전기 구동식 피스톤/실린더 시스템을 갖춘 브레이크 시스템

본 발명은 구동 장치, 특히 브레이크 페달과 제어 및 조절 장치를 포함하는 브레이크 시스템에 관한 것으로, 여기서 제어 및 조절 장치는 구동 장치의 움직임 및/또는 위치에 기초하여 전기 구동 장치를 제어하고, 구동 장치는 비유압 전달 장치를 통해 피스톤 실린더 시스템의 피스톤을 변위시켜 실린더의 작동 챔버에 압력이 형성되도록 하며, 상기 작동 챔버는 압력 라인을 통해 휠 브레이크에 연결되는 것을 특징으로 하는 [0001] 제동 장치에 관한 것입니다.

최첨단:

최신 브레이크 시스템은 제동력 증폭, 즉 페달의 힘을 휠 브레이크에서 상응하는 증폭된 제동 토크로 변환하는 것과 개방 또는 폐쇄 조절 및 제어 회로를 통한 제동력 조절로 구성된다[0002]. 몇 가지 예외를 제외하고, 유압 라인은 승용차 부문에서 페달 힘으로부터 브레이크 압력을 생성하기 위한 전달 수단으로 사용된다.

[0003] 제동력 부스터(BKV) 또는 제동력 제어와 유압 장치(HE)의 제동력 제어 사이의 단위로 구분하는 것이 널리 퍼져 있습니다. 이 구성은 주로 잠김 방지 제동 시스템(ABS), 미끄럼 방지 시스템(ASR), 전자 안정성 프로그램(ESP) 또는 전기 유압식 브레이크(EHB)와 같은 시스템에 사용됩니다.

[유압 장치(HE)는 솔레노이드 밸브, 2 회로 브레이크 시스템용 멀티 피스톤 펌프, 펌프 구동용 전기 모터, 유압 어큐뮬레이터 및 여러 압력 센서로 구성됩니다. 압력은 솔레노이드 밸브를 통해 휠 브레이크에서 압력 매체가 어큐뮬레이터로 방출되어 제동 토크를 감소시키고 펌프에 의해 마스터 브레이크 실린더로 다시 펌핑되어 페달을 움직이게 하는 방식으로 제어됩니다. 압력 증가와 감소는 모두 솔레노이드 밸브로 제어되며, 경우에 따라 솔레노이드 밸브 제어를 위해 압력 센서를 사용하기도 합니다. EMS를 제외하고 제동력은 진공 브레이크 부스터에 의해 증폭되며, 여기에는 소위 브레이크 보조 기능 및 작동 지점을 인식하기 위한 스위칭 수단과 센서가 부분적으로 포함되어 있습니다. 가솔린 엔진에서는 연소 엔진이 진공의 에너지원으로 사용되지만 직분사 엔진은 특히 높은 고도에서 약한 진공만 제공합니다. 디젤 엔진에서는 기계식 또는 전기 구동식 진공 펌프가 사용됩니다. 최신 ESP 시스템은 솔레노이드 밸브와 펌프를 전환하여 추가적인 제동력 부스팅을 달성하거나, BKV가 고장난 경우 더 큰 시간 상수로 제동력 부스팅을 달성할 수 있습니다. 이러한 시스템과 기능에 대한 설명은 2003년판 뷰에그 베를라그 브레이크 매뉴얼에 자세히 설명되어 있습니다.

[0005] 1980년대 중반, Teves는 유압식 BKV로 제동력을 높이고 제어하기 위한 모든 구성품이 통합된 장치로서 소위 Mark II와 Bosch의 ABS3를 출시했습니다(Kraftfahrtechnisches Handbuch Bosch 1986, 20번째 판 참조). 비용상의 이유로 이러한 시스템은 특수 보호 차량에 사용하는 경우를 제외하고는 확립되지 않았습니다. 42V 차량 전기 시스템과 함께 집중적으로 개발 된 휠 브레이크에 전기 모터가 장착 된 완전 전기 제동 시스템, 소위 EMB에도 동일하게 적용됩니다. 여기에는 추가 비용 외에도 고장 발생 시 브레이크 회로의 제동 기능을 보장하기 위해 새로운 이중화 온보드 전원 공급 시스템이 필요합니다.

[0006] 전기 모터 구동 방식의 웨지 브레이크도 EMB 시스템의 범주에 속합니다. 이 또한 낮은 에너지 요구 사항에도 불구하고 이중화 전기 시스템이 필요합니다. 브레이크 캘리퍼에 통합해야 하는 히스테리시스로 인해 추가 롤러가 필요한 웨지 브레이크의 설계 실현 문제는 아직 해결되지 않았습니다. 센서가 장착된 전기 모터 구동 방식의 웨지 브레이크는 열악한 환경 조건(먼지, 물, 고온)을 견딜 수 있어야 합니다.

[0007] BKV 및 HE용 시스템은 매우 진보된 시스템으로, 특히 ABS에서 ESP에 이르는 제어 및 조절 기능이 매우 뛰어납니다. 예를 들어, 솔레노이드 밸브의 압력 가이드 제어를 통해 브레이크 압력을 매우 미세하게 조절할 수 있으며, 이를 통해 가변 제동력 조절 EBV도 가능합니다. 압력 감소율은 매우 비선형적이기 때문에 아직 최적이 아닙니다. 또한, 마이크로 점프 또는 작은 마찰 계수로 인해 압력 감소율은 상대적으로 낮은 펌프 출력에 의해 결정되며, 이는 큰 제어 편차를 초래하여 제동 거리의 손실을 초래합니다.

[0008] 제동 시스템은 DE 3342552에 공지되어 있다. 이 브레이크 시스템에서, 마스터 브레이크 실린더는 브레이크 회로에 직접 연결된 전기 유압 서보 장치의 출력 압력을 기준 변수에 의해 결정된 값으로 조절하는 전자 제어 및 조절 장치의 기준 변수 역할을 하는 페달 의존적 압력을 생성하는 데 사용된다. 제어 장치 또는 서보 장치 자체에 장애가 발생하면 마스터 실린더에서 브레이크 회로의 압력을 생성합니다. 정상 작동 시 마스터 브레이크 실린더에서 생성되는 기준 변수 대신, 안티록 제동 시스템의 일부 또는 차량 구동 제어의 슬립 제어의 일부로 생성된 기준 변수가 전자 제어 및 조절 장치에 작용하여 전자 유압 서보 장치에 작용하도록 할 수 있습니다. 서보 장치에는 작동 챔버가 브레이크 회로에 연결되어 있고 전기 모터를 통해 피스톤을 축 방향으로 조절할 수 있는 전기 작동식 유압 피스톤 실린더 유닛이 있습니다. 전기 모터의 회전 운동은 피스톤에 연결된 스핀들을 통해 피스톤의 종방향 운동으로 변환된다.

[0009] 전기 모터가 스핀들 드라이브를 통해 피스톤-실린더 시스템의 피스톤을 구동하는 브레이크 시스템은 WO2004/005095 A1에 공지되어 있다. 피스톤은 스핀들에 단단히 결합되어 있지 않으므로 스핀들이 뒤로 움직일 때의 최대 피스톤 속도와 최대 압력 감소 속도는 피스톤 실린더 시스템의 압축 스프링의 강도에 의해 결정됩니다. 휠 브레이크에 설정되는 브레이크 압력은 압력 센서에 의해 결정되며, 여기서 압력은 브레이크 압력 제어의 제어 변수입니다.

[0010] DE 3723916 A1은 유압식 브레이크 부스터가 장착된 브레이크 시스템을 보여 주며, 이는 순수 브레이크 부스터 외에 ABS 기능도 실현합니다. 피스톤 실린더 시스템과 각 휠 브레이크를 연결하는 압력 라인에는 각 경우에 하나의 밸브만 배치되어 있으며, 이 밸브는 휠 브레이크의 압력을 변경하기 위해 열리고 휠 브레이크 압력을 유지하기 위해 닫힙니다. 압력은 또한 이 브레이크 압력 제어에서 제어되는 변수입니다.

[DE 195 00544 A1은 브레이크 페달에 의해 마스터 브레이크 실린더가 작동될 수 있는 자동차 브레이크 시스템용 전자 제어 가능한 브레이크 작동 시스템을 개시합니다. 센서는 브레이크 페달의 작동 거리를 결정하는 데 사용되며, 이는 유압 라인을 통해 차량 브레이크가 직접 또는 솔레노이드 밸브를 통해 연결된 여러 브레이크 압력 트랜스미터를 제어하는 제어 장치의 입력 변수를 나타냅니다. 마스터 브레이크 실린더에 대한 유압 라인의 연결은 밸브 장치로 차단할 수 있습니다. 특히 차량 전자장치의 전기적 결함 또는 고장 발생 시 기능적 안전성을 높이기 위해 브레이크 페달을 통해 마스터 브레이크 실린더의 피스톤을 폴백 평면에서 직접 조정하여 휠 브레이크에 압력을 축적할 수 있으며, 이를 위해 밸브 장치가 열립니다. 브레이크 압력 센서에는 각각 실린더의 피스톤을 조정하여 브레이크 회로에 압력이 생성되도록 하는 전기 구동 장치가 있으며, 압력 센서를 통해 결정되어 제어 장치에 입력 변수로 공급됩니다. 이 브레이크 압력 제어 시스템에서도 압력은 제어 변수입니다. 이와 유사하게 작동하는 브레이크 시스템은 이미 DE 4239386 A1에서 알려져 있습니다.

[DE 4445975 A1은 피스톤 실린더 시스템의 전기 모터 구동 피스톤에 의해 휠 브레이크의 브레이크 압력이 조절되는 자동차 용 브레이크 시스템을 개시하며, 이 브레이크 시스템에는 제어 변수를 측정하기위한 압력 센서도 제공됩니다. 휠 브레이크의 브레이크 압력을 유지하기 위해 2/2 방향 밸브가 사용되며, 이를 통해 피스톤 실린더 시스템과 휠 브레이크 사이의 유압 라인을 차단할 수 있습니다.

[DE 10318401 A1은 브레이크 페달의 위치가 주행 센서에 의해 결정되고 제어 유닛으로 전송되는 모터 구동 차량 제동 장치를 개시합니다. 주행 상태와 브레이크 페달 위치에 따라 제어 장치는 피스톤 실린더 시스템의 전기 모터 구동을 제어하여 브레이크 회로에 압력을 축적하는 데 사용됩니다. 피스톤 실린더 시스템의 피스톤과 브레이크 페달 사이에는 기계적 연결이 제공되지 않으므로 브레이크 페달을 통해 폴백 평면의 휠 브레이크에 압력이 축적되지 않습니다. 휠 브레이크의 압력은 각 휠 브레이크에 할당된 입구 및 출구 밸브를 통해 조절됩니다.

[DE 19936433 A1 및 DE 10057557 A1은 전자기 드라이브를 통해 브레이크 페달에 의해 조정될 수 있는 마스터 브레이크 실린더의 피스톤에 지지력을 가할 수 있는 브레이크 시스템을 개시한다. 마스터 브레이크 실린더의 압력은 이러한 브레이크 시스템에서 브레이크 압력 제어 프로세스의 제어 변수이기도 합니다.

[0015] DE 695 15 272 T2는 피스톤 위치가 페달 위치의 함수로서 설정되는 브레이크 시스템을 개시합니다. 피스톤 위치는 전류를 지정하여 설정되며, 이에 따라 피스톤 위치의 오류는 해당 센서에 의해 감지됩니다.

[0016] DE 195 00 544 A1에 기초하여, 이 작업은 개선된 제동 시스템을 제공하는 것이다.

[0017] 이 과제는 제1 청구항의 특징을 갖는 브레이크 시스템에 의해 유리하게 해결된다. 청구항 1에 따른 제동 시스템의 더욱 유리한 실시예는 하위 청구항의 특징으로부터 비롯된다.

본 발명에 따른 제동 시스템은, 하나의 피스톤-실린더 유닛만을 이용하여 브레이크 회로당 가능한 최소한의 공간에 제동력 증폭 및 서보 장치를 구현하는 것이 유리하게 특징된다[0018]. 또한 피스톤 실린더 유닛은 브레이크 압력을 높이고 낮추며 ABS 및 미끄럼 방지 제어를 실현하고 전원 공급 장치 고장 또는 구동 장치 오작동 시에도 제동력을 증폭 및 감소시키는 역할을 합니다. 그 결과 브레이크 부스터 및 제어를 위한 작고 통합된 비용 효율적인 장치가 탄생하여 설치 공간, 조립 비용 및 추가 유압 및 진공 연결 라인을 절약할 수 있습니다. 또한, 전체 길이가 짧기 때문에, 예를 들어 스프링 돔은 전방 충돌 시 마스터 실린더와 페달 메커니즘에 작용하지 않습니다.

센서 시스템 및 주행 시뮬레이터를 유리하게 제공함으로써, 브레이크 바이 와이어 기능, 즉 페달 작동과 무관한 브레이크 압력 증가와 같은 가변 페달 특성을 자유롭게 가변 조정할 수 있으며, 또한 회생 제동의 경우 발전기의 제동 효과를 고려할 수 있다 [0019].

또한, 해당 실시예에서, 페달이 시스템의 피스톤에 직접 작용하기 때문에, 구동이 실패할 경우 브레이크 페달의 해로운 드롭아웃이 발생하지 않는다[0020]. 또한 피스톤의 유효 면적이 기존의 브레이크 마스터 실린더보다 작기 때문에 전원 공급 장치에 장애가 발생하더라도 페달의 힘이 더 적게 들어간다는 장점이 있습니다. 이는 부스터가 온전할 때와 고장 났을 때 피스톤의 이동 거리를 분리함으로써 가능합니다. 이를 비율 점프라고 하며, 동일한 제동 효과를 위해 페달을 밟는 힘을 최대 40%까지 줄여줍니다. 전기 연결을 포함한 전반적인 지출을 줄임으로써 고장률을 낮출 수 있다는 장점도 있습니다.

[0021] 전기 구동은 또한 가변 압력 상승률과 특히 압력 강하를 통해 압력 제어를 미세하게 주입하여 ABS/ESP 제어를 개선할 수 있습니다. 또한 가장 작은 마찰 계수(예: 습식 얼음)로 작동하기 위해 진공 범위에서 압력을 1바 이하로 낮출 수 있습니다. 또한 제동 시작 시, 예를 들어 0 – 100 bar의 압력을 50 ms 이내에 급격히 증가시켜 제동 거리를 상당히 감소시킬 수 있습니다.

[0022] 제동력 부스트 및 제어 기능을 위한 2/2 방향 밸브의 유리한 제공으로 인해, 본 발명에 따른 제동 시스템은 상당히 적은 에너지를 필요로 한다.

또한, 각 브레이크 회로 또는 각 휠 브레이크에 대해 각각 별도의 피스톤-실린더 시스템을 제공할 수 있으며, 각각은 자체의 관련 드라이브를 가진다 [0023]. 또한, 실린더 내에 두 개의 피스톤이 축 방향 변위 가능하게 배열되어 있고, 실린더가 유압적으로 결합되어 있으며, 하나의 피스톤만이 전기 모터를 사용하여 구동 장치에 의해 기계적으로 구동되는 피스톤-실린더 시스템을 사용할 수도 있다.

[0024] 본 발명에 따른 제동 시스템의 다양한 실시예를 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명한다.

[0025] 도 1을 참조하면 다음과 같다:

도 1 : 두 개의 휠 브레이크를 위한 브레이크 회로를 갖는 브레이크 시스템의 일 실시예;

도 2: 각각 두 개의 휠 브레이크용 브레이크 회로를 위한 두 개의 피스톤-실린더 시스템을 갖는 브레이크 시스템의 두 번째 실시예;

그림 3 : 본 발명에 따른 제동 시스템의 경로 시뮬레이터;

그림 4 : 하나의 실린더와 두 개의 피스톤이있는 피스톤 실린더 시스템;

그림 5 및 그림 5a : 작동 장치와 피스톤-실린더 시스템 간의 연결;

그림 6: 하우징이 있는 통합 유닛의 측면도;

그림 7 : 브레이크 시스템의 특성 곡선;

그림 8 및 그림 8a: 크랭크 암을 통한 피스톤 드라이브

그림 9: 스핀들을 통한 피스톤 드라이브

그림 10: 중첩된 페달력을 이용한 피스톤 작동

도 1은 압력을 발생시키거나 제동력을 높이는 통합 유닛의 한 단면을 나타낸다 [0026]. 여기서 실린더 하우징(4)에 일반적인 씰(2) 및 씰(3)이 있는 피스톤(1)은 특별히 설계된 랙(5a)을 통해 피스톤과 평행하게 이동합니다. 씰 2는 음압이 발생할 경우 피스톤 챔버 4’에서도 씰링되도록 설계되었습니다. 이 랙 5a는 이 지점에 칼라 핀 1a가 있는 피스톤 1의 앞쪽 크라운 끝으로 힘을 전달하며, 이를 통해 리턴 스프링 9가 있는 랙 5a가 피스톤을 시작 위치로 가져옵니다. 여기서 랙은 실린더 하우징 4a와 접촉합니다. 이 외부 스프링은 실린더가 짧고 데드 스페이스가 거의 없어 배기에 유리하다는 장점이 있습니다. 횡력으로 인해 랙에는 슬라이딩 피스 12가 있는 롤러 10과 11에 베어링이 있습니다. 그림 1은 랙과 피스톤의 평행 배열로 인해 전체 길이가 짧아지는 것을 명확하게 보여줍니다. 충돌 구역 밖에 있으려면 장치가 매우 짧아야 합니다. 랙은 그림 5a에 표시된 H-프로파일로 인해 매우 견고합니다. 롤러의 배열은 굽힘력이 가장 큰 끝 위치 5b(점선으로 표시)의 랙이 오프셋 압축력으로 인해 상대적으로 짧은 굽힘 길이를 갖도록 선택됩니다. 랙은 톱니 프로파일 5a’를 통해 모터 8의 피니언과 기어휠 7을 통해 기어휠 6에 의해 구동됩니다. 작은 시간 상수를 갖는 이 모터는 바람직하게는 무철 권선을 갖는 벨 로터로서 브러시리스 모터이거나 PCT 특허 출원 PCT/EP2005/002440 및 PCT/EP2005/002441에 따른 모터입니다. 이것은 출력 단계(21), 바람직하게는 마이크로 컨트롤러(MC)의 세 라인을 통해 제어됩니다(22). 이를 위해 션트(23)는 전류와 센서 신호(24)를 측정하고 해당 카운터를 통해 로터의 위치와 피스톤의 위치를 표시합니다. 모터 토크는 압축력에 비례하기 때문에 전류 및 위치 측정은 간접 압력 측정을 위해 모터 제어와 함께 사용됩니다. 이를 위해 시운전 중 및 작동 중에 차량에 특성 맵을 생성하고 다양한 전류 강도에 따라 피스톤의 위치를 할당해야 합니다. 그런 다음 작동 중에 피스톤은 나중에 설명하는 증폭기 특성 곡선에 따라 특성 맵에 따라 특정 압력에 해당하는 위치로 이동합니다. 예를 들어 온도의 영향으로 인해 위치와 엔진 토크가 일치하지 않는 경우 작동 중에 맵이 조정됩니다. 결과적으로 맵은 지속적으로 조정됩니다. 출력 맵은 휠 브레이크의 압력-부피 특성, 모터 특성, 변속기 효율 및 차량 감속을 통해 형성되는 것이 바람직합니다. 후자를 사용하면, 운전자가 다른 제동 효과에 적응할 필요가 없도록 페달 힘에 비례하는 차량 감속을 달성할 수 있다.

[피스톤(1)은 라인(13)에서 상응하는 압력을 발생시키고, 이는 2/2 솔레노이드 밸브(MV)(14)를 통해 휠 브레이크(15)에 도달하거나 솔레노이드 밸브(MV)(16)를 통해 휠 브레이크(17)에 도달한다. 위에서 설명한 이 배열에는 몇 가지 장점이 있습니다. 두 개의 저렴한 소형 솔레노이드 밸브 대신 그림 4와 같이 피스톤 모터 장치를 추가로 사용할 수 있습니다. 그러나 이는 비용, 무게 및 설치 공간이 상당히 더 많이 든다는 것을 의미한다.

[0028] 각 브레이크 회로마다 하나의 피스톤 모터 유닛을 사용하는 것으로 충분하다.

[0029] 두 번째 장점은 매우 낮은 에너지 요구량과 모터가 펄스 작동을 위해서만 설계되었다는 사실입니다. 이는 압력 또는 모터 토크 설정값에 도달하면 솔레노이드 밸브를 닫은 다음 브레이크 페달에 의해 새로운 설정값이 지정될 때까지 낮은 전류로만 모터를 작동함으로써 달성할 수 있습니다. 이는 에너지 요구량 또는 평균 전력이 매우 낮다는 것을 의미합니다. 예를 들어, 기존 설계에서는 모터(3)가 시속 100km에서 완전 제동 시 높은 전류를 소비합니다. 본 발명에 따르면 모터는 피스톤 이동에 약 0.05초, 즉 1.7%의 전류만 필요합니다. 이 값이 전력과 관련이 있다면, 기존의 경우 차량 전기 시스템은 최소 3초 동안 1000W 이상의 부하가 걸리고 제안된 임펄스 작동을 사용하면 평균 전력은 약 50W에 불과합니다. 마른 도로에서 최대 10초의 제동 시간으로 250km/h에서 긴급 제동 시에는 훨씬 더 큰 에너지 절약이 이루어집니다. 여기서 전원 공급 장치의 저장 커패시터(27)는 차량 전기 시스템의 펄스 부하를 완화하는 데 사용될 수 있으며, 화살표가 있는 선으로 표시된 다른 전기 모터에도 사용될 수 있다.

[압력 센서는 솔레노이드 밸브 전 또는 후의 압력 라인(13)에서 사용될 수 있으며, 이들은 최신 기술에 해당하므로 도시되지 않는다.

[0031] 피스톤(1)은 스니핑 홀을 통해 저장소(18)로부터 유체를 공급받는다. 솔레노이드 밸브(19)는 이 라인에서 스위치가 켜져 있다. 압력을 낮추기 위해 피스톤이 빠르게 움직이면, 씰(3)은 특히 저압에서 저장소로부터 액체를 스니핑할 수 있으며, 이는 불리한 것으로 알려져 있다. 이를 위해 저압 솔레노이드 밸브(19)가 켜지고 저장소와의 연결이 중단됩니다. 이 회로를 사용하면 휠 회로(15/17)에서도 음압을 얻을 수 있으며, 이는 휠 브레이크에 제동 토크가 발생하지 않기 때문에 젖은 얼음과 같이 마찰 계수가 매우 낮은 휠 제어에 도움이 됩니다. 반면에 포스트 스너핑은 증기 기포가 형성되는 경우 피스톤이 해당 압력에 도달하지 않은 상태에서 이미 정지한 상태에서 의도적으로 사용할 수 있습니다. 이 경우 솔레노이드 밸브로 피스톤을 적절히 제어하여 진동하는 피스톤이 압력을 축적하도록 합니다. 이 기능이 생략되면, 솔레노이드 밸브(19) 대신 스너프 방지 실(3)을 사용할 수 있다.

[0032] 솔레노이드 밸브(14, 16, 19)는 출력 스테이지(28)를 통해 마이크로컨트롤러(22)에 의해 제어된다.

[0033] 전원 공급 장치 또는 전기 모터가 고장 나면, 피스톤은 구동 장치의 레버(26)에 의해 움직인다. 이 레버와 피스톤 사이에는 클리어런스가 설치되어 있어, 페달을 빠르게 밟을 때 모터가 피스톤을 움직이기 전에 레버가 피스톤에 부딪히는 것을 방지합니다.

[0034] ABS / ASR의 휠 속도 및 휠 압력 또는 ESP의 요율 및 휠 압력과 관련된 제어 기능은 다양한 간행물에 설명되어 있으므로 다시 설명 할 필요가 없습니다. 새로운 시스템의 주요 기능은 표에 나와 있습니다.

[0035] 부분 통전 수준은 BKV 또는 브레이크 제어에 필요한 압력 증가 또는 감소 속도에 따라 달라집니다. 여기서 결정적인 요소는 피스톤 속도가 압력 변화율을 결정하기 때문에 전기 모터의 매우 작은 시간 상수, 즉 전체 드라이브의 작은 이동 질량에 대한 토크의 급격한 증가 및 감소입니다. 또한 브레이크 제어를 위해서는 피스톤의 빠르고 정밀한 위치 제어가 필요합니다. 급격한 토크 감소의 경우 브레이크 캘리퍼에서 발생하는 압력력도 지지 효과가 있지만 저압에서는 그 효과가 낮습니다. 그러나 예를 들어 빙판 위에서의 휠 속도에서 큰 제어 편차를 피하기 위해서는 압력 강하율도 높아야 합니다.

[0036] 이 개념은 피스톤 속도가 압력 변화 속도를 결정하기 때문에 솔레노이드 밸브를 통한 기존 압력 제어에 비해 결정적인 이점이 있습니다. 예를 들어, 압력 감소를 결정하는 출구 밸브의 차압이 낮으면 유량과 그에 따른 압력 감소 속도가 낮습니다. 앞서 언급했듯이 피스톤 유닛은 솔레노이드 밸브가 있는 휠과 없는 휠에 대해 개별적으로 사용할 수 있습니다. 낮은 에너지 소비의 이점을 활용하려면 전기 모터를 고속 전자식 브레이크로 확장해야 하지만 이는 비용이 더 많이 듭니다. 피스톤 유닛과 솔레노이드 밸브 2개를 사용한 설계는 설치 공간과 비용 측면에서 더 유리합니다. 그러나 제어 기술 측면에서는 한쪽 바퀴의 압력이 감소하면 다른 바퀴에 압력이 쌓일 수 없다는 제약이 있습니다. 그러나 압력 감소 시간이 제어 사이클에서 압력 축적 시간의 약 10% 미만이기 때문에 이러한 제한은 큰 단점이 아닙니다. 제어 알고리즘을 적절히 조정해야 합니다. 예를 들어 솔레노이드 밸브 개방 후 일정한 압력 단계가 지나면 BKV 특성 곡선에 따라 휠 브레이크에 적절한 압력이 할당되거나 제어 사이클의 이전 차단 압력보다 20% 높은 전류로 전기 모터에 전원이 공급되어야 합니다. 또는 차축 또는 차량의 최고 잠금 압력보다 20% 높은 적응형 압력 수준을 제어 중에 설정할 수도 있습니다(예: 차축 또는 차량의 최고 잠금 압력보다 20% 높음). 잠금 압력은 휠이 불안정하게 작동하여 슬립이 커지는 압력입니다.

[0037] 이 컨셉은 제어 기술 측면에서 압력을 낮출 수 있는 새로운 가능성도 제공합니다. 제어 기술 측면에서 압력 감소와 제동 토크 감소는 기본적으로 휠의 회전 가속도, 씰의 히스테리시스에 비례하고 휠의 관성 모멘트에 반비례합니다. 필요한 압력 감소량은 이러한 값으로부터 계산할 수 있으며, 피스톤은 설명된 특성 맵을 고려하여 MV가 닫힐 때 이미 해당 볼륨을 제공할 수 있습니다. MV가 열리면 압력은 거의 진공 상태로 매우 빠르게 감소합니다. 이는 MV가 해당 개방 단면으로 인해 오늘날의 솔루션보다 스로틀링 효과가 더 작다는 가정에 근거한 것입니다. 압력 부피 특성 곡선에 따라 특별히 제공되는 챔버 부피를 통해 기존 솔루션보다 더 빠르게 압력을 낮출 수 있습니다. 또는 피스톤의 속도를 적절히 조절하는 등 필요한 압력 감소보다 약간 큰 챔버 부피로 압력을 감소시킬 수 있습니다. 압력 감소를 정밀하게 제어하려면 솔레노이드 밸브를 닫는 데 매우 짧은 스위칭 시간이 필요하며, 이는 사전 여기 및/또는 과여기를 통해 달성하는 것이 바람직합니다. 또한, 특수한 제어의 경우, 스로틀링 효과를 생성하기 위해 알려진 PWM 방법을 사용하여 2/2 솔레노이드 밸브의 솔레노이드 전기자를 중간 위치로 가져오는 것이 유리하다.

[0038] 매우 빠른 압력 감소는 잠재적으로 휠에 다시 작용하는 압력 진동을 발생시킬 수 있다. 이러한 유해한 효과를 피하기 위해, 필요한 압력 감소의 80%(급격한 압력 감소)와 같은 추가적인 대안으로 피스톤 이동을 적절히 제어할 수 있습니다. 필요한 압력 감소의 나머지 20%는 이후 제어된 느린 피스톤 이동으로 천천히 달성하거나 솔레노이드 밸브를 통한 압력 감소 제어의 경우 솔레노이드 밸브 타이밍과 점진적 감소를 통해 달성할 수 있습니다. 이렇게 하면 유해한 휠 진동을 방지할 수 있습니다. ABS 제어 중에 휠이 다시 가속할 때까지 느린 압력 감소를 계속할 수 있습니다.

[0039] 이를 통해 휠 속도에서 매우 작은 제어 편차를 허용합니다. 마찬가지로, 위에서 설명한 방법을 압력 축적에도 적용할 수 있습니다. 압력 증가 속도는 제어 엔지니어링 기준에 따라 최적화할 수 있습니다. 이러한 방식으로, 휠이 마찰력 최대 부근에서 제동되고, 따라서 최적의 주행 안정성과 함께 최적의 제동 효과가 달성되는 것을 목표로 할 수 있다.

[0040] 스로틀링 효과가 유리한 제어의 특수한 경우가 위에서 언급되었다. 예를 들어, 양쪽 바퀴에 동시에 압력 감소가 필요한 경우가 이에 해당한다. 이 경우 스로틀링 효과는 제어 피스톤이 큰 챔버 부피를 제공하여 다른 압력 수준에서 진공으로의 급격한 압력 감소가 이루어질 수 있을 때까지 유리합니다. 솔레노이드 밸브에 밸브 단면에 스로틀이 내장되어 있고 양쪽 휠 회로에서 동시에 압력이 축적되는 경우에도 유사한 절차를 따를 수 있습니다. 그러나 특성 맵을 평가하고 피스톤의 조정 속도를 제어하여 개별적으로 교대로 압력을 축적하는 것이 바람직합니다. 압력 감소를 위한 스로틀링 효과와 함께 위와 동일한 교대 프로세스를 대안으로 사용할 수 있습니다. 또 다른 가능성으로, 압력 감소를 위한 제어 신호보다 낮은 응답 임계값을 가진 제어 신호로 피스톤을 이미 후퇴시킬 수 있습니다. 최신 기술에 따르면, 이 신호는 컨트롤러가 블로킹 경향을 인식하고 압력을 유지하도록 MV를 전환하는 신호입니다(브레이크 매뉴얼 52-53페이지 참조). 이 신호는 감압 신호보다 5~10ms 전에 출력됩니다. 제안된 고속 액추에이터는 약 5ms 이내에 10bar 압력 감소를 위한 챔버 볼륨을 제공할 수 있습니다.

[0041] 압력 감소를 위한 피스톤 위치에 따라, 제어기는 양쪽 휠 브레이크에 대한 동시 압력 감소에 충분한 챔버 체적을 사용할 수 있는지 여부를 결정할 수 있습니다.

이러한 설명은 빠르고 가변적으로 제어되는 전기 모터 피스톤 드라이브와 압력 및 특성 맵을 평가하는 솔레노이드 밸브가 있는 컨셉은 추가적인 제동 거리 감소 및 주행 안정성을 가능하게 하는 컨트롤러에 대한 높은 잠재력을 나타낸다 [0042].

[도 2는 BKV 및 제어 기능을 위한 전체 통합 유닛을 보여줍니다. 이 장치는 2개의 브레이크 회로와 4개의 휠 브레이크를 위해 그림 1과 같이 관련 전기 모터 및 기어박스가 있는 2개의 피스톤 장치로 구성됩니다. 피스톤 유닛은 하우징 4에 들어 있습니다. 이 하우징은 끝 벽 29에 부착되어 있다.

[브레이크 페달(30)은 베어링 핀(31)을 통해 페달의 힘과 움직임을 볼 조인트를 통해 작동 장치(33)에 작용하는 포크 피스(32)로 전달한다. 여기에는 막대(35)가 있는 원통형 연장부(34)가 있습니다.

[0045] 실린더(34)와 로드(35)는 부싱(37)에 장착된다. 이는 트래블 시뮬레이터 스프링(36) 및 스프링(36a)을 수용하며, 하나의 스프링은 약하게 작용하고 다른 스프링은 힘의 증가에 따라 점진적으로 강하게 작용한다. 트래블 시뮬레이터는 더 많은 스프링 또는 고무 요소로 구성할 수도 있습니다. 이것이 페달의 힘 특성을 결정합니다. 페달 이동은 센서(38)에 의해 기록되며, 도시된 예에서는 와전류 원리에 기초하여 로드(35)가 타겟과 함께 잠기는 센서(38)에 의해 기록된다.

[0046] 페달의 움직임은 요소 32 및 33으로 전달되고, 피스톤 34는 부싱 37에서 로드 35와 함께 이동한다. 레버(26)는 구동 장치에 회전 가능하게 장착되며, 전원 공급이 실패하면 피스톤에 닿는다. 페달 트래블 센서는 전자 제어 장치에 트래블 신호를 공급하여 그림 7에 설명된 대로 BKV 특성 곡선에 따라 전기 모터를 통해 피스톤을 움직이게 합니다. 이 특성 곡선의 매개변수는 그림 7에 더 자세히 설명되어 있습니다. 그림 1에 표시된 바와 같이 레버(26)와 두 피스톤(1) 사이에 간극이 제공됩니다. 작동 장치에는 오프셋으로 표시된 핀(39)을 통한 회전 방지 장치와 표시되지 않은 페달 리턴 스프링을 지지하는 리턴 스프링(40)이 있습니다. 많은 트래블 시뮬레이터 솔루션이 시중에 알려져 있으며, 그 중 일부는 피스톤을 통해 유압식으로 작동하고 전원 공급이 중단되면 솔레노이드 밸브를 통해 차단됩니다. 이 솔루션은 복잡하고 히스테리시스가 발생할 수 있습니다. 피스톤이 제동 압력을 생성하기 위해 작동될 때 전원 공급 장애가 발생할 경우 트래블 시뮬레이터 경로가 손실 경로로 사용되는 솔루션도 알려져 있습니다.

본 발명의 목적은 전원 공급이 실패할 때 트래블 시뮬레이터가 꺼지는 간단한 솔루션이다[0047]. 이를 위해, 전원 공급이 온전할 때 큰 전송 비율을 갖는 전기자 레버(41)와 유지 자석(42)을 통해 부싱(37)에 대항력이 가해지며, 이는 전원 공급이 실패할 때 취소됩니다. 2단계 레버를 사용하여 자석을 줄일 수도 있습니다. 이는 그림 3에 자세히 설명되어 있습니다. 이 경우 레버는 간극을 통과한 후 브레이크 페달을 통해 두 피스톤과 접촉하므로 페달의 힘을 피스톤에 전달할 수 있습니다. 피스톤은 최대 페달 스트로크에서도 80%의 제동 효과를 낼 수 있는 압력을 생성하도록 치수가 정해져 있습니다. 그러나 피스톤 스트로크는 페달 스트로크보다 훨씬 더 크며, 전원 공급 장치와 전기 구동이 온전한 상태에서 훨씬 더 높은 제동 압력을 생성할 수 있습니다. 그러나 라이더는 그에 상응하는 페달의 힘을 가할 수 없습니다. 이 설계를 기어비 점프라고 하며, 트래블 시뮬레이터가 장착된 구동 장치가 피스톤에서 분리될 때 가능합니다. BKV와 피스톤이 있는 마스터 실린더가 직렬로 연결된 기존 설계에서는 전원 공급 장애 발생 시 동일한 휠 브레이크 압력에 대해 필요한 페달 힘이 최대 5배까지 증가합니다. 새로운 설계를 사용하면 이 계수를 3으로 줄일 수 있습니다. 이 경우는 예를 들어 배터리 고장 시 차량을 견인할 때 적합합니다.

[0048] 레버(26)는 회전 가능하게 장착되어 피스톤의 움직임의 공차, 예를 들어 다른 블리딩의 결과를 고려할 수 있다. 이러한 보정은 또한 레버가 구동 장치의 스톱(33a)에 안착하도록 제한될 수 있다.

[0049] 그러나 다른 결함 사례도 고려해야 한다.

전기 모터의 고장.

[0050] 이 경우, 증폭 및 제어는 인접한 온전한 피스톤 액추에이터와 함께 완전히 효과적입니다. 제동 압력은 레버(26)를 통해 고장 회로에서 제동 압력(33a)이 적용된 후 발생한다. 두 번째 회로의 증폭기 특성은 여기서도 증가하여 필요한 페달 힘을 줄일 수 있습니다. 그러나 이 작업은 정지하지 않고도 수행할 수 있습니다.

브레이크 회로 고장.

[0051] 여기서 피스톤은 하우징 4의 스톱으로 이동합니다. 온전한 두 번째 회로는 완전히 유효합니다. 오늘날의 기존 시스템과 달리, 이것은 운전자에게 매우 자극적인 것으로 알려진 페달 고장을 초래하지 않습니다. 또한 페달을 밟지 않으면 자극으로 인해 제동 효과가 완전히 상실될 수도 있습니다.

[0052] 도 3은 주행 시뮬레이터 잠금의 기능을 설명합니다. 제한적인 경우, 운전자는 높은 페달 힘을 가할 수 있으며, 잠금 메커니즘은 전기자 레버(41)를 통해 이를 적용해야 합니다. 여자 코일(43)이 있는 솔레노이드(42)가 이러한 힘을 완전히 가하는 것을 방지하기 위해 레버의 상단 크라운 끝(41a)이 부싱(37)에 비대칭으로 맞물립니다. 이제 로드(35)가 베이스(37b)에 닿을 때까지 페달이 편향되면 이 레버가 부싱(37)을 약간 비틀어 가이드에 마찰을 발생시켜 러그(37a)도 하우징(4)에서 지지될 수 있습니다. 이를 통해 자력을 상대적으로 낮게 유지할 수 있습니다. 자석은 또한 홀딩 자석(42)으로 설계되어 작은 에어 갭으로 인해 작은 홀딩력이 필요합니다. 전원 공급이 실패하면 전기자 레버(41)는 부싱(37)에 의해 점선 위치(41′)로 편향됩니다. 구동 장치(33)가 초기 위치로 돌아오면 리턴 스프링(44)이 전기자 레버를 초기 위치로 되돌립니다.

센서(38)는 도 6에 도시된 바와 같이 하우징(4) 내 부싱의 보어 끝으로 이동되어 전자 제어 장치와의 접촉에 이점이 있다[0053]. 제동등 스위치(46)에도 동일하게 적용된다. 이 실시예에서는 와전류 센서의 타겟(45)이 그려져 있다.

[0054] ABS의 경우, 도 7에 설명된 페달 피드백을 피하기 위해 부싱(37)을 통한 주행 시뮬레이터의 잠금을 변경할 수 있다. 이를 위해, 베어링을 갖는 레버(41)와 홀더(42a)를 갖는 자석(42)은 기어(60b)를 통해 스핀들(60a)을 구동하는 전기 모터(60)를 통해 움직일 수 있다. 레버는 스핀들의 연장부에 장착되고 자석 하우징은 부착된다.

도 4는 전기 모터(7a)가 하나만 있는 솔루션의 [0055] 개략도를 나타낸 도면이다. 이 설명은 그림 1 및 그림 2에 기초한다. 모터의 구동 피니언은 도 1과 유사하게 병렬로 오프셋될 수도 있는 랙(5C)을 움직인다. 이것은 브레이크 회로(13a)에 압력을 축적하는 피스톤(1a)에 연결되며, 동시에 그 압력을 사용하여 브레이크 회로(13)에 압력을 축적하는 피스톤(1a)을 움직입니다. 이 피스톤 배열은 피스톤과 씰 디자인이 다양한 기존 마스터 브레이크 실린더에 해당합니다. 위 그림에서와 같이 2/2 방향 솔레노이드 밸브 14, 14a, 15′, 15a가 브레이크 회로에 배치되어 있습니다. ABS 압력 조절은 위에서 설명한 방식으로 이루어집니다. BKV 기능은 병렬로 배치된 주행 시뮬레이션(36)과 주행 센서(38)를 통해 수행됩니다. 여기서도 피스톤(1a)과 브레이크 페달 사이에 클리어런스 또는 아이들 스트로크(s0)가 제공됩니다. 브레이크 액은 저장소(18, 18a)에서 피스톤 챔버로 공급됩니다. 이 배열은 비용 효율적입니다. 전기 모터가 두 배의 토크를 가해야 하기 때문에 압력 축적에서 BKV 기능의 동역학은 두 개의 모터가 있는 버전보다 낮습니다. 브레이크 회로 고장 시 페달 고장 등 도 7에 설명된 제2 모터의 이중화 기능도 생략되어 있습니다.

[도 5는 단부 벽으로부터 통합 유닛에 대한 뷰를 보여주며, 플랜지(4b)는 나사(47)에 의해 단부 벽에 나사로 고정된다. 구동 유닛(33), 레버(26) 및 오프셋으로 표시되지 않은 볼트(39)는 여기서 회전 방지 잠금 장치로 볼 수 있다. 크기 비교를 위해 10인치 진공 BKV의 윤곽이 여기에 나와 있습니다. 이는 보관 용기의 뚜껑(48)을 포함한 전체 높이에서 중요한 이점을 보여줍니다. 설계자가 원하는 거리 A에 따라 전면 벽을 낮출 수 있습니다. 그림 5a를 참조하여 플랜지의 왼쪽에는 기어 랙(5)의 드라이브가 점선으로 표시되어 있습니다. 이 세부 사항은 그림의 오른쪽 절반에 그림 5a로 확대 표시되어 있습니다. 기어휠(6)의 피니언은 기어 랙(5)의 H형 디자인에서 양쪽에 맞물립니다. 설명된 횡력은 그림 1에 표시된 대로 롤러(10 또는 11)와 베어링(10a)에 의해 지지됩니다. 비용상의 이유로 랙은 플라스틱으로 만들 수 있습니다. 표면 압력이 충분하지 않기 때문에 단단한 판금 스트립(49)이 여기에 삽입되어 지지대가 약간 크라운이 될 때 롤러에 맞게 조정됩니다. 기어휠(7)은 피니언(6)에 눌려서 모터 피니언과 맞물립니다. 바람직하게는, 피니언은 모터 하우징(8a)에 장착된다.

[도 6은 하우징(4), 브레이크 페달(30)용 포크 피스(32), 구동 유닛(33), 플랜지(45), 고정 나사(47), 커버(48)가 있는 통합 유닛의 측면도를 나타낸다. 이 도면은 전자 제어 유닛(50)이 전면에 장착된 짧은 전체 길이를 나타낸다. 최신 기술에 따르면, 이것은 추가적인 접촉 및 전기 연결 라인을 절약하기 위해 솔레노이드 밸브 14 및 16의 코일 또는 자기 회로의 일부에 연결됩니다. 이 기능은 전기 모터 8, 솔레노이드 코일 43, 주행 센서 38, 브레이크 라이트 스위치 46, 브레이크액 레벨 센서 53과 같은 모든 전기 부품을 전기 연결 케이블 없이 제어 장치에 직접 연결하여 확장할 수 있습니다. 이 경우 제어 유닛은 50A 방향으로 위에서부터 설치해야 합니다. 그러나, 솔레노이드 코일의 배열이 변경되는 50b 방향으로도 가능하다.

솔레노이드 밸브는 비용상의 이유로 파단 시 높은 연신율을 갖는 알루미늄으로 압착되기 때문에, [0058] 캐리어 플레이트(51)에 장착되는 것이 바람직하다. 브레이크 라인용 나사 플러그(52)는 이 캐리어 플레이트에 나사로 고정된다. 접점은 제어 유닛의 중앙 부분에 표시되어 있으며, 영역 54에는 여분의 전원 공급 장치가, 영역 55에는 버스 라인이, 영역 56에는 ABS 및 ESP용 센서가 포함되어 있습니다.

[0059] 도 7은 브레이크 시스템의 주요 특성 곡선을 나타낸다. 페달 힘 FP, 제동력 압력 p 및 작동 장치에서의 페달 이동이 표시됩니다. 일반적으로 여기에서 페달 풋까지 4~5의 기어비가 선택됩니다. 페달 이동거리는 SP에서 최대이고 피스톤은 이미 언급했듯이 더 높은 값인 sK에서 최대입니다. 소위 압력-변위 특성 곡선은 57로 표시되며, 여기서는 예를 들어 브레이크 회로에 해당합니다. 비선형 곡선은 브레이크 캘리퍼, 씰, 라인, 잔류 공기 내포물 및 유체의 압축성과 같은 다양한 탄성에서 비롯됩니다. 이 선은 산란 대역의 평균값을 나타내며, 특히 브레이크 캘리퍼의 경우 온도에 따라 달라집니다. 따라서 유량에 비례하는 압력 제어를 위해 특성 맵을 생성해야 합니다.

[특성 곡선(59)은 피스톤이 클리어런스(s0) 이후에 작동되는 전기 드라이브의 고장을 나타낸다. 예를 들어, 100 바를 달성하기 위해서는 위에서 설명한 약 600 N의 상당히 높은 페달 힘 FPA가 필요하며, 이는 오늘날의 솔루션보다 40% 이상 낮은 페달 힘에 해당한다.

[0061] 페달 위치와 브레이크 압력으로부터, 페달이 Ss에서 잠금에 도달하기 때문에 잠금 압력 50바 이상에서는 10바의 압력 조절이 페달에 다시 작용하지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 낮은 잠금 압력에서는 페달을 완전히 밟았을 때 압력이 감소하고 축적될 때 페달에 대한 반응이 있으며, 이는 오늘날의 ESP 및 ABS 시스템과 비슷합니다. 그러나, 그림 4에 설명된 전기 모터(60)를 사용하여 드라이브를 통해 트래블 시뮬레이터의 잠금을 조정함으로써 이러한 반응을 줄이거나 피할 수 있습니다. 페달은 피스톤 드라이브(6)를 통해 뒤로 이동하여 압력을 줄입니다. 이 시점에서 모터는 작은 힘으로 드라이브를 조정합니다. 이를 통해 예를 들어 교통 체증 등의 상황에서 운전자에게 경고하기 위해 페달을 움직일 수도 있습니다. 이 추가 모터가 없더라도 페달 움직임이 간격보다 크면 반응이 가능하므로 피스톤이 경고로 잠시 후퇴합니다.

[0062] 굵은 선은 증폭기 라인 58 및 58a이며, 이는 페달 힘 FP를 브레이크 압력에 할당하는 것을 보여줍니다. 최대 페달 이동거리의 약 50%에서 트래블 시뮬레이터는 Ss에서 완전히 제어됩니다. 이는 짧은 페달 트래블로 완전 제동이 가능하다는 장점이 있습니다. 페달 이동은 센서 38에 의해 기록됩니다. 페달 힘에 대한 압력 할당은 자유롭게 가변적이며, 예를 들어 스티치 라인의 차량 감속을 증폭에 보정 값으로 포함하여 동일한 페달 힘으로 브레이크가 약해질 때 더 높은 압력이 적용되도록 고려할 수 있습니다. 이 보정은 발전기를 통해 제동 에너지를 회수하는 시스템에서도 필요하며, 발전기의 제동 효과를 고려해야 하기 때문입니다. 높은 페달 속도에서의 패닉 제동에도 동일하게 적용됩니다. 여기에서는 페달의 힘에 불균형하게 훨씬 더 높은 압력이 공급될 수 있으며, 이는 다시 시간 지연(그려진 선)과 함께 표시된 정적 특성 곡선을 따릅니다.

[0063] FP1의 경우, 일반적으로 브레이크 압력 100바에 대해 200N의 페달력이 지정됩니다. 이 압력은 마른 도로에서의 잠금 한계에 해당합니다. 이 범위에서 주행 시뮬레이터 특성 곡선은 거의 선형에 가까워 우수한 제어성을 보장합니다. 일반적으로 최대 160bar의 압력이면 충분하며, 이에 따라 요소의 피로 강도가 측정됩니다. 그러나, 예를 들어, 차단 한계가 아직 160 바에 도달하지 않은 경우와 같이 효과적 일 수있는 드문 응력에 대해 예비 R을 유지할 수 있습니다.

[0064] 전원 공급 장애가 발생하는 경우, 전기 드라이브는 본 발명에 적어도 두 개의 전기 모터 드라이브가 사용되므로, 즉 하나는 중복적으로 작동하고 전체 고장률이 λg = λ1 – λ2 인 것으로 알려져 있기 때문에 진공 FBC보다 더 안전하다고 간주할 수 있습니다. 발전기와 배터리가 동시에 고장 나는 경우는 거의 없기 때문에 여행 중 전원 공급 장치의 고장은 사실상 배제할 수 있습니다. 그림 7에 설명된 이중화 전원 공급 장치로 전원 공급 장치의 고장을 방지할 수 있습니다. 진공 FBC는 증폭기 요소, 공급 라인 및 펌프와 중복되지 않습니다.

[도 8은 피스톤 드라이브에 대한 또 다른 솔루션을 보여줍니다. 톱니 랙 대신 크랭크 로커(60)를 사용할 수 있으며, 이는 베어링 핀(62) 위의 장력 스트럿(61)을 통해 피스톤에 연결됩니다. 리턴 스프링(9)은 크랭크 로커에 작용하며, 초기 위치는 스톱(65)에 의해 지정됩니다. 크랭크 로커는 다단 기어박스(63)를 통해 엔진(11)에 의해 구동됩니다.

도 8a는 두 개의 텐션 로드(61) 및 [0066] 61a를 갖는 두 개의 팔이 달린 크랭크 로커(60) 및 60a를 도시한다. 이는 낮은 횡력만이 피스톤에 작용한다는 것을 의미한다. 기어(63)는 여기에 확장된 모터 하우징(64)에 캡슐화되어 있으며 모터(11)의 구동 피니언(11a)에 의해 구동됩니다. 이 솔루션의 장점은 기어박스를 캡슐화하여 오일 또는 그리스를 주입할 수 있고, 헬리컬 기어링을 허용하며, 따라서 더 탄력적이고 조용하다는 데 있다.

[도 9는 전기 모터의 로터 내부에 배치된 스핀들 드라이브를 사용하는 또 다른 대안을 보여줍니다. 이 배열은 전기 기계적으로 작동되는 디스크 브레이크와 관련된 DE 195 11 287 B4에서 알려져 있습니다. 제시된 솔루션에서 너트(67)는 로터(66)의 보어에 별도의 구성 요소로 위치하며 로터의 플랜지(66a)에 지지됩니다. 피스톤(1)의 압력력이 여기에 작용합니다. 스핀들 드라이브는 또한 감속 기어 역할을 하며 스핀들(65)이 피스톤에 힘을 전달합니다. 지금까지 설명한 모든 드라이브에는 피스톤에 영구적으로 결합된 감속 기어가 있어 전원 공급이 중단되면 브레이크 페달로 움직이고, 페달을 빠르게 밟으면 모터로 가속해야 합니다. 이러한 질량 관성력은 빠른 페달 작동을 방지하고 운전자를 자극합니다. 이를 방지하기 위해 로터 보어에서 너트를 축 방향으로 움직일 수 있도록 하여 페달을 밟을 때 볼 스크류 드라이브가 꺼지도록 했습니다. 전기 모터를 사용한 정상 작동의 경우 너트는 레버 70mm로 고정되어 피스톤이 빠르게 복귀할 때, 특히 피스톤 챔버에 진공이 있을 때 효과적입니다. 이 레버는 샤프트 71을 통해 로터에 장착되며 스프링 72에 의해 모터가 회전하지 않을 때 너트가 자유로운 위치로 이동합니다. 구동 모터가 매우 빠르게 가속하기 때문에, 원심력이 레버에 작용하고 너트는 피스톤의 움직임을 위해 레버에 의해 둘러싸여 있다.

[0068] 이 움직임은 점선이 있는 전자석에 의해 달성될 수도 있는데, 여기서 레버는 회전하는 전기자를 나타냅니다. 스핀들의 너트에 의해 생성된 비틀림 토크는 두 개의 베어링 핀(69 및 69a)에 의해 흡수됩니다. 이 핀은 또한 리턴 스프링 9를 지지합니다. 로터는 피스톤의 축방향 힘을 흡수하는 볼 베어링(74)과 구름 베어링일 수도 있는 플레인 베어링(75)에 장착하는 것이 바람직합니다. 이 솔루션은 스핀들의 너트 내 삽입 길이가 피스톤 스트로크와 같기 때문에 그림 9와 비교하면 전체 길이가 더 길어야 합니다. 이 연장 길이를 최소화하기 위해 모터 하우징(74)은 피스톤 하우징(4)에 직접 플랜지로 연결됩니다. 이는 모터와 피스톤 하우징의 재질을 다르게 선택할 수 있다는 추가적인 이점이 있습니다.

[0069] 너트(67)는 또한 예를 들어 사출 성형에 의해 로터(66)에 직접 연결될 수 있다. 필요한 힘에는 마찰 계수가 낮은 플라스틱 너트를 사용할 수 있다.

[모터 또는 전원 공급 장치가 고장 나면, 도 2에 도시되지 않은 페달은 스핀들(65) 또는 피스톤(1)의 유휴 이동 후 레버(26)를 통해 포크 피스에 작용한다. 이 솔루션으로 드라이브의 막힘을 제거할 수 있으므로, 스톱(33)은 레버와의 거리가 더 작을 수 있다. 이는 예를 들어 전기 모터가 고장난 경우 페달의 힘이 피스톤에 완전히 작용한다는 장점이 있습니다. 회전하는 동안 레버가 반대쪽 끝에서 지지되면 페달 힘의 절반만 피스톤에 작용합니다. 설계에서 스핀들과 피스톤은 분리되어 있으며, 이는 별도로 실현되지 않았습니다.

[0071] 피스톤이 시작 위치로 복귀하는 것이 중요합니다. 모터가 중간 위치에서 고장 나면, 피스톤 리턴 스프링은 로터(66)와 모터 하우징(74)의 끝에 배치되고 후자에 결합되는 나선형 스프링(66a)에 의해 추가적으로 지지될 수 있다. 이는 모터의 코깅 및 마찰 토크를 균등화하기 위한 것입니다. 이는 도 9에 설명된 클러치 레버와 함께 전원 공급이 실패할 때 페달에 작용하는 피스톤의 작은 복원력에 특히 유리하다.

도 10은 피스톤(1)이 다시 ABS를 위한 제동력 증폭 및 압력 변조를 수행하는 전기동력 피스톤 드라이브를 갖는 더욱 단순화된 버전을 나타낸다[0072]. 피스톤 챔버(1′)는 그림 1 내지 그림 9에 도시된 바와 같이 라인 13 및 13a를 통해 휠 브레이크(도시되지 않음) 및 솔레노이드 밸브(역시 도시되지 않음)에 연결됩니다. 구조는 스핀들 드라이브 65와 로터 66, 단단히 연결된 너트 67, 모터와 피스톤의 분리, 하우징 74 또는 4, 피스톤 리턴 스프링 9 및 베어링 핀 69, 모터 리턴용 나선형 스프링 66a가 있는 그림 8에 해당합니다. 그림 2와 유사하게, 페달 힘은 포크 피스 26에서 로드 35가 있는 작동 장치 34로 전달됩니다. 이는 모터 하우징(74)에 장착되며, 연장부에 와전류 센서(38)와 같이 페달 이동을 측정하는 타겟(45)을 전달합니다. 작동 장치는 스프링(79)을 통해 리셋됩니다. 레버(26)는 차례로 작동 장치(35)에 장착되며, 피스톤에 연결되는 끝 부분에 리프 스프링(76)을 운반하는 것이 바람직하며, 이는 강한 리프 스프링의 경우 이동 센서(77)에 연결되거나 더 부드러운 스프링의 경우 힘 센서(77a)에 연결됩니다. 두 경우 모두 레버 또는 페달에 의해 전달되는 힘이 여기에서 측정됩니다. 페달이 작동하면 리프 스프링(76)은 모터가 작동하기 전에 딱딱한 반응을 방지하는 역할을 합니다. 이 기능은 모터가 이 페달 힘의 특정 함수에서 피스톤에 증폭력을 가하는 방식으로 수행되며, 이 힘은 전류 및 피스톤 이동 또는 압력 센서로부터 결정될 수 있습니다. 페달 이동은 또한 이동 센서(38)를 통해 이 증폭 기능 또는 특성 곡선에서 처리될 수 있습니다. 이 센서는 리턴 스프링(76)과 함께 저압에서 제동이 시작될 때 증폭기 기능을 대신할 수도 있습니다. 이 경우 스프링(79)이 트래블 시뮬레이터 스프링의 기능을 대신합니다.

[0073] 모터 하우징에는 전면 벽의 나사 볼트(78)를 통해 유닛을 고정하기 위한 플랜지가 있다. 이 단순화된 개념에는 트래블 시뮬레이터와 잠금 메커니즘의 복잡성이 없습니다. 단점은 부스터 커브의 제한된 페달 이동 특성, 브레이크 회로 고장 시 페달 드롭아웃, 페달 이동과 피스톤 이동이 동일하기 때문에 부스터 고장 시 더 높은 페달 힘이 필요하다는 점입니다. 이 설계는 주로 소형 차량에 적합하다.

[도 10에 도시된 실시예에서, 안전 밸브(80)는 모든 솔루션을 대표하는 것으로 도시되어 있으며, 예를 들어, 페달이 초기 위치로 복귀할 때 피스톤 액추에이터가 걸리는 경우 효과적이 된다. 페달이 움직이면 작동 장치(35)의 원추형 연장부가 두 개의 안전 밸브(80)를 작동시켜 브레이크 회로(13 또는 13a)에서 리턴 라인으로의 연결을 닫습니다. 이렇게 하면 페달이 출발 위치에 있을 때 브레이크 회로에 브레이크 압력이 쌓이지 않습니다. 이 밸브는 전자기적으로도 작동할 수 있습니다.

[0075] 안전 관련 시스템에는 일반적으로 출력 단계의 결함(예: 합금으로 인한 전체 전류 흐름)에 대한 별도의 스위치 오프 옵션이 있습니다. 이 경우, 예를 들어 기존 릴레이를 통해 스위치 오프 옵션이 설치됩니다. 전기 회로의 진단 부분이 이 결함을 인식하고 릴레이를 차단하여 정상적으로 출력 스테이지에 전원을 공급합니다. 여기서 제안된 개념에는 스위치 오프 옵션도 포함되어야 하며, 이는 릴레이 또는 중앙 MOSFET에 의해 실현됩니다.

[0076] 전기 모터의 펄스 제어를 고려할 때, 펄스 차단 비율이 매우 높기 때문에 퓨즈도 사용할 수 있습니다.

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