KR101849904B1 - 인휠용 전동 브레이크장치 - Google Patents

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Abstract

인휠용 전동 브레이크장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 인휠용 전동 브레이크장치는: 인휠케이스의 내측에 설치되어 동력을 공급하는 구동부와, 인휠케이스의 내측에 회전 가능하게 설치되며 구동부의 동력을 전달하는 연결기어부와, 연결기어부에 맞물려서 회전하며 내측에는 암나사홈부를 구비하는 회전너트부와, 암나사홈부에 맞물리는 수나사부를 구비하며 회전너트부의 회전으로 직선 이동하는 스크루부 및 스크루부와 연결되어 스크루부의 회전을 구속하며 스크루부와 함께 직선 이동되어 인휠케이스의 내측을 가압하는 마찰패드부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

인휠용 전동 브레이크장치{ELECTRO MECHANICAL BRAKE DEVICE FOR IN-WHEEL}
본 발명은 인휠용 전동 브레이크장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정밀한 제동과 제어가 이루어지는 드럼 타입의 전동 브레이크가 인휠에 설치되어 주행 안정성을 향상시킬 수 있는 인휠용 전동 브레이크장치에 관한 것이다.
일반적으로, 화석연료가 고갈되어 감에 따라 휘발유, 경유 등과 같은 화석연료를 사용하는 차량 대신에 배터리에 저장된 전기 에너지를 이용하여 모터를 구동하는 전기 자동차의 개발이 이루어지고 있다.
전기 자동차는, 충전 배터리에 저장된 전기 에너지만을 이용하여 모터를 구동하는 순수 전기 차량, 광전지를 이용하여 모터를 구동하는 태양전지 차량, 수소연료를 사용하는 연료전지를 이용하여 모터를 구동하는 연료전지 차량, 화석연료를 이용하여 엔진을 구동하고 전기를 이용하여 모터를 구동함으로써 엔진과 모터를 병용하는 하이브리드 차량 등으로 구분된다.
인휠 구동장치는 전기 자동차와 같이 전기를 동력원으로 사용하는 자동차에 사용되는 기술로서, 가솔린 또는 디젤 자동차에서의 엔진과 미션 및 구동축을 통한 동력 전달에 의해 바퀴가 회전 구동하는 방식과는 달리, 좌우의 구동륜 또는 좌우 및 전후 4개의 구동륜 내부에 배치되는 모터에 의해 동력이 휠에 직접 전달되는 기술이다.
이러한 인휠에 디스크 방식의 브레이크가 장착되거나 드럼 방식의 브레이크가 장착되어 제동력을 발생시킨다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2011-0040459호(2011.04.20 공개, 발명의 명칭: 윈휠 시스템용 차륜구동장치)에 개시되어 있다.
윈휠의 내측에 디스크 방식의 브레이크를 설치하는 경우, 디스크를 가압하는 캘리퍼의 설치공간이 요구되므로, 윈휠의 사이즈가 커지는 문제점이 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 윈휠의 내측에 드럼 방식의 브레이크를 설치하는 경우, 정밀한 제동 및 제어가 이루어지지 못하므로 안전성이 저하된다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 정밀한 제동과 제어가 이루어지는 드럼 타입의 전동 브레이크가 인휠에 설치되어 주행 안정성을 향상시킬 수 있는 인휠용 전동 브레이크장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 인휠용 전동 브레이크장치는: 인휠케이스의 내측에 설치되어 동력을 공급하는 구동부와, 인휠케이스의 내측에 회전 가능하게 설치되며 구동부의 동력을 전달하는 연결기어부와, 연결기어부에 맞물려서 회전하며 내측에는 암나사홈부를 구비하는 회전너트부와, 암나사홈부에 맞물리는 수나사부를 구비하며 회전너트부의 회전으로 직선 이동하는 스크루부 및 스크루부와 연결되어 스크루부의 회전을 구속하며 스크루부와 함께 직선 이동되어 인휠케이스의 내측을 가압하는 마찰패드부를 포함한다.
또한 구동부는, 전기의 공급으로 회전 동력을 공급하는 모터몸체 및 모터몸체의 양측으로 돌출되어 회전하는 회전축부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 연결기어부는, 회전축부재에 연결되는 구동기어와, 구동기어에 맞물려 돌아가는 제1다단기어와, 제1다단기어에 맞물려 돌아가는 제2다단기어 및 제2다단기어와 회전너트부를 연결하는 연결기어를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 회전너트부는, 암나사홈부가 내측에 형성되며 연결기어부에 맞물려서 회전되는 몸체기어가 외측에 형성되는 너트몸체 및 너트몸체의 측면으로 돌출되는 걸림턱부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 스크루부는, 암나사홈부로 인입되며 수나사부가 외측에 구비되는 스크루몸체 및 스크루몸체의 측면으로 돌출되어 걸림턱부의 측면에 걸리는 머리부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 마찰패드부는, 머리부재에 인입되어 머리부재의 회전을 구속하는 패드돌기 및 패드돌기에 연결되며 인휠케이스의 내측과 마주하는 곡선 형상의 마찰패드가 외측면을 따라 형성되는 패드몸체를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 인휠용 전동 브레이크장치는, 구동부의 동력을 전달받아 직선 이동하는 마찰패드부가 인휠케이스의 내측을 가압하여 제동력을 발생시키므로, 정밀한 제동과 제어가 이루어져서 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠용 전동 브레이크장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠케이스를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결기어부가 인휠케이스의 내측에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부와 연결기어부의 연결상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결기어부와 회전너트부 및 마찰패드부의 설치상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전너트부와 스크루부 및 마찰패드부를 분해 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전너트부와 스크루부를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 인휠용 전동 브레이크장치의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 자동차에 설치되는 인휠용 전동 브레이크장치를 예로 들어 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠용 전동 브레이크장치를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠케이스를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결기어부가 인휠케이스의 내측에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부와 연결기어부의 연결상태를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결기어부와 회전너트부 및 마찰패드부의 설치상태를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전너트부와 스크루부 및 마찰패드부를 분해 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전너트부와 스크루부를 도시한 사시도이다.
도 3, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠용 전동 브레이크장치(1)는, 인휠케이스(10)의 내측에 설치되어 동력을 공급하는 구동부(20)와, 인휠케이스(10)의 내측에 회전 가능하게 설치되며 구동부(20)의 동력을 전달하는 연결기어부(30)와, 연결기어부(30)에 맞물려서 회전하며 내측에는 암나사홈부(55)를 구비하는 회전너트부(50)와, 암나사홈부(55)에 맞물리는 수나사부(64)를 구비하며 회전너트부(50)의 회전으로 직선 이동하는 스크루부(60) 및 스크루부(60)와 연결되어 스크루부(60)의 회전을 구속하며 스크루부(60)와 함께 직선 이동되어 인휠케이스(10)의 내측을 가압하는 마찰패드부(70)를 포함한다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 인휠용 전동 브레이크장치(1)가 설치되는 인휠케이스(10)는 원판 형상으로 형성되며, 이러한 인휠케이스(10)의 외측 둘레를 따라 방열핀(12)이 복수 개 설치된다.
방열핀(12)은 요철 형상으로 형성되므로, 공기와 접촉되는 면적이 증가하여 방열이 용이하게 이루어진다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 이러한 인휠케이스(10)의 내측에 동력을 공급하는 구동부(20)가 설치된다.
일 실시예에 따른 구동부(20)는, 전기의 공급으로 회전 동력을 공급하는 모터몸체(22) 및 모터몸체(22)의 양측으로 돌출되어 회전하는 회전축부재(24)를 포함한다.
모터몸체(22)의 양측으로 돌출된 회전축부재(24)의 동력은 연결기어부(30)를 통해 회전너트부(50)로 전달된다.
구동부(20)의 동력을 전달하는 연결기어부(30)는, 인휠케이스(10)의 내측에 회전 가능하게 설치된다.
이러한 연결기어부(30)는, 구동부(20)의 동력을 회전너트부(50)로 전달하여 회전너트부(50)를 회전시키는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따른 연결기어부(30)는, 회전축부재(24)에 연결되는 구동기어(32)와, 구동기어(32)에 맞물려 돌아가는 제1다단기어(34)와, 제1다단기어(34)에 맞물려 돌아가는 제2다단기어(40) 및 제2다단기어(40)와 회전너트부(50)를 연결하는 연결기어(46)를 포함한다.
구동기어(32)는 모터몸체(22)의 양측으로 돌출된 회전축부재(24)에 연결되어 회전축부재(24)와 같이 회전한다.
이러한 구동기어(32)에 제1다단기어(34)가 맞물려서 회전한다. 제1다단기어(34)는, 구동기어(32)에 맞물리는 제1대기어(36)와 제1대기어(36)와 일체로 형성되는 제1소기어(38)로 구성된다.
제1대기어(36)의 직경보다 제1소기어(38)의 직경이 작으므로, 구동기어(32)가 제1대기어(36)에 맞물려 돌아가면서 1차 감속이 이루어지며, 제1소기어(38)가 제2다단기어(40)에 맞물려 돌아가면서 2차 감속이 이루어진다.
제2다단기어(40)는, 제1소기어(38)에 맞물려 돌아가는 제2대기어(42)와, 제2대기어(42)와 일체로 형성되는 제2소기어(44)로 구성된다.
제2대기어(42)의 직경보다 제2소기어(44)의 직경이 작게 형성되며, 제2소기어(44)와 제2대기어(42)는 단차를 이루며 형성된다.
제2다단기어(40)의 제2소기어(44)에 원판 형상으로 형성되는 연결기어(46)가 맞물려서 회전한다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 연결기어(46)에 맞물려서 회전하는 회전너트부(50)는, 연결기어(46)의 동력을 전달받아 회전하면서 회전이 구속된 회전너트부(50)를 직선 방향(도 6 기준 좌우 방향)으로 이동시키는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따른 회전너트부(50)는, 암나사홈부(55)가 내측에 형성되며 연결기어부(30)에 맞물려서 회전되는 몸체기어(54)가 외측에 형성되는 너트몸체(52) 및 너트몸체(52)의 측면으로 돌출되는 걸림턱부(56)를 포함한다.
원기둥 형상으로 형성된 너트몸체(52)의 외측 둘레를 따라 몸체기어(54)가 형성되며, 너트몸체(52)의 내측에는 스크루부(60)의 스크루몸체(62)가 인입되는 암나사홈부(55)가 구비된다.
일 실시예에 따른 암나사홈부(55)는, 너트몸체(52)에 형성된 홈부의 내측면에 암나사산을 형성한다.
너트몸체(52)의 일측(도 6 기준 좌측)에서 외측으로 돌출된 걸림턱부(56)에는, 스크루부(60)의 머리부재(66)가 접하여 스크루부(60)의 타측(도 6 기준 우측) 이동을 구속한다.
이러한 회전너트부(50)는, 차체에 고정되는 케이스부(80)의 내측에 회전 가능하게 설치된다.
회전너트부(50)의 회전으로 직선 이동하는 스크루부(60)는, 회전너트부(50)의 암나사홈부(55)에 맞물리는 수나사부(64)를 구비한다.
수나사부(64)는, 회전너트부(50)의 회전으로 직선 이동하여 마찰패드부(70)를 이동시키는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따른 스크루부(60)는, 암나사홈부(55)로 인입되며 수나사부(64)가 외측에 구비되는 스크루몸체(62) 및 스크루몸체(62)의 측면으로 돌출되어 걸림턱부(56)의 측면에 걸리는 머리부재(66)를 포함한다.
회전너트부(50)의 암나사홈부(55)로 인입되는 스크루몸체(62)는 원기둥 형상으로 형성되며, 이러한 스크루몸체(62)의 외측에 수나사부(64)가 형성된다.
스크루몸체(62)의 수나사부(64)는 회전너트부(50)의 암나사홈부(55)에 맞물려서 기어 연결되며, 스크루몸체(62)의 회전이 구속된 상태에서 회전너트부(50)가 회전하므로, 스크루몸체(62)를 포함한 스크루부(60)는 직선 방향으로 이동한다.
이러한 스크루몸체(62)의 일측(이하 도 7기준)에는, 스크루몸체(62)의 직경보다 큰 직경을 가지는 머리부재(66)가 연결된다.
머리부재(66)의 일측에는 결함홈부가 형성되며, 이러한 결합홈부(68)에 맞물리는 패드돌기(76)가 마찰패드부(70)의 후면(도 6 기준 우측)에 구비된다.
스크루부(60)와 연결되어 스크루부(60)의 회전을 구속하며, 스크루부(60)와 함께 직선 이동되는 마찰패드부(70)는, 인휠케이스(10)의 내측을 가압하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따른 마찰패드부(70)는, 머리부재(66)에 인입되어 머리부재(66)의 회전을 구속하는 패드돌기(76) 및 패드돌기(76)에 연결되며 인휠케이스(10)의 내측과 마주하는 곡선 형상의 마찰패드(74)가 외측면을 따라 형성되는 패드몸체(72)를 포함한다.
마찰패드부(70)의 외형을 형성하는 패드몸체(72)의 내측 후면에는 일자 형상의 패드돌기(76)가 돌출 형성된다.
이러한 패드돌기(76)는 스크루부(60)의 결합홈부(68)에 결합되므로, 스크루부(60)의 회전을 구속한다.
패드몸체(72)의 전면(도 6 기준 좌측)에는 인휠케이스(10)의 내측에 접하여 마찰력을 발생시키는 마찰패드(74)가 설치된다.
도 1, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 마찰패드부(70)와 스크루부(60)가 직선 이동 가능하게 케이스부(80)의 내측에 설치된다.
케이스부(80)는, 연결기어부(30)와 회전너트부(50)와 스크루부(60) 및 마찰패드부(70)의 외측을 감싸는 형상으로 인휠케이스(10)의 내측에 설치된다.
일 실시예에 따른 케이스부(80)는, 연결기어부(30)의 외측을 감싸는 형상으로 설치되는 기어케이스(84) 및 스크루부(60)와 마찰패드부(70)가 직선 이동 가능하게 지지하는 패드케이스(88)로 구성된다.
연결기어부(30)의 외형을 감싸는 기어케이스(84)는, 차체에 고정되며 구동기어(32)와 제1다단기어(34)의 외측을 커버하는 제1케이스(85) 및 제1케이스(85)에 연결되며 제2다단기어(40)와 연결기어(46)의 외측을 커버하는 제2케이스(86)로 구성된다.
회전너트부(50)가 회전 가능하게 지지되는 패드케이스(88)도 차체에 고정되며, 이러한 패드케이스(88)의 내측에 위치하는 스크루부(60)는 패드케이스(88)의 수평방향으로 직선 이동이 가능하게 설치된다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠용 전동 브레이크장치(1)의 작동상태를 상세히 설명한다.
구동부(20)의 모터부재가 동작되어 회전축부재(24)가 회전하면, 회전축부재(24)에 설치된 구동기어(32)가 회전한다.
구동기어(32)에 맞물려 있는 제1다단기어(34)와, 제1다단기어(34)에 맞물리는 제2다단기어(40) 및 제2다단기어(40)에 맞물리는 연결기어(46)가 순차적으로 회전하여 동력을 전달한다.
연결기어(46)에 맞물려 있는 몸체기어(54)가 회전하므로, 회전너트부(50)는 패드케이스(88)의 내측에서 회전한다.
스크루부(60)는 마찰패드부(70)에 연결되어 회전이 구속되므로, 회전너트부(50)와 함께 암나사홈부(55)가 회전하면, 암나사홈부(55)에 맞물리는 스크루몸체(62)는 패드케이스(88)의 내측에서 직선 이동하여 마찰패드부(70)를 이동시킨다.
마찰패드부(70)에 구비된 마찰패드(74)가 인휠케이스(10)의 내측면에 접하여 마찰력을 발생시키므로, 인휠케이스(10)의 회전을 구속한다.
이러한 연결기어부(30)와 회전너트부(50)와 스크루부(60) 및 마찰패드부(70)는 구동부(20)를 중심으로 구동부(20)의 양측에 설치되므로, 마찰패드(74)가 인휠케이스(10)의 내부 양측에 접하여 마찰력을 발생시킨다.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 일 실시예에 따른 인휠용 전동 브레이크장치(1)는, 구동부(20)의 동력을 전달받아 직선 이동하는 마찰패드부(70)가 인휠케이스(10)의 내측을 가압하여 제동력을 발생시키므로, 정밀한 제동과 제어가 이루어져서 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 자동차에 설치되는 인휠용 전동 브레이크장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 자동차가 아닌 다른 기계장치에 설치된 브레이크에도 본 발명에 의한 인휠용 전동 브레이크장치가 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 인휠용 전동 브레이크장치
10: 인휠케이스 12: 방열핀
20: 구동부 22: 모터몸체
24: 회전축부재 30: 연결기어부
32: 구동기어 34: 제1다단기어
36: 제1대기어 38: 제1소기어
40: 제2다단기어 42: 제2대기어
44: 제2소기어 46: 연결기어
50: 회전너트부 52: 너트몸체
54: 몸체기어 55: 암나사홈부
56: 걸림턱부 60: 스크루부
62: 스크루몸체 64: 수나사부
66: 머리부재 68: 결합홈부
70: 마찰패드부 72: 패드몸체
74: 마찰패드 76: 패드돌기
80: 케이스부 84: 기어케이스
85: 제1케이스 86: 제2케이스
88: 패드케이스

Claims (6)

  1. 인휠케이스의 내측에 설치되어 동력을 공급하는 구동부;
    상기 인휠케이스의 내측에 회전 가능하게 설치되며, 상기 구동부의 동력을 전달하는 연결기어부;
    상기 연결기어부에 맞물려서 회전하며, 내측에는 암나사홈부를 구비하는 회전너트부;
    상기 암나사홈부에 맞물리는 수나사부를 구비하며, 상기 회전너트부의 회전으로 직선 이동하는 스크루부; 및
    상기 스크루부와 연결되어 상기 스크루부의 회전을 구속하며, 상기 스크루부와 함께 직선 이동되어 상기 인휠케이스의 내측을 가압하는 마찰패드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠용 전동 브레이크장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는, 전기의 공급으로 회전 동력을 공급하는 모터몸체; 및
    상기 모터몸체의 양측으로 돌출되어 회전하는 회전축부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠용 전동 브레이크장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결기어부는, 상기 회전축부재에 연결되는 구동기어;
    상기 구동기어에 맞물려 돌아가는 제1다단기어;
    상기 제1다단기어에 맞물려 돌아가는 제2다단기어; 및
    상기 제2다단기어와 상기 회전너트부를 연결하는 연결기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠용 전동 브레이크장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전너트부는, 상기 암나사홈부가 내측에 형성되며, 상기 연결기어부에 맞물려서 회전되는 몸체기어가 외측에 형성되는 너트몸체; 및
    상기 너트몸체의 측면으로 돌출되는 걸림턱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠용 전동 브레이크장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스크루부는, 상기 암나사홈부로 인입되며, 상기 수나사부가 외측에 구비되는 스크루몸체; 및
    상기 스크루몸체의 측면으로 돌출되어 상기 걸림턱부의 측면에 걸리는 머리부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠용 전동 브레이크장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 마찰패드부는, 상기 머리부재에 인입되어 상기 머리부재의 회전을 구속하는 패드돌기; 및
    상기 패드돌기에 연결되며, 상기 인휠케이스의 내측과 마주하는 곡선 형상의 마찰패드가 외측면을 따라 형성되는 패드몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠용 전동 브레이크장치.
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