KR20190049879A - 상용차의 브레이크 장치를 위한 공기 처리 유닛 및 공기 처리 유닛의 작동 방법 - Google Patents

상용차의 브레이크 장치를 위한 공기 처리 유닛 및 공기 처리 유닛의 작동 방법 Download PDF

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크노르-브렘제 시스테메 퓌어 누츠파조이게 게엠베하
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Abstract

본 발명은 상용차의 브레이크 장치(100)를 위한 공기 처리 유닛(102)에 관한 것이다. 공기 처리 유닛(102)은 브레이크 장치(100)의 풋 브레이크 모듈(116)에 공기 처리 유닛(102)을 공압식으로 연결하기 위한 풋 브레이크 모듈 접속부(114), 풋 브레이크 모듈 접속부(114)에 제어 압력을 공급하기 위한 적어도 하나의 밸브 유닛(110) 및 밸브 유닛(110)을 제어하기 위한 제어부(118)를 포함한다.

Description

상용차의 브레이크 장치를 위한 공기 처리 유닛 및 공기 처리 유닛의 작동 방법
본 발명은 상용차의 브레이크 장치를 위한 공기 처리 유닛 및 공기 처리 유닛의 작동 방법에 관한 것이다.
상용차는 전자 브레이크 시스템을 이용해서 자동으로 제어 가능한 브레이크 장치를 포함할 수 있다. 전자 브레이크 시스템의 고장 시 브레이크 장치의 자동 제어는 예를 들어 별도의 전원 장치를 가진 리던던트 제어 전자장치에 의해 유지될 수 있다.
이와 관련해서 여기에 제안된 해결 방법에 의해 주 청구항들에 따른 상용차의 브레이크 장치를 위한 공기 처리 유닛, 공기 처리 유닛의 작동 방법 및 해당하는 컴퓨터 프로그램이 제안된다. 종속 청구항들에 명시된 조치들에 의해 독립 청구항에 제시된 장치의 바람직한 실시와 개선이 가능하다.
상용차의 브레이크 장치를 위한 공기 처리 유닛이 제안되고, 이 경우 공기 처리 유닛은 하기 특징들을 포함한다:
상용차의 브레이크 장치의 풋 브레이크 모듈에 공기 처리 유닛을 공압 및/또는 전기적으로 연결하기 위한 풋 브레이크 모듈 접속부;
풋 브레이크 모듈 접속부에 제어 압력을 공급하기 위한 적어도 하나의 밸브 유닛; 및
밸브 유닛을 제어하기 위한 제어부.
공기 처리 유닛이란 브레이크 장치를 작동하기 위한 공기를 정화 또는 건조하기 위한 유닛일 수 있다. 예를 들어 공기 처리 유닛은 전자식 공기 처리 유닛(EAC)일 수 있다. 상용차란 예를 들어 화물차, 승합차, 견인차 또는 크레인 트럭일 수 있다. 예를 들어 상용차는 반- 또는 완전 자율 주행 차량일 수 있다. 상용차에 예를 들어 안티록 브레이크 시스템(ABS) 또는 전자 브레이크 시스템(EBS)이 설치될 수 있다. 풋 브레이크 모듈이란 운전자에 의해 브레이크 장치를 작동하기 위한, 풋 페달이 장착된 브레이크 장치의 부품일 수 있다. 제어 압력이란, 예를 들어 브레이크 장치의 작동 압력과 상이한 압력일 수 있다. 특히 제어 압력은 작동 압력보다 작을 수 있다. 밸브 유닛은 예를 들어 전기적으로 제어 가능한 자기 밸브일 수 있다. 제어부란 센서 신호를 처리하고 그에 따라서 제어- 및/또는 데이터 신호를 출력하는 전기 장치일 수 있다. 제어부는 인터페이스를 포함할 수 있고, 상기 인터페이스는 하드웨어- 및/또는 소프트웨어에 의해 형성될 수 있다. 하드웨어에 의해 형성 시 인터페이스는 제어부의 다양한 기능을 포함하는, 예를 들어 소위 시스템-ASIC의 부분일 수 있다. 그러나 인터페이스가 고유의 집적 회로일 수 있거나 적어도 부분적으로 개별 소자들로 구성되는 것도 가능하다. 소프트웨어에 의해 형성 시 인터페이스는, 예를 들어 다른 소프트웨어 모듈과 함께 마이크로컨트롤러 상에 제공되는 소프트웨어 모듈일 수 있다. 또한, 공기 처리부-하우징 인터페이스를 통해 전기적으로 제어되며 풋 브레이크 모듈을 공압식으로 제어하는 외부 밸브 그룹도 여기에 제안된 해결 방법으로 실현될 수 있는 것이 고려될 수 있다.
여기에 제안된 해결 방법은, 전자 브레이크 시스템의 고장 시 브레이크 장치의 공기 처리 유닛을 이용해서 상용차의 브레이크 장치의 풋 브레이크 모듈이 공압식으로 제어될 수 있다는 사실에 기초한다. 따라서 비교적 적은 추가 작업으로 브레이크 장치의 리던던트 제동 기능이 실현될 수 있고, 이러한 제동 기능은 예를 들어 자율 주행과 관련해서 폴 백 대비책(fall back level)으로서 이용될 수 있다.
실시예에 따라 제어부는 상용차의 적어도 하나의 휠 회전 속도 센서에 연결되거나 연결 가능할 수 있고, 휠 회전 속도 센서에 의해 생성된 휠 회전 속도 센서 신호를 이용해서 밸브 유닛, 또는 추가로 또는 대안으로서 상용차의 안티록 브레이크 시스템의 적어도 하나의 제어 밸브를 제어하도록 형성될 수 있다. 휠 회전 속도 센서란 예를 들어 폴 휠 센서일 수 있다. 휠 회전 속도 센서 신호는 상용차의 개별 휠의 회전 속도를 나타낼 수 있다. 제어 밸브는 예를 들어 브레이크 장치의 하나의 휠 브레이크 실린더 앞에 배치될 수 있다. 이러한 실시예에 의해 공기 처리 유닛을 이용해서 상용차의 개별 휠들의 목표한 제동이 가능해진다. 이로 인해, 제동 시 상용차의 휠들의 록킹이 방지될 수 있다. 회전 속도 신호의 이용의 전단계로서 조절은 ABS-밸브를 이용하지 않고 풋 브레이크 모듈에 의한 차축별 록킹에 가까울 것이다. 그러나 가능한 단점은, 한편으로는 정지 마찰 계수가 더 낮은 휠만 조절될 수 있고, 이로 인해 제동 거리가 길어지는 것이다. 동시에 또한 풋 브레이크 모듈에 의해 설정된 앞차축 압력 대 뒤차축 압력의 비율로 인해 마찰 계수가 낮은 차축이 조절되어야 하고, 이는 다시 차선택이 될 것이다.
이 경우 제어부는, 상용차가 일방으로(onesided) 제동 및/또는 스티어링 되도록 휠 회전 속도 센서 신호를 이용해서 밸브 유닛 또는, 추가로 또는 대안으로서 제어 밸브를 제어하도록 형성될 수 있다. 이로 인해 공기 처리 유닛을 이용해서 스티어링 제동 기능이 실현될 수 있다.
또한, 공기 처리 유닛은 공기 처리 유닛에 의해 처리된 공기를 브레이크 장치의 상용 브레이크에 할당된 적어도 하나의 브레이크 회로로 분배하기 위한 분배 유닛 및 풋 브레이크 모듈 접속부에 분배 유닛을 연결하기 위한 적어도 하나의 연결 라인을 포함할 수 있다. 밸브 유닛은 연결 라인 내에 배치될 수 있다. 특히 연결 라인은 브레이크 회로의 부분일 수 있다. 상용 브레이크란 상용차의 모든 휠에 작용하는 브레이크일 수 있다. 상용 브레이크는 예를 들어 상용차의 앞차축과 뒤차축을 위한 별도의 브레이크 회로를 포함할 수 있다. 분배 유닛은 처리된 공기의 유입을 위한 공기 유입부 및 공기 유입부에 연결되며 브레이크 회로에 분배 유닛을 접속시키기 위한 적어도 하나의 배출구를 가진 구성부일 수 있다. 실시예에 따라 분배 유닛은 복수의 브레이크 회로에, 예컨대 파킹- 또는 트레일러 브레이크 회로에 분배 유닛을 접속시키기 위한 복수의 배출구를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 의해 풋 브레이크 모듈 접속부에 제어 압력의 확실한 공급이 보장될 수 있다. 또한, 이로 인해 공기 처리 유닛의 공압 시스템 내에 공급 밸브의 비교적 간단한 통합이 가능해지고, 이는 공기 처리 유닛의 제조 비용을 낮춘다. 그러나, 풋 브레이크 모듈 접속부 및 사이에 위치한 밸브 유닛은 동시에 이러한 소비 장치 회로의 저장 용기에도 연결되는 것이 고려될 수도 있다. 이러한 연결은 기능적으로도 중요한데, 그 이유는 소정의 압력 상승 시 제어 밸브 전방의 압력이 떨어지지 않도록 하기 위해, 체적이 제어 압력을 지원하기 때문이다. 이러한 점에서 분배 유닛 전방에 또는 내에 존재하지 않는 저장 용기의 체적도 기능적으로 중요하다. 또한, 공기 처리부에 의해 전기 제어되지만, 처리부 하우징의 외부에서 저장 압축 공기를 공급받는 밸브 유닛도 고려될 수 있다.
또한, 제어부가 상용차의 전자 브레이크 시스템의 고장에 대응해서 밸브 유닛을 제어하도록 형성되면, 바람직하다. 이로 인해 전자 브레이크 시스템의 고장 시에도 브레이크 시스템의 충분한 제동력이 보장될 수 있다. 전자 브레이크 시스템(EBS)과 풋 브레이크 모듈(FBM) 및 전자 공기 처리부(Electronic Air Control; EAC)에 의한 상용 브레이크의 제어는 기능적으로 동일하기 때문에, 자율 주행의 경우에 일반적으로 EAC/FBM으로 제동할 수 있고, 이러한 시스템의 고장 시 EBS로 구현될 수 있다.
다른 실시예에 따라 공기 처리 유닛은 브레이크 장치의 파킹- 및/또는 트레일러 브레이크 회로에 공기 처리 유닛을 공압식으로 연결하기 위한 적어도 하나의 추가 접속부 및 추가 접속부에 추가 제어 압력을 공급하기 위한 적어도 하나의 추가 밸브 유닛을 포함할 수 있다. 따라서 제어부는, 또한 추가 밸브 유닛을 제어하도록 형성될 수 있다. 이로 인해 브레이크 장치의 신뢰성이 더욱 높아질 수 있다.
여기에 제안된 해결 방법은 전술한 실시예들 중 하나에 따른 공기 처리 유닛의 작동 방법을 제공하고, 이 경우 방법은 하기 단계를 포함한다:
풋 브레이크 모듈 접속부에 제어 압력이 공급되도록, 밸브 유닛을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계.
또한, 반도체 메모리, 하드 디스크 메모리 또는 광학 메모리와 같은 기계 판독 가능 캐리어 또는 저장 매체에 저장될 수 있고, 특히 프로그램 제품 또는 프로그램이 컴퓨터 또는 장치에서 실행될 때, 전술한 실시예들 중 하나에 따른 방법의 단계들을 수행, 구현 및/또는 제어하기 위해 사용되는 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품 또는 컴퓨터 프로그램이 또한 바람직하다.
본 발명의 실시예들은 도면에 도시되고 이하의 기재에 상세히 설명된다.
도 1a는 실시예에 따른 공기 처리 유닛을 포함하는 브레이크 장치의 개략도를 도시한 도면.
도 1b는 실시예에 따른 공기 처리 유닛을 위한 밸브 유닛의 개략도를 도시한 도면.
도 2는 실시예에 따른 공기 처리 유닛을 포함하는 브레이크 장치의 개략도를 도시한 도면.
도 3은 실시예에 따른 제어부의 개략도를 도시한 도면.
도 4는 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예들의 이하의 설명에서 도면에 도시되며 유사하게 작용하는 부재들에 동일하거나 유사한 도면부호가 사용되고, 이 경우 이러한 부재들의 반복 설명은 생략된다.
이하에 설명된 도 1 및 도 2에서 전기적 신호 전송을 위한 라인들은 점선으로 표시되고, 공압 라인은 실선으로 표시되고, 전기 에너지의 송전을 위한 라인은 화살표 형의 라인으로 표시된다. 선택적인 연결부들은 부분적으로 파선으로 표시되고, 부분적으로는 점선으로 표시된다.
도 1a는 실시예에 따른 공기 처리 유닛(102)을 포함하는 상용차용 브레이크 장치(100)의 개략도를 도시한다. 공기 처리 유닛(102)은 압축기(104)에 연결되며 압축기(104)에 의해 제공된 압축 공기를 필터링하고 건조하기 위한 필터 카트리지(106)를 포함한다. 필터 카트리지(106)는 공기 처리 유닛(102)의 하우징(108)에 배치되고, 필터 카트리지 라인(107)을 통해 하우징(108)에 공압식으로 연결된다. 하우징(108) 내에, 예를 들어 2개의 자기 밸브(200, 210)의 조합으로 도시된 밸브 유닛(110)이 배치되고, 상기 자기 밸브들에 의해 3개의 상태, 압력 형성, 압력의 유지 및 압력 감소가 가능하다.
도 1b는 이와 같이 형성된 밸브 유닛(110)을 도시하고, 이러한 밸브 유닛의 경우에 통전되지 않는 상태에서 상시 개방된(200; normally open) 그리고 상시 폐쇄된(210; normally colsed) 2개의 자기 밸브의 배치에 따라 라인(113)이 배기되고, 이는 시스템에 따라 필수적이며, 따라서 정상적인 경우에, 즉 밸브 유닛(110)이 통전되지 않는 경우에, 자동 브레이크 시스템은 운전자 요구와 중첩하지 않는다. 밸브 유닛(110)은 분배 유닛(112)을 통해 필터 카트리지 라인(107)에 연결된다. 연결 라인(113)은 분배 유닛(112)을 하우징(108)의 풋 브레이크 모듈 접속부(114)에 연결한다. 이 경우 밸브 유닛(110)은 연결 라인(113) 내에 배치된다. 예를 들어 연결 라인(113)은 브레이크 장치(100)의 상용 브레이크에 할당된 브레이크 회로의 부분으로서 구현된다. 풋 브레이크 모듈 접속부(114)를 통해 브레이크 장치(100)의 풋 브레이크 모듈(116)은 공기 처리 유닛 유닛(102)에 접속된다. 밸브 유닛(110)은, 풋 브레이크 모듈 접속부(114)에 풋 브레이크 모듈(116)의 공압식 제어를 위한 제어 압력을 공급하도록 형성된다. 마찬가지로 하우징(108) 내에 배치된 제어부(118)는, 해당하는 제어 신호(120)의 출력에 의해 밸브 유닛(110)을 제어하도록 형성된다.
이 실시예에 따라 제어부(118)는 예를 들어, 상용차의 각각의 휠의 회전 속도를 검출하기 위한 총 4개의 휠 회전 속도 센서(122)에 연결된다. 휠 회전 속도 센서들(122)은 휠들의 각각의 회전 속도를 나타내는 각각의 휠 회전 속도 센서 신호(124)를 제어부(118)에 전송하고, 이 경우 제어부(118)는, 휠 회전 속도 센서 신호(124)를 이용해서, 즉 휠들의 각각의 회전 속도에 따라서 밸브 유닛(110)을 제어하도록 형성된다.
상용차에 안티록 브레이크 시스템이 설치되고, 상기 시스템은 도 1에 따라 예를 들어 상용차의 앞차축의 2개의 앞차축 브레이크 실린더(128) 중 하나로 압축 공기 공급을 제어하기 위한 2개의 제어 밸브(126)를 포함한다. 실시예에 따라 제어부(118)는, 특히 풋 브레이크 모듈(116)에 의한 상용차의 제동 시 전륜의 록킹이 방지되도록 휠 회전 속도 센서 신호(124)를 이용해서 제어 밸브들(126)을 직접 전기적으로 제어하도록 형성된다. 대안으로서 제어 밸브들(126)의 제어는 제어부(118)에 의해, 상용차가 일방으로 제동되도록 이루어진다. 이러한 방식으로 공기 처리 유닛(102)을 이용해서 스티어링 제동 기능이 실현될 수 있다.
풋 브레이크 모듈(116)은 2개의 제어 밸브(126) 앞에 배치된 앞차축 밸브 모듈(130)을 통해 2개의 앞차축 브레이크 실린더(128)에 공압식으로 연결되고, 뒤차축 밸브 모듈(132)을 통해 상용차의 각각의 후륜을 제동하기 위한 2개의 뒤차축 브레이크 실린더(134)에 공압식으로 연결된다. 예를 들어 2개의 뒤차축 브레이크 실린더(134)는, 배기된 상태에서 후륜을 스프링력을 이용해서 록킹하도록 형성된다. 이와 관련하여 소위 콤비 브레이크 실린더가 도 1a에 도시되며, 상기 브레이크 실린더는 (초과) 압력으로 스프링력 없이 상용 브레이크 실린더를 작동하기 위한 제 1 유입구(여기에서 좌측) 및 압력 하에 파킹 브레이크-스프링력을 해제하기 위해 또는 압력 없이 스프링력에 의해 파킹 브레이크를 걸기 위해 록킹 브레이크 실린더를 작동하기 위한 제 2 유입구를 포함한다. 따라서 뒤차축 브레이크 실린더(134)는 상용 브레이크로서는 물론 록킹- 또는 파킹 브레이크로서 작용한다. 4개의 브레이크 실린더(132, 134)를 작동하기 위한 적절한 작동 압력의 제공은 분배 유닛(112)을 통해 이루어지고, 상기 분배 유닛은 풋 브레이크 모듈 접속부(114)에 대해 병렬로 해당하는 공압 라인을 통해 풋 브레이크 모듈(116)에 연결된다. 풋 브레이크 모듈(116)은 별도의 제어 접속부(138)를 포함하고, 상기 제어 접속부는 제어 라인(140)을 통해 풋 브레이크 모듈 접속부(114)에 공압식으로 연결된다.
예를 들어 도 1a에 따른 풋 브레이크 모듈(116)은 트레일러 브레이크에 적절한 제어 압력을 공급하기 위한 트레일러 밸브 모듈(142)에 연결된다. 이 경우 전체적인 소비 장치 라인은 종종 트레일러- 및 록킹 브레이크 회로라고 하고, 상기 소비 장치 라인은 회로(23)로서 분배 유닛(112) 또는 다중 회로 보호 밸브로부터 한편으로는 트레일러 제어 모듈(142)의 제어 라인으로 그리고 다른 한편으로 견인 차량의 록킹 브레이크로 안내되고, 그것은 도 1a에서 볼 수 있는 바와 같이, 자기 밸브(148)와 릴레이 밸브(150)를 지나서 록킹 브레이크 실린더로 안내된다. 트레일러 밸브 모듈(142)은 하우징(108)의 추가 접속부(144)를 통해 하우징(108) 내에 배치된 추가 밸브 유닛(146)에 공압식으로 연결되고, 이 경우 이러한 추가 밸브 유닛은 전기 파킹 브레이크와 동일하다. 추가 밸브 유닛(146)은 분배 유닛(112)에 접속된다. 예를 들어 추가 밸브 유닛(146)은 전환 가능한 3개의 자기 밸브와 하나의 릴레이 밸브(150)를 포함하는 자기 밸브 유닛에 의해 구현된다. 자기 밸브 유닛의 우측 전기 제어 접속부에 있는 표시(notch)는 이와 관련해서, 파킹 위치 및 해제 위치에서 안정적인 전기 파킹 브레이크의 쌍 안정성을 나타내고, 이 경우 쌍 안정 자기 밸브일 필요는 없다. 3개의 자기 밸브에 의해 사전 제어되는 공압적으로 쌍 안정적인 파킹 브레이크가 구현될 수도 있다. 릴레이 밸브(150)는 추가로 2개의 뒤차축 브레이크 실린더(134)에 공압식으로 연결된다. 자기 밸브(148)는 그러한 점에서 공기량 증대를 야기하는 릴레이 밸브를 사전 제어하므로, 전자장치(118)에 의해 조절되는 압력 설정값은 대형 브레이크 실린더에서 충분히 빠른 공기 흐름으로도 조절될 수 있다. 릴레이 밸브(150)는 큰 횡단면에 의해 공압-기계적으로 설정값을 따르고, 상기 설정값은 제어 접속부에 도입된다.
도 1a에 도시된 브레이크 장치(100)는 전자 브레이크 시스템, 줄여서 EBS에 의해 자동으로 제어 가능하다. 전자 브레이크 시스템은 EBS-제어부(152)를 포함하고, 상기 제어부는 전기적 신호 전송을 위해 예를 들어 풋 브레이크 모듈(116), 앞차축 밸브 모듈(130) 및 4개의 휠 회전 속도 센서(122)에 연결된다.
실시예에 따라 제어부(118)는, 전자 브레이크 시스템의 고장 시 밸브 유닛(110)을 제어하도록 형성된다.
도 2는 실시예에 따른 공기 처리 유닛(102)을 포함하는 상용차용 브레이크 장치(100)의 개략도를 도시한다. 브레이크 장치(100)는 도 1a에 따라 전술한 브레이크 장치와 실질적으로 동일하다. 도 1a와 달리, 도 2에서 브레이크 시스템은, 소위 EBS를 포함하지 않고, ABS를 포함하는 간단한 브레이크 시스템이다. EBS의 "주요 이점"은 적재 상태와 무관하게 브레이크 시스템 전체의 편안하고 항상 일정한 제동이다. 구형 브레이크 시스템들, 즉 순수 공압식 브레이크 시스템뿐만 아니라 ABS-브레이크 시스템에서 상용 브레이크 힘의 분배는 "설정 압력을 향한 페달 경로"와 풋 브레이크 모듈의 변경 불가능한 특성 곡선에 의존한다. 차량 적재가 증가하면, 운전자는 훨씬 더 많이 제동해야 한다. 안티록 브레이크 시스템만을 포함하는 도 2에 도시된 브레이크 장치도 동일한 제동 특성을 갖는다. 운전자가 매우 강하게 제동을 가하기 때문에, 개별 휠들이 록킹되지만, ABS-시스템으로도 차량은 휠 개별적으로 제동될 수 있고, 그러한 점에서 빙판길에서도 안전하게 정지될 수 있다. 이와 관련해서 도 2는, 본 발명이 ABS에도 적합한 것을 도시한다. 이 경우 도 2에 따른 안티록 브레이크 시스템은 2개의 제어 밸브(126)에 추가하여 2개의 추가 제어 밸브(200)를 포함하고, 상기 제어 밸브들은 2개의 뒤차축 브레이크 실린더(134) 중 하나의 뒤차축 브레이크 실린더 앞에 배치된다. ABS-시스템의 항상 모든 휠이 조절되어야 한다. 따라서 EBS-시스템의 경우에 이는 뒤차축에서는 불필요한데, 그 이유는 이중 채널-압력 조절 모듈은 마찬가지로 휠 개별적으로 2개의 채널에 의해 뒤차축의 양쪽을 조절할 수 있기 때문이다. 4개의 제어 밸브(126, 200)는 ABS-제어부(202)에 의해 제어될 수 있다. 도 1a에서처럼 앞차축의 2개의 제어 밸브(126)는 추가로, 예컨대 ABS-제어부(202)의 고장 시, 공기 처리 유닛(102)의 제어부(118)에 의해 제어 가능하다. 선택적으로 2개의 다른 제어 밸브(200)도 제어부(118)에 의해 제어 가능하다.
도 3은 도 1a 및 도 2를 따라 전술한 제어부의 실시예에 따른 제어부(118)의 개략도를 도시한다. 제어부(118)는 제어 신호(120)를 생성하기 위한 생성 유닛(310)을 포함한다. 선택적으로 제어부(118)는 휠 회전 속도 센서 신호(124)를 판독하기 위한 그리고 생성 유닛(310)에 휠 회전 속도 센서 신호(124)를 전달하기 위한 판독 유닛(320)을 포함한다. 이 경우 생성 유닛(310)은, 휠 회전 속도 센서 신호(124)를 이용해서 제어 신호(120)를 생성하도록 형성된다.
도 4는 실시예에 따른 공기 처리 유닛의 작동 방법(400)의 흐름도를 도시한다. 방법(400)은 예를 들어 도 1 내지 도 3에 따라 전술한 제어부와 관련해서 수행될 수 있다. 방법(400)은 공기 처리 유닛의 밸브 유닛을 제어하기 위한 제어 신호가 생성되는 단계(410)를 포함한다.
이하에서 여기에 제안된 해결 방법의 다양한 실시예들이 다시 한번 요약된다.
여기에 제안된 해결 방법은, 상용차의 전자 공기 처리부를 고려해서 저렴한 자동 브레이크 시스템의 개발을 가능하게 한다. 특히 여기에 제안된 해결 방법은, 기존의 공개된 시스템으로부터 자율 주행에 필요한 브레이크 시스템의 전자적 리던던시(redundancy)를 제공하기 위해 적합하다. 자율 주행이란 운전자 개입과 무관하게 차량의 완전히 독립적인 가속, 스티어링 및 제동에 이르기까지 전자식으로 지원되는 주행일 수 있다.
이미 공개된 더 간단한 운전자 보조 기능은 예를 들어 안티록 브레이크 시스템(ABS), 브레이크 어시스턴트, 전자 브레이크 시스템(EBS) 및 롤 오버 보호(Roll-Over-Protection)와 같은 차량 안정성 기능이다. 운전자는 항상 입석하여 책임이 있으며, 주행 편의성의 향상을 위해서만 그리고 위기 상황에서만 전자적으로 지원된다.
전자장치의 영향이 증가함에 따라 전자 시스템의 안전성과 리던던시에 대한 법적으로 규정된 요구 사항도 증가한다. 종래의 전자 브레이크 시스템의 경우에 배터리 전원은 간단하게 구현될 수 있다. 전기적 결함이 발생한 경우를 위한 폴 백 대비책으로서 차량은 예를 들어 또한 순수 공압식으로 제동될 수 있다.
이는, 군집 주행, 스톱 앤 고 자동 릴리스(Stop-and-Go-Autorelease) 또는 자동 파킹처럼 운전자의 주의가 제한되는 운전자 보조 기능의 개입이 더욱 활발한 경우 또는 비상 정지 어시스턴트, 또는 조차장-이동 시처럼 운전자가 입석하지 않는 경우에는 불가능한데, 그 이유는 폴 백 대비책도 지능형으로 작동해야 하기 때문이다.
따라서 적어도 하나의 전자식 폴 백 대비책이 필요하고, 전자 시스템의 얼마나 많은 부품이 리던던시를 가져야 하는지에 대해 문제가 제기된다. 차량이 더 안전하게 제어될 수 있는 한, 폴백 대비책의 제동력은 전체적으로 작아질 수 있다.
그러한 점에서 여기에 제시된 해결 방법의 과제는, 자율 주행을 위한 자동 브레이크 시스템의 실현 시 기존 구성 요소들의 저렴한 이용, 브레이크 시스템의 제 1 전자 섹션의 고장 시 필수적인 제동력(즉, 제 2 리던던시 전자 시스템이 제동을 인계해야 하는 경우/즉, 리던던시의 경우에 또는 백업-폴이라고도 함) 및 가장 짧게 가능한 제동 거리에 따른 최대 안전성을 확보하는 것이다.
기존의 공기 처리 유닛(102) 내에 전자 브레이크 제어장치의 배치는 추가 부품의 사용을 절약하고, 그렇지 않은 경우에 상기 추가 부품들은 브레이크 제어 유닛의 다른 어셈블리에 제공되어야 할 것이다. 이로써 전자 브레이크 제어장치는 전자 공기 처리부에도 중복 제공되거나 형성될 수 있다. 동시에, 예를 들어 통합된 파킹 브레이크처럼 공기 처리 유닛(102) 내에 있는 부품들에 의해 제공되는 시너지 효과가 이용될 수 있다.
공기 처리 유닛(102)은 전자 브레이크 시스템의 고장 시 소프트웨어 로직으로 구현되는 밸브 유닛(110)을 포함하고, 마찬가지로 공기 처리 유닛(102) 내에 배치된 제어부(118)에 운전자 설정과 무관하게 2개의 상용 브레이크 회로를 위한 압력을 도입할 수 있고, 특히 높일 수 있으므로, 운전자가 차량을 통제할 수 없다 하더라도, 차량은 안전하게 정지될 수 있다. 대안으로서 2개의 상용 브레이크 회로를 위한 압력은 풋 브레이크 모듈(116)의 제어 접속부(138)의 설계에 따라 밸브 유닛(110)에 의해 감소할 수도 있다.
공기 처리 유닛(102)으로 이러한 폴 백 대비책을 전이함으로써, 이미 존재하는 전자 풋 브레이크 모듈에 대한 변경 작업도 매우 작게 유지될 수 있다. 추가 공압 제어 입력부만이 제어 접속부(138)의 형태로 제공된다. 이로써 추가 밸브들, 별도의 제어부 및 그에 따른 배선은 생략될 수 있다.
전자 제동 신호가 전자 브레이크 제어부에 전달되는 순수 전자식 풋 브레이크 모듈과 달리, 여기에 제한된 해결 방법은 상용 브레이크를 위한 공압식 폴 백 대비책을 제공하고, 이로써 자동 제동 컨셉이 더 안전해지는데, 그 이유는 차량은 2개의 전원 장치 또는 2개의 전자 시스템의 고장 시에도(고장 원인은 두 경우에 전원 장치 외부에 있을 수 있다) 제 2 폴 백 대비책으로 통제되어 운전자에 의해 제동될 수 있기 때문이다. 해결할 수 없는 전기적 결함의 경우에, 차량을 운전자에 의해 순수 공압식으로 안전하게 제동/정지시킬 수 있기 위해, 의도적으로 전원 장치는 스위치 오프될 수도 있고, 이는 순수 전기 계통을 포함하는 시스템에서는 불가능하다. 선택적으로 제어부(118)는, 예를 들어 휠 회전 속도 센서(122)로서 폴 휠 센서에 의해 제공되는 휠 회전 속도 센서 신호(124)의 중복 판독을 위해 그리고 ABS-밸브들(122)의 전기적 리던던트 제어를 위해 형성된다. 이는, 제어부(118)에서 이러한 ABS-조절 로직의 소프트웨어가 실행되는 경우에, 전자 브레이크 시스템의 고장 시 공기 처리 유닛(102)에 의해 ABS-조절이 보장될 수 있는 장점을 제공한다.
제어부(118)에서 휠 회전 속도 센서 신호(124)의 평가에 의해 예를 들어, 전자 브레이크 시스템의 고장 시 제동 거리가 훨씬 단축되는 것이 보장될 수 있는데, 그 이유는 휠 슬립이 공개되고 따라서 제동 압력은, 휠들이 바로 록킹하지 않도록 증가할 수 있기 때문이다.
예를 들어 도 1에서 상용차의 뒤차축에, 후륜의 록킹을 저지할 수 있는 ABS-밸브들은 도시되지 않는다. 휠 회전 속도 센서들(122)만이 도시된다. 뒤차축에 ABS-밸브 없이도 차량 감속은 뒤차축에 있는 휠 회전 속도 센서들(122)의 이용 가능한 휠 회전 속도 센서 신호들(124)에 의해서만 최적화될 수 있다. 록킹은 풋 브레이크 모듈(116)에 의해 뒤차축의 슬립에 도입되는 압력의 조절 및 앞차축에서 상당한 증가 가능성이 있는 1차 압력의 공차 설정에 의해 제어 밸브(126)를 이용해서 저지될 수 있다. 이 경우 앞차축 압력과 뒤차축 압력 사이의 비율은 풋 브레이크 모듈(116)의 공압에 의해 변경될 수 없게 사전 설정된다.
자율 주행의 요구 사항을 고려하여 이러한 시스템은, 풋 브레이크 모듈(116)에 의해 도입된 압력이 제동 스티어링의 실현을 위해 공기 처리 유닛(102)을 이용해서 ABS-밸브들(126) 중 하나에 의해 일방으로 동시에 배기되는 경우, 전자 브레이크 시스템의 고장 시에도 스티어링 된 앞차축에서 일방 제동 개입을 가능하게 한다.
추가 시너지 효과는 선택적으로 공기 처리 유닛(102) 내에 통합된 전자 파킹 브레이크, 줄여서 EPB와 관련해서 제공된다. 풋 브레이크 모듈(116) 내로 제어 압력의 추가적인 공압식 공급에 의해 2개의 브레이크 회로만이 작동되는 동안, 전자 브레이크 시스템 및 관련된 전원 장치의 고장 시 2개의 브레이크 회로에 대해 조정되어 제어부(118)에 의해 트레일러- 또는 핸드 브레이크 회로도 제어될 수 있다.
이는 공압식 풋 브레이크 모듈(116)에 의해 고정적으로 사전 설정된 앞차축과 뒤차축 사이의 압력비에 기초해서 최적화된 제동 거리를 위한 추가의 설계 여지를 제공한다. 뒤차축에 대한 하중이 높고 마찰 계수가 높은 경우에 제동력은 상응하게 높아야 하고, 이는 동시에 안티록 브레이크 시스템의 경우에 앞차축에서 너무 높은 제어 압력을 의미할 수 있다. 파킹- 및 상용 브레이크로 뒤차축의 제동력을 분배함으로써 ABS-밸브(126)전에 앞차축에서의 제어 압력이 낮아질 수 있다.
또한, 운전자 보조 기능은 파킹 브레이크를 거는 것으로 종료되거나, 파킹 브레이크의 해제로 시작될 수 있고, 이는 조차장-이동을 위해서는 물론 비상 제동 후 차량의 확실한 정지를 위해서도 바람직할 수 있다.
다른 실시예에 따라 제어부(118)는, 비상 제동의 경우에 동시에 공기 처리부의 기능을 상황에 따라 제어하도록 형성된다. 따라서 차량의 확실한 정지 후에 제어부(118)에 의해 예를 들어 브레이크 장치(100)의 저장 용기가 배기될 수 있고, 이로써 이미 손상된 차량의 압축된 공기는 구조팀에 대해 위험을 끼치지 않는다. 마찬가지로 조차장-이동 조작의 종료 후 또는 점화 장치의 스위치 오프 전에 필터 카트리지(106)는 제어부(118)를 이용한 공기 처리 유닛(102) 내의 해당하는 밸브들의 제어에 의해 재생될 수 있으므로, 필터 카트리지(106)의 내구성이 높아질 수 있다.
예를 들어 휠 회전 속도 센서 신호(124)는 동시에 2개의 상이한 제어부에, 즉 도 1에서는 제어부(118) 및 EBS-제어부(152)에, 도 2에서는 제어부(118) 및 ABS-제어부(202)에 전송된다. 이 경우 배선을 최소화하기 위해, 공기 처리 유닛 (102)이 압력 제어 모듈의 근처의 휠 속도 센서 신호들(124)을 픽업할 수 있으면 바람직하다. 대안으로서, 휠 속도 센서 신호들(124)은 예를 들어 전자 브레이크 시스템과는 별도로 전기적으로 동력을 공급받는 게이트웨이를 통해 전자 브레이크 시스템으로부터 전달된다.
실시예가 제 1 특징과 제 2 특징 사이에 "및/또는" 논리 결합을 포함하면, 실시예는 하나의 실시 형태에 따라 제 1 특징과 제 2 특징 모두 및 다른 실시 형태에 따라 제 1 특징만 또는 제 2 특징만을 갖는 것으로 파악될 수 있다.
100 : 브레이크 장치 102 : 공기 처리 유닛
104 : 압축기 106 : 필터 카트리지
107 : 필터 카트리지 라인 108 : 하우징
110 : 밸브 유닛 112 : 분배 유닛
113 : 연결 라인 114 : 풋 브레이크 모듈 접속부
116 : 풋 브레이크 모듈 118 : 제어부
120 : 제어 신호 122 : 휠 회전 속도 센서
124 : 휠 회전 속도 센서 신호 126 : 제어 밸브
128 : 앞차축 브레이크 실린더 130 : 앞차축 밸브 모듈
132 : 뒤차축 밸브 모듈 134 : 뒤차축 브레이크 실린더
138 : 제어 접속부 140 : 제어 라인
142 : 트레일러 밸브 모듈 144 : 추가 접속부
146 : 추가 밸브 유닛 148 : 자기 밸브
150 : 릴레이 밸브 152 : EBS-제어부
200 : 추가 제어 밸브 202 : ABS-제어부
310 : 생성 유닛 320 : 판독 유닛
400 : 공기 처리 유닛의 작동 방법 410 : 제어 신호가 생성되는 단계

Claims (14)

  1. 상용차의 브레이크 장치(100)를 위한 공기 처리 유닛(102)으로서, 상기 공기 처리 유닛(102)은 하기 특징들,
    - 상기 브레이크 장치(100)의 풋 브레이크 모듈(116)에 상기 공기 처리 유닛(102)을 공압 및/또는 전기적으로 연결하기 위한 풋 브레이크 모듈 접속부(114);
    - 상기 풋 브레이크 모듈 접속부(114)에 상기 풋 브레이크 모듈(116)을 제어하기 위한 제어 압력을 공급하기 위한 적어도 하나의 밸브 유닛(110); 및
    - 상기 밸브 유닛(110)을 제어하기 위한 제어부(118)
    를 포함하는 것인 공기 처리 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부(118)는 상용차의 적어도 하나의 휠 회전 속도 센서(122)에 연결되거나 연결 가능하고, 상기 휠 회전 속도 센서(122)에 의해 생성된 휠 회전 속도 센서 신호(124)를 이용해서 상기 밸브 유닛(110) 및/또는 상용차의 안티록 브레이크 시스템의 적어도 하나의 제어 밸브(126; 200)를 제어하도록 형성되는 것인 공기 처리 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부(118)는, 상용차가 일방으로 제동 및/또는 스티어링되도록 상기 휠 회전 속도 센서 신호(124)를 이용해서 상기 밸브 유닛(110) 및/또는 상기 제어 밸브(126; 200)를 제어하도록 형성되는 것인 공기 처리 유닛.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기 처리 유닛(102)에 의해 처리된 공기를 상기 브레이크 장치(100)의 상용 브레이크에 할당된 적어도 하나의 브레이크 회로로 분배하기 위한 분배 유닛(112) 및 상기 풋 브레이크 모듈 접속부(114)에 상기 분배 유닛(112)을 연결하기 위한 적어도 하나의 연결 라인(113)을 포함하고, 상기 밸브 유닛(110)은 상기 연결 라인(113) 내에 배치되고, 특히 상기 연결 라인(113)은 브레이크 회로의 부분이고, 특히 상기 밸브 유닛(110)은 복수의 브레이크 회로로부터 동력을 공급받을 수도 있는 것인 공기 처리 유닛.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부(118)는, 상용차의 전자 브레이크 시스템의 고장에 대응해서 상기 밸브 유닛(110)을 제어하도록 형성되는 것인 공기 처리 유닛.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이크 장치(100)의 파킹- 및/또는 트레일러 브레이크 회로에 상기 공기 처리 유닛(102)을 공압식으로 연결하기 위한 적어도 하나의 추가 접속부(144) 및 상기 추가 접속부(144)에 추가 제어 압력을 공급하기 위한 적어도 하나의 추가 밸브 유닛(146)을 포함하고, 상기 제어부(118)는, 또한 상기 추가 밸브 유닛(146)을 제어하도록, 특히 상기 추가 밸브 유닛(146)을 풋 브레이크 모듈과 동시에 제어하도록 형성되는 것인 공기 처리 유닛.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 유닛(110)은 통전되지 않는 상태에서 무압 배출구를 갖는 것인 공기 처리 유닛.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 유닛(110)은, 복수의 밸브들 중 하나를 선택하도록 형성되는 것인 공기 처리 유닛.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부(118)는 추가의 중복 회전 속도 센서에 의해 회전 속도 신호를 판독하도록 형성되고, 상기 추가의 중복 회전 속도 센서는, 전자 공기 처리 유닛을 위한 정보를 제공하도록 형성되는 것인 공기 처리 유닛.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부(118)는 상용차의 ABS-/또는 EBS 시스템에 회전 속도 신호를 제공하는 동일한 센서의 회전 속도 신호를 판독/픽업하도록 형성되는 것인 공기 처리 유닛.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부(118)는 CAN-데이터 버스를 통해 적어도 하나의 회전 속도 센서 신호를 판독하도록 형성되는 것인 공기 처리 유닛.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 공기 처리 유닛(102)의 작동 방법(400)으로서,
    풋 브레이크 모듈 접속부(114)에 제어 압력이 공급되도록, 밸브 유닛(110)을 제어하기 위한 제어 신호(120)를 생성하는 단계(410)
    를 포함하는 공기 처리 유닛의 작동 방법.
  13. 제 12 항에 따른 방법(400)을 실행 및/또는 제어하도록 형성된 컴퓨터 프로그램.
  14. 제 13 항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장된 기계 판독 가능한 저장 매체.
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