KR100358735B1 - 안티록 브레이크 시스템의 솔레노이드밸브 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안티록 브레이크 시스템의 솔레노이드밸브 제어방법에 관한 것으로, 그 목적은 솔레노이드의 전류인가 시간을 제어하여 차종에 관계없이 동일한 유로 직경을 갖는 오리피스 사용을 가능하게 하는 것이다.

본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 솔레노이드밸브 제어방법은 솔레노이드(51)에 전류가 인가되면 플런저(52)가 작동하여 오리피스(54)가 개방되거나 폐쇄작동되는데, 각 차종에 따라 ABS 제동작용시 소요액량을 측정한 후 이를 근거로 ECU(30)에 솔레노이드(51)의 전류인가 시간을 셋팅하는 것이다. 이에 따라 차종에 관계없이 동일한 오리피스(54)를 갖는 솔레노이드밸브(50) 장착이 가능함으로써 부품을 일원화 할 수 있는 이점이 있다.

Description

안티록 브레이크 시스템의 솔레노이드밸브 제어방법

본 발명은 안티록 브레이크 시스템의 솔레노이드밸브 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 솔레노이드에 전류인가 시간을 제어하여 오리피스를 공용화 할 수 있는 솔레노이드밸브 제어방법에 관한 것이다.

차량에는 제동을 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착된다. 최근에 보다 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 여러 종류의 시스템이 제안되고 있는데, 이중에서 안티록 브레이크 시스템(ANTI-LOCK BRAKE SYSTEM)이 진보적인 효과를 발휘하고 있다.

안티록 브레이크 시스템은 전륜과 후륜에 각각 유압에 의해 제동력을 발생하는 드럼 또는 캘리퍼식의 유압 브레이크가 설치되며, 제동유압을 형성하여 브레이크로 전달하는 배력장치와 오일저장탱크가 마련된 마스터실린더, 제동유압을 제어하는 모듈레이터와 ECU 등으로 크게 이루어져 있다.

배력장치는 진공과 대기와의 압력차이를 이용하여 작은 힘으로 큰 제동력을 발생시키는 장치로서, 운전석에 마련된 브레이크패달과 연계되어 이에 의해 작동된다. 마스터실린더는 배력장치로부터 증폭된 힘을 전달받아 제동유압을 형성하는 것으로, 각 브레이크와는 유압라인을 통해 연결되어 있다.

그리고 각 브레이크의 입구측과 출구측에는 솔레노이드밸브가 설치되어 있어서 각 브레이크로 전달되는 유압을 제어한다. 이것은 입구측에 배치되는 노말오픈형 솔레노이드밸브와 출구측에 배치되는 노말클로즈형 솔레노이드밸브로 구별되며, ECU에 의해 제어됨으로써 강력하고 안정된 제동력을 발휘하게 된다. 이 때, ECU는 전륜과 후륜에 마련된 각각 휠센서를 통해 차속을 감지하고, 이를 통해 솔레노이드밸브 개폐작동을 제어한다.

또한 전륜측과 후륜측의 노말클로즈형 솔레노이드밸브의 하류측에는 제1,제2저압어큐뮤레이터가 독립적으로 설치되어 감압모드시 각 브레이크에서 토출된 오일이 일시 저장한다. 또한 제1,제2저압어큐뮤레이터의 후방에 제1,제2고압어큐뮤레이터가 설치되며, 이들 사이에 하나의 모터에 구동하는 제1,제2펌프가 구성되어 제1,제2저압어큐뮤레이터에 저장되어 있는 저압상태의 오일을 가압하여 제1,제2고압어큐뮤레이터로 펌핑한다. 이러한 제1,제2저압어큐뮤레이터, 제1,제2펌프와 제1,제2고압어큐뮤레이터 및 솔레노이드밸브 등은 모듈레이터(MODULATOR)에 콤팩트하게 설치된다.

이와 같이 구성된 종래의 안티록 브레이크 시스템은 주행 중에 운전자가 브레이크패달을 밟으면 배력장치에서 기압차에 의해 배력이 발생되고, 계속하여 마스터실린더에서는 증폭된 힘을 전달받아 유압을 형성한다. 이러한 유압은 노말오픈형 솔레노이드밸브를 통해 전륜과 후륜에 마련된 각각의 브레이크로 전달되어 제동작용을 하게 된다.

한편, 노면조건보다 과도한 제동압력이 전달되면 차량의 타이어는 회전을 멈추고 미끌어져 가는 일종의 슬립현상이 발생되는데, 이러한 현상을 차량의 바퀴에 장착된 휠센서가 감지하고 이것은 안티록 브레이크 시스템의 ECU에 전달된다. 계속하여 ECU에서는 노말클로즈형 솔레노이드밸브의 솔레노이드에 전류를 인가함으로써 오리피스가 개방되도록 작동시킨다. 따라서 제동압력을 낮추도록 브레이크 휠실린더 내의 오일을 제거하여 슬립현상을 방지한다.

그리고 노말클로즈형 솔레노이드밸브를 통해 토출된 오일은 제1,제2저압어큐뮤레이터로 이동하여 잠시 저장되고, 증압모드가 필요한 경우 모터가 구동됨에 따라 제1,제2펌프를 거쳐 다시 압력이 상승하여 제1,제2고압어큐뮤레이터와 마스터실린더 또는 노말오픈형 솔레노이드밸브 측으로 다시 순환하게 된다.

이와 같은 안티록 브레이크 시스템의 구성요소 중 모듈레이터는 각 차종마다 각기 다르게 장착되어 있는데, 이것은 차종마다 브레이크 소요액량이 다르기 때문에 오리피스의 유로 크기가 각기 다른 솔레노이드밸브가 설치되기 때문이다.

즉, 마스터실린더측에서 발생된 제동유압은 솔레노이드밸브의 오리피스 유로를 통과하여 전륜과 후륜의 브레이크 휠실린더로 전달된다. 그러나 솔레노이드밸브의 오리피스 유로 크기는 유압라인의 파이프 내경보다 작기 때문에 제동유압을 감압시키는 기능을 한다. 따라서 솔레노이드밸브의 오리피스 유로는 일반적인 제동시 최소한의 제동성능을 낼 수 있는 크기 이상으로 제한되고, ABS 제어시에 솔레노이드밸브를 작동시키는 최소한의 시간은 7msec이기 때문에 브레이크 시스템의 소요액량과 ABS 작동중의 증압-감압률에 의해 결정되어 진다.

이러한 이유로 인해 소요액량이 큰 브레이크 시스템이 장착된 대형차량에서는 오리피스 유로가 큰 솔레노이드밸브가 조립된 모듈레이터를 사용하고, 반대로 소요액량이 작은 브레이크 시스템이 장착된 소형차량에서는 오리피스 유로가 작은 솔레노이드밸브가 조립된 모듈레이터를 사용하게 된다. 결국, 각 차종마다 브레이크 시스템의 소요액량이 다름으로 인해 별도의 모듈레이터가 장착되기 때문에, 안티록 브레이크 시스템의 부품공용화가 불가능하여 제조원가 상승의 원인이 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 솔레노이드밸브의 솔레노이드에 전류가 인가되면 플런저가 작동하여 오리피스가 개방되거나 폐쇄작동되는데, 각 차종에 따라 ABS 제동작용시 소요액량을 측정한 후 이를 근거로 ECU에 솔레노이드의 전류인가 시간을 셋팅함으로써, 차종에 관계없이 동일한 오리피스를 갖는 솔레노이드밸브 장착이 가능한 안티록 브레이크 시스템의 솔레노이드밸브 제어방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 안티록 브레이크 시스템의 계통도이다.

도 2는 안티록 브레이크 시스템에 사용되는 노말오픈형 솔레노이드밸브 구조를 보인 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

30..ECU 40..브레이크

50,60..솔레노이드밸브 51..솔레노이드

54..오리피스

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 브레이크패달의 작동에 따라 제동유압을 형성하는 마스터실린더, 차륜에 마련되며 제동유압을 전달받아 제동력을 발휘하는 브레이크, 브레이크의 입구측과 출구측에 각각 마련되어 유압의 흐름을 제어하는 노말오픈형 솔레노이드밸브와 노말클로즈형 솔레노이드밸브, 감압제동작용시 브레이크로부터 토출된 오일이 일시 저장되는 저압어큐뮤레이터, 펌프작동에 의해 저압어큐뮤레이터에 저장된 오일이 가압 유입되며 이것을 다시 필요에 따라 브레이크측과 마스터실린더로 토출시키는 고압어큐뮤레이터, 차륜에 마련된 휠센서가 전기적으로 접속되며 휠센서로부터 입력된 신호를 근거로 솔레노이드밸브를 구동시켜 제동유압의 증압-감압률을 제어하는 ECU를 갖춘 안티록 브레이크 시스템에 있어서,

ECU에는 ABS 제어시 차종에 알맞는 증압-감압률의 데이터값과 근접한 액압이 브레이크에 공급되도록 솔레노이드밸브의 솔레노이드에 전류를 인가하는 시간이 차종에 따라 다르게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도면은 본 발명이 적용되는 안티록 브레이크 시스템을 개략적으로 보인 계통도이다.

안티록 브레이크 시스템은 이에 도시한 한 바와 같이, 차동차의 차륜에 설치된 브레이크(40)와 브레이크패달(10), 기압차를 이용하여 배력을 형성하고 이를 통해 제동유압을 형성하는 배력장치(21)와 마스터실린더(20) 등이 구성되어 있다.

마스터실린더(20)와 브레이크(40)는 유압파이프를 이용하여 연결되는데, 이것은 마스터실린더(20)로부터 브레이크(40)로 제동유압을 안내하기 위한 유로와 브레이크(40)에서 마스터실린더(20)로 유압을 안내하기 위한 유로가 별도로 구성된다.

각 브레이크(40)의 유입측과 토출측 유압파이프에는 제동유압을 제어하기 위한 솔레노이드밸브(50,60)가 마련되는데, 유입측에 노말오픈형 솔레노이드밸브(50)가 출구측에 노말클로즈형 솔레노이드밸브(60)가 설치된다.

노말오픈형 솔레노이드밸브(50)는 도 2에 도시한 바와 같이, 솔레노이드(51)에 전기가 인가되지 않았을 때 스프링(53)의 탄성력에 의해 플런저(52)가 오리피스(54)를 개방하도록 구성되어 있어서 개방된 상태를 유지하고, 솔레노이드(51)에 전류가 인가되면 플런저(52)가 전진하여 오리피스(54) 유로는 폐쇄된다. 그리고 노말클로즈형 솔레노이드밸브(60)는 이와 반대로 작동한다.

한편, 이러한 솔레노이드밸브(50,60)의 솔레노이드(51)와 전기적으로 접속되어 이들의 작동을 제어하는 ECU(30)가 구성되어 있으며, 이것은 또한 차륜의 회전속도를 감지하는 휠센서(31)와도 접속되어 이로부터 입력되는 값을 통하여 솔레노이드밸브(50,60)의 개폐시기를 결정하게 된다. 이 때, ECU(30)에는 솔레노이드밸브(50,60)의 작동시간이 각 차종마다 미리 셋팅되어 있다.

그리고 노말클로즈형 솔레노이드밸브(50)의 후방에는 브레이크(40)에서 토출된 유압이 일시 저장되는 저압어큐뮤레이터(70), 저압어큐뮤레이터(70)에 저장된 오일을 그 후방측에 배치된 고압어큐뮤레이터(90)로 펌핑하는 펌프(80)가 배치된다.

이와 같이 구성된 안티록 브레이크 시스템이 장착된 자동차가 주행중인 상태에서 운전자가 브레이크패달(10)을 밟게 되면, 마스터실린더(20)에서 제동유압이 발생되어 노말오픈형 솔레노이드밸브(50)를 통해 브레이크(40)로 전달되어 제동작용을 하게 된다. 이 때, ECU(30)는 노말오픈형 솔레노이드밸브(50)와 노말클로즈형 솔레노이드밸브(60)에 전류를 인가하지 않기 때문에 제동유압은 그대로 브레이크(40)로 전달된다.

그리고 휠센서(31)로부터 입력되는 전기적인 신호에 의해 ECU(30)가 휠 록(WHEEL LOCK)을 감지하면, 노말오픈형 솔레노이드밸브(50)와 노말클로즈형 솔레노이드밸브(60)에 전류를 보내어 제동유압을 감압하게 된다. 즉, 노말클로즈형 솔레노이드밸브(60)가 개방되어 이의 오리피스를 통해 제동유압이 빠져나오게 되며, 이것은 저압어큐뮤레이터(70)에 일시 저장된다. 이 때, 각 솔레노이드밸브(50,60)의 솔레노이드(51)에는 ECU(30)에 미리 셋팅된 시간 동안만 전류가 공급되어 작동이 제어되는데, 이것은 뒤에서 상세하게 설명한다.

한편, 브레이크(40)의 제동유압이 최적의 상태까지 감압 또는 증압되면, ECU(30)는 노말오픈형 솔레노이드밸브(50)를 작동시켜 브레이크(40)의 제동유압을 그대로 유지한다. 이 때, 노말클로즈형 솔레노이드밸브(60)로 구동전류는 흐르지 않기 때문에 저압어큐뮤레이터(70)의 유로가 차단된다. 또한, 브레이크(40)의 증압이 필요하면, ECU(30)는 노말오픈형 솔레노이드밸브(50)의 전류공급을 차단시켜 마스터실린더(20) 측의 제동유압이 브레이크(40)에 작용하도록하여 액압을 증압시킨다.

이러한 안티록 브레이크 시스템의 제어시 솔레노이드밸브(50,60)의 작동시간을 조절하는 것에 의해 유압비를 제어함으로써, 브레이크 시스템의 소요액량이 다른 각 차량마다 오리피스(54) 유로 크기가 같은 솔레노이드밸브(50,60)를 사용할 수 있다.

즉, 일반적으로 ABS 작동중에 브레이크 제동유압을 제어하는 시간인 솔레노이드밸브(50,60) 작동시간은 약 7msec 이상이다. 하지만 이러한 제어시간을 7msec 이하로 조정하여 제어하면 필요로 하는 증압 - 감압률을 얻을 수 있다.

이를 증명하기 위해 동일한 오리피스 유로를 가지는 솔레노이드밸브가 장착된 모듈레이터를 가지고 소요액량이 다른 브레이크 시스템의 ABS 증압-감압시험을 하였다. 먼저, 비교대상 차종은 3,000cc급 대형승용차와 1,500cc급 소형승용차로 하였는데, 대형승용차의 소요액량(70-120bar)은 대략 0.523cc이고 소형승용차의 소요액량(70-120bar)은 약 0.345cc이다. 그리고 솔레노이드밸브의 개방시간은 7msec 로 하였다.

시험결과, 대형승용차 브레이크 시스템의 증압률은 237-254 bar/sec 이고 감압률은 400-440 bar/sec 로 측정되었고, 소형승용차 브레이크 시스템의 증압률은 342-417 bar/sec 이고 감압률은 751-844 bar/sec 로 측정되었다.

따라서 소요액량이 적은 브레이크 시스템의 증압-감압률이 더 높음을 알 수있는데, 같은 증압-감압률을 얻기 위해 솔레노이드밸브 개방시간을 5msec와 6msec로 조정하여 소형승용차 브레이크 시스템의 ABS 작동시험을하여 다음과 같은 결과가 나왔다.

소형승용차 브레이크 시스템의 증압률 : 216 - 221 bar/sec

소형승용차 브레이크 시스템의 감압률 : 342 - 372 bar/sec

이상의 결과로 볼 때, 솔레노이드밸브 개방시간을 7msec 이하로 하여도 충분히 압력제어가 가능하고, 솔레노이드밸브의 작동시간을 조정하는 것에 의해서 압력제어의 범위를 넓힐 수 있기 때문에 동일한 솔레노이드밸브를 가지고도 소요액량이 다른 브레이크 시스템의 ABS 제어가 가능하다는 결론이 나온다.

즉, ECU에는 각 차종에 알맞는 증압-감압률을 얻기 위해서 미리 측정된 데이터 값을 통해 솔레노이드밸브의 개방시간을 설정하게 되면, 차종에 관계없이 ABS 시스템에 동일한 오리피스 직경을 가지는 솔레노이드밸브가 장착된 모듈레이터의 사용이 가능하다. 솔레노이드밸브의 작동시간은 솔레노이드에 전류를 인가하는 시간을 말하는 것인데, 동일한 오리피스를 적용하여도 솔레노이드에 전류인가시간을 제어하여 증압-감압률을 제어할 수 있기 때문에 동일한 솔레노이드밸브가 장착된 모듈레이터를 차종에 관계없이 모든 안티록 브레이크 시스템에 적용할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 솔레노이드밸브 제어방법은 솔레노이드에 전류가 인가되면 플런저가 작동하여 오리피스가 개방되거나 폐쇄작동되는데, 각 차종에 따라 ABS 제동작용시 소요액량을 측정한 후 이를 근거로 ECU에 솔레노이드의 전류인가 시간을 셋팅하는 것이다. 이에 따라 차종에 관계없이 동일한 오리피스를 갖는 솔레노이드밸브 장착이 가능함으로써 부품을 일원화하며 제조원가가 절감되는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 브레이크패달(10)의 작동에 따라 제동유압을 형성하는 마스터실린더(20), 차륜에 마련되며 제동유압을 전달받아 제동력을 발휘하는 브레이크(40), 상기 브레이크(40)의 입구측과 출구측에 각각 마련되어 유압의 흐름을 제어하는 노말오픈형 솔레노이드밸브(50)와 노말클로즈형 솔레노이드밸브(60), 감압제동작용시 상기 브레이크(40)로부터 토출된 오일이 일시 저장되는 저압어큐뮤레이터(70), 펌프(80)작동에 의해 상기 저압어큐뮤레이터(70)에 저장된 오일이 가압 유입되며 이것을 다시 필요에 따라 상기 브레이크(40)측과 상기 마스터실린더(20)로 토출시키는 고압어큐뮤레이터(90), 차륜에 마련된 휠센서(31)가 전기적으로 접속되며 상기 휠센서(31)로부터 입력된 신호를 근거로 상기 솔레노이드밸브(50,60)를 구동시켜 제동유압의 증압-감압률을 제어하는 ECU(30)를 갖춘 안티록 브레이크 시스템에 있어서,

   상기 ECU(30)에는 ABS 제어시 차종에 알맞는 증압-감압률의 데이터값과 근접한 액압이 상기 브레이크(40)에 공급되도록 상기 솔레노이드밸브(50,60)의 솔레노이드(51)에 전류를 인가하는 시간이 차종에 따라 다르게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템의 솔레노이드밸브 제어방법.