KR101729367B1

KR101729367B1 - 브레이크 입력 부재를 브레이크 마스터 실린더에 연결하는 커플링 장치 및 상기 커플링 장치의 작동 방법

Info

Publication number: KR101729367B1
Application number: KR1020137002086A
Authority: KR
Inventors: 라인하르트 바이베를레; 티모 얀츠
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2017-04-21
Also published as: EP2598385B1; DE102010042694A1; US9267377B2; CN103025588B; WO2012019802A1; JP2013532603A; JP5695194B2; KR20130129894A; JP2015110419A; EP2598385A1; US20130199364A1; JP5976144B2; CN103025588A

Abstract

본 발명은, 브레이크 입력 부재(16)에 배치될 수 있는 입력 피스톤(14) 및 브레이크 마스터 실린더(10)에 배치될 수 있는 출력 피스톤(12)을 가진 커플링 장치에 관한 것으로, 브레이크 입력 부재(16)에 가해진 운전자 제동력(Ff)은 초기 위치(s0)로부터 하나 이상의 사전 설정된 제1 최소 제동 거리의 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤을 통해 출력 피스톤으로 전달될 수 있으며, 적어도 커플링 장치의 제1 작동 모드에서는 초기 위치(s0)로부터 제1 최소 제동 거리보다 짧은 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)이 출력 피스톤(12)으로부터 이격되며, 제2 작동 모드에서는 초기 위치(s0)로부터 제2 최소 제동 거리보다 짧은 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)이 출력 피스톤(12)으로부터 이격되며, 운전자 제동력(F1)은 초기 위치(s0)로부터 제2 최소 제동 거리와 제1 최소 제동 거리 사이의 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)을 통해 출력 피스톤(12)에 전달될 수 있다.

Description

브레이크 입력 부재를 브레이크 마스터 실린더에 연결하는 커플링 장치 및 상기 커플링 장치의 작동 방법{COUPLING DEVICE FOR CONNECTING A BRAKE INPUT ELEMENT TO A MAIN BRAKE CYLINDER AND METHOD FOR OPERATING SUCH A COUPLING DEVICE}

본 발명은 차량의 브레이크 입력 부재와 브레이크 마스터 실린더를 연결하는 커플링 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 커플링 장치의 작동 방법에 관한 것이다.

전기 및 하이브리드 차량은 회생 제동 시 발전기로 작동하는 전동기를 구비한 회생 제동용 브레이크 시스템을 포함한다. 회생 제동 시 획득되는 전기 에너지는 임시 저장 후 바람직하게는 차량의 가속에 이용된다. 이와 같은 방식으로, 종래의 차량에서 주행 중 잦은 제동 시 나타나는 출력 손실과, 전기 또는 하이브리드 차량의 에너지 소비 및 오염 물질 배출이 감소될 수 있다.

그러나 전동기, 예컨대 전기 구동 모터의 발전기에 의한 작동은 일반적으로 차량의 소정의 최저 속력을 전제로 한다. 그러므로 회생 브레이크 시스템은 종종 선행 주행 차량이 정지할 때까지 차량의 휠들에 발전기에 의한 제동 토크를 가하지 못한다. 그러므로 하이브리드 차량은 회생 작동되는 전동기 외에 종종 유압 브레이크 시스템을 추가로 포함하며, 상기 유압 브레이크 시스템에 의해 적어도 저속 영역에서 회생 브레이크에 빠져 있는 제동 효과가 보상될 수 있다. 이 경우, 축전지가 만충 상태일 때에도 회생 브레이크가 휠들에 제동 토크를 전혀 가하지 않으면, 총 제동 토크가 유압 브레이크 시스템에 의해 공급될 수 있다.

다른 한 편으로, 높은 회생률을 달성하기 위해서는 대부분의 상황에서 휠들에 최대한 낮은 유압 제동력을 가하는 것이 바람직하다. 예컨대 변속 과정 후, 임시 축전지의 신뢰성 있는 충전 및 높은 에너지 절약을 보장하기 위해, 종종 분리된 발전기가 회생 브레이크로서 활성화된다.

일반적으로 운전자는, 차량의 총 제동 토크가 회생 브레이크의 활성화 또는 비활성화와 상관없이 브레이크 입력 부재의 작동, 예를 들어 브레이크 페달 작동에 상응하는 것을 선호한다. 그러므로 많은 전기 및 하이브리드 차량은, 희망하는 총 제동 토크가 유지되도록 회생 브레이크의 현재 제동 토크에 맞추어 유압 브레이크 시스템의 제동 토크를 조정하는 자동 시스템을 구비하고 있다. 따라서 운전자는, 회생 브레이크의 현재 제동 토크에 맞추어 브레이크 입력 부재의 작동이 조정되므로, 감속 제어기의 기능을 직접 수행하지 않아도 된다. 이러한 자동 시스템의 예로서, http://en.wikipedia.org/wiki/Brake-by-wire에 기술된 것과 같은 브레이크 바이 와이어 브레이크 시스템, 특히 EHB 시스템이 언급된다.

본 발명은, 차량의 브레이크 입력 부재를 브레이크 마스터 실린더에 연결하기 위한, 제1항의 특징들을 갖는 커플링 장치 및 제15항의 특징들을 갖는 커플링 장치의 작동 방법을 제공한다.

본 발명은, 제1 작동 모드에서는 브레이크 입력 부재를 브레이크 마스터 실린더로부터 분리하기 위한 연결 해제 장치로서 사용될 수 있고, 제2 작동 모드에서는 브레이크 입력 부재를 브레이크 마스터 실린더에 연결하기 위한 연결 장치로서 사용될 수 있는 커플링 장치를 제공한다. 이로써 제1 작동 모드에서는, 입력 피스톤을 사전 설정된 제1 최소 제동 거리보다 짧은 제동 거리만큼 초기 위치로부터 조정하는 브레이크 입력 부재의 작동에도 불구하고, 브레이크 마스터 실린더의 내압은 상승하지 않는다. 그에 반해 제2 작동 모드에서는, 사전 설정된 제2 최소 제동 거리와 제1 최소 제동 거리 사이의 조정 거리만큼 초기 위치로부터 입력 피스톤을 조정하는 브레이크 입력 부재의 작동시, 운전자가 직접 브레이크 마스터 실린더를 제동할 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 방법은, 커플링 장치를 선택에 따라서 브레이크 입력 부재를 브레이크 마스터 실린더로부터 분리하기 위한 연결 해제 장치로서 사용하거나, 브레이크 입력 부재를 브레이크 마스터 실린더에 연결하기 위한 연결 장치로서 사용할 수 있는 가능성을 제공한다. 또한 상기 방법에서는, 커플링 장치의 현재 작동 모드를 연결 해제 장치로서 또는 연결 장치로서 선택하는 경우, 갱신되는 작동 모드가 브레이크 입력 부재의 작동, 현재 차량 상태 및/또는 차량의 현재 주행 방식과 관련하여 상대적으로 유리한 작동 모드인 점이 보장된다.

동시에 본 발명에 따른 커플링 장치 및 대응 방법은 브레이크 바이 와이어 시스템의 장점들을 보장한다. 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 모두에서 브레이크 입력 부재의 작동과 상관없이 브레이크 마스터 실린더 내 내압을 조정할 수 있는 가능성이 존재한다. 마찬가지로 상기 분리는 회생 능력을 갖춘 브레이크 시스템의 회생 제동 토크의 블렌딩을 위해 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 기술의 또 다른 장점 중 하나는, 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 모두에서 입력 피스톤이 브레이크 입력 부재의 (더 긴) 작동 시, 즉 제1 최소 제동 거리 또는 제2 최소 제동 거리의 극복 후 출력 피스톤과 접촉하고, 그 결과 브레이크 입력 부재에 가해지는 운전자 제동력이 입력 피스톤을 통해 출력 피스톤에 전달되는 데 있다.

따라서 브레이크 입력 부재의 그와 같은 작동 시 운전자에 의해 브레이크 입력 부재에 가해지는 힘이 브레이크 마스터 실린더의 제동 압력을 높이는데 이용될 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 기술을 이용하여, 그 출력과 에너지 소비가 충족해야 하는 요건들이 브레이크 바이 와이어 시스템의 파워 브레이크 장치보다 더 적은 브레이크 장치가 사용된다. 그와 동시에, 작동 모드에 따라서 파워 브레이크로서 또는 파워 보조 브레이크로서 사용될 수 있는 브레이크 장치가 차량의 확실한 제동을 보장한다. 그러므로 브레이크 바이 와이어 시스템의 비교적 높은 비용이 본 발명에서는 생략된다. 또한, 적어도 제2 최소 제동 거리의 제동 거리에서 브레이크 입력 부재로부터 입력 피스톤을 통해 출력 피스톤으로 직접 힘이 전달됨으로써 차량의 안전 표준이 상승한다.

본 발명은 회생 가능 및/또는 파워 브레이크 시스템에 이용될 수 있다. 이러한 브레이크 시스템은 특히, 운전자 및/또는 차량 제어 시스템에 의해 어느 정도의 총 제동 토크가 요구는지, 그리고 회생 브레이크에 의해 어느 정도의 현재 회생 제동 토크가 가해지는지를 센서에 의해 또는 추정에 의해 검출할 수 있는 가능성을 제공한다. 이어서 요구된 총 제동 토크와 회생 제동 토크 사이의 편차가 검출될 수 있으며, 상기 편차는 브레이크 입력 부재의 연결 해제 후 브레이크 마스터 실린더 내 대응 내압의 조정에 의해 능동적으로 설정된다. 이는, 운전자의 추가적인 수고 없이도 (시간에 따라 가변적인) 회생 제동 토크의 블렌딩을 가능하게 한다. 이 단락에 기술된 방법 단계들의 실시를 위해 고가의 전자 장치는 필요하지 않다. 그러므로 본 발명을 이용하면 합리적 비용으로 충분한 회생 효율이 보장된다. 바람직하게, 여기에 기술되는 방법 단계들은 추가로, 브레이크 마스터 실린더 내 내압의 적절한 감소 또는 증가에 의해 회생 제동 토크의 시간에 따른 변경에 신속하게 대응할 수 있도록 빠르게 실행될 수 있다.

한 바람직한 실시예에서, 커플링 장치는 파워 브레이크 장치를 포함하며, 파워 브레이크 장치를 이용하여 외력이 추가로 출력 피스톤에 전달될 수 있음으로써, 출력 피스톤에 전달된 외력에 의해 브레이크 마스터 실린더 내 내압이 상승할 수 있다. 브레이크 부스터라고도 하는 상기 파워 브레이크 장치를 이용하면 희망하는 내압이 용이하게 능동적으로 브레이크 마스터 실린더에서 조정될 수 있다. 적절한 파워 브레이크 장치로서 예를 들어 제어가능한 브레이크 부스터, 특히 전자 기계식 브레이크 부스터가 이용될 수 있다. 그럼으로써 특히 브레이크 페달의 분리 시 전기 발전기의 발전기 제동 토크가 파워 브레이크 장치에 의해 회수될 수 있다. 추가로 파워 브레이크 장치는, 차량을 정지할 때까지 제동하기 위해 운전자에 의해 가해지는 힘을 감소시키는 데에도 이용될 수 있다.

특히 출력 피스톤은 파워 브레이크 장치에 의해 제1 최고 조정 속도로 조정될 수 있으며, 이러한 최고 조정 속도는 초기 위치로부터 조정된 입력 피스톤의 제2 최고 조정 속도보다 작으므로, 입력 피스톤이 제2 최고 조정 속도로 조정될 수 있는 최고 작동 속도로 브레이크 입력 부재가 작동되면 커플링 장치가 자동으로 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로 전환될 수 있다. 그 결과, 브레이크 입력 부재가 사전설정된 한계 조정 속도보다 더 큰 조정 속도에 상응하게 작동하면, 커플링 장치는 자동으로 제2 작동 모드(연결 모드)로 전환된다. 따라서 브레이크 입력 부재의 신속한 작동은 자동으로 입력 피스톤이 출력 피스톤에 더 빨리 접촉되게 하며, 그 결과 제동을 위한 운전자 제동력의 브레이크 마스터 실린더로의 보강된 (더 이른) 힘 전달이 이루어진다.

또한, 파워 브레이크 장치는, 제1 작동 모드에서는 사전 설정된 한계 조정 속도보다 작은 제1 속도로 출력 피스톤을 조정하고, 제2 작동 모드에서는 한계 조정 속도보다 더 큰 제2 속도로 출력 피스톤을 조정하도록 설계될 수도 있다.

바람직하게는 커플링 장치가 제어 장치를 포함하며, 이 제어 장치에 의해 커플링 장치는 브레이크 입력 부재의 작동 속도, 작동 속도의 시간에 따른 변화량, 운전자 제동력, 운전자 제동력의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 차량 부재의 상태, 이런 상태의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 주행 방식 및/또는 이러한 주행 방식의 시간에 따른 변화량과 관련한 하나 이상의 변수를 고려하여 적어도 제1 상태로 또는 제2 작동 모드로 전환될 수 있다. 이런 방식으로 예를 들어 브레이크 작동의 하나 이상의 특성 변수는, 커플링 장치가 선택에 따라서 적어도 제1 작동 모드로 또는 제2 작동 모드로 전환될 때 고려될 수 있다. 여기에 나열된 브레이크 작동과 관련한 특성 변수들에 의해, 운전자가 차량의 급제동을 선호하는지 또는 완만한 제동을 선호하는지 여부가 신뢰성 있게 검출될 수 있다. 예를 들어 브레이크 입력 부재의 신속한 작동, 브레이크 입력 부재 작동의 갑작스런 가속, 비교적 큰 운전자 제동력 및 운전자 제동력의 신속한 증가는 운전자가 차량의 급제동을 희망하고 있음을 나타낸다. 이 경우, 본 발명에 따른 기술을 이용하면 짧은 제동 거리에서 운전자 제동력이 출력 피스톤에 전달되어, 브레이크 마스터 실린더 내 내압의 상승에 이용될 수 있다.

마찬가지로 제어 장치는, 하나 이상의 변수로서 회생 브레이크 시스템의 부재의 상태 및/또는 이러한 상태의 시간에 따른 변화량과 관련한 하나 이상의 변수를 고려하도록 설계될 수 있다. 이 역시 갱신되는 작동 모드의 유리한 설정을 보장한다. 이러한 회생 브레이크 시스템의 부재의 상태 변수는 예를 들어 배터리의 충전 상태 및/또는 발전기의 작동 모드일 수 있다.

또한, 제어 장치는 하나 이상의 변수로서 차량 속도, 차량 방향, 차량 방향 변경, 요 레이트(yaw rate)를 고려하도록 설계될 수 있다. 따라서 신속한 제동압 상승이 유리한 교통 상황 및 주행 상황에서, 커플링 장치를 제2 작동 모드로 전환함으로써 운전자가 작동 부재에 가한 운전자 제동력을 더 짧은 제동 거리에서도 출력 피스톤에 전달할 수 있는 가능성이 생긴다.

바람직하게 제어 장치는, 제1 작동 모드에서는 후퇴 위치로 제어된 힘 전달 부재에 의해 초기 위치로부터 제2 최소 제동 거리와 제1 최소 제동 거리 사이의 제동 거리만큼 조정된 입력 피스톤으로부터 출력 피스톤으로 힘이 전달되지 않는 방식으로, 그리고 제2 작동 모드에서는 하나 이상의 전진 위치로 제어된 힘 전달 부재에 의해 초기 위치로부터 제2 최소 제동 거리와 제1 최소 제동 거리 사이의 제동 거리만큼 조정된 입력 피스톤으로부터 출력 피스톤으로 운전자 제동력이 전달될 수 있는 방식으로, 힘 전달 부재를 후퇴 위치로부터 하나 이상의 전진 위치로 제어하도록 설계된다. 상기 힘 전달 부재의 전진에 의해, 제2 최소 제동 거리에서도 입력 피스톤과 출력 피스톤 사이의 힘 전달 연결이 구현될 수 있다. 그에 상응하게, 힘 전달 부재의 후퇴는 제1 최소 제동 거리보다 짧은 제동 거리에서 출력 피스톤과 입력 피스톤 사이 힘 전달 연결을 무효화할 수 있다. 이러한 방식으로 커플링 장치가 제1 작동 모드로부터 적어도 제2 작동 모드로 용이하게 전환될 수 있다.

예를 들어 힘 전달 부재는 다단식 멈춤쇠(pawl)를 포함할 수 있다. 이 경우 커플링 장치는 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드 외에 하나 이상의 추가 작동 모드로 전환될 수 있다.

또 다른 한 바람직한 실시예에서, 커플링 장치는 적어도 부분적으로 유체로 채워진 내실을 갖는 유압 하우징을 포함하며, 상기 내실 안으로 입력 피스톤과 출력 피스톤이 적어도 부분적으로 진입된다. 이 경우, 입력 피스톤의 진입 조정에 반하는 힘에 바람직하게 영향을 미칠 수 있는 가능성이 생긴다.

유리하게는 유압 하우징의 내실이 하나 이상의 제1 라인을 통해 피스톤 실린더 유닛으로서 형성된 페달 시뮬레이터와 유압에 의해 연결된다. 이는 바람직한 페달 시뮬레이터를 경제적으로 구현할 수 있는 실시예이다.

특히 피스톤 실린더 유닛으로서 형성된 페달 시뮬레이터는 제동 특성에 상응하는 비선형 스프링 특성을 가질 수 있다. 이는 브레이크 작동 부재의 작동 시 운전자에게 표준에 따른 제동감을 보장한다.

그 대안으로 또는 보충해서, 유압 하우징의 내실 및/또는 페달 시뮬레이터가 하나 이상의 제2 라인 및 밸브에 의해 무배압 유압유 저장 볼륨과 유압식으로 연결될 수 있다. 이 경우, 밸브 개방 후 입력 피스톤의 진입 조정 시에도 내실에서의 압력 형성이 억제된다.

한 바람직한 개선예에서 커플링 장치는 제어 장치를 포함하며, 이 제어 장치에 의해 밸브는, 브레이크 입력 부재의 작동 속도, 작동 속도의 시간에 따른 변화량, 운전자 제동력, 운전자 제동력의 시간에 따른 변화량, 가속 페달의 작동, 가속 페달의 작동의 시간에 따른 변화량, 가스 페달의 작동 속도의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 차량 부재의 상태, 이런 상태의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 주행 방식, 이러한 주행 방식의 시간에 따른 변화량, 교통 상황 및/또는 주변 상황과 관련한 하나 이상의 변수의 고려하에 적어도 개방 상태 및/또는 폐쇄 상태로 스위칭될 수 있다. 이는 특히, 위험 상황에서 밸브를 개방하여 운전자가 브레이크 작동 부재를 신속하게 거의 무동력으로 작동시킬 수 있는 가능성을 보장한다.

상기 단락들에 나열된 장점들은 상기 유형의 커플링 장치를 구비한 브레이크 시스템과, 상기 커플링 장치를 갖춘 차량 또는 상기 브레이크 시스템을 갖춘 차량에서도 보장된다.

또한, 이미 언급한 장점들은 커플링 장치의 작동을 위한 대응 방법에 의해 구현될 수 있다.

본 발명의 그 밖의 특징들 및 장점들은 하기에서 도면을 참고로 상술된다.

도 1은 커플링 장치의 제1 실시예의 개략도이다.
도 2는 커플링 장치의 제2 실시예의 개략도이다.
도 3은 상기 방법의 실시예를 실행하기 위한 흐름도이다.

도 1에는 커플링 장치의 제1 실시예의 개략도가 도시되어 있다.

도 1에 개략적으로 재현된 커플링 장치는 브레이크 마스터 실린더(10)에 배치되는/배치될 수 있는 출력 피스톤(12)을 갖는다. 브레이크 마스터 실린더(10) 내로 출력 피스톤(12)의 적어도 일부가 삽입됨으로써, 브레이크 마스터 실린더(10)의 적어도 내부 체적의 압력이 상승할 수 있다. 뒤에서 설명할 본 발명에 따른 기술은 특정 타입의 브레이크 마스터 실린더(10) 또는 출력 피스톤(12)에 한정되지 않는다.

커플링 장치는, 브레이크 입력 부재(16)의 작동 시 초기 위치(s0)로부터 제동 거리(s)만큼 조정될 수 있도록 (단지 일부만 도시된) 브레이크 입력 부재(16)에 배치될 수 있는/배치되어 있는 입력 피스톤(14)도 포함한다. 브레이크 입력 부재(16)에 (도면에 도시되지 않은) 센서, 예를 들어 페달 트래블 센서 또는 힘 센서가 설치될 수 있으며, 이 센서를 이용하여 브레이크 입력 부재(16)의 작동이 검출될 수 있다. 브레이크 입력 부재(16)는 예를 들어 브레이크 페달로서 형성될 수 있다. 그러나 여기에 기술된 커플링 장치의 실행가능성은 브레이크 입력 부재(16) 또는 입력 피스톤(14)의 특정한 설계를 전제하지는 않는다.

바람직하게 입력 피스톤(14)의 초기 위치(s0)는, (작동되지 않은) 출력 피스톤(12)과 브레이크 입력 부재(16)의 비작동 시 초기 위치(s0)에 있는 입력 피스톤(14) 사이에 갭(18)이 있도록 설정된다. 다시 말하면, 브레이크 입력 부재(16)의 비 작동시 각각 초기 위치에 있는 양 피스톤(12 및 14)은 접촉하지 않는다. 그러므로 각자의 초기 위치에 있는 피스톤(12 및 14) 사이의 힘 전달이 이러한 갭(18) 때문에 억제된다. 그러므로 피스톤(12 및 14) 사이의 갭(18)에 의해 브레이크 마스터 실린더(10)로부터 브레이크 입력 부재(16)가 분리될 수 있다.

그에 반해 입력 피스톤(14)이 초기 위치(s0)로부터 하나 이상의 사전 설정된 제1 최소 제동 거리의 제동 거리(s)만큼 조정되면, 양 피스톤(12 및 14)이 접촉한다. 이와 같은 방식으로 브레이크 입력 부재(16)에 가해지는 운전자 제동력(Ff)이, 초기 위치(s0)로부터 적어도 제1 최소 제동 거리의 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)을 통해 출력 피스톤(12)에 전달될 수 있다. 전달가능한 운전자 제동력(Ff)이란 운전자가 브레이크 입력 부재(16)에 가하는 부분력을 의미할 수 있다. 운전자 제동력(Ff) 외에도 운전자는 브레이크 입력 부재(16) 및/또는 입력 피스톤(14)의 조정에 반작용하는 마찰력을 극복하기 위한 추가의 부분력을 브레이크 입력 부재(16)에 제공할 수 있다.

입력 피스톤(14)을 통해 출력 피스톤(12)에 전달되는 운전자 제동력(Ff)을 이용하여, 브레이크 마스터 실린더(10)의 적어도 내부 체적이 축소됨으로써 그 내부의 내압이 상승하도록 출력 피스톤(12)이 조정될 수 있다. 내압이 상승하면, 브레이크 마스터 실린더(10)에 연결될 수 있는 (도면에 도시되지 않은) 하나 이상의 브레이크 회로의 하나 이상의 (도면에 도시되지 않은) 휠 브레이크 실린더의 제동 압력이 상승할 수 있다. 이와 같은 방식으로 적어도 차량의 하나 이상의 휠에 가해질 수 있는, 하나 이상의 휠 브레이크 실린더의 (유압) 제동 토크가 형성될 수 있다. 여기에 기술된 커플링 장치의 이용 가능성은 하나 이상의 브레이크 회로의 특정 설계 또는 그 내부에 배치된 특정 타입의 휠 브레이크 실린더를 전제로 하지 않는다.

커플링 장치는 선택에 따라 파워 브레이크 장치를 포함하며, 파워 브레이크 장치를 이용하며 (도시되지 않은) 외력이 출력 피스톤(12)에 전달될 수 있음으로써, 출력 피스톤(12)에 전달되는 외력에 의해 브레이크 마스터 실린더(10) 내 내압이 상승할 수 있다. 파워 브레이크 장치는 예를 들어 브레이크 부스터로서, 특히 전자 기계식 브레이크 부스터 및/또는 유압 브레이크 부스터(i-부스터)로서 형성될 수 있다. 바람직하게는 파워 브레이크 장치는 연속적으로 조정가능한/제어가능한 브레이크 부스터(능동형 브레이크 부스터)이다. 그러나 파워 브레이크 장치의 형성이 브레이크 부스터에 대해 여기에 나열된 예들에 한정되지는 않는다.

파워 브레이크 장치는 제어 장치(20)에 의해 구동가능한 전동 기어(22)(전동기)를 포함할 수 있으며, 전동 기어에 의해 출력 피스톤(12)에 배치된/배치될 수 있는 서보 피스톤(24)은, 브레이크 마스터 실린더(10) 내 내압의 변경을 위해 출력 피스톤(12)이 상기 서보 피스톤(24)과 함께 조정될 수 있도록 조정될 수 있다. 특히 파워 브레이크 장치에 의해 입력 피스톤(14)으로부터 입력 피스톤(14)과 이격된 출력 피스톤(12)으로의 힘 전달이 억제되어도 출력 피스톤(12)은 조정될 수 있다. 파워 브레이크 장치의 또 다른 유리한 설계 가능성들이 하기에 상술된다.

도 1의 커플링 장치는 제1 작동 모드를 가지며, 상기 제1 작동 모드에서는 입력 피스톤(14)이 초기 위치(s0)로부터 제1 최소 제동 거리보다 더 짧은 제동 거리(s)만큼 조정되는 동안, 상기 초기 위치(s0)로부터 제1 최소 제동 거리보다 더 짧은 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)으로부터 출력 피스톤(12)으로의 힘 전달이 억제되되록, 입력 피스톤(14)이 출력 피스톤(12)과 이격되어 있다. 그러므로 비교적 작은 운전자 제동력(Ff)으로 브레이크 입력 부재(16)가 작동함으로써 입력 피스톤(14)이 초기 위치(s0)로부터 제1 최소 제동 거리보다 짧은 제동 거리(s)만큼 조정되지만, 이러한 제동 거리는 갭(18)을 극복하기에 불충분하다. 따라서 제1 작동 모드에서는, 운전자가 제1 최소 제동 거리에 의해 규정된 최소 작동 시부터 비로소 직접 브레이크 마스터 실린더(10) 또는 하나 이상의 휠 브레이크 실린더를 제동한다.

또한, 커플링 장치는 제1 최소 제동 거리보다 짧은 제2 최소 제동 거리를 갖는 하나 이상의 제2 작동 모드로 전환될 수 있다. 커플링 장치의 제2 작동 모드에서는 초기 위치(s0)로부터 제2 최소 제동 거리보다 짧은 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)이, 상기 입력 피스톤(14)으로부터 출력 피스톤(12)으로의 힘 전달이 억제되도록, 출력 피스톤(12)과 이격된다. 다시 말해, 입력 피스톤(14)이 초기 위치(s0)로부터 제2 최소 제동 거리보다 짧은 제동 거리(s)만큼 조정되는 동안 입력 피스톤(14)으로부터 출력 피스톤(12)으로의 힘 전달은 이들의 이격 때문에 억제된다. 그에 반해 운전자 제동력(Ff)은 초기 위치(s0)로부터 제2 최소 제동 거리와 제1 최소 제동 거리 사이의 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)을 통해 출력 피스톤(12)에 전달될 수 있다.

따라서 커플링 장치의 제2 작동 모드는 운전자에게, 이미 더 짧은 페달 자유 간극의 극복(제2 최소 제동 거리) 이후에 직접 브레이크 마스터 실린더(10) 또는 하나 이상의 휠 브레이크 실린더를 제동할 수 있는 가능성을 보장한다. 그러므로 브레이크 시스템은 제2 작동 모드로 전환된 커플링 장치로써 브레이크 시스템 고유의 전자 장치를 사용하지 않고도 운전자에 의한 브레이크 입력 부재(16)의 작동에 더 신속하게 반응할 수 있다.

그에 반해 제1 작동 모드는 페달 자유 간극이 더 큰(제1 최소 제동 거리), 브레이크 입력 부재(16)와 브레이크 마스터 실린더(10) 사이의 바람직한 연결 해제를 보장한다. 이러한 연결 해제 때문에 발생할 수 있는 제동감/페달감의 (약간의) 제한들은 그 값들이 작기 때문에 운전자에게 전혀/거의 감지되지 못하고 허용될 수 있다. 브레이크 마스터 실린더(10)로부터 브레이크 입력 부재(16)의 연결 해제는 제1 최소 제동 거리의 유리한 설정을 통해, 특히 상기 제1 최소 제동 거리가 회생 제동을 위한 발전기가 종종 사용되는 브레이크 작동 범위 내에 놓이도록, 구현될 수 있다. 예를 들어 제1 최소 제동 거리는 갭(18)의 바람직한 최대폭(b)에 의해, 연결 해제 동안 더 큰 발전기 제동 토크가 차량의 하나 이상의 휠에 가해질 수 있으면서, 운전자에 의해 사전 설정된 차량의 목표 감속도가 초과되지 않도록, 설정될 수 있다. 특히 갭(18)의 최대폭(b)은 적어도 최대 회생 감속에 필요한 제동 거리(s)에 상응할 수 있다. 제1 최소 제동 거리의 유리한 설계를 위한 또 다른 방법들은 아래에서 추가로 언급한다.

하기에서는 커플링 장치의 경제적인 구현을 위한 파워 브레이크 장치의 특히 유리한 구성을 상술한다.

바람직하게 제어 장치(20)는, 입력 피스톤(14)의 조정 시작부터 초기 위치(s0)로부터 사전 설정된 브레이크 조정 속도(v0)로 입력 피스톤(14)으로부터 멀어지는 방향으로 출력 피스톤(12)을 조정하도록 설계된다. 브레이크 입력 부재(16)가 작동되면, 피스톤들(12와 14) 사이의 갭(18)은, 적어도 브레이크 조정 속도(v0)와 입력 피스톤(14)의 조정 속도(v)에 의해 설정될/정해질 수 있는 차이만큼 작아진다. 기어(22)의 모터(전동기)가 (신호 대기 시간 및 연산 시간 때문에) 시간 지연을 두고 가동되면, 상기 차이는 증가할 수도 있다.

출력 로드(12)의 동적 거동[브레이크 조정 속도(v0)]은 기어(22)의 치수 및 기어의 모터 치수에 따라 좌우되며, 입력 피스톤(14)이 설정 가능한 (유리한) 페달 자유 간극만큼 조정될 때부터 비로소 갭(18)의 폐쇄 및 그에 따른 피스톤들(12와 14) 사이의 동력 전달이 실시되도록 설계될 수 있다. 그럼으로써 하나 이상의 브레이크 조정 속도(v0) 바람직한 설정을 통해, 또는 제어 장치(20)에 의해 송출된 제어 신호(26)에 의한 기어(22)의 바람직한 구동을 통해, 적어도 제1 최소 제동 거리와 제2 최소 제동 거리에 대한 바람직한 값들을 구현할 수 있는 가능성이 존재한다.

한 바람직한 실시예에서, 출력 피스톤(12)은 파워 브레이크 장치에 의해 브레이크 조정 속도(v0)의 제1 최고 조정 속도로 조정될 수 있으며, 상기 제1 최고 조정 속도는 초기 위치(s0)로부터 조정된 입력 피스톤(14)의 조정 속도의 제2 최고 조정 속도보다 작다. 그러므로 입력 피스톤(14)이 제2 최고 조정 속도로 조정될 수 있는 최고 작동 속도로 브레이크 입력 부재(16)가 작동함으로써 커플링 장치가 자동으로 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로 전환될 수 있는 점이 보장된다.

다시 말해, 출력 피스톤(12)의 제1 최고 조정 속도에 의해 사전 설정된 한계 조정 속도보다 작은 조정 속도(v)로 입력 피스톤(14)이 조정되면, 입력 피스톤(14)의 더 긴 조정 거리(s)에서 갭(18)이 폐쇄된다. 그에 반해 사전 설정된 한계 조정 속도보다 더 큰 조정 속도(v)로 입력 피스톤(14)이 조정되면, 입력 피스톤(14)의 더 짧은 조정 거리(s)에서 갭(18)이 폐쇄된다. 그러므로 한계 조정 속도보다 작은 조정 속도(v)로 입력 피스톤(14)이 조정되거나, 브레이크 입력 부재(10)가 그에 상응하게 작동하면, 커플링 장치가 자동으로 제1 작동 모드로 전환된다. 사전 설정된 한계 조정 속도보다 큰 조정 속도(v)에 상응하게 브레이크 입력 부재(16)가 작동하면 커플링 장치가 자동으로 제2 작동 모드로 전환된다. 그러므로 여기에 기술된 커플링 장치의 경우 피스톤들(12와 14) 사이의 분리는 브레이크 입력 부재(10)의 작동 속도에 따라 (자동으로) 운전자에 의한 브레이크 입력 부재(16)의 신속한 작동을 통해 정지되며, 이를 위해 브레이크 입력 부재(16)의 작동 속도를 검출하기 위한 전자 장치/센서 장치는 불필요하다. 브레이크 입력 부재(16)의 신속한 작동 시 운전자가 제공하는 에너지[운전자 제동력(Ff)]는 동시에 제동에도 이용될 수 있다. 여기에 기술되는 커플링 장치의 경우 브레이크 마스터 실린더(10)와 브레이크 입력 부재((16)의 연결 해제 및 연결은 오직 수동적으로, 즉 부가 액추에이터의 구동 없이 이루어진다. 그 결과, 높은 출력의 브레이크 시스템이 요구됨에 따라 운전자가 브레이크 입력 부재(16)의 신속한 작동을 직관적으로 실행하는 작동 상황에서 브레이크 입력 부재(16)가 브레이크 마스터 실린더(10)에 연결됨으로써, 운전자 제동력(Ff)이 하나 이상의 휠 브레이크 실린더 내에 유리한 제동 압력을 (신속하게) 형성하는 데에도 이용되는 점이 보장된다. 또한, 이와 같은 방식으로 파워 브레이크 장치에 의해 제공되는 전기 출력이 현저히 감소할 수 있다. 이는 본 발명에 의한 파워 브레이크 장치의 더욱 경제적인 설계를 가능하게 한다.

도시된 실시예에서 커플링 장치는 수밀 방식으로 설계된 하나 이상의 내실(36)을 구비한 유압 하우징(35)을 포함하며, 상기 내실 안으로 적어도 브레이크 입력 부재(16)로부터 멀어지는 방향의 입력 피스톤(14) 섹션 및 브레이크 마스터 실린더로부터 멀어지는 방향의 출력 피스톤(12) 섹션이 진입된다. 상기 내실(36)은 바람직하게 적어도 부분적으로 유체로, 바람직하게는 브레이크 마스터 실린더(10)와 유압식으로 연결된 하나 이상의 브레이크 회로의 유압유(브레이크액)로 채워져 있다. 내실(36)의 벽들의 적절한 구성을 통해, 피스톤(12와 14)과 벽들의 접촉면에서 유체가 새어나오지 않는 점이 보장될 수 있다. 유체 상태의 "가변 페달 자유 간극"의 형성이 "에어갭"으로서의 페달 자유 간극의 형성에 비해 갖는 장점들은 하기에 더 정확하게 설명된다. 그러나 여기에 기술되는 커플링 장치가 유체로 채워진 유압 하우징(35) 내에 피스톤(12와 14)을 배치하는 점에 한정되지는 않는다.

유리하게는 커플링 장치가 페달 시뮬레이터(30)를 갖는다. 페달 시뮬레이터(30)는 피스톤 실린더 유닛으로서, 예를 들어 플런저로서 형성될 수 있다. 페달 시뮬레이터(30)는 제1 라인(31)을 통해 내실(36)과 연결될 수 있다. 유체로 채워진 내실(36)에 피스톤(12와 14)을 배치하기 때문에, 페달 시뮬레이터(30)가 피스톤 실린더 유닛으로서 경제적으로 구현될 수 있다. 이 경우 입력 피스톤(14)이 내실(36) 안으로 조정되면, 피스톤 실린더 유닛의 피스톤에 작용하는 복원력에 대항하여 유체가 내실(36)로부터 페달 시뮬레이터(30) 안으로 이동될 수 있다. 그러므로 운전자는, 입력 피스톤이 함께 조정되어도 출력 피스톤(12)은 여전히 초기 위치에 체류하는 브레이크 입력 부재(16)의 작동 시, 이런 작동에 반하는 복원력을 느끼게 된다. 이는 이미 페달 자유 간극의 극복 전에 브레이크 입력 부재(16)의 작동 시 운전자에게 유리한 제동감을 보장한다.

유리하게는 피스톤 실린더 유닛으로서 형성된 페달 시뮬레이터(30)가 표준에 따른 (유리한) 제동 특성에 상응하는 비선형 스프링 특성을 갖는다. 이 경우 운전자는 브레이크 입력 부재(16)의 작동 시 출력 피스톤(12)이 초기 위치에 체류하여도 습관적인 제동감을 느낀다.

특히 페달 시뮬레이터(30)와 내실(36)은 하나 이상의 제2 라인(34)을 통해 유압식으로 브레이크 마스터 실린더(10)와 연결된 브레이크액 리저버(28)(브레이크액 저장 탱크)와 연결될 수 있다. 그러므로 내실(36)을 채우기 위해 브레이크 마스터 실린더(10)와 하나 이상의 브레이크 회로의 유압유가 이용될 수 있다.

한 바람직한 개선예에서, 페달 시뮬레이터(30)와 내실(36)은 추가 밸브(32)에 의해 유압에 의해 브레이크액 리저버(28)와 연결되어 있다. 브레이크액 리저버(28)에 대한 대안으로서 페달 시뮬레이터(30)와 내실(36)이 밸브(32) 및 제2 라인(34)에 의해 배압없는 다른 유압유 저장 볼륨과 유압으로 연결될 수 있다.

위에 기술된 경우들에서 페달 시뮬레이터(30) 및/또는 제어 밸브(32)에 의해 내실(36) 내 압력과 브레이크액 리저버(28) 내 압력 사이의 차압(p)이 무배압 유압유 저장 볼륨 및/또는 대기압에서 조정될 수 있다. 차압(p)은 특히, 브레이크 작동 부재(16)에 가해진 시뮬레이터 반력(Fs)에 대해 하기의 등식 (Gl1) 및 (Gl2)가 적용되도록 조정될 수 있다.

상기 식에서 A는 내실(36) 안으로 진입하는 입력 피스톤(14)의 면적이고, Fsys는 유압 하우징(35) 내에 배치된 스프링의 탄성력 및/또는 마찰력으로 이루어진 시스템 피드백 힘이며, Fk는 브레이크 입력 부재(16)의 특성 곡선(페달 특성 곡선)이다.

이런 경우 운전자는 브레이크 입력 부재(16)의 작동 시 출력 로드(12)의 시스템 피드백 힘(Fsys)과 시뮬레이터 반력(Fs)의 총합으로 이루어진 반력을 느낀다. 상기 등식 (Gl1) 및 (Gl2)는 밸브(32)의 폐쇄 시뿐만 아니라, 제2 라인(34)과 밸브(32)를 이용하여 브레이크액 리저버(28)에 페달 시뮬레이터(30)가 연결되는 것이 생략되는 경우에도 적용된다.

밸브(32)가 개방되어 있으면, 입력 피스톤(14)의 조정 시 내실(36)로부터 밀려난 유체 볼륨이 배압 없이 브레이크액 리저버(28) 안으로 또는 그에 상응하는 유압유 저장 볼륨 안으로 이송될 수 있다. 밸브(32)가 개방되면 내실(36)과 브레이크액 리저버(28) 또는 유압유 저장 볼륨 사이에 연결이 형성되고, 시뮬레이터(30)의 준 바이패스가 야기된다. 따라서 밸브(32) 개방 시에는 하기의 등식(Gl3)이 적용된다.

그 결과 밸브(32)의 개방 후 운전자는 신속하고도 상대적으로 작은 힘으로 제동 작동을 실시할 수 있는 가능성을 갖는다. 특히 운전자는 이 경우 페달 자유 간극을 신속하게 작은 힘으로 극복할 수 있다.

바람직하게 밸브(32)는 적어도 개방 모드 및 폐쇄 모드로 전기적으로 제어될 수 있는, 평상시 열려 있는 밸브이다. 상기 밸브(32)에 대한 경제적인 예는 평상시 열려 있는 스위칭 밸브/컷오프 밸브이다. 밸브(32)를 평상시 열려 있는 밸브로 형성하는 경우, 브레이크 시스템의 전자 장치의 기능 손상 시 및/또는 고장 시 밸브(32)가 자동으로 개방되는 장점이 보장된다. 그러므로 그와 같은 상황에서 운전자는 페달 자유 간극을 용이하게 극복하여 차량을 비교적 작은 제동력으로 멈출 있다.

한 바람직한 개선예에서 제어 장치(20) 또는 브레이크 시스템의 추가 제어는, 상기 제어 장치(20) 또는 제어에 의해 밸브(32)가 브레이크 입력 부재의 작동 속도, 작동 속도의 시간에 따른 변화량, 운전자 제동력, 운전자 제동력의 시간에 따른 변화량, 가속 페달의 작동, 가속 페달의 작동의 시간에 따른 변화량, 가속 페달의 작동 속도의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 차량 부재의 상태, 이러한 상태의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 주행 방식, 주행 방식의 시간에 따른 변화량, 교통 상황 및/또는 주변 상황과 관련한 하나 이상의 변수/정보의 고려하에 추가 제어 신호(38)를 이용하여 전기적으로 제어되는 방식으로 형성될 수 있다. 다시 말하면, 밸브(32)는 하나 이상의 브레이크 시스템 조건, 차량 조건 및/또는 주변 조건에 따라서 구동된다. 브레이크 입력 부재의 작동 속도, 작동 속도의 시간에 따른 변화량, 운전자 제동력, 운전자 제동력의 시간에 따른 변화량과 관련한 변수/정보에 대한 예들은 위에서 이미 언급하였다. 회생 브레이크 시스템의 부재와 관련하여 고려되는 상태 변수는 예를 들어 배터리의 충전 상태 및/또는 발전기의 작동 모드일 수 있다. 마찬가지로 제어 장치(20)/제어에 의해 고려되는 하나 이상의 변수는 차량 속도, 차량 방향, 차량 방향 변경 및/또는 요 레이트를 포함할 수 있다. 그 외에도 교통 상황 및/또는 주변 상황과 관련한 변수는 예를 들어 ACC 시스템, 레이더 시스템 및/또는 에어백 트리거링 시스템과 같은 차량 고유의 환경 검출 시스템에 의해 제공되는 경고 신호일 수 있다. 여기에 나열된 특성 변수들에 근거하여, 운전자가 차량의 급제동을 선호하는지, 아니면 차량의 완만한 제동을 선호하는지 여부가 신뢰성 있게 검출될 수 있다. 마찬가지로 상기 변수들에 근거하여, 현재 상황에 따라 차량 제동 시의 높은 동특성이 회생 시 획득되는 에너지 및/또는 블렌딩 과정의 안락성보다 더 중요한지 여부가 검출될 수 있다.

이러한 개선예의 경우, 특히 브레이크의 다이내믹한/신속한 작동 시, 가속 페달 작동의 갑작스런 중단 시, 차량의 상대적으로 높은 속도 및/또는 위험 상황의 검출 시 브레이크 입력 부재(16)에 작용하는 반력을 줄임으로써 운전자를 제동 과정에서 힘평형에 맞게 릴리즈하고 그리고/또는 차량의 더 신속한 제동을 가능하게 할 수 있다.

또 다른 한 개선예에서 밸브(32)는 연속적으로 작동가능한/제어가능한/스위칭가능한 밸브일 수도 있다. 이 경우 제어 장치(20)/제어는, 위에서 나열한 변수들 중 하나 이상의 고려하에 밸브(32)를 소정의 개방 상태로 제어하도록 설계될 수 있다. 이는 브레이크 입력 부재(16)에 작용하는 반력의 더 신속한 변동을 보장한다. 예를 들어 밸브(32)는 브레이크 입력 부재(16)의 작동 동안, 운전자에게 특히 유리한 제동감을 보장하기 위해 잠시 개방될 수 있다. 그러나 커플링 장치의 이용가능성이 밸브(32) 및 이와 상호 작용하는 제어 장치(20)의 구비에 국한되지는 않는다.

도 2에는 커플링 장치의 제2 실시예의 개략도가 도시되어 있다.

도 2에 개략적으로 도시된 커플링 장치는 파워 브레이크 장치의 설계를 제외하고는 전술한 실시예와 전혀 차이가 없다. 그러므로 여기서 부재(10 내지 16, 22, 24, 및 28 내지 36)의 설명은 생략한다.

전술한 실시예에 대한 대안으로서 또는 보충으로서 도 2의 커플링 장치는 제어 장치(50)를 포함하며, 이 제어 장치에 의해 커플링 장치는 제1 최소 제동 거리를 갖는 적어도 제1 작동 모드로부터 제1 최소 제동 거리보다 짧은 제2 최소 제동 거리를 갖는 적어도 제2 작동 모드로 전환될 수 있다. 마찬가지로 커플링 장치는 제어 장치(50)에 의해 적어도 제2 작동 모드로부터 적어도 제1 작동 모드로 전환될 수 있다. 제어 장치(50)는, 2개 이상의 작동 모드 사이에서 커플링 장치를 제어할 때 브레이크 입력 부재의 작동 속도, 작동 속도의 시간에 따른 변화량, 입력 피스톤(14)의 조정 속도, 조정 속도의 시간에 따른 변화량, 운전자 제동력(Ff), 운전자 제동력(Ff)의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 차량 부재의 상태, 이런 상태의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 주행 방식 및/또는 주행 방식의 시간에 따른 변화량과 관련한 하나 이상의 변수를 고려하도록 설계된다. 상기 하나 이상의 변수로는 회생 브레이크 시스템의 부재의 상태 및/또는 이러한 상태의 시간에 따른 변화량과 관련한 하나 이상의 변수가 고려될 수 있다. 이러한 회생 브레이크 시스템 부재의 상태 변수는 예를 들어 배터리의 충전 상태 및/또는 발전기의 작동 모드일 수 있다.

상기 하나 이상의 변수는 차량 속도, 차량 방향, 차량 방향 변경 및/또는 요 레이트도 포함할 수 있다. 그럼으로써 브레이크 입력 부재(16)의 작동과 상관없는 변수들도 커플링 장치의 유리한 작동 모드의 설정을 위해 고려/평가될 수 있다. 여기에 나열된 변수들을 센서 및/또는 정보 출력 장치를 이용하여 제어 장치(50)에 제공하기 위한 방법들은 이미 공지되어 있으므로, 더 상세한 언급은 생략한다.

그 밖에도, 도시된 실시예에서 제어 장치(50)는, 힘 전달 부재(52)가 제1 작동 모드의 후퇴 위치로부터 적어도 제2 작동 모드의 하나 이상의 전진 위치로 전환되는 방식으로, 제어 신호(54)를 이용하여 힘 전달 부재(52)의 (도시되지 않은) 액추에이터를 제어하도록 설계된다. 따라서 커플링 장치는 힘 전달 부재(52)의 전진에 의해 제1 작동 모드로부터 적어도 제2 작동 모드로 스위칭될 수 있다. 그에 상응하게 힘 전달 부재(52)의 후퇴에 의해 커플링 장치는 적어도 제2 작동 모드로부터 제1 작동 모드로 스위칭될 수 있다.

제1 작동 모드에서 후퇴 위치로 제어된 힘 전달 부재(52)에 의해 초기 위치(s0)로부터 제2 최소 제동 거리와 제1 최소 제동 거리 사이의 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)으로부터 출력 피스톤(12)으로의 힘 전달이 억제된다. 그에 반해 제2 작동 모드에서는 하나 이상의 전진 위치로 제어된 힘 전달 부재(52)에 의해 운전자 제동력(Ff)이 초기 위치(s0)로부터 제2 최소 제동 거리와 제1 제동 거리 사이의 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)으로부터 출력 피스톤(12)으로 전달될 수 있다. 힘 전달 부재(52)는 출력 피스톤(12)에 또는 입력 피스톤에 고정되어 조정될 수 있다.

그러므로 제2 작동 모드에서는 입력 피스톤(14) 자체가 출력 피스톤(12)과 접촉하지 않아도, (전진된) 힘 전달 부재(52)에 의해 운전자 제동력(Ff)이 출력 피스톤(12)에 전달될 수 있다. 힘 전달 부재(52)의 액추에이터 역시, 힘 전달 부재(52)의 후퇴 시 초기 위치(s0)로부터 제2 최소 제동 거리와 제1 제동 거리 사이의 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤과 출력 피스톤 사이의 동력 전달이 중단되도록 제어 신호(54)에 의해 구동될 수 있다.

힘 전달 부재(52)는 능동 스위칭 로크라고도 지칭될 수 있다. 예를 들어 힘 전달 부재(52)는 멈춤쇠로서 형성된다. 힘 전달 부재(52)는 예를 들어 다단식 멈춤쇠로서 복수의 로킹 단계를 갖도록 형성될 수도 있다. 그럼으로써 커플링 장치는 제1 작동 모드와 제2 작동 모드에 추가로 제2 최소 제동 거리보다 짧은 제3 최소 제동 거리를 포함하는 하나 이상의 제3 작동 모드를 가질 수 있다.

멈춤쇠로서 구현된 힘 전달 부재(52)는 전원이 공급되지 않은 (무전류) 상태에서는 바람직하게 후퇴 위치에 있다. 그와 같은 종류의 힘 전달 부재(52)는 바람직하게 전자석에 의해 잠금 해제될 수 있으며, 즉 하나 이상의 전진 위치로 전환될 수 있다. 그러므로 커플링 장치는 파워 브레이크 장치 또는 전원 공급 장치의 고장 시 더 짧은 제동 거리를 갖는 모드로 스위칭될 수 있다.

선택적으로, 제어 장치(50)는 추가로 전술한 제어 신호(38)를 밸브(32)에 송출하도록 설계될 수 있다.

도 3에는 상기 방법의 실시예를 실행하기 위한 흐름도가 도시되어 있다.

여기에 기술된 방법은, 브레이크 입력 부재를 차량의 브레이크 마스터 실린더에 연결하는 커플링 장치의 신뢰성 있는 작동에 적합하다. 이용가능한 커플링 장치는 브레이크 입력 부재의 작동 시 초기 위치로부터 제동 거리만큼 (함께) 조정되는 하나 이상의 입력 피스톤과 출력 피스톤을 포함하고, 브레이크 입력 부재에 가해지는 운전자 제동력이 초기 위치로부터 하나 이상의 사전 설정된 제1 최소 제동 거리의 제동 거리만큼 조정된 입력 피스톤을 통해 출력 피스톤에 전달됨에 따라, 입력 피스톤을 통해 출력 피스톤에 전달된 운전자 제동력에 의해 브레이크 마스터 실린더 내 내압이 상승한다. 예를 들어 상기 방법의 실시를 위해 전술한 커플링 장치들 중 하나가 이용될 수 있다.

방법 단계(S1)에서 커플링 장치는 제1 작동 모드로 작동하고, 상기 제1 작동 모드에서는 입력 피스톤으로부터 출력 피스톤으로 힘 전달이 억제되도록, 초기 위치로부터 제1 최소 제동 거리보다 짧은 제동 거리만큼 조정된 입력 피스톤이 출력 피스톤과 이격된다. 그러므로 방법 단계(S1) 동안 발전기를 활성화하기 위해 브레이크 마스터 실린더로부터 브레이크 입력 부재를 "연결 해제"시키는 방법을 이용할 수 있으며, 이때 운전자에 의해 사전 설정된 차량의 목표 감속이 초과되지는 않는다.

방법 단계(S2)에서 커플링 장치는 제1 최소 제동 거리보다 짧은 제2 최소 제동 거리를 갖는 하나 이상의 제2 작동 모드로 전환된다. 커플링 장치의 제2 작동 모드에서는 입력 피스톤으로부터 출력 피스톤으로 힘 전달이 억제되도록, 초기 위치로부터 제2 최소 제동 거리보다 짧은 제동 거리만큼 조정된 입력 피스톤이 출력 피스톤과 이격된다. 그러나 운전자 제동력은, 초기 위치로부터 제2 최소 제동 거리와 제1 최소 제동 거리 사이의 제동 거리만큼 조정된 입력 피스톤을 통해 출력 피스톤에 전달된다. 이는 위에서 설명한 장점들을 보장한다.

방법 단계(S2)의 실행 시, 브레이크 입력 부재의 작동 속도, 작동 속도의 시간에 따른 변화량, 운전자 제동력, 운전자 제동력의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 차량 부재의 상태, 이러한 상태의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 주행 방식 및/또는 주행 방식의 시간에 따른 변화량과 관련한 하나 이상의 변수가 검출될 수 있고, 상기 하나 이상의 검출된 변수는 커플링 장치가 적어도 제2 작동 모드로 전환될 때 고려될 수 있다. 예를 들어 회생 브레이크 시스템 부재의 상태 및/또는 이러한 상태의 시간에 따른 변화량과 관련한 하나 이상의 변수가 고려된다. 차량 속도, 차량 방향, 차량 방향 변경, 및/또는 요 레이트도 상기 하나 이상의 변수로서 고려될 수 있다.

매우 바람직한 한 실시예에서, 커플링 장치가 제1 작동 모드로부터 적어도 제2 작동 모드로 전환될 때 힘 전달 부재는 후퇴 위치로부터 하나 이상의 전진 위치로 조정된다. 이러한 방식으로, 하나 이상의 전진 위치로 조정된 힘 전달 부재에 의해 초기 위치로부터 제2 최소 제동 거리와 제1 최소 제동 거리 사이의 제동 거리만큼 조정된 입력 피스톤으로부터 출력 피스톤으로 운전자 제동력이 전달된다.

차후 임의의 시점에 커플링 장치의 스위칭에 의해 방법 단계(S1)가 반복될 수 있다.

Claims

차량의 브레이크 입력 부재(16)를 브레이크 마스터 실린더(10)에 연결하기 위한, 입력 피스톤(14) 및 출력 피스톤(12)을 포함하는 커플링 장치이며,
입력 피스톤(14)은, 브레이크 입력 부재(16)의 작동 시 입력 피스톤(14)이 초기 위치(s0)로부터 제동 거리(s)만큼 조정될 수 있도록 브레이크 입력 부재(16)에 배치될 수 있으며,
브레이크 입력 부재(16)에 가해지는 운전자 제동력(Ff)은 초기 위치(s0)로부터 하나 이상의 사전 설정된 제1 최소 제동 거리의 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)을 통해 상기 출력 피스톤에 전달될 수 있으며, 상기 출력 피스톤은 입력 피스톤(14)을 통해 출력 피스톤(12)에 전달된 운전자 제동력(Ff)에 의해 브레이크 마스터 실린더(10) 내 내압이 상승할 수 있도록 브레이크 마스터 실린더(10)에 배치될 수 있으며, 적어도 커플링 장치의 제1 작동 모드에서는 초기 위치(s0)로부터 제1 최소 제동 거리보다 짧은 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)이, 상기 입력 피스톤(14)으로부터 출력 피스톤(12)으로의 힘 전달이 억제되도록 출력 피스톤(12)과 이격되는, 커플링 장치에 있어서,
상기 커플링 장치는 추가로, 제1 최소 제동 거리보다 짧은 제2 최소 제동 거리를 가진 하나 이상의 제2 작동 모드로 전환될 수 있으며, 커플링 장치의 제2 작동 모드에서는 초기 위치(s0)로부터 제2 최소 제동 거리보다 짧은 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)이, 상기 입력 피스톤(14)으로부터 출력 피스톤(12)으로의 힘 전달이 억제되도록 출력 피스톤(12)과 이격되며, 운전자 제동력(Ff)은 초기 위치(s0)로부터 제2 최소 제동 거리와 제1 최소 제동 거리 사이의 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)을 통해 출력 피스톤(12)에 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는, 차량의 브레이크 입력 부재와 브레이크 마스터 실린더를 연결하는 커플링 장치.
제1항에 있어서, 커플링 장치는 파워 브레이크 장치(20, 22)를 포함하며, 파워 브레이크 장치를 이용하여 외력이 추가로 출력 피스톤(12)에 전달될 수 있음으로써, 출력 피스톤(12)에 전달된 외력에 의해 브레이크 마스터 실린더(10) 내 내압이 상승할 수 있는, 차량의 브레이크 입력 부재와 브레이크 마스터 실린더를 연결하는 커플링 장치.
제2항에 있어서, 출력 피스톤(12)은 파워 브레이크 장치(20, 22)에 의해 제1 최고 조정 속도(v0)로 조정될 수 있으며, 상기 제1 최고 조정 속도는 초기 위치(s0)로부터 조정된 입력 피스톤(14)의 제2 최고 조정 속도(v)보다 작으므로, 입력 피스톤(14)이 제2 최고 조정 속도(v0)로 조정될 수 있는 최고 작동 속도로 브레이크 입력 부재(16)를 작동시키면, 커플링 장치가 자동으로 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로 전환될 수 있는, 차량의 브레이크 입력 부재와 브레이크 마스터 실린더를 연결하는 커플링 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 커플링 장치는 제어 장치(50)를 포함하며, 이 제어 장치에 의해 커플링 장치가 브레이크 입력 부재(16)의 작동 속도, 작동 속도의 시간에 따른 변화량, 운전자 제동력(Ff), 운전자 제동력(Ff)의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 차량 부재의 상태, 이런 상태의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 주행 방식, 및 주행 방식의 시간에 따른 변화량 중 어느 하나 또는 이들의 조합과 관련한 하나 이상의 변수의 고려하에 적어도 제1 상태로 또는 제2 작동 모드로 전환될 수 있는, 차량의 브레이크 입력 부재와 브레이크 마스터 실린더를 연결하는 커플링 장치.
제4항에 있어서, 제어 장치(50)는 하나 이상의 변수로서 회생 브레이크 시스템의 부재의 상태 또는 이러한 상태의 시간에 따른 변화량, 또는 이들 모두와 관련한 하나 이상의 변수를 고려하도록 설계되는, 차량의 브레이크 입력 부재와 브레이크 마스터 실린더를 연결하는 커플링 장치.
제4항에 있어서, 제어 장치(50)는 하나 이상의 변수로서 차량 속도, 차량 방향, 차량 방향 변경, 및 요 레이트 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 고려하도록 설계되는, 차량의 브레이크 입력 부재와 브레이크 마스터 실린더를 연결하는 커플링 장치.
제4항에 있어서, 제어 장치(50)는, 제1 작동 모드에서 후퇴 위치로 제어되는 힘 전달 부재(52)에 의해 초기 위치(s0)로부터 제2 최소 제동 거리와 제1 최소 제동 거리 사이의 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)으로부터 출력 피스톤(12)으로의 힘 전달이 억제되고, 제2 작동 모드에서 하나 이상의 전진 위치로 제어되는 힘 전달 부재(52)에 의해 초기 위치(s0)로부터 제2 최소 제동 거리와 제1 최소 제동 거리 사이의 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)으로부터 출력 피스톤(12)으로 운전자 제동력(Ff)이 전달될 수 있는 방식으로, 힘 전달 부재(52)를 후퇴 위치로부터 하나 이상의 전진 위치로 제어하도록 설계되는, 차량의 브레이크 입력 부재와 브레이크 마스터 실린더를 연결하는 커플링 장치.
제7항에 있어서, 힘 전달 부재(52)는 다단식 멈춤쇠를 포함하는, 차량의 브레이크 입력 부재와 브레이크 마스터 실린더를 연결하는 커플링 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 커플링 장치는 적어도 부분적으로 유체로 채워진 내실(36)을 가지는 유압 하우징(35)을 포함하며, 상기 내실 안으로 입력 피스톤(14)과 출력 피스톤(12)이 적어도 부분적으로 진입되는, 차량의 브레이크 입력 부재와 브레이크 마스터 실린더를 연결하는 커플링 장치.
제9항에 있어서, 유압 하우징(35)의 내실(36)은 하나 이상의 제1 라인(31)을 통해 피스톤 실린더 유닛으로서 형성된 페달 시뮬레이터(30)와 유압에 의해 연결되어 있는, 차량의 브레이크 입력 부재와 브레이크 마스터 실린더를 연결하는 커플링 장치.
제10항에 있어서, 피스톤 실린더 유닛으로서 형성된 페달 시뮬레이터(30)는 제동 특성에 상응하는 비선형 스프링 특성을 갖는, 차량의 브레이크 입력 부재와 브레이크 마스터 실린더를 연결하는 커플링 장치.
제9항에 있어서, 유압 하우징(35)의 내실(36) 또는 페달 시뮬레이터(30), 또는 이들 모두는 하나 이상의 제2 라인(34)과 밸브(32)에 의해 무배압 유압유 저장 볼륨과 유압에 의해 연결되어 있는, 차량의 브레이크 입력 부재와 브레이크 마스터 실린더를 연결하는 커플링 장치.
제12항에 있어서, 커플링 장치는 제어 장치(20)를 포함하며, 이 제어 장치에 의해 브레이크 입력 부재(16)의 작동 속도, 작동 속도의 시간에 따른 변화량, 운전자 제동력(Ff), 운전자 제동력(Ff)의 시간에 따른 변화량, 가속 페달의 작동, 가속 페달의 작동의 시간에 따른 변화량, 가속 페달의 작동 속도의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 차량 부재의 상태, 이러한 상태의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 주행 방식, 주행 방식의 시간에 따른 변화량, 교통 상황, 및 주변 상황 중 어느 하나 또는 이들의 조합과 관련한 하나 이상의 변수의 고려하에 밸브(32)가 적어도 개방 상태 및 폐쇄 상태로 스위칭될 수 있는, 차량의 브레이크 입력 부재와 브레이크 마스터 실린더를 연결하는 커플링 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 커플링 장치를 갖는 브레이크 시스템.
브레이크 입력 부재(16)의 작동 시 초기 위치(s0)로부터 제동 거리(s)만큼 조정되는 입력 피스톤(14)과 출력 피스톤(12)을 포함하며, 차량의 브레이크 입력 부재(16)를 브레이크 마스터 실린더(10)에 연결하는 커플링 장치의 작동 방법이며,
브레이크 입력 부재(16)에 가해지는 운전자 제동력(Ff)이 초기 위치(s0)로부터 하나 이상의 사전 설정된 제1 최소 제동 거리의 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)을 통해 상기 출력 피스톤에 전달됨으로써, 입력 피스톤(14)을 통해 출력 피스톤(12)에 전달되는 운전자 제동력(Ff)에 의해 브레이크 마스터 실린더(10) 내 내압이 상승하며,
초기 위치(s0)로부터 제1 최소 제동 거리보다 짧은 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)이 출력 피스톤(12)과 이격됨에 따라, 입력 피스톤(14)으로부터 출력 피스톤(12)으로의 힘 전달이 억제되는 제1 작동 모드로 커플링 장치를 작동하는 단계와,
제1 최소 제동 거리보다 짧은 제2 최소 제동 거리를 갖는 하나 이상의 제2 작동 모드로서, 초기 위치(s0)로부터 제2 최소 제동 거리보다 짧은 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)이 출력 피스톤(12)과 이격됨에 따라, 입력 피스톤(14)으로부터 출력 피스톤(12)으로의 힘 전달이 억제되고, 운전자 제동력(Ff)이 초기 위치(s0)로부터 제2 최소 제동 거리와 제1 최소 제동 거리 사이의 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)을 통해 출력 피스톤(12)에 전달되는 제2 작동 모드로 커플링 장치를 전환하는 단계를 포함하는, 커플링 장치의 작동 방법.
제15항에 있어서, 브레이크 입력 부재(16)의 작동 속도, 작동 속도의 시간에 따른 변화량, 운전자 제동력(Ff), 운전자 제동력(Ff)의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 차량 부재의 상태, 이러한 상태의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 주행 방식, 및 주행 방식의 시간에 따른 변화량 중 어느 하나 또는 이들의 조합과 관련한 하나 이상의 변수가 검출되고, 검출된 하나 이상의 변수는 커플링 장치가 적어도 제2 작동 모드로 전환될 때 고려되는, 커플링 장치의 작동 방법.
제16항에 있어서, 상기 하나 이상의 변수로서 회생 브레이크 시스템 부재의 상태 또는 이러한 상태의 시간에 따른 변화량, 또는 이들 모두와 관련한 하나 이상의 변수가 고려되는, 커플링 장치의 작동 방법.
제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 하나 이상의 변수로서 차량 속도, 차량 방향, 차량 방향 변경, 및 요 레이트 중 어느 하나 또는 이들의 조합이 고려되는, 커플링 장치의 작동 방법.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 커플링 장치가 제1 작동 모드로부터 적어도 제2 작동 모드로 전환될 때 힘 전달 부재(52)가 후퇴 위치로부터 하나 이상의 전진 위치로 조정됨에 따라, 하나 이상의 전진 위치로 조정된 힘 전달 부재(52)에 의해 운전자 제동력(Ff)이 초기 위치(s0)로부터 제2 최소 제동 거리와 제1 최소 제동 거리 사이의 제동 거리(s)만큼 조정된 입력 피스톤(14)으로부터 출력 피스톤(12)으로 전달되는, 커플링 장치의 작동 방법.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 브레이크 입력 부재(16)의 작동 속도, 작동 속도의 시간에 따른 변화량, 운전자 제동력(Ff), 운전자 제동력(Ff)의 시간에 따른 변화량, 가속 페달의 작동, 가속 페달의 작동의 시간에 따른 변화량, 가속 페달의 작동 속도의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 차량 부재의 상태, 이러한 상태의 시간에 따른 변화량, 차량의 하나 이상의 주행 방식, 주행 방식의 시간에 따른 변화량, 교통 상황, 및 주변 상황 중 어느 하나 또는 이들의 조합과 관련한 하나 이상의 변수를 검출하는 단계와,
적어도 부분적으로 유체로 채워지며, 그 내부로 입력 피스톤(14)과 출력 피스톤(12)이 적어도 부분적으로 진입되는, 유압 하우징(35)의 하나 이상의 내실(36) 을 무배압 유압유 저장 볼륨과 유압으로 연결하는 밸브(32)를, 하나 이상의 변수의 고려하에 적어도 개방 상태 및 폐쇄 상태로 스위칭하는 단계를 포함하는, 커플링 장치의 작동 방법.