KR102620655B1 - 브레이크 장치 - Google Patents

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Abstract

브레이크 장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 브레이크 장치는, 실린더바디와, 실린더바디에 이동 가능하게 구비되는 피스톤을 구비하여, 피스톤의 이동에 의해 실린더바디의 내부 압력이 가변되는 마스터실린더부와, 페달부의 이동에 연동하여 이동되는 페달력전달부와, 페달력전달부와 피스톤 사이에 위치하며, 페달력전달부에 의하여 압축되는 압축부와, 전원이 인가되면 구동되어 피스톤을 가압하는 전동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

브레이크 장치{BRAKE APPARATUS}
본 발명은 브레이크 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제동력을 안정적으로 발생시킬 수 있고, 부스터의 배력비를 조절할 수 있는 브레이크 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에 적용되는 브레이크 장치는 주행 중의 차량의 속력을 줄이거나, 주차 상태를 유지하기 위해 사용되는 장치에 해당한다. 이러한 브레이크 장치는, 일반적으로 마찰력을 이용하여 차량의 운동에너지를 열 에너지로 바꾸는 방식으로 제동을 수행한다.
이러한 브레이크 장치는, 차량의 감속 및 정지를 위해 사용되는 주 브레이크와 차량의 주차상태를 유지하기 위한 주차 브레이크로 나뉠 수 있다.
특히, 주 브레이크는 운전자가 페달을 가압할 때 발생하는 압력을 각 차륜에 전달하는 방식에 따라, 기계식, 유압식 및 공기식으로 분류될 수 있다.
이중 유압식 브레이크 장치는, 제동력을 각각의 차륜에 균등하게 전달할 수 있으며, 마찰 손실이 적고, 장치를 작동하기 위한 조작력을 줄일 수 있는 장점이 있다.
다만, 종래의 브레이크 장치는, 차량의 특성, 운전자의 운전 성향 등을 고려하여 부스터의 배력비 등을 조절하기 위해서는 설계변경이 필요하며, 부스터의 배력비를 구현하기 위한 구성이 복잡한 문제점이 있다. 또한, 배력비를 설정하기 위하여 푸쉬로드에 작용하는 접촉면적을 조절하는 경우, 설정 범위 이상의 배력비에서는 푸쉬로드에 접하는 폭, 반경 등이 현저히 좁아지게 되어 장치가 파손되거나 제동력 등을 안정적으로 발생시킬 수 없는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 공개특허공보 제10-2016-0002117호(2016.01.07 공개, 발명의 명칭: 차량용 제동장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 제동력을 안정적으로 확보하면서, 장치의 파손 등을 방지할 수 있으며, 부스터의 배력비를 용이하게 조절할 수 있는 브레이크 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 브레이크 장치는: 실린더바디와, 상기 실린더바디에 이동 가능하게 구비되는 피스톤을 구비하여, 상기 피스톤의 이동에 의해 상기 실린더바디의 내부 압력이 가변되는 마스터실린더부; 페달부의 이동에 연동하여 이동되는 페달력전달부; 상기 페달력전달부와 상기 피스톤 사이에 위치하며, 상기 페달력전달부에 의하여 압축되는 압축부; 및 전원이 인가되면 구동되어 상기 피스톤을 가압하는 전동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 피스톤은, 상기 실린더바디에 이동 가능하게 삽입되는 내부피스톤; 및 상기 내부피스톤과 상기 페달력전달부 사이에 위치하여, 상기 페달력전달부의 이동에 따라 상기 내부피스톤을 가압하는 푸쉬로드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 페달력전달부는, 상기 페달부에 연결되어 왕복 이동하는 페달연결부; 및 상기 페달연결부에 결합되고, 상기 푸쉬로드를 둘러싸며, 상기 페달연결부에 의하여 가압될 때, 상기 압축부를 가압하는 페달력전달바디부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 압축부는, 상기 페달력전달바디부와 상기 푸쉬로드 사이에 개재되며, 상기 푸쉬로드를 둘러싸는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 압축부는, 링 형상으로 형성되며, 고무 재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 전동부는, 회전력을 발생시키는 구동부; 상기 페달력전달바디부에 수용되는 스크루부; 상기 구동부의 회전력을 상기 스크루부에 전달하는 전동력전달부; 및 상기 스크루부에 맞물리고, 상기 스크루부의 회전에 따라 상기 스크루부의 길이 방향으로 이동하여, 상기 푸쉬로드를 가압하는 너트부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 브레이크 장치는, 상기 페달력전달부의 이동 거리를 측정하는 이동거리측정부; 및 상기 페달력전달부의 이동 거리에 기초하여 상기 전동부가 상기 피스톤을 가압하여 이동시키는 거리를 조절하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는, 상기 페달력전달부가 상기 피스톤 측으로 이동하는 거리가, 상기 전동부가 상기 피스톤을 가압하여 이동시키는 거리보다 길도록, 상기 전동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 브레이크 장치는, 제동력을 안정적으로 확보하면서, 장치의 파손 등을 방지할 수 있으며, 부스터의 배력비를 설계 변경 등의 적용 없이 용이하게 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 장치를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축부를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 장치에서 압축부의 강성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 장치의 작동을 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 장치를 개략적으로 나타내는 개념도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 브레이크 장치(1)는 마스터실린더부(100), 페달력전달부(200), 압축부(300) 및 전동부(400)를 포함하여, 전동부스터 등에 적용됨으로써, 전동부스터의 배력비를 조절할 수 있도록 한다.
마스터실린더부(100)는 내부에 오일 등의 작동유체가 수용되는 실린더바디(110)와, 실린더바디(110)에 이동 가능하게 구비되는 피스톤(130)을 구비한다.
본 실시예에서 마스터실린더부(100)는 피스톤(130)의 이동에 의해 실린더바디(110)의 내부 압력이 가변되는 것을 이용하여, 실린더바디(110)에 수용되는 작동유체의 유압을 변동시켜, 실린더바디(110)와 유체적으로 연결되는 휠브레이크(20)의 작동을 가능하게 한다.
본 실시예에서 실린더바디(110)는, 작동유체가 저장되는 리저버(30)로부터 작동유체를 공급받으며, 하나 이상의 휠브레이크(20)와 유체안내관(40)을 통하여 연통된다.
본 실시예에서 피스톤(130)은 내부피스톤(131) 및 푸쉬로드(135)를 포함하여, 페달력전달부(200) 또는 전동부(400)에 의하여 이동됨으로써, 실린더바디(110) 내부의 압력을 가변시킨다.
내부피스톤(131)은 실린더바디(110)의 내부에 이동 가능하게 삽입된다. 본 실시예에서 내부피스톤(131)은 상호 이격되게 구비되는 제1내부피스톤(132)과 제2내부피스톤(133)을 구비하여, 실린더바디(110) 내부를 구획하는 방식으로 복수의 유압실(111)을 형성할 수 있다.
각각의 유압실(111)에서 각각 유압이 가변되도록 하여, 장치의 일부가 오작동 하는 경우에도, 안정적으로 제동력을 발생시킬 수 있도록 한다.
또한, 각각의 유압실(111)에는 복원스프링(150)이 수용되어, 페달력전달부(200) 또는 전동부(400)가 내부피스톤(131)을 가압하는 힘이 해제되면 내부피스톤(131)을 페달부(10) 측으로 복귀시킬 수 있도록 한다.
푸쉬로드(135)는 내부피스톤(131)과 페달력전달부(200)의 사이에 위치하여, 페달력전달부(200)의 이동에 따라 내부피스톤(131)을 가압한다.
본 실시예에서 푸쉬로드(135)는 실린더바디(110)에 이동 가능하게 삽입되며, 대략 원판 형상으로 형성되는 푸쉬로드제1바디(136)와, 푸쉬로드제1바디(136)에서 페달부(10) 측으로 돌출 형성되며 원통 형상으로 형성되어, 내부에 전동부(400), 구체적으로 스크루부(430)가 삽입되는 푸쉬로드제2바디(137)를 포함한다.
페달력전달부(200)는 페달부(10)의 이동에 연동하여 왕복 이동된다. 본 실시예에서 페달력전달부(200)는 페달연결부(210) 및 페달력전달바디부(230)를 포함한다.
페달연결부(210)는 페달부(10)에 연결되며, 페달부(10)의 이동에 연동하여 왕복 이동한다. 본 실시예에서 페달연결부(210)는 일단부가 페달부(10), 구체적으로 페달지지부(11)에 회전 가능하게 연결되고, 타단부가 페달력전달바디부(230)에 용접, 볼팅 결합 등의 방식으로 결합되어, 운전자가 페달(13)을 가압하는 정도에 비례하여 내부피스톤(131) 측으로 이동된다.
페달력전달바디부(230)는 페달연결부(210)에 결합되고, 푸쉬로드(135), 구체적으로 푸쉬로드제2바디(137)를 이격되게 둘러싸며, 페달연결부(210)에 의하여 가압될 때, 압축부(300)를 가압한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축부를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 장치에서 압축부의 강성을 나타내는 그래프이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 압축부(300)는 페달력전달부(200)와 피스톤(130) 사이에 위치하며, 페달력전달부(200)에 의하여 탄성 압축된다.
본 실시예에서 압축부(300)는 양측면이 각각 페달력전달부(200)의 단부와, 푸쉬로드(135), 구체적으로 푸쉬로드제1바디(136)에 접하여 페달력전달부(200)가 압축부(300)를 가압하면, 해당 힘을 푸쉬로드제1바디(136)로 전달한다.
또한, 본 실시예에서 압축부(300)는 푸쉬로드제2바디(137)를 둘러싸는 링 형상으로 형성되어, 페달력전달부(200)에서 전달받은 힘을 푸쉬로드제1바디(136)의 주변부로 전달하고, 고무 재질을 포함하여 이루어져, 압축될 때 발생되는 반발력으로 페달필을 구현한다.
본 실시예에서 압축부(300)는 스크루부(430)를 둘러싸는 형상으로 형성되어, 스크루부(430)와의 간섭 없이 푸쉬로드제1바디(136)의 대략 중심을 가압할 수 있도록 한다.
즉, 운전자가 페달부(10)를 가압하면 페달력전달부(200)가 압축부(300)를 가압 변형시키면서 푸쉬로드(135)에 전달되는데, 이러한 압축부(300)의 변형에 따른 반발력을 이용하여 페달필이 구현되며, 압축부(300)의 변형 정도를 조절하여 페달필 및 부스터의 배력비를 조절할 수 있게 된다.
이러한 반발력은 압축부(300)의 탄성 계수, 압축부(300)가 압축되는 정도에 따라 달라질 수 있으며, 특히 압축부(300)가 압축되는 정도는 전동부(400)가 푸쉬로드(135)를 가압하는 거리에 의하여 조절될 수 있다.
전동부(400)는 외부에서 인가되는 전원에 의하여 구동되어 피스톤(130)을 가압한다. 본 실시예에서 전동부(400)는 구동부(410), 스크루부(430), 전동력전달부(450) 및 너트부(470)를 포함한다.
구동부(410)는 전기모터 등으로 예시되며, 전원이 인가되면 회전력을 발생시킨다. 본 실시예에서 구동부(410)는 인가되는 전류의 방향에 따라 회전방향이 변경되며, 스텝모터 등으로 예시되어, 전원이 인가되는 정도에 따라 회전되는 정도가 조절된다.
스크루부(430)는 페달력전달바디부(230)의 내부에 수용된다. 본 실시예에서 스크루부(430)는 페달력전달바디부(230)의 길이 방향으로 길게 형성되며, 페달력전달바디부(230)의 내부에 회전 가능하게 설치된다.
전동력전달부(450)는 구동부(410)의 회전력을 스크루부(430)에 전달하여, 스크루부(430)를 회전시킨다. 본 실시예에서 전동력전달부(450)는 기어 또는 벨트 등의 동력전달부재로 예시되며, 구동부(410)와 스크루부(430)를 연결하여 구동부(410)의 회전력을 스크루부(430)에 전달한다.
너트부(470)는 스크루부(430)를 둘러싸도록 형성되어 내측으로 스크루부(430)가 맞물리고 페달력전달바디부(230) 등에 회전되지 않도록 구속되어, 스크루부(430)의 회전에 따라 스크루부(430)의 길이 방향으로 이동하여, 푸쉬로드(135), 구체적으로 푸쉬로드제1바디(136)를 가압한다.
본 실시예에서 브레이크 장치(1)는 이동거리측정부(500) 및 제어부(600)를 포함하여, 페달력전달부(200)의 이동 거리와 전동부(400)가 푸쉬로드(135)를 이동시키는 거리를 조절함으로써, 배력비 등을 조절한다.
이동거리측정부(500)는 페달력전달부(200)의 이동 거리를 측정한다. 본 실시예에서 이동거리측정부(500)는 페달력전달부(200)의 일측에 이격되게 위치하며 페달력전달부(200)의 이동 정도를 측정하는 센서 등으로 예시되어, 페달력전달부(200)의 이동 거리를 측정 후 제어부(600)에 전달한다.
본 실시예에서 이동거리측정부(500)는 페달력전달부(200)의 이동 거리를 직접 측정하는 것 이외에, 페달력전달부(200)와 결합된 페달부(10), 구체적으로 페달지지부(11)의 이동 정도를 측정하는 스트로크 센서 또는, 페달지지부(11)의 회전 정도를 측정하는 각도 센서 등으로 예시되어, 측정된 값을 제어부(600)에 전달함으로써, 제어부(600)가 해당 측정값에 기초하여 페달력전달부(200)의 이동 거리를 산출할 수 있도록 할 수도 있다.
제어부(600)는 페달력전달부(200)의 이동 거리에 기초하여, 전동부(400)가 피스톤(130)을 가압하는 거리를 조절한다.
본 실시예에서 제어부(600)는 페달력전달부(200)가 내부피스톤(131) 측으로 이동하는 거리가 'L'인 경우, 전동부(400), 구체적으로 너트부(470)가 내부피스톤(131) 측으로 이동하는 거리를 'L-d'로 하여 압축부(300)가 'd'만큼 압축되면서 배력비를 구현할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 장치의 작동을 나타내는 개념도이다. 도 1, 3 및 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 장치(1)의 작동원리 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
운전자가 페달(13)을 가압하면 페달지지부(11)가 회전되며, 페달지지부(11)에 연결된 페달력전달부(200)가 내부피스톤(131) 측으로 이동된다.
페달력전달부(200)가 이동되면, 페달력전달부(200)와 푸쉬로드(135) 사이에 구비되는 압축부(300)가 페달력전달부(200)에 의하여 가압, 변형되면서 반발력이 발생된다.
이러한 반발력에 의하여 운전자는 페달부(10)를 가압할 때 발생되는 반력인 페달필을 느끼게 된다. 이러한 페달필과, 부스터의 배력비는 압축부(300)의 재질, 압축부(300)의 형상뿐만 아니라, 압축부(300)가 압축 변형되는 정도로 조절될 수 있다.
즉, 제어부(600)가 이동거리측정부(500) 등에서 측정한 페달력전달부(200)의 이동 거리 대비, 구동부(410)가 푸쉬로드(135)를 이동시키는 정도, 즉 너트부(470)가 이동되는 정도를 조절하는 경우 압축부(300)의 압축 정도가 조절될 수 있다.
즉, 이동거리측정부(500)에서 측정한 페달력전달부(200)의 이동 거리가 'L'인 경우, 제어부(600)는 구동부(410)의 회전 정도를 조절하여, 너트부(470)가 푸쉬로드(135)를 가압 이동시키는 거리를 'L-d'로 하면, 압축부(300)가 'd'만큼 압축된다.
압축부(300)의 탄성계수를 'k'라고 하면, 배력비를 구현하는 압축부(300)의 반발력은 'd * k'가 되는데, 압축 거리 'd'는 제어부(600)가 구동부(410)에 인가되는 전원을 조절하는 간단한 방식으로 조절될 수 있다.
결국, 본 실시예에서 브레이크 장치(1)는 제어부(600)가 구동부(410)에 인가되는 전원의 세기, 전원 인가 시간 등을 조절하는 간단한 조작으로 부스터의 배력비를 조절할 수 있게 된다.
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 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 브레이크 장치 10: 페달부
11: 페달지지부 13: 페달
20: 휠브레이크 30: 리저버
40: 유체안내관 100: 마스터실린더부
110: 실린더바디 111: 유압실
130: 피스톤 131: 내부피스톤
132: 제1내부피스톤 133: 제2내부피스톤
135: 푸쉬로드 136: 푸쉬로드제1바디
137: 푸쉬로드제2바디 150: 복원스프링
200: 페달력전달부 210: 페달연결부
230: 페달력전달바디부 300: 압축부
400: 전동부 410: 구동부
430: 스크루부 450: 전동력전달부
470: 너트부 500: 이동거리측정부
600: 제어부

Claims (8)

  1. 실린더바디와, 상기 실린더바디에 이동 가능하게 구비되는 피스톤을 구비하여, 상기 피스톤의 이동에 의해 상기 실린더바디의 내부 압력이 가변되는 마스터실린더부;
    페달부의 이동에 연동하여 이동되는 페달력전달부;
    상기 페달력전달부와 상기 피스톤 사이에 위치하며, 상기 페달력전달부에 의하여 압축되는 압축부; 및
    전원이 인가되면 구동되어 상기 피스톤을 가압하는 전동부;를 포함하고,
    상기 피스톤은,
    상기 실린더바디에 이동 가능하게 삽입되고, 상기 압축부의 일단부와 접하는 푸쉬로드제1바디; 및
    상기 푸쉬로드제1바디에서 상기 페달부 측으로 돌출되게 형성되고, 상기 전동부에 의해 상기 푸쉬로드제1바디 측으로 가압되는 푸쉬로드제2바디;를 포함하며,
    상기 페달력전달부는 상기 푸쉬로드제2바디를 둘러싸게 배치되고, 단부가 상기 압축부를 사이에 두고 상기 푸쉬로드제1바디와 마주하며, 상기 페달부에 의해 상기 압축부 측으로 가압되는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 피스톤은,
    상기 실린더바디에 이동 가능하게 삽입되는 내부피스톤; 및
    상기 내부피스톤과 상기 페달력전달부 사이에 위치하여, 상기 페달력전달부의 이동에 따라 상기 내부피스톤을 가압하고, 상기 푸쉬로드제1바디와 상기 푸쉬로드제2바디를 구비하는 푸쉬로드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 페달력전달부는,
    상기 페달부에 연결되어 왕복 이동하는 페달연결부; 및
    상기 페달연결부에 결합되고, 상기 푸쉬로드를 둘러싸며, 상기 페달연결부에 의하여 가압될 때, 상기 압축부를 가압하는 페달력전달바디부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 압축부는,
    상기 페달력전달바디부와 상기 푸쉬로드 사이에 개재되며, 상기 푸쉬로드를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 압축부는,
    링 형상으로 형성되며, 고무 재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 전동부는,
    회전력을 발생시키는 구동부;
    상기 페달력전달바디부에 수용되는 스크루부;
    상기 구동부의 회전력을 상기 스크루부에 전달하는 전동력전달부; 및
    상기 스크루부에 맞물리고, 상기 스크루부의 회전에 따라 상기 스크루부의 길이 방향으로 이동하여, 상기 푸쉬로드를 가압하는 너트부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페달력전달부의 이동 거리를 측정하는 이동거리측정부; 및
    상기 페달력전달부의 이동 거리에 기초하여 상기 전동부가 상기 피스톤을 가압하여 이동시키는 거리를 조절하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 페달력전달부가 상기 피스톤 측으로 이동하는 거리가, 상기 전동부가 상기 피스톤을 가압하여 이동시키는 거리보다 길도록, 상기 전동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
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