KR102552999B1

KR102552999B1 - 전자식 브레이크 시스템

Info

Publication number: KR102552999B1
Application number: KR1020160046911A
Authority: KR
Inventors: 전인욱
Original assignee: 에이치엘만도 주식회사
Priority date: 2016-04-18
Filing date: 2016-04-18
Publication date: 2023-07-07
Also published as: CN107444376B; US10377359B2; US20170297544A1; KR20170119137A; CN107444376A; DE102017206508B4; DE102017206508A1

Abstract

본 발명의 전자식 브레이크 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 브레이크 페달의 답력에 따라 각 차륜에 마련된 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 전자식 브레이크 시스템에 있어서, 오일이 저장된 리저버; 각각 두 개의 차륜과 연결된 제1 및 제2 유압포트를 가지며 브레이크 페달의 답력에 의해 유압을 발생시키는 마스터실린더; 상기 마스터실린더와 연결되어 브레이크 페달의 반력을 제공하도록 마련되는 페달시뮬레이터; 상기 페달시뮬레이터의 후단부와 상기 리저버를 연결하는 오일유로에 설치된 시뮬레이션 밸브; 상기 페달시뮬레이터와 시뮬레이션 밸브를 연결하는 오일유로로부터 분기되어 상기 리저버와 연결되는 바이패스유로; 및 상기 바이패스유로에 마련되어 상기 시뮬레이션 밸브의 비정상 작동 시 오일의 흐름을 제공하는 릴리프 밸브;를 포함하는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.

Description

전자식 브레이크 시스템{Electric brake system}

본 발명은 전자식 브레이크 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 브레이크 페달의 답력에 제공하기 위해 마련된 시뮬레이션 밸브의 비정상 작동에 의하더라도 안정적인 제동작동을 수행할 수 있는 전자식 브레이크 시스템에 관한 것이다.

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

브레이크 시스템의 일례로는 제동시 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.

이러한 브레이크 시스템은 제동유압의 흐름을 전자적으로 제어하도록 설계되며, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달변위센서로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 휠 실린더로 압력을 공급하는 압력원을 포함하여 사용되고 있다.

또한, 전자식 브레이크 시스템은 운전자에게 브레이크 답력에 따른 반력을 제공할 수 있는 시뮬레이션장치를 포함한다. 이때, 시뮬레이션장치는 마스터실린더 및 리저버와 연결되며, 시뮬레이션장치와 리저버가 연결되는 오일유로에는 시뮬레이션 밸브가 설치된다.

아울러, 전자식 브레이크 시스템이 비정상적으로 작동하는 경우 마스터실린더에서 토출되는 액압이 휠 실린더로 전달되도록 마스터실린더와 휠 실린더를 연결하는 백업유로를 마련하고, 백업유로에는 오일의 흐름을 제어하는 컷밸브가 설치된다. 즉, 컷밸브는 브레이크 시스템의 정상 작동 시 폐쇄되고, 비정상 작동 시 개방되어 마스터실린더로부터 토출되는 액압이 휠 실린더로 전달되도록 한다. 이때, 상기 시뮬레이션 밸브는 브레이크 시스템이 비정상적으로 작동하는 경우 폐쇄되도록 마련되어 마스터실린더에서 토출되는 액압이 온전히 휠 실린더로 전달되도록 함으로써 안정적인 제동을 수행할 수 있게 된다.

그러나, 브레이크 시스템의 정상적인 작동 시 시뮬레이션 밸브에 문제가 발생하는 경우 예컨대, 급 제동 시 짧은 시간에 높은 압력이 형성되거나, 시뮬레이션 밸브의 고착 또는 시뮬레이션 밸브에 인가되는 전자기력이 부족한 경우 시뮬레이션 밸브가 닫힌 상태로 마련되게 된다. 이에, 브레이크 페달의 답력에 따른 시뮬레이션장치 내의 오일이 시뮬레이션 밸브를 통해 리저버로 전달되지 못하여 브레이크 페달이 움직이지 않아 제동작동을 수행할 수 없게 되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템은 시뮬레이션 밸브가 비정상적으로 작동 시 시뮬레이션장치 내의 오일이 리저버로 흐를 수 있도록 함으로써 안정적인 제동작동을 수행할 수 있도록 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 브레이크 페달의 답력에 따라 각 차륜에 마련된 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 전자식 브레이크 시스템에 있어서, 오일이 저장된 리저버; 각각 두 개의 차륜과 연결된 제1 및 제2 유압포트를 가지며 브레이크 페달의 답력에 의해 유압을 발생시키는 마스터실린더; 상기 마스터실린더와 연결되어 브레이크 페달의 반력을 제공하도록 마련되는 페달시뮬레이터; 상기 페달시뮬레이터의 후단부와 상기 리저버를 연결하는 오일유로에 설치된 시뮬레이션 밸브; 상기 페달시뮬레이터와 시뮬레이션 밸브를 연결하는 오일유로로부터 분기되어 상기 리저버와 연결되는 바이패스유로; 및 상기 바이패스유로에 마련되어 상기 시뮬레이션 밸브의 비정상 작동 시 오일의 흐름을 제공하는 릴리프 밸브;를 포함하는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.

또한, 상기 릴리프 밸브는 상기 시뮬레이션 밸브와 병렬로 마련될 수 있다.

또한, 상기 릴리프 밸브는 상기 페달시뮬레이터의 압력이 일정 압력 이상인 경우 개방될 수 있다.

또한, 상기 페달시뮬레이터와 시뮬레이션 밸브 사이에는 시뮬레이션 체크밸브가 더 구비되되, 브레이크 페달의 답력에 따른 페달시뮬레이터의 후단 압력이 상기 시뮬레이션 밸브를 통해 전달되고, 상기 브레이크 페달의 답력의 해제시 상기 시뮬레이션 체크밸브를 통해 상기 페달시뮬레이터 내에 오일이 흡입되어 저장될 수 있다.

또한, 상기 시뮬레이션 체크밸브는 바이패스유로와 오일유로를 연결하는 연결유로에 마련될 수 있다.

또한, 상기 시뮬레이션 밸브는 평상시 닫혀있다가 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입의 솔레노이드밸브로 마련될 수 있다.

또한, 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달변위센서; 상기 리저버와 연결되어 상기 브레이크 페달을 작동시킬 경우 이를 페달변위센서를 통해 전기적 신호로 출력하여 액압을 발생시키는 압력원; 상기 압력원과 유압유로를 통해 연결되어 상기 압력원으로부터 발생된 액압을 공급받아 휠 실린더로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 제1 및 제2 유압서킷을 갖는 유압제어유닛; 및 액압 정보 및 페달 변위 정보를 기반으로 압력원 및 밸브들을 제어하는 전자제어유닛;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 유압제어유닛은 휠 실린더로 흐르는 액압의 흐름을 제어하는 평시 개방형(NO) 밸브와, 상기 휠 실린더로부터 배출되는 액압의 흐름을 제어하는 평시 폐쇄형(NC) 밸브를 구비할 수 있다.

또한, 전자식 브레이크 시스템이 비정상적으로 작동하는 경우 오일을 직접 휠 실린더로 전달하도록 상기 제1 유압포트와 제1 유압서킷을 연결하는 제1 백업유로와, 제2 유압포트와 제2 유압서킷을 연결하는 제2 백업유로와, 제1 백업유로에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제1 컷밸브 및 제2 백업유로에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제2 컷밸브를 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 컷밸브는 평상시 개방되어 있다가 전자제어유닛에 의해 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입의 솔레노이드밸브로 마련될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템은 페달시뮬레이터와 시뮬레이션 밸브를 연결하는 오일유로로부터 분기되어 상기 리저버와 연결되는 바이패스유로를 마련하고, 이 바이패스유로에 일정압력 이상일 경우 개방되는 릴리프밸브를 마련함으로써, 시뮬레이션 밸브의 오작동 시 브레이크 페달이 움직이지 않는 문제를 해결함은 물론, 안정적인 제동력을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 브레이크 시스템의 고장시 운전자의 답력이 직접 마스터실린더로 전달되도록 하여 차량의 제동을 가능하도록 함으로써 안정적인 제동력을 제공할 수 있다.

본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템을 나타내는 유압 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 시뮬레이션 밸브가 비정상으로 작동하는 상태를 나타내는 유압 회로도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템을 나타내는 유압 회로도이다.

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 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템을 나타내는 유압 회로도이다.

도 1을 참조하면, 전자식 브레이크 시스템(100)은 통상적으로, 액압을 발생시키는 마스터실린더(20)와, 마스터실린더(20)의 상부에 결합되어 오일을 저장하는 리저버(30)와, 브레이크 페달(10)의 답력에 따라 마스터실린더(20)를 가압하는 인풋로드(12)와, 액압이 전달되어 각 차륜(RR, RL, FR, FL)의 제동을 수행하는 휠 실린더(40)와, 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달변위센서(11), 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 반력을 제공하는 시뮬레이션장치(50) 및 상기 시뮬레이션장치(50)에 마련된 시뮬레이션 밸브(54)의 비정상 작동 시 오일의 흐름을 제공하는 릴리프 밸브(56)를 구비한다.

마스터실린더(20)는 적어도 하나의 챔버로 구성되어 액압을 발생시킬 수 있도록 이루어질 수 있으나, 도시되 바에 따르면, 두 개의 챔버(25, 26)를 갖도록 제1 피스톤(21)과 제2 피스톤(22)이 형성되고, 제1 피스톤(21)은 인풋로드(12)와 접촉된다. 상기 마스터실린더(20)가 두 개의 챔버(25, 26)를 갖는 것은 고장시 안전을 확보하기 위함이다. 예컨대, 두 개의 챔버(25, 26) 중 제1 챔버(25)는 차량의 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)에 연결되고, 제 2 챔버(26)는 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)에 연결된다. 또는 이와 달리 두 개의 챔버(25, 26) 중 제1 챔버(25)를 두 개의 전륜(FR, FL)연결하고, 그리고 제2 챔버(26)를 두 개의 후륜(RR, RL)에 연결할 수도 있다. 이와 같이, 두 개의 챔버(25, 26)를 독립적으로 구성하는 것은, 한쪽 챔버의 고장 시에도 차량의 제동이 가능하도록 하기 위함이다. 이러한 마스터실린더(20)에는 제1 및 제2 챔버(25, 26)로부터 액압이 배출되는 제1 및 제2 유압포트(25a, 26a)가 형성된다.

또한, 마스터실린더(20)의 제1 피스톤(21)과 제2 피스톤(22) 사이에는 제1 스프링(23)이 배치되고, 제2 피스톤(22)과 마스터실린더(20)의 끝단 사이에는 제2 스프링(24)이 마련되어 있다. 즉, 제1 스프링(23)과 제2 스프링(24)은 두 챔버에 각각 마련되어 제1 피스톤(21)과 제2 피스톤(22)이 압축됨에 따라 탄성력이 저장된다. 이 탄성력은 제1 피스톤(21)을 미는 힘이 탄성력보다 작아질 때 제1 및 제2 피스톤(21, 22)을 밀어서 원상복귀시킨다.

한편, 마스터실린더(20)의 제1 피스톤(21)을 가압하는 인풋로드(12)는 제1 피스톤(21)과 밀착되게 접촉됨에 따라 마스터실린더(20)와 인풋로드(12) 사이의 갭(gap)이 존재하지 않는다. 즉, 브레이크 페달(10)을 밞으면 페달 무효 스트로크 구간 없이 직접적으로 마스터실린더(20)를 가압하도록 이루어진다.

상기 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 반력을 제공하도록 마련된 시뮬레이션장치(50)는 후술할 제1 백업유로(91)와 연결된다. 도시된 바에 따르면, 시뮬레이션장치(50)는 마스터실린더(20)의 제1 유압포트(25a)에서 유출되는 오일을 저장할 수 있도록 마련된 시뮬레이션 챔버(51)와, 시뮬레이션 챔버(51) 내에 마련된 반력피스톤(52)과, 이를 탄성 지지하는 반력스프링(53)을 구비하는 페달시뮬레이터 및 시뮬레이션 챔버(51)의 후단부에 연결된 시뮬레이션 밸브(54)를 포함한다. 이때, 반력 피스톤(52)과 반력 스프링(53)은 시뮬레이션 챔버(51)로 유입되는 오일에 의해 시뮬레이션 챔버(51) 내에서 일정 범위의 변위를 갖도록 설치된다.

시뮬레이션 밸브(54)는 시뮬레이션 챔버(51)의 후단과 리저버(30)를 연결하는 오일유로(55)에 마련될 수 있다. 즉, 시뮬레이션 챔버(51)의 입구는 마스터실린더(20)와 연결되고, 시뮬레이션 챔버(51)의 후단은 시뮬레이션 밸브(54)와 연결되며, 시뮬레이션 밸브(54)는 리저버(30)와 연결된다. 따라서 반력 피스톤(52)이 복귀하는 경우에도 시뮬레이션 밸브(54)를 통해 리저버(30)의 오일이 유입됨으로써 시뮬레이션 챔버(51)의 내부 전체가 오일로 채워질 수 있다.

이러한 시뮬레이션 밸브(54)는 평소 닫힌 상태를 유지하는 평시 폐쇄형 솔레노이드 밸브로 구성되어 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟는 경우 개방되어 제동오일을 시뮬레이션 챔버(51)에 전달한다.

또한, 페달시뮬레이터와 리저버(30) 사이에는 시뮬레이션 밸브(54)와 병렬로 연결되도록 시뮬레이션 체크밸브(58)가 설치될 수 있다. 이 시뮬레이션 체크밸브(58)는 리저버(30)로부터 오일이 시뮬레이션 챔버(51)로만 흐르도록 이루어진다. 즉, 페달시뮬레이터의 반력피스톤(52)이 반력스프링(53)을 압축하며 시뮬레이션 챔버(51) 내의 오일이 시뮬레이션 밸브(54)를 통해 리저버(30)로 전달된다. 이에, 시뮬레이션 챔버(51) 내에 오일이 채워진 상태이기 때문에 시뮬레이션장치(50)의 작동시 반력피스톤(52)의 마찰이 최소화되어 시뮬레이션장치(50)의 내구성이 향상됨은 물론, 외부로부터의 이물질 유입이 차단된 구조를 갖는다.

아울러, 브레이크 페달(10)의 답력의 해제시 시뮬레이션 체크밸브(58)를 통해 오일이 시뮬레이션 챔버(51)로 공급됨에 따라 페달시뮬레이터 압력의 빠른 리턴이 보장되게 된다.

이러한 시뮬레이션 체크밸브(58)는 페달시뮬레이터와 시뮬레이션 밸브(54) 사이에 마련되는 후술할 바이패스유로(57)와 오일유로(55)를 연결하는 연결유로(59)에 마련된다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 시뮬레이션 밸브(54)의 비정상 작동 시 오일의 흐름을 제공하는 릴리프 밸브(56)를 구비한다. 이 릴리프 밸브(56)는 페달시뮬레이터의 압력이 일정 압력 이상인 경우 개방되도록 이루어진다. 예컨대, 50bar 내지 100bar의 차압이 발생시 개방되도록 마련된다. 상기 릴리프 밸브(56)는 시뮬레이션 밸브(54)와 병렬로 연결되도록 마련된다. 보다 구체적으로, 릴리프 밸브(56)는 오일유로(55)로부터 분기되어 리저버(30)와 연결되는 바이패스유로(57) 상에 마련된다. 바이패스유로(57)는 페달시뮬레이터와 시뮬레이션 밸브(54) 사이의 오일유로(55)로부터 분기된다. 이에, 시뮬레이션 밸브(54)가 정상적으로 작동하는 경우 페달시뮬레이터로부터 발생된 액압은 시뮬레이션 밸브(54)를 통하여 리저버(30)로 전달되고, 시뮬레이션 밸브(54)가 비정상적으로 작동하는 경우 액압이 증가함에 따라 릴리프 밸브(56)가 개방되어 상기 릴리프 밸브(56)를 통해 리저버(30)로 액압이 전달되게 된다.

이러한 릴리프 밸브(56)를 마련한 것은, 시뮬레이션 밸브(54)가 비정상적으로 작동하는 경우 브레이크 페달(10)이 잠기는 것을 방지하기 위한 것으로서, 시뮬레이션 밸브(54)가 비정상 작동 시 릴리프 밸브(56)를 통한 유압의 흐름 상태는 아래에서 다시 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예 따른 전자식 브레이크 시스템(100)은 상기 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달변위센서(11)로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 기계적으로 작동하는 압력원(60)과, 상기 압력원(60)과 유압유로(70)를 통해 연결되어 압력원(60)으로부터 발생된 액압을 공급받아 휠 실린더(40)로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 제1 및 제2 유압서킷(81, 82)을 갖는 유압제어유닛(80)과, 상기 제1 유압포트(25a)와 제1 유압서킷(81)을 연결하는 제1 백업유로(91)에 마련되어 액압의 흐름을 제어하는 제1 컷밸브(93)와, 제2 유압포트(26a)와 제2 유압서킷(82)을 연결하는 제2 백업유로(92)에 마련되어 액압의 흐름을 제어하는 제2 컷밸브(94) 및 액압 정보와 페달 변위 정보를 기반으로 압력원(60)과 밸브들(54, 73, 74, 83, 84, 93, 94)을 제어하는 전자제어유닛(ECU)을 포함한다.

압력원(60)은 리저버(30)와 연결되어 리저버(30)로부터 유입되는 오일을 고압으로 펌핑하여 제동압을 형성하기 위한 적어도 하나 이상의 펌프(61) 및 상기 펌프(61)에 구동력을 제공하기 위한 모터(62)를 구비한다. 이때, 모터(62)는 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 운전자의 제동의지를 페달변위센서(11)로부터 전달받아 구동될 수 있다. 즉, 페달변위센서(11)에 의해 감지된 신호는 전자제어유닛(ECU)에 전달되고, 전자제어유닛(ECU)은 모터(62)를 제어하게 된다.

이러한 압력원(60)으로부터 토출되는 액압은 펌프의 출구측에 마련된 어큐뮬레이터(63)에 임시로 저장된 후 유압유로(70)를 통해 각 유압서킷(81, 82)으로 전달된다. 보다 구체적으로, 유압유로(70)는 유입유로(71, 72)를 통해 각 유압서킷(81, 82)과 연결된다.

유입유로(71, 72)는 제1 유압서킷(81)과 연결된 제1 유입유로(71) 및 제2 유압서킷(82)과 연결된 제2 유입유로(72)로 구성된다. 제1 및 제2 유입유로(71, 72)에는 각각 어큐뮬레이터(63)에 저장된 제동오일을 제어하기 위한 인밸브(73)와 아웃밸브(74)가 마련된다. 즉, 제동오일이 제1 유입유로(71)와 제2 유입유로(72)에 의하여 각 휠 실린더(40)로 전달될 수 있다.

인밸브(73) 및 아웃밸브(74)는 평소 닫힌 상태를 유지하는 노말 클로즈 타입의 솔레노이드밸브로 구성되어, 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟는 경우 인밸브(73)가 개방되어 어큐뮬레이터(63)에 저장된 제동오일이 휠 실린더(40)에 전달되고, 아웃밸브(74)는 폐쇄된 상태로 마련된다.

한편, 미설명된 참조부호 '64'은 유압유로(70) 상에 마련된 디퓨저(diffuser)이고, 참조부호 '75'는 체크밸브이며, 참조부호 'PS'는 압력센서이다. 또한, 미설명된 참조부호 '76'은 제1 유입유로(71)와 제2 유입유로(72)에 각각 마련되어 압력 맥동을 최소화하기 위한 맥동 감쇠 장치이다.

유압제어유닛(80)은 액압을 공급받아 각각 두 개의 차륜을 제어하는 제1 유압서킷(81)과, 제2 유압서킷(82)으로 이루어진다. 도시된 바에 따르면, 제1 유압서킷(81)에 의해 제어되는 차륜은 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)으로 이루어지고, 제2 유압서킷(82)에 의해 제어되는 차륜은 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)으로 이루어질 수 있다. 이러한 각 차륜(FR, FL, RR, RL)에는 휠 실린더(40)가 설치되어 액압을 공급받아 제동이 이루어진다. 즉, 유압제어유닛(80)은 제1 및 제2 유압서킷(81, 82)과 연결되는 유입유로(71, 72)를 통해 압력원(60)으로부터 액압을 전달받고, 각 유압서킷(81, 82)은 액압의 흐름을 제어하도록 복수의 밸브(83, 84)를 구비한다.

도시된 바에 따르면, 복수의 밸브(83, 84)는 휠 실린더(40)의 상류측에 배치되어 액압이 휠 실린더로 전달되는 것을 제어하는 평시 개방형(Normally Open type, 이하 'NO 타입'이라 한다) 솔레노이드밸브(83)와, 휠 실린더(40)의 하류측에 배치되어 휠 실린더(40)에서 액압이 빠져나가는 것을 제어하는 평시 폐쇄형(Normally Cloesd type, 이하 'NC 타입'이라 한다) 솔레노이드밸브(84)로 구별된다. 이러한 솔레노이드밸브(83, 84)의 개폐동작은 통상적으로 사용되는 전자제어유닛(ECU)에 의해 제어될 수 있다.

전자식 브레이크 시스템(100)이 비정상적으로 작동하는 경우 마스터실린더(20)로부터 발생된 오일을 직접 휠 실린더(40)로 공급하도록 제1 및 제2 백업유로(91, 92)가 마련된다. 보다 구체적으로, 제1 백업유로(91)에는 오일의 흐름을 제어하는 제1 컷밸브(93)가 마련되고, 제2 백업유로(92)에는 오일의 흐름을 제어하는 제2 컷밸브(94)가 마련된다. 또한, 제1 백업유로(91)는 제1 유압포트(25a) 및 제1 유압서킷(81)과 연결되고, 제2 백업유로(92)는 제2 유압포트(26a) 및 제2 유압서킷(82)과 연결된다.

상기 제1 및 제2 컷밸브(93, 94)는 정상상태에서는 개방되어 있다가 전자제어유닛(ECU)에서 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal open type)의 솔레노이드밸브로 마련된다.

그러면, 상기와 같이 구성된 전자식 브레이크 시스템이 정상적으로 제동 작동되는 상태에 대해 간략히 설명하기로 한다.

먼저, 운전자에 의한 제동이 시작되면 페달변위센서(11)를 통하여 운전자가 밟는 브레이크 페달(10)의 압력 등의 정보를 통해 운전자의 요구 제동량을 감지할 수 있다. 전자제어유닛(ECU)은 페달변위센서(11)로부터 출력된 전기적 신호를 입력받아 모터(62)를 구동하게 된다. 이에, 리저버(30)와 연결된 펌프(61)는 오일을 공급받아 펌핑 작동에 의해 오일을 토출하여 각 유압서킷(81, 82)의 휠 실린더(40)로 액압을 전달하게 된다. 이때, 마스터실린더(20)의 제1 및 제2 유압포트(25a, 26a)와 연결된 제1 및 제2 백업유로(91, 92)에 설치된 제1 및 제2 컷밸브(93, 94)가 폐쇄되어 마스터실린더(20)에서 생긴 유압이 휠 실린더(40)로 전달되지 않게 된다.

한편, 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 마스터실린더(20)의 가압에 따라 발생된 압력은 마스터실린더(20)와 연결된 페달시뮬레이터로 전달된다. 이때, 시뮬레이션 챔버(51)의 후단과 리저버(30)를 연결하는 오일유로(55)에 설치된 시뮬레이션 밸브(54)가 개방되어 시뮬레이션 밸브(54)를 통해 시뮬레이션 챔버(51) 내에 채워진 오일이 리저버(30)로 전달된다. 또한, 반력 피스톤(52) 및 반력 피스톤(52)을 지지하는 반력 스프링(53) 하중에 상응하는 압력이 시뮬레이션 챔버(51)를 통해 운전자에게 적절한 페달감을 제공하게 된다. 아울러, 브레이크 페달(10)의 답력 해제시 시뮬레이션 체크밸브(58)를 통해 오일이 시뮬레이션 챔버(51) 내로 다시 채워짐으로써 페달시뮬레이터 압력의 빠른 리턴이 보장된다.

다음으로, 본 발명의 일 측면에 따른 전자식 브레이크 시스템에 마련된 시뮬레이션 밸브가 비정상적으로 작동되는 상태에 대해 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 브레이크 페달(10)의 답력에 따라 마스터실린더(20)가 가압되며 발생된 압력은 페달시뮬레이터로 전달되어야 하지만 시뮬레이션 밸브(54)가 개방되지 못하고 닫힌 상태로 마련되는 경우 오일의 흐름이 차단되어 브레이크 페달(10)의 움직임이 차단되게 된다. 이는 제동작동 시 마스터실린더(20)의 각 유압포트(25a, 26a)와 연결된 백업유로(91, 92) 상의 컷밸브(93, 94)가 폐쇄된 상태이기 때문이다. 이에, 브레이크 페달(10)에 답력을 구사할 수 없어 제동작동이 안되는 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 상기 시뮬레이션 밸브(54)가 비정상적으로 작동하여 폐쇄된 상태로 마련되면, 페달시뮬레이터의 후단부와 시뮬레이션 밸브(54)를 연결하는 오일유로(55)로부터 분기된 바이패스유로(57)를 통해 리저버(30)로 오일이 전달된다. 즉, 바이패스유로(57)에 마련된 릴리프 밸브(56)가 개방되어 오일의 흐름을 허용함으로 브레이크 페달(10)이 움직일 수 있게 된다. 이에, 안정적인 제동작동을 수행할 수 있게 된다.

한편, 릴리프 밸브(56)는 일정 압력 이상일 경우 개방되도록 마련되어 시뮬레이션 밸브(54)가 정상적으로 작동하는 경우에는 폐쇄된 상태로 마련된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템을 나타내는 유압 회로도이다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 부재를 가리킨다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(200)은 액압을 발생시키는 마스터실린더(20)와, 마스터실린더(20)의 상부에 결합되어 오일을 저장하는 리저버(30)와, 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달변위센서(11), 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 반력을 제공하는 시뮬레이션장치(50), 상기 시뮬레이션장치(50)에 마련된 시뮬레이션 밸브(54)의 비정상 작동 시 오일의 흐름을 제공하는 릴리프 밸브(56)와, 페달변위센서(11)로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 기계적으로 작동하는 압력원(60')과, 상기 압력원(60')과 유압유로(70')를 통해 연결되어 압력원(60')으로부터 발생된 액압을 공급받아 휠 실린더(40)로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 제1 및 제2 유압서킷(81, 82)을 갖는 유압제어유닛(80)과, 제1 유압포트(25a)와 제1 유압서킷(81)을 연결하는 제1 백업유로(91)에 마련되어 액압의 흐름을 제어하는 제1 컷밸브(93)와, 제2 유압포트(26a)와 제2 유압서킷(82)을 연결하는 제2 백업유로(92)에 마련되어 액압의 흐름을 제어하는 제2 컷밸브(94) 및 액압 정보와 페달 변위 정보를 기반으로 압력원(60')과 밸브들(54, 71', 72', 83, 84, 93, 94)을 제어하는 전자제어유닛(ECU)을 포함한다.

즉, 본 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(200)은 앞선 실시예와 압력원(60')의 구성 및 압력원(60')으로부터 각 유압서킷(81, 82)으로 전달되는 유압회로의 구조에 차이가 있을뿐 나머지 구조는 동일하다.

압력원(60')은 오일을 공급받아 저장되도록 소정 공간이 형성된 액압챔버(61')와, 액압챔버(61') 내에 마련된 유압피스톤(62') 및 유압스프링(63')과, 페달변위센서(11)의 전기적 신호에 의해 회전력을 발생시키는 모터(64') 및 모터(64')의 회전운동을 직선 운동으로 변환하여 유압피스톤(62')을 직선이동시키는 동력변환부(65')를 구비한다. 이때, 액압챔버(61')는 오일을 공급받도록 리저버(30)와 연결된다. 여기서, 페달변위센서(11)에 의해 감지된 신호는 전자제어유닛(ECU)에 전달되고, 전자제어유닛(ECU)은 모터(64')를 제어하게 된다.

동력변환부(65')는 회전력을 직선운동으로 변환하는 장치로서, 일 예로 볼스크류너트 조립체로 구성될 수 있다. 예컨대, 모터(64')의 회전축(미도시)과 일체로 형성된 스크류와, 회전이 제한된 상태로 스크류와 나사결합되어 스크류의 회전에 따라 직선운동하는 볼너트로 구성될 수 있다. 즉, 스크류는 모터(64')의 회전축의 역할과 함께 볼너트를 직선운동시키는 역할을 수행한다. 이때, 유압피스톤(62')은 동력변환부(65')의 볼너트와 연결되어 볼너트의 직선운동에 의해 액압챔버(61')를 가압하고, 유압스프링(63')은 볼너트가 원래의 위치로 복귀시 유압피스톤(62')을 원래의 위치로 복귀시키는 역할을 한다.

이러한 압력원(60')과 유압제어유닛(80)을 연결하는 유압유로(70')에는 직렬로 연결되어 개폐동작에 의해 휠 실린더(40)로 액압의 전달을 제어하는 제1 및 제2 전환밸브(71', 72')가 설치된다. 제1 및 제2 전환밸브(71', 72')는 개폐동작이 전자제어유닛(ECU)에 의하여 제어되며, 두 유압서킷(81, 82)과 연결되어 압력원(60')으로부터 발생된 액압을 직접 휠 실린더(40)로 전달하도록 이루어진다. 즉, 제1 전환밸브(71')는 제1 유압서킷(81)으로 공급되는 액압을 제어하고, 제2 전환밸브(72')는 제2 유압서킷(82)으로 공급되는 액압을 제어하도록 이루어진다.

이러한 제1 및 제2 전환밸브(71', 72')는 정상상태에서는 닫혀있다가 전자제어유닛(ECU)에서 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 NC 타입의 솔레노이드밸브로 마련된다.

상기와 같은 전자식 브레이크 시스템(200)은 정상적인 작동 시 브레이크 페달(10)의 답력에 따라 페달변위센서(11)로부터 전기적 신호를 전달받아 압력원(60')을 통해 휠 실린더(40)로 제동유압을 전달함은 물론, 제1 및 제2 컷밸브(93, 94)가 폐쇄되어 마스터실린더(20)로부터 발생된 오일은 시뮬레이션장치(50)를 통해 반력을 제공하며 시뮬레이션 밸브(54)를 통해 리저버(30)로 유입되게 된다.

한편, 시뮬레이션 밸브(54)가 비정상적으로 작동하는 경우 앞선 실시예와 마찬가지로 바이패스유로(57)에 마련된 릴리프 밸브(56)를 통하여 페달시뮬레이터로부터 발생된 오일이 리저버(30)로 흐르도록 구성됨으로써 브레이크 페달(10)의 움직임을 허용할 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10 : 브레이크 페달 11 : 페달변위센서
20 : 마스터실린더 30 : 리저버
40 : 휠 실린더 50 : 시뮬레이션장치
54 : 시뮬레이션 밸브 55 : 오일유로
56 : 릴리프 밸브 57 : 바이패스유로
60, 60' : 압력원 80 : 유압제어유닛
91 : 제1 백업유로 92 : 제2 백업유로
93 : 제1 컷밸브 94 : 제2 컷밸브
100, 200 : 전자식 브레이크 시스템

Claims

브레이크 페달의 답력에 따라 각 차륜에 마련된 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 전자식 브레이크 시스템에 있어서,
오일이 저장된 리저버;
각각 두 개의 차륜과 연결된 제1 및 제2 유압포트를 가지며 브레이크 페달의 답력에 의해 유압을 발생시키는 마스터실린더;
상기 마스터실린더와 연결되어 브레이크 페달의 반력을 제공하도록 마련되는 페달시뮬레이터;
상기 페달시뮬레이터의 후단부와 상기 리저버를 연결하는 오일유로에 설치된 시뮬레이션 밸브;
상기 페달시뮬레이터와 시뮬레이션 밸브를 연결하는 오일유로로부터 분기되어 상기 리저버와 연결되는 바이패스유로; 및
상기 바이패스유로에 마련되어 상기 시뮬레이션 밸브의 비정상 작동 시 오일의 흐름을 제공하는 릴리프 밸브;를 포함하고,
상기 페달시뮬레이터와 시뮬레이션 밸브 사이에는 시뮬레이션 체크밸브가 더 구비되되,
브레이크 페달의 답력에 따른 페달시뮬레이터의 후단 압력이 상기 시뮬레이션 밸브를 통해 전달되고, 상기 브레이크 페달의 답력의 해제시 상기 시뮬레이션 체크밸브를 통해 상기 페달시뮬레이터 내에 오일이 흡입되어 저장되는 전자식 브레이크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 릴리프 밸브는 상기 시뮬레이션 밸브와 병렬로 마련되는 전자식 브레이크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 릴리프 밸브는 상기 페달시뮬레이터의 압력이 일정 압력 이상인 경우 개방되는 전자식 브레이크 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 시뮬레이션 체크밸브는 바이패스유로와 오일유로를 연결하는 연결유로에 마련되는 전자식 브레이크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 시뮬레이션 밸브는 평상시 닫혀있다가 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입의 솔레노이드밸브로 마련되는 전자식 브레이크 시스템.
제1항에 있어서,
브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달변위센서;
상기 리저버와 연결되어 상기 브레이크 페달을 작동시킬 경우 이를 페달변위센서를 통해 전기적 신호로 출력하여 액압을 발생시키는 압력원;
상기 압력원과 유압유로를 통해 연결되어 상기 압력원으로부터 발생된 액압을 공급받아 휠 실린더로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 제1 및 제2 유압서킷을 갖는 유압제어유닛; 및
액압 정보 및 페달 변위 정보를 기반으로 압력원 및 밸브들을 제어하는 전자제어유닛;을 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
제7항에 있어서,
상기 유압제어유닛은 휠 실린더로 흐르는 액압의 흐름을 제어하는 평시 개방형(NO) 밸브와, 상기 휠 실린더로부터 배출되는 액압의 흐름을 제어하는 평시 폐쇄형(NC) 밸브를 구비하는 전자식 브레이크 시스템.
제1항에 있어서,
전자식 브레이크 시스템이 비정상적으로 작동하는 경우 오일을 직접 휠 실린더로 전달하도록 상기 제1 유압포트와 제1 유압서킷을 연결하는 제1 백업유로와, 제2 유압포트와 제2 유압서킷을 연결하는 제2 백업유로와, 제1 백업유로에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제1 컷밸브 및 제2 백업유로에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제2 컷밸브를 더 구비하는 전자식 브레이크 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제1 및 제2 컷밸브는 평상시 개방되어 있다가 전자제어유닛에 의해 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입의 솔레노이드밸브로 마련되는 전자식 브레이크 시스템.