KR100476188B1 - 차량상태를고려한브레이크제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 상태를 고려한 브레이크 제어 장치에 관한 것으로써, 차량 주행중에 운전자가 브레이크를 사용하여 차량에 제동을 거는 경우 브레이크 페달에 의해 브레이크 압력이 마스터 실린더로 인가되어 상기 마스터 실린더에서 브레이크 유압이 발생되며; 상기 유압은 브레이크 라인을 통해 프로포셔닝 밸브와 부스터 및 휠 실린더로 인가되어 슈를 작동시켜 차량에 제동을 가하며; 차량의 속도 및 상기 마스터 실린더의 압력을 검출하여 차량의 상태를 검출하고 차량의 상태 영역별로 브레이크 압력을 제어부에서 컨트롤하며; 상기 제어부의 컨트롤 신호에 의해 솔레노이드 밸브가 동작되고 연계되어 다이어프램이 동작되므로써 차량의 제동력을 차량상태에 따라 제어한다.

운전자의 의지를 반영하여 차량의 속도와 브레이크 시스템의 마스터 실린더의 압력을 검출해 현재 차량 상태를 고려하여 브레이크 동작을 제어하므로써 차량의 주행시의 브레이크 성능을 향상시켜주는 효과를 가진 차량 상태를 고려한 브레이크 제어 장치를 제공한다.

Description

차량 상태를 고려한 브레이크 제어 장치

본 발명은 차량 상태를 고려한 브레이크 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 기술하면 차량이 주행중에 브레이크를 작동시키는 경우 차량의 속도를 고려하여 브레이크 동작에 의한 차량의 감속량을 제어하기 위해 브레이크 압력을 조절하는 차량 상태를 고려한 브레이크 제어 장치에 관한 것이다.

자동차 제조에는 여러 분야의 기술이 요구되는 것으로서, 기계, 전자, 화학 등의 전반적인 과학 분야의 기술을 집약시키는 기술이라고 할 수 있다.

최근에 들어서 자동차를 개발하는 과정에서 디자인, 기계 동작뿐이 아닌 내부의 전기 계통의 기술이 크게 대두됨에 따라 자동차의 성능을 높이는 기술로 발전하게 되었다.

또한, 자동차 운행에 있어 안전 장치 등의 개발 역시 중요시되고 많은 제품들이 생산되고 있으며 일례로서, 자동차의 제동력에 관계되는 안티 브레이크 시스템(ABS)등이 계발되었다.

차량의 브레이크 시스템을 통한 차량 제동을 도1에 첨부된 일반적인 브레이크 시스템 장치를 이용하여 설명을 한다.

상기 도1에 도시된 브레이크 시스템은, 페달(40)과; 페달(40)의 작용을 유압으로 전달하는 마스터 실린더(10)와; 상기 마스터 실린더(10)의 유압을 각각의 바퀴로 분배하는 프로포셔닝 밸브(50)와; 상기 프로포셔닝 밸브(50)에 연결되어 동작되는 휠 실린더(20)와; 상기 휠 실린더(20)의 동작에 의해 바퀴에 제동을 거는 슈(30)로 이루어진다.

상기 구성에서 보이듯이 차량이 주행중일 때 운전자가 브레이크 페달(40)을 사용해 차량에 제동을 거는 경우 페달(40)의 작용으로 마스터 실린더(10)로 압력을 가하게 된다.

상기 마스터 실린더(10)는 실린더 내부에 오일과 피스톤이 페달(40)이 연결되어 있어 페달(40)에 의해 피스톤이 동작되면 실린더 내부의 오일이 브레이크 라인을 통해 프로포셔닝 밸브(50)로 유압을 전달하게 된다.

상기 프로포셔닝 밸브(50)는 차량의 네 바퀴로 동등한 압력을 전달하는 역할을 하여 특정 바퀴에 가압되어 바퀴의 미끄러짐을 방지하는 유압 분배 역할을 한다.

상기 프로포셔닝 밸브(50)를 통해 출력되는 네 개의 분리 유압은 부스터(도시안됨)에서 배력되어 휠 실린더(20)로 전달되므로써 휠 실린더(20)를 작동시킨다.

상기 휠 실린더(20)는 내부압력의 증가로 인해 양쪽의 피스톤을 밀게되어, 상기 피스톤에 연결된 슈(30)를 동작시키고, 상기 슈(30)는 바퀴 드럼과 마찰을 일으켜 차량에 제동을 걸게된다.

그러나, 일반적인 브레이크 시스템은 차량의 가속 상태와 도로의 노면 상태에 따라 브레이크의 제동성 및 제동 운전성이 좋지 못하며 상기에 언급된 안티 브레이크 시스템은 고가인 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 차량의 속도와 브레이크에 걸리는 압력을 체크하여 브레이크 압력을 가압하므로써 적정한 차량의 제동 효과를 얻기 위한 차량 상태를 고려한 브레이크 제어 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로써 본 발명의 구성은,

차량 상태중 속도와 제동에 관한 정보 등을 검출하는 센서부와;

차량의 주행상태에서 속도를 감속시키거나 차량을 정지시키는 제동부와;

상기 센서부로부터 차량의 속도와 제동 압력에 관한 정보를 입력받아 처리함으로써 차량 브레이크 압력의 부가압력을 가감하여 제어하는 제어부와;

상기 제어부로부터 차량 제동의 가감제어 신호에 의해 전기적인 신호를 기구적인 동작으로 변환하는 솔레노이드 밸브와;

상기 솔레노이드 밸브의 전후 동작에 의해 연계되어 동작하므로써 차량의 브레이크 라인의 압력을 가감하는 다이어프램으로 이루어진다.

상기한 제어부의 구성은,

마스터 실린더의 압력을 측정하여 압력에 세기를 레벨별로 나누어 신호를 출력하는 압력 측정부와;

차량의 속도를 측정하여 차량의 속도 범위를 나누어 각 범위에 해당하는 차속에 대한 신호를 출력하는 속도 측정부와;

상기 압력 측정부와 속도 측정부의 신호를 조합하여 브레이크 라인 압력을 가감하도록 제어 신호를 출력하는 제어 선택부와;

상기 제어 선택부에서 출력된 제어 신호에 따라 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 구동부로 이루어진다.

본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

첨부한 도2와 도5에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 구성과 상기 구성에 의해 본 발명의 동작을 설명한다.

도2를 참조하여 유압을 발생시키는 마스터 실린더(10)와; 상기 마스터 실린더(10)의 유압 발생에 의해 슈(30)를 동작시키는 휠 실린더(20)와; 차량의 상태를 점검하여 제동상태를 제어하는 제어부(600)와; 상기 제어부(600)의 제어 신호를 기계적인 동작으로 변환시키는 솔레노이드 밸브(610)와; 상기 솔레노이드 밸브(610)의 동작에 의해 브레이크 라인압을 가감하는 다이어프램(620)을 이루어진다.

상기 제어부(600)의 구성은 도5에서 보이는 바와 같이 구성된다.

마스터 실린더(10)의 압력을 측정하여 압력에 세기를 레벨별로 나누어 신호를 출력하는 압력 측정부(200)와; 차량의 속도를 측정하여 속도 구간을 나누어 각 범위에 해당하는 차속에 대한 검출 신호를 출력하는 속도 측정부(300)와; 상기 압력 측정부(200)와 속도 측정부(300)의 신호를 조합하여 브레이크 라인 압력을 가감하도록 제어 신호를 선택하는 제어 선택부와(400); 상기 제어 선택부(400)에서 출력된 신호에 따라 상기 솔레노이드 밸브(610)를 구동시키는 구동부(500)로 이루어진다.

상기한 압력 측정부(200)는,

브레이크 페달(40)의 동작에 의해 상기 마스터 실린더(10)에 걸리는 부압을 측정하는 압력 센서(210)와; 상기 압력 센서(210)의 미약한 신호를 증폭시키는 증폭기(220)와; 상기 압력 센서(210)의 증폭된 신호를 입력받아 신호의 크기를 레벨별로 나누어 온, 오프 신호로 출력하는 비교기(230)로 이루어진다.

상기한 속도 측정부(300)는,

차량의 속도를 측정해 결과를 사용자가 알 수 있도록 계기판에 전송되는 신호를 입력받아 범위를 두어 온, 오프 동작되는 제1오피앰프(360)와 제2오피앰프(370)와 제3오피앰프(380)와; 상기 오피앰프(360,370,380)의 신호에 따라 논리 게이트를 동작시키기 위한 스위치 역할을 하는 트랜지스터부(350)와; 상기 오피앰프(360,370,380)의 동작으로 차속의 범위별로 나누어 해당 속도 범위의 신호를 하이로 선택하여 출력하는 제1앤드게이트(310)와 제2앤드게이트(320)와 제3앤드게이트(330)와; 인버터(340)로 이루어진다.

상기한 제어선택부(400)는,

상기 압력 측정부(200)와 속도 측정부(300)에서 인가된 신호를 차량 상태에 따라 제동을 제어하기 위한 앤드게이트(410,430,450,460)와 오아게이트(420,440.470)로 이루어진다.

상기한 구동부(500)는,

상기 제어 선택부(400)에서 출력된 각각의 제어 신호를 입력받아 구동전압이상으로 출력하는 증폭기(510)와; 상기 증폭기(510)에서 전압을 인가받아 해당 제어에 맞도록 하는 솔레노이드 밸브(610) 구동 전압으로 조성하는 레귤레이터(520)로 이루어진다.

도2에 도시되어 있는 도면을 참고로 하여 본 발명의 차량 상태를 고려한 브레이크 제어 장치의 개략적인 동작은 다음과 같다.

사용자가 주행중인 차량의 속도를 감속시키거나 정지시키기 위해 차량의 제동 수단인 브레이크 페달(40)을 작동시키면 마스터 실린더(10)의 피스톤 동작으로 브레이크 라인으로 브레이크 유압을 발생시키게 된다.

즉, 마스터 실린더(10)는 내부에 저장된 오일을 브레이크 페달(40)에 연결된 피스톤에 의해 밀어내므로써 브레이크 라인으로 유압을 발생시키게 된다.

상기 브레이크 유압은 브레이크 라인을 따라 프로포셔닝 밸브(50)와 부스터를 통해 각 바퀴의 휠 실린더(20)로 유입되어 슈(30)를 동작시키게 된다.

이때, 제어부(600)는 차량 속도와 상기 마스터 실린더(10)에 부착된 압력 센서(210)에서 압력을 체크하여 브레이크 라인 압력을 제어하기 위해 솔레노이드 밸브(610)를 제어하는 제어 신호를 출력하고 상기 솔레노이드 밸브(610)의 동작으로 다이어프램(620)을 동작시킴으로써 브레이크 라인 압력을 제어한다.

도3은 차속 센서에서 검출된 속도량 전압의 출력곡선을 나타낸 것으로 차량이 주행중에 외부 조건에 의해 운전자가 급브레이크 페달(40) 동작과 중간 및 완만한 브레이크 동작을 취했을 경우 나타나는 차량 속도 검출 곡선을 보인다.

A시간 지점에서 차량이 60km/h로 주행도중 급 제동을 한 경우 도4 A 지점은 브레이크 페달(40)의 압력 발생 세기를 나타내고, 도3의 B지점은 차량이 90km/h 이상으로 주행하다 중간 압력 정도의 세기로 제동을 건 경우이고 차속이 60km/h에서 30km/h 사이에서는 완만한 세기의 압력의 제동을 건 경우이다.

이때, 도4의 B와 C지점은 차속을 낮추기 위해 제동을 거는 경우 브레이크 페달(40)에 의해 눌려진 압력의 크기를 나타낸 그래프이다.

도4는 상기 도3의 속도량 전압 곡선에서 운전자가 급브레이크를 걸었을 경우 브레이크 페달(40)에 연결된 마스터 실린더(10)에 압력 발생시 압력 센서에서 검출된 신호의 출력 파형도로써, 상기 도3과 도4를 참고로 하여 차량 상태에 따른 솔레노이드 밸브(610)의 동작 조건은 다음 표1과 같다.

표 1

차량이 주행중에 차량의 속력을 검출하는 센서로부터 발생되는 전압의 변화를 도시한 도3의 그래프에서 시간 진행축 A부근의 첫 브레이크 동작중 급브레이크를 동작시킨 경우 상기 표1에서 차량의 속도별 제어 출력신호는 다음과 같다.

압력 측정부(200)의 압력 센서에서 도4의 A시간 부근의 그래프에 해당하는 신호가 발생하게 되고 상기 신호가 증폭기(510)에서 증폭하여 비교기(230)로 입력되면, 비교기(230)는 판단 레벨에 의해 급브레이크에 작동되는 Vx단자로 하이 신호를 출력하게 되므로 앤드게이트(410)와 앤드게이트(460)의 입력단이 하이상태가 된다.

일례로, 차량의 속도가 30 ~ 60km/h 인 경우 속도량 전압은 제3오피앰프(380)의 기준 전압보다 크므로 제3오피앰프(380)에서 다음단의 트랜지스터(353) 베이스 단자에 전압을 인가하지 못하게 되고 트랜지스터(353)가 동작을 멈추게 되므로 제3오피앰프(380)의 트랜지스터(353)단 출력신호는 하이가 된다.

제2오피앰프(370)와 제3오피앰프(360)는 다음단의 트랜지스터(351,352) 출력신호가 로우로 출력된다.

제3앤드게이트(380)는 인버터(340)의 동작으로 하이 신호를 출력하므로, 앤드게이트(460)와 오아게이트(470)의 입력단이 하이상태가 된다.

따라서, 앤드게이트(460)는 상기 Vx단자의 하이 신호와 동시에 입력단에 하이 신호가 인가되므로 중간 압력 제어 신호만이 하이로 출력된다.

상기 증폭기(510)는 상기 제어선택부(400)로부터 중간 압력 제어 신호를 입력받아 해당 동작 범위로 솔레노이드 밸브(610)가 동작할 수 있도록 전원을 출력하게 되고 레귤레이터(520)에서 솔레노이드 밸브(520)가 중간 압력으로 동작하는 정확한 동작전원으로 변환하여 출력한다.

또한, 표1에서와 같이 압력 센서(210)에 가해지는 브레이크 페달(40)의 압력이 중간 압력인 경우 비교기(230)의 Vd단자에서 하이 신호가 출력하게 되어 앤드게이트(450)와 앤드게이트(430)의 한쪽 입력단이 하이상태가 된다.

차량의 속도가 90km/h 이상되어 속도량 전압의 세기가 제1오피앰프의 기준 전압보다 크게되어 제1오피앰프(360)와 제2오피앰프(370) 및 제3오피앰프(380)를 동작시키게 되면 상기 오피앰프(360,370,380) 트랜지스터단(350)의 출력신호는 모두 하이상태가 된다.

그러나, 인버터(340)의 동작에 의해 제1앤드게이트(310) 만이 하이 출력되어 앤드게이트(450)와 오아게이트(440)의 입력단자 만이 하이상태로 인가된다.

상기 비교기(230)의 하이 신호와 동시에 하이신호가 입력되는 앤드게이트(450)만이 하이신호를 출력하여 오아게이트(420)에서 하이신호를 출력한다.

상기 신호가 증폭기(510)로 인가되어 전원을 출력하게 되고 솔레노이드 밸브(610)의 중간 압력 동작 전원을 레귤레이터(520)에서 변환시켜 솔레노이드 밸브(610)를 동작시킨다.

따라서, 상기 제어부(600)에 의한 솔레노이드 밸브(610)의 동작으로 다음단의 다이어프램(620)을 작동시킴으로써 운전자의 의지를 반영하여 브레이크 작동에 유동적으로 압력을 조절하게 된다.

도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 제어부(600)의 구동부(500) 회로도로써 상기 제어 선택부(400)에서 출력되는 솔레노이드 밸브(610) 제어 신호인 고압(HP), 중압(MP), 저압(LP) 신호를 입력받아 상기 솔레노이드 밸브(610) 구동 전압을 출력하는 회로도이다.

제어 선택부(400)에서 신호를 받아 구동 전압을 출력하는 트랜지스터는 스위치 역할을 하며, 제너 다이오드는 상기 트랜지스터에서 출력되는 전압을 정해진 크기로 감압하여 상기 솔레노이드 밸브(610)를 구동시킨다.

따라서, 운전자가 브레이크 페달을 밟는 압력을 높음과 중간으로 레벨 나누고 압력이 높은 경우에서 차량 속도를 3단계로 나누어 다이어프램을 제어하여 차량 제동을 실시하고 또한, 중간레벨의 압력에서 3단계로 나누어 다이어프램을 제어하여 차량 제동을 실시하므로써 차량 제동의 효율성을 높이도록 하였다.

이상에서와 같이 본 발명의 실시예에서, 운전자의 의지를 반영하여 차량의 속도와 브레이크 시스템의 마스터 실린더의 압력을 검출해 현재 차량 상태를 고려하여 브레이크 동작을 제어하므로써 차량의 주행시의 브레이크 성능을 향상시켜주는 효과를 가진 차량 상태를 고려한 브레이크 제어 장치를 제공한다.

도1은 일반적인 브레이크 시스템 장치도이고,

도2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 상태를 고려한 브레이크 시스템의 제어 블럭도이고,

도3은 본 발명의 실시예에 따른 차속 센서에서 출력되는 속도량과 전압의 관계도이고,

도4는 본 발명의 실시예에 따른 압력 센서 출력되는 압력과 전압의 관계도이고,

도5는 본 발명의 실시예에 따른 차량 상태를 고려한 브레이크 시스템의 회로도이고,

도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 상태를 고려한 브레이크 시스템 제어부의 구동부 회로도이다.

Claims (7)

1. 차량의 상태중 속도와 제동에 관한 정보등을 검출하는 센서부와;

   운전자의 의지에 의해 차량을 제동시키기 위한 제동부와;

   상기 센서부로부터 차량의 속도와 제동 압력에 관한 정보를 입력받아 처리함으로써 차량의 제동을 가감하여 제어하는 제어부와;

   상기 제어부로부터 차량 제동의 가감제어 신호에 의해 전기적인 신호를 기구적인 동작으로 변환하는 솔레노이드 밸브와;

   상기 솔레노이드 밸브의 전후진 동작에 의해 연계되어 동작하므로써 차량 브레이크 라인의 압력을 가감하는 다이어프램으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 상태를 고려한 브레이크 제어 장치.
2. 청구항1에 있어서, 상기한 제어부는,

   마스터 실린더의 압력을 측정하여 압력에 세기를 레벨별로 나누어 신호를 출력하는 압력 측정부와;

   차량의 속도를 측정하여 차량의 속도 범위를 나누어 각 범위에 해당하는 차속에 대한 신호를 출력하는 속도 측정부와;

   상기 압력 측정부와 속도 측정부의 신호를 조합하여 브레이크 라인 압력을 가감하도록 제어 신호를 선택하는 제어 선택부와;

   상기 제어 선택부에서 출력된 제어 신호에 따라 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 구동부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 상태를 고려한 브레이크 제어 장치.
3. 청구항2에 있어서, 상기한 압력 측정부는,

   브레이크 페달 동작에 의해 상기 마스터 실린더에 걸리는 부압을 측정하는 압력 센서와;

   상기 압력 센서의 미약한 신호를 증폭시키는 증폭기와;

   상기 압력 센서의 증폭된 신호를 입력받아 신호의 크기를 레벨별로 나누어 온, 오프 신호로 출력하는 비교기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 상태를 고려한 브레이크 제어 장치.
4. 청구항2에 있어서, 상기한 속도 측정부는,

   차량의 속도를 측정해 결과를 사용자가 알 수 있도록 계기판에 전송되는 신호를 입력받아 범위를 두어 온, 오프 동작되는 제1,제2,제3 오피앰프(360,370,380)와;

   상기 제1,제2,제3오피앰프(360,370,380)의 동작으로 차속의 범위별로 나누어 해당 속도 범위의 신호를 하이로 선택하여 출력하는 제1,제2,제3앤드 게이트(310,320,330)와;

   선택되지 않은 신호를 부정하기 위한 인버터(340)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 상태를 고려한 브레이크 제어 장치.
5. 청구항2 에 있어서, 상기한 제어 선택부는,

   상기 압력 측정부와 속도 측정부에서 인가된 신호를 차량 상태에 따라 제동을 제어를 하기 위한 앤드 게이트(410,430,450,460)와 오아 게이트(420,440,470)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 상태를 고려한 브레이크 제어 장치.
6. 청구항2에 있어서, 상기한 구동부는,

   상기 제어 선택부에서 출력된 각각의 제어 신호를 입력받아 구동전압이상으로 출력하는 증폭기와;

   상기 증폭기에서 전압을 인가받아 해당 제어에 맞도록 하는 솔레노이드 구동 전압으로 조성하는 레귤레이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 상태를 고려한 브레이크 제어 장치.
7. 청구항2에 있어서, 상기한 구동부는,

   솔레노이드가 레벨별로 동작할 수 있는 동작 전압으로 감압시켜 주는 제너 다이오드와;

   제어 선택부에서 하이 프레셔 제어 신호를 입력받아 상기 다이어프램이 고압력으로 동작할 수 있도록 하는 후단에 제너 다이오드가 연결된 솔레노이드 구동전원을 출력하는 제1구동트랜지스터와;

   상기 제어 선택부에서 중간 프레셔 제어 신호를 입력받아 상기 다이어프램이 중간압력으로 동작할 수 있도록 하는 후단에 제너 다이오드가 연결된 솔레노이드 구동전원을 출력하는 제2구동트랜지스터와;

   상기 제어 선택부에서 로우 프레셔 제어 신호를 입력받아 상기 다이어프램이 저압력으로 동작할 수 있도록 하는 솔레노이드 구동전원을 출력하는 후단에 제너 다이오드가 연결된 제3구동트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 상태를 고려한 브레이크 제어 장치.

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