KR100941810B1

KR100941810B1 - 차량용 ａｂｓ 및 ａｓｒ 장치

Info

Publication number: KR100941810B1
Application number: KR1020080093717A
Authority: KR
Inventors: 박형빈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2010-02-10

Abstract

본 발명은 ASR 작동 시 슬립이 발생하지 않는 휠에 대해서는 제동력이 작용하지 않는 차량용 ABS 및 ASR 장치에 관한 것으로서, 2개 축 이상의 구동 휠의 제동 공기압이 1개의 PCV에 의해 제어되는 차량에 있어서, 상기 구동 휠 중 일부 축에만 휠 스피드 센서가 설치되며, 상기 구동 휠 중 상기 휠 스피드 센서가 설치되지 않은 축의 휠에 대한 제동 공기압을, 제동 시와 ABS 작동 시에는 공급하고 ASR 작동 시에는 차단하는 공기압 차단수단을 포함하여, 엔진 토크의 과도한 상승으로 인해 차축기어가 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 차량의 불필요한 구동력 손실을 방지할 수 있으므로 구동력이 향상되어 안정된 운행상태를 확보할 수 있는 효과가 있다.

ABS, ASR, PCV, 에어브레이크, 차축기어, 솔레노이드밸브

Description

차량용 ＡＢＳ 및 ＡＳＲ 장치{ABS AND ASR SYSTEM FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 ABS 및 ASR 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 ASR 작동 시 슬립이 발생하지 않는 휠에 대해서는 제동력이 작용하지 않는 차량용 ABS 및 ASR 장치에 관한 것이다.

차량의 주행 거동을 조절하기 위한 장치에는 ABS(Anti-lock Brake System), ASR(Acceleration Slip Regulation) 등이 있다. 이러한 시스템들은 노면과 차량 바퀴 사이의 슬립을 탐지하여 차량의 작동상태를 분석하고, ECU(엔진제어유닛;Engine Control Unit)의 제어에 의해서 차량의 주행상태를 강제적으로 조정하는 것이다.

일반적으로 대형 차량에는 주 브레이크로서 에어 브레이크가 사용되며, 에어 브레이크 장치는 ABS와 ASR의 기능도 함께 수행한다.

종래의 ABS 및 ASR 기능을 가지는 대형 차량의 에어 브레이크는, 4개의 휠 스피드 센서(Wheel Speed Sensor), 4개의 PCV(Pressure Control Valve) 및 1개의 ECU(Engine Control Unit)로 구성된다.

상기 휠 스피드 센서는 휠의 속도를 측정하여 ECU에 그 정보를 전달하며, 상기 ECU는 휠 스피드 센서로부터 전달되는 휠에 대한 정보를 이용하여 휠의 상태를 판단한 후 PCV에 전기적 신호를 전달한다.

상기 PCV는 ECU에서 전달되는 신호에 의해 각 휠의 브레이크 장치에 연결되는 챔버로 유입되는 공기의 흐름을 제어한다.

운전자가 차량을 제동하기 위해 브레이크 페달을 밟으면 공기가 에어라인을 통해 각 챔버로 유입되어 브레이크 장치를 작동시킴으로써 차량의 휠을 제어하는데, 이때 제동력이 너무 커서 바퀴가 잠기게 되면 휠과 지면 사이에서 슬립이 일어나게 된다. 이러한 현상을 방지하기 위해서 ECU는 엔진으로부터 차량속도 정보를 전달받고 휠 스피드 센서로부터 휠의 속도 정보를 전달받아서 양측의 속도가 일정 값 이상의 차이가 나면 차량바퀴가 잠금 되었다고 판단하여 PCV에 전기적 신호를 전달한다. ECU로부터 전기적 신호를 전달받은 PCV는 각 휠에 연결된 챔버로 유입되는 공기의 흐름을 차단하고 연결하기를 반복하여 바퀴가 잠금되는 것을 방지함으로써 차량이 안정적으로 제동될 수 있도록 하는데, 이것이 ABS 기능이다.

한편 차량의 출발 시 구동 휠의 왼쪽 또는 오른쪽 휠 중 어느 한쪽이 빙판이나 진흙탕 속에 놓인 상태에서 운전자가 가속 페달을 밟으면 빙판이나 진흙탕 속에 놓인 휠에는 노면과의 마찰력이 작용하지 않기 때문에 해당 휠에는 슬립이 발생한다. 그리하여 엔진으로부터 전달되는 구동력이 모두 슬립이 발생하는 휠로 전달되어 상실되므로 차량이 전진하지 못하게 된다. 이때 ECU는 휠 스피드 센서로부터 전달받은 휠의 속도 정보를 이용해 어느 한쪽 휠에 슬립이 발생하고 있다고 판단하 고, 해당되는 휠에 연결되는 PCV에 전기적 신호를 전달하여 해당 휠을 제동하여 반대쪽 바퀴가 구동력을 얻게 함으로써 차량이 전진될 수 있도록 해주는데, 이것이 ASR 기능이다. 즉 ASR은 슬립이 발생되는 휠 쪽에 제동 압력을 작용하여 슬립을 방지하는 장치이다.

소형차량에는 전후에 각각 한 쌍의 바퀴가 장착되는 것과 달리 대형차량에는 차량 자체의 무게와 적재되는 화물의 무게를 지탱하기 위해 전후에 바퀴가 추가로 장착된다. 그러나 원가상, 설계상의 이유로 휠 스피드 센서가 모든 휠에 장착되지 못하고 일부 휠에만 장착되며, 복수의 구동 휠의 제동 공기압이 1개의 PCV에 의해 제어된다.

따라서 ECU에는 휠 스피드 센서가 장착되지 못한 휠에 대한 속도 정보는 전달되지 않으므로 구동 휠 중 휠 스피드 센서가 장착된 휠에 슬립이 발생하면 ECU는 PCV에 전기 신호를 전달하며, 해당 PCV는 제어를 담당하는 모든 구동 휠을 제동시킨다.

상기와 같은 경우 슬립이 발생하지 않는 휠도 함께 제동되므로 엔진으로부터 구동 휠에 전달되는 구동력과 상기 제동력이 상충되어 차량이 전진하지 못하게 되므로 운전자는 차량을 전진시키기 위해 가속 페달을 더 밟게 되어 엔진의 토크를 과도하게 상승시킴으로써 차축기어(Axle Gear)에 큰 토크가 걸리게 되는데, 차축기어는 상기의 토크를 견디지 못하고 파손되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, ASR 작동 시 슬립이 발생하지 않는 휠에 대한 제동력을 차단하여 제동 안정성을 향상시킴과 동시에 차축기어가 파손되는 것을 방지할 수 있는 차량용 ABS 및 ASR 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 차량용 ABS 및 ASR 장치는, 2개 축 이상의 구동 휠의 제동 공기압이 1개의 PCV에 의해 제어되는 차량에 있어서, 상기 구동 휠 중 일부 축에만 휠 스피드 센서가 설치되며, 상기 구동 휠 중 상기 휠 스피드 센서가 설치되지 않은 축의 휠에 대한 제동 공기압을, 제동 시와 ABS 작동 시에는 공급하고 ASR 작동 시에는 차단하는 공기압 차단수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 차량용 ABS 및 ASR 장치에 의하면, 구동휠 중 일부 휠에 슬립이 발생하더라도 슬립이 발생하지 않는 다른 휠은 제동되지 않으므로, 엔진 토크의 과도한 상승으로 인해 차축기어가 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 차량의 불필요한 구동력 손실을 방지할 수 있으므로 구동력이 향상되어 안정된 운행상태를 확보할 수 있다.

또한 본 발명에 의한 차량용 ABS 및 ASR 장치에 의하면, 슬립이 발생하지 않는 휠을 불필요하게 제동하지 않으므로 라이닝 마모량을 줄일 수 있어 라이닝 수명을 증대시킬 수 있으며, 슬립이 발생하지 않는 휠을 제동하기 위해 사용되던 공압을 다른 용도로 활용할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은, 2개 축 이상의 구동 휠(36, 38)의 제동 공기압이 1개의 PCV(46)에 의해 제어되는 차량에 있어서, 상기 구동 휠(36, 38) 중 일부 축(38)에만 휠 스피드 센서(16)가 설치되며, 상기 구동 휠(36, 38) 중 상기 휠 스피드 센서가 설치되지 않은 축의 휠(36)에 대한 제동 공기압을, 제동 시와 ABS 작동 시에는 공급하고 ASR 작동 시에는 차단하는 공기압 차단수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 ABS 및 ASR 장치를 제공한다.

상기 공기압 차단수단은, 상기 PCV(46)로부터 상기 휠 스피드 센서(16)가 장착되지 않은 축의 구동 휠(36)로 연결되는 에어라인을 ECU의 제어에 의해 개폐하는 솔레노이드밸브(70)인 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 차량용 ABS 및 ASR 장치의 바람직한 실시예들을 자세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발 명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 ABS 및 ASR 장치의 회로도이고, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 ABS 및 ASR 장치의 ABS 작동 시 후방 구동축의 상태를 도시하는 회로도이며, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 ABS 및 ASR 장치의 ASR 작동 시 후방 구동축의 상태를 도시하는 회로도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 ABS 및 ASR 장치는, 비구동 휠인 전방1축휠(32), 전방2축휠(34) 및 구동 휠인 후방1축휠(36), 후방2축휠(38)이 구비되는 차량에 장착된다.

본 발명인 ABS 및 ASR 장치는, 상기 전방1축휠(32), 전방2축휠(34), 후방1축휠(36) 및 후방2축휠(38) 각각에 설치되어 상기 휠을 제동하는 브레이크챔버(52, 54, 56, 58 ; 50)와, 상기 브레이크챔버(50)로 공급되는 제동 공기압을 제어하는 복수의 PCV(42, 44, 46, 48 ; 40)와, 휠(34, 38)의 속도를 측정하는 휠 스피드 센서(14~17 ; 13)와, 상기 휠 스피드 센서(13)로부터 신호를 전달받아 상기 PCV(40)의 동작을 제어하는 ECU(10)를 포함하여 구성된다.

상기 휠 스피드 센서(13)는 전방2축 및 후방2축의 좌, 우측 휠(34, 38)에 설치되어 각 휠(34, 38)의 회전 속도를 측정한다. 휠 스피드 센서(13)와 상기 ECU(10)는 전기 배선(11)을 통해 전기적으로 연결되어 휠 스피드 센서(13)에 의해 측정되는 휠의 회전 속도에 대한 정보는 ECU(10)로 전달된다.

상기 브레이크챔버(50) 각각에 공급되는 제동 공기압은 프런트 에어탱크(22) 및 리어 에어탱크(20)로부터 공급되며, 상기 프런트 에어탱크(22) 및 리어 에어탱크(20)에는 에어 컴프레서(미도시)에 의해 압축공기가 저장된다.

에어탱크(20, 22)의 공기압을 각 브레이크챔버(50)로 공급하기 위해, 상기 프런트 에어탱크(22)는 프런트 에어라인(23)에 의해 전방1축휠(32) 및 전방2축휠(34)에 설치되는 브레이크챔버(52, 54)와 연결되고, 상기 리어 에어탱크(20)는 리어 에어라인(21)에 의해 후방1축휠(36) 및 후방2축휠(38)에 설치되는 브레이크챔버(56, 58)와 연결된다.

상기 리어 에어라인(21)은 차량 후방에서 각각 좌측 및 우측으로 분기되며, 분기되는 지점의 양단에는 PCV(46, 48)가 설치된다. 리어 에어라인(21)은 상기 PCV(46, 48)에서 다시 분기되어 후방1축휠(36) 및 후방2축휠(38)로 연결된다.

또한 상기 프런트 에어라인(23)은 차량 전방에서 각각 좌측 및 우측으로 분기되며, 분기되는 지점의 양단에는 PCV(42, 44)가 설치된다. 프런트 에어라인(23)은 상기 PCV(42, 44)에서 다시 분기되어 전방1축휠(32) 및 전방2축휠(34)로 연결된다.

상기 PCV(40)는 에어탱크(20, 22)로부터 각 브레이크챔버(50)로 공급되는 제어 공기압을 조절하는 밸브로서 평상시에는 닫혀있는 상태가 유지된다. 상기와 같이 PCV(40)는 프런트 에어라인(23) 및 리어 에어라인(21)을 통해 에어탱크(20, 22)와 직접적으로 연결되어 있으므로 PCV(40)에는 압축공기가 지속적으로 공급되는 상태를 유지하게 된다. 그러나 PCV(40)는 평상시에 닫혀있는 상태로 유지되므로 압축공기는 각 챔버(50)로 흐르지 못하고 PCV(40)에 의해 차단된다.

PCV(40)는 ECU(10)의 작동신호가 제공되거나 제어 공압이 공급되면 각각 차단하고 있던 공기를 통과시키도록 구성된다. ECU(10)로부터 PCV(40)로 작동신호를 전달하기 위해 ECU(10)와 PCV(40)는 전기배선(11)에 의해 전기적으로 연결된다.

또한 PCV(40)가 브레이크 페달(60)에 연동하는 제어공압에 의해 제어될 수 있도록 PCV(40)와 에어탱크(20, 22)사이에는 브레이크밸브(62)에 의해 단속되는 프런트 제어공압라인(26) 및 리어 제어공압라인(24)이 개재된다. 평상시 프런트 에어탱크(22) 및 리어 에어탱크(20)에 저장된 압축공기는 브레이크밸브(62)에 의해 흐름이 차단된 상태에 있다가 브레이크 페달(60)의 작동에 의해 브레이크밸브(62)가 개방되면 프런트 제어공압라인(26) 및 리어 제어공압라인(24)을 통해 PCV(40)에 공급된다. 따라서 운전자가 브레이크 페달(60)을 밟을 경우 브레이크밸브(62)가 개방되어 압축공기가 각 제어공압라인(24, 26)을 통해 PCV(40)로 공급됨으로써 PCV(40)가 개방되어 PCV(40)에 의해 차단되던 공기압이 각 브레이크챔버(50)로 공급된다.

본 발명의 가장 큰 특징은 PCV(46, 48)를 경유하여 상기 휠 스피드 센서(16, 17)가 설치되지 않은 구동축 휠(36)에 설치된 챔버(56)로 전달되는 공기압을, 제동 시와 ABS 작동 시에는 공급하고 ASR 작동 시에는 차단하는 공기압 차단수단이 구비되는 것인데, 본 실시예에서는 상기 공기압 차단수단으로서 솔레노이드밸브(70, 72)가 제시된다.

상기 솔레노이드밸브(70, 72)는 휠 스피드 센서(16, 17)가 설치되지 않은 후방1축휠(36)에 설치된 브레이크챔버(56)와 상기 PCV(46, 48) 사이의 에어라인에 설치되어 PCV(46, 48)로부터 후방1축휠(36)의 브레이크챔버(56)로 유입되는 공기의 흐름을 제어한다.

상기 솔레노이드밸브(70, 72)는 ECU(10)로부터 전원이 인가되면 밸브가 개방되고, 전원이 차단되면 밸브가 폐쇄되도록 구성됨으로써, PCV(46, 48)를 경유해 후방1축휠(36)의 브레이크챔버(50)로 유입되는 공기의 흐름을 제어한다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 제동 시와 ABS 작동 시의 동작을 살펴보면, 차량의 주행 시 에어컴프레서에 의해 프런트 에어탱크(22) 및 리어 에어탱크(20)에 저장된 압축공기가 프런트 에어라인(23) 및 리어 에어라인(21)을 통해 전방의 PCV(42, 44) 및 후방의 PCV(46, 48)로 유입된다. 이때 각 챔버(50)로 연결되는 각각의 에어라인은 PCV(40)에 의해 차단된 상태이므로 압축공기는 더 이상 흐르지 못하고 각 PCV(40) 전방에 머물게 된다. 그 후 운전자가 브레이크 페달(60)을 밟으면 브레이크밸브(62)가 개방되어 각 에어탱크(20, 22)에 저장된 압축공기가 도 2a에 도시된 점선 화살표의 방향으로 제어공압라인(24, 26)을 통해 PCV(40)로 공급됨으로써 제어공압에 의해 PCV(40)가 개방된다.

그리하여 각 PCV(40)의 전방에 머물던 압축공기가 도 2a에 도시된 실선 화살표와 같이 모든 휠(32, 34, 36, 38 ; 30)의 브레이크챔버(50)로 유입됨으로써 전방 및 후방의 각 휠(30)은 제동된다. 이때 솔레노이드밸브(70, 72)는 ECU(10)에 의해 전원이 인가되어 개방된 상태이므로 후방1축휠(36)로 유입되는 압축공기는 솔레노이드밸브(70, 72)에 의해 차단되지 않는다.

이때 각 휠(30)에 작용하는 제동력이 너무 커서 휠이 잠기게 되면, 휠 스피 드 센서(13)로부터 휠(30)의 속도 정보를 전달받은 ECU(10)는 휠(30)이 잠겼다고 판단하여 PCV(40)에 전기적 신호를 전달한다.

ECU(10)로부터 전기적 신호를 전달받은 PCV(40)는 각 챔버(50)로 유입되는 공기의 흐름을 차단하고 연결하기를 반복함으로써 각 챔버(50)로 공급되는 공기압이 반복적으로 증가 또는 감소되어 잠긴 휠(30)의 잠금이 해제된다.

이와 같이 제동 시 또는 ABS 작동 시에는 도 2a에 도시된 바와 같이, 모든 브레이크챔버(50) 측으로 공기압이 공급되어 휠이 제동된다.

다음으로 ASR 작동 시의 동작을 살펴본다.

본 발명의 일 실시예에 의한 ABS 및 ASR 장치는 구동축인 후방2축의 좌측 또는 우측 휠(38)에 슬립이 발생하면 ASR 기능이 작동되는데, 상기 ASR의 작동 상태의 일예로서 후방2축휠(38) 중 우측 휠에 슬립이 발생하는 경우를 설명한다.

후방2축휠(38) 중 우측 휠에 슬립이 발생하면 ECU(10)가 휠 스피드 센서(16)로부터 전달된 신호를 분석하여 ASR의 작동 필요성을 판단한다. ASR의 작동이 필요하다고 판단되는 경우 ECU(10)가 PCV(46)로 전기신호를 보내 압축공기가 PCV(46)를 통과하도록 한다. 이와 동시에 ECU(10)는 솔레노이드밸브(70)에 공급하던 전원을 차단함으로써 PCV(46)로부터 후방1축의 우측 휠(36)로 연결되는 에어라인이 솔레노이드밸브(70)에 의해 폐쇄된다.

따라서 도 2b에 도시된 실선과 같이, 솔레노이드밸브(70)가 폐쇄됨으로써 PCV(46)를 통과한 공기는 후방2축 우측 휠(38)의 브레이크챔버(58)로만 공급되고 후방1축 우측 휠(36)의 브레이크챔버(56)에는 공급되지 않으므로, 후방2축 우측 휠(38)만 제동되고 후방1축 우측 휠(36)은 제동되지 않는다.

상기와 같은 작동에 의해 ASR 작동 시 구동휠인 후방2축 우측 휠(38)에 슬립이 발생하더라도 슬립이 발생하지 않는 후방1축 우측 휠(36)은 제동되지 않으므로, 후방1축의 구동력이 상실되는 현상을 막아 차량을 전진시킬 수 있다.

한편 후방2축의 좌측 휠에 슬립이 발생하는 경우도 후방2축의 우측 휠에 슬립이 발생하는 경우의 작동방법과 마찬가지의 방법으로 ASR이 작동된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 ABS 및 ASR 장치의 회로도이다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 ABS 및 ASR 장치의 ABS 작동 시 후방 구동축의 상태를 도시하는 회로도이다.

도 2b는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 ABS 및 ASR 장치의 ASR 작동 시 후방 구동축의 상태를 도시하는 회로도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : ECU 11 : 전기배선

13(14 ~ 17) : 휠 스피드 센서 20, 22 : 에어탱크

21, 23 : 에어라인 24, 26 : 제어공압라인

30(32, 34, 36, 38) : 휠 40(42, 44, 46, 48) : PCV

50(52, 54, 56, 58) : 브레이크챔버

60 : 브레이크 페달 62 : 브레이크밸브

Claims

삭제
2개 축 이상의 구동 휠(36, 38)의 제동 공기압을 제어하며, 제동시와 ASR작동시에는 각각 브레이크밸브와 ECU의 전기적 신호에 의해 개방되고, ABS작동시에는 ECU의 전기적신호에 의해 개방 및 폐쇄가 반복되는 PCV(46);

상기 구동 휠(36, 38) 중 일부 축에만 설치된 휠 스피드 센서(16);

상기 구동 휠 중 상기 휠 스피드 센서(16)가 설치되지 않은 축의 구동 휠(36)에 대한 제동 공기압을, 제동 시와 ABS 작동 시에는 공급하고 ASR 작동 시에는 차단하는 공기압 차단수단(70);을 포함하며,

상기 공기압 차단수단(70)은 상기 PCV(46)로부터 상기 휠 스피드 센서(16)가 장착되지 않은 축의 구동 휠(36)로 연결되는 에어라인을 ECU(10)의 제어에 의해 개폐하는 솔레노이드밸브로 이루어져,

상기 휠 스피드 센서(16)가 설치된 구동 휠(38)에 슬립이 발생되어 ASR이 작동될 때, 상기 솔레노이드밸브에 전원공급이 차단되어 상기 휠 스피드 센서(16)가 장착되지 않은 축의 구동 휠(36)은 구동이 유지되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 ABS 및 ASR 장치.