KR20090044731A - 차량의 브레이크 패드 잔여수명 알림장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 브레이크에 있어서 회전하는 디스크와 마찰을 일으켜 제동력을 발생시키는 브레이크 패드의 마모량을 파악하여 잔여수명을 알려줄 수 있도록 하는 차량의 브레이크 패드 잔여수명 알림장치에 관한 것으로,

종래의 기술은 브레이크 패드(20)가 마모되어 마모 인디케이터(30)와 디스크(10)가 마찰되는 경우 매우 듣기 싫은 금속성 마찰음이 발생하게 되므로 운전자 감성에 악영향을 미치게 되는 문제가 있었던 바,

브레이크 캘리퍼에 설치되어 선형 가변 미분형 변환기의 원리로 브레이크 패드의 마모상태를 감지할 수 있도록 하는 마모감지기와; 상기 마모감지기의 출력신호를 연산하여 잔여수명을 계산하는 잔여수명 계산부와; 계산된 잔여주행거리와 패드잔존율을 표시할 수 있도록 하는 표시부;로 이루어지는 것과, 패드 마모감지기를 브레이크 캘리퍼에 삽입 설치되는 원통부재와; 원통부재의 외부 둘레에 권취되는 입력코일 및 출력코일과; 원통부재의 내부에 삽입 설치되고, 브레이크 패드의 마모에 따라 좌우방향으로 이동되는 슬라이딩 핀;로 구성한 것 등을 특징으로 하는 본 발명에 있어서는 브레이크 패드 마모상태를 연속적으로 감지하고 운전자의 제동패턴을 반영한 잔여수명을 계산하여 운전자에게 브레이크 패드의 교환시기를 시각적, 청각적으로 알려줌으로써 브레이크 패드의 교환시기를 놓치는 일이 없게 되고, 제동성능 저하에 따른 각종 사고를 예방할 수 있게 되어 차량의 안전성 및 상품성을 크게 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

브레이크 패드, 잔여주행거리, 패드잔존율, 마모감지기, 잔여수명 계산부, 표시부

Description

차량의 브레이크 패드 잔여수명 알림장치 {a brake pad status indicating apparatus}

본 발명은 차량의 브레이크에 있어서 회전하는 디스크와 마찰을 일으켜 제동력을 발생시키는 브레이크 패드의 마모량을 파악하여 잔여수명을 알려줄 수 있도록 하는 차량의 브레이크 패드 잔여수명 알림장치에 관한 것이다.

일반적으로 회전하는 디스크와 마찰을 일으켜 제동력을 발생시키는 브레이크 패드는 사용과정에서 점차 마모되므로 주기적으로 교환해주어야 하는 소모성 부품이다.

종래에 있어서 상기 브레이크 패드의 마모상태를 파악하여 교환시기를 알려줄 수 있도록 하는 브레이크 패드 잔여수명 알림장치는 도 1a와 같이 브레이크 패드(20)의 상부 일측에 금속재의 마모 인디케이터(30)를 장착하여 브레이크 패드(20)가 일정 한계이상 마모되면 도 1b와 같이 회전하는 디스크(10)와 마모 인디케이터(30)가 서로 닿아 금속성 이음을 일으킴으로써 브레이크 패드(20)의 교환시 기를 운전자에게 인지시키는 것 등이 제안되었다.

그러나 상기 종래의 기술은 브레이크 패드(20)가 마모되어 마모 인디케이터(30)와 디스크(10)가 마찰되는 경우 매우 듣기 싫은 금속성 마찰음이 발생하게 되므로 운전자 감성에 악영향을 미치게 되는 문제가 있다.

또한 경험 없는 운전자는 금속성 마찰음이 브레이크 패드의 교환을 알리는 것임을 잘 모를 수 있게 되고, 이 경우 마모된 브레이크 패드로 인한 제동성능 저하로 각종 안전사고를 유발할 우려가 많게 되며, 또한 제동시마다 발생되는 금속성 이음은 고장으로 인식될 수 있어 차량 상품성 저하의 원인이 된다.

참고적으로 자동차 제조사에서 권장하는 통상적인 브레이크 패드 교환시기는 보통 2만km 정도이나 실제 교환시기는 운전자의 운전습관에 따라 천자만별이며, 운전자는 어느 시기에 브레이크 패드를 교환해야 할지 정확히 알기가 힘든 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 브레이크 패드의 잔여수명을 표시부를 통해 시각적, 청각적으로 보다 정확하게 알려줄 수 있도록 하는 차량의 브레이크 패드 잔여수명 알림장치를 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명의 차량의 브레이크 패드 잔여수명 알림장치는 브레이크 캘리퍼에 설치되어 선형 가변 미분형 변환기의 원리로 브레이크 패드의 마모상태를 감지할 수 있도록 하는 마모감지기와; 상기 마모감지기의 출력신호를 연산하여 잔여수명을 계산하는 잔여수명 계산부와; 계산된 잔여주행거리와 패드잔존율을 표시할 수 있도록 하는 표시부;로 이루어진다.

본 발명의 패드 마모감지기는 브레이크 캘리퍼에 삽입 설치되는 원통부재와; 원통부재의 외부 둘레에 권취되는 입력코일 및 출력코일과; 원통부재의 내부에 삽입 설치되고, 브레이크 패드의 마모에 따라 좌우방향으로 이동되는 슬라이딩 핀;으로 이루어진다.

본 발명의 잔여수명 계산부는 브레이크 패드의 마모에 비례하는 마모감지기의 변위 데이터와 현재 적산거리 데이터를 토대로 잔여주행거리와 패드잔존율을 계산한다.

본 발명의 표시부는 잔여수명 계산부에 계산된 잔여주행거리를 계기판에 문자로 표시하고, 패드잔존율을 서로 다른 색상의 인디케이터로 표시하고, 패드잔존율이 위험수위에 이르렀을 때 운전자에게 청각적/시각적으로 경고한다.

본 발명에 있어서는 브레이크 패드 마모상태를 연속적으로 감지하고 운전자의 제동패턴을 반영한 잔여수명을 계산하여 운전자에게 브레이크 패드의 교환시기를 시각적, 청각적으로 알려줌으로써 브레이크 패드의 교환시기를 놓치는 일이 없 게 되고, 제동성능 저하에 따른 각종 사고를 예방할 수 있게 되어 차량의 안전성 및 상품성을 크게 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

이하 본 발명의 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 2에는 본 발명의 한 실시예의 마모감지기의 구성도가 도시되어 있고, 도 3에는 동 마모감지기의 장착상태도가 도시되어 있는 바, 본 발명의 차량의 브레이크 패드 잔여수명 알림장치는 브레이크 캘리퍼(40)에 설치되어 선형 가변 미분형 변환기의 원리로 브레이크 패드(20)의 마모상태를 감지할 수 있도록 하는 마모감지기(50)와; 상기 마모감지기(50)의 출력신호를 연산하여 잔여수명을 계산하는 잔여수명 계산부와; 계산된 잔여주행거리와 패드잔존율을 표시할 수 있도록 하는 표시부;로 이루어진다.

본 발명에 있어서 패드 마모감지기(50)는 브레이크 캘리퍼(40)에 삽입 설치되는 원통부재(51)와; 원통부재(51)의 외부 둘레에 권취되는 입력코일(52) 및 출력코일(53)과; 원통부재(51)의 내부에 삽입 설치되고, 브레이크 패드(20)의 마모에 따라 좌우방향으로 이동되는 슬라이딩 핀(54);으로 이루어진다.

본 발명의 패드 마모감지기(50)는 선형 가변 미분형 변환기(LVDT)와 같은 원리로 작동되는 것으로, 입력코일(52)에 의해 발생된 자속이 코어인 슬라이딩 핀(54)의 위치변화에 따른 출력코일(53)의 유도전압을 감지하여 결과적으로 슬라이 딩 핀(54)의 변위를 연속적으로 측정하게 되며, 슬라이딩 핀(54)의 변위는 구조적으로 브레이크 패드(20)의 마모량과 동일하게 된다.

본 발명의 패드 마모감지기(50)는 소모품인 브레이크 패드(20)에 마모감지수단을 적용한 종래 기술과는 달리 영구부품인 브레이크 캘리퍼(40)에 적용함으로써 브레이크 패드(20)의 교환과는 관계없이 영구적으로 사용 가능하게 되고, 연속적으로 측정 가능하게 된다.

도 4에는 선형 가변 미분형 변환기의 개략도가 도시되어 있는 바, 참고적으로 선형 가변 미분형 변환기(LVDT)의 작동원리를 설명하면 다음과 같다.

도 4와 같이 자성체 코어의 둘레에 신호 발생전원을 공급하는 1차 코일을 감고 1차 코일의 중심으로부터 대칭적으로 동일한 모양을 가진 2차 코일을 감아서 외부적으로 반대 방향으로 직렬 연결한다.

코어(슬라이딩 핀)의 움직임은 각각의 2차 코일에서 발생되는 유도전압을 일으키게 하는 1차와 2차 코일의 상호 인덕턴스를 변하게 하여 기계적 변위를 감지한다.

코어가 2차 코일 중간에 위치하면 각각의 2차 코일에 유도되는 기전력은 동일하고 180°의 위상차를 가지기 때문에 출력은 "0"이 되나 코어가 움직여 중간을 벗어나게 되면 2차와 1차 코일 사이의 상호 인덕턴스가 다른 한쪽보다 크게 되어 서로 직렬로 연결되어 있는 2차측 출력에서는 차동전압이 발생된다.

e = -N(dF/dt) = -Na(dB/dt)

e = e1 - e2

상기에서 e : 유도 기전력, N : 코일 권선수, Φ : 자속, a : 자속이 지나가는 단면적, B : 자기장이다.

다시 표현하면 e = K₁x (1-(x²/K₂ ))

싱기에서 x : 코어의 변위, K₁ : LVDT의 감도(Sensitivity), K₂ : Linearity Factor이다.

도 5에는 본 발명의 잔여수명 계산부의 작동 흐름도가 도시되어 있다.

본 발명에 있어서 잔여수명 계산부는 브레이크 패드(20)의 마모에 비례하는 슬라이딩 핀(54)의 변위 데이터와 현재 적산거리 데이터를 토대로 잔여주행거리와 패드잔존율을 계산한다.

상기에서 패드잔존율이란 패드의 유효두께(통상 10mm 이며, 차종에 따라 달라질 수 있음.)에서 패드마모두께(슬라이딩 핀의 변위)를 빼서 이를 패드유효두께도 나누어 백분율을 취한 것이며, 잔여주행거리란 주행거리(기준시점의 적산거리-현재 적산거리)를 패드마모두께로 나누고, 다시 패드잔존두께를 곱하여 산출한 것이다.

* 패드잔존율 = (패드유효두께 - 패드마모두께)/패드유효두께 × 100%

* 잔여주행거리 = (주행거리/패드마모두께)×(패드잔존율×패드유효두께)

* 주행거리 = 기준시점의 적산거리-현재 적산거리

잔여수명 계산부에서 잔여주행거리를 산출할 때는 예를 들면 매 100km 주행구간에서의 데이터를 토대로 하는데, 이는 패드마모두께의 측정오차를 고려하고 특 정 주행구간에서의 패드마모수명에 영향을 주는 운전습관(제동빈도, 감속도, 연속제동여부 등)에 따른 차이를 반영하기 위함이다.

즉, 패드의 잔여수명은 차량의 주행방법에 따라 천자만별이므로 특정 주행구간에서의 실질적인 패드마모두께를 측정하여 각 운전자마다 서로 다른 잔여수명을 보여주게 된다.

이는 패드의 마모를 일정시점을 기준으로 계산하여 운전자의 다양한 운전시 제동패턴을 계산함으로써 운전자 맞춤형의 패드 잔여수명 산출이 가능한 로직이다.

자동차 브레이크의 마찰재 수명은 운전자의 제동패턴에 따라 그야말로 천차만별인데, 동일한 시스템을 택시로 운전하면 1만km 정도밖에 안 나오는 마모수명이 여성운전자가 얌전히 운전하면 10만km 이상 마모수명이 나올 수 있다.

본 발명에서는 개별 운전자의 제동패턴을 반영하여 잔여 마모수명을 구체적으로 표현할 수 있다.

도 6에는 본 발명의 한 실시예의 표시부 구성도가 도시되어 있다.

본 발명에 있어서 표시부는 잔여수명 계산부에 계산된 잔여주행거리를 도 6과 같이 계기판 등에 "( )km 남음" 등으로 표현할 수 있고, 동시에 패드잔존율을 서로 다른 색상의 인디케이터로 표시할 수 있으며, 패드잔존율이 위험수위에 이르렀을 때 운전자에게 청각적/시각적으로 경고할 수 있다.

도 1a는 종래의 한 브레이크 패드 마모 감지장치의 요부 종단면도

도 1b는 동 브레이크 패드 마모 감지장치의 패드 교환알림상태의 요부 종단면도

도 2는 본 발명의 한 실시예의 마모감지기의 구성도

도 3은 동 마모감지기의 장착상태도

도 4는 선형 가변 미분형 변환기의 개략도

도 5는 본 발명의 한 실시예의 잔여수명 계산부의 작동 흐름도

도 6은 동 실시예의 표시부 구성도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10 : 디스크 20 : 브레이크 패드

40 : 브레이크 캘리퍼 50 : 마모감지기

51 : 원통부재 52 : 입력코일

53 : 출력코일 54 : 슬라이딩 핀

Claims (5)

1. 브레이크 캘리퍼(40)에 설치되어 선형 가변 미분형 변환기의 원리로 브레이크 패드(20)의 마모상태를 감지할 수 있도록 하는 마모감지기(50)와; 상기 마모감지기(50)의 출력신호를 연산하여 잔여수명을 계산하는 잔여수명 계산부와; 계산된 잔여주행거리와 패드잔존율을 표시할 수 있도록 하는 표시부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 브레이크 패드 잔여수명 알림장치.
2. 제1항에 있어서, 패드 마모감지기(50)는 브레이크 캘리퍼(40)에 삽입 설치되는 원통부재(51)와; 원통부재(51)의 외부 둘레에 권취되는 입력코일(52) 및 출력코일(53)과; 원통부재(51)의 내부에 삽입 설치되고, 브레이크 패드(20)의 마모에 따라 좌우방향으로 이동되는 슬라이딩 핀(54);으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 브레이크 패드 잔여수명 알림장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 잔여수명 계산부는 브레이크 패드(20)의 마모에 비례하는 마모감지기(50)의 변위 데이터와 현재 적산거리 데이터를 토대로 잔여주행거리와 패드잔존율을 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 브레이크 패드 잔여수명 알림장치.
4. 제1항에 있어서, 표시부는 잔여수명 계산부에 계산된 잔여주행거리를 계기판에 문자로 표시하는 것을 특징으로 하는 차량의 브레이크 패드 잔여수명 알림장치.
5. 제1항에 있어서, 표시부는 패드잔존율을 서로 다른 색상의 인디케이터로 표시하고, 패드잔존율이 위험수위에 이르렀을 때 운전자에게 청각적/시각적으로 경고하는 것을 특징으로 하는 차량의 브레이크 패드 잔여수명 알림장치.

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