KR20040006671A - 전기 디스크 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 디스크 브레이크 장치에 관한 것으로, 특히 동력발생수단의 내측에 회전속도와 회전력이 감속 및 증가되도록 유성기어유닛을 설치함으로써, 작은 동력발생수단으로도 큰 제동력을 얻게 함과 아울러 구조를 간단하게 하고, 정밀제어를 할 수 있도록 한 전기 디스크 브레이크 장치에 관한 것이다.

본 발명의 전기 디스크 브레이크 장치는 휠과 함께 회전하는 디스크; 몸체를 이루는 캘리퍼 하우징; 상기 캘리퍼 하우징의 일측에 고정 설치되는 아웃터패드부; 회전속도와 회전력이 감속 및 증가되도록 유성기어유닛을 내장함과 아울러 제동 및 제동 해제를 위해 정ㆍ역회전하는 동력발생수단; 상기 동력발생수단의 회전에 따라 전ㆍ후 이동 가능하게 결합되어 상기 디스크를 가압 및 가압해제하는 인너패드부; 상기 동력발생수단의 정ㆍ역회전을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진다.

Description

전기 디스크 브레이크 장치{ELECTRIC DISK BREAK SYSTEM}

본 발명은 전기 디스크 브레이크 장치에 관한 것으로, 특히 동력발생수단의 내측에 회전속도와 회전력이 감속되는 유성기어유닛을 설치함으로써, 작은 동력발생수단으로도 큰 제동력을 얻게 함과 아울러 구조를 간단하게 하고, 정밀제어를 할 수 있도록 한 전기 디스크 브레이크 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에 장착되는 브레이크는 주행 중의 자동차를 감속하거나 정지 또는 정지 상태를 유지하기 위한 것으로, 주행 중의 운동에너지를 기계적인 마찰장치에 의해서 열에너지로 바꾸어 그의 마찰열을 대기 중에 방출하여 제동작용을 수행한다. 이러한 브레이크를 구조에 따라 분류하면 크게 드럼식 브레이크와 디스크식 브레이크로 나눌 수 있는데, 디스크 브레이크는 휠과 함께 회전하는 원판형의 디스크를 양쪽에서 패드로 강하게 압박하여 제동력을 얻게 되는 것으로 일반적으로 승용차의 앞차축에 사용된다.

도 1은 종래의 디스크 브레이크를 나타낸 측단면도로서, 종래의 디스크 브레이크는, 몸체를 이루는 캘리퍼 하우징(10)의 일측부에 실린더(11)가 형성되어 있고, 실린더(11)에는 유압에 의해 진퇴운동하는 피스톤(20)이 내장되어 있다. 피스톤(20)에 의해 작동되는 한 쌍의 패드플레이트가 일정간격 이격되게 설치되어 있다. 상기 한 쌍의 패드플레이트는 그 일면에 인너패드(31)가 부착된 인너패드플레이트(30)와 아웃터패드(41)가 부착된 아웃터패드플레이트(40)로 구별되는데, 인너패드플레이트(30)는 피스톤(20)에 부착되어 피스톤(20)동작에 따라 작동한다. 위 인너패드(31)와 아웃터패드(41)사이에 일정한 간극을 두고 일부 삽입되어 휠(미도시)과 함께 회전하는 원판상의 디스크(50)가 구성된다.

한편, 하우징(10)의 타측부에는 아웃터패드플레이트(40)의 타측면을 감싸도록 핑거부(Finger Part;14)가 상부에서 하부로 절곡 연장되게 사출 성형되어 있는데, 제동 시 핑거부(14)가 아웃터패드플레이트(40)를 밀어 아웃터패드(41)가 디스크(50)의 외측면에 밀착된다. 이때, 핑거부(14)는 분기 형성되어 아웃터패드플레이트(40)의 양 외측면에 접하도록 구성되어 있으며, 이 분기 형성된 이유는 이를 통해서 캘리퍼 하우징(10)에 실린더(11)를 가공하기 위해서이다. 미설명부호 12와 13은 실린더(11)로 유압이 전달되는 유입구와 실린더(11)에 유압이 해제되면 피스톤(20)을 복원하는 시일이고, 15는 핑거부(14)를 이루는 절곡부를 나타낸 것이다.

이와 같이 구성된 디스크 브레이크를 갖춘 자동차가 주행하고 있는 상태에서 운전자가 브레이크 페달(미도시)을 밟게 되면, 마스터실린더(미도시)로부터 제동유압이 발생하게 되고, 계속하여 이것은 유압라인(미도시)과 유입구(12)를 통해 실린더(11)로 전달된다.

따라서, 유압에 의해 피스톤(20)이 전진함으로써, 피스톤(20)의 선단부가 인너패드플레이트(30) 중심부를 디스크(50)측을 향해 밀고 이에 부착된 인너패드(31)가 순간적으로 디스크(50)에 압착된다. 아울러 실린더(11)에는 유압이 잔존하기 때문에 캘리퍼 하우징(10) 자체가 반대방향으로 이동하게 됨으로써, 이것에 의해 핑거부(14)가 아웃터패드플레이트(40)를 디스크(50)측으로 밀게 되며, 이에 부착된 아웃터패드(41)가 디스크(50)에 압착되어 제동작용을 한다.

한편, 브레이크 페달(미도시)을 놓으면 피스톤(20)은 원위치로 복원되고, 다시 디스크(50)와 패드(31)(41)가 일정간격 이격된다. 따라서, 종래 디스크 브레이크는 실린더(11)내로 전달되는 제동유압에 의해 제동작용을 수행하게 된다.

그러나, 유압에 의해 작동하는 이러한 디스크 브레이크는 기압차를 이용하여 배력을 형성, 유압으로 전환시키는 배력장치와 여기에서 발생된 배력을 통해 제동유압을 형성하는 마스터 실린더가 필요하며, 브레이크 유압이 전달되는 유압라인 등 다수의 부품이 소요되어 제조원가가 상승하고, 부품수가 많은 관계로 고장 수리도 용이하지 못한 문제점이 있다.

또한, 브레이크 페달의 작동으로 인해 유압이 디스크 브레이크의 실린더까지 작용하는 동안 자동차가 진행되는 제동거리가 길어져서 사고 발생률이 높게 되는 문제점이 있다.

또한, 종래의 디스크 브레이크에서는 브레이크 오일을 사용함에 따라 브레이크 오일누설의 우려 등이 있는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 동력발생수단에 유성기어유닛을 내장함으로써, 작은 동력발생수단으로도 큰 제동력을 얻게 함과 아울러 구조를 간단하게 하고, 정밀제어를 할 수 있도록 한 전기 디스크 브레이크 장치를 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전기 디스크 브레이크 장치는 몸체를 이루는 캘리퍼 하우징; 디스크 외측에 대향되도록 상기 캘리퍼 하우징에 설치되는 아웃터패드부; 상기 디스크 내측에 대향되도록 상기 캘리퍼 하우징에 배치되는 인너패드부; 일측이 상기 캘리퍼 하우징에 고정된 채 상기 인너패드부를 상기 아웃터패드부에 대해 전진 후퇴시키는 유성기어유닛; 상기 유성기어유닛이 내장되며 상기 유성기어유닛에 회전동력을 발생시키는 동력발생수단; 상기 동력발생수단을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지되,

상기 인너패드부는 상기 캘리퍼 하우징의 타측에 형성된 실린더에 설치되는 피스톤부; 상기 스크류부와 나사 결합되도록 상기 피스톤부에 형성된 암나사부; 인너패드; 상기 인너패드와 상기 피스톤을 연결시키는 인너패드플레이트로 구성되며,

상기 아웃터패드부는상기 캘리퍼 하우징의 일측에 설치된 핑거부; 아웃터패드; 상기 핑거부와 상기 아웃터패드를 연결시키는 아웃터패드플레이트로 구성되며,

상기 동력발생수단은 상기 캘리퍼 하우징(100)의 내측에 설치된 하우징; 상기 하우징의 내측에 결합된 코일로 이루어진 고정자; 상기 고정자의 내측에 소정의 간격으로 이격 설치된 회전자로 구성되며,

상기 유성기어유닛는 상기 회전자의 내주면에 결합되는 링기어; 선기어; 일측은 상기 캘리퍼 하우징의 측벽에 고정되고 타측은 상기 선기어에 고정된 샤프트; 상기 링기어와 상기 선기어에 개재되는 복수의 피니언; 상기 복수의 피니언을 지지하는 캐리어; 일단은 상기 인너패드부와 나사 결합되며 타단은 상기 캐리어에 설치된 스크류부로 구성되어,

상기 디스크에 가압한 상태로 정지된 상기 인너패드부에 대해 상기 유성기어유닛이 상기 캘리퍼 하우징을 후퇴시켜 상기 아웃터패드부가 상기 디스크를 가압하는 구성을 채택하고 있다.

이 구성을 통하여, 동력발생수단에 유성기어유닛을 내장함으로써 작은 동력발생수단으로도 큰 제동력을 얻게 함과 아울러 구조를 간단하게 하고, 정밀제어를 할 수 있다.

도 1은 종래의 디스크 브레이크를 나타낸 측단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 디스크 브레이크 장치에서 제동해제 상태에서의 구조를 개략적으로 나타낸 측단면도,

도 3은 도 2의 A-A선을 취하여 본 단면도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 디스크 브레이크 장치에서 제동 상태에서의 구조를 개략적으로 나타낸 측단면도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ***

100 : 캘리퍼 하우징,110 : 핑거부,

120 : 실린더,130 : 절곡부,

200 : 아웃터패드부,220 : 아웃터패드플레이트,

240 : 아웃터패드,300 : 동력발생수단,

320 : 하우징,340 : 고정자,

360 : 회전자,400 : 디스크,

500 : 인너패드부,520 : 암나사부,

540 : 피스톤부,560 : 인너패드플레이트,

580 : 인너패드,600 : 유성기어유닛,

620 : 링기어,640 : 피니언,

650 : 캐리어,650a : 핀,

660 : 선기어,660a : 샤프트

680 : 스크류부,700 : 제어부

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 디스크 브레이크 장치에서 제동해제 상태에서의 구조를 개략적으로 나타낸 측단면도이고, 도 3은 도 2의 A-A선을 취하여 본 단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 디스크 브레이크 장치는, 크게 몸체를 이루는 캘리퍼 하우징(100)과, 캘리퍼 하우징(100)의 일측에 고정 설치되는 아웃터패드부(200)와, 유성기어유닛(600)을 내장함과 아울러 제동 및 제동 해제를 위해 정ㆍ역회전하는 동력발생수단(300)과, 상기 동력발생수단(300)의 회전에 따라 전ㆍ후 이동 가능하게 결합되어 후술하는 디스크(400)를 가압 및 가압해제하는 인너패드부(500)와, 제동 및 제동 해제에 따라 동력발생수단(300)의 정ㆍ역회전을 제어하는 제어부(700)를 포함하여 이루어진다.

전술한 구성에서, 캘리퍼 하우징(100)은 외형의 몸체를 이루고, 그 일측에는 아웃터패드부(200)를 고정 설치하기 위한 핑거부(110)가 캘리퍼 하우징(100)에 일체로 절곡 형성되어 있으며, 핑거부(110)와 대향되는 위치에는 후술된 피스톤부(540)가 슬라이딩 삽입되어 진퇴운동하도록 실린더(120)가 형성되어 있다.

아웃터패드부(200)는 그 일면이 핑거부(110)의 내측면과 접하도록 배치되는 아웃터패드플레이트(220)와 아웃터패드플레이트(220)의 타측면에 부착되는 아웃터패드(240)로 구성된다. 이러한 아웃터패드(240)는 통상적으로 아스베스트(Asbest)와 레진의 혼합소성재에 소량의 금속분 등이 포함되어 이루어질 수 있다.

동력발생수단(300)은 캘리퍼 하우징(100)의 내측에 고정 설치되고, 몸체를 이루는 하우징(320)과, 하우징(320)의 내측에 고정 결합됨과 아울러 코일로 이루어진 고정자(340)와, 고정자(340)의 내측에 소정의 간격으로 이격됨과 아울러 자성체 즉, 영구자석으로 이루어진 원통형의 회전자(360)로 구성되어 고정자(340)에 전기에너지를 인가함으로써, 고정자(340)와 회전자(360)간의 전자유도현상에 의해 회전자(360)가 일정속도로 회전 운동하게 된다.

한편, 본 발명에서는 동력발생수단(300)의 고정자(340)와 회전자(360)를 각각 코일과 자성체로 이루어지게 하였지만, 이에 국한하지 않으며, 고정자(340)를 자성체로 회전자(360)를 코일로 이루어지게 할 수도 있다.

동력발생수단(300)의 회전자(360) 내측에 설치된 유성기어유닛(600)은 감속작용하도록 링기어(620)가 입력(구동), 캐리어(650)가 출력(피동)되도록 구현되어 있다. 즉, 유성기어유닛(600)은 회전자(360)의 내주면에 고정 결합되는 링기어(620)와, 링기어(620)에 내접된 복수(본 실시예에서는 4개)의 피니언(640)과, 복수의 피니언(640)과 외접되고 피니언(640)이 공전하도록 하우징(320)에 고정된 선기어(660)와, 공전하는 피니언(640)에 핀(650a)에 의해 결합된 캐리어(650)로 구성된다. 선기어(660)는 샤프트(660a)에 의해 캘리퍼 하우징(300)의 측벽에 고정되고, 캐리어(650)에는 스크류부(680)가 설치되어 있다.

인너패드부(500)는 아웃터패드부(200)와 일정간격 이격되게 설치되어 캘리퍼 하우징(100)의 실린더(120)에 이동 가능하게 슬라이딩 삽입됨과 아울러 그 일측면 중앙부에 스크류부(680)가 나사 결합되기 위한 암나사부(520)가 형성된 피스톤부(540)와, 피스톤부(540)의 타측면에 고정 결합되는 인너패드플레이트(560) 및 인너패드플레이트(560)의 타측면에 부착되는 인너패드(580)로 구성된다. 이러한, 인너패드(580)는 아웃터패드(240)와 마찬가지로 아스베스트(Asbest)와 레진의 혼합소성재로 소량의 금속분 등이 포함되어 이루어질 수 있다.

한편, 인너패드(580)와 아웃터패드(240)의 사이에는 이들과 일정한 간극을 두고 휠(미도시)과 함께 회전하는 원판상의 디스크(400)가 구비되어 있다.

그리고, 제어부(700)의 입력측에는 제동 및 해제를 감지하기 위한 각종 센서부(미도시)가 전기적으로 접속될 수 있고, 또한 제어부(700)는 자동차의 전체적인 제어를 담당하는 전자제어유닛(ECU) 또는 이와 별도로 마련되어 이루어질 수 있다.

미설명부호 130은 핑거부(110)를 이루는 절곡부를 나타낸 것이다.

이하에는 전술한 구성을 가지는 본 발명의 전기 디스크 브레이크 장치의 동작에 대해서 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 디스크 브레이크 장치에서 제동 상태에서의 구조를 개략적으로 나타낸 측단면도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 디스크 브레이크 장치가 장착된 자동차가 주행하고 있는 상태에서 제동 시 즉, 운전자가 제어부(700)와 전기 접속된 브레이크 페달(미도시)을 밟게 되면, 제어부(700)에서는 동력발생수단(300)을 구동 제어하여 회전자(360)를 회전시킨다.

이때, 동력발생수단(300)의 회전자(360)가 회전되어 그 내측에 고정 설치된 링기어(620)가 일체로 회전하게 되고, 링기어(620)의 회전에 따라 링기어(620)에 내접한 피니언(640)은 자전하면서 고정된 선기어(660)와 외접을 따라 공전하게 된다. 이 피니언(640)의 공전은 캐리어(650)를 회전시키고, 캐리어(650)의 회전에 따라 스크류부(680)도 회전하게 된다.

따라서, 동력발생수단(300)의 회전속도는 유성기어비 만큼 감속되고 동력발생수단(300)의 회전력(힘)은 유성기어비 만큼 증가된 상태로 캐리어(650)의 일단에 고정 결합된 스크류부(680)가 함께 회전하게 된다. 스크류부(680)에 맞물린 암나사부(520)에 의해 피스톤부(540)가 전진하여 피스톤부(540)에 결합된 인너패드플레이트(560) 및 인너패드(580)도 함께 따라서 전진하게 되며, 이에 따라 인너패드(580)가 디스크(400)의 측면에 마찰되어 제동작용이 수행하게 된다. 계속하여 실린더(120)의 내부에는 제동력이 유지되기 때문에 캘리퍼 하우징(100) 자체가 반대방향(후퇴)으로 밀리게 되고, 동시에 이와 일체로 절곡 연장되게 성형된 핑거부(110)가 아웃터패드플레이트(220)의 타측면을 밀어 아웃터패드(240)를 디스크(400)의 측면부에 압착시킴으로써, 디스크를 제동시킨다.

한편, 제동 해제 시 즉, 운전자가 상기 브레이크 페달에서 발을 떼면, 제어부(700)는 동력발생수단(300)을 역회전시킨다. 이에 따라, 상기 제동 시와 마찬가지로 동력발생수단(300)의 회전속도는 유성기어비 만큼 감속되고 동력발생수단(300)의 회전력(힘)은 유성기어비 만큼 증가된 상태로 캐리어(650)의 일단에 결합된 스크류부(680)가 함께 역회전함으로써, 스크류부(680)에 맞물린 암나사부(520)에 의해 피스톤부(540)가 후진하여 디스크(400)에 압착되어 있는 인너패드(580)도 후진하여 원위치로 복원됨과 동시에 캘리퍼 하우징(300)도 전진함으로써, 아웃터패드(240)와 인너패드(580)가 디스크(400)로부터 일정간격 이격되어, 제동작용이 해제된다.

이와 같이 본 발명은 동력발생수단에 유성기어유닛을 내장함으로써, 작은 동력발생수단으로도 큰 제동력을 얻을 수 있으며, 구조를 간단하게 함과 동시에 정밀제어를 할 수 있게 된다.

전술한 본 발명에 따른 전기 디스크 브레이크 장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 전기 디스크 브레이크 장치에 따르면, 동력발생수단에 유성기어유닛을 내장함으로써, 작은 동력발생수단으로도 큰 제동력을 얻을 수 있으며, 구조를 간단하게 하고, 정밀제어를 할 수 있으며, 더 나아가 제조단가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 신속, 정확하게 제동할 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 몸체를 이루는 캘리퍼 하우징;

   디스크 외측에 대향되도록 상기 캘리퍼 하우징에 설치되는 아웃터패드부;

   상기 디스크 내측에 대향되도록 상기 캘리퍼 하우징에 배치되는 인너패드부;

   일측이 상기 캘리퍼 하우징에 고정된 채 상기 인너패드부를 상기 아웃터패드부에 대해 전진 후퇴시키는 유성기어유닛;

   상기 유성기어유닛이 내장되며 상기 유성기어유닛에 회전동력을 발생시키는 동력발생수단;

   상기 동력발생수단을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지되,

   상기 인너패드부는,

   상기 캘리퍼 하우징의 타측에 형성된 실린더에 설치되는 피스톤부;

   상기 스크류부와 나사 결합되도록 상기 피스톤부에 형성된 암나사부;

   인너패드;

   상기 인너패드와 상기 피스톤을 연결시키는 인너패드플레이트로 구성되며,

   상기 아웃터패드부는,

   상기 캘리퍼 하우징의 일측에 설치된 핑거부;

   아웃터패드;

   상기 핑거부와 상기 아웃터패드를 연결시키는 아웃터패드플레이트로구성되며,

   상기 동력발생수단은,

   상기 캘리퍼 하우징(100)의 내측에 설치된 하우징;

   상기 하우징의 내측에 결합된 코일로 이루어진 고정자;

   상기 고정자의 내측에 소정의 간격으로 이격 설치된 회전자로 구성되며,

   상기 유성기어유닛은,

   상기 회전자의 내주면에 결합되는 링기어;

   선기어;

   일측은 상기 캘리퍼 하우징의 측벽에 고정되고 타측은 상기 선기어에 고정된 샤프트;

   상기 링기어와 상기 선기어에 개재되는 복수의 피니언;

   상기 복수의 피니언을 지지하는 캐리어;

   일단은 상기 인너패드부와 나사 결합되며 타단은 상기 캐리어에 설치된 스크류부로 구성되어,

   상기 디스크에 가압한 상태로 정지된 상기 인너패드부에 대해 상기 유성기어유닛이 상기 캘리퍼 하우징을 후퇴시켜 상기 아웃터패드부가 상기 디스크를 가압하는 것을 특징으로 하는 전기 디스크 브레이크 장치.