KR20190091987A - 마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템 - Google Patents

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Abstract

마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 리저버와 연결되며 내부에 길이방향으로 일측이 개방된 보어가 형성된 실린더본체와, 상기 보어에 진퇴 가능하게 마련되는 피스톤과, 상기 보어에 형성되어 오일을 토출하는 마스터챔버를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 마스터 실린더에 있어서, 상기 피스톤과 일정간격 이격되도록 보어에 마련되며 브레이크 페달에 의해 직접적으로 가압되어 반력을 제공하는 페달시뮬레이터; 및 상기 페달시뮬레이터에 의해 상기 마스터챔버와 구획되어 상기 보어에 형성되는 시뮬레이션챔버와 상기 마스터챔버를 연결하는 시뮬레이션유로에 마련되어 개폐동작에 따라 오일의 흐름을 제어하는 시뮬레이션밸브;를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 마스터 실린더가 제공될 수 있다.

Description

마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템{Master cylinder and electric brake system having the same}
본 발명은 마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 브레이크 페달의 변위에 대응하는 전기적 신호를 이용하여 제동력을 발생시키는 전자식 브레이크 시스템용 마스터 실린더에 페달감을 제공하는 페달시뮬레이터를 피스톤과 직렬로 배치되도록 마련한 마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템에 관한 것이다.
차량에는 제동을 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되는데, 최근에 보다 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위하여 휠에 장착된 휠 실린더 측으로 전달되는 제동 유압을 전자적으로 제어하는 시스템이 제안되고 있다.
이러한 전자식 브레이크 시스템은 일 예로, 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 차량자세제어 시스템(ESC: Electronic Stability Control System) 등이 있다.
일반적으로 전자식 브레이크 시스템은 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달 변위센서로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 휠 실린더로 압력을 공급하는 액압 공급장치를 포함한다.
위와 같은 액압 공급장치가 마련된 전자식 브레이크 시스템은 유럽 등록특허 EP 2 520 473호에 개시되어 있다. 개시된 문헌에 따르면, 액압 공급장치는 브레이크 페달의 답력에 따라 모터가 작동하여 제동압을 발생시키도록 이루어진다. 이때, 제동압은 모터의 회전력을 직선운동으로 변환하여 피스톤을 가압함으로써 발생하게 된다.
또한, 전자식 브레이크 시스템은 제동 시 운전자에게 페달감을 제공하기 위하여 별도의 페달시뮬레이터(또는 페달감 모사장치라고도 함)를 설치하여 페달감을 제공하고 있다. 즉, 페달시뮬레이터는 다수의 스프링과 다수의 고무댐퍼를 갖추고, 마스터 실린더와 연결되어 브레이크 페달의 답력에 따른 유압에 의해 가압되며 브레이크 페달에 반발력을 제공하도록 이루어진다.
그러나 페달시뮬레이터가 마스터 실린더와 별도로 설치됨에 따라 전자식 브레이크 시스템의 부피가 증가함은 물론, 이에 따라 설치가 어렵다는 문제점이 있다. 이에, 마스터 실린더에 페달시뮬레이터를 설치할 경우 마스터 실린더의 길이가 길어져 장착이 어려우며, 유로 연결이 복잡해지는 문제점이 있다.
EP 2 520 473 A1 (Honda Motor Co., Ltd.) 2012. 11. 7.
본 발명의 실시 예에 따른 마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템은 마스터 실린더의 길이가 최소화도록 마스터 실린더에 페달시뮬레이터를 설치함은 물론, 유로의 연결 구조를 단순화시켜 밸브의 개수를 저감하여 제품 생산성을 향상시킬 수 있도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 리저버와 연결되며 내부에 길이방향으로 일측이 개방된 보어가 형성된 실린더본체와, 상기 보어에 진퇴 가능하게 마련되는 피스톤과, 상기 보어에 형성되어 오일을 토출하는 마스터챔버를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 마스터 실린더에 있어서, 상기 피스톤과 일정간격 이격되도록 보어에 마련되며 브레이크 페달에 의해 직접적으로 가압되어 반력을 제공하는 페달시뮬레이터; 및 상기 페달시뮬레이터에 의해 상기 마스터챔버와 구획되어 상기 보어에 형성되는 시뮬레이션챔버와 상기 마스터챔버를 연결하는 시뮬레이션유로에 마련되어 개폐동작에 따라 오일의 흐름을 제어하는 시뮬레이션밸브;를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 마스터 실린더가 제공될 수 있다.
또한, 상기 시뮬레이션밸브는 평상시 폐쇄된 상태를 유지하는 솔레노이드밸브로 마련되며, 전자식 브레이크 시스템이 정상적으로 작동 시 상기 시뮬레이션밸브가 폐쇄되어 상기 마스터챔버와 시뮬레이션챔버의 흐름을 차단함으로써 상기 피스톤의 이동이 제한되어 페달시뮬레이터에 의해 반력을 제공받고, 상기 전자식 브레이크 시스템이 비 정상적으로 작동 시(폴백모드) 상기 시뮬레이션밸브가 개방되어 상기 마스터챔버와 시뮬레이션챔버의 흐름을 허용함으로써 상기 피스톤이 페달시뮬레이터로부터 가압되어 이동하며 상기 마스터챔버 내의 오일은 상기 시뮬레이션챔버를 통해 적어도 하나의 차륜에 설치된 휠 실린더로 전달될 수 있다.
또한, 상기 보어는 상기 피스톤이 진퇴 가능하게 마련되어 액압실을 형성하는 제1 보어와, 상기 제1 보어의 직경보다 큰 직경을 갖도록 확장되어 상기 페달시뮬레이터가 설치되며 시뮬레인션챔버를 형성하는 제2 보어를 구비할 수 있다.
또한, 상기 페달시뮬레이터는, 상기 보어에 슬라이딩 가능하게 설치되며 브레이크 페달에 의해 직접적으로 가압되는 반력 피스톤; 상기 반력 피스톤의 이동에 따라 가압되며 반력을 제공하는 반력 스프링; 상기 반력 피스톤과 접촉하도록 마련되며 상기 반력 피스톤의 이동에 따라 가압되며 반력을 제공하는 댐핑부재; 및 상기 반력 피스톤과 일정간격 이격되어 상기 반력 스프링 및 댐핑부재를 지지하는 지지부재;를 구비할 수 있다.
또한, 상기 반력 피스톤은 상기 댐핑부재의 일단이 끼워져 설치되도록 형성된 결합홈과, 상기 반력 피스톤의 외주면으로부터 연장 형성되어 반력 스프링의 일단을 지지하는 연장부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 지지부재는 상기 댐핑부재의 타단이 삽입되도록 형성된 삽입홈과, 상기 지지부재의 외주면으로부터 연장 형성되어 반력 스프링의 타단을 지지하는 플랜지부를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 리저버와 연결되며 내부에 길이방향으로 일측이 개방된 보어가 형성된 실린더본체와, 상기 보어에 진퇴 가능하게 마련되는 피스톤과, 상기 피스톤의 전방과 후방측의 보어에 각각 형성되어 오일을 토출하는 제1 및 제2 마스터챔버와, 상기 피스톤과 일정간격 이격되도록 보어에 마련되며 브레이크 페달에 의해 직접적으로 가압되어 반력을 제공하는 페달시뮬레이터 및 상기 페달시뮬레이터에 의해 상기 제1 마스터챔버와 구획되어 상기 보어에 형성되는 시뮬레이션챔버와 상기 제1 마스터챔버를 연결하는 시뮬레이션유로에 마련되어 개폐동작에 따라 오일의 흐름을 제어하는 시뮬레이션밸브를 구비하는 마스터 실린더; 상기 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달변위센서의 전기적 신호에 의해 작동하며 액압을 발생하는 액압공급장치; 상기 마스터 실린더 또는 액압공급장치로부터 토출되는 액압을 제어하여 각 차륜에 마련되는 휠 실린더로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 제1 및 제2 유압서킷을 갖는 유압제어유닛; 상기 시뮬레이션챔버와 제1 유압서킷을 연결하는 제1 백업유로; 상기 제2 마스터챔버와 제2 유압서킷을 연결하는 제2 백업유로; 상기 제2 백업유로에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 컷밸브; 및 액압 정보 및 상기 브레이크 페달의 변위 정보를 기반으로 액압공급장치 및 밸브들을 제어하는 전자제어유닛을 포함하는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 시뮬레이션 챔버 및 리저버와 연통되는 제1 리저버 유로와, 상기 제2 마스터챔버 및 리저버와 연통되는 제2 리저버 유로를 갖추고, 상기 제1 리저버 유로에는 오일의 흐름을 제어하는 검사밸브가 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1 백업유로는 검사밸브와 시뮬레이션챔버 사이의 제1 리저버 유로로부터 분기되어 제1 유압서킷과 연결될 수 있다.
또한, 상기 검사밸브는 평상시 폐쇄된 상태를 유지하는 솔레노이드밸브로 마련될 수 있다.
또한, 상기 전자식 브레이크 시스템이 정상적으로 작동 시 상기 시뮬레이션밸브가 폐쇄되어 상기 제1 마스터챔버와 시뮬레이션챔버의 흐름을 차단함으로써 상기 피스톤의 이동이 제한되어 페달시뮬레이터에 의해 반력을 제공받을 수 있다.
또한, 상기 전자식 브레이크 시스템이 비 정상적으로 작동 시(폴백모드) 상기 시뮬레이션밸브가 개방되어 상기 제1 마스터챔버와 시뮬레이션챔버의 흐름을 허용함으로써 상기 피스톤이 페달시뮬레이터로부터 가압되어 이동하며 상기 제1 마스터챔버 내의 오일은 상기 시뮬레이션챔버 및 제1 백업유로를 통해 제1 유압서킷으로 전달되고, 제2 마스터챔버 내의 오일은 제2 백업유로를 통해 제2 유압서킷으로 전달될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템은 마스터 실린더의 피스톤과 페달시뮬레이터를 직렬로 연결하고, 반력을 제공하는 스프링 및 댐핑부재를 병렬로 배치함으로써 마스터 실린더의 길이가 증가되는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 페달시뮬레이터가 브레이크 페달과 직접연결되도록 최외측에 마련하여 가공 및 조립이 용이하다는 효과가 있다.
또한, 페달시뮬레이터를 마스터 실린더에 설치함으로써 제품의 사이즈가 감소하는 효과를 가진다.
또한, 유로의 연결구조를 단순화하여 종래에 비하여 밸브의 개수를 감소시킴으로써 제품의 원가를 절감하면서 생산성이 향상되는 효과를 가진다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템을 나타내는 유압회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 마스터 실린더와, 리저버 및 리저버 유로를 나타내는 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템이 정상적인 작동 시 제동 압력을 제공하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 4는 도 3의 작동에 따른 마스터 실린더 및 페달시뮬레이터의 동작상태를 나타내는 확대도이다.
도 5는 본 발명의 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템이 비 정상적으로 작동 시 폴백 모드로 제동 압력을 제공하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템을 나타내는 유압회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 브레이크 페달(110)의 답력에 의해 내측에 수용된 브레이크 오일 등의 제동유체를 가압 및 토출하는 마스터 실린더(100)와, 마스터 실린더(100)와 연통되며 내부에 제동유체를 저장하는 리저버(130)와, 제동유체의 액압이 전달되어 각 차륜(RR, RL, FR, FL)의 제동을 수행하는 휠 실린더(140)와, 마스터 실린더(100) 내에 설치되어 브레이크 페달(110)의 답력에 따른 반력을 운전자에게 제공하는 페달시뮬레이터(150)를 구비한다.
마스터 실린더(100)는 적어도 하나의 챔버를 구비하도록 구성되어 내측의 제동유체를 가압 및 토출할 수 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템의 마스터 실린더와, 리저버 및 리저버 유로를 나타내는 확대도로서, 도 2를 참조하면 마스터 실린더(100)는 리저버(130)와 연결되며 길이방향으로 일측이 개방된 보어(121)가 형성된 실린더본체(120)와, 마스터챔버(123a, 123b)가 형성되도록 보어(121)에 진퇴 가능하게 마련되는 피스톤(122)과, 브레이크 페달(110)에 의해 직접 가압되도록 피스톤(122)과 일정간격 이격되게 마련되는 페달시뮬레이터(150)를 구비할 수 있다.
보다 구체적으로, 실린더본체(120)에 형성된 보어(121)에는 피스톤(122)을 사이에 두고 제1 마스터챔버(123a)와 제2 마스터챔버(123b)가 형성된다. 이때, 제1 마스터챔버(123a)는 피스톤(122)과 일정간격 이격되어 설치되는 페달시뮬레이터(150)에 의해 피스톤(122)과 페달시뮬레이터(1150) 사이에 마련된다. 이에 보어(121)는 피스톤(122)이 진퇴 가능하게 마련되어 제1 및 제2 마스터챔버(123a, 123b)를 형성하는 제1 보어(121a)와, 상기 제1 보어(121a)의 직경보다 큰 직경을 갖도록 확장되어 상기 페달시뮬레이터(150)가 설치되는 제2 보어(121b)를 구비할 수 있다. 여기서 제2 보어(121b)는 페달시뮬레이터(150)에 의해 시뮬레인션챔버(150a)로 형성된다.
또한, 피스톤(122)과 페달시뮬레이터(150) 사이에는 제1 스프링(124a)이 마련되고, 피스톤(122)과 실린더본체(120)의 끝단 사이에는 제2 스프링(124b)이 마련될 수 있다. 즉, 제1 스프링(124a)은 제1 마스터챔버(123a)에 수용되고, 제2 스프링(124b)은 제2 마스터챔버(123b)에 수용된다.
제1 마스터챔버(123a)는 제1 유압포트(125a)와 연통되며 후술할 시뮬레이션유로(156)를 통해 시뮬레이션챔버(150a)와 연통된 제3 유압포트(125c)와 연결된다. 이에, 제1 마스터챔버(123a)에 저장된 오일은 시뮬레이션챔버(150a)로 유출입된다. 이 시뮬레이션유로(156)에는 개폐동작에 따라 오일의 흐름을 제어하는 시뮬레이션밸브(157)가 마련된다. 일 예로, 시뮬레이션밸브(157)는 평상시 폐쇄된 상태를 유지하는 노말 클로즈 타입(Normal Closed type)의 솔레노이드밸브로 마련될 수 있다.
제2 마스터챔버(123b)는 제2 유압포트(125b)와 연통되어 오일이 유출입된다.
또한, 시뮬레이션챔버(150a)는 제1 리저버 유로(131)를 통해 리저버(130)와 연결되고, 제2 마스터챔버(123b)는 제2 리버저유로(132)를 통해 리저버(130)와 연결될 수 있다. 이때, 제1 리저버 유로(131)에는 검사밸브(133)가 마련될 수 있다.
검사밸브(133)는 리저버(130)와 실린더 본체(120) 사이 즉, 시뮬레이션챔버(150a)와의 오일 흐름을 제어하는 양방향 제어밸브로 마련될 수 있다. 그리고 검사밸브(133)는 평상시 폐쇄된 상태를 유지하다가 전자제어유닛(미도시)으로부터 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클르조 타입(Normal Closed type)의 솔레노이드밸브로 마련될 수 있다.
또한, 시뮬레이션챔버(150a)는 제1 백업유로(351)와 연결되고, 제2 유압포트(125b)는 제2 백업유로(352)와 연결될 수 있다. 이때, 제1 백업유로(351)는 제1 리저버 유로(131)로부터 분기되어 형성될 수 있다. 도시된 바에 따르면, 제1 백업유로(351)는 검사밸브(133)와 시뮬레이션챔버(150a) 사이의 제1 리저버 유로(131)로부터 분기되어 후술할 제2 유압서킷(302)과 연결될 수 있다. 제2 백업유로(352)는 제1 유압서킷(301)과 연결되며, 제2 백업유로(352)에는 오일의 흐름을 제어하는 컷밸브(361)가 마련될 수 있다. 컷밸브(361)는 평상시 열려있다가 전자제어유닛으로부터 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드밸브로 마련될 수 있다. 이때, 제1 백업유로(351)가 제2 유압서킷(302)과 연결되고, 제2 백업유로(352)가 제1 유압서킷(301)과 연결되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 제1 백업유로(351)가 제1 유압서킷(301)과 연결되고, 제2 백업유로(352)가 제2 유압서킷(302)과 연결되더라도 무방하다.
페달시뮬레이터(150)는 제2 보어(121b)에 마련되어 브레이크 페달(110)의 답력을 직접 전달받아 반력을 제공하게 된다. 페달시뮬레이터(150)는 시뮬레이션챔버(150a)에 마련되는 반력 피스톤(151)과, 이를 탄성 지지하는 반력 스프링(152)과 댐핑부재(153), 상기 반력 스프링(152)과 댐핑부재(153)를 지지하는 지지부재(154) 및 시뮬레이션챔버(150a)와 제1 마스터챔버(123a)를 연결하는 시뮬레이션유로(156)에 마련되는 시뮬레이션 밸브(157)를 포함한다.
반력 피스톤(151)은 시뮬레이션챔버(150a) 내에 슬라이딩 가능하게 마련된다. 도시된 바에 따르면, 반력 피스톤(151)은 브레이크 페달(110)에 의해 직접적으로 가압되도록 실린더본체(120)의 개방된 최외측에 마련된다. 즉, 반력 피스톤(151)은 브레이크 페달(110)과 연결된 인풋로드(112)와 밀착되게 접촉될 수 있다. 이러한 반력 피스톤(151)은 댐핑부재(153)의 일단이 끼워져 실치되도록 형성되는 결합홈(151a)과, 반력 피스톤(151)의 외주면으로부터 연장 형성되어 반력 스프링(152)의 일단을 지지하는 연장부(151b)를 구비한다. 이에 따라, 반력 피스톤(151)이 브레이크 페달(110)에 따른 답력에 의해 가압 시 반력 스프링(152)과 댐핑부재(153)가 가압되어 탄성변형됨에 따라 반력을 제공하게 된다. 이때, 시뮬레이션챔버(150a)의 오일은 제1 리저버 유로(131)를 통해 리저버(130)로 흐르게 된다. 또한, 반력 피스톤(151)이 복귀하는 경우에도 리저버(130)로부터 시뮬레이션챔버(150a) 내로 오일이 유입된다. 즉, 시뮬레이션챔버(150a)의 내부 전체가 오일로 채워질 수 있다.
한편, 반력 피스톤(151)은 일정부분이 실린더본체(120)로부터 외측으로 돌출되도록 결합되며, 차량의 실내측으로 돌출되도록 마련될 수 있다. 이에, 엔진룸 측으로 돌출되는 길이가 줄어들기 때문에 장착이 용이해지게 된다.
또한, 도면에 도시된 반력 스프링(152)과 댐핑부재(153)는 반력 피스톤(151)에 탄성력을 제공할 수 있는 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 형상 변형에 의한 탄성력을 저장할 수 있는 다양한 실시예를 포함할 수 있다. 일 예로, 반력 스프링(152)은 코일 형상을 갖고, 댐핑부재(153)는 고무 등의 재질로 마련될 수 있다.
지지부재(154)는 반력 피스톤(151)과 일정간격 이격되도록 배치된다. 도시된 바에 따르면, 지지부재(154)는 피스톤(122)과 반력 피스톤(151) 사이에 배치되며, 일부가 제1 보어(121a)에 삽입되도록 마련된다. 이에, 피스톤(122)과 지지부재(154) 사이가 제1 마스터챔버(123a)로 형성되게 된다. 이러한 지지부재(154)는 댐핑부재(153)의 타단이 삽입되도록 형성된 삽입홈(154a)과, 상기 지지부재(154)의 외주면으로부터 연장 형성되어 반력 스프링(152)의 타단을 지지하는 플랜지부(154b)를 구비한다. 상기와 같은 지지부재(154)는 정상적인 작동 시 반력 피스톤(151)의 가압에 따라 반력 스프링(152)과 댐핑부재(153)가 탄성변형되도록 움직임이 제한되도록 마련되고, 비상 시 제1 마스터챔버(123a)를 가압하도록 움직임이 허용되어야 한다.
시뮬레이션밸브(157)는 시뮬레이션유로(156)에 마련되어 개폐동작에 따라 오일의 흐름을 제어하게 된다. 이 시뮬레이션밸브(157)의 동작에 따라 지지부재(154)의 움직임을 제어할 수 있게 된다. 시뮬레이션밸브(157)의 작동에 따른 지지부재(154)의 작동상태에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
한편, 미설명된 참조부호 '155'는 반력 피스톤(151)이 실린더본체(120)로부터 이탈되는 것을 방지하며, 보어(121) 내부를 밀폐시키도록 보어(121)의 일측 개방부에 결합되는 폐쇄부재이다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 브레이크 페달(110)의 변위를 감지하는 페달 변위센서(111)로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 기계적인 작동을 통해 제동유체의 액압을 발생시키는 액압공급장치(200)와, 각각 두 개의 차륜(RR, RL, FR, FL)에 마련되는 휠 실린더(140)로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 제1 및 제2 유압서킷(301, 302)으로 구성된 유압 제어유닛(300)과, 시뮬레이션챔버(150a)와 제2 유압서킷(302)을 연결하는 제1 백업유로(351)와, 제2 유압포트(125b)와 제1 유압서킷(301)을 연결하는 제2 백업유로(352)와, 제2 백업유로(352)에 마련되어 액압의 흐름을 제어하는 컷밸브(361)와, 액압 정보와 페달 변위 정보를 기반으로 액압 공급장치(200)와 각종 밸브들(133, 157, 321a, 321b, 321c, 321d, 322a, 322b, 322c, 322d, 333, 335, 336, 343, 344)을 제어하는 전자제어유닛(ECU, 미도시)을 포함할 수 있다.
액압 공급장치(200)는 휠 실린더(140)로 전달되는 오일 압력을 제공하는 액압 제공유닛(210)과, 페달 변위센서(111)의 전기적 신호에 의해 회전력을 발생시키는 모터(220)와, 모터(220)의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 액압 제공유닛(210)에 전달하는 동력변환부(230)를 포함할 수 있다. 액압 제공유닛(210)은 모터(220)에서 공급되는 구동력이 아니라 고압 어큐뮬레이터에서 제공되는 압력에 의해 동작할 수도 있다.
액압 제공유닛(210)은 오일을 공급받아 저장되는 압력챔버가 형성되는 실린더블록(211)과, 실린더블록(211) 내에 수용되는 유압피스톤(214)과, 유압피스톤(214)과 실린더블록(211) 사이에 마련되어 압력챔버를 밀봉하는 실링부재(215: 215a, 215b)와, 유압피스톤(214)의 후단에 연결되어 동력변환부(230)에서 출력되는 동력을 유압피스톤(214)으로 전달하는 구동축(233)을 포함한다.
압력챔버는 유압피스톤(214)의 전방(전진 방향, 도면의 좌측 방향)에 위치하는 제1 압력챔버(212)와, 유압피스톤(214)의 후방(후진 방향, 도면의 우측 방향)에 위치하는 제2 압력챔버(213)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 압력챔버(212)는 실린더블록(211)과 유압피스톤(214)의 전단에 의해 구획 마련되어 유압피스톤(214)의 이동에 따라 체적이 달라지도록 마련되고, 제2 압력챔버(213)는 실린더블록(211)과 유압피스톤(214)의 후단에 의해 구획 마련되어 유압피스톤(214)의 이동에 따라 체적이 달라지도록 마련된다.
제1 압력챔버(212)는 실린더블록(211)의 전방 측에 형성되는 연통홀을 통해 제1 유압유로(311)에 연결되고, 제2 압력챔버(213)는 실린더블록(211)의 후방 측에 형성되는 연통홀을 통해 제4 유압유로(314)에 연결된다.
제1 유압유로(311)는 제1 압력챔버(212)와 제1 및 제2 유압서킷(301, 302)을 연결한다. 그리고 제1 유압유로(311)는 제1 유압서킷(301)과 연통되는 제2 유압유로(312)와 제2 유압서킷(302)과 연통되는 제3 유압유로(313)로 분기된다.
제4 유압유로(314)는 제2 압력챔버(213)과 제1 및 제2 유압서킷(301, 302)을 연결한다. 그리고 제4 유압유로(314)는 제1 유압서킷(301)과 연통되는 제5 유압유로(315)와 제2 유압서킷(302)과 연통되는 제6 유압유로(316)로 분기된다.
실링부재(215)는 유압피스톤(214)과 실린더블록(211) 사이에 마련되어 제1 압력챔버(212)와 제2 압력챔버(213) 사이를 밀봉하는 피스톤 실링부재(115a)와, 구동축(233)과 실린더블록(211) 사이에 마련되어 제2 압력챔버(213)와 실린더블록(211)의 개구를 밀봉하는 구동축 실링부재(215b)를 포함한다. 즉, 유압피스톤(214)의 전진 또는 후진에 의해 발생하는 제1 압력챔버(212)의 액압 또는 부압은 피스톤 실링부재(215a)에 의해 차단되어 제2 압력챔버(213)에 누설되지 않고 제1 및 제4 유압유로(311, 314)에 전달될 수 있다. 그리고 유압피스톤(214)의 전진 또는 후진에 의해 발생하는 제2 압력챔버(213)의 액압 또는 부압은 구동축 실링부재(215b)에 의해 차단되어 실린더블록(211)에 누설되지 않을 수 있다.
제1 및 제2 압력챔버(212, 213)는 각각 덤프유로(216, 217)에 의해 리저버(130)와 연결되고, 리저버(130)로부터 오일을 공급받아 저장하거나 제1 또는 제2 압력챔버(212, 213)의 오일을 리저버(130)로 전달할 수 있다. 일 예로, 덤프유로(216, 217)는 제1 압력챔버(212)로부터 분기되어 리저버(130)와 연결되는 제1 덤프유로(216)과, 제2 압력챔버(213)로부터 분기되어 리저버(130)와 연결되는 제2 덤프유로(217)를 포함할 수 있다.
제1 유압유로(311)는 도중에 제2 유압유로(312)와 제3 유압유로(313)로 분기되어 제1 유압서킷(301)과 제2 유압서킷(302)에 모두 연통될 수 있다. 일 예로, 제2 유압유로(312)는 제1 유압서킷(301)과 연통되고, 제3 유압유로(313)는 제2 유압서킷(302)과 연통될 수 있다. 따라서, 유압피스톤(214)의 전진에 의해 제1 유압서킷(301)과 제2 유압서킷(302)으로 액압이 전달될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 제2 및 제3 유압유로(312, 313)에 각각 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제1 제어밸브(331)와 제2 제어밸브(332)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 제어밸브(331, 332)는 제1 압력챔버(212)에서 제1 및 제2 유압서킷(301, 302)으로 향하는 방향의 오일 흐름만을 허용하고, 반대 방향으로의 오일 흐름은 차단하는 체크밸브로 마련될 수 있다. 즉, 제1 또는 제2 제어밸브(331, 332)는 제1 압력챔버(212)의 액압이 제1 또는 제2 유압서킷(301, 302)으로 전달되는 것을 허용하면서도, 제1 또는 제2 유압서킷(301, 302)의 액압이 제2 또는 제3 유압유로(312, 313)를 통해 제1 압력챔버(212)로 유입되는 것은 방지할 수 있다.
한편, 제4 유압유로(314)는 도중에 제5 유압유로(315)와 제6 유압유로(316)로 분기되어 제1 유압서킷(301)과 제2 유압서킷(302)에 모두 연통될 수 있다. 일 예로, 제4 유압유로(314)에서 분기되는 제5 유압유로(315)는 제1 유압서킷(301)과 연통되고, 제4 유압유로(314)에서 분기되는 제6 유압유로(316)는 제2 유압서킷(302)과 연통될 수 있다. 이에, 유압피스톤(214)의 후진에 의해 제1 유압서킷(301)과 제2 유압서킷(302) 모두에 액압이 전달될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 제5 유압유로(315)에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제3 제어밸브(333)와 제6 유압유로(316)에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제4 제어밸브(334)를 포함할 수 있다.
제3 제어밸브(333)는 제2 압력챔버(213)와 제1 유압서킷(301)(또는 제2 유압서킷(302))사이의 오일 흐름을 제어하는 양방향 제어밸브로 마련될 수 있다. 그리고 제3 제어밸브(333)는 평상시 닫혀있다가 전자제어유닛으로부터 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Cloesd type)의 솔레노이드밸브로 마련될 수 있다.
제4 제어밸브(334)는 제2 압력챔버(213)에서 제2 유압서킷(302)으로 향하는 방향의 오일 흐름만을 허용하고, 반대 방향으로의 오일 흐름은 차단하는 체크밸브로 마련될 수 있다. 즉, 제4 제어밸브(334)는 제2 유압서킷(302)의 액압이 제6 유압유로(316)와 제4 유압유로(314)를 통해 제2 압력챔버(213)로 유입되는 것은 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 제2 유압유로(312)와 제3 유압유로(313)를 연결하는 제7 유압유로(317)에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제5 제어밸브(335)와, 제2 유압유로(312)와 제7 유압유로(317)를 연결하는 제8 유압유로(318)에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제6 제어밸브(336)를 포함할 수 있다. 이때, 제7 유압유로(317)는 제5 유압유로(315)와 연결될 수 있다. 제5 제어밸브(335)와 제6 제어밸브(336)는 평상시 닫혀있다가 전자제어유닛으로부터 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Cloesd type)의 솔레노이드밸브로 마련될 수 있다.
제5 제어밸브(335)와 제6 제어밸브(336)는 제1 제어밸브(331) 또는 제2 제어밸브(332)에 이상이 발생하였을 때, 개방되도록 작동하여 제1 압력챔버(212)의 액압이 제1 유압서킷(301)과 제2 유압서킷(302)에 모두 전달될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 제5 제어밸브(335)와 제6 제어밸브(336)는 휠 실린더(140)의 액압을 빼내어 제1 압력챔버(212)로 보내는 때에 개방되도록 작동할 수 있다. 이는 제2 유압유로(312)와 제3 유압유로(313)에 마련되는 제1 제어밸브(331)와 제2 제어밸브(332)가 일 방향 오일 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되기 때문이다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 제1 및 제2 덤프유로(216, 217)에 각각 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제1 덤프밸브(341)와 제2 덤프밸브(342)를 더 포함할 수 있다. 덤프밸브(341, 342)는 리저버(130)에서 제1 또는 제2 압력챔버(212, 213)로의 방향만을 개방하고, 반대 방향은 폐쇄하는 체크밸브일 수 있다. 즉, 제1 덤프밸브(341)는 리저버(130)에서 제1 압력챔버(212)로 오일이 흐를 수 있도록 허용하되, 제1 압력챔버(212)에서 리저버(130)로 오일이 흐르는 것은 차단하는 체크밸브일 수 있고, 제2 덤프밸브(342)은 리저버(130)에서 제2 압력챔버(213)로 오일이 흐를 수 있도록 허용하되, 제2 압력챔버(213)에서 리저버(130)로 오일이 흐르는 것은 차단하는 체크밸브일 수 있다.
또한, 제1 덤프유로(216) 및 제2 덤프유로(217)는 각각 바이패스 유로를 포함할 수 있다. 제1 덤프유로(216)에 형성된 바이패스 유로에는 제1 압력챔버(212)와 리저버(130) 사이의 오일 흐름을 제어하는 제3 덤프밸브(343)가 설치될 수 있다. 제2 덤프유로(217)에 형성된 바이패스 유로에는 제2 압력챔버(213)와 리저버(130) 사이의 오일 흐름을 제어하는 제4 덤프밸브(344)가 설치될 수 있다.
제3 및 제4 덤프밸브(343, 344)는 양방향 흐름을 제어할 수 있는 솔레노이드밸브로 마련될 수 있으며, 정상상태에서는 개방되어 있다가 전자제어유닛에서 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드밸브로 마련될 수 있다.
또 한편, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 액압 제공유닛(210)은 복동식으로 동작할 수 있다.
즉, 유압피스톤(214)이 전진하면서 제1 압력챔버(212)에 발생되는 액압은 제1 유압유로(311)와 제2 유압유로(312)를 통해 제1 유압서킷(301)에 전달되어 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)에 설치되는 휠 실린더(140)를 작용시킬 수 있고, 제1 유압유로(311)와 제3 유압유로(313)를 통해 제2 유압서킷(302)에 전달되어 우측 후륜(RR)과 좌측 전륜(FL)에 설치되는 휠 실린더(40)를 작용시킬 수 있다.
마찬가지로, 유압피스톤(214)이 후진하면서 제2 압력챔버(213)에 발생되는 액압은 제4 유압유로(314)와 제5 유압유로(315)를 통해 제1 유압서킷(301)에 전달되어 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)에 설치되는 휠 실린더(140)를 작용시킬 수 있고, 제4 유압유로(314)와 제6 유압유로(316)를 통해 제2 유압서킷(302)에 전달되어 우측 후륜(RR)과 좌측 전륜(FL)에 설치되는 휠 실린더(140)를 작용시킬 수 있다.
또한, 유압피스톤(214)이 후진하면서 제1 압력챔버(212)에 발생되는 부압은 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)에 설치되는 휠 실린더(140)의 오일을 흡입하여 제1 유압서킷(301), 제7 유압유로(317), 제8 유압유로(318) 및 제1 유압유로(311)를 통해 제1 압력챔버(212)로 전달시킬 수 있고, 우측 후륜(RR)과 좌측 전륜(FL)에 설치되는 휠 실린더(140)의 오일을 흡입하여 제2 유압서킷(302), 제3 유압유로(313), 제7 유압유로(317), 제8 유압유로(318) 및 제1 유압유로(311)를 통해 제1 압력챔버(212)로 전달시킬 수 있다.
다음으로, 액압 공급장치(200)의 모터(220)와 동력변환부(230)에 대하여 설명하기로 한다.
모터(220)는 전자제어유닛(ECU, 미도시)으로부터 출력된 신호에 의해 회전력을 발생시키는 장치로서, 스테이터(221)와 로터(222)를 포함하여 정방향 또는 역방향으로 회전력을 발생시킬 수 있다. 모터(220)의 회전 각속도와 회전각은 정밀하게 제어될 수 있다. 이러한 모터(220)는 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 전자제어유닛은 모터(220)를 포함하여 후술할 본 발명의 전자식 브레이크 시스템(1)에 구비된 밸브들(133, 157, 321a, 321b, 321c, 321d, 322a, 322b, 322c, 322d, 333, 335, 336, 343, 344)을 제어한다.
모터(220)의 구동력은 동력변환부(230)를 통해 유압피스톤(214)의 변위를 발생시키고, 압력챔버 내에서 유압피스톤(214)이 슬라이딩 이동하면서 발생하는 액압은 제1 및 제4 유압유로(311, 314)를 통해 각 차륜(RR, RL, FR, FL)에 설치된 휠 실린더(140)로 전달된다.
동력변환부(230)는 회전력을 직선운동으로 변환하는 장치로서, 일 예로 웜샤프트(231)와 웜휠(232)과 구동축(233)으로 구성될 수 있다.
웜샤프트(231)는 모터(220)의 회전축과 일체로 형성될 수 있고, 외주면에 웜이 형성되어 웜휠(232)과 맞물리도록 결합하여 웜휠(232)을 회전시킨다. 웜휠(232)은 구동축(233)과 맞물리도록 연결되어 구동축(233)을 직선 이동시키고, 구동축(233)은 유압피스톤(214)과 연결되어 유압피스톤(214)을 실린더블록(211) 내에서 슬라이딩 이동시킨다.
이상의 동작들을 다시 설명하면, 브레이크 페달(110)에 변위가 발생하면서 페달 변위센서(111)에 의해 감지된 신호는 전자제어유닛(ECU, 미도시)에 전달되고, 전자제어유닛은 모터(220)를 일 방향으로 구동시켜 웜샤프트(231)를 일 방향으로 회전시킨다. 웜샤프트(231)의 회전력은 웜휠(232)을 거쳐 구동축(233)에 전달되고, 구동축(233)과 연결된 유압피스톤(214)이 전진 이동하면서 제1 압력챔버(212)에 액압을 발생시킨다.
반대로, 브레이크 페달(110)에 답력이 제거되면 전자제어유닛은 모터(220)를 반대 방향으로 구동시켜 웜샤프트(231)가 반대 방향으로 회전한다. 따라서 웜휠(232) 역시 반대로 회전하고 구동축(233)과 연결된 유압피스톤(214)이 복귀하면서(후진 이동하면서) 제1 압력챔버(212)에 부압을 발생시킨다.
한편, 액압과 부압의 발생은 위와 반대 방향으로도 가능하다. 즉, 브레이크 페달(110)에 변위가 발생하면서 페달 변위센서(111)에 의해 감지된 신호는 전자제어유닛(ECU, 미도시)에 전달되고, 전자제어유닛은 모터(220)를 반대 방향으로 구동시켜 웜샤프트(231)를 반대 방향으로 회전시킨다. 웜샤프트(231)의 회전력은 웜휠(232)을 거쳐 구동축(233)에 전달되고, 구동축(233)과 연결된 유압피스톤(214)이 후진 이동하면서 제2 압력챔버(213)에 액압을 발생시킨다.
반대로, 브레이크 페달(110)에 답력이 제거되면 전자제어유닛은 모터(220)를 일 방향으로 구동시켜 웜샤프트(231)가 일 방향으로 회전한다. 따라서 웜휠(232) 역시 반대로 회전하고 구동축(233)과 연결된 유압피스톤(214)이 복귀하면서 제2 압력챔버(213)에 부압을 발생시킨다.
이처럼 액압 공급장치(200)는 모터(220)로부터 발생된 회전력의 회전방향에 따라 액압을 휠 실린더(140)로 전달하거나 액압을 흡입하여 리저버(130)로 전달하는 역할을 수행하게 된다.
한편, 모터(220)가 일 방향으로 회전하는 경우 제1 압력챔버(212)에 액압이 발생하거나 제2 압력챔버(213)에 부압이 발생할 수 있는데, 액압을 이용하여 제동할 것인지, 아니면 부압을 이용하여 제동을 해제할 것인지는 밸브들(133, 157, 321a, 321b, 321c, 321d, 322a, 322b, 322c, 322d, 333, 335, 336, 343, 344)을 제어함으로써 결정될 수 있다.
도면에 도시되지는 않았지만 동력변환부(230)는 볼스크류 너트 조립체로 구성될 수도 있다. 예컨대, 모터(220)의 회전축과 일체로 형성되거나 모터(220)의 회전축과 같이 회전하도록 연결되는 스크류와, 회전이 제한된 상태로 스크류와 나사결합되어 스크류의 회전에 따라 직선운동하는 볼너트로 구성될 수 있다. 유압피스톤(214)은 동력변환부(230)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(230)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(100)로부터 토출된 오일을 직접 휠 실린더(140)로 공급할 수 있는 제1 및 제2 백업유로(351, 352)를 더 포함할 수 있다. 마스터 실린더(100)의 액압이 직접 휠 실린더(140)로 전달되는 모드를 폴백 모드(Fallback mode)라고 한다.
전술한 바와 같이, 제1 백업유로(351)는 시뮬레이션챔버(150a)와 제2 유압서킷(302)을 연결하고, 제2 백업유로(352)는 제2 유압포트(125b)와 제1 유압서킷(301)을 연결한다. 제1 백업유로(351)는 시뮬레이션챔버(150a)와 리저버(130)를 연결하는 제1 리저버 유로(131)로부터 분기되어 형성되고, 제2 백업유로(352)에는 컷밸브(361)가 마련된다. 여기서, 마스터 실린더(100)의 제1 마스터챔버(123a)로부터 발생된 액압은 제1 백업유로(351)로 직접 전달되지 않고, 시뮬레이션챔버(150a)를 거쳐 전달되게 된다. 이에, 제1 백업유로(351)에는 별도의 컷밸브를 설치하지 않아도 되기 때문에 종래에 비하여 컷밸브의 갯수를 줄일 수 있게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 유압 제어유닛(300)은 액압을 공급받아 각각 두 개의 차륜을 제어하는 제1 유압서킷(301)과, 제2 유압서킷(302)으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 제1 유압서킷(301)은 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)을 제어하고, 제2 유압서킷(302)은 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)을 제어할 수 있다. 그리고 각각의 차륜(FR, FL, RR, RL)에는 휠 실린더(140)가 설치되어 액압을 공급받아 제동이 이루어진다.
제1 유압서킷(301)은 제1 유압유로(311) 및 제2 유압유로(312)와 연결되어 액압 공급장치(200)로부터 액압을 제공받고, 제2 유압유로(312)는 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)으로 연결되는 두 유로로 분기된다. 마찬가지로, 제2 유압서킷(302)은 제1 유압유로(311) 및 제3 유압유로(313)와 연결되어 액압 공급장치(200)로부터 액압을 제공받고, 제3 유압유로(313)는 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)으로 연결되는 두 유로로 분기된다.
유압서킷(301, 302)은 액압의 흐름을 제어하도록 복수의 인렛밸브(321: 321a, 321b, 321c, 321d)를 각각 구비할 수 있다. 복수의 인렛밸브(321: 321a, 321b, 321c, 321d)는 각 차륜(RR, RL, FR, FL)에 설치되는 휠 실린더(140)로 흐르는 액압을 각각 제어하도록 제1 내지 제4 인렛밸브(321a, 321b, 321c, 321d)로 이루어질 수 있다. 일 예로, 제1 유압서킷(301)에는 제2 유압유로(312)와 연결되어 두 개의 휠 실린더(140)로 전달되는 액압을 각각 제어하는 제1 및 제2 인렛밸브(321a, 321b)가 마련될 수 있다. 또한, 제2 유압서킷(302)에는 제3 유압유로(313)와 연결되어 휠 실린더(140)로 전달되는 액압을 각각 제어하는 제3 및 제4 인렛밸브(321c, 321d)가 마련될 수 있다.
이러한 인렛밸브(321)들은 휠 실린더(140)의 상류측에 배치되며 정상상태에서는 개방되어 있다가 전자제어유닛에서 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드밸브로 마련될 수 있다.
또한, 유압서킷(301, 302)은 각각의 인렛밸브(321a, 321b, 321c, 321d)들의 전방과 후방을 연결하는 바이패스 유로에 마련되는 체크밸브(323a, 323b, 323c, 323d)들을 포함할 수 있다. 체크밸브(323a, 323b, 323c, 323d)들은 휠 실린더(140)에서 액압 제공유닛(210) 방향으로의 오일의 흐름만을 허용하고, 액압 제공유닛(210)에서 휠 실린더(140) 방향으로의 오일의 흐름은 제한하도록 마련될 수 있다. 체크밸브(323a, 323b, 323c, 323d)들은 휠 실린더(140)의 제동압을 신속하게 뺄 수 있도록 할 수 있고, 인렛밸브(321a, 321b, 321c, 321d)들이 정상적으로 작동하지 않는 경우에 휠 실린더(140)의 액압이 액압 제공유닛(210)으로 유입되도록 할 수 있다.
또한, 유압서킷(301, 302)은 제동 해제시 성능향상을 위하여 리저버(130)와 연결되는 복수의 아웃렛밸브(322: 322a, 322b, 322c, 322d)를 더 구비할 수 있다. 복수의 아웃렛밸브(322)는 각각 휠 실린더(140)와 연결되어 각 차륜(RR, RL, FR, FL)으로부터 액압이 빠져나가는 것을 제어하도록 제1 내지 제4 아웃렛밸브(322a, 322b, 322c, 322d)로 마련될 수 있다. 즉, 제1 내지 제4 아웃렛밸브(322a, 322b, 322c, 322d)는 각 차륜(RR, RL, FR, FL)의 제동압력을 감지하여 감압제동이 필요한 경우 선택적으로 개방되어 압력을 제어할 수 있다.
일 예로, 제1 유압서킷(301)에는 리저버(130)와 직접 연결되어 두 개의 휠 실린더(140)로 전달되는 액압을 각각 제어하는 제1 및 제2 아웃렛밸브(322a, 322b)가 마련될 수 있다. 제1 및 제2 아웃렛밸브(322)는 평상시 닫혀있다가 전자제어유닛으로부터 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Cloesd type)의 솔레노이드밸브로 마련될 수 있다.
또한, 제2 유압서킷(302)에는 제1 백업유로(351)와 제1 리저버 유로(131)를 통해 리저버(130)와 연결되어 휠 실린더(140)로 전달되는 액압을 각각 제어하는 제3 및 제4 아웃렛밸브(322c, 322d)가 마련될 수 있다. 제3 및 제4 아웃렛밸브(322c, 322d)는 평상시 열려있다가 전자제어유닛으로부터 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드밸브로 마련될 수 있다.
또한, 유압 제어유닛(300)은 백업유로(351, 352)와 연결될 수 있다. 일 예로, 제1 유압서킷(301)은 제2 백업유로(352)와 연결되어 마스터 실린더(100)로부터 액압을 제공받고, 제2 유압서킷(302)은 제1 백업유로(351)와 연결되어 마스터 실린더(100)로부터 액압을 제공받을 수 있다.
이때, 제1 백업유로(351)는 제3 및 제4 아웃렛밸브(322a, 322b)의 하류에서 제2 유압서킷(302)에 합류할 수 있고, 제2 백업유로(352)는 제1 및 제2 인렛밸브(321a, 321b)의 하류에서 제1 유압서킷(301)에 합류할 수 있다. 이에, 컷밸브(361)를 폐쇄한 경우 액압 공급장치(200)에서 제공되는 액압을 제1 및 제2 유압서킷(301, 302)을 통해 휠 실린더(140)로 공급할 수 있고, 컷밸브(361)를 개방하고, 검사밸브(133)를 폐쇄하는 경우 마스터 실린더(100)에서 제공되는 액압을 제1 및 제2 백업유로(351, 352)를 통해 휠 실린더(140)로 공급할 수 있다. 이때, 복수의 인렛밸브(321a, 321b, 321c, 321d)들 및 제3 및 제4 아웃렛밸브(322c, 322d)는 개방된 상태이기 때문에 동작 상태를 전환시킬 필요가 없다.
한편, 미설명된 참조부호 "PS1"은 마스터 실린더(100)의 오일압력을 측정하는 백업유로 압력센서이고, "PS2"는 유압서킷(301, 302)의 액압을 감지하는 유압유로 압력센서이다. 그리고 "MPS"는 모터(220)의 회전각 또는 모터의 전류를 제어하는 모터 제어센서다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전자식 브레이크 시스템(1)이 정상적으로 작동하는 경우 브레이크 페달(110)의 답력에 따라 이를 감지하여 액압 공급장치(200)가 액압을 휠 실린더(140)로 전달하게 된다. 그러나, 액압 공급장치(200)가 정상적으로 작동하지 않을 경우 안정적인 제동을 위하여 마스터 실린더(100)로부터 발생된 액압을 휠 실린더(140)로 전달하게 된다. 이를 폴백 모드(Fallback mode)라 한다.
그러면, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)이 정상적으로 작동하는 경우 휠 실린더(140)로 제동 압력을 제공하는 작동 상태에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템이 정상적인 작동 시 제동 압력을 제공하는 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 3을 참조하면, 운전자가 제동을 구현하기 위해 브레이크 페달(110)을 밟으면 브레이크 페달(110)의 변위를 감지하는 페달변위센서(111)의 전기적 신호에 의해 액압공급장치(200)가 작동하게 된다. 즉, 모터(220)가 일 방향으로 회전하도록 동작하고, 이 모터(220)의 회전력이 동력전달부(230)에 의해 액압 제공유닛(210)으로 전달되며, 액압 제공유닛(210)의 유압피스톤(214)이 전진하면서 제1 압력챔버(212)에 액압을 발생시킨다. 제1 압력챔버(212)로부터 토출되는 액압은 제1 유압서킷(301)과 제2 유압서킷(302)을 통해 4개의 차륜에 각각 마련되는 휠 실린더(140)로 전달되어 제동력을 발생시킨다.
구체적으로, 제1 압력챔버(212)에서 제공되는 액압은 제1 유압유로(311), 제2 유압유로(312)를 통해 제1 유압서킷(301)에 마련되는 두 개의 휠 실린더(140)에 직접 전달된다. 이 때, 제1 유압서킷(301)에서 분기되는 두 유로에 각각 설치되는 제1 및 제2 인렛밸브(321a, 321b)는 열린 상태로 마련되며, 제1 유압서킷(301)에서 분기되는 두 유로에서 각각 분기되는 유로에 설치되는 제1 및 제2 아웃렛밸브(322a, 322b)는 닫힌 상태로 유지되어 액압이 리저버(130)로 누설되는 것을 방지한다.
또한, 제1 압력챔버(212)에서 제공되는 액압은 제1 유압유로(311), 제3 유압유로(313)를 통해 제2 유압서킷(302)에 마련되는 두 개의 휠 실린더(140)에 직접 전달된다. 이 때, 제2 유압서킷(302)에서 분기되는 두 유로에 각각 설치되는 제3 및 제4 인렛밸브(321c, 321d)는 열린 상태로 마련되며, 제2 유압서킷(302)에서 분기되는 두 유로에서 각각 분기되는 유로에 설치되는 제3 및 제4 아웃렛밸브(322c, 322d)는 열린 상태에서 닫힌 상태로 변경되어 액압이 누설되는 것을 방지한다.
나아가, 제5 제어밸브(335) 및 제6 제어밸브(336)는 열린 상태로 전환되어 제7 유압유로(317) 및 제8 유압유로(318)를 개방할 수 있다. 제7 및 제8 유압유로(317, 318)가 개방됨에 따라, 제1 압력챔버(212)에서 제공되는 액압은 제1 유압유로(311), 제8 유압유로(318), 제7 유압유로(317)를 거쳐 제2 및 제3 유압유로(312, 313)를 통해 제1 및 제2 유압서킷(301, 302)으로 제공될 수 있다.
이때, 제5 및 제6 제어밸브(335, 336)는 제1 및 제2 제어밸브(331, 332)의 오작동 시 제어될 수 있으며, 또한 제동 초기에 신속한 제동 응답을 도모하기 위하여 선택적으로 제어될 수 있다.
또한, 액압 공급장치(200)에 의해 제동유체의 액압 발생 시 제1 및 제2 백업유로(351, 352)는 폐쇄되어 마스터 실린더(100)에서 토출되는 유압이 휠 실린더(140)로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 시뮬레이션밸브(150a)와 컷밸브(361)가 닫힌 상태로 변환되고, 검사밸브(133)가 열린 상태로 변환된다. 따라서, 제1 및 제2 마스터챔버(123a, 123b)는 폐회로로 구성되고, 브레이크 페달(110)의 답력에 따라 작동하는 페달시뮬레이터(150)에 의하여 시뮬레이션챔버(150a)에 발생된 액압은 검사밸브(133)를 통해 리저버(130)로 전달되게 된다.
한편, 브레이크 페달(110)의 답력을 직접적으로 전달받아 반력을 제공하는 페달시뮬레이터(150)는 제1 마스터챔버(123a)가 폐회로로 구성되어 지지부재(154)의 움직임이 고정된 상태로 마련된다. 이에, 도 4에 도시된 바와 같이, 브레이크 페달(110)의 답력에 따라 가압되는 반력 피스톤(151)이 전방으로 전진하면서 반력 스프링(152)을 압축시킴과 동시에 댐핑부재(153)를 가압하여 탄성변형시키게 된다. 즉, 반력 스프링(152)이 압축하면서 발생하는 탄성 복원력 및 댐핑부재(153)의 탄성 복원력에 의해 답력에 상응하는 반력이 작용하여 운전자에게 적절한 페달감을 제공할 수 있게 된다.
제1 유압서킷(301) 및 제2 유압서킷(302) 중 적어도 하나의 액압을 감지하는 유로 압력센서(PS2)는 휠 실린더(140)로 전달되는 액압을 감지하고, 이에 근거하여 액압 공급장치(200)의 작동을 제어하여 휠 실린더(140)에 전달되는 제동유체의 유량 또는 액압을 제어할 수 있다. 또한, 휠 실린더(140)로 전달되는 액압이 브레이크 페달(110)의 답력에 따른 목표 압력값보다 높은 경우에는 제1 내지 제4 아웃렛밸브(322) 중 적어도 어느 하나를 개방하여 목표 압력값에 상응하도록 액압을 제어할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)이 비 정상적으로 작동 시 폴백 모드로 제동 압력을 제공하는 상태에 대하여 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도면을 참조하면, 운전자가 브레이크 페달(110)을 가압하면 이 브레이크 페달(110)과 연결된 인풋로드(112)와 직접적으로 접촉된 페달시뮬레이터(150)가 전진하고, 이와 동시에 피스톤(122)이 전진하게 된다. 즉, 페달시뮬레이터(150)에 의해 제1 마스터챔버(123a)가 가압되며 액압을 토출하고, 피스톤(122)에 의해 제2 마스터챔버(123b)가 가압되며 액압을 토출하게 된다. 이때, 시뮬레이션밸브(157)는 개방된 상태로서 페달시뮬레이터(150)의 반력 스프링(152)과 댐핑부재(153)는 압축되지 않고 지지부재(154)로 가압력을 전달하고, 이에 지지부재(154)가 제1 보어(121a) 측으로 이동하며 피스톤(122)으로 답력을 전달하게 된다.
그리고 마스터 실린더(100)에서 토출된 액압이 백업 제동을 위하여 연결된 제1 및 제2 백업유로(351, 352)를 통하여 휠 실린더(140)로 전달되어 제동력을 구현하게 된다. 이때, 제1 마스터챔버(123a)로부터 토출되는 액압은 시뮬레이션챔버(150a)를 통하여 제1 백업유로(351)로 전달되게 된다.
구체적으로, 제1 백업유로(351)와 연결되어 있는 제1 리저버 유로(131)에 마련되는 검사밸브(133)는 평상시 폐쇄형 솔레노이드밸브로 구성됨에 따라 시뮬레이션챔버(150a)로부터 토출되는 액압은 곧바로 제2 유압서킷(302)으로 이동하게 된다. 이때, 제2 유압서킷(302)에 마련되는 제3 및 제4 아웃렛밸브(322c, 322d)가 평상시 개방형 솔레노이드밸브로 구성되어 제1 백업유로(351)를 통한 액압을 제3 및 제4 아웃렛밸브(322c, 322d)를 통해 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)의 휠 실린더(140)로 전달되게 된다.
또한, 제2 백업유로(352)와 연결되는 컷밸브(361)는 평상시 개방형 솔레노이드밸브로 구성됨에 따라 액압이 휠 실린더(140)로 직접 전달되게 된다. 이때, 제1 유압서킷(301)에 마련되는 제1 및 제2 아웃렛밸브(322a, 322b)는 평상시 폐쇄형 솔레노이드밸브로 구성되어 액압이 리저버(130)로 누설되지 않게 된다.
또한, 각 유압서킷(301, 302)과 연결되는 제1, 2, 4 제어밸브(331, 332, 334)는 유압서킷(301, 302)으로만 오일의 흐름을 허용하는 체크밸브로 마련되고, 제3, 5, 6 제어밸브(333, 335, 336)는 평상시 폐쇄형 솔레노이드밸브로 구성됨에 따라 휠 실린더(140)로 전달되는 액압이 액압 제공유닛(210)으로 누설되지 않게 된다.
한편, 상기와 같은 폴백 모드의 감압 시의 오일의 흐름은 폴백 모드의 가압 시와 정반대의 흐름을 갖는다. 예컨대, 제1 유압서킷(301)의 휠 실린더(140)로부터 토출되는 액압은 제2 백업유로(352), 컷밸브(361)를 지나 제2 마스터챔버(123b)로 유입될 수 있다. 제2 유압서킷(302)의 휠 실린더(140)로부터 토출되는 액압은 제3 및 제4 아웃렛 밸브(322c, 322d), 제1 백업유로(351), 제1 리저버 유로(313), 시뮬레이션 챔버(150a)를 순차적으로 거쳐 제1 마스터챔버(123a)로 유입될 수 있다.
한편, 상기 폴백 모드의 경우 액압 공급장치(200)가 비 정상적으로 작동된 상태에서의 동작으로서, 전자식 브레이크 시스템(1)이 전체적으로 셧다운되거나 고장(fail) 시에도 폴백 모드와 동일한 오일의 흐름으로 각 휠 실린더로 액압을 전달할 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 마스터 실린더 110: 브레이크 페달
111: 페달 변위센서 120 : 실린더본체
122: 피스톤 130: 리저버
140: 휠 실린더 150: 페달시뮬레이터
150a : 시뮬레이션챔버 156 : 시뮬레이션유로
157: 시뮬레이션 밸브 200 : 액압 공급장치
210: 액압 제공유닛 220: 모터
230: 동력변환부 300: 유압 제어유닛
301: 제1 유압서킷 302: 제2 유압서킷
321: 인렛밸브 322: 아웃렛밸브
351: 제1 백업유로 352: 제2 백업유로
361: 컷밸브

Claims (12)

  1. 리저버와 연결되며 내부에 길이방향으로 일측이 개방된 보어가 형성된 실린더본체와, 상기 보어에 진퇴 가능하게 마련되는 피스톤과, 상기 보어에 형성되어 오일을 토출하는 마스터챔버를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 마스터 실린더에 있어서,
    상기 피스톤과 일정간격 이격되도록 보어에 마련되며 브레이크 페달에 의해 직접적으로 가압되어 반력을 제공하는 페달시뮬레이터; 및
    상기 페달시뮬레이터에 의해 상기 마스터챔버와 구획되어 상기 보어에 형성되는 시뮬레이션챔버와 상기 마스터챔버를 연결하는 시뮬레이션유로에 마련되어 개폐동작에 따라 오일의 흐름을 제어하는 시뮬레이션밸브;를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 마스터 실린더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시뮬레이션밸브는 평상시 폐쇄된 상태를 유지하는 솔레노이드밸브로 마련되며,
    전자식 브레이크 시스템이 정상적으로 작동 시 상기 시뮬레이션밸브가 폐쇄되어 상기 마스터챔버와 시뮬레이션챔버의 흐름을 차단함으로써 상기 피스톤의 이동이 제한되어 페달시뮬레이터에 의해 반력을 제공받고,
    상기 전자식 브레이크 시스템이 비 정상적으로 작동 시(폴백모드) 상기 시뮬레이션밸브가 개방되어 상기 마스터챔버와 시뮬레이션챔버의 흐름을 허용함으로써 상기 피스톤이 페달시뮬레이터로부터 가압되어 이동하며 상기 마스터챔버 내의 오일은 상기 시뮬레이션챔버를 통해 적어도 하나의 차륜에 설치된 휠 실린더로 전달되는 전자식 브레이크 시스템의 마스터 실린더.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보어는 상기 피스톤이 진퇴 가능하게 마련되어 마스터챔버를 형성하는 제1 보어와, 상기 제1 보어의 직경보다 큰 직경을 갖도록 확장되어 상기 페달시뮬레이터가 설치되며 시뮬레인션챔버를 형성하는 제2 보어를 구비하는 전자식 브레이크 시스템의 마스터 실린더.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 페달시뮬레이터는,
    상기 보어에 슬라이딩 가능하게 설치되며 브레이크 페달에 의해 직접적으로 가압되는 반력 피스톤;
    상기 반력 피스톤의 이동에 따라 가압되며 반력을 제공하는 반력 스프링;
    상기 반력 피스톤과 접촉하도록 마련되며 상기 반력 피스톤의 이동에 따라 가압되며 반력을 제공하는 댐핑부재; 및
    상기 반력 피스톤과 일정간격 이격되어 상기 반력 스프링 및 댐핑부재를 지지하는 지지부재;를 구비하는 전자식 브레이크 시스템의 마스터 실린더.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반력 피스톤은 상기 댐핑부재의 일단이 끼워져 설치되도록 형성된 결합홈과, 상기 반력 피스톤의 외주면으로부터 연장 형성되어 반력 스프링의 일단을 지지하는 연장부를 구비하는 전자식 브레이크 시스템의 마스터 실린더.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 댐핑부재의 타단이 삽입되도록 형성된 삽입홈과, 상기 지지부재의 외주면으로부터 연장 형성되어 반력 스프링의 타단을 지지하는 플랜지부를 구비하는 전자식 브레이크 시스템의 마스터 실린더.
  7. 리저버와 연결되며 내부에 길이방향으로 일측이 개방된 보어가 형성된 실린더본체와, 상기 보어에 진퇴 가능하게 마련되는 피스톤과, 상기 피스톤의 전방과 후방측의 보어에 각각 형성되어 오일을 토출하는 제1 및 제2 마스터챔버와, 상기 피스톤과 일정간격 이격되도록 보어에 마련되며 브레이크 페달에 의해 직접적으로 가압되어 반력을 제공하는 페달시뮬레이터 및 상기 페달시뮬레이터에 의해 상기 제1 마스터챔버와 구획되어 상기 보어에 형성되는 시뮬레이션챔버와 상기 제1 마스터챔버를 연결하는 시뮬레이션유로에 마련되어 개폐동작에 따라 오일의 흐름을 제어하는 시뮬레이션밸브를 구비하는 마스터 실린더;
    상기 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달변위센서의 전기적 신호에 의해 작동하며 액압을 발생하는 액압공급장치;
    상기 마스터 실린더 또는 액압공급장치로부터 토출되는 액압을 제어하여 각 차륜에 마련되는 휠 실린더로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 제1 및 제2 유압서킷을 갖는 유압제어유닛;
    상기 시뮬레이션챔버와 제1 유압서킷을 연결하는 제1 백업유로;
    상기 제2 마스터챔버와 제2 유압서킷을 연결하는 제2 백업유로;
    상기 제2 백업유로에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 컷밸브; 및
    액압 정보 및 상기 브레이크 페달의 변위 정보를 기반으로 액압공급장치 및 밸브들을 제어하는 전자제어유닛을 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 챔버 및 리저버와 연통되는 제1 리저버 유로와, 상기 제2 마스터챔버 및 리저버와 연통되는 제2 리저버 유로를 갖추고,
    상기 제1 리저버 유로에는 오일의 흐름을 제어하는 검사밸브가 마련되는 전자식 브레이크 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 백업유로는 검사밸브와 시뮬레이션챔버 사이의 제1 리저버 유로로부터 분기되어 제1 유압서킷과 연결되는 전자식 브레이크 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 검사밸브는 평상시 폐쇄된 상태를 유지하는 솔레노이드밸브로 마련되는 전자식 브레이크 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 전자식 브레이크 시스템이 정상적으로 작동 시 상기 시뮬레이션밸브가 폐쇄되어 상기 제1 마스터챔버와 시뮬레이션챔버의 흐름을 차단함으로써 상기 피스톤의 이동이 제한되어 페달시뮬레이터에 의해 반력을 제공받는 전자식 브레이크 시스템.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 전자식 브레이크 시스템이 비 정상적으로 작동 시(폴백모드) 상기 시뮬레이션밸브가 개방되어 상기 제1 마스터챔버와 시뮬레이션챔버의 흐름을 허용함으로써 상기 피스톤이 페달시뮬레이터로부터 가압되어 이동하며 상기 제1 마스터챔버 내의 오일은 상기 시뮬레이션챔버 및 제1 백업유로를 통해 제1 유압서킷으로 전달되고, 제2 마스터챔버 내의 오일은 제2 백업유로를 통해 제2 유압서킷으로 전달되는 전자식 브레이크 시스템.
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