KR20170008752A - 슬립 제어 가능한 차량 브레이크 시스템 - Google Patents

슬립 제어 가능한 차량 브레이크 시스템 Download PDF

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KR20170008752A
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하이코 드룩켄뮐러
볼프강 슐러
괴칸 외츠칸
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 마스터 브레이크 실린더(12)와 휠 브레이크(16)가 접속된 브레이크 회로(10)를 포함하는 슬립 제어 가능한 차량 브레이크 시스템에 관한 것이다. 마스터 브레이크 실린더(12)에 브레이크 회로의 연결은 전환 밸브(14)에 의해 제어될 수 있다. 압력 매체를 휠 브레이크에 공급하기 위해, 브레이크 회로(10)는 외부에서 구동 가능한 압력 발생기(18)를 구비하고, 상기 압력 발생기(18)는 휠 브레이크(16)에 할당된 압력 상승 밸브(20)와 상호 작용한다. 왕복 펌프가 종종 압력 발생기(18)로서 사용된다. 그것의 주기적 작동은 압력 맥동을 발생시키고, 상기 압력 맥동은 방해 소음으로서 감지될 수 있고 바람직하지 않은 진동을 일으킬 수 있다. 압력 맥동 댐핑 장치(42)는 맥동 댐퍼(42a)와 더불어, 압력 매체 유동을 방해하는 유동 횡단면을 형성하는 저항 소자(42b)를 포함한다. 본 발명에 따라, 압력 상승 밸브(20) 및/또는 전환 밸브(14)는 개방 위치로부터 차단 위치로 스텝 없이 전환될 수 있는 연속 조절 가능한 밸브로서 형성되고, 저항 소자(42b)의 유동 횡단면은 상기 유동 횡단면에 따른 압력 상승 밸브(20) 또는 전환 밸브(14)의 전자 트리거링에 의해 실현된다. 본 발명은 기계적 부품의 개수를 줄이고 상응하게 조립 비용을 줄인다. 또한, 저항 소자(42b)의 유동 횡단면이 변하는 주변 및 작동 조건, 예컨대 주변 온도, 브레이크 압력 및/또는 차량의 작동 상태에 따라 가변적으로 조절될 수 있어서, 압력 맥동 댐핑 장치(42)의 댐핑 효과가 최적화될 수 있다.

Description

슬립 제어 가능한 차량 브레이크 시스템{SLIP-CONTROLLABLE VEHICLE BRAKE SYSTEM}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 슬립 제어 가능한 차량 브레이크 시스템에 관한 것이다.
이러한 차량 브레이크 시스템은 예컨대 DE 10 2010 042 534 A1에 이미 개시되어 있다. 상기 공지된 차량 브레이크 시스템은 브레이크 회로를 포함하고, 상기 브레이크 회로에는 마스터 브레이크 실린더와 휠 브레이크가 접속된다. 운전자에 의한 마스터 브레이크 실린더의 작동에 의해, 기존 압력 매체 연결을 통해 휠 브레이크 내 브레이크 압력이 상승할 수 있다. 상기 압력 매체 연결은 전환 밸브의 전자 제어에 의해 차단되므로, 휠 브레이크 내 브레이크 압력 상승은 대안적으로 외부에서 구동 가능한 압력 발생기에 의해서도 이루어질 수 있다. 휠 브레이크의 상류에 전자 제어 가능한 압력 상승 밸브가 접속되고, 상기 압력 상승 밸브에 의해 휠 브레이크로 압력 매체의 공급 흐름이 조절될 수 있다. 슬립 제어 가능한 차량 브레이크 시스템에서, 왕복 펌프들이 종종 압력 발생기로서 사용되고, 상기 왕복 펌프들은 제어 가능한 외부 구동 장치에 의해 작동된다. 왕복 펌프들은 주기적 작동 원리를 갖고, 접속된 브레이크 회로에서 압력 맥동을 일으킨다. 압력 맥동은 차량 브레이크 시스템의 작동 소음을 결정하고 차량 실내로 전달될 수 있다. 압력 맥동들은 불리한 방식으로 부품들, 예컨대 마스터 브레이크 실린더에 할당된 브레이크 페달에서 바람직하지 않은 진동을 일으킬 수 있다.
따라서, 펌프 압력 맥동을 댐핑하기 위해, 압력 맥동 댐핑 장치가 사용된다. 압력 맥동 댐핑 장치는 기본적으로 맥동 댐퍼와 그 하류에 배치된 저항 소자로 이루어진다. 맥동 댐퍼는 적어도 하나의 댐퍼 챔버를 포함하고, 댐퍼 챔버의 체적은 압력에 따라 가변한다. 댐퍼 챔버는 이를 위해 탄성적으로 변형 또는 변위 가능한 소자, 예컨대 멤브레인, 벨로우즈, 또는 탄성 소자, 예컨대 스프링의 복원력에 대항해서 변위 가능한 피스톤에 의해 한정된다. 저항 소자는 압력 매체 흐름을 방해하는 일정한 유동 횡단면을 갖는 고정 스로틀로서 또는 압력에 따라 가변하는 유동 횡단면을 갖는 소위 다이내믹 스로틀로서 형성될 수 있다.
단점은 압력 맥동 댐핑 장치의 비교적 큰 구성 비용, 그것의 설치 공간 필요, 및 그 부품 및 조립 비용이다. 또한, 압력 맥동 댐핑 장치의 한번 정해진 구조적 설계는 차량 브레이크 시스템에서 브레이크 압력 상승이 이루어지는 다이내믹에 영향을 미치고, 차량 브레이크 시스템의 변하는 주변 조건, 예컨대 상승하는 또는 강하하는 주변 온도 또는 압력 매체의 점성에 맞춰질 수 없다. 압력 맥동 댐핑 장치의 작용 범위는 이러한 점에서 차량 브레이크 시스템에 주어지는 작동 조건에 의존하거나 또는 압력 맥동 댐핑 장치의 총 포텐셜이 제한된 범위에서만 사용된다.
본 발명의 과제는, 구조적 추가 비용 없이 차량 브레이크 시스템의 순시 작동 조건에 맞춰질 수 있는 특성을 가진 압력 맥동 댐핑 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1 항에 따른 차량 브레이크 시스템에 의해 해결된다.
청구항 제 1 항의 특징들에 따른 본 발명은, 압력 맥동 댐핑 장치의 특성이 구조적인 추가 비용 없이 차량 브레이크 시스템의 순시 작동 조건에 맞춰질 수 있다는 장점을 갖는다. 본 발명은 부품들, 설치 공간, 부품 비용 및 조립 비용의 절감을 가능하게 한다.
압력 맥동 댐핑 장치의 스로틀 기능은 본 발명에 따라 전자적으로 트리거링 가능한 압력 상승 밸브 및/또는 전환 밸브에 의해 수행되고, 상기 밸브들은 연속 조절 가능한 밸브로서 형성되기 때문에 그 개방 위치와 그 차단 위치 사이에 무한 수의 중간 위치를 취할 수 있다. 상기 중간 위치들은 상응하는 트리거링 신호에 의해 밸브들에 의도적으로 설정될 수 있으므로, 압력 맥동 댐핑 장치의 스로틀 작용이 차량 브레이크 시스템의 각각의 작동 조건에 맞춰질 수 있다. 예컨대, 주변 온도가 낮을 때 브레이크액의 운동학적 점성이 심하게 급강하하면, 스로틀 작용이 완전히 억제될 수 있다. 스로틀 특성의 가변성에 의해 압력 상승 다이내믹, 즉 차량 브레이크 시스템 내에 소정 브레이크 압력의 형성까지의 지속 시간이 영향을 받을 수 있고, 브레이크 과정, 예컨대 표준 브레이크 과정 또는 다른 운전자와의 충돌을 피하기 위한 브레이크 과정의 각각의 요구에 맞춰질 수 있다. 본 발명에 의해, 다양한 스로틀 특성 곡선 또는 압력 강하 특성 곡선이 구현될 수 있고 압력 맥동 댐핑 장치의 소음 댐핑 가능성들이 최적화될 수 있다.
본 발명의 다른 장점들 또는 바람직한 개선예들은 종속 청구항 및/또는 하기 설명에 제시된다.
본 발명의 실시예들이 도면에 도시되며 하기에서 상세히 설명된다.
도 1 및 도 2는 각각 슬립 제어 가능한 차량 브레이크 시스템의 본 발명에 따라 변형된 브레이크 회로의 실시예를 도시한 회로도.
슬립 제어 가능한 차량 브레이크 시스템의 도 1에 도시된 브레이크 회로(10)는 차량의 운전자에 의해 작동 가능한 마스터 브레이크 실린더(12)에 접속된다. 브레이크 회로(10)는 전환 밸브(14)를 포함하고, 상기 전환 밸브(14)는 마스터 브레이크 실린더(12)와 브레이크 회로(10)의 휠 브레이크(16)의 압력 매체 연결을 제어한다. 마스터 브레이크 실린더(12)가 작동되고 전환 밸브(14)가 개방되면, 운전자의 근력에 의해 휠 브레이크(16) 내의 브레이크 압력 상승이 가능한 한편, 휠 브레이크(16)와 운전자의 연결은, 대안으로서 외력에 의해 브레이크 압력을 발생시키기 위해, 전환 밸브(14)의 차단에 의해 중단될 수 있다. 마스터 브레이크 실린더(12)와 휠 브레이크(16)의 압력 매체 연결에 의해, 외부에서 구동 가능한 압력 발생기(18)가 배출 측에서 또는 압력 측에서 접촉된다. 상기 압력 발생기(18)는 휠 브레이크(16)에 압력 매체를 제공하고, 이 경우 브레이크 압력을 조절하기 위해 휠 브레이크(16) 상류에 특히 압력 상승 밸브(20)가 접속된다.
휠 브레이크(16)의 바로 상류에서 압력 매체 연결부로부터 리턴부(22)가 분기된다. 상기 리턴부(22)는 필요한 경우, 즉 해당 휠의 차단 위험이 있을 때 브레이크 압력을 떨어뜨릴 목적으로 휠 브레이크(16)로부터의 압력 매체 배출을 제어하기 위해 압력 강하 밸브(24)를 구비한다. 배출 압력 매체는 압력 강하 밸브(24)의 하류에 배치된 완충 저장 장치(26)에 이르고, 상기 완충 저장 장치는 압력 발생기(18)의 시동 동안 압력 매체를 저장한다. 압력 발생기(18)의 시동이 이루어진 후에, 압력 발생기는 완충 저장 장치(26)로부터 압력 매체를 다시 흡입한다.
또한, 압력 발생기(18)는 라인 섹션을 통해 마스터 브레이크 실린더에 연결된다. 상기 라인 섹션은 상기 연결을 제어하기 위한 고압 스위칭 밸브(30)를 포함한다. 브레이크 압력의 상승을 위해 압력 발생기(18)는 마스터 브레이크 실린더(12)로부터 압력 매체를 흡입한다. 압력 매체가 고압 스위칭 밸브(30) 하류의 라인 섹션으로부터 완충 저장 장치(28) 내로 이르는 것을 방지하기 위해, 체크 밸브(32)가 제공되고, 상기 체크 밸브(32)는 완충 저장 장치(26)로부터 압력 발생기(18)의 흡입 측으로의 압력 매체 유동을 허용하지만 이에 대한 역 방향을 차단하므로 마스터 브레이크 실린더(12)로부터 완충 저장 장치(26)로의 라인 섹션의 연결을 차단한다.
도입부에서 이미 설명한 바와 같이, 압력 발생기(18)로서 통상 왕복 피스톤이 사용된다. 왕복 피스톤의 주기적 송출 원리는 브레이크 회로(10) 내에서 진동 및 압력파 또는 맥동을 야기하고, 결국 차량 실내에서 방해로 감지되는 작동 소음을 일으킨다. 이러한 맥동을 댐핑하기 위해, 브레이크 회로(10) 내에 압력 맥동 댐핑 장치들(40, 42)이 사용된다. 정해진 압력 한계치까지 낮은 압력 범위의 압력 맥동을 댐핑하기 위한 제 1 압력 맥동 댐핑 장치(40)는 압력 발생기(18)의 바로 하류에 배치된다. 전환 밸브(14)와 압력 상승 밸브(20) 사이에 제 2 압력 맥동 댐핑 장치(42)가 배치되고, 상기 압력 맥동 댐핑 장치(42)는 상기 정해진 압력 한계치보다 큰 압력 맥동을 댐핑하기 위해 제공된다.
기본적으로 압력 맥동 댐핑 장치들(40, 42)은 체적이 압력에 따라 가변하는 댐핑 챔버를 가진 맥동 댐퍼(40a), 및 유동 방향으로 상기 맥동 댐퍼(40a) 하류에 배치된 저항 소자(40b)를 포함한다. 저항 소자(40b)는 압력 맥동 댐퍼(40a)로부터 나온 압력 매체의 배출을 스로틀하며, 실시예에 따라, 압력 매체의 압력과 무관한, 일정한 저항 또는 압력에 따라 가변하는 저항으로 압력 매체 유동에 대항한다. 맥동 댐퍼(40a)로서, 예컨대 체적 가변 압력 챔버를 한정하는 탄성 멤브레인을 구비한 멤브레인 댐퍼, 탄성 변형 가능한 벨로우즈를 구비한 벨로우즈 댐퍼 또는 탄성 소자의 복원력에 대항해서 작동되는 피스톤을 구비한 피스톤 댐퍼가 사용될 수 있다.
본 발명에 따라 도 1에 따른 브레이크 회로는 특히 연속 조절 가능한 밸브로서 형성된 압력 상승 밸브(20)를 구비하고, 이는 상응하는 스위치 심볼의 길이방향 측면을 따라 2개의 평행선으로 표시되어 있다. 연속 조절 가능한 밸브는 개방 위치와 차단 위치 사이에 무한 수의 중간 위치를 취하기 때문에 압력 매체 흐름 내 저항 소자 또는 스로틀의 작용을 할 수 있다는 점에서 종래의 스위칭 밸브와는 다르다. 상이한 중간 위치들은 압력 상승 밸브(20)에 대한 상응하게 조정된 전자 트리거링 신호에 의해 의도적으로 설정될 수 있어서, 차량 브레이크 시스템의 변하는 작동 상태 및/또는 주변 조건에 개별적으로 맞춰질 수 있다. 연속 조절 가능한 밸브로서 형성된 압력 상승 밸브(20)의 제공에 의해, 맥동 댐핑 장치(42)의 저항 소자(42b)의 스로틀 작용이 압력 상승 밸브(20)에 의해 수행되고, 기계적 스로틀 형태의 저항 소자의 사용이 생략될 수 있다. 기계적 스로틀의 부품 비용과 더불어, 조립 비용이 절감될 수 있다. 본 발명은 압력 맥동 댐핑 장치(42)의 종래에 기계적으로 구현된 저항 소자(42b)를 연속 조절 가능한 압력 상승 밸브(20)의 조절된 전자 트리거링으로, 그에 따라 전자적 해결책으로 대체할 것을 제안한다.
도 1에서 번개 심볼은 효과적인 댐핑 동작의 시점에 브레이크 회로(10)의 소자들의 전자 트리거링을 나타낸다. 압력 발생기(18)가 그 구동 장치(28)의 전기 트리거링에 의해 작동됨으로써 압력 매체가 압력 맥동을 형성하면서 송출되면, 동시에 스위칭 밸브 형태로 형성된 전환 밸브(14)가 전자적으로 트리거링되어 그 차단 위치로 전환된다. 그에 따라 마스터 브레이크 실린더(12)의 방향으로 압력 맥동의 전파가 방지된다. 또한, 연속 조절 가능한 압력 상승 밸브(20)에는 트리거링 신호가 제공되는데, 상기 트리거링 신호는 전자 제어 장치에 의해, 압력 상승 밸브(20)가 한편으로는 해당 휠에 존재하는 슬립 상태에 따라 휠 브레이크(16) 내 압력을 조절하고 다른 한편으로는 압력 맥동 댐핑 장치(42)의 저항 소자(42b)로서의 그 기능의 범위에서 휠 브레이크(16)로 유입되는 압력 매체 흐름을 스로틀링하도록 조정되었다.
휠 브레이크에 대한 압력 매체 흐름의 전기 제어되는 스로틀링에 의해, 브레이크 회로(10)의 고압 영역에서 압력 발생기(18)의 작동에 의해 야기된 맥동이 효과적으로 댐핑되고, 차량 브레이크 시스템의 소음 거동이 현저히 개선된다.
도 2에 따른 실시예는 몇 가지를 제외하고는 도 1에 따른 실시예와 동일한 방식으로 형성된다. 따라서, 브레이크 회로들의 서로 상응하는 소자들은 동일한 도면 부호로 표시된다. 도 2에 따른 브레이크 회로(10')는, 특히 연속 조절 가능한 밸브로서 형성된 압력 상승 밸브(20) 대신에 종래의 스위칭 밸브가 사용되는 한편, 전환 밸브(14)가 스위칭 밸브가 아니라, 심볼의 길이방향 측면을 따른 평행선으로 표시된 연속 조절 가능한 밸브로서 구현되며, 무한 수의 중간 위치들을 취할 수 있다는 점에서 구별된다.
연속 조절 가능한 밸브로서 형성된 전환 밸브(14)에 의해, 압력 맥동 댐핑 장치(42)의 저항 소자(42b')의 스로틀 기능이 이제 전환 밸브(14)로 이동되고, 따라서 전환 밸브(14)는 마스터 브레이크 실린더(12)로 향한 경로에서 압력 맥동을 댐핑한다. 상기 마스터 브레이크 실린더 경로의 댐핑에 의해서도 차량 브레이크 시스템의 작동 소음이 줄어들 수 있고, 특히 마스터 브레이크 실린더(12)의 페달에서 진동이 나타나지 않거나 또는 적어도 현저히 약화된 진동이 나타난다.
댐핑 효과를 달성하기 위해, 번개 심볼로 표시된 바와 같이 구동 장치가 트리거링되거나 압력 발생기(18)가 송출하면, 압력 상승 밸브(20)도 전자적으로 트리거링된다. 그리고 나서, 상기 압력 상승 밸브(20)는 그 차단 위치로 전환된다. 또한, 압력 강하 밸브(24)의 전자적 트리거링이 이루어짐으로써, 압력 강하 밸브(24)가 개방 위치로 전환된다. 전술한 제 2 압력 맥동 댐핑 장치(42)는 선택적으로 제 1 압력 맥동 댐핑 장치(40) 없이 또는 예컨대 제 1 압력 맥동 댐핑 장치(40)와 연속해서 작동될 수 있고, 상기 제 1 압력 맥동 댐핑 장치(40)는 압력 발생기(18)의 배출부 바로 하류에 접속된다. 제 1 압력 맥동 댐핑 장치(40)는 바람직하게는 압력 발생기의 압력이 비교적 낮을 때, 즉 정해진 압력 한계치까지의 압력일 때 나타나는 압력 맥동을 댐핑하도록 설계되기 때문에, 저압 맥동 댐핑 장치라고도 한다.
댐핑될 더 낮은 브레이크 압력에 제 1 압력 맥동 댐핑 장치(40)를 맞추는 것은 특히 더 약하게 설계된 탄성 소자(멤브레인, 벨로우즈, 복원 소자) 및 더 큰 유동 횡단면을 갖는 저항 소자(40b)에 의해 이루어진다. 그 치수 설계는 탄성 소자의 설계에 따라 조정된다.
물론, 본 발명의 기본 사상을 벗어나지 않으면서, 전술한 실시예의 변형 또는 보충이 가능하다.
10 브레이크 회로
14 전환 밸브
16 휠 브레이크
18 압력 발생기
20 압력 상승 밸브
42 압력 맥동 댐핑 장치
42a 맥동 댐퍼
42b 저항 소자

Claims (4)

  1. 적어도 하나의 휠 브레이크(16)를 구비한 브레이크 회로(10),
    압력 매체를 상기 휠 브레이크(16)에 공급하기 위한 압력 발생기(18)와 압력 상승 밸브(20), 및
    차량 브레이크 시스템의 마스터 브레이크 실린더(12)와 상기 브레이크 회로의 압력 매체 연결을 제어하기 위한 전환 밸브(14)를 포함하는 슬립 제어 가능한 차량 브레이크 시스템에 있어서,
    상기 압력 발생기(18)의 하류에 압력 맥동 댐핑 장치(42)가 제공되고, 상기 압력 맥동 댐핑 장치(42)는 압력 매체 유동을 방해하는 유동 횡단면을 갖는 저항 소자(42b)를 포함하며,
    상기 압력 상승 밸브(20) 및/또는 상기 전환 밸브(14)는 연속 조절 가능한 밸브로서 형성되고, 상기 연속 조절 가능한 밸브는 전자 트리거링에 의해 개방 위치로부터 차단 위치로의 무한 수의 중간 위치들에 걸쳐 제어될 수 있으며,
    상기 압력 맥동 댐핑 장치(42)의 상기 저항 소자(42b)의 유동 횡단면은 상기 압력 상승 밸브(14) 및/또는 상기 전환 밸브(20)에 의해 상기 유동 횡단면에 따른 상기 압력 상승 밸브(20) 및/또는 상기 전환 밸브(14)의 전자 트리거링에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 슬립 제어 가능한 차량 브레이크 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 맥동 댐핑 장치(42)는 상기 저항 소자(42b)에 추가해서, 압력에 따라 체적이 가변하는 댐퍼 챔버를 구비한 맥동 댐퍼(42a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬립 제어 가능한 차량 브레이크 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 맥동 댐퍼(42a)는 상기 브레이크 회로(10)의 상기 전환 밸브(14)와 상기 압력 상승 밸브(20) 사이의 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 슬립 제어 가능한 차량 브레이크 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 압력 매체 유동을 방해하는 유동 횡단면을 형성하기 위해 상기 압력 상승 밸브(20)를 트리거링하는 시점에, 상기 전환 밸브(14)는 그 차단 위치를 취하거나, 또는 압력 매체 유동을 방해하는 유동 횡단면을 형성하기 위해 상기 전환 밸브(14)를 트리거링하는 시점에, 상기 압력 상승 밸브(20)는 그 차단 위치를 취하는 것을 특징으로 하는 슬립 제어 가능한 차량 브레이크 시스템.
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