KR100471817B1 - 차량용 브레이크의 진동 차단장치와 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 브레이크의 진동 차단장치와 그 방법에 관한 것으로, 브레이크 디스크의 발생된 저더 주파수가 전달되는 조향장치의 조향컬럼의 진동 주파수를 변경시켜 조향휠로의 전달경로를 차단함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 브레이크 조작 시 유압을 통해 차륜과 함께 회전되는 디스크를 가압하여 차륜을 정지시키는 캘리퍼(3)에서 발생되는 브레이크 토크진동과 조향휠의 쉬미진동 및 차속등을 고려하여 콜드 저더여부를 판단하는 콘트롤러(20)와, 이 콘트롤러(20)의 판단 신호에 따라 조향컬럼(SC)의 조향기어박스(G)의 요크 클리언스(Yoke Clearance)를 조정하여 마찰력을 증대시키는 요크발생수단(30)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 차속 주파수와 일치되는 제동 토오크 진동 주파수와 쉬미 진동 주파수 상태와, 진동 기준 값과 일치되는 제동 토오크 진동과 쉬미 진동 상태를 통해 브레이크의 저더 발생을 판단한 후, 브레이크의 저더 발생을 판단한 콘트롤러(20)를 통해 조향컬럼(SC)의 요크 클리어랜스를 변경하여 조향컬럼으로의 저더 전달을 차단시키는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 브레이크의 진동 차단장치와 그 방법{Vibration isolated device of an automotive brake system and control method thereof}

본 발명은 차량용 브레이크의 진동 차단장치와 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 브레이크 디스크의 마모에 따라 이를 가압하는 패드사이에서 발생되는 콜드 저더를 차단할 수 있도록 된 차량용 브레이크의 진동 차단장치와 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 무거운 중량을 갖는 주행중인 차량을 정지시키는 브레이크시스템은 운전자의 조작 시 오일을 가압하여 발생된 압력으로 최초 운전자의 조작력을 배가시켜 원하는 결과를 얻도록 이루어진다.

이와 같은 배력식 브레이크 시스템은 엔진의 흡기 매니폴드에서 발생된 부압과 대기압과의 차압을 이용하여 제동력을 크게 부여하는데, 이러한 배력식 브레이크 시스템은 브레이크 페달을 운전석 아래쪽에 배치시키고, 이 브레이크 페달의 답력에 의하여 유압을 발생시키는 마스터 실린더를 이 브레이크 페달과 연결하여 설치하고, 흡기 매니폴드에 연결되어 이 브레이크 페달의 작용으로 한쪽 챔버에 진공압에 받아들이고 라인에 형성되는 유압을 배기시키는 부스터를 이 마스터 실린더와 연결시키고, 이 부스터 및 마스터 실린더에 의한 발생되는 유압에 의하여 작동되는 캘리퍼가 차륜과 함께 회전되는 디스크를 가압하여 차량을 제동시키는 구조를 이루고 있다.

즉, 이와 같은 브레이크시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 운전자의 페달에 의해 조작에 의해 부스터와 마스터실린더를 통해 발생된 유압을 통해 캘리퍼(3)가 작동되면, 상기 캘리퍼(3)는 엔진의 회전력을 전달받아 차륜을 회전되는 허브(2)부위로 결합되어 차륜과 함께 회전하는 디스크(1)를 가압하여 차량을 제동하게 된다.

그러나, 이와 같이 캘리퍼(3)가 유압에 의해 피스톤과 함께 이동되는 패드(4,4')에 의해 디스크(1)의 양면을 가압하게 되면, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 패드(4,4')가 디스크(1)의 접촉부(1a)와 균일한 접촉면(K)을 이루도록 디스크(1)의 회전중심에서 벗어나지 않는 즉, 런아웃(Run-Out)이 없는 정상적인 제동을 하게 되지만, 상기 디스크(1)의 초기 세팅 불량이나 제동열에 의한 열 변형등으로 인해 런아웃이 발생되는 경우에는 제동시 하이스피드저더(High Speed Judder)를 발생시키는 문제가 있게 된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 디스크(1)의 회전중심에서 패드(4,4')와 접촉되는 접촉면(K)이 일치되지 않고 벗어나는 런아웃 간격(L)이 발생되면, 브레이크를 작동시키지 않더라도 디스크(1)의 접촉부(1a)와 패드(4,4')가 국부적으로 접촉되어 마모부(N)가 지속적으로 발생되고 이에 따라, 디스크(1)자체에서 DTV(Disc Thickness Vibration)를 발생해 콜드 저더를 유발하면서 결국, 상기 디스크(1)의 열변형을 촉진하여 하이 스피드 저더를 야기 시키게 되는 문제가 있게 된다.

이와 같은 저더는 차량의 고속 주행 중 급 제동을 하거나 정상적인 제동을 하는 경우 캘리퍼의 브레이크 토오크 진동에 의해서 차륜에 구비된 너클에서 발생된 진동이 현가장치나 차체의 진동을 유발하면서 조향장치를 타고 조향휠을 통해 운전자에게 전달되는 진동을 말하며, 이와 같은 저더의 발생이 브레이크의 제동성능을 급격하게 저하시키지는 않지만 조향휠을 통해 운전자가 진동을 느끼게 되므로 운전자의 안락성과 차량의 정숙성을 위해 차단시켜야 함은 물론이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 브레이크 디스크의 발생된 저더 주파수가 전달되는 조향장치의 조향컬럼의 진동 주파수를 변경시켜 조향휠로의 전달경로를 차단함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 디스크를 가압하는 캘리퍼부위에 장착되어 브레이크 작동시 발생되는 토오크 진동을 측정하는 제1가속미터센서와, 조향장치의 조향컬럼에 장착되어 쉬미 진동을 측정하는 제2가속미터센서, 브레이크 페달의 부위로 구비되어 브레이크의 작동여부를 감지하는 브레이크 작동 신호 발생기 및 차륜부위에 구비되어 주행 중인 차량의 차속을 측정하는 차속신호발생기로부터 측정 신호를 지속적으로 입력받아 브레이크의 콜드 저더 발생 상태를 판단하는 콘트롤러와;상기 콘트롤러에서 발생되는 제어 신호에 상응하는 각도로 회전되는 스텝모터로 이루어진 구동수단과, 상기 구동수단의 회전력을 전달받아 조향컬럼의 기어박스를 변위시키는 전달수단을 통해 조향컬럼의 조향기어박스가 갖는 요크 클리어랜스를 조정하여 마찰력을 증대시켜주는 요크발생수단; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 차속 주파수와 일치되는 제동 토오크 진동 주파수와 쉬미 진동 주파수 상태와, 진동 기준 값과 일치되는 제동 토오크 진동과 쉬미 진동 상태를 통해 브레이크의 저더 발생을 판단한 후, 브레이크의 저더 발생을 판단한 콘트롤러를 통해 조향컬럼의 요크 클리어랜스를 변경하여 조향컬럼으로의 저더 전달을 차단시키는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 차량용 브레이크의 진동 차단장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 엔진의 회전력을 전달받아 구동되는 차륜과 함께 회전하는 디스크(1)를 브레이크 조작 시 유압을 통해 가압하여 차륜을 정지시키는 캘리퍼(3)에서 발생되는 브레이크 토크진동과 조향휠로 전달되는 쉬미(Shimmy)진동 및 차속등을 고려하여 콜드 저더 여부를 판단하는 콘트롤러(20)와, 상기 콘트롤러(20)의 판단 신호에 따라 조향컬럼(SC)의 조향기어박스(G)가 갖는 요크 클리어랜스(Yoke Clearance)를 조정하여 고유진동수를 변경하면서 마찰력을 증대해 진동의 전달을 차단시키는 요크발생수단(30)으로 구성되어진다.

여기서, 상기 콘트롤러(20)는 브레이크 페달의 조작을 감지하는 접점 스위치와 같은 브레이크 작동 신호 발생기(21)를 통해 브레이크의 작동여부를 감지하는 한편, 상기 콘트롤러(20)는 차륜부위에 구비된 차속신호발생기(22)를 통해 주행 중인 차량의 브레이크페달 조작에 따라 변화되는 차속을 지속적으로 모니터링(Monitoring)함은 물론이다.

또한, 상기 콘트롤러(20)는 브레이크 조작 후 캘리퍼(3)에 의해 디스크(1)가 가압 될 때, 상기 캘리퍼(3)부위에 장착된 제1가속미터센서(10)를 통해 디스크(1)의 초기 세팅 불량이나 마모등에 의한 런아웃에 의해 기인되어 발생되는 브레이크 토크진동의 크기를 감지하게 된다.

그리고, 차속에 따른 차륜과 현가장치의 공진과 관성모우멘트등에 따라 주로 차속에 영향을 받으며 약 10-20Hz정도의 주파수를 발생해, 운전자가 항상 손으로 잡고 조작하는 조향휠로 전달되는 쉬미를 감지하기 위해 조향장치의 조향컬럼(SC)에 장착된 제2가속미터센서(10')를 통해 조향휠로 전달되어지는 쉬미의 크기를 감지하게 된다.

여기서, 상기 제1·2가속미터센서(10,10')는 장착된 부위의 미소한 떨림과 같은 진동에 의해 변형 될 때 전압 변화를 발생하는 스트레인게이지(Strain Gauge)로 이루어지게 됨은 물론이다.

또한 상기 요크발생수단(30)은 콘트롤러(20)의 제어 신호인 전압의 크기에 따라 원하는 각도로 회전되는 스텝모터로 이루어진 구동수단(30')과, 상기 구동수단(30')의 회전력을 전달받아 조향컬럼(SC)의 기어박스(G)를 변위시키는 전달수단(30")으로 이루어진다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 콘트롤러(20)는 차량의 주행 에 따른 각 상태를 지속적으로 모니터링하게 되는데 즉, 차속신호발생기(22)를 통해 현재 차속에 대한 정보를 얻으면서 캘리퍼(3)에 장착된 제1가속미터센서(10)를 통해 캘리퍼(3)내의 토오크 진동은 물론 조향컬럼(SC)에 장착된 제2가속미터센서(10')를 통해 차륜과 현가장치의 공진과 관성모우멘트등에 따라 주로 차속에 영향을 받으며 발생되는 쉬미등을 측정하게 된다.

이때, 상기 콘트롤러(20)는 이와같이 모니터링된 각 정보들을 주파수로 변환하여 설정 값들과 비교·판단하게 되지만, 브레이크의 조작이 잃어나지 않으므로 캘리퍼(3)에서 측정되는 토오크(Torque) 진동이 없으므로 브레이크의 저더 발생을 판단하지 못하게 됨은 물론이다.

이어, 주행 중인 차량을 제동하기 위해 운전자가 브레이크 페달을 조작할 때 접점이 연결되면서 전기 신호를 발생하는 브레이크 작동 신호발생기(21)를 통해 차량의 제동상황을 콘트롤러(20)가 인식하게 되면, 전술한 바와 같이 상기 콘트롤러(20)는 브레이크의 조작에 따른 브레이크 디스크(1)를 가압하는 캘리퍼(3)에 구비된 제1가속미터센서(10)에서 전송되는 제동 토오크 진동 크기에 해당되는 주파수로 변환하여 기억하게 된다.

이때, 상기 콘트롤러(20)는 토오크 진동의 크기가 급격하게 증가되므로 이와 같은 측정값의 급격한 변동에 따라 브레이크 저더 발생 가능성이 증가됨을 판단하게 되고 이에 따라, 차륜과 현가장치의 공진과 관성모우멘트등에 따라 주로 차속에 영향을 받으며 발생되어 조향컬럼(SC)을 타고 전달되는 쉬미를 제2가속미터센서(10')를 통해 전송 받아 그 값을 해당되는 주파수로 변환하여 기억하게 된다.

이어, 현재 주행되고 있는 차량의 속도를 감지하는 측정신호발생기(22)에서 발생된 신호에 콘트롤러(20)가 현 차속을 인식한 다음, 이 차속을 기준으로 기 측정된 제동 토오크 진동 주파수와 쉬미 진동 주파수가 상기 차속의 주파수와 일치되는 상태와, 상기 제동 토오크 진동과 쉬미 진동 크기 값이 기 설정된 기준 값(약 1.5 - 1.8 ㎨)과 일치되는 상태로 브레이크의 저더 발생을 판단한다.

이와 같이, 상기 콘트롤러(20)가 차속 주파수와 일치되는 제동 토오크 진동 주파수와 쉬미 진동 주파수 상태와, 진동 기준 값(약 1.5 - 1.8 ㎨)과 일치되는 제동 토오크 진동과 쉬미 진동 상태를 통해 브레이크의 저더 발생을 판단하면, 상기 콘트롤러(20)가 요크발생수단(30)을 조작하여 조향컬럼(SC)으로 전달되는 브레이크의 저더를 차단시키게 된다.

즉, 상기 콘트롤러(20)가 요크발생수단(30)의 구동수단(30)인 스텝모터를 원하는 값으로 회전시키게 되면, 이 구동수단(30)의 회전력에 의해 작동되는 전달수단(30")이 조향휠의 조작력을 차륜의 회전으로 전달하도록 조향컬럼(SC)에 구비된 기어박스(G)를 변위시켜 조향컬럼(SC)의 고유 진동수를 변형시키게 된다.

이때, 상기 기어박스(G)를 변위는 서로 치합되는 기어사이의 마찰력을 증대시키는 것으로 이는 조향컬럼(SC)의 상부로 결합된 조향휠의 유격을 타이트(Tight)하게 해 브레이크에서 발생된 저더가 조향컬럼(SC)을 타고 전달되는 것을 차단시키게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 브레이크의 제동 토오크값과 조향컬럼의 쉬미 진동값을 차량의 차속과 설정값과 비교 판단하여 저더를 발생여부를 판단하고 발생된 저더가 조향컬럼을 타고 운전자에게 전달되지 않도록 조향장치의 요크 클리어랜스를 변경하여 저더에 의한 진동을 차단시켜 차량의 상품성을 향상하는 효과가 있게 된다.

도 1은 일반적인 브레이크시스템의 캘리퍼 장착도

도 2는 브레이크 캘리퍼의 정상적인 디스크 가압 상태도

도 3은 종래에 따른 콜드저더(Cold Judder)를 발생하는 비정상적인 디스크의 가압 상태도

도 4는 본 발명에 따른 차량용 브레이크의 진동 차단장치의 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 디스크 2 : 허브

3 : 캘리퍼 4 ,4': 패드

10,10' : 제1·2가속미터센서 20 : 콘트롤러

21 : 브레이크 작동 신호발생기 22 : 차속신호발생기

30 : 요크발생수단

30' : 구동수단 30" : 전달수단

Claims (6)

1. 디스크(1)를 가압하는 캘리퍼(3)부위에 장착되어 브레이크 작동시 발생되는 토오크 진동을 측정하는 제1가속미터센서(10)와, 조향장치의 조향컬럼(SC)에 장착되어 쉬미 진동을 측정하는 제2가속미터센서(10'), 브레이크 페달의 부위로 구비되어 브레이크의 작동여부를 감지하는 브레이크 작동 신호 발생기(21) 및 차륜부위에 구비되어 주행 중인 차량의 차속을 측정하는 차속신호발생기(22)로부터 측정 신호를 지속적으로 입력받아 브레이크의 콜드 저더 발생 상태를 판단하는 콘트롤러(20)와;

   상기 콘트롤러(20)에서 발생되는 제어 신호에 상응하는 각도로 회전되는 스텝모터로 이루어진 구동수단(30')과, 상기 구동수단(30')의 회전력을 전달받아 조향컬럼(SC)의 기어박스(G)를 변위시키는 전달수단(30")을 통해 조향컬럼(SC)의 조향기어박스(G)가 갖는 요크 클리어랜스를 조정하여 마찰력을 증대시켜주는 요크발생수단(30);

   으로 구성된 차량용 브레이크의 진동 차단장치.
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6. 차속 주파수와 일치되는 제동 토오크 진동 주파수와 쉬미 진동 주파수 상태와, 진동 기준 값과 일치되는 제동 토오크 진동과 쉬미 진동 상태를 통해 브레이크의 저더 발생을 판단한 후, 브레이크의 저더 발생을 판단한 콘트롤러(20)를 통해 조향컬럼(SC)의 요크 클리어랜스를 변경하여 조향컬럼으로의 저더 전달을 차단시키도록 된 차량용 브레이크의 진동 차단장치의 제어방법