KR100974721B1 - 회생제동 기능을 가진 차량의 브레이크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단한 구성으로 회생제동 중 휠실린더의 압력을 증감할 때, 불필요한 소음의 발생을 방지하고 구성부품들의 내구성 문제를 초래하지 않으며, 브레이크페달이 꺼지거나 작동 스크로크가 길어지는 등의 문제를 배제하여 브레이크페달의 작동감이 정상적으로 형성될 수 있도록 한다.

회생제동, 비례제어밸브, 압력절점

Description

회생제동 기능을 가진 차량의 브레이크 시스템{Brake System for Vehicle with Regenerative Braking Function}

본 발명은 차량의 브레이크 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하이브리드 차량과 같이 회생제동 기능을 가진 차량에서 회생제동시 정상적인 제동조작이 가능하도록 하는 브레이크 시스템에 관한 기술이다.

도 1은 종래 회생제동 기능을 가진 차량의 브레이크 시스템을 도시한 것으로서, 회생제동 제어가 이루어지지 않고 있는 일반적인 제동 상태를 도시하고 있다.

운전자의 브레이크페달 조작에 의해 마스터실린더(500)에서 발생된 유압은 공급제어밸브(502)를 통하여 유압을 휠실린더(504)에 공급하여 제동이 이루어지고 있는 상황이다.

이와 비교하여 도 2는 회생제동 제어가 이루어지고 있는 상황으로서, 상기 도 1의 상황에 비하여 회생제동 토크에 의한 제동력에 상응하는 만큼의 유압을 상기 휠실린더(504)로부터 감압시켜 주어야 한다.

이를 위해 상기 공급제어밸브(502)를 차단하고 회수제어밸브(506)를 통해 유량을 필요한 양만큼 오일리저버(508)로 리턴시켜서 휠실린더(504)의 감압을 도모한 다.

상기와 같은 감압 작용에 의해 휠실린더(504)의 압력이 원하는 목표압력에 도달하면, 상기 회수제어밸브(506)를 닫아서 도 3과 같이 휠실린더(504)의 압력을 유지한다.

종래 상기와 같은 회생제동 중 추가로 휠실린더(504)의 압력을 증가시켜야 할 경우에는 도 4에 도시된 바와 같은 두 가지 방법이 사용되고 있다.

좌측에 도시된 방법은 다시 상기 공급제어밸브(502)를 개방하여 마스터실린더(500)에서 제공하는 압력으로 휠실린더(504)의 압력을 증가시키는 방법인데, 이는 브레이크페달의 스트로크가 갑자기 증가하고 페달이 꺼지는 현상을 초래한다.

즉, 일반적인 도 1과 같은 상황의 제동에서는 운전자가 브레이크페달을 추가로 밟으면, 그에 따라 선형적으로 브레이크페달의 스트로크가 늘어나고 그에 상응하는 압력 상승이 이루어지지만, 회생제동 중 휠실린더(504)의 압력이 낮아진 상태에서 갑자기 상기 공급제어밸브(502)를 개방하면, 낮아진 휠실린더(504)의 압력을 먼저 보충하느라 상기와 같은 현상이 발생되는 것이다.

한편, 우측에 도시된 방법은 별도의 모터(510)로 유압펌프(512)를 구동하여 휠실린더(504)로 필요한 압력을 보내는 방법인데, 이는 모터(510)와 유압펌프(512)의 작동 소음을 유발하고 상기 모터(510)와 유압펌프(512)의 내구성이 문제로 대두된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 간단한 구성으로 회생제동 중 휠실린더의 압력을 증감할 때, 불필요한 소음의 발생을 방지하고 구성부품들의 내구성 문제를 초래하지 않으며, 브레이크페달이 꺼지거나 작동 스크로크가 길어지는 등의 문제를 배제하여 브레이크페달의 작동감이 정상적으로 형성될 수 있도록 한 회생제동 기능을 가진 차량의 브레이크 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 마스터실린더와 휠실린더를 연결하는 회생제동용유압라인을 개폐하도록 회생제어밸브가 설치되고, 상기 회생제동용유압라인의 마스터실린더쪽으로 연결된 입력포트와, 상기 회생제동용유압라인의 휠실린더쪽으로 연결된 출력포트를 갖추고, 입출력 압력의 기울기를 변화시키는 비례제어밸브가 설치된 차량의 브레이크시스템에 있어서,
상기 비례제어밸브가 변경된 압력절점 전후로 입출력 압력의 기울기 변화를 위해 스풀의 일측에 설치되어 가해지는 전기적 제어로 상기 스풀에 가하는 압력변화로 상기 압력절점을 변화시키는 솔레노이드액츄에이터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

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상기 회생제어밸브는 상기 회생제동용유압라인에서 상기 비례제어밸브보다 마스터실린더 쪽으로 설치되고, 상기 비례제어밸브는 상기 회생제어밸브에 비하여 휠실린더 쪽에 설치되도록 할 수 있다.

본 발명은 간단한 구성으로 회생제동 중 휠실린더의 압력을 증감할 때, 불필요한 소음의 발생을 방지하고 구성부품들의 내구성 문제를 초래하지 않으며, 브레이크페달이 꺼지거나 작동 스크로크가 길어지는 등의 문제를 배제하여 브레이크페달의 작동감이 정상적으로 형성될 수 있도록 한다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명 실시예는 마스터실린더(1)와 휠실린더(3)를 연결하는 회생제동용유압라인(5)과; 상기 회생제동용유압라인(5)을 개폐하도록 설치된 회생제어밸브(7)와; 상기 회생제동용유압라인(5)에 설치되며, 스풀(9)의 일측에 가하는 압력변화에 따라 압력절점(p)이 변경되고 상기 압력절점(p) 전후로 입출력 압력의 기울기가 변화하는 비례제어밸브(11)와; 상기 비례제어밸브(11)의 스풀의 일측에 가하는 압력을 변화시켜서 상기 압력절점(p)을 변화시키는 스풀조작수단을 포함하여 구성된다.

즉, 도 1에 도시된 종래의 브레이크 시스템에 비하여, 상기 마스터실린더(1)와 휠실린더(3)를 연결하는 회생제동용유압라인(5)을 추가로 설치하여, 회생제동시에는 이 회생제동용유압라인(5)을 통해 흐르는 유압으로 휠실린더(3)를 제어하도록 한 것이다.

물론, 상기 비례제어밸브(11)의 입력포트는 상기 회생제동용유압라인(5)의 마스터실린더(1) 쪽으로 연결되고, 상기 비례제어밸브(11)의 출력포트는 상기 회생제동용유압라인(5)의 휠실린더(3) 쪽으로 연결된다.

상기 회생제어밸브(7)는 상기 회생제동용유압라인(5)에서 상기 비례제어밸브(11)보다 마스터실린더(1) 쪽으로 설치되고, 상기 비례제어밸브(11)는 상기 회생제어밸브(7)에 비하여 휠실린더(3) 쪽에 설치된다.

본 실시예에서, 상기 스풀조작수단은 상기 비례제어밸브(11)의 스풀(9)의 일측에 설치되어 가해지는 전기적 제어에 의해 상기 비례제어밸브(11)의 스풀(9)에 가하는 압력을 변화시키는 솔레노이드액츄에이터(13)로 구성된다.

즉, 도 7에 예시된 바와 같이, 종래의 일반적인 비례제어밸브(11)에서 차량의 적재하중에 따라 외부 하중을 인가하던 부위에 솔레노이드액츄에이터(13)를 설치하고, 종래의 스풀(9)을 탄지하던 스프링을 제거한 구성으로 하여, 상기 솔레노 이드액츄에이터(13)가 전기적 듀티신호를 받아 작동하는 압력으로 상기 비례제어밸브(11)의 좌측에 가해지는 압력을 변화시키도록 된 것이다.

따라서, 상기 비례제어밸브(11)와 스풀조작수단은 도 8에 도시된 바와 같은 작동 특성을 보여주게 된다.

즉, 마스터실린더(1)에서 제공되는 압력에 대하여 압력절점(p) 이후에는 입력압에 비하여 출력압이 비례적으로 줄어들어 상기 압력절점(p) 전후로 입출력압의 비율이 달라지며, 상기 마스터실린더(1)에서 가해지는 임의의 압력 m이 상기 비례제어밸브(11)의 입력포트에 입력압으로 작용할 때, 출력포트의 출력압은 a가 되어 휠실린더(3)로 공급되는 압력을 낮추게 되는데, 이때 상기 출력압 a가 회생제동시 휠실린더(3) 목표압력 b보다 높은 경우에는 상기 솔레노이드액츄에이터(13)를 제어하여, 상기 압력절점(p)을 p'와 같이 하측으로 이동시킴으로써, 상기 목표압력 b가 상기 비례제어밸브(11)의 출력포트에서 출력되도록 하는 것이다.

물론, 휠실린더(3)의 압력을 증가시키고자 할 때에는 상기 솔레노이드액츄에이터(13)를 제어하여 상기 압력절점(p)을 상대적으로 상측으로 이동시키면 된다.

상기한 바와 같은 작동특성을 가지고 있는 상기 비례제어밸브(11)와 스풀조작수단이 구비된 본 발명 회생제동 기능을 가진 차량의 브레이크 시스템의 작동을 도 5와 도 6을 참조하여 살펴본다.

도 5의 상태는 회생제동이 아닌 일반적인 제동상태를 도시한 것으로서, 상기 회생제어밸브(7)가 닫혀 있어서, 공급제어밸브를 통해 휠실린더(3)로 마스터실린더(1)의 유압이 공급되는 상태이다.

도 6은 회생제동 상태를 설명한 것으로서, 상기 공급제어밸브는 차단되고, 대신 상기 회생제어밸브(7)가 열려서 상기 마스터실린더(1)에서 발생된 유압은 상기 회생제동용유압라인(5)을 통해 휠실린더(3)에 공급된다.

이때, 상기 휠실린더(3)의 압력은 회생제동 토크에 의한 제동력에 상응하는 만큼 감소되어야 하는 바, 이러한 감소량은 상기 비례제어밸브(11)를 통과하면서 충족된다.

즉, 상기 비례제어밸브(11)의 출력포트에서는 입력포트로 작용되는 마스터실린더(1)의 압력보다 감소된 압력이 출력되어 상기 휠실린더(3)에 공급되며, 상기 휠실린더(3)에서 실제로 필요한 목표압력을 맞추기 위해 상기 솔레노이드액츄에이터(13)를 제어하여 상기 비례제어밸브(11)의 압력절점(p)을 조절하면, 원하는 압력이 상기 비례제어밸브(11)로부터 상기 휠실린더(3)로 공급되게 되는 것이다.

따라서, 종래와 같이 추가로 휠실린더(3)의 압력을 상승시키기 위해 운전자가 브레이크페달을 밟을 때, 휠실린더(3)의 낮아진 압력을 보충하기 위해 브레이크페달이 꺼지거나 스트로크가 길어지는 등의 이상동작이 발생하지 않고 정상적인 브레이크페달의 조작성이 확보되게 된다.

또한, 상기한 바와 같은 구조와 작용에서는 추가로 휠실리더의 압력을 보충하기 위한 모터와 유압펌프를 필요로 하지 않으므로, 소음 문제와 이들의 장치의 내구성 문제를 완전히 배제할 수 있다.

도 1 내지 도 4는 종래 기술에 의한 회생제동 기능을 가진 차량의 브레이크 시스템의 작용을 설명한 도면,

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 회생제동 기능을 가진 차량의 브레이크 시스템을 설명한 도면,

도 7은 본 발명에 사용되는 비례제어밸브 및 스풀조작수단의 일예를 설명한 도면,

도 8은 도 7의 비례제어밸브 및 스풀조작수단에 의한 비례제어밸브의 입출력 압력의 특성을 설명한 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 마스터실린더 3; 휠실린더

5; 회생제동용유압라인 7; 회생제어밸브

9; 스풀 p; 압력절점

11; 비례제어밸브 13; 솔레노이드액츄에이터

Claims (3)

1. 마스터실린더와 휠실린더를 연결하는 회생제동용유압라인을 개폐하도록 회생제어밸브가 설치되고, 상기 회생제동용유압라인의 마스터실린더쪽으로 연결된 입력포트와, 상기 회생제동용유압라인의 휠실린더쪽으로 연결된 출력포트를 갖추고, 입출력 압력의 기울기를 변화시키는 비례제어밸브가 설치된 차량의 브레이크시스템에 있어서,

   상기 비례제어밸브가 변경된 압력절점 전후로 입출력 압력의 기울기 변화를 위해 스풀의 일측에 설치되어 가해지는 전기적 제어로 상기 스풀에 가하는 압력변화로 상기 압력절점을 변화시키는 솔레노이드액츄에이터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 회생제동 기능을 가진 차량의 브레이크 시스템.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 회생제어밸브는 상기 회생제동용유압라인에서 상기 비례제어밸브보다 마스터실린더 쪽으로 설치되고, 상기 비례제어밸브는 상기 회생제어밸브에 비하여 휠실린더 쪽에 설치된 것

   을 특징으로 하는 회생제동 기능을 가진 차량의 브레이크 시스템.

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