KR20020073795A - 적응적 운행제어용 제동장치 - Google Patents

적응적 운행제어용 제동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 제동장치에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 기존의 브레이크 시스템과 호환되며, 적응적 운행제어시스템에 적절한 저가의 제동장치를 구현하는데 있다.
본 발명은 차량용 제동장치에 있어서, 유압을 펌핑하는 유압펌프 출구측의 유압라인에 배치되며 각 휠 브레이크 실린더에 유입되는 유압을 조절하기 위한 제 1압력제어 밸브수단, 상기 각 휠 브레이크 실린더에서 유압저장소로 유압을 바이패스 시키는 유압라인에 배치되며 상기 각 휠 브레이크 실린더로부터 유출되는 유압을 조절하기 위한 제 2압력제어 밸브수단, 차량의 제동에 따른 운행정보를 검출하기 위한 차량운행감지수단 및 상기 차량운행감지수단의 입력정보에 따라 상기 유압펌프를 구동시키는 모터와 상기 제 1 및 제 2압력 제어 밸브수단을 제어하기 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 한쌍의 전자방향성 밸브를 통해 4개의 차륜의 제동을 제어할 수 있어 종래의 4개의 차륜 각각을 제어하는 제동시스템보다 부품수가 줄어들 뿐만 아니라, 각 부품의 내압도 낮아짐에 따라 기존의 제동시스템에 부가적으로 설치될 수 있어 전체 시스템 비용이 대폭 낮아지는 효과가 있다.

Description

적응적 운행제어용 제동장치{Braking system for adaptive cruise control}
본 발명은 차량용 제동장치에 관한 것으로, 종래에 적응적 운행제어시스템에적용되는 고가의 전자 유압 제동장치 대신에 종래의 제동시스템과 호환되는 저가의 적응적 운행제어용 제동장치에 관한 것이다.
일반적으로, 적응적 운행제어(Adaptive Cruise Control 이하 ACC라 칭함)시스템은 운전자가 가속 페달을 사용하지 않는 상태에서 차량을 설정된 속도로 일정하게 주행시키는 시스템이다. 즉, 운전자가 차량을 소정속도로 주행시킨 상태에서 자동 운행모드를 설정하면, 운전자가 감속 또는 가속페달을 조작하지 않아도 차량이 자동 운행 모드시에 설정된 속도를 계속해서 유지하도록 하는 시스템이다.
현재의 차량에 사용되는 제동장치는 부스터(Booster)장치를 포함한 유압시스템이며, 운전자가 차량을 쉽고, 편안하며, 안전하게 운행할 수 있도록 ABS, TCS 및 VDC 시스템이 보급되고 있다. 그러나, ACC 시스템은 충돌회피기능, 자동차량안내기능, 주차도움기능과 같은 특수한 기능을 가지며, 이러한 복잡하고 많은 기능을 수행하기 위해서는 많은 시스템을 쉽게 통합하는 기능을 구비한 제동장치가 요구된다.
이러한 요구에 따라 기존의 유압브레이크 시스템(CBS), ABS, TCS 및 VDC등의 모든 기능을 구현할 수 있는 전자제어 방식의 전자유압 브레이크(Electric Hydraulic Brake 이하 EHB라 칭함) 제동장치에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.
도 1은 종래의 EHB 제동장치에 대한 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제어기(10) 및 모터(11)를 이용하여 휠 브레이크(12)에 제공되는 유압을 제어한다.
도 1의 동작을 자세히 살펴보면, 운전자가 브레이크 페달(13)을 밟으면, 브레이크 페달(13)의 이동 변위는 변위를 전기적 신호로 변환하는포텐셔미터(Potentiometer)센서(14)에 감지되어 제어기(10)로 제공된다. 한편, 브레이크 페달(13)의 변위는 기계적으로 마스터 실린더(15)에 제공되고, 압력 센서(16)는 마스터 실린더(15)에 제공된 유압 정보를 제어기(10)에 인가한다. 마스터 실린더(15)는 브레이크 페달(13)을 통하여 가해진 운전자의 힘에 대응하는 유압을 유압라인(17)을 통하여 솔레노이드 밸브(18)에 제공하며, 솔레노이드 밸브(18)는 제어기(10)의 제어에 따라 개폐된다.
이때, 제어기(10)는 포텐셔미터 센서(14) 및 압력 센서(16)를 통하여 브레이크 페달(13)의 구동을 감지하여 솔레노이드 밸브(18)를 닫고 브레이크 페달(13)의 구동력에 대응하여 모터(11)를 구동시킨다. 모터(11)의 구동에 따라서 브레이크 압력 조절기(19)는 유압라인(17)을 통해 유압의 압력을 조절하여 휠 브레이크(11)에 제공한다.
종래의 EHB 제동장치는 자동제동뿐만 아니라, 기존의 모든 브레이크 동작을 수행해야 하므로 모터와 펌프, 어큐뮬레이터가 비교적 고압에 적합하도록 구성되어야 하며, 기존의 제동시스템과 비교하여 각 휠마다 설치되는 솔레노이드 밸브의 수도 증가되어야 하기 때문에 비교적 고가이다.
그러나, ACC 시스템에서는 상대적으로 낮은 자동제동만을 필요로 하기 때문에 고가의 EHB 제동장치를 사용할 경우는 차량의 전체비용이 증가할 뿐만 아니라, 그 EHB 제동장치를 차량에 장착시키는 데도 넓은 공간이 필요한 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 기존의 브레이크 시스템과 호환되며, 적응적 운행제어시스템에 적절한 휠압력제어를 할 수 있는 저가의 적응적 운행제어용 제동장치를 구현하는데 있다.
도 1은 종래의 EHB 제동장치에 대한 대략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 적응적 운행제어용 제동장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 적응적 운행제어용 제동장치의 유압회로도이다.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
100 : 좌측전륜 및 우측후륜 브레이크실린더
101 : 제 1브레이크 라인
102 : 우측전륜 및 좌측후륜 브레이크실린더
103 : 제 2브레이크 라인
104 : 압력제어 밸브수단105 : 브레이크액압 발생수단
106 : 브레이크액압 선택수단107 : 제어기
108 : 차량운행감지수단
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량용 제동장치에 있어서, 유압을 펌핑하는 유압펌프 출구측의 유압라인에 배치되며 각 휠 브레이크 실린더에 유입되는 유압을 조절하기 위한 제 1압력제어 밸브수단, 상기 각 휠 브레이크 실린더에서 유압저장소로 유압을 바이패스 시키는 유압라인에 배치되며 상기 각 휠 브레이크 실린더로부터 유출되는 유압을 조절하기 위한 제 2압력제어 밸브수단, 차량의 제동에 따른 운행정보를 검출하기 위한 차량운행감지수단 및 상기 차량운행감지수단의 입력정보에 따라 상기 유압펌프를 구동시키는 모터와 상기 제 1 및 제 2압력 제어 밸브수단을 제어하기 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 EHB 제동장치와 같이 완벽하고, 완만한 브레이크 휠압력제어를 수행할 수 있는 시스템의 일부분을 집약하여 EHB 제동장치의 장착시보다 저가로 ACC 시스템을 구성하는 관한 것이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 적응적 운행제어용 제동장치의 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 좌측 전륜 및 우측 후륜 브레이크 실린더(100)에 연결된 제1 브레이크 라인(101)과 우측 전륜 및 좌측 후륜 브레이크 실린더(102)에 연결된 제2 브레이크 라인(103)이 각 휠 브레이크 실린더(100)(102)의 유압을 조절하기 위한 압력 제어 밸브수단(104)에 연결되어 있다.
브레이크 페달 압박 양에 따라 브레이크 액압을 발생시키며, 상기 발생된 브레이크 액압과 무관하게 브레이크 액압을 발생시키기 위한 브레이크 액압 발생수단(105)은 상기 브레이크 페달에 의해 발생되는 브레이크 액압과 상기 브레이크 액압과 무관하게 모터 및 펌프에 의해 발생된 브레이크 액압 중 상기 제1 브레이크 라인(101) 또는 제 2브레이크 라인(103)으로 공급될 브레이크 액압을 선택하기 위한 브레이크 액압 선택수단(106)에 연결되어 있다.
제어기(107)는 차량의 자동제동에 따른 운행정보를 검출하기 위한 차량감지수단(108)의 신호에 따라 상기 모터 및 상기 압력 제어 밸브수단에 소정의 신호를 인가하여 제어한다.
이때, 상기 브레이크 액압 발생수단(105)은 브레이크 페달 압박 양에 따라 제1 브레이크 액압을 발생시키기 위한 제 1브레이크 액압 발생수단과 상기 제 1브레이크 액압과 무관하게 제 2브레이크 액압을 발생시키기 위한 제 2브레이크 액압 발생수단으로 이루어져 있다.
또한, 상기 압력 제어 밸브수단(104)은 상기 제 1브레이크 라인(101) 또는 제 2브레이크 라인(103)을 통해 각 휠 브레이크 실린더에 유입되는 브레이크 액압을 제어하는 제 1압력 제어 밸브수단과 상기 제 1브레이크 라인(101) 또는 제 2브레이크 라인(103)을 통해 상기 각 휠 브레이크 실린더로부터 유출되는 브레이크 액압을 제어하는 제 2압력 제어 밸브수단으로 이루어져 있다.
한편, 차량운행감지수단은 마스터 실린더에 장착되어 브레이크 페달의 이동 변위를 검출하는 포텐셔메터 센서, 브레이크 페달의 구동에 따른 마스터 실린더내 유압을 검출하는 제 1압력센서, 상기 제 1압력제어 밸브수단과 상기 제 2압력제어 밸브수단사이에 설치되어 휠 브레이크 실린더에 유입/유출되는 브레이크액압의 압력을 검출하는 제 2압력센서, 상기 제 2브레이크 발생수단으로 발생된 브레이크 액압을 일시 저장하는 어큐뮬레이터의 압력을 검출하는 제 3압력센서 및 차량의 차속을 검출하는 차속센서를 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 적응적 운행제어용 제동장치의 유압회로도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1브레이크 라인(101)은 좌측 전륜 및 우측 후륜 브레이크 실린더(100) 모두에 연결되며, 제 2브레이크 라인(103)은 우측 전륜 및 좌측 후륜 브레이크 실린더(102) 모두에 연결된 브레이크 라인이다.
마스터 실린더(200)는 브레이크 페달(201)에 연결된 두 위치를 가져, 작동 시 브레이크 페달(201)의 압박은 마스터 실린더(200)내의 피스톤의 이동에 의해 브레이크액에 압력을 가하여, 제 1 및 제 2브레이크 라인(101, 103)을 통해 휠 브레이크 실린더(100, 102)로 브레이크액을 가압한다. 이때, 마스터 실린더(200)의 제1 브레이크 출구 포트는 제 1브레이크액 공급 라인(202)을 통해 연결 지점(a)에서 제 1브레이크 라인(101)에 연결되며, 마스터 실린더(200)의 제2 브레이크 출구 포트는 제 2브레이크액 공급라인(202')을 통해 연결 지점(b)에서 제 2브레이크 라인(103)에 연결된다.
분배밸브(203)는 제 1브레이크 라인(101)과 제 2브레이크 라인(103)사이에 배치되며, 마스터 실린더(200) 또는 유압펌프로부터 브레이크 액압을 제공받아 제 1브레이크 라인(101) 또는 제 2브레이크 라인(103)을 통해 각 휠 브레이크 실린더(100, 102)에 제공한다.
제 1유압 차단밸브(204)는 제 1브레이크액 공급라인(202)에 배치되며, 제 2유압 차단 밸브(204')는 제 2브레이크액 공급라인(202')에 배치된다. 이때, 상기 제 1유압 차단밸브(204) 및 제 2유압 차단밸브(204')의 입구측과 출구측사이에 휠 브레이크 실린더측의 브레이크액이 마스터 실린더측으로 역류하지 않도록 체크밸브(205)(205')가 각각 배치되어 있으며, 두 개의 각 유압 차단밸브(202, 202')는 전자식 노멀 오픈(Normal-Opened)(상개형) 방향성 제어밸브로 구성되어 제어기(107)의 제어신호에 따라 마스터 실린더측과 유압회로측을 분리시킨다.
유압펌프(206, 206')는 유압라인(207)에 배치되며, 유압펌프(206, 206')된다. 이때, 유압펌프(206, 206')의 출구 포트는 유압라인(207)을 통해 어큐뮬레이터(208)와 연결되며, 유압펌프(206, 206')의 입구 포트는 바이패스 유압라인(209)과 연결된다. 또한, 유압펌프(109,109')의 출구 포트는 유압라인(207)을 통해 연결 지점(c)에서 유압라인(210)에 연결된다.
유압펌프(206, 206')는 제어기(107)의 제어 신호에 의해 브레이크 페달(201)의 압박에 의해 발생된 마스터 실린더 압력과 무관하게 브레이크 라인(101, 103)으로 펌핑된 브레이크액을 공급한다. 이때, 유압펌프(206)의 입구측과 출구측에 브레이크액이 역류하지 않도록 체크밸브(206a)가 배치되며, 유압 제어펌프(206')의 입구측과 출구측에도 체크밸브(206'a)가 배치된다.
펌핑된 브레이크액을 휠 브레이크 실린더측으로 공급하는 유압라인(210)의 연결 지점(d)에는 브레이크액을 브레이크액 저장소(211)로 바이패스시키는 바이패스 라인(212)이 연결되며, 바이패스 라인(212)은 유압라인(209)과 연결 지점(e)에 연결되어 있다.
제 1방향성 제어밸브(213)와 제 2방향성 제어밸브(214)는 연결 지점(d)과 연결 지점(c)사이에 배치되며, 제 3방향성 제어밸브(215)는 연결 지점(d)과 연결 지점(e)사이에 배치된다.
제 1 및 제 3방향성 제어밸브(213, 215)는 제어기(107)의 펄스폭 변조신호에 의해 완만한 압력증가/감소가 이루어지도록 노멀 오픈(Normal-Opened)(상개형) 전자식 방향성 제어밸브로 구성되며, 제 2방향성 제어밸브(214)는 전자식 노멀 클로즈(Normal-Closed)(상폐형) 방향성 제어밸브로 구성된다. 이들 각각의 방향성 제어 밸브(213, 214, 215)의 개방 및 폐쇄위치는 제어기로부터 발생된 제어 신호에 반응하여 제어할 수 있다.
도 2의 동작을 살펴보면, 자동제동이 작동되어 휠압력이 증가할 필요가 있다고 판단되면, 제어기(107)는 제 1유압 차단밸브(202) 및 제 2유압 차단밸브(202')를 닫아 브레이크 페달(201)의 압박에 의해 마스터 실린더(200)의 브레이크액이 휠 브레이크 실린더측으로 공급되지 않도록 차단한다.
이어, 제어기(107)는 유압제어 펌프(206, 206')를 구동시켜 브레이크액을 증압시킨 후 각 휠 브레이크 실린더(100, 102)에 공급되도록 어큐뮬레이터(208)의 브레이크액압을 유지시키는 제 2방향성 제어밸브(214)를 열고, 제 3방향성 제어밸브(215)를 닫으며, 제 1방향성 제어밸브(116)를 연다. 이로 인해, 브레이크액이 분배밸브(203)를 거쳐 각 휠 브레이크 실린더(100, 102)에 공급된다.
만약, 제어기(107)는 어큐뮬레이터(208)의 압력이 일정율이상 낮아지면, 어큐뮬레이터(208)의 압력에 비례하는 듀티비로 모터(M)를 구동하여 브레이크액을 다시 증압시킨다(본 발명에 사용되는 어큐뮬레이터(208)는 최대 80Bar 정도의 작은 용량의 제품이 사용되고, 모터(M) 및 유압펌프(206, 206')도 기존의 ABS에서 사용되는 것보다 작은 용량이 사용된다.
한편, 휠압력이 감소되어야 할 경우, 제어기(107)는 제 2방향성 제어밸브(214)를 닫고, 제 3방향성 제어밸브(215)를 열며, 제 1방향성 제어밸브(213)를 닫아 휠 브레이크 실린더의 브레이크액이 분배밸브(203)를 통해 브레이크 저장소(211)로 유출되도록 하여 휠압력을 감소시킨다.
상기에서와 같이 휠압력이 증가/감소되어야 할 경우 제어기(107)는 설정된 고주파의 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation)신호에 의해 상기 밸브들을 구동한다.
이를 자세히 살펴보면, ACC 시스템의 자동제동에 따라 휠 브레이크 실린더의 압력을 증가시켜야 할 경우 제어기(107)는 상기 제 1, 제 2 및 제 3방향성 제어밸브(213, 214, 215)들을 설정된 고주파의 펄스폭 변조 신호에 의해 구동시킴과 함께 상기 밸브들에 인가되는 전원의 듀티비를 조정하여 휠 브레이크 실린더에 공급되는 브레이크 액압을 증가시켜 압력을 완만하게 증가시킨다.
만약, 상기 휠 브레이크 실린더의 압력을 감소시켜야 할 경우 제어기(107)는 상기와 같은 방법으로 상기 밸브들을 설정된 고주파의 펄스폭 변조신호에 의해 구동시킴과 함께 상기 밸브들에 인가되는 전원의 듀티비를 조정하여 휠 브레이크 실린더로부터 브레이크액압을 유출시켜 압력을 완만하게 감소시킨다.
즉 제어기(107)는 설정된 고주파의 소정 듀티비의 펄스폭 변조신호를 제 1, 제 2 및 제 3방향성 제어밸브(213, 214, 215)에 가하면, 상기 밸브들은 열림/닫힘동작을 일으키지 않고 밸브의 솔레노이드에 흐르는 평균전류에 비례하는 힘에 따라 밸브 양단의 압력에 따른 동작을 수행하여 완만한 압력제어가 이루어진다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 한쌍의 전자식 방향성 밸브를 통해 각 차륜의 제동을 제어할 수 있어 종래의 4차륜 각각을 제어하는 제동시스템보다 부품수가 줄어들 뿐만 아니라, 각 부품의 내압도 낮아짐에 따라 기존의 제동시스템에 부가적으로 설치될 수 있어 전체 시스템 비용이 대폭 낮아지는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 차량용 제동장치에 있어서,
    유압을 펌핑하는 유압펌프 출구측 유압라인에 배치되며 각 휠 브레이크 실린더에 유입되는 유압을 조절하기 위한 제 1압력제어 밸브수단,
    상기 각 휠 브레이크 실린더에서 유압저장소로 유압을 바이패스 시키는 유압라인에 배치되며 상기 각 휠 브레이크 실린더로부터 유출되는 유압을 조절하기 위한 제 2압력제어 밸브수단,
    차량의 제동에 따른 운행정보를 검출하기 위한 차량운행감지수단,
    상기 차량운행감지수단의 입력정보에 따라 상기 유압펌프를 구동시키는 모터와 상기 제 1 및 제 2압력 제어 밸브수단을 제어하기 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 운행제어용 제동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1압력제어 밸브수단은 상기 제어기의 제어신호에 의해 개폐되는 노멀 오픈 밸브인 것을 특징으로 하는 적응적 운행제어용 제동장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2압력제어 밸브수단은 제어기의 제어신호에 의해 개폐되는 노멀오픈 밸브인 것을 특징으로 하는 적응적 운행제어용 제동장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    차량의 자동제동 중 휠 브레이크 실린더의 압력증가가 필요한 경우 상기 제어기는 상기 제 1압력밸브 제어수단을 설정된 고주파의 펄스폭 변조 신호에 의해 구동시킴과 함께 상기 제 1압력 밸브제어수단에 인가되는 전원의 듀티비를 조정하여 압력을 완만하게 증가시키며, 상기 휠 브레이크 실린더의 압력감소가 필요한 경우 상기 제 2압력밸브 제어수단을 설정된 고주파의 펄스폭 변조신호에 의해 구동시킴과 함께 상기 제 2압력밸브 제어수단에 인가되는 전원의 듀티비를 조정하여 압력을 완만하게 감소시키는 것을 특징으로 하는 적응적 운행제어용 제동장치.
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