KR20120092765A - 차량의 브레이크 패드 마모 경고장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이크 패드의 마모 상태를 운전자가 용이하고 편리하게 인지할 수 있도록 하여 적절한 시기에 브레이크 패드의 교체를 유도함으로써 브레이크 패드의 교체 시기의 실기에 따른 브레이크 작동 불량과 그에 따른 교통사고를 예방할 수 있고, 적절한 시기에 브레이크 패드를 교체할 수 있으므로 브레이크 패드의 사용 수명의 연장과 차량의 보수비용의 절감 및 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한 차량의 브레이크 패드 마모 경고장치를 제공하기 위해, 시스템 강성의 변화에 따른 브레이크 패드의 대응하는 마모량을 데이터 맵이나 혹은 상기 강성의 변화에 따른 브레이크 패드의 대응하는 마모량의 상관관계를 저장하고, 상기 시스템 강성의 변화를 동일한 제동력을 발생시키기 위한 모터의 필요 회전량의 변화를 통해 산출하여 그에 상응하는 신호를 발생시키는 전자제어유닛과; 상기 전자제어유닛의 신호를 인가받아 상기 브레이크 패드의 마모 상태를 표시하는 표시장치를 갖춘다.

Description

차량의 브레이크 패드 마모 경고장치{Alarm device for wear of Brake pad in vehicle}

본 발명은 차량의 브레이크 패드에 관한 것으로, 특히 브레이크 패드의 마모 상태를 운전자에게 용이하게 인지시킬 수 있도록 한 차량의 브레이크 패드 마모 경고장치에 관한 것이다.

종래 차량의 브레이크 장치는 차량의 감속 혹은 정지를 목적으로 차륜과 함께 회전하도록 설치된 디스크나 혹은 드럼을 브레이크 패드와 같은 마찰재로 밀착시켜 그때에 발생하는 마찰력으로 차륜을 제동하게 되어 있다.

상기와 같이 브레이크 패드와 같은 마찰재와 디스크 혹은 드럼 사이에 발생하는 마찰력으로 차륜을 제동함에 따라 필연적으로 마찰재는 마모될 수밖에 없는 데, 브레이크 패드가 적정 수준 이상으로 마모되면 브레이크 패드와 디스크 혹은 드럼 사이에 발생하는 제동에 필요한 마찰력이 적절히 형성되지 않아서 제동 거리가 길어지게 된다.

이에 따라 브레이크 패드는 소정 수준 이상으로 마모되면 신품으로 교체해 주어야 하는 바, 브레이크 패드의 적절한 교체시기를 알려주기 위해 종래에는 도 1에 도시한 바와 같이, 대체로 사각 플레이트 형상을 이루는 브레이크 패드(1)의 후면에는 지지판(2)이 부착되고, 상기 후면으로부터 전면을 향해 구부러진 형태의 패드 마모 지시판(3)이 상기 지지판(2)에 일체로 부착되어 있다.

상기 패드 마모 지시판(3)은 사각 플레이트 형상을 하고서 상기 브레이크 패드(1)의 후면으로부터 전면을 향해 소정 높이로 돌출하는 형태로 형성된다.

즉 상기 패드 마모 지시판(3)은 상기 브레이크 패드(1)의 마모가 시작되는 전면보다 낮은 높이로 마모가 허용되는 높이(도 1에서 점선으로 표시)까지 돌출해서 형성된다.

이에 따라 차량의 운행 중에 브레이크의 사용으로 상기 브레이크 패드(1)의 전면이 마모되기 시작하여 상기 패드 마모 지시판(3)까지 브레이크 패드(1)가 마모되면, 상기 브레이크 패드(1)가 디스크에 밀착될 때에 상기 패드 마모 지시판(3)도 함께 디스크에 밀착되고, 상기 패드 마모 지시판(3)은 디스크와 마찰하여 금속 마찰 소음을 발생시켜 운전자에게 브레이크 패드의 과도한 마모 상태를 알려주게 된다.

그런데 상기와 같은 종래의 패드 마모 지시판을 사용한 브레이크 패드 마모 경고장치의 구조에서는 상기 패드 마모 지시판과 디스크 사이의 불쾌한 금속 마찰 소음으로 운전자에게 브레이크 패도의 과도한 마모 상태를 알려줌에 따라 차량의 상품성이 저하되고, 디스크와 패드 마모 지시판 사이의 마찰로 인해 디스크 표면이 손상되는 등의 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 브레이크 패드의 마모 상태를 운전자가 용이하고 편리하게 인지할 수 있도록 하여 적절한 시기에 브레이크 패드의 교체를 유도함으로써 브레이크 패드의 교체 시기의 실기에 따른 브레이크 작동 불량과 그에 따른 교통사고를 예방할 수 있고, 적절한 시기에 브레이크 패드를 교체할 수 있으므로 브레이크 패드의 사용 수명의 연장과 차량의 보수비용의 절감 및 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한 차량의 브레이크 패드 마모 경고장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 시스템 강성의 변화에 따른 브레이크 패드의 대응하는 마모량을 데이터 맵으로 내장하거나 혹은 상기 강성의 변화에 따른 브레이크 패드의 대응하는 마모량의 상관관계를 저장하고, 상기 시스템 강성의 변화를 동일한 제동력을 발생시키기 위한 모터의 필요 회전량의 변화를 통해 산출하여 그에 상응하는 신호를 발생시키는 전자제어유닛과; 상기 전자제어유닛의 신호를 인가받아 상기 브레이크 패드의 마모 상태를 표시하는 표시장치를 갖춘다.

바람직하기로는 상기 전자제어유닛은 NR = (F * N)/(P * K)의 관계식을 이용하여( NR은 모터의 필요 회전량, F는 클램핑력, N은 기어비, P는 피치, K는 시스템 강성) 상기 시스템 강성의 변화를 산출하도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 표시장치는 상기 브레이크 패드의 마모 상태를 단계적인 눈금을 통해 표시하고, 상기 브레이크 패드가 완전히 마모되었을 때는 점멸하는 것을 특징으로 한다.

상기 브레이크 패드가 완전히 마모되었을 때에 상기 전자제어유닛으로부터 신호를 인가받아 경보음을 발하는 경보기가 추가로 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량의 브레이크 패드 마모 경고장치에 의하면, 전자기식 브레이크(EMB; Electro Mechanical Brake)나 브레이크 바이 와이어(Brake By Wire) 혹은 전자 유압 브레이크 시스템(Electro Hydraulic Brake)를 장착한 차량에서 브레이크 패드의 마모가 진행되면 일정한 제동력을 발생시키기 위한 모터의 필요 회전수가 감소하게 되고, 상기 브레이크 시스템의 전자제어유닛이 감소된 모터의 회전수를 이용하여 현재 마모된 브레이크 패드의 두께를 산출하여 클러스터에 설치된 마모 표시장치를 통해 운전자에게 현재의 마모 상태를 알려주거나 혹은 경보기를 통해 브레이크 패드의 교체시기를 음성으로 알려 줌으로써, 운전자가 브레이크 패드의 마모 상태를 용이하고 편리하게 인지할 수 있을 뿐만 아니라 브레이크 패드의 교체가 필요한 시기를 정확하게 인지할 수 있으므로, 차량의 상품성이 향상되고, 브레이크 패드를 최적의 교체시기에 교체하여 줄 수 있어서 브레이크 패드의 사용 수명을 연장시킬 수 있고, 이를 통해 브레이크 패드의 보수비용도 절감할 수 있으며, 브레이크 패드를 적절히 교체해 주지 못하여 제동 거리가 연장됨에 따른 교통사고의 위험도 예방할 수 있는 등의 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 패드 마모 지시판을 갖춘 브레이크 패드의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 브레이크 패드 마모 경고장치의 구성도이다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명에 따른 브레이크 패드 마모 경고장치의 구성이 도시되어 있는 바, 즉 본 발명의 실시예로서 전자기식 브레이크의 전자제어유닛(EMB ECU(Electronic Control Unit))의 입력단에는 제동력을 감지하는 제동력 센서(11)와 모터의 회전 위치를 감지하는 위치센서(12)가 각각 접속되어, 상기 제동력 센서(11)에서 감지한 제동력과 상기 위치센서(12)에서 감지한 모터의 회전 위치가 각각 입력된다.

상기 전자제어유닛(ECU)은 내장된 프로그램에 따라 상기 제동력 센서(11)와 위치센서(12)에서 각각 입력된 정보를 기반으로 브레이크 패드의 마모 상태를 연산한다.

상기와 같이 연산된 정보는 클러스터(13)에 설치한 표시장치(14)를 통해 브레이크 패드의 마모 상태를 운전자에게 용이하고 편리하게 인지시킬 수 있고, 혹은 브레이크 패드의 교체가 필요한 시기가 도래된 것으로 판단되면 경보기(15)를 통해 운전자에게 경보음으로 인지시킬 수 있으며, 상기 표시장치(14)와 경보기(15)를 동시에 사용할 수 있다.

상기 표시장치(14)는 브레이크 패드의 사용 가능한 상태를 단계적인 눈금으로 표시하는 공지의 디스플레이 장치로 구현할 수 있고, 브레이크 패드가 완전히 마모되었을 때에 점멸하여 운전자에게 주의를 환기시킬 수 있다.

상기 전자제어유닛(ECU)은 내장된 프로그램에 따라 브레이크 패드의 마모 상태를 연산하게 되는 바, 그 연산 알고리즘은 다음과 같다.

즉 캘리퍼 바디의 강성을 K1, 마찰재인 브레이크 패드의 강성을 K2, 디스크의 강성을 K3라 하면, 이들은 직렬로 연결되어 있으므로, 전체 강성 K는 1/K = 1/K1 + 1/K2 + 1/K3 + ... 으로 계산된다.

상기 브레이크 패드는 마모됨에 따라 그 강성 K2가 증가하게 되고, 이에 따라 전체 강성 K도 증가하게 된다.

상기와 같이 강성(K)이 변화하면 그에 따른 제동 모터의 회전량의 변화를 산출하여 판단할 수 있다.

예컨대 브레이크 패드가 신제품이었을 때의 제동 클램핑력 F를 발생시키기 위한 제동 모터의 회전량을 a라 하면, 브레이크 패드가 마모되었을 때에 동일한 클램핑력 F를 발생시키기 위한 제동 모터이 회전량을 b라 하면, 상기와 같이 시스템 전체의 강성이 증가했기 때문에 a ?? b게 된다.

이와 같은 원리로 브레이크 패드의 마모량을 산출할 수 있으며, 브레이크 패드의 완전 마모 상태뿐만 아니라 현재의 브레이크 패드의 두께도 산출할 수 있게 된다.

즉 시스템의 강성이 K이고, 기어비가 N이며, 제동 모터에 의해 구동되는 스핀들의 피치가 P일 때에, 클램핑력 F를 발생시키기 위해 필요한 모터의 필요 회전수 NR은 다음과 같다.

상기 스핀들에 의해 이동되어 브레이크 패드를 가압하는 피스톤의 필요 이동량을 D라 하면, D = F/K이므로, 상기 스핀들의 필요 회전량은 NSR = F/(P * K)가 되고, 여기에 기어비 N을 곱하면 모터의 필요 회전량 NR = (F * N)/(P * K)가 된다.

상기와 같은 모터의 필요 회전량(NR)의 관계식에서 브레이크 패드가 마모되어 시스템의 강성 K가 증가했을 때에 동일한 제동력(클램핑력 F)을 얻기 위한 모터의 필요 회전량 NR은 감소하게 된다.

그런데 전자기식 브레이크 시스템(EMB)에서는 제동력을 감지하는 제동력 센서와 모터의 회전 위치를 감지하는 위치센서가 각각 구비되어 있으므로, 전자기식 브레이크의 전자제어유닛(EMB ECU)이 제동 모터에 제어전류를 인가하여 차량을 제동할 때에 상기 제동력 센서로 동일한 제동력이 발생되게 모터를 제어할 수 있고, 그때에 상기 모터의 회전 위치는 위치센서를 통해 감지할 수 있으므로, 브레이크 패드의 마모 상태에 따라 상기 전자제어유닛(ECU)은 모터의 필요 회전량(NR)의 변화를 감지할 수 있게 된다.

상기 모터의 필요 회전량 NR에 대한 관계식에서 브레이크 패드의 마모로 인해 모터의 필요 회전량(NR)의 변화를 전자제어유닛이 감지하게 되면, 그에 따른 강성(K)의 변화를 상기 관계식으로부터 산출할 수 있게 된다.

상기와 같이 강성(K)의 변화를 전자제어유닛이 산출한 경우에, 브레이크 패드의 마모량에 따른 강성(K)의 변화를 시험을 통해 데이터 맵으로 만들어서 전자제어유닛에 내장시켜 두거나 혹은 관련 인자에 대한 상관관계를 확보하여 내장시켜두면, 브레이크 패드의 마모에 따른 강성(K)의 변화에 대응하는 브레이크 패드의 마모량을 상기 데이터 맵이나 상관관계로부터 용이하게 얻을 수 있으며, 이렇게 얻어진 브레이크 패드의 마모량에 상응하는 신호를 상기 전자제어유닛이 상기 표시장치(14)에 인가하여 줌으로써, 운전자는 브레이크 패드의 현재 마모 상태를 상기 표시장치(14)를 통해 용이하게 인지할 수 있다.

또한 상기 표시장치(14)를 통해 브레이크 패드의 마모 상태를 인지하는 이외에도 브레이크 패드가 완전히 마모되었을 때에 상기 전자제어유닛이 상기 경보기에 작동신호를 인가하여 경보기(15)가 작동되게 함으로써, 운전자에게 브레이크 패드의 완전 마모 상태를 용이하게 인지시킬 수 있다.

11-제동력 센서 12-위치센서
13-클러스터 14-표시장치
15-경보기

Claims (4)

1. 시스템 강성의 변화에 따른 브레이크 패드의 대응하는 마모량을 데이터 맵으로 내장하거나 혹은 상기 강성의 변화에 따른 브레이크 패드의 대응하는 마모량의 상관관계를 저장하고, 상기 시스템 강성의 변화를 동일한 제동력을 발생시키기 위한 모터의 필요 회전량의 변화를 통해 산출하여 그에 상응하는 신호를 발생시키는 전자제어유닛과; 상기 전자제어유닛의 신호를 인가받아 상기 브레이크 패드의 마모 상태를 표시하는 표시장치를 갖춘 차량의 브레이크 패드 마모 경고장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 전자제어유닛은 NR = (F * N)/(P * K)의 관계식을 이용하여( NR은 모터의 필요 회전량, F는 클램핑력, N은 기어비, P는 피치, K는 시스템 강성) 상기 시스템 강성의 변화를 산출하도록 된 것을 특징으로 하는 차량의 브레이크 패드 마모 경고장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 표시장치는 상기 브레이크 패드의 마모 상태를 단계적인 눈금을 통해 표시하고, 상기 브레이크 패드가 완전히 마모되었을 때는 점멸하는 것을 특징으로 하는 차량의 브레이크 패드 마모 경고장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 브레이크 패드가 완전히 마모되었을 때에 상기 전자제어유닛으로부터 신호를 인가받아 경보음을 발하는 경보기가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 차량의 브레이크 패드 마모 경고장치.

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