KR101318003B1 - 솔레노이드 미케니즘을 이용한 부가 기능 구현 타입 단일모터 전자 웨지 브레이크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자 웨지 브레이크(EWB, Electro Wedge Brake)가 제동 기능을 위한 모터(13)를 1개로 줄여 전체적인 크기 축소와 구성 부품 수 축소는 물론, 부가 기능인 패드 설정 간격 유지 기능이 모터가 아닌 NSL(Non - Self Locking)타입 스크류 구조를 이용한 축 방향 이동력을 발생하는 솔레노이드 미케니즘(Solenoid Mechanism)을 통해 구현됨에 따라, 모터 동력 전환과 구현을 위한 관련 부품 수를 축소시켜 전체적인 설계를 용이하게 할 수 있는 특징이 있게 된다.

웨지 브레이크, 패드, 조정

Description

솔레노이드 미케니즘을 이용한 부가 기능 구현 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템{Additional functions embodiment using solenoid mechanism typed Single Motor Electric Wedge Brake Sysrem}

본 발명은 웨지 브레이크 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 솔레노이드 미케니즘을 이용한 부가 기능 구현 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 시스템은 통상 운동에너지를 마찰력을 이용해 열에너지로 바꾸어, 그것을 대기 속으로 방출시켜 제동작용을 하는 마찰식 브레이크가 사용되는데 이는, 차륜과 함께 회전하는 디스크를 그 양쪽에서 패드가 유압에 의하여 눌려지면서 제동기능을 수행하게 된다.

그러나, 이러한 유압 식 브레이크는 제동 시 유압을 이용하여 패드를 강하게 디스크 쪽으로 밀어 주는 방식으로 구현됨에 따라, 페달 조작력을 배력하는 부스터를 통해 작동되어 유압을 발생하는 마스터 실린더와, 휠 실린더쪽으로 이어지는 유 압 라인은 물론, 이들을 제어하고 보조하는 각종 장치들로 복잡한 구성이 이루어질 수밖에 없고, 이러한 구성의 복잡함과 유압 사용에 따른 제동 성능의 신뢰성가 안정성 강화등에 어느 정도 한계성이 있을 수밖에 취약성이 있게 된다.

이에 따라, 유압 식 브레이크가 갖지 못하는 구성의 단순함을 가져오고 제동 성능의 신뢰성 강화와 주차 브레이크 작용도 함께 구현할 수 있음과 더불어, ABS(Anti Brake System)의 응답성과 성능 향상과 더 나아가 통합 샤시 제어를 최적으로 구현할 수 있도록 전자 웨지 브레이크(EWB, Electro Wedge Brake) 시스템을 개발 및 적용하고 있는 추세이다.

이러한 전자 웨지 브레이크인 EWB는 제동 시, 액츄에이터를 통해 작동되는 웨지 조립체를 이용하여 브레이크 패드를 디스크 쪽으로 가압함에 따라 마찰시킴으로 써 제동 작용을 구현하는 방식을 이용하게 된다.

이때, 이와 같은 EWB는 12V의 전압(Voltage)을 사용하는 모터(Motor)를 이용하더라도 유압 식 브레이크의 제동력을 구현할 수 있게 되는데, 이는 EWB가 웨지(Wedge)현상을 이용한 자체 힘 배력(Self-Energizing)작용을 구현하기 때문으로 즉, 액츄에이터의 구동에 따라 웨지가 이동해 패드를 가압함과 더불어 패드와 디스크간 마찰력이 추가적인 입력(Input Force)으로 작용하게 되므로, 이러한 웨지 구조에 따른 작용으로 모터에 의한 힘이 작더라도 큰 제동력을 구현 할 수 있게 된다.

이에 더해 이러한 EWB는 패드의 설정 간격 유지 초과 시 자동적으로 패드의 디스크에 대한 설정 간격을 유지하기 위한 보정 즉, 웨지 조립체 부위를 패드 쪽으 로 이동시켜 설정 간격이 초과된 패드 간격을 조정해주는 기능이 부여되어진다.

또한, 이러한 EWB는 페일- 세이프(Fail-Safe) 즉, 브레이크 페일(Brake Fail)시 제동력이 해제되지 못하고 계속적으로 제동력이 작용함에 따라, 정상 운행 시 차체의 비정상적인 회전이 일어날 수 소지를 차단하기 위해 브레이크 페일(Brake Fail)시 제동력을 해제하는 기능도 부여되어진다.

이와 더불어, 이러한 EWB는 전자식 주차 브레이크인 EPB(Electric Parking Brake)기능도 함께 구현할 수 있게 된다.

그러나, 이와 같이 EWB에 제동 기능이외에 여러 부가 기능인 패드 설정 간격 유지 기능과 페일- 세이프(Fail-Safe) 기능 및 EPB 기능이 모두 구현됨에 따라, 전체적인 부품 구성이 매우 복잡해짐은 물론 특히, 제동 기능을 위한 모터와 더불어 여러 부가 기능 구현을 위한 별도 모터로 인해 2개의 모터가 필요하게 되는 취약성이 있게 된다.

또한, 이와 같이 각각 별도의 동력을 발생시키는 2개의 모터를 사용함에 따라, 모터 수용 공간으로 인한 전체적인 크기 증가를 가져올 수밖에 없고 이러한 크기 증가는 차륜 부위에 대한 장착상의 제약 조건을 가져오는 불편이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 전자 웨지 브레이크(EWB, Electro Wedge Brake)가 1개의 모터에서 발생되는 동력을 이용해 제동 기능을 구현함에 따라, 사용되는 모터를 1개로 줄여 전체적인 크기를 줄여 장착성을 향상함과 더불어, 1개의 모터 사용으로 모터 동력 전환하고 구현하기 위한 구성 부품 수를 축소시켜 원가와 중량을 절감함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전자 웨지 브레이크(EWB, Electro Wedge Brake)에서 구현되는 부가 기능인 패드 설정 간격 유지 기능이, 모터가 아닌 솔레노이드 미케니즘(Solenoid Mechanism)을 이용하여 구현됨에 따라, 모터 동력 전환과 구현을 위한 관련 부품 수를 축소시켜 전체적인 설계를 용이하게 할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전자 페달의 조작 신호와 차량에서 측정된 정보를 이용해 제동에 따른 제어 신호를 발생하는 ECU를 통해 구동되는 1개의 모터에서 발생된 회전력이 축 방향으로 운동으로 변환되어져, 웨지 캘리퍼에 감싸인 디스크 쪽으로 이너·아우터 패드 앗세이를 밀착시킴과 더불어, 웨지 롤러의 위치 이동에 따른 웨지 작용을 통한 자기 배력(Self-Energizing)으로 디스크에 대한 가압력으로 제동력을 배력하는 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템에 있어서,

상기 ECU를 통해 제어되는 모터와, 상기 모터의 출력 축 부위에 결합되어 모터 회전과 함께 회전되면서, 웨지 이동 플레이트와 웨지 베이스 플레이트의 굴곡진 구름 접촉 면사이로 위치된 웨지 롤러가 웨지 작용을 구현하도록, 디스크쪽으로 상기 이너 패드 앗세이를 밀면서 가압하는 웨지 이동 플레이트를 거동시키도록 연결된 구동력 전달부로 이루어진 제동 모터 유니트와;

주 제동 시 웨지 작용에 따른 제동력을 해제 해 페일-세이프(Fail-Safe)상황으로 전환하도록, 웨지 이동 플레이트와 웨지 베이스 플레이트사이에 구비되어져, 상기 웨지 이동 플레이트를 웨지 베이스 플레이트쪽으로 잡아당기는 웨지 스프링 및 ;

NSL(Non - Self Locking)타입 스크류 결합되어, 상기 이너 패드 앗세이의 중앙 부위로 위치되어진 가압 어저스터와, ECU제어에 따라 온·오프 되면서 상기 가압 어저스터의 구속력을 해제·잠금하는 솔레노이드를 구비한 솔레노이드 유니트를 이용하여, 주 제동 작동이외에 부가 기능을 구현하도록, 상기 웨지 이동 플레이트와 웨지 베이스 플레이트 및 웨지 롤러부위를 가압해 상기 이너 패드 앗세이쪽으로 이동시키는 솔레노이드 미케니즘(Solenoid Mechanism);

으로 구성되어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압 어저스터는 웨지캘리퍼를 이용해 결합되어 상기 제동 모터 유니트와 상기 웨지 스프링및 상기 솔레노이드 미케니즘을 내부로 수용하는 하우징부위로 결합된 지지 너트와, 상기 지지 너트에 나사 체결되어 회전과 함께 축 방향 이동되는 푸시 로드 축, 상기 푸시 로드 축의 끝 부위에 트러스트 결합된 베어링 및 일단이 상기 하우징 부위에 고정되어 타단이 베어링 쪽에 지속적인 축 방향 힘을 가하는 가압 스프링으로 구성되어진다.

그리고, 상기 솔레노이드 유니트는 ECU를 통해 온(On)·오프(Off)되는 솔레노이드와, 상기 솔레노이드의 작동 시 인출·인입되는 축을 통해 힌지 축을 중심으로 시이소우(Seesaw)거동하는 스위칭 레버로 이루어진다.

이러한 본 발명에 의하면, 제동 시 주 제동을 위한 동력을 발생하는 1개의 모터를 이용하는 전자 웨지 브레이크(EWB, Electro Wedge Brake)에서, 솔레노이드 미케니즘(Solenoid Mechanism)의 온(On)·오프(Off)제어에 따라, NSL(Non - Self Locking)타입 스크류 결합된 푸쉬 로드 축의 전진 이동이 구속되거나 해제됨을 이용해 패드의 마모에 따른 패드 설정 간격 유지를 보정하는 기능을 구현하므로, 동력 발생용 모터를 2개 사용할 때에 발생될 수 있는 문제를 해소함과 더불어, 모터를 1개 만 사용함에 따른 전체적인 크기 축소로 인한 장착성 향상과, 모터 운동 전환 구성 부품수를 축소에 따른 원가와 중량을 절감은 물론, 모터 관련 부품간 운동 전환 구조의 단순화에 따른 설계 용이성을 갖는 효과가 있게 된다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 솔레노이드와 모터 연동을 통한 부가 기능 구현 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명의 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템은 차량 제동을 위해 운전자가 조작하는 전자 페달(1)과, 제동 시 차량 정보를 고려한 제어를 구현하는 ECU(2), 차륜과 함께 회전하는 디스크(5)를 가압해 제동을 수행하는 웨지 캘리퍼(6) 및 제동 시 ECU(2)가 제어하는 1개의 모터(13)에서 발생된 동력으로 패드를 디스크(5)쪽으로 가압해 제동을 구현함과 더불어, 패드 설정 간격 유지와 페일-세이프(Fail-Safe)기능과 더불어 전자 주차 브레이크 EPB 구현을 위한 솔레노이드 미케니즘(Solenoid Mechanism)을 구비한 웨지 액츄에이터 앗세이(10)로 구성되어진다.

이에 더해 상기 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템에는 보조 배터리(4)가 더 구비되는데, 상기 보조 배터리(4)는 ECU(2)와 액츄에이터 앗세이(10)의 모터(13)와 솔레노이드(41)를 위한 예비 배터리로 이용된다.

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

그리고, 상기 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템에는 웨지 액츄에이터 앗세이(10)를 내부로 수용하도록 하우징이 더 구비되며, 상기 하우징은 웨지 캘리퍼(6)를 이용해 결합되어진다.

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, 패드의 설정 간격 초과에 따른 디스크(5)간 간격 증대를 감지해 항상 설정된 간격을 유지하기 위한 패드 마모 감지 센서는 물론, 제동 시 웨지 롤러의 작용으로 패드를 디스크(5)쪽으로 가압할 때 발생될 수 있는 휠 재밍(Wheel Jamming)을 방지 하기 위한 하중 센서등을 구비하게 된다.

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

이러한 웨지 캘리퍼(6)는 이너 패드 앗세이(7)가 디스크(5)쪽으로 가압 될 때, 그 반대쪽으로 위치된 아우터 패드 앗세이(8)도 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 앗세이(7,8)를 디스크(5)쪽으로 가압시키는 웨지 제동 유니트(16) 및 패드 앗세이(7,8)의 설정 간격을 항상 제동 간격으로 유지하도록 보정하는 솔레노이드 미케니즘(Solenoid Mechanism)으로 구성되어진다.

또한, 상기 제동 모터 유니트(11)는 제동 시 ECU(2)의 제어를 통해 브레이크 기능 구현을 위한 동력을 발생용 모터(13)가 웨지 캘리퍼(6)의 중앙으로 위치시킨 1 개의 모터(13)만 사용하고, 상기 모터(13)의 작동으로 디스크(5)의 한쪽 면으로 배치된 이너 패드 앗세이(7)부위를 가압하는 웨지 제동 유니트(16)를 작동시켜 주게된다.

이를 위해 상기 제동 모터 유니트(11)는 웨지 캘리퍼(6)의 중앙 부위로 위치 되어 ECU(2)가 제어하는 모터(13)와, 상기 모터(13)의 출력 축 부위에 결합되어 모터 회전과 함께 회전되는 구동력 전달부(14)로 구성되어진다.

또한, 상기 웨지 제동 유니트(16)는 모터(13)구동에 따른 구동력 전달부(14)를 통해 함께 거동되는 연결로드(18)와, 아우터 패드 앗세이(8)의 반대쪽 디스크(5)쪽으로 위치된 이너 패드 앗세이(7)를 디스크(5)쪽으로 가압시키도록, 상기 연결로드(18)를 통해 이동되는 웨지 이동 플레이트(17), 상기 웨지 이동 플레이트(17)에 대향되도록 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.

이에 더해, 상기 연결로드(18)는 웨지 이동 플레이트(17)의 상·하 부위에서 그 면에 대해 결합됨에 따라, 모터(13) 회전에 따른 구동력 전달부(14)의 이동방향으로 웨지 플레이트(17)를 밀어주게 되고, 이러한 웨지 플레이트(17)의 밀림은 이너 패드 앗세이(7)를 디스크(5)쪽으로 밀면서, 웨지 롤러(19)의 작용으로 이너 패드 앗세이(7)가 디스크(5)쪽으로 가압되도록 작용하게 된다.

그리고, 상기 웨지 롤러(19)는 서로 대향되도록 배열된 한 쌍의 플레이트(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.

또한, 상기 웨지 베이스 플레이트(20)는 모터(13)의 동력으로 밀리면서 전 ·후 이동되는 웨지 이동 플레이트(17)에 비해, 밀려나지 않도록 결합되어진다.

이에 더해, 상기 웨지 이동 플레이트(17)와 웨지 베이스 플레이트(20)사이에는 웨지 스프링(50)이 구비되는데, 상기 웨지 스프링(50)은 주 제동 시 웨지 작용에 따른 제동력을 해제 해 페일-세이프(Fail-Safe)상황으로 전환하도록, 디스크(5)와 패드간 마찰력을 약화시키도록 작용하게 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, 패드의 중앙으로 위치되면서 NSL(Non - Self Locking)타입 스크류 결합된 가압 어저스터(30)와, 상기 가압 어저스터(30)의 측면으로 위치되어져, ECU(2)제어에 따라 온·오프 되면서 상기 가압 어저스터(30)에 대한 구속력을 해제·잠금하는 솔레노이드 유니트(40)를 이용하여, 패드 마모에 따른 패드와 디스크(5)간 초기 설정 간격(Clearance)유지 기능을 구현하도록 구성되어진다.

또한, 상기 솔레노이드 미케니즘은 상기 웨지 이동 플레이트(17)와 웨지 베이스 플레이트(20)사이에는 웨지 스프링(50)을 이용해, 주 제동 시 웨지 작용에 따른 제동력을 해제 해 페일-세이프(Fail-Safe)상황으로 전환하도록 작용하게 된다.

이를 위해, 상기 가압 어저스터(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 패드의 중앙 부위에서 하우징부위로 결합된 지지 너트(31)와, 상기 지지 너트(32)에 나사 체결되어 회전과 함께 축 방향 이동되는 푸시 로드 축(32), 상기 푸시 로드 축(32)의 끝 부위에 결합된 베어링(33) 및 일단이 하우징 부위에 고정되어 타단이 베어링(33)쪽에 지속적인 축 방향 힘을 가하는 가압 스프링(34)으로 구성되어진다.

여기서, 상기 지지 너트(31)와 푸시 로드 축(32)는 NSL(Non - Self Locking)타입 스크류로서 이는, 리드 각(Lead Angle)이 매우 큰 타입의 스크류를 이용함에 따라 축 방향으로 힘을 받게 되면, 큰 리드 각으로 인해 자동적으로 회전하면서 축 방향 이동되어진다.

그리고, 상기 베어링(33)은 축 방향 힘을 받는 트러스트(Thrust) 베어링으로 이루어진다.

또한, 상기 가압 스프링(34)은 초기 조립 시, 베어링(33)쪽으로 지속적인 힘을 가하는 상태로 조립되어진다.

또한, 상기 솔레노이드 유니트(40)는 ECU(2)를 통해 온(On)·오프(Off)되는 솔레노이드(41)와, 상기 솔레노이드(41)의 작동 시 인출·인입되는 축을 통해 힌지 축을 중심으로 시이소우(Seesaw)거동하는 스위칭 레버(42)로 이루어진다.

여기서, 상기 스위칭 레버(42)는 다양한 형상으로 이루어지는데, 일례로 솔레노이드(41)의 축 경로에 일치하는 부위는 푸시 로드 축(32)에 맞물리도록 형성되고, 그 외에 부위는 힌지 점을 중심으로 거동하기 용이한 형상을 이루게 된다.

이에 더해, 상기 스위칭 레버(42)는 솔레노이드(41)의 가압 해제 시 초기 상 태로 복귀되도록 통상, 스프링 지지되어진다.

이에 따라 푸시 로드 축(32)과 스위칭 레버(42)는 솔레노이드(41)가 온(On)된 상태에서는, 상기 스위칭 레버(42)가 푸시 로드 축(32)의 나사 부위에 맞물려 푸시 로드 축(32)의 축 방향 이동을 구속하게 된다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 전자 웨지 브레이크(EWB, Electro Wedge Brake)가 제동 기능을 위한 모터를 1개로 줄여 전체적인 크기 축소와 구성 부품 수 축소는 물론, 부가 기능인 패드 설정 간격 유지 기능이 모터가 아닌 솔레노이드 미케니즘(Solenoid Mechanism)을 이용하여 구현됨에 따라, 모터 동력 전환과 구현을 위한 관련 부품 수를 축소시켜 전체적인 설계를 용이하게 할 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 유지 기능이 솔레노이드 미케니즘을 이용해 구현되도록 함에 기인하게 된다.

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

즉, 웨지 액츄에이터 앗세이(10)는 ECU(2)를 통해 구동 제어되는 1개의 모터(13)에서 발생된 회전력이 구동력 전달부(14)를 매개로 패드를 디스크(5)에 대해 이동시키게 되면, 패드에 대한 상대적인 거동에 따른 웨지 롤러(19)의 위치 이동에 따른 자체 힘 배력(Self-Energizing)작용으로 패드를 다시 디스크(5)쪽으로 가압하는 입력(Input Force)을 발생시키는 즉, 웨지 작용을 하는 구조를 갖는 웨지 제동 유니트(16)가 구비되어진다.

이러한 특징을 갖는 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템에서 구현되는 주 제동 작용을 도 3를 참조로 간략히 설명하면, 주 제동 기능은 ECU(2)가 전자 페달(1)의 답입량과 더불어 각종 센서를 통한 주행 중인 차량에 대한 정보를 분석해 모터(13)를 구동함에 따라, 상기 모터(13)의 회전력이 구동력 전달부(14)와 연결 로드(18)를 매개로 웨지 제동 유니트(16)를 거동시켜주게 된다.

이때, 상기 모터(13)의 회전 방향이 정회전일 경우 주행 시 제동상황이고, 역회전일 경우 후진 시 제동 상황으로 상정한다.

이와 같은 축 방향 이동력을 전달받는 웨지 제동 유니트(16)의 거동은 도 3(가)에서 (다)에 도시된 바와 같이, 고정 상태인 웨지 베이스 플레이트(20)에 비해 모터(13)쪽으로 이어진 연결 로드(18)에 결합된 웨지 이동 플레이트(17)를 이동 시킴에 따라, 상기 웨지 이동 플레이트(17)의 이동을 통해 디스크(5)쪽으로 패드(이너 패드 앗세이(7))가 밀려가게 된다.

이어 웨지 이동 플레이트(17)가 더욱 밀려남에 따라, 웨지 이동 플레이트(17)와 웨지 베이스 플레이트(20)사이의 구름 접촉 면(17a,20a)에 위치된 웨지 롤러(19)가 위치 이동 즉, 웨지 이동 플레이트(17)의 마찰력과 이동을 통해 웨지 롤러(19)는 구름 접촉 면(17a,20a)의 중앙위치에서 바깥쪽으로 위치 이동됨에 따라 웨지 효과를 발생시켜 주게 된다.

이러한 웨지 롤러(19)의 웨지 효과는 웨지 이동 플레이트(17)를 웨지 베이스 플레이트(20)로부터 더 멀어지게 하면서, 디스크(5)쪽의 반력을 상쇄하면서 이너 패드 앗세이(7)가 디스크(5)를 가압하는 입력(Input Force)으로 작용되고, 이에 따라 이너·아우터 패드 앗세이(7,8)의 디스크 가압력을 강화해 제동력을 발생시켜 주게 된다.

이와 같은 제동 상태에서 제동이 해제되면 도 3(라),(마)에 도시된 바와 같이 ECU(2)는 모터(13)를 역회전시켜, 구동력 전달부(14)와 연결 로드(18)를 매개로 웨지 이동 플레이트(17)를 초기 위치로 밀어 복귀시킴에 따라 웨지 롤러(19)를 구름 접촉 면(17a,20a)의 중앙으로 위치 이동시키게 되고, 이러한 작용으로 디스크(5)에 대한 패드 가압력이 해제되어진다.

또한, 차량의 후진 제동 시에도 전진 제동 시와 동일한 방식으로 제동이 이루어지며, 다만 ECU(2)의 모터(13)제어가 모터(13)를 역회전(전진 시를 정회전이라 함)시키는 차이점만 있을 뿐이므로, 도 3(바),(사)에 도시된 바와 같이 작동하므로 그 상세 설명을 생략한다.

한편, 본 발명은 이러한 주 제동 시 작동과 더불어 부가 기능인 패드 설정 간격 유지는, 초기 조립 시 패드와 디스크(5)간에 설정된 간격(Clearance)을 항상 유지해주는 기능으로서, 이는 엔진 시동 시마다 이루어지거나 또는 ECU(2)를 통한 패드 마모 인식 시 수행되는 방식으로 구현된다.

즉, 패드 설정 간격 유지 기능 구현은, NSL(Non - Self Locking)타입 스크류 결합된 푸시 로드 축(32)과 이를 구속하고 해제하는 솔레노이드(41)를 ECU(2)가 제어하면서 구현하게 되는데, 상기 ECU(2)를 통한 패드 마모 인식 시 수행되는 경우는, 엔진 시동과 함께 모터(13)를 구동하는 방식에 비해 ECU(2)가 패드 마모를 인식한 상황에서 모터(13)를 구동하는 차이가 있을 뿐, 모든 수행 절차는 동일하게 이루어진다.

이와 같은 디스크(5)와 패드간 설정된 초기 설정 간격 유지를 위한 작동 이 엔진 시동 시에 구현되는 경우는, 엔진이 시동되면 이를 인식한 ECU(2)는 모터(13)를 구동해 주 제동 시 작용과 같이, 구동력 전달부(14)와 연결 로드(18)를 통해 웨지 이동 플레이트(17)를 이동시키게 되고, 이러한 웨지 이동 플레이트(17)의 이동으로 디스크(5)의 양쪽으로 이너·아우터 패드 앗세이(7,8)가 이동되어진다.

이러한 이너·아우터 패드 앗세이(7,8)의 디스크(5)쪽 이동은 도 4(가),(나)에 도시된 바와 같이, 주 제동 시와 같이 이너·아우터 패드 앗세이(7,8)와 디스크(5)간 이동이 이루어질 때, ECU(2)는 솔레노이드(81)를 온(On)상태로 유지해 지지 어저스터(50)의 푸시 로드 축(52)이 구속 상태로 유지되도록 한다.

이와 같은 모터(13)를 통한 웨지 이동 플레이트(17)의 이동 시 이너·아우터 패드 앗세이(7,8)의 마모가 발생된 경우, 즉 이너·아우터 패드 앗세이(7,8)와 디스크(5)간 주 제동 시 요구되는 설정 간격이 초과된 상태에서는 모터(13)의 구동력으로 웨지 이동 플레이트(17)가 더 이동하게 되면서, ECU(2)는 솔레노이드(41)를 오프(Off)상태로 전환시켜 푸시 로드 축(32)에 대한 구속 상태를 해제 하게된다.

이때, 상기 솔레노이드(41)의 오프(Off)상태 전환은 힌지 체결된 스위칭 레 버(42)의 시이소우(SeeSaw)거동을 이루어, 푸시 로드 축(32)에 대한 구속력 해제를 가져오게 된다.

이어, 상기 솔레노이드(41)의 구속력이 해제된 푸쉬 로드 축(32)의 거동은 지지 너트(31)와 NSL(Non - Self Locking)타입 스크류 체결됨에 따라, 가압 스프링(34)으로부터 받는 가압력이 푸시 로드 축(32)을 밀면, 상기 푸시 로드 축(32)이 회전과 함께 축 방향으로 전진 이동되면서 지지 너트(31)에서 빠져 나옴에 따라 구현되어진다.

이러한 상기 푸시 로드 축(32)의 전진 이동은 그 끝단에 구비된 베어링(33)을 통해 웨지 고정 플레이트(20)를 가압함에 따라, 상기 웨지 고정 플레이트(20)가 웨지 롤러(19)와 웨지 이동 플레이트(17)를 함께 패드쪽으로 밀려나고, 이러한 웨지 이동 플레이트(17)의 밀림은 웨지 캘리퍼(6)의 토크 멤버 작용으로 이너·아우터 패드 앗세이(7,8)를 디스크(5)의 양쪽으로 밀착시킴에 따라 도 4(다)에 도시된 바와 같이, 패드 마모로 인해 패드와 디스크(5)간 설정된 유지 간격(Clearance)이 초과된 상태가 제거되어진다.

이어, ECU(2)는 모터(13)를 재 구동해 패드와 디스크(5)간 설정된 유지 간격(Clearance)이 확립되도록 웨지 이동 플레이트(17)를 다시 조정한 후, 솔레노이드(41)를 다시 온(On)시켜 스위칭 레버(42)를 매개로 푸쉬 로드 축(32)을 구속시킨 다음, 모터(13)를 역회전 시켜 웨지 베이스 플레이트(20)와 웨지 롤러(19) 및 웨지 이동 플레이트(17)를 초기 상태로 전환하게 된다.

이에 따라 패드 마모로 인해 디스크(5)에 대한 이너·아우터 패드 앗세 이(7,8)의 초과된 설정 간격 즉, 제동 시 디스크(5)와 이너·아우터 패드 앗세이(7,8)간 설정된 유지 간격이 다시 유지된 상태로 전환되고, 이는 패드 마모에 따른 간격 벌어짐이 없이 웨지 롤러(19)의 웨지 효과를 통한 제동력 유지가 제동 시마다 동일하게 구현될 수 있게 된다.

이에 더해, 이와 같이 패드 간격을 초기 설정 간격으로 항상 유지하는 부가 기능을 구현하는 솔레노이드 미케니즘은 페일- 세이프(Fail-Safe)기능도 구현하게 되는데, 즉 제동 상태에서 모터(13)가 고장날 때나 또는 웨지 롤러(19)부위의 휠 재밍(Wheel Jamming)현상 발생 시, ECU(2)가 솔레노이드(41)를 오프(Off)로 전환함에 따라 웨지 제동 유니트(16)의 가압 작용을 해제하는 페일- 세이프(Fail-Safe)기능을 구현하게 된다.

이에 더해, 이와 같이 패드 간격을 초기 설정 간격으로 항상 유지하는 부가 기능을 구현하는 솔레노이드 미케니즘은 페일- 세이프(Fail-Safe)기능 즉, 제동 상태에서 모터(13)가 고장날 때나 또는 웨지 롤러(19)부위의 휠 재밍(Wheel Jamming)현상 발생 시, 웨지 제동 유니트(16)의 가압 작용을 해제하는 페일- 세이프(Fail-Safe)기능 구현이 단순히 ECU(2)가 솔레노이드(61)를 오프(Off)로 전환함에 따라, 웨지 이동 플레이트(17)와 웨지 베이스 플레이트(20)사이에 구비된 웨지 스프링(50)이 작용해 구현되어진다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 주 제동이 이루어진 상태에서 ECU(2)가 솔레노이드(41)를 오프(Off)하면, 스위칭 레버(42)를 통한 가압 어저스터(30)의 구속력이 해제되고, 이와 더불어 웨지 스프링(50)이 웨지 이동 플레이트(17)쪽을 웨지 베이 스 플레이트(20)쪽으로 잡아당기게 된다.

이러한 상기 웨지 스프링(50)의 당김력은 가압 어저스터(30)를 통한 지지력보다 크게 작용함에 따라, 주 제동 시 발생된 웨지 작용에 따른 제동력이 해제되어 페일-세이프(Fail-Safe)상태로 전환되므로, 제동이 이루어진 상태에서 이상 작동으로 인한 원치 않는 제동 작동이 이루어지지 않도록 작용한다.

도 1은 본 발명에 따른 솔레노이드 미케니즘을 이용한 부가 기능 구현 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템의 구성도

도 2는 도 1에 따른 솔레노이드 미케니즘을 이용한 부가 기능 장치의 상세 구성도

도 3은 본 발명에 따른 단일 모터 타입 전자 웨지 브레이크 시스템의 주 제동 시 웨지 작동 상태도

도 4(가)내지(다)는 본 발명에 따른 패드 설정 간격 조정 작동도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 전자 페달 2 : ECU

3 : 요 모멘트 센서 4 : 보조 배터리

5 : 디스크

6 : 웨지 캘리퍼 7,8 : 이너·아우터 패드 앗세이

10 : 웨지 액츄에이터 앗세이

11 : 제동 모터 유니트 13 : 모터

14 : 직선 운동 변환부 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 : 가압 어저스터

31 : 지지 너트 32 : 푸시 로드 축

33 : 베어링 34 : 가압 스프링

40 : 솔레노이드 유티드 41 : 솔레노이드

42 : 스위칭 레버 50 : 웨지 스프링

Claims (3)

1. 전자 페달(1)의 조작 신호와 차량에서 측정된 정보를 이용해 제동에 따른 제어 신호를 발생하는 ECU(2)를 통해 구동되는 1개의 모터(13)에서 발생된 회전력이 축 방향으로 운동으로 변환되어져, 웨지 캘리퍼(6)에 감싸인 디스크 쪽으로 이너·아우터 패드 앗세이(7,8)를 밀착시킴과 더불어, 웨지 롤러(19)의 위치 이동에 따른 웨지 작용을 통한 자기 배력(Self-Energizing)으로 디스크(5)에 대한 가압력으로 제동력을 배력하는 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템에 있어서,

   상기 ECU(2)를 통해 제어되는 모터(13)와, 상기 모터(13)의 출력 축 부위에 결합되어 모터 회전과 함께 회전되면서, 웨지 이동 플레이트(17)와 웨지 베이스 플레이트(20)의 굴곡진 구름 접촉 면(17a,20a)사이로 위치된 웨지 롤러(19)가 웨지 작용을 구현하도록, 디스크(5)쪽으로 상기 이너 패드 앗세이(7)를 밀면서 가압하는 웨지 이동 플레이트(17)를 거동시키도록 연결된 구동력 전달부(14)로 이루어진 제동 모터 유니트(11)와;

   주 제동 시 웨지 작용에 따른 제동력을 해제 해 페일-세이프(Fail-Safe)상황으로 전환하도록, 웨지 이동 플레이트(17)와 웨지 베이스 플레이트(20)사이에 구비되어져, 상기 웨지 이동 플레이트(17)를 웨지 베이스 플레이트(20)쪽으로 잡아 당기는 웨지 스프링(50) 및 ;

   NSL(Non - Self Locking)타입 스크류 결합되어, 상기 이너패드앗세이(7)의 중앙 부위로 위치되어진 가압 어저스터(30)와, ECU(2)제어에 따라 온·오프 되면서 상기 가압 어저스터(30)의 구속력을 해제·잠금하는 솔레노이드(41)를 구비한 솔레노이드 유니트(40)를 이용하여, 주 제동 작동이외에 부가 기능을 구현하도록, 상기 웨지 이동 플레이트(17)와 웨지 베이스 플레이트(20) 및 웨지 롤러(19)부위를 가압해 상기 이너패드앗세이(7) 쪽으로 이동시키는 솔레노이드 미케니즘(Solenoid Mechanism);

   으로 구성되어진 것을 특징으로 하는 솔레노이드 미케니즘을 이용한 부가 기능 구현 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 가압 어저스터(30)는 웨지캘리퍼(6)를 이용해 결합되어 상기 제동 모터 유니트(11)와 상기 웨지 스프링(50)및 상기 솔레노이드 미케니즘을 내부로 수용하는 하우징부위로 결합된 지지 너트(31)와, 상기 지지 너트(32)에 나사 체결되어 회전과 함께 축 방향 이동되는 푸시 로드 축(32), 상기 푸시 로드 축(32)의 끝 부위에 트러스트 결합된 베어링(33) 및 일단이 상기 하우징 부위에 고정되어 타단이 베어링(33)쪽에 지속적인 축 방향 힘을 가하는 가압 스프링(34)으로 구성되어진 것을 특징으로 하는 솔레노이드 미케니즘을 이용한 부가 기능 구현 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 솔레노이드 유니트(40)는 ECU(2)를 통해 온(On)·오프(Off)되는 솔레노이드(41)와, 상기 솔레노이드(41)의 작동 시 인출·인입되는 축을 통해 힌지 축을 중심으로 시이소우(Seesaw)거동하는 스위칭 레버(42)로 이루어진 것을 특징으로 하는 솔레노이드 미케니즘을 이용한 부가 기능 구현 타입 단일 모터 전자 웨지 브레이크 시스템.

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