KR101558195B1 - 전기 기계식 브레이크 부스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 모터(5) 및 나선형 기어(6)을 포함하는 전기 기계식 브레이크 부스터(1)에 관한 것으로, 상기 브레이크 부스터는 드라이버(14)에 의해 피스톤 로드(2)에 연결된다. 본 발명은 나선형 기어(6)의 스핀들을 스프링 부재(15)를 통해 탄성적으로 피스톤 로드(2)에 연결하는 것을 제안하므로, 신속한 브레이크 작동 시 나선형 기어(6)와 전기 모터(4)의 회전자(7)가 완전히 근력에 의해 가속되지 않아도 된다. 따라서 신속한 브레이크 작동 시 브레이크 작동에 필요한 근력이 감소된다.

Description

전기 기계식 브레이크 부스터{Electromechanical brake booster}

본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 전기 기계식 브레이크 부스터에 관한 것이다.

공개 공보 DE 103 27 553 A1호에 이러한 전기 기계식 브레이크 부스터가 공지되어 있다. 공지된 브레이크 부스터는 피스톤 로드를 갖고, 상기 피스톤 로드는 브레이크 페달을 기계적으로 메인 브레이크 실린더의 피스톤에 연결한다. 본 발명에서 피스톤 로드는 일반적으로 연결 부재를 의미하며, 상기 연결 부재의 형태가 로드를 연상시키지 않더라도 상기 연결 부재는 그 형태와 무관하게 브레이크 페달을 기계적으로 메인 브레이크 실린더의 피스톤에 연결한다. 브레이크 페달 대신에, 근력에 의해 차량 브레이크 장치를 작동하는 다른 조작 부재, 예컨대 핸드 브레이크 레버가 제공될 수도 있다. "브레이크 페달"이란 일반적으로 상기 조작 부재의 의미로 이해될 수 있다. 공지된 브레이크 부스터의 피스톤 로드는 드라이버를 갖고, 상기 드라이버는 나선형 기어의 스핀들과 협동한다. 스핀들은 중공 스핀들이고, 피스톤 로드를 동심으로 둘러싼다. 스핀들 드라이브의 너트는 동시에 전기 기계식 브레이크 부스터의 전기 모터의 회전자이다. 스핀들 드라이브를 포함하는 전기 모터는 전기 기계식 보조 동력 장치로서 이해될 수 있고, 상기 보조 동력 장치는 전류 공급 시 드라이버에 의해 보조 동력을 피스톤 로드에 가하고, 상기 보조 동력은 근력에 의해 가해진 작동력을 높인다. 예컨대 긴급 브레이킹 시 신속하게 브레이크 페달을 밟으면, 피스톤 로드가 나사 스핀들에 앞설 수 있고, 따라서 차량 브레이크 장치는 근력에 의해서만 작동된다. 차량 운전자는 스핀들 및 전기 모터의 회전자이기도 한 스핀들 너트를 함께 가속하지 않아도 된다.

본 발명의 목적은, 신속한 브레이킹 시 필요한 차량 운전자의 근력이 감소하는 전기 기계식 브레이크 부스터를 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구범위 제 1 항의 특징을 가진 전기 기계식 브레이크 부스터에 의해 달성된다.

청구범위 제 1 항의 특징을 가진 본 발명에 따른 전기 기계식 브레이크 부스터는 피스톤 로드와 전기 기계식 보조 동력 장치를 포함한다. 보조 동력 장치는 DE 103 27 553 A1 호에 공개된 전기 기계식 브레이크 부스터에서처럼 스핀들 드라이브 또는 일반적으로 회전/병진-변환 기어를 포함하는 전기 모터일 수 있고, 상기 기어는 전기 모터의 회전 구동 운동을 피스톤의 이동을 위한 병진 운동으로 변환한다. 전기 모터와 회전/병진-변환 기어 사이에 감속 기어가 접속될 수 있다. 전기 기계식 보조 동력 장치에 대한 다른 가능성은 선형 모터, 전자석 또는 경우에 따라서 압전 소자, 즉 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치이다. 본 발명에 따라 보조 동력 장치의 출력 부재는 예컨대 스프링 부재에 의해 탄성적으로 피스톤 로드에 연결된다. 출력 부재는 보조 동력 장치의 병진 운동 부재이고, 스핀들 드라이브를 포함하는 전기 모터의 경우에, 스핀들이 회전 구동되고 너트가 상대 회전 불가능하게 축방향으로 이동되는 나사 스핀들 또는 너트이고, 선형 모터 또는 전자석의 경우 이것들의 아마추어이다. 탄성 연결은 피스톤 로드에 대해 직접 이루어지지 않아도 되고, 예컨대 브레이크 페달 또는 메인 브레이크 실린더의 피스톤을 통해 간접적으로도 이루어질 수 있다.

본 발명은, 신속한 브레이크 작동 시, 예컨대 긴급 브레이킹 시, 피스톤 로드가 보조 동력 장치의 출력 부재에 앞설 수 있고, 보조 동력 장치의 출력 부재로 피스톤 로드의 동력 전달은 출력 부재에 고정 연결된 피스톤 로드에 비해 감소하고, 따라서 차량 운전자는 탄성 연결에 의해 보조 동력 장치의 가동 부품들을 그렇게 심하게 가속하지 않아도 되기 때문에 신속한 브레이크 작동 시 차량 운전자에 의해 제공될 근력도 감소하는 장점을 갖는다. 그럼에도 불구하고 차량 운전자는 탄성 연결에 의해 보조 동력 장치의 가동 부품들을 가속하므로, 보조 동력 장치는 신속하게 가속되고, 예컨대 보조 동력 장치의 전기 모터는 신속하게 시동된다.

본 발명에 따른, 전기 기계식 브레이크 부스터를 외력에 의해, 즉 차량 운전자의 근력을 이용하지 않고 차량 브레이크 장치를 작동하기 위한 외력 발생기로서 사용하는 것이 가능하다. 보조 동력 장치 또는 그것의 파워 서플라이 또는 제어/조절 장치의 고장 시 보조 브레이킹은 항상 가능하다. 상기 보조 브레이킹은 전술한 바와 같이 보조 동력 장치의 고장 시 긴급 브레이킹이고, 브레이크 작동을 위해 차량 운전자의 근력으로부터 제공된 작동력의 일부와 보조 동력 장치의 작동력의 나머지 부분이 제공되는 보조 동력 브레이킹과 혼동되어서는 안 된다. 보조 동력 브레이킹은 제공되는 브레이크 작동이다.

종속 청구항의 대상은 청구범위 제 1 항에 제시된 본 발명의 바람직한 실시예 및 개선예이다.

본 발명은 하기에서 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 기계식 브레이크 부스터의 축단면도.

본 발명에 따른, 도면에 도시된 전기 기계식 브레이크 부스터(1)는 피스톤 로드(2)를 포함하고, 상기 피스톤 로드는 브레이크 페달(3)을 메인 브레이크 실린더의 도시되지 않은 피스톤에 기계적으로 연결하고, 브레이크 페달(3)에 가해진 근력을 메인 브레이크 실린더의 피스톤에 전달한다. 근력의 도입은 브레이크 페달(3)을 대신하여 핸드 브레이크 레버 또는 그 밖의 조작 부재에 의해 이루어질 수 있다(도시되지 않음).

브레이크 부스터(1)는 전기 기계식 보조 동력 장치(4)를 포함하고, 상기 보조 동력 장치는 전기 모터(5)와 나선형 기어(6)를 포함한다. 전기 모터(5)는 중공 샤프트 모터로서 구현되고, 피스톤 로드(2)를 동심으로 둘러싼다. 전기 모터(5)의 회전자(7)는 전술한 바와 같이 중공 샤프트로서 형성되고, 회전자 권선(8)을 지지하고, 피스톤 로드(2)를 동심으로 둘러싼다. 회전자(7)는 고정자 권선(10)을 가진 고정자(9)에 의해 동심으로 둘러싸인다. 회전자(7)는 볼 베어링(11)에 의해 고정자(9) 내에서 회전 가능하게 지지된다. 전기 모터(5)의 도시되고 설명된 구조가 본 발명에 필수적인 것은 아니다.

중공 샤프트로서 구현된 회전자(7)는 동시에 나선형 기어(6)의 너트를 형성하고, 즉 회전자(7)는 내부 나사산을 갖는다. 나선형 기어(6)는 전기 모터(5)의 회전 구동 운동을 피스톤 로드(2)의 이동을 위한 병진 운동으로 변환한다. 본 발명의 도시되고 설명된 실시예에서, 나선형 기어(6)는 스핀들 구동기로서, 즉 볼 스크루 구동기로서 구현된다. 이것 역시 본 발명에 필수적인 것은 아니다. 나선형 기어(6)는 중공 스핀들(12)을 포함하고, 상기 중공 스핀들은 회전자(7) 내에 동심으로 배치되고 피스톤 로드(2)를 동심으로 둘러싼다. 스핀들(12)은 나사산을 갖고, 상기 나사산은 볼(13)을 통해 회전자(7)의 내부 나사산과 맞물린다. 회전자(7)와 스핀들(12)의 나사산은 나선형 볼 경로이다.

피스톤 로드(2)는 드라이버(14)를 포함하고, 상기 드라이버는 스핀들(12)과 협동한다. 본 발명의 도시된 실시예에서 드라이버(14)는 메인 브레이크 실린더의 도시되지 않은 피스톤에 인접한 측면에 있는 링 단이고, 상기 링 단은 브레이크 페달(3)을 향하고, 메인 브레이크 실린더의 도시되지 않은 피스톤을 향한 스핀들(12)의 단부와 협동한다. 드라이버(14)를 형성하는 피스톤 로드(2)의 링 단과 스핀들(12)의 단부 사이에서, 피스톤 로드(2) 상에 댐퍼(16)가 배치된다. 댐퍼(16)는 고무 버퍼이고, 사각형 횡단면을 가진 고무 링 형태이다. 브레이크 페달(3)을 밟음으로써 브레이크를 작동시키는 경우, 보조 동력 장치(4)의 전기 모터(5)에 전류가 공급되고, 이로 인해 너트를 형성하는 회전자(7)는 회전 구동되고, 스핀들(12)은 작동 방향으로, 즉 메인 브레이크 실린더의 도시되지 않은 피스톤의 방향으로 이동된다. 보조 동력 장치(4)는 이러한 방식으로 댐퍼(16) 및 드라이버(14)를 통해 피스톤 로드(2)에 보조 동력을 가하고, 상기 보조 동력은 브레이크 페달(3)에 의해 가해진 근력을 높인다. 보조 동력 장치(4)의 제어 또는 조절은 설명되지 않는다. 보조 동력 장치(4)에 의해 근력을 이용하지 않은 외력 브레이킹도 가능하고, 상기 외력 브레이킹 시 차량 브레이크 장치의 작동을 위한 동력은 보조 동력 장치에 의해서만 형성된다.

스프링 부재(15)는 피스톤 로드(2)를 탄성적으로 스핀들(12)에 연결한다. 본 발명의 도시된 실시예에서 스프링 부재(15)는 나선형 인장 스프링이고, 상기 스프링의 하나의 코일 끝은 피스톤 로드(2)에 연결되고, 다른 코일 끝은 스핀들(12)에 연결된다. 스프링 부재(15)로서 반드시 나선형 인장 스프링이 사용되어야 하는 것은 아니다. 나선형 압축 스프링 또는 그 밖의 탄성 부재가 사용될 수도 있다(도시되지 않음). 신속한 브레이크 작동 시, 예컨대 긴급 브레이킹 또는 경기용 주행 방식에서 브레이크 페달(3)을 신속하게 밟으면, 링 단으로서 형성된 드라이버(14)는 스핀들(12)의 단부로부터 들어 올려질 수 있고, 피스톤 로드(2)는 스핀들(12)에 앞설 수 있다. 즉 피스톤 로드(2)는 작동 방향으로 스핀들(12)보다 더 신속하게 운동할 수 있다. 이로써 차량 운전자는 신속한 브레이크 작동 시 보조 동력 장치(4)의 가동 부품들, 즉 스핀들(12), 및 너트를 형성하는 회전자(7)를 완전히 함께 가속하지 않아도 되고, 전기 모터(5)는 피스톤 로드(2)의 운동에 해당하는 것보다 더 천천히 시동될 수 있다. 이로 인해 신속한 브레이크 작동에 필요한 근력은 감소된다. 그럼에도 불구하고 차량 운전자는 스프링 부재(15)를 통한 피스톤 로드(2)와 스핀들(12)의 탄성 연결에 의해 스핀들(12)을 가속하고, 이로 인해 전기 모터(5)의 시동이 용이 해지고 가속된다.

보조 동력 장치(4)의 고장 시 브레이크 페달(3)을 밟음으로써 야기된 근력에 의한 브레이크 작동은 항상 가능하다.

나선형 기어(6)는 회전-/병진-변환 기어를 형성하고, 상기 기어는 전기 모터(5)의 회전 구동 운동을 브레이크 작동을 위한 병진 운동으로 변환한다. 스핀들(12)은 보조 동력 장치(4)의 출력 부재를 형성한다. 전기 모터(5)의 시동 시의 가속을 초과하지 않는 작동 속도에서, 스핀들(12)은 보조 동력 장치(4)의 보조 동력을 스프링 부재(15)의 탄성 없이도, 드라이버(14)를 형성하는 피스톤 로드(2)의 링 단에 전달한다.

신속한 브레이크 작동 후에 스핀들(12)이 피스톤 로드(2)의 "앞선" 드라이버(14)를 따라잡으면, 댐퍼(16)는 드라이버(14)에 대한 스핀들(12)의 충돌을 댐핑한다. 이로써, 스핀들(12)이 드라이버(14)에 충돌하는 경우에 가속된 보조 동력 장치(4)에 의한 브레이크력의 과도 증가와 브레이크 압력의 과도 증가가 감소한다. 댐퍼(16) 대신에, 브레이크 부스터(1)의 기본 해제 위치에서 스핀들(12)의 단부와 드라이버(14) 사이에 간격이 주어질 수 있다. 댐핑은 스프링 부재(15)의 압축에 의해, 즉 스핀들이 드라이버(14)에 충돌하기 전에 스프링 부재(15)의 압축 응력에 의해 이루어진다. 댐핑은 생략될 수도 있다. 이러한 경우에, 댐퍼(16)는 생략되고, 스핀들(12)은 브레이크 부스터(1)의 기본 해제 위치에서 드라이버(14)에 접촉한다. 이것은 스프링 부재(15)의 예비 응력을 가능하게 하고, 보조 동력 장치(4)로부터 피스톤 로드(2)로의 보조 동력의 전달이 탄성 없이 이루어진다.

1 브레이크 부스터
2 피스톤 로드
3 브레이크 페달
4 보조 동력 장치
12 출력 부재

Claims (19)

1. 전기 기계식 브레이크 부스터로서,
   브레이크 페달로부터 메인 브레이크 실린더의 피스톤으로 작동력을 전달하기 위한 피스톤 로드와,
   상기 작동력을 강화하기 위한 보조 동력을 생성할 수 있는 전기 기계식 보조 동력 장치를 포함하며,
   상기 보조 동력 장치의 출력 부재는 탄성 부재에 의해 상기 피스톤 로드에 직접 연결되며, 상기 탄성 부재는 상기 피스톤 로드를 향하여 상기 출력 부재를 당기기 위해 상기 출력 부재에 탄성력을 적용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성 부재는 스프링 부재인 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 브레이크 부스터는 드라이버를 포함하고, 상기 드라이버는 상기 보조 동력 장치의 보조 동력을 상기 탄성 부재와 독립적으로 상기 피스톤 로드에 전달하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 보조 동력 장치는 전기 모터 및 회전/병진 변환 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 보조 동력 장치는 전기 모터 및 회전/병진 변환 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 스프링 부재는 일 단부가 상기 출력 부재에 부착되고 반대편 단부가 상기 피스톤 로드에 부착된 나선형 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 브레이크 부스터는 드라이버를 포함하고, 상기 드라이버는 상기 보조 동력 장치의 보조 동력을 상기 탄성 부재와 독립적으로 상기 피스톤 로드에 전달하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 보조 동력 장치는 전기 모터 및 회전/병진 변환 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 동력 장치는 전기 모터 및 회전/병진 변환 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
10. 전기 기계식 브레이크 부스터로서,
    브레이크 페달로부터 메인 브레이크 실린더의 피스톤으로 작동력을 전달하기 위한 피스톤 로드와,
    상기 작동력을 강화하기 위한 보조 동력을 생성할 수 있는 전기 기계식 보조 동력 장치를 포함하며,
    상기 보조 동력 장치의 출력 부재는 탄성 부재에 의해 상기 피스톤 로드에 직접 연결되며,
    상기 브레이크 부스터는 드라이버를 포함하고, 상기 드라이버는 상기 보조 동력 장치의 보조 동력을 상기 탄성 부재와 독립적으로 상기 피스톤 로드에 전달하며,
    상기 브레이크 부스터는 댐퍼를 포함하고, 상기 댐퍼는 상기 드라이버에 접촉할때 상기 보조 동력 장치의 운동을 댐핑하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 보조 동력 장치는 전기 모터 및 회전/병진 변환 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
12. 전기 기계식 브레이크 부스터로서,
    브레이크 페달로부터 메인 브레이크 실린더의 피스톤으로 작동력을 전달하기 위한 피스톤 로드와,
    상기 작동력을 강화하기 위한 보조 동력을 생성할 수 있는 전기 기계식 보조 동력 장치를 포함하며,
    상기 보조 동력 장치의 출력 부재는 탄성 부재에 의해 상기 피스톤 로드에 직접 연결되며,
    상기 탄성 부재는 스프링 부재이며,
    상기 브레이크 부스터는 드라이버를 포함하고, 상기 드라이버는 상기 보조 동력 장치의 보조 동력을 상기 탄성 부재와 독립적으로 상기 피스톤 로드에 전달하며,
    상기 브레이크 부스터는 댐퍼를 포함하고, 상기 댐퍼는 상기 드라이버에 접촉할때 상기 보조 동력 장치의 운동을 댐핑하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 보조 동력 장치는 전기 모터 및 회전/병진 변환 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
14. 전기 기계식 브레이크 부스터로서,
    브레이크 페달로부터 메인 브레이크 실린더의 피스톤으로 작동력을 전달하기 위한 피스톤 로드와,
    상기 작동력을 강화하기 위한 보조 동력을 생성할 수 있는 전기 기계식 보조 동력 장치로서, 상기 보조 동력 장치는 상기 보조 동력을 전달하기 위해 작동가능한 출력 부재를 포함하는, 상기 전기 기계식 보조 동력 장치와,
    상기 피스톤 로드 및 상기 출력 부재 사이에 배치된 드라이버로서, 상기 드라이버가 상기 출력 부재와 접촉할 때에만 상기 보조 동력을 상기 피스톤 로드에 직접 전달하도록 구성된 상기 드라이버와,
    상기 출력 부재 및 상기 피스톤 로드 사이에 직접 연결되며, 상기 드라이버가 상기 출력 부재와 접촉하지 않을 때 상기 피스톤 로드를 향해 상기 출력 부재를 당기기 위해 상기 출력 부재 및 상기 피스톤 로드 사이에 탄성력을 생성하도록 구성되는 연결 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 연결 부재는 스프링인 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 스프링은 일 단부가 상기 피스톤에 부착되고 반대편 단부가 상기 출력 부재에 부착된 나선형 스프링인 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
17. 제 14 항에 있어서, 상기 드라이버는 상기 피스톤 로드에 형성된 링 단(annular step)을 포함하며, 및
    상기 출력 부재는 상기 보조 동력을 전달하도록 상기 링 단에 접촉하게 배열된 스핀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
18. 전기 기계식 브레이크 부스터로서,
    브레이크 페달로부터 메인 브레이크 실린더의 피스톤으로 작동력을 전달하기 위한 피스톤 로드와,
    상기 작동력을 강화하기 위한 보조 동력을 생성할 수 있는 전기 기계식 보조 동력 장치로서, 상기 보조 동력 장치는 상기 보조 동력을 전달하기 위해 작동가능한 출력 부재를 포함하는, 상기 전기 기계식 보조 동력 장치와,
    상기 피스톤 로드 및 상기 출력 부재 사이에 배치된 드라이버로서, 상기 드라이버가 상기 출력 부재와 접촉할 때에만 상기 보조 동력을 상기 피스톤 로드에 직접 전달하도록 구성된 상기 드라이버와,
    상기 출력 부재 및 상기 피스톤 로드 사이에 직접 연결되며, 상기 드라이버가 상기 출력 부재와 접촉하지 않을 때 상기 출력 부재 및 상기 피스톤 로드 사이에 탄성력을 생성하도록 구성되는 연결 부재를 포함하며,
    상기 드라이버 및 상기 출력 부재 사이에 배치된 댐퍼를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 연결 부재는 인장 스프링이고, 및
    상기 댐퍼는 상기 인장 스프링에 예비 응력을 주도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기 기계식 브레이크 부스터.

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