KR102333968B1

KR102333968B1 - 운전자 브레이크 밸브, 운전자 브레이크 밸브를 구비한 압축 공기 브레이크 시스템 및 운전자 브레이크 밸브 제조 방법

Info

Publication number: KR102333968B1
Application number: KR1020187025622A
Authority: KR
Inventors: 안트 가울케; 톨스텐 발바움
Original assignee: 와브코 유럽 비브이비에이
Priority date: 2016-04-18
Filing date: 2017-03-06
Publication date: 2021-12-03
Also published as: KR20180134852A; RU2018140507A3; RU2018140507A; US10807581B2; WO2017182113A1; CN108883758A; CN108883758B; US20190023250A1; JP6933663B2; EP3445625A1; RU2735393C2; EP4039551B1; EP4039552B1; DE102016004489A1; JP2019511417A; EP4039552A1; EP3445625B1; EP4039551A1

Abstract

본 발명은 상용 차량의 압축 공기 브레이크 시스템을 위한 운전자 브레이크 밸브(3)에 관한 것으로,
여기서 운전자 브레이크 밸브(3)는 브레이크 페달에 의해 예컨대 작동 로드(6)를 통해 작동될 수 있고, 브레이크 페달(2)의 작동에 의거하여 아날로그 운전자 브레이킹 압력(p1)과 전기 센서 요구 신호(S1)를 출력하도록 제공되며,
운전자 브레이크 밸브(3)는 시스템 압력(p0)으로의 연결을 위한 압축 공기 입력부(3a), 브레이크 제어 라인(5)으로의 연결을 위한 압축 공기 출력부(3b), 브레이크 페달(2)의 작동을 결정하기 위한 센서(18)를 포함한다.
- 브레이크 밸브(3)는 저장된 특성 곡선 데이터(KL)를 가진 특성 곡선 저장 장치(21) 및 결정 장치(20)를 포함하고,
- 센서(18)는 브레이크 페달(2)의 작동에 의거하여 작동 신호(S5)를 생성하도록 구성되며,
- 결정 장치(20)는 특성 곡선 저장 장치(21)에 저장된 특성 곡선 데이터( KL)에 의거하여 작동 신호(S5)로부터 센서 요구 신호(S1)를 생성하도록 구성되는
것이 제공된다.

Description

운전자 브레이크 밸브, 운전자 브레이크 밸브를 구비한 압축 공기 브레이크 시스템 및 운전자 브레이크 밸브 제조 방법

본 발명은 운전자 브레이크 밸브, 그 운전자 브레이크 밸브를 구비한 압축 공기 브레이크 시스템 및 그 운전자 브레이크 밸브를 제조 또는 교정하기 위한 방법에 관한 것이다.

상용 차량에 대한 압축 공기 브레이크 시스템들의 경우, 운전자에 의해 브레이크 페달을 통해 입력된 브레이킹 요청을 휠 브레이크들로 전달하기 위해 다양한 시스템들이 알려져 있다. 아날로그 압축 공기 브레이크 시스템들의 경우, 운전자 브레이크 밸브는, 예컨대 브레이크 페달에 의해 조정되는 작동 로드(actuating rod)와 같은 작동 부재를 통해 브레이크 페달에 의해 작동되며, 상기 운전자 브레이크 밸브는 저장소 압력 또는 시스템 압력에 연결되어 있고, 그 작동에 의거하여 브레이킹 압력 제어 라인을 통해 브레이킹 회로로 아날로그 브레이킹 압력 제어값을 전달한다. 결과적으로, 아날로그 브레이킹 압력이 브레이크 페달 작동에 의해 직접적으로 생성되며, 상기 브레이킹 압력은 이어서 예컨대 힘을 증폭시키기 위해 릴레이 밸브들 및 잠김 방지 브레이크 시스템의 ABS 밸브 장치를 통해 휠 브레이크들로 전달된다. 이런 타입의 시스템들은 높은 수준의 신뢰성으로 특징지워진다. 제어된 방식으로 브레이크 밸브에 의해 제공되는 브레이킹 압력은 추가적으로 압력 센서에 의해 측정되어서 예컨대 ABS 밸브 장치에 지배적인 운전자 브레이킹 압력(제어전 압력(pre-control pressure))을 알 수 있으며, ABS 차단 밸브들의 맥동(pulsing)이 지배적인 운전자 브레이킹 압력을 알고 있는 상태에서 수행될 수 있다.

또한, 예컨대 전방의 하나 또는 복수의 차량들에 대한 거리를 조절하기 위한 ACC(automatic cruise control)와 같은 운전자 보조 시스템들 및 자동적으로 브레이크에 개입하는 것(AEBS)에 의해 후방 추돌의 심각성을 회피하거나 감소시키기 위한 시스템들이 알려져 있으며, 외부 시스템들로서 상기 시스템들은 소위 외부 브레이킹 요청(external braking request) 신호, 즉 XBR 신호를 브레이크 제어 장치로 출력한다; 그러나 브레이크 제어 장치 그 자체도 휠 브레이크들을 활성화하도록 내부 제어 신호들, 특히 자동적, 선택적으로 브레이크에 개입하는 것(RSC 브레이킹 절차)에 의해 차량 불안정성을 막기 위한 전자 안정화 프로그램(electronic stability programs)(ESP, ESC)을 위한 신호들을 브레이크 시스템으로 출력할 수 있다. 브레이킹 절차는 외부 XBR 신호 또는 운전자가 브레이크 페달을 작동시킬 필요가 없는 브레이크 시스템의 내부 브레이킹 신호에 의해 적절한 휠 브레이크들에 요청된다. 시스템 압력 또는 저장소 압력은 이런 외부 브레이킹 절차(XBR 브레이킹 절차)나 내부 RSC 브레이킹 절차를 위해 연결 밸브 장치를 통해 브레이크 라인으로 연결되며, 예컨대 적절한 브레이킹 효과를 제공하기 위해 ABS 밸브 장치에 의해 휠 브레이크들로 완전 출력, 주기적 또는 펄스 방식으로 공급된다. 브레이킹 시에 무엇보다도 충분한 조절 정밀도를 얻을 수 있고, 스위칭 절차 동안 이제까지 지배적이던 운전자 브레이킹 압력으로부터의 비정상적인 이행이 회피될 수 있도록, 이런 타입의 운전자 보조 시스템들 또는 브레이크 시스템들 내의 이들의 보조 구성이 운전자 브레이킹 절차 동안 지배적인 브레이킹 압력을 아는 것이 또한 유용하다.

또한, 아날로그 압축 공기 브레이크 시스템들에 더하여, 전자 압축 공기 브레이크 시스템들이 알려져 있는데, 여기서 브레이크 페달의 페달 작동은, 결과적으로 - 브레이크 밸브의 경우에서와 같이 - 연결된 공압 덕트를 통해 아날로그 브레이킹 압력 제어값을 휠 브레이크들로 전달할 필요 없이 브레이크 인코더에 의해 전기적으로 감지된다. 이런 비-아날로그, 전자 브레이크 시스템들의 경우에, 브레이킹 효과는 결과적으로 시스템 압력으로부터 휠 브레이크들에서 직접적으로 생성되는데, 여기서 브레이크 인코더의 센서 신호는, 휠 브레이크들에서 제어된 방식으로 브레이킹 압력을 제공하도록, 요구되는 지연값 또는 운전자에 의해 요청된 브레이킹력으로서 이용된다. 이런 전자 브레이크 시스템들의 경우, 외부 브레이킹 요청 신호들(XBR 신호들)의 연결은, 휠 브레이크들에서 브레이킹 압력을 제어된 방식으로 제공하기 위해 상기 신호들이 운전자 브레이킹 요청처럼 상응하는 방식으로 이용될 수 있기 때문에 상대적으로 간단하다. 그러나, 전자 브레이크 시스템의 경우, 부분적으로 안전의 이유에서 대비책으로서의 공압 레벨을 제공할 필요가 있다.

DE 10 2012 003 106 B3은 브레이크 밸브의 전기 덕트 또는 브레이크 인코더에 전기 센서가 할당되고, 전기 신호들이 브레이크 인코더의 작동에 의거하여 상기 전기 센서에 의해 생성되며, 전기 신호들이 이미 발생한 작동을 나타내는 특성 곡선들을 참조로 브레이킹 압력값을 결정하기 위한 방법을 개시하고 있다. 여기서, 처음에 제1 특성 곡선이 결정되고 저장되며, 전기 센서에 의해 제어된 방식으로 출력된 전기 신호들의 브레이크 인코더의 작동도에 대한 의존성이 상기 특성 곡선에 나타내어지고, 또한 공압 덕트에 의해 제어된 방식으로 제공되는 브레이킹 압력 값의 전기 센서의 전기 신호들에 대한 의존성을 나타내는 제2 특성 곡선이 결정되고 저장된다. 브레이크 인코더를 작동시키는 것에 의한 브레이킹 요청의 경우, 상응하는 브레이킹 압력 값이 특성 곡선들의 도움을 받아 결정될 수 있다.

이런 타입의 시스템의 경우 브레이크 페달 작동은, 상응하는 브레이킹 절차를 제어된 방식으로 제공하기 위해, 브레이킹 압력 센서를 사용하지 않고 브레이크 제어 장치에 저장된 특성 곡선들의 도움을 받아 특정한 브레이킹 압력에 대한 요청으로서 평가될 수 있다. ABS 예압(pre-pressure)을 결정하기 위해 브레이킹 압력 센서를 생략하는 것에 의해 안전성을 향상시키면서도 비용이 절감될 수 있다.

본 발명의 목적은 압축 공기 브레이크 시스템을 위한 운전자 브레이크 밸브, 이런 타입의 압축 공기 브레이크 시스템 및 낮은 생산 및 유지 비용을 가진 안전한 압축 공기 브레이크 시스템을 제공하는 것을 가능하게 하는 운전자 브레이크 밸브를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

이 목적은 독립 청구항들에 청구된 바와 같이 운전자 브레이크 밸브, 그 운전자 브레이크 밸브를 구비한 압축 공기 브레이크 밸브, 및 그 운전자 브레이크 밸브를 제조하는 방법에 의해 성취된다. 종속 청구항들은 바람직한 추가 개선예들을 묘사한다.

따라서, 특성 곡선이 이미 브레이크 밸브에 저장되어 있고, 브레이크 페달 작동이 상기 특성 곡선에 기초하여 브레이크 밸브의 결정 장치에 의해 이미 평가되거나 변환되었을 수 있다. 운전자에 의한 기계적인 브레이크 페달 작동은 결과적으로 바람직하게는 그 작동에 의거하여 전기 작동 신호를 생성하는 센서에 의해 측정되는, 작동 부재, 예컨대 작동 로드의 조정을 통해 수신된다. 센서는 작동 부재의 조정 변위를 재현하는 전기 작동 신호를 생성하는 예컨대 변위 센서 또는 홀 센서일 수 있다.

그러나 이런 식으로 직접 결정된 작동 신호는 센서 신호로서 브레이크 제어 장치로 직접 출력되지 않고, 결정 장치 및 적어도 하나의 저장된 특성 곡선에 의해 처리되거나 변환되며, 여기서 이 특성 곡선은 브레이크 밸브의 압력 의존성을 포함하고, 상기 압력 의존성은 교정 절차(calibrating procedure)에서 미리 결정된다. 그 결과, 정확히 이 브레이크 밸브의 특정한 거동, 예컨대 스프링 강도, 그 작동 등에 의거하여 압축 공기에 대한 실제 관통 유동 단면(throughflow cross section)들을 고려하는 센서 신호가 출력될 수 있다.

특성 곡선은 유리하게는 교정 장치에서 교정 장치의 작동 부재 또는 액츄에이터가 서로 다른 조정 변위들에 걸쳐 변위되는 브레이크 밸브의 제조 과정에서 이미 결정되어 있는데, 여기서 공압 시스템 압력은 브레이크 밸브의 압축 공기 입력부에 연결되어 있고, 서로 다른 조정 변위들의 경우에 브레이크 밸브에 의해 그 공압 덕트에서 제어된 방식으로 제공되는 아날로그 압력값의 측정이 수행된다. 그 결과, 브레이크 밸브의 압력 특성을 재현하거나 포함하는 압력 조정 변위 특성 곡선 또는 압력 작동 신호 특성 곡선이 처음으로 생성된다. 이런 측정들로부터 결정되는 이 데이터 또는 특성 곡선은 이후에 결과적으로 개별적 또는 특정적으로 이 브레이크 밸브의 특성들을 재현하는 특성 곡선으로서 브레이크 밸브의 저장 장치에 저장된다.

구조적으로 동일한 브레이크 밸브들도 제조 공차로 인해 서로 다른 특성 곡선들 또는 압력 조정 변위 특성 곡선들을 포함할 수 있는데, 여기서 특성 곡선들은 특히 서로에 대해 옮겨져 있을 수 있으며, 상대적으로 가파른 특성 곡선 영역들의 경우에 명확한 편차로 이어질 수 있다. 브레이크 밸브에서 교정된 특성 곡선 특징이 이미 이용되어 있는 동안은, 균일하며 표준화된 전기 센서 신호가 결과적으로 출력될 수 있다. 브레이크 밸브들은 결과적으로 추가적인 지출 없이 대체될 수 있다. 유사한 방식으로 교정된 구조적으로 유사한 장치로 브레이크 밸브를 대체하는 것도 가능하다.

여기서 브레이크 밸브는 브레이크 페달 또는 브레이크 페달의 작동 로드에 의해 작동되는 유닛이며, 한편으로는 연결된 시스템 압력, 예컨대 압축 공기 저장 장치 또는 저장소의 압력을 그 작동에 의거하여 아날로그 운전자 브레이킹 압력으로서 제어된 방식으로 내보내고, 다른 한편으로 브레이크 제어 장치에 의해 수신된 전기 센서 신호를 출력한다. 그 결과, 아날로그 공압 덕트 및 전기 덕트가 브레이크 밸브로부터 분기되는데, 여기서 전기 신호는 예컨대 차량 내부 또는 브레이크 시스템 내부 데이터 버스(CAN 버스)를 통해 브레이크 제어 장치로 통신될 수 있거나 또는 예컨대 펄스 폭 변조 전기 신호로서 통신될 수 있다.

예컨대 DE 10 2012 003 106 B3와 달리, 특성 곡선은 브레이크 제어 장치나 연결된 저장 유닛에 저장되지 않으며 압축 공기 브레이크 시스템에서 공압적으로 그리고 전기적으로 연결된 브레이크 밸브에 이미 저장되어 있다. 그 결과, 증대된 다양성 및 개별적인 구성품들의 대체 가능성이라는 장점이 얻어진다; 또한 서로 다르지만 이론적으로는 구조적으로 유사한 브레이크 밸브들이, 이 목적을 위해 처음에 예컨대 제어 장치의 저장 장치를 그에 맞춰 프로그램할 필요 없이 브레이크 시스템으로 직접 삽입될 수 있다.

교정 절차는 특히 브레이크 밸브의 제조 동안 또는 브레이크 밸브 제조의 종료시에 최종 기밀 및 기능 시험 동안 여전히 수행될 수 있다. 브레이크 밸브는 어느 경우이든 예컨대 기밀성 및 압력 특성에 대한 종료 시험 절차 동안 테스트되는데, 여기서 상기 브레이크 밸브는 상기 브레이크 밸브의 압축 공기 입력부를 이용하여 시스템 압력에 연결되며, 압축 공기 입력부 및 압축 공기 출력부의 기밀성이 테스트된다. 일련의 작동 변위들(조정 변위들)이 예컨대 액츄에이터에 의해 수행되고, 압력 출력부에서 제어되고 출력되는 아날로그 공압 압력 값이 압력 센서에 의해 결정되는 점에서, 교정 절차가 이 테스트 절차에 이어서 또는 이 테스트 절차 동안 수행될 수 있다. 결과적으로, 브레이크 밸브의 압력 지향성 교정 절차가 개별적인 방식 및 그 브레이크 밸브에 특정된 방식으로 적은 비용으로 수행되며, 이후의 변환을 위해 상기 브레이크 밸브의 내부 저장 장치가 이어서 특성 곡선 데이터를 이용하여 프로그램될 수 있다.

일실시예에 따르면, 브레이크 밸브가 서로에 대해 독립적으로 제공되며 측정들을 수행하는 2개의 변위 센서들을 포함한다는 점에서 중복 측정의 가능성이 제공되는데, 상기 변위 센서들은 각각의 경우에 구동 부재의 조정 변위를 별도로 측정하며, 이어서 상기 변위 센서들의 작동 신호들이, 2개의 센서 신호들이 출력되는, 바꾸어 말해 브레이크 밸브가 브레이크 제어 장치로 2개의 전기 덕트들을 포함하는 결과를 가지고 그들 개별적인 특성 곡선들 덕분으로 처리될 수 있다. 전기 덕트 또는 센서의 고장이나 불량의 경우에도, 예컨대 압력 센서가 필요함이 없이 추가적인 센서 및 추가적인 전기 덕트에 의해 결과적으로 중복성(redundancy)이 제공된다.

본 발명에 따르면, 운전자에 의해 초래되는, 도출된 밸브 출력 압력의 높은 정밀도가 결과적으로 얻어질 수 있다.

본 발명이 몇몇 예시적인 실시예들의 첨부된 도면들을 참조로 이하에서 더 설명된다.
도 1은 일실시예에 따른 압축 공기 브레이크 시스템의 전기-공압 회로 다이어그램을 도시하고 있다.
도 2는 도 1의 브레이크 밸브의 확대도를 도시하고 있다.
도 3은 도 1의 브레이크 시스템에서 브레이크 페달의 작동 변위에 의거하는 동일한 구조 타입의 2개의 브레이크 밸브들에 의해 제어된 방식으로 제공되는 브레이킹 압력의 다이어그램을 도시하고 있다.
도 4는 작동 변위에 의거하는 2개의 브레이크 밸브들의 전기 출력 신호들의 다이어그램들을 도시하고 있다.
도 5는 도 2 및 도 3의 2개의 브레이크 밸브들의 전기 센서 신호들에 대한 도 2 및 도 3으로부터 도출된 브레이킹 압력의 의존성을 보여주는 다이어그램을 도시하고 있다.
도 6은 도 2의 브레이크 밸브를 교정하기 위한 장치를 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 교정 방법의 순서도 다이어그램을 도시하고 있다.

브레이킹 회로(22)를 구비한 상용 차량(7)의 압축 공기 브레이크 시스템(1)이 도 1에 도시되어 있다; 통상적으로, 복수의 브레이킹 회로들(22)이 제공된다. 운전자는 브레이크 페달(2)을 작동시키며, 그 결과 제1 압축 공기 저장소(4)로부터 상기 브레이크 밸브의 압축 공기 입력부(3a)를 통해 압력(p0)으로 압축 공기를 받아서 상기 압축 공기를 제어된 방식으로 상기 브레이크 밸브의 압축 공기 출력부(3b)를 통해 브레이킹 압력 제어 라인으로 전달하는 브레이크 밸브(3)를 작동시킨다. 결과적으로 브레이크 페달(2)의 작동에 의거하여 아날로그 운전자 브레이킹 압력(p1)이 브레이크 밸브(3)에 의해 브레이킹 압력 제어 라인(5)에 적용된다. 도시된 실시예에 따르면 아날로그 운전자 브레이킹 압력(p1)은, 시작 위치에서 개방되고 이 예에서는 단일한 연결 밸브(10), 실제로 3/2 방향 솔레노이드 밸브로서 구성되는 연결 밸브(10)를 통해 브레이킹 회로(22)로 공급된다. 연결 밸브(10)는 아래에서 더 설명되는 바와 같이 외부 브레이킹 요청 신호 XBR 또는 예컨대 내부 브레이킹 요청 신호 RSC에 의거하여 운전자 보조 기능을 선택적으로 연결하기 위해 사용된다.

ABS 인입 밸브(11)와 ABS 배출 밸브(12)를 구비하는 ABS 밸브 장치(13)가 브레이킹 회로(22)에 제공되고, 차량 휠(15)에 제공되는 휠 브레이크(14)로 이어지는 브레이크 라인(16)이 이어서 상기 ABS 밸브 장치로 연결된다.

브레이크 제어 장치(8)(ABS 제어 장치)는 차량 휠들(15)에 제공된 휠 회전 속도 센서들(17)의 휠 회전 속도 신호들(n)을 수신하며, 브레이크 라인(16) 내의 브레이킹 압력(p16)을 이미 알려져 있는 바와 같은 방식으로 유지하거나, 감소시키거나, 증가시키기 위해, 알려져 있는 단계들을 가지고, 브레이크 슬립 조절 절차(brake slip regulating procedure)를 위해 ABS 제어 신호들로서 제어 신호들(S2, S3)을 ABS 밸브 장치(13)로 출력한다.

결과적으로 브레이크 밸브(3)는 공압 출력 덕트로서 브레이킹 압력 제어 라인(5)을 포함하고, 또한 브레이크 밸브(3)는 전기 출력 덕트로서 브레이크 밸브(3)에 의해 브레이크 제어 장치(8)로 출력되는 센서 요구 신호(S1)를 포함한다. 이 목적을 위해, 도 2의 상세 확대도에 따르면 브레이크 밸브(3)는 작동 요소 또는 작동 부재로서 조정 변위(sw)에 의해 브레이크 페달(2)에 의해 조정될 수 있는 작동 로드(6)를 포함하며, 예컨대 브레이크 밸브(3)의 관통 유동 단면(33)이 상기 작동 로드에 의해 - 그 자체로 알려져 있는 방식으로 - 설정되어 브레이킹 압력 제어 라인(5)으로 아날로그 운전자 브레이킹 압력(p1)을 출력한다. 예컨대 홀 센서인 변위 센서(18)가 조정 변위(sw)를 감지하도록 작동 로드(6)에 배치된다.

변위 센서(18)는 조정 변위(sw)에 의거하여 작동 신호(S5)를 생성하며 상기 작동 신호를, 작동 신호(S5)로부터 특성 곡선(KL)에 기초하여 센서 요구 신호(S1)을 형성하는 결정 장치(20)로 출력하는데, 상기 특성 곡선은 브레이크 밸브(3)의 저장 장치(21)에 저장되어 있고, 상기 센서 요구 신호는 예컨대 PWM 신호 또는 CAN 버스 상의 데이터 내용으로서 디자인되어 있고 브레이크 제어 장치(8)로 출력된다.

브레이크 제어 장치(8)는 센서 요구 신호(S1)으로부터 직접적으로 운전자 브레이킹 압력(p1)을 결정한다.

운전자 브레이킹 압력(p1)은 ABS 밸브 장치(13)의 개방된 연결 밸브(10) 및 개방된 인입 밸브(11)의 경우에 휠 브레이크(14)로 직접적으로 가이드될 수 있다. 또한, 여기서는 도시되지 않았으나 이미 알려져 있는 방식으로, 추가적인 밸브 장치들이 예컨대 차축 하중 분포(ALB 밸브 장치)를 위해 제공될 수 있다.

외부 브레이킹 요청 신호(XBR)는 외부 운전자 보조 제어 장치(30)에 의해 예컨대 CAN 버스를 통해 브레이크 제어 장치(8)로 출력될 수 있는데, 이로 인해 상기 브레이크 제어 장치(8)가 공급 라인(29)을 통해, 예컨대 압축 공기 저장소(4) 또는 또한 시스템 압력(p0)을 갖고 있는 다른 압축 공기 저장소를 ABS 밸브 장치(13)를 구비한 브레이킹 회로(22)로 연결하는 연결 밸브(10)를 스위칭하기 위한 연결 신호(S4)를 출력한다. 브레이크 제어 장치(8)는, 시스템 압력(p0)으로부터 운전자 보조 기능을 위해 설정되는 아날로그 작동 브레이킹 압력(p16)이 브레이크 라인(16)에서 휠 브레이크(14)로 설정되도록 하는 방식으로 제어 신호들(S2, S3)을 통해 ABS 밸브 장치(13)를 맥동시킨다.

브레이크 제어 라인(5)에 운전자에 의해 제어된 방식으로 제공되는 아날로그 운전자 브레이킹 압력(p1)을 정확히 아는 것은, ABS 조절 절차(ABS regulating procedure)를 위해 특히 중요하지만, 운전자 브레이킹 절차들로부터 도출될 수 있고 또한 운전자 브레이킹 압력(p1)과 시스템 압력(p0) 사이에서 연결 밸브(10)로 연결되고 따라서 상당한 압력 차이들이 존재할 수 있는 브레이킹 요청의 정확한 수행을 성취하도록 브레이킹할 때, 브레이크 시스템이 이미 압력 제어와 차량 반응 사이의 관계에 의지하기 때문에 그런 운전자 의존 외부(XBR) 또는 운전자 의존 내부(RSC) 브레이킹 절차의 도입을 위해서도 중요하다. 따라서, 그렇지 않다면 스위칭 절차 도중 차량(7)의 불안정성으로 이어질 수 있는 갑작스러운 브레이크의 맞물림이 일어날 수 있기 때문에 브레이크 제어 장치(8)는 지배적인 운전자 브레이킹 압력(p1)을 고려하여야만 한다. 이 목적을 위해, 브레이크 제어 장치(8)는 브레이크 밸브(3)로부터 센서 요구 신호(S1)를 수신한다.

센서 요구 신호(S1)로 작동 신호(S5)를 결정하고 처리하는 절차 및 브레이크 제어 장치(8)에서의 이용이, 각각의 경우에 2개의 근본적으로 구조적으로 동일하지만 제조 공차들로 인해 약간 다른 브레이크 밸브들(3), 바꾸어 말해 제1 브레이크 밸브(3-I) 및 제2 브레이크 밸브(3-II)의 특성 곡선들이 도 3, 도 4 및 도 5의 다이어그램을 참조로 이하에서 상세히 설명된다; 각각의 특성 곡선들은 따라서 -I와 -II로 이름 붙어져 있다.

운전자 브레이킹 압력(p1)이 도 3에서 예시로서, 작동 신호(S5)에 의해 표시되고 예컨대 mm로 된 조정 변위(sw)에 대해 바(bar)로 도시되어 있다. P-SW-I와 P-SW-II로서 2개의 브레이크 밸브들에 대해 도시된 압력-변위 특성 곡선(P-SW)이 제공되어 있다.

밸브 플랩(valve flap)은 예컨대 관통 유동 단면을 개방하도록 서로 다른 탄성 특성을 가진 2개의 스프링들(32a, 32b)을 구비한 스프링 장치(32)를 통해 작동 로드(6)에 의해 브레이크 밸브(3)에서 작동된다. 개방 특성은 이 특정한 스프링 실시예에 의해 소위 '필링 곡선(feeling curve)'으로서 설정되는데, 여기서 sw0로부터 sw1로의 시작 조정 범위(Vb0)에서 작은 작동들 및 결과적으로 조정 변위들(sw)은 초기에 여전히 밸브 플랩 개방으로 이어지지 않는다. 바꾸어 말해 운전자 브레이킹 압력 p1=0이 지배적이다. 이어지는 제1 조정 범위(Vb1)에서, 제1 스프링(32a)의 제1 스프링 강도가 예컨대 상대적으로 단계적인 제1 증감율(SL1)로서 유의미해지고, sw1로부터 sw2로의 제2 조정 범위(Vb2)에서 제2 스프링(32b)의 제2 스프링 강도(SL2)가 제2 증감율로서 유의미해진다.

결과적으로, 초기에 압력의 단계적인 증가 및 좀 더 강렬한 작동의 경우에 좀 더 현저한 압력의 증가가 가능해진다. 이런 필링 곡선들은 운전자에게 쾌적하게 느껴진다.

도 3에 도시된 압력 변위 특성 곡선들(P-SW)을 정의하도록 i=1, 2, 3,...인 고정점들(Fp-i)이 압력값(p1)과 조정 변위(sw)의 값으로부터의 값 쌍들로서 제공되며, 이 곡선은 상기 고정점들 사이에서 보간된다. 고정점들(Fp-i)은 특성 곡선의 특성 범위들을 설정하는 목적을 위해 이용된다.

고정점(Fp-1)은 처음에 아직 작동되지 않은 브레이크 페달에 대응하는 sw=0에 있고, 결과적으로 p1=0에 있다.

이어지는 고정점(Fp-2)은 예컨대 제1 압력 증가가 일어나는 작동 변위(sw-2)의 경우에 존재할 수 있는데, 여기서 예컨대 0.1 bar보다 더 작거나/동일한 p1의 압력이 지배적이다. 예컨대 조정 변위(sw-3)를 가지는 Fp-3의 지점에서 예컨대 p1=0.8 bar의 압력이 지배적이다; 이어서 스프링 특성 곡선들의 선형 구간들의 천이 동안 복수의 고정점들이 설정되는데, 그 결과 압력 변위 특성 곡선(P-SW)이 다중적인 구간들의 선형 코스 또는 거리 코스에 의해 형성된다. 여기서 예컨대 이 예에서 상대적으로 긴 직선 구간이 Fp-2와 Fp-3 사이에 설정되고 이이서 천이, 그리고 Fp-6과 Fp-7 사이에서 제2 스프링의 추가적인 직선 구간이 설정된다. Fp-9의 경우, 풀 브레이크 작동이 이미 성취되어 있는데, 그 결과 Fp-10에서 추가적인 작동은 운전자 브레이킹 압력(p1)의 추가적인 증가로 이어지지 않는다. Fp-10의 경우에, 브레이크 페달(2)의 최대 작동이 성취된다. 바꾸어 말해 브레이크 페달(2)이 완전히 작동된다.

압력-변위 특성 곡선(KL)은 결과적으로 예컨대 각각의 경우에 값 쌍들(p, sw)로서 정의되는 고정점들(Fp-i)의 투플(tuple)로서 정의될 수 있다.

도 4는 결정 장치(20)에 의해 이용되는 밸브 특성 곡선(KL), 바꾸어 말해, 순차로 2개의 구조적으로 동일한 브레이크 밸브들(3)에 대한 2개의 밸브 특성 곡선들(KL-I 및 KL-II)을 도시하고 있다. 밸브 특성 곡선(KL)은 저장 장치(21)에 저장될 수 있다; 그러나 본질적으로 압력-변위 특성 곡선(P-SW)도 저장 장치(21)에 저장될 수 있는데, 그 결과 결정 장치(20)는 상기 압력-변위 특성 곡선에 기초하여 센서 요구 신호(S1)을 결정한다; 이는 결정 장치(20)가 센서 요구 신호(S1)를 생성하고 출력하는 것과 관련된다.

도 4에 따르면, 작동 신호(S5)에 의해 도시된 조정 변위(sw)에 대한 의존성은 결과적으로 또한 신호폭(t_PWM)을 가진 PWM 신호로서 출력되거나 CAN 버스를 통해 출력되는 센서 요구 신호(S1)에 대해서도 결정되고, 상기 조정 변위는 밸브 특성 곡선(KL)을 대표한다. 이어서 밸브 특성 곡선(KL)이 저장 장치(21)에 저장될 수 있다.

결과적으로, 브레이크 페달(2)의 작동의 경우, 작동 신호(S5)는 초기에 변위 센서(18)에 의해 브레이크 밸브(3)에서 생성되며, 센서 요구 신호(S1)가 상기 작동 신호로부터 결정 장치(20)에 의해 저장된 특성 곡선(KL)(또는 P-SW)에 기초하여 결정되고 브레이크 제어 장치(8)로 출력된다.

도 5에 따르면, 센서 요구 신호(S1)가 2개의 브레이크 밸브들(3-I 및 3-II)에 대해 선형 의존성을 도시하고 있는데, 여기에 도 5에 따른 함수들(p1(S1))도 대응한다. 바꾸어 말해 특성 곡선들(P-SW-I, P-SW-II 및 따라서 KL-I 및 KL-II)이 다르더라도 이 함수들은 동일하다. 결과적으로, 균일하고 동일한 센서 요구 신호(S1)가, 사용되고 있는 각 브레이크 밸브(3)에 대해 브레이크 제어 장치(8)에 의해 이용될 수 있다; 저장된 특성 곡선들에 의해 특정한 공차들 및 차이들이 결과적으로 이미 고려되었을 수 있으며 본 발명에 따라 브레이크 밸브(3)에서 보상되었을 수 있다. 브레이크 밸브(3)의 교체 - 브레이크 제어 장치(8)의 재프로그래밍 없이 - 또한 브레이크 거동의 변화로 이어지지 않는다.

특성 곡선(KL 또는 P-SW)은 도 6에 따라 브레이크 밸브(3)의 제조시에, 특히 최종 테스트 절차의 경우에 라인의 끝에서 이미 수행된 교정 절차 또는 교정 방법에서 결정된다. 최종 테스트 절차 동안, 브레이크 밸브들(3)은 초기에 통상적인 방식으로 기밀성 테스트 등을 받게 되는데, 이는 도 6에 따를 때 상기 브레이크 밸브들이 그 압축 공기 입력부(3a)를 이용하여 저장소 압력(p0)에 연결되고 압력 센서(52)가 상기 브레이크 밸브의 압축 공기 출력부(3b)에 연결되는 이유이다. 또한, 작동 로드(6)에 대응하는 액츄에이터(50)는 교정 목적을 위해 사용되고, 상기 액츄에이터는 정의된 방식으로 조정되는데, 여기서 변위 센서(18)에 의해 생성되는 작동 신호(S5)가 수신된다. 작동 신호(S5)의 조정 변위(sw)는 도 1의 고정점들(Fp1 내지 Fp10)을 통과하여 지나가며, 상기 고정점들은 제어된 방식으로 송신되는 운전자 브레이킹 압력(p1)의 압력 센서(52)에 의해 측정된다.

결과적으로, 압력-변위 특성 곡선(P-SW) 또는 브레이크 밸브 특성 곡선(KL)이 직접적으로 결정될 수 있고 비휘발성 방식으로 저장 장치(21)에 저장될 수 있다. 그 결과 압력 지향성 교정이 수행된다.

다른 발전형에 따르면, 중복성을 제공하기 위해 2개의 변위 센서들(18)이 브레이크 밸브(3)에 제공될 수 있다. 결과적으로 도 3, 도 4, 도 5는, 2개의 압력-변위 특성 곡선들(P-SW-I, P-SW-II) 또는 2개의 브레이크 밸브 특성 곡선들(KL-I, KL-II)이 각각의 경우에 단일한 브레이크 밸브(3)에 제공되고 도 5에 따른 중복성을 제공하는, 바꾸어 말해 동일한 측정 결과들을 제공하는 2개의 동일하게 교정된 변위 센서들(18-I, 18-II)을 대표하는 효과로 평가될 수 있다. 2개의 변위 센서들(18-I, 18-II)은 교정 절차에서 동시적으로 또는 병행하여 측정될 수 있는데, 그 결과 추후에 출력될 운전자 브레이킹 압력(p1)의 정확히 동일한 압력 값들의 경우에 상기 변위 센서들의 특성 곡선들이 교정되는 것도 보장된다.

결과적으로, 도 7의 제조 절차에서, 단계(St0)에서 시작한 후, 이어서 단계(St1)에 따라 저장소(4) 또는 시스템 압력(p0)이 압축 공기 입력부(3a)로 연결되고, 압력 센서(52)가 압축 공기 출력부(3b)에 연결된다; 이 단계는 앞선 기밀성 테스트의 일부일 수 있다.

단계(St2)에서, 액츄에이터(50)가 이어서 활성화되며, 작동 신호(S5)로서 각각 측정되는 서로 다른 조정 변위들(sw)이 설정되고, 고정점들(Fp-1 내지 Fp10)이 따라서 연속적으로 조정된다. 단계(St3)에서, 결과적으로 - 단계(St2)와 동시적으로, 설정된 조정 변위들(sw-1 내지 sw-10)에서 각각 개별적인 압력 값(p1-1 내지 p1-10)이 압력 센서(52)에 의해 측정되는데, 여기서 측정 장치 제어 장치가 이들 측정된 값들을 수신하고, 이어서 단계(St4)에서 예컨대 고정점들(Fp-i)의 값 투플로서 특성 곡선(KL 또는 P-SW)을 형성하며 저장 장치(21)에 저장된다.

교정 정차는 결과적으로 제조 과정에서 단계(St1) 내지 단계(St4) 동안 브레이크 밸브(3)의 교정에 대해 한번 수행된다. 교정 절차는 본질적으로 추후에 재개될 수 있지만, 이는 필수가 아니다. 제조 후 작동 중에 브레이크 페달(2)의 작동의 경우 결과적으로,

- 단계(St5)에 따라 한편으로 아날로그 운전자 브레이킹 압력(p1)이 제어되며 또한 조정 변위(sw)가 작동 신호(S5)로서 결정된다.

- 단계(St6)에 따라 센서 요구 신호(S1)가 특성 곡선(KL 또는 P-SW)과 조정 변위(sw)의 덕분으로 결정 장치(20)에 의해 결정된다.

- 단계(St7)에서 센서 요구 신호(S1)가 브레이크 제어 장치(8)로 출력된다.

- 여기서, 단계(St8)에서 제어 신호들(S2, S3 및 적절한 경우 S4까지)을 출력하도록, 브레이크 제어 장치(8)가 이어서 운전자 브레이킹 압력(p1)을 직접적으로, 그리고 센서 요구 신호(S1)로부터 선형 방식으로 취하거나 이용할 수 있다.

1 압축 공기 브레이크 시스템
2 브레이크 페달
3 운전자 브레이크 밸브
3a 압축 공기 입력부
3b 압축 공기 출력부
4 제1 압축 공기 저장소
5 브레이킹 압력 제어 라인
6 브레이크 페달(2)의 작동 로드
7 차량, 특히 상용 차량
8 브레이크 제어 장치(브레이크 시스템의 제어 장치)
10 연결 밸브
11, 12 ABS 차단 밸브
11 ABS 인입 밸브
12 ABS 배출 밸브
13 ABS 인입 밸브(11)와 ABS 배출 밸브(12)를 구비한 ABS 밸브 장치
14 휠 브레이크
15 차량 휠
16 브레이크 라인
17 휠 회전 속도 센서
18 변위 센서
20 결정 장치
21 특성 곡선 저장 장치
22 브레이킹 회로
28 릴레이 밸브
29 공급 라인
30 외부 운전자 보조 제어 장치
32 운전자 브레이크 밸브(3)의 스프링 장치
32a 제1 스프링
32b 제2 스프링
33 관통 유동 단면
50 액츄에이터
52 압력 센서
n 휠 회전 속도 신호
p0 시스템 압력
p1 브레이크 제어 라인(5)의 아날로그 운전자 브레이킹 압력
p1-i 운전자 브레이킹 압력값들
p16 브레이크 라인(16)의 아날로그 작동 브레이킹 압력
S1 센서 요구 신호
S2, S3 ABS 차단 밸브들(11, 12)로의 제어 신호들
S4 연결 신호
S5 작동 신호
sw 조정 변위
sw-i 조정 변위값들
Fp-i sw-i, p1-i로부터 숫자들의 투플로서 고정점들
P-SW 압력-변위 특성 곡선
P-SW-I 제1 압력-변위 특성 곡선
P-SW-II 제2 압력-변위 특성 곡선
KL 브레이크 밸브 특성 곡선
KL-I 제1 브레이크 밸브 특성 곡선
KL-II 제2 브레이크 밸브 특성 곡선
Vb0 시작 조정 영역
Vb1 제1 조정 영역
Vb2 제2 조정 영역
SL1 제1 증가로서 제1 스프링 강도
SL2 제2 증가로서 제2 스프링 강도
PWM 펄스폭 변조
XBR 외부 브레이킹 요청(eXternal Brake Request)
RSC 운전자 의존 내부 브레이킹 요청 신호(전복 안정성 제어, Roll Stability Control)
St0-St9 방법의 단계들
St1-St4 교정 방법의 단계들
St5-St8 브레이킹 방법의 단계들

Claims

상용 차량(7)의 압축 공기 브레이크 시스템(1)을 위한 운전자 브레이크 밸브(3)로서,
운전자 브레이크 밸브(3)는 브레이크 페달(2)에 의해 제어될 수 있고, 브레이크 페달(2)의 작동에 의거하여 아날로그 운전자 브레이킹 압력(p1)과 전기 센서 요구 신호(S1)를 출력하도록 제공되며,
운전자 브레이크 밸브(3)는 시스템 압력(p0)으로의 연결을 위한 압축 공기 입력부(3a), 브레이크 제어 라인(5)으로의 연결을 위한 압축 공기 출력부(3b), 브레이크 페달(2)의 작동을 결정하기 위한 센서(18)를 포함하되,
- 브레이크 밸브(3)는 저장된 특성 곡선 데이터(KL)를 가진 특성 곡선 저장 장치(21) 및 결정 장치(20)를 포함하고,
- 센서(18)는 브레이크 페달(2)의 작동에 의거하여 작동 신호(S5)를 생성하도록 구성되며,
- 결정 장치(20)는 특성 곡선 저장 장치(21)에 저장된 특성 곡선 데이터( KL)에 의거하여 작동 신호(S5)로부터 센서 요구 신호(S1)를 생성하도록 구성되고,
특성 곡선 저장 장치(21)에 저장된 특성 곡선 데이터(KL, P-SW)는 브레이크 밸브(3)를 교정하는 것 및 출력되는 운전자 브레이킹 압력(p1)을 측정하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 운전자 브레이크 밸브(3).
제1항에 있어서, 저장된 특성 곡선 데이터(KL, P-SW) 또는 센서 요구 신호(S1)는 제어된 방식으로 제공되는 운전자 브레이킹 압력(p1) 또는 브레이크 페달(2)의 조정 변위(sw)의 신호 값(t_PWM)의 비선형 관계를 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자 브레이크 밸브(3).
제1항 또는 제2항에 있어서, 결정 장치(20)는 조정 변위(sw)에 대한 운전자 브레이킹 압력(p1)의 선형 의존성으로서 센서 요구 신호(S1)을 생성하고 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 운전자 브레이크 밸브(3).
제1항 또는 제2항에 있어서, 센서 요구 신호(S1)는 브레이크 밸브(3)에 의해 출력되는 운전자 브레이킹 압력(p1)의 브레이크 페달(2)의 조정 변위(sw)에 대한 의존성을 재현하는 것을 특징으로 하는 운전자 브레이크 밸브(3).
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 센서 요구 신호(S1)은 PWM 신호(PWM)이되, 여기서 PWM 신호(PWM)의 펄스 폭(t_PWM)은 제어된 방식으로 제공되는 운전자 브레이킹 압력(p1)에 비례하는 것을 특징으로 하는 운전자 브레이크 밸브(3).
제1항 또는 제2항에 있어서, 특성 데이터(KL, P-SW)는, 운전자 브레이크 밸브(3)의, 또는 브레이크 페달(2)의 스프링 장치(32)의 2개의 스프링들(32a, 32b)의 스프링 강도에 할당된 서로 다른 증감률들(SL1, SL2)을 구비한 적어도 2개의 선형 영역들(Vb1, Vb2)을 포함하거나, 선형 방식으로 된 구간들에서 비선형 스프링 특성 곡선을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 하는 운전자 브레이크 밸브(3).
제1항 또는 제2항에 있어서, 특성 곡선 데이터(KL)는, 특성 곡선(KL)을 보간하거나 또는 고정점들(Fp-i)을 보간하도록 값 투플(value tuple)들로서 고정점들(Fp-i)을 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자 브레이크 밸브(3).
제1항 또는 제2항에 있어서, 센서(18)는 운전자 브레이크 밸브(3)의 관통 유동 단면(33)을 설정하도록 브레이크 페달(2)에 연결되거나 상기 브레이크 페달을 이용하여 활성화되는 작동 장치(6)의 조정 변위(sw)를 결정하기 위한 변위 센서인 것을 특징으로 하는 운전자 브레이크 밸브(3).
상용 차량(7)을 위한 압축 공기 브레이크 시스템(1)으로서,
- 브레이크 페달(2),
- 브레이크 페달(2)에 의해 제어될 수 있는 제1항 또는 제2항의 운전자 브레이크 밸브(3),
- 적어도 하나의 휠 브레이크(14)와 차단 밸브 장치(11, 12)를 구비한 적어도 하나의 브레이킹 회로(22),
- 아날로그 운전자 브레이킹 압력(p1)을 브레이킹 회로(22)로 안내하거나 가이드하기 위한 브레이킹 압력 제어 라인(5),
- 센서 요구 신호(S1)을 수신하고 제어 신호들(S2, S3)을 출력하기 위한 브레이크 제어 장치(8)
를 포함하는 압축 공기 브레이크 시스템(1).
제10항에 있어서, 연결 장치(10)가 브레이킹 압력 제어 라인(5)과 브레이킹 회로(22) 사이에 제공되고, 상기 연결 장치는 브레이킹 압력 제어 라인(5) 또는 시스템 압력(p0)을 브레이킹 회로(22)로 택일적으로 연결하되,
연결 장치(10)는 운전자와는 독립적인 외부 또는 내부 브레이킹 요청 신호(XBR, RSC)에 의거하여 브레이크 제어 장치(8)로부터 연결 신호(S4)에 의해 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 압축 공기 브레이크 시스템(1).
제2항의 운전자 브레이크 밸브(3)를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은 적어도:
시스템 압력(p0)을 운전자 브레이크 밸브(3)의 압축 공기 입력부(3a)로 연결하고, 압축 공기 센서(52)를 운전자 브레이크 밸브(3)의 압축 공기 출력부(3b)로 연결하는 단계(St1),
액츄에이터(50)를 단계적으로 조정하는 단계(St2), 및 한편으로 센서(18)의 작동 신호들(S5)로서 조정 변위(sw)의 다중 조정 값들(Sw-i)을 압축 공기 센서(52)에 의해 측정하고, 다른 한편으로 운전자 브레이킹 압력(p1)의 운전자 브레이킹 압력 값들(p1-i)을 측정하되, 상기 값들은 조정 변위(sw)의 조정 값들(Sw-i)의 경우에 운전자 브레이크 밸브(3)에 의해 압축 공기 배출부(3b)로 출력되는 단계(St3),
조정 값들(Sw-i) 및 압력 값들(p1-i)로부터 특성 곡선(KL, P-SW)을 형성하고, 브레이크 밸브(3)의 특성 곡선 저장 장치(21)에 특성 곡선(KL, P-SW)을 저장하는 단계(St4)
를 구비하는 방법.
제12항에 있어서, 특성 곡선은 조정 변위(sw)의 조정 값들(Sw-i)과 운전자 브레이킹 압력(p1)의 운전자 브레이킹 압력 값들(p1-i)의 값 투플들로서 또는 그 값 투플로부터 형성되는(St4) 고정점들(Fp-i)로서 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 운전자 브레이크 밸브(3)의 제조 이후에 기밀성을 테스트하기에 앞서 또는 그 테스트의 일부로서 시스템 압력(p0)이 운전자 브레이크 밸브(3)의 압축 공기 입력부(3a)로 연결되고 압축 공기 센서(52)가 운전자 브레이크 밸브(3)의 압축 공기 출력부(3b)로 연결되며(St1),
액츄에이터(50)를 단계적으로 조정하고(St2), 브레이크 밸브(3)의 특성 곡선 저장 장치(21)에 특성 곡선(KL, P-SW)을 측정하며(St3), 형성하고, 저장하는(St4) 다른 단계들(St2, St3, St4)이 이어서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.