KR102425535B1 - 전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터 - Google Patents

전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터 Download PDF

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Abstract

전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터는 동력을 발생시키며 고정자와 회전자를 구비하는 모터의 구동부; 구동부에 의해 동작하며 내부에 유체가 수용되어 있는 보어 챔버를 왕복 이동하는 피스톤 블록을 포함하는 피스톤부; 회전자에 일단이 결합하고 타단은 피스톤 블록에 결합하여 회전자의 회전 운동을 피스톤 블록의 직선 운동으로 변환하는 동력 전달부;를 포함하며, 보어 챔버는 피스톤 블록에 의해 제1 챔버와 제2 챔버로 분리되고, 피스톤 블록은 일방향 이동 시에는 제1 챔버에 액압을 발생시키고, 타방향 이동 시에는 상기 제2 챔버에 액압을 발생시킨다.

Description

전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터{Actuator of Electric brake system}
본 발명은 전자식 브레이크 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 브레이크 페달의 변위에 대응하는 전기적 신호를 이용하여 제동력을 발생시키는 전자식 브레이크 시스템 및 이에 사용되는 액츄에이터에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 제동을 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되며, 최근에는 보다 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 다양한 종류의 시스템이 제안되고 있다.
일례로, 브레이크 시스템은 제동시 휠의 미끄러짐을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(ABS: Anti-Lock Brake System), 차량의 급발진 또는 급가속시 구동륜의 슬립을 방지하는 브레이크 트랙션 제어 시스템(BTCS: Brake Traction Control System), 안티록 브레이크 시스템과 트랙션 제어를 조합하여 브레이크 액압을 제어함으로써 차량의 주행상태를 안정적으로 유지시키는 차량 자세 제어 시스템(ESC: Electronic Stability Control System) 등이 있다.
종래의 브레이크 시스템은 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 기구적으로 연결된 진공 부스터를 이용하여 휠 실린더에 제동에 필요한 액압을 공급하였으나, 최근에는 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달변위센서로부터 운전자의 제동 의지를 전기적 신호로 전달받아 휠 실린더로 제동에 필요한 액압을 공급하는 액츄에이터를 포함하는 전자식 브레이크 시스템이 많이 사용되고 있다.
EP 2 520 473 A1 (Honda Motor Co., Ltd.) 2012. 11. 07. 상기 문헌에 따르면, 전자식 브레이크 시스템은 브레이크 페달의 답력에 따라 액츄에이터의 모터가 작동하고, 모터의 회전력은 직선운동으로 변환하여 실린더의 피스톤을 가압함으로써 제동에 필요한 액압을 발생시킨다.
본 발명의 실시 예에 따르면 복동식으로 동작하는 액츄에이터 및 이를 이용하여 제동압을 효과적으로 발생시킬 수 있는 전자식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 동력을 발생시키며 고정자와 회전자를 구비하는 모터의 구동부; 구동부에 의해 동작하며 내부에 유체가 수용되어 있는 보어 챔버를 왕복 이동하는 피스톤 블록을 포함하는 피스톤부; 회전자에 일단이 결합하고 타단은 피스톤 블록에 결합하여 회전자의 회전 운동을 피스톤 블록의 직선 운동으로 변환하는 동력 전달부;를 포함하며, 보어 챔버는 피스톤 블록에 의해 제1 챔버와 제2 챔버로 분리되고, 피스톤 블록은 일방향 이동 시에는 제1 챔버에 액압을 발생시키고, 타방향 이동 시에는 상기 제2 챔버에 액압을 발생시키는 전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터가 제공될 수 있다.
또한, 상기 회전자는 내부에 중공실린더를 포함하고, 상기 동력 전달부는 상기 중공실린더와 상기 보어 챔버가 형성하는 공간에 마련될 수 있다.
또한, 상기 동력 전달부는 상기 회전자에 결합하여 함께 회전하는 고정핀과, 고정핀과 연결되어 회전하는 스핀들과, 스핀들과 나사 결합되는 너트를 포함하고, 상기 너트는 상기 피스톤 블록에 고정 결합할 수 있다.
또한, 상기 스핀들과 너트의 회전이 잠기는 것을 방지하기 위하여 상기 중공실린더의 내측에 마련되는 디스크와, 상기 디스크에 돌출 마련되는 제1돌기와, 상기 디스크와 대향하는 상기 너트의 후방에 마련되는 제2돌기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 피스톤 블록은 상기 너트와 결합하여 보어 챔버를 슬라이딩 이동하는 피스톤 로드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 피스톤 로드는 회전방지부재를 포함하고, 상기 회전방지부재는 피스톤 로드의 내면에 마련되는 원통형의 피스톤 슬리브와, 피스톤 슬리브에 길이 방향을 따라 마련되는 적어도 하나 이상의 레일과, 레일에 끼워지는 안내돌기를 구비하여 피스톤 슬리브의 길이방향을 따라 진퇴하는 회전방지링을 포함할 수 있다.
또한, 상기 모터의 위치를 감지하는 모터 위치 센서를 갖는 전자제어유닛과, 상기 동력 전달부와 결합되어 상기 모터의 회전에 따라 회전하는 센싱 마그넷;을 더 포함하고, 상기 모터 위치 센서는 상기 센싱 마그넷과 동축 상에 마련되어 상기 센싱 마그넷의 회전에 기초하여 상기 모터의 위치를 감지할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 모터하우징과, 모터하우징 내부에 마련되는 고정자와, 고정자와 이격 마련되어 회전하며 내부에 중공부를 갖는 회전자를 구비하는 구동부와; 내부에 보어 챔버가 형성되는 피스톤 블록 하우징과, 보어 챔버 내부를 직선 왕복 운동하는 피스톤 블록을 구비하는 피스톤부와; 상기 중공부와 보어 챔버가 형성하는 원통형 공간에 마련되어 상기 회전자의 회전 운동을 피스톤 블록의 직선 운동으로 변환하는 동력 전달부;를 포함하고, 상기 보어 챔버는 상기 피스톤 블록에 의해 전방과 후방이 제1 챔버와 제2 챔버로 분리되는 전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템은 액츄에이터의 피스톤을 복동식으로 구성함으로써 보다 신속하게 액압을 제공하고 보다 정밀하게 승압을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터는 동력 전달부의 스핀들과 너트가 잠기기 않도록 내부에 잠금방지부재를 마련하여 너트의 과도한 후퇴로 인한 동작 불량을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터는 피스톤 블록 내부에 동력 전달부의 스핀들 회전 시 너트의 회전을 방지하는 회전방지부재를 마련하여 효율적인 공간 배치를 통한 액츄에이터의 사이즈를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터는 동력 전달부 끝단에 모터 위치 검출을 위한 센싱 마그넷을 장착하고, 전자제어유닛에는 센싱 마그넷과 대응하는 동축 상에 모터 위치 센서를 마련하여 모터 위치 센서의 검출력을 향상시킴과 동시에 효율적인 공간 배치를 통한 액츄에이터의 사이즈를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액츄에이터를 포함하는 전자식 브레이크 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템에 있어서 액츄에이터의 잠금방지부재를 설명하기 위한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템에 있어서 액츄에이터의 피스톤 블록을 도시한 절개 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템에 있어서 액츄에이터의 피스톤부를 설명하기 위한 확대도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 액츄에이터를 설명하기에 앞서, 도 1을 참조하여 전자식 브레이크 시스템에 대하여 먼저 간략하게 설명하도록 한다.
도 1은 차량의 전자식 전동식 브레이크 시스템을 간략히 도시한 도면이다. 차량의 전자식 브레이크 시스템은 도면에 도시된 바와 같이 마스터 실린더(20), 리저버(30), 휠 실린더(40), 페달 시뮬레이터(50), 모터(60), 동력전달유닛(70) 및 펌프(80)와, 이들을 제어하기 위한 유압회로유닛(90)을 포함할 수 있다.
마스터 실린더(20)는 운전자가 브레이크 페달(10)을 동작시키는 경우 인풋 로드(12)에 의하여 가압되어 액압을 발생시키는 기능을 수행하며, 발생된 액압은 페달 시뮬레이터(50)로 전달된다. 페달 시뮬레이터(50)는 발생된 액압에 상응하는 반력을 다시 마스터 실린더(20)를 경유하여 브레이크 페달(10)에 전달함으로써 운전자로 하여금 페달감을 느끼게 한다. 제동이 정상적으로 이루어지지 않는 경우에는 마스터 실린더(20)의 액압이 휠 실린더(40) 측으로 직접적으로 전달되도록 하여 차량을 비상 제동시킬 수도 있다.
한편, 정상 제동 상태인 경우는 펌프(80)가 휠 실린더(40)측에 유체를 전달한다. 구체적으로, 운전자가 브레이크 페달(10)을 가압하면 변위센서(11)가 브레이크 페달(10)의 변위를 검출하여 전자제어유닛(ECU)에 전달하고, 전자제어유닛(ECU)은 브레이크 페달(10)의 변위에 기초하여 모터(60)를 구동시킨다. 모터(60)에 의하여 발생되는 회전 운동은 동력전달유닛(70)에 의하여 직선 왕복 운동으로 변환되어 펌프(80) 내의 피스톤을 가압하고, 피스톤은 펌프(80)의 챔버에 수용된 유체를 휠 실린더(40) 측으로 이동시켜 제동력을 발생시킨다.
리저버(30)는 유체를 저장하는 수단으로서, 마스터 실린더(20), 휠 실린더(40), 페달 시뮬레이터(50), 및 펌프(80)와 연통되도록 마련된다.
유압회로유닛(90)은 상술한 마스터 실린더(20), 펌프(80) 및 휠 실린더(40) 상호 간의 유체를 이송하기 위한 유로 및 유로 내의 유체 흐름을 단속하기 위한 복수의 밸브를 포함하고 있으며, 각 부품의 배치 구성 및 이들을 전자제어유닛으로 제어하는 동작 등은 차량 제동에 있어서 주지 관용된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
본 실시 예에 따른 액츄에이터는 상술한 모터(60), 동력전달유닛(70), 펌프(80)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 실시 예에 따른 액츄에이터(100)는 동력을 발생시키는 구동부(101)와, 구동부(101)의 동력에 의해 동작해서 액압을 발생시키는 피스톤부(102)를 포함하며, 이들은 전자제어유닛(ECU:103)에 의해 효과적으로 제어될 수 있다.
구동부(101)는 페달 측에 마련되는 변위센서(11)의 전기적 신호에 의해 동력을 발생시키고, 피스톤부(102)는 구동부(101)의 동력에 의해 내부 피스톤을 진퇴시켜 발생한 액압을 이용하여 휠 실린더(FR, FL, RR, RL)에 제동압을 제공한다.
전자제어유닛(103)은 구동부(101) 및 솔레노이드 밸브 등을 제어하기 위한 전자 소자들이 실장된 인쇄회로기판을 포함할 수 있다. 참고로, 페달 변위센서(11)는 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하여 전자제어유닛(103)에 전기적 신호를 전달하며, 전자제어유닛(103)은 페달 변위센서(11)의 신호를 분석하여 운전자가 요구하는 제동 압력을 계산하고 이를 만족시킬 수 있도록 구동부(101)와 피스톤부(102)와 각종 밸브들을 제어하기 위한 신호를 출력한다.
좀 더 구체적으로 살펴보면, 구동부(101)는 전원의 공급에 의하여 회전력을 발생시키는 모터(110)를 포함한다. 모터(110)는 전자제어유닛(103)으로부터 출력된 신호에 의해 회전력을 발생시키는 장치로서, 정방향 또는 역방향으로 회전력을 발생시킬 수 있다. 모터(110)의 회전 각속도와 회전각은 정밀하게 제어될 수 있다.
모터(110)는 고정자(112) 및 회전자(113)를 포함한다. 고정자(112)는 모터하우징(111)에 고정 마련되며 링 또는 도넛 형상으로 마련되어 내부에 제1 중공부를 형성한다. 회전자(113)는 고정자(112)의 중공부 내부에 배치되며 고정자와 마찬가지로 내부에 원통형의 제2 중공부를 형성한다.
또한, 구동부(101)는 모터(110)에 회전력을 발생시키는 적어도 하나의 자성체(114)를 포함할 수 있으며, 자성체(114)는 회전자(113)의 외주면에 배치되어 회전자(113)와 함께 회전할 수 있다.
회전자(113)의 내부에 마련되는 제2 중공부에는 중공실린더(115)가 마련된다. 중공실린더(115)는 일측이 개방된 컵 형태로 마련되어 후술할 피스톤부(102)의 보어 챔버와 내부 공간을 공유할 수 있다. 고정자(112)와 자성체(114) 사이에는 갭이 형성되어 회전자(113)는 모터(110) 구동 시 고정자(112)와 간섭 없이 회전할 수 있다.
또한, 구동부(101)는 모터하우징(111)과 회전자(113) 사이에 개재되는 볼 베어링(116)을 더 포함할 수 있다. 즉, 볼 베어링(116)은 고정자(112)가 마련되어 있는 모터하우징(111)과, 회전자(113)의 중공실린더(115) 사이에 개재되어 회전자(113)의 회전을 가이드할 수 있다.
또한, 구동부(101)는 모터(110)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 피스톤부(102)의 피스톤 블록에 전달하는 동력 전달부(120)를 포함할 수 있다. 동력 전달부(120)는 구동부(101)의 중공실린더(115)와 피스톤부(103)의 보어 챔버가 형성하는 원통형의 공간에 설치된다.
동력 전달부(120)는 회전자(113)에 결합하여 함께 회전하는 고정핀(121)과, 고정핀(121)과 연결되어 회전하는 스핀들(122)과, 스핀들(122)과 나사 결합되는 너트(124)를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 회전자(113)는 내부에 중공실린더(115)를 구비하며, 고정핀(121)은 중공실린더(115)의 밀폐된 일측 단부면에 결합되어 회전자(113)와 함께 회전한다. 고정핀(121)에 대향하는 모터하우징(111)의 외벽에는 고정핀(121)을 후방에서 회전 가능하게 지지할 수 있도록 보호캡(117)을 포함할 수 있다. 보호캡(117)의 착탈을 통해 동력 전달부(120)의 고정핀(121)은 외부에서 손쉽게 조립 및 해체될 수 있다.
스핀들(122)은 외주면에 스크류 형태의 나사산이 형성되어 있으며, 일측이 고정핀(121)에 의해 중공실린더(115) 즉 회전자(113)에 고정 결합된다.
너트(124)는 스핀들(122)이 관통할 수 있도록 내부에 중공부를 포함하되 중공부의 내주면에는 스핀들(122)의 스크류와 스크류-너트 결합할 수 있도록 나사홈이 형성될 수 있다. 스핀들(122)과 너트(124)는 상호 나사 이동이 용이하도록 나사산과 나사홈 사이에 구름 볼이 개재되는 볼-스크류 결합일 수 있다. 후술하겠지만 너트(124)는 피스톤부(102)에 마련되는 피스톤 블록에 의해 회전이 제한되면서 진퇴만 가능하기 때문에, 스핀들(122)의 회전 운동은 너트(124)에 의해 직선 왕복운동으로 변환될 수 있다.
도 3은 본 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터 일부 확대도로서, 액츄에이터는 모터(110) 동작 시 동력 전달부(120)의 너트(124)가 과도하게 후퇴하여 너트-스크류의 회전이 잠기는 현상을 방지하기 위한 잠금방지부재(130)를 포함할 수 있다.
잠금방지부재(130)는 중공실린더(115)의 내측에 마련되는 디스크(131) 및 디스크(131)에 돌출 마련되는 제1돌기(132)와, 너트(124)의 후방에 마련되는 제2돌기(134)를 포함한다.
디스크(131)는 고정핀(121)에 의해 중공실린더(115)의 내벽에 밀착 결합될 수 있으며, 제1돌기(132)와 제2돌기(134)는 모두 양각 돌기 형태로 마련되어 회전방향으로 상호 맞물릴 수 있도록 마련된다. 이러한 돌기 구조를 통해, 너트(124)가 최후단까지 후진할 경우 중공실린더(115)의 내벽과 너트(124)의 후방 평면이 완전 접촉하여 밀착되는 것은 효과적으로 방지될 수 있다. 본 실시 예에서 제2돌기(134)는 너트(124)에 마련되는 것으로 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 후술할 피스톤부(102)의 피스톤 블록에 마련될 수도 있다.
한편, 피스톤부(102)는 도 4에 확대 도시한 바와 같이 내부에 보어 챔버(141)가 형성되는 피스톤 블록 하우징(140)과, 동력 전달부(120)의 너트(124)와 결합하며 보어 챔버(141) 내부를 직선 왕복 운동하는 피스톤 블록(150)을 포함한다.
피스톤 블록 하우징(140)은 모터(110)의 일측에 조립될 수 있으며, 모터하우징(111)과 결합 시 보어 챔버(141)는 구동부(101)의 중공실린더(115)와 나란하게 마련될 수 있다. 따라서, 모터(110) 회전 시 너트(124)와 같이 동작하는 피스톤 블록(150)은 모터(110)의 회전축과 나란한 방향으로 직선 왕복 운동할 수 있다.
또한, 피스톤 블록 하우징(140)은 피스톤 블록(150)의 진퇴를 안정적으로 가이드할 수 있도록 보어 챔버(141)를 내측에서 감싸는 금속소재의 블록 슬리브(143)와, 보어 챔버(141)의 중심에서 구동부(101)를 향해 돌출 마련되는 실린더 블록(145)을 포함한다. 블록 슬리브(143)와 실린더 블록(145)은 직경이 서로 다른 원형으로 마련되므로, 실린더 블록(145)은 블록 슬리브(143) 내부에 이격하여 수용되며, 그 사이에는 피스톤 블록(150)이 슬라이딩 이동 가능하게 마련된다. 블록 슬리브(143)와 실린더 블록(145)과 피스톤 블록(150)은 모터(110)와 동축 상에 마련된다.
블록 슬리브(143)는 보어 챔버(141)를 형성하는 피스톤 블록 하우징(140)의 내측벽에 결합된다. 구체적으로, 블록 슬리브(143)의 일단은 모터하우징(111)과 피스톤 블록 하우징 본체(142) 사이에서 볼 베어링(116)을 개재하여 모터하우징(111)과 대향 설치되며, 타단은 보어 챔버(141)를 따라 연장 마련된다.
또한, 블록 슬리브(143)는 보어 챔버(141) 내부에 수용되는 유체가 빠져나가지 못하도록 하기 위한 제1실링부재(S1)가 설치되는 제1씰부(144)를 포함한다. 제1씰부(144)는 블록 슬리브(143)의 일부를 피스톤 블록(150) 측으로 돌출시켜 제1실링부재(S1)를 수용할 수 있도록 형성된다. 추가로, 피스톤 블록(150)은 피스톤 몸체보다 확장 마련된 피스톤 헤드가 진퇴 동작 시 이 제1씰부(144)에 걸리면서 과도한 후퇴도 방지할 수 있다.
실린더 블록(145)은 내부에 중공을 갖는 원통 형태로 피스톤 블록 하우징(140)에 마련되며, 모터(110)의 축방향을 향해 내측으로 연장 마련된다. 실린더 블록(145)의 외주는 피스톤 블록(150)의 내측과 슬라이딩 결합하며, 내부 중공에는 모터(110)의 회전 위치를 검출하도록 동력 전달부(120)의 스핀들(122)에 길이방향으로 연장 마련되는 센싱 마그넷 홀더가 수용된다. 또한, 실린더 블록(145)의 끝단은 동력 전달부(120)의 스핀들(122)과 볼 베어링(146)을 개재하여 대향 설치된다. 자세한 것은 후술한다.
피스톤 블록(150)은 피스톤 블록 하우징(140)의 유체가 수용되는 보어 챔버(141) 내부를 모터(110) 구동에 의해 전후로 진퇴하면서 제동에 필요한 액압을 발생시킨다. 이를 위해 피스톤 블록(150)은 너트(124)와 결합하여 보어 챔버(141)를 슬라이딩 이동하는 피스톤 로드(151)를 포함한다.
피스톤 로드(151)는 내부 중공을 구비하여 일측에는 동력 전달부(120)의 너트(124)가 고정 결합되고, 타측은 피스톤 블록 하우징(140)의 실린더 블록(145)이 슬라이딩 가능하게 결합된다. 또한, 피스톤 로드(151)는 보어 챔버(141)가 위치하는 일측에 피스톤 로드(151)보다 외경이 큰 피스톤 헤드(152)를 포함한다.
피스톤 헤드(152)는 보어 챔버(141) 내부에 수용되는 유체가 빠져나가지 못하도록 하기 위한 제2실링부재(S2)가 설치되는 제2씰부(153)를 포함한다. 제2씰부(153)는 피스톤 헤드(152)의 일부를 내측으로 함입시켜 제2실링부재(S2)를 수용할 수 있도록 형성된다.
또한, 피스톤 헤드(152)는 보어 챔버(141) 내부에 수용되는 유체가 실린더 블록(145)과의 슬라이딩면 사이로 빠져나가지 못하도록 하기 위한 제3실링부재(S3)가 설치되는 제3씰부(154)를 포함한다. 제3씰부(154)는 피스톤 헤드(152)의 실린더 블록측 끝단을 내측으로 함입시켜 제3실링부재(S3)를 수용할 수 있도록 형성된다. 제3실링부재(S3)는 컵실 형태로 마련되며, 이탈을 방지하기 위해 실링캡(155)이 마련될 수 있다. 상술한 바와 같이, 피스톤 헤드(152)는 제1실링부재(S1)가 마련되어 있는 블록 슬리브(143)의 제1씰부(144)에 의해 후퇴 동작 시 걸리면서 과도한 후퇴도 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 피스톤 블록을 도시한 절개 사시도이다. 도면을 참조하면, 본 실시 예에 따른 피스톤 블록(150)은 내부에 동력 전달부(120)의 너트(124)가 스핀들(122)을 따라 회전하지 못하도록 하는 회전방지부재(160)를 포함한다.
회전방지부재(160)는 피스톤 블록(150)의 내면에 마련되는 원통형의 피스톤 슬리브(161)와, 피스톤 슬리브(161)에 길이 방향을 따라 마련되는 적어도 하나 이상의 레일(162)과, 레일(162)에 끼워지는 안내돌기(164)를 구비하여 피스톤 슬리브(161)의 길이방향을 따라 진퇴하는 회전방지링(166)을 포함한다.
피스톤 슬리브(161)는 일측이 다단으로 마련되어 동력 전달부(120)의 너트(124) 단부가 밀착 결합하며, 타측은 피스톤 블록(150)에 수용 결합된다.
레일(162)과 안내돌기(164)는 본 실시 예에서는 120도 간격으로 세 개가 피스톤 슬리브(161)의 길이방향 및 회전방지링(166)의 외주에 마련되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 원활한 이동을 위해 복수개로 마련될 수 있다.
회전방지링(166)은 외주면에 마련되는 안내돌기(164)가 피스톤 슬리브(161)의 레일(162)에 슬라이딩 가능하게 결합되며, 내부 중공은 볼 베어링(146)을 개재하여 실린더 블록(145)의 끝단에 결합된다. 즉, 회전방지링(166)의 두께 방향으로 일측은 볼 베어링(146)을 개재하여 동력 전달부의 스핀들(122)이 회전가능하게 조립되고, 타측은 실린더 블록(145)이 이격하여 조립된다. 따라서, 모터(110) 구동 시 스핀들(122)은 회전하지만, 회전방지링(166)은 회전하지 않는다.
한편, 도 4에 도시한 바와 같이 회전방지링(166)의 내부 중공 예컨대, 볼 베어링(146)의 내주와 실린더 블록(145)의 내부 중공에는 스핀들(122)에 결합되어 있는 센싱 마그넷 홀더(170)가 결합된다.
센싱 마그넷 홀더(170)는 동력 전달부(120)의 스핀들(122) 회전 시 함께 회전한다.
센싱 마그넷 홀더(170)의 타측, 즉 전자제어유닛(103)과 인접한 측에는 센싱 마그넷(172)이 마련되어 있어서. 전자제어유닛(103)에 실장된 모터 위치 센서(104)는 센싱 마그넷(172)의 회전에 의한 자속 변화에 기초하여 모터(110)의 회전 위치를 검출할 수 있게 된다. 모터 위치 센서(104)는 전자제어유닛(103) 내에 배치된 인쇄회로기판에 실장되며, 모터 위치 센서(104)의 검출 능력을 더욱 향상시키기 위하여 센싱 마그넷(172)과 대응되는 위치, 즉 센싱 마그넷(172)의 회전축과 모터 위치 센서(104)의 중심이 일치하는 위치에 배치될 수 있다.
다른 한편, 본 실시 예에 따르면 피스톤부(102)는 복동식 피스톤으로 마련될 수 있다. 즉, 유체가 수용되어 있는 보어 챔버(141)는 피스톤 헤드(152)의 전방에 위치하는 제1 챔버(141a)와 피스톤 블록(150)의 후방에 위치하는 제2 챔버(141b)를 포함할 수 있다.
제1 챔버(141a)와 제2 챔버(141b)는 각각 하나 이상의 휠 실린더(FR, FL, RR, RL)(40)와 연결되어 액압을 제공할 수 있다. 예컨대, 피스톤 블록(150)이 전진하면서 제1 챔버(141a)에 형성된 액압은 제1 유압유로(L1)를 통해 하나 이상의 휠 실린더(FR, FL, RR, RL)에 전달되고, 피스톤 블록(150)이 후진하면서 제2 챔버(141b)에 형성된 액압은 제2 유압유로(L2)를 통해 하나 이상의 휠 실린더(FR, FL, RR, RL)에 전달될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 챔버(141a, 141b)는 각각 휠 실린더(FR, FL, RR, RL)와 연결되어 액압을 제거할 수 있다. 예컨대, 피스톤 블록(150)이 후진하면서 제1 챔버(141a)에 형성된 부압에 의해 휠 실린더(FR, FL, RR, RL)의 제동 유체가 제1 유압유로(L1)를 통해 제1 챔버(141a)로 유입되고, 피스톤 블록(150)이 전진하면서 제2 챔버(141b)에 형성된 부압에 의해 휠 실린더(FR, FL, RR, RL)의 제동 유체가 제2 유압유로(L2)를 통해 제2 챔버(141b)로 유입될 수 있다.
한편, 피스톤 블록(150)이 전진하는 경우 제1 챔버(141a)에 액압이 발생하거나 제2 챔버(141b)에 부압이 발생할 수 있다. 반대로 피스톤 블록(150)이 후진하는 경우 제1 챔버(141a)에 부압이 발생하거나 제2 챔버(141b)에 액압이 발생할 수 있다. 이때, 챔버의 액압을 이용하여 휠 실린더(FR, FL, RR, RL)에 제동 압력을 제공할 것인지 아니면 챔버의 부압을 이용하여 제동 압력을 해제할 것인지는 전자제어유닛(103)이 밸브들을 제어함으로써 결정될 수 있다.
제1 챔버(141a)는 피스톤 블록 하우징(140)과 피스톤 블록(150)의 전단에 의해 구획되며, 피스톤 블록(150)의 이동에 따라 체적이 달라지도록 마련된다. 제2 챔버(141b)는 피스톤 블록 하우징(140)과 피스톤 블록(150)의 후단에 의해 구획되며, 피스톤 블록(150)의 이동에 따라 체적이 달라지도록 마련된다.
또한, 피스톤 블록(150)은 제1 챔버(141a)에 액압을 형성하는 제1 유효 면적이 제2 챔버(141b)에 액압을 형성하는 제2 유효 면적 보다 크도록 마련될 수 있다.
10..브레이크 페달 20..마스터 실린더
30..리저버 40..휠 실린더
50..페달 시뮬레이터 60..모터
70..동력전달유닛 80..펌프
90..유압회로유닛 100..액츄에이터
101..구동부 102..피스톤부
103..전자에어유닛 110..모터
112..고정자 113..회전자
115..중공실린더 120..동력 전달부
121..고정핀 122..스핀들
124..너트 130..잠금방지부재
131..디스크 132,134..제1, 제2 돌기
140..피스톤 블록 하우징 141..보어 챔버
141a..제1 챔버 141b..제2 챔버
143..블록 슬리브 145..실린더 블록
150..피스톤 블록 151..피스톤 로드
152..피스톤 헤드 160..회전방지부재
161..피스톤 슬리브 162..레일
166..회전방지링 170..센싱 마그넷 홀더
172..센싱 마그넷 104..모터 위치 센서

Claims (8)

  1. 전기적 신호에 의해 회전력을 발생시키는 고정자와 회전자를 구비하며, 상기 회전자의 내부에 마련되는 중공실린더를 갖는 모터;
    상기 중공실린더에 배치되며, 상기 회전자의 회전력을 전달받아 회전하는 스핀들과, 상기 스핀들과 결합되어 스핀들의 회전에 따라 직선 이동하는 너트를 구비하는 동력 전달부;
    상기 너트와 함께 이동하도록 결합되는 피스톤 블록; 및
    상기 회전자가 상대 회전 가능하도록 베어링에 의해 상기 회전자의 일단에 결합되고, 내부가 상기 중공실린더와 연통하면서 상기 피스톤 블록이 진퇴 가능하게 수용되는 슬리브;를 포함하고,
    상기 스핀들과 너트의 회전이 잠기는 것을 방지하기 위하여
    상기 중공실린더의 내측에 마련되는 디스크와,
    상기 디스크에 돌출 마련되는 제1돌기와,
    상기 디스크와 대향하는 상기 너트의 후방에 마련되는 제2돌기를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터.
  2. 제 1항에 있어서,
    내부에 유체가 수용되어 상기 피스톤 블록이 진퇴 가능하게 수용되는 보어 챔버를 갖는 피스톤 블록 하우징을 더 포함하고,
    상기 동력 전달부는 상기 중공실린더와 상기 보어 챔버가 형성되는 공간에 마련되는 전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 동력 전달부는 상기 회전자에 결합하여 함께 회전하는 고정핀과, 고정핀과 연결되어 회전하는 스핀들과, 스핀들과 나사 결합되는 너트를 포함하고,
    상기 너트는 상기 피스톤 블록에 고정 결합하는 전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    내부에 유체가 수용되어 상기 피스톤 블록이 진퇴 가능하게 수용되는 보어 챔버를 갖는 피스톤 블록 하우징을 더 포함하고,
    상기 피스톤 블록은 상기 너트와 결합하여 상기 보어 챔버를 슬라이딩 이동하는 피스톤 로드를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 피스톤 로드는 회전방지부재를 포함하고,
    상기 회전방지부재는 피스톤 로드의 내면에 마련되는 원통형의 피스톤 슬리브와, 피스톤 슬리브에 길이 방향을 따라 마련되는 적어도 하나 이상의 레일과, 레일에 끼워지는 안내돌기를 구비하여 피스톤 슬리브의 길이방향을 따라 진퇴하는 회전방지링을 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 모터의 위치를 감지하는 모터 위치 센서를 갖는 전자제어유닛과,
    상기 동력 전달부와 결합되어 상기 모터의 회전에 따라 회전하는 센싱 마그넷;을 더 포함하고,
    상기 모터 위치 센서는 상기 센싱 마그넷과 동축 상에 마련되어 상기 센싱 마그넷의 회전에 기초하여 상기 모터의 위치를 감지하는 전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터.
  8. 제1 항에 있어서,
    내부에 유체가 수용되어 상기 피스톤 블록이 진퇴 가능하게 수용되는 보어 챔버를 갖는 피스톤 블록 하우징을 더 포함하고,
    상기 보어 챔버는 상기 피스톤 블록에 의해 전방과 후방이 제1 챔버와 제2 챔버로 분리되는 전자식 브레이크 시스템의 액츄에이터.
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