KR100663336B1 - 벨로우즈를 이용한 비상용 차량 브레이크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벨로우즈를 이용한 비상용 차량 브레이크에 관한 것으로, 브레이크라이닝과 차량 제동시 상기 브레이크라이닝에 밀착되도록 설치되는 브레이크작동부재로 이루어지는 차량용 브레이크 시스템에 있어서, 내부에 열팽창물질이 충전된 벨로우즈와; 상기 벨로우즈 후단에 장착되는 가열부재와; 상기 벨로우즈 전단에 장착되며, 상기 벨로우즈 팽창시 전방으로 움직여 상기 브레이크라이닝을 브레이크작동부재에 밀착시키는 작동부재와; 상기 가열부재의 발열을 온/오프하도록 연결되는 작동스위치와; 상기 가열부재 오프시 상기 브레이크라이닝을 브레이크작동부재로부터 이격시키기 위한 탄성부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 차량 운전시 갑작스런 브레이크 작동 불능에 의해 비상사태가 발생할 경우, 전기식 작동을 통해 벨로우즈를 팽창시켜 이와 연결된 작동부재의 밀림에 의해 브레이크라이닝과 브레이크작동부재가 밀착되도록 하여 강제적인 브레이크 기능이 수행되도록 함으로써, 대형 자동차 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

벨로우즈, 열, 히터, 브레이크, 브레이크라이닝, 열팽창물질

Description

벨로우즈를 이용한 비상용 차량 브레이크{Emergency brake using bellows}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량 브레이크의 시스템을 도시한 구조도.

도 2는 도 1의 벨로우즈의 작용상태 단면도.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량 브레이크의 시스템을 도시한 구조도.

도 4는 도 3의 벨로우즈의 작용상태 단면도.

<도면의 각 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 17 ; 주축 2 ; 브레이크디스크

3 ; 바퀴 4 ; 타이어

5 ; 본체 7 ; 브레이크실린더

8 ; 브레이크피스톤 9, 20 ; 브레이크라이닝

10 ; 브레이크패드 11, 32 ; 작동부재

12 ; 리턴스프링 13, 31 ; 벨로우즈

14, 33 ; 히터 15, 35 ; 작동스위치

16, 27 ; 유압관 18 ; 브레이크드럼

19 ; 브레이크슈 21 ; 슈피봇

22 ; 페달 30 ; 스프링

32a ; 가압부 37 ; 지지홈

본 발명은 차량 운전시 갑작스런 브레이크 작동 불능에 의해 비상사태가 발생할 경우 전기식 작동을 통해 강제적으로 브레이크 기능이 수행되도록 함으로써 대형 자동차 사고를 방지할 수 있도록 한 벨로우즈를 이용한 비상용 차량 브레이크에 관한 것이다.

자동차 사고는 그 발생 원인이 다양하지만 브레이크의 동작 불능에 의한 사고발생은 차량의 고장에 의한 사고 중에서도 높은 비율을 차지함은 물론 이러한 브레이크 파열에 의한 사고가 발생하게 되면 대부분 브레이크라는 장치의 특성상 대형사고로 이어지는 경우가 많았다.

차량용 브레이크는 크게 주차브레이크와 구동바퀴용 브레이크로 구분된다. 이 중 주차브레이크는 기계식으로 작동되는 것으로 주로 주차시에 사용하게 되며, 구동바퀴용 브레이크의 경우엔 유압식이나 공압식 구조로서 작동시 유체의 힘을 사용하게 되는데 이때 상기 유체는 금속 또는 비금속 관을 통해 공급되기 때문에 이러한 관이나 관의 연결 기구에 이상이 발생하게 되면 브레이크가 오동작을 하여 사고발생의 원인이 되는 것이었다.

또한, 구동바퀴용 브레이크를 작동시키기 위한 브레이크 페달과 연결되는 마 스터 실린더와 브레이크라이닝을 통해 브레이크를 최종적으로 직접 작동시키는 피스톤에는 브레이크 오일의 누설을 차단하기 위해 밀봉용 오링이 설치되는데, 상기 오링은 설치 후 장시간 누적되어 노후 될 경우 브레이크 오일이 외부로 누설되거나 하여 브레이크의 작동불능을 불러오게 되는 것이었다.

이와 같이 종래의 차량용 브레이크는 차량 주행 중 갑작스런 브레이크 고장에 따른 비상상태가 발생하는 경우 이에 대처할 수 있는 특별한 대책이 수립되어 있지 않아 이에 탑승자의 안전을 위협하는 치명적인 위험성을 내포하게 되었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 차량 운전시 갑작스런 브레이크 작동 불능에 의해 비상사태가 발생할 경우, 전기식 작동을 통해 벨로우즈를 팽창시켜 이와 연결된 작동부재의 밀림에 의해 강제적으로 브레이크 기능이 수행되도록 함으로써 대형 자동차 사고를 방지할 수 있도록 구성된 벨로우즈를 이용한 비상용 차량 브레이크를 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 효과적으로 달성하기 위한 본 발명의 벨로우즈를 이용한 비상용 차량 브레이크는, 브레이크라이닝과 차량 제동시 상기 브레이크라이닝에 밀착되도록 설치되는 브레이크작동부재로 이루어지는 차량용 브레이크 시스템에 있어서, 내부에 열팽창물질이 충전된 벨로우즈와; 상기 벨로우즈 후단에 장착되는 가열부재와; 상기 벨로우즈 전단에 장착되며, 상기 벨로우즈 팽창시 전방으로 움직여 상기 브레이크라이닝을 브레이크작동부재에 밀착시키는 작동부재와; 상기 가열부재의 발열을 온/오프하도록 연결되는 작동스위치와; 상기 가열부재 오프시 상기 브레이크 라이닝을 브레이크작동부재로부터 이격시키기 위한 탄성부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량 브레이크의 시스템을 도시한 구조도이고, 도 2는 도 1의 벨로우즈의 작용상태 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예가 적용되는 승용차의 브레이크 시스템은, 둘레에 타이어(4)가 장착된 바퀴(3) 중앙에 주축(1)이 장착되고, 상기 주축(1)은 베어링(6)을 통해 본체(5)에 연결되며, 상기 주축(1)은 내측으로 원반형의 브레이크디스크(2)가 장착된 구조를 갖는다.

또한, 상기 브레이크디스크(2)의 양측에는 주행시 상기 브레이크디스크(2)와 일정 간격을 유지하며 이격된 형태로 1쌍의 브레이크라이닝(9a)(9b)이 서로 마주보게 설치되고, 이 중 본체(5) 쪽에 위치한 브레이크라이닝(9b)의 측부에는 브레이크패드(10)가 설치된다.

따라서, 운전자가 차량을 정지시키기 위해 운전석에서 브레이크페달(도시생략)을 밟으면 상기 브레이크페달의 가압력이 유압관(16)을 통해 전달되어 브레이크실린더(7) 내부에 충전된 오일에 압력을 가하게 되고, 이에 상기 브레이크실린더(7) 일단에 장착된 브레이크피스톤(8)이 작동되어 전방에 위치한 브레이크패드(10)를 밀게 되므로 결과적으로 브레이크라이닝(9a)(9b) 표면에 브레이크디스크(2)가 밀착되어 그 회전이 멈춤과 동시에 차량 또한 정지하게 되는 것이다.

그리고, 상기 본체(5)에는 설치룸(5a)을 구비하되, 상기 설치룸(5a)에는 내부에 열팽창물질이 충전된 벨로우즈(13)를 설치하고, 상기 벨로우즈(13) 후단에는 전기식 히터(14)를 장착하며, 상기 벨로우즈(13) 전단에는 상기 벨로우즈의 움직임에 연동하도록 작동부재(11)를 설치한다. 상기 작동부재(11)는 그 둘레에 리턴스프링(12)이 개재된 긴 봉 형태를 가지며, 상기 벨로우즈(13)와 밀접되는 후단 둘레에는 리턴스프링(12)을 지지하도록 턱이 형성된다.

또한, 상기 본체(5)에는 상기 설치룸(5a)이 브레이크패드(10)가 설치된 구역과 연결될 수 있게 이동통로(5b)를 형성하여, 상기 작동부재(11)가 상기 이동통로(5b)를 통해 좌우 이동 가능하게 설치되는 것이다.

이때, 상기 이동통로(5b)는 상하부에 벨로우즈(13) 측으로 홈이 형성되어 리턴스프링(12)의 일단을 고정하도록 한다. 또한, 상기 벨로우즈(13)는 운전자의 작동이 용이하도록 운전석에 장착된 작동스위치(12)와 전선부를 통해 연결되며, 상기 작동스위치(12)는 전선부를 통해 차량의 전원부와 연결된 구조를 갖는다.

이와 같은 승용차의 브레이크 시스템에 적용되는 비상용 브레이크의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

운전자가 브레이크페달을 밟았는데도 불구하고 브레이크피스톤(8)이 정상적인 작동을 하지 못하여 브레이크패드(10) 및 브레이크라이닝(9b)를 밀지 못하는 유압식 브레이크의 고장이 발생하게 되면, 운전자는 운전석에 구비된 비상용 브레이크의 작동스위치(15)를 온(on)시키게 된다.

상기 작동스위치(15)가 작동하면 이와 연결된 전력이 히터(14)에 공급되어지고, 상기 히터(14)는 1초 이내의 단시간에 최고 350℃로 가열되어 그 일측에 접촉되어 설치된 벨로우즈(13)에 고열을 공급하게 된다.

이렇게 상기 히터(14)로부터 고열을 전달받은 벨로우즈(13)는 내부에 충전된 물질이 팽창하면서 부피가 확장되어 전단부에 설치된 작동부재(11)를 이동통로(5b)를 통해 전방 측으로 밀어내게 되고 이에 상기 이동통로(5b) 반대측에 설치된 브레이크패드(10) 및 브레이크라이닝(9b)을 작동부재(5b)가 순차적으로 밀게 되어 상기 브레이크디스크(2)가 브레이크라이닝(9a)(9b) 사이에 밀착되어 차량의 제동이 이루어지는 것이다.

이후, 견인 등 브레이크의 작동을 해제해야 할 필요가 있을 때엔, 운전석의 작동스위치(15)를 오프(off)하여 히터(14)의 작동을 정지시키고, 히터(14)의 냉각에 의해 팽창되었던 벨로우즈(13)가 도 1에 도시된 바와 같이, 원래 상태로 수축하여 작동부재(11) 또한 최초 후방 위치로 복귀되므로 브레이크패드(10)와 브레이크라이닝(9b)에 대한 작동부재(11)의 가압이 풀리게 되어 브레이크디스크(2)가 브레이크라이닝(9a)(9b)으로부터 이격되므로 브레이크의 작동이 해제되는 것이다.

한편, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량 브레이크의 시스템을 도시한 구조도이고, 도 4는 도 3의 벨로우즈의 작용상태 단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예가 적용되는 대형차량의 슈브레이크(shoe-brake) 시스템은, 바퀴(50) 중앙에는 바퀴(50)를 회전시키는 주축(17)이 설치되고, 상기 바퀴(50) 둘레에는 상기 주축(17)에 연동하여 함께 회 전하도록 원형 띠 형태의 브레이크드럼(18)이 장착되며, 상기 브레이크드럼(18) 내측으로 소정 이격하여 아치 형태의 브레이크슈(19) 1쌍이 서로 마주보게 설치되고, 상기 브레이크슈(19)의 외측 둘레면에는 브레이크라이닝(20)이 부착된다.

상기 브레이크슈(19)는, 일단에 회전축(21) 기능을 하도록 슈피봇(21)이 설치되고, 타단부는 브레이크실린더(28) 내부에 설치된 브레이크피스톤(29)의 좌우 움직임에 따라 브레이크슈(19)를 브레이크드럼(18) 내측부에 밀착시키거나 그로부터 이격된 상태를 유지하도록 상기 브레이크피스톤(29)과 연결되며, 내측부에는 차량 주행시 브레이크슈(19)를 회전축(21) 쪽으로 당겨 브레이크라이닝(20)과 브레이크드럼(18)을 이격시켜 상호 간의 접촉을 방지하도록 스프링(30)이 탄설된다. 이때, 상기 브레이크실린더(28)는 유압관(27)을 통해 운전석에 위치한 브레이크페달(22)의 마스터실린더(25)와 연결된다.

즉, 운전자가 제동하기 위해 상기 브레이크페달(22)을 밟으면 상기 브레이크페달(22)은 페달피봇(23)을 축으로 회전하여 마스터피스톤(26)을 전방측으로 밀게 되고 이에 마스터실린더(25) 내부에 충전되어있던 브레이크오일이 힘을 받아 유압관(27)을 통해 바퀴(50)의 브레이크실린더(25)로 공급된다.

이 같이 브레이크실린더(25)로 공급된 브레이크오일은 브레이크피스톤(29)을 밀어내어 브레이크슈(19)가 슈피봇(21)을 중심으로 회전되게 하고, 이에 브레이크슈(19) 외주면에 부착된 브레이크라이닝(20)이 브레이크드럼(18)에 접촉되어 차량의 제동이 이루어지는 것이다.

그리고, 상기 브레이크슈(19) 내측으로 내부에 열팽창물질이 충전된 벨로우 즈(31)를 설치하고, 상기 벨로우즈(31)는 후단부에 히터(33)를 설치하고 전방부에는 작동부재(32)를 설치한다. 그리고, 상기 히터(33)는 전력공급선(34)을 통해 운전석에 설치된 작동스위치(35)에 연결되고, 상기 작동스위치(35)에는 전원부(36)가 연결된다.

이때, 바람직하게는 상기 작동부재(32)의 일단에 볼록한 형태로 된 가압부(32a)를 돌출 형성하고, 상기 브레이크슈(19)의 내측 둘레면에는 상기 작동부재(32)의 가압부(32a)에 대응하여 오목한 형태의 지지홈(37)을 형성하여 상기 작동부재(32)에 대한 브레이크슈(19)의 반응력을 향상시킬 수 있도록 한다.

이와 같이 구성된 비상용 브레이크는, 차량의 기본브레이크에 이상이 발생하여 그 작동이 불가능하게 되는 경우 운전자가 운전석에 장치된 작동스위치(35)를 온(on)시키게 되면 전원부(36)로부터 전력공급선(34)을 통해 히터(33)로 전력이 공급되고, 이에 상기 히터(33)가 발열하여 벨로우즈(31) 내부에 수용되어 있는 열팽창물질의 체적이 증가되도록 가열시켜 상기 벨로우즈(31)가 팽창되어 늘어나며 그 단부에 설치된 작동부재(32)를 전방 측으로 움직여 브레이크슈(19)의 내측면을 밀게 하고, 이에 상기 브레이크슈(19)가 슈피봇(21)을 축으로 바깥쪽으로 움직이며 그 외측 둘레면에 부착된 브레이크라이닝(20)이 브레이크드럼(18)에 밀착되어 최종적으로 바퀴(50)의 회전이 멈춤과 동시에 차량의 제동이 이루어지도록 하는 것이다.

이후 브레이크를 해제하고자 할 때엔, 상기 작동스위치(25)를 오프(off)하여 전원부(36)의 전력 공급을 중단시키면 이에 히터(33)가 냉각되어 벨로우즈(31)가 최초 크기로 수축되면서 작동부재(32)가 후방측으로 복귀하여, 브레이크슈(19) 및 그 둘레면에 부착된 브레이크라이닝(20)이 브레이크드럼(18)으로부터 이격되도록 하여 바퀴(50)의 회전이 가능한 주행상태로 복귀하는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 벨로우즈를 이용한 비상용 차량 브레이크에 대해 설명하였으나 본 발명은 이에 한정하지 아니하며 당업자라면 그 응용과 변형이 가능함은 물론이다.

즉, 상기 실시예에서는 비상 브레이크를 1개만 설치하여 사용하는 것으로 도시하여 설명하였으나, 차량의 종류 및 제원을 고려한 브레이크의 제동 성능 및 기능 향상을 위해 복수 개를 적절하게 분산시켜 구성할 수도 있다.

따라서, 본 발명에 따른 벨로우즈를 이용한 비상용 차량 브레이크는, 차량 운전시 갑작스런 브레이크 작동 불능에 의해 비상사태가 발생할 경우, 전기식 작동을 통해 벨로우즈를 팽창시켜 이와 연결된 작동부재의 밀림에 의해 브레이크라이닝과 브레이크작동부재가 밀착되도록 하여 강제적인 브레이크 기능이 수행되도록 함으로써, 대형 자동차 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 비상 브레이크는 작동 및 해제방법이 용이하여 운전자가 손쉽게 사용할 수 있다.

Claims (2)

1. 브레이크라이닝과 차량 제동시 상기 브레이크라이닝에 밀착되도록 설치되는 브레이크작동부재로 이루어지는 차량용 브레이크 시스템에 있어서,

   내부에 열팽창물질이 충전된 벨로우즈와;

   상기 벨로우즈 후단에 장착되는 가열부재와;

   상기 벨로우즈 전단에 장착되며, 상기 벨로우즈 팽창시 전방으로 움직여 상기 브레이크라이닝을 브레이크작동부재에 밀착시키는 작동부재와;

   상기 가열부재의 발열을 온/오프하도록 연결 설치되는 작동스위치와;

   상기 가열부재 오프시 상기 브레이크라이닝을 브레이크작동부재로부터 이격시키기 위한 탄성부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 벨로우즈를 이용한 비상용 차량 브레이크.
2. 제1항에 있어서, 상기 탄성부재는 작동부재에 개재되는 리턴스프링인 것을 특징으로 하는 벨로우즈를 이용한 차량 브레이크.

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