KR20100099704A - 브레이크 작동 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 브레이크 마스터 실린더 및 상기 브레이크 마스터 실린더의 상류에 연결된 전기기계적으로 구동되는 부스터 스테이지를 포함하는 전자유압식 브레이크 시스템에서 페달 작동시에 차량 운전자에 의해 가해지는 브레이크 페달 작동력의 결정에 관한 것이다. 브레이크 페달 작동력은, 브레이크 마스터 실린더 (1) 에서 유도되는 압력을 검출하는 압력 센서 (30, 130), 및 부스터 스테이지 (2) 에 의해 이용가능하게 되는 부스트력을 검출하는 보조력 결정 장치 (12, 112, 26, 33) 의 출력 신호를 평가함으로써 식 FPed , Bet = FBet , Hz - FVerst 에 따라 결정된다.

Description

브레이크 작동 유닛{BRAKE ACTUATING UNIT}
본 발명은 브레이크 페달에 의해 작동가능하고 자동차의 휠 브레이크가 연결되는 브레이크 마스터 실린더, 상기 브레이크 마스터 실린더의 상류에 연결되어 있고 브레이크 페달 작동력에 보조력을 추가적으로 가하고 이 두 힘의 합력으로 브레이크 마스터 실린더 피스톤을 작동시키는 부스터 스테이지, 보조력을 발생시키기 위한 전자기계 드라이브 유닛 및 브레이크 페달 작동력을 결정하기 위한 장치로 구성된 브레이크 작동 유닛에 관한 것이다.
이 유형의 브레이크 작동 유닛이, 예를 들어, EP 1 638 830 B1 에 공지되어 있다. 브레이크 마스터 실린더 및 전기기계 드라이브를 갖는 부스터 스테이지는 브레이크 페달에서 차량 운전자에 의해 발생되는 작동력과 부스터에 의해 발생되는 부스트력의 합에 대응하는 제동력을 발생시키는 압력 발생기를 형성한다. 이미 알려진 브레이크 작동 유닛의 구체적인 특징은, 그 중에서도, 운전자에 의해 가해진 작동력을 나타내는 신호를 검출하기 위한 입력 힘 (input force) 센서, 및 상기 입력 힘 센서에 의해 공급되는 신호의 함수로서 부스터 스테이지의 전자기계 드라이브를 작동시키는 전자 제어 유닛이다. 공지된 작동 유닛에서, 입력 힘 센서는, 브레이크 페달에 결합되고 그중에서도 전자 제어 유닛이 고장난 경우에 브레이크 페달에 의해 브레이크 마스터 실린더를 작동시킬 수 있는 피스톤 로드에 통합된다. 이에 따라 입력 힘 센서는 각각의 브레이크 페달의 작동시에 피스톤 로드와 함께 이동한다. 힘 센서의 사용과 관련된 고가의 제조 비용은 공지된 브레이크 작동 유닛의 특별한 단점으로서 여겨진다. 전자 제어 유닛에 대한 힘 센서의 전기적 연결은 또한 매우 복잡하고 비용이 많이 드는데, 왜냐하면, 이미 언급된 바와 같이, 힘 센서가 피스톤 로드에 통합되어서 전자 제어 유닛과 관련하여 이동가능하게 배열되어 있기 때문이다.
본 발명의 목적은, 차량 운전자에 의해 가해진 페달 작동력의 정확한 결정이 가능하고, 상기 결정이 저비용으로 실시될 수 있고, 특히 이동 부품의 전기적 연결을 요구하지 않는, 도입부에서 언급된 유형의 브레이크 작동 유닛을 제안하는 것이다.
이 목적은 청구항 1 의 특징부에 따른 브레이크 작동 유닛에 의해 달성된다. 본 발명의 이로운 개발이 종속항에서 기술된다.
본 발명의 다른 특징 및 이점이 첨부되는 도면과 함께 4 개의 바람직한 대표적인 실시형태의 이하의 설명으로부터 명백해진다. 서로 동일하거나 대응하는 두 가지 변형의 일부가 동일한 도면부호로 나타내진다.
도 1 은 본 발명의 주제의 제 1 실시형태의 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 주제의 제 2 실시형태의 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 주제의 제 2 실시형태의 개략도이다.
도 4 는 본 발명의 주제의 제 4 실시형태의 개략도이다.
도 1 의 개략도에 도시된 브레이크 작동 유닛은 본질적으로, 브레이크 마스터 실린더 (1), 바람직하게는 탠덤 마스터 실린더, 상기 브레이크 마스터 실린더 (1) 의 상류에 작동 연결되는 부스터 스테이지 (2), 및 상기 부스터 스테이지 (2) 를 구동하는 기능을 하고 전기 모터에 의해 형성되는 드라이브 유닛 (3) 으로 구성된다. 본 발명에 따른 브레이크 작동 유닛의 작동을 위해서, 개재된 부스터 피스톤 (13) 을 통해 브레이크 마스터 실린더 (1) 의 제 1 피스톤 또는 1 차 피스톤 (22) 과 힘-전달 연결되어 있는 피스톤 로드 (23) 가 결합되어 있는 브레이크 페달 (4) 이 제공된다. 브레이크 마스터 실린더의 제 2 또는 2 차 피스톤 (도시되지 않음) 과 함께, 1 차 피스톤 (22) 은, 자동차의 휠 브레이크 (7, 8, 9, 10) 가 개재된 휠 압력 조절 장치 (24) 를 통해 연결되어 있는 압력 챔버 (도시되지 않음) 의 범위를 한정한다. 부스터 피스톤 (13) 은, 도면부호 18 로 표시된 유압식 부스터 챔버의 범위를 한정하는 부스터 하우징 (17) 에서 축선 방향으로 변위가능한 방식으로 안내된다. 힘은 드라이브 스테이지 (3) 로부터 부스터 스테이지 (2) 로 전자유압식 실린더/피스톤 장치 (5) 에 의해 전달되고, 상기 장치 (5) 의 피스톤 (6) 은 전자기계식 액츄에이터 또는 전기 모터에 의해 구동된다. 브레이크 작동 유닛에는 차량의 온보드 전기 네트워크 (도시되지 않음) 로부터 전기 에너지가 공급된다. 고장 통계에 따라서 브레이크 시스템과 비교하여 높은 고장율을 갖는 차량 온보드 네트워크의 이용가능성에 상관없이 브레이크 작동 유닛을 조작하기 위해서, 전자 제어 유닛 (15) 및 전기 모터 (3) 에 버퍼링된 전기 에너지를 공급하는 전기 에너지 축적기 (16) 가 제공된다. 피스톤 (6) 에 의해 범위가 한정되는 실린더/피스톤 장치 (5) 의 압력 챔버 (37) 는, 압력 챔버 (37) 에서 유도된 압력을 부스터 피스톤 (13) 에 가할 수 있는 연결 라인 (19) 에 의해 상기 부스터 챔버 (18) 에 연결되고, 이 부스터 챔버로부터 부스터 피스톤 (13) 에 작용하는 부스트력 (FVerst) 이 생긴다. 연결 라인 (19) 에 연결된 압력 센서 (12) 는 압력 챔버 (37) 에서 유도된 압력을 검출하는데 이용된다. 브레이크 작동 유닛의 정지 상태에서, 라인 구역 (38) 은, 라인 (19) 에 의해, 비가압식 압력 매체 리저버 (20) 에 대한 유압식 챔버 (37 및 18) 의 유압식 연결을 가능하게 해준다. 라인 구역 (38) 은 바람직하게는 전자기적으로 작동가능한 2/2-웨이 밸브 (21) 에 의해 차단될 수 있다. 변위 센서 (11) 는 실린더/피스톤 장치 (5) 의 피스톤 (6) 에 의해 이동되는 거리 (S1) 를 검출하는데 이용되고, 부스터 피스톤 (13) 에 의해 이동되는 거리 (S2) 는 제 2 변위 센서 (14) 에 의해 검출된다. 라인 연결 (19) 의 완전성 및 밸브 (21) 의 차단 기능은 두 개의 변위 신호의 상호 관련에 의해 브레이크 작동 유닛의 조작시에 결정될 수 있다. 브레이크 마스터 실린더 (1) 의 작동시에 유도되는 압력은, 도시된 예에서 휠 압력 조절 장치 (24) 에 통합된 압력 센서 (30) 에 의해 결정된다. 당업자에게 알려져 있는 바와 같이, 부스터 피스톤 (13) 은 브레이크 마스터 실린더의 1 차 피스톤 (22) 에 총 힘 FBet , Hz = FPed , Bet + FVerst 을 전달하는 추가 요소의 기능을 수행한다. 상기에 언급된 두 개의 압력 센서 (12, 30) 는 브레이크 페달 작동력 검출 장치를 형성하고, 상기 장치의 기능이 이하의 단락에서 설명된다. 상기에 기술된 본 발명의 제 1 변형은, 브레이크 마스터 실린더 (1) 의 작동력 (FBet , Hz) 과 부스트력 (FVerst) 모두가 자동차 브레이크 기술에서 충분히 시험해 본 압력 센서를 이용하여 검출될 수 있다는 이점을 갖는다. 또한 전자유압식 실린더/피스톤 장치 (5) 가 별도의 모듈에 배열될 수 있다는 것도 이점이다. 예를 들어, 전자유압식 실린더/피스톤 장치 (5) 는, 전자 제어 유닛 (15) 과 함께, ABS 또는 ESP 유닛의 형태일 수도 있는, 하류에 연결된 휠 압력 조절 장치 (24) 에 배치될 수 있다. 이에 따라 전자 ABS/ESP 제어 유닛 (도시되지 않음) 에 전자 제어 유닛 (15) 을 통합시키는 것도 가능하다.
브레이크 페달 (4) 에 작용하는 페달 작동력 (FPed , Bet) 을 결정하기 위한 원리는 상기에 설명된 식이고, 이에 따라 구해진 페달 작동력은 FPed , Bet = FBet , Hz - FVerst 이다. 표시된 뺄셈은 상기에 언급된 전자 제어 유닛 (15) 에서 수학적으로 실행된다. 이 계산에서, 총력 (FBet , Hz) 이 제 2 압력 센서 (39) 에 의해 측정된 유압 (PHZ) 에 비례하고, 부스트력 (FVerst) 이 제 1 유압 센서 (12) 에 의해 측정된 부스터 챔버 (18) 의 유압에 비례한다는 사실이 이용된다. 계산에 요구되는 파라미터, 특히 비례 인자가, 전자 제어 유닛 (15) 에 저장된다. 한편, 당업자들은 기재된 브레이크 시스템의 조작에 익숙하기 때문에, 상세한 설명은 불필요하다.
도 2 에 도시된, 본 발명의 제 2 실시형태에서, 부스터 스테이지 (2) 는 볼 나사 드라이브 (27, 28) 의 형태인 감속 기어 (25) 로 형성된다. 이 경우에 나사 너트 (27) 가 드라이브의 역할을 하는 전기 모터 (32) 에 의해 구동되는 한편, 나사 스핀들 (28) 은 일측에서는 브레이크 페달 (4) 에 다른 측에서는 브레이크 마스터 실린더 (1) 의 1 차 피스톤 (22) 에 힘-전달 방식으로 연결된다.
도 2 에 도시된 브레이크 작동 유닛의 작동시에는, 하우징에 고정된 힘 센서 (26) 는, 축선 방향으로 이동불가능한 구동 나사 너트 (27) 를 볼 나사 드라이브 (25 및 27, 28) 및 드라이브 모터 (32) 를 수용하는 부스터 하우징 (29) 에 대해 지지시키는 힘 (FAbstuetz) 을 결정한다. 언급된 지지력은 볼 나사 드라이브 (27, 28) 에 의해 발생된 부스트력과 동일하다. 구해진 페달 작동력 (FBet , Ped) 을 결정하기 위해서, 이 힘은, 도 1 과 관련하여 언급된 압력 센서 (30) 의 출력값과 함께, 전자 제어 유닛 (31) 에 공급되고, 상기 전자 제어 유닛 (31) 은 압력 센서 (30) 에 의해 공급되는 압력값 (PHZ) 으로부터 1 차 피스톤 (22) 에 작용하는 브레이크 마스터 실린더 작동력 (FBet , Hz) 을 계산한다.
구해진 브레이크 페달 작동력 (FBet , Ped) 을 결정하기 위한 종결 단계에서, 상기에 설명된 본 발명의 제 1 실시형태와 관련하여 성립된 식에 따라서, 브레이크 마스터 실린더 작동력 (FBet , Hz) 으로부터 부스트력이 뺄셈된다.
도 3 에 도시된, 본 발명의 제 3 실시형태의 구조는 전 문단에 기재된 제 2 실시형태의 구조에 광범위하게 대응한다. 차이점은, 전술된 지지력을 결정하기 위한 힘 센서 대신에, 상기 힘을 추정하기 위한 장치 (33) 가 제공된다는 점이고, 페달 작동력 (FBet , Ped) 의 계산시에 힘 센서 (26) 의 신호 대신에 상기 장치 (33) 의 출력값이 이용된다. 드라이브 모터 (32) 를 작동하기 위해 이용되는 전자 제어 유닛 (31) 의 출력값은 힘-추정 장치 (33) 에 대한 입력값으로서 공급된다.
도 4 에 도시된 본 발명의 제 4 실시형태는 도 1 에 도시된 본 발명의 주요 과제의 제 1 실시형태와 관련하여 설명된 모든 기술적 특징들을 실질적으로 가지고, 도 4 의 도면 부호는 도 1 의 도면부호와 관련하여 100 만큼 증가한 값들이다. 도면에서, 브레이크 마스터 실린더 작동력 (FBet , Hz) 및 부스트력 (FVerst) 을 나타내는 신호의 제안된 처리, 및 페달 작동력 (FBet , Ped) 을 위한 신호를 형성하기 위한 그 뺄셈이 특히 설명된다. 부품 에너지 축적기 (도 1 의 16) 및 이와 관련하여 덜 중요한, 피스톤 (106) 의 이동을 검출하기 위한 변위 센서 (도 1 의 11) 는 생략되었다.

Claims (17)

  1. 브레이크 페달 (4) 에 의해 작동가능하고 자동차의 휠 브레이크 (7 ~ 10) 가 연결되어 있는 브레이크 마스터 실린더 (1), 상기 브레이크 마스터 실린더 (1) 의 상류에 연결되고 브레이크 페달 작동력에 보조력을 추가적으로 가하고 이 두 힘의 합력으로 브레이크 마스터 실린더 피스톤 (22) 을 작동시키는 부스터 스테이지 (2), 보조력을 발생시키기 위한 전자기계 드라이브 유닛 (3) 및 브레이크 페달 작동력을 결정하기 위한 장치로 구성된 브레이크 작동 유닛에 있어서,
    브레이크 페달 작동력을 결정하기 위한 상기 장치는 보조력 결정 장치 (12, 112, 26, 33), 및 상기 브레이크 마스터 실린더 (1) 의 압력을 검출하는 압력 센서 (30, 130) 를 포함하고, 브레이크 페달 작동력 신호 (FBet , Ped) 가 압력 센서 (30, 130) 및 보조력 결정 장치 (12, 112, 26, 33) 의 출력 신호를 평가함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전기기계 드라이브 유닛 (3) 에 의해 발생된 보조력 (FVerst) 이 유압식 장치 (5, 105) 에 의해 부스터 스테이지 (2) 로 전달되고, 상기 보조력 결정 장치는 상기 유압식 장치 (5, 105) 의 압력을 검출하는 압력 센서 (12, 112) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서, 전기기계 드라이브 유닛 (32) 에 의해 발생된 상기 보조력 (FVerst) 은 기계 장치 (25) 에 의해 상기 부스터 스테이지 (2) 로 전달되고, 상기 보조력 결정 장치는 상기 기계 장치 (25) 에 의해 가해진 힘 (FAbstuetz) 을 검출하는 힘 센서 (26) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서, 전기기계 드라이브 유닛 (3) 에 의해 발생된 상기 보조력 (FVerst) 은 기계 장치 (25) 에 의해 상기 부스터 스테이지 (2) 로 전달되고, 보조력 결정 장치는 전기기계 드라이브 유닛 (3) 의 작동 신호 및 상태 변수로부터 보조력을 추정하는 장치 (33) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 센서 (30, 130) 및 보조력 결정 장치 (12, 112, 26, 33) 의 출력 신호가 부스터 스테이지 (2) 의 드라이브 유닛 (3) 을 작동시키는데 이용되는 전자 제어 유닛 (15, 115, 31) 에 공급되는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛 (15) 및 드라이브 유닛 (3) 에 전기 에너지를 공급하기 위해서 전기 에너지 축적기 (16) 가 제공되는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 부스터 스테이지 (2) 는 차단가능한 유압식 연결부 (19, 119) 에 의해 비가압식 압력 매체 리저버 (20, 120) 에 연결되어 있는 부스터 챔버 (18, 118) 의 범위를 부스터 하우징 (17, 117) 내에서 한정하는 부스터 피스톤 (13, 113) 을 가지는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 연결부 (19, 119) 를 차단하기 위해서 전자기계적으로 작동가능하고, 비전류식으로 개방된 (SO) 2/2-웨이 밸브 (21, 121) 가 제공되는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 부스터 피스톤 (13, 113) 의 이동 (S2) 을 검출하는 변위 센서 (14, 114) 가 제공되고, 상기 변위 센서 (14, 114) 의 출력 신호가 상기 전자 제어 유닛에 공급되는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 유압식 장치 (5, 105) 의 작동 이동 () 및 전자 제어 유닛에 공급되는 출력 신호를 검출하는 변위 센서 (11) 가 제공되는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 검출된 변위 신호는 변위 신호 변화로부터 임박한 힘 신호 변화, 특히 브레이크 페달 작동력의 변화를 추측하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 검출된 변위 신호는 변위와 힘 신호 사이 및 그들 중 변위 신호 사이의 관계로부터 브레이크 작동 유닛의 완전성을 검사하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
  13. 제 3 항에 있어서, 상기 기계 장치 (25) 는 감속 기어로 형성되고, 힘 센서 (26) 는, 상기 감속 기어 (25) 의 힘-전달부 (27) 를 부스터 하우징 (29) 에 대해 지지시키는 힘 (FAbstuetz) 을 검출하는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
  14. 제 3 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 감속 기어 (25) 는 전기 모터 (32) 에 의해 구동되는 볼 나사 드라이브 형태인 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 감속 기어 (25) 의 힘 전달부는 볼 나사 드라이브의 나사 너트 (27) 에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
  16. 제 15 항에 있어서, 보조력 결정 장치는, 감속 기어 (25) 의 힘-전달부 (27) 를 부스터 하우징 (29) 에 대해 지지시키는 힘 (FAbstuetz) 을 전자기계 드라이브 유닛 (3) 의 작동 신호 및 상태 변수로부터 추정하기 위한 장치 (33) 로서 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛 (15, 115, 31) 은, 브레이크 마스터 실린더 (1) 에 유도된 유압 (PHz) 으로부터 마스터 실린더 피스톤 (22) 에 작용하는 마스터 실린더 작동력 (FBet , Hz) 을 계산하고, 마스터 실린더 피스톤 (22) 에 작용하는 상기 마스터 실린더 작동력 (FBet , Hz) 으로부터 보조력 (FVerst) 또는 지지력 (FAbstuetz) 을 뺄셈함으로써 브레이크 페달 작동력 (FBet,Ped) 을 계산하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
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