KR20180120849A - 캘리퍼 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

캘리퍼 장치 및 그 제어방법에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 캘리퍼 장치는: 유압실이 형성되는 캘리퍼 하우징; 유압실의 내부에 배치되고, 브레이크 패드를 가압하도록 유압실의 유압에 의해 이동되는 피스톤; 피스톤의 내부에 이동 가능하게 설치되는 스크류 너트부; 및 스크류 너트부에 나사결합되고, 피스톤이 유압에 의해 브레이크 패드를 가압하도록 이동된 후, 스크류 너트부가 피스톤을 지지하도록 스크류 너트부를 이동시켜 피스톤의 주차 제동 위치를 유지시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

캘리퍼 장치 및 그 제어방법{CALIPER APPARATUS AND CONTROLING METHOD THEREOF}
본 발명은 캘리퍼 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동 부스터에서 발생되는 유압을 주차 제동시에 활용하고, 부품수를 감소시킬 수 있는 캘리퍼 장치 및 그 제동방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 차륜을 제동하기 위해 캘리퍼 장치가 설치된다. 캘리퍼 장치는 차륜의 허브에 설치된다.
캘리퍼 장치는 제동 모터에 감속기가 연결되고, 감속기에 제동 피스톤이 연결된다. 패달이 가압되면, 전동 부스터 장치에서 피스톤에 제동압을 형성한다.
또한, 제동 피스톤의 내부에는 스크류 너트가 직선 이동 가능하게 설치되고, 스크류 너트는 스크류에 나사결합되며, 스크류는 감속기에 연결된다. 제동 모터와 감속기의 구동시 스크류 너트는 회전되지 않고 직선 이동되어 피스톤을 제동 위치에 구속한다. 스크류 너트가 제동 피스톤의 제동 위치를 계속적으로 유지하도록 제동 피스톤을 지지하므로, 전동 부스터에서 제동압이 해제되더라도 제동 피스톤이 제동 상태를 유지한다.
그러나, 종래에는 전동 부스터 장치에서 얻어지는 유압이 전동 제동장치의 제동시에 적절하게 활용하지 못하고 있다. 또한, 전동 제동장치의 캘리퍼에는 피스톤의 이동시 구동토크를 증가시키기 위해 감속기와 스크류가 설치되므로, 캘리퍼의 부품수와 제조비용이 증가된다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2012-0116139호(2012. 10. 22 공개, 발명의 명칭: 페일세이프 밸브를 이용한 전동부스터 제동장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 전동 부스터에서 발생되는 유압을 주차 제동시에 활용하고, 부품수를 감소시킬 수 있는 캘리퍼 장치 및 그 제동방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 캘리퍼 장치는: 유압실이 형성되는 캘리퍼 하우징; 상기 유압실의 내부에 배치되고, 브레이크 패드를 가압하도록 상기 유압실의 유압에 의해 이동되는 피스톤; 상기 피스톤의 내부에 이동 가능하게 설치되는 스크류 너트부; 및 상기 스크류 너트부에 나사결합되고, 상기 피스톤이 유압에 의해 상기 브레이크 패드를 가압하도록 이동된 후, 상기 스크류 너트부가 상기 피스톤을 지지하도록 상기 스크류 너트부를 이동시켜 상기 피스톤의 주차 제동 위치를 유지시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 피스톤이 상기 브레이크 패드를 가압하도록, 전동 부스터가 상기 유압실에 유압 제동력을 형성할 수 있다.
상기 구동부는 상기 캘리퍼 하우징에 고정되는 스테이터; 상기 스테이터의 내부에 회전 가능하게 설치되는 로터; 및 상기 로터의 중심부에 설치되고, 상기 스크류 너트부에 나사결합되도록 나사부가 형성되는 샤프트를 포함할 수 있다.
상기 구동부의 구동 부하가 기 설정된 값에 도달되면, 상기 구동부는 상기 스크류 너트부의 이동을 정지시킬 수 있다.
상기 피스톤의 내측면에는 상기 샤프트의 길이방향을 따라 가이드부가 형성되고, 상기 스크류 너트부에는 상기 가이드부를 따라 직선 이동되고, 상기 가이드부에 걸려 회전이 방지되도록 구속부가 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 캘리퍼 장치의 제어방법은: 차량의 주차 제동시 피스톤이 브레이크 패드를 가압하도록 유압실에 유압 제동력을 형성하는 단계; 및 상기 피스톤이 상기 브레이크 패드를 유압 제동력으로 가압하도록 이동된 후, 구동부가 스크류 너트부를 이동시켜 상기 피스톤의 제동 위치를 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 피스톤이 제동 위치로 이동되도록, 전동 부스터가 상기 유압실에 유압 제동력을 형성할 수 있다.
상기 구동부의 구동 부하가 기 설정된 값에 도달되면, 상기 구동부는 상기 스크류 너트부의 이동을 정지시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 피스톤이 유압 제동력에 의해 브레이크 패드를 가압하도록 이동된 후에 스크류 너트부가 구동부에 의해 이동되므로, 스크류 너트부의 이동에 필요한 구동부의 구동토크를 감소시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 구동부의 구동토크를 증가시기 위한 구성인 감속기를 설치하지 않을 수 있다. 따라서, 감속기의 설치가 생략됨에 따라 캘리퍼 장치의 부품수와 제조비용을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치에서 스크류 너트부와 샤프트의 결합 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치의 스크류 너트부에서 구속부의 구조를 도시한 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치의 제어방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치에서 피스톤이 디스크 패드를 가압하도록 이동된 상태를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치에서 구동부가 구동됨에 따라 스크류 너트부가 피스톤을 지지하도록 이동되는 상태를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 캘리퍼 장치 및 그 제어방법의 일 실시예를 설명한다. 캘리퍼 장치 및 그 제어방법을 설명하는 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 캘리퍼 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치에서 스크류 너트부와 샤프트의 결합 구조를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치의 스크류 너트부에서 구속부의 구조를 도시한 확대도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치는 캘리퍼 하우징(110), 피스톤(140), 스크류 너트부(150) 및 구동부(160)를 포함한다.
캘리퍼 하우징(110)에는 유압실(112)이 형성된다. 캘리퍼 하우징(110)에는 유압실(112)에 연통되도록 유체 유입부(114)가 형성되고, 유체 유입부(114)는 전동 부스터(130)에 연결된다. 차량의 주차 제동시 전동 부스터(130)의 유체가 유압실(112)에 유입된다.
캘리퍼 하우징(110)에서 유압실(112)의 일측에는 브레이크 디스크(121)가 배치되고, 브레이크 디스크(121)의 양측에는 브레이크 패드(123)가 배치된다.
피스톤(140)은 유압실(112)의 내부에 배치되고, 브레이크 패드(123)를 가압하도록 유압실(112)에 공급되는 유체에 의해 이동된다.
스크류 너트부(150)는 피스톤(140)의 내부에 이동 가능하게 설치된다. 이때, 피스톤(140)의 내측면에는 샤프트(165)의 길이방향을 따라 가이드부(142)가 형성되고, 스크류 너트부(150)에는 가이드부(142)를 따라 직선 이동되고, 가이드부(142)에 걸려 회전이 방지되도록 구속부(151)가 형성된다.
구동부(160)는 스크류 너트부(150)에 나사결합된다. 구동부(160)는 피스톤(140)이 유압에 의해 브레이크 패드(123)를 가압하도록 이동된 후, 스크류 너트부(150)가 피스톤(140)을 가압하도록 스크류 너트부(150)를 이동시켜 피스톤(140)의 주차 제동 위치를 유지시킨다. 피스톤(140)이 유압에 의해 브레이크 패드(123)를 가압하도록 이동된 후에 스크류 너트부(150)가 이동되므로, 스크류 너트부(150)의 이동에 필요한 구동부(160)의 구동토크를 감소시킬 수 있다. 따라서, 구동부(160)의 구동토크를 증가시기 위한 구성인 감속기를 설치하지 않을 수 있다. 또한, 감속기의 설치가 생략됨에 따라 캘리퍼 장치의 부품수와 제조비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 감속기가 생략됨에 따라 캘리퍼 장치의 작동 소음이 감소될 수 있다.
피스톤(140)이 브레이크 패드(123)를 가압하는 위치로 이동되도록 전동 부스터(130)가 유압실(112)에 유체를 공급한다. 전동 부스터(130)가 유압실(112)에 유체를 공급하므로, 전동 부스터(130)의 유압을 차량의 주차 제동시에 활용할 수 있다. 전동 부스터(130)의 유압이 주차 제동시 피스톤(140)을 이동시키는데에 활용되므로, 구동부(160)의 구동토크를 감소시킬 수 있다.
구동부(160)로는 중공 모터부가 적용된다. 구동부(160)는 캘리퍼 하우징(110)에 고정되는 스테이터(161)와, 스테이터(161)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 로터(163)와, 로터(163)의 중심부에 설치되고, 스크류 너트부(150)에 나사결합되도록 나사부(166)가 형성되는 샤프트(165)를 포함한다. 샤프트(165)에 나사부(166)가 형성되므로, 스크류 너트부(150)에 나사결합하도록 스크류부를 별도로 설치하지 않아도 된다. 따라서, 캘리퍼 장치의 부품수를 감소시킬 수 있다.
구동부(160)의 구동 부하가 기 설정된 값에 도달되면, 구동부(160)가 스크류 너트부(150)의 이동을 정지시킨다. 피스톤(140)이 브레이크 패드(123)를 유압 제동력으로 가압하기 전까지 이동되는 동안에, 구동부(160)에는 대략 1암페어어 정도의 구동 부하가 발생된다. 그런데, 피스톤(140)이 브레이크 패드(123)를 유압 제동력으로 가압한 이후에는, 구동부(160)에 대략 4암페어의 구동 부하가 발생된다. 따라서, 구동부(160)의 구동 부하가 기 설정된 값에 도달되면, 구동부(160)의 구동을 정지시켜 피스톤(140)의 이동을 중단시킨다. 제어부에서는 구동부(160)의 전류 변화를 감지하여 구동부(160)의 구동 부하의 변화를 측정한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치의 제어방법에 관해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치의 제어방법을 도시한 플로우 차트이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치에서 피스톤이 디스크 패드를 가압하도록 이동된 상태를 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치에서 구동부가 구동됨에 따라 스크류 너트부가 피스톤을 지지하도록 이동되는 상태를 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 차량의 주차명령이 발생되면, 전동 부스터(130)에서 유압이 발생된다(S11). 전동 부스터(130)의 유압은 캘리퍼 하우징(110)의 유압실(112)의 유압을 증가시켜 피스톤(140)이 유압 제동력에 의해 브레이크 패드(123) 측으로 이동되도록 한다(S12). 피스톤(140)이 전동 부스터(130)에서 제공되는 유압에 의해 주차에 필요한 유압 제동력으로 브레이크 패드(123)를 가압한다.
전동 부스터(130)와 유압실(112)은 하나의 폐루프를 구성하므로, 피스톤(140)에 가해지는 유압 제동력은 폐루프 상에 설치된 압력센서를 통해 측정할 수 있다. 따라서, 제어부에서는 피스톤(140)에 가해지는 유압 제동력을 측정하여 주차 제동의 실폐 여부를 1차적으로 감지할 수 있다.
피스톤(140)에 가해지는 유압 제동력이 기 설정된 값에 도달되었는지를 판단한다(S13).
피스톤(140)이 기 설정된 값의 유압 제동력으로 브레이크 패드(123)를 가압한 후에 구동부(160)가 구동된다(S14). 즉, 스테이터(161)에 전원이 공급됨에 따라 로터(163)와 샤프트(165)가 회전되고, 샤프트(165)가 회전됨에 따라 스크류 너트부(150)가 브레이크 패드(123) 측으로 이동된다. 이때, 스크류 너트부(150)의 구속부(151)는 피스톤(140)의 가이드부(142)에 회전되지 않도록 구속되므로, 스크류 너트부(150)는 회전되지 않는다.
구동부(160)가 구동됨에 따라 스크류 너트부(150)가 피스톤(140)을 지지하도록 이동된다(S15).
구동부(160)의 구동 부하가 기 설정된 값에 도달되었는지를 판단한다(S16). 구동 부하는 구동부(160)의 전류 변화를 감지하여 제어부에서 측정할 수 있다.
스크류 너트부(150)가 피스톤(140)을 지지한 후에는 직선 이동되지 않으므로, 구동부(160)의 구동 부하가 기 설정된 값보다 증가된다. 예를 들면, 스크류 너트부(150)가 피스톤(140)을 지지하기 이전에는 구동부(160)의 구동 부하가 대략 1암페어 정도 유지되지만, 스크류 너트부(150)가 피스톤(140)을 지지하기 이후에는 구동부(160)의 구동 부하가 대략 4암페어 이상 증가된다.
구동부(160)의 구동 부하가 기 설정된 값에 도달되었다고 판단되면, 구동부(160)의 구동을 정지한다(S17). 따라서, 피스톤(140)이 스크류 너트부(150)를 지지하게 된다.
또한, 제어부에서는 구동부(160)의 구동 부하가 기 설정된 값에 도달되는지를 판단하여, 주차 제동의 실폐 여부를 2차적으로 감지할 수 있다. 구동 부하가 기 설정된 값을 도과하면, 제어부는 스크류 너트부(150)가 피스톤(140)을 안정되게 지지한 것으로 판단한다.
이어, 전동 부스터(130)의 구동이 정지되므로, 피스톤(140)에 가해지는 전동 부스터(130)의 유압 제동력이 해제된다(S18). 이때, 스크류 너트부(150)는 샤프트(165)의 나사부(166)와 나사결합되므로, 피스톤(140)에 가해지는 압력이 해제되더라도 스크류 너트부(150)는 피스톤(140)을 계속적으로 지지한다.
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 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110: 캘리퍼 하우징 112: 유압실
114: 유체 유입부 121: 브레이크 디스크
123: 브레이크 패드 130: 전동 부스터
140: 피스톤 142: 가이드부
150: 스크류 너트부 151: 구속부
160: 구동부 161: 스테이터
163: 로터 165: 샤프트
166: 나사부

Claims (8)

  1. 유압실이 형성되는 캘리퍼 하우징;
    상기 유압실의 내부에 배치되고, 브레이크 패드를 가압하도록 상기 유압실의 유압에 의해 이동되는 피스톤;
    상기 피스톤의 내부에 이동 가능하게 설치되는 스크류 너트부; 및
    상기 스크류 너트부에 나사결합되고, 상기 피스톤이 유압에 의해 상기 브레이크 패드를 가압하도록 이동된 후, 상기 스크류 너트부가 상기 피스톤을 지지하도록 상기 스크류 너트부를 이동시켜 상기 피스톤의 주차 제동 위치를 유지시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리퍼 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 피스톤이 상기 브레이크 패드를 가압하도록, 전동 부스터가 상기 유압실에 유압 제동력을 형성하는 것을 특징으로 하는 캘리퍼 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 캘리퍼 하우징에 고정되는 스테이터;
    상기 스테이터의 내부에 회전 가능하게 설치되는 로터; 및
    상기 로터의 중심부에 설치되고, 상기 스크류 너트부에 나사결합되도록 나사부가 형성되는 샤프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리퍼 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 구동부의 구동 부하가 기 설정된 값에 도달되면, 상기 구동부는 상기 스크류 너트부의 이동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 캘리퍼 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 피스톤의 내측면에는 상기 샤프트의 길이방향을 따라 가이드부가 형성되고,
    상기 스크류 너트부에는 상기 가이드부를 따라 직선 이동되고, 상기 가이드부에 걸려 회전이 방지되도록 구속부가 형성되는 것을 특징으로 하는 캘리퍼 장치.
  6. 차량의 주차 제동시 피스톤이 브레이크 패드를 가압하도록 유압실에 유압 제동력을 형성하는 단계; 및
    상기 피스톤이 상기 브레이크 패드를 유압 제동력으로 가압하도록 이동된 후, 구동부가 스크류 너트부를 이동시켜 상기 피스톤의 제동 위치를 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리퍼 장치의 제어방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 피스톤이 제동 위치로 이동되도록, 전동 부스터가 상기 유압실에 유압 제동력을 형성하는 것을 특징으로 하는 캘리퍼 장치의 제어방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 구동부의 구동 부하가 기 설정된 값에 도달되면, 상기 구동부는 상기 스크류 너트부의 이동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 캘리퍼 장치의 제어방법.
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