KR20070052613A - 차량용 브레이크 시스템 - Google Patents

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최성호
김기영
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Abstract

본 발명은 TCS/ESP모드시 소음 및 진도 발생을 최소화하고, 토출성능을 개선하기 위해, 플런저모터와 기어모터를 포함하는 차량용 브레이크시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 차량용 브레이크시스템은 마스터 실린더와, 휠브레이크와, 제동오일의 흐름을 제어하는 복수의 NO형 및 NC형 솔레노이드 밸브와, 제동오일을 흡입하여 가압하는 플런저펌프와, TCS/ESP 모드 수행시 폐쇄상태를 유지하는 TC 솔레노이드밸브와, TCS/ESP 모드시 소정압력제어 영역을 벗어나는 경우 작동하는 NC형 셔틀밸브 및 제1펌프를 포함하는 차량용 브레이크 시스템에 있어서, 마스터 실린더의 유압포트측과 상기 펌프의 아웃렛측을 연결하는 제1우회유로와, 마스터 실린더의 유압포트측과 NC형 솔레노이드밸브의 아웃렛측을 연결하는 제2우회유로를 구비하고, 제1우회유로의 중도에 마련되어 TCS/ESP 모드시 휠브레이크에 제동오일을 공급하기 위하여 작동하는 기어펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 브레이크 시스템{Brake System For a Vehicle}
도 1은 종래기술에 따른 차량용 브레이크 시스템의 유압회로도이다.
도 2는 본발명의 일실시예에 따른 차량용 브레이크 시스템의 유압회로도이다.
도 3은 본발명의 다른 실시예에 따른 차량용 브레이크 시스템의 유압회로도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
21 : 마스터실린더, 22 : 휠브레이크,
24 : NO형 솔레노이드밸브, 25 : NC형 솔레노이드밸브,
26 : 저압어큐뮬레이터, 27 : 제1펌프,
29 : 셔틀밸브, 31 : TC 솔레노이드밸브,
32 : 제1우회유로, 33 : 제2펌프,
34 : 제2우회유로, 35 : 제1모터,
36 : 제2모터, 38 : 릴리프밸브.
본 발명은 차량용 브레이크 시스템에 관한 것으로, 차량의 주행 안정성 확보를 위해 ABS모드, TCS모드 그리고 EPS모드를 구현할 수 있는 차량용 브레이크 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 브레이크 페달의 작동에 의해 부스터 및 마스터 실린더가 제동유압을 형성하고, 제동유압이 휠브레이크에 전달되어 감속되거나 정지된다. 이때 일반적인 브레이크 시스템을 가진 차량에서는 제동시 제동압력 또는 노면의 상태에 따라 미끄러지는 슬립현상이 발생하는 경우가 있다.
이러한 현상을 방지하기 위해 최근에는 휠브레이크의 제동유압을 전자적으로 제어하여 슬립현상을 방지하기 위한 안티록 브레이크 시스템(Anti-Lock Brake System: ABS)과, 차량의 급발진 또는 급가속시 구동휠의 과도한 슬립을 방지하기 위한 트랙션 콘트롤 시스템(Traction Control System: TCS)과, 차량의 주행속도 및 조향 휠의 회전각도에 따라 제동유압을 제어하여 차량의 주행 안정성을 확보하기 위한 액티브 브레이크 콘트롤 시스템(Active Brake Control System: ABCS)의 기능을 갖춘 브레이크 시스템이 개발되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 브레이크 시스템 중에서 전자 안정 프로그램(Electronic Stability Program: ESP)을 갖춘 액티브 브레이크 콘트롤 시스템을 보인 유압계통도이다.
도시된 바와 같이, 종래의 브레이크 시스템은 마스터실린더(1)측에서 휠브레이크(2)측으로 전달되는 제동오일을 제어하기위한 복수개의 솔레노이드 밸브(3)(4) 와, ABS 감압모드시 휠브레이크(2)에서 빠져나온 오일을 일시 저장하는 저압어큐뮬레이터(5)와, 이 저압 어큐뮬레이터(5)에 저장된 오일을 흡입하여 토출하는 펌프(6)와, 마스터실린더(1)의 유압포트(1a)측와 펌프(6)의 인렛 측을 연결하는 흡입유로(7) 상에 설치되어 이 흡입유로(7)를 개폐하는 NC형(Normal Closed Type) 전자 셔틀밸브(ShuttleValve)(8)와, 마스터실린더(1)의 유압포트(1a)와 펌프(6)의 아웃렛측을 연결하는 토출유로(9) 상에 설치되어 이 토출유로(9)를 개폐하는 트랙션 콘트롤 솔레노이드 밸브(10)와, 전기적인 구성요소들을 제어하기 위한 유닛(ECU: 미도시)을 갖추고 있다.
이러한 종래의 브레이크시스템은 차량이 급격하게 안정성을 잃는 경우 차량의 슬립을 방지하고 자세를 안정적으로 유지하지 하기 위한 TCS/ESP모드의 작동시 차량의 상황에 즉각적으로 반응하여 자세를 안정적으로 유지하기 위해서는 휠브레이크에 높은 압력의 제동오일이 빠르게 유입되어야 한다. 이를 위해서는 성능이 좋은 펌프가 요구되므로 토출 성능 및 응답성이 우수한 플런저 펌프가 주로 사용되고 있다. 그러나 플런저펌프는 급격한 압력 변동에 따른 소음 및 진동이 발생하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 공개특허(1997-7006996)에서는 기어 펌프를 포함하는 브레이크 시스템을 개시하고 있다. 그러나 기어펌프를 포함하는 브레이크 시스템은 소음 과 진동을 개선하는 효과가 있으나 토출 성능이 플런저 펌프에 비해 떨어져 높은 토출압력 상승률을 요하는 TCS/ESP모드에서 적합하지 아니한 문제점이 있다. 또한 공개특허(2001-0021669)에서는 토출성능을 향상시키면서 압력맥동을 저 감하여 소음 및 진동을 줄일 수 있는 복수의 플런저펌프를 포함하는 유압식 차량 브레이크 시스템을 개시하고 있으나 여전히 소음 및 진동을 저감하는 데 한계가 있고 구조가 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 TCS/ESP모드시 요구되는 제동유압을 형성하고 소음 및 진동을 저감하기 위하여 플런저 펌프와 기어펌프를 포함하는 차량용 브레이크시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 브레이크시스템은 제동유압을 형성하기 위한 마스터 실린더와, 각 차륜에 마련되어 제동유압에 의해 제동력을 발휘하는 휠브레이크와, 상기 마스터 실린더에서 토출되는 제동오일의 흐름을 제어하는 복수의 NO형 및 NC형 솔레노이드 밸브와, 상기 마스터 실린더의 유압포트측과 상기 솔레노이드 밸브의 인렛측을 연결하는 유로의 중도에 형성되어 TCS/ESP 모드 수행시 폐쇄상태를 유지하는 TC 솔레노이드밸브와, 제동오일을 흡입하여 가압하는 제1펌프와, 상기 마스터 실린더의 유압포트측과 상기 펌프의 인렛측을 연결하는 흡입유로와, 상기 흡입유로의 중도에 마련되어 상기 흡입유로를 개방 및 폐쇄하여 주는 셔틀밸브를 포함하는 차량용 브레이크 시스템에 있어서; 상기 마스터 실린더의 유압포트측과 상기 펌프의 아웃렛측을 연결하는 제1우회유로와, 상기 마스터 실린더의 유압포트측과 상기 NC형 솔레노이드밸브의 아웃렛측을 연결하는 제2우회유로를 구비하고, 상기 제1우회유로의 중도에 마련되어 TCS/ESP 모드시 상기 휠브레이 크에 제동오일을 공급하기 위하여 작동하는 제2펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 셔틀밸브는 TCS/ESP 모드의 작동영역중 소정 압력 제어 영역에서는 상기 흡입유로의 폐쇄상태를 유지하고 상기 소정 압력 제어 영역을 벗어나는 경우 상기 흡입유로를 개방시키며, 상기 제1펌프는 상기 흡입유로가 개방되는 경우 작동하여 상기 휠브레이크에 제동오일을 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1펌프는 플런저펌프이고, 상기 제2펌프는 기어펌프인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1펌프와 상기 제2펌프를 구동하기 위해 제1모터가 설치되거나, 상기 제2펌프의 구동을 위해 별도의 제2모터가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 브레이크시스템(20)의 유압회로도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 브레이크시스템의 유압회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 브레이크 시스템(20)은 마스터실린더(21)측에서 휠브레이크(22) 측으로 전달되는 제동오일을 제어하기 위해 메인유로(23)상에 설치된 복수개의 솔레노이드 밸브(24)(25)와, ABS 감압모드시 휠브레이크(22)에서 빠져나온 오일을 일시 저장하는 저압어큐뮬레이터(26)와, 이 저압어큐뮬레이터(26)에 저장된 오일을 흡입하여 토출하는 제1펌프(27)와, 마스터실린더(21)의 유압포트(21a) 와 제1펌프(27)의 인렛측을 연결하는 흡입유로(28) 상에 설치되어 이 흡입유로(28)를 개폐하는 NC형(Normal Closed Type) 전자 셔틀밸브(Shuttle Valve:이하'셔틀밸브'라 한다.)(29)와, 마스터실린더(21)의 유압포트(21a)와 제1펌프(27)의 아웃렛측을 연결하는 토출유로(30) 상에 설치되어 이 토출유로(30)를 개폐하는 트랙션 콘트롤 솔레노이드 밸브(31)와, 토출유로와 병렬로 연결되는 제1우회유로(32)에 설치되는 제2펌프(33)와, 전기적인 구성요소들을 제어하기 위한 유닛(ECU: 미도시)을 갖추고 있다.
복수의 솔레노이드밸브(24)(25)는 휠브레이크(22)의 상류측에 설치되어 평상시 개방된 상태로 유지되는 NO형(Normal Open Type) 솔레노이드밸브(24:이하 'NO형 솔레노이드밸브'라 한다.)와, 휠브레이크(22)의 하류측에 설치되어 평상 시 폐쇄된 상태로 유지되는 NC형(Normal Closed Type) 솔레노이드밸브(25:이하 'NC형 솔레노이드밸브'라 한다.)로 구성되며 이러한 솔레노이드밸브(24)(25)는 각 휠브레이크측에 배치된 휠센서(미도시)를 통해 차량속도를 감지하는 유닛(미도시)에 의해 각각 제어되며, 감압 제동시 NC형 솔레노이드밸브(25)가 개방되어 휠브레이크(22)측에서 빠져 나온 오일은 저압어큐뮬레이터(26)에 일시적으로 저장되게 된다.
또한 제1펌프(27)는 제1모터(35)에 의해 구동되어 저압어큐뮬레이터(26에 저장된 제동오일을 흡입하여 토출함으로써(ABS 증압 또는 유지 모드 시), 제동오일을 휠브레이크(22)측 또는 마스터실린더(21)측으로 전달하게 된다.
또한, 마스터실린더(21)의 유압포트(21a)와 제1펌프(27)의 아웃렛을 연결하는 토출유로(30)에는 트랙션 콘트롤 제어를 위한 NO형 솔레노이드밸브(31:이하 'TC 솔레노이드밸브'라 한다.)가 설치된다. 이 TC 솔레노이드밸브(31)는 평상 시 개방된 상태를 유지하여 일반 제동 시 마스터실린더(21)에서 형성된 제동오일이 TC 솔레노이드밸브(31)를 통해 메인유로(23)로 전달되고, 이는 NO형 솔레노이드밸브(24)를 거쳐 휠브레이크(22)측으로 유입되며, TCS/ESP모드에서는 유닛(미도시)에 의해 폐쇄작동하게 된다.
또한, TC 솔레노이드밸브(31)를 우회하면서 제1펌프(27)의 아웃렛측과 마스터실린더(21)의 유압포트(21a)측 사이를 연결하며, 토출유로(30)와 병렬로 연결된 제1우회유로(32)가 형성되고, 제1우회유로(32)의 중도에는 제2펌프(33)가 마련되어 있다. 제2펌프(33)는 TCS/ESP모드시 작동되어 운전자가 브레이크 페달을 밟지 아니한 경우에도 차량의 슬립이나 자세를 제어하기 위해 제동오일을 휠브레이크(22)측으로 토출하는 역할을 한다. 이때 바람직하게는 제1펌프(27)는 플런저 펌프로 구성하고 제2펌프(33)는 기어펌프로 구성한다. 또한 제2펌프(33)는 도2에 도시된 바와 같이 별도로 마련된 제2모터(36)에 의해 구동되거나, 도3에 도시된 바와 같이 제1펌프(27)를 구동시키는 제1모터(35)에 의해 구동될 수 있도록 한다. 이때 제1모터(35)를 이용하여 한쌍의 제1펌프(27)와 한쌍의 제2펌프(33)를 구동시킴에 있어서, 당업자가 용이하게 적용할 수 있는 클러치구조를 사용할 수 있다.
또한 마스터실린더(21)의 유압포트(21a)측과 NC형 솔레노이드밸브(25)의 아웃렛측을 연결하는 제2우회유로(34)를 마련하여 메인유로(23)와 제1우회유로(32) 및 제2우회유로(34)를 연결하는 폐회로가 구성된다.
또한, 마스터실린더(21)의 유압포트(21a)와 제1펌프(27)의 인렛측을 연결하 며, 토출유로(30)와 제1우회유로(32)와 병렬로 마련된 흡입유로(28)가 형성되고 그 중도에는 흡입유로(28)를 개폐하는 셔틀밸브(29)가 설치되어 있다. 즉, 전기적으로 작동되는 셔틀밸브(29)는 흡입유로(28)의 중도에 설치되어 평상시 폐쇄되고 TCS/ESP 모드시 소정압력제어 영역을 벗어나 차량이 급격하게 안정성을 잃는 영역에서 개방되게 작동한다.
또한, 토출유로(30)에는 TC 솔레노이드밸브(31)를 우회하면서 제1펌프(27)의 아웃렛측과 마스터실린더(21)의 유압포트(21a)측 사이를 연결하는 릴리프유로(37)가 연계되어 있으며, 중도에는 릴리프밸브(38)가 설치되어 있다. 이 릴리프밸브(38)는 TCS/ESP모드시 제1펌프(27)또는 제2펌프(33)에서 토출되는 제동 유압이 필요이상으로 상승하는 경우 제동오일을 마스터실린더(21)측으로 환류시키기 위한 것이다.
이하에서는 도2, 도3을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 브레이크 시스템(20)의 작동에 대하여 설명한다. 도3의 참조부호중 도2에서와 동일한 참조부호는 동일한 구성을 가리킨다.
먼저, 운전자가 브레이크 페달을 밟아 정상제동을 하는 경우, TC솔레노이드밸브(31)는 개방상태를 유지하여 마스터실린더(21)의 제동오일이 토출유로(30)와 메인유로(23)를 통해 NO형 솔레노이드밸브(24)로 전달되고, NO형 솔레노이드밸브(24)는 개방된 상태로 유지되므로 제동오일이 휠브레이크(22)로 전달되어 차량이 제동되도록 한다.
이러한 정상제동 시에 휠에 슬립이 발생하면 휠센서(미도시)가 이를 감지하 여 유닛(미도시)에 신호를 보내면 이를 근거로 감압, 증압, 유지 등 3가지 모드로 ABS 작동이 수행된다. 즉 휠브레이크(22)측의 제동유압이 노면조건보다 크면 적정 제동유압으로 낮추기 위해 유닛에서는 NC형 솔레노이드밸브(25)를 개방시켜 감압모드를 수행시킨다. 이때 휠브레이크(22)측의 제동오일이 일부 빠져나와 저압어큐뮬레이터(26)에 일시 저장된다. 한편 휠브레이크(22)측의 제동유압이 노면조건보다 작으면 유닛는 휠브레이크(22)측의 제동유압을 증가시키기 위해 제1모터(35)를 구동시켜 제1펌프(27)를 작동하게 하는 ABS증압모드를 수행한다. 이때 저압어큐뮬레이터(26)의 제동오일은 제1펌프(27)에 의해 가압되어 메인유로(23)를 통해 다시 휠브레이크(22)측으로 전달되어 제동유압이 증가하게 된다.
또한 휠브레이크(22)측이 최적의 제동력을 발휘하는 상태에 이르면 ABS유지모드를 수행한다. 이에 따라 NO형 솔레노이드밸브(24)는 폐쇄되어 휠브레이크(22)측에 제동오일이 유입되는 것이 차단되고, 제1펌프(27)에서 토출되는 제동오일은 개방된 TC 솔레노이드밸브(31)를 통해 마스터실린더(21)측으로 복귀하여 ABS 압력유지모드가 안정적으로 수행된다.
다음으로는 본발명에 따른 차량용 브레이크 시스템(20)이 차량의 주행안정성을 확보할 수 있도록 TCS/ESP 모드가 작동되는 경우의 동작에 대해 설명한다.
차량이 미끄러운 노면에서 가속페달을 밟아 급출발하거나, 고속주행이나 선회주행시 미끄러운 노면상태이거나 과도한 요우모우멘트(yaw moment)가 발생하는 경우 등에 있어서, 본발명의 차량용 브레이크시스템(20)은 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있도록 TCS 모드 또는 ESP 모드로 작동한다.
이때 유닛은 센서부(미도시)의 감지를 토대로 차량의 주행상태가 TCS/ESP모드의 작동 영역중 소정의 압력 제어 영역에 해당하는 지 여부를 판단하고 소정의 압력제어 영역에 해당하면 토출유로(30)상의 TC 솔레노이드밸브(31)를 폐쇄시키고 제1우회유로(32)상의 제2펌프(33)를 작동시켜 마스터실린더(21)의 제동오일이 제1우회유로(32)를 통해 휠브레이크(22)에 유입되도록 하여 제동력을 발생시킨다. 이때 제2펌프(33)는 기어펌프로 구성되어 소정 압력영역에서 TCS/ESP모드가 작동될 경우 소음과 진동을 저감할 수 있는 효과를 나타낼 수 있다.
또한 차량의 주행상태가 소정의 압력제어 영역을 벗어나는 경우 유닛은 토출유로(30)상의 TC 솔레노이드밸브(31)를 폐쇄시키고 흡입유로(28)상의 셔틀밸브(29)를 개방시키며, 제1모터(35)를 작동시켜 제1펌프(27)를 구동시킨다. 이에 따라 마스터실린더(21)의 제동오일은 흡입유로(28)를 통해 제1펌프(27)로 유입되며 제1펌프(27)에서 가압된 제동오일은 메인유로(23)로 토출되어 NO형 솔레노이드밸브(24)를 통해 휠브레이크(22)로 전달되어 휠에 제동력을 가하게 된다. 이때에도 유닛은 제2펌프(33)를 작동시켜 제1우회유로(32)를 통해서도 제동오일이 휠브레이크(22)에 유입되고 있음은 물론이다. 여기서 제1펌프(27)는 토출성능 및 응답성이 좋은 플런저펌프로 구성된다. 이에 따라 차량이 급격하게 안정성을 잃는 영역에서 빠르게 제동유압을 상승시킬 필요가 있는 경우 제1펌프(27)와 제2펌프(33)를 동시에 구동시켜 제동오일의 토출량을 증대시킴으로써 단일의 플런저펌프만을 사용하여 TCS/ESP모드를 수행하는 것에 비해 보다 안정적이고 신속하게 차량의 자세를 제어할 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 브레이크시스템은 플런저 펌프와 기어펌프를 설치하여 TCS/ESP모드시 기어펌프만을 구동시키거나 양 펌프를 동시에 구동시킴으로써 요구되는 제동유압을 형성하면서 소음 및 진동을 저감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 제동유압을 형성하기 위한 마스터 실린더와, 각 차륜에 마련되어 제동유압에 의해 제동력을 발휘하는 휠브레이크와, 상기 마스터 실린더에서 토출되는 제동오일의 흐름을 제어하는 복수의 NO형 및 NC형 솔레노이드 밸브와, 상기 마스터 실린더의 유압포트측과 상기 솔레노이드 밸브의 인렛측을 연결하는 유로의 중도에 형성되어 TCS/ESP 모드 수행시 폐쇄상태를 유지하는 TC 솔레노이드밸브와, 제동오일을 흡입하여 가압하는 제1펌프와, 상기 마스터 실린더의 유압포트측과 상기 펌프의 인렛측을 연결하는 흡입유로와, 상기 흡입유로의 중도에 마련되어 상기 흡입유로를 개방 및 폐쇄하여 주는 셔틀밸브를 포함하는 차량용 브레이크 시스템에 있어서,
    상기 마스터 실린더의 유압포트측과 상기 펌프의 아웃렛측을 연결하는 제1우회유로와, 상기 마스터 실린더의 유압포트측과 상기 NC형 솔레노이드밸브의 아웃렛측을 연결하는 제2우회유로를 구비하고, 상기 제1우회유로의 중도에 마련되어 TCS/ESP 모드시 상기 휠브레이크에 제동오일을 공급하기 위하여 작동하는 제2펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 셔틀밸브는 TCS/ESP 모드의 작동영역중 소정 압력 제어 영역에서는 상기 흡입유로의 폐쇄상태를 유지하고 상기 소정 압력 제어 영역을 벗어나는 경우 상기 흡입유로를 개방시키며, 상기 제1펌프는 상기 흡입유로가 개방되는 경우 작동하여 상기 휠브레이크에 제동오일을 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 시스템.
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1펌프는 플런저펌프이고, 상기 제2펌프는 기어펌프인 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 시스템.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제1펌프와 상기 제2펌프를 구동하기 위해 마련된 제1모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1펌프를 구동하기 위해 마련된 제1모터와 상기 제2펌프를 구동하기 위해 마련된 제2모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 시스템.
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