KR200373066Y1 - 차량용 자동 제동장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 차량용 자동 제동장치에 관한 것으로, 차량의 전방 범퍼에 하나 이상으로 장착되어 전방의 물체를 감지하여 감지된 신호를 전기적인 신호로 변환하는 전방감지센서; 차량의 후방 범퍼에 하나 이상으로 장착되어 후방의 물체를 감지하여 감지된 신호를 전기적인 신호로 변환하는 후방감지센서; 차량의 주행 및 후진속도를 감지하는 주행속도 감지부; 상기 전방감지센서 또는 후방감지센서의 감지범위를 설정하는 거리설정부; 제동장치의 구동을 온 또는 오프시키는 온/오프부; 상기 전방감지센서, 후방감지센서, 주행속도 감지부 및 거리설정부의 입력신호를 판단하여 제어신호를 출력하는 제어부; 상기 제어부의 제어신호로 브레이크 페달이 연결된 마스터실린더에 병렬로 연결되어 유압으로 차량의 휠을 제동시키는 제동용 전동모터를 포함하여 차량의 주행이나 후진 운행중에 발생할 수 있는 안전사고를 방지토록 한 것이다.

Description

차량용 자동 제동장치{Auto Brake Apparatus for Vehicle}

본 고안은 차량용 자동 제동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 주행 도중에 전방 또는 후방의 물체를 감지하여 차량의 제동장치를 자동으로 구동시키는 차량용 자동 제동장치에 관한 것이다.

차량의 제동장치는 주행중에 주로 사용하는 주 브레이크(서비스 브레이크)와, 정차된 차량을 주차상태로 유지하기 위한 주차 브레이크가 있으며, 주 브레이크는 운전자의 발로 조작하므로 발 브레이크, 주차 브레이크는 일반적으로 손으로 조작되므로 핸드 브레이크라고도 한다. 제동장치의 조작기구로서는 코드나 와이어를 사용하는 기계식과 유압을 이용하는 유압식이 있지만, 일반적으로 발 브레이크는 유압식이 사용되고, 주차 브레이크는 기계식이 사용되고 있다. 또한, 발 브레이크는 유압식 외에 압축공기를 사용하는 배력식 브레이크 등이 있다. 더욱이 자동 변속기가 장착된 차량의 경우에는 별도의 유압식 주차(Parking) 브레이크가 장착되어 있다.

도 1은 종래의 유압식 브레이크의 하나로서 발 브레이크의 구조를 나타낸 것으로, 운전자가 차량의 주행중에 제동을 하기 위하여 밟는 브레이크 페달(1)과, 브레이크 페달(1)의 답력을 전달하는 링크(2)와, 링크(2)에 의하여 유압을 발생시키는 마스터실린더(3)와, 마스터실린더(3)의 유압을 휠(9)로 전달하는 유압라인(4)이 구성되고, 휠(9)에는 브레이크 본체(5)가 구성되고, 브레이크 본체(5)는 유압라인(4)을 통하여 전달된 유압을 받아 브레이크 슈(7)로 유압력을 발생시켜 휠(9)을 제동시키며, 유압력이 해제되면 스프링(8)에 의하여 브레이크 슈(7)가 복원되도록 되어 있다.

종래에 차량을 주행할 때에 운전자의 부주의로 인하여 전방의 물체나 차량을 추돌하는 경우가 종종 있다. 이는 운전자가 과속이나 졸음운전 등에 의한 것이 대부분이다. 또한, 차량을 주차하는 경우에 전방보다는 후방이 운전자의 시야확보가 이루어지지 않아 차량이 파손되는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해소하기 위하여 차량의 전방이나 후방의 범퍼 부분에 물체를감지하는 센서를 장착하여 물체와의 거리에 따른 경보를 하는 시스템이 등장하였다. 즉 이러한 전방이나 후방감지장치는 운전자가 용이하게 인식할 수 있도록 일정거리, 예를 들어, 전방의 경우에는 약 2.5∼3m 전방에서 경고음이 울리도록 하고, 후방의 경우에는 약 1m부터는 짧은 단속음이 울리고, 약 30cm에 근접하면 연속음을 울려 운전자의 주의를 요하게 하였다. 이는 전방이나 후방감지장치의 특성에 따라 설정이 이루어진다.

그러나 이러한 경우에도 운전자의 평소 운전습관 등에 의하여 이를 무시하거나 우수(雨水)나 이물질에 의하여 감지센서가 오작동을 일으키는 경우에는 단순히 차량의 전방이나 후방의 감지 및 경보로서는 차량의 추돌이나 접촉사고를 방지하기가 용이하지 않은 문제가 있었다.

본 고안은 상기 문제점을 해소하기 위하여, 차량의 전방이나 후방에 물체가 소정 거리 이내로 근접하면 이를 감지하여 자동으로 브레이크가 작동되도록 하여 차량을 제동시키는 차량의 자동 제동장치를 제공하기 위한 것이 목적이다.

또한, 운전자가 전방이나 후방의 물체로부터 차량과의 근접거리를 설정할 수 있도록 하거나 필요에 따라 차량의 자동 제동장치의 작동을 온 또는 오프시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 고안은 상기 목적을 위하여, 차량의 전방 범퍼에 하나 이상으로 장착되어 전방의 물체를 감지하여 감지된 신호를 전기적인 신호로 변환하는 전방감지센서; 차량의 후방 범퍼에 하나 이상으로 장착되어 후방의 물체를 감지하여 감지된 신호를 전기적인 신호로 변환하는 후방감지센서; 차량의 주행 및 후진속도를 감지하는 주행속도 감지부; 상기 전방감지센서 또는 후방감지센서의 감지범위를 설정하는 거리설정부; 제동장치의 구동을 온 또는 오프시키는 온/오프부; 상기 전방감지센서, 후방감지센서, 주행속도 감지부 및 거리설정부의 입력신호를 판단하여 제어신호를 출력하는 제어부; 상기 제어부의 제어신호로 브레이크 페달이 연결된 마스터실린더에 병렬로 연결되어 유압으로 차량의 휠을 제동시키는 제동용 전동모터를 포함하여 이루어진 차량용 자동 제동장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

도 1은 일반적인 차량용 유압식 브레이크의 개요를 나타낸 도면,

도 2는 본 고안에 따른 차량용 자동 제동장치의 구성을 나타낸 블록도.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 설명 ♣

10: 전방감지센서 12: 후방감지센서

14: 주행속도 감지부 16: 거리설정부

18: 제동용 전동모터 19: 유압펌프

20: 온/오프부 22: 제어부

100: 제동장치

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 따른 차량용 자동 제동장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

먼저, 본 고안은 운전자의 부주의에 의하여 발생할 수 있는 추돌사고 및 접촉사고를 미연에 예방할 수 있도록 차량을 자동으로 제동시키는 장치이다.

본 고안의 구성으로서, 전방감지센서(10)는 차량의 전방에 장착된 충격완화용 범퍼에 내측에 하나 이상으로 장착된 것으로, 초음파를 발생시켜 소정 거리에 위치한 물체로부터 반사되어 회귀하는 신호를 수신함으로서 물체와의 거리를 판단할 수 있는 것이다. 전방감지센서(10)는 초음파 신호를 송수신하는 것이 바람직하지만, 적외선 또는 다른 고주파를 갖는 것을 적용하여도 좋다.

후방감지센서(12)는 상기 전방감지센서(10)와 동일한 구성으로 차량의 후방에 장착된 충격완화용 범퍼 내측에 하나 이상으로 장착된 것으로, 초음파를 발생시켜 소정 거리에 위치한 물체로부터 반사되어 회귀하는 신호를 수신함으로서 물체와의 거리를 판단할 수 있는 것이다. 후방감지센서(12)는 초음파 신호를 송수신하는 것이 바람직하지만, 적외선 또는 다른 고주파를 갖는 것을 적용하여도 좋다.

주행속도 감지부(14)는 차량의 주행속도를 감지하는 것으로, 차량이 전진 주행중인지, 아니면 후진 주행중인지를 판단함과 동시에, 차량의 주행속도를 감지하여 감지된 신호를 전기적인 신호로 변환하는 것이다. 주행속도 감지부(14)는 별도로 차량의 휠(9)의 회전속도를 감지할 수 있는 장치가 장착되어도 좋지만, 차량에 이미 설치된 주행속도 감지기로부터 병렬로 신호를 수신하여도 좋다. 그리고 차량의 전진 또는 후진상태는 변속기어의 위치에 따라 판단하는 것이 바람직하다.

거리설정부(16)는 운전자가 전방감지센서(10)와 후방감지센서(12)의 감지범위 및 경고범위를 임의로 설정할 수 있도록 한 것으로, 실험에 의하여 정해진 전방감지센서(10)와 후방감지센서(12)의 안전범위를 포함한 것이다. 즉 전방감지센서(10)는 통상 5m이내에 물체를 감지하면 경고를 하고, 2.5∼3m이내일 경우에 경고와 동시에 차량을 제동시킬 수 있는 범위로 설정할 수 있으며, 후방감지센서(12)는 통상 1m이내에 물체를 감지하면 경고를 하고, 30∼50cm이내일 경우에 경고와 동시에 차량을 제동시킬 수 있는 범위로 설정할 수 있다. 따라서 운전자는 자신의 운전습관이나 안전범위를 임의로 정할 수 있도록 한 것이다. 더욱이 거리설정부(16)에서 입력되는 거리에 관한 수치는 좌우로 조절이 가능한 조절노브이거나 숫자를 입력하는 키입력수단으로서 운전자가 운전습관이나 안전범위를 스스로 정하여 전방 및 후방의 감지범위 및 경고범위를 설정하게 된다. 이렇게 설정된 범위는 제어부(22)에입력되어 저장되고, 제어부(22)는 주행속도 감지부(14)로부터 전방감지센서(10) 및 후방감지센서(12)로부터 입력된 감지신호를 판단하여 운전자가 설정한 범위와 일치하였을 경우에 경고음을 발생함과 동시에 제동용 전동모터(18)가 작동하도록 제어신호를 출력함으로서 차량을 제동시키는 것이다. 따라서 거리설정부(16)에서 조절하거나 입력한 범위의 값을 제어부(22)에 저장하여 두면 제어부(22)는 전방 및 후방감지센서(10, 12) 및 차량의 운행상태를 판단하여 제동용 전동모터(18)의 작동여부를 결정하게 되므로 감지범위 및 경고범위를 설정하고 조절할 수 있다.

온/오프부(20)는 차량용 자동 제동장치의 작동유무를 결정하는 것으로, 온/오프부(20)를 온상태로 설정하였을 경우에는 제어부(22)에서 전방감지센서(10) 및 후방감지센서(12), 그리고 주행속도 감지부(14) 및 거리설정부(16) 등으로부터 입력된 신호를 판단하여 제동용 전동모터(18)에 제어신호를 출력할 수 있는 상태가 되고, 오프상태로 설정하였을 경우에는 자동 제동장치의 작동을 오프시킴과 동시에 제동용 전동모터(18)에 의하여 제동된 차량의 상태를 해제시키는 기능을 포함한다. 따라서, 운전자는 차량을 운행중에 자동 제동장치의 작동을 선택할 수 있도록 하여 안전운전을 도모할 수 있다.

제어부(22)는 상기 전방감지센서(10), 후방감지센서(12), 주행속도 감지부(14) 및 거리설정부(16), 그리고 온/오프부(20)의 입력신호를 판단하여 제어신호를 출력하는 것으로, 제어부(22)는 마이크로프로세서 또는 마이콤 등이 적용된다. 더욱이 제어부(22)는 운전자가 거리설정부(16)를 통하여 입력된 데이터를 저장하였다가 전방감지센서(10) 및 후방감지센서(12), 그리고 주행속도 감지부(14)로부터 각각 데이터를 입력받아 저장된 데이터와 비교하고 판단하여 제동용 전동모터(18)로 제어신호를 출력하는 것이다.

제동용 전동모터(18)는 제어부(22)의 제어신호로 구동하는 것으로, 유압펌프(hydrauric pump)(19)가 포함되고, 유압펌프(19)가 발 브레이크의 브레이크 페달(1)이 연결된 마스터실린더(3)에 연결되어 있다. 따라서, 마스터실린더의 유압에 의하여 휠(9) 내측 브레이크 본체(5) 내의 휠실린더(6) 및 브레이크 슈(7)의 작동으로 휠(9)이 제동되는 것이므로, 브레이크 페달(1)의 답력 또는 제동용 전동모터(18)의 작동에 의하여 휠(9)이 제동된다. 제동용 전동모터(18)는 제어부(22)의 제어신호에 의하여 구동되어 마스터실린더(3) 내의 유압이 각 휠(9)의 휠실린더(6)로 공급되도록 하여 휠(9)의 제동이 발생하게 하는 것이다. 즉 제동용 전동모터(18)는 제어부(22)의 제어신호로 정회전되어 유압펌프(19)를 구동시키고, 유압펌프(19)의 유압이 유압라인을 통하여 휠실린더(6)로 유압을 발생시키고, 역회전되면 휠실린더(6)에 공급된 유압력이 해제되도록 한다.

더욱이 제동용 전동모터(18)에 포함된 유압펌프(19)는 외부에서 공급되는 기계적 에너지를 유압 시스템 작동유의 압력 에너지로 변환시키는 장치로서, 즉 제어부(22)의 제어신호로 제동용 전동모터(18)가 구동되면서 유압펌프가 작동되어 마스터 실린더(3) 내로 유압을 제공하는 것으로, 회전하는 축에 설치된 베인을 이용하여 작동유를 밀어 압축시키는 베인형(vane type)이나, 회전하는 축에 수직 또는 평행하게 설치된 여러 개의 실린더 안의 부피를 축의 회전방향에 따라 작아지게 만들어 압축하는 회전피스톤형(rotary piston type), 또는 회전운동을 왕복운동으로 바꾸어 바로 실린더 안의 작동유를 피스톤으로 가압하는 왕복피스톤형(reciprocating piston type) 중에서 어느 하나가 적용된다.

상기 마스터 실린더(3)는 운전자의 발의 답력으로 차량을 제동하는 브레이크 페달(1)과 제어부(22)의 제어로 유압펌프(19)가 포함된 제동용 전동모터(18)가 병렬로 연결된 것인 바, 어느 것이 작동되더라도 차량의 휠실린더(6)에 유압이 전달되어 휠(9)이 제동되게 된다.

이와 같이 이루어진 본 고안의 차량용 자동 제동장치는 운전자의 선택 및 조작에 의하여 구동이 이루어지는 데, 먼저, 운전자가 온/오프부(20)를 온상태로 구동시키면 자동 제동장치는 구동상태가 되면서 전방감지센서(10), 후방감지센서(12), 주행속도 감지부(14)로부터 감지된 신호를 입력받는다. 이때, 운전자가 거리설정부(16)로부터 전방 및 후방에 대한 거리를 임의로 설정하였다면 이는 제어부(22)에서 경고 및 제동을 위한 제어신호를 출력할 때에 판단 기준이 된다.

따라서, 운전자가 차량을 주행하고 있는 도중에 전방에서 운행중이던 차량이 급정거를 하거나 급작스런 끼어 들기를 하는 경우, 또는 운전자가 졸음운전 등의 부주의로 인하여 전방의 차량이나 물체와 충돌 위험이 있을 경우에 전방감지센서(10)에서 감지한 신호에 의하여 제어부(22)는 이를 판단하게 된다. 제어부(22)는 전방감지센서(10)로부터 소정의 거리, 예를 들어 5m이내에 차량이나 물체가 감지되면 1차적인 경고를 하게 되고, 2.5∼3m이내에 차량이나 물체가 감지되면 2차적인 경고를 함과 동시에 제동용 전동모터(18)에 제어신호를 출력하여 제동용 전동모터(18)로 하여금 마스터실린더(3)를 통하여 휠(9)에 유압에 가해지도록 하여 차량의휠(9)을 자동으로 제동시킨다. 그러므로 운전자가 위급한 상황에서 브레이크 페달(1)을 밟거나 밟지 않을 경우에도 휠(9)에 제동력이 가해지게 된다.

이렇게 운전자 위급상황을 느끼고 브레이크 페달(1)을 밟더라도 이를 인식한 후에 휠(9)이 제동될 때까지의 시간과 제동거리가 속도에 비례하게 되므로, 속도가 빠를 경우에는 대형사고를 당할 수 있다. 그러나 본 고안의 제동용 전동모터(18)는 전방감지센서(10)의 감지와 동시에 휠(9)에 유압을 전달시켜 차량을 제동시킴으로써, 운전자가 판단하여 차량을 제동시키는 것 보다 더 빠른 제동을 할 수가 있다.

또한, 운전자가 차량을 주차하거나 후진을 하는 경우에는 후방의 시야를 확보하기 어려우므로 자동 제동장치를 작동시키면, 후방감지센서(12)가 후방의 물체나 차량 등을 감지하여 이를 경고함과 동시에 차량을 제동시킨다. 즉 거리설정부(16)에 설정된 거리, 예를 들어, 차량이 후진할 때에 1m이내에서 물체가 감지되면 1차적인 경고를 하고, 30cm이내가 되면 차량이 자동으로 제동이 이루어지도록 제어부(22)에서 후방감지센서(12)의 감지신호를 판단하여 제동용 전동모터(18)를 구동시킨다. 따라서, 운전자의 시야가 확보되지 않은 후방에 대해서 차량이 물체와 충돌하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 물론 차량의 주차로 인한 후방의 안전거리를 확보할 수 있도록 운전자가 거리설정부(16)를 통하여 후방의 감지범위를 조절함으로서 가능할 것이다.

상기 차량이 제동이 된 상태에서 운전자는 온/오프부(20)를 오프상태로 절환시키면 마스터실린더(3)를 통하여 휠(9)에 가해진 유압은 해제상태가 되므로 운전자는 다시 자동 제동장치의 구동여부를 선택할 수 있을 것이다.

상기 온/오프부(20)는 운전자가 조작이 용이한 위치에 장착하는 것이 바람직하고, 전방감지센서(10) 및 후방감지센서(12)의 작동에 의한 전방 및 후방에 대한 경고는 음성, 발광표시 또는 가시적인 거리로 표시할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상술한 실시예에 의한 본 고안의 차량용 자동 제동장치는 차량의 전방 및 후방에서 소정 위치에 있는 물체나 차량을 감지하여 이를 경고함과 동시에 차량이 자동으로 제동되도록 한 것으로, 운전자의 부주의에 의한 추돌사고나 충돌 등을 미연에 방지할 수 있도록 함으로써, 차량의 주행이나 후진 운행 도중에 발생할 수 있는 안전사고를 예방하고 차량의 운용에 편의를 도모한 효과를 갖는 것인 바, 상술한 실시예에만 한정되지 않고, 당업자가 용이하게 변경 또는 치환할 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 차량의 전방 범퍼에 하나 이상으로 장착되어 전방의 물체를 감지하여 감지된 신호를 전기적인 신호로 변환하는 전방감지센서;

   차량의 후방 범퍼에 하나 이상으로 장착되어 후방의 물체를 감지하여 감지된 신호를 전기적인 신호로 변환하는 후방감지센서;

   차량의 주행 및 후진속도를 감지하는 주행속도 감지부;

   상기 전방감지센서 또는 후방감지센서의 감지범위를 설정하는 거리설정부;

   제동장치의 구동을 온 또는 오프시키는 온/오프부;

   상기 전방감지센서, 후방감지센서, 주행속도 감지부 및 거리설정부의 입력신호를 판단하여 제어신호를 출력하는 제어부;

   상기 제어부의 제어신호로 브레이크 페달이 연결된 마스터실린더에 병렬로 연결되어 유압으로 차량의 휠을 제동시키는 제동용 전동모터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 자동 제동장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제동용 전동모터는 제어부의 제어신호로 구동되어 회전력에 의하여 마스터실린더의 유압을 휠로 전달하는 것으로, 유압펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 제동장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 유압펌프는 회전하는 축에 설치된 베인을 이용하여 작동유를 밀어 압축시키는 베인형(vane type)이나, 회전하는 축에 수직 또는 평행하게 설치된 여러 개의 실린더 안의 부피를 축의 회전방향에 따라 작아지게 만들어 압축하는 회전피스톤형(rotary piston type), 또는 회전운동을 왕복운동으로 바꾸어 바로 실린더 안의 작동유를 피스톤으로 가압하는 왕복피스톤형(reciprocating piston type) 중에서 어느 하나가 적용된 것을 특징으로 하는 차량용 자동 제동장치.