KR20190020742A

KR20190020742A - 스프링 작동식 주차 브레이크를 구동하기 위한 주차 브레이크 밸브 장치

Info

Publication number: KR20190020742A
Application number: KR1020197001108A
Authority: KR
Inventors: 줄리안 반 티엘
Original assignee: 와브코 유럽 비브이비에이
Priority date: 2016-09-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2019-03-04
Also published as: CN109476296A; JP2019529222A; WO2018054513A8; DE102016011390A1; CN109476296B; KR102158815B1; JP7019676B2; WO2018054513A1; EP3515770A1; EP3515770B1

Abstract

본 발명은 전공 브레이크 시스템(2)의 스프링 작동식 주차 브레이크(4)를 구동하기 위한 전공 주차 브레이크 밸브 장치(1)에 관한 것으로, 주차 브레이크 밸브 장치(1)는 정상 상태 위치로서 주차 위치와 운전 위치를 갖는 쌍안정 설계로 이루어지고,
압축 공기 공급부(3)에 대한 연결을 위한 압축 공기 입구(1a), 스프링 작동식 주차 브레이크(4)에 대한 연결을 위한 압축 공기 출구(1b) 및 벤팅 포트(1c)를 형성하는 세 개의 공압 포트(1a, 1b, 1c),
압축 공기 입구(1a)와 압축 공기 출구(1b)를 연결하고, 제어 볼륨(15)에 의해 공압식으로 구동되는 릴레이 밸브(14)를 갖는 릴레이 밸브 라인(20),
압축 공기 입구(1a)에 대한 연결을 통해 제어 볼륨(15)을 벤틸레이팅하고, 벤팅 포트(1c)에 대한 연결을 통해 제어 볼륨(15)을 벤팅하기 위한 전기식으로 구동되는 입구 및 출구 밸브 장치(10, 11)를 포함한다.
제어 볼륨(15)에 의해 공압식으로 구동되는 바이패스 밸브 장치(12, 112)를 갖는 바이패스 라인(19, 119)이 포트(1a, 1c)에 제어 볼륨(15)을 연결하거나 그로부터 분리하기 위한 압축 공기 입구(1a) 및/또는 벤팅 포트(1c)와 제어 볼륨(15) 사이에 제공되고,
바이패스 밸브 장치(12, 112)가 정상 상태 위치 중 적어도 하나에서 제어 볼륨(15)에 의해 구동되어, 입구 및 출구 밸브 장치(10, 11)를 적어도 부분적으로 바이패싱하며, 포트(1a, 1c)에 제어 볼륨(15)을 연결하도록 제공된다.

Description

스프링 작동식 주차 브레이크를 구동하기 위한 주차 브레이크 밸브 장치

본 발명은 스프링 작동식 주차 브레이크를 구동하기 위한 주차 브레이크 밸브 장치 및 이러한 주차 브레이크 밸브 장치를 갖는 전공 브레이크 시스템에 관한 것이다.

상용차의 스프링 작동 주차 브레이크는 미가압되거나 벤팅(venting)된 상태에서 자동 잠금되고, 주차 브레이크 밸브 장치를 통해 충전되거나 벤틸레이팅(ventilating)되어, 스프링 작동식 주차 브레이크가 해제되면서 차량이 이동할 수 있도록 한다.

특히 전공 핸드 브레이크(EPH) 시스템이 공지되어 있는데, 이는 스프링 작동식 주차 브레이크가 전기적 구동에 의해 해제되어 적용되도록 허용한다. 안전 및 법령을 이유로, 이들은 바람직하게는 쌍안정(bi-stable) 설계로 이루어져, 주차 상태에서 전기적 동력 없이도 스프링 작동식 주차 브레이크가 되고, 운전 상태에서 해제되거나 충전된 스프링 작동식 주차 브레이크가 신뢰성 있게 유지되도록 한다.

유형에 따라, 특히 "펜트업(pent-up)" 압력의 경우 밸브로부터의 누설은 특정한 모드나 상태에서 근본적으로 원치 않는 변화를 야기할 수 있다.

본 발명의 목적은 적절한 비용으로 높은 수준의 안전성을 제공하는 전공 주차 브레이크 밸브 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1에 따른 전공 주차 브레이크 밸브 장치에 의해 이루어진다. 종속항은 바람직한 발달예를 서술한다. 또한 이러한 주차 브레이크 밸브 장치를 갖는 전공 브레이크 시스템이 제공된다.

따라서 제어 볼륨이 제공되는데, 이는 압축 공기 입구와 압축 공기 출구를 연결하는 릴레이 밸브의 제어 조절을 위해 의도되고, 전기식으로 구동되는 입구 및 출구 밸브 장치를 통해 조절될 수 있으며, 다시 말해 특히 제어 볼륨을 충전(제어 압력을 얻기 위해 압력의 증가)하기 위한 압축 공기 입구에 연결될 수 있고, 제어 볼륨을 벤팅(압력의 감소)하기 위한 벤팅 포트에 연결될 수 있다.

바이패브 밸브 장치가 제공되는데, 이는 릴레이 부분의 제어 볼륨에 포트 중 적어도 하나, 특히 압축 공기 입구 및/또는 벤팅 포트를 연결하기 위한 역할을 하며, 따라서 바이패스 밸브 장치는 입구 밸브 및/또는 출구 밸브를 바이패싱(bypassing)하는 바이패스 라인을 형성하는 역할을 한다. 바이패스 밸브 장치는 릴레이의 제어 볼륨의 제어 압력에 의해 자동으로 고정된다.

바이패스 밸브 장치는 전기적으로 구동되는 입구 밸브를 바이패싱하기 위해, 압축 공기 입구에 제공되며 바람직하게는 평상 상태에서 폐쇄되는 입구 바이패스 밸브를 포함할 수 있는데, 바이패스 밸브 장치는 벤팅 포트에 제공되며 바람직하게는 평상 상태에서 개방되어 미가압된 평상 상태에서 제어 볼륨의 벤팅을 허용하여 전기적으로 구동되는 출구 밸브를 바이패싱하는 출구 바이패스 밸브를 더 포함할 수 있다. 따라서 바이패스 밸브는 제어 볼륨의 제어 압력에 의해 그 다른 개개의 위치로 각각 스위칭될 수 있다.

예를 들어 (주차 브레이크가 해제된) 운전 위치에서 출구 밸브의 누설의 경우, 충전된 제어 볼륨은 바람직하게는 바이패스 밸브가 개방되도록 유지하여, 주차 브레이크를 해제하기 위한 벤틸레이팅 위치가 신뢰성 있게 유지되도록 한다. 제어 볼륨이 벤팅된 주차 위치에서 입구 밸브의 누설의 경우, 개방된 출구 바이패스 밸브는 누설을 통해 유입되는 압축 공기의 즉각적인 벤팅을 허용하여, 제어 볼륨에서 제어 압력이 증가할 수 없도록 함으로써, 주차 위치가 신뢰성 있게 유지된다.

이는 몇몇 이점을 제공하는데, 예컨대 자동 고정 시스템이 형성되어, 통과 위치가 충전 및 스프링 작동식 주차 브레이크를 해제하기 위해 자동으로 유지되며, 입구 및 출구 밸브 장치가 미구동되고 제어 볼륨이 더 이상 압축 공기 입구에 연결되지 않을 때에도 바이패스 밸브 장치는 제어 볼륨이 충전될 때 개방되도록 자동으로 유지된다. 제어 볼륨이 미충전되고 미가압될 때, 입구 바이패스 밸브는 유리하게는 폐쇄 위치로 설정되어, 제어 볼륨이 신뢰성 있게 고립되도록 하여, 미충전된 주차 브레이크가 맞물리도록 자동으로 유지된다. 이에 주차 위치에서 브레이크의 자동 해제가 일어날 수 없다.

입구 바이패스 밸브와 출구 바이패스 밸브는 2/2 방향 체크 밸브의 형태를 각각 취하거나, 예컨대 3/2 방향 밸브로서 예컨대 통합된 바이패스 밸브 장치로 조합될 수 있다.

입구 및 출구 밸브 장치는 예컨대 입구를 구동하고 벤팅하기 위해, 예컨대 두 개의 2/2 방향 체크 밸브 또는 한 개의 3/2 방향 밸브로 더 형성될 수 있는데, 이론상 설계에 제약은 없다.

바이패스 밸브 장치는 단순한, 단일 또는 복수의 피스인, 비용 효율적인 그리고 소형인 설계로 이루어질 수 있다. 따라서 예컨대 별개의 설계 구조의 경우, 입구 바이패스 밸브는 예컨대 통과 위치로 입구 바이패스 밸브를 움직이는 제1 공압 제어 입구를 통해 제어 볼륨에 의한 구동을 허용하는 밸브, 예컨대 공압식으로 구동되는 밸브, 특히 2/2 방향 체크 밸브로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 이러한 제1 공압 제어 입구는 압축 공기 입구에 연결된 작은 유효 단면의 제2 공압 제어 입구를 밀어 낼 수 있는데, 연결되는 충전된 압축 공기 저장조 및 미가압된 제어 볼륨에 의해 바이패스 밸브가 먼저 폐쇄 위치로 스위칭되기 때문에, 신뢰성 있는 밸브 위치가 보장되며, 다시 말해 벤팅된 제어 볼륨은 압축 공기 입구로부터 압축 공기 출구를 고립시키기 위해 보장되고, 충전된 제어 볼륨에 의해 제1 공압 제어 입구의 큰 유효 단면은 통과 위치로 바이패스 밸브를 신뢰성 있게 움직인다.

출구 바이패스 밸브는 예컨대 공압 제어 입구가 제어 볼륨에 연결되는 평상 상태에서 개방된 스프링 바이어싱식 2/2 방향 체크 밸브의 형태를 취할 수 있다. 입구 바이패스 밸브의 동작 원리는 출구 바이패스 밸브로 전달될 수 있다.

대안적으로, 제2 공압 제어 입구에 의존하는 대신, 입구 바이패스 밸브의 경우, 대응되는 크기로 형성된 제1 예압 스프링에 의해 복귀가 이루어질 수도 있는데, 제1 예압 스프링은 제1 공압 제어 입구의 조절 작용보다 약하다.

두 공압 제어 입구를 갖는 일 실시예에서, 제2 예압 스프링은 통과 위치로 입구 바이패스 밸브를 개방할 수 있다. 이러한 실시예는 특히 전기 에너지의 부재 시, 예컨대 완전한 전기적 실패의 경우, 스프링 작동식 주차 브레이크의 벤팅과 주차 브레이크의 맞물림이 허용되어야 할 때 유리하다. 따라서 전공 브레이크 시스템은 흔히 브레이크를 반복적으로 구동하거나 “펌핑”함으로써, 브레이크 페달을 통해 압축 공기 저장조의 벤팅을 허용하는데, 이에 의해 운전자가 압축 공기를 해제하여 압축 공기 시스템을 드레이닝할 수 있다. 제1 서비스 브레이크 회로, 제2 서비스 브레이크 회로 및 주차 브레이크 회로와 같이 다양한 압축 공기 회로가 먼저 서로 고립되는 다중 회로 안전 밸브 실시예에서, 바이패스 라인은 이러한 드레이닝 작동을 위해 활성화되어, 서비스 브레이크 회로 중 어느 하나를 드레이닝함으로써 주차 브레이크 회로도 드레이닝되도록 한다. 따라서 사용자는 먼저 브레이크 페달을 통해 서비스 브레이크 회로를 드레이닝할 수 있어, (제3) 압축 공기 저장조의 압력을 감소하기 위해, 주차 브레이크 밸브 장치가 연결된 주차 브레이크 회로에 관여할 수 있다. 압축 공기 저장조와 주차 브레이크 사이에 연결된 체크 밸브는 유리하게는 바이패스 라인 외측에 제공되어, 릴레이 밸브에서 제어 볼륨의 제어 압력의 배출을 방지하지 않는데, 이는 미가압 상태에서 특히 압축 공기 저장조에 압력이 없을 때 자동으로 개방되는 저장조로의 입구 바이패스 밸브에 의해 허용된다.

예를 들어 경사로에서 완전한 전기적 실패의 경우, 운전자는 먼저 서비스 브레이크를 구동하여 압축 공기를 드레이닝함으로써 주차 브레이크를 맞물리게 한다.

특히 주차 브레이크 밸브 장치는 압축 공기 저장조에 대한 연결을 위한 압축 공기 입구, 스프링 작동식 주차 브레이크의 연결을 위한 압축 공기 출구 및 벤팅 포트를 갖는 단일 하우징이나 규격화된 유닛으로 형성될 수 있으며, 전기식 밸브 장치를 구동하기 위한 전자 제어 유닛(ECU)은 유리하게는 주차 브레이크 밸브 장치의 유닛이나 하우징에 부착될 수 있어, 확실한 전기적 접촉이 보장되도록 한다. 따라서 ECU를 갖는 주차 브레이크 밸브 장치는 전체로서 연결될 수 있는 주차 브레이크 모듈을 형성한다.

유리한 실시예에 따르면, 바이패스 라인은 입구 및/또는 출구에서 제한되거나 개방 상태에서 감소된 통과 단면으로 형성되는데, 제한되거나 감소된 통과 단면은 특히 공기 유동이 제어 볼륨을 충전 및/또는 제어 볼륨을 벤팅할 때 입구 및 출구 밸브 장치에 의해 제어되는 공기 유동에 비해 감소됨을 의미한다.

두 정상 상태(운전 위치와 주차 브레이크 위치)에서, 바이패스 밸브가 언제든 두 위치 중 어느 하나에 있기 때문에, 상기 제한은 아무런 영향도 갖지 않고, 느린 응답을 유도하지도 않는다. 특히 제어 볼륨은 오직 릴레이 밸브를 구동하기 위해 의도되기 때문에, 주차 브레이크 밸브 장치의 통과 위치에서도 제어 볼륨의 압축 공기 소모가 없어, 약간의 누설을 제외하고는 바이패스 라인에 아무런 유동도 마련되지 않는다. 다만 상기 제한은 정상 상태 사이의 스위칭 작동, 즉 제어 볼륨을 벤팅하고 벤틸레이팅하는 것에 관련된다.

제어 볼륨을 벤팅함에 있어서, 예컨대 전기식으로 구동되는 출구 밸브가 벤팅 포트에 제어 볼륨을 연결하되, 제어 볼륨이 초기에 개방된 통과 개구로 입구 바이패스 밸브를 고정할 때, 상기 제한은 초기에 압축 공기 입구로부터 지속적으로 유동하는 압축 공기가 벤팅에 의해 이루어지는 압축 공기 출력을 즉각적으로 보상하고 제어 볼륨이 의도치 않게 충전 위치로 자동으로 유지되는 것을 방지하는 역할을 한다. 따라서 상기 제한은 감소된 압력이 더 이상 바이패스 밸브 장치의 제어 조절을 위해 충분하지 않을 때까지 파일럿 영역의 벤팅이 이루어져 폐쇄 위치로 스위칭되도록 보장하는 역할을 한다.

이에 제어 볼륨을 벤틸레이팅함에 있어서, 제어 볼륨이 여전히 미가압되고 출구 바이패스 밸브가 개방된 평상 위치에 있을 때, 예컨대 전기적으로 구동된 입구 밸브를 통해 유입되는 압축 공기는 의도치 않게, 제어 볼륨을 형성하는 제어 압력이 출구 바이패스 밸브를 폐쇄하기에 충분히 크기 이전에, 벤팅을 위한 출구 바이패스 밸브를 통해 다시 곧장 유출될 수 있지만, 출구 리스트릭터가 급격한 유출을 방지하여 더 신뢰성 있는 압력의 증가를 제공한다.

따라서 비교적 단순한 수단, 즉 상기 제한은 제어 볼륨의 신뢰성 있는 벤팅이나 벤틸레이팅 및 정상 상태 위치 사이의 신뢰성 있는 스위칭 작동을 제공하는 역할을 한다.

바이패스 라인의 제한은 다양한 방식으로, 예컨대 바이패스 밸브의 상류나 하류의 바이패스 라인의 리스트릭터에 의해, 또는 바이패스 밸브의 단면 축소의 형태로 이루어질 수 있다.

이하 몇몇 실시예에 기반하여, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 주차 브레이크 밸브 장치를 갖는 브레이크 시스템의 세부 사항의 전공 회로 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 주차 브레이크 밸브 장치를 갖는 전공 회로 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 주차 브레이크 밸브 장치를 갖는 전공 회로 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 주차 브레이크 밸브 장치를 갖는 전공 회로 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 주차 브레이크 밸브 장치를 갖는 브레이크 시스템의 세부 사항의 전공 회로 다이어그램이다.

도 1은 상용차의 전공 브레이크 시스템(2)의 관련 세부 사항으로서, 전공 주차 브레이크 장치(1) 및 특히 압축 공기 공급을 위한 압축 공기 저장조(3), 주차 브레이크 밸브 장치(1)에 의해 구동되며 미가압, 미충전 상태에서 맞물리고 벤틸레이팅되거나 압축 공기로 충전됨으로써 해제되는 스프링 작동식 주차 브레이크(4) 및 후속 트레일러 브레이크 시스템(6)을 위한 트레일러 제어 밸브(TCV)의 압축 공기 공급을 위한 브레이크 압력 제어 밸브(5)의 전공 회로 다이어그램을 나타낸다. 주차 브레이크 밸브 장치(1)는 전자 제어 유닛(ECU)(8)에 의해 구동되며, ECU(8)와 함께 주차 브레이크 모듈(9)을 형성한다. 예를 들어 주차 브레이크 밸브 장치(1)는 하우징, 예컨대 다이 캐스트 하우징으로 형성되는데, ECU(8)가 직접적으로 부착되어 접촉 연결됨으로써, 소형 주차 브레이크 모듈(9)을 형성한다.

도 1의 실시예에 따른 주차 브레이크 밸브 장치(1)는 입구 밸브(10)와 출구 밸브(11)를 포함하는데, 이들은 평상 상태(normal state)에서 폐쇄되는 2/2 방향 체크 밸브(2/2 방향 솔레노이드 밸브)의 형태를 취하며, ECU(8)로부터의 전기적 제어 신호(S1, S2)에 의해 구동된다. 주차 브레이크 밸브 장치(1)는 바이패스 밸브(12)를 더 포함하는데, 도 1의 실시예에 따르면 이는 넓은 공압 유효 면적(넓은 단면의 공압 액추에이터)을 갖는 제1 공압 제어 입구(12a) 및 작은 공압 유효 면적의 제2 공압 제어 입구(12b)를 갖는 2/2 방향 체크 밸브의 형태의 쌍안정 및 공압식 복동(double-acting) 설계로 이루어진다. 릴레이 밸브(14)는 볼륨을 늘이는 역할을 하며, 제어 볼륨(15)에 의해 구동되어, 압축 공기 출구(1b)에 주차 브레이크 밸브 장치(1)의 압축 공기 입구(1a)를 연결하도록 한다. 압력 센서(31)는 압축 공기 출구(1b)에 연결되어 출력 압력(pa)을 측정한다.

도 1의 실시예에 따르면, 체크 밸브(16)는 압축 공기 저장조(3)와 압축 공기 입구(1a) 사이에 제공되는데, 다른 실시예에 따르면 이는 주차 브레이크 밸브 장치(1) 내측에 형성될 수도 있다. 압축 공기 입구(1a)는 먼저 평상 위치, 즉 S1=0일 때 초기에 폐쇄되는 입구 밸브(10)에 연결된다. 또한 공급 압력(p0)이 영향을 미치는 바이패스 밸브(12)의 제2 공압 제어 입구(12b)가 연결되는데, 미충전된 시작 위치에서 제어 볼륨(15)은 처음에 미가압되어, 제어 볼륨(15)에 의해 구동되는 제1 공압 제어 입구(12a)가 압력을 받지 않도록 한다. 따라서 바이패스 밸브(12)는 도 1에 나타난 폐쇄 위치에 있는데, 도 1은 초기에 주차 브레이크 밸브 장치(1)의 주차 위치를 나타낸다. 출구 밸브(11)도 초기에 폐쇄된 평상 위치, 즉 S2=0에 있다. 이에 제어 볼륨(15)에 의해 구동되는 릴레이 밸브(14)도 폐쇄된다.

도 1에 따르면 제1 압축 공기 입구(5a)를 갖는 브레이크 압력 제어 밸브(5)는 공급 라인(17)을 통해 압축 공기 저장조에 더 연결되며, 직접적으로 ECU(8)로부터의 제3 전기적 제어 신호(S3)에 의해 구동되어, 주차 브레이크 밸브 장치(1)에 무관하게 개방되고 폐쇄됨으로써, 트레일러 제어 위치를 보조할 수 있도록 하는데, 도 1에 따르면 공급 라인(17)은 주차 브레이크 밸브 장치(1) 외측에서 연장될 수 있으나, 이론상 주차 브레이크 밸브 장치(1)의 하우징 내측에서 연장될 수도 있다.

스프링 작동식 주차 브레이크(4)는 미벤틸레이팅 상태에 있으며, 벤틸레이팅되거나 압축 공기로 충전됨으로써 해제되어, 차량이 이동할 수 있도록 한다. 따라서 이를 위해, 충분한 제어 압력이 제어 볼륨(15)에서 형성되어야 하는데, 이는 릴레이 밸브(14)를 조절하여, 압축 공기 출구(1b)에 압축 공기 입구(1a)를 연결하도록 한다. 스프링 작동식 주차 브레이크(4)의 맞물림, 즉 벤팅은 릴레이 밸브(14)가 구동되지 않을 때, 즉 제어 볼륨(15)이 미가압될 때 일어난다.

스프링 작동식 브레이크 밸브(4)를 해제하기 위해, ECU(8)는 제1 제어 신호(S1)를 통해 입구 밸브(10)를 구동하여, 제어 볼륨(15)에 압축 공기 입구(1a)를 연결하도록 한다. 그 결과, 릴레이 밸브(14)가 조절되어, 압축 공기 출구(1b)에 압축 공기 입구(1a)를 연결하여, 주차 브레이크(4)가 벤틸레이팅되도록 한다. 제어 볼륨(15)은 바이패스 밸브(12)의 제1 공압 제어 입구(12a)에 더 작용하게 된다. 제1 공압 제어 입구(12a)의 유효 단면이 제2 공압 제어 입구(12b)의 유효 단면보다 크기 때문에, 바이패스 밸브(12)는 도 1에 나타난 차단 위치로부터 제어 볼륨(15)에 직접적으로 압축 공기 입구(1a)를 연결하는 개방 위치로 스위칭되는데, 도 1에 따르면 이러한 연결로 바이패스 밸브(12)의 상류에 리스트릭터(18)가 제공된다. 따라서 제한된 바이패스 라인(19)이 개방되는데, 이는 S1=0일 때 입구 밸브(10)에 병렬 또는 바이패스로 역할을 한다. 따라서 바이패스 밸브(12)가 제한된 바이패스 라인(19)이 개방되도록 유지되고, 제어 볼륨(15)이 충분한 파일럿 압력(p15)으로 충전되도록 유지되기 때문에, 입구 밸브(10)가 S1=0에 의해 스위칭 오프될 수 있다. 따라서 스프링 작동식 주차 브레이크(14)의 운전 위치나 해제 위치가 이루어지는데, 이는 추가적인 전기적 구동의 부재 시, 즉 S1=0, S2=0, S3=0일 때 안정적이다.

제어 볼륨(15)을 벤팅하기 위해, 출구 밸브(11)는 개방되고 입구 밸브(10)는 폐쇄되어, 즉 S1=0이고 S2=1로, 제어 볼륨(15)이 벤팅 포트(1c)로 설정되도록 한다. 따라서 제어 볼륨(15)은 벤팅되고, 릴레이 밸브(14)는 폐쇄되며, 제1 공압 제어 입구(12a)의 조절을 위해 필요한 파일럿 압력(p15)이 더 이상 얻어지지 않아, 쌍안정 바이패스 밸브(12)가 도 1에 나타난 폐쇄 위치로 스위칭되도록 하는데, 이는 공급 압력(p0)이 압축 공기 입구(1a)상에서 여전히 우세하기 때문이다. 벤팅의 완료 시, 즉 S1=0, S2=0일 때, 스프링 작동식 주차 브레이크(4)가 맞물리면서 도 1의 주차 위치가 다시 이루어진다.

주차 브레이크 밸브 장치(1)가 운전 위치에 있을 때, 즉 제어 볼륨(15)에 충분한 파일럿 압력(p15)이 있고 스프링 작동식 주차 브레이크(4)가 충전될 때, 만약 출구 밸브(11)에 누설이 존재하면, 압축 공기는 기본적으로 (또한 의도치 않게) 제어 볼륨(15)으로부터 벤팅 포트(1c)로 배출될 수 있다. 다만 여전히 제어 볼륨(15)에 충분한 압력이 있기 때문에, 제어 볼륨(15)은 통과 위치에서 바이패스 밸브(12)를 독립적으로 유지하여, 충분한 압축 공기가 제한된 바이패스 라인(19)을 통해 지속적으로 유동하도록 한다. 따라서 이들 조립이 출구 밸브(11)의 누설에 대해 각각 보호된다.

바이패스 라인(19)의 리스트릭터(18)는 특히 제어 볼륨(15)의 벤팅을 보장하는 역할을 하는데, 운전 위치에서 입구 밸브(10)가 폐쇄되고 출구 밸브(11)가 폐쇄되면서 바이패스 밸브(12)는 초기에 통과 위치에 있다. 만약 제어 볼륨(15)의 벤팅이 S1=0, S2=0일 때 시작되면, 비록 압축 공기가 벤팅 포트(1c)를 통해 유동하지만, 제어 볼륨(15)의 압력이 처음에 통과 위치로 바이패스 밸브(12)의 조절을 제어하기에 충분히 높다는 사실은 압축 공기가 다시 압축 공기 입구(1a)와 바이패스 라인(18)을 통해 제어 볼륨(15)으로 지속적으로 유동함을 의미한다. 따라서 동적 상태가 진행되어, 처음에 제어 볼륨(15)의 압력이 폐쇄 위치로 바이패스 밸브(12)를 복귀시키기에 충분히 떨어지도록 보장하지 않지만, 리스트릭터(18)가 바이패스 라인(19)을 통하는 압축 공기 유동이 제어 볼륨(15)으로부터 출구 밸브(11)를 통해 온 압축 공기 유동보다 작도록 보장하는 역할을 한다. 따라서 바이패스 밸브(12)가 폐쇄 위치로 스위칭될 때까지 제어 볼륨(15)의 압력이 떨어져, 확실한 주차 위치가 이루어지도록 한다.

도 2의 실시예에서, 제2 공압 제어 입구(12b) 대신, 폐쇄 위치로 바이패스 밸브(12)를 바이어싱(biasing)하는 제1 예압 스프링(12c)이 제공된다. 이는 도 2의 실시예의 바이패스 밸브(12)가 더 이상 쌍안정이 아닌, 평상 위치에서 폐쇄되는 공압식으로 구동되는 2/2 방향 체크 밸브임을 의미한다. 예압 스프링(12c)의 스프링 힘은 바이패스 밸브(12)가 그 통과 위치나 통과 위치로 스위칭되도록 조절하기에 충분한 제어 볼륨(15)에서 파일럿 압력(p15)으로 구동되도록 설계된다. 파일럿 압력(p15)은 특히 시스템 압력(p0)에 의해 얻어진다. 압축 공기 저장조(3)가 시스템 압력(p0)으로 충전되면, 도 1과 2의 실시예는 그 기능적 효과에 있어서 서로 대응된다.

도 3의 실시예에서, 리스트릭터(18)는 바이패스 라인(19)에 배열되지만, 압축 공기 입구(1a)로부터 바라보았을 때, 바이패스 밸브(12)의 하류에 배열된다. 도 1에 따른 제2 공압 제어 입구(12b) 또는 도 2에 따른 예압 스프링(12c)이 제공될 수 있는데, 도 1, 2 및 3의 실시예는 자유롭게 조합될 수 있다. 제어 볼륨(15)이 제1 공압 제어 입구(12a)에 작용하도록 바이패스 라인(19)에 리스트릭터(18)가 제공되는 것이 유리하며, 다시 말해 제1 공압 제어 입구(12a)가 리스트릭터(18)에 의해 파일럿 영역(15)으로부터 분리되지 않고 바이패스 라인(19)에 유리하게 제공되는데, 이는 스위칭 작동의 동작에 부정적인 영향을 가질 수 있기 때문이다.

또한 리스트릭터(18)는 예컨대 바이패스 밸브(12)에서, 즉 제한된 또는 노즐식 보어로 이에 상응하게 형성될 수 있다.

도 4의 실시예에 따르면, 제2 예압 스프링(12d)이 제공되는데, 이는 통과 위치로 바이패스 밸브(12)를 바이어싱하며, 다시 말해 제1 공압 제어 입구(12a)와 동일한 방향으로 작용한다. 마찬가지로 바이패스 라인(19) 내측의 리스트릭터(18)의 구성만 관련된다. 따라서 바이패스 밸브(19)는 개방 위치로 바이어싱되고, 제2 예압 스프링(12d)은 압축 공기 입구(1a)상에서 우세한 시스템 압력(p0)에서 도 4에 나타난 폐쇄 위치가 얻어지도록 낮은 스프링 강도를 가지며 초기에 미가압된 제어 볼륨(15)(p15=1bar)을 갖도록 설계되며, 다시 말해 제2 공압 제어 입구(12b)의 시스템 압력(p0)은 제어 볼륨(15)이 미가압되는 한, 제2 예압 스프링(12d)의 스프링 힘을 극복하기에 충분히 크다. 다만 제2 예압 스프링(12d)은 시스템 압력(p0)의 부재 시, 즉 압축 공기 저장조(3)의 드레이닝(draining) 또는 압축 공기 입구(1a)의 누설 시, 통과 위치로 바이패스 밸브(12)를 스위칭하는 역할을 하여, 제어 볼륨(15)이 압축 공기 입구(1a)를 통해 드레이닝될 수 있도록 한다.

도 4의 실시예에 따르면, 체크 밸브(16)는 릴레이 밸브 라인(20)에만 제공되며, 다시 말해 압축 공기 저장조(3)로부터 압축 공기 입구(1a)로의 공급 라인의 상류에 제공되지 않는데, 따라서 체크 밸브(16)도 바이패스 라인의 상류에 제공되지 않는다.

또한 도 4의 실시예는 특히 ECU(8)가 어떠한 제어 신호도 방출할 수 없고 어떠한 전기적 조절도 수행할 수 없는 전기적 시스템 실패의 경우, 사용자가 여전히 주차 브레이크를 맞물리게 할 수 있도록 의도된다.

예를 들어 만약 차량이 경사로에 있고, 전체 공압 브레이크 시스템(2)의 전력 실패가 일어나면, 운전자는 추가적인 에너지 저장 없이도 주차 브레이크를 적용할 수 있다. 이를 위해 운전자는 "브레이크 페달을 펌핑하는 것"으로도 알려진 브레이크 페달의 반복적인 구동을 통해 압축 공기 저장조(3)를 유리하게 드레이닝한다. 다중 회로 안전 밸브를 갖는 전공 브레이크 시스템의 경우, 바이패스는 일반적으로 초기에 서비스 브레이크와 추가적인 브레이크 회로에 대한 효과를 갖는 이러한 펌핑 작동에 의해 이러한 압축 공기 저장조(3)의 드레이닝을 허용하도록 제공된다. 따라서 도 4의 실시예에 따르면, 스프링 작동식 주차 브레이크(4)가 드레이닝될 수 있어, 스프링 작동식 주차 브레이크(4)가 벤팅 상태에서 폐쇄되도록 한다. 제어 볼륨(15)에 더 이상 충분한 파일럿 압력(p15)이 존재하지 않을 때에도, 특히 제2 예압 스프링(12d)에 의해 보장되는, 미가압된 압축 공기 저장조(3)로 인해 개방 위치로 스위칭되는, 바이패스 밸브(12)를 제어 볼륨(15)을 통해 드레이닝한다. 따라서 릴레이 밸브는 미확인된 스위칭 위치로 이루어지게 되며, 스프링 작동식 주차 브레이크(4)는 릴레이 밸브의 벤팅을 통해 벤팅된다.

도 5의 실시예는 바이패스 밸브 장치가 입구 바이패스 밸브(12)에 더하여, 출구 바이패스 밸브(112)를 더 포함하는 발달예를 나타내는데, 출구 바이패스 밸브(112)는 제어 볼륨(15)과 벤팅 포트(1c) 사이에 형성되는 제한된 출구 바이패스 라인(119)에 제공된다. 또한 출구 바이패스 밸브(112)의 공압 제어 입구(112a)는 제어 볼륨(15)에 연결되는데, 다만 입구 바이패스 밸브(12)와 달리, 출구 바이패스 밸브(112)는 개방된 평상 위치를 가지며, 제어 볼륨(15)의 제어 압력에 의해 폐쇄 위치로 구동된다.

도 5는 예로서 도 2의 변형예로 도시되어 있으며, 다시 말해 제1 예압 스프링(12c, 112c)을 갖는데, 단순히 예로서 입구 리스트릭터(18)와 출구 리스트릭터(118)는 포트(1a, 1c)에 대해, 개개의 바이패스 밸브(12, 113)의 상류에 각각 제공된다.

만약 운전 위치에서, 즉 제어 볼륨(15)이 미충전될 때, 입구 밸브(10)나 입구 바이패스 밸브(12)에 누설이 일어나면, 유입되는 압축 공기는 개방된 출구 바이패스 밸브(112)를 통해 벤팅 포트(1c)로 직접적으로 유출된다. 입구 밸브(10)가 개방되고 주차 브레이크가 맞물리는 S=1인 스위칭 작동은 다시 제어 볼륨(15)의 압력의 급격한 증가를 유도하여, 압축 공기가 출구 리스트릭터(118)를 통해 충분히 급격하게 드레이닝 오프될 수 없도록 하여, 제어 볼륨(15)에 충분한 제어 압력이 얻어지고 바이패스 밸브(112)가 조절되어 폐쇄되도록 한다.

모든 실시예는 서로 자유롭게 조합될 수 있으며, 특히 도 5의 실시예의 원리는 도 2의 발달예와 같이 전달될 수 있을 뿐만 아니라, 다른 실시예에도 전달될 수 있다.

1: 주차 브레이크 밸브 장치
1a: 압축 공기 입구
1b: 압축 공기 출구
1c: 벤팅 포트
2: 전공 브레이크 시스템
3: 압축 공기 공급부, 특히 압축 공기 저장조
4: 스프링 작동식 주차 브레이크, 주차 브레이크
5: 브레이크 시스템 제어 밸브
6: 트레일러 브레이크 시스템을 위한 트레일러 제어 밸브
8: ECU, 전자 제어 유닛
9: 주차 브레이크 모듈
10: 입구 밸브, 자동 폐쇄 2/2 방향 솔레노이드 밸브
11: 출구 밸브, 자동 폐쇄 2/2 방향 솔레노이드 밸브
12: 공압식으로 구동되며 폐쇄 위치와 통과 위치를 갖는 입구 바이패스 밸브
12a: 큰 유효 면적, 큰 유효 단면을 갖는 제1 공압 제어 입구
12b: 작은 유효 단면, 작은 유효 면적을 갖는 제2 공압 제어 입구
12c: 폐쇄 위치로 바이어싱하기 위한 제1 예압 스프링
12d: 통과 위치로 바이어싱하기 위한 제2 예압 스프링
14: 릴레이 밸브
15: 제어 볼륨
16: 체크 밸브
17: 트레일러 공급 라인
18: 입구 리스트릭터
19: 제한된 입구 바이패스 라인
20: 릴레이 밸브 라인
21: 입구 라인
22: 벤팅 라인
31: 압력 센서
112: 공압식으로 구동되며 폐쇄 위치와 통과 위치를 갖는 출구 바이패스 밸브
112a: 큰 유효 면적, 큰 유효 단면을 갖는 출구 바이패스 밸브의 공압 제어 입구
112c: 폐쇄 위치로 바이어싱하기 위한 예압 스프링
118: 출구 리스트릭터
119: 제한된 출구 바이패스 라인
p0: 시스템 압력, 공급 압력
p15: 예컨대 대략 시스템 압력(p0)인 충전된 제어 볼룸(15)의 파일럿 압력
pa: 출력 압력
S1: 입구 밸브(10)를 위한 제1 전기적 제어 신호
S2: 출구 밸브(11)를 위한 제2 전기적 제어 신호
S3: 브레이크 시스템 제어 밸브(5)를 위한 제3 전기적 제어 신호

Claims

전공 브레이크 시스템(2)의 스프링 작동식 주차 브레이크(4)를 구동하기 위한 전공 주차 브레이크 밸브 장치(1)로서, 주차 브레이크 밸브 장치(1)는 정상 상태 위치로서 주차 위치와 운전 위치를 갖는 쌍안정 설계로 이루어지고,
압축 공기 공급부(3)에 대한 연결을 위한 압축 공기 입구(1a), 스프링 작동식 주차 브레이크(4)에 대한 연결을 위한 압축 공기 출구(1b) 및 벤팅 포트(1c)를 형성하는 세 개의 공압 포트(1a, 1b, 1c),
압축 공기 입구(1a)와 압축 공기 출구(1b)를 연결하고, 릴레이 밸브 라인(20)에 제공되며 제어 볼륨(15)에 의해 공압식으로 구동되는 릴레이 밸브(14)를 갖는 릴레이 밸브 라인(20),
압축 공기 입구(1a)에 대한 연결을 통해 제어 볼륨(15)을 벤틸레이팅하고, 벤팅 포트(1c)에 대한 연결을 통해 제어 볼륨(15)을 벤팅하기 위한 전기식으로 구동되는 입구 및 출구 밸브 장치(10, 11)를 포함하며,
제어 볼륨(15)에 의해 공압식으로 구동되는 바이패스 밸브 장치(12, 112)를 갖는 바이패스 라인(19, 119)은 적어도 하나의 포트(1a, 1c)에 제어 볼륨(15)을 연결하거나 그로부터 분리하기 위한 포트(1a, 1c) 중 적어도 하나와 제어 볼륨(15) 사이에 제공되고,
바이패스 밸브 장치(12, 112)는 정상 상태 위치 중 적어도 하나에서 제어 볼륨(15)에 의해 구동되어, 입구 및 출구 밸브 장치(10, 11)를 적어도 부분적으로 바이패싱하며, 적어도 한 포트(1a, 1c)에 제어 볼륨(15)을 연결하도록 하는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 밸브 장치(1).
제1항에 있어서,
바이패스 밸브 장치(12, 112)는 제어 볼륨(15)이 제어 압력하에서 충전될 때 구동 위치로 바이패스 밸브(12)를 자동으로 고정하기 위해 제어 볼륨(15)에 의해 구동될 수 있는, 제1 공압 제어 입구(12a, 112a)를 포함하는, 폐쇄 위치와 통과 위치 사이에서 조절 가능한 적어도 하나의 바이패스 밸브(12, 112)를 포함하는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 밸브 장치(1).
제2항에 있어서,
제어 볼륨(15)이 제어 압력하에 있지 않을 때, 적어도 하나의 바이패스 밸브(12)는 반대 힘에 의해 평상 위치로 스위칭될 수 있는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 밸브 장치(1).
제3항에 있어서,
상기 반대 힘은 입구 포트(1a)에 연결되며 제1 공압 제어 입구(12a, 112a)의 유효 면적보다 작은 유효 면적을 갖는 제2 공압 제어 입구(12b)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 장치(1).
제3항에 있어서,
상기 반대 힘은 제1 예압 스프링(12c, 112c)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 밸브 장치(1).
제5항에 있어서,
바이패스 밸브(12)는 제1 및 제2 공압 제어 입구(12c, 12d)가 미가압될 때 제2 예압 스프링(12d)에 의해 통과 위치로 바이어싱되는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 밸브 장치(1).
제1항 내지 제6항 중 어느 하나에 있어서,
바이패스 라인(19, 119)은 바이패스 밸브 장치(12, 112)의 적어도 하나의 개방된 바이패스 밸브(12, 112)를 통해 유동하는 압축 공기를 제한하기 위해, 입구 및 출구 밸브 장치(10, 11)에 의해 제어되는 벤팅 라인(22) 및/또는 입구 라인(21)에 비해 감소된 단면으로 형성되거나 제한되는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 밸브 장치(1).
제7항에 있어서,
리스트릭터(18, 118)는 바이패스 밸브 장치(12, 112)의 바이패스 밸브(12, 112) 내에서, 그 상류에서 또는 그 하류에서 바이패스 라인(19, 119)에 배열되는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 밸브 장치(1).
제1항 내지 제8항 중 어느 하나에 있어서,
입구 및 출구 밸브 장치(11, 12)는 압축 공기 입구(1a)에 제어 볼륨(15)을 연결하기 위한 통과 위치와 폐쇄 위치 사이에서 스위칭될 수 있는 전자식으로 구동되는 입구 밸브(10) 및 벤팅 포트(1c)에 제어 볼륨(15)을 연결하기 위한 통과 위치와 폐쇄 위치 사이에서 스위칭될 수 있는 전자식으로 구동되는 출구 밸브(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 밸브 장치(1).
제9항에 있어서,
바이패스 밸브 장치(12, 112)는 압축 공기 입구(1a)와 제어 볼륨(15) 사이에 연결되며 입구 밸브(10)를 바이패싱하는 입구 바이패스 밸브(12)를 갖는 입구 바이패스 라인(19)을 포함하는 것을 특징으로 하고,
입구 바이패스 밸브(12)는 제어 압력으로 충전된 제어 볼륨(15)에 의해 구동된 통과 위치로 자동으로 고정되며,
폐쇄 위치로 스위칭된 출구 밸브(11)로부터의 누설의 경우, 제어 압력으로 충전된 제어 볼륨(15)은 제어 볼륨(15)의 원치 않는 벤팅을 방지하기 위해, 개방된 통과 위치로 입구 바이패스 밸브(12)를 자동으로 고정하는 주차 브레이크 밸브 장치(1).
제9항 또는 제10항에 있어서,
바이패스 밸브 장치(12, 112)는 벤팅 포트(1c)와 제어 볼륨(15) 사이에 연결되며 출구 밸브(11)를 바이패싱하는 출구 바이패스 밸브(112)를 갖는 출구 바이패스 라인(119)을 포함하는 것을 특징으로 하고,
제어 볼륨(15)이 제어 압력으로 충전되지 않은 평상 위치에서 출구 바이패스 밸브(112)는 폐쇄된 입구 밸브(10)로부터의 누설을 벤팅하기 위한 통과 위치에 있으며, 제어 볼륨(15)의 제어 압력의 형성 시 구동된 폐쇄 위치로 고정되어 벤팅을 방지하는 주차 브레이크 밸브 장치(1).
제1항 내지 제11항 중 어느 하나에 있어서,
전기 에너지의 부재 시, 압축 공기 출구(1b)는 릴레이 밸브(14), 제어 볼륨(15) 및 바이패스 라인(19)을 통해 드레이닝될 수 있는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 밸브 장치(1).
제1항 내지 제12항 중 어느 하나에 있어서,
단일 하우징으로 형성되는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 밸브 장치(1).
제1항 내지 제13항 중 어느 하나에 따른 주차 브레이크 밸브 장치(1), 압축 공기 입구(1a)에 연결된 압축 공기 공급부(3), 압축 공기 출구(1b)에 연결된 스프링 작동식 주차 브레이크(4) 및 입구 및 출구 밸브 장치(10, 11)를 구동하기 위한 전자 제어 유닛(8)을 포함하는 전공 브레이크 시스템(2).
제14항에 있어서,
압축 공기 공급부(3)에 연결되며 트레일러 브레이크 회로를 충전 및/또는 트레일러 제어 밸브(6)에 대한 연결을 위해 전자 제어 유닛(8)에 의해 구동되는 브레이크 시스템 제어 밸브(5)를 더 포함하고,
트레일러 브레이크 회로 및/또는 트레일러 제어 밸브(6)는 브레이크 시스템 제어 밸브(5)에 의해 압축 공기 출구(1b)에 연결될 수 있는 전공 브레이크 시스템(2).
제15항에 있어서,
체크 밸브(16)는 압축 공기 공급부, 특히 압축 공기 저장조(3)와 전공 브레이크 시스템(2)의 압축 공기 출구(1b) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하고,
압축 공기 공급부(3)와 브레이크 시스템 제어 밸브(5) 사이의 트레일러 공급 라인(17)은 체크 밸브(16) 외측에 배치되는 전공 브레이크 시스템(2).