KR102623329B1 - 단계적 제동을 위한 메커니즘 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 차륜들에 고정된 마찰 트랙들(4)에 작용하는, 차량(3)에 고정된 마찰 엘리먼트들(2)을 포함하는 브레이크들에 적용할 수 있고, 마찰 엘리먼트들(2)은 주 유압 회로(5)에 의해 작동되는, 단계적 제동을 위한 메커니즘(1)으로서, 마찰 엘리먼트들(2)은 주 유압 회로(5)에 의해 작동되는 주 섹터들(2a) 및 부 유압 회로(6)에 의해 작동되는 부 섹터들(2b)을 포함하고, 동시에 상기 마찰 엘리먼트들(2)은 마찰 트랙들(4)의 회전 방향으로 부분적으로 이동될 수 있는 부착 수단(7)에 의해 차량 상에 장착되고, 부분적으로 이동가능한 부착 수단(7)은 마찰 엘리먼트들(2)의 이동에 따라 부 섹터들(2b)의 제동 압력을 조절하기 위해 부 유압 회로(6)의 압력을 조절하는 적어도 하나의 유압 액츄에이터(8)와 연동되는, 단계적 제동을 위한 메커니즘에 관한 것이다.

Description

단계적 제동을 위한 메커니즘
본 발명은 차량 브레이크들에 적용가능한, 단계적 제동을 위한 메커니즘에 관한 것이다.
현재, 통상적으로는, 대응하는 차량 슬리브(sleeve) 또는 부싱(bushing) 상에 캘리퍼들(calipers)에 의해 장착된 브레이크 패드들(brake pads)인, 차량에 고정된 마찰 엘리먼트들을 포함하는 유형의 브레이크들에 작용하는, ABS로서 잘 알려진, 차량용 잠김 방지 제동(anti-lock braking) 장치들이 존재하는데, 이러한 마찰 엘리먼트들은 차륜에, 통상적으로는 브레이크 디스크에 고정된 마찰 트랙을 작동시키고, 브레이크 페달 상에 구현되는 압력을 증폭시키는 증압기(intensifier) 또는 보조 장치를 매우 빈번히 이용하여, 운전 중에 브레이크 페달에 의해 제어되는 주 유압 회로에 의해 작동되므로, 마찰 엘리먼트들에 의해 가해진 제동 압력이 페달에 대한 과도한 힘을 요구하지 않으면서 효과적인 제동을 수행할 수 있다.
이러한 유형의 보조 제동의 작용은 때로는 너무 강하여, 특히 로우 그립(low-grip) 표면 또는 제한된 제동에서, 하나 이상의 차륜들로 하여금 잠기게(lock up) 할 수도 있다. 이러한 상황은 건조하고 최적 그립의 표면 그리고 브레이크가 걸릴 때 차륜 앞쪽에 쌓일 수도 있는 새롭게 떨어진 눈과 같은 기타 상황들을 제외하고는, 슬라이딩이 차량 정지 거리를 증가시키므로 안전성을 감소시킴으로써 충돌의 위험을 증가시키며, 그에 못지 않게, (주로 제동을 담당하는 부분인) 전륜들에 의한 방향성 능력의 상실로 인해, 또는 그립을 잃은 후륜들에 의해 야기되는 차량 후부의 변위로 인해, 또는 양방 모두의 효과들의 동시발생으로 인해 차량 안정성을 감소시킨다.
정확하게는, 이 문제를 해결하기 위해 현재 오로지 전자식 조절로 동작하는 잠김 방지 제동 시스템이 설계되었는데, 여기서 차륜들(이들 시스템들의 초기 버전들에서는 오직 리어 액슬(rear axle)에 대한 센서들만을 구현했었지만, 현재에는 각 차륜에 하나씩)에 배치된 센서들은 차륜 회전 속도에 대한 연속 측정(초당 수회)을 수행하여 이를 제어 유닛으로 보내고, 효과적인 제동에 대한 소정의 한계치보다 큰 감속도를 검출하면 각 차륜의 대응하는 주 유압 회로에 삽입된 솔레노이드 밸브들을 작동시켜 제동 압력을 개방 및 해제함으로써 차륜로 하여금 그립을 복원하게 한다. 센서 판독치의 경우에서와 마찬가지로 이들 밸브의 작용은 초당 수회 수행되며, 이는 브레이크 페달에서 찰칵하는 소리(clicking sound)로서 인식된다.
이러한 전자식 조절 시스템들에는 다음과 같은 여러 가지 단점이 있다:
사용된 센서들은 엘리먼트들의 마모를 방지하도록 설계된 정전용량형 센서들이기는 하지만 시스템의 올바른 동작에 영향을 줄 수도 있는 온도 변화들 및 히스테리시스로 인해 동작의 변화 및 고장들을 겪는다.
사용된 전자식 엘리먼트들은 전기적으로 손상되기 쉬우며, 전기적으로 절연된 타이어들에 의해 지면에서 지지되는 이동 차량과 같이 정전기가 높은 환경에서는 더욱 그러하다.
운전자들이 그에 대해 작용할 수는 없지만 그것은 운전자들에게 분명히 감지될 수 있는 매우 거슬리는 시스템이다.
그것은 전자식 보조 장치이므로 자동차 경주(Formula 1®)와 같은 대회들에서의 사용은 허용되지 않는다.
본 발명의 메커니즘의 구성은 단계적(progressive) 제동을 구현할 수 있게 하고, 고장나기 쉬운 전자식 제어 그리고 온도 변화들 및 히스테리시스에 민감한 센서들을 전부 생략하며, 그것은 전자식 보조 장치가 아니므로 대회들에서 사용될 수도 있다. 또한, 뜻밖의 이점들로서, 보다 부드러운 제동 및 보다 나은 환기 및 브레이크 냉각이 검출되었다.
본 발명의 단계적 제동을 위한 메커니즘은 차량에 고정된 마찰 엘리먼트들을 포함하는 유형의 브레이크들에 적용되고, 이것은 차륜들에 고정된 마찰 트랙들을 작동시키며, 상기 마찰 엘리먼트들은 주 유압 회로에 의해 작동된다. 본 명세서에서, "차륜들에 고정된 마찰 트랙들"은, 이를테면, 예를 들어, 그 위에 대응 차륜들이 차례로 장착되게 되는, 부싱 상에 브레이크 디스크들이 장착된 채로 이들과 함께 회전하는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
이 기본 구성을 사용하여, 본 발명에 따르면, 마찰 엘리먼트들은 주 유압 회로에 의해 작동되는 주 섹터들(primary sectors) 및 적어도 하나의 부 유압 회로에 의해 작동되는 부 섹터들(secondary sectors)을 포함할 것으로 예상된다.
상기 마찰 엘리먼트들은 마찰 트랙들의 회전 방향으로 부분적으로 이동될 수도 있는 부착 수단을 통해 차량 상에 장착되며, 부착 수단은, 브레이크 페달이 눌려질 때, 마찰 엘리먼트들이 마찰 트랙들에 더 근접하게 되고, 누름은 마찰 트랙들의 회전 또는 이동의 방향으로 마찰 엘리먼트들을 드래그하는 것(dragging)을 야기하고, 따라서 이들의 부착 수단을 드래그하는 것 역시 야기하도록 하는, 이들 마찰 엘리먼트들의 이동에 따라 부 유압 회로 내의 압력을 조절하는 적어도 하나의 유압 액츄에이터와 연동된다.
부착 수단은 부분적으로 이동될 수도 있으며, 즉, 이들의 부분적인 이동이 제한되는데, 그 이유는, 그렇지 않으면, 효과적인 제동이 일어나지 않을 것이고, 이들은 마찰 트랙들의 방향 및 회전에 따르게 되어, 이들은 이러한 이동 중에 이들을 작동시키는 것을 멈추지 않기 때문이다. 부착 수단의 가변 이동은, 인가된 제동 마찰에 따라, 유압 액츄에이터에 영향을 미치며, 이는 과도한 이동이 있을 때 잠김 또는 이에 근접한 상태로 호환되도록 교정되며, 부 유압 회로의 압력을 조절할 수도 있으며, 이로써 마찰 엘리먼트들의 부 섹터에 의해 제동 트랙들에 인가된 제동 압력을 감소시킬 수도 있는데, 부착 수단의 이동 및 유압 액츄에이터에 의한 부 유압 회로의 조절이 제동 강도에 비례하므로 이러한 조절은 자동이며, 이는 제동에 대한 효과적인 조절을 제공한다. 또한, 부 섹터들의 부분적 분리 및 마찰의 감소는 브레이크들의 보다 나은 환기에 기여한다.
본 명세서에서, 마찰 엘리먼트들이 마찰 트랙들의 방향으로 부분적으로 이동될 수도 있는 부착 수단을 통해 차량 상에 장착된다는 사실이 언급될 때, 이는 모든 마찰 엘리먼트들을 지칭할 수도 있고, 반면, 그 중 일부만을 지칭하는 것으로서 나머지 부분은 부분적으로 이동가능한 수단의 개입없이 장착될 수도 있음을 지칭할 수도 있음은 이해된다. 즉, 예를 들어, 마찰 엘리먼트들이 캘리퍼에 장착된 브레이크 패드들이고, 제동 트랙이 브레이크 디스크의 측면들에 의해 형성된 디스크 브레이크들에서, 대응하는 패드를 갖는 적어도 2개의 캘리퍼들이 구현될 수도 있으며, 여기서, 유압 액츄에이터와 연동된 캘리퍼들 중 오직 하나만이 부분적으로 이동가능한 부착 수단을 통해 장착된다.
도 1은 본 발명의 메커니즘을 포함하는 차량의 도면을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 메커니즘에 따른 차륜 브레이크의 일반적인 엘리먼트들의 상세를 나타낸다.
도 3은 부 섹터들이 부 지지부들 상에 장착되고 주 섹터들이 주 지지부들 상에 장착되며, 부 지지부들이 주 지지부들 상에 장착되고, 부 지지부들이 유압 액츄에이터에 의해 작동되는 피스톤들에 의해 그리고 회생(regenerative) 스프링들에 의해 주 지지부들 상에 장착되는, 실시예에 있어서, 그 주 섹터들 및 부 섹터들을 갖는 마찰 엘리먼트들의 상세도를 나타낸다.
도 4는, 다른 실시예에 있어서, 도 3에 나타낸 것과 유사한 도면을 나타내며, 여기서 부 지지부들은 이중 효과(double-effect) 피스톤에 의해 주 지지부들 상에 장착된다.
도 5는, 부싱 상에 장착된 브레이크 디스크의 정면도에서, 부분적으로 이동가능한 부착 엘리먼트들의 상세를 나타낸다.
도 6은 주 섹터들 및 부 섹터들이 관찰될 수도 있는 브레이크 패드 형태의 본 발명의 메커니즘의 마찰 엘리먼트의 부분적인 상세를 나타낸다.
본 발명의 단계적 제동을 위한 메커니즘(1)은, 차륜들에 고정된 마찰 트랙들(4)을 작동시키는, 차량(3)에 고정된 마찰 엘리먼트들(2)을 포함하는 유형의 브레이크들에 적용되며, 마찰 엘리먼트들(2)은, 예를 들어, 도면에 나타낸 바와 같이, 대응하는 패드들을 갖는 브레이크 캘리퍼들이며, 여기서, 마찰 트랙들(4)은, 대응하는 실린더들(50)을 갖는 주 유압 회로(5)에 의해 작동되는, 브레이크 디스크들의 측면들이다(도 3 및 도 4 참조).
본 발명에 따르면, 마찰 엘리먼트들(2)은 주 유압 회로(5)에 의해 작동되는 주 섹터들(2a) 및 적어도 하나의 부 유압 회로(6)에 의해 작동되는 부 섹터들(2b)을 포함하며, 마찰 엘리먼트들(2)은 마찰 트랙들(4)의 회전 방향으로 부분적으로 이동될 수도 있는 부착 수단(7)을 통해 차량에 장착된다(도 5에서의 이들 수단을 참조).
부분적으로 이동가능한 부착 수단(7)은, 마찰 엘리먼트들(2)의 이동에 따라 부 섹터들(2b)의 제동 압력을 조절하기 위해 부 유압 회로(6) 내의 압력을 조절하는 적어도 하나의 유압 액츄에이터(8)(도 2 참조)와 연동된다. 상기 부분적으로 이동가능한 부착 수단(7)은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 탈선 리테이너들(derailment retainers)(7c)이 구비된 슬라이드 캐리지들(slide carriages)(7b)이 통과하는 레일들(7a)을 포함한다.
또한, 부분적으로 이동가능한 부착 수단(7)은 적어도 하나의 모션 댐퍼(9)(도 2로 되돌아 감)와 연동될 것으로 예상되며, 이는 본 발명의 이러한 예시들에서, 이들 압력 조절기 엘리먼트들(12)을 작동시킴으로써, 예를 들어 건조한 상태 또는 습한 상태에 적합하도록 제동력 또는 마찰에 따라 부착 수단(7)의 이동이 조절될 수도 있도록 하는, 압력 조절기 엘리먼트들(12)을 구비한 제 3 유압 회로(11)에 연결된 적어도 하나의 피스톤(10)을 포함한다. 또한, 차륜들(60)의 각각에 대응하는 제 3 유압 회로들(11)의 상기 압력 조절기 엘리먼트들(12)은, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 상이한 차륜들(60)에 대한 메커니즘(1)의 작용이 조정될 수도 있도록 제동력 분배기(14)를 통해 연결될 것으로 예상된다. 또한, 제동력 분배기(14)는 유압 작동식 자기 잠금형(self-locking) 차동 장치(도시되지 않음)와 연동될 수도 있어서, 메커니즘은 구동 차륜들 상의 견인력과 상호작용할 수도 있다.
또한, 본 발명에서, 부분적으로 이동가능한 부착 수단(7)은, 브레이크 페달(61)에 대한 작용이 중단될 때 정지 위치가 복원되도록 하는, 적어도 하나의 복원 엘리먼트(15)와 연동될 것이다. 상기 복원 엘리먼트(15) 및 모션 댐퍼(9)는 바람직하게는 도 2에 나타낸 바와 같이 동축으로 장착된다.
한편, 주 섹터들(2a)은 주 지지부들(20a) 상에 장착되고(도 3 및 도 4 참조), 반면, 부 섹터들(2b)은 부 지지부들(20b) 상에 장착되며, 각 차륜에 있어서 부 지지부들(20b)은 주 지지부들(20a) 상에 이동가능하게 장착된다. 예를 들어, 도 3은, 부 지지부들(20b)이 대응하는 부 유압 회로(6)에 의해 동일한 차륜에서 대응하는 유압 액츄에이터(8)에 의해 작동되는 피스톤들(17)에 의해, 그리고 회생 스프링들(18)에 의해 주 지지부들(20a) 상에 장착되는, 실시예를 나타낸다. 또한, 이 경우, 각 차륜에서의 유압 액츄에이터(8)는 압축 하에, 즉, 차륜의 회전 방향에 대해 전방으로 동작하지만, 도면에 나타나지 않은 변형인 마찰 엘리먼트들(2)에 부착함으로써 연장(extension) 하에 (차륜의 회전 방향에 대해 후방으로) 또한 동작할 수도 있다. 또한, 상기 도 3에서, 피스톤들(17)은 부 섹터들(2b)의 개방(opening)을 야기하여 제동 압력을 감소시키고, 회생 스프링들(18)은 부 섹터들(2b)의 폐쇄(closing)를 야기한다. 이러한 방식으로, 제동이 너무 강하면, 부 섹터들(2b)이 개방되고 영향을 받은 차륜(60)이 그립을 복원할 때 제동 압력은 감소한다. 동작은 역 구성을 또한 가질 수도 있으며, 이는 나타내지 않는다.
도 4에서, 부 지지부들(20b)은 이중 효과 피스톤들(17a)에 의해 주 지지부들(20a) 상에 장착되고, 각각의 차륜에 2 개의 유압 액츄에이터(8)를 포함하는 또 다른 구성이 고려되는데, 이중 효과 피스톤들(17a)의 방향 중 일 방향으로 동작하는 그들 중 하나, 및 반대 방향으로 동작하는 다른 하나는 제동의 과도한 강화로 인해 부 섹터들(2b)이 개방되도록 하고, 그 반대도 마찬가지이다. 제 2 유압 액츄에이터(8)는 도 2에서 점선으로 윤곽이 나타나 있다.
임의의 경우에 있어서, 본 발명의 추가적인 특징으로서, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 휴지(resting) 위치에서, 부 섹터들(2b)은 주 섹터들(2a)에 대해 약간 전방에 있을 것이며, 이에 의해 처음에 보다 단계적 제동이 이루어진다. 임의의 경우에 있어서, 제동의 시작 시에 부분적으로 이동가능한 부착 수단(7)의 이동은 그 점진성에 기여한다.
마지막으로, 본 발명은 섹터들(2a, 2b) 및/또는 주 또는 부 유압 회로에도 또한 적용될 수도 있지만, 도 2에서 마찰 엘리먼트들의 캘리퍼들에 적용된 온도 센서들(19)의 추가적인 사용을 예상하고 있는데, 온도 센서들(19)은 대응하는 차륜에 대한 제동 압력을 온도에 따라 조절하기 위해 각 차륜(60)의 제 3 유압 회로(11)에 삽입된 밸브들(21)과 연동된다. 나타내지 않은 상기 연동은, 예를 들어 제어 전자 장치에 의해 수행될 수도 있다.
본 발명의 본질 및 구현 방법을 충분하게 기술하였으므로, 첨부된 도면에 나타내지 않은 전술한 구성의 일부 세부 사항은 기본 원칙을 변경하지 않는다면 수정될 수도 있다고 할 수 있다.

Claims (13)

  1. 차륜들에 고정된 마찰 트랙들(4)에 작용하는, 차량(3)에 고정된 마찰 엘리먼트들(2)을 포함하는 브레이크들에 적용할 수 있고, 상기 마찰 엘리먼트들(2)은 주 유압 회로(5)에 의해 작동되는, 단계적 제동을 위한 메커니즘(1)으로서,
    상기 마찰 엘리먼트들(2)은 상기 주 유압 회로(5)에 의해 작동되는 주 섹터들(2a) 및 적어도 하나의 부 유압 회로(6)에 의해 작동되는 부 섹터들(2b)을 포함하고;
    상기 마찰 엘리먼트들(2)은 상기 마찰 트랙들(4)의 회전 방향으로 부분적으로 이동가능한 부착 수단(7)을 통해 상기 차량 상에 장착되고;
    상기 부분적으로 이동가능한 부착 수단(7)은 상기 마찰 엘리먼트들(2)의 이동에 따라 상기 부 섹터들(2b)의 제동 압력을 조절하기 위해 상기 부 유압 회로(6)의 압력을 조절하는 적어도 하나의 유압 액츄에이터(8)와 연동되고, 상기 부분적으로 이동가능한 부착 수단(7)은 탈선 리테이너(derailment retainer)들(7c)이 구비된 슬라이드 캐리지(slide carriage)들(7b)이 통과하는 레일들(7a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 단계적 제동을 위한 메커니즘.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부분적으로 이동가능한 부착 수단(7)은 적어도 하나의 모션 댐퍼(9)와 더 연동되는 것을 특징으로 하는 단계적 제동을 위한 메커니즘.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 모션 댐퍼(9)는 압력 조절기 엘리먼트들(12)이 구비된 제 3 유압 회로(11)에 연결된 적어도 하나의 피스톤(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 단계적 제동을 위한 메커니즘.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 차륜들 각각을 위한 상기 제 3 유압 회로(11)의 압력 조절기 엘리먼트들(12)은 제동력 분배기(14)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 단계적 제동을 위한 메커니즘.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제동력 분배기(14)는 상기 차량(3)을 위한 유압 작동식 자기 잠금형 차동 장치(self-locking differential)와 연동되는 것을 특징으로 하는 단계적 제동을 위한 메커니즘.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 부분적으로 이동가능한 부착 수단(7)은 적어도 하나의 복원 엘리먼트(15)와 더 연동되는 것을 특징으로 하는 단계적 제동을 위한 메커니즘.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복원 엘리먼트(15) 및 상기 모션 댐퍼(9)는 동축으로 장착되는 것을 특징으로 하는 단계적 제동을 위한 메커니즘.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 주 섹터들(2a)은 주 지지부들(20a) 상에 장착되는 반면, 상기 부 섹터들(2b)은 부 지지부들(20b) 상에 장착되며;
    각 차륜에서의 상기 부 지지부들(20b)은 상기 주 지지부들(20a) 상에 이동가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 단계적 제동을 위한 메커니즘.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 부 지지부들(20b)은 상기 유압 액츄에이터(8)에 의해 작동되는 피스톤들(17)에 의해 그리고 회생 스프링(regenerative spring)들(18)에 의해 상기 주 지지부들(20a) 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 단계적 제동을 위한 메커니즘.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 부 지지부들(20b)은 이중 효과 피스톤들(17a)에 의해 상기 주 지지부들(20a) 상에 장착되며;
    각 차륜은 2 개의 유압 액츄에이터들(8)을 포함하고, 그 중 하나는 상기 이중 효과 피스톤들(17a)의 방향 중 일 방향으로 동작하고 다른 하나는 반대 방향으로 동작하는 것을 특징으로 하는 단계적 제동을 위한 메커니즘.
  11. 제 1 항에 있어서,
    휴지(resting) 위치에서, 상기 부 섹터들(2b)은 상기 주 섹터들(2a)에 대해 전방에 있는 것을 특징으로 하는 단계적 제동을 위한 메커니즘.
  12. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    온도에 따라 상기 차륜의 제동 압력을 조절하기 위해, 상기 각 차륜의 상기 제 3 유압 회로(11)에 삽입된 밸브들(21)과 연동된 온도 센서들(19)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단계적 제동을 위한 메커니즘.
  13. 삭제
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