KR101682715B1 - 전자식 제동장치의 주차제동기구 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전자식 제동장치인 EMB(Electro-Mechanical-Brake System)에 설치되어 주차시 구동되는 솔레노이드(11)가 액추에이터(1)쪽 모터(2)를 마찰력으로 잡아 구속하고, 솔레노이드(11)가 오프(Off)된 상태에서 마그넷(15)의 자기력으로 모터(2)쪽 마찰력을 유지해 주차제동력을 유지하며, 주차해제시 솔레노이드(11)의 전류 극성전환으로 마찰력을 해제해 주차해제를 구현해줌으로써, 모터(2)쪽 구동이 없이 주차나 주차해제를 구현하고 특히, 장기간 주차시에도 주차제동력 유지를 위한 솔레노이드(11)쪽을 통한 배터리전력 소모가 없어 시스템 안정성도 크게 향상하는 특징을 갖는다.

Description

전자식 제동장치의 주차제동기구{Parking mechanism of Electro-Mechanical-Brake System}

본 발명은 전자식 제동장치의 주차제동기구에 관한 것으로, 특히 솔레노이드와 탄성부재를 이용해 주차제동력을 유지할 수 있는 전자식 제동장치의 주차제동기구에 관한 것이다.

일반적으로 전자식 제동장치인 EMB(Electro-Mechanical-Brake System)는 모터와 감속기를 이용해 전자식으로 제동력을 발생하는 방식이며, 주차시 제동력을 발생하는 메커니즘(Mechanism)을 갖춘다.

상기와 같은 주차제동 메커니즘은 다양하게 구현될 수 있으며, 제동을 위한 동력을 발생하는 모터축에 일체로 된 래치(Latch)기어와, 상기 래치기어의 노치(Notch)면 형상과 맞물려 회전을 구속시키는 솔레노이드로 구성된 방식을 그 한 예로 들 수 있다.

이러한 방식에서 주차제동 구현은 모터축이 제동(클램핑)력을 발생하는 방향으로 회전 후 작동 완료 시점이 되면, 래치쪽 부위에 솔레노이드쪽 부위를 서로 맞물리도록 해 반대 방향으로의 모터축 회전을 강제적으로 구속해 구현한다.

또한, 주차해제 구현은 수행된 주차 기능을 해제하기 위해서는 모터축을 제동력 발생방향으로 일정량 회전시킨 후, 솔레노이드 작동(또는 스프링 반력)을 통해 래치쪽에 대한 맞물림을 풀어 구현한다.

이와 같이 래치와 솔레노이드를 적용한 방식에선 주차제동과 주차해제시 조작의 편리함을 제공할 수 있게 된다.

하지만, 상기와 같은 래치와 솔레노이드간 맞물림 방식에선 주차제동력을 해제할 경우, 솔레노이드를 작동하기전 모터를 제동력발생방향(제동력 증가됨)으로 일정량 회전시켜 주어야만 함으로써, 불필요한 모터구동이 요구되고, 모터 구동에 따른 과도한 모터부하와 함께 불필요한 전류소모를 가져올 수밖에 없다.

또한, 래치구조로 인한 간극으로 최종적인 체결시 모터축을 회전시켜 간극을 해소함으로써, 주차제동력유지측면에 있어서 제동력 손실을 감안할 수밖에 없다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 솔레노이드와 연동된 탄성부재의 마찰력 작용을 이용해 모터쪽을 잡아 주차제동력을 유지하고, 마찰력해제로 모터쪽을 풀어 주차해제를 구현함으로써, 모터쪽의 불필요한 구동을 방지하고 서로 맞물리때 발생되는 주차제동력손실과 밀림현상도 방지할 수 있는 전자식 제동장치의 주차제동기구를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 주체제동을 위해 솔레노이드가 구동된 후 솔레노이드 전류를 차단하더라도 마그넷 자력을 이용해 주차제동력을 유지함으로써, 솔레노이드쪽 전류공급에 따른 전류손실을 방지 특히, 장기간 주차시에도 시스템 안정성 및 차량 배터리소모가 없는 전자식 제동장치의 주차제동기구를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전기신호로 구동되어 휠디스크를 잡는 제동력을 발생하는 액추에이터와, 상기 액추에이터에서 발생된 직선이동력을 받아 패드를 휠디스크에 가압함으로서 제동력을 형성하는 캘리퍼를 갖춘 전자식 제동장치에 있어서,

코일에 전류공급시 상기 액추에이터의 모터쪽에 마찰력을 형성해 모터를 구속하도록 인출되는 로드축과, 전원공급이 차단된 상태에서 자기력으로 잡아 상기 로드축의 인출된 상태를 유지시키는 마그넷과, 상기 로드축을 통해 압축변형되는 스프링을 갖춘 솔레노이드를 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 마찰력은 상기 솔레노이드의 로드축의 끝단이 밀어주는 가압력을 받아 탄성변형되는 탄성판과, 상기 탄성판에 접촉되어 가해지는 가압력으로 모터축에 고정된 상태에서 상기 모터의 회전을 구속하는 마찰판으로 발생되는 것을 특징으로 한다.

상기 로드축의 미 인출시 상기 로드축의 끝단과 상기 탄성판은 간격을 갖고 떨어진 상태이고, 상기 탄성판과 상기 마찰판도 간격을 갖고 떨어진 상태를 갖는다.

상기 로드축의 끝단과 상기 탄성판사이에는 탄성판을 가압해 탄성변형시키는 가압판이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 마그넷은 상기 코일쪽으로 위치되고, 상기 로드축이 관통한 케이스의 내부공간을 구획하는 격벽을 통해 상기 스프링과 분리된 것을 특징으로 한다.

상기 마그넷은 로드축이 인출되는 방향으로 잡아당기는 힘으로 작용하고, 상기 코일은 로드축이 인출되는 방향으로 잡아당기는 힘으로 작용하며, 상기 스프링은 로드축이 인입되는 방향으로 밀어내는 힘으로 작용한다.

이러한 본 발명에 의하면, 마찰력작용으로 모터쪽을 잡아 주차제동력을 유지하고, 마찰력 해제로 모터쪽을 풀어 주차제동력을 해제하므로, 불필요한 모터 구동에 따른 전류소모를 방지하고, 서로 맞물리는 래치구조로 인한 주차제동력손실과 밀림현상도 방지하는 효과를 갖는다.

주체제동을 위해 솔레노이드가 구동된 후 솔레노이드 전류를 차단하더라도 마그넷 자력을 이용해 주차제동력을 유지하므로, 솔레노이드쪽 전류공급에 따른 전류손실을 방지 특히, 장기간 주차시에도 시스템 안정성 및 차량 배터리소모가 없는 효과도 갖는다.

마찰력을 이용해 주차제동을 구현하므로, 전체적인 구성을 보다 단순화시켜 시스템 구성비용을 절감할 수 있는 효과도 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 주차제동기구를 갖춘 전자식 제동장치 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 주차제동기구의 상세도이며, 도 3은 본 발명에 따른 주차제동기구를 이루는 주차제동력 유지부의 구성도이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 주차제동기구의 주차 및 주차해제시 작동도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 주차제동기구를 갖춘 전자식 제동장치 구성도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 전자식 제동장치는 전기신호로 구동되어 휠디스크를 잡는 제동력을 발생하는 액추에이터(1)와, 상기 액추에이터(1)에서 발생된 직선이동력을 받아 패드를 휠디스크에 가압함으로서 제동력을 형성하는 캘리퍼(5)와, 주차제동시 제동력을 유지하도록 상기 액추에이터(1)쪽을 강제구속하고, 주차해제시 상기 액추에이터(1)의 구속을 해제하는 파킹유지기(10)로 구성한다.

본 실시예에 따른 액추에이터(1)는 전자식 제동장치인 EMB(Electro-Mechanical-Brake System)의 구성과 동일하다.

즉, 상기 액추에이터(1)는 전기신호로 작동해 회전력을 발생하고, 앞쪽과 뒤쪽으로 길게 연장되어 회전되는 모터축(2a)을 갖춘 모터(2)와, 상기 모터축(2a)에 구비된 기어에 맞물려 회전되는 다수 기어로 이루어진 감속기(3)와, 상기 감속기(3)의 회전력을 축방향 직선이동으로 전환해 캘리퍼(5)쪽을 작동시키는 동력전달기(4)로 구성한다.

상기 동력전달기(4)는 회전되는 기어에 축방향으로 결합되어 축방향으로 직선왕복운동되는 방식이며, 전자식 제동장치인 EMB의 통상적인 구성요소이다.

본 실시예에 따른 캘리퍼(5)도 캘리퍼타입 제동장치에 적용되는 캘리퍼구성을 가지며, 상기 액추에이터(1)의 축방향 직선이동력을 받아 패드를 휠디스크에 가압하는 스핀들(6)쪽 구성을 갖는다.

상기 스핀들(6)은 축방향 가압력을 받아 축방향으로 이동되고, 이러한 직선 이동력을 매개로 패드가 휠디스크쪽으로 밀리면서 가압할 수 있는 구성을 갖는다.

본 실시예에 따른 파킹유지기(10)는 액추에이터(1)를 구성하는 하우징쪽을 이용해 장착되며, 감속기(3)의 위치와 반대쪽에서 모터(2)부위로 장착된다.

도 2는 본 실시예에 따른 주차제동기구의 상세도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 상기 파킹유지기(10)는 감속기(3)가 결합된 반대쪽 위치에서 모터축(2a)과 동축상을 갖고 구동시 인출과 인입되는 로드축(13)을 구비한 솔레노이드(11)와, 상기 솔레노이드(11)의 로드축(13)과 함께 움직이도록 로드축(13)의 끝단에 결합된 가압단(17)과, 상기 모터축(2a)의 끝단에 결합되어 상기 가압단(17)을 통해 탄성변형되는 탄성판(20)과, 상기 탄성판(20)에 대해 간격을 갖고 모터(2)쪽으로 결합되어, 상기 탄성판(20)의 변형에 따른 접촉으로 마찰력을 형성하는 마찰판(30)으로 구성한다.

상기 솔레노이드(11)는 그 내부를 2개의 공간으로 구획하는 격벽(12a)을 갖춘 케이스(12)와, 상기 케이스(12)를 관통해 인출과 인입되고, 한쪽 끝단에 가압단(17)을 결합한 로드축(13)과, 상기 격벽(12a)으로 구획된 한쪽 공간으로 위치되어 전류공급시 상기 로드축(13)을 인출시키는 전자기력이 발생되는 전자력부재와, 전자기력 해제시 인입되는 로드축(13)에 탄성반력을 가하는 스프링(16)으로 이루어진다.

상기 로드축(13)에는 인출시 스프링(16)을 압축하고, 인입시 스프링(16)을 통한 탄성력을 받는 반력단(13a)을 더 갖추며, 이러한 반력단(13a)은 스프링(16)이 위치된 케이스(12)의 공간에 위치된다.

상기 로드축(13)은 자력작용시 밀착고정되는 재질로 이루어진다.

상기 전자력부재는 전류가 공급되는 코일(14)과, 상기 코일(14)의 전류공급으로 전자기력을 생성하는 마그넷(15)으로 구성되고, 상기 스프링(16)과는 격벽(12a)을 통해 서로 분리된 상태로 위치된다.

상기 코일(14)과 마그넷(15)을 함께 적용한 구성을 갖춤으로써, 전진과 후진 완료 후 별도의 연속적인 전류인가 없이도 일정한 외부하중을 유지할수 있게 된다.

이를 위해, 상기 마그넷(15)이 갖는 자기력크기는 솔레노이드(11)의 전류차단시 스프링(16)의 반발력을 이겨내고 로드축(13)을 잡아줄 정도의 크기를 갖도록 한다.

상기 스프링(16)은 로드축(13)을 안정적으로 지지하도록 대칭되는 위치에서 저어도 2개 이상으로 구성한다.

본 실시예에 따른 솔레노이드(11)와 모터(2)쪽 탄성판(20)은 간격A로 떨어져 있고, 상기 탄성판(20)과 마찰판(30)은 간격B로 떨어져 있으며, 상기 간격A와 간격B는 모터(2)가 회전될 때에도 항상 유지되는 간격이다.

도 3은 본 실시예에 따른 주차제동기구를 이루는 주차제동력 유지부의 구성도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 주차제동력 유지부를 이루는 탄성판(20)과 마찰판(30)은 서로 대향되는 면에 기어이 형상의 치합단(21,31)을 갖추며, 상기 치합단(21,31)은 톱니형상이나 또는 기어이 형상을 갖는다.

본 실시예에선 정상적인 차량제동시엔 주차제동기구는 작동하지 않음으로써, 액추에이터(1)의 작동에 전혀 영향을 끼치지 않는데, 이는 상기 액추에이터(1)를 이루는 모터(2)와 그 뒤쪽으로 결합된 파킹유지기(10)간에 떨어진 상태를 갖는 일정한 간격이 항상 유지될 수 있음에 기인한다.

즉, 상기 파킹유지기(10)가 작동되지 않으면, 모터(2)와 함께 회전되는 탄성판(20)과 갖는 간격A와 더불어 상기 탄성판(20)을 가압해 구속하는 마찰판(30)과 탄성판(20)이 갖는 간격B로 인해 모터(2)의 회전이 아무런 영향을 받지 않게 된다.

도 4는 본 실시예에 따른 주차제동기구에 전원이 공급된 초기상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 주차제동기구에 전원이 공급되더라도 초기상태에선 파킹유지기(10)에서 발생하는 힘차이 즉, 스프링(16)의 스프링력이 솔레노이드(11)를 밀어내는 반력인 마그넷(15)의 마그넷자력과 코일(14)에 의한 솔레노이드힘보다 큰값을 가짐으로써, 비록 솔레노이드(11)에 전원이 공급되었지만 주차제동력을 형성하지 않은 상태를 갖는다.

이는, 모터(2)쪽 마찰판(30)과 솔레노이드(11)쪽 탄성판(20)은 간격B를 유지함으로써, 주차제동시 모터(2)쪽에서 발생할 수 있는 역방향회전을 구속하지 못하는 상태이다.

도 5는 본 실시예에 따른 주차제동기구가 주차제동력을 형성하고 유지하는 작동상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 전원공급에 따른 솔레노이드(11)의 구동이 진행되면, 스프링(16)의 스프링력이 일정한 반면 코일(14)과 마그넷(15)을 통한 솔레노이드힘이 증가됨으로써, 주차제동력을 형성하게 된다.

즉, 솔레노이드힘 증가로 로드축(13)이 스프링(16)을 압축하면서 모터(2)쪽으로 빠져나가고, 이러한 로드축(13)의 빠져나감으로 그 끝단에 고정된 가압단(17)이 탄성판(20)쪽으로 밀리면서 탄성판(20)을 가압한다.

상기와 같은 가압단(17)의 작용으로 탄성판(20)은 모터(2)쪽에 고정된 마찰판(30)쪽으로 탄성변형되면서 간격B가 제거되고, 이를 통해 상기 마찰판(30)과 탄성판(20)이 서로 밀착접촉됨으로서 주차제동에 따른 모터(2)의 구속상태인 주차제동력을 유지하는 상태로 전환된다.

본 실시예에선 상기 탄성판(20)과 마찰판(30)에 형성된 톱니형상이나 또는 기어이 형상의 치합단(21,31)이 직접접촉되므로, 보다 강한 마찰력을 형성할 수 있게 된다.

통상, 주차제동이 이루어진 후 엔진 시동을 오프(Off)함으로 솔레노이드(11)쪽에 대한 전원공급도 차단될 수밖에 없지만, 본 실시예에선 마그넷(15)의 자기력을 이용함으로서 주차제동력을 유지할 수 있게 된다.

즉, 모터(2)쪽으로 축방향이동된 로드축(13)은 그 이동경로에 위치된 마그넷(15)쪽에 밀착되어 마그넷(15)의 자기력을 통해 구속되므로, 마그넷(15)의 자기력은 스프링(16)에서 가하는 반발력을 받는 로드축(13)을 잡아줌으로서 솔레노이드(11)의 전류차단후에도 주차제동력을 유지할 수 있게 된다.

도 6은 본 실시예에 따른 주차제동기구가 주차제동력을 해제하는 작동상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 바뀐 극성을 갖는 전원이 솔레노이드(11)에 다시 공급되면, 상기 솔레노이드(11)에는 로드축(13)을 잡아 구속하던 마그넷(15)의 마그넷자력을 이겨내는 더 큰 힘 즉, 솔레노이드힘과 스프링(16)의 스프링력이 마그넷자력의 작용방향에 반하는 방향으로 로드축(13)에 작용함으로써, 로드축(13)이 마그넷(15)에서 떨어지게 된다.

상기와 같이 로드축(13)이 마그넷(15)에서 분리되어 모터(2)쪽으로부터 떨어지면, 상기 로드축(13)의 끝단에 고정된 가압단(17)이 탄성판(20)쪽을 눌러주던 가압력도 해제됨으로써 탄성판(20)은 초기상태로 복귀된다.

이러한 상기 탄성판(20)의 초기상태 복귀는 탄성판(20)과 마찰판(30)사이의 간격B을 다시 형성함으로써, 정상적인 제동을 위한 액추에이터(1)의 작동시 모터(2)쪽 회전을 구속하지 않고 원활한 제동을 구현할 수 있게 된다.

이와 같이 본실시예에 따른 전자식 제동장치인 EMB에 마찰력과 자기력을 형성하는 솔레노이드(11)가 액추에이터(1)쪽에 장착됨으로써, 주차시 액추에이터(1)의 모터(2)쪽이 솔레노이드(11)를 통한 마찰력으로 구속되고, 마그넷(15)의 자기력으로 마찰력을 유지해줌으로써, 모터(2)쪽 구동이 없이 주차나 주차해제를 구현하고 특히, 장기간 주차시에도 주차제동력 유지를 위한 솔레노이드(11)쪽을 통한 배터리전력 소모가 없어 시스템 안정성도 크게 향상할 수 있다.

1 : 액추에이터 2 : 모터
2a : 모터축 3 : 감속기
4 : 동력전달기 5 : 캘리퍼
6 : 스핀들 10 : 파킹유지기
11 : 솔레노이드 12 : 케이스
12a : 격벽 13 : 로드축
13a : 반력단 14 : 코일
15 :마그넷 16 : 스프링
17 : 가압단 20 : 탄성판
21,31 : 치합단 30 : 마찰판

Claims (7)

1. 전기신호로 구동되어 휠디스크를 잡는 제동력을 발생하는 액추에이터와, 상기 액추에이터에서 발생된 직선이동력을 받아 패드를 휠디스크에 가압함으로서 제동력을 형성하는 캘리퍼를 갖춘 전자식 제동장치에 있어서,
   코일에 전류공급시 상기 액추에이터의 모터쪽에 마찰력을 형성해 모터를 구속하도록 인출되는 로드축과, 전원공급이 차단된 상태에서 자기력으로 잡아 상기 로드축의 인출된 상태를 유지시키는 마그넷과, 상기 로드축을 통해 압축변형되는 스프링을 갖춘 솔레노이드를 포함해 구성되고,
   상기 마그넷은 상기 코일쪽으로 위치되고, 상기 로드축이 관통한 케이스의 내부공간을 구획하는 격벽을 통해 상기 스프링과 분리된 것을 특징으로 하는 전자식 제동장치의 주차제동기구.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 마찰력은 상기 솔레노이드의 로드축의 끝단이 밀어주는 가압력을 받아 탄성변형되는 탄성판과, 상기 탄성판에 접촉되어 가해지는 가압력으로 모터축에 고정된 상태에서 상기 모터의 회전을 구속하는 마찰판으로 발생되는 것을 특징으로 하는 전자식 제동장치의 주차제동기구.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 탄성판과 마찰판은 서로 대향되는 면에 맞물리는 치합단을 형성한 것을 특징으로 하는 전자식 제동장치의 주차제동기구.
   
4. 청구항 2에 있어서, 상기 로드축의 미 인출시 상기 로드축의 끝단과 상기 탄성판은 간격을 갖고 떨어진 상태이고, 상기 탄성판과 상기 마찰판도 간격을 갖고 떨어진 상태인 것을 특징으로 하는 전자식 제동장치의 주차제동기구.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 로드축의 끝단과 상기 탄성판사이에는 탄성판을 가압해 탄성변형시키는 가압판이 더 구비된 것을 특징으로 하는 전자식 제동장치의 주차제동기구.
   
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서, 상기 마그넷은 로드축이 인출되는 방향으로 잡아당기는 힘으로 작용하고, 상기 코일은 로드축이 인출되는 방향으로 잡아당기는 힘으로 작용하며, 상기 스프링은 로드축이 인입되는 방향으로 밀어내는 힘으로 작용하는 것을 특징으로 하는 전자식 제동장치의 주차제동기구.
   

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