KR20120130945A

KR20120130945A - 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크

Info

Publication number: KR20120130945A
Application number: KR1020110049037A
Authority: KR
Inventors: 김종성
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2011-05-24
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2012-12-04
Also published as: KR101824682B1; CN102801246B; CN102801246A

Abstract

본 발명은 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크에 관한 것으로서, 주차를 위한 제동력을 발생시키는 드럼 브레이크에 있어서, 내륜을 갖는 드럼과, 상기 드럼의 내측에 구비되며, 인-휠 모터 시스템을 수용할 수 있도록 그 내부에 공간이 형성된 장착부재를 포함하여 구성됨으로써, 디스크 브레이크와 동등 수준의 성능을 갖는 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크를 제공할 수 있다.

Description

인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크{DRUMBRAKE WITH IN-WHEEL MOTOR SYSTEM}

본 발명은 인-휠(In-Wheel) 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 인-휠 모터 시스템의 장착이 용이하고 디스크 브레이크의 제동성능과 동등한 성능을 가지는 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크에 관한 것이다.

일반적으로 인-휠 모터는 전기를 동력원으로 사용하는 자동차에 사용되는 기술로서, 가솔린 또는 디젤 자동차에서의 엔진-미션-구동축을 통한 동력 전달로 바퀴가 회전 구동하는 방식과는 달리, 휠 림 내부에 배치되는 모터에 의해 동력이 휠에 직접 전달되도록 하는 기술이다.

도 1은 종래의 일 실시예에 따른 인-휠 모터가 장착된 디스크 브레이크를 나타낸 개략도이다.

자동차에 인-휠 모터(4)를 사용하면 구동계를 컴팩트하게 정리할 수 있어 차량 중량을 최소화하고 디자인의 자유도를 향상시킬 수 있으며, 차체 골격의 최적화를 통해 충돌안전성을 향상시키고, 최적화된 질량 배분으로 운동성능을 향상시키면서 실내 공간을 확대할 수 있는 이점이 있다.

또한, 기계/화학적 연소 기관에서 내뿜는 공해물질을 축소하는 것은 물론, 엔진과 구동계의 NVH 성능을 크게 향상시킬 수 있다는 장점도 존재한다.

또한, 자동차 설계 방식과 조립 라인에도 큰 변화를 가져올 수 있고, 인-휠 시스템은 전기 자동차의 구동시스템으로써 실내 공간 확대, 기계적인 구동계 라인이 없어도 기존 차량에 손쉽게 4WD 기능을 추가할 수 있다는 장점이 있어 차량 양산 업체의 개발 비용을 절감할 수 있는 묘책이기도 하다.

한편, 드럼 브레이크는 브레이크 팩터가 높아 큰 제동력을 발생시킬 수 있으나 제동 성능이 불안정하고 특히, 마찰계수의 변화에 따른 제동력 변화가 크기 때문에 ABS, ESC 제어에 적합하지 않은 것으로 알려져 있다. 더군다나 마찰계수 변화에 민감하여 전동 구동식 차량(EV, HEV, FCEV)의 회생제동용 제동장치로의 적용은 적합하지 않다.

이에 반해, 디스크 브레이크(1)는 디스크(100)가 공기 중에 노출되어 있으므로 방열성이 우수하여 반복적으로 사용해도 제동력이 떨어지지 않으며, 마찰계수의 변동에 따른 영향을 적게 받아 제동력이 안정적이다. 또한, 그 구조가 간단하여 디스크 브레이크 캘리퍼(110) 내의 패드 교환 등 점검?정비가 쉬운 것이 장점이 있어 최근에는 드럼 브레이크보다 디스크 브레이크(1)를 선호하는 추세이다.

따라서 드럼 브레이크에 비해 우수한 성능의 디스크 브레이크(1)에 상술한 인-휠 모터(4) 시스템을 장착하는 것이 바람직하다.

하지만 인-휠 모터(4) 시스템을 디스크 브레이크(1)에 적용하려면 도 1에 도시된 바와 같이 디스크 브레이크 캘리퍼(110)와의 간섭 때문에 휠(3) 사이즈가 증가하거나 인-휠 모터(4)의 사이즈가 직경은 작고 길이 방향을 길어지는 쪽으로 설계가 변경되어야 하며 후자의 경우 인-휠 모터(4)가 휠(3) 안쪽에 장착되지 않고 튀어나온다는 단점이 발생한다.

따라서, 드럼 브레이크의 우수한 장착성과 디스크 브레이크의 안정적인 제동성능을 동시에 만족할 수 있는 브레이크가 절실하였다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 피스톤의 회전토크를 지지할 수 있도록 마찰재 가이드부가 형성되어 자기배력효과를 제거하고 디스크 브레이크와 같이 안정적인 제동력 성능을 갖는 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일면에 따른 드럼 브레이크는, 내륜을 갖는 드럼과, 상기 드럼의 내측에 구비되며, 인-휠 모터 시스템을 수용할 수 있도록 그 내부에 공간이 형성된 장착부재를 포함하여 구성된다.

여기서, 장착부재는 상기 드럼의 내륜을 가압하여 제동력을 발생시키는 복수의 마찰재 가이드부를 포함하고, 상기 마찰재 가이드부에는 상기 드럼의 내륜 방향의 면상에 홈을 갖고, 상기 홈 내부에는 유압에 의해 작동되는 피스톤이 구비된 실린더가 삽입되어 고정된다.

또한, 상기 마찰재 가이드부는 상기 피스톤에 의해 상기 드럼의 내륜을 가압하여 제동력을 발생시키는 마찰부재를 더 포함할 수 있다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 디스크 브레이크에 비해 장착 레이아웃이 유리한 드럼브레이크를 이용함으로써 인-휠 모터 시스템의 우수한 장착성을 유지할 수 있고, 유압에 의해 피스톤이 마찰재를 가압하여, 마찰재가 드럼에 압착될 때 피스톤의 회전토크를 지지할 수 있도록 마찰재 가이드부가 형성되어, 드럼 브레이크의 고유한 효과인 자기배력효과를 제거함으로써, 디스크 브레이크와 같이 안정적인 제동력 성능을 갖는 이점이 있다.

도 1은 종래의 일 실시예에 따른 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 벌명의 일 실시예에 따른 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크의 사시도이다.
도 4는 본 벌명의 일 실시예에 따른 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크의 정면도이다.
도 5는 도 4의 "A"부분을 확대한 확대도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 도 2내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크를 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크를 나타낸 개략도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크의 사시도 이다.

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크(2)는 원형의 내륜(211)을 가지는 드럼(210)과 상기 드럼(210)의 내부에 구비되는 장착부재(220)를 포함하여 구성한다.

여기서, 드럼(210)은 원형으로 형성되며 휠(3)의 내측에 구비되는 것으로서 바닥면으로부터 수직으로 소정길이 연장된 내측 벽인 내륜(211)을 가지고 형성되어 바퀴와 함께 회전한다. 또한, 드럼(210)의 중심부에는 인-휠 모터(4) 시스템이 구비된다.

인-휠 모터(4) 시스템은 전기 모터가 엔진룸이 아닌 차륜의 휠(3) 안으로 장착되어 즉, 차바퀴에 내장(In-Wheel)되어 분산구동 방식으로 자동차를 구동시키는, 전기자동차 및 하이브리드 자동차용 모터 중 가장 각광받고 있는 직접구동(Direct Drive) 모터이다.

기존 자동차는 대형 단일 모터로 엔진의 동력을 차축이나 기어박스를 통해 타이어에 전달하므로, 차축이나 기어박스 등과 같은 장치로 인해 중간에서 에너지 손실이 발생할 수밖에 없다. 그러나 인-휠 모터(4)는 한 개의 모터로 두 개 또는 네 개 바퀴를 돌리는 기존 구동시스템에 비해 모터가 각각의 바퀴를 직접 구동시키므로 에너지 손실이 적고 에너지 효율과 제어 효과를 극대화할 수 있다. 또한, 차축이나 기어박스 등이 없기 때문에 무게가 가볍고 활용할 수 있는 공간이 늘어나는 이점이 있다.

이와 같은 인-휠 모터(4) 시스템에 있어서, 장착 레이아웃이 유리한 쪽은 디스크 브레이크(1)가 아닌 드럼 브레이크지만, 제동성능 및 회생제동 시스템의 적용을 위해서는 드럼 브레이크(2)에 디스크 브레이크(1)만큼의 안정된 성능이 요구된다.

본 발명은 디스크 브레이크(1)와 같은 안정된 성능을 확보하면서도 장착 레이아웃이 유리한 드럼 브레이크(2)를 제공하는 것으로서, 디스크 브레이크(1)와 같은 안정된 성능을 확보하기 위한 본 발명의 특징적인 구성을 도 4 및 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크의 정면도, 도 5는 도 4의 "A"부분을 확대한 확대도이다.

장착부재(220)는 드럼(210)의 내측에 구비되는 되는 것으로서, 드럼(210)의 내륜(211)을 가압하는 실린더(222), 실린더(222)를 고정하는 마찰재 가이드부(221), 드럼(210)의 제어를 위한 유압의 통로인 유압라인(223)을 포함하여 구성된다.

장착부재(220) 내부에는 인-휠 모터(4) 시스템이 관통되어 구비될 수 있도록 그 원형의 중심부에 인-휠 모터(4)의 외경보다 조금 큰 내경의 구멍이 형성된다.

또한, 구멍에서부터 외부방향으로 소정거리 이격된 곳에는 유압라인(223)이 매설되어 외부에서 유입된 유압이 유압라인(223)을 통해 드럼(210)의 회전을 제어할 수 있도록 한다.

마찰재 가이드부(221)는 장착부재(220)의 외주면 둘레에 필요에 따라 복수 개가 형성될 수 있다. 본원 명세서의 도 3에는 4개의 마찰재 가이드부(221)가 도시되었지만, 이와 같은 기재로 인해 청구항의 권리범위가 4개의 마찰재 가이드부(221)로 한정되지 않음은 분명하다.

마찰재 가이드부(221)는 바람직하게는 드럼(210)의 내륜(211) 방향의 면상에 실린더(222)의 외경보다 조금 큰 내경의 홈을 갖고, 그 홈 내부에 실린더(222)를 삽입 후 고정하도록 설계된다.

또한, 마찰재 가이드부(221)는 실린더(222) 내부의 피스톤이 도 5에 도시된 바와 같이 드럼의 반경 방향인 'F'방향으로 상승하여 드럼(210)의 내륜(211)을 가압할 때 피스톤의 가압력을 지지할 수 있도록 설계되고, 드럼(210)의 내륜(211)과 맞닿는 부분에 마찰부재(2221)를 포함할 수 있다.

마찰부재(2221)는 실린더(222) 내부의 피스톤 상부에 구비되며, 드럼(210)의 내륜(211)에 직접 맞닿는다.

구체적으로, 유압라인(223)으로 유입되는 유압으로 인해 피스톤이 도 5에 도시된 바와 같이, 드럼의 반경 방향인 'F'방향으로 상승하여 인-휠 모터(4) 시스템의 마찰부재(2221)를 드럼(210)의 내륜(211)에 직접 맞 닫게 가압함으로써 드럼 브레이크(2)는 제동력을 얻을 수 있다.

기존의 드럼 브레이크에는 유압에 의해 드럼에 압착된 브레이크 슈가 드럼과 함께 회전하여 회전토크가 추가로 발생되고 확장력이 증대됨으로써, 브레이크 슈와 드럼의 마찰력이 증대되어 제동력이 상승하는 효과, 이른바 자기배력효과가 발생하였다.

이러한 자기배력효과로 인해 기존의 드럼 브레이크는 높은 제동력을 얻을 수 있지만, 이와 동시에 드럼의 회전방향에 따라 브레이크 슈도 함께 회전하려는 경향 때문에 제동력이 불안해지는 문제점도 있었다.

그러나 본 발명에서 마찰재 가이드부(211)는 실린더(222) 내부의 피스톤이 'F'방향으로 상승될 때 피스톤이 드럼(210)의 회전방향을 따라 회전하지 않도록 하는 역할 즉, 피스톤의 회전토크를 지지해주는 역할을 해준다.

이에따라 본 발명에서는 기존의 드럼 브레이크에서 제동력의 주체가 되는 브레이크 슈와 드럼이 함께 회전하려는 경향으로 발생되는 자기배력효과를 제거하여 보다 안정적인 제동력을 얻을 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

디스크 브레이크(1) 디스크(100)
캘리퍼(110) 드럼 브레이크(2)
드럼(210) 내륜(211)
장착부재(220) 마찰재 가이드부(221)
실린더(222) 마찰부재(2221)
유압라인(223) 휠(3)
인-휠 모터(4)

Claims

드럼 브레이크에 있어서,
내륜을 갖는 드럼과; 및
상기 드럼의 내측에 구비되며, 인-휠 모터 시스템을 수용할 수 있도록 그 내부에 공간이 형성된 장착부재
를 포함하는 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크.
제1항에 있어서, 상기 장착부재는,
상기 드럼의 내륜을 가압하여 제동력을 발생시키는 복수의 마찰재 가이드부를 포함하는 것
인 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크.
제2항에 있어서, 상기 마찰재 가이드부에는,
상기 드럼의 내륜 방향의 면상에 홈을 갖고, 상기 홈 내부에는 유압에 의해 작동되는 피스톤이 구비된 실린더가 삽입되어 고정된 것
인 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크.
제3항에 있어서, 상기 마찰재 가이드부는,
상기 피스톤에 의해 상기 드럼의 내륜을 가압하여 제동력을 발생시키는 마찰부재를 더 포함하는 것이고,
상기 피스톤은 상기 드럼의 반경 방향으로 직선운동하여 상기 마찰부재를 상기 드럼의 내륜에 가압하는 것
인 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크.
제4 항에 있어서, 상기 마찰재 가이드부는,
상기 피스톤의 직선운동을 안내하고, 상기 마찰부재가 상기 드럼의 내륜을 가압할 때 상기 피스톤에 발생하는 회전토크를 지지하는 것
인 인-휠 모터 시스템을 구비하는 드럼 브레이크.