KR100819087B1

KR100819087B1 - 주차기능을 갖춘 디스크 브레이크

Info

Publication number: KR100819087B1
Application number: KR1020060132676A
Authority: KR
Inventors: 박인욱
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2008-04-02

Abstract

본 발명은 전기모터의 동작에 의해 주차장치가 동작하도록 함으로써 주차장치를 손쉽게 조작할 수 있도록 하는 주차기능을 갖춘 디스크 브레이크를 개시한다.

개시한 디스크 브레이크는 디스크의 제동을 위한 마찰패드를 가압하는 피스톤과, 피스톤을 진퇴 가능하게 수용하며 내부에 제동을 위한 유압이 가해지는 실린더부를 갖춘 캘리퍼하우징과, 실린더부 내에 회전 가능하게 설치되며 수나사부를 구비하는 작동축과, 작동축의 회전에 의해 진퇴하면서 피스톤을 가압하거나 가압해제하도록 피스톤 내에 설치되며 작동축의 수나사부에 결합되는 암나사부를 구비하는 가압슬리브와, 작동축을 회전시키도록 하는 전기모터를 포함하여 이루어지되 전기모터를 작동축의 축선과 나란하게 배치시켜 축방향 길이를 축소할 수 있는 효과가 있다.

Description

주차기능을 갖춘 디스크 브레이크{DISC BRAKE WITH PARKING FUNCTION}

도 1은 종래의 주차기능을 갖춘 디스크 브레이크의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 주차기능을 갖춘 디스크 브레이크의 단면도이다.

도 3은 도 2의 A-A'선에 따른 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 주차기능을 갖춘 디스크 브레이크의 사시도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 디스크 11,12: 마찰패드

13: 캘리퍼하우징 14: 피스톤

15: 실린더부 23: 작동축

24: 가압슬리브 25: 전기모터

40: 감속장치 45: 케이싱

50: 유성기어유닛 60: 제1감속기어

61: 제2감속기어

본 발명은 주차기능을 갖춘 디스크 브레이크에 관한 것으로, 더욱 상세하게 는 전기모터의 동작에 의해 주차기능을 구현할 수 있는 주차기능을 갖춘 디스크 브레이크 관한 것이다.

종래의 주차기능을 갖춘 디스크 브레이크는 도 1에 도시한 바와 같이, 차륜과 함께 회전하는 디스크(1)의 양측에 배치되는 제1 및 제2마찰패드(3a,3b)와, 마찰패드들(3a,3b)을 가압하기 위한 캘리퍼하우징(2) 및 피스톤(4)을 구비하며, 또한 차량의 주차를 목적으로 디스크(1)를 제동할 수 있는 주차장치를 구비한다. 이러한 주차장치는 캘리퍼하우징(2)의 실린더부(2a) 내에 회전 가능하게 설치되는 작동축(6), 작동축(6)의 회전에 의해 진퇴하면서 피스톤(4)을 가압하거나 가압해제 하도록 피스톤(4)의 내측에 설치되는 가압슬리브(5), 작동축(6)을 회전시키기 위한 전기모터(8), 전기모터(8)와 작동축(6) 사이에 설치되어 전기모터(8)의 회전속도를 감속시키고 큰 회전력을 전달시키는 복수의 유성기어유닛(7)을 포함하여 구성된다.

이러한 종래의 주차기능을 갖춘 디스크 브레이크는 전기모터(8)가 복수의 유성기어유닛(7), 작동축(6), 가압슬리브(5) 및 피스톤(4)과 동일 축선상에 일렬로 배치되어 있기 때문에 디스크 브레이크의 전체적인 축방향 길이가 길어지게 된다. 따라서 차량에 장착시에 서스펜션(Suspension) 등 다른 부품들과의 간섭에 의한 공간상의 제약을 받아 설계 자유도가 제한되는 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전기모터를 작동축의 축선과 나란하게 배치함으로써 축방향 길이를 감소시켜 차량에 장착시 타 부품과의 간섭에 의한 공간상 제약을 받지 않는 주차기능을 갖춘 디스크 브레이크를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 주차기능을 갖춘 디스크 브레이크는 디스크의 제동을 위한 마찰패드를 가압하는 피스톤과, 상기 피스톤을 진퇴 가능하게 수용하며 내부에 제동을 위한 유압이 가해지는 실린더부를 갖춘 캘리퍼하우징과, 상기 실린더부 내에 회전 가능하게 설치되며 수나사부를 구비하는 작동축과, 상기 작동축의 회전에 의해 진퇴하면서 상기 피스톤을 가압하거나 가압해제 하도록 상기 피스톤 내에 설치되며 상기 작동축의 수나사부에 결합되는 암나사부를 구비하는 가압슬리브와, 상기 작동축을 회전시키도록 하는 전기모터와, 상기 전기모터의 회전속도를 감속시켜 상기 작동축에 전달시키는 감속장치를 포함한 주차기능을 갖춘 디스크 브레이크에 있어서, 상기 전기모터와 상기 감속장치를 수용하며 상기 캘리퍼하우징에 결합되는 케이싱을 구비하되, 상기 전기모터는 상기 케이싱 내부에서 상기 작동축의 축선과 나란하게 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 감속장치는 복수의 유성기어유닛과, 상기 복수의 유성기어유닛을 구동하도록 상기 복수의 유성기어유닛의 입력단에 동축으로 연결되고 외주에 기어열이 형성된 제1감속기어와, 상기 전기모터의 출력축에 형성된 피니언과 상기 제1감속기어와 각각 맞물리도록 외주에 기어열이 형성된 제2감속기어로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 디스크 브레이크는 도 2에 도시된 바와 같이, 차륜과 함께 회전하는 디스크(1)의 양측에 배치되는 제1 및 제2마찰패드(11,12)와, 마찰패드들(11,12)을 가압하기 위한 캘리퍼하우징(13) 및 피스톤(14)을 구비한다.

캘리퍼하우징(13)은 피스톤(14)을 진퇴 가능하게 수용하는 실린더부(15)가 형성된 몸체부(16), 몸체부(16)로부터 반대편의 제1마찰패드(11) 쪽으로 연장되는 연결부(17), 제1마찰패드(11)의 이면을 지지하도록 연결부(17)로부터 연장되는 지지부(18)를 구비한다. 몸체부(16)에는 실린더부(15) 내부로 제동을 위한 유압이 가해질 수 있도록 브레이크 오일이 유입되는 오일포트(19)가 형성되고, 피스톤(14) 외면과 실린더부(15) 내면 사이에는 오일의 누설방지를 위한 패킹(20)이 설치된다.

이러한 구성은 실린더부(15) 내부로 제동을 위한 유압이 가해질 때 피스톤(14)이 제2마찰패드(12) 쪽으로 전진하여 제2마찰패드(12)를 가압하고, 캘리퍼하우징(13)이 피스톤과 반대방향으로 동작하여 지지부(18)가 제1마찰패드(11)를 가압함으로써 디스크(1)의 제동을 수행할 수 있도록 한 것이다.

제동을 위한 유압은 통상적인 브레이크 시스템의 마스터실린더(미도시)로부터 생기는 유압일 수 있고, 에이비에스(ABS: anti-lock brake system)나 브레이크트랙션제어시스템(BTCS: brake traction control system)이 적용된 차량의 경우 유압발생을 위한 유압펌프(21)의 동작에 의해 생기는 유압일 수 있다.

또 본 발명의 디스크 브레이크는 차량의 주차를 목적으로 디스크(1)를 제동할 수 있는 주차장치를 구비한다. 이 주차장치는 캘리퍼하우징(13)의 실린더부(15) 내에 회전 가능하게 설치되는 작동축(23), 작동축(23)의 회전에 의해 진퇴하면서 피스톤(14)을 가압하거나 가압해제하도록 피스톤(14)의 내측에 설치되는 가압슬리브(24), 작동축(23)을 회전시키기 위한 전기모터(25), 전기모터(25)와 작동축(23)을 연결시켜 전기모터(25)의 회전력을 감속시키는 감속장치(40)를 포함한다.

작동축(23)은 실린더부(15)의 후단 쪽에 회전 가능하게 지지되는 지지부(23a)와, 이 지지부(23a)로부터 피스톤(14)의 내측 중심부를 향하여 소정길이 연장되는 수나사부(23b)와, 지지부(23a)에서 수나사부(23b)와 반대 방향으로 연장되어 후술할 최종 단계의 유성기어유닛(50)의 캐리어(54)의 결합돌기(54b)가 결합되도록 중앙에 체결홈(23d)이 형성된 결합부(23c)를 구비한다. 체결홈(23d)은 작동축(23)과 캐리어(54)가 상대 회전하지 않도록 다각형 모양으로 형성되어 있다.

가압슬리브(24)는 원통형으로 형성되며 작동축(23)의 회전에 의해 축방향으로 진퇴할 수 있도록 내면에 작동축(23)의 수나사부(23a)와 체결되는 암나사부(24a)를 구비한다. 또 가압슬리브(24)의 외면과 피스톤(14)의 내면 사이에는 상호 대응하여 접하는 테이퍼형 결합면들(24b,14a)을 구비한다. 이러한 구성은 작동축(23)이 정방향 또는 역방향으로 회전할 때 가압슬리브(24)의 진퇴가 이루어지도록 한 것이며, 가압슬리브(24)가 피스톤(14)을 가압함으로써 제동이 이루어질 수 있도록 한 것이다.

또 가압슬리브(24)의 외면과 피스톤(14)의 내면 사이에는 가압슬리브(24)의 결합면(24b)과 피스톤(14)의 결합면(14a)이 늘 접촉상태로 유지될 수 있도록 가압슬리브(24)를 가압하는 간극조절스프링(27)이 설치된다. 이 간극조절스프링(27)은 탄성을 가진 웨이브 와셔(Wave Washer)로 이루어지며, 외주부가 지지링(28)에 의해 피스톤(14) 내면에 지지되고 내주부가 베어링(29)을 매개로 가압슬리브(24) 외면에 지지된다.

이는 마찰패드들(11,12)의 마모로 인해 피스톤(14)이 디스크(1) 방향으로 이동하여 결합면들(14a,24b) 사이의 간극이 생길 경우 간극조절스프링(27)이 가압슬리브(24)를 가압하여 결합면들(14a,24b)의 접촉이 유지될 수 있도록 한 것이다. 즉 유압에 의해 제동이 이루어질 때는 작동축(23)이 회전하지 않고 피스톤(14)의 전진이 이루어지는데, 마찰패드들(11,12)의 마모로 인해 피스톤(14)이 디스크(1) 쪽으로 이동하여 피스톤(14)과 가압슬리브(24)의 결합면들(14a,24b) 사이에 간극이 생길 경우 간극조절스프링(27)이 가압슬리브(24)를 피스톤(14) 쪽으로 이동시킴으로써 결합면들(14a,24b)이 늘 접촉상태로 유지되고 마찰패드들(11,12)과 디스크(1) 사이의 간극이 조절될 수 있도록 한 것이다.

간극조절이 이루어질 때는 결합면들(14a,24b)이 이격된 상태이고 작동축(23)이 회전하지 않으므로 가압슬리브(24)가 간극조절스프링(27)에 의해 가압될 경우 가압슬리브(24)가 회전하면서 피스톤(14) 쪽으로 이동한다. 이처럼 가압슬리브(24)가 회전이동을 하여 간극조절이 이루어지도록 하기 위해서는 가압슬리브(24)의 암나사부(24a)와 작동축(23)의 수나사부(23b)가 여러줄 나사로 이루어져 상호 조임과 풀림이 용이하도록 하는 것이 바람직하다. 본 실시 예에서는 암나사부(24a)와 수나사부(23b)가 4줄 나사로 이루어진다. 또 작동축(23)의 수나사부(23b)와 가압슬리브(24)의 암나사부(24a)는 제동을 위한 유압이 해제될 때 제동을 해제하는 방향으로 피스톤(14)의 이동을 허용하는 소정구간의 유격을 구비한다.

또 실린더부(15) 내에는 작동축(23)의 축방향 이동을 제한하기 위해 작동축(23)의 지지부(23a)를 지지하는 지지스프링(31)과, 지지스프링(31)의 지지를 위한 캡형태의 스프링지지부재(32)가 설치된다. 스프링지지부재(32)는 실린더부(15) 내에 고정된다.

전기모터(25)는 차량의 운전석에 마련된 조작스위치의 조작에 의해 전원을 인가받아 전기적 에너지를 기계적 회전운동 에너지로 변환시킨다. 도 3은 도 2의 A-A'선을 따라 절개한 단면도를 나타내는 것으로서, 캘리퍼하우징(13)의 후단부에 별도로 마련된 케이싱(45) 내부에 마련된 제2원통부(45c)에 고정 설치되며, 전기모터(25)의 출력축에는 피니언(25a)이 형성되어 있다.

케이싱(45)은 도 3에 도시된 바와 같이 캘리퍼하우징(13)의 후단부와 볼트 체결되도록 볼트체결공이 형성된 플랜지부(45a)와, 내부에 후술할 복수의 유성기어유닛(50)이 설치되도록 캘리퍼하우징(13)의 실린더부(15)와 중심선이 일치하도록 관통 형성된 제1원통부(45b)와, 이와 나란하게 형성되며 전기모터(25)가 설치되는 제2원통부(45c)와, 제1원통부(45b)와 제2원통부(45c) 사이의 내벽에 마련되어 후술할 제2감속기어(61)의 회전축을 지지하는 고정홈(45d)을 구비한다.

일반적으로 모터의 회전수와 토크는 반비례하기 때문에 고속으로 회전하는 모터의 속도를 감속시키면서 전달되는 토크를 증폭시키는 장치가 별도로 구비되어야 한다. 이를 위하여 복수의 유성기어유닛(50)과 제1감속기어(60) 및 제2감속기어(61)로 조합된 감속장치(40)가 전기모터(25)와 작동축(23) 사이에 구비된다.

유성기어유닛(50)은 구동원과 연결되는 선기어(51)와, 선기어(51)와 치합되 며 중심에는 축공이 각각 형성되어 있는 복수의 유성기어(52)와, 복수의 유성기어(52)를 수용하도록 내접기어로 된 링기어(53)와, 복수의 유성기어(52) 각각에 형성된 축공에 삽입 관통되도록 대응되는 영역마다 고정봉(54a)이 형성되어 있으며 선기어(51)와 동축으로 회전하는 캐리어(54)가 한 조로 이루어진다.

또한, 이러한 유성기어유닛(50)은 복수개가 다단으로 연속 배열되어 감속비를 키울 수 있는데, 전단의 캐리어(54)의 고정봉(54a) 반대측에는 후단의 선기어(51) 역할을 수행하도록 선기어(51)와 동일 형상의 기어열이 돌출 형성되어 후단의 유성기어(52)와 치합된다. 최후단의 캐리어(54)에는 작동축(23)에 마련된 체결홈(23d)에 결합되도록 고정봉(54a) 반대측에 기어열이 형성되는 대신 다각형상의 결합돌기(54b)가 형성된다.

이러한 복수의 유성기어유닛(50)을 케이싱(45)에 설치하기 위해 링기어(53)를 케이싱(45) 내부에 마련된 제1원통부(45a) 내벽에 압입시켜 고정하거나, 링기어(53)의 외주면에 회전방지용 돌기 등을 형성하여 케이싱(45) 내부에 고정시킬 수도 있다.

본 실시 예는 디스크 브레이크의 축방향 길이를 감안하여 2개의 유성기어유닛을 채용한 것이나, 적절한 감속비를 구현하기 위해서는 3개 이상의 유성기어유닛을 채용할 수도 있다. 다만, 축방향 길이를 최소화하기 위해서는 유성기어 유닛의 개수는 적을수록 바람직하다. 또한, 본 실시 예는 링기어가 각각 별도로 구비되었으나, 케이싱과의 조립성을 고려하여 일체형으로 구비할 수도 있다.

제1감속기어(60)는 외주면에 기어열이 형성되어 있으며, 최초 유성기어유 닛(50)의 선기어(51)의 역할을 수행하도록 회전축의 일측에는 선기어(51)와 동일 형상의 기어열이 돌출 형성되어 있다.

제2감속기어(61)는 제1감속기어(60) 및 전기모터(25)의 출력축에 마련된 피니언(25a)과 각각 치합되도록 외주면에 기어열이 형성되어 있으며, 회전축은 케이싱(45)의 내벽에 형성된 고정홈(45d))에 삽입되어 회전 지지된다.

따라서, 도 3 내지 도 4에서 보듯이 전기모터(25)의 피니언(25a)과 제2감속기어(61) 및 제1감속기어(60)가 동일 평면상에서 연속적으로 치합되며, 제1감속기어(60)의 회전축 일측에 마련된 선기어(51) 역할을 하는 기어열에 최초 유성기어유닛(50)의 유성기어(52)가 치합되고, 복수의 유성기어유닛(50)이 순차적으로 배열되며, 최후단 캐리어(54)에 마련된 결합돌기(54b)가 작동축(23)의 체결홈(23d)에 결합됨으로써, 전기모터(25)의 회전력이 작동축(23)에 전달될 수 있다. 미설명 도면부호 '70'은 케이싱을 밀봉시키는 덮개이다.

이러한 디스크 브레이크의 주차를 위한 제동동작은 다음과 같이 이루어진다.

운전자가 주차를 위해 조작스위치를 조작하면, 전기모터(25)의 회전이 이루어진다. 전기모터(25)의 회전은 감속장치(40)를 거치면서 감속되어 큰 힘으로 작동축(23)을 회전시킨다. 그리고 작동축(23)이 회전하면 가압슬리브(24)의 축방향 이동이 이루어지고, 가압슬리브(24)가 피스톤(14)을 가압함으로써 제동이 이루어진다.

제동이 이루어진 후에는 전기모터(25)의 동작이 정지된다. 이때 본 발명은 감속장치(40)가 큰 감속비를 가지기 때문에 작동축(23)의 회전이 방지된다. 따라서 전기모터(25)를 다시 구동하지 않는 한 제동상태가 그대로 유지된다.

운전자가 제동을 해제할 때는 운전석의 조작스위치를 조작하여 제동을 해제한다. 이때는 전기모터(25)가 제동시의 역방향으로 회전하고 작동축(23)이 제동시의 역방향으로 회전하므로, 가압슬리브(24)가 피스톤(14)의 가압을 해제하여 제동이 해제된다.

또한 본 발명은 캘리퍼하우징(13)의 실린더부(15) 내부로 유압이 가해진 상태(유압에 의해 제동이 이루어진 상태)에서 주차장치를 동작시킬 수도 있다. 이때는 제동동작을 위한 유압펌프(21)를 구비하는 차량의 경우로, 유압에 의해 피스톤(14)이 가압되어 제동이 이루어진 상태에서 주차장치가 동작한다. 즉 운전자가 주차를 위해 조작스위치를 조작하면 먼저 유압펌프(21)가 동작하여 차량의 제동이 이루어지도록 한 후 주차장치가 동작한다. 따라서 이때는 전기모터(25)에 큰 부하가 걸리지 않은 상태에서 주차를 위한 제동을 수행할 수 있다.

그리고 제동이 이루어진 후에는 유압이 해제되고 전기모터(25)의 동작이 중지되더라도 가압슬리브(24)가 피스톤(14)을 지지하므로 제동상태가 유지된다. 이처럼 유압을 이용한 제동을 먼저 수행한 후 주차장치로 제동을 유지하는 경우에는 전기모터(25)에 큰 부하가 걸리지 않기 때문에 전기모터(25)를 소형화할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 주차기능을 갖춘 디스크 브레이크는 전기모터가 작동축과 나란하게 배치되기 때문에 종래 작동축과 동축선 상으로 배치될 때보다 축방향 길이가 현저히 감소되는 효과가 있다.

또한, 축방향 길이가 감소됨으로 인하여 차량의 서스펜션 등 다른 부품들과의 간섭문제를 피할 수 있어 설계 자유도를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

디스크의 제동을 위한 마찰패드를 가압하는 피스톤과, 상기 피스톤을 진퇴 가능하게 수용하며 내부에 제동을 위한 유압이 가해지는 실린더부를 갖춘 캘리퍼하우징과, 상기 실린더부 내에 회전 가능하게 설치되며 수나사부를 구비하는 작동축과, 상기 작동축의 회전에 의해 진퇴하면서 상기 피스톤을 가압하거나 가압해제 하도록 상기 피스톤 내에 설치되며 상기 작동축의 수나사부에 결합되는 암나사부를 구비하는 가압슬리브와, 상기 작동축을 회전시키도록 하는 전기모터와, 상기 전기모터의 회전속도를 감속시켜 상기 작동축에 전달시키는 감속장치를 포함한 주차기능을 갖춘 디스크 브레이크에 있어서,

상기 전기모터와 상기 감속장치를 수용하며 상기 캘리퍼하우징에 결합되는 케이싱을 구비하되, 상기 전기모터는 상기 케이싱 내부에서 상기 작동축의 축선과 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 주차기능을 갖춘 디스크 브레이크.
제 1항에 있어서,

상기 감속장치는 복수의 유성기어유닛과, 상기 복수의 유성기어유닛을 구동하도록 상기 복수의 유성기어유닛의 입력단에 동축으로 연결되고 외주에 기어열이 형성된 제1감속기어와, 상기 전기모터의 출력축에 형성된 피니언과 상기 제1감속기어와 각각 맞물리도록 외주에 기어열이 형성된 제2감속기어로 구성되는 것을 특징으로 하는 주차기능을 갖춘 디스크 브레이크.