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KR101327207B1 - 능동형 유압제어 부스터 - Google Patents

능동형 유압제어 부스터 Download PDF

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KR101327207B1
KR101327207B1 KR1020090107834A KR20090107834A KR101327207B1 KR 101327207 B1 KR101327207 B1 KR 101327207B1 KR 1020090107834 A KR1020090107834 A KR 1020090107834A KR 20090107834 A KR20090107834 A KR 20090107834A KR 101327207 B1 KR101327207 B1 KR 101327207B1
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KR
South Korea
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simulator
piston
oil
pedal
control plunger
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배승협
고창복
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주식회사 만도
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Priority to DE102010050885.3A priority patent/DE102010050885B4/de
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Abstract

시뮬레이터의 구조를 용이하게 조절할 수 있는 능동형 유압제어 부스터를 개시한다. 이러한 능동형 유압제어 부스터의 시뮬레이터는 컨트롤 플런저가 수용되는 제1수용부와, 컨트롤 플런저가 삽입되는 제1피스톤의 일부가 수용되는 제2수용부와, 시뮬레이터 피스톤이 수용되는 제3수용부가 형성되는 시뮬레이터 하우징을 포함하며, 이러한 제3수용부는 제1 및 제2수용부에 분리되어 형성된다.

Description

능동형 유압제어 부스터{Hydraulic Active Booster}
본 발명은 능동형 유압제어 부스터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정상 작동 모드에서 컨트롤 플런저와 마스터 실린더의 피스톤을 기계적으로 분리시키고, 비정상 작동 모드에서 운전자의 답력에 따른 신속한 제동압력을 형성할 수 있는 능동형 유압제어 부스터에 관한 것이다.
일반적으로, 능동형 유압제어 부스터(HAB,Hydraulic Active Booster)는 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 페달변위센서로부터 브레이크 페달의 변위를 감지하여 차단밸브를 닫아 페달 시뮬레이터의 마스터 실린더와 휠과의 유로를 분리시키고, 압력센서의 압력신호에 따라 전자제어유닛(ECU,Electronic control unit)에서 휠 압력을 계산하여 각 휠의 압력을 독립적인 피드백 제어를 통하여 조절한다.
이때, 능동형 유압제어 부스터의 고장 시에는 차단밸브가 NO(Normally Open) 상태이므로 운전자에 의해서 발생한 마스터 실린더의 액압이 그대로 휠 실린더로 유입하여 시스템 고장 시 최소한의 제동이 이루어질 수 있는 구조로 되어 있다.
한편, 종래의 능동형 유압제어 부스터는 시뮬레이터 피스톤과 이 시뮬레이터 피스톤을 탄성 지지하는 시뮬레이터 스프링을 구비하는 시뮬레이터를 포함하는데, 이러한 시뮬레이터는 마스터 실린더의 개방된 단부에 결합되는 형상을 갖는다.
이때, 시뮬레이터의 내부에는 상술한 바와 같이 시뮬레이터 피스톤과 시뮬레이터 스프링이 구비되는데, 이러한 시뮬레이터 피스톤과 시뮬레이터 스프링은 컨트롤 플런저가 설치되는 공간에 배치됨에 따라 시뮬레이터 피스톤 및 시뮬레이터 스프링의 형상 및 숫자를 조절하는데 곤란함이 있었다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 시뮬레이터 피스톤 및 시뮬레이터 스프링을 포함하는 시뮬레이터의 구조를 용이하게 조절할 수 있는 능동형 유압제어 부스터를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 능동형 유압제어 부스터는 브레이크 페달과 연결된 입력축과, 상기 브레이크 페달의 반력을 내주는 페달 시뮬레이터와, 상기 브레이크 페달과 연결되며 상기 페달 시뮬레이터의 내부에서 축방향으로 이동 가능하게 마련된 컨트롤 플런저와, 상기 컨트롤 플런저가 삽입되는 제1피스톤과 상기 제1피스톤의 전진동작에 의해 전진되는 제2피스톤을 구비하여 휠 브레이크로 유압력을 전달하는 마스터 실린더와, 상기 페달 시뮬레이터로 오일을 공급하는 오일공급장치를 포함하며,
상기 페달 시뮬레이터는 상기 컨트롤 플런저가 수용되는 제1수용부와, 상기 컨트롤 플런저가 삽입되는 상기 제1피스톤의 일부가 수용되는 제2수용부와, 시뮬레 이터 피스톤이 수용되는 제3수용부가 형성되는 시뮬레이터 하우징을 포함하되,
상기 제3수용부는 상기 제1 및 제2수용부에 분리되어 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제3수용부에는 상기 시뮬레이터 피스톤과, 상기 시뮬레이터 피스톤을 탄성 지지하는 제1 및 제2시뮬레이터 스프링과, 상기 제1 및 제2시뮬레이터 스프링을 지지하는 시뮬레이터 스프링 리테이너가 마련된 것을 특징으로 한다.
상기 시뮬레이터 하우징에는 상기 오일공급장치로부터 상기 제2수용부로 오일을 공급하는 제1오일포트와, 상기 제3수용부로 오일을 공급하는 제2오일포트가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 시뮬레이터 하우징에는 상기 제2오일포트로 유입되는 오일이 상기 제1수용부를 거쳐 상기 제3수용부로 공급되게 하는 오일유로가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1피스톤에는 상기 컨트롤 플런저가 삽입되는 삽입홈이 형성되며,
상기 삽입홈에 삽입되는 상기 컨트롤 플런저는 상기 삽입홈의 후단부와 일정 간격 이격되게 마련된 것을 특징으로 한다.
상기 입력축에는 상기 브레이크 페달의 변위를 측정하는 페달변위센서가 연결된 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 능동형 유압제어 부스터는 시뮬레이터 피스톤 및 시뮬레이터 스프링을 설치되는 공간이 컨트롤 플런저가 설치되는 공간과 분리됨에 따라 용이하게 시뮬레이터 피스톤 및 시뮬레이터 스프링의 구조를 조절하여 설치할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 유압제어 부스터를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 일부를 확대 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 능동형 유압제어 부스터는 제동 시 운전자에 의해 조작되는 브레이크 페달(10)과 연결된 입력축(20)과, 브레이크 페달(10)의 반력을 내주는 페달 시뮬레이터(60)와, 브레이크 페달(10)에 의해 제동압을 형성하여 휠 브레이크(미도시) 측으로 제동유압을 전달하기 위한 마스터 실린더(50)와, 마스터 실린더(50)의 상부에 마련되어 오일을 저장하고 있는 리저버(30)와, 페달 시뮬레이터(60)로 제동유압을 제공하는 오일공급장치(40)를 포함한다.
먼저, 마스터 실린더(50)는 오일을 저장하고 있는 리저버(30)와 결합되는 마스터 실린더 하우징(51)을 구비한다. 이러한 마스터 실린더 하우징(51)에는 후술할 컨트롤 플런저(25)가 삽입되는 제1피스톤(52)과, 제1피스톤(52)의 전진동작에 의해 전진되는 제2피스톤(55)과, 제1피스톤(52)과 제2피스톤(55)의 사이에서 오일을 압축할 수 있도록 마련된 제1챔버(54)와, 제1피스톤(52)과 제2피스톤(55)의 사이에 설치되어 제1피스톤(52)의 동작을 제2피스톤(55)에 전달하는 제1스프링(53)과, 제2 피스톤(55)과 마스터 실린더 하우징(51)의 내벽 사이에서 오일을 압축할 수 있도록 마련된 제2챔버(57)와, 제2피스톤(55)과 마스터 실린더 하우징(51)의 내벽 사이에 설치되어 제2피스톤(55)을 탄성 지지하는 제2스프링(56)을 구비한다.
이때, 제1피스톤(52)은 마스터 실린더 하우징(51)의 개방된 후면으로 돌출되게 마련되는데, 이와 같이 마스터 실린더 하우징(51)의 후면으로 돌출되는 제1피스톤(52)의 일부는 후술할 시뮬레이터 하우징(61)에 수용된다.
입력축(20)은 상술한 바와 같이 브레이크 페달(10)과 연결되며, 이러한 입력축(20)은 시뮬레이터 하우징(61) 내에서 축방향으로 이동 가능하게 마련된 컨트롤 플런저(25)에 수용된다. 또, 입력축(20)에는 운전자의 제동의지를 감지하기 위한 페달변위센서(21)가 설치된다.
컨트롤 플런저(25)의 일측 단부에는 입력축(20)이 수용되는 수용홈(26)이 마련되고, 컨트롤 플런저(25)의 타측 단부는 마스터 실린더(50)의 제1피스톤(52)에 삽입된다. 이와 같이 제1피스톤(52)에는 컨트롤 플런저(25)가 삽입되는 삽입홈(52a)이 형성되는데, 이러한 삽입홈(52a)에 삽입되는 컨트롤 플런저(25)는 삽입홈(52a)의 내부에서 일정 간격 이격되게 마련된다.
즉, 정상 작동 모드의 경우 브레이크 페달(10)과 연결된 입력축(20)에 가해진 힘이 제1피스톤(52)에 기계적으로 전달되지 않도록 삽입홈(52a)의 후단부가 컨트롤 플런저(25)의 단부에 일정 간격 이격되게 마련된다. 회생 제동의 경우 제1피스톤(52)이 후진하여도 컨트롤 플런저(25)와 맞닿지 않게 되므로 페달감에 영향을 주지 않게 된다.
비정상 작동 모드의 경우 컨트롤 플런저(25)는 삽입홈(52a)의 내부에서 삽입홈(52a)의 후단부와 이격된 간격만큼 이동한 후 제1피스톤(52)을 축방향으로 이동시키는데, 이와 같이 컨트롤 플런저(25)는 비정상 작동 모드 시 제1피스톤(52)과 기계적으로 접촉하여 입력축(20)에 의해 가해진 힘을 전달하게 되므로 마스터 실린더(50)의 압력의 의한 브레이크 압력을 형성하게 된다.
페달 시뮬레이터(60)는 마스터 실린더 하우징(51)의 개방된 단부에 결합되는 시뮬레이터 하우징(61)을 구비한다. 이러한 시뮬레이터 하우징(61)에는 컨트롤 플런저(25)가 수용되는 제1수용부(66)와, 컨트롤 플런저(25)가 삽입되는 제1피스톤(52)의 일부가 수용되는 제2수용부(67)와, 후술할 시뮬레이터 피스톤(71)이 수용되는 제3수용부(68)가 형성된다.
이때, 제1수용부(66)에는 컨트롤 플런저(25)가 축방향으로 이동 가능하게 마련되는데, 이러한 제1수용부(66)의 내경은 도시된 바와 같이 입력축(20)이 수용되는 컨트롤 플런저(25)의 단부의 외면과 접하도록 마련된다.
제2수용부(67)에는 컨트롤 플런저(25)가 삽입되는 제1피스톤(52)의 일부가 축방향으로 이동 가능하게 마련되는데, 이러한 제2수용부(67)의 내경은 도시된 바와 같이 제1피스톤(52)의 일부에 형성된 플랜지의 외면과 접하도록 마련된다.
제3수용부(68)는 도시된 바와 같이 시뮬레이터 하우징(61)에서 제1수용부(66) 및 제2수용부(67)의 하측에 제1,2수용부(66,67)와 분리되어 마련되는데, 이러한 제3수용부(68)에는 상술한 바와 같이 시뮬레이터 피스톤(71)과, 이 시뮬레이터 피스톤(71)을 탄성 지지하는 제1 및 제2시뮬레이터 스프링(72,73)과, 제1 및 제 2시뮬레이터 스프링(72,73)을 지지하는 시뮬레이터 스프링 리테이너(74,75)가 마련된다. 이때의 시뮬레이터 피스톤(71)은 능동형 유압제어 부스터의 정상 모드의 작동 시 오일공급장치(40)부터 공급되는 오일에 의해 제3수용부(68)의 내부에서 축방향으로 이동 가능하게 마련된다.
또, 시뮬레이터 하우징(61)에는 오일공급장치(40)로부터 제2수용부(67)로 오일을 공급하기 위한 제1오일포트(62)와, 제3수용부(68)로 오일을 공급하기 위한 제2오일포트(63)가 형성된다.
여기서, 제1오일포트(62)는 시뮬레이터 하우징(61)의 제2수용부(67)의 내벽면과 제1피스톤(52)의 사이에 연통된다. 제2오일포트(63)는 오일유로(64)에 의해 시뮬레이터 하우징(61)의 제3수용부(68)의 내벽면과 시뮬레이터 피스톤(71)의 사이와 연통되는데, 이러한 오일유로(64)는 시뮬레이터 하우징(61)의 제2오일포트(63)와 제1수용부(66) 및 제3수용부(68)를 상호 연통하도록 형성된다.
오일공급장치(40)는 전자제어유닛(미도시)에 의해 제어되는 모터(41)와, 모터(41)에 의해 작동되는 펌프(42)와, 펌프(42)의 구동에 의해 생성된 고압의 오일을 임시 저장하는 어큐물레이터(43)를 포함한다.
모터(41)는 상술한 바와 같이 전자제어유닛에 의해 제어되는데, 이러한 전자제어유닛은 페달변위센서(21)에 의한 페달 작동 감지에 따른 운전자의 제동의지에 해당하는 압력을 모터(41)를 제어함으로써 조절하게 된다.
어큐물레이터(43)의 출구측에는 이 어큐물레이터(43)의 오일압력을 측정하기 위한 압력센서(미도시)가 마련될 수 있다. 따라서, 압력센서를 통하여 측정된 오일 압력과 설정압력을 비교하여 측정압력이 낮은 경우 펌프(42)를 구동하여 어큐물레이터(43)를 충전시킨다.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 능동형 유압제어 부스터의 동작에 대해 설명한다.
능동형 유압제어 부스터의 정상 작동 모드의 경우, 운전자가 브레이크 페달(10)을 가압하면 이 브레이크 페달(10)과 연결된 입력축(20)은 축방향으로 좌측으로 전진하게 되며 이와 동시에 컨트롤 플런저(25)가 시뮬레이터 하우징(61) 내에서 좌측으로 전진하게 된다.
이때, 입력축(20)의 이동은 페달변위센서(21)에 위해 감지되고, 감지된 신호는 전자제어유닛으로 전달된다. 전자제어유닛은 제동유압을 생성하기 위하여 펌프(42)를 동작시키기 위한 모터(41)를 구동시켜 펌프(42)에 의한 생성된 고압의 오일은 어큐물레이터(43)에 저장된다.
즉, 오일공급장치(40)는 페달변위센서(21)에 의해 운전자의 제동의지를 감지하여 전자제어유닛에 전송하고, 전자제어유닛은 펌프(42)에 의하여 가압된 오일을 저장하고 있는 어큐물레이터(43)에서 운전자의 제동의지에 상응하는 유압을 시뮬레이터 하우징(61)의 제2수용부(67)와 제3수용부(68)로 전달되게 한다.
시뮬레이터 하우징(61)의 제2수용부(67)로 유입된 제동유압은 제1피스톤(52)을 좌측으로 이동시키고, 제동유압에 의해 좌측으로 이동된 제1피스톤(52)은 제2피스톤(55)을 좌측으로 이동시킨다. 이에 따라 제1피스톤(52) 및 제2피스톤(55)에 의 해 압축된 오일은 휠 브레이크로 전달되어 제동력을 발생시키게 된다.
상기와 같은 과정에서 입력축(20)이 좌측으로 전진함에 따라 컨트롤 플런저(25)와 제1피스톤(52)의 삽입홈(52a) 사이에 마련된 여유공간으로 컨트롤 플런저(25)가 전진하는 동안 제2수용부(67)로 유입된 유압에 의해 제1피스톤(52)이 좌측으로 이동된다. 이에 따라 정상 작동 모드에서는 컨트롤 플런저(25)와 제1피스톤(52)은 기계적으로 연결되지 않으므로, 입력축(20)을 통하여 컨트롤 플런저(25)로 전달된 힘은 제1피스톤(52)으로 전달되지 않게 된다. 또, 제1피스톤(52)과 컨트롤 플런저(25)를 기계적으로 분리시킴에 따라 회생 제동 시 마스터 실린더(50)의 액압 변화에 의한 페달감의 변화를 없게 하였다.
시뮬레이터 하우징(61)의 제3수용부(68)로 유입된 제동유압은 시뮬레이터 피스톤(71)을 좌측으로 이동시키고, 제동유압에 의해 좌측으로 이동된 시뮬레이터 피스톤(71)을 탄성 지지하는 제1 및 제2시뮬레이터 스프링(72,73)의 반발력에 의하여 형성된 액압에 의해 적절한 페달감을 형성하게 된다.
또한, 능동형 유압제어 부스터의 비정상 작동 모드의 경우에는 제2수용부(67) 및 제3수용부(68)로 제동유압은 유입되지 않으마, 브레이크 페달(10)의 작동과 함께 입력축(20) 및 컨트롤 플런저(25)는 좌측으로 전진하게 된다.
이때, 컨트롤 플런저(25)는 제1피스톤(52)의 삽입홈(52a)의 내부에서 여유 공간만큼 이동한 후 제1피스톤(52)을 좌측으로 전진시키게 되고, 제1피스톤(52)은 제2피스톤(55)을 전진시키게 되므로 마스터 실린더 하우징(51)의 제1,2챔버(54,57) 내의 오일을 압축하여 휠 브레이크 측으로 전달하게 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 제1피스톤(52)의 삽입홈(52a)에 일정 간격 이격되게 컨트롤 플런저(25)가 삽입됨에 따라 정상 작동 모드 시 제1피스톤(52)과 컨트롤 플런저(25)를 기계적으로 분리시켜 회생 제동 시에도 마스터 실린더(50)의 액압 변화에 의한 페달감의 변화를 없게 한다.
또, 본 발명의 실시예에서는 시뮬레이터 하우징(61)의 내부에서 시뮬레이터 피스톤(71)이 설치되는 공간을 컨트롤 플런저(25)와 제1피스톤(52)이 설치되는 공간과 분리시킴으로써 시뮬레이터 피스톤(71) 및 시뮬레이터 스프링(71,73)의 구조를 조절하여 설치하는 것이 가능하다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기의 실시예에만 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 유압제어 부스터를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 일부를 확대 도시한 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 브레이크 페달 20 : 입력축
21 : 페달변위센서 25 : 컨트롤 플런저
26 : 컨트롤 플런저의 수용홈 30 : 리저버
40 : 오일공급장치 43 : 어큐물레이터
50 : 마스터 실린더 51 : 마스터 실린더 하우징
52 : 마스터 실린더의 제1피스톤 55 : 마스터 실린더의 제2피스톤
60 : 시뮬레이터 61 : 시뮬레이터 하우징
62 : 제1오일포트 63 : 제2오일포트
64 : 오일유로 66 : 제1수용부
67 : 제2수용부 68 : 제3수용부
71 : 시뮬레이터 피스톤 72,73 : 제1,2시뮬레이터 스프링
74,75 : 제1,2시뮬레이터 스프링 리테이너

Claims (6)

  1. 브레이크 페달과 연결된 입력축과, 상기 브레이크 페달의 반력을 내주는 페달 시뮬레이터와, 상기 브레이크 페달과 연결되며 상기 페달 시뮬레이터의 내부에서 축방향으로 이동 가능하게 마련된 컨트롤 플런저와, 상기 컨트롤 플런저가 삽입되는 제1피스톤과 상기 제1피스톤의 전진동작에 의해 전진되는 제2피스톤을 구비하여 휠 브레이크로 유압력을 전달하는 마스터 실린더와, 상기 페달 시뮬레이터로 오일을 공급하는 오일공급장치를 포함하는 능동형 유압제어 부스터에 있어서,
    상기 페달 시뮬레이터는 상기 컨트롤 플런저가 수용되는 제1수용부와, 상기 컨트롤 플런저가 삽입되는 상기 제1피스톤의 일부가 수용되는 제2수용부와, 시뮬레이터 피스톤이 수용되는 제3수용부가 형성되는 시뮬레이터 하우징을 포함하며,
    상기 제3수용부는 상기 제1 및 제2수용부에 분리되어 형성되며,
    상기 시뮬레이터 하우징에는 상기 제3수용부로 유입되는 오일이 상기 제1수용부를 거쳐 상기 제3수용부로 공급되게 하는 오일유로가 형성된 것을 특징으로 하는 능동형 유압제어 부스터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제3수용부에는 상기 시뮬레이터 피스톤과, 상기 시뮬레이터 피스톤을 탄성 지지하는 제1 및 제2시뮬레이터 스프링과, 상기 제1 및 제2시뮬레이터 스프링을 지지하는 시뮬레이터 스프링 리테이너가 마련된 것을 특징으로 하는 능동형 유압제어 부스터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 시뮬레이터 하우징에는 상기 오일공급장치로부터 상기 제2수용부로 오일을 공급하는 제1오일포트와, 상기 제3수용부로 오일을 공급하는 제2오일포트가 형성된 것을 특징으로 하는 능동형 유압제어 부스터.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1피스톤에는 상기 컨트롤 플런저가 삽입되는 삽입홈이 형성되며,
    상기 삽입홈에 삽입되는 상기 컨트롤 플런저는 상기 삽입홈의 후단부와 일정 간격 이격되게 마련된 것을 특징으로 하는 능동형 유압제어 부스터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 입력축에는 상기 브레이크 페달의 변위를 측정하는 페달변위센서가 연결된 것을 특징으로 하는 능동형 유압제어 부스터.
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