KR20170008094A - 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치 및 방법 - Google Patents

전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치 및 방법에 관한 것으로, 가속 페달의 입력량을 감지하는 가속페달감지부, 전동식 브레이크 시스템의 디스크와 패드 사이의 간극을 조정하는 조정부 및 상기 가속페달감지부를 통해 감지되는 가속 페달의 입력량에 근거하여 상기 조정부를 통해 상기 간극을 조정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF AIR-GAP ADJUSTMENT FOR ELECTRO-MECHANICAL BRAKE SYSTEM}
본 발명은 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전동식 브레이크 시스템의 에어갭을 조정하여 드래그 토크를 감소시킬 수 있는 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치 및 방법에 관한 것이다.
전동식 브레이크 시스템(EMB, ELCTRO-MACHANICAL BRAKE)은 차량에 적용되던 유압식 브레이크 시스템 대신 운전자가 브레이크 페달을 밟는 힘을 전기적 신호로 전환하여 제동을 수행하는 시스템이다. 즉 운전자가 페달을 밟으면 페달에 부착된 시뮬레이터가 이를 전기적 신호로 바꿔 ECU(electronic control unit)에 전달하고 ECU는 차량의 상태 및 제동력을 연산해 전동캘리퍼를 제어하는 시스템이다.
이러한 전동식 브레이크 시스템은 유압이 전달되는 시간이 필요하지 않고 차량 제동력의 최적 제어가 가능하므로 제동거리가 비교적 짧아 운전자의 안전성이 한층 향상될 뿐만 아니라, 전자적 제동으로 인해 브레이크 페달 사용이 매우 쉬워지고 떨림 현상이나 제동 소음도 전혀 발생하지 않는다는 장점이 존재한다.
또한 전동식 브레이크 시스템은 빙판길이나 급커브길 등에서 뛰어난 제동력을 보여줄 수 있어, 자동차가 쏠리거나 기우는 느낌을 거의 받지 않아 운전자의 승차감을 한층 향상시켜 줄 수 있다.
한편 본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2009-0119486호(2009.11.19)에 개시되어 있다.
종래의 전동식 브레이크 시스템은 전자 페달 정보를 입력받은 ECU가 모터를 구동시켜 축방향 이동력을 발생시키면, 모터에 결합된 감속기를 거쳐 피스톤이 축 방향으로 이동되면서 패드로 디스크를 가압함으로써, 제동을 구현한다.
하지만, 전동 브레이크 장치도 일반적인 제동 장치와 마찬가지로 동작 특성상 디스크와 패드 사이의 접촉에 의한 드래그 토크가 발생하게 된다.
드래그 토크는 디스크와 패드 사이의 접촉에 의해 발생되는 것으로서, 디스크와 패드 사이의 마찰 저항으로 인해 발생되는 회전력에 반대 방향으로 작용하는 힘이다. 이러한 드래그 토크는 마찰열 발생과, 동력 손실 및 연비 저하의 원인이 된다.
이에 따라, 차량의 주행 시에는 디스크와 패드 사이의 간극을 증가시켜 드래그 토크를 감소시켜야 하나, 이를 위해서는 디스크와 패드 사이의 간극을 크게 유지하여야 하므로 급제동시 응답성이 저하된다는 문제점이 존재하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래 전동식 브레이크 시스템의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 급제동시 응답성이 저하되는 것을 방지하면서도 패드와 디스크 사이의 간극을 조정하여 드래그 토크를 저감시킬 수 있는 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치는 가속 페달의 입력량을 감지하는 가속페달감지부; 전동식 브레이크 시스템의 디스크와 패드 사이의 간극을 조정하는 조정부; 및 상기 가속페달감지부를 통해 감지되는 가속 페달의 입력량에 근거하여 상기 조정부를 통해 상기 간극을 조정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는, 상기 간극 조정 시, 상기 입력량에 비례하게 상기 간극이 조정되도록 상기 조정부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치는 브레이크 페달의 입력 여부를 감지하는 브레이크페달감지부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 브레이크페달감지부를 통해 브레이크 페달의 입력이 감지되면, 상기 간극 조정을 해제하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치는 차량 전방에 존재하는 물체까지의 거리를 감지하는 전방감지부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 전방감지부를 통해 감지되는 차량 전방 물체까지의 거리가 간극 조정 조건을 만족하는 경우에만 상기 간극 조정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는, 상기 간극 조정 시, 상기 입력량에 더해 상기 차량 전방 물체까지의 거리를 고려하여 상기 간극을 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 방법은 제어부가 가속 페달의 입력량을 감지하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 입력량에 근거하여 전동식 브레이크 시스템의 디스크와 패드 사이의 간극을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 간극을 조정하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 입력량에 비례하게 상기 간극을 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 방법은 상기 제어부가 브레이크 페달의 입력 여부를 감지하는 단계; 및 상기 브레이크 페달의 입력이 감지되면, 상기 제어부가 상기 간극 조정을 해제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 방법은 상기 간극을 조정하는 단계 전에, 상기 제어부가 차량 전방에 존재하는 물체까지의 거리를 감지하는 단계를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 감지되는 차량 전방 물체까지의 거리가 간극 조정 조건을 만족하는 경우에만 상기 간극을 조정하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 간극을 조정하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 입력량에 더해 상기 차량 전방 물체까지의 거리를 고려하여 상기 간극을 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치 및 방법은 가속 페달의 입력량에 근거하여 전동식 브레이크 시스템의 디스크와 패드 사이의 간극을 조정함으로써, 급제동시 응답성이 저하되는 것을 방지하면서도 드래그 토크를 충분히 저감시켜 연비를 향상시켜 주는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치의 구성을 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치에 의한 에어갭 조정 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치 및 방법의 일 실시예를 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 일 실시예에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치의 구성을 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치에 의한 에어갭 조정 방식을 설명하기 위한 예시도로서, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치는 제어부(100), 가속페달감지부(110), 브레이크페달감지부(120), 전방감지부(130) 및 조정부(140)를 포함한다.
가속페달감지부(110)는 가속 페달의 입력량을 감지할 수 있다. 예를 들어 가속페달감지부(110)는 차량의 가속 페달(accelerator pedal)의 움직임을 측정할 수 있는 센서를 포함하여 운전자의 페달 입력을 감지할 수 있다.
브레이크페달감지부(120)는 브레이크 페달의 입력 여부를 감지할 수 있다. 예를 들어 브레이크페달감지부(120)는 브레이크 시스템의 페달 시뮬레이터의 일부일 수 있다.
전방감지부(130)는 차량 전방에 존재하는 물체까지의 거리를 감지할 수 있다. 예를 들어 전방감지부(130)는 전방 카메라나 전방 레이더 등을 포함하여 차량의 전방에 존재하는 물체까지의 거리를 감지할 수 있다. 이러한 전방감지부(130)로는 차량의 자동 긴급제동 시스템(AEB, Autonomous Emergency Braking)이나 차량의 스마트 크루즈 컨트롤 시스템(SCC: Smart Cruise Control) 등이 해당될 수 있다.
조정부(140)는 전동식 브레이크 시스템의 디스크(160)와 패드(150) 사이의 간극을 조정할 수 있다. 예를 들어 조정부(140)는 회전력을 발생시키는 모터(미도시), 모터의 회전수를 감소시켜 큰 출력 토크를 발생시키는 감속기(미도시), 감속기의 회전력에 의해 회전되는 스크류 축(미도시) 및 스크류 축의 회전방향에 의해 패드(150)를 밀어내거나 후퇴시키는 피스톤(미도시)을 포함하여 디스크(160)와 패드(150) 사이의 간극을 조정할 수 있다.
즉 제어부(100)는 이러한 조정부(140)를 조정하여 패드(150)의 위치를 변경함으로써, 디스크(160)와 패드(150) 사이의 간극(이하 간단히 '에어갭'이라 한다)을 가변적으로 조정할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(100)는 가속페달감지부(110)를 통해 감지되는 가속 페달의 입력량에 근거하여 에어갭을 조정할 수 있다. 즉 운전자가 가속 페달을 밟는 경우는 차량의 제동이 요구되지 않는 경우일 가능성이 높으므로, 이러한 경우에 에어갭을 증가시켜(즉 디스크(160)와 패드(150) 사이의 간극을 초기값보다 넓혀), 드래그 토크를 감소시킬 수 있다.
이때 제어부(100)는 가속 페달의 입력량에 비례하게 에어갭이 조정되도록 조정부(140)를 제어할 수 있다. 즉 제어부(100)는 운전자가 가속 페달을 많이 밟을수록 에어갭을 증가시키고, 운전자가 가속 페달을 적게 밟을수록 에어갭의 증가 정도를 낮춰 에어갭이 초기값에 가까워지도록 할 수 있다.
즉 도 2에서 볼 수 있듯이, 제어부(100)는 운전자가 가속 페달을 밟는 정도(가속 페달의 입력량)에 비례하게 패드(150)의 위치가 디스크(160)에서 멀어지도록 할 수 있다. 따라서 운전자가 가속 페달에서 발을 떼었을 때에는 에어갭이 자동적으로 초기값이 될 수 있으므로, 운전자가 가속페달에서 발을 뗀 후 곧바로 급제동을 수행하더라도 응답성의 저하가 발생하지 않는다.
다시 말해, 가속 페달의 온-오프만을 고려하여 에어갭을 설정값과 초기값으로 변동시키는 방식에서는, 가속 페달의 오프에 따라 에어갭이 설정값에서 초기값로 복귀하는 시간이 존재하게 되며, 제동 응답성을 위해 이러한 복귀 시간을 고려하여야 하므로, 설정값으로 늘어나는 에어갭의 양을 적당한 수준으로 제한하여야만 한다. 따라서 이러한 방식은 에어갭을 증가시켜 드래그 토크를 저감시키는 것에 한계가 존재하게 된다.
그러나 본 실시예에서는, 운전자가 가속 페달을 많이 밟았을 때에는 에어갭을 크게 하여 드래그 토크를 많이 저감시키되, 운전자가 가속 페달에서 발을 떼었을 때에는 에어갭이 자동적으로 초기값이 되도록 하여 응답성까지 향상시킬 수 있다.
한편 제어부(100)는 브레이크페달감지부(120)를 통해 브레이크 페달의 입력이 감지되면, 상술한 에어갭 조정을 해제할 수 있다. 즉 운전자가 가속 페달과 브레이크 페달 모두를 밟는 경우가 발생할 수도 있으며, 이러한 경우 안전을 위해 에어갭 조정을 해제하고, 에어갭이 일단 초기값이 되도록 할 수 있다. 이후 전동식 브레이크 시스템은 일반적인 제동 수행 방식과 같이, 브레이크 페달 입력량에 따라 차량의 제동을 수행할 수 있다.
또한 제어부(100)는 전방감지부(130)를 통해 감지되는 차량 전방 물체까지의 거리가 간극 조정 조건을 만족하는 경우에만 상술한 에어갭 조정을 수행할 수도 있다. 예를 들어 상기 간극 조정 조건은 차량 전방 물체까지의 거리가 임계거리 이상인 경우(즉 임계거리 이내에 물체가 존재하지 않는 경우)로 설정될 수 있다.
즉 차량 전방의 일정거리 이내에 물체가 존재한다면, 추후 제동이 필요할 가능성이 높으므로, 사용자가 가속 페달을 밟는다고 하더라도 안전을 위해 에어갭 조정을 수행하지 않을 수 있다.
뿐만 아니라, 제어부(100)는 상술한 가속 페달의 입력량에 더해 차량 전방 물체까지의 거리를 고려하여 에어갭을 조정할 수도 있다. 즉 차량 전방 물체까지의 거리가 멀수록 제동의 필요성이 낮아지므로, 제어부(100)는 가속 페달의 입력량 뿐만 아니라 차량 전방 물체까지의 거리에 비례하게 에어갭이 조정되도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 것과 같이, 제어부(100)는 먼저 가속 페달이 입력되는 확인한다(S200). 즉 운전자가 가속 페달을 밟는 경우는 차량의 제동이 요구되지 않는 경우일 가능성이 높으므로, 이러한 경우에 에어갭을 증가시켜(즉 디스크(160)와 패드(150) 사이의 간극을 초기값보다 넓혀), 드래그 토크를 감소시킬 수 있다.
상기 단계(S200)의 확인결과, 가속 페달이 입력되었으면, 제어부(100)는 브레이크 페달이 미입력 상태인지 확인한다(S210). 즉 운전자가 가속 페달과 브레이크 페달 모두를 밟는 경우가 발생할 수도 있으며, 이러한 경우에는 안전을 위해 브레이크 페달이 우선시 되어야 하므로, 제어부(100)는 브레이크 페달이 입력되면 에어갭 조정을 수행하지 않을 수 있다.
상기 단계(S210)의 확인결과, 브레이크 페달이 미입력 상태였다면, 제어부(100)는 차량 전방 물체까지의 거리가 조정 조건을 만족하는지 확인한다(S220). 여기서 상기 간극 조정 조건은 차량 전방 물체까지의 거리가 임계거리 이상인 경우로 설정될 수 있다. 즉 차량 전방의 일정거리 이내에 물체가 존재한다면, 추후 제동이 필요할 가능성이 높으므로, 사용자가 가속 페달을 밟는다고 하더라도 안전을 위해 에어갭 조정을 수행하지 않을 수 있다.
상기 단계(S220)의 확인결과, 차량 전방 물체까지의 거리가 조정 조건을 만족하였다면, 제어부(100)는 상기 단계(S200)에서 감지된 가속 페달의 입력량에 근거하여 에어갭을 조정한다(S230). 예를 들어 제어부(100)는 가속 페달의 입력량에 비례하게 에어갭이 조정되도록 할 수 있다. 즉 제어부(100)는 운전자가 가속 페달을 많이 밟을수록 에어갭을 증가시키고, 운전자가 가속 페달을 적게 밟을수록 에어갭의 증가 정도를 낮춰 에어갭이 초기값에 가까워지도록 할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치 및 방법은 가속 페달의 입력량에 근거하여 전동식 브레이크 시스템의 디스크와 패드 사이의 간극을 조정함으로써, 급제동시 응답성이 저하되는 것을 방지하면서도 드래그 토크를 충분히 저감시켜 연비를 향상시켜 주며, 마찰재의 마모 또한 줄일 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.
100: 제어부
110: 가속페달감지부
120: 브레이크페달감지부
130: 전방감지부
140: 조정부
150: 패드
160: 디스크

Claims (10)

  1. 가속 페달의 입력량을 감지하는 가속페달감지부;
    전동식 브레이크 시스템의 디스크와 패드 사이의 간극을 조정하는 조정부; 및
    상기 가속페달감지부를 통해 감지되는 가속 페달의 입력량에 근거하여 상기 조정부를 통해 상기 간극을 조정하는 제어부를 포함하는 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 간극 조정 시, 상기 입력량에 비례하게 상기 간극이 조정되도록 상기 조정부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    브레이크 페달의 입력 여부를 감지하는 브레이크페달감지부를 더 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 브레이크페달감지부를 통해 브레이크 페달의 입력이 감지되면, 상기 간극 조정을 해제하는 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    차량 전방에 존재하는 물체까지의 거리를 감지하는 전방감지부를 더 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 전방감지부를 통해 감지되는 차량 전방 물체까지의 거리가 간극 조정 조건을 만족하는 경우에만 상기 간극 조정을 수행하는 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 간극 조정 시, 상기 입력량에 더해 상기 차량 전방 물체까지의 거리를 고려하여 상기 간극을 조정하는 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 장치.
  6. 제어부가 가속 페달의 입력량을 감지하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 입력량에 근거하여 전동식 브레이크 시스템의 디스크와 패드 사이의 간극을 조정하는 단계를 포함하는 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 간극을 조정하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 입력량에 비례하게 상기 간극을 조정하는 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부가 브레이크 페달의 입력 여부를 감지하는 단계; 및
    상기 브레이크 페달의 입력이 감지되면, 상기 제어부가 상기 간극 조정을 해제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 간극을 조정하는 단계 전에,
    상기 제어부가 차량 전방에 존재하는 물체까지의 거리를 감지하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 감지되는 차량 전방 물체까지의 거리가 간극 조정 조건을 만족하는 경우에만 상기 간극을 조정하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 간극을 조정하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 입력량에 더해 상기 차량 전방 물체까지의 거리를 고려하여 상기 간극을 조정하는 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크 시스템의 에어갭 조정 방법.
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