KR20130140082A - 주차 브레이크에 의해 가해지는 고정력을 조정하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주차 브레이크에 의해 가해지는 고정력을 조정하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 고정력은 적어도 부분적으로 전기 액추에이터를 포함하는 전기 기계식 브레이크 장치에 의해, 그리고 필요에 따라서는 보충하는 방식으로 추가 브레이크 장치에 의해 생성된다. 본 발명의 고정력 조정 방법에 따라서, 전기 액추에이터로부터 공급될 전기 기계적 고정력의 레벨의 결정을 위해, 실제 힘 곡선이 결정되어, 정의된 특정 힘 곡선과 비교된다. 실제 힘 곡선이 특정 힘 곡선에 상응하는 경우, 설정 고정력의 달성을 위해, 전기 기계적 고정력에 추가로, 추가 브레이크 장치의 추가 고정력도 고려된다.

Description

주차 브레이크에 의해 가해지는 고정력을 조정하기 위한 방법{METHOD FOR ADJUSTING THE CLAMPING FORCE APPLIED BY A PARKING BRAKE}

본 발명은 차량에서 주차 브레이크에 의해 가해지는 고정력을 조정하기 위한 방법에 관한 것이다.

DE 103 61 042 B3호에는 액추에이터로서 전기 브레이크 모터를 포함하는 전기 기계식 주차 브레이크가 기재되어 있으며, 상기 전기 브레이크 모터의 작동 시 브레이크 피스톤은 브레이크 라이닝을 이용하여 축 방향으로 브레이크 디스크 쪽에 압착된다. 고정력의 레벨은 브레이크 모터에 전류를 공급하는 것을 통해 영향을 받는다.

또한, 차량 브레이크의 유압 압력이 보조하는 방식으로 브레이크 피스톤에 작용하게 하여, 유압식 차량 브레이크와 전기 기계식 주차 브레이크들을 조합하며, 그럼으로써 고정력이 전기 모터 성분과 유압 성분으로 구성되는 점도 공지되었다.

본 발명의 과제는 추가 브레이크 장치와 상호 작용하는 전기 기계식 주차 브레이크 내 부하를 감소시키는 것에 있다.

상기 과제는 본 발명에 따라 청구항 제1항의 특징들에 의해 해결된다. 종속항들은 바람직한 개선 실시예들을 제시한다.

본 발명에 따르는 방법은 차량 내 전기 기계식 주차 브레이크에 관한 것이며, 상기 주차 브레이크는 조절 부재로서 전기 액추에이터를 포함하고, 이 전기 액추에이터를 통해 정지 상태에서 차량을 고정하기 위한 고정력이 생성될 수 있다. 액추에이터는 바람직하게는 전기 브레이크 모터이며, 이 전기 브레이크 모터의 회전 운동은 브레이크 디스크의 단부면 쪽에 압착되는 브레이크 라이닝의 캐리어인 브레이크 피스톤의 축 방향 조절 운동으로 변환된다.

브레이크 액추에이터로서 전기 브레이크 모터의 이용은 바람직한 실시예를 나타낸다. 또한, 기본적으로 여타의 전기 조정식 액추에이터들, 예컨대 전자기식 조절 부재들도 고려되며, 이런 액추에이터는 전압의 인가 시 브레이크 피스톤이 브레이크 라이닝을 이용하여 브레이크 디스크 쪽에 압착되게끔 하는 기계적 조정 운동을 실행한다.

추가 브레이크 장치는 바람직하게는 유압 압력이 보조하는 방식으로 브레이크 피스톤에 작용하는 유압식 차량 브레이크이다. 기본적으로 전기 기계식 브레이크 장치는 추가 브레이크 장치에 의한 보조 없이 요구 고정력을 공급할 수 있다. 그러나 바람직하게는, 필요에 따라 보충하는 고정력의 생성을 위해 추가 브레이크 장치를 이용할 수 있다.

또한, 주차 브레이크, 또는 주차 브레이크에 할당된 제어 장치에 의한 요구 없이도, 추가 브레이크 장치를 통해 제동력이 생성되는 점에 한해서, 상기 제동력은 조정할 고정력을 위해 고려될 수 있다. 예컨대 유압식 차량 브레이크들에서 운전자에 의한 브레이크 페달의 작동을 통해, 고정력의 일부 성분을 공급할 수 있는 예비 압력이 생성될 수 있다. 단순한 조치들을 이용하여 추가 브레이크 장치에 의한 보조하는 제동력의 레벨을 추정하고 총 고정력을 위해 고려할 수 있도록 하기 위해, 본 발명에 따라, 전기 기계적 고정력의 실제 힘 곡선이 작동 과정 중에 결정되어, 특정 힘 곡선과 비교된다. 실제 힘 곡선이 특정 힘 곡선과 일치한다면, 현재에 추가 브레이크 장치에서 전기 기계적 고정력에 대해 보충하는 방식으로 이용될 수 있는 보조하는 추가 제동력이 생성된다는 점을 기초로 할 수 있다. 그럼으로써 공급될 총 고정력에서 전기 기계적 고정력의 성분은 감소될 수 있고, 그에 따라 전기 기계식 브레이크 장치 내 부하도 감소된다.

또한, 특성 곡선으로서 사전 설정되는 공지된 특정 힘 곡선과 전기 기계적 고정력의 실제 힘 곡선의 비교를 통해, 측정치 없이도, 추가 브레이크 장치 내에서 보충하는 방식으로 고정력으로서 이용될 수 있는 제동력이 생성되는지의 여부가 추정될 수 있다.

본 발명에 따르는 방법의 추가 장점은, 추가 브레이크 장치에서 생성되는 추가 제동력을 이용하는 것을 통해, 주차 브레이크의 작동 시 조절 시간 및 소음 발생도 감소된다는 점에 있다.

바람직하게는, 측정된 실제 힘 곡선의 비교 대상이 되는 특정 힘 곡선들로서 다양한 특성 곡선을 사전 설정할 수 있다. 각각의 특성 곡선에, 경우에 따라 보조하는 고정력으로서 고려되는 추가 브레이크 장치의 힘 레벨이 할당될 수 있다.

또한, 특정 힘 곡선의 특성 곡선과 실제 힘 곡선이 일치할 경우에만, 추가 브레이크 장치에 의한 충분한 보조를 수용하여 그에 상응하게 전기 기계적 고정력을 감소시킬 수 있고, 그에 반해 특정 특성 곡선으로부터 편차가 있을 경우, 추가 제동력의 실제 존재와 무관하게, 차량을 고정하기 위한 총 고정력은 전기 기계식 브레이크 장치에 의해 생성된다.

또한, 특정 힘 곡선과 실제 힘 곡선의 비교 시, 정의된 공차 범위를 허용할 수 있으며, 그럼으로써 실제 힘 곡선이 특정 힘 곡선의 공차 범위 이내에 위치한다면, 일치한다는 점을 기초로 할 수 있다.

바람직한 개선 실시예에 따라서, 힘 곡선에서 제1 힘 상승의 범위만이 비교를 위해 이용된다. 전기 기계식 브레이크 장치를 통해 고정력 공급이 개시되는 힘 상승점은 비교적 간단한 조치들로 결정될 수 있다. 전기 기계적 고정력의 곡선은 예컨대 전기 액추에이터의 전류 곡선에 따라 검출될 수 있다. 전기 브레이크 모터의 경우에는, 전류 곡선에 추가되거나 대체되는 방식으로, 전압 곡선 또는 회전수 곡선 또는 이들 변수의 임의의 조합이 고정력 곡선의 결정을 위해 이용될 수 있다. 힘 상승점은 힘 곡선에서 현저하게 눈에 띄고 비교적 정확하게 결정될 수 있는 지점을 나타낸다.

추가의 바람직한 실시예에 따라서, 추가 브레이크 장치의 힘 곡선은 정의된 특정 힘 곡선으로서 이용된다. 전기 액추에이터의 전류 또는 전압과 같은 모터의 상태 변수들을 통해 결정될 수 있는 힘 곡선은 적어도 실질적으로, 그리고 적어도 섹션별로 추가 브레이크 장치의 기본적인 힘 곡선에 상응한다. 특히, 추가 브레이크 장치의 힘 곡선 라인에 작용하는 추가 브레이크 장치의 유격 및 탄성은 전기 브레이크 장치의 모터의 상태 변수들을 통해 측정되는 힘 곡선에도 영향을 준다. 이처럼, 실제 힘 곡선으로부터 추가 브레이크 장치의 현재 상태를 추론할 수 있다.

추가 브레이크 장치로서 이용되는 유압식 차량 브레이크의 경우, 유압식 브레이크는 특정 스프링 강성과 유격을 포함하며, 이는 예컨대 유압식 차량 브레이크의 압력-용적 특성 곡선에서 여러 기울기로 표현된다. 제1 압력 범위에서, 우선, 브레이크 라이닝이 브레이크 디스크에 접하게 될 때까지 유압 용적이 공급됨으로써, 유압식 브레이크의 자유 간극이 극복되어야만 한다. 이런 범위에 압력과 관련하여 급격한 용적 상승이 존재한다.

이에 후속하는 제2 범위에서는 유압식 브레이크 시스템 내 브레이크 라이닝들 및 탄성 중합체들, 예컨대 소음 방지 코팅층의 압착성이 나타난다. 요컨대, 상기 제2 범위에서, 압력 단위당 점진적으로 상승하는 용적에서 거의 일정하게 상승하는 용적으로의 전환이 이루어진다.

훨씬 더 높은 압력을 갖는 추가의 제3 범위에서는, 탄성 변형, 예컨대 브레이크 디스크에 겹치는 브레이크 플라이어의 핑거들의 굽힘이 개시된다. 압력에 따르는 용적의 곡선은 적어도 대략 선형이다.

용적-압력 특성 곡선에서 여러 범위들은 힘-경로 특성 곡선으로 변환될 수 있으며, 특히 용적-압력 곡선의 각각의 섹션에 대한 힘 상승 범위는 특정 곡선을 포함한다. 주차 브레이크의 작동 중 실제 힘 곡선의 측정과 특정 특성 곡선과의 비교에 의해, 앞서 설명한 추가 브레이크 장치의 인가된 제동력의 추정과 총 고정력의 생성 시 고려가 가능하다.

본 발명에 따르는 방법은, 주차 브레이크 시스템의 부품일 수 있는 차량 내 폐회로 또는 개회로 제어 장치에서 실행된다.

추가 장점들과 바람직한 실시예들은 하기의 특허청구범위, 도들에 대한 설명 및 도면으로부터 제시된다.

도 1은, 고정력이 전기 브레이크 모터를 통해 생성되는, 차량용 전기 기계식 주차 브레이크를 절단하여 도시한 단면도이다.
도 2는 주차 브레이크의 작동 과정에서 전류, 전압 및 모터 회전수의 시간에 따르는 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 3은, 3개의 상이한 범위로 분할되어 있는, 유압식 차량 브레이크의 용적-압력 특성 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 4 내지 도 6은 주차 브레이크의 힘-경로 특성 곡선을 각각 나타낸 그래프이며, 이때 도 4는 도 3에 따르는 특성 곡선 중에서 제1 범위에, 도 5는 그 중 제2 범위에, 그리고 도 6은 그 중 제3 범위에 할당된다.

도 1에는 정지 시 차량을 고정하기 위한 전기 기계식 주차 브레이크(1)가 도시되어 있다. 주차 브레이크(1)는 브레이크 디스크(10)에 겹치는 플라이어(9)를 구비한 브레이크 캘리퍼(2)를 포함한다. 조절 부재로서 주차 브레이크(1)는 브레이크 모터(3)로서의 전기 모터를 포함하며, 상기 브레이크 모터는, 상부에 스핀들 구조 부재(5)가 회전 가능하게 장착되어 있는 스핀들(4)을 회전 구동한다. 스핀들(4)의 회전 시 스핀들 구조 부재(5)는 축 방향으로 위치 조정된다. 스핀들 구조 부재(5)는, 브레이크 피스톤(6)에 의해 브레이크 디스크(10) 쪽에 압착되는 브레이크 라이닝(7)의 캐리어인 브레이크 피스톤(6)의 내부에서 이동된다. 브레이크 디스크(10)의 맞은편 측면 상에는 플라이어(9)에 위치 고정되어 파지되는 추가 브레이크 라이닝(8)이 위치된다.

브레이크 피스톤(6)의 내부에서 스핀들 구조 부재(5)는 스핀들(4)의 회전 운동 시 축 방향에서 전방을 향해 브레이크 디스크(10)의 방향으로 이동되거나, 또는 스핀들(4)의 반대 방향의 회전 운동 시에는 축 방향에서 후방을 향해 정지부(11)에 도달할 때까지 이동될 수 있다. 고정력의 생성을 위해, 스핀들 구조 부재(5)는 브레이크 피스톤(6)의 안쪽 단부면을 가압하며, 그럼으로써 주차 브레이크(1) 내에 축 방향으로 변위 가능하게 장착된 브레이크 피스톤(6)은 브레이크 라이닝(7)을 이용하여 브레이크 디스크(10)의 대향 단부면 쪽에 압착된다.

주차 브레이크는 필요한 경우 유압식 차량 브레이크에 의해 보조될 수 있으며, 그럼으로써 고정력은 전기 모터 성분과 유압 성분으로 구성된다. 유압 보조 시에, 브레이크 모터로 향해 있는 브레이크 피스톤(6)의 배면은 압력 상태에 있는 유압 유체에 의해 가압된다.

도 2에는 전기 브레이크 모터의 전류 곡선(I), 전압(U) 및 회전수 곡선(n)을 포함하는 그래프가 브레이크 작동 과정에 대해 시간에 따라 도시되어 있다. 시점 t1에서, 전압이 공급되고 브레이크 모터는 전기 회로가 폐쇄된 조건에서 활성화되면서, 브레이크 작동 과정이 개시된다. 시점 t2에 전압(U) 및 모터 회전수(n)는 최댓값에 도달했다. t2와 t3 사이의 단계는, 전류(I)가 최소 레벨로 이동되는 아이들링 단계를 나타낸다. 이에 이어서, 시점 t3부터 시점 t4까지 힘 형성 단계가 이루어지며, 이 힘 형성 단계에서 브레이크 라이닝들은 브레이크 디스크에 접촉하고 고정력(F)이 증가함에 따라 브레이크 디스크 쪽에 압착된다. 시점 t4에 전기 회로의 개방에 의해 전기 브레이크 모터의 비활성화가 이루어지며, 그럼으로써 이후 곡선에서 브레이크 모터의 회전수(n)는 영(0)으로까지 감소된다.

힘 상승점은 시점 t3에서의 힘 형성 단계와 일치한다. 힘 형성 또는 고정력(F)의 곡선은 예컨대 브레이크 모터의 전류(I)의 곡선에 따라 산출될 수 있으며, 상기 전류의 곡선은 기본적으로 전기 기계적 고정력과 동일한 곡선을 나타낸다. 전류 곡선은 t2와 t3 사이의 아이들링 단계 중의 낮은 레벨로부터 출발하여 시점 t3의 개시 시점에 급상승한다. 이런 전류의 상승은 검출될 수 있고 힘 상승점의 결정을 위해 이용될 수 있다. 기본적으로 힘 형성의 곡선은 전압 곡선 또는 회전수 곡선으로부터, 또는 전류, 전압 및 회전수 신호의 임의의 조합으로 결정될 수도 있다.

도 2에는 전류 곡선이 시간에 따라 도시되어 있다. 예컨대 센서로 측정되는 경로 정보를 통해, 시간에 따르는 곡선이 경로에 따르는 곡선으로 환산될 수 있으며, 이와 동일한 사항은 전류(I)에 상응하는 고정력(F)의 곡선에 대해서도 적용된다.

도 3에는, 브레이크 디스크의 브레이크 라이닝들의 스프링 특성을 고려하면서, 유압식 브레이크의 특정 스프링 강성을 나타내기 위한 유압식 차량 브레이크의 용적-압력 특성 곡선이 도시되어 있다. 특성 곡선은 압력에 따라 3개의 범위(I, II 및 III)로 분할될 수 있다. 제1 범위(I)는 0bar와 예컨대 3bar 사이의 낮은 압력 간격에 적용되며, 이 간격에서 용적은 강하게 상승한다. 범위 I에서 유압식 브레이크의 자유 간극이 극복되며, 요컨대 브레이크 라이닝들이 브레이크 디스크에 접촉할 때까지 유압 용적이 공급되어야 한다.

범위 I에 이어서, 예컨대 60bar의 유압 압력까지 연장되고 n차 곡선으로서 표시될 수 있는 범위 II가 진행된다. 범위 II에서는, 브레이크 라이닝들과, 브레이크 시스템에서 이용되는 탄성 중합체들, 예컨대 소음 방지 코팅층의 압착성이 작용한다.

범위 II에 이어서는, 유압식 브레이크 시스템의 브레이크 구조 부재들의 선형 탄성 거동을 특징으로 하는 범위 III이 진행된다. 범위 III에는, 브레이크 디스크를 둘러싸는 브레이크 캘리퍼의 핑거들의 굽힘이 개시된다. 특성 곡선의 선형 곡선은 범위 III에서 우선적으로 브레이크 캘리퍼 또는 브레이크 플라이어의 강성에 의해 결정된다.

도 4 내지 도 6에는, 주차 브레이크에 의해 가해지고 각각 조정 거리에 걸쳐서 표시되어 있는 고정력의 힘-경로 곡선이 각각 도시되어 있다. 도 4에 따르는 힘 곡선은 도 3에서 범위 I에 할당되고, 도 5에 따르는 힘 곡선은 범위 II에 할당되며, 도 6에 따르는 힘 곡선은 범위 III에 할당된다. 도 4 내지 도 6 내 힘 곡선들은 예시로서, 주차 브레이크로부터 가해지는 고정력의 실제 힘 곡선이면서, 전술한 것처럼 예컨대 전기 모터의 상태 변수들인 전류(I), 전압(U) 및/또는 회전수(n)를 통해 결정될 수 있는 상기 실제 힘 곡선을 나타낸다.

힘 곡선들의 비교로부터 알 수 있듯이, 특정한 차이는 힘 상승점에 있다. 도 4 및 도 5에 따르는 힘 곡선들에서는 n차의 힘 형성 거동이 나타나며, 그에 반해 도 6에 따라서는 힘이 선형으로 상승한다. 힘 상승(도 4 및 도 5에 따르는 n차의 형성 거동 또는 도 6에 따르는 선형 상승)의 측정을 통해, 범위들(I, II 및 III)에 대한 할당이 가능하며, 그럼으로써 브레이크 시스템 내에서 그에 상응하는 유압 예비 압력을 추론할 수 있으며, 이때 유압 압력은 측정치로부터 직접 알고 있지 않아도 된다. 예컨대 도 6에 따르는 선형 힘 상승 거동이 확인된다면, 60bar 이상의 높은 예비 압력이 추론될 수 있고, 그에 반해 도 4 또는 도 5에 따르는 힘 상승의 경우에는 시스템 내에 그에 상응하게 상대적으로 낮은 유압 예비 압력이 인가된다.

전기 기계식 브레이크 장치를 보조하도록 하기 위해, 인가된 유압 예비 압력의 정보가 이용될 수 있으며, 상기 예비 압력을 통해 주차 브레이크의 작동 시점에 고정력의 유압 성분이 공급될 수 있다. 3개의 여러 가지 범위로 이루어지는 대략적 분류를 통해, 유압 예비 압력의 상응하는 할당이 가능하다. 이런 점에서 기본적으로 각각 상이한 레벨의 유압 고정력 보조가 수용될 수 있으며, 안전의 이유에서, 바람직하게는, 범위 III에서 이동되는 예비 압력에 대해서만 유압 고정력 보조를 기초로 하여, 총 고정력의 달성을 위해 전기 기계적 고정력 성분을 상응하게 감소시킬 수 있다. 그와 반대로 예비 압력이 범위 I 또는 II에서 확인된다면, 유압으로 공급되는 고정력 성분은 고려되지 않은 상태로 유지되며, 요컨대 총 고정력은 전기 기계식 브레이크 장치를 통해 조정된다.

Claims (10)

1. 주차 브레이크(1)에 의해 가해지는 고정력을 조정하기 위한 방법이며, 상기 고정력은 적어도 부분적으로 전기 액추에이터(3)를 포함하는 전기 기계식 브레이크 장치에 의해, 그리고 필요에 따라서는 보충하는 방식으로 추가 브레이크 장치에 의해 생성되는, 상기 고정력 조정 방법에 있어서,
   전기 액추에이터(3)로부터 공급될 전기 기계적 고정력의 레벨을 결정하기 위해, 고정력의 실제 힘 곡선이 결정되어, 정의된 특정 힘 곡선과 비교되며, 실제 힘 곡선이 특정 힘 곡선에 상응하는 경우, 설정 고정력의 달성을 위해, 전기 기계적 고정력에 추가로, 추가 브레이크 장치의 추가 고정력도 고려되는 것을 특징으로 하는, 고정력 조정 방법.
2. 제1항에 있어서, 힘 곡선 이내에서 전기 기계적 고정력의 힘 상승의 범위가 비교를 위해 이용되는 것을 특징으로 하는, 고정력 조정 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 추가 브레이크 장치의 힘 곡선이 특정 힘 곡선으로서 이용되는 것을 특징으로 하는, 고정력 조정 방법.
4. 제3항에 있어서, 추가 브레이크 장치의 힘 곡선에서 복수의 특정 범위가 분류될 수 있고, 실제 힘 곡선이 추가 브레이크 장치의 힘 곡선 내 정해진 특정 범위에 상응하는 경우에만, 전기 기계적 고정력에 추가로, 설정 고정력의 달성을 위해 추가 브레이크 장치의 추가 고정력이 고려되는 것을 특징으로 하는, 고정력 조정 방법.
5. 제4항에 있어서, 힘 곡선 내 상기 특정 범위들은 추가 브레이크 장치의 상이한 스프링 강성들에 상응하는 것을 특징으로 하는, 고정력 조정 방법.
6. 제5항에 있어서, 스프링 강성의 최고 범위와 일치하는 경우에만, 추가 고정력이 고려되는 것을 특징으로 하는, 고정력 조정 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 추가 브레이크 장치로서 유압식 차량 브레이크가 이용되는 것을 특징으로 하는, 고정력 조정 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 유압식 차량 브레이크는, 자유 간극에 할당되는 제1 범위와, 브레이크 라이닝들(7, 8)의 압착성에 할당되는 제2 범위와, 브레이크 플라이어(9)의 강성에 할당되는 제3 범위를 포함하는 특정 스프링 강성의 특성 곡선을 나타내며, 제3 범위와 일치하는 경우에만 유압 추가 고정력이 고려되는 것을 특징으로 하는, 고정력 조정 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따르는 고정력 조정 방법을 실행하기 위한 폐회로 또는 개회로 제어 장치.
10. 제9항에 따르는 폐회로 또는 개회로 제어 장치를 포함하는 차량 내 주차 브레이크.

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