차량용 브레이크장치(BRAKE DEVICE FOR A VEHICLE, PARTICULARLY RELATED TO REDUCING A VEHICLE SPEED OR STOPPING A VEHICLE THROUGH A SR MOTOR, A SUCTION PUMP AND AN ELECTRIC CONTROL UNIT WITHOUT USING A VACUUM BOOSTER)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51) Int. Cl.
6
B60T 13/02
(11) 공개번호 특1999-0041222
(43) 공개일자 1999년06월15일
(21) 출원번호 10-1997-0061784
(22) 출원일자 1997년11월21일
(71) 출원인 만도기계 주식회사 오상수
경기도 군포시 당동 730번지
(72) 발명자 박성준
경기도 안산시 고잔동 주공아파트 903-808
(74) 대리인 서상욱, 서봉석
심사청구 : 있음
(54) 차량용 브레이크장치
요약
본 발명은 차량용 브레이크장치에 관한 것으로, 그 목적은 브레이크패달의 작동시 SR모터와 흡입펌프를
구동시킴으로써 오일저장탱크에 저장된 오일을 강제펌핑하여 제동유압을 형성하는 것이다.
본 발명에 따른 차량용 브레이크장치는 브레이크패달(1)의 작동을 감지하는 패달센서(2),
오일저장탱크(4)와 브레이크(20,21,22,23)를 연결하는 유압라인에 설치된 SR모터(6)와 흡입펌프(7) 등으
로 구성되어 있어서, 브레이크패달(1)을 밟게 되면 SR모터(6)와 흡입펌프(7)가 구동되고
오일저장탱크(4) 내의 오일은 흡입펌프(7)의 펌핑력에 의해 각 바퀴의 브레이크(20,21,22,23)에 유압으
로 전달되어 제동력이 발생된다. 또한 제동유압이 복귀되는 유압라인에는 유량조절밸브(14)가 설치되어
있어서, 유량이 일정한 속도 이상으로 흐르는 것이 방지되어 소음발생이 억제된다.
따라서 차량용 브레이크장치는 기압차에 의해 배력을 형성하는 배력장치 등이 필요하지 않아 전체적인
가격이 절감됨은 물론이고, 차량의 제동이 전기적으로 작동되는 SR모터(6)와 흡입펌프(7)의 구동에 의해
이루어짐으로써 운전자의 의지에 따른 정밀한 제동제어를 할 수 있는 이점이 있다.
대표도
도1
명세서
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에 따른 차량용 브레이크장치를 개략적으로 보인 계통도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 브레이크장치의 전기제어부의 전기적인 구성만을 도시한 제어블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 브레이크장치의 제동과정을 보인 계통도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 브레이크장치의 제동해제시의 과정을 보인 계통도이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 브레이크장치의 비상 제동작용을 보인 계통도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1..브레이크패달 2..패달센서 3..긴급용 마스터실린더
5..패달재현기 6..SR모터 7.흡입펌프
11..압력감지센서 12..NC 솔레노이드밸브 13..NC 릴리프 솔레노이드밸브
14..유량조절밸브 20,21,22,23.브레이크 30..전기제어부
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 차량용 브레이크장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배력장치를 사용하지 않고 SR모터와 흡
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입펌프, 이를 제어하는 전기제어부 등을 통해 차량의 감속이나 정지를 발생시키는 브레이크장치에 관한
것이다.
일반적으로 차량에 장착되는 브레이크장치는 주행중의 자동차를 감속하거나 정지, 또는 정지 상태를 유
지하기 위한 것으로, 주행중의 운동에너지를 기계적인 마찰장치에 의해서 열에너지로 바꾸어 그의 마찰
열을 대기 중에 방출하여 제동을 한다. 이러한 브레이크장치는 기압차를 이용하여 배력을 형성하고, 증
폭된 힘을 이용하여 제동작용을 하도록 각 바퀴에 브레이크가 마련되어 있는데, 이의 구성은 다음과 같
다.
종래 자동차의 브레이크장치는 전륜과 후륜에 각각 유압에 의해 제동력을 발생하는 드럼식 또는 캘리퍼
유압 브레이크가 설치되며, 브레이크에 유압을 형성하여 전달하는 마스터실린더와 배력장치로 크게 이루
어져 있다.
배력장치는 진공과 대기와의 압력차이를 이용하여 작은 힘으로 큰 제동력을 발생시키는 장치로서, 운전
석에 마련된 브레이크패달과 연계되어 이에 의해 작동된다. 그리고 마스터실린더는 배력장치로부터 증
폭된 힘을 전달받아 유압을 형성하는 것으로, 브레이크와는 유압라인을 통해 연결되어 있다.
이와 같이 구성된 종래 자동차의 브레이크장치는 주행 중에 운전자가 브레이크패달을 밟게 되면 배력장
치에서 기압차에 의해 배력이 발생되고, 계속하여 마스터실린더에서는 증폭된 힘을 전달받아 유압을 형
성한다. 이러한 유압은 유압라인을 통해 전륜과 후륜에 마련된 각각의 브레이크에 전달되어 제동을 하
게 된다.
그러나 이러한 종래 차량용 브레이크장치는 기압차를 이용하여 배력을 형성, 유압으로 변환하는 배력장
치와 마스터실린더 등 다수의 부품이 소요되어 제조원가가 상승하고, 부품수가 많은 관계로 고장수리도
용이하지 못하다.
또한 운전자가 제동을 정상적이 아닌 상태보다 매우 큰 힘으로 브레이크패달을 밟는 경우에도 배력장치
에서는 이를 전부 증폭시키기 때문에 제동에 소요되는 압력보다 파손을 방지하기 위하여 필요이상의 강
성이 요구되며, 차량의 엔진룸 내에 소정의 크기를 갖는 배력장치의 설치가 용이하지 못한 문제점이 있
다.
발명이 이루고자하는 기술적 과제
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 주 목적은 브레이크패달의 작동을 감지하
는 패달센서, 오일저장탱크와 브레이크를 연결하는 유압라인에 SR모터와 흡입펌프 등을 구성함으로써,
브레이크패달을 밟게 되면 SR모터와 흡입펌프의 구동에 의해 오일저장탱크 내의 오일이 각 바퀴의 브레
이크에 유압으로 전달되어 제동력을 발생하는 차량용 브레이크장치를 제공하는 것이다.
그리고 본 발명의 부 목적은 제동유압이 복귀되는 유압라인에 유량이 일정한 속도 이상으로 흐르는 것을
방지하는 유량조절밸브를 설치함으로써, 급속한 유량 이동에 의한 소음발생을 방지하는 차량용 브레이크
장치를 제공하는 것이다.
발명의 구성 및 작용
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 브레이크패달의 작동을 감지하는 패달센서, 내부에 오일이 저
장되어 있는 오일저장탱크, 오일저장탱크와 연계되어 있으며 브레이크패달의 작동에 따라 유압을 형성
하는 긴급용 마스터실린더, 차량의 각 바퀴에 마련되어 유압에 의해 제동력을 발휘하는 브레이크, 오
일저장탱크 내의 오일을 강제로 흡입펌핑하여 브레이크에 유압으로 전달하는 SR모터와 흡입펌프, 패달
센서가 전기적으로 접속되며 패달센서로부터 브레이크패달의 작동신호가 입력되면 SR모터와 흡입펌프를
구동시켜 브레이크에 유압을 전달하는 전기제어부, 제동작용 해제시 브레이크측에서 토출되는 유압이
오일저장탱크로 안내되는 유압라인에 설치되어 전기제어부에 의해 개방 작동되는 노말클로즈형 릴리프
솔레노이드밸브, 노말클로즈형 릴리프 솔레노이드밸브의 출구측에 마련되며 유량이 일정한 속도 이상으
로 흐르는 것을 방지하여 소음발생을 억제하는 유량조절밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1과 2는 본
발명에 따른 차량용 브레이크장치의 개략적인 계통도와 전기제어부의 개략적인 제어블럭도이며, 도 3과
4, 5는 본 발명에 따른 차량용 브레이크장치의 작동상태을 보인 것이다.
본 발명에 따른 차량용 브레이크장치는 이들에 도시한 바와 같이, 각각의 바퀴에 설치된
브레이크(20,21,22,23)와 운전석 일측에 마련되어 운전자의 발에 의해 연동하는 브레이크패달(1)이 구성
되며, 오일이 저장되는 오일저장탱크(4), 오일저장탱크(4)와 연계되어 있어서 비상사태의 제동작용시 오
일저장탱크(4)의 오일을 유압으로 변환하고 이를 후술하는 노말클로즈형 솔레노이드밸브(12)를 통하여
각 바퀴에 마련된 브레이크(20,21,22,23)로 전달하는 긴급용 마스터실린더(3)가 마련된다. 이 때, 긴급
용 마스터실린더(3)와 노말클로즈형 솔레노이드밸브(12) 사이의 유압라인에는 패달재현기(5)가 설치되어
운전자는 브레이크(20,21,22,23)가 작동하는 것을 느낄 수 있게 된다.
브레이크패달(1)에는 이의 작동을 감지하고 후술하는 전기제어부(30)에 전기적 신호로 전달하는 패달센
서(2)가 마련되어 운전자가 원하는 제동압력과 상승속도를 판단하게 되며, 패달센서(2)에서 브레이크패
달(1)의 작동신호가 입력되면 전기제어부(30)에 의해 작동되는 SR모터(6,Switch Reluctance Motor)와 흡
입펌프(7)가 오일저장탱크(4)와 브레이크(20,21,22,23)를 연결하는 유압라인에 설치되어 있다. 미설명
부호 9는 축압기와 댐핑쳄버이고 10은 오리피스이며, 8은 흡입펌프(7)의 입구측과 출구측에 마련되어 역
류를 방지하는 체크밸브이다. 따라서 패달센서(2)로부터 전기제어부(30)에 브레이크패달(1)이 작동된
신호가 입력되면 SR모터(6)와 흡입펌프(7)가 작동되며 이의 흡입력에 의해 오일저장탱크(4)의 오일이 유
압라인과 흡입펌프(7)로 유입 강제 배출되고, 축압기와 댐핑쳄버(9) 및 오리피스(10)를 지나면서 압력이
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선형적으로 바뀌면서 브레이크(20,21,22,23)에 전달된다.
그리고 제동압력 해제시 오일을 다시 오일저장탱크(4)로 유입되도록 안내하는 유압라인에는 평상시 폐쇄
된 노말클로즈형 릴리프 솔레노이드밸브(13)가 마련되어 있고, 노말클로즈형 릴리프 솔레노이드밸브(13)
의 출구측에 유량이 일정속도 이상으로 흐르는 것을 방지하는 유량조절밸브(14,Flow Constant Valve)가
설치되어 있다. 따라서 제동작용의 해제시에 전기제어부(30)에 의해 노말 클로즈형 릴리프 솔레노이드
밸브(13)가 개방됨으로써, 이를 통해 오일이 오일저장탱크(4)로 안내된다. 이 때, 유량조절밸브(14)에
의해 오일이 급속한 속도로 복귀되는 것이 방지되어 소음발생이 억제되는데, 이것은 작동설명에서 상세
히 설명한다.
한편, 흡입펌프(7)의 펌핑력에 의해 브레이크(20,21,22,23)로 유압이 전달되는 유압라인에는 제동유압을
감지하고 이를 전기제어부(30)로 전달하는 압력감지센서(11)가 설치되어 있어서, 운전자가 원하는 압력
및 압력상승속도와 SR모터(6)와 흡입펌프(7)에 의한 압력 및 압력상승속도와의 차이를 감지하여
SR모터(6)와 흡입펌프(7)의 추가 작동여부와 노말클로즈형 릴리프 솔레노이드밸브(13)의 개방작동을 판
단하게 되는데 이러한 전기제어부(30)의 구성을 도 2를 참조하여 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전기제어부(30)의 입력측에는 패달센서(2)와 압력감지센서(11) 등이 전기적으로 접속되어 있으며,
이의 출력측에는 패달센서(2)와 압력감지센서(11)로부터 입력되는 신호에 의거하여 작동되는 SR모터(6)
와 흡입펌프(7), 노말클로즈형 솔레노이드밸브(12)와 노말클로즈형 릴리프 솔레노이드밸브(13)가 접속되
어 있다.
따라서 패달센서(2)로부터 브레이크패달(1)이 작동된 신호가 입력되면 전기제어부(30)에서는 SR모터(6)
와 흡입펌프(7)를 구동시키며, 또한 압력감지센서(11)로부터 입력되는 제동압력을 판단하여 앞에서 설명
한 바와 같이 SR모터(6)와 흡입펌프(7)의 추가작동여부를 판단한다. 이 때, 제동압력이 과동하게 증가
되는 경우에는 노말클로즈형 릴리프 솔레노이드밸브(13)를 개방하도록 작동하여 압력을 감소시키게 된
다.
다음에는 이와 같이 구성된 차량용 브레이크의 제동작용을 도 3을 참조하여 설명한다.
먼저, 자동차의 주행중이거나 정지상태에서 운전자가 차량을 감속하거나 정지상태의 유지를 원하는 경우
에는 브레이크패달(1)을 밟게 되는데, 패달센서(2)에서는 운전자가 원하는 제동압력과 상승속도를 감지
하고 이를 전기제어부(30)에 전기적 신호로 전달하며, 전기제어부(30)에서는 패달센서(2)의 신호를 근거
로 하여 SR모터(6)와 흡입펌프(7)를 작동시킨다. 흡입펌프(7)의 작동에 따라 오일저장탱크(4) 내의 오
일은 플러스형태의 고압 에너지를 받게 되고, 축압기와 댐핑쳄버(9), 오리피스(10)에 의해 압력이 선형
적으로 바뀌면서 각 바퀴의 브레이크(20,21,22,23)에 유압으로 전달, 제동작용을 일으키게 된다.
이 때, 압력감지센서(11)로부터 입력되는 신호에서 운전자가 원하는 압력 및 압력상승속도와
흡입펌프(7)에 의해 실제로 발생되는 압력 및 압력상승속도의 차이가 발생되면, 전기제어부(30)에서는
이 차이를 측정하여 SR모터(6)와 흡입펌프(7)의 추가작동 또는 정지를 명령한다. 즉, 실제로 발생된 압
력 및 압력상승속도가 작게 발생되면 SR모터(6)와 흡입펌프(7)를 추가적으로 작동시키며, 그 반대인 경
우에는 SR모터(6)와 흡입펌프(7)의 작동을 중지함으로써, 운전자가 원하는 압력 및 상승속도를 만족시킨
다.
한편, 압력이 과도하게 증가하여 운전자가 원하는 압력보다 크게 상승하게 되면, 전기제어부(30)에서는
노말클로즈형 릴리프 솔레노이드밸브(13)를 개방하도록 작동시켜 압력을 감소시킨다. 또한, 순간적으로
과도한 압력이 발생되어도 역시 노말클로즈형 릴리프 솔레노이드밸브(13)가 개방 작동되어 오일이 오일
저장탱크(4) 내로 이동함으로써, 브레이크 시스템의 손상이 방지된다.
이 때, 노말클로즈형 릴리프 솔레노이드밸브(13)를 통해 급속한 속도로 복귀되는 유량에 의해 소음이 발
생될 소지가 있는데, 이것은 노말클로즈형 릴리프 솔레노이드밸브(13)의 출구측에 마련된
유량조절밸브(14)에 의해 방지된다. 복귀되는 오일은 유량조절밸브(14)를 지나면서 급격한 유량의 흐름
이 방지, 즉 일정한 속도 이상으로 흐르는 것이 방지되어 유속에 의한 소음발생이 억제된다.
다음에는 본 발명에 따른 차량용 브레이크장치의 제동력 해제시의 작동을 도 4를 참조하여 설명한다.
운전자가 제동중에 제동력을 감소시키려고 하거나 제동작용을 원하지 않을 경우에는 브레이크패달(1)을
누르는 힘을 감소시키거나 제거한다. 이에 따라 브레이크패달(1)은 본래의 위치로 복원되려고 하고, 패
달재현기(5) 내부의 오일은 긴급용 마스터실린더(3)를 거쳐 오일저장탱크(4) 내로 이동하기 시작한다.
이와 동시에 패달센서(2)에서는 브레이크패달(1)의 위치 및 속도를 감지 전기제어부(30)로 전달하며, 전
기제어부(30)에서는 입력된 신호를 근거로 하여 운전자가 원하는 제동압력, 제동압력 감소속도, 제동압
력 완전해제 등을 판단한다. 그리고 전기제어부(30)는 운전자의 제동력 감소와 이의 감소속도, 완전해
지의지를 노말클로즈형 릴리프 솔레노이드밸브(13)를 통해 수행한다. 이 때, 압력조절 상태를 압력감지
센서(11)를 통해 검출하여 정확한 제동작용을 조절할 수 있다. 즉, 압력감소가 운전자의 의지보다 크면
노말클로즈형 릴리프 솔레노이드밸브(13)를 폐쇄하도록 작동시키고 SR모터(6)와 흡입펌프(7)를 재구동하
여 다시 원하는 제동압력으로 올린다.
한편, 노말클로즈형 릴리프 솔레노이드밸브(13)가 개방되어 이를 통해 복귀되는 오일의 흐름은 앞에서
설명한 바와 같이 유량조절밸브(14)를 지나면서 일정한 속도로 유지되기 때문에, 급격한 유량의 흐름에
따른 소음발생이 억제된다.
다음에는 브레이크장치의 고장 작동시의 제동작용을 도 5를 참조하여 설명한다. 차량이 제동과 운행,
정지시에 전기제어부(30) 또는 유압 시스템에 고장이 발생되면, 전기제어부(30)는 작동이 중지된다. 또
한 전기제어부(30)가 정상적으로 작동할 때는 폐쇄되어 있던 노말클로즈형 솔레노이드밸브(12)가 개방되
게 작동을 한다. 이 상태에서 운전자가 제동을 하기 위해 브레이크패달(1)을 밟으면 긴급용 마스터실린
더(3)에서는 오일에 압력을 발생시켜고, 여기에서 발생된 유압은 개방된 노말클로즈형
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솔레노이드밸브(12)를 통해 각 바퀴의 브레이크(20,21,22,23)로 전달되어 제동작용을 수행한다. 그리고
제동작용을 해제하고자 브레이크패달(1)에서 발을 떼면 오일은 제동작용의 역순으로 노말클로즈형 솔레
노이드밸브(12)를 통해 복귀된다.
이러한 본 발명에 따른 브레이크장치가 장착된 차량에서는 브레이크패달(1)이 끝까지 전진하여도 제동작
용이 이루어지지 않는 스폰지현상과 베이퍼록 현상이 발생되지 않는다. 또한 기압차에 의해 배력을 형
성하는 배력장치 등이 요구되지 않으며, 차량의 제동이 전기적으로 작동되는 SR모터(6)와 흡입펌프(7)에
의해 수행되기 때문에 운전자의 의도에 따른 정밀한 제동제어가 가능하다.
발명의 효과
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 브레이크장치는 브레이크패달의 작동을 감지
하는 패달센서, 오일저장탱크와 브레이크를 연결하는 유압라인에 설치된 SR모터와 흡입펌프 등으로 구성
되어 있어서, 브레이크패달을 밟게 되면 SR모터와 흡입펌프가 구동되고 오일저장탱크 내의 오일은 흡입
펌프의 펌핑력에 의해 각 바퀴의 브레이크에 유압으로 전달되어 제동력이 발생된다. 또한 제동유압이
복귀되는 유압라인에는 유량조절밸브가 설치되어 있어서, 유량이 일정한 속도 이상으로 흐르는 것이 방
지되어 소음발생이 억제된다. 따라서 차량용 브레이크장치는 기압차에 의해 배력을 형성하는 배력장치
등이 필요하지 않아 전체적인 가격이 절감됨은 물론이고, 차량의 제동이 전기적으로 작동되는 SR모터와
흡입펌프의 구동에 의해 이루어짐으로써 운전자의 의지에 따른 정밀한 제동제어를 할 수 있는 이점이 있
다.
(57) 청구의 범위
청구항 1
브레이크패달(1)의 작동을 감지하는 패달센서(2), 내부에 오일이 저장되어 있는 오일저장탱크(4), 상기
오일저장탱크(4)와 연계되어 있으며 상기 브레이크패달(1)의 작동에 따라 유압을 형성하는 긴급용 마스
터실린더(3), 차량의 각 바퀴에 마련되어 유압에 의해 제동력을 발휘하는 브레이크(20,21,22,23), 상
기 오일저장탱크(4) 내의 오일을 강제로 흡입펌핑하여 상기 브레이크(20,21,22,23)에 유압으로 전달하는
SR모터(6)와 흡입펌프(7), 상기 패달센서(2)가 전기적으로 접속되며 상기 패달센서(2)로부터 상기 브레
이크패달(1)의 작동신호가 입력되면 상기 SR모터(6)와 상기 흡입펌프(7)를 구동시켜 상기
브레이크(20,21,22,23)에 유압을 전달하는 전기제어부(30), 제동작용 해제시 상기
브레이크(20,21,22,23)측에서 토출되는 유압이 상기 오일저장탱크(4)로 안내되는 유압라인에 설치되어
상기 전기제어부(30)에 의해 개방 작동되는 노말클로즈형 릴리프 솔레노이드밸브(13), 상기 노말클로즈
형 릴리프 솔레노이드밸브(13)의 출구측에 마련되며 유량이 일정한 속도 이상으로 흐르는 것을 방지하여
소음발생을 억제하는 유량조절밸브(14)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크장치.
도면
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