KR101407468B1

KR101407468B1 - 전자식 주차 브레이크 시스템

Info

Publication number: KR101407468B1
Application number: KR1020100044705A
Authority: KR
Inventors: 노수환
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2010-05-12
Publication date: 2014-06-16
Also published as: KR20110125140A

Abstract

항상 일정한 제동 해제력을 가질 수 있는 전자식 주차 브레이크 시스템을 개시한다. 이러한 전자식 주차 브레이크 시스템은 디스크의 제동을 위해 패드 플레이트를 가압하는 피스톤과, 캘리퍼 하우징의 실린더부에 회전 가능하게 설치되며 수나사부를 구비하는 스핀들과, 스핀들의 회전에 의해 진퇴하면서 피스톤을 가압하거나 가압해제 하는 너트 스핀들을 포함하는 액츄에이터를 구비하되, 너트 스핀들의 외면에는 노치부가 형성되고 피스톤의 내면에는 제동 해제 시 노치부가 접촉되는 단차부가 형성된다. 이에 따라 제동 해제 시 노치부가 단차부에 접촉되는 것을 인지하여 액츄에이터의 동작을 정지시킴에 따라 항상 일정한 제동 해제량을 가질 수 있다.

Description

전자식 주차 브레이크 시스템{Electronic parking brake system}

본 발명은 주차 브레이크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기모터의 동작에 의해 주차기능을 구현할 수 있는 전자식 주차 브레이크 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 브레이크 시스템에는 차량을 정지한 상태로 유지시키는 통상 핸드 브레이크 또는 사이드 브레이크라고 불리는 주차 브레이크가 있다. 이러한 주차 브레이크는 차량 내부의 운전석 일측에 구비되는 주차1버를 운전자가 조작함에 따라 작동하게 되며, 이와 반대로 주차레버를 풀어 주어 제동력이 해제되도록 한다.

상기와 같은 주차레버 조작에 따른 주차 브레이크의 작동방식은 운전자의 의지에 의해서만 작동되므로, 운전자의 부주의로 특히 경사로에서 주차레버를 당기지 않은 상태로 차량을 주차시키는 경우에는 차량이 차체적으로 굴러 내려가 예기치 못한 사고를 유발시키는 문제점이 있다.

또, 주차 시 또는 운행을 개시할 때마다 운전자가 주차레버를 작동시켜야 하므로 그 사용이 매우 번거롭고 특히, 힘이 약한 여성이나 노약자에게는 그 사용이 더욱 번거로운 문제점이 있다.

따라서, 최근에는 주차 브레이크의 구동을 전자적으로 제어하는 전자식 주차 브레이크 시스템이 사용되고 있다. 이러한 전자식 주차 브레이크 시스템은 운전자가 수동으로 주차 브레이크를 작동시키지 않아도, 차량이 정차한 경우나 언덕 출발시에 차량이 뒤로 밀릴 우려가 있는 경우, 자동으로 작동하여 차의 주차 상태 또는 정차 상태를 유지시킨다.

상기와 같은 전자식 주차 브레이크 시스템은 주차스위치와, 주차스위치의 작동신호에 따라 주차에 관련된 제어를 수행하는 전자제어유닛과, 전자제어유닛으로부터 구동신호를 제공받아 주차 브레이크를 동작시키는 주차 브레이크를 포함하여 구성된다.

주차 브레이크는 차륜과 함께 회전하는 디스크의 양측에 배치되는 마찰패드와, 이 마찰패드를 가압하기 위한 캘리퍼 하우징과, 캘리퍼 하우징의 실린더 내에 회전 가능하게 설치되는 스핀들과, 스핀들의 회전에 의해 진퇴하면서 피스톤을 가압하거나 가압해제 하도록 피스톤의 내측에 설치되는 너트 스핀들과, 스핀들을 회전시키기 위한 전기모터와, 전기모터와 스핀들 사이에 설치되어 전기모터의 회전속도를 감속시키고 큰 회전력을 전달시키는 감속장치를 포함하여 구성된다.

한편, 종래의 전자식 주차 브레이크 시스템은 제동 해제 시 초기 전류(Rush Current) 및 무부하작동 구간의 전류를 인지하여 일정 시간 피스톤을 진퇴시켜 제동력을 해제하는 방식을 가지는데, 이에 따라 종래의 전자식 주차 브레이크는 제품별 무부하 전류값의 편차 및 피스톤을 작동시키기 위한 작동력에 편차가 있어 정확한 제동 해제량을 찾기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 항상 일정한 제동 해제량을 갖는 전자식 주차 브레이크 시스템을 제공하기 위한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템은 주차스위치와, 상기 주차스위치의 작동신호에 따라 주차에 관련된 제어를 수행하는 전자제어유닛과, 상기 전자제어유닛으로부터 구동신호를 제공받아 동작되는 주차 브레이크를 포함하며,

상기 주차 브레이크는 차륜과 함께 회전하는 디스크와, 상기 디스크의 양측에 설치된 패드 플레이트를 상기 디스크에 밀착시키도록 핑거부와 실린더부를 갖춘 캘리퍼 하우징과, 상기 패드 플레이트를 가압하여 제동을 수행하는 액츄에이터를 구비하며,

상기 액츄에이터는 상기 디스크의 제동을 위해 상기 패드 플레이트를 가압하는 피스톤과, 상기 캘리퍼 하우징의 실린더부에 회전 가능하게 설치되며 수나사부를 구비하는 스핀들과, 상기 스핀들의 회전에 의해 진퇴하면서 상기 피스톤을 가압하거나 가압해제 하도록 상기 피스톤 내에 설치되는 너트 스핀들을 포함하되,

상기 너트 스핀들의 외면에는 노치부가 형성되고,

상기 피스톤의 내면에는 상기 전자식 주차 브레이크의 제동 해제 시 상기 노치부가 접촉되는 단차부가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 전자제어유닛은 상기 주차 브레이크의 제동 해제 시 상기 노치부가 상기 단차부에 접촉되면 상기 액츄에이터를 정지시키는 것을 특징으로 한다.

상기 액츄에이터는 상기 스핀들을 회전시키는 전기모터와, 상기 전기모터의 회전력을 상기 스핀들에 전달하는 감속장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템은 주차 브레이크의 제동 해제 시 너트 스핀들의 노치부가 피스톤의 단차부에 접촉되는 것을 인지하여 액츄에이터를 정지시킴에 따라 항상 일정한 제동 해제량을 가질 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 2는 도 1의 주차 브레이크를 도시한 측단면도이다.
도 3은 도 1의 주차 브레이크의 저면을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 주차 브레이크의 액츄에이터의 일부 구성을 보인 분해 사시도이다.
도 5는 도 1의 주차 브레이크의 액츄에이터의 일부 구성의 동작 상태를 도시한 단면도이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템을 도시한 블럭도이고, 도 2는 도 1의 주차 브레이크를 도시한 측단면도이고, 도 3은 도 1의 주차 브레이크를 단면도이고, 도 4는 도 3의 주차 브레이크의 액츄에이터의 일부 구성을 보인 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전자식 주차 브레이크 시스템은 주차스위치(1)와, 주차스위치(1)의 작동신호에 따라 주차에 관련된 제어를 수행하는 전자제어유닛(2)과, 전자제어유닛(2)으로부터 구동신호를 제공받아 동작되는 주차 브레이크(10)를 포함하여 구성된다.

주차 브레이크(10)는 차륜과 함께 회전하는 디스크(11)와, 디스크패드(14,15)가 각각 부착된 한 쌍의 패드 플레이트(12,13)가 일정 간격 이격되게 설치되는 캐리어(미도시)와, 캐리어에 미끄럼 이동 가능하게 설치되어 패드 플레이트(12,13)를 작동시키는 캘리퍼 하우징(20)과, 캘리퍼 하우징(20)의 내부에 진퇴 가능하게 설치되는 피스톤(31)이 구비되는 액츄에이터(30)를 포함한다.

캘리퍼 하우징(20)은 한 쌍의 가이드로드(미도시)를 통해 캐리어에 미끄럼 이동 가능하게 설치되며, 이러한 캘리퍼 하우징(20)은 피스톤(31)이 내장되는 실린더부(21)와, 후술하는 외측 패드 플레이트(12)를 작동시키기 위한 핑거부(23)와, 핑거부(23)와 실린더부(21)를 연결하는 연결부(25)를 포함한다.

캐리어는 차체(미도시)의 너클에 마운팅 볼트(미도시)를 통해 견실하게 장착되며, 이러한 캐리어의 양단부에는 캘리퍼 하우징(20)이 가이드로드를 통해 슬라이딩 가능하게 결합된다.

한 쌍의 패드 플레이트(12,13)는 내면에 디스크패드(14,15)가 부착되며, 이러한 패드 플레이트(12,13)는 그 외면이 피스톤(31)의 선단과 접하도록 배치되는 내측 패드 플레이트(13)와, 외면이 핑거부(23)와 접하도록 배치되는 외측 패드 플레이트(12)를 포함한다.

액츄에이터(30)는 캘리퍼 하우징(20)의 실린더부(21)에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 피스톤(31)과, 캘리퍼 하우징(20)의 실린더부(21) 내에 회전 가능하게 설치되는 스핀들(33)과, 스핀들(33)의 회전에 의해 진퇴하면서 피스톤(31)을 가압하거나 가압 해제하도록 피스톤(31)의 내측에 설치되는 너트 스핀들(36)과, 스핀들(33)을 회전시키기 위한 전기모터(41)와, 전기모터(41)의 회전력을 스핀들(33)에 전달하는 감속장치(45)를 포함하여 구성된다.

피스톤(31)은 상술한 바와 같이 실린더부(21)에 슬라이딩 가능하도록 삽입되며, 이러한 피스톤(31)은 내부가 컵(cup) 형상으로 파인 원통형으로 마련된다. 또, 피스톤(31)의 내면에는 도시된 바와 같이 본 발명의 전자식 주차 브레이크의 제동 해제 시 너트 스핀들(36)과 접촉되는 단차부(32)가 형성된다.

스핀들(33)은 실린더부(21)의 후단 쪽에 회전 가능하게 지지되는 지지부(34)와, 지지부(34)에서 피스톤(31)의 내측 중심부를 향하여 소정 길이 연장되는 수나사부(35)를 구비한다.

너트 스핀들(36)은 원통형으로 형성되며 스핀들(33)의 회전에 의해 축방향으로 진퇴할 수 있도록, 내면에 스핀들(33)의 수나사부(35)와 체결되는 암나사부(37)를 구비한다. 따라서, 스핀들(33)이 정방향 또는 역방향으로 회전하면, 너트 스핀들(36)의 진퇴가 이루어져 피스톤(31)을 가압함으로써 제동이 이루어진다. 또, 너트 스핀들(36)의 외면에는 본 발명의 전자식 주차 브레이크의 제동 해제 시 피스톤(31)의 내면에 형성된 단차부(32)에 접촉되는 노치부(38)가 형성된다.

즉, 너트 스핀들(36)은 전자식 주차 브레이크의 제동 해제 시 스핀들(33)의 회전에 따라 스핀들(33) 측으로 회전하게 되는데, 이에 따라 너트 스핀들(36)의 외면에 형성된 노치부(38)의 단부가 피스톤(31)의 내면에 형성된 단차부(32)에 접촉된다.

전기모터(41)는 차량의 운전석에 마련된 주차스위치(1)의 조작에 의해 전원을 인가받아 전기적 에너지를 기계적 회전 운동에너지로 변환시킨다.

감속장치(45)는 복수의 유성기어유닛(50)과 동력연결유닛(60)으로 이루어진다.

유성기어유닛(50)은 다단 감속을 통해 큰 감속비를 얻을 수 있도록 전기모터(41)와 연결되는 동력연결유닛(60)에서 스핀들(33)에 이르기까지 연속적으로 연결되는 복수의 유성기어유닛(51,52)으로 이루어질 수 있다.

제1 및 제2유성기어유닛(51,52)은 구동원과 연결되는 선기어(51a,52a)와, 선기어(51a,52a)의 외측에 치합되는 복수의 유성기어(51b,52b)와, 유성기어(51b,52b)를 수용하도록 내접기어로 된 링기어(51c,52c)와, 유성기어(51b,52b)를 회전 가능하게 지지하고 선기어(51a,52a)와 동축적으로 회전하도록 설치되며 회전 동력을 출력하는 캐리어(51d,52d)를 포함한다.

동력연결유닛(60)에는 제1유성기어유닛(51)의 선기어(51a)가 연결되고, 제1유성기어유닛(51)의 캐리어(51d)의 중심축에 제2유성기어유닛(52)의 선기어(52a)가 결합된다. 즉, 복수의 유성기어유닛(51,52)은 이러한 방식으로 연속되도록 연결되고, 최종적으로 제2성기어유닛(52)의 캐리어(52d)가 스핀들(33)과 연결된다.

동력연결유닛(60)은 유성기어유닛(50)과 전기모터(41)의 축을 연결한다. 이러한 동력연결유닛(60)은 전기모터(41)에 마련된 구동기어(61)와, 유성기어유닛(50)에 연결되는 피동기어(63)와, 구동기어(61)와 피동기어(63)의 사이에서 이들을 연결하는 중간기어(62)를 구비할 수 있다. 또, 동력연결유닛(60)은 구동기어(61), 중간기어(62), 피동기어(63)의 축간 거리를 유지함과 동시에 중간기러(62)의 축을 지지하는 프레임(64)을 더 구비한다. 이때, 동력연결유닛(60)을 구성할 때는 구동기어(61) 측에서 피동기어(63) 측으로 갈수록 기어의 잇수가 증가하도록 함으로써, 전기모터(41)의 회전이 유성기어유닛(50)에 감속되어 전달될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 전기모터(41)는 유성기어유닛(50)의 측방에 설치되고, 그 중심축선이 유성기어유닛(50)의 중심축선과 평행하도록 배치된다. 이처럼 전기모터(41)의 중심축선과 유성기어유닛(50)의 중심축선이 평행하도록 전기모터(41)를 감속장치(45)의 측방에 배치하면 전자식 주차 브레이크의 전체 길이를 짧게 할 수 있다. 미설명부호 70은 감속장치(45)와 전기모터(41)에서 이들의 외면을 덮는 하우징이다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 감속장치(45)는 구동원인 전기모터(41)를 소형화하면서도 스핀들(33)을 큰 힘으로 회전시킬 수 있도록 한 것이고, 주차를 위한 제동을 수행한 상태에서 전기모터(41)의 동작을 정지시킬 경우 감속장치(45)의 큰 감속비에 의해 스핀들(33)의 회전이 제한됨으로써 제동상태가 유지될 수 있도록 한 것이다.

상기와 같은 구조를 가진 전자식 주차 브레이크의 제동동작은 다음과 같이 이루어진다.

운전자가 주차를 위해 차량의 운전석 쪽에 마련된 주차스위치(1)를 조작하면, 전기모터(41)의 회전이 이루어진다. 전기모터(41)의 회전은 감속장치(45)를 거치면서 감속되어 큰 힘으로 스핀들(33)을 회전시킨다.

그리고, 스핀들(33)이 회전하면 너트 스핀들(36)의 축방향 이동이 이루어지고, 너트 스핀들(36)이 피스톤(31)을 가압함으로써 제동이 이루어진다.

제동이 이루어진 후에는 전기모터(41)의 동작이 정지되고, 감속장치(45)가 큰 감속비를 가지기 때문에 스핀들(33)의 회전이 방지된다. 이에 따라 전기모터(41)를 다시 구동하지 않는 한 제동상태가 그대로 유지된다.

운전자가 제동을 해제할 때에는 운전석의 주차스위치(1)를 조작하여 제동을 해제한다. 이때는 전기모터(41)가 제동 시의 역방향으로 회전하고 스핀들(33)이 제동 시의 역방향으로 회전하므로, 너트 스핀들(36)이 피스톤(31)의 가압을 해제하여 제동이 해제된다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 상기와 같이 제동이 해제되는 과정에서 너트 스핀들(36)의 외면에 형성된 노치부(38)가 피스톤(31)의 내면에 형성된 단차부(32)에 접촉되면 액츄에이터(30)를 정지시키도록 제어한다.

즉, 전자제어유닛(2)은 초기 전류값을 제외한 전류값을 인지하여 너트 스핀들(36)의 노치부(38)가 피스톤(31)의 단차부(32)에 접촉되는 순간의 전류 변화를 확인하여 액츄에이터(30)의 동작을 정지시킨다.

이에 따라 본 발명의 실시예에서는 상술한 바와 같이 주차 브레이크의 제동 해제 시 너트 스핀들(36)의 노치부(38)가 피스톤(31)의 단차부(32)에 접촉되는 것을 인지하여 액츄에이터(30)를 정지시킴에 따라 항상 일정한 제동 해제량을 가질 수 있게 된다.

1 : 주차스위치 2 : 전자제어유닛
10 : 주차 브레이크 11 : 디스크
20 : 캘리퍼 하우징 21 : 몸체부
23 : 핑거부 31 : 피스톤
32 : 피스톤의 단차부 33 : 스핀들
34 : 스핀들의 지지부 35 : 스핀들의 수나사부
36 : 너트 스핀들 37 : 너트 스핀들의 암나사부
38 : 너트 스핀들의 노치부 41 : 전기모터
45 : 감속장치

Claims

주차스위치와, 상기 주차스위치의 작동신호에 따라 주차에 관련된 제어를 수행하는 전자제어유닛과, 상기 전자제어유닛으로부터 구동신호를 제공받아 동작되는 주차 브레이크를 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템에 있어서,
상기 주차 브레이크는 차륜과 함께 회전하는 디스크와, 상기 디스크의 양측에 설치된 패드 플레이트를 상기 디스크에 밀착시키도록 핑거부와 실린더부를 갖춘 캘리퍼 하우징과, 상기 패드 플레이트를 가압하여 제동을 수행하는 액츄에이터를 포함하며,
상기 액츄에이터는,
상기 디스크의 제동을 위해 상기 패드 플레이트를 가압하는 피스톤과, 상기 캘리퍼 하우징의 실린더부에 회전 가능하게 설치되며 수나사부를 구비하는 스핀들과, 상기 스핀들의 회전에 의해 진퇴하면서 상기 피스톤을 가압하거나 가압해제 하도록 상기 피스톤 내에 설치되는 너트 스핀들을 포함하되,
상기 너트 스핀들의 외면에는 노치부가 형성되고,
상기 피스톤의 내면에는 상기 전자식 주차 브레이크의 제동 해제 시 상기 노치부가 접촉되는 단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 전자제어유닛은 상기 주차 브레이크의 제동 해제 시 상기 노치부가 상기 단차부에 접촉되면 상기 액츄에이터를 정지시키는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
제 2항에 있어서,
상기 액츄에이터는 상기 스핀들을 회전시키는 전기모터와, 상기 전기모터의 회전력을 상기 스핀들에 전달하는 감속장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크 시스템.