KR20090061967A - 유성기어 타입 전동 브레이크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전동 브레이크 시스템인 EMB(Electro Mechanical Brake)는 ECU 제어되는 모터(4)를 통해 회전되도록 캘리퍼(1)에 수용되면서, 피스톤(3)에 부착된 패드(2)를 휠 디스크 쪽으로 가압하는 축 방향 이동력을 발생하는 유성기어로 구성됨과 더불어, 유성기어를 이루는 링 기어(13)부위가 캘리퍼(1)부위에 볼트나 스크류를 매개로 체결됨에 따라, 제동 시 휠 디스크로부터 유성기어 쪽으로 전달되는 반발 하중이 링 기어(13)부위를 통해 캘리퍼(1)쪽으로 유도되면서 분산·흡수되어져, 캘리퍼(1)에 비해 상대적으로 강성이 약한 유성기어 부위의 응력 집중 현상을 방지할 수 있는 특징이 있게 된다.

EMB, 링기어, 분산

Description

유성기어 타입 전동 브레이크 시스템{Planet gear typed Electric Mechanical Brake System}

본 발명은 전동 브레이크에 관한 것으로, 특히 캘리퍼 바디 쪽으로 하중을 분산할 수 있도록 된 유성기어 타입 전동 브레이크 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 브레이크 시스템(Brake System)은 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시킴과 동시에, 주차상태를 유지하기 위해 사용하는 제동장치이다.

이러한 브레이크 시스템은 통상 운동에너지를 마찰력을 이용해 열에너지로 바꾸어, 그것을 대기 속으로 방출시켜 제동작용을 하는 마찰식 브레이크가 사용되는데 이는, 차륜과 함께 회전하는 디스크를 그 양쪽에서 패드가 유압에 의하여 눌려지면서 제동기능을 수행하게 된다.

그러나, 이러한 유압 식 브레이크는 제동 시 유압을 이용하여 패드를 강하게 디스크 쪽으로 밀어 주는 방식으로 구현됨에 따라, 페달 조작력을 배력하는 부스터를 통해 작동되어 유압을 발생하는 마스터 실린더와, 휠 실린더쪽으로 이어지는 유압 라인은 물론, 이들을 제어하고 보조하는 각종 장치들로 복잡한 구성이 이루어질 수밖에 없고, 이러한 구성의 복잡함과 유압 사용에 따른 제동 성능의 신뢰성가 안 정성 강화등에 어느 정도 한계성이 있을 수밖에 취약성이 있게 된다.

이에 따라, 유압 식 브레이크가 갖지 못하는 구성의 단순함을 가져오고, 제동 성능의 신뢰성을 강화시킬 수 있는 EMB(Electro mechanical Brake)를 사용하게 된다.

이러한 EMB는 제동 시 전자 페달 정보를 입력받은 ECU가 모터를 구동시켜 축 방향 이동력을 발생시키면, 모터에 결합된 유성기어가 회전하면서 피스톤을 패드 방향으로 이동시키게 되고, 피스톤의 축 방향 이동력을 받은 패드는 디스크 쪽으로 이동해 디스크를 가압하면서 제동력을 발생시키는 방식으로 구현되어진다.

하지만, 이러한 유성기어 타입 EMB는 그 구조적 특성 상, 제동에 따른 하중을 캘리퍼 바디와 캐리어 사이의 베어링에서 클램핑 력(Clamping Force)의 반발력을 지지함에 따라, 베어링 부분으로 응력이 집중되는 취약성이 있게 된다.

이와 같이 EMB의 작동 시 클램핑 력에 대한 반발력이 피스톤과 스크류를 거쳐 약한 부재물 즉, 모터 하우징이나 베어링과 같은 부위로 응력 집중을 발생함에 따라 제품의 내구 성능을 저하시키는 취약성이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, EMB(Electro mechanical Brake)를 구성하면서 모터 회전력을 피스톤 축 방향 이동력으로 변환하는 유성기어 부위를 캘리퍼 바디 쪽으로 결합되도록 함에 따라, 제동 시 클램핑 력(Clamping Force)의 반발력이 캘리퍼 바디 쪽으로 분산해 응력을 한 곳으로 집중되지 않도록 분산할 수 있어, 내구성이 상대적으로 약한 모터 앗세이를 보호하면서 피스톤 중심 축 변위 방지를 통해 캘리퍼의 강건 설계와 더불어 제동 성능도 향상 할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유성 기어 타입 전동 브레이크 시스템가 휠 디스크를 감싸면서 피스톤을 통해 패드를 이동시켜 제동력을 발생하는 캘리퍼와;

전자 페달의 조작 시 ECU를 통해 회전력을 발생시키도록 캘리퍼부위로 모터 하우징을 매개로 결합된 모터;

상기 캘리퍼부위로 체결된 모터 하우징으로 축의 일단이 베어링을 통해 지지되고, 타단이 회전자안쪽에서 내접되어져 회전자와 함께 회전되는 선 기어와, 상기 선 기어에 외접되어 회전되는 유성기어, 상기 유성기어를 내접하면서 유성기어가 자전되도록 지지하는 링 기어, 상기 유성기어에 고정되어 함께 회전되도록 베어링이 개재되면서, 링 기어의 안쪽 공간으로 위치된 캐리어, 상기 캐리어에 축 고정되어 함께 회전하면서 나사 결합된 피스톤을 축 방향 이동시키는 스핀들 및 상기 링 기어를 캘리퍼부위로 체결하는 체결 부재로 이루어진 유성기어 앗세이;

로 구성된 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, EMB(Electro mechanical Brake)를 구성하는 모터와 유성기어 부분을 캘리퍼 바디 쪽으로 결합시켜 제동 시, 클램핑 력(Clamping Force)의 반발력이 모터 앗세이 부위로 집중되지 않으면서 피스톤 중심 축 변위도 방지함에 따라, 캘리퍼의 설계를 강건한 구조로 함과 더불어 내구성 저하로 인한 제동 성능 저하도 방지 할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 모터의 동력을 받아 회전하면서 피스톤을 디스크 쪽으로 축 방향 이동시키는 유성기어 부분을 캘리퍼 바디 쪽으로 결합시켜 줌에 따라, 제동 시 클램핑 력(Clamping Force)의 반발력이 전체적으로 분산되므로, 캘리퍼 바디를 알루미늄 재질로 할 수 도 있는 효과가 있게 된다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 유성기어 타입 전동 브레이크 시스템의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명에 따른 전동 브레이크 시스템인 EMB(Electro Mechanical Brake)는 휠 디스크를 감싸면서 피스톤(3)을 통해 패드(2)를 이동시켜 제동력을 발생하는 캘리퍼(1)와, 전자 페달의 조작 시 ECU를 통해 회전력을 발생시키는 모 터(4), 상기 모터(4)의 회전력을 통해 회전되면서 제동을 위한 클램핑 력(Clamping Force)을 발생시키는 유성기어 앗세이(10) 및 캘리퍼(1)내 수용되어 부착된 패드(2)를 휠 디스크 쪽으로 밀어 제동력을 가하는 피스톤(3)으로 구성되어진다.

이에 더해 상기 전동 브레이크 시스템에는 주차 브레이크 작동 시, ECU가 주차 브레이크 전환 상태를 인식하도록 신호를 입력받는데 일례로, 운전석 부위로 별도의 전기 신호를 ECU(1)쪽으로 발생시켜 주는 주차 브레이크 버튼을 이용하게 된다.

그리고, 상기 ECU는 조작되는 전자 페달의 답입량 정보와 더불어, 차량에 장착된 요 모멘트 센서를 통한 차량 자세 정보등을 제공받아 제동 시 요구되는 제어를 구현하게 된다.

또한, 상기 캘리퍼(1)는 패드(이너 패드)가 휠 디스크쪽으로 가압 될 때, 그 반대쪽으로 위치된 패드(아우터 패드)도 휠 디스크 쪽으로 이동되도록 연동 작용을 구현하는 토크 멤버(통상적인 캘리퍼 타입 브레이크의 작용임)를 구비하게된다.

이와 더불어 상기 캘리퍼(1)에는 패드(2)의 설정 간격 초과에 따른 휠 디스크간 간격 증대를 감지해, 패드(2)와 휠 디스크가 항상 설정된 간격을 유지하기 위한 패드 마모 감지 센서를 구비하게 된다.

그리고, 상기 모터(4)는 캘리퍼(1)부위로 체결된 모터 하우징(7)과, 상기 모터 하우징(7)으로 결합되어진 고정자(5) 및 전류 공급 시 회전되도록 캘리퍼(1)부위에 베어링 지지된 회전자(6)로 구성되어진다.

또한, 상기 유성기어 앗세이(10)는 캘리퍼(1)부위로 체결된 모터 하우징(7) 으로 축의 일단이 베어링(19)을 통해 지지되고, 타단이 회전자(6)안쪽에서 내접되어져 회전자(6)와 함께 회전되는 선 기어(11)와, 상기 선 기어(11)에 외접되어 회전되는 유성기어(12), 상기 유성기어(12)를 내접하면서 유성기어(12)가 자전되도록 지지하는 링 기어(13), 상기 유성기어(12)에 고정되어 함께 회전되면서 링 기어(13)의 안쪽 공간으로 위치된 캐리어(14) 및 상기 캐리어(14)에 축 고정되어 함께 회전하면서 나사 결합된 피스톤(3)을 축 방향 이동시키는 스핀들(17)로 구성되어진다.

여기서, 상기 유성기어(12)와 캐리어(14)사이로는 회전 저항을 줄이도록 베어링(18)이 개재되어진다.

이와 더불어, 상기 유성기어 앗세이(10)는 유성기어(12)가 내접된 링 기어(13)를 캘리퍼(1)부위로 체결하는 체결 부재(15)가 더 구비되며, 상기 체결 부재(15)는 캘리퍼(1)부위에서 링 기어(13)쪽으로 체결되는 볼트나 스크류로 이루어지게 된다.

또한, 상기 체결 부재(15)가 체결된 링 기어(13)부위로는 피스톤(3)을 감싸면서, 체결 부재(15)를 가리는 링 부트(16)가 더 개재되어진다.

이와 같은 본 발명의 전동 브레이크 시스템인 EMB(Electro Mechanical Brake)는 ECU 제어되는 모터(4)를 통해 회전되도록 캘리퍼(1)에 수용되면서, 피스톤(3)에 부착된 패드(2)를 휠 디스크 쪽으로 가압하는 축 방향 이동력을 발생하는 유성기어로 구성됨과 더불어, 유성기어를 이루는 링 기어(13)부위가 캘리퍼(1)부위 에 볼트나 스크류를 매개로 체결됨에 따라, 제동 시 휠 디스크로부터 유성기어 쪽으로 전달되는 반발 하중이 링 기어(13)부위를 통해 캘리퍼(1)쪽으로 유도되면서 분산·흡수되어져, 캘리퍼(1)에 비해 상대적으로 강성이 약한 유성기어 부위의 응력 집중 현상을 방지할 수 있는 특징이 있게 된다.

이러한 본 발명의 특징은 EMB(Electro Mechanical Brake)를 이루도록 캘리퍼(1)에 장착되면서, ECU 제어되는 모터(4)를 통해 회전되어 축 방향 이동력을 발생하는 유성기어 구조에 기인한 것으로, 상기 유성 기어를 이루는 링 기어(13)가 볼트나 스크류와 같은 체결 부재(15)를 매개로 캘리퍼(1)부위에 체결되는 구조를 갓도록 구성되어진다.

즉, 휠 디스크를 감싸면서 피스톤(3)을 통해 패드(2)를 이동시켜 제동력을 발생하는 캘리퍼(1)의 내부로 장착된 유성기어 앗세이(10)가 도 1에 도시된 바와 같이, 일단이 베어링(19)지지된 선 기어(11)가 ECU 제어되는 모터(4)의 회전자(6)로부터 회전력을 전달받고, 상기 선 기어(11)에 외접된 유성기어(12)가 자유 회전을 지지하는 링 기어(13)에 내접되어 선 기어(11)를 통해 회전되며, 상기 유성기어(12)는 캐리어(14)를 회전시키면서 캐리어(14)에 축 고정된 스핀들(17)을 회전시켜 주도록 구성되어진다.

이와 더불어, 상기 링 기어(13)는 캘리퍼(1)부위에 볼트나 스크류 같은 체결 부재(15)를 매개로 고정됨과 더불어, 체결 부재(15)를 가리는 링 부트(16)가 피스톤(3)을 감싸면서 링 기어(13)부위로 개재되어진다.

이에 따라 제동 시 ECU가 모터(4)를 구동시키게 되면, 상기 모터(4)의 회전 자(6)를 통해 선 기어(11)가 회전되면서 외접된 유성기어(12)도 함께 회전되고, 상기 유성기어(12)와 베어링(19)지지되면서 고정된 캐리어(14)가 유성기어(12)를 통해 회전되어진다.

이때, 상기 유성기어(12)는 링 기어(13)에 내접되어 회전되어진다.

이어, 상기 캐리어(14)의 회전은 캐리어(14)에 축 고정된 스핀들(17)을 회전시켜 주고, 이러한 상기 캐리어(14)의 회전은 나사 체결된 피스톤(3)을 축 방향 이동시키면서 패드(2)를 이동시켜 주게 된다.

이와 같이 피스톤(3)을 통해 휠 디스크 쪽으로 이동되는 패드(2)는 휠 디스크를 가압하면서 클램핑 력(Clamping Force)을 가해 제동을 구현하게 된다.

이러한 휠 디스크의 제동 시, 패드(2)는 휠 디스크 쪽으로부터 반력 하중을 전달받게 되고, 이러한 반력 하중은 도 2에 도시된 바와 같이, 패드(2)와 피스톤(3)을 통해 유성기어 앗세이(10)쪽으로 전달되어진다.

이와 같이 유성기어 앗세이(10)쪽으로 전달된 반력 하중은 스핀들(17)이 축 고정된 캐리어(14)와 유성 기어(12)로 전달됨에 따라, 상기 유성 기어(12)가 내접된 링 기어(13)쪽으로 베어링(19)을 거쳐 전달되고, 이러한 링 기어(13)쪽 반력 하중 전달은 다시 캘리퍼(1)를 통해 흡수·완충되어진다.

즉, 상기 링 기어(13)의 일단이 볼트와 같은 체결 부재(15)를 매개로 캘리퍼(1)부위에 고정됨에 따라, 패드(2)와 피스톤(3) 및 스핀들(17)을 거쳐 캐리어(14)에 전달된 반력 하중이 베어링(19)과 링 기어(13)를 거친 후, 상기 링 기어(13)를 고정한 캘리퍼(1)를 통해 전달되어져, 휠 디스크에서 발생된 반력 하중이 유성 기어 앗세이(10)쪽으로 집중되지 않게 되고, 이는 캘리퍼(1)에 비해 상대적으로 강성이 약한 유성 기어 앗세이(10)에 대한 응력 집중을 방지할 수 있도록 작용하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 유성기어 타입 전동 브레이크 시스템의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 유성기어 타입 전동 브레이크 시스템의 하중 전달 경로 작용도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 캘리퍼 2 : 패드

3 : 피스톤 4 : 모터

5 : 고정자 6 : 회전자

7 : 모터 하우징 10 : 유성기어 앗세이

11 : 선 기어 12 : 유성기어

13 : 링 기어 14 : 캐리어

15 : 체결 부재 16 : 링 부트

17 : 스핀들 18,19 : 베어링

Claims (3)

1. 휠 디스크를 감싸면서 피스톤(3)을 통해 패드(2)를 이동시켜 제동력을 발생하는 캘리퍼(1)와;

   전자 페달의 조작 시 ECU를 통해 회전력을 발생시키도록 캘리퍼(1)부위로 모터 하우징(7)을 매개로 결합된 모터(4);

   상기 캘리퍼(1)부위로 체결된 모터 하우징(7)으로 축의 일단이 베어링(19)을 통해 지지되고, 타단이 회전자(6)안쪽에서 내접되어져 회전자(6)와 함께 회전되는 선 기어(11)와, 상기 선 기어(11)에 외접되어 회전되는 유성기어(12), 상기 유성기어(12)를 내접하면서 유성기어(12)가 자전되도록 지지하는 링 기어(13), 상기 유성기어(12)에 고정되어 함께 회전되도록 베어링(18)이 개재되면서, 링 기어(13)의 안쪽 공간으로 위치된 캐리어(14), 상기 캐리어(14)에 축 고정되어 함께 회전하면서 나사 결합된 피스톤(3)을 축 방향 이동시키는 스핀들(17) 및 상기 링 기어(13)를 캘리퍼(1)부위로 체결하는 체결 부재(15)로 이루어진 유성기어 앗세이(10);

   로 구성된 것을 특징으로 하는 유성 기어 타입 전동 브레이크 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 체결 부재(15)는 캘리퍼(1)부위에서 링 기어(13)쪽으로 체결되는 볼트인 것을 특징으로 하는 유성 기어 타입 전동 브레이크 시스템.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 체결 부재(15)는 피스톤(3)을 감싸면서 링 기어(13)부위로 구비된 링 부트(16)에 의해 가려지는 것을 특징으로 하는 유성 기어 타입 전동 브레이크 시스템.

Images