KR101263039B1

KR101263039B1 - 차량의 ｍｒ 유체를 이용한 보조 제동력 발생장치

Info

Publication number: KR101263039B1
Application number: KR1020070084973A
Authority: KR
Inventors: 염명기
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2013-05-09
Also published as: KR20090020311A

Abstract

본 발명은 차량의 MR 유체를 이용한 보조 제동력 발생장치에 관한 것으로,

종래의 디스크형 브레이크 시스템에 있어서는 브레이크 작동시에 브레이크 패드와 디스크 사이의 마찰로만 제동력을 발생하기 때문에 연속적인 브레이크 작동시 디스크와 캘리퍼에 고열이 발생하여 베이퍼락(Vapor lock)이 발생될 우려가 많게 됨은 물론 제동력의 약화되고, 브레이크 패드 및 디스크의 마모가 많게 되는 등의 문제가 있었던 바,

캘리퍼와 마찰되는 디스크가 접속되는 액슬에 전자클러치 및 보조 제동력을 발생시키는 MR 회전브레이크를 설치하고, 캘리퍼에 전자클러치와 MR 회전브레이크에 전원을 공급할 수 있도록 하는 발전유니트를 설치하여 캘리퍼에 의한 제동시에 발전유니트에서 공급되는 전원을 통해 전자클러치 및 MR 회전브레이크를 작동시킬 수 있도록 한 본 발명에 의하면 브레이크 작동시에 발전유니트에서 생성된 전기가 전자클러치 및 MR 회전브레이크에 인가되면 MR 회전브레이크가 작동하여 보조 제동력을 발생시키게 되므로 차량의 전체 제동력을 크게 향상시킬 수 있게 되고, 디스크와 캘리퍼의 과열로 인한 베이퍼락의 발생을 방지할 수 있게 되어 차량의 제동 안전성을 향상시킬 수 있게 되며, 브레이크 패드의 마모를 감소시킬 수 있게 되는 등 브레이크장치 및 소모부품의 내구성 및 수명을 크게 연장할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있게 된다.

MR 유체, 디스크, 캘리퍼, 전자클러치, 발전유니트, MR 회전브레이크

Description

차량의 ＭＲ 유체를 이용한 보조 제동력 발생장치 {a assist brake system using MR fluid for a vehicle}

본 발명은 차량의 MR 유체를 이용한 보조 제동력 발생장치에 관한 것으로, 브레이크 작동시에 MR 유체가 충전된 MR 회전브레이크를 통해 보조 제동력을 얻을 수 있도록 한 것에 관한 것이다.

일반적으로 브레이크 장치(Brake System)는 자동차, 전동차, 엘리베이터 등과 같이 운동하고 있는 기계의 속도를 감속하거나 정지시키는 장치를 통틀어 일컫는다.

자동차 브레이크도 달리고 있는 차량의 속도를 줄이거나 정지시키는 기능을 하는 장치를 말하며, 자동차 브레이크는 보통 운전자의 조작력 또는 보조동력으로 발생한 마찰력을 이용해 자동차의 운동에너지를 열에너지 등으로 바꾸어 제동작용을 일으키는 방식으로 작동한다.

즉, 자동차 브레이크장치(Brake System)는 주행하는 자동차를 감속 또는 정 지시킴과 동시에 주차상태를 유지하기 위해 사용하는 중요한 장치이며, 일반적으로 마찰력을 이용하여 자동차의 운동에너지를 열에너지로 바꾸어, 그것을 대기 속으로 방출시켜 제동작용을 하는 마찰식 브레이크를 사용하고 있다.

또한 자동차 브레이크장치는 주행할 때 주로 사용하는 주 브레이크(Main brake)와 자동차를 주차할 때 사용하는 주차 브레이크(Parking brake)가 있다.

주 브레이크는 운전자가 발로 조작하기 때문에 풋 브레이크(Foot Brake)라 하고 주차 브레이크는 보통 손으로 조작하기 때문에 핸드 브레이크라고도 한다.

브레이크 장치의 조작기구는 로드나 와이어를 사용하는 기계식과 유압을 이용하는 유압식이 있으며, 일반적으로 풋 브레이크는 유압식, 주차 브레이크는 기계식을 사용하고 있다.

브레이크 본체는 마스터 실린더에서 오는 유압을 휠 실린더가 받아 브레이크 슈와 드럼에 제동력을 발생하는 부분이며, 구조상으로는 드럼식 브레이크와 디스크식 브레이크로 구분된다.

드럼식 브레이크는 휠 실린더, 브레이크 슈, 백 플레이트 및 브레이크 드럼 등으로 구성된 내부 확장식이다.

브레이크 페달을 밟으면 마스터 실린더 내의 피스톤이 브레이크 유압을 높여주고, 이 압력은 브레이크 파이프를 통해 휠 실린더에 전달된다. 휠 실린더는 유압에 의해 피스톤을 밀게 되고, 피스톤의 움직임에 따라 브레이크 슈는 드럼에 압착되어 제동작용을 한다.

이러한 드럼식 브레이크는 주로 뒷바퀴 제동용에 많이 사용되는 기본적인 형 식이다.

근간에는 자동차가 고속화됨에 따라 드럼식 보다 방열과 열변형에 의한 제동력 저하가 적은 디스크 브레이크가 많이 사용되고 있으며, 특히 앞쪽 브레이크는 거의가 디스크 브레이크(부동 캘리퍼형)를 사용하고 있다.

디스크 브레이크는 바퀴와 함께 회전하는 브레이크 디스크의 양쪽에 설치된 패드에 의해 제동되며, 패드 바깥쪽에 있는 하우징을 캘리퍼(Caliper)라고 한다.

상기 캘리퍼에는 피스톤과 오일 통로가 있어 마스터 실린더에서 발생한 오일의 압력에 의해 피스톤을 패드쪽으로 밀어 디스크에 압착하고 또 그 반력으로 캘리퍼가 반대 방향으로 움직여 반대쪽 패드로 압착시켜 제동력을 얻도록 되어 있다.

이러한 디스크형 브레이크는 방열 작용이 좋고, 좌우바퀴의 제동력이 안정되어 편제동이 적으며, 열 변형이 없어 페달 밟는 거리의 변화가 적은 장점이 있지만 패드 내마모성이 매우 큰 재료를 사용해야 하고 패드 마모가 드럼식보다 빠르며, 구조상 가격이 비싼 단점이 있다.

본 발명은 특히 디스크형 브레이크 시스템에 관계하는 것으로, 종래의 디스크형 브레이크 시스템에 있어서는 브레이크 작동시에 브레이크 패드와 디스크 사이의 마찰로만 제동력을 발생하기 때문에 연속적인 브레이크 작동시 디스크와 캘리퍼에 고열이 발생하여 베이퍼락(Vapor lock)이 발생될 우려가 많게 됨은 물론 제동력의 약화되고, 브레이크 패드 및 디스크의 마모가 많게 되는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 실정을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 브레이크 패드와 디스크만으로 제동하지 않고 다른 제동요소를 추가함으로써 전체 제동력을 향상시킬 수 있도록 함은 물론 브레이크 패드의 마모를 저감할 수 있도록 하는 차량의 MR 유체를 이용한 브레이크 시스템을 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명은 캘리퍼와 마찰되는 디스크가 접속되는 액슬에 전자클러치 및 보조 제동력을 발생시키는 MR 회전브레이크를 설치하고, 캘리퍼에 전자클러치와 MR 회전브레이크에 전원을 공급할 수 있도록 하는 발전유니트를 설치하여 캘리퍼에 의한 제동시에 발전유니트에서 공급되는 전원을 통해 전자클러치 및 MR 회전브레이크를 작동시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 액슬과 함께 회전하는 디스크에 캘리퍼의 브레이크패드가 마찰되도록 한 차량의 브레이크장치에 있어서, 상기 액슬에 전자클러치 및 그를 통해 액슬에 접속 또는 분리되는 MR 회전브레이크를 설치하여서 되는 것이며, 아울러 캘리퍼의 일측에 전자클러치 및 MR 회전브레이크에 전원을 공급할 수 있도록 하는 발전유니트를 설치하여서 되는 것이다.

또한 상기 발전유니트를 브레이크 유압라인과 연결되는 유압실린더와; 유압실린더의 내부 전방에 전후방향으로 인출 가능하게 설치되는 지지프레임과; 지지프 레임의 선단에 설치되어 디스크와 접촉 또는 분리되는 회전체와; 지지프레임의 일측 전방에 설치되고 회전체와 접속되는 발전기;로 구성하여서 되는 것이다.

아울러 MR 회전브레이크를 하우징의 내부에 MR 유체가 충전되고, 하우징의 내부 중앙의 설치되는 회전블레이드와 하우징의 외부 전방에 설치되는 접속원판이 일체로 형성되며, 하우징의 내주면에 다수의 유도구멍을 갖는 MR 유도링이 마련되고, 하우징의 내주면에 링형 솔레노이드가 설치되는 형태로 구성하여서 되는 것이다.

본 발명은 평상시에 발전유니트에서 발전이 이루어지지 않게 되므로 전자클러치 및 MR 회전브레이크가 작동하지 않게 되고, 브레이크 작동시에 발전유니트에서 생성된 전기가 전자클러치 및 MR 회전브레이크에 인가되면 MR 회전브레이크가 작동하여 보조 제동력을 발생시키게 되는 것으로, 본 발명에 의하면 차량 제동시에 디스크와 브레이크 패드의 마찰을 통한 주 제동력과 함께 MR 회전브레이크를 통한 보조 제동력을 발생시킴으로써 전체 제동력을 크게 향상시킬 수 있게 되고, 디스크와 캘리퍼의 과열로 인한 베이퍼락의 발생을 방지할 수 있게 되어 차량의 제동 안전성을 향상시킬 수 있게 되며, 브레이크 패드의 마모를 감소시킬 수 있게 되는 등 브레이크장치 및 소모부품의 내구성 및 수명을 크게 연장할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있게 된다.

이하 본 발명의 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에는 본 발명의 한 실시예의 사시도가 도시되어 있고, 도 2는 동 실시예의 발전유니트 장착부위의 사시도가 도시되어 있으며, 도 3a 및 도 3b에는 동 실시예의 발전유니트의 작동상태도가 도시되어 있고, 도 4에는 동 실시예의 MR 회전브레이크의 일부 절제 사시도가 도시되어 있다.

그리고 도 5에는 동 실시예의 전자클러치 및 MR 회전브레이크의 종단면도가 도시되어 있고, 도 6에는 동 실시예의 MR 회전브레이크의 MR 유체 순환상태도가 도시되어 있다.

본 발명은 액슬(10)과 함께 회전하는 디스크(20)에 캘리퍼(30)의 브레이크패드가 마찰되도록 한 차량의 브레이크장치에 있어서, 상기 액슬(10)에 전자클러치(40) 및 그를 통해 액슬(10)에 접속 또는 분리되는 MR 회전브레이크(50)를 설치하여서 되는 것이며, 아울러 캘리퍼(30)의 일측에 전자클러치(40) 및 MR 회전브레이크(50)에 전원을 공급할 수 있도록 하는 발전유니트(60)를 설치하여서 되는 것이다.

도시된 실시예에 있어서 발전유니트(60)는 브레이크 유압라인(70)과 연결되는 유압실린더(61)와; 유압실린더(61)의 내부 전방에 전후방향으로 인출 가능하게 설치되는 지지프레임(62)과; 지지프레임(62)의 선단에 설치되어 디스크(20)와 접촉 또는 분리되는 회전체(63)와; 지지프레임(62)의 일측 전방에 설치되고 회전체(63) 와 접속되는 발전기(64);로 이루어진다.

MR 회전브레이크(50)는 하우징(52)의 내부에 MR 유체(53)가 충전되고, 하우징(52)의 내부 중앙의 설치되는 회전블레이드(54)와 하우징(52)의 외부 전방에 설치되는 접속원판(51)이 일체로 형성되며, 하우징(52)의 내주면에 다수의 유도구멍(56)을 갖는 MR 유도링(55)이 마련되고, 하우징(52)의 내주면에 링형 솔레노이드(57)가 설치되는 형태를 갖는다.

전자클러치(40)는 액슬(10)에 고정 설치된 회전원판(11)과 MR 회전브레이크(50)의 접속원판(51) 사이에 설치되어 액슬(10)의 회전력을 MR 회전브레이크(50)에 전달하거나 차단하게 된다.

본 발명에 있어서 발전유니트(60)는 브레이크 미작동시에 도 2a와 같이 지지프레임(62)이 유압실린더(61)쪽으로 후퇴되고 회전체(63)가 디스크(20)에서 분리되어 회전하지 않게 되므로 발전기(64)가 발전을 일으키지 않게 되고, 브레이크 작동되어 유압실린더(61)에 유압이 공급되면 도 2b와 같이 지지프레임(62)이 디스크(20)쪽으로 돌출되고 회전체(63)가 전방으로 디스크(20)에 접촉되어 회전되므로 발전기(64)가 발전을 일으키게 되는 동시에 발생된 전기를 연결전선(80)을 통해 전자클러치(40) 및 MR 회전브레이크(50)의 솔레노이드(57)에 공급하게 된다.

상기에서 전자클러치(40) 전원이 공급되면 액슬(10)의 회전원판(11)과 MR 회전브레이크(50)의 접속원판(51)이 전자클러치(40)를 통해 접속되어 회전블레이드(54)가 회전하게 되고, 하우징(52) 내부에서 MR 유체(53)가 순환되면서 보조 제동력이 발생하게 되며, 이 보조 제동력이 회전원판(11) 및 액슬(10)에 전달된다.

또한 MR 회전브레이크(50)의 솔레노이드(57)에 전원이 공급되면 MR 유체(53)가 자화되어 점성이 높아지게 되므로 회전블레이드(54)에 대한 회전 저항력이 커지게 되어 보조 제동력이 커지게 된다.

본 발명에 있어서 도 6과 같이 디스크(20)의 회전속도 및 발전유니트(60)의 회전체(63)의 회전속도가 낮아질수록 발전유니트(60)의 발전기(64)로부터 MR 회전브레이크(50)의 솔레노이드(57)로 공급되는 전류가 작아지게 되고 MR 유체(53)의 점성이 낮아지게 되어 회전블레이드(54)에 대한 회전 저항력 및 보조 제동력이 작아지게 되고, 디스크(20)의 회전속도 및 발전유니트(60)의 회전체(63)의 회전속도가 높아질수록 발전유니트(60)의 발전기(64)로부터 MR 회전브레이크(50)의 솔레노이드(57)로 공급되는 전류가 커지게 되고 MR 유체(53)의 점성도 높아지게 되어 회전블레이드(54)에 대한 회전 저항력 및 보조 제동력이 커지게 된다.

도 1은 본 발명의 한 실시예의 사시도

도 2는 동 실시예의 발전유니트 장착부위의 사시도

도 3a 및 도 3b는 동 실시예의 발전유니트의 작동상태도

도 4는 동 실시예의 MR 회전브레이크의 일부 절제 사시도

도 5는 동 실시예의 전자클러치 및 MR 회전브레이크의 종단면도

도 6은 동 실시예의 MR 회전브레이크의 MR 유체 순환상태도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >

10 : 액슬 11 : 회전원판

20 : 디스크 30 : 캘리퍼

40 : 전자클러치 50 : MR 회전브레이크

51 : 접속원판 52 : 하우징

53 : MR 유체 54 : 회전블레이드

55 : MR 유도링 56 : 유도구멍

57 : 솔레노이드 60 : 발전유니트

61 : 유압실린더 62 : 지지프레임

63 : 회전체 64 : 발전기

70 : 브레이크 유압라인

Claims

액슬(10)과 함께 회전하는 디스크(20)에 캘리퍼(30)의 브레이크패드가 마찰되도록 한 차량의 브레이크장치에 있어서, 상기 액슬(10)에 전자클러치(40) 및 그를 통해 액슬(10)에 접속 또는 분리되는 MR 회전브레이크(50)를 설치하여 브레이크 작동시에 보조 제동력을 발생시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 차량의 MR 유체를 이용한 보조 제동력 발생장치.
제1항에 있어서, 캘리퍼(30)의 일측에 전자클러치(40) 및 MR 회전브레이크(50)에 전원을 공급할 수 있도록 하는 발전유니트(60)를 설치한 것을 특징으로 하는 차량의 MR 유체를 이용한 보조 제동력 발생장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, MR 회전브레이크(50)는 하우징(52)의 내부에 MR 유체(53)가 충전되고, 하우징(52)의 내부 중앙의 설치되는 회전블레이드(54)와 하우징(52)의 외부 전방에 설치되는 접속원판(51)이 일체로 형성되며, 하우징(52)의 내주면에 다수의 유도구멍(56)을 갖는 MR 유도링(55)이 마련되고, 하우징(52)의 내주면에 링형 솔레노이드(57)가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 MR 유체를 이용한 보조 제동력 발생장치.
제3항에 있어서, 발전유니트(60)는 브레이크 유압라인(70)과 연결되는 유압실린더(61)와; 유압실린더(61)의 내부 전방에 전후방향으로 인출 가능하게 설치되는 지지프레임(62)과; 지지프레임(62)의 선단에 설치되어 디스크(20)와 접촉 또는 분리되는 회전체(63)와; 지지프레임(62)의 일측 전방에 설치되고 회전체(63)와 접속되는 발전기(64);로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 MR 유체를 이용한 보조 제동력 발생장치.
제3항에 있어서, 전자클러치(40)는 액슬(10)에 고정 설치된 회전원판(11)과 MR 회전브레이크(50)의 접속원판(51) 사이에 설치되어 액슬(10)의 회전력을 MR 회전브레이크(50)에 전달하거나 차단하는 것을 특징으로 하는 차량의 MR 유체를 이용한 보조 제동력 발생장치.