KR102483573B1 - 브레이크 장치 - Google Patents

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Abstract

브레이크 장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 브레이크 장치는, 페달에 연동하여 이동되는 마스터피스톤과, 마스터피스톤이 이동 가능하게 삽입되며 유체가 수용되어 마스터피스톤의 이동 시 유압이 가변되는 마스터실린더바디를 포함하는 마스터실린더부와, 마스터실린더바디에 수용되며, 마스터피스톤의 이동에 따라 마스터피스톤과 간섭되어 마스터피스톤의 이동을 제한하는 답력발생부와, 유압을 발생시키는 제동액추에이터와, 제동액추에이터와 차륜에 장착되는 제동기를 연결하는 액추에이터연결부와, 마스터실린더부와 액추에이터연결부를 연결하는 마스터연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

브레이크 장치{BRAKE DEVICE FOR VEHICLE}
본 발명은 브레이크 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 제동력을 구현하는 유압식 브레이크 장치에 관한 것이다.
브레이크 장치는 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시키거나 주차상태를 유지하기 위해 사용되는 안전 장치로, 최근에는 전자기계식브레이크(EMB, Electromechanical Brake)가 개발되어 기존의 기계식 브레이크 방식을 대체하고 있다.
다만, 브래이크액을 사용하지 않는 전자기계식브레이크 장치는 기구적으로 비상 제동을 할 수 없고, 엄격한 신뢰성 검증 등이 필요하므로, 유압 제동 방식을 접목한 전동부스터(e-Booster)와 같은 유압식 Brake By Wire를 적용한다.
종래의 유압식 Brake By Wire 장치는 답력을 구현하기 위한 페달시뮬레이터와 마스터실린더가 별도로 구비되므로 장치의 부피가 크고, 부품의 개수가 과다하여 원가가 상승되며, 다수의 밸브가 적용되어 작동 소음이 증대되는 문제점이 있다. 또한, 장치의 구성 및 제어가 복잡하며, 밸브를 작동시키기 위한 전력이 소모되는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1622148호(2016.05.12 등록, 발명의 명칭: 전자식 브레이크 시스템)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 장치의 구성을 단순화하여, 부피 및 부품의 개수를 줄이고, 원가를 절감할 수 있는 브레이크 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 브레이크 장치는: 페달에 연동하여 이동되는 마스터피스톤과, 상기 마스터피스톤이 이동 가능하게 삽입되며 유체가 수용되어, 상기 마스터피스톤의 이동 시 유압이 가변되는 마스터실린더바디를 포함하는 마스터실린더부; 상기 마스터실린더바디에 수용되며, 상기 마스터피스톤의 이동에 따라 상기 마스터피스톤과 간섭되어 상기 마스터피스톤의 이동을 제한하는 답력발생부; 유압을 발생시키는 제동액추에이터; 상기 제동액추에이터와, 차륜에 장착되는 제동기를 연결하는 액추에이터연결부; 및 상기 마스터실린더부와 상기 액추에이터연결부를 연결하는 마스터연결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 마스터실린더부는, 상기 마스터실린더바디에 삽입되고, 상기 마스터피스톤을 탄성 지지하는 마스터탄성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 마스터피스톤은, 상기 페달에 연동하여 이동되는 페달연결부; 및 상기 페달연결부와 결합되며, 상기 마스터실린더바디에 이동 가능하게 삽입되고, 상기 마스터탄성부가 내측으로 끼워지는 마스터피스톤바디;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 답력발생부는, 상기 마스터실린더바디에 고정되는 답력발생고정부; 및 상기 답력발생고정부에서 돌출되며, 상기 마스터피스톤의 이동에 따라 상기 마스터피스톤과 간섭되어 탄성 변형되는 답력발생바디;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 답력발생부는, 링 형상으로 형성되어 상기 마스터피스톤이 출입 가능하게 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 답력발생바디는, 상기 마스터피스톤이 상기 마스터실린더바디에 진입하는 방향으로 진행하면서 상기 마스터실린더바디의 중심축을 향하도록 경사지게 형성되어, 상기 마스터피스톤의 이동에 따라 상기 마스터피스톤과 간섭되는 제1경사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 답력발생바디는, 상기 제1경사부와 연결되며, 상기 마스터실린더바디에 진입되는 방향으로 진행하면서, 상기 마스터실린더바디의 중심축으로부터 멀어지는 방향으로 경사지게 형성되는 제2경사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 답력발생고정부와 상기 답력발생바디는 일체로서 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 브레이크 장치는, 페달시뮬레이터인 답력발생부와 마스터실린더부를 일체화 하여 장치의 부피 및 부품의 개수를 줄이고, 중량을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 장치를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터실린더부와 답력발생부를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 'A'를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 'B'를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터피스톤이 제1경사부와 제2경사부의 경계에 도달한 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터피스톤이 답력발생부를 통과한 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 장치의 작동을 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 브레이크 장치의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 장치를 개략적으로 나타내는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터실린더부와 답력발생부를 나타내는 단면도이며, 도 3은 도 2의 'A'를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 브레이크 장치(1)는 마스터실린더부(100), 답력발생부(200), 제동액추에이터(300), 액추에이터연결부(400) 및 마스터연결부(500)를 포함한다.
마스터실린더부(100)는 페달(10)에 연동하여 이동함으로써, 즉 탑승자가 페달(10)을 가압하면 마스터실린더부(100)에 수용된 유체에 작용하는 압력이 상승되는 방식으로, 유압을 발생시킨다. 본 실시예에서 마스터실린더부(100)는 마스터피스톤(110) 및 마스터실린더바디(130)를 포함한다.
마스터피스톤(110)은 페달(10)에 연결되며, 탑승자가 페달(10)을 가압하여 이동시키면, 마스터실린더바디(130)에 삽입된 상태에서 이동된다. 본 실시예에서 마스터피스톤(110)은 페달연결부(111) 및 마스터피스톤바디(115)를 포함한다.
페달연결부(111)는 페달(10)이 회전 가능하게 연결되어 페달(10)에 연동하여 이동된다. 본 실시예에서 페달연결부(111)는 클레비스(112) 및 오퍼레이팅로드(113)를 포함한다.
클레비스(112)는 페달(10)의 페달지지부(11) 등이 핀 결합 등의 방식으로 회전 가능하게 결합되어, 탑승자가 페달(10)을 가압하는 힘을 오퍼레이팅로드(113)에 전달한다.
오퍼레이팅로드(113)는 클레비스(112)와 마스터피스톤바디(115)를 연결함으로써, 페달(10)의 이동에 연동하여 마스터피스톤바디(115)가 이동될 수 있도록 한다. 본 실시예에서 오퍼레이팅로드(113)는 클레비스(112) 및 마스터피스톤바디(115)와 끼움 결합, 볼팅 결합 등의 방식으로 결합되며 대략 봉 형상으로 형성되어 마스터피스톤바디(115)와 함께 왕복 이동된다.
마스터피스톤바디(115)는 페달연결부(111), 구체적으로 오퍼레이팅로드(113)와 끼움 결합 등의 방식으로 연결되며, 마스터실린더바디(130)에 왕복 이동 가능하게 삽입되고, 마스터탄성부(150)가 내측으로 삽입된다.
마스터실린더바디(130)는 차체에 결합되고 내부에 유체가 수용되며, 마스터피스톤(110)이 이동 가능하게 삽입되어, 마스터피스톤(110)의 이동에 따라 내부에 수용된 유체의 압력이 가변된다.
본 실시예에서 마스터실린더바디(130)는 일단부(도 2 기준 우측 단부)가 개구되고 내측에 실린더공간부(131)가 형성되어 마스터피스톤(110)이 이동 가능하게 삽입되며, 유체가 수용되는 리저버(170)로부터 유체를 공급받는다.
마스터실린더바디(130)에 수용된 유체는 마스터피스톤(110)에 의하여 가압되는 정도에 따라 유압이 변동되며, 변동된 압력은 마스터연결부(500) 및 액추에이터연결부(400)를 거쳐 제동기(600)에 전달된다.
본 실시예에서 마스터실린더부(100)는 마스터탄성부(150)를 더 포함한다. 마스터탄성부(150)는 마스터실린더바디(130)에 삽입되어 일단부(도 2 기준 좌측 단부)는 마스터실린더바디(130)에 접하고, 타단부(도 2 기준 우측 단부)는 마스터피스톤(110)에 접하여, 마스터피스톤(110)을 탄성 지지한다.
본 실시예에서 마스터탄성부(150)는 코일 스프링으로 예시되어 마스터피스톤(110)을 탄성 지지하지만, 마스터피스톤(110)을 탄성 지지하는 기술 사상 안에서 판 스프링 등의 다른 실시예도 적용 가능함은 물론이다.
답력발생부(200)는 마스터실린더바디(130)에 수용되며, 마스터피스톤(110)의 이동에 따라 마스터피스톤(110)과 간섭되는 방식으로 마스터피스톤(110)의 이동을 제한함으로써, 답력을 발생시킨다. 본 실시예에서 답력발생부(200)는 답력발생고정부(210) 및 답력발생바디(230)를 포함한다.
답력발생고정부(210)는 마스터실린더바디(130)에 고정된다. 본 실시예에서 답력발생고정부(210)는 마스터피스톤(110)의 진입 방향을 따라 통공이 형성되는 링 형상으로 형성되며 마스터실린더바디(130)의 내주면에 오목하게 형성되는 답력발생부고정부(133)에 끼워져, 마스터피스톤(110)의 길이 방향으로의 이동이 제한된다.
도 4는 도 3의 'B'를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터피스톤이 제1경사부와 제2경사부의 경계에 도달한 상태를 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터피스톤이 답력발생부를 통과한 상태를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 6을 참조하면, 답력발생바디(230)는 답력발생고정부(210)의 내주면에서 마스터실린더바디(130)의 중심축(C) 방향으로 돌출되며, 마스터피스톤(110)의 이동에 따라 마스터피스톤(110)에 간섭되는 방식으로 답력을 형성한다. 본 실시예에서 답력발생바디(230)는 제1경사부(231)를 포함한다.
제1경사부(231)는 마스터실린더바디(130)에 진입되는 방향(도 2 기준 좌측 방향)으로 진행하면서 마스터실린더바디(130)의 중심축(C)을 향하여 경사지게 형성되어, 마스터피스톤(110)이 제1경사부(231)에 접한 상태에서 이동될수록 마스터피스톤(110)의 이동을 방해하는 힘을 더욱 증대시키는 방식으로 답력을 발생시킨다.
본 실시예에서 답력발생부(200)는 제2경사부(233)를 더 포함한다. 제2경사부(233)는 제1경사부(231)와 연결되며 마스터피스톤(110)이 마스터실린더바디(130)에 진입되는 방향(도 2 기준 좌측 방향)으로 진행하면서 마스터실린더바디(130)의 중심축(C)으로부터 멀어지는 방향으로 경사지게 형성된다.
이로써, 제2경사부(233)는 마스터피스톤(110)이 제1경사부(231) 구간을 지나면 마스터피스톤(110)에 작용하는 답력을 해제하여 비상 시 마스터피스톤(110)의 이동에 따라 마스터실린더바디(130)의 유압이 신속하게 증대될 수 있도록 한다.
제1경사부(231) 및 제2경사부(233)의 형상, 기울어진 정도 등은 답력 등을 조절하기 위하여 변경될 수 있다.
본 실시예에서 답력발생부(200), 구체적으로 답력발생바디(230)는 링 형상으로 형성되고 마스터피스톤(110)이 내주면에 접하면서 출입될 수 있도록 구비된다.
본 실시예에서 답력발생부(200), 특히 답력발생바디(230)는 고무 등을 포함하여 이루어지는 것으로 예시되어 마스터피스톤(110)에 의하여 간섭되면 탄성 변형되면서 발생되는 반력으로 답력을 구현한다.
본 실시예에서 답력발생부(200) 및 답력발생바디(230)는 일체로서 사출 성형되어 부품 및 공정 수를 줄이고, 내구성을 향상시킬 수 있다.
제동액추에이터(300)는 유체를 가압하는 방식 등으로 유압을 증대시키고, 액추에이터연결부(400)를 매개로 차륜(30)에 결합된 제동기(600)를 작동시켜 제동기(600)가 차륜(30)의 회전을 제한하는 제동력을 발생시킬 수 있도록 한다.
본 실시예에서 제동액추에이터(300)는 EHB(Elector-Hydraulic Brake) 또는 e-Booster 등과 같은 유압식 장치로 예시되며, 유압을 증대시켜 제동기(600)가 제동력을 발생시킬 수 있도록 한다.
액추에이터연결부(400)는 제동액추에이터(300)와 제동기(600)를 유체적으로 연결하여 제동액추에이터(300)에서 제공되는 유압이 제동기(600)에 전달되도록 한다.
액추에이터연결부(400)는 제동액추에이터(300)와 제동기(600)를 유체적으로 연결하는 액추에이터연결유로(410)와, 액추에이터연결유로(410)에 장착되어 액추에이터연결유로(410)를 통한 유압의 전달을 단속하는 액추에이터밸브(430)를 포함한다.
액추에이터밸브(430)는 솔레노이드밸브로 예시되며, 노멀클로즈드 타입으로 작동하여, 전기신호가 입력되지 않은 상태에서는 액추에이터연결부(400)를 통한 유압의 전달을 차단한다.
마스터연결부(500)는 마스터실린더부(100)와 액추에이터연결부(400)를 연결하고, 마스터실린더부(100)의 유압이 액추에이터연결부(400)를 거쳐 제동기(600)에 전달되는 것을 단속한다.
본 실시예에서 마스터연결부(500)는, 마스터실린더부(100)와 액추에이터연결부(400)를 유체적으로 연결하는 마스터연결유로(510)와, 마스터연결유로(510)에 장착되어 마스터연결유로(510)를 통한 유압의 전달을 단속하는 마스터연결밸브(530)를 포함한다.
마스터연결밸브(530)는 솔레노이드밸브로 예시되며, 노멀오픈 타입으로 작동하여 전기신호가 입력되지 않은 상태에서는 마스터연결유로(510)를 통한 유압의 전달을 허용한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 장치의 작동을 나타내는 개념도이다. 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 장치(1)의 작동원리 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
탑승자가 페달(10)을 가압하면, 페달측정 센서(미도시)에서 페달(10)의 이동 정도를 측정하고, 제동액추에이터(300), 액추에이터밸브(430) 및 마스터연결밸브(530)에 전기신호를 전달한다.
정상제동 상태(normal mode)에서는 전기신호를 수신한 마스터연결밸브(530)가 마스터연결유로(510)를 차단하고, 액추에이터밸브(430)가 마스터연결유로(510)를 개방한다(도 7 (a) 참조).
탑승자가 페달(10)을 가압하면, 페달(10)의 이동에 연동하여 마스터피스톤(110)이 마스터탄성부(150)를 가압하면서 이동되고, 답력발생부(200), 구체적으로 제1경사부(231)에 접하면서 간섭되어 답력이 발생된다.
다만, 마스터연결유로(510)는 마스터연결밸브(530)에 의하여 차단되므로 마스터실린더부(100) 내부의 유압이 제동기(600) 측으로 전달되지는 않는다.
제동액추에이터(300)에는 전기신호가 입력되면 유압을 증폭하고, 제동액추에이터(300)에 의하여 증폭된 유압은 액추에이터밸브(430)에 의하여 개발된 마스터연결유로(510)를 거쳐 제동기(600)에 전달되어 제동기(600)를 작동시켜 제동력을 발생시키게 된다.
제동액추에이터(300) 등이 작동되지 않는 비정상 상태(fail mode)에서는 노멀오픈 타입인 마스터연결유로(510)는 마스터연결유로(510)를 개방하고 노멀클로즈드 타입인 액추에이터밸브(430)는 마스터연결유로(510)를 차단한 상태로 유지된다(도 7 (b) 참조)..
이러한 비정상 상태에서는 탑승자가 페달(10)을 가압하여 증폭되는 마스터실린더부(100) 내부의 유압이 마스터연결유로(510) 및 액추에이터연결유로(410)를 거쳐 제동기(600)에 전달되어 제동력을 발생시킨다.
특히, 본 실시예에서 브레이크 장치(1)는 마스터피스톤(110)이 제1경사부(231)를 거치는 경우 마스터피스톤(110)의 이동을 제한하는 답력을 해제하여, 마스터피스톤(110)의 이동에 의하여 증가되는 유압이 제동기(600)에 전달되도록 함으로써, 비상 시 제동력 반응속도를 증대시킬 수 있다.
이로써, 본 실시예에 따른 브레이크 장치(1)는, 페달시뮬레이터인 답력발생부(200)와 마스터실린더부(100)를 일체화 하여 장치의 부피 및 밸브 등의 부품의 개수를 줄이고, 중량을 절감할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 브레이크 장치 10: 페달
11: 페달지지부 30: 차륜
100: 마스터실린더부 110: 마스터피스톤
111: 페달연결부 112: 클레비스
113: 오퍼레이팅로드 115: 마스터피스톤바디
130: 마스터실린더바디 131: 실린더공간부
133: 답력발생부고정부 C: 중심축
150: 마스터탄성부 170: 리저버
200: 답력발생부 210: 답력발생고정부
230: 답력발생바디 231: 제1경사부
233: 제2경사부 300: 제동액추에이터
400: 액추에이터연결부 410: 액추에이터연결유로
430: 액추에이터밸브 500: 마스터연결부
510: 마스터연결유로 530: 마스터연결밸브
600: 제동기

Claims (8)

  1. 페달에 연동하여 이동되는 마스터피스톤과, 상기 마스터피스톤이 이동 가능하게 삽입되며 유체가 수용되어 상기 마스터피스톤의 이동 시 유압이 가변되는 마스터실린더바디를 포함하는 마스터실린더부;
    상기 마스터실린더바디에 수용되며, 상기 마스터피스톤의 이동에 따라 상기 마스터피스톤과 간섭되어 상기 마스터피스톤의 이동을 제한하는 답력발생부;
    유압을 발생시키는 제동액추에이터와, 차륜에 장착되는 제동기를 연결하는 액추에이터연결부; 및
    상기 마스터실린더부와 상기 액추에이터연결부를 연결하는 마스터연결부;를 포함하고,
    상기 답력발생부는,
    상기 마스터피스톤이 상기 마스터실린더바디에 진입하는 방향으로 진행하면서 상기 마스터실린더바디의 중심축을 향하도록 경사지게 형성되고, 상기 마스터피스톤과 간섭되어 탄성 변형되는 것에 의해 답력을 발생시키며, 상기 마스터피스톤이 접한 상태에서 더 진행할수록 상기 마스터피스톤의 진행을 방해하는 답력이 더 증대되는 설정 구간을 형성하는 제1경사부; 및
    상기 제1경사부와 연결되며, 상기 마스터실린더바디에 진입되는 방향으로 진행하면서 상기 마스터실린더바디의 중심축으로부터 멀어지는 방향으로 경사지게 형성되고, 상기 마스터피스톤이 상기 설정 구간을 지나면 상기 마스터피스톤의 진행을 방해하는 답력을 해제하는 제2경사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 마스터실린더부는,
    상기 마스터실린더바디에 삽입되고, 상기 마스터피스톤을 탄성 지지하는 마스터탄성부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 마스터피스톤은,
    상기 페달에 연동하여 이동되는 페달연결부; 및
    상기 페달연결부와 결합되며, 상기 마스터실린더바디에 이동 가능하게 삽입되고, 상기 마스터탄성부가 내측으로 끼워지는 마스터피스톤바디;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 답력발생부는,
    상기 마스터실린더바디에 고정되는 답력발생고정부; 및
    상기 답력발생고정부에서 돌출되며, 상기 마스터피스톤의 이동에 따라 상기 마스터피스톤과 간섭되어 탄성 변형되고, 상기 제1경사부와 상기 제2경사부가 형성되는 답력발생바디;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 답력발생부는,
    링 형상으로 형성되어 상기 마스터피스톤이 출입 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 4항에 있어서, 상기 답력발생고정부와 상기 답력발생바디는 일체로서 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
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