KR102603348B1 - 차량용 브레이크 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 브레이크 장치에 관한 것으로, 구동력을 발생시키는 구동부와, 구동부로부터 구동력을 전달받아 제동력을 인가하거나 해제하는 한 쌍의 가압부와, 한 쌍의 가압부 사이에 설치되고, 한 쌍의 가압부 중 어느 하나의 가압 하중을 나머지 하나의 가압부로 전달하는 하중전달부 및 하중전달부를 가압하여 하중전달부의 구동을 선택적으로 구속하는 하중전달구속부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 브레이크 장치{BRAKE APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 브레이크 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 한 쌍의 피스톤을 구비하는 차량용 브레이크 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 주차 브레이크는 주차 시 디스크 브레이크 장치의 캘리퍼에 설치된 마찰 패드를 동작시키기 위한 모터 및 동력전달장치로 구성된다.
최근에는 좌우 한 쌍의 피스톤을 이용하여 디스크를 가압하는 구조의 차량용 주차 브레이크가 적용되고 있다. 이 경우, 좌우 피스톤에 하중이 불균일하게 전달되어 제동 성능이 저하되는 문제점을 해결하기 위해 좌우 피스톤의 부하를 밸런싱 기어를 통해 전달하는 방식이 사용된다. 예를 들어, 좌측 피스톤이 부하를 먼저 받는 경우 밸런싱 기어를 통해 우측 링기어를 회전시켜 우측 피스톤과 좌측 피스톤의 부하 값을 동기화시킴으로써 좌우 피스톤이 동시 하중으로 패드를 가압하도록 유도할 수 있다.
그러나 브레이크의 해제 시에는 밸런싱 작용에 의해 부하가 적은 피스톤이 먼저 해제된 후 부하가 큰 피스톤이 해제되며, 해제 시간의 제한 시간으로 인해 부하가 큰 피스톤이 불완전하게 해제되는 경우가 발생된다. 이와 같은 피스톤의 불완전 해제는 잔류 하중으로 인한 드래그를 유발하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0098846호(2010.09.10 공개, 발명의 명칭: 주차 기능을 갖춘 디스크 브레이크)에 개시되어 있다.
본 발명은 제동력의 인가 시에는 피스톤이 균일한 하중을 전달할 수 있게 하고, 제동력의 해제 시에는 피스톤이 불완전하게 해제되는 것을 방지할 수 있는 차량용 브레이크 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 차량용 브레이크 장치는: 구동력을 발생시키는 구동부; 상기 구동부로부터 구동력을 전달받아 제동력을 인가하거나 해제하는 한 쌍의 가압부; 한 쌍의 상기 가압부 사이에 설치되고, 한 쌍의 상기 가압부 중 어느 하나의 가압 하중을 나머지 하나의 상기 가압부로 전달하는 하중전달부; 및 상기 하중전달부를 가압하여 상기 하중전달부의 구동을 선택적으로 구속하는 하중전달구속부;를 포함한다.
또한, 한 쌍의 상기 가압부 각각은, 상기 구동부로부터 동력을 전달받아 회전되는 선기어부; 상기 선기어부와 맞물리며 회전되는 유성기어부; 상기 유성기어부에 결합되는 캐리어부; 및 상기 캐리어부와 연결되고, 상기 캐리어부로부터 회전력을 전달받아 진퇴 이동되며 브레이크 패드를 가압하거나 가압 해제하는 피스톤부;를 포함한다.
또한, 상기 하중전달부는, 상기 유성기어부와 맞물려 회전되는 한 쌍의 링기어부; 및 한 쌍의 상기 링기어부 사이에 배치되고, 상기 링기어부와 맞물려 회전되는 하나 이상의 밸런싱기어부;를 포함한다.
또한, 상기 하중전달구속부는 상기 가압부의 제동력 인가 시 상기 밸런싱기어부의 회전을 허용하고, 상기 가압부의 제동력 해제 시 상기 밸런싱기어부의 회전을 제한
또한, 상기 하중전달구속부는 상기 밸런싱기어부를 가압하여 상기 밸런싱기어부에 회전 저항력을 부가한다.
또한, 상기 하중전달구속부는 상기 밸런싱기어부를 축 방향으로 가압한다.
또한, 상기 하중전달구속부는, 상기 밸런싱기어부를 회전 가능하게 지지하는 회전축부에 고정되는 지지플레이트; 상기 지지플레이트와 마주보게 배치되고, 상기 밸런싱기어부에 접촉되는 가압플레이트; 및 상기 지지플레이트와 상기 가압플레이트의 사이에 구비되고, 상기 가압플레이트를 상기 밸런싱기어부로 향해 가압하는 가압부재;를 포함한다.
또한, 상기 가압부재는 길이 방향으로 탄성 변형 가능하게 구비된다.
또한, 상기 가압플레이트는, 상기 밸런싱기어부의 일측과 마주보게 배치되는 제1가압플레이트; 및 상기 밸런싱기어부의 타측과 마주보게 배치되고, 상기 가압부재로부터 가압력을 전달받는 제2가압플레이트;를 포함한다.
또한, 상기 제2가압플레이트는 상기 회전축부의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 설치된다.
또한, 상기 회전축부에 결합되어 상기 지지플레이트를 지지하는 스토퍼부;를 더 포함한다.
또한, 상기 스토퍼부는 상기 회전축부의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 설치되어 상기 지지플레이트와 상기 가압플레이트의 간격을 조절한다.
본 발명에 따른 차량용 브레이크 장치는 하중전달부로 인하여 제동력의 인가 시 복수의 가압부 중 어느 하나에 가압 하중이 편중되면 이를 나머지 가압부에 전달하여 가압부가 브레이크 패드를 균일 하중으로 가압할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 브레이크 장치는 하중전달구속부가 제동력의 해제 시 하중전달부의 동작을 구속함에 따라 한 쌍의 피스톤부가 브레이크 패드로부터 신속하게 분리될 수 있고, 피스톤부의 불완전해제로 인한 드래그 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중전달구속부의 설치 상태를 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중전달구속부의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중전달구속부의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치가 제동력을 인가하는 과정을 개략적으로 나타내는 작동도이다.
도 10, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치가 제동력을 해제하는 과정을 개략적으로 나타내는 작동도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 브레이크 장치의 일 실시예를 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.
또한, 본 명세서에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 접속)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우도 포함한다. 본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(또는 구비)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 "포함(또는 구비)"할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다. 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 특정 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 그 부호들은 다른 도면을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 특정 도면에 참조 부호가 표시되지 않은 부분이 있더라도, 그 부분은 다른 도면들을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 본 출원의 도면들에 포함된 세부 구성요소들의 개수, 형상, 크기 및 크기의 상대적인 차이 등은 이해의 편의를 위해 설정된 것으로서, 실시예들을 제한하지 않으며 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치(1)는 하우징(10), 구동부(30), 가압부(100, 200), 하중전달부(300), 하중전달구속부(400)를 포함한다.
하우징(10)은 내부에 가압부(100, 200), 하중전달부(300), 하중전달구속부(400)가 설치될 수 있는 공간을 마련한다. 하우징(10)은 내부에 설치된 구성의 교체 및 관리를 용이하게 수행할 수 있도록 개폐 가능하게 구비될 수 있다. 하우징(10)의 구체적인 형상은 도 1에 도시된 형상에 한정되는 것은 아니고, 가압부(100, 200), 하중전달부(300), 하중전달구속부(400)의 형상 크기 등에 따라 다양하게 설계 변경이 가능하다.
구동부(30)는 외부로부터 전원을 공급받아 동력을 발생시키는 전동모터와, 전동모터의 출력축에 연결되어 전동모터에 의해 회전되는 구동기어를 포함한다. 구동기어는 스퍼기어, 베벨기어, 웜기어 등 전동모터의 회전력을 가압부(100, 200)에 전달할 수 있는 동력전달수단의 기술사상 안에서 다양하게 설계 변경이 가능하다.
가압부(100, 200)는 하우징(10)의 내측에 설치된다. 가압부(100, 200)는 구동부(30)로부터 동력을 전달받아 디스크(미도시)와의 접촉 마찰을 발생시키는 브레이크 패드(20)를 가압하여 차량에 제동력을 인가한다.
가압부(100, 200)는 복수 개가 구비되고, 복수 개의 가압부(100, 200)는 나란하게 배치된다. 가압부(100, 200)는 브레이크 패드(20)의 중앙부를 기준으로 좌, 우측(도 2 기준)에 대칭되게 설치된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가압부(100, 200)는 선기어부(110, 210), 연결기어부(120, 220), 유성기어부(130, 230), 캐리어부(150, 250), 피스톤부(170, 270)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연결기어부(120, 220)는 연결기어본체(121, 221), 연결휠(122, 222), 연결삽입부(123, 223)를 포함한다.
연결기어본체(121, 221)는 연결기어부(120, 220)의 개략적인 외관을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연결기어본체(121, 221)는 대략 원판의 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
연결휠(122, 222)은 연결기어본체(121, 221)의 외주면에 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연결휠(122, 222)은 연결기어본체(121, 221)의 외주면을 따라 연속적으로 연장되는 기어치의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 연결휠(122, 222)은 구동부(30), 구체적으로 구동기어와 맞물리도록 결합된다. 이로 인하여 구동부(30)의 동력이 연결기어부(120, 220)로 전달되어 연결기어부(120, 220)를 회전시킬 수 있다.
연결삽입부(123, 223)는 연결휠(122, 222)의 내측 공간부에 형성된다. 즉, 연결휠(122, 222)은 연결기어본체(121, 221)의 외주면을 따라 형성되는 벽의 외측에 형성되고, 연결삽입부(123, 223)는 연결휠(122, 222)이 형성되는 벽의 내측 공간부에 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연결삽입부(123, 223)는 오목한 홈부 형상으로 형성된다. 연결삽입부(123, 223)에는 후술하는 링기어부(310), 보다 구체적으로 링기어내측부(311)가 삽입된다.
선기어부(110, 210)는 구동부(30)로부터 동력을 전달받아 회전된다. 본 실시예에 따르면, 선기어부(110, 210)는 연결기어부(120, 220)와 결합되고, 구동부(30)로부터 동력을 전달받는 연결기어부(120, 220)를 통해 선기어부(110, 210)의 회전이 가능해진다.
선기어부(110, 210)는 연결기어부(120, 220)의 회전 중심과 동심을 이룬다. 따라서 동력전달부(70)에 의해 동력이 연결기어부(120, 220)로 전달되면, 연결기어부(120, 220)와 선기어부(110, 210)는 동일한 회전축 상에서 회전된다. 선기어부(110, 210)는 연결삽입부(123, 223)가 형성되는 연결기어부(120, 220)의 내주면의 내측에 배치된다.
선기어부(110, 210)는 연결기어부(120, 220)와 일체로 형성될 수 있다. 이와 달리 선기어부(110, 210)는 연결기어부(120, 220)와 별물로 형성되되, 결합에 의해 일체화되는 것도 가능하다. 선기어부(110, 210)가 연결기어부(120, 220)와 일체로 형성되거나, 일체화됨에 따라, 구동부(30)로부터 동력을 전달받아 구동되는 연결기어부(120, 220)가 회전되면 선기어부(110, 210)도 함께 회전된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선기어부(110, 210)는 선기어(111, 211), 선기어연결몸체(112, 212)를 포함한다.
선기어연결몸체(112, 212)는 연결기어본체(121, 221)와 결합된다.
선기어(111, 211)는 선기어연결몸체(112, 212)의 중앙부에 형성되고, 유성기어부(130, 230)와 맞물리도록 외주면에 기어 형상으로 형성된다.
유성기어부(130, 230)는 선기어(111, 211)와 맞물리면서 자전과 공전을 한다.
유성기어부(130, 230)는 복수 개의 유성기어(131, 231)를 구비한다. 본 실시예에서 유성기어(131, 231)는 4개로 예시되나, 이에 한정되는 것은 아니고, 3개 이하나 5개 이상일 수 있다.
복수 개의 유성기어(131, 231)는 선기어(111, 211)의 회전 중심을 기준으로 등각 배치된다. 복수 개의 유성기어(131, 231)는 선기어(111, 211)와 맞물리면서, 선기어(111, 211)의 회전 시에 자전 및/또는 공전한다.
유성기어부(130, 230)는 캐리어부(150, 250)와 결합된다. 복수 개의 유성기어(131, 231)가 공전하는 경우 캐리어부(150, 250)도 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어부(150, 250)는 캐리어본체(151, 251), 캐리어회전축(152, 252), 캐리어연결부(153, 253)를 포함한다.
캐리어회전축(152, 252)은 캐리어본체(151, 251) 상에서 유성기어부(130, 230)를 향해 돌출 형성된다.
캐리어회전축(152, 252)은 유성기어부(130, 230)의 개수와 동일하게 복수 개가 구비되고, 유성기어부(130, 230)에 관통 결합된다. 이로 인하여 유성기어부(130, 230)는 캐리어회전축(152, 252) 상에서 회전되며 자전 운동할 수 있다.
캐리어연결부(153, 253)는 캐리어본체(151, 251)의 내주면에 형성되고, 피스톤부(170, 270)의 피스톤연결부(173, 273)와 연결된다.
본 실시예에서 캐리어연결부(153, 253)는 오목한 홈부 형상이고, 피스톤연결부(173, 273)는 캐리어연결부(153, 253)에 삽입되는 돌출된 돌기 형상이다.
이와 반대로 피스톤연결부(173, 273)는 오목한 홈부 형상이고, 캐리어연결부(153, 253)는 피스톤연결부(173, 273)에 삽입되는 돌출된 돌기 형상일 수 있다.
캐리어연결부(153, 253)와 피스톤연결부(173, 273)는 서로 간에 스플라인(Spline) 결합될 수 있다. 물론 캐리어부(150, 250)와 피스톤부(170, 270)는 스플라인 결합 외에도 다른 방식, 예를 들어 나사 결합 등의 방식으로 결합될 수 있다.
피스톤부(170, 270)는 캐리어부(150, 250)와 연결된다. 피스톤부(170, 270)는 캐리어부(150, 250)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 진퇴 이동된다. 피스톤부(170, 270)는 진퇴 이동에 의해 브레이크 패드(20)를 가압하거나 가압 해제하여 제동력을 인가 또는 해제한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤부(170, 270)는 피스톤본체(171, 271), 피스톤샤프트(172, 272), 피스톤연결부(173, 273)를 포함한다.
피스톤본체(171, 271)는 내부가 중공으로 형성되고, 이동에 의해 브레이크 패드(20)와 접촉 가능하게 배치된다. 피스톤본체(171, 271)는 원통 형상으로 형성될 수 있다.
피스톤본체(171, 271)는 피스톤샤프트(172, 272)와 결합되고, 피스톤샤프트(172, 272)의 단부, 즉 캐리어부(150, 250)를 향하는 단부에는 피스톤연결부(173, 273)가 형성된다.
캐리어부(150, 250)의 회전 시 캐리어연결부(153, 253)와 스플라인 결합되는 피스톤연결부(173, 273)가 회전되면서, 캐리어부(150, 250)의 회전 운동이 피스톤부(170, 270)의 직선 운동으로 변환된다.
피스톤부(170, 270)가 직선 이동됨으로 인하여 피스톤부(170, 270)는 브레이크 패드(20)를 향해 이동된다. 따라서 피스톤부(170, 270)가 브레이크 패드(20)에 접촉되어 브레이크 패드(20)를 가압함으로써, 브레이크 패드(20)와 디스크 간 마찰로 인해 제동력이 발생된다.
하중전달부(300)는 한 쌍의 가압부(100, 200)에 각각 연결되고, 가압부(100, 200) 중 어느 하나의 가압 하중을 다른 하나의 가압부(100, 200)로 전달한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하중전달부(300)는 한 쌍의 링기어부(310)와, 하나 이상의 밸런싱기어부(320)를 포함할 수 있다.
한 쌍의 링기어부(310)는 서로 다른 가압부(100, 200)에 구비되는 유성기어부(130)와 결합된다. 한 쌍의 링기어부(310)는 내주면이 유성기어부(130, 230)와 맞물려 회전 가능하다. 한 쌍의 링기어부(310)는 외주면이 하나 이상의 밸런싱기어부(320)를 매개로 간접적으로 맞물릴 수 있다. 즉, 밸런싱기어부(320)는 한 쌍의 링기어부(310) 사이에 배치되어 링기어부(310)와 맞물릴 수 있다. 각각의 링기어부(310)는 유성기어(131, 231)와 연결휠(122, 222) 사이에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 링기어부(310)는 링기어내측부(311), 링기어외측부(315)를 포함한다.
링기어내측부(311)는 유성기어부(130, 230)의 외측에 배치되고, 유성기어부(130, 230)와 맞물리도록 내주면을 따라 내측기어부(312)가 형성될 수 있다.
링기어외측부(315)는 링기어내측부(311)의 외측면과 결합되고, 밸런싱기어부(320)와 맞물리도록 외주면을 따라 외측기어부(316)가 형성된다. 링기어외측부(315)는 링기어내측부(311)와 일체로 형성될 수 있다.
일측(도 3 기준 좌측)에 설치되는 링기어내측부(311)의 내측기어부(312)가 유성기어부(130)와 맞물리면서 회전됨에 따라 링기어내측부(311)와 일체로 형성되는 링기어외측부(315)도 동일한 방향으로 회전된다.
따라서 일측의 링기어외측부(315)의 회전력은 밸런싱기어부(320)를 통해 타측(도 5 기준 우측)에 배치되는 링기어부(310), 구체적으로 링기어외측부(315)로 전달된다.
밸런싱기어부(320)는 링기어부(310), 구체적으로 링기어외측부(315)에 형성되는 외측기어부(316)와 맞물려 회전되고, 일측에 배치되는 링기어부(310)의 회전 동력을 타측에 배치되는 링기어부(310)로 전달한다.
보다 구체적으로, 밸런싱기어부(320)는 한 쌍의 가압부(100, 200), 구체적으로 한 쌍의 피스톤부(170, 270)에 브레이크 패드(20)를 가압하기 위한 가압 하중이 균일하게 작용되지 않는 경우, 일측의 피스톤부(170)의 가압 하중을 타측의 피스톤부(270)로 전달하여 한 쌍의 피스톤부(170, 270)가 균일한 가압 하중으로 브레이크 패드(20)에 접촉되도록 할 수 있다. 물론, 이와 반대로 타측의 피스톤부(270)의 가압 하중을 일측의 피스톤부(170)로 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱기어부(320)는 평기어(SPUR GEAR) 형상으로 형성될 수 있다. 밸런싱기어부(320)는 중앙부가 회전축부(321)로 삽입되어 회전축부(321)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 밸런싱기어부(320)는 링기어외측부(315)의 외주면을 따라 형성되는 외측기어부(316)와 맞물려 회전된다. 그러나 밸런싱기어부(320)는 평기어 형상 외에 베벨기어(BECEL GEAR) 형상, 기어치가 밸런싱기어부(320)의 회전중심축과 소정 각도로 경사지게 형성되는 헬리컬기어(HELICAL GEAR) 형상 등과 같이 다양한 형태로 대체될 수 있다.
또한 밸런싱기어부(320)가 기어 형상에 한정되는 것은 아니고 한 쌍의 링기어부(310)에 벨트 형상으로 각각 연결되며, 일측 가압부(100)의 동력을 타측 가압부(200)로 전달하는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
밸런싱기어부(320)는 복수 개가 구비될 수 있다. 따라서 본 실시예와 같이 2개로 한정될 것은 아니고, 한 쌍의 링기어부(310)의 사이의 거리에 따라 1개 또는 3개 이상이 구비될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
하중전달구속부(400)는 하중전달부(300)를 가압하여 하중전달부(300)의 구동을 선택적으로 구속한다. 보다 구체적으로, 하중전달구속부(400)는 밸런싱기어부(320)를 축 방향으로 가압하여 밸런싱기어부(320)에 설정 크기의 회전 저항력을 부가함으로써 하중전달부(300)의 구동을 선택적으로 구속한다.
즉, 하중전달구속부(400)는 회전 저항력에 의해 가압부(100, 200)에 상대적으로 큰 작동 하중이 작용하는 제동력 인가 시에는 밸런싱기어부(320)의 회전을 허용한다. 이에 따라 하중전달구속부(400)는 제동력을 인가하는 과정에서는 하중전달부(300)를 통해 한 쌍의 가압부(100,200)의 하중 편차가 원활하게 해소될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 하중전달구속부(400)는 가압부(100, 200)에 상대적으로 작은 작동 하중이 작용하는 가압부(100, 200)의 제동력 해제 시에는 밸런싱기어부(320)의 회전을 제한한다. 이에 따라 하중전달구속부(400)는 제동력을 해제하는 과정에서는 한 쌍의 가압부(100, 200)가 브레이크 패드(20)로부터 신속하게 이격되도록 유도할 수 있어 잔류 하중 발생으로 인한 드래그 현상을 방지할 수 있다.
이 경우, 하중전달구속부(400)가 부가하는 회전 저항력의 크기는 가압부(100, 200)의 제동력 인가 시 링기어부(310)로부터 밸런싱기어부(320)로 전달되는 회전력의 크기보다는 작고, 가압부(100, 200)의 제동력 해제 시 링기어부(310)로부터 밸런싱기어부(320)로 전달되는 회전력의 크기보다는 크게 설정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중전달구속부의 설치 상태를 개략적으로 나타내는 확대도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중전달구속부의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중전달구속부의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하중전달구속부(400)는 지지플레이트(410), 가압플레이트(420), 가압부재(430), 스토퍼부(440)를 포함한다.
지지플레이트(410)는 회전축부(321)에 고정되어 후술하는 가압부재(430)를 지지한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 지지플레이트(410)는 밸런싱기어부(320)와 평행하게 마주보게 배치되는 판의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 지지플레이트(410)는 밸런싱기어부(320)의 하측면으로부터 밸런싱기어부(320)의 축 방향으로 소정 간격 이격되게 배치된다. 지지플레이트(410)는 회전축부(321)에 회전축부(321)의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동 가능하게 삽입될 수 있다. 지지플레이트(410)는 회전축부(321)에 삽입된 상태에서 후술하는 스토퍼부(440)에 접해 위치 고정될 수 있다.
가압플레이트(420)는 지지플레이트(410)와 마주보게 배치되고, 밸런싱기어부(320)에 접촉된다. 가압플레이트(420)는 후술하는 가압부재(430)로부터 가압력을 전달받아 밸런싱기어부(320)에 밀착된다. 이에 따라 하중전달구속부(400)가 밸런싱기어부(320)에 부가하는 회전 저항력은 가압플레이트(420)와 밸런싱기어부(320) 사이에 작용하는 마찰력에 의해 발생되는 것으로 예시될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가압플레이트(420)는 제1가압플레이트(421), 제2가압플레이트(422)를 포함한다.
제1가압플레이트(421)는 밸런싱기어부(320)의 일측과 마주보게 배치된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1가압플레이트(421)는 밸런싱기어부(320)의 상측면과 평행하게 마주보게 배치되는 판의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제1가압플레이트(421)는 하측면이 밸런싱기어부(320)의 상측면과 접촉되는 위치에 고정된다. 제1가압플레이트(421)는 밸런싱기어부(320)의 하측면에 후술하는 제2가압플레이트(422)가 밀착됨에 따라 발생되는 반력에 의해 밸런싱기어부(320)의 상측면에 밀착된다. 제1가압플레이트(421)는 회전축부(321)와 일체로 형성될 수 있고, 이와 달리 회전축부(321)에 삽입된 상태에서 별도의 고정수단, 접착제 등에 의해 회전축부(321)에 고정되는 것도 가능하다.
제2가압플레이트(422)는 밸런싱기어부(320)의 타측과 마주보게 배치되고, 가압부재(430)로부터 가압력을 전달받는다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2가압플레이트(422)는 지지플레이트(410)의 상측면과 밸런싱기어부(320)의 하측면 사이에 배치되는 판의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제2가압플레이트(422)는 지지플레이트(410)의 상측면 및 밸런싱기어부(320)의 하측면과 평행하게 배치된다. 제2가압플레이트(422)는 회전축부(321)에 삽입된 상태에서 회전축부(321)의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 설치될 수 있다. 제2가압플레이트(422)는 하측면이 후술하는 가압부재(430)에 접해 가압부재(430)로부터 가압력을 전달받는다. 제2가압플레이트(422)는 가압부재(430)로부터 전달되는 가압력에 의해 상측면이 밸런싱기어부(320)의 하측면에 밀착된다.
이에 따라 제1가압플레이트(421)와 제2가압플레이트(422)는 밸런싱기어부(320)의 양측면에 밀착됨으로써 밸런싱기어부(320)와의 사이에 발생되는 마찰력을 통해 밸런싱기어부(320)에 회전 저항력을 부가할 수 있다.
가압부재(430)는 지지플레이트(410)와 가압플레이트(420)의 사이에 구비되고, 가압플레이트(420)를 밸런싱기어부(320)로 향해 가압한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가압부재(430)는 길이 방향으로 탄성 변형이 가능하게 구비되는 디스크 스프링, 코일 스프링 등의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 가압부재(430)는 지지플레이트(410)의 상측면과 제2가압플레이트(422)의 하측면 사이에 배치된다. 가압부재(430)는 양단부가 각각 지지플레이트(410)의 상측면과 제2가압플레이트(422)에 접하여 고정된다. 가압부재(430)는 소정 길이 압축된 상태로 지지플레이트(410)와 제2가압플레이트(422)의 사이에 설치될 수 있다. 이에 따라 가압부재(430)는 탄성복원력에 의해 제2가압플레이트(422)를 밸런싱기어부(320)로 향해 가압할 수 있다.
스토퍼부(440)는 회전축부(321)에 결합되어 회전축부(321)에 대해 지지플레이트(410)를 지지한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스토퍼부(440)는 압입, 나사 결합 등 다양한 결합 구조를 통해 회전축부(321)에 고정될 수 있다. 스토퍼부(440)는 회전축부(321)에 고정된 상태에서 지지플레이트(410)의 하측면을 지지함으로써 지지플레이트(410)의 설치 위치를 고정시킨다. 이에 따라 스토퍼부(440)는 가압부재(430)로부터 가해지는 반력에 의해 지지플레이트(410)가 회전축부(321)의 길이 방향을 따라 임의로 이동되는 것을 방지할 수 있다.
스토퍼부(440)는 회전축부(321)의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 설치되어 회전축부(321)에 대한 결합 위치가 조절될 수 있다. 스토퍼부(440)는 회전축부(321)의 길이 방향을 따라 이동되며 지지플레이트(410)와 가압플레이트(420), 보다 구체적으로 제2가압플레이트(422)의 간격을 조절한다. 이에 따라 스토퍼부(440)는 가압부재(430)의 압축 정도를 가변시켜 가압부재(430)로부터 밸런싱기어부(320)에 가해지는 가압력의 크기를 조절할 수 있다.
이하에서는 상기와 같이 구성되는 차량용 브레이크 장치(1)의 작동원리에 관해 설명하기로 한다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치가 제동력을 인가하는 과정을 개략적으로 나타내는 작동도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 제동력의 인가 시 외부로부터 전원을 공급받아 전동모터에서 동력이 발생되면, 구동기어를 매개로 전동모터의 출력축과 연결된 연결기어부(120, 220)가 회전된다.
연결기어부(120, 220)의 회전에 따라 선기어부(110, 210)도 연동되어 회전되고, 선기어(111, 211)와 맞물려 있는 유성기어(131, 231)는 자전 운동을 함과 동시에 선기어(111, 211)의 둘레를 따라 공전 운동한다.
유성기어(131, 231)가 공전 운동하면서 유성기어(131, 231)에 결합되는 캐리어부(150, 250)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전된다. 캐리어부(150, 250)가 회전됨에 따라 캐리어부(150, 250)와 결합되는 피스톤부(170, 270)가 브레이크 패드(20) 측으로 이동되며 브레이크 패드(20)를 접촉 가압하게 된다.
여러 요인으로 인해, 구동부(30)에서 제공되는 동력은 한 쌍의 가압부(100, 200) 중 어느 하나에 더 많이 전달될 수 있다.
예를 들어, 일측(도 7 기준 좌측)에 배치되는 가압부(100)에 타측(도 7 기준 우측)에 배치되는 가압부(200)보다 동력이 더 전달되는 경우에는 일측의 피스톤부(170)가 타측의 피스톤부(270)보다 먼저 브레이크 패드(20)에 접촉될 수 있다.
일측의 피스톤부(170)는 브레이크 패드(20)에 이미 접촉된 상태이고, 타측의 피스톤부(270)는 브레이크 패드(20)에 아직 접촉되지 않은 상태이면, 일측의 가압부(100)의 유성기어부(130)는 자전 운동만을 한다. 즉, 유성기어부(130)는 공전 운동을 하지 않게 된다.
보다 구체적으로, 구동부(30)의 작동에 의해 발생된 동력은 선기어(111)로 계속해서 전달되므로, 선기어(111)는 계속해서 회전된다. 이때, 피스톤부(170)가 이미 브레이크 패드(20)에 접촉되어 있는 상태이므로, 선기어(111)와 맞물려 있는 복수 개의 유성기어(131)는 공전 운동은 하지 않고, 자전 운동만을 하게 된다.
일측의 링기어부(310)는 복수 개의 유성기어(131)의 자전 운동에 연동되어 시계 또는 반시계 방향으로 회전된다.
일측의 링기어부(310)가 회전됨에 따라 링기어내측부(311)와 일체로 결합되는 링기어외측부(315)는 밸런싱기어부(320)로 회전력을 전달한다.
브레이크 패드(20)와 피스톤부(170)의 반력으로 인해 제동력의 인가시에는 제동 해제시에 비해 상대적으로 큰 하중이 링기어부(310)로 전달된다.
이에 따라 일측의 링기어부(310)로부터 밸런싱기어부(320)로 전달되는 회전력이 하중전달구속부(400)가 밸런싱기어부(320)에 가하는 회전 저항력보다 크게되어 밸런싱기어부(320)가 회전된다.
밸런싱기어부(320)가 회전됨에 따라 일측의 가압부(100)에 제공되던 동력은 밸런싱기어부(320), 타측의 외측기어부(316), 링기어내측부(311)의 내측기어부(312), 유성기어부(230), 유성기어부(230)와 결합되는 캐리어부(250)를 순차적으로 거쳐 타측의 피스톤부(270)로 전달된다.
이로써 구동부(30)에서 제공되는 동력은 아직 브레이크 패드(20)에 접촉되지 않은 타측의 피스톤부(270)에 제공되고, 타측의 피스톤부(270)가 브레이크 패드(20)에 접촉될 때까지 이미 브레이크 패드(20)에 접촉된 일측의 피스톤부(170)의 직선 이동은 정지된다.
이후 일측과 타측의 피스톤부(170, 270)가 모두 브레이크 패드(20)에 접촉되면, 구동부(30)의 동력은 다시 일측과 타측의 피스톤부(170, 270)에 동일하게 제공된다. 이에 따라 브레이크 패드(20)눈 동시에 균일한 하중으로 가압될 수 있다.
도 10, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치가 제동력을 해제하는 과정을 개략적으로 나타내는 작동도이다.
제동력의 해제 시, 외부로부터 전원을 공급받아 전동모터에서 동력이 발생되면, 구동기어를 매개로 전동모터의 출력축과 연결된 연결기어부(120, 220)는 제동력의 인가 시와 반대 방향으로 회전된다.
연결기어부(120, 220)의 회전에 연동되어 선기어부(110, 210)도 함께 회전되고, 선기어(111, 211)와 맞물려 있는 유성기어(131, 231)는 자전 운동을 함과 동시에 선기어(111, 211)의 둘레를 따라 공전 운동한다.
유성기어(131, 231)가 공전 운동하면서 유성기어(131, 231)에 결합되는 캐리어부(150, 250)는 제동력의 인가시와 반대 방향으로 회전된다. 캐리어부(150, 250)가 회전됨에 따라 캐리어부(150, 250)와 결합되는 피스톤부(170, 270)는 브레이크 패드(20)로부터 이격되며 브레이크 패드(20)를 가압 해제하게 된다.
여러 요인으로 인해, 구동부(30)에서 제공되는 동력은 한 쌍의 가압부(100, 200) 중 어느 하나에 더 많이 전달될 수 있다.
제동력 해제시에는 한 쌍의 가압부(100, 200)에 하중의 편차가 발생되더라도 브레이크 패드(20)와 피스톤부(170)사이에 반력이 작용하지 않음에 따라 제동력의 인가시에 비해 상대적으로 작은 하중이 링기어부(310)로 전달된다.
이에 따라 일측의 링기어부(310)로부터 밸런싱기어부(320)로 전달되는 회전력은 하중전달구속부(400)가 밸런싱기어부(320)에 가하는 회전 저항력보다 작게 되어 밸런싱기어부(320)가 회전되지 않는다.
밸런싱기어부(320)가 회전되지 않음에 따라 한 쌍의 링기어부(310) 또한 회전되지 않게 되고, 하중전달부(300)를 통한 하중 전달이 이루어지지 않는다.
이후, 구동부(30)로부터 한 쌍의 가압부(100, 200)로 각각 제공되는 하중은 그대로 한 쌍의 피스톤부(170, 270)에 직접 전달된다.
이에 따라 한 쌍의 피스톤부(170, 270)는 브레이크 패드(20)로부터 신속하게 이격될 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. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1 : 차량용 브레이크 장치 10 : 하우징
20 : 브레이크 패드 30 : 구동부
100, 200 : 가압부
110, 210 : 선기어부
120, 220 : 연결기어부
130, 230 : 유성기어부
150, 250 : 캐리어부
170, 270 : 피스톤부
300 : 하중전달부 310 : 링기어부
320 : 밸런싱기어부 400 : 하중전달구속부
410 : 지지플레이트 420 : 가압플레이트
421 : 제1가압플레이트 422 : 제2가압플레이트
430 : 가압부재 440 : 스토퍼부

Claims (12)

  1. 구동력을 발생시키는 구동부;
    상기 구동부로부터 구동력을 전달받아 제동력을 인가하거나 해제하는 한 쌍의 가압부;
    한 쌍의 상기 가압부 사이에 설치되고, 한 쌍의 상기 가압부 중 어느 하나의 가압 하중을 나머지 하나의 상기 가압부로 전달하는 하중전달부; 및
    상기 하중전달부를 가압하여 상기 하중전달부의 구동을 선택적으로 구속하는 하중전달구속부;를 포함하고,
    상기 하중전달부는,
    각각의 상기 가압부의 동작에 연동되어 회전되는 한 쌍의 링기어부; 및
    한 쌍의 상기 링기어부 사이에 배치되고, 상기 링기어부와 맞물려 회전되는 하나 이상의 밸런싱기어부;를 포함하고,
    상기 하중전달구속부는 상기 밸런싱기어부를 축 방향으로 가압하여 상기 밸런싱기어부에 마찰력을 부가하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    한 쌍의 상기 가압부 각각은,
    상기 구동부로부터 동력을 전달받아 회전되는 선기어부;
    상기 선기어부와 맞물리며 회전되고, 상기 링기어부와 맞물려 결합되는 유성기어부;
    상기 유성기어부에 결합되는 캐리어부; 및
    상기 캐리어부와 연결되고, 상기 캐리어부로부터 회전력을 전달받아 진퇴 이동되며 브레이크 패드를 가압하거나 가압 해제하는 피스톤부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 하중전달구속부는 상기 가압부의 제동력 인가 시 상기 밸런싱기어부의 회전을 허용하고, 상기 가압부의 제동력 해제 시 상기 밸런싱기어부의 회전을 제한하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 하중전달구속부는,
    상기 밸런싱기어부를 회전 가능하게 지지하는 회전축부에 고정되는 지지플레이트;
    상기 지지플레이트와 마주보게 배치되고, 상기 밸런싱기어부에 접촉되는 가압플레이트; 및
    상기 지지플레이트와 상기 가압플레이트의 사이에 구비되고, 상기 가압플레이트를 상기 밸런싱기어부로 향해 가압하는 가압부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 가압부재는 길이 방향으로 탄성 변형 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 가압플레이트는,
    상기 밸런싱기어부의 일측과 마주보게 배치되는 제1가압플레이트; 및
    상기 밸런싱기어부의 타측과 마주보게 배치되고, 상기 가압부재로부터 가압력을 전달받는 제2가압플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제2가압플레이트는 상기 회전축부의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 회전축부에 결합되어 상기 지지플레이트를 지지하는 스토퍼부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 스토퍼부는 상기 회전축부의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 설치되어 상기 지지플레이트와 상기 가압플레이트의 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
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