KR20160133098A - 전동식 디스크 브레이크 - Google Patents

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Abstract

전동식 디스크 브레이크가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 피스톤이 제동유압에 의해 진퇴 가능하게 설치되는 실린더가 마련된 캘리퍼 하우징과, 상기 피스톤의 내부에 배치되는 어져스터와, 상기 실린더 내에 마련되어 전방부가 상기 어져스터와 나사결합되고 후방부에 반경방향으로 확장된 플랜지부가 형성된 푸시로드와, 상기 피스톤을 가압하도록 모터의 구동에 따른 회전력을 감속하여 출력기어를 통해 출력하는 액추에이터와, 상기 푸시로드의 회전을 방지하도록 상기 실린더 내에 설치되어 액추에이터로부터 회전력을 전달받아 상기 푸시로드를 피스톤 쪽으로 가압하는 램프유닛 및 상기 실린더의 내주면과 상기 푸시로드 사이에 형성된 스프링 케이스에 마련되어 상기 푸시로드에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 갖춘 전동식 디스크 브레이크에 있어서, 상기 출력기어의 일측면에는 중심으로부터 반경방향으로 일정간격 이격된 적어도 하나의 돌기가 형성되고, 상기 출력기어의 중심에 회전가능하게 설치되어 상기 램프유닛의 회전 램프 플레이트와 결합되며 상기 출력기어의 회전력을 일방향으로만 전달하는 커넥터를 더 포함하고, 상기 커넥터에는 상기 돌기에 의해 회전력을 전달받도록 상기 돌기가 회전되는 원주방향에 지지부가 마련되는 전동식 디스크 브레이크가 제공될 수 있다.

Description

전동식 디스크 브레이크{Electric disk brake}
본 발명은 전동식 디스크 브레이크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주차 제동력 해제시 액추에이터의 제어가 용이하고 과도한 주차 제동력 해제에 따른 부품의 파손을 방지하는 전동식 디스크 브레이크에 관한 것이다.
일반적으로, 전동식 디스크 브레이크는 차량의 휠과 함께 회전하는 디스크의 양면에 마찰패드를 강제 압착시켜 차량을 제동시킴은 물론, 주차 시 전기적으로 작동하여 차량을 정지 상태로 유지시키는 주차 브레이크 기능을 수행하는 장치이다. 이러한 전동식 디스크 브레이크는 디스크의 양측에 배치되어 디스크를 압착하여 제동력을 발생시키기 위한 한 쌍의 패드 플레이트와, 한 쌍의 패드 플레이트를 지지하는 캐리어와, 한 쌍의 패드 플레이트를 가압하기 위하여 캐리어에 습동 가능하게 설치되며 제동유압에 의해 이동하는 피스톤을 갖춘 캘리퍼 하우징과, 피스톤을 기계적 메커니즘으로 작동시키기 위한 액추에이터를 구비한다.
이때, 전동식 디스크 브레이크는 캘리퍼 하우징의 내부에 고정 설치되는 고정 램프 플레이트와, 액추에이터에 의해 회전하는 회전 램프 플레이트와, 고정 램프 플레이트와 회전 램프 플레이트 사이에 설치되어 회전 램프 플레이트가 회전시 회전 램프 플레이트를 전진시키는 볼과, 회전 램프 플레이트와 인접하여 피스톤을 밀어주는 푸시로드 및 푸시로드와 나사결합된 어져스터와, 푸시로드를 원위치로 복귀시키는 스프링을 포함하는 소위, 볼 인 램프(BIR : Ball In Ramp) 방식이 있다.
이 볼 인 램프 방식은 통상적으로 BIR 캘리퍼 타입이라고도 하며, BIR 캘리퍼 타입의 전동식 디스크 브레이크는 미국 공개특허 제2012-0292141호, 공개특허 제10-2013-0034605호 등에 개시되어 있다. 개시된 문헌에 따르면, 액추에이터의 모터로부터 발생된 회전력은 감속기(기어조립체)를 통하여 램프유닛의 회전 램프 플레이트에 전달됨에 따라 회전운동이 직선운동으로 변환되어 푸시로드를 밀어주고, 푸시로드는 어져스터와 함께 피스톤을 밀어 마찰패드를 디스크에 밀착시킴으로써 주차 제동력을 발생시키도록 구성된다.
이때, 회전 램프 플레이트는 감속기의 기어 중 최종 출력기어와 직접연결되어 회전력을 전달받아 주차 제동력 인가하는 방향으로 회전하거나 해제하는 방향으로 회전하게 된다.
그러나, 상기와 같은 전동식 디스크 브레이크는 주차 제동력 해제시 주차 제동력을 발생시키기 위해 회전 램프 플레이트를 회전시킨 만큼 동일한 량으로 회전시켜야 함으로 정밀한 제어가 어려우며, 별도의 센서를 마련해야하는 문제점이 있다. 이에, 비용이 증가하게 된다.
또한, 주차 제동력을 해제 시 회전 램프 플레이트의 회전량이 부족할 경우 주차 제동력이 잔존하여 디스크와 마찰패드가 접촉되는 드레그(Drag) 현상이 발생하는 문제점이 있다.
아울러, 주차 제동력 해제 시 과도하게 회전력을 전달받는 경우 볼이 램프유닛으로부터 이탈되거나 내부 부품에 과도한 하중이 인가되어 파손이 발생하는 문제점이 있다.
US 2012-0292141 A (AKEBONO BRAKE INDUSTRY CO., LTD) 2012. 11. 22. 도면1 공개특허 제10-2013-0034605호 (히다치 오토모티브 시스템즈) 2013. 04. 05. 도면1
본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 디스크 브레이크는 회전운동을 직선운동으로 변환하는 회전 램프 플레이트에 회전력을 전달하는 커넥터를 출력기어에 회전가능하도록 결합시키고, 이 커넥터를 통해 주차 제동력이 발생되는 방향으로만 회전력이 전달되도록 하여 주차 제동력이 해제시 과도한 회전력이 발생되더라도 회전 램프 플레이트로 회전력이 전달되지 않도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 피스톤이 제동유압에 의해 진퇴 가능하게 설치되는 실린더가 마련된 캘리퍼 하우징과, 상기 피스톤의 내부에 배치되는 어져스터와, 상기 실린더 내에 마련되어 전방부가 상기 어져스터와 나사결합되고 후방부에 반경방향으로 확장된 플랜지부가 형성된 푸시로드와, 상기 피스톤을 가압하도록 모터의 구동에 따른 회전력을 감속하여 출력기어를 통해 출력하는 액추에이터와, 상기 푸시로드의 회전을 방지하도록 상기 실린더 내에 설치되어 액추에이터로부터 회전력을 전달받아 상기 푸시로드를 피스톤 쪽으로 가압하는 램프유닛 및 상기 실린더의 내주면과 상기 푸시로드 사이에 형성된 스프링 케이스에 마련되어 상기 푸시로드에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 갖춘 전동식 디스크 브레이크에 있어서, 상기 출력기어의 일측면에는 중심으로부터 반경방향으로 일정간격 이격된 적어도 하나의 돌기가 형성되고, 상기 출력기어의 중심에 회전가능하게 설치되어 상기 램프유닛의 회전 램프 플레이트와 결합되며 상기 출력기어의 회전력을 일방향으로만 전달하는 커넥터를 더 포함하고, 상기 커넥터에는 상기 돌기에 의해 회전력을 전달받도록 상기 돌기가 회전되는 원주방향에 지지부가 마련되는 전동식 디스크 브레이크가 제공될 수 있다.
또한, 상기 커넥터는 상기 출력기어가 주차 제동력을 발생시키는 방향으로 회전하여 돌기가 지지부와 접촉되는 시점으로부터 회전하며 상기 회전 램프 플레이트에 회전력을 전달하도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 출력기어가 주차 제동력을 해제시키는 방향으로 회전시 상기 돌기는 상기 지지부와 멀어지는 방향으로 회전하고, 상기 커넥터는 상기 회전 램프 플레이트가 주차 제동력을 발생시키는 방향으로 회전된 만큼 반대방향으로 회전함에 따라 상기 회전 램프 플레이트와 함께 회전되어 상기 돌기와 지지부의 접촉이 방지될 수 있다.
또한, 상기 커넥터의 외주면에는 상기 출력기어와 일정한 회전저항을 부여할 수 있는 마찰부재가 설치될 수 있다.
또한, 주차 제동력 해제시 상기 회전 램프 플레이트를 가압하는 상기 푸시로드의 토크가 상기 마찰부재와 출력기어 사이의 마찰력 보다 작을 경우 상기 커넥터는 상기 출력기어와 함께 회전하도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 회전 램프 플레이트가 원위치로 복귀되는 시점으로부터 상기 커넥터와 상기 회전 램프 플레이트 사이의 토크가 증가하여 상기 마찰부재가 출력기어로부터 미끌어지며 상기 출력기어만 회전되도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 커넥터는, 상기 출력기어의 중심에 회전가능 하게 설치되는 몸체부; 상기 몸체부의 일측에 마련되어 상기 회전 램프 플레이트와 결합되는 결합부; 및 상기 몸체부의 타측에 마련되며 반경방향으로 연장 형성된 적어도 하나의 지지부;를 구비할 수 있다.
또한, 상기 램프유닛은, 전방부가 개방되어 상기 실린더에 고정되는 고정 램프 플레이트; 상기 고정 램프 플레이트 내에 마련되며 상기 고정 램프 플레이트의 후방부와 실린더의 후방부를 관통하여 상기 커넥터와 결합되어 회전력을 전달받아 회전하는 회전 램프 플레이트; 및 상기 회전 램프 플레이트와 푸시로드 사이에 개재되어 상기 회전 램프 플레이트의 회전시 상기 푸시로드를 전진시키는 복수의 볼;을 구비할 수 있다.
또한, 상기 고정 램프 플레이트의 후방부에는 외측으로 돌출된 회전방지 돌기가 형성되고, 상기 실린더 내에는 상기 회전방지 돌기와 대응되는 위치에 상기 회전방지 돌기와 상응하는 회전방지 홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 푸시로드는 상기 플랜지부의 외주면을 따라 일정간격으로 이격되어 외측방향으로 돌출된 복수의 결합돌기를 구비하고, 상기 고정 램프 플레이트의 내주면에는 상기 푸시로드의 회전이 방지되도록 상기 결합돌기와 대응되는 위치에 상기 결합돌기와 형합하는 결합홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 탄성부재는, 상기 스프링 케이스의 수용공간에 병렬로 마련되어 상기 푸시로드에 탄성력을 제공하는 저압용 스프링과 고압용 스프링을 구비할 수 있다.
또한, 상기 저압용 스프링과 고압용 스프링이 서로 길이방향으로 유격이 형성되도록 상기 고압용 스프링의 일단부를 지지하며 상기 실린더에 슬라이딩 가능하게 설치된 지지플레이트를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 지지플레이트는 중심에 관통공이 형성되어 상기 고정 램프 플레이트의 전방측 선단면에 안착되고, 상기 고정 램프 플레이트의 선단면은 상기 고정 램프 플레이트 내에 배치된 플랜지부의 선단면 보다 피스톤의 전진방향으로 돌출되도록 형성되어 상기 플랜지부의 선단면과 상기 고정 램프 플레이트의 선단면이 단차져 상기 지지플레이트와 플랜지부 사이에 유격이 형성될 수 있다.
또한, 상기 어져스터는 상기 피스톤과 접촉되는 헤드부 및 상기 헤드부로부터 후방으로 연장되어 상시 푸시로드와 나사결합되도록 외주면에 나사산이 형성된 로드를 갖추고, 상기 어져스터의 헤드부의 후방벽과 상기 피스톤의 내측면에 각각 와셔가 설치되고, 상기 와셔 사이에 와셔 스프링이 마련되어 상기 와셔 스프링의 탄성력에 의해 상기 어져스터를 상기 피스톤에 밀착시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 디스크 브레이크는 감속기의 출력기어와 회전운동을 직선운동으로 변환하는 램프유닛의 회전 램프 플레이트를 연결하는 커넥터를 구비하고, 이 커넥터를 통하여 주차 제동력이 발생되는 방향으로만 회전 램프 플레이트에 회전력이 전달되도록 함으로써 주차 제동력이 해제되는 방향으로 과도한 회전력이 발생하더라도 볼의 이탈 또는 부품의 파손등을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 커넥터에 출력기어와 회전저항을 갖는 마찰부재를 마련하여 회전 램프 플레이트를 가압하는 푸시로드의 토크가 마찰부재와 출력기어 사이의 마찰력 보다 작을 경우 커넥터가 출력기어와 함께 회전하도록 할 수 있다. 이에, 회전 램프 플레이트가 완전히 초기위치로 복귀할 수 있어 드레그 현상을 방지하게 된다.
아울러, 제동시 저압에 따라 작용하는 저압용 스프링과 고압에 따라 작용하는 고압용 스프링을 각각 마련하여 피스톤을 후퇴시킴으로써 드레그를 방지할 수 있음은 물론, 저압용 스프링과 고압용 스프링이 서로 길이방향으로 유격을 갖도록 형성하여 디스크와 마찰패드 사이의 간격을 확보할 수 있는 효과가 있다. 이에, 마찰패드가 디스크와 불필요하게 마찰되어 마찰 패드의 마모 및 이에 따른 소음을 방지할 수 있음은 물론, 원활한 제동력을 발휘하도록 할 수 있다.
한편, 어져스터를 마련하여 디스크와 패드 플레이터 사이의 거리를 일정하게 유지함으로써 디스크를 가압하는 마찰 패드의 마모에 따른 롤백 양이 커져 제동 초기 제동감 저감되는 것을 방지할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 디스크 브레이크를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 조립 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 디스크 브레이크에 구비된 푸시로드와, 저압용 스프링과, 고압용 스프링 및 램프유닛이 설치되는 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 디스크 브레이크에 구비된 푸시로드와 지지플레이트에 유격이 형성된 상태를 나타내는 부분 확대도이다.
도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 디스크 브레이크의 작동 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 디스크 브레이크에 구비된 커넥터를 통해 회전 램프 플레이트와 출력기어가 결합되는 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 디스크 브레이크에 구비된 커넥터를 통해 동력이 전달되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 디스크 브레이크에 구비된 커넥터를 통해 주차 제동력이 해제되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 디스트 브레이크에 구비된 마찰부재의 회전저항에 따라 출력기어와 커넥터가 함께 회전되는 상태를 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 디스크 브레이크를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 조립 측단면도이며, 도 3은 상기 전동식 디스크 브레이크에 구비된 푸시로드와, 저압용 스프링과, 고압용 스프링 및 램프유닛이 설치되는 상태를 나타내는 분해 사시도이고, 도 4는 상기 전동식 디스크 브레이크에 구비된 푸시로드와 지지플레이트에 유격이 형성된 상태를 나타내는 부분 확대도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 디스크 브레이크(100)는 휠(미도시)과 함께 회전하는 디스크(D)의 양측을 각각 가압하는 한 쌍의 패드플레이트(111, 112)가 진퇴 가능하게 설치되는 캐리어(110)와, 캐리어(110)에 슬라이딩 가능하게 설치되고 피스톤(121)이 제동유압에 의해 진퇴 가능하게 설치되는 실린더(123)가 마련된 캘리퍼 하우징(120)과, 패드 플레이트(111, 112)가 디스크(D)로부터 멀어지는 것을 방지하고 항상 일정 간격을 유지하도록 하는 어져스터(130)와, 어져스터(130)와 나사결합되는 푸시로드(140)와, 푸시로드(140)의 회전을 방지하도록 푸시로드(140)를 지지하며 실린더(123)에 설치되는 램프유닛(150)과, 실린더(123)의 내측면과 상기 푸시로드(140) 사이에서 소정의 수용공간을 형성하는 스프링 케이스(160)와, 스프링 케이스(160)에 마련된 탄성부재(161, 162)와, 주차 제동력을 발생시키는 액추에이터(170) 및 램프유닛(150)으로 주차 제동력을 전달하는 커넥터(180)를 구비한다.
상기 캐리어(110)는 차체의 너클에 마운팅볼트(미도시)를 통해 고정되며, 양단부에는 가이드로드(미도시)를 통해 캘리퍼 하우징(120)이 슬라이딩 가능하게 체결된다. 또한, 캐리어(110)의 중심부에는 한 쌍의 패드 플레이트(111, 112)가 일정간격 이격되어 서로 마주보는 방향으로 슬라이딩 가능하게 장착된다.
한 쌍의 패드 플레이트(111, 112)는 후술할 피스톤(121)과 접하도록 배치되며 내측면에 마찰패드(113)가 부착된 내측 패드 플레이트(111)와, 후술하는 핑거부(122)과 접하도록 배치되며 내측면에 마찰패드(114)가 부착된 외측 패드 플레이트(112)로 구별된다. 이때, 상기 디스크(D)는 자동차의 휠(미도시)과 함께 회전하는 원판형상으로 이루어져 있는데, 일부가 한 쌍의 패드 플레이트(111, 112) 사이에 삽입된 상태로 회전하게 된다.
캘리퍼 하우징(120)은 외측 패드 플레이트(112)를 작동시키기 위한 핑거부(122)와, 제동유압에 의해 슬라이딩 가능하도록 피스톤(121)이 설치된 실린더(123)를 포함한다. 이때, 캘리퍼 하우징(120)의 일단부에는 실린더(123)로 제동유압을 공급받도록 유압덕트(미도시)가 형성된다.
핑거부(122)는 외측 패드 플레이트(112)를 외측에서 감싸도록 캘리퍼 하우징(120)의 전방부에서 하측방향으로 굽어지게 성형된다. 이에 따라, 제동작용시 피스톤(121)의 이동에 따른 반력에 의해 캘리퍼 하우징(120)이 캐리어(110)로부터 슬라이딩되어 우측 방향으로 이동됨에 따라 핑거부(122)에 의해 외측 패드 플레이트(112)가 디스크(D) 측으로 밀려 디스크(D)를 가압하게 된다.
상기 실린더(123)는 마스터실린더(미도시)에서 형성된 제동유압이 전달되도록 캘리퍼 하우징(120)의 후방에 형성되며, 여기에 피스톤(121)이 진퇴운동 가능하게 설치된다. 즉, 실린더(123)에 설치된 피스톤(121)은 제동유압에 의하여 실린더 (123)내부에서 진퇴운동하게 된다. 이러한 실린더(123)에는 피스톤(121)과 함께 후술할 푸시로드(140)와 램프유닛(150)이 설치된다.
피스톤(121)은 일측이 개방된 컵(cup) 형상으로 마련되어 내측 중심부에 후술할 어져스터(130)의 헤드부가(131)가 삽입되어 접촉된다.
어져스터(130)는 실린더(123)에 삽입된 피스톤(121) 내에 설치되어 피스톤(121)과 접촉되는 헤드부(131) 및 헤드부(131)로부터 연장되어 외주면에 나사산이 형성된 로드(134)로 구성된다. 이때, 헤드부(131)는 전술한 바와 같이 피스톤(121)의 개방된 부분을 통해 내부로 삽입되어 접촉된다.
이러한 어져스터(130)는 한 쌍의 패드 플레이트(111, 112)에 부착된 마찰패드(113, 114)가 마모됨에 따라 디스크(D)와 패드 플레이트(111, 112) 사이가 멀어지는 것을 방지하며 일정 간격을 유지하도록 하는 역할을 하는 것으로서, 피스톤(121)의 내측면과 헤드부(131)의 후방벽에 각각 와셔(128, 138)가 설치되고, 와셔(128, 138) 사이에 와셔 스프링(139)이 마련된다. 즉, 어져스터(130)는 피스톤(121)의 내측면과 헤드부(131) 사이에 설치되는 와셔 스프링(139)의 탄성력에 의해 피스톤(121)과 접촉된 상태로 마련된다. 이에, 와셔 스프링(139)이 어져스터(130)를 피스톤(121) 선단부 쪽으로 가압함으로써 패드 플레이트(111, 112)의 마찰패드(113, 114)가 디스크(D)와의 마찰에 의해 마모되어 피스톤(121)의 위치가 내측 패드 플레이트(111) 쪽으로 이동되더라도 어져스터(130)와 피스톤(121)은 항상 접해 있게 된다.
어져스터(130)의 후방 즉, 로드(134)에는 실린더(123) 내에 설치된 푸시로드(140)가 나사결합된다. 이에, 제동유압에 의해 피스톤(121)이 전진시 피스톤(121)과 결합된 어져스터(130)가 함께 전진하게 되는데, 이때 어져스터(130)와 나사결합된 푸시로드(140)가 함께 전진하게 된다. 이에, 어져스터(130)와 푸시로드(140)는 나사결합된 나사산들의 간격이 감소하도록 이루어진다. 즉, 일반적으로 어져스터(130)와 푸시로드(140)의 나사산 사이의 간격이 존재하지만, 어져스터(130)가 피스톤(121)의 전진방향(좌측)으로 가압된 상태이기 때문에 나사산들 사이의 간격을 감소시킴으로써 어져스터(130)와 푸시로드(140)의 움직임이 동시에 일어나게 된다.
푸시로드(140)는 어져스터(130)와 나사결합되도록 중심부가 빈 중공형으로 이루어져 내주면에 나사산이 형성되고, 후방부에는 실린더(123)의 내주면 쪽으로 확장된 플랜지부(142)가 마련된다. 이러한 푸시로드(140)는 후술할 램프유닛(150)에 지지되며 회전이 방지된다. 상기 푸시로드(140)의 회전 방지 구조에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
푸시로드(140)는 회전이 방지된 상태로 어져스터(130)와 나사결합됨에 따라 어져스터(130)가 푸시로드(140)의 길이방향으로 이동될 수 있다. 즉, 마찰패드(113, 114)가 마모되어 피스톤(121)이 이동시 어져스터(130)는 와셔 스프링(139)에 의해 피스톤(121)과 밀착되려는 성질에 의하여 푸시로드(140)로부터 회전되어 피스톤(121)의 이동거리만큼 이동하여 피스톤(121)과 밀착된 상태를 유지한다. 이에 따라 디스크(D)와 피스톤(121)에 의해 가압되는 패드 플레이트(111, 112)의 간격이 일정하도록 유지된다.
한편, 푸시로드(140)의 플랜지부(142)에는 그 외주면을 따라 일정간격으로 이격되어 외측방향으로 돌출된 복수의 결합돌기(143)가 형성된다. 이 결합돌기(143)는 램프유닛(150)의 고정 램프 플레이트(151)에 형성된 결합홈(153)에 끼워짐에 따라 푸시로드(140)의 회전이 방지되며 램프유닛(150)과 결합되게 된다.
램프유닛(150)은 실린더(123)에 고정 설치되는 고정 램프 플레이트(151)와, 후술할 액추에이터(170)와 연결된 커넥터(180)와 결합되어 회전력을 전달받아 회전하는 회전 램프 플레이트(156) 및 푸시로드(140)와 회전 램프 플레이트(156) 사이에 개재되는 복수의 볼(158)을 구비한다.
고정 램프 플레이트(151)는 전방부가 개방된 원통형상으로 이루어진다. 이러한 고정 램프 플레이트(151) 내에는 푸시로드(140)의 플랜지부(142)가 위치하며, 전술한 바와 같이, 플랜지부(142)의 결합돌기(143)가 끼워지도록 결합홈(153)이 형성된다.
한편, 고정 램프 플레이트(151)는 실린더(123) 내에서 회전이 방지되도록 설치된다. 도시된 바에 따르면, 고정 램프 플레이트(151)의 후방부에는 외측으로 돌출된 회전방지 돌기(154)가 형성되고, 실린더(123) 내에는 상기 회전방지 돌기(154)와 대응되는 위치에 회전방지 돌기(154)와 상응하는 회전방지 홈(124)이 형성된다. 이에, 회전방지 돌기(154)가 회전방지 홈(124)에 삽입됨에 따라 고정 램프 플레이트(151)의 회전이 방지되고, 이 고정 램프 플레이트(151)에 결합된 푸시로드(140) 또한 회전이 방지되게 된다.
회전 램프 플레이트(156)는 고정 램프 플레이트(151)의 후방부와 실린더(123)의 후방부를 관통하여 캘리퍼 하우징(120)의 외측으로 돌출된 축부(156b)와, 고정 램프 플레이트(151) 내에 마련되며 축부(156b)의 단부로부터 반경방향으로 연장 형성된 가압부(156a)를 구비한다. 이때, 캘리퍼 하우징(120)의 외측으로 돌출된 축부(156b)에는 후술할 커넥터(180)와 결합되어 커넥터(180)를 통해 회전력을 전달받는다.
한편, 미설명된 참조부호 '159'는 회전 램프 플레이트(156)와 고정 램프 플레이트(151) 사이에 개재되어 회전 램프 플레이트(156)의 회전을 지지하는 베어링이다.
상기와 같은 회전 램프 플레이트(156)와 푸시로드(140)의 마주보는 면에는 복수의 볼(158)이 개재되며, 상기 마주보는 면에는 복수의 볼(158)을 지지하는 가이드 홈(157)이 형성된다. 가이드 홈(157)은 경사지도록 이루어져 회전 램프 플레이트(156)가 회전함에 따라 볼(158)이 경사진 홈을 따라 이동하여 푸시로드(140)를 직선운동시키게 된다. 상기 볼(158)을 이용하여 직선운동시키는 구성은 통상적으로 사용되는 주지관용 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
스프링 케이스(160)는 푸시로드(140)와 실린더(123)의 내측면 사이에 소정 의 수용공간을 형성하도록 이루어진다. 구체적으로, 스프링 케이스(160)는 일단이 스냅링(163)에 의하여 실린더(123)의 내측면에 고정되며, 이 스프링 케이스(160)에는 푸시로드(140)와 후술할 지지플레이트(165)를 원래 위치로 복귀시켜 피스톤(121)을 복귀시키는 탄성부재(161, 162)가 마련된다.
탄성부재(161, 162)는 저압용 스프링(162) 및 고압용 스프링(161)으로 구성되어 스프링 케이스(160) 내에 병렬로 배치된다. 이때, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 저압용 스프링(162)과 고압용 스프링(161)이 서로 길이방향으로 유격이 형성되도록 상기 고압용 스프링(161)의 일단부를 지지하며 실린더(123)에 슬라이딩 가능하게 설치된 지지플레이트(165)를 더 구비한다.
지지플레이트(165)는 중심에 관통공(166)이 형성되고, 테두리 부분이 고정 램프 플레이트(151)의 전방측 선단면(155)에 안착된다. 이때, 고정 램프 플레이트(151)의 선단면(155)은 상기 고정 램프 플레이트(151) 내에 배치된 플랜지부(142)의 선단면 보다 피스톤(121)의 전진방향으로 돌출되도록 형성된다. 이에, 플랜지부(142)의 선단면과 고정 램프 플레이트(151)의 선단면(155)이 단차져 지지플레이트(165)와 플랜지부(142) 사이에 유격(G)이 형성될 수 있다. 즉, 도시된 바에 따르면, 저압용 스프링(162)은 일단이 지지플레이트(165)의 관통공(166)을 통해 플랜지부(142)에 지지되고 타단이 스프링 케이스(160)의 타측면에 지지된다. 또한, 고압용 스프링(161)은 저압용 스프링(162)과 일정간격 이격되어 일단이 지지플레이트(165)에 지지되며 타단이 스프링 케이스(160)의 타측면에 지지된다.
이와 같은 저압용 스프링(162)과 고압용 스프링(161)을 지지하는 구조에 의하여, 전동식 디스크 브레이크(100)의 작동 전에는 저압용 스프링(162)이 플랜지부(142)에 지지되며, 고압용 스프링(161)이 지지플레이트(165)에 지지된 상태로 마련된다. 이 상태에서, 후술할 액추에이터(170)에 의해 회전력을 전달받아 제동시 회전 램프 플레이트(156)에 의해 푸시로드(140)가 가압되면, 도 5에 도시된 바와 같이 푸시로드(140)의 플랜지부(142)에 지지된 저압용 스프링(162)이 먼저 압축되고, 저압용 스프링(162)이 플랜지부(142)와 지지플레이트(165) 사이의 유격(G)만큼 압축되면 그 후에는 도 6에 도시된 바와 같이, 플랜지부(142)가 지지플레이트(165)와 접촉되어 푸시로드(140)와 지지플레이트(165)가 함께 이동하게 된다. 즉, 지지플레이트(165)가 고압용 스프링(161)을 지지함으로써 저압용 스프링(162)과 고압용 스프링(161)이 함께 압축된다.
액추에이터(170)는 제동력을 발생시키는 모터(172)와, 모터(172)의 회전력을 감속하도록 복수의 기어로 구성된 감속기 및 모터(172)와 감속기를 수용하여 캘리퍼 하우징(120)의 외측에 설치되는 하우징(171)을 구비한다.
감속기는 전원을 인가받아 정역 회전하는 모터(172)의 회전력을 감속하도록 복수의 기어가 치합된 2단 감속구조를 갖는다. 도시된 바에 따르면, 감속기는 2단 웜휠 감속구조로서, 모터(172)의 회전축(173)에 결합되는 제1웜(174)과 , 제1웜(174)과 맞물리는 제1웜휠(175)이 마련된 웜샤프트(177)와, 제1웜휠(175)과 일정간격 이격되어 웜샤프트(177)에 마련되는 제2웜(176) 및 상기 제2웜(176)과 맞물려 회전하는 제2웜휠(178)을 구비한다. 이때, 제2웜휠(178)은 감속된 회전력을 출력하는 기어로서 이하에서는 출력기어(178)라 한다. 상기 출력기어(178)의 일측면에는 중심으로부터 반경방향으로 일정간격 이격된 적어도 하나의 돌기(179)가 형성된다. 상기 돌기(179)는 후술할 커넥터(180)에 일방향으로만 회전력을 전달하기 위해 마련된 것으로서, 돌기(179)를 통해 회전력을 전달하는 구조에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
한편, 본 발명에 따른 전동식 디스크 브레이크(100)의 감속기가 웜휠 감속구조를 갖는 것으로 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 모터(172)의 회전력을 전달받을 수 있는 평기어 조립 구조 등 다양한 기어의 조립 구조가 채용될 수 있다. 즉, 감속기는 다양한 구조의 기어 조립 구조를 통해 회전력을 감속하며, 출력기어(178)를 통하여 회전력을 전달할 수 있으면 어떠한 기어 조립 구조를 갖더라도 채용가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 램프유닛(150)의 회전 램프 플레이트(156)에 회전력을 전달하도록 출력기어(178)에 설치된 커넥터(180)가 마련된다. 상기 커넥터(180)는 출력기어(178)를 통해 일방향으로만 회전력을 전달하도록 이루어진 것으로서, 이러한 커넥터(180)의 조립 구조는 도 7에 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 커넥터(180)는 출력기어(178)의 중심에 회전가능하게 설치되어 상기 회전 램프 플레이트(156)와 함께 회전하도록 결합된다. 보다 구체적으로, 커넥터(180)는 출력기어(178)의 중심에 회전가능 하게 설치되는 몸체부(182)와, 상기 몸체부(182)의 일측에 마련되어 회전 램프 플레이트(156)와 결합되는 결합부(186) 및 몸체부(182)의 타측에 마련되며 반경방향으로 연장 형성된 적어도 하나의 지지부(184)를 구비한다. 이때, 지지부(184)는 출력기어(178)의 외측에 위치한다. 즉, 지지부(184)는 돌기(179)에 의해 회전력을 전달받도록 돌기(179)가 회전되는 원주방향에 위치한다.
상기와 같이, 커넥터(180)가 출력기어(178)에 회전가능하게 설치됨에 따라 출력기어(178)가 주차 제동력을 발생시키는 방향으로 회전하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 돌기(179)가 지지부(184)와 접촉되는 시점으로부터 커넥터(180)가 회전하며 상기 회전 램프 플레이트(156)에 회전력을 전달하게 된다. 즉, 커넥터(180)와 결합된 회전 램프 플레이트(156)가 커넥터(180)와 함께 회전되게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 디스크 브레이크(100)는 커넥터(180)에 의하여 주차 제동력을 발생시키는 방향으로만 회전력을 전달하도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 도 9 및 도 10을 참조하면, 출력기어(178)가 주차 제동력을 해제시키는 방향으로 회전시 돌기(179)는 지지부(184)로부터 멀어지는 방향으로 회전함으로써 커넥터(180)로 회전력이 전달되지 않게 된다. 이와 함께, 피스톤(121)에 가해진 압력에 의해 발생된 반력에 따라 회전 램프 플레이트(156)가 푸시로드(140)에 의해 가압됨으로써 회전 램프 플레이트(156)가 회전하게 된다. 즉, 커넥터(180)는 회전 램프 플레이트(156)가 주차 제동력을 발생시키는 방향으로 회전된 만큼 반대방향으로 회전함에 따라 회전 램프 플레이트(156)와 함께 회전된다. 이에 따라, 출력기어(178)가 주차 제동력을 해제하는 방향으로 회전되더라도 커넥터(180)가 출력기어(178)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전되어 돌기(179)와 지지부(184)의 접촉이 이루어지지 않아 돌기(179)를 통한 동력이 전달되지 않게 된다. 즉, 전술한 바와 같이, 램프유닛(150)의 특성상 셀프 락킹이 불가하기여 제동력 해제시 마찰패드(113, 114)에 인가된 하중에 의해 회전 램프 플레이트(156)가 제동 해제되는 방향으로 회전력이 발생함은 물론, 탄성부재(161, 162)에 의해 가압되는 푸시로드(140)에 의해 회전 램프 플레이트(156) 및 커넥터(180)가 함께 회전하기 때문이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 디스크 브레이크(100)는 제동작용시 피스톤(121)에 인가된 하중에 의해 발생된 반력으로 회전 램프 플레이트(156)를 복귀시키는데, 반력이 작은 구간에서 회전 램프 플레이트가 초기 위치로 돌아오지 못하는 것을 방지하기 위하여, 커넥터(180)에는 회전 램프 플레이트(156)가 원위치로 복귀되도록 마찰부재(190)가 설치된다.
마찰부재(190)는 도 7 및 도 11에 도시된 바와 같이, 커넥터(180)의 몸체부(182) 외주면을 따라 형성된 수용홈(181)에 설치된다. 이러한 마찰부재(190)는 출력기어(178)와 일정한 회전저항을 부여하도록 마련된다. 즉, 마찰부재(190)와 출력기어(178) 사이에 마찰력이 발생된다.
그러면, 상기와 같은 마찰부재(190)를 통해 회전 램프 플레이트(156)가 초기 위치로 복귀되는 상태에 대해 살펴보기로 한다.
먼저, 주차 제동력 해제 시 푸시로드(140)에 의해가압된 탄성부재(161, 162)의 탄성복원력을 통해 회전 램프 플레이트(156)가 회전된다. 즉, 푸시로드(140)에 의해 가압되는 볼(158)이 경사면을 따라 이동함으로써 회전 램프 플레이트(156)가 회전하게 된다. 여기서, 탄성부재(161, 162)의 고압용 스프링(161)을 지지하는 지지플레이트(165)가 고정 램프 플레이트(151)의 선단면(155)에 안착되어 저압용 스프링(162)에 의해서만 푸시로드(140)가 탄성지지되는 경우인 반력이 작은 구간에서 회전 램프 플레이트(156)의 회전이 원활하게 이루어질 수 없게 된다. 즉, 회전 램프 플레이트(156)를 가압하는 상기 푸시로드(140)의 토크가 마찰부재(190)와 출력기어(178) 사이의 마찰력 보다 작게 되는데, 이때 마찰부재(190)의 마찰력에 따른 회전저항이 부여되어 커넥터(180)가 출력기어(178)와 함께 회전하게 된다.
상기 회전 램프 플레이트(156)가 원위치로 복귀되는 시점으로부터 회전 램프 플레이트(156)는 볼(158)의 저항에 의해 커넥터(180)와 상기 회전 램프 플레이트(156) 사이의 토크가 증가함에 따라 마찰부재(190)가 출력기어(178)로부터 미끌어지며 출력기어(178)만 회전되게 된다. 이때, 출력기어(178)는 제어 마진(margin)만큼 회전되며 제어가 종료된다.
결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 디스크 브레이크(100)는 커넥터(180)의 결합구조를 통하여 주차 제동력을 발생시키는 방향으로만 회전력을 전달받도록 이루어짐에 따라 주차 제동력 해제 시 과도하게 회전력이 발생되더라도 회전 램프 플레이트(156)로 회전력이 전달되지 않도록 하여 램프유닛(150)의 파손을 방지할 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 전동식 디스크 브레이크 110 : 캐리어
120 : 캘리퍼 하우징 130 : 어져스터
140 : 푸시로드 150 : 램프유닛
151 : 고정 램프 플레이트 156 : 회전 램프 플레이트
160 : 스프링 케이스 161 : 고압용 스프링
162 : 저압용 스프링 165 : 지지플레이트
170 : 액추에이터 172 : 모터
178 : 출력기어 178 : 돌기
180 : 커넥터 190 : 마찰부재

Claims (14)

  1. 피스톤이 제동유압에 의해 진퇴 가능하게 설치되는 실린더가 마련된 캘리퍼 하우징과, 상기 피스톤의 내부에 배치되는 어져스터와, 상기 실린더 내에 마련되어 전방부가 상기 어져스터와 나사결합되고 후방부에 반경방향으로 확장된 플랜지부가 형성된 푸시로드와, 상기 피스톤을 가압하도록 모터의 구동에 따른 회전력을 감속하여 출력기어를 통해 출력하는 액추에이터와, 상기 푸시로드의 회전을 방지하도록 상기 실린더 내에 설치되어 액추에이터로부터 회전력을 전달받아 상기 푸시로드를 피스톤 쪽으로 가압하는 램프유닛 및 상기 실린더의 내주면과 상기 푸시로드 사이에 형성된 스프링 케이스에 마련되어 상기 푸시로드에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 갖춘 전동식 디스크 브레이크에 있어서,
    상기 출력기어의 일측면에는 중심으로부터 반경방향으로 일정간격 이격된 적어도 하나의 돌기가 형성되고,
    상기 출력기어의 중심에 회전가능하게 설치되어 상기 램프유닛의 회전 램프 플레이트와 결합되며 상기 출력기어의 회전력을 일방향으로만 전달하는 커넥터를 더 포함하고,
    상기 커넥터에는 상기 돌기에 의해 회전력을 전달받도록 상기 돌기가 회전되는 원주방향에 지지부가 마련되는 것을 특징으로 하는 전동식 디스크 브레이크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터는 상기 출력기어가 주차 제동력을 발생시키는 방향으로 회전하여 돌기가 지지부와 접촉되는 시점으로부터 회전하며 상기 회전 램프 플레이트에 회전력을 전달하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 전동식 디스크 브레이크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 출력기어가 주차 제동력을 해제시키는 방향으로 회전시 상기 돌기는 상기 지지부와 멀어지는 방향으로 회전하고,
    상기 커넥터는 상기 회전 램프 플레이트가 주차 제동력을 발생시키는 방향으로 회전된 만큼 반대방향으로 회전함에 따라 상기 회전 램프 플레이트와 함께 회전되어 상기 돌기와 지지부의 접촉이 방지되는 것을 특징으로 하는 전동식 디스크 브레이크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터의 외주면에는 상기 출력기어와 일정한 회전저항을 부여할 수 있는 마찰부재가 설치된 것을 특징으로 하는 전동식 디스크 브레이크.
  5. 제4항에 있어서,
    주차 제동력 해제시 상기 회전 램프 플레이트를 가압하는 상기 푸시로드의 토크가 상기 마찰부재와 출력기어 사이의 마찰력 보다 작을 경우 상기 커넥터는 상기 출력기어와 함께 회전하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 전동식 디스크 브레이크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 회전 램프 플레이트가 원위치로 복귀되는 시점으로부터 상기 커넥터와 상기 회전 램프 플레이트 사이의 토크가 증가하여 상기 마찰부재가 출력기어로부터 미끌어지며 상기 출력기어만 회전되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 전동식 디스크 브레이크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터는,
    상기 출력기어의 중심에 회전가능 하게 설치되는 몸체부;
    상기 몸체부의 일측에 마련되어 상기 회전 램프 플레이트와 결합되는 결합부; 및
    상기 몸체부의 타측에 마련되며 반경방향으로 연장 형성된 적어도 하나의 지지부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동식 디스크 브레이크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 램프유닛은,
    전방부가 개방되어 상기 실린더에 고정되는 고정 램프 플레이트;
    상기 고정 램프 플레이트 내에 마련되며 상기 고정 램프 플레이트의 후방부와 실린더의 후방부를 관통하여 상기 커넥터와 결합되어 회전력을 전달받아 회전하는 회전 램프 플레이트; 및
    상기 회전 램프 플레이트와 푸시로드 사이에 개재되어 상기 회전 램프 플레이트의 회전시 상기 푸시로드를 전진시키는 복수의 볼;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동식 디스크 브레이크.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고정 램프 플레이트의 후방부에는 외측으로 돌출된 회전방지 돌기가 형성되고,
    상기 실린더 내에는 상기 회전방지 돌기와 대응되는 위치에 상기 회전방지 돌기와 상응하는 회전방지 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 전동식 디스크 브레이크.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 푸시로드는 상기 플랜지부의 외주면을 따라 일정간격으로 이격되어 외측방향으로 돌출된 복수의 결합돌기를 구비하고,
    상기 고정 램프 플레이트의 내주면에는 상기 푸시로드의 회전이 방지되도록 상기 결합돌기와 대응되는 위치에 상기 결합돌기와 형합하는 결합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 전동식 디스크 브레이크.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 탄성부재는,
    상기 스프링 케이스의 수용공간에 병렬로 마련되어 상기 푸시로드에 탄성력을 제공하는 저압용 스프링과 고압용 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동식 디스크 브레이크.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 저압용 스프링과 고압용 스프링이 서로 길이방향으로 유격이 형성되도록 상기 고압용 스프링의 일단부를 지지하며 상기 실린더에 슬라이딩 가능하게 설치된 지지플레이트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전동식 디스크 브레이크.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 지지플레이트는 중심에 관통공이 형성되어 상기 고정 램프 플레이트의 전방측 선단면에 안착되고,
    상기 고정 램프 플레이트의 선단면은 상기 고정 램프 플레이트 내에 배치된 플랜지부의 선단면 보다 피스톤의 전진방향으로 돌출되도록 형성되어 상기 플랜지부의 선단면과 상기 고정 램프 플레이트의 선단면이 단차져 상기 지지플레이트와 플랜지부 사이에 유격이 형성된 것을 특징으로 하는 전동식 디스크 브레이크.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 어져스터는 상기 피스톤과 접촉되는 헤드부 및 상기 헤드부로부터 후방으로 연장되어 상시 푸시로드와 나사결합되도록 외주면에 나사산이 형성된 로드를 갖추고,
    상기 어져스터의 헤드부의 후방벽과 상기 피스톤의 내측면에 각각 와셔가 설치되고, 상기 와셔 사이에 와셔 스프링이 마련되어 상기 와셔 스프링의 탄성력에 의해 상기 어져스터를 상기 피스톤에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 전동식 디스크 브레이크.
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