KR0178944B1 - 자동차의 안티-로크 브레이크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 안티-로크 브레이크 시스템을 개시한다. 개시된 본 발명은, 마스터 실린더(2)에서 발생되어 각 차륜(8)에 장착된 브레이크 본체(9)로 전달되는 유압의 이동라인(10)에 형성되고, 끝단이 다시 상기 차륜(8)에 연결되도록 폐로(閉路) 구조로 이루어져, 브레이크 본체(9)의 유압이 토출되는 분기라인(10a); 상기 분기라인(10a)에 설치되어, 유압의 토출량을 제어하는 압력 조절용 솔레노이드 밸브(20); 상기 압력 조절용 솔레노이드 밸브(20)의 개도량을 차륜(8)의 회전속도에 따라 제어하는 전자 제어 유니트(12); 상기 전자 제어 유니트(12)에 의해 제어되고, 상기 분기라인(10a)을 통해 유압을 강제압송시키기 위한 진공압을 제공하는 진공펌프(16); 및 상기 진공펌프(16)에 의해 강제압송된 유압이 일시적으로 저장되는 어큐뮬레이터(18)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 안티-로크 브레이크 시스템

제 1도는 종래의 안티-로크 브레이크 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

제2도는 본 발명에 따른 안티-로크 브레이크 시스템의 구성을 나타낸 도면.

제3도는 본 발명에 따른 안티-로크 브레이크 시스템의 작동에 의해 시간에 따라 차속이 변화되는 것을 나타낸 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 마스터 실린더 8 : 차륜

9 : 브레이크 본체 10 : 파이프

10a : 분기관 12 : 전자 제어 유니트

15 : 차륜 회전속도 센서 16 : 진공펌프

17 : 펌프 센서 18 : 어큐뮬레이터

20 : 압력 조절용 솔레노이드 밸브

[본 발명의 분야]

본 발명은 자동차의 안티-로크 브레이크 시스템(Anti-lock Brake System)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 제동시 차륜의 로킹에 의한 미끄러짐을 방지하여 제동거리를 줄일 수 있는 안티-로크 브레이크 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에서, 브레이크 장치는 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시킴과 동시에 주차 상태를 유지하기 위해 사용하는 중요한 장치이다. 이러한 브레이크 장치는 마찰력을 이용하여 자동차의 운동 에너지를 열 에너지로 바꾸어, 그 에너지를 대기로 방출시켜 제동작용을 하는 마찰식 브레이크가 주로 사용되고 있다.

브레이크 장치에는 여러 가지 형식이 사용되고 있으며, 기본적인 구조는 운전자의 조작력을 링크나 유압을 이용해 증대시켜 전달하는 조작기구와, 그 힘을 받아 제동력을 발생시키는 본체로 구성되어 있다. 또한, 브레이크 장치에는 주행할 때 주로 사용되는 푸트(foot) 브레이크와, 주차시킬 때 사용하는 주차 브레이크가 있고, 푸트 브레이크는 유압식이고, 주차 브레이크는 기계식을 사용하고 있다.

푸트 브레이크는 일반적으로, 바퀴의 안쪽에 결합되어 있는 브레이크 드럼 또는 브레이크 디스크 등에 마찰재를 붙여서, 그 마찰력을 이용하여 제동력을 발생시키는 것이며, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 모든 바퀴에 제동력이 발생하도록 되어 있다. 푸트 브레이크는 파스칼의 원리를 이용한 유압식으로서, 페달을 밟으면 유압이 발생되는 마스터 실린더와, 그 유압을 받아 바퀴에 제동을 가하는 브레이크 본체, 및 유로를 형성하는 브레이크 파이프와 호스를 포함한다.

상기 브레이크 본체는 구조상으로 드럼식과 디스크식으로 구분된다. 드럼식 브레이크는 휠 실린더와 브레이크 슈, 드럼 등으로 구성되어, 마스터 실린더에서 제공된 유압을 휠 실린더가 전달받아 브레이크 슈를 드럼에 밀어붙여 제동을 걸도록 되어 있다. 디스크식 브레이크는 피스톤과, 브레이크 패드, 디스크 등으로 구성되어, 마스터 실린더에서 제공된 유압에 의해 피스톤이 디스크의 양측에 부착된 브레이크 패드를 디스크에 밀어붙임으로써 제동을 걸도록 되어 있다.

상기와 같이 구성되어서, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면, 마스터 실린더에서 유압이 발생되고, 이 유압은 파이프 및 호스를 거쳐 각 차륜에 장착된 브레이크 본체로 전달되어 제동을 걸게 된다.

브레이크 본체의 작동을 보다 상세히 설명하면, 마스터 실린더에서 제공된 유압에 의해 브레이크 슈가 드럼에, 또는 브레이크 패드가 디스크에 마찰됨으로 인해서 제동력이 발생하게 된다.

그러나, 상기와 같은 일반적인 브레이크 장치는, 고속으로 회전되는 차륜에 설치된 드럼 또는 디스크에 브레이크 슈 또는 패드가 마찰되어서 제동력이 발생되기 때문에, 차륜은 회전속도가 점진적으로 줄어드는게 아니라 회전되지 않게 되는 로킹상태가 되어 노면, 특히 우천시와 같이 미끄러운 노면을 따라 미끄러지게 됨으로 인해서 제동거리가 크게 늘어나게 되는 페단이 있었다.

상기와 같은 폐단을 해소하기 위해 제시된 방안이, 차륜의 로킹을 방지하여 차륜이 미끄러지지 않도록 하여, 차륜의 회전속도를 점진적으로 줄여서 제동거리를 단축시킬 수 있는 안티-로크 브레이크 시스템(이하 ABS라 칭함)이다.

[종래 기술]

상기와 같은 효과를 발휘하는 종래 ABS의 개략적인 구성도가 제1도에 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 브레이크 페달(1)의 동작에 연동되는 마스터 실린더(2)에서 발생된 유압은 파이프(10)를 통해서 차륜(8)에 장착된 브레이크 본체(9)로 전달되도록 되어 있다. ABS는 브레이크 본체(9)로 전달되는 유압의 경로를 차단하여 압력을 경감시키므로써 차륜의 미끄러짐을 방지하도록 작용하는데, 이러한 작용이 실행될 수 있는 구조를 간단히 살펴보면 다음과 같다.

브레이크 본체(9)로 연결되는 파이프(10)에 유압이 리턴되는 라인인 분기관(10a)이 형성되어 있다. 이 분기관(10a)이 형성되어 있다. 이 분기관(10a)은 다시 파이프(10)로 연결되어서 폐회로를 형성하도록 되어 있다.

브레이크 본체(9)로 이어지는 파이프(10) 및 분기관(10a) 각각에 유압의 이동을 선택적으로 제어하는 흡입밸브(13) 및 토출밸브(14)가 각각 설치되어 있다. 상기 흡입 및 토출밸브(13,14)는 ABS용 전자 제어 유니트(12)에 의해 개폐동작이 제어되도록 연결되어 있다. 또한, 차륜(8)에는 차륜(8)과 함께 회전되어 차륜(8)의 회전속도를 감지하는 센서(15)가 부착되어 있고, 이 회전 속도 센서(15)는 상기 전자 제어 유니트(12)에 연결되어, 차륜(8)의 회전속도가 전송되도록 되어 있다.

브레이크 본체(9)에 과다하게 인가된 유압을 분기관(10a)을 통해 토출시켜 압력을 경감시키기 위한 진공압을 제공하는 진공펌프(16)가 분기관(10a)에 설치되어 있고, 이 진공펌프(16)에는 펌프(16)의 구동력을 감지하는 센서(17)가 부착되어 있다. 이 펌프 센서(17)는 상기 전자 제어 유니트(12)에 연결되어, 진공펌프(16)의 구동이 전자 제어 유니트(12)에 의해 제어되도록 되어 있다. 또한, 진공펌프(16)에 의해 토출된 유압이 일시적으로 저장되는 어큐뮬레이터(18:accumulator)가 분기관(10a)에 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 ABS의 동작을 간단히 살펴보면 다음과 같다.

처음, 브레이크 페달(1)을 밟을 경우의 상태는 흡입밸브(13)는 개방되어 있고, 반면에 토출밸브(14)는 폐쇄되어 있는 상태이다. 따라서, 마스터 실린더(2)에서 발생된 유압은 흡입밸브(13)를 거쳐서 브레이크 본체(9)로 전달되어 압력이 형성되므로써 제동력이 발생하게 된다.

그러다가, 제동토크가 너무 커서 차륜(8)이 로킹되려고 하면, 즉 차속 감소율이 일정 기울기 이상이 되면 회전속도 센서(15)가 이를 감지하여 전자 제어 유니트(12)로 신호를 보내고, 전자 제어 유니트(12)는 흡입밸브(13)는 폐쇄시키고, 반면에 토출밸브(14)를 개방시킨다. 아울러, 진공펌프(16)를 가동시키므로써, 브레이크 본체(9)에 가해진 유압은 토출밸브(14)를 통해서 이동되어 어큐뮬레이터(18)로 저장되고, 따라서 브레이크 본체(9)의 압력은 차륜(8)이 미끄러지지 않을 정도로 감소하게 된다.

이러한 동작에 의해 차륜(8)의 미끄러짐을 방지하여 제동거리를 단축시킬 수가 있게 된다.

[본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

그러나, 제동거리는 차륜(8)의 미끄러짐이 발생하기 바로 직전의 압력이 유지되었을 때가 가장 짧게 되는데, 종래의 ABS는 이미 차륜(8)의 미끄러짐이 약간 발생된 이후에 유압을 분기관(10a)을 통해 토출시켜 감소시키기 때문에 제동거리가 그다지 큰 폭으로 단축되지 못한다는 문제점이 있었다. 또한, 유압은 완전개방된 토출밸브(14)를 통해서 토출되고, 그 유량은 전자 제어 유니트(12)에 의해 제어되는 진공펌프(16)의 진공압에 따라 결정되어지므로, 즉 토출밸브(14)의 개도를 직접 제어하는 것이 아니라 진공펌프(16)를 간접적으로 제어기 때문에 일시에 너무 많은 양의 유압이 브레이크 본체(9)에서 빠져나가 상기된 제동거리의 임계압력 미만이 되어 제동성능이 약화된다는 문제점도 있었다.

따라서, 본 발명은 종래의 자동차의 안티-로크 브레이크 시스템의 제반 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 브레이크 본체에 가해지는 압력이 제동거리가 가장 짧게 되도록 항시 유지시켜 탑승자의 안전을 보다 확실히 보장할 수 있는 자동차의 안티-로크 브레이크 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

[본 발명의 구성 및 작용]

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 마스터 실린더에서 발생되어 각 차륜에 장착된 브레이크 본체로 전달되는 유압의 이동라인에 형성되고, 끝단이 다시 상기 차륜에 연결되도록 폐로(閉路) 구조로 이루어져, 브레이크 본체의 유압이 토출되는 분기라인; 상기 분기라인에 설치되어, 유압의 토출량을 제어하는 압력 조절용 솔레노이드 밸브; 상기 입력 조절용 솔레노이드 밸브의 개도량을 차륜의 회전속도에 따라 제어하는 전자 제어 유니트; 상기 전자 제어 유니트에 의해 제어되고, 상기 분기라인을 통해 유압을 강제압송시키기 위한 진공압을 제공하는 진공펌프; 및 상기 진공펌프에 의해 강제압송된 유압이 일시적으로 저장되는 어큐뮬레이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기된 본 발명의 구성에 의하면, 전자 제어 유니트로 제어되는 압력 조절용 솔레노이드 밸브에 의해 브레이크 본체에서 토출되는 유압의 양을 제어할 수가 있게 되므로써, 차륜의 로킹 직전의 압력상태를 계속적으로 유지할 수가 있게 되고, 따라서 제동거리를 크게 단축시킬 수가 있게 된다.

[실시예]

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 안티-로크 브레이크 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 제3도는 본 발명에 따른 안티-로크 브레이크 시스템의 작동에 의해 시간에 따라 차속이 변화되는 것을 나타낸 그래프이다.

제2도에 도시된 바와 같이, 일반적인 브레이크 장치에 본 발명의 ABS가 연결된 구조로 이루어져 있다. 즉, 브레이크 페달(1)에 유압이 발생되는 마스터 실린더(2)가 연결되어 있고, 그 사이에 브레이크 페달(1)을 밟는 답력을 경감시키기 위하여 일정한 진공을 제공하는 파워 브레이크 유니트(3)가 설치되어 있다.

상기 마스터 실린더(2)에는 브레이크 액이 저장된 리저브 탱브(4)가 연결되어 있고, 또한 마스터 실린더(2)의 내부에는 브레이크 페달(1)의 동작에 연동되어, 브레이크 액을 압축시키는 피스톤(5)이 왕복이동가능하게 내장되어 있다. 또한, 리저브 탱크(4)로부터 마스터 실린더(2)로의 오일의 공급을 선택적으로 제어하는 센트럴 밸브(6)가 리저브 탱브(4)의 끝단인 마스터 실린더(2)의 내부에 설치되어 있다.

마스터 실린더(2)의 내주면에는 브레이크 페달(1)에 의해 이동된 피스톤(5)을 원위치로 복귀시키기 위해 피스톤(5)의 선단부를 탄력지지하는 리턴 스프링(7)이 끼워져 있다. 마스터 실린더(2)에서 발생된 유압이 각 차륜(8)에 장착된 브레이크 본체(9)로 전달되도록, 마스터 실린더(2)는 파이프(10)로 차륜(8)에 연결되어 있다.

상기와 같이 구성된 일반적인 브레이크 장치에 본 발명의 ABS가 연결된다. 즉, 차륜(8)에는 차륜(8)의 회전속도를 감지하는 센서(11)가 일체로 부착되어 같이 회전하도록 되어 있고, 이 센서(11)는 ABS용 전자 제어 유니트(12)에 연결되어서, 차륜(8)의 회전속도가 계속적으로 전자 제어 유니트(12)로 전송되도록 되어 있다. 또한, 상기 브레이크 본체(9)에 가해진 유압이 토출되는 통로인 분기관(10a)이 상기 파이프(10)에 연결되고, 이 분기관(10a)은 다시 차륜(8)에 연결되도록 폐로 구조로 이루어진다. 유압의 토출량을 제어하는 압력 조절용 솔레노이드 밸브(20)가 상기 분기관(10a)에 설치되고, 이 압력 조절용 솔레노이드 밸브(20)는 상기 전자 제어 유니트(12)에 의해 그 개도량을 제어받게 된다.

유압이 토출되도록 진공압을 제공하는 진공펌프(16)가 상기 분기관(10a)에 연결되도록 마련되고, 이 진공펌프(16)에는 펌프의 구동력을 감지하는 센서(17)가 부착되며, 이 센서(17)는 상기 전자 제어 유니트(12)에 연결되어서, 진공펌프(16)의 구동은 전자 제어 유니트(12)에 의해 제어받게 된다.

진공펌프(16)에 의해 토출된 유압이 일시적으로 저장되는 어큐퓰레이터(18)가 상기 분기관(10a)에 연결되도록 마련된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예의 동작을 상세히 설명한다.

브레이크 페달(1)을 밟으면, 피스톤(5)이 이동되어서 리저브 탱크(4)에서 마스터 실린더(2)로 제공된 오일을 압축시키므로써 유압이 형성된다. 이 유압은 파이프(10)를 통해 브레이크 본체(9)로 전달되어 차륜(8)에 제동을 걸게 된다. 이때, 압력 조절용 솔레노이드 밸브(20)는 폐쇄되어 있는 상태이다.

상기와 같이 제동을 걸다가 제동토크가 과다하게 되면, 즉 브레이크 본체(9)에 가해진 압력이 일정 이상이 되면 차륜(8)은 로킹상태가 되어 미끄러지게 된다. 이러한 상황을 횡축은 시간(초)을 나타내고, 종축은 차륜의 회전속도(rpm)을 나타내는 제3도를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다. 라인 ①은 선형적으로 변화되는 차륜의 감속도 예상치를 나타내는 선이고, 라인 ②는 실제 감속도치를 나타낸 선으로서, 라인 ②에서 차속 감소율을 나타내는 속도에 대한 시간의 미분율인 △v/△t의 값이 일정 이상이 되는 A와 B 구간이 되면, 차륜(8)은 로킹상태가 되어 미끄러지게 된다.

차륜(8)의 로킹이 되기 바로 직전에, 회전속도 센서(15)가 일정이상이 된 △v/△t의 값을 감지하여, 전자 제어 유니트(12)로 신호를 보내 △v/△t의 값이 일정이하가 되도록, 즉 브레이크 본체(9)의 압력이 최단 제동거리와 대응되는 선에서 유지되도록 일정량만큼 압력 조절용 브레이크 밸브(20)를 개방시킨다. 아울러, 진공펌프(16)를 가동시켜 분기관(10a)에 진공을 부여하므로써 브레이크 본체(9)로부터 유압을 분기관(10a)으로 강제압송시키므로써, 브레이크 본체(9)의 압력을 감소시킨다. 강제압송된 유압은 어뮬레이터(18)에 일시적으로 저장된다.

상기와 같은 동작에 의해 브레이크 본체(9)에 작용되는 유압이, 차륜(8)의 로킹이 일어나기 바로 직전의 압력으로 항시 유지되어서 제동거리가 크게 단축된다.

[본 발명의 효과]

상기된 바와 같이 본 발명에 의하면, 브레이크 본체(9)로부터 분기관(10a)으로 토출되는 유압을 전자 제어 유니트(12)에 의해 개도량이 제어되는 압력 조절용 솔레노이드 밸브(20)로 직접 조절하므로써, 브레이크 본체(9)에 작용되는 유압은 차륜(8)의 로킹이 발생하기 바로 직전의 압력으로 항시 유지할 수가 있게 된다. 따라서, 제동거리를 크게 단축시킬 수가 있게 된다.

부가적으로, 종래의 ABS에서 파이프(10) 및 분기관(10a)으로의 유압의 유량을 제어하는 밸브가 흡입 및 토출밸브 2개가 필요한 반면에, 본 발명에서는 압력 조절용 솔레노이드 밸브(20) 하나만 있으면 되므로 제조원가도 절감할 수가 있다.

기타, 본 발명은 상기의 실시예에 한정하는 것은 아니며, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (1)

1. 마스터 실린더에서 발생되어 각 차륜에 장착된 브레이크 본체로 전달되는 유압의 이동라인에 형성되고, 끝단이 다시 상기 차륜에 연결되도록 폐로(閉路) 구조로 이루어져, 브레이크 본체의 유압이 토출되는 분기라인; 상기 분기라인에 설치되어, 유압의 토출량을 제어하는 압력 조절용 솔레노이드 밸브; 상기 압력 조절용 솔레노이드 밸브의 개도량을 차륜의 회전속도에 따라 제어하는 전자 제어 유니트; 상기 전자 제어 유니트에 의해 제어되고, 상기 분기라인을 통해 유압을 강제압송시키기 위한 진공압을 제공하는 진공펌프; 및 상기 진공펌프에 의해 강제압송된 유압이 일시적으로 저장되는 어큐뮬레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 안티-로크 브레이크 시스템.