KR102431733B1

KR102431733B1 - 전자식 브레이크 시스템

Info

Publication number: KR102431733B1
Application number: KR1020170127433A
Authority: KR
Inventors: 정효진; 김종욱
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2022-08-16
Also published as: KR20190037765A

Abstract

전자식 브레이크 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템은 브레이크 페달의 변위에 대응하여 출력되는 전기적 신호에 의해 유압피스톤을 작동하여 액압을 발생시키되, 실린더블록 내부에 이동 가능하게 수용되는 유압피스톤의 일측에 마련되어 하나 이상의 휠 실린더와 연결되는 제1 압력챔버와 유압피스톤의 타측에 마련되어 하나 이상의 휠 실린더와 연결되는 제2 압력챔버를 포함하는 액압 공급장치 및 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제1 유압서킷과 다른 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제2 유압서킷을 구비하는 유압 제어유닛을 포함하고, 유압 제어유닛은 제1 압력챔버와 연통되는 제1 유압유로와, 제1 유압유로에서 분기되는 제2 유압유로와, 제1 유압유로에서 분기되어 제2 유압서킷에 연결되는 제3 유압유로와, 제2 압력챔버와 연통되고 제1 유압서킷과 연결되는 제4 유압유로와, 제4 유압유로의 도중에서 분기되고 다시 합류하는 제5 및 제6 유압유로와, 제2 유압유로와 제3 유압유로를 연결하는 제7 유압유로와, 제2 유압유로를 제4 유압유로 및 제1 유압서킷에 연결하는 제8 유압유로와, 제2 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제1 제어밸브와, 제3 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제2 제어밸브와, 제5 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제3 제어밸브와, 제6 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제4 제어밸브와, 제7 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제5 제어밸브와, 제8 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제6 제어밸브를 포함하여 제공될 수 있다.

Description

전자식 브레이크 시스템{Electric brake system}

본 발명은 전자식 브레이크 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 브레이크 페달의 변위에 대응하는 전기적 신호를 이용하여 제동력을 발생시키는 전자식 브레이크 시스템에 관한 것이다.

차량에는 제동을 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되는데, 최근에는 보다 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 여러 종류의 시스템이 제안되고 있다.

브레이크 시스템의 일 예로는 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, 안티록 브레이크 시스템과 트랙션 제어를 조합하여 브레이크 액압을 제어함으로써 차량의 주행상태를 안정적으로 유지시키는 차량자세제어 시스템(ESC: Electronic Stability Control System) 등이 있다.

종래의 브레이크 시스템은 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 기계적으로 연결된 부스터를 이용하여 휠 실린더에 제동에 필요한 액압을 공급하였으나, 최근에는 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달 변위센서로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 제동에 필요한 액압을 휠 실린더로 공급하는 액압 공급장치를 포함하는 전자식 브레이크 시스템이 많이 사용되고 있다.

한편 최근에는 친환경 차량에 대한 시장의 요구가 증가함에 따라 하이브리드(Hybrid) 구동 방식의 차량에 대한 인기가 높아지고 있다. 통상적으로 하이브리드 차량이란 차량이 제동하는 동안 운동에너지를 전기에너지로 회수하여 이를 배터리에 저장한 후, 이를 차량의 구동에 보조적으로 활용하는 차량을 의미하며, 이러한 하이브리드 차량은 연비가 향상되는 장점이 존재하는 바 소비자들에게 각광을 받고 있다.

하이브리드 차량은 에너지 회수율을 높이기 위해 차량의 제동작동 동안 제너레이터 등에 의해 에너지를 회수하게 되는데, 이러한 제동작동을 회생제동이라 한다. 그러나 회생제동 시 차량의 복수 개의 휠에 가해지는 제동력 분배에 영향을 미치게 되어, 차량의 오버스티어링(Oversteering), 언더스티어어링(Understeering) 또는 미끄러짐 현상 등이 발생하여 차량의 주행 안정성을 저해하는 문제점이 있다.

EP 2 520 473 A1(Honda Motor Co., Ltd.) 2012. 11. 7.

본 발명의 실시 예는 차량의 회생제동 시에도 각 휠들에 제동압력을 안정적으로 분배 및 제공할 수 있는 전자식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예는 다양한 운용상황에서도 제동을 효과적으로 구현할 수 있는 전자식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예는 차량의 주행 안정성을 도모할 수 있는 전자식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예는 고압의 제동압력을 안정적으로 발생시킬 수 있는 전자식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예는 성능 및 작동 신뢰성이 향상된 전자식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예는 부품요소에 가해지는 부하를 저감하여 제품의 내구성이 향상된 전자식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예는 제품의 사이즈 및 부품 수를 저감할 수 있는 전자식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 브레이크 페달의 변위에 대응하여 출력되는 전기적 신호에 의해 유압피스톤을 작동하여 액압을 발생시키되, 실린더블록 내부에 이동 가능하게 수용되는 상기 유압피스톤의 일측에 마련되어 하나 이상의 휠 실린더와 연결되는 제1 압력챔버와 상기 유압피스톤의 타측에 마련되어 하나 이상의 휠 실린더와 연결되는 제2 압력챔버를 포함하는 액압 공급장치 및 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제1 유압서킷과 다른 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제2 유압서킷을 구비하는 유압 제어유닛을 포함하고, 상기 유압 제어유닛은 상기 제1 압력챔버와 연통되는 제1 유압유로와, 상기 제1 유압유로에서 분기되는 제2 유압유로와, 상기 제1 유압유로에서 분기되어 상기 제2 유압서킷에 연결되는 제3 유압유로와, 제2 압력챔버와 연통되고 제1 유압서킷과 연결되는 제4 유압유로와, 상기 제4 유압유로의 도중에서 분기되고 다시 합류하는 제5 및 제6 유압유로와, 제2 유압유로와 제3 유압유로를 연결하는 제7 유압유로와, 제2 유압유로를 상기 제4 유압유로 및 상기 제1 유압서킷에 연결하는 제8 유압유로와, 상기 제2 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제1 제어밸브와, 상기 제3 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제2 제어밸브와, 상기 제5 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제3 제어밸브와, 상기 제6 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제4 제어밸브와, 상기 제7 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제5 제어밸브와, 상기 제8 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제6 제어밸브를 포함할 수 있다.

상기 제1, 제3, 제5 및 제6 제어밸브는 양 방향의 제동유체의 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브로 마련되고, 제2 제어밸브는 상기 제1 압력챔버로부터 상기 제2 유압서킷으로 향하는 방향의 제동유체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되며, 상기 제4 제어밸브는 상기 제2 압력챔버로부터 상기 제1 유압서킷으로 향하는 방향의 제동유체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련될 수 있다.

상기 제1 유압서킷의 두 개의 휠 실린더에 마련되는 제너레이터 및 액압 정보 및 상기 브레이크 페달의 변위 정보에 근거하여 밸브들을 제어하는 전자제어유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달 변위센서를 더 포함하고, 상기 전자제어유닛은 상기 페달 변위센서가 상기 브레이크 페달의 변위를 감지한 경우 상기 제1, 제5 및 제6 제어밸브를 개방하도록 제어하되, 상기 제너레이터에 의한 회생제동 시 제6 제어밸브를 폐쇄하도록 제어할 수 있다.

상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷 중 적어도 어느 하나의 액압을 감지하는 유로 압력센서 및 상기 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달 변위센서를 더 포함하고, 상기 전자제어유닛은 상기 페달 변위센서가 상기 브레이크 페달의 변위를 감지한 경우 상기 제1, 제5 및 제6 제어밸브를 개방하도록 제어하되, 상기 유로 압력센서가 감지한 액압이 기 설정된 압력수준보다 높은 경우 상기 제3 제어밸브를 개방하여 상기 제1 압력챔버로부터 토출되는 제동유체의 적어도 일부를 상기 제2 압력챔버로 공급하도록 제어할 수 있다.

상기 제1 압력챔버와 제동유체가 저장되는 리저버를 연결하는 제1 덤프유로, 상기 제2 압력챔버와 상기 리저버를 연결하는 제2 덤프유로, 상기 제1 덤프유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하되, 상기 리저버로부터 상기 제1 압력챔버로 향하는 방향의 제동유체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되는 제1 덤프밸브, 상기 제2 덤프유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하되, 상기 리저버로부터 상기 제2 압력챔버로 향하는 방향의 제동유체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되는 제2 덤프밸브 및 상기 제2 덤프유로 상에서 상기 제2 덤프밸브에 대해 병렬로 연결되는 바이패스 유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하되, 상기 리저버와 상기 제2 압력챔버 사이의 양 방향의 제동유체의 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브로 마련되는 제3 덤프밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 리저버에 연결되고, 제1 및 제2 마스터 챔버와 각 마스터 챔버에 마련되는 제1 및 제2 피스톤을 구비하며, 상기 브레이크 페달의 답력에 의해 제동유체를 토출하는 마스터 실린더, 상기 제1 마스터 챔버와 상기 리저버를 연결하는 제1 리저버 유로, 상기 제2 마스터 챔버와 상기 리저버를 연결하는 제2 리저버 유로, 상기 제1 리저버유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하되, 상기 리저버로부터 상기 제1 마스터 챔버로 향하는 방향의 제동유체의 흐름만을 허용하는 리저버 체크밸브 및 상기 제1 리저버 유로 상에서 상기 리저버 체크밸브에 대해 병렬로 연결되는 바이패스 유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하되, 상기 제1 마스터 챔버와 상기 리저버 사이의 양 방향의 제동유체의 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브로 마련되는 검사밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 마스터 챔버와 상기 제1 유압서킷을 연결하는 제1 백업유로, 상기 제2 마스터 챔버와 상기 제2 유압서킷을 연결하는 제2 백업유로, 상기 제1 백업유로를 선택적으로 개폐하는 제1 컷밸브 및 상기 제2 백업유로를 선택적으로 개폐하는 제2 컷밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 마스터 실린더와 연결되어 상기 브레이크 페달의 답력에 대한 반력을 제공하는 시뮬레이션 장치, 상기 마스터 실린더와 상기 시뮬레이터 장치 사이의 유로를 개폐하는 시뮬레이터 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 유압서킷은 두 개의 휠 실린더로 공급되는 액압을 각각 제어하는 제1 및 제2 인렛밸브와, 두 개의 휠 실린더로부터 상기 리저버로 배출되는 액압을 각각 제어하는 제1 및 제2 아웃렛밸브를 포함하고, 상기 제2 유압서킷은 다른 두 개의 휠 실린더로 공급되는 액압을 각각 제어하는 제3 및 제4 인렛밸브와, 다른 두 개의 휠 실린더로부터 상기 리저버로 배출되는 액압을 각각 제어하는 제3 및 제4 아웃렛밸브를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템은 차량의 회생제동 시 각 휠에 전달되는 제동압력을 안정적으로 분배할 수 있는 효과를 가진다.

본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템은 차량의 주행 안정성이 향상되는 효과를 가진다.

본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템은 차량의 다양한 운용상황에서 제동을 안정적이고 효과적으로 구현할 수 있는 효과를 가진다.

본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템은 고압의 제동압력을 안정적으로 발생시킬 수 있는 효과를 가진다.

본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템은 제품의 성능 및 작동 신뢰성이 향상되는 효과를 가진다.

본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템은 부품요소의 고장 또는 제동유체의 누출 시에도 제동압력을 안정적으로 제공할 수 있는 효과를 가진다.

본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템은 단순한 구조로서 부품 수를 저감하여 제품의 사이즈 및 무게가 감소하는 효과를 가진다.

본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템은 부품요소에 가해지는 부하를 저감하여 제품의 내구성이 향상되는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템을 나타내는 유압회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템의 마스터 실린더를 나타내는 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템의 액압 제공유닛을 나타내는 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템을 이용한 회생제동 시 휠 실린더의 액압 및 회생 제동압의 특성을 개략적으로 나타내는 도표이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템의 유압피스톤이 전진하면서 저압모드의 제동압력을 제공하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템의 후륜 회생제동을 구현하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템의 유압피스톤이 전진하면서 고압모드의 제동압력을 제공하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템의 유압피스톤이 후진하면서 제동압력을 제공하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 9은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템의 유압피스톤이 후진하면서 고압모드의 제동압력을 해제하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 10는 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템의 유압피스톤이 후진하면서 저압모드의 제동압력을 해제하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템의 유압피스톤이 전진하면서 제동압력을 해제하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템이 비 정상적으로 작동하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템이 시뮬레이션 장치의 리크 또는 마스터 실린더 내에 에어가 존재하는지 여부를 검사하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)을 나타내는 유압회로도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)은 브레이크 페달(10)의 답력에 의해 내측에 수용된 브레이크 오일 등의 제동유체를 가압 및 토출하는 마스터 실린더(20)와, 마스터 실린더(20)와 연통되며 내부에 제동유체를 저장하는 리저버(30)와, 제동유체의 액압이 전달되어 각 차륜(RR, RL, FR, FL)의 제동을 수행하는 휠 실린더(40)와, 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 반력을 운전자에게 제공하는 시뮬레이션 장치(50)와, 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달 변위센서(11)에 의해 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 기계적인 작동을 통해 제동유체의 액압을 발생시키는 액압 공급장치(100)와, 휠 실린더(40)로 전달되는 액압을 제어하는 유압 제어유닛(200)과, 액압 정보 및 페달 변위 정보에 근거하여 액압 공급장치(100)와 각종 밸브들을 제어하는 전자제어유닛(ECU, 미도시)을 포함할 수 있다.

마스터 실린더(20)는 적어도 하나의 챔버를 구비하도록 구성되어 내측의 제동유체를 가압 및 토출할 수 있다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템의 마스터 실린더를 나타내는 확대도로서, 도 2를 참조하면 마스터 실린더(20)는 제1 마스터 챔버(20a)와 제2 마스터 챔버(20b), 그리고 각 마스터 챔버(20a, 20b)에 마련되는 제1 피스톤(21a) 및 제2 피스톤(21b)를 구비할 수 있다.

제1 마스터 챔버(20a)는 인풋로드(12)와 연결되는 제1 피스톤(21a)이 마련되고, 제2 마스터 챔버(20b)에는 제2 피스톤(22a)이 마련된다. 또한 제1 마스터 챔버(20a)는 제1 유압포트(24a)에 의해 제동유체가 유입 및 토출될 수 있으며, 제2 마스터 챔버(20b)는 제2 유압포트(24b)에 의해 제동유체가 유입 및 토출될 수 있다. 일 예로, 제1 유압포트(24a)는 후술하는 제1 백업유로(251)에 연결되고, 제2 유압포트(24b)는 후술하는 제2 백업유로(252)에 연결될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 의한 마스터 실린더(20)는 두 개의 마스터 챔버(20a, 20b)를 독립적으로 구비함으로써 부품요소의 고장 시 안전을 확보할 수 있다. 예컨대, 두 개의 마스터 챔버(20a, 20b) 중 하나의 마스터 챔버(20a)는 차량의 우측 후륜(RL)과 좌측 후륜(RR)에 연결되고, 다른 하나의 마스터 챔버(20b)는 좌측 전륜(FL)과 우측 전륜(FR)에 연결될 수 있으며, 이에 따라 어느 하나의 마스터 챔버가 고장나는 경우에도 차량의 제동이 가능할 수 있다.

또는 도면에 도시된 것과는 달리, 두 개의 마스터 챔버 중 하나의 마스터 챔버는 우측 후륜(RR)과 좌측 전륜(FL)에 연결되고, 다른 하나의 마스터 챔버는 좌측 후륜(RL)과 우측 전륜(FR)에 연결되어 마련될 수도 있다. 그 외에도 두 개의 마스터 챔버 중 하나의 마스터 챔버는 좌측 전륜(FL)과 좌측 후륜(RL)에 연결되고, 그리도 다른 하나의 마스터 챔버는 우측 후륜(RR)과 우측 전륜(FR)에 연결되어 마련될 수 있다. 즉, 마스터 실린더(20)의 마스터 챔버에 연결되는 휠의 위치는 다양하게 구성될 수 있다.

마스터 실린더(20)의 제1 피스톤(21a)과 제2 피스톤(22a) 사이에는 제1 스프링(21b)이 마련되고, 제2 피스톤(22a)과 마스터 실린더(20)의 끝단 사이에는 제2 스프링(22b)이 마련될 수 있다. 즉, 제1 피스톤(21b)은 제1 마스터 챔버(20a)에 수용되고, 제2 피스톤(22b)은 제2 마스터 챔버(20b)에 수용될 수 있다.

제1 스프링(21b)과 제2 스프링(22b)은 운전자가 브레이크 페달(10)을 작동하여 변위가 달라짐에 따라 제1 피스톤(21a)과 제2 피스톤(22a)이 이동하며, 이 때 제1 스프링(21b)과 제2 스프링(22b)이 압축된다. 브레이크 페달(10)의 답력이 해제되면, 제1 스프링(21b)과 제2 스프링(22b)이 탄성력에 의해 팽창하면서 제1 및 제2 피스톤(21a, 22a)이 원 위치로 복귀할 수 있다.

한편, 브레이크 페달(10)과 마스터 실린더(20)의 제1 피스톤(21a)은 인풋로드(12)에 의해 연결되어 마련될 수 있다. 인풋로드(12)는 제1 피스톤(21a)에 직접 연결되거나, 간격 없이 밀착되게 접촉하여 마련될 수 있으며, 이에 따라 운전자가 브레이크 페달(10)을 밞으면 페달 무효 스트로크 구간 없이 직접적으로 마스터 실린더(20)를 가압할 수 있다.

제1 마스터 챔버(20a)는 제1 리저버 유로(61)를 통해 리저버(30)와 연결되고, 제2 마스터 챔버(20b)는 제2 리저버 유로(62)를 통해 리저버(30)와 연결될 수 있다. 제1 리저버 유로(61)에는 리저버(30)로부터 제1 마스터 챔버(20a)로 유입되는 제동유체의 흐름은 허용하되, 제1 마스터 챔버(20a)로부터 리저버(30)로 유입되는 제동유체의 흐름은 차단하는 체크밸브(64)가 마련될 수 있다. 다시 말해, 체크밸브(64)는 리저버(30)로부터 제1 마스터 챔버(20a)로 향하는 방향의 제동유체의 흐름만을 허용하도록 마련될 수 있다.

또한, 제1 리저버 유로(61)에는 체크밸브(64)에 대하여 병렬로 연결되는 검사유로(63)가 마련될 수 있다. 구체적으로 검사유로(63)는 제1 리저버 유로(61) 상에서 체크밸브(64)의 전방과 후방을 우회하여 연결하는 바이패스 유로로 마련될 수 있으며, 바이패스 유로로 마련되는 검사유로(63)에는 제동유체의 흐름을 제어하는 검사밸브(60)가 마련될 수 있다.

검사밸브(60)는 리저버(30)와 마스터 실린더(20) 사이의 제동유체 흐름을 제어하는 양 방향 제어밸브로 마련될 수 있다. 검사밸브(60)는 평상 시 열려있다가 후술하는 전자제어유닛으로부터 전기적 신호를 전달받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open Type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다. 검사밸브(60)의 구체적인 기능 및 동작에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

마스터 실린더(20)는 제1 리저버 유로(61)의 전후에 배치되는 두 개의 실링부재(25a, 25b)와 제2 리저버 유로(62)의 전후에 배치되는 두 개의 실링부재(25c, 25d)를 포함할 수 있다. 실링부재(25a, 25b, 25c, 25d)는 마스터 실린더(20)의 내벽 또는 피스톤(21a, 22a)의 외주면에 돌출 형성되는 링 형태의 구조로 마련될 수 있다.

시뮬레이션 장치(50)는 후술하는 제1 백업유로(251)와 연결되며, 브레이크 페달(10)의 답력에 대한 반력을 운전자에게 제공할 수 있다. 운전자가 브레이크 페달(10)에 가하는 답력에 대응하여 시뮬레이션 장치(50)가 반력을 제공함으로써, 운전자에게 페달감을 제공하여 브레이크 페달(10)의 세밀한 작동을 도모할 수 있으며, 이에 따라 차량의 제동력 역시 세밀하게 조절될 수 있다.

도 1을 참조하면, 시뮬레이션 장치(50)는 마스터 실린더(20)의 제1 유압포트(24a)에서 토출되는 제동유체를 수용하도록 마련되는 시뮬레이션 챔버(51)와, 시뮬레이션 챔버(51) 내에 마련되는 반력 피스톤(52)과, 이를 탄성 지지하는 반력 스프링(53)을 구비하는 페달 시뮬레이터 및 시뮬레이션 챔버(51)의 전단부에 마련되는 시뮬레이터 밸브(54)를 포함한다.

반력 피스톤(52)과 반력 스프링(53)은 시뮬레이션 챔버(51)로 유입되는 제동유체에 의해 시뮬레이션 챔버(51) 내에서 일정 범위의 변위를 갖도록 마련되며, 시뮬레이터 밸브(54)는 마스터 실린더(20)의 제1 마스터 챔버(20a)와 시뮬레이션 챔버(51)의 전단을 연결하고, 시뮬레이션 챔버(51)의 후단은 리저버(30)와 연결될 수 있다. 따라서, 반력 피스톤(52)이 복귀하는 경우에도 리저버(30)로부터 제동유체가 유입됨으로써 시뮬레이션 챔버(51)의 내부에는 제동유체가 항상 채워질 수 있다.

한편, 도면에 도시된 반력 스프링(53)은 반력 피스톤(52)에 탄성력을 제공할 수 있는 일 예에 불과한 것으로, 탄성력을 저장할 수 있는 다양한 구조로 이루어질 수 있다. 일 예로, 고무 등의 재질로 마련되거나, 코일 또는 판 형상을 구비함으로써 탄성력을 저장할 수 있는 다양한 부재로 이루어질 수 있다.

시뮬레이터 밸브(54)는 마스터 실린더(20)의 제1 마스터 챔버(20a)와 시뮬레이션 챔버(51)의 전단을 연결하는 유로에 마련될 수 있다. 시뮬레이터 밸브(54)는 평상 시 닫힌 상태를 유지하는 노말 클로즈 타입(Normal Closed Type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다. 시뮬레이터 밸브(54)는 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 가하는 경우 개방되어 제1 마스터 챔버(20a) 내의 제동유체가 시뮬레이션 챔버(51)로 전달될 수 있도록 작동한다.

마스터 실린더(20)의 제1 마스터 챔버(20a)와 시뮬레이션 챔버(51)의 전단을 연결하는 유로에는 시뮬레이터 밸브(54)에 대하여 병렬로 연결되는 시뮬레이터 체크밸브(55)가 마련될 수 있다. 구체적으로, 시뮬레이션 장치(50)는 후술하는 제1 백업유로(251)로부터 분기되는 유로에 의해 마스터 실린더(20)의 제1 마스터 챔버(20a)와 연결되는 바, 시뮬레이터 체크밸브(55)는 시뮬레이션 챔버(51)로부터 제1 마스터 챔버(20a) 또는 제1 백업유로(251)로 유입되는 제동유체의 흐름은 허용하되, 제1 마스터 챔버(20a) 또는 제1 백업유로(251)로부터 시뮬레이션 챔버(51)로 유입되는 제동유체의 흐름은 차단하도록 마련된다. 이에 따라, 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 가할 때, 제1 마스터 챔버(20a) 내의 제동유체는 시뮬레이터 밸브(54)를 통해 시뮬레이션 챔버(51)로 유입되되, 브레이크 페달(10)의 답력 해제 시 시뮬레이션 챔버(51) 내의 제동유체는 시뮬레이터 밸브(54) 및 시뮬레이터 체크밸브(55)를 통해 제1 마스터 챔버(20a) 또는 제1 백업유로(251)로 유입됨으로써, 시뮬레이터 압력의 빠른 리턴을 도모할 수 있다. 나아가 시뮬레이션 챔버(51)의 액압이 제1 마스터 챔버(20a) 또는 제1 백업유로(251) 상의 제동유체 액압보다 높은 경우에도 시뮬레이터 체크밸브(55)를 통해 시뮬레이션 챔버(51) 내의 제동유체가 제1 마스터 챔버(20a) 또는 제1 백업유로(251)로 토출됨으로써 시뮬레이션 장치(50)가 작동 준비상태로 빠르게 복귀할 수 있다.

시뮬레이션 장치(50)의 작동에 대하여 설명하면, 운전자가 브레이크 페달(10)을 작동하여 답력을 가하면 시뮬레이터 밸브(54)가 개방되어 제1 마스터 챔버(20a) 내의 제동유체가 시뮬레이션 챔버(51) 내의 반력 피스톤(52) 전방(도면을 기준으로 반력 피스톤의 좌측부)으로 공급되고, 이에 따라 반력 피스톤(52)이 반력 스프링(53)을 압축하면서 운전자에게 페달감을 제공하게 된다. 이 때 시뮬레이션 챔버(51) 내의 반력 피스톤(52)의 후방(도면을 기준으로 반력 피스톤의 우측부)에 채워져 있던 제동유체는 리저버(30)로 전달된다. 이후 운전자가 브레이크 페달(10)의 답력을 해제하면 반력 스프링(53)이 탄성력에 의해 팽창하면서 반력 피스톤(52)이 원 위치로 복귀하고, 시뮬레이션 챔버(51) 내의 반력 피스톤(52) 전방에 채워졌던 제동유체는 시뮬레이터 밸브(54) 및 시뮬레이터 체크밸브(55)를 통해 제1 마스터 챔버(20a) 또는 제1 백업유로(251)로 토출된다. 이 때 시뮬레이션 챔버(51) 내의 반력 피스톤(52)의 후방은 리저버(30)로부터 제동유체가 공급되어 시뮬레이션 챔버(51) 내부는 다시 제동유체로 채워질 수 있다.

이와 같이, 시뮬레이션 챔버(51) 내부는 항상 제동유체가 채워진 상태이기 때문에 시뮬레이션 장치(50)의 작동 시 반력 피스톤(52)의 마찰이 최소화되어 시뮬레이션 장치(50)의 내구성이 향상됨은 물론, 외부로부터 이물질의 유입이 차단될 수 있다.

한편, 도면에는 여러 개의 리저버(30)가 도시되어 있고 각각의 리저버(30)는 동일한 도면 부호를 사용하고 있다. 이들 리저버는 동일 부품으로 마련되거나 서로 다른 부품으로 마련될 수 있다. 일 예로, 시뮬레이션 장치(50)와 연결되는 리저버(30)는 마스터 실린더(20)와 연결되는 리저버(30)와 동일하거나, 마스터 실린더(20)와 연결되는 리저버(30)와 독립적으로 제동유체를 저장할 수 있는 저장소일 수 있다.

액압 공급장치(100)는 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달 변위센서(11)로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 기계적인 작동을 통해 제동유체의 액압을 발생시키도록 마련된다.

액압 공급장치(100)는 휠 실린더(40)로 전달되는 제동유체 압력을 제공하는 액압 제공유닛(110)과, 페달 변위센서(11)의 전기적 신호에 의해 회전력을 발생시키는 모터(120)와, 모터(120)의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 액압 제공유닛(110)에 전달하는 동력변환부(130)를 포함할 수 있다. 액압 제공유닛(110)은 모터(120)에서 공급되는 구동력이 아니라 고압 어큐뮬레이터에서 제공되는 압력에 의해 동작할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템의 액압 제공유닛을 나타내는 확대도로서, 도 3을 참조하면 액압 제공유닛(110)은 제동유체를 공급받아 저장되는 압력챔버를 구비하는 실린더블록(111)과, 실린더블록(111) 내에 수용되는 유압피스톤(114)과, 유압피스톤(114)과 실린더블록(111) 사이에 마련되어 압력챔버를 밀봉하는 실링부재(115a, 115b)와, 동력변환부(130)에서 출력되는 동력을 유압피스톤(114)으로 전달하는 구동축(133)을 포함한다.

압력챔버는 유압피스톤(114)의 전방(전진 방향, 도면을 기준으로 유압 피스톤의 좌측 방향)에 위치하는 제1 압력챔버(112)와, 유압피스톤(114)의 후방(후진 방향, 도면을 기준으로 유압 피스톤의 우측 방향)에 위치하는 제2 압력챔버(113)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 압력챔버(112)는 실린더블록(111)과 유압피스톤(114)의 전단에 의해 구획 마련되어 유압피스톤(114)의 이동에 따라 체적이 달라지도록 마련되고, 제2 압력챔버(113)는 실린더블록(111)과 유압피스톤(114)의 후단에 의해 구획 마련되어 유압피스톤(114)의 이동에 따라 체적이 달라지도록 마련된다.

제1 압력챔버(112)는 실린더블록(111)에 형성되는 제1 연통홀(111a)을 통해 후술하는 제1 유압유로(211)에 연결되고, 제2 압력챔버(113)는 실린더블록(111)에 형성되는 제2 연통홀(111b)을 통해 후술하는 제4 유압유로(214)에 연결된다.

실링부재(115)는 유압피스톤(114)과 실린더블록(111) 사이에 마련되어 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113) 사이를 밀봉하는 피스톤 실링부재(115a)와, 구동축(133)과 실린더블록(111) 사이에 마련되어 제2 압력챔버(113)와 실린더블록(111)의 개구를 밀봉하는 구동축 실링부재(115b)를 포함한다. 유압피스톤(114)의 전진 또는 후진에 의해 발생하는 제1 및 제2 압력챔버(112, 13)의 액압 또는 부압은 피스톤 실링부재(115a)에 의해 밀봉되어 제2 압력챔버(113)에 누설되지 않고 제1 및 제4 유압유로(211, 214)에 전달될 수 있으며, 유압피스톤(114)의 전진 또는 후진에 의해 발생하는 제2 압력챔버(113)의 액압 또는 부압은 구동축 실링부재(115b)에 의해 밀봉되어 실린더블록(111)의 외측으로 누설되지 않을 수 있다.

제1 및 제2 압력챔버(112, 113)는 각각 제1 및 제2 덤프유로(116, 117)에 의해 리저버(30)와 연결되고, 제1 및 제2 덤프유로(116, 117)에 의해 리저버(30)로부터 제동유체를 공급받아 수용하거나 제1 또는 제2 압력챔버(112, 113)의 제동유체를 리저버(30)로 전달할 수 있다. 이를 위해 제1 덤프유로(116)는 실린더블록(111)에 형성되는 제3 연통홀(111c)에 의해 제1 압력챔버(112)와 연통되어 리저버(30)와 연결되어 마련될 수 있으며, 제2 덤프유로(117)는 실린더블록(111)에 형성되는 제4 연통홀(111d)에 의해 제2 압력챔버(113)와 연통되어 리저버(30)와 연결되어 마련될 수 있다.

모터(120)는 전자제어유닛(ECU)으로부터 출력되는 전기적 신호에 의해 구동력을 발생시키도록 마련된다. 모터(120)는 스테이터(121)와 로터(122)를 포함하여 마련될 수 있으며, 이를 통해 정방향 또는 역방향으로 회전함으로써 유압피스톤(114)의 변위를 발생시키는 동력을 제공할 수 있다. 모터(120)의 회전 각속도와 회전각은 모터 제어센서(MPS)에 의해 정밀하게 제어될 수 있다. 모터(120)는 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

동력변환부(130)는 모터(120)의 회전력을 직선운동으로 변환하도록 마련된다. 동력변환부(130)는 일 예로, 웜샤프트(131)와 웜휠(132)과 구동축(133)을 포함하는 구조로 마련될 수 있다.

웜샤프트(131)는 모터(120)의 회전축과 일체로 형성될 수 있고, 외주면에 웜이 형성되어 웜휠(132)과 맞물리도록 결합하여 웜휠(132)을 회전시킬 수 있다. 웜휠(132)은 구동축(133)과 맞물리도록 연결되어 구동축(133)을 직선 이동 시킬 수 있으며, 구동축(133)은 유압피스톤(114)과 연결되는 바, 이를 통해 유압피스톤(114)이 실린더블록(111) 내에서 슬라이딩 이동될 수 있다.

이상의 동작들을 다시 설명하면, 페달 변위센서(11)에 의해 브레이크 페달(10)에 변위가 감지되면, 감지된 신호가 전자제어유닛으로 전달되고, 전자제어유닛은 모터(120)를 구동하여 웜샤프트(131)를 일 방향으로 회전시킨다. 웜샤프트(131)의 회전력은 웜휠(132)을 거쳐 구동축(133)에 전달되고, 구동축(133)과 연결된 유압피스톤(114)이 실린더블록(111) 내에서 전진하면서 제1 압력챔버(112)에 액압을 발생시킬 수 있다.

반대로, 브레이크 페달(10)의 답력이 해제되면 전자제어유닛은 모터(120)를 구동하여 웜샤프트(131)를 반대 방향으로 회전시킨다. 따라서 웜휠(132) 역시 반대 방향으로 회전하고 구동축(133)과 연결된 유압피스톤(114)이 실린더블록(111) 내에서 후진하면서 제1 압력챔버(112)에 부압을 발생시킬 수 있다.

제2 압력챔버(113)의 액압과 부압의 발생은 위와 반대 방향으로 작동함으로써 구현할 수 있다. 즉, 페달 변위센서(11)에 의해 브레이크 페달(10)에 변위가 감지되면, 감지된 신호가 전자제어유닛으로 전달되고, 전자제어유닛은 모터(120)를 구동하여 웜샤프트(131)를 반대 방향으로 회전시킨다. 웜샤프트(131)의 회전력은 웜휠(132)을 거쳐 구동축(133)에 전달되고, 구동축(133)과 연결된 유압피스톤(114)이 실린더블록(111) 내에서 후진하면서 제2 압력챔버(113)에 액압을 발생시킬 수 있다.

반대로, 브레이크 페달(10)의 답력이 해제되면 전자제어유닛은 모터(120)를 일 방향으로 구동하여 웜샤프트(131)를 일 방향으로 회전시킨다. 따라서 웜휠(132) 역시 반대로 회전하고 구동축(133)과 연결된 유압피스톤(114)이 실린더블록(111) 내에서 전진하면서 제2 압력챔버(113)에 부압을 발생시킬 수 있다.

이처럼 액압 공급장치(100)는 모터(120)가 구동에 의한 웜샤프트(131)의 회전 방향에 따라 제1 압력챔버(112) 및 제2 압력챔버(113)에 각각 액압이 발생하거나 부압이 발생할 수 있는데, 액압을 전달하여 제동을 구현할 것인지, 아니면 부압을 이용하여 제동을 해제할 것인지는 밸브들을 제어함으로써 결정할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

한편, 도면에 도시되지는 않았지만 동력변환부(130)는 볼스크류 너트 조립체로 구성될 수도 있다. 예컨대, 모터(120)의 회전축과 일체로 형성되거나 모터(120)의 회전축과 같이 회전하도록 연결되는 스크류와, 회전이 제한된 상태로 스크류와 나사결합되어 스크류의 회전에 따라 직선운동하는 볼너트로 구성될 수 있으며, 이와 같은 볼스크류 너트 조립체의 구조는 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 본 발명의 실시 예에 의한 동력변환부(130)는 회전운동을 직선운동으로 변환시킬 수 있다면 어느 하나의 구조에 한정되지 않으며, 다양한 구조 및 방식의 장치로 이루어지는 경우에도 동일하게 이해되어야 할 것이다.

유압 제어유닛(200)은 휠 실린더(40)로 전달되는 액압을 제어하도록 마련될 수 있으며, 전자제어유닛(ECU)는 액압 정보 및 페달 변위 정보에 근거하여 액압 공급장치(100)와 각종 밸브들을 제어하도록 마련된다.

유압 제어유닛(200)은 두 개의 휠 실린더(40)로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 제1 유압서킷(201) 및 다른 두 개의 휠 실린더(40)로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 제2 유압서킷(202)을 구비할 수 있으며, 마스터 실린더(20) 및 액압 공급장치(100)로부터 휠 실린더(40)로 전달되는 액압을 제어하도록 다수의 유로 및 밸브를 포함한다.

이하에서는 다시 도 1을 참조하여, 유압 제어유닛(200)에 대해 설명한다.

도 1을 참조하면, 제1 유압유로(211)는 제1 압력챔버(112)와 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)을 연결하도록 마련되며, 제1 유압유로(211)는 제2 유압유로(212)와 제3 유압유로(213)로 분기되어 마련될 수 있으며, 제3 유압유로(213)는 제2 유압서킷(202)과 연결되어 마련될 수 있다. 이로써 유압피스톤(114)의 전진에 의해 제1 압력챔버(112)에 발생한 액압은 제1 유압유로(211)와 제3 유압유로(213)를 통해 제2 유압서킷(202)으로 전달될 수 있으며, 제1 유압유로(211)와 제2 유압유로(212) 및 후술하는 제8 유압유로(218)를 통해 제1 유압서킷(201)으로 전달될 수 있다.

제2 및 제3 유압유로(212, 213)에는 제동유체의 흐름을 제어하는 제1 제어밸브(231)와 제2 제어밸브(232)가 각각 마련될 수 있다.

제1 제어밸브(231)는 제2 유압유로(212)를 통해 전달되는 제동유체의 흐름을 제어하는 양 방향 제어밸브로 마련될 수 있다. 제1 제어밸브(231)는 평상 시 닫힌 상태로 있다가 전자제어유닛으로부터 전기적 신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Closed Type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

제2 제어밸브(232)는 제1 압력챔버(112)로부터 제2 유압서킷(202)으로 향하는 방향의 제동유체 흐름만을 허용하고, 반대 방향의 제동유체 흐름은 차단하는 체크밸브로 마련될 수 있다. 즉, 제2 제어밸브(232)는 제1 압력챔버(112)에서 발생한 액압이 제2 유압서킷(202)으로 전달되는 것을 허용하면서도, 제2 유압서킷(202)의 액압이 제3 유압유로(213)를 통해 제1 압력챔버(112)로 누설되는 것을 방지할 수 있다.

제4 유압유로(214)는 제2 압력챔버(113)과 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)을 연결하도록 마련되며, 제4 유압유로(214)는 제5 유압유로(215)와 제6 유압유로(216)로 분기되어 마련되되, 제5 및 제6 유압유로(215, 216)는 다시 합류하여 마련될 수 있다. 또한, 제7 유압유로(217)는 양단부가 제2 및 제3 유압유로(212, 213) 상의 제1 및 제2 제어밸브(231, 232) 후단에 각각 연통되어 제2 유압유로(212)와 제3 유압유로(213)를 연결하도록 마련될 수 있으며, 제 8유압유로(218)는 제2 유압유로(212)를 제1 유압서킷(201) 및 제4 유압유로(214)에 연결하도록 마련될 수 있다. 이를 위해 제8 유압유로는 일단이 제2 유압유로(212) 상의 제1 제어밸브(231) 후단 또는 제7 유압유로(217)와 제2 유압유로(212)가 만나는 지점에 연결되고, 타단이 제4 유압유로(214) 상의 제5 및 제6 유압유로(215)가 합류한 지점의 후단에 연결될 수 있다.

제5 및 제6 유압유로(215, 216)에는 제동유체의 흐름을 제어하는 제3 제어밸브(233) 및 제4 제어밸브(234)가 각각 마련될 수 있다.

제3 제어밸브(233)는 제5 유압유로(215)를 따라 전달되는 제동유체의 흐름을 제어하는 양 방향 제어밸브로 마련될 수 있다. 제3 제어밸브(233)는 평상 시 닫힌 상태로 있다가 전자제어유닛으로부터 전기적 신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Closed Type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

제4 제어밸브(234)는 제2 압력챔버(113)와 연통되는 제4 유압유로(214)로부터 제1 또는 제2 유압서킷(201, 202)에 연결되는 유압유로로 향하는 제동유체의 흐름만을 허용하고, 반대 방향의 제동유체 흐름은 차단하는 체크밸브로 마련될 수 있다. 즉, 제4 제어밸브(234)는 제1 또는 제2 유압서킷(201, 202)과 연결되는 유압유로의 액압이 제6 유압유로(216) 및 제4 유압유로(214)를 통해 제2 압력챔버(113)로 누설되는 것을 방지할 수 있다.

제3 제어밸브(233) 및 제4 제어밸브(234)는 제5 및 제6 유압유로(215, 216)가 제4 유압유로(214)로부터 분기되고 다시 합류하도록 마련됨에 따라 서로 병렬 구조로 마련될 수 있다.

제7 및 제8 유압유로(217, 218)에는 제동유체의 흐름을 제어하는 제5 제어밸브(235) 및 제6 제어밸브(236)가 각각 마련될 수 있다.

제5 제어밸브(235)는 제7 유압유로(217)의 양단부에 연통되는 제2 유압유로(212)와 제3 유압유로(213) 사이의 제동유체 흐름 등 제7 유압유로(217)를 따라 전달되는 제동유체의 흐름을 제어하는 양 방향 제어밸브로 마련될 수 있다. 제5 제어밸브(235)는 평상 시 닫힌 상태로 있다가 전자제어유닛으로부터 전기적 신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Closed Type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

제6 제어밸브(236)는 제8 유압유로(218)를 따라 전달되는 제동유체의 흐름을 제어하는 양 방향 제어밸브로 마련될 수 있다. 특히, 제6 제어밸브(236)는 유압 발생장치의 압력챔버와 회생제동을 구현하고자 하는 휠 실린더 사이에 마련되어 당해 휠 실린더로 제동유체의 액압이 일부만 전달될 수 있도록 압력챔버와 당해 유압서킷을 선택적으로 연결 및 차단할 수 있다. 일 예로, 도 1에 도시된 바와 같이, 제6 제어밸브(236)는 제1 압력챔버(112)와 후륜 회생제동이 구현되는 후륜(RL, RR)의 휠 실린더(40)가 설치되는 제1 유압서킷(201) 사이의 제8 유압유로(218)에 마련되어 제1 유압서킷(201)의 후륜 휠 실린더(40)로 제동유체의 액압이 일부만 전달될 수 있도록 제1 압력챔버(112)와 제1 유압서킷(201)을 선택적으로 연결 및 차단할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.

제6 제어밸브(236)는 제5 제어밸브(235)와 마찬가지로, 평상 시 닫힌 상태로 있다가 전자제어유닛으로부터 전기적 신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Closed Type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

이와 같은 유로 및 밸브 구조에 의해, 유압피스톤(114)의 후진에 의해 제2 압력챔버(113)에 발생한 액압은 제4 유압유로(214), 제5 및 제6 유압유로(215, 216)를 통해 제2 유압유로(212)로 공급되고, 제4 유압유로(214), 제5 및 제6 유압유로(215, 216), 제8 유압유로(218), 제7 유압유로(217)를 통해 제3 유압유로(212)로 공급될 수 있는 바, 제2 압력챔버(113)에 발생한 액압이 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)으로 전달될 수 있다.

나아가, 제7 유압유로(217)는 양단부가 제2 및 제3 유압유로(212, 213) 상의 제1 및 제2 제어밸브(231, 232) 후단에 각각 연통되어 연결되는 바, 제1 제어밸브(231) 또는 제2 제어밸브(232)에 이상이 발생하였을 때 제5 및 제6 제어밸브(235, 236)가 개방하도록 작동함으로써, 제1 압력챔버(112)에 발생한 액압이 제1 유압서킷(201) 및 제2 유압서킷(202)에 안정적으로 각각 전달될 수 있으며, 이와는 달리 제3, 제5 및 제5 제어밸브(233, 235, 236)가 개방하도록 작동되어 제2 압력챔버(113)에 발생한 액압이 제1 유압서킷(201) 및 제2 유압서킷(202)에 안정적으로 전달될 수 있다.

제1, 제5 및 제6 제어밸브(231, 235, 236)는 휠 실린더(40)에 가해진 액압을 해제하도록 휠 실린더(40)로부터 제동유체를 빼내어 제1 압력챔버(112)로 공급 시 개방하도록 작동될 수 있다. 이는 제3 유압유로(213)에 마련되는 제2 제어밸브(232)가 일 방향 제동유체 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되기 때문이다.

이하에서는 유압 제어유닛(200)의 제1 유압서킷(201) 및 제2 유압서킷(202)에 대해 설명한다.

제1 유압서킷(201)은 우측 후륜(RR)과 좌측 후륜(RL)에 설치되는 휠 실린더(40)의 액압을 제어하고, 제2 유압서킷(202)은 우측 전륜(FR)과 좌측 전륜(FL)에 설치되는 휠 실린더(40)의 액압을 제어할 수 있다.

제1 유압서킷(201)은 제1 유압유로(211) 및 제2 유압유로(212)와 연결되어 액압 공급장치(100)로부터 액압을 제공받고, 제2 유압유로(212)는 우측 후륜(RR)과 좌측 후륜(RL)으로 연결되는 두 유로로 분기되어 마련될 수 있다. 마찬가지로, 제2 유압서킷(202)은 제1 유압유로(211) 및 제3 유압유로(213)와 연결되어 액압 공급장치(100)로부터 액압을 제공받고, 제3 유압유로(213)는 우측 전륜(FR)과 좌측 전륜(FL)으로 연결되는 두 유로로 분기되어 마련될 수 있다.

제1 및 제2 유압서킷(201, 202)은 제동유체의 흐름 및 액압을 제어하도록 복수의 인렛밸브(221: 221a, 221b, 221c, 221d)를 각각 구비할 수 있다. 일 예로, 제1 유압서킷(201)에는 제2 유압유로(212)와 연결되어 두 개의 휠 실린더(40)로 전달되는 액압을 각각 제어하는 두 개의 인렛밸브(221a, 221b)가 마련될 수 있으며, 제2 유압서킷(202)에는 제3 유압유로(213)와 연결되어 휠 실린더(40)로 전달되는 액압을 각각 제어하는 두 개의 인렛밸브(221c, 221d)가 마련될 수 있다.

이러한 인렛밸브(221)들은 휠 실린더(40)의 상류 측에 배치되며 평상 시에는 개방되어 있다가 전자제어유닛에서 전기적 신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

제1 및 제2 유압서킷(201, 202)은 각각의 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d)들에 대하여 병렬 연결되는 마련되는 체크밸브(223a, 223b, 223c, 223d)들을 포함할 수 있다. 체크밸브(223a, 223b, 223c, 223d)들은 제1 및 제2 유압서킷(201, 202) 상에서 각각의 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d)의 전방과 후방을 연결하는 바이패스 유로에 마련될 수 있으며, 휠 실린더(40)로부터 액압 제공유닛(110) 으로의 제동유체의 흐름만을 허용하고, 액압 제공유닛(110)으로부터 휠 실린더(40) 로의 제동유체의 흐름은 차단하도록 마련될 수 있다. 체크밸브(223a, 223b, 223c, 223d)들은 휠 실린더(40)에 가해진 제동유체의 액압을 신속하게 빼낼 수 있으며, 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d)들이 정상적으로 작동하지 않는 경우에도, 휠 실린더(40)에 가해진 제동유체의 액압이 액압 제공유닛(110)으로 유입될 수 있도록 한다.

제1 및 제2 유압서킷(201, 202)은 휠 실린더(40)의 제동 해제 시 성능향상을 위해 리저버(30)와 연결되는 복수의 아웃렛밸브(222: 222a, 222b, 222c, 222d)를 더 구비할 수 있다. 아웃렛밸브(222)는 각각 휠 실린더(40)와 연결되어 각 차륜(RR, RL, FR, FL)의 휠 실린더(40)로부터 제동유체가 빠져나가는 흐름을 제어한다. 즉, 아웃렛밸브(222)는 각 차륜(RR, RL, FR, FL)의 제동압력을 감지하여 감압제동이 필요한 경우 선택적으로 개방되어 휠 실린더(40)의 감압을 제어할 수 있다.

아웃렛밸브(222)는 평상 시에는 닫혀있다가 전자제어유닛으로부터 전기적 신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Closed type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

한편, 제1 및 제2 덤프유로(116, 117)에는 제동유체의 흐름을 제어하는 제1 및 제2 덤프밸브(241, 242)가 각각 마련될 수 있다. 도 1을 다시 참조하면, 제1 및 제2 덤프밸브(241, 242)는 리저버(30)로부터 제1 및 제2 압력챔버(112, 113)로 향하는 제동유체의 흐름만을 허용하고, 반대 방향의 제동유체 흐름은 차단하는 체크밸브로 마련될 수 있다. 즉, 제1 덤프밸브(241)는 리저버(30)로부터 제1 압력챔버(112)로 제동유체가 흐를 수 있도록 허용하되, 제1 압력챔버(112)로부터 리저버(30)로 제동유체가 흐르는 것은 차단하며, 제2 덤프밸브(242)은 리저버(30)로부터 제2 압력챔버(113)로 제동유체가 흐를 수 있도록 허용하되, 제2 압력챔버(113)로부터 리저버(30)로 제동유체가 흐르는 것은 차단할 수 있다.

또한, 제2 덤프유로(117)에는 제2 덤프밸브(242)에 대해 병렬로 연결되는 바이패스 유로가 마련될 수 있다. 구체적으로, 바이패스 유로는 제2 덤프유로(117) 상에서 제2 덤프밸브(242)의 전방과 후방을 우회하여 연결하여 마련될 수 있으며, 바이패스 유로에는 제2 압력챔버(113)와 리저버(30) 사이의 제동유체 흐름을 제어하는 제3 덤프밸브(243)가 마련될 수 있다.

제3 덤프밸브(243)는 제2 압력챔버(113)와 리저버(30) 사이의 제동유체 흐름을 제어하는 양 방향 제어밸브로 마련될 수 있다. 제3 덤프밸브(243)는 평상 시 개방되어 있다가 전자제어유닛으로부터 전기적 신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open Type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)의 액압 제공유닛(110)은 복동식으로 작동할 수 있다.

구체적으로, 유압피스톤(114)이 전진하면서 제1 압력챔버(112)에 발생된 액압은 제1 유압유로(211), 제2 유압유로(212), 제8 유압유로(218)를 통해 제1 유압서킷(201)에 전달되어 우측 후륜(RR)과 좌측 후륜(RL)에 설치되는 휠 실린더(40)의 제동을 구현할 수 있으며, 제1 유압유로(211), 제3 유압유로(213)를 통해 제2 유압서킷(202)에 전달되어 우측 전륜(FR)과 좌측 전륜(FL)에 설치되는 휠 실린더(40)의 제동을 구현할 수 있다.

마찬가지로, 유압피스톤(114)이 후진하면서 제2 압력챔버(113)에 발생된 액압은 제4 유압유로(214), 제5 및 제6 유압유로(215, 216)를 통해 제1 유압서킷(201)에 전달되어 우측 후륜(RR)과 좌측 후륜(RL)에 설치되는 휠 실린더(40)의 제동을 구현할 수 있으며, 동일하게 제4 유압유로(214), 제5 및 제6 유압유로(215, 216), 제8 유압유로(218), 제7 유압유로(217)를 통해 제2 유압서킷(202)에 전달되어 우측 전륜(FR)과 좌측 전륜(FL)에 설치되는 휠 실린더(40)의 제동을 구현할 수 있다.

또한, 유압피스톤(114)이 후진하면서 제1 압력챔버(112)에 발생되는 부압은 우측 후륜(RR)과 좌측 후륜(RL)에 설치되는 휠 실린더(40)의 제동유체를 흡입하여 제1 유압서킷(201)으로부터 제8 유압유로(218), 제2 유압유로(212), 제1 유압유로(211)를 통해 제1 압력챔버(112)로 제동유체가 복귀될 수 있고, 우측 전륜(FR)과 좌측 전륜(FL)에 설치되는 휠 실린더(40)의 제동유체를 흡입하여 제2 유압서킷(202)으로부터 제3 유압유로(213), 제1 유압유로(211)를 통하거나, 제3 유압유로(213), 제7 유압유로(217), 제2 유압유로(212), 제1 유압유로(211)를 통해 제1 압력챔버(112)로 제동유체가 복귀될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)은 장치의 고장 등에 의해 정상적인 작동이 불가능한 경우, 마스터 실린더(20)로부터 토출된 제동유체를 직접 휠 실린더(40)로 공급하여 제동을 구현할 수 있는 제1 및 제2 백업유로(251, 252)를 포함할 수 있다.

제1 백업유로(251)는 마스터 실린더(20)의 제1 유압포트(24a)와 제1 유압서킷(201)을 연결하도록 마련되고, 제2 백업유로(252)는 마스터 실린더(20)의 제2 유압포트(24b)와 제2 유압서킷(202)을 연결하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 제1 백업유로(251)는 제1 유압서킷(201) 상에서 제1 및 제2 인렛밸브(221a, 221b)의 전단에 합류하도록 연결될 수 있으며, 제2 백업유로(252)는 제2 유압서킷(202) 상에서 제3 및 제4 인렛밸브(221c, 221d)의 전단에 합류하도록 연결될 수 있다.

제1 백업유로(251)에는 제동유체의 흐름을 제어하는 제1 컷밸브(261)가 마련되고, 제2 백업유로(252)에는 제동유체의 흐름을 제어하는 제2 컷밸브(262)가 마련될 수 있다. 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)는 평상 시에는 개방되어 있다가 전자제어유닛에서 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

이로써, 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)를 폐쇄하는 경우에는 액압 공급장치(100)에서 제공되는 액압이 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)을 통해 휠 실린더(40)로 공급될 수 있으며, 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)를 개방하는 경우에는 마스터 실린더(20)에서 제공되는 액압이 제1 및 제2 백업유로(251, 252)를 통해 휠 실린더(40)로 공급될 수 있다. 이 때, 복수의 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d)들은 개방된 상태이기 때문에 동작 상태를 전환시킬 필요가 없다.

한편, 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)은 마스터 실린더(20)의 액압을 감지하는 백업유로 압력센서(PS1)와, 제1 유압서킷(201) 및 제2 유압서킷(202) 중 적어도 어느 하나의 액압을 감지하는 유로 압력센서(PS21, PS22)를 포함할 수 있다. 백업유로 압력센서(PS1)는 일 예로, 제1 백업유로(251) 상의 제1 컷밸브(262) 전단에 마련되어 마스터 실린더(20)로부터 발생되는 액압을 감지할 수 있으며, 유로 압력센서(PS21, PS22)는 제1 유압서킷(201) 및 제2 유압서킷(202) 중 적어도 어느 하나의 인렛밸브(221) 전단에 마련되어 제1 유압서킷(201) 및 제2 유압서킷(202)에 가해지는 액압을 감지할 수 있다. 도면에서는 유로 압력센서(PS21, PS22)가 제1 유압서킷(201) 및 제2 유압서킷(202)에 각각 마련되는 것으로 도시되어 있으나, 당해 구조에 한정되는 것은 아니며, 유압서킷(201, 202)에 가해지는 액압을 감지할 수 있다면 한 개 또는 다양한 수로 마련되는 경우를 포함한다.

한편, 최근에는 친환경 차량에 대한 시장의 요구가 증가함에 따라 차량의 연비가 향상된 하이브리드 차량이 인기를 끌고 있다. 하이브리드 차량은 차량이 제동하는 동안 운동에너지를 전기에너지로 회수하여 이를 배터리에 저장한 후, 모터를 차량의 보조 구동원으로 활용하는 방식을 취하는데, 통상적으로 하이브리드 차량은 에너지 회수율을 높이기 위해 차량의 제동작동 동안 제너레이터(미도시) 등에 의해 에너지를 회수하게 된다. 이러한 제동작동을 회생제동이라 한다. 그러나 회생제동 시 차량의 4개의 휠에 가해지는 유압에 의한 제동액압 외에 제너레이터 등에 의한 회생 제동압이 더해지기 때문에, 안전한 제동을 위해서는 4개의 휠에 작용하는 제동력이 일정하도록 액압 공급장치에 의한 제동액압과 회생 제동압 사이의 협동 제어가 긴밀하게 이루어져야 한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템을 이용한 회생제동 시 휠 실린더의 액압 및 회생 제동압의 특성을 개략적으로 나타내는 도표이다.

도 4를 참조하면, 도 1에서 일 예로 도시한 바와 같이 제너레이터 등 에너지 회수장치가 제1 유압서킷(201)의 후륜(RL, RR)에 설치되는 경우, 운전자가 구현하고자 하는 제동수준에 상응하는 제동액압이 액압 공급장치에 의해 발생하게 되고, 유압에 의한 제동액압만이 전달되는 전륜의 전체 제동력은 운전자가 구현하고자 하는 제동액압과 동일하게 증가 및 유지된다. 그러나 회생제동을 구현하는 후륜의 경우, 액압 공급장치에 의한 제동액압과, 제너레이터에 의한 회생 제동압이 더해진 후륜의 전체 제동력이 전륜의 전체 제동력 또는 운전자가 구현하고자 하는 제동액압과 동일해야 한다. 따라서 차량이 회생제동을 구현하기 시작함과 동시에, 유압 제어유닛(200)의 제6 제어밸브(236)가 폐쇄됨으로써, 후륜에 가해지는 액압 공급장치에 의한 제동액압은 일정하게 유지되고, 이와 동시에, 제너레이터 등 에너지 회수장치에 의한 회생 제동력압이 증가하여, 후륜의 전체 제동력이 전륜의 전체 제동력 또는 운전자가 구현하고자 하는 제동액압과 동일해질 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 6을 참조하여 후술하도록 한다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)의 작동에 대해 설명한다.

본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)은 액압 공급장치(100)를 저압모드 및 고압모드로 구분하여 사용할 수 있다. 저압모드와 고압모드는 유압 제어유닛(200)의 동작을 달리함으로써 변경할 수 있다. 액압 공급장치(100)는 고압모드를 사용함으로써 모터(120)을 출력을 증가시키기 않고서도 높은 액압을 제공할 수 있으며, 나아가 모터(120)에 가해지는 부하를 저감할 수 있다. 이로써, 브레이크 시스템의 원가와 무게를 저감하면서도 안정적인 제동력을 확보할 수 있으며, 장치의 내구성 및 작동 신뢰성이 향상될 수 있다.

모터(120)의 구동에 의해 유압피스톤(114)이 전진하면 제1 압력챔버(112)에 액압이 발생된다. 유압피스톤(114)은 초기 위치에서 전진할수록, 즉 유압피스톤(114)의 작동 스트로크가 증가할수록 제1 압력챔버(112)로부터 휠 실린더(40)로 전달되는 제동유체의 공급량이 증가하면서 제동압력이 상승한다. 그러나 유압피스톤(114)은 유효 스트로크가 존재하므로 유압피스톤(114)의 전진으로 인한 최대 압력이 존재한다.

이 때, 저압모드의 최대 압력은 고압모드의 최대 압력 보다 작다. 그러나 고압모드는 저압모드에 비해 유압피스톤(114)의 스트로크 당 압력 증가율이 작다. 제1 압력챔버(112)에서 토출된 제동유체가 모두 휠 실린더(40)로 전달되는 것이 아니라, 그 중 일부가 제2 압력챔버(113)로 전달되기 때문이다. 이에 대해서는 도 7을 참조하여 후술하도록 한다.

따라서 제동 응답성이 중요한 제동 초기에는 스트로크 당 압력 증가율이 큰 저압모드를 사용하고, 최대 제동력이 중요한 제동 후기에는 최대 압력이 큰 고압모드를 사용할 수 있다.

도 5은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)의 유압피스톤(114)이 전진하면서 저압모드의 제동압력을 제공하는 상태를 나타내는 유압회로도이며, 도 6은 도 5의 제동압력 제공 상태에서 후륜 회생제동을 구현하는 상태를 나타내는 유압회로도이다. 또한 도 7는 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)의 유압피스톤(114)이 전진하면서 고압모드의 제동압력을 제공하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.

도 5을 참조하면, 제동 초기에 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟으면 모터(120)가 일 방향으로 회전하도록 동작하고, 이 모터(120)의 회전력이 동력전달부(130)에 의해 액압 제공유닛(110)으로 전달되며, 액압 제공유닛(110)의 유압피스톤(114)이 전진하면서 제1 압력챔버(112)에 액압을 발생시킨다. 제1 압력챔버(112)로부터 토출되는 액압은 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)을 통해 4개의 휠에 각각 마련되는 휠 실린더(40)로 전달되어 제동력을 발생시킨다.

구체적으로, 제1 압력챔버(112)에서 제공되는 액압은 제1 연통홀(111a)과 연결되는 제1 유압유로(211), 제2 유압유로(212), 제8 유압유로(218)를 통해 제1 유압서킷(201)에 마련되는 휠 실린더(40)에 직접 전달된다. 이 때, 제1 유압서킷(201)에서 분기되는 두 유로에 각각 설치되는 제1 및 제2 인렛밸브(221a, 221b)는 열린 상태로 마련되며, 제1 유압서킷(201)에서 분기되는 두 유로에서 각각 분기되는 유로에 설치되는 제1 및 제2 아웃렛밸브(222a, 222b)는 닫힌 상태로 유지되어 액압이 리저버(30)로 누설되는 것을 방지한다.

또한, 제1 압력챔버(112)에서 제공되는 액압은 제1 연통홀(111a)과 연결되는 제1 유압유로(211)와 제3 유압유로(213)를 통해 제2 유압서킷(202)에 마련되는 휠 실린더(40)에 직접 전달된다. 이 때, 제2 유압서킷(202)에서 분기되는 두 유로에 각각 설치되는 제3 및 제4 인렛밸브(221c, 221d)는 열린 상태로 마련되며, 제2 유압서킷(202)에서 분기되는 두 유로에서 각각 분기되는 유로에 설치되는 제3 및 제4 아웃렛밸브(222c, 222d)는 닫힌 상태로 유지되어 액압이 리저버(30)로 누설되는 것을 방지한다.

이 때, 제1 제어밸브(231), 제5 제어밸브(235)와 제6 제어밸브(236)는 열린 상태로 전환되어 제2 유압회로(212), 제7 유압유로(217)와 제8 유압유로(218)를 개방할 수 있다. 제7 유압유로(217)와 제8 유압유로(218)가 개방됨에 따라 제1 압력챔버(112)에서 제공되는 액압은 제1 유압유로(211), 제2 유압유로(212), 제7 유압유로(217)를 순차적으로 통과하여 제2 유압서킷(202) 측으로 전달되거나, 제1 유압유로(211), 제3 유압유로(212), 제7 유압유로(217), 제8 유압유로(218)를 순차적으로 통과하여 제1 유압서킷(201) 측으로 전달될 수도 있다.

제3 제어밸브(233)는 닫힌 상태로 유지되어 제5 유압유로(215)를 차단할 수 있다. 이를 통해 제1 압력챔버(112)에서 발생한 액압이 제5 유압유로(215)를 통해 제2 압력챔버(113)로 전달되는 것을 방지하여 유압피스톤(114)의 스트로크 당 압력 증가율을 향상시킬 수 있다. 따라서 제동 초기에 신속한 제동 응답을 도모할 수 있다.

액압 공급장치(100)에 의해 제동유체의 액압 발생 시 제1 및 제2 백업유로(251, 252)에 마련되는 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)는 폐쇄되어 마스터 실린더(20)에서 토출되는 유압이 휠 실린더(40)로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 브레이크 페달(10)의 답력에 따라 마스터 실린더(20)에 발생된 액압은 마스터 실린더(20)와 연결된 시뮬레이션 장치(50)로 전달된다. 이 때, 시뮬레이션 챔버(51)의 전단에 마련된 시뮬레이터 밸브(54)는 개방되어 마스터 실린더(20)의 제1 마스터 챔버(20a)에서 토출된 액압은 시뮬레이터 밸브(54)를 통해 시뮬레이션 챔버(51) 내의 반력 피스톤(52)의 전방으로 전달된다. 이로써 반력 피스톤(52)이 이동하여 반력 스프링(53)이 압축되고, 반력 스프링(53)의 탄성 복원력에 의해 답력에 상응하는 반력이 작용하여 운전자에게 적절한 페달감을 제공할 수 있다.

제1 유압서킷(201) 및 제2 유압서킷(202) 중 적어도 하나의 액압을 감지하는 유로 압력센서(PS21, PS22)는 휠 실린더(40)로 전달되는 액압을 감지하고, 이에 근거하여 액압 공급장치(100)의 작동을 제어하여 휠 실린더(40)에 전달되는 제동유체의 유량 또는 액압을 제어할 수 있다. 나아가, 제1 유압서킷(201)의 후륜 휠 실린더(40)의 회생제동 시, 전자제어유닛은 유로 압력센서(P21)가 감지한 압력정보에 근거하여 제6 제어밸브(236)의 폐쇄 작동여부 및 작동시점을 판단할 수 있다. 또한, 휠 실린더(40)로 전달되는 액압이 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 목표 압력값보다 높은 경우에는 제1 내지 제4 아웃렛밸브(222) 중 적어도 어느 하나를 개방하여 목표 압력값에 상응하도록 액압을 제어할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)의 후륜 회생제동의 작동에 대해 설명한다.

도 6를 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, 저압모드의 제공압력을 제공하는 제동 초기에 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟으면 모터(120)가 일 방향으로 회전하도록 동작하고, 이 모터(120)의 회전력이 동력전달부(130)에 의해 액압 제공유닛(110)으로 전달되며, 액압 제공유닛(110)의 유압피스톤(114)이 전진하면서 제1 압력챔버(112)에 액압을 발생시킨다. 제1 압력챔버(112)로부터 토출되는 액압은 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)을 통해 4개의 휠에 각각 마련되는 휠 실린더(40)로 전달되어 제동력을 발생시킨다.

나아가, 제1 제어밸브(231), 제5 제어밸브(235), 제6 제어밸브(236)는 열린 상태로 전환되어 제2 유압유로(212), 제7 유압유로(217), 제8 유압유로(218)를 개방할 수 있다. 제7 유압유로(217)와 제8 유압유로(218)가 개방됨에 따라 제1 압력챔버(112)에서 제공되는 액압은 제1 유압유로(211), 제2 유압유로(212), 제7 유압유로(217)를 순차적으로 통과한 후 제3 유압유로(213)를 거쳐 제2 유압서킷(202)으로 전달되거나, 제1 유압유로(211), 제3 유압유로(213), 제7 유압유로(217), 제8 유압유로(218)를 순차적으로 거쳐 제1 유압서킷(201)에 전달될 수도 있다.

이 후, 전자제어유닛은 차량의 후륜, 구체적으로 제1 유압서킷(201)의 휠 실린더(40)에서 회생제동이 구동하는 것으로 판단한 경우, 전자제어유닛은 운전자의 요구 제동압과 회생 제동압의 차이에 따라 산출되는 제동액압의 크기를 계산하고, 제1 유압서킷(201)이 후륜 휠 실린더(40)에 당해 압력수준만큼 액압이 가해진 이후에 제6 제어밸브(236)를 폐쇄하도록 제어한다. 따라서 회생제동이 발생한 후륜의 제동액압은 회생제동이 구동되지 않는 경우보다 액압이 감소한다.

전자제어유닛은 제1 유압서킷(201)의 액압을 감지하는 유로 압력센서(PS21)를 이용하여 액압 공급장치(100)로부터 제1 유압서킷(201)의 후륜 휠 실린더(40)로 전달되는 제동액압을 안정적으로 제어할 수 있다. 구체적으로, 전자제어유닛은 액압 공급장치(100)로부터 유압에 의한 제동액압만이 전달되는 제2 유압서킷(202)의 전륜 휠 실린더(40)로 전달되는 제동액압을 유로 압력센서(PS22)를 통해 감지하고, 이를 제1 유압서킷의 후륜 휠 실린더(40)로 전달되는 제동액압과 비교하여, 회생제동 시 제1 유압서킷(201)의 후륜 휠 실린더(40)에서 차단 또는 감소시켜야 하는 후륜의 제동액압을 보다 정밀하게 제어할 수 있다.

이와 같이, 후륜의 회생제동 시 전자제어유닛이 제6 제어밸브(236)의 작동을 제어함에 따라, 제1 유압서킷(201)의 후륜 휠 실린더(40)에 가해지는 제동액압을 회생 제동압에 맞추어 안정적으로 조절할 수 있으며, 이로써 차량의 4개 휠에 가해지는 제동압 또는 제동력 분배를 균일하게 하여 차량의 제동 안정성과 더불어, 오버스티어링(Oversteering) 또는 언더스티어어링(Understeering)을 방지하여 차량의 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)의 액압 공급장치(100)는 유압피스톤(114)이 최대로 전진하기 전에 도 5 및 도 6에 도시된 저압모드에서 도 7에 도시된 고압모드로 전환할 수 있다.

도 7을 참조하면, 전자제어유닛은 유로 압력센서(PS21, PS22)에 의해 감지한 액압이 기 설정된 압력수준보다 높은 경우, 저압모드에서 고압모드로 전환할 수 있다. 고압모드에서는 제3 제어밸브(233)가 열린 상태로 전환되어 제5 유압유로(215)를 개방할 수 있다. 따라서 제1 압력챔버(112)에서 발생한 액압 중 일부는 제1 유압유로(211), 제2 유압유로(212), 제8 유압유로(218), 제5 유압유로(215)를 순차적으로 통과하여 제2 압력챔버(113)로 전달됨으로써 유압피스톤(114)을 보다 전진시킴과 동시에, 모터(120)에 가해지는 부하를 저감하도록 활용될 수 있다.

고압모드에서는 제1 압력챔버(112)에서 토출된 제동유체의 일부가 제2 압력챔버(113)로 유입되기 때문에 스트로크 당 압력 증가율이 감소한다. 그러나 제1 압력챔버(112)에서 발생한 액압의 일부가 유압피스톤(114)을 더욱 전진시키도록 활용되는 바, 제동유체의 최대 압력이 증가할 수 있다. 이는 제2 압력챔버(113)에는 구동축(133)이 관통함에 따라, 유압피스톤(114)의 스트로크 당 체적 변화율이 제1 압력챔버(112) 보다 제2 압력챔버(113)가 상대적으로 작기 때문이다.

또한, 유압피스톤(114)이 전진할수록 제1 압력챔버(112)의 액압이 증가하므로 제1 압력챔버(112)의 액압이 유압피스톤(114)을 후진시키려는 힘이 증가하게 되고, 이에 따라 모터(120)에 가해지는 부하 역시 증가하게 된다. 그러나 제3 제어밸브(233)의 제어에 의해 제5 유압회로(215)를 개방함으로써, 제1 압력챔버(112)에서 토출되는 제동유체의 일부가 제2 압력챔버(113)로 전달되므로, 제2 압력챔버(113)에도 액압이 형성되어 모터(120)에 가해지는 부하를 저감할 수 있다.

이 때, 제3 덤프밸브(243)는 닫힌 상태로 전환될 수 있다. 제3 덤프밸브(243)가 닫힘으로써 제1 압력챔버(112) 내의 제동유체는 부압 상태의 제2 압력챔버(113)로 신속히 유입될 수 있으며, 제2 압력챔버(113)에도 액압이 가해질 수 있다. 그러나 필요에 따라 제3 덤프밸브(243)를 열린 상태로 유지되어 제2 압력챔버(113) 내의 제동유체가 리저버(30)로 유입되도록 제어될 수도 있다.

이하에서는 유압피스톤(114)이 후진하면서 휠 실린더(40)에 제동압력을 제공하는 작동상태에 대해 설명한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)의 유압피스톤(114)이 후진하면서 제동압력을 제공하는 상태를 나타내는 유압회로도이다. 도 8을 참조하면, 제동 초기에 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟으면 모터(120)가 반대 방향으로 회전하도록 동작하고, 모터(120)의 회전력이 동력전달부(130)에 의해 액압 제공유닛(110)으로 전달되며, 액압 제공유닛(110)의 유압피스톤(114)이 후진하면서 제2 압력챔버(113)에 액압을 발생시킨다. 제2 압력챔버(113)로부터 토출되는 액압은 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)을 통해 4개의 휠에 각각 마련되는 휠 실린더(40)에 전달되어 제동력을 발생시킨다.

구체적으로, 제2 압력챔버(113)에서 제공되는 액압은 제2 연통홀(111b)과 연결되는 제4 유압유로(214), 개방된 제5 유압유로(215), 제6 유압유로(216)를 통해 제1 유압서킷(201)에 마련되는 휠 실린더(40)에 직접 전달된다. 이 때, 제1 및 제2 인렛밸브(221a, 221b)는 열린 상태로 마련되며, 제1 및 제2 아웃렛밸브(222a, 222b)는 닫힌 상태로 유지되어 액압이 리저버(30)로 누설되는 것을 방지한다.

또한, 제2 압력챔버(113)에서 제공되는 액압은 제2 연통홀(111b)과 연결되는 제4 유압유로(214), 개방된 제5 유압유로(215), 제6 유압유로(215), 개방된 제8 유압유로(218), 개방된 제7 유압유로(217)를 통과하여, 제3 유압유로(213)을 통해 제2 유압서킷(202)에 마련되는 휠 실린더(40)에 직접 전달된다. 이 때, 제3 및 제4 인렛밸브(221c, 221d)는 열린 상태로 마련되며, 제3 및 제4 아웃렛밸브(222c, 222d)는 닫힌 상태로 유지되어 액압이 리저버(30)로 누설되는 것을 방지한다.

이 때, 제3 제어밸브(233)가 열린 상태로 전환되어 제5 유압유로(215)를 개방하며, 제4 제어밸브(234)는 제2 압력챔버(113)로부터 휠 실린더(40) 방향의 제동유체 흐름을 허용하는 체크밸브로 마련되기 때문에 제6 유압유로(216)도 개방된다. 또한 제2 유압서킷(202)의 휠 실린더(40)에도 액압이 전달될 수 있도록 제5 제어밸브(235) 및 제6 제어밸브(236) 역시 열린 상태로 전환되어 제7 유압유로(217) 및 제8 유압유로(218)가 개방된다.

한편, 제1 제어밸브(231)는 닫힌 상태로 유지되어 제2 유압유로(212)를 차단할 수 있다. 이로써 제2 압력챔버(113)에서 발생한 액압이 제2 유압유로(212)를 통해 제1 압력챔버(112)로 누설되는 것을 방지하여 유압피스톤(114)의 스트로크 당 압력 증가율을 향상시킬 수 있으므로, 제동 초기에 신속한 제동 응답을 도모할 수 있다.

제3 덤프밸브(243)는 닫힌 상태로 전환될 수 있다. 제3 덤프밸브(243)가 닫힘으로써 제2 압력챔버(113) 내에서 제동유체의 액압이 신속하고 안정적으로 발생될 수 있으며, 제2 압력챔버(113)에서 발생된 액압은 제4 유압유로(214)로만 토출될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)의 정상 작동상태에서 제동압력을 해제하는 작동상태에 설명한다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)의 유압피스톤(114)이 후진하면서 고압모드의 제동압력을 해제하는 상태를 나타내는 유압회로도이며, 도 10은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)의 유압피스톤(114)이 후진하면서 저압모드의 제동압력을 해제하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.

도 9을 참조하면, 브레이크 페달(10)에 가해진 답력이 해제되면 모터(120)가 제동 시의 반대 방향으로 회전력을 발생하여 동력변환부(130)로 전달하고, 동력변환부(130)의 웜샤프트(131), 웜휠(132), 및 구동축(133)은 제동 시의 반대 방향으로 회전하여 유압피스톤(114)을 원 위치로 후진시킨다. 이로써, 제1 압력챔버(112)의 액압을 해제하고, 부압을 발생시킬 수 있다. 이와 동시에, 휠 실린더(40)로부터 배출되는 제동유체는 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)을 통해 제1 압력챔버(112)로 전달된다.

구체적으로, 제1 압력챔버(112)에 발생되는 부압은 제8 유압유로(218), 제2 유압유로(212), 제1 유압유로(211)를 통해 제1 유압서킷(201)에 마련되는 휠 실린더(40)의 압력을 해제한다. 이 때, 제1 유압서킷(201)에서 분기되는 두 유로에 각각 설치되는 제1 및 제2 인렛밸브(221a, 221b)는 열린 상태로 유지되며, 제1 유압서킷(201)에서 분기되는 두 유로에서 각각 분기되는 유로에 설치되는 제1 및 제2 아웃렛밸브(222a, 222b)는 닫힌 상태로 유지되어 리저버(30)의 제동유체가 제1 압력챔버(112)로 유입되는 것을 방지한다.

또한, 제1 압력챔버(112)에 발생되는 부압은 제1 연통홀(111a)과 연결되는 제3 유압유로(213), 제7 유압유로(217), 제2 유압유로(212), 제1 유압유로(211)를 통해 제2 유압서킷(202)에 마련되는 휠 실린더(40)의 압력을 해제한다. 이 때, 제2 유압서킷(202)에서 분기되는 두 유로에 각각 설치되는 제3 및 제4 인렛밸브(221c, 221d)는 열린 상태로 유지되며, 제2 유압서킷(202)에서 분기되는 두 유로에서 각각 분기되는 유로에 설치되는 제3 및 제4 아웃렛밸브(222c, 222d)는 닫힌 상태로 유지되어 리저버(30)의 제동유체가 제1 압력챔버(112)로 유입되는 것을 방지한다.

한편, 제1 제어밸브(231)는 열린 상태로 전환되고, 제3 제어밸브(233) 역시 열린 상태로 전환되어 제5 유압유로(215)를 개방한다. 또한, 제5 및 제6 제어밸브(235, 236)가 열린 상태로 전환됨에 따라 제7, 제8 유압유로(217, 218)도 개방되어, 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113)는 서로 연통된다.

즉, 제1 압력챔버(112)에 부압이 형성되기 위해서는 유압피스톤(114)이 후진하여야 하나, 제2 압력챔버(113)에 제동유체의 액압이 존재할 경우 유압피스톤(114)의 후진이동에 저항이 발생한다. 따라서, 제1, 제3, 제6 제어밸브(231, 233, 236)를 열린 상태로 전환하여 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113)를 연통시킴으로써 제2 압력챔버(113) 내의 제동유체가 제1 압력챔버(112)로 공급될 수 있다.

이 때, 제3 덤프밸브(243)는 닫힌 상태로 전환될 수 있다. 제3 덤프밸브(243)가 닫힘으로써 제2 압력챔버(113) 내의 제동유체는 제4 유압유로(214)로만 배출될 수 있다. 그러나 필요에 따라 제3 덤프밸브(243)가 열린 상태로 유지되어 제2 압력챔버(113) 내의 제동유체가 리저버(30)로 유입되도록 제어될 수도 있다.

또한, 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)으로 전달되는 부압이 브레이크 페달(10)의 해제량에 따른 목표 압력 해제값에 비하여 높게 측정될 경우 제1 내지 제4 아웃렛밸브(222) 중 적어도 어느 하나를 개방하여 목표 압력값에 상응하도록 제어할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 백업유로(251, 252)에 설치된 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)는 폐쇄되어 마스터 실린더(20)에 형성되는 부압이 유압 제어유닛(200)에 전달되지 않도록 제어될 수 있다.

한편 도 9에 도시된 고압모드의 작동상태에서는 유압피스톤(114)이 후진하면서 발생하는 제1 압력챔버(112) 내의 부압에 의해 휠 실린더(40) 내의 제동유체 뿐만 아니라, 제2 압력챔버(113) 내의 제동유체가 제1 압력챔버(112)로 공급되기 때문에 휠 실린더(40)의 압력 감소율이 작다. 따라서 고압모드에서는 신속한 제동압력 해제가 어려울 수 있다. 이러한 이유로 고압모드의 제동압력 해제 작동은 제동압력의 고압 상황에서만 이용될 수 있으며, 제동압력이 일정 수준 이하인 경우에는 신속한 제동압력 해제를 위해 도 10에 도시된 저압모드의 제동압력 해제 작동으로 전환할 수 있다.

도 10을 참조하면, 저압모드에서 제동압력을 해제하는 경우에는 제3 제어밸브(233)가 닫힌 상태로 유지 또는 전환되어 제5 유압유로(215)를 폐쇄하는 대신 제3 덤프밸브(243)가 열린 상태로 전환 또는 유지되어 제2 압력챔버(113)와 리저버(30)를 연통시킬 수 있다.

저압모드에서 제동압력 해제 시에는 제1 압력챔버(112)에서 발생한 부압이 휠 실린더(40)의 제동유체를 회수하는 데만 사용되는 바, 고압모드에서 제동압력 해제하는 경우와 비교하여 유압피스톤(114)의 스트로크당 압력 감소율이 증가한다. 이 때, 유압피스톤(114)의 후진에 의해 제2 압력챔버(113)에서 발생되는 액압은 제3 덤프밸브(243)가 열린 상태로 전환됨에 따라, 제4 제어밸브(234)를 통과하기 보다는 대기압 상태인 리저버(30)로 대부분 전달된다.

도 10과 달리, 유압피스톤(114)이 전진하는 경우에도 휠 실린더(40)의 제동압력을 해제시킬 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)의 유압피스톤(114)이 전진하면서 제동압력을 해제하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.

도 11을 참조하면, 브레이크 페달(10)에 가해진 답력이 해제되면 모터(120)가 제동 시의 반대 방향으로 회전력을 발생하여 동력변환부(130)로 전달하고, 동력변환부(130)의 웜샤프트(131), 웜휠(132), 및 구동축(133)은 제동 시의 반대 방향으로 회전하여 유압피스톤(114)을 원 위치로 전진시킴으로써 제2 압력챔버(113)의 액압을 해제하고, 부압을 발생시킨다. 이와 동시에, 휠 실린더(40)로부터 배출되는 제동유체는 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)을 통해 제2 압력챔버(113)로 전달된다.

구체적으로, 제2 압력챔버(113)에 발생되는 부압은 제2 연통홀(111b)과 연결되는 제4 유압유로(214), 제5 유압유로(215), 제2 유압유로(212)를 통해 제1 유압서킷(201)에 마련되는 휠 실린더(40)의 압력을 해제한다. 이 때, 제1 유압서킷(201)에서 분기되는 두 유로에 각각 설치되는 제1 및 제2 인렛밸브(221a, 221b)는 열린 상태로 유지되며, 제1 유압서킷(201)에서 분기되는 두 유로에서 각각 분기되는 유로에 설치되는 제1 및 제2 아웃렛밸브(222a, 222b)는 닫힌 상태로 유지되어 리저버(30)의 제동유체가 제2 압력챔버(113)로 유입되는 것을 방지한다.

또한, 제2 압력챔버(113)에 발생되는 부압은 제2 연통홀(111b)과 연결되는 제4 유압유로(214), 제5 유압유로(215), 제7 유압유로(217), 제8 유압유로(218), 제3 유압유로(213)를 통해 제2 유압서킷(202)에 마련되는 휠 실린더(40)의 압력을 해제한다. 이 때, 제2 유압서킷(202)에서 분기되는 두 유로에 각각 설치되는 제3 및 제4 인렛밸브(221c, 221d)는 열린 상태로 유지되며, 제2 유압서킷(202)에서 분기되는 두 유로에서 각각 분기되는 유로에 설치되는 제3 및 제4 아웃렛밸브(222c, 222d)는 닫힌 상태로 유지되어 리저버(30)의 제동유체가 제2 압력챔버(113)로 유입되는 것을 방지한다.

이 때, 제3 제어밸브(233)는 열린 상태로 전환되어 제5 유압유로(215)를 개방하며, 제5 및 제6 제어밸브(235, 236)도 열린 상태로 전환되어 제7 및 제8 유압유로(217, 218)를 개방하도록 제어될 수 있다.

또한, 제3 덤프밸브(243)는 닫힌 상태로 전환될 수 있으며, 이로써 제2 압력챔버(113)에서 형성된 부압은 휠 실린더(40)의 제동유체를 신속하게 회수할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)이 정상적으로 작동하지 않는 경우에 작동상태에 대해 설명한다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)이 비 정상적으로 작동하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.

도 12를 참조하면, 전자식 브레이크 시스템(1)이 정상적으로 작동하지 않을 경우 각 밸브들은 비작동상태인 제동초기 상태로 제어된다. 이후 운전자가 브레이크 페달(10)을 가압하면 이 브레이크 페달(10)과 연결되는 제1 피스톤(21a)이 전진하고, 제1 피스톤(21a)의 이동에 의해 제2 피스톤(22a)도 전진하게 된다. 이에 따라, 제1 마스터 챔버(20a) 및 제2 마스터 챔버(20b)에 수용된 제동유체에 액압이 발생하게 되고, 제1 및 제2 마스터 챔버(20a, 20b)에 발생된 액압은 제1 및 제2 백업유로(251, 252)를 통하여 휠 실린더(40)로 전달되어 제동력을 구현하게 된다.

이 때, 제1 및 제2 백업유로(251, 252)에 마련되는 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)와, 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)에 마련되는 인렛밸브(221)는 노말 오픈 타입(Normal Open Type)의 솔레노이드 밸브로 마련되고, 시뮬레이터 밸브(54) 및 아웃렛밸브(222)는 노말 클로즈 타입(Normal Closed Type)의 솔레노이드 밸브로 마련되는 바, 마스터 실린더(20)의 제1 및 제2 마스터 챔버(20a, 20b)에 발생된 액압이 곧바로 4개의 휠 실린더(40)로 전달될 수 있으므로, 제동 안정성 향상과 더불어 신속한 제동을 도모할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)의 검사모드 작동에 대해 설명한다.

검사모드는 시뮬레이션 장치(50)의 리크 여부를 검사하는 모드와, 마스터 실린더(20) 내에 에어 존재 여부를 검사하는 모드를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 의한 브레이크 시스템(1)은 운전자가 차량의 주행을 시작하기 전, 정차 중 또는 주행 중에 검사모드를 시행하여 장치의 이상 여부를 주기적으로 또는 수시로 검사할 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)이 시뮬레이터 밸브(54)의 리크 또는 마스터 실린더(20) 내에 에어가 존재하는지 여부를 검사하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.

앞서 설명한 바와 같이, 전자식 브레이크 시스템(1)이 비 정상적으로 작동하는 경우에는 각 밸브들이 비 작동상태인 제동초기 상태로 제어되고, 제1 및 제2 백업유로(251, 252)에 설치된 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)와 각 차륜(RR, RL, FR, FL)에 마련되는 휠 실린더(40)의 전단에 마련되는 인렛밸브(221)가 개방되어 액압이 곧바로 휠 실린더(40)로 전달될 수 있다.

이 때, 시뮬레이터 밸브(54)는 닫힌 상태로 마련되어 제1 백업유로(251)를 통해 휠 실린더(40)로 전달되는 액압이 시뮬레이션 장치(50)를 통해 리저버(30)로 누설되는 것을 방지한다. 따라서 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟음으로써 마스터 실린더(20)에서 토출되는 액압이 손실없이 휠 실린더(40)로 전달되어 안정적인 제동을 확보하도록 제어된다.

그러나 시뮬레이터 밸브(54)에 리크가 존재하는 경우 마스터 실린더(20)에서 토출되는 액압의 일부가 시뮬레이터 밸브(54)를 통해 리저버(30)로 손실될 우려가 있으며, 그 결과 운전자가 의도하는 제동력을 발생시키지 못하여 차량의 제동 안정성에 문제가 발생할 수 있다.

또한 마스터 실린더(20) 내에 에어가 존재하는 경우에도 동일한 문제가 발생할 수 있다. 마스터 실린더(20) 내에 에어가 존재하는 경우 운전자가 느끼는 페달감이 가벼워질 수 있고, 운전자가 이를 정상 작동상태로 인지한 상태에서 폴백 모드로 전환되는 경우 제동 성능에 저하가 발생할 수 있다.

만일 액압 공급장치(100)에서 토출된 액압이 리저버(30)로 유입되어 압력 손실이 발생한다면 시뮬레이터 밸브(54)에 리크가 존재하는지 또는 마스터 실린더(20)에 에어가 존재하는지 여부를 파악하기 어렵다. 따라서 검사모드에서는 검사밸브(60)를 폐쇄하여 액압 공급장치(100)와 연결되는 유압회로를 폐회로로 구성할 수 있다. 다시 말해, 검사밸브(60)와 시뮬레이터 밸브(54)와 아웃렛밸브(222)를 폐쇄시킴으로써 액압 공급장치(100)와 리저버(30)를 연결하는 유로를 차단하여 폐회로를 구성할 수 있다.

브레이크 시스템(1)은 검사모드에서 제1 및 제2 백업유로(251, 252) 중 시뮬레이션 장치(50)가 연결되는 제1 백업유로(251)에만 액압을 제공할 수 있다. 따라서 액압 공급장치(100)에서 토출되는 액압이 제2 백업유로(252)를 따라 마스터 실린더(20)로 전달되는 것을 방지하기 위해 제2 컷밸브(262)를 닫힌 상태로 전환할 수 있다. 또한, 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)을 연결하는 제5 제어밸브(235)를 닫힌 상태로 제어함으로써, 제1 압력챔버(112)의 액압이 제2 압력챔버(113)로 누출되는 것을 막을 수 있다.

도 13을 참조하면, 검사모드는 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)의 각 밸브들이 비 작동상태인 제동초기 상태로 제어되고, 제1 내지 제4 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d)와 제2 컷밸브(262)를 닫힌 상태로 전환하며, 제1 컷밸브(261)를 열린 상태로 유지하여 액압 공급장치(100)에서 발생된 액압을 마스터 실린더(20)로 전달할 수 있다.

인렛밸브(221)를 닫힌 상태로 제어함으로써 액압 공급장치(100)의 액압이 휠 실린더(40)로 전달되는 것을 방지할 수 있고, 제2 컷밸브(262)를 닫힌 상태로 제어함으로써 액압 공급장치(100)의 액압이 제2 백업유로(252)를 따라 배출하는 것을 방지할 수 있으며, 검사밸브(60)를 닫힌 상태로 전환함으로써 마스터 실린더(20)로 공급된 액압이 리저버(30)로 누출되는 것을 방지할 수 있다.

특히, 마스터 실린더(20) 내의 에어 존재 여부를 검사하는 경우에는 인렛밸브(221)를 닫힌 상태로 제어하여 액압이 휠 실린더(40)로 전달되는 것을 방지한다. 마스터 실린더(20)의 제1 마스터 챔버(20a) 내에 에어가 존재함으로써 유발되는 액압의 변화는 매우 미세하기 때문에 휠 실린더(40)에 의한 액압의 간섭을 최소화하는 것이 바람직하기 때문이다.

검사모드에서 전자제어유닛은 액압 공급장치(100)를 통해 액압을 발생시킨 후, 백업유로 압력센서(PS1)에 의해 측정된 마스터 실린더(20)의 압력값을 분석하여 시뮬레이터 밸브(54)의 리크 존재여부 또는 마스터 실린더(20)의 에어 존재여부를 판단할 수 있다. 일 예로, 백업유로 압력센서(PS1)의 측정 결과, 손실이 없는 경우에는 시뮬레이터 밸브(54)의 리크가 존재하지 않거나 마스터 실린더(20) 내에 에어가 존재하지 않는 것으로 판단하고, 손실이 발생한 경우에는 시뮬레이터 밸브(54)에 리크가 존재하거나 마스터 실린더(20) 내에 에어가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)은 각각의 휠 실린더(40)의 액압을 개별적으로 제어하여 선별적인 제동을 구현할 수 있다. 일 예로, 4개의 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d) 중 제1 인렛밸브(221a) 및 제1 아웃렛밸브(222a) 측의 휠 실린더(RR, 40)에 대해서만 선별적으로 제동을 구현하고자 하는 경우, 유압피스톤(114)이 전진하면서 제1 압력챔버(112)에 액압 발생시키고, 제1 인렛밸브(221a)가 열린 상태로 제어되어 유압유로 및 밸브를 거쳐 제1 유압서킷(201)으로 전달되는 액압이 당해 제1 인렛밸브(221a)에 연결되는 휠 실린더(40)로 전달되어 제동력을 발생시킨다.

이 때, 그 외의 제2 내지 제4 인렛밸브(221b, 221c, 221d)는 닫힌 상태로 제어되고, 제1 내지 제4 아웃렛밸브(222a, 222b, 222c, 222d) 역시 닫힌 상태를 유지한다. 그리고 제3 덤프밸브(243)는 열린 상태로 제어되어 제2 덤프유로(117)를 통해 리저버(30)로부터 부압 상태의 제2 압력챔버(113)로 제동유체를 충진시킨다.

반대로, 유압피스톤(114)이 후진하는 경우에도 각 휠실린더(40)의 액압을 개별적으로 제어할 수 있다. 일 예로, 제2 압력챔버(113)에 액압을 발생시키고, 제1 인렛밸브(221a)가 열린 상태로 제어되어 유압유로 및 밸브를 통해 제1 유압서킷(201)으로 전달되는 액압이 제1 인렛밸브(221a) 및 제1 아웃렛밸브(222a) 측의 휠 실린더(40)로 전달되어 제동력을 발생시킨다.

이 때, 제2 내지 제4 인렛밸브(221b, 221c, 221d)는 닫힌 상태로 제어되고, 제1 내지 제4 아웃렛밸브(222a, 222b, 222c, 222d) 역시 닫힌 상태를 유지한다.

즉, 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)은 모터(120)와, 각 밸브들의 동작을 독립적으로 제어함으로써, 요구되는 압력에 따라 각 차륜(RL, RR, FL, FR)의 휠 실린더(40)에 액압을 선택적으로 전달하거나 배출시킬 수 있는 바, ABS 등 제동압력의 정밀한 제어를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)은 제1 내지 제4 아웃렛밸브(222a, 222b, 222c, 222d)를 통하여 해당 휠 실린더(40)에 전달된 제동압력 만을 배출시킬 수 있다. 이를 덤프모드(Dump mode)라 하는데, 일 예로 제4 인렛밸브(221d) 및 제4 아웃렛밸브(222d) 측의 휠 실린더(40)에 대해서만 덤프모드를 구현하고자 하는 경우, 제1 내지 제4 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d)는 닫힌 상태로 제어되고, 제1 내지 제3 아웃렛밸브(222a, 222b, 222c)가 역시 닫힌 상태로 제어되되, 제4 아웃렛밸브(222d)만 열린 상태로 제어됨에 따라, 제4 인렛밸브(221d) 및 제4 아웃렛밸브(222d) 측의 휠 실린더(40)의 액압은 제4 아웃렛밸브(222d)를 통하여 리저버(30)로 배출될 수 있다.

휠 실린더(40)의 액압이 아웃렛밸브(222)를 통하여 리저버(30)로 배출되는 이유는 휠 실린더(40) 내의 압력보다 리저버(30) 내부 압력이 더 작기 때문이다. 통상적으로 리저버(30)의 압력은 대기압 수준으로 마련되는 반면, 휠 실린더(40) 내의 압력은 대기압에 비해 높은 상태이기 때문에 아웃렛밸브(222)가 개방되면 휠 실린더(40)의 액압이 신속하게 리저버(30)로 배출될 수 있다.

한편, 도면에 도시되지는 않았지만 제4 아웃렛밸브(222d)를 개방하여 해당 휠 실린더(40)의 액압을 배출시키는 동시에, 제1 내지 제3 인렛밸브(221a, 221b, 221c)를 열린 상태로 유지하여 나머지 3개의 차륜으로 액압을 공급할 수도 있다.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)은 유압 제어유닛(200)의 각 밸브들(221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243)의 동작을 독립적으로 제어함으로써, 요구되는 압력에 따라 각 차륜(RL, RR, FL, FR)의 휠 실린더(40)에 액압을 선택적으로 전달하거나 배출시킬 수 있으므로 제동압력의 정밀한 제어를 구현할 수 있다.

나아가, 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)은 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113)의 균형을 맞추는 밸런스 모드(Balance mode)를 수행할 수 있다. 밸런스모드는 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113)의 압력이 균형을 이루지 못하는 경우에 진행될 수 있다. 일 예로, 액압 공급장치(100)의 반복된 동작으로 리크가 발생하거나 ABS 동작이 급작스럽게 일어나는 경우 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113)의 압력 균형이 깨지게 되고, 이에 따라 유압피스톤(114)이 계산된 위치에 있지 않아 오작동이 발생할 수 있다.

밸런스모드에서는 압력 제공유닛(110)의 제1 및 제2 압력챔버(112, 113)를 연통하여 압력이 균형을 이루도록 밸런싱(Balancing) 과정을 수행할 수 있다. 전자제어유닛은 유로 압력센서(PS21, PS22)에 의해 제1 유압서킷(201)의 액압과 제2 유압서킷(202)의 액압을 감지함으로써, 압력의 불균형 여부를 판단할 수 있다.

일 예로, 제1 압력챔버(112)의 압력이 제2 압력챔버(113)의 압력보다 큰 경우, 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113)를 연통시켜 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113)의 압력이 균형을 이루도록 할 수 있다.

이를 위해, 밸런스모드에서는 유압 제어유닛(200)의 유압유로 및 밸브, 구체적으로 제1 제어밸브(231), 제3 제어밸브(233) 및 제6 제어밸브(236)가 열린 상태로 제어되어 제2 유압유로(212), 제5 유압유로(215), 제8 유압유로(218)를 개방할 수 있다. 즉, 제1 유압유로(211), 제2 유압유로(212), 제5 유압유로(215) 및 제8 유압유로(218)를 통해 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113)가 연통될 수 있으며, 이로써 따라서 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113)의 압력이 균형을 이룰 수 있다.

이 때, 제1 내지 제4 인렛밸브(221)는 닫힌 상태로 제어되며 밸런싱모드를 신속하게 수행할 수 있도록 모터(120)를 동작하여 유압피스톤(114)을 일부 전진시키거나 후진시킬 수 있다.

10: 브레이크 페달 11: 페달 변위센서
20: 마스터 실린더 30: 리저버
40: 휠 실린더 50: 시뮬레이션 장치
54: 시뮬레이터 밸브 60: 검사밸브
100: 액압 공급장치 110: 액압 제공유닛
120: 모터 130: 동력변환부
200: 유압 제어유닛 201: 제1 유압서킷
202: 제2 유압서킷 211: 제1 유압유로
212: 제2 유압유로 213: 제3 유압유로
214: 제4 유압유로 215: 제5 유압유로
216: 제6 유압유로 217: 제7 유압유로
218: 제8 유압유로 221: 인렛밸브
222: 아웃렛밸브 231: 제1 제어밸브
232: 제2 제어밸브 233: 제3 제어밸브
234: 제4 제어밸브 235: 제5 제어밸브
236: 제6 제어밸브 241: 제1 덤프밸브
242: 제2 덤프밸브 243: 제3 덤프밸브
251: 제1 백업유로 252: 제2 백업유로
261: 제1 컷밸브 262: 제2 컷밸브

Claims

브레이크 페달의 변위에 대응하여 출력되는 전기적 신호에 의해 유압피스톤을 작동하여 액압을 발생시키되, 실린더블록 내부에 이동 가능하게 수용되는 상기 유압피스톤의 일측에 형성되는 제1 압력챔버와, 상기 유압피스톤의 타측에 형성되는 제2 압력챔버를 포함하는 액압 공급장치; 및
두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제1 유압서킷과, 다른 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제2 유압서킷을 구비하는 유압 제어유닛을 포함하고,
상기 유압 제어유닛은
상기 제1 압력챔버와 연통되는 제1 유압유로와, 상기 제1 유압유로에서 분기되는 제2 유압유로와, 상기 제1 유압유로에서 분기되어 상기 제2 유압서킷에 연결되는 제3 유압유로와, 상기 제2 압력챔버와 연통되는 제4 유압유로와, 상기 제4 유압유로 상에서 분기되고 다시 합류하는 제5 및 제6 유압유로와, 상기 제2 유압유로와 상기 제3 유압유로를 연결하는 제7 유압유로와, 일단이 상기 제2 유압유로와 상기 제7 유압유로가 만나는 지점에 연결되고, 타단이 상기 제4 유압유로 상에서 상기 제5 및 제6 유압유로가 합류한 지점의 후단에 연결되는 제8 유압유로를 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 유압 제어유닛은
상기 제2 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제1 제어밸브와, 상기 제3 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제2 제어밸브와, 상기 제5 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제3 제어밸브와, 상기 제6 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제4 제어밸브와, 상기 제7 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제5 제어밸브와, 상기 제8 유압유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제6 제어밸브를 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제1, 제3, 제5 및 제6 제어밸브는 양 방향의 제동유체의 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브로 마련되고,
상기 제2 제어밸브는 상기 제1 압력챔버로부터 상기 제2 유압서킷으로 향하는 방향의 제동유체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되며,
상기 제4 제어밸브는 상기 제2 압력챔버로부터 상기 제8 유압유로로 향하는 방향의 제동유체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되는 전자식 브레이크 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제1 유압서킷의 두 개의 휠 실린더에 마련되는 제너레이터를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제1 압력챔버와 제동유체가 저장되는 리저버를 연결하는 제1 덤프유로;
상기 제2 압력챔버와 상기 리저버를 연결하는 제2 덤프유로;
상기 제1 덤프유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하되, 상기 리저버로부터 상기 제1 압력챔버로 향하는 방향의 제동유체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되는 제1 덤프밸브;
상기 제2 덤프유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하되, 상기 리저버로부터 상기 제2 압력챔버로 향하는 방향의 제동유체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되는 제2 덤프밸브; 및
상기 제2 덤프유로 상에서 상기 제2 덤프밸브에 대해 병렬로 연결되는 바이패스 유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하되, 상기 리저버와 상기 제2 압력챔버 사이의 양 방향의 제동유체의 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브로 마련되는 제3 덤프밸브를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
제5항에 있어서,
제1 및 제2 마스터 챔버와, 상기 제1 및 제2 마스터 챔버에 각각 마련되는 제1 및 제2 피스톤을 구비하며, 상기 브레이크 페달의 답력에 의해 제동유체를 토출하는 마스터 실린더; 및
상기 리저버와 상기 마스터 실린더를 연결하는 리저버 유로를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
제6항에 있어서,
상기 리저버 유로는
상기 제1 마스터 챔버와 상기 리저버를 연결하는 제1 리저버 유로와,
상기 제2 마스터 챔버와 상기 리저버를 연결하는 제2 리저버 유로와,
상기 제1 리저버유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하되, 상기 리저버로부터 상기 제1 마스터 챔버로 향하는 방향의 제동유체의 흐름만을 허용하는 리저버 체크밸브와,
상기 제1 리저버 유로 상에서 상기 리저버 체크밸브에 대해 병렬로 연결되는 바이패스 유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하되, 상기 제1 마스터 챔버와 상기 리저버 사이의 양 방향의 제동유체의 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브로 마련되는 검사밸브를 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제1 마스터 챔버와 상기 제1 유압서킷을 연결하는 제1 백업유로;
상기 제2 마스터 챔버와 상기 제2 유압서킷을 연결하는 제2 백업유로;
상기 제1 백업유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제1 컷밸브; 및
상기 제2 백업유로에 마련되어 제동유체의 흐름을 제어하는 제2 컷밸브를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
제8항에 있어서,
상기 마스터 실린더와 연결되어 상기 브레이크 페달의 답력에 대한 반력을 제공하는 시뮬레이션 장치; 및
상기 마스터 실린더와 상기 시뮬레이션 장치 사이의 유로를 개폐하는 시뮬레이터 밸브를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제1 유압서킷은 두 개의 휠 실린더로 공급되는 액압을 각각 제어하는 제1 및 제2 인렛밸브와, 두 개의 휠 실린더로부터 상기 리저버로 배출되는 액압을 각각 제어하는 제1 및 제2 아웃렛밸브를 포함하고,
상기 제2 유압서킷은 다른 두 개의 휠 실린더로 공급되는 액압을 각각 제어하는 제3 및 제4 인렛밸브와, 다른 두 개의 휠 실린더로부터 상기 리저버로 배출되는 액압을 각각 제어하는 제3 및 제4 아웃렛밸브를 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
제4항에 있어서,
상기 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달 변위센서; 및
액압 정보 및 상기 브레이크 페달의 변위 정보에 근거하여 밸브들을 제어하는 전자제어유닛을 더 포함하고,
상기 전자제어유닛은
상기 페달 변위센서가 상기 브레이크 페달의 변위를 감지한 경우 상기 제1, 제5 및 제6 제어밸브를 개방하도록 제어하되,
상기 제너레이터에 의한 회생제동 시 제6 제어밸브를 폐쇄하도록 제어하는 전자식 브레이크 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷 중 적어도 어느 하나의 액압을 감지하는 유로 압력센서;
상기 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달 변위센서; 및
액압 정보 및 상기 브레이크 페달의 변위 정보에 근거하여 밸브들을 제어하는 전자제어유닛을 더 포함하고,
상기 전자제어유닛은
상기 페달 변위센서가 상기 브레이크 페달의 변위를 감지한 경우 상기 제1, 제5 및 제6 제어밸브를 개방하도록 제어하되,
상기 유로 압력센서가 감지한 액압이 기 설정된 압력수준보다 높은 경우 상기 제3 제어밸브를 개방하여 상기 제1 압력챔버로부터 토출되는 제동유체의 적어도 일부를 상기 제2 압력챔버로 공급하도록 제어하는 전자식 브레이크 시스템.