KR100897942B1

KR100897942B1 - 주차 제동력 고정 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크시스템

Info

Publication number: KR100897942B1
Application number: KR1020070094124A
Authority: KR
Inventors: 천재승
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2007-09-17
Filing date: 2007-09-17
Publication date: 2009-05-18
Also published as: KR20090028959A; JP2009068684A; US8151948B2; US20090071769A1; CN101391604A; CN101391604B; JP4611363B2; DE102007053922B4; DE102007053922A1

Abstract

본 발명의 전자 웨지 브레이크(EWB, Electronic Wedge Brake)시스템은 1개의 모터(13)를 구동하면서 웨지 작용을 통한 자기 배력(Self-Energizing)작용으로 주 제동 기능을 구현함에 따라, 1개의 모터(13)를 사용하여 전체적인 부품 사용 축소와 구조의 단순화는 물론, 패드 설정 간격 유지 기능과 휠-락 방지(Wheel Lock Prevention) 기능 및 주차 제동인 EPB(Electric Parking Brake) 기능과 같은 여러 부가 기능이 축 방향 이동되면서 패드 쪽에서 전달되는 축 방향 반력을 지지하는 NSL(Non - Self Locking)타입 스크류와 연관된 솔레노이드(41)를 통해 구현함과 더불어, 주차 제동 시 축 방향 반력을 지지하는 NSL(Non - Self Locking)타입 푸시 로드 축(31)을 모터(13)의 동력으로 강제 구속 상태로 전환 시켜 줌에 따라, 솔레노이드(41)의 오프(Off)전환 시에도 주차 제동력 해제를 방지해 보다 안정적이고 신뢰성 있는 주차 작동을 구현할 수 있는 특징이 있게 된다.

웨지, 주차, 스트로크

Description

주차 제동력 고정 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템{Parking force locking type Single Motor Electronic Wedge Brake System}

본 발명은 EMB(Electro - Mechanical Brake)에 관한 것으로, 특히 주차 제동력 고정 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 브레이크 시스템(Brake System)은 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시킴과 동시에, 주차상태를 유지하기 위해 사용하는 제동장치이다.

이러한 브레이크 시스템 중 전자 제어되는 모터를 동력원으로 하여 제동력을 발생시키는 전자 브레이크 시스템(EMB(Electro - Mechanical Brake))은, 유압을 이용해 제동력을 발생하지 않으므로 유압 식 브레이크에 비해 구성의 단순화와 더불어, 여러 전자 제어 장치와 함께 통합 섀시 제어를 최적으로 구현할 수 있는 브레이크 시스템으로서 주목받고 있다.

이러한 전자 브레이크 시스템(EMB)의 예로서, 전자 웨지 브레이크인 EWB(Electronic Wedge Brake)는 제동 시, 액츄에이터를 통해 작동되는 웨지 조립체의 자기 배력(Self-Energizing)작용 즉, 액츄에이터의 구동에 따라 웨지가 이동해 패드를 가압함과 더불어 패드와 디스크간 마찰력이 추가적인 입력(Input Force)으 로 작용하게 되고, 이러한 웨지 작용으로 모터 사양에 비해 보다 큰 제동력을 구현 할 수 있게 된다.

이와 더불어 상기 EWB는 여러 가지 부가 기능 즉, 브레이크 패드의 설정된 간격을 항상 유지하는 자동 패드 간격 보정 기능과, 정상 운행 시 차체의 비정상적인 회전이 일어날 수 있는 소지를 차단하기 위해 휠-락 방지(Wheel Lock Prevention, 또는 폐일- 세이프(Fail-Safe)라고 함) 기능과 더불어, 전자식 주차 브레이크인 EPB(Electric Parking Brake)기능도 함께 구현할 수 있게 된다.

이와 같은 EWB는 본 출원인을 통해 많은 국내 출원이 이루어졌는데 일례로, 국내 특허 출원 제 10-2007-0062110호는 1개의 모터에서 발생되는 동력을 이용해 주 제동 기능을 구현하고, 주 제동 모터와 연동되어진 솔레노이드 미케니즘(Solenoid Mechanism) 및 NSL(Non - Self Locking) 스크류를 이용하여 여러 부가 기능인 패드 설정 간격 유지 기능과, 휠-락 방지 기능 및 전자 주차 브레이크인 EPB 기능을 구현하는 방식이다.

그러나, 이와 같이 1개의 모터를 주동력으로 사용하면서, 솔레노이드 및 NSL(Non - Self Locking) 스크류를 이용하게 되면, 주 제동 기능과 더불어 여러 부가 기능 구현이 이루어질 때, 일부 구성 요소에 과도한 하중이 부과되어져 특정 요소의 내구성이 저하될 수 있는 취약성이 있게 된다.

이러한 하중 과다는 특히, 주 제동 시에 비해 상대적으로 약하지만 상당한 힘이 요구되는 전자 주차 브레이크인 EPB 기능 구현 시 발생되는데 즉, 주차 제동 시에는 솔레노이드가 오프(Off)된 상태에서 주차 제동력을 유지함에 따라, 패드로 부터 전달되는 축 방향 반력을 NSL(Non - Self Locking) 스크류만으로는 구속시키기 어려운 한계성을 갖게 된다.

이로 인해 주차 제동 시, 주차 제동력 유지 측면에서 다소 불안감을 주는 취약성이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 1개의 모터에서 발생되는 동력을 이용해 웨지 작용을 통한 자기 배력(Self-Energizing)작용으로 주 제동 기능을 구현하는 전자 웨지 브레이크(EWB, Electronic Wedge Brake)가, 주 제동 모터와 연동되면서 패드 설정 간격 유지와, 휠-락 방지(Wheel Lock Prevention, 또는 폐일- 세이프(Fail-Safe)라고 함) 및 EPB(Electric Parking Brake)등과 같은 여러 부가 기능을 구현하는 솔레노이드 미케니즘(Solenoid Mechanism)을 구비함과 더불어, 주차 제동 시 모터 앗세이 부위를 이용해 NSL(Non - Self Locking) 스크류 부위를 구속함에 따라, 휠 디스크에서 패드 쪽으로 가해지는 축 방향 반력을 지지하는 NSL(Non - Self Locking) 스크류의 제한된 구속력에 따르는 주차 제동력 해제 위험을 방지하여, 주차 제동력을 보다 안정적으로 유지할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량 제동을 위한 전자 페달과 차량 정보 신호를 입력받는 ECU를 통해 구동되는 1개의 모터에서 발생된 동력을 이용해 패드를 휠 디스크로 가압할 때, 웨지 롤러를 통해 자기 배력(Self-Energizing)되는 웨지 구조를 갖추고, 작동 시 패드 쪽에서 전달되는 축 방향 반력을 지지하는 NSL(Non - Self Locking)타입 푸쉬 로드 축과, 상기 푸쉬 로드 축을 구속하고 해제하도록 ECU제어되는 솔레노이드를 갖춘 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템에 있어서,

상기 자기 배력(Self-Energizing)되는 웨지 구조는 ECU를 통해 제어되는 모터의 회전력이 전환된 축 방향 직선 운동으로, 휠 디스크에 장착된 웨지 캘리퍼의 이너 패드부위를 이동시키는 웨지 이동 플레이트와, 그 반대쪽으로 배열된 웨지 베이스 플레이트사이에서 웨지 작용을 구현하는 웨지 롤러로 구성되며,

패드 쪽에서 전달되는 축 방향 반력을 지지하기 위해, 상기 웨지 베이스 플레이트부위로 위치되면서, NSL 타입 나사를 형성한 지지 너트에 가압 스프링을 매개로 체결된 NSL 타입 나사를 형성한 푸쉬 로드 축이 구비되고, ECU에 의해 제어되어 상기 푸쉬 로드 축의 래치와 접촉·이격됨에 따라, 상기 푸쉬 로드 축의 축 방향 이동을 구속·해제하는 스위칭 레버를 갖춘 솔레노이드가 구비되며,

주차 제동 시 솔레노이드가 오프(Off) 전환된 상태에서, 상기 푸시 로드 축이 지지하는 패드 쪽에서 전달되는 축 방향 반력을 모터쪽으로 분산시키도록, 상기 모터의 회전력으로 축 방향 이동되어 푸쉬 로드 축쪽에 맞물려 구속하는 스핀들 앗세이가 모터부위에 장착되어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 스핀들 앗세이는 모터의 회전에 따른 주 제동 축 방향 이동 스트로크(Stroke)가 이루어진 상태에서, 상기 모터의 추가 적인 회전에 따라 주차 제동 축 방향 이동 스트로크(Stroke)가 더 진행되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이를 위해, 상기 스핀들 앗세이는 모터 회전 시 축 방향 이동되도록 모터 연결 축이 관통되도록 감싸는 동력 전환 케이스가 구비되며,

상기 동력 전환 케이스를 관통한 모터 연결 축사이로 배열되어, 주 제동을 위한 스트로크 A 범위와 더불어 주차 제동을 위한 스트로크 B 범위를 이동하는 강제 구속되지 않는 큰 리드 각을 갖는 나사 타입인 NSL(Non - Self Locking) 결합부를 갖추고,

주차 제동을 위한 스트로크 B 범위까지 이동된 후 축 방향 이동하는 강제 구속되는 리드 각을 갖는 나사 타입인 SL(Self Locking) 결합부를 갖추며,

웨지 작용을 위한 축 방향 이동력을 전달하는 연결 로드가 결합됨과 더불어, 주차 제동 시 축 방향 이동되어 푸쉬 로드 축쪽에 맞물려지는 EPB 레버가 결합되어진다.

그리고, 상기 NSL(Non - Self Locking) 결합부는 동력 전환 케이스를 이루는 케이스 바디의 안쪽 내면 메인 홀로 형성된 NSL 스크류(Non-Self Locking Screw)와, 상기 메인 홀을 관통하는 모터 연결 축의 외주면에 형성된 NSL 타입 선 스크류로 구성된다.

이와 달리 상기 NSL(Non - Self Locking) 결합부는 동력 전환 케이스를 이루는 케이스 바디의 안쪽 내면 메인 홀로 형성된 NSL 스크류(Non-Self Locking Screw)와, 상기 메인 홀을 관통하는 모터 연결 축의 외주면에 형성된 NSL 타입 선 스크류 및 상기 NSL 스크류에 외접되면서 동시에 상기 선 스크류에 외접되어진 NSL 타입 위성 스크류 세트로 구성되어진 것을 특징으로 한다

또한, 상기 SL(Self Locking) 결합부는 케이스 바디의 끝단 부위로 형성된 고정 SL 스크류(Self Locking Screw)와, 상기 케이스 바디를 벗어난 모터 연결 축에 형성된 이동 SL 스크류(Self Locking Screw)로 구성되어진다.

그리고, 상기 고정 SL 스크류는 케이스 바디의 끝단 부위에서 메인 홀을 좁혀주는 출구부인 홀 축소 보스 단부위로 형성되어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정 SL 스크류는 케이스 바디를 관통한 메인 홀의 끝단 내면에 직접 형성되어진 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 자기 배력(Self-Energizing) 웨지 작용을 발생시키는 전자 웨지 브레이크(EWB, Electronic Wedge Brake)가 1개 모터 동력을 이용하고, 솔레노이드 미케니즘을 모터에 연동시켜 작동됨과 더불어, 주차 제동 시 솔레노이드 오프(Off) 상태에서 모터 앗세이 부위를 이용해 NSL(Non - Self Locking) 스크류로는 구속할 수 없는 주차 제동력을 강제 구속하여, 주차 제동력을 보다 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있게 된다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 주차 제동력 고정 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명의 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템은 차량 제동을 위해 전자 페달(1)을 운전자가 조작함에 따라 ECU(2)가 차량 정보를 고려한 제어 신호를 발생시키면, 휠 디스크(5)를 감싼 웨지 캘리퍼(6)에 장착된 웨지 액츄에이터 앗세이(10)가 상기 ECU(2)를 통해 구동되는 1개의 모터(13)에서 발생된 동력을 이용해, 제동 작용과 더불어 여러 부가 기능을 구현하게 된다.

즉, 상기 웨지 액츄에이터 앗세이(10)는 패드를 휠 디스크(5)쪽으로 가압하는 주 제동 작용 구현을 위해, ECU(2)를 통해 구동되는 1개의 모터(13)와 모터(13)를 통한 이동을 통해 자기 배력(Self-Energizing)되는 웨지 구조를 갖추고, 이에 더해 패드 설정 간격 유지와 휠-락 방지(Wheel Lock Prevention, 또는 폐일- 세이프(Fail-Safe)라고 함)기능 및 전자 주차 브레이크 EPB 구현 시, 서로 연관되어 작동되는 솔레노이드(41)와 NSL(Non - Self Locking) 스크류 구조를 갖추게 된다.

이에 더해 상기 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템에는 전자 주차 브레이크 EPB 구현 시, 솔레노이드(41)가 오프(Off) 전환된 상태에서 모터(13)의 축 방향 이동 스트로크(Stroke)를 이용해 NSL(Non - Self Locking) 스크류 부위를 고정하는 스핀들 앗세이(50)가 더 구비되어진다.

또한, 이러한 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템에는 ECU(2)와 액츄에이터 앗세이(10)의 모터(13)와 솔레노이드(41)를 위한 예비 배터리로서, 보조 배터리(4)가 더 구비된다.

그리고, 상기 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템에는 전자 주차 브레이크인 EPB 작동 시, ECU(2)가 주차 브레이크 전환 상태를 인식하도록 신호를 입력받는데, 이는 운전석 부위로 별도의 전기 신호를 ECU(2)쪽으로 발생시켜 주는 주차 브레이크 버튼을 이용하게 된다.

또한, 상기 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템에는 웨지 액츄에이터 앗세이(10)를 내부로 수용하도록 하우징(60)이 더 구비되며, 상기 하우징(60)은 웨지 캘리퍼(6)를 이용해 결합되어진다.

여기서, 상기 웨지 캘리퍼(6)와 하우징(60)은 다양한 방식으로 서로 결합되는데 일례로, 상기 웨지 캘리퍼(6)부위에 돌출되면서 끼워질 수 있는 가이드(Guide)를 형성하여 하우징(60)을 결합하는 구조로 이루어 질 수 있게 된다.

그리고, 상기 ECU(2)는 조작되는 전자 페달(1)의 답입량 정보와 더불어, 차량에 장착된 요 모멘트 센서(3)를 통한 차량 자세 정보등을 제공받아 제동 시 요구되는 제어를 구현하게 된다.

이와 더불어 상기 웨지 캘리퍼(6)와 이에 결합된 웨지 액츄에이터 앗세이(10)부위에도 여러 센서가 장착되어 ECU(2)로 측정 신호를 전송하게 되는데 일례로, 휠 속도를 측정하는 WSS(Wheel Speed Sensor)와 제동력 제어를 위한 하중 센서등을 구비하게 된다.

또한, 상기 웨지 캘리퍼(6)는 차륜과 함께 회전하는 휠 디스크(5)를 감싸면서, 그 내부에는 디스크(5)의 양쪽으로 배치되어 휠 디스크(5)를 가압하는 이너·아우터 패드(7,8)를 갖추게 된다.

이러한 웨지 캘리퍼(6)는 이너 패드(7)가 휠 디스크(5)쪽으로 가압 될 때, 그 반대쪽으로 위치된 아우터 패드(8)도 휠 디스크(5)쪽으로 이동되도록 연동 작용을 구현하는 토크 멤버(통상적인 캘리퍼 타입 브레이크의 작용임)를 구비하게된다.

그리고, 상기 웨지 액츄에이터 앗세이(10)는 ECU(2)가 제어하는 1개의 모터(13)에서 발생된 동력으로 제동력을 발생하는 제동 모터 유니트(11)와, 상기 제동 모터 유니트(11)에 연동되어 웨지 캘리퍼(6)의 일측 부위에서 패드(7,8)를 휠 디스크(5)쪽으로 가압시키는 웨지 제동 유니트(16) 및 상기 패드(7,8)의 설정 간격 유지를 비롯해 모터(13) 고장이나 또는, 다른 요인에 따른 휠-락 방지(Wheel Lock Prevention)기능 구현을 위해 NSL(Non - Self Locking) 스크류 부위와 연동되는 솔레노이드 미케니즘(Solenoid Mechanism)으로 구성되어진다.

이때, 상기 제동 모터 유니트(11)는 제동 시 ECU(2)의 제어를 통해 브레이크 기능 구현을 위한 동력을 발생시키게 되며, 이는 웨지 캘리퍼(6)의 측면에 결합된 하우징(60)의 일측 공간에 위치되어진 1개의 모터(13)만을 동력원으로 사용해, 휠 디스크(5)의 한쪽 면으로 배치된 이너 패드(7)부위를 가압하는 웨지 제동 유니트(16)를 작동시켜 주게된다.

이와 더불어 상기 제동 모터 유니트(11)는 모터(13)의 회전력을 통해 전환되는 축 방향 이동 스트로크(Stroke)를 이용해 즉, 주 제동 시 축 방향 이동 스트로 크에서 더 이동되는 스트로크를 갖도록 해, 솔레노이드(41)가 오프(Off) 전환된 전자 주차 브레이크 EPB 구현 시, 솔레노이드(41)의 구속력이 없는 상태에서 패드 쪽으로부터 축 방향 반력이 전달되는 NSL(Non - Self Locking) 스크류 부위를 강제 구속해, 보다 안정적인 EPB 성능을 구현하게 된다.

이를 위해 상기 제동 모터 유니트(11)는 도 2(가)에 도시된 바와 같이, 웨지 캘리퍼(6)의 측면에 결합된 하우징(60)부위로 취부된 고정 브라켓(12)을 매개로 결합되어 ECU(2)가 제어하는 모터(13)와, 축 방향 직선 운동으로 변환된 상기 모터(13)동력을 통해 이동되는 연동 로드(15) 및 상기 모터(13)의 모터 연결 축(14) 부위에 결합되어 모터 회전에 대해 축 방향 전·후진 이동되어, 주 제동을 위한 스트로크 A와 더불어 주차 제동 시 NSL(Non - Self Locking) 스크류 부위를 강제 구속하기 위한 스트로크 B를 구현하는 스핀들 앗세이(50)로 구성되어진다.

그리고, 상기 연동 로드(15)는 하우징(60)을 비스듬하게 가로질러 모터(13)의 반대쪽으로 위치되어져, 모터(13)의 회전에 따른 스핀들 앗세이(50)를 통해 축 방향 이동됨과 더불어, 축 방향 이동력을 균일하게 전달하도록 상·하부위로 2개가 한 쌍을 이루도록 구성되어진다.

이러한 상기 연동 로드(15)의 비스듬한 배열은 하우징(60)내 공간의 활용을 위한 것으로, 하우징(60)내 연동로드(15)가 점유하는 공간을 줄여 보다 컴팩트(Compact)한 하우징(60) 형상을 만들어 주도록 한다.

이와 더불어 상기 스핀들 앗세이(50)는 모터(13)와 함께 모터 연결 축(14)이 회전되면, 상기 모터 연결 축(14)의 외주면에 형성된 나사와 내면 결합되어져 회전 축의 회전 방향에 따라 축 방향으로 전·후진 이동되도록 구성되어진다.

이를 위해 상기 스핀들 앗세이(50)는 도 2(나)에 도시된 바와 같이, 모터(13) 회전 시 축 방향 이동되도록 모터 연결 축(14)이 관통되도록 감싸는 동력 전환 케이스(51)가 구비되며, 상기 동력 전환 케이스(51)를 관통한 모터 연결 축(14)사이로 배열되어, 주 제동과 주차 제동을 위한 스트로크(A+B)를 형성하는 축 방향 이동 수단을 구비하게 된다.

이와 더불어 상기 동력 전환 케이스(51)부위로는 주 제동을 위한 스트로크 A 범위를 갖는 연결 로드(15)가 결합됨과 더불어, 주차 제동을 위한 스트로크 B 범위를 갖고 솔레노이드(41)를 대신해 패드 쪽에서 전달되는 축 방향 반력을 지지하는 NSL(Non - Self Locking) 스크류 부위를 강제 구속하는 EPB 레버(58)가 결합되어진다.

이때, 상기 연결 로드(15)는 동력 전환 케이스(51)의 상·하부위로 결합되는 반면, 상기 EPB 레버(58)는 동력 전환 케이스(51)의 측면으로 결합되어져, NSL(Non - Self Locking) 스크류를 구성하는 푸시 로드 축(31)부위로 위치되어진다.

이와 같은 상기 EPB 레버(58)는 모터(13)와 푸시 로드 축(31)의 배열 위치에 따른 특성상, 도 2(가)에 도시된 바와 같이 절곡된 형상을 갖게 되며, 상기 EPB 레버(58)의 끝단부위에는 푸시 로드 축(31)의 래치(31a)에 치합되기 용이한 형상을 갖게 된다.

또한, 상기 축 방향 이동 수단은 주 제동을 위한 스트로크 A 범위와 더불어 주차 제동을 위한 스트로크 B 범위를 이동하는 NSL(Non - Self Locking) 결합부와, 주차 제동을 위한 스트로크 B 범위까지 이동된 후 축 방향 이동이 강제 구속되는 SL(Self Locking) 결합부로 이루어지는데, 상기 SL(Self Locking) 결합부는 NSL(Non - Self Locking) 결합부에 비해 앞쪽으로 위치되어진다.

이와 같은 상기 NSL(Non - Self Locking) 결합부는 동력 전환 케이스(51)를 이루는 케이스 바디(52)의 안쪽 내면 메인 홀(53a)로 형성된 NSL 스크류(Non-Self Locking Screw,53)와, 상기 메인 홀(53a)을 관통하는 모터 연결 축(14)의 외주면에 형성된 NSL 타입 선 스크류(56)로 구성되어진다.

이때, 상기 NSL 스크류(53)와 NSL 타입 선 스크류(56)는 NSL(Non - Self Locking)타입 스크류 즉, 리드 각(Lead Angle)이 큰 타입의 스크류를 이용해 강제 구속되지 않음에 따라, 축 방향으로 힘을 받을 때 큰 리드 각으로 인해 자동적으로 회전하면서 축 방향 이동되어진다.

또한, 상기 NSL(Non - Self Locking) 결합부는 NSL 스크류(53)와 NSL 타입 선 스크류(56)사이로 위성 스크류 세트(55)를 구비시켜 줌에 따라, NSL(Non - Self Locking) 결합부에 대한 리드 각(Lead Angle)을 크게 하지 않아도 큰 리드 각과 동일한 작용을 갖도록 구성할 수 있게 된다.

이는 상기 NSL(Non - Self Locking) 결합부가 도 3(가)에 도시된 바와 같이, 동력 전환 케이스(51)를 이루는 케이스 바디(52)의 안쪽 내면 메인 홀(53a)로 형성된 NSL 스크류(Non-Self Locking Screw,53)와, 상기 메인 홀(53a)을 관통하는 모터 연결 축(14)의 외주면에 형성된 NSL 타입 선 스크류(56) 및 상기 NSL 스크류(53)에 외접되면서 동시에 상기 선 스크류(56)에 외접되어진 위성 스크류 세트(55)로 구성 함에 따라 이루어진다.

여기서, 상기 위성 스크류 세트(55)는 NSL 스크류(53)와 선 스크류(56)사이에서 서로 치합된 위성 스크류가 다수로 이루어지며, 상기 위성 스크류의 각 끝단은 케이스 바디(52)에 자유 회전되도록 결합되어진다.

이때, 상기 NSL 스크류(53)와 선 스크류(56) 및 위성 스크류 세트(55)는 NSL(Non - Self Locking)타입 스크류이지만, NSL 스크류(53)가 선 스크류(56)에 직접 결합될 때에 비해 나사 리드 각(Lead Angle)이 상대적으로 작게 형성되더라도, 상기 위성 스크류 세트(55)의 작용으로 인해 축 방향으로 힘을 받을 때 자동적으로 회전하면서 축 방향 이동되어진다.

한편, 상기 SL(Self Locking) 결합부는 도 2(가)에 도시된 바와 같이, 케이스 바디(52)의 끝단 부위로 형성된 고정 SL 스크류(Self Locking Screw,54)와, 상기 케이스 바디(52)를 벗어난 모터 연결 축(14)에 형성된 이동 SL 스크류(Self Locking Screw,57)로 구성되어진다.

이때, 상기 고정 SL 스크류(54)는 케이스 바디(52)의 끝단 부위에서 메인 홀(53a)을 좁혀주는 출구부인 홀 축소 보스 단(54a)부위로 형성되는데, 이는 케이스 바디(52)내부에 대한 기밀 처리를 보다 용이하게 할 수 있는 즉, 상기 케이스 바디(52)의 메인 홀(53a)내부로 수용된 모터 연결 축(14)부위로 오링과 같은 기밀 부재를 끼워 미 작동 시, 오링이 케이스 바디(52)의 홀 축소 보스 단(54a)부위에 밀착되도록 하면, 상기 오링이 케이스 바디(52)내부로 침투되는 이물질을 차단할 수 있게 된다.

이에 반해, 상기 고정 SL 스크류(54)는 케이스 바디(52)의 끝단 부위로 직접 형성 즉, 케이스 바디(52)의 끝단 부위에서 메인 홀(53a)을 좁혀주는 출구부인 홀 축소 보스 단(54a)부위로 형성하지 않고 도 3(나)에 도시된 바와 같이, 상기 케이스 바디(52)를 관통한 메인 홀(53a)의 끝단 내면에 직접 형성할 수도 있게 된다.

이와 같이 상기 고정 SL 스크류(54)를 케이스 바디(52)의 메인 홀(53a)내면으로 직접 형성하게 되면, 상기 고정 SL 스크류(54)에 치합되는 이동 SL 스크류(57)를 형성한 모터 연결 축(14)에 대한 형상 변경이 거의 없는 장점이 있게 된다.

또한, 상기 고정 SL 스크류(54)와 이동 SL 스크류(57)는 축 방향으로 힘을 받더라도, 회전하면서 축 방향 이동되지 않는 리드 각이 작은 통상적인 나사 타입이다.

그리고, 상기 고정 SL 스크류(54)와 이동 SL 스크류(57)사이의 간격 K는 주차 제동 시, 주 제동을 위한 스트로크 A에서 더 전진 이동되는 주차 제동 스트로크 B에 일치되는 간격을 갖게 되며, 이를 위해 스트로크 A+B를 고려한 NSL(Non - Self Locking) 결합부의 NSL(Non - Self Locking) 스크류 리드 각등을 고려해 결정되어진다.

이에 더해, 본 발명을 구성하는 상기 웨지 제동 유니트(16)는 웨지 구조를 통해 자기 배력(Self-Energizing)되어 패드를 밀어 주는 힘을 강화시킨 것으로, 이는 웨지 롤러(19)를 사이에 두고 양 측면에서 한쪽은 고정되고, 다른 쪽은 모터(13)를 통한 축 방향 이동력으로 이동되는 구조를 갖게 된다.

이를 위해 상기 웨지 제동 유니트(16)는 모터(13)를 통한 축 방향 이동력을 받는 연결로드(18)를 매개로 이동되는 ??지 이동 플레이트(17)와, 상기 웨지 이동 플레이트(17)에 대향되도록 반대편에서 평행하게 배열되어진 웨지 베이스 플레이트(20) 및 한 쌍의 플레이트(17,20)사이에 형성된 구름 접촉 면(17a,20a)사이로 위치되어, 마찰력을 발생하는 웨지 롤러(19)로 구성되어진다.

이때, 상기 ??지 이동 플레이트(17)는 아우터 패드(8)의 반대쪽 휠 디스크(5)쪽으로 위치된 이너 패드(7)를 휠 디스크(5)쪽으로 가압시키도록, 이너 패드(7)를 결합하게 된다.

또한, 상기 웨지 베이스 플레이트(20)는 모터(13)의 동력으로 이동되는 웨지 이동 플레이트(17)에 비해 고정된 상태를 유지하게 되며, 이를 위해 웨지 베이스 플레이트(20)는 웨지 캘리퍼(6)의 측면에 결합되는 하우징(60)의 일부분을 이용하여 형성되어진다.

그리고, 상기 연결로드(18)는 모터(13)의 회전에 따른 직선 운동 변환부인 스핀들 앗세이(50)를 통해 축 방향 이동되는 연동 로드(15)의 끝단에 고정되어져, 상기 연동 로드(15)의 이동방향으로 웨지 플레이트(17)를 함께 이동시켜주게 된다.

또한, 상기 연결로드(18)는 웨지 이동 플레이트(17)의 상·하 부위에서 그 면에 대해 직각으로 길게 연장되어져, 볼트등을 매개로 연동로드(15)의 끝단에 고정되어진다.

그리고, 상기 웨지 롤러(19)는 서로 대향되도록 배열된 한 쌍의 플레이 트(17,20)사이에 위치된 원 기둥 형상으로 이루어져, 상기 플레이트(17,20)의 거동에 따라 발생되는 마찰력을 통해 자기 배력(Self-Energizing)작용을 구현하는 웨지(Wedge)현상을 발생시켜, 패드를 가압하는 입력(Input Force)으로 작용시켜 주게 된다.

이를 위해 상기 웨지 롤러(19)는 서로 대향된 한 쌍의 플레이트(17,20)면에 각각 다수로 형성된 브이(V)홈 단면 형상인 구름 접촉 면(17a,20a)사이로 위치되며, 이러한 브이(V)홈 단면 형상인 구름 접촉 면(17a,20a)은 웨지 롤러(19)와의 마찰력 발생과 더불어, 웨지 롤러(19)의 위치 변화에 따라 한쪽 플레이트(웨지 플레이트(17))를 패드쪽으로 이동시켜주는 작용을 동시에 구현하게 된다.

그리고, EWB 작동 시 제동 모터 유니트(11)와 웨지 제동 유니트(16)를 통한 주 제동 기능을 구현이외에 여러 부가 기능을 구현하는 솔레노이드 미케니즘(Solenoid Mechanism)은, 패드 보정 기능 구현과 휠-락 방지(Wheel Lock Prevention, 폐일- 세이프(Fail-Safe)라고 함)기능 구현 및 전자 주차 브레이크 EPB 기능을 구현하도록, ECU(2)제어되는 솔레노이드(41)와, 휠 디스크(5)에서 패드쪽으로 전달되는 축 방향 반력을 지지하는 NSL(Non - Self Locking)타입 스크류 장치로 구성되어져, 서로간 상호 작용을 통하여 작동되어진다.

이를 위해 상기 솔레노이드 미케니즘은 도 1과 도2에 도시된 바와 같이, 패드 보정 기능 구현과 휠-락 방지(Wheel Lock Prevention)기능 구현 및 전자 주차 브레이크 기능 구현 시, 휠 디스크(5)에서 패드쪽으로 전달되는 축 방향 반력을 지지하는 NSL(Non - Self Locking)타입 스크류 장치인 어저스팅 유니트(30)가 구비되 고, 상기 어저스팅 유니트(30)의 작동을 위해 온·오프 되면서 구속력을 해제·잠금하는 솔레노이드 유니트(40)로 구성되어진다.

이에 따라, 상기 어저스팅 유니트(30)는 하우징(60)에 끼워져 결합된 NSL(Non - Self Locking)타입 지지 너트(32)에 나사 체결되도록, 그 외주면으로 NSL(Non - Self Locking)타입 푸쉬 로드 스크류(31b)를 형성해 회전과 함께 축 방향 이동되는 푸쉬 로드 축(31)으로 이루어지며, 일단이 지지 너트(32)부위에 고정되고 타단은 전단 베어링(33)쪽으로 위치되어 지속적인 축 방향 힘을 가하도록 가압 스프링(35)이 구비되어진다.

이때, 상기 어저스팅 유니트(30)는 푸쉬 로드 축(31)을 통한 가압력이 균일하게 웨지 베이스 플레이트(20)에 작용하도록, 웨지 제동 유니트(16)를 이루는 웨지 베이스 플레이트(20)의 중앙 위치로 배열되어진다.

또한, 상기 푸쉬 로드 축(31)과 지지 너트(32)는 NSL(Non - Self Locking)타입 스크류 즉, 리드 각(Lead Angle)이 큰 타입의 스크류를 이용함에 따라 축 방향으로 힘을 받게 되면, 큰 리드 각으로 인해 자동적으로 회전하면서 축 방향 이동되어진다.

이와 더불어 상기 어저스팅 유니트(30)에는 푸쉬 로드 축(31)의 푸쉬 로드 스크류(31b)를 형성하지 않는 축 구간의 외주면으로 형성되어, 패드 쪽에서 전달되는 축 방향 반력으로 부터 푸쉬 로드 축(31)을 구속하기 위한 래치(31a)가 형성되며, 상기 래치(31a)의 전·후 쪽으로는 한 쌍의 전·후단 베어링(33,34)이 배치되어진다.

이때, 상기 전단 베어링(33)은 축 방향 힘을 받으면서 회전을 구속하지 않는 니들(Needle) 베어링으로 이루어지고, 후단 베어링(34)은 트러스트(Thrust) 베어링으로 이루어진다.

또한, 상기 솔레노이드 유니트(40)는 하우징(60)의 일측으로 수용되어 ECU(2)를 통해 온(On)·오프(Off)되는 솔레노이드(41)와, 상기 솔레노이드(41)의 작동 시 인출·인입되는 이동 축을 통해 푸시 로드 축(31)에 접촉되거나 이격되어지는 스위칭 레버(43)로 이루어진다.

이때, 상기 스위칭 레버(43)는 솔레노이드(41)의 작동(온 상태) 시 푸시 로드 축(31)의 래치(31a)에 치합되어져, 패드 쪽에서 전달되는 축 방향 반력으로 부터 푸쉬 로드 축(31)을 구속하게 된다.

또한, 상기 솔레노이드 유니트(40)는 어저스팅 유니트(30)를 이루는 푸쉬 로드 축(31)의 축 방향으로 솔레노이드(41)가 배치됨에 따라, 솔레노이드(41)를 포함한 하우징(60) 전체의 공간 활용도를 높여줄 수 있게 된다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 전자 웨지 브레이크(EWB, Electronic Wedge Brake)시스템은 1개의 모터(13)를 구동하면서 웨지 작용을 통한 자기 배력(Self-Energizing)작용으로 주 제동 기능을 구현함에 따라, 1개의 모터(13)를 사용하여 전체적인 부품 사용 축소와 구조의 단순화는 물론, 패드 설정 간격 유지 기능과 휠-락 방지(Wheel Lock Prevention, 폐일- 세이프(Fail-Safe)라고 함)기능 및 주차 제동인 EPB 기능과 같 은 여러 부가 기능이 축 방향 이동되면서 패드 쪽에서 전달되는 축 방향 반력을 지지하는 NSL(Non - Self Locking)타입 스크류와 연관된 솔레노이드(41)를 통해 구현함과 더불어, 주차 제동 시 축 방향 반력을 지지하는 NSL(Non - Self Locking)타입 푸시 로드 축(31)을 모터(13)의 동력으로 강제 구속 상태로 전환 시켜 줌에 따라, 솔레노이드(41)의 오프(Off)전환 시에도 안정적이고 신뢰성 있는 주차 작동을 구현할 수 있는 특징이 있게 된다.

이러한 본 발명의 여러 특징들은 전자 웨지 브레이크 시스템이 1개의 모터(13)를 사용하고, 주 제동 이외의 패드 설정 간격 유지와 휠-락 방지(Wheel Lock Prevention) 기능 및 EPB 기능이 NSL(Non - Self Locking)타입 스크류와 이에 연관 작동되는 솔레노이드 미케니즘을 이용해 구현함과 더불어, 특히 주차 제동 안정화를 위해 상기 모터(13)의 회전력을 축 방향 이동력으로 전환하면서 주 제동 시에 비해, 주차 제동 시 축 방향 스트로크(Stroke)를 증가시켜 주는 스핀들 앗세이(50)를 장착함에 따라, 상기 스핀들 앗세이(50)의 작동으로 솔레노이드(41)가 오프(Off)상태로 전환된 후, 축 방향 반력을 지지하는 NSL(Non - Self Locking)타입 푸시 로드 축(31)을 강제 구속 상태로 전환함에 기인하게 된다.

이러한 특징을 갖는 본 발명의 EWB는 도 1에 도시된 바와 같이, 이너·아우터 패드(7,8)를 구비한 웨지 캘리퍼(6)가 차륜과 함께 회전하는 휠 디스크(5)부위로 장착되고, 전자 페달(1)의 조작 정보를 받는 ECU(2)를 통해 제어되는 웨지 액츄에이터 앗세이(10)가 하우징(60)에 장착되어져, 상기 웨지 캘리퍼(6)의 측면부위로 결합되어진다.

이와 같은 상기 웨지 액츄에이터 앗세이(10)는 ECU(2)를 통해 구동 제어되는 1개의 모터(13)로 이루어지고, 모터 회전력이 스핀들 앗세이(50)를 매개로 축 방향 이동력으로 변화됨에 따라 패드부위를 이동시키면서, 패드에 대한 상대적인 거동에 따른 웨지 롤러(19)의 위치 이동에 의한 자체 힘 배력(Self-Energizing)작용으로 패드를 다시 가압하는 입력(Input Force)을 발생시켜 주는, 웨지 롤러(19)구조를 갖는 웨지 제동 유니트(16)를 구비하게 된다.

이에 더해 상기 웨지 액츄에이터 앗세이(10)는 패드 마모 시 휠 디스크(5)에 대한 패드의 간격을 유지하기 위한 조정기능을 수행하고, 제동 상태에서 모터(13)가 고장날 때 웨지 제동 유니트(16)의 가압 작용을 해제하는 휠-락 방지 기능을 구현하도록, 솔레노이드(41)와 스위칭 레버(42)를 매개로 연관 작동하는 NSL(Non - Self Locking)타입 스크류를 구비한 어저스팅 유니트(30)를 더 구비하게 된다.

이와 더불어 상기 웨지 액츄에이터 앗세이(10)에는 주차 시 전자 브레이크인 EPB 기능을 수행하기 위한 즉, 축 방향 반력을 지지하는 NSL(Non - Self Locking)타입 푸시 로드 축(31)을 솔레노이드(41)의 오프(Off)상태에서 강제 구속시키는 EPB 레버(58)가 더 구비되어진다.

이러한 상기 EPB 레버(58)는 도 2(가)에 도시된 바와 같이, 상기 모터(13)의 회전력을 축 방향 이동력으로 전환하면서, 주 제동과 주차 제동에 따른 축 방향 스트로크(Stroke) A,B를 발생시키는 스핀들 앗세이(50)에 연결되며, 이는 주차 제동 시 ECU(2)에 의해 패드를 가압하는 축 방향 이동력을 발생시키는 모터(13)의 동력을 이용할 수 있게 한다.

이와 같은 본 발명의 EWB가 1개의 모터(1)를 이용하여 구현하는 작용을 주 제동 기능과, 여러 부가 기능인 패드 설정 간격 유지와 휠-락 방지 및 주차 제동 EPB로 나누어 이하 상세히 설명한다.

본 발명의 주 제동 기능은 ECU(2)가 전자 페달(1)의 답입량과 더불어 각종 센서를 통한 주행 중인 차량에 대한 정보를 분석해 제어 신호를 발생하게 되면, 상기 ECU(2)가 제어하는 모터(13)가 회전되면서 스핀들 앗세이(50)가 축 방향으로 즉, 모터(13)의 회전 방향에 따라 모터(13)로부터 인출(전진 제동 시)되거나 모터(13)쪽으로 들어가는(후진 제동 시) 축 방향 이동력을 발생시켜 주게 된다.

이어, 상기 모터(13)를 통한 스핀들 앗세이(50)의 축 방향 이동력은 연동 로드(15)를 이동시키게 되고, 이러한 연동 로드(15)의 이동은 연속적으로 그 끝단에 고정된 연결 로드(18)를 매개로 이동 플레이트(17)를 패드와 함께 직선 이동시켜 주며, 이로 인해 웨지 롤러(19)를 이용한 웨지 구조 작용으로 패드를 휠 디스크(5)쪽으로 밀면서 제동 가압력을 발생시켜 주게 된다.

이때, 상기 모터(13)에서 변환된 축 방향 이동력을 통해 연결로드(18)로 이어진 웨지 이동 플레이트(17)가 측면에 결합된 이너 패드(7)를 함께 이동시켜 주지만, 하우징(60)부위에 일체로 형성되어 고정된 웨지 베이스 플레이트(20)는 상대적으로 고정된 상태를 유지하게 된다.

이와 같은 축 방향 이동력은 모터(13)의 회전력을 축 방향 이동으로 전환하는 스핀들 앗세이(50)의 작용에 따른 것으로, 이는 도 4에 도시된 바와 같이 모터(13)와 함께 모터 연결 축(14)이 회전되면, 상기 모터 연결 축(14)의 회전에 따 라 스핀들 앗세이(50)를 이루는 NSL(Non - Self Locking) 결합부가 연동 로드(15)를 주 제동을 위한 스트로크 A(주 브레이크 스핀들 운동 영역)까지 축 방향 이동시켜 주게 된다.

이러한 연동 로드(15)의 축 방향 이동 스트로크 A는 연결로드(18)를 이동시키면서, 웨지 이동 플레이트(17)와 웨지 롤러(19) 및 웨지 베이스 플레이트(20)간 웨지 작용을 통해 이너·아우터 패드(7,8)를 휠 디스크(5)쪽으로 밀어 가압해 주게 된다.

이와 같은 작용은 상기 NSL(Non - Self Locking) 결합부를 이루는 NSL 타입 선 스크류(56)가 모터 연결 축(14)을 통해 회전되면, 상기 선 스크류(56)에 치합되어진 NSL 스크류(53)가 회전됨과 더불어, NSL 스크류(53)가 형성된 케이스 바디(52)가 회전과 함께 NSL 스크류 작용을 통해 축 방향으로 이동되어진다.

이로 인해 상기 NSL 스크류(53)가 형성된 케이스 바디(52)인 동력 전환 케이스(51)는 모터 연결 축(14)을 따라 이동 즉, 주 제동을 위한 스트로크 A(주 브레이크 스핀들 운동 영역)까지 축 방향 이동되어진다.

이때, 상기 동력 전환 케이스(51)의 전단부위에 형성된 SL(Self Locking) 결합부는 작동하지 않는데, 이는 ECU(2)가 모터 연결 축(14)에 형성된 이동 SL 스크류(57) 전 까지 만 케이스 바디(52)가 이동(스트로크 A까지)되도록 모터(13)의 회전을 제어함에 기인한다.

한편, 이와 같은 작동 시 상기 NSL(Non - Self Locking) 결합부가 위성 스크류 세트(55)를 구비하는 경우 즉, 도 3(가),(나)에 도시된 바와 같이 NSL 타입 선 스크류(56)와 NSL 스크류(53)사이에 위성 스크류 세트(55)가 위치된 경우는, 모터 연결 축(14)을 통해 회전되는 NSL 타입 선 스크류(56)가 위성 스크류 세트(55)를 회전시켜 주게 되고, 상기 위성 스크류 세트(55)는 이에 치합된 NSL 스크류(53)를 회전시켜 주어, 상기 NSL 스크류(53)가 형성된 케이스 바디(52)의 회전을 통해 동력 전환 케이스(51)가 이동되어지다.

즉, 상기 동력 전환 케이스(51)가 모터(13)를 통해 주 제동을 위한 스트로크 A(주 브레이크 스핀들 운동 영역)까지 축 방향 이동되어진다.

이와 같은 스핀들 앗세이(50)를 통한 주 브레이크 스핀들 운동 영역 A 까지 축 방향 이동되면, 웨지 이동 플레이트(17)와 고정된 웨지 베이스 플레이트(20)사이에서 구름 접촉 면(17a,20a)의 중앙으로 위치되었던 웨지 롤러(19)는 도 5(가)내지 (다)와 같이 순차적으로 이동되면서, 웨지 작용을 발생시켜 주게 된다.

즉, 상기 웨지 롤러(19)는 웨지 이동 플레이트(17)의 전진 진행으로 구름 접촉 면(17a,20a)의 중앙위치에서 바깥쪽으로 위치 이동되고, 이러한 구름 접촉 면(17a,20a)에 대한 웨지 롤러(19)의 위치 이동은 웨지 이동 플레이트(17)를 웨지 베이스 플레이트(20)로부터 더 멀어지게 작용하게 된다.

이에 따라, 상기 웨지 이동 플레이트(17)는 직선 이동과 동시에 웨지 롤 러(19)의 위치 이동에 따른 간격 벌어짐을 발생시키게 되고, 이러한 웨지 이동 플레이트(17)의 웨지 베이스 플레이트(20)에 대한 벌어짐은, 이너 패드 앗세이(7)가 디스크(5)를 가압하는 입력(Input Force)으로 작용하는 웨지 롤러(19)의 웨지 효과를 발생시켜주게 된다.

이어, 제동이 해제되면 ECU(2)는 스핀들 앗세이(50)가 역으로 작동되도록 모터(13)를 역회전시켜, 5(라),(마)에 도시된 바와 같이 웨지 이동 플레이트(17)를 초기 위치로 복귀시키게 되고, 이에 따라 웨지 롤러(19)도 구름 접촉 면(17a,20a)의 중앙위치로 복귀되면서 웨지 이동 플레이트(17)의 패드 가압력을 해제해주게 된다.

또한, 차량의 후진 제동 시에도 전진 제동 시와 동일한 방식으로 제동이 이루어지는데 즉, 전자 페달(1)의 신호를 받고 차량이 후진 중 임을 인식한 ECU(2)는 모터(13)를 역회전(전진 시를 정회전이라 함)시키게 된다.

이어 모터(13)의 역회전에 따라 스핀들 앗세이(50)가 연동 로드(15) 및 연결 로드(18)를 모터(13)쪽으로 당겨주고, 이로 인해 웨지 이동 플레이트(17)가 밀려 나면서 이너 패드(7)를 같은 방향으로 밀어(전진 제동 시와 반대 방향임)주게 된다.

이와 같은 웨지 이동 플레이트(17)의 이동은 도 5(바),(사)에 도시된 바와 같이, 구름 접촉 면(17a,20a)의 중앙으로 위치되었던 웨지 롤러(19)를 위치 이동 즉, 웨지 롤러(19)가 구름 접촉 면(17a,20a)의 바깥쪽으로 위치 이동해 웨지 베이스 플레이트(20)에 대해 웨지 이동 플레이트(17)를 벌려 줌에 따라, 상기 웨지 이 동 플레이트(17)가 이너 패드(7)를 휠 디스크(5)쪽으로 가압하는 입력(Input Force)을 형성시키게 된다.

이어, 제동이 해제되면 ECU(2)는 모터(13)를 다시 정 회전시켜 도 5(마)에 도시된 바와 같이, 웨지 롤러(19)를 구름 접촉 면(17a,20a)의 중앙위치로 복귀시켜 제동력을 해제하게된다.

이와 같은 주 제동 작용이 완료 된 후 솔레노이드(41)는 온(On) 상태로 전환 되어져, 솔레노이드(41)의 작용으로 스위칭 레버(43)가 푸시 로드 축(31)의 래치(31a)부위에 치합되고, 이러한 스위칭 레버(43)와 래치(31a)의 구속으로 푸시 로드 축(31)은 패드 쪽에서 전달되는 축 방향 반력을 지지하게 된다.

한편, EWB에서 구현되는 여러 부가 기능은 웨지 제동 유니트(16)의 중앙 부위로 위치되어져, 솔레노이드(41)와 연동 작용을 수행하는 NSL(Non - Self Locking)타입 스크류 인 푸시 로드 축(31)을 구비한 어저스팅 유니트(30)를 통해 이루어지게 되며, 이를 각각의 부가 기능으로 구별해 설명한다.

먼저, 제동 상태에서 모터(13)가 고장날 때나 또는 여러 요인으로 웨지 롤러(19)부위의 휠 락(Wheel Lock)현상 발생 시, 웨지 제동 유니트(16)의 가압 작용을 해제하는 휠-락 방지 기능을 설명하면, ECU(2)는 솔레노이드(41)를 오프(Off)시켜 패드 쪽에서 전달되는 축 방향 반력을 지지하는 푸시 로드 축(31)에 대한 구속을 해제해, 원치 않는 제동력 유지로 인한 차량의 이상 거동 발생을 방지하게 된다.

즉, 정상적인 주 제동 시 온(On)된 솔레노이드(41)는 도 6(가)에 도시된 바 와 같이, 스위칭 레버(43)가 푸쉬 로드 축(31)의 래치(31a)에 맞물려 푸쉬 로드 축(31)을 구속해 제동력이 유지되도록 하지만, 모터(13) 고장이나 또는 휠 락(Wheel Lock)현상을 ECU(2)가 인식하게 되면, ECU(2)는 솔레노이드(41)를 오프(Off)시켜 도 6(나)에 도시된 바와 같이, 스위칭 레버(43)를 래치(31a)에서 분리해 푸쉬 로드 축(31)의 구속을 해제하는 휠-락 방지 상태로 전환하게 된다.

이와 같이 구속이 해제된 푸쉬 로드 축(31)은 패드 쪽에서 전달되는 축 방향 반력을 받음에 따라 웨지 효과가 해제되고, 이는 제동이 이루어진 상태에서 비정상으로 인한 원치 않는 제동이 일어나는 것을 방지하는 휠-락 방지 상태를 유지할 수 있게 된다.

한편, EWB에서 구현되는 여러 부가 기능 중 패드 설정 간격 유지는 초기 조립 시 패드와 휠 디스크(5)간에 설정된 간격(Clearance)을 항상 유지해주는 기능으로서, 이는 여러 방식으로 구현되는데 일례로, 엔진 시동 시마다 패드와 휠 디스크(5)간 간격을 이동시켜 설정 간격 유지를 위한 조정을 하거나 또는, ECU(2)가 패드 마모를 감지해 휠 디스크(5)에 대한 설정된 간격 유지를 위한 보정을 수행하는 방식으로 구현된다.

이러한 휠 디스크(5)와 패드간 설정된 초기 설정 간격 유지를 위한 작동 이 엔진 시동 시에 구현되는 경우는, 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 엔진이 시동되면 ECU(2)는 모터(13)를 구동하게 되고, 이는 도 7(가)에 도시된 바와 같이 모터(13)의 구동력이 주 제동 시와 같이 스핀들 앗세이(50)의 작용으로 웨지 이동 플레이트(17)와 웨지 롤러(19) 및 웨지 베이스 플레이트(20)를 통해 웨지 작용을 발 생시킴에 따라, 휠 디스크(5)의 양쪽으로 이너·아우터 패드(7,8)가 밀착되어진다.

이와 같이 이너·아우터 패드(7,8)가 디스크(5)에 밀착됨에 따라, 이너·아우터 패드(7,8)와 휠 디스크(5)간 설정 간격이 초과된 상태가 제거되어진다.

이어, 도 7(나)에 도시된 바와 같이 ECU(2)는 솔레노이드(41)를 오프(Off)시켜 푸쉬 로드 축(31)의 솔레노이드 구속력을 해제시켜 주고, 이러한 푸쉬 로드 축(31)의 구속력 해제는 NSL(Non - Self Locking) 스크류 타입 푸쉬 로드 축(31)이 가압 스프링(35)을 통해 축 방향 이동되도록 작용하게 된다.

이러한 상기 푸쉬 로드 축(31)의 전진 이동은 지지 너트(32)에서 A 만큼 빠져 나올 때까지 이루어지는데, 이는 휠 디스크(5)의 양쪽으로 밀착된 이너·아우터 패드(7,8)의 밀착 상태가 유지되도록, 상기 푸쉬 로드 축(31)이 웨지 베이스 플레이트(20)쪽에 접촉해 지지하는 간격이며, 이러한 축 이동 거리 A는 단일 모터 전자 웨지 브레이크의 설계 사양에 따라 달라지게 된다.

이어, 웨지 베이스 플레이트(20)쪽에 전진 이동된 푸쉬 로드 축(31)이 접촉되면, ECU(2)는 모터(13)를 재 구동해 패드와 휠 디스크(5)간 설정된 유지 간격(Clearance)이 확립되도록 웨지 이동 플레이트(17)를 더 이동시켜 주게 된다.

이때, 패드와 휠 디스크(5)간 간격이 설정된 유지 간격보다 큰 간격을 갖는 경우는, 패드와 휠 디스크(5)간 간격이 설정된 유지 간격에 일치되도록 ECU(2)는 웨지 이동 플레이트(17)를 더 밀어 주는 방향으로 모터(13)를 재 구동(정회전이라 정의)하게 된다.

하지만, 패드와 휠 디스크(5)간 간격이 설정된 유지 간격보다 작은 간격을 갖는 경우는, 패드와 휠 디스크(5)간 간격이 설정된 유지 간격에 일치되도록 ECU(2)는 웨지 이동 플레이트(17)를 당겨(제동 시 이동과 반대 방향 이동)주는 방향으로 모터(13)를 재 구동(역회전이라 정의)하게 된다.

이러한 ECU(2)의 모터(13) 제어는 패드와 휠 디스크(5)간 간격에 대한 조정 작업이 이루어질 때마다, 항상 설정된 유지 간격이 유지되도록 구현되어진다.

이와 같은 조정 작업이 완료되면 ECU(2)는 솔레노이드(41)를 온(On)시켜 도 7(다)에 도시된 바와 같이, 푸쉬 로드 축(31)이 A 만큼 전진 이동된 상태에서 스위칭 레버(43)가 래치(31a)에 맞물려 고정된 상태로 전환시켜 주게 된다.

이와 같이 푸쉬 로드 축(31)을 솔레노이드(41)를 통해 고정 상태로 전환시킨 후, ECU(2)는 모터(13)를 역회전시키는데, 이는 웨지 베이스 플레이트(20)와 웨지 롤러(19) 및 웨지 이동 플레이트(17)를 초기 상태로 전환함에 따라, 휠 디스크(5)에 대한 이너·아우터 패드(7,8)의 초과된 설정 간격이 제거된 상태로 유지되고, 이로 인해 제동 시 구현되는 웨지 롤러(19)의 웨지 효과를 통한 제동력 유지가 동일하게 이루어질 수 있게 된다.

이와 같이 엔진 시동과 동시에 패드 유지 간격을 위한 절차가 수행되지 않고, ECU(2)가 패드 마모를 인식한 상태에서 설정 간격 유지를 위한 과정의 경우도 유사하게 구현되며, 다만 엔진 시동과 함께 모터(13)가 구동되느냐 아니냐의 차이가 있을 뿐, 모든 수행 절차는 도 8에 도시된 바와 같은 절차를 통해 동일하게 이루어지므로, 그 상세 설명을 생략한다.

한편, EWB를 통한 전자 주차 브레이크 EPB 작동 시 제동 유지 기능은 솔레노 이드(41)가 오프(Off)상태로 전환됨에 따라, 모터(13)의 회전력을 축 방향 이동력으로 전환하는 스핀들 앗세이(50)를 통한 푸시 로드 축(31)의 구속을 통해 이루어지게 된다.

즉, 주차 제동 상태로 전환됨을 ECU(2)가 인식(이는 버튼을 이용하여 ECU에 신호를 주는 방식이나, 이와 유사한 방식을 이용한다)하면, ECU(2)는 솔레노이드(41)를 오프(Off)상태로 전환시켜 래치(31a)에서 스위칭 레버(43)를 떨어지도록 해 푸쉬 로드 축(31)의 구속을 해제시켜 주게 된다.

이와 같은 솔레노이드(41)를 통한 구속이 해지됨에 따라 가압 스프링(35)의 가압력을 받는 푸쉬 로드 축(31)이 지지 너트(32)로부터 빠져 나와 전진 이동되고, 이러한 푸쉬 로드 축(31)의 전진 이동은 후단 베어링(34)을 통해 웨지 베이스 플레이트(20)를 밀어, 웨지 롤러(19)가 위치된 웨지 이동 플레이트(17)와 이에 결합된 이너 패드(7)를 휠 디스크(5)쪽으로 밀어주게 된다.

이어, 솔레노이드(41)의 오프(Off)에 따른 푸쉬 로드 축(31)의 전진 이동을 통해 패드와 휠 디스크(5)간 접촉이 이루어진 상태에서, ECU(2)는 모터(13)를 회전시켜 스핀들 앗세이(50)를 이루는 NSL(Non - Self Locking) 결합부가 주 브레이크 스핀들 운동 영역 A 까지 축 방향 이동되도록 제어하게 된다.

이와 같이 NSL(Non - Self Locking) 결합부가 주 브레이크 스핀들 운동 영역 A 까지 축 방향 이동되면, 연동 로드(15)와 연결로드(18)를 통해 이동되어진 웨지 이동 플레이트(17)와 웨지 롤러(19) 및 웨지 베이스 플레이트(20)는 웨지 작용을 발생시켜 주고, 이러한 웨지 작용은 이너·아우터 패드(7,8)를 휠 디스크(5)쪽으로 가압해 주 제동 시와 같은 상태로 전환 시켜주게 된다

이때, 상기 NSL(Non - Self Locking) 결합부를 이루는 선 스크류(56)와 NSL 스크류(53)간 작용이나, 선 스크류(56)와 위성 스크류 세트(55) 및 NSL 스크류(53)간 작용은, 전술한 주 제동 시와 동일하므로 그 설명을 생략한다.

이어, 상기 ECU(2)는 NSL(Non - Self Locking) 결합부가 주 브레이크 스핀들 운동 영역 A를 넘어, EPB 스핀들 운동 영역 B 까지 축 방향 이동이 이루어지도록 모터(13)를 더 회전시켜주게 된다.

이러한 모터(13)의 회전은 도 9(가)에 도시된 바와 같이, NSL(Non - Self Locking) 결합부를 통해 케이스 바디(52)를 더 전진 시켜 SL 스크류 결합부를 작동시킴과 더불어, 상기 케이스 바디(52)부위에 결합된 EPB 레버(58)를 푸시 로드 축(31)쪽으로 근접 시켜 주게 된다.

즉, NSL(Non - Self Locking) 결합부가 주 브레이크 스핀들 운동 영역 A를 넘어 EPB 스핀들 운동 영역 B 까지 축 방향 이동됨에 따라, 모터 연결 축(14)에 형성된 선 스크류(56)에 치합되어진 NSL 스크류(53)의 회전력(또는 NSL 스크류 타입인 위성 스크류 세트(55)를 매개로)을 통해, 상기 NSL 스크류(53)가 형성된 케이스 바디(52)는 NSL 스크류 작용으로 회전되면서 동시에 EPB 스핀들 운동 영역 B 까지 축 방향 이동되어진다.

이와 같은 상기 케이스 바디(52)가 EPB 스핀들 운동 영역 B 까지 축 방향 이동되면, NSL(Non-Self Locking) 결합부의 앞쪽으로 형성된 SL(Self Locking) 결합부가 작동되는데, 이는 상기 케이스 바디(52)의 끝단 부에 형성된 고정 SL 스크 류(54)가 모터 연결 축(14)에 형성된 이동 SL 스크류(57)에 결합되고, 이러한 상기 스크류(54,57)간 결합으로 인해 케이스 바디(52)가 고정되어 구현되어진다.

이때, 상기 고정 SL 스크류(54)가 형성된 케이스 바디(52)는 직선 이동되는데 반해, 이동 SL 스크류(57)가 형성된 모터 연결 축(14)은 회전됨에 따라, 상기 스크류(54,57)간에는 나사 결합이 이루어지게 된다.

이러한 상기 SL(Self Locking) 결합부의 스크류(54,57)간 결합이 이루어짐과 동시에, 상기 케이스 바디(52)가 EPB 스핀들 운동 영역 B 까지 축 방향 이동됨에 따라, 상기 케이스 바디(52)에 결합된 EPB 레버(58)는 푸시 로드 축(31)의 래치(31a)부위에 맞물려지게 된다.

이와 같은 상기 EPB 레버(58)와 푸시 로드 축(31)의 래치(31a)간 맞물림에 따라, 오프(Off) 상태로 전환된 솔레노이드(41)의 역할을 대신하여 푸시 로드 축(31)이 패드 쪽에 대한 가압력을 충분히 유지해, 주차 제동 시 보다 안정적인 주차 제동 상태를 유지할 수 있게 된다.

이러한 주차 제동은 도 9(나)에 도시된 바와 같이, 주 제동 시와 같이 푸쉬 로드 축(31)을 통해 B 만큼 초기 이동된 웨지 이동 플레이트(17)를 C 만큼 더 이동시키게 되고, 이에 따라 웨지 이동 플레이트(17)에 결합된 이너 패드(7)가 휠 디스크(5)를 가압해 주차 제동력을 발생하게 된다.

이와 같이, 상기 스핀들 앗세이(50)를 통해 주 브레이크 스핀들 운동 영역 A를 넘어 EPB 스핀들 운동 영역 B 까지 축 방향 이동됨에 따라, 주차 제동을 위한 패드의 추가적인 이동이 이루어짐과 더불어 푸쉬 로드 축(31)도 전진 이동이 이루 어지고 나면, 상기 스핀들 앗세이(50)에 구비된 EPB 레버(58)가 이동되어 푸쉬 로드 축(31)의 래치(31a)에 맞물리게 된다.

이로 인해 상기 푸쉬 로드 축(31)은 주차 시 오프(Off)된 솔레노이드(41)의 구속력을 받지 않더라도, EPB 레버(58)에 맞물린 래치(31a)를 통한 구속력으로 푸쉬 로드 축(31)이 강하게 구속되어져, 보다 안정적인 주차 제동력을 유지 할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 주차 제동력 고정 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템의 구성도

도 2(가),(나)는 본 발명에 따라 주차 제동력을 고정하기 위한 모터 앗세이와 NSL(Non - Self Locking) 스크류에 대한 구성도

도 3(가),(나)는 본 발명에 따라 주차 제동력을 고정하기 위한 모터 앗세이의 변형례

도 4는 주 제동 시, 본 발명에 따라 주차 제동력을 고정하기 위한 모터 앗세이의 작동도

도 5는 본 발명에 따른 단일 모터 타입 전자 웨지 브레이크 시스템의 주 제동 시 웨지 작동 상태도

도 6은 (가),(나)는 본 발명에 따른 Fail - Safe 작동 상태도

도 7(가)내지 (다)는 본 발명의 패드 설정 간격 유지에 따른 축 방향 반력 지지 NSL(Non - Self Locking) 스크류의 작동도

도 8은 도 7에 따른 패드 설정 간격 유지에 따른 보정 작업 흐름도

도 9(가),(나)는 본 발명에 적용된 전자식 주차 브레이크(Electric Parking Brake)작용 시, 모터 앗세이와 NSL(Non - Self Locking) 스크류의 작동도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 전자 페달 2 : ECU

3 : 요 모멘트 센서 4 : 보조 배터리

5 : 휠 디스크 6 : 웨지 캘리퍼

7,8 : 이너·아우터 패드

10 : 웨지 액츄에이터 앗세이

11 : 제동 모터 유니트 12 : 고정 브라켓

13 : 모터 14 : 모터 연결 축

15 : 연동 로드 16 : 웨지 제동 유니트

17 : 웨지 이동 플레이트 17a,20a : 구름 접촉 면

18 : 연결로드 19 : 웨지 롤러

20 : 웨지 베이스 플레이트

30 : 어저스팅 유니트 31 : 푸쉬 로드 축

31a : 래치 31b : 푸쉬 로드 스크류

32 : 지지 너트 33,34 : 전·후단 베어링

35 : 가압 스프링 40 : 솔레노이드 유니트

41 : 솔레노이드 43 : 스위칭 레버

50 : 스핀들 앗세이 51 : 동력 전환 케이스

52 : 케이스 바디 53 : NSL 스크류(Non-Self Locking Screw)

53a : 메인 홀 54 : 고정 SL 스크류(Self Locking Screw)

54a : 홀 축소 보스 단

55 : 위성 스크류 세트 56 : 선 스크류

57 : 이동 SL 스크류(Self Locking Screw)

58 : EPB 레버 60 : 하우징

Claims

차량 제동을 위한 전자 페달(1)과 차량 정보 신호를 입력받는 ECU(2)를 통해 구동되는 1개의 모터(13)에서 발생된 동력을 이용해 패드를 휠 디스크(5)로 가압할 때, 웨지 롤러(19)를 통해 자기 배력(Self-Energizing)되는 웨지 구조를 갖추고, 작동 시 패드 쪽에서 전달되는 축 방향 반력을 지지하는 NSL(Non - Self Locking)타입 푸쉬 로드 축(31)과, 상기 푸쉬 로드 축(31)을 구속하고 해제하도록 ECU(2)제어되는 솔레노이드(41)를 갖춘 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템에 있어서,

상기 자기 배력(Self-Energizing)되는 웨지 구조는 ECU(2)를 통해 제어되는 모터(13)의 회전력이 전환된 축 방향 직선 운동으로, 휠 디스크(5)에 장착된 웨지 캘리퍼(6)의 이너 패드(7)부위를 이동시키는 웨지 이동 플레이트(17)와, 그 반대쪽으로 배열된 웨지 베이스 플레이트(20)사이에서 웨지 작용을 구현하는 웨지 롤러(19)로 구성되며,

패드 쪽에서 전달되는 축 방향 반력을 지지하기 위해, 상기 웨지 베이스 플레이트(20)부위로 위치되면서, NSL 타입 나사를 형성한 지지 너트(32)에 가압 스프링(35)을 매개로 체결된 NSL 타입 나사를 형성한 푸쉬 로드 축(31)이 구비되고, ECU(2)에 의해 제어되어 상기 푸쉬 로드 축(31)의 래치(31a)와 접촉·이격됨에 따라, 상기 푸쉬 로드 축(31)의 축 방향 이동을 구속·해제하는 스위칭 레버(43)를 갖춘 솔레노이드(41)가 구비되며,

주차 제동 시 솔레노이드(41)가 오프(Off) 전환된 상태에서, 상기 푸시 로드 축(31)이 지지하는 패드 쪽에서 전달되는 축 방향 반력을 모터(13)쪽으로 분산시키도록, 상기 모터(13)의 회전력으로 축 방향 이동되어 푸쉬 로드 축(31)쪽에 맞물려 구속하는 스핀들 앗세이(50)가 모터(13)부위에 장착되어진

것을 특징으로 하는 주차 제동력 고정 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 스핀들 앗세이(50)는 모터(13)의 회전에 따른 주 제동 축 방향 이동 스트로크(Stroke)가 이루어진 상태에서, 상기 모터(13)의 추가 적인 회전에 따라 주차 제동 축 방향 이동 스트로크(Stroke)가 더 진행되도록 하는것을 특징으로 하는 주차 제동력 고정 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 스핀들 앗세이(50)는 모터(13) 회전 시 축 방향 이동되도록 모터 연결 축(14)이 관통되도록 감싸는 동력 전환 케이스(51)가 구비되며,

상기 동력 전환 케이스(51)를 관통한 모터 연결 축(14)사이로 배열되어, 주 제동을 위한 스트로크 A 범위와 더불어 주차 제동을 위한 스트로크 B 범위를 이동하는 강제 구속되지 않는 큰 리드 각을 갖는 나사 타입인 NSL(Non - Self Locking) 결합부를 갖추고,

주차 제동을 위한 스트로크 B 범위까지 이동된 후, 축 방향 이동이 강제 구속되는 리드 각을 갖는 나사 타입인 SL(Self Locking) 결합부를 갖추며,

웨지 작용을 위한 축 방향 이동력을 전달하는 연결 로드(15)가 결합됨과 더불어, 주차 제동 시 축 방향 이동되어 푸쉬 로드 축(31)쪽에 맞물려지는 EPB 레버(58)가 결합되는 것을 특징으로 하는 주차 제동력 고정 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 NSL(Non - Self Locking) 결합부는 동력 전환 케이스(51)를 이루는 케이스 바디(52)의 안쪽 내면 메인 홀(53a)로 형성된 NSL 스크류(Non-Self Locking Screw,53)와, 상기 메인 홀(53a)을 관통하는 모터 연결 축(14)의 외주면에 형성된 NSL 타입 선 스크류(56)로 구성되어진 것을 특징으로 하는 주차 제동력 고정 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 NSL(Non - Self Locking) 결합부는 동력 전환 케이스(51)를 이루는 케이스 바디(52)의 안쪽 내면 메인 홀(53a)로 형성된 NSL 스크류(Non-Self Locking Screw,53)와, 상기 메인 홀(53a)을 관통하는 모터 연결 축(14)의 외주면에 형성된 NSL 타입 선 스크류(56) 및 상기 NSL 스크류(53)에 내접되면서 동시에 상기 선 스크류(56)에 외접되어진 NSL 타입 위성 스크류 세트(55)로 구성되어진 것을 특징으로 하는 주차 제동력 고정 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템.
청구항 5에 있어서, 상기 위성 스크류 세트(55)는 NSL 스크류(53)와 선 스크류(56)사이에서 서로 치합된 위성 스크류가 다수로 이루어진 것을 특징으로 하는 주차 제동력 고정 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 SL(Self Locking) 결합부는 케이스 바디(52)의 끝단 부위로 형성된 고정 SL 스크류(Self Locking Screw,54)와, 상기 케이스 바디(52)를 벗어난 모터 연결 축(14)에 형성된 이동 SL 스크류(Self Locking Screw,57)로 구성되어진 것을 특징으로 하는 주차 제동력 고정 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템.
청구항 7에 있어서, 상기 고정 SL 스크류(54)는 케이스 바디(52)의 끝단 부위에서 메인 홀(53a)을 좁혀주는 출구부인 홀 축소 보스 단(54a)부위로 형성되어진 것을 특징으로 하는 주차 제동력 고정 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템.
청구항 7에 있어서, 상기 고정 SL 스크류(54)는 케이스 바디(52)를 관통한 메인 홀(53a)의 끝단 내면에 직접 형성되어진 것을 특징으로 하는 주차 제동력 고정 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 EPB 레버(58)는 모터(13)쪽에서 푸시 로드 축(31)의 래치(31a)에 끝단 부위가 일치되도록 절곡된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 주차 제동력 고정 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템.