KR102501037B1 - 전자식 브레이크 시스템 - Google Patents

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Abstract

전자식 브레이크 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템은 제동유체가 저장되는 리저버, 마스터 챔버와 마스터 챔버에 마련되는 마스터 피스톤을 구비하며, 브레이크 페달의 답력에 따라 제동유체를 토출하는 마스터 실린더, 마스터 챔버로부터 토출되는 제동유체가 수용되는 시뮬레이션 챔버를 구비하며, 브레이크 페달에 대한 반력을 제공하는 시뮬레이션 장치, 마스터 챔버와, 시뮬레이션 챔버와, 리저버를 연통시키는 리저버 유로, 리저버 유로에 마련되어 리저버로부터 마스터 챔버 및 시뮬레이션 챔버로 향하는 제동유체의 흐름만을 허용하는 시뮬레이터 체크밸브 및 리저버 유로 상에서 시뮬레이터 체크밸브에 대해 병렬로 연결되는 바이패스 유로에 마련되어 양 방향의 제동유체 흐름을 제어하는 시뮬레이터 밸브를 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.
EP 2 520 473 A1(Honda Motor Co., Ltd.) 2012. 11. 7.
본 실시 예는 구조가 단순하고 밸브의 개수를 저감하여 제품 생산성을 향상시킬 수 있는 전자식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 차량의 다양한 운용상황에서도 제동을 효과적으로 구현할 수 있는 전자식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 성능 및 작동 신뢰성이 향상된 전자식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 차량의 제동압력을 안정적으로 제공할 수 있는 전자식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 제품의 내구성이 향상된 전자식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 제품의 사이즈를 저감할 수 있는 전자식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제동유체가 저장되는 리저버; 마스터 챔버와 상기 마스터 챔버에 마련되는 마스터 피스톤을 구비하며, 브레이크 페달의 답력에 따라 제동유체를 토출하는 마스터 실린더; 상기 마스터 챔버로부터 토출되는 제동유체가 수용되는 시뮬레이션 챔버를 구비하며, 상기 브레이크 페달에 대한 반력을 제공하는 시뮬레이션 장치; 상기 마스터 챔버와, 상기 시뮬레이션 챔버와, 상기 리저버를 연통시키는 리저버 유로; 상기 리저버 유로에 마련되어 상기 리저버로부터 상기 마스터 챔버 및 상기 시뮬레이션 챔버로 향하는 제동유체의 흐름만을 허용하는 시뮬레이터 체크밸브; 및 상기 리저버 유로 상에서 상기 시뮬레이터 체크밸브에 대해 병렬로 연결되는 바이패스 유로에 마련되어 양 방향의 제동유체 흐름을 제어하는 시뮬레이터 밸브;를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 마스터 피스톤은 상기 브레이크 페달에 의해 직접적으로 가압되는 제1 마스터 피스톤과, 상기 제1 마스터 피스톤에 의해 간접적으로 가압되는 제2 마스터 피스톤을 포함하고, 상기 마스터 챔버는 상기 제1 마스터 피스톤이 수용되는 제1 마스터 챔버와, 상기 제2 마스터 피스톤이 수용되는 제2 마스터 챔버를 포함하며, 상기 시뮬레이션 챔버는 상기 제1 마스터 챔버로부터 토출되는 제동유체를 수용하도록 마련되고, 상기 리저버 유로는 상기 제1 마스터 챔버와, 상기 시뮬레이션 챔버와, 상기 리저버를 연통시키도록 마련될 수 있다.
상기 마스터 실린더와 휠 실린더 사이에 마련되어 상기 휠 실린더로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 유압 제어유닛; 및 상기 브레이크 페달의 변위에 대응하여 출력되는 전기적 신호에 의해 작동하여 상기 유압 제어유닛에 액압을 제공하는 액압 공급장치;를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 유압 제어유닛은 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제1 유압서킷과 다른 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제2 유압서킷을 포함하여 제공될 수 있다.
상기 액압 공급장치와 상기 제1 유압서킷을 연결하는 제1 유압유로; 상기 액압 공급장치와 상기 제2 유압서킷을 연결하는 제2 유압유로; 상기 제1 마스터 챔버와 상기 제1 유압서킷을 연결하는 제1 백업유로; 및 상기 제2 마스터 챔버와 상기 제2 유압서킷을 연결하는 제2 백업유로;를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제1 백업유로를 선택적으로 개폐하는 제1 컷밸브; 및 상기 제2 백업유로를 선택적으로 개폐하는 제2 컷밸브;를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 마스터 실린더의 액압을 측정하는 압력센서; 및 상기 액압 공급장치의 작동 및 밸브들의 개폐를 제어하는 전자제어유닛;을 포함하고, 상기 전자제어유닛은 상기 시뮬레이터 밸브 및 상기 제2 컷밸브를 닫은 상태에서 상기 액압 공급장치를 작동하여 상기 제1 마스터 챔버에 압력을 형성하고, 상기 압력센서의 측정값이 기대값 보다 작은 경우, 상기 시뮬레이션 장치의 리크가 존재하거나 상기 마스터 실린더 내에 에어가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
본 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템은 단순한 구조로서 밸브의 개수를 저감하여 제품의 사이즈 및 무게가 감소하는 효과를 가진다.
본 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템은 제품의 성능 및 작동 신뢰성이 향상되는 효과를 가진다.
본 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템은 부품요소의 고장 또는 제동유체의 누출 시에도 제동압력을 안정적으로 제공할 수 있는 효과를 가진다.
본 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템은 차량의 다양한 운용상황에서 제동을 안정적이고 효과적으로 구현할 수 있는 효과를 가진다.
본 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템은 제품의 원가를 절감하면서도 생산성이 향상되는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템을 나타내는 유압회로도이다.
도 2는 본 발명의 주요부를 확대 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템의 검사모드 상태 상태를 나타내는 유압회로도이다.
이하에서는 본 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 시스템을 나타내는 유압회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)은 브레이크 오일 등의 제동유체가 저장되는 리저버(30)와, 브레이크 페달(10)의 답력에 의해 내측에 수용된 제동유체를 가압 및 토출하는 마스터 실린더(20)와, 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 반력을 운전자에게 제공하는 시뮬레이션 장치(50)와, 제동유체의 액압이 전달되어 각 차륜(RR, RL, FR, FL)의 제동을 수행하는 휠 실린더(40)와, 브레이크 페달(10)의 변위에 의해 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 기계적인 작동을 통해 제동유체의 액압을 발생시키는 액압 공급장치와(100), 휠 실린더(40)로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 유압 제어유닛(200)과, 액압 정보 및 브레이크 페달 변위 정보에 근거하여 액압 공급장치(100)와 각종 밸브들의 작동을 제어하는 전자제어유닛(ECU, 미도시) 및 각 요소들을 연결하도록 마련되어 제동유체를 전달하는 복수의 유로를 포함할 수 있다.
마스터 실린더(20)는 적어도 하나의 챔버를 구비하여 내측의 제동유체를 가압 및 토출할 수 있다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 마스터 실린더(20)와, 리저버(30)와, 시뮬레이션 장치(50) 등 본 발명의 주요부를 확대 도시한 도면으로서, 도 1 및 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 마스터 피스톤(21a) 및 제2 마스터 피스톤(22a)를 구비할 수 있다.
제1 마스터 챔버(20a)는 인풋로드(12)와 연결되는 제1 마스터 피스톤(21a)이 마련되고, 제2 마스터 챔버(20b)에는 제2 마스터 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, 제1 마스터 챔버(20a)에는 후술하는 제1 리저버 유로(61)에 연결되는 제3 유압포트(24c)가 마련될 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.
일 예로, 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. 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 수도 있다. 즉, 마스터 실린더(20)의 마스터 챔버에 연결되는 휠의 위치는 어느 하나의 구조에 한정되지 않으며 다양하게 구성될 수 있다.
마스터 실린더(20)의 제1 마스터 피스톤(21a)과 제2 마스터 피스톤(22a) 사이에는 제1 스프링(21b)이 마련되고, 제2 마스터 피스톤(22a)과 마스터 실린더(20)의 끝단 사이에는 제2 스프링(22b)이 마련될 수 있다. 즉, 제1 마스터 피스톤(21b)은 제1 마스터 챔버(20a)에 수용되고, 제2 마스터 피스톤(22a)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 마스터 피스톤(21a)과 제2 마스터 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 마스터 피스톤(21a, 22a)이 원 위치로 복귀할 수 있다.
한편, 브레이크 페달(10)과 마스터 실린더(20)의 제1 마스터 피스톤(21a)은 인풋로드(12)에 의해 연결되어 마련될 수 있다. 인풋로드(12)는 제1 마스터 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 후술하는 시뮬레이션 장치(50)의 시뮬레이션 챔버(51)와 함께 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)는 시뮬레이션 장치(50)의 시뮬레이션 챔버(51)의 후단과, 제1 마스터 챔버(20a)와 리저버(30)를 연통하도록 연결되어 마련될 수 있으며, 제1 리저버 유로(61)에는 후술하는 바이패스 유로(63), 시뮬레이터 밸브(54) 및 체크밸브(55)가 마련될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
마스터 실린더(20)는 제1 마스터 챔버(20a)에 연결되는 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 연결되어 제1 마스터 챔버(20a)로부터 토출되는 액압을 전달받아, 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 1 및 2를 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 제1 리저버 유로(61) 상의 시뮬레이션 챔버(51)의 후단부에 마련되는 시뮬레이터 밸브(54)를 포함한다.
반력 피스톤(52)과 반력 스프링(53)은 제1 마스터 챔버(20a)로부터 후술하는 제1 백업유로(251)를 통해 시뮬레이션 챔버(51)로 유입되는 제동유체에 의해 시뮬레이션 챔버(51) 내에서 일정 범위의 변위를 갖도록 마련되며, 시뮬레이터 밸브(54)는 시뮬레이션 챔버(51)의 후단과 리저버(30)를 연결하는 제1 리저버 유로(61) 상에서 체크밸브(55)에 대해 병렬로 연결되어 마련될 수 있다. 체크밸브(55)에 의해 반력 피스톤(52)이 원 위치로 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 것으로서 탄성력을 저장할 수 있다면 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.
체크밸브(55)는 리저버(30)로부터 제1 마스터 챔버(20a) 및 시뮬레이션 챔버(51)로 유입되는 제동유체의 흐름은 허용하되, 제1 마스터 챔버(20a) 및 시뮬레이션 챔버(51)로부터 리저버(30)로 유입되는 제동유체의 흐름은 차단하도록 마련될 수 있다. 다시 말해, 체크밸브(55)는 리저버(30)로부터 제1 마스터 챔버(20a) 및 시뮬레이션 챔버(51)로 향하는 방향의 제동유체의 흐름만을 허용하도록 마련될 수 있다.
제1 리저버 유로(61)에는 체크밸브(55)에 대하여 병렬로 연결되는 바이패스 유로(63)가 마련될 수 있으며, 바이패스 유로(63)에는 양 방향의 제동유체의 흐름을 제어하는 시뮬레이터 밸브(54)가 마련될 수 있다. 구체적으로, 바이패스 유로(63)는 제1 리저버 유로(61) 상에서 체크밸브(55)의 전방과 후방을 우회하여 연결하여 마련될 수 있으며, 시뮬레이터 밸브(54)는 평상 시 닫혀있다가 후술하는 전자제어유닛으로부터 전기적 신호를 전달받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Closed Type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.
시뮬레이터 밸브(54)는 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 가하는 경우 개방됨으로써, 시뮬레이션 챔버(51)의 반력 피스톤(52) 후방 측(도면을 기준으로 반력 피스톤의 우측)에 수용된 제동유체가 제1 리저버 유로(61)를 통해 리저버(30)로 전달될 수 있도록 하고, 이로써 제1 마스터 챔버(20a) 내의 제동유체가 시뮬레이션 챔버(51)의 반력 피스톤(52) 전방 측(도면을 기준으로 반력 피스톤의 좌측)으로 전달되어 반력 스프링(53)이 압축되어 운전자에게 페달감을 줄 수 있다.
한편, 운전자의 브레이크 페달(10) 작동에 의해 제1 마스터 피스톤(21a)이 전진하면 제3 유압포트(24c)는 제1 마스터 피스톤(21a) 및 두 개의 실링부재(25a, 25b)에 의해 차단 및 밀봉되므로, 반력 피스톤(52) 후방 측에 수용된 제동유체가 제1 리저버 유로(61)를 통해 제1 마스터 챔버(20a)로 재유입되는 현상을 방지할 수 있다.
시뮬레이션 장치(50)의 작동에 대하여 설명하면, 운전자가 브레이크 페달(10)을 작동하여 답력을 가하면 시뮬레이터 밸브(54)가 개방되고, 제1 마스터 피스톤(21a)이 이동하여 제1 마스터 챔버(20a) 내의 제동유체가 시뮬레이션 챔버(51) 내의 반력 피스톤(52) 전방으로 공급된다. 이에 따라 반력 피스톤(52)이 반력 스프링(53)을 압축하면서 운전자에게 페달감을 제공하게 된다. 이 때, 시뮬레이션 챔버(51) 내의 반력 피스톤(52) 후방에 채워져 있던 제동유체는 시뮬레이터 밸브(54)가 열림으로써 개방된 제1 리저버 유로(61)를 따라 이동하여 리저버(30)로 전달될 수 있다. 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 제1 마스터 챔버(20a) 또는 제1 백업유로(251)로 토출되며, 시뮬레이션 챔버(51) 내의 반력 피스톤(52) 후방은 제1 리저버 유로(61)를 통해 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, 시뮬레이터 밸브(54)는 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)의 검사모드 시 작동하는 검사용 밸브로서의 기능도 함께 수행할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
리저버(30)는 내부에 브레이크 오일 등의 제동유체를 수용하도록 마련되되, 세 개의 리저버 챔버(31, 32, 33)를 구획되어 마련될 수 있다. 인접하는 리저버 챔버(31, 32, 33)들은 격벽에 의해 구분될 수 있다. 일 예로, 제1 리저버 챔버(31)와 제3 리저버 챔버(33)는 제1 격벽으로 구분되고, 제3 리저버 챔버(33)와 제2 리저버 챔버(32)는 제2 격벽으로 구분될 수 있다.
그리고 제1 격벽과 제2 격벽은 일부가 개방되어 제1 내지 제3 리저버 챔버(31, 32, 33)가 서로 연통될 수 있다. 따라서 제1 내지 제3 리저버 챔버(31, 32, 33)의 내부압력은 서로 동일하게 마련될 수 있다. 일 예로, 제1 내지 제3 리저버 챔버(31, 32, 33)의 내부압력은 대기압에 상응하는 압력수준으로 마련될 수 있다.
제1 리저버 챔버(31)는 제1 리저버 유로(61)에 의해 마스터 실린더(20)의 제1 마스터 챔버(20a) 및 시뮬레이션 장치(50)와 연결될 수 있다. 또한 제1 리저버 챔버(31)는 휠 실린더(40) 중 어느 두 개의 휠 실린더와 연결될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 리저버 챔버(31)와 제1 마스터 챔버(20a)의 연결 및 제1 리저버 챔버(31)와 시뮬레이션 장치(30)의 연결은 시뮬레이터 밸브(54)와 시뮬레이터 체크밸브(55)에 의해 제어될 수 있으며, 제1 리저버 챔버(31)와 어느 두 개의 휠 실린더(40)의 연결은 유압 제어유닛(200)에 마련되는 아웃렛 밸브(미도시)에 의해 제어될 수 있다.
제2 리저버 챔버(32)는 제2 리저버 유로(62)에 의해 마스터 실린더(20)의 제2 마스터 챔버(20b)와 연결될 수 있다. 또한, 제2 리저버 챔버(32)는 휠 실린더(40) 중 다른 두 개의 휠 실린더와 연결될 수 있다. 제2 리저버 챔버(32)와 다른 두 개의 휠 실린더(40)의 연결은 유압 제어유닛(200)에 마련되는 아웃렛 밸브(미도시)의해 제어될 수 있다.
제3 리저버 챔버(33)는 도면에는 도시하지 않았으나, 유로에 의해 액압 공급장치(100)와 연결될 수 있다.
이와 같이, 리저버(30)는 액압 공급장치(100)에 연결되는 제3 리저버 챔버(33)와 제1 및 제2 마스터 챔버(20a, 20b)에 연결되는 제1 및 제2 리저버 챔버(31, 32)를 구획하여 마련될 수 있다. 만일, 액압 공급장치(100)에 제동유체를 공급하는 리저버 챔버와 마스터 챔버(20a, 20b)에 제동유체를 공급하는 리저버 챔버가 동일하게 마련된다면, 리저버(30)가 액압 공급장치(100)에 제동유체를 공급하기 어려운 경우 리저버(30)는 마스터 챔버(20a, 20b)에도 제동유체를 안정적으로 공급하지 못하게 된다. 따라서 리저버(30)를 제3 리저버 챔버(33)와 제1 및 제2 리저버 챔버(31, 32)로 구획하여 마련함으로써, 액압 공급장치(100)에 제동유체를 안정적으로 공급하지 못하는 비상 상황에서도 리저버(30)가 제1 및 제2 마스터 챔버(20a, 20b)에 제동유체를 안정적으로 공급할 수 있도록 하여 비상 제동이 이루어지도록 할 수 있다.
마찬가지로, 리저버(30)가 제1 리저버 챔버(31)와 제2 리저버 챔버(32)를 구획하여 마련됨으로써, 제1 마스터 챔버(20a)에 제동유체를 안정적으로 공급하지 못하는 비상 상황에서도 리저버(30)가 제2 마스터 챔버(20b)에 제동유체를 안정적으로 공급할 수 있도록 하여 네 개의 휠 실린더(40) 중 두 개의 휠 실린더(40)에 제동압력을 형성할 수 있다.
액압 공급장치(100)는 휠 실린더(40)로 전달되는 제동유체의 액압을 제공하도록 마련된다. 액압 공급장치(100)는 다양하게 방식 및 구조의 장치로 마련될 수 있다. 일 예로, 모터(미도시)의 구동력으로 움직이는 피스톤(미도시)이 챔버 내의 제동유체를 밀어내어 휠 실린더(40)로 액압을 전달할 수 있다. 또는 액압 공급장치(100)는 모터로 구동되는 펌프나 고압 어큐뮬레이터로 마련될 수도 있다.
구체적으로, 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 가하면 브레이크 페달(10)의 변위가 달라짐에 따라 페달 변위센서(11)에서 전기적 신호가 송출되고, 이 신호에 의해 모터가 동작한다. 그리고 모터와 피스톤 사이에는 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 동력변환부가 마련될 수 있다. 동력 변환부는 웜과 웜기어 및/또는 랙 앤 피니언 기어 등을 포함할 수 있다.
유압 제어유닛(200)은 액압을 공급받아 각각 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제1 유압서킷(201) 및 다른 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제2 유압서킷(202)으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 제1 유압서킷(201)은 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)을 제어하고, 제2 유압서킷(202)은 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)을 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 제1 유압서킷(201) 및 제2 유압서킷(202)에 연결되는 휠의 위치는 다양하게 구성될 수 있다.
유압 제어유닛(200)은 각각의 휠 실린더(40)의 전단에 마련되어 액압을 제어하는 인렛 밸브(미도시)와, 인렛 밸브와 휠 실린더(40) 사이에서 분기되어 리저버(30)와 연결되는 아웃렛 밸브(미도시)를 포함할 수 있다. 또한 액압 공급장치(100)와 제1 유압서킷(201)의 인렛 밸브 전단은 제1 유압유로(101)에 의해 연결될 수 있으며, 액압 공급장치와 제2 유압서킷(202)의 인렛 밸브 전단은 제2 유압유로(102)에 의해 연결될 수 있으며, 제1 및 제2 유압유로(101, 102)를 통해 액압 공급장치(100)에서 발생 및 제공된 제동유체의 액압이 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)로 각각 공급될 수 있다.
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 유압서킷(201, 202)으로 공급하여 휠 실린더(40)의 제동을 구현할 수 있는 제1 및 제2 백업유로(251, 252)를 포함할 수 있다. 마스터 실린더(20)의 액압이 휠 실린더(40)로 직접 전달되는 모드를 폴백 모드(Fallback mode)라 한다.
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. 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, 일반적인 제동 상황에서 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, 장치의 고장 등에 의해서 정상적인 제동 작동이 어려운 상황에서 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 직접 공급될 수 있다.
한편, 도면부호 PS1은 마스터 실린더(20)의 액압을 측정하는 백업유로 압력센서이며, PS2는 유압서킷의 액압을 감지하는 유압유로 압력센서이다.
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 3은 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)의 검사상태를 나타내는 유압회로도로서, 구체적으로, 시뮬레이터 장치(50)의 리크가 존재하는지 여부 또는 마스터 실린더(20) 내에 에어가 존재하는지 여부를 검사하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
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)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 장치(50)의 시뮬레이션 챔버(51) 또는 시뮬레이터 밸브(54)에 리크가 존재하는 경우 마스터 실린더(20)에서 토출되는 액압의 일부가 시뮬레이션 챔버(51) 또는 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 장치(50)에 리크가 존재하는지 또는 마스터 실린더(20)에 에어가 존재하는지 여부를 파악하기 어렵다. 따라서 검사모드에서는 시뮬레이터 밸브(54)를 폐쇄하여 액압 공급장치(100)와 연결되는 유압회로를 폐회로로 구성할 수 있다. 다시 말해, 시뮬레이터 밸브(54)와 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)의 아웃렛밸브를 폐쇄하여 액압 공급장치(100)와 리저버(30)를 연결하는 유로를 차단하여 폐회로를 구성할 수 있다.
브레이크 시스템(1)은 검사모드로 전환 시 시뮬레이터 밸브(54)를 폐쇄함과 동시에, 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.
제2 컷밸브(262)를 닫힌 상태로 제어함으로써 액압 공급장치(100)의 액압이 제2 백업유로(252)를 따라 배출하는 것을 방지할 수 있으며, 시뮬레이터 밸브(54)를 닫힌 상태로 전환함으로써 액압 공급장치(100)로부터 마스터 실린더(20)로 전달되는 액압이 시뮬레이터 장치(50) 및 제1 리저버 유로(61)를 통해 리저버(30)로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
검사모드에서 전자제어유닛은 액압 공급장치(100)를 통해 액압을 발생시킨 후, 백업유로 압력센서(PS1)에 의해 측정된 마스터 실린더(20)의 압력값을 분석하여 시뮬레이션 장치(50)의 리크 존재여부 또는 마스터 실린더(20)의 에어 존재여부를 판단할 수 있다. 일 예로, 백업유로 압력센서(PS1)의 측정 결과, 손실이 없는 경우에는 시뮬레이션 장치(50)의 시뮬레이터 챔버(51) 또는 시뮬레이터 밸브(54)에 리크가 존재하지 않거나 마스터 실린더(20) 내에 에어가 존재하지 않는 것으로 판단하고, 손실이 발생한 경우에는 시뮬레이션 장치(50)에 리크가 존재하거나 마스터 실린더(20) 내에 에어가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 나아가 손실이 발생한 경우 마스터 실린더(20)의 리크가 존재하는 것으로 판단할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1)은 마스터 실린더(20)와 시뮬레이션 장치(50) 및 리저버(30)를 연통하는 제1 리저버 유로(61)를 배치하고, 이에 시뮬레이터 밸브(54)를 마련함으로써, 페달 시뮬레이터의 작동 여부를 제어하는 시뮬레이터 용 밸브와 검사모드 수행 시 액압 흐름을 제어하는 검사밸브를 시뮬레이터 밸브(54) 하나로 통합하여 운용할 수 있으므로, 장치의 구조가 단순화되어 제품의 생산성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 밸브의 수를 절감할 수 있으므로 제품의 제조원가 및 조립공정을 저감할 수 있다.
10: 브레이크 페달 11: 페달 변위센서
20: 마스터 실린더 20a: 제1 마스터 챔버
20b: 제2 마스터 챔버 21a: 제1 마스터 피스톤
21b: 제1 스프링 22a: 제2 마스터 피스톤
22b: 제2 스프링 30: 리저버
40: 휠 실린더 50: 시뮬레이션 장치
51: 시뮬레이션 챔버 52: 반력 피스톤
53: 반력 스프링 54: 시뮬레이터 밸브
55: 체크밸브 61, 62: 리저버 유로
63: 바이패스 유로 100: 액압 공급장치
200: 유압제어유닛

Claims (7)

  1. 제동유체가 저장되는 리저버;
    제1 마스터 챔버와, 제2 마스터 챔버와, 브레이크 페달의 작동에 의해 직접적으로 가압되고 변위에 따라 제1 마스터 챔버에 수용된 제동유체를 가압 및 토출하는 제1 마스터 피스톤과, 상기 제1 마스터 피스톤에 의해 간접적으로 가압되는 변위에 따라 제2 마스터 챔버에 수용된 제동유체를 가압 및 토출하는 제2 마스터 피스톤을 포함하는 마스터 실린더;
    상기 제1 마스터 챔버로부터 토출되는 제동유체가 수용되는 시뮬레이션 챔버를 구비하며, 상기 브레이크 페달에 대한 반력을 제공하는 시뮬레이션 장치;
    상기 제1 마스터 챔버와, 상기 시뮬레이션 챔버와, 상기 리저버를 연통시키는 리저버 유로;
    상기 리저버 유로에 마련되어 상기 리저버로부터 상기 마스터 챔버 및 상기 시뮬레이션 챔버로 향하는 제동유체의 흐름만을 허용하는 시뮬레이터 체크밸브;
    상기 리저버 유로 상에서 상기 시뮬레이터 체크밸브에 대해 병렬로 연결되는 바이패스 유로에 마련되어 양 방향의 제동유체 흐름을 제어하는 시뮬레이터 밸브;
    상기 제1 마스터 챔버와 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제1 유압서킷을 연결하는 제1 백업유로;
    상기 제2 마스터 챔버와 다른 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제2 유압서킷을 연결하는 제2 백업유로;
    상기 제1 마스터 챔버를 상기 제1 백업유로와 연결하는 제1 유압포트;
    상기 제2 마스터 챔버를 상기 제2 백업유로와 연결하는 제2 유압포트; 및
    상기 제1 마스터 챔버를 상기 시뮬레이션 챔버의 후단과 상기 리저버에 연결하도록 상기 리저버 유로와 연결되는 제3 유압포트;를 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 실린더와 복수의 상기 휠 실린더 사이에 마련되어 액압의 흐름을 제어하도록 상기 제1 유압서킷과 상기 제2 유압서킷을 구비하는 유압 제어유닛; 및
    상기 브레이크 페달의 변위에 대응하여 출력되는 전기적 신호에 의해 작동하여 상기 유압 제어유닛에 액압을 제공하는 액압 공급장치;를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 액압 공급장치와 상기 제1 유압서킷을 연결하는 제1 유압유로; 및
    상기 액압 공급장치와 상기 제2 유압서킷을 연결하는 제2 유압유로;를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 백업유로를 선택적으로 개폐하는 제1 컷밸브; 및
    상기 제2 백업유로를 선택적으로 개폐하는 제2 컷밸브;를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 마스터 실린더의 액압을 측정하는 압력센서; 및
    상기 액압 공급장치의 작동 및 밸브들의 개폐를 제어하는 전자제어유닛;을 포함하고,
    상기 전자제어유닛은
    상기 시뮬레이터 밸브 및 상기 제2 컷밸브를 닫은 상태에서 상기 액압 공급장치를 작동하여 상기 제1 마스터 챔버에 압력을 형성하고, 상기 압력센서의 측정값이 기대값보다 작은 경우, 상기 시뮬레이션 장치의 리크가 존재하거나 상기 마스터 실린더 내에 에어가 존재하는 것으로 판단하는 전자식 브레이크 시스템.

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