KR20210036529A - 차량의 경사로 밀림 방지 장치 - Google Patents

차량의 경사로 밀림 방지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 경사로 밀림 방지 장치에 관한 것으로서, 경사로에서 시동 오프 후 정차 내지 주차 중에도 차량 밀림을 감지 및 방지할 수 있고, 차량 밀림이 발생할 경우 차량 외부의 운전자에게 알려줄 수 있는 차량의 경사로 밀림 방지 장치를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 경사로에서 시동 오프 상태인 차량의 밀림이 발생하여 차량의 휠이 노면을 구르면서 회전할 때 차량 휠의 회전력을 전달받아 전기에너지를 생성하는 자가 발전 장치; 상기 자가 발전 장치가 생성하여 공급하는 전기에너지에 의해 웨이크 업 되어 차량 ACC 전원의 활성화 및 차량 전원의 온(on) 상태가 되도록 하고, 차량의 추가적인 밀림을 방지하기 위한 제어신호를 출력하는 제어기; 및 상기 차량 전원의 온 상태에서 상기 제어기가 출력하는 제어신호에 따라 작동하여 제동력을 생성 및 차륜에 인가하는 공압 브레이크 시스템을 포함하는 차량의 경사로 밀림 방지 장치가 개시된다.

Description

차량의 경사로 밀림 방지 장치{System for preventing backward moving of vehicle on slope road}
본 발명은 차량의 경사로 밀림 방지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량이 경사로에서 정차 내지 주차하였을 때 차량 밀림을 방지할 수 있는 차량의 경사로 밀림 방지 장치에 관한 것이다
알려진 바와 같이, 트럭이나 버스와 같은 상용차에는 압축공기를 이용하여 제동력을 생성하는 공압 브레이크 시스템이 주로 장착되고 있다.
공압 브레이크 시스템은 유압 브레이크 시스템에 비해 견고하면서 정비하기가 용이하여 상용차에서 널리 사용되고 있는데, 컴프레서로 압축공기를 생성하여 탱크에 저장한 뒤 이용한다.
공압 브레이크 시스템이 장착된 상용차에서 주 브레이크뿐만 아니라 주차 브레이크도 압축공기를 이용하여 제동력을 생성하는데, 운전자가 주차레버를 당기게 되면 주차 공기탱크(parking air tank)에 저장된 압축공기가 브레이크 실린더의 주차 챔버에 공급되지 못하게 된다.
결국, 브레이크 실린더의 주차 챔버에서 공기가 빠진 상태로 주차 스프링의 힘에 의해 푸시로드(push rod)가 작동하여 차량 휠을 고정하게 되고, 이로써 주차 제동이 이루어진다.
반대로, 운전자가 주차레버를 해제하면 주차 공기탱크에 저장된 압축공기가 브레이크 실린더의 주차 챔버에 공급되고, 결국 주차 챔버 내 압축공기의 압력에 의해 푸시로드와 주차 스프링이 복귀되어 주차 제동이 해제된다.
한편, 도 1에 예시한 바와 같이 차량이 경사로에 정차 내지 주차하고 있을 때 차량이 뒤로 밀릴 수 있는데, 이를 방지하기 위해 경사로 밀림 방지 장치가 적용되고 있다.
경사로 밀림 방지 장치는 경사로에서 차량이 정차 내지 주차한 상태일 때 제어기가 차량 밀림을 감지하면 차량 휠에 제동력이 인가되도록 하여 차량이 밀리는 것을 방지한다.
이때, 상용차의 경우 공압 브레이크 시스템을 이용하여 경사로에서 차량이 밀리지 않도록 각 휠에 제동력을 인가하게 된다.
그러나, 기존의 차량 밀림 방지 장치는 전원이 제어기에 인가된 상태에서만 차량 밀림 감지가 가능하기 때문에 차량이 정차되어 시동이 오프된 뒤에는 전원이 제어기에 인가되지 않아 밀림 방지 기능이 작동하지 않는다.
따라서, 경사로에서 차량 주차 상황임에도 운전자가 주차레버를 조작하지 않았거나 주차레버가 의도하지 않게 풀린 경우 차량 밀림이 발생하더라도 대처가 불가하고, 특히 차량에 운전자가 탑승해 있지 않은 경우 차량 밀림이 계속되어 대형 사고로 이어질 수 있다.
이에 대해 별도의 상시 전원을 장착하여 주차 후 시동 오프 상태라 하더라도 제어기가 배터리 전력을 계속해서 인가받아 차량 상태를 모니터링하도록 하는 것이 가능하나, 이 역시 장시간 주차시에는 배터리 방전으로 인해 대응이 불가할 수 있다.
또한, 종래의 차량 밀림 방지 장치에서는 압축공기를 생성하는 컴프레서의 고장이나, 밀림 작동을 위해 압축공기의 공급을 제어하는 밸브류 등의 장시간 발열에 대한 대응 방안이 없는 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 경사로에서 시동 오프 후 정차 내지 주차 중에도 차량에서 밀림을 감지 및 방지할 수 있고, 특히 시동 오프 후 운전자가 차량에 탑승해 있지 않은 상태에서 제어기가 차량 밀림을 감지할 수 있도록 하여 차량을 안전하게 정차시킬 수 있는 차량의 경사로 밀림 방지 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 차량 밀림이 발생할 경우 차량 외부에 있는 운전자에게 알려주어 운전자가 신속히 대응할 수 있도록 지원하고, 방전으로 인한 배터리 저전압시나 컴프레서의 고장 또는 밸브류의 발열시에도 차량 밀림에 대응할 수 있는 개선된 밀림 방지 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 경사로에서 시동 오프 상태인 차량의 밀림이 발생하여 차량의 휠이 노면을 구르면서 회전할 때 차량 휠의 회전력을 전달받아 전기에너지를 생성하는 자가 발전 장치; 상기 자가 발전 장치가 생성하여 공급하는 전기에너지에 의해 웨이크 업 되어 차량 ACC 전원의 활성화 및 차량 전원의 온(on) 상태가 되도록 하고, 차량의 추가적인 밀림을 방지하기 위한 제어신호를 출력하는 제어기; 및 상기 차량 전원의 온 상태에서 상기 제어기가 출력하는 제어신호에 따라 작동하여 제동력을 생성 및 차륜에 인가하는 공압 브레이크 시스템을 포함하는 차량의 경사로 밀림 방지 장치를 제공한다.
이로써, 본 발명에 따른 차량의 경사로 밀림 방지 장치에 의하면, 공압 브레이크 시스템이 장착된 상용차가 경사로에서 시동 오프 후 정차 내지 주차하고 있을 때, 의도하지 않은 차량 밀림을 신속히 감지하여 추가 밀림 발생을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
특히, 시동 오프 후 운전자가 차량에 탑승해 있지 않은 상태에서도 제어기가 차량 밀림을 감지하여 차량을 안전하게 정차시킬 수 있으며, 경사로에서 시동 오프 후 운전자가 탑승하지 않은 주차 상태에서 운전자가 주차레버를 조작하지 않았거나 주차레버가 잘못 해제된 상황에서도 차량 밀림을 최소화 내지 방지할 수 있게 된다.
또한, 운전자 미탑승 상태에서 차량 밀림이 발생할 경우 차량 외부에 있는 운전자에게 알려주어 신속히 대응할 수 있도록 지원할 수 있고, 방전으로 인한 배터리 저전압시나 컴프레서의 고장 또는 밸브류의 발열시에도 차량 밀림에 대응할 수 있게 된다.
도 1은 경사로에서 차량 밀림이 발생할 수 있는 상태를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 경사로 밀림 방지 장치를 도시한 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 경사로 밀림 방지 장치 중 자가 발전 장치를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 경사로 밀림 방지 장치 중 자가 발전 장치의 발전기와 톤휠이 분리된 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 경사로 밀림 방지 장치가 작동하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 차량 밀림 방지를 위한 과정 중 노멀 모드와 페일세이프 모드의 작동을 구분하여 나타낸 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 차량의 경사로 밀림 방지 장치에 관한 것으로서, 차량이 경사로에서 정차 내지 주차하였을 때 차량 밀림을 방지할 수 있는 차량의 경사로 밀림 방지 장치를 제공하고자 하는 것이다.
특히, 본 발명은 경사로에서 시동 오프 후 정차 내지 주차 중에도 차량에서 밀림을 감지 및 방지할 수 있고, 특히 시동 오프 후 운전자가 차량에 탑승해 있지 않은 상태에서 제어기가 차량 밀림을 감지할 수 있도록 하여 차량을 안전하게 정차시킬 수 있는 차량의 경사로 밀림 방지 장치를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 차량 밀림이 발생하는 경우 차량 외부에 있는 운전자에게 알려주어 운전자가 신속히 대응할 수 있도록 지원하고, 방전으로 인한 배터리 저전압시나 컴프레서의 고장 또는 밸브류 발열시에도 차량의 밀림에 대응할 수 있는 밀림 방지 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 차량 전원을 사용할 수 없는 시동 오프(key off) 상태일 때 차량 밀림을 감지하여 추가 밀림을 방지하는 것에 주된 목적이 있으나, 차량 전원을 사용할 수 있는 시동 온(key on) 상태에서도 동일하게 차량 밀림 감지 및 방지 작동이 수행될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 경사로 밀림 방지 장치는 대형 트럭이나 버스와 같이 공압 브레이크 시스템이 장착된 상용차, 즉 컴프레서로 압축공기를 생성하여 탱크에 저장한 뒤 저장된 압축공기를 이용하여 제동력을 생성하는 브레이크 시스템이 장착된 차량에 적용될 수 있는 것이며, 차량 밀림 방지를 위한 제동력을 생성하기 위해 차량에 장착된 상기한 공압 브레이크 시스템이 이용된다.
도면을 참조하여 구성에 대해 설명하면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 경사로 밀림 방지 장치를 도시한 전체 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 경사로 밀림 방지 장치 중 자가 발전 장치를 도시한 구성도이다.
도 3의 상태는 자가 발전 장치(40)의 발전기(41)가 톤휠(6)에 회전력 전달 가능하게 결합된 상태이며, 톤휠(6)이 회전될 때 발전기(41)의 발전 작동이 이루어지고 있는 상태이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 경사로 밀림 방지 장치 중 자가 발전 장치(40)의 발전기(41)와 톤휠(6)이 분리된 상태를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 경사로 밀림 방지 장치는, 차량 정차 중 시동 오프 상태에서 차량 밀림을 방지하고 차량 밀림 감지시 추가 밀림을 방지하기 위해 신속히 차량을 정차시킬 수 있도록 제동력을 생성하여 각 차륜(1,2)에 인가하는 공압 브레이크 시스템을 포함한다.
여기서, 공압 브레이크 시스템은, 압축공기를 생성하는 컴프레서(11), 상기 컴프레서(11)에 의해 생성되어 공급되는 압축공기 중 수분을 제거하는 드라이어(12), 상기 드라이어(12)에 의해 수분이 제거된 압축공기가 저장되는 주차 공기탱크(parking air tank)(13), 전륜 공기탱크(14) 및 후륜 공기탱크(15), 주차레버(20) 및 밸브, 릴레이 밸브(21), 브레이크 실린더(3), 노멀(normal) 압력제어밸브(22,23), 페일세이프(fail safe) 압력제어밸브(19), 그리고 제어기(30)를 포함한다.
상기한 공압 브레이크 시스템의 구성요소들 중 컴프레서(11), 드라이어(12), 주차 공기탱크(13), 전륜 공기탱크(14) 및 후륜 공기탱크(15), 주차레버(20) 및 밸브, 릴레이 밸브(21), 브레이크 실린더(3), 노멀 압력제어밸브(22,23)는 공지의 구성요소라 할 수 있다.
다만, 본 발명에서는 페일세이프 압력제어밸브(19)가 새로이 추가되고, 제어기(30)에 있어서도 개선된 제어 로직이 적용된다.
도면에 상세히 나타내지는 않았으나, 컴프레서(11)와 드라이어(12), 주차 공기탱크(13), 전륜 공기탱크(14)와 후륜 공기탱크(15)는 모두 공기라인(16,17,18)을 통해 연결되고, 이에 컴프레서(11)에 의해 생성된 압축공기가 드라이어(12)를 거친 뒤 각 탱크(13,14,15)에 공급되어 저장될 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 공압 브레이크 시스템에서 차량 밀림을 방지하기 위한 제동력을 생성하여 각 차륜(1,2)에 인가하는 밀림 방지 작동은 제어기(30)가 노멀 압력제어밸브(22,23)와 페일세이프 압력제어밸브(19)를 제어하는 것에 의해 수행될 수 있다.
상기와 같은 공압 브레이크 시스템의 구성요소들은 차량에서 주 브레이크 및 주차 브레이크의 작동을 위한 구성요소들로서, 주차 공기탱크(13)로부터 주차레버(20) 및 밸브, 릴레이 밸브(21)를 거쳐 브레이크 실린더(3)의 주차 챔버(4)까지 압축공기가 공급될 수 있도록 공기라인(16,17,18)이 연결된다.
이때, 주차 공기탱크(13)로부터 압축공기가 공급되는 공기라인(16)의 정해진 위치에 페일세이프 압력제어밸브(19)가 설치된다.
또한, 전륜 공기탱크(14)와 후륜 공기탱크(15)로부터 브레이크 실린더(3)의 주 브레이크 챔버(5)까지 압축공기가 공급될 수 있도록 공기라인(17,18)이 연결되며, 각 공기탱크(14,15)와 브레이크 실린더(3) 사이의 공기라인(17,18)에는 노멀 압력제어밸브(22,23)가 설치된다.
상기 페일세이프 압력제어밸브(19)와 노멀 압력제어밸브(22,23)는 모두 차량 전원을 인가받아 작동하면서 제어기(30)의 제어신호에 따라 제어되는 전자식 제어밸브이다.
이 중에서 페일세이프 압력제어밸브(19)는 주차 공기탱크(13)와 주차레버(20) 사이의 공기라인(16)에 설치될 수 있고, 제어기(30)의 제어신호 및 작동전원 미인가시 주차 공기탱크(13)로부터 주차레버(20)로의 공기라인 통로를 개방하고 있는 노멀 오픈형(normal open type) 밸브가 될 수 있다.
상기 페일세이프 압력제어밸브(19)는 페일세이프 모드에서 차량 밀림을 방지하기 위해 이용되는 밸브로서, 제어기(30)의 제어신호에 따라 작동하여 주차 공기탱크(13)에 저장된 압축공기가 후속 경로로 공급되지 못하도록 주차레버(20)로의 공기라인 통로를 차단하고 주차 공기탱크(13)의 압축공기를 모두 배출하는 배기작동을 하게 된다.
이때, 주차 공기탱크(13)에 저장된 압축공기가 브레이크 실린더(3)의 주차 챔버(4)에 공급되지 못하는 것은 물론, 주차 챔버(4) 내 압축공기가 빠진 상태에서 주차 스프링의 힘에 의해 푸시로드가 작동하여 차량 휠을 고정하게 되므로 주차 제동이 이루어지고, 차량 밀림이 방지될 수 있게 된다.
그리고, 노멀 압력제어밸브(22,23)는 전륜 공기탱크(14)와 전륜(1)의 각 휠에 설치된 브레이크 실린더(3)(주 브레이크 챔버) 사이를 연결하는 공기라인(17), 및 후륜 공기탱크(15)와 후륜(2)의 각 휠에 설치된 브레이크 실린더(3)(주 브레이크 챔버) 사이를 연결하는 공기라인(18)에 각각 설치되고, 제어기(30)의 제어신호 및 작동전원 미인가시 공기라인(17,18) 통로를 차단하고 있는 노멀 클로즈형(normal close type) 밸브가 될 수 있다.
상기 각 노멀 압력제어밸브(22,23)는 노멀 모드에서 차량 밀림을 방지하기 위해 이용되는 밸브로서, 차량 밀림을 감지한 제어기(30)가 제동력 생성을 위해 출력하는 제어신호에 따라 작동하여 전륜 공기탱크(14) 및 후륜 공기탱크(15)와 각 브레이크 실린더(3) 사이의 공기라인(17,18) 통로를 개방한다.
이때, 각 공기탱크(14,15) 내에 저장된 압축공기가 공기라인(17,18)을 통해 해당 브레이크 실린더(3)의 주 브레이크 챔버(5)에 공급될 수 있고, 이로써 주 브레이크에 의한 제동력이 생성되어 전륜(1)과 후륜(2)의 각 휠에 인가될 수 있는바, 이에 차량 밀림이 방지될 수 있게 된다.
본 발명에서 노멀 압력제어밸브(22,23)만을 작동시켜 차량 밀림을 방지하는 노멀 모드는 차량 시동 오프 상태, 주차레버(20) 해제 상태, 브레이크 페달 및 가속페달 미조작 상태, 운전자 미탑승 상태, 차량 밀림 발생 상태의 조건을 모두 만족할 때 진입한다.
반면, 페일세이프 압력제어밸브(19)를 작동시켜 차량 밀림을 방지하는 페일세이프 모드는 차량 시동 오프 상태, 주차레버(20) 해제 상태, 브레이크 페달 및 가속페달 미조작 상태, 운전자 미탑승 상태, 차량 밀림 발생 상태의 조건을 모두 만족하면서, 나아가 방전으로 인한 배터리 저전압 상태이거나, 압축공기를 생성하는 컴프레서(11)의 고장 상태이거나, 노멀 압력제어밸브(22,23)의 작동이 일정 시간 이상 지속되어 밸브 발열이 발생할 수 있는 상태이면, 페일세이프 모드로 진입한다.
상기 브레이크 실린더(3)는 차량에서 전륜(1)과 후륜(2)의 각 휠에 설치되는 것으로, 제동력을 생성하여 각 휠에 인가하도록 구비되고, 공기라인(16,17,18)을 통해 압축공기가 공급될 수 있는 주차 챔버(4) 및 주 브레이크 챔버(5)를 가진다.
통상의 공압 브레이크 시스템에서 운전자가 주차레버(20)를 당기게 되면 주차 공기탱크(13)에 저장된 압축공기가 브레이크 실린더(3)의 주차 챔버(4)에 공급되지 못하게 된다.
결국, 브레이크 실린더(3)에서 주차 챔버(4) 내 압축공기가 빠진 상태로 주차 스프링의 힘에 의해 푸시로드가 작동하여 휠(차륜)을 고정함으로써 주차 제동이 이루어지게 된다.
반대로, 운전자가 주차레버(20)를 해제하게 되면 주차 공기탱크(13)에 저장된 압축공기가 브레이크 실린더(3)의 주차 챔버(4)에 공급되고, 주차 챔버(4) 내 압축공기의 압력에 의해 푸시로드와 주차 스프링이 복귀되어 주차 제동이 해제된다.
또한, 통상의 공압 브레이크 시스템에서, 차량이 시동 온(key on) 상태로 주행하는 동안 운전자가 브레이크 페달을 밟으면, 제어기(30)가 운전자의 브레이크 페달 조작에 따른 신호를 차량 네트워크를 통해 입력받아 노멀 압력제어밸브(22,23)를 개방 작동시킨다.
이로써, 전륜 공기탱크(14)와 후륜 공기탱크(15)에 저장된 압축공기가 브레이크 실린더(3)의 주 브레이크 챔버(5)에 공급될 수 있고, 결국 전륜(1)과 후륜(2)의 각 휠에 제동력을 인가하는 주 브레이크 작동이 이루어지게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 경사로 밀림 방지 장치는, 차량에 설치되어, 경사로에서 시동 오프 상태로 차량 밀림이 발생하여 차량 휠(차륜)이 노면을 구르면서 회전하게 되면, 휠의 회전력을 전달받아 전기에너지를 생성하는 자가 발전 장치(40)를 더 포함하여 구성된다.
본 발명에서 제어기(30)는 자가 발전 장치(40)의 발전 작동시 생성되는 전기에너지를 공급받을 수 있도록 상기 자가 발전 장치(40)에 연결되는데, 기본적으로 시동 온(key on) 상태에서는 제어기(30)가 차량 배터리의 전기에너지를 공급받아 작동한다.
단, 시동 오프(key off) 상태에서 차량 밀림이 발생할 때 제어기(30)는 자가 발전 장치(40)에서 생성되는 전기에너지를 공급받아 웨이크 업(wake up) 될 수 있고, 이에 차량 ACC 전원이 활성화되어, 그 이후에는 제어기(30)를 포함하여 노멀 압력제어밸브(22,23), 비상등과 같은 경고장치(24) 등이 배터리의 전기에너지를 공급받아 작동할 수 있게 된다.
즉, 차량 시동 오프 상태에서 차량 밀림이 발생하여 자가 발전 장치(40)에서 전기에너지가 생성되면, 제어기(30)가 자가 발전 장치(40)로부터 전기에너지를 공급받아 웨이크 업(wake up) 되고, 이후 차량 ACC 전원이 활성화되어 배터리의 전기에너지가 차량에 공급될 수 있는 차량 전원 온(on) 상태가 되는 것이다.
본 발명의 실시예에서, 상기 자가 발전 장치(40)는, 차량에서 휠(차륜)에 연동하여 회전하는 회전체, 상기 회전체에 결합된 상태에서 회전체의 회전력을 전달받아 전기에너지를 생성하는 발전기(41), 및 차량에 설치되어 상기 발전기(41)를 회전체에 회전력 전달 가능하게 결합시키거나 회전체로부터 분리시키는 액추에이터(43)를 포함한다.
여기서, 회전체는 차륜(1,2)에 회전속도를 감지하기 위해 설치되는 톤휠(tone wheel)(6)이 될 수 있고, 또는 차륜(1,2)의 회전시 함께 회전하는 드라이브 샤프트에 회전속도를 감지하기 위해 설치되는 톤휠(6)이 될 수 있다.
상기 발전기(41)는 톤휠(6)에 접촉한 상태일 때 톤휠(6)의 회전력을 전달받아 전기에너지를 생성하도록 구성되는 것으로, 발전기(41)의 구성에 대해서는 도면으로 예시하지는 않았으나, 하우징, 회전축, 코일, 영구자석, 베어링 등을 포함하는 기본 구성이 공지되어 있다.
예를 들면, 상기 발전기(41)는 전기자를 구성하는 회전축(42)을 가지며, 이 회전축(42)은 하우징 내에 베어링에 의해 지지된 상태로 회전 가능하도록 설치되고, 이때 회전축(42)의 적어도 일부, 예컨대 회전축(42)의 단부가 톤휠(6)과 같은 회전체에 회전력 전달 가능하게 결합될 수 있도록 하우징의 외부에 위치된다.
또한, 상기 회전축(42)에는 하우징의 내부에 위치되도록 코일이 일체로 설치되고, 상기 하우징의 내측면에 코일 주변으로 배치되도록 영구자석이 고정 설치된다.
물론, 반대로 회전축(42)에 영구자석이, 하우징의 내측면에 코일이 설치될 수도 있다.
이로써, 발전기(41)의 회전축(42)이 톤휠(6)에 접촉된 상태로 차량 밀림이 발생하여 차륜(1,2)이 회전되면, 톤휠(6)과 회전축(42)이 회전되면서 발전기(41)가 발전 작동하여 전기에너지를 생성하게 된다.
그리고, 발전기(41)의 하우징에는 단자가 설치되고, 발전기의 단자에는 전선이 연결되는데, 상기 전선은 발전기의 단자에서 제어기(30)로 연결되고, 이로써 발전기에서 생성된 전기에너지가 전선을 통해 제어기(30)에 공급될 수 있게 된다.
이와 같이 제어기(30)가 발전기(41)에서 생성된 전기에너지를 전선을 통해 공급받을 수 있으며, 시동 오프 상태에서 발전기(41)는 제어기(30)를 웨이크 업(wake up)하기 위한 전원 역할을 한다.
발전기(41)에서 단자는 코일에 전기적으로 연결되어야 하므로, 발전기의 코일이 하우징 내측면에 설치되는 경우 단자가 코일에 직접 연결될 수 있으나, 발전기(41)의 코일이 회전축(42)에 설치되는 경우 브러쉬와 정류자를 통해 단자와 코일이 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 액추에이터(43)는 차량 전원에 의해 작동하도록 구비되는 것으로, 이는 솔레노이드를 가지는 액추에이터(43), 즉 솔레노이드 액추에이터(43)가 될 수 있고, 차량의 시동 온(key on) 상태일 때 차량 배터리의 전기에너지를 공급받을 수 있도록 구비된다.
구성을 좀더 설명하면, 도면으로 상세하게 예시하지는 않았으나, 액추에이터(43)는 하우징(미도시), 상기 하우징에 전후진 동작하도록 설치되고 발전기(41)에 단부가 결합되는 작동로드(44), 상기 하우징 내부에 설치되고 전원을 인가받아 작동하여 작동로드(44)를 이동시키는 솔레노이드(미도시), 그리고 상기 이동한 작동로드(44)를 복귀시키기 위한 탄성력을 제공하는 스프링(미도시)을 포함할 수 있다.
이러한 솔레노이드 액추에이터(43)의 구성 자체는 공지되어 있으며, 솔레노이드 액추에이터(43)에서 솔레노이드 및 스프링에 의해 작동로드(44)가 전후진 동작할 경우 발전기(41)를 밀고 당겨주는 작용을 하게 된다.
본 발명의 실시예에서, 솔레노이드 액추에이터(43)는 전원이 차단되어 솔레노이드가 작동하지 않을 경우 스프링의 힘에 의해 작동로드(44)가 전방으로 이동해 있는 노멀(normal) 푸시형 솔레노이드 액추에이터(43)가 될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 솔레노이드 액추에이터(43)의 작동로드(44)가 전방으로 이동한 상태는 푸시(push) 상태, 즉 작동로드(44)가 전진하여 발전기(41)를 밀고 있는 상태를 의미한다.
반대로, 솔레노이드 액추에이터(43)의 작동로드(44)가 후방으로 이동한 상태는 풀(pull) 상태, 즉 작동로드(44)가 후진하여 발전기(41)를 당겨주고 있는 상태를 의미한다.
또한, 작동로드(44)의 단부가 발전기(41)에 결합되어 있기 때문에, 작동로드(44)가 전후진 동작함에 따라 발전기(41)가 밀리거나 당겨져 이동하게 되는데, 전진 이동한 푸시 상태의 작동로드(44)에 의해 발전기(41)가 밀려 있게 되면, 발전기(41)의 회전축(42)이 톤휠(6)에 접촉되어 톤휠(6)에서 발전기(41)로 회전력이 전달될 수 있는 상태가 된다.
이 상태에서는 차량이 경사로에서 밀려 휠이 노면을 구르게 될 때 톤휠(6)이 함께 회전되므로 톤휠(6)의 회전력이 발전기(41)의 회전축(42)에 전달되어 발전기(41)에서 전기에너지가 생성될 수 있다.
이와 같이 발전기(41)에서 생성된 전기에너지는 제어기(30)로 공급되며, 결국 발전기(41)에서 공급되는 전기에너지에 의해 제어기(30)가 웨이크 업 될 수 있고, 이후 차량의 ACC 전원이 활성화되어 차량 전원 온(on) 상태가 될 수 있게 된다.
이렇게 차량 전원이 온(on) 상태가 되면, 솔레노이드 액추에이터(43)의 솔레노이드가 차량 ACC 전원, 즉 차량 배터리의 전기에너지를 공급받을 수 있고, 이에 솔레노이드가 작동하면서 작동로드(44)를 후진 이동시키게 된다.
또한, 후진 이동한 풀(pull) 상태의 작동로드(44)에 의해 발전기(41)가 당겨져 있게 되면, 발전기(41)의 회전축(42)이 톤휠(6)로부터 분리된 상태가 되어 회전력 전달이 불가해지며, 발전기(41)의 발전 작동이 이루어질 수 없다.
자가 발전 장치(40)의 작동에 대해 다시 정리하여 설명하면, 노멀 푸시형(normal push type) 솔레노이드 액추에이터(43)는 시동 오프 상태에서 전원이 공급되지 않을 경우 작동로드(44)가 전방으로 이동해 있는 푸시(push) 상태로 있게 된다.
이때, 작동로드(44)에 의해 발전기(41)가 밀려 있는 상태가 되어 발전기(41)의 회전축(42)이 톤휠(6)과 회전력 전달 가능하게 접촉되는 상태가 된다.
따라서, 경사로에 정차된 차량이 시동 오프 상태로 밀리는 상황에서 휠의 구름이 발생하게 되면, 톤휠(6)의 회전력이 발전기(41)의 회전축(42)에 전달되고, 결국 발전기(41)가 전기에너지를 생성하는 발전 작동을 하게 된다.
반면, 노멀 푸시형 솔레노이드 액추에이터(43)의 솔레노이드에 배터리 전원이 인가되면, 솔레노이드의 작동에 의해 작동로드(44)가 후방으로 당겨져 이동해 있는 풀(pull) 상태가 된다.
이때, 작동로드(44)에 의해 발전기(41)가 당겨져 있는 상태가 되고, 결국 발전기(41)의 회전축(42)이 톤휠(6)과 분리된 상태가 되어 발전기(41)는 작동하지 않게 된다.
한편, 본 발명에서 공압 브레이크 시스템, 즉 상기 제어기(30)를 포함하는 차량의 브레이크 시스템은 경사로에서 제동력을 생성 및 각 휠에 인가하여 차량이 밀리는 것을 방지하는 밀림 방지 작동을 수행할 수 있다.
이를 위해, 제어기(30)는 차량 상태 정보(CAN 정보가 될 수 있음)를 수집하도록 구비되고, 예를 들어 차속, 주차레버(20) 상태, 브레이크 페달 조작 상태, 가속페달 조작 상태, 운전자 탑승 여부 등의 정보를 수집할 수 있다.
여기서, 차속은 휠속 센서 또는 차속 센서의 신호로부터 취득될 수 있고, 브레이크 페달 조작 상태는 브레이크 페달 센서(Brake Pedal Sensor, BPS)의 신호로부터 취득될 수 있으며, 가속페달 조작 상태는 가속페달 센서(Accelerator Position Sensor, APS)의 신호로부터 취득될 수 있다.
또한, 제어기(30)는 주차레버(20)로부터 현재 상태에 따른 신호를 입력받아 주차 조작 상태인지, 해제 상태인지를 판단할 수 있고, 시트벨트나 시트 등에 설치된 센서의 신호로부터 운전자 탑승 여부를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제어기(30)는 차량 시동 오프 상태에서 운전자 미탑승 및 주차레버(20) 해제 상태일 때 차속으로부터 차량 밀림을 감지하면 차량의 경고장치(24), 예를 들어 비상등(Emergency Stop Signal, ESS)을 작동시켜 차량 밀림 발생을 외부에 알려 경고한다.
또한, 차량에서 제어기(30)는 커넥티비티 지원장치(25)를 이용하여 스마트폰 등의 운전자 휴대 단말기(7)에 경고 메시지를 전송하여 경고한다.
또한, 제어기(30)는 차량의 추가적인 밀림을 방지하고 차량을 신속히 정지시키기 위해 공압 브레이크 시스템의 작동, 특히 주 브레이크의 작동을 제어하여 제동력을 생성한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 경사로 밀림 방지 장치가 작동하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도시된 바와 같이, 차량이 S1 단계에서 시동 온(key on) 상태이면 차량 전원이 온(on) 상태이므로(S3) 후속되는 노멀 모드와 페일세이프 모드의 작동 과정은 시동 오프 상태일 때와 동일하다.
즉, 공압 브레이크 시스템을 탑재한 차량에서 시동 온 상태 및 시동 오프 상태 모두에서 주차레버(20) 해제, 브레이크 페달 및 가속페달 미조작, 운전자 미탑승, 차량 밀림 발생 상태이면 노멀 모드 작동 또는 페일세이프 모드 작동이 실시되어 추가 차량 밀림이 방지된다.
또한, 차량이 경사로에서 S1 단계에서 시동 오프(key off) 상태일 때 차량 밀림이 발생하면, 자가 발전 장치(40)의 발전기(41)가 차량 휠(차륜)의 회전력을 톤휠(6)을 통해 전달받아 발전 작동하고(S2), 이에 발전기(41)에서는 전기에너지가 생성된다.
이어 제어기(30)가 자가 발전 장치(40)의 발전기(41)로부터 전기에너지를 공급받아 웨이크 업(wake up) 되며, 이후 차량 ACC 전원이 활성화되어 차량 전원 온(on) 상태가 된다(S3).
이와 같이 차량이 시동 오프 상태라 하더라도, 경사로에서 차량 밀림이 발생하면, 제어기(30)가 자가 발전 장치(40)의 발전기(41)로부터 전기에너지를 공급받아 웨이크 업 되고, 이후 차량 ACC 전원이 활성화되어 차량 배터리의 전기에너지를 사용할 수 있는 차량 전원 온(on) 상태가 된다.
상기와 같이 경사로에서 차량이 시동 오프 상태임에도 차량 밀림이 발생하는 상황은 운전자가 차량 정차 및 시동 오프 후 주차레버(20)를 조작하지 않았거나, 주차레버(20)를 조작하였지만 의도하지 않게 잘못 해제되는 경우일 수 있다.
이어 차량 전원 온 상태에서 제어기(30)는 주차레버(20)의 상태와 가속페달 및 브레이크 페달의 조작 상태, 운전자 탑승 여부, 차속을 확인한다(S4).
이때, 주차레버(20)가 해제 상태이고, 가속페달 및 브레이크 페달이 조작되지 않은 상태이며, 운전자가 탑승하지 않은 상태에서, 차속으로부터 차량 밀림이 발생한 것으로 판단한 경우, 제어기(30)는 차량의 경고수단, 예를 들어 비상등(Emergency Stop Signal, ESS)을 작동시켜 차량 밀림 발생을 외부에 알려 경고한다(S5).
또한, 제어기(30)는 커넥티비티 지원장치(25)를 이용하여 스마트폰 등의 운전자 휴대 단말기(7)에 경고 메시지를 전송하여 경고하고(S6), 차량의 추가적인 밀림을 방지하기 위한 제어신호를 출력하게 된다.
이로써, 제어기(30)가 출력하는 제어신호에 따라 공압 브레이크 시스템의 작동이 제어되고, 결국 공압 브레이크 시스템에서는 주 브레이크의 작동이 제어되어 차량의 추가적인 밀림을 방지하면서 차량을 신속히 정지시킬 수 있는 제동력이 생성된다.
이때, 제어기(30)는 노멀 압력제어밸브(22,23)를 개방시켜(S7) 전륜 공기탱크(14)와 후륜 공기탱크(15)에 저장된 압축공기를 각 휠의 브레이크 실린더(3)에 공급하여 제동력을 생성한다.
이로써, 경사로에서 시동 오프 후 차량 밀림이 발생한 경우 차량을 신속히 정차시킬 수 있고, 차량의 추가적인 밀림을 방지할 수 있게 된다.
이후, 일정 시간 동안 운전자의 추가 대처가 없는 경우, 즉 노멀 압력제어밸브(22,23)가 작동하여 공압 브레이크 시스템에서의 제동력 생성으로 차량의 추가적인 밀림은 방지되고 있는 상태이지만 차량 시동 오프 상태, 주차레버 해제 상태, 브레이크 페달 및 가속페달 미조작 상태, 운전자 미탑승 상태가 일정 시간 동안 계속 유지되고 있는 경우, 제어기(30)는 페일세이프 압력제어밸브(19)를 배기작동시켜, 주차 공기탱크(13) 및 브레이크 실린더(3)의 주차 챔버(4) 내 압축공기를 페일세이프 압력제어밸브(19)를 통해 대기 중으로 모두 배출한다.
이로써, 브레이크 실린더(3)의 주차 챔버(4) 내 압축공기 빠진 상태에서 푸시로드가 주차 스프링의 힘에 의해 작동하여 차량 휠을 고정하게 되고, 결국 주차 제동이 이루어지게 된다.
또한, 제어기(30)는 차량 밀림 발생을 감지하였을 때, 배터리가 미리 설정된 한계전압 미만의 저전압 상태이거나, 컴프레서(11)의 고장을 판단한 경우, 또는 노멀 압력제어밸브(22,23)를 작동시켜 주 브레이크에 의한 제동력을 생성하고 있는 상태가 일정 시간 이상 지속되어 밸브 발열 발생이 우려되는 경우(S8), 비상 상황인 것으로 판단하여 페일세이프 모드로 진입한다.
폐일 세이프 모드로 진입하면, 제어기(30)는 운전자의 추가 대처가 없을 때와 마찬가지로, 페일세이프 압력제어밸브(19)를 배기작동시켜 주차 공기탱크(13) 및 브레이크 실린더(3)의 주차 챔버(4) 내 압축공기를 모두 배출시키고(S9), 주차 제동이 이루어지도록 한 뒤, 차량 전원을 오프시킨다(S10).
도 6은 본 발명에 따른 차량 밀림 방지를 위한 과정 중 노멀 모드와 페일세이프 모드의 작동을 구분하여 나타낸 순서도이다.
도시된 바와 같이, 차량 밀림 방지를 위한 노멀 모드 작동시에는 제어기(30)의 제어신호에 따라 노멀 압력제어밸브(22,23)가 개방되고(S11,S12), 이때 급 브레이크에 의한 휠 락(wheel lock) 방지를 위해 일정 속도 개방 및 선형적인 개도량 변화를 나타내도록 제어될 수 있다.
이와 같이 노멀 압력제어밸브(22,23)가 개방되면, 전륜 공기탱크(14) 및 후륜 공기탱크(15)에 저장된 압축공기가 공기라인(17,18)을 통해 브레이크 실린더(3)의 주 브레이크 챔버(5)에 공급되어 제동력이 생성되므로 차량 밀림이 방지될 수 있다.
물론, 차량의 시동 오프 상태에서 차량 밀림이 발생하지 않은 경우, 노멀 압력제어밸브(22,23)를 작동시키지 않으며, 노멀 클로즈형 밸브인 노멀 압력제어밸브(22,23)가 미작동시 공기라인(17,18)을 차단하므로 브레이크 실린더(3)로의 압축공기 공급이 이루어질 수 없고, 따라서 차량 휠에 대한 제동이 이루지지 않는다.
또한, S13 단계에서 페일세이프 모드 진입 조건을 만족하는 경우, 제어기(30)는 노멀 압력제어밸브(22,23)를 닫아주고, 페일세이프 압력제어밸브(19)를 작동시켜 주차 공기탱크(13)에서 주차레버(20)로의 공기라인(16,17,18) 통로를 차단하며, 주차 공기탱크(13)에 저장된 압축공기를 페일세이프 압력제어밸브(19)를 통해 모두 배기한다(S14).
결국, 브레이크 실린더(3)의 주차 챔버(4) 내 압축공기가 빠진 상태에서 푸시로드이 작동으로 차량 휠이 고정되는 주차 제동이 이루어질 수 있고, 이에 차량 밀림이 방지될 수 있다.
이와 같이 주차 제동이 이루어진 상태에서 제어기(30)는 차량 전원을 오프한 뒤 제어를 종료한다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
1 : 전륜 2 : 후륜
3 : 브레이크 실린더 4 : 주차 챔버
5 : 주 브레이크 챔버 6 : 톤휠
7 : 휴대 단말기 11 : 컴프레서
12 : 드라이어 13 : 주차 공기탱크
14 : 전륜 공기탱크 15 : 후륜 공기탱크
16, 17, 18 : 공기라인 19 : 페일세이프 압력제어밸브
20 : 주차레버 21 : 릴레이 밸브
22, 23 : 노멀 압력제어밸브 24 : 경고장치
25 : 커넥티비티 지원장치 30 : 제어기
40 : 자가 발전 장치 41 : 발전기
42 : 회전축 43 : 액추에이터
44 : 작동로드

Claims (11)

  1. 경사로에서 시동 오프 상태인 차량의 밀림이 발생하여 차량 휠이 노면을 구르면서 회전할 때 차량 휠의 회전력을 전달받아 전기에너지를 생성하는 자가 발전 장치;
    상기 자가 발전 장치가 생성하여 공급하는 전기에너지에 의해 웨이크 업 되어 차량 ACC 전원의 활성화 및 차량 전원 온(on) 상태가 되도록 하고, 차량의 추가적인 밀림을 방지하기 위한 제어신호를 출력하는 제어기; 및
    상기 차량 전원 온 상태에서 상기 제어기가 출력하는 제어신호에 따라 제동력을 생성 및 차륜에 인가하는 공압 브레이크 시스템;
    을 포함하는 차량의 경사로 밀림 방지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자가 발전 장치는,
    차량 휠의 회전에 연동하여 회전하는 회전체;
    상기 회전체에 결합된 상태일 때 회전체의 회전력을 전달받아 전기에너지를 생성하는 발전기; 및
    상기 발전기를 회전체에 회전력 전달 가능하게 결합시키거나 회전체로부터 분리시키는 액추에이터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사로 밀림 방지 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전체는 차량 휠 또는 드라이브 샤프트의 회전속도를 감지하기 위해 설치되는 톤휠인 것을 특징으로 하는 차량의 경사로 밀림 방지 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 액추에이터는,
    하우징에 전후진 동작하도록 설치되고, 단부가 발전기에 결합된 작동로드;
    차량 전원이 인가되면 발전기와 회전체를 분리시키도록 작동로드를 작동시키는 솔레노이드; 및
    차량의 시동 오프 상태로 차량 전원이 차단된 상태일 때 발전기와 회전체가 결합된 상태가 되도록 작동로드를 복귀시키기 위한 탄성력을 제공하는 스프링;
    을 포함하는 솔레노이드 액추에이터인 것을 특징으로 하는 차량의 경사로 밀림 방지 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    차량 외부의 운전자에게 차량 밀림을 경고하기 위한 경고장치를 더 포함하고,
    상기 제어기는, 차량 시동 오프 상태, 주차레버 해제 상태, 브레이크 페달 및 가속페달 미조작 상태, 운전자 미탑승 상태, 및 차량 밀림 발생 상태의 조건을 모두 만족하면, 상기 경고장치를 작동시켜 차량 밀림을 경고하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사로 밀림 방지 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    차량에서 운전자 휴대 단말기에 차량 밀림을 경고하는 경고 메시지를 전송하기 위한 커넥티비티 지원장치를 더 포함하고,
    상기 제어기는, 차량 시동 오프 상태, 주차레버 해제 상태, 브레이크 페달 및 가속페달 미조작 상태, 운전자 미탑승 상태, 및 차량 밀림 발생 상태의 조건을 모두 만족하면, 상기 커넥티비티 지원장치를 통해 경고 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사로 밀림 방지 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는, 차량 시동 오프 상태, 주차레버 해제 상태, 브레이크 페달 및 가속페달 미조작 상태, 운전자 미탑승 상태, 및 차량 밀림 발생 상태의 조건을 모두 만족하면, 상기 차량의 추가적인 밀림을 방지하기 위한 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사로 밀림 방지 장치.
  8. 청구항 1 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 공압 브레이크 시스템에서, 컴프레서에 의해 생성된 압축공기가 저장되는 주차 공기탱크와, 주차시 운전자가 조작하도록 설치되는 주차레버 사이의 공기라인에 설치되는 페일세이프 압력제어밸브를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 차량의 추가적인 밀림을 방지하기 위한 제어신호를 출력한 상태에서, 차량 시동 오프 상태, 주차레버 해제 상태, 브레이크 페달 및 가속페달 미조작 상태, 운전자 미탑승 상태가 일정 시간 동안 계속 유지되고 있는 경우,
    상기 페일세이프 압력제어밸브를 작동시켜 주차 브레이크에 의한 주차 제동력을 생성한 후, 차량 전원을 오프시키는 것을 특징으로 하는 차량의 경사로 밀림 방지 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 페일세이프 압력제어밸브는,
    전원 미인가시 주차 공기탱크와 주차레버 사이의 공기라인 통로를 개방한 상태를 유지하는 노멀 오픈형 밸브이고,
    전원 인가 상태에서 상기 공기라인 통로를 차단한 상태로 제어기에 의해 주차 공기탱크에 저장된 압축공기를 배출하는 배기작동을 하도록 구비되어 배기작동시 각 차륜의 브레이크 실린더에서 주차 제동력이 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사로 밀림 방지 장치.
  10. 청구항 1 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 공압 브레이크 시스템에서, 컴프레서에 의해 생성된 압축공기가 저장되는 주차 공기탱크와, 주차시 운전자가 조작하도록 설치되는 주차레버 사이의 공기라인에 설치되는 페일세이프 압력제어밸브를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    차량 배터리가 미리 설정된 한계전압 미만의 저전압 상태이거나,
    공압 브레이크 시스템에 제동력 생성을 위한 압축공기를 생성하는 컴프레서의 고장 상태이거나,
    공압 브레이크 시스템의 노멀 압력제어밸브를 작동시켜 주 브레이크에 의한 제동력을 생성하고 있는 상태가 일정 시간 이상 지속되는 상태인 경우,
    상기 페일세이프 압력제어밸브를 작동시켜 주차 브레이크에 의한 주차 제동력을 생성한 후, 차량 전원을 오프시키는 것을 특징으로 하는 차량의 경사로 밀림 방지 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 페일세이프 압력제어밸브는,
    전원 미인가시 주차 공기탱크와 주차레버 사이의 공기라인 통로를 개방한 상태를 유지하는 노멀 오픈형 밸브이고,
    전원 인가 상태에서 상기 공기라인 통로를 차단한 상태로 제어기에 의해 주차 공기탱크에 저장된 압축공기를 배출하는 배기작동을 하도록 구비되어 배기작동시 각 차륜의 브레이크 실린더에서 주차 제동력이 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사로 밀림 방지 장치.
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