KR970004009B1 - 제동유지기능을 겸비한 자동차용 피칭저감장치 - Google Patents

제동유지기능을 겸비한 자동차용 피칭저감장치 Download PDF

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Abstract

요약 없음

Description

제동유지기능을 겸비한 자동차용 피칭저감장치
제 1 도는 일반적인 자동차의 작용력 및 운동을 도시한 개략도.
제 2 도는 종래 기술에 따른 자동차용 제동장치의구성도.
제 3 도는 본 발명에 따른 피칭저감장치의 제어흐름도.
제 4 도는 본 발명에 따른 피칭저감장치의 제동장치부를 개략적으로 도시한 구성도.
제 5 도는 본 발명에 따른 피칭저감장치의 전기배선도.
제 6 도는 수동변속기를 장착한 자동차에 있어서 본 발명에 따른 피칭저감장치의 시간별 작동상태 그래프.
제 7 도는 자동변속기를 장착한 자동차에 있어서 본 발명에 따른 피칭저감장치의 시간별 작동상태 그래프.
제 8 도는 일반적인 자동차의 주행 및 제동시 피칭점을 도시한 개략도.
제 9 도는 본 발명에 따른 피칭저감장치의 제동특성곡선.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 제동스위치20 : 가속페달스위치
30 : 중립스위치40 : 클러치스위치
50 : 차속센서80 : 방향절환밸브
90 : 감압밸브110 : 경고등
130 : 제어기140 : 유량제어밸브
본 발명은 자동차의 편의 및 안전장치에 관한 것으로, 특히 급제동 및 급출발시 자동차에 작용하는 피칭현상(dive pitching, 급제동 및 급출발시 차체 일단부의 들림형상)을 저감시켜 안정성 및 승차감을 향성시켜주고, 주행중 일시 정차시 브레이크페달을 밟지 않아도 제동력이 계속 유지되며, 출발시 자동으로 제동력이 해제되도록 하여 경사로 정차 및 주행시 운전자의 편의성을 향상시킨 제동유지기능을 겸비한 자동차용 피칭저감장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에 작용하는 힘과 운동은 주행상태에 따라 다양하게 나타나지만 제 1 도에 도시된 바와 같이 크게 3방향으로 작용력에 의한 운동이 이루어지는 바, 차체의 무게중심(C.G : Center of Gravity)을 기준으로 하여 전후방향(X축), 좌우방향(Y축), 상하방향(Z축)의 작용력과, 이로 인해 발생되는 직선운동 및 상기 각 방향의 모멘트(moment)에 따른 회전운동으로 나누어 자유도 6의 운동이 자동차의 전반적인 주행상태에 작용되며, 이때 상기 X축을 중심으로 한 운동을 롤링(rolling), Y축을 중심으로 한 운동을 피칭(pitching), Z축을 중심으로 한 운동을 요잉(yawing)이라 한다. 따라서, 본 발명에 관련된 자동차의 피칭은 주행시 급제동 및 급출발에 의해 차체의 전단부 및 후단부가 한방향으로 쏠림과 동시에 반대방향은 들림현상이 발생하여 무게중심을 중심으로 회전운동을 일으키는 것으로 승차한 운전자 및 승객의 신체, 특히 머리 부분의 급격한 관성 이동을 목부위 또는 허리부분에 관련된 심한 손상을 입을 수 있으며, 자동차의 일시 정차시 후방차량의 추돌에 따른 전방차량과의 2차 추돌에 의한 연쇄사고의 발생으로도 상기와 같은 신체적 손상이 발생될 수 있으므로 상기와 같은 자동차의 급제동 및 급출발과, 후방 추돌시 전/후륜의 제동력을 조절하여 피칭형상을 저감시켜 안전성 제공은 물론 승차감 또한 향상시킬 수 있는 제동장치(brake system)가 필요하지만 제 2 도에 도시된 바와 같이 종래의 제동장치는 브레이크페달(15)의 답력이 마스터실린더(160)를 통해 유압으로 전/후륜(60,70)에 전달되면 상기 전/후륜(60,70)의 휠실린더(65,75)를 거쳐 좌우측의 브레이크슈(66,76)가 브레이크드럼(68.78)에 압착되면서 마찰력에 위한 제동작용을 수행하는 구조로 이루어져 있으므로 급제동 및 급출발시의 피칭현상을 저감시킬 수가 없으며, 후방 추돌시의 2차 추돌에 따른 연쇄사고 방지를 위한 효과적인 제동력의 배분에 불가능하게 되어 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 급제동 및 급출발시 자동차의 피칭현상을 저감하고, 정차시 후방추돌에 따른 2차 추돌력을 감소시켜 승차감을 물론 안전성을 향상시키며, 혼잡한 도로상의 주행에 따른 장시간 일시 정차시 브레이크페달을 밟고 있지 않아도 제동력이 유지되고, 출발시 제동력이 해제되는 기능을 구비하여 경사로 주행 및 장시간 주행시 운전자의 편의성을 향상시킴을 물론 자동차의 급감속에 따른 경고등의 자동적인 작동으로 후방차량의 추돌사고를 미연에 방지할 수 있도록 한 제동유지기능을 겸비한 자동차용 피칭저감장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적은 자동아용 제동장치에 있어서, 가속페달에 설치되어 작동상태를 감지하는 가속페달스위치와, 자동차의 주행속도를 감지하는 차속센서와, 변속기의 중립상태를 감지하는 중립스위치와, 클러치페달의 작동상태를 감지하는 클러치스위치와, 마스터실린더로부터 유압을 전달받아 제어계통을 절환하는 방향절환밸브와, 상기 방향절환밸브를 통해 후륜제동력을 제어하는 감압밸브와, 상기 감압밸브에 유압을 공급하는 유압펌프와, 유압의 일시적 감압 내지 증압으로 전륜제동력을 제어하는 유량제어밸브와, 상기 스위치 및 센서로부터 신호를 입력받아 상기 방향절환밸브, 감압밸브, 유량제어밸브 및 경고등을 제어하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 제동유지 기능을 겸비한 자동차용 피칭저감장치에 의해 달성되어 질수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 제 3 도는 본 발명에 따른 피칭저감장치의 제어흐름도, 제4 도는 본 발명에 따른 피칭저감장치의 제동장치부를 개략적으로 도시한 구성도, 제 5 도는 본 발명에 따른 피칭저검장치의 전기배선도, 제 6 도는 수동변속기를 장착한 자동차에 있어서 본 발명에 따른 피칭저감장치의 시간별 작동상태 그래프, 제 7 도는 자동변속기를 장착한 자동차에 있어서 본 발명에 따른 피칭저감장치의 시간별 작동상태 그래프, 제 8 도는 일반적인 자동차의 주행 및 제동시 피칭점을 도시한 개략도, 제 9 도는 본 발명에 따른 피칭저감장치의 제동특성곡선으로써, 브레이크 페달(15)의 답력을 제공받아 유압을 발생하는 마스터실린더(160)와 엔진의 흡기다기관(155)으로부터 부압을 전달받아 상기 브레이크페달(15)의 답력을 증가시키는 배력장치(18)와, 상기 브레이크페달(15)에 설치되어 브레이크장치의 작동상태를 감지하는 제동스위치(10)와, 급감속시 후방차량에 주의신호를 알리는 경고등(110) 및 경고등스위치(120)와, 상기 마스터실린더(160)로부터 유압을 전달받아 제동작용을 수행하는 전/후륜브레이크(60,70)를 구비한 자동차용 제동장치에 있어서, 가속페달이 설치되어 작동상태를 감지하는 가속페달스위치(20)와, 자동차의 주행속도를 감지하는 차속센서(50)와, 변속기의 중립상태를 감지하는 중립스위치(30)와, 클러치페달의 작동상태를 감지하는 클러치스위치(40)와, 상기 마스터실린더(160)로부터 유압을 전달받아 제어계통을 절환하는 방향절환밸브(80)와, 유압의 일시적 감압 내지 증압으로 전륜제동력을 제어하는 유량제어밸브(140)와, 상기 방향절환밸브(80)를 통해 후륜제동력을 제어하는 감압밸브(90)와, 상기 감압밸브(90)에 유압을 공급하는 유압펌프(100)와, 상기 스위치(10,20,30,40) 및 센서(50)로부터 신호를 입력받아 상기 방향절환밸브(80), 감압밸브(90), 유량제어밸브(140) 및 경고등(110)을 제어하는 제어기(130)를 구비하는 것을 특징으로 하는 구조를 이룬다.
상기와 같은 구조를 이루는 본 발명에 따른 제동유지기능을 겸비한 자동차용 피칭저감장치는 종래 기술과 동일하게 자동차의 주행중 제 4 도에 도시된 바와 같이 브레이크 페달(15)의 답력이 엔진의 흡기다기관(155)으로부터 부압을 제공받아 배력장치(18)를 통해 배력되어 마스터실린더(160)를 통해 유압으로 전/후륜브레이크(60,70)에 전달되면 상기 전/후륜브레이크(60,70) 내부에 마찰력에 의해 제동작용을 수행하며, 이와 별도로 구비된 본 발명에 따른 제동계통에 의해 주행중 돌발적인 상황에 따른 급제동시 상기 차속센서(50)를 통해 차량의 급감속을 감지한 상기 제어기(130)는 규정된 규범모드와 비교하여 위험상황을 판단하여 상기 방향절환밸브(80)의 유압제어계통을 정황시키고, 제 9 도에 도시된 바와 같이 전/후륜브레이크(60,70)의 제동력을 제어하므로 급감속 제 1 단계(a)는 전륜제동력(Bf)과 후륜제동력(Br)은 동일하게 상승시키고, 급감속 제 2 단계(b)는 상기 유량제어밸브(140)를 제어하여 전륜제동력(Bf)는 계속 상승, 후륜제동력(Br)은 하강시켜 제 8 도에 도시된 바와 같이 차량에 작용되는 전/후륜피칭력(Pf,Pr)의 제어를 시작하며, 급감속 제 3 단계(c)는 상기 감압밸브(90)를 제어하여 후륜제동력(Br)을 급격히 상승시킨 후 하강시키므로 전/후륜현가진폭(Hf,Hr)과 후륜피칭력(Pr)을 감소시켜 차량의 피칭현상을 저감시킨 후 급감속 제 4 단계(d)에서 정지한다. 이후 제동유지단계(e)에서 상기 감압밸브(90) 및 방향절환밸브(80)의 유기적인 제어를 통해 후륜제동력(Br)을 유지시키므로 차량의 정지상태가 유지되고, 차량의 출발을 위해 가속페달을 작동시키면 이를 감지한 가속페달스위치(20)의 신호에 의해 상기 제어기(130)는 상기 감압밸브(90)및 방향절환밸브(80)를 제어하여 선형적으로 제동력을 해제하므로 종래의 제어계통으로 제동작용을 수행하게 되며, 위험을 알리는 경고등(110)을 경고등스위치(120)에 의해 수동으로 작동할 수 있음은 물론 상기와 같은 급감속의 과정중 자동적으로 작동시키도록 하므로 후방차량의 추돌사고를 미연에 방지할 수 있게 된다. 이와는 반대로 급출발 및 후방차량에 의한 추돌시의 피칭현상을 저감하기 위하여 본 발명에 따른 피칭저감장치는 상기 급감속의 작동과정과 반대로 과정을 수행하게 되는 바, 상기 차속센서(50)로부터 차량의 급가속을 감지한 상기 제어기(130)는 급가속의 정도를 규범모드와 비교판단하여 위험상황을 감지하고, 상기 유량제어밸브(140), 감압밸브(90) 및 방향절환밸브(80)를 통해 제 9 도의 전/후륜제동력(Bf,Br)을 역순으로 제어하여 급가속 및 후방추돌시 운전자의 손상, 특히 헤드포인트(head point : 본 발명의 피칭저감 대상 포인트)(150)의 관성모멘트(M) 크기에 따른 목부위의 손상을 최소화 하게 된다. 따라서, 상기 제어기(130)는 제 3 도에 도시된 바와 같이 기설정된 규범모드와 상기 차속센서(50)를 통해 감지된 초기입력 차속(Vi)을 비교하고, 감속도를 파악하여 제어 목표치를 설정한 후 수치연산과정을 통하여 전류를 제어하므로 제어대상인 상기 유량제어밸브(140), 감압밸브(90) 및 방향절환밸브(80)를 조절하게 되며, 제어후 차속(Vo)을 감지하여 차량모드와 비교하여 입/출력치를 재설정하는 피드백(feed back)과정을 거치면서 연속적으로 제어과정을 수행하며, 안정성 및 신뢰성 향상을 위해 제 6 도 및 제 7 도에 도시된 바와 같이 각각의 주행신호, 제동신호, 가속신호, 기어중립신호, 클러치신호에 의해 정확한 제어과정을 수행하고, 상기 방향절환밸브(80)의 작용구간 F는 제동유지구간을, 작용구간 △t는 제동력 해제에 따른 충격 감소구간, 작용구간 E는 피칭력 저감을 위한 제어구간을 도시하며, 수동변속기 장착 차량은 물론 자동변속기 장차 차량에도 클러치스위치(40)의 삭제만으로 동일한 작동을 수행하므로 본 발명의 실시가 변속기에 따라 제한되지 않는다.
따라서, 상기와 같이 작동되는 본 발명에 따른 피칭저감장치는 급정지 및 급출발에 따른 자동차의 피칭현상과, 후발추돌에 따른 충격을 최소화하여 안전성은 물론 승객의 신체적 손상을 최소화하고, 쾌적한 승차감을 제공토록 하여, 일시 정차시 제동페달의 조작없이도 제동력이 유지 및 해제되도록 운전자의 편의성이 향상되는 이점이 있다.
상기 본 발명에 따른 피칭저감장치는 종래의 유압식 제동장치에 적용함은 물론 현재 사용되는 ABS(Ani-lock Brake System) 제동장치의 유압액츄에이터를 구조 개선하고, 유압펌프 및 제어기의 제어영역을 추가 내지 확대하므로 적용이 가능하다.

Claims (2)

  1. 브레이크 페달의 작동 상태를 감지하는 제동스위치 ; 가속페달의 작동상태를 감지하는 가속 페달스위치 ; 자동차의 주행속도를 감지하는 차속센서 ; 변속기의 중립상태를 감지하는 중립스위치 ; 클레치페달의 작동상태를 감지하는 클러치스위치 ; 유압을 전달받아 제동력을 제어하는 유압조절수단으로, 상기 유압조절수단은 유압을 전달받아 전륜 및 후륜 브레이크 계통과 제어계통을 절환하는 방향절환밸브와, 상기 방향절환밸브를 통해 후륜제동력을 제어하는 감압밸브와, 상기 감압밸브에 유압을 공급하는 유압펌프와, 유압의 일시적 감압 내지 증압으로 전류제동력을 제어하는 유량 제어밸브를 구성된 상기 유압 조절 수단 ; 주행중 돌발적인 상황에 따른 급제동시 상기 차속센서를 통해 차량의 급감속이 감지될때, 상기 전륜 및 후륜 브레이크를 제어하여 전륜제동력(Bf)과 후륜제동력(Br)을 동일하게 상승시키고, 상기 유량제어밸브를 제어하여 상기 전륜제동력(Bf)은 계속 상승시키고 상기 후륜제동력(Br)은 하강시켜 차량에 작용하는 전/후륜피칭력(Pf,Pr) 의 제어를 시작하며, 상기 감압밸브를 제어하여 상기 후륜제동력(Br)을 급격히 상승시킨 후 하강시키므로 전/후륜현가진폭(Hf,Hr)과 후륜피칭력(Pr)을감소시켜서 차량의 피칭현상을 저감시킨 후 정지시키는 피칭 저감 동작과 상기 감압밸브 및 상기 방향절환밸브의 유기적인 제어를 통해 상기 후륜제동력(Br)을 유지시키므로 차량의 정지상태를 유지시키는 제동 유지 동작을 수행하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 제동 유지 기능을 겸비한 자동차용 피칭 저감장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기에 의한 피칭 저감 동작은 기 설정된 규범 모드와 상기 차속 센서를 통해 감지된 차속을 비교하여 상기 급감속 상태가 판단될때, 상기 제동스위치로부터 브레이크 온 신호와 상기 가속 페달스위치로부터 가속 페달 오프 신호에 응답하여 실행되며, 상기 제동 유지 동작은 상기 중립스위치에 의해 감지된 클러치 오프 상태에서 상기 제동스위치로부터의 오프 신호와 상기 가속 페달스위치로부터의 가속 페달 작동 신호에 응답하여 선형적으로 해제되는 것을 특징으로 하는 제동 유지 기능을 겸비한 자동차용 피칭 저감 장치.
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