KR20190073495A - 차량 유압 브레이크 시스템 - Google Patents

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오비크 레오나르도비치 마크얀
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Abstract

차량 유압 브레이크 시스템은 브레이크액을 공급하는 유압 저장소를 구비하는 마스터 브레이크 실린더, 제어 풋 페달, 및 각 바퀴의 작동 브레이크 실린더에 연결된 진공 부스터를 포함한다. 상기 브레이크 시스템에는 적어도 뒷바퀴의 작동 브레이크 실린더 전방에 장착된 비상 제동 어셈블리를 구비한다. 상기 비상 제동 어셈블리는 왕복 작동하는 전기 기구를 포함하며, 유압 실린더의 피스톤에 부착된 로드를 구비한다. 상기 유압 실린더의 유입구는 상기 마스터 브레이크 실린더와 연통되는 파이프 라인에 연결된다. 상기 유압 실린더의 유출구는 상기 작동 브레이크 실린더와 연통한다. 상기 유압 실린더의 상단부에는 상기 전기 기구에 근접한 보상 포트를 구비하며, 상기 보상 포트는 상기 마스터 브레이크 실린더와 연통하는 상기 파이프 라인에 연결된다. 상기 비상 제동 어셈블리의 유압 실린더의 저부는 상기 작동 브레이크 실린더의 최상위 높이보다 낮지 않게 배치된다.

Description

차량 유압 브레이크 시스템
본 발명은 수송 차량 공학 분야에 관한 것이다.
종래 기술은 상용 제동의 복수의 브레이크 실린더와 연통하는 압력 제공원, 복수의 브레이크 패드, 상기 브레이크 패드와 연통하는 복수의 비상 브레이크 실린더를 포함하며, 상기 비상 브레이크 실린더는 높은 열팽창 계수를 갖는 물질을 함유하고, 논리 블록을 갖는 제어부에 의해 전원에 연결되는 복수의 전기 히터를 구비한다. 브레이크 시스템 상태 및 차륜의 감속률의 모드를 제어하기 위해, 공지된 브레이크 시스템은 적어도 4개의 AND 회로를 포함하는 논리 블록의 출력 리드들에 연결된 적어도 4개의 LED를 포함하는 표시 블록을 구비하며, 상기 출력 리드는 적어도 4개의 채널을 구비한 스위처의 임계값 요소 및 출력 리드에 연결된다. 상기 4채널 스위처의 출력 리드들은 압력 센서들이 구비된 비상 브레이크 요소들에 대응되어 연결되는 반면, 상기 4채널 스위처의 입력 리드들은 고주파 발생기, 증폭기 및 사이리스터, 전원 공급 장치에 연결된다(U.S.S.R. 발명자증 제1757937호. В60Т 13/74).
종래 기술에 공지된 상기 브레이크 시스템은, 높은 열의 팽창계수를 갖는 물질을 구비하는 비상 브레이크 실린더들 및 전기 히터들이 필요할 뿐만 아니라, 표시 블록 및 논리 블록을 포함하는 시스템의 구성이 복잡하기 때문에 신뢰성이 불충분하다는 단점을 갖는다. 이러한 시스템 구성은 자가 제동의 위험을 야기하며, 더운 기후에서 차량을 사용하는 경우에 특히 그러하다.
또한, 종래 기술에 따르면 차량 유압 브레이크 시스템은 제어 페달을 구비하는 마스터 브레이크 실린더를 포함하며, 상기 마스터 브레이크 실린더의 챔버들은 차량의 앞바퀴 및 뒷바퀴의 작동 브레이크 실린더들을 구동하기 위한 드라이브의 2개의 독립적 회로들과 연통한다. 또한, 상기 브레이크 시스템은 신호 회로를 스위칭하기 위한 피스톤을 수용하는 하우징으로 구성되는 전동 유압 신호 장치를 더 포함하며, 상기 전동 유압 신호 장치의 각 단부 챔버는 대응되는 독립 회로와 연통한다. 상기 공지된 브레이크 시스템의 작동 브레이크 실린더는 고장난 브레이크 회로에서 작동 가능한 브레이크 회로로 작동 브레이크 실린더를 전환하기 위해 사용되고 작동 브레이크 실린더들의 비상 구동을 위해 하이드로 발화(hydro-pyrotechnic) 수단을 장착한 비상 스위치 블록을 포함하고 있으며, 양측 회로들이 작동 불능이 될 수 있다. 각 비상 스위치 블록은 부동 피스톤들, 상기 유압 실린더의 단부 챔버들과 연통하는 채널들, 및 작동 브레이크 실린더를 갖는 부동 피스톤 사이의 챔버, 상기 부동 피스톤들 중 하나에 장착된 밸브에 의해 폐쇄되는 브레이크 회로들에 상기 유압 실린더의 단부 챔버들을 연결하기 위한 채널들, 및 상기 전자 유압식 신호 발생 장치의 대응된 리드들에 전기적으로 연결되어 전자기적으로 구동되는 폐쇄 밸브로 구성된다. 작동 브레이크 실린더의 비상 구동 장치의 상기 하이드로 발화 수단은 불꽃 점화 카트리지를 갖는 유압 실린더로 구성되며, 이때 점화 퓨즈는 최대 페달 스트로크시 브레이크 페달에 의해 제어되는 스위치 회로에 연결되는 반면, 상기 유압 실린더의 챔버는 비상 스위치 블록들의 부동 피스톤들 사이에 형성된 챔버와 역류 방지 밸브를 통해 연통된다(U.S.S.R. 발명자증 제1202930호. В60T11/32).
종래 기술에 공지된 상기 차량 유압 브레이크 시스템의 단점은 브레이크 시스템이 복잡한 구성을 갖는다는 것인데, 상기 브레이크 시스템이 마스터 브레이크 실린더와는 별개로, 고장난 브레이크 회로에서 작동 가능한 브레이크 회로로 작동 브레이크 실린더를 전환하기 위해 사용되고 작동 브레이크 실린더들의 비상 구동을 위해 하이드로 발화 수단을 장착한 비상 스위치 블록을 포함하고 있으며, 양측 회로들이 작동 불능이 될 수 있다. 또한, 각각의 비상 스위치 블록은 부동 피스톤들을 갖는 유압 실린더, 및 전자기적으로 구동되는 폐쇄 밸브로 구성되며, 상기 전자기적 밸브 구동은 상기 전자 유압 신호 장치에 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 공지된 유압 브레이크 시스템은 시스템 구성을 복잡하게 하는 하이드로 발화 수단을 포함하며, 사용된 발화 카트리지를 재장착해야 하기 때문에 시스템 유지 보수와 관련된 문제점을 증가시킨다. 또한, (파이프 라인의 손상 또는 분해 등으로 인한) 소정의 이유로 메인 유압 또는 예비 유압 드라이브가 작동하지 않을 경우에, 시스템 구성의 신뢰성이 불충분하기 때문에 상기 브레이크 시스템이 작동 불능이 될 수 있다. 기술적으로, 본 발명과 가장 유사하다고 볼 수 있는 종래 기술로부터 공지된 브레이크 시스템은 유압식으로 구동되는 브레이크 시스템이다(Legkovye Avtomobily 저널 제5 개정 확장판 “The Manual on Training ≪B≫ Category Vehicle Drivers”. K.S. Shestopalov 저. 모스코바. DOSAAF 출판. U.S.S.R., 1984. p.p. 149-151). 종래 기술에 공지된 동종의 차량 유압 브레이크 시스템은 작동 브레이크 시스템의 페달, 마스터 브레이크 실린더, 브레이크액을 공급하는 유압 저장소, 차량 후륜의 유압 회로에 존재하는 진공 부스터와 압력 조절기, 파이프 라인들과 플렉서블 라인들, 주차 브레이크 시스템 구동 장치의 레버들, 이퀄라이저, 케이블들, 브레이크 패드 해제 레버들, 및 후륜 제동 장치들을 포함한다. 작동 브레이크 시스템의 유압 구동 장치는 개별 동작을 생성하도록 배치된다. 통상적인 풋 페달에 의해 작동되는 이러한 유압 구동 장치는 차량의 앞바퀴 및 뒷바퀴의 각 제동 장치에 개별적으로 작용한다.
개별적인 유압 구동 장치를 제공함으로써, (차량의 앞바퀴 또는 뒷바퀴 중 하나를 작동시키는 작용을 하는) 유압 유체 파이프 라인의 일측 회로에 밀봉 손실이 발생하면 차량이 감속하는 것이 보장된다.
이러한 공지된 브레이크 시스템에서, 상용 제동의 풋 페달은, 상기 케이싱 상부에 장착되며 상기 브레이크 실린더 챔버와 유체 연통하도록 배치된 브레이크액 공급 저장소를 구비하는 케이싱을 갖는 마스터 브레이크 실린더의 피스톤 챔버 내에 배치된, 푸셔에 결합된다. 파이프 라인으로 인해, 상기 마스터 브레이크 실린더는 차륜 각각의 작동 브레이크 실린더와 유체 연통한다. 상기 작동 브레이크 실린더는 결합 스프링에 의해 서로 결합된 브레이크 패드들과 상호 작용할 수 있도록 배치된 피스톤들을 포함한다. 상기 브레이크 패드들은 브레이크 드럼과 상호 작용할 수 있는 위치에 배치된다. 압력을 증가시키기 위해, 상기 시스템은 진공 부스터 및 차량 뒷바퀴의 유압 구동 장치에서의 압력을 조절하는데 유용한 압력 조절기를 구비한다.
전술한 공지된 유압 브레이크 시스템은, 가령 마스터 브레이크 실린더에서 발생할 수 있는 고장 때문에, 또는 밀봉력 상실, 물리적 해체 또는 유압 시스템의 손상으로 인한 브레이크액이 누출되는 경우 때문에, 또는 브레이크 시스템의 유압 구동 장치의 두 회로를 구성하는 파이프들의 손상 때문에 상기 차량 유압 브레이크 시스템이 작동 불능이 되면서 비상 상황에서 차량을 정지시킬 수 없게 되므로, 도로 주행 안전성이 낮아진다는 커다란 단점이 있다. 이 경우, 운전자는 이동하는 차량을 멈출 수 없으며, 전술한 내용의 결과, 도로에서 비상 상황이 발생할 수 있다.
본 발명의 브레이크 시스템은 이동하는 차량의 신속한 감속을 도모하며, 비상 상황시 차량 제동의 효과를 높이면서도 도로에서의 차량 운행의 안전을 향상시키도록 설계된다. 향상된 신뢰성으로 인해 도로 주행의 안전성을 높이고, 긴급 상황시 제동의 실효성을 높히는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 목적은 비상 상황에서 차량의 감속에 대한 신뢰성과 효율성을 모두 증가시킴으로써 도로 주행 안전성을 향상시키는 것이다.
상기와 같은 목적은 구현하기 위해, 브레이크액을 공급하는 유압 저장소를 구비하는 마스터 브레이크 실린더, 제어 풋 페달, 및 메인 파이프 라인에 의해 각 바퀴의 작동 브레이크 실린더에 연결된 진공 부스터를 포함하는 차량 유압 브레이크 시스템이 제공된다.
상기 시스템은 적어도 뒷바퀴의 작동 브레이크 실린더 전방에 장착되는 비상 제동 어셈블리를 더 구비한다. 상기 비상 제동 어셈블리는 왕복 작동하며 로드를 구비하는 전기 기구를 포함한다. 상기 로드는 유입구 및 유출구를 구비하는 상부를 갖는 유압 실린더의 피스톤에 부착된다. 상기 유입구는 상기 메인 파이프 라인에 연결되고, 상기 유출구는 상기 작동 브레이크 실린더와 연통한다. 이때, 상기 유압 실린더의 상기 상부는 상기 전기 기구에 근접한 보상 포트를 가지며, 상기 보상 포트는 상기 메인 파이프 라인과 연통하는 부가적인 파이프 라인을 수용한다.
또한, 본 발명의 목적은 비상 제동 어셈블리의 유압 실린더의 케이싱의 저부를 상기 작동 실린더의 상부 높이보다 낮지 않게 배치함으로써 구현된다.
마스터 브레이크 실린더의 작동 가능성, 무결성, 및 브레이크 시스템 전반의 누수 방지성에 관계없이, 긴급 제동을 위해 차량 계기판의 제어 버튼을 눌러 활성화된 비상 제동 어셈블리를 유압 브레이크 시스템에 제공하면, 브레이크액이 시스템 내에 존재하고 누출의 결과로 브레이크액이 부족한 경우에 또는 파이프 라인이 해체되거나 손상을 입은 경우에 차량 운전자가 차량을 효과적으로 비상 감속할 수 있도록 한다. 이는 차량 신뢰성 및 도로 주행 안전에 많은 기여를 한다.
상기 비상 제동 어셈블리는 뒷바퀴의 작동 브레이크 실린더들의 전방 및 모든 바퀴의 작동 브레이크 실린더들 전방에 장착함으로써, 비상 상황에서 차량의 감속에 대한 신뢰성과 효과성을 더욱 높일 수 있다.
유압 실린더에 유입구 및 유출구를 형성함으로써, 마스터 브레이크 실린더와 작동 브레이크 실린더를 연통시키는 파이프 라인에 비상 제동 어셈블리를 부착할 수 있으며, 기계 부품의 차이에 관계없이 모든 유형의 브레이크 시스템에 적용될 수 있다.
어떠한 경우에도 작동 브레이크 실린더 내의 브레이크액의 압력을 발생시키기 위해 유압 실린더 피스톤을 전기 기구의 로드에 부착하면, 비상 제동의 신뢰성과 효과성을 향상시킬 수 있다.
마스터 브레이크 실린더와 연통하는 파이프 라인에 연결된 보상 포트를 제공함으로써, 유압 실린더가 움직이는 동안 유압 실린더의 로드 단부 영역에 부압이 가해지는 것을 방지할 수 있다. 이는 비상 제동 어셈블리와 전체 브레이크 시스템의 보다 안정적인 작동을 도모할 수 있다.
유압 실린더의 케이싱 상단 부분에 유입구와 보상 포트를 모두 형성하여 브레이크액의 손실을 방지함으로써, 전체 브레이크 시스템이 더욱 신뢰성을 구비할 수 있다.
또한, 유압 실린더의 케이싱의 저부를 작동 브레이크 실린더의 최상위 높이보다 낮지 않게 배치함으로써, 파이프 라인 해체되는 경우 브레이크액 손실을 회피함으로써, 브레이크 시스템 전체의 신뢰성에 더 많은 기여를 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 브레이크 시스템의 작동 원리를 개략적으로 도시한다.
도 2는 아이들 상태에 있는 비상 제동 어셈블리를 도시한다.
도 3은 비상 상황(마스터 브레이크 실린더에 고장이 발생하는 경우 등)에서의 비상 제동 어셈블리를 도시한다.
도 4는 시스템 내에 유압 구동 파이프가 손상되고 브레이크액이 완전히 손실된 경우에 따른 비상 제동 어셈블리의 작동 상태를 도시한다.
차량 유압 브레이크 시스템은 스프링으로 보조된 풋 브레이크 페달(2)에 진공 부스터(3)를 통해 연결된 마스터 브레이크 실린더(1)로 구성되며, 상기 마스터 브레이크 실린더 상에는 브레이크액을 공급하는 유압 저장소(4)가 장착된다. 상기 마스터 브레이크 실린더(1)는 파이프 라인(5)을 통해 각 바퀴(7)의 작동 브레이크 실린더(6)와 유체 연통하도록 구성된다.
각 바퀴(7)의 상기 작동 브레이크 실린더(6) 전방에는, 왕복 작동하도록 설계된 전기 기구(8) 및 유압 실린더(9)를 포함하는 비상 제동 어셈블리가 배치된다. 보다 효과적인 제동을 위해, 상기 비상 제동 어셈블리는 4개의 바퀴(7) 각각의 상기 작동 브레이크 실린더(6)의 전방에 장착될 수 있다.
상기 유압 실린더(9)는 상기 전기 기구(8)와 기밀되어 연통된다. 상기 전기 기구(8)의 로드(10)는 유압 실린더(9)의 피스톤(11)에 부착된다(도 2). 상기 유압 실린더(9)의 케이싱의 상단에는 마스터 브레이크 실린더(2)와 연통하는 파이프 라인(5)을 수용하는 유입구(12)가 형성된다(도 1). 또한, 상기 유압 실린더(9)의 상기 케이싱의 상단에는 추가적인 파이프 라인(14)을 통해 상기 파이프 라인(5)과 연통하는 보상 포트(13)가 형성된다. 상기 보상 포트(13)는 상기 전기 기구(8)에 근접하여 상기 유압 실린더(9)의 상기 케이싱 내에 형성된다. 상기 유압 실린더(9)의 단부에는 각 뒷바퀴(7)의 상기 작동 유압 실린더(6)를 수용하는 유출구(15)가 구비된다.
상기 비상 제동 어셈블리의 상기 유압 실린더(9)의 상기 케이싱의 저부는 작동 실린더(6)의 상부 높이보다 낮지 않게 배치된다(도 2).
차량의 계기판(미도시)은 상기 비상 제동 어셈블리를 제어하기 위한 누름 버튼(16)을 구비한다.
각각의 바퀴(7)의 작동 브레이크 실린더(6)는 결합 스프링(19)에 의해 서로 결합된 브레이크 패드들(18)과 상호 작용할 수 있도록 장착된 피스톤들(17)을 포함한다(도 1). 상기 브레이크 패드들(18)은 각 바퀴(7)의 브레이크 드럼(20)과 상호 작용할 수 있도록 배치된다.
파이프 라인들(5), 마스터 브레이크 실린더(1)의 챔버들, 유압 실린더(9) 및 모든 작동 실린더들(6)은 유압 보관소(4)로부터 나오는 브레이크액을 수용하여 상기 브레이크액을 공급한다.
차량 유압 브레이크 시스템은 다음과 같은 방식으로 작동한다.
제동 중에, 운전자가 마스터 실린더(1)를 통해 페달(3)에 압력을 가하면, 상기 브레이크액은 각 바퀴(7)의 파이프 라인들(5) 및 작동 실린더(6)로 이동된다(도 1). 각 뒷바퀴(7)의 작동 브레이크 실린더(6)는 유압 실린더(9)의 구멍(12, 15)을 통해 유입되는 브레이크액을 수용한다(도 2). 아이들 상태에서, 유압 실린더(9) 내의 피스톤(11)은 전기 기구(8)에 근접하여 배치된다. 유압 실린더(9)의 챔버는 로드 단부 영역을 채우면서 추가적인 파이프 라인(14)을 따라 흐르는 브레이크액을 수용한다(도 2).
상기 브레이크액은 각 바퀴의 작동 브레이크 실린더(6) 내에 수용됨으로써 피스톤(17)을 이동시키며, 이러한 이동으로 인해 브레이크 패드들(18)이 브레이크 드럼(20)에 대해 가압된다. 브레이크 패드들(18)과 브레이크 드럼(20) 사이의 간극이 사라지면, 브레이크액은 마스터 브레이크 실린더(1)로부터 작동 브레이크 실린더(6)로 이동할 수 없게 된다. 페달(3)에 가해지는 가압력을 더 증가 시키면 브레이크 시스템 내의 브레이크액의 압력이 증가하게 되어, 모든 바퀴(7)에 대한 동시 제동이 활성화된다.
페달(3)에 가해지는 힘이 클수록 마스터 브레이크 실린더(1)에 의해 생성된 압력이 유체에 크게 작용하고, 각 작동 브레이크 실린더(6)의 피스톤들(17)을 통해 브레이크 패드(18) 상에 힘이 크게 작용한다. 페달(3)에 압력이 작용하지 않게 되면, 상기 모든 구성요소들은 원위치로 복귀하고, 압축된 스프링들(19)이 브레이크 패드들(18)을 브레이크 드럼들(20)로부터 후퇴시킨다. 작동 브레이크 실린더들(6)의 피스톤들(17)은 서로 접근하여 각 브레이크 실린더(6)로부터 마스터 브레이크 실린더(1)로 브레이크액을 이동시킨다.
긴급 상황에서, 예컨대, 마스터 브레이크 실린더(1)의 고장으로 차량의 메인 브레이크가 고장난 경우(도 3), 또는 전체 유압 브레이크 시스템의 밀봉 해제 또는 파이프 라인(5)의 손상으로 인해 브레이크액 누출이 발생한 경우(도 4)에는, 브레이크 실린더(6) 내에 압력이 존재하지 않아 제동이 수행되지 않을 수 있다. 이러한 특별한 경우, 운전자는 제어 버튼(16)을 눌러 전기 기구(8)를 작동시킨다. 상기 전기 기구(8)의 로드(10)는 유압 실린더(9)의 피스톤(11)을 이동하도록 구성된다. 이러한 이동 중에, 상기 유압 실린더(9)의 상기 피스톤(11)이 유입구(12)를 덮는 동안, 파이프 라인(5)으로부터 추가의 파이프 라인(14)을 통해 보정 포트(13)를 경유하여 유입되는 상기 브레이크액(또는 기체)은 유압 실린더(9)의 로드 단부(8)에 도달함으로써, 전기 기구(8) 및 피스톤(11) 사이의 유압 실린더(9)의 챔버 내에 진공이 발생하는 것을 방지하게 된다. 유압 실린더(9)에 잔존하는 상기 브레이크액은 피스톤(11)의 압력하에 유출구(15)를 통해 작동 브레이크 실린더(6) 내부로 이동한다.
상기 브레이크액은 각 바퀴(7)의 작동 브레이크 실린더(6) 내에 수용됨으로써 피스톤(17)을 이동시키며, 이러한 이동으로 인해 브레이크 패드들(18)이 브레이크 드럼(20)에 대해 가압되고, 이러한 특별한 이유로 인해 긴급 제동이 발생한다.
본 발명의 차량 유압 브레이크 시스템은 ABS 시스템이 구비되거나 구비되지 않은 차량에 장착하는 경우에 유용하다. 본 발명의 시스템은 전기적으로 구동되는 정차(주차) 브레이크 또는 핸드 브레이크를 대체하는 데 매우 적합하다.
본 발명의 차량 유압 브레이크 시스템은, 차량에 적용되는 브레이크 유형(디스크식 또는 드럼식 브레이크)에 관계없이, 유압식 제동 시스템이 장착된 모든 차량에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명의 브레이크 시스템에 따르면, 차량 설계에 어떠한 변형도 가하지 않고도 차량 정비소에서 현재 작동중인 차량에 비상 제동 어셈블리를 설치할 수 있다. 본 발명의 브레이크 시스템의 구조에 따르면, 유압 회로의 브레이크액의 손실을 포함하여 메인 브레이크의 오작동으로 인한 어떠한 비상 상황에서도 차량을 감속시킬 수 있으며, 도로 상의 비상 상황을 회피할 수 있으므로, 도로 주행 안전에 많은 효용이 있다.
1: 마스터 브레이크 실린더 2: 페달
3: 진공 부스터 4: 유압 저장소
5: 파이프 라인 6: 작동 브레이크 실린더
7: 바퀴 8: 전기 기구
9: 유압 실린더

Claims (2)

  1. 브레이크액을 공급하는 유압 저장소를 구비하는 마스터 브레이크 실린더, 제어 풋 페달, 및 각 바퀴의 작동 브레이크 실린더에 메인 파이프 라인에 의해 연결된 진공 부스터를 포함하는 차량 유압 브레이크 시스템으로서,
    적어도 뒷바퀴의 상기 작동 브레이크 실린더 전방에 장착되는 비상 제동 어셈블리들을 구비하고, 상기 비상 제동 어셈블리는 왕복 작동하는 전기 기구를 포함하며 로드를 구비하고, 상기 로드는 유입구 및 유출구를 구비하는 상부를 갖는 유압 실린더의 피스톤에 부착되고, 상기 유입구는 상기 메인 파이프 라인에 연결되고, 상기 유출구는 상기 작동 브레이크 실린더와 연통하되, 상기 유압 실린더의 상기 상부는 상기 전기 기구에 근접한 보상 포트를 가지며, 상기 보상 포트는 상기 메인 파이프 라인과 연통하는 부가적인 파이프 라인을 수용하는 것을 특징으로 하는 차량 유압 브레이크 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비상 제동 어셈블리의 상기 유압 실린더의 케이싱의 저부는 상기 작동 제동 실린더의 상부 높이 이상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량 유압 브레이크 시스템.
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