KR20000068250A - 자동 작동식 브레이크 시스템 - Google Patents

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아이티티 매뉴팩츄어링 엔터프라이즈, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 브레이크 시스템을 외부에서 조절 가능케 하는 방법 및 이 방법을 적절하게 실시하기 위한 브레이크 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 적절한 센서 유닛에 의해 브레이크 시스템이 적절한 작동 상태로 자동적으로 설정되도록 하여, 운전자가 위험에 처하거나 부주의에 의한 제동 조작을 미연에 방지할 수 있게 해준다. 이를 위해, 브레이크 페달의 주변 상황 뿐만 아니라 추가의 변수(d,d',vref)가 센서 유닛(6,10,11)에 의해 탐지된다. 상기 제동 압력(Pnom)은 개별적으로 평가된 변수의 의존하는 적절한 방법으로 자동 조절된다. 브레이크의 예비 조작, 브레이크의 미소한 조작 혹은 높은 제동 압력의 자동 인가와 관련되는 양호한 실시예는 측정치와 도로 조건 및 운전자의 희망을 인식하기 위한 가능성의 정도에 따라 결정된다.

Description

자동 작동식 브레이크 시스템{AUTOMATICALLY ACTUATED BRAKING SYSTEM}
독일 특허 제 DE-PS 40 28 290 호에는 차량을 적절하게 제동하기 위해 브레이크 페달을 밟는 속도에 따라 최대의 제동 압력이 결정될 수 있다는 것에 대해 개시되어 있다. 그러나, 정지 시간은 반사 시간(reflex time), 반응 시간(reaction time), 제동 응답 시간(brake response time) 및 실제의 제동 시간에 의해 결정되므로, 반사 시간, 반응 시간 및 제동 응답 시간에 따라 차량이 정지하거나 또는 소망하는 감속 상태에 도달할 때까지 상당히 긴 시간이 걸리게 될 것이다. 여기서, 상기 반사 시간은 운전자가 감속해야하는 시기를 인식하는 데에 요구되는 시간을 의미한다. 상기 반응 시간은 운전자의 우측 발을 현 위치에서 브레이크 페달로 옮기는 데 걸리는 시간이다. 상기 제동 응답 시간은 운전자가 제동 절차를 개시할 때까지, 즉 차량이 실제로 감속(즉 음(-)으로 가속)을 시작할 때까지 걸리는 시간을 의미한다. 이러한 이유로, 브레이크 페달은 어떤 유휴(遊休) 거리를 극복하여야 하고, 또 브레이크 패드가 브레이크 디스크에 충분한 작용력을 가할 수 있도록 적절한 압력이 생성되어야 한다. 상기 실제의 제동 시간은 차량을 정지 또는 차량이 원하는 감속에 도달시킬 때까지 아직도 필요로 하는 시간을 의미한다.
결과적으로 전술한 독일 특허 제 DE-PS 40 28 290 호의 목적은 브레이크에 최적의 작용력을 자동으로 가해 제동 시간을 감소시키는 데 있다는 것이 명백해졌다. 그러나, 전술한 브레이크 시스템은 최적의 제동 압력이 기후와 도로 조건(건조하거나 빙판)에 의해 영향을 많이 받기 때문에 제동력이 자동으로 제어되는 것을 전제로 한 것이다. 운전자가 우측 발을 가속 페달에서 뗀 뒤 브레이크 페달을 밟자마자 반응할 수 있는 브레이크 시스템이 특허 제 DE-GM 8911963 호에 개시되어 있다. 이러한 방법으로 반응 시간과 제동 응답 시간을 상당히 절약할 수 있다. 그러나, 이 시스템은 운전자에 의해 소정의 상태 즉, 소망하는 동작이 차량에서 실제로 일어나도록 하는 상태가 되도록 별도의 조작을 필요로 한다. 이러한 조작은 발(좌측 발) 혹은 손으로 스위치를 작동하여야 하는 추가의 동작일 수 있다. 이와 관련한 단점은 위험한 상황에 처했을 때 반응 시간과 제동 응답 시간을 줄이기 위해 운전자가 의도적으로 스위치를 작동시켜야 한다는 것이다.
독일 특허 제 DE-OS 44 22 664호에는 우측 발이 제1 위치에서 제2 위치로 매우 빠르게 이동할 때 브레이크 시스템에 전달될 수 있는 제동 절차 발생 신호에 대해 개시되어 있다. 여기서, 발의 위치 이동은 가속 페달에서 브레이크 페달로 발이 이동하는 것을 의미한다. 비록 이러한 위치 이동은 특별한 경우에 반응 시간을 상당히 단축시킬 수 있게 해주지만, 예컨대 선행하는 가속 페달의 어떠한 조작 없이 비탈길에서 차량이 제동될 때와 같은 제동에 앞서 발의 위치가 빈번하게 이동하지 않아야 되는 것도 고려되어야 한다. 또한, 가속 페달의 어떠한 조작 없이 차량의 속도를 일정하게 유지하는 제어 장치(템포매트 (Tempomat), 크루즈 컨트롤)를 장치한 차량에 대해서도 동일하게 적용된다. 전술한 공지의 장치는 또한 기어 변속 등과 같은 조작을 위해 운전자가 신속히 가속 페달로부터 브레이크 페달 근처로 발을 옮길 때 비중이 높은 제동 절차가 시작하지 못하게 하는 것을 확보하지 못한다.
미국 특허 제 US-PS 3726369 호에는 운전자의 발이 가속 페달로부터 브레이크 페달로 옮기자마자 자동적으로 작동하는 브레이크 시스템이 개시되어 있다. 이러한 작동을 위해, 발의 동작을 제어하는 2개의 센서가 설치되어 있다. 상기 특허의 기본적인 목적은 전술한 독일 특허 제 DE-OS 44 22 664 호의 그것에 해당되는데, 후자의 특허에 따른 장치는 제동 반응을 개시하기 위해 운전자의 발을 브레이크 페달에 얹어 놓을 필요가 없기 때문에 추가의 반응 시간을 절약할 수 있지만, 제동 반응은 적절한 센서에 의해 브레이크 페달로의 소정 동작의 접근이 탐지되었을 때 일어난다.
본 발명은 브레이크 시스템과 이 시스템의 작동 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 센서가 구비되어 있는 브레이크 페달을 도시한 도면이며,
도 2는 도 1에 도시된 브레이크 페달은 대략적으로 도시한 평면도이고,
도 3은 요구되는 제동 압력을 나타내는 여러 신호들이 제동 압력 변환기를 작동하도록 어떻게 연결되는가를 도시한 블록 선도이다.
따라서, 본 발명은 청구항 제12항에 따른 브레이크 시스템 뿐만 아니라 청구항 제1항의 전제부에 개시한 형태의 브레이크 시스템의 작동 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 어떠한 위험 상황이 발생하더라도 자동적으로 제동 절차가 실행될 수 있게 하는 데 있다. 특히, 부적절하게 강력한 제동 절차가 자동 제동에서 어떠한 이득을 얻기보다는 오히려 운전자를 더 위험에 처하게 하는 상황에 개시되는 것은 방지되어야 한다. 따라서, 본 발명이 의도하는 것은 선행하는 가속 페달의 조작과는 무관하게 제동 절차를 시작하는 데 있다. 더욱이, 본 발명의 목적은 단 1회의 제동 절차에 걸쳐 실행될 뿐만 아니라, 측정된 데이터의 조합에 의존하고 브레이크의 자동 반응을 그 조합된 데이터에 적용하는, 브레이크의 작동 형태 및 그 범위에 근거를 두고 있다.
전술한 본 발명의 목적은 청구항 제1항의 특징부에 의해 달성된다. 따라서, 본 발명의 기본은 개별적으로 측정된 수치의 크기 또는 그 측정치의 상이한 형태의 조합에 의존하는 브레이크 시스템의 자동 작동 형태 및 그 범주에 있다. 이와 관련하여 수많은 작동 가능성이 존재한다. 그 가능성의 일례로는 브레이크 시스템이 예비 충전(precharge) 될 수 있다는 것인데, 이러한 예비 충전은 비록 제동 압력에 의해 브레이크 패드가 브레이크 디스크에 작용력을 가할 수 있을 정도로 그 압력이 증가되더라도, 제동 절차가 시작되지 않는 것, 즉 차량의 속도가 브레이크에 의해 감소되지 않는 것을 의미한다. 또 다른 가능성의 예로는, 주어진 소정의 시간 동안 한정된 제동력에 의해 브레이크 패드가 브레이크 디스크에 작용력을 가할 수 있게 하는 데 있다. 이를 위해 요구되는 제동력은 매우 낮아(예컨대 5 내지 20 바)질 수 있는데, 그 압력은 부스터 내의 갑작스러운 압력 변화 동안에 취급(점프 인 기능(jump-in function), 점프 인 수치)될 수 있는 범위이다. 결국, 최적의 제동력은 브레이크 디스크에 가해지게 되는데, 즉 최적의 압력이 브레이크 시스템에 자동적으로 사용될 수 있게 된다. 그러나, 이는 도로의 상태, 차량에 거리는 부하 및 적절한 제어 장치에 의해만 통제가 가능한 다른 인자에 의해 최적의 제동력이 크게 좌우되기 때문에, 제어식 브레이크 시스템(ABS)을 구비하여야 하는 것을 의미한다. 만약 이와 같은 제어 장치를 사용할 수 없을 경우, 미리 프로그램한 자동 제동 절차가 항상 실행되므로 차량에 어떠한 위험이 따르거나 불리한 조건이 초래되지 않아야 한다. 당연히, 연중의 일정 기간 동안 또는 일부 지역이 빙판이 되는 것과 같은 상황을 고려하여 필요에 따라 차량이 운행되는 계절 혹은 차량을 주행하여야할 지역 또는 계절에 맞게 프로그램 하는 것이 가능해진다. 따라서, 청구항 제2항에 특정된 사항을 적용한 것이 바람직하다.
전술한 바에 따른 정보에 의존하여 브레이크 시스템의 작동 형태는 극한 상황 뿐만 아니라 가능한 한 자동 제동 절차의 부주의한 작동을 방지할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이와 관련하여 청구항 제3항에 특정된 사항이 바람직하다. 한편으로, 이는 제동 절차의 개시가 실제로 의도하지 않을 때(가속 페달의 답력(踏力)에 의존하지 하고) 일어나지 않도록 보장해주며, 다른 한편으로 반응 시간의 상당량은 운전자가 제동 조작을 희망 정도가 높다고 예상될 때마다 미리 브레이크 시스템을 조작함으로써 절약된다. 끝으로, 가속 페달 위에서 발의 위치 변화(그 변화 속도 혹은 발의 가속도)의 시간적 순차는 운전자가 얼마나 제동 조작을 희망하는 정도를 나타낼 수 있다. 운전자의 발의 움직임에 대한 가소도가 높을 경우 혹은 브레이크 페달을 향한 움직임 속도가 매우 빠를 경우, 운전자는 실제적으로 제동 조작의 희망 정도가 높다고 가정할 수 있다. 또한, 운전자는 발을 정시에 멈추거나 되돌릴 수 없기 때문에, 어떤 경우라도 브레이크에 강력하게 답력을 가한다는 점은 사실이다. 그러나, 이 경우 제동 조작의 형태는 또한 운전자의 발과 브레이크 페달의 표면 사이의 거리에 따라 결정될 수 있다. 만약 가속도 혹은 발의 속도가 브레이크 페달로부터 간격이 멀리 떨어진 위치에서 일어난다면, 이 때(초기 제동시) 강력한 제동 절차는 적절하게 시작할 수 없게 된다. 이 경우, 브레이크의 예비 충전은 충분해지는데, 다시 말해서 페달의 유휴 경로를 미연에 방지하여 요구되는 제동 거리를 감소시키기 때문에 브레이크 패드는 브레이크 디스크상에 약하게 미끄러지게 된다. 따라서, 이러한 형태의 작동은 운전자로 하여금 브레이크 페달상에서 제동 확인에 대한 다른 느낌을 불러 일으킨다. 그러나, 차량은 초기 제동에 의해 급히 흔들리지 않으며 브레이크 라이닝은 불필요하게 마모되지 않게 된다. 이를 위해, 브레이크 시스템은 브레이크 페달이 제동 위치로 자동적으로 이동하도록 설계될 수 있다. 그 결과, 발은 단지 짧은 거리만 페달을 밟을 필요가 있고, 작용력 센서를 작동시키기 위해 크지 않은 정도의 답력만 가할 수 있다.
또한, 운전자가 발을 브레이크 페달에 올려놓았을 때 운전자를 돕기 위해 본 발명의 또 다른 실시예를 청구하고 있는 청구항 제2항이 바람직하다. 이 경우, 브레이크 페달은 페달에 답력을 가하거나 또는 그 답력을 완화시킴으로써 답력이 가해질 때마다 해당하는 제동 절차를 시작하는 어떠한 종류의 제동 작동 요소와 관련된다. 이를 위해 반드시 작용력 센서가 필요한 것은 아니다. 그럼에도 불구하고, 이러한 작용력 센서는 특수한 제어 장치를 구비하는 브레이크 시스템에 있어 매우 편리할 수 있고, 특히 이러한 시스템이 제동 압력 혹은 작동 경로를 탐지하기 위해 측정 수단을 포함하지 않을 경우와 그리고 운전자의 발이 매우 짧은 거리만큼 페달에 가해진 답력을 완화시킬 수 있을 경우 특히 편리할 수 있다.
전술한 바와 같이, 청구항 제5항에 특정된 사항이 매우 적절한데, 그 이유는 브레이크 시스템의 작동을 운전자의 탐지된 요구 조건에 맞게 중요하게 적용할 수 있기 때문이다. 브레이크 시스템의 해결 과제는 운전자에 불편을 주거나 위험에 처하지 않게 한 상태에서 가능한 제동을 효과적으로 실시할 수 있게 하는 데 있다. 특히, 청구항 제5항에는 발 움직임의 속도 혹은 가속도에 따른 제동 절차의 강도를 적합화시키는 가능성에 대해 기재되어 있다. 제동 절차의 강도는 발에 의해 브레이크 페달에 가해지는 힘에 의존하여 추가적으로 혹은 독점적으로 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여러 변수에 따라 제동의 강도를 변화시킬 수 있게 하는 데 있다. 이는 제동 절차의 강도가 주위의 위험을 고려하는 안전 신호에 따라 결정하는 것을 추가적으로 혹은 독점적으로 포함할 수 있으며, 여기서 상기 안전 신호는 앞에서 주행하는 차량과 자기 차량간의 거리, 자기 차량의 속도 및 두 차량간의 상대 속도에 의해 결정될 수 있다. 또한, 제어식 브레이크 시스템(ABS)의 경우, 이것의 제어 기능을 사용할 수 있다. 이 경우, 운전자가 강력한 제동 조작을 원하는지 혹은 강력한 제동이 위험 신호에 기인하여 필요한지, 또는 브레이크 시스템의 이러한 제어 장치가 도로 표면 등의 어떠한 악조건을 보상하는 것을 보조할 수 있는 지를 탐지할 때 브레이크에 완전한 제동 압력을 자동적으로 가할 수 있다.
전술한 가능성은 청구항 제6항에 의해 제공된다. 이와 관련하여, 브레이크 시스템이 제어되지 않은, 예컨대 부스터의 점프 인 기능이 발생할 때에는 예비 충전 혹은 가벼운 초기 제동이 한번 더 강조될 필요가 있다.
운전자에게 처하게 될 모든 위험성을 고려하는 측정 신호를 탐지하여 운전자의 제동 필요성에 따라 가능한 적절하게 브레이크 시스템을 조작하는 것이 전략적으로 요구된다. 청구항 제7항에는 운전자가 이미 발을 페달에 올려놓고 답력을 가할 때의 양호한 선택적 사항이 특정되어 있다. 여기서 상기 브레이크 시스템은 발을 브레이크 페달 위에 여전히 올려 놓은 채로 운전자의 제동 희망이 어느 정도인지 또는 원하는지를 정확히 결정할 수 없으며, 제동의 희망 정도가 보다 명확할 경우는 청구항 제7항에 특정된 사항에 실시되며 발 움직임의 가속도 뿐만 아니라 속도는 희망하는 제동력을 측정하기 위해 고려될 수 있다. 당연히, 이는 발을 페달에 올려놓을 때(즉, 발을 매우 천천히 페달에 올려놓을 때) 브레이크 시스템이 상당한 거리 만큼 페달의 완화를 허용하는 것을 전제로 한 것이다.
상기 특징은 청구항 제8항에 보다 상세히 기재되어 있다. 그러나, 여기서도 앞에서 주행하는 차량에 대한, 즉 브레이크 페달 위에 있거나 그 페달에 얹혀져 있는 발의 위치 또는 움직임에 무관하게 안전 신호의 수치도 고려되어야 한다.
매우 편리한 시스템이 청구항 제9항에 특정되어 있다. 이 실시예에 따르면, 서로에 대해 평행하게 측정된 여러 신호들은 서로 링크(link) 될 수 있다. 예컨대, 만약 이러한 측정에 의해 운전자의 발이 페달 위에 얹혀져 운전자의 제동 희망이 비교적 약하고 앞에서 주행하는 차량을 표시하는 안전 신호가 동시에 발하는 것이 결정될 경우, 이들 두 수치는 단일화 될 수 있고 더 높은 제동력의 필요성이 결정된다. 안전 신호를 형성하기 위해 조합된 수치, 즉 차량의 자기 속도, 상대 속도 및 앞차와의 거리를 개별적으로 판단할 때에도 동일하게 적용된다. 이 경우, 상기 수치들은 또한 개별적으로 결정된 제동 압력치로 정해진 다음 조합되어 더 높은 제동력이 필요하게 되는 결과를 초래하게 된다. 그 결과, 덜 위험한 신호만이 브레이크 시스템을 예비 충전하기 위해 혹은 가벼운 초기 제동을 개시하기 위해 사용될 수 있다.
이러한 특징들의 조합은 청구항 제10항 및 제11항에 기재되어 있다.
본 발명에 의해 제안된 방법을 실시하기 위해 특히 적합한 브레이크 시스템은 청구항 제12항에 특정되어 있는데, 여기서 제1 센서 유닛은 브레이크 페달 위에 있는 발의 움직임 및/또는 브레이크 페달의 움직임을 탐지 및 측정하는 데에만 한정되는 것을 아니다. 상기 센서는 적외선에 의해 그 센서와 발과의 사이의 간격을 측정하는 적외선 센서일 수 있다. 또한, 이 센서는 운전자의 발의 움직임에 의해 도출되는 필드의 변화(발의 필드 저항의 편이)를 결정하는 커패시티브 센서일 수도 있다. 또 다른 가능성은 적어도 페달의 거리 혹은 움직임을 측정하는 홀(Hall) 탐침구를 사용하는 것이다. 동일한 방법으로, 광센서 혹은 초음파 센서도 사용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 중요한 점은 자동 조작, 즉 예비 충전, 약한 초기 제동, 강력한 초기 제동 혹은 운전자의 희망에 따른 완전한 제동 형태가 항시 측정치(들)에 의존한다는 것이다.
매우 간단한 형태의 센서가 청구항 제13항에 특정되어 있는데, 이 센서 자체는 페달에 의해 보호되지만 적외선 신호 혹은 광신호가 방사될 수 있는 개구를 통해 페달 위의 공간을 탐지하게 된다. 만일 발의 움직임 및 페달의 움직임 모두를 탐지하는 단일의 센서를 스플래쉬보드(splashboard)의 소정 위치에 장착시키지 않고자 할 경우에는 청구항 제14항에 특정되어 있는 본 발명의 또 다른 실시예가 바람직하다. 이 실시예에 의해 부여되는 장점은 측정 신호가 브레이크 페달 위에 있거나 그 페달에 얹혀져 있는 발에 불균등하게 설정될 수 있다. 더욱이, 이로 인해 제2 센서가 페달의 움직임의 개시를 결정할 때의 높이 0 에서 제1 센서에 의한 발과 페달간의 간격 측정치를 알기 때문에 시스템을 보다 용이하고 정확한 조절이 가능해진다.
작용력 센서는 청구항 제15항에 특정된 제1 센서 유닛에 독점적 혹은 추가적으로 포함될 수 있다. 특히, 이로 인해 제어식 브레이크 시스템의 제어가 또한 운전자에 의해 가해진 페달의 작용력에 의존하게 된다. 그 결과, 제어 시스템의 구조를 상당히 간단하게 만들고 그에 따른 제조비 감소의 효과를 초래한다. 상기 작용력 센서는 부스터 내측으로 향하는 작용력 전달 경로에 장착될 수 있다. 예컨대, 압전 센서는 페달의 표면에, 작용력 센서는 피스톤 로드 혹은 작용력 전달 조인트에 장착될 수 있다.
전술한 안전 신호는 청구항 제16항에 특정되어 있는데, 여기서 여러 입력치는 적절한 방법으로 링크되어 있다.
이를 위해, 청구항 제17항에 따른 연산 유닛이 사용될 수 있는데, 이 유닛은 각각의 위험 변수를 평가 및 그 비중을 측정하기 위해 사용된다. 또한, 대응하는 연산 유닛은 청구항 제18항에 특정된 브레이크 페달 및 운전자의 발 움직임에 대한 연산 유닛과 관련하여 사용될 수 있다.
따라서, 브레이크 시스템에 청구항 제19항에 특정된 사항을 적용하는 것이 적합하며, 각각의 연산 유닛에 의해 제공된 수치들은 조정 유닛에 적절하게 서로 링크시켜 자동으로 설정될 제동 압력을 결정하는 적절한 수치로 정해지게 된다.
상기 청구항에 기재된 브레이크 시스템에 있어서, 청구항 제20항에 따른 제동 압력 변환기를 제공하면 특히 편리한데, 이 변환기는 운전자의 발에 무관하게(제동 조작의 보조와 무관하게) 작동될 수 있으므로 부스터, 펌프 및 압력 축적기의 작동 정도 및 요구되는 형태를 결정할 수 있다.
도 1에는 브레이크 페달과 이웃하는 차량 내측면이 도시되어 있다. 이 내측면은 차체에 대해 고정되어 있는 스플래쉬보드(1)에 의해 한정된다. 브레이크 레버(3)는 베어링(2)에 의해 차량에 고정된 상기 스플래쉬보드(1) 또는 다른 부분에 매달려 있다. 이 브레이크 레버(3)는 브레이크 페달(4)을 구비하며, 이들 두 부분은 일체로 서로 연결되어 있다. 브레이크 페달(4)에는 개구(5)가 마련되어 있으며, 제1 센서는 상기 개구의 죄측단(즉, 도 1의 좌측)에 장착된다. 상기 센서는 적외선 센서, 초음파 센서, 광학 센서, 커패시티브 센서 또는 다른 적절한 센서일 수 있다. 상기 센서는 대략 볼 형상인 필드(7)(간략하게 표현한 것임)를 방사한다. 이와 동시에, 이 센서에는 발(9)의 구두 밑창(8)으로부터의 거리(A)를 측정하는 데 사용되는 계측 장치가 장착되어 있다. 참조 지점에서 발까지의 거리(A) 뿐만 아니라 그 속도(A') 및 가속도(A")도 적절한 평가 및/또는 계산 장치에 의해 측정된다. 브레이크 페달(4)의 표면은 상기 참조 지점으로 사용된다. 이러한 측정치는 요구되는 브레이크 작동의 형태 및 종류를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이를 위해, 상기 센서는 또한 바닥 영역, 예컨대 브레이크 페달(4) 아래의 스플래쉬보드와 같은 또 다른 위치에 장착될 수 있다.
상기 제1 센서로서 커패시티브 센서를 사용하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 서로에 대해 커패시티브 효과를 갖는 전극을 발(9)과 대면된 브레이크 페달(4)의 면에 설치할 수도 있다. 이러한 전극은 기본적으로 서로 소정의 거리에서 일정 레벨로 배열된 2개의 큰 커패시티브 영역일 수 있다. 그 표면은 또한 나선 모양으로 서로 말려질 수 있다. 측정 주파수는 이러한 방법으로 형성된 케패시터에 인가된다. 발을 접근시킴으로써 상기 필드(커패시티)의 상대 유전율(誘電率)이 주변으로부터 편이하기 때문에 필드를 이조(離調)시켜 발의 접근 속도의 측정이 가능하게 한다.
또한, 초음파 센서도 사용할 수 있다. 이것의 막은 발과 대면된 개구(5)의 가장자리 연부에서 대략 그 연장 끝나도록 하여 초음파 변환기가 상기 개구에 끼워지도록 위치하여야 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 센서(10)는 또한 위치 센서로서 페달(4)의 좌측 하면에 위치한다(도 1 참조). 이 위치 센서는 발(9)이 페달(4)에 닿자마자 페달(4)이 이동한 거리를 측정한다. 이를 위해, 상기 위치 센서는 스플래쉬보드(1)와 대면하는 측정 방향으로 페달의 하면에 장착될 필요가 없다. 이 센서는 페달(4)의 이동 거리를 직접 및/또는 간접으로 측정할 수 있는 적절한 위치에 장착되기만 하면 된다. 예컨대, 이 센서는 브레이크 레버(3) 상의 적절한 위치, 또는 조인트(20)를 경유하여 브레이크 레버에 연결되어 부스터(도시 생략)로 향하는 피스톤 로드(21) 상의 적절한 위치에 장착될 수 있다. 따라서, 페달(10)의 이동 거리는 또한 부스터 내에서도 측정될 수 있다. 상기 센서(10)는 페달에 놓인 발의 작동을 나타내며, 그리고 적절한 제동 압력이 페달의 이동 거리(B) 또는 페달의 속도(B'), 페달의 가속도(B")에 의존하여 브레이크 시스템에서 자동적으로 설정될 수 있다. 그러나, 상기 센서(6,10)들의 기능이 단일의 센서에 의해 대체될 수 있는데, 이 단일의 센서는 예컨대 거리, 거리의 변화, 또는 발이 페달(4)에 닿거나 닿지 않는 것과는 무관하게 발 바닥면의 가속도를 탐지한다.
본 발명은 발이 페달(4)로 접근하자마자 적절한 방법에 따라 브레이크가 작동하고 있는 것을 전제로 하였기 때문에, 본 발명에 따른 브레이크 시스템은 발이 페달에 닿을 때 작용력 센서의 도움으로 제동 압력을 결정하기에 가장 유리하다. 브레이크는 이미 발(9)이 페달(4)에 닿기 전 통상의 유휴 거리를 자동적으로 극복하였기 때문에, 브레이크 시스템의 제동 압력은 운전자의 발에 의해 가해진 작용력에 의해 거의 독점적으로 결정된다. 결과적으로, 위치 센서(10)는 필요 없게 될 것이고 도 1에 도시된 바와 같이 피스톤 로드(21)에 일체로된 작용력 센서(11)로 대체될 수 있다. 또한, 작용력 센서(11)는 위치 센서(1)에 추가하여 사용될 수도 있다.
도 2는 개구(5)가 구비되어 있고 구상(양호하게는 거의 볼 형상)의 측정 필드(7)가 표시되어 있는 브레이크 페달(4)의 평면도를 도시한 것이다. 개구에 장착된 센서는 개구의 연부로부터 방사방향으로 운동하는 웹에 의해 유지될 수 있기 때문에 상기 웹 사이로 먼지가 들어갈 수 없게 된다.
도 3에는 3개의 연산 유닛(15,16,22)이 도시되어 있다. 제2 센서 장치, 즉 앞에서 주행하는 차량과 차량과의 충돌 위험을 표현하는 센서 장치에 의해 측정된 일련의 측정치는 연산 유닛(15)으로 입력된다. 이 측정치는 차량의 앞차와의 거리(d), 단위 시간당 거리의 변화(d'), 자기 차량의 속도(VRef), 충돌까지의 소망의 안정 시간을 표현하는 주어진 시간(T)이다. 이러한 데이터는, 상기 변수 d, d', T 뿐만 아니라 필요에 따라 다른 변수를 근거로 하여 설정된 제동 압력을 표현하는 처분 테이블(disposal table)을 갖는 연산 유닛에 링크된다. 이러한 방법으로 소망하는 제동 압력(p1)이 결정될 수 있다.
연산 장치(16)는 상기 거리 A 또는 B 및/또는 A', A", 또는 B', B" 에 근거하여 브레이크 시스템에 인가될 적절한 제동 압력(p2)을 결정한다. 제3 연산 유닛(22)에 있어서, 발의 답력(F)에 해당하는 값이 제공된다. 변수들은 논리적으로 링크되기 때문에, 적절한 제동 압력(p3)이 연산 유닛(22)에 내장된 테이블에 의해 상기 값으로부터 결정될 수 있다. 본 발명의 가장 중요한 점은 조정기(調整器:17)에 있는데, 이 조정기는 브레이크 시스템에 인가될 적절한 압력을 각각 표현하는 출력치 p1, p2, p3를 근거하여 조정된 압력치를 결정한다. 이러한 조정된 압력치는 규정에 따라, 3개의 개별적인 압력치 p1, p2, p3보다 더 크게될 것이다. 예컨대, 상기 조정된 압력치는 3개의 개별적인 압력치 p1, p2, p3를 더한 값이 될 수도 있다. 그러나, 이 압력치는 개별적인 압력치 p1, p2, p3를 더한 값에 훨씬 못 미치고 p1, p2, p3의 함수 관계를 갖는 최대 압력치일 수 있다. 최종으로 조정된 압력치(Pnom)는 이 압력치에 따라 작동하는 제동 압력 변환기로 공급된다. 상기 제동 압력 변환기는, 예컨대 외부에서 작동할 수 있는 액티브 부스터로 구성될 수 있으며, 또 압력 유체 적장 유닛, 압력 유체 펌프 및 유압 증폭기일 수 있다. 상기 액티브 부스터는 주요 실린더의 실제 압력치에 해당하는 신호 PH에 의한 통상적인 방법에 의해 추가적으로 작동하며, 제어 루우프를 폐쇄시키는 역할을 한다. 이에 대응하는 신호 Pnom에 의해 예비 충전된 상태는 운전자가 페달을 놓을 경우에조차도 브레이크 시스템에 유지될 수 있다.
구체적으로 설명하자면, 한정된 범위를 능가하는 종방향 다이나믹 프로세스를 제어하기 위해 제공되는 종방향 다이나믹스용 제어 시스템을 포함한다(ABS/ASC 함수).
상기 제어 유닛의 임무는 자동 속도 제어, 충돌 방지 제어(앞에서 주행하는 차량의 후방에서) 및 종방향 다이나믹스 뿐만 아니라 소정의 한정된 감속에 따른 제동 조작의 경우 액츄에이터(브레이크, 기어 박스, 엔진)에 가능한 효과적으로 이들 함수를 공급과 연관되는 다른 제어 함수 등의 함수를 단일화하는 것이다. 동일한 방법으로, 운전자의 공유 영역은 반드시 유지되어야하고 상태 수치(속도, 거리, 작용력 등의 수치)는 입력 및 출력되어야 한다.
현재까지 제안된 제어 시스템은 항상 운전자의 간섭(ICC 시스템을 끄거나, 브레이크에 스텝핑(stepping)을 행하는 것)에 의해 결국 운전자를 지지하기 위한 어떠한 제동을 시작할 수 없게 될 때 제어 유닛이 더 이상 작동하지 않는다는 가정으로 진행되어 왔다. 그러나, 충돌을 피하기 위해 보조 역할을 하는 제어 시스템들은 이들중 몇몇은 항상 능동적이고 또한 보다 큰 감속에 의한 제동 절차가 완전한 제동 절치를 불러일으킬 수 있는 잘못 탐지하는 단점을 나타내게 한다.
어느 정도의 충전된 브레이크 시스템(5 내지 10 바의 압력을 갖는 예비 충전된 브레이크 시스템)은 연속한 운전자의 개시된 제동이 더 신속하고 덜 산만하게 이루어지게 하는 것이 연구 결과 밝혀졌다. 동일한 방법으로, 운전자의 발의 움직임, 즉 가속 페달로부터 브레이크 페달로의 움직임이 탐지될 때 시작된 완전한 제동 절차(운전자가 인계 받을 때까지의 소정의 시간 T 동안)는 제동 거리를 단축할 수 있고, 또 큰 실수를 일으키거나 잘못된 제동 조작에 의해 운전자를 성가시게 할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
본 명세서에는 거리 센서에 의해 앞차에 대한 거리/상대 속도의 결정 및/또는 브레이크 페달로 접근하는 운전자의 발의 탐지는 차량의 브레이크를 예비 충전시키기 위해 사용되는 것이 설명되어 있다. 2가지의 조건(짧은 거리, 높은 상대 속도, 발 움직임) 중 하나를 충족시키는 것만으로는 차량의 현저한 감속을 초래하지 못한다. 그럼에도 불구하고, 상기 브레이크 시스템은 미리 인가될 것이고, 따라서 이러한 절차에 위해 운전자에게 통상 요구되는 임계 시간은 절약될 것이다. 상기 양 조건의 충족은 브레이크 사용의 편리성을 크게 해주는 데, 그 이유는 약간의 확실성을 가지고 운전자가 제동하는 것을 예측할 수 있기 때문이다.
운전자의 발이 브레이크 페달로 접근할 때, 센서는 발과 페달 사이의 거리를 측정한다. 소정의 임계치가 교차하자마자, 예비 충전된 압력(p2)가 생성된다. 이 압력은 운전자의 발이 브레이크 페달로 계속 접근함에 따라 일정하게 유지될 수 있지만, 상기 거리와 그 거리의 변화의 함수로 변할 수 있다. 결정된 압력은 액티브 부스터에 의해 브레이크 시스템에 공급된다.
그러나, 예비 충전은 또한 상기 거리가 불충분할 때 및/또는 자기 차량의 속도가 높을 때 일어날 수 있으며, 이 경우 거리 센서는 상기 거리와 앞에서 주행하는 차량까지의 거리의 시간적인 편이(상대 속도)를 결정한다. 안전 거리는 시간 T(충돌까지의 시간)과 자기 차량의 속도 Vref로 이루어진다. 상기 센서에 의해 제공된 데이터는 앞에서 주행하는 차량의 대략적인 가속도 v'1를 계산하기 위해 사용될 수 있다. 예비 충전이 개시될 것인지에 대한 결정과 이러한 예비 충전(p1)의 정도는 안전 거리와 자기 차량의 속도에 대한 상기 센서의 데이터에 근거하여 이루어진다. 이와 관련한 기준은 한정된 수치(혹은 안정 수치), 예컨대
와 같은 수치를 능가 할 수 있는데, 여기서 압력치(p1)는 한정치가 능가하는 정도에 대한 함수일 수 있다. 여기서, v1은앞에서 주행하는 차량의 속도이고, v'1는 그 차량의 가속도이다. 상기 한정치는 실험에 의해 결정되 커버에 의해 형성될 수 있다.
예비 충전에 대한 상기 모든 조건들은 조정기의 함수에 의해 조합된다. 상기 조정기의 함수는 상기 양 압력치, 최대 함수 혹은 다른 조작기 함수의 전체 합계로 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 브레이크 작동 장치, 특히 브레이크 페달(4)이 마련된 차량 브레이크 시스템을 운전자의 발(9)을 사용하여 작동시키는 방법에 있어서,
    발 또는 페달의 위치(A,B) 및/또는 발 또는 페달의 위치 변화(A',A",B',B") 및/또는 브레이크 작동 장치에 가해진 발(9)의 답력(11) 및/또는 앞에서 주행하는 차량에 근거하여 정해진 안전치(d,d',vref)를 측정하는 센서 장치(6,10)를 브레이크 페달(4)에 인접하게 위치하는 단계와, 평가 유닛을 이용하여 측정된 상태를 적어도 하나 이상의 규정된 상태와 비교하여 그 비교치의 결과에 의존하여 브레이크 시스템을 작동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 브레이크 시스템의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 평가 유닛은 측정치를 하나 이상의 규정된 상태와 비교하며, 브레이크 시스템의 작동 형태는 상기 비교치에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 차량 브레이크 시스템의 작동 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 발(9)의 위치(A) 및/또는 위치 변화(A',A")를 브레이크 작동 유닛(4), 특히 브레이크 페달의 위에서 측정하는 것을 특징으로 하는 차량 브레이크 시스템의 작동 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어는 한 항에 있어서, 브레이크 작동 유닛에 놓인 발(9)의 위치(B) 및/또는 위치 변화(B',B") 및/또는 브레이크 작동 유닛에 놓인 발에 의해 가해진 작용력(F)을 측정하는 것을 특징으로 하는 차량 브레이크 시스템의 작동 방법.
  5. 선행항들 중의 어느 한 항에 있어서, 브레이크 시스템의 작동은 예비 충전, 초기 제동, 적절한 제동 압력의 조절 혹은 최대 제동 압력 인가 중의 측정 결과치 혹은 측정 결과치들에 의존하는 것을 특징으로 하는 차량 브레이크 시스템의 작동 방법.
  6. 선행항들 중의 어느 한 항에 있어서, 발과 브레이크 작동 유닛(4)과의 사이의 간격(A)이 미리 주어진 제1 간격치 미만으로 떨어지는 경우 및/또는 페달 쪽으로 향하는 이동 속도(A') 및/또는 가속도(A")가 미리 주어진 해당치를 초과하는 경우 및/또는 측정된 안전치(d,d',vref)가 충분히 큰 값에 도달된 경우 브레이크 시스템을 예비 충전시키거나 제동시키는 것을 특징으로 하는 차량 브레이크 시스템의 작동 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 발(9)이 브레이크 페달(4)에 맞닿고 바닥 패널(1) 쪽으로 향하는 속도(B') 및/또는 가속도(B") 및/또는 발(9)의 답력이 미리 주어진 해당치를 초과하는 경우에 브레이크 시스템을 제동시키거나 브레이크 시스템에 최대 제동력을 인가하는 것을 특징으로 하는 차량 브레이크 시스템의 작동 방법.
  8. 선행항들 중의 어느 한 항에 있어서, 브레이크 시스템에 설정되는 제동력을 발 또는 브레이크 페달(9)의 측정된 속도(A',B') 및/또는 가속도(A",B")에 의존하는 것을 특징으로 하는 차량 브레이크 시스템의 작동 방법.
  9. 선행항들 중의 어느 한 항에 있어서, 브레이크 시스템의 제동 압력(Pnom)은 서로 평행하게 결정된 여러 수치(p1,p2,p3)의 함수로 적절하게 증가되는 것을 특징으로 하는 차량 브레이크 시스템의 작동 방법.
  10. 제9항에 있어서, 소정의 제동 압력(p1,p2,p3)은 개별적이고 일반적으로 다른 측정치(d,d',vref또는 A,B,F)에 인계되며, 이러한 측정치가 브레이크 시스템에서 평행하게 발생할 때 제동 압력이 추가되거나 최대의 제동 압력이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 브레이크 시스템의 작동 방법.
  11. 선행항들 중의 어느 한 항에 있어서, 제2 센서 장치(d,d',vref)에 의해 공급된 안전 신호(p1)는 자기 차량의 속도(vref) 및/또는 가속도(v'ref) 및/또는 앞에서 주행하는 차량에 대한 거리(d) 및/또는 상대 속도(d') 및/또는 앞에서 주행하는 차량에 대한 가속도(v'1)로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 차량 브레이크 시스템의 작동 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하기 위한 것과 같은 브레이크 작동 장치, 특히 브레이크 페달(4)을 구비하는 브레이크 시스템에 있어서,
    브레이크 페달 위에 있거나 그 페달에 얹혀져 있는 발(9)의 위치(A,B) 및/또는 위치 변화(A',B')를 탐지하는 적어도 제1 센서 유닛(6,10)과, 센서 장치에 의해 탐지된 값에 의존하는 형태 및 정도에 따라 브레이크 시스템을 작동시키는 평가 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 브레이크 페달에 장착된 제1 센서 유닛(6,10)은 제1 센서(6) 또는 적외선 센서이고, 상기 센서는 발(9)과 대면된 페달면에 고정되어 페달(4)의 개구(5)를 통해 발과 외면된 페달의 구역(7)을 탐지하며, 상기 센서 유닛의 제1 센서는 양호하게는 커패시티브 센서이고, 발과 내면된 페달면에 장착되며 또는 상기 센서의 제1 센서는 양호하게는 적외선 센서이고, 페달면의 대응하는 개구에 일체적으로 되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 제1 센서 유닛에 포함된 제2 센서(10)는 참조 지점에 대한 페달의 간격 및/또는 간격 변화(B")를 탐지하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 센서 유닛(6,10,11)에 포함된 작용력 센서(11)는 발(9)에 의해 브레이크 페달(4)에 가해진 답력을 측정하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 차량의 속도(vref) 및/또는 앞에서 주행하는 차량에 대한 거리(d) 및/또는 상대 속도(d')를 측정하기 위해 추가의 센서 유닛(d,d',vref) 및/또는 자기 차량의 가속도(v'ref) 및 앞에서 주행하는 차량의 가속도(v'ref)를 계산하기 위한 평가 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 주어진 안전 시간(T), 자기 차량의 속도(vref) 및/또는 자기 차량의 가속도(v'ref) 및/또는 앞에서 주행하는 차량에 대한 거리(d) 및/또는 상대 속도(d') 및/또는 가속도(v'1)에 의존하여 작동될 제동 압력(p1)을 측정하는 제1 연산 유닛(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
  18. 제12항 내지 제17항 중 어느 항에 있어서, 상기 브레이크 시스템은 발(9)과 브레이크 페달(4) 및/또는 페달 경로(8)와의 사이의 간격(A)에 근거하여 작동하게 될 제동 압력(p2)을 결정하는 제2 연산 유닛(16)을 구비하며, 측정된 답력에 근거하여 작동하게 될 제동 압력(p3)을 결정하는 제3 연산 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 연산 유닛(15,16,p1,p2,p3)에 의해 출력된 수치에 의해 적절한 제동 압력(Pnom)을 결정하는 조정 유닛(17)이 마련되고 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
  20. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 발의 움직임과 무관하게 작동할 수 있는 제동 압력 변환기(20), 양호하게는 부스터가 마련되고, 상기 제동 압력 변환기(20)는 조정기(17) 및/또는 연산 유닛 및/또는 평가 유닛의 출력 신호에 의존하여 제동 압력을 공급하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
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