KR20180047620A - 전자식 브레이크 장치 - Google Patents

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KR20180047620A
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    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms

Abstract

본 발명은 전자식 브레이크 장치에 관한 것으로, 차체에 장착되는 하우징부와, 하우징부에 장착되고 전원이 인가됨에 따라 구동되어 회전력을 제공하는 동력제공부와, 동력제공부에 장착되는 동력구속부와, 하우징부에 장착되는 모터부와, 모터부에 장착되어 직선 이동되고 동력구속부에 밀착되어 동력구속부의 회전을 제한하는 압박부를 포함하여, 전원이 차단되더라도 주차 제동력 저하를 방지할 수 있다.

Description

전자식 브레이크 장치{ELECTRONIC BRAKE DEVICE}
본 발명은 전자식 브레이크 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주차 제동시 전원이 차단되더라도 제동력 저하를 방지할 수 있는 전자식 브레이크 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전자식 브레이크 장치는 주행 제동과 주차 제동 중 어느 하나 이상을 전자식으로 제어하는 시스템이다.
전자식 브레이크 장치 중에서 이엠비(EMB-Electro-Mechanical Brake)는 제동 캘리퍼에 모터 구동 기반 액추에이터가 직접 장착되어 브레이크 액 없이 제동력을 발생시킨다. 즉, 모터에서 회전력을 발생시키고, 기어에 의해 배력이 되며, 스크류-너트 매커니즘에 의해 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 피스톤을 가압한다. 한편, 전원이 오프되는 경우, 솔레노이드와 레버에 의해 이엠비 액추에이터의 회전체 중 하나를 구속하면, 제동력 상실이 방지되어 주차 제동 상태가 유지될 수 있다.
종래 전자식 브레이크 장치에서 주차 제동을 구현하기 위해서는 액추에이터의 회전체에 바람개비가 형성되고, 솔레노이드 레버가 전진하면서 바람개비의 회전을 구속하도록 설계되어 있다. 그러나, 솔레노이드 레버가 바람개비와의 걸리는 지점으로 정확하게 이동하지 못하는 경우, 액추에이터의 회전체가 솔레노이드 레버에 걸리도록 회전되면서 제동력이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2012-0000838호(2012.01.04 공개, 발명의 명칭 : 전자식 주차 브레이크 장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 주차 제동시 전원이 차단되더라도 제동력 저하를 방지할 수 있는 전자식 브레이크 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 전자식 브레이크 장치는: 차체에 장착되는 하우징부; 상기 하우징부에 장착되고, 전원이 인가됨에 따라 구동되어 회전력을 제공하는 동력제공부; 상기 동력제공부에 장착되는 동력구속부; 상기 하우징부에 장착되는 모터부; 및 상기 모터부에 장착되어 직선 이동되고, 상기 동력구속부에 밀착되어 상기 동력구속부의 회전을 제한하는 압박부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 동력구속부는 상기 동력제공부에 장착되는 원형판 형상의 구속링부; 및 상기 구속링부의 외주면에 형성되는 구속마찰부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구속마찰부는 톱니 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 모터부는 상기 하우징부에 장착되고, 전원이 인가됨에 따라 구동되는 모터구동부; 상기 모터구동부에 장착되고, 상기 모터구동부가 구동됨에 따라 회전되는 모터축부; 상기 모터축부에 형성되는 모터스크류부; 및 상기 모터축부가 삽입되고, 상기 압박부가 장착되며, 상기 모터축부가 회전됨에 따라 직선 이동되는 모터이동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 모터이동부는 상기 모터스크류부가 내측에 맞물려 직선 이동되는 이동몸체부; 및 상기 이동몸체부의 일측면에 형성되고, 상기 하우징부와 접촉되어 상기 이동몸체부의 회전을 제한하는 이동평면부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 모터이동부는 상기 이동몸체부의 양단부에 형성되고, 연성재질을 포함하여 충격을 흡수하는 이동완충부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 압박부는 상기 모터부에 결합되는 압박결합부; 및 상기 압박결합부의 일측면에 형성되고, 상기 동력구속부와 밀착되도록 오목한 형상을 갖는 압박밀착부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전자식 브레이크 장치는 모터부의 구동으로 압박부가 직선 이동되면서 동력구속부의 회전을 제한하여 주차 제동력을 유지시킬 수 있다.
본 발명에 따른 전자식 브레이크 장치는 동력구속부에 압박부가 밀착되면 제동력 저하가 이루어지지 않도록 동력구속부가 고정됨으로써, 주차 제동력을 정밀하게 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 전자식 브레이크 장치는 저렴한 소형 모터부를 사용하여, 작동 소음을 줄이고, 제조단가를 낮출 수 있다.
본 발명에 따른 전자식 브레이크 장치는 모터이동부의 양단부에 이동완충부가 형성되어 모터이동부의 이동시 소음을 완화하고 충격을 흡수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치에서 동력구속부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치에서 모터부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치에서 압박부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치에서 오류를 판단하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치에서 모터부의 가압시 전류 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치에서 모터부의 가압 해제시 전류 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전자식 브레이크 장치의 실시예를 설명한다. 이러한 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 전자식 브레이크 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치(1)는 하우징부(10)와, 동력제공부(20)와, 동력구속부(30)와, 모터부(40)와, 압박부(50)를 포함한다.
하우징부(10)는 차체(100)에 장착되고, 동력제공부(20)는 하우징부(10)에 장착되어 된다. 동력제공부(20)는 전원이 인가됨에 따라 구동되어 회전력을 제공한다. 일 예로, 동력제공부(20)에서 제공된 회전력에 의해 회전축(21)이 회전되고, 회전축(21)에는 회전기어(22)가 장착되어 동력을 전달할 수 있다. 회전기어(22)를 통해 전달된 동력은 주행 제동에 사용될 수 있다. 한편, 회전기어(22)를 통해 전달된 동력에 의해 주차용 제동력이 생성될 수 있다.
동력구속부(30)는 동력제공부(20)에 장착된다. 일 예로, 동력구속부(30)는 회전축(21)에 결합되고, 회전축(21)과 연동될 수 있다.
모터부(40)는 하우징부(10)에 장착되고, 압박부(50)는 모터부(40)에 장착되어 직선 이동된다. 압박부(50)가 동력구속부(30)에 밀착되면 동력구속부(30)의 회전을 제한한다. 따라서, 동력제공부(20)에 전원 공급이 차단된 상태에서도 동력구속부(30)의 회전이 제한되어 주차용 제동력이 유지될 수 있다. 이때, 모터부(40)로는 솔레노이드 대신 모터가 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치에서 동력구속부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동력구속부(30)는 구속링부(31)와 구속마찰부(32)를 포함한다.
구속링부(31)는 동력제공부(20)에 장착되고 원형판 형상을 갖는다. 일 예로, 회전축(21)이 구속링부(31)를 관통하되, 회전축(21)은 각진 형상을 하고, 구속링부(31)는 회전축(21)에 걸려 회전축(21)과 연동될 수 있다.
구속마찰부(32)는 구속링부(31)의 외주면에 형성되고 외부 요소와 접촉시 마찰이 발생하도록 형성된다. 구속마찰부(32)는 톱니 형상을 하거나, 거친 면을 갖도록 형성될 수 있다. 그 외, 구속마찰부(32)는 압박부(50)와의 접촉시 마찰이 발생할 수 있는 다양한 형상 및 재질이 채택될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치에서 모터부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터부(40)는 모터구동부(41)와, 모터축부(42)와, 모터스크류부(43)와, 모터이동부(44)를 포함한다.
모터구동부(41)는 하우징부(10)에 장착되고, 전원이 인가됨에 따라 구동된다. 일 예로, 모터구동부(41)로는 저전력이 소모되고 저가형인 소형 DC 모터가 사용될 수 있다. 이러한 모터구동부(41)를 적절하게 제어하면 작동 소음을 최소화할 수 있고, 압박부(50)가 동력구속부(30)를 구속하면서 발생하는 충격 하중을 억제할 수 있다. 한편, 압박부(50)의 마찰계수가 커질수록, 모터구동부(41)의 사양이 줄어들 수 있다.
모터축부(42)는 모터구동부(41)에 장착되고, 모터구동부(41)가 구동됨에 따라 회전된다. 일 예로, 모터축부(42)는 모터구동부(41)에 인가되는 전류값에 따라 일방향 또는 타방향으로 회전될 수 있다.
모터스크류부(43)는 모터축부(42)에 형성된다. 일 예로, 모터스크류부(43)는 모터축부(42)의 외측에 압입될 수 있다. 그 외, 모터스크류부(43)는 모터축부(42)의 외주면에 가공되어 나사산을 형성할 수 있다.
모터이동부(44)에는 모터축부(42)가 삽입되고, 압박부(50)가 장착된다. 모터이동부(44)는 모터축부(42)가 회전됨에 따라 직선 이동된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터이동부(44)는 이동몸체부(441)와 이동평면부(442)를 포함한다.
이동몸체부(441)는 모터스크류부(43)가 내측에 맞물려 모터스크류부(43)의 회전 방향에 따라 전진 또는 후진 이동된다. 일 예로, 이동몸체부(441)의 내측에는 나사산을 갖는 홀이 형성되고, 모터스크류부(43)가 이동몸체부(441)에 삽입되어 이동몸체부(441)를 이동시킬 수 있다.
이동평면부(442)는 이동몸체부(441)의 일측면에 형성되고, 하우징부(10)와 접촉되어 이동몸체부(441)의 회전을 제한한다. 일 예로, 이동평면부(442)는 하우징부(10)의 바닥면과 마주 접하도록 평탄면이 형성될 수 있다. 이러한 이동평면부(442)는 이동몸체부(441)의 일측면을 가공하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터이동부(44)는 이동완충부(443)를 더 포함할 수 있다. 이동완충부(443)는 이동몸체부(441)의 양단부에 각각 형성되고, 연성재질을 포함하여 충격을 흡수한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치에서 압박부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압박부(50)는 압박결합부(51)와 압박밀착부(52)를 포함한다. 이러한 압박부(50)는 우레탄이나 고무와 같이 마찰계수가 높은 연성재질을 포함하여 이루어질 수 있다.
압박결합부(51)는 모터부(40)에 결합된다. 일 예로, 압박결합부(51)는 모터이동부(44)에 결합될 수 있다. 압박결합부(51)는 모터이동부(44)에 탈부착되어, 마모나 손상 발생시 교체될 수 있다.
압박밀착부(52)는 압박결합부(51)의 일측면에 형성되고, 동력구속부(30)와 밀착되도록 오목한 형상을 갖는다. 일 예로, 압박밀착부(52)는 압박결합부(51)의 일측면을 가공하여 형성될 수 있다. 압박밀착부(52)의 곡률이 구속링부(31)의 곡률과 동일하거나 구속링부(31)의 곡률보다 작게 형성되면, 공차가 있더라도 압박밀착부(52)의 중앙부부터 구속링부(31)와 밀착될 수 있다. 압박밀착부(52)는 구속마찰부(32)와 대응되는 형상을 하여 이들 간의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치에서 오류를 판단하기 위한 개략적인 블록도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치에서 모터부의 가압시 전류 상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치에서 모터부의 가압 해제시 전류 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 제어부(60)가 모터부(40)에 공급되는 작동 전류를 제어하여 압박부(50)가 동력구속부(30)를 가압하거나 가압 해제할 수 있다.
즉, 압박부(50)가 연성재질이고, 모터이동부(44)의 양단부에 이동완충부(443)가 형성되는 경우, 압박부(50)가 동력구속부(30)를 가압하더라도 작동 전류가 급상승하지 않고 일정 기울기를 갖도록 완만하게 상승한다(도 6 참조). 이로 인해 부정확한 제어에 의한 부품 파손을 방지할 수 있다. 작동 전류를 통해 압박부(50)가 동력구속부(30)를 압박하고 있는 상태에서, 일정 임계값 이상이면 가압이 중지되도록 제어부(60)가 모터부(40)에 작동 전류 공급을 차단할 수 있다.
반면, 압박부(50)와 동력구속부(30)와의 압박이 해제되는 경우, 일정 임계값 이상의 힘 발생이 아니라 모터이동부(44)의 이동만 보증되면 된다(도 7 참조).
한편, 압박부(50)가 동력구속부(30)를 압박한 후 오류 판단은 모터부(40)가 아닌 동력제공부(20)를 통해 이루어질 수 있다. 즉, 설정된 프로세스대로 작동시킨 이후에도 주차 제동이 유지되지 않는 경우, 동력제공부(20)의 위치센서 또는 힘센서에서 측정한 가변신호가 제어부(40)에 전송되고, 제어부(40)는 이러한 가변신호를 통해 오류라고 인지할 수 있다. 다만, 압박부(50)의 온도 변화에 따라 가압력이 떨어지는 경우가 발생하므로, 압박부(50)의 온도 변화에 따라 드롭되는 크기 이상으로 힘이 떨어질 때 오류라고 인지할 수 있다.
그리고, 압박부(50)가 동력구속부(30)에 대한 압박 해제시 오류 판단도 동력제공부(20)를 통해 이루어질 수 있다. 즉, 동력제공부(20) 작동시 노멀 조건보다 과다한 전류가 필요할 때 제어부(40)가 압박 해제 오류로 인지할 수 있다. 이때, 과다한 전류의 기준은 온도 변화 및 합리적인 전달계의 효율을 고려하고, 이보다 큰 범위에서의 전류를 필요로 하면 과다 전류로 판단할 수 있다. 압박부(50)가 동력구속부(30)에 대한 압박 해제시 오류가 발생하면, 제어부(60)의 제어로 경고부(80)에서 경고음이 생성되어 운전자에게 알려줄 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.
운전자가 주차 브레이크를 작동시키면 동력제공부(20)에 전원이 인가되고, 회전축(21)이 회전되어 주차 제동력을 생성한다.
주차 제동력이 생성되면, 모터구동부(41)에 의해 모터축부(42)가 일방향으로 회전된다. 모터축부(42)가 일방향으로 회전되면, 모터축부(42)와 나사 결합되는 모터이동부(44)가 동력구속부(30) 방향으로 이동된다. 이때, 모터이동부(44)의 일측면이 하우징부(10)와 면접촉되어 모터이동부(44)는 회전이 제한되고 직선 이동만 허용될 수 있다.
모터이동부(44)가 동력구속부(30) 방향으로 이동되면, 압박부(50)가 동력제공부(20)에 장착된 동력구속부(30)에 밀착된다. 이로 인해, 동력구속부(30)의 회전이 제한되어 주차 제동력이 유지된다.
한편, 주차 제동력을 제거하고자 하는 경우, 모터구동부(41)에 의해 모터축부(42)가 타방향으로 회전된다. 모터축부(42)가 타방향으로 회전되면, 모터축부(42)와 나사 결합되는 모터이동부(44)가 동력구속부(30)에서 멀어지는 방향으로 이동된다.
모터이동부(44)가 동력구속부(30)에서 멀어지는 방향으로 이동되면, 압박부(50)가 동력제공부(20)에 장착된 동력구속부(30)와 이격된다. 이로 인해, 동력제공부(20)의 회전이 이루어져 주차 제동력이 제거된다.
한편, 종래에는 회전체에 바람개비가 형성되고, 솔레노이드 레버가 전진하면서 바람개비의 회전을 구속하도록 설계되어 있으므로, 바람개비에서 돌출되는 돌기의 간격만큼 제동력 저하가 발생할 수 있다.
예를 들어, 바람개비의 돌기의 돌출 간격에 따른 제동력 저하가 1kN인 경우, 주차 제동력을 13kN 또는 14kN으로 제어할 수는 있지만, 13.5kN이 되도록 정밀하게 제어할 수 없다. 왜냐하면, 13.5kN의 제동력에서 솔레노이드를 작동시키면 13kN에서 바람개비의 돌기에 솔레노이드가 걸리도록 회전체가 역회전되면서 제동력 저하가 발생한다.
그러나, 본 발명에서는 압박부(50)가 동력구속부(30)를 압박하면 동력구속부(30)가 구속된 상태를 유지하므로, 주차 제동력에 대한 정밀 제어가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치(1)는 모터부(40)의 구동으로 압박부(50)가 직선 이동되면서 동력구속부(30)의 회전을 제한하여 주차 제동력을 유지시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치(1)는 동력구속부(30)에 압박부(50)가 밀착되면 제동력 저하가 이루어지지 않도록 동력구속부(30)가 고정됨으로써, 주차 제동력을 정밀하게 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치(1)는 저렴한 소형 모터부(40)를 사용하여, 작동 소음을 줄이고, 제조단가를 낮출 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 장치(1)는 모터이동부(44)의 양단부에 이동완충부(443)가 형성되어 모터이동부(43)의 이동시 소음을 완화하고 충격을 흡수할 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 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 하우징부 20 : 동력제공부
30 : 동력구속부 31 : 구속링부
32 : 구속마찰부 40 : 모터부
41 : 모터구동부 42 : 모터축부
43 : 모터스크류부 44 : 모터이동부
50 : 압박부 51 : 압박결합부
52 : 압박밀착부

Claims (7)

  1. 차체에 장착되는 하우징부;
    상기 하우징부에 장착되고, 전원이 인가됨에 따라 구동되어 회전력을 제공하는 동력제공부;
    상기 동력제공부에 장착되는 동력구속부;
    상기 하우징부에 장착되는 모터부; 및
    상기 모터부에 장착되어 직선 이동되고, 상기 동력구속부에 밀착되어 상기 동력구속부의 회전을 제한하는 압박부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 동력구속부는
    상기 동력제공부에 장착되는 원형판 형상의 구속링부; 및
    상기 구속링부의 외주면에 형성되는 구속마찰부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 구속마찰부는 톱니 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 모터부는
    상기 하우징부에 장착되고, 전원이 인가됨에 따라 구동되는 모터구동부;
    상기 모터구동부에 장착되고, 상기 모터구동부가 구동됨에 따라 회전되는 모터축부;
    상기 모터축부에 형성되는 모터스크류부; 및
    상기 모터축부가 삽입되고, 상기 압박부가 장착되며, 상기 모터축부가 회전됨에 따라 직선 이동되는 모터이동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 모터이동부는
    상기 모터스크류부가 내측에 맞물려 직선 이동되는 이동몸체부; 및
    상기 이동몸체부의 일측면에 형성되고, 상기 하우징부와 접촉되어 상기 이동몸체부의 회전을 제한하는 이동평면부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 모터이동부는
    상기 이동몸체부의 양단부에 형성되고, 연성재질을 포함하여 충격을 흡수하는 이동완충부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 압박부는
    상기 모터부에 결합되는 압박결합부; 및
    상기 압박결합부의 일측면에 형성되고, 상기 동력구속부와 밀착되도록 오목한 형상을 갖는 압박밀착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 장치.
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KR20080113532A (ko) * 2007-06-25 2008-12-31 현대모비스 주식회사 이중 래치를 이용한 패드 마모 조정 기능을 갖는 단일 모터전자 웨지 브레이크 시스템
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