KR20060119305A - 제동력 생성 기능을 갖춘 압축 공기 배력식 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축 공기 배력식 브레이크 장치에서 공압 계통의 손상시 이를 경고할 수 있도록 함과 더불어, 페일시 별도의 공압을 제공토록 하여 안정된 제동 기능의 구현을 가능하게 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 엔진의 구동에 따라 고압의 압축 공기를 생성하고, 이를 저장하는 공기압 제공부와; 운전자에 의한 제동 조작시 발생된 유압을 매개로 트리거되어, 상기 공기압 제공부에 저장된 압축 공기를 이용하여 각 차륜측에 고압의 제동압을 제공하는 제동압 제공부 및; 상기 제동압 제공부로부터 제공되는 제동압을 매개로 제동 기능을 수행하는 제동기능 구현부를 포함하는 압축 공기 배력식 브레이크 장치에 있어서, 상기 공기압 제공부에는 정상적인 수준의 공기압이 생성되었는 지의 여부를 감지하는 공기압 감지부가 설치되고, 상기 제동압 제공부에는 상기 공기압 제공부의 페일시 보조 작동압의 생성 기능을 구현하는 보조 작동압 생성부가 부가되며, 상기 공기압 감지부로부터 검출된 공기압이 설정된 기준치 이하인 경우에, 상기 보조 작동압 생성부를 동작시켜 상기 제동압 제공부의 기능을 수행하도록 제어하는 제어부가 구비된 것을 특징으로 한다.

공기 배력식, 브레이크, 질소 가스, 압력, 감지

Description

제동력 생성 기능을 갖춘 압축 공기 배력식 브레이크 장치{compressed air booster brake system with function for generating brake force}

도 1은 종래 압축 공기 배력식 브레이크 장치의 주요 구성을 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따라 제동력 생성 기능을 갖춘 압축 공기 배력식 브레이크 장치의 구성을 도시한 도면.

도 3은 도 2의 요부를 확대하여 도시한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

21-공기 압축기 23-공기 탱크

25-배력 장치 27-브레이크 페달

29-마스터 실린더 49-휠 실린더

51-압력 스위치 53-몸체

55-산화철 57-뇌관

59-압력 용기 61,63-역류 방지용 판막 밸브

65-부져 67-엔진 회전수 검출 센서

69-제어 유니트

본 발명은 압축 공기 배력식 브레이크 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비상시 자동적으로 제동력을 생성시킬 수 있도록 하는 압축 공기 배력식 브레이크 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 설치되는 브레이크 장치는 브레이크 오일에 강한 압력을 형성시켜, 이 힘을 이용해 브레이크 라이닝을 회전체에 마찰시켜 회전체의 운동을 정지시키는 것이다.

이때, 브레이크 오일에 강한 압력을 형성하기 위해, 마스터 실린더에 공압을 이용해 그 힘을 증폭시킨다. 이 경우, 작용하는 공압이 부압 또는 정압에 따라 시스템이 분류될 수 있는 데, 부압 시스템은 완전 진공시에도 -1㎏/㎠ 정도 밖에 압력이 형성되지 않아 주로 소형차에서 사용되고, 정압 시스템은 별도의 공기 컴프레셔를 이용해 높은 압력(5~7㎏/㎠)을 형성해서 트럭이나 버스 등과 같이 큰 제동력이 필요로 하는 차량에 사용되고 있다.

즉, 종래 정압의 압축 공기를 배력 장치로 활용하는 이른 바, 압축 공기 배력식 브레이크 장치는 주요 구성부위가 도 1에 도시된 바와 같이 이루어지며, 구성에 따른 작용은 다음과 같다.

먼저, 엔진과 연동되는 공기 압축기(1)에 의해 고압으로 압축된 공기가 공기 탱크(2)에 저장되고, 상기 공기 탱크(2)에 저장된 압축 공기는 제동시에 국한되어 배력 장치(3)에 작용하게 된다.

이에 따라, 제동시 브레이크 페달의 답입에 따라 마스터 실린더(도시안됨)로부터 가압된 제동유가 상기 배력 장치(3)로 공급되면, 공급된 제동유는 상기 배력 장치(3)내 릴레이 밸브(4)에 작용하여 이를 개방시키게 되고, 상기 릴레이 밸브(4)의 개방에 따라 상기 공기 탱크(2)내에 저장된 고압의 압축 공기는 공급 관로(5)를 통해 상기 배력 장치(3)내 동력 실린더(6)의 제1압력실(7)로 유입된다.

이 결과, 상기 제1압력실(7)내로 유입된 압축 공기는 동력 피스톤(8)을 밀어 제2압력실(9)의 용적을 축소시키게 되고, 상기 동력 피스톤(8)의 가압에 따라 이에 연결된 푸시로드(10)는 유압 실린더(11)내 유압 피스톤(12)을 가압하게 되며, 상기 유압 피스톤(12)의 가압에 따라 휠 실린더(도시안됨)측으로 제동압의 공급이 이루어지게 된다.

그런데, 상기와 같은 구성의 종래 압축 공기 배력식 브레이크 장치에서는 시스템의 페일시 이를 운전자에게 알려줄 수 있는 별도의 기능이 구비되어 있지 않을 뿐만 아니라, 공압 계통의 파손 등에 따른 고장시 배력 장치에서 제동에 필요한 압력의 형성이 불가능하기 때문에 안전에 있어 치명적인 문제가 있어 왔다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 압축 공기 배력식 브레이크 장치에서 공압 계통의 손상시 이를 경고할 수 있도록 함과 더불어, 페일시 별도의 공압을 제공토록 하여 안정된 제동 기능의 구현을 가능하게 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

엔진의 구동에 따라 고압의 압축 공기를 생성하고, 이를 저장하는 공기압 제공부와;

운전자에 의한 제동 조작시 발생된 유압을 매개로 트리거되어, 상기 공기압 제공부에 저장된 압축 공기를 이용하여 각 차륜측에 고압의 제동압을 제공하는 제동압 제공부 및;

상기 제동압 제공부로부터 제공되는 제동압을 매개로 제동 기능을 수행하는 제동기능 구현부를 포함하는 압축 공기 배력식 브레이크 장치에 있어서,

상기 공기압 제공부에는 정상적인 수준의 공기압이 생성되었는 지의 여부를 감지하는 공기압 감지부가 설치되고, 상기 제동압 제공부에는 상기 공기압 제공부의 페일시 보조 작동압의 생성 기능을 구현하는 보조 작동압 생성부가 부가되며, 상기 공기압 감지부로부터 검출된 공기압이 설정된 기준치 이하인 경우에, 상기 보조 작동압 생성부를 동작시켜 상기 제동압 제공부의 기능을 수행하도록 제어하는 제어부가 구비된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 압축 공기 배력식 브레이크 장치는 도 2에 도시된 바와 같 이, 엔진의 구동에 따라 고압의 압축 공기를 생성하고, 이를 저장하는 공기압 제공부와; 운전자에 의한 제동 조작시 발생된 유압을 매개로 트리거되어, 상기 공기압 제공부에 저장된 압축 공기를 이용하여 각 차륜측에 고압의 제동압을 제공하는 제동압 제공부 및; 상기 제동압 제공부로부터 제공되는 제동압을 매개로 제동 기능을 수행하는 제동기능 구현부를 갖추고 있다.

여기서, 상기 공기압 제공부는 엔진의 구동에 따라 연동되는 공기 압축기(21)와, 상기 공기 압축기(21)의 구동에 따라 발생된 고압의 압축 공기를 저장하는 공기 탱크(23)로 이루어진다.

그리고, 상기 제동압 제공부는 배력 장치(25)에 해당하는 것인 바, 상기 배력 장치(25)는 제동시 브레이크 페달(27)의 답입에 따라 마스터 실린더(29)로부터 가압된 제동유를 공급받아 개방되는 릴레이 밸브(31)와, 상기 릴레이 밸브(31)의 개방에 따라 상기 공기 탱크(23)내에 저장된 고압의 압축 공기를 공급 관로(33)를 통해 유입받는 제1압력실(37)을 갖춘 동력 실린더(35), 상기 동력 실린더(35)내에 이동 가능하게 설치되어 상기 제1압력실(37)과 구획된 제2압력실(39)을 형성하는 동력 피스톤(41), 상기 동력 피스톤(41)과 일단이 연결된 푸시로드(43) 및, 상기 푸시로드(43)의 타단과 연결된 유압 피스톤(47)을 갖춘 유압 실린더(45)를 구비하고 있다.

이 경우, 상기 유압 실린더(45)내 유압 피스톤(47)에 의해 이동에 따라 가압되어 생성되는 제동압은 각 차륜측에 구비된 휠 실린더(49)에 제공된다.

또한, 상기 제동기능 구현부는 상기 제동압 제공부에 해당하는 배력 장치 (25)의 유압 실린더(45)로부터 제공되는 제동압을 공급받아 각 차륜의 회전을 구속하도록 작동되는 상기 휠 실린더(49)에 해당한다.

한편, 본 발명의 압축 공기 배력식 브레이크 장치에 있어, 상기 공기압 제공부에는 정상적인 수준의 공기압이 생성되었는 지의 여부를 감지하는 공기압 감지부가 설치되고, 상기 제동압 제공부에는 상기 공기압 제공부의 페일시 보조 작동압의 생성 기능을 구현하는 보조 작동압 생성부가 부가되며, 상기 공기압 감지부로부터 검출된 현재의 공기압이 설정된 기준치 이하인 경우에, 상기 보조 작동압 생성부를 동작시켜 상기 제동압 제공부의 기능을 수행하도록 제어하는 제어부가 구비되어 있다.

이 경우, 상기 공기압 감지부는 상기 공기 탱크(23)내에 압력을 검출하는 압력 스위치(51)로 이루어지는 바, 상기 압력 스위치(51)는 상기 공기 탱크(23)내에 저장된 압축 공기의 압력이 기 설정된 기준치 보다 낮은 경우에 접점의 해제가 이루어져 이를 상기 제어부에 출력하도록 되어 있다.

이를 위해 상기 압력 스위치(51)는 내부에 상기 공기 탱크(23)로부터 압축 공기에 의한 압력을 받는 다이어프램(51a)과, 상기 다이어프램(51a)에 의해 가압되어 접점의 접속이 이루어지는 스위치(51b) 및, 상기 스위치(51b)에 대해 상기 다이어프램(51a)을 탄발지지하는 리턴 스프링(51c)을 갖추고 있다.

그리고, 상기 보조 작동압 생성부는 다량의 아지드화 나트륨(NaN₃;53a)이 저장된 몸체(53)와, 상기 몸체(53)내에서 아지드화 나트륨(53a)과 함께 수용된 산화 철(55), 상기 산화철(55)을 기폭시키는 뇌관(57) 및, 상기 산화철(55)을 기폭시키도록 상기 몸체(53)를 관통하여 설치된 뇌관(57) 및, 상기 뇌관(57)의 폭발에 따른 상기 산화철(55)의 점화시 상기 몸체(53)내에 저장된 아지드화 나트륨(53a)의 연소에 의해 발생되는 다량의 질소 가스를 일시 저장하는 압력 용기(59)를 갖추고 있다.

이 경우, 상기 뇌관(57)은 상기 제어부의 점화신호에 따라 기폭되고, 상기 압력 용기(59)는 상기 공기압 제공부와 상기 제동압 제공부 사이를 연결하는 연통 관로(L1)와 교통하도록 설치되어 있다.

또한, 상기 공기압 제공부의 공기 탱크(23)와 상기 제동압 제공부의 배력 장치(25) 사이를 교통 가능하게 하는 연통 관로(L1)와, 상기 보조 작동압 생성부의 압력 용기(59)와 상기 제동압 제공부의 배력 장치(25) 사이를 교통 가능하게 하는 연통 관로(L2)에는 각각 압축 공기 내지 질소 가스의 역류를 방지하는 역류 방지용 판막 밸브(61,63)가 설치되어 있다.

이 경우, 상기 역류 방지용 판막 밸브(61,63)에는 내부에 압축 공기 내지 질소 가스의 역류를 차단시키기 위해 회동되는 차단판(61a,63a)이 구비되어 있다.

그리고, 상기 제어부에는 상기 공기압 감지부의 압력 스위치(51)를 통해 검출된 공기압이 적정 수준 이하인 경우에 이를 외부로 경고할 수 있도록 하는 경고 신호 발생부가 부가되어 있는 바, 상기 경고 신호 발생부는 상기 제어부의 제어에 따라 동작되는 부져(65) 내지 경고등으로 구성된다.

또한, 상기 제어부는 엔진 회전수 검출 센서(67)와 연결되어, 상기 보조 작 동압 생성부에 대한 제어와, 상기 경고 신호 발생부에 대한 제어를 각각 엔진 기동시에 국한하여 수행할 수도 있다.

한편, 상기 압력 스위치(51)를 통한 공기 탱크(23)내 공기압의 검출과, 상기 뇌관(57)에 대한 기폭 작용, 상기 부져(65)의 작동 및, 상기 엔진 회전수 검출 센서(67)를 통한 엔진의 가동 여부를 각각 판단하도록 상기 제어부는 제어 유니트(69)로 이루어진다.

따라서, 상기와 같은 구성의 본 발명의 압축 공기 배력식 브레이크 장치는 정상적인 상태에서는 다음과 같은 작동을 수행한다.

즉, 엔진의 구동에 따라 공기 압축기(21)가 동작하여 고압의 압축 공기를 공기 탱크(23)내에 저장하게 되고, 운전자에 의한 브레이크 페달(27)의 가압이 이루어지면, 마스터 실린더(29)의 작동에 따라 발생된 제동압이 배력 장치(25)내로 인가된다.

이어, 상기 배력 장치(25)로 공급된 제동압은 릴레이 밸브(31)를 개방시키게 되고, 상기 공기 탱크(23)내에 저장된 고압의 압축 공기는 공급 관로(33)를 통해 동력 실린더(35)의 제1압력실(37)내로 유입되며, 상기 제1압력실(37)내로 유입된 압축 공기는 동력 피스톤(41)을 밀어 제2압력실(39)의 용적을 축소시키게 되고, 상기 동력 피스톤(41)의 가압에 따라 이에 연결된 푸시로드(43)는 유압 실린더(45)내 유압 피스톤(47)을 가압하게 되며, 상기 유압 피스톤(47)의 가압에 따라 휠 실린더(49)측으로 제동압의 공급이 이루어지게 된다.

한편, 상기 공기 탱크(23)내 저장된 압축 공기의 공기압이 기 설정된 기준치 이하로 떨어지면, 상기 배력 장치(25)에서는 유압 실린더(45)의 작동을 매개로 휠 실린더(49)에 정상적인 제동압의 공급을 할 수 없게 된다.

이때, 상기 제어 유니트(69)는 압력 스위치(51)를 매개로 이를 검출하게 되고, 이어 상기 뇌관(57)에 기폭 신호를 출력하게 된다. 이와 동시에, 상기 제어 유니트(69)는 부져(65)를 통해 현재의 이상 상황을 외부로 알리게 된다.

그리고, 상기 뇌관(57)이 폭발하게 되면, 상기 산화철(55)이 점화되어 상기 몸체(53)내에 저장된 아지드화 나트륨(53a)과 단시간내(3/1000초) 반응하여 다량의 질소 가스를 생성하게 된다.

이후, 발생된 다량의 질소 가스는 상기 압력 용기(59)의 외부로 배출되는 데, 즉 연통 관로(L2)를 통해 상기 배력 장치(25)내 릴레이 밸브(31)로 제공되는 것이다.

이에 따라, 상기 릴레이 밸브(31)의 개방이 이루어지고, 질소 가스는 공급 관로(33)를 통해 동력 실린더(35)내 제1압력실(37)로 공급되며, 이 결과 배력 장치(25)의 작동이 이루어질 수 있게 되고, 이로 인해 각 차륜측 휠 실린더(49)에는 정상적인 제동압의 공급이 가능하게 된다.

이 경우, 상기 연통 관로(L2)상에 설치된 역류 방지용 판막 밸브(63)는 개방된 상태가 되고, 상기 연통 관로(L1)상에 설치된 역류 방지용 판막 밸브(61)는 질소 가스의 압력에 의해 차단된 상태가 되므로, 상기 아지드화 나트륨(53a)과 산화철(55) 사이의 반응에 의해 생성된 다량의 질소 가스는 전적으로 상기 배력 장치(25)로 공급될 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 제동력 생성 기능을 갖춘 압축 공기 배력식 브레이크 장치에 의하면, 공기 배력식 브레이크 장치에 있어 압축 공기를 제공하는 계통의 이상 발생시 별도로 고압의 질소 가스를 공급할 수 있는 보조 작동압 생성부가 구비되어 있어, 제동시 안정된 제동 성능의 구현이 가능하게 된다.

또한, 본 발명은 엔진의 구동에 따라 고압의 압축 공기를 생성하고, 이를 저장하는 공기압 제공부에 대한 실시간 모니터링을 통해 이상 상황의 발생시 이를 운전자에게 경고할 수 있으므로, 이를 통해 적절한 정비의 시점을 통지할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (6)

1. 엔진의 구동에 따라 고압의 압축 공기를 생성하고, 이를 저장하는 공기압 제공부와;

   운전자에 의한 제동 조작시 발생된 유압을 매개로 트리거되어, 상기 공기압 제공부에 저장된 압축 공기를 이용하여 각 차륜측에 고압의 제동압을 제공하는 제동압 제공부 및;

   상기 제동압 제공부로부터 제공되는 제동압을 매개로 제동 기능을 수행하는 제동기능 구현부를 포함하는 압축 공기 배력식 브레이크 장치에 있어서,

   상기 공기압 제공부에는 정상적인 수준의 공기압이 생성되었는 지의 여부를 감지하는 공기압 감지부가 설치되고,

   상기 제동압 제공부에는 상기 공기압 제공부의 페일시 보조 작동압의 생성 기능을 구현하는 보조 작동압 생성부가 부가되며,

   상기 공기압 감지부로부터 검출된 공기압이 설정된 기준치 이하인 경우에, 상기 보조 작동압 생성부를 동작시켜 상기 제동압 제공부의 기능을 수행하도록 제어하는 제어부가 구비된 것을 특징으로 하는 제동력 생성 기능을 갖춘 압축 공기 배력식 브레이크 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 공기압 감지부는 상기 공기압 제공부의 공기 탱크내 압력을 검출하고, 검출된 압력이 설정된 기준치 이하인 경우에 접점의 해제가 이루어지는 압력 스위치로 이루어진 것을 특징으로 하는 제동력 생성 기능을 갖춘 압축 공기 배력식 브레이크 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 보조 작동압 생성부는 아지드화 나트륨이 저장된 몸체와, 상기 몸체내에 수용된 산화철, 상기 산화철을 기폭시키는 뇌관 및, 상기 뇌관의 폭발에 따른 상기 산화철의 점화시 상기 아지드화 나트륨의 연소에 의해 발생되는 다량의 질소 가스를 일시 저장하는 압력 용기를 갖추되;

   상기 뇌관은 상기 제어부의 점화신호에 의해 기폭되고, 상기 압력 용기는 상기 공기압 제공부와 상기 제동압 제공부 사이를 연결하는 연통 관로와 교통하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 제동력 생성 기능을 갖춘 압축 공기 배력식 브레이크 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 공기압 제공부와 상기 제동압 제공부 사이의 연통 관로와 상기 보조 작동압 생성부와 상기 제동압 제공부 사이의 연통 관로에는 각각 압축 공기 내지 질소 가스의 역류를 방지하는 역류 방지용 판막 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 제동력 생성 기능을 갖춘 압축 공기 배력식 브레이크 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부에는 상기 공기압 감지부를 통해 검출된 공기압이 적정 수준 이하인 경우에 이를 외부로 경고할 수 있도록 하는 경고 신호 발생부가 부가된 것을 특징으로 하는 제동력 생성 기능을 갖춘 압축 공기 배력식 브레이크 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제어부는 엔진 회전수 검출 센서와 연결되어, 상기 보조 작동압 생성부에 대한 제어와, 상기 경고 신호 발생부에 대한 제어를 각각 엔진 기동시에 국한하여 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 제동력 생성 기능을 갖춘 압축 공기 배력식 브레이크 장치.

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