KR102315075B1

KR102315075B1 - 동력 차량을 위한 공압 브레이크 장치 및 공압 브레이크 장치를 작동시키기 위한 방법

Info

Publication number: KR102315075B1
Application number: KR1020167025716A
Authority: KR
Inventors: 랄프-카스텐 륄핀; 로베르트 오트렘바; 볼프강 스트라체
Original assignee: 바브코 게엠베하
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2015-04-11
Publication date: 2021-10-21
Also published as: JP6626003B2; EP3140171A1; WO2015169417A1; EP3140171B1; JP2017514742A; CN106163893A; DE102014006614A1; KR20170004959A; CN106163893B

Abstract

본 발명은 브레이크 신호 전송기, 공급압 저장소(11), 각 휠을 위한 공압적으로 구동 가능한 휠 브레이크(9), 개별적인 휠 브레이크(9)를 위한 설정 브레이크 압력을 설정하기 위해 각 휠을 위한 전기적으로 제어 가능한 휠 브레이크 모듈(12)을 구비한 동력 차량의 적어도 하나의 차축을 포함하는 공압 브레이크 장치에 관한 것이다. 전자 제어 유닛은 브레이크 신호 전송기를 고려하여 휠 브레이크들(9)의 설정 브레이크 압력들의 특정된 값들을 결정한다. 각 휠 브레이크 모듈(12)은 적어도 하나의 공기 유입 밸브(19)와 하나의 배기 밸브(20), 공기 유입 밸브(19) 및/또는 배기 밸브(20)를 활성화하기 위한 전기적으로 구동 가능한 활성화 수단(25), 설정 브레이크 압력을 위한 특정된 값에 따라 활성화 수단(25)을 위해 구동 신호를 생성하기 위한 수단을 구비한 제어 로직 유닛(26)을 포함한다. 본 발명은 또한 공압 브레이크 장치를 작동시키기 위한 방법과 관련되어 있다.
공압 브레이크의 제조 비용 및 전체 크기를 감소시키기 위해, 본 발명에 따르면, 공기 유입 밸브(19)와 그 활성화 수단(25)이, 공급압 저장소(11)로부터의 공압이 공기 유입 밸브(19)의 구동된 상태에서 개별적인 휠 브레이크(9)로 직접적으로 통과될 수 있는 식으로 디자인되고, 및/또는 배기 밸브(20)가 구동된 상태에서 휠 브레이크(9)의 브레이크 압력을 대기 중으로 직접적으로 배기하는 준비가 이루어진다.

Description

동력 차량을 위한 공압 브레이크 장치 및 공압 브레이크 장치를 작동시키기 위한 방법 {PNEUMATIC BRAKE DEVICE FOR MOTOR VEHICLES, AND METHOD FOR OPERATING A PNEUMATIC BRAKE DEVICE}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 동력 차량을 위한 공압 브레이크 장치에 관련되어 있다. 본 발명은 또한 청구범위 제11항의 전제부에 따른 동력 차량을 위한 공압 브레이크 시스템을 작동시키기 위한 방법과 관련되어 있다.

동력 차량을 위한 공압 브레이크 시스템은 일반적으로 동력 차량의 각 휠에 대해 공압으로 구동 가능한 휠 브레이크를 구비하는데, 여기서 휠 브레이크들을 위한 공압 작동 매체는 정압(static pressure) 하의 공급압 저장소에서 활용 가능해진다. 브레이크 장치들은 브레이크 신호 전송기를 구비하고 있는데, 이것은 동력 차량의 운전자에 의해 구동 가능한 브레이크 페달의 움직임과 결합되어 있으며 브레이크 페달이 구동될 때 브레이크 요청 신호를 생성한다. 브레이크 설정 압력은 브레이크 요청 신호에 따라 휠 브레이크들에서 설정된다.

EP 2 077 215 B1은 동력 차량들을 위한 이런 종류의 공압 브레이크 장치를 개시하고 있는데, 여기서 이 장치는 각각의 휠 브레이크를 위한 설정 브레이크 압력을 설정하기 위해 각 휠에 대해 전기적으로 제어 가능한 휠 브레이크 모듈을 구비한다. 여기서, 전자 제어 유닛이 브레이크 신호 전송기를 감안하여 휠 브레이크들을 위한 설정 브레이크 압력들에 대한 특정된 값들을 결정하는데, 설정 브레이크 압력들의 특정된 값들은 휠 브레이크 모듈들로 입력된다. 알려져 있는 공압 브레이크 장치는 한 차축 상의 두 휠 브레이크들을 위해 공통된 휠 브레이크 모듈을 구비한 실시예와, 한 차축 상의 휠들에 휠 브레이크 모듈이 각각 설치된 실시예 모두를 제공한다.

이 경우, 휠 브레이크 모듈들은 적어도 하나의 공기 유입 밸브와 하나의 배기 밸브를 포함하는데, 여기서 공기 유입 밸브는 휠 브레이크를 활성화하도록 구동된다. 예를 들어, 브레이킹 작동을 끝내기 위해, 휠 브레이크의 브레이크 실린더가 배기되는데, 여기서 배기 밸브가 구동되며 브레이크 실린더는 대기 중으로 배기된다. 공기 유입 밸브 및/또는 배기 밸브를 구동시키기 위해, 휠 브레이크 모듈들은 전기적으로 구동 가능한 활성화 수단을 포함하는데, 이는 제어 로직 유닛에 의한 구동 신호에 의해 제어될 수 있다. 휠 브레이크 모듈의 구동을 위해, 제어 로직 유닛은 설정 브레이크 압력을 위한 특정된 값에 따라 활성화 수단을 위한 구동 신호를 생성하기 위한 수단을 포함한다.

알려져 있는 브레이크 장치들에서, 릴레이 밸브들이 공기 유입 밸브 및 배기를 위해 제공되는데, 그 결과로 밸브들, 특히 공기 유입 밸브를 구동시키기 위한 제어 압력이 휠 브레이크들의 작동 압력으로부터 결합해제된다.

동력 차량의 차축 상의 두 휠들을 위한 브레이크 모듈들을 구비한 공압 브레이크 장치의 제조 비용과 전체 크기를 줄이는 것이 본 발명의 기저에 놓인 목적이다.

본 발명에 따르면, 이 목적은 청구범위 제1항의 특징을 구비한 공압 브레이크 장치에 의해 성취된다. 이 목적은 또한 청구범위 제11항의 특징을 구비한 공압 브레이크 시스템을 작동시키기 위한 방법에 의해서도 성취된다.

본 발명에 따르면, 공기 유입 밸브와 그 활성화 수단은, 공급압 저장소로부터의 공기 압력이, 공기 유입 밸브가 구동된 상태에서 각각의 휠 브레이크들에 직접적으로 전달될 수 있는 식으로 디자인된다. 이에 대한 대안으로써 또는 이에 더하여, 배기 밸브와 그 구동 수단은, 휠 브레이크의 브레이크 압력이 배기 밸브가 구동된 상태에서 대기 중으로 직접 배기되는 식으로 디자인된다. 비용 문제를 위해, 하나의 차축 상의 두 휠들에 대해 공통된 휠 브레이크 모듈 대신에 개별적인 휠 브레이크 모듈들이 제공된다면, 본 발명에 따른 결과는, 이전에 요구되던 몇 개의 릴레이 밸브들이 본 발명에 따른 공기 압력의 공급압 저장소로부터 개별적인 휠 브레이크로의 직접적인 전달의 덕으로 대체된다는 것이다. 이런 식으로, 브레이크 장치의 전체적인 크기가 줄어들 수 있으며, 부품들의 감소 덕분에 제조 비용을 줄이는 것 또한 가능하다.

공급압 저장소로부터의 공기 압력의 전달의 개념은, 공기 유입 밸브가 개방되었을 때, 공급압 저장소로부터의 공기 압력이 휠 브레이크 또는 휠 브레이크에 형성된 공압 실린더 상에 직접적으로 작용하는 것을 의미하는 것으로 받아들여야 한다. 그 자체로 보면, 공기 유입 밸브의 구동은 전기적으로 구동 가능한 활성화 수단에 의해 이루어진다.

유리한 실시예에서, 공기 유입 밸브의 활성화 수단은 전기적으로 구동 가능한 공기 유입 파일럿 밸브를 포함하는데, 이에 의해 공기 유입 밸브가 구동될 수 있다. 파일럿 밸브는 전기적으로 구동될 때, 그리고 본 발명의 바람직한 실시예에서 공급압 저장소의 공기 압력이 공기 유입 밸브의 부재의 구동 부재로 전환되어 공압 구동에 의해 후자를 개방할 때 개방된다. 공기 유입 밸브와 이것의 전기적으로 구동 가능한 공기 유입 파일럿 밸브는 공기 유입 밸브 조립체를 형성하는데, 이 조립체에서 공급압 저장소로부터의 공기 압력은 공기 유입 밸브를 구동하기 위해 간접적으로 사용되지만 그럼에도 불구하고 공기 압력이 휠 브레이크로 직접 전환된다. 본 발명의 다른 유리한 실시예에서, 배기 밸브의 활성화 수단에는 또한 전기적으로 구동 가능한 배기 파일럿 밸브가 설치되는데, 이에 의해 배기 밸브가 구동될 수 있다. 유리한 실시예에서, 공기 유입 파일럿 밸브 및/또는 배기 파일럿 밸브는 전기적으로 구동 가능한 솔레노이드 밸브로서 디자인된다.

본 발명의 추가적인 유리한 실시예들은 언급된 파일럿 밸브들과는 다른 전기적으로 구동 가능한 활성화 수단, 예컨대 전기 스테퍼 모터(electric stepper motor)나 솔레노이드 밸브와는 다른 디자인의 전기 밸브들로 얻어진다.

브레이크 실린더에서 신속한 압력 증강은 휠 브레이크 모듈의 제어 로직 유닛이 전기 활성화 수단, 특히 공기 유입 파일럿 밸브를 위한 펄스 변조 구동 신호를 생성하기 위한 수단들을 포함할 때 성취된다. 여기서, 펄스 변조 신호는 개별적인 펄스들로 이루어진 이산 시간 신호 시퀀스(discrete-time signal sequence)를 뜻하는 것으로 이해되는데, 여기서는 활성화 수단이 이산 시간 신호 시퀀스에 따라 각각의 경우에 짧은 인터벌로 온(on) 및 오프(off)로 스위칭된다. 파일럿 밸브로써의 활성화 수단의 실시예에서, 파일럿 밸브는 제어 로직 유닛으로부터의 펄스 변조 구동 신호에 의해 신속하게 온/오프로 스위칭되는데, 휠 브레이크에서의 신속한 압력 증강은 변조를 위한 적절한 펄스 패턴에 의해 성취된다. 배기 밸브와 전기적으로 구동 가능한 활성화 수단를 구비한 배기 밸브 조립체의 본 발명의 실시예에서, 배기 밸브의 활성화 수단은, 공기 유입 밸브의 제어에 상응하게 펄스 변조 구동 신호를 이용하는 방식으로 제어된다.

예컨대 서로 다른 브레이크 패드와 같은 다양한 이유로 동력 차량은 동력 차량에 의한 브레이킹 동작 중 옆으로 쏠릴 수 있다. 게다가, 2개의 휠들의 휠 브레이크들은 브레이킹 요청에 대해 서로 다른 응답을 보일 수 있다. 예컨대, 공압이 개입되는 부품들에서 약간만 다른 기하학적 구조도, 예컨대 제조 공차의 범위 내에서의 차이조차도 2개의 휠들의 브레이크 시스템들로부터 서로 다른 응답을 야기할 수 있다. 따라서 각각의 휠 브레이크 모듈의 제어 로직 유닛에 특성 맵을 할당하는 것이 특히 유리한데, 이 특성 맵은 개별적인 휠 브레이크 모듈을 위해 미리 정해지며, 설정 브레이크 압력들의 함수로서 구동 신호를 위한 이산 시간 신호 시퀀스에 대한 정보로 이루어진다. 각각의 휠 브레이크 모듈을 위한 전용의 특성 맵을 정하는 것은 선택적으로 브레이크 실린더를 포함하는 밸브 조립체의 전체 용적에서 예컨대 기하학적 차이들과 같은 약간의 차이를 고려하며, 특정한 휠 브레이크 모듈을 위한 최적화된 신호 시퀀스 또는 펄스 패턴들을 개입시키는데, 이로부터 설정 브레이크 압력이 최대한 빠르게 증강된다. 이 경우, 최적화된 펄스 패턴들이 서로 다른 설정 브레이크 압력들에 대해 정해지거나, 이산 시간 신호 시퀀스들이 펄스 변조 구동 신호에 대해 정해지며, 이들은 예컨대 제어 로직 유닛의 저장 요소에서 활용 가능하게 된다. 특성 맵이 설정 브레이크 압력들의 함수로서 최적 이산 시간 신호 시퀀스들로 정해진다면, 휠 브레이크 모듈은 처음으로 작동에 투입되기 이전에 사전 교시된 것과 같다.

활성화 수단을 위한 제어 로직 유닛이, 설정 브레이크 압력을 설정하기 위한 제어 회로로서, 공기 유입 밸브와 휠 브레이크 사이의 압력 매체 라인에서 압력 센서의 센서 신호를 실제 브레이크 압력으로서 고려하는 제어 회로로 디자인된다면 유리하다. 실제 브레이크 압력을 필요한 설정 브레이크 압력으로 맞추기 위해 정교히 처리된 변수로서, 펄스 변조 구동 신호의 펄스 패턴은 변화된다. 펄스폭 변조 구동 신호가 생성된다면 특히 유리한데, 여기서는 압력 증강의 특성이 펄스폭의 변화에 의해 영향을 받을 수 있다. 따라서 예컨대 압력 증강의 더 가파른 기울기는 펄스폭, 즉 활성화 수단이 구동되는 인터벌의 지속 시간을 늘임으로써 일반적으로 얻어진다.

다른 유리한 실시예에서, 지속적으로 정해질 수 있는 운전 상태 변수를 고려하여 설정 브레이크 압력을 위해 특정된 값들을 연산하고 조정하기 위한 상위 제어 회로가 제공된다. 여기서, 상위 제어 회로는 특정된 설정 브레이크 압력을 차량의 특정한 승차 거동에 맞추고, 따라서 브레이킹 작동 중 차량의 측면 쓸림에 대응하기 위해 사용된다. 차량이 측면으로 쏠리는 어떠한 경향도 지속적으로 결정되는 운전 상태를 고려함으로써 감지되며, 서로 다른 휠 브레이크 모듈들에 대한 설정 브레이크 압력들의 적절한 설정 또는 조정에 의해 대응된다. 따라서, 설정 브레이크 압력을 위해 특정된 값들을 연산 및 조정하는 상위 제어 회로는, 브레이크 신호 전송기의 구동에 따라 초기에 결정된 설정 브레이크 압력을, 측면으로 쏠리는 경향이 개입될 수 있는 주변 상황에 맞춘다.

유리한 실시예에서, 상위 제어 회로는 측정된 휠 속도를 운전 상태 변수로서 고려한다. 휠 브레이크 모듈들이 할당되어 있는 두 개의 휠의 측정된 휠 속도가 서로 다르면, 측면으로 쏠리는 경향이 추론될 수 있다. 상위 제어 회로는 개별적인 휠 브레이크 모듈들의 설정 브레이크 압력을 위해 특정된 값들을 조정한다.

다른 유리한 실시예에서, 동력 차량의 요 레이트(yaw rate)를 운전 상태 변수로서 고려하는 상위 제어 회로가 제공된다. 본 발명의 추가적인 실시예들에서, 설정 브레이크 압력을 위해 특정된 값들을 연산하고 조정하기 위한 상위 제어 회로가 복수로 제공되어, 펄스 변조 구동 신호가 연산되어 나오는 특정된 값들을 더욱 최적화한다. 적절한 운전 상태 변수들은 예컨대 운전 보조 시스템(driving assistance system)의 제어 유닛으로부터 활용 가능해 질 수 있다.

본 발명에 따른 브레이크 장치를 구비한 차량은, 바람직하게는 예컨대 트랙터 유닛 또는 버스와 같은 대형 상용 차량이다.

본 발명의 실시예들이 도면들을 참조로 이하에서 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 공압 브레이크 시스템의 일실시예의 전기 및 공압 회로 다이어그램을 나타낸다.
도 2는 휠 브레이크 모듈의 일실시예의 전기 및 공압 회로 다이어그램을 나타낸다.
도 3은 펄스폭 변조 구동 신호의 일실시예의 시간 프로파일을 나타낸다.
도 4는 증가된 펄스폭을 가진 펄스폭 변조 구동 신호의 시간 프로파일을 나타낸다.
도 5는 감소된 펄스폭을 가진 펄스폭 변조 구동 신호의 시간 프로파일을 나타낸다.
도 6은 서로 다른 펄스 폭들에 대해 휠 브레이크에서의 압력 상승의 그래픽 프로파일을 나타낸다.
도 7은 공압 브레이크 시스템을 작동시키기 위한 방법의 일실시예의 블록 다이어그램을 나타낸다.

도 1은 동력 차량, 즉 2축 대형 상용 차량(2)을 위한 공압 브레이크 시스템(1)의 일부분을 개략적으로 나타내고 있다. 대형 상용 차량(2)의 전방 차축(5) 상의 전방 좌측 휠(3)과 전방 우측 휠(4), 후방 차축(8) 상의 후방 좌측 휠(6)과 후방 우측 휠(7)이 개략적인 도면에 나타나 있다.

공압 브레이크 시스템(1)은 각 휠(3, 4, 6, 7)에 대해 하나의 공압 휠 브레이크(9)를 포함한다. 휠 브레이크들(9) 각각은 브레이크 실린더를 구비하는데, 이는 휠 브레이크(9)를 활성화시키기 위해 압력 매체 라인(10)을 통해 브레이크 압력을 공급받을 수 있다. 정압(static pressure) 하에서 브레이크 압력 또는 압축된 공기를 제공하기 위해, 공압 브레이크 장치(1)는 하나 또는 그 이상의 공급압 저장소들(11)을 포함한다. 공급압 저장소(11)와 개별적인 휠 브레이크(9)까지의 압력 매체 라인(10) 사이에서 유체 연결로 배열된 것은 전기적으로 제어 가능한 휠 브레이크 모듈(12, 13)인데, 이는 개별적인 휠 브레이크(9)에서 브레이크 압력의 증강에 아래에서 훨씬 상세히 설명되는 방식으로 영향을 준다. 이 예에서, 전방 차축(5) 상의 각 휠(3, 4)에 휠 브레이크 모듈(12, 13)이 할당되어 있다. 따라서, 제1 휠 브레이크 모듈(12)이 전방 좌측 휠(3)의 브레이킹 거동에 영향을 주는 한편, 제2 휠 브레이크 모듈(13)은 전방 우측 휠(4)의 브레이킹 거동에 영향을 준다.

브레이크 장치(1)는 브레이크 신호 전송기(14)를 더 포함하는데, 이는 바람직하게 동력 차량(2)의 운전석에서 페달을 구비하며 운전자에 의해 작동될 수 있다. 페달이 구동되면, 브레이크 신호 전송기(14)는 브레이크 신호(15)(도 7)를 생성하는데, 이는 운전자의 브레이킹 요청을 대표한다. 브레이크 신호(15)를 전송하기 위해, 브레이크 신호 전송기(14)는 브레이크 신호 라인(16)에 의해 전자 제어 유닛(17)으로 신호 전송 방식으로 연결되어 있다. 전자 제어 유닛(17)은 브레이크 신호 전송기(14)를 고려하여 휠 브레이크들(9)의 설정 브레이크 압력들의 특정된 값들을 결정하도록 디자인되어 있다. 전자 제어 유닛(17)은 신호 전송 방식으로 전방 좌측 휠(3)을 위한 제1 휠 브레이크 모듈(12)과 전방 우측 휠(4)을 위한 제2 휠 브레이크 모듈(13)에 모두 연결되어 있다.

각각의 휠 브레이크(9)에는 압력 센서(18)가 할당되어 있는데, 이는 개별적인 휠 브레이크(9)에서 현재의 실제 브레이크 압력을 알아낸다. 각 휠 브레이크 모듈(12, 13)은 확실한 설정 브레이크 압력을 설정하기 위해 그 개별적인 휠 브레이크(9)의 현재의 실제 브레이크 압력을 이용한다. 압력 센서(18)는 개별적인 휠 브레이크 모듈(12, 13)로 신호 전송 방식으로 연결되어 있으며 개별적인 휠 브레이크 모듈(12, 13)과 구조적으로도 결합될 수 있다.

도 2는 휠 브레이크 모듈(12)의 공압 다이어그램을 나타내고 있다. 동일한 참조 부호들이 도 1의 것들과 동일한 구성들 각각에 대해 사용되고 있다.

휠 브레이크 모듈(12)은 휠(3)의 휠 브레이크(9)의 공급압 저장소(11)에 대한 유체 연결을 제어하며, 공기 유입 밸브(19)와 배기 밸브(20)를 구비하고 있다. 개방 상태에서, 공기 유입 밸브(19)는 공급압 저장소(11)로부터의 공압을 휠 브레이크(9)로 직접적으로 통과시킨다. 도시된 실시예에서, 공기 유입 밸브(19)와 배기 밸브(20)은 2/2-방향 밸브들로서 디자인되어 있으며, 따라서 각각 개방 위치와 폐쇄 위치로 전환될 수 있다. 공기 유입 밸브(19)는 공급 포트(21)를 구비하는데, 이는 공기 유입 밸브의 개방 위치에서 작동 포트(22)로 연결된다. 배기 밸브는 상응하는 구조로서 공급 포트(23)를 포함하는데, 이는 대기 중으로 개방된 작동 포트(24)로 연결되어 휠 브레이크(9)를 배기시킬 수 있다.

공기 유입 밸브(19)의 공급 포트(21)는 공급압 저장소(11)로 연결되어 있다. 즉, 직접적인 유체 연결이 존재한다. 공기 유입 밸브(19)의 작동 포트(22)는 휠 브레이크(9)와 직접적으로 연통되어 있어서 공기 유입 밸브(19)의 개방 상태에서 직접적인 통과 경로를 가능하게 한다.

각각의 휠 브레이크 모듈(12)은 공기 유입 밸브 및/또는 배기 밸브(20)를 활성화시키기 위해 전기적으로 구동 가능한 활성화 수단(25)을 포함한다. 따라서 공기 유입 밸브(19)는 전기 구동에 의해 직접적으로 활성화될 수 있는데, 이에 의해 공급압 저장소(11)의 공압이 휠 브레이크(9)로 직접적으로 통과된다. 설정 브레이크 압력을 위해 특정된 값에 따라 활성화 수단(25)을 위한 구동 신호(36)를 생성하기 위해, 휠 브레이크 모듈(12)에는 제어 로직 유닛(26)이 할당된다. 여기서, 각 휠(3)의 휠 브레이크 모듈(12)에 대해 전용의 제어 로직 유닛(26)이 제공된다. 휠 브레이크(9)로의 압력 매체 라인(10)에서 브레이크 압력의 실제 값이 압력 센서(18)에 의해 제어 로직 유닛(26)으로 지속적으로 입력된다.

일실시예에서, 제어 로직 유닛(26)의 전자장치는 휠 브레이크 모듈 내에 수용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 연결된 휠 브레이크 모듈들(12, 13)의 제어 로직 유닛들(26)을 위한 전자 장비를 전자 제어 유닛(17)(도 1)이 포함한다. 위에서 언급한 모든 실시예들에서, 버스 시스템(CAN)을 통해 상호 정보 교환, 특히 구동 신호들 및 센서 신호들의 전송이 가능하다.

공기 유입 밸브(19)와 배기 밸브(20)는 공압적으로 구동 가능한 밸브들로서 디자인된다. 전기적으로 구동 가능한 파일럿 밸브가 각각의 경우에 도 2에 나타낸 바람직한 실시예에서 활성화 수단(25)으로써 제공되어 있다. 공기 유입 파일럿 밸브(29)의 작동 포트(28)는 공기 유입 밸브(19)의 공압 제어 입력부(27)로 연결되어 있다. 공기 유입 파일럿 밸브(29)의 공급 포트(30)는 실시예에서 공급압 저장소(11)로 나타낸 공압 저장소와 연통되어 있다.

공기 유입 파일럿 밸브의 전기 제어 입력부(31)는 제어 로직 유닛(26)에 의해 상응하는 전기 구동 신호로 움직여질 수 있다. 공기 유입 파일럿 밸브(29)가 개방되면, 공기 유입 파일럿 밸브(29)는 공급압 저장소(11)를 공기 유입 밸브(19)의 공압 제어 입력부(27)로 연결하고, 공압이 공급압 저장소(11)로부터 휠 브레이크(9)로 직접적으로 통과하는 것을 보장한다.

배기 밸브(20)의 활성화 수단은 전기적으로 구동 가능한 배기 파일럿 밸브(32)를 포함하는데, 이것의 작동 포트(33)는 배기 밸브(20)의 공압 제어 입력부(55)에 작용한다. 활성화 수단(25)의 다른 파일럿 밸브와 마찬가지로, 배기 파일럿 밸브(32)의 공급 포트는 공급압 저장소(11)에 연결되어 있다. 배기 파일럿 밸브(32)의 전기 제어 입력부(35)는 제어 로직 유닛(26)에 의해 제어될 수 있다.

추가적인 실시예들에서, 스테퍼 모터(stepper motor)가 활성화를 위해 전기적으로 구동 가능한 활성화 장치들로서 공기 유입 밸브(19) 및/또는 배기 밸브(20)에 할당된다.

제어 로직 유닛(26)은 공기 유입 파일럿 밸브(29)를 위한 펄스 변조 구동 신호를 생성한다. 실시예에서, 휠 브레이크 모듈들(12, 13)은 펄스폭 변조 구동 신호들에 의해 구동된다. 이런 종류의 펄스폭 변조 구동 신호들의 시간 프로파일의 예가 도 3 내지 도 5에 나타나 있다. 여기서 도 3은 미리 정해진 펄스폭(37)을 가진 펄스폭 변조 구동 신호(36)의 한 실시예를 나타내고 있다. 도 3의 구동 신호(36)에 비해 증대된 펄스폭(37)을 가진 구동 신호(38)의 시간 프로파일이 도 4에 나타나 있다. 도 5에 나타낸 구동 신호(39)의 시간 프로파일의 경우, 펄스폭(37)은 도 3의 구동 신호(36)에 비해 감소되어 있다.

펄스폭 변조 구동 신호는 임의의 펄스폭을 가지고 개별적인 휠 브레이크에서 신속한 압력 증강을 가능하게 한다. 펄스폭(37)의 변화의 효과가 도 6에서 압력 증강의 시간 프로파일로 도시되어 있다. 증대된 펄스폭을 가진 구동 신호(38)의 경우, 작은 펄스 폭을 가진 것에 비해 압력 증강의 더 가파른 기울기와, 전반적으로 더 신속한 압력 증강을 보인다. 따라서, 휠 브레이크 모듈의 구동 신호에서 펄스폭을 바꿈으로써, 압력 증강의 시간 프로파일과, 또한 설정 브레이크 압력에 따른 브레이크 압력의 크기에 영향을 주고 특히 이들을 제어하는 것이 가능하다.

특정한 브레이킹 상황에 대해 최적화된 펄스폭은 제어 로직 유닛에 의해 지속적으로 결정된다. 임의의 상승 거동에 대응하는 임의의 펄스 폭을 가진 펄스 패턴이 브레이크 장치의 작동 과정에서 아래에 설명하는 바와 같이 결정된다.

도 7은 공압 브레이크 장치의 작동과 관련된 블록 다이어그램을 나타내고 있다. 전자 제어 유닛(17)(도 1)은 브레이크 신호 전송기(14)를 고려하여 특정화 단계(40)에서 휠 브레이크들의 설정 브레이크 압력들을 위한 특정된 값들(41)을 결정하는데, 이 브레이크 신호 전송기는 그 브레이크 신호(15)를 제어 유닛으로 이송한다.

설정 브레이크 압력을 위한 특정된 값(41)은 실제/설정 값 비교(43)를 위해 사용되는데, 여기서 제어 에러(45)가 휠 브레이크에서 브레이크 압력의 실제 값(44)과 브레이크 압력의 설정 값에 의해 결정된다. 여기서 실제 값은 압력 센서(18)에 의해 지속적으로 측정된다. 제어 에러(45)는 제어기(46)로 입력되는데, 이것은 펄스폭 변조 구동 신호(36)의 변조(42)를 고려하여 산출한다. 브레이크 압력의 실제 값(44)을 설정 값에 맞추기 위한 제어 개입은 구동 신호(36)의 펄스폭을 변경하는 것으로 수행된다. 구동 신호(36)는 개별적인 휠 브레이크 모듈(12)(도 2)의 공기 유입 파일럿 밸브(29)를 제거하기 위해 사용된다. 유사한 제어 회로가 대형 상용 차량의 전방차축 상의 다른 휠 브레이크 모듈(13)의 설정 브레이크 압력의 제어를 위해 제공된다.

브레이크 압력의 실제 값(44)을 설정 값에 맞추기 위한 제어 회로는 개별적인 휠 브레이크 모듈(12, 13)의 제어 로직 유닛의 일부이다. 개별적인 휠 브레이크 모듈(12, 13)의 각각의 제어 로직 유닛(26)(도 2)은 특성 맵(47)이 할당되는데, 이는 개별적인 휠 브레이크 모듈에 대해 미리 결정되어 있으며, 설정 브레이크 압력들의 함수로써 구동 신호(36)를 위한 이산 시간 신호 시퀀스에 대한 정보를 포함한다. 특성 맵(47)은 휠 브레이크 모듈의 학습 과정의 결과인데, 첫번째 시스템 초기화 이전에, 예컨대 테스트 베드 시험(test bed trial)에 의해 결정된다. 이 예에서, 개별적인 휠 브레이크 모듈(12, 13) 펄스폭 변조 구동 신호를 위한 최적의 펄스 패턴이 확실한 설정 브레이크 압력들을 위해 결정된다. 이 예에서, 실린더 크기, 배관과 같은 기하학적 영향 인자들이 학습 과정에서 고려되고 휠 브레이크 모듈들을 위해 특정적으로 최적화된 특성 맵들이 학습되기 때문에, 서로 다른 휠 브레이크 모듈들의 펄스 패턴들은 일반적으로 서로 다르다. 개별적인 설정 브레이크 압력들을 위한 최적화된 펄스 패턴들은 특성 맵의 형태로 예컨대 EEPROM에 특정된 파라미터로서 저장된다.

개별적인 휠 브레이크 모듈의 첫 번째 초기화 동안, 즉 브레이킹 작동의 시작 시점에서, 펄스 패턴(48)이 휠 브레이크 모듈의 개별적인 특성 맵(47)으로부터 읽혀지며, 대응하는 펄스폭 변조 구동 신호(36)가 생성된다. 브레이크 압력을 설정하는 동안 제어 에러(45)가 감지된다면, 요구되는 설정 브레이크 압력은 펄스폭을 변경함으로써 설정된다.

브레이킹 작동 도중 동력 차량이 측방으로 쏠리는 모든 경향이 설정 브레이크 압력의 제어에 의해 효율적인 방식으로 대응된다.

2개의 휠 브레이크 모듈들의 브레이크 작동들의 시간 오프셋을 또한 보상하기 위해, 지속적으로 결정될 수 있는 운전 상태 변수(49)를 고려하여, 설정 브레이크 압력을 위한 특정된 값들을 연산하고 조정하기 위한 적어도 하나의 상위 제어 회로(48)가 제공된다. 여기서 지속적으로 결정되는 운전 상태 변수(49)는 대형 상용 차량의 움직임을 특징짓는 파라미터이다. 본 발명의 일실시예에서, 측정된 휠 속도를 운전 상태 변수로서 고려하는 상위 제어 회로(48)가 제공된다. 여기서 휠 속도는 센서 장치(50)(도 1)에 의해 제공되는데, 상기 장치는 전방 휠(4)과 함께 회전하는 자극 휠(pole wheel)(51), 자극 휠(51)과 상호작용하는 센서(52)를 포함한다. 이를 대체하여 또는 이에 더하여, 동력 차량의 요 레이트(yaw rate)를 운전 상태 변수로서 고려하는 상위 제어 회로가 제공된다. 다른 실시예들에서, 서로 다른 운전 상태 변수들을 가진 복수의 상위 제어 회로들이 제공되어서 동력 차량이 측방으로 쏠리는 경향의 발생을 사실상 배제한다.

상위 제어 회로(48)에서 또는 제공된 상위 제어 회로들 각각에서, 제어 에러 또는 수정 인자(53)가 운전 상태 변수(49)의 특정된 측정 값과 설정 값으로부터 형성되는데, 이 제어 에러 또는 수정 팩터(correction factor)에 의해 특정된 값(41)이 현존하는 동적 운전 상황에 개별적으로 맞춰질 수 있다. 측정된 운전 상태 변수(49)와의 비교를 위해 사용되는 설정 값(54)은 각각의 경우에, 저장 요소로부터 입력될 수 있거나, 다른 휠 브레이크 모듈의 대응하는 측정된 변수와의 비교로부터 도출된다.

브레이크 압력의 측정된 실제 값들(44)이 없는 경우(도 7), 서로 다른 휠의 휠 브레이크 모듈로부터의 실제 압력이 브레이크 압력을 제어하는 데에 사용된다. 이를 위해, 개별적인 휠 브레이크 모듈들(12, 13)의 압력 센서들(18)은 신호 전송 방식으로 상호 접속되어 있다. 동력 차량의 휠들(3, 4) 어느 것으로부터도 브레이크 압력의 실제 값을 감지할 수 없는 이 예에서, 예컨대 모든 압력 센서들(18)이 고장났을 때, 휠 브레이크 모듈들(12, 13)이 설정 브레이크 압력의 특정된 값을 기초로 그 개별적인 휠 브레이크들에서 브레이크 압력을 제어하기 위한 준비가 이루어진다. 개별적인 휠 브레이크의 브레이크 압력을 제어하는 경우에도, 측방향으로 쏠리는 어떤 경향도 상위 제어 회로들(48)에 의해 대응된다.

1 브레이크 장치 2 대형 상용 차량
3 전방 좌측 휠 4 전방 우측 휠
5 전방차축 6 후방 좌측 휠
7 후방 우측 휠 8 후방차축
9 휠 브레이크 10 압력 매체 라인
11 공급압 저장소 12 제1 휠 브레이크 모듈(좌측)
13 제2 휠 브레이크 모듈(우측) 14 브레이크 신호 전송기
15 브레이크 신호 16 브레이크 신호 라인
17 전자 제어 유닛 18 압력 센서
19 공기 유입 밸브 20 배기 밸브
21 공급 포트 22 작동 포트
23 공급 포트 24 작동 포트
25 활성화 수단 26 제어 로직 유닛
27 제어 입력부 28 작동 포트
29 공기 유입 파일럿 밸브 30 공급 포트
31 전기 제어 입력부 32 배기 파일럿 밸브
33 작동 포트 34 공급 포트
35 전기 제어 입력부 36 구동 신호
37 펄스폭 38 구동 신호
39 구동 신호 40 특정화 단계
41 특정된 값 42 변조
43 실제/설정 값 비교 44 실제 브레이크 압력
45 제어 에러 46 제어기
47 특성 맵 48 상위 제어 회로
49 운전 상태 변수 50 센서 장치
51 자극 휠 52 센서
53 수정 값 54 설정 값
55 공압 제어 입력부

Claims

동력 차량들(2)을 위한 공압 브레이크 장치로서, 브레이크 신호 전송기(14), 공급압 저장소(11), 각 휠(3, 4)을 위한 공압적으로 작동 가능한 휠 브레이크(9), 개별적인 휠 브레이크(9)에 대한 설정 브레이크 압력을 설정하기 위해 각 휠(3, 4)을 위해 전기적으로 제어 가능한 휠 브레이크 모듈(12, 13)을 구비한 동력 차량(2)의 적어도 한 차축(5)을 포함하며, 브레이크 신호 전송기(14)를 고려하여 휠 브레이크 모듈들(12, 13)로 입력될 수 있는 휠 브레이크들(9)의 설정 브레이크 압력들의 특정된 값들(41)을 결정하기 위한 전자 제어 유닛(17)을 구비하고, 각 휠 브레이크 모듈(12, 13)은:
적어도 하나의 공기 유입 밸브(19)와 하나의 배기 밸브(20),
공기 유입 밸브(19) 및/또는 배기 밸브(20)를 활성화시키기 위한 전기적으로 구동 가능한 활성화 수단(25),
설정 브레이크 압력을 위한 설정된 값(41)에 따라 활성화 수단(25)을 위한 펄스폭 변조 구동 신호(36)를 생성하기 위한 수단을 구비한 제어 로직 유닛(26)을 포함하되, 공기 유입 밸브(19)와 그 활성화 수단은 공급압 저장소(11)로부터의 공압이 공기 유입 밸브(19)의 구동된 상태에서 개별적인 휠 브레이크(9)로 직접 통과할 수 있는 식으로 디자인되고, 및/또는 배기 밸브(20)는 구동된 상태에서 휠 브레이크(9)의 브레이크 압력을 대기중으로 직접 배기하는 것을 특징으로 하는 공압 브레이크 장치.
제1항에 있어서,
공기 유입 밸브(19)의 활성화 수단은 전기적으로 구동 가능한 공기 유입 파일럿 밸브(29)를 포함하며, 상기 공기 유입 파일럿 밸브(29)에 의해 공기 유입 밸브(19)가 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는 공압 브레이크 장치.
제2항에 있어서,
휠 브레이크 모듈(12, 13)의 제어 로직 유닛(26)은 공기 유입 파일럿 밸브(29)를 위한 펄스폭 변조 구동 신호(36)를 생성하기 위한 수단을 포함하고, 각각의 휠 브레이크 모듈(12, 13)의 제어 로직 유닛(26)에는 특성 맵(47)이 할당되며, 특성 맵은 개별적인 휠 브레이크 모듈(12, 13)을 위해 미리 결정되고 설정 브레이크 압력들의 함수로서 펄스폭 변조 구동 신호(36)를 위한 이산 시간 신호 시퀀스에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압 브레이크 장치.
제3항에 있어서,
활성화 수단을 위한 제어 로직 유닛(26)은 설정 브레이크 압력을 설정하기 위한 제어 회로로서 디자인되고, 제어 회로는 공기 유입 밸브(19)와 휠 브레이크(9) 사이의 압력 매체 라인(10)에 있는 압력 센서(18)의 센서 신호를 실제 브레이크 압력(44)으로서 고려하는 것을 특징으로 하는 공압 브레이크 장치.
제4항에 있어서,
펄스폭 변조 구동 신호들(36, 38, 39)을 특징으로 하는 공압 브레이크 장치.
제5항에 있어서,
지속적으로 결정될 수 있는 운전 상태 변수(49)를 고려하여, 설정 브레이크 압력을 위한 특정된 값들(41)을 연산하고 조정하기 위한 적어도 하나의 상위 제어 회로(48)를 특징으로 하는 공압 브레이크 장치.
제6항에 있어서,
측정된 휠 속도를 운전 상태 변수(49)로서 고려하는 상위 제어 회로(48)를 특징으로 하는 공압 브레이크 장치.
제7항에 있어서,
동력 차량(2)의 요 레이트를 운전 상태 변수(49)로서 고려하는 상위 제어 회로를 특징으로 하는 공압 브레이크 장치.
제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서,
배기 밸브(20)의 활성화 수단은 전기적으로 구동 가능한 배기 파일럿 밸브(32)를 포함하고, 배기 파일럿 밸브(32)에 의해 배기 밸브(20)가 활성화될 수 있되, 휠 브레이크 모듈(12, 13)의 제어 로직 유닛(26)은 배기 파일럿 밸브(32)를 위한 펄스폭 변조 구동 신호를 생성하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공압 브레이크 장치.
대형 상용 차량을 위한 제1항 내지 제3항 중 한 항의 공압 브레이크 장치.
제1항 내지 제3항 중 한 항의 공압 브레이크 장치를 작동시키기 위한 방법으로서, 동력 차량(2)의 적어도 한 차축(5)의 각 휠(3, 4)에서 전기적으로 제어 가능한 휠 브레이크 모듈들(12, 13)이 개별적인 휠(3, 4)의 휠 브레이크(9)의 설정 브레이크 압력을 설정하고, 휠 브레이크들(9)의 설정 브레이크 압력들의 특정된 값들(41)은 브레이크 신호 전송기(14)를 고려하여 결정되며, 휠 브레이크 모듈들의 공기 유입 밸브들(19)과 배기 밸브들(20)은 전기적으로 구동 가능한 활성화 수단에 의해 활성화되고, 제어 로직 유닛(26)은 설정 브레이크 압력을 위한 특정된 값(41)에 따라 활성화 수단을 위한 펄스폭 변조 구동 신호들(36, 38, 39)을 생성하되, 공기 유입 밸브(19)는 전기적으로 구동 가능한 활성화 수단(25)에 의해 구동되고 구동된 상태에서 공압을 공급압 저장소(11)로부터 개별적인 휠 브레이크(9)로 직접적으로 통과시키고, 및/또는 배기 밸브(20)는 구동된 상태에서 휠 브레이크(9)의 브레이크 압력을 대기 중으로 직접 배기하는 것을 특징으로 하는 공압 브레이크 장치의 작동 방법.
제11항에 있어서, 전기적으로 구동되는 공기 유입 파일럿 밸브(29)는 배기 밸브(19)의 파일럿 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 공압 브레이크 장치의 작동 방법.
제12항에 있어서, 공기 유입 파일럿 밸브(29)는 제어 로직 유닛(26)으로부터의 펄스폭 변조 구동 신호(36, 38, 39)로 구동되고, 펄스폭 변조 구동 신호(36)를 위한 이산 시간 신호 시퀀스들에 대한 정보는 특성 맵(27)으로부터의 설정 브레이크 압력들의 함수로서 취해지며, 특성 맵은 개별적인 휠 브레이크 모듈(12, 13)에 대해 미리 결정되는 것을 특징으로 하는 공압 브레이크 장치의 작동 방법.
제13항에 있어서, 공기 유입 파일럿 밸브(29)는 펄스폭 변조 구동 신호(36)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 공압 브레이크 장치의 작동 방법.
제14항에 있어서, 설정 브레이크 압력은 브레이크 압력의 측정된 실제 브레이크 압력(44)을 고려하여 펄스폭 변조 구동 신호(36, 38, 39)의 이산 시간 신호 시퀀스의 변화로써 제어되는 것을 특징으로 하는 공압 브레이크 장치의 작동 방법.
제15항에 있어서, 특정된 값들(41)은 운전 상태 변수(49)를 고려하여 적어도 하나의 상위 제어 회로(48)에서 연산되고 조정되는 것을 특징으로 하는 공압 브레이크 장치의 작동 방법.
제16항에 있어서, 브레이크 압력의 측정된 실제 브레이크 압력(44)이 없는 경우, 브레이크 압력을 제어하기 위한 실제 브레이크 압력(44)은 다른 휠(3, 4)의 휠 브레이크 모듈(12, 13)로부터 취해지는 것을 특징으로 하는 공압 브레이크 장치의 작동 방법.
제17항에 있어서, 브레이크 압력의 실제 브레이크 압력(44)이 어떤 휠(3, 4)로부터도 감지되지 않는 경우, 브레이크 압력은 설정 브레이크 압력의 특정된 값(41)을 기초로 제어되는 것을 특징으로 하는 공압 브레이크 장치의 작동 방법.