KR101922299B1 - 전기 기계식 브레이크 부스터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 브레이크 마스터 실린더에 브레이크 페달 레버를 연결하기 위한 푸시 로드(21)와, 푸시 로드(21)에 연결된 기어 모터(22)와, 기어 모터(22)의 제어를 위한 제어 유닛(29)을 포함하는 전기 기계식 브레이크 부스터에 관한 것이다. 제어 유닛(29)에는 입력 변수들로서 페달 답력을 나타내는 페달 답력 변수와 푸시 로드의 운동을 나타내는 푸시 로드 운동 변수가 공급된다. 제어 유닛(29)은, 푸시 로드 운동 변수를 이용하여 푸시 로드(21)를 위한 설정 복귀 속도(vPsoll)를 결정하도록, 그리고 푸시 로드(21)의 설정 복귀 속도(vPsoll), 실제 복귀 속도(vPist), 및 페달 답력 변수로부터 기어 모터(22)를 위한 제어 신호(iM)를 발생시키도록 구성된다. 그 결과, 브레이크 릴리스 거동이 개선될 수 있을 뿐만 아니라, 브레이크 페달 레버의 출발 위치를 위한 한계 정지부에서 높은 충격력이 감소할 수 있다.

Description

전기 기계식 브레이크 부스터{ELECTROMECHANICAL BRAKE BOOSTER}
본 발명은, 브레이크 마스터 실린더에 브레이크 페달 레버를 연결하기 위한 푸시 로드와, 이 푸시 로드에 연결된 기어 모터와, 기어 모터의 제어를 위해 기어 모터와 연결된 제어 유닛을 포함하는 전기 기계식 브레이크 부스터에 관한 것이다.
그러한 전기 기계식 브레이크 부스터가 DE 10 2007 032 501 A1호로부터 공지되어 있다. 브레이크 페달 레버가 브레이크 마스터 실린더와 연결됨으로 인해, 페달 시뮬레이터를 포함하는 시스템과 달리, 운전자에 의해 가해지는 답력이 브레이크 마스터 실린더 내에서 제동압을 형성하기 위해 직접 이용될 수 있다. 이 경우, 전기 기계식 브레이크 부스터를 통해, 예컨대 제동 과정 동안 운전자를 보조하거나, 브레이크 페달 레버의 출발 위치로 브레이크 페달 레버의 복귀를 촉진하기 위해, 답력의 방향 및 그 반대 방향으로도 힘이 가해질 수 있다.
마찰 효과 및 히스테리시스 효과로 인해, 브레이크 마스터 실린더 내의 유압에 의한 브레이크 페달 레버의 복귀는 상황에 따라 원하는 것보다 더 느리게 수행될 수 있다. 또한, 때로는, 복귀 운동의 종단부를 향하는 푸시 로드 속도가 너무 높아서 브레이크 페달 레버의 출발 위치의 한계 정지부(end stop)에서 높은 충격력이 발생할 수 있는 문제가 있다. 이에 대한 원인은, 특히 시스템 내에 존재하는, 브레이크 페달 레버의 출발 위치에서 소정의 반응력을 제공하는 리턴 스프링들이다. 상기 반응력은 대개 페달감과 관련하여 긍정적으로 느껴지며, 브랜드 및 차종별로 세팅된다.
이와 관련하여 DE 10 2007 032 501 A1호에서는, 브레이크 페달 레버에 페달 답력(FP = 0)을 인가할 때, 브레이크 부스터 내에서, 브레이크 페달 레버의 통상적인 작동에 반향하는 음의 보조력을 발생시키는 점이 제안되며, 상기 음의 보조력은 페달 답력이 증가함에 따라 페달 답력을 보조하는 양의 보조력으로 전환된다. 그럼으로써 브레이크 부스터 내부의 기계식 리턴 스프링이 생략될 수 있거나, 훨씬 더 연성으로, 더 약하게 예압되도록 설계될 수 있다. 최적의 반응력을 위해 불충분한 힘은 브레이크 부스터에 의해 능동적으로 생성된다. 이를 위해, 검출되는 페달 답력(FP)에 기초하여 브레이크 부스터의 보조력을 설정하는 보조력 특성곡선이 제공된다.
상기 종래 기술에 근거하여, 본 발명의 과제는 브레이크 페달 레버의 복귀를 더욱 개선하는 것이다.
상기 과제는, 특허 청구항 제1항에 따른 전기 기계식 브레이크 부스터를 통해 해결된다. 본 발명에 따른 전기 기계식 브레이크 부스터는, 브레이크 마스터 실린더에 브레이크 페달 레버를 연결하기 위한 푸시 로드와, 이 푸시 로드에 연결된 기어 모터와, 기어 모터의 제어를 위해 기어 모터와 연결된 제어 유닛을 포함한다. 상기 전기 기계식 브레이크 부스터는, 페달 답력을 나타내는 변수, 이하 "페달 답력 변수"와, 푸시 로드의 운동을 나타내는 변수, 이하 "푸시 로드 운동 변수"가 입력 변수들로서 제어 유닛에 공급되고, 상기 제어 유닛은, 푸시 로드 운동 변수뿐 아니라 경우에 따라서는 추가 영향 변수들을 이용하여 푸시 로드를 위한 설정 복귀 속도를 결정할 뿐만 아니라, 상기 설정 복귀 속도, 푸시 로드의 실제 복귀 속도 및 페달 답력 변수로부터 기어 모터를 위한 제어 신호를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
그 결과, 브레이크 릴리스 거동이 개선될 뿐만 아니라, 한계 정지부에서의 높은 충격력이 감소할 수 있다.
이 경우, 특히 필요 시 큰 수고 없이도 경우에 따라 브랜드 및 차종별로 조정될 수 있는 각각의 출발 위치로 브레이크 부스터의 푸시 로드 및 그와 더불어 브레이크 페달 레버의 능동적인 복귀가 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예들은 추가 특허 청구항들의 대상이다.
따라서 예컨대 제어 유닛은, 설정 복귀 속도와 실제 복귀 속도로부터 차를 산출하고, 상기 차 및 페달 답력 변수에 기초하여 기어 모터를 위한 제어 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
설정 복귀 속도의 결정을 위해, 브레이크 페달 레버의 위치에 따라 설정 복귀 속도를 설정하는 특성곡선이 예컨대 제어 유닛 내에 저장될 수 있다. 브레이크 페달 레버의 위치는, 푸시 로드의 위치를 통해, 또는 기어 모터의 위치를 통해, 또는 그와 다른 방식으로 검출될 수 있다. 그 결과, 브레이크 페달 레버의 위치에 따라서 상기 브레이크 페달 레버를 위한 또 다른 복귀 속도를 설정할 수 있다. 이런 방식으로, 특히 예컨대 정지 위치 또는 자유 간극 보상과 같은 또 다른 운동 영역들로의 브레이크 페달 레버의 전환이, 촉각적 또는 음향적 특이점이 발생하지 않도록 형성될 수 있다.
또한, 설정 복귀 속도의 결정을 위해, 푸시 로드 운동 변수 외에 추가로 페달 답력 변수가 고려될 수 있다.
바람직하게는 기어 모터의 제어 신호는 모터 토크를 나타내는 변수이다.
또한, 제어 유닛은, 푸시 로드의 복귀를 위해 기어 모터의 제어 신호가 설정된 값 범위로 제한되도록 구성될 수 있다. 또한, 설정된 값 범위 내에서 경우에 따라 제어 신호의 기울기도 제한될 수 있다. 그 결과, 부자연스럽게 느껴지는 푸시 로드 복귀 운동이 배제될 수 있다.
본 발명의 또 다른 한 바람직한 구현예에 따라, 푸시 로드 운동 변수의 검출을 위해 푸시 로드 또는 브레이크 페달 레버와 상호작용하는 센서가 제공된다. 상기 센서를 통해 예컨대 절대 위치가 검출될 수 있다. 또한, 상기 절대 위치로부터 필요 시 이동 속도가 도출될 수 있다. 또는, 푸시 로드의 위치 및 속도에 대한 상응하는 위치 정보도 간단하게 검출할 수 있다.
본 발명의 또 다른 한 바람직한 구현예에 따라, 페달 답력 변수의 검출을 위한 센서가 제공되며, 이 센서는 푸시 로드 또는 브레이크 페달 레버 상에 배치되는 힘 센서이거나, 브레이크 마스터 실린더에 의해 생성되는 1차 압력의 검출을 위한 압력 센서이다. 경우에 따라, 힘 센서뿐만 아니라 압력 센서의 데이터도 페달 답력 변수에서 고려될 수 있다.
제어 신호의 생성을 위해, 제어 유닛 내에 저장된 특성곡선들을 이용하여 설정 복귀 속도와 실제 복귀 속도의 차 및 페달 답력 변수에 대한 각각의 계수가 결정될 수 있고, 이들 계수는 매우 간단하게 기어 모터를 위한 제어 신호를 얻기 위해 서로 곱해진다.
또한, 제어 신호의 생성에 온도 신호가 개입될 수 있다. 그 결과, 온도로 인한 효과들을 보상할 수 있다. 온도가 낮아지는 즉시, 시스템 마찰이 증가할 수 있고 브레이크 페달 레버의 복귀 거동이 변화할 수 있다.
바람직하게는 이를 위해 브레이크 페달 레버에서 직접 또는 그 주변에 있는 구성 부재의 온도가 검출된다. 경우에 따라, 온도 검출을 위해 브레이크 부스터 상에 장착된 온도 센서들도 이용될 수 있다.
온도 신호의 고려는 바람직하게, 브레이크 페달 레버의 복귀가 모든 온도에서 동일하게 구현되는 방식으로 수행된다.
또한, 제어 신호의 생성에 차량 속도를 나타내는 신호가 개입될 수 있다.
또한, 푸시 로드 복귀의 특성에 영향을 미치기 위해, 운전자에 의해 조정될 수 있는 추가 계수가 제어 신호의 생성에 개입될 수 있다. 그 결과, 운전자에 의해 요구에 따라 예컨대 더 스포티한 페달 특성 또는 더 안락한 페달 특성이 선택될 수 있다.
하기에서 본 발명은 도면에 도시된 실시예들에 따라 더 상세하게 설명된다.
도 1은 차량 브레이크 시스템의 브레이크 페달 레버와 탠덤 브레이크 마스터 실린더 사이에 연결된, 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크 부스터를 도시한 도면이다.
도 2는 전기 기계식 브레이크 부스터의 기어 모터의 제어를 설명하는 개략도이다.
도 3은 전기 기계식 브레이크 부스터의 기어 모터의 제어의 한 실시예를 설명하는 개략도이다.
도 4는 전기 기계식 브레이크 부스터의 기어 모터의 제어의 또 다른 실시예를 설명하는 개략도이다.
도 5는 전기 기계식 브레이크 부스터의 기어 모터의 제어의 제3 실시예를 도시한 개략도이다.
도 1의 실시예에는, 브레이크 마스터 실린더(10)와, 전기 기계식 브레이크 부스터(20)와, 브레이크 페달 레버(30)를 구비한 차량 브레이크 시스템이 도시되어 있다. 탠덤 브레이크 마스터 실린더(10)에는 ESP 유압 유닛(40)이 연결되고, 이 ESP 유압 유닛을 통해 개별 차량 휠들의 휠 브레이크들이 제어된다.
브레이크 마스터 실린더(10)는 2개의 브레이크 회로(11 및 12)를 통해 유압 유닛(40)과 연결되어 있다. 두 브레이크 회로(11 및 12)는, 제1 리턴 스프링(13)에 의해 지지되는 제1 부동 피스톤(14) 및 제2 스프링(17)에 의해 지지되는 제2 일차 피스톤(18)을 통해 제어된다. 제1 스프링(13)은, 브레이크액이 저장 탱크(15)로부터 브레이크 마스터 실린더(10)의 제1 압력 챔버(16) 내로 유입될 수 있도록 하기 위해, 부동 피스톤(14)을 뒤로 끌어당기는 데 이용된다. 제2 유압 브레이크 회로(12) 내에서 누출 발생 시에는 상기 추가 스프링(17)이 일차 피스톤(18)으로부터 부동 피스톤(14)을 분리하는 데 이용되며, 그럼으로써 리저버 탱크(15)로부터 브레이크액이 부동 피스톤(14)과 일차 피스톤(18) 사이의 추가 압력 챔버(19) 내로 유입될 수 있다. 스프링들(13 및 17)은, 모든 주행 상황에서 두 피스톤(14 및 18) 모두 상기 복귀를 충족하도록 구성된다. 앞에서 설명한, 그리고 도 1에 도시된 브레이크 마스터 실린더(10)는 단지 예시일 뿐이다. 본 발명의 범주에서 전기 기계식 브레이크 부스터(20)와 호환될 수 있는 다른 유형의 브레이크 마스터 실린더들(10)도 용이하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 전기 기계식 브레이크 부스터(20)는 브레이크 마스터 실린더(10)를 브레이크 페달 레버(30)와 연결하기 위한 푸시 로드(21)를 갖는다. 상기 연결은 바람직하게, 브레이크 마스터 실린더(10)와 브레이크 페달 레버(30) 간에 압축력뿐만 아니라 견인력도 전달될 수 있도록 실현된다. 특히 도 1에서 확인할 수 있는 것처럼, 푸시 로드(21)는 브레이크 마스터 실린더(10)의 일차 피스톤(18)에 작용한다.
또한, 전기 기계식 브레이크 부스터(20)는 푸시 로드(21)와 연결되는 기어 모터(22)도 포함한다. 도 1에는 단지 그 일례로 브러시리스 전기 기어 모터(22)가 도시되어 있다. 이 기어 모터는 푸시 로드(21)를 중심으로 동심으로 배치된 스테이터(23) 및 로터(24)를 포함한다. 푸시 로드(21)에 대해 마찬가지로 동축으로 배치된 기어 모터(22)의 웜기어는, 회전 고정식으로 지지되나 축방향으로는 이동 가능한 스핀들 스크류(25)를 포함하며, 이 스핀들 스크류는 푸시 로드(21)와 고정 연결된다. 스핀들 스크류(25)는 볼들을 통해 볼 스크류 너트(26)와 치합되고, 이 볼 스크류 너트는 기어 모터(22)의 로터(24)를 통해 구동된다. 도시된 기어 모터 유형 대신, 회전 병진 기어 장치를 통해 토크를 푸시 로드의 축력으로 변환하는 또 다른 전기 구동 장치들도 사용될 수 있다.
기어 모터(22)의 활성화 시 볼 스크류 너트(26)가 회전하고, 회전 방향에 따라 스핀들 스크류(25) 상에서, 그리고 그에 따라 푸시 로드(21) 상에서 이들의 축방향으로 양력(positive force) 또는 음력(negative force)이 발생하게 된다. 양력은, 브레이크 작동 시 운전자에 의해 브레이크 페달 레버(30) 상에 발생한 페달 답력(FP)과 같은 방향을 향하는 힘을 의미한다. 음력은 그 반대되는 방향을 향하며, 그럼으로써 운전자의 페달 답력(FP)에 반작용한다.
부스터 작동 시, 푸시 로드(21)는, 페달 답력(FP) 및 기어 모터(22)에 의해 공급되는 양의 보조력에 의해 브레이크 마스터 실린더(10)의 방향으로, 다시 말하면 도 1에서 왼쪽으로 변위된다. 이 경우, 운전자에 의해 가해지는 페달 답력(FP)은 예컨대 피스톤 로드(21) 상의 힘 센서(27)에 의해 측정된다. 그 대안으로 또는 그에 보충하여, 브레이크 마스터 실린더에 의해 발생한 1차 압력도 압력 센서(41)에 의해 검출될 수 있다. 검출된 힘에 따라 기어 모터(22)의 스테이터(23)의 코일들에 전류가 공급된다. 그 결과, 예컨대 영구 자석들을 구비한 로터(24)가 회전하기 시작한다. 로터(24)와 고정 연결되거나, 그와 일체형으로 형성된 볼 스크류 너트(26) 및 볼 스핀들 구동장치의 볼들을 통해, 스핀들 스크류(25) 및 푸시 로드(21)가 병진 운동에 의해 브레이크 마스터 실린더(10)를 향해 변위된다. 스핀들 스크류(26)는 이를 위해 회전 고정식으로, 그러나 병진 운동을 하지 않도록 지지된다.
전기 기계식 브레이크 부스터(20)가 동작하지 않거나 무전류 상태에 있다면, 운전자는 자신의 발로 브레이크를 오직 작동시킬 수만 있다. 브레이크 작동 후에 제동압을 영(0)으로 감소시킬 수 있게 하기 위해, 전기 기계식 브레이크 부스터(20)의 구동장치가 셀프 로킹되지 않도록 형성될 수 있다. 특히, 상기 구동장치는, 유압 배압, 스프링들(13 및 17)을 구비한 브레이크 마스터 실린더(10)의 스프링 시스템, 및 브레이크 부스터(20) 내에 경우에 따라 제공되는 페달 리턴 스프링(28)을 통해, 전기 기계식 브레이크 부스터(20) 및 브레이크 페달(30)을 비제동 위치로 복귀시키는 충분한 복원력이 형성되도록 구성될 수 있다.
상기 복귀 운동은 전기 기계식 브레이크 부스터(20)에 의해 보조될 수 있다. 이미 서술한 것처럼, 앞에서 기술한 전기 기계식 브레이크 부스터(20)의 경우, 기어 모터(22)의 회전 방향의 역전을 통해 반대 방향의 보조력이 구현될 수 있다.
본 발명은 명백히 도 1의 구체적인 구성에 따른 기어 모터(22)를 갖는 유형의 브레이크 부스터로만 국한되지 않는다. 오히려, 보조력의 유도를 위해, 다른 구성들 및 공학 개념들도 이용될 수 있다. 기어 장치를 통한 전기 모터와 푸시 로드(21)의 연결에 대한 추가 예시들이 각각 "전기 기계식 브레이크 부스터"라는 발명의 명칭을 갖는 독일 특허 출원 제10 2014 226 248.8호 및 DE 10 2014 226 255.0호에 개시되어 있으며, 이와 관련한 상기 독일 공보들의 내용은 본 출원에 포함된다. 상기 공보들에 기술된 것처럼, 기어 모터의 기어 장치는, 예컨대 크랭크 디스크와 하나 이상의 레버, 바람직하게는 상기 크랭크 디스크와 상호작용하는 2개의 레버를 가질 수 있다. 또한, 푸시 로드의 병진 속도와 구동 모터의 회전수 간의 가변 변속비를 설정하기 위해, 전기 구동 모터가 푸시 로드(21)와 주연부끼리 맞물려 있는 캠 디스크를 구동하여 푸시 로드를 브레이크 마스터 실린더의 방향으로 가압하는 기어 유닛도 가능하다.
푸시 로드(21)의 비작동 출발 위치로의 능동 복귀를 위해, 제어 유닛(29), 예컨대 전기 기계식 브레이크 부스터(20)의 제어 유닛에서, 이하 도 2 및 도 3에 따라 더 상세하게 설명되는 알고리즘이 구현된다. 이 알고리즘은 페달 답력(FP)을 나타내는 페달 답력 변수 및 푸시 로드의 운동을 나타내는 푸시 로드 운동 변수를 입력 변수들로 이용한다.
페달 답력을 나타내는 페달 답력 변수는 바람직하게 힘 센서(27)의 출력 신호이다. 또는, 이를 위해 압력 센서(41)의 신호도 평가될 수 있다. 기본적으로는 푸시 로드(21) 상에서의 페달 답력(FP)에 대한 추론을 가능하게 하는 모든 신호가 고려될 수 있다.
푸시 로드(21)의 운동을 나타내는 푸시 로드 운동 변수는 바람직하게는 푸시 로드(21) 또는 브레이크 페달 레버(30)와 상호작용하는 센서(50)에 의해 검출된다. 상기 센서(50)를 통해 바람직하게는 비작동 출발 위치와 관련한 절대 위치(sP)가 검출된다. 또한, 필요 시 상기 절대 위치로부터, 브레이크를 릴리스하는 경우 이하 실제 복귀 속도(vPist)라고 지칭되는 푸시 로드(21)의 실제 운동 속도가 도출될 수 있다. 또는 이에 한정되지 않고 예를 들어, 기어 모터(22)의 로터 위치 센서의 신호들을 평가함으로써, 푸시 로드(21)의 위치 및 그 속도에 대한 상응하는 위치 정보를 간단하게 검출할 수 있다.
앞에서 언급한 변수들, 요컨대 페달 답력 변수 및 푸시 로드 운동 변수는 입력 변수들로서 제어 유닛(29)으로 공급된다. 이를 위해, 센서들(27 및 50)과, 경우에 따라서는 센서(41)도, 신호 기술적으로 제어 유닛(29)과 연결된다.
제어 유닛(29)은, 페달 답력 변수 및 푸시 로드 운동 변수, 그리고 선택적으로 추가 영향 변수들로부터 푸시 로드(21)의 설정 복귀 속도(vPsoll)를 결정하는 방식으로 구성된다. 이는 예컨대 제어 유닛(29) 내에 저장된 특성곡선들, 특성맵들 및/또는 여타의 계산 규칙들에 의해 수행될 수 있다.
그런 다음, 제어 유닛(29)에서 푸시 로드(21)의 설정 복귀 속도(vPsoll)와 실제 복귀 속도(vPist)의 차(Δv)가 산출된다.
이어서 상기 차(Δv) 및 페달 답력 변수에 기초하여 제어 유닛(29)에서, 바람직하게는 기어 모터(22)의 모터 토크를 나타내는 변수인 기어 모터(22)의 제어 신호(iM)가 생성된다.
설정 복귀 속도(vPsoll)를 통해, 브레이크의 릴리스 시 푸시 로드(21)의 원하는 복귀 거동이 사전 설정될 수 있다. 만일의 편차들은 전기 기계식 브레이크 부스터(20)의 상응하는 제어를 통해 보정된다. 그 결과, 마찰 손실 및 히스테리시스 손실이 보상된다. 또한, 스프링들(13, 17 및 28)의 복원력의 편차들도 보상될 수 있다. 상황에 따라, 상기 스프링들 중 몇몇은 전기 기계식 부스터(20)로도 대체될 수 있다.
기어 모터(22)의 제어에는 푸시 로드(21)의 위치도 관여하기 때문에, 브레이크 페달 레버(30)의 출발 위치의 한계 정지부에 도달하기 전에, 푸시 로드(21)의 복귀 속도가 목적에 맞게 감소할 수 있으며, 그럼으로써 한계 정지부에서의 높은 충격력이 방지된다.
도 2에는, 페달 답력 변수로서 힘 센서(27)의 페달 답력(FP)이 이용되고 푸시 로드 운동 변수로서는 센서(50)를 통해 측정되는 푸시 로드(21)의 비작동 출발 위치와 관련한 절대 위치(sP)가 이용되는, 본 발명에 따른 알고리즘의 예시가 도시되어 있다. 상기 알고리즘에서는, 제1 블록(60)에서 가용한 계산 규칙들을 이용하여 설정 복귀 속도(vPsoll)가 산출된다. 이에 병행하여, 제2 블록(61)에서는 변위 변수(sP)의 수학적 유도 과정을 통해 실제 복귀 속도(vPist)가 결정된다. 추가 연산(62)에서 설정 복귀 속도(vPsoll)와 실제 복귀 속도(vPist)의 차(Δv)가 계산된다.
이어서, 제어 신호의 생성을 위해, 제1 특성곡선(63)을 이용하여 설정 복귀 속도(vPsoll)와 실제 복귀 속도(vPist)의 차(Δv)에 대한 제1 계수(f1)가 결정된다. 이에 병행하여, 페달 답력(FP)에 대해 제2 특성곡선(64)을 이용하여 제2 계수(f2)가 결정된다. 상기 계수들(f1 및 f2)의 곱셈(65)을 통해 기어 모터(22)를 위한 제어 신호(iM)가 획득된다.
또한, 제어 유닛(29)은, 푸시 로드(21)의 복귀를 위해 기어 모터(22)의 제어 신호(iM)가 사전 설정된 값 범위로 제한되는 방식으로 구성될 수 있다. 또한, 사전 설정된 값 범위 내에서 경우에 따라 제어 신호(iM)의 기울기도 제한될 수 있다. 도 2에서는 이를 위해, 제어 신호가 기어 모터(22)로 공급되기 전에, 제어 신호(iM)를 그에 상응하게 iMlimit로 제한하는 제한 유닛(66)이 제공된다.
도 3에는, 제어 유닛(29)에서 구현되는 알고리즘의 한 변형예가 도시되어 있다. 이 변형예의 경우, 푸시 로드 복귀의 특성에 영향을 주기 위해 운전자에 의해 조정될 수 있는 추가 계수(f3)가 제어 신호(iM)의 생성에 관여한다. 바람직하게는 상기 계수(f3)를 위해 제어 유닛(29)에 상응하는 계산 규칙(67)이 제공되며, 상기 계수(f3)는 다른 두 계수(f1 및 f2)의 곱셈(65)에 산입된다. 상기 설정은 예컨대 자동차의 차실 내에 있는 스위치를 통해, 또는 차내 컴퓨터에서 상응하게 선택 가능한 기능을 통해 수행될 수 있으며, 추가 입력 신호(iF)로서 제어 유닛(29)으로 공급된다. 그 결과, 운전자에 의해 요구에 따라 예컨대 스포티한 페달 특성 또는 쾌적한 페달 특성이 선택될 수 있다.
도 4에는, 도 1에 따른 제어 유닛(29)에서 구현되는 알고리즘의 추가 변형예가 도시되어 있다. 상기 알고리즘은 다시 페달 답력 변수 및 푸시 로드 운동 변수를 입력 변수로서 이용한다. 또한, 선택적으로 온도 신호(T), 및/또는 차량 속도(vF)를 나타내는 신호가 입력 변수로서 이용된다.
페달 답력 변수로서는 앞에서처럼 도 1의 힘 센서(27)의 페달 답력(FP)이 이용될 수 있다. 푸시 로드 운동 변수로서는 바람직하게는 브레이크 페달 레버의 비작동 출발 위치와 관련한 브레이크 페달 레버의 절대 위치(sP)에 상응하는 변수가 이용된다. 이를 위해, 도 1에 도시된 것처럼, 푸시 로드(21) 또는 브레이크 페달 레버(30)의 절대 위치를 검출하는 센서(50)가 이용될 수 있다. 또한, 기어 모터(22)의 모터 위치의 검출을 통해 브레이크 페달 레버(30)의 위치를 추론할 수도 있다.
제1 블록(60')에서는, 푸시 로드 운동 변수로부터 설정 복귀 속도(vPsoll)가 산출된다. 이는 제어 유닛(29)에서 가용한 계산 규칙들에 의해 수행될 수 있다. 특히 이를 위해 제어 유닛(29)에는, 브레이크 페달 레버(30)의 위치 또는 검출되는 푸시 로드 운동 변수(여기서는 sP)에 따라 설정 복귀 속도(vPsoll)를 규정하는 특성곡선이 저장될 수 있다. 이 특성곡선을 통해, 원하는 복귀 거동이 간단하게 조정될 수 있고, 특성곡선의 리프로그래밍을 통해 소프트웨어 기술적으로 수정될 수 있다. 그 결과, 동일한 하드웨어에서 상이한 차종 상이한 차량 모델에 대해 각각 차종 또는 모델별로 고유한 브레이크 페달감이 생성될 수 있다.
설정 복귀 속도(vPsoll)의 산출에는 선택적으로 페달 답력 변수, 온도 신호(T), 및/또는 차량 속도(vF)를 나타내는 신호가 고려될 수 있다.
설정 복귀 속도(vPsoll)의 산출에 병행하여, 도 2 및 도 3에서처럼, 제2 블록(61')에서 변위 변수(sP)의 수학적 유도 과정을 통해 실제 복귀 속도(vPist)가 결정된다. 추가 연산(62')에서는 설정 복귀 속도(vPsoll)와 실제 복귀 속도(vPist)의 차(Δv)가 계산되어, 제어기(70')에 공급된다.
그런 다음, 제어 신호의 생성을 위해, 다시 제1 특성곡선(63)을 이용하여 설정 복귀 속도(vPsoll)와 실제 복귀 속도(vPist)의 차(Δv)에 대한 제1 계수(f1)가 결정된다. 이에 병행하여, 페달 답력(FP)에 대해 제2 특성곡선(64)을 이용하여 제2 계수(f2)가 결정된다. 이들 계수(f1 및 f2)의 곱셈(65)을 통해 기어 모터(22)를 위한 제어 신호(iM)가 획득된다. 또한, 도 2 및 도 3에서처럼 기어 모터(22)를 위한 제어 신호(iM)를 사전 설정된 값 범위로 제한하기 위한 수단들이 제공될 수 있다.
선택적으로, 도 2 및 도 3에서처럼, 제어 신호(iM)의 기울기가 제한 유닛(66)을 이용하여 제한될 수 있다.
도 5에는, 도 4에 따른 알고리즘의 추가 변형예가 도시되어 있으며, 여기서도 역시 페달 답력 변수, 푸시 로드 운동 변수뿐만 아니라 선택적으로 온도 신호(T), 및/또는 차량 속도(vF)를 나타내는 신호가 입력 변수로서 이용된다.
제1 블록(60")에서는, 제어 유닛(29)에서 가용한 계산 규칙들, 특성곡선들 등을 이용하여, 푸시 로드 운동 변수로부터, 앞에서 이미 설명한 것처럼, 설정 복귀 속도(vPsoll)가 산출된다. 이에 상응하게 실제 복귀 속도(vPist)도 마찬가지로 블록(61")에서 결정된다.
제어기(70")에는, 설정 복귀 속도(vPsoll)와, 실제 복귀 속도(vPist)와, 여기서는 예시로서 페달 답력 및 페달 답력 변동 속도로서의 페달 답력 변수, 그리고 선택적인 온도 신호(T) 및 선택적인 차량 속도 신호가 입력 변수로서 공급된다. 그런 다음, 상기 변수들에 따라서, 제어기(70")에서 기어 모터(22)를 위한 작동 신호(iM)가 생성된다.
상기 추가 영향 변수들의 고려는, 설정 복귀 속도(vPsoll)와 실제 복귀 속도(vPist)의 제어 차(Δv)를 수정하고, 그리고/또는 상기 제어 차(Δv)의 산출 전에 설정 복귀 속도(vPsoll)를 수정하는 데 이용될 수 있다.
한 실시예에서는, 실제값으로서 측정 변수들인 페달 답력, 페달 답력 변동 속도, 브레이크 페달 위치 및 (푸시 로드의 운동을 나타내는 변수로서의) 브레이크 페달 속도를 이용하여, 특정 브레이크 페달 위치에서 브레이크 페달 레버의 복귀 속도에 대해 메모리에 저장된 설정값으로의 제어가 수행될 수 있다. 이 경우, 브레이크 페달 위치 및 브레이크 페달 속도의 측정값들은 예컨대 기어 모터의 모터 위치 검출로부터 도출될 수 있다.
페달 답력 및 페달 답력 변동 속도의 고려는, 운전자 요구를 검출하여 경우에 따라 브레이크 페달 레버의 복귀를 억제하거나, 운전자의 동작을 약화시키는 데 이용된다.
또한, 상기 제어는 차량 버스를 통해 검출되는 차량 속도를 통해서도 영향을 받을 수 있다.
그 밖에도, 복귀는, 특히 저온에서의 조건에 부합하도록 하기 위해 온도에 따라 변할 수 있다. 만일 운전자가 앞서 작동된 브레이크 페달 레버를 릴리스하면, 리턴 스프링들이 상기 브레이크 페달 레버를 다시 출발 위치로 복귀하게 한다. 이런 복귀 과정은 특히 시스템 내 마찰 및 스프링 힘에 의해 영향을 받는다. 온도가 낮아 그에 상응하게 마찰이 상대적으로 높은 경우, 복귀 속도가 매우 느릴 수 있다. 온도가 높을 때, 또는 브레이크 페달 레버가 더 많이 눌릴수록, 복귀 속도도 더 빨라진다. 브레이크 페달 레버가 높은 속도로 출발 및 정지 위치로 복귀하는 경우, 불쾌한 소음이 발생할 수 있다. 온도 검출을 위해 브레이크 부스터 내에 장착된 온도 센서들이 이용될 수 있다. 따라서, 말단 영역, 다시 말해 브레이크 페달 레버의 출발 및 정지 위치에 가까운 영역에서는, 정지 위치에 도달할 때의 음향 효과를 최소화하기 위해, 매우 느리고 완만한 복귀가 수행될 수 있다.
또한, 원하는 설정 복귀 속도에 의해 딸깍거리는 소음(clack)이 방지될 수 있다.
전술한 발명은, 브레이크 페달 레버의 복귀 거동에 영향을 미치며, 기어 모터를 통해 정의된 방식으로 상기 브레이크 페달 레버를 그 출발 위치로 복귀시키는 제어를 기반으로 한다.
출발 위치로의 완만한 복귀를 통해 불쾌한 소음이 방지된다. 또한, 설정 복귀 속도의 매칭을 통해 브레이크 마스터 실린더의 유압 장치 내 캐비테이션 소음(cavitation noise) 및 유격으로 인한 딸깍거리는 소음이 성공적으로 방지된다.
설정 복귀 속도에 대한 설정 특성곡선들을 메모리 내에 저장함으로써, 큰 수고 없이도, 촉각 및 음향 조정이 소프트웨어 기술로 수행될 수 있다.
본 발명은 앞에서 실시예들에 따라 상세히 설명되었다. 그러나 본 발명이 상기 실시예들로 국한되는 것은 아니며, 특허청구범위에 의해 정의되는 모든 구성을 포함한다.
10: 브레이크 마스터 실린더
11: 제1 브레이크 회로
12: 제2 브레이크 회로
13: 리턴 스프링
14: 부동 피스톤
15: 압력 저장 탱크
16: 압력 챔버
17: 추가 리턴 스프링
18: 일차 피스톤
20: 전기 기계식 브레이크 부스터
21: 푸시 로드
22: 기어 모터
23: 스테이터
24: 로터
25: 스핀들 스크류
26: 볼 스크류 너트
27: 페달 답력 센서
28: 브레이크 부스터의 리턴 스프링
29: 제어 유닛
30: 브레이크 페달
40: ESP 유압 유닛
41: 센서
50: 센서
60, 60', 60": 제1 블록
61, 61', 61": 제2 블록
62, 62': 연산
63: 제1 특성곡선
64: 제2 특성곡선
65: 곱셈
66: 제한 유닛
67: 계산 규칙
70', 70": 제어기
f1: 계수
f2: 계수
f3: 계수
FP: 페달 답력
iF: 추가 입력 신호
iM: 제어 신호
iMlimit: 제한된 제어 신호
sP: 푸시 로드의 비작동 출발 위치와 관련한 푸시 로드 변위의 절대값
vPist: 실제 복귀 속도
vPsoll: 설정 복귀 속도
Δv: 설정 복귀 속도와 실제 복귀 속도의 차

Claims (13)

  1. 브레이크 마스터 실린더에 브레이크 페달 레버를 연결하기 위한 푸시 로드(21)와,
    푸시 로드(21)에 연결된 기어 모터(22)와,
    기어 모터(22)의 제어를 위해 기어 모터와 연결된 제어 유닛(29)을 포함하는 전기 기계식 브레이크 부스터에 있어서,
    상기 제어 유닛(29)에 입력 변수들로서,
    - 페달 답력을 나타내는 페달 답력 변수, 및
    - 푸시 로드의 운동을 나타내는 푸시 로드 운동 변수가 공급되고,
    상기 제어 유닛(29)은,
    - 상기 푸시 로드 운동 변수를 이용하여 푸시 로드(21)를 위한 설정 복귀 속도(vPsoll)를 결정하도록, 그리고
    - 푸시 로드(21)의 설정 복귀 속도(vPsoll), 실제 복귀 속도(vPist), 및 상기 페달 답력 변수를 토대로 기어 모터(22)를 위한 제어 신호(iM)를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 브레이크 부스터.
  2. 제1항에 있어서, 제어 유닛(29)은, 설정 복귀 속도(vPsoll)와 실제 복귀 속도(vPist)로부터 차(Δv)를 산출하고, 상기 차(Δv)와 페달 답력 변수에 기초하여 기어 모터(22)를 위한 제어 신호(iM)를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 브레이크 부스터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 설정 복귀 속도(vPsoll)의 결정을 위해, 푸시 로드 운동 변수 외에 추가로 페달 답력 변수가 고려되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 브레이크 부스터.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 설정 복귀 속도(vPsoll)의 결정을 위해, 브레이크 페달 레버의 위치에 따라 상기 설정 복귀 속도(vPsoll)를 설정하는 특성곡선이 저장되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 브레이크 부스터.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 신호(iM)는 모터 토크를 나타내는 변수인 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 브레이크 부스터.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 유닛(29)은, 푸시 로드(21)의 복귀를 위해 기어 모터(22)의 제어 신호(iM)가 설정된 값 범위로 제한되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 브레이크 부스터.
  7. 제6항에 있어서, 제어 유닛(29)은, 제어 신호(iM)의 기울기가 상기 설정된 값 범위 내에서 제한되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 브레이크 부스터.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 푸시 로드 운동 변수의 검출을 위한 센서(50)가 푸시 로드(21)의 비작동 출발 위치와 관련한 절대 위치, 또는 브레이크 페달 레버의 비작동 출발 위치와 관련한 절대 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 브레이크 부스터.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 페달 답력 변수의 검출을 위한 센서는, 푸시 로드 또는 브레이크 페달 레버 상에 배치된 힘 센서(27)이거나, 브레이크 마스터 실린더에 의해 생성된 1차 압력의 검출을 위한 압력 센서(41)인 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 브레이크 부스터.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 신호의 생성을 위해, 제어 유닛(29) 내에 저장된 특성곡선들(63, 64)을 이용하여 설정 복귀 속도(vPsoll)와 실제 복귀 속도(vPist) 간의 차(Δv) 및 페달 답력 변수에 대한 각각의 계수(f1, f2)가 결정될 수 있고, 이들 계수는 기어 모터(22)를 위한 제어 신호(iM)를 얻기 위해 서로 곱해지는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 브레이크 부스터.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 신호(iM)의 생성에 온도 신호가 개입되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 브레이크 부스터.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 신호(iM)의 생성에 차량 속도를 나타내는 신호가 개입되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 브레이크 부스터.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 푸시 로드 복귀의 특성에 영향을 미치기 위해, 제어 신호(iM)의 생성에 운전자에 의해 조정될 수 있는 추가 계수(f3)가 개입되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 브레이크 부스터.
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