KR100335943B1 - 브레이크를 이용하여 구동력을 증대시키는 시스템 - Google Patents

Abstract

이 발명은 브레이크를 이용하여 구동력을 증대시키는 시스템에 관한 것으로, 스로틀 밸브의 개도량을 검출하여 전기적 신호로 출력하는 스로틀 포지션 센서; 차량의 속도를 검출하여 전기적 신호로 출력하는 차속 센서; 좌측 및 우측 구동 차륜의 속도를 검출하여 전기적 신호로 출력하는 좌측 및 우측 차륜 속도 센서; 차량의 슬립 발생 판단시, 상기 좌/우측 차륜 센서와 상기 차속 센서의 출력 신호로 차속과 차륜의 속도를 판단하고 비교하여 슬립이 발생한 차륜을 판단하며, 슬립이 발생한 차륜에 제동력을 공급하여 슬립이 발생하지 않도록 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어 신호에 따라 구동하여 제동력을 발생시키는 모터; 상기 모터에 발생하는 제동력에 의해 좌, 우측 차륜의 유압 라인에 유압을 발생시키는 유압 발생원; 및 상기 유압 발생원에 의해 브레이크 라인에 유압이 발생함에 따라 차륜에 제동력을 공급하여 발생한 슬립을 제거하는 좌 및 우측 브레이크를 포함하며, 주행중 슬립이 발생한 구동 차륜에 제동력을 공급하므로써 구동력이 저하되는 것을 방지하여 구동력을 증대시키는 효과가 있다.

Description

브레이크를 이용하여 구동력을 증대시키는 시스템{SYSTEM FOR IMPROVING POWER OF MOVEMENT USING A ANTILOCK BREAK SYSTEM}

이 발명은 자동차에 관한 것으로, 특히 ABS(anti-skid break system)이 설치된 브레이크를 이용하여 주행시 높은 구동력을 얻을 수 있도록 한 시스템에 관한 것이다.

자동차가 일정한 속도로 주행하고 있을 때에는 차륜 속도(차륜의 바깥 둘레 속도)와 차체 속도가 일치하는데, 이때에는 차량이 요구하는 구동력이 충분히 차체에 전달되고 있다고 할 수 있다.

주행중인 차량은 도1과 같이 마찰계수가 다른 노면에 좌, 우측 타이어가 위치하는 경우가 있는데, 이때에는 차량이 요구하는 구동력이 충분히 발생되지 않을 수 있다. 이는 마찰계수가 낮은 노면에 있는 타이어에 슬립(slip)이 발생하기 때문이다.

도1은 마찰계수가 다른 노면에서의 차륜의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도1에서 좌측 타이어(LH)는 마찰계수가 낮은 노면(A)에 위치하고, 우측 타이어(RH)는 마찰계수가 높은 노면(B)즉, 아스팔트에 위치하고 있다.

엔진(ENG)으로부터 전달되는 구동력은 변속기(T/M)에 의해 최적의 힘으로 변속되어 디퍼렌셜(Diff:differential)에 전달되고, 디퍼렌셜(Diff)은 전달되는 힘을 좌, 우측 타이어(LH, RH)로 균등하게 분배한다.

그러나, 이때 좌측 타이어(LH)는 마찰계수가 낮은 노면(A)에 의해 슬립이 발생하게 되는데, 이때의 좌측 타이어는 슬립에 의해 구동력이 떨어지게 된다. 그리고, 이러한 결과에 의해 우측 타이어(LH)에는 좌측 타이어에 발생하는 구동력만큼의 구동력이 발생하여 차량이 요구하는 충분한 구동력이 발생되지 못하는 문제점이 있다.

도1은 마찰계수가 다른 노면에서의 차륜의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도2는 이 발명의 실시예에 따른 브레이크를 이용하여 구동력을 증대시키는 시스템의 블록 구성도이다.

도3은 이 발명의 실시예에 따른 브레이크를 이용하여 구동력을 증대시키는 시스템의 동작 순서도이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 발명의 특징에 따른 브레이크를 이용하여 구동력을 증대시키는 시스템은, ABS의 트랙션 컨트롤을 이용하여 구동력이 증대되도록 한다. 즉, 각 차륜의 속도와 차속을 비교하여 차량에 슬립이 발생하였는지를 판단한 후, 슬립 발생시 슬립이 발생한 차륜을 검출하고, 슬립 발생 차륜에 유압을 발생시켜 트랙션 컨트롤 제어를 하므로써 슬립이 발생하지 않은 차륜에 구동력을 증대시켜 전체 차량에 미치는 구동력이 증대되도록 한다.

이를 위해, 이 발명은 실시예에 따른 브레이크를 이용하여 구동력을 증대시키는 시스템은,

스로틀 밸브의 개도량을 검출하여 전기적 신호로 출력하는 스로틀 포지션 센서;

차량의 속도를 검출하여 전기적 신호로 출력하는 차속 센서;

좌측 및 우측 구동 차륜의 속도를 검출하여 전기적 신호로 출력하는 좌측 및 우측 차륜 속도 센서;

차량의 슬립 발생 판단시, 상기 좌/우측 차륜 센서와 상기 차속 센서의 출력 신호로 차속과 차륜의 속도를 판단하고 비교하여 슬립이 발생한 차륜을 판단하며, 슬립이 발생한 차륜에 제동력을 공급하여 슬립이 발생하지 않도록 제어하는 제어부;

상기 제어부의 제어 신호에 따라 구동하여 제동력(breaking force)을 발생시키는 모터;

상기 모터에 발생하는 제동력에 의해 좌, 우측 차륜의 유압 라인에 유압을 발생시키는 유압발생원; 및

상기 유압발생원에 의해 브레이크 라인에 유압이 발생함에 따라 차륜에 제동력을 공급하여 발생한 슬립을 제거하는 좌 및 우측 브레이크를 포함한다.

이하, 첨부한 도1 내지 도3을 참조로 이 발명의 실시예에 따른 브레이크를이용하여 구동력을 증대시키는 시스템을 설명한다.

우선 이 발명의 실시예에 따른 브레이크를 이용하여 구동력을 증대시키는 시스템은 ABS 시스템을 채용하고 있다.

여기서, ABS에 대해 간략히 설명한다. 자동차의 고성능화에 따라 강력하고 안정된 브레이크 성능을 확보함과 동시에 어떠한 조건에서 충분한 제동력과 안정성을 보유하고 자동차를 정지시키는 것에 대한 요구에 대응하여 도로의 상태에 관계없이 최적의 거리로 제동, 정지시키는 ABS가 실용화되고 있다. ABS는 자동차 제동시 각 차륜의 휠 실린더에 가해지는 제동 유압을 감압 또는 증압하여 압력을 조절하므로서 적당한 코너링 포스를 확보하여 조향성을 유지하면서, 제동 정지 거리를 가장 짧도록 마찰계수의 가장 큰 값을 얻을 수 있는 슬립율이 되도록 제어한다.

이러한 ABS의 동작 원리중 일부 원리가 채용된다.

도2는 이 발명의 실시예에 따른 브레이크를 이용하여 구동력을 증대시키는 시스템의 블록 구성도이다. 도2에 도시되어 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 브레이크를 이용하여 구동력을 증대시키는 시스템은, 스로틀 포지션 센서(100), 좌측 차륜 속도 센서(200), 우측 차륜 속도 센서(300), ECU(electronic control unit)(400), 모터(500), 유압 발생원(600)과, 좌측 및 우측 브레이크(700, 800)를 포함한다.

차량이 주행하고 있는 중에는 스로틀 포지션 센서(100)와, 차속 센서(200), 좌측 차륜 속도 센서(300)와 우측 차륜 속도 센서(400) 등에서 차량의 주행 상태를 검출하는 신호가 ECU(500)로 계속적으로 입력된다(S100). 즉, 스로틀 포지션센서(100)는 페달에 가해지는 운전자의 힘에 의해 스로틀 밸브의 개도량을 검출하고, 차속 센서(200)는 주행중인 차량의 현재 속도를 검출하고, 좌측 및 우측 차륜 속도 센서(300, 400)는 회전하고 있는 좌측 및 우측 차륜의 속도를 검출한다.

ECU(500)는 스로틀 포지션 센서(100)에서 출력하는 신호로서 차량의 구동력을 판단하고, 차속 센서(200)에서 출력하는 신호로서 차속을 판단하며, 좌측 및 우측 차륜 속도 센서(300, 400)의 출력 신호로서 구동력이 전달되는 좌, 우측 차륜의 회전 속도를 판단한다.

이때, 보통의 경우 주행중인 차량의 속도와 차륜의 속도는 동일한 것이 보통이다. 그러나, 도1에 도시한 바와 같이 구동 차륜 중 좌측과 우측이 서로 다른 노면 즉, 서로 다른 마찰계수를 가지는 노면에 위치하고 있는 경우에는 마찰계수가 낮은 노면에 위치한 차륜에 슬립이 발생한다. 이는 좌측 및 우측 타이어에 동일한 구동력이 인가되기 때문인데, 마찰계수가 작은 노면에 위치한 타이어는 마찰계수가 작은 노면에 위치한 타이어보다 인가되는 구동력을 충분히 발생시키지 못하고 슬립이 발생한다.

따라서, ECU(500)는 상기와 같이 차량에 슬립이 발생하였는지를 스로틀 개도량에 따른 차속과, 현재 주행중인 속도를 비교함에 따라 판단한다(S200, 300).

이렇게, 슬립이 발생하였다고 판단하면, ECU(500)는 현재 차속과 좌, 우측 구동 차륜의 속도를 비교 판단하고, 현재 차속과 다른 구동 차륜이 있을 경우 이 차륜에 슬립이 발생하였다고 판단한다(S400, 500).

즉, ECU(500)는 좌측 차륜 속도를 현재 차속과 비교하고, 비교 결과 서로 다른 지를 판단하는데, 서로 다를 경우 좌측 차륜에 슬립이 발생하였다고 판단한다(S400). 그러나, 좌측 차륜에 슬립이 발생하지 않았다면 ECU(500)는 우측 차륜의 속도를 현재 차속과 비교하고 비교 결과가 서로 다른 지를 판단한다. 이때, ECU(500)는 비교 결과가 다르면 우측 차륜에 슬립이 발생하였다고 판단한다(S500).

이렇게, 슬립이 발생한 차륜을 판단한 ECU(500)는 슬립이 발생한 차륜에 제동력을 공급하기 위해 모터(600)를 구동시킨다. 이때 모터의 구동 방향은 슬립이 발생하는 차륜에 따라 다르다.

여기서, 좌측 차륜에서 슬립이 발생하였다고 하면, 모터(600)는 제어부(500)의 제어 신호에 따라 구동하여 유압 발생원(700)에서 좌측 유압 라인으로 유압이 발생하도록 하고(S500), 우측 차륜에서 슬립이 발생하였다고 하면 모터(600)는 제어부(500)의 제어 신호에 따라 구동하여 유압 발생원(700)에서 우측 유압 라인으로 유압이 발생하도록 한다(S510).

이렇게 좌측 또는 우측 유압 라인에 유압이 발생하면, 좌측 또는 우측 브레이크 라인에는 유압이 증대된다. 즉, 좌측 또는 우측 브레이크는 증대되는 유압에 의해 제동력이 발생하여 타이어에 제동력을 제공한다(S600, S610).

그러면, 제동력이 제공된 슬립이 발생한 차륜은 슬립 발생이 없어지거나 줄어들게 되는데, 슬립이 없어짐에 따라 슬립이 발생하지 않은 차륜에는 슬립 발생시보다 증가된 구동력이 전달된다. 이는 노면 마찰계수에 따른 노면과 타이어와의 접지력에 의한 것으로, 노면 접지력은 다음의 수학식1과 같이 공지되어 있다.

여기서, μ1와 μ2는 좌우측 타이어가 접지된 노면의 마찰계수이고, Wf는 줄량이며, Fm은 최대지면 접지력이다. 이때 μ1 < μ2이다.

수학식1에서, 차량의 중량은 고정적이고, 노면의 마찰계수는 가변적인데, 최대지면 접지력은 노면의 마찰계수에 비례함을 알 수 있고, 최대지면 접지력은 또한 구동력에 비례함은 자명하다.

이러한 사실로서, 슬립이 발생한 차륜에 제동력을 공급하는 이 발명의 동작에 의해 구동중인 차량은 주행중 구동 타이어에 슬립이 발생하여 구동력이 떨어지는 것을 방지함은 자명하다.

이렇게, 슬립이 발생한 차륜의 브레이크 라인에 유압을 증대시키는 동작을 제어한 제어부(500)는 계속적으로 입력되는 차속 센서(200)와, 좌측 및 우측 차륜 속도 센서(300, 400)의 신호를 통해 여전히 슬립이 발생하는 지를 판단한다(S700, S710).

상기 판단(S700)에서, 제어부(500)는 슬립이 여전히 발생하고 있다고 판단하면 슬립이 발생한 차륜의 브레이크 라인으로 계속해서 유압을 증대시키고, 슬립 발생이 없어졌다고 판단하면 모터(600)의 동작을 멈추게 하고, 그에 따라 유압 발생원(700)에서 유압이 공급되지 않도록 하여 좌측 및 우측 유압 라인에 유압이 발생하지 않도록 한다(S800).

이 발명은 주행중 슬립이 발생한 구동 차륜에 제동력을 공급하므로써 구동력이 저하되는 것을 방지하여 구동력을 증대시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 스로틀 밸브의 개도량을 검출하여 전기적 신호로 출력하는 스로틀 포지션 센서;

   차량의 속도를 검출하여 전기적 신호로 출력하는 차속 센서;

   좌측 및 우측 구동 차륜의 속도를 검출하여 전기적 신호로 출력하는 좌측 및 우측 차륜 속도 센서;

   차량의 슬립 발생 판단시, 상기 좌/우측 차륜 센서와 상기 차속 센서의 출력 신호로 차속과 차륜의 속도를 판단하고 비교하여 슬립이 발생한 차륜을 판단하며, 슬립이 발생한 차륜에 제동력을 공급하여 슬립이 발생하지 않도록 제어하는 제어부;

   상기 제어부의 제어 신호에 따라 구동하여 제동력을 발생시키는 모터;

   상기 모터에 발생하는 제동력에 의해 좌, 우측 차륜의 유압 라인에 유압을 발생시키는 유압 발생원; 및

   상기 유압 발생원에 의해 브레이크 라인에 유압이 발생함에 따라 차륜에 제동력을 공급하여 발생한 슬립을 제거하는 좌 및 우측 브레이크를 포함하는,

   브레이크를 이용하여 구동력을 증대시키는 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는,

   상기 스로틀 포지션 센서의 출력 신호에 따라 판단한 차량의 속도와 상기 차속 센서의 출력 신호에 따라 판단한 차속을 비교하여 판단한 두 차속이 서로 다르면 차량에 슬립이 발생하였다고 판단하는 것을 특징으로 하는,

   브레이크를 이용하여 구동력을 증대시키는 시스템.