KR20180070680A - 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 - Google Patents
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Abstract
본원은 원격 작동에 최적화된 유압식 모터 차량 브레이크 시스템용 개선된 모듈식 브레이크 디바이스 (1) 에 관한 것으로서, 부스터 하우징 (3) 을 가진 유압 부스터 스테이지 (2), 그 위에 장착된 마스터 브레이크 실린더 (7), 그 내부에서 변위가능하고 모터 펌프 유닛 (10) 에 의해 직접 압력 매체가 공급되는 압력 챔버 (5) 를 한정하는 부스터 피스톤 (4) 을 포함한다.
Description
본원은, 유압 부스터 스테이지를 가지며 그리고 브레이크 페달에 의해 수동적으로 작동가능한 마스터 브레이크 실린더를 가지는 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스에 관한 것이다.
유압 모터 차량 브레이크 시스템들용 브레이크 장치들에서, 부압 (negative-pressure) 브레이크력 부스터들, 유압 직렬 마스터 브레이크 실린더들 및 폐루프 구동 동적 제어 기능을 위한 하류측, 전자적으로 폐루프 제어되는 모듈레이터 유닛을 가진 종래의 브레이크 디바이스들은 여전히 특히 가볍고, 저렴하며, 제조하기 쉽고, 가장 편안한 페달감 및 응답 특성을 나타내는 것으로 여겨진다. 자동화된 컴퓨터 제어되는 주행 및 제동에 대한 요구가 계속 증가하고 동시에 사용가능한 구조 공간이 계속 감소하면서, 대형 구조의 부압 브레이크력 부스터들이 그 기술적 한계에 도달한다.
따라서, 보다 컴팩트한 유압 부스터 스테이지들을 가진 브레이크 디바이스들을 사용하도록 한다. 하지만, 유압 부스터 스테이지들을 가진 공지된 브레이크 디바이스들은 통상적으로 매우 복잡한 구조로 되며, 압력 공급원으로서 무겁고 값비싼 고압 축압기들에 의존하며, 종종 종래의 시스템들과 호환불가능한 특별한 별개의 체결 인터페이스들을 필요로 하며, 또한 응답 특성에 대하여 개선할 잠재성을 가진다.
따라서, 유압 작동 부스터 스테이지를 가진 개선된 브레이크 디바이스를 제공하는 것이 목적이다. 이는, 종래의 부압 브레이크력 부스터와 가능한 한 유사한 편안함과 인터페이스들을 나타내기 위해, 최소한의 비용으로 가장 간단한 수단을 사용하여 이를 실현하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1 에 청구된 바와 같은 특징들의 조합을 가진 브레이크 디바이스에 의해 본원에 따라 달성된다. 도면들의 설명과 함께 종속항들은 더 유리한 실시형태들 및 상세를 특정한다.
본원에 따른 브레이크 디바이스는 순환 원리에 따라서 에너지 효율적인 방식으로 모터 펌프 유닛에 의해 직접 공급되는 유압 부스터 스테이지를 가지고, 그리하여 외부 고압 축압기가 필요하지 않다.
이 시스템은 다른 마스터 브레이크 실린더들, 모터 펌프 유닛들 및 하류측 모듈레이터 유닛들과 결합된 모듈 방식으로 구성될 수 있으며, 또한 부압 브레이크력 부스터들을 교체하더라도, 차량의 기존의 체결 인터페이스들에 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 다양한 고객 특정 특성들이 본원에 따른 브레이크 디바이스의 변형예로 복제될 수 있고, 기존의 시스템들에 이들의 통합이 단순화될 수 있다.
본원에 따른 브레이크 디바이스는 피스톤 로드의 이동 및 압력 챔버 내의 압력을 검출하기 위한 센서 디바이스들에 의해 완전히 모니터링가능하며, 그리고 소프트웨어 기반, 폐루프 제어되는 외부 적용 구동 및 자율 주행에 적합하다.
본원에 따른 브레이크 디바이스의 경우에, 압력 매체 저장기로의 복귀 라인에서 전기적으로 제어가능한 차단 밸브를 폐쇄함으로써, 완전 자동화된 운전자-독립적인 제동 작동이 매우 쉽게 개시될 수 있다.
예를 들어 ESP 모듈과 같은 하류측 모듈레이터 유닛과의 상호작용시, 모듈레이터 유닛은 브레이크 디바이스에 의해 규정된 유압으로 미리 충전될 수 있고, 그에 의해 모듈레이터 유닛의 유압 펌프가 부하로부터 해방되고, 그럼에도 불구하고 브레이크 이동은 단축될 수 있다.
피스톤 로드와 압력 피스톤 사이에 탄성 반력 디스크를 사용하면, 브레이크 페달에서 촉감이 편안한 피드백을 보장하며, 특히 피스톤 로드와 반력 디스크 사이에 전달체 (transmission piece) 를 사용하면 고객 특정 방식으로 광범위한 범위내에서 설정될 수 있는 응답 특성을 허용한다.
외부 모터 펌프 유닛과의 상호작용시 컴팩트한 실질적으로 동축 구조 및 고압 축압기의 제거는 구성요소, 구조 공간, 중량, 제조 및 조립 노력 및 비용을 상당히 절감시킨다.
본원의 다른 특징들 및 장점들은 본원에 따른 다수의 예시적인 실시형태들의 이하의 설명 및 도면들로부터 나타날 것이다. 상이한 실시형태들이지만 동일한 기능을 가진 구성요소 및 특징은 동일한 도면부호에 의해 우선적으로 표시된다.
도 1 은 본원에 따른 브레이크 디바이스의 실시형태의 3 차원도를 도시한다.
도 2 는 동일한 실시형태의 정면도를 도시한다.
도 3 은 해제 위치 또는 비작동 초기 위치에서 본원에 따른 실시형태의 매우 단순화된 종단면도를 도시한다.
도 4 는 운전자-독립적인, 외부 적용 작동 중에 도 3 에 따른 브레이크 디바이스를 도시한다.
도 5 는 브레이크 페달 또는 수동 작동에 의해 운전자에 의한 정상적이고 적당한 작동 중에 도 3 에 따른 브레이크 디바이스를 도시한다.
도 6 은 예를 들어 비상 제동 작동과 같이 운전자에 의한 강력한 작동 중에 도 3 에 따른 브레이크 디바이스를 도시한다.
도 7 은 압력 형성 단계에서 수동 작동 중에 브레이크 디바이스의 본원에 따른 다른 실시형태의 부분 영역의 종단면도를 도시한다.
도 8 은 복귀 또는 감압 단계에서 도 7 에 따른 실시형태를 도시한다.
도 9 는 비제동 초기 위치 또는 해제 위치에서 브레이크 디바이스의 본원에 따른 다른 실시형태를 도시한다.
도 10 은 제어 슬리브를 가진 브레이크 디바이스의 본원에 따른 다른 실시형태의 부분 영역의 종단면도를 도시한다.
도 11 은 제어 슬리브 및 스프링-부하식 볼에 의한 잠금을 가진 브레이크 디바이스의 본원에 따른 다른 실시형태의 부분 영역의 종단면도를 도시한다.
도 12 는 제어 슬리브 및 압력 제어 어레스팅 피스톤 (pressure-controlled arresting piston) 에 의한 잠금을 가진 브레이크 디바이스의 본원에 따른 다른 실시형태의 부분 영역의 종단면도를 도시한다.
도 2 는 동일한 실시형태의 정면도를 도시한다.
도 3 은 해제 위치 또는 비작동 초기 위치에서 본원에 따른 실시형태의 매우 단순화된 종단면도를 도시한다.
도 4 는 운전자-독립적인, 외부 적용 작동 중에 도 3 에 따른 브레이크 디바이스를 도시한다.
도 5 는 브레이크 페달 또는 수동 작동에 의해 운전자에 의한 정상적이고 적당한 작동 중에 도 3 에 따른 브레이크 디바이스를 도시한다.
도 6 은 예를 들어 비상 제동 작동과 같이 운전자에 의한 강력한 작동 중에 도 3 에 따른 브레이크 디바이스를 도시한다.
도 7 은 압력 형성 단계에서 수동 작동 중에 브레이크 디바이스의 본원에 따른 다른 실시형태의 부분 영역의 종단면도를 도시한다.
도 8 은 복귀 또는 감압 단계에서 도 7 에 따른 실시형태를 도시한다.
도 9 는 비제동 초기 위치 또는 해제 위치에서 브레이크 디바이스의 본원에 따른 다른 실시형태를 도시한다.
도 10 은 제어 슬리브를 가진 브레이크 디바이스의 본원에 따른 다른 실시형태의 부분 영역의 종단면도를 도시한다.
도 11 은 제어 슬리브 및 스프링-부하식 볼에 의한 잠금을 가진 브레이크 디바이스의 본원에 따른 다른 실시형태의 부분 영역의 종단면도를 도시한다.
도 12 는 제어 슬리브 및 압력 제어 어레스팅 피스톤 (pressure-controlled arresting piston) 에 의한 잠금을 가진 브레이크 디바이스의 본원에 따른 다른 실시형태의 부분 영역의 종단면도를 도시한다.
도 1 및 도 2 :
본원에 따른 브레이크 디바이스 (1) 의 제 1 실시형태는 도 1 및 도 2 에서 외부도로 도시되어 있다. 브레이크 디바이스 (1) 는 모듈 구조이며, 부스터 하우징 (3), 마스터 브레이크 실린더 (7) 및 전기 구동 모터 펌프 유닛 (10) 을 가진 유압 부스터 스테이지 (2) 를 실질적으로 포함한다.
부스터 스테이지 (2) 는 축방향으로 변위가능한 피스톤 로드 (13) 를 통하여 브레이크 페달 (15) (여기서는 도시하지 않음) 에 의해, 가능하다면 다른 종래의 기계적 구성요소 (여기서는 도시되지 않음) 를 개재하여 작동된다.
전기 모터 구동 모터 펌프 유닛 (10) 은 탄성 반경방향 댐퍼 (33) 내의 체결 볼트 (32) 에서 선회가능하게 장착되고, 축방향 댐퍼 (34) 를 개재하여 부스터 하우징 (3) 상의 체결 지점에 대하여 지지 및 고정된다. 이러한 방식으로, 모터 펌프 유닛 (10) 의 토크는 진동면에서 최적으로 수용 및 격리된다.
도시된 실시형태에서, 체결 볼트 (32) 는, 양 단부에서, 나사결합 너트를 장착하기 위한 나사산을 가지고, 동시에 부스터 하우징 (3) 상에 마스터 브레이크 실린더 (7) 를 장착하도록 그리고 예를 들어 엔진 베이의 벌크헤드와 같은 몸체쉘에 대하여 고정된 차량 부품 (도시하지 않음) 에 전체 브레이크 디바이스 (1) 를 체결하도록 사용된다.
여기서, 인터페이스는 다른 유형의 브레이크 디바이스들, 예를 들어 공압 브레이크력 부스터와 통합되도록 구성되는 것이 바람직하며, 이에 따라 동일한 차량 유형에서 다른 브레이크 디바이스 유형을 사용할 수 있다.
저장기 포트들 (36, 36', 36") 에 의해, 마스터 브레이크 실린더 (7) 및 모터 펌프 유닛 (10) 은 바람직하게는 단일의 공통 압력 매체 저장기 (11) (도면에 도시하지 않음) 로부터 공급된다. 하지만, 다수의 별개의 압력 매체 저장기들의 사용은 본원내에서 항상 허용가능하다.
유압 연결부 (35) 를 통하여, 제동 상황이 필요할 때, 고압 축압기를 개재하지 않고서, 모터 펌프 유닛 (10) 에 의해 부스터 스테이지 (2) 에 직접 압력 매체가 공급되고, 이 부스터 스테이지에서, 상기 압력 매체는 마스터 브레이크 실린더 (7) 에 작용하는 부스팅 력 (boosting force) 을 형성하기 위해 즉시 "온 디맨드 (on demand)" 에서 사용될 수 있다. 따라서, 본원에 따른 부스터 스테이지는 순환 원리에 따라서 또는 순환 부스터로서 기능한다.
도 3 ~ 도 6
도 3 ~ 도 6 은 매우 단순화된 축방향 단면도에 기초하여 본원에 따른 브레이크 디바이스의 실시형태의 내부 구조 및 기능을 도시한다. 부스터 스테이지 (2) 의 부스터 하우징 (3) 에서, 부스터 피스톤 (4) 은 외부에 대하여 반경방향으로 밀봉 작용으로 축방향으로 변위가능한 방식으로 안내되며, 이 부스터 하우징에서, 상기 부스터 피스톤은 제동 프로세스 이후에 부스터 피스톤 (4) 의 복원 이동 (restoring movement) 에 사용되는 복원 스프링 (39) 에 대하여 지지된다.
부스터 하우징 (3) 에서, 부스터 피스톤 (4) 은 유압 압력 매체, 예를 들어 브레이크 유체로 충전되는 복귀 챔버 (4) 로부터 압력 챔버 (5) 를 분리시킨다.
복귀 챔버 (6) 는 복귀 연결부 (12) 를 통하여 압력 매체 저장기 (11) 에 연결되고, 이 압력 매체 저장기는 가압되지 않거나 대기압에 있다.
브레이크 페달 (15) 에 의해 작동가능한 피스톤 로드 (13) 는 부스터 피스톤 (4) 에 대하여 그리고 부스터 하우징 (3) 에 대하여 축방향으로 변위가능하도록 부스터 피스톤 (4) 내의 중심 보어에서 안내된다. 피스톤 로드 (13) 에 의해, 브레이크 페달 (15) 로부터의 부스팅되지 않은 작동력은 압력-안정적인 전달체 (31) 를 통하여 탄성 반력 디스크 (19) 에 도입될 수 있고, 그로부터, 히스테리시스에 의해, 마스터 브레이크 실린더 (7) 의 압력 피스톤 (8) 에 도입될 수 있다. 동시에, 반력 디스크 (19) 는 피스톤 로드 (13) 에 반력을 도입하고, 이 반력은 운전자에 의해 실질적으로 촉각 피드백 또는 브레이크 페달 (15) 에서의 특징적인 페달감으로서 기록된다.
전달체 (31) 의 직경과 반력 디스크 (19) 와 접촉하는 이 전달체의 면측 (face side) 의 변화를 통해, 대응하는 유효 영역 및 이에 따른 반력은 힘에 의존하고 주행에 의존하는 방식으로 영향을 받을 수 있다. 따라서 브레이크 디바이스의 응답 거동 및 페달감은 요구에 따라서 매우 쉽게 적응될 수 있다.
유압 통로 (14) 는 축방향 및 횡방향 보어들의 조합으로서 피스톤 로드 (13) 에 형성된다. 피스톤 로드 (13) 와 부스터 피스톤 (4) 사이의 축방향 상대 위치에 의존하는 방식으로, 복귀 챔버 (6) 와 압력 챔버 (5) 사이의 유압 연결부는 유압 통로 (14) 에 의해 가능해진다.
인접 요소 (abutment element ; 41) 는 비작동 초기 위치 또는 해제 위치에서 부스터 하우징 (3) 내의 피스톤 로드 (13) 의 규정된 위치결정에 사용된다. 인접 요소 (41) 는 바람직하게는 피스톤 로드 (13) 상의 대응하는 둘러싸는 홈에 삽입되는 서클립 (circlip) 으로서 형성될 수 있다. 하지만, 동등한 기능을 가진 다른 실시형태들도 마찬가지로 본원내에서 허용가능하다.
도시된 실시형태에서, 피스톤 로드 (13) 는 부스터 피스톤 (4) 에 대하여 축방향으로 스프링 요소 (40) 에 의해 미리 부하를 받도록 장착되고, 그리하여 응답 거동 및 페달감 영향을 받을 뿐만 아니라 브레이크 디바이스 (1) 의 특히 정확한 작동을 가능하게 한다. 하지만, 스프링이 없는 2 개의 구성요소들 사이의 상관관계는 마찬가지로 본원내에서 허용가능하다.
본원내에서, 다른 실시형태들에서, 스프링 요소 (40) 는 또한 다른 위치들에 위치될 수 있고, 예를 들어 특히 도 7 ~ 도 12 에서 볼 수 있는 바와 같이, 부스터 하우징 (3) 과 피스톤 로드 (13) 사이 또는 피스톤 로드 (13) 와 부스터 피스톤 (4) 내의 별개의 제어 슬리브 (25) 사이에 배열된다.
센서 디바이스 (16) 에 의해, 피스톤 로드 (13) 의 위치 및 바람직하게는 위치의 변화가 검출되고 그리고 전자 제어 유닛 (17) 에 전달되며, 이 전자 제어 유닛은 이들을 처리하고 모터 펌프 유닛 (10) 의 작동을 위한 전기 신호를 출력한다. 본원내에서, 예를 들어 피스톤 로드 (13) 에 결합된 브레이크 페달 (15) 의 모니터링에 기초하여 센서 디바이스 (16) 에 의해 피스톤 로드 (13) 를 직접 또는 간접적으로 모니터링하는 것이 허용가능하다.
작동 후에, 모터 펌프 유닛 (10) 은 압력 매체 저장기 (11) 로부터 압력 챔버 (5) 로 압력 매체를 전달하고 그 내부에 압력 형성을 초래한다. 부스터 피스톤 (4) 은 그위에서 마스터 브레이크 실린더 (7) 의 방향으로 변위되고 압력 챔버 (9) 내에 브레이크력을 생성하도록 압력 형성으로 인한 부스트력을 마스터 브레이크 실린더 (7) 의 압력 피스톤 (8) 에 전달한다. 도시된 실시형태에서, 이는 직접적으로 실현되지 않고 오히려 압력 피스톤 (8) 및 부스터 피스톤 (4) 상의 상이한 치수의 보다 용이한 적응을 위한 어댑터로서 특히 사용할 수 있는 별개의 추진체 (thrust piece; 38) 를 통하여 실현된다. 본원의 다른 실시형태들에서, 상기 유형의 추진체는 또한 생략될 수 있다.
도시된 실시형태에서, 브레이크 회로에 각각 연결된 2 개의 압력 챔버 및 2 개의 변위가능한 피스톤들을 가진 직렬 유형의 구조의 종래의 마스터 브레이크 실린더 (7) 가 사용되었지만, 본원내에서는 또한 다른 마스터 브레이크 실린더 유형을 사용할 수 있음이 자명하다.
도 3 은 해제 위치 또는 비작동 초기 위치에서 브레이크 디바이스 (1) 를 도시한다. 이 브레이크 디바이스에서, 브레이크 페달은 작동되지 않고, 모터 펌프 유닛 (10) 은 비활성화되며, 차단 밸브 (20) 는 복귀 연결부 (12) 를 개방 상태로 유지하고, 피스톤 로드 (13) 및 부스터 피스톤 (4) 은 제각각 비작동 초기 위치들에 위치되어, 유압 통로 (14) 를 통하여 압력 챔버 (5) 와 복귀 챔버 (6) 사이에는 유압 연결부가 존재한다.
도 4 는 외부에서 적용된 운전자-독립적인 제동 작동의 시작시의 상태를 도시한다. 여기에서, 브레이크 페달 (15) 은 비작동 상태로 유지되고, 차단 밸브 (20) 는 폐쇄되며, 따라서 복귀 연결부 (12) 는 차단되고, 모터 펌프 유닛 (10) 은 전자 제어 유닛 (17) 에 의해 작동되는 방식으로 운행하고 그리고 압력 챔버 (5) 에 압력 매체를 전달한다. 압력 매체는 복귀 연결부 (12) 를 통하여 압력 매체 저장기 (11) 로 유출될 수 없고, 그리하여 압력 챔버 (5) 에서 압력이 형성되며, 이 압력은 마스터 브레이크 실린더 (7) 의 방향으로 부스터 피스톤 (4) 의 변위를 유도할 것이다.
도 4 와는 반대로, 도 5 는 정상적이고 적당히 강력한 운전자-개시 제동 작동을 도시한다.
유압 통로 (14) 는 제 1 제어 에지 (18) 를 가진다. 이 제 1 제어 에지는 유압 통로 (14) 의 구성 부분인 피스톤 로드 (13) 내의 압력 챔버측 횡방향 보어의 압력 챔버측 외부 에지에 의해 형성된다. 보다 상세한 설명을 위해, 여기에서 도 7 ~ 도 12 를 참조한다.
차단 밸브 (20) 는 개방되고, 부스터 피스톤 (4) 은 비작동 초기 위치에 위치된다.
운전자는 브레이크 페달 (15) 을 작동시키고 마스터 브레이크 실린더 (7) 의 방향으로 부스터 피스톤 (4) 에 대하여 피스톤 로드 (13) 를 변위시킨다. 피스톤 로드 (13) 의 변위는 센서 디바이스 (16) 에 의해 검출되고, 모터 펌프 유닛 (10) 은 작동되며 압력 챔버 (5) 로 압력 매체를 전달하기 시작한다. 초기에 적은 양의 압력 매체가 압력 챔버 (5) 로부터 유압 통로 (14) 를 통하여 복귀 챔버 (6) 로 빠져 나칼 수 있고, 거기에서 복귀 연결부 (12) 를 통하여 압력 매체 저장기 (11) 로 다시 빠져 나갈 수 있다. 이러한 방식으로, 압력 챔버 (5) 에서 급격한 갑작스러운 압력 형성이 방지된다.
짧은 변위 이동 후에, 제어 에지 (18) 는 유압 통로 (14) 를 폐쇄하여, 복귀 챔버 (6) 로부터 그리고 압력 매체 저장기 (10) 로부터 압력 챔버 (5) 를 분리시켜, 압력 매체가 압력 챔버 (5) 외부로 더이상 유출할 수 없고, 그 내부에 강력한 압력 형성이 발생하며, 부스터 피스톤 (4) 이 변위되어, 압력 피스톤 (8) 에 부스트력을 가한다.
반력 디스크 (19) 는 피스톤 로드 (13) 의 변위로 인해 압축되고, 피스톤 로드 (13) 상에 변위 방향과 반대방향으로 배향되는 반력을 생성하여, 전자식으로 작동되는 모터 펌프 유닛 (10) 에 의해 간접적으로 발생되는 부스트력에도 불구하고, 브레이크 페달 (15) 에서 운전자에게 편안한 "아날로그" 페달감을 발생시킨다.
도 6 은 마찬가지로 운전자-개시 제동 작동의 시작 상태를 도시하지만, 도 5 와 관련하여 훨씬 더 빠르고 더 강력한 상태, 예를 들어 비상 제동 작동을 도시한다. 피스톤 로드의 빠른 변위의 결과로서, 제어 에지 (18) 는 거의 즉시 폐쇄되어, 압력 챔버 (5) 에서 즉시 강력한 압력 형성이 발생하고, 시스템 반응 시간의 단축으로 인해서 브레이크 주행이 감축된다. 이와 관련된 편안한 손실은 이러한 경우에 안전을 위해 수용될 수 있다.
도 7 은 제동 작동 시작시에 압력 형성 단계에서 브레이크 디바이스 (1) 의 본원에 따른 다른 실시형태의 영역의 단면도를 도시한다.
여기에서, 복귀 연결부 (12) 는 마스터 브레이크 실린더 (7) 를 통하여 별개의 덕트로서 형성되고, 이 덕트는 부스터 스테이지 (2) 의 복귀 챔버 (6) 를 마스터 브레이크 실린더 (7) 의 저장기 포트 (36') 에 연결하며, 그리하여 이에 연결된 압력 매체 저장기 (11) 에 연결된다.
특히, 매우 동적인 제동 프로세스의 경우에, 특히 압력 챔버 (5) 내의 압력 매체의 적절하게 빠른 체적 공급과 관련하여 브레이크 디바이스 (1) 에 대한 요구가 높고, 그 결과 더 강력한 그리하여 바람직하지 않게 더 크고 더 무거운 모터 펌프 유닛 (10) 을 사용할 수 있다.
이를 방지하기 위해, 스로틀 지점 (21) 은 복귀 연결부 (12) 에 제공되고, 오버플로우 디바이스 (22) 는 복귀 챔버 (6) 와 압력 챔버 (5) 사이에 제공된다.
상기 스로틀 지점 (21) 은, 예를 들어 도시된 바와 같이 유압 덕트의 수축부 (constriction) 로서 형성될 수 있고, 적당한 제동 작동 중에 발생하는 바와 같이, 작은 규정된 체적이 복귀 연결부 (12) 를 통하여 유동하도록 그리고 상기 스로틀 지점을 통하여 비교적 방해받지 않는 방식으로 통과할 수 있도록 구성된다. 하지만, 부스터 피스톤 (4) 의 특히 빠른 변위로 강력한 제동 작동 중에, 스로틀 지점 (21) 은 복귀 챔버 (6) 에서 배압을 발생시킨다. 복귀 챔버 (6) 와 압력 챔버 (5) 사이의 압력차가 규정된 값 이하로 떨어지면, 오버플로우 디바이스 (22) 는 유압 연결부를 개방하여, 복귀 챔버 (6) 로부터 오버플로우 디바이스 (22) 를 통하여 압력 챔버 (5) 로 압력 매체의 체적 전달 및 그에 따른 압력 챔버 (5) 의 강제 충전은 모터 펌프 유닛 (10) 이 필요한 체적 제공을 보장하기 전에 잠깐 실시된다.
도시된 실시형태에서, 오버플로우 디바이스 (22) 는 부스터 피스톤 (4) 의 축방향 리세스 (23) 에 배열된 스프링 부하식 압력 해제 밸브로서 구성된다. 예를 들어 부스터 하우징 (3) 의 별개의 덕트의 압력 해제 밸브에 대한 다른 위치들 (여기에서는 도시되지 않음) 은 마찬가지로 본원내에서 허용가능하다.
도 8 은 제동 작동 중에 압력 유지 단계에서 도 7 에 따른 실시형태를 도시한다. 여기에서 제동 프로세스 이후에 압력 감소 단계 (pressure depletion phase) 는 기본적으로 서로에 대한 구성요소들의 유사한 위치결정을 포함한다는 것을 알아야 한다.
압력 유지 단계에서, 피스톤 로드 (13) 에 대한 작동력 및 반력 디스크 (19) 에 대한 반력은 평형 상태에 있다. 이는, 제 1 제어 에지 (18) 가 개방되고 압력 매체가 체적 유동 (42) 으로서 압력 챔버 (5) 로부터 유압 통로 (14) 를 통하여 복귀 챔버 (6) 로 그리고 이로부터 복귀 연결부 (12) 를 통하여 압력 매체 저장기 (11) 로 빠져날갈 수 있을 정도로 부스터 피스톤 (4) 에 대하여 피스톤 로드 (13) 의 상대 변위를 발생시킨다. 빠져나가는 압력 매체의 양은 모터 펌프 유닛 (10) 에 의해 연속적으로 보상되어, 부스터 피스톤 (4) 은 축방향 힘 평형 상태에 있고 축방향 위치에서 정지 상태로 유지된다.
압력이 감소되는 동안, 모터 펌프 유닛 (10) 은 정지되고, 압력 매체는 피스톤 로드 (13) 및 압력 피스톤 (8) 과 함께 부스터 피스톤 (4) 의 후방 변위로 인해 동일한 경로를 따라서 압력 챔버 (5) 로부터 복귀 챔버 (6) 로 빠져나간다.
도 9 의 다른 실시형태에서, 오버플로우 디바이스 (22) 의 기능은 부스터 피스톤 (4) 과 부스터 하우징 (3) 사이의 반경방향의 밀봉 요소에 특히 효율적이고 구성요소 절약 방식으로 통합된다. 이러한 밀봉 요소들은, 통상적으로 부스터 하우징 (3) 의 내벽의 본원의 경우에 원통형 표면상에서 미끄러지며 체적 전달을 차단하는 적어도 하나의 반경방향 밀봉 립을 가진다. 도시된 본원에 따른 브레이크 디바이스 (1) 상의 밀봉 요소는, 복귀 챔버 (6) 와 압력 챔버 (5) 사이의 규정된 배압 또는 압력차가 존재할 시, 복귀 챔버 (6) 로부터 압력 챔버 (5) 로 체적 전달이 실시되도록 구성된다. 이는, 예를 들어 압력 챔버 (5) 의 방향으로 밀봉 립 둘레를 통과하는 유동 또는 압력-의존 방식으로 접혀지는 이러한 목적을 위해 구성된 밀봉 립에 의해 실현될 수 있다.
도 10 은 브레이크 디바이스 (1) 의 다른 실시형태를 도시하고, 이 브레이크 디바이스는 특히 외부 적용 작동에 적합하다. 도 4 에서 이미 설명된 바와 같이, 외부 적용 작동의 경우에, 모터 펌프 유닛 (10) 만이 피스톤 로드 (13) 가 운전자에 의해 작동되지 않으면서 전자 제어 유닛 (17) 에 의해 작동된다. 이러한 목적을 위해, 유압 통로 (14) 에는 비작동 피스톤 로드 (13) 에서 유압 통로 (14) 를 강제로 차단하여 압력 챔버 (5) 로부터 복귀 챔버 (6) 로 체적 유동의 유출을 방지하는 제 2 제어 에지 (24) 가 제공되어, 모터 펌프 유닛 (10) 이 작동될 때 압력 챔버 (5) 내의 압력 증가를 보장한다.
제 2 제어 에지 (24) 는 마스터 브레이크 실린더 측에서 피스톤 로드 (13) 의 다른 횡방향 보어의 외부 에지에 의해 형성되며, 또한 이 횡방향 보어는 마찬가지로 유압 통로 (14) 의 구성 부분이며, 마스터 브레이크 실린더 (7) 의 방향으로, 제 1 제어 에지 (18) 또는 그에 할당된 횡방향 보어에 대하여 축방향으로 오프셋되도록 배열된다.
바람직한 실시형태에서, 응답 거동의 특히 용이한 고객 특정 적응을 위해 그리고 부스터 스테이지 (2) 의 정확한 전환 능력을 위해, 별개의 제어 슬리브 (25) 가 제공된다. 제어 슬리브 (25) 는, 제 1 제어 에지 및 제 2 제어 에지 (18, 24) 가 각각의 경우에 피스톤 로드 (13) 와 제어 슬리브 (25) 사이에서 작용하도록 피스톤 로드 (13) 둘레에서 반경방향으로 결합한다. 이와 관련하여, 전환 지점은 다른 브레이크 디바이스들에 대한 제조 노력을 최소화하면서 특히 정확한 고객 특정 방식으로 적응될 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어 제어 슬리브 (25) 가 다른 부스터 피스톤들 (4) 과 조합된 피스톤 로드 (13) 의 규정된 페어링 (pairing) 을 사용할 수 있고, 그리하여 브레이크 디바이스 (1) 의 다른 고객 특정 적용의 경우에 규정된 응답 및 전환 거동을 값싸게 얻을 수 있다.
제어 슬리브 (25) 는 바람직하게는 금속과 같은 내마모성 및 치수 안정성 재료로 제조된다. 이러한 방식으로, 훨씬 더 큰 부스터 피스톤 (4) 이 예를 들어 플라스틱과 같은 가볍고 쉽게 성형가능한 재료로부터 중량 최적화되고 비용 최적화되며 제조 최적화된 방식으로 제조될 수 있게 된다. 부스터 피스톤 (4) 의 이동 질량이 작아짐으로써, 브레이크 디바이스 (1) 의 동역학도 개선된다.
압력 챔버 (5) 내의 압력을 모니터링하고 마찬가지로 그 신호를 전자 제어 유닛 (17) 에 전달하는 압력 센서 (30) 에 의해 보충되는 도 3 에서 이미 설명된 센서 디바이스 (16) 덕분에, 본원에 따른 브레이크 디바이스 (1) 는 자율 주행에 적합하게 된다.
또한, 브레이크 디바이스 (1) 의 도시된 실시형태는 부스터 피스톤측에서 반력 디스크 (19) 를 지지하는 안내 디스크 (43) 를 가진다. 도시된 실시형태에서, 안내 디스크 (43) 는 전달체 (31) 가 안내되는 축방향 통로 보어를 가지며, 부스터 피스톤측에서 원추형 외형을 가지며, 이 외형은 힘의 작용하에서 부스터 피스톤 (4) 의 포지티브 반경방향 중심맞춤을 유발한다. 이러한 방식으로, 특히, 입력 신호로서 부스터 피스톤 (4) 으로부터 기인하는 부스트력에 응답하여 출력 신호로서 브레이크 압력의 정확한 재현성 (reproducibility) 을 보조하고, 이는 특히 자동화된 자율 주행과 관련하여 추구할 가치가 있는 목적이다.
특히, 동적 제동 프로세스의 경우에, 제어 슬리브 (25) 의 상대적인 축방향 위치를 고정할 필요가 있다. 이러한 목적을 위해, 도 11 에 따른 실시형태는 제어 슬리브 (25) 를 통하여 부스터 피스톤 (4) 과 피스톤 로드 (13) 사이에 작용하는 잠금 수단 (26) 을 가진다.
잠금 수단 (26) 에는 압축 스프링 (45) 의 부하하에서 피스톤 로드 (13) 상의 반경방향 리세스 (28) 내로 결합하는 볼 (27) 이 형성된다. 압축 스프링 (45) 은 부스터 피스톤 (4) 에 고정식으로 삽입되는 플러그 요소 (44) 에 대하여 반경방향 외부에서 지지된다.
운전자는 피스톤 로드 (13) 를 작동시킴으로써 항상 잠금 수단 (22) 과 기계적으로 결합하여 제동 프로세스에 개재할 수 있다.
도 12 는 전술한 실시형태와 관련하여 더 높은 이동 질량 및 보다 더 동적인 제동 작동을 위해 구성된 잠금 수단 (26) 의 다른 실시형태를 도시한다.
피스톤 로드 (13) 에 대하여 횡방향으로 이동가능한 어레스팅 피스톤 (29) 은 부스터 피스톤 (4) 의 횡방향 보어 내로 삽입되고, 도 11 에 따른 변형예에서의 상황과는 반대로, 잠금해제 위치에서 압축 스프링 (45) 에 의해 플러그 요소 (44) 에 대하여 가압된다. 압력 챔버 (5) 내의 유압이 증가하면, 이는 압력 덕트 (46) 를 통하여 어레스팅 피스톤 (29) 의 반경방향 외부 유효 표면으로 전달되고, 압축 스프링 (45) 의 압력에 대항하여, 어레스팅 피스톤 (29) 을 피스톤 로드 (13) 상의 반경방향 리세스 (28) 내로 변위시키고 그리고 부스터 피스톤 (4) 에 대하여 피스톤 로드 (13) 를 잠근다. 피스톤 로드 (13) 의 운전자 작동 변위 중에, 피스톤 로드 (13) 에서 제어 에지 (18) 에 할당된 횡방향 보어는 유압 단락 회로를 유발하고, 따라서 어레스팅 피스톤 (29) 의 양측에서 유압 평형을 이루어, 이 어레스팅 피스톤은 압축 스프링 (40) 에 의해 자동적으로 잠금해제 위치로 변위된다.
1 : 브레이크 디바이스
2 : 부스터 스테이지
3 : 부스터 하우징
4 : 부스터 피스톤
5 : 압력 챔버
6 : 복귀 챔버
7 : 마스터 브레이크 실린더
8 : 압력 피스톤
9 : 압력 챔버
10 : 모터 펌프 유닛
11 : 압력 매체 저장기
12 : 복귀 연결부
12 : 피스톤 로드
14 : 유압 통로
15 : 브레이크 페달
16 : 센서 디바이스
17 : 전자 제어 유닛
18 : 제 1 제어 에지
19 : 반력 디스크
20 : 차단 밸브
21 : 스로틀 지점
22 : 오버플로우 디바이스
23 : 리세스
24 : 제 2 제어 에지
25 : 제어 슬리브
26 : 잠금 수단
27 : 볼
28 : 리세스
29 : 어레스팅 피스톤
30 : 압력 센서
31 : 전달체
32 : 체결 볼트
33 : 반경방향 댐퍼
34 : 축방향 댐퍼
35 : 유압 연결부
36 : 저장기 포트
37 : 브레이크 회로 포트
38 : 추진체
39 : 복원 스프링
40 : 스프링 요소
41 : 인접 요소
42 : 체적 유동
43 : 안내 디스크
44 : 플러그 요소
45 : 압축 스프링
46 : 압력 덕트
2 : 부스터 스테이지
3 : 부스터 하우징
4 : 부스터 피스톤
5 : 압력 챔버
6 : 복귀 챔버
7 : 마스터 브레이크 실린더
8 : 압력 피스톤
9 : 압력 챔버
10 : 모터 펌프 유닛
11 : 압력 매체 저장기
12 : 복귀 연결부
12 : 피스톤 로드
14 : 유압 통로
15 : 브레이크 페달
16 : 센서 디바이스
17 : 전자 제어 유닛
18 : 제 1 제어 에지
19 : 반력 디스크
20 : 차단 밸브
21 : 스로틀 지점
22 : 오버플로우 디바이스
23 : 리세스
24 : 제 2 제어 에지
25 : 제어 슬리브
26 : 잠금 수단
27 : 볼
28 : 리세스
29 : 어레스팅 피스톤
30 : 압력 센서
31 : 전달체
32 : 체결 볼트
33 : 반경방향 댐퍼
34 : 축방향 댐퍼
35 : 유압 연결부
36 : 저장기 포트
37 : 브레이크 회로 포트
38 : 추진체
39 : 복원 스프링
40 : 스프링 요소
41 : 인접 요소
42 : 체적 유동
43 : 안내 디스크
44 : 플러그 요소
45 : 압축 스프링
46 : 압력 덕트
Claims (17)
- 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1) 로서,
- 유압 부스터 스테이지 (2) 로서, 부스터 하우징 (3) 을 가지고, 상기 부스터 하우징 (3) 에서 변위가능하게 장착되고 상기 부스터 하우징 (3) 에서 복귀 챔버 (6) 로부터 압력 챔버 (5) 를 분리시키는 부스터 피스톤 (4) 을 가지며, 상기 압력 챔버 (5) 와 상기 복귀 챔버 (6) 는 유압 압력 매체로 충전되는, 상기 유압 부스터 스테이지 (2),
- 선형으로 변위가능한 압력 피스톤 (8) 을 가진 마스터 브레이크 실린더 (7) 로서, 상기 압력 피스톤은 압력 챔버 (9) 내에 브레이크압을 형성하고, 상기 압력 챔버 (9) 는 상기 압력 피스톤에 의해 한정되며 압력 매체로 충전되고, 상기 부스터 피스톤 (4) 은 상기 압력 챔버 (5) 의 압력으로부터 기인하는 부스팅력에 의해 상기 압력 피스톤 (8) 상에 작용하는, 상기 마스터 브레이크 실린더 (7),
- 상기 압력 챔버 (5) 에 압력 매체를 공급하는 전기 구동 모터 펌프 유닛 (10),
- 상기 모터 펌프 유닛 (10) 에 압력 매체를 공급하기 위한 압력 매체 저장기 (11),
- 상기 복귀 챔버 (6) 를 상기 압력 매체 저장기 (11) 에 연결시키는 복귀 연결부 (12),
- 브레이크 페달 (15) 에 의해 작동가능하고 상기 부스터 피스톤 (4) 에 의해 변위가능한 방식으로 안내되는 피스톤 로드 (13) 로서, 상기 피스톤 로드는 유압 통로 (14) 를 가지며, 상기 유압 통로는, 상기 피스톤 로드 (13) 와 상기 부스터 피스톤 (4) 사이의 축방향 상대 위치에 따르는 방식으로, 상기 복귀 챔버 (6) 와 상기 압력 챔버 (5) 사이의 유압 연결부를 허용하는, 상기 피스톤 로드 (13),
- 상기 피스톤 로드 (13) 의 위치 및/또는 이동의 직접 또는 간접 검출을 위한 센서 디바이스 (16),
- 개방 상태에서 상기 유압 통로 (14) 와 상기 압력 챔버 (5) 사이의 연결부를 허용하고 폐쇄 상태에서 상기 연결부를 차단하는 제 1 제어 에지 (18),
- 상기 피스톤 로드 (13) 와 상기 압력 피스톤 (8) 사이에 배열되고, 상기 피스톤 로드 (13) 가 상기 브레이크 페달 (15) 에 의해 작동될 때, 반력 발생으로 압축가능한 탄성 반력 디스크 (19) 를 포함하는, 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1). - 제 1 항에 있어서,
전기적으로 작동되는 방식으로 상기 복귀 연결부 (12) 를 개방 또는 차단하는 차단 밸브 (20) 가 제공되는 것을 특징으로 하는, 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 마스터 브레이크 실린더 (7) 는 별개의 조립체로서 상기 부스터 하우징 (3) 에 분리가능하게 체결되는 것을 특징으로 하는, 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 복귀 챔버 (6) 와 상기 압력 매체 저장기 (11) 사이에 스로틀 지점 (21) 이 배열되고, 상기 스로틀 지점은 상기 부스터 피스톤 (4) 의 규정된 변위 속도보다 높은 상기 복귀 챔버 (6) 내에 배압을 발생시키는 것을 특징으로 하는, 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1). - 제 4 항에 있어서,
상기 스로틀 지점 (21) 은 상기 마스터 브레이크 실린더 (7) 에 배열되는 것을 특징으로 하는, 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 복귀 챔버 (6) 와 상기 압력 챔버 (5) 사이에 오버플로우 디바이스 (22) 가 제공되고, 상기 오버플로우 디바이스는, 상기 복귀 챔버 (6) 와 상기 압력 챔버 (5) 사이에 규정된 압력차가 존재할 시, 상기 복귀 챔버 (6) 로부터 상기 압력 챔버 (5) 로의 상기 압력 매체의 체적 전달을 허용하는 것을 특징으로 하는, 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1). - 제 6 항에 있어서,
상기 오버플로우 디바이스 (22) 는 상기 부스터 피스톤 (4) 과 상기 부스터 하우징 (3) 사이에 밀봉 요소로서 구성되고, 상기 밀봉 요소는 압력 의존 방식으로 상기 복귀 챔버 (6) 로부터 상기 압력 챔버 (5) 로의 체적 전달을 허용하는 것을 특징으로 하는, 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1). - 제 6 항에 있어서,
상기 오버플로우 디바이스 (22) 는 스프링 부하식 압력 해제 밸브로서 구성되는 것을 특징으로 하는, 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1). - 제 8 항에 있어서,
상기 압력 해제 밸브는 상기 부스터 피스톤 (4) 내의 보어 (23) 에 배열되는 것을 특징으로 하는, 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 유압 통로 (14) 에는 제 2 제어 에지 (24) 가 할당되고 상기 마스터 브레이크 실린더 (7) 의 방향으로 상기 제 1 제어 에지 (18) 에 대하여 오프셋되어 위치되어, 상기 제 1 제어 에지 (18) 가 폐쇄되면, 상기 유압 통로 (14) 와 상기 복귀 챔버 (6) 사이의 연결부가 허용될 수 있고, 상기 제 1 제어 에지 (18) 가 개방되면, 상기 연결부는 차단될 수 있는 것을 특징으로 하는, 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 피스톤 로드 (13) 와 상기 부스터 피스톤 (4) 사이에는 제어 슬리브 (25) 가 반경방향으로 배열되어, 상기 제 1 제어 에지 및 상기 제 2 제어 에지 (18, 24) 는 각각의 경우에 상기 피스톤 로드 (13) 와 상기 제어 슬리브 (25) 사이에서 작용하는 것을 특징으로 하는, 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 부스터 피스톤 (4) 과 상기 피스톤 로드 (13) 사이에는 잠금 수단 (26) 이 제공되고, 상기 잠금 수단은 힘 제어된 방식으로 상기 피스톤 로드 (13) 에 대하여 상기 부스터 피스톤 (4) 의 축방향 상대 변위를 방지하는 것을 특징으로 하는, 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1). - 제 12 항에 있어서,
상기 잠금 수단 (26) 은 상기 피스톤 로드 (13) 의 작용에 의해 해제가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1). - 제 13 항에 있어서,
상기 잠금 수단 (26) 에는 상기 피스톤 로드 (13) 상의 반경방향 리세스 (28) 에 결합하는 스프링 부하식 볼 (27) 이 형성되는 것을 특징으로 하는, 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1). - 제 13 항에 있어서,
상기 잠금 수단 (26) 에는, 상기 피스톤 로드 (13) 에 대하여 횡방향으로 이동되고 그리고 상기 압력 챔버 (5) 내의 압력에 의해 제어되는 방식으로 상기 피스톤 로드 (13) 상의 반경방향 리세스 (28) 에 결합되는 어레스팅 피스톤 (29) 이 형성되는 것을 특징으로 하는, 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 압력 챔버 (5) 내의 압력을 검출하고 이러한 정보를 상기 모터 펌프 유닛 (10) 을 작동시키기 위한 전자 제어 유닛 (17) 으로 전송하는 압력 센서 (30) 가 제공되는 것을 특징으로 하는, 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 피스톤 로드 (13) 와 상기 반력 디스크 (19) 사이에는 상기 반력 디스크 (19) 로부터의 반력을 상기 피스톤 로드 (13) 로 유도하는 전달체 (31) 가 배열되는 것을 특징으로 하는, 유압 모터 차량 브레이크 시스템용 브레이크 디바이스 (1).
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