KR20110026588A - 차량의 제동시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단한 구성으로도 비제동시의 드래그토크를 최소화 할 수 있는 전동식 제동장치의 장점과 제동 안정성이 높은 종래의 유압식 제동장치의 장점을 모두 겸비한 차량의 제동시스템을 제공한다.

EMB, ABS, ESC, BBW

Description

차량의 제동시스템{Braking System for Vehicle}

본 발명은 차량의 제동시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 유압식 제동장치와 전동식 제동장치의 장점을 겸비하여, 간단한 구성으로 비제동시의 드래그 토크를 최소화할 수 있도록 함과 아울러 제동안정성이 높게 한 차량 제동시스템에 관한 기술이다.

종래의 일반적인 유압식 제동장치는 도 1에 예시된 바와 같이, 운전자의 페달 조작력을 부스터(500)에서 증대하여 마스터실린더(502)로 제공하고, 마스터실린더(502)는 제동압을 형성하여 각 차륜의 휠실린더(504)에 전달하여 제동력이 발생되도록 하며, 휠 잠김 방지장치(ABS: Anti-lock Brake System)나 자세 제어 장치(ESC: Electronic Stability Control)를 별도로 구비하여 상기 휠실린더(504)로 제공되는 제동압을 조절함으로써 제동 및 차량의 안전성을 향상시키도록 한다.

한편, 종래의 전동식 제동장치(BBW: Brake By Wire)는 종래 유압식 제동장치의 부스터(500), 마스터실린더(502), 유압라인 및 ABS/ESC를 모두 배제하고, 도 2에 예시된 것처럼, 전자페달(506) 및 시뮬레이터를 두고 운전자의 페달 자동을 전 기 신호로 변환하여 ECU(Electronic Control Unit; 508)가 모터에 의해 제동력을 발생시키는 EMB(Electro-Mechanical Brake; 510)를 작동시켜 차량에 필요한 제동력을 얻도록 한다.

상기와 같은 전동식 제동장치는 모터에 의해 제동장치의 제어가 이루어지므로, 종래의 ABS/ESC 기능을 추가 부품 없이 수행할 수 있으며, 최근의 회생제동 차량의 회생제동에 적합하게 동작할 수 있고, 비제동시 마찰재와 디스크 사이의 간극 조절이 가능하여 드래그토크를 최소화할 수 있어서, 차량의 연비향상에도 기여할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 종래의 전동식 제동장치는 EMB 기술이 아직 많이 발전하지 못하여 캘리퍼 중량이 크고 단가가 높으며 유압식 제동장치에 비해 안정성이 떨어지는 단점이 있고, 특히 전륜 제동장치는 현재 일반적인 EMB로는 발휘할 수 있는 제동력이 낮아 구성하기 어렵고, 자기 배력 기능이 있는 EWB(Electro Wedge Brake)의 형식 이어야 하는데, 이것은 부품의 구성이 복잡하여 단가 상승의 원인이 되기도 한다.

한편, 종래의 유압식 제동장치는 차량의 안정성 향상을 위해 ABS/ESC의 추가가 불가피 하며, 회생제동이 이루어지는 차량에서는 이에 대비하기 위한 추가장치가 소요되며, 특히 캘리퍼피스톤의 씨일에 의한 간극 조절기능으로는 비제동시의 드래그토크 저감에 한계가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 유압식 제동장치의 장단점과 전동식 제동장치의 장단점을 고려하여 안출된 것으로서, 간단한 구성으로도 비제동시의 드래그토크를 최소화 할 수 있는 전동식 제동장치의 장점과 제동 안정성이 높은 종래의 유압식 제동장치의 장점을 모두 겸비한 차량의 제동시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 차량의 제동시스템은

차량의 전체 차륜 중 일부 차륜에 장착되어 모터만에 의해 작동되는 전동식캘리퍼와;

상기 전체 차륜 중 나머지 일부 차륜에 장착되어 모터와 유압에 의해 작동되는 복합식캘리퍼와;

상기 복합식캘리퍼에 제동압을 제공하는 유압식 제동장치와;

상기 유압식 제동장치의 작동상태를 입력 받아 상기 전동식캘리퍼와 복합식캘리퍼를 전기적으로 제어하는 ECU;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 유압식 제동장치는

운전자의 조작력을 전달받는 브레이크페달과;

상기 브레이크페달의 조작력에 의해 제동유압을 형성하는 마스터실린더와;

상기 마스터실린더의 유압을 상기 복합식캘리퍼로 전달하는 유압라인;

을 포함하여 구성할 수 있다.

상기 복합식캘리퍼는

상기 유압라인을 통해 제동압을 전달받는 캘리퍼실린더와;

상기 캘리퍼실린더 내에서 상기 유압라인을 통한 제동압에 의해 직선슬라이딩하여 브레이크패드를 가압하도록 설치되며 너트부가 구비된 너트피스톤과;

상기 너트피스톤에 나사결합되어 상기 너트피스톤을 상기 캘리퍼실린더 내에서 직선슬라이딩시키도록 구비된 스크류와;

상기 ECU의 제어를 받아 상기 스크류에 제공될 회전력을 발생시키는 구동모터;

를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 너트피스톤과 상기 스크류는 비자기잠금식 나사로 결합되는 것이 바람직하다.

상기 구동모터의 회전축에는 구동피니언이 구비되고;

상기 스크류에는 상기 구동피니언에 치합되는 평기어인 피동기어가 구비된 구성으로 할 수 있다.

상기 전동식캘리퍼는 차량의 후륜에 설치되고;

상기 복합식캘리퍼는 차량의 전륜에 설치되는 구조로 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 간단한 구성으로도 비제동시의 드래그토크를 최소화 할 수 있는 전동식 제동장치의 장점과 제동 안정성이 높은 종래의 유압식 제동장치의 장점을 모두 겸비한 차량의 제동시스템을 제공한다.

도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명 실시예는 차량의 전체 차륜 중 일부 차륜에 장착되어 모터만에 의해 작동되는 전동식캘리퍼(1)와; 상기 전체 차륜 중 나머지 일부 차륜에 장착되어 모터와 유압에 의해 작동되는 복합식캘리퍼(3)와; 상기 복합식캘리퍼(3)에 제동압을 제공하는 유압식 제동장치와; 상기 유압식 제동장치의 작동상태를 입력 받아 상기 전동식캘리퍼(1)와 복합식캘리퍼(3)를 전기적으로 제어하는 ECU(5)를 포함하여 구성된다.

본 실시예에서, 상기 전동식캘리퍼(1)는 차량의 후륜에 설치되고, 상기 복합식캘리퍼(3)는 차량의 전륜에 설치된다.

즉, 후륜에는 종래의 일반적인 전동식캘리퍼(1)를 사용하여 상기 ECU(5)의 제어에 의해 작동하는 모터만의 구동에 의해 제동력을 얻도록 하고, 전륜에는 상기 복합식캘리퍼(3)를 장착하여, 모터에 의해 발생되는 제동력에 운전자의 제동 조작력에 의해 발생되는 유압에 의한 제동력이 함께 더해져, 전륜의 제동에 기여하도록 구성한 것이다.

본 실시예에서 상기 유압식 제동장치는 운전자의 조작력을 전달받는 브레이크페달(7)과, 상기 브레이크페달(7)의 조작력에 의해 제동유압을 형성하는 마스터실린더(9)와, 상기 마스터실린더(9)의 유압을 상기 복합식캘리퍼(3)로 전달하는 유압라인(11)을 포함하여 구성된다.

상기 복합식캘리퍼(3)는 상기 유압라인(11)을 통해 제동압을 전달받는 캘리퍼실린더(13)와, 상기 캘리퍼실린더(13) 내에서 상기 유압라인(11)을 통한 제동압에 의해 직선슬라이딩하여 브레이크패드(15)를 가압하도록 설치되며 너트부가 구비된 너트피스톤(17)과, 상기 너트피스톤(17)에 나사결합되어 상기 너트피스톤(17)을 상기 캘리퍼실린더(13) 내에서 직선슬라이딩시키도록 구비된 스크류(19)와, 상기 ECU(5)의 제어를 받아 상기 스크류(19)에 제공될 회전력을 발생시키는 구동모터(21)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 너트피스톤(17)과 상기 스크류(19)는 비자기잠금식(Non-Self-Locking Type) 나사로 결합되며, 물론 상기 너트피스톤(17)은 회전은 억제되고 직선슬라이딩만 가능하도록 되어 있다.

따라서, 상기 너트피스톤(17)은 상기 스크류(19)가 회전력을 제공하는 상태에서는 상기 브레이크패드(15)를 가압하는 방향으로 직선슬라이딩하여 전진하게 되지만, 상기 스크류(19)가 상기 구동모터(21)로부터 회전력을 인가 받지 않는 상황에서는, 역으로 상기 너트피스톤(17)이 상기 스크류(19)를 회전시키면서 후퇴할 수 있다.

여기에 상기 구동모터(21)의 회전축에는 구동피니언(23)이 구비되고, 상기 스크류(19)에는 상기 구동피니언(23)에 치합되는 평기어인 피동기어(25)가 구비된 구조로 되어 있어서, 상기 너트피스톤(17)은 상기 구동모터(21)가 구동되지 않을 때에는 상기 스크류(19)와 피동기어(25) 및 구동피니언(23)을 역으로 회전시키면서 후퇴할 수 있게 된다.

결국, 비제동시에는 브레이크패드(15)와 디스크 사이의 간극 조절이 이루어질 수 있게 되어 드래그토크가 최소화 될 수 있는 것이다.

물론, 상기 복합식캘리퍼(3)는 운전자가 상기 브레이크페달(7)을 조작하여 마스터실린더(9)로부터 생성되어 상기 유압라인(11)을 통해 제동압이 전달되면, 상기 너트피스톤(17)이 상기 유압에 의해 직선슬라이딩함과 아울러, 상기와 같은 운전자의 브레이크페달(7) 조작상태를 입력 받는 상기 ECU(5)가 상기 구동모터(21)를 구동하여 상기 스크류(19)를 회전시킴으로써, 상기 너트피스톤(17)이 직선슬라이딩하도록 하는 힘을 더하게 되어, 상기 너트피스톤(17)은 상기 브레이크패드(15)를 디스크에 압착시켜 제동력을 얻게 된다.

또한, 상기 ECU(5)는 상기와 같은 복합식캘리퍼(3)의 작동과 동시에 상기 후륜에 장착된 전동식캘리퍼(1)에도 전력을 공급하여 제동력을 발휘하도록 함으로써, 차량은 모든 차륜에서 안정된 제동이 가능하게 된다.

특히, 본 발명의 복합식캘리퍼(3)는 유압식만으로도 제동력을 발휘할 수 있어서, 전동식 제동시스템을 보완하여 보다 안정된 차량의 제동시스템을 구현할 수 있으며, 전동식으로 작동되는 부분은 능동적인 제동기능이 가능하여 ABS나 ESC 같은 추가적인 장치 없이도 이러한 기능을 구현할 수 있도록 해주게 되며, 회생제동 차량의 회생제동 기능에 따른 제동압 변화에도 대응할 수 있는 장점이 있다.

물론, 본 발명의 제동시스템은 모든 감가속도 범위 내에서 유압식에 의한 제동력과 전동식에 의한 제동력이 혼합되어 제동 총합으로 작동되도록 할 수 있고, 이와는 달리, 일정 감가속도 범위 까지는 전동식에 의해서만 제동력이 발생되도록 하고 그 이상의 경우에만 유압식에 의한 제동력을 혼합하도록 작동시킬 수도 있는 바, 후자의 경우는 회생제동을 하는 차량의 경우에 유리할 것이다.

또한, 상기와 같이 일정수준까지는 전동식에 의한 제동력에만 의존하고, 이후 사람의 힘에 의존하는 유압식에 의한 제동력을 병합시키는 방법은, 모든 제동구간을 모터에 의해 작동시키는 방법에 비해 모터의 사양을 많이 낮출 수 있는 장점을 제공한다.

도 1은 종래 기술에 의한 차량의 유압식 제동시스템을 설명한 도면,

도 2는 종래 기술에 의한 차량의 전동식 제동시스템을 설명한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 차량의 제동시스템을 설명한 도면,

도 4는 도 3의 복합식캘리퍼의 실시예를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 전동식캘리퍼 3; 복합식캘리퍼

5; ECU 7; 브레이크페달

9; 마스터실린더 11; 유압라인

13; 캘리퍼실린더 15; 브레이크패드

17; 너트피스톤 19; 스크류

21; 구동모터 23; 구동피니언

25; 피동기어

Claims (6)

1. 차량의 전체 차륜 중 일부 차륜에 장착되어 모터만에 의해 작동되는 전동식캘리퍼와;

   상기 전체 차륜 중 나머지 일부 차륜에 장착되어 모터와 유압에 의해 작동되는 복합식캘리퍼와;

   상기 복합식캘리퍼에 제동압을 제공하는 유압식 제동장치와;

   상기 유압식 제동장치의 작동상태를 입력 받아 상기 전동식캘리퍼와 복합식캘리퍼를 전기적으로 제어하는 ECU;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 제동시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 유압식 제동장치는

   운전자의 조작력을 전달받는 브레이크페달과;

   상기 브레이크페달의 조작력에 의해 제동유압을 형성하는 마스터실린더와;

   상기 마스터실린더의 유압을 상기 복합식캘리퍼로 전달하는 유압라인;

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 제동시스템.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 복합식캘리퍼는

   상기 유압라인을 통해 제동압을 전달받는 캘리퍼실린더와;

   상기 캘리퍼실린더 내에서 상기 유압라인을 통한 제동압에 의해 직선슬라이 딩하여 브레이크패드를 가압하도록 설치되며 너트부가 구비된 너트피스톤과;

   상기 너트피스톤에 나사결합되어 상기 너트피스톤을 상기 캘리퍼실린더 내에서 직선슬라이딩시키도록 구비된 스크류와;

   상기 ECU의 제어를 받아 상기 스크류에 제공될 회전력을 발생시키는 구동모터;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 제동시스템.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 너트피스톤과 상기 스크류는 비자기잠금식 나사로 결합되는 것

   을 특징으로 하는 차량의 제동시스템.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 구동모터의 회전축에는 구동피니언이 구비되고;

   상기 스크류에는 상기 구동피니언에 치합되는 평기어인 피동기어가 구비된 것

   을 특징으로 하는 차량의 제동시스템.
6. 청구항 1 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전동식캘리퍼는 차량의 후륜에 설치되고;

   상기 복합식캘리퍼는 차량의 전륜에 설치되는 것

   을 특징으로 하는 차량의 제동시스템.

Images