KR960015695B1 - 차량의 제동장치 - Google Patents

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KR960015695B1
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Abstract

내용없음

Description

차량의 제동장치
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 제동장치의 개략적인 블럭구성도.
제2a도는 제1도의 스티어링센서의 단면도로서 (a)는 스티어링센서의 종단면도, (b)는 스티어링센서의 횡단면도를 도시한 도면.
제2b도는 제1도의 스티어링을 도시한 회로도.
제3도의 (a)는 스티어링센서의 2차 코일에 발생되는 유기전압의 관계를 나타내고, (b)는 2차 코일에 발생된 유기전압과 스티어링의 변위에 따라 스티어링의 각속도를 도시한 도면.
제4도는 본 발명에 따른 일실시예로서 차량이 좌측으로 코너링하는 경우에 나타나는 힘을 벡터로 도시한 도면.
제5도의 (a)는 차량의 현재 차속이 설정된 소정차속(Vth)보다 작은 경우에 스티어링의 각속도와 차속에 따른 제동력의 크기를, (b)는 차량의 현재 차속이 설정된 소점차속(Vth) 보다 큰 경우에 스티어링의 각속도와 차속에 따른 제동력의 크기를 도시한 도면.
제6도는 종래의 통상적인 유압식 제동장치의 개략적인 블럭구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 브레이크 감지부 20 : 배력부
30 : 마스터 실린더 40 : 오일분배기
50 : 스티어링센서 60 : 비례제어감압밸브
5 : 제어부 70 : 밸브부
74 : 우측 디렉셔널 밸브 76 : 좌측 디렉셔널 밸브
80 : 전륜 제동부 90 : 후륜 제동부
본 발명은 차량의 제동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 코너링시에 차량제동을 선택적으로 제동할 수 있도록 한 차량의 제동장치에 관한 것이다.
일반적으로, 제동장치(BRAKE SYSTEM)는 주행하는 차량을 감속 또는 정지시키는 장치로서, 로드와 와이어를 사용하는 기계식과 유압을 이용하는 유압식이 있는데, 통상적으로 풋(FOOT) 브레이크는 유압식, 주차 브레이크는 기계식을 사용하고 있다.
제6도는 종래의 통상적인 유압식 차량 제동장치의 개략적인 블럭구성도로서, 브레이크 감지부(10), 배력부(20), 마스터 실린더(30), 오일분배기(40), 전륜 제동복(80) 및 후륜 제동부(90)로 구성된다.
동도면에 있어서, 브레이크 감지부(10)는 운전자의 조작에 따라 브레이크 페달이 눌리면 감지신호를 발생하고, 배력부(20)는 브레이크 감지부(10)로부터 감지신호가 발생되면 흡기 매니폴드로부터의 흡입부압을 이용하여 운전자가 브레이크 페달을 누르는 힘을 배력한 다음 마스터 실린더(30)로 출력한다.
그리고, 마스터 실린더(30)는 배력부(20)에서 배력된 힘에 의해 도시 생략된 오일탱크로부터 오일이 제공됨으로써 유압을 발생시키고, 오일분배기(40)는 마스터 실린더(30)로부터 발생된 유압을 전류 제동부(80)와 후륜 제동부(90)로 분배한다.
또한, 전륜 제동부(80)와 후륜 제동부(90)는 오일분배기(40)에 의해 분배된 유압에 의거하여 차량의 전류과 후륜을 마찰함으로써 제동한다.
상기한 바와 같은 구성부재로 구성된 종래의 통상적인 유압식 제동장치의 동작과정에 대하여 제6도를 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 차량의 주행중에 운전자가 차량의 현재 차속을 감속시키기 위하여 브레이크 페달을 누르면, 브레이크 감지부(10)로부터 감지신호가 발생되고, 이 감지신호에 의거하여 흡기 매니폴드로부터 흡입부압이 배력부(20)로 제공하여 브레이크 페달의 눌리는 힘이 배력된다.
그 다음, 배력부(20)에서 배력된 힘에 의거하여 마스터 실린더(30)로부터 도시생략된 오일탱크로부터 오일이 제공됨으로써 유압이 발생되고, 오일분배기(40)에 의해 차량의 전류 제동부(80)와 후륜 제동부(90)로 분배된다.
따라서, 상기와 같이 분배된 유압에 기초한 전륜 제동부(80)와 후륜 제동부(90)의 제어에 의거하여 차량의 전륜과 후륜에 구비된 디스크가 브레이크 슈 또는 패드에 마찰됨으로써, 차량의 현재 차속은 감속된다.
한편, 차량의 코너링시에는 운전자가 브레이크 페달을 누르면서 코너링을 하더라도, 차량의 후륜을 선택적으로 제동하지 않기 때문에 코너링시에 발생되는 원심력으로 인해 바깥 방향으로 무게중심이 이동되어 차체가 흔들리게 되는데, 이를 감소시키기 위한 방법의 일환으로, 차량에 토션바를 이용한 스테이빌라이저(Stabilizer)를 장착하는 방법과, 전자식 현가장치를 이용하는 방법이 있다.
그러나, 상술한 스테이빌라이저를 장착하는 방법과, 전자식 현가장치는 서스펜션 계통에서 제어하기 때문에 차량에 장착하기 어려울뿐 아니라, 제작비용이 많이 드는 문제점이 있다.
또한, 스티어링의 변위와 각속도를 감지하기 위한 종래의 통상적인 방법은, 저항에 복수개의 접점을 구비하여 저항값의 변화에 따라 스티어링의 변위와 각속도를 감지하는 포텐셜 메터를 이용했지만, 포텐셜 메터를 이용하는 방법은 저항의 접점을 이용하기 때문에 오차율이 크고 수명이 짧다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점에 착안하여 안출한 것으로, 차동트랜스를 통해 코너링시에 차량에 방향을 알아내고, 그에 따라 차량의 제동장치에서 후륜을 선택적으로 제동하는 차량의 제동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 운전자의 조작에 의해 브레이크 페달이 눌리면 횹기 매니폴드로부터의 부압에 의거하여 마스터 실린더로부터 유압이 발생되고, 이 발생된 유압이 차량의 전륜 제동부와 후륜 제동부로 분배됨으로써 상기 차량의 차속을 감소시키는 제동장치에 있어서, 상기 브레이크 페달의 눌림상태를 감지하기 위한 브레이크 감지수단과, 주행중에 상기 차량의 차속을 감지하기 위한 차속감지수단과, 상기 차량의 스터어링의 변위와 각속도를 감지하기 위한 스티어링 감지수단과, 상기 브레이크 감지수단으로부터 상기 브레이크 페달과, 상기 차속 감지수단에서 감지된 상기 차량의 현재 차속과, 상기 스티어링 감지수단에서 감지된 상기 스티어링의 변위와 각속도를 입력하여 그에 상응하여 상기 차량을 제동하기 위한 제어신호를 발생하는 제어수단과, 상기 제어수단으로부터의 제어신호에 의거하여 유압원으로부터 제공되는 유압의 양을 조절하기 위한 유압조절수단과, 상기 제어수단으로부터의 제어신호에 의거하여 상기 유압조절수단으로부터 제공되는 유압은 상기 후륜 제동부에 선택적으로 제공하기 위한 절환수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치를 제공한다.
본 발명의 기타 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 제동장치의 개략적인 블럭구성도이다. 동도면에서 알수 있듯이, 본 발명의 제동장치는 상술한 바와 같은 종래의 통상적인 유발식 제동장치에 스티어링센서(50), 비례제어 감압밸브(60), 제어부(65) 및 밸브부(70)가 더 추가된 것이다.
동도면에 있어서, 스티어링센서(50)는 차량 스티어링의 변위와 각속도를 감지하고, 비례제어 감압밸브(60)는 제어부(65)로부터의 제어신호에 의거하여 유압원으로부터 제공되는 유압의 세기를 조절한다.
또한, 제어부(65)는 코너링시에 스티어링센서(50)에서 감지된 스티어링의 변위와 각속도 및 브레이크 감지부(10)로부터의 감지신호, 그리고 차속센서로부터 챠량의 현재 차속을 입력하여 그에 상응하여 차량을 제동하기 위한 제어신호를 발생한다.
그리고, 밸브부(70)는 우측 디렉셔널 밸브(74)와 좌측 디렉셔널 밸브(76)로 구성되는데, 제어부(65)로부터의 절환신호에 의거하여 비례제어 감압밸브(60)에서 조절된 유압의 세기를 후륜 제동부(90)에 선택적으로 제공한다.
상기한 바와 같은 구성부재로 이루어진 본 발명에 따른 차량의 제동장치의 동작과정에 대하여 제1-3도를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
우선, 코너링시에 운전자가 브레이크 페달을 누르면, 브레이크 감지부(10)로부터 감지신호가 발생되고, 운전자가 코너링하고자 하는 방향으로 차량의 스티어링을 조작하면, 스티어링센서(50)는 이와 같이 조작되는 스티어링의 변위 및 각속도를 감지하는데, 스티어링센서(50)의 구성과 동작원리는 제2a, 2b도에 도시된 바와 같다.
제2a도에 있어서, (가)는 스티어링센서(50)의 종단면도, (나)는 스티어링센서(50)의 횡단면도로서, 도면에도시된 바와 같이, 스티어링센서(50)는 1차 코일(a), 2차 코일(b), 코어(c), 액슬하우징(d) 및 액슬(e)로 구성된다.
제2b도에 있어서, Ep는 1차 코일(a)에 인가되는 인가전압이고, ES1과 ES2는 1차 코일(a)에 인가되는 전압(Ep)이 코어(c)의 이동에 따라 2차 코일(b) 유기되는 유기전압이다.
하기는, 상술한 제2a, 2b도를 참조하여 스티어링센서(50)의 동작원리에 대하여 설명한다.
먼저, 1차 코일(a)에 설정된 소정전압(Ep)이 인가된 상태에서, 운전자의 조작에 따라 차량의 스티어링이 조작되면 그에 연동하여 동작되는 자성체 코어(c)가 α 또는 β방향으로 이동되므로, 두개의 2차 코일(A,B)에 발생되는 유기전압(ES1,ES2) 사이에 전위차가 발생되고, 2차 코일(A,B)에서 발생된 전위차를 정량화하면 스티어링의 변위와 각속도를 감지할 수 있다.
이때, 제3도의 (a)에 도시된 바와 같이, 1차 코일(a)에 인가되는 설정된 소정전압(Ep)에 의거하여 2차 코일(b)에 발생되는 유기전압의 합은 항상 일정하다. 즉, EN1+EN2=CONSTANT이다.
그리고, 제3도의 (b)는 운전자의 조작에 따라 스티어링이 α 또는 β방항으로 이동되는 경우에, 이 이동된 변위와 스티어링의 각속도를 도시한 도면이다.
제3도의 (b)에 있어서, ES는 (a)의 유기전압 EN1과 EN2의 합이고, d는 스티어링의 변위를 나타내며, +와 -는 편의상 스티어링의 좌측 또는 우측으로 이동되는 방향을 나타낸다. 여기에서, 기울기는 스티어링의 각속도를 나타낸다.
따라서, 운전자가 스티어링을 조작하면, 스티어링센서(50)에 의해 스티어링의 변위와 각속도가 감지된다.
그 다음, 제어부(65)는 브레이크 감지부(10)로부터의 감지신호와 차속센서로부터의 차량의 현재차속과, 스티어링센서(50)로부터 감지된 스티어링의 변위와 각속도를 입력한 다음, 그에 상응하여 차량의 제동을 하기 위한 제어신호를 발생한다.
즉, 유압원으로부터 제공되는 유압의 세기를 조절하기 위해 비례제어 감압밸브(60)를 제어하기 위한 유압조절 제어신호와, 차량의 코너링시에 우측 디렉셔널 밸브(74)와 좌측 디렉셔널 밸브(76)를 선택적으로 구동하기 위한 절환신호를 발생한다.
따라서, 제어부(65)로부터의 유압조절 제어신호에 기초한 비례제어 감압밸브(60)의 개방도에 따라, 유압원으로부터 제공되는 유압의 세기가 조절된다. 그리고, 제어부(65)로부터의 절환신호에 의거하여 우측 디렉셔널 밸브(74)와 좌측 디렉셔널 밸브(76)의 개방과 폐쇄가 선택되어 후륜 제동부(90)에 제공되므로써, 차량의 좌측 후륜과 우측 후륜이 선택적으로 제동된다.
이때, 마스터 실린더(30)로부터 제공되는 유압은 차단되고, 유압원으로부터의 유압이 제공된다.
다음에 일례로서, 차량이 좌측으로 코너링하는 경우 본 발명의 제동장치의 동작과정에 대하여 제4도와 제5도를 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 운전자가 차량을 좌측으로 코너링하기 위하여 브레이크 페달을 누르면서, 차량의 스티어링을 좌측으로 조작하면, 브레이크 감지부(10)로부터 감지신호가 발생되고, 상술한 바와 같이 스티어링센서(50)에 의해 조작된 스티어링의 좌측 변위와 각속도가 감지된다.
다음에, 브레이크 감지부(10)로부터 감지신호가 입력되면, 제어부(65)는 스티어링센서(50)를 통해 감지된 스티어링의 각속도와 차속센서로부터 감지된 차량의 현재 차속을 이용하여, 그에 상응하여 차량을 제동하기 위한 제어신호를 발생한다.
이때, 제5도의 (a)에 도시된 바와 같이, 차속센서로부터 감지된 차량의 현재 차속이 설정된 소정차속(Vth) 보다 작으면, 차량의 스티어링의 각속도(aS)와 감지된 차속(Vc)에 의해 제동력의 크기는 Bf1이 된다.
따라서, 차속센서로부터 감지된 차량의 현재 차속(Vc)이 설정된 소정차속(Vth) 보다 작으면. 제어부(65)는 비례제어 감압밸브(60)로 제동력(Bf1)에 상응하여 유압의 세기를 조절하기 위한 유압조절 제어신호를 발생하고, 밸브부(70)의 우측 디렉셔널 밸브(74)를 폐쇄하기 위한 절환신호를 발생한다.
그 결과, 유압조절 제어신호에 의거하여 비례제어 감압밸브(60)의 개방도가 조절되어 이를 통해 유압원으로부터 제공되는 유압의 세기가 조절되어 밸브부(70)의 우측 디렉셔널 밸브(74)와 좌측 디렉셔널 밸브(76)에 제공되고, 제어부(65)로부터의 절환신호에 의거하여 우측 디렉셔널 밸브(74)는 폐쇄되어 있으므로, 후륜 제동부(90)의 좌측 차륜만 제동된다.
한편, 차량이 좌측으로 코너링하고, 상술한 바와 같이, 차량의 현재 차속이 설정된 소정차속(Vth) 보다 작으면, 차량의 좌측 후륜만 제동되는데. 이때에 차량의 현재 차속과 원심력, 코너링 힘(FORCE), 그리고 코너링시에 차량의 타이어가 원심력에 대항하는 힘과의 벡터 관계에 대하여 제4도를 참조하여 상세하게 설명한다.
제4도에 있어서, Vc는 차량의 현재 차속, F는 원심력, Cm은 차속(Vc)과 원심력(F)에 의해 발생되는 롤링의 크기이고, CFrL은 좌측으로 코너링시에 차량의 후륜 중에 좌측 차륜에서의 원심력에 대항하는 타이어의 마찰력이다.
그리고, Bc는 차량이 좌측으로 코너링하는 경우에 차량의 평형을 유지하기 위한 제동력으로서, 차속(Vc)과 스티어링 각속도(aS) 및 브레이크 페달에 의한 규법화된 연산으로 인하여 발생되는 제동력(Bf)와 차량의 좌측후륜의 마찰력(CFrL)의 벡터합이 된다.
그런데, 평형유지를 위한 좌측 후륜의 제동력(Bf)은 차량의 중심점(M)으로부터 (Lm,Lr)만큼 떨어져 있으므로, 평형유지를 위한 제동력(Bc)의 모멘트는 제4도의 (b)에 도시된 바와 같이, Bc'가 된다.
결과적으로, 상술한 바와 같이, 제어부(65)에서 코너링시에 차량을 제동하기 위한 제어신호에 의거하여, 차량의 현재 차속(Vc)과 원심력(F)으로 인한 롤링의 크기(Cm)가 Cm'로 줄어들게 된다.
한편, 차량이 좌측으로 코너링하고, 차속센서로부터 감지된 차량의 현재 차속(Vc)이 설정된 소정차속(Vth) 보다 크면, 제5도의 (b)에 도시된 바와 같이, 차량의 스티어링의 각속도(as)와 차속센서에 의해 감지된 차속(Vc)에 의해 제동력의 크기는 Bf2가 된다.
따라서, 제어부(65)는 비례제어 감압밸브(60)로 제동력(Bf2)에 상응하여 유압의 세기를 조절하기 위한 유압조절 제어신호를 발생하고, 밸브부(70)의 우측 디렉셔널 밸브(74)와 좌측 디렉셔널 밸브(76)를 개방하기 위한 절환신호를 발생한다.
이때, 제어부(65)로부터의 절환신호에 의거하여 좌측 디렉셔널 밸브(76)의 개방도가 우측 디렉셔널 밸브(74)에 비해 더 크게 개방된다.
그 다음, 유압조절 제어신호에 의거하여 비례제어 감압밸브(60)의 개방도가 조절되어 이를 통해 유압원으로부터 제공되는 유압의 세기가 조절되어 밸브부(70)의 우측 디렉셔널 밸브(74)와 좌측 디렉셔널 밸브(76)에 제공되고, 제어부(5)로부터의 절환신호에 의거하여 우측 디렉셔널 밸브(74)와 좌측 디렉셔널 밸브(76)가 개방되어 있으므로, 후륜 제동부(90)의 우측 차륜과 좌측 차륜 모두 제동된다.
이때, 우측 디렉셔널 밸브(74)에 비해 좌측 디렉셔널 밸브(76)의 개방도가 더 크므로, 차량의 좌측 후륜에 더 큰 제동력이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 제동장치는 차량의 후륜 모두에 제동력이 발생되는 경우에도, 차량의 현재 차속과 원심력으로 인해 발생되는 롤링의 크기를 감소시킬 수가 있다.
상술한 바와 같이, 차량의 주행중에 코너링을 하는 경우, 브레이크 페달(10)의 접속신호와 차량의 현재 차속, 그리고 스터어링의 각속도에 따라 차량의 후륜 제동부(90)를 선택적으로 제동하게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 차량의 코너링시를 한정하여 설명하였으나, 이 분야의 숙련자라면, 본 발명에 기어중립을 감지하는 장치를 부가적으로 장착하면, 차량의 정지시에 기어중립을 감지하고, 제어부(65)로부터의 제어신호에 의거하여 차량의 후륜이 제동되므로, 운전자가 브레이크 페달을 계속적으로 누르고 있지 않아도 차량제동을 유지할 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
또한, 언덕길에서의 차량정차시에도 제어부(65)로부터의 제어신호에 의거하여 차량의 후륜에 제동이 걸리므로, 차량의 밀림방지기능도 할 수 있다.
또한, 차속센서로부터 감지되는 차량의 현재 차속이 급격하게 감소되는 경우, 즉, 급제동시, 제어부(65)가 차량의 제동잠김 현상을 피하도특 제동하고, 정차시에 차량제동상태를 확고하게 해줌으로써 후방충돌시 브레이크 페달로부터 발이 떨어져도 후방으로부터의 충돌력을 저감시킴으로 인명 및 차량피해를 최소화할 수도있다.
또한, 스티어링의 변위와 각속도를 감지하기 위하여 차동트랜스를 이용함으로써, 스티어링의 변위에 따른 분해능이 크고 오차율이 작으며, 반영구적으로 사용할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에서는 차동트랜스를 차량의 변위와 각속도를 감지하는 수단으로 이용했지만, 차량의 스티어링에 차동트랜스를 장착함으로써, 다른 분야에 있어서도 그 이용가능성이 크기라고 기대된다.
예를 들면, 코너링시 차량의 슬립시에 차량의 엔진브레이크를 거는데 이용할 수 있고, 차량의 변위를 감지함으로써 차량의 진행방향을 알 수 있으므로 항법장치에 이용할 수도 있다.
따라서, 본 발명을 이용하면, 차량의 제동장치를 간단히 변경함으로써, 설치가 가능하므로 제작비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있고, 부가적으로 코너링시에 발생되는 롤링현상을 감소시킬 수 있는 잇점이 있다. 또한 차량 스티어링의 변위와 각속도를 감지하는데 있어서, 차동트랜스를 이용함으로써 오차율이 작고 영구적으로 사용할 수 있다.

Claims (3)

  1. 운전자의 조작에 의해 브레이크 페달이 눌리면 흡기 매니폴드로부터의 부압에 의거하여 마스터 실린더로부터 유압이 발생되고, 이 발생된 유압이 차량의 전륜 제동부와 후륜 제동부로 분배됨으로써 상기 차량의 차속을 감소시키는 제동장치에 있어서, 상기 브레이크 페달의 눌림상태를 감지하기 위한 브레이크 감지수단과; 주행중에 상기 차량의 차속을 감지하기 위한 차속감지수단과; 상기 차량의 스티어링의 변위와 각속도를 감지하기 위한 스티어링 감지수단과; 상기 브레이크 감지수단을 통해 상기 브레이크 페달의 눌림이 감지되면, 상기 차속 감지수단에서 감지된 상기 차량의 현재 차속과,상기 스티어링 감지수단에서 감지된 상기 스티어링의 변위와 각속도를 입력하여 그에 상응하여 상기 차량을 제동하기 위한 제어신호를 발생하는 제어수단과; 상기 제어수단으로부터의 제어신호에 의거하여 유압원으로부터 제공되는 유압의 양을 조절하기 위한 유압조절수단과; 상기 제어수단으로부터의 제어신호에 의거하여 상기 유압조절수단으로부터 제공되는 유압을 상기 후륜 제동부에 선택적으로 제공하기 위한 절환수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절환수단은 상기 제어수단으로부터의 제어신호에 의거하여 상기 마스터 실린더로부터의 유압과, 상기 유압조절수단으로부터의 유압을 선택적으로 상기 후륜 제동부에 제공하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스티어링 감지수단은, 운전자의 핸들조작에 따라 소정의 각도로 회전하는 액슬과; 상기 액슬을 보호하기 위한 액슬하우징과; 소정의 전압이 인가되면 자기를 발생하는 1차 코일과; 상기 액슬의 소정부분에 일체형으로 성형되어 상기 1차 코일에서 발생되는 자기를 2차 코일로 제공하는 것을 변화시키기 위한 코어와; 상기 코어에 의해 변화된 자기에 상응하여 유기전압을 발생하는 상기 2차 코일로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
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