KR101649954B1 - 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템 - Google Patents

스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3륜 또는 4륜 자전거의 바퀴와 연결된 출력축을 통해 프레임에 가해지는 외력을 스트레인게이지의 저항변화를 통해 모니터링하여 주행 상태를 파악하고, 양측 바퀴의 브레이크를 제어하기 위한 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템에 관한 것이다.
또한, 3륜 또는 4륜 자전거의 주행 상태에 따라 양측 바퀴의 브레이크를 제어하기 위한 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템에 관한 것으로서, 동력이 입력되는 입력축과 입력된 회전력을 양측에 연결된 바퀴의 저항에 따라 차등적으로 전달하기 위한 차동기어와 상기 차동기어와 각 바퀴 사이에 위치한 출력축과 상기 출력축이 관통하며 지지되는 프레임과 주행 상태에 따라 출력축을 통해 프레임의 양측에 가해지는 외력을 측정하기 위한 복수 개의 스트레인게이지로 구성된 복수 개의 측정부와 상기 측정부를 통해 검출되는 값에 따라 주행 상태를 연산하고, 연산된 결과에 따라 각 바퀴에 위치한 브레이크를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템{brake system using strain gauges}
본 발명은 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3륜 또는 4륜 자전거의 바퀴와 연결된 출력축을 통해 프레임에 가해지는 외력을 스트레인게이지의 저항변화를 통해 모니터링하여 주행 상태를 파악하고, 양측 바퀴의 브레이크를 제어하기 위한 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 3륜 및 4륜 자전거는 동일한 회전축의 양측에 바퀴가 고정되는 형태를 가고 있으며, 탑승자 또는 모터 등으로부터 입력되는 회전력이 양측 바퀴에 동일하게 분배된다.
하지만, 코너 주행시에는 양측 바퀴의 회전 반경(이동거리)이 달라 각 바퀴의 회전량이 달라야 하지만, 동일한 회전축에 고정된 구조로 인해 일측 또는 양측 바퀴가 미끄러지는 문제점이 발생하였다.
이에 따라, 코너시에는 많은 동력 손실이 발생하거나, 승차감이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 자전거를 비롯한 모든 탈것은 전복에 대한 위험성이 존재하고 있으며, 고가의 차량은 전복을 방지하기 위한 장치들이 내장되어 있다.
예를 들면, 한국등록특허 제10-0640175호 "차량의 전복방지 제어 시스템 및 그 방법" 과 같은 시스템이 있으며, 각종 센서를 이용하여 차량의 주행상태를 연산하여 전복을 방지하게 된다.
하지만, 기존의 전복방지 시스템은 그 구조가 복잡하며, 장착하기 위해서는 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 자전거는 전체중량이 차량 등의 다른 탈것보다 전체중량이 가벼움에 따라, 하중에 의한 제동거리가 크게 차이나는 문제점이 있었다.
예를 들면, 차량에 20kg의 중량물을 추가하여도 제동거리는 크게 차이나지 않으나, 자전거 또는 전동오토바이에 20kg의 중량물을 추가할 경우 제동거리가 크게 증가하는 문제점이 있었다.
이에 따라, 자전거 또는 전동오토바이의 탑승자는 전체 하중이 증가되었을 때 브레이크를 더 강하게 조작하여야 했으나, 전체 하중이 증가하기 전의 습관대로 브레이크를 조작하여 길어진 제동거리로 인한 사고가 빈번히 발생하는 문제점이 있었다.
한국등록특허 제10-0640175호 "차량의 전복방지 제어 시스템 및 그 방법"
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 양측 회전축에 의한 프레임의 변형율을 측정하여 차량의 주행 상태를 실시간으로 모니터링하며, 주행 상태에 따라 브레이크를 제어하여 자전거의 전복이나 운전자의 이탈을 방지하기 위한 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전체 하중이 변하더라도 동일한 브레이크 조작에 대해서 전체 하중이 변하기 전과 동일한 제동거리를 가지도록 브레이크를 제어하기 위한 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템은 3륜 또는 4륜 자전거의 주행 상태에 따라 양측 바퀴의 브레이크를 제어하기 위한 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템에 있어서, 입력축을 통해 전달되는 회전력을 양측에 연결된 바퀴의 저항에 따라 차등적으로 전달하기 위한 차동기어와 상기 차동기어와 각 바퀴 사이의 동력전달을 위한 복수 개의 출력축과 상기 출력축이 관통하며 지지되는 프레임과 주행 상태에 따라 출력축을 통해 프레임의 양측에 가해지는 외력을 측정하기 위한 스트레인게이지로 구성된 측정부와 상기 측정부를 통해 검출되는 값에 따라 주행 상태를 연산하고, 연산된 결과에 따라 각 바퀴에 위치한 브레이크를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차동기어는 상기 입력축으로부터 소정의 회전력을 전달받기 위한 제1 기어와 상기 제1 기어의 회전축에 수직한 방향의 회전축을 가지며, 제1 기어와 함께 회전하도록 제1 기어의 내부에 설치되는 복수 개의 제2 기어와 상기 제1 기어의 회전축을 따라 양측에서 삽입되는 2개의 출력축의 끝단에 형성되어 상기 제2 기어와 맞물리는 제3 기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정부는 출력축을 통해 가해지는 외력에 의한 프레임의 변형률을 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 측정부를 통해 측정되는 값을 통해 탑승자의 하중 및 하중에 따른 관성의 변화를 연산하여 탑승자의 하중이 변하더라도 사용자에 의해 조작되는 동일한 제동 입력에 대해서 제동거리가 변하지 않도록 브레이크를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수 개의 측정부 중 어느 하나의 측정부에서 측정되는 측정 값이 기 설정된 값보다 낮을 경우, 측정 값이 낮은 측정부가 위치한 방향의 브레이크를 동작시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수 개의 측정부 중 어느 하나의 측정부에서 측정되는 측정 값이 기 설정된 값보다 높을 경우, 양측 방향의 브레이크를 동작시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 제어방법은 3륜 또는 4륜 자전거의 주행 상태에 따라 양측 바퀴의 브레이크를 제어하기 위한 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템에 있어서, 차동기어로부터 공급받은 회전력을 각 바퀴로 전달하기 위한 복수 개의 출력축을 통해 프레임에 가해지는 외력을 프레임의 변형율을 통해 측정하는 주행 측정단계와 상기 주행 측정단계를 통해 측정된 프레임의 변형율을 통해 자전거의 주행 상태를 연산하는 주행 연산단계와 상기 주행 연산단계를 통해 연산된 주행 상태에 따라 일측 또는 타측 또는 양측의 브레이크를 제어하는 브레이크 제어단계를 포함하며, 상기 주행 측정단계는 실시간으로 프레임의 변형율을 모니터링하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주행 측정단계 이전에 탑승자 및 탑승물의 하중에 의한 프레임의 변형율을 측정하는 하중 측정단계와 상기 하중 측정단계를 통해 측정된 프레임의 변형율을 통해 변동된 하중 및 변동된 하중에 따른 관성을 연산하는 하중 연산단계를 더 포함하며, 하기 브레이크 제어단계에서는 상기 하중 연산단계를 통해 연산된 결과에 따라 사용자에 의해 조작되는 동일한 제동 입력에 대해서 하중의 변화에도 항상 일정한 제동거리를 제공하도록 브레이크를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템 및 그 제어방법에 의하면, 양측 회전축에 의한 프레임의 변형율을 측정하여 차량의 주행 상태를 실시간으로 모니터링하며, 주행 상태에 따라 브레이크를 제어하여 자전거의 전복이나 운전자의 이탈을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템 및 그 제어방법에 의하면, 전체 하중이 변하더라도 동일한 브레이크 조작에 대해서 전체 하중이 변하기 전과 동일한 제동거리를 가지도록 브레이크를 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 제어방법을 도시한 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템을 하부에서 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 차동기어를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 프레임에 배치된 복수 개의 스트레인게이지로 구성된 측정부를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 제1 실시예에 따른 도면.
도 6 또는 도 7은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 제2 실시예에 따른 도면.
도 8 또는 도 9는 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 제2 실시예에 따른 측정부의 출력값을 도시한 그래프.
도 10은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 제3 실시예에 따른 측정부의 출력값을 도시한 그래프.
도 11은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 제4 실시예에 따른 측정부의 출력값을 도시한 그래프.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 제어방법을 도시한 순서도이며, 도 2는 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템을 하부에서 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 차동기어를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 프레임에 배치된 복수 개의 스트레인게이지로 구성된 측정부를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 제1 실시예에 따른 도면이며, 도 6 또는 도 7은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 제2 실시예에 따른 도면이고, 도 8 또는 도 9는 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 제2 실시예에 따른 측정부의 출력값을 도시한 그래프이며, 도 10은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 제3 실시예에 따른 측정부의 출력값을 도시한 그래프이고, 도 11은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 제4 실시예에 따른 측정부의 출력값을 도시한 그래프이다.
도 1은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템의 제어방법을 도시한 것이며, 외력에 따른 프레임의 변형율을 통해 측정하는 주행 측정단계와 프레임의 변형율을 통해 주행 상태를 연산하는 주행 연산단계와 주행 상태에 따라 브레이크를 제어하는 브레이크 제어단계를 포함하는 것을 기본으로 상기 주행 측정단계, 주행 연산단계가 반복 수행되며, 주행 상태에 따라 브레이크 제어단계를 통해 안정한 주행상태가 이어질 수 있도록 브레이크를 제어하게 된다.
보다 상세하게는, 3륜 또는 4륜 자전거에 설치된 차동기어로부터 공급받은 회전력을 각 바퀴로 전달하기 위한 복수 개의 출력축을 통해 프레임에 가해지는 외력을 프레임의 변형율을 통해 측정하는 주행 측정단계(S11)와 상기 주행 측정단계(S11)를 통해 측정된 프레임의 변형율을 통해 자전거의 주행 상태를 연산하는 주행 연산단계(S12)와 상기 주행 연산단계(S12)를 통해 연산된 주행 상태에 따라 일측 또는 타측 또는 양측의 브레이크를 제어하는 브레이크 제어단계(S13)를 포함하며, 상기 주행 측정단계(S11)는 실시간으로 프레임의 변형율을 모니터링하게 된다.
즉, 상기 주행 측정단계(S11)를 통해 양측 회전축에 의한 프레임의 변형율을 실시간으로 지속적으로 측정하며, 주행 연산단계(S12)를 통해 실시간으로 지속적으로 측정되는 프레임의 변형율을 통해 자전거의 주행 상태를 실시간으로 모니터링하며, 브레이크 제어단계(S13)에서 주행 연산단계(S12)를 통해 연산된 주행 상태에 따라 일측과 타측의 브레이크 중 어느 하나 이상의 브레이크를 제어하여 자전거의 전복이나 운전자의 이탈이 발생하지 않도록 방지하게 된다.
또한, 상기 주행 측정단계(S11) 이전에 탑승자 및 탑승물의 하중에 의한 프레임의 변형율을 측정하는 하중 측정단계(S1)와 상기 하중 측정단계(S1)를 통해 측정된 프레임의 변형율을 통해 변동된 하중 및 변동된 하중에 따른 관성의 변화를 연산하는 하중 연산단계(S2)를 더 포함할 수도 있다.
보다 상세하게는, 탑승자가 탑승한 후 주행하기 전에 하중 측정단계(S1)를 통해 탑승자 및 탑승물의 하중에 의한 프레임의 변형율을 측정하여 변화된 탑승자 및 탑승물의 하중에 의한 프레임의 변형율을 측정하게되며, 하중 연산단계(S2)에서 측정된 프레임의 변형율을 통해 변동된 하중 및 변동된 하중에 따른 관성의 변화를 연산하게 된다.
또한, 상기 하중 연산단계(S2)에서 연산된 변동된 하중 및 변동된 하중에 따른 관성의 변화는 주행 연산단계(S12)를 통해 주행 상태를 연산할 때 반영되거나, 주행 연산단계(S12)를 통해 연산된 주행 상태에 따라 브레이크 제어단계(S13)에서 브레이크를 제어할 때 반영된다.
또한, 상기 하기 브레이크 제어단계(S13)에서는 상기 하중 연산단계(S2)를 통해 연산된 결과에 따라 사용자에 의해 조작되는 동일한 제동 입력에 대해서 하중의 변화에도 항상 일정한 제동거리를 제공하도록 브레이크를 제어할 수도 있다.
이는, 사용자가 전체 하중의 증가를 감안하지 않고 습관적으로 하중이 증가하기 전과 동일하게 브레이크를 조작하여 발생하는 충돌, 추돌 등의 사고를 방지하기 위한 것이다.
전체 하중이 증가할 경우 제동거리도 전체 하중에 비례하여 증가함에 따라 전체 하중이 증가할 경우 사용자가 브레이크를 더욱 강하게 조작하지 않아도 변동된 하중 및 변동된 하중에 따른 관성의 변화를 사용자가 입력한 브레이크의 조작에 반영하여 브레이크 제어단계(S13)를 통해 하중이 증가하기 전보다 강한 제동이 이루어지도록 브레이크를 제어하는 것이다.
즉, 전체 하중이 변하더라도 전체 하중이 변하기 전과 동일한 브레이크 조작에 대해서 전체 하중이 변하기 전과 동일한 제동거리를 가지도록 브레이크를 제어할 수 있다.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템을 도시한 것이며, 3륜 또는 4륜 자전거의 주행 상태에 따라 양측 바퀴의 브레이크를 개별적으로 제어하게 된다.
이를 위해 입력축을 통해 전달되는 회전력을 양측에 연결된 바퀴(51, 52)의 저항에 따라 차등적으로 전달하기 위한 차동기어(1)와 상기 차동기어(1)와 각 바퀴(51, 52) 사이의 동력전달을 위한 복수 개의 출력축(2)과 상기 출력축(2)이 관통하며 지지되는 프레임(4)과 주행 상태에 따라 출력축(2)을 통해 프레임(4)의 양측에 가해지는 외력을 측정하기 위한 복수 개의 스트레인게이지(30A ~ 30D)로 구성된 복수 개의 측정부(3)와 상기 측정부(3)를 통해 검출되는 값에 따라 주행 상태를 연산하고, 연산된 결과에 따라 각 바퀴에 위치한 브레이크를 제어하기 위한 제어부(미도시)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 차동기어(1)는 상기 입력축으로부터 소정의 회전력을 전달받기 위한 제1 기어(11)와 상기 제1 기어(11)의 회전축에 수직한 방향의 회전축을 가지며, 제1 기어(11)와 함께 회전하도록 제1 기어(11)의 내부에 설치되는 복수 개의 제2 기어(12)와 상기 제1 기어(11)의 회전축을 따라 양측에서 삽입되는 2개의 출력축(2)의 끝단에 형성되어 상기 제2 기어(12)와 맞물리는 복수 개의 제3 기어(13)를 포함하여 구성된다.
이에 따라, 회전하는 제1 기어(11)의 내부에는 제1 기어(11)의 회전에 맞춰 제2 기어(12)가 공전하면서 제3 기어(13)를 제1 기어(11)의 회전수와 동일하게 회전시켜 양측의 출력축(2)이 제1 기어(11)의 회전수와 동일하게 회전된다.
반면, 일측의 회전축(21 또는 22)이 저항을 받아 회전속도가 감소할 경우, 일측의 회전축에 결합된 일측의 제3 기어(13A)의 회전속도도 감소되며, 회전수가 감소한 일측의 제3 기어(13A)와 맞물리는 제2 기어(12)가 자전하며, 타측의 제3 기어(13B)를 자전을 통해 더 회전시키게 된다.
제2 기어(12)가 자전함에 따라 증가되는 타측의 제3 기어(13B) 회전수는 일측의 제3 기어(13A)가 감소한 회전수 만큼이며, 이는 제2 기어(12)가 자전하는 회전수가 일측의 제3 기어(13A)의 회전수 감소에 비례하기 때문이다.
상기와 같이 양측의 출력축(2) 또는 바퀴(51, 52)가 다른 회전수를 가질 수도 있음에 따라 양측의 브레이크도 다르게 제어할 필요성이 있으며, 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템을 통해 양측의 브레이크를 개별적으로 제어하게 된다.
이를 통해, 주행 상태에 따라 일측 또는 양측의 브레이크를 제어하여 자전거의 전복이나 운전자의 이탈을 방지하게 되는 것이다.
또한, 주행 상태는 상기 측정부(3)를 통해 측정되는 프레임(4)의 변형률을 기반으로 제어부가 연산하여 판단하게되며, 상기 측정부(3)는 주행 상태에 따라 출력축(2)을 통해 프레임(4)에 가해지는 외력에 따른 프레임(4)의 변형률을 측정하게 된다.
상기 측정부(3)가 외력 및 이에 따른 변형률에 따라 다른 저항값을 가지는 것으로 직접적으로 변형률 값 또는 외력을 측정하여 출력하는 것은 아니나, 제어부가 상기 변화된 저항값을 통해 변형율을 연산함에 따라, 측정되는 것으로 표현한다.
보다 상세하게는, 측정부(3)는 복수 개의 스트레인게이지(30A ~ 30D)로 구성되어 출력축(2)을 통해 프레임(4)에 가해지는 외력에 따라 프레임(4) 및 스트레인게이지(30A ~ 30D)는 탄성 변형되며, 상기 스트레인게이지(30A ~ 30D)의 변형에 따른 저항변화를 통해 제어부가 변형율을 연산하여 측정게 되는 것이다.
또한, 도 4 또는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 스트레인게이지(30A ~ 30D)는 프레임(4)의 관통하는 출력축(21, 22)을 중심으로 상부의 스트레인게이지(30A, 30B)와 하부의 스트레인게이지(30C, 30D)로 구성되어 출력축(2)으로부터 상하로 가해지는 외력을 측정함이 바람직하나, 전방 또는 후방에서 출발 또는 정지시의 관성을 측정하기 위한 복수 개의 스트레인게이지(30)를 더 포함하여 급출발 또는 급정거 시 사용자가 관성에 의한 위화감(불편함)이나 사고(급정거에 의한 사용자의 이탈)을 방지하도록 브레이크를 제어할 수도 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 정지 또는 정상적인 주행 상태에서는 상기 복수 개의 스트레인게이지(30A ~ 30D) 중 축력축(21, 22)의 상측에 위치한 스트레인게이지(30A, 30B)만 자체 하중에 의해 외력을 받게 되며, 정지 또는 정상적인 주행 상태에서는 브레이크가 제어되지 않는다.
반면, 하나의 실시예로서 도 6 또는 도 7에 도시된 바와 같이 곡선 주행에 의해 발생하는 관성(1F)에 의해 우측 상부에 위치한 제2 스트레인게이지(30B)와 좌측 하부에 위치한 제3 스트레인게이지(30C)가 외력에 의해 변형되어 저항값이 변할 경우 제어부는 우측의 브레이크를 동작시키거나, 양측의 브레이크를 동작시켜 속도를 줄이게 되며 관성(1F)의 힘을 약화시켜 관성에 의해 자전거가 전복되거나 사용자가 관성에 의해 이탈되는 것을 방지하게 된다.
보다 상세하게는, 도 8 또는 도 9에 도시된 제1 스트레인게이지(30A) ~ 제4 스트레인게이지(30D)의 변형률 변화 그래프와 같이 일측 상부의 스트레인게이지의 변형률이 감소됨과 동시에 타측 상부의 스트레인게이지의 변형률이 증가될 때 제어부는 자전거가 일측으로 관성을 받아 전복될 위험이 있다고 연산하여 브레이크를 제어하게 된다.
반면, 상부의 스트레인게이지(30A, 30B)와 달리 자전거의 하중에 따라 하부에 위치한 스트레인게이지(30C, 30D)는 전복될 위험성이 존재할 때 제3 스트레인게이지(30C)의 변형률 그래프와 같이 외력을 받지 않을 수도 있다.
또한, 양측의 브레이크를 제어할 때는 양측의 브레이크를 동일하게 동작시키거나, 일측의 브레이크가 타측의 브레이크보다 더 높은 제동력을 가지도록 제어될 수도 있다.
도 10은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템을 통해 일측 바퀴가 낮은 지면에 빠져 회전력을 지면에 전달하지 못하는 상황이 발생하였을 때 이를 해결하기 위한 것으로서, 차동기어를 사용할 때 발생하는 문제점을 해결하기 위한 것이다.
보다 상세하게는, 양측에 위치한 바퀴의 저항에 따라 차등적인 회전력을 제공하기 위한 차동기어는 곡선 주행시 바퀴의 미끄러짐을 방지할 수 있지만, 일측 바퀴가 낮은 지면에 빠졌을 때에는 낮은 지면에 빠져 저항이 적은 일측 바퀴로만 회전력을 전달하여 이동이 불가능한 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해서 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템은 상측에 위치한 스트레인게이지(30A, 30B) 중 어느 하나(일측)의 저항값(변형율)이 기 설정된 값보다 낮을 시 제어부가 일측의 바퀴가 낮은 지면에 빠진 것으로 연산하여 낮은 저항값(변형율)을 가지는 일측 방향의 브레이크를 동작시키게 된다.
일측 방향의 브레이크가 동작되면, 타측 바퀴에 비해 낮은 저항을 가지던 일측 바퀴의 저항은 타측 바퀴보다 증가되며, 이에 따라 차동기어에 의해 회전력은 타측 바퀴(낮은 저항값(변형율)을 가지는 방향의 바퀴)로 전달될 수 있게 된다.
따라서, 일측 바퀴가 낮은 지면에 빠지더라도 쉽게 탈출할 수 있게 되는 것이다.
도 11은 본 발명에 따른 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템을 통해 전체 하중의 변화 연산할 때의 제1 스트레인게이지(30A) 및 제2 스트레인게이지(30B)의 변형율 변화를 도시한 그래프이며, 정지 상태에서 제1 스트레인게이지(30A) 및 제2 스트레인게이지(30B)의 변화된 변형율 값(저항값)을 통해 제어부가 전체 하중의 변화 및 하중의 변화에 따른 관성의 변화를 연산하게 된다.
또한, 변화된 전체 하중 및 하중의 변화에 따른 관성의 변화를 제어부가 스트레인게이지의 변형률에 따라 브레이크를 제어할 때 반영하게 된다.
예를 들면, 전체 하중이 10% 증가했을 때 전체 하중이 증가하기 전보다 브레이크를 10% 더 강하게 제동시키도록 반영될 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.
1 : 차동기어
2 : 출력축
3 : 측정부
4 : 프레임
4A : 좌측 프레임
4B : 우측 프레임
5 : 바퀴
10 : 고정축
11 : 제1 기어
12 : 제2 기어
13 : 제3 기어
21 : 좌측 출력축
22 : 우측 출력축
31 : 좌측 측정부
32 : 우측 측정부
30 : 스트레인게이지
30A : 제1 스트레인게이지
30B : 제2 스트레인게이지
30C : 제3 스트레인게이지
30D : 제4 스트레인게이지
51 : 좌측 바퀴
52 : 우측 바퀴

Claims (8)

  1. 3륜 또는 4륜 자전거의 주행 상태에 따라 양측 바퀴의 브레이크를 제어하기 위한 스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템에 있어서,
    입력축을 통해 전달되는 회전력을 양측에 연결된 바퀴의 저항에 따라 차등적으로 전달하기 위한 차동기어와;
    상기 차동기어와 각 바퀴 사이의 동력전달을 위한 복수 개의 출력축과;
    상기 출력축이 관통하며 지지되는 프레임과;
    주행 상태에 따라 출력축을 통해 프레임의 양측에 가해지는 외력을 측정하기 위한 복수 개의 스트레인게이지로 구성된 복수 개의 측정부와;
    상기 복수 개의 측정부를 통해 검출되는 값에 따라 주행 상태를 연산하고, 연산된 결과에 따라 각 바퀴에 위치한 브레이크를 제어하기 위한 제어부를 포함하며,
    상기 프레임의 양측에 배치되는 상기 복수 개의 측정부는,
    상기 출력축을 중심으로 상하좌우에 배치되는 복수 개의 스트레인게이지를 각각 포함하며,
    상기 제어부는 상기 출력축의 외력에 의한 상기 복수 개의 스트레인게이지의 저항값 변화를 토대로 각 바퀴에 위치한 브레이크를 제어함에 있어서,
    상기 프레임의 일측에 위치한 측정부의 스트레인게이지의 저항값과, 상기 프레임의 타측에 위치한 측정부의 스트레인게이지의 저항값을 차이를 토대로 관성력을 파악하고, 관성력에 의해 전복되지 않도록 양측의 브레이크를 동일하게 동작시키거나, 일측의 브레이크가 타측의 브레이크보다 더 높은 제동력을 가지도록 제어하며,
    상기 프레임의 일측에 위치한 측정부의 스트레인게이지의 저항값과, 상기 프레임의 타측에 위치한 측정부의 스트레인게이지의 저항값 중 어느 하나의 측정부에서 측정되는 저항값이 기 설정된 값보다 낮을 경우, 저항값이 낮은 측정부가 위치한 방향의 브레이크를 동작하여 낮은 지면에 빠진 바퀴의 저항력을 증가시키고 반대 방향의 바퀴로 전달되는 회전력을 증가시켜 낮은 지면에서 쉽게 탈출 할 수 있는 것을 특징으로 하는
    스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 차동기어는
    입력축으로부터 소정의 회전력을 전달받기 위한 제1 기어와;
    상기 제1 기어의 회전축에 수직한 방향의 회전축을 가지며, 제1 기어와 함께 회전하도록 제1 기어의 내부에 설치되는 복수 개의 제2 기어와;
    상기 제1 기어의 회전축을 따라 양측에서 삽입되는 2개의 출력축의 끝단에 형성되어 상기 제2 기어와 맞물리는 제3 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는
    스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 측정부는 출력축을 통해 가해지는 외력에 의한 프레임의 변형률을 측정하는 것을 특징으로 하는
    스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 측정부를 통해 측정되는 값을 통해 탑승자의 하중 및 하중에 따른 관성의 변화를 연산하여 탑승자의 하중이 변하더라도 사용자에 의해 조작되는 동일한 제동 입력에 대해서 제동거리가 변하지 않도록 브레이크를 제어하는 것을 특징으로 하는
    스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 측정부 중 어느 하나의 측정부에서 측정되는 측정 값이 기 설정된 값보다 높을 경우, 양측 방향의 브레이크를 동작시키는 것을 특징으로 하는
    스트레인게이지를 이용한 브레이크 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20000028545A (ko) * 1998-10-27 2000-05-25 윤종용 반도체장치의다층게이트전극및그제조방법
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KR101042918B1 (ko) * 2009-09-09 2011-06-20 권성필 이륜형 자동 균형 전기자동차

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