KR20190037906A

KR20190037906A - 전자식 브레이크 시스템

Info

Publication number: KR20190037906A
Application number: KR1020170127720A
Authority: KR
Inventors: 정희철; 최성호
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2019-04-08
Also published as: US20190100183A1; KR102424997B1; CN109572653B; CN109572653A; US10752227B2; DE102018216666A1

Abstract

전자식 브레이크 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템은 오일이 저장되는 리저버; 리저버와 연결되고, 제1 및 제2 마스터 챔버와 각 마스터 챔버에 마련되는 제1 및 제2 피스톤을 구비하여 브레이크 페달의 답력에 따라 오일을 토출하는 마스터 실린더; 리저버와 제1 마스터 챔버를 연결하는 제1 리저버 유로와, 리저버와 제2 마스터 챔버를 연결하는 제2 리저버 유로 중 적어도 하나에 마련되는 액압 발생장치; 전기적 신호에 의해 작동하여 액압을 발생시키며, 마스터 실린더와 연결되어 있는 액압 공급장치; 및 액압 공급장치에서 토출되는 액압을 네 개의 차륜에 마련되는 휠 실린더로 전달하는 유압 제어유닛;을 포함한다.

Description

전자식 브레이크 시스템{Electric brake system}

본 발명은 전자식 브레이크 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기적 신호에 따라 제동력을 발생시키는 브레이크 시스템에 오류 발생 시 신속하게 대체 제동 동작을 수행하기 위한 전자식 브레이크 시스템에 관한 것이다.

차량에는 제동을 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되는데, 최근에 보다 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 여러 종류의 시스템이 제안되고 있다.

브레이크 시스템의 일례로는 제동시 휠의 미끄러짐을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(ABS: Anti-Lock Brake System)과, 차량의 급발진 또는 급가속시 구동륜의 슬립을 방지하는 브레이크 트랙션 제어 시스템(BTCS: Brake Traction Control System)과, 안티록 브레이크 시스템과 트랙션 제어를 조합하여 브레이크 액압을 제어함으로써 차량의 주행상태를 안정적으로 유지시키는 차량 자세 제어 시스템(ESC: Electronic Stability Control System) 등이 있다.

종래의 브레이크 시스템은 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 기구적으로 연결된 진공 부스터를 이용하여 휠 실린더에 제동에 필요한 액압을 공급하였으나, 최근에는 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달변위센서로부터 운전자의 제동 의지를 전기적 신호로 전달받고 휠 실린더로 제동에 필요한 액압을 공급하는 액압 공급장치가 마련된 전자식 브레이크 시스템이 많이 사용되고 있다.

EP 2 520 473 A1 (Honda Motor Co., Ltd.) 2012. 11. 07.

본 발명의 실시 예에 따르면 시스템에 오류가 발생하더라도 신속하게 제동을 수행할 수 있는 전자식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 오일이 저장되는 리저버; 리저버와 연결되고, 제1 및 제2 마스터 챔버와 각 마스터 챔버에 마련되는 제1 및 제2 피스톤을 구비하여 브레이크 페달의 답력에 따라 오일을 토출하는 마스터 실린더; 리저버와 제1 마스터 챔버를 연결하는 제1 리저버 유로와, 리저버와 제2 마스터 챔버를 연결하는 제2 리저버 유로 중 적어도 하나에 마련되는 액압 발생장치; 전기적 신호에 의해 작동하여 액압을 발생시키며, 마스터 실린더와 연결되어 있는 액압 공급장치; 및 액압 공급장치에서 토출되는 액압을 네 개의 차륜에 마련되는 휠 실린더로 전달하는 유압 제어유닛;을 포함하는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.

또한, 상기 액압 발생장치는 모터 및 상기 모터에 의해 동작하며 상기 제1,2 리저버 유로 중 적어도 하나에 마련되는 펌프와, 상기 펌프의 전방과 후방을 연결하는 제1 바이패스 유로와, 상기 펌프의 전방과 후방을 연결하는 제2 바이패스 유로와, 상기 제1,2 바이패스 유로 중 하나에 마련되는 솔레노이드 밸브와, 다른 하나에 마련되어 상기 리저버에서 마스터 실린더로 오일의 흐름을 허용하고 상기 마스터 실린더에서 리저버로 오일의 흐름을 차단하는 체크 밸브를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 리저버 유로와 제2 리저버 유로는 각각 펌프를 포함하고, 상기 펌프들은 하나의 모터에 의해 구동될 수 있다.

또한, 상기 솔레노이드 밸브는 정상상태에서는 개방되어 있는 노말 오픈 타입으로 마련되며, 상기 펌프 동작 시 폐쇄 동작할 수 있다.

또한, 상기 유압 제어유닛은 상기 액압 공급장치에서 토출되는 액압을 각각 두 개의 차륜에 마련되는 휠 실린더로 전달하기 위해 제1 유압서킷과 제2 유압서킷으로 분리 마련되고, 상기 리저버는 상기 제1 유압서킷에서 덤프되는 오일을 회수하도록 연결되는 제1 리저버 챔버와, 상기 액압 공급장치에 오일을 공급하도록 연결되는 제2 리저버 챔버와, 상기 제2 유압서킷에서 덤프되는 오일을 회수하도록 연결되는 제3 리저버 챔버를 포함하며, 상기 제1 리저버 챔버와 제3 리저버 챔버는 분리 마련될 수 있다.

또한, 상기 제1 리저버 챔버는 제1 리저버 유로와 연결되고, 상기 제3 리저버 챔버는 제2 리저버 유로와 연결될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템은 시스템이 정상 동작하지 못하고 오류가 발생할 경우 보조적으로 설치되어 있는 액압 발생장치를 이용하여 휠 실린더에 액압을 대체 공급할 수 있기 때문에 신속하게 제동 능력을 발휘할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템은 액압 발생장치를 리저버와 마스터 실린더 사이의 제1 리저버 유로 또는 제2 리저버 유로 중 적어도 하나에 설치함으로써 적어도 두 개의 휠 실린더에 액압을 공급할 수 있어 비상 시 대체 제동을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 비 제동 시의 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 실린더를 나타내는 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 리저버와 유압회로의 연결관계를 나타내는 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액압 제공유닛을 나타내는 확대도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템에 있어서 액압 발생장치를 이용하여 시스템 오류 발생 시 두 개의 유압서킷 중 어느 하나의 유압서킷을 제동 동작하는 것을 설명하기 위한 유압회로도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템에 있어서 액압 발생장치를 이용하여 시스템 오류 발생 시 두 개의 유압서킷을 모두 제동 동작하는 것을 설명하기 위한 유압회로도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 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 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 비 제동시의 상태를 나타내는 유압회로도이다.

도 1을 참조하면, 전자식 브레이크 시스템(1)은 통상적으로, 액압을 발생시키는 마스터 실린더(20)와, 마스터 실린더(20)의 상부에 결합되어 오일을 저장하는 리저버(30)와, 브레이크 페달(10)의 답력에 따라 마스터 실린더(20)를 가압하는 인풋로드(12)와, 액압이 전달되어 각 차륜(FL, RR, RL, FR)의 제동을 수행하는 휠 실린더(40)와, 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달 변위센서(11) 및 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 반력을 제공하는 시뮬레이션 장치(50)를 구비한다.

마스터 실린더(20)는 적어도 하나의 챔버를 구비하도록 구성되어 액압을 발생시킬 수 있다. 일례로, 마스터 실린더(20)는 제1 마스터 챔버(20a)와 제2 마스터 챔버(20b)를 구비할 수 있다.

다음으로 도 2를 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 실린더(20)에 대하여 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 실린더(20)를 나타내는 확대도이다.

제1 마스터 챔버(20a)에는 인풋로드(12)와 연결되는 제1 피스톤(21a)이 마련되고, 제2 마스터 챔버(20b)에는 제2 피스톤(22a)이 마련된다. 그리고 제1 마스터 챔버(20a)는 제1 유압포트(24a)에 연통되어 오일이 유출입되고, 제2 마스터 챔버(20b)는 제2 유압포트(24b)에 연통되어 오일이 유출입된다. 일례로, 제1 유압포트(24a)는 제1 백업유로(251)에 연결되고, 제2 유압포트(24b)는 제2 백업유로(252)에 연결될 수 있다.

한편, 마스터 실린더(20)는 두 개의 마스터 챔버(20a, 20b)를 가짐으로써 고장시 안전을 확보할 수 있다. 예컨대, 두 개의 마스터 챔버(20a, 20b) 중 하나의 마스터 챔버(20a)는 제1 백업유로(251)를 통해 차량의 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)에 연결되고, 다른 하나의 마스터 챔버(20b)는 제2 백업유로(252)를 통해 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)에 연결될 수 있다. 이와 같이, 두 개의 마스터 챔버(20a, 20b)를 독립적으로 구성함으로써 한 쪽 마스터 챔버가 고장나는 경우에도 차량의 제동이 가능하도록 할 수 있다.

또는 도면에 도시된 것과 달리 두 개의 마스터 챔버 중 하나의 마스터 챔버를 두 개의 전륜(FR, FL)에, 그리고 다른 하나의 마스터 챔버를 두 개의 후륜(RR, RL)에 연결할 수도 있다. 그 밖에도 두 개의 마스터 챔버 중 하나의 마스터 챔버를 좌측 전륜(FL)과 좌측 후륜(RL)에, 그리도 다른 하나의 마스터 챔버를 우측 후륜(RR)과 우측 전륜(FR)에 연결할 수도 있다. 즉, 마스터 실린더(20)의 마스터 챔버에 연결되는 휠의 위치는 다양하게 구성될 수 있다.

또한, 마스터 실린더(20)의 제1 피스톤(21a)과 제2 피스톤(22a) 사이에는 제1 스프링(21b)이 마련되고, 제2 피스톤(22a)과 마스터 실린더(20)의 끝단 사이에는 제2 스프링(22b)이 마련될 수 있다. 즉, 제1 피스톤(21b)은 제1 마스터 챔버(20a)에 수용되고, 제2 피스톤(22b)은 제2 마스터 챔버(20b)에 수용될 수 있다.

제1 스프링(21b)과 제2 스프링(22b)은 브레이크 페달(10)의 변위가 달라짐에 따라 움직이는 제1 피스톤(21a)과 제2 피스톤(22a)에 의해 압축되면서 탄성력이 저장된다. 제1 피스톤(21a)을 미는 힘이 탄성력 보다 작아지면 제1 스프링(21b)과 제2 스프링(22b)에 저장된 복원 탄성력을 이용하여 제1 및 제2 피스톤(21a, 22a)을 밀어서 원상복귀 시킬 수 있다.

한편, 마스터 실린더(20)의 제1 피스톤(21a)을 가압하는 인풋로드(12)는 제1 피스톤(21a)과 밀착되게 접촉될 수 있다. 즉, 마스터 실린더(20)와 인풋로드(12) 사이의 갭(gap)이 존재하지 않을 수 있다. 따라서 브레이크 페달(10)을 밞으면 페달 무효 스트로크 구간 없이 직접적으로 마스터 실린더(20)를 가압할 수 있다.

또 한편, 제1 마스터 챔버(20a)는 제1 리저버 유로(34)를 통해 리저버(30)와 연결되고, 제2 마스터 챔버(20b)는 제2 리저버 유로(35)를 통해 리저버(30)와 연결될 수 있다.

또한, 마스터 실린더(20)는 제1 리저버 유로(34)의 전후에 배치되는 두 개의 실링부재(25a, 25b)와 제2 리저버 유로(35)의 전후에 배치되는 두 개의 실링부재(25c, 25d)를 포함할 수 있다. 실링부재(25a, 25b, 25c, 25d)는 마스터 실린더(20)의 내벽 또는 피스톤(21a, 22a)의 외주면에 돌출되는 링 형태일 수 있다.

제1 리저버 유로(34)에는 리저버(30)에서 제1 마스터 챔버(20a)로 유입되는 오일의 흐름은 허용하면서도 제1 마스터 챔버(20a)에서 리저버(30)로 유입되는 오일의 흐름은 차단하는 체크 밸브(61)가 마련될 수 있다. 즉, 체크 밸브(61)는 일 방향 유체 흐름만을 허용하도록 마련될 수 있다. 그리고 제1 리저버 유로(34)의 체크 밸브(61) 전방과 후방은 바이패스 유로(63)에 의해 연결될 수 있다. 바이패스 유로(63)에는 검사밸브(60)가 마련될 수 있다.

검사밸브(60)는 리저버(30)와 마스터 실린더(20) 사이의 오일 흐름을 제어하는 양방향 제어밸브로 마련될 수 있다. 검사밸브(60)는 평상 시 열려있다가 전자제어유닛으로부터 폐쇄 신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다. 검사밸브(60)의 구체적인 기능 및 동작 모습에 대하여는 뒤에 다시 설명하기로 한다.

제2 리저버 유로(35)에는 시스템의 동작 오류 시 신속하게 보조적으로 대체 제동할 수 있도록 액압 발생장치(70)가 마련될 수 있다.

액압 발생장치(70)는 제2 리저버 유로(35) 상에 설치되는 펌프(71) 및 이를 구동하기 위한 모터(72)와, 펌프(71)의 전방과 후방을 연결하는 제1 바이패스 유로(73)와 제2 바이패스 유로(74)에 각각 설치되는 체크 밸브(75) 및 솔레노이드 밸브(76)를 포함한다. 펌프(71)와 모터(72)는 브레이크 시스템에 사용되는 일반적인 액츄에이터 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.

제1 바이패스 유로(73)는 제2 리저버 유로(35)에 설치된 펌프(71)의 전방과 후방을 연결하며, 이 제1 바이패스 유로(73)에는 일방향 유체 흐름만을 허용하는 체크 밸브(75)가 마련될 수 있다. 즉, 체크 밸브(75)는 도시한 바와 같이 리저버(30)에서 제2 마스터 챔버(20b)로 유입되는 오일의 흐름은 허용하면서도 제2 마스터 챔버(20b)에서 리저버(30)로 유입되는 오일의 흐름은 차단하도록 마련될 수 있다.

제2 바이패스 유로(74)는 제2 리저버 유로(35)에 설치된 펌프(71)의 전방과 후방을 연결하며, 이 제2 바이패스 유로(74)에는 리저버(30)와 마스터 실린더(20) 사이의 오일 흐름을 제어하는 양방향 제어밸브로서 솔레노이드 밸브(76)가 마련될 수 있다. 솔레노이드 밸브(76)는 평상 시 열려있다가 전자제어유닛으로부터 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

상기와 같이 제2 리저버 유로(35)에는 펌프(71)와 체크 밸브(71)와 솔레노이드 밸브(76)가 병렬로 설치될 수 있다. 액압 발생장치(70)의 구체적인 기능 및 동작 모습에 대하여는 후술한다.

한편, 도 3은 리저버(30)와, 휠 실린더(40)가 연결된 유압회로 사이의 연결관계를 나타내는 개략도이다. 도시한 바와 같이, 본 실시 예에 따른 리저버(30)는 세 개의 리저버 챔버(31, 32, 33)를 포함할 수 있으며, 세 개의 리저버 챔버(31, 32, 33)는 일 열로 나란하게 배치될 수 있다.

인접하는 리저버 챔버(31, 32, 33)들은 격벽(36, 37)에 의해 구분될 수 있다. 예를 들어, 제1 리저버 챔버(31)와 제2 리저버 챔버(32)는 제1 격벽(36)으로 구분되고, 제2 리저버 챔버(32)와 제3 챔버는 제2 격벽(37)으로 구분될 수 있다.

제1 격벽(36)과 제2 격벽(37)은 일부가 개방되어 제1 내지 제3 리저버 챔버(31, 32, 33)가 서로 연통될 수 있다. 따라서, 제1 내지 제3 리저버 챔버(31, 32, 33)의 압력은 서로 같을 수 있으며, 일례로 제1 내지 제3 리저버 챔버(31, 32, 33)의 압력은 대기압으로 형성될 수 있다.

제1 리저버 챔버(31)는 마스터 실린더(20)의 제1 마스터 챔버(20a)와, 휠 실린더(40)와, 시뮬레이션 장치(50)와 연결될 수 있다.

즉, 제1 리저버 챔버(31)는 제1 리저버 유로(34)를 통해 제1 마스터 챔버(20a)와 연결될 수 있으며, 네 개의 휠 실린더(40) 중 두 개의 휠 실린더, 일례로 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)에 마련되는 제1 유압서킷(201)의 휠 실린더(40)와 연결될 수 있다.

제1 리저버 챔버(31)와 제1 마스터 챔버(20a)의 연결은 도 1에 도시한 바와 같이 체크 밸브(61)와 검사밸브(60)에 의해 제어될 수 있고, 제1 리저버 챔버(31)와 시뮬레이션 장치(50)의 연결은 시뮬레이터 밸브(54)와 시뮬레이터 체크 밸브(55)에 의해 제어될 수 있으며, 제1 리저버 챔버(31)와 휠 실런더(40)의 연결은 제1 및 제2 아웃렛밸브(222a, 222b)에 의해 제어될 수 있다.

제2 리저버 챔버(32)는 액압 공급장치(100)와 연결될 수 있다. 도 1 및 도 3을 참고하면, 제2 리저버 챔버(32)는 액압 제공유닛(110)의 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2 리저버 챔버(32)는 제1 덤프유로(116)를 통해 제1 압력챔버(112)와 연결되고, 제2 덤프유로(117)를 통해 제2 압력챔버(113)와 연결될 수 있다. 또는 도면과 달리 제2 리저버 챔버(32)는 다양하게 마련되는 액압 공급장치들과 연결될 수 있다. 일례로, 펌프와 연결될 수 있다.

제3 리저버 챔버(33)는 마스터 실린더(20)의 제2 마스터 챔버(20b)와, 휠 실린더(40)와 연결될 수 있다. 도 1을 참고하면, 제3 리저버 챔버(33)는 제2 리저버 유로(35)를 통해 제2 마스터 챔버(20b)와 연결될 수 있으며, 또한 네 개의 휠 실린더(40) 중 다른 두 개의 휠 실린더, 일례로 우측 후륜(RR)과 좌측 전륜(FL)에 마련되는 제2 유압서킷(202)의 휠 실린더(40)와 연결될 수 있다. 제3 리저버 챔버(33)와 휠 실린더(40)의 연결은 제3 및 제4 아웃렛밸브(222c, 222d)에 의해 제어될 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 리저버(30)는 액압 공급장치(100)에 연결되는 제2 리저버 챔버(32)와 제1 및 제2 마스터 챔버(20a, 20b)에 연결되는 제1 및 제3 리저버 챔버(31, 33)를 분리하여 마련할 수 있다. 만일, 액압 공급장치(100)에 오일을 공급하는 리저버 챔버와 마스터 챔버(20a, 20b)에 오일을 공급하는 리저버 챔버가 동일하게 마련된다면, 리저버(20)가 액압 공급장치(100)에 제대로 오일을 공급하지 못하는 경우 리저버(20)는 마스터 챔버(20a, 20b)에도 제대로 오일을 공급하지 못하기 때문이다.

따라서, 리저버(30)는 제2 리저버 챔버(32)와 제1 및 제3 리저버 챔버(31, 33)를 분리하여 마련함으로써, 액압 공급장치(100)에 제대로 오일을 공급하지 못하는 비상시에 리저버(30)가 제1 및 제2 마스터 챔버(20a, 20b)에 정상적으로 오일을 공급하여 비상 제동이 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 본 실시 예에 따르면 리저버(30)는 제1 마스터 챔버(20a)에 연결되는 제1 리저버 챔버(32)와. 제2 마스터 챔버(20b)에 연결되는 제3 리저버 챔버(33)를 분리하여 마련할 수 있다. 만일, 제1 마스터 챔버(20a)에 오일을 공급하는 리저버 챔버와 제2 마스터 챔버(20b)에 오일을 공급하는 리저버 챔버가 동일하게 마련된다면, 리저버(20)가 제1 마스터 챔버(20a)에 제대로 오일을 공급하지 못하는 경우 리저버(20)는 제2 마스터 챔버(20b)에도 제대로 오일을 공급하지 못하기 때문이다.

따라서, 리저버(30)는 제1 리저버 챔버(31)와 제3 리저버 챔버(33)를 분리하여 마련함으로써, 제1 마스터 챔버(20a)에 제대로 오일을 공급하지 못하는 비상시에 리저버(30)가 제2 마스터 챔버(20b)에 정상적으로 오일을 공급하여 네 개의 휠 실린더(40) 중 두 개의 휠 실린더(40)에 제동압을 형성할 수 있다.

또한, 본 실시 예에 따르면 리저버(30)는 액압 공급장치(100)에서 리저버(30)로 연결되는 오일 라인과 휠 실린더(40)에서 리저버(30)로 연결되는 덤프 라인을 분리하여 마련할 수 있다.

따라서, ABS 제동 시에 덤프 라인에서 발생할 수 있는 기포가 액압 공급장치(100)의 제1 및 제2 압력챔버(112, 113)로 유입되는 것을 방지하여 ABS 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 시뮬레이션 장치(50)는 후술할 제1 백업유로(251)와 연결되어 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 반력을 제공할 수 있다. 시뮬레이션 장치(50)를 통해 운전자가 제공하는 답력을 보상하는 만큼 반력이 제공됨으로써 운전자는 의도하는 대로 세밀하게 제동력을 조절할 수 있게 된다.

도 1을 참고하면, 시뮬레이션 장치(50)는 마스터 실린더(20)의 제1 유압포트(24a)에서 유출되는 오일을 저장할 수 있도록 마련된 시뮬레이션 챔버(51)와 시뮬레이션 챔버(51) 내에 마련된 반력 피스톤(52)과 이를 탄성 지지하는 반력 스프링(53)을 구비하는 페달 시뮬레이터 및 시뮬레이션 챔버(51)의 전단부에 연결된 시뮬레이터 밸브(54)를 포함한다.

반력 피스톤(52)과 반력 스프링(53)은 시뮬레이션 챔버(51)로 유입되는 오일에 의해 시뮬레이션 챔버(51) 내에서 일정 범위의 변위를 갖도록 설치된다.

한편, 도면에 도시된 반력 스프링(53)은 반력 피스톤(52)에 탄성력을 제공할 수 있는 하나의 실시 예에 불과한 것으로, 형상 변형에 의해 탄성력을 저장할 수 있는 다양한 실시 예를 포함할 수 있다. 일례로, 고무 등의 재질로 마련되거나, 코일 또는 판 형상을 구비함으로써 탄성력을 저장할 수 있는 다양한 부재를 포함한다.

시뮬레이터 밸브(54)는 마스터 실린더(20)와 시뮬레이션 챔버(51)의 전단을 연결하고, 시뮬레이션 챔버(51)의 후단은 리저버(30)와 연결될 수 있다. 따라서 반력 피스톤(52)이 복귀하는 경우에도 리저버(30)의 오일이 유입됨으로써 시뮬레이션 챔버(51)의 내부 전체가 오일로 채워질 수 있다.

시뮬레이터 밸브(54)는 평소 닫힌 상태를 유지하는 폐쇄형 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있다. 시뮬레이터 밸브(54)는 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 가하는 경우 개방되어 시뮬레이션 챔버(51) 내의 오일을 리저버(30)로 전달할 수 있다.

또한, 시뮬레이터 밸브(54)에는 병렬로 시뮬레이터 체크 밸브(55)가 설치될 수 있다. 시뮬레이터 체크 밸브(55)는 브레이크 페달(10)의 답력 해제시 페달 시뮬레이터 압력의 빠른 리턴을 보장할 수 있다.

페달 시뮬레이션 장치(50)의 동작에 대하여 간단히 설명하면, 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 제공 시 페달 시뮬레이터의 반력 피스톤(52)이 반력 스프링(53)을 압축하면서 밀어내는 시뮬레이션 챔버(51) 내의 오일은 리저버(30)로 전달되고, 이 과정에서 운전자는 페달감을 제공받게 된다. 그리고 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 해제시 반력 스프링(53)이 반력 피스톤(52)을 밀어내면서 반력 피스톤(52)이 원래의 상태로 복귀하고, 리저버(30)의 오일이 시뮬레이션 챔버(51) 내에 유입되면서 시뮬레이션 챔버(51) 내부에 오일이 가득 찰 수 있다.

이와 같이, 시뮬레이션 챔버(51) 내부는 항상 오일이 채워진 상태이기 때문에 시뮬레이션 장치(50)의 작동 시 반력 피스톤(52)의 마찰이 최소화되어 시뮬레이션 장치(50)의 내구성이 향상됨은 물론, 외부로부터 이물질의 유입이 차단될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달 변위센서(11)로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 기계적으로 작동하는 액압 공급장치(100)와, 각각 두 개의 차륜(RR, RL, FR, FL)에 마련되는 휠 실린더(40)로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)으로 구성된 유압 제어유닛(200)과, 상기 제1 유압포트(24a)와 제1 유압서킷(201)을 연결하는 제1 백업유로(251)에 마련되어 액압의 흐름을 제어하는 제1 컷밸브(261)와, 제2 유압포트(24b)와 제2 유압서킷(202)을 연결하는 제2 백업유로(252)에 마련되어 액압의 흐름을 제어하는 제2 컷밸브(262)와, 액압 정보와 페달 변위 정보를 기반으로 액압 공급장치(100)와 밸브들(54, 60, 76, 221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243)을 제어하는 전자제어유닛(ECU, 미도시)을 포함할 수 있다.

액압 공급장치(100)는 휠 실린더(40)로 전달되는 오일 압력을 제공하는 액압 제공유닛(110)과, 페달 변위센서(11)의 전기적 신호에 의해 회전력을 발생시키는 모터(120)와, 모터(120)의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 액압 제공유닛(110)에 전달하는 동력변환부(130)를 포함할 수 있다. 또는 액압 제공유닛(110)은 모터(120)에서 공급되는 구동력이 아니라 고압 어큐뮬레이터에서 제공되는 압력에 의해 동작할 수도 있다.

다음으로 도 4를 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 액압 제공유닛(110)에 대하여 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액압 제공유닛(110)을 나타내는 확대도이다.

액압 제공유닛(110)은 오일을 공급받아 저장되는 압력챔버가 형성되는 실린더블록(111)과, 실린더블록(111) 내에 수용되는 유압피스톤(114)과, 유압피스톤(114)과 실린더블록(111) 사이에 마련되어 압력챔버를 밀봉하는 실링부재(115: 115a, 115b)와, 유압피스톤(114)의 후단에 연결되어 동력변환부(130)에서 출력되는 동력을 유압피스톤(114)으로 전달하는 구동축(133)을 포함한다.

압력챔버는 유압피스톤(114)의 전방(전진 방향, 도면의 좌측 방향)에 위치하는 제1 압력챔버(112)와, 유압피스톤(114)의 후방(후진 방향, 도면의 우측 방향)에 위치하는 제2 압력챔버(113)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 압력챔버(112)는 실린더블록(111)과 유압피스톤(114)의 전단에 의해 구획되며, 유압피스톤(114)의 이동에 따라 체적이 달라지도록 마련되고, 제2 압력챔버(113)는 실린더블록(111)과 유압피스톤(114)의 후단에 의해 구획되며, 유압피스톤(114)의 이동에 따라 체적이 달라지도록 마련된다.

제1 압력챔버(112)는 실린더블록(111)의 후방 측에 형성되는 제1 연통홀(111a)을 통해 제1 유압유로(211)에 연결되고, 실린더블록(111)의 전방 측에 형성되는 제2 연통홀(111b)을 통해 제4 유압유로(214)에 연결된다. 제1 유압유로(211)는 제1 압력챔버(112)와 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)을 연결한다. 그리고 제1 유압유로(211)는 제1 유압서킷(201)과 연통되는 제2 유압유로(212)와 제2 유압서킷(202)과 연통되는 제3 유압유로(213)로 분기된다. 제4 유압유로(214)는 제2 압력챔버(113)과 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)을 연결한다. 그리고 제4 유압유로(214)는 제1 유압서킷(201)과 연통되는 제5 유압유로(215)와 제2 유압서킷(202)과 연통되는 제6 유압유로(216)로 분기된다.

실링부재(115)는 유압피스톤(114)과 실린더블록(111) 사이에 마련되어 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113) 사이를 밀봉하는 피스톤 실링부재(115a)와 구동축(133)과 실린더블록(111) 사이에 마련되어 제2 압력챔버(113)와 실린더블록(111)의 개구를 밀봉하는 구동축 실링부재(115b)를 포함한다. 즉, 유압피스톤(114)의 전진 또는 후진에 의해 발생하는 제1 압력챔버(112)의 액압 또는 부압은 피스톤 실링부재(115a)에 의해 차단되어 제2 압력챔버(113)에 누설되지 않고 제1 및 제4 유압유로(211, 214)에 전달될 수 있다. 그리고 유압피스톤(114)의 전진 또는 후진에 의해 발생하는 제2 압력챔버(113)의 액압 또는 부압은 구동축 실링부재(115b)에 의해 차단되어 실린더블록(111)에 누설되지 않을 수 있다.

제1 및 제2 압력챔버(112, 113)는 각각 덤프유로(116, 117)에 의해 리저버(30)와 연결되고, 리저버(30)로부터 오일을 공급받아 저장하거나 제1 또는 제2 압력챔버(112, 113)의 오일을 리저버(30)로 전달할 수 있다. 일례로, 덤프유로(116, 117)는 제1 압력챔버(112)로부터 분기되어 리저버(30)와 연결되는 제1 덤프유로(116)과, 제2 압력챔버(113)로부터 분기되어 리저버(30)와 연결되는 제2 덤프유로(117)를 포함할 수 있다.

또한, 제1 압력챔버(112)는 전방 측에 형성되는 제3 연통홀(111c)를 통해 제1 덤프유로(116)와 연결되고, 제2 압력챔버(113)는 후방 측에 형성되는 제4 연통홀(111d)을 통해 제2 덤프유로(117)와 연결될 수 있다.

다시 도 1을 참고하여, 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113)에 연결되는 유로들(211, 212, 213, 214, 215, 216, 217)과 밸드들(231, 232, 233, 234, 235, 236, 241, 242, 243)에 대하여 설명하기로 한다.

제2 유압유로(212)는 제1 유압서킷(201)과 연통되고, 제3 유압유로(213)는 제2 유압서킷(202)과 연통될 수 있다. 따라서, 유압피스톤(114)의 전진에 의해 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)으로 액압이 전달될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 제2 및 제3 유압유로(212, 213)에 각각 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제1 제어밸브(231)와 제2 제어밸브(232)를 포함할 수 있다.

그리고 제1 및 제2 제어밸브(231, 232)는 제1 압력챔버(112)에서 제1 또는 제2 유압서킷(201, 202)으로 향하는 방향의 오일 흐름만을 허용하고, 반대 방향으로의 오일 흐름은 차단하는 체크 밸브로 마련될 수 있다. 즉, 제1 또는 제2 제어밸브(231, 232)는 제1 압력챔버(112)의 액압이 제1 또는 제2 유압서킷(201, 202)으로 전달되는 것을 허용하면서도, 제1 또는 제2 유압서킷(201, 202)의 액압이 제2 또는 제3 유압유로(212, 213)를 통해 제1 압력챔버(112)로 누설되는 것은 방지할 수 있다.

한편, 제4 유압유로(213)는 도중에 제5 유압유로(215)와 제6 유압유로(216)로 분기되어 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)에 모두 연통될 수 있다. 일례로, 제4 유압유로(214)에서 분기되는 제5 유압유로(215)는 제1 유압서킷(201)과 연통되고, 제4 유압유로(214)에서 분기되는 제6 유압유로(216)는 제2 유압서킷(202)과 연통될 수 있다. 따라서, 유압피스톤(114)의 후진에 의해 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202) 모두에 액압이 전달될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 제5 유압유로(215)에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제3 제어밸브(233)와 제6 유압유로(216)에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제4 제어밸브(234)를 포함할 수 있다.

제3 제어밸브(233)는 제2 압력챔버(113)와 제1 유압서킷(201) 사이의 오일 흐름을 제어하는 양방향 제어밸브로 마련될 수 있다. 그리고 제3 제어밸브(233)는 평상시 닫혀있다가 전자제어유닛으로부터 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Cloesd type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

제4 제어밸브(234)는 제2 압력챔버(113)에서 제2 유압서킷(202)으로 향하는 방향의 오일 흐름만을 허용하고, 반대 방향으로의 오일 흐름은 차단하는 체크 밸브로 마련될 수 있다. 즉, 제4 제어밸브(234)는 제2 유압서킷(202)의 액압이 제6 유압유로(216)와 제4 유압유로(214)를 통해 제2 압력챔버(113)로 누설되는 것은 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 제2 유압유로(212)와 제3 유압유로(213)를 연결하는 제7 유압유로(217)에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제5 제어밸브(235)와, 제2 유압유로(212)와 제7 유압유로(217)를 연결하는 제8 유압유로(218)에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제6 제어밸브(236)를 포함할 수 있다. 그리고 제5 제어밸브(235)와 제6 제어밸브(236)는 평상시 닫혀있다가 전자제어유닛으로부터 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Cloesd type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

제5 제어밸브(235)와 제6 제어밸브(236)는 제1 제어밸브(231) 또는 제2 제어밸브(232)에 이상이 발생하였을 때, 개방되도록 작동하여 제1 압력챔버(112)의 액압이 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)에 모두 전달될 수 있도록 할 수 있다.

또한, 제5 제어밸브(235)와 제6 제어밸브(236)는 휠 실린더(40)의 액압을 빼내어 제1 압력챔버(112)로 보내는 때에 개방되도록 작동할 수 있다. 이는 제2 유압유로(212)와 제3 유압유로(213)에 마련되는 제1 제어밸브(231)와 제2 제어밸브(232)가 일 방향 오일 흐름만을 허용하는 체크 밸브로 마련되기 때문이다.

다른 한편, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 제1 및 제2 덤프유로(116, 117)에 각각 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제1 덤프밸브(241)와 제2 덤프밸브(242)를 더 포함할 수 있다. 덤프밸브(241, 242)는 리저버(30)에서 제1 또는 제2 압력챔버(112, 113)로의 방향만을 개방하고, 반대 방향은 폐쇄하는 체크 밸브일 수 있다. 즉, 제1 덤프밸브(241)은 리저버(30)에서 제1 압력챔버(112)로 오일이 흐를 수 있도록 허용하되, 제1 압력챔버(112)에서 리저버(30)로 오일이 흐르는 것은 차단하는 체크 밸브일 수 있고, 제2 덤프밸브(242)은 리저버(30)에서 제2 압력챔버(113)로 오일이 흐를 수 있도록 허용하되, 제2 압력챔버(113)에서 리저버(30)로 오일이 흐르는 것은 차단하는 체크 밸브일 수 있다.

또한, 제2 덤프유로(117)는 바이패스 유로를 포함할 수 있고, 바이패스 유로에는 제2 압력챔버(113)와 리저버(30) 사이의 오일 흐름을 제어하는 제3 덤프밸브(243)가 설치될 수 있다.

제3 덤프밸브(243)는 양방향 흐름을 제어할 수 있는 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있고, 정상상태에서는 개방되어 있다가 전자제어유닛에서 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 액압 제공유닛(110)은 복동식으로 동작할 수 있다. 즉, 유압피스톤(114)이 전진하면서 제1 압력챔버(112)에 발생되는 액압은 제1 유압유로(211)와 제2 유압유로(212)를 통해 제1 유압서킷(201)에 전달되어 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(LR)에 설치되는 휠 실린더(40)를 작용시킬 수 있고, 제1 유압유로(211)와 제3 유압유로(213)를 통해 제2 유압서킷(202)에 전달되어 우측 후륜(RR)과 좌측 전륜(FL)에 설치되는 휠 실린더(40)를 작용시킬 수 있다.

마찬가지로, 유압피스톤(114)이 후진하면서 제2 압력챔버(113)에 발생되는 액압은 제4 유압유로(214)와 제5 유압유로(215)를 통해 제1 유압서킷(201)에 전달되어 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(LR)에 설치되는 휠 실린더(40)를 작용시킬 수 있고, 제4 유압유로(214)와 제6 유압유로(216)를 통해 제2 유압서킷(202)에 전달되어 우측 후륜(RR)과 좌측 전륜(FL)에 설치되는 휠 실린더(40)를 작용시킬 수 있다.

또한, 유압피스톤(114)이 후진하면서 제1 압력챔버(112)에 발생되는 부압은 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(LR)에 설치되는 휠 실린더(40)의 오일을 흡입하여 제1 유압서킷(201), 제2 유압유로(212), 및 제1 유압유로(211)를 통해 제1 압력챔버(112)로 전달시킬 수 있고, 우측 후륜(RR)과 좌측 전륜(FL)에 설치되는 휠 실린더(40)의 오일을 흡입하여 제2 유압서킷(202), 제3 유압유로(213), 및 제1 유압유로(211)를 통해 제1 압력챔버(112)로 전달시킬 수 있다.

다음으로 액압 공급장치(100)의 모터(120)와 동력변환부(130)에 대하여 설명하기로 한다.

모터(120)는 전자제어유닛(ECU, 미도시)으로부터 출력된 신호에 의해 회전력을 발생시키는 장치로서, 정방향 또는 역방향으로 회전력을 발생시킬 수 있다. 모터(120)의 회전 각속도와 회전각은 정밀하게 제어될 수 있다. 이러한 모터(120)는 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 전자제어유닛은 모터(120)를 포함하여 후술할 본 발명의 전자식 브레이크 시스템(1)에 구비된 밸브들(54, 60, 76, 221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243)을 제어한다. 브레이크 페달(10)의 변위에 따라 복수의 밸브들이 제어되는 동작에 대해서는 후술하기로 한다.

모터(120)의 구동력은 동력변환부(130)를 통해 유압피스톤(114)의 변위를 발생시키고, 압력챔버 내에서 유압피스톤(114)이 슬라이딩 이동하면서 발생하는 액압은 제1 및 제2 유압유로(211, 212)를 통해 각 차륜(RR, RL, FR, FL)에 설치된 휠 실린더(40)로 전달된다. 모터는 고정자(121)와 회전자(122)로 이루어지는 브러쉬리스 모터를 채용할 수 있다.

동력변환부(130)는 회전력을 직선운동으로 변환하는 장치로서, 일례로 웜샤프트(131)와 웜휠(132)과 구동축(133)으로 구성될 수 있다.

웜샤프트(131)는 모터(120)의 회전축과 일체로 형성될 수 있고, 외주면에 웜이 형성되어 웜휠(132)과 맞물리도록 결합하여 웜휠(132)을 회전시킨다. 웜휠(132)은 구동축(133)과 맞물리도록 연결되어 구동축(133)을 직선 이동시키고, 구동축(133)은 유압피스톤(114)과 연결되어 유압피스톤(114)을 실린더블록(111) 내에서 슬라이딩 이동시킨다.

이상의 동작들을 다시 설명하면, 브레이크 페달(10)에 변위가 발생하면서 페달 변위센서(11)에 의해 감지된 신호는 전자제어유닛(ECU, 미도시)에 전달되고, 전자제어유닛은 모터(120)를 일 방향으로 구동시켜 웜샤프트(131)를 일 방향으로 회전시킨다. 웜샤프트(131)의 회전력은 웜휠(132)을 거쳐 구동축(133)에 전달되고, 구동축(133)과 연결된 유압피스톤(114)이 전진 이동하면서 제1 압력챔버(112)에 액압을 발생시킨다.

반대로, 브레이크 페달(10)에 답력이 제거되면 전자제어유닛은 모터(120)를 반대 방향으로 구동시켜 웜샤프트(131)가 반대 방향으로 회전한다. 따라서 웜휠(132) 역시 반대로 회전하고 구동축(133)과 연결된 유압피스톤(114)이 복귀하면서(후진 이동하면서) 제1 압력챔버(112)에 부압을 발생시킨다.

한편, 액압과 부압의 발생은 위와 반대 방향으로도 가능하다. 즉, 브레이크 페달(10)에 변위가 발생하면서 페달 변위센서(11)에 의해 감지된 신호는 전자제어유닛(ECU, 미도시)에 전달되고, 전자제어유닛은 모터(120)를 반대 방향으로 구동시켜 웜샤프트(131)를 반대 방향으로 회전시킨다. 웜샤프트(131)의 회전력은 웜휠(132)을 거쳐 구동축(133)에 전달되고, 구동축(133)과 연결된 유압피스톤(114)이 후진 이동하면서 제2 압력챔버(113)에 액압을 발생시킨다.

반대로, 브레이크 페달(10)에 답력이 제거되면 전자제어유닛은 모터(120)를 일 방향으로 구동시켜 웜샤프트(131)가 일 방향으로 회전한다. 따라서 웜휠(132) 역시 반대로 회전하고 구동축(133)과 연결된 유압피스톤(114)이 복귀하면서(전진 이동하면서) 제2 압력챔버(113)에 부압을 발생시킨다.

이처럼 액압 공급장치(100)는 모터(120)로부터 발생된 회전력의 회전방향에 따라 액압을 휠 실린더(40)로 전달하거나 액압을 흡입하여 리저버(30)로 전달하는 역할을 수행하게 된다.

한편, 모터(120)가 일 방향으로 회전하는 경우 제1 압력챔버(112)에 액압이 발생하거나 제2 압력챔버(113)에 부압이 발생할 수 있는데, 액압을 이용하여 제동할 것인지, 아니면 부압을 이용하여 제동을 해제할 것인지는 밸브들(221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243)을 제어함으로써 결정될 수 있다.

도면에 도시되지는 않았지만 동력변환부(130)는 볼스크류 너트 조립체로 구성될 수도 있다. 예컨대, 모터(120)의 회전축과 일체로 형성되거나 모터(120)의 회전축과 같이 회전하도록 연결되는 스크류와, 회전이 제한된 상태로 스크류와 나사결합되어 스크류의 회전에 따라 직선운동하는 볼너트로 구성될 수 있다. 유압피스톤(114)은 동력변환부(130)의 볼너트와 연결되어 볼너트의 직선운동에 의해 압력챔버를 가압한다. 이와 같은 볼스크류 너트 조립체의 구조는 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 장치로서 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고 본 발명의 실시 예에 따른 동력변환부(130)는 상기 볼스크류 너트 조립체의 구조 이외에 회전운동을 직선운동으로 변환시킬 수 있다면 어떠한 구조를 갖더라도 채용 가능한 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 비 정상적으로 작동하는 때에 마스터 실린더(20)로부터 토출된 오일을 직접 휠 실린더(40)로 공급할 수 있는 제1 및 제2 백업유로(251, 252)를 더 포함할 수 있다.

제1 백업유로(251)에는 오일의 흐름을 제어하는 제1 컷밸브(261)가 마련되고, 제2 백업유로(252)에는 오일의 흐름을 제어하는 제2 컷밸브(262)가 마련될 수 있다. 또한, 제1 백업유로(251)는 제1 유압포트(24a)와 제1 유압서킷(201)을 연결하고, 제2 백업유로(252)는 제2 유압포트(24b)와 제2 유압서킷(202)을 연결할 수 있다.

그리고 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)는 정상상태에서는 개방되어 있다가 전자제어유닛에서 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

다음으로 본 발명의 실시 예에 따른 유압 제어유닛(200)에 대하여 설명하기로 한다.

유압 제어유닛(200)은 액압을 공급받아 각각 두 개씩의 차륜을 할당 제어할 수 있도록 제1 유압서킷(201)과, 제2 유압서킷(202)으로 이루어질 수 있다. 일례로, 제1 유압서킷(201)은 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)을 제어하고, 제2 유압서킷(202)은 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)을 제어할 수 있다. 그리고 각각의 차륜(FR, FL, RR, RL)에는 휠 실린더(40)가 설치되어 액압을 공급받아 제동이 이루어진다.

제1 유압서킷(201)은 제1 유압유로(211) 및 제2 유압유로(212)와 연결되어 액압 공급장치(100)로부터 액압을 제공받고, 제2 유압유로(212)는 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)으로 연결되는 두 유로로 분기된다. 마찬가지로, 제2 유압서킷(202)은 제1 유압유로(211) 및 제3 유압유로(213)와 연결되어 액압 공급장치(100)로부터 액압을 제공받고, 제3 유압유로(213)는 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)으로 연결되는 두 유로로 분기된다.

유압서킷(201, 202)은 액압의 흐름을 제어하도록 복수의 인렛밸브(221: 221a, 221b, 221c, 221d)를 구비할 수 있다. 일례로, 제1 유압서킷(201)에는 제1 유압유로(211)와 연결되어 두 개의 휠 실린더(40)로 전달되는 액압을 각각 제어하는 두 개의 인렛밸브(221a, 221b)가 마련될 수 있다. 또한, 제2 유압서킷(202)에는 제2 유압유로(212)와 연결되어 휠 실린더(40)로 전달되는 액압을 각각 제어하는 두 개의 인렛밸브(221c, 221d)가 마련될 수 있다.

그리고 인렛밸브(221)는 휠 실린더(40)의 상류측에 배치되며 정상상태에서는 개방되어 있다가 전자제어유닛에서 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

또한, 유압서킷(201, 202)은 각각의 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d)들의 전방과 후방을 연결하는 바이패스 유로에 마련되는 체크 밸브(223a, 223b, 223c, 223d)들을 포함할 수 있다. 체크 밸브(223a, 223b, 223c, 223d)들은 휠 실린더(40)에서 액압 제공유닛(110) 방향으로의 오일의 흐름만을 허용하고, 액압 제공유닛(110)에서 휠 실린더(40) 방향으로의 오일의 흐름은 제한하도록 마련될 수 있다. 체크 밸브(223a, 223b, 223c, 223d)들은 휠 실린더(40)의 제동압을 신속하게 뺄 수 있도록 할 수 있고, 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d)들이 정상적으로 작동하지 않는 경우에 휠 실린더(40)의 액압이 액압 제공유닛(110)으로 유입되도록 할 수 있다.

또한, 유압서킷(201, 202)은 제동 해제시 성능향상을 위하여 리저버(30)와 연결되는 복수의 아웃렛밸브(222: 222a, 222b, 222c, 222d)를 더 구비할 수 있다. 아웃렛밸브(222)는 각각 휠 실린더(40)와 연결되어 각 차륜(FL, RR, RL, FR)으로부터 액압이 빠져나가는 것을 제어한다. 즉, 아웃렛밸브(222)는 각 차륜(FL, RR, RL, FR)의 제동압력을 감지하여 감압제동이 필요한 경우 선택적으로 개방되어 압력을 제어할 수 있다.

아웃렛밸브(222)는 평상시 닫혀있다가 전자제어유닛으로부터 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Cloesd type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

또한, 유압 제어유닛(200)은 백업유로(251, 252)와 연결될 수 있다. 일례로, 제1 유압서킷(201)은 제1 백업유로(251)와 연결되어 마스터 실린더(20)로부터 액압을 제공받고, 제2 유압서킷(202)은 제2 백업유로(252)와 연결되어 마스터 실린더(20)로부터 액압을 제공받을 수 있다.

이때, 제1 백업유로(251)는 제1 및 제2 인렛밸브(221a, 221b)의 상류(또는 하류)에서 제1 유압서킷(201)에 합류할 수 있다. 마찬가지로, 제2 백업유로(252)는 제3 및 제4 인렛밸브(221c, 221d)의 상류(또는 하류)에서 제2 유압서킷(202)에 합류할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)를 폐쇄하는 경우 액압 공급장치(100)에서 제공되는 액압을 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)을 통해 휠 실린더(40)로 공급할 수 있고, 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)를 개방하는 경우 마스터 실린더(20)에서 제공되는 액압을 제1 및 제2 백업유로(251, 252)를 통해 휠 실린더(40)로 공급할 수 있다. 이때, 복수의 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d)들은 개방된 상태이기 때문에 동작 상태를 전환시킬 필요가 없다.

한편, 미설명된 참조부호 "PS1-1"과 "PS1-2"는 유압서킷(201, 202)의 액압을 감지하는 유압유로 압력센서고, "PS2"는 마스터 실린더(20)의 오일압력을 측정하는 백업유로 압력센서다. 그리고 "MPS"는 모터(120)의 회전각 또는 모터의 전류를 제어하는 모터 제어센서다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 동작에 대해서 자세히 설명한다.

설명에 앞서, 액압 공급장치(100)는 저압 모드와 고압 모드를 구분하여 사용할 수 있다. 저압 모드와 고압 모드는 유압 제어유닛(200)의 동작을 달리함으로써 변경될 수 있다. 액압 공급장치(100)는 고압 모드를 사용함으로써 모터(120)을 출력을 증가시키기 않고서도 높은 액압을 생성할 수 있다. 따라서 브레이크 시스템의 가격과 무게를 낮추면서도 안정적인 제동력을 담보할 수 있게 된다.

좀 더 상세히 설명하면, 유압피스톤(114)은 전진하면서 제1 압력챔버(112)에 액압을 발생시킨다. 유압피스톤(114)이 초기 상태에서 전진할수록, 즉, 유압피스톤(114)의 스트로크가 증가할 수록 제1 압력챔버(112)에서 휠 실린더(40)로 전달되는 오일의 양이 증가하면서 제동압력이 상승한다. 하지만, 유압피스톤(114)의 유효 스트로크가 존재하기 때문에 유압피스톤(114)의 전진으로 인한 최대 압력이 존재한다.

저압 모드의 최대 압력은 고압 모드의 최대 압력 보다 작다. 그러나 고압 모드는 저압 모드와 비교할 때 유압피스톤(114)의 스트로크 당 압력 증가율이 작다. 이는 제1 압력챔버(112)에서 밀려난 오일이 모두 휠 실린더(40)로 유입되는 것이 아니라 일부가 제2 압력챔버(113)로 유입되기 때문이다.

따라서, 제동 응답성이 중요한 제동 초기에는 스트로크 당 압력 증가율이 큰 저압 모드를 사용하고, 최대 제동력이 중요한 제동 후기에는 압력이 큰 고압 모드를 사용할 수 있다.

그러면, 이하에서 구체적으로 전자식 브레이크 시스템의 제동 동작을 살펴보기로 한다.

운전자에 의한 제동이 시작되면 페달 변위센서(11)를 통하여 운전자가 밟는 브레이크 페달(10)의 압력 등의 정보를 통해 운전자의 요구 제동량을 감지할 수 있다. 전자제어유닛(미도시)은 페달 변위센서(11)로부터 출력된 전기적 신호를 입력받아 모터(120)를 구동한다.

또한, 전자제어유닛은 마스터 실린더(20)의 출구 측에 마련된 백업유로 압력센서(PS2)와 제2 유압서킷(202)에 마련된 유압유로 압력센서(PS1-1 및/또는 PS1-2)를 통하여 회생 제동량의 크기를 입력 받고, 운전자의 요구 제동량과 회생 제동량의 차이에 따라 마찰 제동량의 크기를 계산하여 휠 실린더(40)의 증압 또는 감압 크기를 파악할 수 있다.

제동 초기에 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟으면 모터(120)가 일 방향으로 회전하도록 동작하고, 이 모터(120)의 회전력이 동력전달부(130)에 의해 액압 제공유닛(110)으로 전달되며, 액압 제공유닛(110)의 유압피스톤(114)이 전진하면서 제1 압력챔버(112)에 액압을 발생시킨다. 액압 제공유닛(110)에서 토출되는 액압은 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)을 통해 네 개의 휠에 각각 마련되는 휠 실린더(40)에 전달되어 제동력을 발생시킨다.

좀 더 구체적으로, 제1 압력챔버(112)에서 제공되는 액압은 제1 연통홀(111a)과 연결되는 제1 유압유로(211)와 제2 유압유로(212)를 통해 두 개의 휠(FR, RL)에 마련되는 휠 실린더(40)에 직접 전달된다. 이때, 제2 유압유로(212)에서 분기되는 두 유로에 각각 설치되는 제1 및 제2 인렛밸브(221a, 221b)는 열린 상태로 마련된다. 또한, 제2 유압유로(212)에서 분기되는 두 유로에서 각각 분기되는 유로에 설치되는 제1 및 제2 아웃렛밸브(222a, 222b)는 닫힌 상태로 유지되어 액압이 리저버(30)로 누설되는 것을 막는다.

제1 압력챔버(112)에서 제공되는 액압은 제1 연통홀(111a)과 연결되는 제1 유압유로(211)와 제3 유압유로(213)를 통해 두 개의 휠(RR, FL)에 마련되는 휠 실린더(40)에 직접 전달된다. 이때, 제3 유압유로(213)에서 분기되는 두 유로에 각각 설치되는 제3 및 제4 인렛밸브(221c, 221d)는 열린 상태로 마련된다. 또한, 제3 유압유로(213)에서 분기되는 두 유로에서 각각 분기되는 유로에 설치되는 제3 및 제4 아웃렛밸브(222c, 222d)는 닫힌 상태로 유지되어 액압이 리저버(30)로 누설되는 것을 막는다.

제5 제어밸브(235)와 제6 제어밸브(236)는 열린 상태로 전환되어 제7 유압유로(217)와 제8 유압유로(218)를 개방할 수 있다. 제7 유압유로(217)와 제8 유압유로(218)가 개방되면서 제2 유압유로(212)와 제3 유압유로(213)는 서로 연통된다. 그러나 필요에 따라 제5 제어밸브(235)와 제6 제어밸브(236) 중 어느 하나 이상이 닫힌 상태로 유지될 수도 있다.

그리고, 제3 제어밸브(233)는 닫힌 상태로 유지되어 제5 유압유로(215)를 차단할 수 있다. 이를 통해 제1 압력챔버(112)에서 발생한 액압이 제2 유압유로(212)와 연결되는 제5 유압유로(215)를 통해 제2 압력챔버(113)로 전달되는 것을 막아 스트로크 당 압력 증가율을 향상시킬 수 있다. 따라서 제동 초기에 신속한 제동 응답이 기대될 수 있다.

한편, 휠 실린더(40)로 전달되는 압력이 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 목표 압력값에 비하여 높게 측정될 경우 제1 내지 제4 아웃렛밸브(222) 중 어느 하나 이상을 개방시켜 목표 압력값에 추종하도록 제어할 수 있다.

또한, 액압 공급장치(100)에서 액압을 발생시 마스터 실린더(20)의 제1 및 제2 유압포트(24a, 24b)와 연결되는 제1 및 제2 백업유로(251, 252)에 설치된 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)는 폐쇄되어 마스터 실린더(20)에서 토출되는 유압이 휠 실린더(40)로 전달되지 않는다.

또한, 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 마스터 실린더(20)의 가압에 따라 발생된 압력은 마스터 실린더(20)와 연결된 시뮬레이션 장치(50)로 전달된다. 이때, 시뮬레이션 챔버(51)의 전단에 배치된 평상시 폐쇄형 시뮬레이터 밸브(54)가 개방되어 시뮬레이터 밸브(54)를 통해 시뮬레이션 챔버(51) 내에 채워진 오일이 리저버(30)로 전달된다. 또한, 반력 피스톤(52)이 움직이고 반력 피스톤(52)을 지지하는 반력 스프링(53) 하중에 상응하는 압력이 시뮬레이션 챔버(51) 내에 형성되어 운전자에게 적절한 페달감을 제공하게 된다.

유압유로 압력센서(PS1-2, 또는 PS1-1)는 좌측 전륜(FL) 또는 우측 후륜(RR)에 설치된 휠 실린더(40)(이하, 간단히 휠 실린더(40)라고 함)로 전달되는 유량을 검출할 수 있다. 따라서, 유압유로 압력센서(PS1-2)의 출력에 따라 액압 공급장치(100)를 제어함으로써 휠 실린더(40)로 전달되는 유량을 제어할 수 있다. 구체적으로 유압피스톤(114)의 전진 거리 및 전진 속도를 조절하여 휠 실린더(40)에서 배출되는 유량 및 배출 속도를 제어할 수 있다.

한편, 유압피스톤(114)이 최대로 전진하기 전에 저압 모드에서 고압 모드로 전환할 수 있다.

고압 모드에서는 제3 제어밸브(233)가 열린 상태로 전환되어 제5 유압유로(215)를 개방할 수 있다. 따라서 제1 압력챔버(112)에서 발생한 액압은 제2 유압유로(212)와 연결되는 제5 유압유로(215)를 통해 제2 압력챔버(113)로 전달되어 유압피스톤(114)을 밀어내는 데 사용될 수 있다.

고압 모드에서는 제1 압력챔버(112)에서 밀려난 오일의 일부가 제2 압력챔버(113)로 유입되기 때문에 스트로크 당 압력 증가율이 감소한다. 그러나 제1 압력챔버(112)에서 발생한 액압의 일부가 유압피스톤(114)을 밀어내는데 사용되기 때문에 최대 압력이 증가하게 된다. 이때, 최대 압력이 증가하는 이유는 제2 압력챔버(113)의 유압피스톤(114)의 스트로크 당 체적이 제1 압력챔버(112)의 유압피스톤(114)의 스트로크 당 체적보다 작기 때문이다.

다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 정상 작동 시 제동된 상태에서 제동력을 해제하는 경우에 대하여 살펴보기로 한다.

브레이크 페달(10)에 가해진 답력이 해제되면 모터(120)가 제동시의 반대 방향으로 회전력을 발생하여 동력변환부(130)로 전달하고, 동력변환부(130)의 웜샤프트(131), 웜휠(132), 및 구동축(133)은 제동시의 반대 방향으로 회전하여 유압피스톤(114)을 원래의 위치로 후진시킴으로써 제1 압력챔버(112)의 압력을 해제 또는 부압을 발생시킨다. 그리고 액압 제공유닛(110)은 휠 실린더(40)로부터 배출되는 액압을 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)을 통해 전달받아 제1 압력챔버(112)로 전달하게 된다.

좀 더 구체적으로, 제1 압력챔버(112)에 발생되는 부압은 제1 연통홀(111a)과 연결되는 제1 유압유로(211)와 제2 유압유로(212)를 통해 두 개의 휠(FR, RL)에 마련되는 휠 실린더(40)의 압력을 해제한다. 이때, 제2 유압유로(212)에서 분기되는 두 유로에 각각 설치되는 제1 및 제2 인렛밸브(221a, 221b)는 열린 상태로 마련된다. 또한, 제2 유압유로(212)에서 분기되는 두 유로에서 각각 분기되는 유로에 설치되는 제1 및 제2 아웃렛밸브(222a, 222b)는 닫힌 상태로 유지되어 리저버(30)의 오일이 유입되는 것을 막는다.

또한, 제1 압력챔버(112)에 발생되는 부압은 제1 연통홀(111a)과 연결되는 제1 유압유로(211)와 제3 유압유로(213)를 통해 두 개의 휠(FL, RR)에 마련되는 휠 실린더(40)의 압력을 해제한다. 이때, 제3 유압유로(213)에서 분기되는 두 유로에 각각 설치되는 제3 및 제4 인렛밸브(221c, 221d)는 열린 상태로 마련된다. 또한, 제3 유압유로(213)에서 분기되는 두 유로에서 각각 분기되는 유로에 설치되는 제3 및 제4 아웃렛밸브(222c, 222d)는 닫힌 상태로 유지되어 리저버(30)의 오일이 유입되는 것을 막는다.

제3 제어밸브(233)는 열린 상태로 전환되어 제5 유압유로(215)를 개방하고, 제5 제어밸브(235)는 열린 상태로 전환되어 제7 유압유로(217)를 개방하고, 제6 제어밸브(236)는 열린 상태로 전환되어 제8 유압유로(218)를 개방할 수 있다. 제5 유압유로(215)와 제7 유압유로(217)와 제8 유압유로(218)이 연통되면서 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113)가 서로 연통된다.

한편, 제1 압력챔버(112)에 부압이 형성되기 위해서는 유압피스톤(114)이 후진하여야 하는데, 제2 압력챔버(113)에 오일이 가득 차 있으면 유압피스톤(114)이 후진하는데 저항이 발생한다. 따라서, 제3 제어밸브(233)와, 제5 제어밸브(235)와 제6 제어밸브(236)가 열려서 제4 유압유로(214) 및 제5 유압유로(215)가 제2 유압유로(212) 및 제1 유압유로(211)와 연통되면, 제2 압력챔버(113) 내의 오일이 제1 압력챔버(112)로 이동하게 된다.

제3 덤프밸브(243)는 닫힌 상태로 전환될 수 있다. 제3 덤프밸브(243)가 닫힘으로써 제2 압력챔버(113) 내의 오일은 제4 유압유로(214)로만 배출될 수 있다. 그러나 경우에 따라 제3 덤프밸브(243)가 열린 상태로 유지되어 제2 압력챔버(113) 내의 오일이 리저버(30)로 유입될 수도 있다.

한편, 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)으로 전달되는 부압이 브레이크 페달(10)의 해제량에 따른 목표 압력 해제값에 비하여 높게 측정될 경우 제1 내지 제4 아웃렛밸브(222) 중 어느 하나 이상을 개방시켜 목표 압력값에 추종하도록 제어할 수 있다.

또한, 액압 공급장치(100)에서 액압을 발생시 마스터 실린더(20)의 제1 및 제2 유압포트(24a, 24b)와 연결되는 제1 및 제2 백업유로(251, 252)에 설치된 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)는 폐쇄되어 마스터 실린더(20)에서 생성되는 부압이 유압 제어유닛(200)에 전달되지 않는다.

고압 모드에서는 유압피스톤(114)이 후진하면서 발생하는 제1 압력챔버(112) 내의 부압에 의해 휠 실린더(40) 내의 오일과 함께 제2 압력챔버(113) 내의 오일이 제1 압력챔버(112)로 이동하기 때문에 휠 실린더(40)의 압력 감소율이 작다. 따라서 고압 모드에서는 신속한 압력 해제가 어려울 수 있다.

이러한 이유로 고압 모드는 고압 상황에서만 이용될 수 있으며, 압력이 일정 수준 이하로 낮아지는 경우 저압 모드로 전환할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)이 ABS 작동되는 상태에 대하여 설명하기로 한다. 본 실시 예에서는 일례로 좌측 전륜(FL)과 우측 전륜(FR)에 위치하는 각 휠 실린더(40)가 ABS 동작하는 것을 예시하지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

브레이크 페달(10)의 답력에 따라 모터(120)가 작동하면, 이 모터(120)의 회전력이 동력전달부(130)를 통해 액압 제공유닛(110)으로 전달됨에 따라 액압을 발생시킨다. 이때, 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)가 폐쇄되어 마스터 실린더(20)에서 토출되는 유압은 휠 실린더(40)로 전달되지 않게 된다.

유압피스톤(114)이 전진하면서 제1 압력챔버(112)에 액압을 발생시키고, 제4 인렛밸브(221d)는 열린 상태로 마련되어 제1 유압유로(211)과 제3 유압유로(213)를 통해 전달되는 액압이 좌측 전륜(FL)에 위치하는 휠 실린더(40)를 작동 시켜 제동력을 발생시킨다.

이때, 제1 내지 제3 인렛밸브들(221a, 221b, 221c)은 닫힌 상태로 전환되고, 제1 내지 제4 아웃렛밸브들(222a, 222b, 222c, 222d)은 닫힌 상태를 유지한다. 그리고 제3 덤프밸브(243)는 열린 상태로 마련되어 리저버(30)로부터 제2 압력챔버(113)에 오일을 충진시킨다.

또한, 유압피스톤(114)이 후진하면서 제2 압력챔버(113)에 액압을 발생시키고, 제1 인렛밸브(221a)가 열린 상태로 마련되어 제4 유압유로(214)와 제2 유압유로(212)를 통해 전달되는 액압이 우측 전륜(FR)에 위치하는 휠 실린더(40)를 작동 시켜 제동력을 발생시킨다.

이때, 제2 내지 제4 인렛밸브들(221b, 221c, 221d)은 닫힌 상태로 전환되고, 제1 내지 제4 아웃렛밸브들(222a, 222b, 222c, 222d)은 닫힌 상태를 유지한다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 모터(120)와, 각 밸브들(221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243)의 동작을 독립적으로 제어함으로써 요구되는 압력에 따라 선택적으로 각 차륜(RL, RR, FL, FR)의 휠 실린더(40)에 액압을 전달하거나 배출시킬 수 있어 정밀한 압력제어가 가능하게 된다.

다음으로 위와 같은 전자식 브레이크 시스템(1)이 정상적으로 작동하지 않을 경우(폴백 모드, fallback mode)에 대해 설명하기로 한다.

전자식 브레이크 시스템(1)이 정상적으로 작동하지 않을 경우 각 밸브들(54, 60, 221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243)은 비작동 상태인 제동초기 상태로 마련된다.

운전자가 브레이크 페달(10)을 가압하면 이 브레이크 페달(10)과 연결된 인풋로드(12)는 전진하고, 이와 동시에 인풋로드(12)와 접하는 제1 피스톤(21a)이 전진하며, 제1 피스톤(21a)의 가압 내지 이동에 의해 제2 피스톤(22a)도 전진하게 된다. 이때, 인풋로드(12)와 제1 피스톤(21a) 사이의 갭이 존재하지 않음으로써 신속하게 제동을 수행할 수 있다.

제1 피스톤(21a)과 제2 피스톤(21b)의 가압 내지 이동에 의해 마스터 실린더(20)에서 토출된 액압은 백업 제동을 위하여 연결된 제1 및 제2 백업유로(251, 252)를 통해 휠 실린더(40)로 직접적으로 전달되어 제동력을 구현하게 된다.

이때, 제1 및 제2 백업유로(251, 252)에 설치된 제1 및 제2 컷밸브(261, 262) 및 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)의 유로를 개폐하는 인렛밸브(221)는 평상시 개방형 솔레노이드 밸브로 구성되고, 시뮬레이터 밸브(54)와, 아웃렛밸브(222)가 평상시 폐쇄형 솔레노이드 밸브로 구성됨에 따라 액압이 곧바로 네 개의 휠 실린더(40)로 전달된다. 이에 안정된 제동을 수행할 수 있어 제동 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 제1 내지 제4 아웃렛밸브(222a, 222b, 222c, 222d)를 통하여 해당 휠 실린더(40)에 제공된 제동압 만을 효과적으로 배출시킬 수 있다.

예컨대, 제1 내지 제4 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d)는 닫힌 상태로 전환되고, 제1 내지 제3 아웃렛밸브(222a, 222b, 222c)는 닫힌 상태로 유지되며, 제4 아웃렛밸브(222d)가 개방된 상태로 전환되는 경우, 좌측 전륜(FL)에 설치된 휠 실린더(40)로부터 배출되는 액압은 제4 아웃렛밸브(222d)를 통하여 제3 리저버 챔버(33)로 배출된다.

휠 실린더(40)의 액압이 아웃렛밸브(222)를 통하여 배출되는 이유는 휠 실린더(40) 내의 압력보다 리저버(30) 내의 압력이 더 작기 때문이다. 보통 리저버(30)의 압력은 대기압으로 마련된다. 보통 휠 실린더(40) 내의 압력은 대기압 보다 상당히 높은 상태이기 때문에 아웃렛밸브(222)가 개방되면 휠 실린더(40)의 액압이 신속하게 리저버(30)로 배출된다.

다른 한편, 제4 아웃렛밸브(222d)를 개방하여 해당 휠 실린더(40)의 액압을 배출시키는 동시에, 제1 내지 제3 인렛밸브(221a, 221b, 221c)를 열린 상태로 전환할 경우 나머지 세 개의 차륜(FR, RL, RR)으로도 액압을 공급할 수 있다.

휠 실린더(40)로부터 배출되는 유량은 휠 실린더(40) 내의 압력과 제1 압력챔버(112) 내의 압력의 차이가 클수록 커지게 된다. 일례로, 유압피스톤(114)이 후진하면서 제1 압력챔버(112)의 체적이 커질수록 보다 큰 유량이 휠 실린더(40)로부터 배출될 수 있다.

이와 같이 전자제어유닛이 유압 제어유닛(200)의 각 밸브들(221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243)을 독립적으로 제어함으로써, 요구되는 압력에 따라 선택적으로 각 차륜(RL, RR, FL, FR)의 휠 실린더(40)에 선별적으로 액압을 전달하거나 배출시킬 수 있어 정밀한 압력제어가 가능하게 된다.

이상 상기 실시 예에서는 유압피스톤(114)이 전진 동작할 때의 액압 발생 동작을 일례로 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 유압피스톤(114)이 후퇴 동작할 때도 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113)에 각각 액압 및 부압이 발생할 수 있도록 동작을 제어할 수 있음은 물론이다.

다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)이 검사 모드로 작동되는 상태에 대하여 설명하기로 한다.

전자식 브레이크 시스템(1)이 비 정상적으로 작동하는 경우에는 각 밸브들(54, 60, 221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243)이 비작동 상태인 제동초기 상태로 마련되고, 제1 및 제2 백업유로(251, 252)에 설치된 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)와 각 차륜(RR, RL, FR, FL)에 마련되는 휠 실린더(40)의 상류에 마련된 인렛밸브(221)가 개방되어 액압이 곧바로 휠 실린더(40)로 전달된다.

이때, 시뮬레이터 밸브(54)는 닫힌 상태로 마련되어 제1 백업유로(251)를 통해 휠 실린더(40)로 전달되는 액압이 시뮬레이션 장치(50)를 통해 리저버(30)로 누설되는 것을 방지한다. 따라서 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟음으로써 마스터 실린더(20)에서 토출되는 액압이 손실없이 휠 실린더(40)로 전달되어 안정적인 제동을 담보할 수 있다.

그러나 시뮬레이터 밸브(54)에 리크가 발생하는 경우 마스터 실린더(20)에서 토출되는 액압의 일부가 시뮬레이터 밸브(54)를 통해 리저버(30)로 손실될 수 있다. 시뮬레이터 밸브(54)는 비정상 모드에서 폐쇄되도록 마련되는데, 마스터 실린더(20)에서 토출되는 액압이 시뮬레이션 장치(50)의 반력 피스톤(52)을 밀어냄으로써 시뮬레이션 챔버(51) 후단에 형성되는 압력에 의해 시뮬레이터 밸브(54)에 누설이 발생할 수 있다.

이처럼 시뮬레이터 밸브(54)에 누설이 발생하는 경우 운전자는 의도하는 제동력을 얻지 못한다. 따라서 제동 안정성에 문제가 발생한다.

검사 모드는 시뮬레이터 밸브(54)에 리크가 발생하는지를 검사하기 위하여 액압 공급장치(100)에서 액압을 발생시켜 손실되는 압력이 있는지를 검사하는 모드이다. 만일, 액압 공급장치(100)에서 토출된 액압이 리저버(30)로 유입되어 압력 손실이 발생한다면 시뮬레이터 밸브(54)에 리크가 발생하였는지 여부를 알기 어렵다.

따라서 검사 모드에서는 검사밸브(60)를 폐쇄하여 액압 공급장치(100)와 연결되는 유압회로를 폐회로로 구성할 수 있다. 즉, 검사밸브(60)와 시뮬레이터 밸브(54)와 아웃렛밸브(222)를 폐쇄시킴으로써 액압 공급장치(100)와 리저버(30)를 연결하는 유로를 차단하여 폐회로를 구성할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 검사 모드에서 제1 및 제2 백업유로(251, 252) 중 시뮬레이션 장치(50)가 연결되는 제1 백업유로(251)에만 액압을 제공할 수 있다. 따라서 액압 공급장치(100)에서 토출되는 액압이 제2 백업유로(252)를 따라 마스터 실린더(20)로 전달되는 것을 방지하기 위해, 검사 모드에서는 제2 컷밸브(262)를 닫힌 상태로 전환할 수 있다. 또한, 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)을 연결하는 제5 제어밸브(235)를 닫힌 상태로 유지하고, 제5 유압유로(215)와 제2 유압유로(212)를 연통하는 제6 제어밸브(236)를 닫음으로써 제2 압력챔버(113)의 액압이 제1 압력챔버(112)로 누설되는 것을 막을 수 있다.

검사 모드는 본 발명의 전자식 브레이크 시스템(1)에 구비된 밸브들(54, 60, 221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243)의 초기 상태에서, 제1 내지 제4 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d)와 제2 컷밸브(262)를 닫힌 상태로 전환하고, 제1 컷밸브(261)와 제3 제어밸브(233)를 열린 상태로 유지하여 액압 공급장치(100)에서 발생된 액압을 마스터 실린더(20)로 전달할 수 있다.

인렛밸브(221)를 닫음으로써 액압 공급장치(100)의 액압이 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)으로 전달되는 것을 방지할 수 있고, 제2 컷밸브(262)를 닫힌 상태로 전환함으로써 액압 공급장치(100)의 액압이 제1 백업유로(251)와 제2 백업유로(252)를 따라 순환하는 것을 방지할 수 있고, 검사밸브(60)를 닫힌 상태로 전환함으로써 마스터 실린더(20)로 공급된 액압이 리저버(30)로 누설되는 것을 방지할 수 있다.

검사 모드에서 전자제어유닛은 액압 공급장치(100)에서 액압을 발생시킨 후에, 마스터 실린더(20)의 오일압력을 측정하는 백업유로 압력센서(PS2)로부터 전달되는 신호를 분석하여 시뮬레이터 밸브(54)에서 리크가 발생하는 상태를 감지할 수 있다. 일례로, 백업유로 압력센서(PS2)의 측정 결과, 손실이 없는 경우에는 시뮬레이터 밸브(54)의 리크가 없는 것으로 판단하고, 손실이 발생한 경우에는 시뮬레이터 밸브(54)에 리크가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

검사 모드는 주행 중 또는 정차 중 전자제어유닛을 통해 미리 설정된 조건에서 실행될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따르면 전자식 브레이크 시스템(1)이 정상 동작하지 않아 시스템에 오류가 발생할 경우 차량은 제동 능력을 상실할 수 있다.

본 실시 예에서는 이를 방지하기 위해 상술한 액압 발생장치(70)를 이용하여 전자식 브레이크 시스템의 제동 동작을 수행할 수 있다. 동작에 대해 살펴보기로 한다.

도 5는 시스템에 오류 발생 시 액압 발생장치(70)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도면을 참조하면, 전자식 브레이크 시스템(1)이 정상적으로 작동하지 않을 경우 각 밸브들(54, 60, 221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243)은 비작동 상태인 제동초기 상태를 유지하며, 또한 제1 및 제2 백업유로(251, 252)에 설치된 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)도 비작동 상태인 제동초기 상태를 유지한다.

즉, 각 차륜(RR, RL, FR, FL)에 마련되는 휠 실린더(40)의 상류에 마련된 인렛밸브(221)는 개방 상태를 유지하고, 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)도 개방 상태를 유지한다.

따라서, 시스템이 오류인 것이 감지될 경우 전자제어유닛은 모터(72)에 회전력을 발생시켜 펌프(71)를 구동하고, 펌프(71)는 제2 리저버 유로(35)를 통해 리저버(30)의 유체를 마스터 실린더(20)의 제2 마스터 챔버(20b)에 공급한다. 마스터 실린더(20)의 제2 마스터 챔버(20b)에서 토출된 액압은 개방된 제2 백업유로(252)와 제3 유압유로(213)를 통하여 휠 실린더(40) 특히 두 개의 휠(FL, RR)에 마련되는 휠 실린더(40)로 전달되어 제동력을 구현하게 된다. 이때, 노말 오픈 타입의 솔레노이드 밸브(76)는 제2 마스터 챔버(20b)에서 리저버(30)로 유입되는 오일의 흐름이 차단되도록 닫힌 상태로 전환된다.

액압 발생장치(70)의 동작 시 상술한 폴백 모드에 따라 브레이크 페달(10)의 가압에 의해 발생하는 마스터 실린더(20)의 제1 마스터 챔버(20a) 액압은 제1 백업유로(252)와 제2 유압유로(212)를 통하여 휠 실린더(40) 특히 두 개의 휠(FR, RL)에 마련되는 휠 실린더(40)로 전달될 수 있다. 따라서, 최종적으로 네 개의 휠 실린더(40)는 모두 액압 발생장치(70)와 브레이크 페달(10)로부터 각가 액압을 전달받기 때문에 차량의 안정적인 제동이 가능해진다.

한편, 도면에 구체적으로 도시하지는 않았지만, 액압 발생장치(70)는 제1 리저버 유로(34)에 마련될 수도 있다.

즉, 전자제어유닛은 모터(72)에 회전력을 발생시켜 펌프(71)를 구동하고, 펌프(71)는 제1 리저버 유로(34)를 통해 리저버(30)의 유체를 마스터 실린더(20)의 제1 마스터 챔버(20a)에 공급하며, 마스터 실린더(20)의 제1 마스터 챔버(20a)에서 토출된 액압은 제1 백업유로(251)와 제2 유압유로(212)를 통하여 휠 실린더(40), 특히 두 개의 휠(FR, RL)에 마련되는 휠 실린더(40)로 전달되어 제동력을 구현하게 된다.

따라서, 본 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 비정상적인 상태에서도 적어도 두 개의 휠 실린더(40)에는 액압을 전달할 수 있기 때문에 긴급한 제동을 구현할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템을 도시한 도면이다. 본 실시 예는 일 실시 예와 다른 점을 중심으로 설명하며 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하므로 상세한 설명은 생략한다.

본 실시 예에 따르면, 상기 일 실시 예와 마찬가지로 제2 리저버 유로(35)에는 액압 발생장치(70)가 설치되며, 제1 리저버 유로(34)에도 액압 발생장치(71')가 설치될 수 있다. 다만, 제1 리저버 유로(34)에 마련되는 펌프(71')와 제2 리저버 유로(35)에 마련되는 펌프(71)는 모터축에 마련되는 편심캠(미도시) 등을 이용하여 하나의 모터(72)에 의해 구동될 수 있도록 설치될 수 있다. 또한, 제2 리저버 유로(35)에 마련되는 체크 밸브(75)와 솔레노이드 밸브(76)는 제1 리저버 유로(34)에 검사 모드를 위해 설치되어 있는 체크 밸브(61)와 검사밸브(60)를 이용할 수 있다.

시스템이 오류가 발생할 경우, 전자제어유닛은 모터(72)에 회전력을 발생시켜 펌프(71)와 펌프(71')를 구동한다. 펌프(71)는 제2 리저버 유로(35)를 통해 리저버(30)의 오일을 마스터 실린더(20)의 제2 마스터 챔버(20b)에 공급하며, 펌프(71')는 제1 리저버 유로(34)를 통해 리저버(30)의 오일을 마스터 실린더(20)의 제1 마스터 챔버(20a)에 공급한다.

마스터 실린더(20)의 제2 마스터 챔버(20b)에서 토출된 액압은 제2 백업유로(252)와 제3 유압유로(213)를 통하여 두 개의 휠(FL, RR)에 마련되는 휠 실린더(40)로 전달되고, 또 마스터 실린더(20)의 제1 마스터 챔버(20a)에서 토출된 액압은 제1 백업유로(251)와 제2 유압유로(212)를 통하여 두 개의 휠(FR, RL)에 마련되는 휠 실린더(40)로 전달되어 네 개의 휠 실린더(40)에 모두 제동력을 구현할 수 있다.

10: 브레이크 페달 11: 페달 변위센서
20: 마스터 실린더 30: 리저버
31,32,33: 리저버 챔버 36,37: 격벽
40: 휠 실린더 50: 시뮬레이션 장치
54: 시뮬레이터 밸브 60: 검사밸브
70: 액압 발생장치 71: 펌프
100: 액압 공급장치 110: 액압 제공유닛
120: 모터 130: 동력변환부
200: 유압 제어유닛 201: 제1 유압서킷
202: 제2 유압서킷 211: 제1 유압유로
212: 제2 유압유로 213: 제3 유압유로
214: 제4 유압유로 215: 제5 유압유로
216: 제6 유압유로 217: 제7 유압유로
218: 제8 유압유로 221: 인렛밸브
222: 아웃렛밸브 223: 체크 밸브
231: 제1 제어밸브 232: 제2 제어밸브
233: 제3 제어밸브 234: 제4 제어밸브
235: 제5 제어밸브 236: 제6 제어밸브
241: 제1 덤프밸브 242: 제2 덤프밸브
243: 제3 덤프밸브 251: 제1 백업유로
252: 제2 백업유로 261: 제1 컷밸브
262: 제2 컷밸브 PS1-1:제1 유압유로 압력센서
PS1-2: 제2 유압유로 압력센서 MPS: 모터 제어센서

Claims

오일이 저장되는 리저버;
상기 리저버와 연결되고, 제1 및 제2 마스터 챔버와 각 마스터 챔버에 마련되는 제1 및 제2 피스톤을 구비하여 브레이크 페달의 답력에 따라 오일을 토출하는 마스터 실린더;
상기 리저버와 상기 제1 마스터 챔버를 연결하는 제1 리저버 유로와, 상기 리저버와 상기 제2 마스터 챔버를 연결하는 제2 리저버 유로 중 적어도 하나에 마련되는 액압 발생장치;
전기적 신호에 의해 작동하여 액압을 발생시키며, 상기 마스터 실린더와 연결되어 있는 액압 공급장치;
상기 액압 공급장치에서 토출되는 액압을 네 개의 차륜에 마련되는 휠 실린더로 전달하는 유압 제어유닛;을 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 액압 발생장치는
모터 및 상기 모터에 의해 동작하며 상기 제1,2 리저버 유로 중 적어도 하나에 마련되는 펌프와,
상기 펌프의 전방과 후방을 연결하는 제1 바이패스 유로와,
상기 펌프의 전방과 후방을 연결하는 제2 바이패스 유로와,
상기 제1,2 바이패스 유로 중 하나에 마련되는 솔레노이드 밸브와, 다른 하나에 마련되어 상기 리저버에서 마스터 실린더로 오일의 흐름을 허용하고 상기 마스터 실린더에서 리저버로 오일의 흐름을 차단하는 체크 밸브를 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제1 리저버 유로와 제2 리저버 유로는 각각 펌프를 포함하고,
상기 펌프들은 하나의 모터에 의해 구동되는 전자식 브레이크 시스템.
제 2항에 있어서,
상기 솔레노이드 밸브는 정상상태에서는 개방되어 있는 노말 오픈 타입으로 마련되며,
상기 펌프 동작 시 폐쇄 동작하는 전자식 브레이크 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 유압 제어유닛은 상기 액압 공급장치에서 토출되는 액압을 각각 두 개의 차륜에 마련되는 휠 실린더로 전달하기 위해 제1 유압서킷과 제2 유압서킷으로 분리 마련되고,
상기 리저버는 상기 제1 유압서킷에서 덤프되는 오일을 회수하도록 연결되는 제1 리저버 챔버와, 상기 액압 공급장치에 오일을 공급하도록 연결되는 제2 리저버 챔버와, 상기 제2 유압서킷에서 덤프되는 오일을 회수하도록 연결되는 제3 리저버 챔버를 포함하며, 상기 제1 리저버 챔버와 제3 리저버 챔버는 분리 마련되는 전자식 브레이크 시스템.
제 5항에 있어서,
상기 제1 리저버 챔버는 제1 리저버 유로와 연결되고,
상기 제3 리저버 챔버는 제2 리저버 유로와 연결되는 전자식 브레이크 시스템.