KR20010078726A - 유압식 차량 제동 장치용 브레이크 압력 변환기 - Google Patents

Abstract

유압식 차량 제동 장치용으로 사용하고자 브레이크 압력 변환기를 제시하였으며, 이때 유압식 차량 제동 장치는 엑튜에이터에 의한 작동 요소(2)을 통해 작동력(FB)을 초기화함으로써 작동될 수 있는 것으로, 유압실(4)의 체적을 감소시킴으로써 적어도 하나의 바퀴 브레이크에 브레이크 압력을 발생시키는 역할을 하고, 이와 같이 초기화된 작동력(FB)과 함께 주 서보의 힘 성분(FS1)까지 추가하기 위하여 제동력 승압기(13)가 설치되어 있으므로, 결국 제작 및 설치 용이성 및 저비용까지 실현되고 훨씬 쉽게 작동될 수 있는 브레이크 압력 변환기의 생산이 가능하다. 즉, 추가로 유압실(6)이 제공되며, 그 체적은 작동력(FB)을 초기화시키면서 감소하게 되고, 추가된 유압실(6)의 출력부와 적어도 한 개의 바퀴 브레이크(3) 사이에 펌프(10, 10')가 설치되어 있으며 설치된 펌프의 방향은 추가된 유압실(6)로 부터 적어도 한 개의 바퀴 브레이크(3) 쪽을 향하고 있는 한편, 초기화된 작동력(FB) 또는 주 서보의 힘 성분(FS1) 상에 제 2 서보의 힘 성분(FS2)까지 추가함으로써 적어도 한 개의 바퀴 브레이크(3)에 대한 브레이크 압력이 증가되는 특징이 있다.

Description

유압식 차량 제동 장치용 브레이크 압력 변환기{BRAKE PRESSURE TRANSDUCER FOR A HYDRAULIC VEHICLE BRAKE SYSTEM}

유압식 차량 제동 장치에 있어서, 일반적으로 브레이크 압력 변환기라 함은 소위 주 브레이크 실린더(main brake cylinder)로 구성된 장치를 말하는데, 그러한 주 브레이크 실린더의 기능은 바퀴 브레이크에 작용될 수 있는 브레이크 압력을 발생시키는 것으로서, 발생된 브레이크 압력은 대개 브레이크 패달(brake pedal)과 같이 액튜에이터 역할을 하는 작동 요소(actuacting element)를 통해 초기 발생된 작동력(actuating force)과 비례한다고 알려져 있다. 이와 같은 브레이크 압력 변환기와 함께 브레이크의 제동력을 높여주는 승압기를 장착시켜 제동력 승압기에 의해 서보의 힘 성분으로 하여금 작동 요소로부터 초기화된 작동력을 보다 증가시켜줄 수 있도록 브레이크 압력 변환기를 장착한다는 사실도 이미 알려져 있다. 이와같은 목적을 실현하는데 적합한 브레이크 제동력 승압기로서 대기압보다 낮은 상태의 저압에서 작동되는 공압식 승압기와 수력 펌프의 원리를 사용하는 유압식 승압기가 있다.

상기 언급된 것과 같은 공압식 브레이크 제동력 승압기는 공시되어 있으며, 그 예는 DE 28 45 794 C2에서 찾아볼 수 있고, 상기 유압식 브레이크 제동력 승압기도 공시되어 있어 DE 44 43 869 A1를 예로 들 수 있다. 공압식 및 유압식 브레이크 제동력 승압기 모두 이동식 파티션(partition)을 갖추고 있는데, 이때 파티션이란 내부의 하우징 공간을 두 개의 유압실로 구분해 주는 것으로 유압실 내에 작동 요소 상에 힘을 작용시키는 기능을 수행하기 위해 압력차를 발생시킬 경우, 변속 장치를 통해 주 브레이크 실린더로 힘을 전달해주는 역할을 한다. 비-작동 상태에서는, 유압실 내의 압력은 균일하므로 이동식 파티션이 필요한 곳으로 힘을 전달하지는 않는다. 공압식 승압기의 경우, 이른바 저기압 압력원(under-pressure source)을 통해 하나의 유압실 내에서 대기압보다 낮은 상태의 저압(under-pressure)을 발생시킴으로써 압력차를 발생시킬 수 있는 반면, 기타 다른 유압실은 대기압 상태에 그대로 노출되어 있다. 이와 반대로, 유압식 승압기의 경우 압력차는 수력 펌프에 의해 발생되며, 이때 사용되는 수력 펌프의 흡입부가 다른 유압실에 연결되어 있어 하나의 유압실로부터 또 다른 유압실로 유압 펌프가 유체를 이송시키게 되고 결국 제동압력을 상승시키는 것이다.

그러나, 상기와 같은 유압식 차량 제동 장치에는 여전히 개선의 여지가 많이 남아 있다. 즉, 주행 중인 차체에 제동을 걸어주는 데에 총 제동작용의 10 % 가량만 필요한 경우에도 실제 제동력 승압기는 승압이 최대인 상태로 작동하게 마련이다. 이와 같은 경우, 명백히 짚고 넘어갈 수 있는 사항은 바로 제동력 승압기가 필요 이상으로 과대 치수로 설계되어 90 % 가량의 제동작용을 낭비하게 되는 결과를 초래한다. 이러한 과대-치수화(over-dimensioning)는 차량 내에 이들의 설치 시에도 필요한 공간이 상대적으로 증가한다는 단점을 가지고 있으며 이로 인해 설치가 더 복잡해지고 비용도 상승하게 마련이다.

특히 공압식 제동력 승압기가 사용될 경우, 승압 출력(booster power)과 총괄 규격(overall size) 사이에는 직접적인 상관 관계가 성립하는데, 다시 말해, 더 많은 양의 승압 출력이 필요하면 할 수록 제동력 승압기의 크기도 더 커지게 되는 것이다. 실제로 통상 요구되는 승압기의 출력은 차체 중량에 의존되며, 특히 탠덤 승압기(tandem booster)와 같이 차체가 큰 종류의 차량에 주로 사용되는 승압기의 경우, 기본적으로 두 개의 제동력 승압기가 서로 등을 맞대고 배열되어 있고 차체가 큰 만큼 요구되는 설치 공간도 추가로 더 커질 필요가 있다. 또한 공압식 제동력 승압기는 대기압 보다 낮은 상태의 저압 압력원을 차량 내에 보유하고 있어야 한다는 단점을 가지고 있다. 실제로 휘발유 엔진이 장착된 차량의 경우, 엔진의 흡입부 내에서 필요한 저압을 발생시키는 원리를 적용하여 대기압 보다 낮은 압력을 만들 수 있다. 그러나, 이러한 방식으로 발생된 저압 상태에는 압력의 격심한 변동 성분 및 맥동류가 나타나는 현상을 보여 총괄 제동 장치의 성능에 오히려 악영향을 끼칠 수 있고, 특히 향후에도 연료 및 차량 성능 개선에 관한 요구는 끊임없이 지속될 실정이므로, 독자적으로 분리된 저기압 압력원을 따로 설치하려면 훨씬 문제가 복잡해지고 비용도 증가할 수 밖에 없을 것이다.

본 발명은 청구의 범위 제 1 항의 전반부에 제시된 바와 같은 유압식 차량 제동 장치용 브레이크 압력 변환기 (브레이크 압력 발생기)에 관한 것이다. 특히 본 발명은 상기와 같은 브레이크 압력 변환기가 장착된 유압식 차량 제동 장치 및 그러한 브레이크 압력 변환기의 작동 방법, 그리고 이들이 장착되어 있는 차량 제동 장치에 관한 것이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 브레이크 압력 변환기가 장착된 유압식 차량 제동 장치를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 브레이크 압력 변환기가 장착된 또 다른 유압식 차량 제동 장치를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 브레이크 압력 변환기와 관련된 특성 곡선을 포함하는 선도를 도시한 것이다.

따라서, 본 발명에서는 상기 언급된 사항들에 유념하여 보다 간편한 방식에서 저비용으로 작동도 훨씬 수월한 개량형 유압식 차량 제동 장치를 제시하고자 한다.

이와 같은 목적은 청구의 범위 제 1 항에 제시된 바와 같은 특징을 갖는 브레이크 압력 변환기를 포함하는 발명에 따라 구현된다.

본 발명에 따르면, 펌프의 입력부에 추가시킨 유압실의 체적을 감소시킨 이유로 인해 일정량의 제동용 유체가 부가적으로 공급되며 그러한 제동용 유체의 공급 시기는 유압실의 체적이 감소되었다는 이유로 바퀴 내에서 발생된 일정량의 제동용 유체로 펌프가 작동함으로써 브레이크 압력 변환기가 작동되는 순간이다. 이와 같은 펌프에 의해 바퀴 브레이크에 추가 공급되는 일정량의 제동용 유체는 유압실 내에서 애초에 발생된 브레이크 압력보다 브레이크 압력이 상승되는 효과를 가지고 있다. 따라서, 제 2 서보의 힘 성분이 제공되어 있는데, 제공 방식은 작동력 내에 포함된 승압기에 의한 승압력이 작동 요소 또는 브레이크 압력 변환기의 주 서보의 힘 성분에 의해 초기화되어 결국 초기 작동력과 제 2 서보의 힘 성분을 발생시키는 것이다.

차체 내에 상기와 같은 환경이 조성되고 나면, 주 서보의 힘 성분을 제공해주는 제동력 승압기에 실제로 상당히 낮은 승압력이 작용되어야 하므로, 이미 지적했던 바와 같이 일반적으로 사용되고 있는 제동력 승압기에 의해 야기될 단점들이극복된다. 즉, 상기와 같은 상황을 공압식 승압기에 적용해 보면, 종전의 제동 장치에서는 직경이 8 인치 및 9 인치인 적어도 하나의 탠덤 승압기가 장착되어야 마땅할 것이, 차량 한 대 당 직경이 6 인치인 한 개의 승압기로도 충분하다는 것을 의미하게 된다. 그리고, 실제로 "약한" 공압식 제동력 승압기 만으로 충분하기 때문에, 장착될 저압 압력원 또한 "약한" 것을 사용할 수 있게 되어 설계도 훨씬 간단해 지고, 지출 비용도 더 낮아진다.

저압 상태에서는 상기와 같은 "약한" 공압식 제동력 승압기가 기관 내 변동 성분 및 맥동류에 훨씬 덜 민감하게 반응하므로, 휘발유 엔진이 장착된 차량의 경우라 할 지라도 우려할 만한 임계 상태보다 더 안전한 방식으로 흡입구 내의 저압 발생을 가능하게 해 준다. 게다가 서로 독립적으로 작용하는 두 개의 서보에 의해 힘이 발생되도록 하는 원리를 적용하였다는 이점도 있다. 이 점은 차량의 안전과 관련되어 큰 의미가 있는데, 주 서보의 힘 성분을 제공하는 제동력 승압기 또는 제 2 서보의 힘 성분을 제공하는 펌프 중 하나가 만에 하나 오작동이라도 하는 경우에 대비하여 중복적으로 활용될 수 있도록 고안하였다는 것을 의미하며, 결과적으로 차량 제동 장치의 안전도를 증가시키는 데에 결정적인 역할을 하고 있는 것이다.

종전의 개념으로 접근하자면, 우선 제동력 승압기란 작동 요소를 통해 초기화된 작동력 상에 고정된 주 서보의 힘 성분을 추가해 주는 것이라 할 수 있다. 또한, 기존의 제동력 승압기라고 하면 전기 엑튜에이터에 의해 전기적으로 제어 가능한 것을 의미하므로, 그 주된 기능으로서 첫째, 작동작용을 대신하여 혹은 작동 성분을 통해 작동작용과 별도로 더 추가하여 브레이크 압력 변환기를 작동시켜주는것이고, 둘째, 주 서보의 힘 성분을 조정해 주는 것이다. 이와 같은 전기 엑튜에이터로 적합하다고 선호되는 것은 관형 코일 방식의 솔레노이드 밸브 장치(solenoid valve arrangement)로서 설치 시 공간을 줄이기 위해 전기 제어가 가능한 제동력 승압기와 서로 연계되어 있다. 전기적으로 제어 가능한 제동력 승압기를 사용한 결과, 돌발 사태에 따른 급제동 뿐 아니라 주행 중 미끄럼 현상과 같은 차량의 동역학적 우발 상황을 미연에 방지해 주는 자동 제동 절차에 이르기까지 긴급한 상황에 대체하는 데에 매우 적합한 제동 장치로 탈바꿈하게 되었다. 이와 같은 장점과 함께, 제 2 서보의 힘 성분을 조정하고자 전기 엑튜에이터에 의해 펌프의 유체 이송율이 제어될 수 있는 경우, 엑튜에이터의 작동 편이성과 관련이 있는 제동 장치의 제동 능력, 즉 작동 요소(브레이크 페달)에 직접 작용하는 상대 반응 및 이에 대한 계량 능력(metering capacity) 또한 개선된다는 이점이 있다.

또한, 밸브 장치도 제공될 수 있으며, 밸브의 첫 번째 위치는 우선, 추가된 유압실의 출력부와 펌프만 통해 있는 또 다른 유압실의 출력부 사이에 유체의 연결부가 존재하도록 위치시키고, 두 번째 위치에서는 유체의 연결부가 추가된 유압실의 출력부 및 또 다른 유압실의 출력부 사이에 직접 존재하도록 하는 방식이다. 밸브 장치가 두 번째 위치에 있을 때, 펌프는 마치 괘도를 이탈해 빗겨있는 듯이 위치하게 되며, 그 결과 작동 요소를 통해 초기화되는 어떠한 제 2 서보의 힘 성분도 제동력 승압기에 의해 제공되는 주 서보의 힘 성분으로만 작동되지 않게 되므로, 이미 언급한 바와 같이 이로 인해 차량 제동 작용의 90 % 가량에 해당하는 양에도 적합하게 고안되었다고 할 수 있다. 결과적으로, 펌프는 지속적으로 작동될 수 있게 되어, 예를 들면 모든 차량의 경우에 존재하고 있는 펌프 및 펌프의 구동부 사이의 작동 시 연계 작용에 의해 펌프의 지속 작동이 가능하였지만, 이제는 간단히 구동 벨트만 가지고도 가능하게 된 것이다. 이미 언급된 10 % 가량의 비율을 가지는 차량 제동 장치의 최대 제동 작용들 중 하나가 수행될 필요가 있을 경우에만, 상기와 같은 밸브 장치가 첫 번째 위치로 간주하게 되고, 결과적으로 제 2 서보의 힘 성분이 펌프를 통해 추가로 제공될 수 있는 것이다. 이러한 목적을 위해, 밸브 장치로 전자기적으로 작동 가능한 것이 선호되고 있는데, 전자기적으로 작동 가능한 밸브 장치는 그 첫번 째 위치를 작동 위치로 간주하고 두 번째 위치를 스피링 작동 작용(spring actuation) 상태 하의 기본 위치로 간주하게 되어 있다.

통상 차량 제동 장치는 별도로 된 두 개의 브레이크 회로를 장착하고 있으므로, 이들이 설치될 공간이 마련되어 있으며, 그 공간에 유압실과 제 2 유압실이 순차적으로 연결되어 있는데, 이 때 적어도 또 다른 하나의 바퀴 브레이크에 대한 브레이크 압력을 발생시키기 위하여 브레이크 압력 변환기가 작동될 때 제 2 유압실의 체적이 감소하게 된다.

따라서, 차량을 위해 대각선으로 구분을 시키든지 전/후방으로 구분을 시켜 파티션을 나누든지 간에 상관없이, 두 개의 유압실들이 각각에 할당된 브레이크 회로 내에서 각자 브레이크 압력을 발생시킬 수 있게 된다.

즉, 브레이크 회로 내에 동일한 양의 브레이크 압력이 설정되도록 브레이크 변환기가 설계되므로, 브레이크 압력 변환기가 작동될 때, 제 2 유압실의 체적은 그 유압실의 체적과 동일한 양 만큼 감소된다.

이상적으로 말해, 제 2 유압실은 축 방향으로 봉합되어 있는 상태로 배치된 부유형 피스톤(floating piston)에 의해 두 개의 유압실들을 서로 분리시켜 주는 브레이크 압력 변환기의 공통 구멍 내에서 이동 배치될 수 있는 방식으로 구성되어 있다.

따라서, 제동력 승압기에 의해 제공되는 주 서보의 힘 성분의 크기의 위수(order of magnitude)에 상응하는 제 2 서보의 힘 성분을 얻을 수 있도록 브레이크 압력 변환기의 치수가 결정되므로, 브레이크 압력 변환기가 작동될 때, 유압실의 체적은 백분율 기준으로 추가된 유압실의 체적보다 작은 정도까지 감소하게 된다.

브레이크 압력 변환기를 제어하기 위해, 전기 제어부가 제공되어 있으며 그러한 전기 제어부를 작동시키는 것이 주된 기능인 센서들을 통해 브레이크 압력 변환기가 작동하게 되어 결국 이와 관련된 적어도 한 개의 변수가 상기 전기 제어부에 의해 결정되는 것이다. 이 때, 브레이크 압력 변환기의 작동과 관련된 변수(들)는 아마도 브레이크 점등 스위치 신호, 작동 요소에 의해 초기화된 거리, 작동 요소에 의해 초기화된 힘일 것이며, 이와 같은 작동 요소의 속도는 엑튜에이터에 의해 발생될 것이며, 결국 제동력 승압기 내에서 압력차를 발생시켜, 유압실 내에도 압력이 발생하고 이들로부터 해당 변수들이 유도되는 것이다. 이들이 전기적으로 구동 가능할 경우, 해당하는 엑튜에이터로 예를 들 수 있는 것이라면 펌프를 구동시키는 전기 모터, 펌프를 이탈시켜 주는 밸브 장치와 제동력 승압기를 제어하는 솔레노이드 밸브 장치라고 할 수 있다. 이와 같이, 가장 간단한 응용 예로서 작동요소가 작동될 경우에만 펌프가 작동될 수 있게 되므로, 구동 에너지는 감소하고 지속적으로 발생될 구동 소음을 방지할 수 있게 된다.

만일 브레이크 압력 변환기와 바퀴 브레이크 사이에 역-잠금/주행 시 미끄럼 방지 장치가 배치되어 있을 경우 펌프는 그러한 역-잠금/주행 시 미끄럼 방지 장치의 일개 구성품이 될 것이고 결국 장착될 구성품을 줄이고 비용을 저감시키는 데에 큰 역할을 하게 되었다. 그 결과, 모든 경우에 있어 역-잠금/주행 시 미끄럼 방지 장치 내에 펌프가 존재하는 방식에 의해 제 2 서보의 힘 성분이 제공되고 있다. 또한, 설치 시 공간의 절약과 관련된 장점도 있어, 브레이크 압력 변환기와 역-잠금/주행 시 미끄럼 방지 장치에 의해 간결하면서도 경제적인 하나의 조립품으로의 부품 통합이 가능하게 되었다. 이와 같은 장치 및 부품의 통합이 가능하면, 브레이크 압력 변환기와 역-잠금/주행 시 미끄럼 방지 장치 사이에 꼭 필요했던 연결선들을 사용할 필요가 없게 되어 누전(leackage)의 위험이 최소화 되고 보다 개선된 시스템의 안전도를 지향할 수 있다.

따라서, 적어도 하나의 바퀴 브레이크 내에서 전기 엑튜에이터에 의해 브레이크 압력을 제어하기 위해, 역-잠금/주행 시 미끄럼 방지 장치를 위한 전기 제어부가 제공되어 있으며, 그러한 전기 제어부는 센서를 통해 차량의 동역학적 거동과 관련된 하나의 변수를 결정한다. 차량의 동역학적 거동과 관련이 있는 변수(들)를 예로 들면, 바퀴 또는 차체의 주행 속력, 바퀴 또는 차량의 감속도, 그리고 이들로부터 유도되는 기준 값들이 될 수 있고, 만일 차량의 동적 거동 방지를 고려하여 차량 제동 장치가 설계되었을 경우, 상기 변수들은 가로 방향 가속도 또는 세로 방향 가속도 및 차량의 코너 주행 시 차량의 회전각이 될 것이며, 주행 거리와 관련된 방지 시스템을 고려하여 설계된 차량 제동 장치의 경우, 물체로부터의 거리가 해당 변수가 된다.

그러므로, 브레이크 압력 변환기의 전기 제어부와 역-잠금/주행 시 미끄럼 방지 장치가 서로 데이터 라인 또는 범용 전기 제어부를 통해 신호를 교환할 경우, 상기와 같은 브레이크 압력 변환기에는 많은 장점이 있다. 그 결과, 역-잠금/주행 시 미끄럼 방지 장치의 상태를 작동시키거나 혹은 반대로 작용하는 기능까지 갖춘 브레이크 압력 변환기의 작동이 가능하다. 그러나, 특히 브레이크 압력 변환기의 전기 엑튜에이터는 차량의 동역학적 거동 관련된 변수들의 함수로 제어될 수 있는 동시에, 역-잠금/주행 시 미끄럼 방지 장치의 전기 엑튜에이터 또한 브레이크 압력 변환기의 작동과 관련된 변수들의 함수로 제어될 수 있고 이것은 차량과 관련된 많은 요구도 들 중에서도 특히, 차량 운전자의 브레이크에 관한 요구도를 대표적으로 나타내고 있다. 브레이크 압력 변환기 및 역-잠금/주행 시 미끄럼 방지 장치의 전기 제어부가 분리되어 설계된 경우, 모든 경우에 있어 차량 내의 CAN 버스와 같은 버스 장치는 신호 교환을 위한 데이터 라인으로도 동시에 사용할 수 있는 이점이 있다.

특별한 이점이 있는 작동 방법은 브레이크 압력 대 총괄 작동력의 구배가 초기화된 작동력 또는 주 서보의 힘 성분에 의해 결정되고, 브레이크 압력 대 총괄 작동력의 구배가 기 설정된 구배치 이하로 떨어질 경우, 초기화된 작동력 또는 주 서보의 힘 성분 위에 제 2 서보의 힘 성분이 적어도 기 설정된 구배가 유지될 정도까지 추가되는 방식으로 구성되는 것이다. 특히 브레이크 압력 대 총괄 작동력의 구배가 초기화된 작동력 또는 주 서보의 힘 성분에 의해 적어도 기 설정된 구배는 유지시키는 수준으로 결정될 경우, 매우 경제적인 작동 모드가 가능하다. 결과적으로, 제동력 승압기에 의해 제공된 주 서보의 힘 성분이 적용되었을 경우, 즉 종전의 제동력 변환기와 비교하여 제동력 승압기의 소진점(run-out poin)에 이르렀을 경우에만 펌프에 의해 제 2 서보의 힘 성분이 추가적으로 적용되어야 한다. 따라서 승압기의 특성은 소진점의 이상의 영역까지 확장되며 그 방법은 소진점에 이르렀을 시각으로부터 펌프에 의해 제공되는 제 2 서보의 힘 성분에 의한 방법이다. 이와 관련된 응용 사례는 앞에서 이미 설명한 바와 같이 높은 수준의 (최대) 제동력 승압기가 요구되는 경우 10 % 가량이 소모된다는 차량 제동 작용에 의해 설명될 수 있다.

그리고, 브레이크 압력 대 총괄 작동력의 구배가 초기화된 작동력 또는 주 서보의 힘 성분에 의해 결정되는 경우 및 브레이크 압력 대 총괄 작동력의 구배가 기 설정된 구배와 같고 브레이크 압력 변환기의 작동과 관련된 적어도 하나의 변수가 기 설정치 또는 차량의 동역학적 거동이 기 설정치로부터 벗어나는 경우에 관한 적어도 하나의 변수와 다를 경우, 제 2 서보의 힘 성분은 브레이크 압력 대 총괄 작동력의 구배가 기 설정된 구배보다 높게 재설정된 구배와 같아지는 수준으로 초기화된 작동력 또는 주 서보의 힘 성분 위에 추가된다는 장점이 있다. 기존의 브레이크 압력 변환기의 경우와 마찬가지로, 브레이크 압력 대 총괄 작동력의 구배가 초기화된 작동력과 주 서보의 힘 성분에 의해 결정될 경우, 기존의 브레이크 압력변환기와 비교해 보면, 제동력 승압기의 소진점에 다다르기 훨씬 이전에 제 2 서보의 힘 성분이 여기에 추가로 작용하는 결과가 된다. 이에 관한 응용 예로 들 수 있는 것은 브레이크 압력 변환기의 작동과 관련있는 변수(들)로부터 정해지는 운전자 준수 사항에서, 차량의 동적 거동과 관련된 변수(들)를 검토하여 정해진 실제 차량의 감속도 보다 더 높게 차량 감속도를 요구하고 있을 경우, 돌발 사태 및 긴급 상황 방지용 제동 동작을 수행한다는 것이다.

따라서, 브레이크 압력 변환기에 의해 최대 승압이 적용될 때, 기 설정되는 구배는 주 서보의 힘이 최대일 때 발생되는 구배의 값과 동일하다. 그리고, 재설정되는 구배의 값은 주 서보의 힘이 최대일 때와 제 2 서보의 힘이 최대일 때 발생된느 구배의 값과 동일하다.

도 1에 제시된 유압식 제동 장치에는 브레이크 압력 변환기(1)가 장착되어있어 바퀴 브레이크(3)에 대한 브레이크 압력을 발생시키기 위해 브레이크 패달(2)을 통해 작동될 수 있도록 되어 있다. 유압실(4) 내에서 브레이크 압력이 발생되며 이 때 유압실(4)로 바퀴 브레이크(3)가 연결되어 있다.

브레이크 내에서 작용할 수 있는 유체를 공급하기 위해 유체 저장고(5)가 설치되어 있다. 저장고는 추가 유압실(6)에 연결되어 있고 유압실(6)은 다시 채널(7)을 통해 다른 유압실(4)에 연결된다. 그러나, 상기 저장고(5)를 위한 별도의 공간도 따로 마련되어 있어 추가 유압실(6)쪽으로 또는 추가 유압실(6)을 대신해서 다른 유압실(4)로 연결되어 있으며 그 유압실(4)은 다시 저장고(5)로 연결되어 결국 유압실(6, 4)을 위한 채널(7)은 불필요하다.

브레이크 압력을 발생시키기 위하여, 유압실(4)의 경계는 축 방향으로 이동 가능한 피스톤(4a)의 한 쪽 면과 닿아 있다. 브레이크 압력 변환기(1)가 브레이크 패달(2)을 통해 작동력(FB)을 초기화시킴으로써 작동이 될 때 피스톤(4a)이 이동된다. 브레이크 패달(2)이 작동될 때 스프링 장치(8)는 피스톤(4a)의 위치와 반대로 이동하고 비-작동 상태의 예로 제시된 도 1에서 보는 바와 같이 브레이크 압력 변환기(1)가 기본 위치에 있다고 가정하는 효과를 나타낸다. 즉 이와 같은 기본 위치에서, 피스톤(4a)은 추가 유압실(6)에 연결된 채널(7)이 열린 위치에 있다고 가정하므로 그 결과 유압실(4)이 저장고(5)에 연결된다. 이와 반대로, 브레이크 압력 변환기가 자체 작동 위치로 까지 변환되는 경우, 피스톤(4a)의 위치가 우측으로 향하게 되어 그 결과 채널(7)이 봉합되며, 유압실(4)의 체적은 감소하므로 결국 브레이크 압력(p)은 바퀴 브레이크(3)에 대해서 발생하게 되는 것이다. 이와 같은 방식으로, 브레이크 압력(p)은 기지의 방식으로 산출되며 그것은 브레이크 패달(2)을 통해 초기화된 작동력(FB)과 피스톤(4a)의 작동 면적(A4)의 함수(p = FB/A4)로 나타낼 수 있다. 피스톤(4)의 작동 면적(A4)이 기지의 시스템 매개 변수이므로, 통상, 변하지 않는 불변의 값이며, 바퀴 브레이크(3)에 대해 발생된 브레이크 압력(p)는 브레이크 패달(2)을 통해 초기화된 작동력(FB)과 비례하게 된다(p ~ FB).

이미 언급된 추가 유압실(6)의 경계는 브레이크 패달(2)이 작동될 때 오른쪽으로 이동하여 위치하는 축 방향의 피스톤(6a)에 의해 한 쪽면과 닿아 있다. 피스톤들(6a, 4a)이 강성의 연결부(9)를 통해 서로 짝지어 있기 때문에 브레이크 패달이 작동될 때 스피링 장치(8)의 작동과 반대되는 축 방향으로 피스톤들(6a, 4a)들이 동시에 이동하여 위치하게 된다. 피스톤들(6a, 4a)이 서로 짝지어 작동되는 결과, 브레이크 패달(2)이 비-작동되는 경우, 스피링 장치(8)는 피스톤(6a)이 추가 유압실(6)이 저장고(5)에 연결되는 기본 위치에 있다고 간주하게 된다.

브레이크 패달(2)에 의해 초기화된 작동력(FB)을 승압시키기 위하여, 제동력 승압기(13)는 주 서보의 힘 성분(FS1)을 제공한다. 제동력 승압기(13)는 하우징을 가지고 있는데, 그 하우징은 이동식 파티션(13a)에 의해 압력실(13b)과 진공실(13c)로 구획이 나누어지며, 이때 이동식 파티션(13a)은 브레이크 압력 변환기의 피스톤(6a, 4a)과 서로 짝지어 작동된다. 진공실(13c)의 경우 도면에 상세히 제시하지는 않았으나, 진공원(VAC)에 연결되어 있는 반면, 압력실(13b)은 주변 대기 (ATM)에 연결될 수 있게 되어 있다. 만일 압력실(13b)이 대기(ATM)에 연결되어있으면, 브레이크 패달을 통해 초기화된 작동력(FB)을 추가시키기 위해 주 서보의 힘 성분(FS1)이 발생되는 역할을 하며, 이동식 파티션(13a)에서 압력차가 발생하게 된다. 하지만, 압력실(13b)과 진공실(13c)이 서로 연결되어 있을 경우, 이동식 파티션(13a)에서의 압력차 발생은 없으며 주 서보의 힘 성분(FS1)도 더 이상 발생되지 않는다.

제동력 승압기(13)는 전자기로 작동되는 3/3-형(way) 밸브(14)에 의해 전기적으로 제어될 수 있다. 첫 번째 위치(14.1)에서(스프링으로-작동되는 기본 위치), 압력실(13b)과 진공실(13c)이 서로 연결되어 있으므로 이동식 파티션(13a)에서 압력차는 아예 발생되지 않거나 혹은 이동식 파티션(13a)에 존재하는 압력차가 제거된다. 두 번째 위치(14.2)에서, 압력실(13b)과 진공실(13c)은 서로 분리되어 닫히기 때문에 이동식 파티션(13a)에 존재하는 압력차는 지속적으로 유지된다. 세번째 위치(14.3)에서, 진공실(13c)을 진공원(VAC)에 연결시켜 주기 때문에 압력실(13b)이 주변 대기(ATM)와 연결되므로, 이동식 파티션(13a)에서 압력차가 발생하거나 이동식 파티션(13a)에 존재하는 압력차가 증가하게 된다. 결과적으로, 이동식 파티션(13a)에서 발생된 압력차와 주 서보의 힘 성분(FS1)은 세 개의 위치, 14.1, 14.2 그리고 14.3 사이에서 연속적인 상호 작용에 의해 용이하게 조정될 수 있다. 제동력 승압기(13)의 전기 제어 능력 때문에 이 점은 상당히 중요한 의미가 있는데, 브레이크 패달(2)을 통한 작동 작용에 추가해서 뿐 아니라, 브레이크 패달(2)을 통한 작동 작용 대신에 브레이크 압력 변환기를 작동시킬 수 있게 되었다는 뜻이 포함된다.

브레이크 패달(2) 의해 초기화된 작동력(FB) 또는 제동력 승압기(13)에 의해 발생된 주 서보의 힘 성분(FS1)을 증가시키기 위하여, 수력 펌프(10)가 설치되어 있고, 그 수력 펌프는 제 2 서보의 힘 성분(FS2)을 발생시키므로, 브레이크 압력 변환기의 총괄 작동력은 초기화된 작동력(FB)과 주 서보 및 제 2 서보의 힘 성분(FS1, FS2, FS3)에 의해 생긴다. 이와 같은 목적을 위해, 유압펌프(10)의 입력부(10e)에 추가 유압실(6)이 연결되어 있고, 그러한 수력 펌프(10)의 출력부(10a)는 바퀴 브레이크(3) 또는 유압실(4)에 연결되어 있다. 만일 브레이크 패달(2)이 작동될 경우, 저장고(5)를 추가 유압실(6)에 연결시키면 피스톤(6a)의 위치 이동에 의해 닫히게 되고 추가 유압실(6)의 체적은 감소하게 된다. 초기화된 작동력(FB) 또는 주 서보의 힘 성분(FS1)이 변화하기 않는 경우, 유압실의 체적이 감소함에 따라 과다한 양의 브레이크용 유체가 수력 펌프(10)에 의해 바퀴 브레이크(3) 또는 유압실(4)로 이송되며 결국 브레이크 압력(p)를 증가시키든가, 아니면 초기화된 작동력(FB) 또는 주 서보의 힘 성분(FS1)이 제 2 서보의 힘 성분(FS2)에 의해 작동된다.

따라서, 제 2 서보의 힘 성분(FS2)에 의해 야기되는 승압력의 정도는 브레이크 패달(2)이 작동될 때 유압실(6, 4)들 사이에 상호 얼마만큼 체적 변화가 일어났느냐에 의해 결정된다. 특히, 일반적으로 잘 알려져 있는 제동력 승압기(공압식)에 의한 크기의 위수만큼의 승압력을 얻으려면, 브레이크 패달(2)이 작동될 때 추가 유압실(6)의 체적보다 작은 정도에 이르기까지 유압실(4)의 체적이 감소되어야 한다. 브레이크 패달(2)이 작동될 때 유압실(6, 4)은 원통형이고 피스톤(6a, 4a)의동기화된 거리는 축 방향으로 동일한 거리 s 만큼 떨어져 있다고 생각해 보면, 유압실(6, 4)의 체적은 오로지 피스톤(6a, 4a)의 작동 면적(A6, A4)에 의해 결정된다. 피스톤(6a)의 작동면적(A6)은 피스톤(4a)의 작동 면적(A4)보다 더 크다는 것을 의미하며 결국 유압실(4)의 체적이 추가 유압실(6)의 체적보다 더 작아지는 정도까지 체적이 감소하게 된다. 도 1 및 2와 관련하여, 지적하고 싶은 사항으로서 여기서 말하는 작동 면적(A6)이란 피스톤(6a)의 횡단면적으로서 연결부(9)의 횡단면적보다 작은 경우를 의미한다고 이해되어야 하며, 작동면적(A4)은 피스톤(4a)의 횡단면적을 의미한다고 이해되어야 한다. 이와 같이 승압량의 정도 또는 변환비 I의 수준은 간단히 I = 1 + A6/A4 라는 관계에 의해 쉽게 결정된다. 작고 경제적인 브레이크 압력 변환기(1)를 예로 들어 보면, 피스톤(4a)의 직경은 10 mm, 또 다른 피스톤의 직경(6a)은 24.5 mm, 그리고, 연결부(9)의 직경은 4.5 로서 이 경우 전달율, i = 5 가 된다. 작동면적(A6, A4)이 서로 똑같이 클 때(A6 = A4)와 같이 특별한 경우, 전달율, i = 2 가 된다.

모든 차량의 경우에서 찾아볼 수 있는 경우로서 유압 펌프(10)를 구동부에 연계시켜 작동시킬 목적으로 유압 펌프(10)을 지속적으로 작동시킬 수 있으며 구동 벨트를 사용하면 간단히 실현할 수 있다. 이 경우, 브레이크 패달(2)은 비-작동된 상태에 있게 되고, 바퀴 브레이크(3)가 작동 모드로 되는 것에 맞추어 브레이크 압력이 전혀 발생하지 않게 되는데, 그 이유는 이 경우, 브레이크 유체가 오로지 추가 유압실(6)로부터 유압실(10)의 채널(11a)을 통해 또 다른 유압실(4)을 거쳐 채널(7)로 이송되기 때문이다. 반면, 브레이크 패달(2)이 작동되는 경우, 위에 설명된 방식으로 바퀴 브레이크(3) 내에서 브레이크 압력이 발생하게 되는데, 그 이유는 이 경우 유압실(6, 4)이 서로 연결되어 있지 않기 때문이며 이로 인해 펌프에 의한 브레이크 유체의 순환 이송이 불가능하기 때문이다.

그러나, 굳이 구동 에너지를 감소시킨다는 이유만을 강조하지 않더라도, 브레이크 패달(2)이 작동되는 경우에만 유압 펌프(10)를 작동시키는 구동부가 작동을 한다면, 사실상 제 2 서보의 힘을 발생시키는 것은 필수적이다. 따라서 유압 펌프(10)를 구동시키기 위해 전기 모터(11)가 설치되어 있으며, 그 모터는 전기 제어부 (ECU1)에 의해 활성화된다. 센서(15, 16)에 의해 전기 제어부(ECU1)는 브레이크 압력 변환기의 작동과 관련된 변수들을 결정하게 되고 그 변수들을 순서대로 함수 관계에 의해 검토하게 되는데 그 목적은 전기 모터(11) 뿐 아니라 전자기로 작동된 3/3-형 밸브(14)까지도 작동시키고자 함이며, 그러한 밸브(14)는 주 서보의 힘 성분(FS1)을 설정해 줄 수 있다. 예를 들어 설명하면, 센서(15)는 브레이크 패달(2)에서의 작동 거리, 발도 속도 또는 작동력을 결정하는 반면, 또 다른 센서(16)는 유압실(4)내 에서 발생된 브레이크 압력을 결정한다.

또한, 별도의 공간이 따로 마련되어 있으므로 유압 펌프(10)의 이송율의 가변적으로 조정하고자 한다면, 전기 제어부(ECU1)는 전기 모터(11)를 작동시키는 신호를 통해 전기 모터(11)의 회전 속도를 변경시킬 수 있다. 이상적으로, 이것은 브레이크 패달(2)과 관련된 변수(들)의 함수로서 표현된다. 그러나, 예를 들어 제동력 승압기(13) 내의 이동식 파티션 또는 피스톤(6a)의 이동 위치 거리에서 압력차가 발생하거나 피스톤(6a, 4a)의 이동 위치에 따른 거리가 결정될 경우, 브레이크패달(2)의 작동과 관련된 변수들을 결정하기 위한 센서들도 브레이크 압력 변환기(1)의 내부에 배치된다. 피스톤(6a, 4a)의 이동 위치에 따른 거리가 결정되면 많은 이점이 있다. 이름하여 피스톤(6a)의 작동 면적(A6)은 기지의 시스템 변수이므로 통상 불변하는 값이고, 브레이크 패달(2)이 작동될 때 발생되는 추가 유압실(6)의 체적 변화(V6)는 추가 피스톤(6a)이 축 방향으로 이동 배치됨(V6 ~ s)으로써 발생하는 변위에 비례한다. 결과적으로, 유압 펌프(10)의 이송율을 추가 유압실(6)의 체적 변화의 함수로 조정할 가능성이 대두되며, 이것은 곧 사실상 이상적인 위험 방지 시스템을 실현할 수 있다는 결과를 가져 다 준다.

유압 펌프(10)는 한 방향으로만 펌핑하여 유체를 이송시킬 용도로만 설계되며, 이때 한 방향성이란 시작점이 추가 유압실(6)이고 목표 지점이 바퀴 브레이크(3)가 되는 방향을 의미한다. 따라서, 유압 펌프(10)를 이용하여 바퀴 브레이크(3)로부터 추가 유압실(6)까지 유체를 통과시킬 수는 없으며, 유압 펌프(10)는 입력면 및 출력면(각각 10e, 10a)에 비-순환 밸브를 가지고 있어 흔히 유압 펌프(10)와 상호 연계되고 이러한 이유로 해서 도면에 도시되어 있지 않다. 이것은, 브레이크 압력 변환기(1)는 작동되고 유압 펌프(10)는 작동되지 않은 상태에서, 적어도 특정 순간만큼은 바퀴 브레이크(3) 내에서 브레이크 압력이 일정하게 유지될 수 있음을 의미하고 있다.

유압실(4, 6)의 출력부 사이에 배치되어 있고, 유압 펌프(10)의 입력부(10e)는 전자기적으로 작동되는 3/2-형 밸브(12)로서 전기 제어부(ECU1)에 의해 작동된다. 첫 번째 위치 12.1에서, 추가 유압실(6)과 바퀴 브레이크(3) 사이에는 오로지유압 펌프(10)에 의해서만 직접적인 연결 관계가 존재하고 있다. 두 번째 위치(12.2)에서(스피링-작동된 기본 위치), 추가 유압실(6), 유압실(4), 그리고 바퀴 브레이크(3) 사이에 직접적인 관계가 존재하고, 유압 펌프(10)로의 연결은 닫히게 되는, 다시 말해 유압 펌프(10)가 옆으로 비켜나가게 된다.

만일 밸브 장치(12)가 첫 번째 위치(12.1)에 있을 경우, 추가 유압실(6)로부터 이송되는 브레이크 유체는 유압 펌프(10)과 같은 실제적인 엑튜에이터를 통해서만 바퀴 브레이크(3)에 다다를 수 있으며, 이점은 유압 펌프(10)의 이송율이 조정되는 중에 상기 언급된 위험 방지 거동을 실현하는데 특별한 의미가 있다. 따라서, 브레이크 패달(2)이 작동되자마자, 또는 제 2 서보의 힘 성분(FS2)이 제공되어야만 하는 경우, 밸브 장치(12)는 본래의 첫 번째 위치(12.1)로 다시 변환된다. 브레이크 패달(2)의 작동이 취소될 때, 바퀴 브레이크(3) 내의 브레이크 압력이 상대적으로 작은 시간 구배에서도 감소되는 일을 방지시켜 주며, 여기서 상대적으로 작은 시간 구배란, 브레이크 패달(2)이 작동될 때 바퀴 브레이크(3) 내의 브레이크 압력이 함께 증가할 때에 해당하는 시간 구배이다. 따라서, 유압식 제동 장치의 동적 거동에 있어 상당한 성능 개선이 가능하게 되었다. 이상적으로 말해, 압력이 증가하는 중의 시간 구배와 압력 감소량은 동일하게 되도록 유압식 제동 장치의 특성을 설계한다.

전자기 작동 대신에, 밸브 장치(12)가 압력-제어된 작동 능력을 보유하고 있음은 더 말할 나위도 없고, 여기서 압력 작동 능력이란 흔히 추가 유압실(6) 내에서 발생된 압력의 함수로서 발생된다. 또한 선택적으로, 유압 펌프(10)의 이송율이본래 일정할 때(조절 가능하다는 뜻이 아님) 유압 펌프(10)의 이송율을 간접적으로 조절하고자 한다면 밸브 장치(12)도 유량을 조절하는 장치를 보유할 수 있다. 또한, 수력 펌프를 사용하는 방법도 있으며, 이때의 수력 펌프는 두 개의 펌핑 방향을 가지고 있으므로 이 경우 밸브(12)를 제거시킬 수 있다.

브레이크 압력 변환기(1)와 바퀴 브레이크(3) 사이에 위치하고 있으므로, 역-잠금 방지 장치(20)는 전기 제어부(ECU2)를 통해 작동된다(?)

제동력 승압기(1)와 바퀴 브레이크(3) 사이에 장착되어 있는 것은 역-잠금 방지 장치(20)로서 전기 제어부(ECU2)를 통해 작동된다. 바퀴 브레이크(3)에 할당된 차량 바퀴의 회전 운동을 센서(17)에 의해 결정하기 위하여, 전기 제어부(ECU2)는 차량의 동적 거동과 관련이 있는 변수들을 결정한다. 브레이크 압력 변환기(1) 및 역-잠금 방지 장치(20)의 전기 제어부(ECU1, ECU2)는 데이터 교환을 위해 적어도 하나의 통신선(18)을 통해 서로 신호를 교환한다. 그러나, 범용 전기 제어부(19)를 형성시키기 위해 전기 제어부(ECU1, ECU2)를 서로 결합시켜 사용할 수도 있다.

도 2에 제시되어 있는 또 다른 방식의 유압식 차량 제동 장치는 대체로 도 1에 제시되어 있는 유압식 차량 제동 장치와 동일하다. 한 가지 차이점이 있다면 제동력 승압기가 전기적으로 제어 불가능하다는 점으로, 이로 인해 한 편에서는 주 서보의 힘 성분(FS1)이 조정될 수 없고, 또 다른 한 편에서는 브레이크 패달(2)을 통해 작동 시키는 대신, 브레이크 압력 변환기에 의해 작동을 시키는 것이 불가능하게 된다. 그러나, 보다 중요한 차이점은 모든 경우에 있어 역-잠금 방지장치(20)의 구성 요소 중 하나가 되는 수력 펌프(10')가 제 2 서보의 힘 성분(FS2)을 발생시키는 수력 펌프의 기능도 대신한다는 것이다.

또한, 역-잠금 방지 장치(13)에는 저장실(23)이 있어 바퀴 브레이크로부터 흘러 들어온 제동용 유체를 압력 감소 과정 중에 배출시키며 수력 펌프(10)는 저장실(23)로부터 다시 흘러 들어온 브레이크 유체를 펌핑하여 브레이크 압력 변환기(1) 또는 바퀴 브레이크(3)로 이송시킨다. 이때의 밸브(21, 22)들은 전자기적으로 작동될 수 있는 것으로, 전기 모터(11')에 의해 수력 펌프(10')가 구동되고, 전기 제어부(ECU2)에 의해 적합한 작동 신호가 제공된다. 바퀴들 중 하나에서 잠금 현상의 조짐이 발견되면, 밸브(22) 및 수력 펌프(10') 에서 요구되는 작동 작용을 전기 제어부(ECU2)가 초기화시킨다. 비-작동 상태(21.1)에서는, 제 1 밸브(21)가 브레이크 압력 변환기(1)를 바퀴 브레이크(3)로 연결시키는 반면, 또 다른 비-작동 상태(22.1)에서는, 제 2 밸브 장치(22)가 바퀴 브레이크(3)와 저장실(23) 사이의 연결을 차단하기 때문에 바퀴 브레이크(3) 내에서 브레이크 압력이 발생될 수 있고, 제 1 밸브 장치(21)는 자체 활성 상태(21.2)로 설정되어 브레이크 압력 변환기(1)와 바퀴 브레이크(3) 사이의 연결이 차단된다. 바퀴 브레이크(3) 내의 브레이크 압력을 감소시키려면, 제 1 밸브(21) 및 제 2 밸브 장치(22)가 각각 자신들의 활성 상태(21.2, 22.2)로 설정되어야 하며, 브레이크 압력 변환기(1)와 바퀴 브레이크(3) 사이의 연결은 차단되고, 바퀴 브레이크(3)가 저장실(23)로 연결되어 있어야 한다.

브레이크 압력 변환기(1)의 작동 작용 중에는 어떠한 제동용 유체도 추가 유압실(6)로부터 저장실(23)로 빠져나올 수 없고, 다만 예비-작용의 목적으로 수력 펌프(10')의 입력면으로 직접 공급되는데, 수력 펌프(10')와 저장실(23) 사이에 비-순환 밸브(24)가 배치되어 있어 저장실(23)에서 유압 펌프(10')의 입력면까지의 한 방향으로만 유동이 연결될 수 있도록 한다.

이와 같은 연결에 있어 중요한 것은 브레이크 압력 변환기(1) 및 역-잠금 방지 장치(20)의 전기 제어부(ECU1, ECU2)는 서로 통신하거나 공통된 전기 제어부(19)가 존재한다는 사실이다. 수력 펌프(10')가 역-잠금 방지 장치(20)의 전기 제어부(ECU2)의 일부 상에서 작동되기 때문에, 브레이크 압력 변환기(1)의 전기 제어부(ECU1)는 역-잠금 방지 장치(20)의 전기 제어부((ECU2))에 관한 작동 작용 요구도를 만족시켜야만 한다. 같은 맥락에서, 전기 제어부(ECU1)의 역-잠금 장치(20)의 전기 제어부(ECU2)도 역-잠금 방지 작용이 가동될 경우 브레이크 압력 변환기(1)로 정보를 전달함으로써 밸브 장치(12)가 브레이크 압력 변환기(1)의 전기 제어부(ECU1)의 의 일부 위치에서 제 2 위치(12.2)로 전환되고 수력 펌프(10')는 역-잠금 방지 작용 중에 제동용 유체를 펌핑하여 저장실(23)로부터 빠져나가게 한다.

도 1과 2에는 편의상 한 개의 바퀴 브레이크를 장착한 브레이크 회로도 하나만 제시하였다. 제 2 브레이크 회로 역시 제 2 유압실에 의해 제공되며, 이때 제 2 유압실은 다른 유압실들과 순차적으로 연결되어 있고 특히 유압실(4)에서는 부유형 피스톤이 두 개의 유압실을 서로 분리시키고 있다.

도 3에는 브레이크 압력 변환기 관련 곡선들을 보여주는 선도가 도시되어 있으며, 발생된 브레이크 압력(p)이 브레이크 압력 변환기에 의해 적용되는 총괄 작동력(F)의 함수로 표현되어 있다. 이미 언급된 바와 같이, 총괄 작동력(F)은, 브레이크 패달(2)를 통해 초기화된 작동력(FB), 제동력 승압기(13)에 의해 발생된 주 서보의 힘 성분(FS1), 그리고 수력 펌프(10 또는 10')에 의해 발생된 제 2 서보의 힘 성분(FS2)의 함수이다.

도 3의 선도에서 압력(p) 값이 상대적으로 낮은 특성을 보이고 있는 맨 아래 곡선이 의미하는 바는, 주 서보 및 제 2 서보의 힘 성분(FS1, FS2) 모두 작용하고 있지 않는 경우(FS1 = 0, FS2 = 0)에 해당하며, 다시 말해 브레이크 압력(p)이 작동력(FB)에 의해서만 발생되고 있음을 나타낸다. 작동력(FB)에 관해 브레이크 압력(p)은 선형적으로 비례하는 관계에 있으므로, 특성 곡선 역시 일직선으로 표현되고 있다.

도 3의 중간에 위치한 곡선들의 경우, 제 2 서보의 힘 성분(FS2)이 비작동 상태일 때(FS2 = 0), 작동력(FB)과 제 1 보조력(FS1) 때문에 브레이크 압력(p)이 발생되는 결과를 산출한다. 이 곡선들을 살펴 보면 초기 곡선이 주 가지로부터 갑자기 분기되어 두 개의 분지된 가지를 갖는 형태의 곡선으로 나누어지고 있다. 우선 먼저 꺾이면서 기울기도 급격한 첫 번째 분지 곡선의 특성이라면, 주 서보의 힘 성분(FS1)이 작용되는 지점인 소진점(F2, p2)을 너머 선 영역 에서 주 서보의 힘 성분(FS1)의 승압 성분이 작동력(FB)으로부터 초기 발생되어 상대적으로 기울기가 완만하게 꺾인 나머지 분지와 다시 합쳐지고 있다. 만일 주 서보의 힘 성분(FS1)을 조정할 수 있다면, 기울기가 급격한 첫 번째 분지의 구배(p/F)를 변경할 수 있으며, 이것이 가능하다면 결과적으로 브레이크 압력 변환기의 응답 거동도 수정될 수 있다는 것을 의미한다.

도 3의 맨 상단에 도시되어 있는 곡선은, 작동력(FB)과 주 서보 및 제 2 서보의 힘 성분(FS1, FS2)으로 인해 브레이크 압력(P)이 발생되고 있음을 보여주고 있다. 또한, 상단의 곡선 역시 두 개의 분지된 곡선을 가지고 있는데, 먼저 분지된 첫 번째 분지 곡선이 앞에서 설명한 중간 곡선의 분지 특성에 비해 기울기가 더 급격한데 그 이유는 이 경우, 먼저 꺾이며 분지된 곡선은 곧 주 서보 및 제 2 서보의 힘 성분(FS1, FS2)의 승압 성분에 해당하기 때문이다. 따라서, 이 경우 소진점(F3, p2) 역시 높게 나타나는 결과를 보이며, 여기서 소진점은 작동력(FB)으로부터 초기화된 기울기가 덜 급격하게 꺾이는 분지 곡선과 다시 만나고 있다. 이 경우 역시, 응답 거동을 변화시키고자 한다면 주 서보 및 제 2 서보의 힘 성분(FS1, FS2)을 적절히 조정하는 방법에 의해 먼저 꺾여 나가고 있는 분지 곡선의 구배(p/F)를 변화시킬 수 있다.

도 3의 중간 곡선에서 소진점(F2, p2) 이상의 영역을 살펴보면, 먼저 꺾이며 기울기가 급격한 분지 곡선을 연장하여 점선으로 표시한 부분이 있는데, 이것은 기울기가 완만한 상단 곡선과 다시 만나고 있다. 이러한 작동 거동은 소진점(F2, p2)까지 다다른 다음에야 얻어지는 특성으로서, 다시 말해 실제 구배(p/F)가 요구되고 있는 구배(p2/F2) 이하로 떨어지면, 주 서보의 힘 성분(FS1)에 추가로 제 2 서보의 힘 성분(FS2)이 발생되고 상단의 특성 곡선과 만날 때까지 요구되는 구배(P2/F2)가 유지될 수 있도록 제 2 서보의 힘 성분(FS2)이 조정된다는 것을 의미한다.

중간의 특성 곡선이 점(F1, p1) 이상이 되면 상단의 특성 곡선과 만나게 되는 일종의 천이 영역을 나타내는 선이다. 이러한 작동 거동은 점(F1, p1)으로부터 시작되는 제 2 서보의 힘 성분(FS2)이 작용함으로써 얻어지는 특성이다. 따라서, 구배의 역전 현상, 즉 비교적 완만한 구배(p2/F2)가 상대적으로 더 급격한 구배(p3/F3)로 전환되는 현상이 발생된다. 이때, 개별 특성 또는 복합된 특성으로 간주되고 있는 상기 전환점(F1, p1)을 고정시키기 위한 기준 조건은 여러 조건들 중에 서 특히, 선결 브레이크 압력(p) 또는 선결 작동력(FB)의 상태로의 도달, 차량의 선결 감속도 또는 물체까지의 거리에 도달하는데 실패할 경우, 그리고 차량 제동의 초기 작동 이후 선결 시간이 과다한 경우이다.

예를 들면, 압력실(13b)를 측정하거나 이동식 파티션(13a)에서의 압력차를 측정하는 센서가 있으면 소진점이 결정된다. 즉, 압력실(13b)내의 압력이 외부 대기(대기압)의 압력과 같다면, 소진점에 도달한 것으로 간주할 수 있는 것이다. 상기 언급된 바와 같은 실시예의 수정된 예로서, 컴퓨터 내에 저장된 도 3을 보고 센서(15)에 의해 작동력(FB)을 결정하고 또 다른 센서(16)에 의해 브레이크 압력(p)을 결정하는 방식을 적용하면, 지속적으로 중간 곡선의 특성 변화를 결정할 수 있고, 이때 나타난 소진점 또는 굴절점을 찾아낼 수 있다. 이러한 방식으로, 상기와 같은 굴절점을 컴퓨터 계산을 사용하여 찾아낼 수 있는데, 예를 들면, 굴절점에서는 함수의 1계 도함수가 매우 급격한 변화를 변화하게 됨을 쉽게 관찰할 수 있다. 일단 소진점에 도달하고 나면, 제 2 서보의 힘(FS2)에 도달한 상태라고 할 수이다. 승압 인자에 해당하는 구배(p2/F2)는 제동 장치에 대한 기지의 값이므로, 제한 변수로서 사용되는 브레이크 압력(p)을 사용하는 것과 같은 조절 기법(regulating technique)에 의해 그러한 구배(p2/F2)를 소진점 이상의 영역에서도 유지시킬 수 있으며, 그리고 나서 서보에 의한 힘도 조정되므로 도 3에 점선으로 표시된 것과 같이 압력(p)에 관한 직선(점선 부분)을 얻을 수 있다.

Claims (16)

1. - 엑튜에이터 성분(2)을 통해 발생된 작동력(FB)을 적용하여 작동되고, 유압실(4)의 체적을 감소시킴으로써 적어도 하나의 바퀴 브레이크에 대해 브레이크 압력을 발생시키고,

   - 브레이크 제동압력을 높이기 위한 제동력 승압기(13)가 장착되어 있어 적용된 작동력(FB)과 함께 제 1 서보의 힘 성분(FS1)까지 추가시키는 유압식 차량 제동 장치용 브레이크 압력 변환기(1)에 있어서,

   - 작동력(FB)이 작용될 때 체적은 감소되게 되어 있는 유압실(6)이 추가로 제공되고,

   - 추가된 유압실(6)로부터 나온 출력부와 적어도 한 개의 바퀴 브레이크(3) 사이에 펌프(10, 10')가 설치되어 있고, 설치된 펌프의 방향은 추가된 유압실(6)로 부터 적어도 한 개의 바퀴 브레이크(3) 쪽으로 향하고 있고,

   - 펌프(10, 10')의 출력부(10a)가 유압실(4)에서 나온 출력부와 연결되고, 제 2 서보의 힘 성분(FS2)이 적용된 작동력(FB) 또는 제 1 서보의 힘 성분(FS1) 위에 추가로 작용하는 역할을 하여 적어도 한 개의 바퀴 브레이크(3)에 대한 브레이크 압력이 증가되는 것을 특징으로 하는 브레이크 압력 변환기(1).
2. 제 1 항에 있어서, 브레이크 제동압력을 높여주는 제동력 승압기 (13)가 최초의 작동력(FB) 위에 고정된 제 1 서보의 힘 성분(FS1)까지 추가시키는 것을 특징으로 하는 브레이크 압력 변환기.
3. 제 1 항에 있어서, 제동력 승압기(13)가 전기 엑튜에이터(14)에 의해 제동될 수 있는 것으로, 작동 요소에 의한 작동력을 대체하거나 혹은 작동 요소에 의한 작동력과 별도로 추가하여 브레이크 압력 변환기를 작동 요소을 통하여 작동시키고, 두 번째 목적은 제 1 서보의 힘 성분(FS1)을 조정하는 것을 특징으로 하는 브레이크 압력 변환기.
4. 제 1 항부터 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 서보의 힘 성분(FS2)을 제어하기 위해 펌프(10, 10')의 송달률이 전기 엑튜에이터(11, 11')에 의해 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 압력 변환기.
5. 제 1 항부터 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 첫 번째 위치(12.1)일 경우에 밸브 장치(12)가 유체의 연결부를 통해 제공되고 그러한 유체의 연결부는 펌프(10, 10')를 통해 이미 추가되어 있는 유압실(6)과 다른 유압실(4)의 출력실 사이에 존재하고, 두 번째 위치일 경우에, 추가된 유압실(6)의 출력부와 또 다른 유압실(4)의 출력부 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 브레이크 압력 변환기.
6. 제 1 항부터 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 유압실(4)이 제 2 유압실과 순차적으로 연결되어 있고 적어도 한 개의 추가 바퀴 브레이크에 대한 브레이크 압력에 있어 그러한 제 2 유압실의 체적이 감소하는 것을 특징으로 하는 브레이크 압력 변환기.
7. 제 6 항에 있어서, 브레이크 압력 변환기가 작동될 때, 제 2 유압실의 체적이 또 다른 유압실(4)의 체적과 동일한 정도까지 감소하는 것을 특징으로 하는 브레이크 압력 변환기.
8. 제 1 항부터 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 브레이크 압력 변환기가 작동될 때, 유압실(4)의 체적이 추가된 유압실(6)의 체적보다 백분율 기준으로 더 작은 정도까지 감소하는 것을 특징으로 하는 브레이크 압력 변환기.
9. 제 1 항부터 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 엑튜에이터 (11, 11', 12, 14)의 기능을 수행하고자 이들을 작동시킬 목적으로, 전기 제어부(ECU1)가 제공되어 있고 센서(15, 16)을 통해 브레이크 압력의 작동과 관련이 있는 적어도 한 개의 변수를 결정하고 검증할 수 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 압력 변환기.
10. 제 1 항부터 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 브레이크 압력 변환기가 장착된 유압식 차량 제동 장치에 있어서, 브레이크 압력 변환기(1)와 바퀴 브레이크(3) 사이에 역-잠금 및/운행시-미끄럼 방지 장치(20)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유압식 차량 제동 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 역-잠금 및/운행시-미끄럼 방지 장치(20)의 경우, 전기 엑튜에이터(11', 21, 22)를 통해 적어도 하나의 바퀴 브레이크(3) 내의 브레이크 압력으로서 작용하고 그러한 브레이크 압력을 제어하기 위하여, 전기 제어부(ECU2)가 제공되므로 센서(17)들을 통해 차량의 동적 거동과 관련이 있는 적어도 하나의 변수를 결정할 수 있는 것을 특징으로 하는 유압식 제동 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 브레이크 압력 변환기(1)와 역-잠금 및/운행시-미끄럼 방지 장치(20)를 위해 데이터 라인(18) 또는 하나의 범용 전기 제어부(19)를 통해 서로 신호를 교환하는 브레이크 압력 변환기의 전기 제어부(ECU1)와 역-잠금 및/운행시-미끄럼 방지 장치(20)의 전기 제어부(ECU2)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 유압식 차량 제동 장치.
13. 제 1 항부터 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 브레이크 압력 변환기와 그러한 브레이크 압력 변환기가 장착된 유압식 차량 제동 장치를 작동하는 방법에 있어서,

    - 브레이크 압력(p) 대 총괄 작동력(F)의 구배가 초기화된 작동력(F)에 의해 결정될 때 그러한 압력 대 힘의 구배는 초기 작동력(FB)이나 혹은 주 서보의 힘 성분(FS1)에 의해 결정되고,

    - 브레이크 압력(p) 대 총괄 작동력(F)의 구배가 기 설정된 압력 및 힘의 구배(p2/F2) 이하로 떨어질 때, 적어도 기 설정된 구배 정도로 유지되도록 초기 작동력(FB) 또는 주 서보의 힘 성분(FS1)에 제 2 서보의 힘 성분(FS2)이 추가되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 1 항부터 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 브레이크 압력 변환기와 그러한 브레이크 압력 변환기가 장착된 유압식 차량 제동 장치를 작동하는 방법에 있어서,

    - 브레이크 압력(p) 대 총괄 작동력(F)의 구배가 초기 작동력(FB) 또는 주 서보의 힘 성분(FS1)에 의해 결정되고 기 설정된 압력 대 힘의 구배(p2/F2)와 그 값이 동일하고,

    - 브레이크 압력의 작동작용과 관련된 적어도 하나의 변수(p, F)가 기 설정된 값(p1, F1)과 다르거나,

    - 차량의 동적 거동과 관련된 적어도 하나의 변수가 기 설정된 값과 다를 때, 제 2 서보의 힘 성분(FS2)이 초기 작동력(FB) 또는 주 서보의 힘 성분(FS1)에 추가되 되, 추가되는 정도는 브레이크 압력(p) 대 총괄 작동력(F)의 구배가 다시 기 설정된 구배(p3/F3) 값과 같을 정도의 수준이고 이와 같이 설정된 구배(p3/F3)는 앞서 설정된 구배(p2/F2)보다 커지게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 기 설정된 구배(p2/F2)가 주 서보의 힘 성분(FS1) 값이 최대 일 때 발생된 구배와 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 주 서보의 힘 성분(FS1) 및 제 2 서보의힘 성분(FS2)이 최대일 때 발생된 구배와 동일한 것을 특징으로 하는 방법.