KR20150124691A - 전자식 유압 브레이크 - Google Patents

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KR20150124691A
KR20150124691A KR1020140051528A KR20140051528A KR20150124691A KR 20150124691 A KR20150124691 A KR 20150124691A KR 1020140051528 A KR1020140051528 A KR 1020140051528A KR 20140051528 A KR20140051528 A KR 20140051528A KR 20150124691 A KR20150124691 A KR 20150124691A
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이영송
변승환
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주식회사 만도
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Abstract

운전자에 따라 적절한 페달감을 제공할 수 있는 전자식 유압 브레이크가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크는 운전자가 밟은 페달의 압력을 받아 유압을 전달하는 마스터실린더와, 마스터실린더와 연결되어 오일을 제공하는 리저버와, 마스터실린더와 연결되어 페달의 압력에 따른 유압에 대하여 반력을 제공하는 페달시뮬레이터와, 마스터실린더로부터 유압을 전달받아 제동력을 발생하는 휠실린더를 포함하고, 페달시뮬레이터는 유량의 제어가 가능한 솔레노이드밸브로 마련된다.

Description

전자식 유압 브레이크{Electro hydraulic brake}
본 발명은 전자식 유압 브레이크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운전자에 따라 적절한 페달감을 제공할 수 있는 전자식 유압 브레이크에 관한 것이다.
자동차의 제동에 사용되는 전자식 유압 브레이크는 특히 운전자의 제동의지를 감지하고, 이에 상응하는 제동력을 유압소스(Source)로부터 휠실린더로 전달하는 EHB시스템(Electro Hydraulic Brake System)의 성능을 구현할 수 있고, 운전자에게 보다 나은 브레이크 페달감을 생성할 수 있도록 하는 페달시뮬레이터를 포함한다.
일반적으로 EHB시스템에서는 운전자가 브레이크페달을 밟으면 변위센서로부터 브레이크페달의 변위를 감지하여 차단밸브를 닫아 페달시뮬레이터의 마스터실린더와 휠과의 유로를 분리시키고, 압력센서로부터의 압력신호에 따라 ECU에서 휠 압력을 계산하여 평상시 모터펌프에서 생성한 액압을 저장한 어큐뮬레이터에서의 압력을 각 휠에 있는 흡입구와 토출구의 솔레노이드밸브를 이용하여 각 휠의 압력을 독립적인 피드백(Feed-back)제어를 통하여 조절한다.
페달시뮬레이터는 내부가 원통형인 시뮬레이터챔버와 시뮬레이터챔버의 내부에서 오일공을 통하여 유입된 유압에 의하여 진퇴운동하는 시뮬레이터피스톤과, 시뮬레이터피스톤을 탄성지지하는 1차 완충부재와, 1차 완충부재와 직렬로 마련되어 연동되는 2차 완충부재가 구비된다. 그리고 1차 완충부재와 2차 완충부재사이에는 연동매개부재가 마련되어 1차 완충부재와 2차 완충부재가 각각 연동매개부재의 상하면에 접촉하도록 하여 1차 완충부재와 2차 완충부재의 연동운동을 매개한다. 이때 적절한 페달감 조성을 위하여 1차 완충부재는 2차 완충부재에 비하여 스프링상수가 작은 것으로, 반대로 2차 완충부재는 1차 완충부재에 비하여 스프링상수가 큰 것으로 마련되어야 한다.
브레이크페달(미도시)과 마스터실린더와, 페달시뮬레이터가 연동되도록 하고 페달시뮬레이터는 마스터실린더로부터의 유체를 내부로 수용할 수 있는 시뮬레이션 챔버와, 시뮬레이션 챔버의 개구부가 마스터실린더에 연통되는 오일공과, 오일공으로부터 유입된 유압에 의해 시뮬레이션 챔버 내부를 슬라이딩하는 시뮬레이터피스톤과, 시뮬레이터피스톤을 탄성 지지하는 1차 코일스프링과, 1차 코일스프링이 최대한 압축되었을때부터 1차 코일스프링과 연동이 시작되는 2차 코일스프링과, 1차 코일스프링과 2차 코일스프링 사이에서 두 스프링과 접촉하며 연동을 매개하는 연동매개부재와, 연동매개부재의 슬라이딩을 지지해주는 단수 또는 복수개의 가이드 부재가 구비된다.
1차 코일스프링은 2차 코일스프링에 비하여 스프링상수가 작은 것으로 마련되고 반대로 2차 코일스프링은 1차 코일스프링에 비하여 상대적으로 스프링상수가 크게 마련되는데, 일반적으로 내경이 작은 코일스프링이 큰 코일스프링에 비하여 스프링상수가 작으므로 1차 코일스프링은 내경이 작고 2차 코일스프링은 내경이 상대적으로 크게 구비된다. 하지만 두 개의 스프링의 순차적인 배열에 있어서는 스프링 상수가 반드시 내경의 크기에만 비례하는 것이 아니기 때문에 내경의 크고 작음과 코일의 권선수의 많고 적음 등에 무관하게 오로지 스프링상수의 대소로만 판단한다.
또한 연동매개부재는 두 코일스프링의 사이에 끼워지며 시뮬레이션 챔버 내부를 두 코일스프링과 결합되어 슬라이딩 되기 위하여 상하 양측에 스프링이 고정되도록 스프링고정돌기를 포함하고, 연동매개부재의 일단 또는 양단에는 단수 또는 복수개의 가이드부재가 삽입되어 슬라이딩되도록 단수 또는 복수개의 가이드홀이 마련된다. 그리고 가이드부재는 일단이 시뮬레이션 챔버의 하단 일측에 외부로부터 관통 고정되고, 타단이 연동매개부재의 가이드홀에 삽입되어 연동매개부재의 슬라이딩을 지지하도록 마련된다.
운전자가 브레이크 페달을 밟게 되면 마스터실린더에서 형성된 유압은 페달시뮬레이터와 마스터실린더와의 연결구인 오일공을 통하여 시뮬레이션 챔버 내부로 유입되고 시뮬레이터피스톤을 밀게 된다. 시뮬레이터피스톤이 유압에 의하여 전진하면 시뮬레이터피스톤을 탄성 지지하는 1차 코일스프링이 피스톤운동방향으로 압축되면서 반대방향으로 1차 반발력을 가지게 되며 상기 1차 코일스프링이 최대한 압축되었을 때 비로소 연동매개부재가 상기 2차 코일스프링을 밀어 2차 코일스프링이 피스톤운동방향으로 압축되면서 2차 반발력을 가지게 되어 전체적인 페달감이 두 번의 선형적인 반발력을 가짐으로 인해 적절한 페달감이 형성되도록 한다.
등록특허공보 제10-0657576호(2004.06.12)
본 발명의 실시예는 운전자의 취향에 따라 페달감을 변경할 수 있는 전자식 유압 브레이크를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 운전자가 밟은 페달의 압력을 받아 유압을 전달하는 마스터실린더와, 상기 마스터실린더와 연결되어 상기 오일을 제공하는 리저버와, 상기 마스터실린더와 연결되어 페달의 압력에 따른 유압에 대하여 반력을 제공하는 페달시뮬레이터와, 상기 마스터실린더로부터 유압을 전달받아 제동력을 발생하는 휠실린더를 포함하고, 상기 페달시뮬레이터는 유량의 제어가 가능한 솔레노이드밸브로 마련되는 전자식 유압 브레이크가 제공될 수 있다.
또한, 상기 솔레노이드밸브는 비작동 시 유량이 흐르지 않도록 닫힌 상태이고, 작동 시 유량의 흐름을 조절하도록 열린 상태가 되는 전자식 유압 브레이크가 제공될 수 있다.
또한, 상기 페달시뮬레이터는 설정된 값에 따라 유량을 제어하여 페달 유압에 따른 반력을 제공하는 전자식 유압 브레이크가 제공될 수 있다.
또한, 상기 페달시뮬레이터는 상기 리저버와 연결되고, 페달 유압에 따른 반력의 크기를 줄이기 위하여 유량을 상기 리저버로 전달하는 전자식 유압 브레이크가 제공될 수 있다.
또한, 상기 솔레노이드밸브는 비작동 시 닫힌 상태로 유지되어 제어의 오작동 시에도 유압이 휠실린더로 전달되어 제동이 가능한 전자식 유압 브레이크가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크는 운전자의 취향에 맞게 페달감을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크는 부품수를 줄여 무게 및 원가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크를 개략적으로 도시화하여 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크에서 페달시뮬레이터를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크에서 페달시뮬레이터의 동작을 나타내는 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크를 개략적으로 도시화하여 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 마스터실린더(100)와 개구부를 통하여 페달시뮬레이터(400)가 연결되어 있으며 그 페달시뮬레이터(400)는 운전자가 밟은 페달의 압력을 받아 발생되는 유압(제동유압)이 페달시뮬레이터(400) 내부로 유입될 때 제동유압에 대하여 반발력을 생성하여 페달느낌 조성이 가능하도록 되어있다.
페달시뮬레이터(400)를 구비한 마스터실린더(100)는 EHB시스템이 노멀모드 작동시 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 그 압력이 제1 피스톤(200)을 통해 마스터실린더(100)에 전달된다.
그 압력은 제1 피스톤(200)을 지지하는 제1 스프링(220)에 의해 제2 피스톤(300)으로 전달되고, 그 제1 피스톤(200)과 제2 피스톤(300)의 이동은 제2 챔버(310)와 리저버(RESERVOIR) 사이의 유로(350)가 제2 밸브(330)에 의해 폐쇄될 때까지 축방향 전진이 계속된다.
이 때 NO형 솔레노이드밸브에 의해 제1 챔버(210)와 제2 챔버(310)에서 휠 실린더(미도시)로 각각 연통된 유로(미도시)가 폐쇄되어 브레이크액이 흘러나갈 곳이 없어지고, 제1 피스톤(200)과 제2 피스톤(300)은 더 이상 전진하지 못하게 된다.
상기 제2 피스톤(300)에 장착된 제2 밸브(330)와 실링면(340)간 간격보다 큰 간격이 실린더 보어 단차부(110)와 실링요소(360) 사이에 형성되어 있어 이후에도 제1 챔버(210)와 시뮬레이션 챔버(370) 사이의 유로(120)가 유지된다.
계속해서 운전자가 페달을 밟는 압력이 증가하면 제1 피스톤(200)이 제1 스프링(220)을 압축시키면서 계속 전진하고, 제1 챔버(210)의 브레이크액이 보어 단차부(110)와 실링요소(360) 사이의 유로(120)를 통하여 시뮬레이션 챔버(370)로 흘러가서 시뮬레이션 챔버(370) 내의 유압이 페달시뮬레이터(400)로 전달되고, 페달시뮬레이터(400)가 유량 흐름을 제어하는 정도에 따라 제동유압에 따른 반력을 생성하게 된다.
페달시뮬레이터(400)는 유량 흐름을 제어할 수 있는 솔레노이드밸브로 마련된다. 솔레노이드밸브가 닫히고 열림에 따라서 유압을 제어할 수 있으므로 제동유압에 따른 반력을 생성할 수 있다.
솔레노이드밸브는 비작동 시 유량이 흐르지 않도록 닫힌 상태를 유지하고, 작동 시 유량의 흐름을 조절하도록 열린 상태를 유지하게 된다. 일반적으로 이러한 솔레노이드밸브를 NC(Normal Closed) 타입의 솔레노이드밸브라 한다. 또한, 솔레노이드밸브는 전자제어유닛(이하, ECU)(미도시)에 미리 주어진 제어값에 따라서 솔레노이드밸브가 작동하게 되어 유량의 흐름을 제어함으로써 제동유압에 따른 반력의 크기를 제어할 수 있다. 여기서 ECU의 제어값을 설정하여 차량의 제동 시 페달감을 운전자의 취향에 맞게 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔레노이드밸브는 유량을 제어하기 위하여 후술할 아마츄어(460)의 이동거리가 조절됨으로써 유량을 다양하게 조절할 수 있다. 이에, 차량의 제동 시 운전자의 취향에 맞는 더욱 정밀한 페달감이 조성될 수 있게 된다.
여기서, ECU는 페달시뮬레이터(400)뿐만 아니라 후술할 유압회로도(700)의 솔레노이드밸브 및 센서 등 차량의 다양한 전자 부품에 대해서도 미리 설정된 값에 따라서 전기신호를 송신하여 제어할 수 있다.
페달시뮬레이터(400)가 NC형 솔레노이드밸브로 마련됨으로써, 비작동 시 닫힌 상태로 유지되어 솔레노이드밸브의 오작동 시에도 유압이 휠실린더(800) 측으로 전달되어 차량의 제동이 가능할 수 있다.
페달시뮬레이터(400)는 리저버(500)와 연결된다. 이에, 페달시뮬레이터(400)는마스터실린더(100)로부터 받은 고압의 유압을 솔레노이드밸브을 열어 리저버(500)로 유압을 전달함으로써 마스터실린더(100) 내의 유압을 조절할 수 있다. 또한, 이러한 유압의 조절에 의해서 차량의 제동 시 운전자가 적절한 페달감을 받을 수 있게 된다.
도 1을 참조하였을 때, 리저버(500)가 개략적인 유압회로도(700)로만 표시되었으나, 리저버(500)는 마스터실린더(100)의 상부에 연결되어 저장된 오일을 마스터실린더에 제공한다. 따라서, 페달시뮬레이터(400)로부터 전달받은 오일을 저장하였다가 필요 시 마스터실린더(100)로 다시 제공할 수 있다.
도 1의 유압회로도(700)를 참조하였을 때, 휠실린더(800a, 800b)로 전달되는 제동유압을 제어하기 위한 다수개의 솔레노이드밸브(710a, 710b, 730a, 730b)와, ABS(Anti-Brake System) 감압모드 시 휠실린더(800a, 800b)에서 빠져 나온 오일을 일시 저장하는 저압어큐뮬레이터(750a, 750b)와, 이 저압어큐뮬레이터(750a, 750b)에 저장된 오일을 흡입하여 토출하는 펌프(770)와, 마스터실린더(100)의 제1,2 포트(150, 151)측과 각 펌프(770)의 인렛측을 연결하는 오일흡입유로(790a, 790b)를 구비한다. 다수개의 솔레노이드밸브는 각 휠실린더(800a, 800b)의 상류 측에 배치되는 NO(Normal Opened)형 솔레노이드밸브(710a, 730a)와 하류측에 배치되는 NC형 솔레노이드밸브(710b, 730b)로 구별되며, ECU(미도시)에 의하여 차속에 따라 각 솔레노이드밸브(710a, 710b, 730a, 730b)의 개폐작동을 제어하게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크에서 페달시뮬레이터(400)를 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크에서 페달시뮬레이터(400)의 동작을 나타내는 단면도이다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 솔레노이드 밸브로 마련되는 페달시뮬레이터(400)는 여자코일부(420), 밸브코어(430), 밸브하우징(440), 복원스프링(450), 아마츄어(460), 필터부재(470)를 포함한다. 밸브하우징(440)은 종래 슬리브와 밸브시트와 시트하우징이 일체로 형성된 것이다.
여자코일부(420)는 원통형으로 마련되며, 밸브코어(430)와 밸브하우징(440)의 상측 외면에 결합된다. 이러한 여자코일부(420)는 원통형의 코일케이스(421), 코일케이스(421) 내에 수용된 보빈(422), 보빈(422)의 외면에 권선된 여자코일(423)을 포함한다.
밸브코어(430)는 밸브하우징(440)의 대경부(445)에 압입되며 용접으로 고정될 수 있다. 복원스프링(450)은 밸브코어(430)와 아마츄어(460) 사이에 위치하여 아마츄어(460)를 밸브하우징(440)의 하단에 형성된 오리피스(441) 쪽으로 가압한다. 복원스프링(450)이 아마츄어(460)를 밸브하우징(440)의 하단에 형성된 오리피스(441)쪽으로 가압함으로써 구체(485)가 오리피스(441)를 폐쇄할 수 있도록 한 것이다.
아마츄어(460)는 밸브하우징(440)내에서 상하로 진퇴 가능하게 설치된다. 아마츄어(460)는 외경이 밸브하우징(440)의 대경부(445)의 내경에 대응하는 원통형으로 마련되며, 밸브하우징(440)의 하단에 형성된 오리피스(441)와 인접하게 배치될 수 있도록 오리피스(441)쪽으로 소정 길이 연장 형성된 연장부(464)를 포함한다.
연장부(464)의 하단에는 연장부(464) 비해 반경이 감소되는 제3 단차부(466)가 형성되고, 제3 단차부(466)의 끝단에는 오리피스(441)를 폐쇄할 수 있는 구체(485)가 결합되어 아마츄어(460)의 진퇴에 따라 오리피스(441)가 개폐될 수 있도록 한다.
아마츄어(460)의 외면에는 상하방향으로 오일이 유통하는 아마츄어 유로(461)가 형성된다.
밸브하우징(440)은 종래 슬리브와 밸브시트와 시트하우징이 일체로 형성된 것으로, 대경부(445)와, 대경부(445)에서 연장되며, 대경부(445)보다 반경이 감소된 소경부(446)와, 소경부(446)에서 연장되며 소경부(446)보다 반경이 감소된 배출유로부(447)를 포함한다.
대경부(445)의 상부에는 그 내측으로 밸브코어(430)가 결합되며, 대경부(445)의 내측으로 아마츄어(460)가 진퇴 가능하게 배치되며, 대경부(445)의 하부에는 플랜지부(444)가 마련된다. 플랜지부(444)는 모듈레이터블럭(410)의 변형부(413)에 결합하여 솔레노이드 밸브(400)가 모듈레이터블럭(410)에 고정될 수 있도록 한다.
대경부(445)의 하단에는 제1단차부(448)가 마련되고 제1 단차부(448)에서 연장되어 대경부(445)보다 반경이 감소된 소경부(446)가 마련된다.
소경부(446)의 측면에는 모듈레이터블럭(410)의 유입유로(418)로부터 오일이 유입되는 유입구(456)가 마련되고, 소경부(446)의 하단에는 제2 단차부(449)가 마련되고 제2 단차부(449)에서 연장되어 소경부(446)보다 반경이 감소된 배출유로부(447)가 마련된다.
배출유로부(447)의 하면에는 모듈레이터블럭(410)의 유출유로(419)와 연결되는 오리피스(441)가 마련된다.
필터부재(470)는 모듈레이터블럭(410)에 압입되며 모듈레이터블럭(410)의 유입유로(418)측에는 유입되는 이물질의 제거를 위하여 필터(471)가 설치된다.
도 2 또는 도 3에 도시된 밸브하우징(440)의 외형형상을 가진 금형을 준비하고, 상기 금형 사이에 밸브하우징(440)의 형상을 형성하게 되는 튜브 등의 관재를 배치시킨 다음, 금형과 튜브를 밀착시키고 금형의 양측에서 튜브의 양측을 가압부재 등을 통해 튜브의 내측으로 유체를 유입시켜 튜브에 압력을 가하게 되면, 튜브가 금형 내부에서 밸브하우징(440)의 외형과 동일한 형상으로 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 여자코일부(420)에 전원이 인가되지 않은 경우에는 아마츄어(460)에 결합된 구체(485)가 오리피스(441)를 폐쇄하게 되므로 오일이 흐르지 않게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 여자코일부(420)에 전원이 인가되면 아마츄어(460)가 후퇴하여 아마츄어(460)에 결합된 구체(485)가 오리피스(441)를 개방하게 된다.
유입유로(418)를 거친 오일은 유입구(456)와 배출유로부(447)를 지나 구체(485)에 의해 개방된 오리피스(441)를 통해 밸브하우징(440)의 외부로 유출된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100 : 마스터실린더 110 : 보어 단차부
150 : 제1 포트 151 : 제2 포트
200 : 제1 피스톤 210 : 제1 챔버
220 : 제1 스프링 300 : 제2 피스톤
310 : 제2 챔버 320 : 제2 스프링
330 : 제2 밸브 340 : 실링면
360 : 실링요소 370 : 시뮬레이션 챔버
400 : 페달시뮬레이터 410 : 모듈레이터블럭
413 : 변형부 418 : 유입유로
419 : 유출유로 420 : 여자코일부
421 : 코일케이스 422 : 보빈
423 : 여자코일 430 : 밸브코어
440 : 밸브하우징 441 : 오리피스
444 : 플랜지부 445 : 대경부
446 : 소경부 447 : 배출유로부
448 : 제1 단차부 449 : 제2 단차부
450 : 복원스프링 456 : 유입구
460 : 아마츄어 464 : 연장부
466 : 제3 단차부 470 : 필터부재
471 : 필터 485 : 구체
500 : 리저버 700 : 유압회로도
710 : 솔레노이드밸브 730 : 솔레노이드밸브
750 : 저압어큐뮬레이터 770 : 펌프
790 : 오일흡입유로 800 : 휠실린더

Claims (5)

  1. 운전자가 밟은 페달의 압력을 받아 유압을 전달하는 마스터실린더와, 상기 마스터실린더와 연결되어 상기 오일을 제공하는 리저버와, 상기 마스터실린더와 연결되어 페달의 압력에 따른 유압에 대하여 반력을 제공하는 페달시뮬레이터와, 상기 마스터실린더로부터 유압을 전달받아 제동력을 발생하는 휠실린더를 포함하고,
    상기 페달시뮬레이터는 유량의 제어가 가능한 솔레노이드밸브로 마련되는 전자식 유압 브레이크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 솔레노이드밸브는 비작동 시 유량이 흐르지 않도록 닫힌 상태이고, 작동 시 유량의 흐름을 조절하도록 열린 상태가 되는 전자식 유압 브레이크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 페달시뮬레이터는 설정된 값에 따라 유량을 제어하여 페달 유압에 따른 반력을 제공하는 전자식 유압 브레이크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페달시뮬레이터는 상기 리저버와 연결되고, 페달 유압에 따른 반력의 크기를 줄이기 위하여 유량을 상기 리저버로 전달하는 전자식 유압 브레이크.
  5. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 솔레노이드밸브는 비작동 시 닫힌 상태로 유지되어 제어의 오작동 시에도 유압이 휠실린더로 전달되어 제동이 가능한 전자식 유압 브레이크.
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