KR19990025712A - 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 브레이크 장치에 관한 것으로서, 특히 전자석과 마그네트의 극성간 반발력 및 친화력을 이용하여 차량을 제동시키도록 한 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명은, 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치에 있어서, 브레이크 페달의 동작여부를 검출하는 브레이크 작동 감지수단과, 바퀴와 함께 회전하며 그 주변에 자기장을 형성하는 원판형 디스크 형태의 마그네트 부재와, 상기 마크네트 부재가 그 사이에 배치되어 회전되도록 소정 간극을 갖으며 상기 브레이크 페달이 밟혔을 때 상기 마그네트 부재의 극성과 상이한 극성을 형성하는 전자석 부재와, 자동차의 차속을 감지하는 차속 감지수단과, 상기 브레이크 페달의 답력 크기를 검출하는 브레이크 답력 감지수단, 및 상기 감지수단들로부터 출력되는 신호를 입력받아 상기 전자석 부재의 자력 크기를 조절제어하는 제어수단을 구비하여 된 것을 특징으로 한다. 이로써, 본 발명은 브레이크 장치의 마찰열, 마찰 소음, 마찰에 따른 환경문제 및 소모품 교체의 번거로움을 제거하는 이점과 제동 안정성을 향상시키는 이점을 제공한다.

Description

전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치

본 발명은 자동차의 브레이크 장치에 관한 것으로서, 특히 전자석과 마그네트의 극성간 반발력 및 친화력을 이용하여 차량을 제동시키도록 한 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치에 관한 것이다.

일반적으로 브레이크 장치는 주행중의 자동차를 감속 또는 정지시킴과 동시에 주차상태를 유지하기 위해서 사용되는 것으로서, 통상 마찰력을 이용하여 자동차의 운동 에너지를 열 에너지로 바꾸어 그것을 공기중에 발산함으로써 제동 작용을 하는 마찰식 브레이크 장치가 주로 사용되고 있다. 이와 같은 브레이크 장치는 주행할 때 주로 사용하는 주 브레이크 장치(foot brake)와 자동차를 주차할 때 사용하는 주차 브레이크(parking brake)가 있고, 주 브레이크 장치는 운전자의 발로 조작하기 때문에 풋 브레이크라 하고 주차 브레이크는 보통 손으로 조작하기 때문에 핸드 브레이크라고도 한다.

상기한 브레이크 장치에 있어서, 그 조작기구는 로드나 와이어를 사용하는 기계식과 유압을 이용하는 유압식 등이 있는데, 상기의 주 브레이크 장치는 유압식을, 주차 브레이크는 기계식을 주로 채용하고 있다. 도 1에 유압식 브레이크 장치의 일례를 개략적으로 나타내 보였다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 유압식 브레이크 장치는 파스칼의 원리를 이용한 것으로 브레이크 페달(1)을 밟으면 유압이 발생하는 마스터 실린더(master cylinder;2)와 그 유압을 받아 브레이크 슈(shoe;3)를 드럼(4)에 밀어 붙여 제동력을 발생케 하는 휠 실린더(5), 유로를 형성하는 브레이크 파이프(6) 및 호스(7) 등으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 브레이크 장치의 작용을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 즉, 전술한 바와 같이 브레이크 페달(1)을 밟으면, 마스터 실린더(2)내의 피스톤(8)은 브레이크 액을 휠 실린더(5)로 압송한다. 휠 실린더(5)는 상기 유압을 받아 피스톤(8)을 좌우로 벌림으로써 브레이크 슈(3)를 드럼(4)에 압착시켜 제동 작용이 이루어지도록 한다. 브레이크 페달(1)을 놓아주면, 마스터 실린더(2)내의 유압이 저하하므로 브레이크 슈(3)는 리턴 스프링(9)의 힘으로 원래의 위치로 되돌아가고 휠 실린더(5)내의 브레이크 액은 마스터 실린더(2)로 되돌아가 브레이크 작용이 풀리도록 한다.

그런데, 상기한 종래의 브레이크 장치는 브레이크 슈의 외측면에 장착되어 제동시 드럼과 마찰을 일으켜 제동 작용을 하는 브레이크 라이닝(디스크 브레이크 장치인 경우는 브레이크 패드)의 마모에 따른 환경문제 및 소모품 비용이 지출되는 문제점이 있다.

또한, 상기한 종래의 마찰식 브레이크 장치는 제동시 마찰에 의한 소음이 발생하여 운전자에게 불쾌감을 주는 문제점이 있다.

더욱이, 종래의 마찰식 브레이크 장치는 제동시 주행 에너지를 마찰 열 에너지로 발산함으로써 자동차의 에너지를 효율적으로 사용하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 자동차의 제동을 전자석과 마그네트간의 전자기력을 이용하여 달성함으로써 상기한 문제점을 해결할 수 있도록 한 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 제동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 자동차의 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 한 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 자동차의 제동을 무접촉식으로 하여 제동시의 소음을 완전 배제할 수 있도록 한 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 자동차의 유압식 브레이크 장치를 개략적으로 도시한 구성도,

도 2는 도 1에 따른 유압식 브레이크 장치의 동작상태를 설명하기 위한 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치를 도시한 블록 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치의 배치상태를 도시한 구성도,

도 5는 본 발명에 적용되는 마그네트 부재와 전자석 부재를 도시한 상세도.

＜도면의주요부분에사용된부호의설명＞

10 : 원판형 디스크 마그네트 부재 20 : 전자석 부재

21 : 전자석 철심 22 : 전자석 코일

30 : 제어부 40 : 브레이크 답력 감지부재

50 : 차속 감지부재 60 : 브레이크 스위치

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치는,

전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치에 있어서,

브레이크 페달의 동작여부를 검출하는 브레이크 작동 감지수단과, 바퀴와 함께 회전하며 그 주변에 자기장을 형성하는 원판형 디스크 형태의 마그네트 부재와, 상기 마크네트 부재가 그 사이에 배치되어 회전되도록 소정 간극을 갖으며 상기 브레이크 페달이 밟혔을 때 상기 마그네트 부재의 극성과 상이한 극성을 형성하는 전자석 부재와, 자동차의 차속을 감지하는 차속 감지수단과, 상기 브레이크 페달의 답력 크기를 검출하는 브레이크 답력 감지수단, 및 상기 감지수단들로부터 출력되는 신호를 입력받아 상기 전자석 부재의 자력 크기를 조절제어하는 제어수단을 구비하여 된 점에 그 특징이 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 전자석 부재는 강자성체 페라이트 철심과 이 철심에 소정 횟수로 감긴 코일로 이루어진다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 마그네트 부재는 그 양측에 서로 다른 극성을 갖는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 설명의 편의를 위해 종래기술에서 사용되었던 구성부재와 동일한 작용을 하는 구성부재에 대해서는 같은 도면번호를 사용한다.

본 발명에 따른 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치는, 전자석과 마그네트의 극성간 상호작용을 이용하여 차량을 제동시키도록 한 것으로서, 도시된 바와 같이 브레이크 페달(1)의 동작여부를 검출하는 브레이크 스위치(60)와, 바퀴(미도시)와 함께 회전하며 그 주변에 자력(자기장)을 형성하는 원판형 디스크 형태의 마그네트 부재(10)와, 마크네트 부재(10)가 그 사이에 배치되어 회전되도록 간극(15)을 갖으며 브레이크 페달(1)이 밟혔을 때 마그네트 부재(10)의 극성과 상이한 극성을 형성하는 전자석 부재(20)와, 자동차의 차속을 감지하는 차속 감지부재(50)와, 브레이크 페달(1)의 답력 크기를 검출하는 브레이크 답력 감지부재(40), 및 브레이크 스위치(60), 차속 감지부재(50)와 답력 감지부재(40)들로부터 출력되는 신호를 입력받아 전자석 부재(20)의 자력 크기를 조절제어하는 제어부(30)를 구비하여 이루어진다. 여기서, 전자석 부재(20)는 강자성체 페라이트 철심(21)과 이 철심(21)에 소정 횟수로 감긴 코일(22)로 바람직하게 구성되며, 마그네트 부재(10)는 일반적인 자동차의 디스크 브레이크 장치의 디스크 로터와 같은 형태로 되며 그 양측에는 서로 다른 극성이 형성된다. 그리고, 브레이크 스위치(60)는 브레이크 페달(1)이 밟혔을 때 온(ON)되는 스위치로 되고, 차속 감지부재(50)는 차축(55)의 회전수, 즉 차속을 감지하는 근접 스위치(lead switch)로 되며, 브레이크 답력 감지부재(40)는 브레이크 페달(1)의 답력에 따라 그 저항치를 달리하는 가변저항으로 된다. 상기 차속 감지부재(50)는 자동차에 일반적으로 장착되는 통상의 차속 센서를 이용할 수 있다. 상기 제어부(30)는 소정의 제어 프로그램을 저장하고 있는 마이크로프로세서(미도시)를 포함한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

자동차 주행중에 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟게 되면, 브레이크 스위치(60)에 의해 그 밞음 상태가 제어부(30)에 입력된다. 즉, 브레이크 스위치(60)의 온 신호가 제어부(30)에 입력되면, 제어부(30)는 전자석 코일(22)에 소정의 전류가 흐르도록 한다.

전자석 코일(22)에 전류가 흐르게 되면, 전자석 철심(21)의 양단부에는 서로 다른 극성을 갖는 자력이 형성되게 된다. 여기서, 전자석 철심(21)의 양단부에 형성되는 다른 극성의 자력은 제어부(30)의 제어 또는 코일(22)의 감긴 방향에 의해 원판형 디스크의 마그네트 부재(10)의 양측에 형성되는 자력의 극성과 각각 상이하게 된다.

상기와 같이 해서 전자석 철심(21)의 양단부에 자력이 형성되면, 이 자력은 마그네트 부재(10)에 의해 형성된 자력과 상호작용(흡인작용)을 일으켜 마그네트 부재(10)의 회전을 제동한다. 마그네트 부재(10)의 회전이 제동되면, 이 부재(10)와 같이 회전하는 바퀴(미도시)도 제동되어 결국 자동차가 제동되게 된다.

상기와 같이 전자석 부재(20)와 마그네트 부재(10)의 상호 작용에 의해 자동차가 제동되게 될 때, 제어부(30)는 브레이크 답력 감지부재(40)와 차속 감지부재(50)로부터 브레이크 답력과 차속을 각각 입력받아 이를 토대로 전자석 코일(22)에 흐르는 전류의 크기를 제어하여 자동차의 제동 상태를 조정한다. 즉, 브레이크 답력이 크면, 제어부(30) 바람직하게는 제어부(30)의 마이크로프로세서는 전자석 코일(22)에 전류가 많이 흐르도록 하여 자동차가 신속하게 정지하도록 한다. 그리고, 차속이 크면, 제어부(30)는 차속에 따라 자동차가 안정되게 정지할 수 있도록 전자석 코일(22)에 흐르는 전류를 단속시킨다. 즉, 제어부(30)는 차속과 브레이크 답력에 따라 일반적인 안티-스키드 브레이크 시스템(ABS)과 유사하게 자동차를 안정되게 정지시키기 위해 전자석 코일(22)에 흐르는 전류를 단속시킬 수 있다. 이로써, 본 발명은 전자석 부재와 마그네트 부재를 통해 무접촉식으로 자동차를 안정되게 제동시킬 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치는, 전자석과 마그네트 극성간의 상호작용을 이용하여 차량을 제동시키도록 함으로써 자동차의 제동 안정성을 향상시키는 이점을 제공한다. 또한, 본 발명은 무접촉식으로 자동차를 제동시키기 때문에 제동시에 발생하는 소음을 완전배제시키는 이점을 제공한다. 더욱이, 본 발명은 무접촉식으로 자동차를 제동시키기 때문에 종래의 마모에 따른 환경문제와 소모품 교체에 따른 번거로운 문제점 및 마찰열 발생을 제거하는 이점을 제공한다.

Claims (4)

1. 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치에 있어서,

   브레이크 페달의 동작여부를 검출하는 브레이크 작동 감지수단과, 바퀴와 함께 회전하며 그 주변에 자기장을 형성하는 원판형 디스크 형태의 마그네트 부재와, 상기 마크네트 부재가 그 사이에 배치되어 회전되도록 소정 간극을 갖으며 상기 브레이크 페달이 밟혔을 때 상기 마그네트 부재의 극성과 상이한 극성을 형성하는 전자석 부재와, 자동차의 차속을 감지하는 차속 감지수단과, 상기 브레이크 페달의 답력 크기를 검출하는 브레이크 답력 감지수단, 및 상기 감지수단들로부터 출력되는 신호를 입력받아 상기 전자석 부재의 자력 크기를 조절제어하는 제어수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전자석 부재는 강자성체 페라이트 철심과 이 철심에 소정 횟수로 감긴 코일로 이루어지는 것을 특징으로 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 마그네트 부재는 그 양측에 서로 다른 면 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 브레이크 답력 감지수단은 가변저항을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 전자기력을 이용한 자동차의 브레이크 장치.