KR20100067242A - 비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치 및 이를 이용한 차량 제동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 ECU(1)의 제어로 구동되는 모터 기반 제동기(40)에 BIR 작동 기(25)가 부가 된 즉, 볼(Ball)을 사이에 둔 램프(Ramp)의 회전에 의한 볼의 궤적 변화로 직진 이동력을 발생하는 BIR(Ball In Ramp)기능을 갖춘 BIR 부가 제동기(20)로 구성됨에 따라, 상기 모터 기반 제동기(40)의 모터 고장(Fail) 상황에서도, 브레이크 페달(2)의 조작만으로 페달 연동 케이블(15)을 이용해 상기 BIR 작동 기(25)를 조작해 F-S(Fail-Safe) 구현과 더불어, 안전을 위한 비상 제동력을 발생하게 되므로, 유압 제동 방식과 같이 안정적인 FR(Failure Rate)을 구현할 수 있게 되고, 이를 통해 EMB와 EWB와 같은 BBW(Brake By Wire)기술이 적용된 제동장치의 상용화를 앞당기는 특징이 있게 된다.

EMB, 솔레노이드, 케이블

Description

비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치 및 이를 이용한 차량 제동 장치{Safety braking device for emergency safety braking vehicle and vehicle brake system thereof}

본 발명은 제동 장치에 관한 것으로, 특히 비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치 및 이를 이용한 차량 제동 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유압 식 브레이크는 제동 시, 유압을 이용하여 패드를 강하게 디스크 쪽으로 밀어 주는 방식으로 구현된다.

이러한 유압 식 브레이크는 복잡한 구성과 유압 사용에 따른 제동 성능의 신뢰성가 안정성 강화에 어느 정도 한계성이 있고, 이로 인해 유압 식 브레이크가 갖지 못하는 구성의 단순함을 가져오고, 제동 성능의 신뢰성을 강화시킬 수 있는 전동 제동 장치인 EMB(Electro Mechanical Brake)가 적용되는 추세이다.

이러한 EMB는 모터 동력을 직접 직진 이동력으로 전환하여, 패드를 가압해 제동을 구현하는 방식으로 작용한다.

이와 같은 EMB 방식으로서, EWB(Electro Wedge Brake)도 있으며, 이러한 EWB는 모터 동력을 직접 직진 이동력으로 전환하는 대신, 입력을 배력하는 웨지 작용 을 구현하는 즉, 액추에이터를 통해 작동되는 웨지 조립체를 이용하여 브레이크 패드를 디스크 쪽으로 가압 함에 따라 마찰시킴으로 써, 입력을 배력하는 웨지 작용으로 제동을 구현하는 방식이다.

이러한, EMB와 EWB를 통상 BBW(Brake By Wire) 기술이라 칭한다.

하지만, 이러한 전동 제동 장치는 12V로 구현해야 만하고, 전자 신호와 전기 장치들로 제동을 수행하므로, FR(Failure Rate)이 유압 제동 방식에 비해 높게 증가하는 근본적인 한계를 갖게 된다.

이로 인해, FR(Failure Rate)을 안정적인 유압 제동 방식과 같이 낮추기 위해 다양한 방법이 개발되는데, 일례로 EWB나 EMB를 제어하는 제어 로직과 이를 반영하는 회로를 구성해 F-S(Fail-Safe)를 구현해, FR(Failure Rate)을 낮추게 되지만, 이러한 방식은 동력원인 모터 고장(Fail)상황에서, 기구 적으로 제동력을 발생시키는 장치를 구비하지 않음에 따라, 안전성 저하되고, 이와 같은 안정성 저하로 인해 실차 적용 성이 꺼려지는 원인을 제공하게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 모터 동력으로 직선 이동력을 발생하는 EMB나 또는, 모터 동력으로 웨지 작용을 발생하는 EWB를 적용해 차량 제동을 구현함과 더불어, EWB나 EMB 타입 제동 장치로 모터 고장(Fail) 시, 브레이크 페달의 조작을 통해 F-S(Fail-Safe)를 구현하면서, 고장난 상태에서도 안전을 위한 비상 제동력을 발생시켜 줌에 따라, 유압 제동 방식과 같이 안정적인 FR(Failure Rate)을 실차 적용된 EMB나 EWB에서도 구현할 수 있도록 함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 볼 사이에서 회전되어 직진 이동력을 생성하는 BIR(Ball In Ramp)을 EMB나 EWB 타입 제동 장치에 더 부가함에 따라, 브레이크 페달에 연동되어 비상 제동력을 생성하므로 BBW(Brake By Wire) 제동 장치에 대한 법률 조건을 만족시켜 상용화를 보다 촉진시킬 수 있도록 함에 도 목적이 있다.

또한, 본 발명은 EMB나 EWB 타입 제동 장치에 BIR(Ball In Ramp)을 부가해, 제동 작용을 케이블을 매개로 브레이크 페달에 연동되도록 해 줌에 따라, 전륜에 비해 제동력이 크지 않은 후륜 쪽에서 주 제동 작용을 하도록 구성할 수 있어, 실차 적용 성을 보다 높여 줄 수 있도록 함에 도 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치는 차량 제동을 위해, 차량 상태를 감지하고 제동을 제어하는 ECU와;

답입 량 스트로크를 상기 ECU로 송신하는 센서를 갖춘 브레이크 페달;

휠 디스크를 잡아 차량 제동을 구현하도록, 상기 ECU의 제어로 구동되어 출력 토크를 발생하는 모터를 구비한 모터 기반 제동기;

상기 모터의 고장을 감지한 상기 ECU의 제어로 상기 브레이크 페달의 눌림이 반영되어져, 상기 모터 기반 제동기 쪽으로 이어진 케이블이 잡아당겨지는 페달 연 동 BIR 조작부 및;

상기 케이블의 당김력으로 발생되는 회전을 통해 축 방향 직진 이동력을 발생하고, 축 방향 직진 이동력으로 모터 기반 제동기부위가 패드를 휠 디스크쪽으로 밀어주도록, 상기 모터 기반 제동기의 패드 가압 부 쪽으로 덧대어진 BIR 작동 부;

로 구성된 것을 특징으로 한다.

이를 위해, 상기 페달 연동 BIR 조작부는 브레이크 페달에 연동되는 연동 로드와,

상기 연동 로드의 브레이크 페달을 통한 이동 시, 스프링을 통해 유압의 히스테리시스(Hysteresis) 특성으로 페달 답력 특성을 추종하는 페달 시뮬레이터 및

ECU를 통해 오프(Off)상태로 전환하지 않을 때, 상기 페달 시뮬레이터가 가하는 하중에 따른 축 방향 이동력을 구속해, 케이블이 당겨지지 않도록 온·오프 되는 솔레노이드를 구비한 선택 연결 부재로 구성된다.

또한, 상기 페달 시뮬레이터는 하우징내에서 브레이크 페달에 고정된 연동 로드와 함께 이동되는 이동 브라켓과,

상기 이동 브라켓에 탄발 지지되어 스트로크 진행으로 압축된 후, 가해지는 하중을 전달하는 적어도 하나 이상의 스프링으로 이루어진 답력 반응 부재로 구성된다.

여기서, 상기 답력 반응 부재는 하우징에 채워진 유체인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 선택 연결 부재는 가해지는 외력에 의해 축 방향 이동을 갖는 NSL(Non - Self Locking)타입 스크류로서, 한쪽은 페달 시뮬레이터에서 하중을 받고, 직진 이동으로 잡아 당겨지는 케이블을 반대쪽에 고정시킨 NSL 스크류 축과, 상기 NSL 스크류 축에 결합된 NSL 너트,

리턴 스프링으로 탄발 지지되어, 상기 NSL 너트를 구속·해제하는 라쳇 로드를 구비해, ECU를 통해 온·오프 되는 솔레노이드로 구성된다.

또한, 상기 BIR 작동 부는 케이블이 힌지 축의 반대 쪽에 고정된 힌지 레버와, 상기 힌지 레버를 통해 회전되는 입력 램프, 상기 입력 램프에 맞대어진 출력 램프 및; 상기 입력·출력 램프사이에 파여진 글루브에 위치되어져, 입력 램프의 회전으로 위치 이동되면서, 위치 이동을 통해 상기 출력 램프를 축 방향으로 밀어내는 볼로 구성된다.

그리고, 상기 모터 기반 제동기는 ECU가 구동시키는 모터와, 상기 모터의 회전력을 출력 토크로 변환하도록, 구동·종동 기어로 이루어진 감속기 및 상기 감속기에서 발생된 출력 토크를 축 방향 직선이동으로 전환시켜, 휠 디스크로 패드를 밀어주는 스크류 축에 결합된 가압 너트로 구성된다.

한편, 본 발명의 비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치를 이용한 차량 제동 장치는 차량 제동을 위해, 차량 상태를 감지하고 제동을 제어하는 ECU와;

답입 량 스트로크를 상기 ECU로 송신하는 센서를 갖춘 브레이크 페달;

후륜의 휠 디스크를 잡아 차량 제동을 구현하도록, 상기 ECU의 제어로 구동되는 모터와, 모터의 회전력으로 출력 토크를 발생하는 감속기 및 상기 감속기의 출력 토크로 패드를 힐 디스크로 미는 축 방향 이동력을 발생하는 스크류 축에 결 합된 가압 너트로 이루어진 모터 기반 제동기;

상기 브레이크 페달에 연동되는 연동 로드의 이동 시, 스프링을 통해 유압의 히스테리시스(Hysteresis) 특성으로 페달 답력 특성을 추종하는 페달 시뮬레이터와, NSL(Non - Self Locking)타입 스크류로 이루어져, 상기 페달 시뮬레이터가 가하는 하중으로 축 방향 이동될 때, 고정된 케이블을 잡아 당겨주는 NSL 스크류 축에 결합된 NSL 너트 및, ECU를 통해 오프(Off)상태로 전환하지 않을 때, 케이블이 당겨지지 않도록 NSL 너트를 구속하는 솔레노이드로 이루어진 페달 연동 BIR 조작부 및;

상기 케이블이 고정된 힌지 레버를 통해 회전되는 입력 램프에 맞대어진 출력 램프사이에서, 입력 램프의 회전을 출력 램프를 축 방향 이동으로 전환시키는 볼로 이루어진 BIR 작동 부를 구비하고, 상기 BIR 작동 부가 축 방향 직진 이동력으로 상기 모터 기반 제동기부위가 패드를 휠 디스크쪽으로 밀어주도록, 전륜 쪽에 장착된 BIR 부가 제동기;

로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치를 이용한 차량 제동 장치가 차량 제동을 위해, 차량 상태를 감지하고 제동을 제어하는 ECU와;

답입 량 스트로크를 상기 ECU로 송신하는 센서를 갖춘 브레이크 페달;

전륜의 휠 디스크를 잡아 차량 제동을 구현하도록, 상기 ECU의 제어로 구동되는 모터와, 모터의 회전력으로 출력 토크를 발생하는 감속기 및 상기 감속기의 출력 토크로 패드를 힐 디스크로 미는 축 방향 이동력을 발생하는 스크류 축에 결 합된 가압 너트로 이루어진 모터 기반 제동기;

상기 브레이크 페달(2)에 연동되는 연동 로드의 이동 시, 스프링을 통해 유압의 히스테리시스(Hysteresis) 특성으로 페달 답력 특성을 추종하는 페달 시뮬레이터와, NSL(Non - Self Locking)타입 스크류로 이루어져, 상기 페달 시뮬레이터가 가하는 하중으로 축 방향 이동될 때, 고정된 케이블을 잡아 당겨주는 NSL 스크류 축에 결합된 NSL 너트 및, ECU를 통해 오프(Off)상태로 전환하지 않을 때, 케이블이 당겨지지 않도록 NSL 너트를 구속하는 솔레노이드로 이루어진 페달 연동 BIR 조작부 및;

상기 케이블이 고정된 힌지 레버를 통해 회전되는 입력 램프에 맞대어진 출력 램프사이에서, 입력 램프의 회전을 출력 램프를 축 방향 이동으로 전환시키는 볼로 이루어진 BIR 작동 부를 구비하고, 상기 BIR 작동 부가 축 방향 직진 이동력으로 상기 모터 기반 제동기부위가 패드를 휠 디스크 쪽으로 밀어주도록, 후륜 쪽에 장착된 BIR 부가 제동기;

로 구성된 것을 특징으로 한다.

이를 위해, 상기 ECU는 솔레노이드가 오프(Off) 상태에서는, 솔레노이드의 라쳇 로드가 NSL 너트를 해제 상태로 만들어, 브레이크 페달이 눌려지면, 연동 로드의 이동으로 페달 시뮬레이터가 NSL 스크류 축에 힘을 가하고, 상기 NSL 스크류 축이 힘을 받아 전진 이동하여 케이블이 잡아당기고,

솔레노이드가 온(On) 상태에서는 솔레노이드의 라쳇 로드가 NSL 너트를 구속 상태로 만들어, 브레이크 페달의 눌림 시에도 케이블이 당겨지지 않도록 함과 더불 어,

상기 ECU는 패드 마모 조정과 같은 주 제동 이외 작용을 구현하도록, 모터의 회전력을 제어하는 로직을 갖게 된다.

이러한 본 발명에 의하면, 모터 동력을 기반으로 하는 제동력을 발생하는 EMB나 EWB에 브레이크 페달 조작에 연동된 케이블을 통해 볼 사이 회전력으로 직진 이동력을 생성하는 BIR(Ball In Ramp)을 부가해, 주 제동 작동 불량 시 브레이크 페달의 조작을 통해 F-S(Fail-Safe) 구현과 안전을 위한 비상 제동력을 발생할 수 있게 되어, 유압 제동 방식과 같이 안정적인 FR(Failure Rate)을 실차 적용된 EMB나 EWB에서도 구현할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 BIR(Ball In Ramp)을 EMB나 EWB 타입 제동 장치에 더 부가해 브레이크 패달에 연동시켜, BBW(Brake By Wire) 제동 장치에 대한 법률 조건 만족으로 상용화를 보다 촉진시킴은 물론, 전륜에 비해 제동력이 크지 않은 후륜 쪽에서 주 제동 작용을 할 수 있어, 실차 적용 성을 보다 높여 줄 수는 효과도 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 비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치 및 이를 이용한 차량 제동 장치를 도시한 것인바, 본 발명의 안전 제동 장치는 제동 상태를 제어하는 ECU(1)와, 제동 의지를 구현하는 브레이크 페달(2) 및 휠 디스크(D)를 잡아 차량 제동을 구현하도록, 상기 ECU(1)의 제어로 구동되는 모터 기반 제동기(40)로 구성된다.

이에 더해, 본 발명의 안전 제동 장치는 필수적으로, 상기 모터 기반 제동기(40)에 부가되어 모터 고장(Fail)시, 안전을 위한 비상 제동력을 모터 기반 제동기(40)에 부여하는 BIR 작동 부(25)와, 상기 BIR 작동 부(25)를 작동시키도록, 브레이크 페달(2)과 BIR 작동 부(25)사이를 연결하는 페달 연동 BIR 조작부로 구성된다.

이와 같이, 상기 모터 기반 제동기(40)에 BIR 작동 부(25)가 부가되어 BIR 부가 제동기(20)를 구성하며, 상기 BIR 부가 제동기(20)는 BIR(Ball In Ramp)기능 즉, 볼(Ball)을 사이에 둔 램프(Ramp)의 회전에 의한 볼의 궤적 변화로 발생되는 직진 이동력으로, 모터 기반 제동기(40)를 휠 디스크(D)쪽으로 밀어 주는 BIR 작동부(25)를 구비해, ECU(1)의 제어로 구동되는 모터 기반 제동기(40)의 모터 고장(Fail) 상황 또는 모터 기반 제동기(40)에 대한 전원 공급 불량에서도, 브레이크 페달(2)의 조작만으로 F-S(Fail-Safe) 구현과 더불어, 안전을 위한 비상 제동력을 발생해, 유압 제동 방식과 같이 안정적인 FR(Failure Rate)을 구현할 수 있게 된 다.

여기서, 상기 모터 기반 제동기(40)는 액추에이터를 통해 작동되는 웨지 조립 체를 이용하여 브레이크 패드를 디스크 쪽으로 가압 함에 따라 마찰시킴으로 써, 입력을 배력하는 웨지 작용으로 제동을 구현하는 방식인 EWB(Electro Wedge Brake)나, 또는 모터 동력을 축 방향 직선 이동력으로 전환해 휠 디스크를 가압하는 EMB(Electro Mechanical Brake)를 모두 적용할 수 있게 된다.

본 실시 예에서는 이후 EMB 방식을 모터 기반 제동기(40)로 적용하여 설명한다.

이와 같이, 본 발명의 BIR 부가 제동기(20)의 BIR 작동 부(25)를 조작해 안전 제동 보조 장치를 이루는 페달 연동 BIR 조작부는 다양하게 구성되지만, 본 실시 예에서는 브레이크 페달(2)과 BIR 작동 부(25)사이를 페달의 조작을 받아 잡아 당겨지는 케이블 방식을 적용한다.

이를 위해 페달 연동 BIR 조작부는 브레이크 페달(2)에 연동되는 연동 로드(4)와, 상기 연동 로드(4)의 이동 시 유압의 히스테리시스(Hysteresis) 특성으로 페달 답력 특성을 추종하는 페달 시뮬레이터(3) 및 브레이크 페달(2)이 조작되더라도, BIR 부가 제동기(20)의 작동 불량에 한해 브레이크 페달(2)의 답입 량으로, BIR 작동 부(25)를 조작하는 케이블(15)을 잡아당기는 선택 연결 부재로 구성된다.

이와 같은, 상기 페달 시뮬레이터(3)는 유압의 히스테리시스(Hysteresis) 특성을 추종함 더불어, 케이블(15)을 당기기 위한 하중을 전달하는 작용을 하도록, 일단이 브레이크 페달(2)에 고정된 연동 로드(4)가 삽입되는 하우징(5)과, 상기 하 우징(5)내에서 연동 로드(4)에 고정된 이동 브라켓(6)의 이동이 가해지는 답력 반응 부재(7)로 구성된다.

이러한, 상기 답력 반응 부재(7)는 이동 브라켓(6)의 중앙을 중심으로 상·하로 위치되는 스프링으로 구성 즉, 이동 브라켓(6)의 중앙에서 탄발 지지된 메인 스프링(7a)과 더불어, 이동 브라켓(6)의 상·하 양쪽으로 탄발 지지된 제1·2 서브 스프링(7b,7c)을 갖추게 된다.

이때, 상기 메인 스프링(7a)이 갖는 길이에 비해, 상기 제1·2 서브 스프링(7b,7c)의 길이가 더 짧게 형성된다.

이와 같이 상기 답력 반응 부재(7)가 다수 스프링(7a,7b,7c)으로 구성됨에 따라, 연동 로드(4)가 브레이크 페달(2)의 답입 량으로 전진 이동되면서 이동 브라켓(6)을 전진시키면, 상기 이동 브라켓(6)의 이동으로 메인 스프링(7a)이 먼저 압축 된 후, 브레이크 페달(2)의 답입 량 증대로 더 큰 하중이 지속적으로 가해지면, 메인 스프링(7a)과 함께 제1·2 서브 스프링(7b,7c)도 압축 변형된다.

이러한, 상기 메인 스프링(7a)과 제1·2 서브 스프링(7b,7c)에서 발생되는 시간차 압축 변형은 운전자의 페달 조작 감을 향상하는데, 이는 제동 시 ECU(1)가 브레이크 페달(2)의 답입 량 정도를 감지해 모터(22)를 구동 방식인 모터 기반 제동기(40)에서도, 운전자의 페달 조작 감을 유압의 히스테리시스(Hysteresis) 특성이 추종되는 것과 같이 느낄 수 있게 된다.

그리고, 상기 선택 연결 부재는 가해지는 외력에 의해 축 방향 이동되는 NSL 이동 부재(8)와, 구속 부재(12)로 이루어지며, 상기 구속 부재(12)는 BIR 부가 제 동기(20)를 이루는 모터(22)를 제어하는 ECU(1)를 통해, 모터(22)가 고장(Fail)난 상황에서 만 NSL 이동 부재(8)에 대한 구속을 해제하도록 구성된다.

이를 위해, 상기 NSL 이동 부재(8)는 외력이 가해지면 풀리면서 직진 이동되는 리드 각(Lead Angle)이 매우 큰 NSL(Non - Self Locking)타입 스크류로서, 끝단에 하중을 받는 하중 입력 단(9a)을 형성하고, 그 반대쪽으로 케이블(15)이 고정된 NSL 스크류 축(9)과, 상기 NSL 스크류 축(9)에 결합된 NSL 너트(10)로 구성된다.

여기서, 상기 NSL 스크류 축(9)의 끝단에 고정된 케이블(15)은 포지션 핀(16)에 걸쳐지는데, 상기 포지션 핀(16)은 케이블(15)이 NSL 스크류 축(9)에 의해 용이하게 당겨지도록 작용하게 된다.

이에 더해, 상기 NSL 너트(10)에는 NSL 스크류 축(9)의 풀림을 구속하기 위해 외부에서 맞물리는 구조를 더 형성함과 더불어, NSL 스크류 축(9)의 이동 거리를 구속하도록, NSL 너트(10)의 이동 거리를 구속하는 스토퍼 브라켓(11)이 더 구비되어진다.

이와 더불어, 상기 구속 부재(12)는 NSL(Non - Self Locking)타입인 NSL 이동 부재(8)의 이동을 구속하고 해제하기 위한 것으로, 이를 위해 모터(22)의 고장 상태를 감지하는 ECU(1)를 통해 온 될 때, NSL 이동 부재(8)를 해제하는 라쳇 로드(13a)를 구비한 솔레노이드(13)로 이루어진다.

이때, 상기 라쳇 로드(13a)는 NSL 이동 부재(8)를 이루는 NSL 너트(10)를 구속하고 해제하며, 이를 위해 상기 NSL 너트(10)에는 라쳇이 맞물리는 구조를 갖춘다.

이에 더해, 상기 구속 부재(12)에는 솔레노이드(13)가 오프 될 때, NSL 이동 부재(8)를 구속하는 라쳇 로드(13a)에 탄성 복원 력을 가하는 리턴 스프링(14)을 더 구비하게 된다.

이와 같은 본 실시 예에 의한 안전 제동 보조 장치는 브레이크 페달(2)쪽으로는 다수 스프링(7a,7b,7c)을 이용한 페달 시뮬레이터(3)와, 솔레노이드(13)의 잠금·해제 작용을 이용한 NSL 타입 NSL 이동 부재(8)를 통해 상기 케이블(15)이 고정되고, 상기 케이블(15)의 반대쪽으로는 BIR 부가 제동기(20)에는 BIR(Ball In Ramp)기능을 구현하는 BIR 작동 부(25)를 고정해, 브레이크 페달(2)의 조작력이 선택적으로 BIR 부가 제동기(20)쪽으로 전달되어, 휠 디스크(D)를 잠그는 작용을 하게 된다.

이러한, 상기 케이블(15)의 작용은 BIR 부가 제동기(20)를 구성하는 EMB 타입 모터 기반 제동기(40)의 고장 시 구현되므로, 먼저 모터 기반 제동기(40)의 정상 작동을 설명한다.

즉, 모터 기반 제동기(40)는 차량 주행 상태와 제동 조건 등을 고려하면서, 브레이크 페달(2)의 답입 량을 센서로 파악한 ECU(1)가 소정 형상의 하우징(21)에 수용된 모터(22)를 구동하게 된다.

이러한 모터(22)의 구동은 도 1을 참조하면, 모터(22)의 회전은 구동·종동 기어(23a,23b)로 구성된 감속기(23)를 통해 출력 토크로 변환되고, 출력 토크는 다시 패드(Pi,Po)를 휠 디스크(D)로 미는 축 방향 직진 이동력으로 전환되도록 운동 전환 부재(24)로 전달된다.

이때, 상기 감속기(23)는 구동 기어(23a)의 회전을 보다 큰 출력 토크로 변환하도록, 종동 기어(23b)의 구성은 통상 다수 기어를 이용해 구성하게 된다.

또한, 상기 운동 전환 부재(24)는 스크류 축(24a)이 회전되면, 상기 스크류 축(24a)에 결합된 가압 너트(24b)가 스크류 축(24a)을 빠져나오도록 직진 이동되고, 이러한 가압 너트(24b)의 직진 이동으로 패드(Pi,Po)가 휠 디스크(D)를 밀어 가압해 주게 된다.

이와 같은, 상기 모터 기반 제동기(40)의 정상 작동은 BIR 부가 제동기(20)에서도 동일하게 구현된다.

하지만, 모터(22)의 고장(Fail)과 같이 정상 제동이 이루어지는 않는 경우는 안전 제동 보조 장치가 작동하게 된다.

이는 도 2(가),(나)에 도시된 바와 같이, ECU(1)가 BIR 부가 제동기(20)를 이루는 모터(22)의 이상을 감지하게 되면, 상기 ECU(1)는 라쳇 로드(13a)가 리턴 스프링(14)을 잡아당기면서 인입 되도록 솔레노이드(13)를 온 시켜, NSL 이동 부재(8)에 대한 구속 상태를 해제하게 된다.

이와 같이, 솔레노이드(13)의 라쳇 로드(13a)가 NSL 너트(10)에서 분리되어 NSL 스크류 축(9)이 이동될 수 있게 만들게 되면, 운전자가 밟는 브레이크 페달(2)의 답입 량을 통해 케이블(15)이 당겨지고, 이러한 케이블(15)의 이동으로 BIR 부가 제동기(20)를 이루는 BIR 작동 부(25)가 감속기(23)쪽을 가압해, 감속기(23)와 함께 운동 전환 부재(24)가 패드(Pi,Po)를 휠 디스크(D)쪽으로 밀어 제동력을 발생시켜 주게 된다.

즉, 브레이크 페달(2)의 답입 량이 연동 로드(4)를 통해 페달 시뮬레이터(3)로 전달되면, 상기 연동 로드(4)를 통해 이동 브라켓(6)이 이동되어 메인 스프링(7a)이 압축된 후, 보다 큰 힘으로 제1·2 서브 스프링(7b,7c)도 압축되어, 브레이크 페달(2)의 답력을 전달하게 된다.

이어, 스프링(7a,7b,7c)을 통해 전달된 하중은 하중 입력 단(9a)을 통해 NSL 스크류 축(9)을 직진 시켜 주게 되고, 이러한 NSL 스크류 축(9)의 직진 이동은 포지션 핀(16)에 걸쳐진 케이블(15)을 잡아당겨 주게 된다.

이때, 상기 NSL 스크류 축(9)의 이동은 NSL 너트(10)가 솔레노이드(13)로 부터 구속력을 받지 않음에 기인한다.

이와 같이, 잡아 당겨지는 케이블(15)의 반대쪽에 고정된 BIR 부가 제동기(20)의 BIR 작동부(25)에 힘을 가하게 되고, 상기 케이블(15)로부터 힘을 받은 BIR 작동부(25)는 회전과 동시에 축 방향 이동력을 발생하게 된다.

즉, 상기 케이블(15)이 고정된 힌지 레버(17)가 당김 력으로 회전되면, 상기 힌지 레버(17)를 통해 입력 램프(26)가 회전되고, 상기 입력 램프(26)의 회전으로 입력 램프(26)의 홈에 위치된 볼(28)의 위치도 이동되면서, 반대쪽을 이루는 출력 램프(27)를 밀어내게 된다.

이러한, 볼(28)의 작용으로 밀려나는 출력 램프(27)는 감속기(23)쪽을 가압 즉, 상기 감속기(23)를 이루는 구동기어(23a)에 평행하게 치합 된 종동 기어(23b)를 밀어내도록 가압하게 된다.

이와 같은 가압력을 받은 종동 기어(23b)는 구동기어(23a)에 대해 슬라이 딩(Sliding)되고, 이는 상기 구동기어(23a)에 고정되어 함께 회전하는 스크류 축(24a)을 밀어내면서, 동시에 스크류 축(24a)과 함께 가압 너트(24b)를 밀어내므로, 패드(Pi,Po)는 가압 너트(24b)의 직진 이동으로 휠 디스크(D)를 가압해 제동력을 생성시켜 주게 된다.

이로 인해, 모터(22)의 고장(Fail)으로 휠 디스크(D)를 가압하는 출력 토크가 발생되지 않더라도, 브레이크 페달(2)의 조작으로 케이블(15)이 잡아 당겨지면서 동시에, BIR 작동부(25)가 축 방향 이동 하중을 발생시켜 줌에 따라, 패드(Pi,Po)가 휠 디스크(D)를 잡아주는 비상 제동 상태를 만들어 줄 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 안전 제동 보조 장치는 다양한 변형 구조를 갖을 수 있는데, 일례로 브레이크 페달(2)과 케이블(15)사이를 연결하는 페달 시뮬레이터(3)의 구조를 다양하게 변형 시켜 줄 수 있게 된다.

이는 도 3에 도시된 바와 같이, 브레이크 페달(2)에 고정된 연동 로드(4)로부터 직접 힘을 받는 다수 스프링(7a,7b,7c)으로 이루어진 답력 반응 부재(7)를 다르게 구성한 답력 튜닝 부재(30)를 적용할 수 도 있게 된다.

이러한, 상기 답력 튜닝 부재(30)는 메인 스프링(7a)과 서브 스프링(7b,7c)을 이용한 유압의 히스테리시스(Hysteresis) 특성 추종 성능을 보다 향상하기 위한 것으로, 일례로 내부에 유체를 충진하고, 유체 압력으로 전진하면서 스프링 탄성 복원력으로 초기 복귀되는 댐퍼를 구비하며, 상기 댐퍼에는 NSL 스크류 타입 NSL 스크류 축(9)이 결합되도록 구성할 수 있게 된다.

여기서, 상기 NSL 스크류 축(9)에는 NSCl 타입 NSL 너트(10)가 결합되어진 다.

또한, 상기 NSL 스크류 축(9)의 이동을 구속·해제하도록 NSL 너트(10)와 결합되는 라쳇 로드(13a)는 모터(22)의 고장 상태를 감지하는 ECU(1)를 통해 온 될 때, NSL 너트(10)에 대한 물림을 해제하도록, 솔레노이드(13)를 통해 작동되며, 상기 라쳇 로드(13a)는 솔레노이드(13)가 오프 될 때, 탄성 복원 력을 가하는 리턴 스프링(14)도 구비된다.

한편, 본 발명의 안전 제동 장치를 적용한 차량 제동 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 기본적으로 BIR 작동 부(25)가 부가되어 BIR 부가 제동기(20)를 전륜으로 설치하고, 브레이크 페달(2)을 통해 조작되는 케이블(15)을 BIR 작동 부(25)에 연결 시켜 주고, BIR 작동 부(25)가 구비되지 않은 모터 기반 제동기(40)를 후륜으로 설치하는 구성이 바람직하다.

하지만, 통상적인 전륜 구동 차량에서 전륜에 비해 후륜에 필요한 제동력 크기가 상대적으로 작더라도 제동을 충분히 구현함에 따라, 전륜으로 모터 기반 제동기(40)를 설치하고, 후륜으로는 케이블(15)로 연결시킨 BIR 작동 부(25)가 부가되어 BIR 부가 제동기(20)를 설치할 수 있게 된다.

이러한 구성은 도 4에 도시된 바와 같이, 제동 시 전륜의 모터 기반 제동기(40)는 모터를 통한 출력 토크를 사용하는 반면, 후륜 BIR 부가 제동기(20)는 케이블(15)을 통한 BIR 작동 부(25)에서 발생된 축 방향 이동 하중을 제동 작용으로 사용하고, 모터의 출력 토크는 단지 패드 마모 보정과 같은 기능을 위해서 만 작용하도록 구현된다.

이를 통해, 후륜 용 BIR 부가 제동기(20)는 모터 사양을 보다 낮추면서, 캘리퍼와 같은 제반 구성 요소들에 대한 사양도 전반적으로 낮출 수 있는 장점을 구현할 수 있게 된다.

이와 같은 변형 실시 예에서, 안전 제동 보조 장치의 작동은 단순 부가 제동력 발생 시와는 반대로 작동되는데 즉, 솔레노이드(13)의 온·오프에 따른 케이블(15)의 작동이 반대로 작용하게 된다.

이는, 도 4에 도시된 바와 같이 솔레노이드(13)의 오프(Off) 상태에서는, 솔레노이드(13)의 라쳇 로드(13a)가 NSL 너트(10)를 해제 상태로 둠에 따라, 브레이크 페달(2)이 눌려지면, 연동 로드(4)의 이동으로 페달 시뮬레이터(3, 실시 예에 따른 답력 튜닝 부재(30))가 NSL 스크류 축(9)에 힘을 가하게 된다.

이와 같이, 상기 NSL 스크류 축(9)이 힘을 받음에 따라, 솔레노이드(13)의 구속 해제로 회전되는 NSL 너트(10)의 작용으로 NSL 스크류 축(9)이 전진하게 되고, 이러한 NSL 스크류 축(9)의 전진으로 케이블(15)이 잡아 당겨진다.

이어, 상기 케이블(15)의 당김은 BIR 부가 제동기(20)의 BIR 작동부(25)에 힘을 가하게 되고, 상기 케이블(15)로부터 힘을 받은 BIR 작동 부(25)는 입력 램프(26)의 회전과 볼(28)의 작용으로 출력 램프(27)에서 축 방향 이동력이 발생된다.

이러한, BIR 작동 부(25)의 축 방향 이동력은 감속기(23)를 가압 즉, 감속기(23)의 구동기어(23a)로부터 가압력을 받은 종동 기어(23b)가 슬라이딩(Sliding) 이동되고, 이로 인해 상기 구동기어(23a)에 고정된 스크류 축(24a)과 가압 너 트(24b)가 밀려 나 패드(Pi,Po)를 휠 디스크(D)쪽으로 밀어 줌에 따라, 휠 디스크(D)가 멈추면서 제동 상태를 구현하게 된다.

이때, 상기 BIR 작동 부(25)를 통해 휠 디스크(D)를 잡아주는 제동력은 모터(22)를 통한 출력 토크에 비해 다소 작은 크기를 갖는데, 이는 전륜에 모터 기반 제동기(40)가 장착된 상태에서 후륜 쪽에는 전륜에 비해 상대적으로 작은 크기의 제동력이 요구되므로, 차량의 제동 구현에 대한 안정성이 충분히 확보될 수 있게 된다.

이와 달리, 본 실시 예는 솔레노이드(13)가 온(On) 상태로 전환되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 솔레노이드(13)의 라쳇 로드(13a)가 인출되어 NSL 너트(10)의 라쳇 부위에 맞물려 구속 상태로 전환시켜 주게 된다.

이러한, 솔레노이드(13)의 작동은 NSL 스크류 축(9)의 이동을 구속해 외력의 브레이크 페달(2)쪽 전달을 차단 특히, ABS 구현 시 케이블(15)을 타고 역류하는 외력(제동 력등)이 NSL 스크류 축(9)과 페달 시뮬레이터(3, 실시 예에 따른 답력 튜닝 부재(30))에서 차단시켜 줌에 따라, 운전자가 밟고 있는 브레이크 페달(2)쪽으로 타고 유입되지 않아 페달 감을 향상시켜 줄 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 안전한 차량 정지를 위한 안전 제동 보조 장치 및 이를 이용한 차량 제동 장치의 구성도

도 2(가),(나)는 본 발명에 따른 전동 제동 장치의 고장(Fail)시, 안전 제동 보조 장치의 제동 작동도

도 3은 본 발명에 따른 안전 제동 보조 장치의 다른 실시예,

도 4는 본 발명에 따른 안전 제동 보조 장치를 차량의 주 제동력 제공 부로 후륜에 적용시켜, 차량 제동 장치로 이용한 구성도

도 5는 도 4에 따른 안전 제동 보조 장치의 구속 상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : ECU 2 : 페달

3 : 페달 시뮬레이터 4 : 연동 로드

5,21 : 하우징 6 : 이동 브라켓

7 : 답력 반응 부재 7a : 메인 스프링

7b,7c : 제1·2 서브 스프링

8 : NSL 이동 부재 9 : NSL 스크류 축

9a : 하중 입력 단 10 : NSL 너트

11: 스토퍼 브라켓 12 : 구속 부재

13 : 솔레노이드 13a : 라쳇 로드

14 : 리턴 스프링

15 : 케이블 16 : 포지션 핀

20 : BIR 부가 제동기

22 : 모터 23 : 감속기

23a,23b : 구동·종동 기어

24 : 운동 전환 부재 24a : 스크류 축

24b : 가압 너트 25 : BIR(Ball In Ramp) 작동 부

26,27 : 입력·출력 램프 28 : 볼

30 : 답력 튜닝 부재 40 : 모터 기반 제동기

D : 휠 디스크 Pi,Po : 이너·아우터 패드

Claims (11)

1. 차량 제동을 위해, 차량 상태를 감지하고 제동을 제어하는 ECU(1)와;

   답입 량 스트로크를 상기 ECU(1)로 송신하는 센서를 갖춘 브레이크 페달(2);

   휠 디스크(D)를 잡아 차량 제동을 구현하도록, 상기 ECU(1)의 제어로 구동되어 출력 토크를 발생하는 모터(22)를 구비한 모터 기반 제동기(40);

   상기 모터(22)의 고장을 감지한 상기 ECU(1)의 제어로 상기 브레이크 페달(2)의 눌림이 반영되어져, 상기 모터 기반 제동기(40)쪽으로 이어진 케이블(15)이 잡아당겨지는 페달 연동 BIR 조작부 및;

   상기 케이블(15)의 당김력으로 발생되는 회전을 통해 축 방향 직진 이동력을 발생하고, 축 방향 직진 이동력으로 모터 기반 제동기(40)부위가 패드(Pi,Po)를 휠 디스크(D)쪽으로 밀어주도록, 상기 모터 기반 제동기(40)의 패드 가압 부 쪽으로 덧대어진 BIR 작동 부(25);

   로 구성된 것을 특징으로 하는 비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 페달 연동 BIR 조작부는 브레이크 페달(2)에 연동되는 연동 로드(4)와,

   상기 연동 로드(4)의 브레이크 페달(2)을 통한 이동 시, 스프링을 통해 유압의 히스테리시스(Hysteresis) 특성으로 페달 답력 특성을 추종하는 페달 시뮬레이 터(3) 및

   ECU(1)를 통해 오프(Off)상태로 전환하지 않을 때, 상기 페달 시뮬레이터(3)가 가하는 하중에 따른 축 방향 이동력을 구속해, 케이블(15)이 당겨지지 않도록 온·오프 되는 솔레노이드(13)를 구비한 선택 연결 부재

   로 구성된 것을 특징으로 하는 비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 페달 시뮬레이터(3)는 하우징(5)내에서 브레이크 페달(2)에 고정된 연동 로드(4)와 함께 이동되는 이동 브라켓(6)과,

   상기 이동 브라켓(6)에 탄발 지지되어 스트로크 진행으로 압축된 후, 가해지는 하중을 전달하는 적어도 하나 이상의 스프링으로 이루어진 답력 반응 부재(7)로 구성된 것을 특징으로 하는 비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 답력 반응 부재(7)는 하우징(5)에 채워진 유체인 것을 특징으로 하는 비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 선택 연결 부재는 가해지는 외력에 의해 축 방향 이동을 갖는 NSL(Non - Self Locking)타입 스크류로서, 한쪽은 페달 시뮬레이터(3) 에서 하중을 받고, 직진 이동으로 잡아 당겨지는 케이블(15)을 반대쪽에 고정시킨 NSL 스크류 축(9)과, 상기 NSL 스크류 축(9)에 결합된 NSL 너트(10),

   리턴 스프링(14)으로 탄발 지지되어, 상기 NSL 너트(10)를 구속·해제하는 라쳇 로드(13a)를 구비해, ECU(1)를 통해 온·오프 되는 솔레노이드(13)로 구성된 것을 특징으로 하는 비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 BIR 작동 부(25)는 케이블(15)이 힌지 축의 반대 쪽에 고정된 힌지 레버(17)와,

   상기 힌지 레버(17)를 통해 회전되는 입력 램프(26), 상기 입력 램프(26)에 맞대어진 출력 램프(27) 및;

   상기 입력·출력 램프(26,27)사이에 파여진 글루브에 위치되어져, 입력 램프(26)의 회전으로 위치 이동되면서, 위치 이동을 통해 상기 출력 램프(27)를 축 방향으로 밀어내는 볼(28)로 구성된 것을 특징으로 하는 비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 모터 기반 제동기(40)는 ECU(1)가 구동시키는 모터(22)와,

   상기 모터(22)의 회전력을 출력 토크로 변환하도록, 구동·종동 기 어(23a,23b)로 이루어진 감속기(23) 및

   상기 감속기(23)에서 발생된 출력 토크를 축 방향 직선이동으로 전환시켜, 휠 디스크(D)로 패드(Pi,Po)를 밀어주는 스크류 축(24a)에 결합된 가압 너트(24b)로 구성된 것을 특징으로 하는 비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 감속기(23)를 이루는 종동 기어(23b)는 BIR 작동 부(25)로부터 축 방향 가압 력을 받는 것을 특징으로 하는 비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치.
9. 차량 제동을 위해, 차량 상태를 감지하고 제동을 제어하는 ECU(1)와;

   답입 량 스트로크를 상기 ECU(1)로 송신하는 센서를 갖춘 브레이크 페달(2);

   후륜의 휠 디스크(D)를 잡아 차량 제동을 구현하도록, 상기 ECU(1)의 제어로 구동되는 모터(22)와, 모터(22)의 회전력으로 출력 토크를 발생하는 감속기(23) 및 상기 감속기(23)의 출력 토크로 패드를 힐 디스크로 미는 축 방향 이동력을 발생하는 스크류 축(24a)에 결합된 가압 너트(24b)로 이루어진 모터 기반 제동기(40);

   상기 브레이크 페달(2)에 연동되는 연동 로드(4)의 이동 시, 스프링을 통해 유압의 히스테리시스(Hysteresis) 특성으로 페달 답력 특성을 추종하는 페달 시뮬레이터(3)와, NSL(Non - Self Locking)타입 스크류로 이루어져, 상기 페달 시뮬레 이터(3)가 가하는 하중으로 축 방향 이동될 때, 고정된 케이블(15)을 잡아 당겨주는 NSL 스크류 축(9)에 결합된 NSL 너트(10) 및, ECU(1)를 통해 오프(Off)상태로 전환하지 않을 때, 케이블(15)이 당겨지지 않도록 NSL 너트(10)를 구속하는 솔레노이드(13)로 이루어진 페달 연동 BIR 조작부 및;

   상기 케이블(15)이 고정된 힌지 레버(17)를 통해 회전되는 입력 램프(26)에 맞대어진 출력 램프(27)사이에서, 입력 램프(26)의 회전을 출력 램프(27)를 축 방향 이동으로 전환시키는 볼(28)로 이루어진 BIR 작동 부(25)를 구비하고, 상기 BIR 작동 부(25)가 축 방향 직진 이동력으로 상기 모터 기반 제동기(40)부위가 패드(Pi,Po)를 휠 디스크(D)쪽으로 밀어주도록, 전륜 쪽에 장착된 BIR 부가 제동기(20);

   로 구성된 것을 특징으로 하는 비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치를 이용한 차량 제동 장치.
10. 차량 제동을 위해, 차량 상태를 감지하고 제동을 제어하는 ECU(1)와;

    답입 량 스트로크를 상기 ECU(1)로 송신하는 센서를 갖춘 브레이크 페달(2);

    전륜의 휠 디스크(D)를 잡아 차량 제동을 구현하도록, 상기 ECU(1)의 제어로 구동되는 모터(22)와, 모터(22)의 회전력으로 출력 토크를 발생하는 감속기(23) 및 상기 감속기(23)의 출력 토크로 패드를 힐 디스크로 미는 축 방향 이동력을 발생하는 스크류 축(24a)에 결합된 가압 너트(24b)로 이루어진 모터 기반 제동기(40);

    상기 브레이크 페달(2)에 연동되는 연동 로드(4)의 이동 시, 스프링을 통해 유압의 히스테리시스(Hysteresis) 특성으로 페달 답력 특성을 추종하는 페달 시뮬레이터(3)와, NSL(Non - Self Locking)타입 스크류로 이루어져, 상기 페달 시뮬레이터(3)가 가하는 하중으로 축 방향 이동될 때, 고정된 케이블(15)을 잡아 당겨주는 NSL 스크류 축(9)에 결합된 NSL 너트(10) 및, ECU(1)를 통해 오프(Off)상태로 전환하지 않을 때, 케이블(15)이 당겨지지 않도록 NSL 너트(10)를 구속하는 솔레노이드(13)로 이루어진 페달 연동 BIR 조작부 및;

    상기 케이블(15)이 고정된 힌지 레버(17)를 통해 회전되는 입력 램프(26)에 맞대어진 출력 램프(27)사이에서, 입력 램프(26)의 회전을 출력 램프(27)를 축 방향 이동으로 전환시키는 볼(28)로 이루어진 BIR 작동 부(25)를 구비하고, 상기 BIR 작동 부(25)가 축 방향 직진 이동력으로 상기 모터 기반 제동기(40)부위가 패드(Pi,Po)를 휠 디스크(D)쪽으로 밀어주도록, 후륜 쪽에 장착된 BIR 부가 제동기(20);

    로 구성된 것을 특징으로 하는 비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치를 이용한 차량 제동 장치.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 ECU(1)는 솔레노이드(13)가 오프(Off) 상태에서는, 솔레노이드(13)의 라쳇 로드(13a)가 NSL 너트(10)를 해제 상태로 만들어, 브레이크 페달(2)이 눌려지면, 연동 로드(4)의 이동으로 페달 시뮬레이터(3)가 NSL 스 크류 축(9)에 힘을 가하고, 상기 NSL 스크류 축(9)이 힘을 받아 전진 이동하여 케이블(15)이 잡아당기고,

    솔레노이드(13)가 온(On) 상태에서는 솔레노이드(13)의 라쳇 로드(13a)가 NSL 너트(10)를 구속 상태로 만들어, 브레이크 페달(2)의 눌림 시에도 케이블(15)이 당겨지지 않도록 함과 더불어,

    상기 ECU(1)는 패드 마모 조정과 같은 주 제동 이외 작용을 구현하도록, 모터(22)의 회전력을 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 비상 차량 정지를 위한 안전 제동 장치를 이용한 차량 제동 장치.

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