KR101549995B1

KR101549995B1 - 차량용 전동식 브레이크

Info

Publication number: KR101549995B1
Application number: KR1020140115966A
Authority: KR
Inventors: 박태상; 신동환; 정충표; 진성호; 반동훈
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2015-09-04

Abstract

본 발명은, 이너패드와 아우터패드가 상호 대향되게 구비되는 캘리퍼하우징, 캘리퍼하우징에 연결 결합되며, 일측에는 이너패드 후방에 배치된 상태로 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 헤드가 구비된 브레이크바디, 브레이크바디에 설치되며, 회전력을 발생시키는 구동모터, 브레이크바디에 설치된 상태로 구동모터와 연결되어, 구동모터의 회전속도를 감속시키는 감속기어부, 브레이크바디에 설치된 상태로 일단이 감속기어부와 치합되어, 감속기어부의 회전에 따라 회전하는 볼스크류, 브레이크바디에 설치된 상태로 볼스크류에 나사 결합되어, 볼스크류의 회전에 따라 직선이동하면서 헤드를 이너패드 방향으로 밀어 이너패드가 아우터패드 방향으로 이동되게 하는 스크류너트, 브레이크바디에 설치되어, 스크류너트가 헤드를 이너패드방향으로 밀 때 동시에 헤드를 이너패드 방향으로 밀어주는 리니어모터를 포함하는 차량용 전동식 브레이크를 제공한다.
이와 같은, 차량용 전동식 브레이크는, 헤드를 이동시켜 이너패드가 아우터패드 방향으로 가압될 수 있게 구동모터의 회전운동을 볼스트류 및 스크류너트로서 직선운동으로 전달되게 하는 바 동력전달효율이 우수해짐과 더불어, 리니어모터에 의해 헤드를 이동시키는 구동력이 추가적으로 발생됨으로서, 볼스크류와 스크류너트의 내구성을 향상시켜 안정적인 제동효과를 유지할 수 있게 한다.

Description

차량용 전동식 브레이크{Electro mechanical brake}

본 발명은 차량용 전동식 브레이크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기모터를 구동원으로 하여 회전하는 디스크를 제동하는 차량용 전동식 브레이크에 관한 것이다.

일반적으로, 브레이크 시스템(Brake System)은 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시키는 동작을 수행하거나, 주차상태를 유지하기 위해 사용하는 제동장치이다.

이러한, 브레이크 시스템은 통상 운동에너지를 마찰력을 이용해 열에너지로 바꾸어, 그것을 대기 속으로 방출시켜 제동작용을 하는 마찰식 브레이크가 사용된다. 이때, 마찰식 브레이크는, 차륜과 함께 회전하는 디스크를 그 양쪽에서 브레이크패드가 유압에 의하여 눌려짐에 따라 제동기능을 수행하는 유압식 브레이크와, 전동 브레이크(Electro Mechanical Brake, EMB)가 있다.

여기서, 전동 브레이크를 간략히 살펴보면, 전동 브레이크의 제동시 전자 페달 정보를 입력받은 전자제어유닛이 모터를 구동시켜 축 방향 회전력을 발생시키면, 모터에 결합된 감속기를 거쳐 피스톤이 축 방향 이동되면서 브레이크 패드로 디스크를 가압해 제동을 구현한다.

그러나, 종래의 전동 브레이크는, 피스톤을 축 방향으로 이동시키는 스핀들부가 스크류와 너트로 구성되어 동력전달효율이 낮으며, 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 과정에서 스크류의 마찰각이 리드각보다 크거나 같으면 나사의 자립조건(Self-locking condition)이 성립되어, 전달하는 하중이 크면 클수록 제동을 해제시 더 큰 힘의 모터의 역회전이 필요하게 되는 문제점이 있다. 더불어, 스크류와 너트로 구성된 스핀들부만으로 직선운동을 변환 전달함으로 인해 일정시간 사용시 스핀들부의 내구성이 떨어지면서 안정성에 문제가 발생할 수 있다.

이러한, 종래의 전동브레이크 기술은 대한민국 공개특허공보 제2013-0008955호(2013.01.23)에 제시되고 있다.

본 발명은, 동력전달 효율이 우수함과 더불어 스핀들부의 내구성을 오랜기간동안 유지할 수 있게 하여 안정적인 제동효과를 가지게 하는 차량용 전동 브레이크를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 이너패드와 아우터패드가 상호 대향되게 구비되는 캘리퍼하우징, 상기 캘리퍼하우징에 연결 결합되며, 일측에는 상기 이너패드 후방에 배치된 상태로 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 헤드가 구비된 브레이크바디, 상기 브레이크바디에 설치되며, 회전력을 발생시키는 구동모터, 상기 브레이크바디에 설치된 상태로 상기 구동모터와 연결되어, 상기 구동모터의 회전속도를 감속시키는 감속기어부, 상기 브레이크바디에 설치된 상태로 일단이 상기 감속기어부와 치합되어, 상기 감속기어부의 회전에 따라 회전하는 볼스크류, 상기 브레이크바디에 설치된 상태로 상기 볼스크류에 나사 결합되어, 상기 볼스크류의 회전에 따라 직선이동하면서 상기 헤드를 상기 이너패드 방향으로 밀어 상기 이너패드가 상기 아우터패드 방향으로 이동되게 하는 스크류너트, 상기 브레이크바디에 설치되어, 상기 스크류너트가 상기 헤드를 상기 이너패드방향으로 밀 때 동시에 상기 헤드를 상기 이너패드 방향으로 밀어주는 리니어모터를 포함하는 차량용 전동식 브레이크를 제공한다.

또한, 상기 볼스크류는 상호 수평상태로 이격되게 복수개가 형성될 수 있다.

또한, 상기 리니어모터는, 상기 볼스크류에 수평상태로 나란하게 배치된 상태로 일단이 상기 헤드에 연결 결합되는 레일부와, 상기 레일부 상에 슬라이딩 가능하게 설치된 상태로 상기 브레이크바디에 결합되어, 전원공급에 따라 상기 레일부 상에서 직선이동하면서 상기 헤드를 대응되게 이동시키는 모터블록부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 브레이크바디에는, 상기 볼스크류 일단 외측에 삽입 배치되는 테이퍼롤러베어링과, 상기 테이퍼롤러베어링이 결합된 상기 볼스크류의 일단 후위 외측에 순차적으로 삽입 결합되는 스러스트베어링 및, 락너트를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 전동식 브레이크는, 헤드를 이동시켜 이너패드가 아우터패드 방향으로 가압될 수 있게 구동모터의 회전운동을 볼스트류 및 스크류너트로서 직선운동으로 전달되게 하는 바 동력전달효율이 우수해짐과 더불어, 리니어모터에 의해 헤드를 이동시키는 구동력이 추가적으로 발생됨으로서, 볼스크류와 스크류너트의 내구성을 향상시켜 안정적인 제동효과를 유지할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전동식 브레이크의 측면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전동식 브레이크의 측면도이며, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 차량용 전동식 브레이크는, 캘리퍼하우징(100), 브레이크바디(200), 구동모터(300), 감속기어부(400), 볼스크류(500), 스크류너트(600), 리니어모터(700)를 구비하고 있다.

상기 캘리퍼하우징(100)은 차량의 브레이크패드를 설치한 부분이다. 즉, 상기 캘리퍼하우징(100)의 선측에는 아우터패드(120)가 결합 구비되며, 후측에는 상기 아우터패드(120)에 대향되게 이너패드(110)가 결합 구비된다.

상기 브레이크바디(200)는 상기 캘리퍼하우징(100)의 후측에 연결 결합되는 부분이다. 이러한, 상기 브레이크바디(200)에는 이후 설명될 구동모터(300), 감속기어부(400), 볼스크류(500), 스크류너트(600), 리니어모터(700)를 설치하게 된다.

그리고, 상기 브레이크바디(200)의 일측, 보다 상세하게는 상기 브레이크바디(200) 선측에는 전후방향, 즉, 상기 캘리퍼하우징(100)의 후측방향으로 슬라이딩 가능하게 헤드(210)가 연결 구비된다. 이러한, 상기 헤드(210)는 이후 설명될 볼스크류(500)의 회전에 따른 스크류너트(600)의 이동력 및 리니어모터(700)의 전원공급에 의한 직선이동력을 전달받아 전후 방향으로 슬라이딩 이동하게 된다. 이같은, 상기 헤드(210)가 전방으로 이동, 즉 상기 캘리퍼하우징(100) 방향으로 이동할 경우 상기 캘리퍼하우징(100)의 이너패드(110)를 상기 아우터패드(120) 방향으로 가압하게 된다.

또한, 상기 브레이크바디(200) 내측에는 이후 설명될 볼스크류(500)의 후단 외측에 순차적으로 삽입 배치되도록 테이퍼롤러베어링(220), 스러스트베어링(230), 락너트(240)를 결합 구비한다. 여기서, 상기 테이퍼롤러베어링(220)은 상기 이너패드(110)를 가압할 때, 반경방향과 축방향 하중을 견딜 수 있게 한다. 그리고, 상기 스러스트베어링(230)과 상기 락너트(240)는 상기 테이퍼롤러베어링(220)에 예압을 걸어주어 이후 설명될 구동모터(300)의 회전력을 상기 이너패드(110)로 안정적인 전달이 이루어지게 한다. 즉, 상기 테이퍼롤러베어링(220)은 제동시 상기 이너패드(110)로부터 전달되는 하중을 이후 설명될 볼스크류(500)와 스크류너트(600)로부터 전달받게 되고, 상기 테이퍼롤러베어링(220)으로 전달된 하중은 상기 브레이크바디(200)에 지지하게 된다. 이때 상기 테이퍼롤러베어링(220)은 상기 볼스크류(500) 후단에서 하중을 상기 브레이크바디(200)로 전달되게 하는 기능을 하게 되는 바, 제동시 상기 브레이크바디(200)의 변형량을 상대적으로 줄어들게하여 보다 강한 제동력을 제공하거나, 반대로 동일한 제동력을 제공하는 조건이라면 상기 브레이크바디(200)의 폭을 줄일 수 있어 보다 컴팩트한 브레이크바디(200)를 구성할 수 있게 된다.

더불어, 상기 브레이크바디(200) 내측에는 이후 설명될 감속기어부(400)의 유성기어(410)를 회전상태로 연결지지하는 볼베어링(250)을 결합 구비할 수 있다.

상기 구동모터(300)는 이후 설명될 볼스크류(500)를 회전시킬 수 있도록 구동력을 발생시킨다. 이러한, 상기 구동모터(300)는 상기 브레이크바디(200) 일측에 연결 결합된 상태로 이후 설명될 감속기어부(400)와 연결된다. 여기서, 상기 구동모터(300)에는 상기 구동모터(300)의 구동시 축회전하는 구동축(310)과, 상기 구동축(310)에 결합된 상태로 감속기어부(400)와 치합되는 구동기어(320)를 구비한다.

상기 감속기어부(400)는 상기 구동모터(300)의 회전속도를 감속시킨 상태로 토크는 증대시켜 이후 설명될 볼스크류(500)로 회전력을 전달되게 하는 기어이다. 이러한, 상기 감속기어부(400)는 상기 브레이크바디(200)의 볼베어링(250)에 회전 가능하게 설치되는 복수개의 유성기어(410)가 상호 연결된 다단유성기어 구조로 구성된다. 여기서, 상기 감속기어부(400)는 상기 구동모터(300)의 구동기어(320) 및 볼스크류(500)에 각각 치합된다.

상기 볼스크류(500)는 상기 구동모터(300)의 구동에 따라 회전하는 상기 감속기어부(400)의 회전에 대응되게 회전하는 축부재이다. 이러한, 상기 볼스크류(500)는 상기 브레이크바디(400) 상에 축회전 가능하게 연결 설치된다. 즉, 상기 볼스크류(500)는 상기 브레이크바디(400) 내측에 앞서 설명한 상기 테이퍼롤러베어링(220)과 상기 스러스트베어링(230) 및 상기 락너트(240)에 의해 회전 가능하게 연결 설치된다. 여기서, 상기 볼스크류(500)는 복수개를 상호 수평상태로 이격되게 설치함으로서, 상기 이너패드(110)를 가압시 축방향 반력과 반경방향 반력으로 인해 발생할 수 있는 벤딩과 좌굴을 최소화할 수 있는 안정적인 지지구조를 가지게 된다.

상기 스크류너트(600)는 상기 볼스크류(500)의 회전방향에 따라 전후방향으로 직선이동하게 된다. 이러한, 상기 스크류너트(600)는 상기 볼스크류(500)의 회전방향에 따라 전방, 즉 상기 캘리퍼하우징(100)의 이너패드(110) 방향으로 직선이동하면서 상기 헤드(210)를 상기 이너패드(110) 방향으로 밀면서 상기 이너패드(110)가 상기 아우터패드(120) 방향으로 이동되며 가압되게 한다. 여기서, 상기 스크류너트(600)는 상기 스크류바디(200) 내측에 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 배치된 상태로 상기 볼스크류(500) 외측에 나사 결합된다.

상기 리니어모터(700)는 상기 볼스크류(500)의 회전에 따라 상기 스크류너트(600)가 직선이동하면서 상기 헤드(210)를 밀어 상기 이너패드(110)가 상기 아우터패드(120) 방향으로 가압되게 할 때, 동시에 상기 헤드(210)를 밀어 상기 이너패드(110)가 상기 아우터패드(120) 방향으로 안정적으로 가압되게 하도록 이동력을 증대시킨다. 즉, 상기 리니어모터(700)는 상기 헤드(210)의 이동에 따른 상기 이너패드(110)의 가압을 분담함으로서, 상기 볼스크류(500)와 상기 스크류너트(600)의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다. 이러한, 상기 리니어모터(700)는 레일부(710), 모터블록부(720)를 포함한다.

상기 레일부(710)는 모터블록부(720)에 전원을 공급할 경우에 전후 방향으로 슬라이딩 이동되는 레일이다. 이러한, 상기 레일부(710)는 모터블록부(720)를 직선방향으로 슬라이딩 이동되도록 가이드하게 된다. 여기서, 상기 레일부(710)는 상기 볼스크류(500)에 수평상태로 나란하게 배치되고, 길이방향 일단이 상기 헤드(210)에 고정상태로 연결 결합된다.

상기 모터블록부(720)는 상기 레일부(710)를 전후방향으로 이동하도록 구동력을 발생시킨다. 이러한, 상기 모터블록부(720)는 전원을 공급받으면 작동하면서 상기 레일부(710) 상에서 직선방향으로 슬라이딩 이동하게 된다. 이같은, 상기 모터블록부(720)는 상기 레일부(710) 상에 슬라이딩 가능하게 설치된 상태로 상기 브레이크바디(200)에 고정상태로 결합 설치된다.

이같이, 상기 리니어모터(700)는 상기 모터블록부(720)로 전원을 공급할 경우, 상기 모터블록부(720)가 상기 레일부(710) 상에서 슬라이딩 이동하게 되는데, 상기 모터블록부(720)는 상기 브레이크바디(200)에 고정 설치된 바, 상기 레일부(710)가 상기 브레이크바디(200)를 기준으로 전후방향으로 이동하는 동작이 이루어지게 된다. 따라서, 상기 레일부(710)의 전후방향 이동시, 이에 대응되게 상기 헤드(210)도 이동하게 된다.

이와 같이 구성되는 일실시예의 상기 차량용 전동식 브레이크 동작을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 운전자의 조작에 따라 상기 구동모터(300)가 정회전 또는 역회전함과 동시에 상기 리니어모터(700)의 모터블록부(720)로 전원이 인가되면서 상기 헤드(210)의 이동에 따른 상기 이너패드(110)의 상기 아우터패드(120) 방향으로의 가압 또는 가압해제가 되면서 제동력 또는 해제력을 제공하게 된다.

여기서, 상기 구동모터(300)가 회전하게 되면, 상기 감속기어부(400)는 상기 구동모터(300)의 구동기어(320)의 회전에 의해 회전력을 전달받아 회전하게 되고, 상기 감속기어부(400)로 전달된 회전력은 상기 볼스크류(500)를 회전시키게 된다. 이렇게, 상기 볼스크류(500)가 회전하게 되면 상기 스크류너트(600)는 상기 볼스크류(500) 상에서 회전 및 직선 슬라이딩 이동하게 된다. 상기 스크류너트(600)의 이동에 따라 상기 헤드(210)가 상기 이너패드(110) 방향으로 이동시, 상기 헤드(210)가 상기 이너패드(110)를 상기 아우터패드(120) 방향으로 가압하면서 제동이 이루어지게 된다.

이와 동시에, 상기 리니어모터(700)의 모터블록부(720)도 작동하면서, 상기 레일부(710)도 직선 이동하게 된다. 상기 레일부(710)가 상기 모터블록부(720)에 의해 직선이동함에 따라 상기 헤드(210)가 상기 이너패드(110) 방향으로 이동하게 되면서, 상기 이너패드(110)는 상기 아우터패드(120) 방향으로 가압되면서 안정적인 제동이 이루어질 수 있게 된다.

이와 같이, 일실시예의 상기 차량용 전동식 브레이크는, 상기 헤드(210)를 이동시켜 상기 이너패드(110)가 상기 아우터패드(120) 방향으로 가압될 수 있게 상기 구동모터(300)의 회전운동을 상기 볼스트류(500) 및 상기 스크류너트(600)로서 직선운동으로 전달되게 하는 바 동력전달효율이 우수해짐과 더불어, 상기 리니어모터(700)에 의해 상기 헤드(210)를 이동시키는 구동력이 추가적으로 발생됨으로서, 상기 볼스크류(500)와 상기 스크류너트(600)의 내구성을 향상시켜 안정적인 제동효과를 유지할 수 있게 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 캘리퍼하우징 110: 이너패드
120: 아우터패드 200: 브레이크바디
210: 헤드 220: 테이퍼롤러베어링
230: 스러스트베어링 240: 락너트
250: 볼베어링 300: 구동모터
310: 구동축 320: 구동기어
400: 감속기어부 410: 유성기어
500: 볼스크류 600: 스크류너트
700: 리니어모터 710: 레일부
720: 모터블록부

Claims

이너패드와 아우터패드가 상호 대향되게 구비되는 캘리퍼하우징과;
상기 캘리퍼하우징에 연결 결합되며, 일측에는 상기 이너패드 후방에 배치된 상태로 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 헤드가 구비된 브레이크바디와;
상기 브레이크바디에 설치되며, 회전력을 발생시키는 구동모터와;
상기 브레이크바디에 설치된 상태로 상기 구동모터와 연결되어, 상기 구동모터의 회전속도를 감속시키는 감속기어부와;
상기 브레이크바디에 설치된 상태로 일단이 상기 감속기어부와 치합되어, 상기 감속기어부의 회전에 따라 회전하는 볼스크류와;
상기 브레이크바디에 설치된 상태로 상기 볼스크류에 나사 결합되어, 상기 볼스크류의 회전에 따라 직선이동하면서 상기 헤드를 상기 이너패드 방향으로 밀어 상기 이너패드가 상기 아우터패드 방향으로 이동되게 하는 스크류너트; 및,
상기 브레이크바디에 설치되어, 상기 스크류너트가 상기 헤드를 상기 이너패드방향으로 밀 때 동시에 상기 헤드를 상기 이너패드 방향으로 밀어주는 리니어모터를 포함하며,
상기 리니어모터는, 상기 볼스크류에 수평상태로 나란하게 배치된 상태로 일단이 상기 헤드에 연결 결합되는 레일부와, 상기 레일부 상에 슬라이딩 가능하게 설치된 상태로 상기 브레이크바디에 결합되어, 상기 스크류너트가 상기 헤드를 상기 이너패드방향으로 밀 때 전원을 공급받아 상기 레일부 상에서 직선이동하면서 상기 헤드를 대응되게 이동시키는 모터블록부를 포함하는 차량용 전동식 브레이크.
청구항 1에 있어서,
상기 볼스크류는 상호 수평상태로 이격되게 복수개가 형성된 차량용 전동식 브레이크.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 브레이크바디에는,
상기 볼스크류 일단 외측에 삽입 배치되는 테이퍼롤러베어링과,
상기 테이퍼롤러베어링이 결합된 상기 볼스크류의 일단 후위 외측에 순차적으로 삽입 결합되는 스러스트베어링 및, 락너트를 더 구비하는 차량용 전동식 브레이크.