KR20160082443A

KR20160082443A - 차량의 통합형 브레이크 장치

Info

Publication number: KR20160082443A
Application number: KR1020140193221A
Authority: KR
Inventors: 이찬희
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2016-07-08

Abstract

본 발명은 차량의 브레이크 장치에 관한 것으로, 특히 브레이크 장치의 전체 사이즈와 중량을 줄여 제조원가를 절감할 수 있고 차량 내의 장착성을 향상시켜 레이아웃 설계를 용이하게 할 수 있는 차량의 통합형 브레이크 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 차량의 통합형 브레이크 장치는, 페달의 답력을 전달받아 유압을 발생시키는 마스터 실린더와; 페달의 변위에 따른 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터와; 마스터 실린더와 페달 시뮬레이터 사이로 이동하는 유압의 흐름을 개폐하는 솔레노이드밸브가 구비된 밸브 블록과; 모터에 의해 구동되며 마스터 실린더로 유압을 토출하는 펌프와; 모터와 솔레노이드밸브를 제어하는 전자제어유닛;을 포함하며, 상기 모터와 펌프는 서로 평행하게 병렬로 배치되고, 상기 모터의 회전운동을 펌프 내의 피스톤의 직선운동으로 전환시켜 주는 기어유닛을 통해 구동력이 전달되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 통합형 브레이크 장치{Intergrated brake device for vehicle}

본 발명은 차량의 브레이크 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 브레이크 장치의 전체 사이즈와 중량을 줄여 제조원가를 절감할 수 있고 차량 내의 장착성을 향상시켜 레이아웃 설계를 용이하게 할 수 있는 차량의 통합형 브레이크 장치에 관한 것이다.

최근 연비 향상 및 배기가스 저감을 위하여 하이브리드 자동차, 연료 전지 자동차, 전기 자동차 등의 개발이 활발히 진행되고 있다.

이러한 차량에는 필수적으로 제동장치 즉, 차량용 브레이크 장치가 설치되는데, 여기서 차량용 브레이크 장치는 달리고 있는 차량의 속도를 줄이거나 정지시키는 기능을 하는 장치를 말한다.

통상적인 차량용 브레이크 장치에는 엔진의 흡입압을 사용해서 제동력을 발생하는 진공 브레이크와, 유압을 사용해서 제동력을 발생하는 유압 브레이크가 있다.

진공 브레이크는 진공 부스터에서 차량 엔진의 흡입압과 대기압의 압력차를 이용하여 작은 힘으로 큰 제동력을 발휘할 수 있도록 하는 장치이다. 즉, 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때 페달에 가해진 힘보다 훨씬 큰 출력을 발생시키는 장치이다.

이러한 종래의 진공 브레이크는 진공 형성을 위해서 진공 부스터에 차량 엔진의 흡입압이 공급되어야 하고, 이에 따라 연비 효율이 저감되는 문제점이 있었다. 그리고 차량의 정차 시에도 진공 형성을 위해서 엔진을 상시구동해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 연료 전지 자동차 및 전기 자동차의 경우 엔진이 없기 때문에 제동시 운전자의 페달 답력을 증폭시켜주는 기존의 진공 브레이크의 적용이 불가능하고, 하이브리드 자동차의 경우 연비 향상을 위하여 정차 시 공회전 정지 기능을 구현하여야 하므로 유압 브레이크의 도입이 필요하다.

즉, 상기한 바와 같이 모든 차량에서 연비 향상을 위해 회생 제동 구현이 필요한 바, 유압 브레이크의 도입시 그 기능의 구현이 용이하다.

한편, 유압 브레이크의 한 종류인 전자제어 유압 브레이크 시스템(Electro-hydraulic brake system)은 운전자가 페달을 밟으면 전자제어유닛이 이를 감지하고 유압을 마스터 실린더에 공급함으로써, 각 바퀴의 휠 실린더(미도시)에 제동유압을 전달하여 제동력을 발생하는 브레이크 시스템이다.

이와 같은 전자제어 유압 브레이크 시스템과 관련된 일 예는 미국 특허공개 제2012-0167565호의 "전기적 서보 브레이크가 구비된 브레이크 시스템"에도 상세하게 개시된 바 있다.

상기 특허공보에 개시되어 있는 전자제어 유압 브레이크 시스템은, 브레이크 페달의 동작에 따라 차량의 휠(wheel) 측과 연결된 2개의 브레이크 회로에 유압을 공급하도록 내부에 1차 및 2차 피스톤이 구비된 마스터 실린더가 설치된다. 그리고, 마스터 실린더 내부에는 모터에 의해 작동되는 작동 피스톤이 구비된 서보 브레이크가 설치된다. 그리고, 작동 피스톤은 랙 구동장치를 통해 직선운동 가능하게 구비되는데, 상기 랙 구동장치는 모터의 웜축(worm shaft)과 맞물리는 윔휠(worm wheel)과, 상기 웜휠과 맞물린 상태에서 직선운동을 하는 랙기어를 포함한다. 즉, 상기 랙 구동장치는 랙기어의 대향하는 양측면에 2개의 윔휠이 맞물리도록 설치되어, 한쪽 윔휠을 통해 랙기어의 직선운동이 이루어지는 한편 다른 한쪽 윔휠을 통해 랙기어의 직선운동이 가이드될 수 있도록 구성되어 있다.

그러나, 상기한 구성으로 이루어진 종래의 전자제어 유압 브레이크 시스템은 제동압력을 생성할 수 있도록 펌프 내부의 피스톤을 밀어주는 랙기어의 직진성 확보를 위해 피니언 기어와 웜기어가 결합된 2개의 웜휠(worm wheel)을 랙기어의 양측에 맞물려 사용하기 때문에 랙기어 구동장치 부분의 사이즈(size)가 커지게 되고 중량도 과도하게 증가되는 문제가 있었다. 이는 결국 차량 내의 장착성을 저하시키고 레이아웃(lay-out) 설계를 저하시키게 되는 문제가 있었다.

아울러, 종래의 전자제어 유압 브레이크 시스템은 ABS(Anti-Lock Brake System) 및 ESC(Electronic Stability Control)의 기능구현을 위한 ABS 모듈 및 ESC 모듈이 독립적으로 설치되는 한편 모터의 포지션(position) 제어를 위한 ECU(Electronic Control Unit)와 솔레노이드 밸브 제어를 위한 ECU가 개별적으로 설치되기 때문에 전체 브레이크 시스템의 크기와 중량이 증가되어 제조비용을 증가시키고 차량 내의 장착성을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.

한편, 전자제어 유압 브레이크 시스템 구조와 관련된 또 하나의 예로서, 도 1에 도시한 바와 같은 볼스크류 방식을 적용한 브레이크 시스템이 있다.

즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 볼스크류 방식이 적용된 브레이크 시스템은, 브레이크 페달의 동작시 센서로부터 감지된 전기적 신호에 의해 회전하는 모터(10)와, 스크류(22)와 볼너트(24)로 이루어지며 상기 모터(10)의 회전 운동을 직선 운동으로 전환시키기는 볼스크류부재(20)와, 스크류(22)의 회전에 따른 볼너트(24)의 직선이동시 실린더(30) 내부를 가압하여 제동유압을 생성하는 피스톤(32)과, 피스톤(32)의 복귀를 위한 탄성 반력을 제공하는 스프링(34)을 포함하는 구조로 이루어져 있었다.

그러나, 상기한 볼스크류 방식이 적용된 브레이크 시스템은 모터(10)와, 볼스크류부재(20) 및 피스톤(32)이 모두 동일 구동축상에 일렬로 배치되어 일직선 구조를 이루기 때문에, 브레이크 시스템의 전체 길이가 과도하게 길어져서 차량 내에 장착성이 떨어지고, 이로 인해 차량 내의 레이아웃 설계에 대한 자유도를 저하시키게 되는 문제점이 있었다.

미국 특허공개 제2012-0167565호, 한국 특허등록 제1287372호

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 브레이크 시스템에 있어서 모터와 펌프 피스톤을 서로 평행하게 병렬로 배치하는 한편 단일 윔휠과 랙기어를 사용하여 모터의 회전운동을 펌프 피스톤의 직선운동으로 전환시켜 줄 수 있도록 구성함으로써, 브레이크 시스템의 전체 길이를 축소시켜 차량 내의 장착성을 향상시킬 수 있고 레이아웃 설계에 대한 자유도를 증가시킬 수 있는 차량의 통합형 브레이크 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 페달 시뮬레이터를 마스터 실린더의 한쪽 측면에 결합하고 페달 시뮬레이터와 마주보는 마스터 실린더의 다른 측면에 밸브 블록과 ECU를 결합하는 한편, 마스터 실린더의 하단에 모터와 펌프를 결합하여 하나의 시스템 유닛으로 통합함으로써, 하나의 시스템 유닛을 통해 ABS 및 ESC 기능 구현이 가능하고 기존의 마스터 부스터 대비 사이즈 및 중량을 축소시켜 차량 내의 장착성 및 레이아웃 설계에 대한 용이성을 확보할 수 있는 차량의 통합형 브레이크 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 차량의 ABS 및 ESC 기능 구현에 필요한 복수 개의 솔레노이드 밸브가 장착된 밸브 블록을 채용함으로써, ABS 및 ESC 기능 구현을 위한 별도의 ABS 모듈및 ESC 모듈을 설치할 필요가 없는 차량의 통합형 브레이크 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 모터의 포지션 제어를 위한 ECU와 솔레노이드 밸브 제어를 위한 ECU를 독립적으로 설치할 필요가 없는 차량의 통합형 브레이크 장치를 제공하는 데에 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량의 통합형 브레이크 장치는, 페달의 답력을 전달받아 유압을 발생시키는 마스터 실린더와; 페달의 변위에 따른 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터와; 마스터 실린더와 페달 시뮬레이터 사이로 이동하는 유압의 흐름을 개폐하는 솔레노이드밸브가 구비된 밸브 블록과; 모터에 의해 구동되며 마스터 실린더로 유압을 토출하는 펌프와; 모터와 솔레노이드밸브를 제어하는 전자제어유닛;을 포함하며, 상기 모터와 펌프는 서로 평행하게 병렬로 배치되고, 상기 모터의 회전운동을 펌프 내의 피스톤의 직선운동으로 전환시켜 주는 기어유닛을 통해 구동력이 전달되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 마스터 실린더와 페달 시뮬레이터는 서로 평행을 이루도록 병렬로 배치될 수 있다.

그리고, 상기 페달 시뮬레이터와 밸브 블록은 마스터 실린더의 서로 마주보는 양 측면에 서로 평행하게 배치될 수 있다.

아울러, 상기 펌프와 상기 기어유닛은 상기 마스터 실린더의 하단에 배치될 수 있다.

한편, 상기 기어유닛은, 모터의 윔축과 맞물리는 웜기어와, 상기 웜기어와 동축상에 결합되는 피니언 기어가 구비된 윔휠과; 상기 피니언 기어와 맞물려 직선운동을 하며 상기 펌프의 피스톤을 진퇴시키는 랙기어와; 상기 피니언 기어와 대향하는 방향에 설치되어 상기 랙기어의 직선운동을 가이드하는 베어링을 포함한다.

이때, 상기 베어링과 접촉되는 랙기어의 측면에는 베어링의 상하 폭과 대응하는 상하 폭을 가지는 가이드홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 전자제어유닛에는 모터의 회전자 위치를 검출하기 위한 위치센서가 설치될 수 있다.

상기한 구성을 갖는 본 발명에 따르면 브레이크 시스템의 모터와 펌프 피스톤을 서로 평행하게 병렬로 배치하는 한편 단일 윔휠과 랙기어를 사용하여 모터의 회전운동을 펌프 피스톤의 직선운동으로 전환시켜 주도록 구성함으로써, 브레이크 시스템의 전체 길이를 축소시켜 차량 내의 장착성을 향상시킬 수 있고 레이아웃 설계에 대한 자유도를 증가시킬 수 있다.

특히, 펌프 내부의 피스톤을 밀어주어 제동 유압을 생성하는 랙기어를 1개의 단일 웜휠을 사용하여 직선구동시키고 윔휠과 대향하는 반대편에 랙기어의 직선운동을 가이드 하기 위한 베어링을 설치함으로써, 기존의 경우와 같이 2개의 윔휠을 사용하지 않고서도 랙기어의 안정적인 직선구동이 가능해지고, 랙 구동장치 부분의 사이즈 및 중량의 축소가 가능해져서 차량 내의 장착성을 향상시킬 수 있고 레이아웃 설계에 대한 자유도를 높일 수 있다.

또한, 페달 시뮬레이터를 마스터 실린더의 한쪽 측면에 평행하게 결합하고 페달 시뮬레이터와 마주보는 마스터 실린더의 다른 한쪽 측면에 밸브 블록과 ECU를 평행하게 결합하는 한편, 마스터 실린더의 하단에 모터와 펌프를 결합하여 하나의 시스템 유닛으로 통합함으로써, 하나의 시스템 유닛을 통해 ABS 및 ESC 기능 구현이 가능하고 기존의 마스터 부스터 대비 사이즈 및 중량을 축소시켜 차량 내의 장착성 및 레이아웃 설계에 대한 용이성을 확보할 수 있다.

아울러, 차량의 ABS 및 ESC 기능 구현에 필요한 복수 개의 솔레노이드 밸브가 장착된 밸브 블록을 채용함으로써, ABS 및 ESC 기능 구현을 위한 ABS 모듈및 ESC 모듈을 개별적으로 설치할 필요가 없고, 모터의 포지션 제어를 위한 ECU와 솔레노이드 밸브 제어를 위한 ECU를 개별적으로 설치할 필요가 없기 때문에, 브레이크 시스템의 크기를 최소화하여 차량 내의 장착성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 볼스크류 방식이 적용된 브레이크 시스템 구조를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 차량의 통합형 브레이크 장치를 도시한 분리 사시도.
도 3은 도 2의 결합 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 통합형 브레이크 장치를 다른 각도에서 바라본 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 통합형 브레이크 장치에 구비되는 기어유닛 부분을 상세하게 도시한 상세도.
도 6은 도 5에 도시된 기어유닛을 다른 각도에서 바라본 사시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 통합형 브레이크 장치를 도시한 결합 사시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 차량의 통합형 브레이크 장치를 도시한 분리 사시도이고, 도 3은 도 2의 결합된 모습을 보여주는 결합 사시도이다. 그리고, 도 4는 도 3에 도시된 통합형 브레이크 장치를 다른 각도에서 바라본 사시도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 통합형 브레이크 장치(300)는, 브레이크 페달(미도시)의 답력을 제동에 필요한 유압으로 전환하여 휠 실린더에 공급해주는 브레이크 구동유닛(Brake Actuation Unit)(100)을 포함한다.

그리고, 브레이크 구동유닛(100)에는 브레이크 페달의 답력을 전달받아 제동에 필요한 유압을 발생시키는 마스터 실린더(110)와, 브레이크 페달의 변위에 따른 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터(Pedal Simulator)(120)가 구비된다.

이때, 상기 마스터 실린더(110) 및 페달 시뮬레이터(120)는 하나의 브레이크 구동유닛 하우징(104) 내에 통합된 형태로 설치된다.

그리고, 상기 마스터 실린더(110) 및 페달 시뮬레이터(120)가 통합된 브레이크 구동유닛 하우징(104)은 마운팅 브라켓(140)을 통해 엔진룸 내의 차체 패널 상에 고정된다.

마스터 실린더(110)에는 휠 실린더에 유압 공급을 위한 2개의 유압회로를 갖도록 내부에 2개의 피스톤이 구비된다.

그리고 마스터 실린더(110)의 상부 측에는 상기 마스터 실린더(110)로 공급되는 브레이크 오일이 저장되는 리저버(Reservoir)(150)가 결합된다.

마스터 실린더(110)의 일측에는 브레이크 페달과 마스터 실린더(110) 사이를 연결하며 브레이크 페달의 답력을 상기 마스터 실린더(110)로 전달하는 인풋로드(Input rod)(160)가 구비된다.

상기 인풋로드(160)는 브레이크 페달에 가해지는 답력에 의해 전진되도록 마스터 실린더(110)와 동축상에 배치되며, 상기 마스터 실린더(110) 내의 후방 측 피스톤과 일정한 유격을 갖도록 결합된다.

따라서, 브레이크 페달에 답력이 가해질 경우 상기 피스톤과 동축상에 배치된 인풋로드(160)를 통해 마스터 실린더(110) 내부의 피스톤에 답력이 전달되어 압력에 의해 유압을 발생시키게 된다.

페달 시뮬레이터(120)는 브레이크 구동유닛 하우징(104)의 일측면에 평행을 이루며 마련된 챔버(126) 내에 설치되는 반력 피스톤(122)과 반력 스프링(124)을 구비한다.

따라서, 브레이크 페달에 답력을 인가할 경우 인풋로드(160)를 통해 챔버(126) 내에서 발생된 압력이 반력 피스톤(122)을 이동시키며 반력 스프링(124)을 탄성 압축시키게 되고, 브레이크 페달에 가해진 답력이 해제될 경우 반력 스프링(124)의 탄성 반발력에 의하여 반력 피스톤이 반대 방향으로 이동하여 인풋로드(160)에 반력을 제공함으로써 운전자에게 적절한 페달감을 제공하게 된다.

그리고, 구동축의 길이가 상대적으로 긴 페달 시뮬레이터(120)와 마스터 실린더(110)를 서로 평행한 구조로 병렬로 배치함으로써, 브레이크 구동유닛 하우징(104)의 크기를 최소화할 수 있다.

한편, 페달 시뮬레이터(120)의 반대편 방향에 위치되는 브레이크 구동유닛 하우징(104)의 측면에는 상기 페달 시뮬레이터(120)와 평행을 이루도록 밸브 블록(210)과 전자제어유닛(220)이 설치된다.

밸브 블록(Valve block)(210)은 내부에 리저버(150), 마스터 실린더(110), 페달 시뮬레이터(120)와 각각 연결되는 유로가 구비되고, 상기 내부 유로 상에는 리저버(150), 마스터 실린더(110) 및 페달 시뮬레이터(120)로 이동되는 브레이크 오일의 흐름을 개폐하는 다수 개의 솔레노이드밸브가 구비된다.

즉, 밸브 블록(210)에는 ABS(Anti-lock Braking System), ESC(Electronic Stability Control) 작동에 필요한 복수 개의 솔레노이드밸브가 장착되어, 전자제어유닛(220)에서 입력되는 전기 신호에 의해 상기 각 솔레노이드밸브가 작동하여 브레이크 오일의 흐름을 단속한다.

이와 같은 밸브 블록(210)은 마스터 실린더(110)를 기준으로 페달 시뮬레이터(120)와 서로 마주보는 방향에 위치하도록 브레이크 구동유닛 하우징(104)의 측면부상에 일체로 결합된다.

전자제어유닛(ECU; Electronic Control Unit)(220)은 어큐뮬레이터, 마스터 실린더(110), 페달 시뮬레이터(120) 내부의 압력을 각각 감지하는 압력센서들과 페달변위센서로부터 감지된 신호를 전달받아 모터(230)와 밸브 블록(210) 내부의 솔레노이드밸브들을 제어한다.

그리고 상기 전자제어유닛(220)에는 밸브 블록(210) 내부의 솔레노이드 밸브 제어를 위한 제어 코일(coil)과, 모터(230)의 회전자(윔축) 위치를 검출하기 위한 위치센서(미도시)가 구비된다.

이와 같이, 단일 전자제어유닛(220) 내에 제어 코일을 비롯하여 모터(230)의 회전자 위치를 검출할 수 있는 위치센서를 설치함으로써, 기존과 같이 모터 내에 회전자 위치 검출을 위한 위치센서가 설치된 별도의 PCB를 설치하기 않아도 되기 때문에 모터(230)의 사이즈 축소가 가능하고 원가도 절감시킬 수 있다.

이러한 전자제어유닛(220)은 솔레노이드밸브 제어를 위한 전자제어유닛(ECU)과, 모터의 포지션(position) 제어를 위한 전자제어유닛(ECU)이 별도 구비되지 않고 하나의 전자제어유닛(220)에 통합된 구성을 갖는다.

이와 같은 전자제어유닛(220)은 밸브 블록(210)과 마찬가지로 페달 시뮬레이터(120)와 서로 마주보는 방향에 배치되어 밸브 블록(210)과 하부의 모터(230)와 동시에 결합된다.

한편, 마스터 실린더(110)의 하부에는 모터(230)와, 모터(230)에 의해 구동되는 펌프(240)와, 모터(230)와 펌프(240) 사이를 연결하며 모터(230)의 회전운동을 펌프(240) 내의 피스톤(243)의 직선운동으로 변환해주는 기어유닛(250)이 설치된다.

상기 모터(230)로는 통상적으로 수명이 길고 효율이 높은 것으로 알려져 있는 3상 교류 모터인 BLAC(Brushless AC) 모터가 사용된다.

그리고, 상기 모터(230)의 후단에는 내부의 3상 코일을 접지코일에 연결하는 3상 커넥터가 구비된다.

그리고, 상기 모터(230)의 회전축(232) 끝단에는 모터(230)의 회전자 위치를 검출해낼 수 있는 위치센서 마그넷이 설치된다.

상기 위치센서 마그넷은 디지털 신호처리 칩과 함께 회전자의 위치를 검출할 수 엔코더(encoder)와 홀센서(hole sensor) 기능을 구현한다. 이렇게 되면, 모터(230)를 기구적으로 단순하고 저가로 구현하는 것이 가능하다.

이와 같은 모터(230)는 마스터 실린더(110)의 하부에 배치되어 펌프(240)와 기어유닛(250)을 통해 연결되는 한편 상기 모터(230)의 일측은 전자제어유닛(220)과 함께 결합된다.

한편, 모터(230)는 펌프(240)를 구동하는데, 상기 펌프(240)는 어큐뮬레이터에 압력 형성을 위하여 리저버(150)로부터 오일을 흡입하여 어큐뮬레이터로 토출하고, 어큐뮬레이터에 저장된 고압의 오일은 마스터 실린더(110)로 토출된다.

펌프(240)는 기어유닛(250)의 측면부상에 결합되는 펌프 하우징(242)과, 펌프 하우징(242) 내부에서 진퇴가능하게 설치되는 피스톤(243)과, 상기 피스톤(243)을 지지하며 탄성 반력을 제공하는 스프링(244)을 포함한다.

상기 펌프(240)는 마스터 실린더(110)의 하부에서 모터(230)와 상호 평행을 이루도록 병렬로 배치되는데, 구체적으로, 모터(230)의 회전축인 웜축(232)과 펌프(240)의 피스톤(243)이 서로 평행을 이루도록 병렬로 배치된다.

기어유닛(250)은 브레이크 구동유닛 하우징(104)의 하부에 결합되는 기어유닛 하우징(251)과, 기어유닛 하우징(251) 내부에 구비되며 모터(230)의 웜축(worm shaft)(232)과 맞물려 결합되는 윔휠(worm wheel)(252)과, 펌프(240)의 피스톤(243)과 결합되며 윔휠(252)과 맞물려 직선운동을 수행하는 랙기어(255)를 포함한다.

상기 기어유닛 하우징(251)의 상부 측에는 마스터 실린더(110)와 페달 시뮬레이터(120)가 구비된 브레이크 구동유닛 하우징(104)이 결합된다. 그리고, 기어유닛 하우징(251)의 측면부에는 모터(230)와 펌프(240)가 결합된다.

상기 모터(230)와 펌프(240)는 서로 평행을 이루며 병렬로 배치되는데, 구체적으로 상기 모터(230)의 회전축인 웜축(232)과 상기 펌프(240)의 구동축인 피스톤(243)이 서로 평행을 이루며 병렬로 배치된다.

이렇게 구성하게 되면 기존의 볼스크류 방식을 갖는 브레이크 시스템의 경우와 같이 모터와 펌프가 일직선상에 배치되지 않기 때문에 브레이크 장치의 전체 사이즈 축소가 가능하다.

이때, 상기 펌프(240)의 피스톤(243)의 제동압력 생성방향은 전자제어유닛(220)의 체결 방향과 반대방향이 되도록 구성된다.

도 5는 본 발명에 따른 통합형 브레이크 장치의 기어유닛(250)에 있어서 랙기어(255)와 웜휠(252)의 치합구조를 상세하게 도시한 것이다. 그리고, 도 6은 도 5를 다른 각도에서 바라본 사시도이다.

전술된 도 2와 도 5 및 도 6을 참조하면, 윔휠(252)은 모터(230)의 웜축(232)과 맞물리는 웜기어(253)와, 랙기어(255)와 맞물리는 피니언 기어(254)를 구비하며, 모터(230)의 구동시 웜축(232)과 맞물려 회전운동을 수행한다.

구체적으로, 상기 윔기어(253)는 모터(230)의 웜축(232)과 맞물려 회전되고, 상기 윔기어(253)가 회전됨에 따라 상기 윔기어(253)와 동심축을 가지며 일체로 결합되는 피니언 기어(254)가 회전하게 된다. 그리고 상기 피니언 기어(254)와 맞물린 랙기어(255)는 직선운동을 수행하게 된다.

상기 랙기어(255)의 한쪽 끝단은 펌프(240) 내부의 피스톤(243)과 결합되어, 윔휠(252)의 회전에 따른 랙기어(255)의 직선이동에 따라 펌프(240) 내부의 피스톤(243)이 브레이크 오일을 가압하여 마스터 실린더(110) 측으로 유압을 토출한다.

이때, 상기 피니언 기어(254)와 대향하는 위치에는 랙기어(255)의 직선운동을 가이드하도록 상기 랙기어(255)의 측면과 접촉된 상태로 구름운동을 수행하는 베어링(256)이 설치된다.

상기 베어링(256)은 피니언 기어(254)와 마주보는 위치에서 2개가 서로 일정거리 이격되어 회전가능하게 설치된다.

상기 2개의 베어링(256)은 지지수단인 서포트 부재(258) 위에 회전가능하게 설치되며, 상기 베어링(256)이 설치된 서포트 부재(258)는 기어유닛 하우징(251) 내부의 적정위치상에 고정된다.

그리고, 상기 2개의 베어링(256)의 측면이 면접촉되는 랙기어(255)의 측면부에는 베어링(256)의 상하 폭과 대응하는 상하 폭을 갖는 함몰된 형태의 직선형 가이드홈(255a)이 형성된다.

이에 따라, 2개의 베어링(256)은 랙기어(255)의 측면에 형성된 직선형 가이드홈(255a) 내부에 일부 인입된 상태로 구름운동을 수행하기 때문에 랙기어(255)의 직선운동이 안정적으로 이루어지고 외부로부터 진동이 반복적으로 가해져도 랙기어(255)가 상하로 유동되지 않고 안정적으로 직선운동을 수행할 수 있다.

아울러, 상기와 같이 크기가 작고 간단한 구조를 갖는 베어링(256) 수단을 적용하여 랙기어(255)의 직선운동을 가이드하도록 함으로써, 랙기어 양측에 부피가 큰 2개의 윔기어를 설치하여 랙기어의 직선운동을 가이드 해주었던 기존의 브레이크 장치에 비하여 제조원가를 절감시킬 수 있고, 구조의 단순화에 따른 브레이크 장치의 전체 사이즈를 축소시킬 수 있다.

또한, 피니언 기어(254)의 상단에는 피니언 기어(254)보다 직경이 큰 또 하나의 베어링(257)이 회전가능하게 설치된다.

이렇게 되면, 랙기어(255)의 직선운동시 피니언 기어(254)의 상단에 설치된 베어링(257)의 하단부를 통해 랙기어(255)의 직선이동이 가이드되기 때문에 랙기어(255)는 상하좌우로 유동 없이 안정적인 직선운동을 수행할 수 있다.

그리고, 상기 모터(230)의 윔축(232)과 치합되는 윔휠(252), 상기 윔휠(252)과 치합되는 랙기어(255) 상호 간의 기어비를 적절히 조절하게 되면 상기 모터(230)의 사이즈 축소도 가능하다.

한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 통합형 브레이크 장치를 도시한 것이다.

전술된 본 발명의 일실시 예에 따른 통합형 브레이크 장치에서는 브레이크 구동유닛 하우징(104)과 기어유닛 하우징(251)이 서로 분리된 개별 구조물로 이루어져 상호 결합되는 방식을 제시하였다.

그러나, 상기 브레이크 장치에서 브레이크 구동유닛 하우징(104)과 기어유닛 하우징(251)을 하나의 구조물 형태로 형성하는 것도 가능하다.

즉, 도 7에서 보는 바와 같이, 브레이크 구동유닛 하우징과 기어유닛 하우징이 하나의 구조물 형태로 일체화된 일체형 하우징(270)이 사용될 수 있다.

이와 같은 일체형 하우징(270)을 적용하게 되면, 조립부품 수가 줄어들기 때문에 조립성이 향상되고 조립시간도 단축시킬 수 있다. 아울러, 부품 보관 및 관리 측면에서도 효율적이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 통합형 브레이크 장치에서 펌프(240) 내부의 피스톤(243)을 밀어주어 제동 유압을 생성하는 랙기어(255)를 1개의 단일 웜휠(252)을 사용하여 직선구동시키고 윔휠(252)과 대향하는 위치에 랙기어(255)의 직선운동을 가이드하는 베어링을 설치함으로써, 기존처럼 랙기어의 구동 및 직진성 확보를 위해 부피가 큰 2개의 윔휠을 사용하지 않아도 되기 때문에 랙 구동장치 부분의 사이즈 및 중량을 크게 줄일 수 있고, 이로 인해 차량 내의 장착성이 향상되고, 차량 내의 레이아웃 설계에 대한 자유도를 높일 수 있다.

그리고, 본 발명의 통합형 브레이크 장치는 차량의 ABS 및 ESC 기능 구현에 필요한 복수 개의 솔레노이드 밸브가 장착된 밸브 블록(210)이 사용됨으로써, ABS 및 ESC 기능 구현을 위한 ABS 모듈 및 ESC 모듈을 개별적으로 설치할 필요가 없고, 모터의 포지션 제어를 위한 ECU와 솔레노이드 밸브 제어를 위한 ECU를 개별적으로 설치할 필요가 없기 때문에, 브레이크 시스템의 크기를 최소화하여 차량 내의 장착성을 향상시킬 수 있다.

아울러, 페달 시뮬레이터(120)를 마스터 실린더(110)의 한쪽 측면에 결합하고 페달 시뮬레이터(120)와 마주보는 마스터 실린더(110)의 다른 한쪽 측면에 밸브 블록(210)과 ECU(220)를 결합하는 한편, 마스터 실린더(110)의 하단에 모터(230)와 펌프(240)를 결합하여 하나의 시스템 유닛으로 통합함으로써, 하나의 시스템 유닛을 통해 ABS 및 ESC 기능 구현이 가능하고 기존의 마스터 부스터 대비 사이즈 및 중량을 축소시켜 차량 내의 장착성 및 레이아웃 설계에 대한 용이성을 확보할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

100 : 브레이크 구동유닛 104 : 브레이크 구동유닛 하우징
110 : 마스터 실린더 120 : 페달 시뮬레이터
140 : 마운팅 브라켓 150 : 리저버
160 : 인풋로드 210 : 밸브 블록
220 : 전자제어유닛 230 : 모터
232 : 웜축 240 : 펌프
242 : 펌프 하우징 243 : 피스톤
244 : 스프링 250 : 기어유닛
251 : 기어유닛 하우징 252 : 윔휠
253 : 윔기어 254 : 피니언 기어
255 : 랙기어 256, 257 : 베어링
258 : 서포트 부재

Claims

페달의 답력을 전달받아 유압을 발생시키는 마스터 실린더(110);
상기 페달의 변위에 따른 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터(120);
상기 마스터 실린더(110)와 페달 시뮬레이터(120) 사이로 이동하는 유압의 흐름을 개폐하는 솔레노이드밸브가 구비된 밸브 블록(210);
모터(230)에 의해 구동되며 상기 마스터 실린더(110)로 유압을 토출하는 펌프(240);
상기 모터(230)와 상기 솔레노이드밸브를 제어하는 전자제어유닛(220);을 포함하며,
상기 모터(230)와 상기 펌프(240)는 서로 평행하게 병렬로 배치되고, 상기 모터(230)의 회전운동을 상기 펌프(240) 내의 피스톤(243)의 직선운동으로 전환시켜 주는 기어유닛(250)을 통해 구동력이 전달되는 것을 특징으로 하는 차량의 통합형 브레이크 장치.
제1항에 있어서, 상기 마스터 실린더(110)와 상기 페달 시뮬레이터(120)는 서로 평행하게 병렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 통합형 브레이크 장치.
제1항에 있어서, 상기 페달 시뮬레이터(120)와 상기 밸브 블록(210)은 상기 마스터 실린더(110)의 서로 마주보는 양 측면에 서로 평행을 이루며 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 통합형 브레이크 장치.
제1항에 있어서, 상기 펌프(240)와 상기 기어유닛(250)은 상기 마스터 실린더(110)의 하단에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 통합형 브레이크 장치.
제1항에 있어서, 상기 기어유닛(250)은,
상기 모터(230)의 윔축(232)과 맞물리는 웜기어(253)와, 상기 웜기어(253)와 동축상에 결합되는 피니언 기어(254)가 구비된 윔휠(252)과;
상기 피니언 기어(254)와 맞물려 직선운동을 하며 상기 펌프(240)의 피스톤(243)을 진퇴시키는 랙기어(255)와;
상기 피니언 기어(254)와 대향하는 방향에 설치되어 상기 랙기어(255)의 직선운동을 가이드하는 베어링(256);이 구비되는 것을 특징으로 하는 차량의 통합형 브레이크 장치.
제5항에 있어서, 상기 베어링(256)과 접촉되는 상기 랙기어(255)의 측면에는 상기 베어링(256)의 상하 폭과 대응하는 상하 폭을 갖는 가이드홈(255a)이 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 통합형 브레이크 장치.
제1항에 있어서, 상기 전자제어유닛(220)에는 상기 모터(230)의 회전자 위치를 검출하기 위한 위치센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량의 통합형 브레이크 장치.