KR100236235B1

KR100236235B1 - Er유체를 이용한 제동력 조절장치

Info

Publication number: KR100236235B1
Application number: KR1019960076206A
Authority: KR
Inventors: 김차환
Original assignee: 오상수; 만도기계주식회사
Priority date: 1996-12-30
Filing date: 1996-12-30
Publication date: 1999-12-15
Also published as: KR19980056936A

Abstract

본 발명은 차량의 제동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현재 사용하는 페달의 답력을 유압의 힘으로 변환시켜 제동력을 얻는 방식이 아닌 페달 작동 신호를 받은 ECU(Electronic Control Unit)가 페달 스트로크에 해당하는 힘을 ER(Electro-Rheological)유체에 전기를 가하여 전압을 조절하는 방식을 통해 디스크 휠을 구속하는 제동력을 얻을 수 있게 함으로서 기존 유압 제동장치의 단점인 유지보수, 배선, 환경오염과 제어 성능 등을 개선한 ER유체를 이용한 차량의 제동력 조절장치를 제공함에 있는 것이다.

Description

ER(Electro-Rheological)유체를 이용한 제동력 조절장치

잘 알려진 바와 같이 이상적인 페달 특성을 얻기 위한 시스템 즉, 유압 제동장치에는 CBS(Conventional Brake System)나, ABS(Anti-lock Brake System), TCS(Traction Control System) 등이 있으며, 이러한 지능형 제동장치는 회전하는 디스크 휠을 정지시키기 위해서 브레이크 페달 답력을 유압의 힘(에너지)으로 변환시켜 제동력을 얻는 방식으로 이루어지고 있다.

종래에는 도1에서와 같이 주행중인 자동차를 제동시키기 위하여 운전자에 의한 답력을 발생시키는 페달(1), 답력을 증폭하여 지원하는 진공부스터(2), 답력에 의한 힘을 유압에너지로 변환하는 마스터실린더(3), 유압라인(4) (4-1, …, 4-6) 미끄러짐을 방지하는 유압장치인 하이드로릭유니트(5), 후륜의 압력을 감압하여 제동력을 조절하는 PCRV(6), 회전 중인 디스크 휠(10)과 이것을 유압으로 잡는 휠실린더(11), 피스톤(12), 패드(13)와 자동차의 휠의 잠김을 감지하는 휠스피드센서(14)와, 이 신호로부터 차체의 미끄러짐을 판단하고 하이드로릭유니트(5)를 동작케하는 ECU(7)로 구성되고 있다.

운전자의 의지에 의하여 정지 또는 감속시키기 위하여 운전자가 페달을 밟으면, 이 힘이 진공부스터(2)의 밸브를 개폐시키고, 진공과 대기압과의 차압에 의한 것이 힘으로 작용하여 마스터실린더(3)를 전진시키면 마스터실린더(3)내의 브레이크 오일이 압력을 받아 각 유압라인(4)을 통하여 휠 실린더(11)에 전달된다. 이때 휠 실린더(11)에 작용하는 압력이 피스톤(12)을 밀게 되고, 이힘이 디스크(10)의 회전면에 작용하여 회전력을 줄여 자동차를 제동시키게 된다. 이때 PCRV(6)는 앞바퀴와 뒷바퀴의 제동력 분배를 달리하며 조절하게 된다.

그리고 하이드로릭유니트(5)는 차체의 미끄러짐을 방지하기 위한 부가적인 장치로 휠스피드센서(14)의 신호에 따라 휠의 잠김 현상이 일어나면 ECU(7)가 미끄러짐을 판단하고 휠의 압력을 조절을 위한 장치로 유압을 감압, 증압, 유지시키면서 휠이 잠기지 않게 (Anti-Locking) 유압을 조절하게 된다.

이와 같은 종래의 장치는 페달의 답력에 의한 힘을 유압으로 변환시켜 제동함으로 인하여 답력을 증폭시키는 진공부스터(2), 유압으로 변화시키는 마스터실린더(3), 유압라인(4), 압력을 조절하는 하이드로릭유니트(5), 제동력 분배를 위한 PCRV(6) 등의 장치를 필요로 하고 있다.

더욱이 종래의 유압장치는 작동유의 오염과 교환에 의하여 정기적인 점검이 필요하며, 부품 수가 많고, 가격이 고가일 뿐만 아니라 자동차의 길이가 길어짐에 따라 유압 배선의 처리가 곤란해지며, 온도에 따라 제동 특성에 차이를 나타내는 등의 단점을 안고 있다.

또한 디스크와 패드의 마찰에 의한 소음 및 열 발생이 심하여 계속적인 제동시에는 성능이 저하되는 등의 많은 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해서, ER 유체의 전기적 특성중 전단응력이 인가하는 전압에 따라 달라지는 특성을 이용하므로서 기존 유압장치의 단점인 유지, 보수, 배선, 환경오염과 제어 성능을 개선함에 있는 것이다.

도1은 종래의 제동력 조절장치의 예시도.

도2는 본 발명에 의한 제동력 조절장치의 예시도.

도3은 본 발명에 이용되는 ER유체의 전압에 대한 전단응력 특성도.

도4는 본 발명에 의한 제동력 조절장치의 요부상세도.

도5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 페달 2 : 진공부스터

3 : 마스터실린더 4 : 유압라인

5 : 하이드로릭유니트 6 : PCRV

7 : ECU 10 : 디스크휠

11 : 휠 실린더 12 : 피스톤

13 : 패드(Pad) 14 : 휠스피드센서

21 : 챔버 22 : ER(Electro-Rheological)유체

24 : 전원공급장치 25 : 전압분배장치

26 : 가속도센서 27 : 스트로크부재

28 : 전압증폭장치 29 : 누설 방지용 시일(seal)

본 발명은 도2에 나타낸 바와 같이 전기적인 신호에 의하여 회전축과 연결되어 회전하는 디스크(10)와, 디스크(10)의 회전을 구속할 수 있도록 ER유체(22)가 충진되는 챔버(21)와, 전기배선(23)과 휠 잠김을 감지하는 휠스피드센서(14)와 이를 판단하고 전원을 공급하도록 하는 ECU(7) 및 전원공급장치(24)와, 각 휠에 전압을 배분하는 전압배분장치(25), 차량의 감속도를 조절하기 위해 붙이는 가속도센서(26)와, 페달의 작용력을 스트로크로 변환시키는 스트로크부재(27)와, 상기 스트로크를 전압으로 증폭시키는 전압증폭장치(28)와, ER유체(22)의 누설을 방지하는 한 쌍의 시일(seal)(29)로 이루어지는 구성으로 되어 있다.

도3은 ER유체의 전기적 인가 전압에 대한 전단응력 특성을 나타낸 선도로서, 상기 챔버(21)에 충진된 ER유체(22)는 전기장 무부하시에는 유체 중에 분산된 입자가 자유 운동을 하여 동방향성(isotropic)의 특성을 보이지만, 전기장을 ER유체에 가하면 유체 중에 분산된 입자가 유도 분극을 일으켜 전극을 향하는 다수의 섬유상 조직을 형성함으로써 이 방향성(anisotropic)의 거동을 갖게 되어 유체의 유동이나 외부에서 가해지는 전단력에 대하여 저항을 나타내게 된다.

이러한 특성을 이용하여 전기적인 부하로써 전단력을 조절하여 제동력을 조절함을 그 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도2 및 도4와 같은 구성에서 주행중인 자동차를 정지시킬 필요가 있어 운전자가 페달(1)을 발로 밟게 되면, 페달 스트로크에 비례하여 발생된 전압이 각 휠에 전달된다. 이때 전달된 전기는 챔버(21)내의 ER유체(22)의 전단응력을 증가시켜 디스크(10)의 회전을 구속하여 회전력을 감소시킨다.

계속적인 전압 상승에 의하여 완전히 자동차를 정지시킬 수 있다.

그리고 원하는 제동 감속도를 내기 위하여 페달에 붙어 있는 가속도센서(26)를 이용하면 제동감속도를 조절할 수 있다.

또한, 휠의 잠김에 의하여 제동력 조절이 필요한 경우 센서에서 들어온 신호를

ECU가 판단하여 전압을 단속, 조절함으로 현재의 ABS장치와 같은 효과를 낼 수 있다.

도5는 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있는 것이다.

이처럼 본 발명은 전기적인 신호에 의하여 각 휠의 제동력을 조절함으로서 종래와 같은 진공부스터, 마스터실린더, 유압라인, PCRV, 하이드로릭유니트 등과 같은 여타의 부품 수가 줄어들어 가격적인 측면에서도 매우 유리할 뿐만 아니라 유압 방식에 의한 오일누유, 정기적인 오일 보충, 배선의 어려움 등이 없다는 장점이 있는 것이다.

또한 제동력 조절이 디스크와 패드의 마찰에 의한 방식 대신 ER유체의 전기적인 특성에 의하여 전단력이 제동력으로 작용함으로서 응답성이 빠르고, 작동이 정숙하여 제동에 의한 소음이 없고, 장치 및 점검이 간단하여 유지 관리에 어려움이 없어 반영구적으로 사용될 수 있는 것이며, 브레이크액의 충진이나 기타의 부품들이 소모되지 않으므로 환경적인 측면에서도 유리하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전기적인 신호에 의하여 제동력을 조절함으로 인하여 구조가 아주 간단하고, 응답성이 빠르고, 작동이 정숙하여 제동에 의한 소음이 없다는 장점이 있다.

Claims

전기적인 신호에 의하여 회전축과 연결되어 회전하는 디스크(10)와, 디스크(10)의 회전을 구속할 수 있도록 ER유체(22)가 충진되는 챔버(21)와, 전기배선(23)과 휠 잠김을 감지하는 휠스피드센서(14)와, 이를 판단하고 전원을 공급하는 ECU(7)와, 각 휠에 전압을 배분하기 위한 전압배분장치(25) 및 전원공급장치(24)로 구성한 것을 특징으로 하는 ER유체를 이용한 차량의 제동력 조절장치.
제1항에 있어서, 상기의 전압배분장치(25)는, 차량의 감속도를 조절하는 가속도센서(26)와, 페달의 작용력을 스트로크로 변환시키는 스트로크부재(27)와, 상기 스트로크를 전압으로 증폭시키는 전압증폭장치(28)가 연결되도록 구성한 것을 특징으로 하는 ER유체를 이용한 차량의 제동력 조절장치.
제1항에 있어서, 상기 챔버(21)에는 ER유체(22)의 누설을 방지하는 한 쌍의 시일(seal)이 삽입됨을 특징으로 하는 ER유체를 이용한 차량의 제동력 조절장치.