KR20020047912A - 전자력을 이용한 자동차 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자력(ELECTRO-MAGNETIC FORCE)을 이용하여 브레이크 작동이 이루어질 수 있도록 하는 브레이크 장치에 관한 것으로서,

차륜의 너클측에 고정되는 원형의 브레이크하우징(1)과, 상기 브레이크하우징(1)에 내에 회전 가능한 상태로 휠의 허브에 연결된 브레이크디스크(3)와, 상기 브레이크하우징(1)에 그 원주방향으로 배열되어 설치된 다수의 제1전자석(5)과, 상기 브레이크디스크(3)에 그 원주방향으로 배열되어 설치된 다수의 제2전자석(7)과, 운전자의 브레이크페달(9) 작동상태를 파악하는 페달작동감지수단과, 휠의 회전속도를 측정하는 휠스피드센서(15)와, 상기 페달작동감지수단과 휠스피드센서(15)의 신호를 받아 상기 제1전자석(5) 및 제2전자석(7)을 제어하는 컨트롤러(11)로 구성된 전자력을 이용한 브레이크 장치를 제공하여,

운전자의 브레이크 조작력이 전기적인 신호에 의해 즉각적으로 휠에 전달되어 빠른 응답속도를 구현하면서도 유압을 이용하지 않고 직접 접촉되어 마찰이 일어나지 않고도 제동력을 발생시키도록 하여, 브레이크디스크의 내구성 문제가 발생되지 않으며, 아울러 소음이나 이상진동의 발생도 방지되도록 한다.

Description

전자력을 이용한 자동차 브레이크 장치{A BREAK DEVICE BY ELECTRO-MAGNETIC-FORCE FOR A CAR}

본 발명은 자동차의 브레이크 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자력(ELECTRO-MAGNETIC FORCE)을 이용하여 브레이크 작동이 이루어질 수 있도록 하는브레이크 장치에 관한 것이다.

자동차의 브레이크는 자동차의 속도를 저하시키거나, 정차 상태를 안정적으로 유지하기 위하여 사용되는 것으로서, 일반적으로 주행중 운전자가 수시로 조작하면서 자동차의 속도 조절이나 임시 정차 상태를 유지하기 위하여 페달로 조작하도록 되어 있다.

유압식 브레이크의 일반적인 구조를 살펴보면 운전자의 브레이크 조작을 받는 브레이크페달과, 상기 브레이크페달의 조작력을 증폭하는 브레이크부스터에 의해 작동되어 고압의 브레이크 오일압을 발생시키는 마스터실린더와, 상기 마스터실린더로부터 제공되는 오일압으로 휠의 브레이크디스크를 잡아 제동력을 발생시키는 캘리퍼로 이루어져 있다.

여기서, 상기 휠의 브레이크디스크에 제동력을 발생시키는 메커니즘을 도 1을 참고하여 살펴보면 휠과 일체로 연결된 브레이크디스크(100)는 너클측에 고정된 캘리퍼(102)에 의해 양쪽에 브레이크패드(104)가 밀착될 수 있도록 설치되어 있고, 상기 브레이크패드(104)는 상기 캘리퍼(102)에 마련된 실린더(106)에서 작동되는 피스톤(108)의 움직임에 의해 브레이크디스크(100)에 밀착되는 상태가 변화되도록 되어 있어서, 상기 캘리퍼(102)의 실린더(106)로 제공되는 오일압의 정도에 따라 상기 브레이크패드(104)가 브레이크디스크(100)를 압착하는 압력이 달라지도록 하여 원하는 제동력을 얻을 수 있도록 하고 있다.

그런데, 이러한 구조의 브레이크 장치는 운전자의 브레이크조작을 유압으로 변환하여 다시 캘리퍼(102)의 피스톤(108)이 기계적으로 움직이는 것에 의해 제동력을 얻도록 하므로 유압의 발생 및 공급을 위한 많은 부품이 소요되고 그에 따른 부품의 설치공간의 확보가 문제되며, 브레이크패드(104)와 브레이크디스크(100)간의 마찰에 의하여 발생되는 분진은 환경오염의 원인이 되고, 시간이 경과함에 따라서 브레이크디스크(100)의 두께가 변화되어 내구성의 문제가 발생되며 마찰에 의한 소음 및 이상진동(JUDDER)의 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전기의 힘으로 발생된 자력, 즉 전자력(ELECTRO-MAGNETIC-FORCE)을 이용하여 운전자의 브레이크 조작력이 전기적인 신호에 의해 즉각적으로 휠에 전달되어 빠른 응답속도를 구현하면서도 유압을 이용하지 않고 직접 접촉되어 마찰이 일어나지 않고도 제동력을 발생시키도록 하여 브레이크디스크의 내구성 문제가 발생되지 않으며, 아울러 마찰에 의한 소음이나 이상진동의 발생도 방지되도록 한 전자력을 이용한 자동차 브레이크 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 자동차 브레이크 장치를 도시한 구조도,

도 2는 본 발명에 의한 자동차 브레이크 장치를 도시한 구조도,

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 개념도,

도 4는 본 발명에서 컨트롤러가 브레이크페달 스트로크에 따라 제어할 전류량을 도시한 그래프이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 브레이크하우징3: 브레이크디스크

5: 제1전자석7: 제2전자석

9: 브레이크페달11: 컨트롤러

13: 페달스트로크센서15: 휠스피드센서

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전자력을 이용한 자동차 브레이크 장치는 차륜의 너클측에 고정되는 원형의 브레이크하우징과, 상기 브레이크하우징에 내에 회전 가능한 상태로 휠의 허브에 연결된 브레이크디스크와, 상기 브레이크하우징에 그 원주방향으로 배열되어 설치된 다수의 제1전자석과, 상기 브레이크디스크에 그 원주방향으로 배열되어 설치된 다수의 제2전자석과, 운전자의 브레이크페달 작동상태를 파악하는 페달작동감지수단과, 휠의 회전속도를 측정하는휠스피드센서와, 상기 페달작동감지수단과 휠스피드센서의 신호를 받아 상기 제1전자석 및 제2전자석을 제어하는 컨트롤러로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다. 아울러 종래기술의 설명에 사용하였던 부품과 동일한 부품의 명칭 및 기호는 동일한 것을 사용하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 전자력을 이용한 브레이크 장치의 일 실시예를 도시한 것으로서, 차륜의 너클측에 고정되는 원형의 브레이크하우징(1)이 마련되어 이 브레이크하우징(1) 내에 브레이크디스크(3)가 회전 가능한 상태로 설치되며 그 회전축은 휠의 허브에 연결되도록 되어 있다.

상기 브레이크하우징(1)에는 그 브레이크하우징(1)의 원주방향으로 배열되어 설치된 다수의 제1전자석(5)이 마련되고, 상기 브레이크디스크(3)에도 그 원주방향으로 다수의 제2전자석(7)이 배열되어 설치되도록 하였다, 특히 도 2에서는 상기 브레이크하우징(1)과 브레이크디스크(3)에 배열된 제1전자석(5) 및 제2전자석(7)의 상태를 측면도와 단면도로 동시에 도시하고 있는바 좌측에 위치한 측면도는 제1전자석(5)과 제2전자석(7)의 배열상태만을 개략적으로 도시하고 있다.

여기서, 상기 제1전자석(5)과 제2전자석(7)은 도 2에 도시된 것처럼 각각의 원주방향으로 배열될 뿐만 아니라 그 원주방향의 열이 그 각각의 원주의 중심축 방향으로 다시 다수의 열로 배열되어 설치된 바 도면에는 3개의 원주열이 원주의 중심축 방향으로 배열되어 있다.

상기 페달작동감지수단은 본 실시예에서 브레이크페달(9)의 작동상태에 따라변화하는 페달의 직선적인 스트로크를 전기적 신호로 변환하여 상기 컨트롤러(11)로 제공하는 페달스트로크센서(13)로 구성하였는데, 이외에도 페달의 회전각을 측정하여 그 회전각의 크기에 따라 다른 신호를 발생하도록 하는 페달각센서로 구성할 수도 있다

또한, 휠의 회전속도를 측정하도록 하는 휠스피드센서(15)가 설치된 바, 이는 종래에 흔히 사용되는 바와 같이 휠과 함께 회전되는 원판에 그 원주를 따라 다수의 톱니가 형성된 센서로터(17)와 상기 다수의 톱니가 통과할 때 전기 펄스를 발생시키도록 너클에 고정된 픽업(19)으로 구성한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명 전자력을 이용한 브레이크 장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

차량이 주행중에 운전자가 브레이크페달(9)을 밟으면, 그 밟은 정도에 따라서 상기 페달스트로크센서(13)는 적절한 신호를 상기 컨트롤러(11)에 보내고, 상기 컨트롤러(11)는 그 신호에 따라서 상기 제1전자석(5)과 제2전자석(7)으로 보낼 전류의 양을 제어하게 된다.

한편, 상기 제1전자석(5)과 제2전자석(7)에 제공되는 전류는 상기 제1전자석(5)과 제2전자석(7)이 서로 인접하여가는 각각의 쌍이 동일한 자극을 가지도록 제어되어 공급되는 바, 이는 브레이크하우징(1) 및 브레이크디스크(3)의 원주상에 배치된 모든 제1전자석(5)과 제2전자석(7)의 각 쌍에서 서로 척력이 발생되도록 하여 브레이크디스크(3)의 회전이 억제되면서 제동력이 발생되도록 하는 것으로서, 이를 위해서 상기 컨트롤러(11)는 상기 휠스피드센서(15)의 신호를 받아 상기 브레이크디스크(3)가 브레이크하우징(1)에 대해 어떤 속도로 회전되고 있는지를 파악하여 상기 제1전자석(5) 또는 제2전자석(7)의 자극을 그 속도변화에 맞게 변화시켜 계속적으로 필요로 하는 척력이 발생될 수 있도록 제어한다.

물론, 이와 같이 서로 접근해 가는 제1전자석(5)과 제2전자석(7)을 각각 다수의 그룹으로 형성하여 도 3에 도시된 바와 같이 그룹단위로 척력이 발생하도록 하는 것도 가능하지만, 이렇게 하는 경우 척력을 제공받는 구간과 제공받지 못하는 구간의 간격이 커져서 제동력에 맥동이 발생할 수 있는 문제가 있다.

또한, 상기와 같이 제1전자석(5)과 제2전자석(7)의 사이에서 발생되는 척력의 크기는 상기 제1전자석(5)과 제2전자석(7)에 제공되는 전류의 크기에 따라서 변화하게 되는 바, 이는 다시 운전자의 브레이크페달(9) 조작상태에 따라 상기 페달스트로크센서(13)에서 검출되는 브레이크페달 스트로크에 따라 변화되어 제공되도록 상기 컨트롤러(11)가 조절하는 바, 상기 브레이크페달 스트로크에 대한 소요 전류량의 개략적인 양상은 도 4에 도시된 것과 같다.

따라서, 운전자의 브레이크페달(9) 조작상태는 즉각적으로 전기적인 신호를 통해 상기 제1전자석(5)과 제2전자석(7) 사이에 제동에 필요한 척력을 발생시키도록 하므로 신속한 제동이 가능하며, 이와 같은 제동상태에서는 상호간에 접촉하여 마찰되는 구성부가 없으므로 종래의 마찰에 의한 열의 방출문제가 자연스럽게 해결되며, 분진에 의한 환경오염의 문제도 발생되지 않는다. 아울러 마찰에 의한 브레이크디스크의 마모나 소음 및 이상진동 등도 방지된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전자력(ELECTRO-MAGNETIC-FORCE)을 이용하여 운전자의 브레이크 조작력이 전기적인 신호에 의해 즉각적으로 휠에 전달되어 빠른 응답속도를 구현하면서도 유압을 이용하지 않고 직접 접촉되어 마찰이 일어나지 않고도 제동력을 발생시키도록 하여, 브레이크디스크의 내구성 문제가 발생되지 않으며, 아울러 소음이나 이상진동의 발생도 방지되도록 한다.

Claims (3)

1. 차륜의 너클측에 고정되는 원형의 브레이크하우징(1)과, 상기 브레이크하우징(1)에 내에 회전 가능한 상태로 휠의 허브에 연결된 브레이크디스크(3)와, 상기 브레이크하우징(1)에 그 원주방향으로 배열되어 설치된 다수의 제1전자석(5)과, 상기 브레이크디스크(3)에 그 원주방향으로 배열되어 설치된 다수의 제2전자석(7)과, 운전자의 브레이크페달(9) 작동상태를 파악하는 페달작동감지수단과, 휠의 회전속도를 측정하는 휠스피드센서(15)와, 상기 페달작동감지수단과 휠스피드센서(15)의 신호를 받아 상기 제1전자석(5) 및 제2전자석(7)을 제어하는 컨트롤러(11)로 구성된 것을 특징으로 하는 전자력을 이용한 브레이크 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 페달작동감지수단은 브레이크페달(9)의 작동상태에 따라 변화하는 브레이크페달(9)의 직선적인 스트로크를 전기적 신호로 변환하여 상기 컨트롤러(11)로 제공하는 페달스트로크센서(13)로 구성된 것을 특징으로 하는 전자력을 이용한 브레이크 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 브레이크하우징(1)과 브레이크디스크(3)에 각각 그 원주방향으로 배열된 다수의 제1전자석(5) 및 제2전자석(7)은 그 원주방향의 열이 그 원주의 중심축방향으로 다시 다수의 열로 배열되어 설치된 것을 특징으로 하는 전자력을 이용한 브레이크 장치.