KR101138510B1 - 차량의 제동 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 보다 간단한 구조와 구성으로 마모보상 기능을 수행할 수 있도록 하여 중량과 부피를 상대적으로 작게 구성할 수 있도록 함과 아울러, 비상시 기계적인 메커니즘으로 제동력을 발생시킬 수 있도록 하여, 충분한 제동 안전성을 확보할 수 있도록 한다.
EWB, EMB, 캘리퍼바디, 브레이크패드, 마모 보상

Description

차량의 제동 시스템{Brake System of Vehicle}
본 발명은 차량의 제동 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자식 제어에 의해 제동이 이루어지는 EMB(Electromechanical Brake)에 관한 기술이다.
일반적인 EMB가 브레이크디스크를 잡는 제동 클램핑력을 종래의 유압식 제동장치와 동등한 수준으로 확보하기 위해서는, 큰 힘을 제공하기 위해 40V 이상의 높은 전압으로 구동되는 모터를 구비해야 하는 어려움이 있다.
상기한 바와 같은 문제를 극복하기 위한 EMB의 일종으로, EWB(Electric Wedge Brake)가 있는데, 이 EWB는 제동웨지가 베이스웨지와의 사이에 구비된 롤러를 타고 경사면을 따라 브레이크디스크 쪽으로 이동하도록 하는 힘을 모터로 제공하면, 상기 제동웨지의 브레이크패드가 브레이크디스크와 마찰력을 형성하기 시작하는데, 이 마찰력은 상기 웨지들의 경사면 구조에 의해 상기 제동웨지를 더욱 브레이크디스크 쪽으로 이동되도록 하는 셀프 에너자이징(Self-energizing)현상을 일으켜, 상기 모터가 12V 정도의 전압으로 구동되는 비교적 작은 용량으로 구성될 수 있으면서도, 충분한 클램핑력을 형성할 수 있도록 한다.
한편, 상기 EWB는 상기 브레이크패드의 마모에 따른 보상을 위해 상기 브레이크디스크에 대한 상기 베이스웨지의 위치를 조정하는 별도의 마모보상장치가 구성되어야 하는데, 여기에는 상기 마모보상을 위한 별도의 모터와 다수의 주변 부품들이 필요하며, 이에 의해 EWB위 부피와 중량이 커지게 되는 측면이 있다.
또한, 상기한 바와 같은 EWB를 포함하는 대부분의 EMB는, 기구적인 비상 제동수단이 없기 때문에 그 안전성 확보에 매우 큰 어려움이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 보다 간단한 구조와 구성으로 마모보상 기능을 수행할 수 있도록 하여 중량과 부피를 상대적으로 작게 구성할 수 있도록 함과 아울러, 비상시 기계적인 메커니즘으로 제동력을 발생시킬 수 있도록 하여, 충분한 제동 안전성을 확보할 수 있도록 한 차량의 제동 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 제동 시스템은
캘리퍼바디와;
브레이크디스크를 향하여 상대적인 직선 이동이 가능하도록 상기 캘리퍼바디에 장착되는 EWB액츄에이터와;
상기 캘리퍼바디에 대하여 상기 EWB액츄에이터를 직선 이동시켜서 상기 브레이크디스크를 가압할 수 있도록, 상기 캘리퍼바디와 상기 EWB액츄에이터 사이에 구비되는 유압피스톤장치;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 보다 간단한 구조와 구성으로 마모보상 기능을 수행할 수 있도록 하여 중량과 부피를 상대적으로 작게 구성할 수 있도록 함과 아울러, 비상시 기계적인 메커니즘으로 제동력을 발생시킬 수 있도록 하여, 충분한 제동 안전성을 확보할 수 있도록 한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명 실시예는 캘리퍼바디(1)와; 브레이크디스크(3)를 향하여 상대적인 직선 이동이 가능하도록 상기 캘리퍼바디(1)에 장착되는 EWB액츄에이터(5)와; 상기 캘리퍼바디(1)에 대하여 상기 EWB액츄에이터(5)를 직선 이동시켜서 상기 브레이크디스크(3)를 가압할 수 있도록, 상기 캘리퍼바디(1)와 상기 EWB액츄에이터(5) 사이에 구비되는 유압피스톤장치(7)를 포함하여 구성된다.
즉, 종래의 베이스웨지(9)와 제동웨지(11) 및 상기 제동웨지(11)를 구동하는 장치 등을 포함하는 EWB액츄에이터(5)의 전체 구성 자체를 캘리퍼바디(1)에 대하여 직선 이동이 가능한 상태로 장착하고, 상기 캘리퍼바디(1)에 대한 상기 EWB액츄에이터(5)의 위치를 상기 유압피스톤장치(7)로 제어할 수 있도록 함으로써, 마모보상기능을 수행함과 아울러 비상시 제동력을 제공할 수 있도록 한 것이다.
참고로, 도 1의 제동웨지(11)에는 인너패드(13) 및 상기 제동웨지(11)를 구동하기 위한 구동모터(15)가 연결되어 있으며, 상기 제동웨지(11)와 베이스웨지(9) 사이에는 롤러(17)가 구비되고, 도 2와 도 3에서 확인할 수 있듯이 상기 캘리퍼바디(1)는 일측은 상기 인너패드(13)에 대향하게 배치된 아웃터패드(19)에 연결되고 타측은 상기 유압피스톤장치(7)에 연결된다.
본 실시예에서, 상기 유압피스톤장치(7)는 상기 캘리퍼바디(1)에 고정되고 상기 EWB액츄에이터(5)에 대하여 직선 슬라이딩 가능하도록 설치되며, 내부에 외부로부터 공급되는 유압이 작용하는 유압실(21)을 구비한 피스톤(23)과; 상기 피스톤(23)의 유압실(21)내에서 상기 유압에 의해 직선 슬라이딩하도록 상기 EWB액츄에이터(5)와 일체로 형성된 플런저부(25)와; 상기 피스톤(23)과 EWB액츄에이터(5) 사이에 구비된 씨일(27)을 포함하여 구성된다.
물론 상기 플런저부(25)는 상기 유압실(21)에 유압이 공급되면, 상기 EWB액츄에이터(5)를 상기 브레이크디스크(3) 쪽으로 이동시킬 수 있는 방향에 구비된다.
따라서, 상기 유압실(21)에 유압이 공급되면, 상기 플런저부(25)가 공급받는 압력에 의해 상기 EWB액츄에이터(5)는 전체가 상기 브레이크디스크(3) 쪽으로 이동되고, 상기 씨일(27)은 이러한 상대변위를 수용한다.
상기 씨일(27)은 상기 피스톤(23)과 EWB액츄에이터(5) 중 어느 하나에 상대적으로 형성된 씨일홈에 장착되는 구조로 할 수 있는 바, 본 실시예에서는 상기 EWB액츄에이터(5)에 상기 씨일홈이 구비되도록 하였다.
따라서, 상기 피스톤(23)의 유압실(21)에 제공되는 유압으로 상기 EWB액츄에이터(5)가 상기 브레이크디스크(3) 쪽으로 이동하면, 상기 씨일(27)이 변형되면서 상기 EWB액츄에이터(5)와 피스톤(23) 사이의 상대변위를 흡수하고, 상기 유압이 해제되면, 상기 씨일(27)의 탄성 복원에 의해 상기 EWB액츄에이터(5)가 상대적으로 상기 브레이크디스크(3)로부터 이격되는 방향으로 이동되어, 브레이크디스크(3)와의 사이에 간극을 형성할 수 있도록 한다.
만약, 브레이크패드(29)의 마모가 커져서, 상기 피스톤(23)에 제공되는 유압으로 상기 EWB액츄에이터(5)가 이동하는 상대변위가 커지면, 상기 피스톤(23)과 상기 씨일(27) 사이에 미끄러짐이 일어나서, 상기 유압 해제시 상기 EWB액츄에이터(5)가 상기 씨일(27)의 탄성 복원에 의해 복귀하더라도, 상기 브레이크패드(29)가 마모된 양만큼은 상기 브레이크디스크(3) 쪽으로 이동된 상태에 있게 되어, 상기 브레이크패드(29)의 마모를 자동적으로 보상하게 된다.
상기 피스톤(23)의 유압실(21)에는, 운전자의 브레이크페달 조작력에 의해 유압을 발생시키는 유압실린더(31)로부터의 유압을 상기 피스톤(23)의 유압실(21)로 공급하도록 유압라인(33)이 연결된다.
여기서, 상기 유압실린더(31)는 종래의 일반적인 유압식 제동장치의 마스터실린더와는 달리, 복수의 압력실을 가지지 않고 하나의 압력실만을 구비하고, 발생시키는 유압도 종래의 마스터실린더보다는 훨씬 낮은 단순한 실린더와 플런저로 이루어지는 구성이다.
또한, 종래와 달리 상기 유압실린더(31)는 별도의 브레이크부스터도 사용하지 않고 단지 운전자의 발로 조작하는 힘에만 의해서 유압을 발생시키도록 구성되므로, 종래의 브레이크부스터 사용에 따른 엔진으로부터의 에너지 소모가 발생되지 않고, 제동에 필요한 에너지도 최소화 되며, 중량이 저감되는 등의 EWB 시스템의 장점은 그대로 유지한다.
물론, 종래의 EWB시스템과 마찬가지로 ABS(Anti-lock Brake System), ESC(Electronic Stability Control)기능 등도 EWB자체적으로 수행한다.
한편, 상기 유압실린더(31)에 조작력을 인가하는 브레이크페달에는 페달시뮬레이터가 연결되어, 운전자에게 브레이크페달의 제동 조작감을 제공함과 아울러, 페달센서를 구비하여 상기 브레이크페달 조작상태에 따른 전기적 신호를 ECU(Electronic Control Unit)로 공급할 수 있도록 구성된다.
상기 ECU는 상기 페달센서의 신호를 받아 각 휠ECU(Wheel Electronic Control Unit)에 정보를 송부하여 제동력을 제어할 수 있도록 하며, 하기 솔레노이드밸브(35)를 제어할 수 있도록 구성된다.
즉, 상기 유압라인(33)에는 상기 유압라인(33)의 연통상태를 전환할 수 있도록 솔레노이드밸브(35)가 구비되어 상기 ECU에 의해 제어되며, 상기 솔레노이드밸브(35)는 제어전류가 제공되지 않을 때, 상기 유압라인(33)을 연통시키는 상태를 가지는 노멀리 오픈 타입으로 이루어진다.
따라서, 전기 장치의 이상으로 상기 솔레노이드밸브(35)를 제어하는 제어전류가 적절히 공급되지 못하는 상황에서도, 상기 솔레노이드밸브(35)가 상기 유압라인(33)을 연통상태로 유지하므로, 운전자가 브레이크페달을 조작하여 상기 유압실린더(31)에서 발생되는 유압으로 상기 EWB액츄에이터(5)가 상기 브레이크디스크(3)로 압착되면서 비상 제동을 수행할 수 있도록 한다.
즉, 도 5에 비교하여 도시된 바와 같이, 고장 발생시나 브레이크패드(29) 마모 보정시에는 상기 솔레노이드밸브(35)가 상기 유압라인(33)을 연통시킨 상태를 형성하여, 브레이크페달 조작에 따른 상기 유압실린더(31)로부터의 유압으로 상기 EWB액츄에이터(5) 자체를 캘리퍼바디(1)에 대하여 브레이크디스크(3) 쪽으로 상대 이동시킴으로써, 제동력을 얻거나, 브레이크패드(29)의 마모를 보정하게 되고, 정상적인 제동시에는 상기 솔레노이드밸브(35)로 상기 유압라인(33)을 차단시켜, 상기 유압실린더(31)로부터의 유압은 배제한 상태에서, 상기 브레이크페달 조작상태에 따른 상기 ECU및 휠ECU의 제어에 의해 상기 EWB가 각 휠의 제동력을 독자적으로 형성하게 되는 것이다.
한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 상기 유압피스톤장치는 차량의 모든 차륜 중, 차량의 전방 양쪽 차륜의 제동장치에만 각각 구비되고, 상기 유압라인은 상기 유압실린더로부터의 유압을 상기 차량의 전방 양쪽 차륜의 제동장치에 각각 구비된 유압피스톤장치로 각각 공급하도록 나누어져 형성되며, 상기 솔레노이드밸브는 상기 나누어진 유압라인에 각각 구비되어, 상기 차량의 전방 양쪽 차륜의 제동장치에 구비된 각 유압피스톤장치로 공급되는 유압을 각각 조절할 수 있도록 구성되어, ABS나 ESC작동시 각 차륜별 독립적 제어를 가능하게 하는 구성이다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 제동 시스템의 주요 구성을 설명한 개념도,
도 2는 도 1에 따른 구성을 입체적으로 도시한 도면,
도 3은 도 2에서 캘리퍼바디를 제거한 상태를 도시한 도면,
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도,
도 5는 본 발명의 제동 시스템의 작동을 비교하여 설명한 도면,
도 6은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1; 캘리퍼바디 3; 브레이크디스크
5; EWB액츄에이터 7; 유압피스톤장치
9; 베이스웨지 11; 제동웨지
13; 인너패드 15; 구동모터
17; 롤러 19; 아웃터패드
21; 유압실 23; 피스톤
25; 플런저부 27; 씨일
29; 브레이크패드 31; 유압실린더
33; 유압라인 35; 솔레노이드밸브

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 캘리퍼바디와;
    상기 캘리퍼바디에 장착되고, 구동모터를 통해 제동웨지가 브레이크디스크를 향하여 상대적인 직선 이동되면, 베이스웨지사이에 구비된 롤러를 통한 셀프 에너자이징(Self-energizing)현상으로 상기 제동웨지가 더욱 브레이크디스크 쪽으로 이동되는 EWB액츄에이터와;
    상기 캘리퍼바디에 고정되어 유압실을 내부에 구비하고 상기 EWB액츄에이터에 대하여 직선 슬라이딩 가능하도록 설치된 피스톤과, 상기 EWB액츄에이터와 일체로 형성되어 외부로부터 상기 유압실내로 공급되는 유압의 작용으로 직선 슬라이딩되는 플런저부와, 상기 피스톤과 상기 EWB액츄에이터 사이에 구비된 씨일로 이루어진 유압피스톤장치와;
    운전자의 브레이크페달 조작력에 의해 유압을 발생시키는 유압실린더로부터의 유압을 차량의 전방 양쪽 차륜의 제동장치에 설치된 상기 유압피스톤장치의 유압실로 공급하도록 연결된 유압라인과;
    상기 유압라인의 연통상태를 전환할 수 있도록 구비된 솔레노이드밸브;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 제동 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 솔레노이드밸브는 제어전류가 제공되지 않을 때, 상기 유압라인을 연통시키는 상태를 가지는 노멀리 오픈 타입으로 이루어지고, 상기 씨일은 상기 피스톤과 EWB액츄에이터 중 어느 하나에 상대적으로 형성된 씨일홈에 장착되는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 유압라인은 상기 유압실린더로부터의 유압을 상기 차량의 전방 양쪽 차륜의 제동장치에 각각 구비된 유압피스톤장치로 각각 공급하도록 나누어져 형성되고;
    상기 솔레노이드밸브는 상기 나누어진 유압라인에 각각 구비되어, 상기 차량의 전방 양쪽 차륜의 제동장치에 구비된 각 유압피스톤장치로 공급되는 유압을 각각 조절할 수 있도록 된 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동 시스템.
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