KR101838709B1

KR101838709B1 - 제동 안전 기능이 강화된 전동부스터 방식 제동 장치

Info

Publication number: KR101838709B1
Application number: KR1020110036928A
Authority: KR
Inventors: 구창회
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2018-04-26
Also published as: CN102774371A; KR20120119150A; CN102774371B

Abstract

전동부스터 방식 제동 장치가 개시된다. 이 전동부스터 방식 제동 장치는 차륜 제동을 위한 유압을 형성하는 제1마스터 실린더 내의 제1피스톤과 제2피스톤이 직렬 연결되고, 모터 작동에 의해 제1피스톤이 운동하여 압력을 형성하고 그에 따라 제2피스톤이 운동하여 압력을 형성하여 차륜 제동을 가능하게 하며, 모터 작동이 불가할 시에는 페달에 연결된 서브 마스터 실린더가 페달 작용력에 따라 그 내부의 서브 피스톤이 운동하여 발생하는 유압이 제2피스톤에 가해지도록 하여 차륜 제동을 가능하게 한다.

Description

제동 안전 기능이 강화된 전동부스터 방식 제동 장치{Vehicle brake apparatus with fail-safe function}

본 발명은 차량의 제동 장치에 관한 것으로, 특히 전동부스터 방식의 제동 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 전동부스터 방식 제동 장치 구성도이다.

기존 전동식 부스터 방식의 제동시스템은 전후륜 제동압을 형성하기 위한 모터와 마스터 실린더 및 ESC(Electronic Stability Control), 운전자의 답력(foot power) 형성을 위한 실린더와 페달 시뮬레이터, 유로 개폐를 위한 2개의 솔레노이드 밸브(밸브 1, 밸브 2), 그리고 페달 스트로크 센서와 모터 제어를 위한 ECU(Electronic Control Unit)로 이루어진다. 여기서 밸브 1은 NC(Normal Close) 타입이며, 밸브 2는 NO(Normal Open) 타입이다. 이 같은 기존 전동식 부스터 방식의 제동시스템 작동에 대해 Normal Braking, Fail Mode, Regenerative Braking으로 나누어 설명하면 다음과 같다.

1) Normal Braking

운전자가 페달을 밟으면 밸브 1은 열리고 밸브 2는 닫힌다. 운전자가 느끼는 페달 답력은 페달시뮬레이터의 고무와 스프링이 압축되면서 발생하는 반력에 의하여 형성된다. 모터는 피스톤을 전진시키고, 이때 발생하는 압력은 실린더 2와 실린더 3에 전달되어 실린더 2, 3의 피스톤을 밀어 휠 실린더의 제동압을 형성하게 된다.

2) Fail Mode

전기적인 혹은 유압 라인 fail시에 밸브 1은 닫히고 밸브 2는 열려 운전자 답력에 의하여 생성되는 실린더 1의 압력이 실린더 2와 실린더 3에 전달되어 실린더 2, 3의 피스톤을 밀어 휠 실린더의 제동압을 형성하게 된다. 여기서 라인 fail이라 함은 유압 배관의 손상 등으로 누유가 되어 압력 발생이 되지 않는 상태를 말한다.

3) Regenerative Braking

Normal Braking의 경우와 마찬가지로 밸브 1은 열리고 밸브 2는 닫혀 운전자의 답력은 페달시뮬레이터에서 발생하는 반력에 의하여 형성된다. 모터는 회생제동력을 제외한 나머지 유압 제동력 제어를 위하여 피스톤을 전/후진시킨다.

이 같은 전동부스터 방식 제동시스템에서 첫 번째 라인(①) fail시에는 모터에 의한 제동압 발생은 물론 전기적 Fail Mode시에도 두 번째 라인(②)과 세 번째 라인(③)에 압력이 형성되지 않게 되어 제동 불능 상태가 된다. 다시 말해, 모터가 작동을 하더라도 오일이 모두 첫 번째 라인을 통해 손실되고 페달에 의해 실린더 1을 작동시키더라도 마찬가지로 오일이 모두 첫 번째 라인을 통해 손실된다.

본 발명은 전기적 Fail 뿐만 아니라 유압 라인 Fail시에도 안전 제동을 가능하게 하는 전동부스터 방식 제동 장치를 제공함을 목적으로 한다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 전동부스터 방식 제동 장치는 페달 작용력에 따라 내부 피스톤이 운동하여 유압을 발생시키는 서브 마스터 실린더, 내부에 제1피스톤과 제2피스톤이 직렬 연결되고, 차륜 제동을 위해 상기 제1피스톤이 운동하여 유압을 발생시키고 상기 제1피스톤의 운동에 의해 상기 제2피스톤이 운동하여 유압을 발생시키거나, 제1유압 라인을 통해 전달된 유압에 의해 상기 제2피스톤이 운동하여 유압을 발생시키는 마스터 실린더, 및 상기 서브 마스터 실린더로부터의 유압의 흐름을 페달 시뮬레이터로 전환하거나, 상기 마스터 실린더로 연결된 상기 유압 라인으로 전환하는 유압전환부재를 포함한다.

나아가 전동부스터 방식 제동 장치는 모터 구동에 따라 상기 제1피스톤에 동력을 전달하기 위한 동력전달부재를 더 포함한다.

그리고 유압전환부재는 상기 모터 구동에 이상이 없을 경우에는 상기 유압의 흐름을 페달 시뮬레이터로 전환하며, 상기 모터 구동이 불가할 경우는 상기 유압의 흐름을 상기 제1유압 라인으로 전환한다.

본 발명에 따른 전동부스터 방식 제동 장치는 전기적 Fail 및 유압 라인 Fail시에도 제동압 형성을 가능하게 하여 Fail-Safe를 향상시키는 효과를 창출한다. 또한 본 발명에 따른 전동부스터 방식 제동 장치는 모터가 피스톤을 작동하여 유압을 발생시키고 이 발생된 유압이 다시 양쪽의 실린더를 작동하는 병렬형 구조가 아닌 직렬형 구조를 가짐으로써, 기존 병렬형 방식에 있던 모터 앞단의 피스톤이 필요 없게 되어 부품 수의 감소 및 경량화 원가 절감이라는 효과를 창출한다.

도 1은 종래 전동부스터 방식 제동 장치 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동부스터 방식 제동 장치 구성도.
도 3은 도 2에 도시된 전동부스터 방식 제동 장치의 일반 작동 설명을 위한 참조도.
도 4는 도 2에 도시된 전동부스터 방식 제동 장치의 라인 Fail시 작동 설명을 위한 참조도.
도 5는 도 2에 도시된 전동부스터 방식 제동 장치의 전기적 Fail시 작동 설명을 위한 참조도.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동부스터 방식 제동 장치 구성도이다.

도시된 바와 같이, 전동부스터 방식 제동 장치는 마스터 실린더(200), 서브 마스터 실린더(300), 모터(500), 동력전달부재(600), 유압전환부재(700)를 포함한다. 리저버(100)는 오일을 보관하며, 마스터 실린더(200)와 서브 마스터 실린더(300)에 오일을 공급해주는 역할을 한다. 마스터 실린더(200)는 내부에 직렬 연결된 제1피스톤(210)과 제2피스톤(220)을 포함하며, 제2유압 라인(②) 및 제3유압 라인(③)과 연결된다. 서브 마스터 실린더(300)는 브레이크 페달(400)과 연결되어 브레이크 페달(400)의 작용력에 따라 내부의 서브 피스톤(310)이 운동하도록 구성된다. 모터(500) 및 동력전달부재(600)는 마스터 실린더(200)의 제1피스톤(210)이 운동하도록 하기 위한 구성이다. 일 실시예에 있어서, 동력전달부재(600)는 볼 스크류(ball screw)이다. 이 볼 스크류는 모터(500)의 회전 운동을 직선 운동으로 바꾸어 제1피스톤(210)에 그 운동력을 전달한다. 유압전환부재(700)는 서브 마스터 실린더(300)로부터의 유압의 흐름을 페달 시뮬레이터(800)로 전환하거나 마스터 실린더(200)로 연결된 제1유압 라인(①)으로 전환하기 위한 구성이다. 일 실시예에 있어서, 유압전환부재(700)는 제1밸브(710)와 제2밸브(720)를 포함한다. 제1밸브(710)는 서브 마스터 실린더(300)로부터의 유압의 흐름을 페달 시뮬레이터(800)로 전환하기 위한 밸브이며, 제2밸브(720)는 서브 마스터 실린더(300)로부터의 유압의 흐름을 제1유압 라인(①)으로 전환하기 위한 밸브이다. 제1밸브(710)는 NC(Normal Close) 타입이며, 제2밸브(720)는 NO(Normal Open) 타입이다. 일 실시예에 있어서, 제1밸브(710) 및 제2밸브(720)는 솔레노이드 밸브이다.

도 3은 도 2에 도시된 전동부스터 방식 제동 장치의 일반 작동 설명을 위한 참조도이다.

운전자가 브레이크 페달(400)을 밟으면, 브레이크 페달(400) 측에 위치한 각 센서나 스트로크 센서와 같은 센서에 의해 발생한 신호가 ECU로 전달된다. 이에 ECU는 열려 있던 유압전환부재(700)로 밸브의 개폐를 제어하기 위한 신호를 출력한다. 이에 닫혀있던 제1밸브(710)는 열리게 되고, 열려있던 제2밸브(720)는 닫히게 된다. 그리고 운전자가 느끼게 되는 브레이크 페달(400) 답력은 페달 시뮬레이터(800)의 고무와 스프링이 압축되면서 발생되는 반력에 의하여 형성된다. 한편, 페달 시뮬레이터(800)는 제2밸브(720)를 통해 전달되는 유압에 따라 차륜에 가할 제동압을 위한 정보 데이터를 생성하여 ECU로 전달한다. 이에 ECU는 해당 제동압이 차륜에 가해지도록 하기 위해 모터(500)의 구동을 제어한다. 모터(500)는 ECU의 제어에 따라 구동하게 되며, 모터(500)의 회전 운동은 볼 스크류(600)에 의해 직선 운동으로 변화되고 이 운동력은 마스터 실린더(200)의 제1피스톤(210)에 전달된다. 이에 따라 제1피스톤(210)이 작동하게 되고, 제1피스톤(210)의 작동에 의해 발생한 유압 및 스프링 반력이 제2피스톤(220)을 작동시키게 된다. 한편, 제1피스톤(210)에 의해 발생한 유압은 제2유압 라인(②)을 통해 차륜의 FL, RR 휠 실린더 혹은 FR, RL 휘 실린더에 전달되어 제동압을 형성하게 되고, 제2피스톤(220)에 의해 발생한 유압은 제3유압 라인(③)을 통해 차륜의 FR, RL 휠 실린더 혹은 FL, RR 휠 실린더에 전달되어 제동압을 형성하게 된다.

도 4는 도 2에 도시된 전동부스터 방식 제동 장치의 라인 Fail시 작동 설명을 위한 참조도이다.

제3유압 라인(③)에 이상이 발생한 경우의 동작을 예시한 것으로, 그 동작 방식은 도 3을 참조로 한 설명과 동일하다. 다만, 이 구조에서는 제1유압 라인(①)의 Fail 영향으로 제2유압 라인(②) 또한 압력이 형성되지 않으나, 모터(500) 구동으로 볼 스크류(600)에 연결된 제1피스톤이 작동하여 제2피스톤을 기계적으로 밀어내게 되기 때문에 제3유압 라인(③)을 유효하게 압력을 형성할 수 있고, 이에 따라 제동이 가능해지게 된다.

도 5는 도 2에 도시된 전동부스터 방식 제동 장치의 전기적 Fail시 작동 설명을 위한 참조도이다.

모터 구동이 불가한 경우의 동작을 예시한 것으로, 도 3 및 도 4의 경우와 다르게 운전자가 브레이크 페달(400)을 밟아도 제1밸브(710)는 그대로 닫힌 상태를 유지하며, 제2밸브(720) 또한 그대로 열린 상태를 유지한다. 제2밸브(720)가 열려 있으므로, 서브 마스터 실린더(300)에서 발생한 유압은 마스터 실린더(200)의 제1피스톤(210)과 제2피스톤(220) 사이의 공간에 전달된다. 이 유압에 의해 제2유압 라인(②)에 압력이 형성되며, 또한 제2피스톤(220)이 운동하게 되어 제3유압 라인(③)에도 압력이 형성되게 된다. 이에 따라 제동이 가능해지게 된다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 리저버 200 : 마스터 실린더
210 : 제1피스톤 220 : 제2피스톤
300 : 서브 마스터 실린더 310 : 서브 피스톤
400 : 브레이크 페달 500 : 모터
600 : 동력전달부재(볼 스크류) 700 : 유압전환부재
710 : 제1밸브 720 : 제2밸브
800 : 페달 시뮬레이터

Claims

페달 작용력에 따라 내부 피스톤이 운동하여 유압을 발생시키는 서브 마스터 실린더;
내부에 제1피스톤과 제2피스톤이 직렬 연결되고, 차륜 제동을 위해 상기 제1피스톤이 운동하여 유압을 발생시키고 상기 제1피스톤의 운동에 의해 상기 제2피스톤이 운동하여 유압을 발생시키거나, 제1유압 라인을 통해 전달된 유압에 의해 상기 제2피스톤이 운동하여 유압을 발생시키는 마스터 실린더; 및
상기 서브 마스터 실린더로부터의 유압의 흐름을 페달 시뮬레이터로 전환하거나, 상기 마스터 실린더로 연결된 상기 제1 유압 라인으로 전환하는 유압전환부재;를 포함하고,
상기 유압전환부재는 모터 구동에 이상이 없을 경우에는 상기 유압의 흐름을 페달 시뮬레이터로 전환하며, 상기 모터 구동이 불가할 경우에는 상기 유압의 흐름을 상기 제1유압 라인으로 전환하고,
상기 유압전환부재는 상기 유압의 흐름을 상기 페달 시뮬레이터로 전환하기 위한 제1밸브 및 상기 유압의 흐름을 상기 제1유압 라인으로 전환하기 위한 제2밸브를 포함하며,
상기 서브 마스터 실린더에서 발생한 유압은 제2밸브를 거쳐 마스터 실린더의 제1피스톤과 제2피스톤 사이의 공간에 전달되는 것을 특징으로 하는 제동 안전 기능이 강화된 전동부스터 방식 제동 장치.
제1항에 있어서,
모터 구동에 따라 상기 제1피스톤에 동력을 전달하기 위한 동력전달부재;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제동 안전 기능이 강화된 전동부스터 방식 제동 장치.
제2항에 있어서,
상기 동력전달부재는 볼 스크류임을 특징으로 하는 제동 안전 기능이 강화된 전동부스터 방식 제동 장치.
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