KR200285912Y1 - 차량용 브레이크 액압 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 차량용 브레이크 액압 제어장치에 관한 것으로써, 배력장치를 없애 장치를 소형화하여 엔진룸내의 배치를 쉽게하고, 제동동작시 마스터실린더와 펌프로부터 휠 실린더로 브레이크 액이 공급되도록 하여 충분한 제동력이 발휘되도록 하며, 펌프의 토출구측 액압이 과도하게 생성된 경우 토출구측 브레이크 액을 펌프의 흡입구측으로 환류하기 위한 리턴밸브를 마련하여 과도한 액압으로 인한 유압회로의 파손을 방지하고 동시에 펌프의 펌핑효율을 높일 수 있도록 한 것에 특징이 있다.

Description

차량용 브레이크 액압 제어장치

본 고안은 차량용 브레이크 액압 제어장치에 관한 것으로써, 특히 배력장치를 사용하지 않고 마스터실린더와 모타를 포함하는 펌프와 이를 제어하는 전자제어유니트 등을 통하여 제동시 필요한 브레이크 액압을 생성하는 차량용 브레이크 액압 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 액압을 이용하여 제동동작을 수행하는 브레이크 액압 제어장치가 장착된다.

이와 같은 종래 차량용 브레이크 액압 제어장치는 도1에 도시한 바와 같이, 마스터실린더(4)는 유압라인을 통하여 휠 실린더(12)와 연결되고, 이 휠 실린더(12)는 유압라인을 통하여 모터(9)를 포함하는 펌프(11)와 연결되며, 이 펌프(11)는 마스터실린더(4)와 휠 실린더(12)를 연결하는 유압라인과 연결된다.

또, 마스터실린더(4)와 휠 실린더(12)간의 유압회로에는 마스터실린더(4) 또는 펌프(11)로부터 공급되는 브레이크 액을 단속하는 노말오픈밸브(5)가 배치되어 휠 실린더(12)에 가압되는 브레이크 액압을 조절한다.

또한, 휠 실린더(12)와 펌프(11)간의 유압회로에는 휠 실린더(12)에 공급된 브레이크 액의 배출을 단속하는 노말오픈밸브(6)가 배치되어 감압되는 브레이크 액압을 조절하고, 휠 실린더(12)로부터 배출된 브레이크 액압이 펌프(11)에 의해 펌핑되기전까지 일시 저장하는 저압어큐뮤레이터(13)가 배치된다.

또, 펌프(11)의 토출구측에는 토출된 브레이크 액의 흐름을 일정하게 유지시켜 토출시 나타나는 맥동현상을 억제하는 고압어큐뮤레이터(8) 및 오리피스(9)가 배치된다.

또한, 차륜속도센서(미도시)로부터 차륜속도를 읽어들여 미리 짜여진 프로그램에 따라 연산 및 분석, 그리고 판정하며, 그 결과에 의거해서 휠 실린더(12)의 브레이크 액압 조절수단인 노말오픈밸브(5) 및 노말클로즈밸브(6), 그리고 모타(10)를 포함하는 펌프(11)의 펌핑동작을 제어하는 전자제어유니트(미도시)가 마련된다.

상기한 구성의 차량용 브레이크 액압 제어장치의 작용효과는 다음과 같다.

운전자가 페달을 밟게되면, 그 힘이 배력장치에 의하여 증폭되고, 증폭된 힘은 마스터실린더(4)로 전달된다. 전달된 힘은 마스터실린더(4) 내부의 피스톤을 동작시켜 마스터실린더(4) 내부에 차 있는 브레이크 액을 밀어내어 휠 실린더(12)로 공급한다. 즉, 마스터실린더(4)로부터 공급된 브레이크 액은 열림상태인 노말오픈밸브(5)를 지나 휠 실린더(12)로 공급되므로써, 차륜을 가압하여 제동동작을 수행한다.

이때, 차륜이 로크(lock)되면 조향능력 및 제동능력이 떨어진다. 이에 따라, 차륜이 로크되지 않도록 휠 실린더(12)내의 브레이크 액압을 조절할 필요가 있다.

즉, 전자제어유니트는 차륜속도센서로부터 입력된 신호를 연산 및 분석하여 차륜의 로크가 감지되면 노말클로즈밸브(6)를 열어 휠 실린더(12)의 브레이크 액을 배출시키므로써 차륜의 로크를 방지한다.

또, 노말클로즈밸브(6)를 통하여 배출된 브레이크 액은 저압어큐뮤레이터(13)로 유입되어 잠시 저장되고, 저장된 브레이크 오일은 모터(10)에 의해 동작되는 펌프(11)에 의해 펌핑되어 마스터실린더(4) 또는 휠 실린더(12)로 공급된다. 즉, 브레이크 액은 제동이 완료된 경우 마스터실린더(4)로 브레이크 액이 모두 환류되고, 제동동작중인 경우에는 휠 실린더(12)로 공급되어 차륜을 재차 가압한다.

그러나 이와 같은 종래 브레이크 액압 제어장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 종래 브레이크 액압 제어장치에는 배력장치(BOOSTER)가 마련되어 있어 페달로부터 과도한 힘이 전달되더라도 이를 모두 증폭시켰다. 따라서, 파손위험이 높았으며 이를 방지하기 위해 필요이상의 강성을 갖도록 하므로써 그 크기가 증대되어 엔진룸내에 배치하는데 어려움이 있었다.

또, 제동동작시 마스터실린더와 휠 실린더간에 폐회로가 구성되므로써 유압라인내에 공기가 유입된 경우 공기의 압축으로 인하여 운전자가 페달을 끝까지 밟더라도 브레이크 액이 휠 실린더로 충분히 공급되지 않아 제동력이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 제동동작시 운전자가 페달을 계속해서 밟고 있고, 노말오픈밸브가 닫혀있는 경우 펌프에서 펌핑된 브레이크 액이 휠 실린더와 펌프간의 유압라인에 계속적으로 공급되어 유압라인이 파손될 우려가 있었다. 뿐만아니라 출구측 압력이 과도하게 상승되어 펌핑효율이 저하된다는 등의 문제점이 있게된다.

본 고안은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 그 목적은 배력장치를 없애 장치를 소형화하여 엔진룸내의 배치를 쉽게하고, 제동동작시 마스터실린더와 펌프로부터 휠 실린더로 브레이크 액이 공급되도록 하여 충분한 제동력이 발휘되도록 하며, 펌프의 토출구측 액압이 과도하게 생성된 경우 토출구측 브레이크 액을 펌프의 흡입구측으로 환류하기 위한 리턴밸브를 마련하여 과도한 액압으로 인한 유압회로의 파손을 방지하고 동시에 펌프의 펌핑효율을 높일 수 있는 차량용 브레이크 액압 제어장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 브레이크 액압 제어장치의 유압회로도,

도 2는 본 고안에 따른 브레이크 액압 제어장치의 유압회로도,

도 3은 본 고안에 따른 브레이크 액압 제어장치의 제어블록도,

도 4는 본 고안에 따른 브레이크 액압 제어장치의 리턴유로를 확대도시한 유압회로도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

20:페달 21:페달감지기 22:마스타실린더

23:체크밸브 24:노말오픈밸브 25:모타

26:펌프 30:휠 실린더 31:노말클로즈밸브

35:리턴밸브

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 고안의 구성은, 제동을 목적으로 조작하는 페달, 상기 페달에 전해지는 운전자의 제동의지를 검출하기 위한 페달센서, 상기 페달로부터 전해지는 힘을 제동압으로 변환하기 위한 마스터실린더, 그 내부에 브레이크 액이 저장되며 상기 마스터실린더와 연통된 오일저장탱크, 차량의 각 차륜에 마련되어 브레이크 액을 공급받아 제동력을 발휘하는 휠 실린더, 상기 휠 실린더의 입구측에 마련되며 최초 열림상태를 유지하는 노말오픈밸브, 상기 휠 실린더의 출구측에 마련되며 최초 닫힘상태를 유지하는 노말클로즈밸브, 상기 오일탱크 내의 브레이크 액을 강제로 흡입펌핑하여 상기 노말오픈밸브를 통해서 상기 휠 실린더에 전달하는 모타를 포함하는 펌프, 상기 페달센서로부터 신호가 출력되면 출력된 신호에 대응하는 브레이크 액압이 생성되도록 상기 모타를 제어하는 제어부, 상기 노말오픈밸브와 상기 오일탱크를 연결하는 유압라인에 설치되어 제동동작 해제시 상기 휠 실린더에 전달된 브레이크 액압이 상기 오일탱크로 환류되도록 상기 제어부에 의하여 개방작동되는 노말클로즈밸브, 상기 펌프의 출력측과 입구측을 연통하는 리턴유로를 마련하고, 상기 펌프의 출력측에서 입구측으로 만 브레이크 액을 흘리는 리턴밸브가 마련된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.

도 2는 본 고안에 따른 브레이크 액압 제어장치의 유압회로도, 도 3은 본 고안에 따른 브레이크 액압 제어장치의 제어블록도, 도 4는 본 고안에 따른 브레이크 액압 제어장치의 리턴유로를 확대도시한 유압회로도이다.

본 고안은 일반적인 제동동작시, 즉 운전자의 제동의지에 따른 제동시 마스터실린더(22) 및 모터(25)를 포함하는 펌프(26)에 의해 브레이크 액압이 생성되고, 전자제어에 따른 제동동작시, 즉 운전자의 제동의지와 관계없이 이루어지는 제동시 모터(25)를 포함하는 펌프(26)에 의해 브레이크 액압이 생성된다.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 제동동작시 필요한 브레이크 액압을 생성하여 이를 휠 실린더(30)로 공급하는 마스터실린더(22)와 모터(25)를 포함하는 펌프(26), 그리고 마스터실린더(22) 및 펌프(26)로부터 브레이크 액을 공급받아 차륜(FR,FL,RL,RR)을 가압하므로써 제동하는 휠 실린더(30)가 마련된다.

즉, 브레이크 액이 저장된 오일탱크(32)와 연통되어 마련되는 마스터실린더(22)는 유압라인(L1)을 통하여 휠 실린더(30)와 연결되고, 이 유압라인(L1)에는 마스터실린더(22)에서 휠 실린더(30)로 일방향으로만 브레이크 액이 흐르도록 하는 체크밸브(23)가 배치되며, 휠 실린더(30)로 공급되는 브레이크 액의 공급량을 조절하는 노말오픈밸브(24)가 배치된다.

또, 휠 실린더(30)는 유압라인(L2)을 통하여 오일탱크(32)와 연결되고, 이 유압라인(L2)에는 휠 실린더(30)내의 브레이크 액압을 조절하는 노말클로즈밸브(31)가 배치된다. 즉, 노말클로즈밸브(31)의 개폐동작을 통하여 휠 실린더(30)내의 브레이크 액을 배출시키므로서 휠 실린더(30)내의 브레이크 액압을 조절할 수 있게된다.

또한, 모터(25)를 포함하는 펌프(26)가 휠 실린더(30)와 오일탱크(32)를 연결하는 유압라인(L2)과 마스터실린더(22)와 휠 실린더(30)를 연결하는 유압라인(L1)을 연통 연결하는 유압라인(L3)에 삽입되어 마련되고, 펌프(26)의 토출구측에는 토출되는 브레이크 액의 흐름을 일정하게 유지하기 위한 댐핑챔버(28) 및 오리피스가 배치되며, 펌프(26)의 토출구측과 흡입구측에 각기 브레이크 액이 일방향으로만 흐를수 있도록 체크밸브(27,37)가 배치되고, 펌프(26)의 흡입구측 체크밸브(37)와 펌프(26)와의 사이에 그리고 펌프(26)의 토출구측 체크밸브(27)와 댐핑챔버(28)사이를 연통하여 연결하는 리턴유로(L4)가 마련되며, 이 리턴유로(L4)에 리턴밸브(35)가 배치된다.

즉, 리턴유로(L4) 및 리턴밸브(L4)를 마련하여 펌프(26)의 출구측 브레이크 액압이 일정압 이상 생성될 경우 리턴밸브(L4)를 통하여 펌프(26)의 흡입구측으로 환류되도록 한다.

또, 휠 실린더(30)와 오일탱크(32)를 연결하는 유압라인(L2)과 마스터실린더(22)와 휠 실린더(30)를 연결하는 유압라인(L1)을 연통 연결하는 유압라인(L5)이 마련되고, 이 유압라인(L5)에 휠 실린더(30)측의 노말오픈밸브(24)가 열림으로서 배출되는 브레이크 액 또는 펌프(26)로부터 휠 실린더(30)로 공급된 브레이크 액을 오일탱크(32)로 환류시키는 노말클로즈밸브(34)가 마련된다.

그리고 21은 페달의 조작량을 검출하는 페달센서, 40은 유압라인의 액압을 검출하는 액압센서, 25a는 모터(25)의 구동 및 솔레노이드밸브의 개폐동작을 제어하는 제어부가 마련되는 콘트롤박스, FR, RL, RR, FL은 차륜이다.

다음, 전술한 브레이크 액압 제어장치의 전기적 구성을 설명한다.

차속을 검출하는 휠 속도센서(S1-S4)와 유압라인(L1-L5)내의 액압을 검출하는 액압센서(40)와 페달조작시 조작량을 검출하는 페달센서(21)가 마련되고, 휠 속도센서(S1-S4) 및 액압센서(40), 그리고 페달센서(21)로부터 입력된 정보를 연산 및 분석, 그리고 판단하여 미리 입력된 프로그램에 따라 제어모드를 수행하는 제어부(100)가 마련되며, 이 제어부(100)로부터 출력된 신호에 의거하여 펌프(26)를 구동하는 모터(25) 및 모터구동부(25a)가 마련되고, 각 유압라인에 배치되어 브레이크 액의 흐름을 조절하는 솔레노이드밸브(24,29,31,34) 및 솔레노이드구동부(50)가 마련된다.

전술한 구성부중 페달센서(21)는 운전자가 페달을 밟은 경우 페달(20)의 이동거리, 즉 조작량에 따라 전기적 신호의 세기를 가변하여 출력한다. 따라서, 제어부(100)는 페달센서(21)로부터 입력되는 신호의 세기 및 신호의 순간변화량을 연산하여 운전자의 제동의지를 인식하게 된다. 일례로 스트로크(stroke)센서를 들 수 있다.

또, 상기 액압센서(40)는 유압라인(L3)내에 마련되어 액압의 크기에 따른 전기적 신호를 가변하여 출력한다. 따라서, 제어부(100)는 액압센서(40)로부터 입력되는 신호의 세기 및 순간변화량을 연산하여 액압을 인식하게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 따른 브레이크 액압 제어장치의 작용효과를 설명한다.

운전자가 브레이크 페달(20)을 밟게되면, 그에 상응하는 힘이 마스터실린더(22)에 전달되어 그 내부에 마련된 피스톤을 작동시켜 브레이크 액을 휠 실린더(30)로 공급한다. 즉, 마스터실린더(22)에서 생성된 브레이크 액은 체크밸브(23) 및 노말오픈밸브(24)를 지나 휠 실린더(30)에 공급되어 제동동작을 수행한다. 이때, 노말클로즈밸브(31)는 닫힘상태를 유지한다.

또, 페달(20)이 작동함과 동시에 페달센서(21)가 이를 감지하여 제어부(100)에 조작량 정보가 포함된 신호를 입력한다. 제어부(100)는 입력된 신호를 연산하여 운전자의 제동의지에 따른 브레이크 액이 휠 실린더(30)로 공급되도록 모터구동부(25a)에 제어신호를 출력한다. 이에 따라, 모터(25)는 펌프(26)를 구동하여 브레이크 액을 휠 실린더(30)로 공급한다. 즉, 펌프(26)에서 펌핑된 브레이크 액은 댐핑챔버(28)및 오리피스를 지나면서 그 흐름이 일정하게 유지되고 역류방지용 노말오픈밸브(29) 및 브레이크 액 조절용 노말오픈밸브(24)를 지나 휠 실린더(30)에 공급되어 제동동작을 수행한다.

또한, 액압센서(40)는 유압라인내(L1)의 브레이크 액압을 감지하여 액압정보가 포함된 신호를 제어부(100)에 입력한다. 제어부(100)는 입력된 신호를 연산하여 운전자의 제동의지에 따른 액압과 실제적으로 생성된 액압을 비교하여 실제적으로 생성된 액압이 더 작은 경우 모터(25)를 더 구동시켜 펌프(26)로부터 브레이크 액이 휠 실린더(30)로 더 공급되도록 하여 운전자의 제동의지에 따른 액압과 실제적으로 생성된 액압이 일치되도록 한다.

또, 제동동작중 펌프(26)의 계속적인 펌핑동작으로 인하여 펌프(26)의 토출구측 액압이 과도하게 생성될 경우 리턴유로(L4)에 배치된 리턴밸브(L4)가 열려 토출구측 브레이크 액이 흡입구측으로 환류되도록 한다.

즉, 리턴밸브(L4)는 그 내부에 포핏밸브(35a) 및 포핏밸브(35a)를 탄성지지하는 스프링(35b)이 마련되어, 액압이 스프링(35b)의 탄성 설정력보다 더 커지면 포핏밸브(35a)가 열려 유로가 개방되므로서 브레이크 액이 흡입구측으로 환류하게된다. 따라서, 토출구측 액압이 과도하게 상승하더라도 이를 흡입구측으로 환류할 수 있게되어 유압라인의 파손을 방지할 수 있게된다.

상기한 동작으로 마스터실린더(22) 및 펌프(26)로부터 휠 실린더(30)로 브레이크 액이 공급되어 차륜(FR,FL,RL,RR)의 회전속도는 급격히 저하한다.

이때, 제어부(100)는 바퀴에 장착된 휠 속도센서(S1-S4)로부터 검출된 속도정보에 의거하여 차체속도를 연산하고, 차체속도와 휠 속도와의 차가 제어를 위해 설정된 기준범위를 벗어나게 되면 휠 실린더(30)에 가해진 브레이크 압을 줄이기 위한 감압동작을 수행한다.

즉, 제어부(100)는 솔레노이드구동부(50)에 제어신호를 보내 휠 실린더(30)의 입구측에 마련된 노말오픈밸브(24)를 동작시켜 휠 실린더(30)에 더 이상의 브레이크 액압이 전달되지 않도록 유로를 차단하고, 동시에 휠 실린더(30)의 출구측에 마련된 노말클로즈밸브(31)를 동작시켜 휠 실린더(30)에 가해진 브레이크 액압이 펌프(26) 또는 오일탱크(32)로 환류되도록 유로를 개방한다.

이러한 제어부(100)의 감압 동작으로 바퀴의 회전속도가 살아나게 되는데, 제어부(100)는 휠 속도센서(S1-S4)로부터 속도정보를 검출받아 계속적으로 차륜의 회전속도를 감시한다. 이러한 감압동작중 차륜(FR,FL,RL,RR)의 회전속도가 너무 빨리 살아나면 제어부(100)는 휠 실린더(30)의 입구측에 마련된 노말오픈밸브(24)를 동작시켜 펌프(26)의 펌핑동작에 따른 브레이크 액을 휠 실린더(30)로 공급한다. 이에 따라, 차륜(FR,FL,RL,RR)은 재차 제동동작에 들어간다.

이후, 제어부(100)는 휠 속도센서(S1-S4)로부터 검출된 속도정보에 의거하여 계속적으로 차륜(FR,FL,RL,RR)속도를 감시하며, 필요에 따라 전술한 동작을 반복수행한다.

그리고 페달(20)에 가해진 힘이 제거되어 페달(20)이 스프링력에 의해 원위치로 되돌아올 경우 제어부(100)는 휠 실린더(30)의 출구측 노말클로즈밸브(31)를 열어 브레이크 액이 오일탱크(32)로 모두 환류되도록 한다.

다음, 운전자의 제동의지와 관계없이 제어부(100)에 의하여 제동동작을 수행하는 경우이다.

즉, 급가속시 차륜(FR,FL,RL,RR)이 스핀되는 현상을 억제(트랙션 콘트롤 시스템)하거나 선회시 각 차륜(FR,FL,RL,RR)의 회전속도를 안정적으로 제어(비히클 다이나믹 콘트롤 시스템)하는 경우를 말한다.

즉, 휠 속도센서(S1-S4)로부터 입력된 차속정보를 연산하여 슬립율을 구하고, 구해진 슬립율에 근거하여 모터(25)를 구동하여 펌프(26)로부터 브레이크 액압을 생성한다. 이후, 생성된 브레이크 액압을 휠 실린더(30)로 공급하는 것은 전술한 운전자의 제동의지에 따른 제동동작과 동일한다.

즉, 펌프(26), 댐핑챔버(28), 오리피스, 역류방지용 노말오픈밸브(29), 휠 실린더(30)측 노말오픈밸브(24)를 지나 휠 실린더(30)로 브레이크 액이 공급되게 되어 제동동작을 수행하게 된다.

또, 제동동작중 슬립율정보에 의거하여 휠 실린더(30)의 브레이크 액압을 감압하는 감압제어를 수행한다. 즉, 차륜(FR,FL,RL,RR)의 회전속도가 설정된 회전속도 이하로 저하될 경우 제어부(100)는 솔레노이드구동부(50)에 제어신호를 출력하여 휠 실린더(30)측 노말클로즈밸브(31)를 개방시켜 브레이크 액을 환류시킨다.

즉, 휠 실린더(30)내의 브레이크 액은 노말클로즈밸브(31)를 지나 펌프(26) 또는 오일탱크(32)로 환류된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 의하면 배력장치를 없애 장치를 소형화하여 엔진룸내의 배치를 쉽게하고, 제동동작시 마스터실린더와 펌프로부터 휠 실린더로 브레이크 액이 공급되도록 하여 충분한 제동력이 발휘되도록 하며, 펌프의 토출구측 액압이 과도하게 생성된 경우 토출구측 브레이크 액을 펌프의 흡입구측으로 환류하기 위한 리턴밸브를 마련하여 과도한 액압으로 인한 유압회로의 파손을 방지하고 동시에 펌프의 펌핑효율을 높일 수 있다는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 제동을 목적으로 조작하는 페달, 상기 페달에 전해지는 운전자의 제동의지를 검출하기 위한 페달센서, 상기 페달로부터 전해지는 힘을 제동압으로 변환하기 위한 마스터실린더, 그 내부에 브레이크 액이 저장되며 상기 마스터실린더와 연통된 오일저장탱크, 차량의 각 차륜에 마련되어 브레이크 액을 공급받아 제동력을 발휘하는 휠 실린더, 상기 휠 실린더의 입구측에 마련되며 최초 열림상태를 유지하는 노말오픈밸브, 상기 휠 실린더의 출구측에 마련되며 최초 닫힘상태를 유지하는 노말클로즈밸브, 상기 오일탱크 내의 브레이크 액을 강제로 흡입펌핑하여 상기 노말오픈밸브를 통해서 상기 휠 실린더에 전달하는 모터를 포함하는 펌프, 상기 페달센서로부터 신호가 출력되면 출력된 신호에 대응하는 브레이크 액압이 생성되도록 상기 모터를 제어하는 제어부, 상기 노말오픈밸브와 상기 오일탱크를 연결하는 유압라인에 설치되어 제동동작 해제시 상기 휠 실린더에 전달된 브레이크 액압이 상기 오일탱크로 환류되도록 상기 제어부에 의하여 개방작동되는 노말클로즈밸브, 상기 펌프의 출력측과 입구측을 연통하는 리턴유로(L4)를 마련하고, 상기 펌프의 출력측에서 입구측으로 만 브레이크 액을 흘리는 리턴밸브가 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 액압 제어장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 리턴밸브는 그 내부에 포핏밸브 및 포핏밸브를 탄성지지하는 스프링이 마련되어, 상기 펌프의 토출구측 앱압이 상기 스프링의 탄성 설정력보다 더 크면 상기 포핏밸브가 열려 상기 펌프의 토출구측 브레이크 액이 상기 펌프의 흡입구측으로 환류되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 액압 제어장치.