KR102555079B1 - 서비스 브레이크의 상태 모니터링을 위한 방법 및 장치 그리고 브레이크 및 브레이크 시스템 - Google Patents

서비스 브레이크의 상태 모니터링을 위한 방법 및 장치 그리고 브레이크 및 브레이크 시스템 Download PDF

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크노르-브렘제 시스테메 퓌어 누츠파조이게 게엠베하
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Abstract

본 발명은 각각의 서비스 브레이크(102, 302)에 대한 적어도 선형 경로 검출 장치를 포함하는 차량(200), 특히 상용 차량(200)을 위한 서비스 브레이크(102, 302)의 상태를 모니터링하는 방법(800) 및 장치에 관한 것으로서, 상기 방법(800)은, a) 위치 신호(106)를 판독하는 단계(810) - 상기 위치 신호(106)는 상기 선형 경로 검출 장치에 의해 검출된 상기 서비스 브레이크(102, 302)의 부품의 위치를 나타내고, 특히 시간 또는 시간 경과에 따른 위치를 나타내며, 추가적으로 상기 판독하는 단계 동안, 압력 신호 및 보완적으로 또는 대안적으로 제어 신호 및 보완적으로 또는 대안적으로 라이닝 마모 신호가 판독됨 - 와; b) 상기 서비스 브레이크(102, 302)의 적어도 하나의 상태 파라미터(110)를 결정하기 위해 상기 위치 신호(106)를 평가하는 단계(820) - 상기 평가하는 단계 동안, 상기 상태 파라미터는 상기 압력 신호 및 보완적으로 또는 대안적으로 상기 제어 신호 및 보완적으로 또는 대안적으로 상기 라이닝 마모 신호를 사용하여 결정됨 - 와; c) 상기 서비스 브레이크(102, 302)의 상기 상태 파라미터(110)를 인터페이스에 제공하는 단계(830)를 포함한다.

Description

서비스 브레이크의 상태 모니터링을 위한 방법 및 장치 그리고 브레이크 및 브레이크 시스템
본 발명은 브레이크의 상태 모니터링을 위한 방법 및 장치, 브레이크 및 대응하는 브레이크 시스템을 작동하기 위한 방법 및 장치, 그리고 브레이크 및 브레이크 시스템에 관한 것이다.
공압식으로 작동하는 디스크 브레이크는 일반적으로 다양한 설계의 라이닝 마모 센서로 감지될 수 있는 브레이크 라이닝에 대한 마모를 갖는다. 설계로 인해, 브레이크의 작동 후에, 디스크로부터 브레이크 라이닝이 너무 적게 복귀할 수 있으므로, 너무 적은 클리어런스가 설정되거나 또는 클리어런스가 설정되지 않게 된다.
DE 10 2006 002 307 A1호는 전동식 액추에이터를 구비한 디스크 브레이크에서 적어도 하나의 브레이크 라이닝의 마모를 디스플레이하는 방법을 개시하고 있다.
일반적인 유형의 DE 10 2013 012 104 A1호는 차량 브레이크의 클리어런스를 결정하는 방법 및 클리어런스를 결정하기 위한 장치를 포함하는 차량 브레이크를 설명한다. 차량 브레이크는 클램핑 장치, 마모 조절 장치, 클램핑 장치의 작동 스트로크를 검출하기 위한 센서 장치 및 차량 제어 시스템을 포함한다. 대응하는 방법은 브레이크 동작 동안 사전 정의 가능한 시간 윈도우 내에서 센서 장치에 의해 제공되는 작동 스트로크의 측정 신호를 수신하고 브레이크 동작 동안 데이터 쌍인 작동 스트로크-시간으로서 상기 측정 신호를 저장하는 단계; 최대 시간을 결정하기 위한 적절한 알고리즘을 이용하여 시간 윈도우에서 측정 신호의 시간 도함수를 형성하는 단계; 및 상기 결정된 시간에 기초하여 클리어런스를 결정하고 상기 결정된 클리어런스 값을 차량 제어 시스템으로 전달하는 단계를 포함한다. 차량 브레이크에는 상기 방법을 수행하기 위한 클리어런스를 결정하기 위한 장치가 장착되어 있다.
비용을 절감하기 위한 요구가 일정하게 증가하고, 동시에 품질 및 이익을 유지하고 증가시킬 뿐만 아니라 또한 유지 보수 비용을 감소시키기 위한 필요성으로 인해, 그에 상응하게 차량 브레이크의 클리어런스 및 라이닝 마모를 결정하기 위한 개선된 방법에 대한 필요성이 존재한다. 클리어런스는 실행 시간 동안 다른 교란에 의해 변경될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 차량 브레이크의 예를 들어 클리어런스와 같은 상태 모니터링을 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 방법을 수행하기 위한 상응하는 장치뿐만 아니라 차량 브레이크를 작동하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 다른 목적은 개선된 차량 브레이크를 제공하는 것이다.
상기 목적들은 독립항의 특징에 의해 달성된다.
이들은 개별적으로 또는 조합되어 차량 브레이크의 서비스 수명 또는 지속 수명을 더 연장하고 복수의 차량 브레이크의 마모를 더욱 조화시켜 서비스 간격을 최적으로 사용할 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명은 청구항 1에 따른 차량을 위한 서비스 브레이크의 상태 모니터링을 위한 방법 및 청구항 7에 따른 차량의 브레이크 시스템을 작동하기 위한 방법을 제공한다.
각각의 서비스 브레이크에 대한 적어도 하나의, 특히 선형의, 변위 검출 장치를 포함하는 차량, 특히 상용 차량을 위한 서비스 브레이크의 상태 모니터링을 위한 방법은 아래의 단계:
a) 위치 신호를 판독하는 단계 - 상기 위치 신호는 상기 선형 변위 검출 장치를 통해 검출된 상기 서비스 브레이크의 부품의 위치를 나타내고, 특히 시간 또는 시간 경과에 따른 위치를 나타내며, 추가적으로 상기 판독하는 단계에서 압력 신호 및 보완적으로 또는 대안적으로 제어 신호 및 보완적으로 또는 대안적으로 라이닝 마모 신호가 판독됨 - 와,
b) 상기 서비스 브레이크의 적어도 하나의 상태 파라미터를 결정하기 위해 상기 위치 신호를 평가하는 단계 - 상기 평가하는 단계에서, 상기 상태 파라미터는 상기 압력 신호 및 보완적으로 또는 대안적으로 상기 제어 신호 및 보완적으로 또는 대안적으로 상기 라이닝 마모 신호를 사용하여 결정됨 - 와;
c) 인터페이스에서 상기 서비스 브레이크의 상기 상태 파라미터를 제공하는 단계를 포함한다.
상기 평가하는 단계에서, 이러한 경우에, 상태 파라미터는 일반적인 종래 기술의 것과 상이하게 보완적으로 압력 신호 및 보완적으로 또는 대안적으로 제어 신호 및 보완적으로 또는 대안적으로 라이닝 마모 신호를 사용함으로써 결정된다. 따라서 상기 평가가 향상될 수 있다.
차량이라 함은 상용 차량 또는 상용 차량을 위한 트레일러 또는 세미 트레일러를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 상용 차량(CV)은 유형 및 장치에 따라 사람 또는 물품을 운송하기 위해 또는 예를 들어 버스, 트럭, 트랙터 트레일러, 트랙터 또는 기중기 트럭과 같은 트레일러의 견인을 위해 설계된 상용 차량 또는 자동차라고도 할 수 있다. 변위 검출 장치라 함은 센서를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 변위 검출 장치는 선형 변위 검출 장치로 설계될 수 있다. 이러한 경우 광학적, 기계적, 전기적 또는 자기-전기적 측정 방법과 같은 다양한 측정 방법을 사용할 수 있다. 위치 신호라 함은 아날로그 신호와 디지털 신호 모두의 전기 신호로 이해될 수 있다. 위치 신호는 브레이크의 2개의 부품의 상대적인 위치를 나타낼 수 있다.
판독하는 단계에서는 압력 신호 및 보완적으로 또는 대안적으로 제어 신호 및 보완적으로 또는 대안적으로 라이닝 마모 신호가 판독된다. 평가하는 단계에서, 이러한 경우 상태 파라미터는 압력 신호 및 보완적으로 또는 대안적으로 제어 신호 및 보완적으로 또는 대안적으로 라이닝 마모 신호를 사용하여 결정될 수 있다. 따라서 평가가 향상될 수 있다.
제공하는 단계에서, 제어 변수가 상태 파라미터 대신에 또는 상태 파라미터에 추가하여 제공되는 것이 유리하다. 제어 변수는 상태 파라미터를 사용하여 결정될 수 있다. 제어 변수는 제어 신호로서 제공될 수 있다. 상태 파라미터는 클리어런스, 라이닝 마모 또는 브레이크의 에러 또는 에러 유형을 나타낼 수 있다. 이러한 경우, 상태 파라미터라 함은 또한 복수의 파라미터 또는 상태 정보로 이해될 수 있다. 바람직하게는, 이를 통해 브레이크의 상태가 진단될 수 있다.
상기 제어 변수는 이러한 경우 상기 서비스 브레이크의 마찰 장치에 대한 응답 압력 및 보완적으로 또는 대안적으로 인가 압력에 대한 제어 신호를 나타낼 수 있다. 따라서, 상태 파라미터 및 이로부터 유도되는 제어 변수를 통해, 특히 폐쇄 제어 루프에서 브레이크의 상태가 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어 변수는 상기 서비스 브레이크의 액추에이터를 구동하기 위한 신호를 나타낼 수 있다. 이러한 경우, 상기 액추에이터는 상기 서비스 브레이크의 양방향 조절기, 특히 전기 조절기 및 보완적으로 또는 대안적으로 브레이크 실린더 및 보완적으로 또는 대안적으로 상기 브레이크 실린더의 추가 부품일 수 있다. 액추에이터라 함은 서보 부품 또는 작동 장치를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 유리하게는 서비스 브레이크의 상태가 능동적으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 너무 큰 클리어런스는 감소되거나 또는 너무 작은 클리어런스는 증가될 수 있다. 따라서, (너무 큰 클리어런스와 비교하여) 제동 거리가 감소될 수 있고 또한 (너무 작거나 또는 존재하지 않는 클리어런스와 비교하여) 브레이크의 과열을 인식하여 이를 방지할 수 있다.
평가하는 단계에서, 상기 상태 파라미터는 상기 서비스 브레이크의 라이닝 마모 및 보완적으로 또는 대안적으로 라이닝 성장 및 보완적으로 또는 대안적으로 클리어런스 및 보완적으로 또는 대안적으로 브레이크 준비 상태 및 보완적으로 또는 대안적으로 에러에 대한 정보를 나타낼 수 있다. 따라서, 서비스 브레이크의 상태에 대한 정보가 운전자 또는 제어 장치에 제공될 수 있다. 대안적으로 서비스 브레이크 내의 장치가 정보를 처리할 수 있어, 더 긴 수명 및 향상된 브레이크 준비 상태를 위해 서비스 브레이크의 상태를 최적화할 수 있다.
상기 판독하는 단계에서 상기 라이닝 마모 신호는 상기 위치 신호에 의해 타당화되는(plausibilize) 것이 유리할 수 있다. 따라서, 라이닝 마모에 대한 보다 강력한 정보를 제공할 수 있다.
차량, 특히 상용 차량의 브레이크 시스템을 작동하기 위한 방법에 있어서, 상기 브레이크 시스템은 적어도 하나의 서비스 브레이크 및 상기 서비스 브레이크의 상태 모니터링을 위한 장치를 포함하고, 상기 방법은 다음 단계:
a) 상기 서비스 브레이크의 상태 모니터링을 위한 상기 장치(100)의 인터페이스로부터 특히 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 결정된 상기 서비스 브레이크의 상태 파라미터를 판독하는 단계와;
b) 평가된 상태 파라미터 및 브레이크 요청 신호를 사용하여 브레이크 구동 신호를 결정하여, 상기 서비스 브레이크의 브레이크 준비 상태 및 보완적으로 또는 대안적으로 원하는 상태를 설정하도록 상기 상태 파라미터를 평가하는 단계와;
c) 상기 서비스 브레이크를 구동하도록 인터페이스에서 상기 서비스 브레이크의 상기 브레이크 구동 신호를 제공하는 단계를 포함한다.
따라서, 브레이크 시스템의 브레이크는 해당 브레이크의 상태 정보 또는 상태 파라미터에 따라 반응하거나 또는 제어되도록 최적화될 수 있다.
상기 판독하는 단계 이전에 적어도 하나의 한계 파라미터가 검사될 수 있다. 일 실시예에서는, 상기 적어도 하나의 한계 파라미터가 사전 설정된 목표 범위 내에 있을 때에만, 상기 방법의 추가의 단계가 실행될 수 있다.
상기 평가하는 단계에서, 상기 브레이크 구동 신호는 상기 차량의 복수의 구동된 서비스 브레이크가 조화된 마모를 갖도록 결정될 수 있다. 한계 파라미터로서 예를 들어 제동 유형, 감속 정도, 브레이크 압력 또는 다른 한계 파라미터가 정의될 수 있다.
따라서, 정보의 판독으로부터, 브레이크의 작동과 해제 사이의 차이 압력이 얼마나 큰지가 명확해진다. 이를 통해, 브레이크 요청의 감소 시 (브레이크의 상태 파라미터의 검출 없는) 종래의 제어와는 대조적으로, 요청 압력은 현재 결정된 양만큼 감소될 수 있다. 작동 시 반응이 센서에 의해 직접 검사되고 재조정될 수 있다. 결정되어 저장된 압력-변위-그래프로부터, 인가 또는 해제를 위해 현재 필요한 압력 값을 브레이크 시스템에 언제든지 공급할 수 있다.
본 발명에 따른 기존의 센서를 갖는 브레이크에서, 측정된 신호의 변화에 대한 기계적 부품의 응답이 검출될 수 있다. 이를 통해 브레이크 제어 장치가 각각의 개별 브레이크의 응답 압력을 검출할 수 있고, 이를 위해 브레이크의 부품이 움직이게 되는 요청 압력을 조정할 수 있게 된다. 이를 통해, 브레이크 작동의 제어는 마그네트휠-측정을 사용할 필요 없이 수행될 수 있다. 이는 공기 소비를 감소시키고, ABS/EBS-정상 경우에 응답 시간을 향상시킨다.
다른 적용예는 브레이크 작동 이전의 브레이크의 준비이다. 여기서, 브레이크 기구의 특정 위치에 도달할 때까지 각 브레이크에 압력이 도입된다. 예를 들어, (감속 없는) 라이닝의 인가 시까지, 또는 최소한의 클리어런스, 또는 클리어런스 0.4 mm까지 이루어진다. 각각의 위치는 센서에 의해 검출되고, 브레이크 시스템은 작동 장치의 존재하는 거리에 의해 압력 구축을 검출할 수 있다.
따라서, 차량의 모든 브레이크는 브레이크 준비 상태로 되어, 개별적인 브레이크의 상태(예를 들어, 상이한 클리어런스 또는 상이한 휠 상의 상이한 라이닝 마모)에 관계없이 동시에 응답할 수 있다. 따라서 전체 차량의 보다 양호한 감속을 달성할 수 있다.
브레이크 준비는 또한 예를 들어 거리 레이더, 교통 정보 시스템, Car2Car-통신, 교통 안내 시스템과 같은 운전자 지원 시스템에 의해 요청될 수 있다. 이러한 경우, 선형 센서로부터의 정보가 이용 가능하기 때문에, 프로세스-안정적인 파라미터로 브레이크를 작동할 수 있다. 따라서, 클리어런스는 상황에 따라 안전한 최소값으로 설정될 수 있다. 적절한 액추에이터가 사용된다면, 필요에 따라 감소되고 또한 증가될 수도 있다.
또한, 차량의 브레이크의 다양한 상태 파라미터에 따라 브레이크 신호의 동적 리드(lead)를 설정하여, 상이한 라인 길이 또는 상이한 클리어런스, 마모 상태 및 브레이크 강성에 응답하는 것도 가능하다.
예를 들어 트레일러 차량의 경우에 복수의 브레이크에 대해 하나의 압력 조절기만이 이용 가능할 때, 또 다른 유리한 적용이 제공된다.
여기서 압력 조절기에서는 브레이크가 응답하는 고정된 압력을 설정하는 것이 일반적이다. 이를 통해 다른 축들이 시간 지연되어 작동될 수 있다. 그러나, 센서에 의해 검출되는 상태 파라미터가 브레이크에 존재하면, 응답 시간은 액추에이터와 함께 변화될 수 있어, 예를 들어 상이한 휠들의 다른 마모가 고려되고, 주행 안정적인 파라미터와 관련하여 보상이 이루어진다. 클리어런스를 변경함으로써 리드가 동적으로 적응된다.
사용에 따른 브레이크의 상태 파라미터의 변화로부터, 작동 시 너무 높은 능동 손실(히스테리시스)과 같은 에러 상태가 검출될 수 있다.
이를 통해, 예를 들어, 유리하게는 부품의 고장을 추론할 수 있다. 예를 들어, 회전 레버의 소성 변형은 작동 시스템의 강성을 유도하고, 이는 특성 라인을 변경함으로써 센서에 의해 판독될 수 있다(도면 참조). 마찬가지로, 레버 베어링, 브리지 지지 장치 등에서 메커니즘의 베어링 위치의 파손이 검출될 수 있다. 마찬가지로, 라이닝 가이드 또는 캘리퍼 가이드에서의 오작동을 검출할 수 있다.
라이닝의 인가 후에 결정된 센서 라인의 프로파일을 통해 브레이크의 강성을 결정할 수 있다.
시스템의 강성은 인가 유닛의 강성과 라이닝의 강성으로부터 발생한다. 라이닝의 강성은 잔여 라이닝 강도에 따라 변화된다. 여기서도 또한 작동 시간에 따른 브레이크의 상태 값의 동적 변화에 반응할 수 있으므로, 보다 신속하게 조절될 수 있고 이러한 경우 이를 위해 더 적은 공기가 소비된다.
인가 유닛의 기계적 결함, 예를 들어 브레이크 캘리퍼의 파손이 압력-변위 의존성의 급격한 변화 프로파일에 의해 검출될 수 있다.
이러한 고장 상태는 클램핑을 발생시켜 브레이크의 오작동을 발생시키거나 또는 제동 효과가 충분하지 않을 수 있다.
에러 상태는 운전석 캡에서 차량 공구 키트에 표시될 수 있고, 제어 유닛에 저장되어 서비스 시에 판독되거나, 또는 스마트 폰의 통신 장치에 의해 표시되거나 또는 자동차 운송업자 또는 차량 관리 시설로 전송될 수 있다.
현재의 주행 상태에서 허용되는 경우, 가장 유리한 경우 브레이크 시스템의 오류 제동의 작동이 감소되거나 또는 회피될 수 있다. 예를 들어, 낮은 압력 범위에서 적응 제동 시 클램핑된 브레이크의 작동을 회피할 수 있다. 비상 제동 중에는 에러 상태가 무시되고 모든 브레이크가 완전한 제동 요청을 받게 된다.
이와 같이 장착된 브레이크, 센서 및 그 평가 방법을 포함하는 브레이크 시스템에서, 여러 가지 작동, 브레이크 압력 및 작동 스트로크로부터, 브레이크의 실제 손상(들)을 산출하는 것이 가능하고 그리고/또는 브레이크의 예상되는 수명 또는 브레이크의 미래의 수명에 대한 예상 값을 결정하는 것이 가능하다.
본 발명은 또한 청구항 9에 따른 차량의 서비스 브레이크의 상태 모니터링을 위한 장치 및 청구항 10에 따른 차량의 브레이크 시스템을 작동하는 장치를 제공한다.
브레이크의 상태 모니터링을 위한 방법의 단계를 실행하고 그리고 보완적으로 또는 대안적으로 구현하도록 형성되는 장치를 포함하는 청구항 9의 차량, 특히 상용 차량의 서비스 브레이크의 상태 모니터링을 위한 장치는
a) 위치 신호를 판독하기 위한 인터페이스 - 상기 위치 신호는 선형 변위 검출 장치를 통해 검출된 상기 서비스 브레이크의 부품의 위치를 나타냄 - 와;
b) 상기 서비스 브레이크의 적어도 하나의 상태 파라미터를 결정하도록 상기 위치 신호를 평가하기 위한 장치와;
c) 인터페이스에서 상기 서비스 브레이크의 상기 상태 파라미터를 제공하기 위한 장치를 포함한다.
차량, 특히 상용 차량의 브레이크 시스템을 작동하기 위한 장치에 있어서, 상기 브레이크 시스템은 적어도 하나의 서비스 브레이크 및 상기 서비스 브레이크의 상태 모니터링을 위한 상술된 장치를 포함하고, 상기 장치는 다음 장치:
a) 상기 서비스 브레이크의 상태 모니터링을 위한 상기 장치의 인터페이스로부터 상기 서비스 브레이크의 상태 파라미터를 판독하기 위한 인터페이스와;
b) 평가된 상태 파라미터 및 브레이크 요청 신호를 사용하여 브레이크 구동 신호를 결정하여, 상기 서비스 브레이크의 브레이크 준비 상태 및 보완적으로 또는 대안적으로 원하는 상태를 설정하도록 상기 상태 파라미터를 평가하는 장치와;
c) 상기 서비스 브레이크를 구동하도록 상기 브레이크 구동 신호를 제공하기 위한 인터페이스를 포함한다.
차량의 서비스 브레이크용 변위 검출 장치, 특히 선형 변위 검출 장치는 위치 신호를 제공하도록 형성되고, 위치 신호는 특히 선형의 변위 검출 장치에 의해 검출된 상기 서비스 브레이크의 부품의 위치를 나타내며, 특히 시간 또는 시간 경과에 따른 위치를 나타낸다. 이러한 경우, 서비스 브레이크의 이동 부품에는 광학 표시가 제공될 수 있고, 상기 광학 표시는 레이저 또는 LED로 스캔되고 해당 반사가 상응하는 포토다이오드에 의해 평가된다. 대안적으로, 변위 검출 장치는, 예를 들어, 도플러 원리에 따라 동작할 수 있다. 변위 검출 장치의 변형예가 저항 변화 또는 임피던스 변화를 검출할 수 있다. 따라서, 변위 검출 장치는 비용 효율적으로 구현될 수 있다.
본 발명은 또한 청구항 10에 따른 브레이크 및 청구항 11에 따른 브레이크 시스템을 제공한다.
차량, 특히 상용 차량을 위한 브레이크는 브레이크의 상태 모니터링을 위한 상술된 장치 및 보완적으로 또는 대안적으로 전술한 변위 검출 장치의 상응하는 변형예를 포함한다.
차량, 특히 상용 차량을 위한 브레이크 시스템은 축 상에 배치된 제1 브레이크와, 상기 축 상에서 차량 종축에 대해 상기 제1 브레이크에 대향하는 상기 축의 측면 상에 또는 다른 축 상에 배치되는 적어도 제2 브레이크와, 상술된 바와 같은 상기 브레이크 시스템을 작동하기 위한 장치 - 이 작동 장치는 상기 제1 브레이크 및 상기 적어도 제2 브레이크를 구동시키도록 형성됨 - 를 포함한다.
대응하는 차량은 상술한 브레이크 시스템을 포함한다. 유리하게는, 차량의 브레이크가 균등하게 마모되고, 차량은 본 발명에 따른 브레이크 시스템이 없는 차량에 비해 보다 짧은 제동 거리를 갖고, 이는 교통 안전성을 증가시킨다.
전술한 장치는 일반적으로 제어 장치를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 제어 장치는 대응하는 장치들에서 본 명세서에 제시된 방법의 변형예의 단계들을 실행, 수행 또는 구현하도록 형성될 수 있다. 제어 장치라 함은 전기 장치 또는 예를 들어 집적 회로와 같은 전기 회로를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 제어 장치는 또한 조절 장치, ECU 또는 제어 설비를 의미하는 것으로 이해될 수도 있다. 제어 장치는 전자 브레이크 시스템의 일부일 수 있다. 제어 장치는 적절한 인터페이스를 통해 신호를 수신하고 출력하도록 형성될 수 있다. 또한 제어 장치에 의해, 본 발명의 근본적인 사상이 효율적으로 구현될 수 있다.
본 경우에서, 제어 장치는 센서 신호를 처리하고 센서 신호에 따라 제어 및/또는 데이터 신호를 출력하는 전기 장치를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 제어 설비의 인터페이스는 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 형성될 수 있다. 하드웨어로 형성되는 경우, 인터페이스는 예를 들어, 제어 장치의 다양한 기능을 포함하는 소위 시스템-ASICs의 부분일 수 있다. 그러나 인터페이스는 별도의 집적 회로로 설계되거나 또는 적어도 부분적으로 개별 부품으로 이루어질 수도 있다. 소프트웨어로 형성되는 경우, 인터페이스는 예를 들어 다른 소프트웨어 모듈 이외에 마이크로 컨트롤러에 존재하는 소프트웨어 모듈일 수 있다.
반도체 메모리와 같은 기계 판독 가능 매체 상에 저장될 수 있고, 컴퓨터 프로그램 제품이 제어 설비 또는 제어 장치 상에서 실행될 때 전술한 실시예들 중 하나에 따른 방법을 수행하는데 사용되는 프로그램 코드를 포함하는 상기 컴퓨터 프로그램 제품이 또한 유리하다.
또한, 전자 브레이크 시스템(EBS)용 소프트웨어의 업데이트를 통해, 본 발명에 따른 방법은 필드 동작 시 또는 필드 시도 시에 결정되는 바와 같은 새로운 에러 상태가 저장되도록 업데이트될 수 있다. 따라서, 브레이크의 작동 상태가 더욱 최적화될 수 있다.
이하에서 본 발명은 도면을 참조하여 실시예에 의해 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 브레이크의 상태 모니터링을 위한 본 발명에 따른 장치의 예시적인 실시예의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 브레이크 시스템을 구비한 차량 및 브레이크 시스템을 작동하기 위한 장치의 개략도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 디스크 브레이크의 분해도를 도시한다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 상이한 브레이크 구성의 위치 신호 및 압력 신호의 그래프를 도시한다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 브레이크의 상태 모니터링을 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 브레이크를 작동하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 회전 위치 센서의 3차원 도면을 도시한다.
도 1은 브레이크(102)의 상태 모니터링을 위한 본 발명에 따른 장치(100)의 실시예의 개략적인 블록도를 도시한다. 상기 장치(100)는 위치 신호(106)를 판독하기 위한 인터페이스(104), 브레이크(102)의 적어도 하나의 상태 파라미터(110)를 결정하기 위해 위치 신호(106)를 평가하는 장치(108) 및 브레이크(102)의 상태 파라미터(110)를 제공하는 장치(112)를 포함한다. 여기서 위치 신호(106)는 선형 변위 검출 장치(114)에 의해 검출된 브레이크(102)의 부품의 위치를 나타낸다.
브레이크(102)는 변위 검출 장치(114)를 구비한다. 도시된 실시예에서는 선형 변위 검출 장치(114)이다. 변위 검출 장치(114)는 광학적 또는 전기적 측정 방법을 통해 상대적인 위치 변화를 검출하고 이를 위치 변화를 나타내는 센서 신호(106)로서 제공하는 선형 센서(114)이다. 변위 검출 장치(114)의 위치 설정은 도 3에서 보다 상세하게 설명된다.
브레이크(102)는 압력 신호(118)를 통해 제어되는 브레이크 실린더(116)를 더 포함한다. 따라서, 일 실시예에서는 상응하는 공압식 제어 브레이크 실린더(116)를 구비하는 공압식 디스크 브레이크(102)이다.
도 1에 도시되지 않은 예시적인 실시예에서, 변위 검출 장치(114)는 알려진 기하학적 관계를 통해 선형 변위 정보를 나타내는 센서 신호(106)를 제공하는 회전 센서(14)이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템(222) 및 이러한 브레이크 시스템(222)을 작동하기 위한 장치(224)를 구비하는 차량(220)의 개략도를 도시한다. 차량(220)은 서비스 브레이크(102)를 갖는 각각의 휠(230)이 차량의 대향 측면 상에 각각 배치되는 2개의 축(226, 228)을 포함한다. 일 실시예에서, 차량(220)은 상용 차량(220)이다.
서비스 브레이크(102)는 도 1에 도시된 브레이크(102)의 실시예일 수 있다. 상기 장치(224)는 제어 라인 및 센서 라인을 통해 브레이크(102)에 연결된다. 제어 라인은 공압 제어 및 해당 압력 라인일 수 있다. 마찬가지로, 제어 라인이라 함은 해당 제어 신호가 안내되는 전기 라인으로 이해될 수도 있다.
도면에서, 차량 종축(232)이 도시되어 있으며, 상기 차량 종축에 대해 휠 또는 서비스 브레이크(102)는 실질적으로 대칭으로 배열된다. 도시된 브레이크 시스템(222)은 제1 축(226) 상의 적어도 제1 서비스 브레이크(102) 및 제1 축(226) 상에서 또는 대안적으로 제2 축(228) 상에서 차량 종축(232)에 대해 대향하는 측면 상의 제2 서비스 브레이크(102)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 브레이크 시스템(222)은 4개의 브레이크(102)를 포함하며, 브레이크(102) 중 2개는 항상 차량 종축에 대해 대향하는 측면 상에서 축(226, 228) 중 하나에 각각 배열된다. 또한, 브레이크 시스템(222)은 장치(224)뿐만 아니라 장치(224)와 브레이크(102) 사이의 제어 및 센서 라인을 포함한다. 일반적으로 브레이크 시스템에 할당될 수 있는 브레이크 실린더, ABS, EBS, 압축기, 공기 처리 장치 등과 같은 다른 부품은 도시되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크 브레이크(302)의 분해도를 도시한다. 디스크 브레이크(302)는 도 1 또는 도 2에 도시된 차량의 브레이크(102) 또는 서비스 브레이크(102)의 특정 실시예일 수 있다. 공압식으로 작동되는 디스크 브레이크(302)는 통상적으로 슬라이딩 캘리퍼(340), 피벗 캘리퍼 또는 고정 캘리퍼로 형성된 브레이크 캘리퍼(340)를 포함하는데, 상기 브레이크 캘리퍼에는 클램핑 장치가 배치되고, 상기 클램핑 장치는 마찰에 의한 제동 효과를 구현하기 위해, 브레이크 디스크(346)의 양측에 있는 브레이크 라이닝(342, 344) 및 브레이크 디스크(346)를 서로 작동 연결시키도록 기능한다. 도시된 실시예는 슬라이딩 캘리퍼(340)를 갖는 공압식 작동 디스크 브레이크(302)이다.
실시예에 따라, 클램핑 장치는 공압식으로 또는 전기 모터식으로 작동될 수 있다. 작용측 브레이크 라이닝(342)은 작동 시 차량측 브레이크 디스크(346)에 대해 가압된다. 브레이크 공정의 추가 과정에서, 브레이크 캘리퍼(340)는, 브레이크 디스크(346)에 대해, 작용측 브레이크 라이닝(342)의 인가 방향에 반대 방향으로 변위되고, 대향하는 반작용측 브레이크 라이닝(344)을 브레이크 디스크(346)의 다른 측에 결합 및 가압한다.
브레이크(102)의 해제 후, 공지된 디스크 브레이크의 경우 브레이크 캘리퍼(340)는, 적어도 반작용측 브레이크 라이닝(344)이 감압되지만 브레이크 라이닝(342, 344)은 브레이크 디스크(346)에 대해 마찰식으로 접촉하는 이러한 위치에 유지된다. 이를 통해 주행 작동 중에 발생하는 브레이크 라이닝의 잔여 마찰 토크는 관련 부품, 즉 브레이크 디스크 및 브레이크 라이닝의 연료 소비 증가뿐만 아니라 서비스 수명의 감소를 초래할 수 있다는 점에서 불리한 영향을 미칠 수 있다.
공압식으로 작동되는 디스크 브레이크(302)는 현재 중형 상용 차량을 위한 표준 장비에 속한다. 이러한 디스크 브레이크(302)는 압력 레벨(현재 약 10 바) 및 제한된 구조 크기의 브레이크 실린더로 인해 공압식으로 작동되는 브레이크 실린더의 힘이 제한되기 때문에, 필요한 인가력을 생성하기 위해 기계적인 전달을 필요로 한다. 현재 공지된 공압식 작동 디스크 브레이크(302)에서는 전달비가 10:1 내지 20:1 사이이다.
이미 설명된 바와 같이, 도 3에 도시된 디스크 브레이크(302)는 클램핑 장치(348), 가이드 장치(350) 및 라이닝 리테이너(352)를 포함한다. 이러한 경우, 클램핑 장치(348)는 평행하게 배열된 2개의 압력 요소(354), 여기에 할당되는 전달 튜브(356), 바닥 판(358), 브레이크 캘리퍼(340) 및 또한 브리지(360), 기어(362) 그리고 특히 편심 베어링을 통해 브리지(360)에 작동 가능하게 연결되는 레버(364)를 포함한다. 또한, 클램핑 장치(348)는 조절기(366), 및 여기에 평행하게 배치되어 커플링 요소(368) 및 동기화 체인(370)을 통해 조절기(366)에 연결되는 센서 장치(372)를 포함한다.
가이드 장치(350)는 플로팅 베어링에 할당되는 플로팅 베어링 레일(374), 및 여기에 평행하게 배열되어 고정 베어링에 할당되는 고정 베어링 레일(376)을 포함한다. 라이닝 리테이너(352)는 본질적으로 라이닝 캐리어(352)를 포함한다.
상대 위치 결정은 도 3에는 도시되지 않고 도 1에서 설명된 변위 검출 장치(114)에 의해 수행된다. 이는 일 측면 상의 바닥 판(358), 브레이크 캘리퍼(340) 또는 센서 장치(372)와 다른 측면 상의 브리지(360), 커플링 요소(368) 또는 레버(364) 사이에서 클램핑 장치(348) 내의 위치 변화를 검출한다. 대안적으로, 선형 운동은 또한 레버(364)의 회전축 상의 또는 대응되는 위치에서의 회전 센서에 의해 레버(364)의 편향으로서 선형 센서로 검출될 수 있다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 상이한 브레이크 구성의 위치 신호 및 압력 신호의 그래프를 도시한다. 위치 신호(406)는 도 1에 도시된 위치 신호(106)일 수 있다. 압력 신호(418)는 도 1에 도시된 브레이크 실린더(116)의 공압 구동 신호일 수 있다. 위치 신호(406)는 브레이크의 해제 후 2개의 인가된 탄젠트에서 우선 탄성 스트로크(474)를 표시한 후 제2 탄젠트에서 클리어런스 스트로크(476)를 나타낸다. 제동 이전 및 제동 이후 신호 레벨 간의 차이는 클리어런스가 감소되거나 또는 증가되는 조절 경로(478)를 나타낸다. 도 4 및 도 5는 시간에 따른 신호 그래프를 도시하고, 여기서 신호 그래프(406, 418)는 시간에 따라 도시되고 신호 그래프(480)는 위치 신호에 대한 경사를 나타내고, 신호 그래프(482)는 압력 신호(418)의 경사를 나타낸다. 도 4는 클리어런스가 너무 큰 경우의 신호를 나타내고, 도 5는 클리어런스가 올바르게 조정된 제동에서의 신호 그래프를 나타낸다.
도 6 및 도 7은 소위 히스테리시스와 같은 경로에 대한 압력 그래프를 도시한다. 여기서 커브의 경사면에서 브레이크의 탄력성을 명확하게 보여준다. 점선은 측정된 곡선에 대한 피팅된 곡선을 나타내고, 도트선은 피팅된 곡선의 도함수를 나타낸다. 커브의 피팅은 "커브 피팅(curve fitting)"이라고도 한다. 도함수의 제2 제로 포인트 및 이에 따라 피팅된 곡선의 변곡점은 클리어런스를 나타낸다. 도 6에는 브레이크의 작동이 도시되고, 도 7에는 브레이크의 작동 및 해제와 함께 완전한 브레이크 작동이 도시되어 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크의 상태 모니터링을 위한 방법(800)의 흐름도를 도시한다. 차량용 서비스 브레이크의 상태 모니터링을 위한 방법(800)은 위치 신호를 판독하는 단계(810)를 포함하고, 여기서 상기 위치 신호는 상기 선형 변위 검출 장치에 의해 검출된 서비스 브레이크의 부품의 위치를 나타내는데, 특히 시간 또는 시간 경과에 따른 위치를 나타내고, 상기 방법은 상기 서비스 브레이크의 적어도 하나의 상태 파라미터를 결정하도록 상기 위치 신호를 평가하는 단계(820), 및 인터페이스에서 상기 서비스 브레이크의 상태 파라미터를 제공하는 단계(830)를 포함한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크를 작동하기 위한 방법(900)의 흐름도를 도시한다. 브레이크 시스템이 적어도 하나의 서비스 브레이크 및 상기 서비스 브레이크의 상태 모니터링을 위한 장치를 포함하는 차량, 특히 상용 차량의 브레이크 시스템을 작동하기 위한 방법(900)은 서비스 브레이크의 상태 모니터링을 위한 장치의 인터페이스로부터 서비스 브레이크의 상태 파라미터를 판독하는 단계(910), 평가된 상태 파라미터 및 브레이크 요청 신호를 사용하여 브레이크 구동 신호를 결정하여, 상기 서비스 브레이크의 브레이크 준비 상태 및/또는 원하는 상태를 설정하도록 상기 상태 파라미터를 평가하는 단계(920), 및 상기 서비스 브레이크를 구동하도록 인터페이스에서 상기 서비스 브레이크의 상기 브레이크 구동 신호를 제공하는 단계(930)를 포함한다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 센서 장치(372)로서의 회전 위치 센서의 3차원 표현을 도시한다.
100 장치
102 브레이크, 서비스 브레이크
104 판독을 위한 인터페이스
106 위치 신호
108 평가를 위한 장치
110 상태 파라미터
112 제공하는 장치
114 변위 검출 장치
116 브레이크 실린더
118 압력 신호
220 차량
222 브레이크 시스템
224 작동하기 위한 장치
226, 228 축(들)
230 휠
232 차량 종축
302 디스크 브레이크
340 슬라이딩 캘리퍼
342 내측 라이닝, 작용측 라이닝
344 외측 라이닝, 반작용측 라이닝
346 브레이크 디스크
348 클램핑 장치
350 가이드 장치
352 라이닝 리테이너, 캐리어
354 압력 요소
356 전달 튜브
358 바닥 판
360 브리지
362 기어
364 레버
366 조절기
368 커플링 요소
370 동기화 체인
372 센서 장치(변위 검출 장치, 포텐셔미터)
406 위치 신호
418 압력 신호
474 탄성 스트로크
476 클리어런스 스트로크, 클리어런스
478 조절 경로
480 위치 신호(406)의 경사
482 압력 신호(418)의 경사
800 방법
810 판독하는 단계
820 평가하는 단계
830 제공하는 단계
900 방법
910 판독하는 단계
920 평가하는 단계
930 제공하는 단계

Claims (12)

  1. 차량의 브레이크 시스템을 작동하기 위한 방법(900)에 있어서,
    상기 브레이크 시스템(222)은 적어도 하나의 서비스 브레이크(102, 302) 및 상기 서비스 브레이크(102, 302)의 상태 모니터링을 위한 장치(100)를 포함하고,
    상기 방법(900)은,
    a) 상기 서비스 브레이크(102, 302)의 상태 모니터링을 위한 상기 장치(100)의 인터페이스(112)로부터 상기 서비스 브레이크(102, 302)의 상태 파라미터(110)를 판독하는 단계(910)와;
    b) 평가된 상태 파라미터(110) 및 브레이크 요청 신호를 사용해서 브레이크 구동 신호(118)를 결정하여, 상기 서비스 브레이크(102, 302)의 브레이크 준비 상태 및 원하는 상태 중 어느 하나 또는 양자 모두를 설정하도록 상기 상태 파라미터(110)를 평가하는 단계(920)와;
    c) 상기 서비스 브레이크(102, 302)를 구동하도록 인터페이스에서 상기 서비스 브레이크(102, 302)의 상기 브레이크 구동 신호를 제공하는 단계(930)
    를 포함하고,
    판독되는 상기 상태 파라미터(110)를 결정하는 것은,
    aa) 위치 신호(106)를 판독하는 단계(810) - 상기 위치 신호(106)는 선형 변위 검출 장치를 통해 검출된 상기 서비스 브레이크(102, 302)의 부품의 위치를 나타내고, 추가적으로 상기 판독하는 단계에서 압력 신호, 제어 신호 및 라이닝 마모 신호 중 적어도 하나의 신호가 판독됨 - 와;
    bb) 상기 서비스 브레이크(102, 302)의 적어도 하나의 상태 파라미터(110)를 결정하기 위해 상기 위치 신호(106)를 평가하는 단계(820) - 상기 평가하는 단계에서, 상기 상태 파라미터는 상기 적어도 하나의 신호를 사용하여 결정됨 - 와;
    cc) 인터페이스에서 상기 서비스 브레이크(102, 302)의 상기 상태 파라미터(110)를 제공하는 단계(830)
    를 포함하며,
    상기 판독하는 단계(910) 이전에 적어도 하나의 한계 파라미터가 검사되고, 상기 적어도 하나의 한계 파라미터가 사전 설정된 목표 범위 내에 있을 때에만, 상기 방법(900)의 추가의 단계가 실행되고,
    상기 평가하는 단계(920)에서, 상기 브레이크 구동 신호는 상기 차량(220)의 구동되는 복수의 서비스 브레이크(102, 302) 사이의 라이닝 마모 차이가 감소하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제공하는 단계(830)에서 제어 변수가 상기 상태 파라미터(110) 대신에 또는 상기 상태 파라미터(110)에 추가하여 제공되고, 상기 제어 변수는 상기 상태 파라미터(110)를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 변수는 상기 서비스 브레이크(102, 302)의 마찰 장치(342, 344)에 대한 응답 압력 및 인가 압력 중 어느 하나 또는 양자 모두에 대한 제어 신호(118)를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제어 변수는 상기 서비스 브레이크(102, 302)의 액추에이터를 구동하기 위한 신호를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평가하는 단계(820)에서, 상기 상태 파라미터(110)는 상기 서비스 브레이크(102, 302)의 라이닝 마모, 라이닝 성장, 클리어런스, 브레이크 준비 상태 및 에러 정보 중 적어도 하나를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판독하는 단계(810)에서 상기 라이닝 마모 신호는 상기 위치 신호(106)를 통해 타당화되는(plausibilize) 것을 특징으로 하는 방법.
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