KR100351487B1

KR100351487B1 - 차량의 제동압력 조절 장치

Info

Publication number: KR100351487B1
Application number: KR1019990004709A
Authority: KR
Inventors: 김차환
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 1999-02-10
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 2002-09-09
Also published as: KR20000055853A

Abstract

본 발명은 차량의 제동압력 조절 장치를 개시한다.

본 발명은 제동기능 수행시 특정바퀴의 제동력 제어를 위하여 고압펌프와 가압밸브를 사용하여 가압밸브의 내부에 브레이크액을 저장했다가 펌프에서 발생된 압력을 가압밸브에 작용시켜 가압밸브 내부에 저장된 브레이크액을 펌프의 흡입구측으로 방출되게 함으로써 외기의 온도에 관계없이 각 차륜의 제동압을 빠르게 증압하여 제동성능을 보장할 수 있게 한 것으로, 신속한 제동력 제어가 가능하며 별도의 부가장치가 필요치 않고 하나의 고압펌프로써 안정된 제동압력을 발생시킬 수 있다. 따라서, 소형 경량화 및 가격대 성능비가 우수하여 차량의 안정성 제어가 요구되는 TCS 및 VDC 시스템에 적용 가능한 유압제동장치를 구현할 수 있다.

Description

차량의 제동압력 조절 장치{DEVICE FOR CONTROL BRAKING PRESSURE OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 제동압력 조절 장치에 관한 것으로, 제동력의 응답특성을 향상시켜 신속한 제동력 제어가 가능하고, 소형 경량화 및 가격대 성능비가 우수한 유압제동장치를 구현할 수 있게 하기 위한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 제동 장치는 마스터실린더(18), 브레이크 부스터(21), 오일탱크(60), 고압펌프(41, 52), 저압펌프(58) 및 압력 유지용 릴리프밸브(57), 유압회로 보호용 릴리프 밸브(67), 정상개방솔레노이드밸브(32, 33, 42, 43), 정상패쇄솔레노이드밸브(36, 37, 46, 47), 저압탱크(39, 49), 바퀴(13, 14, 16, 17), 차륜속도센서(72, 73, 74, 75), 저압펌프(58)에 의한 유량유입방지 체크밸브(66), 오일탱크(60)로의 압력 차단용 솔레노이드밸브(56), 고압펌프(41)에 의한 작동압이 마스터실린더(18)측으로 유입되는 것을 방지하는 차단 솔레노이드밸브(54), TCS(Traction control system)의 제동 동작시 마스터실린더(18)의 제동압력을 작용시키는 체크밸브(63, 81), 바퀴의 미끄러짐이 발생할 때 액추에이터를 제어하는 ECU(Electronic control unit: 71) 및 ABS(Anti lock brake system)가 작동될 때 제동압력을 감압, 유지, 증압시키는 솔레노이드밸브(32, 36, 33, 37)로 구성된다.

이와 같은 종래 기술에 의하면, 차량의 급출발, 급가속, 급선회나 충돌 회피동작때와 같이 차량의 상태가 불안정할 경우, 차륜속도센서(72, 73, 74, 75)에서 들어온 신호에 의해 ECU(71)가 바퀴의 상태를 판단하여 마스터실린더(18)와 연결된 솔레노이드밸브(54)를 차단하고 저압펌프(58)를 구동하여 릴리프밸브(57)에서 설정된 압력으로 각 바퀴(13, 14, 16, 17)에 제동압을 공급함으로써 제동력을 제어하게 된다. 이때, 브레이크액의 일부는 관로(65) 및 체크밸브(50)를 통해 고압펌프(41)로 흡입되고, 유입된 브레이크액은 펌핑작용에 의해 고압으로 되어 이 압력이 각 바퀴(13, 14, 16, 17)에 작용하여 제동력을 발생하게 된다.

한편, 저압펌프(58)에 의해 토출된 일정압력의 브레이크액은 체크밸브(66)에 의해 저압측으로의 유입이 차단되어 압력저하를 방지하며, 솔레노이드밸브(36, 37)의 작동에 의해 제동압력에 영향을 주지 못하게 된다.

이상적인 각 바퀴의 속도제어는 차륜속도센서(72, 73, 74, 75)로부터 들어온 신호를 ECU(71)가 판단하여 휠실린더에 압력을 조절하는 것으로, 솔레노이드밸브(32, 33)를 ON/OFF 시킴으로써 이루어진다. 즉, 솔레노이드밸브(32, 33, 36, 37)의 조합으로 제동압의 증가, 유지, 감소가 이루어지면서 고압펌프(41)를 연속적으로 구동시키게 된다. 이에 따라, 제동압력을 증압할 때에는 정상폐쇄솔레노이드밸브(36, 37, 46, 47)를 닫아서 제동압을 증가시키고, 감압할 때에는 정상폐쇄솔레노이드밸브(36, 37, 46, 47)를 열어서 저압측으로 브레이크액을 보낸다. 이때, 차단솔레노이드밸브(56)는 열려있는 상태로서 브레이크액은 오일탱크(60)로 흘러 순환하게 된다. 바퀴의 잠김이 발생하면 ABS가 작동하게 되는데, 이때는 바퀴의 제동압을 감소시켜 차륜과 접지면과의 사이에서 최대 마찰계수를 얻을 수 있는 범위에서 제동압을 조절함으로써 조향력과 제동력을 유지하게 된다.

이와 같은 종래 기술에 있어 유압발생장치는 저압펌프(58)와 고압펌프(41, 52)로 구성되는데, 이중 저압펌프(58)에서 발생된 유압은 구동륜의 제동압 제어를위해 구동륜으로 전달되며, 브레이크액의 일부는 배압에 의해 고압펌프(41)의 흡입구로 흡입된다. 실제로 종동륜을 제어하는 압력은 저압으로도 가능하지만, 구동력을 발생하는 구동륜을 제어하기 위해서는 빠른 압력상승이 필요하며 이것을 해결하기 위하여 고압펌프(41)를 이용하게 된다.

그러나, 고압펌프(41)를 작동시키기 위해서는 저압펌프(58)의 작용이 원활하게 되어야 하는데, 저온인 경우에는 저압펌프(58)의 토출작용이 지연되어 고압펌프(41)의 흡입구로의 배압형성이 늦어지므로 빠른 구동력제어를 실현하는데 어려움이 있게 된다.

또한, 제동압력 조절기능에 필요한 압력은 초기 일정량의 유량이 유압시스템에 공급되는 것만으로도 가능하므로 저압펌프(58)를 연속적으로 구동하여 제동압력을 발생시킬 필요성이 없어진다. 연속적인 제동압의 제어가 필요한 경우에는 ECU(71)의 신호에 따라 솔레노이드밸브(32, 33, 36, 37)를 반복적으로 ON/OFF 시킴으로써 가능하게 되는데, 이것은 저압탱크(39)에 저장된 상태에서 잔류압력이 남아 있어 고압펌프(41)의 배압작용을 하게 되므로 원하는 압력상승에 이를 수 있게 된다. 따라서, 별도의 펌프와 이를 구동하기 위한 모터를 가지는 저압펌프(58)의 설치가 필요없고, 초기 일정량의 유량으로 압력을 상승시킬 수 있는 가압장치만 있으면 충분히 빠른 압력제어가 가능하게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 저온인 경우에도 펌프가 원활하게 작동되어 빠른 제동응답이 가능하게한 제동압력 조절 장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량의 제동압력 조절 장치에 있어서, 제동압을 발생시키는 고압펌프와; 비제동시 브레이크액을 흡입하여 피스톤의 전진 및 후진에 따른 단면적 차이에 의해 배압효과를 발생하는 가압밸브와; 가압밸브 작동시 가압된 브레이크액이 고압펌프의 흡입구측으로 유입되도록 작용하는 체크밸브와; 가압밸브 작동시 작동 브레이크액 또는 제2 오일탱크로부터 흡입된 브레이크액이 저압탱크로 유입되는 것을 방지하는 역류방지 체크밸브와; 가압밸브의 작동을 ON/OFF하여 TCS 또는 VDC 작동시 관로를 펌프 흡입 유로측으로 연결되도록 개폐하는 압력제어솔레노이드밸브와; 브레이크액이 항상 적정수준이 되도록 관로를 통해 제1 오일탱크와 연결되어 흡입관로저항이 최소화되게 하는 제2 오일탱크와; TCS 또는 VDC 작동시 회로의 압력을 설정압 이하로 유지하기 위한 압력유지용 릴리프밸브와; ECU의 신호에 따라 각 바퀴의 제동압을 증압, 유지, 감압하는 정상개방솔레노이드밸브 및 정상폐쇄솔레노이드밸브와; TCS 또는 VDC에 의한 제어도중 운전자의 임의제동시 제동압이 급격하게 작동될 수 있도록 유지하는 체크밸브와; 차륜의 속도를 감지하는 차륜속도센서;를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 제동압력 조절 장치의 회로도,

도 2는 본 발명의 제동압력 조절 장치의 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

16,17; 바퀴 18; 마스터실린더

21; 브레이크 부스터 32,33; 정상개방솔레노이드밸브

36,37; 정상폐쇄솔레노이드밸브 39; 저압탱크

41; 고압펌프 56; 차단솔레노이드밸브

60,87; 오일탱크 63,66,88; 체크밸브

67;릴리프밸브 72,73; 차륜속도센서

80; 가압밸브 81; 피스톤

82; 스프링 83; 공기구멍

84; 압력제어솔레노이드밸브 85; 압력실

86; 공기구멍 90,91; 유로

이와 같은 본 발명의 특징적인 구성 및 이에 따른 작용효과는 첨부된 도면을 참조한 실시예의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 압력실(85)에 연결되고 비제동시 내부공간에 브레이크액을 흡입하여 확보하기 위한 압축스프링(82)을 가지며 피스톤(81)의 전진 및 후진시 내부의 진공발생을 억제하는 공기구멍(83)이 형성되어 단면적 차이에 의한 배압효과를 발생하는 가압밸브(80)와, 가압밸브(80) 작동시 가압된 브레이크액이 고압펌프(41)의 흡입구측으로 유입되도록 작용하는 체크밸브(88), 가압밸브(80) 작동시 작동 브레이크액이나 제2 오일탱크(87)로부터 흡입된 브레이크액이 저압탱크(39)로 유입되는 것을 방지하는 역류방지 체크밸브(66), TCS 또는 VDC 작동시 가압밸브(80)의 작동을 ON/OFF하여 관로를 펌프 흡입 유로측으로 연결되도록 개폐하는 압력제어솔레노이드밸브(84), 흡입관로저항을 최소화시키는 기능을 갖는 제2 오일탱크(87), 제2 오일탱크(87)의 브레이크액이 항상 적정수준이 되도록 제1 오일탱크(60)와 연결하는 관로(91) 및 20℃이하인 경우 연결관로를 가열하는 열선(89), TCS 또는 VDC 작동시 회로의 압력을 설정압 이하로 유지하기 위한 압력유지용 릴리프밸브(67), 제동압을 발생시키는 고압펌프(41), ECU의 신호에 따라 각 바퀴(16, 17)의 제동압을 증압, 유지, 감압하는 정상개방솔레노이드밸브(32, 33) 및 정상폐쇄솔레노이드밸브(36, 37), TCS 또는 VDC에 의한 제어도중 차체의 불안정으로 인해 운전자가 임의로 제동할 필요가 있을 때 제동압이 급격하게 작동될 수 있도록 유지하는 체크밸브(56)와, 차륜(16, 17)의 속도를 감지하는 차륜속도센서(72, 73)를 구비하여 구성된다.

따라서, 차량의 급선회 또는 장애물 출현시 운전자의 의도와 달리 심한 언더스티어(Under steer)나 오버스티어(Over steer) 현상이 발생할 때 운전자의 제동행위와 상관없이 특정바퀴에 제동압력을 발생시켜 반대 요우모멘트(Yaw moment)를 발생케하여 차량의 조정안정성(Stability)을 확보하는 VDC시스템(Vehicle dynamiccontrol system)에 있어서, 차량의 조향각센서와 ABS 차륜속도센서로부터 얻은 차량의 조향각도 및 속도를 이용하여 운전자가 의도하는 차량의 선회정도, 즉 기준 요레이트(Yaw rate)와 횡가속도를 연산하고 실제로 차량에 장착되어 있는 요레이트센서와 횡가속도센서로부터 얻은 실제값을 기준 연산값과 비교하여 차량의 언더스티어 및 오버스티어를 판단, 특정바퀴에 제동압력을 발생시킨다.

예를 들면, 오버스티어의 경우 프론트 아웃사이드 바퀴의 제동압력을 발생시키고, 언더스티어의 경우 리어 인사이드 바퀴의 제동압력을 발생시켜 차량의 불안정한 상태를 방지하도록 한다.

또한, 특정바퀴의 제동압력이 필요한 경우 차량의 반대 요우모멘트를 발생시켜 필요한 바퀴에 제동압을 발생시키게 된다. 이와 같은 시스템을 구성하는데 있어 압력조절장치의 작동상태는 다음과 같다.

비제동 상태에서 스프링(82)에 의해 피스톤(81)이 후진하게 되어 생긴 공간에 부압에 의해 제2 오일탱크(87)로부터 유입된 브레이크액이 충진된다. 정상제동시에는 운전자의 답력에 의해 제동압이 발생되어 각 바퀴를 제동하게 되며, 노면상태가 불량하여 바퀴의 잠김이 발생하게 되면 각 차륜속도센서(72, 73)로부터 들어온 신호로부터 ECU가 상황을 판단하여 상황여부에 따라 ABS기능이 작동하게 된다. ABS 기능이 작동되면 정상개방솔레노이드밸브(32, 33)는 마스터실린더(18)로부터의 압력을 차단하고 정상폐쇄솔레노이드밸브(36, 37)를 열어 저압탱크(39)로 브레이크액을 방류하여 제동압력을 떨어뜨리게 된다. 바퀴의 잠김이 해제되면 고압펌프(41)에서 유압을 발생하여 다시 제동력을 가하게 된다. 이때, 저압탱크(39)에 저장된브레이크액이 고압펌프(41)로 흡입되어 순환하면서 압력을 발생하게 된다. 이러한 연속적인 과정을 통해 필요한 제동력을 얻게 된다.

그리고, 미끄러운 노면에서의 급출발시 또는 등판 주행시는 바퀴가 헛도는 슬립(Slip)현상이 발생하는데, 이때는 구동륜(16, 17)의 차륜속도센서(72, 73)로부터 들어온 신호를 ECU가 판단하여 제동압을 발생한다.

차량의 선회시나 돌발적인 장애물 출현시 충돌을 회피하기 위해 차량의 거동을 제어할 필요성이 있을 때 필요한 바퀴에 압력을 공급하여 제동하는 능동제동(Active braking)은 제동력을 얻기 위한 빠른 압력상승이 요구하게 되는데, 이때는 먼저 ECU의 신호에 따라 차단솔레노이드밸브(56)가 작동되어 유로(90)를 차단하여 마스터실린더(18)의 압력저하를 막고, 솔레노이드밸브(84)를 열어 제2 오일탱크(87)로부터 나온 브레이크액이 체크밸브(88)와 솔레노이드밸브(84)를 통해 고압펌프(41)로 흡입될 수 있게 한다. 즉, 피스톤 형태로 압력맥동이 크게 발생되는 압력실(85)에 연결된 가압밸브(80)의 전면에 압력을 작용시켜 밀게 되면 피스톤(81)이 전진하여 공간에 채워져 있던 브레이크액을 고압펌프(41)의 흡입구측으로 밀게 된다. 이때, 가압된 브레이크액은 일방향체크밸브(88)에 의하여 펌프(41)로 유입됨으로써 고압펌프(41)가 원활하게 작동하여 토출압력을 발생시킬 수 있게 된다. 이렇게 발생된 압력은 제동력을 얻기 위하여 압력제어솔레노이드밸브(84)에 의해 조절된다. 릴리프밸브(67)는 과도한 압력상승에 의한 회로를 보호하는 기능을 하게 된다.

이러한 가압장치의 역할은 브레이크액의 물리적 특성을 이용한 것으로, 브레이크액은 상온에서는 점도가 낮아 유체흐름의 저항성분인 관로저항이 펌프성능에 영향을 주지 않으나 저온에서는 점도가 기하급수적으로 증가하여 펌프로 잘 흡입되지 않는 문제가 있다. 즉, 종래에는 별도의 가압장치를 구비하여 이러한 현상을 해결하였으나, 본 발명에서는 유로의 개선과 내부 가압밸브를 이용하여 저온에서도 상온인 경우와 비슷한 성능을 얻을 수 있게 한 것이다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 압력제어 장치는 정상 상태에서 저장된 브레이크액을 이용하여 제동압을 신속하게 증압되게 한 것으로, 하나의 고압펌프로써 구성이 가능한 것이다. 따라서, 별도의 유압펌프와 구동전원을 필요로 하지 않으므로 부품수가 적어지고, 유압회로가 간단해진다. 또한, 펌프에서 발생되는 압력맥동은 가압장치의 배면에 작동되면서 압력실과 함께 작용하므로 압력맥동 감소효과가 크게 된다. 이에 따라 압력실의 크기를 제동시스템에 맞도록 구성할 수도 있다. 또한, 가압밸브의 단면적 비를 조절하여 배압효과를 증대시킬 수 있다. 차량에 따른 최적의 가압액량을 설정함으로써 적절한 크기로 조절할 수 있다.

이러한 수단에 의하여 동등한 성능이 보장되면서 저가격 및 소형, 경량의 유압장치를 구성할 수 있다. 또한, 고압의 브레이크액이 축압된 상태에서 작용함으로 저온에 따른 오일의 점도에 거의 영향을 받지 않고 기능이 보장되어 ABS, TCS, VDC 등 차량의 안정성 제어가 요구되는 지능형 제동시스템에 이용될 수 있다.

Claims

차량의 제동압력 조절 장치에 있어서,

제동압을 발생시키는 고압펌프(41)와;

비제동시 브레이크액을 흡입하여 피스톤(81)의 전진 및 후진에 따른 단면적 차이에 의해 배압효과를 발생하는 가압밸브(80)와;

상기 가압밸브(80) 작동시 가압된 브레이크액이 상기 고압펌프(41)의 흡입구측으로 유입되도록 작용하는 체크밸브(88)와;

상기 가압밸브(80) 작동시 작동 브레이크액 또는 제2 오일탱크(87)로부터 흡입된 브레이크액이 저압탱크(39)로 유입되는 것을 방지하는 역류방지 체크밸브(66)와;

상기 가압밸브(80)의 작동을 ON/OFF하여 TCS 또는 VDC 작동시 관로를 펌프 흡입 유로측으로 연결되도록 개폐하는 압력제어솔레노이드밸브(84)와;

브레이크액이 항상 적정수준이 되도록 관로(91)를 통해 제1 오일탱크(60)와 연결되어 흡입관로저항이 최소화되게 하는 제2 오일탱크(87)와;

TCS 또는 VDC 작동시 회로의 압력을 설정압 이하로 유지하기 위한 압력유지용 릴리프밸브(67)와;

ECU의 신호에 따라 각 바퀴(16, 17)의 제동압을 증압, 유지, 감압하는 정상개방솔레노이드밸브(32, 33) 및 정상폐쇄솔레노이드밸브(36, 37)와;

TCS 또는 VDC에 의한 제어도중 운전자의 임의제동시 제동압이 급격하게 작동될 수 있도록 유지하는 체크밸브(56)와;

차륜(16, 17)의 속도를 감지하는 차륜속도센서(72, 73);를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 제동압력 조절 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가압밸브(80)는 내부의 진공발생에 의한 작동저하를 방지하기 위하여 공기구멍(83)을 가지는 것을 특징으로 하는 차량의 제동압력 조절장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가압밸브(80)는 빠른 압력제어를 위하여 압력실(85)을 설치한 것을 특징으로 하는 압력제어장치.