KR20040031849A - Master cylinder for Electro_Hydraulic Brake system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전자식 유압 브레이크(EHB : Electro-Hydraulic Brake)시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운전자가 브레이크 작동감을 느낄 수 있게 한 EHB시스템의 마스터실린더에 관한 것이다.The present invention relates to an electro-hydraulic brake (EHB) system, and more particularly, to a master cylinder of an EHB system that allows a driver to feel the brake operation.
통상적으로 EHB 시스템은 정상시와 고장시의 두가지 제동루프로써 제동이 이루어진다.Normally, the EHB system uses two braking loops for normal and failure.
도 1에서 보듯이 정상시 제동루프(이하 루프Ⅰ이라 함)는 EHB 시스템이 정상적으로 작동할때의 제동루프이고 이때는 운전자가 폐달(10)을 밟게 되면 브레이크의 변위는 변위센서(11)에서, 브레이크(10)에 가해지는 힘은 압력센서(12)에서 각각 전기적 신호로 바뀌어 제어기(미도시)에 전달되고 상기 제어기는 그 전달된 신호에 의해서 고압탱크(40)에서 유압을 형성시켜 유로를 따라 평상시 열려있는(Normally Open (이하 N/O라 함))솔레노이드밸브(30a)를 거쳐 차륜의 휠실린더(60)로 유압을 전달하게 된다. 이때 휠실린더(60)를 거치면서 제동이 짧은시간 이루어지고 다시 이 유압은 유로를 따라 평상시 닫혀있는(Normally Closed (이하 N/C라 함))솔레노이드 밸브(30b)에 이르게 된다. 이 때 제어기는 상기 N/C 밸브(30b)에 전기신호를 보내어 오픈상태가 되게 하고 유압펌프(50)를 구동하는 모터(51)에 신호를 보내 상기 모터(51)를 구동시켜 상기 유압펌프(50)를 작동하게 한다. 따라서 유압은 다시 상기 유압펌프에 의해 고압탱크(40)로 되돌아가는 순환을 반복하면서 휠실린더(60)에서는 아주 짧은시간에 제동이 반복되는 단속적 제동이 이루어지게 된다.As shown in FIG. 1, the normal braking loop (hereinafter referred to as loop I) is a braking loop when the EHB system is normally operated. In this case, when the driver steps on the pedal moon 10, the brake displacement is changed by the displacement sensor 11. The force applied to the 10 is converted into an electrical signal in the pressure sensor 12, respectively, and is transmitted to a controller (not shown), and the controller forms an oil pressure in the high pressure tank 40 according to the transmitted signal to normally follow the flow path. The hydraulic pressure is transmitted to the wheel cylinder 60 of the wheel via the normally open solenoid valve 30a. At this time, braking is performed for a short time while passing through the wheel cylinder 60, and this hydraulic pressure is brought to the solenoid valve 30b normally closed (hereinafter referred to as N / C) along the flow path. At this time, the controller sends an electric signal to the N / C valve 30b to be in an open state and sends a signal to the motor 51 driving the hydraulic pump 50 to drive the motor 51 to the hydraulic pump ( 50) to work. Therefore, the hydraulic pressure is repeated by the hydraulic pump to return to the high pressure tank 40 while the intermittent braking is performed in the wheel cylinder 60, the braking is repeated in a very short time.
반면 고장시 제동루프(이하 루프Ⅱ라 함)는 EHB 시스템에서 제어하는 제어기혹은 밸브 혹은 센서가 고장났을 경우 전자식 시스템을 배제한 기존의 기계적인 시스템에 의해서만 제동되는 제동루프로서 이때는 운전자가 폐달을 밟게 되면 브레이크(10)의 변위는 바로 마스터실린더(20)에서 유압을 형성하고 상기 유압은 루프Ⅱ의 평상시 열려있는(Normally Open : N/O) 솔레노이드 밸브(30c)를 거쳐서 바로 휠실린더(60)로 전달되어 지속적인 제동이 이루어지게 된다.On the other hand, in case of failure, the braking loop (hereinafter referred to as loop II) is a braking loop that is braked only by the existing mechanical system excluding the electronic system when the controller or valve or sensor controlled by the EHB system fails. The displacement of the brake 10 directly forms a hydraulic pressure in the master cylinder 20, and the hydraulic pressure is directly transmitted to the wheel cylinder 60 via the normally open solenoid valve 30c of the loop II. This results in continuous braking.
상기한바와 같이 EHB 시스템에서는 정상 작동시 제동이 이루어지게 되면 고압탱크(40)에서 형성된 유압이 휠실린더(60)까지를 순환하기 때문에 운전자가 브레이크 폐달(10)을 밟았을때 마스터실린더(20)에서 형성된 유압에 의한 반력이 형성되지 않아 폐달감이 떨어지게되는 문제점이 발생한다. 그래서 종래에는 도 2 에서와 같이 직렬식 마스터실린더(20)의 하부에 피스톤(41)과 상기 피스톤(41)에 의해 압축되는 압축스프링(42)을 내포하는 시뮬레이터(44)를 구비하여 상기 압축스프링(42)에 의한 반력으로 폐달감을 조성하였다.As described above, in the EHB system, when the braking is performed during normal operation, since the hydraulic pressure generated in the high pressure tank 40 circulates up to the wheel cylinder 60, when the driver presses the brake pedal 10, the master cylinder 20 is applied. Reaction caused by the hydraulic pressure formed in the problem occurs that the feeling of lung drop. Thus, in the related art, as shown in FIG. 2, the compression spring is provided with a simulator 44 which includes a piston 41 and a compression spring 42 compressed by the piston 41 in the lower portion of the tandem master cylinder 20. A lung feeling was created by the reaction by (42).
운전자가 폐달을 밟으면 마스터실린더 내부에 있는 1차피스톤(21)이 전진하게 되고 상기 1차 피스톤(21)에 의해 1차 보어(25) 내부에 유압이 형성되고 이 유압은 상기 1차 피스톤(21)과 직렬방향으로 보어내부에 공간을 두고 마련된 2차 피스톤(22)을 밀게 되고 상기 2차 피스톤(22)이 전진하면서 상기 2차 피스톤(22)의 피스톤랜드(23)사이의 공간에 마련된 시뮬레이터 연결구(43)로 유압을 내보낸다. 상기 시뮬레이터 연결구(43)는 상기 마스터실린더(20)의 하부에 마련되어 있는 시뮬레이터(40)와 연통되어 있어서 유압을 상기 시뮬레이터(40)로 전달한다. 시뮬레이터(40)로 들어온 유압은 상기 시뮬레이터(40)의 시뮬레이터 피스톤(41)을 밀고이때 상기 시뮬레이터 피스톤(41)이 아래로 밀리면서 상기 피스톤(41)과 접촉되어 있던 압축스프링(42)을 압축하게 된다. 상기 압축스프링(42)은 압축이 되면서 반력을 가지게 되므로 운전자가 브레이크폐달을 밟았을 때 폐달감을 느낄 수 있게 되는 것이다.When the driver presses the pedal, the primary piston 21 inside the master cylinder is advanced, and the hydraulic pressure is formed inside the primary bore 25 by the primary piston 21, and the hydraulic pressure is the primary piston 21. ) And a simulator provided in the space between the piston land 23 of the secondary piston 22 while pushing the secondary piston 22 provided with a space in the bore in series direction and advancing the secondary piston 22. Hydraulic pressure is sent to the connector 43. The simulator connector 43 is in communication with the simulator 40 provided in the lower portion of the master cylinder 20 to transmit the hydraulic pressure to the simulator 40. The hydraulic pressure entering the simulator 40 pushes the simulator piston 41 of the simulator 40 so that the simulator piston 41 is pushed down to compress the compression spring 42 that has been in contact with the piston 41. do. Since the compression spring 42 is compressed and has a reaction force, the driver can feel a feeling of lung when the user presses the brake pedal.
하지만 종래의 마스터실린더(20)에서는 1차피스톤(21)에 의해 형성된 유압이 2차피스톤(22)의 피스톤랜드(23)사이의 공간으로 유입되어 시뮬레이터(44)로 전달되는데 있어서 일부 누설되거나 도 3 에서와 같이 마스터실린더(20)의 보어내부에 축방향으로 홈(26)을 형성하여 그 홈(26) 사이로 유압을 유도하여 시뮬레이터(44)로 유압을 전달하는 경우에는 2차 피스톤이 상기 홈(26)을 따라 지속적인 진퇴운동을 하게되므로 상기 2차피스톤의 시일부재(28)에 마모가 발생하여 역시 압축오일이 누설됨에 따라 고장시 제어루프에 있어서 마스터실린더를 빠져나온 유압이 휠실린더에 100% 유압을 다 전달 하지 못하게 되어, 제동장치에서 가장중요하게 여겨지는 안전성에 문제가 발생한다.However, in the conventional master cylinder 20, the hydraulic pressure generated by the primary piston 21 flows into the space between the piston lands 23 of the secondary piston 22 and is partially leaked to be transmitted to the simulator 44. As shown in FIG. 3, when the groove 26 is formed in the bore of the master cylinder 20 in the axial direction to guide the hydraulic pressure between the grooves 26 to transfer the hydraulic pressure to the simulator 44, the secondary piston is the groove. Since a continuous movement of retraction is performed along (26), abrasion occurs in the seal member 28 of the secondary piston so that compressed oil leaks, and thus the hydraulic pressure from the master cylinder in the control loop is reduced to 100 in the wheel cylinder. The failure to deliver% hydraulic pressure leads to a safety problem that is most important in braking systems.
본 발명은 종래의 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서,The present invention is to solve such a conventional problem,
2차피스톤의 시일부재의 마모를 없애면서 폐달감을 높이기 위한 마스터실린더를 제공하는데 있다.It is to provide a master cylinder to improve the feeling of lung while eliminating the wear of the seal member of the secondary piston.
도 1 은 EHB 시스템의 차륜1개에 대한 유압회로의 개략도 이다.1 is a schematic diagram of a hydraulic circuit for one wheel of an EHB system.
도 2 는 종래기술의 EHB 시스템의 마스터실린더의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a master cylinder of the prior art EHB system.
도 3 은 도 2 의 Ⅲ의 부분확대도이다.3 is an enlarged partial view of III of FIG. 2.
도 4 는 본 발명에 따른 마스터실린더의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of the master cylinder according to the present invention.
도 5 는 본 발명에 따른 정상루프시의 마스터실린더의 부분확대도이다.5 is a partially enlarged view of the master cylinder in the normal loop according to the present invention.
도 6 은 본 발명에 따른 고장루프시의 마스터실린더의 부분확대도이다.6 is a partially enlarged view of the master cylinder at the time of fault loop according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
200 : 마스터실린더 210 : 1차 피스톤 220 : 2차 피스톤200: master cylinder 210: primary piston 220: secondary piston
230 : 피스톤랜드 250 : 1차 보어 280 : 시일부재230: piston land 250: primary bore 280: seal member
260 : 오일토출공 270 : 오일흡입공 400 : 시뮬레이터260: oil discharge hole 270: oil suction hole 400: simulator
410 : 시뮬레이터 피스톤 420 : 압축스프링 430 시뮬레이터 연결구410: simulator piston 420: compression spring 430 simulator connector
300 : 바이패스 유로300: Bypass Euro
본 발명은 운전자의 조작에 의해 진퇴하는 1차피스톤과 상기 1차 피스톤의 직렬방향으로 보어내부에 공간을 두고 마련된 2차 피스톤과 상기 1차 피스톤과 상기 2차 피스톤을 포함하고 있는 직렬식 마스터실린더와 상기 직렬식 마스터실린더의 하부에 상기 마스터실린더와 연통되어 마련된 폐달시뮬레이터와 상기 폐달시뮬레이터의 내부에서 슬라이딩 가능하도록 마련된 폐달시뮬레이터 피스톤과 상기 폐달시뮬레이터 피스톤이 유압에 의해 슬라이딩되었을때 상기 폐달시뮬레이터 피스톤에 의해 압축되는 압축스프링이 구비된 전자식 유압 브레이크(EHB) 장치에 있어서,The present invention is a tandem master cylinder including a secondary piston provided with a space inside the bore in the serial direction of the primary piston and the primary piston retreating by the driver's operation, the primary piston and the secondary piston. And a lung moon simulator piston provided in communication with the master cylinder at a lower portion of the tandem master cylinder, a lung moon simulator piston provided to be slidable inside the lung moon simulator, and the lung moon simulator piston when the lung moon simulator piston is slid by hydraulic pressure. An electronic hydraulic brake (EHB) device with a compression spring to be compressed,
상기 마스터실린더의 보어 내부에서 1차피스톤에 의해 형성된 유압이 2차 피스톤랜드 사이의 공간으로 유도되도록 상기 마스터실린더의 측벽 외부에 바이패스 유로(300)를 마련하였다.The bypass flow path 300 is provided outside the side wall of the master cylinder so that the hydraulic pressure generated by the primary piston in the bore of the master cylinder is guided to the space between the secondary piston lands.
본발명의 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 도 4 에서 보듯이 1차 피스톤과 2차 피스톤을 포함한 직렬식 마스터실린더(200)의 1차 보어(250) 내부에 반경방향으로 오일토출공(260)을 만들고 상기 오일토출공(260)에서 2차 피스톤(220)쪽으로 조금 떨어진 곳에 상기 오일토출공(260)과 상기 마스터실린더(200)의 외부에서 연통되도록 상기 마스터실린더(200)의 보어내부에 오일흡입공을 마련하여 상기 오일토출공과 상기 오일흡입공으로 이루어진 바이패스 유로(300)를 형성한다. 이 때 상기 오일토출공(260)은 1차 피스톤(210)의 전진시에 유압이 형성되는 1차 보어(250)의 내부에, 2차 피스톤(220)의 초기정지상태에서 상기 2차 피스톤(220)의 시일부재(280) 바깥에 위치하게 되고, 상기 오일흡입공(270)은 2차 피스톤(220)의 초기정지상태에서 상기 2차 피스톤의 피스톤랜드(230) 내부공간에 위치하고, 2차 피스톤(220)의 최대 전진시에는 상기 2차 피스톤(220)의 시일부재(280)가 상기 오일흡입공(270)의 입구를 막는 위치에 오도록 마련된다. 이는정상시 루프에서는 1차 피스톤(210)에 의해 형성된 1차 보어 내부의 유압이 상기 오일토출공(260)과 오일흡입공(270)을 거쳐 시뮬레이터 연결구(430)를 통하여 시뮬레이터(440) 내부로 유도되게 하고, 고장시 루프에서는 2차 피스톤의 시일부재(280)가 오일흡입공(270)을 막아 상기 바이패스 유로(300)가 차단됨으로써 상기 1차 보어 내부의 유압이 상기 시뮬레이터(440)로 누설되는 것을 막아 형성유압의 100%를 휠실린더에 전달되게 하기 위해서이다.Referring to the embodiment of the present invention in more detail with reference to the drawings, as shown in Figure 4 the oil discharge in the radial direction inside the primary bore 250 of the in-line master cylinder 200 including the primary piston and the secondary piston The master cylinder 200 is formed to communicate with the oil discharge hole 260 and the outside of the master cylinder 200 at a position slightly away from the oil discharge hole 260 toward the secondary piston 220. An oil suction hole is provided in the bore to form a bypass flow path 300 including the oil discharge hole and the oil suction hole. At this time, the oil discharge hole 260 is inside the primary bore 250 in which hydraulic pressure is formed when the primary piston 210 is advanced, the secondary piston (in the initial stop state of the secondary piston 220) It is located outside the sealing member 280 of the 220, the oil suction hole 270 is located in the inner space of the piston land 230 of the secondary piston in the initial stop state of the secondary piston 220, When the piston 220 is moved forward, the sealing member 280 of the secondary piston 220 is provided to be in a position to block the inlet of the oil suction hole 270. In the normal loop, the hydraulic pressure in the primary bore formed by the primary piston 210 passes through the oil discharge hole 260 and the oil suction hole 270 to the simulator 440 through the simulator connector 430. In case of failure, the seal member 280 of the secondary piston blocks the oil suction hole 270 in the loop in case of failure so that the bypass flow path 300 is blocked so that the hydraulic pressure inside the primary bore is transferred to the simulator 440. This is to prevent leakage and transfer 100% of the forming hydraulic pressure to the wheel cylinder.
도 4는 전자식 유압 브레이크(EHB)가 정상시 제동루프를 가질 때 본발명의 작동예를 유압의 흐름을 중심으로 도시 한 것이다.Figure 4 shows an example of the operation of the present invention when the electronic hydraulic brake (EHB) has a normal braking loop centered on the flow of hydraulic pressure.
전자식 유압 브레이크(EHB)가 정상적으로 작동할 때는 마스터실린더내부(200)에서 형성된 유압이 휠 실린더(60)에 제공되어 제동이 이루어지는 것이 아니고 제어기의 전기신호에 의하여 고압탱크(40)에서 형성된 유압이 제동을 수행한다. 또한 동시에 제어기는 루프 Ⅱ의 N/O밸브(30a)에 닫힘 신호를 보내게 된다. 따라서 마스터실린더(200)에서 형성된 유압은 상기 N/O밸브(30a)에 의해 유로가 폐쇄 되므로 외부로 나가지 못하게 되어 반력을 가지게 되고 이 반력은 상기 마스터실린더내(200)의 2차 피스톤(220)의 움직임을 정지시켜 2차 피스톤의 시일부재(280)가 오일토출공(260)과 오일흡입공(270) 사이에서 더 이상 움직이지 못하고 멈추게 된다. 그러므로 상기 마스터실린더(200)의 1차 보어(250)에서 형성된 유압은 상기 오일토출공(260)으로 빠져나가 상기 오일흡입공(270)으로 유도되고 이 유도된 유압이 시뮬레이터 연결구(430)를 통하여 시뮬레이터(440)내부로 전달되어 시뮬레이터 피스톤(410)을 밀어 압축스프링(420)을 압축하면 상기압축스프링(420)이 반력을 가짐으로써 운전자는 브레이크 폐달감을 느낄수 있게된다.When the electronic hydraulic brake (EHB) is operating normally, the hydraulic pressure formed in the master cylinder 200 is provided to the wheel cylinder 60 and braking is not performed. Instead, the hydraulic pressure generated in the high pressure tank 40 is braked by the electric signal of the controller. Do this. At the same time, the controller also sends a close signal to the N / O valve 30a of the loop II. Therefore, the hydraulic pressure formed in the master cylinder 200 is closed by the N / O valve (30a) flow path is prevented from going out to have a reaction force and the reaction force is the secondary piston 220 in the master cylinder (200) By stopping the movement of the secondary piston seal member 280 is no longer moved between the oil discharge hole 260 and the oil suction hole 270 is stopped. Therefore, the hydraulic pressure formed in the primary bore 250 of the master cylinder 200 exits to the oil discharge hole 260 and is led to the oil suction hole 270, and the induced hydraulic pressure is transferred through the simulator connector 430. When delivered to the inside of the simulator 440 to compress the compression spring 420 by pushing the simulator piston 410, the compression spring 420 has a reaction force so that the driver can feel a feeling of brake pulsation.
도 5는 전자식 유압 브레이크(EHB)가 고장시 제동루프를 가질 때 본발명의 작동을 유압의 흐름을 중심으로 도시한 것이다.FIG. 5 shows the operation of the present invention centered on the flow of hydraulic pressure when the electronic hydraulic brake EHB has a braking loop in case of failure.
전자식 유압 브레이크(EHB)가 고장시에는 제어기가 제 역할을 하지 못하게 되므로 마스터실린더(200) 내부에서 형성된 유압이 상기 마스터실린더(200)를 빠져나가 유로를 따라 N/O밸브(30c)를 경유하여 직접 휠실린더(60)에 도달하여 제동을 수행하게 된다. 따라서 마스터실린더(200)의 내부에서는 2차 피스톤(220)이 상기 마스터실린더(200)의 보어 일단 한계점까지 전진하게 된다. 이때 상기 2차 피스톤(220)의 시일부재(280)가 상기 오일흡입공(270)을 막게 되고, 상기 오일토출공(260)으로 토출된 유압이 상기 오일흡입공(270)을 통해 상기 시뮬레이터(440)로 유도 되는 것이 차단되므로 운전자는 상기 휠실린더(60)에서 상기 마스터실린더(200)를 통하여 되돌아오는 반력을 직접 느끼게 되어 폐달감을 유지할수 있게 된다. 또한 유압이 상기 시뮬레이터(440)로 누설되는 것을 방지함으로써 100%의 유압을 휠 실린더(60)에 제공하게 되어 차량의 주행시 제동장치의 안정성을 크게 확보할 수 있게 된다.When the electronic hydraulic brake (EHB) is broken, the controller does not play a role so that the hydraulic pressure formed inside the master cylinder 200 exits the master cylinder 200 and passes through the N / O valve 30c along the flow path. The wheel cylinder 60 is directly reached to perform braking. Therefore, in the interior of the master cylinder 200, the secondary piston 220 is advanced to one end of the bore of the master cylinder 200. In this case, the seal member 280 of the secondary piston 220 blocks the oil suction hole 270, and the hydraulic pressure discharged to the oil discharge hole 260 is transferred to the simulator through the oil suction hole 270. Since it is blocked to be guided to 440, the driver can directly feel the reaction force returned from the wheel cylinder 60 through the master cylinder 200 to maintain a feeling of lung. In addition, since the hydraulic pressure is prevented from leaking to the simulator 440, 100% of the hydraulic pressure is provided to the wheel cylinder 60, thereby greatly securing stability of the braking device when the vehicle is driven.
본 발명의 특징은 상기 마스터실린더의 내부 유압을 유도하는 토출공과 흡입공으로 이루어진 바이패스 유로로써, 상기 1차 보어의 내부에서 형성된 유압이 상기 시뮬레이터로 유도되는 과정에 있어서 상기 오일토출공과 오일흡입공을 구비한바이패스 유로를 마스터실린더의 측벽 외부에 마련함으로써 직렬식 마스터실린더에 있어서 2차 피스톤의 시일부재의 마모를 줄여 운전자의 폐달감을 유지하고, EHB 시스템의 고장시 시뮬레이터 내부로 유압이 누설되는 것을 방지하므로 제동장치의 안전성을 종래보다 더 크게 확보하는 효과를 가져온다.A feature of the present invention is a bypass flow path consisting of a discharge hole and a suction hole for guiding the internal hydraulic pressure of the master cylinder, the oil discharge hole and the oil suction hole in the process of introducing the hydraulic pressure formed in the interior of the primary bore to the simulator By providing a bypass channel provided outside the side wall of the master cylinder, it is possible to reduce the wear of the seal member of the secondary piston in the tandem master cylinder to maintain a feeling of driver's lungs and to leak hydraulic pressure into the simulator when the EHB system fails. This prevents the safety of the braking device from being larger than before.
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