KR20150064814A - 전자식 캘리퍼 브레이크 - Google Patents

전자식 캘리퍼 브레이크 Download PDF

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Abstract

제동 해제 시 탄성부재의 복원력에 의하여 피스톤을 강제적으로 롤백(roll back)시킬수 있는 전자식 캘리퍼 브레이크가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크는 내측 패드플레이트와 외측 패드플레이트로 이루어진 한 쌍의 패드플레이트가 진퇴 가능하게 설치된 캐리어; 캐리어에 슬라이딩 가능하게 설치되고 피스톤이 제동유압에 의해 진퇴 가능하게 설치되는 실린더가 마련된 캘리퍼 하우징; 실린더 내에 설치되어 액추에이터로부터 회전력을 전달받아 직선운동으로 변환하여 피스톤을 가압 및 가압 해제하는 스핀들 유닛; 및 내측 패드플레이트와 피스톤 사이에 마련되는 반력 어셈블리;를 포함한다.

Description

전자식 캘리퍼 브레이크{Electric caliper brake}
본 발명은 전자식 캘리퍼 브레이크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제동 해제 시 반력 어셈블리의 반력에 의하여 피스톤을 강제적으로 롤백(roll back)시킬 수 있는 전자식 캘리퍼 브레이크에 관한 것이다.
일반적으로, 전자식 캘리퍼 브레이크는 통상적인 유압식 디스크 브레이크에 추가적으로 전기에 의해 동작되는 액추에이터를 채용한 것이다.
대한민국 등록특허 제10-11845754호에는 이러한 전자식 디스크 브레이크 시스템(이하, 전자식 캘리퍼 브레이크라 함)의 예가 개시되어 있다. 개시된 문헌에 따르면, 차량의 휠과 함께 회전하는 디스크와, 디스크를 가압하도록 한 쌍의 패드플레이트가 진퇴가능하게 설치된 캐리어와, 캐리어에 슬라이딩 가능하게 설치되고 제동유압에 의해 피스톤이 진퇴 가능하게 설치되는 실린더가 마련된 캘리퍼 하우징과, 피스톤을 가압하는 스핀들 유닛 및 상기 스핀들 유닛에 회전력을 전달하는 모터와 감속기를 구비하는 전자식 캘리퍼 브레이크가 개시된다.
이러한 전자식 캘리퍼 브레이크는 제동유압에 따른 피스톤의 가압으로 제동작용을 하거나 모터의 회전력을 전달받아 회전운동을 직선운동으로 변환하는 스핀들 유닛에 의해 피스톤을 가압함으로써 주차 기능을 수행하는 구조를 갖는다. 이때, 전자식 캘리퍼 브레이크는 통상적으로, 제동작용 후 디스크와 한 쌍의 패드플레이트에 부착된 마찰패드가 계속 마찰되는 드레그(Drag) 현상을 줄이기 위하여 실링부재와 롤백 챔퍼를 이용하여 피스톤을 후퇴시키는 방법이 이용된다.
도 1을 참조하면, 실링부재(125)는 캘리퍼 하우징(120)의 실린더(121) 내면에 형성된 환형의 롤백 챔퍼 내에 삽입되는 링 형상을 갖추어, 실린더(121) 내면과 피스톤(124) 외면 사이에 개재된다. 이러한 실링부재(125)는 실린더(121) 내면과 피스톤(124) 외면 사이가 밀폐되어 브레이크 오일이 누설되지 않도록 하는 기능과 함께 피스톤(124)을 원래의 위치로 복귀시키는 역할을 수행한다. 즉, 도시한 바와 같이 피스톤(124)이 화살표 A방향으로 이동되어 제동이 이루어지고, 제동동작 종료 후 실링부재(125)가 변형되었다가 복원되는 탄성에 의해 전진하였던 피스톤(124)이 다시 후퇴하여 복원되도록 하는 기능을 한다. 이를 소위 롤백(roll back)이라 한다.
그러나, 이러한 종래의 전자식 캘리퍼 브레이크는 실링부재에 의한 탄성복원력 만으로 피스톤을 복귀시킴에 따라 장시간 사용시 실링부재의 내구성 저하에 의하여 피스톤이 원활한 복귀가 이루어지지 않아 디스크와 마찰패드가 마찰되는 드레그 현상이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 실링부재의 변형 폭이 제한적이어서 피스톤의 복원거리가 짧아 피스톤의 복원거리를 크게 하는데 한계가 있었다.
등록특허 제10-1184575호 (2012. 09. 14.)
본 발명의 실시예는 제동 해제시 반력 어셈블리에 의한 반력으로 피스톤을 강제적으로 롤백(roll back)시킬 수 있는 전자식 캘리퍼 브레이크를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내측 패드플레이트와 외측 패드플레이트로 이루어진 한 쌍의 패드플레이트가 진퇴 가능하게 설치된 캐리어; 상기 캐리어에 슬라이딩 가능하게 설치되고 피스톤이 제동유압에 의해 진퇴 가능하게 설치되는 실린더가 마련된 캘리퍼 하우징; 상기 실린더 내에 설치되어 액추에이터로부터 회전력을 전달받아 직선운동으로 변환하여 피스톤을 가압 및 가압 해제하는 스핀들 유닛; 및 상기 내측 패드플레이트와 상기 피스톤 사이에 마련되는 반력 어셈블리;를 포함하는 전자식 캘리퍼 브레이크가 제공될 수 있다.
또한, 상기 반력 어셈블리는, 상기 내측 패드플레이트 또는 상기 피스톤의 일 면에 고정되고, 상기 내측 패드플레이트와 상기 피스톤의 사이에 개재되어 제동시 상기 피스톤이 상기 내측 패드플레이트 방향으로 가압함에 따라 탄성변형되고, 제동 해제시 탄성복원력에 의해 상기 피스톤을 밀어내는 탄성부재를 포함하는 전자식 캘리퍼 브레이크가 제공될 수 있다.
또한, 상기 내측 패드플레이트의 일 면 또는 상기 피스톤의 일 면은 상기 탄성부재가 체결되어 상기 내측 패드플레이트와 상기 피스톤 사이에서 이탈되지 않도록 홈 또는 돌기가 마련되는 전자식 캘리퍼 브레이크가 제공될 수 있다.
또한, 상기 반력 어셈블리는, 상기 내측 패드플레이트의 일 면에 마련되는 제1 고정부재와, 상기 제1 고정부재와 대향되도록 상기 피스톤의 가압면에 마련되는 제2 고정부재가 더 포함되는 전자식 캘리퍼 브레이크가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 고정부재와 상기 제2 고정부재는 서로 간의 거리가 가변적으로 변할 수 있도록 결합하고, 상기 탄성부재는 상기 제1 고정부재와 상기 제2 고정부재 사이에 개재되어 상기 제1 및 제2 고정부재 간의 거리가 가변적으로 변함에 따라 상기 탄성부재가 탄성변형 가능하도록 마련되는 전자식 캘리퍼 브레이크가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 고정부재와 상기 제2 고정부재는 원형의 링 모양으로 상기 피스톤의 외경보다 작은 외경을 가지도록 마련되는 전자식 캘리퍼 브레이크가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 고정부재와 상기 제2 고정부재는 상기 피스톤에서 상기 제2 고정부재가 고정되는 면의 중심을 기준으로 임의의 각도를 가지도록 배열되는 전자식 캘리퍼 브레이크가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 고정부재는 제동시 상기 제1 고정부재의 일단이 상기 제2 고정부재 또는 상기 피스톤과 접촉하여 상기 피스톤이 상기 내측 패드플레이트로 가압력을 전달하도록 마련되고, 상기 제2 고정부재는 제동시 상기 제2 고정부재의 일단이 상기 내측 패드플레이트 또는 상기 제1 고정부재와 접촉하여 상기 피스톤이 상기 내측 패드플레이트로 가압력을 전달하도록 마련되며, 상기 제1 및 제2 고정부재는 제동 해제시 일정거리 이상 멀어지지 않도록 제한되게 체결되어 마련되는 전자식 캘리퍼 브레이크가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크는 내측 패드플레이트와 피스톤 사이에 탄성부재를 구비하는 반력 어셈블리를 마련함으로써, 차량의 제동 해제시 탄성부재의 탄성력에 의해 피스톤을 강제적으로 원래의 위치로 롤백시킬 수 있다.
또한, 차량의 제동 해제시 피스톤의 복원력이 향상되므로 패드와 디스크가 지속적으로 접촉되어 있는 드래그 현상을 방지할 수 있다.
또한, 차량의 제동 해제시에도 발생되는 드래그 현상을 방지할 수 있으므로 차량의 주행 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 종래의 전자식 캘리퍼 브레이크에 구비된 실링부재를 이용하여 피스톤을 후퇴시키는 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 도2의 B부 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크의 스핀들 유닛에 따른 제동상태를 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크(100)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크(100)는 차량의 휠(미도시)과 함께 회전하는 디스크(D)와, 디스크(D)를 가압하도록 한 쌍의 패드플레이트(111, 112)가 진퇴 가능하게 설치된 캐리어(110)와, 캐리어(110)에 슬라이딩 가능하게 설치되고 제동유압에 의해 피스톤(124)이 진퇴 가능하게 설치되는 실린더(121)가 마련된 캘리퍼 하우징(120)과, 피스톤(124)을 가압하는 스핀들 유닛(130)과, 스핀들 유닛(130)에 회전력을 전달하는 액추에이터(150)와, 패드플레이트와 피스톤(124) 사이에 마련되어 제동 해제시 피스톤(124)을 원래의 위치로 복귀할 수 있도록 추가적인 힘을 가하는 반력 어셈블리(140)를 포함한다.
한 쌍의 패드플레이트는 피스톤(124)과 접하도록 배치된 내측 패드플레이트(111)와 후술할 캘리퍼 하우징(120)의 핑거부(122)와 접하도록 배치된 외측 패드플레이트(112)로 구별된다. 이러한 한 쌍의 패드플레이트(111, 112)는 디스크(D)의 양쪽 측면을 향하여 진퇴할 수 있도록 차체에 고정된 캐리어(110)에 설치된다. 또한 디스크(D)와 마주하는 각 플레이트(111, 112)의 일면에는 마찰패드(113)가 부착된다.
캘리퍼 하우징(120)은 캐리어(110)에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 보다 구체적으로, 캘리퍼 하우징(120)은 그 후방부에 스핀들 유닛(130)이 설치되면 피스톤(124)이 진퇴 가능하도록 내장되는 실린더(121)와, 전방부에 외측 패드플레이트(112)를 작동시키도록 하측방향으로 굽어지게 성형된 핑거부(122), 및 실린더(121)와 핑거부(122)를 연결하는 몸체부(123)가 일체로 형성된다.
한편, 캘리퍼 하우징(120)에는 실린더(121) 내부로 제동을 위한 유압이 가해질 수 있도록 브레이크 오일이 유입되는 오일포트(127)가 형성되고, 피스톤(124) 외면과 실린더(121) 내면 사이에는 오일의 누설방지를 위한 실링부재(125)가 마련된다. 이 실링부재(125)는 실린더(121)로 유입되는 브레이크 오일의 누설방지와 함께 제동 해제시 피스톤(124)을 원래의 위치로 복귀시키는 역할을 수행한다.
스핀들 유닛(130)은 모터(미도시)와 감속기(미도시)로 구성된 액추에이터(150)로부터 회전력을 전달받아 피스톤(124)을 내측 패드플레이트(111) 측으로 가압하는 역할을 한다. 이러한 스핀들 유닛(130)은 피스톤(124) 내에 배치되도록 설치되어 피스톤(124)과 접촉되는 너트(132)와, 너트(132)와 나사결합되는 스크류(131)를 구비한다.
스크류(131)는 캘리퍼 하우징(120)의 후방부 즉, 실린더(121)를 관통하여 너트(132)가 진퇴하는 방향과 평행하도록 실린더(121) 내에 고정된 상태로 회전가능하게 설치된다. 이러한 스크류(131)의 일측에는 너트(132)와 나사결합을 위한 나사산이 형성되고, 타측은 스크류(131)가 원활히 회전되도록 베어링(133)에 의해 지지되며 회전력을 전달받도록 액추에이터(150)와 결합된다.
너트(132)는 회전이 제한된 상태로 피스톤(124) 내에 배치되어 스크류(131)와 나사결합된다. 이에 너트(132)는 스크류(131)의 회전 방향에 따라 진퇴 이동하며 피스톤(124)을 가압 및 가압 해제하는 역할을 한다. 이러한 너트(132)는 피스톤(124)과 접촉되는 헤드부(132a) 및 헤드부(132a)로부터 연장되어 스크류(131)와 나사결합되도록 내주면에 나사산이 형성된 로드(132b)를 구비한다. 이 헤드부(132a)와 로드(132b)는 일체로 이루어진다.
상기와 같은 전자식 캘리퍼 브레이크(100)는 제동작용 후 피스톤(124)을 원래의 위치로 원활히 복귀시키는 반력 어셈블리(140)를 구비한다.
도 3은 도2의 B부 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크(100)의 스핀들 유닛(130)에 따른 제동상태를 나타내는 도면이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 반력 어셈블리(140)는 내측 패드플레이트(111) 또는 피스톤(124)의 일 면에 고정되고, 내측 패드플레이트(111)와 피스톤(124)의 사이에 개재되어 제동시 피스톤(124)이 내측 패드플레이트(111) 방향으로 가압함에 따라 탄성변형되고, 제동 해제시 탄성복원력에 의해 피스톤(124)을 밀어내는 탄성부재(143)를 포함한다.
반력 어셈블리(140)의 탄성부재(143)는 판스프링, 접시스프링, 또는 웨이브스프링으로 마련될 수 있다. 이는 제동시 피스톤(124)이 전진하여 내측 패드플레이트(111)를 가압할 수 있으며, 제동 해제시 판스프링 또는 접시스프링이 내측 패드플레이트(111)와 피스톤(124) 사이에서 탄성복원력에 의한 반력을 발생시킬 수 있다. 따라서, 제동 해제시 피스톤(124)의 복귀 능력을 향상 시킬 수 있다. 또한, 내측 패드플레이트(111)의 일면 또는 피스톤(124)의 일 면은 탄성부재(143)가 체결되어 내측 패드플레이트(111)와 피스톤(124) 사이에서 이탈되지 않도록 홈 또는 돌기가 마련될 수 있다.
반력 어셈블리(140)는 내측 패드플레이트(111)의 일 면에 마련되는 제1 고정부재(141)와, 피스톤(124)의 내측 패드플레이트(111)와 마주보는 면에 마련되는 제2 고정부재(142)가 더 포함될 수 있다. 이에, 탄성부재(143)는 제1 고정부재(141)와 제2 고정부재(142) 사이에 개재되어 마련될 수 있다.
제1 고정부재(141)와 제2 고정부재(142)와 제2 고정부재(142)는 원형의 링 모양으로 피스톤(124)의 외경보다 작은 외경을 가지도록 마련될 수 있다.
또한, 제1 고정부재(141)와 제2 고정부재(142)는 피스톤(124)에서 제2 고정부재(142)가 고정되는 면의 중심을 기준으로 임의의 각도를 가지도록 배열될 수 있다.
제1 고정부재(141)와 제2 고정부재(142)는 서로 간의 거리가 가변적으로 변할 수 있도록 결합하여 탄성부재(143)가 탄성변형 가능하도록 마련된다. 또한, 제1 고정부재(141)는 제동시 제1 고정부재의 일단이 제2 고정부재(142) 또는 피스톤(124)과 접촉하여 피스톤(124)이 내측 패드플레이트(111)로 가압력을 전달하도록 마련되고, 제2 고정부재(142)는 제동시 제2 고정부재의 일단이 내측 패드플레이트(111) 또는 제1 고정부재(141)와 접촉하여 피스톤(124)이 내측 패드플레이트(111)로 가압력을 전달하도록 마련되고, 제1 및 제2 고정부재(141, 142)는 제동 해제시 제1 및 제2 고정부재(141, 142) 간의 거리가 일정거리 이상 멀어지지 않도록 제한되게 체결되어 마련될 수 있다. 이에, 제1 및 제2 고정부재(141, 142)의 일단은 후크 체결로 결합되어 마련될 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크(100)는 제동 완료 후 제동 해제시 반력 어셈블리(140)에 의해 피스톤(124)을 강제적으로 원래의 위치로 롤백시키도록 이루어짐으로써 피스톤(124)의 복귀 능력을 향상시켜 드레그 현상을 방지할 수 있게 된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100 : 전자식 캘리퍼 브레이크 110 : 캐리어
111 : 내측 패드플레이트 112 : 외측 패드플레이트
113 : 패드 120 : 캘리퍼 하우징
121 : 실린더 122 : 핑거부
123 : 몸체부 124 : 피스톤
125 : 실링부재 126 : 롤백 스프링
127 : 오일포트 130 : 스핀들 유닛
131 : 스크류 132 : 너트
132a : 헤드부 132b : 로드
133 : 베어링 140 : 반력 어셈블리
141 : 제1 고정부재 142 : 제2 고정부재
143 : 탄성부재 150 : 액추에이터

Claims (8)

  1. 내측 패드플레이트와 외측 패드플레이트로 이루어진 한 쌍의 패드플레이트가 진퇴 가능하게 설치된 캐리어;
    상기 캐리어에 슬라이딩 가능하게 설치되고 피스톤이 제동유압에 의해 진퇴 가능하게 설치되는 실린더가 마련된 캘리퍼 하우징;
    상기 실린더 내에 설치되어 액추에이터로부터 회전력을 전달받아 직선운동으로 변환하여 피스톤을 가압 및 가압 해제하는 스핀들 유닛; 및
    상기 내측 패드플레이트와 상기 피스톤 사이에 마련되는 반력 어셈블리;를 포함하는 전자식 캘리퍼 브레이크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반력 어셈블리는,
    상기 내측 패드플레이트 또는 상기 피스톤의 일 면에 고정되고, 상기 내측 패드플레이트와 상기 피스톤의 사이에 개재되어 제동시 상기 피스톤이 상기 내측 패드플레이트 방향으로 가압함에 따라 탄성변형되고, 제동 해제시 탄성복원력에 의해 상기 피스톤을 밀어내는 탄성부재를 포함하는 전자식 캘리퍼 브레이크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 내측 패드플레이트의 일 면 또는 상기 피스톤의 일 면은 상기 탄성부재가 체결되어 상기 내측 패드플레이트와 상기 피스톤 사이에서 이탈되지 않도록 홈 또는 돌기가 마련되는 전자식 캘리퍼 브레이크.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 반력 어셈블리는,
    상기 내측 패드플레이트의 일 면에 마련되는 제1 고정부재와,
    상기 제1 고정부재와 대향되도록 상기 피스톤의 가압면에 마련되는 제2 고정부재가 더 포함되는 전자식 캘리퍼 브레이크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 고정부재와 상기 제2 고정부재는 서로 간의 거리가 가변적으로 변할 수 있도록 결합하고, 상기 탄성부재는 상기 제1 고정부재와 상기 제2 고정부재 사이에 개재되어 상기 제1 및 제2 고정부재 간의 거리가 가변적으로 변함에 따라 상기 탄성부재가 탄성변형 가능하도록 마련되는 전자식 캘리퍼 브레이크.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 고정부재와 상기 제2 고정부재는 원형의 링 모양으로 상기 피스톤의 외경보다 작은 외경을 가지도록 마련되는 전자식 캘리퍼 브레이크.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 고정부재와 상기 제2 고정부재는 상기 피스톤에서 상기 제2 고정부재가 고정되는 면의 중심을 기준으로 임의의 각도를 가지도록 배열되는 전자식 캘리퍼 브레이크.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 고정부재는 제동시 상기 제1 고정부재의 일단이 상기 제2 고정부재 또는 상기 피스톤과 접촉하여 상기 피스톤이 상기 내측 패드플레이트로 가압력을 전달하도록 마련되고, 상기 제2 고정부재는 제동시 상기 제2 고정부재의 일단이 상기 내측 패드플레이트 또는 상기 제1 고정부재와 접촉하여 상기 피스톤이 상기 내측 패드플레이트로 가압력을 전달하도록 마련되며,
    상기 제1 및 제2 고정부재는 제동 해제시 일정거리 이상 멀어지지 않도록 제한되게 체결되어 마련되는 전자식 캘리퍼 브레이크.

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