KR20160080899A - 전동식 일체형 브레이크 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전동식 브레이크 장치에 관한 것으로, 기존의 ESC와 마스터 실린더와 부스터를 하나로 통합하여 유압 생성 장치 측의 전체 사이즈와 중량을 줄일 수 있고 차량 내의 장착성 및 레이아웃 설계를 용이하게 할 수 있는 전동식 일체형 브레이크 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전동식 브레이크 장치는, 페달의 답력을 전달받아 유압을 발생시키는 마스터 실린더; 상기 마스터 실린더와 결합되며 오일이 저장되는 리저버; 상기 페달의 변위에 따른 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터; 상기 리저버와 마스터 실린더 및 페달 시뮬레이터 사이로 이동되는 오일의 흐름을 개폐하는 솔레노이드밸브가 구비된 밸브 블록; 상기 리저버로부터 오일을 흡입하여 상기 마스터 실린더 및 페달 시뮬레이터로 토출하는 펌프를 구동하는 모터; 상기 모터와 솔레노이드밸브를 제어하는 전자제어유닛;을 포함하여 이루어지며, 이들 모두는 하나로 통합되어 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 전동식 브레이크 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 ESC와 마스터 실린더와 부스터를 하나로 통합하여 유압 생성 장치 측의 전체 사이즈와 중량을 줄일 수 있고 차량 내의 장착성 및 레이아웃 설계를 용이하게 할 수 있는 전동식 일체형 브레이크 장치에 관한 것이다.
최근 연비 향상 및 배기가스 저감을 위하여 하이브리드 자동차, 연료 전지 자동차, 전기 자동차 등의 개발이 활발히 진행되고 있다.
이러한 차량에는 필수적으로 제동장치 즉, 차량용 브레이크 장치가 설치되는데, 여기서 차량용 브레이크 장치는 달리고 있는 차량의 속도를 줄이거나 정지시키는 기능을 하는 장치를 말한다.
통상적인 차량용 브레이크 장치에는 엔진의 흡입압을 사용해서 제동력을 발생하는 진공 브레이크와, 유압을 사용해서 제동력을 발생하는 유압 브레이크가 있다.
진공 브레이크는 진공 부스터에서 차량 엔진의 흡입압과 대기압의 압력차를 이용하여 작은 힘으로 큰 제동력을 발휘할 수 있도록 하는 장치이다. 즉, 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때 페달에 가해진 힘보다 훨씬 큰 출력을 발생시키는 장치이다.
이러한 종래의 진공 브레이크는 진공 형성을 위해서 진공 부스터에 차량 엔진의 흡입압이 공급되어야 하고, 이에 따라 연비 효율이 저감되는 문제점이 있었다. 그리고 차량의 정차 시에도 진공 형성을 위해서 엔진을 상시구동해야 하는 문제점이 있었다.
또한, 연료 전지 자동차 및 전기 자동차의 경우 엔진이 없기 때문에 제동시 운전자의 페달 답력을 증폭시켜주는 기존의 진공 브레이크의 적용이 불가능하고, 하이브리드 자동차의 경우 연비 향상을 위하여 정차 시 공회전 정지 기능을 구현하여야 하므로 유압 브레이크의 도입이 필요하다.
즉, 상기한 바와 같이 모든 차량에서 연비 향상을 위해 회생 제동 구현이 필요한 바, 유압 브레이크의 도입시 그 기능의 구현이 용이하다.
한편, 유압 브레이크의 한 종류인 전자제어 유압 브레이크 시스템(Electro-hydraulic brake system)은 운전자가 페달을 밟으면 전자제어유닛이 이를 감지하고 유압을 마스터 실린더에 공급함으로써, 각 바퀴의 휠 실린더(미도시)에 제동유압을 전달하여 제동력을 발생하는 브레이크 시스템이다.
이러한 전자제어 유압 브레이크시스템의 제동장치는 제어가 용이하도록 구성되어 사용되고 있으나, 제동시 차량의 안전성 확보, 연비 효율의 향상, 적절한 페달감 등의 사용자가 필요로 하는 진보된 전자제어 유압 브레이크시스템이 요구되고 있다.
이에, 상기 필요에 의하여 그 구성이 단순하고, 차량 내의 장착성 및 레이아웃 설계에 우수함은 물론 다이나믹한 제동감을 발생시킬 수 있는 전동식 브레이크시스템을 개발하기 위한 연구가 진행되고 있는 실정이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 기존의 ESC 시스템과 마스터 실린더 및 부스터를 하나의 시스템 유닛으로 통합함으로써 하나의 시스템 유닛을 통해 ABS 및 CBS 기능의 수행이 가능하고 기존의 마스터 부스터 대비 사이즈 및 중량을 축소시켜 차량 내의 장착성 및 레이아웃 설계에 대한 용이성을 확보할 수 있는 전동식 일체형 브레이크 장치를 제공하는 데에 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전동식 브레이크 장치는, 페달의 답력을 전달받아 유압을 발생시키는 마스터 실린더; 상기 마스터 실린더와 결합되며 오일이 저장되는 리저버; 상기 페달의 변위에 따른 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터; 상기 리저버와 마스터 실린더 및 페달 시뮬레이터 사이로 이동되는 오일의 흐름을 개폐하는 솔레노이드밸브가 구비된 밸브 블록; 상기 리저버로부터 오일을 흡입하여 상기 마스터 실린더로 토출하는 펌프를 구동하는 모터; 상기 모터와 솔레노이드밸브를 제어하는 전자제어유닛;을 포함하여 이루어지며, 이들 모두는 하나로 통합되어 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명의 전동식 일체형 브레이크 장치에는 페달과 마스터 실린더를 연결하며 상기 페달의 답력을 마스터 실린더로 전달하는 인풋로드가 더 설치될 수 있다.
이때, 상기 마스터 실린더와 밸브 블록과 모터는 상부에서 하부로 순차적으로 배치되어 결합되고, 상기 페달 시뮬레이터와 전자제어유닛은 서로 마주보는 방향에 배치되어 마스터 실린더와 밸브 블록과 각각 결합되도록 형성할 수 있다.
상기한 구성을 갖는 본 발명에 따르면 기존의 ECU, 마스터 실린더, 밸브 블록, 페달 시뮬레이터, 펌프 등이 하나의 통합된 구조물 형태로 구성됨으로써, 기존의 마스터 부스터 대비 사이즈 및 중량을 크게 줄일 수 있기 때문에, 차량 내의 장착성을 향상시킬 수 있고, 차량 내의 레이아웃(lay out) 설계가 용이한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 전동식 일체형 브레이크 장치는 모터를 이용한 파워 온 디맨드(Power-on-Demand) 방식으로 설계되기 때문에 선형적이고 다이나믹한 제동감을 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 전동식 일체형 브레이크 장치는 기존의 통상적 브레이크 장치보다 응답성이 우수하고 노이즈 발생이 적어 운전자의 선택에 따른 가변 제동감을 구현할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전동식 일체형 브레이크 장치를 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 전동식 일체형 브레이크 장치의 정면도.
도 3은 도 1에 도시된 전동식 일체형 브레이크 장치의 좌측면도.
도 4는 도 1에 도시된 전동식 일체형 브레이크 장치의 우측면도.
도 2는 도 1에 도시된 전동식 일체형 브레이크 장치의 정면도.
도 3은 도 1에 도시된 전동식 일체형 브레이크 장치의 좌측면도.
도 4는 도 1에 도시된 전동식 일체형 브레이크 장치의 우측면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전동식 일체형 브레이크 장치를 도시한 사시도이다. 그리고, 도 2는 도 1의 정면도(A방향)이고, 도 3 및 도 4는 도 1의 좌측면도(B방향) 및 우측면도(C방향)이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전동식 브레이크 장치(100)는, 페달(미도시)의 답력을 전달받아 유압을 발생시키는 마스터 실린더(110)와, 마스터 실린더(110)와 결합되며 오일이 저장되는 리저버(Reservoir)(120)와, 페달과 마스터 실린더(110)를 연결하며 상기 페달의 답력을 마스터 실린더(110)로 전달하는 인풋로드(Input rod)(170)와, 페달의 변위에 따른 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터(Pedal Simulator)(130)와, 리저버(120)와 마스터 실린더(110) 및 페달 시뮬레이터(130) 사이로 이동되는 오일의 흐름을 개폐하는 솔레노이드밸브(미도시)가 구비된 밸브 블록(140)과, 리저버(120)로부터 오일을 흡입하여 상기 마스터 실린더(110) 및 페달 시뮬레이터(130)로 토출하는 펌프를 구동하는 모터(150)와, 상기 모터(150)와 솔레노이드밸브를 제어하는 전자제어유닛(160)을 포함하여 이루어지며, 이들 모두는 하나로 통합되어 일체로 형성된다.
마스터 실린더(110)는 두 개의 유압회로를 갖도록 내부에 2개의 피스톤이 구비되며, 브레이크 페달에 답력이 가해지면 상기 피스톤과 동축상에 배치된 인풋로드(170)를 통해 답력이 전달되어 압력에 의해 유압을 발생시키게 된다.
리저버(120)는 마스터 실린더(110)의 상부 측에 연결되며 상기 마스터 실린더(110) 내부로 공급하기 위한 오일이 저장된다.
인풋로드(170)는 브레이크 페달에 가해지는 답력에 의해 전진되도록 마스터 실린더(110)와 동축상에 배치되며, 상기 마스터 실린더(110) 내의 후방 측 피스톤과 일정한 유격을 갖도록 결합된다.
페달 시뮬레이터(130)는 내부에 반력 피스톤과 반력 스프링이 구비된 챔버를 갖추고 브레이크 페달에 답력 인가시 인풋로드(170)가 이동됨에 따라 발생된 압력이 반력 피스톤을 이동시키며 반력 스프링을 탄성 압축시키고, 브레이크 페달에 가해진 답력이 해제될 경우 반력 스프링에 의하여 압축된 탄성력에 의해 인풋로드(170)에 반력을 제공하여 운전자에게 적절한 페달감을 제공하게 된다.
이러한 페달 시뮬레이터(130)는 마스터 실린더(110)의 한쪽 측면에 배치되어 상기 마스터 실린더(110)와 일체가 되도록 연결된다.
밸브 블록(Valve block)(140)은 내부에 리저버(120), 마스터 실린더(110), 페달 시뮬레이터(130)과 각각 연결되는 유로를 갖추고 있으며 상기 내부 유로상에는 상기 리저버(120), 마스터 실린더(110) 및 페달 시뮬레이터(130)로 이동되는 오일의 흐름을 개폐하는 다수 개의 솔레노이드밸브가 구비된다.
즉, 밸브 블록(140)에는 ABS(Anti-lock Braking System) 작동에 필요한 솔레노이드 밸브가 장착되며 전자제어유닛(160)에서 입력되는 전기 신호에 의해 솔레노이드밸브가 작동하여 오일의 흐름을 단속한다.
이러한 밸브 블록(140)은 상부의 마스터 실린더(110)와 하부의 모터(150) 사이에 배치되어 일체로 연결된다. 이때, 상기 밸브 블록(140)은 차량의 각 휠과 연결되는 4개의 배관과 연결되어 브레이크 유압 라인을 형성할 수 있다.
모터(150)는 펌프(155)를 구동한다. 상기 펌프(155)는 어큐뮬레이터에 압력 형성을 위하여 리저버(120)로부터 오일을 흡입하여 어큐뮬레이터로 토출하고, 어큐뮬레이터에 저장된 고압의 오일은 마스터 실린더(110)로 토출된다.
이러한 모터(150)는 밸브 블록(140)의 하부에 배치되어 마스터 실린더(110)의 일측에 배치된 펌프(155)와 연결되는 한편 전자제어유닛(160)과 측면에서 연결된다.
이와 같이 상기 마스터 실린더(110)와 밸브 블록(140)과 모터(150)는 상부에서 하부 방향으로 순차적으로 배치되어 일체로 연결되는 한편, 상기 마스터 실린더(110)와 페달 시뮬레이터(130), 펌프(155)는 하나의 유닛(Unit)이 되도록 구성된다.
전자제어유닛(ECU; Electronic Control Unit)(160)은 어큐뮬레이터, 마스터 실린더(110), 페달 시뮬레이터(130) 내부의 압력을 각각 감지하는 압력센서들과 페달변위센서로부터 감지된 신호를 전달받아 모터(150)와 밸브 블록(140) 내부의 솔레노이드밸브들을 제어한다.
이러한 전자제어유닛(160)은 페달 시뮬레이터(130)가 설치된 마스터 실린더(110)의 다른 한쪽 방향, 즉 페달 시뮬레이터(130)와 서로 마주보는 방향에 배치되어 밸브 블록(140)의 일측 측면에 결합된다.
상기한 바와 같이 마스터 실린더(110), 페달 시뮬레이터(130), 모터(150), 펌프(155), 밸브 블록(140), 전자제어유닛(160)을 통합하여 하나의 구조물로 일체화하여 구성함에 따라 종래에 통상적으로(conventional) 사용되던 마스터 부스터 대비 부피(크기) 축소 및 중량 감소가 가능해지고, 하나의 전동식 브레이크 시스템으로 ABS(Anti-lock Braking System)와 CBS(Conventional Brake System) 기능 수행이 가능해질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 전동식 일체형 브레이크 장치는 기존의 ECU, 마스터 실린더, 페달 시뮬레이터, 밸브 블록, 모터, 펌프 하우징 등을 통합하여 하나의 구조물 형태로 구성함으로써, 기존의 마스터 부스터 대비 사이즈 및 중량을 크게 줄일 수 있고, 이로 인해 차량 내의 장착성을 높일 수 있으며 차량 내의 레이아웃 설계를 용이하게 할 수 있다. 아울러, 하나의 일체형 시스템으로써 ABS와 CBS 기능의 수행이 가능한 장점이 있다.
또한, 차량에서 각 휠과 연결되는 4개의 배관만을 가지고서 브레이크 유압 라인을 형성할 수 있으며, 모터를 이용한 파워 온 디맨드(Power-on-Demand) 방식으로 설계되기 때문에 선형적이고 다이나믹한 제동감을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 전동식 일체형 브레이크 장치는 기존의 통상적 브레이크 장치보다 응답성이 우수하고 노이즈 발생이 적어 운전자의 선택에 따른 가변 제동감을 구현할 수 있는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
100 : 일체형 브레이크 장치
110 : 마스터 실린더
120 : 리저버 130 : 페달 시뮬레이터
140 : 밸브 블록 150 : 모터
160 : 전자제어유닛 170 : 인풋로드
120 : 리저버 130 : 페달 시뮬레이터
140 : 밸브 블록 150 : 모터
160 : 전자제어유닛 170 : 인풋로드
Claims (3)
- 페달의 답력을 전달받아 유압을 발생시키는 마스터 실린더(110);
상기 마스터 실린더(110)와 결합되며 오일이 저장되는 리저버(120);
상기 페달의 변위에 따른 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터(130);
상기 리저버(120)와 상기 마스터 실린더(110) 및 페달 시뮬레이터(130) 사이로 이동되는 오일의 흐름을 개폐하는 솔레노이드밸브가 구비된 밸브 블록(140);
상기 리저버(120)로부터 오일을 흡입하여 상기 마스터 실린더(110)로 토출하는 펌프를 구동하기 위한 모터(150);
상기 모터(150)와 솔레노이드밸브를 제어하는 전자제어유닛(160);을 포함하며, 이들 모두는 하나로 통합되어 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 전동식 일체형 브레이크 장치
- 제1항에 있어서, 상기 페달과 마스터 실린더(110)를 연결하며 상기 페달의 답력을 마스터 실린더(110)로 전달하는 인풋로드(170)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 전동식 일체형 브레이크 장치
- 제1항에 있어서, 상기 마스터 실린더(110)와 밸브 블록(140)과 모터(150)는 상부에서 하부로 순차적으로 배치되어 결합되고, 상기 페달 시뮬레이터(130)와 전자제어유닛(160)은 서로 마주보는 방향에 배치되어 마스터 실린더(110)와 밸브 블록(140)과 각각 결합된 것을 특징으로 하는 전동식 일체형 브레이크 장치
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