KR20110062873A

KR20110062873A - 전동 브레이크 장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20110062873A
Application number: KR1020090119726A
Authority: KR
Inventors: 김인수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2011-06-10
Also published as: KR101126930B1

Abstract

본 발명은 EMB 장치에서 누적되는 브레이크 작동에 따른 브레이크패드의 마모를 자동적으로 보상하도록 함으로써, 제동전 초기 위치에서 브레이크디스크와 브레이크패드 사이의 간격이 증가되는 것을 제한하고 제동에 필요한 작동스트로크를 일정하게 유지함으로써, 신속한 제동응답성을 안정적으로 확보할 수 있도록 한다.

응답성, 제동, EMB, 웨지, 스크류, 너트

Description

전동 브레이크 장치 및 그 제어방법{Electro Mechanical Brake and Control Method thereof}

본 발명은 전동 브레이크 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동 브레이크 장치의 브레이크패드가 마모되는 것을 보상하는 구조 및 상기와 같은 브레이크패드 마모 보상을 위한 전동 브레이크 장치의 제어방법에 관한 기술이다.

도 1과 도 2는 종래 기술에 의한 브레이크패드 마모 현상을 각각 설명한 것으로서, 도 1의 웨지형 전동 브레이크 장치(EMB: Electro Mechanical Brake)는 모터(500)가 구동되면 스크류(502)에 의해 그립스틱(504)이 브레이크패드(506)가 일체로 결합된 상웨지(508)를 고정된 상태의 하웨지(510)에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 상웨지(508)가 상기 하웨지(510)와의 사이에 구비된 롤러(512)를 타고 이동하여 상기 브레이크패드(506)가 브레이크디스크(518)를 가압하도록 함으로써, 제동력을 발생시킨다.

도 2의 스크류형 EMB는 모터(500)가 구동되어 스크류(514)를 회전시키면 브레이크패드(506)가 결합된 너트(516)가 브레이크디스크(518)로 압착되어 제동력을 발생시키는 구조이다.

상기 도 1과 도 2의 EMB모두 상기한 바와 같은 제동작용의 반복에 따라 상기 브레이크패드(506)는 점차 마모되어 각각의 우측에 도시된 바와 같이 제동전의 초기 위치에서 브레이크디스크(518)와의 사이 간격이 점차 증가됨으로써, 이후의 제동시 작동스크로크 증가로 인한 제동 응답성 저하가 수반되게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 EMB 장치에서 누적되는 브레이크 작동에 따른 브레이크패드의 마모를 자동적으로 보상하도록 함으로써, 제동전 초기 위치에서 브레이크디스크와 브레이크패드 사이의 간격이 증가되는 것을 제한하고 제동에 필요한 작동스트로크를 일정하게 유지함으로써, 신속한 제동응답성을 안정적으로 확보할 수 있도록 한 전동 브레이크 장치 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전동 브레이크 장치는

구동모터와;

상기 구동모터의 힘으로 브레이크패드를 브레이크디스크를 향해 가압시키는 패드이동체와;

상기 패드이동체에 대하여 고정된 위치에서, 상기 패드이동체의 이동방향에 수직한 방향으로 상기 패드이동체를 향해 돌출되게 구비되어, 상기 패드이동체와의 사이에 마찰력을 형성하도록 설치된 탄성부재와;

상기 패드이동체의 제동 후 복귀 과정에서 상기 탄성부재에 의해 상기 패드이동체에 가해지는 힘의 변화를 감지하기 위한 센서와;

상기 센서의 신호에 따라 상기 패드이동체의 제동 초기위치를 설정하는 컨트롤러;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 전동 브레이크 장치 제어방법은

제동 작용 후 상기 패드이동체를 제동 초기위치로 위치제어 하여 제동상태를 해제하는 단계와;

상기 패드이동체를 상기 제동 초기위치로 위치제어 하여 복귀시키는 도중에, 상기 탄성부재에 의해 상기 패드이동체에 가해지는 힘이 소정값 이상 상승되는 것이 상기 센서에 의해 감지되면, 상기 제동상태를 해제하는 단계를 중단하고, 상기 제동 초기위치를 현재의 패드이동체의 위치로 갱신하는 제동 초기위치 재설정단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명 실시예는 구동모터(1)와; 상기 구동모터(1)의 힘으로 브레이크패드(3)를 브레이크디스크를 향해 가압시키는 패드이동체(7)와; 상기 패드이동체(7)에 대하여 고정된 위치에서, 상기 패드이동체(7)의 이동방향에 수직한 방향으로 상기 패드이동체(7)를 향해 돌출되게 구비되어, 상기 패드이동체(7)와의 사이에 마찰력을 형성하도록 설치된 탄성부재(9)와; 상기 패드이동체(7)의 제동 후 복귀 과정에서 상기 탄성부재(9)에 의해 상기 패드이동체(7)에 가해지는 힘의 변화를 감지하기 위한 센서(11)와; 상기 센서의 신호에 따라 상기 패드이동체(7)의 제동 초기위치를 설정하는 컨트롤러(13)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제동 초기위치란 제동 작용이 일어나기 전에 상기 패드이동체(7)의 위치를 말하며, 상기 패드이동체(7)는 브레이크패드(3)가 많이 마모되지 않은 통상의 제동 작용시 제동 후 상기 제동 초기위치로 복귀하도록 위치 제어된다.

본 실시예에서, 상기 패드이동체(7)는 웨지형 EMB의 웨지로 이루어지고, 상기 탄성부재(9)는 상기 EMB의 케이스(5)로부터 상기 웨지를 향해 돌출된 고무기둥으로 이루어져 있다.

또한, 상기 웨지에는 상기 웨지의 이동방향을 따라 상기 탄성부재(9)와 걸리도록 형성된 다수의 돌기(15)가 더 구비되도록 하였는데, 이외에 도 8과 같이 별도의 돌기를 구비하지 않고, 상기 탄성부재(9)가 직접 상기 웨지에 마찰력을 형성하도록 접촉하게 구성할 수도 있다.

본 실시예에서, 상기 센서(11)는 상기 구동모터(1)로 제공되는 전류의 크기를 센싱하는 전류센서로 이루어져 있다.

물론, 이외에도 상기 센서(11)는 도 10에 예시한 바와 같이, 상기 구동모터(1)로부터 제공되는 회전력의 토크를 센싱하는 토크센서로 이루어지거나, 도 11에 예시한 바와 같이 상기 구동모터(1)로부터 상기 패드이동체(7)로 제공되는 힘의 크기를 센싱하는 힘센서로 이루어질 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 전동 브레이크 장치는 도 12에 예시된 바와 같은 제어방법으로 제어되는 바, 제동 작용 후 상기 패드이동체(7)를 제동 초기위치로 위치제어 하여 제동상태를 해제하는 단계(S100)와; 상기 패드이동체(7)를 상기 제동 초기위치로 위치제어 하여 복귀시키는 도중에, 상기 탄성부재(9)에 의해 상기 패드이동체(7)에 가해지는 힘이 소정값 이상 상승되는 것이 상기 센서에 의해 감지되면, 상기 제동상태를 해제하는 단계를 중단하고, 상기 제동 초기위치를 현재의 패드이동체(7)의 위치로 갱신하는 제동 초기위치 재설정단계(S110)를 수행하여 제어한다.

보다 상세히 살펴보면, 최초 브레이크패드(3)가 마모되기 전에 상기 패드이동체(7)인 웨지가 상기 제동 초기위치에 있는 상태를 도 4와 같은 상태로 보면, 제동시에는 도 5에 도시된 바와 같이 웨지가 우측으로 이동하여, 브레이크패드(3)가 브레이크디스크에 압착됨으로써, 제동력을 발생시키게 되고, 상기와 같은 제동상태를 해제하면, 상기 패드이동체(7)는 다시 상기 제동 초기위치로 복귀되어 도 4와 같은 상태로 복원된다.

그러나, 만약 상기 브레이크패드(3)가 다수의 제동작용이 누적됨에 따라 마모가 많이 이루어진 경우, 상기 도 4와 같은 제동 초기위치로부터 제동방향으로 이동되는 상기 패드이동체(7)는 도 5와 같은 상태를 지나 도 6과 같은 상태에 이르면서 제동력을 발생시키게 된다.

이후, 제동상태를 해제하기 위해 상기 패드이동체(7)를 반대방향으로 이동시키면, 상기 패드이동체(7)가 도 7과 같은 상태로 된 이후에는, 상기 탄성부재(9)가 상기 돌기(15)에 걸려서, 상기 탄성부재(9)로부터 상기 패드이동체(7)에 가해지는 힘이 상승되게 되는데, 이를 상기 센서로 감지하여, 상기 패드이동체(7)의 이동을 멈추고, 현재 위치를 다시 상기 제동 초기위치로 갱신하도록 하는 것이다.

즉, 상기 도 7과 같은 상태로부터, 상기 패드이동체(7)를 더 좌측으로 이동시키게 되면, 상기 탄성부재(9)가 변형되면서 상기 패드이동체(7)의 움직임을 방해하는 방향으로 힘을 작용하게 되고, 이에 의해 상기 구동모터(1)에는 더 많은 구동전류가 필요하게 되는 바, 상기 센서가 이와 같은 구동전류의 증가를 감지하여 소정값 이상이 되는 경우에는, 상기 패드이동체(7)의 이동을 멈추고, 현재의 위치를 상기 제동 초기위치로 갱신하여, 이후에는 이 제동 초기위치를 기준으로 상기 패드이동체(7)를 위치제어 하도록 하는 것이다.

따라서, 상기 탄성부재(9)에 의해 상기 패드이동체(7)에 가해지는 힘을 비교하게 되는 상기 소정값은, 상기 탄성부재(9)가 걸려있는 돌기(15)를 넘어서지는 않는 범위 내에서 작동 안정성을 고려하여 적절히 설정된다.

상기한 바와 같이 제어되면, 상기 패드이동체(7)는 상기 브레이크패드(3)의 마모량이 증가하여, 상기 탄성부재(9)가 상기 돌기(15)를 하나씩 넘어가게 될 때마다, 그 만큼씩 브레이크디스크 쪽으로 이동된 위치에서 상기 제동 초기위치를 재설정하게 되므로, 브레이크패드(3)의 마모량 증가에도 불구하고 항상 신속한 제동 응답성을 확보할 수 있게 된다.

한편, 도 8에는 상기 실시예의 변형례가 도시되어 있는 바, 다른 구성은 모두 동일하고, 상기 웨지에 상기 돌기(15)들이 형성되지 않은 것만이 다르다.

이 경우에는 상기 패드이동체(7)인 웨지와 상기 탄성부재(9)인 고무기둥 사이에는 접촉에 의한 마찰력이 작용하는 상태이다. 따라서, 브레이크패드(3)가 마모되지 않은 통상의 제동시에는 도 9에 도시된 바와 같이 상기 탄성부재(9)가 변형되고, 제동이 해제되면, 다시 도 8과 같은 상태로 복원된다.

그런데, 브레이크패드(3)가 마모되면, 상기 패드이동체(7)가 제동방향으로 이동할 때 도 9에 도시된 바와 같은 상태에서, 상기 패드이동체(7)는 상기 탄성부재(9)와 미끄러짐이 일어나서, 상기 탄성부재(9)와 상기 패드이동체(7)의 접촉위치가 상대적으로 좌측으로 더 이동되고, 이 상태로부터 상기 패드이동체(7)가 좌측으로 이동되어 제동 초기위치로 복귀하기 시작하면, 상기 패드이동체(7)가 상기 제동 초기위치에 이르기 전에 상기 탄성부재(9)는 도 9의 상태와는 반대방향으로 변형되면서 상기 패드이동체(7)의 이동을 방해하는 힘을 작용하기 시작하는 바, 이 힘의 변화를 상기 센서로 측정하여, 상기한 바와 같이 소정값 이상이 되는 경우에 상기 패드이동체(7)의 복귀 동작을 정지시키고, 그 위치를 다시 새로운 제동 초기위치로 설정하도록 하는 것이다.

한편, 도 13과 도 14에는 본 발명에 따른 또 다른 실시예를 도시한 것으로서, 스크류형 EMB에 적용된 실시예이다.

다른 구성은 상기 도 3 및 도 4에 도시된 실시예와 모두 동일하고, 단지 상기 탄성부재(9)가 상기 케이스(5)로부터 상기 너트(17)를 향해 돌출되게 설치되고, 상기 너트(17)에 상기 돌기(15)가 형성된 구조이다.

본 실시예의 작용도 상기 도 3 및 도 4에 도시된 실시예와 흡사한 바, 브레이크패드(3)가 마모되지 않은 통상의 제동 작용시 도 14의 제동 초기상태로부터 도 15의 상태로 되어 제동력을 발생시키고 다시 도 14의 상태로 복귀하게 되며, 브레이크패드(3)의 마모가 진행되면, 상기한 바와 같은 원리로 도 16과 같은 상태가 새로운 제동 초기상태로 갱신되게 된다.

한편, 도 17은 상기 도 13과 도 14의 실시예에서 상기 너트(17)에 구비되었던 돌기(15)만 구비되지 않은 상태로서, 역시 작동은 상기 도 8의 실시예와 거의 동일하여, 제동시에는 도 18과 같은 상태로 되었다가 다시 도 17의 상태로 복귀하는 작동중, 브레이크패드(3)의 마모가 진행되면, 상기 도 8의 실시예와 동일한 원리에 의해 점차 상기 너트(17)가 브레이크디스크 쪽으로 이동된 상태에서 상기 제동 초기상태가 재설정되게 된다.

도 1은 종래의 웨지형 EMB를 설명한 도면,

도 2는 종래의 스크류형 EMB를 설명한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 전동 브레이크 장치의 일 실시예를 도시한 도면,

도 4는 도 3의 Ⅳ방향 관측도,

도 5는 도 4와 비교한 제동시의 상태도,

도 6과 도 7은 브레이크패드의 마모 발생시의 거동을 도 4와 비교하여 도시한 도면,

도 8은 본 발명의 다른 실시예를 도 4와 비교하여 도시한 도면,

도 9는 도 8과 비교한 제동시의 상태도,

도 10과 도 11은 도 3과 비교한 센서 변화에 따른 다른 실시예들을 도시한 도면,

도 12는 본 발명에 따른 전동 브레이크 장치를 제어하는 방법의 일 실시예를 순서도로 표시한 도면,

도 13 내지 도 16은 본 발명에 따른 전동 브레이크 장치의 또 다른 실시예를 도시한 도면,

도 17과 도 18은 본 발명에 따른 전동 브레이크 장치의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 구동모터 3; 브레이크패드

7; 패드이동체 9; 탄성부재

11; 센서 13; 컨트롤러

5; 케이스 15; 돌기

17; 너트

Claims

구동모터와;

상기 구동모터의 힘으로 브레이크패드를 브레이크디스크를 향해 가압시키는 패드이동체와;

상기 패드이동체에 대하여 고정된 위치에서, 상기 패드이동체의 이동방향에 수직한 방향으로 상기 패드이동체를 향해 돌출되게 구비되어, 상기 패드이동체와의 사이에 마찰력을 형성하도록 설치된 탄성부재와;

상기 패드이동체의 제동 후 복귀 과정에서 상기 탄성부재에 의해 상기 패드이동체에 가해지는 힘의 변화를 감지하기 위한 센서와;

상기 센서의 신호에 따라 상기 패드이동체의 제동 초기위치를 설정하는 컨트롤러;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 패드이동체는 웨지형 EMB의 웨지로 이루어지고;

상기 탄성부재는 상기 EMB의 케이스로부터 상기 웨지를 향해 돌출된 고무기둥으로 이루어진 것

을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 웨지에는 상기 웨지의 이동방향을 따라 상기 탄성부재와 걸리도록 형성된 다수의 돌기가 더 구비된 것

을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 패드이동체는 스크류형 EMB의 너트로 이루어지고;

상기 탄성부재는 상기 EMB의 케이스로부터 상기 너트를 향해 돌출된 고무기둥으로 이루어진 것

을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
청구항 4에 있어서,

상기 너트에는 상기 너트의 이동방향을 따라 상기 탄성부재와 걸리도록 형성된 다수의 돌기가 더 구비된 것

을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
청구항 1 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 센서는 상기 구동모터로 제공되는 전류의 크기를 센싱하는 전류센서로 이루어진 것

을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
청구항 1 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 센서는 상기 구동모터로부터 제공되는 회전력의 토크를 센싱하는 토크센서로 이루어진 것

을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
청구항 1 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 센서는 상기 구동모터로부터 상기 패드이동체로 제공되는 힘의 크기를 센싱하는 힘센서로 이루어진 것

을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
청구항 1 내지 8항 중 어느 한 항의 전동 브레이크 장치를 제어하는 방법에 있어서,

제동 작용 후 상기 패드이동체를 제동 초기위치로 위치제어 하여 제동상태를 해제하는 단계와;

상기 패드이동체를 상기 제동 초기위치로 위치제어 하여 복귀시키는 도중에, 상기 탄성부재에 의해 상기 패드이동체에 가해지는 힘이 소정값 이상 상승되는 것이 상기 센서에 의해 감지되면, 상기 제동상태를 해제하는 단계를 중단하고, 상기 제동 초기위치를 현재의 패드이동체의 위치로 갱신하는 제동 초기위치 재설정단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치 제어방법.