KR20210129216A

KR20210129216A - 마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템

Info

Publication number: KR20210129216A
Application number: KR1020217032348A
Authority: KR
Inventors: 김진석; 최성호
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2020-03-09
Publication date: 2021-10-27
Also published as: KR102560236B1; DE112020001134B4; DE112020001134T5; WO2020184925A1; US20220176927A1; CN113597387B; CN113597387A

Abstract

마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 길이방향으로 다단 형태의 보어가 형성되는 실린더블록; 보어에 순차적으로 직렬 배치되는 제1 마스터 챔버, 제2 마스터 챔버; 브레이크 페달의 동작에 연계되어 이동하고, 제1 마스터 챔버를 가압 가능하게 마련되는 제1 마스터 피스톤; 제1 마스터 피스톤의 변위 또는 제1 마스터 챔버의 액압에 의해 변위 가능하게 마련되고, 제2 마스터 챔버를 가압 가능하게 마련되는 제2 마스터 피스톤; 및 제1 마스터 피스톤과 제2 마스터 피스톤 사이에 개재되어 브레이크 페달에 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터를 포함하고, 제1 마스터 피스톤의 단면적은 제2 마스터 피스톤의 단면적보다 상대적으로 큰 마스터 실린더가 제공될 수 있다.

Description

마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템

본 발명은 마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 브레이크 페달의 변위에 대응하는 전기적 신호를 이용하여 제동력을 발생시키는 마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 제동을 수행하기 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되며, 운전자 및 승객의 안전을 위해 다양한 방식의 브레이크 시스템이 제안되고 있다.

종래의 브레이크 시스템은 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 기계적으로 연결된 부스터를 이용하여 휠 실린더에 제동에 필요한 액압을 공급하는 방식이 주로 이용되었다. 그러나 차량의 운용 환경에 세밀하게 대응하여 다양한 제동 기능을 구현하고자 하는 시장의 요구가 증대됨에 따라, 최근에는 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달 변위센서로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 제동에 필요한 액압을 휠 실린더로 공급하는 액압 공급장치를 포함하는 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법이 널리 보급되고 있다.

이와 같은 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법은 정상 작동모드 시 운전자의 브레이크 페달 작동이 전기적 신호로 발생 및 제공되고, 이에 근거하여 액압 공급장치가 전기적으로 작동 및 제어됨으로써 제동에 필요한 액압을 형성하여 휠실린더로 전달한다.

이와 같이, 이러한 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법은 전기적으로 작동 및 제어되는 바 복잡하면서도 다양한 제동 작용을 구현할 수 있기는 하지만, 전장 부품요소에 기술적 문제점이 발생하는 경우 제동에 필요한 액압이 안정적으로 형성되지 않아 승객의 안전을 위협할 우려가 있다. 따라서 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법은 일 부품요소가 고장나거나 제어 불능의 상태에 해당하는 경우 비정상 작동모드에 돌입하게 되며, 이 때는 운전자의 브레이크 페달작동이 휠 실린더로 직접 연동되어야 하는 메커니즘이 요구된다. 즉, 전자식 브레이크 시스템 및 작동방법의 비정상 작동모드에서는 운전자가 브레이크 페달에 답력을 가함에 따라 제동에 필요한 액압을 곧바로 형성하고, 이를 휠 실린더로 직접 전달될 수 있어야 한다.

본 실시 예는 부품수를 절감하고 제품의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있고, 폴백모드 시에도 제동압력을 안정적으로 제공할 수 있는 마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 길이방향으로 다단 형태의 보어가 형성되는 실린더블록; 상기 보어에 순차적으로 직렬 배치되는 제1 마스터 챔버, 제2 마스터 챔버; 브레이크 페달의 동작에 연계되어 이동하고, 상기 제1 마스터 챔버를 가압 가능하게 마련되는 제1 마스터 피스톤; 상기 제1 마스터 피스톤의 변위 또는 제1 마스터 챔버의 액압에 의해 변위 가능하게 마련되고, 상기 제2 마스터 챔버를 가압 가능하게 마련되는 제2 마스터 피스톤; 및 상기 제1 마스터 피스톤과 상기 제2 마스터 피스톤 사이에 개재되어 상기 브레이크 페달에 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터를 포함하고, 상기 제1 마스터 피스톤의 단면적은 상기 제2 마스터 피스톤의 단면적보다 상대적으로 크게 마련되는 마스터 실린더가 제공될 수 있다.

상기 제2 마스터 피스톤의 단면적은 상기 제1 마스터 피스톤의 단면적의 50%이상 80%이하로 마련되는 마스터 실린더가 제공될 수 있다.

상기 보어는 상기 제2 마스터 챔버 측의 내부 직경이 상기 제1 마스터 챔버 측의 내부 직경의 70%이상 90%이하로 마련되는 마스터 실린더가 제공될 수 있다.

상기 페달 시뮬레이터는 상기 제1 마스터 챔버 내에서 상기 제1 마스터 피스톤과 상기 제2 마스터 피스톤 사이에 개재되는 고무부재를 포함하는 마스터 실린더가 제공될 수 있다.

일단부가 상기 실린더 블록에 지지되고, 타단부가 상기 제1 마스터 피스톤에 지지되는 시뮬레이터 스프링;을 더 포함하는 마스터 실린더가 제공될 수 있다.

내부에 다단 형태의 보어가 형성되는 실린더블록과, 상기 보어에 순차적으로 직렬 배치되는 제1 및 제2 마스터 챔버와, 브레이크 페달의 동작에 연계되어 이동하고 상기 제1 마스터 챔버를 가압 가능하게 마련되는 제1 마스터 피스톤과, 상기 제1 마스터 피스톤의 변위 또는 제1 마스터 챔버의 액압에 의해 변위 가능하게 마련되고 상기 제2 마스터 챔버를 가압 가능하게 마련되는 제2 마스터 피스톤과, 상기 제1 마스터 피스톤과 상기 제2 마스터 피스톤 사이에 개재되어 상기 브레이크 페달에 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터를 포함하는 마스터 실린더; 액압을 공급받아 각각 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제1 유압서킷 및 다른 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제2 유압서킷을 포함한 유압 제어유닛; 상기 제1 마스터 챔버와 상기 제1 유압서킷을 연결하는 제1 백업유로; 및 상기 제2 마스터 챔버와 상기 제2 유압서킷을 연결하는 제2 백업유로;를 포함하고, 상기 제1 마스터 피스톤의 단면적은 상기 제2 마스터 피스톤의 단면적보다 상대적으로 크게 마련되는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.

상기 제2 마스터 피스톤의 단면적은 상기 제1 마스터 피스톤의 단면적의 50%이상 80%이하로 마련되는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.

상기 보어는 상기 제2 마스터 챔버 측의 내부 직경이 상기 제1 마스터 챔버 측의 내부 직경의 70%이상 90%이하로 마련되는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.

상기 페달 시뮬레이터는 상기 제1 마스터 챔버 내에서 상기 제1 마스터 피스톤과 상기 제2 마스터 피스톤 사이에 개재되는 고무부재를 포함하는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.

상기 마스터 실린더는 일단부가 상기 실린더 블록에 지지되고, 타단부가 상기 제1 마스터 피스톤에 지지되는 시뮬레이터 스프링을 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.

상기 브레이크 페달의 변위에 대응하여 출력되는 전기적 신호에 의해 액압을 발생시켜 상기 유압 제어유닛에 제공하는 액압 공급장치를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.

가압매체가 저장되는 리저버와, 상기 리저버와 상기 제1 마스터 챔버를 연결하며 가압매체의 흐름을 제어하는 시뮬레이터 밸브가 구비된 시뮬레이션유로를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.

상기 리저버와 상기 제1 마스터 챔버를 연결하는 제1 리저버 유로와, 상기 리저버와 상기 제2 마스터 챔버를 연결하는 제2 리저버 유로를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의한 마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템은 마스터 실린더 내에 페달 시뮬레이터가 내장되어 제품의 소형화 및 경량화를 도모함과 아울러 전자식 브레이크 시스템의 폴백모드 시 안정적 액압을 공급할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 실린더를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 C-C' 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제동을 수행하는 상태를 도시한 동작 상태도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 폴백모드 시 전자식 브레이크 시스템의 동작 상태도이다.

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 시스템을 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스터 실린더를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 C-C' 단면을 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 전자식 브레이크 시스템은 가압매체가 저장되는 리저버(10)와, 브레이크 페달(20)의 답력에 의해 내측에 수용된 가압매체를 가압 및 토출하는 마스터 실린더(100)와, 가압매체의 액압이 전달되어 각 차륜(RR,RL,FR,RL)의 제동을 수행하는 휠 실린더(30)와, 브레이크 페달(20)의 변위를 감지하는 페달 변위센서(21)에 의해 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 기계적인 작동을 통해 가압매체의 액압을 발생시키는 액압 공급장치(40)와, 휠 실린더(30)로 전달되는 액압을 제어하는 유압 제어유닛(50)과, 액압 정보 및 페달 변위 정보에 근거하여 액압 공급장치(40)와 각종 밸브들을 제어하는 전자제어유닛(ECU)을 포함한다.

마스터 실린더(100)는 내부에 페달 시뮬레이터(110)를 내장하여, 운전자가 제동작동을 위해 브레이크 페달(20)에 답력을 가할 경우, 이에 대한 반력을 운전자에게 제공하여 안정적인 페달감을 제공함과 동시에, 내측에 수용된 가압매체를 가압 및 토출하도록 마련된다.

마스터 실린더(100)는 내측에 챔버를 형성하는 실린더블록(101)과, 실린더블록(101) 내부에 일렬로 이격 배치되는 제1 마스터 피스톤(130) 및 제2 마스터 피스톤(120)과, 제1 마스터 피스톤(130)과 제2 마스터 피스톤(120) 사이에 개재되는 페달 시뮬레이터(110)를 포함한다.

실린더블록(101)은 내부에 다단 형태의 보어가 형성되고, 실린더블록(101) 내에 형성된 보어는 제1 마스터 피스톤(130)에 의해 가압매체가 압축되는 제1 마스터 챔버(102)와, 제2 마스터 피스톤(120)에 의해 가압매체가 압축되는 제2 마스터 챔버(103)를 포함한다.

제1 마스터 챔버(102)는 제2 마스터 챔버(103)보다 상대적으로 큰 직경을 갖도록 형성되고, 제1 마스터 챔버(102)에는 페달 시뮬레이터(110)가 내장된다.

페달 시뮬레이터(110)는 제1 마스터 피스톤(130)과 제2 마스터 피스톤(120) 사이에 개재된 상태로 마련되어 압축 시 발생하는 탄성 복원력을 통해 운전자에게 페달감을 제공한다.

페달 시뮬레이터(110)는 제1 마스터 피스톤(130)과 제2 마스터 피스톤(120) 사이에 개재되는 고무부재(111)와, 양단이 각각 제1 마스터 피스톤(130)과 실린더블록(101)에 지지되는 시뮬레이터 스프링(112)을 포함한다.

시뮬레이터 스프링(112)은 고무부재(111)와 함께 운전자에게 페달감을 제공하면서 제동 등의 작동이 해제되면 제1 마스터 피스톤(130)을 원 위치로 복귀시킨다. 여기서, 페달 시뮬레이터(110)는 시뮬레이터 스프링(112) 없이 고무부재(111)만으로 구성될 수 있다.

제1 마스터 챔버(102)는 제1 백업포트(104)를 통해 가압매체가 유입 및 토출될 수 있고, 제2 마스터 챔버(103)는 제2 백업포트(105)를 통해 가압매체가 유입 및 토출될 수 있다.

제1 백업포트(104)와 제2 백업포트(105)는 액압 공급장치(40)가 정상적인 작동이 불가능한 경우 마스터 실린더(100)로부터 토출된 액압을 직접 유압 제어유닛(50)에 공급하기 위한 백업유로(60,61)와 연결된다.

제2 마스터 챔버(103)에는 마스터 스프링(115)이 배치되고, 마스터 스프링(115)은 제동 등의 작동에 따라 제2 마스터 피스톤(120)에 변위가 발생하면 압축되어 탄성력을 저장하고, 이후 제동 등의 작동이 해제되면 저장된 탄성력에 의해 제2 마스터 피스톤(120)을 원 위치로 복귀시킨다.

제1 마스터 챔버(102)와 제2 마스터 챔버(103)는 실린더블록(101)에 형성된 제1 유압포트(106)와 제2 유압포트(107)를 통해 가압매체가 유입 및 토출될 수 있다.

제1 유압포트(106)는 제1 리저버유로(11)에 연결되어, 제1 마스터 챔버(102)와 리저버(10) 사이에서 가압매체의 유동을 허용하고, 제2 유압포트(107)는 제2 리저버유로(12)에 연결되어, 제2 마스터 챔버(103)와 리저버(10) 사이에서 가압매체의 유동을 허용한다.

제1 마스터 챔버(102)와 제2 마스터 챔버(103)는 브레이크 페달이 동작하지 않은 휴지상태일 때 리저버(10)와 연통되게 된다.

제1 마스터 챔버(102)는 휴지상태일 때 제1 마스터 피스톤(130)에 형성된 홀(131)을 통해 리저버(10)와 연통되고, 제1 마스터 피스톤(130)이 전진하게 되면 제1 마스터 피스톤(130)과 제1 유압포트(106) 전후로 설치된 실링부재(132,133)에 의해 제1 마스터 챔버(102)와 제1 유압포트(106)는 연통되지 않게 된다.

제2 마스터 챔버(103)는 휴지상태일 때 제2 마스터 피스톤(120)에 형성된 홀(121)을 통해 리저버(10)와 연통되고, 제2 마스터 피스톤(120)이 전진하게 되면 제2 마스터 피스톤(120)과 제2 유압포트(107) 전후로 설치된 실링부재(122,123)에 의해 제2 마스터 챔버(103)와 제2 유압포트(107)는 연통되지 않게 된다.

제1 마스터 챔버(102)는 실린더블록(101)에 형성된 제3 유압포트(108)를 통해 가압매체가 유입 및 토출될 수 있다.

제3 유압포트(108)는 제1 리저버유로(11)에서 분기되는 시뮬레이션유로(15)와 연결되어 리저버(10)로부터 제1 마스터 챔버(102)로 가압매체가 유입되거나, 반대로 제1 마스터 챔버(102)로부터 리저버(10)로 가압매체가 토출될 수 있다.

시뮬레이션유로(15)에는 리저버(10)로부터 제1 마스터 챔버(102)로 가압매체의 흐름만을 허용하는 시뮬레이터 체크밸브(13)와, 시뮬레이션유로(15)를 통해 전달되는 가압매체의 양방향 흐름을 제어하는 시뮬레이터밸브(14)가 병렬 배치된다. 시뮬레이터 밸브(14)는 평상 시 닫힌 상태로 있다가 전자제어유닛으로부터 전기적 신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

본 실시 예의 마스터 실린더(100)는 전자식 브레이크 시스템이 정상적인 작동이 불가능한 경우 동작하는 폴백모드(Fallback mode)에서 제1 마스터 챔버(102)에 배치되는 페달 시뮬레이터(110)의 반력 때문에 제1 마스터 챔버(102)에서 제1 백업유로(60)로 제공되는 액압이 저하되는 문제를 해소하기 위하여 제1 마스터 피스톤(130)의 단면적(A)은 제2 마스터 피스톤(120)의 단면적(B)보다 상대적으로 크게 형성된다. 또한, 제1 마스터 피스톤(130)의 직경(a)은 제2 마스터 피스톤(120)의 직경(b)보다 상대적으로 크게 형성될 수 있다.

이 때, 제1 마스터 피스톤(130)의 단면적(A)과 제2 마스터 피스톤(120)의 단면적(B)은 원으로 형성되어 각각 A=π*(a/2)^2와 B=π*(b/2)^2을 만족할 수 있다.폴백모드에서는 제1 마스터 챔버(102) 내부에 페달 시뮬레이터(110)가 내장된 구성에 의하여 페달 시뮬레이터(110)가 압축되면서 발생하는 반력 때문에 제1 마스터 챔버(102)로부터 제1 백업유로(60)를 통해 제1 유압서킷(51)으로 제공되는 액압은 제2 마스터 챔버(103)로부터 제2 백업유로(61)를 통해 제2 유압서킷(52)으로 제공되는 액압보다 상대적으로 감소하게 된다.

따라서, 본 실시 예에서는 제1 마스터 피스톤(130)의 직경과 제2 마스터 피스톤(120)의 직경을 다르게 하여 두 마스터 피스톤(120,130)의 상대 변위(x,y)를 감소시킴에 의해 페달 시뮬레이터(110)의 고무부재(111)의 압축량을 감소시켜 페달 시뮬레이터(110)의 반력이 감소되도록 한다.

일 예로, 제2 마스터 피스톤(120)의 단면적(B)이 제1 마스터 피스톤(130)의 단면적(A)의 반으로 가정한 경우, 제1 마스터 챔버(102)와 제2 마스터 챔버(103)로부터 각각 제1 백업유로(60)와 제2 백업유로(61)를 통해 공급되는 가압매체의 공급액량(Q1,Q2)은 수학식 1과 같다.

[수학식 1]

Q1 = x*A - y*B = x*A - y*A/2

Q2= y*B = y*A/2

여기서, x는 제1 마스터 피스톤(130)의 변위, y는 제2 마스터 피스톤(120)의 변위.

따라서, 수학식 1에서 제1 유압서킷(51)과 제2 유압서킷(52)에 제공되는 공급액량이 동일(Q1=Q2)한 경우로 설정하면, 제1 마스터 피스톤(130)의 변위(x)와 제2 마스터 피스톤(120)의 변위(y)는 같게 된다.

수학식 2는 제1 마스터 챔버(102)와 제2 마스터 챔버(103)에서의 힘 평형인 관계를 도시한 수식이다.

[수학식 2]

Psec*B = Ppri*B+k*(x-y)

여기서, Psec는 제2 마스터 챔버의 압력, Ppri는 제1 마스터 챔버의 압력, k는 페달 시뮬레이터의 탄성계수이다.

수학식 1에서 계산된 x=y를 수학식 2에 대입하면, 제1 마스터 챔버(102)의 압력(Ppri)과 제2 마스터 챔버(103)의 압력(Psec)이 동일하게 되므로, 제2 마스터 피스톤(120)의 단면적(B)이 제1 마스터 피스톤(130)의 단면적(A)의 반이 되면, 페달 시뮬레이터(110)가 압축되지 않기 때문에 제1 마스터 챔버(102)와 제2 마스터 챔버(103)의 압력은 같게 된다.

다시 말해 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 마스터 챔버(102)의 내부 단면적은 제2 마스터 피스톤(120)의 단면적(B)에서 제1 마스터 피스톤(130)의 단면적(A)을 뺀 면적(B-A)으로 형성되고, 제2 마스터 챔버(103)의 내부 단면적은 제2 마스터 피스톤(120)의 단면적(B)이 된다. 이 때, 제1 마스터 챔버(102)의 내부 단면적(B-A)과 제2 마스터 챔버(103)의 내부 단면적(B)가 동일할 때 즉, A=0.5B를 만족할 때 제1 마스터 챔버(102)와 제2 마스터 챔버(103)로부터 각각 제1 백업유로(60)와 제2 백업유로(61)를 통해 공급되는 가압매체의 공급액량(Q1,Q2)이 동일하게 되고, 제1 마스터 피스톤(130)과 제2 마스터 피스톤(120)의 변위가 같아지게 되며(x=y), 제1 마스터 챔버(102)와 제2 마스터 챔버(103)의 압력은 같아진다.

따라서, 제1 마스터 피스톤(130)의 단면적(A)을 제2 마스터 피스톤(120)의 단면적(B)보다 상대적으로 크게 구성함에 따라 폴백모드 시 제1 마스터 피스톤(130)과 제2 마스터 피스톤(120) 사이에 개재되는 페달 시뮬레이터(110)의 압축량을 줄임으로써 페달 시뮬레이터(110)에 의한 반력을 감소시킴에 따라 제1 마스터 챔버(102)와 제2 마스터 챔버(103)에서 제공되는 액압의 차이를 줄여 폴백모드 시 제1 유압서킷(51)과 제2 유압서킷(52)에 공급하는 액압차이를 줄일 수 있게 된다.

이러한 제1 마스터 챔버(102)에 페달 시뮬레이터(110)가 내장된 구조에서 제2 마스터 피스톤(120)의 단면적(B)은 제1 마스터 피스톤(130)의 단면적(A)의 약 50% 이상 80% 이하로 마련될 수 있다.

제2 마스터 피스톤(120)의 직경(b)은 제1 마스터 피스톤(130)의 직경(a)의 직경의 70%이상 90%이하로 마련될 수 있다.

실린더블록(101)에 길이 방향으로 다단 형태로 마련되는 보어는 제1 마스터 챔버(102) 측의 내부 직경이 제2 마스터 챔버(103) 측의 내부 직경에 비해 크게 형성된다. 구체적으로, 제2 마스터 챔버(103) 측의 내부 직경은 제1 마스터 챔버(102) 측의 내부 직경의 70% 이상 90% 이하로 마련될 수 있다. 또한, 제2 마스터 챔버(103) 측의 내부 단면적은 제1 마스터 챔버(102) 측의 내부 단면적의 50% 이상 80% 이하로 마련될 수 있다.

액압 공급장치(40)는 다양한 방식 및 구조의 장치로 마련될 수 있다. 일 예로, 모터의 구동력으로 움직이는 피스톤이 챔버 내의 가압매체를 밀어내어 유압 제어유닛(50)으로 액압을 전달할 수 있다. 또는 액압 공급장치(40)는 모터로 구동되는 펌프나 고압 어큐뮬레이터로 마련될 수 있다.

구체적으로, 운전자가 브레이크 페달(20)에 답력을 가하면 브레이크 페달(20)의 변위가 달라짐에 따라 페달 변위센서(21)에서 전기적 신호가 송출되고, 이 신호에 의해 모터가 동작한다. 그리고 모터와 피스톤 사이에는 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 동력변환부가 마련될 수 있다. 동력 변환부는 웜과 웜기어 및/또는 랙 앤 피니언 기어 등을 포함할 수 있다.

유압 제어유닛(50)은 액압을 공급받아 각각 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제1 유압서킷(51) 및 다른 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제2 유압서킷(52)으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 제1 유압서킷(51)은 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)을 제어하고, 제2 유압서킷(52)은 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)을 제어할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 제1 유압서킷(51) 및 제2 유압서킷(52)에 연결되는 휠의 위치는 다양하게 구성될 수 있다.

유압 제어유닛(50)은 각각의 휠 실린더(30)의 전단에 마련되어 액압을 제어하는 인렛 밸브와, 인렛 밸브와 휠 실린더(30) 사이에서 분기되어 리저버(10)와 연결되는 아웃렛 밸브를 포함할 수 있다. 또한 액압 공급장치(40)와 제1 유압서킷(51)의 인렛 밸브 전단은 제1 유압유로(70)에 의해 연결될 수 있으며, 액압 공급장치(40)와 제2 유압서킷(52)의 인렛 밸브 전단은 제2 유압유로(71)에 의해 연결될 수 있으며, 제1 및 제2 유압유로(70,71)를 통해 액압 공급장치(40)에서 발생 및 제공된 제동유체의 액압이 제1 및 제2 유압서킷(51,52)쪽으로 각각 공급될 수 있다.

백업유로(60,61)는 액압 공급장치(40)의 고장 등에 의해 전자식 브레이크 시스템이 정상적인 작동이 불가능한 경우 마스터 실린더(100)로부터 토출된 가압매체의 액압을 직접 유압 제어유닛(50)으로 공급하여 휠 실린더(30)의 제동을 구현할 수 있는 폴백 모드(Fallback mode)시 이용되는 유로이다.

이러한 백업유로(60,61)는 제1 마스터 챔버(102)와 제1 유압서킷(51)을 연결하는 제1 백업유로(60)와, 제2 마스터 챔버(103)와 제2 유압서킷(52)을 연결하는 제2 백업유로(61)를 포함한다.

제2 백업유로(61)에는 가압매체의 흐름을 제어하는 컷 밸브(미도시)가 설치될 수 있다. 컷 밸브(미도시)는 평상 시에는 개방되어 있다가 전자제어유닛에서 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있다.

제1 백업유로(60)에는 제2 백업유로(61)와 같이 컷 밸브(미도시)가 설치될 수 있다. 또는, 밸브의 수를 절감하여 장치의 구조를 단순화하기위해 제1 백업유로(60)에 별도의 컷 밸브(미도시)를 설치하지 않고, 제1 유압서킷(51)에 구비된 아웃렛 밸브(미도시)가 컷 밸브의 기능을 수행하도록 제1 백업유로(60)와 아웃렛 밸브(미도시)가 연결될 수도 있다.

도면부호 PS1은 마스터 실린더(20)의 액압을 측정하는 백업유로 압력센서이며, PS2는 유압서킷의 액압을 감지하는 유압유로 압력센서이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제동을 수행하는 상태를 도시한 동작 상태도이다.

마스터 실린더(100)에 의한 페달 시뮬레이션 작동에 대하여 도 4를 참조하여 설명하면, 정상 작동 시 운전자가 브레이크 페달(20)을 작동함과 동시에 컷 밸브(미도시)와 제1 유압서킷(51)에 구비된 컷 밸브(미도시) 또는 아웃렛 밸브(미도시)는 폐쇄되고, 시뮬레이션유로(15)의 시뮬레이터 밸브(14)는 개방된다.

브레이크 페달(20)의 작동이 진행됨에 따라 제1 마스터 피스톤(130) 은 전진하게 되나, 제2 백업유로(61)에 마련되는 컷 밸브(미도시) 의 폐쇄 작동에 의해 제2 마스터 챔버(103)는 밀폐되고, 이에 제2 마스터 피스톤(120)은 변위가 발생하지 않는다. 따라서 제1 마스터 피스톤(130)의 변위는 고무부재(111)를 압축시키게 되고, 고무부재(111)의 압축에 의한 탄성 복원력이 운전자에게 페달감으로 제공될 수 있다. 이때 제1 마스터 챔버(102)에 수용된 가압매체는 시뮬레이션유로(15)를 통해 리저버(10)로 전달된다.

그리고, 브레이크 페달(20)의 변위가 달라짐에 따라 페달 변위센서(21)에서 감지한 신호에 기초하여 액압 공급장치(40)가 작동하고, 액압 공급장치(40)에서 발생한 액압은 유압 제어유닛(50)을 거쳐 휠 실린더(30)로 전달하여 제동력을 발생시킨다.

이후 운전자가 브레이크 페달(20)의 답력을 해제하면 시뮬레이터 스프링(112)과 고무부재(111)가 탄성력에 의해 팽창하면서 제1 마스터 피스톤(130)이 원 위치로 복귀하게 되고, 제1 마스터 챔버(102)에는 시뮬레이션유로(15)에 설치된 시뮬레이터 밸브(14) 및 시뮬레이터 체크밸브(13)를 통해 가압매체가 공급되어 채워진다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 폴백모드 시 전자식 브레이크 시스템의 동작 상태도이다.

한편 전자식 브레이크 시스템이 비 정상적으로 작동하는 경우, 즉 도 5에서와 같이, 폴백모드의 작동상태에서 운전자가 브레이크 페달(20)에 답력을 가하면, 브레이크 페달(20)과 연결된 제1 마스터 피스톤(130)이 전진하게 된다.

제1 마스터 피스톤(130)이 전진하면 고무부재(111)를 통해 제2 마스터 피스톤(120)이 전진한다.

비 작동상태에서 제1 및 제2 백업유로(60,61)에 마련되는 컷 밸브(미도시)는 개방된 상태로 유지되므로, 제1 마스터 피스톤(130)의 전진에 의해 제1 마스터 챔버(102)에 수용된 가압매체는 제1 백업유로(60)를 따라 제1 유압서킷(51) 측으로 전달되며, 제2 마스터 피스톤(120)의 전진에 의해 제2 마스터 챔버(103)에 수용된 가압매체는 제2 백업유로(61)를 따라 제2 유압서킷(52) 측으로 전달되어 휠 실린더(30)의 제동을 구현한다.

이때 제1 마스터 챔버(102) 내에는 페달 시뮬레이터(110)가 내장된 상태이므로 제1 마스터 피스톤(130)의 전진에 의해 가압되는 제1 마스터 챔버(102)에 수용된 가압매체는 페달 시뮬레이터(110)의 반력에 의해 제2 마스터 챔버(103)에서 가압되는 가압매체보다 액압이 낮아진 상태로 제1 백업유로(60)에 제공될 수 있으나, 제1 마스터 피스톤(130)과 제2 마스터 피스톤(120)의 서로 다른 직경을 갖는 구성에 의하여 두 피스톤(120,130)간의 상대 변위가 감소하여 페달 시뮬레이터(110)의 압축량은 줄어들게 되므로 두 마스터 챔버(102,103)에서 제공되는 압력차이는 줄어들게 된다. 따라서, 제1 마스터 챔버(102)와 제2 마스터 챔버(103)에서 각각 제1 백업유로(60)와 제2 백업유로(61)에 제공되는 액압의 균형을 유지시켜 안정적 제동이 이루어지도록 한다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims

내부에 길이방향으로 다단 형태의 보어가 형성되는 실린더블록;
상기 보어에 순차적으로 직렬 배치되는 제1 마스터 챔버, 제2 마스터 챔버;
브레이크 페달의 동작에 연계되어 이동하고, 상기 제1 마스터 챔버를 가압 가능하게 마련되는 제1 마스터 피스톤;
상기 제1 마스터 피스톤의 변위 또는 제1 마스터 챔버의 액압에 의해 변위 가능하게 마련되고, 상기 제2 마스터 챔버를 가압 가능하게 마련되는 제2 마스터 피스톤; 및
상기 제1 마스터 피스톤과 상기 제2 마스터 피스톤 사이에 개재되어 상기 브레이크 페달에 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터를 포함하고,
상기 제1 마스터 피스톤의 단면적은 상기 제2 마스터 피스톤의 단면적보다 상대적으로 크게 마련되는 마스터 실린더.
제1항에 있어서,
상기 제2 마스터 피스톤의 단면적은
상기 제1 마스터 피스톤의 단면적의 50%이상 80%이하로 마련되는 마스터 실린더.
제1항에 있어서,
상기 보어는
상기 제2 마스터 챔버 측의 내부 직경이 상기 제1 마스터 챔버 측의 내부 직경의 70%이상 90%이하로 마련되는 마스터 실린더.
제1항에 있어서,
상기 페달 시뮬레이터는
상기 제1 마스터 챔버 내에서 상기 제1 마스터 피스톤과 상기 제2 마스터 피스톤 사이에 개재되는 고무부재를 포함하는 마스터 실린더.
제4항에 있어서,
일단부가 상기 실린더블록에 지지되고, 타단부가 상기 제1 마스터 피스톤에 지지되는 시뮬레이터 스프링;을 더 포함하는 마스터 실린더.
내부에 다단 형태의 보어가 형성되는 실린더블록과, 상기 보어에 순차적으로 직렬 배치되는 제1 마스터 챔버 및 제2 마스터 챔버와, 브레이크 페달의 동작에 연계되어 이동하고 상기 제1 마스터 챔버를 가압 가능하게 마련되는 제1 마스터 피스톤과, 상기 제1 마스터 피스톤의 변위 또는 제1 마스터 챔버의 액압에 의해 변위 가능하게 마련되고 상기 제2 마스터 챔버를 가압 가능하게 마련되는 제2 마스터 피스톤과, 상기 제1 마스터 피스톤과 상기 제2 마스터 피스톤 사이에 개재되어 상기 브레이크 페달에 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터를 포함하는 마스터 실린더;
액압을 공급받아 각각 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제1 유압서킷 및 다른 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제2 유압서킷을 포함한 유압 제어유닛;
상기 제1 마스터 챔버와 상기 제1 유압서킷을 연결하는 제1 백업유로; 및
상기 제2 마스터 챔버와 상기 제2 유압서킷을 연결하는 제2 백업유로;를 포함하고,
상기 제1 마스터 피스톤의 단면적은 상기 제2 마스터 피스톤의 단면적보다 상대적으로 크게 마련되는 전자식 브레이크 시스템.
제6항에 있어서,
상기 제2 마스터 피스톤의 단면적은
상기 제1 마스터 피스톤의 단면적의 50%이상 80%이하로 마련되는 전자식 브레이크 시스템.
제6항에 있어서,
상기 보어는
상기 제2 마스터 챔버 측의 내부 직경이 상기 제1 마스터 챔버 측의 내부 직경의 70%이상 90%이하로 마련되는 전자식 브레이크 시스템.
제6항에 있어서,
상기 페달 시뮬레이터는
상기 제1 마스터 챔버 내에서 상기 제1 마스터 피스톤과 상기 제2 마스터 피스톤 사이에 개재되는 고무부재를 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
제9항에 있어서,
상기 마스터 실린더는
일단부가 상기 실린더블록에 지지되고, 타단부가 상기 제1 마스터 피스톤에 지지되는 시뮬레이터 스프링을 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
제6항에 있어서,
상기 브레이크 페달의 변위에 대응하여 출력되는 전기적 신호에 의해 액압을 발생시켜 상기 유압 제어유닛에 제공하는 액압 공급장치를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
제6항에 있어서,
가압매체가 저장되는 리저버와, 상기 리저버와 상기 제1 마스터 챔버를 연결하며 가압매체의 흐름을 제어하는 시뮬레이터 밸브가 구비된 시뮬레이션유로를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
제12항에 있어서,
상기 리저버와 상기 제1 마스터 챔버를 연결하는 제1 리저버 유로와, 상기 리저버와 상기 제2 마스터 챔버를 연결하는 제2 리저버 유로를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템.