KR20080008702A - 전동식 제동장치 - Google Patents

전동식 제동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 바퀴의 일측에 결합되어 그와 함께 회전하는 디스크와, 상기 디스크의 일측에 이격되게 위치되고 일면에 소정 길이의 내부 스레드가 돌출되는 마찰 패드와, 내부 스레드가 축방향으로 관통하여 결합되는 외부 스레드를 포함하는 유성기어세트와, 상기 유성기어세트를 구동시키는 한 쌍의 모터를 포함하여 구성되어지되, 상기 한 쌍의 모터 중 어느 하나는 고정자의 둘레에 회전자가 위치되는 아웃 로터 모터로 구성되어 제품의 소형화가 가능하고, 이에 따라 엔진룸에 장착되는 다른 부속을 용이하게 배치할 수 있는 전동식 제동장치를 제공한다.
디스크, 마찰 패드, 내부 스레드, 외부 스레드, 유성기어세트

Description

전동식 제동장치{Electro-Mechanical Brake System}
도 1은 종래기술에 의한 전자식 제동장치를 도시하는 개략도.
도 2는 본 발명에 의한 전자식 제동장치를 도시하는 개략도.
도 3은 본 발명에 적용된 아웃 로터 모터를 도시하는 개략도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : 디스크 브레이크 112 : 디스크
114 : 마찰 패드 116 : 내부 스레드
120 : 유성기어세트 124 : 링기어
126 : 캐리어 128 : 외부 스레드
130 : 제 1 모터, 선기어 140 : 제 2 모터
본 발명은 전동식 제동장치에 관한 것으로, 구체적으로는 제품의 소형화가 가능하여 엔진룸의 패키지를 용이하게 할 수 있는 전동식 제동장치에 관한 것이다.
일반적으로 제동장치(Break System)는 주행하는 자동차를 감속 및 정지시킴과 동시에 주차 상태를 유지하기 위하여 사용되는 장치로, 자동차를 감속 및 정지 시킬 때 사용하는 주 브레이크(Foot Brake)와 주차시킬 때 사용되는 주차 브레이크(Parking Brake)를 포함한다.
상술한 주 브레이크와 주차 브레이크를 포함하는 제동장치를 조작하는 기구에는 소정의 로드나 와이어를 사용하는 기계식과 유압을 이용하는 유압식이 있으며, 통상 주 브레이크는 유압식, 주차브레이크는 기계식으로 조작된다. 또한, 근래에는 자동차의 속도가 고속화됨에 따라 드럼식보다 방열과 열변형에 의한 제동력 저하가 적은 디스크 브레이크가 많이 사용되고 있으며, 특히 앞쪽 브레이크는 대부분 디스크 브레이크를 사용하고 있다.
한편, 최근에는 자동차에 바이 와이어 시스템의 개발이 활발히 진행되고 있으며 제동장치에도 적용되고 있는 실정이다. 도 1은 바이 와이어 시스템이 적용된 전자식 제동장치를 도시하는 개략도로 이를 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 전자식 제동장치는 크게 디스크 브레이크(10), 유성기어세트(20) 및 모터(30)로 구분된다.
상기 디스크 브레이크(10)는, 바퀴에 결합되어 그와 함께 회전하는 디스크(12)와, 상기 디스크(12)의 일측에 이격되게 위치되는 마찰 패드(14)와, 상기 마찰 패드(14)의 일측으로 돌출되는 내부 스레드(16)로 구성된다.
상기 유성기어세트(20)는, 선기어(Sun Gear, 22)와, 상기 선기어(22)에 외접하는 하나 이상의 피니언(미도시)이 내접하는 링기어(Ring Gear, 24)와, 상기 피니언을 통해 선기어(22) 및 링기어(24)와 회전 가능하게 결합되는 캐리어(Carrier, 26)와, 상기 캐리어(26)에 일체로 형성되고 상기 선기어(22)와 동일한 중심축을 가 지며 상기 내부 스레드(16)가 관통 결합되는 외부 스레드(28)로 구성된다.
상기 모터(30, 40)는 상기 유성기어세트(20)를 구동하기 위한 것으로 상기 선기어(22) 및 링기어(24)와 각각 치합되어 그들을 회전시키는 한 쌍(30, 40)으로 구성된다.
상기와 같은 구성을 갖는 종래의 전자식 제동장치는 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 상기 한 쌍의 모터(30, 40)가 구동하여 선기어(22) 및 링기어(24)를 회전시키고, 상기 선기어(22) 및 링기어(24)는 상기 캐리어(26)를 회전시키게 된다. 이때, 상기 캐리어(26)와 일체로 형성된 외부 스레드(28)는 캐리어(26)와 함께 회전하며 상기 내부 스레드(16)를 회전축 방향(도면의 화살표 방향)으로 이동시키게 된다.
여기서 상기 외부 스레드(28)가 정회전하면 상기 내부 스레드(16)는 디스크(12) 방향으로 이동하며 상기 디스크(12)에 마찰 패드(14)를 접촉시킨다. 즉, 상기 외부 스레드(28) 정회전 시 상기 내부 스레드(16)는 상기 디스크(12)에 마찰 패드(14)를 압착시켜 자동차를 제동하게 된다.
반면, 상기와 같이 마찰 패드(14)가 디스크(112)에 압착된 상태에서 운전자가 브레이크 페달을 놓아 상기 외부 스레드(28)가 역회전되면 상기 내부 스레드(16)는 디스크(12)로부터 상기 마찰 패드(14)를 이격시켜 제동상태를 해제하게 된다.
이와 같은 종래의 전자식 제동장치는 한 쌍의 모터를 사용하므로 하나의 모터를 사용하던 전자식 제동장치보다 반응속도가 빠르고 제어측면에서도 자유도가 우수한 장점이 있다. 하지만, 상술한 바와 같이 한 쌍의 모터를 사용하여 유성기어세트를 제어하므로 전자식 제동장치의 회전축 방향(도면의 화살표 방향) 길이가 매우 길고, 이에 따라 부피가 커 사용이 용이하지 못하다. 또한, 엔진룸의 패키지에도 많은 영향을 미치게 된다. 즉, 엔진룸이 좁아지므로 다른 부속의 배치가 용이하지 않게 된다.
따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서 유성기어세트의 축방향 길이를 짧게 하여 제품을 소형화할 수 있는 전동식 제동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상술한 바와 같이 제품을 소형화함으로써 엔진룸에 장착되는 다른 부속을 용이하게 배치할 수 있도록 하는 전동식 제동장치를 제공하는데 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전자식 제동장치는, 바퀴의 일측에 결합되어 그와 함께 회전하는 디스크와, 상기 디스크의 일측에 이격되게 위치되고 일면에 소정 길이의 내부 스레드가 돌출되는 마찰 패드와, 내부 스레드가 축방향으로 관통하여 결합되는 외부 스레드를 포함하는 유성기어세트와, 상기 유성기어세트를 구동시키는 한 쌍의 모터를 포함하여 구성되어지되, 상기 한 쌍의 모터 중 어느 하나는 고정자의 둘레에 회전자가 위치되는 아웃 로터 모터인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이때, 본 발명을 구성하는 각 구성요소 중 공지된 구성 및 그 구성의 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 도면에 도시된 각 구성요소들 중 동일한 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
도 2는 본 발명에 의한 전자식 제동장치를 도시하는 개략도이고, 도 3은 본 발명에 적용된 아웃 로터 모터를 도시하는 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 전자식 제동장치는, 종래기술에서와 마찬가지로 디스크 브레이크(110), 유성기어세트(120) 및 모터(130, 140)를 포함하여 구성된다.
우선, 상기 디스크 브레이크(110)에 대해 살펴보면, 바퀴의 내측에는 바퀴와 함께 회전하는 디스크(112)가 구비되고, 상기 디스크(112)의 내측에는 디스크(112)로부터 일정 거리 이격되는 마찰 패드(114)가 구비된다. 또한, 상기 마찰 패드(114)의 내측 일면에는 소정 길이를 갖는 원기둥 형상의 내부 스레드(116)가 돌출되게 형성된다.
여기서 상기 마찰 패드(114) 및 내부 스레드(116)는 일체로 형성되고, 상기 유성기어세트(120)에 의해 회전축(디스크, 마찰 패드 및 내부 스레드의 회전축)의 길이방향으로 이동하며 상기 디스크(112)를 가압하거나 가압된 상태를 해제하게 된다. 이때, 상기 내부 스레드(116)의 외주면에는 나사산(미도시)이 형성되는데, 이 는 상기 유성기어세트(120)에 마련되는 외부 스레드(128) 회전 시 축(회전축) 방향 이동이 가능하도록 하기 위한 것으로 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
상기 유성기어세트(120)는 상기 디스크(112)에 마찰 패드(114)를 압착시키기 위한 수단으로 선기어(후술할 제 1 모터, 130), 링기어(124) 및 캐리어(126)를 포함하여 구성된다. 이를 좀 더 상세히 설명하면, 상기 유성기어세트(120)는 그 회전축 중심에 위치되는 선기어(130)와, 상기 선기어(130)에 외접하는 하나 이상의 피니언(미도시)이 내접되도록 결합되는 링기어(124)와, 상기 피니언을 통해 상기 선기어(130) 및 링기어(124)에 회전 가능하게 결합되는 캐리어(126)를 포함한다.
여기서 상기 선기어(130), 링기어(124) 및 캐리어(126)로 구성되는 상기 유성기어세트(120)는 일반적인 유성기어세트와 동일한 구성 및 구조로 이루어지는 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 상기 캐리어(126)의 일면, 즉 상기 디스크 브레이크(110) 측 일면에는 상기 선기어(130)와 동일한 중심축을 가지며 상기 내부 스레드(116)가 관통 결합되는 외부 스레드(128)가 형성된다. 이때, 상기 외부 스레드(128)의 내주면에는 상기 내부 스레드(116)의 외주면에 형성된 나사산과 치합되는 나사산(미도시)이 형성되어, 외부 스레드(128) 회전 시 내부 스레드(116)를 이동시키게 된다.
상기 유성기어세트(120)를 구동시키기 위한 모터(130, 140)는 제 1 및 제 2 모터(130, 140)로 구분된다. 이 중에서 상기 제 1 모터(130)는 아웃 로터 모터로 고정자(132)의 둘레에 회전자(134)가 위치되고, 상기 회전자(134)의 외주면에는 복수의 기어(136)가 등간격으로 형성된다. 이때, 상기 회전자(134)의 외주면에 형성 된 복수의 기어(136)는 상기 피니언과 치합 가능하다.
상기와 같은 제 1 모터(130)는 회전자의 외주면에 기어(136)가 형성되는 바, 유성기어세트(120)에 장착되어 선기어 역할을 하게 된다. 즉, 본 발명의 구성요소인 유성기어세트(120)에는 별도에 선기어가 마련되지 아니하고 상기 제 1 모터(130)로 그 역할을 대신한다. 따라서 본 발명에 의한 전동식 제동장치는 종래의 전동식 제동장치에 비하여 회전축 방향의 길이를 대폭 축소할 수 있으므로 그 전체의 부피를 소형화할 수 있다.
한편, 상기 제 2 모터(140)는 종래의 일반적인 모터로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 상기 제 2 모터(140)도 사용자의 필요에 따라 제 1 모터와 동일한 아웃 로터 모터를 사용할 수 있음은 물론이다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 전자식 제동장치의 제동과정을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 의한 전자식 제동장치는 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 상기 한 쌍의 모터(130, 140)가 구동하여 캐리어(126)를 회전시키게 된다. 이때, 상기 캐리어(126)와 일체로 형성된 외부 스레드(128)는 캐리어(126)와 함께 회전하며 상기 내부 스레드(116)를 회전축 방향(도면의 화살표 방향)으로 이동시키게 된다.
여기서 상기 외부 스레드(128)가 정회전하면 상기 내부 스레드(116)는 디스크(112) 방향으로 이동하며 상기 디스크(112)에 마찰 패드(114)를 접촉시킨다. 즉, 상기 외부 스레드(128) 정회전 시 상기 내부 스레드(116)는 상기 디스크(112)에 마찰 패드(114)를 압착시켜 자동차를 제동하게 된다.
반면, 상기와 같이 마찰 패드(114)가 디스크(112)에 압착된 상태에서 운전자가 브레이크 페달을 놓아 상기 외부 스레드(128)가 역회전되면 상기 내부 스레드(116)는 디스크(112)로부터 상기 마찰 패드(114)를 이격시켜 제동상태를 해제하게 된다.
한편, 아래 표는 제 1 및 제 2 모터의 회전에 따른 제동력의 변화 및 작동선도를 도시하는 표이다.
<표 1>
제 1 모터 제 2 모터 제동력 작동선도
정회전 정회전 토크 감소, 제동력 증가
Figure 112006051882510-PAT00001
정회전 정지 토크 증대, 제동력 증가
Figure 112006051882510-PAT00002
역회전 역회전 빠르게 감소
Figure 112006051882510-PAT00003
역회전 정지 느리게 감소
Figure 112006051882510-PAT00004
표 1에 기재된 바와 같이, 본 발명에 의한 전동식 제동장치는 제 1 및 제 2 모터(130, 140)가 모두 정회전 할 경우, 토크는 감소하고 제동력은 증가하게 된다. 또한, 제 1 모터(130)는 정회전을, 제 2 모터(140)는 정지할 경우, 토크와 제동력이 모두 증가하게 된다.
반면, 제 1 및 제 2 모터(130, 140)가 모두 역회전을 할 경우, 제동력은 빠르게 감소하게 된다. 또한, 제 1 모터(130)는 역회전을, 제 2 모터(140)는 정지할 경우, 제동력은 느리게 감소된다.
상기 표 1에 기재된 그림은 상기와 같은 각 경우에 따른 유성기어세트(120)의 각 구성요소인 선기어(제 1 모터, 130), 링기어(124) 및 캐리어(126)의 작동선도이다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동식 제동장치의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
이상과 같이 본 발명 전동식 제동장치는, 유성기어세트의 축방향 길이를 짧게 하여 제품을 소형화할 수 있으며, 이에 따라 엔진룸에 장착되는 다른 부속을 용이하게 배치할 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

  1. 전자식 제동장치에 있어서,
    바퀴의 일측에 결합되어 그와 함께 회전하는 디스크와;
    상기 디스크의 일측에 이격되게 위치되고 일면에 소정 길이의 내부 스레드가 돌출되는 마찰 패드와;
    내부 스레드가 축방향으로 관통하여 결합되는 외부 스레드를 포함하는 유성기어세트와;
    상기 유성기어세트를 구동시키는 한 쌍의 모터;
    를 포함하여 구성되어지되, 상기 한 쌍의 모터 중 어느 하나는 고정자의 둘레에 회전자가 위치되는 아웃 로터 모터인 것을 특징으로 하는 전자식 제동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전자의 둘레에는 복수의 기어가 등간격으로 형성되고 피니언을 통해 캐리어와 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 전자식 제동장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110254197A (zh) * 2019-05-17 2019-09-20 北京理工大学 一种盘式电子机械式制动器的双电机驱动装置及驱动方法

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