하여 편륜제동을 해제하고 정상 운전 상태로 돌아간다. 제3도 (다)는 정상 운행상태시 브레이크 페달을 밟았을 경우의 구조도이다.

전술한 전자석의 인력을 이용하는 방법외에 제4도에의한 전자석의 반발력을 이용하여 엑튜에이터(C)를 작동시킬 수도 있다. 그 구조는 제4도 (가)에서 보는 바와 같이 평소에는 리턴 스프링(7)의 힘으로 밀착되어 있던 전자석(3',4')에 전원이 공급되면 주지하는 바와 같이 같은 극끼리 밀어주는 반발력이 작용하게 되고 그 반발력이 전자석 축(5)을 밀어주게 된다. 그 작용 및 효과는 전술한 전자석의 인력을 이용하는 방법과 동일하며 자력의 상실에 대한 효과 및 작용도 동일하다.

또한 편륜 제동의 동력을 얻기 위해 전동기를 이용하여 전기의 힘을 기계적인 힘으로 변화시키는 성질을 응용한 엑튜에이터도 가능하다. 전동기를 이용하는 이유는 전동기가 출력이 클뿐아니라 부하가 크면 회전속도는 낮으나 회전력이 크고, 부하가 작아지면 회전력은 감소하나 회전속도는 커지는 등 물리적으로 안정된 힘을 가지기 때문이며 공간을 효율적으로 사용할 수 있다는 장점이 있어서이다. 전동기의 구조는 전기자 코일, 축, 철심,정류자 등으로 구성되어 있으나 여기서 일반적인 구조는 생략한다. 제5도(가)는 구조도이고 (나)는 실행도이다. 고정접점을 접속시켜 OR5에서 전력이 공급되면 전동기에 전기가 흘러 전동기가 구동한다. 그 구동력은 전기자축(11)의 선단에 부착된 피니언(12)을 구동하게 되고 그 구동력은 래크(13)를 전진시켜 래크와 고정결합된 피스톤(14)도 전진한다. 피스톤 축(15)에서부터의 구조 및 효과는 전술한 전자석(3도, 4도)식과 동일하다. 물론 이 장치에서 피스톤(14)을 생략하고 레크(13)의 전진력이 직접 요삽홈(9)에 작용해도 기능상에는 전혀 하자가 없다.

전자석 혹은 전동기의 동력을 이용해 보조 오일탱크에 압력을 가하여 유압의 힘으로 엑튜에이터를 작동시키는 방법에 대해 설명한다. 유압식은 이중구조라는 단점도 있지만 오일 파이프(18)의 길이를 늘리면 원거리에서 엑튜에이터를 작동시킬 수 있어 설치공간의 제약을 적게 받는 장점도 있다.

유압식의 경우는 제6도에서 도시된 바와 같이 전자석(3,4,3'4') 혹은 전동기를 이용한 동력으로 보조 오일탱크(16)내의 1차 피스톤(17)을 밀어 압축된 오일을 오일 파이프(18)를 통하여 보조 실린더(19)로 주입한다. 압력이 증가한 오일은 2차 피스톤(14')을 밀게 되고 피스톤(14')에 연결된 피스톤 축(15)이 푸시로드 연결축(6)을 밀어 브레이크 기능이 작동되도록 한다. 푸시로드 연결축(6)에서부터의 구조 및 효과는 전술한 전자석(3도, 4도)식과 동일하다.

한편 엑튜에이터는 반드시 배력장치 앞에 장착해야하는 것은 아니다. 그 위치가 배력장치와 마스터 실린더 사이 혹은 마스터 실린더 오일 배출구나 각 브레이크 라인에 장착하여도 상관이 없다. 그러나 이 경우 고유압을 필요로하는 브레이크의 특성상 엑튜에이터의 동력용량이 커야하며 결과적으로 차량의 중량을 증가시키고 배터리의 소모만 커질 뿐이다. 또한 엑튜에이터를 마스터 실린더 오일 배출구나 각 브레이크 라인에 설치할 경우 제1도에 의한 회로도와는 다른 회로도를 사용해야하는데 이에 관해서는 추후 따로 설명한다.

다음으로 공급된 전원에 의해 작동하는 유로차단장치(A1∼A4)에 대해 설명한다. 제7도 (가)는 유로차단장치의 정면 종단면 구조도로서 유로차단전의 구조도이고, (나)는 유로차단시의 구조도이다. 제8도는 유로차단장치의 측면 종단면 구조도로서 (가)는 유로 차단전의 구조도이고, (나)는 유로 차단시의 구조도이다. 유로차단장치의 기본적인 구조는 고정전자석(20), 이동전자석(21), 이동전자석과 연결된 전자석 축(25), 전자석 축과 결합된 역지봉(23), 역지봉과 밀착하여 유로을 차단시키는 벨브시트(24), 전원이 차단되면 유로를 개방하는 리턴 스프링(22), 이동전자석이 이동시 유로(27)내에서 전자석 축의 움직임을 자유롭게하는 전자석 축 이동통로(26)로 구성되어 있고 그 작동은 다음과 같다.

OR게이트(OR5)에서 전력을 공급받은 엑튜에이터의 작동으로 마스터 실린더에서 발생한 고유압은 A1∼A4의 모든 파이프 라인에 유압을 공급한다. 그러나 평소 4개 다 개방되어 있던 유로는 a1선택시 OR게이트(OR2∼OR4)를 통해 공급된 전력에 의해 유로차단장치(A2∼A4)를 작동시킨다. 유로차단장치에 전력이 공급되면 자석으로 변한 이동전자석(21)과 고정전자석(20)은 결합한다. 따라서 전자석 축(25)은 이동통로(26)를 따라 하강하고 역지봉(23)은 벨브시트(24)와 결합하여 유로(27)를 폐쇄한다. 각 브레이크 라인에 공급된 유압은 유로차단장치에 의해 폐쇄된 라인(A2∼A4)을 제외한 선택된 라인(A1)에만 유압이 전달되어 편륜제동의 목적이 달성된다. 전력이 끊기면 유압은 해소되고 전자석도 자력을 상실하여 리턴스프링(46)의 탄성으로 역지봉(23)이 상승하여 유로(27)가 개방된다.

제9, 제10도는 전자석의 인력대신 반발력을 이용하는 장치인데 (가)는 작동하기 전의 구조도이고 (나)는 작동시의 구조도이다. 유로차단장치에 전력이 공급되면 자석으로 변한 이동전자석(21')과 고정전자석(20')은 서로 반발하여 분리된다. 따라서 전자석 축은 이동통로(26)를 따라 하강하고 역지봉(23)은 벨브시트(24)와 결합하여 유로(27)를 폐쇄한다. 유로 페쇄에 따른 작용과 효과는 인력식과 동일하다.

제11도는 전동기를 이용한 유로차단장치인데 (가)는 구조도이고 (나)는 실행도이다. 유로차단장치에 전력이 공급되면 전동기에 전기가 흘러 전동기가 구동한다. 그 구동력은 전기자축(28)의 선단에 있는 피니언(29)을 구동하게 되고 그 구동력은 래크(30)를 후진시켜 래크와 결합된 역지봉(23)도 하강하여 벨브시트(24)와 밀착하여 유로(27)가 페쇄된다. 그 작용및 효과는 전술한 전자석식과 동일하다. 전력이 끊기면 유압은 해소되고 전동기도 구동력을 상실하여 리턴스프링(31)의 탄성으로 역지봉(23)이 상승하여 유로(27)가 개방된다.

유압차단장치의 또 다른 형태로서 외부 오일주입식이 있다. 외부 오일주입식은 고장시 부품교환이 간편하고 원거리에서도 통제가 가능한 장점이 있지만 동일한 효과를 위해 이중구조를 취해야하는 단점도 배제할 수 없다. 제12도는 외부오일주입식 유로차단장치의 기본구조로서 (가)는 작동하기전의 구조도이고 (나)는 작동시의 구조도이다. 유로차단장치의 동력원은 전술한 바와 같은 전자석 혹은 전동기를 사용하는데 유로차단장치의 작동은 다음과 같다.

먼저 전원이 공급되면 전자석 혹은 전동기에서 발생한 동력은 일차적으로 보조 오일탱크(32)내의 1차 피스톤(33)을 압축하여 유압을 발생시킨다. 압축된 오일은 오일파이프(34)를 통하여 보조 실린더(35)로 주입된다. 압력이 증가한 오일은 2차 피스톤(36)을 밀게 되고 피스톤(36)에 연결된 역지봉(23)이 하강하여 벨브시트(24)와 밀착하여 유로(27)를 차단한다. 전원이 단락되면 즉 편륜제동의 목적이 달성되어 정상운행 상태가 되면 전자석 및 전동기는 동력을 상실한다. 따라서 리턴 스프링(31)의 작용으로 보조 실린더(35)의 압력은 해소되고 역지봉(23)이 상승하여 유로를 개방하여 정상운행 상태가 된다.

제13도는 1차 피스톤(33')이 오일을 압축하는 대신 오일탱크(32)내의 압력을 하강시켜 보조 실린더(35)의 오일을 흡입함으로써 2차 피스톤(36') 및 역지봉(23)을 하강시켜 유로를 차단하는 방법이다. (가)는 구조도이고 (나)는 실행도인데 근본적인 작용 및 효과는 오일 압축식과 차이가 없다. 그 작동은 다음과 같다. 전자석 및 전동기에서 발생한 동력에 의한 1차 피스톤(33')의 운동방향을 반대로 작용하도록 설치하여 체적이 팽창한 오일탱크(32)의 유압이 급속하게 하강하면 보조 실린더(35)의 오일을 흡입하게 된다. 오일의 유출로 체적이 줄어들면 2차 피스톤(36')은 역지봉(23)을 하강시키고 역지봉은 벨브시트(24)와 밀착하여 유로를 차단한다. 전원이 단락되면 리턴 스프링(31)의 탄발력으로 유로가 개방되어 정상제동 상태로 환원된다.

상기 모든 유로차단장치는 벨브시트와 역지봉이 밀접폐쇄된 후 마스터 실린더에서 발생한 고유압이 한층 단단하게 폐쇄시켜주기 때문에 빠르게 작동하기만 하면 그 목적이 달성되므로 작은 동력이라도 충분하다. 또한 유로차단장치는 벨브시트의 상단 혹은 중단에 설치하여도 무방하다. 다만 유로차단장치의 설치위치가 벨브시트 상단인 경우 유로를 폐쇄하기 위해서는 역지봉의 운동방향이 하단에서 당기는 형태 대신 상단에서 누르는 형태가 되어야 한다.

오토 트랜스미션 차량의 경우 수동변속 차량의 제동등 스위치를 대체하는 스위치의 접점에 대해 설명한다. 오토 트랜스미션 차량의 경우 기본 알피엠 만으로도 차량이 이동하기 때문에 운전자가 저속으로 단거리를 운행할시는 브레이크 페달에 발을 올려놓은 상태에서 운전하게 된다. 이 경우 자연히 제동등에 전력이 공급되며 제1도의 OR6에 하이의 전력이 공급되기 때문에 편륜제동 스위치를 온 시켰다 하더라도 OR1∼OR5에 전력이 공급되지 않아 편륜제동이 작동하지 않게 된다. 따라서 이 경우 기본 알피엠에서는 차량이 움직이지 않을 정도로 잔압이 남아있는 반제동 상태에서 편륜제동이 작동하도록하여 가속페달을 밟아야만 차량이 움직일 수 있도록 해야 한다. 이렇게 하기위해서는 제동이 완전히 풀리기 전에, 즉 반제동 상태에서 엑튜에이터 및 유로차단장치가 작동하여야 한다. 즉 전후진 기어 상태에서 운전자가 편륜제동을 위해 선택한 차륜은 완전제동이 되어야 하고 나머지 차륜은 적어도 1,300알피엠∼1,500알피엠에서는 차량이 움직이지 않을 정도의 반제동 상태를 유지해야 한다. 이 조건이 만족되야만 운전자가 편륜제동을 사용할 때 브레이크에서 발을 떼고 가속페달을 밟아서 편륜제동을 할 수 있다. 그렇게 되면 구동력은 완전제동 상태의 차륜을 제외한 나머지 차륜의 반제동력을 이기고 차량을 움직이게 되어 편륜제동의 목적을 달성한다. 브레이크 제동력이 기어가 전진 혹은 후진 상태에서 1,300알피엠∼1,500알피엠의 구동력을 제어해야 하는 이유는 엔진이 냉각된 상태에서 시동을 건 직후 엔진이 정상주행 상태로 돌아오기까지 기본 알피엠의 수치가 통상 1,300∼1,500까지 오르기 때문이다.

제14도, 제15도는 제동등 접점(1) 대신 오토 트랜스미션 차량에 장착하는 브레이크 스위치 접점 구성도이다. 제14도는 스냅식의 구성도이고 제15도는 유압식의 구성도이다. 스냅식의 작용은 다음과 같다. 편륜제동 선택시 운전자가 브레이크 페달(10)에서 발을 떼도 1,300알피엠∼1,500알피엠 이하의 구동력에서는 반제동 상태를 유지할 정도의 잔압을 가지도록 가변 조정너트(40)를 설치하여 간격을 조정한다. 운전자가 가속페달을 밟아 1,300알피엠∼1,500알피엠을 넘어서면 구동력이 반제동력을 이기고 차량은 편륜제동이 되어 움직인다. 운전자가 편륜제동의 목적을 달성하고 차량을 멈추고자 브레이크 페달을 반제동 정도 이상 밟으면 접점(38)은 플런저(37)와 접촉하여 단자(41)를 연결시켜 OR6에 하이의 전력이 공급되어 편륜제동이 해제되고 주 브레이크가 작동한다. 미설명 부호 (39)는 스위치 스프링이고, (42)는 브레이크 페달 리턴 스프링이다.

제15도 유압식의 경우 브레이크 페달에서 발을 떼도 1,300알피엠∼1,500알피엠 이하의 구동력에서는 반제동상태를 유지할 정도의 잔압을 가지도록 리턴 스프링(45)의 탄성을 높여 접점(44)이 단자(46)와 접촉되지 않게하여 반제동상태를유지하도록 한다. 그러나 브레이크 페달의 답력을 높여 마스터 실린더(43)의 유압이 스프링의 탄성을 이길 정도로 상승하면 접점이 단자와 접촉되어 OR6에 하이의 전력을 공급하여 편륜제동이 해제되고 주 브레이크가 작동한다.

다음으로 엑튜에이터를 마스터 실린더 오일 배출구에서 각 차륜으로 분배되는 분기점 사이에 장착하는 경우에 대해 설명한다. 통상적으로 사용되는 탠덤 마스터 실린더는 프라이머리 체임버와 세컨더리 체임버, 두 개의 압력실을 가지며 독립된 두 개의 오일 라인을 가지기 때문에 이 경우 편륜제동의 목적을 달성하기 위해서는 두 개의 엑튜에이터를 장착해야하며 그 회로도도 제1도와는 상이하다. 또한 발생되는 유압이 마스터 실린더로 유입되는 것을 막아야 하기 때문에 엑튜에이터의 구조도 약간 다르다. 제16도는 그 회로도이고 제17도는 엑튜에이터 구조도이다.

먼저 제16도에 따른 회로도에 대해 설명하면 전원(B)에서부터 AND게이트 까지의 회로 및 작용은 제1도와 동일하다. 운전자가 선택 스위치 고정접점(a1∼a4)중에 하나를 선택하여(예:a1) 공급되는 일측전원은 OR게이트(OR7)에 입력되어 엑튜에이터(C)를 작동시킨다. 엑튜에이터에서 발생된 유압은 A1∼A2 두 브레이크 라인에 전달되는데 이때 a1에서 전력을 공급받은 타측전원은 A2측 유로차단장치를 작동시켜 A2측 브레이크 라인에 공급되는 유압의 전달을 차단시켜 결과적으로 A1측 브레이크 라인에만 유압이 전달되도록하여 편륜제동의 목적을 달성하게 한다. 운전자가 고정접점 스위치를 오프시키면 편륜제동시스템은 완전히 그 기능을 해제한다. 한편 운전자가 핸드 브레이크 대체기능으로 a5를 선택하면 전력은 OR7∼OR8에만 공급되고 A1∼A4의 유로차단장치에는 전력이 공급되지 않아 모든 차륜을 완전제동 시킬수 있다. 물론 이 경우 배터리의 전력소모를 줄이기 위해 OR7이나 OR8중 어느 한쪽에만 회로를 연결하여 한쪽 엑튜에이터만 작동하여도 기능상의 하자는 없다.

제17도에 따른 엑튜에이터의 구조에 대해 설명한다. (가)는 구조도이고 (나)는 실행도이다. 이때 엑튜에이터의 동력원은 전자석이나 전동기 가운데 어떤 것을 선택해도 무방하다. OR게이트에서 전력을 공급받은 전자석 혹은 전동기는 1차 피스톤(52)을 압축하여 오일탱크(53)에서 고유압을 발생시킨다. 이때 발생한 유압은 유로(54)를 통하여 보조 실린더(48)에 유입되어 역지봉(47)을 상승시켜 벨브시트(24)와 밀착하여 유압이 마스터 실린더로 유입되는 것을 막는다. 또한 실린더 내의 유압은 완전제동시의 유압 한계점까지 2차 피스톤(49)을 압박하여 휠 실린더나 캘리퍼 실린더에 유압을 전달하여 편륜제동의 목적을 달성한다. 편륜제동이 해제되면 리턴 스프링(50)은 신속하게 압력을 회수하여 통상의 운전상태가 되도록 한다. 피스톤 스톱볼트(51)는 편륜제동이 작동치 않는 통상적인 운전시 브레이크 페달을 밟을 때마다 발생하는 고유압이 엑튜에이터에 작용하지 않도록 막아준다.

마지막으로 엑튜에이터를 각 브레이크 라인에 개별적으로 장착하는 방법에 대해 설명한다. 이 경우의 엑튜에이터 역시 제17도와 동일한 구조를 지녀야하는데 독립적으로 선택되는 브레이크 라인에서 유압이 발생되기 때문에 유압차단장치가 필요 없다. 제18도가 그 회로도로서 전원에서부터 AND게이트 까지의 회로는 제1도, 제16도와 동일하다. 다만 a1∼a4선택 스위치 선택시 전력이 OR게이트(OR1∼OR4)를 거쳐 엑튜에이터(C1∼C4)에서 발생한 유압이 직접 차륜에 작용하도록한다. 또한 운전자가 핸드 브레이크 대체기능으로 a5를 선택하면 전력은 OR1∼OR4에 공급되어 모든 차륜을 완전제동 시킬 수 있다. 물론 이 경우도 배터리의 전력소모를 줄이기 위해 전륜이나 후륜측 어느 쪽이든 두군데만 전력을 공급하도록 회로를 연결하여도 기능상의 하자는 없다.

전술한 방식으로 제동되는 편륜 제동 시스템은 운전자의 선택에 따라 네 차륜중 한 차륜의 회전력을 억압하게 된다, 따라서 차동기어 장치의 특성으로 동력을 전달받은 나머지 차륜들은 제동력이 발생한 차륜을 축으로 한 동심원을 그리게 된다. 물론 이때 에커먼장토의 원리에 따라 회전각을 미처 따라주지 못하는 차륜들은 지면에서 슬립을 하면서 원을 그리게 된다.

본 발명의 근본적인 목적은 차량의 회전반경을 극소화 하는데 있다. 회전반경의 극소화는 주지하는 바와 같이 주차의 편리성, 주차공간의 용이한 확보 및 궁극적인 주차공간의 확대, 좁은 공간에서 U턴의 용이성 ,험지 및 습지에서의 탈출 용이성, 경사지나 신호대기 정차시 편륜 제동장치를 모두 가동시킬때 주 브레이크 만큼 확실한 제동력을 보장한다. 따라서 평생 몇번 있을지 모를 돌발사고로부터 운전자를 보호해주는 장치가 안티록 브레이크 시스템이라면 편륜 제동 시스템이야말로 좁은 공간에서 운전자가 자주 겪는 불편을 해소해주면서 주차를 어려워하는 초보 운전자에게 결정적인 도움을 주는 장치인 것이다.

Claims

삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
브레이크 페달(10)과, 상기 브레이크 페달(10)로부터 푸시 로드(8)를 통해 전달된 제동력을 증폭시키는 배력 장치와, 상기 배력 장치에 의해 증폭된 제동력을 전달받아 제동 유압을 발생시키는 마스터 실린더와, 상기 마스터 실린더에 의해 발생된 제동 유압을 제동 유로를 거쳐 각 차륜에 전달함으로써 각 차륜의 제동을 수행하는 제동 장치로 이루어지고, 상기 제동 장치는 마스터실린더에서 발생된 유압이 각 차륜에 선택적으로 전달됨으로써 하나의 차륜 또는 전체의 차륜이 제동될 수 있게 해주는 것을 특징으로 하는 편륜제동시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 제동 장치는, 동력이 공급되면 상기 푸시 로드(8)를 작동시킬 수 있도록 되어 있는 엑튜에이터(C)와; 동력이 공급되면 상기 각 차륜으로 직접 연결되는 제동 유로를 차단할 수 있도록 되어 있는 유로차단장치(A1-A4)와;

상기 유로차단장치(A1-A4) 및 상기 엑튜에이터(C)로의 동력의 공급 여부를 규제할 수 있도록 되어 있는 전자회로장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 편륜제동시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 제동 유로는 상기 마스터 실린더의 오일 토출구로부터 분기되는 제 1 제동 유로와 상기 제 1 제동 유로의 유동단으로부터 각각 분기되어 각 차륜에 직접 연결되는 제 2 제동 유로로 구성되고,

상기 제동 장치는, 동력이 공급되면 상기 제 1 제동 유로 내에 제동 유압을 발생시켜 이 제동 유압을 제 2 제동 유로 쪽으로만 전달시킬 수 있도록 되어 있는 엑튜에이터(C, C')와;

동력이 공급되면 상기 제 2 제동 유로를 차단시킬 수 있도록 되어 있는 유로차단장치(A1-A4)와;

상기 유로차단장치(A1-A4) 및 상기 엑튜에이터(C, C')로의 동력 공급 여부를 규제할 수 있도록 되어 있는 전자회로장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 편륜제동시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 제동 장치는, 동력이 공급되면 상기 차륜으로 직접 연결되는 제동 유로 내에 제동 유압을 발생시킬 수 있도록 되어 있는 엑튜에이터(C1~C4)와;

상기 엑튜에이터(C1~C4)로의 동력 공급 여부를 규제할 수 있도록 되어 있는 전자회로장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 편륜제동시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 엑튜에이터(C)는 전자석간의 인력 또는 반발력이나 또는 전동기의 동력을 이용해서 상기 푸시 로드(8)를 작동시킬 수 있도록 되어 있고, 상기 푸시 로드(8)의 작동 시에는 상기 브레이크 페달(10)로부터의 제동력이 차단되는 것을 특징으로 하는 편륜제동시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 엑튜에이터(C)는 전동기의 동력을 이용해서 전기자 축(15)의 선단에 부착된 피니언(12)을 구동시키고 이 구동력이 래크(13)와 피스톤(14) 및 피스톤축(15)을 전진시켜 상기 푸시 로드(8)를 작동시킬 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 편륜제동시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 엑튜에이터(C)는 전자석간의 인력 또는 반발력이나 또는 전동기의 동력을 이용해서 보조 오일 탱크(16) 내의 1차 피스톤(17)을 밀어 압축된 오일을 오일파이프(18)를 통하여 보조 실린더(19)로 주입하여 2차 피스톤(14')과 피스톤 축(5)을전진시켜 상기 푸시 로드(8)를 작동시킬 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 편륜제동시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 유로차단장치(A1~A4)는 전자석간의 인력 또는 반발력이나 또는 전동기의 동력을 이용해서 상기 제동 유로를 차단시킬 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 편륜제동시스템.
제 20 항에 있어서,

상기 유로차단장치(A1~A4)는 전동기의 동력을 이용해서 전기자축(28)의 선단에 부착된 피니언(29)을 구동시켜 그 구동력이 래크(30)에 연결된 역지봉(23)을 작동시킴으로써 상기 제동 유로를 차단시킬 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 편륜제동시스템.
제 20 항에 있어서,

상기 유로차단장치는 보조오일탱크(32) 내의 1차 피스톤(33)을 밀어 압축된 오일을 오일 파이프(18)를 통하여 보조 실린더(35)로 주입하여 2차 피스톤(36)에 연결된 역지봉(23)을 작동시킴으로써 상기 제동 유로를 차단시킬 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 편륜제동시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 전자회로장치는 차량 운전자가 상기 차륜 중 어느 차륜을 제동할 것인지의 여부를 선택할 수 있는 선택스위치(SW)를 구비하고, 이 선택스위치(SW)로부터의 입력 신호에 따라 상기 엑튜에이터(C)를 작동시키는 동시에 상기 유로차단장치(A1-A4) 중 제동하고자 하는 차륜에 대응하는 1개의 유로차단장치를 제외한 나머지 유로차단장치를 작동시킴으로써 편륜 제동되거나, 또는 상기 엑튜에이터(C)만을 작동시킴으로써 모든 차륜이 제동될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 편륜제동장치.
제 15 항에 있어서,

상기 전자회로장치는 차량 운전자가 상기 차륜 중 어느 차륜을 제동할 것인지의 여부를 선택할 수 있는 선택스위치(SW)를 구비하고, 이 선택스위치(SW)로부터의 입력 신호에 따라 상기 엑튜에이터(C,C')중 1개의 엑튜에이터를 작동시키는 동시에 상기 유로차단장치(A1,A2)(A3,A4)중 제동하고자 하는 차륜과 관련된 1개의 유로차단장치를 제외한 나머지 1개의 유로차단장치를 작동시킴으로써 편륜 제동되거나, 또는 상기 엑튜에이터(C, C')만을 작동시킴으로써 모든 차륜이 제동될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 편륜제동장치.
제 16 항에 있어서,

상기 전자회로장치는 차량 운전자가 상기 차륜 중 어느 차륜을 제동할 것인지의 여부를 선택할 수 있는 선택스위치(SW)를 구비하고, 이 선택스위치(SW)로부터의 입력 신호에 따라 상기 엑튜에이터(C1~C4) 중 제동하고자 하는 차륜에 대응하는 1개의 엑튜에이터를 작동시킴으로써 편륜 제동되거나, 또는 모든 엑튜에이터를 작동시킴으로써 모든 차륜이 제동될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 편륜제동장치.
제 14 항에 있어서,

상기 전자회로장치는 제동등이 켜짐과 동시에 온되는 제동등 접점(1)으로부터의 나온 신호를 입력 신호로 이용하여 제동등이 켜져 있는 동안에는 엑튜에이터(C) 및 유로 차단 장치(A1-A4)로의 동력 공급을 중단시킴으로써 주 브레이크 기능만 수행할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 편륜제동시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 전자회로장치는 임의의 속도 이상이 되면 온되는 속도감응센서접점(2)으로부터의 신호를 입력 신호로 이용하여, 일정 속도 미만일 경우에만 편륜 제동이 수행될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 편륜제동시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 전자회로장치는 차량이 소정 범위의 RPM으로 운전되는 반제동 상태에서는 오프되는 단자(41)(46)로부터 신호를 입력 신호로 이용해서 편륜 제동이 수행될 수 있도록 구성한 동시에,

차량이 소정 범위의 RPM 미만으로 운전되는 경우에만 온되는 단자(41)(46)로부터 신호를 입력 신호로 이용해서 엑튜에이터(C) 및 유로 차단 장치(A1-A4)로의 동력 공급을 중단시킴으로써 주 브레이크 기능만 수행할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 자동변속기용 편륜제동시스템.