KR20190023774A - 차량용 제동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 제동장치에 관한 것으로, 페달의 가압에 의해 유압을 생성하는 제1실린더부와, 제1실린더부의 유압을 전달하는 제2실린더부와, 제2실린더부에 의해 유압이 증폭되는 제3실린더부와, 제2실린더부를 전기적으로 구동시키는 전기구동부와, 제1실린더부와 제2실린더부 사이에 배치되어 유압을 조절하는 유압조절부와, 유압조절부와 연결되어 유압을 저장하는 유압저장부를 포함하여, 페달 답력과 비상 제동력을 안정적으로 확보할 수 있다.

Description

차량용 제동장치{BRAKING DEVICE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 제동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동부스터의 오류 발생시 제동이 원활하게 이루어지고, 페달시뮬레이터가 삭제되더라도 안정적인 페달 답력을 제공할 수 있는 차량용 제동장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 제동장치는 주행 중인 차량을 감속하거나 주차 상태를 유지하기 위해 브레이크 패드를 밀어서 마찰력을 발생한다.

한편, 회생제동은 전기차, 하이브리드 차량에 있어서 차량을 구동하는 모터가 제동시에 발전기 기능을 하여 배터리를 충전함으로써 연비를 향상시키는 기술이다.

이때 구동 모터의 회생제동량이 운전자가 브레이크 페달을 밟는 양과 반드시 비례하여 작동하지 않기 때문에, 나머지 부족한 부분을 기존 마찰제동이 수행해야한다. 그리고, 회생제동양이 일정하지 않는 것과 같이 마찰 제동도 운전자가 브레이크 페달을 밟는 양에 비례해서 증감하는 것이 아니므로, 경우에 따라 이와 무관하게 증감을 해야 하는 능동 제동이 필요하다. 또한 이러한 증감은 운전자가 느끼지 못하는 변동이어야 하며 운전자는 기존 차량과 동일 또는 유사한 페달 답력을 느껴야 한다. 이것을 마찰제동의 회생제동 협조제어 기능이라고 할 수 있다.

정리하면 페달 시뮬레이터를 갖지 않는 전동부스터로 이러한 회생제동 협조제어 대응을 하기 위해서는 아래와 같은 기능 정의가 필요하다.

첫째, 회생제동이 수행되는 구간 내에서 변동하는 제동압(마찰제동을 발생시키는 제동압)은 운전자에 전달되어서는 안된다.

둘째, 회생제동이 수행되는 구간 내에서도 페달 시뮬레이터 없이 기존 페달 답력을 운전자에 전달해야 한다.

첫째 조건을 만족시키기 위해 마스터 실린더를 가압하는 부품과 운전자가 밟는 페달과 연결된 부품 사이 일정 간극을 두어 일정 간극 구간 동안 페달력이 제동력에 기구적으로 전달되지 않게 한다. 보다 구체적으로 운전자의 페달력이 1차 마스터 실린더의 유압을 생성시키고 이것이 다시 제동모터와 연결된 2차 마스터 실린더의 유압으로 전달하는 전달계에 있어서, 일정 구간(회생제동 구간)동안 1차 마스터 실린더에 유압이 발생하지 않도록 무효스트로크 구간을 의도적으로 증가시키는 설계를 한다.

둘째 조건을 만족시키기 위해서는 1차 마스터 실린더의 리턴 스프링의 탄성력을 증대시켜 보통의 제동장치가 갖는 페달 답력과 유사한 페달 답력을 구현하게 된다. 그러나, 리턴 스프링의 탄성력을 증대시키게 되면, 제동 모터(전동부스터) 오류 발생시 1차 마스터 실린더의 압력만으로 비상제동을 실시하기 어렵다는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2011-0065845호(2011.06.16 공개, 발명의 명칭 : 차량의 제동 시스템)에 게시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 전동부스터의 오류 발생시 제동이 원활하게 이루어지고, 페달시뮬레이터가 삭제되더라도 안정적인 페달 답력을 제공할 수 있는 차량용 제동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 차량용 제동장치는: 페달의 가압에 의해 유압을 생성하는 제1실린더부; 상기 제1실린더부의 유압을 전달하는 제2실린더부; 상기 제2실린더부에 의해 유압이 증폭되는 제3실린더부; 상기 제2실린더부를 전기적으로 구동시키는 전기구동부; 상기 제1실린더부와 상기 제2실린더부 사이에 배치되어 유압을 조절하는 유압조절부; 및 상기 유압조절부와 연결되어 유압을 저장하는 유압저장부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유압조절부는 조절유로가 형성되는 조절몸체부; 상기 조절몸체부에 형성되고, 상기 제1실린더부에서 공급되는 유압을 상기 조절유로로 안내하는 제1연결부; 상기 조절몸체부에 형성되고, 상기 제2실린더부와 상기 조절유로 사이로 유압을 안내하는 제2연결부; 상기 조절몸체부에 형성되고, 상기 유압저장부와 상기 조절유로 사이로 유압을 안내하는 저장연결부; 및 상기 조절유로에 내장되고, 상기 제1연결부를 통해 공급되는 유압에 따라 상기 제2연결부와 상기 저장연결부에 선택적으로 유압을 제공하는 조절밸브부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 조절밸브부는 상기 제1연결부를 통해 공급되는 유압에 의해 상기 조절유로 내부에서 이동되면서 상기 저장연결부를 개폐하는 밸브피스톤부; 상기 조절유로에 내장되고, 상기 밸브피스톤부를 탄성 지지하는 밸브스프링부; 및 상기 조절몸체부의 내측에 형성되고, 상기 조절유로와 연통되며, 상기 밸브피스톤부를 우회하여 유압을 안내하는 밸브유로부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1연결부를 통해 유압이 공급되지 않으면, 상기 밸브피스톤부는 상기 저장연결부를 개방하여 상기 제2실린더부와 상기 유압저장부가 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1연결부를 통해 유압이 공급되면, 상기 밸브피스톤부는 이동되어 상기 저장연결부를 폐쇄하고, 상기 밸브유로부를 개방하여, 상기 제1실린더부와 상기 제2실린더부가 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 제동장치는 제1실린더부의 스프링력을 증대시키지 않더라도 페달 답력과 비상 제동력을 안정적으로 확보할 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 제동장치는 유압조절부의 밸브피스톤가 이동되는 구간 동안 회생제동 협조제어가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제동장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제동장치에서 유압조절부가 저장연결부를 개방한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제동장치에서 유압조절부가 저장연결부를 폐쇄한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제동장치에 의한 비상제동력을 개략적으로 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 제동장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제동장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제동장치(1)는 제1실린더부(10)와, 제2실린더부(20)와, 제3실린더부(30)와, 전기구동부(40)와, 유압조절부(50)와, 유압저장부(60)를 포함한다.

제1실린더부(10)는 페달(100)의 가압에 의해 유압을 생성한다. 일 예로, 운전자는 제동을 위해 발로 페달(100)을 밟을 수 있고, 제1실린더부(10)는 페달(100)이 가압됨에 따라 내장된 오일을 배출시킬 수 있다. 제1실린더부(10)는 오일이 저장되는 페달관부와, 페달(100)과 연동되어 페달관부에 저장되는 오일을 가압하는 페달가압부와, 페달가압부에 복원력을 제공하는 페달복원부를 포함할 수 있다. 페달복원부로는 스프링이 사용될 수 있다.

제2실린더부(20)는 제1실린더부(10)의 유압을 전달한다. 일 예로, 제1실린더부(10)와 제2실린더부(20)는 유압이동유로부(200)를 통해 연결되어 유압이 이동될 수 있다.

제3실린더부(30)는 제2실린더부(20)에 의해 유압이 증폭되고, 전기구동부(40)는 제2실린더부(20)를 전기적으로 구동시킨다. 일 예로, 제3실린더부(30)는 제2실린더부(20)의 길이 방향으로 배치되는 마스터관과, 제2실린더부(20)와 연동되어 마스터관 내부 유압을 증폭시키는 마스터실린더와, 마스터실린더를 탄성 지지하는 마스터스프링을 포함할 수 있다. 그리고, 제2실린더부(20)는 제1실린더부(10)로부터 공급되는 유압에 의해 마스터실린더를 이동시킬 수 있다. 그리고, 제2실린더부(20)는 전기구동부(40)의 모터 구동시 스크류 결합에 의한 직선 이동으로 마스터실린더를 이동시킬 수 있다.

유압조절부(50)는 제1실린더부(10)와 제2실린더부(20) 사이에 배치되어 유압을 조절한다. 일 예로, 유압조절부(50)는 유압이동유로부(200)에 형성되어 유압 이동 방향성을 조절할 수 있다.

유압저장부(60)는 유압조절부(50)와 연결되어 유압을 저장한다. 일 예로, 유압저장부(60)는 제1실린더부(10)에 장착되고, 제1실린더부(10)에서 증폭된 유압 일부를 저장할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제동장치에서 유압조절부가 저장연결부를 개방한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제동장치에서 유압조절부가 저장연결부를 폐쇄한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압조절부(50)는 조절몸체부(51)와, 제1연결부(52)와, 제2연결부(53)와, 저장연결부(54)와, 조절밸브부(55)를 포함한다.

조절몸체부(51)는 내부에 조절유로(59)가 형성된다. 일 예로, 조절몸체부(51)는 상하로 길이를 갖도록 형성되며, 조절몸체부(51)의 길이방향으로 조절유로(59)가 형성될 수 있다. 조절유로(59)는 상부에 형성되는 제1유로(591)와, 제1유로(591)와 연통되는 제2유로(592)를 포함할 수 있다. 제1유로(591)는 제2유로(592)보다 내부 단면적이 더 크게 형성되며, 이로 인해 단턱(58)이 형성될 수 있다. 한편, 제1유로(591)는 제2유로(592) 보다 길이가 더 짧게 형성될 수 있다.

제1연결부(52)는 조절몸체부(51)에 형성되고, 제1실린더부(10)에서 공급되는 유압을 조절유로(59)로 안내한다. 일 예로, 제1연결부(52)는 조절몸체부(51)의 상단부에 형성되어 조절유로(59)의 제1유로(591)와 연통되고, 유압이동유로부(200)를 통해 제1실린더부(10)와 연결 상태를 유지할 수 있다.

제2연결부(53)는 조절몸체부(51)에 형성되고, 제2실린더부(20)와 조절유로(59) 사이로 유압을 안내한다. 일 예로, 제2연결부(53)는 조절몸체부(51)의 하부에 형성되고, 조절유로(59)의 제2유로(592)와 연통되며, 유압이동유로부(200)를 통해 제2실린더부(20)와 연결 상태를 유지할 수 있다.

저장연결부(54)는 조절몸체부(51)에 형성되고, 유압저장부(60)와 조절유로(59) 사이로 유압을 안내한다. 일 예로, 저장연결부(54)는 조절몸체부(51)의 상부에 형성되어 조절유로(59)의 제1유로(591)와 연통되고, 저장유로부(300)를 통해 유압저장부(60)와 연결 상태를 유지할 수 있다.

조절밸브부(55)는 조절유로(59)에 내장되고, 제1연결부(52)를 통해 공급되는 유압에 따라 제2연결부(53)와 저장연결부(54)에 선택적으로 유압을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조절밸브부(55)는 밸브피스톤부(551)와, 밸브스프링부(552)와, 밸브유로부(553)를 포함한다.

밸브피스톤부(551)는 제1연결부(52)를 통해 공급되는 유압에 의해 조절유로(59) 내부에서 이동되면서 저장연결부(54)를 개폐한다. 일 예로, 밸브피스톤부(551)는 탄성재질을 포함하여 이루어지고, 상당한 두께를 가지며, 제1유로(591)를 따라 이동되면서 저장연결부(54)를 개폐할 수 있다. 밸브피스톤부(551)는 제1유로(591)와 밀착되어 기밀을 유지할 수 있다.

밸브스프링부(552)는 조절유로(59)에 내장되고, 밸브피스톤부(551)를 탄성 지지한다. 일 예로, 밸브스프링부(552)는 코일스프링 형상을 하고, 단턱(58)에 걸려 이동이 제한된 밸브피스톤부(551)에 복원력을 제공할 수 있다.

밸브유로부(553)는 조절몸체부(51)의 내측에 형성되고, 조절유로(59)와 연통된다. 밸브유로부(553)는 밸브피스톤부(551)를 우회하여 유압을 안내한다. 일 예로, 밸브유로부(553)는 저장연결부(54)와 마주보도록 배치되고, 유입부(5531)를 통해 유입된 오일은 조절몸체부(51)에 형성되는 우회유로부(5532)를 지나, 유출부(5533)를 통해 배출될 수 있다. 이때, 유입부(5531)는 제1유로(591)와 연통되고, 유출부(5533)는 제2유로(592)와 연통될 수 있다. 밸브피스톤부(551)가 이동되지 않은 상태에서는 밸브피스톤부(551)가 유입부(5531)를 폐쇄할 수 있다. 그리고, 밸브피스톤부(551)가 이동되어 단턱(58)에 걸리면 유입부(5531)는 개방될 수 있다.

한편, 제1연결부(52)를 통해 유압이 공급되지 않으면, 밸브피스톤부(551)는 저장연결부(54)를 개방하고 밸브유로부(553)를 폐쇄한다. 이로 인해, 제2실린더부(20)와 유압저장부(60)는 연결된다.

그리고, 제1연결부(52)를 통해 유압이 공급되면, 밸브피스톤부(551)는 이동되어 저장연결부(54)를 폐쇄한다. 이때, 밸브유로부(553)는 개방되어 제1실린더부(10)와 제2실린더부(20)는 연결된다. 이로 인해, 제1실린더부(10)에서 생성된 유압은 제2실린더부(20)에 도달하여 제2실린더부(20)를 구동시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제동장치에 의한 비상제동력을 개략적으로 나타내는 그래프이다. 도 4를 참조하면, 기존 방식은 페달 답력 확보를 위해 제1실린더부(10)에 대한 스프링력이 증가된 경우 비상 제동력을 나타내고, 본 발명은 차량용 제동장치(1)가 적용된 상태에서 비상 제동력을 나타낸다.

이러한 그래프를 통해, 제1실린더부(10)의 스프링력을 강화시키지 않더라도 페달 답력을 확보하고, 전기구동부(40) 오류시 제동압 저하를 최소화할 수 있다. 그리고, 밸브피스톤부(551)가 단턱(58)에 걸려 이동이 제한될 때 밸브스프링부(552)에 가압이 증가하지 않고 밸브유로부(553)를 통해 유압이 전달되므로, 스프링력에 의한 손실을 줄여 비상 제동력을 향상시킬 수 있다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제동장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

운전자가 페달(100)을 밟지 않으면(도 2 참조), 밸브스프링부(552)에 의해 밸브피스톤부(551)는 유입부(5531)를 폐쇄하고, 저장연결부(54)를 개방한다. 이로 인해, 제2실린더부(20)와 유압저장부(60)는 연결된 상태를 유지한다.

상기한 상태에서 운전자가 페달(100)을 밟으면(도 3 참조), 제1실린더부(10)에서 생성된 유압에 의해 밸브피스톤부(551)가 단턱(58)까지 이동되어 저장연결부(54)를 폐쇄한다. 이로 인해 제2실린더부(20)와 유압저장부(60)간의 연결이 해제된다. 그리고 밸브유로부(553)는 개방되어 제1실린더부(10)와 제2실린더부(20)는 연결된 상태를 유지한다.

이때, 운전자가 느끼는 페달 답력은 제1실린더부(10)의 스프링력과 습동저항, 밸브스프링부(552)의 스프링력과 밸브피스톤부(551)의 습동 저항을 포함할 수 있다.

한편, 밸브피스톤부(551)가 이동되는 구간까지가 회생제동 협조제어가 가능한 구간이다. 이러한 구간에서는 전기구동부(40)가 직접 제2실린더부(20)를 구동시키게 되고, 제3실린더부(30)의 위치 변화는 제1실린더부(10)에 영향을 주지 못한다. 그러나 이러한 구간 이후부터는 제1실린더부(10)의 유압이 제2실린더부(20)의 구동에 영향을 미친다. 이때, 운전자의 페달력이 제동압을 형성시키는데 관여하므로, 밸브스프링부(552)의 스프링력이 제한적이더라도 페달 답력 확보가 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제동장치(1)는 제1실린더부(10)의 스프링력을 증대시키지 않더라도 페달 답력과 비상 제동력을 안정적으로 확보할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제동장치(1)는 유압조절부(50)의 밸브피스톤(551)가 이동되는 구간 동안 회생제동 협조제어가 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 제1실린더부 20 : 제2실린더부
30 : 제3실린더부 40 : 전기구동부
50 : 유압조절부 51 : 조절몸체부
52 : 제1연결부 53 : 제2연결부
54 : 저장연결부 55 : 조절밸브부
59 : 조절유로 60 : 유압저장부
551 : 밸브피스톤부 552 : 밸브스프링부
553 : 밸브유로부

Claims (5)

1. 페달의 가압에 의해 유압을 생성하는 제1실린더부;
   상기 제1실린더부의 유압을 전달하는 제2실린더부;
   상기 제2실린더부에 의해 유압이 증폭되는 제3실린더부;
   상기 제2실린더부를 전기적으로 구동시키는 전기구동부;
   상기 제1실린더부와 상기 제2실린더부 사이에 배치되어 유압을 조절하는 유압조절부; 및
   상기 유압조절부와 연결되어 유압을 저장하는 유압저장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 제동장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 유압조절부는
   조절유로가 형성되는 조절몸체부;
   상기 조절몸체부에 형성되고, 상기 제1실린더부에서 공급되는 유압을 상기 조절유로로 안내하는 제1연결부;
   상기 조절몸체부에 형성되고, 상기 제2실린더부와 상기 조절유로 사이로 유압을 안내하는 제2연결부;
   상기 조절몸체부에 형성되고, 상기 유압저장부와 상기 조절유로 사이로 유압을 안내하는 저장연결부; 및
   상기 조절유로에 내장되고, 상기 제1연결부를 통해 공급되는 유압에 따라 상기 제2연결부와 상기 저장연결부에 선택적으로 유압을 제공하는 조절밸브부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 제동장치.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 조절밸브부는
   상기 제1연결부를 통해 공급되는 유압에 의해 상기 조절유로 내부에서 이동되면서 상기 저장연결부를 개폐하는 밸브피스톤부;
   상기 조절유로에 내장되고, 상기 밸브피스톤부를 탄성 지지하는 밸브스프링부; 및
   상기 조절몸체부의 내측에 형성되고, 상기 조절유로와 연통되며, 상기 밸브피스톤부를 우회하여 유압을 안내하는 밸브유로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 제동장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제1연결부를 통해 유압이 공급되지 않으면,
   상기 밸브피스톤부는 상기 저장연결부를 개방하여 상기 제2실린더부와 상기 유압저장부가 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 제동장치.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 제1연결부를 통해 유압이 공급되면,
   상기 밸브피스톤부는 이동되어 상기 저장연결부를 폐쇄하고, 상기 밸브유로부를 개방하여, 상기 제1실린더부와 상기 제2실린더부가 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 제동장치.
   

Images