KR20070006738A - 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 유압 제어 장치용 제동력 발생기를 제공하려는 것으로, 본 발명에 따른 차량 유압 제어 장치용 제동력 발생기는 제동력 발생기(10)의 베이스 하우징내에서 브레이크 페달(P)에 접속가능하거나 접속되고 변위 가능한 힘 입력 장치(14)와, 마스터 실린더와, 상기 마스터 실린더 내에서 유압 제동 압력을 발생시키기 위해 변위가능하게 안내되는 제 1 피스톤(64)과, 힘 입력 장치(14)에 접속되는 페달 저항력 모의 장치(106)와, 페달 작동을 검출하기 위한 페달 작동 검출 장치(150)와, 제 1 피스톤(64)에 작동력을 부과하는 작동력 발생장치를 포함하고, 여기서 작동력 발생장치는, 제어 밸브(22)와, 챔버 장치(16)와, 전자기 액추에이터(48)와를 포함하고, 여기서 챔버 장치(16)는 진공 챔버(30)와 작동 챔버(32)로 구성되고 작동 챔버(32)는 가동 벽(28)에 의해서 진공 챔버(30)로부터 분리되고 제어 밸브(22)에 의해서 진공 챔버(30)에 유압적으로 접속가능하며, 여기서 제어 밸브(22)는 검출된 페달 작동에 따라서 작동될 수 있다.
제동력 발생기, 브레이크, 마스터 실린더, 페달 저항력 모의 장치.

Description

차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기{BRAKING FORCE GENERATOR FOR A HYDRAULIC VEHICLE BRAKING SYSTEM}
본 발명은 브레이크 페달(brake pedal)에 접속가능하거나 접속되며 제동력 발생기의 베이스 하우징(base housing) 내에서 변위 가능한 힘 입력 장치와, 제 1 피스톤이 변위 가능하게 안내되는 마스터 실린더(master cylinder)와, 상기 힘 입력 장치에 접속가능한 페달 저항력 모의 장치(simulating device)와, 페달 작동을 검출하기 위한 페달 작동 검출 장치와, 상기 제 1 피스톤에 가해지는 작동력을 발생시키는 작동력 발생 장치를 구비하며, 마스터 실린더와 함께 상기 제 1 피스톤은 유압 제동 압력을 발생시키기 위한 제 1 압력 챔버의 경계를 한정하는 제동력 발생기에 관한 것이다.
종래의 제동 장치에 있어서, 차량의 차륜 브레이크에 작용하는 데 필요한 유압 제동 압력은 주로 마스터 실린더에 의해서 발생된다. 이러한 목적으로, 차량 운전자에 의한 페달의 동작에 응답하여 발생되는 동력을 상기 마스터 실린더에 작용하도록 할 필요가 있다. 동력 향상을 위해서, 실제 브레이크 페달의 힘은 통상 브페이크 부스터(brake booster)에 의해 미리 결정된 비율만큼 증대되므로, 원하는 차량감속에 필요한 브레이크 페달 작동력이 충분히 작게 유지될 수 있어, 차량 운 전자는 크게 힘쓰지 않고도 적절히 차량을 제동할 수 있게 된다. 그러한 브레이크 부스터가 구비된 제동 장치가 독일 특허 DE 4405092로서 알려져 있다.
이러한 제동 장치의 문제점은 운전자의 브레이크 페달에 대한 동작이 항상 차륜 브레이크들에 대한 유압에 영향을 미친다는 점이다. 이것이 제동 상황에 도움이 되는 경우에는 문제가 없다. 그러나, 운전자가 실제 제동 상황에 대해 부적절하게 반응한 경우, 즉 예를 들어 제동 압력을 너무 많이 주거나 너무 적게 주는 경우, 제동 성능, 특히 제동 거리와 차량의 안정성은 나빠지고 최악의 경우 사고로 이어지게 된다.
현대의 차량 제어 장치들, 예컨대 안티 록 브레이크 장치(Antilock Brake System, 약하여 ABS), 전자 자세제어 프로그램(Electronic Stability Program, 약하여 ESP), 타이어 마찰제어(Traction Control, 약하여 TC) 등은 현재의 운전상태에서 물리적 한계 내에서 필요한 최상의 제동력을 결정할 수 있으므로, 제동 작용을 최적화한다. 그러나, 이러한 최적 제동에 대한 전제 조건은 앞서 기술한 제동 압력에 대한 운전자의 직접적 영향력은 무시했다는 것이다.
또한, 최근 ABS의 작동시 브레이크 페달에서의 반복적 떨림과 같은 차량 제어 장치의 동작을 브레이크 페달로부터 운전자가 감지한다는 것은 곤란한 것으로 간주되고 있다.
차량 제어 장치에 관련된 이러한 요구들을 충족시키기 위해서, 현대의 제동 장치는 이미 브레이크 페달을 제동력 발생으로부터 분리하고, 브레이크 페달 동작은 단지 운전자의 감속요구에 대한 의사를 전달하는 데 이용되고 있다. 예컨대 마 스터 실린더를 구동하는 실질적 제동력 발생은 전자 제어 장치의 제어 데이터에 전적으로 근거하여 별도의 제동력 발생기에 의해 이루어지고 있다. 그러므로, 예컨대 원하는 차량 감속수준이 차량 제어 장치(ABS, ESP, TC등)에 의해서 결정되는 제동 거리와 차량 자세 안정도에 대한 물리적 한계를 초과하는 수준인지 아닌지를 미리 체크(check)해 볼 수 있다. 동시에, 제어장치는 비상상황에서 제동거리를 최소화하기 위해서 더욱 높은 제동압력으로 조절하는 것을 통해서 운전자에 의해 조정된 부적절한 감속을 보상할 수도 있다. 그러한 장치는 예컨대 유럽 특허 EP 1070006의 배경기술 설명란에서 기술된 바와 같다. 그러나 그러한 제동장치는 제작비용이 고가이고 제동력 발생 수단의 고장 시에도 신뢰성 있는 제동 동작을 보장하기 위해서 상당한 장치의 소모가 수반되어야 한다.
따라서 본 발명의 목적은 비교적 간단하고 경제적이며 부품들 중 하나에 고장이 발생하는 경우에도 신뢰할 수 있는 제동 효과를 보장할 수 있는 제동력 발생기를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은, 본 발명에 따른 제동력 발생기를 제공함에 의해서 달성될 수 있는 바, 본 발명에 따른 제동력 발생기는, 제어밸브와, 챔버 장치(chamber arrangement)와 전자기 액추에이터(electromagnetic actuator)로 구성되고, 여기서 챔버 장치는 진공 챔버(vacuum chamber)와 작동 챔버(working chamber)로 구성되고, 작동 챔버는 가동 벽에 의해서 상기 진공 챔버로부터 분리되고 상기 제어밸브에 의해서 진공 챔버에 유압적으로 접속가능하고, 여기서 작동력을 결정하는 작동 챔버와 진공 챔버간의 압력차를 얻기 위해서 상기 제어밸브는 브레이크 페달 작동 검출에 따라서 상기 전자기 액추에이터에 의해서 작동된다.
본 발명에 따른 제동력 발생기에 의해서, 정상 동작상황에서 힘 입력 장치를 통해서 운전자에 의해 결정되는 브레이크 페달의 작동 세기가 검출되고, 운전자에 의한 브레이크 페달에 가해진 페달 작동력을 이용하지 않고, 작동력 발생기에 의한 작동력만이 제 1 피스톤에 가해진다. 앞서 기술한 유럽특허 EP 1070006의 배경기술에 기술된 바와 같이, 본 발명에 따라 정상 운전 상황에서 제 1 피스톤에 가해지는 작동력은 상기 힘 입력 장치상에 가해지는 페달 작동력으로부터 분리되어 기계적으로 발생된다. 그러나, 이하 기술하는 본 발명에서 이러한 목적으로 이용되는 작동력 발생기는 상당한 추가적 기술적 투여와 수반되는 추가적 비용과 고장의 가능성 마저 증가하는 별도의 유압 장치로서 구성된 것이 아니다. 페달 작동력을 기계적으로 증폭하기 위해서 일반적인 유압 브레이크 부스터에서 이용되는 것과 같이, 본 발명에 따른 제동력 발생기는 챔버 장치에 의해서 구성된다. 본 출원인은 기술적으로도 완벽하고 경제적으로 유압 브레이크 부스터의 원리를 이용하여 브레이크 페달 작동으로부터 완전히 분리되어 작동력을 발생시킬 수 있음을 알게 되었다. 이러한 목적을 위해서, 브레이크 페달의 작동 세기에 따라서, 상기 챔버 장치는 상기 제어밸브에 의해 작동되어, 진공 챔버와 작동 챔버간의 압력차를 조정하고 그에 따라 페달 작동에 의해 전달된 운전자의 요구에 따라서 제 1 피스톤에 대한 작동력이 발생된다. 이러한 압력차는 후속적으로 가동 벽의 변위를 일으키고 따라서 제 1 피스톤의 변위를 일으키게 된다.
본 발명에 따른 제동력 발생기의 동작 모드를 감시하고, 폐 제어루프(closed control loop)에 있어서 본 발명에 따른 제동력 발생기의 응답특성을 나타내줄 파라미터(parameter)를 제공하기 위해서, 본 발명에 따라 제공되는 위치 센서(position sensor)에 의해서 가동 벽의 현재 위치가 검출된다. 이 경우, 위치센서는 유도형 또는 기계적 타입의 것일 수 있다. 간단하고, 경제적이며 신뢰할 수 있는 기술발전에 따라서 위치센서는 상기 가동 벽에 접촉하여 변위가 있는 경우 그 위치를 검출할 수 있는 필러(feeler)를 가진 것으로 구성될 수 있다.
페달 작동 검출 장치는, 브레이크 페달의 실제 기울기를 검출하는 센서, 특히 브레이크 페달의 회전 축에 설치되는 회전각 센서를 포함한다. 그러나 다르게 구성된 센서에 의해서, 예컨대 상기 힘 입력 장치의 이동으로부터 또는 상기 힘 입력 장치 내에서 일어나는 압력 부하로부터 브레이크 페달 작동을 검출하는 것도 가능하다.
이미 일반적인 유압 브레이크 부스터로부터 잘 알려진 바와 같이, 본 발명에 따른 제동력 발생기에는 내연 엔진의 흡입관에 유압적으로 접속되거나 진공 펌프에 유압적으로 연결되어 진공을 발생시키는 진공 챔버가 구비될 수 있다.
상술한 바와 같이, 일반적인 종래의 브레이크 부스터와 달리, 정상 제동 상황에서 즉, 제동장치가 완전히 기능하는 상태에서, 본 발명에 따른 해결책에 있어서 페달 작동력은 제 1 피스톤에 전달되지 않는다. 따라서 상기 전자기 액추에이터에 의해서 작동력을 발생시키는 것이 필요하다. 그러므로, 상기 전자기 액추에이터는 선형 구동(linear drive) 또는 회전 구동(rotary drive) 타입으로 구성되고, 그의 회전 운동은 예컨대 볼 스크류 구동장치(ball screw drive)와 같은 기어장치에 의해서 직선운동으로 변환된다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라서 상기 전자기 액추에이터는, 제어밸브 하우징에 고정되는 코일과, 코일에 의해서 이 코일에 상대적으로 이동가능한 자기 아마추어(magnetic armature)를 포함한다. 이러한 본 발명에 따른 구성에 의해서, 신뢰성 있게 작동하며 마찰력이 작고 경제적이고 정확한 위치에 설치가능한 제동력 발생기를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 제동력 발생기에 있어서 중앙에서 두뇌와 같은 역할을 담당하는 부품은 제어밸브이다. 본 발명에 따라서, 제어밸브는 상기 베이스 하우징에 상대적으로 변위 가능한 제어밸브 하우징과 상기 제어밸브 하우징에 상대적으로 변위 가능한 제어밸브 요소를 포함하며, 여기서 제어밸브 하우징 상에는 상기 제어밸브 요소와 실링 밀착(sealing abutment)하게 이동가능한 하우징 실링 시트(housing sealing seat)가 마련되고, 슬리이브 실링 시트(sleeve sealing seat)가 상기 제어밸브 요소와 실링 밀착하게 하는 제어밸브 슬리이브(control valve sleeve)가 마련되어 전자기 액추에이터 더욱 구체적으로는 그의 상기 자기 아마추어에 접속된다.
작동중에, 상기 구성에 따라서, 제어밸브 요소와 슬리이브 실링 시트 사이가 실링 밀착되고 동시에 제어밸브 요소와 하우징 실링 시트가 서로 분리되면, 상기 작동 챔버는 유압적으로 상기 진공 챔버에 접속되며, 제어밸브 요소와 하우징 실링 시트가 실링 밀착되고 동시에 제어밸브 요소와 슬리이브 실링 시트는 서로 분리되면, 작동 챔버와 진공 챔버 사이에 압력차이가 발생하고, 작동 챔버는 진공 챔버로부터 분리되어 유압적으로 대기(ambient atmosphere)에 연통된다. 그러한 제어밸브의 구성에 의해서, 유압 브레이크 부스터에 사용되는 제어밸브의 일반적인 구성으로부터 출발하여, 본 발명에 따른 해결책에 그 작동 모드를 채용하고 있다. 특히, 제어밸브 슬리이브와 슬리이브 실링 시트는 제어밸브 요소 즉 힘 입력 장치에 의해 들어올려 분리되는 것이 아니고 상기 전자기 액추에이터에 의해 들어올려 분리되므로, 진공 챔버와 작동 챔버 사이에 압력차이가 발생할 수 있는 전제조건이 충족된다. 결과적으로, 작동 챔버 내에 진공 챔버 내보다 높은 압력이 형성되고, 따라서 챔버 장치 내의 상기 가동 벽의 변위를 일으키고 따라서 제어밸브 하우징의 변위를 일으키게 된다. 최종적으로, 상기 슬리이브 실링 시트도 후퇴하여 상기 제어밸브 요소와 밀착하므로, 평형상태가 일어나서, 실제적 작동력이 유지된다. 상기 전자기 액추에이터 특히 자기 아마추어가 더욱 이동하게 되면, 압력차이의 적응을 야기하게 되고 제어밸브 하우징의 변위 이후에 이는 제 1 피스톤에 가해지는 작동력에 상응하는 적응을 야기하게 된다. 브레이크 페달을 완전히 해방할 때까지 운전자가 페달 작동력을 감소시키면, 상기 전자기 액추에이터는 그에 따라 동작하여 상기 자기 아마추어가 원 위치로 후퇴하고 따라서 최종적으로 하우징 실링 시트는 제어밸브 요소를 들어올려 분리한다. 이에 따라서 최종적으로 거의 압력 균등이 될 때까지 작동 챔버와 진공 챔버 사이에 다시 압력 균등화가 허용된다. 이러한 경우에, 제어밸브 하우징은 원 위치로 후퇴하고 따라서 작동력은 최종적으로 제로(zero)로 감소한다.
정상 동작중 즉, 본 발명의 제동력 발생기의 모든 부품이 완전히 정상동작(기능)하는 상태에서 상기 힘 입력 장치 또는 그에 접속되는 부품 사이에 기계적 접속이 일어나지 않는 것을 보장하고 부품의 고장 시에도 비상 작동 모드를 보장할 수 있어 차량의 운전자가 차량을 적절히 제동할 수 있도록, 본 발명의 실시 예에 따라서 다음과 같은 장치가 마련된다. 구체적으로, 본 발명의 실시 예에 따라서 상기 힘 입력 장치와 상기 제어밸브를 작동시키는 부품 특히 상기 자기 아마추어 간에 안전 간극(safety clearance)이 제공되어, 브레이크 페달의 작동에도 불구하고 상기 코일에 의한 상기 자기 아마추어가 변위하지 않는 상황이 극복될 수 있어서 제어밸브를 작동시키는 부품 구체적으로 상기 자기 아마추어가 상기 힘 입력 장치에 작동 접속될 수 있고 여기서 브레이크 페달 작동에 의해 유도된 힘 입력 장치의 추가적 변위는 제어밸브를 작동시키는 부품 특히 상기 자기 아마추어에 직접적으로 전달되고, 따라서 제어밸브 하우징에 전달된다. 안전 간극의 치수는 정상 동작중, 즉 검출된 페달 작동에 응답하여 상기 전자기 액추에이터가 의도한 방법으로 작동했을 때는 결코 넘지 못하여 힘 입력 장치 또는 그에 접속된 부품이 상기 자기 아마추어 또는 제어밸브 하우징의 부품에 기계적으로 접촉할 수 없는 정도로 결정된다.
운전 상황에서, 상기 전자기 액추에이터의 전기적 작동이 예컨대 페달 작동 검출 장치의 고장으로 인하여 정확히 작동되지 않은 경우, 전자기 액추에이터, 특히 자기 아마추어는 운전자에 의한 브레이크 페달의 작동에도 불구하고 그의 원 위치를 유지한다. 결과적으로, 상기 힘 입력 장치 또는 그에 접속된 부품은 상기 자기 아마추어에 점점 가까워지게 이동하고 결과적으로 제동효과가 없게 된다. 브레이크 페달을 더욱 밟으면, 상기 안전 간극은 최종적으로 소모된다. 힘 입력 장치 또는 그에 접속된 부품은 상기 전자기 액추에이터 특히 자기 아마추어에 기계적으로 작동 접촉하고 자기 아마추어를 변위시킨다. 그러므로, 상기 제어밸브 슬리이브도 변위하고, 상기 슬리이브 실링 시트가 제어밸브 요소를 들어올려 분리한다. 그러나 상술한 바와 같이 이것은 진공 챔버와 작동 챔버간의 압력차이를 발생시키고 결과적으로 작동력을 발생시킨다. 전자기 액추에이터가 정확히 동작하지 않았을 때, 본 발명에 따른 제동력 발생기는 안전간극을 넘어서서 종래의 브레이크 부스터와 같이 작동한다.
진공원, 예컨대 별도로 구성된 진공 펌프의 고장을 포함하는 운전상황에서도, 본 발명에 따른 제동력 발생기는 차량을 제동할 충분히 큰 제동력을 발생하는 것이 가능하다. 이러한 상황에서는, 상기 챔버 장치가 쓸모없는 상태로 있게 된다. 그러나 본 발명에 따른 챔버 장치는 상기 안전 간극을 넘어선 후 상기 힘 입력 장치가 최종적으로 제 1 실린더에 기계적으로 접촉하도록 구성되었기 때문에, 상기 힘 입력 장치에 가해지는 페달 작동력은 일단 상기 안전간극을 넘어선 후에는 직접 제 1 피스톤에 전달되어 제동동작을 개시하게 된다. 운전자에 의해 상기 힘 입력 장치에 가해지는 작동력은 이후 직접 제 1 실린더에 전달된다.
이미 상술한 바와 같이, 본 발명의 근간의 사상은 정상 동작중에, 제동장치의 모든 부품이 완전한 기능을 발휘하는 상태에서, 제동동작을 할 때마다 페달 작동력으로부터 분리되어 제 1 피스톤에 가해지는 작동력 발생을 얻는 것이다. 본 발명에 따른 소형구조의 제동력 발생기로도 비교적 큰 작동력을 발생시키기 위해서, 본 발명에 따라 직렬 챔버 장치(tandem chamber arrangement)로서 구성한 챔버 장치가 제공되며, 상기 직렬 챔버 장치는 제 1 챔버 장치와 제 1 챔버 장치와 분리된 제 2 챔버 장치를 포함하여 구성되고, 여기서 제 1 챔버 장치는 제 1 진공 챔버와 제 1 진공 챔버로부터 제 1 가동 벽에 의해 분리된 제 1 작동 챔버를 포함한다. 상기 제 2 챔버 장치는 제 2 진공 챔버와 제 2 진공 챔버로부터 제 2 가동 벽에 의해 분리된 제 2 작동 챔버를 포함한다. 또한, 제 1 과 제 2 챔버 장치는 제어밸브에 의해서 압축될 수 있다. 이러한 관계에서, 본 발명에 따라서 연동을 위해서 제 1 가동 벽과 제 2 가동 벽은 서로 확고히 접속될 수 있다.
본 발명에 대한 전술에서 여러 차례 언급된 바와 같이, 상기 힘 입력 장치는 작동력 발생기에 직접 기계적으로 접속되지 않는다. 그럼에도 불구하고 운전자에게 익숙한 브레이크 페달의 작동에 대한 기계적 저항력을 제공하기 위해서, 본 발명은 페달 저항력 모의 장치(pedal counterforce simulating device)를 제공한다. 이러한 페달 저항력 모의 장치는 예컨대 상기 힘 입력 장치에 인접하게 설치될 수 있다. 그러나 이로 인해 소형의 요구에 부합하지 않게 장치의 전체 체적 상 상당한 증가를 초래하게 된다. 그러한 체적의 증가를 회피하기 위해서, 본 발명에 따른 제동력 발생기에 있어서 페달 저항력 모의 장치는 공간 절약적으로 집적하여 마련된다.
본 발명에 따라서 그러한 집적의 해결책을 구현하는 수단은 예컨대 상기 힘 입력 장치를 전달 피스톤 장치에 의해서 페달 저항력 모의 장치에 접속하는 것이 될 수 있다. 이러한 접속에 있어서, 페달 저항력 모의 장치는 페달 저항력 유압 장치에 의해서 댐퍼(damper) 장치에 구동 접속될 수도 있다. 그러면 페달 저항력 모의 장치의 운동을 전달하는 것이 가능하기 때문에, 그 부품들은 본 제동력 발생기의 어느 곳이든지 설치 공간이 허락하는 곳에 설치될 수 있다.
브레이크 페달의 작동시 전통적 브레이크 장치에 익숙한 운전자에게 저항력 응답을 전달하기 위해서, 본 발명에 따라서 댐퍼 장치가 제공되며, 이러한 댐퍼 장치는 페달 저항력 유압 장치에 의해 변위가능한 피스톤에 의해서 압축될 수 있는 모의 스프링, 및/또는 유압 댐핑 수단 바람직하기로 스로틀(throttle), 및/또는 탄성 고무 재 스톱 와셔(rubber-elastic stop washer)를 포함하여 구성될 수 있다. 모의 스프링과 탄성 고무 재 스톱 와셔로는 페달 작동력이 증가함에 따른 점진적인 힘의 변화를 얻을 수 있고, 유압 댐핑 수단은 브레이크 페달을 해방한 후에 브레이크 페달이 천천히 복귀하게 하는 이력 현상(hysteresis)을 일으키는 데 이용한다. 유압 댐핑 수단은 또한 브레이크 페달을 충분히 빨리 작동시킨 경우에 본 발명에 따른 제동 장치의 모든 동작 상황에서 전통적 제동장치에 익숙한 운전자에게 저항감을 전달하는 효과를 가진다.
이미 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 제동력 발생기는 상기와 같이 구성되어 있기 때문에 개별 부품이 고장나는 경우에도 신뢰할 수 있는 제동 효과를 보장한다. 특히, 비상 동작 상황에서 작동력을 발생시키기 위해서 운전자가 브레이크 페달에 가하는 페달 작동력을 가장 잘 이용할 필요가 있을 때, 상기 페달 저항력 모의 장치의 작용으로 인한 페달 작용력의 낭비는 회피되어야 한다. 그러므로, 본 발명에 따라서, 필요에 따라 페달 저항력 모의 장치는 접속되기도 하고 차단되기도 한다. 특히, 본 발명의 이러한 점의 실시 예에 따라서 제어가능한 차단 밸브가 구비된 페달 저항력 모의 장치의 유압 장치가 제공되며, 여기서 제어가능한 차단 밸브는 그의 제 1 위치, 바람직하기로 그의 비활성(passive) 위치에서, 댐퍼 장치와 전달 피스톤 장치간을 서로 유압적으로 분리하여 전달 피스톤 장치의 실질적으로 완충되지 않은 이동을 허용하고, 상기 제어가능한 차단 밸브는 그의 제 2 위치, 바람직하기로 그의 활성(active) 위치에서, 댐퍼 장치와 전달 피스톤 장치를 유압적으로 서로 접속한다. 상기 차단 밸브의 제어에 대해서, 본 발명에 따른 차단 밸브는 브레이크 페달 작동의 개시시점에서 비활성 위치에서 활성 위치로 절환되며, 브레이크 페달의 작동 완료시까지 활성 위치에서 비활성 위치로 복귀되지 않는다. 또한, 차단 밸브는 조절효과를 얻기 위해서 스로틀(throttle) 요소, 바람직하기로 스프링으로 바이어스되는 제한기(spring-biased restrictor)를 구비하며, 상기 제한기는 차단 밸브의 활성 위치에서 댐퍼 장치로의 유압 흐름을 조절한다. 이러한 식으로, 댐퍼 장치의 이력 효과와 댐핑 효과는 더욱 증대될 수 있다. 바람직하기로, 상기 제한기는, 상기 차단 밸브가 비활성 위치로 절환되었을 때도, 유압 장치의 유압 흐름을 조절해서, 댐퍼 장치는 브레이크 페달에 접속되지 않고, 브레이크 페달의 작동시에 저항력을 감지한다.
마스터 실린더의 구성에 대해서, 본 발명에 따라서 마스터 실린더는 바람직하기로 일 단부가 개구된 실린더 실(cylinder bore)의 형태로 실린더 하우징 내에 마련된다. 상기 차단 밸브는 상기 댐퍼 장치와 마찬가지로 바람직하기로 실린더 하우징 내에 집적되거나 실린더 하우징 상에 별도의 모듈로서 마련된다. 본 발명에 따른 제동력 발생기는 또한 댐퍼 장치에 의해서 실린더 하우징 내에 집적되거나 별도로 실린더 하우징 상에 마련됨으로써 더욱 소형화될 수 있다. 따라서, 실질적으로 설치 공간을 차지하는 페달 저항력 모의 장치의 유닛, 즉 댐퍼 장치는 설치공간이 허용되는 어느 곳이든 설치될 수 있고 페달에 바로 인접해서 설치할 필요가 없다.
조립의 편이성과 소형 구조를 위해서, 본 발명에 따라서 실린더 하우징은 그 내부 부품과 함께 베이스 하우징 내로 하나의 모듈로서 삽입될 수 있고 베이스 하우징에 해방가능하게 접속될 수 있다.
제동 장치의 신뢰성을 향상시키기 위해서, 본 발명에 따라서 마스터 실린더 내에는 제 2 피스톤이 변위 가능하게 안내되며, 마스터 실린더와 함께 제 2 피스톤은 유압 제동압력을 발생시키는 제 2 압력 챔버를 형성하고, 마스터 실린더와 함께 제 1 피스톤과 제 2 피스톤은 유압 제동압력을 발생시키는 제 1 압력 챔버를 형성한다. 이러한 접속에 있어서, 제 1 피스톤과 선택적으로 제 2 피스톤이 관련된 바이어스 스프링(biasing spring)에 의해서 원 위치(basic position)로 탄성 바이어스되게 구성될 수 있다.
페달 저항력 모의 장치의 개별 부품들에 대해서는 상술한 바와 같다. 그의 조합에 대해서, 본 발명에 따라서, 제 1 피스톤에는 작동 피스톤이 안내되는 관통공이 구비되며, 여기서 상기 작동 피스톤은 작동 실린더 실(actuating cylinder bore)을 구비하며, 이 작동 실린더 실내에서 분리 피스톤이 전달 피스톤 장치에 의해서 변위 가능하게 안내되고, 여기서 상기 작동 피스톤 내의 상기 분리 피스톤은 상기 페달 저항력 모의 장치의 유압 장치에 유압적으로 접속되는 유압 챔버의 범위를 결정한다. 상기 전달 피스톤 장치와 상기 분리 피스톤 간의 영구적 접촉을 보장하고 따라서 힘 입력 장치와 페달 저항력 모의 장치의 신뢰할 수 있는 접속을 보장하기 위해서, 본 발명에 따라서 제공되는 상기 분리 피스톤에 접촉하는 전달 피스톤 장치의 부품은 해방가능하게 상기 분리 피스톤에 자기적으로(magnetically) 및/또는 접착식으로 및/또는 빗장결합(latching)에 의해 분리 피스톤에 접속된다. 또한, 본 발명에 따라서 제공되는 작동 피스톤은 실린더 하우징 내에 고정된다. 선택적으로, 본 발명에 따라 제공되는 작동 피스톤은 실린더 하우징에 상대적으로 변위가능하게 제공될 수 있다. 바람직하기로, 이러한 구성에 있어서, 작동 피스톤은 상기 실린더 하우징에 대한 스프링 요소의 작용에 대해 상대적으로 변위 가능하다. 이러한 경우에, 스프링 요소는 탄성 에너지를 축세한 상태로 특별한 최소력이 초과될 때만 변위가 일어난다. 작동 피스톤과 스프링 요소의 접속을 위해서, 간단하지만 신뢰할 만한 본 발명의 구성적 변형 실시 예로서 작동 피스톤 상에 마련되는 스톱 핀(stop pin)이 이용될 수 있다.
본 발명은 또한 전자 제어 장치를 제공하는 바, 이 전자 제어 장치는 페달 작동 검출 장치를 감시하며 페달 작동 검출 장치의 출력 신호에 따라서 바람직 하기로 미리 결정된 특성 곡선 또는 미리 결정된 종류의 특성에 따라서 상기 전자기 액추에이터를 작동시킨다. 효과적인 작동 파라미터(parameter)들에 의존해서, 개별적 특성 곡선들은 특성곡선 군(family)중에서 선택되고 제동력 발생기의 동작의 기준을 형성한다. 제동 장치의 구성에 따라서, 본 발명에 따라 추가적으로 제공되는 특성 곡선 또는 특성 곡선들의 군은 영구적으로 정의되거나 검출되는 동작 파라미터들에 적응하게 마련된다. 그러므로, 운전자의 요구에 의해서 또는 운전자 행동에 적응해서 제동 행위를 결정하는 다양한 특성 곡선을 선택하거나 생성하는 것이 가능하다.
이러한 구성에 있어서, 본 발명에 따라서 제공되는 전자 제어 장치는 상기 페달 저항력 모의 장치의 유압 장치에서 예컨대 차단 밸브에서 검출한 유압에 따라서 상기 전자기 액추에이터를 작동시킨다. 본 발명에 따른 제동력 발생기의 동작에 관련해서, 추가적으로 마련되는 전자 제어 장치는 차량 제어 장치에 의해 결정되는 파라미터, 예컨대 차량 주행 거리, 현재의 제동 장치 내 유압, 실제 차량 감속도 등에 따라서 전자기 액추에이터를 작동시킨다. 또한, 본 발명에 따라서, 전자 제어 장치는 페달 작동 검출 장치의 출력 신호의 시간 변화율 및/또는 페달 저항력 모의 장치의 유압 장치, 예컨대 차단 밸브에서 검출된 유압에 따라서 상기 전자기 액추에이터를 작동시킨다. 상기에서 설명한 바와 같이, 특별한 동작 상황에서는, 페달 저항력 모의 장치를 무력화시키는 것이 필요하다. 이러한 목적으로, 마련되는 전자 제어 장치는 페달 작동 검출 장치의 출력 신호에 따라서 상기 차단 밸브를 작동시킨다.
추가적으로 본 발명에 따라 마련되는 전자 제어 장치는 전자기 액추에이터의 작동시에 상기 위치 센서의 출력 신호를 고려한다. 그러므로 해서 얻을 수 있는 효과는 상기 가동 벽의 현재 위치 또는 직렬 구조인 경우 두 가동 벽들의 현재 위치를 교정을 위한 궤환 정보로서 활용하여 폐 제어 루프(closed control loop) 내에서 상기 전자기 액추에이터를 작동시킬 수 있다는 점이다.
도 1은 본 발명에 따른 제동력 발생기와 그에 접속되는 차량 부품들에 대한 개략 블록도이고,
도 2는 본 발명에 따른 제동력 발생기에 대한 확대 측면도이며,
도 3은 미작동 상태의 본 발명의 일 실시 예에 따른 제동력 발생기에 대한 종 단면도이고,
도 4는 부분적으로 작동된 상태의 본 발명의 일 실시 예에 따른 제동력 발생기에 대한 종 단면도이며,
도 5는 본 발명에 따른 페달 저항력 모의 장치 중 댐퍼 장치의 제 1 실시 예에 대한 상세 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 페달 저항력 모의 장치 중 댐퍼 장치의 제 2 실시 예에 대한 상세 단면도이며,
도 7은 도 2에 대한 Ⅶ-Ⅶ 선 단면도이고,
도 8은 본 발명에 따른 제동력 발생기의 제 2 실시 예에 대한 종 단면도이며,
도 9는 본 발명에 따른 제동력 발생기의 제 3 실시 예에 대한 종 단면도이다.
한편, 첨부 도면을 참조해서 본 발명에 따른 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 2에 있어서, 본 발명에 따른 제동력 발생기는 측면도로서 나타내었고 부호 10으로 지시하였다. 본 발명에 따른 제동력 발생기(10)는 힘 입력 장치(14)가 도입되는 작동 유닛(actuating unit)(12)을 포함한다. 힘 입력 장치(14)는 그의 자유단부가 도 2에 도시되지 않은 브레이크 페달에 접속가능하다. 작동 유닛(12)은 챔버 장치(16)에 접속된다. 작동 유닛(12)으로부터 떨어진 챔버 장치(16)의 측면에서 상기 마스터 실린더의 실린더 하우징(18)의 일부를 볼 수 있다.
본 발명에 따른 제동력 발생기(10)의 구성을 도 3을 참조하여 더욱 상세 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 따른 제동력 발생기(10)의 기본 구성은 2개의 모듈, 즉 하나가 실린더 하우징(18)이고 다른 하나가 실린더 하우징(18)이 삽입되고 실린더 하우징(18)이 해방가능하게 접속되는 제동력 발생기 하우징(20)인 모듈로 구성된다. 도 3에 있어서 제동력 발생기(10)의 우측, 특히 제동력 발생기 하우징(20)의 우측부에는 막대형의 힘 입력 장치(14)가 있다. 또 제동력 발생기 하우징(20)의 우측부에 제어 밸브(22)가 마련된다. 제어 밸브(22)는 제어 밸브 하우징(24)을 포함하며, 제어 밸브 하우징(24)은 제동력 발생기 하우징(20)에 대해서 상대적으로 변위 가능하다. 제어 밸브 하우징(24) 내부에는 밸브 슬리이브(26)이 마련되며, 밸브 슬리이브(26)는 제어 밸브 하우징(24)에 대해 상대적으로 변위 가능하다.
제어 밸브 하우징(24)은 챔버 장치(16)에 설치되는 제 1 가동 벽(28)에 고정적으로 접속된다. 제 1 가동 벽(28)은 도 3에 있어서 챔버 장치(16)의 우측 부분을 진공 챔버(30)와 작동 챔버(32)로 세분한다. 도 3에 있어서 진공 챔버(30)는 제동 력 발생기 하우징(20)내에 고정된 강체 벽(rigid wall)(34)에 의해서 챔버 장치(16)의 좌측 부분으로부터 분리된다. 챔버 장치(16)의 이 부분도 마찬가지로 진공 챔버(36)와 작동 챔버(38)을 포함하며, 이들 진공 챔버(36)와 작동 챔버(38)는 제 2 가동 벽(40)에 의해 분리된다. 제 1 가동 벽(28)과 제 2 가동 벽(40)은 연동을 위해서 서로 견고히 접속된다. 이러한 목적으로, 제 2 가동 벽(40)은 접속 슬리이브(42)상에 고정되며, 접속 슬리이브(42)는 접속 부시(bush)(44)에 의해서 고정적으로 제어 밸브 하우징(24)에 접속된다.
제어 밸브 하우징(24) 내에는 전자기 액추에이터(48)의 전기적으로 제어가능한 코일(46)이 설치된다. 전자기 액추에이터(48)는 추가적으로 자기 아마추어(magnetic armature)(50)를 포함하며, 자기 아마추어(50)는 제어 밸브 하우징(24)과 코일(46)에 대해서 상대적으로 제동력 발생기(10)의 종축(A) 방향으로 변위 가능하다. 자기 아마추어(50)는 밸브 슬리이브(26)에 축방향으로 연동하기 위해서 접속된다. 또한 자기 아마추어(50)에는 축방향의 관통구가 마련되며, 이 관통구를 통해서 전달 피스톤(52)이 변위 가능하게 연장한다. 자기 아마추어(50)는 스프링(54)에 의해서 도 3에 도시된 위치로 탄성 바이어스(bias)된다. 도 3에 있어서, 전달 피스톤(52)은 그의 우측 단부에서 접속 요소(56)에 의해서 힘 입력 장치(14)에 접속된다. 도 3에 도시된 제동력 발생기(10)가 미 작동 상태에서, 안전 간극(S)이 자기 아마추어(50)와 접속 요소(56) 사이에 마련된다.
밸브 슬리이브(26)와, 제어 밸브 하우징(24)과, 이들 밸브 슬리이브(26)와, 제어 밸브 하우징(24)에 대해 상대적으로 변위 가능한 밸브 요소(58)가 제어 밸 브(22)를 구성한다. 도 3에 도시된 상태에서, 밸브 슬리이브(26)는 밸브 요소(58)를 대향하는 슬리이브 실링 시트(sleeve sealing seat)(60)에 의해서 지지된다. 또한 이러한 상태에서 제어 밸브 하우징(24)상에 형성된 하우징 실링 시트(housing sealing seat)는 밸브 요소(58)를 들어올려 분리한다. 도 3에 도시된 상태에서, 제어 밸브(22)는 각각의 경우에 진공 챔버(30)를 작동 챔버(32)에 그리고 진공 챔버(36)를 작동 챔버(38)에 접속한다. 진공 챔버(30, 36)는 상기 경우에 미도시된 진공원, 예컨대 제동력 발생기(10)를 구비하는 차량의 내연 엔진의 흡입관에 접속되거나 별도로 구성된 진공 펌프에 연결된다. 상기 힘 입력 장치(14)는 리셋 스프링(resetting spring)(63)에 의해서 도 3에 도시된 위치로 바이어스된다.
도 3의 전달 피스톤(52)은 그의 좌측 단부가 관통 축공이 구비된 제 1 피스톤(64) 내로 연장한다. 제 1 피스톤(64)은 실린더 하우징(18)내에 형성되고 일단부가 개방된 통공(bore)(66)에 밀착 안내된다. 작동 피스톤(68)은 상기 제 1 피스톤(64)의 관통 공 내에서 변위 가능하게 안내된다. 작동 피스톤(68)도 통공(70)을 가지며, 통공(70)은 일 단부가 개방되어 있으며 이 개방된 일 단부는 통공(70)내를 변위가능한 분리 피스톤(72)에 의해 막혀있다. 작동 피스톤(68)과 분리 피스톤(72)은 함께 유압 챔버(74)을 형성한다. 작동 피스톤(68)은 스톱 핀(stop pin)(75)에 의해 지지되며, 스톱 핀(75)은 제 1 피스톤(64) 내에 마련된 장공 축(73)을 관통 연장하여 덮개 슬리이브(closure sleeve)(78)내의 단차 직경부에 닿고, 덮개 슬리이브(78)는 실린더 하우징(18)에 고정적으로 접속된다. 그러므로 작동 피스톤(68)은 도 3에 도시된 상태에서 우측 축 방향으로 이동이 제한된다.
유압 챔버(74)는 접속 채널(channel)(76)에 의해서 덮개 슬리이브(78)의 내부와 접속되며 또한 덮개 슬리이브(78)의 내부를 경유하여 실린더 하우징(18)내에 형성된 유압 채널(80)과 연통한다. 유압 채널(80)은 도 7에 단면도로서 더욱 상세히 도시된 전자기 차단 밸브(electromagnetic block valve)(82)로 이어진다. 전자기 차단 밸브(82)는 전자기적으로 제어가능한 코일(coil)(84)과 코일(coil)(84)내에서 가동되게 안내되는 아마추어(armature)(86)를 포함한다. 아마추어(86)는 리셋 스프링(resetting spring)(88)에 의해서 도 7에 도시된 위치로 탄성 가압(bias) 된다. 도 7에 도시된 바와 같이 아마추어(86)는 연장부(90)를 가지며, 이 연장부(90)의 자유단부는 구형 밸브 요소(spherical valve element)(92)를 밸브 시트(valve seat)(94)쪽으로 가압할 수 있다. 도 7에 있어서, 밸브 시트(94)는 유압 챔버(96)을 관통 공에 의해서 부속실(ante-chamber)(98)에 연통시키며, 상기 관통 공은 밸브 요소(92)에 의해서 닫힐 수 있다. 유압 챔버(96)은 접속 채널(100)에 의해서 유압 유체 저장기(hydraulic fluid reservoir)(102)에 유압적으로 접속된다. 부속실(98)은 접속 채널(104)를 통해서 페달 저항력 모의 장치(106)에 유압적으로 접속된다.
부속실(98)내에서, 제한기(99)는 스프링(101)에 의해서 밸브 요소(92)를 향한 방향으로 탄성 가압된다. 제한기(99)는 조절공(throttle bore)(103)을 갖는다. 또한 부속실(98)내에는, 조립의 편이성을 제공하는 보유 요소(retaining element)(105)가 설치된다.
페달 저항력 모의 장치(106)는 도 5에 제 1 실시 예의 단면도로서 확대되어 도시되었으며, 실린더 하우징(18) 내에 집적된다. 접속 채널(104)은 유압 챔버(108)내로 연통되며, 유압 챔버(108)은 모의 피스톤(simulation piston)(110)에 의해서 범위가 결정된다. 모의 피스톤(110)은 실린더 하우징(18) 내에서 종축(B)을 따라서 변위 가능하다. 모의 피스톤(110)은 시트 플랜지(seating flange)(112)를 가지며, 이 시트 플랜지(seating flange)(112)에 모의 스프링(simulation spring)(114)의 일 단부가 지지된다. 모의 피스톤(110)은 또한 둥근 연장부(rounded-off extention)(116)를 포함하며, 이 둥근 연장부(116)는 상기 모의 스프링(114) 내로 돌출한다. 모의 스프링(114)은 스프링 실(118)내에 설치되며, 스프링 실(118)은 마개(closure plug)(120)에 의해 막혀있고 마개(120)는 고정 링(fastening ring)(122)에 의해 고정된다. 마개(120)는 중앙 공(central opening)(128)을 가진다. 스프링 실(118)은 또한 측구(lateral bore)(126)에 의해서 대기(大氣)에 연통된다. 마개(120) 내에는 탄성 고무재로 된 스톱 와셔(stop washer)(124)가 설치되고, 도 5에 도시된 상태보다 충분히 더욱 종축(B)을 따라 변위할 경우 모의 피스톤(110)의 상기 둥근 연장 부(116)가 스톱 와셔(124)에 닿을 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 제동력 발생기로 다시 돌아가서, 도시된 바와 같이 실린더 하우징(18) 내에는 제 1 피스톤(64)에 추가하여 제 2 피스톤(130)도 변위 가능하게 수용된다. 도 3에 있어서 제 1 피스톤(64)과 통공(66)의 경계벽 그리고 제 2 피스톤(130) 및 작동 피스톤(68)의 좌측 단 부가 제 1 압력 챔버(132)를 형성한다. 제 2 피스톤(130)은 통공(66)의 경계벽과 함께 제 2 압력 챔버(134)를 형성한다. 제 1 피스톤(64)과 제 2 피스톤(130)은 리셋 스프링(136, 138)에 의해서 도 3에 도시된 위치로 탄성 바이어스, 다시 말해 탄성 가압된다.
도 3에 있어서 위치 센서(140)가 추가적으로 도시되었다. 위치 센서(140)는 태핏(tappet)(142)을 포함하며, 태핏(142)은 도 3에 있어서 우측으로 탄성 바이어스되고 그의 자유 단 부는 가동 벽(40)에 영구적으로 맞닿아서 가동 벽(40)의 실제 위치를 검출한다.
도 3에 도시된 제동력 발생기(10)의 조립에 있어서, 주목할 점은 본 발명에 따른 제동력 발생기(10)가 2개의 기본 모듈로 구성된다는 점이다. 제 1 기본 모듈은 제동력 발생기 하우징(20)과 제동력 발생기 하우징(20)에 내설되는 모든 부품, 특히 챔버 장치(16)와 제어 밸브(22)의 부품들을 포함한다. 제 2 기본 모듈은 실린더 하우징(18)과 실린더 하우징(18)에 설치되는 모든 부품, 특히 페달 저항력 모의 장치(108), 전자기 차단 밸브(82), 제 1 피스톤(64)과 제 2 피스톤(130)을 포함한다. 이러한 2개의 기본 모듈은 미리 조립되어 미리 조립된 상태로 서로 접속가능하고, 여기서 실린더 하우징(18)은 제동력 발생기 하우징(20)내로 실링(sealing)되게 도입될 수 있다. 이러한 2개의 모듈의 접속영역 부(interface)는 1 피스톤(68)과 접속 부시(44)간의 상호 접촉 안착 면과 전달 피스톤(52)과 분리 피스톤(72)간의 상호 접촉 안착 면을 형성한다. 구체적으로, 전달 피스톤(52)과 분리 피스톤(72)간의 접속영역 부는 페달 작동에 대한 제동장치의 즉각적 응답을 운전자에게 전달하기 위해서 속응 동작(free of play)할 수 있어야 한다. 그러므로, 분리 피스톤(72)은 자성 재로 구성되며 따라서 강자성 재(ferromagnetic)로 구성된 전달 피스 톤(52)과 조립중에 강력하게 접촉하며 이러한 접촉을 유지한다. 선택적으로, 통공(70)은 그의 개방 단부에 스톱 부재, 예컨대 고정 링이나 구슬(beading)을 마련하여 분리 피스톤(72)의 의도하지 않은 미끌어져 빠지는(sliding-out) 현상을 방지한다.
본 발명에 따른 제동력 발생기(10)의 동작에 대한 상세 설명을 기술함에 앞서서, 도 1을 참조하여 차량 제동장치에 설치된 상태를 설명하기로 한다. 도 1에서 본 발명에 따른 제동력 발생기(10)는 브레이크 페달(P)과 함께 도식적으로 도시되었다. 페달 작동은 회전각 센서(150)에 의해 검출되며 회전각 센서 평가장치(152)로 전달된다. 따라서 실제 페달 작동에 상응한 신호가 전자 제어 장치(154)로 전달된다. 실제 페달 작동을 나타내는 신호에 따라서, 전자 제어 장치(154)는 진공 펌프(156)와 하기에서 추가적으로 설명될 제동력 발생기(10)의 추가적 부품들을 작동시킨다. 전자 제어 장치(154)는 또한 검출된 페달 작동에 응답해서 제동등(brake light)(158)을 점등하게 작동시킨다. 전자 제어 장치(154)는 추가적으로 차량 내의 다양한 제어 장치들로부터 신호들을 수신하며, 그러한 제어 장치들로는 예컨대 전자 자세제어 프로그램(Electronic Stability Program, 약하여 ESP)(160), 안티 록 브레이크 장치(Antilock Brake System, 약하여 ABS)(162), 자동 충돌 회피 장치(Automatic Collision Avoidance System, 일명 Cruise Control)(164) 등이 있다. 이들 프로그램에 의한 제어장치들로부터의 신호들은 전자 제어 장치(154)로 송신되고, 전자 제어 장치(154)는 이들 제어장치들로부터의 신호들을 평가하고 본 발명에 따른 제동력 발생기를 제어하는 데 이용한다.
도 3 및 4를 참조하여 본 발명에 따른 제동력 발생기의 동작을 상술하면 다음과 같다.
도 4는 정상동작 모드에서 부분적으로 작동된 위치에서 본 발명에 따른 제동력 발생기(10)을 보여준다. 브레이크 페달의 작동에 따라서, 힘 입력 장치(14)에는 힘(F)이 부과되고 따라서 힘 입력 장치(14)는 도 3에 도시된 기본위치로부터 제동력 발생기(10)의 종축(A)을 따라서 거리(ΔP)만큼 변위 된다. 그러한 브레이크 페달 작동은 즉시 도 1에 도시된 회전각 센서(150)에 의해 검출되고 전자 제어 장치(154)로 전달된다. 그러면, 전자 제어 장치(154)는 코일(46)을 작동시켜 미리 결정된 특성곡선에 따라서 그리고 선택적으로 추가적 파라미터들, 예컨대 자세제어 프로그램(160), 안티 록 브레이크 장치(162), 자동 충돌 회피 장치(164)로부터 제공되는 파라미터들을 고려해서 자화(磁化)(energize)시킨다. 코일(46)이 자화되면 자계(magnetic field)를 형성하게 되고, 이 자계는 아마추어(50)를 코일(46)쪽으로 즉 도 4에서 좌측으로 끌어당긴다. 이러한 경우에, 밸브 슬리이브(26)는 아마추어(50)를 따라서 함께 이동된다. 밸브 요소(58)는 하우징 실링 시트(62)에 접촉할 때까지 밸브 슬리이브(26)에 연동하여 이동한다. 그러므로 슬리이브 실링 시트(60)는 밸브 요소(58)를 들어올려 분리한다. 결과적으로, 제 1 진공 챔버(30)는 제 1 작동 챔버(32)로부터 격리되고, 제 2 진공 챔버(36는 제 2 작동 챔버(38)로부터 격리되며, 제 1 및 제 2 작동 챔버(32, 38)들은 대기에 연통된다. 따라서 대기보다 높은 압력이 제 1 및 제 2 작동 챔버(32, 38)들 내에 형성되고, 그로 인해 제어 밸브 하우징(24)가 리셋 스프링(166)의 탄성력을 극복하고 변위 하고, 따라서 제 1 피스톤(64)와 제 2 피스톤(130)도 변위 한다. 이로 인해서, 차량을 제동하기 위해서 제동력 발생기(10)에 접속되는 차량 제동장치에서 사용될 제동압력이 제 1 압력 챔버(132)과 제 2 압력 챔버(134) 내에 형성된다. 2개의 가동 벽(28) 및 (40)은 양 실링 시트들, 즉 슬리이브 실링 시트(60)와 하우징 실링 시트(62)이 후퇴하여 밸브 요소(58)에 맞닿을 때까지 제어 밸브 하우징(24)에 연동하여 이동한다. 이러한 상태에서, 장치는 평형상태가 되고, 외부적 영향이 없으면, 더 이상의 변화는 발생하지 않는다.
상기에서 설명한 바와 같이, 제어밸브(22)의 작동은 코일(46)에서 발생된 자기력에 의해서 종축(A)를 따라서 이동되는 아마추어(50)의 변위에 의해서 이루어진다. 그러나, 도 4에 도시된 작동 상태에 있어서, 힘 입력 장치(14)의 이동과 이러한 이동을 일으키는 힘(F)은 아마추어(50)에 전달되지 않는다. 오히려, 힘 입력 장치(14)의 이러한 이동은 접속 요소(56)을 통해서 전달 피스톤(52)에 전달된다. 전달 피스톤(52)은 결과적으로 제 1 실린더(64) 내에서 더욱 구체적으로 일 단부가 개방된 작동 피스톤(68)의 통공(70) 내에서 변위 되고, 이 경우에 분리 피스톤(72)은 도 4에서 좌측으로 변위되고, 여기서 제 1 압력 챔버(132)내에서 우세한 유압으로 인해서 작동 피스톤(68)은 실린더 하우징(18)에 상대적으로 그 위치를 유지한다. 분리 피스톤(72)의 이동에 따라서, 유압 유가 유압 챔버(74)로부터 접속 채널(76)과 유압 채널(80)을 통해 전자기 차단 밸브(82)로 공급된다. 페달 작동의 검출에 따라서, 전자기 차단 밸브(82)는 전자 제어 장치(154)에 의해서 활성위치로 절환되고,전자기 차단 밸브(82)내에서 밸브 요소(92)는 밸브 시트(94)에 밀착하게 가압된다. 그러므로 전자기 차단 밸브(82)에 공급된 유압 유는 유압 유 저장기(102)내로 흘러들어가지 못하고 대신 페달 저항력 모의 장치(106)의 저항력에 대항하여 유압 챔버(108)로 공급된다. 이러한 경우에, 모의 피스톤(110)은 모의 스프링(114)의 압축과 동시에 스프링 실(118)내로 변위 된다. 모의 피스톤(110)의 변위 속도에 따라서, 유체가 조절 통공을 통해 흐를 때 제한기(99)의 조절효과에 기인하여 그리고 스프링 실(118)내에 수용된 공기가 빠져나갈 때 통공(126)의 조절효과에 기인하여, 유압 댐핑이 일어난다. 최종적으로, 둥근 연장부(116)가 충분히 이동하면, 둥근 연장부(116)가 탄성고무재 스톱 와셔(124)에 접촉하여 이를 압축할 때 모의 피스톤(110)의 높은 완충 이동(damped movement)이 일어난다.
운전자가 브레이크 페달을 떼면, 본 발명에 따른 제동력 발생기(10)는 도 4에 도시된 위치로부터 도 3에 도시된 위치로 복귀한다. 이러한 경우에 힘 입력 요소(14)는 페달 저항력 모의 장치(106)와 리셋 스프링들의 작용에 의해서 그의 기본위치(원위치)로 복귀한다. 그러나 이러한 리셋 이동은, 통공(126)은 공기를 조절된 양만 스프링 실(118)로 공급되게 허용하고, 제한기(99)는 또한 유압 유가 유압 챔버(74)로 되돌아가는 것을 조절하기 때문에, 이력적으로(시차를 두고) 발생한다.
전자기 액추에이터(48)의 작동 중에, 전자 제어 장치(154)는 위치 센서(40)을 통해서 그에 접속된 제 1 가동 벽(28)과 제 2 가동 벽(40)의 실제 위치를 지속적으로 검출한다. 따라서, 제어 밸브 하우징(24)의 실제 위치가 검출되고 페달 작동에 의해 결정되는 설정 위치와 비교된다. 여기서 예를 들어 운전자에 의한 페달 위치의 변화로 기인하거나 또는 외부적인 영향으로 인해 실제 위치와 설정 위치 사 이에 차이가 있으면, 전자 제어 장치(154)는 전자기 액추에이터(48)를 보정 방식으로 작동시킨다. 긴급 제동 상황에서, 브레이크 페달이 운전자에 의해서 높은 작동력으로 급속히 밟아지는 경우, 전자 제어 장치(154)는 또한 전자기 액추에이터(48)를 최대속도로 에너지충전(energize)시켜, 챔버 장치(16)내 높은 압력 차이를 급속히 형성하여 제동력 발생기(10)로 하여금 긴급 제동 동작을 위한 충분히 높은 제동력을 발생시킨다.
정상 동작중에 힘 입력 장치(14)에 가해지는 힘(F)이 유압 전달과 모의 피스톤(110)의 운동의 결과로서, 단지 부품들 즉 접속 요소(56)와 전달 피스톤(52)의 변위 만을 야기할 뿐이고, 제어 밸브(22)의 부품들에는 아무런 영향을 미치지 않음을 상기 설명에서 예증하고 있다. 오히려, 제 1 피스톤(64)을 변위 시키는 작동력은 전자기 액추에이터(48)의 작동과 아마추어(50)의 변위에 의해 발생되고, 따라서 챔버 장치(16)내 압력차를 얻기 위해서 제어 밸브(22)를 작동시킨다. 이러한 압력 차이는 제어 밸브 하우징(24)의 변위를 일으키고 따라서 제 1 피스톤(64)과 제 2 피스톤(130)의 변위를 일으킨다.
이제 본 발명에 따른 제동력 발생기(10)가 하나 또는 그 이상의 부품의 결함에도 불구하고 성능을 지속 발휘할 수 있음을 이하의 설명으로 논거하기로 한다.
첫번째 고려할 긴급 동작 상황은 코일(46)이 더 이상 적절히 작동되지 않을 때 발생한다. 이것은 예컨대 회전각 센서(150)가 고장이거나 차량의 전기 장치에 고장이 있는 것이 원인일 수 있다. 그러한 고장 동작 상태에서, 제어 밸브(22)도 코일(46)에 의해서 더 이상 작동되지 않게 된다. 그럼에도 불구하고, 본 발명에 따 른 제동력 발생기(10)는 충분히 양호한 제동 효과를 제공할 수 있다. 즉, 브레이크 페달의 작동시, 힘 입력 장치(14)는 도 3에서 좌측으로 변위 된다. 그러한 변위는 안전 간극(S)을 넘어설 때까지는 아무 효과가 없다. 그러나 일단 힘 입력 장치(14)의 변위가 안전 간극(S)을 넘어서면, 접속 요소(56)가 아마추어(50)와 기계적으로 접촉하고 아마추어(50)를 도 3에서 좌측으로 변위 시킨다. 이로 인해, 아마추어(50)의 변위 시 정상동작에 대해 이미 상술한 바와 같이, 하우징 실링 시트(62)가 밸브 요소(58)에 닿아서 슬리이브 실링 시트(60)이 밸브 요소(58)를 들어올려 분리할 때까지 밸브 슬리이브(26)는 변위 한다. 이로 인해, 챔버 장치(16)내에 압력차가 발생되고 그로 인해 제어 밸브 하우징(24)이 변위 하며, 최종적으로 제 1 피스톤(64)의 변위가 일어난다. 그러므로, 이러한 첫번째 긴급 동작 상황에서, 안전 간극(S)만 넘어서면, 브레이크 페달에 가해지는 페달 작동력으로 인한 제동 효과가 얻어지고 궁극적으로 종래의 유압 브레이크 부스터에서와 같이 제동효과가 발생되는 것이다.
주목할 점은 전술한 비상 동작 상황에서, 전자기 전자기 액추에이터(48)의 동작이 없으면, 도 7에 도시한 비활성 위치에서 전자 제어 장치(154)에 의해 활성 위치로의 차단 밸브(82)의 전환도 없다는 것이다. 오히려, 전자기 차단 밸브(82)는 도 7에 도시된 바와 같은 비활성 위치를 유지하여, 페달 작동에 의해서 일어나는 상기 힘 입력 장치(14)의 변위에 대해 상기 페달 저항력 모의 장치(106)에 의해 실질적으로 저항력이 제공되지 않는다. 힘 입력 장치(14)의 변위에 의해 유압 챔버(74)로부터 방출된 유압 유는 실질적으로 저항 없이 압축된다. 그러나, 차단 밸 브(82)가 닫혀있음에도 불구하고, 제한기(99)는 유압 유 저장기(102)의 흐름을 제한하고, 따라서 비상 동작 상황에 있어도 특히 급속 브레이크 페달 작동의 경우에 운전자는 브레이크 페달에서의 저항력을 감지하게 된다.
이상 설명한 비상 동작 상황에 추가하여, 전자기 액추에이터(48)의 전기적 작동의 단순한 고장이 있는 경우에 이러한 고장에도 불구하고 본 발명에 따른 제동력 발생기(10)에 의해서 적절한 제동력 발생이 보장되며, 전자기 액추에이터(48) 의 작동 상 고장 이외이거나 또는 그에 추가되어 챔버 장치(16)의 동작에 영향을 주는 고장이 일어날 수 있다. 그러한 고장으로서는 예컨대 도 1의 진공 펌프(156)가 더이상 적절히 작동하지 않는 고장이 있을 수 있다. 그 결과는 진공 챔버(30, 36) 내 진공을 더 이상 발생시킬 수 없고, 따라서 제 1 가동 벽(28)과 제 2 가동 벽(40)에서 더 이상 제동력 발생에 사용되는 압력 차를 형성하는 것이 불가능해지고 궁극적으로 제 1 피스톤(64)과 제 2 피스톤(130)을 변위 시키는 것이 불가능해진다.
본 발명에 따른 제동력 발생기(10)는 그러한 비상 동작 상황에서도 적절한 제동력 발생을 허용하도록 구성되었다. 도 3을 참조하여, 제동력 발생기(10)는 그러한 상황에 대해서 다음과 같이 동작한다. 즉, 브레이크 페달의 작동시에, 힘 입력 장치(14)는 다시 종축(A)의 방향으로 변위 된다. 그러나, 힘 입력 장치(14)의 변위에도 불구하고, 진공 챔버(30, 36)와 작동 챔버(32,38)간 챔버 장치내 압력차가 없기 때문에 챔버 장치(16)에 의한 제동력 발생은 불가능하다. 그러므로 위치 센서(140)는 페달 작동에도 불구하고 제 2 가동 벽(40)이 움지이지 않는 지를 검출 하여 즉시 이 결과를 전자 제어 장치(154)에 보고한다. 이러한 보고 신호로 인하여, 전자 제어 장치(154)는 긴급 동작 상황을 검출할 수 있고 차단 밸브(82)를 비활성 위치로 유지하여, 페달 저항력 모의 장치(106)가 비작동 상태로 있게 한다. 그러나. 다시 한번 제한기(99)의 조절효과는 영향을 미치지 못하는 상태로 유지된다. 전자기 액추에이터(48)의 작동도 불필요하고 일어나지 않는다.
그러므로 힘 입력 장치(14)의 축방향 이동으로 인해서, 안전 간극(S)이 소모되고 나면, 접속 요소(56)는 아마추어(50)과 접촉하게 된다. 힘 입력 장치(14)가 축 방향으로 더욱 이동함에 따라서, 아마추어(50)는 접속 요소(56)와 함께 아마추어(50)가 도 3에서 접속 부시(44)의 우측 영역과 접촉할 때까지 힘 입력 장치(14)에 의해서 더욱 변위한다. 그래서, 힘 입력 장치(14)는 접속 요소(56)에 의해서 아마추어(50)와 접속 부시(54)를 제 1 피스톤(64)에 작동 접속한다. 그러므로 제 1 피스톤(64)은 힘 입력 장치(14)이 더욱 이동함에 따라 실린더 하우징(18)내에서 변위 가능하여 제 1 압력 챔버(132)내와 제 2 압력 챔버(134)내에 제동압력이 형성됨으로써 이 제동압력을 이용하여 차량이 적절히 제동될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 제동력 발생기(10)는 이와 같은 두번째 비상 상황에서도, 브레이크 페달에서 발생하는 작동력이 직접 제 1 피스톤(64)에 전달되도록 함으로써 충분히 높은 제동력을 발생시킬 가능성을 제공한다. 이러한 비상 동작 상황에서, 운전자는 그의 페달 작동력이 제 1 피스톤(64)에 직접 전달되도록 브레이크 페달을 가압할 수 있다. 여기서 그러한 본 발명의 기능을 "푸시-스루(push-through)" 기능이라고 부르기로 한다.
다음 도 6에 대해서 간단히 설명하기로 한다. 도 6은 페달 저항력 모의 장치의 제 2 실시 예를 도시하고 있다. 중복을 회피하고 설명의 편이를 위해서, 도 5의 제 1 실시 예와 동일 또는 동일 기능의 부품들에 대해서 서로 동일한 참조번호를 사용하였고 다만 문자 "a"를 구별을 위해 부가하였다.
도 6에 따른 실시 예가 도 5에 따른 실시 예와 다른 점은 유압 챔버(108a), 모의 피스톤(110a), 모의 스프링(114a), 탄성 고무재 스톱 와셔(124a) 및 마개(120a)가 별도의 하우징(168a)내에 설치되고 미리 조립되는 하나의 모듈로 구성된다는 점이며, 여기서 하우징(168a)은 나사형성된 접속 편(170a)에 의해서 실린더 하우징(18a)의 대응 위치의 개구(172a)내로 밀착 체결된다.
도 8은 본 발명에 따른 제동력 발생 장치의 제 2 실시 예를 종 단면도로서 보여주고 있다.중복을 회피하기 위해서 도 3 및 도 4의 본 발명의 일 실시 예와 차이부분에 대해서만 설명하기로 하며, 동일 형태 또는 동일 기능의 부품들은 동일한 도면부호를 부여하였고 다만 실시 예상의 구별을 위해 문자 "b"를 추가하였다.
도 8에 따른 본 발명의 제 2 실시 예는 도 3의 본 발명의 일 실시 예와 다른 점이 스톱 핀(75b)이 클램핑 슬리이브(clamping sleeve)(174b)에 의해서 덮개 슬리이브(closure sleeve)(78b)내에 고정된다는 것 뿐이며, 여기서 클램핑 슬리이브(174b)는 덮개 슬리이브(closure sleeve)(78b)의 단차 내경 부 중 큰 내경 부에 고정된다. 그러므로, 스톱 핀(75b)은 실린더 하우징(18b)에 상대적으로 변위 할 수 없다.
도 8에 따른 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 제동력 발생기(10b)는 회생 제 동(regenerative braking)이 효과적인 사용에 있어 특히 적합하다. 이 의미는 제동력 발생기(10b)가 차량에 사용될 때 제동 중 발생되는 에너지를 적어도 부분적으로 발전기(generator)에 의해서 회복한다는 것이다. 그러한 동작 상태는 운전 상황에 따라 전기 모터 또는 내연 엔진에 의해서 모두 구동될 수 있는 하이브리드(hybrid) 차량에 특히 존재한다. 제동 동작 중에, 전기 모터 작동을 위해 필요한 에너지의 일부는 발전기에 의해서 생산되고 축전기(accumulator)에 의해 임시 저장된다. 또한 회생 제동장치는 연료 전지에 의해 작동되는 차량에도 이용될 수 있으며, 이때 마찬가지로 전기적 에너지는 재형성(reformation) 과정 등을 위해 제공된다.
그러한 회생 제동 장치에 있어서, 제동 상황에서 즉 브레이크 페달 작동시에 발전기는 적어도 차륜에 의해서 구동된다. 이러한 목적에 필요한 에너지는 차량을 감속하는 데 이용된다. 그러나 이러한 감속이 운전자의 제동요구에 따라 차량을 제동하는 데 충분하지 않다면, 일반적인 제동장치에서와 마찬가지로, 제동력은 제동장치에 의해서 추가적으로 발생된다. 그러나, 본 발명에 따른 제동력 발생기(10b)를 그러한 회생 제동장치에 이용한다면, 브레이크 페달 작동에 따라 힘 입력 장치(14b)가 변위 해도 제동력 발생기(10b)는 초기에 아무런 제동력을 발생시키지 못한다. 접속되는 발전기에 의해 얻어지는 감속이 운전자의 요구에 의해 설정된 설정 감속도로서 충분하다면, 예컨대 제동력 발생기(10b)에 의한 제동력 발생은 필요가 없다. 그러나 이러한 조건이 더 이상 충족되지 않는다면, 제동력 발생기(10b)는 추가적 제동력을 발생시켜야 한다. 이것은 도 3을 참조하여 전술과 같이 설명한 전자기 액추에이터(48b)의 작동에 따른 후속 제어 밸브(22b)의 작동에 의한 제동력을 의미하며, 이러한 제동력 발생은 순수한 발전기 제동 동작이 더 이상 충분치 않을 때만 필요하다. 그러한 제어 밸브(22b)의 작동에 의한 제동력 발생 이전에, 힘 입력 장치(14b)의 변위가 접속 요소(56b), 전달 피스톤(52b), 분리 피스톤(72b)을 경유하여 상기 페달 저항력 모의 장치에 전달되면, 상기 페달 저항력 모의 장치는 페달 작동력에 대해 운전자에게 익숙한 저항력을 부과한다. 초기에는 코일(46b)내 아마추어(50b)의 변위는 일어나지 않고 접속 요소(56b)가 힘 입력 장치(14b)의 이동에 의해서 도 8상 좌측으로 이동하므로, 안전 간극(S)은 원치 않는 아마추어(50b)와 접속 요소(56b) 간 기계적 접속을 방지할 수 있도록 충분한 거리로 결정된다.
클램핑 슬리이브(174b)는 필요하다. 왜냐하면 클램핑 슬리이브(174b)가 없으면 제 1 피스톤 (64b) 내 접속 요소(46b), 전달 피스톤(52b), 분리 피스톤(72b)이 제 1 압력 챔버(132b) 내로 변위하여, 제 1 압력 챔버(132b)내 제동 압력을 발생시킬 수 있으며, 이것은 제동 동작의 이러한 단계 중에는 바람직하지 못한 것이다.
발전기 제동 동작에 이어서, 발전기와 제동력 발생기(10b) 양자에 의해 제동이 이루어지는 단계로 원활한 이행(transition)이 되어야 한다. 가능한 요동 없는 이러한 이행을 위해서, 본 발명에 따른 제동력 발생기(10b)는 대기 위치(stand-by position)로 미리 이동될 수 있으며, 이 위치에서 장치의 모든 무효 동작(idle motion)은 이미 모두 소모되었다. 이와 달리, 본 발명에 따른 제동력 발생기(10b)는 첨부한 도 1 내지 6을 참조하여 이미 상술한 바와 같은 방법으로 작동할 수 있다. 이것은 전술한 비상 작동 상황에도 동일하게 적용되며, 이러한 비상 작동 상황은 발전기의 고장상황을 포함한다.
제동력 발생기(10 및 10b) 중 택일 적용하여, 제동 동작 중, 발전기 제동 동작으로 인한 제동효과에 추가하여 제동력 발생기가 작동된다. 발전기 제동 동작의 감속효과는 제동력 발생기의 제어 회로의 페달 작동 제동력 발생 특성 곡선에 감안된다. 따라서, 이로부터 얻을 수 있는 효과는 운전자가 인지할 수 있을 정도의 순수 발전기 제동 동작으로부터 발전기 제동 동작 및 제동장치 제동 동작의 결합동작으로의 이행이 방지된다는 것이다. 그러한 시간적으로 동시 병행하는 발전기 제동과 제동 장치 제동은 예컨대 다음과 같이 실행될 수 있는 바, 즉 발전기는 어느 한 차축의 차륜들을 감속하고 제동 장치는 초기에는 다른 차축의 차륜들만 감속하다가 페달 작동에 의해 결정되는 특정 감속도 제한 값으로부터 지속 작용하여 최종적으로 차량의 4개의 차륜을 모두 감속하는 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 제동력 발생기의 제 3 실시 예를 종 단면도로서 보여주고 있다.
본 발명의 제 3 실시 예는 도 3에 따른 본 발명의 일 실시 예와 다음과 같은 면에서 차이가 있다.
전술한 실시 예들과 달리, 도 9에 도시된 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 제동력 발생기는 간단한 도시를 위해서 직렬 챔버 구성으로 도시되지 않고 하나의 가동 벽(28c)만 구성된 것으로 도시되었다.
또한 도 9에 따른 본 발명의 제 3 실시예가 갖는 도 8에 도시한 본 발명의 제 2 실시 예 대비 중요한 차이점은 스톱 핀(75c)이 실린더 하우징(18c)에 상대적으로 클램프 슬리이브(예컨대 174b)에 의해 고정되지 않고 실린더 하우징(18c)에 상대적인 작동 피스톤(68c)의 이동은 차단된다는 점이다. 오히려 도 9에 도시한 본 발명의 제 3 실시 예에 있어서, 작동 피스톤(68c)은 스프링 요소(182c)를 통해서 스톱 핀(75c)에 의해서 실린더 하우징(18c)에 대해 도 9상 우측으로 탄성 바이어스 되게 지지되며, 작동 피스톤(68c)은 또한 스톱 핀(75c)을 통해서 덮개 슬리이브(78c)내 단차 직경부에 안착하게 지지된다. 스프링 요소(182c)를 구비함에 따라서, 전술한 일 실시 예 및 제 2 실시 예에서 제공되고 운전자에 의해 발생된 페달 작동력이 기계적으로 제동 장치에 전달되어 제동력을 발생시키기 전에 전술한 비상 상황에서 넘어서야 할 안전 간극(S)을 없애는 것이 가능하다.
도 9에 도시된 본 발명의 제 3 실시 예는 발전기 제동 동작용으로 이용될 수 있는 발전기를 보여주고 있다.
도 9에 도시된 제동장치는 다음과 같이 동작한다.
발전기 제동 동작이 시행되는 제동 동작의 제 1 단계 중, 진공 제동력 발생기(10c)와 실린더 하우징(18c)내에 접속된 마스터 실린더는 초기에 비활성상태로 있다. 브레이크 페달(P)가 작동되면, 힘 입력 장치(14c)의 이동은 운전자에게 익숙한 저항력을 제공하는 페달 저항력 모의 장치(106)로 전술한 유압 장치의 동시 전달에 의해 전달 피스톤(52c) 및 분리 피스톤(72c)를 경유해서 전달된다. 이러한 경우에, 차단 밸브(82c)는 활성 제어에 의해서 개방 위치로 절환되고, 따라서 유압 유가 방해됨이 없이 흐르는 것이 허용된다. 또한 차단 밸브(82c)가 그러한 식으로 동작됨에 따라서, 차단 밸브(82c)는 나머지 유압 회로로부터 유압 유 저장기(102c)를 분리한다.
스프링 요소(182c)는 상기와 같이 구성되어 그러한 작동 상황에서 작동 피스톤(68c)의 이동을 방지하고 작동 피스톤(68c)을 도 9에 도시된 위치로 유지시킨다. 따라서, 제 1 압력 챔버(132c)과 제 2 압력 챔버(134c) 내의 제동 압력 형성이 방지될 수 있다.
발전기 제동 동작만으로는 원하는 차량의 감속을 얻을 수 없는 제동 동작의 제 2 단계 중, 제동 압력은 제 1 압력 챔버(132c)과 제 2 압력 챔버(134c) 내에서 제 1 피스톤(64c)와 제 2 피스톤(130c)에 의해서 추가적으로 형성되어야 한다. 이것은 전자 제어 장치(154c)가 추가적으로 전자기 액추에이터(48c)를 작동시키고, 따라서 제어 밸브(22c)가 개방되며 그러므로 제동력 발생기(10c)가 추가적으로 작동됨에 의해서 얻어질 수 있다. 이러한 제동 동작의 제 2 단계는 발전기의 제동 효과와 제동 압력에 의해 작동되는 마찰 제동장치의 제동 효과의 2가지 모두가 목적하는 차량의 감속을 얻기 위해서 이용된다는 점이 특징이다.
제동 상황에 있어서, 예컨대 차량에서 전원 공급기(power supply)가 고장이어서 제동 장치가 적절히 작동되지 않을 때, 다음이 발생된다. 즉, 전원공급이 없으면, 2개의 차단 밸브(82c 및 83c)는 도 9에 도시된 바와 같은 비활성 위치를 유지한다. 이러한 위치에서, 유압 유는 페달 저항력 모의 장치(102c)를 바이패스(bypass)하여 압력 제어 밸브(180c)를 통해서 유압 유 저장기(102c)내로 흘러들어 갈 수 있다. 그러한 경우에, 압력 제어 밸브(180c)는 상기와 같이 구성되어 특정의 최소 압력만으로도 개방된다. 그러므로 인해 얻는 효과는 유압 유가 초기에 유압 챔버(74c)로부터 흘러나갈 수 없고, 따라서 힘 입력 장치(14c)의 이동은 전달 피스톤(52c)를 통해 작동 피스톤(68c)으로 직접 전달되고 다시 스톱 핀(75c)를 통해 제 1 피스톤(64c)로 전달된다는 것이다. 이로 인해 얻을 수 있는 효과는, 넘어서야 할 안전 간극(S)이 없이, 힘 입력 장치(14c)의 이동이 직접 제동력 발생용으로 이용될 수 있다는 것이다. 이 경우에 스프링 요소(182c)는 압축된다. 유압 챔버(74c)내의 유압이 압력 제어 밸브(180c)의 최소 압력을 초과하는 순간, 압력 제어 밸브(180c)는 열리고 따라서 유압 챔버(74c)로부터 유압 유가 흘러 나가는 것이 허용된다. 결과적으로, 분리 피스톤(72c)과 전달 피스톤(52c)이 작동 피스톤(68c)에 접속된다. 그러므로 결과적으로 도 9에서 전달 피스톤(52c)의 우측 단부와 밸브 슬리이브(26c)사이의 상대적 이동이 있게 된다. 이후 전달 피스톤(52c)의 추가적 이동은 직접 밸브 슬리이브(26c)로 전달된다. 따라서, 제어 밸브(22c)는 개방될 수 있고 진공 챔버(30c)와 작동 챔버(32c)간의 압력 차이는 전원공급이 없어도 제동력 발생을 증폭하는 데 이용될 수 있다.

Claims (36)

  1. 브레이크 페달(P)에 연결가능하거나 연결되어 있고 제동력 발생기(10)의 베이스 하우징 내에서 변위 가능한 힘 입력 장치(14)와,
    내부에서 제 1 피스톤(64)이 변위 가능하게 안내되는 마스터 실린더와,
    힘 입력 장치(14)에 연결가능한 저항력 모의 장치(pedal counterforce simulating device)(106)와,
    페달 작동을 검출하기 위한 페달 작동 검출 장치(150)와,
    상기 제 1 피스톤(64) 상에 작동력을 가하기 위한 작동력 발생 장치를 구비하며, 상기 제 1 피스톤(64)은 상기 마스터 실린더와 함께 유압 제동압력을 발생시키기 위한 제 1 압력 챔버(132)의 경계를 한정하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기(10)에 있어서,
    상기 제 1 피스톤(64)은 상기 마스터 실린더와 함께 유압 제동압력을 발생시키기 위한 제 1 압력 챔버(132)의 경계를 한정하고, 작동력 발생 장치는 제어 밸브(22), 챔버 장치(16) 및 전자기 액추에이터(48)를 포함하고, 상기 챔버 장치(16)는 진공 챔버(30)와 작동 챔버(32)로 구성되고, 작동 챔버(32)는 가동 벽(28)에 의해서 상기 진공 챔버(30)로부터 분리되고 상기 제어 밸브(22)에 의해서 상기 진공 챔버(30)에 유압적으로 접속가능하고, 검출된 페달 작동에 따라 상기 제어 밸브(22)는 작동력을 결정하는 작동 챔버(32)와 진공 챔버(30) 간의 압력차를 얻기 위해서 전자기 액추에이터에 의해서 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기(10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동 벽(28, 40)의 현재 위치를 검출하기 위한 위치 센서(140)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 페달 작동 검출 장치(150)는,
    브레이크 페달(P)의 실제 변위를 검출하기 위한 센서, 특히 브레이크 페달(P)의 회전축에 설치되는 회전각 센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    진공을 발생시키는 진공 챔버(32, 38)는 내연 엔진의 흡입관 또는 진공 펌프(156)에 유압적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자기 액추에이터(48)는,
    제어 밸브 하우징(24)에 고정되는 코일(46)과,
    상기 코일에 의해서 상기 코일에 상대적으로 변위 가능한 아마추어(50)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 밸브(22)는,
    베이스 하우징(20)에 상대적으로 변위 가능한 제어 밸브 하우징(24)과,
    상기 제어 밸브 하우징(24)에 상대적으로 변위 가능한 제어 밸브 요소(58)를 구비하고,
    상기 제어 밸브 하우징(24) 상에는 상기 제어 밸브 요소(58)와 밀착 접촉되게 이동가능한 하우징 실링 시트(housing sealing seat)(62)가 마련되고, 제어 밸브 요소(58)와 밀착 접촉되게 이동가능한 슬리이브 실링 시트(60)가 설치되는 제어 밸브 슬리이브(26)가 상기 전자기 액추에이터(48), 특히 상기 아마추어(50)에 추가로 결합되는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 밸브 요소(58)와 상기 슬리이브 실링 시트(60)가 밀착되고 동시에 상기 제어 밸브 요소(58)와 상기 하우징 실링 시트(62)가 상호 분리되면, 상기 작동 챔버와 상기 진공 챔버가 유압적으로 연결되며,
    상기 작동 챔버(32, 38)와 상기 진공 챔버(30, 36) 간의 압력차를 형성하기 위해서, 상기 제어 밸브 요소(58)와 상기 하우징 실링 시트(62)가 밀착되고 동시에 상기 제어 밸브 요소(58)와 상기 슬리이브 실링 시트(60)가 분리되면, 상기 작동 챔버(32, 38)가 주위 대기(大氣)에 유체 연통되는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  8. 제 5 항과 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 입력 장치(14)와 상기 제어 밸브(22)를 작동시키는 부품, 특히 상기 아마추어(50), 사이에, 안전 간극(S)이 마련되어, 브레이크 페달의 작동에도 불구하고 상기 코일(46)에 의한 상기 아마추어(50)의 변위가 없을 때, 상기 안전 간극을 넘어서 상기 제어 밸브(22)를 작동시키는 상기 부품, 특히 상기 아마추어(50)가 상기 힘 입력 장치(14)에 작동 접속가능하고, 브레이크 페달 작동에 의해 발생한 상기 힘 입력 장치(14)의 추가적 변위가 상기 제어 밸브(22)를 작동시키는 상기 부품, 특히 상기 아마추어(50)에 직접 전달되어 상기 제어 밸브 하우징(24)에 전달되게 구성된 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버 장치(16)는 탠덤 챔버 장치로 구성되며, 여기서 직렬 챔버 장치는 제 1 챔버 장치와 제 1 챔버 장치로부터 분리된 제 2 챔버 장치를 포함하고, 상기 제 1 챔버 장치는 제 1 진공 챔버와(32) 제 1 진공 챔버로부터 제 1 가동 벽(28)에 의해 분리되는 제 1 작동 챔버(30)를 포함하고, 상기 제 2 챔버 장치는 제 2 진공 챔버(36)와 제 2 진공 챔버(36)로부터 제 2 가동 벽(40)에 의해 분리되는 제 2 작 동 챔버(38)를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 챔버 장치는 상기 제어 밸브(22)에 의해서 가압될 수 있게 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    공동의 운동을 위한 상기 제 1 가동 벽(28)과 제 2 가동 벽은 바람직하게는 단단하게 서로에 연결된 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 입력 장치(14)는 전달 피스톤 장치(52, 56, 76)에 의해서 상기 페달 저항력 모의 장치(106)에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  12. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페달 저항력 모의 장치(106)는 페달 저항력 유압 장치(74, 80, 82, 108)에 의해서 댐퍼 장치(110, 114, 124)에 작동 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 댐퍼 장치는,
    페달 저항력 유압 장치(74, 80, 82, 108)에 의해서 변위 가능한 힘 피스톤에 의해서 압축가능한 모의 스프링(simulation spring)(114), 또는/및 유체 댐핑 수단, 바람직하게는 스로틀(throttle)(126), 또는/및 탄성 고무재 스톱 와셔(124)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 댐퍼 장치는 실린더 하우징(18) 내에 포함되거나 별도의 모듈로서 실린더 하우징 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  15. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페달 저항력 유압 장치는 제어가능한 차단 밸브(82)로 구성되고, 상기 차단 밸브는 제 1 위치에서, 바람직하기로는 비활성 위치에서, 상기 댐퍼 장치와 상기 전달 피스톤 장치를 유압적으로 서로 분리하여 상기 전달 피스톤 장치의 실질적으로 완충되지 않은(undamped) 운동을 허용하며, 제 2 위치에서, 바람직하기로는 활성 위치에서, 상기 댐퍼 장치와 상기 전달 피스톤 장치를 유압적으로 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 차단 밸브(82)는, 상기 차단 밸브(82)의 활성 위치에서 상기 댐퍼 장치로의 유압 유체 흐름을 조절하는 스로틀 요소(105), 바람직하게는 스프링 바이어스 제한기를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 차단 밸브(82)는 브레이크 페달 작동의 개시 시점에서 그의 비활성 위치로부터 활성 위치로 절환되고, 상기 제어 회로는 브레이크 페달 작동이 완료될 때까지 그의 활성 위치로부터 비활성 위치로 절환되지 않는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  18. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스터 실린더는 실린더 하우징(18) 내에 형성되며, 바람직하기로 일 단부가 개방된 실린더 통공(66) 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 실린더 하우징(18)은 그의 내부에 설치되는 부품들과 함께 하나의 모듈로서 상기 베이스 하우징(20) 내로 삽입가능하고 상기 베이스 하우징에 분리가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  20. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스터 실린더 내에는 제 2 피스톤(130)이 변위 가능하게 안내되고, 상기 제 2 피스톤(130)은 상기 마스터 실린더와 함께 유압 제동압력을 발생시키는 제 2 압력 챔버(134)를 형성하며,
    상기 제 1 피스톤(64)은 상기 마스터 실린더와 상기 제 2 피스톤(130)과 함께 유압 제동 압력을 발생시키는 제 1 압력 챔버(132)를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 피스톤(64)과 선택적으로 제 2 피스톤(130)은 그에 접속되는 편의 스프링(biasing spring)(136, 138)에 의해서 각각의 경우에 원위치로 편의되는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  22. 제 11 항 및 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 피스톤(64)에는 관통공이 구비되고, 이 관통공 내에서 작동 피스톤(68)이 안내되며, 상기 작동 피스톤(68)은, 분리 피스톤(72)이 안내되고 전달 피스톤 장치(52, 56)에 의해서 변위 가능한 작동 실린더 구멍(70)을 가지고, 상기 작동 피스톤(68) 내의 상기 분리 피스톤(72)은 상기 페달 저항력 모의 장치(106)의 유압 장치에 유체 연결되는 유압 유체 챔버(74)의 범위를 한정하는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 분리 피스톤(72)에 접촉하는 상기 전달 피스톤 장치의 일 부품(54)은 상기 분리 피스톤(72)에 자기적으로(magnetically) 또는/및 접착식으로 또는/및 걸쇠 결합(latching)에 의해서 분리 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    상기 작동 피스톤(68)은 실린더 하우징(18)에 대해서 고정된 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  25. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    상기 작동 피스톤(68c)은 실린더 하우징(18c)에 대하여 상대적으로 변위 가능한 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 작동 피스톤(68c)은 상기 실린더 하우징(18c)에 상대적으로 스프링 요소(182c)의 작용에 대항하여 변위 가능한 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 작동 피스톤(68c) 상에는 상기 작동 피스톤(68c)과 상기 스프링 요소(182c)를 연결하는 데 사용되는 스톱 핀(75c)이 마련되는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  28. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페달 작동 검출 장치(150)를 감시하고 상기 전자기 액추에이터(48)를 상기 페달 작동 검출 장치(150)의 출력 신호, 바람직하기로 정하여진 특성 곡선 또는 정하여진 일 군의 특성들에 따라서 작동시키는 전자 제어 장치(154)를 추가적으로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치(154)는 상기 전자기 액추에이터(48)에 연결되고 상기 전자기 액추에이터를 상기 페달 저항력 모의 장치(106)의 유압 장치, 예컨대 상기 차단 밸브(82)에서 검출된 유압에 따라서 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치(154)는 상기 전자기 액추에이터(48)에 연결되고 상기 전자기 액추에이터를 차량 제어 장치에 의해 결정되는 파라미터, 예컨대 전방 주행 차량과의 거리, 제동장치 내 현재 유압, 실제 감속도 또는 그와 같은 것에 따라서 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  31. 제 28 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치(154)는 상기 전자기 액추에이터(48)에 연결되고 상기 전자기 액추에이터를 상기 페달 작동 검출 장치(150)의 출력 신호의 시간 변화율 또는/및 상기 페달 저항력 모의 장치(106)의 유압 장치, 예컨대 상기 차단 밸브(82)에서 검출된 유압에 따라서 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  32. 제 28 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특성 곡선 또는 상기 일 군의 특성은 고정되게 정하여지거나 또는 검출된 작동 파라미터들에 맞추어질 수 있는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  33. 제 28 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치(154)는 상기 차단 밸브(82)에 연결되고 상기 차단 밸브를 상기 페달 작동 검출 장치(150)의 출력 신호에 따라서 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  34. 제 28 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치(154)는 상기 전자기 액추에이터(48)에 연결되고, 상기 전자기 액추에이터(48)를 작동시킬 때 위치 센서(140)의 출력 신호를 고려하는 것을 특징으로 하는 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기.
  35. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 따른 제동력 발생기를 구비하는 자동차용 제동 장치.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 자동차에는 감속에 사용되는 발전기(generator)가 구비되고, 상기 제동력 발생기를 작동할 때에는 상기 발전기의 작동 시에 얻어지는 차량 감속이 고려되는 것을 특징으로 하는 자동차용 제동 장치.
KR1020067015608A 2004-02-02 2005-01-20 차량 유압 제동 장치용 제동력 발생기 KR20070006738A (ko)

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