KR20200105059A - 모터 구동 브레이크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터로 구동되는 브레이크 시스템에 관한 것으로서, 구동 모터와, 상기 구동 모터의 회전축에 연결되며, 외면에 나사산이 형성되는 구동축과, 상기 구동축이 중심에 삽입되도록 중공이 형성되고, 중공 내주면에는 구동축의 나사산에 대응되는 나사산이 형성되어 구동축이 회전함에 따라 구동축의 길이 방향으로 가변되는 피스톤과, 상기 피스톤이 가변됨에 따라 피스톤으로부터 압력을 받아 피스톤과 함께 가변되는 가압패드와, 상기 가압패드가 피스톤과 함께 가변됨에 따라 가압패드로부터 압력을 받는 플라이휠과, 플라이휠을 사이에 두고 가압패드의 반대편에 배치되어 플라이휠이 가압패드로부터 압력을 받을 때 플라이휠을 지지하는 고정 패드 및, 상기 구동축과, 피스톤이 수용되는 하우징으로 구성되되, 상기 피스톤과 가압패드는 일 방향으로 경사가 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

Description

모터 구동 브레이크 시스템{Motor driven brake system}

본 발명은 이동체의 브레이크 시스템에 관한 것으로, 특히 모터로 구동되는 피스톤을 갖는 브레이크 시스템에 관한 것이다.

현재 주로 사용되는 브레이크 시스템은 대부분 유압으로 작동된다. 유압으로 작동되는 경우, 브레이크 시스템은 유압 구동을 위한 기구와, 유압 전달을 위한 기구 및 작동 타이밍을 맞추기 위한 기구들이 복잡하게 설치되어 제조비용도 상당하고, 또한 많은 기구들이 상호작용 하도록 구성되다보니 어느 하나의 부품에만 문제가 생기더라도 브레이크 시스템 전체가 작동에 문제가 생길 수 있고 오작동이 상대적으로 쉽게 발생될 수 있어 운전자의 안전 및 주변 사람과 시설의 안전에도 위험요소가 되며, 이러한 오작동 방지 및 정상 상태 유지를 위한 관리 보수 비용도 상당한 실정이다.

따라서 종래에도 유압방식을 대체할 수 있는 기술로서 모터로 작동되는 브??이크 시스템에 관한 연구가 있어 왔다. 하지만 현재로서는 유압 방식 외에는 큰 제동력이 발휘될 수 있는 브레이크 시스템에 관한 기술이 없는 실정이며, 모터로 구동되는 브레이크의 경우에는 제동력에 한계가 있어 작은 차량에만 사용되고 있다. 또한 순간적으로 강한 힘으로 제동력이 발휘되어야 하는 점에서 모터로 구동되는 브레이크 시스템에는 모터 과부하가 방지되어야 하나 이에 대한 대책이 아직 미비한 실정이다.

따라서 모터로 구동될 수 있으면서도 큰 힘의 제동력이 발휘될 수 있는 브레이크 시스템에 대한 기술이 개발된다면 제작 및 유지보수 비용 면에서 비약적으로 절감될 수 있고, 구조가 단순해지므로 차량의 안정성도 훨씬 높아지며, 내구성 면에서도 큰 장점을 가질 수 있다. 특히 브레이크 시스템의 구조가 단순해지면 차량 전체의 중량도 훨씬 가벼워지므로 연비 면에서도 종래보다 큰 절감이 가능하다. 따라서 모터로 구동되면서 대형 차량에도 적용 가능한 브레이크 시스템에 관한 기술이 절실하게 요청된다.

공개특허공보 제10-2004-0019457호(공개일자: 2004. 03. 06)

이에 본 발명은 할 수 있는 모터로 구동될 수 있으면서도 큰 힘의 제동력이 발휘될 수 있는 브레이크 시스템에 대한 기술이 개발된다면 제작 및 유지보수 비용 면에서 비약적으로 절감될 수 있고, 구조가 단순해지므로 차량의 안정성도 훨씬 높아지며, 내구성 면에서도 큰 장점을 가질 수 있다. 특히 브레이크 시스템의 구조가 단순해지면 차량 전체의 중량도 훨씬 가벼워지므로 연비 면에서도 종래보다 큰 절감이 가능하다. 따라서 모터로 구동되면서 대형 차량에도 적용 가능한 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 브레이크 시스템은 구동 모터와, 구동 모터의 회전축에 연결되며, 외면에 나사산이 형성되는 구동축과, 구동축이 중심에 삽입되도록 중공이 형성되고, 중공 내주면에는 구동축의 나사산에 대응되는 나사산이 형성되어 구동축이 회전함에 따라 구동축의 길이 방향으로 가변되는 피스톤과, 상기 피스톤이 가변됨에 따라 피스톤으로부터 압력을 받아 피스톤과 함께 가변되는 가압패드와, 가압패드가 피스톤과 함께 가변됨에 따라 가압패드로부터 압력을 받는 플라이휠과, 플라이휠을 사이에 두고 가압패드의 반대편에 배치되어 플라이휠이 가압패드로부터 압력을 받을 때 플라이휠을 지지하는 지지 패드 및, 상기 구동축과, 피스톤이 수용되는 하우징으로 구성된다.

여기서 피스톤과 가압패드는 일 방향으로 경사가 형성됨으로써, 본 발명에 따른 브레이크 시스템은 힘의 집중이 가능하다.

이 경우 바람직하게는 상기 피스톤과 가압패드의 경사도는 동일하며, 가압패드의 경사 방향은 플라이휠이 장착된 차량이 전진하는 방향을 따라 플라이휠이 회전될 때 플라이휠이 진행되는 방향에서 가압패드와 플라이휠의 두께가 작아진다.

또한 상기 가압패드는 바람직하게는 플라이휠과 접촉되는 패드본체와, 피스톤과 접촉되는 압력전달체로 구성되되, 바람직하게는 상기 경사는 압력전달체에 형성된다.

이때 바람직하게는 압력전달체는 회전되지 않고 피스톤과 함께 모터 축의 길이방향으로만 가변된다.

그리고 상기 압력전달체와 피스톤은 바람직하게는 마그네틱 재질로 이루어져, 피스톤과 마그네틱은 가변 축 방향이 유지되는 상태에서 자력으로 인하여 피스톤이 회전됨으로써, 서로 경사면이 면적 전체에 걸쳐 균일하게 면 접촉이 가능하다.

한편, 상기 모터 회전축 또는 구동축 중 어느 하나의 외면에는 바람직하게는 마그네틱 회전자가 장착되고, 상기 하우징 내면에는 회전자의 회전으로 인해 전자기적 신호를 수신하는 전자석이 장착되며, 전자석이 수신하는 신호에 따라 구동모터를 제어시키는 제어기가 마련되어, 구동모터의 회전으로 인해 피스톤이 압력전달체에 밀착됨으로써 회전수가 감소되는 순간 전자석으로부터 수신되는 회전 수 감소 신호를 수신하는 제어기가 구동모터를 정지시킴으로써, 구동모터의 과부하가 즉각 방지될 수 있다.

본 발명에 따른 브레이크 시스템은 모터로 구동될 수 있으면서도 큰 힘의 제동력이 발휘될 수 있는 브레이크 시스템에 대한 기술이 개발된다면 제작 및 유지보수 비용 면에서 비약적으로 절감될 수 있고, 구조가 단순해지므로 차량의 안정성도 훨씬 높아지며, 내구성 면에서도 큰 장점을 가질 수 있다. 특히 브레이크 시스템의 구조가 단순해지면 차량 전체의 중량도 훨씬 가벼워지므로 연비 면에서도 종래보다 큰 절감이 가능하다. 따라서 모터로 구동되면서 대형 차량에도 적용 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 브레이크 시스템의 일 실시예의 사시도,
도 2는 도 1의 배면 사시도,
도 3은 도 1에서 일부 구성의 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 브레이크 시스템의 제2실시예의 정단면도,
도 5는 도 4의 변형 실시예의 사시도,
도 6은 도 5의 분해사시도,
도 7은 도 5의 정단면도,
도 8을 본 발명에 따른 브레이크 시스템의 테스트 순서도,

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1로부터, 전기 기계식 제동 시스템의 콤팩트 한 테스트 - 업을 포함하는 본 발명의 제 1 실시 예가 여기서 설명 될 것이다. 시험 배치에 사용 된 제동 장치는 두 가지 혁신적인 제동 기술 중 하나를 기반으로하며이 기술은이 섹션의 뒷부분에서 별도의 실시 예로 설명됩니다. 시험 장치는 구동 장치와 제동 장치를 포함한다. 구동 유닛은 브레이크 로터 (002)에 관성 부하를인가하기위한 플라이휠 (032) 구동 AC 서보 모터 (031)이고, 제동 유닛은 모터 힘을 연결된 연성 브레이크 로터 (002)에 전달하기위한 브러시리스 DC 모터 001 구동 웨지 메카니즘 (034)에 전달한다.

구동 모터 (031) 및 브레이크 모터 (001)는 각각 클램핑 플레이트 (033, 029) 상에 장착된다. 구동 모터 (031)의 샤프트는 플랜지 (027)를 통해 플렉시블 로터 (002)에 연결된다. 클램핑 플레이트 (029, 035) 사이의 베어링 (030) 지지부상의 플라이휠 (032)은 브레이크 로터 (002)에 연결된다. 브레이크 부품들은 클램핑 플레이트 (028) 상에 장착된다.

제 1 실시 예는 또한 전자 제어 시스템 및 테스트 설정에서 채택 된 제어 접근법을 포함한다. 구동 모터 (031) 및 브레이크 모터 (001)는 사용자가 제동력, 튜닝 파라미터 등과 같은 원하는 파라미터를 입력 할 수있는 제어기 및 사용자 정의 프로그램을 사용하여 제어된다. 테스트 설정은 제동 성능을 측정하도록 설계되고, 브레이크 시스템을 검증하십시오. 힘은 힘 센서를 사용하여 측정됩니다. 또한, NFC, 광학, 솔레노이드, 음향 등과 같은 비접촉식 (브레이크 성능에 대한 영향을 피하기 위해)의도 4 및도 7에 도시 된 바와 같은 보조 유닛 (X15)은 제동 모터. 예를 들어, 극성 배열을 기반으로하여 브레이크 모터 샤프트에 부착 된 영구 자석 세트 및 주변에 권선 된 코일을 사용하여 제동 중 유도 전류 / 전압을 측정하고 유도 된 전류 또는 전압을 제동 제어기의 입력으로 사용합니다 제동 모터에 대한 제어 전략을 수립하십시오.

도 2,도 3 및도 4에 도시 된 바와 같이, 제 2 실시 예는 쐐기 유도 제동 원리에 기초하여 작동하는 단일 모터 구동 고정형 캘리퍼 브레이크 시스템이다. 동일한 제동 유닛이 제 1 실시 예에서 사용되지만,이 섹션에서 상세히 논의 될 것이다. 브레이크 모터 (101)는 클램핑 플레이트 (129)의 일측에 장착되는 반면, 캘리퍼 블록 (110)은 다른 일측에 장착된다. 브레이크 모터 (101)는 플런저 (104)를 전후로 구동하는 스크루 샤프트 (103)에 연결된다. 플런저 (104)는 나사 구멍 및 캘리퍼 블록 (110)의 슬롯 구멍 내에서 미끄러지게하기 위해 그 축선을 따라 그 외주에 한 쌍의 돌출 된 가이드 웨이를 갖는 원통형 세그먼트이며; 또한, 플런저 (104)의 선단부면은 쐐기 대응 부로서 경사각으로 내부 브레이크 패드 (105)와 정합하도록 쐐기 형으로되어있다. 스크루 샤프트 (103) 위의 캘리퍼 블록 (110) 내의 플런저 (104)의 움직임은 브레이크가 선단에서 완전히인가되고 하중 센서 (108)에 의해 기록 된 제한력에 의해 제어되고 후단에서 단부 스위치 (114)에 의해 제어된다. 플런저 (104)의 선단 쐐기 단부는 내부 브레이크 패드 (105)상의 쐐기 대응 부와 결합하고; 브레이크가 오프 일 때, 내측 패드 (105)는 로터 (102)와의 접촉을 피하기 위해 스크류 샤프트 (103)의 자기 단부에 부착되고, 일단 브레이크가 가해지면 플런저 (104)는 브레이크 패드 (105)를 로터 (102)에 대해 가압한다. 로터 102)는 로터 (102)의 타 단부 상에 배치 된 고정 플랫 브레이크 패드 (106)와 접촉하도록 탄 성적으로 변형된다. 로터 (102)와 외부 브레이크 패드 (105) 사이의 거리는 조절 나사 (109)를 사용하여 변경 될 수있다.

제 3 실시 예에서, 제동 시스템은 플로팅 캘리퍼스 (floating caliper) (217) 타입 웨지 브레이크를 갖는 강성 로터 (202)를 포함한다. 플로팅 캘리퍼 (217)는 2 개의 스프링 장착 가이드로드 (219)를 사용하여 브레이크 어댑터 (216) 상에 장착된다. 플로팅 캘리퍼 (217)의 몸체는 일측의 브레이크 어댑터 (216)를 중심으로 왕복 운동하는 중공 피스톤과, 타측의 브레이크 모터 (201)를 갖는다. 브레이크 모터 (201)는 플런저 (204)를 스크루 샤프트 (203) 여기서 플런저 (204)는 실시 예 2의 플런저 (204)의 구성과 유사하다. 일단 브레이크가 가해지면 플런저 (204)는 접촉이 이루어질 때까지 경사 형 브레이크 패드 (205)를 로터 (202)에 대해 가압한다. 일단 멀어 질 수 없으면, 플런저 (204)는 플로팅 캘리퍼 (217)를 후방으로 밀어 내고, 그렇게하면 반대쪽 브레이크 패드 (206)를 로터 (202)에 더 가까이 당길 것이다. 대향 측 브레이크 패드 (206)는 평판 (218) 이는 플로팅 캘리퍼 (217)의 동일한 가이드로드 (219)를 통해 스프링 어댑터 (216)에 스프링로드 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

031,101,201 : 구동모터 032,102,202 : 플라이휠
103,203 : 스크루 축 104,204 : 플런저
105,205 : 가압 패드 106,206 : 고정패드
107 : 하우징 110 : 내측 실린더
111 : 외측 실린더 112 : 연결 핀
115 : 회전수 변화 감지 센서

Claims (6)

1. 구동 모터와;
   상기 구동 모터의 회전축에 연결되며, 외면에 나사산이 형성되는 구동축과;
   상기 구동축이 중심에 삽입되도록 중공이 형성되고, 중공 내주면에는 구동축의 나사산에 대응되는 나사산이 형성되어 구동축이 회전함에 따라 구동축의 길이 방향으로 가변되는 피스톤과;
   상기 피스톤이 가변됨에 따라 피스톤으로부터 압력을 받아 피스톤과 함께 가변되는 가압패드와;
   상기 가압패드가 피스톤과 함께 가변됨에 따라 가압패드로부터 압력을 받는 플라이휠과;
   플라이휠을 사이에 두고 가압패드의 반대편에 배치되어 플라이휠이 가압패드로부터 압력을 받을 때 플라이휠을 지지하는 고정 패드; 및,
   상기 구동축과, 피스톤이 수용되는 하우징; 으로 구성되되,
   상기 피스톤과 가압패드는 일 방향으로 경사가 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 피스톤과 가압패드의 경사도는 동일하며, 가압패드의 경사 방향은 플라이휠이 장착된 차량이 전진하는 방향을 따라 플라이휠이 회전될 때 플라이휠이 진행되는 방향에서 가압패드와 플라이휠의 두께가 작아지는 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 가압패드는 플라이휠과 접촉되는 패드본체와, 피스톤과 접촉되는 압력전달체로 구성되되,
   상기 경사는 압력전달체에 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 압력전달체는 회전되지 않고 피스톤과 함께 모터 축의 길이방향으로만 가변되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 압력전달체와 피스톤은 마그네틱 재질로 이루어져, 피스톤과 마그네틱은 가변 축 방향이 유지되는 상태에서 자력으로 인하여 피스톤이 회전됨으로써, 서로 경사면이 면적 전체에 걸쳐 균일하게 면 접촉 가능한 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 모터 회전축 또는 구동축 중 어느 하나의 외면에는 마그네틱 회전자가 장착되고, 상기 하우징 내면에는 회전자의 회전으로 인해 전자기적 신호를 수신하는 전자석이 장착되며, 전자석이 수신하는 신호에 따라 구동모터를 제어시키는 제어기가 마련되어, 구동모터의 회전으로 인해 피스톤이 압력전달체에 밀착됨으로써 회전수가 감소되는 순간 전자석으로부터 수신되는 회전 수 감소 신호를 수신하는 제어기가 구동모터를 정지시킴으로써, 구동모터의 과부하가 즉각 방지되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.

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