KR20110095334A - 페달 시뮬레이터로서 브레이크 부스터의 작동 및 상응하는 디자인의 브레이크 부스터 - Google Patents

페달 시뮬레이터로서 브레이크 부스터의 작동 및 상응하는 디자인의 브레이크 부스터 Download PDF

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라인하르트 바이베를레
티모 얀츠
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 제어 가능한 전기 기계식 브레이크 부스터의 작동을 위한 방법 및 상응하는 브레이크 부스터에 관한 것으로, 상기 브레이크 부스터는 커플링 부재(105)를 통해 브레이크 부스터와 페달 로드(102) 사이에 운전자의 페달 작동력에 대한 반대 방향 힘을 가할 수 있고, 이로써 페달 시뮬레이터로서 작동될 수 있다. 이를 위해 페달 반대방향 힘은 운전자에 의해 미리 주어진 페달 위치에 의존하여 특성 곡선에 의해 설정될 수 있고, 예컨대 종래의 브레이크 시스템이 재반응하면, 운전자에게 페달 감각을 통보한다. 다른 작동 모드에서 압력 부스터는 원래 형태로 작동된다.

Description

페달 시뮬레이터로서 브레이크 부스터의 작동 및 상응하는 디자인의 브레이크 부스터{Operation of a brake booster as a pedal simulator and brake booster of corresponding design}
본 발명은 청구범위 제 1 항에 따른 브레이크 부스터 및 청구범위 제 10 항에 따른 브레이크 부스터의 작동에 관한 것이다.
DE 10200701636 A1호에는 전기 기계식 브레이크 부스터가 공지되어 있다. 여기에서 운전자에 의해 제공된 페달력을 검출하기 위해 평가- 및 제어 유닛이 사용되고, 상기 유닛은 현재 작용하는 페달력을 전체 브레이크력과 추가 브레이크력 간의 차이로 계산된다. 페달 거리 시뮬레이터들은 예컨대 간행물 "차량 기술 핸드북"(제 25 판, 보쉬, 피백 출판사 ISBN 3528238763)에 공개되어 있다. 전기 유압식 브레이크는 작동 유닛의 부분이고, 적절한 힘-거리-곡선과 브레이크 페달의 적절한 댐핑을 구현하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 운전자는 전기 유압식 브레이크에 의한 제동 시 브레이크 시 전기 유압식 브레이크에 의해 매우 잘 설계된 종래의 브레이크 시스템과 같은 브레이크감을 갖는다.
본 발명의 과제는 브레이크 시스템의 일부인 브레이크 부스터가 페달 시뮬레이터로서 작동될 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구범위 제 1 항에 따른 브레이크 부스터 및 청구범위 제 10 항에 따른 상기 브레이크 부스터의 작동 방법에 의해 해결된다.
본 발명에서 브레이크 시스템의 부분인 브레이크 부스터가 페달 시뮬레이터로서 작동될 수 있는 방법이 설명된다.
본 발명은 운전자가 브레이크 페달을 이용해서 제공한 힘을 부스팅하는 차량에서 브레이크 부스터에서 시작된다. 본 발명의 핵심은, 브레이크 부스터는 브레이크 페달에 작용하는 대응력이 나타나도록 형성되고, 상기 대응력은 운전자에 의해 가해진 힘과 반대 방향이다.
선행기술에 공지된 브레이크 페달 시뮬레이터는 페달감을 나타내는 힘-거리-특성을 설정하기 위해 브레이크 페달에 추가 수단이 제공되므로 운전자 브레이크력을 저지하는 대응력이 형성될 수 있다. 본 발명의 장점은, 브레이크력 부스팅을 위해 차량에 통합된 브레이크 부스터를 이용함으로써 페달감, 즉 이런 특수한 힘-거리 특성곡선이 설정되는 것에 있다. 따라서 예컨대 하이브리드 브레이크 시스템을 가진 차량은 예컨대 선행기술과 유사한 전기 기계식 브레이크 부스터를 포함할 수 있다. 상기 전기 기계식 브레이크 부스터는 본 발명의 범위에서 페달 시뮬레이터로서 작동된다. 본 발명에 따라 브레이크 페달감은 차량 내의 추가 수단 없이 전기 기계식 브레이크 부스터에 의해 형성됨으로써 비용 및 필요 공간이 감소될 수 있다. 또한, 브레이크 부스터는 다른 작동 모드에서 일반적인 용도로도 사용될 수 있고, 운전자에 의해 제공되어 발생하는 브레이크력이 부스팅된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 대응력은 브레이크 페달 작동에 따라 설정될 수 있다. 이로 인해 바람직하게 임의의 브레이크 페달감의 설정이 가능해진다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에서, 브레이크 부스터는 브레이크 페달에 연결된 입력 로드 및 탄성 부재를 포함한다. 이 실시예에서 대응력은 가압에 의한 탄성 부재의 변형으로 인해 브레이크 페달로부터 먼 입력 로드의 측면을 통해 제공된다. 탕성 부재를 가압하기 위해 액추에이터가 제공될 수 있다. 이러한 실시예는, 탄성 부재의 탄성력의 통보에 의해 브레이크 페달에 대한 힘의 반작용이 간단하고 저렴한 거리 측정에 의해(탄성 부재에 대한 입력 로드의 변위 크기) 구현되는 장점을 갖는다. 따라서 페달력의 복잡한 측정이 필요하지 않다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 탄성 부재에 액추에이터를 커플링하기 위한 연결 수단이 제공된다. 연결 수단에 의해 이러한 커플링이 분리 가능하고 및/또는 작용이 제한된다. 연결 수단이 제한된 힘만 전달할 수 있음으로써, 즉 커플링효과가 제한됨으로써, 본 발명에 따른 브레이크 부스터는 운전자에게 제한된 힘만 제공할 수 있다. 연결 수단에 더 큰 힘이 가해지면, 브레이크 페달에 작용하는 힘이 동일하게 (작용 제한되어) 또는 0으로 감소된다(커플링이 해제됨). 운전자에 대해 작용하고 따라서 운전자의 페달 작동을 어렵게 하거나 또는 저지할 수 있는 힘은 운전자에 의해 제어 가능한 값으로 제한된다. 본 발명에 따라 운전자의 브레이크력에 대해 반대 방향의 대응력을 형성하기 위해 연결 수단에 의한 커플링이 제공되어야 한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 브레이크 페달의 작동에 의존하여, 특히 브레이크 페달 이동 거리에 의존하여 운전자에 의해 제공된 힘이 부스팅되거나(브레이크 부스터 모드) 대응력이 형성된다(페달 시뮬레이터 모드). 운전자가 예컨대 제한된 정도로만 브레이크 페달을 밟으면, 본 발명에 따른 브레이크 부스터는 페달 시뮬레이터로서 작용하고, 즉 대응력이 형성된다. 차량에 작용하는 브레이크력은 이러한 경우에 예컨대 회생 브레이킹에 의해 및/또는 엔진 슬립 모멘트의 증가에 의해 달성될 수 있다. 본 발명에 따른 대응력에 의해 운전자는 이러한 작동 모드에서도 익숙한 페달감을 갖는다. 운전자가 더 큰 범위로 브레이크 페달을 밟으면, 일반적인 상용 브레이크가 차량에 작용하고, 본 발명에 따른 브레이크 부스터는 운전자의 힘을 지원하는 것으로 작용한다.
도 1은 메인 실린더에 대한 연결 부품와 부스터 바디 사이의 차단된 커플링 부재 및 페달 특성 곡선의 설정을 위한 탄성 부재를 포함하는 페달 시뮬레이터 작동 모드에서 조절 가능한 전기 기계식 브레이크 부스터의 실시예를 도시한 도면.
도 2는 메인 실린더에 대한 연결 부품와 부스터 바디 사이의 차단된 또는 제한적으로 작용하는 커플링 부재를 포함하는 브레이크 부스터 작동 모드에서 조절 가능한 전기 기계식 브레이크 부스터의 실시예를 도시한 도면.
도 3은 브레이크 부스터가 페달 시뮬레이터로서 작동될 수 있게 하는 본 발명에 따른 방법의 개략도.
본 발명은 전기 기계식 브레이크 부스터 및 상기 브레이크 부스터를 페달 시뮬레이터로서 작동하기 위한 전기 기계식 브레이크 부스터의 제어 방법에 관한 것이다.
작동되는 브레이크 시스템은 예컨대 다음 부품들로 이루어진다.
- 조절 가능한 전기 기계식 브레이크 부스터
- 메인 브레이크 실린더
- 유압식 브레이크 시스템(일반적인, 도시되지 않음)
- 조절 가능한 브레이크 부스터의 연결 부품(103)과 메인 브레이크 실린더(107) 사이의 규정 가능한 거리 ds
- 후방 접속된/추가 외력 시스템(도시되지 않음)
이러한 부품들로 이루어진 브레이크 시스템은 특히 하기 작동 모드에서 상용될 수 있다.
- 외력 모드(도 1): 외력(ESP)에 의핸 브레이크 압력 상승 또는 예컨대 회생 브레이크 시스템에 의한 브레이킹 지연, 브레이크 부스터에 의한 페달감 형성, 연결 부품(103)과 메인 브레이크 실린더(107) 은 공간적으로 분리됨.(페달 이동 거리 s < ds)
- 브레이크 부스팅 모드(도 2): 조절 가능한 브레이크 부스터의 액추에이터. 운전자 힘(111)과 조절 가능한 브레이크 부스터에 의한 부스팅력(113)으로 인한 브레이크 압력 상승. 브레이크 시스템의 반응력과 조합된 조절 가능한 브레이크 부스터에 의한 페달감 형성. 출력 로드와 메인 실린더 접촉.(페달 이동 거리 s > ds)
본 발명은 우선적으로 외력 모드에 해당한다. 이 모드에서 브레이크 부스터는 순수 페달 시뮬레이터로서 작동한다.
도 1에서 작동 유닛(101)은 입력 로드(102)에 연결되고, 상기 입력 로드는 브레이크 부스터의 부스터 바디(104)에 대해 이동될 수 있다. 메인 실린더(107)에 대한 연결 부품(103)과 입력 로드(102) 사이에 탄성 부재(109), 예컨대 공지된 탄성 cRD를 갖는 반응 디스크(109)가 제공되고, 상기 디스크는 입력 로드(102)와 부스터 바디(104)의 공통의 축을 따라 서로에 대한 변위 X를 가능하게 하고, 연결 부품(103)에 고정된다. 부스터 바디는 브레이크 부스터의 하우징(106)에 대해서 예컨대 전기 모터(도시되지 않음)에 의해 크기 y만큼 변위될 수 있다. 메인 실린더(107)에 대한 연결 부품(103)의 전체 변위는 x와 y의 합이다. 부스터 바디(104)에 대한 입력 로드(102)의 상대 변위 X는 거리 센서(108a, 108b)에 의해 측정될 수 있다. 브레이크 부스터(104)의 하우징에 대한 부스터 바디(104)의 상대 변위 y는 예컨대 모터 위치로부터 결정될 수 있다. 전체 변위 s가 미리 주어진 무부하 거리ds보다 작으면, 연결 부품(103)과 메인 실린더(107) 사이에 접촉이 이루어지지 않고, 전체 브레이크력은 외력에 의해 제공된다. 브레이크 시스템은 외력 모드이고, 브레이크 부스터는 페달 시뮬레이터로서 작동한다.
브레이크 페달(101)에 페달 시뮬레이터에 의해 페달감 형성을 위해, 운전자의 작동력(111)에 대한 반대 방향 힘(110)이 필요하고, 이 힘은 외력 모드에서 조절 가능한 브레이크 부스터에 의해 제공되어야 한다. 이를 위해 커플링 부재(105)는 메인 실린더(107)에 대한 연결 부품(103)과 브레이크 부스터(104)를 서로 연결할 수 있다.
커플링 부재(105)는 영구 자석과 전자석의 조합으로 구성되는 예와 다르게 형성될 수 있다. 다른 실시예로서, 커플링 부재는 자기 변성 댐퍼일 수 있다. 이 실시예에서 댐퍼는 피스톤-실린더 유닛으로 이루어지고, 상기 유닛의 하나의 부품은 부스터 바디에 연결되고, 다른 부품은 예컨대 연결 부품에 연결된다. 피스톤에 의해 분리된 실린더의 2개의 챔버들은 연결부를 포함하고, 또한 유체의 점성 및 댐퍼의 댐핑 특성이 전기 제어장치에 의해 조절될 수 있다. 다른 실시예에서 실린더의 2개의 챔버들 사이의 연결부는 제어 가능한 밸브로 형성될 수 있고, 상기 밸브에 의해 댐핑이(록킹에 이르기까지) 조절될 수 있다. 다른 실시예에서, 커플링 부재는 피스톤-실린더 유닛과 전기 제어 가능한 밸브를 포함하고, 실린더는 하나의 작동 챔버만 갖는다. 유체로서 브레이크액 저장기 브레이크액이 사용된다. 전기 제어 가능한 밸브는 스위칭될 때마다, 체적이 브레이크액 저장기와 교환되어 커플링이 이루어지지 않게 하거나, 또는 피스톤-실린더 유닛의 작동 챔버 내의 체적이 차단되어 커플링이 이루어지게 한다. 커플링 부재(105)는, 운전자에게 이러한 커플링의 과압을 가능하게 하기 위해, 최대로 제공할 수 있는 힘이 미리 정해진 값으로 제한되도록 설계된다. 부스터 바디(104)와 연결 부품(103) 사이의 커플링의 폐쇄 시 부스터 바디(104)의 변위에 의해, 연결 부품(103)에 연결된 탄성 부재(109)가 입력 로드(102)에 대해 평행하게 상기 입력 로드를 향해 및/또는 상기 입력 로드로부터 멀어지게 변위될 수 있다.
이러한 이동 시 탄성 부재(109)와 브레이크 페달로부터 떨어져 있는 입력 로드의 단부들이 접촉할 때 탄성 부재(109)는 변형되고, 대응력이 입력 로드(102)에 전달되고, 상기 대응력은 탄성 부재의 변형 및 상대적 변위 X에 의존한다. 따라서 예컨대 입력 로드(102)에 의한 탄성 부재(109)의 변형 및 그로 인한 대응력이 필요할 때마다 강화되거나 또는 약화될 수 있다. 입력 로드의 절대 위치에 따라 대응력을 변경하기 위해, 본 발명에서 이러한 원리가 사용된다.
페달 시뮬레이터는 차량에 설정되는 브레이크력의 측정 및 운전자에게 페달감을 전달하는데 이용된다. 이를 보장하기 위해, 운전자에 의해 가해진 페달 작동력을 결정하기 위한 힘 센서 또는 페달 로드에 페달 작동력을 나타내는 측정 장치가 사용된다.
본 발명에 따른 방법에서, 페달 시뮬레이터의 조절은 브레이크 부스터에 제공된 부재들에 의해 직접 실행된다.
상기 방법은 다음 단계들로 이루어진다: 제 1 방법 단계(201)에서 입력 로드(102)의 페달 이동 거리가 측정된다. 페달 이동 거리는 도 1 및 도 2에 도시되지 않은 거리 센서에 의해 직접 측정될 수 있거나, 식 s = x + y에 의해 간접적으로 측정될 수 있다(x는 센서(108)에 의해 측정, 모터 위치y의 검출은 도 1 및 도 2에 도시되지 않음).
다른 방법 단계(202)에서, 브레이크 페달의 작동 시 입력 로드(102)가 페달 이동 거리 s < ds 또는 페달 이동 거리 s > ds를 이동하였는지 여부가 결정된다. 이것을 참고로, 브레이크 부스터가 브레이크 부스터 모드(204(페달 이동 거리 s > ds))로 작동되는지 또는 페달 시뮬레이터(203(페달 이동 거리 s < ds))로 작동되는지 여부가 결정된다.
작동 모드에 대한 결정(202)은 반드시 페달 이동 거리 s에 의해 내려져야 하는 것은 아니다. 정확히는 예컨대 시간에 따른 페달 이동 거리의 변동에 대한 한계값이 고려될 수 있다. 브레이크 부스터가 페달 시뮬레이터(203)로서 작동하면, 상기 방법은 도시된 실시예에서 2개의 가능한 작동 모드(206 또는 207) 중 하나로 실행될 수 있다.
방법 단계들(206, 207)의 적응은 브레이크 부스터의 작동 상태에 의존한다. 브레이크들이 브레이크 페달의 출발 위치 또는 "비제동" 차량 상태로부터 작동되면, 작동 모드(206)가 적합하다. 차량이 이미(유압식으로) 브레이크되면, 즉 브레이크 부스터가 브레이크 부스팅 모드에서 이미 작동 중인 상태의 "페달 시뮬레이터" 작동 모드로 전환이 이루어지면, 작동 모드(207)이 적합하다.
설명된 작동 모드에 대한 그리고 (206 또는 207)에 의한 방법의 실행을 위한 결정은 결정 유닛(209)에 의한 모드 선택에서 내려진다.
제 1 작동 모드(206)에서 출발점으로서 실제 또는 현재의 상대 변위 x가 결정된다. 방법은 다음 단계들에 의해 실행된다:
- 단계 206a: 센서(108)에 의해 상대 변위 x를 측정하는 단계.
- 단계 206b: 특성곡선에 의해 설정될 모터 위치 y를 계산하는 단계.
- 단계 206c: 액추에이터(112)의 적절한 작동에 의해 상기 모터 위치 y를 설정하는 단계.
제 2 작동 모드(207)에서 운전자는 페달을 이미 작동시켰고, 모터(112)는 위치 y에 있다. 그러면 위치 y에 상응하는 대응력이 설정된다.
방법은 다음 단계들에 의해 실행된다:
- 단계 207a: 도시되지 않은 위치 센서에 의해 변위 y를 측정하는 단계.
- 단계 207b: 특성곡선으로부터 설정될 페달 대응력(110)의 설정값을 측정하는 단계.
- 단계 207c: 반응 디스크의 탄성 cRD의 특성 곡선을 갖는 측정된 대응력에 상응하는 상대 변위 x에 대한 설정값을 측정하는 단계.
- 단계 207d: 상대 변위 x에 대한 설정값을 설정하는 단계.
방법(206, 207)의 2개의 실시 방법을 위해 최종 상태(208)로서 운전자의 작동력에 대해 반대 방향의 대응력이 주어진다. 이러한 대응력은 특성 곡선 (206b, 207b)에 의해 설정될 수 있다.
강조하자면, 전기 기계식 브레이크 부스터의 제어는 다른 거리에 따른 값들에 의한 결정(202)처럼 이루어진다.
요약하면, 본 발명은 제어 가능한 전기 기계식 브레이크 부스터 및 상기 브레이크 부스터의 작동 방법에 관한 것으로, 상기 브레이크 부스터는 브레이크 부스터와 피스톤 로드 사이의 커플링 부재에 의해 운전자의 페달 작동력에 대한 반대 방향 힘을 가할 수 있고, 이로써 페달 시뮬레이터로서 작동될 수 있다. 이를 위해 운전자에 의해 주어진 페달 위치에 따른 페달 대응력은 특성 곡선에 의해 설벙될 수 있고, 예컨대 종래의 브레이크 시스템의 반작용이 이루어지 않더라도 운전자에게 페달감이 통보된다. 다른 작동 모드에서 브레이크 부스터는 원래의 형태로 작동될 수 있다.
101 브레이크 페달
102 입력 로드
109 탄성 부재
112 액추에이터

Claims (10)

  1. 브레이크 페달(101)을 통해 운전자에 의해 제공된 힘에 의해 부스팅될 수 있는 차량의 브레이크 부스터에 있어서,
    상기 브레이크 부스터는 상기 브레이크 페달(101)에 작용하는 대응력이 발생되도록 형성되고, 상기 대응력은 운전자에 의해 제공된 힘과 반대 방향인 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 대응력은 브레이크 페달 작동(s)에 의존하여 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 브레이크 부스터는 상기 브레이크 페달(101)에 연결된 입력 로드(102) 및 탄성 부재(109)를 포함하고, 가압에 의해 이루어진 상기 탄성 부재(109)의 변형에 의한 대응력은 상기 브레이크 페달(101)로부터 떨어져 있는 상기 입력 로드(102)의 측면에 제공되고, 특히 액추에이터(112)가 제공되고, 상기 액추에이터에 의해 이것에 연결된 탄성 부재(109)가 변위될 수 있고, 상기 액추에이터(112)의 작동에 의해 가압이 이루어지는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 탄성 부재(109)에 대한 상기 입력 로드(102)의 상대적 변위를 나타내는 변위 크기(x)가 측정되고, 상기 대응력의 크기는 액추에이터(112)의 작동에 의한 상기 탄성 부재에 대한 상기 입력 로드(102)의 변위 크기(x)의 조절에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 변위 크기(x)의 조절은,
    - 상기 액추에이터(112)의 위치(y)가 브레이크 페달 작동에 의해 유도된 상기 탄성 부재(109)에 대한 상기 입력 로드(102)의 상대적 변위에 따라 설정되거나,
    - 상기 변위 크기(x)가 상기 액추에이터(112)의 위치(y)에 따라 설정되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
  6. 제 3 항에 있어서, 연결 수단(105)이 제공되고, 상기 연결 수단에 의해 상기 액추에이터(112)가 상기 탄성 부재(109)와 커플링되고, 커플링은 해제 가능하고 및/또는 작용이 제한되는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 연결 수단(105)은,
    - 상기 액추에이터(112)와 상기 탄성 부재(109) 사이의 커플링이 브레이크 페달 작동에 의존하여, 특히 브레이크 페달력에 의존하여 해제 가능하고 및/또는
    - 상기 액추에이터(112)와 상기 탄성 부재(109) 사이의 커플링이 대응력의 형성을 위해 폐쇄되도록 제공되는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 브레이크 페달의 작동에 의존하여, 특히 브레이크 페달 이동 거리에 의존하여, 운전자에 의해 제공된 힘(111)이 강화되거나(113) 또는 대응력(110)이 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
  9. 제 1 항에 있어서,
    - 상기 브레이크 페달(101)은 입력 부재(102)에 커플링 되고, 상기 입력 부재는 부스터 바디(110)에 거리(s) 만큼 서로 이동 가능하게 연결되고, 상기 부스터 바디(110)는 액추에이터(112)에 의해 거리(y)만큼 상기 입력 로드 및 상기 부스터 바디를 포함하는 상기 브레이크 부스터(106)의 하우징에 대해 상대적으로 변위될 수 있고,
    - 상기 입력 로드에 대한 상기 부스터 바디의 상대적 변위(x)를 검출하기 위해, 상기 입력 부재에 센서(108a, 108b)가 배치되고,
    - 연결 부품(103)이 상기 부스터 바디에 서로 이동 가능하게 연결되고, 상기 연결 부품은 연결 수단(105)을 통해 상기 부스터 바디에 특히 해제 가능하게 연결되고, 상기 브레이크 페달을 향한 측면에서 탄성 부재(109)에 연결되고,
    - 상기 연결 부품(103)과 메인 브레이크 실린더(107) 사이에 거리(ds)가 제공되는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
  10. 브레이크 페달(101)을 통해 운전자에 의해 제공된 힘에 의해 부스팅될 수 있는 차량의 브레이크 부스터의 작동 방법에 있어서,
    상기 브레이크 부스터에 의해 상기 브레이크 페달(101)에 작용하는 대응력이 발생되고, 상기 대응력은 운전자에 의해 제공된 힘과 반대 방향이고, 특히, 상기 대응력은 브레이크 페달 작동(s)에 따라 조절 가능한 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터의 작동 방법.
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