KR20100030012A

KR20100030012A - 기어를 이용한 주차 제동 기능을 갖춘 전동 브레이크 장치

Info

Publication number: KR20100030012A
Application number: KR1020080088758A
Authority: KR
Inventors: 김종성
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2008-09-09
Publication date: 2010-03-18
Also published as: KR101482270B1

Abstract

본 발명의 전동 브레이크 장치인 EMB(Electro Mechanical Brake)가 ECU(1) 제어로 동력을 발생하는 액추에이터(2)를 통한 감속기(3)의 회전을 이용해 제동 시, NSL(Non - Self Locking) 스크류 타입 스핀들(6)의 축 방향 이동으로 패드(9a,9b)를 휠 디스크(D)쪽으로 이동시켜 제동을 구현함과 더불어, 감속기(3)를 이루는 제1·2 기어(4,5)에 맞물려 스핀들(6)의 후퇴 이동을 차단하는 스위치 기어(12)가 솔레노이드(11)와 함께 구비됨에 따라, 주차 제동 후 솔레노이드(11)가 오프(Off)로 전환된 상태에서 스핀들(6)이 뒤로 밀려나지 않도록, 솔레노이드(11)가 감속기(3)를 구속해 주차 제동 상태를 유지할 수 있는 특징이 있게 된다.

주차, 전동 브레이크, 구속 위치

Description

기어를 이용한 주차 제동 기능을 갖춘 전동 브레이크 장치{Electro Mechanical Brake System having gear engaging typed electro parking braking force}

본 발명은 전동 브레이크 장치에 관한 것으로, 특히 기어를 이용한 주차 제동 기능을 갖춘 전동 브레이크 장치에 관한 것이다.

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

이러한 브레이크는 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 실린더 쪽으로 이어지는 유압 라인은 물론, 이들을 제어하고 보조하는 각종 장치들로 복잡한 구성이 이루어 질 수밖에 없고, 이러한 구성의 복잡함과 유압 사용에 따른 제동 성능의 신뢰성가 안정성 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 사용하고 있다.

이와 더불어 EMB에는 주차 제동을 위한 전동 주차 기능인 EPB(Electro Parking Brake)가 부가되는데, 이러한 EPB는 동력전달 효율이 높은 넌-셀프 록킹(Non-Self Locking) 타입 피스톤을 이용해 휠 디스크 제동을 구현하는 EMB의 특성상, EMB의 크기와 중량 증가를 최소화하도록 솔레노이드와 라쳇(Ratchet) 형상의 기구 물을 이용하여 EPB를 구현하도록 구성되어진다.

하지만, 이와 같이 EMB에 부가된 EPB 기능을 위해 솔레노이드와 라쳇(Ratchet) 구조를 적용하게 되면, 주차 제동 시 통상적으로 솔레노이드의 오프(Off)전환으로 라쳇이 기어 이 부위에 맞물려 제동력을 유지하는 구조를 갖게 되고, 이로 인해 라쳇과 기어 간 일정한 리솔루션(Resolution)이 형성될 수밖에 없고, 이는 리솔루션(Resolution) 미만의 패드 마모 시 이에 대한 보정을 할 수 없게 되는 근본적인 한계성이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 디스크 제동력으 로 모터 구동력을 이용하는 EMB(Electro mechanical Brake)에 부가된 전동 주차 기능인 EPB(Electro Parking Brake)를 솔레노이드와 감속기 치합 기어방식을 이용함에 따라, 솔레노이드 오프(Off) 전환 시 넌-셀프 록킹(Non-Self Locking) 타입 스핀들이 패드에서 떨어지지 않도록 감속기 쪽에 치합되어 회전을 구속해 제동력을 유지함은 물론, 넌-셀프 록킹(Non-Self Locking) 타입 피스톤에 결합된 감속기 쪽으로 치합되는 기어의 치합 위치 제한에 의한 리솔루션(Resolution)을 형성하지 않게 되어, 어떠한 패드(Pad) 마모상태에서든 마모 보정이 가능할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전동 브레이크 장치가 전자 페달의 신호를 감지할 때, 차량 주행 상태에 대한 측정 정보와 함께 제동을 위한 제어 신호를 발생하는 ECU와;

상기 ECU를 통해 제어되어 동력을 발생하는 액추에이터;

상기 액추에이터와 함께 회전되는 제1 기어에 맞물려 함께 회전하는 제2 기어로 이루어진 감속기;

상기 제2 기어를 통해 회전되어져, 이너 패드를 휠 디스크쪽으로 밀어주는 축 방향 힘을 발생하는 스핀들;

주차 제동 후 오프 전환된 솔레노이드를 이용해 휠 디스크로부터 반력을 받는 NSL(Non-Self Locking) 스크류 타입 스핀들의 밀림을 차단하도록, 감속기를 구 속하는 주차 제동 앗세이 및 ;

캘리퍼 바디의 안쪽으로 구비되어 휠 디스크를 가압 제동하는 이너·아우터 패드를 구비한 캘리퍼;

로 구성된 것을 특징으로 한다.

이를 위해, 상기 스핀들은 감속기를 이루는 제2 기어가 고정되어 회전되는 스크류 축과, 상기 스크류 축의 회전 방향에 따라 축 방향 이동되는 스크류 너트로 구성된다.

또한, 상기 주차 제동 앗세이는 솔레노이드와, 상기 솔레노이드의 로드 축에 결합된 스위치 기어 및 오프 상태에서 상기 솔레노이드로부터 빠져나오는 로드 축을 통해 감속기쪽으로 이동되는 스위치 기어에 의해 압축되는 스프링으로 구성된다.

그리고, 상기 스위치 기어는 솔레노이드에 대해 회전이 허용되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 휠 디스크 제동력으로 액추에이터 구동력을 이용하는 EMB(Electro mechanical Brake)가 주차 제동에 따른 솔레노이드 오프(Off)전환된 후, 솔레노이드가 감속기 쪽에 치합되어 NSL(Non-Self Locking) 타입 스핀들을 구속하여 주차 제동 상태를 유지함은 물론, 감속기를 이루는 기어에 대한 치합 위치 제한 해소에 따른 리솔루션(Resolution)제거로 인해, 패드(Pad) 마모 정도에 관계없이 마모 보정이 지속적으로 가능한 효과가 있게 된다.

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

도 1은 본 발명에 따른 기어를 이용한 주차 제동 기능을 갖춘 전동 브레이크 장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명의 전동 브레이크 장치인 EMB(Electro Mechanical Brake)는 차량 주행 상태를 파악하고, 전자 페달의 신호를 받아 제어 신호를 발생하는 ECU(1)가 구비되고, 상기 ECU(1) 제어로 동력을 발생하는 액추에이터(2)를 갖추며, 상기 액추에이터(2)의 동력을 통해 회전되는 감속기(3)를 구비하고, 상기 감속기(3)를 통한 회전력을 이용해, 패드(9a,9b)가 휠 디스크(D)쪽으로 이동되는 축 방향 이동을 발생하는 스핀들(6)을 구비하게 된다.

이를 위해, 상기 ECU(1)는 조작되는 전자 페달의 답입량 정보와 더불어, 차량에 장착된 요 모멘트 센서를 통한 차량 자세 정보등을 제공받아 제동 시 요구되는 제어를 구현하게 된다.

또한, 상기 액추에이터(2)는 모터를 적용한다.

그리고, 상기 감속기(3)는 서로 치합 되어 회전되는 제1·2 기어(4,5)로 구성되며, 상기 제2 기어(5)는 액추에이터(2)에 고정되어 함께 회전되고, 상기 제2 기어(5)는 스핀들(6)을 회전시켜 주게 된다.

또한, 상기 스핀들(6)은 감속기(3)를 이루는 제2 기어(5)가 고정되어 회전되는 스크류 축(7)과, 상기 스크류 축(7)의 회전 방향에 따라 축 방향 이동되는 스크류 너트(8)로 구성된다.

여기서, 상기 스크류 축(7)과 스크류 너트(8)는 사이에 볼 또는 롤러 타입 스크류를 적용해 결합되며, 회전과 축 방향 이동 시 마찰력을 최소화하는 NSL(Non - Self Locking) 스크류 타입을 적용하게 된다.

이에 더해, EMB에는 주차 제동 후 오프(Off)전환된 솔레노이드(11)를 이용해 NSL(Non-Self Locking) 스크류 타입 스핀들(6)의 밀림을 구속하도록, 감속기(3)에 치합 되는 주차 제동 앗세이(10)가 더 구비된다.

이러한, 상기 주차 제동 앗세이(10)는 솔레노이드(11)와, 상기 솔레노이드(11)의 로드 축(11a)에 결합된 스위치 기어(12) 및 오프 상태에서 상기 솔레노이드(11)로부터 빠져나오는 로드 축(11a)을 통해 감속기(3)쪽으로 이동되는 스위치 기어(12)에 의해 압축되는 스프링(13)으로 구성된다.

여기서, 상기 스위치 기어(12)는 기어 이의 측면을 경사지게 깎은 챔퍼(12a, Chamfer)를 형성하는데, 상기 챔퍼(12a)는 감속기(3)를 이루는 제1·2 기어(4,5)의 기어 이 사이로 스위치 기어(12)가 원활하게 밀려들어가도록 작용해 주게 된다.

또한, 상기 솔레노이드(11)의 로드 축상을 회전 가능하게 함에 따라, 스위치 기어(12)가 제1·2 기어(4,5)사이에 있어서 정확한 위치가 아니더라도, 스위치 기어(12)가 약간 회전하면서 제1·2 기어(4,5)사이로 들어가게 되므로, 통상적인 리 솔루션(Resolution)을 갖지 않게 되고, 이를 통해 패드(Pad) 마모 정도에 관계없이 마모 보정이 구현될 수 있게 된다.

이러한 상기 솔레노이드(11)에 대해 스위치 기어(12)의 회전을 허용은, 스위치 기어(12)와 제1·2 기어(4,5)가 상호간 회전 방향에 의해 회전을 구속하는 원리로 인해 구현될 수 있게 된다.

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

그리고, 본 발명의 EMB가 장착되는 캘리퍼는 휠 디스크(D)의 양쪽으로 배치되어 휠 디스크(D)를 가압하는 이너·아우터 패드(9a,9b)가 구비되며, 제동 작용으로 이너 패드(9a)가 휠 디스크(D)쪽으로 이동될 때, 그 반대쪽으로 위치된 아우터 패드(9b)도 휠 디스크(D)쪽으로 이동되도록 연동 작용을 구현하는 토크 멤버(통상적인 캘리퍼 타입 브레이크의 작용임)를 구비하고, 또한 패드의 설정 간격 초과에 따른 휠 디스크(D)간 간격 증대를 감지해 항상 설정된 간격을 유지하기 위해, 통상적으로 패드 마모 감지 센서를 구비하게 된다.

이와 같은, 본 발명의 전동 브레이크 장치인 EMB(Electro Mechanical Brake)가 ECU(1) 제어로 동력을 발생하는 액추에이터(2)를 통한 감속기(3)의 회전을 이용해 제동 시, NSL(Non - Self Locking) 스크류 타입 스핀들(6)의 축 방향 이동으로 패드(9a,9b)를 휠 디스크(D)쪽으로 이동시켜 제동을 구현함과 더불어, 감속기(3)를 이루는 제1·2 기어(4,5)에 맞물려 스핀들(6)의 후퇴 이동을 차단하는 스위치 기어(12)가 솔레노이드(11)와 함께 구비됨에 따라, 주차 제동 후 솔레노이드(11)가 오프(Off)로 전환된 상태에서 스핀들(6)이 뒤로 밀려나지 않도록, 솔레노이드(11)가 감속기(3)를 구속해 주차 제동 상태를 유지할 수 있는 특징이 있게 된다.

이를 위해, 상기 EMB는 도 1에 도시된 바와 같이, 제동이나 주차 여부를 판단하는 ECU(1)를 통해 구동되는 액추에이터(2)와 함께 회전되는 한 쌍의 제1·2 기어(4,5)로 이루어진 감속기(3)를 구비하고, 이너 패드(9a)부위를 휠 디스크(D)쪽으로 이동시키도록, 상기 제1·2 기어(4,5)를 통해 축 방향 이동되어 제동력을 가하는 스핀들(6)을 구비하게 된다.

이와 더불어, 상기 EMB에는 주차 제동 후 NSL(Non - Self Locking) 스크류 타입 스핀들(6)이 반력을 받아 제동력이 해제되는 것을 방지하도록, 상기 스핀들(6)을 작동시키는 감속기(3)를 솔레노이드(11)의 오프(Off) 상태에서 구속하는 주차 제동 앗세이(10)가 더 구비된다.

이와 같은 상기 솔레노이드(11)는 엔진이 키 온(Key On)되면, 온(On)상태로 전환되면서 솔레노이드(11)의 로드 축(11a)이 당겨짐에 따라, 상기 로드 축(11a)에 고정된 스위치 기어(12)가 제1·2 기어(4,5)로부터 떨어진 상태로 전환되고, 상기 스위치 기어(12)에 고정된 스프링(13)은 인장 된 상태가 된다.

이러한 구성을 갖는 상기 EMB에서 구현되는 제동 작동은 ECU(1)가 액추에이터(2)를 구동해 감속기(3)가 회전됨에 따라, 상기 감속기(3)를 이루는 제1 기어(4)에 맞물린 제2 기어(5)가 회전되면서 스핀들(6)을 작동시켜 주게 된다.

이와 같이, 상기 제2 기어(5)가 결합된 스핀들(6)은 제2 기어(5)와 함께 스크류 축(7)이 회전되고, 이러한 스크류 축(7)의 회전은 NSL(Non - Self Locking) 스크류 타입인 스크류 너트(8)가 스크류 축(7)으로부터 빠져 나오도록 해 주게 된다.

이와 같은, 상기 스크류 너트(8)의 축 방향 이동으로 이너 패드(9a)가 휠 디스크(D)쪽으로 이동되고, 그 반대쪽으로 위치된 아우터 패드(9b)도 캘리퍼의 토크 멤버 작용으로 휠 디스크(D)쪽으로 이동됨에 따라, 제동 작용이 이루어진다.

한편, 주차 제동 시에도 도 2에 도시된 바와 같이, 주차 신호를 받은 ECU(1)가 액추에이터(2)를 구동해 감속기(3)의 회전으로 스핀들(6)을 축 방향으로 이동시켜줌에 따라, 이너 패드(9a)와 아우터 패드(9b)가 휠 디스크(D)를 가압 해 주차 제동력을 형성하게 된다.

이와 같은 스핀들(6)의 작용으로 주차 제동력이 형성된 상태에서 키 오프(Key Off)하게 되면, 전원이 차단된 솔레노이드(11)는 오프(Off)전환되어 로드 축(11a)이 빠져나가게 되고, 이로 인해 상기 로드 축(11a)에 고정된 스위치 기어(12)가 제1·2 기어(4,5)쪽으로 이동되어진다.

이때, 상기 스위치 기어(12)에 고정된 스프링(13)은 초기 상태로 복귀되면서, 스위치 기어(12)를 잡아 당겨 주게 된다.

그리고, 상기 제1·2 기어(4,5)쪽으로 밀려들어가 기어 이와 맞물리는 스위치 기어(12)는 기어 이의 측면을 경사지게 깎은 챔퍼(12a, Chamfer)가 형성됨에 따라, 제1·2 기어(4,5)의 기어 이 사이로 들어가는 스위치 기어(12)의 진입이 원활 하게 이루어지게 된다.

이와 같이, 이너·아우터 패드(9a,9b)가 휠 디스크(D)를 가압해 주차 제동이 이루어진 상태에서, 스위치 기어(12)가 제1·2 기어(4,5)의 기어 이 사이로 들어가 맞물리게 되면, 스위치 기어(12)가 고정된 솔레노이드(11)가 제1·2 기어(4,5)를 강하게 구속하게 된다.

이러한, 상기 솔레노이드(11)를 통한 제1·2 기어(4,5)의 구속은 제2 기어(5)가 고정된 스핀들(6)이 휠 디스크(D)로부터 받는 반력으로 뒤로 밀려나지 않도록 작용하게 된다.

또한, 이너·아우터 패드(9a,9b)의 마모에 의한 휠 디스크(D)와의 간격 보정 즉, 패드 마모로 인한 설정 간격 초과 시, ECU(1)는 스핀들(6)을 축 방향으로 더 전진시켜, 휠 디스크(D)에 대한 이너 패드(9a)와 아우터 패드(9b)의 간격이 설정 값을 유지하도록 조정하게 된다.

이러한 패드 마모 보정이 완료 후, 키 오프(Key Off)에 따라 솔레노이드(11)가 오프(Off)로 전환되면, 상기 솔레노이드(11)의 로드 축(11a)과 함께 스위치 기어(12)가 제1·2 기어(4,5)쪽으로 이동되어 맞물려지게 된다.

이와 같은, 상기 스위치 기어(12)와 제1·2 기어(4,5)간 맞물림은 패드 마모로 인해 전진 이동된 스핀들(6)이 받는 반력 즉, 휠 디스크(D)로부터 NSL(Non - Self Locking) 스크류 타입 스핀들(6)에 가해지는 반력으로 밀려나려는 이동을 구속하게 되고, 이러한 솔레노이드(11)를 이용한 스핀들(6)의 구속으로 보정된 패드 설정 간격이 유지될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 기어를 이용한 주차 제동 기능을 갖춘 전동 브레이크 장치의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 주차 제동 시, 전동 브레이크 장치의 주차 제동 작동도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : ECU 2 : 액추에이터

3 : 감속기 4,5 : 제1·2 기어

6 : 스핀들 7 : 스크류 축

8 : 스크류 너트 10 : 주차 제동 앗세이

11 : 솔레노이드 11a : 로드 축

12 : 스위치 기어 12a : 챔퍼(Chamfer)

13 : 스프링

Claims

전자 페달의 신호를 감지할 때, 차량 주행 상태에 대한 측정 정보와 함께 제동을 위한 제어 신호를 발생하는 ECU(1)와;

상기 ECU(1)를 통해 제어되어 동력을 발생하는 액추에이터(2);

상기 액추에이터(2)와 함께 회전되는 제1 기어(4)에 맞물려 함께 회전하는 제2 기어(5)로 이루어진 감속기(3);

상기 제2 기어(5)를 통해 회전되어져, 이너 패드(9a)를 휠 디스크(D)쪽으로 밀어주는 축 방향 힘을 발생하는 스핀들(6);

주차 제동 후 오프(Off)전환된 솔레노이드(11)를 이용해 휠 디스크(D)로부터 반력을 받는 NSL(Non-Self Locking) 스크류 타입 스핀들(6)의 밀림을 차단하도록, 감속기(3)를 구속하는 주차 제동 앗세이(10) 및 ;

캘리퍼 바디의 안쪽으로 구비되어 휠 디스크(D)를 가압 제동하는 이너·아우터 패드(9a,9b)를 구비한 캘리퍼(20);

로 구성된 것을 특징으로 하는 기어를 이용한 주차 제동 기능을 갖춘 전동 브레이크 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 스핀들(6)은 감속기(3)를 이루는 제2 기어(5)가 고정되어 회전되는 스크류 축(7)과, 상기 스크류 축(7)의 회전 방향에 따라 축 방향 이동되는 스크류 너트(8)로 구성된 것을 특징으로 하는 기어를 이용한 주차 제동 기능을 갖춘 전동 브레이크 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 주차 제동 앗세이(10)는 솔레노이드(11)와, 상기 솔레노이드(11)의 로드 축(11a)에 결합된 스위치 기어(12) 및 오프 상태에서 상기 솔레노이드(11)로부터 빠져나오는 로드 축(11a)을 통해 감속기(3)쪽으로 이동되는 스위치 기어(12)에 의해 압축되는 스프링(13)으로 구성된 것을 특징으로 하는 기어를 이용한 주차 제동 기능을 갖춘 전동 브레이크 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 스위치 기어(12)는 기어 이의 측면을 경사지게 깎은 챔퍼(12a, Chamfer)를 형성한 것을 특징으로 하는 기어를 이용한 주차 제동 기능을 갖춘 전동 브레이크 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 스위치 기어(12)는 솔레노이드(11)에 대해 회전이 허용되는 것을 특징으로 하는 기어를 이용한 주차 제동 기능을 갖춘 전동 브레이크 장치.