KR20020081383A - 액티브 시뮬레이터를 구비한 차량용 유압 제동 시스템 - Google Patents

Abstract

차량용 유압 제동 시스템은 : 중앙 유압 유닛(3)에 의해 공급되는 상용 제동 시스템(A); 비상 제동 시스템(B); 수동 제어 부재(D,16); 마스터 실린더(17); 적어도 하나의 안전 밸브(26,28); 제동 조작의 진행에 상응하는 반동으로 수동 제어 부재(D,16)의 전진 운동에 저항하도록 의도된 시뮬레이터(M)로서 한 방향에서는 마스터 실린더(17)로부터 나오는 유체 압력을 받게 되고, 반대 방향에서는 수동 제어 부재의 이동거리에 의존하는 저항력을 받게 되는 시뮬레이터 피스톤(31)이 그 안에서 미끄럼운동 하는 실린더(30)를 포함하고 있는 상기 시뮬레이터; 휠 브레이크(2a~2d)에 연결되는 흡입 솔레노이드 밸브(9a~9d) 및 배출 솔레노이드 밸브(14a~14d); 여러가지 제동 파라미터를 검출하기 위한 센서(8,13a~13d,24,29); 솔레노이드 밸브를 제어할 수 있는 컴퓨터(C)를 포함하고 있다. 시뮬레이터(M)내의 저항력은 중앙 유압 유닛(3)에 의해 공급된 유체 압력으로부터 나오는 조절된 압력이 시뮬레이터 피스톤(31)의 표면상에 작용함에 따라 발생되며, 임의로 변경가능한 소정의 법칙에 따라 컴퓨터(C)에 의해서 제어된다.

Description

액티브 시뮬레이터를 구비한 차량용 유압 제동 시스템{VEHICLE HYDRAULIC BRAKING SYSTEM WITH AN ACTIVE SIMULATOR}

본 발명은 :

- 외부의 에너지 공급원을 사용하는, 중앙 유압 유닛에 의해서 압력 브레이크 유체가 공급되는 상용 제동 시스템;

- 근육 에너지에 의해서 제어되는 비상 제동 시스템;

- 전진 이동으로 상용 제동 시스템 작동하거나 또는 상용 제동 시스템이 고장난 경우에 비상 제동 시스템을 작동하는 수동 제어 부재;

- 스트로크가 수동 제어 부재에 의해 제어되는 적어도 하나의 제1 피스톤을 가진 마스터 실린더;

- 상용 제동 시스템이 적절하게 작동할 때 휠 브레이크로부터 마스터 실린더를 분리하거나, 또는 상용 제동 시스템이 정확하게 작동하지 않으면 마스터 실린더를 적어도 하나의 휠 브레이크와 연결할 수 있는 적어도 하나의 안전 밸브;

- 제동 조작의 진행에 상응하는 반동으로 수동 제어 부재의 전진 이동에 저항하도록 의도된 감지 시뮬레이터로서, 한 방향에서는 마스터 실린더로부터의 유체압력을 받게 되고, 반대 방향에서는 수동 제어 부재의 이동거리에 의존하는 저항력을 받게 되는 시뮬레이터 피스톤이 그 안에서 미끄럼운동 하는 실린더를 포함하고 있는 상기 시뮬레이터;

- 휠 브레이크에 연결되는 흡입 솔레노이드 밸브 및 배출 솔레노이드 밸브;

- 여러가지 제동 파라미터, 특히 수동 제어 부재의 이동거리 및 장치의 다양한 지점에서의 압력을 검출하기 위한 센서;

휠 브레이크에서 원하는 압력을 얻기 위하여 솔레노이드 밸브를 제어할 수 있으며 다양한 센서에 연결되는 컴퓨터;를 포함하는 타입의 유압 제동 장치에 관한 것이다.

상기 타입의 제동 장치는 예를 들어 FR 2 772 706 또는 US-A-5 544 948에 공지되어 있다.

이러한 장치에 있어서, 상용 제동 모드에서 문제없이 작동하는 동안에 마스터 실린더는 격리되고 마스터 실린더에 한정된 유체는 휠 브레이크로 역류할 수 없다. 예를 들어, 브레이크 페달 또는 수동 브레이크 레버와 같은 수동 제어 부재는 유체 전달을 위해 마스터 실린더에 연결된 실린더를 포함하고 있는 감지 시뮬레이터 때문에, 가해진 힘에 의존하는 정상 작동하는 이동거리를 유지한다.

공지된 장치들은 만족스럽게 작동하며, 또한 휠 브레이크 내부의 압력이 마스터 실린더에 의해 공급되는 압력으로부터 그리고 브레이크 페달에 가해지는 근육의 힘으로부터 직접적으로 야기되는 것과 같은 느낌을 운전자에게 줄 수 있는 이동거리의 함수로서 수동 제어 부재에 가해지는 힘에 대한 변화의 법칙을 규정할 수있다.

본 발명은 휠 브레이크의 작동을 위한 유압 제동 장치에 관한 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 유압 제동 장치의 개략도;

도 2 는 마스터 실린더와 시뮬레이터를 확대하여 도시한 다이어그램;

도 3 은 이동거리 및 조절된 압력의 함수로서 수동-제어 부재상에 가해지는 힘에 대한 변화의 법칙의 예를 도시한 도면; 그리고

도 4 는 피스톤 스트로크의 함수로서 공압식 실린더 내부의 공기압의 변화를 나타내는 도면.

아직까지, 공지된 이들 장치에서는 수동 제어 부재에 가해지는 힘과 관련한 변화의 법칙이 다소 고정되어 있으며, 이것은 간단하고 빠른 방식으로 변경되지 않는다.

때로는 여러가지 이유로, 특히 관련된 차량의 타입에 의존하여 상기 변화의 변칙은 될 수 있는 한 간단하고 신속하게 변경할 수 있어야 하는 것이 가장 바람직하다.

게다가, 마스터 실린더에 의해 성취되는 비상 제동이 유효하게 유지되도록 시뮬레이터는 될 수 있는 한 적은 유체를 소비하는 것이 가장 바람직하다.

그러므로, 본 발명의 일차적인 목적은 현재의 것보다 더 우수하게 상술한 여러가지 요구사항을 충족시키며, 보다 상세하게는 간단하고 빠른 방식으로 이동거리의 함수로서 수동 제어 부재에 가해지는 힘에 대한 변화의 법칙을 변경하는 것을 가능하게 한다.

더욱이, 해결책은 여기에 제공되는 바와 같이 비교적 간단하고 특히 재현가능한 방식으로 충족되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상술한 타입의 차량용 유압 제동 장치는, 시뮬레이터내의 저항력은 중앙 유압 유닛에 의해서 공급되는 유체 압력으로부터 나오는 조절된 압력의 시뮬레이터 피스톤의 표면상에 작용에 기인하며 페달 이동거리의 함수로서 임의로 조절가능한 소정의 법칙에 따라 컴퓨터에 의해서 제어되는 것을 특징으로 한다.

수동 제어 부재에 가해지는 힘을 이동거리의 함수로서 간주하면, 어떠한 변화의 법칙도 다른 방식으로 장치를 수정하는 일 없이 컴퓨터에 프로그램될 수 있다.

바람직하게, 조절된 압력하에 놓여 있는 시뮬레이터 피스톤의 표면은 중앙 유압 유닛에 의해 제공되는 압력 유체를 위한 흡입 솔레노이드 밸브에, 그리고 공급 탱크에 연결되는 배출 솔레노이드 밸브에 평행으로 연결되는 가변-용량 챔버를 구획형성하고, 상기 솔레노이드 밸브의 개폐가 컴퓨터에 의해 제어되므로 시뮬레이터 챔버 내부의 압력은 소정의 법칙을 따른다.

바람직한 방식에서, 시뮬레이터 챔버에 연결되는 솔레노이드 밸브는 "온/오프" 타입이며 솔레노이드 밸브의 입구와 출구 사이의 압력 강하는 제어 전류 세기에 선형으로 의존한다.

유리하게, 시뮬레이터에서 저항력은 마스터 실린더로부터 나오는 유체 압력에 반대 방향에서 시뮬레이터 피스톤상에 작용하는 탄성력, 그리고 시뮬레이터 피스톤의 표면상에 작용하는 조절된 압력에 의해 발생되는 가변력처럼 탄성력에 저항하는 가변력의 합성이다.

탄성력은 적어도 하나의 탄성 복귀 수단에 의해 만들어질 수 있다. 바람직한 방식에서, 이러한 탄성 복귀 수단은 공기 스프링을 포함한다.

시뮬레이터의 실린더는 상이한 직경을 가진 2개의 상호연통하는 동축의 보어, 작은 직경의 보어 내부에서 누출방지 방식으로 미끄럼운동 하는 작은 직경부와 큰 직경의 보어에서 누출방지 방식으로 미끄럼운동 하는 큰 직경부를 포함하고 있는 단차 피스톤을 포함하고 있다. 작은 직경의 보어의 끝 벽은 단차 피스톤의 작은 단면에 가해지는 마스터 실린더로부터의 유체 압력을 위해 마스터 실린더에 연결되는 포트를 포함하고 있고, 보어의 천이 벽과 단차 피스톤의 큰 단면 사이에 환형상 챔버가 구획형성되며, 이 환형상 챔버는 각각의 흡입 솔레노이드 밸브와 배출 솔레노이드 밸브에 평행으로 연결된다.

작은 단면 보어의 반대쪽 방향에서 큰 단면 보어를 폐쇄하는 끝 벽은, 단차 피스톤의 큰 단면상에 유지되어 상기 피스톤상에 탄성력을 가하는 로드의 통과를 위한 개구를 포함할 수 있다. 로드는 시뮬레이터 실린더와 일체인 부분으로 인하여 공압식 실린더 내부에서 미끄럼운동 하는 공압식 피스톤과 일체형으로 될 수 있으며, 이러한 공압식 실린더는 예를 들면 공압식 현가(pneumatic suspension)를 위해 의도된 외부의 공기압 공급원에 연결된다.

공압식 실린더에 연결되는 압력 공기 라인상에 체크 밸브가 구비될 수 있으며, 이 밸브는 실린더내로 압력 공기의 유입을 허용하고 유출을 저지한다.

공기 압력과 같은 방향에서 공압식 피스톤상에 작용하도록 기계적인 압축 스프링이 공압식 실린더 내부에 배열될 수 있다.

상술한 장치에 추가적으로, 본 발명은 첨부한 도면과 관련하여 예시적인 방식으로 그리고 제한하는 것이 아닌 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명에서 더욱 완전하게 설명되는 다수의 장치를 제공한다.

도 1 은 자동차용으로 의도된 것이며, 전방 휠을 위한 휠 브레이크(2a,2b) 그리고 후방 휠을 위한 휠 브레이크(2c)를 작동하도록 설계된 유압 제동 장치(1)를 나타내고 있다. 종래의 방식에서, 각각의 휠 브레이크는 제동되는 휠과 함께 회전적으로 잠금되는 디스크 또는 드럼의 요소에 대하여 브레이크 페드 또는 슈를 가하도록 압력 유체의 작용하에서 피스톤이 이동할 수 있는 실린더를 포함하고 있다.

장치(1)는 외부의 에너지 공급원을 사용하는 중앙 유압 유닛(3)에 의해 압력 유체가 공급되는 상용 제동 시스템(A), 근육 에너지에 의해 제어되는 비상 제동 시스템(B)을 포함하고 있다.

중앙 유압 유닛(3)은 예를 들면 전기 모터와 같은 모터(5)에 의해 구동되는 펌프(4)를 포함하고 있다. 펌프(4)는 그 위에 유압 및 공압식 어큐뮬레이터(7)가 장착되는 메인 공급 라인(6)에 압력 유체를 전달한다. 라인(6)의 압력치를 나타내는 전기량을 출력하는 압력 센서(8)가 또한 상기 라인에 설치된다. 펌프(4)의 입구쪽은 소위 공급 탱크라고 말하는 무가압 유체 탱크(9)에 연결된다.

압력 유체 라인(6)은 솔레노이드 밸브(9a,9b,9c,9d)를 통하여 평행으로 각각의 휠 브레이크(2a~2d)에 연결된다. 이러한 솔레노이드 밸브는 2 위치, 즉 개방 또는 폐쇄에 놓여 있으며, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 마이크로 프로세서(C)에 의해 파일럿 제어된다. 도면의 이해를 보다 명확하게 하기 위하여, 솔레노이드 밸브와 컴퓨터(C) 사이의 전기 배선은 단순한 선의 시작만으로 표시하였다.

휴지 위치에서, 도 1 에 도시한 바와 같이 밸브(9a~9d)는 폐쇄되어 있다. 밸브(9a,9b)의 출구는 각각 유압식 세퍼레이터(10a,10b)를 통하여 전방 휠 브레이크(2a,2b)에 연결된다. 밸브(9c,9db)의 출구는 후방 휠 브레이크(2c,2d)에 직접 연결된다. 압력-균등화 밸브(11)는 밸브(9a,9b)의 출구 사이에 설치되며, 다른 압력-균등화 밸브(12)가 마찬가지로 밸브(9c,9d)의 출구 사이에 설치된다.

가해지는 압력을 표시하는 전기량을 출력하도록 압력 센서(13a,13b,13c,13d)는 브레이크(2a~2d)를 위한 각각의 공급 라인에 설치된다. 이들 센서(13a~13d)의 출력은 라인(도시 생략)에 의해 컴퓨터(C)에 연결된다. 또한 센서(8)의 출력도 컴퓨터(C)에 연결된다.

배출 솔레노이드 밸브(14a,14b,14c,14d)는 입구에 연결되는 라인상의 흡입 솔레노이드 밸브(9a~9d)와 평행으로 휠 브레이크에 연결된다. 상기 밸브(14a~14d)는 2 위치, 즉 개방 또는 폐쇄 위치에 있으며 공급 탱크(9)로 유체를 복귀시키는 라인(15)에 연결된다. 휴지 위치에서, 도 1 에 도시한 바와 같이 밸브(14a~14d)는 개방되어 있다.

배출 밸브(14a~14d)는 또한 컴퓨터(C)에 의해 파일럿 제어되며, 밸브(14a~14d)를 제어하는 각각의 코일에 연결되는 출력을 포함하고 있다.

장치는 수동-제어 부재(D)를 포함하고 있는데, 이 수동-제어 부재는 일반적으로 브레이크 페달(16), 그리고 동일한 단면(S1)을 가진 제1 피스톤(18)과 제2 피스톤(19)이 미끄럼운동 하는 마스터 실린더(17)로 구성된다. 페달(16)은 페달에 링크된 로드(20)에 의해 피스톤(18)에 연결된다. 여기에서, "전진 이동 또는 전진 운동"은 마스터 실린더(17)를 향한 페달(16)의 이동을 나타내는데, 이것은 실린더(17)의 반대쪽 끝 벽 및 제2 피스톤(19)을 향한 피스톤(18)의 이동을 야기한다.

유체로 충전되는 제1 챔버(21)는 피스톤(18)과 피스톤(19) 사이에 구획형성되며, 스프링(21a)은 양 피스톤 사이의 상기 챔버에 배치된다. 마찬가지로 유체로 충전되는 제2 챔버(22)는 피스톤(18)으로부터 멀리 떨어진 마스터 실린더(17)의 끝 벽과 피스톤(19) 사이에 구획형성된다. 스프링(22a)은 챔버(22)에 배열된다.

"스톱" 표시 등의 제어를 위한 종래의 방식으로 페달(16)의 전진 이동에 민감한 전기 접점(23)이 제공된다. 이 접점의 터미널은 브레이크 페달(16)의 전진 이동에 응답하여 상용 제동 시스템(A)을 작동시키는 컴퓨터(C)의 터미널에 연결된다. 게다가, 페달(16)을 위한 스트로크 센서(24)가 제공되며 이것은 상응하는 전기 신호를 컴퓨터(C)의 다른 입력 터미널에 전달한다. 예를 들면, 센서(24)는 이동 속도에 대한 데이터뿐만 아니라 페달(16)의 이동거리의 크기와 관련된 출력 데이터가 될 수 있다.

마스터 실린더의 두 챔버(21,22)는, 챔버(21,22)에 유체를 공급할 수는 있지만 역류를 차단하는 체크 밸브(도시 생략)를 통하여 공급 탱크(9)에 연결된다.

제1 챔버(21)는 안전 밸브 또는 스톱 솔레노이드 밸브(26)가 설치된 파이프(25)에 의해 휠 브레이크(2b)와 연결된다. 솔레노이드 밸브(26)는 컴퓨터(C)에 의해 제어되고, 개방 또는 폐쇄의 2 위치 타입이며, 장치가 휴지 위치에 있을 때 이것은 개방 위치에 놓여 있다.

챔버(22)는 라인(27)과 솔레노이드 밸브(28)를 통하여 휠 브레이크(2a)에 연결된다. 압력 센서(29)는 마스터 실린더(17)와 솔레노이드 밸브(28) 사이의 라인(27)상에 설치된다. 센서(29)는 링크(도시 생략)를 통하여 컴퓨터(C)의 입력 장치에 보내지는 전기 신호를 출력한다.

게다가, 제동 장치(1)는 제동 작용의 진행에 상응하는 반동으로 브레이크 페달(16)의 전진 이동에 저항하도록 의도된 브레이크-작동 시뮬레이터(M)를 포함하고 있다.

이러한 시뮬레이터(M)는 실린더(30)를 포함하고 있는데(도 1 및 2 참조), 그 안에서 시뮬레이터 피스톤(31)이 미끄럼운동 한다.

실린더(30)는 상이한 직경을 가진 2개의 상호연통하는 동축의 보어(30a,30b)를 포함하고 있다. 작은 직경의 보어(30a)는 보어(30b)의 반대 방향에서 중앙 포트(32)가 구비되어 있는 벽(30c)에 의해 경계지어 진다. 포트(32)는 파이프(33)를 통하여 마스터 실린더(17)의 하나의 챔버, 이 실시예에서는 제2 챔버(22)와 연결된다.

피스톤(31)은 보어(30a) 내부에서 누출방지 방식으로 미끄럼운동 하는 단면(S2)을 가진 작은 직경부(31a), 보어(30b)에서 누출방지 방식으로 미끄럼운동하는 큰 직경부(31b)를 포함하고 있는 단차 피스톤이다. 큰 직경부(31b)는 원통형 스커트로 둘러싸여 있으며, 오목한 측면은 보어(30a)의 반대쪽 방향에 있다.

단면(S3)을 가진 환형상 챔버(34)가 보어(30a,30b) 사이에 놓여 있는 천이 벽(30d)과 큰 직경부(31b) 사이에 형성되어 있다. 상기 환형상 챔버(34)는 작은 직경부(31a)를 둘러싸고 있으며, 그 용량은 실린더(30)의 축선을 따라 피스톤(31) 위치의 함수로서 변화한다. 실린더(30)의 벽에는 포트(35)가 구비되며 이것은 챔버(34)의 끝 벽인 벽(30d)에 가까운 보어(30b)내로 개방되어 있다.

포트(35)는 압력-유체 흡입 솔레노이드 밸브(36)와 배출 솔레노이드 밸브(37)에 평행으로 연결된다(도 1 참조). 솔레노이드 밸브(36,37)는 "온/오프" 타입으로, 이 밸브는 2 위치를 가지고 있으며 개방 또는 폐쇄에 놓여 있다는 것을 의미한다. 바람직하게, 솔레노이드 밸브(36,37)의 입구와 출구 사이의 압력 강하는 이들 밸브를 위한 제어 전류 세기의 함수로서 선형 변화를 따른다. 밸브(36,37)의 제어 코일은 전기 라인(38,39)에 의해서 컴퓨터(C)의 두개의 터미널에 연결된다. 밸브(36)의 입구는 중앙 유압 유닛(3)으로부터 나온 압력-유체 공급 라인(6)에 연결된다. 밸브(37)의 출구는 탱크 또는 공급 탱크(9)로 인도되는 유체-복귀 라인(15)에 연결된다.

피스톤(31)의 환형상 표면(S3)에 발휘되며 환형상 챔버(34)내에서 가해지는 조절된 압력(Pehb)을 얻기 위하여, 컴퓨터(C)는 페달(16)의 이동거리의 함수로서 밸브(36,37)를 제어한다.

보어(30a)의 반대쪽 방향에서 보어(30b)를 폐쇄하는 끝 벽(30e)은,실린더(30)와 동축이며 피스톤(31)상에 유지되는 로드(41)의 통과를 위한 개구(40)를 포함하고 있다. 로드(41)는 실린더(30)와 동축으로 부착된 실린더(43) 내부에 배치되는 공압식 피스톤(42)(즉, 가스 압력을 받는 피스톤)과 일체형으로 되어 있다. 대체로, 피스톤(42)의 직경은 피스톤(31)의 부분(31b)의 직경보다 크다. 이들 직경은 관련된 압력을 고려하더라도 원하는 힘을 성취하도록 결정된다. 로드(41)는 실린더(43)의 끝 벽을 횡단한다.

로드(41)쪽에 배치된 실린더(43)의 챔버(44)는 도면에서 볼 수 없지만 적어도 하나의 포트를 통하여 대기에 연결된다. 같은 방식으로, 로드(41)를 수용하는 보어(30b)안의 챔버(45)는 마찬가지로 도면에서 볼 수 없지만 적어도 하나의 포트를 통하여 대기에 연결된다.

로드(41)의 반대 방향에서, 피스톤(42)은 단면(S4)을 가지며 이것은 실린더(43) 내부에서 동일한 단면(S4)을 갖는 챔버(46)를 구획형성한다. 챔버(46)는 실린더(30)로부터 멀리 떨어진 끝 벽에 구비된 포트(47)를 통하여 외부의 공기압 공급원(49)에 연결된 파이프(48)와 연결된다. 보다 상세하게, 공급원(49)은 공압식 현가를 위한 압축-공기 공급원일 수 있다. 제한하는 것이 아닌 예로서, 파이프(48)에 의해 공급된 압축-공기 압력은 대략 10 바(bars) 정도가 될 수 있다.

체크 밸브(50)는 포트(47)에 가까운 파이프(48)상에 구비되어, 파이프(48)로부터 챔버(46)내로 압력 공기의 유입을 허용하고 반대방향으로는 공기 유동을 방지한다.

공기압과 같은 방향에서 작용하도록 챔버의 끝벽과 피스톤(42) 사이의챔버(46)에 압축 스프링(51)이 배열된다. 이러한 스프링(51)은 압력을 통하여 발생되는 힘과 비교하여 무시할만한 복귀력을 피스톤(42)상에 가한다.

그러므로, 한 방향에서 시뮬레이터의 피스톤(31)은 마스터 실린더(17)로부터 나와 작은 부분(31a)상에 가해지는 유체 압력하에 놓여 있으며, 반대 방향에서 피스톤은 페달(16)의 이동거리에 의존하는 저항력을 받게 된다. 이러한 저항력은 피스톤(42)에 의해 가해지고 로드(41)를 통하여 전달되는 탄성력과, 단차 피스톤(31)의 단면(S3)상에 조절된 압력(Pehb)에 의해 가해지는 가변력 사이의 차이와 같다.

상용 제동 시스템이 이상없는 방식으로 조작될 때, 시뮬레이터(M)가 작동을 받아들인다. 이러한 상황하에서, 밸브(26,28)가 폐쇄되므로 챔버(21)내의 유체는 일정한 체적에 한정되고, 실제로 상기 챔버(21)내의 압력은 파이프(33)에 연결된 챔버(22)내에 존재하는 압력과 동일하다.

도 2 는 여러가지 량 사이의 관계를 단순화한 다이어그램이다. 여러가지 파라미터는 아래와 같이 지정된다:

Frod = 페달(16)에 의해 로드(20)상에 가해진 힘

Pmc = 마스터 실린더(17) 내부의 압력

S1 = 마스터 실린더(17)의 단면

Xt = 로드(20)와 피스톤(18)의 이동거리

S2 = 부분(31a)의 단면

Xsimu = 피스톤(31)의 이동거리

S3 = 환형상 챔버(34)의 단면

Pehb = 포트(35)에서의 조절된 압력

S4 = 챔버(46)쪽의 피스톤(42)의 단면

P0 = 챔버(46)내의 초기 압력

V0 = 챔버(46)의 초기 체적

h0 = 챔버(46)의 초기 축선방향의 길이

유체의 누출이 없는 상태에서:

S1·Xt = S2·Xsimu , 그러므로 Xt = (S2 / S1)·Xsimu.

장치의 조작 모드는 다음과 같다.

휴지 상태에서, 즉 페달(16)이 눌려지지 않았을 때 장치의 다양한 구성 부품들은 도 1에 도시된 위치에 놓여 있다.

페달(16)이 작동되면, 접점(23)은 제동 조작의 개시를 나타내는 데이터를 컴퓨터(C)에 보낸다. 컴퓨터(C)는 밸브(26,28)의 폐쇄를 야기하고, 따라서 전방 휠의 브레이크(2a,2b)로부터 마스터 실린더(17)를 분리한다. 게다가, 페달(16)의 함수, 상세하게는 페달의 위치 및 이동 속도의 함수인 압력을 휠 브레이크(2a~2d)에 유도하기 위하여 컴퓨터(C)는 솔레노이드(9a~9d 및 14a~14d)를 제어한다. 예를 들면, 휠 잠금의 검출 등의 다른 인자가 브레이크 압력에 작용하도록 컴퓨터(C)에 의해서 고려될 수 있다.

더욱이, 컴퓨터(C)는 페달 이동거리의 함수로서 소정의 법칙에 따라 변화하는 조절된 제어 압력(Pehb)을 입구(35)에서 획득하기 위하여 밸브(36,37)를 제어한다.

도 3 에 도시된 커브(L1)는 압력(Pehb)에 대한 변화의 법칙의 예이며, 이 값들은 X축을 따라 밀리미터로 표시된 페달 이동거리의 함수로서, 오른쪽의 Y축을 따라 압력 스케일에 의해서 표시된다.

피스톤(42)이 챔버(46)의 증가된 체적을 나타내는 방향으로 이동할 때, 라인(46)에 의해 공급되는 것과 동일한 공기압 상태에 존재한다. 하지만, 피스톤(42)이 챔버(46)의 감소된 용량을 초래하는 방향으로 운동할 때, 밸브(50)는 폐쇄되고 챔버(46) 내부에 한정된 공기 체적은 압축 과정을 수행하는데, 이러한 압축은 전체적으로 단열 과정으로 고려되므로 공기압은 챔버(46)에서 상승한다.

피스톤(31)의 단면(S3)상에 압력(Pehb)에 의해 가해지는 힘은 피스톤(42)에 의해 가해지는 힘에서 공제된다. 부분(31a)의 단면(S2)에 가해지는 마스터 실린더의 압력(Pmc)은 이러한 차이와 균형을 이룬다. 마스터 실린더의 피스톤(18)에 가해진 상기 압력(Pmc)은 페달(16)의 전진 이동에 저항하는 반동을 발생시킨다.

챔버(46) 내부의 압력은 Px로 나타내고, 이 챔버의 축선방향의 길이(h0 - Xt)에 대하여 식은 다음과 같이 되고:

Frod = Pmc·S2 = (Px·S4) - (Pehb·S3)

그리고 여러가지 량은 챔버(46)에 한정된 공기의 체적과 압력(Px) 사이에 존재하는 관계로부터 추정될 수 있다.

로드의 이동거리의 함수로서 로드(20)상에 가해지는 힘(Ft)의 변화는 도 3에 커브(G1)로 표시되어 있으며, 힘(Ft)의 값은 왼쪽의 Y축을 따라 뉴톤-눈금 스케일로 표시된다.

압력(Pehb)을 제어하는 법칙(L1)은 컴퓨터(C)의 프로그래밍을 통하여 임의로 변경될 수 있다. 이것은 장치를 전혀 수정하지 않고, 커브(G1)도 역시 임의로 변경될 수 있다는 것을 의미한다.

페달(16)의 이동의 시작에서 페달(16)에 가해지는 힘을 감소시키기 위하여, 로드(20)에 가해지는 힘이 너무 커서는 안되며 그 결과 압력(Pehb)은 짧은 이동의 경우에 상대적으로 높다.

페달(16)이 더 눌려질수록, 챔버(22)는 보어(30a)로 유체를 더욱 더 공급한다. 피스톤(31)은 실린더(43)쪽으로 이동하고, 반면에 로드(41)와 피스톤(42)은 뒤로 밀린다. 챔버(46) 내부에 한정된 공기의 체적은 증가한 압력을 가하며, 더 큰 힘이 로드(20)에 가해지게 된다. 압력(Pehb)은 페달(16)의 이동거리의 특정값에서 감소하므로, 전진 이동에 대한 저항은 이동거리의 끝 가까이에서 상당히 크게 될 수 있다.

이 때, 운전자는 실질적으로 자신의 근육 작용에 상관없이 외부의 에너지 공급원에 의해 가해진 제동력의 수준을 느낀다.

도 4 는 X축을 따라 밀리미터로 표시된 피스톤(42) 이동거리의 함수로서, Y축을 따라 바로 표시된 공기압(Px)(챔버(46)안의)의 변화를 커브(K1)로 나타내고 있다.

상용 제동 시스템에서 어떤 문제가 발생하면, 컴퓨터(C)는 예를 들어 페달(16)이 이동했지만 너무 낮은 압력값, 센서(13a~13d)에 의한 출력에 기초하여 이러한 고장을 검출한다.

그 결과로서, 컴퓨터(C)는 밸브(26,28)를 개방 위치에 유지하고, 마스터 실린더(17)로부터 나오는 압력 유체는 두개의 독립적인 회로를 통하여 브레이크(2a,2b)를 향하여 유동할 수 있고, 따라서 비상 제동 조작을 수행하는 것을 가능하게 한다.

게다가, 보어(30a)에 한정된 유체는 여전히 공기압하에 있는 피스톤(42)의 작동하에서 구동되며, 마스터 실린더의 챔버(22) 내부에 존재하는 것보다 대체로 더 높은 압력이 보어(30a)에 생성된다. 그러므로, 도 1의 왼쪽으로 피스톤(31)은 뒤로 밀려지고, 이로 인해 브레이크(2a)에 공급하는 라인(27)내로 약간의 유체를 토출하며, 이러한 효과는 제동 요구사항과 여전히 잘 맞는다.

실제로, 상용 제동 시스템에 고장이 있는 경우에, 근육 에너지에 기초한 비상 제동 시스템은 브레이크 페달(16)에 가해진 예를 들면 500 뉴톤(500 N)의 소정의 힘에 응답하여 당분간 0.3 g로 고정되는 충분한 감속으로 운전자가 브레이크를 적용할 수 있도록 해야 한다. 시뮬레이터의 보어(30a)로부터 나오는 유체 체적이 비상 제동을 위해 회복되기 때문에, 비상 제동 조작은 예를 들면 4,000 ㎏의 비교적 대형 차량의 경우에서도 보장될 수 있다.

Claims (12)

1. - 외부의 에너지 공급원을 사용하는, 중앙 유압 유닛(3)에 의해서 압력 브레이크 유체가 공급되는 상용 제동 시스템(A);

   - 근육 에너지에 의해서 제어되는 비상 제동 시스템(B);

   - 전진 이동으로 상용 제동 시스템 작동하거나 또는 상용 제동 시스템이 고장난 경우에 비상 제동 시스템을 작동하는 수동 제어 부재(D,16);

   - 스트로크가 수동 제어 부재에 의해 제어되는 하나 이상의 제1 피스톤(18)을 가진 마스터 실린더(17);

   - 상용 제동 시스템이 적절하게 작동할 때 휠 브레이크(2a,2b)로부터 마스터 실린더(17)를 분리하거나, 또는 상용 제동 시스템이 정확하게 작동하지 않으면 마스터 실린더를 하나 이상의 휠 브레이크와 연결할 수 있는 하나 이상의 안전 밸브(26,28);

   - 제동 조작의 진행에 상응하는 반동으로 수동 제어 부재(D,16)의 전진 이동에 저항하도록 의도된 감지 시뮬레이터(M)로서, 한 방향에서는 마스터 실린더(17)로부터의 유체 압력을 받게 되고, 반대 방향에서는 수동 제어 부재의 이동거리에 의존하는 저항력을 받게 되는 시뮬레이터 피스톤(31)이 그 안에서 미끄럼운동 하는 실린더(30)를 포함하고 있는 상기 시뮬레이터;

   - 휠 브레이크에 연결되는 흡입 솔레노이드 밸브(9a~9d) 및 배출 솔레노이드 밸브(14a~14d);

   - 여러가지 제동 파라미터, 특히 수동 제어 부재의 이동거리 그리고 장치의 다양한 지점에서의 압력을 검출하기 위한 센서(8,13a~13d,24,29);

   휠 브레이크에서 원하는 압력을 얻기 위하여 솔레노이드 밸브를 제어할 수 있으며 다양한 센서에 연결되는 컴퓨터(C);를 포함하고 있는 휠 브레이크의 작동을 위한 차량용 유압 제동 장치에 있어서,

   시뮬레이터(M)내의 저항력은 중앙 유압 유닛(3)에 의해서 공급되는 유체 압력으로부터 나오는 조절된 압력(Pehb)의 시뮬레이터 피스톤(31)의 표면(S3)상에 작용에 기인하며 페달 이동거리의 함수로서 임의로 조절가능한 소정의 법칙(L1)에 따라 컴퓨터(C)에 의해서 제어되는 것을 특징으로 하는 유압 제동 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 조절된 압력(Pehb)하에 놓여 있는 시뮬레이터 피스톤의 표면(S3)이 중앙 유압 유닛(3)에 의해 공급되는 압력 유체를 위한 흡입 솔레노이드 밸브(36)에 그리고 공급 탱크(9)에 연결되는 배출 솔레노이드 밸브(37)에 평행으로 연결되는 가변-용량 챔버(34)를 구획형성하고, 상기 솔레노이드 밸브(36,37)의 개폐가 컴퓨터(C)에 의해 제어되므로 시뮬레이터 챔버(34) 내부의 압력(Pehb)은 소정의 법칙을 따르는 것을 특징으로 하는 유압 제동 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 시뮬레이터의 챔버(34)에 연결되는 솔레노이드 밸브(36,37)는 "온/오프" 타입인 것을 특징으로 하는 유압 제동 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 솔레노이드 밸브(36,37)의 입구와 출구 사이의 압력 강하는 제어 전류 세기에 선형으로 의존하는 것을 특징으로 하는 유압 제동 장치.
5. 이전항들 중의 어느 한 항에 있어서, 시뮬레이터의 실린더(30)는 상이한 직경을 가진 2개의 상호연통하는 동축의 보어(30a,30b), 작은 직경의 보어(30a) 내부에서 누출방지 방식으로 미끄럼운동 하는 작은 직경부(31a)와 큰 직경의 보어(30b)에서 누출방지 방식으로 미끄럼운동 하는 큰 직경부(31b)를 포함하고 있는 단차 피스톤(31)을 포함하고 있으며, 상기 작은 직경 보어의 끝 벽(30c)은 단차 피스톤의 작은 단면(S2)에 가해지는 마스터 실린더로부터의 유체 압력을 위해 마스터 실린더에 연결되는 포트(32)를 포함하고 있고, 보어의 천이 벽(30d)과 단차 피스톤의 큰 단면 사이에 환형상 챔버(34)가 구획형성되며, 이 환형상 챔버는 각각의 흡입 솔레노이드 밸브 및 배출 솔레노이드 밸브(36,37)에 평행으로 연결되는 것을 특징으로 하는 유압 제동 장치.
6. 이전항들 중의 어느 한 항에 있어서, 시뮬레이터(M)에서의 저항력은 마스터 실린더(17)로부터 나오는 유체 압력의 반대 방향에서 시뮬레이터 피스톤(31)상에 작용하는 탄성력과 탄성력을 저지하는 가변력의 합성이며, 이러한 가변력은 시뮬레이터 피스톤의 표면(S3)상에 작용하는 조절된 압력(Pehb)에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 유압 제동 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 탄성력은 하나 이상의 탄성 복귀 수단에 의해 만들어지는 것을 특징으로 하는 유압 제동 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 탄성 복귀 수단은 공기 스프링(42,43)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 제동 장치.
9. 제 6 항에 있어서, 작은 단면 보어의 반대쪽 방향에서 큰 단면 보어를 폐쇄하는 시뮬레이터 실린더의 끝 벽(30e)은, 단차 피스톤(31)의 큰 단면(31b)상에 유지되어 상기 피스톤에 탄성력을 가하는 로드(41)의 통과를 위한 개구(40)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유압 제동 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 로드(41)는 시뮬레이터 실린더(30)와 일체인 부분으로 인하여 공압식 실린더(43) 내부에서 미끄럼운동 하는 공압식 피스톤(42)과 일체로 될 수 있으며, 상기 공압식 실린더는 공압식 현가를 위해 의도된 외부의 공기압 공급원(49)에 연결되는 것을 특징으로 하는 유압 제동 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 공압식 실린더에 연결된 압력 공기 라인(48)상에 체크 밸브(50)가 구비되어 있으며, 상기 밸브는 실린더내로 압력 공기의 유입을 허용하고 유출을 저지하는 것을 특징으로 하는 유압 제동.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 공기 압력과 같은 방향에서 공압식 피스톤상에 작용하도록 기계적인 압축 스프링(51)이 공압식 실린더 내부에 배열되는 것을 특징으로 하는 유압 제동 장치.