KR101902162B1 - 유압식 차량 브레이크 시스템 - Google Patents

유압식 차량 브레이크 시스템 Download PDF

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미하엘 쿤츠
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 전방 휠들의 휠 브레이크(3, 4)가 접속된 2개의 브레이크 회로(Ⅰ, Ⅱ)를 포함하는 바람직하게는 슬립-제어식 유압식 차량 브레이크 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 메인 브레이크 실린더(1)에 접속되지 않고 파워 브레이킹을 위한 유압 펌프(13)를 포함하는 추가 브레이크 회로(Ⅲ)를 제시한다. 추가 브레이크 회로(Ⅲ)에는 차량 휠의 휠 브레이크(12)가 접속되고, 상기 브레이크는 전기 모터(16)에 의해 구동될 수 있다. 전류를 발생시키기 위해, 브레이킹 동안 전기 모터(16)가 제너레이터 모드로 작동되면, 발생된 브레이크 모멘트는 추가 브레이크 회로(Ⅲ)에서 보상된다.

Description

유압식 차량 브레이크 시스템{HYDRAULIC VEHICLE BRAKE SYSTEM}
본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른 유압식 차량 브레이크 시스템에 관한 것이다.
자동차용 유압식 차량 브레이크 시스템들은 통상 2 회로-메인 브레이크 실린더를 포함하고, 상기 메인 브레이크 실린더에는 유압 휠 브레이크들이 접속된다. 상이한 브레이크 회로 분할이 공지되어 있고, 브레이크 회로 분할은 2개의 브레이크 회로에 개별 휠 브레이크의 접속을 의미한다. 슬립 제어식 차량 브레이크 시스템들은 브레이크 압력 상승 밸브 및 브레이크 압력 강하 밸브를 포함하고, 상기 밸브들에 의해 휠 브레이크 내의 휠 브레이크 압력들이 제어 또는 조절 가능하다. 또한, 슬립 제어식 차량 브레이크 시스템에서 각각의 브레이크 회로에는 하나의 유압 펌프가 제공된다. ABS, ASR, FDR 및 ESP와 같은 약어가 사용되는 ABS 제어, ASR 제어 및 ESP 제어가 이루어진다. 상기 제어들은 당업자에게 공지되어 있으므로, 여기서 상세히 설명되지 않는다.
본 발명의 과제는 제너레이터 모드에서 전기 기계의 브레이크 모멘트가 부분적으로 또는 완전히 차량 브레이크 시스템의 제동력 감소에 의해 보상되는, 차량 브레이크 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1 항에 따른 차량 브레이크 시스템에 의해 달성된다.
청구항 제 1 항에 따른 특징들을 포함하는 본 발명에 따른 유압식 차량 브레이크 시스템은 3개의 브레이크 회로를 포함하고, 상기 브레이크 회로들 중 2개의 브레이크 회로는 2 회로 메인 브레이크 실린더에 접속되며 제 3 브레이크 회로는 브레이크 압력 상승을 위한 유압 펌프를 포함한다. 이는 메인 브레이크 실린더에 접속된 브레이크 회로가 유압 펌프를 포함하는 것을 배제하지 않는다. 메인 브레이크 실린더에 접속된 브레이크 회로들은 근력 또는 보조력 브레이크 시스템으로 파악되고, 메인 브레이크 실린더에 접속되지 않은 추가 브레이크 회로는 외력 브레이크 회로로서 파악된다. 슬립 제어는 반드시 제공되지는 않지만, 제공되는 것이 바람직하다. 메인 브레이크 실린더에 접속된 2개의 브레이크 회로에는 하나의 차축의 휠 브레이크들이 접속된다. 즉, 하나의 차축의 좌측 휠의 휠 브레이크가 메인 브레이크 실린더의 하나의 브레이크 회로에 접속되고, 동일한 차축의 우측 휠의 휠 브레이크는 메인 브레이크 실린더의 다른 브레이크 회로에 접속된다. 다른 브레이크 회로에는 다른 차축의 휠의 적어도 하나의 휠 브레이크가 접속되고, 바람직하게는 다른 차축의 모든 휠 브레이크들이 추가 브레이크 회로에 접속된다.
본 발명에 따른 차량 브레이크 시스템은 종래의, 슬립 제어식 차량 브레이크 시스템의 비교적 간단한 변형에 의해 구현될 수 있다. 본 발명에 따른 차량 브레이크 시스템은 특히 전기 차 또는 하이브리드 차, 즉 하나(또는 다수의) 구동-전기 모터 또는 일반적으로 하나(또는 다수의) 전기 기계, 정확히 말하면 제너레이터로서 작동될 수 있어서 전기 에너지를 발생시키는, 회전하는 전기 기계를 포함하는 자동차에 제공된다. 상기 전기 에너지는 어큐뮬레이터에 저장되며 차량의 구동을 위해 이용된다. 전기 기계에는 전기 모터 외에 제너레이터도 포함된다. 브레이킹 시에, 전기 기계는 제너레이터로서 작동되고 브레이크 모멘트를 발생시킨다. 차량 운전자가 전기 기계의 브레이크 모멘트를 조정하는 것이 가능하다. 더 쾌적한 시스템을 위해, 제너레이터 모드에서 전기 기계의 브레이크 모멘트가 부분적으로 또는 완전히 차량 브레이크 시스템의 제동력 감소에 의해 보상된다. 차량 브레이크 시스템의 제동력 감소에 의한 제너레이터 모드의 전기 기계의 브레이크 모멘트의 보상은 "블라인드"라고도 한다. 차량 운전자가 제너레이터 모드의 전기 기계의 작용을 알아채지 못하거나 또는 거의 알아채지 못하는, 질적으로 양호한 블라인드는 복잡하고 어렵다. 본 발명은 메인 브레이크 실린더에 접속되지 않은 추가의 외력 브레이크 회로 내의 브레이크 압력의 제어 또는 조절에 의해 비교적 간단히 질적으로 양호한 블라인드를 가능하게 한다.
종속 청구항들은 청구항 제 1 항에 제시된 본 발명의 바람직한 실시예 및 개선예를 제시한다.
본 발명에 의해, 제너레이터 모드에서 전기 기계의 브레이크 모멘트가 부분적으로 또는 완전히 차량 브레이크 시스템의 제동력 감소에 의해 보상되는, 차량 브레이크 시스템이 제공된다.
이하, 본 발명이 도면에 도시된 실시예를 참고로 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 브레이크 시스템의 유압 회로도.
도면에 도시된 본 발명에 따른 유압식 차량 브레이크 시스템은 2 회로-메인 브레이크 실린더(1)를 포함하고, 상기 메인 브레이크 실린더에는 분리 밸브(2)를 통해 2개의 브레이크 회로(Ⅰ, Ⅱ)가 접속된다. 2개의 브레이크 회로(Ⅰ, Ⅱ)의 각각에는 하나의 차축의 유압 휠 브레이크(3, 4)가 접속된다. 실시예에서 앞차축의 휠 브레이크들(3, 4)은 2개의 브레이크 회로(Ⅰ, Ⅱ)에 접속되고, 상기 브레이크 회로들은 메인 브레이크 실린더(1)에 접속된다. 그러나, 앞차축의 휠 브레이크들이 메인 브레이크 실린더(1)에 접속되는 것이 본 발명에 필수적인 것은 아니다. 브레이크 회로들(Ⅰ, Ⅱ)은 각각의 휠 브레이크(3, 4)에 대해 하나의 브레이크 압력 상승 밸브(5) 및 브레이크 압력 강하 밸브(6)를 포함하고, 상기 브레이크 압력 상승 밸브에 의해 휠 브레이크(3, 4)가 분리 밸브(2)에 연결되며, 상기 브레이크 압력 강하 밸브(6)에 의해 휠 브레이크(3, 4)가 유압 펌프(7)의 흡입측 및 유압 축압기(8)에 접속된다. 유압 브레이크 실린더(1)에 접속된 2개의 브레이크 회로(Ⅰ, Ⅱ)의 각각에는 유압 펌프(7)가 존재하며, 상기 유압 펌프는 공통의 전기 모터(9)에 의해 구동될 수 있다. 유압 펌프(7)의 압력측들은 분리 밸브(2)와 브레이크 압력 상승 밸브(5) 사이에 접속된다.
분리 밸브(2), 브레이크 압력 상승 밸브(5) 및 브레이크 압력 강하 밸브(6)는 2/2 방향 솔레노이드 밸브이고, 분리 밸브(2) 및 브레이크 압력 상승 밸브(5)는 전류 없는 그 기본 위치에서 개방 상태이고, 브레이크 압력 강하 밸브(6)는 전류 없는 그 기본 위치에서 폐쇄 상태이다. 분리 밸브(2) 및 브레이크 압력 상승 밸브(6)는 비례 밸브이고, 상기 비례 밸브에 대해 유압적으로 병렬로 체크 밸브들(10, 11)이 접속되며, 분리 밸브(2)의 체크 밸브(10)는 메인 브레이크 실린더(1)로부터 휠 브레이크들(3, 4)의 방향으로 관류될 수 있고, 브레이크 압력 상승 밸브(5)의 체크 밸브(11)는 반대로 휠 브레이크들(3, 4)로부터 메인 브레이크 실린더(1)의 방향으로 관류될 수 있다.
브레이크 압력 상승 밸브(5) 및 브레이크 압력 강하 밸브(6)는 휠 브레이크 압력 조절 밸브 장치를 형성하고, 상기 휠 브레이크 압력 조절 밸브 장치 및 유압 펌프(7)에 의해 슬립 제어를 위한 휠 개별적인 브레이크 압력 조절이 가능하다. 이러한 슬립 제어는 예컨대 ABS 제어, ASR 제어 및/또는 ESP 제어로서 공지되어 있으며, 여기서 상세히 설명되지 않는다. 상기 슬립 제어에 대해 약어, ABS, ASR, FDR 및 ESP가 사용된다.
다른 차축, 실시예에서 뒷차축의 휠 브레이크들(12)이 추가 브레이크 회로(Ⅲ)에 접속되고, 상기 추가 브레이크 회로는 메인 브레이크 실린더(1)에 접속되지 않는다. 추가 브레이크 회로(Ⅲ)는 외력에 의해 작동되고, 압력 상승을 위해 유압 펌프(13)를 포함한다. 유압 펌프(13)는 브레이크 회로(Ⅰ, Ⅱ)의 유압 펌프(7)와 동일한 전기 모터(9)로 구동된다. 추가 브레이크 회로(Ⅲ)의 유압 펌프(13)용 고유 전기 모터도 가능하다(도시되지 않음). 본 발명의 도시된 실시예는 유압 펌프(7, 13)로서 5개의 펌프 피스톤을 가진 다중 피스톤 펌프를 포함하고, 상기 펌프 피스톤들 중 각각 하나의 펌프 피스톤이 메인 브레이크 실린더(1)에 접속된 브레이크 회로(Ⅰ, Ⅱ)의 유압 펌프(7)를 형성하고, 추가 3개의 펌프 피스톤은 서로 유압적으로 병렬 접속되고, 함께 메인 브레이크 실린더(1)에 접속되지 않은 추가 브레이크 회로(Ⅲ)의 유압 펌프(13)를 형성한다.
추가 브레이크 회로(Ⅲ)의 유압 펌프(13)의 흡입측은 (압력 없는) 브레이크액 저장 용기(14)에 접속되고, 상기 브레이크액 저장 용기(14)는 예컨대 메인 브레이크 실린더 상에 장착될 수 있다. 유압 펌프(13)의 압력측 상에 여기서 도면 부호 5로 표시된 브레이크 압력 상승 밸브를 통해 휠 브레이크(12)가 접속된다. 브레이크 압력 강하 밸브(6)를 통해 휠 브레이크(12)가 유압 펌프(13)의 흡입측에 연결된다. 추가 브레이크 회로(Ⅲ) 내의 브레이크 압력 강하 밸브(6)의, 휠로부터 떨어진 측면 및 유압 펌프(13)의 흡입측 상에, 브레이크 회로(Ⅰ, Ⅱ)에서와는 달리 유압 축압기가 제공되지 않는다(이는 본 발명에 의해 배제되지 않는다). 브레이크 압력 상승 밸브(5) 및 브레이크 압력 강하 밸브(6)는 휠 브레이크 조절 밸브 장치를 형성하고, 유압 펌프(13)와 함께 상기 휠 브레이크 조절 밸브 장치에 의해 슬립 제어가 공지된 방식으로 이루어질 수 있다. 브레이크 압력 상승 밸브(5) 및 브레이크 압력 강하 밸브(6)는 2/2 방향 솔레노이드 밸브이고, 브레이크 압력 상승 밸브들(5)은 전류 없는 그 기본 위치에서 개방 상태이고, 브레이크 압력 강하 밸브들(6)은 전류 없는 그 기본 위치에서 폐쇄 상태이며, 상기 브레이크 압력 상승 밸브들(5)은 비례 밸브이다.
추가 브레이크 회로(Ⅲ)의 유압 펌프(13)의 압력측은 브레이크 압력 조절 밸브(15)를 통해 브레이크액 저장 용기(14)에 접속된다. 브레이크 압력 조절 밸브(15)는 그 기본 위치에서 개방된 2/2 방향-비례-솔레노이드 밸브이다. 상기 밸브에 의해, 추가 브레이크 회로(Ⅲ)에 접속된 휠 브레이크(12)의 휠 브레이크 압력이 슬립 제어 없는 또는 슬립 제어와 함께 브레이킹 시에 조절된다.
추가 브레이크 회로(Ⅲ)에 접속된 휠 브레이크(12)의 차량 휠들은 전기 구동 모터(16)를 포함하고, 상기 모터는 일반적으로 전기 기계로서 파악될 수 있다. 브레이킹시 전기 모터(16)는 전류 생성을 위해 제너레이터로서 작동되고, 상기 전류는 어큐뮬레이터에 축적되며 차량의 구동을 위해 이용된다. 휠 브레이크(12)의 제동력은 제너레이터 모드 동안 전기 모터(16)의 브레이크 모멘트에 따라 줄어든다. 즉, 제너레이터 모드에서 전기 모터(16)의 브레이크 모멘트가 보상되므로, 브레이크 파워의 일부가 제너레이터 모드 동안 전기 모터(16)에 의해 생성되고 관련 추가 브레이크 회로(Ⅲ) 내에서 제동력이 상응하게 줄어드는 것이 차량 운전자에게 감지될 수 없거나 또는 거의 감지될 수 없다. 브레이크 압력 조절을 위해, 압력 센서(17)는 유압 펌프(13)의 압력측 상에서 접속된다.
메인 브레이크 실린더(1)에 접속된 2개의 브레이크 회로(Ⅰ, Ⅱ)는 연결 밸브(18)를 통해 브레이크액 저장 용기(14)에 접속된다. 유압 축압기(8), 유압 펌프(7)의 흡입측, 및 휠 브레이크(3, 4)로부터 먼 브레이크 압력 강하 밸브(6)의 면은 연결 밸브(18)에 접속된다. 연결 밸브(18)는 그 기본 위치에서 폐쇄된 2/2-방향-솔레노이드 밸브이다. 연결 밸브가 개방됨으로써, 메인 브레이크 실린더 (1)에 접속된 브레이크 회로 (Ⅰ, Ⅱ)의 유압 펌프(7)의 흡입측은 브레이크액 저장 용기(14)와 접속되므로, 메인 브레이크 실린더(1)가 작동되지 않는 경우에도 유압 펌프(7)에 의해 메인 브레이크 실린더(1)에 접속된 브레이크 회로(Ⅰ, Ⅱ) 내에서 브레이크 압력 상승이 가능하다. 이는 예컨대 구동 슬립 제어를 위해 그리고 부분적으로 ESP 제어를 위해 필요하다.
여기서, 페달 거리라고 하는 메인 브레이크 실린더(1)의 작동 거리가 짧은 경우 메인 브레이크 실린더(1)에 접속된 브레이크 회로(Ⅰ, Ⅱ)의 휠 브레이크(3, 4)가 작동되는 것을 방지하기 위해, 브레이킹의 개시 시에 브레이크 회로(Ⅰ, Ⅱ)의 브레이크 압력 강하 밸브(6)가 개방된다. 연결 밸브(18)도 개방된다. 따라서, 휠 브레이크들(3, 4)은 압력 없이 유지되고, 지연은 제너레이터 모드의 전기 모터(16)에 의해 및/또는 메인 브레이크 실린더(1)에 접속되지 않은 추가 브레이크 회로(Ⅲ)에 접속된 휠 브레이크(12)의 외력 작동에 의해 이루어진다. 브레이크 압력 상승은 추가 브레이크 회로(Ⅲ)의 유압 펌프(13)에 의해 이루어진다. 미리 정해진 특정 페달 거리부터, 메인 브레이크 실린더(1)에 접속된 브레이크 회로(Ⅰ, Ⅱ)의 브레이크 압력 강하 밸브(6)가 폐쇄되고 휠 브레이크들(3, 4)이 메인 브레이크 실린더(1)에 의해 유압적으로 작동된다. 메인 브레이크 실린더(1)에 접속된 브레이크 회로(Ⅰ, Ⅱ) 내의 브레이크 압력 강하 밸브(6)의 개방에 의해, 메인 브레이크 실린더(1)의 무부하 거리가 연장되는 한편, 즉 브레이킹의 개시시 페달 거리가 연장되는 한편, 메인 브레이크 실린더(11) 내에서 압력이 상승하지 않기 때문에 휠 브레이크들(3, 4)이 작동되지 않는다. 센서의 에러 또는 고장시, 브레이크 압력 강하 밸브(6)가 폐쇄되므로, 메인 브레이크 실린더(1)의 무부하 거리가 연장되지 않는다. 무부하 거리의 제어 또는 조절을 위해, 페달 거리 센서(19)가 제공된다.
1 메인 브레이크 실린더
3, 4 휠 브레이크
5 브레이크 압력 상승 밸브
6 브레이크 압력 강하 밸브
12 휠 브레이크
13 유압 펌프
15 브레이크 압력 조절 밸브
16 전기 기계
18 연결 밸브

Claims (8)

  1. 브레이크액 저장 용기(14)를 가지고,
    2 회로 메인 브레이크 실린더(1)를 가지고, 상기 2회로 메인 브레이크 실린더 중 하나의 브레이크 회로(Ⅰ)에는 휠 브레이크(3)가 하나의 차축의 한 단부에 접속되고, 상기 2 회로 메인 브레이크 실린더 중 다른 하나의 브레이크 회로(Ⅱ)에는 휠 브레이크(4)가 상기 하나의 차축의 다른 단부에 접속되고, 상기 2개의 브레이크 회로들(Ⅰ,Ⅱ)의 각각은 분리 밸브(2)를 통해 상기 2 회로 메인 브레이크 실린더(1)에 접속되고, 상기 2 회로 메인 브레이크 실린더(1)에 접속된 상기 2개의 브레이크 회로들(Ⅰ,Ⅱ)의 각각에서, 상기 휠 브레이크들(3,4)은 브레이크 압력 상승 밸브(5)를 거쳐 상기 분리 밸브(2)에 접속되고, 또한 상기 2 회로 메인 브레이크 실린더(1)에 접속된 상기 2개의 브레이크 회로들(Ⅰ,Ⅱ)의 각각에서 유압 펌프들(7)의 흡입측에 브레이크 압력 강하 밸브(6)를 거쳐 접속되며,
    추가 브레이크 회로(Ⅲ)를 가지며, 상기 추가 브레이크 회로(Ⅲ)는 상기 2 회로 메인 브레이크 실린더(1)에 접속되지 않고, 다른 차축의 적어도 하나의 휠 브레이크(12)가 접속되는 유압 펌프(13)를 가지는, 유압식 차량 브레이크 시스템에 있어서,
    상기 2 회로 메인 브레이크 실린더(1)에 접속된 상기 2개의 브레이크 회로들(Ⅰ,Ⅱ)에서, 상기 휠 브레이크들(3,4)은 상기 브레이크 압력 강하 밸브(6) 및 상기 유압 펌프들(7)의 흡입측들을 통해서 유압 축압기(8)에 공동으로 접속되고,
    상기 유압 펌프들(7)의 흡입측들은 공통의 연결 밸브(18)를 거쳐 상기 브레이크액 저장 용기(14)에 접속되는 것을 특징으로 하는 유압식 차량 브레이크 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 차량의 앞차축의 상기 휠 브레이크들(3, 4)은 상기 2 회로 메인 브레이크 실린더(1)에 접속되고, 뒷차축의 상기 적어도 하나의 휠 브레이크(12)는 상기 추가 브레이크 회로(Ⅲ)의 상기 유압 펌프(13)에 접속되는 것을 특징으로 하는 유압식 차량 브레이크 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 전기 기계(16)에 의해 제동 가능한 휠들을 가진, 하나의 차축의 상기 적어도 하나의 휠 브레이크(12)는 상기 추가 브레이크 회로(Ⅲ)의 상기 유압 펌프(13)에 접속되는 것을 특징으로 하는 유압식 차량 브레이크 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유압 펌프(13)는 다중 피스톤 펌프이고, 상기 유압 펌프(13)의 적어도 2개의 펌프 피스톤은 상기 추가 브레이크 회로(Ⅲ)에 할당되고, 상기 다른 차축의 상기 적어도 하나의 휠 브레이크(12)가 상기 적어도 2개의 펌프 피스톤에 접속되는 것을 특징으로 하는 유압식 차량 브레이크 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 2 회로 메인 브레이크 실린더(1)에 접속되는 하나의 차축의 상기 휠 브레이크들(3, 4) 중 적어도 하나가 연결 밸브(18)를 통해, 상기 브레이크액 저장 용기 및 상기 2 회로 메인 브레이크 실린더(1)에 접속되지 않은 상기 추가 브레이크 회로(Ⅲ)의 상기 유압 펌프(13)의 흡입측에 접속되는 것을 특징으로 하는 유압식 차량 브레이크 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서, 브레이킹 작동의 개시시, 상기 2 회로 메인 브레이크 실린더(1)에 접속되는 상기 휠 브레이크들(3, 4)의 상기 브레이크 압력 강하 밸브들(6) 및 상기 연결 밸브(18)가 개방되는 것을 특징으로 하는 유압식 차량 브레이크 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 2 회로 메인 브레이크 실린더(1)에 접속되지 않은 상기 추가 브레이크 회로(Ⅲ)가 브레이크 압력 조절 밸브(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압식 차량 브레이크 시스템.
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