KR20180024364A - 전자식 주차 브레이크 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전자식 주차 브레이크가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 한 쌍의 패드플레이트가 진퇴 가능하게 설치된 캐리어; 상기 캐리어에 슬라이딩 가능하게 설치되고 피스톤이 제동유압에 의해 진퇴 가능하게 설치되는 실린더가 마련된 캘리퍼 하우징; 액추에이터의 출력축으로부터 회전력을 전달받아 회전하도록 상기 실린더의 후방벽을 관통하는 축부와 상기 축부의 반경방향으로 연장 형성되어 상기 실린더 내에 배치되는 플랜지부를 갖는 스핀들부재와, 상기 피스톤 내에 회전이 제한된 상태로 상기 스핀들부재와 나사결합되는 너트부재를 구비하는 동력변환유닛; 상기 스핀들부재에 설치되어 상기 실린더의 후방벽과 플랜지부 사이에 마련되는 베어링유닛; 및 일단이 상기 실린더의 후방벽에 지지되고 타단이 상기 너트부재에 지지되도록 설치되는 탄성부재;를 포함하는 전자식 주차 브레이크가 제공될 수 있다.

Description

전자식 주차 브레이크{Electric parking brake}

본 발명은 전자식 주차 브레이크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주차 시 발생되는 캘리퍼 하우징의 밴딩(틀어짐)을 보상하여 부품의 파손을 방지할 수 있는 전자식 주차 브레이크에 관한 것이다.

일반적으로, 주차 브레이크 장치는 차량을 주차시키는 경우 차량을 움직이지 못하도록 정지시키기 위한 장치로, 차량의 휠을 회전하지 못하도록 잡아주는 역할을 한다. 이러한 주차 브레이크의 구동을 전자적으로 제어하는 전자식 주차 브레이크는 통상적인 유압식 디스크 브레이크에 추가적으로 전기에 의해 동작되는 액추에이터를 채용하여 주차 기능을 수행하도록 한 것이다.

대한민국 공개특허 제10-2011-0124817호에는 이러한 전자식 주차 브레이크 의 예가 개시되어 있다. 개시된 문헌에 따르면, 차량의 휠과 함께 회전하는 디스크를 가압하도록 한 쌍의 패드 플레이트가 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 모터를 구비하는 전자식 주차 브레이크가 개시된다.

이러한 전자식 주차 브레이크는 제동유압에 따른 피스톤의 가압으로 제동작용을 하거나 모터의 회전력을 전달받아 회전운동을 직선운동으로 변환하는 스핀들 유닛에 의해 피스톤을 가압함으로써 주차 기능을 수행하는 구조를 갖는다. 이때, 스핀들 유닛은 모터의 회전력을 전달받는 스핀들부재와, 상기 스핀들부재와 나사결합되어 피스톤을 가압하는 너트부재를 구비한다. 또한 스핀들부재는 반경방향으로 연장 형성된 플랜지부를 갖추어, 스핀들부재의 지지를 위해 실린더 내에 설치된 스러스트(thrust) 니들베어링과 접촉하도록 한다. 이는 스핀들부재의 회전을 용이하도록 하며 주차 작동 시 발생되는 하중(축력)을 지지하도록 하기 위함이다.

그러나, 상기 실린더의 후방벽은 주차 시 발생되는 하중을 받음에 따라 밴딩(휘어짐)변형 되는데, 이때 스러스트 니들베어링의 양단에 마련되는 스러스트 와셔와 스러스트 니들베어링이 편접촉됨에 따라 스러스트 니들베어링 및 스러스트 와셔에 편하중이 발생되어 소음이 발생함은 물론 내구성이 저하되고, 심각한 경우 파손되는 문제점이 있다.

또한, 모터로부터 발생된 회전력을 스핀들부재로 회전력을 전달하도록 출력축과 스핀들부재가 일직선 상으로 연결되는 구조로 인하여, 주차 시 발생되는 캘리퍼 하우징의 밴딩에 따라 일직선 상으로 연결되지 못하고 틀어져 부품이 파손되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2011-0124817호(주식회사 만도) 2011. 11. 18.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크는 주차 작동 시 축력에 의한 캘리퍼 하우징의 밴딩 변형을 보완하도록 함으로써 베어링 및 와셔의 파손을 방지함은 물론, 출력축과 스핀들부재가 일직선으로 정렬된 상태를 유지할 수 있도록 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 한 쌍의 패드플레이트가 진퇴 가능하게 설치된 캐리어; 상기 캐리어에 슬라이딩 가능하게 설치되고 피스톤이 제동유압에 의해 진퇴 가능하게 설치되는 실린더가 마련된 캘리퍼 하우징; 액추에이터의 출력축으로부터 회전력을 전달받아 회전하도록 상기 실린더의 후방벽을 관통하는 축부와 상기 축부의 반경방향으로 연장 형성되어 상기 실린더 내에 배치되는 플랜지부를 갖는 스핀들부재와, 상기 피스톤 내에 회전이 제한된 상태로 상기 스핀들부재와 나사결합되는 너트부재를 구비하는 동력변환유닛; 상기 스핀들부재에 설치되어 상기 실린더의 후방벽과 플랜지부 사이에 마련되는 베어링유닛; 및 일단이 상기 실린더의 후방벽에 지지되고 타단이 상기 너트부재에 지지되도록 설치되는 탄성부재;를 포함하는 전자식 주차 브레이크가 제공될 수 있다.

또한, 상기 탄성부재는 탄성력을 너트부재에 전달하여 파킹 시 발생하는 하중을 상기 너트부재와 스핀들부재가 나사결합되는 나사부로 전달시킬 수 있다.

또한, 상기 파킹 시 발생되는 하중에 의해 실린더의 후방벽이 밴딩되는 경우 상기 스핀들부재의 플랜지부가 상기 베어링유닛과 함께 후방벽에 밀착되게 유지되어 상기 스핀들부재, 후방벽 및 출력축이 어긋나지 않고 일직선으로 정렬된 상태가 유지될 수 있다.

또한, 상기 탄성부재는 코일 스프링으로 마련되어 압축된 상태로 상기 실린더 내에 설치될 수 있다.

또한, 상기 베어링유닛은 트러스트 니들베어링과, 상기 트러스트 니들베어링을 사이에 두고 상기 플랜지부와 실린더의 후방벽에 각각 접촉되게 설치되는 한 쌍의 트러스트 와셔를 구비할 수 있다.

또한, 상기 실린더의 후방벽을 관통하는 부분의 축부를 감싸도록 상기 후방벽에 가이드 슬리브가 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크는 주차 시 축력(하중)에 의하여 캘리퍼 하우징의 실린더 후방벽 측이 밴딩되더라도 탄성부재를 통해 너트부재와 스핀들부재의 나사부로 전달함으로써 나사부에서 밴딩된 변형량을 보완하게 된다. 따라서, 캘리퍼 하우징의 실린더 후방벽이 밴딩 변형되더라도 스핀들부재의 플랜지부와, 베어링유닛, 가이드슬리브, 실린더의 후방벽 및 액추에이터의 출력축이 어긋나지 않고 일직선으로 정렬된 상태를 유지시킬 수 있게 된다. 이에, 종래의 편접촉에 따른 베어링과 와셔의 파손 및 나아가 액추에이터의 기어부 파손을 방지함은 물론, 소음 발생을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

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 전자식 주차 브레이크를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크를 통한 파킹력 발생 시 축력에 의해 실린더의 후방벽 측이 밴딩되는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크에 마련된 탄성부재에 의한 너트부재와 스핀들부재의 나사부를 통해 밴딩 변형에 따른 틀어짐 보상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 너트부재와 스핀들부재에 의해 스핀들부재의 플랜지부, 베어링유닛, 가이드슬리브, 실린더의 후방벽 및 액추에이터의 출력축이 어긋나지 않고 일직선으로 정렬을 유지하는 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 전자식 주차 브레이크를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 전자식 주차 브레이크(100)는 차량의 휠(미도시)과 함께 회전하는 디스크(D)를 가압하도록 한 쌍의 패드 플레이트(111, 112)가 진퇴 가능하게 설치된 캐리어(110)와, 캐리어(110)에 슬라이딩 가능하게 설치되고 제동유압에 의해 피스톤(121)이 진퇴 가능하게 설치되는 실린더(123)가 마련된 캘리퍼 하우징(120)과, 피스톤(121)을 가압하는 동력변환유닛(130)과, 상기 동력변환유닛(130)에 회전력을 전달하는 액추에이터(140)와, 상기 실린더(123) 내에 마련되어 상기 동력변환유닛(130)의 작동 시 축력을 지지하는 베어링유닛(150) 및 상기 실린더(123) 내에 마련되어 상기 동력변환유닛(130)으로 탄성력을 제공하는 탄성부재(170)를 구비한다.

한 쌍의 패드플레이트(111, 112)는 피스톤(121)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 패드플레이트(111, 112)의 일면에는 마찰패드(113)가 부착된다.

캘리퍼 하우징(120)은 상기 캐리어(110)에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 보다 구체적으로, 캘리퍼 하우징(120)은 그 후방부에 동력변환유닛(130)이 설치되며 피스톤(121)이 진퇴 가능하도록 내장되는 실린더(123)와, 전방부에 외측 패드플레이트(112)를 작동시키도록 하측방향으로 굽어지게 성형된 핑거부(122)를 구비한다. 상기 핑거부(122)와 실린더(123)는 일체로 형성된다.

피스톤(121)은 내부가 컵(cup) 형상으로 파인 원통형으로 마련되어 실린더 (123)내에서 슬라이딩 가능하도록 삽입된다. 이 피스톤(121)은 제동유압 또는 액추에이터(140)의 회전력을 전달받은 동력변환유닛(130)의 축력에 의해 내측 패드플레이트(111)를 디스크(D) 측으로 가압하게 된다. 이에, 실린더(123) 내부로 제동을 위한 유압이 가해질 때는 피스톤(121)이 내측 패드플레이트(111) 측으로 전진하여 내측 패드플레이트(111)를 가압하고, 반력에 의해 캘리퍼 하우징(120)이 피스톤(121)과 반대방향으로 동작하여 핑거부(122)가 외측 패드플레이트(112)를 디스크(D) 측으로 가압함으로써 제동을 수행할 수 있다.

한편, 캘리퍼 하우징(120)에는 실린더(123) 내부로 제동을 위한 유압이 가해질 수 있도록 브레이크 오일이 유입되는 오일포트(129)가 형성되고, 피스톤(121) 외면과 실린더(123) 내면 사이에는 오일의 누유방지를 위한 실링부재(125)가 마련된다. 이 실링부재(125)는 실린더(123)로 유입되는 브레이크 오일의 누유방지와 함께 제동작용 해제 시 피스톤(121)을 원래의 위치로 복귀시키는 역할을 수행한다.

동력변환유닛(130)은 모터(미도시)와 감속기(142)로 구성된 액추에이터(140)로부터 회전력을 전달받아 피스톤(121)을 내측 패드플레이트(111) 측으로 가압하는 역할을 한다. 이때, 모터(미도시)의 회전력을 감속하여 출력하는 감속기(142)는 유성기어 조립체 또는 평기어 조립체 등 다양한 감속 기어구조가 채용될 수 있으며, 출력축(145 : 최종 출력기어의 출력축)을 갖추어 후술할 스핀들부재(135)와 동축상으로 축 결합되도록 마련된다. 이러한 모터 및 감속기(142)로 구성된 액추에이터(140)의 구성은 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

동력변환유닛(130)은 피스톤(121) 내에 배치되도록 설치되어 피스톤(121)과 접촉되는 너트부재(131)와, 너트부재(131)와 나사결합되는 스핀들부재(135)를 구비한다.

너트부재(131)는 회전이 제한된 상태로 피스톤(121) 내에 배치되어 스핀들부재(135)와 나사결합된다. 너트부재(131)는 피스톤(121)과 접하도록 마련된 헤드부(132)와, 헤드부(132)로부터 연장 형성되며 스핀들부재(135)와 나사결합되도록 내주면에 암나사산(133a)이 형성된 결합부(133)로 이루어진다. 이에 너트부재(131)는 스핀들부재(135)의 회전 방향에 따라 진퇴 이동하며 피스톤(121)을 가압 및 가압 해제하는 역할을 한다.

스핀들부재(135)는 캘리퍼 하우징(120)의 후방부를 관통하여 모터의 회전력을 전달받아 회전하는 축부(136)와, 상기 축부(136)로부터 반경방향으로 연장 형성된 플랜지부(137)를 구비한다.

축부(136)는 플랜지부(137)를 기준으로 일측이 실린더(123)를 관통하여 회전가능하게 설치되고 타측이 결합부(133)와 나사결합되도록 외주면에 수나사산(136a)이 형성되어 결합부(133)와 나사결합된다. 즉, 스핀들부재(135)는 실린더(123) 내에 배치되며, 축부(136)의 일측이 감속기(142)의 출력축(145)과 연결되어 모터의 회전력을 전달받는다.

한편, 축부(136)과 관통하여 설치되는 실린더(123)의 후방벽(124)에는 가이드 슬리브(160)가 마련된다. 상기 가이드 슬리브(160)는 후방벽(124)을 관통하는 축부(136)를 감싸도록 설치되어 축부(136)와 함께 후방벽(124)을 관통하여 설치된다. 이 가이드 슬리브(160)는 축부(136)를 지지하는 역할을 수행한다.

베어링유닛(150)은 스핀들부재(135)가 원활히 회전되도록 플랜지부(137)를 지지하도록 설치된다. 여기서, 베어링유닛(150)은 플랜지부(137)의 일측과 실린더(123)의 후방벽(124) 사이에 설치된다. 보다 구체적으로, 베어링유닛(150)은 실린더(123)의 후방벽(124)과 플랜지부(137) 사이에 마련되는 니들베어링(152)과, 니들베어링(152)을 사이에 두고 상기 플랜지부(137)와 실린더(123)의 후방벽(124)에 각각 접촉되게 설치되는 한 쌍의 와셔(154)를 구비한다. 이때, 니들베어링(152)은 너트부재(131)가 피스톤(121)을 가압 시 발생되는 축력(하중)을 스핀들부재(135)를 통해 전달받아 지지하도록 스러스트 니들베어링(thrust needle bearing)으로 마련되고, 한 쌍의 와셔(154)는 스러스트 와셔(thrust washer)로 마련된다.

탄성부재(170)는 동력변환유닛(130)으로 탄성력을 제공하도록 실린더(123) 내에 마련된다. 예컨대, 탄성부재(170)는 코일 스프링으로 마련될 수 있다. 이에, 탄성부재(170)는 일단이 실린더(123)의 후방벽(124)에 지지되고 타단이 너트부재(131)의 헤드부(132) 후방부에 지지되도록 마련된다. 이때, 탄성부재(170)는 압축된 상태로 실린더(123) 내에 설치된다. 즉, 탄성부재(170)는 탄성복원력에 의해 너트부재(131)를 가압하도록 마련된다.

이와 같은 전자식 주차 브레이크(100)를 통해 주차 시 파킹력에 의해 캘리퍼 하우징(120) 즉, 실린더(123)의 후방벽(124) 측에 밴딩 변형(휘어짐)이 발생하게 되는데, 탄성부재(170)는 동력변환유닛(130)으로 탄성복원력을 제공하여 동력변환유닛(130)에서 변형량을 보완하도록 하는 역할을 수행하게 된다.

이하에서는, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 전자식 주차 브레이크(100)의 작동 시 탄성부재를 통해 밴딩 변형되는 실린더의 후방벽의 변형량을 보완하는 구조에 대하여 설명하기로 한다.

먼저 도 2를 참조하면, 액추에이터(140)를 통해 동력을 전달받아 스핀들부재(135)가 회전함으로써 너트부재(131)가 피스톤(121)을 가압하게 된다. 이에 피스톤(121)이 내측 패드플레이트(111)를 가압하여 디스크(D)와 밀착됨으로써 파킹력이 구현되게 된다. 이때, 파킹력으로 인해 화살표 A의 방향과 같이 동력변환유닛(130) 및 캘리퍼 하우징(120)의 실린더(123) 후방벽(124)으로 축력이 전달되게 된다. 즉, 실린더(123)의 후방벽(124)측이 일정량 밴딩 변형된다. 이에 따라, 종래에서는 실린더의 후방벽이 밴딩 변형되어 베어링 및 와셔가 후방벽과 편접촉되고, 스핀들부재와 출력축이 틀어지게 된다. 그러나, 본 발명의 일 측면에 따르면, 탄성부재(170)가 너트부재(131)를 탄성가압하여 스핀들부재(135)와 너트부재(131)의 나사부를 통해 변형량을 보완하게 된다. 보다 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 파킹력에 의해 실린더(123)의 후방벽(124)이 밴딩 변형 시, 탄성부재(170)가 너트부재(131)에 탄성력을 제공함에 따라 스핀들부재(135)의 수나사산(136a)과 너트부재(131)의 암나사산(133a)이 밀착되며 나사산(133a, 136a) 간의 간격을 통해 너트부재(131)와 스핀들부재(135)가 일정각도 틀어짐이 허용되게 된다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 제동 전 후방벽(124)의 수직 중심선(C)을 기준으로 실린더(123)의 후방벽(124)이 밴딩 되더라도, 스핀들부재(135)의 플랜지부(137)가 밴딩 되는 후방벽(124)을 따라가 면접촉된 상태를 유지하도록 기울어지게 된다. 이에, 스핀들부재(135)와 플랜지부(137), 실린더(123)의 후방벽(124), 가이드 슬리브(160) 및 스핀들부재(135)와 결합되는 액추에이터(140)의 출력축(145)은 서로 틀어지지 않고 동축상 일직선으로 연결된 상태를 유지할 수 있게 된다.

상기와 같이, 탄성부재(170)를 통해 너트부재(131)와 스핀들부재(135)의 나사결합부에 탄성력을 제공함으로써 너트부재(131)와 스핀들부재(135)의 나사부에서 밴딩 변형량을 보완시킴으로써 종래의 베어링과 와셔가 실린더의 후방벽에 편접촉됨에 따라 노이즈 발생 및 파손되는 문제점을 해결할 수 있으며, 또한 출력축과의 틀어짐으로 감속기어가 파손되는 문제점 등을 해결할 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 : 전사식 주차 브레이크 110 : 캐리어
120 : 캘리퍼 하우징 121 : 피스톤
123 : 실린더 124 : 후방벽
131 : 너트부재 135 : 스핀들부재
145 : 출력축 150 : 베어링유닛
160 : 가이드 슬리브 170 : 탄성부재

Claims (6)

1. 한 쌍의 패드플레이트가 진퇴 가능하게 설치된 캐리어;
   상기 캐리어에 슬라이딩 가능하게 설치되고 피스톤이 제동유압에 의해 진퇴 가능하게 설치되는 실린더가 마련된 캘리퍼 하우징;
   액추에이터의 출력축으로부터 회전력을 전달받아 회전하도록 상기 실린더의 후방벽을 관통하는 축부와 상기 축부의 반경방향으로 연장 형성되어 상기 실린더 내에 배치되는 플랜지부를 갖는 스핀들부재와, 상기 피스톤 내에 회전이 제한된 상태로 상기 스핀들부재와 나사결합되는 너트부재를 구비하는 동력변환유닛;
   상기 스핀들부재에 설치되어 상기 실린더의 후방벽과 플랜지부 사이에 마련되는 베어링유닛; 및
   일단이 상기 실린더의 후방벽에 지지되고 타단이 상기 너트부재에 지지되도록 설치되는 탄성부재;를 포함하는 전자식 주차 브레이크.
2. 제1항에 있어서,
   상기 탄성부재는 탄성력을 너트부재에 전달하여 파킹 시 발생하는 하중을 상기 너트부재와 스핀들부재가 나사결합되는 나사부로 전달시키는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크.
3. 제2항에 있어서,
   상기 파킹 시 발생되는 하중에 의해 실린더의 후방벽이 밴딩되는 경우 상기 스핀들부재의 플랜지부가 상기 베어링유닛과 함께 후방벽에 밀착되게 유지되어 상기 스핀들부재, 후방벽 및 출력축이 어긋나지 않고 일직선으로 정렬된 상태가 유지되는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크.
4. 제1항에 있어서,
   상기 탄성부재는 코일 스프링으로 마련되어 압축된 상태로 상기 실린더 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크.
5. 제1항에 있어서,
   상기 베어링유닛은 트러스트 니들베어링과, 상기 트러스트 니들베어링을 사이에 두고 상기 플랜지부와 실린더의 후방벽에 각각 접촉되게 설치되는 한 쌍의 트러스트 와셔를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크.
6. 제1항에 있어서,
   상기 실린더의 후방벽을 관통하는 부분의 축부를 감싸도록 상기 후방벽에 가이드 슬리브가 설치되는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크.
   

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