KR20160008603A - 브레이크 시스템용 전기 기계식 브레이크 장치 및 차량용 브레이크 시스템 - Google Patents

브레이크 시스템용 전기 기계식 브레이크 장치 및 차량용 브레이크 시스템 Download PDF

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안드레아스 슐리혠마이어
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Abstract

본 발명은, 브레이크 마스터 실린더(12)를 구비한 브레이크 시스템을 위한, 전동기(14), 조정 가능한 출력 로드(16), 및 기어 유닛(18)을 구비한 전기 기계식 브레이크 장치(10)에 관한 것으로, 상기 전동기(14)는 힘 전달 경로가 제공되도록 적어도 기어 유닛(18)을 통해 출력 로드(16)와 연결되고, 상기 힘 전달 경로를 통해 전동기 힘(Fb)이 적어도 부분적으로 출력 로드(16) 상으로 전달될 수 있음으로써 출력 로드(16)가 조정될 수 있으며, 상기 전기 기계식 브레이크 장치(10)는 힘 전달 경로 내에 배치된 하나 이상의 탄성 부품(24)을 포함하며, 상기 하나 이상의 탄성 부품(24)은 전기 기계식 브레이크 장치(10, 50)의 컨트롤 포인트 아래에서는 압축될 수 없도록, 그러나 브레이크 마스터 실린더(12) 내에 압력 피크의 발생 시, 전기 기계식 브레이크 장치(10)의 컨트롤 포인트 위에서는 압축될 수 있도록 형성된다. 또한, 본 발명은 차량용 브레이크 시스템에 관한 것이다.

Description

브레이크 시스템용 전기 기계식 브레이크 장치 및 차량용 브레이크 시스템{ELECTROMECHANICAL BRAKE DEVICE FOR A BRAKE SYSTEM AND BRAKE SYSTEM FOR A VEHICLE}
본 발명은 브레이크 마스터 실린더를 구비한 브레이크 시스템용 전기 기계식 브레이크 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 차량용 브레이크 시스템에 관한 것이다.
DE 20 2010 017 605 U1호에는 브레이크 부스터, 브레이크 부스터의 작동 방법 및 장치가 기술되어 있다. 브레이크 부스터는 전기 기계식 브레이크 부스터로서 형성된다. 브레이크 부스터는 전동기를 포함하며, 이 전동기는 회전/병진 전환 기어를 이용하여 전동기의 회전자의 회전 운동이 부스터 하우징의 병진 운동으로 전환될 수 있도록, 브레이크 부스터의 부스터 하우징과 연결된다. 부스터 하우징의 병진 운동에 의해, 브레이크 부스터에 배치된 브레이크 마스터 실린더의 하나 이상의 챔버의 내부 압력이 상승 가능하도록, 출력 로드가 함께 조정될 수 있다.
본 발명은 청구항 제1항의 특징을 갖는 브레이크 마스터 실린더를 구비한 브레이크 시스템용 전기 기계식 브레이크 장치 및 청구항 제11항의 특징을 갖는 차량용 브레이크 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은, 브레이크 시스템의 브레이크 브레이크 마스터 실린더 내에 압력 피크 발생 시, 종래의 전기 기계식 브레이크 장치에 비해 경직성이 현저히 감소한 전기 기계식 브레이크 장치를 가능케 한다. 특히, 본 발명에 따른 전기 기계식 브레이크 장치는 전동기의 장착으로 인한 양호한 제어 가능성 및 브레이크 마스터 실린더 내에 압력 피크 발생 시 낮은 경직성의 장점을 결합한다. 전기 기계식 브레이크 장치의 현저히 감소한 경직성은 특히, ABS 제어 시 재순환 용적의 보상을 위해 이용될 수 있다. 이로써, 발생하는 재순환 용적이 탄력적으로 수용될 수 있다. 이러한 방식으로, 브레이크 마스터 실린더 내에 압력 피크 발생 시, 예를 들어 기어의 플라스틱 투스(tooth) 또는 전기 기계식 브레이크 장치의 다른 부품의 손상과 같은 전기 기계식 브레이크 장치의 손상을 염려할 필요가 없는 것이 보장될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의해, 종래 기술에 비해 수명/사용 시간이 증가한 전기 기계식 브레이크 장치가 구현될 수 있다.
전기 기계식 브레이크 장치의 한 바람직한 실시예에서, 하나 이상의 탄성 부품의 압축이 시작될 수 있는, 브레이크 마스터 실린더 내 (약화될) 압력 피크가 사전 설정된 (고정 가능한) 임계값을 상회하고, 그리고/또는 사전 설정된 (고정 가능한) 시간 간격 이내의 (고정 가능한) 최저 압력 상승에 상응한다. 예를 들어, 하나 이상의 탄성 부품의 압축이 시작될 수 있는, 브레이크 마스터 실린더 내 압력 피크는 80바아의 임계값보다 높을 수 있다. 바람직하게는, 압력 피크가 100바아의 임계값보다, 특히 120바아의 임계값보다, 또는 150바아의 임계값보다도 높을 수 있다. 최저 압력 상승을 위해, 50바아, 80바아, 100바아, 120바아 또는 150바아의 값이 사용될 수 있다. 사전 설정된 시간 간격은 10 내지 100ms 사이의 시간 동안 지속될 수 있다. 이로써, 압력 피크의 특성화를 위해, 사전 설정된 힘 레벨 (또는 압력 레벨)뿐만 아니라, 기어 내로 유입되는 운동 에너지(힘/압력 및 해당 기울기)가 이용될 수 있다. 상기 두 경우 모두, 전기 기계식 브레이크 장치는 전기 기계식 브레이크 장치의 컨트롤 포인트(control point) 아래에서 바람직하게 높은 경직성을 가지는 반면, 전기 기계식 브레이크 장치는 재순환 중에 특히 펌프의 맥동에 의해 야기되는 압력 피크에서는 탄력적으로 거동한다. 약화될 압력 피크의 특성화를 위해 사용된 값은 브레이크 부스터의 컨트롤 포인트의 설계에 따라 선택될 수 있다.
전기 기계식 브레이크 장치는 예를 들어 자동 제동 개입 장치 및/또는 파워 브레이크 장치로서 형성될 수 있다. 이러한 유형의 자동 제동 개입 장치 및/또는 파워 브레이크 장치는, 예를 들어 브레이크 페달과 같은 브레이크 작동 요소의 작동 없이, 운전자를 통해 이러한 장치들을 장착한 차량의 속도를 감속하기 위해 사용될 수 있다. 이로써, 전기 기계식 브레이크 장치는 복수의 바람직한 자동 제동 개입 장치 및/또는 파워 브레이크 장치를 위해 사용될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 전기 기계식 브레이크 장치는 전기 기계식 브레이크 부스터로서 형성된다. 이러한 유형의 전기 기계식 브레이크 부스터는 진공 부스터에 비해, 브레이크 부스터를 이용하여 제공된 보조력의 더 양호한 제어 가능성을 갖는다. 추가로, 본 발명에 따른 전기 기계식 브레이크 부스터는 브레이크 마스터 실린더 내에 압력 피크 발생 시 바람직하게 높은 탄성을 갖는다.
예를 들어, 브레이크 마스터 실린더 내에 압력 피크 발생 시 하나 이상의 탄성 부품의 압축에 의해, 입력 로드가 브레이크 마스터 실린더로부터 멀어지는 방향으로 조정될 수 있도록, 힘이 전기 기계식 브레이크 장치의 입력 로드 상으로 전달될 수 있다. 이러한 방식으로 브레이크 마스터 실린더로부터 멀어지도록 작용 가능한 입력 로드의 조정 운동은 통상, 운전자가 입력 로드에 연결된 브레이크 페달에 가해진 운전자 제동력을 단시간 내에 감소시키도록 한다. 운전자 제동력의 이러한 방식의 감소는 전동기의 감속을 유도하고, 그 결과 추가로 전기 기계식 브레이크 부스터의 부품의 손상이 억제된다.
한 바람직한 실시예에서, 하나 이상의 탄성 부품은 전기 기계식 브레이크 부스터의 밸브 바디와 전기 기계식 브레이크 부스터의 밸브 바디 사이에 배치된 디스크 스프링을 포함한다. 이로써, 설치 공간 수요가 더 적은 경제적인 구성 부품이 하나 이상의 탄성 부품으로서 사용될 수 있다.
디스크 스프링은 선형 트래블/힘-스프링 상수를 가질 수 있다. 이에 대한 대안으로서, 디스크 스프링은 점진적 트래블/힘-스프링 상수를 가질 수도 있다. 이로써, 다양한 유형의 복수의 디스크 스프링이 전기 기계식 브레이크 장치의 구현을 위해 이용될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 하나 이상의 탄성 부품은 슬라이딩 슬리브를 포함하며, 이 슬라이딩 슬리브의 내부 개구 내로 전기 기계식 브레이크 부스터의 밸브 바디가 돌출한다. 또한, 슬라이딩 슬리브는 출력 로드로부터 먼 쪽을 향하는 면으로써 하나의 링에 지지되고, 출력 로드 쪽을 향하는 조정 방향으로의 상기 링의 조정 운동은 전기 기계식 브레이크 부스터의 부스트 바디에 고정된 서클립(circlip)에 의해 제한되며, 상기 링은 출력 로드로부터 먼 쪽을 향하는 면으로써 부스트 바디의 예비 인장된 스프링에 의해 지지된다. 또한, 여기서 기술한 실시예는 저렴한 구성 부품들을 이용하여 간단하게 구현될 수 있다. 추가로, 이러한 경우에도 하나 이상의 탄성 부품의 구성은 전기 기계식 브레이크 장치의 구성 공간 수요의 증가와 결부되지 않는다.
상술된 장점들은 상응하는 전기 기계식 브레이크 장치 및 브레이크 마스터 실린더를 갖는 차량용 브레이크 시스템에서도 보장된다.
이하 본 발명의 다른 특징 및 장점이 도면을 참조로 상세히 설명된다.
도 1은 전기 기계식 브레이크 장치의 제1 실시예의 개략도이다.
도 2는 전기 기계식 브레이크 장치의 제2 실시예의 개략도이다.
도 1은 전기 기계식 브레이크 장치의 제1 실시예의 개략도이다.
도 1에 개략 도시된 전기 기계식 브레이크 장치(10)는 브레이크 마스터 실린더(12)를 구비한 브레이크 시스템에 사용되도록 설계된다. 이 경우, 전기 기계식 브레이크 장치(10)는 다양한 유형의 복수의 브레이크 마스터 실린더(12)와 함께 작용할 수 있다. 예를 들어 브레이크 마스터 실린더(12)는 탠덤 브레이크 마스터 실린더 또는 단 하나의 압력 챔버를 구비한 브레이크 마스터 실린더일 수 있다.
전기 기계식 브레이크 장치(10)는 전동기(14)를 갖는다. 전기 기계식 브레이크 장치(10)를 위해 다양한 유형의 복수의 전동기(14)가 사용될 수 있기 때문에, 도 1의 실시예의 전동기(14)를 더 상세히 설명하지는 않는다. 또한, 전기 기계식 브레이크 장치(10)는 조정 가능한 출력 로드(16)를 갖는다. 출력 로드(16)는, 브레이크 마스터 실린더(12)의 하나 이상의 (도시되지 않은) 피스톤이 조정 가능한 출력 로드(16)에 의해 함께 조정 가능하도록, 브레이크 마스터 실린더(12)에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 하나 이상의 피스톤에 의해 제한된, 브레이크 마스터 실린더(12)의 하나 이상의 챔버의 용적이 감소할 수 있기 때문에, 브레이크 마스터 실린더(12) 내에 존재하는 내부 압력이 상승할 수 있다.
전동기(14)는 전기 기계식 브레이크 장치(10)의 이른바 컨트롤 포인트까지 전동기 힘을 제공함으로써, 출력 로드(16)에 전달된 전동기 힘에 의해 브레이크 마스터 실린더(12)의 하나 이상의 챔버 내에 존재하는 내부 압력이 상승할 수 있게 한다. 도 1의 실시예에서, 전기 기계식 브레이크 장치(10)는 전기 기계식 브레이크 부스터(10)로서 형성된다. 따라서, 전동기(14)의 전동기 힘은 보조력(Fb)으로서, 브레이크 마스터 실린더(12)의 하나 이상의 챔버 내에 존재하는 내부 압력의 추가 상승에 이용될 수 있다. 이러한 방식으로, 운전자는 브레이크 마스터 실린더(12) 내 압력 형성 시 힘을 지원받을 수 있다.
따라서, 도 1의 전기 기계식 브레이크 장치(10)는 전기 기계식 제동력 증강을 구현한다. 특히, 전기 기계식 제동력 증강은 트래블 제어 방식으로 구현될 수 있다. 이는, 전동기(14)의 보조력(Fb)/(회전자의) 목표 회전각이, 예를 들어 입력 로드(20)와 같은 하나 이상의 운전자 제동력 전달 부품의 결정된 조정 트래블을 고려하여, 전기 기계식 브레이크 장치(10)의 제어 장치에 의해 사전 설정됨을 의미한다. 그 대안으로, 전동기(14)의 회전자에 의해 실행되는 회전 운동도 예를 들어 브레이크 페달(22)과 같은 브레이크 작동 요소(22)에 가해진 운전자 제동력(Ff)을 고려하여 결정될 수 있다. 그러나 전기 기계식 브레이크 장치(10)를 전기 기계식 브레이크 부스터(10)로서, 특히 특정 유형의 전기 기계식 브레이크 부스터(10)로서 설계하는 것은 선택 사항일 뿐이다.
또한, 전기 기계식 브레이크 장치(10)는 하나 이상의 기어 유닛(18)도 포함하며, 이 경우 전동기(14)는, 전동기(14)로부터 제공되는 전동기 힘/보조력(Fb)이 적어도 부분적으로 출력 로드(16)로 전달될 수 있도록 하는 힘 전달 경로가 제공되도록, 적어도 기어 유닛(18)을 통해 출력 로드(16)와 연결된다. 그럼으로써, 출력 로드(16)는 적어도 부분적으로 전달된 전동기 힘/보조력(Fb)에 의해 조정될 수 있다. 기어 유닛(18)은 특히, 전동기(14)의 회전자의 회전 운동을 출력 로드(16)의 병진 운동으로 변환하는 데 사용될 수 있는 회전/병진 전환 기어로도 지칭될 수 있다. 기어 유닛(18)에 추가로, 하기에서 더 상세히 기술되겠지만, 전기 기계식 브레이크 장치의 또 다른 부품도 원하는 힘 전달 경로의 구현을 위해 사용될 수 있다.
전기 기계식 브레이크 장치는 힘 전달 경로 내에 배치되는 하나 이상의 탄성 부품(24)을 추가로 더 포함한다. 하나 이상의 탄성 부품(24)은, 하나 이상의 탄성 부품(24)이 전기 기계식 브레이크 장치(10)의 컨트롤 포인트 아래에서 압축될 수 없도록 형성된 하나 이상의 탄성 부품을 의미한다. 그러나 브레이크 마스터 실린더(12) 내에 압력 피크 발생 시, 전기 기계식 브레이크 장치(10)의 컨트롤 포인트 위에서 하나 이상의 탄성 부품(24)은 압축될 수 있다. 브레이크 마스터 실린더(12) 내의 압력 피크 시, 전기 기계식 브레이크 장치(10)의 컨트롤 포인트 위에서 하나 이상의 탄성 부품(24)의 이러한 압축 가능성은, 브레이크 마스터 실린더(12) 내에서의 출력 로드(16)의 제동 개입 운동을 저지하는, 그렇지 않으면 출력 로드(16)를 통해 적어도 부분적으로 기어 유닛(18)에 작용할 수도 있는, 브레이크 마스터 실린더 힘(Ftmc)의 급격한/도약적인 증가가 감쇠할 수 있도록 작용한다.
이러한 방식으로, 브레이크 마스터 실린더 힘(Ftmc)의 갑작스런 증가로 인한 전기 기계식 브레이크 장치(10)의 하나 이상의 부품의 손상, 특히 기어 유닛(18)의 손상을 신뢰성 있게 억제할 수 있다. 따라서, 하나 이상의 탄성 부품(24)을 장착한 전기 기계식 브레이크 장치(10)는, 브레이크 마스터 실린더(12) 내의 압력 피크로 인한 손상을 염려할 필요 없이 비교적 긴 수명/사용 시간을 갖는다.
하나 이상의 탄성 부품(24)의 압축이 시작될 수 있는, 브레이크 마스터 실린더(12) 내 압력 피크는, 사전 설정된 (고정 가능한) 임계값보다 높을 수 있고, 그리고/또는 사전 설정된 (고정 가능한) 시간 간격 내 사전 설정된 (고정 가능한) 최저 압력 상승에 상응한다. 예를 들어, 하나 이상의 탄성 부품(24)의 압축이 시작될 수 있는, 브레이크 마스터 실린더(12) 내 압력 피크는, 80바아의 임계값보다 높을 수 있다. 압력 피크는 바람직하게는 100바아의 임계값보다 높이, 특히, 120바아의 임계값보다 높이, 마찬가지로 150바아의 임계값보다 높이 있을 수 있다. 최저 압력 상승을 위해, 50바아, 80바아, 100바아, 120바아 또는 150바아의 값이 사용될 수 있다. 사전 설정된 시간 간격은 10 내지 100ms 사이에서 지속될 수 있다. 하나 이상의 탄성 부품(24)의 압축이 시작될 수 있는, 브레이크 마스터 실린더(12) 내 압력 피크의 임계값은 하나 이상의 탄성 부품(24)의 구조적 설계에 의해 간단하고 신뢰성 있게 결정될 수 있다.
이로써, 압력 피크의 특성화를 위해, 사전 설정된 힘 레벨 (또는 압력 레벨)뿐만 아니라, 기어 내로 유입되는 운동 에너지(힘/압력 및 해당 기울기)가 사용될 수 있다. 이 두 경우 모두, 전기 기계식 브레이크 장치는 전기 기계식 브레이크 장치의 컨트롤 포인트 아래에서 바람직하게 높은 강직성을 갖는 반면, 전기 기계식 브레이크 장치는 특히 펌프의 맥동에 의해 영향을 받는 압력 피크에서 재순환 중에 탄력적으로 거동한다. 약화될 압력 피크의 특성화를 위해 사용된 값은 브레이크 부스터의 컨트롤 포인트의 설계에 따라 선택될 수 있다.
하나 이상의 탄성 부품에 의해 구현 가능한, 도약적으로 상승하는 브레이크 마스터 실린더 힘(Ftmc)의 감쇠는 순수 기계적 경로에서 구현될 수 있다. 이로써, 이러한 방식으로, 전기 기계식 브레이크 장치(10)의 수명/사용 시간의 보장 가능한 증가가 적은 비용으로 가능하다. 특히, 전기 기계식 브레이크 장치(10)가 바람직하게 구성된 하나 이상의 탄성 부품(24)을 장착함으로써, 감쇠를 위해 구성된 소프트웨어 구성 요소를 이용하는 압력 피크의 감쇠가 생략될 수 있다. 이러한 유형의 소프트웨어 구성 요소는 통상 브레이크 마스터 실린더(12) 의 내부 압력의 시간별 고해상도 측정 및/또는 ABS 플래그의 신속한 검출이 요구되기 때문에, 하나 이상의 탄성 부품(24)의 사용 시 이러한 복잡한 측정 단계가 생략된다. 그럼으로써, 하나 이상의 탄성 부품(24)에 의해 구현되는 감쇠를 통해, 고가의 센서의 사용 또는 압력 센서를 포함하는 제어 장치와의 (충분히 빠른 통신으로 인한) 고비용의 통신이 생략될 수 있다.
또한, 전기 기계식 브레이크 장치(10)가 하나 이상의 탄성 부품(24)을 장착할 경우, 그 변형이 브레이크 마스터 실린더 힘(Ftmc)의 갑작스런 증가에 대해 적시에 그리고 충분히 빠르게 수행되는 것이 신뢰성 있게 보장된다. 이로써, 브레이크 마스터 실린더(12) 내의 압력 피크를 검출하기 위한 종래의 소프트웨어 구성 요소에서 발생하는 대기 시간(latency time)의 문제가 함께 제거된다.
또한, 하나 이상의 탄성 부품(24)의 바람직한 설계에 의해, 브레이크 마스터 실린더(12) 내에 압력 피크 발생 시, 하나 이상의 탄성 부품(24)의 압축에 의해, 입력 로드(20)가 브레이크 마스터 실린더(12)로부터 멀어지는 방향으로 조정 가능하도록, 힘이 전기 기계식 브레이크 장치(10)의 입력 로드(20) 상으로 전달될 수 있다. 이로써, 운전자는 브레이크 작동 요소(22)의 작동을 억제하는 보강된 반작용을 감지한다. 통상, 운전자는 이러한 상황에서, 운전자 제동력(Ff)을 감소시키거나 브레이크 작동 요소(22)의 약간의 역조정을 트리거하는 것으로 반응한다. 전기 기계식 브레이크 장치(10)가 트래블 제어식 전기 기계식 브레이크 장치(10)로서 설계될 경우, 운전자의 반응은 전동기(14)의 회전자의 약간의 역회전을 트리거함으로써, 압력 피크의 발생 시 기어 유닛(18)이 추가로 이완될 수 있다. 이로써, 하나 이상의 탄성 부품(24)은 그의 압축을 통해, 브레이크 마스터 실린더(12) 내에 존재하는 내부 압력의 일시적인 감소뿐만 아니라, 전동기(14)의 모터 작동의 적어도 약간의 감속에 작용한다. 이러한 두 조치에 의해, 브레이크 마스터 실린더 힘(Ftmc)의 갑작스런 증가를 통해 개시된 전기 기계식 브레이크 장치(10), 특히, 기어 유닛(18)의 손상을 바람직하게 억제할 수 있다.
도 1의 실시예에서, 하나 이상의 탄성 부품(24)은 전기 기계식 브레이크 부스터(10)의 부스트 바디(26, boost body)와 전기 기계식 브레이크 부스터의 밸브 바디(28, valve body) 사이에 배치된 디스크 스프링(24)이다. 디스크 스프링(24)은 특히, 브레이크 마스터 실린더(12) 쪽으로/제동 개입 방향을 향하는 부스트 바디(26)의 제1 힘 전달 면(30)과, 상기 제1 힘 전달 면(30)에 대면한 밸브 바디(28)의 제2 힘 전달 면(32) 사이에 배치될 수 있다. 힘 전달 면(30, 32)은 상응하는 강도 및 슬라이딩 면을 갖는 경화된 트러스트 와셔로서 디스크 스프링(24)을 지지 또는 안내할 수 있다.
디스크 스프링(24)은 하나 이상의 탄성 부품(24)의 경제적인 실시예이다. 또한, 디스크 스프링(24)은 비교적 적은 설치 공간 수요를 갖는다. 통상, 하나 이상의 전기 기계식 브레이크 장치(10) 내에 디스크 스프링을 사용하기 위한 디스크 스프링의 예비 인장도 생략될 수 있다. 디스크 스프링(24)은 비교적 높은 부하를 견디도록 특수하게 설계될 수 있다. 디스크 스프링(24)을 비교적 높은 부하에 견디도록 설계하는 것은 통상, 점프-인(jump-in) 내에서 그리고 컨트롤 포인트 아래에서, 브레이크 작동 요소(22)의 작동 중에 운전자의 브레이크 작동감(페달감)에 작용하지 않는다.
디스크 스프링(24)은 선형 트래블/힘-스프링 상수를 가질 수 있다. 또한, 이에 대한 대안으로서, 디스크 스프링(24)은 점진적 트래블/힘-스프링 상수를 갖도록 형성될 수도 있다. 브레이크 마스터 실린더(12)의 직경이 25.4mm일 경우에, 그리고 160바아에서 9.2cm3의 브레이크 시스템의 용적 수용 시, 전방 축 및 후방 축의 브레이크에서의 용적이 160바아로부터 120바아로 감소하도록 하기 위해, (이는 1.5cm3의 용적 변위를 요구함) 디스크 스프링의 트래블은 약 2.9mm이면 충분하다. 디스크 스프링(24)의 이러한 방식의 압축은 저가의 디스크 스프링(24)으로도 이미 구현될 수 있다.
도 1에 도시된 전기 기계식 브레이크 장치(10)는 상술된 부품에 추가로 하우징(34) 및 복원 스프링(36)을 포함하며, 복원 스프링에 의해 출력 로드(16)가 하우징(34)에 지지된다. 밸브 바디(28)로부터 출력 로드(16)로의 보조력(Fb)의 전달은 전기 기계식 브레이크 장치(10)의 반응 디스크(38)를 통해 수행된다. 또한, 입력 로드(20)로부터 출력 로드(16)로의 운전자 제동력(Ff)의 전달은 반응 디스크(38)를 통해 수행되며, 출력 로드(16) 쪽으로 향한 입력 로드(20)의 단부에 배치되고 밸브 바디(28) 내에 형성된 개구를 통해 안내될 수 있는 태블릿형 부재(40)는 반응 디스크(38)에 접촉할 수 있다. 이로써, 출력 로드(16)를 통해 브레이크 마스터 실린더(12)의 하나 이상의 조정 가능한 피스톤 상으로 전달되는 출력(Fo)은 보조력(Fb)과 운전자 제동력(Ff)의 합일 수 있다. [출력(Fo)은 통상 브레이크 마스터 실린더 힘(Ftmc)과 같다.] 따라서, 출력 로드(16)로부터 반응 디스크(38) 상으로 인가되는 대응력(Fc)은 복원 스프링(36)의 복원력(Fr)과 출력(Fo)의 합일 수 있다. 그 외에, 입력 로드(20)는 중간 스프링(42)에 의해 밸브 바디(28)에 지지될 수 있다. 또한, 부스트 바디(26)가 추가의 스프링(43)에 의해 입력 로드(20)에 지지될 수 있다. 그러나 전기 기계식 브레이크 장치(10)에 여기에 언급한 부품(34 내지 43)을 장착하는 것은 선택적이다.
또한, 전기 기계식 브레이크 장치는 전동기(14) 기능의 모니터링을 위한 회전자 위치 센서(44)와, 입력 로드의 비작동된 출발 위치로부터 입력 로드(20)의 조정 트래블을 결정하기 위한 (도시되지 않은) 트래블 센서와, 그리고/또는 입력 로드(20)와 부스트 바디(26) 사이의 트래블 편차를 결정하기 위한 트래블 편차 센서(46)를 장착할 수 있다. 따라서, 입력 로드(20)의 (절대) 조정 트래블과, 부스트 바디(26)의 (절대) 조정 트래블(sb)과, 입력 로드(20)와 부스트 바디(26) 사이의 트래블 편차와, 태블릿형 부재(40)와 반응 디스크(38) 사이에 존재할 수 있는 간극(48)이 정확히 조정될 수 있다. 이로써, 전기 기계식 브레이크 장치(10)는, 종래의 진공 브레이크 부스터와 비교 가능한 브레이크 마스터 실린더(12) 내의 압력 피크의 발생 시 바람직하게 낮은 경직성과, 진공 브레이크 부스터에 비해 개선된 출력(Fo) 제어 가능성의 장점을 결합한다.
도 2는 전기 기계식 브레이크 장치의 제2 실시예의 개략도를 도시한다.
도 2에 개략 도시된 전기 기계식 브레이크 장치(50)는 마찬가지로 전기 기계식 브레이크 부스터(50)로서 구성된다. 하나 이상의 탄성 부품(52 내지 58)으로서, 도 2의 전기 기계식 브레이크 장치(50)는 밸브 바디(28)가 그 내부 개구 내로 돌출하는 슬라이딩 슬리브(52)를 포함한다. 슬라이딩 슬리브(52)는 출력 로드(16)로부터 먼 쪽을 향하는 면으로써 밸브 바디(28)를 따라 축방향으로 변위 가능한 링(54)을 지지한다. 그러나 출력 로드(16) 쪽을 향하는 조정 방향으로의 링(54)의 조정 운동은 부스트 바디(26)에 고정된 서클립(56)에 의해 제한된다. 또한, 링(54)은 출력 로드(16)로부터 먼 쪽을 향하는 면으로써 부스트 바디(26)의 예비 인장된 스프링(58)에 의해 지지된다.
전기 기계식 브레이크 장치(50)의 정상 작동 시, 보조력(Fb)의 전달을 위한 힘 흐름은 예비 인장된 스프링(58)을 통해, 예비 인장된 스프링(58)의 압축 없이, 수행된다. 이로써, 이러한 상황에서 예비 인장된 스프링(58)은 수동(passive) 요소로서 거동한다. 따라서, 보조력은 전기 기계식 브레이크 장치(50)의 정상 작동 시, 부스트 바디(26), 서클립(56), 예비 인장된 스프링(58), 링(54) 및 슬라이딩 슬리브(52)를 통해 반응 디스크(38) 상으로 유도될 수 있다. 예비 인장된 스프링(58)의 이완은 전기 기계식 브레이크 장치(50)의 컨트롤 포인트까지 설계에 따라 억제된다. 브레이크 마스터 실린더(12)의 하나 이상의 피스톤(60) 상에 전달된 출력의 변동 또는 전기 기계식 브레이크 장치(50)가 부품(52 내지 58)을 추가 장착함으로 인한 출력 로드(16)의 조정 트래블의 변동은 발생하지 않는다.
그러나 브레이크 마스터 실린더(12) 내에 압력 피크가 발생할 수 있다. 예를 들어 하나 이상의 휠의 증가된 휠 슬립의 인식 시, 브레이크 마스터 실린더(12)에 유압식으로 연결된 하나 이상의 휠 브레이크 실린더 내의 압력 제거가 부속된 하나 이상의 흡기 밸브의 폐쇄 및 부속된 하나 이상의 배기 밸브의 개방에 의해 실행될 수 있다. 이러한 방식으로, 브레이크 액이 하나 이상의 휠 브레이크 실린더로부터 브레이크 마스터 실린더(12)에 연결된 하나 이상의 브레이크 회로의 하나 이상의 저장 챔버 내로 방출 가능하기 때문에, 하나 이상의 휠의 블로킹이 제거될 수 있다. 하나 이상의 브레이크 회로 내의 용적 관리를 안정화시키기 위해, 하나 이상의 재순환 펌프에 의해, 이전에 방출된 용적이 하나 이상의 저장 챔버로부터 브레이크 마스터 실린더(12) 내로 펌핑될 수 있다. 이는, 브레이크 마스터 실린더(12) 내에 존재하는 내부 압력의 갑작스런 상승에 작용한다.
브레이크 마스터 실린더 내에 존재하는 내부 압력의 강한 상승을 통해, "정상" 보조력 레벨이 초과된다. 이 경우, 브레이크 마스터 실린더 힘의 도약적인 증가는 예비 인장된 스프링(58)에 대해 링(54)의 확실히 상승한 압력을, 그리고 결국 예비 인장된 스프링(58)의 이완을 유도한다. 링(54)은 출력 로드(16)로부터 축방향으로 멀어지도록 변위되는데, 이는 슬라이딩 슬리브(52)의 편향을 발생시킨다. (이러한 상황에서 서클립(56)의 위치는 부스트 바디(26)의 관성으로 인해 변경되지 않으나, 슬라이딩 슬리브(52)는 서클립(56)에 대면한 단부에 홈(62)을 포함할 수 있다).
예비 인장된 스프링(58)의 이완을 통해 또는 슬라이딩 슬리브(52)의 편향을 통해, 전기 기계식 브레이크 장치(50)의 전체 강성이 적어도 일시적으로 하강할 수 있다. 이로써, (진공 브레이크 부스터에 비해) 전기 기계식 브레이크 장치(50)의 질량 관성에도 불구하고 단시간에 용적을 획득할 수 있기 때문에, 브레이크 마스터 실린더(12)의 내부 압력이 쉽게 감소할 수 있다.
또한, 예비 인장된 스프링(58)의 완화를 통해 또는 슬라이딩 슬리브(52)의 편향을 통해, 증가한 힘 분배가 입력 로드(20)를 통해 브레이크 작동 요소 상으로 전달된다. (반응 디스크(38)의 지지는 이러한 상황에서 약간 완화된다). 따라서, 운전자는 브레이크 작동 요소에서 강한 대응력을 감지하고, 통상 그에 대한 반응으로서 브레이크 작동을 감소시킨다. 운전자의 반응이 다시 부스트 바디(26)의 약간의 후퇴를 트래블 제어된 전동기(14)를 이용하여 트리거함으로써, 브레이크 마스터 실린더(12) 내에 존재하는 내부 압력이 추가로 약간 감소될 수 있으며, 기어 유닛(18)의 부하는 더 경감될 수 있다.
이로써, 탄성 부품(52 내지 58)에 의해, 브레이크 마스터 실린더(12) 내의 압력 피크에서, 기어 유닛(18) 내에 상당한 부하가 발생하는 것이 방지될 수 있다. 그 대신에, 예비 인장된 스프링(58)의 완화/압축을 통해 기어 유닛(18)에 대한 압력 피크의 반작용이 감쇠될 수 있다. 이로써, 높은 강도를 갖는 기어 유닛(18)의 사용에도 불구하고, 브레이크 마스터 실린더(12) 내 압력 피크에서 기어 유닛의 손상이 방지될 수 있다. 따라서, 비용이 저렴한 기어 유닛(18)이 전기 기계식 브레이크 장치(50)를 위해 사용될 수 있다. 또한, 부스트 바디(26)에서의 기어 투스열(row of teeth)은, 기어 투스열의 손상을 염려할 필요 없이, 비용이 저렴한 플라스틱으로 형성될 수 있다.
예비 인장된 스프링(58)의 예비 인장은 바람직하게는, 예비 인장력이 최대 보조력을 약간 초과하도록 선택된다. 이러한 방식으로, 운전자에 의한 느린 브레이크 작동 시에, 브레이크 마스터 실린더(12) 내의 내부 압력이 컨트롤 포인트 레벨보다 높이 증가할 수 있도록 선택될 수 있다. 더욱이, 최대 제공 가능한 보조력은 컨트롤 포인트를 통해 제한되나, 운전자는 브레이크 마스터 실린더(12) 내에 존재하는 내부 압력을 보강된 운전자 제동력을 통해 증가시킬 수 있다. 예비 인장된 스프링(58)은 이러한 상황에서 완화되지 않는다.
바람직하게는, 부스트 바디(26)의 적어도 내부 부분이 금속으로 형성된다. 슬라이딩 슬리브(52)는 플라스틱으로 형성된다. 링(54) 및 예비 인장된 스프링을 위해서는 철이 바람직하다. 그러나 부스트 바디(56)에서 발생한 초과 비용은 비용이 더 저렴하게 이용될 수 있는 기어 유닛(18)에 의해 보상될 수 있다.
상기 실시예에서, 전기 기계식 브레이크 장치(10, 50)는 전기 기계식 브레이크 부스터로서 구성된다. 이에 대한 대안으로, 바람직한 전기 기계식 브레이크 장치가 예를 들어 ACC 시스템을 위한 자동 제동 개입 장치 및/또는 파워 브레이크 장치로서 형성될 수 있다.
상술된 장점은 상기 유형의 전기 기계식 브레이크 장치(10, 50) 및 브레이크 마스터 실린더(12)를 구비한 차량용 브레이크 시스템에서도 구현된다.

Claims (11)

  1. 브레이크 마스터 실린더(12)를 구비한 브레이크 시스템용 전기 기계식 브레이크 장치(10, 50)이며, 상기 장치는,
    전동기(14)와;
    조정 가능한 출력 로드(16)로서, 브레이크 마스터 실린더(12)의 하나 이상의 피스톤(60)이 조정된 출력 로드(12)에 의해 함께 조정될 수 있도록, 브레이크 마스터 실린더(12)에 배치될 수 있는, 조정 가능한 출력 로드와;
    기어 유닛(18);을 구비하고,
    상기 전동기(14)는 힘 전달 경로가 제공되도록 적어도 기어 유닛(18)을 통해 출력 로드(16)와 연결되며, 상기 힘 전달 경로를 통해 전동기(14)로부터 제공된 전동기 힘(Fb)이 적어도 부분적으로 출력 로드(16) 상으로 전달될 수 있음으로써, 출력 로드(16)가 적어도 부분적으로 전달된 전동기 힘(Fb)에 의해 조정될 수 있는, 전기 기계식 브레이크 장치에 있어서,
    힘 전달 경로 내에 하나 이상의 탄성 부품(24, 52 내지 58)이 배치되고, 이들 탄성 부품(24, 52 내지 58)은, 전기 기계식 브레이크 장치(10, 50)의 컨트롤 포인트 아래에서는 압축될 수 없도록 형성되지만, 브레이크 마스터 실린더(12) 내에 압력 피크의 발생 시, 전기 기계식 브레이크 장치(10, 50)의 컨트롤 포인트 위에서는 상기 하나 이상의 탄성 부품(24, 52 내지 58)이 압축될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 브레이크 장치(10, 50).
  2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 탄성 부품(24, 52 내지 58)의 압축이 시작될 수 있는, 브레이크 마스터 실린더(12) 내 압력 피크점은 사전 설정된 임계값을 상회하고, 그리고/또는 사전 설정된 시간 간격 이내의 최저 압력 상승에 상응하는, 전기 기계식 브레이크 장치(10, 50).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 기계식 브레이크 장치(10, 50)는 자동 제동 개입 장치 및/또는 파워 브레이크 장치로서 구성되는, 전기 기계식 브레이크 장치(10, 50).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 기계식 브레이크 장치(10, 50)는 전기 기계식 브레이크 부스터(10, 50)로서 형성되는, 전기 기계식 브레이크 장치(10, 50).
  5. 제4항에 있어서, 브레이크 마스터 실린더(12) 내에 압력 피크 발생 시, 전기 기계식 브레이크 장치(10, 50)의 입력 로드(20)가 브레이크 마스터 실린더(12)로부터 멀어지는 방향으로 조정될 수 있도록, 하나 이상의 탄성 부품(24, 52 내지 58)의 압축을 이용하여 상기 입력 로드(20)로 힘이 전달될 수 있는, 전기 기계식 브레이크 장치(10, 50).
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 하나 이상의 탄성 부품(24)은 전기 기계식 브레이크 부스터(10)의 부스트 바디(26)와 전기 기계식 브레이크 부스터(10)의 밸브 바디(28) 사이에 배치된 디스크 스프링(24)을 포함하는, 전기 기계식 브레이크 장치(10).
  7. 제6항에 있어서, 디스크 스프링(24)은 선형 트래블/힘 스프링 상수를 갖는, 전기 기계식 브레이크 장치(10).
  8. 제6항에 있어서, 디스크 스프링(24)은 점진적 트래블/힘 스프링 상수를 갖는, 전기 기계식 브레이크 장치(10).
  9. 제4항 또는 제5항에 있어서, 하나 이상의 탄성 부품(52 내지 58)은 슬라이딩 슬리브(52)를 포함하며, 상기 슬라이딩 슬리브의 내부 개구 내로 전기 기계식 브레이크 부스터(50)의 밸브 바디(28)가 돌출하는, 전기 기계식 브레이크 장치(50).
  10. 제9항에 있어서, 슬라이딩 슬리브(52)는 출력 로드(16)로부터 먼 쪽을 향하는 면으로써 하나의 링(54)에 지지되고, 출력 로드(16) 쪽을 향하는 조정 방향으로의 링(54)의 조정 운동은 전기 기계식 브레이크 부스터(50)의 부스트 바디(26)에 고정된 서클립(56)에 의해 제한되며, 상기 링(54)은 출력 로드(16)로부터 먼 쪽을 향하는 면으로써, 부스트 바디(26)의 예비 인장된 스프링(26)에 의해 지지되는, 전기 기계식 브레이크 장치(50).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 전기 기계식 브레이크 장치(10, 50) 및 브레이크 마스터 실린더(12)를 구비한 차량용 브레이크 시스템.
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