KR20110031267A

KR20110031267A - 차량의 제동력을 이용한 발전장치 시스템

Info

Publication number: KR20110031267A
Application number: KR1020090088789A
Authority: KR
Inventors: 송수니; 송명운
Original assignee: 송수니
Priority date: 2009-09-19
Filing date: 2009-09-19
Publication date: 2011-03-25

Abstract

본 발명은 자동차 또는 원동기자동차의 제동시 손실되는 제동에너지를 회수하여 재사용 할 수 있도록 발전시키며, 제동에 도움을 줄 수 있는 차량의 제동력을 이용한 발전장치시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차 제동시, 단계적으로 자동조절 제동되며 자가발전하여 전력을 생산하여 배터리로 전송시켜 재충전되는 원리로서 차량의 제동시 소멸되는 제동에너지의 발전전력 충전방법과 감속방법에 관한 것이다. 자동차가 제동동작시 바퀴에서 발생되는 회전력을 이용하여 발전할 수 있게 바퀴의 중심축에 위치한 브레이크 시스템에 영구자석과 코일을 구성하여, 영구자석이 회전하며, 코일에 영향을 주어 전력을 발생시켜 자가발전시키는 원리라 하겠다. 상기한 바와 같은 발전장치 시스템을 이용함으로써, 자동차의 배터리에서 공급되는 전력을 효과적으로 사용할 수 있으며, 나아가 자동차의 발전장치인 제너레이터를 제거할 수 있어 차량의 무게감소는 물론 이에 따른 속도증가, 연비향상에 도움이 될 수 있다 하겠다. 또한 전기 자동차나 전기 원동기자동차 등에 널리 활용할 수 있다 하겠다.

자동차, 제동장치, 자가발전, 충전, 영구자석

Description

차량의 제동력을 이용한 발전장치 시스템{Power plant system using rolling wheels braking power of vehicles}

본 발명은 자동차 또는 원동기자동차의 제동시 손실되는 제동에너지를 회수하여 재사용 할 수 있도록 자가발전시키며 전력을 생산하여 배터리로 전송시켜 재충전되게 할 수 있는 원리와, 자동차 제동시 단계별로 자동조절제동되어 제동에 도움을 줄 수 있는 차량의 제동력을 이용한 발전장치시스템에 관한 것이다.

본 발명은 차량의 제동시 소모되는 제동에너지를 재활용하기 위한 발전장치에 관한 것으로, 특히 차량을 제동하는 도중 바퀴의 제동에너지로 사라지는 바퀴 구동축의 회전력을 이용하여 자가발전시키고 이에 따라 제동이 단계별로 자동조절되는 발전장치에 관한 것으로서, 차량의 기동장치나 점화장치의 전장품을 비롯하여 램프류, 에어컨장치 등 많은 전기장치에 전력으로 사용하기 위함이다.

일반 자동차는 배터리로부터 전력을 전송받아 스타트 모터를 기동시킨 후 엔진이 작동되면, 엔진의 회전력에 의해 발전기에서 전력을 발생시키고 발생된 전력으로 배터리에 충전함은 물론 배터리의 전원을 이용하여 각종 전기장치 등을 가동시키는 만큼의 에너지 소비가 따르게 되고, 또한 제동시나 감속시 바퀴의 제동에너 지가 소멸되는 문제점이 있다

상기한 바와 같이 자동차가 제동이나 감속하는 경우 운전자가 브레이크 페달을 밟아 브레이크 신호가 입력되면, 브레이크내의 라이닝이 디스크를 잡아주게 되며, 이때 접촉되는 마찰력으로 제동, 또는 감속이 되게 된다. 이러한 방식은 연료의 소비를 증가 시키게 되며, 운행중 발전기를 통한 전력은 전기장치의 작동과 배터리로 충전하게 되는데 이때 발전기가 엔진과 연결되어 엔진이 과부하가 걸리게 되며, 발전기 무게중량 만큼의 연료낭비, 속도저하의 원인이 되기도 한다.

이러한 상기 과제의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 바퀴의 축 제동시스템의 내부에 구성하여 회전이 가능하도록 하되, 회전축에 영구자석을 부착하고

바퀴의 축 비회전 외주면에 코일을 구성하였다. 운전자가 제동시 브레이크 페달을 밟게 되면 제동등 스위치와 콘트롤박스에 신호로 이어져 브레이크유압에 의해 회전하는 영구자석과 고정된 코일에 의해 저항이 생겨 자가발전과 동시에 브레이크 제동이 단계적으로 작동되며, 생산된 전력은 배터리로 전송되도록 하도록 구성하였다.

차량의 제동시 바퀴의 마찰에너지로 소멸되는 구동축의 회전력을 이용함에 따라 에너지 효율을 높일 수 있도록 구성되어진 차량의 제동력을 이용한 발전장치를 제공함에 그 목적이 있으며, 자동차의 주행거리 향상은 물론 디스크 제동장치 자제로 인한 브레이크 장치의 디스크 마모를 줄임으로써 환경오염을 유발하지 않으며, 금전적인 낭비를 예방할 수 있는 효과가 있다 하겠다.

본 발명은 차량의 제동시 소모되는 제동에너지를 재활용하기 위한 발전장치에 관한 것으로, 특히 차량을 제동하는 도중 바퀴의 마찰에너지로 사라지는 바퀴 구동축의 회전력을 이용하여 자가발전시키고 이에 따라 제동이 단계별로 자동조절되는 발전장치에 관한 것으로서 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 앞바퀴에 구성되어진 프론트디스크브레이크의 제동발전장치의 구성 및 작동을 설명한 사시도로서 차축(720)의 끝단부에서 휠과 일체로 연결된 채 회전할 수 있는 허브(700)가 연결되어 있고, 브레이크캘리퍼(10)는 차축(720) 둘레를 감싸고 있으며, 차축(720)과 일체로 연결되어 회전할 수 있는 디스크(400)를 사이에 두며, 브레이크캘리퍼(10)의 상단부분에는 디스크(400)를 양쪽에서 압축하여 제동을 하게 되는 브레이크피스톤(100)과 라이닝(110)이 구성된다. 디스크(400)와 브레이크캘리퍼(10) 사이에는 제동시 단계적 감속과 발전을 위한 브레이크발전시스템(Z)이 구성되며, 브레이크발전시스템(Z)은 디스크(400)와 일체연결 구성되고 영구자석(300)이 격자로 내장 구성된 자석디스크패드(310)가 양쪽 옆으로 위치하고, 브레이크캘리퍼(10)와 연결되어 코일(200)이 격자로 내장 구성된 코일패드(210)와 이를 압축하는 코일피스톤(220)이 구성되어 자석디스크패드(310)와 인접할 수 있도록 하여 전력을 발생시킬 수 있도록 한다. 브레이크켈리퍼(10) 하단에는 바퀴의 속도를 감지 할 수 있는 속도감지센서(800)가 위치하여 연결 구성된다.

일반 자동차의 주행중 일때는 브레이크발전시스템(Z)의 코일패드(210)는 A단계로서 코일패드(210)와 자석디스크패드(310)가 전혀 영향을 받지 않도록 일정간격 떨어져있는 상태로 유지되어 주행하게 된다. 하지만 운전자가 자동차의 제동이나 감속을 위해 브레이크페달(900)을 살짝 밟게 되면 부스터(진공배력장치)의 작동에 의해 브레이크켈리퍼(10)에 공급되는 오일을 압축시키게 되고, 공급되는 압축오일에 의해 브레이크발전시스템(Z)의 한 쌍의 코일피스톤(220)과 코일패드(210)가 디스크(400)에 일체 구성된 자석디스크패드(310) 쪽으로 가까워져 A단계에서 B단계로 이동되게 된다.

이때, 자석디스크패드(310)의 회전이 빠른 상태로 코일패드(210)와의 거리는 A단계 보다 B단계가 자석디스크패드(310)로부터 가까워져 자석디스크패드(310)와 코일패드(210)의 영향으로 속도가 저하되며 전력을 발생하게 된다. 이때 속도감지센서(800)는 회전속도가 느려짐을 감지하여 코일패드(210)를 B단계에서 C단계로 이동하게 되는데 속도가 저하된 회전력에서 전력의 발생이 적게 되므로 코일패드(210)가 B단계보다 자석디스크패드(310)쪽으로 더 가까워지므로 코일패드(210)가 자석디스크패드(310)와의 영향을 B단계보다 많이 받게 되어 회전속도는 저하되었지만 C단계의 전력은 B단계와 비슷한 전력을 발생하게 된다. 이후 속도감지센서(800)가 회전전속도가 느려짐을 감지하고 B단계에서 C단계로 넘어가는 방식처럼 코일패드(210)를 C단계에서 D단계로 변경이동하게 된다. 속도가 저하된 회전력에서 전력 의 발생이 적게 되어 코일패드(210)는 C단계보다 D단계가 자석디스크패드(310)쪽으로 더 가까워져 영구자석(300)과의 영향을 C단계보다 많이 받게 되어 회전속도는 저하되었지만 D단계의 전력은 C단계와 비슷한 전력을 발생하게 되며 발생된 전력은 배터리(940)로 전송되어 충전되게 된다. 이후 속도감지센서(800)가 D단계 회전전속도가 느려짐을 감지하게 되면서 코일패드(210)는 D단계의 일정거리를 유지하게 되며, 이와 동시에 브레이크피스톤(100)의 라이닝(110)이 디스크(400)를 양쪽에서 압축하여 차축(720)이 완전제동 되게 한다. 이후 브레이크페달(900)을 놓았을 때 코일패드(210)나 브레이크피스톤(100)의 라이닝(110)은 원래의 주행중일 때의 상태로 복귀하게 된다. 이처럼 브레이크페달(900)을 살짝 밟게 되면 1차브레이크제동이 단계적으로 걸리게 되어 감속이 되며 발전하게 되고, 브레이크페달(900)을 더 밟게 되면 1차브레이크제동에서 2차브레이크제동이 되어 브레이크피스톤(100)에 의해 라이닝(110)이 디스크(400)를 압축하며 자동차가 완전 제동되게 된다.

제 2 도는 뒷바퀴에 구성되어진 리어드럼 브레이크의 제동발전장치의 구성 및 작동을 설명한 사시도로서 드럼식 브레이크장치는 차체에 일체 고정되는 원판상의 백플레이트(610)가 구성되고, 그 외주면은 브레이크드럼(600)과 대응되도록 원형으로 구성되며 외주측에 차축(730)의 끝단부에 허브(710)가 연결 구성되어 휠과 함께 회전하는 중공원통형상의 브레이크드럼(600)이 구성된다. 브레이크드럼(600)의 안쪽면에는 휠실린더(500)가 연결 구성되고 브레이크 작동시 오일의 압축으로 피스톤(520)을 밀어내면 좌,우측 한쌍으로 백플레이트(610)에 일체 연결된 브레이크 쇼(130)와 라이닝(120)이 일정간격을 유지하고 있던 브레이크드럼(600)의 내주면과 밀접하게 되어 제동되게 된다.

브레이크드럼(600)의 안쪽 차축(730)에는 제동시 단계적 감속과 발전을 위한 브레이크발전시스템(Z')이 구성된다. 브레이크발전시스템(Z')은 백플레이트(610)나 브레이크드럼(600)과 연결 구성되며 브레이크드럼(600)과 구성되어 회전하는 자석디스크패드(311)가 영구자석(301)을 격자로 내장 구성하고 있으며, 백플레이트(610)와 일체고정 연결되고 코일(201)이 격자로 내장 구성된 코일패드(211)가 구성되어 일정간격을 유지하고 있던 브레이크드럼(600)의 자석디스크패드(311) 쪽으로 가까워지게 되면서 단계적으로 제동과 발전을 할 수 있게 된다. 리턴스프링(510)은 브레이크페달(900)이 원상태로 돌아갈 때 코일패드(211)의 주행중 상태인 원상태로 회복시킨다.

자동차가 주행중일 때 브레이크발전시스템(Z')의 코일패드(211)는 A단계로서 코일패드(211)와 자석디스크패드(311)가 전혀 영향을 받지 않도록 일정간격 떨어져있는 상태로 유지되어 주행되게 된다. 하지만 운전자가 자동차의 제동이나 감속을 위해 브레이크페달(900)을 살짝 밟게 되면 부스터(진공배력장치)의 작동에 의해 휠실린더(500)에 공급되는 오일을 압축시키게 되고, 피스톤(520)에 공급되는 압축오일에 의해 브레이크발전시스템(Z')의 한 쌍의 브레이크쇼(130)와 코일패드(211)가 브레이크드럼(600)과 일체 구성된 자석디스크패드(311) 쪽으로 가까워져 A단계에서 B단계로 이동되게 된다.

이때, 자석디스크패드(311)의 회전이 빠른 상태로 코일패드(211)와의 거리는 A단계 보다 B단계가 자석디스크패드(311)로부터 가까워져 자석디스크패드(311)와 코일패드(211)의 영향으로 속도가 저하되며 전력을 발생시키게 된다. 이때 회전속도가 느려짐에 따라 휠실린더(500)의 피스톤(520)의 힘으로 코일패드(211)는 B단계에서 C단계로 이동하게 되는데 속도가 저하된 회전력에서 전력의 발생이 적게 되므로 코일패드(211)가 B단계보다 자석디스크패드(311)쪽으로 더 가까워져 코일패드(211)가 자석디스크패드(311)와의 영향을 B단계보다 많이 받게 되어 회전속도는 저하되었지만 C단계의 전력은 B단계와 비슷한 전력을 발생하게 된다. 이후 회전속도가 느려짐에 따라 휠실린더(500)의 피스톤(520)의 힘으로 코일패드(211)는 B단계에서 C단계로 넘어가는 방식처럼 코일패드(211)를 C단계에서 D단계로 변경 이동시키게 된다. 속도가 저하된 회전력에서 전력의 발생이 적게 되어 코일패드(211)는 C단계보다 D단계가 자석디스크패드(311) 쪽으로 더 가까워져 영구자석(301)과의 영향을 C단계보다 많이 받게 되어 회전속도는 저하되었지만 D단계의 전력은 C단계와 비슷한 전력을 발생하게 되며 크게 감속하게 된다. 발생된 전력은 배터리(940)로 전송되어 충전되게 된다. 이후 코일패드(211)는 D단계의 일정거리를 유지하고 있으며, 이와 동시에 브레이크쇼(130)의 라이닝(120)이 브레이크드럼(600) 쪽으로 밀착하게 되어 차축이 완전 제동되게 된다. 이후 브레이크페달(900)을 놓았을 때 코일패드(211)나 브레이크쇼(130)의 라이닝(120)은 리턴스프링(510)에 의해 원래의 주행중 일 때의 상태로 복귀하게 된다. 이 처럼 브레이크페달(900)을 살짝 밟게 되면 1차브레이크제동이 단계적으로 걸리게 되어 감속이 되며, 발전하게 되고, 브레이크페달(900)을 더 밟게 되면 1차브레이크제동에서 2차브레이크제동이 되어 브레이크쇼(130)에 의해 라이닝(120)이 브레이크드럼(600)을 압착하며 자동차가 완전 제동되게 된다.

제 3 도는 자동차 제동시 1,2차 정지구간을 설명한 사시도로서 자동차 운전자가 제동시나 감속시 브레이크페달(900)을 밟게 되면, 이와 연결된 제동등스위치(920)가 작동하며, 차체에 브레이크등이 점등하게 되고, 이와 동시에 푸쉬로드(910)의 작동으로 X처럼 1차 정지구간 때 발전을 하게 되며, 발전의 영향으로 자동감속을 하게 된다.

콘트롤박스(930)는 푸쉬로드(910)와 연결되어 차축(720, 730)의 구동과 발전에 따라 전력의 모든 흐름을 제어하고 차축(720, 730)의 구동상황이나 발전상황, 제동상황 등을 전자제어하고, 자동차 운전자 계기판을 통해 전력의 상세여부와 속도 등을 표시하게 된다. 제동을 위해 브레이크페달(900)을 더 깊게 밟게 되면 Y처럼 2차 정지구간의 제동정지상태로 작동되어 자동차의 운행을 완전정지 시키게 된다. 푸쉬로드(910)와 연결된 콘트롤박스(930)는 전력을 공급하며 발전된 전력을 충전할 수 있는 배터리(940)와 연결 구성된다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 자동차의 제동이나 감속시 바퀴에서 회전하며, 발생되는 발전전력을 배터리(940)에 공급하여 충전할 수 있으며, 원동기자동차 또는 자동차 등의 제동시스템에 활용가능하다 하겠다.

제 1도는 앞바퀴에 구성되어진 프론트 디스크 브레이크의 제동발전장치의

구성 및 작동을 설명한 사시도

제 2도는 뒷바퀴에 구성되어진 리어드럼 브레이크의 제동발전장치의 구성 및

작동을 설명한 사시도

제 3도는 자동차 제동시 1,2차 정지구간을 설명한 사시도

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

A : 주행단계 - 코일과 자석이 영향을 받지 않도록 떨어져있는 상태

B : 1단계 - 자석디스크패드의 회전RPM이 빠른 상태로 코일이 A(주행단계)보다 자석디스크패드로부터 가까워져 전력을 발생하며 감속하는 상태

C : 2단계 - 자석디스크패드의 회전RPM이 B(1단계)보다 느린 상태로 코일이 B(1단계)보다 자석디스크패드로부터 가까워져 전력을 발생하며 감속하는 상태

D : 3단계 - 자석디스크패드의 회전RPM이 C(2단계)보다 느린 상태로 코일이 C(2단계)보다 자석디스크패드로부터 가까워져 전력을 발생하는 상태

E : 4단계 - D(3단계)에서 자석의 회전RPM 느려진 다음단계로 라이닝이 작동되어 디스크나 브레이크 드럼의 회전을 제동시키는 상태

X : 1차 정지구간 - 발전과 단계적 제동 감속 구간

Y : 2차 정지구간 - 제동정지구간 Z, Z' : 브레이크 발전 시스템

10 : 브레이크 캘리퍼 100 : 브레이크 피스톤

110, 120 : 라이닝 130 : 브레이크쇼

140 : 앵커 200, 201 : 코일

210, 211 : 코일패드 220 : 코일피스톤

300, 301 : 영구자석 310, 311 : 자석디스크패드

400 : 디스크 500 : 휠실린더

510 : 리턴스프링 520 : 피스톤

600 : 브레이크 드럼 610 : 백플레이트

700, 710 : 허브 720, 730 : 차축

800 : 속도감지센서 900 : 브레이크 페달

910 : 푸쉬로드 920 : 제동등 스위치

930 : 콘트롤박스 940 : 배터리

Claims

자동차의 제동시 발전에 관한 것으로 프론트디스크브레이크의 제동발전장치 로서 차축(720)의 끝단부에서 휠과 일체로 연결된 채 회전할 수 있는 허브(700)가 연결되어 있고, 브레이크캘리퍼(10)는 차축(720) 둘레를 감싸고 있으며, 차축(720)과 일체로 연결되어 회전할 수 있는 디스크(400)를 사이에 두며, 브레이크캘리퍼(10)의 상단부분에는 디스크(400)를 양쪽에서 압축하여 제동을 하게 되는 브레이크피스톤(100)과 라이닝(110)이 구성되며. 디스크(400)와 브레이크캘리퍼(10) 사이에는 제동시 단계적 감속과 발전을 위한 브레이크발전시스템(Z)이 구성되며, 브레이크발전시스템(Z)은 디스크(400)와 일체연결 구성되고 영구자석(300)이 격자로 내장 구성된 자석디스크패드(310)가 양쪽 옆으로 위치하고, 브레이크캘리퍼(10)와 연결되어 코일(200)이 격자로 내장 구성된 코일패드(210)와 이를 압축하는 코일피스톤(220)이 구성되어 자석디스크패드(310)와 인접할 수 있도록 하며, 브레이크켈리퍼(10) 하단에는 바퀴의 속도를 감지 할 수 있는 속도감지센서(800)가 위치하여 연결 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 제동감속발전장치
드럼식 브레이크장치로서 차체에 일체 고정되는 원판상의 백플레이트(610)가 구성되고, 그 외주면은 브레이크드럼(600)과 대응되도록 원형으로 구성되며 외주측에 차축(730)의 끝단부에 허브(710)가 연결 구성되어 휠과 함께 회전하는 중공원통형상의 브레이크드럼(600)이 구성되며, 브레이크드럼(600)의 안쪽면에는 휠실린더(500)가 연결 구성되고 브레이크 작동시 오일의 압축으로 피스톤(520)을 밀어내면 좌,우측 한쌍으로 백플레이트(610)에 일체 연결된 브레이크쇼(130)와 라이닝(120)이 일정간격을 유지하고 있던 브레이크드럼(600)의 내주면과 밀접하게 되어 제동되게 되며, 브레이크드럼(600)의 안쪽 차축(730)에는 제동시 단계적 감속과 발전을 위한 브레이크발전시스템(Z')이 구성되고, 브레이크발전시스템(Z')은 백플레이트(610)나 브레이크드럼(600)과 연결 구성되며 브레이크드럼(600)과 구성되어 회전하는 자석디스크패드(311)가 영구자석(301)을 격자로 내장 구성하고 있으며, 백플레이트(610)와 일체고정 연결되고 코일(201)이 격자로 내장 구성된 코일패드(211)가 구성되어 일정간격을 유지하고 있던 브레이크드럼(600)의 자석디스크패드(311) 쪽으로 가까워지게 되면서 단계적으로 제동과 발전하는 것을 특징으로 하는 자동차의 제동감속발전장치