KR101550081B1 - 차량 브레이크 시스템 및 그의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 브레이크 입력 부재(18)의 작동을 검출하여 상기 브레이크 입력 부재(18)의 작동에 상응하는 압력 신호를 공급하도록 설계된 주 브레이크 실린더(22) 및 제1 브레이크 회로(14)를 포함하는 차량 브레이크 시스템에 관한 것으로, 상기 제1 브레이크 회로는 상기 압력 신호에 상응하는 힘을 제1 휠(16a, 16b)에 가하도록 설계된 제1 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)와; 상기 주 브레이크 실린더(22)와 제1 휠 브레이크 실린더(69a, 69b) 사이에 배치되며 분리 밸브로서 설계된 제1 전환 밸브(68)와; 제1 펌프(76)와; 무전류 상태에서 제1 펌프(76)를 향하는 측에 저장 용량을 갖는 저장 챔버(88)와; 제1 휠(16a, 16b)에 할당되며 제1 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)와 저장 챔버(88) 사이의 제동 매체 흐름을 제어하도록 설계된 제1 휠 배출 밸브(86a, 86b)를 포함한다. 본 발명은 또한 그러한 브레이크 시스템을 제어하는 방법에 관한 것이다.

Description

차량 브레이크 시스템 및 그의 제어 방법{BRAKE SYSTEM FOR A VEHICLE AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
본 발명은 자동차 브레이크 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 자동차 브레이크 시스템을 구동하기 위한 방법에 관한 것이다.
회생 제동 시, 차량은 제너레이터에 의한 전동기 구동 하에 제동된다. 이 경우, 일반적으로 차량의 전기 구동 모터는 제너레이터에 의해 구동된다. 이러한 방식으로 얻은 전기 에너지는 축전지 내에 저장된다. 바람직하게는 저장된 에너지가 추후 차량의 가속을 위해 사용된다. 여기서 기술하는 회생 제동에 의해, 종래의 제동 방법에서 발생하는 출력 손실이 절감된다. 이러한 방식으로, 빈번하게 제동되는 차량의 에너지 소모량 및/또는 배기가스량이 감소할 수 있다. 회생 제동이 가능하도록 설계된 차량을 종종 하이브리드 차량이라 칭한다.
그러나 회생 제동이 제동 경로에 영향을 미치면 안 된다. 따라서 회생 제동 방법은 특정 상황들에서 마찰에 기초하는 종래의 차량 제동 시스템을 부가적으로 요구한다. 예컨대 축전지가 완전 충전된 경우에는 회생 제동이 제공되지 않는다. 따라서 이 경우 총 제동 토크는 종래의 브레이크, 즉 마찰 브레이크를 통해 휠들로 제공되어야 한다.
추가로, 회생 제동 방법은 차량의 사전 설정된 최저 속도를 요구한다. 오직 제너레이터에 의해 구동된 전동기만을 사용해서는 차량을 정지 상태까지 제동시킬 수 있는 제동 토크를 보장하지 못한다. 사전 설정된 총 제동 토크가 차량이 정지할 때까지 일정하게 유지되어야 하는 경우, 종래의 제동 시스템은 낮은 속도 범위에서 발휘되지 않는 회생 제동 브레이크의 제동 효과를 보다 높은 제동 토크로써 보상해야 한다.
물론, 가능한 한 높은 회생율을 달성하기 위해 유압식 제동력이 철회되어야 하는 상황도 있다. 예컨대 스위칭 프로세스 이후 분리된 제너레이터가 회생 제동 브레이크로서 다시 블렌딩(blending)되어야 하고, 그럼으로써 제동 작용이 회생 제동 브레이크의 방향으로 전환된다. 이는 종래의 마찰 브레이크의 철회를 요구하며, 그럼으로써 사전 설정된 총 제동 토크가 일정하게 유지된다.
요구된 총 제동 토크가 유지되도록 하기 위해 종래의 마찰 브레이크의 제동 토크를 회생 제동 브레이크의 현재 제동 토크에 매칭시키는 프로세스를 종종 블렌딩 프로세스라 칭한다. 회생 제동 브레이크를 구비한 많은 차량에서, 회생 제동 토크가 증가하거나 감소하여도 요구된 총 제동 토크는 유지되도록, 페달에 가해진 힘을 이용하여 종래의 제동 토크를 제어하는 운전자에 의해 감속 제어가 실시된다. 그러나 이러한 블렌딩 프로세스는 운전자의 추가적인 조작이 수반되기 때문에 운전자의 주행 안락성이 현저히 저하된다.
그 밖에 공지되어 있는, 예컨대 EHB 시스템과 같은 브레이크 바이 와이어(brake-by-wire) 시스템에서는 상기 브레이크가 장착된 차량의 제동 중에 블렌딩 프로세스가 운전자에게 전혀 인지되지 못하는 방식으로 실시된다. 그러나 그러한 유형의 브레이크 바이 와이어 시스템은 복잡한 전자 시스템을 필요로 하기 때문에 가격이 비싸다.
본 발명의 과제는, 전술한 종래 기술의 단점들이 개선된 자동차 브레이크 시스템 및 그러한 자동차 브레이크 시스템을 구동하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 청구항 제1항의 특징들을 갖는 차량 브레이크 시스템 및 청구항 제10항의 특징들을 갖는 차량 브레이크 시스템의 제어 방법을 제공한다.
압력 신호는 예컨대 주 브레이크 실린더로부터 하나 이상의 제1 휠 브레이크 실린더로 전달된 출력 또는 전달된 압력을 의미한다. 상기 전달된 출력을 이용하여 제1 휠 브레이크 실린더가 자신에 할당된 제1 휠에 제동 토크를 가하게 된다. 제1 브레이크 회로는 적어도 제1 휠 브레이크 실린더를 포함한다. 물론 제1 브레이크 회로는 하나 이상의 추가 휠에 할당된 하나 이상의 추가 휠 브레이크 실린더를 더 가질 수 있다.
본 발명은 회생 제동 브레이크와 종래의 마찰 브레이크의 블렌딩을 위해 브레이크 시스템의 제1 브레이크 회로가 주 브레이크 실린더로부터 분리될 수 있는 것이 바람직하다는 인식에 기초한다. 이 경우, 운전자는 제1 브레이크 회로를 더 이상 브레이크 페달 및 주 브레이크 실린더를 통해 직접 제어하지 않는다. 주 브레이크 실린더로부터 제1 브레이크 회로가 분리되면, 제1 브레이크 회로의 하나 이상의 제1 휠 브레이크 실린더를 블렌딩이 고려될 수 있는 제2 방법으로 제어할 수 있는 가능성이 제공되는 것도 바람직하다.
본 발명은 또한, 위 단락에서 기술한 가능성을 어떻게 경제적인 방식으로 구현할 수 있는지에 대한 고찰에 기인한다. 이와 관련하여, 주 브레이크 실린더와 제1 휠 브레이크 실린더 사이에 분리 밸브로서 형성된 전환 밸브가 배치된다. 따라서 본 발명의 구현을 위해 일반적으로 기존의 부품들이 사용될 수 있다. 이는 본 발명에 따른 브레이크 시스템의 비용을 낮추고, 설치 공간을 감소시킨다. 또한, 저장 챔버가 무전류 상태에서 제1 펌프를 향하는 측에 저장 용량을 갖도록 간단한 방식으로 저장 챔버가 형성될 수 있다. 이 경우, 하나 이상의 휠 유입 밸브 및/또는 휠 배출 밸브를 이용하여 제1 브레이크 회로의 하나 이상의 제1 휠 브레이크 실린더로의 제동 매체 흐름이 제어되며, 상기 제어는 공급된 제어 신호의 수신 시 제1 브레이크 회로의 하나 이상의 휠 브레이크 실린더가 요구된 제동 토크를 제1 브레이크 회로의 하나 이상의 휠로 가하는 방식으로 실시된다.
그럼으로써 센서를 이용하여 또는 추정을 통해 운전자가 얼마만큼의 총 제동 토크를 요구하는지, 회생 제동 브레이크에 의해 현재 회생 제동 토크가 얼마나 가해지는지, 그리고 요구된 총 제동 토크와 현재 회생 제동 토크의 차가 얼마인지를 검출할 수 있는 가능성이 제공된다. 이어서, 검출된 차에 상응하는 제동 토크가 하나 이상의 휠 유입 밸브 및/또는 휠 배출 밸브를 이용하여 제1 휠에 가해질 수 있다. 이는 운전자가 추가의 조작을 수행하지 않아도 되는 블렌딩을 가능케 한다. 그럼으로써 적정의 비용으로 충분한 회생 효율이 보장된다.
본 발명에 따른 브레이크 시스템은 단 1개의 휠축을 위한 브레이크 바이 와이어 시스템이라 지칭될 수 있다. 이 경우, 바람직하게는 뒷차축이 바이-와이어(by-wire) 방식으로 구동된다. 이러한 해결책은 특히 후륜 구동 차량 또는 사륜 구동 차량의 경우에 간편하고 경제적인 방법이 될 것이다. 물론 본 발명에 따른 브레이크 시스템을 이용하여 앞차축이 바이-와이어 방식으로 구동될 수도 있다. 따라서 상기 브레이크 시스템은 전륜 구동 차량의 경우에도 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명은 종래의 구동 트레인 및 제동 트레인을 구비한 차량에서도 장점을 제공한다. 예컨대 본 발명은, 커브 주행 시 발생하는 타이어 수직력에 상응하게 전륜 및/또는 후륜에 제동력이 분배되는 횡가속도 의존적 제동력 분배를 간편하게 한다. 입력 신호로서 예컨대 센서에 의해 검출된 횡가속도가 분석될 수 있다. 이러한 방식으로 적어도 2개의 휠의 사용된 마찰 계수가 밸런싱될 수 있다. 이는 커브 주행 차량의 보다 안정적인 제동을 가능케 한다.
본 발명의 또 다른 한 적용 가능예로 다이내믹한 커브 제동이 있으며, 이 경우 커브 내측 휠에 가해지는 제동력이 증가된다. 이로써 더욱 다이내믹한 주행 거동이 야기된다.
후진 주행 중 제동 시에도 마찬가지로 휠축, 바람직하게는 뒷차축에서의 제동력이 증가함으로써 후진 주행을 위해 더 양호하게 세팅된 제동력 분배가 달성될 수 있다. 이때, "후진 제동력 분배"도 주목된다. 이는 특히 내리막길에서 천천히 후진할 경우 훨씬 더 안정적인 차량 거동을 야기한다.
또한, 본 발명을 이용하여 종래의 브레이크 시스템에 비해 더 짧은 페달 트래블이 구현될 수 있다. 이는 더 나은 페달 감도를 보장함으로써, 본 발명에 따른 브레이크 시스템이 구비된 차량의 운전자의 주행 안락감을 증대시킨다.
예컨대 제1 휠 배출 밸브는 닫힌 상태, 열린 상태, 그리고 닫힌 상태와 열린 상태 사이의 하나 이상의 중간 상태로 조정될 수 있다. 특히 상기 휠 배출 밸브는 연속 조정 가능한 밸브일 수 있다. 따라서 이러한 휠 배출 밸브의 비교적 경제적인 구현형은, 회생 제동 토크의 블렌딩, 횡가속도 의존적 제동력 분배, 다이내믹한 커브 제동 및/또는 뒷차축에서의 제동력 증가를 위한 제1 휠 브레이크 실린더의 제어를 보장한다.
한 바람직한 개선예에서는 브레이크 시스템이 제2 휠에 배치된 제2 휠 브레이크 실린더를 구비한 제2 브레이크 회로를 포함하며, 제2 휠 브레이크 실린더는 주 브레이크 실린더로부터 상기 제2 휠 브레이크 실린더로 압력 신호가 전달될 수 있도록 주 브레이크 실린더에 연결되며, 상기 압력 신호에 상응하는 힘을 제2 휠에 가하도록 설계된다. 따라서 본 발명에 따른 브레이크 시스템은 적어도 2개의 브레이크 회로를 포함할 수 있다. 물론 제2 브레이크 회로는 하나 이상의 추가 휠을 더 가질 수 있다.
바람직하게는 제2 브레이크 회로가 분기 라인을 구비한 제2 전환 밸브를 포함하며, 상기 분기 라인은 제2 전환 밸브에 병렬로 배치되며 체크 밸브를 포함한다. 그럼으로써 제2 전환 밸브의 고장 또는 블록킹에 대해 주 브레이크 실린더와 제2 휠 브레이크 실린더 사이의 연결이 보장된다.
특히 제2 브레이크 회로는 하나의 샤프트에 제1 브레이크 회로의 제1 펌프와 함께 배치되는 제2 펌프를 포함할 수 있으며, 이때 제1 펌프와 제2 펌프는 1개의 모터를 통해 구동될 수 있다. 이러한 방식으로, 브레이크 시스템 내부에 추가 설치 공간을 필요로 할 수 있는 제2 모터가 절약될 수 있다.
한 바람직한 개선예에서는 모터가 제1 회전 방향 및 제2 회전 방향으로 구동될 수 있는데, 이때 모터와 제1 펌프 사이에 배치되는 제1 연결 부재는 제1 및 제2 회전 방향으로의 모터의 구동 시 제1 펌프가 구동되도록 형성되며, 모터와 제2 펌프 사이에 배치되는 제2 연결 부재는, 모터가 제1 회전 방향으로 구동되면 제2 펌프가 구동되고 모터가 제2 회전 방향으로 구동되면 제2 펌프가 모터로부터 분리되도록 형성된다. 이러한 방식으로, 모터에 의한 제1 펌프의 구동 시 제2 펌프의 강제 종동이 방지될 수 있다.
또 다른 한 바람직한 개선예에서는, 제2 브레이크 회로가 제1 상태 및 제2 상태로 스위칭될 수 있으며, 상기 상태들은 제1 상태로 스위칭된 제2 브레이크 회로의 제2 펌프의 구동에 의해 제2 휠 브레이크 실린더에서 압력 변동이 일어나도록, 그리고 제1 상태로 스위칭된 제2 브레이크 회로의 제2 펌프의 구동에 의해 제2 브레이크 회로 내에 제동 매체의 순환 흐름이 발생하도록 구현된다. 이는 예컨대 제2 브레이크 회로가 제2 전환 밸브와 제2 펌프 사이에 배치된 체크 밸브 및 상기 제2 펌프에 병렬로 배치된 밸브를 포함함으로써 구현될 수 있으며, 이때 제2 브레이크 회로는 상기 밸브가 닫히면 제1 상태로, 상기 밸브가 열리면 제2 상태로 스위칭될 수 있다. 이로써, 모터에 의해 제1 펌프가 구동될 때 제2 펌프의 원치 않는 종동을 저지할 수 있는 추가의 가능성이 보장된다.
앞의 단락들에서 기술한 장점들은 상응하는 방법을 통해서도 보장된다.
본 발명의 또 다른 특징들 및 장점들은 하기에서 도면들을 토대로 설명된다.
도 1은 브레이크 시스템의 제1 실시예의 회로도이다.
도 2는 브레이크 시스템의 제2 실시예의 회로도이다.
도 3은 브레이크 시스템의 제3 실시예의 회로도이다.
도 1에는 브레이크 시스템의 제1 실시예의 회로도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 브레이크 시스템은 예컨대 2-피스톤 시스템으로서 구현되어 있다. 상기 브레이크 시스템은 전방 휠(12a, 12b)을 제동하기 위한 전방 브레이크 회로(10) 및 후방 휠(16a, 16b)을 제동하기 위한 후방 브레이크 회로(14)를 포함한다. 그러나 도시된 예가 상기와 같은 휠 구분(12a, 12b, 16a 및 16b)으로만 제한되는 것은 아니다. 상기 예는 휠들(12a, 12b)이 차량의 후방 휠이고, 휠들(16a, 16b)이 전방 휠인 실시예에도 물론 적용될 수 있다. 휠들(12a, 12b) 및 휠들(16a, 16b)은 차량의 상이한 두 측면에 배치되거나 차량에서 대각선으로 배치되는 2쌍의 휠일 수도 있다.
여기서 도 1에 도시된 브레이크 시스템의 휠 개수가 4개의 휠(12a, 12b, 16a 및 16b)로 제한되지 않는다는 점이 명백히 암시된다. 그 대신, 브레이크 시스템은 더 많은 수의 휠을 제어하도록 확장될 수 있다. 그러한 경우, 예컨대 브레이크 시스템은 전방 브레이크 회로(10)에 상응하는 적어도 2개의 브레이크 회로를 포함한다.
마찬가지로, 브레이크 시스템은 하이브리드 차량에만 사용되는 것이 아니라 공지된 모든 유형의 차량에 사용될 수 있다. 하기에서 더 상세히 설명되는 것처럼, 하이브리드 차량으로서 설계되지 않은 차량의 운전 시에도 상기 브레이크 시스템을 적용하는 것이 유리한 상황들이 존재한다.
브레이크 시스템은 작동 부재로서 브레이크 페달(18)을 포함한다. 브레이크 페달(18)은 브레이크 페달(18)에 가해진 작동의 검출을 위해 페달 트래블 센서, 부스터 다이어프램 트래블 센서 또는 로드(rod) 트래블 센서를 포함할 수 있다. 그러나 도시된 브레이크 시스템이 운전자에 의한 제동 요구의 입력을 위한 브레이크 페달(18)로만 한정되는 것은 아니다. 그 대신, 전방 및/또는 후방 브레이크 회로(10, 14)와 적절하게 연결된 다른 센서 부재들에 의해서도 운전자의 제동 요구가 검출될 수 있다.
브레이크 페달(18)은 브레이크 부스터(20)를 통해 주 브레이크 실린더(22)에 연결된다. 주 브레이크 실린더(22)는 충전 주입구(26)를 통해 채워질 수 있는 제동 매체 저장기(24)와 연결된다. 예컨대 제동 매체 저장기(24)는 유압액 탱크 및/또는 제동액 탱크이다.
주 브레이크 실린더(22)로부터 제1 공급 라인(28)이 전방 브레이크 회로(10)로 이어지고, 제2 공급 라인(30)이 후방 브레이크 회로(14)로 이어진다. 제1 공급 라인(28)에는 압력 센서(32)가 연결될 수 있다. 상기 공급 라인(28)에는 추가로 분기점(33)을 통해 고압 스위칭 밸브(34)가 연결되고, 분기점(35)을 통해 전환 밸브(36)가 연결된다. 주 브레이크 실린더(22)에서 배출되는 제동액 흐름은 전방 브레이크 회로(10)에서 선택적으로 고압 스위칭 밸브(34) 및 펌프(44)를 통해 또는 전환 밸브(36)를 통해 휠(12a, 12b)의 휠 브레이크 실린더(38a, 38b)의 방향으로 흐를 수 있다.
전환 밸브(36)에 병렬로, 체크 밸브(40)를 포함하는 바이패스 라인이 배치된다. 전환 밸브(36)에 결함이 있는 경우, 보통은 상기 결함으로 인해 단속될 수 있는 주 브레이크 실린더(22)와 휠 브레이크 실린더(38a, 38b) 사이의 유압 연결이 체크 밸브(40)를 포함하는 바이패스 라인에 의해 보장된다. 그럼으로써 전환 밸브(36)의 고장 및/또는 완전한 블록킹이 발생하는 경우에도 브레이크 페달(18)을 통해 제어되는 휠(12a, 12b)의 제동이 가능하다.
전환 밸브(36)에는 제1 펌프(44)의 이송측으로 이어지는 분기점(43)을 갖는 라인(42)이 연결된다. 펌프(44)는 1-피스톤 펌프 또는 그와 유사하게 형성된 방출 부재인 것이 바람직하다. 또는 제1 펌프(44)가 복수의 피스톤을 구비한 펌프 또는 기어 펌프일 수도 있다.
고압 스위칭 밸브(34)로부터 뻗어나가는 라인(46)은 펌프(44)의 흡입측으로부터 체크 밸브(50)로 이어지는 라인(48)과 분기점(45)을 통해 연결된다. 체크 밸브(50)에서부터 라인(52)이 휠 브레이크 실린더(38b)에 할당된 휠 배출 밸브(54b)로 연장된다. 휠 브레이크 실린더(38a)에 할당된 휠 배출 밸브(54a)도 마찬가지로 분기점(37)을 통해 라인(52)과 연결된다. 또한, 분기점(55)을 통해 저장 챔버(56)도 라인(52)에 연결된다.
라인(42)은 전환 밸브(36)에서부터 휠 브레이크 실린더(38a)에 할당된 휠 유입 밸브(58a)로 이어진다. 휠 브레이크 실린더(38b)에 할당된 휠 유입 밸브(58b)도 마찬가지로 분기점(39)을 통해 라인(42)에 연결된다. 휠 유입 밸브들(58a, 58b)에 병렬로 체크 밸브들(60a, 60b)을 포함하는 바이패스 라인들이 배치된다.
휠 유입 밸브(58a) 및 휠 브레이크 실린더(38a)는 라인(62a)을 통해 서로 연결된다. 휠 배출 밸브(54a)는 분기점(64a)을 통해 라인(62a)에 연결된다. 그에 상응하게, 휠 배출 밸브(54b)도 분기점(64b)을 통해 라인(62b)에 연결되며, 상기 라인은 휠 유입 밸브(58b)와 휠 브레이크 실린더(38b) 사이에 배치된다.
전방 브레이크 회로(10)의 밸브들(34, 36, 54a, 54b, 58a, 58b)은 유압 밸브로서 형성될 수도 있다. 바람직하게는 전환 밸브(36) 및 휠 유입 밸브(58a, 58b)가 무전류 상태에서 열려있는 밸브로서 형성되고, 고압 스위칭 밸브(34) 및 휠 배출 밸브(54a, 54b)는 무전류 상태에서 닫혀있는 밸브로서 형성된다. 따라서 브레이크 시스템(10)의 정상 제동 모드에서 운전자에 의해 요구되는 브레이크 캘리퍼들의 휠 브레이크 실린더(38a, 38b)에서의 압력 증가가 확실하게 보장된다. 그에 상응하게, 브레이크 캘리퍼들의 휠 브레이크 실린더(38a, 38b)에서 증가된 압력은 다시 빠르게 감소할 수도 있다.
공급 라인(30)은 마찬가지로 고압 스위칭 밸브(66) 및 전환 밸브(68)를 [분기점(65)을 통해] 주 브레이크 실린더(22)와 연결한다. 그러나 전방 브레이크 회로(10)의 전환 밸브(36)와 달리, 후방 브레이크 회로(14)의 전환 밸브(68)는 분리 밸브로서 형성된다. 전환 밸브(68)에는 체크 밸브를 포함하는 바이패스 라인이 배치되지 않는다. 따라서 전환 밸브(68)가 닫히면 후방 브레이크 회로(14), 특히 휠(16a 및 16b)의 휠 브레이크 실린더(69a 및 69b)가 주 브레이크 실린더(22)로부터 분리된다.
전환 밸브(68)에서부터 라인(70)이 휠 브레이크 실린더(69b)에 할당된 휠 유입 밸브(72b)로 연장된다. 휠 브레이크 실린더(69a)에 할당된 휠 유입 밸브(72a)는 분기점(71)을 통해 역시 라인(70)에 연결된다. 휠 유입 밸브들(72a, 72b)에 병렬로, 체크 밸브들(74a, 74b)을 포함하는 바이패스 라인들이 배치된다. 또한, 펌프(76)의 이송측이 분기점(75)을 통해 라인(70)과 연결된다. 펌프(76)는 1-피스톤 펌프, 복수의 피스톤을 구비한 펌프 또는 기어 펌프로서 형성될 수 있다.
펌프(76)의 흡입측에 라인(78)을 통해 체크 밸브(80)가 연결된다. 펌프(76)와 체크 밸브(80) 사이에 배치된 라인(78) 분기점(81)에서부터 라인(82)이 고압 스위칭 밸브(66)로 연장된다. 체크 밸브(80)의 라인(78) 반대편 측에서는 라인(84)이 분기점(85)으로 연장되며, 상기 분기점(85)에는 휠 배출 밸브들(86a, 86b)이 연결된다.
휠 배출 밸브들(86a, 86b)은 각각 닫힌 상태, 열린 상태 그리고 닫힌 상태와 열린 상태 사이에 놓이는 하나 이상의 중간 상태로 스위칭될 수 있다. 중간 상태에서는 휠 배출 밸브(86a 또는 86b)가 부분적으로만 열린다. 바람직하게는 휠 배출 밸브들(86a, 86b)이 연속 조정 가능한 밸브로서 형성된다. 그에 비해, 전방 브레이크 회로(10)의 휠 배출 밸브들(54a, 54b)을 위해서는 오직 열린 상태와 닫힌 상태로만 스위칭될 수 있는, 보다 저가의 휠 배출 밸브들이 사용될 수 있다.
분기점(87)을 통해 저장 챔버(88)가 라인(84)에 연결된다. 저장 챔버(88)는 무전류 상태에서 펌프(76)를 향한 측에 저장 용량을 갖는다. 바람직하게는 상기 저장 용량은 제동액 저장 용량이다. 따라서 저장 챔버(88)는 그의 무전류 상태에서, 즉 후방 브레이크 회로(14)의 압력 평형 상태에서 임의의 용량을 제공한다. 저장 챔버(88)는, 저장 챔버(88) 내의 용량을 확실하게 검출하여 그에 상응하게 저장 챔버(88)를 조작하기 위해 저장 경로 센서 및/또는 저장 경로 스위치를 포함할 수 있다. 이때, 용량 추정 또는 용량 균형도 고려된다. 그에 비해, 저장 챔버(56)는 경제적 측면에서 전방 브레이크 회로(10)의 압력 균형 상태에서 용량을 제공하지 않도록 선택될 수 있다.
휠 배출 밸브들(72a, 72b)은 라인들(90a, 90b)을 통해 각각 휠(16a 또는 16b)의 휠 브레이크 실린더(69a, 69b) 중 하나와 연결된다. 휠 배출 밸브(86a)는 분기점(92a)을 통해 라인(90a)에 연결된다. 그에 상응하게, 휠 배출 밸브(86b)는 분기점(92b)을 통해 라인(90b)에 연결된다.
밸브들(66, 68, 72a, 72b, 86a 및 86b)도 유압 밸브일 수 있다. 한 바람직한 실시예에서는 전환 밸브(68) 및 휠 유입 밸브(72a, 72b)가 무전류 상태에서 열려있는 밸브이다. 이 경우, 고압 스위칭 밸브(66) 및 휠 배출 밸브(86a, 86b)는 바람직하게 무전류 상태에서 닫혀 있는 밸브로서 형성된다.
양측 펌프(44 및 76)는 모터(94)에 의해 구동되는 공통의 샤프트 상에 장착된다. 한 경제적인 실시예에서는 모터(94)가 단일 회전 방향으로만 회전하도록 설계될 수 있다.
요약하자면, 전환 밸브(68)가 분리 밸브로서 형성됨으로써, 2개의 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)를 구비한 후방 브레이크 회로(14)가 주 브레이크 실린더(22)로부터 용이하게 분리될 수 있다. 전환 밸브(68)가 닫힌 경우에 주 브레이크 실린더(22)가 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)에 작용하는 것은 더 이상 불가능하다. 그에 반해, 전환 밸브(68)가 열린 경우에는 종래의 조절 시스템에 상응하게 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)로의 작용이 가능하다.
저장 챔버(88)는 휠들(16a, 16b)의 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)의 확실한 채움 및/또는 비움을 가능케 하도록 설계된다. 저장 챔버(88)의 제동액으로 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)를 채우는 일은 특히 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)가 전환 밸브(68)에 의해 주 브레이크 실린더(22)로부터 분리되는 상황에서 가능하다. 그에 이어서 저장 챔버(88)를 이용하여 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)를 비우는 일도 가능하다.
휠 배출 밸브(86a, 86b)는, 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)가 주 브레이크 실린더(22)로부터 분리된 후에도 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)에 형성된 압력이 휠 배출 밸브들(86a, 86b)에 의해 제어될 수 있도록 설계된다. 이를 위해, 휠 배출 밸브들(86a, 86b)은 닫힌 상태, 열린 상태 또는 하나 이상의 부분 개방 상태로 조정될 수 있도록 설계된다.
계속해서 후방 브레이크 회로(14)를 구동하기 위한 바람직한 방법에 대해 기술한다.
브레이크 페달(18) 또는 제동 요구를 입력하기 위한 또 다른 브레이크 작동 부재가 작동되는 시스템 상태에서는 모든 밸브(34, 40, 54a, 54b, 58a, 58b, 66, 68, 72a, 72b, 86a 및 86b)가 무전류 상태이다. 따라서 주 브레이크 실린더(22)와 후방 브레이크 회로(14) 또는 두 휠 브레이크 실린더(69a, 69b) 사이의 유압 연결이 이루어진다. 전방 브레이크 회로(10)와 전방 휠 브레이크 캘리퍼들의 연결도 이루어진다.
운전자가 브레이크 페달(18)을 살짝 가압하면, (도시되지 않은) 제어 장치로부터 전환 밸브(68)로 전류가 공급되어 상기 전환 밸브(68)가 닫힌다. 이러한 부분 제동 시, 주 브레이크 실린더(22)는 후방 휠(16a, 16b)의 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)로부터 분리된다. 이로써 운전자는 브레이크 페달(18)을 통해 전방 브레이크 회로(10)에 관해서만 제동을 실시한다.
그와 동시에, 운전자의 제동 요구는 (도시되지 않은) 센서 시스템을 이용하여 검출되며, 요구된 총 제동 토크와 관련하여 분석된다. 이에 부가적으로, 휠들(12a, 12b)에 현재 존재하는 제동 압력이 측정된다. 그런 다음 분석 장치가 요구된 총 제동 토크와 휠들(12a, 12b)에 현재 존재하는 제동 압력 사이의 제동 압력차를 계산한다. 이어서, 상기 제동 압력차에 상응하는 용량이 저장 챔버(88)의 더 확충된 용량으로부터 휠(16a, 16b)의 휠 브레이크 실린더(69a, 69b) 내로 전달되도록 펌프(76)가 제어된다. 그에 후속하는 제동 압력 감소 시, 휠(16a, 16b)의 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)로부터 상기 용량이 휠 배출 밸브(86a, 86b)를 통해 저장 챔버(88)로 배출된다.
계속해서, 도 1에 도시된 회생 제동용 브레이크 시스템이 어떻게 사용될 수 있는지 예를 들어 설명한다. 이를 위해 후방 브레이크 회로(14)가 회생 제동 중에 제너레이터로서 작용하는 전동기에 연결된다. 따라서 회생 제동 중에는 일정치 않으나 공지된, 제너레이터의 제동 토크가 휠들(16a, 16b)에 작용한다.
브레이크 페달(18)에 배치된 적절한 센서 시스템을 이용하여, 운전자가 요구하는 총 제동 토크가 얼마인지 검출될 수 있다. 종래의 마찰 브레이크를 이용하여 휠들(12a, 12b)에 가해진 제동 토크 및 회생 제동 브레이크를 이용하여 휠들(16a, 16b)에 가해진 제동 토크도 검출될 수 있다. 분석 장치는 운전자가 요구한 총 제동 토크와 휠들(12a, 12b, 16a, 16b)에 인가되는 제동 토크의 제동 토크 차를 계산할 수 있다. 이어서 상기 제동 토크 차는 휠들(16a, 16b)에서 전술한 방법에 상응하게 조정된다. 여기에 기술한 블렌딩 프로세스는 운전자에게 전혀 인지되지 않기 때문에 주행 안락성을 저하시키지도 않는다.
일반적으로 회생 제동 브레이크의 제너레이터는 차량의 "바이-와이어" 축에 배치된다. 그러나 여기에 기술된 실시예는, 회생 제동 브레이크가 "바이-와이어" 브레이크 회로에 할당되지 않은 휠에 제동 토크를 가하는 브레이크 시스템에도 전용될 수 있다.
한 바람직한 실시예에서는 고압 스위칭 밸브(66)의 뒷차축에서의 제동 압력의 조정이 수행될 수 있다. 그 대안으로, 뒷차축에서의 제동 압력의 압력 조절도 가능하다. 이를 위해, 하나 이상의 휠(16a 또는 16b)의 영역 및/또는 뒷차축 회로 내에 하나 이상의 압력 센서가 배치된다.
브레이크 시스템의 한 개선예에서는, 차량의 하이 다이내믹 제동 시 후방 브레이크 회로(14)의 전환 밸브(68)가 확실하게 열려 있도록 브레이크 시스템의 제어 장치가 설계된다. 이러한 방식으로, 주 브레이크 실린더(22)로부터의 용량이 운전자에 의해 사전 설정된 다이내믹으로 휠(16a, 16b)의 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)로 이동될 수 있다. 이 경우, 휠(16a, 16b)에서의 압력 증가 다이내믹은 펌프(76)의 유압 작동 방식과 더 이상 무관하다. 따라서 상기 제동 다이내믹은 종래의 브레이크 시스템의 제동 다이내믹에 필적한다. 이는 운전자의 갑작스런 제동 요구에 대한 신속한 반응을 보장한다.
회생 제동에 대해 전술한 예와 유사하게, 전술한 방법 및 도시된 브레이크 시스템을 이용하여 횡가속도 의존적 제동력 분배, 다이내믹 커브 제동 또는 후진 제동력 분배도 구현될 수 있다.
도 2에는 브레이크 시스템의 제2 실시예의 회로도가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 브레이크 시스템은 이미 기술한, 도 1을 토대로 설명한 브레이크 시스템의 구성요소들(10 내지 92)을 포함한다. 도 1의 브레이크 시스템에 비해, 도 2의 브레이크 시스템은 대향되는 2개의 회전 방향으로 회전할 수 있는 모터(100)를 포함한다. 따라서 모터(100)의 모터 경로는 모터(100)의 순방향 회전 및 역방향 회전이 가능하도록 설계된다.
추가로, 펌프(44)와 모터(100) 사이에 프리휠이 형성되는 방식으로 모터(100)에 펌프(44)가 연결된다. 프리휠은 모터(100)가 그의 제1 회전 방향으로 회전할 때 열려 있다.
휠들(16a, 16b)에서만 제동 압력이 증가되어야 하는 상황에서는 모터(100)가 그의 제1 회전 방향으로, 바람직하게는 역방향 모드로 구동된다. 이 경우, 펌프(44)와 모터(100) 사이에 배치된 프리휠이 열리고, 펌프(44)가 모터(100)로부터 분리된다. 따라서 모터(100)가 제1 회전 방향으로 구동되는 동안에는 후방 브레이크 회로(14)의 펌프(76)만이 모터(100)에 의해 구동된다. 그 동안 펌프(44)는 구동되지 않는다. 따라서 모터(100)의 제1 회전 방향으로의 작동은 휠들(16a, 16b)에 제공된 제동 압력에만 영향을 미친다.
이러한 방식으로, 휠들(16a, 16b)에서의 압력 증가 동안 펌프(44)의 강제 종동이 회피될 수 있다. 이는 휠들(12a, 12b)에 용량 공급이 필요치 않을 경우에 유리하다. 이러한 방식으로, 종래 기술에 따라 전방 브레이크 회로(10)의 펌프(44)의 강제 종동이 수반되는 페달 맥동에 의한 주행 안락감의 저하가 회피될 수 있다. 이는 운전자의 주행 안락감을 향상시킨다.
2개의 펌프(44, 76)의 작동이 동시에 요구되면, 모터(100)가 그의 제2 회전 방향으로, 바람직하게는 순방향 모드로 구동된다. 모터(100)의 제2 회전 방향은 프리휠의 차단 방향이다. 따라서 1개의 공통 샤프트 상에 배치된 2개의 펌프(44, 76)는 모터(100)에 의해 동일한 회전수로 구동된다. 이러한 방식으로, 2개의 브레이크 회로(10, 14)로의 토출 요구가 있을 경우 상기 두 브레이크 회로(10, 14)에서의 압력 증가 및/또는 ABS 제어가 가능하다.
도 3에는 브레이크 시스템의 제3 실시예의 회로도가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 브레이크 시스템은 이미 기술한, 도 1의 브레이크 시스템의 구성요소들(10 내지 94)을 포함한다. 도 1의 브레이크 시스템에 보충하여, 도 3의 브레이크 시스템의 전방 브레이크 회로(10)가 추가의 밸브(110)를 포함하며, 이 추가 밸브는 라인(112) 및 분기점(111)을 통해 라인(46)과 연결된다. 추가로, 상기 밸브(110)는 라인(114) 및 분기점(45)을 통해 펌프(44)의 유입측에 연결된다. 바람직하게는 상기 밸브(110)가 무전류 상태에서 닫혀있는 밸브로 형성된다. 추가로, 도 3의 브레이크 시스템은 라인(42)의 분기점(43)에서부터 펌프(44)까지 연장되는 라인(116) 내에 체크 밸브(118)를 포함한다.
후방 브레이크 회로(14)의 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)에서만 압력 증가가 요구되는 경우, 밸브(110)가 열릴 수 있다. 이 경우, 모터(94)의 구동 중에는 전방 브레이크 회로(10)의 펌프(44)가 후방 브레이크 회로(14)의 펌프(76)와 동일한 회전수로 구동되긴 하나, 밸브(110)의 개방으로 인해 회로 내에서만 이송을 실시한다. 그럼으로써 전방 브레이크 회로(10)는, 펌프(44)의 구동이 전방 브레이크 회로(10) 내에서의 제동액 순환 흐름만을 야기하는 상태로 스위칭된다. 따라서 후방 브레이크 회로(14)의 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)에서의 압력 증가가 일어나지 않는다. 펌프(44)가 강제 종동되어도 밸브(110)의 개방에 의해 페달 맥동이 최소화되거나 저지될 수 있다. 그렇기 때문에 펌프(44)의 종동으로 인해 운전자의 주행 안락감이 저하되는 일이 발생하지 않는다.
그러나 펌프(76)와 함께 펌프(44)의 종동이 요구되면, 밸브(110)는 제어되지 않고 닫힌 채로 유지된다. 펌프(44)의 구동은 밸브(110)의 폐쇄에 따라 모든 휠들(12a, 12b, 16a, 16b)에서의 제동 압력 증가를 야기한다. 그럼으로써 이중 회로형 압력 증가 및/또는 ABS 제어가 가능하다.

Claims (11)

  1. 차량 브레이크 시스템으로서, 브레이크 입력 부재(18)의 작동을 검출하여 상기 브레이크 입력 부재(18)의 작동에 상응하는 압력 신호를 공급하도록 설계된 주 브레이크 실린더(22)와, 제1 브레이크 회로(14)를 포함하며,
    상기 제1 브레이크 회로는, 제1 휠(16a, 16b)에 배치되고 상기 주 브레이크 실린더(22)의 압력 신호를 제1 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)에 전달할 수 있도록 상기 주 브레이크 실린더(22)에 연결되며 상기 압력 신호에 상응하는 힘을 제1 휠(16a, 16b)에 가하도록 설계된 하나 이상의 제1 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)와,
    상기 주 브레이크 실린더(22)와 제1 휠 브레이크 실린더(69a, 69b) 사이에 배치된 제1 전환 밸브(68)와,
    제1 펌프(76)와,
    저장 챔버(88)와,
    제1 휠(16a, 16b)에 할당되며 제1 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)와 저장 챔버(88) 사이의 제동 매체 흐름을 제어하도록 설계된 제1 휠 배출 밸브(86a, 86b)를 포함하는 차량 브레이크 시스템에 있어서,
    제1 전환 밸브(68)는 체크 밸브를 갖는 분기 라인을 갖지 않고, 공급된 폐쇄 신호의 수신 시 제1 브레이크 회로(14)를 주 브레이크 실린더(22)로부터 분리하여 제1 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)로의 압력 신호의 전달을 저지하도록 분리 밸브로서 설계되며,
    제1 휠 배출 밸브(86a, 86b)는 닫힌 상태, 열린 상태, 그리고 닫힌 상태와 열린 상태의 사이의 하나 이상의 중간 상태로 조정될 수 있고,
    저장 챔버(88)는 무전류 상태에서 제1 펌프(76)를 향하는 측에 저장 용량을 갖고, 이로써 제1 브레이크 회로(14)의 압력 평형 상태에서 저장 용량을 제공하는 것을 특징으로 하는, 차량 브레이크 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 휠 배출 밸브(86a, 86b)는 연속 조정 가능한 밸브인, 차량 브레이크 시스템.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 브레이크 시스템은 제2 휠(12a, 12b)에 배치된 제2 휠 브레이크 실린더(38a, 38b)를 구비한 제2 브레이크 회로(10)를 포함하며, 제2 휠 브레이크 실린더는 주 브레이크 실린더(22)로부터 상기 제2 휠 브레이크 실린더(38a, 38b)로 압력 신호가 전달될 수 있도록 주 브레이크 실린더(22)에 연결되어 상기 압력 신호에 상응하는 힘을 제2 휠(12a, 12b)에 가하도록 설계되는, 차량 브레이크 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 제2 브레이크 회로(10)는 분기 라인을 구비한 제2 전환 밸브(36)를 포함하며, 상기 분기 라인은 제2 전환 밸브에 병렬로 배치되며 체크 밸브(40)를 포함하는, 차량 브레이크 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 제2 브레이크 회로(10)는 하나의 샤프트에 제1 브레이크 회로(14)의 제1 펌프(76)와 함께 배치되는 제2 펌프(44)를 포함하며, 제1 펌프(76)와 제2 펌프(44)는 1개의 모터(94, 100)에 의해 구동될 수 있는, 차량 브레이크 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 모터(100)는 제1 회전 방향 및 제2 회전 방향으로 구동될 수 있고, 모터(100)와 제1 펌프(76) 사이에 배치되는 제1 연결 부재는 모터(100)가 제1 및 제2 회전 방향으로 구동되면 제1 펌프(76)가 구동되도록 형성되며, 모터(100)와 제2 펌프(44) 사이에 배치되는 제2 연결 부재는, 모터(100)가 제1 회전 방향으로 구동되면 제2 펌프(44)가 구동되고 모터(100)가 제2 회전 방향으로 구동되면 제2 펌프가 모터(100)로부터 분리되도록 형성되는, 차량 브레이크 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 제2 브레이크 회로(10)는 제1 상태 및 제2 상태로 스위칭될 수 있으며, 상기 상태들은 제1 상태로 스위칭된 제2 브레이크 회로(10)의 제2 펌프(44)가 구동됨으로써 제2 휠 브레이크 실린더(38a, 38b)에서 압력 변동이 일어나도록, 그리고 제2 상태로 스위칭된 제2 브레이크 회로(10)의 제2 펌프(44)가 구동됨으로써 제2 브레이크 회로(10) 내에 제동 매체의 순환 흐름이 발생하도록 구현되는, 차량 브레이크 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 제2 브레이크 회로(10)는 제2 전환 밸브(36)와 제2 펌프(44) 사이에 배치된 체크 밸브(118) 및 상기 제2 펌프(44)에 병렬로 배치된 밸브(110)를 포함하며, 제2 브레이크 회로(10)는 상기 밸브(110)가 닫히면 제1 상태로, 상기 밸브(110)가 열리면 제2 상태로 스위칭될 수 있는, 차량 브레이크 시스템.
  10. 브레이크 입력 부재(18)의 작동을 검출하여 상기 브레이크 입력 부재(18)의 작동에 상응하는 압력 신호를 공급하도록 설계된 주 브레이크 실린더(22) 및 제1 브레이크 회로(14)를 포함하는 차량 브레이크 시스템을 제어하기 위한 방법이며,
    상기 제1 브레이크 회로는, 제1 휠(16a, 16b)에 배치되고 상기 주 브레이크 실린더(22)의 압력 신호를 제1 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)에 전달할 수 있도록 상기 주 브레이크 실린더(22)에 연결되며, 상기 압력 신호에 상응하는 힘을 제1 휠(16a, 16b)에 가하도록 설계된 하나 이상의 제1 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)와; 상기 주 브레이크 실린더(22)와 제1 휠 브레이크 실린더(69a, 69b) 사이에 배치되며 체크 밸브를 갖는 분기 라인을 갖지 않고 분리 밸브로서 설계된 제1 전환 밸브(68)와; 제1 펌프(76)와; 무전류 상태에서 제1 펌프(76)를 향하는 측에 저장 용량을 갖고 이로써 제1 브레이크 회로(14)의 압력 평형 상태에서 저장 용량을 제공하는 저장 챔버(88)와; 제1 휠(16a, 16b)에 할당된 제1 휠 배출 밸브(86a, 86b)를 포함하며,
    공급된 폐쇄 신호를 수신하여, 제1 브레이크 회로(14)를 주 브레이크 실린더(22)로부터 분리하고 주 브레이크 실린더(22)의 압력 신호가 제1 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)로 전달되는 것을 저지하기 위해 제1 전환 밸브(68)를 폐쇄하는 단계와,
    제1 휠(16a, 16b)에 인가될 제동 압력을 포함하는, 공급된 제어 신호를 수신하는 단계와,
    제1 휠 배출 밸브(86a, 86b)가 닫힌 상태, 열린 상태, 그리고 닫힌 상태와 열린 상태 사이의 하나 이상의 중간 상태로 조정됨으로써 제1 휠 배출 밸브(86a, 86b)에 의해 제1 휠(16a, 16b)에서의 제동 압력을 조정하기 위해 제1 휠 브레이크 실린더(69a, 69b)와 저장 챔버(88) 사이의 제동액 흐름을 제어하는 단계를 포함하는, 차량 브레이크 시스템의 제어 방법.
  11. 삭제
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