KR20000036219A - 전자적으로 제어되는 차량제동장치용 동작 장치 - Google Patents

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뵈르스도르퍼칼-프리드리히
푀르츠겐그레고르
킹스톤앤드류
바이게르트토마스
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안네트 제랄드 아서
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바리티 게엠베하
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Abstract

본 발명은 브레이크 페달에 의하여 작동되고 주 실린더와 작동액 저장기를 포함하는 브레이크 부스터와, 적어도 제 1 휠과 연결되어 표준 상태에서 전자적으로 제어되는 밸브 장치를 거쳐 주 실린더로 연결되고 또는 동작 상태에서는 주 실린더로부터 단절되는 제 1 브레이크 수단과, 주 실린더와 연결되어 주 실린더로부터의 유압에 대하여 반대방향으로 작동하도록 만들어진 스프링 장치를 포함하는 브레이크 페달 동작의 시뮬레이션을 위한 수단을 구비한 전자적으로 제어되는 유압 차량제동장치용 동작 장치.

Description

전자적으로 제어되는 차량제동장치용 동작 장치{ACTUATION UNIT FOR AN ELECTRONICALLY CONTROLLED VEHICLE BRAKE SYSTEM}
그러한 차량제동장치는 예를 들면, DE 31 24 755 Al 또는 DE 31 31 865 Al에 각각 개시되어 있다. 그러나, 이러한 장치들은 운전자에게 전달되는 브레이크 페달을 밟는 감각과, 운전자가 인지할 수 있는 브레이크 페달의 작동에 있어서 종래의 차량제동장치의 그것과 적절하게 상응하지 못한다는 점에서 문제가 있었다.
발명의 요약
따라서 본 발명은 이러한 결점을 회피하는 것을 목적으로 하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에 따르면 차량제동장치는 특징 모델링 수단(characteristics modeling means)이 스프링 장치와 연결되는 방식으로 개발되었다.
특징 모델링 수단은 또한 주 실린더와 브레이크 페달 동작 시뮬레이션 수단 사이의 연결부에 설치될 수 있다.
또 다른 태양으로서 특징 모델링 수단은 브레이크 페달 동작의 시뮬레이팅을 위한 수단과 유압 저장기 사이의 연결부에 설치될 수 있다.
본 발명은 브레이크 페달에 의하여 작동되고 주 실린더와 작동액 저장기를 포함하는 브레이크 부스터와, 적어도 하나의 제 1 휠과 연결되며 표준 상태에서 전자적으로 제어되는 밸브 장치를 거쳐 주 실린더와 연결되고, 또는 동작 상태에서 주 실린더로부터 단절되는 제 1 브레이크 수단과, 주 실린더와 연결되고 주 실린더로부터의 유압에 대하여 반대방향으로 작동하도록 만들어진 스프링 장치를 포함하는 브레이크 페달 동작의 시뮬레이션을 위한 수단을 구비한 전자적으로 제어되는 유압(hydraulic) 차량제동장치용 동작 장치에 관한 것이다.
이와 같은 장치는 바람직하게는, 전자적으로 제어되는 압력 소스(여기에서는 상세한 설명 생략)가 휠 브레이크에서 유압을 생성하고 유지하며 그리고/또는 경감시키는 소위 브레이크 바이 와이어(brake-by-wire) 차량제동장치에 사용된다.
도 1은 본 발명에 의한 전자적으로 제어되는 유압 차량 제동장치용 동작 장치의 제 1 실시예를 개략적으로 도시하는 것이다.
도 2는 도 1의 브레이크 페달 동작의 시뮬레이팅 수단과 관련된 특징 모델링 수단의 제 1 변형을 도시하는 것이다.
도 3은 도 1의 브레이크 페달 동작의 시뮬레이팅 수단과 관련된 특징 모델링 수단의 제 2 변형을 도시하는 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 전자적으로 제어되는 유압 차량 제동장치용 동작 장치의 제 2 실시예를 개략적으로 도시하는 것이다.
상기 제 1 실시예의 경우, 주 실린더에 의하여 공급될 수 있는 유압을 시뮬레이션 수단에 불필요하게 공급하지 않기 위하여, 제 2 밸브 장치를 주 실린더로부터 브레이크 페달의 동작 시뮬레이팅을 위한 수단으로의 연결부에 설치할 수 있고, 이로써 상기 브레이크 페달 동작 시뮬레이팅을 위한 수단이 표준 상태에서 주 실린더로부터 단절되고, 동작 상태에서 주 실린더와 연결될 수 있다.
이는 상기 제 2 태양에도 유사하게 적용되며, 제 2 밸브 장치는 바람직하게는 브레이크 페달 동작의 시뮬레이팅을 위한 수단으로부터 상기 저장기로의 연결부에 설치되고, 이로써 브레이크 페달 동작을 시뮬레이팅하기 위한 수단은 표준 상태에서 저장기로부터 단절되고, 동작 상태에서는 저장기과 연결될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 브레이크 페달 동작의 시뮬레이팅을 위한 수단이 실린더/피스톤 장치에 의하여 구성되고, 피스톤은 나선형 스프링으로 구성되거나 다이어프램 스프링 팩으로 구성된, 바람직한 전진적인 스프링 특성을 가진 스프링 장치에 의하여 장착된다. 또 다른 태양의 스프링 장치는 DE 43 43 386 Al에 개시되어 있는 바와 같이 고무 부재에 의하여 구성될 수 있다.
상기 시뮬레이션 수단의 동작은 브레이크 페달의 동작의 방향, 동작력, 그리고/또는 동작 속도에 의존하는 특징 모델링 수단에 의하여 영향을 받을 수 있다.
이 때문에 특징 모델링 수단은 적어도 브레이크 페달의 동작시 작동액을 전송하는 제 1 스로틀과, 브레이크 페달의 동작 해제시 작동액을 전송하는 제 2 스로틀을 포함한다. 각 점검 밸브는 제 1 그리고/또는 제 2 스로틀의 상류로 또는 하류로 설치된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 제 3 스로틀이 브레이크 페달의 동작시 작동액을 전송하는 제 1 스로틀과 평행하게 연결되어 제 1 스로틀의 상류로 또는 하류로 설치된 압력 조절 차동 압력 밸브를 구비하고 있다.
본 발명의 또 다른 이점, 특징 및 특성을 아래의 설명과 도면을 들어 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 전자적으로 제어되는 유압 차량 제동장치용 동작 장치를 개략적으로 도시하는 것이다. 동작 장치는 브레이크 페달(1)에 의하여 작동될 수 있는 주 실린더(2)를 포함한다. 브레이크 회로 Ⅰ은 휠 브레이크(5)에 저장기(3)로부터 작동액를 공급할 수 있도록 주 실린더(2)로부터 연장되어 있다. 일반적으로, 두 휠 브레이크의 브레이크 회로 두 개가 주 실린더(2)에 의하여 제어된다. 그러나, 설명을 간단하게 하기 위하여, 한 휠 브레이크(5)의 하나의 브레이크 회로만 개시하였다. 제 1 밸브 수단(4)은 주 실린더(2)와 휠 브레이크(5)의 사이에 설치되어, 스프링 지원 방식(표준 상태)으로 주 실린더(2)와 휠 브레이크(5)사이의 연결부를 개방하고, 상기 연결부를 전자기적으로 작동되는 방식으로(동작 상태) 폐쇄한다.
결함 없는 전자적으로 제어되는 제동 장치를 구비할 경우, 제 1 밸브 수단(4)은 동작 상태가 되어 브레이크(5)에 대한 작동액의 공급은 미도시한 전자적으로 제어되는 압력 소스에 의하여 영향을 받게 된다. 그러나, 전자적으로 제어되는 장치에 어떠한 결함이 발생할 경우, 예를 들면 공급 전압이 너무 낮을 경우, 제 1 밸브 장치(4)가 표준 상태로 되돌아가게 되어 휠 브레이크(5)의 비상 동작을 가능하게 한다.
상기 주 실린더(2)의 출구는 제 1 밸브 장치(4) 및 휠 브레이크(5)와 평행을 이루는, 시뮬레이션 수단(7)과 연결되어 있다. 시뮬레이션 수단(7)은 브레이크 페달의(1)의 동작 시, 제 1 밸브 수단(4)이 동작 상태에 있을 경우, 즉 휠 브레이크(5)에 작동액의 공급이 미도시한 전자적으로 제어되는 압력 소스에 의하여 영향을 받을 경우, 운전자에게 종래의 브레이크 장치의 특징을 나타내는 페달 특성을 전달하며, 제 2 밸브 수단(6)은 주 실린더(2)의 출구와 시뮬레이션 수단(7) 사이의 연결부에 설치되어, 주 실린더 (2)와 시뮬레이션 수단(7) 사이의 연결부를 스프링 지원 방식(표준 상태)으로 폐쇄하고, 전자기적 작동 방식(동작 상태)으로 상기 연결부를 개방한다. 그로 인하여 가능한 휠 브레이크(5)의 비상 동작이 실행되는 동안 주 실린더(2)와 시뮬레이션 수단(7)의 연결부를 막아 작동액이 시뮬레이션 수단(7)으로 빠져나가지 않게 된다. 제 2 밸브 장치(6)는, 제 1 밸브 수단(4)도 표준 상태에 있을 경우, 즉 전자 제어 장치에 결함(예를 들면 전압 감소)이 발생하였을 경우 표준 상태로 전환된다.
시뮬레이션 장치(7)는 하나의 실린더를 두 개의 압력실 (7')(7")로 분할하는 하나의 피스톤(7a)을 가진다. 상기 압력실(7")은 작동액 저장기(3')와 연결되어 있다. 상기 저장기(3')는 상기 주 실린더(2)의 저장기(3)와 동일한 것이어도 무방하며, 또는 상기 저장기와 유압적으로 연결될 수도 있다. 또 다른 압력실(7')은 A와 B 지점 사이의 특징 모델링 수단을 거쳐 상기 주 실린더(2)와 연결되고, 피스톤(7a)이 스프링 부재(7b)를 작용과 반대방향으로 압력을 가하도록 하고, 뿐만 아니라 (동작 상태의) 제 2 밸브 장치(6)와 연결된다. 바람직하게는 스프링 부재 (7b)는 가능한 한 정확하게 페달 특징을 시뮬레이팅할 수 있도록 점진적 스프링 특성을 가지고 있다.
스프링 부재(7b)는 나선형 스프링 또는 다이어프램 스프링 팩(diaphram spring pack)과 같은 종래의 방법에서 구성될 수 있다. 그러나 상기 스프링 부재는 고무 부재로도 구성될 수 있으며, 그럴 경우 비용 면에서 상당히 유리하고, 나선형 스프링을 사용할 때와 반대로, 조임부 및 접합부(fastening and abutment parts)가 고무 부재에 직접 통합될 수 있다. 또한, 나선형 스프링의 사용할 때 나선형 스프링의 기우는 힘을 안내 및 조절하는데 요구되는 작용력을 절감할 수 있다. 또한, 고무 부재는 나선형 스프링과 비교할 때 특유의 제동 특성을 가지고 있다는 장점이 있다. 고무 부재의 상기 장점은 적절한 형상, 엔캡슐레이션 및 재료의 선택에 의하여 얻을 수 있다.
보다 많은 모델을 제공하고 유압 제동에 의한 페달 특성의 시뮬레이션을 최대한 활용할 수 있도록, 제 1 및 제 2 스로틀(10, 11)은 주 실린더(2)와 시뮬레이션 수단(7) 사이의 연결부에 설치된다. 상기 스로틀(10, 11)은 A, B 지점 사이에 위치하여, 제 2 스로틀(11)과 서로 평행하게 연결되고, 제 2 스로틀(11)과 연속적으로 연결된 차단 밸브(12)를 구비하고 있다. 차단 밸브(12)는 시뮬레이션 수단(7)으로부터 주 실린더(2) 방향으로 유액의 흐름이 연결되도록 방향 지어져 있다. 따라서, 작동액은 브레이크 페달(1)의 동작 시, 주 실린더 (2)로부터 제 1 스로틀(10)을 거쳐 시뮬레이션 수단(7)으로 흘러가고, 한편, 상기 브레이크 페달(1)의 동작 해제시, 작동액는 시뮬레이션 수단(7)으로부터 스로틀(10, 11)을 거쳐 주 실린더(2)로 되돌아간다.
본 발명에 따르면, 차동 제동 및 페달 특성은 브레이크 페달(1)의 동작 및 상기 브레이크 페달의 동작 해제에 의하여 얻어진다.
스로틀(10, 11)은 브레이크 페달(1)의 동작 시에 상기 브레이크 페달(1)의 동작 해제 시보다 더 높은 제동성을 가진 페달 특성이 얻어지도록 디멘션되어(dimensioned) 조절될 수 있다. 스로틀(10, 11)의 디멘셔닝은 일반적으로 유동 단면을 조절함으로써 이루어진다. 브레이크 페달(1)의 동작 시에 상기 브레이크 페달(1)의 동작 해제 시보다 더 높은 제동성를 얻기 위하여 스로틀(10, 11)의 유동 단면도 서로 동일하도록 조절하여야 하며, 또는 차단 밸브(12)와 연속적으로 연결된 제 2 스로틀(11)의 유동 단면이 상기 제 1 스로틀 (10)의 유동 단면보다 더 크도록 조절하여야 한다.
시뮬레이션 수단(7)의 스프링 부재(7b)가 이미 충분한 제동성을 제공하는 경우, 특히 스프링 부재(7b)로서 고무 부재를 사용하는 경우에는, 차단 밸브(12)와 연속적으로 연결된 스로틀 밸브(11)는 생략하여도 무방하다.
도 1에 따른 실시예와 비교할 때 도 2에 다른 실시예에 있어서, 차단 밸브(13)는 추가적으로 제 1 스로틀 (10)과 연속적으로 연결되고, 상기 차단 밸브(13)는 주 실린더(2)로부터 시뮬레이션 수단(7)의 압력실(7')로의 방향으로만 유액이 흐름이 이어질 수 있도록 방향 지어져 있다. 따라서, 작동액은 브레이크 페달(1)의 동작시에 주 실린더(2)로부터 나와 스로틀(10)을 거쳐 레이션 수단(7)으로 흘러 들어간다. 브레이크 페달(1)의 동작 해제 시에는 유동유체는 제 1 압력실(7')로부터 나와 제 2 스로틀 (11)을 거쳐 주 실린더(2)로 되돌아간다. 이 경우, 차단 밸브(12)와 연속적으로 연결된 제 2 스로틀(11)의 유동 단면은 차단 밸브(13)와 연속적으로 연결된 제 1 스로틀(10)의 유동 단면보다 더 크다. 따라서 브레이크 페달(1)의 동작 해제시보다 상기 브레이크 페달(1)의 동작 시에 더 높은 제동성을 얻을 수 있다.
도 1의 다른 실시예와 비교 할 경우, 도 3에 따른 실시예에 있어서, 또 하나의 스로틀(15)은 상기 스로틀 (10, 11)과 평행하게 연결되고, 폐쇄된 표준 상태에서 차동 압력 밸브(14)는 상기 제 3 스로틀(15)과 연속적으로 연결된다. 이 경우, 주 실린더로부터 나온 작동액은 브레이크 페달(1)의 동작시 스로틀(10)을 거쳐 시뮬레이션 수단(7)으로 흘러들어 간다. 상기 주 실린더(2)와 상기 시뮬레이션 수단(7) 사이의 압력 차가 미리 조절된 개방 압력 차를 넘으면 작동액은 곧바로 상기 주 실린더(2)로부터 흘러나와 제 2 및 제 3 스로틀(10, 15)을 거쳐 시뮬레이션 수단(7)으로 흘러 들어간다. 브레이크 페달(1)의 동작 해제시, 작동액은 시뮬레이션 수단(7)로부터 나와 상기 제 1 및 제 2 스로틀(10, 11)을 거쳐 주 실린더(2)로 되돌아간다.
주 실린더(2)와 시뮬레이션 수단(7) 사이의 압력 차가 상기 브레이크 페달(1)에 가해지는 동작력과 관련이 있다는 사실로 인하여, 그 제동 특성은 상기 동작력의 작용에 따라 조절된다. 상기 주 실린더(2)와 상기 시뮬레이션 수단(7) 사이의 압력 차는 폐쇄된 표준 상태에 놓여진 차동 압력 밸브(14)를 구비한 제 1 스로틀(10)을 통과하는 유동량에 따라 달라진다. 유동량은 또한 브레이크 페달(1)의 동작 속도와 관련이 있다. 그러므로, 제동 특성의 조절은 동작 속도에 의하여서도 좌우된다. 요약하면, 브레이크 페달(1)의 동작시의 제동 특성은 브레이크 페달(1)의 동작 속도뿐만 아니라 동작력의 작용으로서 제 1 스로틀(10)의 유동 단면의 디멘션에 의하여, 뿐만 아니라 상기 차동 압력 밸브(14)의 개방 압력 차의 조절에 의하여 상기 페달 특성의 정확한 시뮬레이션이 이루어질 수 있도록 조절될 수 있다.
도 4에 도시한 실시예는 특징 모델링 수단이 주 실린더(2)와 연결된 제 1 압력실(7')과 연결되어 있지 않고, 저장기(3')와 제 2 압력실(7")사이의 연결부에 설치되어 있다는 점에서 도 1에 따른 실시예와 상이하다. 여기서, A와 B 지점의 방향은 밸브(12, 13, 14)의 방향 상의 제한을 고려하기 위하여 역전된다. 도 4에서 제 2 밸브 장치(6)는 또한 저장기(3')과 제 2 압력실(7") 사이의 연결부에 설치된다. 다른 태양으로는, 밸브 장치(6)는 또한 주 실린더(2)와 제 1 압력실(7')의 사이에 있어도 된다. 본 발명에 의하여 얻어지는 기능은 그로 인하여 전혀 달라지지 않는다.
본 발명은 브레이크 부스터와, 제 1 브레이크 수단과, 브레이크 페달 동작의 시뮬레이션을 위한 수단을 구비한 전자적으로 제어되는 유압 차량제동장치용 동작 장치에 관한 것으로, 종래의 이와 같은 유압 차량제동장치용 동작 장치는 바람직하게는, 전자적으로 제어되는 압력 소스가 휠 브레이크에서 유압을 생성하고 유지하며 그리고/또는 경감시키는 소위 브레이크 바이 와이어(brake-by-wire) 차량제동장치에 사용되었다. 그러나, 이러한 장치들은 운전자에게 전달되는 브레이크 페달을 밟는 감각과, 운전자가 인지할 수 있는 브레이크 페달의 작동에 있어서 종래의 차량제동장치의 그것과 적절하게 상응하지 못한다는 점에서 문제가 있었다. 따라서 본 발명은 이러한 결점을 회피하기 위하여, 특징 모델링 수단(characteristics modeling means)이 스프링 장치와 연결되는 방식으로 상기 문제점을 해결하였다.

Claims (11)

  1. 전자적으로 제어되는 유압(hydraulic) 차량제동장치용 동작 장치에 있어서,
    브레이크 페달(1)에 의하여 작동되고 주 실린더(2)와 작동액 저장기(3)를 포함하는 브레이크 부스터와,
    적어도 하나의 제 1 휠과 연결되고 표준 상태(4.1)에서 전자적으로 제어되는 밸브 장치(4)를 거쳐 주 실린더(2)와 연결되거나 또는 동작 상태(4.2)에서는 상기 주 실린더와 단절되는 제 1 브레이크 수단(5)과,
    주 실린더(2)와 연결될 수 있는 브레이크 페달 동작의 시뮬레이션을 위한 수단(7)을,
    구비하고,
    상기 브레이크 페달 동작의 시뮬레이션을 위한 수단(7)은 주 실린더(2)로부터의 유압에 대하여 역으로 작동하도록 만들어진 스프링 장치(7b)를 포함하고,
    또한 특징 모델링 수단(A ... B)과 연결되어 있는 것을,
    특징으로 하는 전자적으로 제어되는 유압(hydraulic) 차량제동장치용 동작 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 특징 모델링 수단 (A ... B)은 상기 주 실린더(2)와 브레이크 페달 동작의 시뮬레이션을 위한 수단(7) 사이의 연결부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자적으로 제어되는 유압 차량제동장치용 동작 장치(도 1).
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 특징 모델링 수단 (A ... B)은 상기 브레이크 페달 동작의 시뮬레이션을 위한 수단(7)과 유압 저장기(3, 3') 사이의 연결부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자적으로 제어되는 유압 차량제동장치용 동작 장치(도 4).
  4. 제 2항에 있어서,
    제 2 밸브 장치(6)는 상기 주 실린더(2)로부터 상기 브레이크 페달 동작 시뮬레이션을 위한 수단(7)의 연결부에 설치되고, 그럼으로써 표준 상태(6.1)에서 상기 브레이크 페달 동작의 시뮬레이션을 위한 수단(7)이 상기 주 실린더(2)로부터 단절되고, 또는 동작 상태에서 상기 주 실린더와 연결되는 것을 특징으로 하는 전자적으로 제어되는 유압 차량제동장치용 동작 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    제 2 밸브 장치(6)는 상기 브레이크 페달 동작 시뮬레이션을 위한 수단(7)과 저장기(3, 3') 사이의 연결부에 설치되고, 그럼으로써 표준 상태(6.1)에서 상기 브레이크 페달 동작의 시뮬레이션을 위한 수단(7)이 상기 저장기(3, 3')로부터 단절되고, 또는 동작 상태에서 상기 저장기와 연결되는 것을 특징으로 하는 전자적으로 제어되는 유압 차량제동장치용 동작 장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브레이크 페달 동작의 시뮬레이션을 위한 수단(7)은 실린더/ 피스톤 장치에 의하여 구성되고, 그 내부에서 피스톤(7a)이 스프링 장치(7b)에 의하여 장착되며,
    상기 스프링 장치(7b)는 바람직하게는 점진적인 스프링 특성을 구비한 나선형 스프링 또는 다이어프램 스프링 팩 장치에 의하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자적으로 제어되는 유압 차량제동장치용 동작 장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스프링 장치(7b)는 고무 부재에 의하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자적으로 제어되는 유압 차량제동장치용 동작 장치.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특징 모델링 수단 (A ... B)은 상기 브레이크 페달(1)의 운동 방향의 작용, 동작력, 그리고/또는 동작 속도에 따라 상기 브레이크 페달 동작 시뮬레이션을 위한 수단(7)에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는 전자적으로 제어되는 유압 차량제동장치용 동작 장치.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특징 모델링 수단 (A ... B)은 상기 브레이크 페달(1)의 동작 시 작동액을 전송하는 적어도 하나의 스로틀(10)과 상기 브레이크 페달(1)의 동작 해제시 작동액을 보내는 제 2 스로틀(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자적으로 제어되는 유압 차량제동장치용 동작 장치.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 그리고/ 또는 제 2 스로틀(10, 11)의 상류 또는 하류로 차단 밸브(13, 12) 가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 전자적으로 제어되는 유압 차량제동장치용 동작 장치(도 1, 2).
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브레이크 페달(1)의 동작 시 작동액을 보내는 제 1 스로틀(10)과 평행하게 제 3 스로틀(15)이 연결되어 있고, 상기 제 3 스로틀(15)는 바람직하게는 제 1 스로틀의 상류 및 하류로 설치된 압력 제어 차동 압력 밸브(14)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전자적으로 제어되는 유압 차량제동장치용 동작 장치.
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