KR101268834B1 - 자동차용 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 마스터실린더 내에 부설된 관로의 일측에는 브레이크페달과 연결된 플런저가 장착되고 타측에는 주피스톤과 연결된 아웃풋로드가 상기 플런저와 이격되어 장착되는 자동차용 브레이크 장치에 있어서, 상기 마스터실린더에 장착되어 아웃풋로드와 플런저 사이에 위치하며, 상기 아웃풋로드의 활주를 단속하도록 관로의 내주면에서 돌출되는 스토퍼;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 자동차용 브레이크 장치는 스토퍼를 구비하여 구성되므로 ABS 작동시 아웃풋로드와 플런저 사이의 물리적 충돌을 억제함으로서 브레이크페달의 조작감 저하를 방지할 수 있다.

Description

자동차용 브레이크 장치{Brake apparaus for vehicle}

본 발명은 자동차용 브레이크 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 ABS 작동시 브레이크 액추에이터 유닛(BAU: Brake Assist Unit)에서 발생하는 킥백(Kick-Back) 현상을 방지하기 위한 자동차용 브레이크 장치에 관한 것이다.

경유 및 가솔린을 연료로 사용하는 자동차의 경우 브레이크페달의 조작력을 부스터 또는 액추에이터 등을 통해 유압 또는 공압으로 증폭시켜 작동하는 브레이크 장치가 주로 사용된다.

그러나, 엑스 바이 와이어(x-by wire)의 기술향상에 따라 종래의 링크장치 및 유압으로 제어하던 부품들을 대신하여 차량 내 네트워킹 기술을 이용한 전자적 제어가 적용되는 분야가 높아지고 있다. 이러한 엑스 바이 와이어는 차량의 주행상태에 따라 더욱 효율적으로 제동, 조향, 댐핑 등의 기능을 제어할 수 있을 뿐만 아니라 부품 감소에 따른 차량 경량화에 따라 연비가 더욱 향상될 수 있다.

전기를 동력에너지로 사용하는 전기자동차는 상기 엑스 바이 와이어 기술이 브레이크 바이 와이어로서 적용되고 있다. 전기자동차에 있어서 종래의 브레이크 장치 즉, 마스터실린더, 유압발생장치(HPU: Hydraulic Power Unit) 를 포함하여 구성된 브레이크 액추에이터 유닛의 구조는 도 1a 에 도시된 바와 같다.

운전자가 브레이크 페달을 밟아 인풋로드가 가압되면 상기 인풋로드의 끝단에 결합된 플런저가 활주하게 된다. 이때, 운전자가 종래의 브레이크와 상이한 이질감을 느끼지 않도록 답력발생장치는 플런저의 일측으로 형성된 시뮬레이션챔버(도 1b 참조)쪽으로 소정의 유압을 발생시킨다. 동시에 플런저의 활주에 따라서 (브레이크액이 저장된 리저버 및 마스터실린더와 연결되고) 어큐물레이터(ACC)가 내장된 유압발생장치는 이를 감지하고 상시 닫힘 솔레노이드밸브(normally closed)인 제1밸브 및 상시 개방 솔레노이드밸브인 제2밸브를 제어하여 아웃풋로드가 장착된 부스팅챔버(도 1b 참조)쪽으로 소정의 유압을 생성한다. 이러한 작동에 따라 아웃풋로드 및 상기 아웃풋로드와 연결된 주피스톤이 활주하고, 이에 따라 (브레이크 디스크 또는 드럼을 제동시키는) 제동 유압을 생성한다.

한편, 상기 아웃풋로드와 플런저는 동일한 관로 내에서 양측으로 장착됨으로서 전기장치 또는 유압장치의 고장시 또는 오작동시에도 페일세이프(fail safe) 기능을 제공한다.

이러한 구조에서, 브레이크페달의 압력이 해제되면 각각의 휠들에 장착된 휠실린더에서 브레이크액은 마스터실린더를 통해 리저버로 다시 복귀하게 된다. 이때, 주피스톤 및 아웃풋로드 또한 원위치로 복귀한다.

그러나, 짧은 시간 내에 유압의 공급 및 복귀가 반복되는 ABS(Anti - lock Brake System)이 작동하는 경우에는 도 1b 에 도시된 바와 같이 일측은 아웃풋로드의 끝단이 삽입되고 타측은 플런저의 끝단이 삽입된 관로 내에서 아웃풋로드와 플러저가 충돌하는 킥백(Kick-Back) 현상이 발생할 수도 있었다. 이러한 충돌은 플런저 및 인풋로드를 거쳐 브레이크페달로 전달되므로 운전자가 진동을 느끼게 되어 상품성 저하의 요인이 되었다.

따라서, 상기와 같이 아웃풋로드와 플런저의 충돌을 방지할 수 있는 브레이크 장치의 개발이 요구되었으며, 본 발명은 이러한 요구에 부응하는 자동차용 브레이크 장치를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 마스터실린더 내에 부설된 관로의 일측에는 브레이크페달과 연결된 플런저가 장착되고 타측에는 주피스톤과 연결된 아웃풋로드가 상기 플런저와 이격되어 장착되는 자동차용 브레이크 장치에 있어서, 상기 마스터실린더에 장착되어 아웃풋로드와 플런저 사이에 위치하며, 상기 아웃풋로드의 활주를 단속하도록 관로의 내주면에서 돌출되는 스토퍼;를 포함하여 구성된다.

상기 스토퍼는, 제어밸브의 개폐에 따라 브레이크액이 내부로 유입되며 양측으로 걸림턱이 형성되도록 개구홀이 타공된 하우징;과 상기 하우징 내에 장착되어 브레이크액의 유압에 따라 활주하며, 상기 개구홀에 삽입되도록 돌출부가 형성된 피스톤; 및 상기 하우징의 걸림턱에 장착되어 돌출부를 하우징 내부로 후퇴시키는 제1리턴스프링;를 포함한다.

상기 돌출부의 끝단에는 아웃풋로드의 충돌시 충격을 완충시키는 댐퍼가 장착된다.

댐퍼는, 상기 아웃풋로드의 활주방향과 평행한 방향으로 배치되는 제2리턴스프링;과 일측면은 제2리턴스프링과 결합되고 타측면은 걸림턱의 끝단 즉, 개구홀의 내주면에 밀착되는 댐퍼플레이트; 및 상기 댐퍼플레이트의 일측에 형성된 요철홈과 치합하는 요철부가 형성되어 상기 댐퍼플레이트의 활주를 가이드하는 홀더;를 포함한다.

그리고, 본 발명의 스토퍼는 두 개가 관로 내에서 서로 대향하도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성의 자동차용 브레이크 장치는 스토퍼를 구비하여 구성되므로 ABS 작동시 아웃풋로드와 플런저 사이의 물리적 충돌을 억제(킥백 현상 방지)함으로서 브레이크페달의 조작감 저하를 방지할 수 있다.

상기 스토퍼는 제어밸브의 개폐에 따라 관로에서 돌출되는 방식으로 구성되어 용이하게 구성이 단순하고 제어가 용이하다. 그리고, 상기 스토퍼의 돌출부에는 댐퍼가 장착되어 충격에 따른 소음 및 진동을 억제할 수 있다.

아울러, 상기 스토퍼는 두 개가 관로에서 배치되어 아웃풋로드의 상측과 하측 각각에서 맞닿게 되므로 더 안정적으로 아웃풋로드의 활주를 단속할 수 있다.

도 1a 는 종래의 브레이크 액추에이터 유닛의 내부 구조가 도시된 도면,
도 1b 는 도 1a 에 표기된 "A" 부분의 확대도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 마스터실린더에 스토퍼가 장착된 브레이크 액추에이터 유닛의 내부 구조가 도시된 도면,
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스토퍼의 단면 모습이 도시된 도면,
도 4 는 도 3 에 표기된 "B" 부분의 확대도 및 댐퍼플레이트와 홀더의 결합 상태가 나타나도록 (개구홀의 내주면에 밀착되는) 측방향의 모습을 도시한 확대도,
도 5 는 ABS 미작동시 스토퍼의 작동 상태를 도시한 단면도 및 부분확대도,
도 6 은 ABS 작동시 스토퍼의 작동 상태를 도시한 단면도 및 부분확대도,
도 7 은 제1리턴스프링에 의해 피스톤이 원래의 위치로 복귀된 모습을 도시한 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 브레이크 장치를 더욱 상세히 설명한다.

도 2 를 참조하면, 리저버(80)와 연결되며 어큐물레이터(ACC), 제1밸브(71) 및 제2밸브(2)가 내장된 유압발생장치(HPU)는 마스터실린더와 연결되고, 상기 마스터실린더 내부의 관로에는 일측으로 브레이크페달과 연결된 플런저(60)가 장착되며 타측으로 주피스톤과 연결된 아웃풋로드(50)가 장착된다.

상기 관로에서 플런저(60)와 아웃풋로드(50)는 서로 이격되어 배치되되, 그 사이에는 아웃풋로드(50)의 활주를 정지시키는 스토퍼가 부설된다.

상기 스토퍼는 관로의 내주면에서 돌출 및 후퇴될 수 있도록 하우징(30)과 피스톤(10) 및 제1리턴스프링(12)을 포함하여 구성된다. 도 3 을 참조하면 상기 하우징(30)은 리저버(80)에서 브레이크액을 공급받을 수 있도록 연결되되 중간에는 브레이크액의 유동을 제어하는 제어밸브(40)가 부설된다. 상기 제어밸브(40)는 상시 닫힘 솔레노이드밸브로 구성된다. 그리고, 상기 하우징(30)은 관로에 노출되는 측면에서 개구홀이 타공됨으로서 개구홀의 주변으로 걸림턱(31)이 형성된다.

상기 피스톤(10)은 돌출부(11)가 형성되되 상기 돌출부(11)가 개구홀에 끼워져 활주하도록 하우징(30)에 장착된다. 그리고, 상기 돌출부(11)의 양측으로는 제1리턴스프링(12)이 장착된다.

따라서, 상기 피스톤(10)은 유압이 작용하지 않는 경우 제1리턴스프링(12)의 탄성력에 의해 돌출부(11)가 후퇴하고, (제1리턴스프링의 반대측에 형성된 챔버에) 유압이 작용하는 경우 제1리턴스프링(12)의 탄성력을 극복하며 돌출(10)부가 관로에서 돌출되도록 활주한다.

아울러, 상기 돌출부(11)의 끝단에는 아웃풋로드(50)의 충돌시 충격을 완충시키는 댐퍼가 장착된다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 댐퍼는 상기 아웃풋로드(50)의 활주방향과 평행한 방향으로 배치되는 제2리턴스프링(21)과 일측면은 상기 제2리턴스프링(21)과 결합되고 타측면은 걸림턱(31)의 끝단에 밀착되는 댐퍼플레이트(20)로 구성된다.

따라서, 돌출부(11)가 관로에서 돌출되어 아웃풋로드(50)와 충돌하게 될 때, 제2리턴스프링(21)의 탄성력에 의해 충격량은 감쇄된다.

그리고, 상기 댐퍼플레이트(20)의 활주시 일측으로 꺽기거나 휘어짐을 방지하며 댐퍼플레이트(20)의 이탈을 방지하도록 홀더(22)가 추가적으로 장착된다. 상기 홀더(22)에는 댐퍼플레이트(20)의 일측 끝단에서 형성된 요철홈(20a)에 끼워지는 요철부(22a)가 형성된다.

따라서, 상기 홀더(22)의 일측은 돌출부(11)에 고정되고 타측은 댐퍼플레이트(20)가 활주가능하도록 결합되므로, 상기 댐퍼플레이트(20)는 (아웃풋로드와의 충돌에 의해) 활주시에도 개구홀에서 이탈하지 않는다.

아울러, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스토퍼는 아웃풋로드(50)를 더 효율적으로 정지시키기 위하여 (도 2 에 도시된 바와 같이) 두 개가 관로 내에서 서로 대향하도록 배치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 자동차용 브레이크 장치가 작동하는 모습은 도 5 내지 7 에 도시되었다. 도 5 는 ABS 미작동 시의 작동 모습을 나타낸다. ABS 미작동 시에는 상시 닫힘 밸브인 제1밸브(71)가 개방됨으로서 유압은 어큐물레이터(ACC)로 빠져나가므로 (관로 내에서) 아웃풋로드(50)의 위치는 플런저의 활주에 방해가 되지 않는다. 따라서, 제어밸브는 개방되지 않고 스토퍼는 작동하지 않는다.

제동유압이 반복적으로 생성되는 ABS 작동 시에는 (브레이크페달에 의해 플런저가 활주한 상태에서) 아웃풋로드(50)가 플런저(60)로 접근하기 전에 도 6 에 도시된 바와 같이, 제어밸브(40)가 개방되어 스토퍼가 작동한다. 즉, 하우징(30) 내부의 챔버로 브레이크액이 유입되어 제1리턴스프링(12)의 탄성을 극복하고 피스톤(10)의 돌출부(11)는 관로로 돌출된다. 그리고, 아웃풋로드(50)는 돌출부(11)에의해 활주가 멈춰지되, 상기 돌출부(11)에 부설된 댐퍼에 의해 충격이 완충되어 진동 및 소음이 억제된다.

ABS 의 작동이 중단되면 도 7 에 도시된 바와 같이, 아웃풋로드(50)는 원위치로 리턴하고 동시에 하우징(30)에 제공된 유압은 줄어들어 제1리턴스프링(12)의 탄성에 의해 피스톤(10)은 원위치로 복귀한다.

한편, 본 발명의 각 요소들은 브레이크액의 누유를 방지하기 위하여 씰링들(13, 51, 61)이 결합된다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 피스톤
11 : 돌출부
12 : 제1리턴스프링
20 : 댐퍼플레이트
21 : 제2리턴스프링
30 : 하우징

Claims (5)

1. 마스터실린더 내에 부설된 관로의 일측에는 브레이크페달과 연결된 플런저가 장착되고 타측에는 주피스톤과 연결된 아웃풋로드가 상기 플런저와 이격되어 장착되는 자동차용 브레이크 장치에 있어서,
   상기 마스터실린더에 장착되어 아웃풋로드와 플런저 사이에 위치하며, 상기 아웃풋로드의 활주를 단속하도록 관로의 내주면에서 돌출되는 스토퍼;를 포함하고,
   상기 스토퍼는, 제어밸브의 개폐에 따라 브레이크액이 내부로 유입되고 개구홀이 타공된 하우징;과 상기 하우징 내에 장착되어 브레이크액의 유압에 따라 활주하며, 상기 개구홀에 삽입되도록 돌출부가 형성된 피스톤; 및 상기 하우징에 장착되어 돌출부를 하우징 내부로 후퇴시키는 제1리턴스프링;를 포함하며,
   상기 돌출부의 끝단에는 아웃풋로드의 충돌시 충격을 완충시키는 댐퍼가 장착되는 것을 특징으로 자동차용 브레이크 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 댐퍼는,
   상기 아웃풋로드의 활주방향과 평행한 방향으로 배치되는 제2리턴스프링;과
   일측면은 제2리턴스프링과 결합되고 타측면은 개구홀의 내주면에 밀착되는 댐퍼플레이트; 및
   상기 댐퍼플레이트의 일측에 형성된 요철홈과 치합하는 요철부가 형성되어 상기 댐퍼플레이트의 활주를 가이드하는 홀더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크 장치.
   
5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 스토퍼는 두 개가 관로 내에서 서로 대향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크 장치.
   

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