KR102625044B1 - 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법 - Google Patents

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Abstract

전자식 브레이크 시스템이 개시된다. 본 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템은 가압매체가 저장되는 리저버, 마스터 챔버와 시뮬레이션 챔버를 구비하는 통합형 마스터 실린더, 통합형 마스터 실린더와 리저버를 연통시키는 리저버 유로, 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 유압피스톤의 타측에 마련되어 하나 이상의 휠 실린더와 연결되는 제2 압력챔버를 포함하는 액압 공급장치, 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제1 유압서킷과 다른 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제2 유압서킷을 구비하는 유압 제어유닛, 액압 정보 및 브레이크 페달의 변위 정보에 근거하여 밸브들을 제어하는 전자제어유닛을 포함하여 제공될 수 있다.

Description

전자식 브레이크 시스템 및 작동방법{Electric brake system and Operating method of therof}
본 발명은 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 브레이크 페달의 변위에 대응하는 전기적 신호를 이용하여 제동력을 발생시키는 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법에 관한 것이다.
차량에는 제동을 수행하기 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되며, 운전자 및 승객의 안전을 위해 다양한 방식의 브레이크 시스템이 제안되고 있다.
종래의 브레이크 시스템은 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 기계적으로 연결된 부스터를 이용하여 휠 실린더에 제동에 필요한 액압을 공급하는 방식이 주로 이용되었다. 그러나 차량의 운용 환경에 세밀하게 대응하여 다양한 제동 기능을 구현하고자 하는 시장의 요구가 증대됨에 따라, 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 시스템 및 작동방법이 널리 보급되고 있다.
이와 같은 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법은 정상 작동모드 시 운전자의 브레이크 페달 작동이 전기적 신호로 발생 및 제공되고, 이에 근거하여 액압 공급장치가 전기적으로 작동 및 제어됨으로써 제동에 필요한 액압을 형성하여 휠 실린더로 전달한다. 이와 같이, 이러한 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법은 전기적으로 작동 및 제어되는 바 복잡하면서도 다양한 제동 작용을 구현할 수 있기는 하지만, 전장 부품요소에 기술적 문제점이 발생하는 경우 제동에 필요한 액압이 안정적으로 형성되지 않아 승객의 안전을 위협할 우려가 있다. 따라서 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법은 일 부품요소가 고장나거나 제어 불능의 상태에 해당하는 경우 비정상 작동모드에 돌입하게 되며, 이 때는 운전자의 브레이크 페달 작동이 휠 실린더로 직접 연동되어야 하는 메커니즘이 요구된다. 즉, 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법의 비정상 작동모드에서는 운전자가 브레이크 페달에 답력을 가함에 따라 제동에 필요한 액압을 곧바로 형성하고, 이를 휠 실린더로 직접 전달될 수 있어야 한다.
EP 2 520 473 A1(Honda Motor Co., Ltd.) 2012. 11. 7.
본 실시 예는 마스터 실린더와 시뮬레이션 장치를 하나로 통합하여 부품 수를 절감하고 제품의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있는 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 다양한 운용상황에서도 안정적이고 효과적인 제동을 구현할 수 있는 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 고압의 제동압력을 안정적으로 발생시킬 수 있는 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 성능 및 작동 신뢰성이 향상된 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 제품의 조립성 및 생산성을 향상시킴과 동시에, 제품의 제조원가를 절감할 수 있는 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 가압매체가 저장되는 리저버; 브레이크 페달의 답력에 따른 반력을 운전자에게 제공함과 동시에 내측에 수용된 가압매체를 가압 및 토출하는 마스터 챔버와 시뮬레이션 챔버를 구비하는 통합형 마스터 실린더; 상기 통합형 마스터 실린더와 상기 리저버를 연결하는 리저버 유로; 상기 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; 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제1 유압서킷과 다른 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제2 유압서킷을 구비하는 유압 제어유닛; 및 액압 정보 및 상기 브레이크 페달의 변위 정보에 근거하여 밸브들을 제어하는 전자제어유닛;을 포함하고, 상기 유압 제어유닛은 상기 제1 압력챔버와 연통되는 제1 유압유로와, 상기 제2 압력챔버와 연통되는 제2 유압유로와, 상기 제1 유압유로와 상기 제2 유압유로에 연결되는 제3 유압유로와, 상기 제1 유압유로에서 분기되는 제4 유압유로와, 상기 제2 유압유로에서 분기되는 제5 유압유로와, 상기 제4 유압유로 및 상기 제5 유압유로가 합류하는 제6 유압유로와, 상기 제6 유압유로에서 분기되어 상기 제1 유압서킷과 연결되는 제7 유압유로와, 상기 제6 유압유로에서 분기되어 상기 제2 유압서킷과 연결되는 제8 유압유로와, 상기 제7 유압유로와 상기 제8 유압유로에 연결되는 제9 유압유로를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 유압 제어유닛은 상기 제4 유압유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 제1 밸브와, 상기 제5 유압유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 제2 밸브와, 상기 제3 유압유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 제3 밸브와, 상기 제7 유압유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 제4 밸브와, 상기 제8 유압유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 제5 밸브와, 상기 제9 유압유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 제6 밸브를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제1 밸브는 상기 제1 압력챔버로부터 상기 제6 유압유로로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되고, 상기 제2 밸브는 상기 제2 압력챔버로부터 상기 제6 유압유로로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되고, 상기 제4 밸브는 상기 제7 유압유로로부터 상기 제1 유압서킷으로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되고, 상기 제5 밸브는 상기 제8 유압유로로부터 상기 제2 유압서킷으로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되고, 상기 제3 밸브 및 상기 제6 밸브는 가압매체의 양 방향 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.
상기 시뮬레이션 챔버는 제1 시뮬레이션 챔버와, 제2 시뮬레이션 챔버를 포함하고, 상기 마스터 챔버는 상기 제2 시뮬레이션 챔버보다 직경이 작게 마련되는 제1 마스터 챔버와, 제2 마스터 챔버를 포함하며, 상기 통합형 마스터 실린더는 상기 제1 시뮬레이션 챔버를 가압 가능하게 마련되고 브레이크 페달에 의해 변위 가능하게 마련되는 제1 시뮬레이션 피스톤과, 상기 제2 시뮬레이션 챔버와 상기 제1 마스터 챔버를 가압 가능하게 마련되고 상기 제1 시뮬레이션 피스톤의 변위 또는 상기 제1 시뮬레이션 챔버의 액압에 의해 변위 가능하게 마련되는 제2 시뮬레이션 피스톤과, 상기 제2 마스터 챔버를 가압 가능하게 마련되고 상기 제2 시뮬레이션 피스톤의 변위 또는 상기 제1 마스터 챔버의 액압에 의해 변위 가능하게 마련되는 마스터 피스톤과, 상기 제1 시뮬레이션 피스톤과 상기 제2 시뮬레이션 피스톤 사이에 마련되는 탄성부재와, 상기 제1 시뮬레이션 챔버와 상기 리저버를 연결하는 시뮬레이션 유로와, 상기 시뮬레이션 유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 시뮬레이터 밸브와, 상기 마스터 피스톤을 탄성 지지하는 피스톤 스프링과, 상기 제2시뮬레이션 피스톤을 탄성 지지하는 시뮬레이터 스프링을 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제1 시뮬레이션 챔버와 상기 제1 유압서킷을 연결하는 제1 백업유로; 상기 제2 마스터 챔버와 상기 제2 유압서킷을 연결하는 제2 백업유로; 및 상기 제1 마스터 챔버와 상기 제1 백업유로를 연결하는 보조 백업유로;를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제1 유압서킷은 제1 휠 실린더 및 제2 휠 실린더로 공급되는 가압매체의 흐름을 각각 제어하는 제1 인렛밸브 및 제2 인렛밸브와, 상기 제1 휠 실린더 및 상기 제2 휠 실린더로부터 상기 제1 백업유로로 배출되는 가압매체의 흐름을 각각 제어하는 제1 컷밸브 및 제2 컷밸브를 포함하고, 상기 제2 유압서킷은 제3 휠 실린더 및 제4 휠 실린더로 공급되는 가압매체의 흐름을 각각 제어하는 제3 인렛밸브 및 제4 인렛밸브와, 상기 제3 휠 실린더 및 상기 제4 휠 실린더로부터 상기 제2 백업유로로 배출되는 가압매체의 흐름을 각각 제어하는 제3 컷밸브 및 제4 컷밸브를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 리저버 유로는 상기 리저버와 상기 제2 시뮬레이션 챔버를 연통시키는 제1 리저버 유로와, 상기 리저버와 상기 제1 마스터 챔버를 연통시키는 제2 리저버 유로와, 상기 리저버와 상기 제2 마스터 챔버를 연통시키는 제3 리저버 유로를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제1 리저버 유로는 가압매체의 흐름을 제어하는 리저버 밸브를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제1 압력챔버와 상기 리저버를 연결하는 제1 덤프유로; 상기 제2 압력챔버와 상기 리저버를 연결하는 제2 덤프유로; 상기 제1 덤프 유로에 마련되어 상기 제1 압력챔버로부터 상기 리저버로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하는 제1 덤프 체크밸브; 상기 제2 덤프 유로에 마련되어 상기 제2 압력챔버로부터 상기 리저버로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하는 제2 덤프 체크밸브;를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제1 밸브는 상기 제1 압력챔버로부터 상기 제6 유압유로로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되고, 상기 제2 밸브는 상기 제2 압력챔버로부터 상기 제6 유압유로로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되고, 상기 제4 밸브는 상기 제7 유압유로로부터 상기 제1 유압서킷으로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되고, 상기 제3 밸브와 상기 제5 밸브와 상기 제6 밸브는 가압매체의 양 방향 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.
상기 제1 유압서킷은 제1 휠 실린더 및 제2 휠 실린더를 포함하고, 상기 제2 유압서킷은 제3 휠 실린더 및 제4 휠 실린더를 포함하며, 상기 제3 휠 실린더 및 상기 제4 휠 실린더에 각각 마련되는 제너레이터;를 더 포함하여 제공될 수 있다.
정상 작동모드 시, 상기 제1 컷밸브 및 상기 제2 컷밸브를 폐쇄하여 상기 제1 마스터 챔버를 밀폐시키고, 상기 제3 컷밸브 및 상기 제4 컷밸브를 폐쇄하여 상기 제2 마스터 챔버를 밀폐시키고, 상기 리저버 밸브를 폐쇄하여 상기 제2 시뮬레이션 챔버를 밀폐시키며, 상기 시뮬레이터 밸브는 개방하여 상기 제1 시뮬레이션 챔버와 상기 리저버를 연통시킴으로써, 상기 브레이크 페달의 작동에 의해 상기 제1 시뮬레이션 피스톤이 상기 탄성부재를 압축시키고, 상기 탄성부재의 탄성 복원력이 운전자에게 페달감으로 제공될 수 있다.
상기 정상 작동모드는 상기 액압 공급장치로부터 상기 휠 실린더로 전달하는 액압이 점차적으로 증가함에 따라, 1차적으로 액압을 제공하는 제1 제동모드와, 2차적으로 액압을 제공하는 제2 제동모드와, 3차적으로 액압을 제공하는 제3 제동모드를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제1 제동모드는 상기 유압피스톤의 전진에 의해 상기 제1 압력챔버에 형성된 액압이 상기 제1 유압유로와 상기 제4 유압유로와 상기 제6 유압유로를 순차적으로 거쳐, 상기 제7 유압유로 및 상기 제8 유압유로로 분기되어 상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷으로 각각 제공될 수 있다.
상기 제2 제동모드는 상기 제1 제동모드 이후 상기 유압피스톤의 후진에 의해 상기 제2 압력챔버에 형성된 액압이 상기 제2 유압유로와 상기 제5 유압유로와 상기 제6 유압유로를 순차적으로 거쳐, 상기 제7 유압유로 및 상기 제8 유압유로로 분기되어 상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷으로 각각 제공될 수 있다.
상기 제3 제동모드는 상기 제3 밸브를 개방시키고, 상기 제2 제동모드 이후 상기 유압피스톤의 전진에 의해 상기 제1 압력챔버에 형성된 액압의 일부가 상기 제1 유압유로와 상기 제4 유압유로와 상기 제6 유압유로를 순차적으로 거쳐, 상기 제7 유압유로 및 상기 제8 유압유로로 분기되어 상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷으로 각각 제공되되, 상기 제1 압력챔버에 형성된 액압의 나머지 일부가 상기 제1 유압유로와 상기 제3 유압유로와 상기 제2 유압유로를 순차적으로 거쳐, 상기 제2 압력챔버로 공급될 수 있다.
상기 제1 제동모드의 해제는 상기 제1 컷밸브와 상기 제2 컷밸브 중 적어도 하나를 개방시키고, 상기 제3 컷밸브와 상기 제4 컷밸브 중 적어도 하나를 개방시키고, 상기 시뮬레이터 밸브를 개방시키고, 상기 리저버 밸브는 폐쇄시키고, 상기 유압피스톤의 후진에 의해 상기 제2 압력챔버의 가압매체를 상기 제2 유압유로와 상기 제5 유압유로와 상기 제6 유압유로를 순차적으로 거쳐, 상기 제7 유압유로 및 상기 제8 유압유로로 분기되어 상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷으로 보내고, 상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷의 가압매체는 각각 상기 제1 백업유로 및 상기 제2 백업유로를 거쳐 상기 제1 시뮬레이션 챔버 및 상기 제2 마스터 챔버를 통해 상기 리저버로 회수될 수 있다.
상기 제2 제동모드의 해제는 상기 제1 컷밸브와 상기 제2 컷밸브 중 적어도 하나를 개방시키고, 상기 제3 컷밸브와 상기 제4 컷밸브 중 적어도 하나를 개방시키고, 상기 시뮬레이터 밸브를 개방시키고, 상기 리저버 밸브는 폐쇄시키고, 상기 유압피스톤의 전진에 의해 상기 제1 압력챔버의 가압매체를 상기 제1 유압유로와 상기 제4 유압유로와 상기 제6 유압유로를 순차적으로 거쳐, 상기 제7 유압유로 및 상기 제8 유압유로로 분기되어 상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷으로 보내고, 상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷의 가압매체는 각각 상기 제1 백업유로 및 상기 제2 백업유로를 거쳐 상기 제1 시뮬레이션 챔버 및 상기 제2 마스터 챔버를 통해 상기 리저버로 회수될 수 있다.
상기 제3 제동모드의 해제는 상기 제1 컷밸브와 상기 제2 컷밸브 중 적어도 하나를 개방시키고, 상기 제3 컷밸브와 상기 제4 컷밸브 중 적어도 하나를 개방시키고, 상기 시뮬레이터 밸브를 개방시키고, 상기 리저버 밸브는 폐쇄시키고, 상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷의 가압매체는 각각 상기 제1 백업유로 및 상기 제2 백업유로를 거쳐 상기 제1 리저버 챔버 및 상기 제2 마스터 챔버를 통해 상기 리저버로 회수되며, 상기 유압피스톤의 후진에 의해 상기 제2 압력챔버의 가압매체의 적어도 일부는 상기 제2 유압유로와 상기 제3 유압유로와 상기 제1 유압유로를 순차적으로 거쳐 상기 제1 압력챔버로 공급될 수 있다.
비정상 작동모드 시, 상기 제1 컷밸브 및 상기 제2 컷밸브를 개방하여 상기 제1 시뮬레이션 챔버와 상기 제1 유압서킷을 연통시키고, 상기 제3 컷밸브 및 상기 제4 컷밸브를 개방하여 상기 제2 마스터 챔버와 상기 제2 유압서킷을 연통시키되, 상기 시뮬레이터 밸브를 폐쇄하여 상기 제1 시뮬레이션 챔버와 상기 리저버를 단절시키고, 상기 리저버 밸브를 개방하여 상기 제2시뮬레이션 챔버와 상기 리저버를 연통시키며, 상기 브레이크 페달의 답력에 따라 상기 제1 시뮬레이션 챔버의 가압매체는 상기 제1 백업유로를 통해 상기 제1 유압서킷으로 제공되고, 상기 제1 마스터 챔버의 가압매체는 상기 보조 백업유로를 통해 상기 제1 유압서킷으로 제공되며, 상기 제2 마스터 챔버의 가압매체는 상기 제2 백업유로를 통해 상기 제2 유압서킷으로 제공될 수 있다.
상기 통합형 마스터 실린더의 리크여부를 검사하는 진단모드 시, 상기 제3 컷밸브와 상기 제4 컷밸브와 상기 시뮬레이터 밸브를 폐쇄시키고, 상기 제1 컷밸브와 상기 제2 컷밸브 중 적어도 하나를 개방시키며, 상기 액압 공급장치를 동작하여 발생한 액압을 상기 유압 제어유닛과, 상기 제1 유압서킷과, 상기 제1 백업유로를 거쳐 상기 제1 시뮬레이션 챔버로 제공하고, 상기 유압피스톤의 변위량에 근거하여 발생이 예상되는 가압매체의 액압수치와, 상기 제1 시뮬레이션 챔버 또는 상기 제1 유압서킷에 실제로 제공된 가압매체의 액압수치를 대비하여 검사할 수 있다.
상기 제너레이터에 의한 회생 제동모드 시, 상기 유압피스톤의 전진에 의해 상기 제1 압력챔버에 형성된 액압은 상기 제1 유압유로와 상기 제4 유압유로를 순차적으로 거쳐 상기 제1 유압서킷으로 제공되되, 상기 제5 밸브를 폐쇄시켜 상기 제3 휠 실린더 및 상기 제4 휠 실린더로의 액압 제공은 차단할 수 있다.
본 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법은 부품 수를 절감하고 제품의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다.
본 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법은 차량의 다양한 운용상황에서 안정적이고 효과적인 제동을 구현할 수 있다.
본 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법은 고압의 제동압력을 안정적으로 발생시킬 수 있다.
본 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법은 제품의 성능 및 작동 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법은 부품요소의 고장 또는 가압매체의 누출 시에도 제동압력을 안정적으로 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법은 제품의 조립성 및 생산성을 향상시킴과 동시에, 제품의 제조원가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템을 나타내는 유압회로도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템이 제1 제동모드의 수행하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템이 제2 제동모드를 수행하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템이 제3 제동모드를 수행하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템이 제3 제동모드를 해제하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템이 제2 제동모드를 해제하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템이 제1 제동모드를 해제하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템이 비 정상 시 작동하는 상태(폴백 모드)를 나타내는 유압회로도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템이 검사모드를 수행하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템을 나타내는 유압회로도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템이 회생 제동모드를 수행하는 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 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)을 나타내는 유압회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)은 가압매체가 저장되는 리저버(1100)와, 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 반력을 운전자에게 제공함과 동시에, 내측에 수용된 브레이크 오일 등의 가압매체를 가압 및 토출하는 통합형 마스터 실린더(1200)와, 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달 변위센서(11)에 의해 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 기계적인 작동을 통해 가압매체의 액압을 발생시키는 액압 공급장치(1300)와, 액압 공급장치(1300)에서 제공되는 액압을 제어하는 유압 제어유닛(1400)과, 가압매체의 액압이 전달되어 각 차륜(RR, RL, FR, FL)의 제동을 수행하는 휠 실린더(20)를 구비하는 유압서킷(1510, 1520)과, 액압 공급장치(1300)와 리저버(1100) 사이에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 덤프제어부(1800)와, 통합형 마스터 실린더(1200)와 유압서킷(1510, 1520)을 유압적으로 연결하는 백업유로(1610, 1620, 1630)와, 리저버(1100)와 통합형 마스터 실린더(1200)를 유압적으로 연결하는 리저버 유로(1700)와, 액압 정보 및 페달 변위 정보에 근거하여 액압 공급장치(1300)와 각종 밸브들을 제어하는 전자제어유닛(ECU, 미도시)을 포함한다.
통합형 마스터 실린더(1200)는 시뮬레이션 챔버(1230a, 1240a)와 마스터 챔버(1220a, 1220b)를 구비하여, 운전자가 제동작동을 위해 브레이크 페달(10)에 답력을 가할 경우, 이에 대한 반력을 운전자에게 제공하여 안정적인 페달감을 제공함과 동시에, 내측에 수용된 가압매체를 가압 및 토출하도록 마련된다.
통합형 마스터 실린더(1200)는 운전자에게 페달감을 제공하는 페달 시뮬레이션부와, 후술하는 제2 유압서킷(1520) 측으로 가압매체를 전달하는 마스터 실린더부로 구분될 수 있다. 통합형 마스터 실린더(1200)는 브레이크 페달(10) 측으로부터 페달 시뮬레이션부와, 마스터 실린더부가 순차적으로 마련되되, 하나의 실린더블록(1210) 내에서 동축 상에 배치될 수 있다.
구체적으로, 통합형 마스터 실린더(1200)는 내측에 챔버를 형성하는 실린더블록(1210)과, 브레이크 페달(10)이 연결되는 실린더블록(1210)의 입구 측에 형성되는 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)와, 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)에 마련되고 브레이크 페달(10)과 연결되어 브레이크 페달(10)의 작동에 의해 변위 가능하게 마련되는 제1 시뮬레이션 피스톤(1240)과, 실린더블록(1210) 상에서 상기 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)보다 내측에 형성되는 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)와, 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)에 마련되고 제1 시뮬레이션 피스톤(1240)의 변위 또는 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)에 수용된 가압매체의 액압에 의해 변위 가능하게 마련되는 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)과, 실린더블록(1210) 상에서 상기 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)보다 내측에 형성되며 상기 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)보다 직경이 작게 형성되는 제1 마스터 챔버(1220a) 및 제2 마스터 챔버(1220b)와, 제2 마스터 챔버(1220b)에 마련되고 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)의 변위 또는 제1 마스터 챔버(1220a)에 수용된 가압매체의 액압에 의해 변위 가능하게 마련되는 마스터 피스톤(1220)과, 제1 시뮬레이션 피스톤(1230)과 제2 시뮬레이션 피스톤(1230) 사이에 배치되어 압축 시 발생하는 탄성 복원력을 통해 페달감을 제공하는 탄성부재(1250)와, 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)을 탄성 지지하는 시뮬레이터 스프링(1270a)과, 마스터 피스톤(1220)을 탄성 지지하는 피스톤 스프링(1270b)과, 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)와 리저버(1100)를 연결하는 시뮬레이션 유로(1260)와, 시뮬레이션 유로(1260)에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 시뮬레이터 밸브(1261)를 포함할 수 있다.
제1 시뮬레이션 챔버(1240a)와, 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)와, 제1 마스터 챔버(1220a) 및 제2 마스터 챔버(1220b)는 통합형 마스터 실린더(1200)의 실린더블록(1210) 상에서 브레이크 페달(10) 측(도 1을 기준으로 우측)으로부터 내측(도 1을 기준으로 좌측)으로 순차적으로 형성될 수 있다.
제1 시뮬레이션 피스톤(1240)은 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)에 마련되어 전진 및 후진 이동에 따라 챔버에 수용된 가압매체에 액압을 형성하거나 부압을 형성할 수 있다.
제2 시뮬레이션 피스톤(1230)은 제2 시뮬레이션 챔버(1230a) 및 제1 마스터 챔버(1220a)에 걸쳐서 마련되어 전진 및 후진 이동에 따라 각 챔버에 수용된 가압매체에 액압을 형성하거나 부압을 형성할 수 있다. 구체적으로, 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)은 일단부(제2 시뮬레이션 챔버(1230a) 측 단부)의 직경이 타단부(제1 마스터 챔버(1220a) 측 단부)의 직경보다 크게 형성되어, 일단부가 제2 시뮬레이션 챔버(1230a) 측을 밀폐하고 타단부가 제1 마스터 챔버(1220a) 측을 밀폐하여 각 챔버를 구획할 수 있다. 이에 따라, 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)이 전진 및 후진 이동함에 따라 제2 시뮬레이션 챔버(1230a) 및 제1 마스터 챔버(1220a)에 수용된 가압매체에 동시에 액압을 형성하거나 부압을 형성할 수 있다.
마스터 피스톤(1220)은 제2 마스터 챔버(1220b)에 마련되어 전진 및 후진 이동에 따라 챔버에 수용된 가압매체에 액압을 형성하거나 부압을 형성할 수 있다.
제1 시뮬레이션 챔버(1240a)는 실린더블록(1210)의 입구 측 또는 최외측(도 1을 기준으로 우측)에 형성될 수 있으며, 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)에는 인풋로드(12)를 매개로 브레이크 페달(10)과 연결되는 제1 시뮬레이션 피스톤이 왕복 이동 가능하게 수용될 수 있다.
제1 시뮬레이션 챔버(1240a)는 제1 유압포트(1280a) 및 제2 유압포트(1280b)를 통해 가압매체가 유입 및 토출될 수 있다. 제1 유압포트(1280a)는 후술하는 시뮬레이션 유로(1260)에 연결되어 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)로부터 리저버(1100)로 가압매체가 유입 및 유출될 수 있으며, 제2 유압포트(1280b)는 후술하는 제1 백업유로(1610)와 연결되어 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)로부터 제1 백업유로(1610) 측으로 가압매체가 토출되거나 반대로 제1 백업유로(1610)로부터 제1 시뮬레이션 챔버(1240a) 측으로 가압매체가 유입될 수 있다.
한편 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)는 보조 유압포트(1280h)를 통해 리저버(1100)와 연통이 보조될 수 있다. 보조 유압포트(1280h)에는 보조 리저버 유로(1740)가 연결됨으로써, 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)와 리저버(1100) 사이의 가압매체 흐름을 보조할 수 있으며, 보조 유압포트(1280h)의 전방(도 1을 기준으로 좌측)에는 후술하는 실링부재(1290a)가 마련되어, 보조 리저버 유로(1740)로부터 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)로 가압매체의 공급을 허용하되 반대 방향의 가압매체 흐름은 차단하고, 보조 리저버 유로(1740)의 후방(도 1을 기준으로 우측)에는 후술하는 실링부재(1290b)가 마련되어, 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)로부터 실린더블록(1210) 외측으로 가압매체가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
제1 시뮬레이션 피스톤(1240)은 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)에 수용되어 마련되되, 전진(도 1을 기준으로 좌측 방향)함으로써 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)에 수용된 가압매체를 가압하여 액압을 형성하거나 후술하는 탄성부재(1250)를 가압할 수 있으며, 후진(도 1을 기준으로 우측 방향)함으로써 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)의 내부에 부압을 형성하거나 탄성부재(1250)를 원 위치 및 형태로 복귀시킬 수 있다.
제2 시뮬레이션 챔버(1230a)는 실린더블록(1210) 상에서 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)의 내측(도 1을 기준으로 좌측)에 형성될 수 있으며, 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)에는 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)이 왕복 이동 가능하게 수용될 수 있다.
제2 시뮬레이션 챔버(1230a)는 제3 유압포트(1280c)를 통해 가압매체가 유입 및 토출될 수 있다. 제3 유압포트(1280c)는 후술하는 제1 리저버 유로(1710)에 연결되어 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)에 수용된 가압매체가 리저버(1100) 측으로 토출될 수 있으며, 반대로, 리저버(1100)로부터 가압매체가 유입될 수 있다.
제2 시뮬레이션 피스톤(1230)은 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)에 수용되어 마련되되, 전진함으로써 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)에 수용된 가압매체의 액압을 형성하거나, 후진함으로써 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)에 부압을 형성할 수 있다. 이와 동시에, 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)은 전진 및 후진함에 따라 후술할 제1 마스터 챔버(1220a)에 액압을 형성하거나, 부압을 형성할 수 있다. 실린더블록(1210)의 내벽과 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)의 일단부(제1 시뮬레이션 챔버(1240a)측 단부)의 외주면 사이에는 인접하는 챔버 간에 가압매체의 누출을 방지하도록 적어도 하나의 실링부재(1290c)가 마련될 수 있다.
실린더블록(1210) 상에서 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)가 형성되는 부위에는 내측으로 단차지게 형성되는 단차부가 마련될 수 있으며, 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)의 외주면에는 외측으로 확장 형성되어 단차부에 걸리게 마련되는 확장부가 마련될 수 있다. 구체적으로, 실린더블록(1210)은 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)과 제1 마스터 챔버(1220a) 사이에 내측으로 단차지게 형성되는 단차부가 마련되고, 그에 따라 제1 및 제2 마스터 챔버(1220a, 1220b)는 제1 및 제2 시뮬레이션 챔버(1240a, 1230a)보다 직경이 작게 형성될 수 있다. 또한, 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)의 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)측 단부에는 단차부에 걸리게 마련되는 확장부가 마련되고, 확장부에는 적어도 하나의 실링부재(1290c)가 마련되어 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)와 제1 시뮬레이션 챔버(1240a) 사이를 밀폐함과 동시에, 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)이 전진할 때 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)를 가압할 수 있다. 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)의 제1 마스터 챔버(1220a) 측 단부는 후술할 실링부재(1290d)에 의해 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)와 제1 마스터 챔버(1220a) 사이를 밀폐함과 동시에, 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)이 전진할 때 제1 마스터 챔버(1220a)를 가압할 수 있다.
제1 마스터 챔버(1220a)는 실린더블록(1210) 상에서 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)의 내측(도 1을 기준으로 좌측)에 형성될 수 있으며, 제1 마스터 챔버(1220a)에는 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)이 왕복 이동 가능하게 수용될 수 있다.
제1 마스터 챔버(1220a)는 제4 유압포트(1280d) 및 제5 유압포트(1280e)를 통해 가압매체가 유입 및 토출될 수 있다. 구체적으로 제4 유압포트(1280d)는 후술하는 제2 리저버 유로(1720)에 연결되어 리저버(1100) 측으로 가압매체가 토출되거나, 반대로 리저버(1100)에 수용된 가압매체가 유입될 수 있다. 제5 유압포트(1280e)는 후술하는 보조 백업유로(1630)와 연결되어 제1 마스터 챔버(1220a)로부터 보조 백업유로(1630) 측으로 가압매체가 토출되거나 반대로 보조 백업유로(1630)로부터 제1 마스터 챔버(1220a) 측으로 가압매체가 유입될 수 있다. 한편, 제4 유압포트(1280d)의 전방 및 후방에 한 쌍의 실링부재(1290d)가 마련되어 가압매체의 누출을 방지할 수 있다.
제2 시뮬레이션 피스톤(1230)은 제1 마스터 챔버(1220a)에 수용되어 마련되되, 전진함으로써 제1 마스터 챔버(1220a)에 수용된 가압매체의 액압을 형성하거나, 후진함으로써 제1 마스터 챔버(1220a)에 부압을 형성할 수 있다.
또한, 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)은 제1 마스터 챔버(1220a)와 제4 유압포트(1280d)를 연결하는 컷오프홀(1231)을 구비할 수 있다. 구체적으로, 컷오프홀(1231)은 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)의 내측에 관통 형성되어 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)이 원 위치에 있을 때 제1 마스터 챔버(1220a)와 제4 유압포트(1280d)를 연결하고, 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)이 원 위치에서 벗어나는 경우에는 컷오프홀(1231)과 제4 유압포트(1280d)가 어긋나게 되어 제1 마스터 챔버(1220a)와 제2 리저버 유로(1720)의 연결을 차단하도록 마련될 수 있다. 다시 말해, 제1 마스터 챔버(1220a)와 제2 리저버 유로(1720)를 선택적으로 연결시키도록 마련될 수 있다. 따라서, 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)은 후술할 정상 작동 모드 시에는 제1 마스터 챔버(1220a)와 리저버(1100)를 연결하고, 비정상 작동 모드 시에는 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)이 움직이므로 제1 마스터 챔버(1220a)와 리저버(1100)의 연결을 차단시킬 수 있다.
제1 마스터 챔버(1220a)는 실린더블록(1210) 상에서 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)의 내측(도 1을 기준으로 좌측)에 형성될 수 있으며, 제1 마스터 챔버(1220a)에는 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)이 왕복 이동 가능하게 수용될 수 있다.
제2 마스터 챔버(1220b)는 제6 유압포트(1280f) 및 제7 유압포트(1280g)를 통해 가압매체가 유입 및 토출될 수 있다. 구체적으로 제6 유압포트(1280f)는 후술하는 제3 리저버 유로(1730)에 연결되어 리저버(1100) 측으로 가압매체가 토출되거나, 반대로 리저버(1100)에 수용된 가압매체가 유입될 수 있다. 제7 유압포트(1280g)는 후술하는 제2 백업유로(1620)와 연결되어 제2 마스터 챔버(1220b)로부터 제2 백업유로(1620) 측으로 가압매체가 토출되거나 반대로 제2 백업유로(1620)로부터 제2 마스터 챔버(1220b) 측으로 가압매체가 유입될 수 있다. 한편, 제6 유압포트(1280f)의 전방 및 후방에 한 쌍의 실링부재(1290e)가 마련되어 가압매체의 누출을 방지할 수 있다.
마스터 피스톤(1220)은 제2 마스터 챔버(1220b)에 수용되어 마련되되, 전진함으로써 제2 마스터 챔버(1220b)에 수용된 가압매체의 액압을 형성하거나, 후진함으로써 제2 마스터 챔버(1220b)에 부압을 형성할 수 있다.
또한, 마스터 피스톤(1220)은 정상 모드 시 제2 마스터 챔버(1220b)와 제6 유압포트(1280f)를 연결하는 컷오프홀(1221)을 구비할 수 있다. 구체적으로, 컷오프홀(1221)은 마스터 피스톤(1220)의 내측에 관통 형성되어 마스터 피스톤(1220)이 원 위치에 있을 때 제2 마스터 챔버(1220b)와 제6 유압포트(1280f)를 연결하고, 마스터 피스톤(1220)이 원 위치에서 벗어나는 경우에는 컷오프홀(1221)과 제6 유압포트(1280f)가 어긋나게 되어 제2 마스터 챔버(1220b)와 제3 리저버 유로(1730)의 연결을 차단하도록 마련될 수 있다. 다시 말해, 제2 마스터 챔버(1220b)와 제3 리저버 유로(1730)를 선택적으로 연결시키도록 마련될 수 있다. 따라서, 마스터 피스톤(1220)은 후술할 정상 작동 모드 시 제2 마스터 챔버(1220b)와 리저버(1100)를 연결하고, 비정상 작동 모드 시에는 마스터 피스톤(1220)이 움직이므로 제2 마스터 챔버(1220b)와 리저버(1100)의 연결을 차단시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 통합형 마스터 실린더(1200)는 마스터 챔버(1220a, 1220b)와 시뮬레이션 챔버(1230a, 1240a)를 구비함으로써 부품요소의 고장 시 안전을 확보할 수 있다. 예컨대, 제1 시뮬레이션 챔버(1220a) 및 제1 마스터 챔버(1220a)는 후술하는 제1 백업유로(1610) 및 보조 백업유로(1630)를 통해 우측 전륜(FR), 좌측 전륜(FL), 좌측 후륜(RL) 및 우측 후륜(RR) 중 어느 두 개의 휠 실린더(20)에 연결되고, 제2 마스터 챔버(1220b)는 후술하는 제2 백업유로(1620)를 통해 다른 두 개의 휠 실린더(20)에 연결될 수 있으며, 이에 따라 어느 하나의 챔버에 리크(leak) 등의 문제가 발생한 경우에도 차량의 제동이 가능할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 8을 참조하여 후술하도록 한다.
탄성부재(1250)는 제1 시뮬레이션 피스톤(1240)과 제2 시뮬레이션 피스톤(1230) 사이에 개재되고, 자체의 탄성 복원력에 의해 운전자에게 브레이크 페달(10)의 페달감을 제공하도록 마련된다. 탄성부재(1250)는 압축 및 팽창 가능한 고무 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 브레이크 페달(10)의 작동에 의해 제1 시뮬레이션 피스톤(1240)에 변위가 발생하되, 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)은 원 위치를 유지하게 되면 탄성부재(1250)가 압축되고, 압축된 탄성부재(1250)의 탄성 복원력에 의해 운전자는 안정적이고 익숙한 페달감을 전달받을 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
탄성부재(1250)와 대향하는 제1 시뮬레이션 피스톤(1240)의 후방면(도 1을 기준으로 좌측면)에는 탄성부재(1250)의 원활한 압축 및 변형을 도모하도록 탄성부재(1250)의 형상에 대응되는 형상으로 함몰 형성되는 수용홈이 마련될 수 있다.
시뮬레이터 스프링(1270a)은 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)을 탄성 지지하도록 마련된다. 시뮬레이터 스프링(1270a)은 일단이 마스터 피스톤(1220)에 지지되고, 타단이 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)에 지지됨으로써, 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)을 탄성적으로 지지시킬 수 있다. 제동 작동에 따라 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)이 전진하여 변위가 발생하는 경우 시뮬레이터 스프링(1270a)은 압축되며, 이 후 제동이 해제되면 시뮬레이터 스프링(1270a)이 탄성력에 의해 팽창하면서 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)이 원위치로 복귀할 수 있다.
피스톤 스프링(1270b)은 마스터 피스톤(1220)을 탄성 지지하도록 마련된다. 피스톤 스프링(1270b)은 일단이 실린더 블록에 지지되고, 타단이 마스터 피스톤(1220)에 지지됨으로써, 마스터 피스톤(1220)을 탄성적으로 지지시킬 수 있다. 제동 작동에 따라 마스터 피스톤(1220)이 전진하여 변위가 발생하는 경우 피스톤 스프링(1270b)은 압축되며, 이 후 제동이 해제되면 피스톤 스프링(1270b)이 탄성력에 의해 팽창하면서 마스터 피스톤(1220)이 원위치로 복귀할 수 있다.
시뮬레이션 유로(1260)는 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)와 리저버(1100)를 서로 연통시키도록 마련되며, 시뮬레이션 유로(1260)에는 가압매체의 양 방향 흐름을 제어하는 시뮬레이터 밸브(1261)가 마련될 수 있다. 시뮬레이터 밸브(1261)는 평상 시 폐쇄 상태로 있다가 전자제어유닛으로부터 전기적 신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Closed Type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다. 시뮬레이터 밸브(1261)는 전자식 브레이크 시스템(1000)의 정상 작동모드에서 개방될 수 있다.
통합형 마스터 실린더(1200)에 의한 페달 시뮬레이션 작동에 대해 설명하면, 정상 작동 시 운전자가 브레이크 페달(10)을 작동함과 동시에 후술하는 제1 백업유로(1610) 및 제2 백업유로(1620)에 마련되는 제1 컷밸브(1611), 제2 컷밸브(1612), 제3 컷밸브(1621), 제4 컷밸브(1622)는 폐쇄되며, 제1 리저버 유로(1710)의 리저버 밸브(1711) 역시 폐쇄된다. 반면, 시뮬레이션 유로(1260)에 마련되는 시뮬레이터 밸브(1261)는 개방된다. 브레이크 페달(10)의 작동이 진행됨에 따라 제1 시뮬레이션 피스톤(1240)은 전진하게 되나, 제1 컷밸브(1611) 및 제2 컷밸브(1612)의 폐쇄 동작에 의해 제1 마스터 챔버(1220a)는 밀폐되고, 제3 컷밸브(1613) 및 제4 컷밸브(1614)의 폐쇄동작에 의해 제2 마스터 챔버(1220b)는 밀폐되며, 리저버 밸브(1711)의 폐쇄 동작에 의해 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)도 밀폐됨으로써 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)에 수용된 가압매체의 액압이 시뮬레이션 유로(1260)를 통해 리저버(1100)로 전달되면서 제1 시뮬레이션 피스톤(1240)이 전진하여 변위가 발생한다. 반면, 제2 시뮬레이션 챔버(1230a), 제1 마스터 챔버(1220a) 및 제2 마스터 챔버(1220b)가 밀폐됨에 따라 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)은 변위가 발생하지 못하며, 이에 따라 제1 시뮬레이션 피스톤(1240)의 변위는 탄성부재(1250)를 압축시키게 되고, 탄성부재(1250)의 압축에 의한 탄성 복원력이 운전자에게 페달감으로 제공될 수 있다. 이 후 운전자가 브레이크 페달(10)의 답력을 해제하면 탄성부재(1250)가 탄성 복원력에 의해 원 형태 및 위치로 복귀하게 되고 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)는 시뮬레이션 유로(1260)를 통해 리저버(1100)로부터 가압매체가 공급되거나, 후술할 제1 백업유로(1610)를 통해 제1 유압서킷(1510)으로부터 가압 매체가 공급되어 채워질 수 있다.
이와 같이, 제2 시뮬레이션 챔버(1230a), 제1 마스터 챔버(1220a) 및 제2 마스터 챔버(1220b)의 내부는 항상 가압매체가 채워진 상태이기 때문에 페달 시뮬레이션 작동 시 마스터 피스톤(1220) 및 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)의 마찰이 최소화되어 통합형 마스터 실린더(1200)의 내구성이 향상됨은 물론 외부로부터 이물질의 유입이 차단될 수 있다.
한편, 전자식 브레이크 시스템(1000)이 비 정상적으로 작동하는 경우, 즉 폴백모드의 작동상태에서 통합형 마스터 실린더(1200)의 작동은 도 8을 참조하여 후술하도록 한다.
리저버(1100)는 내측에 가압매체를 수용 및 저장할 수 있다. 리저버(1100)는 통합형 마스터 실린더(1200)와, 후술하는 액압 공급장치(1300)와, 후술하는 유압서킷(1510, 1520) 등 각각의 부품요소와 연결되어 가압매체를 공급하거나 전달받을 수 있다. 도면에는 여러 개의 리저버(1100)가 동일한 도면부호로 도시되어 있으나, 이는 발명에 대한 이해를 돕기 위한 일 예로서, 리저버(1100)는 단일의 부품으로 마련되거나, 별개의 독립된 복수의 부품으로 마련될 수 있다.
리저버 유로(1700)는 통합형 마스터 실린더(1200)와 리저버(1100)를 연결하도록 마련된다.
리저버 유로(1700)는 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)와 리저버(1100)를 연결하는 제1 리저버 유로(1710)와, 제1 마스터 챔버(1220a)와 리저버(1100)를 연결하는 제2 리저버 유로(1720)와, 제2 마스터 챔버(1220b)와 리저버(1100)를 연결하는 제3 리저버 유로(1730)를 포함할 수 있다.
제1 리저버 유로(1710)에는 제1 리저버 유로(1710)를 통해 전달되는 제동유체의 흐름을 제어하는 양 방향 제어밸브로 마련되는 리저버 밸브(1711)가 마련될 수 있다. 리저버 밸브(1711)는 평상 시 개방 상태로 있다가 전자제어유닛으로부터 전기적 신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open Type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다. 리저버 밸브(1711)는 전자식 브레이크 시스템(1000)의 정상 작동모드에서 폐쇄될 수 있다.
액압 공급장치(1300)는 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달 변위센서(11)로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 기계적인 작동을 통해 가압매체의 액압을 발생시키도록 마련된다.
액압 공급장치(1300)는 페달 변위센서(11)의 전기적 신호에 의해 회전력을 발생시키는 모터(미도시)와, 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 액압 제공유닛에 전달하는 동력변환부(미도시)를 포함할 수 있다.
액압 공급장치(1300)는 가압매체가 수용 가능하게 마련되는 실린더블록(1310)과, 실린더블록(1310) 내에 수용되는 유압피스톤(1320)과, 유압피스톤(1320)과 실린더블록(1310) 사이에 마련되어 압력챔버(1330, 1340)를 밀봉하는 실링부재(1350a)와, 동력변환부에서 출력되는 동력을 유압피스톤(1320)으로 전달하는 구동축(1390)을 포함한다.
압력챔버(1330, 1340)는 유압피스톤(1320)의 전방(도 1을 기준으로 유압피스톤(1320)의 좌측 방향)에 위치하는 제1 압력챔버(1330)와, 유압피스톤(1320)의 후방(도 1을 기준으로 유압피스톤(1320)의 우측 방향)에 위치하는 제2 압력챔버(1340)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 압력챔버(1330)는 실린더블록(1310)과 유압피스톤(1320)의 전방면에 의해 구획 마련되어 유압피스톤(1320)의 이동에 따라 체적이 달라지도록 마련되고, 제2 압력챔버(1340)는 실린더블록(1310)과 유압피스톤(1320)의 후방면에 의해 구획 마련되어 유압피스톤(1320)의 이동에 따라 체적이 달라지도록 마련된다.
제1 압력챔버(1330)는 실린더블록(1310)에 형성되는 제1 연통홀(1360a)을 통해 후술하는 제1 유압유로(1401)에 연결되고, 제2 압력챔버(1340)는 실린더블록(1310)에 형성되는 제2 연통홀(1360b)을 통해 후술하는 제2 유압유로(1402)에 연결된다.
실링부재는 유압피스톤(1320)과 실린더블록(1310) 사이에 마련되어 제1 압력챔버(1330)와 제2 압력챔버(1340) 사이를 밀봉하는 피스톤 실링부재(1350a)를 포함한다. 유압피스톤(1320)의 전진 또는 후진에 의해 발생하는 제1 압력챔버(1330) 및 제2 압력챔버(1340)의 액압 또는 부압은 피스톤 실링부재(1350a)에 의해 밀봉되어 누설되지 않고 후술하는 제1 유압유로(1401) 및 제2 유압유로(1402)에 전달될 수 있다.
모터(미도시)는 전자제어유닛(ECU)으로부터 출력되는 전기적 신호에 의해 유압피스톤(1320)의 구동력을 발생시키도록 마련된다. 모터는 스테이터와 로터를 포함하여 마련될 수 있으며, 이를 통해 정방향 또는 역방향으로 회전함으로써 유압피스톤(1320)의 변위를 발생시키는 동력을 제공할 수 있다. 모터의 회전 각속도와 회전각은 모터 제어센서에 의해 정밀하게 제어될 수 있다. 모터는 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
동력변환부(미도시)는 모터의 회전력을 직선운동으로 변환하도록 마련된다. 동력변환부는 일 예로, 웜샤프트(미도시)와 웜휠(미도시)과 구동축(1390)을 포함하는 구조로 마련될 수 있다.
웜샤프트는 모터의 회전축과 일체로 형성될 수 있고, 외주면에 웜이 형성되어 웜휠과 맞물리도록 결합하여 웜휠을 회전시킬 수 있다. 웜휠은 구동축(1390)과 맞물리도록 연결되어 구동축(1390)을 직선 이동 시킬 수 있으며, 구동축(1390)은 유압피스톤(1320)과 연결되는 바, 이를 통해 유압피스톤(1320)이 실린더블록(1310) 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 모터를 구동하여 웜샤프트를 일 방향으로 회전시킨다. 웜샤프트의 회전력은 웜휠을 거쳐 구동축(1390)에 전달되고, 구동축(1390)과 연결된 유압피스톤(1320)이 실린더블록(1310) 내에서 전진하면서 제1 압력챔버(1330)에 액압을 발생시킬 수 있다.
반대로, 브레이크 페달(10)의 답력이 해제되면 전자제어유닛은 모터를 구동하여 웜샤프트를 반대 방향으로 회전시킨다. 따라서 웜휠 역시 반대 방향으로 회전하고 구동축(1390)과 연결된 유압피스톤(1320)이 실린더블록(1310) 내에서 후진하면서 제1 압력챔버(1330)에 부압을 발생시킬 수 있다.
제2 압력챔버(1340)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 모터를 구동하여 웜샤프트를 반대 방향으로 회전시킨다. 웜샤프트의 회전력은 웜휠을 거쳐 구동축(1390)에 전달되고, 구동축(1390)과 연결된 유압피스톤(1320)이 실린더블록(1310) 내에서 후진하면서 제2 압력챔버(1340)에 액압을 발생시킬 수 있다.
반대로, 브레이크 페달(10)의 답력이 해제되면 전자제어유닛은 모터를 일 방향으로 구동하여 웜샤프트를 일 방향으로 회전시킨다. 따라서 웜휠 역시 반대로 회전하고 구동축(1390)과 연결된 유압피스톤(1320)이 실린더블록(1310) 내에서 전진하면서 제2 압력챔버(1340)에 부압을 발생시킬 수 있다.
이처럼 액압 공급장치(1300)는 모터가 구동에 의한 웜샤프트의 회전 방향에 따라 제1 압력챔버(1330) 및 제2 압력챔버(1340)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, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 동력변환부는 모터의 회전운동을 유압피스톤(1320)의 직선운동으로 변환시킬 수 있다면 어느 하나의 구조에 한정되지 않으며, 다양한 구조 및 방식의 장치로 이루어지는 경우에도 동일하게 이해되어야 할 것이다.
액압 공급장치(1300)는 덤프제어부(1800)에 의해 리저버(1100)와 유압적으로 연결될 수 있다. 덤프제어부(1800)는 제2 압력챔버(1340)와 리저버(1100)를 연결하는 제2 덤프유로(1820)와, 제1 압력챔버(1330)와 리저버(1100)를 연결하는 제1 덤프유로(1810)와, 제1 압력챔버(1330)와 리저버(1100)를 보조적으로 연결하는 보조 덤프유로(1830)를 포함할 수 있다.
제2 덤프유로(1820) 및 제1 덤프유로(1810)에는 가압매체의 흐름을 제어하는 제2 덤프 체크밸브(1821) 및 제1 덤프 체크밸브(1811)가 각각 마련될 수 있다. 제2 덤프 체크밸브(1821)는 리저버(1100)로부터 제2 압력챔버(1340)로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하고, 반대 방향의 가압매체 흐름은 차단하도록 마련될 수 있으며, 제1 덤프 체크밸브(1811)는 리저버(1100)로부터 제1 압력챔버(1330)로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하고, 반대 방향의 가압매체 흐름은 차단하도록 마련될 수 있다.
보조 덤프유로(1830)는 보조 유압포트(1830a)를 통해 제1 압력챔버(1330)와 리저버(1100)의 연통을 보조할 수 있다. 구체적으로, 보조 유압포트(1830a)는 보조 덤프유로(1830)와 연결됨으로써, 제1 압력챔버(1330)와 리저버(1100) 사이의 가압매체 흐름을 보조할 수 있으며, 보조 유압포트(1830a)의 전방(도 1을 기준으로 좌측)에는 실링부재(1350b)가 마련되어, 보조 덤프유로(1830)로부터 제1 압력챔버(1330)로 가압매체의 공급을 허용하되 반대방향의 가압매체 흐름은 차단하고, 보조 덤프유로(1830)의 후방(도 1을 기준으로 우측)에는 실링부재(1350c)가 마련되어, 제1 압력챔버(1330)로부터 실린더블록(1310) 외측으로 가압매체가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
유압 제어유닛(1400)은 각각의 휠 실린더(20)로 전달되는 액압을 제어하도록 마련될 수 있으며, 전자제어유닛(ECU)은 액압 정보 및 페달 변위 정보에 근거하여 액압 공급장치(1300)와 각종 밸브들을 제어하도록 마련된다.
유압 제어유닛(1400)은 네 개의 휠 실린더(20) 중, 제1 및 제2 휠 실린더(21, 22)로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 제1 유압서킷(1510)과, 제3 및 제4 휠 실린더(23, 24)로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 제2 유압서킷(1520)을 구비할 수 있으며, 액압 공급장치(1300)로부터 휠 실린더(20)로 전달되는 액압을 제어하도록 다수의 유로 및 밸브를 포함한다.
제1 유압유로(1401)는 제1 압력챔버(1330)와 연통하도록 마련되며, 제3 유압유로(1403) 및 제4 유압유로(1404)로 분기되어 마련될 수 있다. 또한 제2 유압유로(1402)는 제2 압력챔버(1340)와 연통하도록 마련되며, 제3 유압유로(1403) 및 제5 유압유로(1405)로 분기되어 마련될 수 있다. 즉, 제3 유압유로(1403)는 일단부가 제1 유압유로(1401)에 연결되고 타단부가 제2 유압유로(1402)에 연결되어 제1 유압유로(1401) 및 제2 유압유로(1402)를 연결시킨다.
제4 유압유로(1404)에는 가압매체의 흐름을 제어하는 제1 밸브(1411)가 마련될 수 있다. 제1 밸브(1411)는 제1 압력챔버(1330)로부터 제6 유압유로(1406) 측으로 토출되는 방향의 가압매체 흐름만을 허용하고, 반대 방향의 가압매체 흐름은 차단하는 체크밸브로 마련될 수 있다. 즉, 제1 밸브(1411)는 제1 압력챔버(1330)에서 발생한 가압매체의 액압이 제1 유압서킷(1510) 또는 제2 유압서킷(1520) 측으로 전달되는 것은 허용하면서도, 반대방향의 가압매체 흐름이 제4 유압유로(1404)를 거쳐 제1 압력챔버(1330)로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
제5 유압유로(1405)에는 가압매체의 흐름을 제어하는 제2 밸브(1412)가 마련될 수 있다. 제2 밸브(1412)는 제2 압력챔버(1340)로부터 제6 유압유로(1406) 측으로 토출되는 방향의 가압매체 흐름만을 허용하고, 반대 방향의 가압매체 흐름은 차단하는 체크밸브로 마련될 수 있다. 즉, 제2 밸브(1412)는 제2 압력챔버(1340)에서 발생한 가압매체의 액압이 제1 유압서킷(1510) 또는 제2 유압서킷(1520) 측으로 전달되는 것은 허용하면서도, 반대방향의 가압매체 흐름이 제5 유압유로(1405)를 거쳐 제2 압력챔버(1340)로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
제3 유압유로(1403)에는 가압매체의 흐름을 제어하는 제3 밸브(1413)가 마련될 수 있다. 제3 밸브(1413)는 제3 유압유로(1403)를 따라 전달되는 가압매체의 흐름을 제어하는 양 방향 제어밸브로 마련될 수 있다. 제3 밸브(1413)는 평상 시 폐쇄 상태로 있다가 전자제어유닛으로부터 전기적 신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Closed Type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.
제6 유압유로(1406)는 제4 유압유로(1404)와 제5 유압유로(1405)가 합류하여 마련될 수 있으며, 제7 유압유로(1407) 및 제8 유압유로(1408)는 제6 유압유로(1406)로부터 제1 유압서킷(1510) 및 제2 유압서킷(1520)을 향해 각각 분기되어 마련될 수 있다. 또한, 제9 유압유로(1409)는 제7 유압유로(1407)에서 분기되어 제8 유압유로(1408)에 연결될 수 있다.
제7 유압유로(1407) 및 제8 유압유로(1408)에는 가압매체의 흐름을 제어하는 제4 밸브(1414) 및 제5 밸브(1415)가 각각 마련될 수 있다. 제4 밸브(1414)는 제6 유압유로(1406)로부터 제1 유압서킷(201)으로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하고, 반대 방향의 가압매체 흐름은 차단하는 체크밸브로 마련될 수 있다. 즉, 제4 밸브(1414)는 제6 유압유로(1406)로부터 제1 유압서킷(201)으로 액압이 전달되는 것은 허용하면서도, 제1 유압서킷(201)로부터 제6 유압유로(1406) 측으로 액압이 누설되는 것을 방지할 수 있다. 마찬가지로, 제5 밸브(1415)는 제6 유압유로(1406)로부터 제2 유압서킷(1520)으로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하고, 반대 방향의 가압매체 흐름은 차단하는 체크밸브로 마련될 수 있다. 이로써 제5 밸브(1415)는 제6 유압유로(1406)로부터 제2 유압서킷(1520)으로 액압이 전달되는 것은 허용하면서도, 제2 유압서킷(1520)로부터 제6 유압유로(1406) 측으로 액압이 누설되는 것을 방지할 수 있다.
제9 유압유로(1409)는 일단부가 제7 유압유로(1407)에 연결되고 타단부가 제8 유압유로(1408)에 연결되어 제7 유압유로(1407) 및 제8 유압유로(1408)를 연결하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 제9 유압유로(1409)는 일단부가 제7 유압유로(1407)의 제4 밸브(1414)의 후방에 연결되고, 타단부가 제8 유압유로(1408)의 제5 밸브(1415)의 후방에 연결될 수 있다.
또한, 제9 유압유로(1409)에는 가압매체의 흐름을 제어하는 제6 밸브(1416)가 마련될 수 있다. 제6 밸브(1416)는 제9 유압유로(1409)를 따라 전달되는 가압매체의 흐름을 제어하는 양 방향 제어밸브로 마련될 수 있다. 제6 밸브(1416)는 평상 시 폐쇄 상태로 있다가 전자제어유닛으로부터 전기적 신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Closed Type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다. 따라서, 정상 작동 시 전자제어유닛으로부터 전기적 신호를 받아 제6 밸브(1416)를 개방시켜 제9 유압유로(1409)로 가압매체가 유동 가능하고 제1 유압서킷(1510)과 제2 유압서킷(1520)의 가압매체가 서로 전달 가능하며, 그에 따라 제1 유압서킷(1510)과 제2 유압서킷(1520)에 동일하게 가압되도록 조절할 수 있다. 나아가, 제1 유압서킷(1510)과 제2 유압서킷(1520) 중 어느 유압서킷에 리크(leak)가 발생하는 경우 제6 밸브(1416)를 폐쇄시켜 리크가 발생한 유압서킷을 차단할 수 있다.
유압 제어유닛(1400)은 이와 같은 유압유로 및 밸브의 배치에 의해 유압피스톤(1320)의 전진에 따라 제1 압력챔버(1330)에 형성된 액압은 제1 유압유로(1401), 제4 유압유로(1404), 제6 유압유로(1406), 제7 유압유로(1407)를 순차적으로 거쳐 제1 유압서킷(1510)으로 전달될 수 있으며, 제1 유압유로(1401), 제4 유압유로(1404), 제6 유압유로(1406), 제8 유압유로(1408)를 순차적으로 거쳐 제2 유압서킷(1520)으로 전달될 수 있다. 또한, 유압피스톤(1320)의 후진에 따라 제2 압력챔버(1340)에 형성된 액압은 제2 유압유로(1402), 제5 유압유로(1405), 제6 유압유로(1406), 제7 유압유로(1407)를 순차적으로 거쳐 제1 유압서킷(1510)으로 전달될 수 있으며, 제2 유압유로(1402), 제5 유압유로(1405), 제6 유압유로(1406), 제8 유압유로(1408)를 순차적으로 거쳐 제2 유압서킷(1520)으로 전달될 수 있다.
반대로, 유압피스톤(1320)의 후진에 따라 제1 압력챔버(1330)에 형성된 부압은 제1 압력챔버(1330)와 연통되는 리저버(1100)의 가압매체를 회수할 수 있다. 구체적으로, 제1 압력챔버(1330)는 제1 압력챔버(1330)와 리저버(1100)를 연통시키는 제1 덤프유로(1810)를 통해 가압매체를 공급받을 수 있고, 제1 덤프유로(1810)에 마련되는 제1 덤프 체크밸브(1811)는 리저버(1100)로부터 제1 압력챔버(1330)로 가압매체가 흐르는 것을 허용하므로 리저버(1100)의 가압매체를 회수할 수 있다. 또한, 유압피스톤(1320)의 전진에 따라 제2 압력챔버(1340)에 형성된 부압은 제2 압력챔버(1340)와 연통되는 리저버(1100)의 가압매체를 회수할 수 있다. 구체적으로, 제2 압력챔버(1340)는 제2 압력챔버(1340)와 리저버(1100)를 연통시키는 제2 덤프유로(1820)를 통해 가압매체를 공급받을 수 있고, 제2 덤프유로(1820)에 마련되는 제2 덤프 체크밸브(1821)는 리저버(1100)로부터 제2 압력챔버(1340)로 가압매체가 흐르는 것을 허용하므로 리저버(1100)의 가압매체를 회수할 수 있다. 이들 유압유로 및 밸브의 배치에 의한 액압의 전달 및 공급에 대한 상세한 설명은 도 2 내지 도 8을 참조하여 후술하도록 한다.
유압 제어유닛(1400)의 제1 유압서킷(1510)은 네 개의 차륜(RR, RL, FR, FL) 중 두 개의 휠 실린더(20)인 제1 및 제2 휠 실린더(21, 22)의 액압을 제어하고, 제2 유압서킷(1520)은 다른 두 개의 휠 실린더(20)인 제3 및 제4 휠 실린더(23, 24)의 액압을 제어할 수 있다.
제1 유압서킷(1510)은 제7 유압유로(1407)를 통해 액압을 제공받고, 제7 유압유로(1407)는 제1 휠 실린더(21)와 제2 휠 실린더(22)로 연결되는 두 유로로 분기되어 마련될 수 있다. 또한 제2 유압서킷(1520)은 제8 유압유로(1408)를 통해 액압 공급장치(1300)로부터 액압을 제공받고, 제8 유압유로(1408)는 제3 휠 실린더(23)와 제4 휠 실린더(24)로 연결되는 두 유로로 분기되어 마련될 수 있다.
제1 및 제2 유압서킷(1510, 1520)은 제1 내지 제4 휠 실린더(24)로 전달되는 가압매체의 흐름 및 액압을 제어하도록 제1 내지 제4 인렛밸브(1511a, 1511b, 1521a, 1521b)를 각각 구비할 수 있다. 제1 내지 제4 인렛밸브(1511a, 1511b, 1521a, 1521b)들은 제1 내지 제4 휠 실린더(24)의 상류 측에 각각 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(1510, 1520)은 제1 내지 제4 인렛밸브(1511a, 1511b, 1521a, 1521b)들에 대하여 병렬 연결되는 제1 내지 제4 체크밸브(1513a, 1513b, 1523a, 1523b)들을 포함할 수 있다. 체크밸브(1513a, 1513b, 1523a, 1523b)들은 제1 및 제2 유압서킷(1510, 1520) 상에서 제1 내지 제4 인렛밸브(1511a, 1511b, 1521a, 1521b)의 전방과 후방을 연결하는 바이패스 유로에 마련될 수 있으며, 각 휠 실린더(20)로부터 액압 공급장치(1300)로의 가압매체의 흐름만을 허용하고, 액압 공급장치(1300)로부터 휠 실린더(20)로의 가압매체의 흐름은 차단할 수 있다. 제1 내지 제4 체크밸브(1513a, 1513b, 1523a, 1523b)들에 의해 각 휠 실린더(20)에 가해진 가압매체의 액압을 신속하게 빼낼 수 있으며, 제1 내지 제4 인렛밸브(1511a, 1511b, 1521a, 1521b)가 정상적으로 작동하지 않는 경우에도, 휠 실린더(20)에 가해진 가압매체의 액압이 액압 공급장치(1300)로 원활하게 복귀될 수 있다.
제1 백업유로(1610) 및 제2 백업유로(1620)는 제1 내지 제4 휠 실린더(24)로 전달되는 가압매체의 양방향 흐름 및 액압을 제어하도록 제1 내지 제4 컷밸브(1611, 1612, 1621, 1622)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 제1 백업유로(1610)는 분기되어 제1 휠 실린더(21) 및 제2 휠 실린더(22)와 병렬 연결되어 각각 제1 컷밸브(1611) 및 제2 컷밸브(1612)를 구비하고, 제2 백업유로(1620)는 분기되어 제3 휠 실린더(23) 및 제4 휠 실린더(24)와 병렬 연결되어 각각 제3 컷밸브(1621) 및 제4 컷밸브(1622)를 구비할 수 있다.
제1 내지 제4 컷밸브(1611, 1612, 1621, 1622)는 평상 시에는 개방되어 있다가 전자제어유닛에서 전기적 신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.
이로써 정상 제동모드 시 제1 내지 제4 컷밸브(1611, 1612, 1621, 1622)를 폐쇄하는 경우에는 통합형 마스터 실린더(1200)의 가압매체가 휠 실린더(20)로 직접 전달되는 것을 방지함과 동시에, 액압 공급장치(1300)에서 제공되는 액압이 유압 제어유닛(1400)을 통해 휠 실린더(20)로 공급되어 제동할 수 있다. 반면, 정상 제동모드 해제 시 제1 내지 제4 컷밸브(1611, 1612, 1621, 1622) 중 적어도 일부를 개방하여 제1 백업유로(1610) 및 제2 백업유로(1620)를 거쳐 통합형 마스터 실린더(1200)를 통해 리저버(1100)로 가압매체를 전달하여 제동을 해제할 수 있다. 또한, 비정상 제동모드 시 제1 내지 제4 컷밸브(1611, 1612, 1621, 1622)를 개방하여 통합형 마스터 실린더(1200)에서 가압된 가압매체가 백업유로(1610, 1620, 1630)를 통해 휠 실린더(40)로 직접 공급되어 제동을 구현할 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)은 장치의 고장 등에 의해 정상적인 작동이 불가능한 경우, 통합형 마스터 실린더(1200)로부터 토출되는 가압매체를 직접 휠 실린더(20)로 공급하여 제동을 구현할 수 있는 제1 및 제2 백업유로, 보조 백업유로(1610, 1620, 1630)를 포함할 수 있다. 통합형 마스터 실린더(1200)의 액압이 휠 실린더(20)로 직접 전달되는 모드를 비정상 작동모드, 다시 말해 폴백 모드(Fallback mode)라 한다.
제1 백업유로(1610)는 통합형 마스터 실린더(1200)의 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)와 제1 유압서킷(1510)을 연결하도록 마련되고, 제2 백업유로(1620)는 통합형 마스터 실린더(1200)의 제2 마스터 챔버(1220b)와 제2 유압서킷(1520)을 연결하도록 마련되고, 보조 백업유로(1630)는 통합형 마스터 실린더(1200)의 제1 마스터 챔버(1220a)와 제1 유압서킷(1510)을 연결하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 제1 백업유로(1610)는 일단이 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)에 연결되고, 타단이 제1 유압서킷(1510) 상에서 제1 인렛밸브(1511a) 및 제2 인렛밸브(1511b)의 하류 측에 연결될 수 있으며, 제2 백업유로(1620)는 일단이 제2 마스터 챔버(1220b)에 연결되고, 타단이 제2 유압서킷(1520) 상에서 제3 인렛밸브(1521a) 및 제4 인렛밸브(1521b)의 하류 측에 연결될 수 있다. 또한, 보조 백업유로(1630)는 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)와 제1 유압서킷(1510)을 연결하되, 제1 백업유로(1610)에 연결되어 합류될 수 있다.
보조 백업유로(1630)는 보조 백업유로(1630)를 통과하는 가압매체의 유속을 느리게 하는 오리피스(1631,Orifice)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 후술할 진단모드 시 제1 유압서킷(1510)에서 통합형 마스터 실린더(1200)로 전달되는 가압매체가 제1 마스터 챔버(1220a)보다 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)로 먼저 채워질 수 있으며, 자세한 내용은 후술한다.
이로써 비정상 작동모드 시 제1 내지 제4 컷밸브(1611, 1612, 1621, 1622)를 개방하여 통합형 마스터 실린더(1200)에서 가압된 가압매체가 제1 및 제2 백업유로, 보조 백업유로(1610, 1620, 1630)를 통해 휠 실린더(20)로 직접 공급되어 제동을 구현할 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)은 제1 유압서킷(1510) 및 제2 유압서킷(1520) 중 적어도 어느 하나의 액압을 감지하는 압력센서(PS)를 포함할 수 있다. 도면에서는 압력센서(PS)가 제1 유압서킷(1510) 측에 마련되는 것으로 도시되어 있으나, 당해 위치 및 수에 한정되는 것은 아니며, 유압서킷 및 통합형 마스터 실린더(1200)의 액압을 감지할 수 있다면 다양한 위치에 다양한 수로 마련되는 경우를 포함한다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)의 작동방법에 대해 설명한다.
본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)의 작동은 각종 장치 및 밸브 고장이나 이상 없이 정상적으로 작동하는 정상 작동모드와, 각종 장치 및 밸브에 고장이나 이상이 발생하여 비 정상적으로 작동하는 비 정상 작동모드(폴백모드)를 포함할 수 있다.
먼저 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)의 작동방법 중 정상 작동모드에 대해 설명한다.
본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)의 정상 작동모드는 액압 공급장치(1300)로부터 휠 실린더(20)로 전달되는 액압이 증가함에 따라, 제1 제동모드, 제2 제동모드 및 제3 제동모드로 구분하여 작동할 수 있다. 구체적으로, 제1 제동모드는 액압 공급장치(1300)에 의한 액압을 휠 실린더로 1차적으로 제공하고, 제2 제동모드는 액압 공급장치(1300)에 의한 액압을 휠 실린더로 2차적으로 제공하여 제1 제동모드보다 고압의 제동압력을 전달하며, 제3 제동모드는 액압 공급장치(1300)에 의한 액압을 휠 실린더로 3차적으로 제공하여 가장 고압의 제동압력을 전달할 수 있다.
제1 내지 제3 제동모드는 액압 공급장치(1300) 및 유압 제어유닛(1200)의 동작을 달리함으로써 변경할 수 있다. 액압 공급장치(1300)는 제1 내지 제3 제동모드를 활용함으로써 고사양의 모터(미도시) 없이도 충분히 높은 액압을 제공할 수 있으며, 나아가 모터에 가해지는 불필요한 부하를 방지할 수 있다. 이로써, 브레이크 시스템의 원가와 무게를 저감하면서도 안정적인 제동력을 확보할 수 있으며, 장치의 내구성 및 작동 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)이 제1 제동모드를 수행하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 2를 참조하면, 제동 초기에 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟으면 모터(미도시)가 일 방향으로 회전하도록 동작하고, 모터의 회전력이 동력변환부에 의해 액압 공급장치(1300)로 전달되며, 액압 공급장치(1300)의 유압피스톤(1320)이 전진하면서 제1 압력챔버(1330)에 액압을 발생시킨다. 제1 압력챔버(1330)로부터 토출되는 액압은 유압 제어유닛(1400)과 제1 유압서킷(1510)과 제2 유압서킷(1520)을 거쳐 각각의 휠 실린더(20)로 전달되어 제동력을 발생시킨다.
구체적으로, 제1 압력챔버(1330)에 형성된 액압은 제1 유압유로(1401), 제4 유압유로(1404), 제6 유압유로(1406), 제7 유압유로(1407)를 순차적으로 통과하여 제1 유압서킷(1510)에 마련되는 제1 및 제2 휠 실린더(21, 22)에 1차적으로 전달된다. 이 때, 제1 유압서킷(1510)에 마련되는 제1 인렛밸브(1511a) 및 제2 인렛밸브(1511b)는 개방 상태를 유지할 수 있다.
또한, 제1 압력챔버(1330)에 형성된 가압매체의 액압은 제1 유압유로(1401), 제4 유압유로(1404), 제6 유압유로(1406), 제8 유압유로(1408)를 순차적으로 통과하여 제2 유압서킷(1520)에 마련되는 휠 실린더(20)에 1차적으로 전달된다. 이 때, 제2 유압서킷(1520)에 마련되는 제3 인렛밸브(1521a) 및 제4 인렛밸브(1521b)는 개방 상태를 유지할 수 있다.
또한, 제3 유압유로(1403)에 마련되는 제3 밸브(1413)는 폐쇄 상태로 유지되어 제1 압력챔버(1330)에 형성된 가압매체의 액압이 제2 압력챔버(1340) 측으로 향하는 흐름을 차단하는 바, 제1 유압유로(1401)를 통과하는 가압매체의 액압이 모두 제1 유압서킷(1510) 및 제2 유압서킷(1520)으로 전달될 수 있다.
제1 제동모드 시, 제1 압력챔버(1330)에 연결되는 제1 덤프유로(1810)에 마련되는 제1 덤프 체크밸브(1811)는 리저버(1100)로부터 제1 압력챔버(1330)로 향하는 가압매체의 흐름을 허용하되, 제1 압력챔버(1330)로부터 리저버(1100)로 향하는 가압매체의 흐름을 차단하는 바, 유압피스톤(1320)의 전진에 의해 제1 압력챔버(1330)에 형성되는 가압매체의 액압은 제1 유압유로(1401)로 모두 전달되어 신속한 제동을 구현할 수 있다.
액압 공급장치(1300)에 의해 휠 실린더(20)의 제동을 구현하는 제1 제동모드에서는 제1 백업유로(1610)에 마련되는 제1 컷밸브(1611) 및 제2 컷밸브(1612)와, 제2 백업유로(1620)에 마련되는 제3 컷밸브(1621) 및 제4 컷밸브(1622)가 폐쇄 전환되는 바, 통합형 마스터 실린더(1200)에서 토출되는 가압매체가 휠 실린더(20) 측으로 전달되는 것이 방지된다. 또한, 시뮬레이션 유로(1260)에 마련되는 시뮬레이터 밸브(1261)는 개방되어 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)와 리저버(1100)는 연통될 수 있다.
구체적으로, 브레이크 페달(10)에 답력을 가하게 되면 제1 컷밸브(1611), 제2 컷밸브(1612), 제3 컷밸브(1621), 제4 컷밸브(1622) 및 리저버 밸브(1711)가 폐쇄되므로 제2 시뮬레이션 챔버(1230a), 제1 마스터 챔버(1220a) 및 제2 마스터 챔버(1220b)가 밀폐된다. 따라서 브레이크 페달(10)에 답력을 가하더라도 제2 시뮬레이션 피스톤(1230) 및 마스터 피스톤(1220)은 변위가 발생하지 않는다. 반면, 시뮬레이터 밸브(1261)는 개방되어 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)와 리저버(1100)는 연통되므로, 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)에 수용된 가압매체는 시뮬레이션 유로(1260)를 통해 리저버(1100)로 공급되며, 브레이크 페달의 답력에 의해 제1 시뮬레이션 피스톤(1240)이 원활하게 전진하여 변위가 발생한다. 이처럼 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)이 고정된 상태에서 제1 시뮬레이션 피스톤(1240)이 전진함에 따라 제1 시뮬레이션 피스톤(1240)과 제2 시뮬레이션 피스톤(1230) 사이에 배치되는 탄성부재(1250)는 압축되고, 압축된 탄성부재(1250)의 탄성 복원력에 의해 브레이크 페달의 답력에 상응하는 반력이 작용함으로써 운전자에게 안정적이면서도 적절한 페달감을 제공하게 된다.
본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)은 제1 제동모드보다 고압의 제동압력이 제공되어야 하는 경우 제1 제동모드에서 도 3에 도시된 제2 제동모드로 전환할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)이 제2 제동모드를 수행하는 상태를 나타내는 유압회로도로서, 도 4를 참조하면 전자제어유닛은 페달 변위센서(11)가 감지한 브레이크 페달(10)의 변위 또는 작동속도가 기 설정된 제1 변위수준보다 높거나, 유로 압력센서에 의해 감지한 액압이 기 설정된 제1 압력수준보다 높은 경우, 보다 고압의 제동압력을 요구하는 것으로 판단하여 제1 제동모드에서 제2 제동모드로 전환할 수 있다.
제1 제동모드에서 제2 제동모드로 전환하게 되면, 모터가 타 방향으로 회전하도록 동작하고, 모터의 회전력이 동력변환부에 의해 액압 공급장치(1300)로 전달되어 유압피스톤(1320)이 후진함으로써 제2 압력챔버(1340)에 액압을 발생시킨다. 제2 압력챔버(1340)로부터 토출되는 액압은 유압 제어유닛(1400)과 제1 유압서킷(1510)과 제2 유압서킷(1520)을 거쳐 각각의 휠 실린더(20)로 전달되어 제동력을 발생시킨다.
구체적으로, 제2 압력챔버(1340)에 형성된 액압은 제2 유압유로(1402), 제5 유압유로(1405), 제6 유압유로(1406), 제7 유압유로(1407)를 순차적으로 통과하여 제1 유압서킷(1510)에 마련되는 제1 및 제2 휠 실린더(21, 22)에 2차적으로 전달된다. 이 때, 제1 유압서킷(1510)에 마련되는 제1 인렛밸브(1511a) 및 제2 인렛밸브(1511b)는 개방 상태를 유지할 수 있다.
또한, 제2 압력챔버(1340)에 형성된 액압은 제2 유압유로(1402), 제5 유압유로(1405), 제6 유압유로(1406), 제8 유압유로(1408)를 순차적으로 통과하여 제2 유압서킷(1520)에 마련되는 제3 및 제4 휠 실린더(23, 24)에 2차적으로 전달된다. 이 때, 제2 유압서킷(1520)에 마련되는 제3 인렛밸브(1521a) 및 제4 인렛밸브(1521b)는 개방 상태를 유지할 수 있다.
또한, 제3 유압유로(1403)에 마련되는 제3 밸브(1413)는 폐쇄 상태로 유지되어 제2 압력챔버(1340)에 형성된 가압매체의 액압이 제1 압력챔버(1330) 측으로 향하는 흐름을 차단하는 바, 제2 유압유로(1402)를 통과하는 가압매체의 액압이 모두 제1 유압서킷(1510) 및 제2 유압서킷(1520)으로 전달될 수 있다.
제2 제동모드 시, 제2 압력챔버(1340)에 연결되는 제2 덤프유로(1820)에 마련되는 제2 덤프 체크밸브(1821)는 리저버(1100)로부터 제2 압력챔버(1340)로 향하는 가압매체의 흐름을 허용하되, 제2 압력챔버(1340)로부터 리저버(1100)로 향하는 가압매체의 흐름을 차단하는 바, 유압피스톤(1320)의 후진에 의해 제2 압력챔버(1340)에 형성되는 가압매체의 액압은 제2 유압유로(1402)로 모두 전달되어 신속한 제동을 구현할 수 있다.
제2 제동모드에서 통합형 마스터 실린더(1200)의 작동은 앞서 설명한 제1 제동모드에서의 통합형 마스터 실린더(1200)의 작동과 동일하며 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.
본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)은 제2 제동모드보다 고압의 제동압력이 제공되어야 하는 경우 제2 제동모드에서 도 4에 도시된 제3 제동모드로 전환할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템이 제3 제동모드를 수행하는 상태를 나타내는 유압회로도로서, 도 4를 참조하면 전자제어유닛은 페달 변위센서(11)가 감지한 브레이크 페달(10)의 변위가 기 설정된 제2 변위수준보다 높거나, 유로 압력센서에 의해 감지한 액압이 기 설정된 제2 압력수준보다 높은 경우, 보다 고압의 제동압력을 요구하는 것으로 판단하여 제2 제동모드에서 제3 제동모드로 전환할 수 있다.
제2 제동모드에서 제3 제동모드로 전환하게 되면, 모터(미도시)가 다시 일 방향으로 회전하도록 동작하고, 모터의 회전력이 동력변환부에 의해 액압 공급장치(1300)로 전달되어 유압피스톤(1320)이 전진함으로써 제1 압력챔버(1330)에 액압을 발생시킨다. 제1 압력챔버(1330)로부터 토출되는 액압은 유압 제어유닛(1400)과 제1 유압서킷(1510)과 제2 유압서킷(1520)을 거쳐 각각의 휠 실린더(20)로 전달되어 제동력을 발생시킨다.
구체적으로, 제1 압력챔버(1330)에 형성된 액압은 제1 유압유로(1401), 제4 유압유로(1404), 제6 유압유로(1406), 제7 유압유로(1407)를 순차적으로 통과하여 제1 유압서킷(1510)에 마련되는 제1 및 제2 휠 실린더(21, 22)에 3차적으로 전달된다. 이 때, 제1 유압서킷(1510)에 마련되는 제1 인렛밸브(1511a) 및 제2 인렛밸브(1511b)는 개방 상태를 유지할 수 있다.
또한, 제1 압력챔버(1330)에 형성된 액압은 제1 유압유로(1401), 제4 유압유로(1404), 제6 유압유로(1406), 제8 유압유로(1408)를 순차적으로 통과하여 제2 유압서킷(202)에 마련되는 제3 및 제4 휠 실린더(23, 24)에 3차적으로 전달된다. 이 때, 제2 유압서킷(1520)에 마련되는 제3 인렛밸브(1521a) 및 제4 인렛밸브(1521b)는 개방 상태로 유지할 수 있다.
한편, 고압의 액압이 제공되는 상태이므로 유압피스톤(1320)이 전진할수록 제1 압력챔버(1330) 내의 액압이 유압피스톤(1320)을 후진시키려는 힘 역시 증가하게 되어 모터(미도시)에 가해지는 부하가 급격히 증가하게 된다. 이에 제3 제동모드에서는 제3 밸브(1413)를 개방 작동하여, 제3 유압유로(1403)를 통한 가압매체 흐름을 허용할 수 있다. 다시 말해, 제1 압력챔버(1330)에 형성된 액압의 일부가 제1 유압유로(1401), 제3 유압유로(1403), 제2 유압유로(1402)를 순차적으로 통과하여 제2 압력챔버(1340)로 공급될 수 있으며, 이를 통해 제1 압력챔버(1330)와 제2 압력챔버(1340)가 서로 연통되어 액압을 동기화시킴으로써 모터에 가해지는 부하를 저감하고 장치의 내구성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이 때, 제2 덤프 체크밸브(1821)는 제2 압력챔버(1340)로부터 리저버로 향하는 가압매체의 흐름을 차단함으로써, 유압피스톤(114)의 전진에 의해 제2 압력챔버(1340)에 부압이 안정적으로 형성될 수 있도록 하고, 제1 압력챔버(1330)에 형성된 액압의 일부가 제2 압력챔버(1340)로 신속하고 원활하게 유입되도록 한다.
제3 제동모드에서 통합형 마스터 실린더(1200)의 작동은 앞서 설명한 제1 제동모드에서의 통합형 마스터 실린더(1200)의 작동과 동일하므로, 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)의 정상 작동모드에서 제동을 해제하는 작동방법에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)의 유압피스톤(1320)이 후진하면서 제3 제동모드를 해제하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 5를 참조하면, 브레이크 페달(10)에 가해진 답력이 해제되면 모터(미도시)가 타 방향으로 회전력을 발생하여 동력변환부로 전달하고, 동력변환부는 유압피스톤(1320)을 후진시킨다. 이로써, 제1 압력챔버(1330)의 액압을 해소함과 동시에, 제2 압력챔버(1340)에 액압을 발생시킬 수 있으며, 제2 압력챔버(1340)에서 토출되는 가압매체는 유압 제어유닛(1400)을 거쳐 제1 및 제2 유압서킷(1510, 1520)으로 전달될 수 있다. 이와 동시에, 제1 컷밸브(1611) 또는 제2 컷밸브(1612)는 개방 작동하고, 제3 컷밸브(1613) 또는 제4 컷밸브(1614)가 개방 작동하여, 제1 및 제2 유압서킷(1510, 1520)의 가압매체와 제1 내지 제4 휠 실린더(21, 22, 23, 24)의 가압매체는 제1 및 제2 백업유로, 보조 백업유로(1610, 1620, 1630)를 거쳐 통합형 마스터실린더(1200)를 통해 리저버(1100)로 전달될 수 있다.
구체적으로, 제3 제동모드에 의하여 제1 압력챔버(1330)에 발생된 액압은 유압피스톤의 후진에 따라 해소되고, 제2 압력챔버(1340)에 액압이 발생된다. 제2 압력챔버(1340)에서 토출되는 가압매체는 제2 유압유로(1402), 제5 유압유로(1405), 제6 유압유로(1406), 제7 유압유로(1407)를 순차적으로 거쳐 제1 유압서킷(1510)으로 전달된다. 제2 압력챔버(1340)에서 제1 유압서킷(1510)으로 전달된 액압과, 제1 유압서킷(1510)에 마련되는 제1 및 제2 휠 실린더(21, 22)의 액압은 제1 컷밸브(1611)와 제2 컷밸브(1612) 중 적어도 하나가 개방 작동함에 따라 제1 백업유로(1610) 및 보조 백업유로(1630)와, 제1 시뮬레이션 챔버(1240a) 및 제1 마스터 챔버(1220a)를 순차적으로 통과하여 각 챔버와 연결되는 시뮬레이션 유로(1260) 및 제2 리저버 유로(1720)를 거쳐 리저버(1100)로 회수된다. 이 때, 시뮬레이터 밸브(1261)는 개방되어 시뮬레이션 유로(1260) 상의 가압매체 흐름을 허용하며, 리저버 밸브(1711)는 폐쇄되어 제1 리저버 유로(1710) 상의 가압매체 흐름을 차단할 수 있다. 또한, 제1 유압서킷(201)에 마련되는 제1 인렛밸브(1511a) 및 제2 인렛밸브(1511b)는 개방 상태를 유지할 수 있다.
또한, 제2 압력챔버(1340)에서 토출되는 가압매체는 제2 유압유로(1402), 제5 유압유로(1405), 제6 유압유로(1406), 제8 유압유로(1408)를 순차적으로 거쳐 제2 유압서킷(1520)으로 전달된다. 제2 압력챔버(1340)에서 제2 유압서킷(1520)으로 전달된 액압과, 제2 유압서킷(1520)에 마련되는 제3 및 제4 휠 실린더(23, 24)의 액압은 제3 컷밸브(1613)와 제4 컷밸브(1614) 중 적어도 하나 이상이 개방 작동함에 따라 제2 백업유로(1620), 제2 마스터 챔버(1220b)를 순차적으로 통과하여 제2 마스터 챔버(1220b)와 연결되는 제3 리저버 유로(1730)를 거쳐 리저버(1100)로 회수된다. 또한, 제2 유압서킷(201)에 마련되는 제3 인렛밸브(291a) 및 제4 인렛밸브(291b)는 개방 상태를 유지할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 제6 밸브(1416)는 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷 간의 가압매체의 흐름을 허용하는 바, 컷밸브의 고장으로 제1 백업유로(1610) 및 제2 백업유로(1620) 중 어느 하나의 액압이 해소되지 못하더라도 반대편 유압서킷의 백업유로를 통해 액압이 해소되어 제동 해제 가능하게 한다. 또한, 제3 밸브(1413)는 폐쇄되어 제1 압력챔버(1330)의 가압매체가 제2 압력챔버(1340) 측으로 전달되는 것을 방지하여 유압피스톤(1320)의 신속하고 원활한 후진을 도모할 수 있다.
제3 제동모드의 해제 시 제1 덤프 체크밸브(1821)는 제2 압력챔버(1340)의 가압매체를 리저버(1100) 측으로 이동하는 것을 차단하는 바, 제2 압력챔버(1340) 내의 가압매체는 제2 유압유로(1402)로만 배출될 수 있다.
제3 제동모드의 해제를 완료한 후에는 휠 실린더(20)의 제동압력을 보다 낮추기 위해 도 6에 도시된 제2 제동모드의 해제 동작으로 전환할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)의 유압피스톤(1320)이 전진하면서 제2 제동모드를 해제하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 6을 참조하면, 브레이크 페달(10)에 가해진 답력이 해제되면 모터(미도시)가 일 방향으로 회전력을 발생하여 동력변환부로 전달하고, 동력변환부는 유압피스톤(1320)을 전진시킨다. 이로써, 제2 압력챔버(1340)의 액압을 해소함과 동시에, 제1 압력챔버(1330)에 액압을 발생시킬 수 있으며, 제1 압력챔버(1330)에서 토출되는 가압매체는 유압 제어유닛(1400)을 거쳐 제1 및 제2 유압서킷(21, 22)으로 전달될 수 있다. 이와 동시에, 제1 컷밸브(1611) 또는 제2 컷밸브(1612)는 개방 작동하고, 제3 컷밸브(1613) 또는 제4 컷밸브(1614)는 개방 작동하여, 제1 및 제2 유압서킷(1510, 1520)의 가압매체와 제1 내지 제4 휠 실린더(21, 22, 23, 24)의 가압매체는 제1 및 제2 백업유로, 보조 백업유로(1610, 1620, 1630)를 거쳐 통합형 마스터 실린더(1200)를 통해 리저버(1100)로 전달될 수 있다.
구체적으로, 제2 제동모드에 의하여 제2 압력챔버(1340)에 발생된 액압은 유압피스톤의 전진에 따라 해소되고, 제1 압력챔버(1330)에 액압이 발생된다. 제1 압력챔버(1330)에서 토출되는 가압매체는 제1 유압유로(1401), 제4 유압유로(1404), 제6 유압유로(1406), 제7 유압유로(1407)를 순차적으로 거쳐 제1 유압서킷(1510)으로 전달된다. 제1 압력챔버(1330)에서 제1 유압서킷(1510)으로 전달된 액압과, 제1 유압서킷(1510)에 마련되는 제1 및 제2 휠 실린더(21, 22)의 액압은 제1 컷밸브(1611)와 제2 컷밸브(1612) 중 적어도 하나가 개방 작동함에 따라 제1 백업유로(1610) 및 보조 백업유로(1630), 제1 시뮬레이션 챔버(1240a) 및 제1 마스터 챔버(1220a)를 순차적으로 통과하여 각 챔버와 연결되는 시뮬레이션 유로(1260) 및 제2 리저버 유로(1720)를 거쳐 리저버(1100)로 회수된다. 이 때, 시뮬레이터 밸브(1261)는 개방되어 시뮬레이션 유로(1260) 상의 가압매체 흐름을 허용하며, 리저버 밸브(1711)는 폐쇄되어 제1 리저버 유로(1710) 상의 가압매체 흐름을 차단할 수 있다. 또한, 제1 유압서킷(1510)에 마련되는 제1 인렛밸브(1511a) 및 제2 인렛밸브(1511b)는 개방 상태를 유지할 수 있다.
또한, 제1 압력챔버(1330)에서 토출되는 가압매체는 제1 유압유로(1401), 제4 유압유로(1404), 제6 유압유로(1406), 제8 유압유로(1408)를 순차적으로 거쳐 제2 유압서킷(1520)으로 전달된다. 제1 압력챔버(1330)에서 제2 유압서킷(1520)으로 전달된 액압과, 제2 유압서킷(1520)에 마련되는 제3 및 제4 휠 실린더(23, 24)의 액압은 제3 컷밸브(1613)와 제4 컷밸브(1614) 중 적어도 하나 이상이 개방 작동함에 따라 제2 백업유로(1620), 제2 마스터 챔버(1220b)를 순차적으로 통과하여 제2 마스터 챔버(1220b)와 연결되는 제3 리저버 유로(1730)를 거쳐 리저버(1100)로 회수된다. 또한, 제2 유압서킷(1520)에 마련되는 제3 인렛밸브(1521a) 및 제4 인렛밸브(1521b)는 개방 상태를 유지할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 제6 밸브(1416)는 제1 유압서킷(1510)과 제2 유압서킷(1520) 간의 가압매체의 흐름을 허용하는 바, 제1 유압서킷(1510) 및 제2 유압서킷(1520) 중 어느 하나의 액압이 해소되지 못하더라도 반대편 유압서킷의 백업유로를 통해 액압이 해소되어 제동 해제 가능하게 한다. 또한, 제3 밸브(1413)는 폐쇄되어 제1 압력챔버(1330)의 가압매체가 제2 압력챔버(1340) 측으로 전달되는 것을 방지하여 유압피스톤(1320)의 신속하고 원활한 후진을 도모할 수 있다.
제2 제동모드의 해제 시 제1 덤프 체크밸브(1811)는 제1 압력챔버(1330)의 가압매체를 리저버(1100) 측으로 이동하는 것을 차단하는 바, 제1 압력챔버(1330) 내의 가압매체는 제1 유압유로(1401)로만 배출될 수 있다.
제2 제동모드의 해제를 완료한 후에는 휠 실린더(20)의 제동압력을 보다 낮추기 위해 도 7에 도시된 제1 제동모드의 해제 동작으로 전환할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)의 유압피스톤(1320)이 후진하면서 제1 제동모드를 해제하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 7을 참조하면, 브레이크 페달(10)에 가해진 답력이 해제되면 모터가 타 방향으로 회전력을 발생하여 동력변환부로 전달하고, 동력변환부는 유압피스톤을 후진시킨다. 이로써, 제1 압력챔버(1330)의 액압을 해소함과 동시에, 제2 압력챔버(1340)에 액압을 발생시킬 수 있으며, 제2 압력챔버(1340)에서 토출되는 가압매체는 유압 제어유닛(1400)을 거쳐 제1 및 제2 유압서킷(1510, 1520)으로 전달될 수 있다. 이와 동시에, 제1 컷밸브(1611) 또는 제2 컷밸브(1612)는 개방 작동하고, 제3 컷밸브(1613) 또는 제4 컷밸브(1614)는 개방 작동하여, 제1 및 제2 유압서킷(1510, 1520)의 가압매체와 제1 내지 제4 휠 실린더(21, 22, 23, 24)의 가압매체는 제1 및 제2 백업유로, 보조 백업유로(1610, 1620, 1630)를 거쳐 통합형 마스터 실린더(1200)를 통해 리저버(1100)로 전달될 수 있다.
구체적으로, 제1 제동모드에 의하여 제1 압력챔버(1330)에 발생된 액압은 유압피스톤의 후진에 따라 해소되고, 제2 압력챔버(1340)에 액압이 발생된다. 제2 압력챔버(1340)에서 토출되는 가압매체는 제2 유압유로(1402), 제5 유압유로(1405), 제6 유압유로(1406), 제7 유압유로(1407)를 순차적으로 거쳐 제1 유압서킷(1510)으로 전달된다. 제2 압력챔버(1340)에서 제1 유압서킷(1510)으로 전달된 액압과, 제1 유압서킷(1510)에 마련되는 제1 및 제2 휠 실린더(21, 22)의 액압은 제1 컷밸브(1611)와 제2 컷밸브(1612) 중 적어도 하나가 개방 작동함에 따라 제1 백업유로(1610) 및 보조 백업유로(1630), 제1 시뮬레이션 챔버(1240a) 및 제1 마스터 챔버(1220a)를 순차적으로 통과하여 각 챔버와 연결되는 시뮬레이션 유로(1260) 및 제2 리저버 유로(1720)를 거쳐 리저버(1100)로 회수된다. 이 때, 시뮬레이터 밸브(1261)는 개방되어 시뮬레이션 유로(1260) 상의 가압매체 흐름을 허용하며, 리저버 밸브(1711)는 폐쇄되어 제1 리저버 유로(1710) 상의 가압매체 흐름을 차단할 수 있다. 또한, 제1 유압서킷(1510)에 마련되는 제1 인렛밸브(1511a) 및 제2 인렛밸브(1511b)는 개방 상태를 유지할 수 있다.
또한, 제2 압력챔버(1340)에서 토출되는 가압매체는 제2 유압유로(1402), 제5 유압유로(1405), 제6 유압유로(1406), 제8 유압유로(1408)를 순차적으로 거쳐 제2 유압서킷(1520)으로 전달된다. 제2 압력챔버(1340)에서 제2 유압서킷(1520)으로 전달된 액압과, 제2 유압서킷(1520)에 마련되는 제3 및 제4 휠 실린더(23, 24)의 액압은 제3 컷밸브(1613)와 제4 컷밸브(1614) 중 적어도 하나가 개방 작동함에 따라 제2 백업유로(1620), 제2 마스터 챔버(1220b)를 순차적으로 통과하여 제2 마스터 챔버(1220b)와 연결되는 제3 리저버 유로(1730)를 거쳐 리저버(1100)로 회수된다. 또한, 제2 유압서킷(1520)에 마련되는 제3 인렛밸브(1521a) 및 제4 인렛밸브(1521b)는 개방 상태를 유지할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 제6 밸브(1416)는 제1 유압서킷(1510)과 제2 유압서킷(1520) 간의 가압매체의 흐름을 허용하는 바, 컷밸브의 고장으로 제1 백업유로(1610) 및 제2 백업유로(1620) 중 어느 하나의 액압이 해소되지 못하더라도 반대편 유압서킷의 백업유로를 통해 액압이 해소되어 제동 해제될 수 있다. 또한, 제3 밸브(1413)는 폐쇄되어 제1 압력챔버(1330)의 가압매체가 제2 압력챔버(1340) 측으로 전달되는 것을 방지하여 유압피스톤(1320)의 신속하고 원활한 후진을 도모할 수 있다.
제1 제동모드의 해제 시 제2 덤프 체크밸브(1821)는 제2 압력챔버(1340)의 가압매체를 리저버(1100) 측으로 이동하는 것을 차단하는 바, 제2 압력챔버(1340) 내의 가압매체는 제2 유압유로(1402)로만 배출될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)이 정상적으로 작동하지 않는 경우, 즉 폴백모드(fall-back mode)의 작동상태에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)이 장치의 고장 등에 의해 정상적인 작동이 불가능한 경우 비 정상 작동모드(폴백 모드)에서의 작동 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 8을 참조하면, 비 정상 작동모드에서 각각의 밸브들은 비 작동상태인 제동초기 상태로 제어된다. 이 때, 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 가하면 브레이크 페달(10)과 연결된 제1 시뮬레이션 피스톤(1240)이 전진하며 변위가 발생한다. 시뮬레이터 밸브(1261)가 폐쇄되고, 제1 컷밸브(1611) 및 제2 컷밸브(1612)는 개방된 상태로 유지되므로, 제1 시뮬레이션 피스톤(1240)의 전진에 의해 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)에 수용된 가압매체는 제1 백업유로(1610)를 따라 제1 유압서킷(1510)의 제1 휠 실린더(21) 및 제2 휠 실린더(22)로 전달되어 제동을 구현할 수 있다.
또한, 제1 시뮬레이션 피스톤(1240)이 전진하면, 제2 시뮬레이션 챔버(1230a) 및 제1 마스터 챔버(1220a)가 밀폐되지 않으므로, 탄성부재(1250)가 압축되지 않고 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)을 전진시켜 변위가 발생한다. 이 때, 리저버 밸브(1711), 제1 컷밸브(1611) 및 제2 컷밸브(1612)가 개방된 상태로 유지되므로, 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)의 변위에 의해 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)의 가압매체는 제1 리저버 유로(1710)를 통해 리저버(1100)로 전달되고, 제1 마스터 챔버(1220a)의 가압매체는 보조 백업유로(1630)를 따라 제1 유압서킷(1510)의 제1 휠 실린더(21) 및 제2 휠 실린더(22)로 전달되어 제동을 구현할 수 있다. 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)에 마련된 컷오프홀(1231)은 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)이 전진함에 따라 제1 마스터 챔버(1220a)와 제2 리저버 유로(1720)의 연결을 차단하여 제1 마스터 챔버(1220a)에 수용된 가압매체가 리저버(1100)로 전달되는 것을 방지한다.
또한, 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)이 전진하면, 제1 마스터 챔버(1220a)의 가압매체는 마스터 피스톤(1220)을 전진시켜 변위를 발생시키게 되고, 제2 마스터 챔버(1220b)에 수용된 가압매체는 제2 백업유로(1620)를 따라 제2 유압서킷(1520)의 제3 휠 실린더(23) 및 제4 휠 실린더(24)로 전달되어 제동을 구현할 수 있다. 이 때, 마스터 피스톤(1220)에 마련된 컷오프홀(1221)은 마스터 피스톤(1220)이 전진함에 따라 제2 마스터 챔버(1220b)와 제3 리저버 유로(1730)의 연결을 차단하여 가압매체가 리저버(1100)로 전달되는 것을 방지한다.
비 정상 작동모드 시, 제1 내지 제4 컷밸브(1611, 1612, 1621, 1622)와 리저버 밸브(1711)는 개방 상태이며, 시뮬레이터 밸브(1261)는 폐쇄 상태이므로 통합형 마스터 실린더(1200)의 제1 시뮬레이션 챔버(1240a), 제1 마스터 챔버(1220a) 및 제2 마스터 챔버(1220b)로부터 전달되는 액압이 곧바로 각 휠 실린더(20)로 전달될 수 있으므로 제동 안정성 향상과 더불어 신속한 제동을 도모할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)의 진단모드에 대해 설명한다.
본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000) 통합형 마스터 실린더(1200)의 리크(leak) 여부를 검사하는 진단모드를 수행할 수 있다. 도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)의 진단모드 상태를 나타내는 유압회로도로서, 도 9를 참조하면 진단모드 수행 시 전자제어유닛은 액압 공급장치(1300)로부터 발생된 액압을 통합형 마스터 실린더(1200)의 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)로 공급하도록 제어한다.
구체적으로, 전자제어유닛은 각 밸브들은 비 작동상태인 제동초기 상태로 제어된 상태에서, 유압피스톤(1320)을 전진시키도록 작동하여 제1 압력챔버(1330)에 액압을 발생시킴과 동시에, 제3 컷밸브(1621) 및 제4 컷밸브(1622)는 닫힌 상태로 제어한다. 제1 압력챔버(1330)에 형성된 액압은 제1 유압유로(1401), 제4 유압유로(1404), 제6 유압유로(1406), 제7 유압유로(1407)를 순차적으로 통과하여 제1 유압서킷(1510) 측으로 전달되며, 제1 컷밸브(1611)와 제2 컷밸브(1612) 중 적어도 하나를 개방시켜, 제1 유압서킷(1510) 측으로 전달된 가압매체는 제1 백업유로(1610) 및 보조 백업유로(1630)를 거쳐 제1 시뮬레이션 챔버(1240a) 및 제1 마스터 챔버(1220a)로 전달된다.
이 때, 보조 백업유로(1630)에는 오리피스(1631)가 마련되어 가압매체의 전달을 늦추는 바, 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)에 액압이 우선적으로 가해지고, 그에 따라 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)은 약간 전진하게 될 수 있다. 또한, 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)에 액압이 우선적으로 가해지더라도 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)이 전진하지 않는 경우를 방지하기 위해, 리저버 밸브(1711)를 잠깐 개방하였다가 폐쇄하여 제2 시뮬레이션 챔버(1230a)의 액압을 해소하여 제2 시뮬레이션 피스톤(1230)을 전진시킬 수 있다.
제2 시뮬레이션 피스톤(1230)이 전진하면 컷오프홀(1231)이 제4 유압포트(1280d)와 엇갈리게 되어 차단되는 바, 제1 마스터 챔버(1220a)는 밀폐될 수 있다.
시뮬레이터 밸브(1261)는 폐쇄된 상태를 유지하여 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)는 밀폐된 상태로 마련된다.
이 상태에서 유압피스톤(1320)의 변위에 의해 발생이 예상되는 가압매체의 액압수치과 압력센서(PS)가 측정한 통합형 마스터 실린더(1200) 또는 제1 유압서킷(1510)의 내부 압력을 대비함으로써 통합형 마스터 실린더(1200)의 리크를 진단할 수 있다. 구체적으로, 유압피스톤(1320)의 변위량 또는 모터 제어센서(미도시)가 측정한 회전각에 근거하여 계산 및 예상되는 제1 압력챔버(1330)의 액압수치과, 압력센서(PS)가 측정한 실제 통합형 마스터 실린더(1200) 또는 제1 유압서킷(1510)의 액압수치를 대비하여, 두 액압수치이 일치할 경우 통합형 마스터 실린더(1200)에 리크가 없는 것으로 판단할 수 있다. 이와는 달리, 유압피스톤(1320)의 변위량 또는 모터 제어센서(미도시)가 측정한 회전각에 근거하여 계산 및 예상되는 제1 압력챔버(1330)의 액압수치보다 압력센서(PS)가 측정한 실제 통합형 마스터 실린더(1200) 또는 제1 유압서킷(1510)의 액압수치가 낮을 경우 제1 시뮬레이션 챔버(1240a)로 가해진 가압매체의 액압 일부가 손실되는 것이므로 통합형 마스터 실린더(1200)에 리크가 존재하는 것으로 판단하고, 이를 운전자에게 알릴 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(2000)에 대해 설명한다.
또한, 이하에서 설명하는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(2000)에 대한 설명 중 별도의 도면부호를 들어 추가적으로 설명하는 경우 외에는 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)에 대한 설명과 동일한 것으로서 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.
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 회생 제동모드라 하며, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(2000)은 회생 제동모드 구현을 위해 제2 유압서킷(1520)의 제3 휠 실린더(23) 및 제4 휠 실린더(24)에 제너레이터(미도시)가 마련될 수 있다. 회생 제동모드는 제3 및 제4 휠 실린더(23, 24)의 제너레이터와 제5 밸브(2415)의 협조 제어를 통해 구현될 수 있으며, 도 9를 참조하여 후술하도록 한다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템을 나타내는 유압회로도로서, 도 10을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 제8 유압유로(1408)에는 가압매체의 흐름을 제어하는 제5 밸브(2415)가 마련될 수 있다. 제5 밸브(2415)는 제8 유압유로(1408)를 따라 전달되는 가압매체의 흐름을 제어하는 양 방향 제어밸브로 마련될 수 있다. 제5 밸브(2415)는 평상시 폐쇄 상태로 있다가 전자제어유닛으로부터 전기적 신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Closed Type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다. 제5 밸브(2415)는 정상 작동모드에서 개방되도록 제어되되, 제3 휠 실린더(23) 및 제4 휠 실린더(24)에 마련되는 제너레이터(미도시)에 의한 회생 제동모드에 진입 시, 폐쇄 상태로 전환될 수 있다.
또한, 제9 유압유로(1409)에 마련되는 제6 밸브(1416)는 본 발명의 제1 실시 예와 동일하게 양 방향 제어밸브(노말 클로즈 타입)로 마련되되, 회생제동 모드에 진입 시, 폐쇄 상태로 전환되어 제1 유압서킷(1510)과 제2 유압서킷(1520) 간의 가압매체 흐름을 차단할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(1000)의 회생 제동모드에 대해 설명한다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템(2000)의 회생 제동모드를 나타내는 유압회로도로서, 도 11을 참조하면, 제1 유압서킷(1510)의 제1 휠 실린더(21) 및 제2 휠 실린더(22)의 경우, 운전자가 구현하고자 하는 제동력이 오직 액압 공급장치(1300)의 작동에 의한 가압매체의 액압으로 형성하게 되는 반면, 제너레이터 등의 에너지 회수장치가 설치되는 제2 유압서킷(1520)의 제3 휠 실린더(23) 및 제4 휠 실린더(24)의 경우, 액압 공급장치(1300)에 의한 가압매체의 제동압과, 제너레이터에 의한 회생 제동압이 더해진 전체 제동압의 합이 제1 휠 실린더(21) 및 제2 휠 실린더(22)의 전체 제동력과 동일해야 한다. 따라서 회생 제동모드에 진입 시, 제5 밸브(1415) 및 제6 밸브(1416)를 폐쇄시킴으로써 제3 휠 실린더(23) 및 제4 휠 실린더(24)에 가해지는 액압 공급장치(1300)에 의한 제동압은 제거하거나 일정하게 유지시키고, 이와 동시에 제너레이터에 의한 회생 제동압을 증가시킴으로써 제3 및 제4 휠 실린더(23, 24)의 전체 제동력이 제1 및 제2 휠 실린더(23, 24)의 제동력과 동일해질 수 있다.
구체적으로, 도 11을 참조하면 제1 제동모드에서 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟으면 모터가 일 방향으로 회전하도록 동작하고, 모터의 회전력이 동력전달부에 의해 액압 공급장치(1300)로 전달되며, 액압 공급장치(1300)의 유압피스톤(1320)이 전진하면서 제1 압력챔버(1330)에 액압을 발생시킨다. 제1 압력챔버(1330)로부터 토출되는 액압은 유압 제어유닛(1400)과 제1 유압서킷(1510)과 제2 유압서킷(1520)을 거쳐 각각의 휠 실린더(20)로 전달되어 제동력을 발생시킨다.
제너레이터 등 에너지 회수장치가 설치되지 않는 제1 유압서킷(1510)의 경우, 제1 압력챔버(1330)에 형성된 가압매체의 액압이 제1 유압유로(1401), 제4 유압유로(1404), 제6 유압유로(1406), 제7 유압유로(1407)를 순차적으로 통과하여 전달되어 제1 및 제2 휠 실린더(21, 22)의 제동을 구현한다.
반면, 제너레이터가 설치되는 제2 유압서킷(1520)의 경우, 전자제어유닛은 차량의 속도, 감속도 등을 감지하여 회생 제동모드의 진입이 가능한 것으로 판단되면 제5 밸브(1415) 및 제6 밸브(1516)를 폐쇄시켜 제3 휠 실린더(23) 및 제4 휠 실린더(24)로 가압매체의 액압이 전달되는 것을 차단하고, 제너레이터에 의한 회생 제동을 구현할 수 있다. 이 후, 전자제어유닛은 차량이 회생 제동에 부적합한 상태인 것으로 판단하거나, 제1 유압서킷(1510)의 제동압과 제2 유압서킷(1520)의 제동압이 상이한 것으로 판단한 경우, 제5 밸브(1415)를 개방 상태로 전환하여 제2 유압서킷(1520) 측으로 가압매체의 액압이 전달되도록 제어함과 동시에, 제1 유압서킷(1510)의 제동압과 제2 유압서킷(1520)의 제동압을 동기화할 수 있다. 이로써 제1 내지 제4 휠 실린더(21, 22, 23, 24)에 가해지는 제동압 또는 제동력을 균일하게 제어하여 차량의 제동 안정성과 더불어, 오버스티어링(Oversteering) 또는 언더스티어어링(Understeering)을 방지하여 차량의 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1000, 2000: 전자식 브레이크 시스템
1100: 리저버 1200: 통합형 마스터 실린더
1220: 마스터 피스톤 1220a: 제1 마스터 챔버
1220b: 제2 마스터 챔버
1230: 제1 시뮬레이션 피스톤 1230a: 제1 시뮬레이션 챔버
1240: 제2 시뮬레이션 피스톤 1240a: 제2 시뮬레이션 챔버
1250: 탄성부재 1260: 시뮬레이션 유로
1261: 시뮬레이터 밸브 1300: 액압 공급장치
1320: 유압피스톤 1330: 제1 압력챔버
1340: 제2 압력챔버 1400: 유압 제어유닛
1401: 제1 유압유로 1402: 제2 유압유로
1403: 제3 유압유로 1404: 제4 유압유로
1405: 제5 유압유로 1406: 제6 유압유로
1407: 제7 유압유로 1408: 제8 유압유로
1409: 제9 유압유로
1411: 제1 밸브 1412: 제2 밸브
1413: 제3 밸브 1414: 제4 밸브
1415: 제5 밸브 1416: 제6 밸브
1510: 제1 유압서킷 1520: 제2 유압서킷
1610: 제1 백업유로 1611: 제1 컷밸브
1620: 제2 백업유로 1621: 제2 컷밸브
1630: 보조 백업유로 1631: 검사밸브
1710: 제1 리저버 유로 1720: 제2 리저버 유로
1730: 제3 리저버 유로 1800: 덤프제어부
1810: 제1 덤프유로 1811: 제1 덤프 체크밸브
1820: 제2 덤프유로 1821: 제2 덤프 체크밸브
2415: 제5 밸브

Claims (22)

  1. 가압매체가 저장되는 리저버;
    브레이크 페달의 답력에 따른 반력을 운전자에게 제공함과 동시에 내측에 수용된 가압매체를 가압 및 토출하는 마스터 챔버와 시뮬레이션 챔버를 구비하는 통합형 마스터 실린더;
    상기 통합형 마스터 실린더와 상기 리저버를 연결하는 리저버 유로;
    상기 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;
    두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제1 유압서킷과 다른 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제2 유압서킷을 구비하는 유압 제어유닛; 및
    액압 정보 및 상기 브레이크 페달의 변위 정보에 근거하여 밸브들을 제어하는 전자제어유닛;을 포함하고,
    상기 유압 제어유닛은
    상기 제1 압력챔버와 연통되는 제1 유압유로와, 상기 제2 압력챔버와 연통되는 제2 유압유로와, 상기 제1 유압유로와 상기 제2 유압유로에 연결되는 제3 유압유로와, 상기 제1 유압유로에서 분기되는 제4 유압유로와, 상기 제2 유압유로에서 분기되는 제5 유압유로와, 상기 제4 유압유로 및 상기 제5 유압유로가 합류하는 제6 유압유로와, 상기 제6 유압유로에서 분기되어 상기 제1 유압서킷과 연결되는 제7 유압유로와, 상기 제6 유압유로에서 분기되어 상기 제2 유압서킷과 연결되는 제8 유압유로와, 상기 제7 유압유로와 상기 제8 유압유로에 연결되는 제9 유압유로를 포함하고,
    상기 시뮬레이션 챔버는
    제1 시뮬레이션 챔버와, 제2 시뮬레이션 챔버를 포함하고,
    상기 마스터 챔버는
    상기 제2 시뮬레이션 챔버보다 직경이 작게 마련되는 제1 마스터 챔버와, 제2 마스터 챔버를 포함하며,
    상기 통합형 마스터 실린더는
    상기 제1 시뮬레이션 챔버를 가압 가능하게 마련되고 브레이크 페달에 의해 변위 가능하게 마련되는 제1 시뮬레이션 피스톤과, 상기 제2 시뮬레이션 챔버와 상기 제1 마스터 챔버를 가압 가능하게 마련되고 상기 제1 시뮬레이션 피스톤의 변위 또는 상기 제1 시뮬레이션 챔버의 액압에 의해 변위 가능하게 마련되는 제2 시뮬레이션 피스톤과, 상기 제2 마스터 챔버를 가압 가능하게 마련되고 상기 제2 시뮬레이션 피스톤의 변위 또는 상기 제1 마스터 챔버의 액압에 의해 변위 가능하게 마련되는 마스터 피스톤과, 상기 제1 시뮬레이션 피스톤과 상기 제2 시뮬레이션 피스톤 사이에 마련되는 탄성부재와, 상기 제1 시뮬레이션 챔버와 상기 리저버를 연결하는 시뮬레이션 유로와, 상기 시뮬레이션 유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 시뮬레이터 밸브를 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압 제어유닛은
    상기 제4 유압유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 제1 밸브와, 상기 제5 유압유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 제2 밸브와, 상기 제3 유압유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 제3 밸브와, 상기 제7 유압유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 제4 밸브와, 상기 제8 유압유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 제5 밸브와, 상기 제9 유압유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 제6 밸브를 포함하고,
    상기 제1 밸브는 상기 제1 압력챔버로부터 상기 제6 유압유로로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되고,
    상기 제2 밸브는 상기 제2 압력챔버로부터 상기 제6 유압유로로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되고,
    상기 제4 밸브는 상기 제7 유압유로로부터 상기 제1 유압서킷으로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되고,
    상기 제5 밸브는 상기 제8 유압유로로부터 상기 제2 유압서킷으로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되고,
    상기 제3 밸브 및 상기 제6 밸브는 가압매체의 양 방향 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브로 마련되는 전자식 브레이크 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 통합형 마스터 실린더는
    상기 마스터 피스톤을 탄성 지지하는 피스톤 스프링과, 상기 제2시뮬레이션 피스톤을 탄성 지지하는 시뮬레이터 스프링을 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 시뮬레이션 챔버와 상기 제1 유압서킷을 연결하는 제1 백업유로;
    상기 제2 마스터 챔버와 상기 제2 유압서킷을 연결하는 제2 백업유로; 및
    상기 제1 마스터 챔버와 상기 제1 백업유로를 연결하는 보조 백업유로;를 더 포함하고,
    상기 제1 유압서킷은
    제1 휠 실린더 및 제2 휠 실린더로 공급되는 가압매체의 흐름을 각각 제어하는 제1 인렛밸브 및 제2 인렛밸브와, 상기 제1 휠 실린더 및 상기 제2 휠 실린더로부터 상기 제1 백업유로로 배출되는 가압매체의 흐름을 각각 제어하는 제1 컷밸브 및 제2 컷밸브를 포함하고,
    상기 제2 유압서킷은
    제3 휠 실린더 및 제4 휠 실린더로 공급되는 가압매체의 흐름을 각각 제어하는 제3 인렛밸브 및 제4 인렛밸브와, 상기 제3 휠 실린더 및 상기 제4 휠 실린더로부터 상기 제2 백업유로로 배출되는 가압매체의 흐름을 각각 제어하는 제3 컷밸브 및 제4 컷밸브를 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 리저버 유로는
    상기 리저버와 상기 제2 시뮬레이션 챔버를 연통시키는 제1 리저버 유로와, 상기 리저버와 상기 제1 마스터 챔버를 연통시키는 제2 리저버 유로와, 상기 리저버와 상기 제2 마스터 챔버를 연통시키는 제3 리저버 유로를 포함하고,
    상기 제1 리저버 유로는
    가압매체의 흐름을 제어하는 리저버 밸브를 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 압력챔버와 상기 리저버를 연결하는 제1 덤프유로;
    상기 제2 압력챔버와 상기 리저버를 연결하는 제2 덤프유로;
    상기 제1 덤프 유로에 마련되어 상기 제1 압력챔버로부터 상기 리저버로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하는 제1 덤프 체크밸브;
    상기 제2 덤프 유로에 마련되어 상기 제2 압력챔버로부터 상기 리저버로 향하는 가압매체의 흐름만을 허용하는 제2 덤프 체크밸브;를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유압서킷은 제1 휠 실린더 및 제2 휠 실린더를 포함하고, 상기 제2 유압서킷은 제3 휠 실린더 및 제4 휠 실린더를 포함하며,
    상기 제3 휠 실린더 및 상기 제4 휠 실린더에 각각 마련되는 제너레이터;를 더 포함하고,
    상기 제너레이터에 의한 회생 제동모드에서 상기 유압 제어유닛에 의해 상기 제3 휠 실린더 및 상기 제4 휠 실린더로의 액압 제공은 차단되는 전자식 브레이크 시스템.
  8. 제4항에 의한 전자식 브레이크 시스템의 작동방법에 있어서,
    상기 리저버 유로는
    상기 리저버와 상기 제2 시뮬레이션 챔버를 연통시키는 제1 리저버 유로와, 상기 리저버와 상기 제1 마스터 챔버를 연통시키는 제2 리저버 유로와, 상기 리저버와 상기 제2 마스터 챔버를 연통시키는 제3 리저버 유로를 포함하고,
    상기 제1 리저버 유로는
    가압매체의 흐름을 제어하는 리저버 밸브를 포함하고,
    정상 작동모드 시,
    상기 제1 컷밸브 및 상기 제2 컷밸브를 폐쇄하여 상기 제1 마스터 챔버를 밀폐시키고, 상기 제3 컷밸브 및 상기 제4 컷밸브를 폐쇄하여 상기 제2 마스터 챔버를 밀폐시키고, 상기 리저버 밸브를 폐쇄하여 상기 제2 시뮬레이션 챔버를 밀폐시키며, 상기 시뮬레이터 밸브는 개방하여 상기 제1 시뮬레이션 챔버와 상기 리저버를 연통시킴으로써, 상기 브레이크 페달의 작동에 의해 상기 제1 시뮬레이션 피스톤이 상기 탄성부재를 압축시키고, 상기 탄성부재의 탄성 복원력이 운전자에게 페달감으로 제공되는 전자식 브레이크 시스템의 작동방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정상 작동모드는
    상기 액압 공급장치로부터 상기 휠 실린더로 전달하는 액압이 점차적으로 증가함에 따라, 1차적으로 액압을 제공하는 제1 제동모드와, 2차적으로 액압을 제공하는 제2 제동모드와, 3차적으로 액압을 제공하는 제3 제동모드를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 작동방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 제동모드는
    상기 유압피스톤의 전진에 의해 상기 제1 압력챔버에 형성된 액압이 상기 제1 유압유로와 상기 제4 유압유로와 상기 제6 유압유로를 순차적으로 거쳐, 상기 제7 유압유로 및 상기 제8 유압유로로 분기되어 상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷으로 각각 제공되고,
    상기 제2 제동모드는
    상기 제1 제동모드 이후 상기 유압피스톤의 후진에 의해 상기 제2 압력챔버에 형성된 액압이 상기 제2 유압유로와 상기 제5 유압유로와 상기 제6 유압유로를 순차적으로 거쳐, 상기 제7 유압유로 및 상기 제8 유압유로로 분기되어 상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷으로 각각 제공되며,
    상기 제3 제동모드는
    상기 제3 밸브를 개방시키고,
    상기 제2 제동모드 이후 상기 유압피스톤의 전진에 의해 상기 제1 압력챔버에 형성된 액압의 일부가 상기 제1 유압유로와 상기 제4 유압유로와 상기 제6 유압유로를 순차적으로 거쳐, 상기 제7 유압유로 및 상기 제8 유압유로로 분기되어 상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷으로 각각 제공되되,
    상기 제1 압력챔버에 형성된 액압의 나머지 일부가 상기 제1 유압유로와 상기 제3 유압유로와 상기 제2 유압유로를 순차적으로 거쳐, 상기 제2 압력챔버로 공급되는 전자식 브레이크 시스템의 작동방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 제동모드의 해제는
    상기 제1 컷밸브와 상기 제2 컷밸브 중 적어도 하나를 개방시키고, 상기 제3 컷밸브와 상기 제4 컷밸브 중 적어도 하나를 개방시키고, 상기 시뮬레이터 밸브를 개방시키고, 상기 리저버 밸브는 폐쇄시키고,
    상기 유압피스톤의 후진에 의해 상기 제2 압력챔버의 가압매체를 상기 제2 유압유로와 상기 제5 유압유로와 상기 제6 유압유로를 순차적으로 거쳐, 상기 제7 유압유로 및 상기 제8 유압유로로 분기되어 상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷으로 보내고, 상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷의 가압매체는 각각 상기 제1 백업유로 및 상기 제2 백업유로를 거쳐 상기 제1 시뮬레이션 챔버 및 상기 제2 마스터 챔버를 통해 상기 리저버로 회수되며,
    상기 제2 제동모드의 해제는
    상기 제1 컷밸브와 상기 제2 컷밸브 중 적어도 하나를 개방시키고, 상기 제3 컷밸브와 상기 제4 컷밸브 중 적어도 하나를 개방시키고, 상기 시뮬레이터 밸브를 개방시키고, 상기 리저버 밸브는 폐쇄시키고,
    상기 유압피스톤의 전진에 의해 상기 제1 압력챔버의 가압매체를 상기 제1 유압유로와 상기 제4 유압유로와 상기 제6 유압유로를 순차적으로 거쳐, 상기 제7 유압유로 및 상기 제8 유압유로로 분기되어 상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷으로 보내고, 상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷의 가압매체는 각각 상기 제1 백업유로 및 상기 제2 백업유로를 거쳐 상기 제1 시뮬레이션 챔버 및 상기 제2 마스터 챔버를 통해 상기 리저버로 회수되며,
    상기 제3 제동모드의 해제는
    상기 제1 컷밸브와 상기 제2 컷밸브 중 적어도 하나를 개방시키고, 상기 제3 컷밸브와 상기 제4 컷밸브 중 적어도 하나를 개방시키고, 상기 시뮬레이터 밸브를 개방시키고, 상기 리저버 밸브는 폐쇄시키고,
    상기 제1 유압서킷 및 상기 제2 유압서킷의 가압매체는 각각 상기 제1 백업유로 및 상기 제2 백업유로를 거쳐 상기 제1 마스터 챔버 및 상기 제2 마스터 챔버를 통해 상기 리저버로 회수되며,
    상기 유압피스톤의 후진에 의해 상기 제2 압력챔버의 가압매체의 적어도 일부는 상기 제2 유압유로와 상기 제3 유압유로와 상기 제1 유압유로를 순차적으로 거쳐 상기 제1 압력챔버로 공급되는 전자식 브레이크 시스템의 작동방법.
  12. 제8항에 있어서,
    비정상 작동모드 시,
    상기 제1 컷밸브 및 상기 제2 컷밸브를 개방하여 상기 제1 시뮬레이션 챔버와 상기 제1 유압서킷을 연통시키고, 상기 제3 컷밸브 및 상기 제4 컷밸브를 개방하여 상기 제2 마스터 챔버와 상기 제2 유압서킷을 연통시키되, 상기 시뮬레이터 밸브를 폐쇄하여 상기 제1 시뮬레이션 챔버와 상기 리저버를 단절시키고, 상기 리저버 밸브를 개방하여 상기 제2시뮬레이션 챔버와 상기 리저버를 연통시키며,
    상기 브레이크 페달의 답력에 따라 상기 제1 시뮬레이션 챔버의 가압매체는 상기 제1 백업유로를 통해 상기 제1 유압서킷으로 제공되고, 상기 제1 마스터 챔버의 가압매체는 상기 보조 백업유로를 통해 상기 제1 유압서킷으로 제공되며, 상기 제2 마스터 챔버의 가압매체는 상기 제2 백업유로를 통해 상기 제2 유압서킷으로 제공되는 전자식 브레이크 시스템의 작동방법.
  13. 제4항에 의한 전자식 브레이크 시스템의 작동방법에 있어서,
    상기 통합형 마스터 실린더의 리크여부를 검사하는 진단모드 시,
    상기 제3 컷밸브와 상기 제4 컷밸브와 상기 시뮬레이터 밸브를 폐쇄시키고, 상기 제1 컷밸브와 상기 제2 컷밸브 중 적어도 하나를 개방시키며,
    상기 액압 공급장치를 동작하여 발생한 액압을 상기 유압 제어유닛과, 상기 제1 유압서킷과, 상기 제1 백업유로를 거쳐 상기 제1 시뮬레이션 챔버로 제공하고,
    상기 유압피스톤의 변위량에 근거하여 발생이 예상되는 가압매체의 액압수치와, 상기 제1 시뮬레이션 챔버 또는 상기 제1 유압서킷에 실제로 제공된 가압매체의 액압수치를 대비하여 검사하는 전자식 브레이크 시스템의 작동방법.

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