KR20160123179A - 차량용 유압 브레이크 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 유압 브레이크 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중공이 구비된 모터의 내부에 펌프 구조가 적용되는 전동식 일체형 유압 브레이크 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 모터(100) 내부에 배치되는 볼 스크류(120); 상기 볼 스크류(120)의 회전에 따라 직선 왕복운동하여 피스톤(180)을 가압하는 볼 너트(130); 및 상기 볼 너트(130)의 일단에 형성되는 제1잠김방지 돌기(310)와 지지부(150)의 일단에 형성되는 제2잠김방지 돌기(320)로 이루어지는 잠김방지 부재(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 유압 브레이크 장치를 제공한다.

Description

차량용 유압 브레이크 장치{HYDRAULIC BRAKE APPARATUS FOR VEHICLES}
본 발명은 차량용 유압 브레이크 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중공이 구비된 모터의 내부에 펌프 구조가 적용되는 전동식 일체형 유압 브레이크 장치에 관한 것이다.
최근 연비 향상 및 배기가스 절감을 위하여 하이브리드 자동차, 연료 전지 자동차, 전기 자동차 등의 개발이 활발히 진행되고 있다. 이러한 차량에는 필수적으로 브레이크 장치가 설치되는데, 여기서 차량용 브레이크 장치는 달리고 있는 차량의 속도를 줄이거나 정지시키는 기능을 하는 장치를 말한다.
통상적으로 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 상시 구동해야 하는 문제점이 있었다.
또한, 상기 연료 전지 자동차 및 전기 자동차의 경우 엔진이 없기 때문에 제동 간 운전자의 답력을 증폭시켜 주는 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 전동식 유압 브레이크 장치(Electric hydraulic brake device)는 운전자가 페달을 밟으면 전자제어유닛이 이를 감지하고 유압을 마스터 실린더에 공급함으로써, 각 바퀴의 휠 실린더에 제동유압을 전달하여 제동력을 발생하는 브레이크 장치이다.
이러한 전동식 유압 브레이크 장치는 휠 실린더로 전달되는 제동유압을 제어하기 위하여 마스터 실린더, 배력부, 리저버 및 페달 시뮬레이터 등으로 구성된 액추에이터와, 각 휠의 제동력을 독립적으로 제어하는 ESC(차체 자세 제어장치) 및 모터와 펌프, 어큐뮬레이터 등으로 구성된 HPU(Hydraulic Power Unit)가 각각의 유닛으로 구성되어 진다.
도 1은 종래 기술에 의한 차량용 유압 브레이크 장치를 도시한 도면으로서, 도 1a는 중실형 모터와 피스톤의 펌프 구조를 도시하는 도면이고, 도 1b는 볼 너트의 회전방지 구조를 도시하는 도면이다.
도 1a에서 알 수 있듯이, 종래 기술에 의한 차량용 유압 브레이크 장치는 모터(10), 볼 스크류(20), 볼 너트(30), 가이드(40), 지지부(50), 볼 베어링(60), 스프링(70), 피스톤(80), 및 잠김 너트(90)를 포함한다. 볼 스크류(20)는 모터(10)의 회전 운동을 볼 너트(30)의 직선 운동으로 변환하여 피스톤(80)의 직후진 왕복 운동을 통해 유압 브레이크 장치에 제동압력을 생성시키거나 해제시킬 수 있다.
도 1b를 참조하면, 종래의 회전방지 구조는 볼 너트(30)에 플랜지(flange) 형상의 가이드(40)가 일체형으로 구성되어 있음을 알 수 있다. 가이드(40)는 상대물과 나사로 체결되는 구조로 형성되어 볼 너트(30)의 회전을 방지할 수 있다. 그러나, 이와 같은 일반적인 고정 구조로는 사이즈(size) 최소화에 한계가 있어 소형 시스템에 적용할 수 없는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 공개번호 제10-2011-0074018호
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 볼 너트의 직선 운동을 통한 원활한 제동압력의 생성과 해제를 위해서 볼 너트의 회전을 방지할 수 있는 차량용 유압 브레이크 장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 볼 스크류와 연결되는 볼 너트가 타 부재에 고착되어 볼 스크류의 회전이 잠기는 현상을 방지할 수 있는 차량용 유압 브레이크 장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 잠김방지 부재를 형성하는 잠김방지 돌기의 형상과 위치를 최적화함으로써 볼 스크류의 잠김 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 차량용 유압 브레이크 장치를 제공함에 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 모터(100) 내부에 배치되는 볼 스크류(120); 상기 볼 스크류(120)의 회전에 따라 직선 왕복운동하여 피스톤(180)을 가압하는 볼 너트(130); 및 상기 볼 너트(130)의 일단에 형성되는 제1잠김방지 돌기(310)와 지지부(150)의 일단에 형성되는 제2잠김방지 돌기(320)로 이루어지는 잠김방지 부재(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 유압 브레이크 장치를 제공한다.
상기 제1잠김방지 돌기(310)는 상기 볼 너트(130)의 일단의 하면에서 길이 방향으로 형성되고, 상기 제2잠김방지 돌기(320)는 상기 지지부(150)의 일단의 상면에서 길이 방향으로 형성될 수 있다.
상기 제1잠김방지 돌기(310)는 상기 볼 너트(130)의 일단의 하면에서 상기 볼 너트(130)의 중심 방향으로 연장되어 형성되고, 상기 제2잠김방지 돌기(320)는 상기 지지부(150)의 일단의 상면에서 상기 지지부(150)의 중심 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
상기 볼 너트(130)의 외주면을 따라 형성되는 제1회전방지 돌기(210)와 상기 제1회전방지 돌기(210)와 치합되도록 슬리브(190)의 내주면을 따라 형성되는 제2회전방지 돌기(220)로 이루어지는 회전방지 부재(200)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1회전방지 돌기(210)는 상기 볼 너트(130)의 타단에 형성될 수 있다.
상기 볼 너트(130)의 타단에 연결되어 형성되는 가이드의 외주면을 따라 형성되는 제1회전방지 돌기(210)와 상기 제1회전방지 돌기(210)와 치합되도록 슬리브(190)의 내주면을 따라 형성되는 제2회전방지 돌기(220)로 이루어지는 회전방지 부재(200)를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 제1회전방지 돌기와 제2회전방지 돌기로 이루어지는 회전방지 부재를 적용함으로써, 볼 너트의 직선 운동을 통한 원활한 제동압력의 생성과 해제를 위해 볼 너트의 회전을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제1잠김방지 돌기 제2잠김방지 돌기로 이루어지는 잠김방지 부재를 적용함으로써, 볼 스크류와 연결되는 볼 너트가 타 부재에 고착되어 볼 스크류의 회전이 잠기는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제1잠김방지 돌기와 제2잠김방지 돌기를 각 부재의 중심 방향으로 연장되도록 형성함으로써 볼 스크류의 잠김 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 차량용 유압 브레이크 장치를 도시한 도면으로서, 도 1a는 중실형 모터와 피스톤의 펌프 구조를 도시하는 도면이고, 도 1b는 볼 너트의 회전방지 구조를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 유압 브레이크 장치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 유압 브레이크 장치의 회전방지 부재를 도시한 도면으로서, 도 3a는 분해사시도이고, 도 3b는 상면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 유압 브레이크 장치의 잠김방지 부재를 도시한 도면으로서, 도 4a는 맞물림 전 상태를 나타내는 도면이고, 도 4b는 맞물림 상태를 나타내는 도면.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 차량용 유압 브레이크 장치의 바람직한 실시예들을 자세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 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.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 유압 브레이크 장치를 도시한 도면이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 차량용 유압 브레이크 장치는 모터(100), 볼 스크류(120), 볼 너트(130), 가이드(140), 지지부(150), 볼 베어링(160), 스프링(170), 피스톤(180), 및 슬리브(190)를 포함한다.
모터(100)는 중공 타입의 모터일 수 있다. 종래의 차량용 유압 브레이크 장치에서는 중실 타입의 모터가 이용된 것과는 달리, 본 발명에 의한 차량용 유압 브레이크 장치는 내부에 중공을 갖는 모터를 이용한다. 즉, 종래의 경우 중실 타입 모터와 펌프의 작동부를 별도로 구성하였으나, 본 발명에 의한 차량용 유압 브레이크 장치는 중공 타입 모터의 내부에 펌프의 작동부를 배치하는 구조를 갖는다.
볼 스크류(120)는 모터(100)의 중공 내부에 구비된다. 볼 스크류(120)는 모터(100)의 로터(rotor)에 고정되어 배치되어 모터(100)의 로터가 회전하면 로터와 연결된 볼 스크류(120)도 함께 회전한다. 볼 스크류(120)의 회전 운동은 후술할 볼 너트(130)를 전후진 시키는 축력으로 변환된다.
볼 너트(130)는 모터(100)의 중공 내부에 구비된다. 볼 스크류(120)의 외부에 배치되는 볼 너트(130)는 볼 스크류(120)에 형성된 외주홈과 대응될 수 있도록 나선형으로 연장되는 내주홈을 구비하고 있고 또한, 이렇게 서로 마주할 수 있도록 배치되는 외주홈과 내주홈 사이에는 강철로 마련된 볼이 다수개 삽입될 수 있다.
도 2에서 알 수 있듯이, 잠김방지 부재(300)가 볼 너트(130)의 일단에 형성될 수 있다. 또한, 잠김방지 부재(300)는 볼 스크류(120)와 함께 회전하는 지지부(150)의 일단에 형성될 수 있다. 잠김방지 부재(300)의 구체적인 구성은 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.
가이드(140)는 모터(100)의 중공 내부에 구비된다. 가이드(140)는 볼 너트(130)의 타단에 형성되어 모터(100)의 회전에 따라 볼 스크류(120)가 회전하면 볼 너트(130)가 직선운동하고 가이드(140)를 이동시킨다. 이 때, 가이드(140)는 인접하는 피스톤(180)을 가압하여 펌프 동작을 가능하게 한다.
지지부(150)는 모터(100)의 중공 내부에 구비된다. 지지부(150)는 볼 스크류(120)의 일단을 둘러싸도록 형성된다. 지지부(150)는 모터(100)가 회전하면 볼 스크류(120)와 일체로 회전한다.
볼 베어링(160)은 지지부(150)의 외주면을 둘러싸도록 배치된다. 볼 너트(130)와 피스톤(180)이 모터(100)의 내부에서 전후진하면서 직선운동할 때, 축방향 하중을 견디기 위해, 볼 베어링(160)은 더블 앵귤러 볼 베어링(double angular ball bearing)으로 형성될 수 있다.
슬리브(190)는 모터(100) 내부에서 볼 너트(130)의 직진 운동의 동선을 따라서 형성된다. 슬리브(190) 내주면에 형성되는 회전방지 돌기는 볼 너트(130) 또는 가이드(140)에 형성되는 회전방지 돌기와 치합하여 회전방지 부재를 형성함으로써 볼 너트(130)의 회전을 방지하는 역할을 한다. 회전방지 돌기의 구체적인 설명은 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 유압 브레이크 장치의 회전방지 부재를 도시한 도면으로서, 도 3a는 분해사시도이고, 도 3b는 상면도이다.
도 3a에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 회전방지 부재(200)는 제1회전방지 돌기(210)와 제2회전방지 돌기(220)를 포함한다.
제1회전방지 돌기(210)는 볼 너트(130)의 외주면을 따라 형성될 수 있다. 이와는 달리 볼 너트(130)의 타단에 연결되어 형성되는 가이드(140)의 외주면을 따라 형성될 수 있다. 도 3a에서 알 수 있듯이, 제1회전방지 돌기(210)는 볼 너트(130)의 외주면을 따라 복수 개의 양각 돌기로 형성될 수 있다.
제1회전방지 돌기(210)는 볼 너트(130)의 외주면 상의 임의의 위치에 형성될 수도 있으나, 볼 너트(130)의 타단에 형성할 경우 볼 너트(130)가 전진하여 슬리브(190)에 진입하는 시점부터 기능할 수 있어, 볼 너트(130)의 회전방지를 더욱 효과적으로 방지할 수 있다. 이와 마찬가지로, 제1회전방지 돌기(210)는 볼 너트(130)의 타단에 형성되는 가이드(140)의 외주면을 따라 형성할 수 있다.
제2회전방지 돌기(220)는 볼 너트(130)의 외주면을 둘러싸는 슬리브(190)에 형성될 수 있다. 도 3a에서 알 수 있듯이, 제2회전방지 돌기(220)는 슬리브(190)의 내주면을 따라 복수 개의 음각 돌기로 형성될 수 있고, 형상 및 배치는 제1회전방지 돌기(210)에 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다.
제1회전방지 돌기(210)와 제2회전방지 돌기(220)가 치합되는 구조를 통해, 볼 너트(130)가 모터(100) 내부에서 전후진 직선 왕복운동을 할 때, 볼 스크류(120)와 함께 회전하는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 지지부(150)와 볼 스크류(120)가 회전하는 동안 그 회전량에 상응하는 만큼 볼 너트(130)는 직선운동을 해야 하는데, 볼 너트(130)가 볼 스크류(120)와 운동변환부재를 통해 연결되는 구조 때문에, 볼 너트(130)도 회전하는 경우가 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 볼 너트(130)에 플랜지(flange) 형상을 갖는 부분을 일체로 형성하여 플랜지 부분과 상대물을 나사로 체결하여 볼 너트(130)의 회전을 방지하도록 구성하였다. 그러나, 이러한 고정 구조로 인하여 사이즈(size) 최소화에 한계가 있어 소형 시스템에 적용이 불가능한 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 실시예에 있어서, 제1회전방지 돌기(210)를 볼 너트(130) 또는 가이드(140)에 양각 돌기 형상으로 형성하고, 제2회전방지 돌기(220)를 슬리브(190)에 음각 돌기 형상으로 형성함으로써, 기구적으로 볼 너트(130)의 직선 운동을 보장하여, 원활한 제동압력의 생성과 해제를 가져올 수 있는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 유압 브레이크 장치의 잠김방지 부재를 도시한 도면으로서, 도 4a는 맞물림 전 상태를 나타내는 도면이고, 도 4b는 맞물림 상태를 나타내는 도면이다.
도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 잠김방지 부재(300)는 제1잠김방지 돌기(310)와 제2잠김방지 돌기(320)를 포함한다.
제1잠김방지 돌기(310)는 지지부(150)를 마주보도록 볼 너트(130)의 일단에 형성될 수 있다. 제1잠김방지 돌기(310)는 볼 너트(130)의 길이 방향 즉, 지지부(150)를 향하며 볼 너트(130)의 일단의 하면에서 돌출되도록 형성될 수 있다. 또한, 제1잠김방지 돌기(310)는 볼 너트(130)의 단면 중심 방향으로 일정 길이만큼 연장되도록 형성되어 지지부(150)의 일단의 상면과 접촉할 수 있다.
제2잠김방지 돌기(320)는 볼 너트(130)를 마주보도록 지지부(150)의 일단에 형성될 수 있다. 제2잠김방지 돌기(320)는 지지부(150)의 길이 방향 즉, 볼 너트(130)를 향하며 지지부(150)의 일단의 상면에서 돌출되도록 형성될 수 있다. 또한, 제2잠김방지 돌기(320)는 지지부(150)의 단면 중심 방향으로 일정 길이만큼 연장되도록 형성되어 볼 너트(130)의 일단의 하면과 접촉할 수 있다.
제1잠김방지 돌기(310)와 제2잠김방지 돌기(320)는 모두 양각 돌기 형상으로 형성되어 맞물릴 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 제동 압력 해제시(0 bar), 볼 너트(130)가 볼 스크류(120)의 최후단까지 후진할 경우, 나사의 경우와 같이 상대물과 잠김이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
즉, 볼 너트(130)가 후진하여 지지부(150)와 잠기기 전에, 볼 너트(130)에 형성된 양각 돌기 형상인 제1잠김방지 돌기(310)와 볼 스크류(120)에 고정된 지지부(150)에 형성된 양각 돌기 형상인 제2잠김방지 돌기(320)가 서로 맞물려 볼 너트(130)의 평면과 지지부(150)의 평면이 완전 접촉하는 것이 방지되어, 이로 인해 볼 스크류(120)의 잠김이 방지될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 모터 120: 볼 스크류
130: 볼 너트 140: 가이드
150: 지지부 160: 볼 베어링
170: 스프링 180: 피스톤
190: 슬리브 200: 회전방지 부재
210: 제1회전방지 돌기 220: 제2회전방지 돌기
300: 잠김방지 부재 310: 제1잠김방지 돌기
320: 제2잠김방지 돌기

Claims (6)

  1. 모터(100) 내부에 배치되는 볼 스크류(120);
    상기 볼 스크류(120)의 회전에 따라 직선 왕복운동하여 피스톤(180)을 가압하는 볼 너트(130); 및
    상기 볼 너트(130)의 일단에 형성되는 제1잠김방지 돌기(310)와 지지부(150)의 일단에 형성되는 제2잠김방지 돌기(320)로 이루어지는 잠김방지 부재(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 유압 브레이크 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1잠김방지 돌기(310)는 상기 볼 너트(130)의 일단의 하면에서 길이 방향으로 형성되고,
    상기 제2잠김방지 돌기(320)는 상기 지지부(150)의 일단의 상면에서 길이 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 유압 브레이크 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1잠김방지 돌기(310)는 상기 볼 너트(130)의 일단의 하면에서 상기 볼 너트(130)의 중심 방향으로 연장되어 형성되고,
    상기 제2잠김방지 돌기(320)는 상기 지지부(150)의 일단의 상면에서 상기 지지부(150)의 중심 방향으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 유압 브레이크 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 볼 너트(130)의 외주면을 따라 형성되는 제1회전방지 돌기(210)와 상기 제1회전방지 돌기(210)와 치합되도록 슬리브(190)의 내주면을 따라 형성되는 제2회전방지 돌기(220)로 이루어지는 회전방지 부재(200)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 유압 브레이크 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1회전방지 돌기(210)는 상기 볼 너트(130)의 타단에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 유압 브레이크 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 볼 너트(130)의 타단에 연결되어 형성되는 가이드의 외주면을 따라 형성되는 제1회전방지 돌기(210)와 상기 제1회전방지 돌기(210)와 치합되도록 슬리브(190)의 내주면을 따라 형성되는 제2회전방지 돌기(220)로 이루어지는 회전방지 부재(200)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 유압 브레이크 장치.
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