KR20210083671A - 전기 기계식 브레이크 - Google Patents

Abstract

전기 기계식 브레이크는 전동 액추에이터, 상기 전동 액추에이터에 연결되어 상기 전동 액추에이터의 회전 동력을 전달하도록 구성되는 복수의 기어를 포함하는 기어 유닛, 그리고 상기 기어 유닛에 연결되어 상기 기어 유닛을 통해 전달되는 회전 동력을 선형 동력으로 전환하여 브레이크 패드를 가압할 수 있는 힘을 제공하도록 작동하는 선형 구동 유닛을 포함한다. 상기 선형 구동 유닛은 회전 가능하게 설치되는 스핀들 샤프트, 상기 스핀들 샤프트의 회전에 대응하여 선형 이동을 하도록 상기 스핀들 샤프트에 체결되는 스핀들 너트, 실린더 하우징, 상기 실린더 하우징 내에 선형 이동 가능하게 배치되며 상기 스핀들 너트의 선형 이동에 의해 상기 브레이크 패드를 향해 선형 이동이 이루어지도록 구성되는 피스톤, 그리고 상기 실린더 하우징에 대한 상기 피스톤의 조립 위치를 가이드하고 상기 실린더 하우징에 대한 상기 피스톤의 상대 회전을 차단하도록 상기 실린더 하우징과 상기 피스톤에 각각 체결되는 가이드 부재를 포함한다.

Description

전기 기계식 브레이크{Electromechanical brake}

본 발명은 차량의 전기 기계식 브레이크에 관한 것이다.

차량의 전기 기계식 브레이크, 소위 EMB(electromechanical brake)는 모터의 동력에 의해 브레이크 패드를 구동하는 방식을 가지며 기존의 유압식 브레이크를 대체할 수 있는 브레이크 시스템으로 각광받고 있다. 캘리퍼에 모터가 설치된 EMB는 모터 온 캘리퍼 브레이크(MoC, Motor on caliper brake) 또는 전동 파킹 브레이크(EPB, Electric parking brake)라고도 불린다.

전기 기계식 브레이크는 모터의 회전력을 브레이크 패드로 전달하는 구조를 필요로 하며, 모터의 회전력의 전달을 위한 기어 유닛과 기어 유닛에 연동하여 작동하는 스핀들 구조를 가지는 전기 기계식 브레이크가 제안되었다. 스핀들 샤프트가 기어 유닛에 의해 회전하도록 구성되고, 스핀들 샤프트에 나사 결합되는 스핀들 너트가 스핀들 샤프트의 회전에 의해 직선 운동을 하도록 구성된다. 스핀들 너트의 직선 이동은 브레이크 패드를 가압할 수 있도록 구성되는 피스톤의 직선 이동을 유발하며, 피스톤의 직선 이동에 의해 브레이크 패드가 가압되어 브레이크 디스크를 압착하여 마찰력에 의해 제동이 이루어진다. 피스톤은 실린더 하우징(cylinder housing) 내에 선형 이동이 가능하게 배치되며, 실린더 하우징과 피스톤 사이에 밀봉 및 이물질 유입 방지를 위한 씰(seal)과 부트(boot)가 배치된다.

피스톤을 실린더 하우징에 조립할 때 위치 불량이 발생할 가능성이 있어 정확한 조립 위치를 잡아주는 것이 필요하다. 또한 피스톤은 브레이크 패드의 돌기부에 의해 회전이 일어나지 않도록 고정되지만, 브레이크 패드의 돌기부가 파손되거나 수리 시 피스톤이 브레이크 패드에 접촉되기 전에 모터가 역방향으로 작동하면 피스톤이 회전하여 씰과 부트가 마모되어 유압 누설의 원인이 될 수 있다.

공개특허공보 2014-0003839(공개일자: 2014.01.10) 공개특허공보 2019-0043173(공개일자: 2019.04.29)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 피스톤의 조립성이 향상되고 피스톤 역회전에 의한 부트와 씰의 손상 및 마모를 방지할 수 있는 전기 기계식 브레이크를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크는 전동 액추에이터, 상기 전동 액추에이터에 연결되어 상기 전동 액추에이터의 회전 동력을 전달하도록 구성되는 복수의 기어를 포함하는 기어 유닛, 그리고 상기 기어 유닛에 연결되어 상기 기어 유닛을 통해 전달되는 회전 동력을 선형 동력으로 전환하여 브레이크 패드를 가압할 수 있는 힘을 제공하도록 작동하는 선형 구동 유닛을 포함한다. 상기 선형 구동 유닛은 회전 가능하게 설치되는 스핀들 샤프트, 상기 스핀들 샤프트의 회전에 대응하여 선형 이동을 하도록 상기 스핀들 샤프트에 체결되는 스핀들 너트, 실린더 하우징, 상기 실린더 하우징 내에 선형 이동 가능하게 배치되며 상기 스핀들 너트의 선형 이동에 의해 상기 브레이크 패드를 향해 선형 이동이 이루어지도록 구성되는 피스톤, 그리고 상기 실린더 하우징에 대한 상기 피스톤의 조립 위치를 가이드하고 상기 실린더 하우징에 대한 상기 피스톤의 상대 회전을 차단하도록 상기 실린더 하우징과 상기 피스톤에 각각 체결되는 가이드 부재를 포함한다.

상기 피스톤은 상기 스핀들 너트가 삽입될 수 있도록 일측이 개방된 중공을 구비할 수 있으며, 상기 가이드 부재의 일측 단부는 상기 피스톤의 중공 내에 배치될 수 있다. 상기 가이드 부재는 상기 피스톤의 길이방향 축을 중심으로 하는 회전이 차단되도록 상기 실린더 하우징의 체결 홈에 삽입되는 체결 돌기, 그리고 상기 피스톤의 중공을 형성하는 내면에 밀착되어 상기 피스톤의 회전을 차단하는 평면부를 포함할 수 있다.

상기 평면부는 상기 피스톤의 중공을 형성하는 내면을 마주하는 외주면에 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 피스톤의 조립 위치가 가이드됨으로써 피스톤 조립 시 생산성이 향상될 수 있으며 피스톤의 역회전이 방지되어 씰과 부트의 마모 및 파손이 방지될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크의 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크의 측면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크의 조립 가이드 부재의 사시도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 7은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크의 조립 가이드 부재 및 피스톤의 분해 사시도이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크(electromechanical brake, EMB)는 전동 액추에이터, 예를 들어 모터(10)의 구동력을 이용하여 제동을 구현한다. 전기 기계식 브레이크는 캘리퍼(caliper) 브레이크 형태로 구현될 수 있으며, 모터(10)의 구동력에 의해 브레이크 패드를 가압하여 디스크(disc)에 밀착시켜 제동이 이루어지도록 구성될 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 모터(10)는 하우징(100) 내에 배치될 수 있으며, 모터(10)는 회전 동력을 출력하는 출력축(11)을 구비할 수 있다.

기어 유닛(20)은 모터(10)에 연결되어 모터(10)의 회전 동력을 전달하도록 구성된다. 기어 유닛(20)은 모터(10)의 출력축(11)에 연결되는 모터 출력 기어(21), 제1 중간 기어(22), 제2 중간 기어(23) 및 유성 기어 세트(24)를 포함할 수 있다.

모터 출력 기어(21)는 모터(10)의 출력축(11)과 함께 회전하도록 출력축(11)에 결합될 수 있다. 제1 중간 기어(22)는 모터 출력 기어(21)에 치합되어 회전될 수 있도록 구성될 수 있다. 제2 중간 기어(23)는 제1 중간 기어(22)에 치합되며, 회전 동력을 유성 기어 세트(24)로 전달하도록 구성될 수 있다. 유성 기어 세트(24)는 썬 기어(sun gear)(241), 유성 기어(242), 링 기어(ring gear)(243), 및 유성 기어(243)에 연결되는 캐리어(carrier)(244)를 포함할 수 있다. 유성 기어 세트(20)의 링 기어(243)가 고정 요소로 작용하고 캐리어(244)가 회전 요소로 작용하도록 구성될 수 있으며, 캐리어(244)를 통해 회전 동력이 선형 구동 유닛(30)으로 전달될 수 있다.

선형 구동 유닛(30)은 기어 유닛(20)을 통해 전달되는 회전 동력을 직선 동력으로 전환한다. 구동 유닛(30)은 회전 운동을 선형 운동을 전환하는 기존에 알려진 스핀들 구조로 구현될 수 있다. 도 2 및 도 4를 참조하면, 선형 구동 유닛(30)은 스핀들 샤프트(31)와 스핀들 너트(32)를 포함할 수 있다.

스핀들 샤프트(31)는 유성 기어 세트(24)의 캐리어(244)와 함께 회전하도록 캐리어(244)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 유성 기어 세트(24)의 캐리어(243)와 스핀들 샤프트(244)가 스플라인 결합을 통해 서로 체결될 수 있으며, 이에 의해 캐리어(243)와 스핀들 샤프트(31)가 함께 회전할 수 있다.

스핀들 샤프트(31)가 스핀들 너트(32)를 관통하도록 설치되고, 스핀들 샤프트(31)와 스핀들 너트(32)는 나사 결합에 의해 서로 체결된다. 스핀들 샤프트(31)의 회전이 일어날 때 나사 결합에 의해 스핀들 너트(32)의 선형 이동이 일어날 수 있도록 스핀들 너트(32)는 회전이 차단되는 상태로 선형 이동이 가능하도록 설치된다. 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 스핀들 너트(32)는 선형 이동에 의해 캘리퍼 하우징(400)에 설치된 브레이크 패드(200)를 가압할 수 있는 피스톤(33)에 구속될 수 있으며, 피스톤(33)은 회전이 차단되는 상태로 선형 이동이 가능하도록 설치될 수 있다. 피스톤(34)이 도 2 및 도 4에서 하방으로 이동하여 브레이크 패드(200)를 가압하면 브레이크 패드(200)가 디스크(도시되지 않음)에 밀착되면서 제동이 이루어진다. 모터(10)의 회전 동력이 기어 유닛(20)을 통해서 선형 구동 유닛(30)의 스핀들 샤프트(31)로 전달되며, 스핀들 샤프트(31)의 회전은 나사결합된 스핀들 너트(32)의 선형 이동을 야기한다. 피스톤(34)이 스핀들 너트(32)와 함께 선형 이동하면서 브레이크 패드(200)의 가압이 이루어진다.

피스톤(33)은 실린더 하우징(34) 내에 선형 이동 가능하게 배치된다. 실린더 하우징(34)은 브레이크 패드(200)를 향하는 측이 개방되도록 형성되며, 피스톤(33)은 선단이 실린더 하우징(34)의 개방된 입구를 통해 노출되도록 실린더 하우징(34) 내에 배치될 수 있다. 부트(35)와 씰(36)이 피스톤(33)과 실린더 하우징(34) 사이에 배치될 수 있다. 피스톤(33)은 실린더 하우징(34)의 베이스(341)를 관통하며, 베어링(37)이 피스톤(33)과 베이스(341) 사이에 설치될 수 있다. 베어링(37)은 실린더 하우징(34)의 베이스(341)와 피스톤(33) 사이에 배치되어 스핀들 샤프트(32)를 회전 가능하게 축방향으로 지지할 수 있다.

가이드 부재(38)는 실린더 하우징(34)에 대한 피스톤(33)의 조립 위치를 가이드하고 실린더 하우징(34)에 대한 피스톤(33)의 상대 회전을 차단하도록 실린더 하우징(34)와 피스톤(33)에 각각 체결된다. 도 5 내지 도 7을 참조하면, 가이드 부재(38)는 대략 중공 실린더 형상을 가질 수 있다. 또한 도 2 및 도 4를 참조하면, 가이드 부재(38)의 선단 일부는 피스톤(33)에 삽입될 수 있으며 후단은 실린더 하우징(34)의 베이스(341)에 체결될 수 있다. 즉 피스톤(33)은 스핀들 너트(32)가 삽입될 수 있도록 일측이 개방된 중공(331)을 구비할 수 있으며, 가이드 부재(38)의 일측 단부는 피스톤(33)의 중공(331)에 배치될 수 있다.

가이드 부재(38)는 체결 돌기(381)와 평면부(382)를 구비할 수 있다. 체결 돌기(381)는 실린더 하우징(34)의 체결 홈(342)에 삽입될 수 있도록 형성될 수 있으며, 평면부(382)는 피스톤(33)의 중공(331)을 형성하는 내면에 밀착될 수 있다. 가이드 부재(38)의 체결 돌기(381)가 실린더 하우징(34)의 체결 홈(342)에 삽입됨으로써 사이드 부재(38)의 회전이 차단되고, 가이드 부재(38)의 평면부(382)가 피스톤(33)의 대응하는 평면부(332)에 밀착됨으로써 가이드 부재(38)에 대한 피스톤(33)의 상대 회전이 차단된다. 결과적으로 실린더 하우징(34)에 대한 가이드 부재(38) 및 피스톤(33)의 상대 회전이 차단된다.

본 발명에 의하면, 가이드 부재(38)의 평면부(382)와 피스톤(33)의 평면부(332)의 체결에 의해 피스톤(33)의 조립 위치가 가이드될 뿐만 아니라 실린더 하우징(34)의 체결 홈(342)이 가이드 부재(38)의 체결 돌기(381)가 삽입되고 가이드 부재(38)의 평면부(382)와 피스톤(33)의 평면부(332)가 접촉하여 회전이 제한됨으로써 피스톤(33)의 회전이 차단될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

10: 모터
100: 하우징
20: 기어 유닛
21: 모터 출력 기어
22: 제1 중간 기어
23: 제2 중간 기어
24: 유성 기어 세트
30: 선형 구동 유닛
31: 스핀들 샤프트
32: 스핀들 너트
33: 피스톤
34: 실린더 하우징
35: 부트
36: 씰
37: 베어링
38: 가이드 부재
381: 체결 돌기
382: 평면부
200: 브레이크 패드

Claims (3)

1. 전동 액추에이터,
   상기 전동 액추에이터에 연결되어 상기 전동 액추에이터의 회전 동력을 전달하도록 구성되는 복수의 기어를 포함하는 기어 유닛, 그리고
   상기 기어 유닛에 연결되어 상기 기어 유닛을 통해 전달되는 회전 동력을 선형 동력으로 전환하여 브레이크 패드를 가압할 수 있는 힘을 제공하도록 작동하는 선형 구동 유닛
   을 포함하고,
   상기 선형 구동 유닛은
   회전 가능하게 설치되는 스핀들 샤프트,
   상기 스핀들 샤프트의 회전에 대응하여 선형 이동을 하도록 상기 스핀들 샤프트에 체결되는 스핀들 너트,
   실린더 하우징,
   상기 실린더 하우징 내에 선형 이동 가능하게 배치되며 상기 스핀들 너트의 선형 이동에 의해 상기 브레이크 패드를 향해 선형 이동이 이루어지도록 구성되는 피스톤, 그리고
   상기 실린더 하우징에 대한 상기 피스톤의 조립 위치를 가이드하고 상기 실린더 하우징에 대한 상기 피스톤의 상대 회전을 차단하도록 상기 실린더 하우징과 상기 피스톤에 각각 체결되는 가이드 부재
   를 포함하는 전기 기계식 브레이크.
2. 제1항에서,
   상기 피스톤은 상기 스핀들 너트가 삽입될 수 있도록 일측이 개방된 중공을 구비하며,
   상기 가이드 부재의 일측 단부는 상기 피스톤의 중공 내에 배치되고,
   상기 가이드 부재는
   상기 피스톤의 길이방향 축을 중심으로 하는 회전이 차단되도록 상기 실린더 하우징의 체결 홈에 삽입되는 체결 돌기, 그리고
   상기 피스톤의 중공을 형성하는 내면에 밀착되어 상기 피스톤의 회전을 차단하는 평면부
   를 포함하는 전기 기계식 브레이크.
3. 제2항에서,
   상기 평면부는 상기 피스톤의 중공을 형성하는 내면을 마주하는 외주면에 형성되는 전기 기계식 브레이크.

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