KR100429035B1 - 차량용 제동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공압 부스터 없이 어큐뮤레이터에 축압된 브레이크 액압을 제어하여 일반적인 제동(CBS)은 물론 ABS, VDC 등을 수행할 수 있는 차량용 제동장치에 관한 것으로, 브레이크 페달의 조작량을 전기적 신호로 검출하는 페달조작량검출센서와, 페달조작량검출센서로부터 페달조작이 검출될 경우 상기 휠 실린더가 제동동작을 수행하도록 미리 축압된 브레이크 액압을 공급하는 어큐뮤레이터와, 어큐뮤레이터로부터 상기 휠 실린더로 브레이크 액압이 공급될 경우 상기 페달조작량검출센서의 검출량에 근거하여 제동력을 조절하는 액압조절밸브와, 액압조절부의 작동으로 상기 어큐뮤레이터에 축압된 브레이크 액압이 저하될 경우 상기 펌프의 구동으로 상기 어큐뮤레이터의 축압이 초기설정압으로 축압되도록 브레이크 액압을 감지하는 압력감지센서로 이루어지며, 공압 부스터 없이 어큐뮤레이터에 축압된 브레이크 액압을 제어하여 제동동작을 수행함으로써 제동장치의 소형화 및 경량화로 인하여 제조비용을 절감할 수 있는 것은 물론이고 장치의 소형화로 인하여 한정적인 엔진룸내에 용이하게 장착할 수 있다.

Description

차량용 제동장치{brake system}
본 발명은 차량용 제동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공압 부스터 없이 어큐뮤레이터에 축압된 브레이크 액압을 제어하여 일반적인 제동(CBS)은 물론 ABS, VDC 등을 수행할 수 있는 차량용 제동장치에 관한 것이다.
종래 차량용 제동장치는 브레이크 페달 조작에 따른 운전자의 답력을 유압으로 변환시켜주는 마스터실린더와 엔진 부압을 이용하여 배력기능을 하는 부스터가 필수적으로 구성되었다.
즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 운전자의 감속 및 제동의지를 전달하기 위한 페달(1)과, 페달(1)로부터 전달된 힘을 증폭시켜 브레이크 액압을 생성시키기 위한 부스터(2) 및 마스터실린더(3), 그리고 생성된 브레이크 액압을 휠 실린더(W)에 전달하기 위한 유압라인(미부호) 및 전달된 브레이크 액압을 조절하기 위한 솔레노이드밸브(NO,NC)가 구성된다.
또, 차량의 감속 및 제동에 참여한 브레이크 액을 잠시동안 저장하기 위한 저압어큐뮤레이터(LPA)와, 저압어큐뮤레이터(LPA)에 저장된 브레이크 액을 환류시키기 위한 모타(4) 및 펌프(5), 그리고 펌핑되어 마스터실린더(3) 또는 휠 실린더(W)측으로 환류되는 고압의 브레이크 액압을 저감시키기 위한 고압어큐뮤레이터(HPA)가 구성된다.
또한, 이러한 펌프(5;모터 포함) 및 솔레노이드밸브(NO,NC)를 부여된 조건에 따라 제어할 수 있도록 전기적으로 접속된 일렉트로닉 콘트롤 유니트(미도시;이하,ECU라 한다)가 구성된다.
이와 같이 구성된 종래 차량용 제동장치는, 운전자가 감속 및 제동을 목적으로 브레이크 페달(1)을 밟게 되면 페달(1)로부터 전달된 힘은 부스터(2)에 의하여 증폭되고, 증폭된 힘은 마스터실린더(3)에서 브레이크 액압을 생성시킨다.
생성된 브레이크 액압은 유압라인을 통하여 전달되며 최초 개방된 상태인 노말오픈밸브(NO)를 통하여 각 바퀴에 장착된 휠 실린더(W)에 전달되어 제동력을 발휘한다.
이때, 노면조건보다 과도한 제동압력이 휠 실린더(W)에 전달되면 차량의 바퀴는 회전을 멈춘채 미끄러지게 된다. 이러한 현상을 차량의 각 바퀴에 장착된 차륜속도센서(미도시)가 감지하여 ECU에 전송하면, ECU는 회전을 멈춘채 미끄러지고 있는 바퀴의 최초 닫힘 상태인 노말클로즈밸브(NC)를 열어 휠 실린더(W)에 갇힌 브레이크 액이 배출되도록하여 휠 실린더(W)에 가해진 제동압을 감소시킨다.
그리고 노말클로즈밸브(NC)를 통하여 배출된 브레이크 액은 저압어큐뮤레이터(LPA)로 이동하여 잠시 저장되고, 이후 펌프(5)에 의해 펌핑되어 고압어큐뮤레이터(HPA)를 지나 마스터실린더(3) 또는 노말오픈밸브(NO)로 순환된다.
그러나 이와 같은 종래 차량용 제동장치는, 브레이크 페달 조작에 따른 운전자의 답력을 유압으로 변환시켜주는 마스터실린더와 엔진 부압을 이용하여 배력기능을 하는 부스터가 필수적으로 구성됨으로써, 한정공간인 엔진룸 내에 제동장치를 장착하는데 어려움이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 공압 부스터 없이 어큐뮤레이터에 축압된 브레이크 액압을 제어하여 제동동작을 수행함으로써 제동장치의 소형화 및 경량화로 제조비용을 절감함은 물론이고 한정공간인 엔진룸 내에 용이하게 장착할 수 있도록 한 차량용 제동장치를 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 차량용 제동장치의 유압회로도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 제동장치의 유압회로도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 제어장치의 제어블럭도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
11:페달 12:페달조작량검출센서 13:마스터실린더
13c:페달재현기 14,21,43:압력감지센서 15:오일탱크
16:패달재현밸브 17:리저버 18:펌프
19:체크밸브 20:어큐뮤레이터 22:액압조절밸브
24,26,28,30:가압밸브 25,27,29,30:감압밸브
32,33,34,35:차륜속도센서 41,42:차단밸브
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 브레이크 페달, 상기 브레이크 페달로부터 전달되는 운전자의 답력을 브레이크 액압으로 변환하는 마스터실린더와, 상기 마스터실린더로부터 생성된 브레이크 액압을 공급받아 제동동작을 수행하는 휠 실린더 및, ABS, EBD,VDC의 기능시 브레이크 액압을 생성하는 펌프를 구비한 차량용 제동장치에 있어서, 상기 브레이크 페달의 조작량을 전기적 신호로 검출하는 페달조작량검출센서와, 상기 페달조작량검출센서로부터 페달조작이 검출될 경우 상기 휠 실린더가 제동동작을 수행하도록 미리 축압된 브레이크 액압을 공급하는 어큐뮤레이터와, 상기 어큐뮤레이터로부터 상기 휠 실린더로 브레이크 액압이 공급될 경우 상기 페달조작량검출센서의 검출량에 근거하여 제동력을 조절하는 액압조절밸브와, 상기 액압조절부의 작동으로 상기 어큐뮤레이터에 축압된 브레이크 액압이 저하될 경우 상기 펌프의 구동으로 상기 어큐뮤레이터의 축압이 초기설정압으로 축압되도록 브레이크 액압을 감지하는 압력감지센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 제동장치의 유압회로도, 도 3은 본 발명에 따른 차량용 제동장치의 제어블럭도이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 제동장치는, 크게 제동에 필요한 브레이크 액압을 생성하는 액압 생성부와, 생성된 브레이크 액압을 휠 실린더로 전달하기 위한 유압라인과, 유압라인을 통하여 전달되는 브레이크 액압을 단속하기 위한 액압조절부, 그리고 이 액압조절부 및 액압생성부를 제어하여 휠 실린더의 제동압을 CBS, ABS, EBD, VDC 모드에 따라 조절하기 위한 일렉트로닉 콘트롤 유니트(이하, ECU라 한다)로 구성된다.
먼저, 액압 생성부는 비상제동시 제동기능을 수행하고 통상의 제동시 페달 재현기능을 수행하는 마스터실린더(13)와, 페달(1)의 조작량에 따라 브레이크 액압을 생성하는 펌프(18;모터 포함)로 구성된다.
여기서, 마스터실린더(13)는 운전자의 감속 및 제동의지가 페달(1)을 통하여 전달되면 브레이크 액압을 생성(비상제동시의 경우)할 수 있도록 피스톤을 개재한 실린더(13a,13b)가 구비되고, 페달(11)조작에 따른 느낌을 받을 수 있도록 실린더와 일체로 형성되며 그 내부에 페달축을 탄성지지하는 스프링이 개재된 페달재현기(13c;pedal simulator)가 구비된다. 그리고 이 페달재현기(13c)와 실린더는 그 내부에 채워진 브레이크 액이 이동할 수 있도록 관로(미도시)로 연통되어 있다.
또, 펌프(18;모터 포함)는 제동동작시 필요한 브레이크 액압을 생성하는데, 생성된 브레이크 액압은 어큐뮤레이터(20)에 축압되고, 제동동작시 이 어큐뮤레이터(20)에 축압된 브레이크 액이 휠 실린더(W1-W4)에 공급됨으로써 제동동작이 이루어진다. 또, 이 어큐뮤레이터(20)에 축압된 브레이크 액압이 일정압으로 유지되도록 브레이크 액압을 검출하기 위한 압력센서(21)가 어큐뮤레이터(20)의 입구측 유압라인L3에 설치되고, 이 압력센서(21)로부터 브레이크 액압의 감소가 검출되면 ECU(100)의 제어로 펌프(18)가 구동된다.
또, 펌프(18)와 마스터실린더(13)간의 유압라인L2에는 페달작동시 마스터실린더의 페달재현기(13c)로부터 배출된 브레이크 액을 일시저장하기 위한 리저버(17)와, 비상제동시 페달(11)조작에 따른 마스터실린더(13)의 브레이크 액이 휠 실린더(W1-W4)로만 공급되도록 리저버(17)측의 유압라인L2을 폐쇄하는 솔레노이드밸브(16)가 리저버(17)와 페달재현기(13c) 사이의 유압라인L1에 설치되고, 마스터실린더와 휠 실린더 사이의 유압라인L8,L9에 최초 닫힘상태인 솔레노이드밸브(41,42)가 설치된다
한편, 어큐뮤레이터(20)와 휠 실린더(W1-W4) 사이의 유압라인L3,L4에는 제동시 어큐뮤레이터(20)로부터 공급되는 브레이크 액압을 조절하기 위한 액압조절밸브(22)가 설치되고, 이 액압조절밸브(22)를 통하여 공급된 브레이크 액압을 휠 실린더(W1-W4)내에서 유지, 감압하기 위한 솔레노이드밸브(24,25,26,27,28,30)가 휠 실린더(W1-W4)의 입구측 및 출구측 유압라인L6에 각각 설치된다.
여기서, 액압조절밸브(22)는 최초 닫힘상태인 한쌍의 솔레노이드밸브(22a,22b)로 구성되는데, 어큐뮤레이터(20)로부터 휠 실린더(W1-W4)로 공급되는 브레이크 액압을 ECU(100)의 제어신호를 받아 개폐동작됨으로써 조절하는 제1밸브(22a)와, 제1밸브(22a)에 의해 휠 실린더(W1-W4)에 가해진 브레이크 액압을 오일탱크(15)로 환류시킴으로써 보다 세세하게 제어할 수 있도록 제1밸브(22a)의 출구측과 오일탱크(15) 사이의 유압라인L9에 제2밸브(22b)가 설치된다.
이하, 전술한 구성요소를 참조하여 본 발명에 따른 작용효과를 설명한다.
[정상적인 제동동작시]
운전자가 제동 및 감속의 목적으로 페달(1)을 밟게 되면 운전자의 제동의지가 페달조작량검출센서(12) 및 압력감지센서(14)를 통하여 ECU(100)에 전송된다. 이때, ECU(100)는 입력된 전기적 신호의 세기 및 세기의 순간변화량을 연산처리하여 운전자의 제동의지를 감지한다. 즉, 운전자가 천천히 페달을 밟았을 경우 입력된 전기적 신호의 순간변화량은 작지만, 급격히 페달을 밟았을 경우 입력된 전기적 신호의 순간변화량은 크게 된다.
한편, 페달조작량검출센서(12) 또는 압력감지센서(14)를 통하여 페달조작이 검출된 경우 ECU(100)는 페달재현기(13c)와 리저버(17) 사이에 설치된 솔레노이드밸브(16;이하, 페달재현밸브라 한다)와 마스터실린더(13)와 휠 실린더(W1-W4) 사이에 설치된 솔레노이드밸브(41,42;이하, 차단밸브라 한다)와 액압조절밸브(22), 그리고 휠 실린더(W1-W4)의 입구측 솔레노이드밸브(24,26,28,30;이하, 가입밸브라 한다)를 온시킨다.
이에 따라, 최초 개방상태인 차단밸브(41)가 폐쇄되어 마스터실린더(13)내의 브레이크 액압은 최초 폐쇄상태인 페달재현밸브(16)를 거쳐 리저버(17)로 저장되며, 이때 운전자는 페달재현기내의 스프링에 의해 페달조작에 따른 감각을 느끼게 된다.
또, 미리 축압된 어큐뮤레이터(20)의 브레이크 액압이 액압조절밸브(22) 및 가압밸브(24,26,28,30)를 거쳐 휠 실린더(W1-W4)로 유입되어 제동동작을 수행하게된다. 여기서, ECU(100)는 페달조작량검출센서(12) 및 압력감지센서(14)를 통하여 검출된 운전자의 제동의지에 부합되도록 액압조절밸브(22)를 제어하여 휠 실린더(W1-W4)에 가해지는 브레이크 액압을 조절한다. 일례로, 차속을 줄이거나 서행시에 제동할 경우 액압조절밸브(22)의 제1밸브(22a)의 개폐주기를 길게하여 어큐뮤레이터(20)에 축압된 브레이크 액이 휠 실린더(W1-W4)로 적게 유입되도록 하고 급제동을 할 경우 액압조절밸브(22)의 제1밸브(22a)의 개폐주기를 짧게 하여 어큐뮤레이터(20)에 축압된 브레이크 액이 휠 실린더(W1-W4)로 많이 유입되도록 한다.
한편, 어큐뮤레이터(20)에 축압된 브레이크 액이 휠 실린더(W1-W4)로 공급됨으로써 어큐뮤레이터(20)의 축압력이 낮아지는데, ECU(100)는 이를 압력감지센서(21)를 통하여 검출하고 어큐뮤레이터(20)에 적정압이 유지되도록 펌프(18)를 구동시켜 브레이크 액압을 축압시킨다. 여기서, 19는 브레이크 액의 역류를 방지하기 위한 체크밸브이다.
또, 일반적인 CBS제동시 노면조건보다 과도한 제동압력이 휠 실린더(W1-W4)에 전달되어 차량의 바퀴가 회전을 멈춘채 미끄러질 경우 ABS기능이 수행된다. 즉, 각 바퀴에 장착된 차륜속도센서(32,33,34,35)가 이를 감지하여 ECU(100)에 전송하면, ECU(100)는 휠 실린더(W1-W4)의 출구측에 설치된 솔레노이드밸브(25,27,29,31;이하, 감압밸브라 한다)를 온동작(개방)시켜 휠 실린더(W1-W4)에 갇힌 브레이크 액이 배출되도록 함으로써 휠 실린더(W1-W4)에 가해진 제동압을 감소시킨다. 따라서, ECU(100)는 각 바퀴의 차륜속도센서(32-35)로부터 계속적으로 속도정보를 전송받아 바퀴의 회전속도가 너무 빠르게 회복되거나, 바퀴가 잠기게 되면가압밸브(24,26,28,30)와 감압밸브(25,27,29,31)를 선택적으로 온/오프시켜 ABS기능을 수행한다.
또, EDS, VDC 제어로직이 탑재된 경우 액압조절밸브(22)와 감압밸브(24,26,28,30)와 가압밸브(25,27,29,31) 및 펌프(18)를 제어하여 EDS, VDC를 수행한다.
[비상제동시]
ECU(100) 및 펌프(18) 또는 액압조절밸브(22)의 고장으로 인하여 비상제동이 필요한 경우, ECU(100)는 각 솔레노이드밸브(16,22,24,25,26,27,28,29,30,31,41,42)를 초기상태로 복귀시킨다. 이에 따라 페달재현밸브(16)는 폐쇄되고 차단밸브(41)는 개방된다.
따라서, 운전자가 페달(11)을 밟을 경우 마스터실린더(13)의 브레이크 액압은 차단밸브(41)를 통하여 휠 실린더(W1-W4)로 공급되어 비상 제동동작을 수행한다. 이때, 휠 실린더(W1-W4)의 가압밸브(24,26,28,30) 및 감압밸브(25,27,29,31)는 폐쇄상태이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 공압 부스터 없이 어큐뮤레이터에 축압된 브레이크 액압을 제어하여 제동동작을 수행함으로써, 제동장치의 소형화 및 경량화로 인하여 제조비용을 절감할 수 있는 것은 물론이고 장치의 소형화로 인하여 한정적인 엔진룸내에 용이하게 장착할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 브레이크 페달, 상기 브레이크 페달로부터 전달되는 운전자의 답력을 브레이크 액압으로 변환하는 마스터실린더와, 상기 마스터실린더로부터 생성된 브레이크 액압을 공급받아 제동동작을 수행하는 휠 실린더 및, ABS, EBD,VDC의 기능시 브레이크 액압을 생성하는 펌프를 구비한 차량용 제동장치에 있어서,
    상기 브레이크 페달의 조작량을 전기적 신호로 검출하는 페달조작량검출센서와,
    상기 페달조작량검출센서로부터 페달조작이 검출될 경우 상기 휠 실린더가 제동동작을 수행하도록 미리 축압된 브레이크 액압을 공급하는 어큐뮤레이터와,
    상기 어큐뮤레이터로부터 상기 휠 실린더로 브레이크 액압이 공급될 경우 상기 페달조작량검출센서의 검출량에 근거하여 제동력을 조절하는 액압조절밸브와,
    상기 액압조절부의 작동으로 상기 어큐뮤레이터에 축압된 브레이크 액압이 저하될 경우 상기 펌프의 구동으로 상기 어큐뮤레이터의 축압이 초기설정압으로 축압되도록 브레이크 액압을 감지하는 압력감지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 제동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크 페달을 밟을 경우 조작감을 느낄 수 있도록 페달축을 탄성지지하는 스프링이 내재되며 상기 마스터실린더와 일체로 형성된 페달재현기와,
    상기 페달을 밟음에 따라 상기 마스터실린더로부터 생성된 브레이크 액압이 상기 휠 실린더로 전달됨이 없이 상기 펌프로 유입되도록 상기 마스터실린더와 펌프 사이의 유압라인에 설치되며 최초 열림상태인 패달재현밸브와,
    상기 패달재현밸브를 통하여 유입된 상기 마스터실린더의 브레이크 액압이 상기 펌프로 유입되기에 앞서 일시 저장되도록 상기 패달재현밸브와 펌프 사이에 설치된 리저버가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 제동장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 액압조절밸브는
    상기 페달조작량검출센서의 검출량에 근거하여 상기 어큐뮤레이터에 축압된 브레이크 액압이 상기 휠 실린더로 공급되도록 상기 어큐뮤레이터와 휠 실린더 사이의 유압라인에 설치된 최초 닫힘상태인 제1밸브와,
    상기 제1밸브의 개폐동작으로 상기 휠 실린더에 가해진 브레이크 액압을 보다 세세하게 제어할 수 있도록 상기 제1밸브의 출구측과 오일탱크 사이의 유압라인에 설치되며 최초 닫힘상태인 제2밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 제동장치.
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