KR100456779B1 - 자동차용 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 브레이크 장치에 관한 것으로, 메인브레이크와 파킹브레이크를 통합하여 메인브레이크에 고장이 발생하는 경우에도 파킹브레이크에 의해 제동이 가능한 자동차용 브레이크 장치에 관한 것이다.

Description

자동차용 브레이크 장치{brake apparatus for automobile}

본 발명은 자동차용 브레이크 장치에 관한 것으로, 특히 메인브레이크와 파킹브레이크를 통합한 전기기계브레이크 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에는 차량의 제동을 위해 브레이크 장치가 설치되어 있는 바, 상기한 브레이크 장치는 운전석에 설치된 브레이크 페달과, 상기한 브레이크 페달에 연동하도록 차륜에 설치된 브레이크로 구성되어 있다.

물론, 상기 브레이크 페달의 동작에 따라 상기 브레이크를 동작시키도록, 유압 마스터 실린더 또는 공압 부스터를 유압 배관 및 공압 배관으로 연결하여 사용하게 된다.

특히, 상기한 유압 배관 및 공압 배관으로 마스터 실린더 및 부스터를 브레이크에 연결하게 되면, 그 구성이 매우 복잡하게 되기 때문에, 브레이크 장치의 구성을 단순화하도록 전기 브레이크 장치가 개발되었다.

이는 도1에 도시된 바와 같이 캘리퍼(50)와, 상기한 캘리퍼(50)에 설치된 스테이터(51)와, 상기한 스테이터(51)의 사이에 이동 가능하게 설치된 로터(52)와, 상기한 로터(52)에 의해 이동 가능하게 설치됨과 아울러 브레이크 디스크(D)를 가압하도록 설치된 피스톤(53)과, 상기한 브레이크 페달(P)의 밟힘을 감지하는 센서(54)와, 상기한 센서(54)의 신호에 따라 스테이터(51)에 전류를 인가하도록 설치된 EUC(55)로 구성되어 있다.

즉, 브레이크 페달(P)을 밟으면, 상기한 ECU(55)가 스테이터(51)에 전류를 인가하고, 상기한 스테이터(51)에 전류가 인가되면, 로우터(52)와의 사이에 자력이 발생되는 바, 상기한 자력에 의해 로우터(52)가 도면에서 좌측으로 이동하게 됨으로써, 피스톤(53)이 브레이크 디스크(D)를 가압하여 제동이 이루어지도록 하는 것이다.

또한, 브레이크 디스크(D)의 회전을 감지하도록 차속 센서(56)가 설치되어 있게 된다.

도시되어 있지 않지만, 종래의 기술에서는 파킹용 브레이크가 메인 브레이크와는 별개로 설치되어 있다.

그런데, 위와 같은 종래의 기술에서는 메인브레이크와 파킹브레이크가 별개로 이루어져 있기 때문에 파킹레버와 파킹브레이크를 기계적으로 연결하기 위해서는 장치가 복잡하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 메인브레이크 계통에 전기적인 고장이 발생한 경우, 자동차를 제동시킬 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 메인브레이크와 파킹브레이크를 통합하여 메인브레이크에 고장이 발생하는 경우에도 파킹브레이크에 의해 제동이 가능한 자동차용 브레이크 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 브레이크 장치를 나타내는 도면

도 2는 본 발명 자동차용 브레이크 장치

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 디스크 110 : 가동패드

120 : 고정패드 130 : 캘리퍼하우징

140 : 피스톤 150 : 하중센서

160 : 자성회전축 170 : 메인코일

180 : 보조코일 190 : 보조자성체

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 브레이크 장치는, 캘리퍼하우징과; 상기 캘리퍼하우징에 고정되는 고정패드와; 상기 캘리퍼하우징 내부에 고정되는 메인코일과; 상기 코일에 대하여 회전자유롭게 설치되고, 전방에는 나사산이 형성되며 후방에는 플랜지가 형성된 자성회전축과; 상기 자성회전축의 회전운동에 따라 좌우로 슬라이딩할 수 있도록 상기 자성회전축과 나사결합되는 피스톤과; 상기 피스톤에 결합되며, 디스크를 중심으로 고정패드와 대향되게 설치되는 가동패드와; 상기 자성회전축의 플랜지에 형성된 보조자성체와; 상기 보조자성체에 인접하여 형성된 보조코일과; 상기 피스톤과 가동패드 사이의 하중을 측정하는 하중센서와; 상기 디스크의 회전속도를 검출하는 회전속도센서와; 메인브레이크의 답력을 검출하는 답력검출센서와; 파킹상태를 검출하는 파킹스위치와; 상기 압력센서, 회전속도센서, 답력검출센서 및 파킹스위치의 신호를 받아서 메인코일 및 보조코일에 흐르는 전류를 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

위와 같은 구성에 의해, 파킹브레이크와 메인브레이크를 통합할 수 있기 때문에 기계적인 링크구조가 불필요하고 전기적인 배선에 의해 파킹브레이크와 메인브레이크를 작동시킬 수 있으며, 메인브레이크에 고장이 발생하는 경우 파킹브레이크를 이용하여 브레이크를 작동시킬 수 있기 때문에 페일세이프(fail safe)기능을 달성할 수 있게 된다.

본 발명의 자동차용 브레이크는, 캘리퍼하우징과; 상기 캘리퍼하우징에 고정되는 고정패드와; 상기 캘리퍼하우징 내부에 고정되는 메인코일과; 상기 코일에 대하여 회전자유롭게 설치되고, 전방에는 나사산이 형성되며 후방에는 플랜지가 형성된 자성회전축과; 상기 자성회전축의 회전운동에 따라 좌우로 슬라이딩할 수 있도록 상기 자성회전축과 나사결합되는 피스톤과; 상기 피스톤에 결합되며, 디스크를 중심으로 고정패드와 대향되게 설치되는 가동패드와; 상기 자성회전축의 플랜지에 형성된 보조자성체와; 상기 보조자성체에 인접하여 형성된 보조코일을 포함하여 구성된다.

위와 같은 구성에 의해, 메인브레이크와 파킹브레이크를 통합할 수 있게된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도2를 참조하여 설명한다.

본 발명의 브레이크는, 캘리퍼하우징(130)과 상기 캘리퍼하우징에 고정되는고정패드(120)와; 디스크(100)를 경계로 고정패드(120)와 대향하는 가동패드(110)로 이루어져 있다. 이러한 캘리퍼하우징(130), 고정패드(120) 및 가동패드(110) 등의 구조는 종래 캘리퍼 브레이크 형식에 널리 쓰이고 있는 구조이다.

상기 캘리퍼하우징(130) 내부에는 메인코일(170)이 고정되어 있다.

상기 캘리퍼하우징(130) 내부의 메인코일(170)에 대하여 회전자유롭게 설치되고, 전방에는 나사산(162)이 형성되며 후방에는 플랜지(161)가 형성된 자성회전축(160)이 설치되어 있다.

자성회전축(162)과 피스톤(140)을 지지하기 위해 적절한 장소에 베어링이 설치될 수 있다.

메인코일(170)에 전류가 흐르게 되면 자성회전축(160)은 회전하게 되어 있고 이러한 원리는 모터에서 일반적으로 채택되는 구조와 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

상기 자성회전축(160)의 전방에 형성된 나사산(162)은 피스톤(140)과 나사결합되어 있기 때문에 자성회전축(160)의 회전방향에 따라 피스톤(140)은 좌우로 슬라이딩하게된다.

상기 피스톤(140)에는 가동패드(110)가 결합되어 있고, 상기 가동패드(110)는 디스크(100)를 중심으로 고정패드(120)와 대향되게 설치되어 있다.

상기 자성회전축의 후방에는 플랜지(161)가 형성되어 있고, 상기 플랜지(161)에는 보조자성체(190)이 설치되어 있다.

상기 보조자성체(190)에 인접하여 보조코일(180)이 형성되어 있다.

상기 피스톤(140)에는 브레이크 작동시 피스톤(140)과 가동패드(110) 사이의 하중을 측정하는 하중센서(150)가 부착되어 있다. 하중센서(150)는 기계적인 힘을 전기적인 신호로 바꿔주는 것으로 압전소자를 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 자동차용 브레이크 장치는 위 자동차용 브레이크의 구성을 모두 포함하되 다음의 구성들이 포함된 것이다.

디스크(100)의 회전속도 즉, 휠의 회전속도를 검출하기 위한 회전속도센서(미도시)가 차량의 휠 주변에 설치된다. 이와 같은 회전속도센서는 안티로크 브레이크 장치에서 일반적으로 채택되는 것으로 그 구조 및 설치위치에 대한 설명은 생략한다.

또한, 메인브레이크의 답력을 검출하는 답력검출센서(미도시)가 브레이크 페달에 설치된다. 브레이크 페달을 밟는 힘은 후술하는 제어부(ECU)에 전송되며, 제어부(ECU)에서는 답력의 크기에 따라 피스톤(140)의 이동량을 제어하게 된다.

또한, 파킹상태를 검출하는 파킹스위치(미도시)가 자동차의 실내에 설치되어 있다. 자동차를 주차하는 경우, 파킹스위치를 누르면 제어부(ECU)에서는 파킹상태를 인식하게 된다.

상기 압력센서(150), 회전속도센서, 답력검출센서 및 파킹스위치의 신호를 받아서 메인코일(170) 및 보조코일(180)에 흐르는 전류를 제어하는 제어부(ECU)가 본 발명의 자동차용 브레이크 장치의 구성에 포함된다.

이하, 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.

본 발명의 자동차용 브레이크는, 모터의 원리와 동일하게 메인코일(170)에흐르는 전류에 의해 자성회전축(160)을 회전시키면 피스톤(140)이 전진하여 브레이크 작용이 이루어지게 된다. 파킹을 하는 경우에는, 보조코일(180)에 흐르는 전류에 의해 자성회전축(160)을 회전시켜서 브레이크 작용을 하게 된다.

본 발명의 자동차용 브레이크는, 메인코일(170)에 의한 메인브레이크 및 보조코일(180)에 의한 파킹브레이크가 통합되어 구성된 것이다.

본 발명의 자동차용 브레이크 장치는, 위 브레이크의 구성에 압력센서(150), 회전속도센서, 답력검출센서, 파킹스위치 및 제어부(ECU)가 추가된다.

답력검출센서(미도시)에서 브레이크 페달의 답력을 측정하여 제어부(ECU)로 신호를 보내면, 제어부(ECU)에서는 답력의 크기에 비례하여 메인코일(170)에 전류를 인가한다.

메인코일(170)에 전류가 인가되면, 자성회전축(160)이 회전하고 피스톤(140)이 전진한다. 피스톤(140)의 전진에 따라 디스크(100) 양면과 가동패드(110) 및 고정패드(120) 사이에 마찰력이 발생하게 되어 메인브레이크가 작동하게 된다.

피스톤(140)과 가동패드(110) 사이에 설치된 압력센서(150)에서 검출된 신호가 제어부(ECU)에 전달되기 때문에, 제어부(ECU)에서는 답력의 크기에 비례하여 피스톤(140)을 제어하는 것이 가능하게 된다.

브레이크 페달의 밟는 힘이 0인 경우 즉, 운전자가 브레이크 페달에서 발을 뗀 경우에는, 제어부(ECU)에서는 자성회전축(160)이 역전되도록 메인코일(170)을 전기적으로 제어하게 된다. 압력센서(150)에서 검출된 하중이 0이 되는 경우, 제어부(ECU)에서는 자성회전축(160)의 회전을 정지시킨다.

안티로크 브레이크 시스템에 채용되는 회전속도센서를 이용하여 타이어에 로크가 생기지 않도록 제어부(ECU)에서는 메인브레이크를 제어하는 것이 가능하게 된다. 즉, 운전자가 페달을 밟은 상태에서도 메인코일(170)에 흐르는 전류의 크기 및 방향을 제어하여 디스크(100)와 패드(110)(120) 사이에 발생하는 제동력이 증압모드, 유지모드 및 감압모드가 되도록 할 수 있다.

파킹스위치로부터 신호를 입력받은 제어부(ECU)는 파킹상태임을 인식하여 보조코일(180)에 전류를 인가하여 자성회전축(160)을 회전시켜서 파킹브레이크가 작동되도록 한다.

메인브레이크 계통에서 고장이 발생된 경우, 고장 발생을 검출한 제어부(ECU)에서는 보조코일(180)을 제어하여 보조코일(180)에 의해 메인브레이크가 작동되도록 한다.

보조코일(180)은, 파킹시 브레이크작동을 위해 주로 사용되기 때문에 코일의 권수가 메인코일(170) 보다 적게 형성되어 있으나, 보조자성체(190)가 자성회전축(160)의 플랜지(161)에 부착되어 있기 때문에, 메인브레이크로 작동하는데 문제가 없다. 즉, 보조코일(180)에 전류가 흐르면 보조코일(180)과 보조자성체(190) 사이에 자력에 의한 반발력이 작용하게되고, 자성회전축(160)의 중심으로부터 보조자성체(190) 까지의 거리가 멀기 때문에 자성회전축(160)에는 충분한 크기의 토크가 작용하는 것이다.

본 발명의 자동차용 브레이크 장치는, 메인브레이크에 고장이 난 경우에도보조코일을 제어하여 브레이크 작동이 가능하기 때문에 메인브레이크로서 전기기계브레이크를 사용하는 경우 페일세이프를 기대할 수 있어서 자동차의 안전성을 크게 향상시킬 수 있게된다.

또한, 브레이크 페달에 작용하는 답력을 검출하고 답력의 크기에 비례하여 메인코일에 전류를 흘러서 전기적으로 메인브레이크가 작동하기 때문에는, 종래와 같은 복잡한 유압회로가 불필요하게 되는 이점이 있다.

또한, 압력센서에서 검출된 값을 이용하여 브레이크력을 검출할 수 있고 검출된 브레이크력을 제어부에 피드백시키는 경우, 답력의 크기에 비례하여 정확하게 브레이크를 제어할 수 있게된다.

또한, 본 발명의 자동차용 브레이크는, 메인브레이크와 파킹브레이크를 통합하였기 때문에 구조가 간단한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 자동차용 브레이크는, 보조자성체를 플랜지에 설치하는 구성에 의해 보조코일의 사이즈가 작더라도 피슨톤을 전진시키기 위한 토크가 충분하게 되어 결과적으로 장치의 사이즈를 줄일 수 있다.

Claims (2)

1. 캘리퍼하우징과;

   상기 캘리퍼하우징에 고정되는 고정패드와;

   상기 캘리퍼하우징 내부에 고정되는 메인코일과;

   상기 메인코일에 대하여 회전자유롭게 설치되고, 전방에는 나사산이 형성되며 후방에는 플랜지가 형성된 자성회전축과;

   상기 자성회전축의 회전운동에 따라 좌우로 슬라이딩할 수 있도록 상기 자성회전축과 나사결합되는 피스톤과;

   상기 피스톤에 결합되며, 디스크를 중심으로 고정패드와 대향되게 설치되는 가동패드와;

   상기 자성회전축의 플랜지에 형성된 보조자성체와;

   상기 보조자성체에 인접하여 형성된 보조코일과;

   상기 피스톤과 가동패드 사이의 하중을 측정하는 하중센서와;

   상기 디스크의 회전속도를 검출하는 회전속도센서와;

   메인브레이크의 답력을 검출하는 답력검출센서와;

   파킹상태를 검출하는 파킹스위치와;

   상기 압력센서, 회전속도센서, 답력검출센서 및 파킹스위치의 신호를 받아서 메인코일 및 보조코일에 흐르는 전류를 제어하는 제어부를 포함하는 자동차용 브레이크 장치.
2. 캘리퍼하우징과;

   상기 캘리퍼하우징에 고정되는 고정패드와;

   상기 캘리퍼하우징 내부에 고정되는 메인코일과;

   상기 메인코일에 대하여 회전자유롭게 설치되고, 전방에는 나사산이 형성되며 후방에는 플랜지가 형성된 자성회전축과;

   상기 자성회전축의 회전운동에 따라 좌우로 슬라이딩할 수 있도록 상기 자성회전축과 나사결합되는 피스톤과;

   상기 피스톤에 결합되며, 디스크를 중심으로 고정패드와 대향되게 설치되는 가동패드와;

   상기 자성회전축의 플랜지에 형성된 보조자성체와;

   상기 보조자성체에 인접하여 형성된 보조코일을 포함하는 자동차용 브레이크.