KR19980056935A

KR19980056935A - 차량의 제동압력 조절장치

Info

Publication number: KR19980056935A
Application number: KR1019960076205A
Authority: KR
Inventors: 김차환
Original assignee: 오상수; 만도기계 주식회사
Priority date: 1996-12-30
Filing date: 1996-12-30
Publication date: 1998-09-25

Abstract

본 발명은 차량의 제동장치에 관한 것으로써, 특히 제동력의 응답 특성을 향상시키기 위하여 사용되는 별도의 유압펌프 대신 ABS(Ant-lock Brake System)용의 유압펌프를 이용하여 발생된 압력을 어큐뮬레이터에 저장했다가 필요시 사용할 수 있도록 한 것으로, 응답성이 빠르고, 별도의 압력발생장치를 가지지 않는 경제적인 제동압력 조절장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명에서는 차량 제동장치(CDC : Car Dynamic Control)에 필요한 압력을 어큐뮬레이터가 PRE-Charge 함으로써 지능형 제동장치에 이용될 수 있도록 한 것이다.

Description

차량의 제동압력 조절장치

잘 알려진 바와 같이, 차량 제동장치(Car Dynamic Control)는 고속으로 주행중 급선회시나 갑작스런 돌출물 출현시에 차량의 특정 바퀴에 자동압력을 발생시켜 제동함으로 사고를 방지하기 위한 장치로 빠른 제동특성이 요구되는 시스템이다.

이러한 특성상 PRE-Charge 기능을 가진 유압장치를 필요로 하며 이러한 제어장치에 필요한 유압을 만들기 위해서 별도의 유압펌프를 이용하고 있다.

현재 적용되고 있는 방식은 펌프에 의한 PRE-Charge 방식이다.

그러나 이 방식은 저온에서는 브레이크액의 점도 증가로 인하여 펌프 내로 순조롭게 흡입되지 않아 빠른 제동 특성 구현에 문제가 있고, 별도의 펌프와 전원장치를 필요로 하는 등 성능·가격 및 에너지 절감 차원에서 불리하다.

미국 특허 제5,342,120호는 도 1에 나타낸 바와 같이 부스터(21), 마스터 실 린더(18), 오일탱크(60), 저압펌프(58), 압력유지용 릴리프밸브(57), 유압회로보호용 릴리프밸브(67), 정상개방밸브(32, 33, 42, 43), 정상폐쇄밸브(36, 37)(46, 47), 저압탱크(39), 바퀴(16,17,13,14), 차륜속도센서(72, 73), 저압펌프에 의한 유량유입방지 체크밸브(66), 오일탱크로의 압략 차단용 솔레노이드밸브(56), 고압펌프에 의한 작동압이 마스터실린더(18) 측으로 가는 것을 방지하는 차단솔레노이드밸브(54), CDC 작동중 제동 필요시 마스터실린더(18)부터의 압력작용을 원활히 하기 위한 체크밸브(63), 바퀴의 미끄러짐이 발생할 때 액츄에이터를 제어하는 ECU(71)로 구성되고, ABS 작동시 제동압력을 감압·유지·증압시키는 솔레노이드밸브(32, 36, 33, 37)와 고압펌프(41, 52)를 포함하는 구성으로 이루어지고 있다.

이와 같이 구성된 종래의 쟈동압력 조절장치는 차량의 급출발, 급가속, 급선회나 회피 동작 등으로 인해 차량의 상태가 불안정할 경우, 차륜센서(72, 73)에서 들어온 신호를 ECU(71)가 바퀴가 상태를 판단하여 제동력을 제어하게 된다.

이를 위하여 마스터실린더(18)와 연결된 솔레노이드밸브(54)를 차단하며, 저압펌프(58)를 구동하여 릴리프밸브(57)에서 설정된 압력으로 각 바퀴(16, 17)(13,14)에 제동압을 공급하게 된다. 이때 일부는 관로(65)를 통하여 고압펌프 (41)의 입구로 흡입된다.

저압펌프(58)에 의하여 토출된 일정 압력의 브레이크액은 체크밸브(66)에 의하여 저압측으로 가는 것이 방지되어 압력 저하를 차단하며, 솔레노이드밸브(36, 37, 36, 37)의 작동에 의하여 제동압력을 조절할 때 영향을 주지 못하게 한다.

그리고 체크밸브(50)를 통하여 고압펌프(55)의 입구로 홉입된 브레이크액은 펌프 작용에 의하여 고압으로 되며, 이 압력이 작용하여 각 바퀴(13, 14, 16, 17)의 회전을 감소시키게 된다.

또한, 이상적인 각 바퀴의 속도 제어는 차륜속도센서(72, 73, 74, 75)와 차속센서로부터 들어온 신호를 ECU(71)가 판단하여 휠 실린더에 압력을 조절하는 것으로 솔레노이드밸브(32, 33)를 ON/OFF 시킴으로써 이루어진다. 즉 솔레노이드밸브(32, 36, 33, 37)의 조합으로 제동 압의 증가, 유지, 감소가 이루어지며, 이때 고압펌프(55)는 연속적으로 구동된다.

제동압력의 증가 시에는 정상폐쇄밸브(36, 37, 46, 47)를 열어서 저압측으로 브레이크액을 보낸다. 이 때 솔레노이드(56)는 열려 있는 상태이므로 브레이크액은 오일탱크로 흘러 순환하게 된다.

차륜의 잠김이 일어날 때는 ABS가 작동하게 되는데 이 때는 바퀴의 제동압을 감소시켜 차륜과 접지면과의 사이에 최대 마찰계수를 얻을 수 있는 범위에서 제동 압을 조절함으로써 조향력과 제동력을 유지할 수 있게 된다.

이러한 종래의 유압장치는 각각 별개로 되는 저압펌프(58)와 고압펌프 (41)로구성되어 상기 저압펌프(58)는 구동 바퀴의 제동 압 제어를 위하여 일부는 구동륜으로 전달되며 또 일부는 고압펌프(41)의 흡입구로 브레이크액이 원활하게 들어가도록 하는 배압형성의 작용을 하게 된다. 실제 종동륜을 제어하는 압력은 저압으로도 가능하지만, 구동력을 발생하는 구동륜을 제어하기 위해서는 빠른 압력상승율이 필요하며 이것을 해결하기 위하여 고압펌프가 이용되고 있다.

그러나 고압펌프(41)를 작동시키기 위해서는 저압펌프(58)의 작용이 원활하게되어야 하는데 저온인 경우에는 저압펌프(58)의 토출 작용이 지연되어 고압펌프부흡입구로의 배압 형성 지연됨에 따라 빠른 구동력 제어를 실현하는데 어려움이 있었다.

한편, 제동압력 조절기능에 필요한 압력은 초기 일정량의 유량이 유압시스템에 공급되는 것만으로 가능하므로 저압펌프(58)를 연속적으로 구동하여 제동압력을 발생시킬 필요성이 없어진다.

만일 연속적인 제동압의 제어가 필요한 경우는 ECU(71)의 신호에 따라 솔레노이드밸브(32, 33, 36, 37)를 반복적으로 ON/OFF시킴으로써 가능하게 되는데 이는 저압탱크에 저장된 상태에서 잔류 압력이 남아 있으므로 이것이 고압펌프부의 배압작용을 하는 것에 의해 원하는 압력 상승을 이룰 수 있다.

따라서 별도의 펌프와 이를 구동하기 위한 모터를 가지는 저압펌프의 설치가 필요 없고 초기 일정량의 유량으로 압력을 상승시킬 수 있는 가압장치만 있으면 충분히 빠른 압력 제어가 가능하다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해서, 간단한 구성으로 시스템의 외부 온도와는 무관하고 하나의 펌프에서 발생하는 압력을 축압하여 이용할 수 있게 하여 별도의 펌프나 이에 필요한 별도의 전원 장치를 부가하지 않으면서도 응답 시간을 빠르게 할 수 있는 지능형 제동장치인 CDC에 적용될 수 있도록 함에 있는 것이다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시 도면을 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 차량 제동압력 조절장치 구성도,

도 2는 본 발명에 의한 제동압력 조절장치의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

13, 14, 16, 17 : 바퀴 39 : 저압탱크

18 : 마스터실린더 63, 66, 82 : 체크밸브

21 : 부스터 81 : 어큐뮬레이터

32, 33 : 정상개방솔레노이드밸브 83 : 압력센서

36, 37 : 정상폐쇄솔레노이드밸브 84 : 압력저장용 솔레노이드밸브

41, 52 : 고압펌프 85 : 압력실

56 : 차단솔레노이드밸브 86 : 파이롯밸브

57, 67 : 릴리프밸브 90, 91 : 유로

58 : 저압펌프

60 : 오일탱크

72, 73 : 차륜센서

본 발명은 도 2에 나타낸 바와 같이 종래 제동압력 조절장치에 이용되었던 저압펌프를 삭제하는 대신에 압력실(85)에 연결된 어큐뮬레이터(81)와 체크밸브(82), 압력저장용 압력센서(83), 흡입 문제릍 해결하고 하나의 펌프로써 제동 압을 발생시키는 고압펌프(41), ECU(도시하지 않음)의 신호에 따라 각 바퀴(13, 14)에 압력을 조절하는 솔레노이드밸브(32, 33, 36, 37)를 설치하는 구성으로 되고 있다.

정상적인 제동시에는 제동압력에 의하여 파이롯밸브(86)이 작용하여 유로(91)가 차단되어 고압펌프(41) 입구로 브레이크액이 유입되지 못하게 차단하는 구조로 되고 있다.

TCS나 CDC 기능 시에는 유로를 개방하는 파이롯밸브(86)와 이 압력이 저압탱크(39)로 유입되지 못하게 하는 체크밸브(66)를 구비하며, CDC기능시 회로의 압력을 설정압 이하로 유지하기 위한 릴리프밸브(57), 증압·감압·유지 기능을 하는 정상개방 솔레노이드밸브(32, 33)와 정상폐쇄 솔레노이드밸브 (36, 37), 페달이 작동되지 않는 상태(운전자가 제동하지 않은 상태)에서 고압펌프(41)에서 발생된 압력이 마스터실린더(l8)측으로 가지 못하게 하는 차단솔레노이드밸브(56)와, TCS기능시 차체의 불안정으로 인하여 운전자가 임의로 제동할 필요가 있을 때 빠른 제동압 증가를 위한 체 크밸브(63)와 차륜(13, 14)의 속도를 감지하는차륜센서(72, 73)를 포함하는 구성으로 되고 있다.

이러한 구성으로 된 본 발명의 동작 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 엔진 시동시 어큐뮬레이터(81)에 축압된 압력을 압력센서(83)로부터 점검하여 압력이 설정 압력에 도달되었는지를 확인한다. 이때 정상 압력 이하이면 고압펌프(41)를 구동하여 정상 압력으로 만든다.

차량의 선회시 및 돌출물 출현시 운전자의 의도와 달리 심한 언더스티어(under-steer)나 오버스티어(over-steer) 현상이 발생할 경우 차량의 특정 바퀴의 제동압력을 발생시켜(운전자의 제동 페달에 상관없이) 차량의 반대 요우모우멘트(Yaw Moment)를 발생케하여 차량의 안정성(Stability)을 확보하는 시스템(CDC)에 있어서, 차량의 조향각센서로 부터 조향각도와 ABS 바퀴 스피드 센서로부터 얻은 차량의 속도를 이용하여 운전자가 의도하는 차량의 선회정도 즉, 기준 요레이트(Yaw rate)와 횡가속도를 연산하여 실제로 차량에 장착되어 있는요레이트센서(Yaw-rate sensor)와 횡가속도센서로부터 얻은 실제 값을 기준 연산값과 비교하여 차량이 언더스티어 및 오버스티어를 판단하여 특정 바퀴에 제동압력을 발생시킨다.

예를 들어 오버스티어현상이 발생할 경우 프론트 아웃사이드(Front Outside)쪽 제동압력을 발생시키고, 언더스티어 현상이 발생시 리어 인사이드(Rear-Inside)쪽 압력을 발생시켜 차량의 불안정한 상태를 방지하게 된다.

이러한 특정 바퀴의 제동압력이 필요한 경우 도2와 같은 구성도에서 차량의 반대 요우모우멘트를 발생시켜야 한다.

이를 위하여 필요한 바퀴에 제동 압을 작동시키게 된다.

먼저 ECU의 신호에 따라 차단솔레노이드밸브(56)를 작동시켜 유로(90)를 차단하며, 동시에 압력저장용 슬레노이드밸브(84)를 개방하여 어큐뮬레이터(56)를 작동시켜 유로(90)를 차단하며, 동시에 압력저장용 솔레노이드밸브(84)를 개방하여 어큐뮬레이터(81)에 저장되어 있는 압력이 특정 바퀴에 작용하게 한다.

이때 릴리프밸브(67)는 어큐뮬레이터의 과도한 압력 부하를 방지하며, 릴리프밸브(57)는 설정압 이하로 특정 바퀴에 제동 압이 작용케 한다.

압력센서(83)는 현재의 압력을 ECU가 판단하여 어느 정도의 제동 압이 작용하면 차량의 안정성을 유지할 수 있는지를 연산하게 된다.

ABS기능 시는 압력 조절을 위하여 정상개방솔레노이드밸브(32, 33)와 정상폐쇄 솔레노이드밸브(36, 37)를 ON/OFF 시킴으로써 제어가 가능하다.

정상 제동시에는 유압 라인을 따라 제동압력이 작용하며 이때 파이롯밸브(86)는 제동압력에 의하여 유로(91)를 ON/OFF 하는 역할을 한다.

이것은 제동압이 고압펌프(41)쪽과 저압탱크(39)쪽으로 작용하지 못하게 하는기능을 하는 것으로, TCS나 CDC기능시는 유로를 개방하여 고압펌프가 마스터실린더의 브레이크액을 흡입하도록 하는 통로(91)의 기능과 역할을 다하게 한다.

일단, 바퀴의 제동력을 제어하기 위해 필요한 양만큼 브레이크액이 유압시스템 안으로 유입되면, 제동력의 감압 작용(DUMP)에 의하여 저압탱크(39)에 브레이크액이 충진되고, 이 브레이크액이 고압펌프(41)의 펌프 작용에 의하여 순환하게 됨으로 원활하게 계속적으로 제동력을 제어할 수 있게 된다.

한편, 제동 작용이 끝나면 유압시스템내로 들어온 잉여 유량은 마스터 실린더(18)의 센터 밸브(도면에 표시하지 않음)를 통하여 오일탱크(60)로 흘러 들어가게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 고압펌프(41)에서 발생되는 압력을 어큐뮬레이터에 저장하여 사용하므로 별도의 유압펌프와 구동 전원을 필요로 하지 않아 부품 수가 적어지고, 펌프에서 발생되는 압력맥동을 어큐뮬레이터가 압력실(85)과 함께 작용하므로 압력맥동감소 효과가 크게 된다. 이러한 기능상으로 압력실(85)을제거할 수 있도록 구성할 수도 있다.

어큐뮬레이터에 저장되는 설정 압을 조절함에 따라 CDC에 필요로 하는 제동력 산출이 용이해지며, 고압 어큐뮬레이터의 압력을 높게 하여 빠른 응답성을 보장할 수 있다.

압력 발생은 하나의 고압펌프(41)를 이용함으로 유압회로가 간단해진다. 이러한 수단에 의하여 성능, 저 가격 및 경량의 유압장치를 구성할 수 있다.

또한 고압의 브레이크액이 축압된 상태에서 작용함으로 저온에 따른 오일의 점도에 거의 영향을 받지 않게 되어 기능이 보장된다. 따라서 ABS, TCS, CDC등 지능형 제동시스템의 요구 사항에 적절히 대응할 수 있다는 등의 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 차량 제동장치(CDC : Car Dynamic Control)에 필요한 압력을 어큐뮬레이터가 PRE-Charge 함으로써 지능형 제동장치에 이용될 수 있도록한 것이다.

Claims

차량의 선회시 및 돌출물 출현시 운전자의 의도와 달리 심한 언더스티어(under-steer)나 오버스티어(over-steer) 현상이 발생할 경우 차량의 특정바퀴의 제동압력을 발생시켜(운전자의 제동 페달에 상관없이) 차량의 반대 요우모우멘트(Yaw Moment)를 발생케하여 차량의 안정성(Stability)을 확보하도록 된 차량 제동장치에 있어서, 유압펌프에서 발생되는 압력을 어큐뮬레이터에 저장하여 제동 기능 수행시 특정 바퀴의 압력을 제어하는 구성으로 됨을 특징으로 하는 차량의 제동압력 조절장치.
제1항에 있어서, 상기 어큐뮬레이터의 공간을 압력실로 공용화하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동압력 조절장치.
차량의 선회시 및 돌출물 출현시 운전자의 의도와 달리 심한 언더스티어(under-steer)나 오버스티어(over-steer) 현상이 발생할 경우 차량의 특정바퀴의 제동압력을 발생시켜(운전자의 제동 페달에 상관없이) 차량의 반대 요우모우멘트(Yaw Moment)를 발생케하여 차량의 안정성(Stability)을 확보하도록 된 차랑 제동장치에 있어서, 상기 제동압력 조절장치에 이용되었던 저압펌프를 삭제하는 대신에 압력실(85)에 연결된 어큐뮬레이터(81)와 체크밸브 (82), 압력저장용 압력센서(83), 흡입 문제를 해결하고 하나의 펌프로써 제동압을 발생시키는 고압펌프(41), ECU의 신호에 따라 각 바퀴(13, 14)에 압력을 조절하는 솔레노이드밸브(32, 33, 36, 37)를 설치하는 구성으로 됨을 특징으로 하는 차량의 제동압력 조절장치.
제3항에 있어서, 정상적인 제동시에는 제동압력에 의하여 유로(91)가 차단되어 고압펌프(41) 입구로 브레이크액이 유입되지 못하게 차단하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동압력 조절장치.
제2항에 있어서, TCS나 CDC 기능 시에는 유로를 개방하는 파이롯밸브(86)와 이 압력이 저압탱크(39)로 유입되지 못하게 하는 체크밸브(66)를 구비하며, CDC기능시 회로의 압력을 설정압 이하로 유지하기 위한 릴리프밸브(57), 증압·감압·유지 기능을 하는 정상개방 솔레노이드밸브(32, 33)와 정상폐쇄 솔레노이드밸브 (36, 37), 페달이 작동되지 않는 상태에서 고압펌프(41)에서 발생된 압력이 마스터실린더(18)측으로 가지 못하게 하는 차단솔레노이드밸브(56)와, TCS기능시 차체의 불안정으로 인하여 운전자가 임의로 제동할 필요가 있을 때 빠른제동압 증가를 위한 체크밸브(63)와 차륜(13, 14)의 속도를 감지하는 차륜센서(72, 73)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동압력 조절장치.