KR101239706B1 - 전자제어 유압 브레이크 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 전자제어 유압 브레이크는 오일저장소와 연결되어 유압을 발생하기 위한 유압제어유닛과, 유압제어유닛에서 발생된 유압에 의해서 출력을 내도록 하는 부스팅실린더와, 부스팅실린더의 일단과 결합되어 부스팅실린더에서 발생한 출력에 의해서 제동력을 발생하도록 하는 마스터실린더와, 부스팅실린더의 하부에 결합되어 브레이크 페달의 반력을 내주도록 하는 시뮬레이터와, 브레이크 페달의 변위를 감지하도록 하는 페달변위센서를 포함하는 전자제어 유압 브레이크에 있어서, 유압제어유닛에는 유압모터와, 유압모터에 의해 구동되는 유압펌프와, 유압펌프에서 압축된 고압의 오일이 저장되는 축압기와, 유압이 일 방향으로 흐르도록 하는 체크밸브와, 유압의 흐름을 제어하기 위한 제어밸브들과, 축압기와 부스팅실린더에서 발생한 압력을 측정하기 위한 압력센서들과, 페달변위센서의 값을 계측하여 유압모터와 제어밸브들 및 압력센서들을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징한다. 한편, 본 발명의 전자제어 유압 브레이크 제어방법은 브레이크 페달의 변위를 판단하고, 브레이크 페달의 변위에 해당하는 목표제동압력을 계산하고, 목표제동압력에 상응하는 압력이 부스팅챔버와 시뮬레이션챔버에 형성되도록 제1제어밸브와 제2제어밸브 및 제3제어밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자제어 유압 브레이크 및 그 제어방법{ELECTRO-HYDRAULIC BRAKE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 전자제어 유압 브레이크 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회생 제동시 운전자에게 안정된 페달감을 전달하고 연비 효율을 향상시키기 위한 것이다.
차량용 브레이크는 달리고 있는 차량의 속도를 줄이거나 정지시키는 기능을 하는 장치를 말한다. 통상적인 차량용 브레이크에는 엔진의 흡입압을 사용해서 제동력을 발생하는 진공 브레이크와, 유압을 사용해서 제동력을 발생하는 유압 브레이크가 있다.
일반적인 진공 브레이크는 진공 부스터에서 차량 엔진의 흡입압과 대기압의 압력차를 이용하여 작은 힘으로 큰 제동력을 발휘할 수 있도록 하는 장치이다. 즉,운전자가 브레이크 페달을 밟을 때 페달에 가해진 힘보다 훨씬 큰 출력을 발생시키는 장치이다.
이러한 종래의 진공 브레이크는 진공 형성을 위해서 진공 부스터에 차량 엔진의 흡입압이 공급되어야 하고, 이에 따라 연비 효율이 저감되는 문제점이 있었다. 그리고 차량의 정차 시에도 진공 형성을 위해서 엔진을 상시 구동해야 하는 문제점이 있었다.
한편, 유압 브레이크의 한 종류인 전자제어 유압 브레이크(Electro-hydraulic brake)는 운전자가 페달을 밟으면 제어부(ECU, electronic control unit)가 이를 감지하고 유압제어유닛을 작동하여 유압을 마스터실린더에 공급함으로써, 각 바퀴의 휠실린더(미도시)에 제동유압을 전달하여 제동력을 발생하는 브레이크 시스템이다.
이러한 전자제어 유압 브레이크는 정상 제동의 경우, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 페달변위센서가 브레이크 페달의 변위를 감지한다. 감지된 신호는 제어부로 전달된다. 제어부는 유압발생유닛의 유압모터와 제어밸브들을 동작시키고 축압기에 저장된 오일을 부스팅실린더의 부스팅챔버로 공급한다. 부스팅실린더에서 발생된 출력은 마스터실린더로 전달되어 마스터실린더에서는 제동유압이 발생된다. 이 제동유압은 휠실린더에 전달되어 제동력을 발생한다. 그리고 시뮬레이터는 부스팅실린더의 시뮬레이션챔버에서 형성된 유압에 의해서 브레이크 페달에 반력을 내준다.
그리고, 전자제어 유압 브레이크는 시스템이 고장난 경우, 운전자가 브레이크 페달을 가압하면 이 브레이크 페달과 연결된 푸쉬로드는 인풋로드를 전진시킨다. 이때, 이동한 인풋로드는 마스터실린더 피스톤을 전진시킨다. 따라서, 마스터실린더 피스톤은 마스터실린더의 내부에 있던 오일를 압축함으로써 제동유압을 형성하고, 이 제동유압은 휠실린더로 전달되어 제동력이 발생된다.
전술한 종래의 전자제어 유압 브레이크는 축압기와, 부스팅챔버 및 시뮬레이션챔버의 압력을 제어하는 구조가 마련되어 있지 않기 때문에, 회생제동 시에 하이브리드 자동차 및 전기 자동차, 연료 전지 자동차 등에서 회생 제동을 위한 유압 제동력을 감압하는 데 문제점이 있었다. 또한, 종래의 전자제어 유압 브레이크는 전술한 바와 같이 압력을 제어하는 구조가 없기 때문에 인풋로드의 일단과 마스터실린더 피스톤 일단이 일정한 이격을 유지하는 데에 문제점이 있었다. 이렇게 이격을 유지하지 못하면 인풋로드의 일단과 마스터실린더 피스톤 일단이 접촉함으로써, 마스터실린더에서 형성된 진동이나 압력이 운전자에게 전달되기 때문에 운전자에게 안정된 페달감을 전달하지 못하는 문제가 있었다.
본 발명의 일 측면은 회생 제동 시에 마스터실린더에서 발생한 압력이 운전자에게 전달되지 않는 구성을 마련하여 안정된 페달감을 구현하도록 하는 전자제어 유압 브레이크 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 회생 제동 시에 유압 브레이크 외의 별도의 동력원의 사용없이 유압을 제어할 수 있는 구성을 마련하여 연비 효율을 향상하도록 하는 전자제어 유압 브레이크 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 사상에 따른 전자제어 유압 브레이크는, 오일저장소와 연결되어 유압을 발생하기 위한 유압제어유닛과, 상기 유압제어유닛에서 발생된 유압에 의해서 출력을 내도록 하는 부스팅실린더와, 상기 부스팅실린더의 일단과 결합되어 상기 부스팅실린더에서 발생한 출력에 의해서 제동력을 발생하도록 하는 마스터실린더와, 상기 부스팅실린더의 하부에 결합되어 브레이크 페달의 반력을 내주도록 하는 시뮬레이터와, 브레이크 페달의 변위를 감지하도록 하는 페달변위센서를 포함하는 전자제어 유압 브레이크에 있어서, 상기 유압제어유닛에는 유압모터와, 상기 유압모터에 의해 구동되는 유압펌프와, 상기 유압펌프에서 압축된 고압의 오일이 저장되는 축압기와, 유압이 일 방향으로 흐르도록 하는 체크밸브들과, 유압의 흐름을 제어하기 위한 제어밸브들과, 상기 축압기와 부스팅실린더에서 발생한 압력을 측정하기 위한 압력센서들과, 상기 페달변위센서의 값을 계측하여 상기 유압모터와 제어밸브들 및 압력센서들을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유압제어유닛을 지지하거나 감싸도록 하는 유압블록이 마련되며, 상기 유압제어유닛은 상기 유압블럭에 일체로 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 브레이크 페달과 연계하여 슬라이딩 진퇴 운동하는 푸쉬로드와, 상기 푸쉬로드와 연계하여 슬라이딩 진퇴 운동하는 인풋로드와, 상기 인풋로드와 연계하여 슬라이딩 진퇴 운동하는 제1피스톤과, 상기 제1피스톤과 연계하여 슬라이딩 진퇴 운동하는 부스팅피스톤을 포함하고, 상기 인풋로드의 일단과 제1피스톤의 일단 사이는 상기 마스터실린더에서 형성된 진동과 압력이 완화되도록 이격되는 것을 특징으로 한다.
상기 부스팅실린더 내부에서 상기 인풋로드의 외주면과 상기 부스팅피스톤의 일측면에 의해서 구획되는 부스팅챔버와, 상기 부스팅실린더 내주면과 상기 인풋로드의 외주면에 의해서 구획되는 시뮬레이션챔버를 포함하고, 상기 압력센서들은 상기 축압기의 압력을 측정하도록 하는 제1압력센서와, 상기 부스팅챔버의 압력을 측정하도록 하는 제2압력센서와, 상기 시뮬레이션챔버의 압력을 측정하도록 하는 제3압력센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 사상에 따른 전자제어 유압 브레이크 제어방법은, 브레이크 페달의 변위를 판단하고, 상기 브레이크 페달의 변위에 해당하는 목표제동압력을 계산하고, 상기 목표제동압력에 상응하는 압력이 부스팅챔버와 시뮬레이션챔버에 형성되도록 제1제어밸브와 제2제어밸브 및 제3제어밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전자제어 유압 브레이크 및 그 제어방법은 회생 제동 시에 축압기와 부스팅챔버 및 시뮬레이션챔버의 유압을 제어할 수 있도록 압력센서를 구비함으로써, 인풋로드와 마스터실린더 피스톤이 이격되게 유압을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자제어 유압 브레이크 및 그 제어방법은 회생 제동 시에 인풋로드와 마스터실린더 피스톤이 이격되게 유압을 제어함으로써, 마스터실린더에서 발생한 압력이 운전자에게 전달되지 않기 때문에 운전자에게 안정된 페달감을 전달할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자제어 유압 브레이크 및 그 제어방법은 진공 브레이크와 달리 엔진의 흡입압을 사용하지 않기 때문에 차량의 연비 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전자제어 유압 브레이크 및 그 제어방법의 전체적인 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자제어 유압 브레이크 및 그 제어방법에서 정상 제동시 페달변위가 처음 발생했을 경우의 유압제어유닛 동작도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전자제어 유압 브레이크 및 그 제어방법에서 정상 제동시 페달변위가 유지될 경우의 유압제어유닛 동작도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전자제어 유압 브레이크 및 그 제어방법에서 정상 제동시 페달변위가 감소 또는 해제될 경우의 유압제어유닛 동작도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전자제어 유압 브레이크 및 그 제어방법에서 정상 제동시 페달변위가 초기위치로 복원될 경우의 유압제어유닛 동작도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전자제어 유압 브레이크 및 그 제어방법에서 시스템이 고장났을 경우를 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 전자제어 유압 브레이크는 도 1에 도시한 바와 같이, 오일을 공급하기 위한 오일저장소(10)와, 오일저장소(10)와 연결되어 유압을 발생하기 위한 유압제어유닛(100)과, 유압제어유닛(100)에서 발생된 유압에 의해서 출력을 내기 위한 부스팅실린더(20)와, 부스팅실린더(20)의 일단과 결합되어 부스팅실린더(20)에서 발생한 출력에 의해서 제동력을 발생하기 위한 마스터실린더(40)와, 오일을 공급하거나 제동유압을 전달하도록 하는 오일유로들과, 부스팅실린더(20)의 하부에 결합되어 페달의 반력을 내주기 위한 시뮬레이터(60)와, 부스팅실린더(20)와 마스터실린더(40) 및 시뮬레이터(60)의 실링을 하도록 하는 실링부재들(181,182,183,184,185,186,187)을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 전자제어 유압 브레이크는 브레이크 페달(1)과 연계하여 슬라이딩 진퇴 운동하는 푸쉬로드(2)와, 푸쉬로드(2)와 연계하여 슬라이딩 진퇴 운동하는 인풋로드(3)와, 인풋로드(3)와 연계하여 슬라이딩 진퇴 운동하는 제1피스톤(6)과, 제1피스톤(6)과 연계하여 슬라이딩 진퇴 운동하는 제2피스톤(8)과, 유압에 의해서 제1피스톤(6)과 연계하여 슬라이딩 진퇴 운동하는 부스팅피스톤(4)을 포함한다.
페달변위센서(9)는 도 1에 도시한 바와 같이, 푸쉬로드(2)와 브레이크 페달(1)이 연결되는 힌지부(9a)에 설치되어 브레이크 페달(1)의 변위를 감지한다. 감지된 페달변위 신호는 제어부(110)로 전달되고 제어부(110)는 브레이크 페달(1)의 변위를 계측한다.
부스팅실린더(20)는 유압제어유닛(100)에서 발생된 유압에 의해서 출력을 내도록 한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 부스팅실린더(20) 내에서는 푸쉬로드(2)와 인풋로드(3)와 부스팅피스톤(4) 및 제1피스톤(6)이 진퇴하면서 후술하는 마스터실린더(40)에 출력이 전달된다.
그리고 부스팅실린더(20)에는 인풋로드(3)를 지지하고 후술하는 부스팅챔버(22)와 시뮬레이션챔버(24)를 구획하도록 하는 구획부(25)가 마련된다.
마스터실린더(40)는 오일저장소(10)에서 공급된 오일이 제1피스톤(6)과 제2피스톤(8)의 이동에 의해서 유압을 생성한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제1피스톤(6)과 제2피스톤(8)에는 복원스프링(42,44))이 구비되어 있어 제1피스톤(6)과 제2피스톤(8)이 원상복귀될 수 있다.
오일유로들(72,73,74,75,76,78)에는 도 1에 도시한 바와 같이, 오일을 공급하거나 제동유압을 전달하도록 하는 제1오일유로(72), 제2오일유로(74), 제3오일유로(76), 제4오일유로(78), 오일공급유로(73), 제동유압유로(75)가 포함된다.
제1오일유로(72)는 후술하는 시뮬레이션챔버(22)와 연결된다. 제2오일유로(74)는 제1오일유로(72)와 연결되어 유압제어유닛(100)과 연결된다. 제3오일유로(76)는 후술하는 부스팅챔버(24)와 연결된다. 제4오일유로(78)는 오일저장소(10)와 연결된다.
또한, 오일공급유로(73)는 마스터실린더(40)의 상부와 연결되어 오일저장소(10)로부터 오일이 공급되도록 한다. 그리고 제동유압유로(75)는 마스터실린더(40)의 하부와 연결되어 마스터실린더(40)에서 형성된 제동유압이 휠실린더(미도시)로 전달되도록 한다.
부스팅챔버(22)는 도 1에 도시한 바와 같이, 부스팅실린더(20) 내부에서 인풋로드(3)의 외주면과 부스팅피스톤(4)의 일측면에 의해서 구획되는 공간이다. 이 공간으로 유압제어유닛(100)에서 생성된 고압의 오일이 제3오일유로(76)를 통해서 공급된다. 이렇게 유입된 고압의 오일은 부스팅피스톤(4)을 이동시켜 제동력을 발생한다. 그리고 부스팅챔버(22)의 압력은 후술하는 제2압력센서(154)가 측정한다.
시뮬레이션챔버(24)는 부스팅실린더(20) 내주면과 인풋로드(3)의 외주면에 의해서 구획되는 공간이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 인풋로드(3)가 시뮬레이션챔버(24)를 압축하면 시뮬레이션챔버(24)에 있던 오일은 제1오일유로(72)를 통해 시뮬레이터(60)에 공급된다. 그리고 시뮬레이션챔버(24)의 압력은 후술하는 제3압력센서(156)가 측정한다.
시뮬레이터(60)는 운전자에게 적절한 페달감을 제공하기 위한 것이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 시뮬레이터(60)에는 시뮬레이터 피스톤(62)와 시뮬레이터 스프링(64)이 마련된다. 시뮬레이터 피스톤(62)은 시뮬레이터(60) 내측에서 왕복운동한다. 그리고 시뮬레이터(60)에는 시뮬레이터 스프링(64)이 구비된다. 이에 따라 제1오일유로(72)를 통해 공급된 오일이 시뮬레이터 피스톤(62)을 하강시키고, 시뮬레이터 피스톤(62)이 시뮬레이터 스프링(64)의 복원력에 의해 상승한다.
따라서, 본 발명의 전자제어 유압 브레이크는 시뮬레이터(60)에서 형성된 압력이 브레이크 페달(1)에 전달되기 때문에 운전자에게 안정된 페달감을 제공할 수 있다.
실링부재들(81,82,83,84,85,86)은 도 1에 도시한 바와 같이, 부스팅실린더(20)와 마스터실린더(40)의 실링을 하도록 하는 제1실링부재(81), 제2실링부재(82), 제3실링부재(83), 제4실링부재(84), 제5실링부재(85), 제6실링부재(86)를 포함하고, 시뮬레이터(60)의 실링을 하도록 설치되는 제7실링부재(87)를 포함한다.
제1실링부재(81)는 인풋로드(3) 외주면의 홈에 장착되어 부스팅실린더(20)의 내주면과 접한다. 제2실링부재(82)는 구획부(25) 내주면의 홈에 장착되고 인풋로드(3)의 외주면과 접한다. 제3실링부재(83)는 부스팅피스톤(4) 내주면의 홈에 장착되고 인풋로드(3)의 외주면과 접한다. 제4실링부재(84)는 부스팅피스톤(4) 외주면의 홈에 장착되고 부스팅실린더(20)의 내주면과 접한다. 제5실링부재(85)는 제1피스톤(6) 외주면의 홈에 장착되고 마스터실린더(40)의 내주면과 접한다. 제6실링부재(86)는 제2피스톤(8) 외주면의 홈에 장착되고 마스터실린더(40)의 내주면과 접한다. 제7실링부재(87)는 시뮬레이터 피스톤(62) 외주면의 홈에 장착되고 시뮬레이터(60)의 내주면과 접한다.
따라서, 본 발명은 제1실링부재(81)와 제2실링부재(82)가 실링작용을 함으로써, 시뮬레이션챔버(24)가 형성될 수 있고, 시뮬레이션챔버(24)에 형성된 오일이 유출되지 않기 때문에 시뮬레이션챔버(24)의 정확한 압력측정이 가능하다.
또한, 본 발명은 제2실링부재(82)와 제3실링부재(83) 및 제4실링부재(84)가 실링작용을 함으로써, 부스팅챔버(22)가 형성될 수 있고, 부스팅챔버(22)에 형성된 오일이 유출되지 않기 때문에 부스팅챔버(22)의 정확한 압력측정이 가능하다.
또한, 본 발명은 제4실링부재(84)와 제5실링부재(85)가 실링작용을 함으로써, 부스팅챔버(22)에서 형성된 고압의 오일이 마스터실린더(40)로 유출되거나 마스터실린더(40)에서 형성된 오일이 부스팅챔버(22)로 유출되는 것을 방지할 수 있기 때문에 부스팅챔버(22)의 정확한 압력측정이 가능하다.
또한, 본 발명은 제6실링부재(86)가 실링작용을 함으로써, 마스터실린더(40)의 내부에서 제2피스톤(8)에 형성된 오일이 제1피스톤(6)과 제2피스톤(8)에 의해서 형성된 공간으로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 제7실링부재(87)가 실링작용을 함으로써, 시뮬레이터(60)의 내부에서 형성된 오일이 제1오일유로(72)를 통해서 시뮬레이션챔버(24)로 유출되는 것을 방지할 수 있기 때문에 시뮬레이션챔버(24)의 정확한 압력을 측정할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 인풋로드(3)의 일단과 제1피스톤(6)의 일단 사이는 마스터실린더(40)에서 형성된 진동과 압력이 완화되도록 이격된다. 이렇게 이격된 공간은 이격챔버(26)를 형성한다. 이격챔버(26)의 체적은 인풋로드(3)와 부스팅피스톤(4) 및 제1피스톤(6)의 이동속도에 따라 변한다. 인풋로드(3)의 이동속도는 운전자의 페달 답력이나 시뮬레이션챔버(24)의 압력변화에 의해서 결정된다. 그리고 제1피스톤(6)의 이동속도는 운전자의 페달 답력이나 부스팅챔버(22)의 압력변화에 의해서 결정된다.
예를 들면, 경우 1은 제1피스톤(6)과 부스팅피스톤(4) 및 인풋로드(3)가 모두 전진할 때이고, 부스팅챔버(22)의 압력증가량이 시뮬레이션챔버(24)의 압력감소량보다 작으면 제1피스톤(6)의 전진속도가 인풋로드(3)의 전진속도보다 작게 된다.
경우 2는 제1피스톤(6)과 부스팅피스톤(4) 및 인풋로드(3)가 모두 전진할 때이고, 부스팅챔버(22)의 압력증가량이 시뮬레이션챔버(24)의 압력감소량보다 크면 제1피스톤(6)의 전진속도가 인풋로드(3)의 전진속도보다 크게 된다.
경우 3은 제1피스톤(6)과 부스팅피스톤(4) 및 인풋로드(3)가 모두 후퇴할 때이고, 부스팅챔버(22)의 압력증가량이 시뮬레이션챔버(24)의 압력감소량보다 작으면 제1피스톤(6)의 후퇴속도가 인풋로드(3)의 후퇴속도보다 작게 된다.
경우 4는 제1피스톤(6)과 부스팅피스톤(4) 및 인풋로드(3)가 모두 후퇴할 때이고, 부스팅챔버(22)의 압력증가량이 시뮬레이션챔버(24)의 압력감소량보다 크면 제1피스톤(6)의 후퇴속도가 인풋로드(3)의 후퇴속도보다 크게 된다.
경우 5는 제1피스톤(6)과 부스팅피스톤(4)이 후퇴하고 인풋로드(3)가 전진할 때이고, 이 경우 이격챔버(26)의 체적이 감소한다.
경우 6은 제1피스톤(6)과 부스팅피스톤(4)이 전진하고 인풋로드(3)가 후퇴할 때이고, 이 경우 이격챔버(26)의 체적이 증가한다.
전술한 바와 같이 경우 1 내지 경우 6를 살펴보면, 경우 6을 제외하고 경우 1 내지 경우 5의 경우에는 이격챔버(26)의 체적이 감소한다. 심각한 경우에는 제1피스톤(6)의 일단과 인풋로드(3)의 일단이 접촉하게 됨으로써 이 충격이 브레이크 페달(1)에 전달되거나 마스터실린더(40)에서 형성된 진동이나 압력이 브레이크 페달(1)에 전달될 수 있다. 이에 따라 운전자의 페달감이 떨어지는 것은 당연하다.
따라서, 운전자의 페달감을 향상시키기 위해서 시뮬레이션챔버(24)와 부스팅챔버(22)의 압력을 제어함으로써 이격챔버(26)의 체적을 제어하는 구성이 필요하다.
한편, 본 발명의 전자제어 유압 브레이크는 시뮬레이션챔버(24)와 부스팅챔버(22)의 압력을 제어함으로써 운전자의 페달감을 향상시키도록 하는 유압제어유닛(100)을 마련하였다.
유압제어유닛(100)은 도 2에 도시한 바와 같이, 유압제어유닛(100)의 구성요소를 감싸도록 하는 유압블록(105)과, 전기적으로 구동되는 유압모터(120)와, 유압모터(120)로 구동되는 유압펌프(130)와, 유압펌프(130)에서 압축된 고압의 오일이 저장되는 축압기(140)와, 오일이 역류하지 않도록 하는 체크밸브들(172,174,176)과, 유압의 흐름을 제어하도록 하는 제어밸브들(162,164,166)과, 축압기(140)와 부스팅실린더(20)에서 발생한 압력을 측정하도록 하는 압력센서들(152,154,156)과, 유압모터(120)와 제어밸브들(162,164,166) 및 압력센서들(152,154,156)을 제어하도록 하는 제어부(110)를 포함한다.
유압블록(105)은 전술한 유압제어유닛(100)의 구성요소를 지지하거나 감싸도록 한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 유압블록(105)은 유압제어유닛(100)을 포함하여 일체로 형성된다.
제어부(110)는 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 유압블록(105) 내에 설치되어 유압모터(120)와 제어밸브들(162,164,166) 및 압력센서들(152,154,156)을 제어하도록 한다. 제어부(110)는 유압모터(120)의 동작시간을 제어한다. 또한, 제어부(110)는 제어밸브들(162,164,166)의 개방 및 폐쇄 여부를 제어한다. 그리고 제어부(110)는 압력센서에서 감지된 신호에 의해 유압모터(120)나 제어밸브들(162,164,166)의 동작 여부를 제어한다.
유압모터(120)는 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 유압블록(105)에 설치되어 유압펌프(130)를 구동한다. 유압모터(120)의 동작여부는 제어부(110)가 제어한다. 그리고 유압펌프(130)는 유압모터(120)에 의해 구동되는 왕복 피스톤 펌프이다. 유압펌프(130)는 후술하는 축압기(140)에 제동유압을 공급한다.
축압기(140)는 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 유압블록(105) 내에 설치되어 유압펌프(130)에서 압축된 고압의 오일이 저장된다. 축압기(140) 내에 형성된 압력은 제1압력센서(152)가 감지한다. 이렇게 감지된 신호는 제어부(110)로 전달된다. 제어부(110)는 제1제어밸브(162)의 밸브 개폐시간을 조절하고 부스팅챔버(22)에 적절한 유압을 공급한다.
만약 제1압력센서(152)가 축압기(140)에 형성된 압력을 감지하지 않는다면, 부스팅챔버(22)에 적절한 압력이 공급되지 않기 때문에 제1피스톤(6)과 푸쉬로드(2)가 접촉할 수 있다. 이렇게 되면 마스터실린더(40)에서 형성된 압력이 푸쉬로드(2)에 전달되고, 결국 브레이크 페달(1)에 전달됨으로써 운전자에게 적절한 페달감을 전달하지 못하게 된다.
따라서, 본 발명의 전자제어 유압 브레이크 및 그 제어방법은 축압기(140)의 압력을 제1압력센서(152)가 감지하고 제어부(110)가 제1제어밸브(162)의 개폐시간을 조절함으로써, 운전자에게 적절한 페달감을 전달할 수 있고 불필요한 유압을 소비하지 않기 때문에 연비를 개선할 수 있다.
체크밸브들(172,174,176)은 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 유압블록(105) 내에 설치되어 오일이 역류하지 않도록 한다. 유압블록(105) 내에서는 고압의 오일이 이동하기 때문에 오일의 이동방향을 일정한 방향으로 유지하는 것이 중요하다. 체크밸브들(172,174,176)에는 유압펌프(130)에서 오일저장소(10)로 연결되는 유로에 배치된 제1체크밸브(172)와, 유압펌프(130)에서 축압기(140)로 연결되는 유로에 배치된 제2체크밸브(174)와, 제2오일유로(74)에 배치된 제3체크밸브(176)가 포함된다.
만약 유압제어유닛(100)에 체크밸브들(172,174,176)이 구비되지 않는다면, 고압의 오일에 의해서 유압모터(120)나 유압펌프(130)에 과부하가 발생하기 때문에 유압모터(120)나 유압펌프(130)가 고장이 날 수 있다.
제어밸브들(162,164,166)은 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 유압블록(105) 내에 설치되어 오일의 흐름을 제어하도록 한다. 제어밸브들(162,164,166)에는 제1제어밸브(162), 제2제어밸브(164) 및 제3제어밸브(163)가 포함된다.
제1제어밸브(162)는 NC형 솔레노이드 밸브(Normal closed type solenoid valve)로써, 정상상태에서는 밸브가 닫혀있다가 제어부(110)에서 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동한다.
제2제어밸브(164)는 NO형 솔레노이드 밸브(Normal opened type solenoid valve)로써, 정상상태에서는 밸브가 열려 있다가 제어부(110)에서 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동한다.
제3제어밸브(163)는 NO형 솔레노이드 밸브(Normal opened type solenoid valve)로써, 정상상태에서는 개방되어 있다가 제어부(110)에서 폐쇄신호를 받으면 닫히도록 작동한다.
압력센서들(152,154,156)은 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 유압블록(105)에 설치되어 축압기(140)나 부스팅챔버(22) 및 시뮬레이션챔버(24)의 압력을 감지한다. 압력센서들(152,154,156)에는 축압기(140)의 압력을 측정하는 제1압력센서(152)와, 부스팅챔버(22)의 압력을 측정하는 제2압력센서(154)와, 시뮬레이션챔버(24)의 압력을 측정하는 제3압력센서(156)가 포함된다.
제1압력센서(152)는 유압블록(105)에 장착되어 축압기(140) 내에 형성된 압력이 일정한 범위에서 유지되도록 한다. 제1압력센서(152)는 축압기(140)의 압력을 측정하는 압력센서를 적용한다. 제1압력센서(152)에서 감지된 신호는 제어부(110)로 전달되고, 제어부(110)가 축압기(140) 내에 형성된 압력이 일정한 범위에서 유지되도록 제어밸브들(162,164,166)의 개폐시간을 제어한다.
제2압력센서(154)는 유압블록(105)에 장착되어 부스팅챔버(22)의 압력을 제어하도록 한다. 제2압력센서(154)는 부스팅챔버(22)의 압력을 측정하는 압력센서를 적용한다. 제2압력센서(154)에서 감지된 신호는 제어부(110)로 전달되고, 제어부(110)가 부스팅챔버(22)의 압력이 일정한 범위에서 유지되도록 제어밸브들(162,164,166)의 개폐시간을 제어한다.
제3압력센서(156)는 유압블록(105)에 장착되어 운전자의 제동의지를 판단하거나 시스템 고장을 판정하도록 한다. 제3압력센서(156)는 시뮬레이션챔버(24)의 압력을 측정하는 압력센서를 적용한다. 제3압력센서(156)에서 감지된 신호는 제어부(110)로 전달되고, 제어부(110)가 운전자의 제동의지를 판단하거나 시스템의 고장을 판단하도록 한다.
이하 본 발명에 따른 전자제어 유압 브레이크의 동작 및 제어방법에 대해서 설명한다.
운전자가 브레이크 페달(1)을 밟을 경우 도 1에 도시한 바와 같이, 브레이크 페달(1)에 의해 푸쉬로드(2)가 전진하고 이에 따라 인풋로드(3)가 전진한다. 이때, 마스터실린더(40)의 제1피스톤(6)과 인풋로드(3) 사이에는 일정한 간격의 이격이 존재하여 운전자의 답력이 마스터실린더(40)로 직접 전달되지 않는다.
운전자의 답력에 의한 브레이크 페달(1)의 변위 발생과 함께 페달변위센서(9)에 의하여 운전자의 제동 의지가 파악된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제어부(110)는 페달 변위에 해당하는 제동 압력을 계산하고 부스팅챔버(22)에 이에 해당하는 압력을 공급하기 위하여 제2제어밸브(164)를 차단한 상태에서 제1제어밸브(162)를 개방하여 축압기(140) 내에 형성된 압력을 부스팅챔버(22)에 공급한다. 부스팅챔버(22)의 압력이 상승하면 부스팅피스톤(4)이 마스터실린더(40)의 제1피스톤(6)을 밀게 되므로 제1피스톤(6)이 전진한다. 이때, 제1피스톤(6)과 인풋로드(3) 간의 이격이 유지되고 마스터실린더(40)의 압력이 상승한다. 이렇게 생성된 제동유압은 휠실린더로 전달됨으로써 제동력이 발생된다.
페달 변위 발생 감지와 동시에 시뮬레이션챔버(24)와 오일저장소(10)를 연결하는 유로에 배치된 제3제어밸브(163)가 차단된다. 이렇게 되면, 시뮬레이션챔버(24)의 압력이 시뮬레이터(60)로 전달되어 시뮬레이터 피스톤(62)이 움직인다. 그리고 시뮬레이터 피스톤(62)을 지지하는 시뮬레이터 스프링(64)의 복원력에 상응하는 압력이 시뮬레이션챔버(24)에 형성되어 운전자에게 적절한 페달감을 제공한다.
운전자가 브레이크 페달(1)을 일정하게 유지할 경우에는 도 3에 도시한 바와 같이, 제1제어밸브(162) 및 제2제어밸브(164)를 모두 차단하여 부스팅챔버(22)의 압력을 유지한다.
운전자의 페달 변위가 감소 또는 해제될 경우에는 도 4에 도시한 바와 같이, 페달 복원 시 제1제어밸브(162) 차단 상태에서 제2제어밸브(164)를 개방한다. 이렇게 되면, 부스팅챔버(22) 내의 오일을 오일저장소(10)로 배출하여 부스팅챔버(22)의 압력이 감압된다. 그리고 제1 및 제2피스톤(8), 부스팅피스톤(4), 인풋로드(3)가 모두 초기 위치로 복원된다.
또한, 운전자가 브레이크 페달(1) 답력을 완전히 해제할 경우에는 도 5에 도시한 바와 같이, 페달이 초기 위치로 복원하면 제3제어밸브(163)를 개방하여 시뮬레이션챔버(24)에 불필요한 압력이 남지 않도록 한다.
전자제어 유압 브레이크가 고장이 났을 경우에는 도 6에 도시한 바와 같이, 유압모터(120) 및 제어밸브들(162,164,166)의 동작이 이루어지지 않고 운전자 브레이크 페달(1) 답력에 의하여 푸쉬로드(2)와 인풋로드(3)가 전진한다. 이때에는 부스팅챔버(22)의 압력 변화가 발생하지 않으므로 인풋로드(3)와 제1피스톤(6) 간의 이격이 유지되지 않는다. 즉, 브레이크 페달(1) 답력에 의하여 푸쉬로드(2)가 인풋로드(3)를 밀고, 인풋로드(3)가 제1피스톤(6)을 직접 밀어준다. 그리고 밀린 제1피스톤(6)이 제2피스톤(8)과 연계하여 밀리면서 마스터실린더(40) 내에 있던 오일을 압축시킨다. 이렇게 압축된 오일은 휠실린더로 전달되어 제동력이 발생된다. 결국, 운전자 브레이크 페달(1) 답력에 의하여 마스터실린더(40) 측에 제동유압이 형성되어 제동이 가능하다.
1: 브레이크 페달 2: 푸쉬로드
3: 인풋로드 4: 부스팅피스톤
6: 제1피스톤 8: 제2피스톤
9: 페달변위센서 10: 오일저장소
20: 부스팅실린더 22: 부스팅챔버
24: 시뮬레이션챔버 26: 이격챔버
40: 마스터실린더 60: 시뮬레이터
72: 제1오일유로 74: 제2오일유로
76: 제3오일유로 78: 제4오일유로
100: 유압제어유닛 105: 유압블록
110: 제어부 120: 유압모터
130: 유압펌프 140: 축압기
152: 제1압력센서 154: 제2압력센서
156: 제3압력센서 162: 제1제어밸브
164: 제2제어밸브 166: 제3제어밸브
172: 제1체크밸브 174: 제2체크밸브
176: 제3체크밸브

Claims (5)

  1. 오일저장소와 연결되어 유압을 발생하기 위한 유압제어유닛과, 상기 유압제어유닛에서 발생된 유압에 의해서 출력을 내도록 부스팅 피스톤이 마련된 부스팅 챔버와 상기 부스팅 챔버와 구획되어 형성된 시뮬레이션 챔버를 갖춘 부스팅실린더와, 상기 부스팅실린더의 일단과 결합되어 상기 부스팅실린더에서 발생한 출력에 의해서 제동력을 발생하도록 하는 마스터실린더와, 상기 부스팅실린더의 시뮬레이션 챔버와 유로로 연결되어 브레이크 페달의 반력을 내주도록 하는 시뮬레이터와, 브레이크 페달의 변위를 감지하도록 하는 페달변위센서를 포함하는 전자제어 유압 브레이크에 있어서,
    상기 유압제어유닛은, 상기 부스팅 챔버에 압력을 공급하기 위하여 일정 수준의 압력을 저장하는 축압기; 상기 축압기에 압력 형성을 위하여 상기 오일저장소로부터 오일을 흡입하여 상기 축압기로 토출하는 유압펌프; 상기 유압펌프의 구동을 위한 모터; 상기 축압기와 부스팅 챔버를 연결하는 유로에 배치되어 상기 축압기로부터 부스팅 챔버로 공급되는 오일을 제어하는 제1 제어밸브; 상기 부스팅 챔버와 오일저장소를 연결하는 유로에 배치되어 상기 부스팅 챔버로부터 오일저장소로 배출되는 오일을 제어하는 제2 제어밸브; 상기 시뮬레이터와 오일저장소를 연결하는 유로에 배치되어 시뮬레이션 챔버로부터 오일저장소로 흐르는 오일을 제어하는 제3 제어밸브; 상기 축압기, 부스팅 챔버 및 시뮬레이션 챔버의 압력을 각각 감지하는 압력센서들; 및 상기 페달변위센서 및 압력센서들로부터 신호를 받아 모터 및 제어밸브들의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어 유압 브레이크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압제어유닛을 지지하거나 감싸도록 하는 유압블록이 마련되며,
    상기 유압제어유닛은 상기 유압블럭에 일체로 설치되는 것을 특징으로 하는 전자제어 유압 브레이크.
  3. 제1항에 있어서,
    운전자의 답력에 의해 전진하도록 상기 마스터 실린더와 동축상으로 배치되어 상기 부스팅실린더 내에 마련되고 상기 부스팅 피스톤을 관통하여 상기 마스터 실린더의 피스톤과 일정한 유격을 갖는 인풋로드를 포함하고,
    비정상 작동시 상기 인풋로드는 상기 피스톤과 유격된 거리만큼 이동한 후 상기 피스톤과 기계적으로 접촉하여 상기 인풋로드에 가해진 힘을 전달하는 것을 특징으로 하는 전자제어 유압 브레이크.
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