KR101780142B1 - 브레이크 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 구동축에 구비되는 적어도 하나 이상의 제1돌기부; 상기 디스크에 설치되며, 상기 돌기부와 맞물림 결합되도록 적어도 하나 이상의 제2돌기부가 구비된 브레이크 패드; 상기 브레이크 패드의 상측에 배치되는 상부디스크; 상기 브레이크 패드의 하측에 배치되는 하부디스크; 상기 브레이크 패드의 승강을 제어하는 솔레노이드; 상기 하부디스크를 탄성 지지하는 제1탄성부재;를 포함하는 브레이크 장치를 제공한다.

Description

브레이크 장치{Brake Apparatus}
본 발명은 브레이크 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자식 브레이크 장치에 관한 것이다.
일반적으로 모터는 전원을 공급받아 고정자 내의 회전자를 회전시켜 회전자의 중심축이 회전동력을 생산하는데, 이러한 모터의 회전동력을 차단하기 위해서는 모터에 공급되는 전원을 차단하여 모터를 정지시킨다.
이러한 전원공급 차단에 의한 모터의 정지는 전원의 공급이 차단되어도 관성의 법칙에 따라 곧바로 정지하지 않기 때문에, 신속한 정지를 위해서 별도의 브레이크 장치가 요구된다.
즉, 모터를 이용하는 시스템에서는, 모터의 회전축을 고정하기 위해서 모터에 계속 전류를 흘려주는 경우 모터에 과열이 발생하는 것을 방지하거나, 비이상적으로 모터에 공급되는 전류가 차단되는 경우 외란에 의해 모터의 회전축이 원하지 않는 위치로 회전하는 것을 방지하기 위해, 모터에 전류를 공급하지 않아도 모터의 회전축을 고정하는 모터 브레이크가 사용된다.
예컨대, 차량에서는 전동 브레이크의 패드와 디스크 사이의 간극을 일정하게 유지하기 위해 모터 브레이크를 사용하거나 주차 브레이크로 모터 브레이크를 사용할 수 있다.
한국공개특허 제10-2012-0083038호
본 발명은 솔레노이드와 래칫(Ratchet) 방식을 이용하는 브레이크 장치를 제공하며, 솔레노이드의 온/오프(On/Off) 전환 시 발생하는 제동 구속력을 안정적으로 유지해 줄 수 있도록 한 브레이크 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 솔레노이드와 래칫(Ratchet) 방식을 이용하면서, 솔레노이드의 용량을 최소화함으로써, 제동에 따른 솔레노이드 내구성 저하를 방지할 수 있도록 한 브레이크 장치를 제공한다.
본 발명의 목적은 전술한 바에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 장치는, 적어도 하나 이상의 제1돌기부가 구비된 구동축; 상기 제1돌기부와 맞물림 결합되도록 적어도 하나 이상의 제2돌기부가 구비된 브레이크 패드; 상기 브레이크 패드의 상측에 배치되는 상부디스크; 상기 브레이크 패드의 하측에 배치되는 하부디스크; 상기 브레이크 패드의 승강을 제어하는 솔레노이드; 및 상기 하부디스크를 탄성 지지하는 제1탄성부재;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구동축의 상부 외주면에 결합되며, 원판형으로 형성된 브레이크 디스크를 더 포함하고, 상기 제1돌기부는 상기 브레이크 디스크의 외주면에 구비될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 상부디스크와 상기 하부디스크 간에 결합되며, 상기 브레이크 패드와 상기 상부디스크 및 하부디스크 간의 마찰력을 조절하는 마찰력 조절부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 마찰력 조절부재는, 상기 상부디스크와 하부디스크 간을 결합하는 조절나사, 상기 하부디스크의 하측에 위치되도록 상기 조절나사에 결합되는 제2탄성부재를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 상부디스크는 상기 조절나사가 체결되는 체결부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 상부디스크는 상기 조절나사의 유동을 제한하는 스토퍼를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 브레이크 장치는, 구동축; 상기 구동축에 결합되며, 외주면에 제1돌기부가 구비된 브레이크 디스크; 상기 브레이크 디스크의 외측에 설치되며, 상기 제1돌기부와 맞물림 결합되도록 내주면에 제2돌기부가 구비된 브레이크 패드; 상기 브레이크 패드의 상측에 배치되는 상부디스크; 상기 브레이크 패드의 하측에 배치되는 하부디스크; 상기 브레이크 패드의 승강을 제어하는 솔레노이드; 및 상기 하부디스크를 탄성 지지하는 제1탄성부재;를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 상부디스크와 상기 하부디스크 간에 결합되며, 상기 브레이크 패드와 상기 상부디스크 및 하부디스크 간의 마찰력을 조절하는 마찰력 조절부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 마찰력 조절부재는, 상기 상부디스크와 하부디스크 간을 결합하는 조절나사, 상기 하부디스크의 하측에 위치되도록 상기 조절나사에 결합되는 제2탄성부재를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 상부디스크는 상기 조절나사가 체결되는 체결부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 상부디스크는 상기 조절나사의 유동을 제한하는 스토퍼를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 솔레노이드의 작동에 따라 상부디스크, 브레이크 패드 및 하부디스크가 일체로 상승 또는 하강하여 구동축에 결합된 브레이크 디스크의 제1돌기부와 브레이크 패드의 제2돌기부가 래칫 결합되거나 결합 해제가 됨으로써 구동축의 회전을 제한할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상부디스크와 하부디스크 간을 체결하는 마찰력 조절부재에 의해 상부디스크와 하부디스크 사이에 개재되는 브레이크 패드의 마찰력을 조절함으로써 솔레노이드의 용량을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 장치에 적용되는 브레이크 디스크의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 장치에 적용되는 브레이크 패드의 평면도이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 해제 및 체결시의 작동을 보인 단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 실시예에 의한 브레이크 장치(100)는 구동축(110), 브레이크 디스크(120), 상부디스크(130), 하부디스크(140), 브레이크 패드(150), 솔레노이드(160), 제1탄성부재(170), 마찰력 조절부재(180)를 포함한다.
구동축(110)은 모터 등의 동력발생유닛의 출력축으로서 기능할 수 있다.
브레이크 디스크(120)는 구동축(110)의 상부 외주면에 결합된다. 브레이크 디스크(120)는 대략 원판형으로 형성되며, 그 중앙에는 구동축(110)이 삽입되도록 구동축(110)의 외경과 대응되는 내경을 갖는 축공이 형성된다. 브레이크 디스크(120)는 스크류 등의 고정부재를 매개로 구동축(110)과 고정 결합될 수 있다. 브레이크 디스크(120)의 외주면에는 복수의 제1돌기부(121)가 외측 방향으로 돌출 형성된다.
브레이크 패드(150)는 브레이크 디스크(120)의 외측에 위치하며, 솔레노이드(160)의 작동에 의해 상승 또는 하강한다. 브레이크 패드(150)는 대략 원판형으로 이루어지며, 그 중앙에는 브레이크 디스크(120)의 외경과 같거나 그보다 큰 내경을 갖는 관통공이 형성된다. 관통공에는 내측 방향으로 브레이크 디스크(120)의 제1돌기부(121)와 래칫 결합되도록 적어도 하나 이상의 제2돌기부(151)가 형성된다. 브레이크 패드(150)는 고무 재질로 형성될 수 있다.
상부디스크(130)와 하부디스크(140)는 브레이크 패드(150)의 상측과 하측에 배치되어 브레이크 패드(150)에 마찰력을 부여한다. 상부디스크(130)와 하부디스크(140)는 마찰력 조절부재(180)에 의해 서로 간에 결합될 수 있다. 마찰력 조절부재(180)가 체결되는 부분의 상부디스크(130)에는 체결력을 견고히 하기 위해서 체결부가 하측 방향으로 돌출 형성될 수 있다. 상부디스크(130)의 상측에는 마찰력 조절부재(180)의 유동을 제한하도록 스토퍼가 구비될 수 있다.
솔레노이드(160)는 하부디스크(140)의 하측에 배치되며, 전기신호를 받아 하부디스크(140)에 대한 가압력을 발생시키는 전자석이 될 수 있다. 솔레노이드(160)는 구동축(110)을 중심으로 하부디스크(140)의 하측에 환형으로 형성될 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다. 예컨대, 솔레노이드(160)는 하부디스크(140)의 하측에 복수 구비될 수도 있다.
제1탄성부재(170)는 하부디스크(140)의 하측에 배치되어 하부디스크(140)를 탄성 지지한다. 제1탄성부재(170)는 솔레노이드(160)와 간섭되지 않도록 구동축(110)과 인접하게 복수 배치될 수 있다. 예컨대, 제1탄성부재(170)는 구동축(110)과 솔레노이드(160) 사이에 배치될 수 있다.
마찰력 조절부재(180)는 상부디스크(130)와 하부디스크(140) 사이에 개재된 브레이크 패드(150)에 부여되는 마찰력을 조절하기 위한 것으로, 솔레노이드(160)의 외측에 배치되는 조절나사(181), 조절나사(181)에 결합되는 제2탄성부재(182)를 포함한다. 조절나사(181)는 상부디스크(130)와 하부디스크(140) 간을 결합시켜 주는 몸통부와, 몸통부의 일단에 형성되며 몸통부의 직경보다 큰 직경을 갖는 머리부를 포함할 수 있다. 조절나사(181)는 솔레노이드(160)와 간섭되지 않은 상태에서 하부디스크(140)의 하측에 위치하며, 그 일단이 상부디스크(130)의 상측에 마련된 스토퍼(131)에 의해 유동이 제한될 수 있다. 제2탄성부재(182)는 조절나사(181)의 몸통부 외주면에 결합될 수 있으며, 제2탄성부재(182)로는 예컨대 코일스프링이 사용될 수 있다. 제2탄성부재(182)의 일단은 하부디스크(140)의 저면에 의해 지지되고, 타단은 조절나사(181)의 머리부에 의해 지지될 수 있다. 마찰력 조절부재(180)에 의해 상부디스크(130)와 하부디스크(140) 간의 이격 상태를 조절할 수 있으며, 이에 따라 브레이크 패드(150)의 마찰력이 조절될 수 있고, 결과적으로 솔레노이드(160)의 용량을 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 장치는 보다 정밀한 제동 작동을 위해 엔코더(도시 생략)를 더 포함할 수 있다. 엔코더는 모터에 근접한 쪽에 설치되어 모터의 회전에 따른 위치값을 제공하기 위한 회전량을 제공하는 제1엔코더 및 구동축(110)의 출력 신호 예컨대, 구동축(110)의 각도나 회전량을 검지하는 제2엔코더를 포함할 수 있다. 엔코더는 구동축의 둘레에 배치된 엔코더 고정부재에 고정 결합될 수 있다. 엔코더 고정부재는 예컨대, 구동축이 삽입 결합되도록 축홀이 형성된 인쇄회로기판(PCB) 또는 엔코더 플레이트를 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 장치의 작동을 도시한 단면도이다.
도 4는 제동 상태를 해제할 경우를 도시한 것으로, 솔레노이드(160)에 전원을 인가하면, 솔레노이드(160)의 전자력에 의해 하부디스크(140)가 제1탄성부재(170)의 탄성력을 극복하면서 솔레노이드(160) 측으로 하강하게 되고, 마찰력 조절부재(180)를 매개로 하부디스크(140)에 체결된 상부디스크(130) 및 브레이크 패드(150) 역시 하강하게 되며, 이에 따라 브레이크 패드(150)의 제2돌기부(151)는 브레이크 디스크(120)의 제1돌기부(121)와의 래칫 결합이 해제되며, 구동축(110)은 회전을 하게 된다.
도 5는 제동 상태를 도시한 것으로, 솔레노이드(160)에 인가된 전원을 해제하면, 제1탄성부재(170)의 탄성력에 의해 하부디스크(140)는 상측으로 가압되고, 마찰력 조절부재(180)를 매개로 하부디스크(140)에 체결된 상부디스크(130) 및 브레이크 패드(150) 역시 상승하게 되며, 이에 따라 브레이크 패드(150)의 제2돌기부(151)는 브레이크 디스크(120)의 제1돌기부(121)와 래칫 결합되며, 상부디스크(130)와 하부디스크(140) 사이에 개재된 브레이크 패드(150)의 회전이 제한되고, 결국 구동축(110)은 회전력이 감소 또는 정지하게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 장치는 솔레노이드(160)에 전류를 인가하면 자력을 발생하여 브레이크 디스크(120)와 브레이크 패드(150) 간의 래칫 결합 상태가 해제되는 것을 일예로 설명한 것이지만, 본 발명은 이에 한정될 필요는 없다. 예컨대, 필요에 따라서는 솔레노이드(160)에 전류를 인가하면 자력을 발생하여 브레이크 디스크(120)와 브레이크 패드(150) 간에 래칫 결합됨으로써 제동 상태가 되도록 구현할 수도 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
즉, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
따라서, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100; 브레이크 장치
110; 구동축
120; 브레이크 디스크 121; 제1돌기부
130; 상부디스크 131; 스토퍼
140; 하부디스크
150; 브레이크 패드 151; 제2돌기부
160; 솔레노이드
170; 제1탄성부재
180; 마찰력 조절부재 181; 조절나사
182; 제2탄성부재

Claims (11)

  1. 적어도 하나 이상의 제1돌기부가 구비된 구동축;
    상기 제1돌기부와 맞물림 결합되도록 적어도 하나 이상의 제2돌기부가 구비된 브레이크 패드;
    상기 브레이크 패드의 상측에 배치되는 상부디스크;
    상기 브레이크 패드의 하측에 배치되는 하부디스크;
    상기 브레이크 패드의 승강을 제어하는 솔레노이드; 및
    상기 하부디스크를 탄성 지지하는 제1탄성부재;
    를 포함하는 브레이크 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동축의 상부 외주면에 결합되며, 원판형으로 형성된 브레이크 디스크를 더 포함하고,
    상기 제1돌기부는 상기 브레이크 디스크의 외주면에 구비되는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부디스크와 상기 하부디스크 간에 결합되며, 상기 브레이크 패드와 상기 상부디스크 및 하부디스크 간의 마찰력을 조절하는 마찰력 조절부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마찰력 조절부재는, 상기 상부디스크와 하부디스크 간을 결합하는 조절나사, 상기 하부디스크의 하측에 위치되도록 상기 조절나사에 결합되는 제2탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상부디스크는 상기 조절나사가 체결되는 체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 상부디스크는 상기 조절나사의 유동을 제한하는 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  7. 구동축;
    상기 구동축에 결합되며, 외주면에 제1돌기부가 구비된 브레이크 디스크;
    상기 브레이크 디스크의 외측에 설치되며, 상기 제1돌기부와 맞물림 결합되도록 내주면에 제2돌기부가 구비된 브레이크 패드;
    상기 브레이크 패드의 상측에 배치되는 상부디스크;
    상기 브레이크 패드의 하측에 배치되는 하부디스크;
    상기 브레이크 패드의 승강을 제어하는 솔레노이드; 및
    상기 하부디스크를 탄성 지지하는 제1탄성부재;
    를 포함하는 브레이크 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 상부디스크와 상기 하부디스크 간에 결합되며, 상기 브레이크 패드와 상기 상부디스크 및 하부디스크 간의 마찰력을 조절하는 마찰력 조절부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마찰력 조절부재는, 상기 상부디스크와 하부디스크 간을 결합하는 조절나사, 상기 하부디스크의 하측에 위치되도록 상기 조절나사에 결합되는 제2탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상부디스크는 상기 조절나사가 체결되는 체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 상부디스크는 상기 조절나사의 유동을 제한하는 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
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