KR101879891B1 - 주차 브레이크에 의해 가해지는 고정력을 조정하기 위한 방법 - Google Patents

주차 브레이크에 의해 가해지는 고정력을 조정하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주차 브레이크에 의해 가해지는 고정력을 조정하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 고정력은 적어도 부분적으로 전기 브레이크 모터를 포함하는 전동식 브레이크 장치로부터 공급된다. 본 발명의 고정력 조정 방법에 따라, 전동식 브레이크 장치 내 총 저항이 전기 회로의 개방 시 유도 전압이 고려되는 조건에서 산출되고, 상기 총 저항을 기반으로 고정력이 결정된다.

Description

주차 브레이크에 의해 가해지는 고정력을 조정하기 위한 방법{METHOD FOR ADJUSTING THE CLAMPING FORCE APPLIED BY A PARKING BRAKE}
본 발명은 차량에서 주차 브레이크에 의해 가해지는 고정력을 조정하기 위한 방법에 관한 것이다.
차량 내 주차 브레이크 또는 핸드 브레이크는 정지 중에 차량을 지속적으로 고정하기 위해 이용된다. 작동 부재로서, 브레이크 피스톤이 브레이크 라이닝을 이용하여 브레이크 디스크 쪽에 압착되게 하는 전기 브레이크 모터를 포함하는 전기 기계식 주차 브레이크들은 공지되었다. 상기 유형의 주차 브레이크는 예컨대 DE 103 61 042 B3호에 기재되어 있다.
또한, 상기 독일 공보로부터는, 마모, 열적 영향 또는 전기 저항의 변화로 인해 발생하는 작동력의 변화를 보상하는 점도 공지되었다.
본 발명의 과제는, 간단한 조치들을 이용하여, 전기 기계식 주차 브레이크로부터 공급될 고정력을 높은 정밀도로 조정하는 것에 있다. 이와 관련하여, 추가 과제는, 특히 간단한 조치들을 이용하여, 공급될 고정력에 작용하는 모터 매개변수들의 변화를 검출할 수 있도록 하는 것에 있다.
상기 과제는 본 발명에 따라 청구항 제1항의 특징들에 의해 해결된다. 종속항들은 바람직한 개선 실시예들을 제시한다.
본 발명에 따르는 방법은, 전기 기계식 작동 부재 또는 액추에이터를 이용하여 차량을 고정하기 위한 고정력이 생성되는, 전기 기계식 핸드 브레이크 또는 주차 브레이크에 관한 것이다. 전기 기계식 작동 부재는 바람직하게는 전기 브레이크 모터이다. 경우에 따라, 예컨대 유압식 차량 브레이크가 브레이크 모터에 의해 가압되는 브레이크 피스톤을 압착함으로써 총 고정력이 전기 기계적 성분과 유압 성분으로 구성되는 정도로, 차량 내 유압식 브레이크 장치도 주차 브레이크와 상호 작용한다. 그러나 기본적으로 주차 브레이크는 전기 기계식 브레이크 장치를 통해서만 고정력을 공급할 수 있다.
본 발명에 따르는 방법에 의해서는 전동식 브레이크 장치 내 총 저항이 산출될 수 있다. 정확한 저항의 정보는 전동식 브레이크 장치로부터 공급될 고정력의 결정을 위해 중요하다. 저항은 노후화 및 온도 영향에 의해 변화될 수 있으며, 그 외에도 저항의 레벨에서 제조 공차도 고려된다.
본 발명에 따라서, 전동식 브레이크 장치 내 총 저항은 브레이크 장치의 전기 회로 내 유도 전압을 기초로 하여 산출된다. 이 경우, 전기 회로는 차단되며, 그럼으로써 전류가 더 이상 흐르지 않으며, 여전히 회전하는 모터를 바탕으로, 측정되거나 결정될 수 있는 전압이 유도된다. 전기 회로가 개방되어 있기 때문에, 유도 전압을 넘어 추가 전압은 인가되지 않는다. 그에 따라, 유도 전압의 값을 검출하여 총 저항의 계산 시에 고려할 수 있다. 예컨대 온도 영향 또는 노후화에 기인하는 저항의 변화는 자동으로 함께 검출된다. 총 저항의 정보가 확보된 상태에서 전기 모터로 조정 가능한 고정력이 결정되거나 조정될 수 있다. 예컨대 온도 영향에 기인하는 예컨대 총 저항의 변화 시, 고정력을 매칭하기 위한 조치들이 강구될 수 있다. 요구되는 설정 고정력이 모터 매개변수들의 변화로 인해 더 이상 전기 기계식 브레이크 장치를 통해서만 생성될 수 없다는 점이 확인된 경우, 추가 브레이크 장치를 통해 보충하는 고정력이 공급될 수 있다. 추가 브레이크 장치는 바람직하게는 유압식 차량 브레이크이다.
그 외에도, 또는 대체되는 방식으로, 총 저항의 정보, 및 이를 기반으로 하여 공급될 전기 모터의 고정력을 이용하여 강구할 수 있는 추가 조치들도 고려된다. 예컨대 모터 매개변수들의 유의적인 저하가 예컨대 노후화에 의해 발생하는 경우, 경우에 따라, 운전자에게 표시되거나 여타의 방식으로 처리되는 오류 신호가 생성될 수도 있다.
총 저항의 산출 시, 전기 회로가 폐쇄된 경우 전압과, 전기 회로가 개방된 경우 유도 전압의 차이가 결정되고, 이 차이는 전기 회로가 폐쇄된 경우의 전류로 제산된다. 전기 회로가 폐쇄된 경우 전압은 라인 저항들에 기인하는 전압 성분뿐 아니라 전기 브레이크 모터의 전압 성분과 그 외 유도 전압으로 이루어진 전압 성분을 포함하는 다양한 성분으로 구성된다. 전기 회로가 폐쇄된 경우 상기 전압 성분들의 합뿐 아니라, 이때 흐르는 전류도 측정된다. 전기 회로가 폐쇄된 경우 개별 전류 성분들의 합으로부터, 전기 회로의 개방 시에 유도되고 마찬가지로 측정되는 유도 전압이 감산된다. 이런 접근법은, 전기 회로가 폐쇄된 경우 인가되는 개별 전압 성분들이 개별적으로 결정되지 않아도 되고, 함께 저항의 계산에 포함된다는 장점을 갖는다.
산출할 저항은 한편으로 전기 회로 내 라인 저항들뿐 아니라 다른 한편으로 모터 저항도 포함하는 총 저항이다.
본 발명의 추가 관점에 따라서, 유도 전압을 측정하기 위한 전류 차단이 주차 브레이크의 작동 중에 이루어진다. 그 외에도 바람직하게는, 유도 전압을 측정하기 위한 전류 차단은 전기 브레이크 모터의 아이들링 단계 동안 이루어진다. 상기 단계에서 모터 회전수는 비교적 높은 레벨을 갖는다. 전기 회로의 개방과 더불어, 관성을 바탕으로 로터는 계속 회전되며, 그와 동시에 모터 회전수는 전류에 비해 관성으로 인해 매우 느리게만 변화된다. 모터 회전수와 직접 관계가 있는 상호 유도 전압도 전류에 비해 매우 느리게만 변화된다.
바람직하게는 전기 회로의 개방은, 전기 회로의 개방 후에 짧은 시간 이내에 다시 폐쇄되고 작동 과정이 계속되는 단시간 전류 차단의 범위에서 이루어진다. 이 경우, 일순간 동안만, 예컨대 최대 10분의 1초 동안만 전기 회로를 차단하는 것으로도 충분하다.
전기 회로가 폐쇄된 경우 전류 및 전압의 측정은 바람직하게는 전류 차단 직전에 이루어지고, 상기 전류 차단 중에는 유도 전압이 측정된다. 그에 따라, 전기 회로가 폐쇄된 경우, 그리고 개방된 경우 측정되는 변수들이 적어도 거의 동일한 모터 회전수에 관계하게 되는 점이 보장된다.
본 발명에 따르는 방법은, 주차 브레이크 시스템의 부품일 수 있는 차량 내 폐회로 또는 개회로 제어 장치에서 실행된다.
추가 장점들과 바람직한 실시예들은 하기의 특허청구범위, 도들에 대한 설명 및 도면으로부터 제시된다.
도 1은, 고정력이 전기 브레이크 모터를 통해 생성되는, 차량용 전기 기계식 주차 브레이크를 절단하여 도시한 단면도이다.
도 2는 주차 브레이크의 작동 과정 시 전류, 전압, 모터 회전수, 고정력 및 조정 경로의 시간에 따르는 곡선을 포함하는 그래프이다.
도 3은 스위치가 폐쇄된 경우 전기 브레이크 모터의 제어를 위한 단순화된 등가 회로도이다.
도 4는 스위치가 개방된 경우 전기 브레이크 모터의 제어를 위한 등가 회로도이다.
도 1에는 정지 시 차량을 고정하기 위한 전기 기계식 주차 브레이크(1)가 도시되어 있다. 주차 브레이크(1)는 브레이크 디스크(10)에 겹치는 플라이어(9)를 구비한 브레이크 캘리퍼(2)를 포함한다. 작동 부재로서 주차 브레이크(1)는 브레이크 모터(3)로서의 전기 모터를 포함하며, 상기 브레이크 모터는, 상부에 스핀들 구조 부재(5)가 회전 가능하게 장착되어 있는 스핀들(4)을 회전 구동한다. 스핀들(4)의 회전 시 스핀들 구조 부재(5)는 축 방향으로 위치 조정된다. 스핀들 구조 부재(5)는, 브레이크 피스톤(6)에 의해 브레이크 디스크(10) 쪽에 압착되는 브레이크 라이닝(7)의 캐리어인 브레이크 피스톤(6)의 내부에서 이동된다. 브레이크 디스크(10)의 맞은편 측면 상에는 플라이어(9)에 위치 고정되어 파지되는 추가 브레이크 라이닝(8)이 위치된다.
브레이크 피스톤(6)의 내부에서 스핀들 구조 부재(5)는 스핀들(4)의 회전 운동 시 축 방향에서 전방을 향해 브레이크 디스크(10)의 방향으로 이동되거나, 또는 스핀들(4)의 반대 방향의 회전 운동 시에는 축 방향에서 후방을 향해 정지부(11)에 도달할 때까지 이동될 수 있다. 고정력의 생성을 위해, 스핀들 구조 부재(5)는 브레이크 피스톤(6)의 안쪽 단부면을 가압하며, 그럼으로써 주차 브레이크(1) 내에 축 방향으로 변위 가능하게 장착된 브레이크 피스톤(6)은 브레이크 라이닝(7)을 이용하여 브레이크 디스크(10)의 대향 단부면 쪽에 압착된다.
주차 브레이크는 필요한 경우 유압식 차량 브레이크에 의해 보조될 수 있으며, 그럼으로써 고정력은 전기 모터 성분과 유압 성분으로 구성된다. 유압 보조 시에, 브레이크 모터로 향해 있는 브레이크 피스톤(6)의 배면은 압력 상태에 있는 유압 유체에 의해 가압된다.
도 2에는 전기 브레이크 모터의 전류 곡선(I), 전압(U), 회전수 곡선(n)뿐 아니라, 스핀들 구조 부재(5)의 조정 경로(s)와, 생성된 전기 기계적 고정력(Fel)을 포함하는 그래프가 브레이크 작동 과정에 대해 시간에 따라 도시되어 있다. 시점 t1에서, 전압이 공급되고 브레이크 모터는 전기 회로가 폐쇄된 상태에서 활성화되면서, 브레이크 작동 과정이 개시된다. 시점 t2에서 전압(U) 및 모터 회전수(n)는 최댓값을 달성했다. t2와 t3 사이의 단계는, 전류(I)가 최소 레벨로 이동되는 아이들링 단계를 나타낸다. 이에 이어서, 시점 t3부터 시점 t4까지 힘 형성 단계가 이루어지면서 전기 기계적 고정력(Fel)은 상승하며, 상기 힘 형성 단계에서는 브레이크 라이닝들이 브레이크 디스크에 접하고 고정력(Fel)이 증가함에 따라 브레이크 디스크 쪽에 압착된다. 시점 t4에서, 전기 회로의 개방에 의한 전기 브레이크 모터의 비활성화가 이루어지고, 비활성화 과정은 시점 t5까지 연장되고, 이 시점에서 브레이크 모터의 회전수(n)는 영(0)까지 감소된다.
도 3과 도 4에는 전기 브레이크 모터의 제어를 위한 등가 회로도가 각각 도시되어 있고, 도 3에서 스위치(s1)는 폐쇄 위치에 위치함으로써 폐쇄된 전기 회로가 형성되며, 도 4에서는 스위치(s1)가 개방됨으로써 전기 회로가 차단된다.
전기 회로는 라인 저항들(R0)뿐 아니라, 전기 브레이크 모터(3)의 모터 저항(RM)으로 구성된다. 추가로 총 저항(Rges)도 라인 저항들(R0)과 모터 저항(RM)으로 구성된다.
Figure 112013053176741-pct00001
스위치(s1)가 폐쇄된 경우, 라인 저항들을 포함한 브레이크 모터(3) 상의 총 인가 전압(UMess ,1)이 산출될 수 있으며, 이 총 인가 전압은 라인 저항들 상의 개별 전압(UR0), 브레이크 모터 상의 개별 전압(URM) 및 상호 유도 전압으로서의 개별 전압(UEMK)으로 구성된다.
Figure 112013053176741-pct00002
전압(UMess ,1)은 측정될 수 있으며, 전기 회로가 폐쇄된 경우 흐르는 전류(IMess ,1)도 마찬가지로 측정될 수 있다.
그와 반대로 스위치(s1)가 개방된 경우(도 4), 전기 회로 내에는 전류가 흐르지 않고 측정 전압(IMess ,2)은 영(0)과 동일하다. 모터 회전수는 스위치(s1)의 개방과 함께 로터의 관성을 바탕으로 전류에 비해 느리게만 변화되기 때문에, 스위치(s1)가 개방된 경우에도 측정 전압(UMess ,2)으로서 측정될 수 있는 상호 유도 전압(UEMK)이 생성된다. 그로부터, 전기 회로가 폐쇄된 경우 측정된 전압(UMess ,1) 및 측정된 전류(IMess ,1)를 이용하여 하기 수학식에 따라 총 저항(Rges)을 계산할 수 있다.
Figure 112013053176741-pct00003
따라서, 전기 브레이크 모터 내 현재의 총 저항이 확인되며, 총 저항(Rges)의 값에서는 노후화, 온도 영향 또는 여타의 영향에 의해 발생하는 변화들도 고려된다. 총 저항(Rges)은 예컨대 수학 모델에서, 예컨대 전기 모터의 미분 방정식에서 전기 기계적 고정력 또는 기타 변수들의 결정을 위해 이용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 주차 브레이크(1)에 의해 가해지는 고정력(F)을 조정하기 위한 고정력 조정 방법이며, 상기 고정력은 적어도 부분적으로 전기 브레이크 모터(3)를 포함하는 전동식 브레이크 장치로부터 공급되는, 고정력 조정 방법에 있어서,
    전동식 브레이크 장치 내 총 저항(Rges)은 전기 회로의 개방 시 유도 전압(UEMK)이 고려되는 조건에서 산출되고, 총 저항(Rges)을 기반으로 상기 고정력(F)이 결정되거나 조정되며,
    총 저항(Rges)은, 하기 수학식처럼, 전동식 브레이크 장치 내 전기 회로가 폐쇄된 경우 전류(IMess,1)에 대한, 상기 전기 회로가 폐쇄된 경우의 전압(UMess,1)과 상기 전기 회로가 개방된 경우의 유도 전압(UEMK)의 차이의 비율로부터 결정되는 것을 특징으로 하는, 고정력 조정 방법.
    Figure 112018015036312-pct00010
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 총 저항(Rges)은, 하기 수학식처럼, 라인 저항들(R0)과 모터 저항(RM)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고정력 조정 방법.
    Figure 112018015036312-pct00005
  4. 제1항에 있어서, 유도 전압(UEMK)을 측정하기 위한 전류 차단이 주차 브레이크(1)의 작동 중에 이루어지는 것을 특징으로 하는, 고정력 조정 방법.
  5. 제1항에 있어서, 유도 전압(UEMK)을 측정하기 위한 전류 차단이 전기 브레이크 모터(3)의 아이들링 단계 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는, 고정력 조정 방법.
  6. 제1항에 있어서, 전기 회로가 폐쇄된 경우의 전류(IMess,1) 및 전압의 측정은 유도 전압(UEMK)을 측정하기 위한 전류 차단 직전에 이루어지는 것을 특징으로 하는, 고정력 조정 방법.
  7. 제1항에 있어서, 고정력은 적어도 부분적으로 추가 브레이크 장치로부터 공급되는 것을 특징으로 하는, 고정력 조정 방법.
  8. 제7항에 있어서, 추가 브레이크 장치로서 유압식 차량 브레이크가 이용되는 것을 특징으로 하는, 고정력 조정 방법.
  9. 제1항에 따르는 고정력 조정 방법을 실행하기 위한 폐회로 또는 개회로 제어 장치.
  10. 제9항에 따르는 폐회로 또는 개회로 제어 장치를 포함하는 차량 내 주차 브레이크.
KR1020137015497A 2010-12-17 2011-10-11 주차 브레이크에 의해 가해지는 고정력을 조정하기 위한 방법 KR101879891B1 (ko)

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