KR100391687B1 - 자동차의 추진축 제동장치 - Google Patents

자동차의 추진축 제동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 추진축 제동장치에 관한 것으로, 추진축(1)에 소정간격을 두고 장착된 제 1기어(4)와 제 1스프라켓(6), 상기 추진축(1)과 평행하게 설치된 제 1제동축(2a)과 제 2제동축(2b), 상기 제 1제동축(2a)에 설치되어 상기 제 1기어(4)에 치합되는 제 2기어(5), 상기 제 2제동축(2b)에 설치되어 상기 제 1스프라켓(6)에 체인(8)으로 연결되는 제 2스프라켓(7), 상기 제 1제동축(2a)과 제 2제동축(2b)을 연결하는 전자클러치(3)를 포함하여 이루어진다.
따라서, 상기 전자클러치(3)가 작동하지 않는 상태에서는 추진축(1)은 정상적으로 회전되고, 전자클러치(3)가 작동되어 제 1제동축(2a)과 제 2제동축(2b)이 연결되면 추진축(3)은 회전할 수 없게 됨으로써 제동이 이루어지게 된다.

Description

자동차의 추진축 제동장치{an propeller shaft brake system of vehicles}
본 발명은 자동차의 제동장치에 관한 것으로, 특히 추진축의 회전을 억제하여 제동효과를 얻을 수 있도록 된 자동차의 추진축 제동장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 제동장치는 차륜과 동시회전하는 드럼이나 디스크에 마찰재인 슈우나 패드를 밀착시켜 제동작용이 이루어지며, 슈우나 패드를 밀어주는 힘으로써 유압을 사용하고 있다.
따라서, 종래의 제동장치는 마찰재와 브레이크 오일을 적절한 시기에 교환해주어야 하고, 마스터실린더, 부스터, 휠실린더 및 이들을 연결하는 유압라인 등 그 구성이 복잡하고 설치공간을 많이 차지하였으며, 차륜을 직접 제동하는 것이므로 각 차륜에서의 발생제동력이 차이가 있을 경우 차량이 회전되는 스핀(spin)현상이 발생되는 등, 마찰제동방식과 유압제동방식을 채택함으로써 여러 가지 문제점들이 야기되었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로, 차륜을 제동하는 것이 아니고 추진축을 제동하며, 추진축을 제동함에 있어서 유압에 의한 마찰재의 마찰방식을 사용하지 않고 전력에 의한 전자클러치의 작동과 기구적 구조에 의하여 제동력이 발생토록 됨으로써 마찰재나 브레이크오일을 교환하는 번거로움이 해소되고, 장치구성이 간소하고 레이아웃이 여유로우며, 각 차륜의 발생 제동력 차에 의한 스핀현상이 방지될 수 있도록 된 자동차의 제동장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 추진축 제동장치의 구성도,
도 2는 본 발명이 대형차량의 보조제동장치로 사용될때 전체 시스템 구성도,
도 3은 본 발명의 수동모드 작동 순서도,
도 4는 본 발명의 자동모드 작동 순서도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 추진축, 2a : 제 1제동축,
2b : 제 2제동축, 3 : 전자클러치,
4 : 제 1기어, 5 : 제 2기어,
6 : 제 1스프라켓, 7 : 제 2스프라켓,
8 : 체인, 9 : 스위치,
10 : 변속기, 11 : 전자제어유니트,
12 : 발전기, 13 : 전류제어유니트,
14 : 차속센서, 15 : 브레이크센서,
16 : 냉각팬, 17 : 작동표시등.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 추진축에 소정간격을 두고 장착된 제 1기어와 제 1스프라켓, 상기 추진축과 평행하게 설치된 제 1제동축과 제 2제동축, 상기 제 1제동축에 설치되어 상기 제 1기어에 치합되는 제 2기어, 상기 제 2제동축에 설치되어 상기 제 1스프라켓에 체인으로 연결되는 제 2스프라켓, 상기 제 1제동축과 제 2제동축을 연결하는 전자클러치를 포함하여 이루어진다.
따라서, 상기 전자클러치가 작동하지 않는 상태에서는 추진축은 정상적으로 회전되고, 전자클러치가 작동되어 제 1제동축과 제 2제동축이 연결되면 추진축은 회전할 수 없게 됨으로써 제동이 이루어지게 된다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차의 추진축 제동장치의 구성도로서, 본 발명은 추진축(1)에 소정 간격--이 소정간격은 이후 설명할 전자클러치와 냉각팬이 설치될 수 있는 정도의 간격을 의미한다.--을 두고 제 1기어(4)와 제 1스프라켓(6)이 설치되고, 상기 추진축(1)과 평행하게 제 1제동축(2a)과 제 2제동축(2b)이 설치되며, 이 제 1제동축(2a)과 제 2제동축(2b)에는 각각 제 2기어(5)와 제 2스프라켓(7)이 설치되어, 제 2기어(5)는 상기 제 1기어(4)에 치합되고, 제 2스프라켓(7)은 상기 제 1스프라켓(6)에 체인(8)을 매개로 연결되며, 상기 제 1제동축(2a)과 제 2제동축(2b)은 전자클러치(3)에 의해 연결되는 구조로 이루어진다.
상기 전자클러치(3)는 스위치(9)가 연결되어 전력이 공급되면 자력이 발생되어 제 1제동축(2a)과 제 2제동축(2b)을 연동시키고, 전력이 공급되지 않으면 자력이 상실되어 제 1제동축(2a)과 제 2제동축(2b)의 구속상태가 해제된다.
따라서, 스위치(9)가 연결되지 않은 보통 상태에서는 전자클러치(3)가 제 1제동축(2a)과 제 2제동축(2b)을 상호 구속하지 않으므로, 추진축(1)이 자유로이 회전될 수 있게 된다.
즉, 보통의 주행상태에서 상기 추진축(1)이 회전할 때 제 1기어(4)와 제 1스프라켓(6)은 추진축(1)과 동일한 방향으로 회전되고, 제 2기어(5)와 제 1제동축(2a)은 반대방향으로 회전되며, 제 2스프라켓(7)과 제 2제동축(2b)은 추진축(1)과 동일한 방향으로 회전되는데, 이때 전자클러치(3)가 작동되지 않는 상태이면 제 1제동축(2a)과 제 2제동축(2b)이 각자의 회전방향으로 자유로이 회전가능하므로 추진축(1)의 회전이 방해받지 않게 된다.
반면, 상기 스위치(9)가 ON되어 전자클러치(3)가 작동되면 상기 제 1제동축(2a)과 제 2제동축(2b) 사이에는 서로의 회전을 방해하는 힘이 발생하게 되며, 결국 이 힘은 제 1제동축(2a)과 제 2제동축(2b)에 연결된 추진축(1)의 회전을 방해하는 힘, 즉 제동력으로서 작용한다.
이와 같이 본 제동장치는 전력을 이용한 전자클러치의 작동과, 추친축(1)에 부가된 기구적 구조에 의하여 제동작용이 이루어지도록 된 것으로서, 종래와 같은 마찰재나 유압을 이용하기 위한 여러 유압기구들이 필요치 않으므로 마찰재와 브레이크 오일의 교환작업이 필요 없고, 장치의 구성이 간단하여 차량에 설치할때도 레이아웃 구성이 용이해지며, 또한, 제동력이 추진축에서 발생하여 차량측면에서 보면 모든 차륜에 동일한 제동효과가 적용되므로 종래와 같이 차륜간 제동력의 차이에 의해 발생되는 스핀현상이 발생하지 않게 된다.
한편, 본 발명 추진축 제동장치는 소형차량에서 주 제동장치로도 사용할 수 있으나, 보다 바람직하게는 대형차량의 보조제동장치로서 사용하는 것이 좋으며, 이와 같이 대형차량의 풋브레이크 시스템의 보조제동장치로서 사용될 때 수동 및 자동 두 가지 모드로 작동될 수 있다.
도 2는 그러한 예를 도시한 것으로서, 본 발명 제동장치가 변속기(10)의 출력부와 후륜 차동장치 사이의 추진축(1)에 설치되고, 상기 스위치(9)는 운전자가 조작하기 용이한 차실내의 위치에 설치되며, 이 스위치(9)의 ON신호를 인지하는 전자제어유니트(11)와 이 전자제어유니트(11)의 작동신호에 따라 작동되어 발전기(12)의 전력을 상기 전자클러치(3)로 공급하는 전류제어유니트(13)가 구비된다.
또한, 차속을 측정하는 차속센서(14)와 운전자가 브레이크페달을 밟았을 때 브레이크 라인압을 측정하는 브레이크센서(15)가 상기 전자제어유니트(11)에 연결된다.
따라서, 운전자가 감속운전을 목적으로 상기 스위치(9)를 ON시키면, 이를 인지한 전자제어유니트(11)가 전류제어유니트(13)를 작동시켜 발전기(12)의 전력을 전자클러치(3)로 공급함으로써 제동력이 발생하게 된다.(단, 이때 차속은 1km/h 이상이고 추진축(1)이 록킹(locking)되지 않은 상태에서만 전자제어유니트(11)가 전류제어유니트(13)를 작동시키게 된다.)
그리고, 운전자가 감속 또는 정지를 목적으로 브레이크페달을 강하게 밟는경우에는 상기 전자제어유니트(11)가 자신의 판단에 의하여 전류제어유니트(13)를 작동시켜 전자클러치(3)에 전력을 공급하여 제동하게 되며, 이때 브레이크페달을 강하게 밟는 것은 상기 브레이크센서(15)에서 측정된 브레이크 라인압이 전자제어유니트(11)로 입력되는 것에 의하여 알 수 있는바, 미리 설정된 값(약 20bar) 이상의 브레이크 라인압이 입력되었을 경우에만 전류제어유니트(13)를 작동시키도록 되어 있으며, 이 경우에도 차속이 1km/h 이상이어서 추진축(1)이 록킹되지 않은 상태이어야 함은 물론이다.
한편, 제동초기부터 전자클러치(3)에 지나치게 강한 전류가 인가되어 강한 자력이 발생되면 추진축(1)의 관성에 대응하여 충격이 발생할 수 있으므로 차속에 따른 적절한 조절이 필요하며, 또한 차량이 멈추기 전 즉 추진축(10)이 록킹되기 전에 전자클러치(3)의 작동이 멈추어야만 하므로 차속이 1km/h 이하가 되면 전자클러치(3)로의 전력공급을 중단하는 것이 필요한바, 이러한 조절은 전자제어유니트(11)의 제어에 의하여 상기 전류제어유니트(13)에서 수행된다.
이와 같이 차량이 멈추기 직전에 전자클러치(3)로의 전력 공급이 중단되어 제동력이 감소하게 되므로 차량이 부드럽게 정지할 수 있게 된다.
한편, 제동중 전자클러치(3)가 과열되는 것을 방지하기 위하여 상기 제 2제동축(2b)상에 냉각팬(16)이 설치되고, 운전자가 보조제동장치가 정상적으로 작동되고 있음을 알 수 있게 하기 위하여 전자클러치(3)측 전력 공급선에 작동표시등(17)을 설치할수 있다.
이하, 도 3과 도 4를 참조하여 작동과정을 정리한다.
도 3은 운전자의 스위치(9) 조작에 의하여 수동모드로 작동되는 상태의 순서도로서, 운전자에 의해 스위치(9)가 ON되고 이때 차속이 1km/h 이상이면 전자클러치(3)가 작동되어 보조제동력이 발생되고 동시에 작동표시등(17)이 점등되고, 차속이 1km/h이하이면 전자클러치(3)가 작동하지 않으므로 보조제동력이 발생하지 않고 작동표시등(17)도 점등되지 않는다.
도 4는 자동모드로 작동되는 상태의 순서도로서, 운전자가 브레이크페달을 밟아서 브레이크 라인압이 20bar 이상으로 상승되고, 이때 차속이 1km/h이상이면 전자클러치(3)가 작동되어 보조제동력이 발생되고, 브레이크 라인압이 20bar이상이 아니거나 또는 20bar이상이더라도 그때의 차속이 1km/h이하라면 전자클러치(3)가 작동되지 않아 보조제동력이 발생하지 않게 되며, 작동표시등(17)의 점등상태는 전자클러치(3)의 작동여부와 동일하다.
이와 같이 본 발명이 보조제동장치로서 사용될 경우, 본 보조제동장치는 기존의 보조제동장치와 같이 역구동에 의해 엔진에서 발생하는 제동력을 이용하는 엔진브레이크가 아니고 추진축을 제동하는 것이므로 클러치가 끊어진 경우에도 정상적으로 제동력을 발휘할 수 있다.
또한, 상기 제 1,2기어(4,5)들과 제 1,2스프라켓(6,7)들의 기어비를 1:1로 설정되고 전자클러치(3)에 충분한 전력이 공급되면, 최대 추진축(1) 구동력의 2배에 달하는 제동력이 발생하게 되는 바, 기존의 보조제동장치에 비하여 보다 강한 제동효과를 갖는다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 마찰재나 유압을 이용하기 위한 여러 유압기구들이 필요치 않으므로 마찰재와 브레이크 오일의 교환작업이 필요 없고, 장치의 구성이 간단하여 차량에 설치할때도 레이아웃 구성이 용이해지며, 모든 차륜에 동일한 제동효과가 적용되므로 스핀현상이 발생하지 않게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명이 대형차량의 보조제동장치로서 사용될 경우에는 클러치가 끊어진 경우에도 제동효과가 유지되고, 정지가 부드럽게 이루어지며, 제동력이 강화되되는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 추진축 뿐만 아니고, 드라이브 라인 상의 임의의 축에 평행한 두 축을 설치하고 이에 기어와 스프라켓 및 전자클러치를 설치할 수 있으면 실시가능한 것이므로 변속기나 트랜스퍼 케이스에 내장할 수도 있음은 물론이며, 그 설치위치가 굳이 추진축에 한정되는 것은 아니다.

Claims (8)

  1. 추진축(1)에 소정간격을 두고 장착된 제 1기어(4)와 제 1스프라켓(6), 상기 추진축(1)과 평행하게 설치된 제 1제동축(2a)과 제 2제동축(2b), 상기 제 1제동축(2a)에 설치되어 상기 제 1기어(4)에 치합되는 제 2기어(5), 상기 제 2제동축(2b)에 설치되어 상기 제 1스프라켓(6)에 체인(8)으로 연결되는 제 2스프라켓(7), 상기 제 1제동축(2a)과 제 2제동축(2b)을 연결하는 전자클러치(3)를 포함하여 이루어지는 자동차의 추진축 제동장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 추진축 제동장치가 대형차량의 보조제동장치로서 이용되는 것을 특징으로 하는 자동차의 추진축 제동장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 전자클러치(3)에 발전기(12)에 연결된 전류제어유니트(13)가 연결되고, 이 전류제어유니트(13)는 차실내에 설치된 스위치(9)의 ON을 인지하는 전자제어유니트(11)에 연결되며, 이 전자제어유니트(11)에는 차속센서(14)가 연결되어, 상기 스위치(9)가 ON되고 차속이 1km/h 이상이면, 전자제어유니트(11)에 의해 전류제어유니트(13)가 작동되고, 전류제어유니트(13)는 발전기(12)의 전력을 전자클러치(3)로 공급하여 제동력이 발생하도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 추진축 제동장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 상기 전자클러치(3)에 발전기(12)에 연결된 전류제어유니트(13)가 연결되고, 이 전류제어유니트(13)는 전자제어유니트(11)에 연결되며, 이 전자제어유니트(11)에는 차속센서(14)와 브레이크센서(15)가 연결되어, 브레이크 라인압이 설정값(20bar) 이상이며 차속이 1km/h 이상이면, 전자제어유니트(11)에 의해 전류제어유니트(13)가 작동되고, 전류제어유니트(13)는 발전기(12)의 전력을 전자클러치(3)로 공급하여 제동력이 발생하도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 추진축 제동장치.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 전자제어유니트(11)는 제동중 차속이 1km/h 이하이면 전류제어유니트(13)를 제어하여 전자클러치(3)로의 전력공급을 중단하도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 추진축 제동장치.
  6. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 전류제어유니트(13)는 전자클러치(3) 작동 초기에 차속에 비하여 과대한 전력이 전자클러치(3)로 공급되지 않도록 전력공급량을 조절하는 것을 특징으로 하는 자동차의 추진축 제동장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제 2제동축(2b)에 전자클러치(3)를 냉각하는 냉각팬(16)이 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 추진축 제동장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 전자클러치(3)의 전력 입력선에 작동표시등(17)이 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 추진축 제동장치.
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