KR20130102922A - 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치 - Google Patents

전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치 Download PDF

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KR20130102922A
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Abstract

본 발명은 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전자 기계식 브레이크 장치의 캘리퍼 바디와, 캘리퍼 바디에 설치되며, 액츄에이터의 회전변위를 직선변위로 변환하는 복수개의 스핀들과, 스핀들의 작동에 의해 브레이크 디스크측으로 직선 이동되는 이너패드와, 캘리퍼 바디에 설치되며, 브레이크 디스크를 사이에 두고 이너패드와 대향되게 위치되는 아우터패드와, 탄성소재를 포함하여 캘리퍼 바디에 설치되며, 아우터패드를 브레이크 디스크측으로 탄성 지지하는 탄성보상수단을 포함하는 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치에 관한 것이다.

Description

전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치{COMPENSATION APPARATUS FOR SPINDLE TOLERANCE OF ELECTRO-MECHANICAL BRAKE SYSTEM}
본 발명은 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수개의 스핀들간 단부 위치차에 따른 브레이크 패드의 접촉 불균일을 감소시키기 위한 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치에 관한 것이다.
일반적으로 브레이크(Brake)는 주행하는 자동차를 감속시키거나 정지시키기 위해 사용하는 제동장치이며, 통상적으로 마찰력을 이용해 제동 작용을 하는 마찰식 브레이크가 사용되고 있다.
유압식 브레이크는 차륜과 함께 회전하는 브레이크 디스크의 양측에 설치된 브레이크 패드가 유압에 의해 브레이크 디스크측으로 이동되면서 제동기능을 수행하게 된다.
유압식 브레이크는 페달 조작력을 배력하는 부스터, 마스터 실린더, 휠 실린더, 마스터 실린더 및 휠 실린더와 연결되는 유압 라인, 이러한 부품들 각각을 제어하기 위한 각종 장치들로 이루어지는 복잡한 구성을 가진다.
이에 따라, 모터의 구동력에 의해 제동력을 발생시킴으로써 유압식 브레이크에 비해 간단한 구조로 구현가능하면서도, 제동 성능의 신뢰성을 보다 강화시킬 수 있는 전자 기계식 브레이크 장치(EMB system, Electro-Mechanical Brake system)가 널리 사용되고 있다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제2010-0030010호(2010.03.18. 공개, 발명의 명칭 : 주차 제동 기능을 갖춘 전동 브레이크 장치)가 있다.
브레이크 패드를 브레이크 디스크측으로 밀어내는 스핀들에 작용하는 하중 부담을 저감시키고 제동 성능을 보다 안정적으로 구현하기 위해 복수개의 스핀들을 구비하는 전자 기계식 브레이크 장치가 개시되어 있다.
그러나 스핀들 각각의 제조 공차, 조립 공차로 인해 브레이크 패드가 결합되는 스핀들 단부의 위치가 서로 일치하지 못하여 브레이크 패드와 브레이크 디스크의 접촉(압력) 불균일이 발생된다는 문제점이 있었다.
본 발명은 복수개의 스핀들간 단부 위치차에 따른 브레이크 패드의 접촉 불균일을 감소시킬 수 있는 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면에 따른 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치는, 전자 기계식 브레이크 장치의 캘리퍼 바디; 상기 캘리퍼 바디에 설치되며, 액츄에이터의 회전변위를 직선변위로 변환하는 복수개의 스핀들; 상기 스핀들의 작동에 의해 브레이크 디스크측으로 직선 이동되는 이너패드; 상기 캘리퍼 바디에 설치되며, 상기 브레이크 디스크를 사이에 두고 상기 이너패드와 대향되게 위치되는 아우터패드; 및 탄성소재를 포함하여 상기 캘리퍼 바디에 설치되며, 상기 아우터패드를 상기 브레이크 디스크측으로 탄성 지지하는 탄성보상수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 탄성보상수단은, 상기 캘리퍼 바디에 함몰되게 형성되는 실린더부; 탄성소재로 이루어지며, 상기 실린더부 내부에 삽입되는 탄성패드부; 및 상기 실린더부에 삽입되어 설치되며, 상기 실린더부 외부로 노출되는 일단부가 상기 아우터패드와 연결되는 피스톤부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 탄성보상수단은, 상기 스핀들 배열방향으로의 연장길이를 가지는 직사각형 또는 타원형의 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 탄성패드부는, 상기 피스톤부와 면접촉되게 상기 피스톤부와의 접촉부가 상기 피스톤부와 나란하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 피스톤부는, 상기 피스톤부의 가장자리부에 형성되며, 상기 브레이크 디스크측으로 돌출되게 형성되고, 상기 아우터패드와 연결되는 테두리부; 및 상기 테두리부 내측에 오목하게 함몰형성되는 함몰부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 스핀들 각각의 공차로 인해 이너패드가 브레이크 디스크에 불균일하게 접촉되더라도, 탄성보상수단에 구비된 탄성패드부의 유연한 신축 변형(두께 변화)에 의해 접촉 불균일을 보상할 수 있다.
이에 따라, 복수개의 스핀들을 구비하는 것에 의해 스핀들 각각에 작용하는 하중의 부담을 줄여 내구성을 증가시킬 수 있으면서도, 브레이크 패드(이너패드, 아우터패드)와 브레이크 디스크간 접촉에 의한 제동 성능을 안정적으로 구현할 수 있다.
또한, 유압과 같은 다른 가압력을 이용해 아우터패드를 지지하는 경우와 비교해, 별도의 유로, 밸브, 브레이크 오일 공급수단을 구비할 필요없이 간단한 구조로 용이하고 명확하게 이너패드의 접촉 불균일 보상 구조를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치가 적용된 전자 기계식 브레이크 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치의 이너패드의 설치상태를 설명하고자 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치의 아우터패드의 설치상태를 설명하고자 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치에서 아우터패드를 생략시킨 상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치의 탄성보상수단을 분해하여 도시한 분해사시도이다.
도 6은 도 1의 A-A'선 단면상에서 본 발명의 일실시예에 따른 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치를 도시한 부분단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치의 일실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치가 적용된 전자 기계식 브레이크 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치의 이너패드의 설치상태를 설명하고자 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치의 아우터패드의 설치상태를 설명하고자 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치에서 아우터패드를 생략시킨 상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치의 탄성보상수단을 분해하여 도시한 분해사시도이고, 도 6은 도 1의 A-A'선 단면상에서 본 발명의 일실시예에 따른 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치를 도시한 부분단면도이다.
도 1, 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전자 기계식 브레이크 장치(10)의 스핀들 공차 보상장치(300)는, 캘리퍼 바디(310), 스핀들(320), 이너패드(330), 아우터패드(340), 탄성보상수단(350)을 포함한다.
전자 기계식 브레이크 장치(10)는 모터의 구동력에 의해 제동력을 발생시키는 장치로, 오퍼레이션 페달 유닛(Operation pedal unit), 브레이크 제어부, 브레이크 액츄에이터를 포함하는 구조를 가진다.
본 발명의 일실시예에 따른 전자 기계식 브레이크 장치(10)의 스핀들 공차 보상장치(300)는, 전자 기계식 브레이크 장치(10)의 브레이크 액츄에이터(예를 들어, 브레이크 캘리퍼(Brake caliper))에 적용될 수 있다.
브레이크 캘리퍼는 브레이크 디스크(20)의 양면을 가압하여 마찰력에 의해 휠(미도시)의 회전을 구속하는 장치이다.
캘리퍼 바디(310)는 액츄에이터(315), 스핀들(320), 이너패드(330), 아우터패드(340), 탄성보상수단(350)을 설치가능한 골조를 이룬다.
스핀들(320)은 이너패드(330)가 설치되는 일측에서 캘리퍼 바디(310)에 복수개가 설치되며, 액츄에이터(315)(예를 들어, 모터 등)의 회전변위를 직선변위로 변환한다.
상기와 같이 액츄에이터(315)의 회전변위를 직선변위로 변환하는 스핀들(320) 각각의 구조에 대해서는, 볼 스크류 구조에 의해 구현하는 등 다수가 개시되어 있으며 공지기술을 따르는 바 그 상세한 설명을 생략한다.
도 4, 6을 참조하면, 복수개의 스핀들(320)은 탄성보상수단(350)과 대향되는 지점에 배치된다.
도 2, 6을 참조하면, 이너패드(330)는 스핀들(320)의 단부에 연결되며, 직선 이동(축방향 이동)되는 스핀들(320)의 작동에 의해 브레이크 디스크(20)측으로 직선 이동된다.
도 3, 6을 참조하면, 아우터패드(340)는 캘리퍼 바디(310)에 설치되며, 브레이크 디스크(20)를 사이에 두고 이너패드(330)와 대향되게 위치된다.
액츄에이터(315)의 정방향 구동 시 복수개의 스핀들(320)은 브레이크 디스크(20)를 향해 동일한 변위로 직선이동하게 된다.
이때, 복수개의 스핀들(320)의 단부에 결합된 이너패드(330)가 브레이크 디스크(20)측으로 이동되면서 이너패드(330)와 아우터패드(340)간 간격이 좁아지게 된다.
상기와 같은 이너패드(330)의 이동에 의해 이너패드(330)와 아우터패드(340)는, 이너패드(330)와 아우터패드(340) 사이에 위치되는 브레이크 디스크(20)의 양면을 가압하여 마찰력에 의해 그 회전을 정지시키게 된다.
도 4, 5를 참조하면, 탄성보상수단(350)은 탄성소재를 포함하여 아우터패드(340)가 설치되는 타측에서 캘리퍼 바디(310)에 설치된다.
탄성보상수단(350)의 단부는 아우터패드(340)와 연결되며, 아우터패드(340)가 브레이크 디스크(20)에 접촉된 상태에서 탄성보상수단(350)은 아우터패드(340)를 브레이크 디스크(20)측으로 탄성 지지하게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 탄성보상수단(350)은, 실린더부(351), 탄성패드부(352), 피스톤부(353)를 포함한다.
실린더부(351)는 캘리퍼 바디(310)에 함몰되게 형성되며, 스핀들(320) 배열방향(도 4, 5, 6에서 전, 후방향)으로의 연장길이를 가지는 직사각형 또는 타원형 형상의 중공부를 이룬다.
탄성패드부(352)는 고무(예를 들어, 합성 고무)와 같은 탄성소재로 이루어지며, 실린더부(351)에 대응되는 직사각형 또는 타원형 형상을 가지고 실린더부(351) 내부에 삽입된다.
피스톤부(353)는 실린더부(351)에 대응되는 직사각형 또는 타원형 형상을 가지고 탄성패드부(352)가 내부에 삽입된 상태의 실린더부(351)에 삽입되어 설치된다.
탄성패드부(352)는 실린더부(351) 내에서 실린더부(351)의 차폐단부측에 위치하게 되며, 피스톤부(353)는 실린더부(351)의 개방단부측에 위치하게 된다.
피스톤부(353) 중 실린더부(351) 외부로 노출되는 단부는 아우터패드(340)와 연결된다.
실린더부(351)에 탄성패드부(352)와 피스톤부(353)를 순차적으로 삽입하여 설치한 상태에서 피스톤부(353)의 단부는 실린더부(351) 외부로 인출된 상태가 된다.
이때, 이너패드(330)와 아우터패드(340)로 브레이크 디스크(20)의 양면을 가압하면, 피스톤부(353)는 브레이크 디스크(20)와 아우터패드(340)간 접촉 가압력에 밀려 실린더부(351) 내측으로 이동된다.
상기와 같이 브레이크 디스크(20)와 아우터패드(340)간 접촉이 이루어진 상태에서 피스톤부(353)는 탄성패드부(352)에 의해 브레이크 디스크(20)측으로 탄성 지지된 상태를 유지한다.
복수개의 스핀들(320)을 구비하는 경우, 스핀들(320) 각각의 제조, 조립 공차 등으로 인해 그 단부 위치가 미세하게(1mm이하) 다를 수 있으며, 이때 이너패드(330)와 브레이크 디스크(20)간 접촉이 균일하게 이루어지지 않게 된다.
예를 들어, 2개의 스핀들(320) 단부에 연결된 이너패드(330)가 스핀들(320)의 단부 위치차에 의해 기울어진 상태로 브레이크 디스크(20)에 접촉되면, 이너패드(330)에는 브레이크 디스크(20)에 강하게 가압(밀착)되는 부분과 약하게 가압되는 부분이 존재하게 된다.
이로 인해, 브레이크 디스크(20)를 사이에 두고 대향되게 위치되는 아우터패드(340)에도 순간적으로 브레이크 디스크(20)에 기준치(탄성보상수단(350)의 탄성력)보다 강하게 가압되는 부분과 약하게 가압되는 부분이 생기게 된다.
아우터패드(340)의 일부가 브레이크 디스크(20)에 상기 기준치보다 강하게 가압되면, 탄성보상수단(350)의 피스톤부(353)는 자연히 실린더부(351) 내부로 밀려 이동된다.
이때, 아우터패드(340)와 브레이크 디스크(20)간 접촉 가압력(F1)과, 탄성패드부(352)의 탄성력(F2)간 차이(F1-F2)의 정도에 따라 피스톤부(353)의 이동 변위는 달라진다.
즉, 아우터패드(340)와 브레이크 디스크(20)간 접촉 가압력과 탄성패드부(352)의 탄성력간 차이(F1-F2)가 클수록 피스톤부(353)의 이동 변위는 증가하게 된다.
스핀들(320) 각각의 공차로 인해 이너패드(330)가 브레이크 디스크(20)에 불균일하게 접촉되더라도, 상기와 같은 피스톤부(353)의 이동에 의해 이러한 접촉 불균일을 보상할 수 있어 브레이크 디스크(20)의 제동 성능을 안정적으로 구현할 수 있다.
탄성패드부(352)와 피스톤부(353)는 상호 대향, 접촉되는 일면이 전면에 걸쳐 상호 균일하게 면접촉될 수 있게, 상기 일면이 나란한 평탄면을 이루도록 형성된다.
상기와 같은 탄성패드부(352)와 피스톤부(353) 구조에 의해, 아우터패드(340)에서 피스톤부(353)로 전달된 가압력이 탄성패드부(352)와의 접촉부 전체에 걸려 균일하게 작용될 수 있다.
이에 따라, 아우터패드(340)와 브레이크 디스크(20)간 접촉 가압력에 비례하여 탄성패드부(352)가 신뢰성있게, 즉 복수회 반복되더라도 임의의 변동 없이 일정한 탄성력으로 탄성 변형될 수 있다.
탄성보상수단(350)을 상기와 같이 스핀들(320) 배열방향으로의 연장길이를 가지도록 형성하면, 스핀들(320)의 단부 위치차에 의해 스핀들(320) 배열방향의 일측 또는 타측으로 기울어지는 이너패드(330)의 변위를 보다 효율적으로 보상할 수 있다.
예를 들어, 탄성보상수단(350)을 복수개의 스핀들(320) 설치 영역을 포괄하지 못하는 소형의 크기를 가지는 원형, 정사각형 형상 등으로 형성하는 경우와 비교해, 이너패드(330)의 변위(기울어짐)이 탄성보상수단(350)측으로 신속하게 전달될 수 있다.
도 4, 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 피스톤부(353)는 테두리부(354)와 함몰부(355)를 포함한다.
테두리부(354)는 피스톤부(353)의 가장자리부에 형성되며, 브레이크 디스크(20)측으로 돌출되게 형성되고, 아우터패드(340)와 연결된다.
테두리부(354)의 돌출된 형상에 의해 아우터패드(340)와 피스톤부(353)간의 접촉이 피스톤부(353)의 가장자리부 전체에 걸쳐 명확하게 이루어질 수 있다.
함몰부(355)는 테두리부(354) 내측에 오목하게 함몰형성된다.
함몰부(355)를 형성함으로써 피스톤부(353)에 소요되는 부재의 양을 보다 줄여 원가를 절감할 수 있을 뿐 아니라, 피스톤부(353)의 중량을 저감시킬 수 있다.
본 발명은 상기와 같이 탄성보상수단(350)을 구비함으로써, 유압과 같은 다른 가압력을 이용해 아우터패드(340)를 지지하는 경우와 비교해, 별도의 유로, 밸브, 브레이크 오일 공급수단을 구비할 필요없이, 간단한 구조로 용이하고 명확하게 이너패드(330)의 접촉 불균일 보상 구조를 구현할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 전자 기계식 브레이크 장치 20 : 브레이크 디스크
300 : 스핀들 공차 보상장치 310 : 캘리퍼 바디
320 : 스핀들 330 : 이너패드
340 : 아우터패드 350 : 탄성보상수단
351 : 실린더부 352 : 탄성패드부
353 : 피스톤부 354 : 테두리부
355 : 함몰부

Claims (5)

  1. 전자 기계식 브레이크 장치의 캘리퍼 바디;
    상기 캘리퍼 바디에 설치되며, 액츄에이터의 회전변위를 직선변위로 변환하는 복수개의 스핀들;
    상기 스핀들의 작동에 의해 브레이크 디스크측으로 직선 이동되는 이너패드;
    상기 캘리퍼 바디에 설치되며, 상기 브레이크 디스크를 사이에 두고 상기 이너패드와 대향되게 위치되는 아우터패드; 및
    탄성소재를 포함하여 상기 캘리퍼 바디에 설치되며, 상기 아우터패드를 상기 브레이크 디스크측으로 탄성 지지하는 탄성보상수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성보상수단은,
    상기 캘리퍼 바디에 함몰되게 형성되는 실린더부;
    탄성소재로 이루어지며, 상기 실린더부 내부에 삽입되는 탄성패드부; 및
    상기 실린더부에 삽입되어 설치되며, 상기 실린더부 외부로 노출되는 일단부가 상기 아우터패드와 연결되는 피스톤부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄성보상수단은,
    상기 스핀들 배열방향으로의 연장길이를 가지는 직사각형 또는 타원형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 탄성패드부는,
    상기 피스톤부와 면접촉되게 상기 피스톤부와의 접촉부가 상기 피스톤부와 나란하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 피스톤부는,
    상기 피스톤부의 가장자리부에 형성되며, 상기 브레이크 디스크측으로 돌출되게 형성되고, 상기 아우터패드와 연결되는 테두리부; 및
    상기 테두리부 내측에 오목하게 함몰형성되는 함몰부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기계식 브레이크 장치의 스핀들 공차 보상장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111779779A (zh) * 2020-06-04 2020-10-16 吴华 一种汽车用刹车片间隙调整机构

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