KR20190004277A - 차량용 액추에이터 장치, 브레이크 시스템 - Google Patents

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볼프강 클라인
토마스 찬더
크리스토프 엠데
안드레아스 제거-글뤽
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 차량용, 특히 자동차 브레이크 시스템용 액추에이터 장치(1)에 관한 것이며, 상기 액추에이터 장치(1)는 회전 가능하게 장착된 샤프트(5) 상에 상기 샤프트(5)와 함께 회전하도록 배치된 회전자(9)를 갖는 적어도 하나의 전자적으로 정류되는 전기 모터(7), 및 상기 회전자(9)의 회전 위치를 검출하기 위한 적어도 하나의 회전 각도 센서(13)를 포함하고, 상기 샤프트(5)는 전기 모터(7)에 의해 구동될 적어도 하나의 컨슈머(3)에 연결된다. 본 발명에 따르면, 회전 각도 센서(13)는 컨슈머(3)에 할당된, 상기 샤프트(5)의 단부(16)에 할당된다.

Description

차량용 액추에이터 장치, 브레이크 시스템
본 발명은 회전 가능하게 장착된 샤프트 상에 상기 샤프트와 함께 회전하도록 배치된 회전자를 갖는 적어도 하나의 전자적으로 정류되는 전기 모터, 및 상기 회전자의 회전 위치를 검출하기 위한 적어도 하나의 회전 각도 센서를 포함하는, 차량용, 특히 자동차 브레이크 시스템용 액추에이터 장치에 관한 것이며, 상기 샤프트는 전기 모터에 의해 구동될 적어도 하나의 컨슈머에 연결된다.
또한, 본 발명은 적어도 하나의 휠 브레이크, 및 상기 휠 브레이크를 작동시키기 위한 적어도 하나의 액추에이터 장치를 포함하는, 차량용, 특히 자동차용 브레이크 시스템에 관한 것이다.
자동차용 액추에이터 장치는 특히 유압에 의해 제동력이 설정되는 유압식 브레이크 시스템과 관련하여 공지되어있다. 이러한 브레이크 시스템은 통상적으로 액추에이터, 특히 유압 펌프 및/또는 작동 가능한 밸브를 포함하며, 이것에 의해 원하는 유압, 그에 따라 원하는 제동력이 설정될 수 있다. 종종, 전기 모터는 컨슈머로서의 유압 펌프를 구동하기 위한 액추에이터로서 사용된다. 이를 위해, 예를 들어 유압 펌프의 임펠러는 전기 모터의 회전자가 놓인 동일한 샤프트 상에 상기 샤프트와 함께 회전하도록 배치된다. 요즘 거의 독점적으로 DC 모터가 사용되는데, 그 이유는 DC 모터가 저렴하고, 2개의 전기 라인을 통해 간단하고 비용 효율적인 방식으로 제어 전자 장치에 연결될 수 있기 때문이다. 그러나 그러한 DC 모터는 전자적으로 정류된 전기 모터에 비해, 특히 기계적 정류 및 낮은 다이내믹 및 요구되는 크기로 인해 단점을 갖는다.
그러나 전기적으로 정류된 전기 모터를 최적으로 사용하려면, 전기 모터의 회전자의 정확한 위치를 알아야 한다. 통상적으로, 전기 모터에 할당된 하나 이상의 회전 각도 센서가 회전자 위치를 모니터링하기 위해 사용된다. 종종, 전기 모터 내에 또는 전기 모터 상에 직접 장착되며 제어 전자 장치와 함께 완전한 모터 유닛으로서 이용될 수 있는 회전 각도 센서가 사용된다. 그러나 일부 차량 제어 시스템, 특히 브레이크 시스템에서, 이것은 이러한 전기 모터의 사용시 전력 전자 장치용 적어도 3개의 단자 외에 회전 각도 센서의 센서 신호용 단자들 및 연결부들도 있어야 한다는 단점을 갖고, 이는 추가의 전력 비용을 야기한다.
본 발명의 과제는 전자적으로 정류된 전기 모터의 사용에도 전기 연결 비용 또는 케이블링 비용 및 설치 공간 요구가 낮은, 액추에이터 장치를 제공하는 것이다.
청구항 제 1 항의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 액추에이터 장치는 전자적으로 정류된 전기 모터의 사용에도, 전기 연결 비용 또는 케이블링 비용 및 설치 공간 요구가 낮다는 장점을 갖는다. 제어 전자 장치에 회전 각도 센서의 까다로운 연결이 생략되기 때문에, 회전 각도 센서와 제어 전자 장치 사이의 연결 라인 또는 센서 라인의 고장 확률이 낮아진다. 또한, 본 발명에 따른 해결책에 의해 회전 각도 센서가 외부 영향으로부터 보호되는 영역 내에 배치될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이것은 회전 각도 센서가 컨슈머에 할당된, 샤프트의 단부에 할당됨으로써 달성된다. 회전 각도 센서가 컨슈머에 할당된, 샤프트의 단부에 할당되기 때문에, 회전 각도 센서가 전기 모터로부터 거리를 두고, 특히 제어 전자 장치에 더 가깝게 위치하므로, 케이블링 비용이 줄어든다.
특히 바람직하게는, 컨슈머가 전기 모터와 회전 각도 센서 사이에 배치된다. 이로 인해, 회전 각도 센서가 전기 모터로부터 먼 쪽을 향하는 컨슈머의 측면 상에 배치된다. 따라서, 특히 마찬가지로 전기 모터로부터 먼 쪽을 향하는 컨슈머의 측면 상에 놓인 제어 전자 장치에 상기 회전 각도 센서의 간단한 장착이 보장된다.
회전 각도 센서가 샤프트의 단부 상의 샤프트의 단부면에 대향하여 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 회전 각도 센서는 특히 설치 공간 절감 방식으로 샤프트 단부에 할당된다. 특히 샤프트가 짧을 수 있다는 장점이 있다.
바람직하게는, 샤프트의 단부, 특히 단부면이 적어도 하나의 회전 각도 인코더를 포함한다. 회전 각도 인코더는 예를 들어 샤프트에 고정적으로 연결된, 따라서 샤프트와 함께 회전하는 영구 자석일 수 있다. 회전 각도 센서는 회전 각도 인코더의 자기장을 검출하고, 검출된 자기장에 따라 샤프트의 회전 각도 위치, 그에 따라 회전자의 회전 각도 위치가 검출되거나 결정된다. 대안으로서, 회전 각도 인코더는 회전 각도 센서에 의해 광학적으로 검출되는 광학 마킹일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 액추에이터 장치는 적어도 하나의 인쇄 회로 기판을 포함하는 제어 전자 장치, 특히 전력 전자 장치를 포함한다. 인쇄 회로 기판은 샤프트의 단부에 할당된다. 따라서, 제어 전자 장치 또는 전력 전자 장치는 전기 모터로부터 먼 쪽을 향하는 컨슈머의 측면 상에 배치되므로, 회전 각도 센서와 제어 전자 장치 사이의 바람직한 짧은 케이블링이 보장된다.
특히, 회전 각도 센서가 인쇄 회로 기판 상에 배치된다. 이로 인해, 궁극적으로 추가의 케이블링이 필요 없다. 특히, 회전 각도 센서는 인쇄 회로 기판에 납땜되어 인쇄 회로 기판과 전기적으로 접속된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 인쇄 회로 기판은 다수의 작동 가능한 밸브, 특히 솔레노이드 밸브가 배치된 하우징 내에 배치되고, 회전 각도 센서는 상기 밸브들 사이에 배치된다. 액추에이터 장치는 전기 모터 외에 다른 액추에이터, 특히 상기 밸브들 또는 솔레노이드 밸브들을 포함한다. 액추에이터들은 바람직하게는 공통 하우징 내에 및/또는 공통 하우징 상에 배치되므로, 액추에이터 장치가 콤팩트한 유닛으로서 취급될 수 있고, 이는 조립을 용이하게 한다. 특히, 브레이크 시스템에서는, 예를 들어 ABS 유닛 또는 EPS 유닛으로서 공지되고, 전기 모터에 의해 구동되는 압력 발생기로서의 컨슈머 외에, 상기 압력 발생기에 의해 제공되는 유압을 필요에 따라 상이한 휠 브레이크들로 분배하기 위해 다수의 밸브를 포함하는 유닛이 공지되어 있다. 이러한 구성에서, 회전 각도 센서는 이미 언급한 바와 같이 밸브들 사이에 배치되므로, 상기 회전 각도 센서가 하우징 내에 설치 공간 절감 방식으로 배치될 수 있다. 특히, 전술한 구성에서는, 상기 유닛 또는 액추에이터 장치의 길이가 특히 샤프트의 단부면에 회전 각도 센서의 할당에 의해 변하지 않는 것이 달성된다.
특히, 컨슈머는 유압 펌프로서 설계된다. 따라서, 컨슈머는 이 경우 휠 브레이크를 작동시키는데 필요한 유압을 발생시키는 압력 발생기이다. 유압 펌프는 예를 들어 기어 펌프 또는 피스톤 펌프로서 설계된다.
청구항 제 9 항의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 브레이크 시스템은 본 발명에 따른 액추에이터 장치를 특징으로 한다. 이 경우, 이미 언급한 장점이 나타난다. 특히, 컨슈머는 유압 펌프로서 설계된다. 회전 각도 센서는 바람직하게는 컨슈머에 할당된, 샤프트의 단부의 단부면에 할당된다. 액추에이터 장치는 바람직하게는 컨슈머 및 다른 밸브, 특히 솔레노이드 밸브가 배치되고 지지되는 하우징을 포함하며, 회전 각도 센서는 밸브들 사이에 설치 공간 절감 방식으로 배치된다.
다른 장점들 및 바람직한 특징들 및 특징 조합들은 특히 전술한 설명 및 청구 범위에 제시된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명이 더 상세히 설명된다.
도 1은 자동차용 브레이크 시스템의 액추에이터 장치를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 1은 자동차의 여기에 도시되지 않은 브레이크 시스템용 액추에이터 장치(1)를 개략적인 단면도로 도시한다. 액추에이터 장치(1)는 컨슈머로서의 유압 펌프(3)가 배치된 하우징(2)을 포함한다. 유압 펌프(3)는 하우징(2) 내에 회전 가능하게 지지된 샤프트(5) 상에 배치된 임펠러(4)를 포함한다. 샤프트(5)가 구동되면, 임펠러(4)는 브레이크 시스템의 휠 브레이크 방향으로 유압 매체를 송출한다. 유압 펌프(3)에 의해 생성된 유압을 의도적으로 휠 브레이크로 분배하기 위해, 하우징 내에 다수의 제어 가능한 솔레노이드 밸브(6)가 배치되고, 이들 중 통전 가능한 코일들만 도면에 도시되어 있다. 밸브(6)를 작동시키거나 제어함으로써, 유압 매체가 의도적으로 개별 휠 브레이크에 공급된다. 즉, 의도적으로 압력 상승 또는 압력 강하된다.
샤프트(5)를 구동하기 위해, 전기 모터(7)가 제공되고, 상기 전기 모터(7)는 하우징(2) 상에 배치되며, 하우징에 고정된 고정자(8), 및 샤프트(5)와 함께 회전하도록 상기 샤프트(5)에 연결된 회전자(9)를 포함한다. 전기 모터(7)는 전기적으로 정류되는 전기 모터(7)로서 설계되며 이를 위해 전기 라인(10)에 의해 제어 전자 장치(11)에 연결된다. 제어 전자 장치(11)는 하우징(2) 내에서 전기 모터(7)로부터 먼 쪽을 향하는 유압 펌프(3)의 측면 상에 배치된 인쇄 회로 기판(12)을 포함한다. 전기 라인들(10)은 인쇄 회로 기판(12)으로부터 전기 모터(7)의 고정자(8)의 권선으로 이어지는, 예를 들어 케이블 연결부들로서, 리드 프레임 연결부들로서 또는 하우징(2) 내에 인쇄된 연결부들로서 형성된다. 제어 전자 장치(11)는 고정자(8)의 권선의 다수 상을 의도적으로 제어하기 위한 회로를 상기 인쇄 회로 기판(12) 상에 포함하는 전력 전자 장치로서 설계된다. 특히, 전기 모터(7)는 적어도 3 상을 가지며, 따라서 적어도 3개의 전기 연결부(10)를 갖는다.
작동 가능한 밸브들(6) 사이에서 회전 각도 센서(13)가 하우징(2) 상에 배치되고, 상기 회전 각도 센서(13)는 인쇄 회로 기판(12) 상의 고정 지점(14)에 고정된다. 특히, 회전 각도 센서(13)는 고정 지점(14)에서 인쇄 회로 기판(12)과 납땜되므로, 고정과 동시에 회전 각도 센서(13)와 인쇄 회로 기판(12) 사이의 또는 인쇄 회로 기판(12) 상에 형성된 전기 라인, 특히 도체 트랙과의 전기적 연결이 형성된다.
회전 각도 센서(13)는 제어 전자 장치(11)를 향하며 전기 모터(7)의 관점에서 컨슈머 또는 유압 펌프(3)의 건너 편에 있는, 샤프트(5)의 단부(16)의 자유 단부면(15)에 할당된다. 샤프트(5)는 전기 모터(7)를 향한 단부 및 상응하게 컨슈머 또는 유압 펌프(3)를 향한 단부(16)를 포함한다. 후자에는, 하우징(2) 내의 솔레노이드 밸브들 사이에 놓인 회전 각도 센서(13)가 샤프트(5)의 회전 각도 위치, 따라서 전기 모터(7)의 회전자(9)의 회전 각도 위치를 검출하기 위해 할당된다. 이를 위해, 특히 하나 이상의 영구 자석의 형태인 회전 각도 인코더(17)가 샤프트(5)의 단부면(15) 상에 배치되고, 상기 회전 각도 인코더의 자기장이 회전 각도 센서(13)에 의해 검출된다. 인쇄 회로 기판(11) 상의 평가 회로 또는 마이크로 프로세서는 회전 각도 센서(13)에 의해 검출된 자기장에 따라 전기 모터(7)의 현재 회전 각도 위치 또는 회전자 각도 위치를 결정한다. 상기 결정된 회전자 각도 위치에 따라 제어 전자 장치(11)는 전기 모터(7)의 위상을 제어한다.
회전 각도 센서(13)가 전기 모터(7)로부터 먼 쪽을 향하는 샤프트(5)의 단부에 할당되기 때문에, 회전 각도 센서(13)와 제어 전자 장치(11) 사이의 전기 접속이 특히 간단히, 특히 전술한 납땜 연결에 의해 형성될 수 있거나/형성된다는 장점이 있다. 이로 인해, 한편으로는 설치 공간의 장점이 나타나고, 다른 한편으로는 별도의 데이터 라인들 또는 전기 라인들의 고장 확률이 줄어든다. 회전 각도 센서(13)가 솔레노이드 밸브들 또는 밸브들(6) 사이에 배치될 수 있거나/ 배치되기 때문에, 특히 회전 각도 센서(13)가 일반적으로 또는 지금까지는 사용되지 않은 영역에 배치되기 때문에, 액추에이터 장치(1)의 설치 공간 최적화된 설계가 이루어진다. 또한, 회전 각도 센서(13)는 하우징(2) 내의 보호 영역에 배치되므로, 외부 영향으로부터 보호되어, 긴 수명이 보장될 수 있다.
본 실시 예에서 제시된 자기적으로 동작하는 회전 각도 센서(13)를 구비한 해결책과는 달리, 회전 각도 센서(13)를 샤프트(5)의 회전 각도 위치를 광학적으로, 예를 들어 샤프트(5)의 단부면(15) 상의 마킹에 의해 검출 또는 모니터링하는 광학 센서로서 설계하는 것도 가능하다. 종래 기술에 공지된 다른 센서 변형도 여기서 사용될 수 있다. 바람직하게는 액추에이터 장치(1)가 공통 하우징(2)을 갖는 콤팩트한 유닛으로서 제조된다. 대안으로서, 전기 모터(7), 유압 펌프(3) 및 제어 전자 장치(11)는 각각 고유의 하우징(2', 2") 또는 (2'")을 포함할 수 있고, 상기 하우징들은 액추에이터 장치(11)를 형성하기 위해 서로 접합될 수 있다. 이 경우, 하우징(2'")은 전기 모터(7)의 제어를 위해 필요한 모든 회로 및/또는 전기/전자 부품이 배치된 제어 장치 하우징으로서 설계된다.
1 액추에이터 장치
3 컨슈머
5 샤프트
6 밸브
7 전기 모터
9 회전자
11 제어 전자 장치
12 인쇄 회로 기판
13 회전 각도 센서
16 단부
17 회전 각도 인코더

Claims (9)

  1. 차량용, 특히 자동차 브레이크 시스템용 액추에이터 장치(1)로서, 상기 액추에이터 장치(1)는 회전 가능하게 장착된 샤프트(5) 상에 상기 샤프트(5)와 함께 회전하도록 배치된 회전자(9)를 갖는 적어도 하나의 전자적으로 정류되는 전기 모터(7), 및 상기 회전자(9)의 회전 위치를 검출하기 위한 적어도 하나의 회전 각도 센서(13)를 포함하고, 상기 샤프트(5)는 상기 전기 모터(7)에 의해 구동될 적어도 하나의 컨슈머(3)에 연결되는, 상기 액추에이터 장치에 있어서,
    상기 회전 각도 센서(13)는 상기 컨슈머(3)에 할당된, 상기 샤프트(5)의 단부(16)에 할당되는 것을 특징으로 하는 액추에이터 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 컨슈머(3)는 상기 전기 모터(7)와 상기 회전 각도 센서(13) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 액추에이터 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 회전 각도 센서(13)는 상기 샤프트(5)의 상기 단부(16) 상의 상기 샤프트(5)의 단부면(15)에 대향하여 배치되는 것을 특징으로 하는 액추에이터 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트(5)의 상기 단부(16)에, 특히 상기 단부면(15)에 적어도 하나의 회전 각도 인코더(17)가 배치되는 것을 특징으로 하는 액추에이터 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 인쇄 회로 기판(12)을 포함하는 제어 전자 장치(11), 특히 전력 전자 장치가 제공되고, 상기 인쇄 회로 기판(12)은 상기 샤프트(5)의 상기 단부(16)에 대향하여 배치되는 것을 특징으로 하는 액추에이터 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 각도 센서(13)는 상기 인쇄 회로 기판(12) 상에 배치, 특히 납땜되는 것을 특징으로 하는 액추에이터 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판(12)은 작동 가능한 다수의 밸브(6), 특히 솔레노이드 밸브들이 배치된 하우징(2) 내에 배치되고, 상기 회전 각도 센서(13)는 상기 밸브들(6) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 액추에이터 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨슈머(3)는 유압 펌프(3)인 것을 특징으로 하는 액추에이터 장치.
  9. 적어도 하나의 휠 브레이크, 및 상기 휠 브레이크의 작동을 위한 적어도 하나의 액추에이터 장치(1)를 포함하는 차량용, 특히 자동차용 브레이크 시스템에 있어서,
    상기 액추에이터 장치(1)가 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따라 설계되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
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