KR20210066128A - 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치에 관한 것으로, 2개의 피스톤을 갖는 유압식 주브레이크와 전자식 주차브레이크의 기능 통합에 따른 공간상의 제약을 개선하고 일체형으로 구성한 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치를 제공하는데 목적이 있다.

Description

전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치 {ELECTRICAL PARKING BRAKE INTEGRATED CALIPER}

본 발명은 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치에 관한 것으로, 상세하게는 주브레이크와 전자식 주차브레이크의 기능을 통합하여 일체형으로 개선한 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 정지 또는 주차를 위해 사용하는 주차브레이크는 브레이크 페달의 작동에 따른 유압을 이용하여 차륜을 가압하는 주브레이크와 달리 운전석에 구비된 주차브레이크 스위치를 조작함에 따라 전동으로 작동된다.

도 7을 참조하면, 종래의 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼는 브레이크 패드를 디스크(1)에 밀착시키기 위해 1개의 피스톤(3)을 적용하고 있으며, 모터(5)가 상기 피스톤(3)을 직접 구동하는 방식으로 작동한다.

종래의 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼는 2개 이상의 피스톤을 적용하는 경우 각각의 피스톤을 구동하기 위한 모터가 구비되어야 하며, 그에 따라 피스톤(3,4)의 구동을 위해 2개 이상의 모터(5,6)를 적용하는 경우 도 8에 보듯이 외측 피스톤(4)의 구동을 위한 모터(6)가 차량 외측으로 상당히 돌출되며 그에 따라 휠과 간섭되는 등으로 인한 공간상의 제약이 크게 발생한다.

따라서 종래에 2개 이상의 피스톤을 갖는 주브레이크의 경우 상기와 같은 공간상의 한계로 인해 전자식 주차브레이크를 일체형으로 통합하기 곤란한 문제가 있다.

한편, 상기와 같은 공간상의 제약으로 인해 주브레이크와 주차브레이크가 별도 구성되는 경우 그에 따른 원가 및 중량의 증가, 휠 내부의 공간활용성 저하를 회피하기 어렵게 된다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 2개의 피스톤을 갖는 유압식 주브레이크와 전자식 주차브레이크의 기능 통합에 따른 공간상의 제약을 개선하고 일체형으로 구성한 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치를 제공하는데 목적이 있다.

이에 본 발명은, 디스크의 내측에 배치되는 내측 실린더부와 상기 디스크의 외측에 배치되는 외측 실린더부가 구비되며, 상기 내측 실린더부와 외측 실린더부에 브레이크 액압을 전달하는 제1유로가 형성된 하우징; 상기 외측 실린더부에 장착되어 상기 제1유로를 통해 작용하는 브레이크 액압에 의해 브레이크 패드를 디스크측으로 가압하게 되는 외측 피스톤; 상기 내측 실린더부에 장착되어 상기 제1유로를 통해 작용하는 브레이크 액압에 의해 브레이크 패드를 디스크측으로 가압하게 되는 내측 피스톤; 상기 내측 실린더부를 통해 상기 제1유로와 연통되도록 하우징에 형성되고, 브레이크 유압라인에 연결되어 브레이크 액압을 공급받는 제2유로; 모터에 의해 구동 가능하도록 상기 내측 실린더부에 장착되며, 상기 모터에 의해 상기 내측 피스톤측으로 전진 이동시 상기 제2유로를 닫게 되는 전동 피스톤;을 포함하는 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 상기 제1유로는 브레이크 페달이 작동될 때 상기 브레이크 페달의 작동량에 따른 브레이크 액압이 상기 제2유로를 통해 전달받게 되고, 상기 모터는 운전석의 주차브레이크 스위치가 온(ON) 작동될 때 상기 전동 피스톤을 내측 피스톤측으로 전진 이동시키게 되며, 또한 상기 전동 피스톤은 내측 피스톤으로부터 후진 이동시 상기 제2유로를 개방하게 된다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 하우징에는 상기 제1유로와 직접 연통하도록 형성되어 브레이크 유압라인에 연결되는 제3유로가 구비되고, 상기 제3유로에는 제3유로의 개폐를 위한 상시 클로즈 타입의 밸브가 설치된다.

상기 제2유로를 통해 제1유로에 공급되는 브레이크 액의 리크 발생시, 상기 밸브는 제3유로를 개방하도록 제어되고, 상기 전동 피스톤은 상기 제2유로를 폐쇄하도록 제어되며, 이때 상기 전동 피스톤은 내측 피스톤과 직결되어 상기 내측 피스톤을 브레이크 패드측으로 가압하게 된다.

상기한 과제의 해결 수단을 통해 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 단일 모터를 이용하여 2개의 피스톤을 구동하는 구조를 구현하여 2개의 피스톤을 갖는 주브레이크의 캘리퍼와 전자식 주차브레이크의 통합에 따른 공간상의 제약을 극복하고 주브레이크와 주차브레이크를 일체형으로 구성할 수 있다.

둘째, 주브레이크와 주차브레이크를 일체형으로 구성함에 따라 원가 및 중량 절감의 효과, 휠 내부의 공간활용성 개선의 효과 등을 얻을 수 있다.

셋째, 별도의 복잡한 유압회로의 제어없이 모터의 구동 제어만으로 주브레이크 작동모드와 주차브레이크 작동모드 간에 전환이 가능하며, 모터와 밸브의 제어만으로 페일세이프 작동모드 또한 수행 가능하다.

넷째, 브레이크 유압라인의 리크 발생시 페일세이프 작동모드를 통해 제동력의 손실을 최소화하여 제동안전성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치를 나타낸 구성도
도 2는 본 발명에 따른 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치의 주브레이크 작동모드를 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치의 주차브레이크 작동모드를 나타낸 도면
도 4는 본 발명에 따른 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치의 페일세이프 작동모드를 나타낸 도면
도 5는 본 발명에 따른 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치의 작동 제어 과정을 나타낸 도면
도 6은 마스터 실린더의 압력과 브레이크 페달의 스트로크에 따른 브레이크 액의 리크 발생 영역을 보여주는 그래프
도 7은 종래의 단일 피스톤을 이용한 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼를 나타낸 도면
도 8은 종래의 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼에 2개의 피스톤이 적용되는 경우의 문제점을 보여주는 도면

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

첨부한 도 1 내지 4는 본 발명에 따른 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치를 도시한 것이며, 각 도면에서 도면부호 1은 디스크(1)를 지시한다.

상기 디스크(1)는 차륜과 함께 회전하는 것으로 양측에 위치된 브레이크 패드(2)가 밀착될 때 제동력이 발생한다. 상기 디스크(1)는 차량의 후륜과 일체로 회전하는 후륜 브레이크 디스크일 수 있다.

상기 브레이크 패드(2)는 하우징(10)에 설치된 내측 피스톤(21)과 외측 피스톤(22)에 의해 가압되어 디스크(1)에 밀착하게 된다.

도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(10)은 디스크(1)의 일측에 배치되어 내측 피스톤(21)과 외측 피스톤(22)을 브레이크 패드(2)의 양측에 배치시킨다.

상기 하우징(10)은, 내측 피스톤(21)이 전후 이동가능하게 장착되는 내측 실린더부(11)와 외측 피스톤(22)이 전후 이동가능하게 장착되는 외측 실린더부(12)를 구비하며, 상기 내측 실린더부(11)와 외측 실린더부(12)에 직접적으로 연통되는 제1유로(13)를 구비한다.

또한 상기 하우징(10)은, 내측 실린더부(11)를 통해 제1유로(13)와 연통되는 제2유로(14) 및 상기 제1유로(13)와 직접적으로 연통되는 제3유로(15)를 구비한다.

상기 제2유로(14)와 제3유로(15)는 브레이크 튜브 등의 유압라인을 통해 마스터 실린더와 연결된다. 알려진 바와 같이, 상기 마스터 실린더는 운전석에 구비된 브레이크 페달의 작동량(밟힘량)에 따라 형성되는 브레이크 액압을 차량 브레이크 시스템의 유압라인에 공급한다.

다시 말해, 상기 제2유로(14)와 제3유로(15)는 차량의 브레이크 유압라인에 연결되어 브레이크 액압을 공급받도록 구성된다.

상기 제1유로(13)는 주브레이크 모드로 제동시 제2유로(14)를 통해 브레이크 액압을 공급받게 되며, 상기 제3유로(15)는 상시 클로즈 타입의 밸브(26)가 장착되어 닫힘 상태가 유지된다. 상기 밸브(26)는 차량내 제어유닛(30)으로부터 신호가 전송되는 경우에 제3유로(15)를 개방하고 그 외의 경우에는 제3유로(15)를 닫아주게 된다.

상기 외측 피스톤(22)은, 디스크(1)를 기준으로 차량 외측에 배치된 상기 외측 실린더부(12)에 장착되며, 제1유로(13)를 통해 전달 작용하는 브레이크 액압에 의해 구동되어 브레이크 패드(2)를 디스크(1)측으로 가압하게 된다.

상기 내측 피스톤(21)은, 디스크(1)를 기준으로 차량 내측에 배치된 상기 내측 실린더부(11)에 장착되며, 제1유로(13)를 통해 전달되는 브레이크 액압에 의해 구동되어 브레이크 패드(2)를 디스크(1)측으로 가압하게 된다.

상기 외측 실린더부(12)와 내측 실린더부(11)는, 제1유로(13) 및 제2유로(14)와 연통되는 밀폐형의 구조로 형성되며, 외측 피스톤(22) 및 내측 피스톤(21)의 작동시에도 밀폐 상태가 유지된다.

또한 상기 내측 실린더부(11)에는 내측 피스톤(21)의 후방에 배치되는 전동 피스톤(23)이 장착된다.

상기 전동 피스톤(23)은, 모터(24)에 의해 구동 가능하도록 내측 실린더부(11)에 장착되며, 상기 모터(24)에 의해 내측 피스톤(21)측으로 전진 이동되거나 또는 내측 피스톤(21)으로부터 후진 이동된다.

상기 전동 피스톤(23)은, 모터(24)에 의해 내측 피스톤(21)측으로 전진 이동시 제2유로(14)를 닫게 되고 내측 피스톤(21)으로부터 후진 이동시 제2유로(14)를 열어주게 된다. 즉, 전동 피스톤(23)은 모터(24)에 의해 전후 이동시 상기 제2유로(14)를 개폐하게 된다.

이를 위해 전동 피스톤(23)은 외측면이 단차지게 형성될 수 있다. 구체적으로 전동 피스톤(23)은, 내측 실린더부(11)에 전후로 기밀하게 이동하도록 장착된 제1피스톤부(23a)와 상기 제1피스톤부(23a)보다 작은 직경을 가지고 제1피스톤부(23a)의 전단면 중앙부에 일체로 돌출 형성된 제2피스톤부(23b)로 구성될 수 있다. 상기 제1피스톤부(23a)는 내측 실린더부(11)의 내면에 기밀하게 접촉한 상태를 유지하면서 전후로 이동될 수 있다.

상기 전동 피스톤(23)이 제2유로(14)를 닫을 때 내측 실린더부(11)와 외측 실린더부(12)는 브레이크 액압의 공급이 중단된 밀폐 상태가 되며, 그러한 밀폐 상태에서 전동 피스톤(23)이 내측 피스톤(21)측으로 이동함에 따라 내측 실린더부(11) 및 외측 실린더부(12)의 브레이크 액압이 상승되고, 상기의 액압 상승에 의해 내측 피스톤(21) 및 외측 피스톤(22)이 브레이크 패드(2)측으로 전진하게 된다. 이때 제3유로(15)는 밸브(26)에 의해 닫힌 상태이다.

이러한 전동 피스톤(23)의 작동은 모터(24)의 작동을 제어하는 제어유닛(30)에 의해 제어된다. 상기 제어유닛(30)은 운전석의 주차브레이크 스위치(32)가 온(ON) 작동될 때 모터(24)를 구동시켜 전동 피스톤(23)을 내측 피스톤(21)측으로 전진 이동시킨다.

또한 상기 제어유닛(30)은, 제1유로(13)에 브레이크 액압을 전달하는 브레이크 튜브 등의 유압회로에 리크가 발생하는 경우, 밸브(26)를 오픈 모드로 작동시켜 제3유로(15)를 개방하고 전동 피스톤(23)을 전진 이동시켜 제2유로(14)를 폐쇄한다.

여기서 도 2 내지 6을 참조하여 상기와 같이 구성되는 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치의 작동 상태를 상황별로 설명하도록 한다.

도 5를 참조하면, 먼저 브레이크 페달이 작동되는지를 판단한다(S10). 브레이크 페달이 가압되어 작동되는 경우 주차브레이크 스위치(32)의 작동 여부를 판단한다(S11).

상기 주차브레이크 스위치(32)가 미작동된 경우 브레이크 유압회로에서 브레이크 액의 리크가 발생하는지를 판단한다(S12).

도 6을 참조하면, 상기 브레이크 액의 리크 여부는 마스터 실린더의 압력(bar)을 브레이크 페달의 스트로크(mm)로 제산하여 산출된 값이 정해진 기준값(α) 미만이면 브레이크 액의 리크가 발생한 것으로 판단하고 기준값(α) 이상이면 브레이크 액의 리크가 미발생한 것으로 판단한다.

상기 브레이크 액의 리크가 미발생한 것으로 판단되는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 밸브(26)는 클로즈 모드로 유지되고, 전동 피스톤(23)은 제2유로(14)를 개방한 상태가 되며, 내측 실린더부(11)와 외측 실린더부(12)에는 브레이크 페달의 스트로크에 따른 브레이크 액압이 공급되며 주브레이크 작동 모드가 수행된다.

그리고 상기 S11 단계에서 주차브레이크 스위치(32)가 온(ON) 작동된 것으로 판단되면, 모터(24)를 온(ON) 구동시켜(S13) 전동 피스톤(23)을 전진 이동시킨다.

상기 전동 피스톤(23)이 전진 이동하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 밸브(26)는 클로즈 모드로 유지되고, 전동 피스톤(23)의 제1피스톤부(23a)가 제2유로(14)를 폐쇄하게 되며, 그에 따라 내측 실린더부(11)의 공간이 축소되면서 하우징(10) 내부의 브레이크 액압이 상승되고, 이렇게 상승된 브레이크 액압에 의해 내측 피스톤(21)과 외측 피스톤(22)이 전진하여 브레이크 패드(2)를 디스크(1)측으로 가압하며 주차브레이크 작동 모드가 수행된다.

한편 상기 S12 단계에서 브레이크 액의 리크가 발생한 것으로 판단되는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 밸브(26)를 온(ON) 작동시켜 제3유로(15)를 개방하고(S14) 모터(24)를 구동시켜 전동 피스톤(23)로 제2유로(14)를 닫는(S13) 페일세이프 작동모드가 수행된다.

이때 전동 피스톤(23)은 내측 피스톤(21)과 직결되어 브레이크 패드(2)를 직접 가압하여 밀게 되며, 전동 피스톤(23)에 의해 제2유로(14)가 닫힌 상태에서 제3유로(15)를 통해 제1유로(13)에 브레이크 액이 전달된다.

이때 내측 피스톤(21)이 전동 피스톤(23)가 직결되기 때문에, 브레이크 페달의 작동에 따른 브레이크 액압은 온전히 외측 피스톤(22)에 전달되어 작용하게 된다.

따라서 브레이크 액의 리크로 인해 손실된 낮은 액압 수준의 유압이기는 하나 상기 제3유로(15)를 통해 전달되는 브레이크 액압이 온전히 외측 피스톤(22)에 전달됨에 따라, 주브레이크 작동모드시(브레이크 액의 리크가 미발생할 때) 내측 피스톤(21)과 외측 피스톤(22)으로 브레이크 액이 분배될 때보다, 브레이크 액의 소요액량이 감소하게 되어 제동안전성이 확보된다.

또한 내측 피스톤(21)도 전동 피스톤(23)에 직결되어 직접 가압되기 때문에 브레이크 패드(2)를 가압하여 제동력을 보조할 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 디스크 2 : 브레이크 패드
10 : 하우징 11 : 내측 실린더부
12 : 외측 실린더부 13 : 제1유로
14 : 제2유로 15 : 제3유로
21 : 내측 피스톤 22 : 외측 피스톤
23 : 전동 피스톤 23a : 제1피스톤부
23b : 제2피스톤부 24 : 모터
26 : 밸브 30 : 제어유닛
32 : 주차브레이크 스위치

Claims (8)

1. 디스크의 내측에 배치되는 내측 실린더부와 상기 디스크의 외측에 배치되는 외측 실린더부가 구비되며, 상기 내측 실린더부와 외측 실린더부에 브레이크 액압을 전달하는 제1유로가 형성된 하우징;
   상기 외측 실린더부에 장착되어 상기 제1유로를 통해 작용하는 브레이크 액압에 의해 브레이크 패드를 디스크측으로 가압하게 되는 외측 피스톤;
   상기 내측 실린더부에 장착되어 상기 제1유로를 통해 작용하는 브레이크 액압에 의해 브레이크 패드를 디스크측으로 가압하게 되는 내측 피스톤;
   상기 내측 실린더부를 통해 상기 제1유로와 연통되도록 하우징에 형성되고, 브레이크 유압라인에 연결되어 브레이크 액압을 공급받는 제2유로;
   모터에 의해 구동 가능하도록 상기 내측 실린더부에 장착되며, 상기 모터에 의해 상기 내측 피스톤측으로 전진 이동시 상기 제2유로를 닫게 되는 전동 피스톤;
   을 포함하는 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1유로는 브레이크 페달이 작동될 때 상기 브레이크 페달의 작동량에 따른 브레이크 액압이 상기 제2유로를 통해 전달받는 것을 특징으로 하는 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 모터는 운전석의 주차브레이크 스위치가 온(ON) 작동될 때 상기 전동 피스톤을 내측 피스톤측으로 전진 이동시키는 것을 특징으로 하는 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 전동 피스톤은 내측 피스톤으로부터 후진 이동시 상기 제2유로를 개방하게 되는 것을 특징으로 하는 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 전동 피스톤은, 내측 실린더부에 전후로 기밀하게 이동하도록 장착된 제1피스톤부와, 상기 제1피스톤부보다 작은 직경을 가지고 제1피스톤부의 전단면 중앙부에 돌출 형성된 제2피스톤부로 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징에는 상기 제1유로와 직접 연통하도록 형성되어 브레이크 유압라인에 연결되는 제3유로가 구비되고, 상기 제3유로에는 제3유로의 개폐를 위한 상시 클로즈 타입의 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제2유로를 통해 제1유로에 공급되는 브레이크 액의 리크 발생시, 상기 밸브는 제3유로를 개방하도록 제어되고, 상기 전동 피스톤은 상기 제2유로를 폐쇄하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제3유로가 개방되고 상기 제2유로가 폐쇄될 때, 상기 전동 피스톤은 내측 피스톤과 직결되어 상기 내측 피스톤을 브레이크 패드측으로 가압하는 것을 특징으로 하는 전자식 주차브레이크 일체형 캘리퍼 장치.

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