KR100471759B1

KR100471759B1 - 자동차용 전동식 브레이크 장치

Info

Publication number: KR100471759B1
Application number: KR10-2002-0080389A
Authority: KR
Inventors: 안동호
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2005-03-09
Also published as: KR20040053922A

Abstract

본 발명은 자동차용 전동식 브레이크 장치에 관한 것으로, 특히 워엄, 워엄휠, 피니언기어 및 랙기어에 의해 감속비를 대폭 증대시키고, 복수의 피니언기어 및 복수의 랙기어에 의해 피스톤을 구동시켜서 피니언기어 및 랙기어에 걸리는 부하를 감소시킬 수 있는 자동차용 전동식 브레이크 장치에 관한 것이다.

Description

자동차용 전동식 브레이크 장치{brake apparatus for automobile}

본 발명은 자동차용 전동식 브레이크 장치에 관한 것으로, 특히 워엄과 워엄휠에 의해 감속비를 대폭 증대시키고, 복수의 피니언기어 및 복수의 랙기어에 의해 피스톤을 구동시켜서 피니언기어 및 랙기어에 걸리는 부하를 감소시킬 수 있는 자동차용 전동식 브레이크 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 장착되는 브레이크는 주행 중의 자동차를 감속하거나 정지, 또는 정지 상태를 유지하기 위한 것으로, 주행 중의 운동에너지를 기계적인 마찰장치에 의해서 열에너지로 바꾸어 그의 마찰열을 대기 중에 방출하여 제동을 한다. 이러한 브레이크는 드럼식 유압 브레이크와 디스크식 유압 브레이크 등이 있는데, 이 디스크 브레이크는 드럼 대신에 휠과 함께 회전하는 원판형의 디스크를 양쪽에서 패드로 강하게 압박하여 제동력을 얻는 것이다. 상기한 브레이크 장치는 운전석에 설치된 브레이크 페달과, 상기한 브레이크 페달에 연동하도록 차륜에 설치된 브레이크로 구성되어 있다. 디스크 브레이크에 관련된 종래의 기술로서는 공개실용신안공보 공개번호 20-1998-67666가 있다.

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 전동식 브레이크 장치가 개발되었다.

이는 도1에 도시된 바와 같이, 외형 몸체를 이루며 내부에 실린더(200,200')가 양측에 대칭되게 형성된 켈리퍼 하우징(100), 제동시 휠(미도시)과 함께 회전하는 디스크(500)를 압지하는 한쌍의 패드플레이트(300,300')로 구성되어 있다. 한쌍의 패드플레이트(300,300')는 디스크(500)의 양측에 각각 대칭되게 이루어져 있는데, 이의 일면에는 각각 패드(400,400')가 부착되어 있어서 디스크(500)와 마찰접촉하면서 제동력을 발생한다.

그리고 하우징(100)의 실린더(200,200')에는 각각 피스톤(600,600')이 진퇴운동가능하게 마련되며, 이 각각의 피스톤(600,600') 일단부는 각 패드플레이트(300,300')와 접하도록 설치된다. 한편, 캘리퍼 하우징(100)의 양 외측부에는 회전축(710,710')을 매개로하여 이러한 피스톤(600,600')을 진퇴운동시키도록 정역회전 가능한 모터부재(700,700')가 체결되어 있다.

위 전동식 브레이크 장치에서는 모터에서 발생하는 회전운동을 나사에 의해 직선운동으로 변환시키고 있으나, 모터에서 발생하는 회전력을 감속시키지 않기 때문에 용량이 큰 모터를 사용해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 모터의 회전축 및 피스톤에 형성된 나사산에 큰 힘이 작용하기 때문에 쉽게 마모가 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 모터의 회전축에 워엄을 형성하여 모터의 회전운동을 워엄, 워엄휠, 피니언기어 및 랙기어에 의해 감속시킨 후 피스톤을 구동시켜서 구조가 간단하면서도 큰 감속비를 얻을 수 있는 자동차용 전동식 브레이크 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 복수개의 피니언 기어 및 복수개의 랙기어에 의해 피스톤을 구동시켜서 피니언 기어 및 랙기어에 걸리는 부하를 경감시켜서 내구수명을 향상시킬 수 있는 자동차용 전동식 브레이크 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 전동식 브레이크 장치는, 디스크, 상기 디스크에 마찰부재로 작용하는 패드, 상기 패드를 가압하는 피스톤 및 상기 피스톤을 구동시키는 모터를 포함하는 전동식 브레이크 장치에 있어서; 상기 모터의 회전축에 형성된 워엄와; 상기 워엄에 치합되는 제1워엄휠과; 상기 제1워엄휠이 고정되며, 상기 캘리퍼하우징에 대하여 회전가능하게 설치되는 제1회전축과; 상기 제1회전축에 고정되는 제1피니언기어와; 상기 피스톤에 형성되고, 상기 제1피니언기어에 치합되는 제1랙기어를; 포함하여 구성된다.

위와 같은 구성에 의해, 모터의 회전을 워엄 및 제1워엄휠에 의해 크게 감속시킬 수 있기 때문에 작은 용량의 모터에 의해서도 브레이크 작동이 가능할 뿐만 아니라 작은 사이즈에 의해서도 큰 감속비를 얻을 수 있게된다.

또한, 본 발명의 자동차용 전동식 브레이크 장치는, 상기 워엄에 치합되는 제2워엄휠과; 상기 제2워엄휠이 고정되며, 상기 캘리퍼하우징에 대하여 회전가능하게 설치되는 제2회전축과; 상기 제2회전축에 고정되는 제2피니언기어와; 상기 피스톤에 형성되고, 상기 제2피니언기어에 치합되는 제2랙기어를; 포함하여 구성된다.

위와 같은 구성에 의해, 모터의 회전을 워엄에 의해 제1워엄휠 및 제2워엄휠을 전동시키고, 제1피니언기어 및 제2피니언기어에 의해 피스톤을 구동시키기 때문에, 제1피니언기어 및 제2피니언기어 뿐만 아니라 제1랙기어 및 제2랙기어에 걸리는 부하를 경감할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 자동차용 전동식 브레이크 장치는, 제1워엄휠 또는 제2워엄휠의 일부가 수납될 수 있도록, 피스톤에 절개부를 형성하여 구성된다.

위와 같은 구성에 의해, 제1워엄휠 및 제2워엄휠의 일부가 절개부에 수납되기 때문에 브레이크 장치의 사이즈를 감소시킬 수 있게된다.

또한, 본 발명의 자동차용 전동식 브레이크 장치는, 제3피니언기어와 제3랙기어, 그리고 제4피니언기어와 제4랙기어를 포함하여 구성될 수 있다.

위와 같은 구성에 의해, 복수개의 피니언기어 및 복수개의 랙기어에 걸리는 부하를 대폭적으로 경감할 수 있게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도2 내지 도4를 참조하여 설명한다.

도2는 본 발명의 구조를 간략히 나타낸 단면도이고, 도3은 본 발명의 주요 부품에 대한 분리사시도이며, 도4는 모터의 회전축에 수직한 방향에 대한 단면도이다. 디스크 타입 브레이크에서 디스크, 캘리퍼하우징 및 패드 등의 구조는 일반적으로 잘 알려져 있기 때문에 상세한 설명은 생략한다(대한민국 공개실용신안공보 공개번호 20-1998-67666 참조).

본 발명의 자동차용 전동식 브레이크 장치는, 디스크(D), 상기 디스크(D)에 마찰부재로 작용하는 패드(60), 상기 패드(60)를 가압하는 피스톤(P) 및 상기 피스톤(P)을 구동시키는 모터(M)를 포함하여 구성된다.

상기 모터(M)의 회전축(S)에는 제1워엄휠(WH1)과 치함하는 워엄(WG)가 형성되어 있다. 제1워엄휠(WH1)과 워엄(WG)는 웜 및 워엄로 널리 알려진 전동기구이기 때문에 상세한 구조에 대해서는 설명을 생략한다.

상기 제1워엄휠(WH1)은, 캘리퍼하우징(50)에 대하여 회전가능하게 설치되는 제1회전축(S1)에 설치되어 있다. 제1회전축(S1)은 캘리퍼하우징(50)에 베어링(미도시)을 매개로 설치된다.

상기 제1회전축(S1)에는 상기 제1워엄휠(WH1)의 상부에 제1피니언기어(PG1)가 설치되어 있다. 제1회전축(S1), 제1워엄휠(WH1) 및 제1피니언기어(PG1)은 함께 회전하는 구조이다.

상기 피스톤(P)에는 제1피니언기어(PG1)에 치합되는 제1랙기어(RG1)가 형성되어 있다.

상기 제1워엄휠(WH1)은, 피스톤(P)의 하부 또는 상부에 위치하고, 제1피니언기어(PG1)가 피스톤(P)의 측면에 형성된 제1랙기어(RG1)에 치합되도록 구성할 수 있으나, 제1워엄휠(WH1)이 피스톤(P)에 수납될 수 있도록 상기 피스톤(P)에는 절개부(P1)가 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예로서, 제1회전축(S1), 제1워엄휠(WH1), 제1피니언기어(PG1) 및 제1랙기어(RG1)의 구성 뿐만 아니라 제2회전축(S2), 제2워엄휠(WH2), 제2피니언기어(PG2) 및 제2랙기어(RG2)의 구성을 포함할 수 있다.

제2회전축(S2)은 캘리퍼하우징(50)에 회전가능하게 설치되고, 제2회전축(S2)에 제2워엄휠(WH2) 및 제2피니언기어(PG2)가 설치되어 있다. 제2피니언기어(PG2)와 치합되는 제2랙기어(RG2)도 피스톤(P)에 형성되어 있다.

또한, 본 발명에서는, 제1피니언기어(PG1)와 동일한 작용을 하는 제3피니언기어(PG3)가 제1워엄휠(WH1)의 하부에 설치되어 있고, 제3피니언기어(PG3)에 치합되는 제3랙기어(RG3)가 피스톤(P)에 형성되어 있다.

또한, 본 발명에서는, 제2피니언기어(PG2)와 동일한 작용을 하는 제4피니언기어(PG4)가 제2워엄휠(WH2)의 하부에 설치되어 있고, 제4피니언기어(PG4)에 치합되는 제4랙기어(RG4)가 피스톤(P)에 형성되어 있다.

이하, 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.

운전자가 브레이크 페달을 밟는 경우, 페달 스트로크 센서(미도시)에서 페달을 밟은 양을 측정하여 제어부(미도시)로 신호를 보낸다. 제어부(미도시)에서는 모터(M)의 회전을 제어하여 브레이크 작동이 발생하도록 한다.

모터(M)의 회전축(S)에 형성된 워엄(WG)가 회전하면, 상기 워엄(WG)에 치합되는 제1워엄휠(WH1)이 감속회전하게 된다.

워엄의 줄수가 1이고, 워엄휠의 잇수가 32인 경우, 워엄과 워엄휠의 감속비는 1:32가 되기 때문에, 간단한 구조이면서도 높은 감속비를 얻을 수 있게된다.

제1워엄휠(WH1)과 제1피니언기어(PG1)의 회전량은 동일하기 때문에, 모터(M)에서 발생하는 회전동력은 제1피니언기어(PG1)로 전달된다.

제1피니언기어(PG1)의 지름이 제1워엄휠(WH1) 보다 작은 경우, 2차 감속이 이루어지게 된다.

제1피니언기어(PG1)는 피스톤(P)에 형성된 랙기어(RG1)에 치합되어 있기 때문에, 제1피니언기어(PG1)의 회전운동은 랙기어(RG1)의 직선운동으로 변환되는 것이다.

랙기어(RG1)는 피스톤(P)에 형성되어 있기 때문에, 랙기어(RG1)가 직선운동하게 되면 피스톤(P)이 직선운동하게 되고, 따라서, 패드(60)를 디스크(D)에 가압하여 브레이크 작용이 일어나게 된다.

운전자가 브레이크 페달에서 발을 떼는 경우, 제어부에서는 모터(M)를 역회전시켜서 브레이크 작용이 발생하지 않도록 한다.

제2회전축(S2), 제2워엄휠(WH2), 제2피니언기어(PG2) 및 제2랙기어(RG)를 형성하는 경우, 모터(M) 회전축(S)의 회전운동은, 제1워엄휠(WH1) 및 제2워엄휠(WH2)에 동시에 전달된다.

따라서, 제2피니언기어(PG2)의 회전운동은 제2랙기어(RG)에 의해 직선운동으로 변환되는 것이다. 즉, 피스톤(P)은 제1피니언기어(PG1) 뿐만 아니라 제2피니언기어(PG2)에 의해 동시에 구동되는 것이다.

상기 제1워엄휠(WH1) 및 상기 제2워엄휠(WH2)을 수납할 수 있도록, 상기 피스톤(P)에 절개부(P1)를 형성하는 경우, 장치가 콤팩트하게 구성될 수 있다.

제3피니언기어(PG3) 및 제3랙기어(RG3)를 포함하는 실시예에서는, 제1워엄휠(WH1)에 의한 회전운동이 제1피니언기어(PG1) 및 제3피니언기어(PG3)에 동시에 전달되기 때문에, 피스톤(P)은 제1피니언기어(PG1) 뿐만 아니라 제3피니언기어(PG3)에 의해서도 동시에 구동된다.

제4피니언기어(PG4) 및 제4랙기어(RG4)를 포함하는 실시예는, 제3피니언기어(PG3) 및 제3랙기어(RG3)를 포함하는 실시예와 유사하게 작용하므로, 그 설명을 생략한다.

본 발명은 모터의 회전축에 워엄을 형성하고, 위 워엄에 치합(이물림)되는 제1워엄휠에 의해 모터의 동력을 전달하기 때문에 구조가 간단하면서도 감속비를 현저하게 증가시킬 수 있어서, 전동식 브레이크 장치에 사용되는 모터의 용량을 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 워엄 및 제1워엄휠에 의한 구성 뿐만 아니라 제1워엄휠과 함께 회전하는 제1피니언기어 및 제1랙기어를 경유하여 모터의 회전운동을 피스톤에 전달하기 때문에, 간단한 구조에 의해서도 높은 감속비를 달성할 수 있게된다.

또한, 본 발명은, 모터의 회전축에 형성된 워엄에 제1워엄휠 및 제2워엄휠을 동시에 치합시키는 구성을 채택하였기 때문에, 제1피니언기어, 제2피니언기어, 제1랙기어 및 제2랙기어에 전달되는 부하를 감소시킬 수 있어서, 전동식 브레이크 장치의 내구수명을 증대시킬 수 있게된다.

또한, 본 발명은, 제1워엄휠 및 제2워엄휠의 일부를 수용할 수 있도록, 피스톤에 절개부를 형성하는 구성을 채택하였기 때문에, 장치가 콤팩트하게 된는 장점이 있다.

또한, 본 발명의, 제3피니언기어, 제4피니언기어, 제3랙기어 및 제4랙기어에 의해 모터의 동력을 전달하는 구성을 채택하였기 때문에, 피니언기어 및 랙기어에 전달되는 부하를 현저하게 감소시킬 수 있어서, 전동식 브레이크 장치의 내구수명을 현저하게 증대시킬 수 있게된다.

도 1은 종래의 전동식 브레이크 장치를 나타내는 단면도

도 2는 본 발명에 의한 전동식 브레이크 장치를 나타내는 단면도

도 3은 본 발명의 주요 부품의 분리사시도

도 4는 본 발명에서 모터의 회전축에 수직한 방향의 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

M : 모터 S : 회전축

WG : 워엄 P : 피스톤

S1 : 제1회전축 S2 : 제2회전축

WH1 : 제1워엄휠 WH2 : 제2워엄휠

PG1 : 제1피니언기어 PG2 : 제2피니언기어

PG3 : 제3피니언기어 PG4 : 제4피니언기어

RG1 : 제1랙기어 RG2 : 제2랙기어

RG3 : 제3랙기어 RG4 : 제4랙기어

D : 디스크 60 : 패드

Claims

디스크, 상기 디스크에 마찰부재로 작용하는 패드, 상기 패드를 가압하는 피스톤 및 상기 피스톤을 구동시키는 모터를 포함하는 전동식 브레이크 장치에 있어서;

상기 모터의 회전축에 형성된 워엄와;

상기 워엄에 치합되는 제1워엄휠과;

상기 제1워엄휠이 고정되며, 상기 캘리퍼하우징에 대하여 회전가능하게 설치되는 제1회전축과;

상기 제1회전축에 고정되는 제1피니언기어와;

상기 피스톤에 형성되고, 상기 제1피니언기어에 치합되는 제1랙기어를; 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크 장치
제1항에 있어서,

상기 워엄에 치합되는 제2워엄휠과;

상기 제2워엄휠이 고정되며, 상기 캘리퍼하우징에 대하여 회전가능하게 설치되는 제2회전축과;

상기 제2회전축에 고정되는 제2피니언기어와;

상기 피스톤에 형성되고, 상기 제2피니언기어에 치합되는 제2랙기어를; 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크 장치
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1워엄휠 및 상기 제2워엄휠의 일부가 수납될 수 있도록, 상기 피스톤에는 절개부가 형성된 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크 장치
제2항에 있어서,

상기 제1회전축에 고정되는 제3피니언기어와;

상기 피스톤에 형성되고, 상기 제3피니언기어에 치합되는 제3랙기어를; 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크 장치
제4항에 있어서,

상기 제2회전축에 고정되는 제4피니언기어와;

상기 피스톤에 형성되고, 상기 제4피니언기어에 치합되는 제4랙기어를; 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크 장치