KR101447463B1 - 유압 브레이크 시스템 - Google Patents

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Abstract

펌프구동에 의해 발생하는 주기적인 압력 맥동을 저감시킬 수 있는 유압 브레이크 시스템이 제공된다. 본 발명에 따른 유압 브레이크 시스템은 브레이크 패달의 작동에 따라 제동 유압을 형성하는 마스터실린더, 마스터실린더의 제동 유압을 전달받아 제동력을 발휘하도록 차량의 전륜(FR,FL)과 후륜(RR,RL)에 각각 마련되는 휠 브레이크, 휠 브레이크의 입구측과 출구측에 각각 마련되어 제동 유압의 흐름을 제어하는 솔레노이드밸브, 솔레노이드밸브 작동 시 휠 브레이크측으로부터 토출된 오일이 일시 저장되는 저압어큐뮤레이터, 저압어큐뮤레이터에 저장된 오일을 가압시켜 필요에 따라 휠 브레이크측 또는 마스터실린더측으로 토출시키는 펌프, 펌프의 토출구측에 마련된 오리피스, 마스터실린더의 제1 포트와 두 개의 휠 브레이크를 연결하여 액압 전달을 제어하는 제1 유압회로, 마스터실린더의 제2 포트와 나머지 두 개의 휠 브레이크를 연결하여 액압 전달을 제어하는 제2 유압회로, 제1 유압회로 및 제2 유압회로의 각 메인유로를 연통하며 펌프의 토출구측과 오리피스 사이에 마련되는 연통로에 결합되는 완충장치를 포함하고, 완충장치는 연통로를 독립적인 두 챔버로 구획하며 챔버에 유입되는 오일의 압력에 의해 탄성 변형 가능한 판 형태의 탄성플레이트와, 연통로를 밀폐하는 캡을 포함한다.

Description

유압 브레이크 시스템{Hydraulic break system}
본 발명은 브레이크 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 브레이크 시스템 작동 시 유압 모터로 구동되는 피스톤 펌프에 의해서 발생하는 압력 맥동을 저감시킬 수 있는 유압 브레이크 시스템에 관한 것이다.
차량에는 제동을 위한 유압 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되는데, 최근에 보다 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 여러 종류의 시스템이 제안되고 있다. 유압 브레이크 시스템의 일례로는 제동 시 휠의 미끄러짐을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(ABS:Anti-Lock Brake System)과, 차량의 급발진 또는 급가속시 구동륜의 슬립을 방지하는 브레이크 트랙션 제어 시스템(BTCS:Brake Traction Control System)과, 안티록브레이크 시스템과 트랙션 제어를 조합하여 브레이크 액압을 제어함으로써 차량의 주행상태를 안정적으로 유지시키는 차량자세제어 시스템(VDC:Vehicle Dynamic Control System) 등이 있다.
이러한 유압 브레이크 시스템은 제동에 필요한 압력을 발생시키는 마스터실린더와, 차량의 휠 브레이크 측으로 전달되는 제동 유압을 제어하기 위한 다수개의 솔레노이드밸브와, 오일을 일시 저장하는 저압어큐뮬레이터와, 저압어큐뮬레이터에 일시 저장된 오일을 강제 펌핑하기 위한 펌프 및 모터와, 펌프에서 펌핑되는 오일의 압력 맥동을 저감시키기 위한 오리피스와, 솔레노이드밸브 및 펌프 구동을 전기적으로 제어하기 위한 전자제어장치(ECU;Electronic Control Unit) 등을 포함하고 있다. 그리고, 솔레노이드밸브의 밸브조립체와, 어큐뮬레이터, 펌프, 모터 등은 알루미늄재의 유압블럭(모듈레이터블럭)에 콤팩트하게 설치되며, 전자제어장치는 솔레노이드밸브의 코일조립체와 회로기판이 내장된 ECU하우징을 구비하여 유압 블럭과 결합된다.
그런데, 상술한 바와 같이 종래 유압 브레이크 시스템에 있어서 제동압력 증압 과정 시 펌프 구동으로 인해 발생되는 급격한 압력 맥동은 펌프의 토출구측에 마련된 오리피스에 의해 감소가 되는데, 이것은 단순히 댐핑을 줄이기 위해 유로의 단면적을 조절하는 구조로 이루어지기 때문에 압력 맥동을 완벽하게 줄이는데에는 한계가 있었다.
또한, 압력 맥동을 감소시키기 위한 다른 방법으로 펌프의 피스톤 수를 늘릴 수 있는데, 이는 전반적인 모터의 성능 및 모듈의 무게, 부피 등을 증가시켜 제조 비용을 늘리게 된다. 펌프 구동에 의한 압력 맥동의 피크가 연속적으로 발생하면 브레이크 시스템의 작동소음 발생원으로 작용하는 문제점이 있다. 이를 해결하고자 대한민국 등록특허공보 제10-1196892호에는 펌프 구동에 의해 발생하는 압력 맥동을 감쇄하기 위한 댐퍼부재가 구비된 유압 브레이크 시스템이 개시되었다.
특허문헌 1: 한국등록특허 제10-1196892호(2012.11.01 공고)
본 발명은 상술한 종래 기술에 착안한 것으로서, 본 발명의 목적은 펌프구동에 의해 발생하는 주기적인 압력 맥동을 저감시킬 수 있는 유압 브레이크 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 브레이크 패달(10)의 작동에 따라 제동 유압을 형성하는 마스터실린더(20), 마스터실린더(20)의 제동 유압을 전달받아 제동력을 발휘하도록 차량의 전륜(FR,FL)과 후륜(RR,RL)에 각각 마련되는 휠 브레이크(30), 휠 브레이크(30)의 입구측과 출구측에 각각 마련되어 제동유압의 흐름을 제어하는 솔레노이드밸브(41,42), 솔레노이드밸브(41,42)가 작동되는 감압 제동 작용 시 휠 브레이크측으로부터 토출된 오일이 일시 저장되는 저압어큐뮤레이터(43), 저압어큐뮤레이터(43)에 저장된 오일을 가압시켜 휠 브레이크측 또는 마스터실린더측으로 토출시키는 펌프(44), 펌프(44)의 토출구측에 마련된 오리피스(46), 마스터실린더(20)의 제1 포트(21)와 두 개의 휠 브레이크(30)를 연결하여 액압 전달을 제어하는 제1 유압회로(40A), 마스터실린더(20)의 제2 포트(22)와 나머지 두 개의 휠 브레이크(30)를 연결하여 액압 전달을 제어하는 제2 유압회로(40B), 제1 유압회로(40A) 및 제2 유압회로(40B)의 각 메인유로(47a)를 연통하며 펌프(44)의 토출구측과 오리피스(46) 사이에 마련되는 연통로(47b)에 마련되는 완충장치(60)를 포함하는 유압 브레이크 시스템에 있어서, 상기 완충장치(60)는 상기 연통로(47b)를 독립적인 두 챔버(62,63)로 구획하며 상기 챔버(62,63)에 유입되는 오일의 압력에 의해 탄성 변형 가능한 판 형태의 탄성플레이트(64)와, 상기 연통로(47b)를 밀폐하는 캡(61)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.
또한 상기 완충장치(60)는 상기 탄성플레이트(64)의 가장자리를 지지하도록 상기 연통로(47b)의 내벽에 설치되는 홀더(65)와, 상기 홀더(65) 내부에 배치되어 상기 두 챔버(62,63) 사이의 오일 유동을 방지하는 씰 부재(66)를 더 포함한다.
또한 상기 탄성플레이트(64)는 다수의 굴곡부(64a)에 의해 지그재그 형태를 가질 수 있다.
또한 상기 다수의 굴곡부(64a)는 단면 반원 형태를 가질 수 있다.
본 발명에 실시 예에 따른 유압 브레이크 시스템은 제1 유압회로 및 제2 유압회로의 각 메인유로를 연통하며 펌프의 토출구측과 오리피스 사이에 댐퍼부재를 설치함으로써 펌프 구동에 의해 발생하는 압력 맥동을 감쇄시켜 브레이크 제어 시 전체적인 작동소음을 줄여 제품 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 유압 브레이크 시스템의 완충장치는 고정된 씰 부재를 적용할 수 있어 씰 부재의 내구성이 월등히 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유압 브레이크 시스템의 완충장치는 댐핑 응답성이 상승하여 승압 지연 현상과 상대 회로와의 승압 편차가 감소할 뿐만 아니라 구조의 단순화로 인하여 재료비가 절감되는 효과가 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이크 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이크 시스템의 완충장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압 브레이크 시스템의 완충장치의 탄성플레이트를 도시한 것이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이크 시스템은 운전자의 조작력을 받아들이는 브레이크 페달(10)과, 이 브레이크 페달(10)의 답력에 의해 진공압과 대기압간의 압력차를 이용해 답력을 배가시키는 브레이크 부스터(11)와, 이 브레이크 부스터에 의해 압력을 발생시키는 마스터실린더(20)와, 이 마스터실린더(20)의 제1 포트(21)와 두 개의 휠 브레이크(또는 휠 실린더)(30)를 연결하여 액압 전달을 제어하는 제1 유압회로(40A)와, 마스터실린더(20)의 제2 포트(22)와 나머지 두 개의 휠 브레이크(30)를 연결하여 액압 전달을 제어하는 제2 유압회로(40B)를 구비한다. 제1 유압회로(40A) 및 제 2 유압회로(40B)는 유압블럭(도 2의 1 참조)에 콤팩트하게 설치된다.
제1 유압회로(40A) 및 제2 유압회로(40B)는 각각 두 개씩의 휠 브레이크(30)측으로 전달되는 제동유압을 제어하기 위한 솔레노이드밸브(41)(42)들과, 휠 브레이크(30)측에서 빠져나온 오일 또는 마스터실린더(20)로부터 오일을 흡입하여 펌핑하는 펌프(44)와, 휠 브레이크(30)에서 빠져나오는 오일을 일시 저장하기 위한 저압어큐뮬레이터(43)와, 펌프(44)로부터 펌핑되는 액압으로부터 압력 맥동을 저감시키기 위한 오리피스(46)와, TCS 모드시 마스터실린더(20)의 오일이 펌프(44)의 입구으로 흡입되게 안내하는 보조유로(48a)를 포함하고 있다.
다수 개의 솔레노이드밸브(41)(42)는 휠 브레이크(30)의 상류측 및 하류측과 연계되는데, 이것은 각 휠 브레이크(30)의 상류 측에 배치되며 평상시 개방된 상태로 유지되는 노멀 오픈형 솔레노이드밸브(41)와, 각 휠 브레이크(30)의 하류 측에 배치되며 평상시 폐쇄된 상태로 유지되는 노멀 클로즈형 솔레노이드밸브(42)로 구별된다. 이러한 솔레노이드밸브(41)(42)의 개폐작동은 각 휠 측에 배치된 휠 속도센서를 통해 차량속도를 감지하는 전자제어유닛(ECU;미도시)에 의해 제어되며, 감압 제동에 따라 노멀 클로즈형 솔레노이드밸브(42)가 개방되어 휠 브레이크(30)측에서 빠져 나온 오일은 저압어큐뮬레이터(43)에 일시적으로 저장된다.
펌프(44)는 모터(45)에 의해 구동되어 저압어큐뮬레이터(43)에 저장된 오일을 흡입하여 오리피스(46)측으로 토출함으로써 액압을 휠 브레이크(30)측 또는 마스터실린더(20)측으로 전달한다. 펌프(44)의 토출구 측과 오리피스(46) 사이에는 펌프(44)의 압력 맥동을 저감시키기 위한 완충장치(60)가 마련된다. 완충장치(60)에 대해서는 후술한다.
마스터실린더(20)와 펌프(44)의 출구를 연결하는 메인유로(47a)에는 트랙션 콘트롤 제어(TCS)를 위한 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브(47, 이하 TC밸브)가 설치된다. 이 TC밸브(47)는 평상시 개방된 상태를 유지하여, 브레이크페달(10)을 통한 일반 제동시 마스터실린더(20)에서 형성된 제동 액압이 메인유로(47)를 통해 휠 브레이크(30)측으로 전달된다.
보조유로(48a)는 메인유로(47)에서 분기되어 마스터실린더(20)의 오일을 펌프(44)의 입구 측으로 흡입되게 안내하는 것으로, 여기에는 오일이 펌프(44) 입구로만 흐르도록 하는 셔틀밸브(48)가 설치되어 있다. 전기적으로 작동되는 셔틀밸브(48)는 보조유로(48a)의 중도에 설치되어 평상시 폐쇄되고 TCS 모드시 개방되게 작동한다.
한편, 브레이크 부스터(11)에는 브레이크 부스터(11)의 진공압 및 대기압을 감지하는 압력센서(50)가 설치되며, 전륜 좌우측 바퀴(FL, FR)와 후륜 좌우측 바퀴(RL, RR)에는 인가되는 실제 제동 압력을 감지하는 휠 압력센서(51)가 마련된다. 이 압력센서(50,51)들은 전자제어유닛에 전기적으로 연결되어 제어된다.
완충장치(60)는 유압블럭에 설치된 제1 유압회로(40A) 및 제2 유압회로(40B)의 각 메인유로(47a)를 연통하여 마련되는 연통로(47b)에 압입 설치된다.
완충장치(60)는 도 2에 도시한 바와 같이 일측이 개구된 원통형의 연통로(47b)에 압입 또는 나선 결합하여 연통로를 밀폐하는 캡(61)을 포함한다.
또 완충장치(60)는 연통로(47b) 내부 중앙에 설치되어 연통로(47b)를 독립적인 두 챔버(62,63)로 구획하며 챔버(62,63)에 유입된 오일의 압력에 의해 탄성 변형 가능한 탄성플레이트(64)가 구비될 수 있다.
탄성플레이트(64)는 공지된 신축 가능한 재질로 형성될 수 있고, 소정 두께를 가지는 원판 형태로 구비되거나 도 3에 도시된 바와 같이 구조적 강성을 강화할 수 있도록 단면 형상이 지그재그 형태를 가지도록 다수의 굴곡부(64a)가 마련될 수 있다. 다수의 굴곡부(64a)는 오일의 압력에 대하여 보다 높은 강성을 가질 수 있도록 단면 반원 형태로 이루어질 수 있다.
탄성플레이트(64)에 의해 구분된 두 챔버(62,63)는 제1 유압회로(40A) 및 제2 유압회로(40B)의 각 메인유로(47a)와 각각 연통한다.
탄성플레이트(64)의 가장자리는 연통로(47b)의 내벽에 고정 설치되는 홀더(65)에 지지되며, 홀더(65) 내부에는 두 챔버(62,63)를 격리 씰링하는 고무재질의 씰(seal) 부재(66)가 배치될 수 있다.
상기와 같이 마련된 완충장치(60)는 하나의 피스톤(62)을 이용하여 제1,2유압회로(40A,40B)의 압력 맥동을 모두 제어할 수 있기 때문에 에너지 효율에 있어서 우수하다.
또한, 기존의 피스톤에 의하여 슬라이딩 이동하는 구조는 씰 부재의 마찰에 의해 씰 부재의 내구성이 문제되나, 본 발명의 실시 예의 경우에는 고정된 씰 부재를 적용할 수 있어 씰 부재의 내구성이 월등히 향상될 수 있다.
또한, 기존의 댐퍼부재는 피스톤의 양단에 스프링 하중으로 댐핑 역할을 함에 따라 제1 유압회로(40A)와 제2 유압회로(40B)의 압력 편차가 발생하며 구조가 복잡하게 되나, 본 발명의 실시 예에 의한 탄성플레이트(64)에 의해 댐핑 응답성이 상승하여 승압 지연 현상과 상대 회로와의 승압 편차가 감소할 뿐만 아니라 구조의 단순화로 인하여 재료비가 절감되는 효과가 있게 된다.
그러면, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 유압 브레이크 시스템의 제동작용을 설명한다.
먼저, 운전자는 자동차의 주행중이거나 정지상태에서 차량을 감속하거나 정지상태유지를 위해 브레이크 패달(10)을 밟게 된다. 이에 따라 브레이크 부스터(11)에서 입력보다 증폭된 배력이 형성되고 이를 통해 마스터실린더(20)에서는 상당한 압력의 제동 유압이 발생된다. 이러한 제동 유압은 솔레노이드밸브(41)를 통해 전륜(FR,FL)과 후륜(RR,RL)에 전달됨으로써, 제동작용이 이루어진다. 그리고 운전자가 브레이크 패달(10)에서 조금씩 또는 완전하게 발을 떼게 되면, 각 휠 브레이크 내의 오일 압력은 솔레노이드밸브(41)를 통해 다시 마스터실린더(20)로 복귀되어 제동력이 감소되거나 제동작용이 완전히 해제된다.
한편, 제동 동작 시 하나의 구동모터(49)에 의해 180도 위상차를 가지면서 구동되는 한 쌍의 펌프(44)로 인해 브레이크 시스템에는 규칙적인 반정형파의 압력 맥동이 발생되는데, 이것은 완충장치(60)에 의해 감쇄된다.
즉, 펌프(44)의 토출구측을 통해 빠져나가는 오일압력은 탄성플레이트(64)의 변형에 의해 체적이 변화하는 완충장치(60)에 공급되어 양 유압회로(40A,40B) 간 압력의 평형이 이루어지면서 대부분의 압력 맥동이 감쇄된다.
따라서, 규칙적인 반정형파의 압력 맥동은 완충장치(60)와 오리피스(46)를 통해 완전히 없어지게 되고, 균일한 오일압력은 마스터실린더(20)나 솔레노이드밸브(41)측으로 전달된다.
10..브레이크 페달 20..마스터실린더,
30..휠 브레이크 40A,40B..제1,2유압회로
41,42..솔레노이드 밸브 44..펌프
46..오리피스 47a..메인유로
49..구동모터 60..완충장치
61..캡 62,63..챔버
64..탄성플레이트 64a..굴곡부
65..홀더 66..씰 부재.

Claims (4)

  1. 오일을 가압시켜 휠 브레이크측 또는 마스터실린더측으로 토출시키고 구동모터에 의해 교대로 동작하는 한 쌍의 펌프(44), 상기 한 쌍의 펌프(44)의 토출구측에 각각 마련되는 오리피스(46), 상기 마스터실린더(20)의 제1 포트(21)와 두 개의 휠 브레이크(30)를 연결하여 액압 전달을 제어하는 제1 유압회로(40A), 상기 마스터실린더(20)의 제2 포트(22)와 나머지 두 개의 휠 브레이크(30)를 연결하여 액압 전달을 제어하는 제2 유압회로(40B), 제1 유압회로(40A) 및 제2 유압회로(40B)의 각 메인유로(47a)를 연통하며 펌프(44)의 토출구측과 오리피스(46) 사이에 마련되는 연통로(47b)에 마련되는 완충장치(60)를 포함하는 유압 브레이크 시스템에 있어서,
    상기 완충장치(60)는 상기 연통로(47b)를 독립적인 두 챔버(62,63)로 구획하며 상기 챔버(62,63)에 유입되는 오일의 압력에 의해 탄성 변형 가능한 판 형태의 탄성플레이트(64)와, 상기 연통로(47b)를 밀폐하는 캡(61)을 포함하고,
    상기 탄성플레이트(64)는 다수의 굴곡부(64a)에 의해 지그재그 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 유압 브레이크 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 완충장치(60)는 상기 탄성플레이트(64)의 가장자리를 지지하도록 상기 연통로(47b)의 내벽에 설치되는 홀더(65)와, 상기 홀더(65) 내부에 배치되어 상기 두 챔버(62,63) 사이의 오일 유동을 방지하는 씰 부재(66)를 더 포함하는 유압 브레이크 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 굴곡부(64a)는 단면 반원 형태를 가지는 유압 브레이크 시스템.
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