KR102479868B1 - 2 개의 압력원들을 가진 제동 시스템 및 2 개의 압력원들을 가진 제동 시스템을 작동하는 방법 - Google Patents

2 개의 압력원들을 가진 제동 시스템 및 2 개의 압력원들을 가진 제동 시스템을 작동하는 방법 Download PDF

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콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
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Abstract

4 개의 유압 작동가능한 휠 브레이크들 (4, 6, 8, 10) 을 포함하는 제동 시스템 (2) 에 관한 것으로서, 정상 폐쇄 유출 밸브 (106, 124, 140, 144) 가 각각의 휠 브레이크 (4, 6, 8, 10) 에 할당되고, 정상 개방 유입 밸브 (100, 120, 130, 134) 가 각각의 휠 브레이크 (4, 6, 8, 10) 에 할당되며, 2 개의 압력 공급 디바이스들 (14, 16) 이 상기 휠 브레이크들 (4, 6, 8, 10) 내에 능동적인 압력 형성을 위해 제공되고, 제 1 브레이크 회로 (I) 및 제 2 브레이크 회로 (II) 는 각각 2 개의 휠 브레이크들 (4, 6; 8, 10) 로 유압식으로 구성되며, 각각의 브레이크 회로 (I, II) 에서 각각의 압력 공급 디바이스 (14, 16) 는 2 개의 휠 브레이크들 (4, 6; 8, 10) 에 유압식으로 연결되고, 제 1 제어 및 조절 유닛 (18) 및 제 2 제어 및 조절 유닛 (20) 이 제공되며, 상기 제 1 제어 및 조절 유닛 (18) 은 상기 제 1 브레이크 회로 (I) 의 압력 공급 디바이스 (14) 를 전기적으로 제어하고, 상기 제 2 제어 및 조절 유닛 (20) 은 상기 제 2 브레이크 회로 (II) 의 압력 공급 디바이스 (16) 를 유압식으로 제어하며, 2 개의 제어 및 조절 유닛들 (18, 20) 은 데이터 인터페이스 (160) 를 통하여 함께 연결된다.

Description

2 개의 압력원들을 가진 제동 시스템 및 2 개의 압력원들을 가진 제동 시스템을 작동하는 방법
본 발명은 4 개의 유압 작동가능한 휠 브레이크들을 포함하는 제동 시스템에 관한 것이고, 정상 폐쇄 유출 밸브가 각각의 휠 브레이크에 할당되고, 정상 개방 유입 밸브가 각각의 휠 브레이크에 할당되며, 휠 브레이크들 내에 능동적인 압력 형성을 위해 2 개의 압력 공급 디바이스들이 제공되고, 제 1 및 제 2 브레이크 회로는 각각 2 개의 휠 브레이크들로 유압식으로 구성되며, 각각의 브레이크 회로에서 각각의 압력 공급 디바이스는 2 개의 휠 브레이크들에 유압식으로 연결된다. 본 발명은 또한 대응하는 작동 방법에 관한 것이다.
"브레이크 바이 와이어" 작동 모드를 가진 전자유압식 브레이크 시스템들에서, 운전자는 브레이크들에 대한 직접 접근이 차단된다. 페달이 작동될 때, 페달-디커플링 유닛과 시뮬레이터가 통상적으로 작동되며, 운전자의 제동 의도는 센서 시스템에 의해 검출된다. 페달 시뮬레이터는 운전자에게 가능한 한 친숙한 브레이크 페달 느낌을 주기 위해 사용된다. 검출된 제동 의도는 공칭 제동 토크의 결정으로 이어지고, 이로부터 브레이크들을 위한 공칭 브레이크 압력이 결정된다. 그런 다음, 압력 공급 디바이스에 의해 브레이크 압력이 브레이크들에 능동적으로 형성된다.
따라서, 실제 제동은, 제어 및 조절 유닛에 의해 작동되는 압력 공급 디바이스에 의해 브레이크 회로들에서 능동적인 압력 형성에 의해 달성된다. 브레이크 페달 작동이 압력 형성과는 유압식으로 분리되기 때문에, ABS, ESC, TCS, 경사 발진 보조 등과 같은 많은 기능이 이 유형의 브레이크 시스템들에서 운전자에게 편리한 방식으로 구현될 수 있다.
전술한 브레이크 시스템들의 압력 공급 디바이스는 또한 액추에이터 또는 유압 액추에이터로 지칭된다. 특히, 액추에이터들은 선형 액추에이터들의 형태이고, 여기서 압력 형성을 위해, 피스톤은 회전/병진 기구와 직렬로 구성된 유압 압력 격실로 축방향으로 변위된다. 전기 모터의 모터 샤프트는 회전/병진 기구에 의해 피스톤의 축방향 변위로 변환된다.
DE 10 2013 204 778 A1 에는 자동차용 “브레이크 바이 와이어” 제동 설비가 개시되어 있고, 이 제동 설비는, 브레이크 페달에 의해 작동될 수 있고 그 압력 공간이 각각의 경우에, 전기적으로 작동가능한 차단 밸브에 의해 분리가능하게, 2 개의 휠 브레이크들을 갖는 브레이크 회로에 연결되는 탠덤 브레이크 마스터 실린더, 브레이크 마스터 실린더에 유압식으로 연결되는 작동가능한 그리고 비작동가능한 시뮬레이션 디바이스, 및 전기적으로 제어가능한 압력 공급 디바이스를 포함하고, 전기적으로 제어가능한 압력 공급 디바이스는 유압 압력 공간을 갖는 실린더-피스톤 배열체에 의해 형성되고, 그 피스톤은 전자기계 액추에이터에 의해 변위가능하고, 압력 공급 디바이스는 2 개의 전기적으로 작동가능한 작동 밸브들를 통해 휠 브레이크들의 유입 밸브들에 연결된다.
이러한 유형의 브레이크 시스템들에서, 기계식 및/또는 유압식 폴백 (fall-back) 레벨이 통상적으로 제공되며, 이에 의해 "바이 와이어" 작동 모드가 고장나거나 중단되면 브레이크 페달을 작동시켜 운전자가 근력으로 차량을 제동하거나 정지시킬 수 있다. 반면에, 정상 작동시, 브레이크 페달 작동과 브레이크 압력 형성 사이의 전술한 유압 디커플링은, 페달 디커플링 유닛에 의해 실현되고, 폴백 레벨에서, 이 디커플링이 제거되어, 운전자가 브레이크 유체를 브레이크 회로에 직접 변위시킬 수 있게 된다. 압력 공급 디바이스에 의해 더 이상 압력을 형성할 수 없는 경우, 폴백 레벨로 전환된다.
정상 작동 중에, 이러한 유형의 동력-보조 브레이크 설비의 경우, 운전자는 페달 시뮬레이터를 작동시키며, 이 페달 작동은 페달 센서들에 의해 검출되며, 휠 브레이크들의 작동을 위한 선형 액추에이터에 대한 해당 압력 설정점이 결정된다. 정지 위치로부터 벗어나 압력 격실 내로의 선형 액추에이터의 전진 운동은 개방 밸브들을 통해 선형 액추에이터로부터 휠 브레이크들로 브레이크 유체 부피를 변위시켜서, 압력 형성을 일으킨다. 반대로, 선형 액추에이터의 정지 위치로의 이동은 휠 브레이크들 내의 압력을 감소시킨다.
규정된 시스템 압력은 적합한 압력 제어기 또는 적합한 압력 제어 시스템에 의해 설정되는데, 예를 들어 속도 제어기는 압력 제어기에 종속된다. 2 개의 압력 제공 디바이스들이 제공되는 바이 와이어 브레이크 어셈블리들도 알려져 있다. 예를 들어, 각각의 경우에 하나의 압력 제공 디바이스가 하나의 브레이크 회로 내에 압력을 형성할 수 있다.
본 발명은 페일 세이프 작동에 관한 높은 요구를 만족시키는 2 개의 압력 공급 디바이스들을 갖는 상기 유형의 브레이크 어셈블리를 구체화하는 목적을 기초로 한다. 더욱이, 상응하는 작동 방법을 구체화하는 것을 추구한다.
제동 시스템과 관련하여, 상기 목적은 제 1 및 제 2 제어 및 조절 유닛이 제공되는 본 발명에 따라서 달성되고, 제 1 제어 및 조절 유닛은 제 1 브레이크 회로의 압력 공급 디바이스를 전기적으로 제어하고, 제 2 제어 및 조절 유닛은 제 2 브레이크 회로의 압력 공급 디바이스를 전기적으로 제어하며, 2 개의 제어 및 조절 유닛은 데이터 인터페이스를 통해 함께 연결된다.
종속 청구항들은 본 발명의 유리한 실시형태들에 관한 것이다.
본 발명은, 바이 와이어 제동 시스템들에서 능동적인 제동 기능의 신뢰가능한 제공이 매우 중요한 요구사항이라는 점을 고려한다. 특히, 자동 주행 기능을 위해 제공되거나 최적화된 제동 시스템에서는 능동적인 제동 기능의 중단없는 제공이 필요하다. 이는, 특히 브레이크 페달이 없는 제동 시스템과 관련되어 있다.
첫째로, 2 개의 브레이크 회로들의 전기 및 유압 독립성이 체계적으로 구현되고 두 번째로 여전히 기능하는 구성요소들에 의한 2 개의 브레이크 회로들의 유압 구성요소들의 제어가 가능하다는 점에서 이 요구사항이 충족될 수 있다는 것이 이제 밝혀졌다. 이러한 방식으로, 제동 시스템은 항상 압력 설정 디바이스를 가진 제동 시스템의 기능을 실행할 수 있다. 데이터 인터페이스를 통하여, 2 개의 제어 및 조절 유닛들 각각은 다른 유닛의 상태를 결정할 수 있고, 고장시 이에 따라 반응하여, 고장난 브레이크 회로에 대한 공급을 넘겨받는다.
따라서, 제동 시스템은 2 개의 브레이크 회로들 중 적어도 하나가 온전하게 유지되는 능동적인 제동 프로세스들을 수행할 수 있다. 브레이크 회로는 제어 및 조절 유닛 및/또는 압력 공급 유닛이 고장난 경우에, 특히 전기 구성요소들에 오작동이 있는 경우에 온전하지 않은 것으로 설명된다.
공지된 시뮬레이터 제동 시스템들은 통상적으로 하나의 전자 유닛만을 가진다. 이는, 전자 유닛이 사용될 수 없는 경우에, 시스템이 기능 범위가 크게 축소된 이른바 유압 폴백 레벨로 전환되어야 하는 단점이 있다. 제안된 제동 시스템에서는, 데이터 인터페이스를 통하여 서로 통신할 수 있는 별도의 전자 유닛들이 2 개의 유압 회로들에 할당된다.
유리하게는, 2 개의 브레이크 회로들은 2 개의 정상 폐쇄 회로 스위치-온 밸브들에 유압식으로 분리가능한 방식으로 연결되고, 이 중 제 1 회로 스위치-온 밸브는 제 1 제어 및 조절 유닛에 의해 제어될 수 있으며, 제 2 회로 스위치-온 밸브는 제 2 제어 및 조절 유닛에 의해 제어될 수 있다. 회로 스위치-온 밸브를 개방함으로써, 목표로 하는 방식으로 2 개의 회로들의 유압 연결이 달성되어, 고장난 브레이크 회로에 온전한 브레이크 회로로부터 압력 매체가 공급될 수 있다. 2 개의 회로 스위치-온 밸브들의 배열은, 2 개의 밸브들 중 하나를 개방하면 회로 연결을 생성하도록 선택된다. 이를 위해, 2 개의 회로 스위치-온 밸브들은 바람직하게는 병렬로 함께 연결된다.
하나의 전자 유닛이 고장나면, 여전히 온전한 전자 유닛은 이중 회로 구조를 제거하고 전기적으로 고장난 브레이크 회로의 휠 브레이크들을 작동시킨다. 이를 위해, 2 개의 정상 폐쇄 회로 연결 밸브들은 각각의 전자 유닛들에 연결된다. 따라서, 하나의 전자 유닛이 고장난 후, 모든 휠 브레이크들에 전자적으로 조절가능한 브레이크 압력을 부가할 수 있다.
공지된 시뮬레이터 제동 시스템들은, 정상 모드에서 단일의 회로 유압장치로 작동하는 다른 단점이 있으며, 이는 매우 집중적인 모니터링 및 유압 누출과 같은 고장에 대한 매우 신속한 시스템 반응을 필요로 한다. 제안된 제동 시스템은 정상 작동시 이중 회로 유압장치를 사용한다. 2 개의 브레이크 회로들은 정상 폐쇄 솔레노이드 밸브들을 통해서만 함께 연결될 수 있지만, 정상 작동시 절대로 개방되지 않는다. 이중 회로 구조는, 2 개의 유압 회로들 중 하나의 누출이 다른 유압 회로에 영향을 미칠 수 없음을 의미하므로, 영향받지 않는 유압 회로에서는 누출이 발생할 때 특별한 시스템 반응을 구현할 필요가 없다.
바람직한 실시형태에서, 제 2 브레이크 회로의 적어도 하나의 유출 밸브는 제 1 제어 및 조절 유닛에 의해 제어될 수 있고, 제 1 브레이크 회로의 적어도 하나의 유출 밸브는 제 2 제어 및 조절 유닛에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 2 개의 제어 및 조절 유닛들 각각은 각각의 다른 브레이크 회로에서 유출 밸브를 작동시킬 수 있다.
바람직하게는, 제 2 브레이크 회로의 정확하게는 하나의 유출 밸브는 제 1 제어 및 조절 유닛에 의해 제어될 수 있고, 제 1 브레이크 회로의 정확하게는 하나의 유출 밸브는 제 2 제어 및 조절 유닛에 의해 제어될 수 있다. 차축에 의해 휠 브레이크들이 브레이크 회로들에 할당되면, 이러한 방식으로, 제 1 고장 후 차축에 의해 ABS 제어가 가능해진다. 공지된 제동 시스템들은 ABS 제어 기능이 기술적으로 완벽하고 결함이 없는 상태에서만 사용할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 전기적 온-보드 네트워크 또는 전자 유닛이 고장난 후, ABS 제어 기능을 사용할 수 없다. 특히 자동 주행과 관련하여 ABS 와 같은 중요한 보조 기능의 가용성을 높이기 위한 자동차 트렌드에 따라서, 여기에서는 기술적 개선이 필요하다.
전자 유닛을 더 이상 사용할 수 없더라도, 차량의 안정성 및 조향성은 높은 가용성으로 유지되어야 한다. 이러한 새로운 요구사항을 충족하기 위해, 전술한 바와 같이, 바람직하게는 각각의 유압 회로의 유출 밸브들 중 하나가 각각의 다른 유압 회로에 할당된 전자 유닛에 의해 작동된다. 따라서, 나머지 기능적인 전자 유닛은, 전기적으로 고장난 유압 회로에서 압력 조절에 이용가능한 유입 및 유출 밸브 모두를 가진다. 전술한 정상 폐쇄 회로 연결 밸브는 유입 밸브로서 사용된다. 이러한 구조는 회로들 둘 다에 대해 대칭 배열로 제공된다. 따라서, 하나의 전자 유닛이 고장나더라도, 차축당 ABS 제어 기능은 계속 이용가능하다. 따라서, 임의의 전기적 결함이 있는 경우라도, 차량의 안정성 및 조향성이 유지된다.
유리하게는, 페달 느낌 시뮬레이터가 제공된다. 제동 시스템은 여기서 유리하게는 브레이크 바이 와이어 작동 모드에서 작동된다. 페달 느낌 시뮬레이터는 바람직하게는 브레이크 페달에 의해 작동될 수 있다. 페달 느낌 시뮬레이터는 운전자에게 브레이크 페달 작동시 친숙하거나 신뢰가능한 페달 느낌을 제공한다.
유리하게는, 브레이크 페달은 커플링 로드에 의해 축방향으로 이동가능한 시뮬레이터 피스톤에 결합되며, 특히 피스톤 이동 및/또는 페달 이동을 각각 측정하는 2 개의 특히 중복 설계된 이동 센서들이 제공된다. 이러한 방식으로, 운전자의 제동 의도를 신뢰가능하게 결정할 수 있다. 페달 느낌 시뮬레이터는 바람직한 실시형태에서 건식 구성으로 설계된다.
바람직하게는, 2 개의 이동 센서들 중 첫번째 이동 센서는 제 1 제어 및 조절 유닛의 신호 입력측에 연결되고, 2 개의 이동 센서들 중 두 번째 이동 센서는 제 2 제어 및 조절 유닛의 신호 입력측에 연결된다. 2 개의 제어 및 조절 유닛들 중 하나가 고장나더라도, 다른 제어 및 조절 유닛은, 연결된 이동 센서의 신호를 여전히 평가할 수 있고 이로부터 운전자의 제동 의도를 결정할 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 2 개의 압력 공급 디바이스들은 선형 액추에이터들로서 구성된다.
대안적인 바람직한 실시형태에서, 하나의 압력 공급 디바이스는 선형 액추에이터로서 구성되고, 다른 압력 공급 디바이스는 펌프로서 형성된다. 이러한 경우에, 회로 분리는 바람직하게는 직렬로 연결된 2 개의 정상 개방 회로 분리 밸브들에 의해 실시된다.
다른 바람직한 실시형태에서, 2 개의 압력 공급 디바이스들 각각은 펌프로서 형성된다. 여기서, 회로 연결은 바람직하게는 병렬 연결된 2 개의 정상 폐쇄 회로 스위치-온 밸브들을 사용하여 전술한 바와 같이 실시된다.
최고의 기능을 가진 변형예는, 2 개의 선형 액추에이터들을 가진 제동 시스템의 버전이다. 차축, 전기 및 유압 이중 회로 구조에 의해 편리한 (거의 무음 및 사실상 무단) 압력 설정이 가능하다.
선형 액추에이터 및 펌프가 있는 변형예는 정상 작동시 선형 액추에이터만 사용하고, 펌프는 고장이 발생한 경우에 또는 ABS 또는 이와 유사한 브레이크 제어 기능들을 위한 보조물로서만 사용된다. 이러한 변형예는, 일부 경우에, 선형 액추에이터보다 더욱 바람직하게 그리고 펌프 모듈이 경제적으로 생성되는 한 보다 경제적일 수 있다. 펌프 모듈은 모듈식 보조물로서 사용될 수도 있다. 펌프-펌프 변형예는 다른 대안예일 수 있다.
바람직하게는, 2 개의 별개의 온-보드 네트워크들이 제공되고, 각각의 제어 및 조절 유닛 및/또는 압력 공급 디바이스는 2 개의 온-보드 네트워크들 중 하나에 의해 전력을 공급받는다.
휠 브레이크들은, 바람직하게는 차축에 의해 2 개의 브레이크 회로들 사이에서 분할된다. 정상 제동시, 특히 한쪽 또는 양쪽 차축에서 또한 회생 제동할 수 있는 차량에서 최적의 제동력 분배를 위해, 차축에 의해 압력을 편리하게 설정할 수 있는 것이 유리하다. 브레이크 시스템은 유리하게는 2 개의 별개의 압력 설정 디바이스들과 함께 2 개의 별개의 브레이크 회로들을 제공하여, 차축에 의한 편리한 압력 증가 및 압력 감소를 가능하게 한다. 차축에 의해 브레이크 회로들을 분할함으로써, 브레이크 압력은 또한 한쪽 또는 양쪽 차축에서 회생 정상 제동으로 차량에서 최적으로 설정될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 브레이크 마스터 실린더는 유압 분리가능한 방식으로 휠 브레이크들에 연결된다. 이러한 경우에, 운전자가 근력에 의해 압력 매체를 휠 브레이크들로 변위시키는 유압 기계식 폴백 레벨이 제공될 수 있다. 바람직하게는 이러한 경우에, 브레이크 바이 와이어 작동 모드를 위해 유압 페달 느낌 시뮬레이터가 제공된다.
상기 방법과 관련하여, 전술한 목적은, 하나의 브레이크 회로의 전기 고장시, 상기 고장난 브레이크 회로에서 압력은 온전한 브레이크 회로의 제어 및 조절 유닛에 의해 유출 밸브 및 회로 연결 밸브의 작동에 의해 제어되는 본원에 따라서 달성되고, 전기적으로 온전한 브레이크 회로 내의 압력은 2 개의 유입 밸브들 및 1 개의 유출 밸브에 의해 제어된다.
유리하게는, 고장난 브레이크 회로 내에 압력을 형성하기 위해, 온전한 브레이크 회로의 온전한 압력 공급 유닛에 의해 예비 압력이 형성되고, 회로 연결 밸브가 개방되어 브레이크 유체가 고장난 브레이크 회로로 흐른다.
고장난 브레이크 회로 내의 압력을 소산시키기 위해, 유리하게는 고장난 브레이크 회로의 유출 밸브는 온전한 제어 및 조절 유닛에 의해 개방된다.
온전한 브레이크 회로 내에 압력을 형성하기 위해, 유리하게는 압력 공급 디바이스의 압력 챔버로부터의 브레이크 유체가 적어도 하나의 유입 밸브를 통하여 휠 브레이크로 안내된다.
온전한 브레이크 회로 내의 압력을 소산시키기 위해, 유리하게는 온전한 브레이크 회로의 제어 및 조절 유닛에 의해 유출 밸브가 작동되고, 온전한 유출 밸브가 할당된 브레이크 회로 중 유입 밸브가 개방된다.
바람직하게는, 추가로 고장난 유출 밸브를 가진 휠 브레이크에 할당된 휠 브레이크의 유입 밸브가 개방된다.
압력 공급 디바이스는 바람직하게는 선형 액추에이터로서 구성되고, 액추에이터 피스톤 위치는 압력 소산 동안 유지된다.
본 발명의 장점은,특히 제안된 제동 시스템이 자동 운전 기능을 가진 차량에 특히 적합하다는 점에 있다. 공지된 시스템들과 비교하여, 고장 발생 후 향상된 정상 기능 및 향상된 기능을 모두 제공한다. 제동 시스템은 특히 자율 주행 또는 고도의 자동 운전에 적합하다.
본 발명에 따른 제동 시스템은, 이중 회로 구조로 인해, 가능한 고장에 대해 더 견고하며 관련 구성요소들을 쉽게 모니터링할 수 있도록 구성된다. 유리하게는, 거의 모든 구성요소들의 필수 기능이 정상 모드에서 어떤 경우에도 사용되므로 지속적으로 시험된다. 정상 모드에서 사용되지 않는 기능은, 회로 연결의 전기적 작동이며, 이는 고장나기 쉬운 것으로 간주되지 않는다.
공지된 시뮬레이터 브레이크 시스템들의 단점은, 소위 압력 스위치-온 밸브들의 폐쇄 용량을 열악하게 모니터링만 할 수 있다는 것이다. 이를 시험하기 위해, 압력 스위치-온 밸브를 압력 설정 디바이스로부터 멀리 대면하는 측에서 가압해야 한다. 이는 공지된 제동 시스템들에서 가능하지 않거나 간접적으로만 가능하다. 설명된 제동 시스템에서, 압력 스위치-온 밸브들을 시험하기 위한 이러한 가압은, 휠 브레이크들 또는 작동 유닛 내에 압력을 형성하지 않고, 각각의 다른 압력 설정 디바이스들에 의해서 쉽게 달성될 수 있다. 해당 시험을 위해, 휠 유입 밸브들이 폐쇄되어, 매우 짧은 시험 기간을 허용하는 유압식으로 경직된 챔버가 생성된다.
본 발명의 하나의 예시적인 실시형태는 개략도인 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1 은 제 1 바람직한 실시형태에서 2 개의 압력원들을 갖는 제동 시스템을 도시한다.
도 2 는 제 2 바람직한 실시형태에서 2 개의 압력원들을 갖는 제동 시스템을 도시한다.
도 3 은 제 3 바람직한 실시형태에서 2 개의 압력원들을 갖는 제동 시스템을 도시한다.
도 4 는 제 4 바람직한 실시형태에서 2 개의 압력원들을 갖는 제동 시스템을 도시한다.
모든 도면에서, 동일한 부분은 동일한 도면 부호로 표시된다.
도 1 에 도시된 제동 시스템 (2) 은 4 개의 유압 작동가능한 휠 브레이크들 (4, 6, 8, 10), 페달 느낌 시뮬레이터 또는 시뮬레이터 (12), 2 개의 압력 공급 디바이스들 (14, 16), 2 개의 전자 제어 및 조절 유닛들 (18, 20), 대기압 하에서 압력 매체 리저버 (22) (비도시) 를 포함한다.
시뮬레이터 (12) 는 탄성 시뮬레이터 요소 (24) 가 배열된 실린더 (22) 를 포함한다. 브레이크 페달 (26) 은 피스톤 로드 (28) 를 통해 시뮬레이터 피스톤 (32) 에 연결되어, 휴지 위치로부터 브레이크 페달 (26) 을 작동하면 시뮬레이터 피스톤 (32) 을 시뮬레이터 요소 (24) 에 대하여 가압하여, 운전자가 대항력을 느끼게 된다. 이러한 방식으로 페달 느낌이 유리하게 시뮬레이션된다. 시뮬레이터 (12) 는 건식 설계로 되고, 즉 압력 매체로 충전된 압력 챔버를 포함하지 않는다.
바람직하게는 중복 설계된 2 개의 이동 센서들 (40, 42) 은 피스톤 (32) 의 피스톤 이동 또는 브레이크 페달 (26) 의 작동 이동을 각각 측정한다. 2 개의 주행 센서들 (40) 중 하나는 신호 유입측의 제어 및 조절 유닛 (18) 에 연결된다. 다른 이동 센서 (42) 는 신호 유입측의 다른 제어 및 조절 유닛 (20) 에 연결된다. 이는, 2 개의 센서들 (40, 42) 중 하나 또는 2 개의 제어 및 조절 유닛들 (18, 20) 중 하나의 고장시, 운전자의 제동 의도가 여전히 결정될 수 있음을 보장한다.
압력 공급 디바이스들 (14, 16) 둘 다는 전기적으로 작동가능하며 선형 액추에이터들로 구성된다. 이를 위해, 2 개의 압력 공급 디바이스들 (14, 16) 은 각각 전기 모터 (60) 를 가지고, 그 회전 운동은 개략적으로 표시된 회전-병진 기구 (62) 에 의해 압력 피스톤 (64) 의 병진 운동으로 변환되며, 이는 휠 브레이크 (4 ~ 10) 내의 능동적인 압력 형성을 위해 유압 압력 챔버 (68) 로 변위된다. 압력 챔버들 (68) 은 각각의 흡기 라인 (72) 을 통하여 리저버 포트 (74) 를 통하여 압력 매체 리저버 (22) 에 연결되고, 각각의 경우에 압력 챔버 (68) 및 흡기 라인 (72) 사이에는, 압력 매체 리저버 (22) 로부터 압력 챔버 (68) 로의 압력 매체의 흐름을 허용하고 반대 방향으로 차단하는 체크 밸브 (76) 가 배열된다. 바람직하게는 중복 설계된 압력 센서 (244) 는 압력 챔버 (68) 내의 압력을 측정한다.
제동 시스템 (2) 은 2 개의 브레이크 회로들 (I, II) 을 포함한다. 제 1 브레이크 회로 (I) 는 휠 브레이크들 (4, 6) 을 포함하고; 제 2 브레이크 회로 (II) 는 휠 브레이크들 (8, 10) 을 포함한다. 도시된 바람직한 실시형태에서, 휠 브레이크 (4) 는 좌측 전방 휠 브레이크이고, 휠 브레이크 (6) 는 우측 전방 휠 브레이크이며, 휠 브레이크 (8) 는 우측 후방 휠 브레이크이고, 휠 브레이크 (10) 는 좌측 후방 휠 브레이크이다. 브레이크 회로들 (4 ~ 10) 의 분할은 이에 따라서 "검정-흰색" 또는 차축에 의해서이다.
정상 개방 유입 밸브 (100) 및 정상 폐쇄 유출 밸브 (106) 는 압력 공급 디바이스 (14) 의 압력 챔버 (68) 와 휠 브레이크 (4) 사이의 유압 연결부에 배열된다. 휠 브레이크 (4) 의 방향으로 압력 챔버 (68) 로부터 압력 매체의 흐름을 차단하고 이를 반대 방향으로 허용하는 체크 밸브 (108) 는 유입 밸브 (100) 와 병렬로 연결된다. 유출 밸브는 리저버 포트 (110) 를 통하여 압력 매체 리저버에 연결된다. 동일한 방식으로, 병렬 연결된 체크 밸브 (122) 를 갖는 유입 밸브 (120) 및 리저버 포트 (126) 를 갖는 유출 밸브 (124) 가 압력 공급 디바이스 (14) 의 압력 챔버 (69) 사이의 유압 연결부에 배열된다.
동일한 방식으로, 브레이크 회로 (II) 에서, 병렬 연결된 체크 밸브 (132, 136) 를 가진 각각의 유입 밸브 (130, 134) 및 리저버 포트 (148, 150) 를 가진 각각의 유출 밸브 (140, 144) 가 압력 공급 디바이스 (16) 의 압력 챔버 (68) 및 각각의 휠 브레이크 사이의 연결 라인에 배열된다. 이러한 방식으로, 제동 시스템 (2) 은 개별 휠마다 브레이크 압력이 형성되고 소산되도록 한다.
압력 공급 디바이스 (14) 의 압력 챔버 (68) 는 정상 폐쇄 압력 스위치-온 밸브 (162) 를 통하여 브레이크 회로 (I) 의 휠 브레이크들 (4, 6) 에 유압식으로 연결될 수 있다. 압력 공급 디바이스 (16) 의 압력 챔버 (68) 는 정상 폐쇄 압력 스위치-온 밸브 (164) 를 통하여 브레이크 회로의 휠 브레이크들 (8, 10) 에 유압식으로 연결될 수 있다.
비작동 상태에서 또는 피스톤 (64) 의 시작 위치에서, 압력 공급 디바이스 (14) 의 압력 챔버 (68) 는 리저버 포트 (70) 를 통하여 브레이크 유체 리저버에 연결된다. 또한 이러한 상태에서, 압력 공급 디바이스 (16) 의 압력 챔버 (68) 는 리저버 포트 (78) 를 통하여 브레이크 유체 리저버에 연결된다. 따라서, 선형 액추에이터들은 액추에이터 중립 위치에서 브레이크 회로 (I, II) 둘 다에 대한 리저버에 대한 압력과 부피의 균형을 맞출 수 있는 리저버 연결부를 가진 스니프터 (snifter) 구멍을 포함한다. 이는 또한 휠 브레이크들 (4, 6, 8, 10) 의 경우이며, 이는 작동 중 또는 브레이크 압력 설정 중에 액추에이터 스위치-온 밸브들 (162, 164) 이 개방되기 때문이다.
압력 공급 디바이스 (14) 에서, 모터 (60) 의 로터 위치는 바람직하게는 중복 설계된 로터 위치 센서 (170) 에 의해 측정된다. 선택적인, 바람직하게는 중복 설계된 센서 (172) 는 모터 권선의 온도를 측정한다. 압력 공급 디바이스 (16) 에서, 모터 (60) 의 로터 위치는 바람직하게는 중복 설계된 로터 위치 센서 (170) 에 의해 측정된다. 선택적인, 바람직하게는 중복 설계된 센서 (172) 는 모터 권선의 온도를 측정한다.
브레이크 회로들 (I 및 II) 은 유압식으로 분리가능한 방식으로 함께 연결된다. 이를 위해, 다른 정상 폐쇄 회로 연결 밸브 (154) 가 병렬로 연결된 정상 폐쇄 회로 연결 밸브 (152) 가 유압 연결 라인 (150) 에 배열된다.
도시된 제동 시스템 (2) 에서, 2 개의 별도의 제어 및 조절 유닛들 (18, 20) 또는 전자 유닛들은 2 개의 유압 회로들 또는 브레이크 회로들 (I, II) 에 할당된다. 2 개의 제어 및 조절 유닛 (18, 20) 은 데이터 인터페이스 (160) 를 통하여 서로 통신할 수 있다. 하나의 전자 유닛이 고장나면, 여전히 온전한 전자 유닛은 이중 회로 구조를 제거하고 또한 전기적으로 고장난 브레이크 회로 (I, II) 의 휠 브레이크들을 작동시킨다. 이를 위해, 이는 회로 연결 밸브 (150, 152) 를 개방하고 또한 전자적으로 고장난 브레이크 회로 (I, II) 의 휠 브레이크들 (4, 6; 8, 10) 을 작동시킨다.
2 개의 브레이크 회로들 (I, II) 각각에서, 2 개의 유출 밸브들 (106, 124, 140, 144) 중 하나는 각각의 다른 브레이크 회로 (I, II) 의 제어 및 조절 유닛 (18, 20) 에 의해 작동될 수 있다. 예를 들어, 유출 밸브 (106) 는 제어 및 조절 유닛 (20) 에 의해 작동되고, 유출 밸브 (140) 는 제어 및 조절 유닛 (18) 에 의해 작동된다. 따라서, 2 개의 전자 유닛들 중 하나가 고장난 후, 모든 휠 브레이크들 (4 ~ 10) 에는 전자적으로 조절가능한 브레이크 압력을 부가할 수 있다.
도 1 에 도시된 제동 시스템 (2) 은 특히 주행 기능의 완전 자동화 (레벨 4 또는 5) 를 갖춘 차량에 적합하다. 브레이크 페달이 없는 차량들에 대해서, 도시된 브레이크 페달 (26) 및/또는 시뮬레이터 (12) 가 생략될 수 있다. 공지된 시뮬레이터 제동 시스템들은, 선형 액추에이터 압력 챔버를 재충전하기 위한 재충전 프로세스 동안, 시스템 압력이 제공될 수 없는 단점을 가진다. 따라서, 이 단계에서 휠 브레이크 압력들을 증가시킬 수 없다. 도 1 및 도 2 에 도시된 제동 시스템에서, 시스템 압력은 중단없이 제공된다. 선형 액추에이터에 재충전이 필요한 경우에, 압력 스위치-온 밸브 (162, 164) 가 폐쇄되고, 적어도 하나의 회로 연결 밸브 (152, 154) 를 개방함으로써 회로 연결부가 생성된다. 따라서, 이 때, 각각의 다른 선형 액추에이터는 모든 휠 브레이크들 (4, 6, 8, 10) 을 위한 시스템 압력을 제공할 수 있다. 2 개의 ECU 및 이들에 연결된 액추에이터들의 상태는 데이터 인터페이스 (160) 를 통해 교환된다. 또한, 브레이크 페달, 자동조종 또는 기타 차량 시스템들로부터 필요한 제동 지령 및 브레이크 조절 기능에 대한 정보가 교환 및 조정된다.
도 2 는 브레이크 페달 (26) 에 의해 작동될 수 있는 유압식으로 연결된 탠덤 마스터 브레이크 실린더 (THZ) (180) 를 갖는 제동 시스템의 바람직한 변형예를 도시한다. 탠덤 마스터 브레이크 실린더 (180) 는 하우징 (182) 에 배열된 2 개의 압력 챔버들 (184, 186), 즉 일차 압력 챔버 (184) 및 이차 압력 챔버 (186) 를 포함한다. 일차 압력 챔버 (184) 는 브레이크 페달 (26) 에 의해 작동될 수 있는 일차 피스톤 (190) 에 의해 한정되고, 이차 압력 챔버 (186) 는 플로팅 설계의 이차 피스톤 (194) 에 의해 한정된다. 일차 피스톤 (190) 의 비작동 상태에서, 일차 압력 챔버 (184) 는 브레이크 유체 리저버 (200) 에 연결된다. 이차 피스톤 (194) 의 비작동 상태에서, 이차 압력 챔버 (18) 는 브레이크 유체 리저버 (200) 에 연결된다.
본 발명의 예시적인 실시형태에서, 시뮬레이터 (12) 는 유압식이다. 시뮬레이터 밸브 (202) 를 통해 일차 압력 챔버 (184) 에 유압식으로 연결될 수 있다. 바이 와이어 작동 모드에서, 탠덤 마스터 브레이크 실린더 (180) 와 휠 브레이크들 (4, 6, 8, 10) 의 유압 연결이 차단되고 시뮬레이터 (12) 에 대한 유압 연결이 생성된다. 전자 유닛들 또는 제어 및 조절 유닛들 둘 다가 비작동된 경우에, 운전자는 휠 브레이크들 (4, 6, 8, 10) 을 유압으로 직접 작동시킬 수 있다.
일차 압력 챔버 (184) 는 일차 라인 (210) 을 통하여 브레이크 회로 (I) 에 연결될 수 있고, 바이 와이어 모드에서 정상 개방 차단 밸브 (212) 에 의해 차단될 수 있다. 바람직하게는 중복 설계된 압력 센서 (216) 는 일차 압력 챔버 (184) 내의 압력을 측정한다. 이차 압력 챔버 (186) 는 이차 라인 (220) 을 통하여 브레이크 회로 (I) 에 연결될 수 있고, 바이 와이어 모드에서 정상 개방 차단 밸브 (224) 에 의해 차단될 수 있다. 바람직하게는 중복 설계된 압력 센서 (226) 는 이차 압력 챔버 (186) 내의 압력을 측정한다.
운전자의 제동 의도를 검출하기 위해, 바람직하게는 일차 피스톤 (190) 의 이동 및/또는 페달 이동을 측정하기 위해 중복 설계된 이동 센서들 (230, 232) 이 제공된다. 2 개의 센서들 (232) 중 각각은 신호 유입측의 다른 제어 및 조절 유닛 (18, 20) 에 연결된다. 제동 시스템 (2) 의 이 실시형태는, 특히 2 개의 ECU 및 압력 설정 디바이스들에 대한 중복 에너지 공급을 제공하지 않는 차량들에도 필요한데, 이는 여기서 결함, 즉 에너지 공급 고장이 발생하면 운전자에 의한 유압 작동만이 여전히 가능하기 때문이다.
도 3 은 압력 설정 디바이스의 비대칭 구성을 갖는 제동 시스템 (2) 의 바람직한 실시형태를 도시한다. 여기서, 압력 설정 디바이스 또는 압력 공급 디바이스 (14) 는 선형 액추에이터로서 구성되고, 압력 공급 디바이스 (240) 는 전기 모터에 의해 구동되는 펌프 (244) 와 압력 제어 밸브 (250) 의 조합으로 구성된다. 펌프 압력측에 제공된 압력은, 바람직하게는 중복 설계된 압력 센서 (270) 에 의해 측정된다. 더욱이, 스위치-온 밸브 (242) 가 제공된다.
이러한 변형예에서, 브레이크 회로들 (I, II) 의 회로 분리는 직렬 연결, 정상 개방 솔레노이드 밸브들 또는 회로 분리 밸브들 (262, 264) 을 통하여 실시된다. 정상 작동시, 이들은 개방 상태로 유지되고, 선형 액추에이터는 모든 휠 브레이크들 (4, 6, 8, 10) 을 위한 시스템 압력을 제공한다. 반면, 도 1 및 도 2 에 도시된 변형예들에서, 회로 분리는 정상 작동 모드에서 존재하지만, 여기서 전술한 유리한 기능들을 얻기 위해 2 개의 회로 분리 밸브들 (262, 264) 중 하나를 폐쇄함으로써 제공될 수 있다.
도 4 는 도 1 과 유사하지만 2 개의 펌프들 (240, 280) 에 의해 압력이 공급되는 제동 시스템 (2) 의 바람직한 실시형태를 도시한다. 이러한 변형예에서, 압력 공급 디바이스들 둘 다는 펌프들 (240, 280) 로 구성된다. 회로 분리는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 2 개의 병렬 연결된, 정상 폐쇄 회로 스위치-온 밸브들 (152, 154) 에 의해 실시된다.

Claims (20)

  1. 4 개의 유압 작동가능한 휠 브레이크들 (4, 6, 8, 10) 을 포함하는 제동 시스템 (2) 으로서,
    정상 폐쇄 유출 밸브 (106, 124, 140, 144) 가 각각의 휠 브레이크 (4, 6, 8, 10) 에 할당되고, 정상 개방 유입 밸브 (100, 120, 130, 134) 가 각각의 휠 브레이크 (4, 6, 8, 10) 에 할당되며,
    제 1 제어 및 조절 유닛 (18) 및 제 2 제어 및 조절 유닛 (20) 이 제공되며,
    2 개의 압력 공급 디바이스들 (14, 16) 이 상기 휠 브레이크들 (4, 6, 8, 10) 내에 능동적인 압력 형성을 위해 제공되고,
    제 1 브레이크 회로 (I) 및 제 2 브레이크 회로 (II) 는 각각 2 개의 휠 브레이크들 (4, 6; 8, 10) 로 유압식으로 구성되며,
    각각의 브레이크 회로 (I, II) 에서 압력 공급 디바이스 (14, 16) 는 각각 2 개의 휠 브레이크들 (4, 6; 8, 10) 에 유압식으로 연결되고,
    상기 제 1 제어 및 조절 유닛 (18) 은 상기 제 1 브레이크 회로 (I) 의 상기 압력 공급 디바이스 (14) 를 전기적으로 제어하고,
    상기 제 2 제어 및 조절 유닛 (20) 은 상기 제 2 브레이크 회로 (II) 의 상기 압력 공급 디바이스 (16) 를 전기적으로 제어하며,
    2 개의 상기 제어 및 조절 유닛들 (18, 20) 은 데이터 인터페이스 (160) 를 통하여 함께 연결되는 것을 특징으로 하는, 제동 시스템 (2).
  2. 제 1 항에 있어서,
    2 개의 브레이크 회로들 (I, II) 은 2 개의 정상 폐쇄 회로 스위치-온 밸브들 (152, 154) 에 유압식으로 분리가능한 방식으로 연결되고, 상기 회로 스위치-온 밸브들 중 제 1 회로 스위치-온 밸브 (152) 는 상기 제 1 제어 및 조절 유닛에 의해 제어될 수 있으며, 제 2 회로 스위치-온 밸브 (154) 는 상기 제 2 제어 및 조절 유닛 (20) 에 의해 제어될 수 있는, 제동 시스템 (2).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 브레이크 회로 (II) 내의 적어도 하나의 유출 밸브 (140, 144) 는 상기 제 1 제어 및 조절 유닛 (18) 에 의해 제어될 수 있고, 상기 제 1 브레이크 회로 (I) 내의 적어도 하나의 유출 밸브 (106, 124) 는 상기 제 2 제어 및 조절 유닛 (20) 에 의해 제어될 수 있는, 제동 시스템 (2).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 브레이크 회로 (II) 내의 정확하게는 1 개의 유출 밸브 (140, 144) 는 상기 제 1 제어 및 조절 유닛 (18) 에 의해 제어될 수 있고, 상기 제 1 브레이크 회로 (I) 내의 정확하게는 1 개의 상기 유출 밸브 (106, 124) 는 상기 제 2 제어 및 조절 유닛 (20) 에 의해 제어될 수 있는, 제동 시스템 (2).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    페달 느낌 시뮬레이터 (12) 가 제공되는, 제동 시스템 (2).
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 페달 느낌 시뮬레이터 (12) 는 브레이크 페달 (26) 에 의해 작동될 수 있는, 제동 시스템 (2).
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 브레이크 페달 (26) 은 커플링 로드 (28) 에 의해 축방향으로 이동가능한 시뮬레이터 피스톤 (32) 에 결합되고, 피스톤 이동 및/또는 페달 이동을 각각 측정하는 2 개의 이동 센서들 (40, 42) 이 제공되는, 제동 시스템 (2).
  8. 제 7 항에 있어서,
    2 개의 상기 이동 센서들 중 첫번째 이동 센서 (40) 는 상기 제 1 제어 및 조절 유닛 (18) 의 신호 입력측에 연결되고, 2 개의 상기 이동 센서들 중 두 번째 이동 센서는 상기 제 2 제어 및 조절 유닛 (20) 의 신호 입력측에 연결되는, 제동 시스템 (2).
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    2 개의 상기 압력 공급 디바이스들 (14, 16) 은 선형 액추에이터들로서 구성되는, 제동 시스템 (2).
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    1 개의 상기 압력 공급 디바이스 (14) 는 선형 액추에이터로서 구성되고, 다른 압력 공급 디바이스는 펌프로서 형성되는, 제동 시스템 (2).
  11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    2 개의 별개의 온-보드 네트워크들이 제공되고, 각각의 상기 압력 공급 디바이스 (14, 16) 는 2 개의 상기 온-보드 네트워크들 중 각각의 온-보드 네트워크에 의해 전력을 공급받는, 제동 시스템 (2).
  12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휠 브레이크들 (4, 6, 8, 10) 은 차축에 의해 2 개의 상기 브레이크 회로들 (I, II) 사이에서 유압식으로 분할되는, 제동 시스템 (2).
  13. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    마스터 브레이크 실린더는 유압식으로 분리가능한 방식으로 상기 휠 브레이크들 (4, 6, 8, 10) 에 연결되는, 제동 시스템 (2).
  14. 제 3 항 또는 제 4 항에 따른 제동 시스템 (2) 을 작동시키는 방법으로서,
    1 개의 브레이크 회로 (I, II) 의 전기 고장시, 고장난 상기 브레이크 회로 (I, II) 내의 압력은 온전한 브레이크 회로 (I, II) 내의 상기 제어 및 조절 유닛 (18, 20) 에 의해 유출 밸브 (106, 124, 140, 144) 및 회로 연결 밸브 (150, 154) 의 작동에 의해 제어되고, 전기적으로 온전한 브레이크 회로 (I, II) 내의 압력은 2 개의 유입 밸브들 (100, 120, 130, 134) 및 1 개의 유출 밸브 (106, 124, 140, 144) 에 의해서 제어되는, 제동 시스템 (2) 을 작동시키는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    고장난 상기 브레이크 회로 (I, II) 내에 압력을 형성하기 위해, 온전한 상기 브레이크 회로 (I, II) 의 온전한 상기 압력 공급 디바이스 (14, 16) 에 의해 예비 압력이 형성되고, 회로 연결 밸브 (152, 154) 가 개방되어 브레이크 유체가 고장난 상기 브레이크 회로 (I, II) 로 흐르는, 제동 시스템 (2) 을 작동시키는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    고장난 상기 브레이크 회로 (I, II) 내의 압력을 소산시키기 위해, 고장난 상기 브레이크 회로 (I, II) 의 유출 밸브 (106, 124, 140, 144) 가 온전한 상기 제어 및 조절 유닛 (18, 20) 에 의해 개방되는, 제동 시스템 (2) 을 작동시키는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    온전한 상기 브레이크 회로 (I, II) 내에 압력을 형성하기 위해, 상기 압력 공급 디바이스 (14, 16) 의 압력 챔버 (68) 로부터의 브레이크 유체가 적어도 하나의 유입 밸브 (100, 120, 130, 134) 를 통하여 휠 브레이크 (4, 6, 8, 10) 로 안내되는, 제동 시스템 (2) 을 작동시키는 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    온전한 상기 브레이크 회로 (I, II) 의 압력을 소산시키기 위해, 유출 밸브 (106, 124, 140, 144) 가 온전한 상기 브레이크 회로 (I, II) 의 상기 제어 및 조절 유닛 (18, 20) 에 의해 작동되고, 상기 휠 브레이크 (4, 6, 8, 10) 중 상기 유입 밸브 (100, 120, 130, 134) 가 개방되고, 온전한 상기 유출 밸브 (106, 124, 140, 144) 가 상기 휠 브레이크에 할당되는, 제동 시스템 (2) 을 작동시키는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    추가로, 상기 휠 브레이크 (4, 6, 8, 10) 의 상기 유입 밸브 (100, 120, 130, 134) 가 개방되고, 상기 유입 밸브는 고장난 상기 유출 밸브 (106, 124, 140, 144) 를 가진 상기 휠 브레이크 (4, 6, 8, 10) 에 할당되는, 제동 시스템 (2) 을 작동시키는 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 압력 공급 디바이스 (14, 16) 는 선형 액추에이터로서 구성되고, 액추에이터 피스톤 위치는 압력 소산 동안 유지되는, 제동 시스템 (2) 을 작동시키는 방법.
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