KR20220107268A - 전기 기계 구동식 제동압 발생기 - Google Patents

전기 기계 구동식 제동압 발생기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유압 피스톤/실린더 유닛(34)의 피스톤 작동을 위해 구동측의 회전 운동(a)을 병진 운동(b)으로 변환하기 위한 스핀들 구동 유닛(38)을 포함하는, 차량의 유압 브레이크 시스템을 위한 전기 기계 구동식 제동압 발생기에 관한 것으로, 스핀들 구동 유닛(38)과 전기 구동 모터(18) 사이에 기어박스 유닛(22)이 배치된다. 구동 모터 축(26)과 스핀들 구동 유닛(38)의 축(42)은 서로 반경방향으로 오프셋되어 배치되고, 피스톤/실린더 유닛(34)과 전기 구동 모터(18)는 기어박스 유닛(22)의, 축방향으로 서로 반대편 측에 배치된다.

Description

전기 기계 구동식 제동압 발생기
본 발명은 유압 피스톤/실린더 유닛의 피스톤 작동을 위해 구동측의 회전 운동을 병진 운동으로 변환하기 위한 스핀들 구동 유닛을 포함하는, 차량의 유압 브레이크 시스템을 위한 전기 기계 구동식 제동압 발생기에 관한 것으로, 상기 스핀들 구동 유닛과 전기 구동 모터 사이에 기어박스 유닛이 배치된다. 또한, 본 발명은 그러한 전기 기계 구동식 제동압 발생기를 포함하는 차량에 관한 것이다.
미래의 자동차 구동 개념에서는 종래의 진공 브레이크 부스터를 작동하기 위해 더 이상 부압을 사용할 수 없기 때문에, 대체 제동압 상승 장치가 필요하다. 이를 위해, 본원 대상 전기 기계식 제동압 발생기가 개발되었다.
본원 대상 유형의 전기 기계식 제동압 발생기의 경우, 제동력은 피스톤/실린더 유닛에서 전기 모터 또는 여타의 적합한 전기 드라이브를 통해 생성된다. 이러한 유형의 제동압 발생기는 보조력을 제공하기 위해서뿐만 아니라 이른바 전동식 제동 시스템(brake by wire system)에서 단독으로 브레이크 작동력을 생성하기 위해서도 사용될 수 있다. 따라서 전기 기계식 제동압 발생기는 특히 자율 주행과 관련하여 유리하다.
그러한 전자 기계식 제동력 발생기 관련 공지된 선행 기술에 따르면, 브레이크 페달의 작동 시 수동으로 실행된 페달 트래블이 전자 페달 트래블 센서를 통해 측정되어 전자 제어 장치로 전달된다. 이로부터 전자 제어 장치는 전기 구동 모터를 위한 상응하는 구동 신호를 계산한다. 엔진 토크는 다단 기어 변속기를 통해 운전자 지원력으로 변환된다. 이러한 부스터에 의해 공급된 힘은 유압 피스톤/실린더 유닛에서 제동을 위한 유압으로 변환된다. 이 경우, 전기 기계식 제동압 발생기는 종래의 진공 브레이크 부스터와 유사한 제동감을 제공한다. 이로써 제동감은 전자 제어 유닛을 통해 소프트웨어로 차량의 브랜드별 특성에 맞게 조정될 수 있다.
WO 2017/045804 A1호에 상기 유형의 전기 기계식 제동압 발생기가 개시되어 있다. 제동압 발생기는 전기 구동 모터를 포함하고, 이 전기 구동 모터는, 전기 구동 모터의 회전이 브레이크 마스터 실린더의 작동을 위해 스핀들 구동 유닛의 스핀들의 병진 운동을 유발하는 방식으로, 다단 평기어 장치를 통해 스핀들 구동 유닛과 작동 연결된다. 그러나 다단 평기어는 상대적으로 작은 변속비에서 반경방향으로 스핀들 구동 유닛까지 상당히 큰 간격을 발생시키며, 그에 따라 상기 전기 기계식 제동력 발생기의 전체 어셈블리의 구조가 상당히 커지게 된다.
본 발명의 과제는, 스핀들 구동 유닛으로 전달하기 위한 기전 구동 동력(drive power)의 공간 절약형 변환 및 비용 효율적인 구성을 특징으로 하는 전기 기계 구동식 제동압 발생기를 제시하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제1항의 전제부와 특징부의 결합에 따른, 차량 유압 브레이크 시스템을 위한 전기 기계 구동식 제동압 발생기에 의해 해결된다. 후행 종속항들은 본 발명의 바람직한 개선을 반영한다. 청구항 제9항에는 본 발명에 따른 전기 기계식 제동압 발생기를 포함하는 유압 브레이크 시스템을 구비한 차량이 제시되어 있다.
본 발명은, 구동 모터 축과 스핀들 구동 유닛의 축이 서로 반경방향으로 오프셋되어 배치되고, 피스톤/실린더 유닛과 전기 구동 모터는 기어박스 유닛의, 축방향으로 서로 반대편 측에 배치된다는 기술적 교시를 포함한다.
스핀들 구동 유닛의 축은 본 발명에 따라 구동 모터 축에 대해 평행하게, 그러나 반경방향으로 인접하도록 배치된다. 이러한 배치는 구조 유닛을 축방향으로 더 컴팩트하게 만든다. 예를 들어 밸브 하우징에 배치된 피스톤/실린더 유닛과 대조적으로, 전기 구동 모터는 밸브 하우징 외부에 제공된다. 이 경우, 기어박스 유닛은 구동 모터와 피스톤/실린더 유닛 사이에 축 방향으로 배치된다.
전기 구동 모터는 외부 모터로서 제공되므로 밸브 하우징 내부에는 공간이 불필요하다. 그 결과, 밸브 하우징을 더 작게 만들 수 있어서 설치 공간 및 일반적으로 중실 재료(solid material)로 형성되는 밸브 하우징의 재료가 절약된다. 이를 통해, 상기 전기 기계 구동식 제동압 발생기가 더 소형으로 그리고 더 경제적으로 제조될 수 있다.
본 발명의 한 바람직한 실시예에서, 기어 박스 유닛은 구동 모터 축과 동축으로 배치된 유성 기어를 갖는다. 유성 기어는, 높은 기어비가 달성될 수 있는 반면, 설치 공간은 높은 출력 밀도로 인해 감소한다는 장점이 있다. 추가로 유성 기어는 소음 레벨이 낮다. 썬 기어, 유성 기어, 유성 캐리어 및 링 기어와 같은 기어박스 요소의 회전 자유도로 인해, 유성 기어 장치는 설계 및 기어비와 관련하여 큰를 여유 공간을 제공한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 유성 기어 장치는 출력측 링 기어를 가지며, 이는 스핀들 구동 유닛의 스핀들을 구동하는 평기어와 상호작용한다. 링 기어는 바람직하게 이 링 기어가 평기어와 맞물리는 외부 톱니를 갖는다. 따라서 추가 평기어가 불필요하다. 따라서 부품 수가 감소한다. 또한 이러한 기어박스 유닛은 보다 컴팩트하게 제공될 수 있다.
바람직하게 유성 기어 장치의 유성 기어는 다단식 유성 기어로 구성된다. 다단식 유성 기어는 피치원 직경이 서로 상이한 2개 이상의 톱니를 갖는 유성 기어이다. 이 경우, 톱니는 다단식 유성 기어의 특정 섹션에 배열된다. 다단식 유성 기어는 단일 부재형으로 또는 다부재형으로 구성될 수 있다. 다단식 유성 기어를 가진 유성 기어 장치는 구성요소의 수를 줄일 수 있다는 장점이 있다. 추가로, 다단식 유성 기어는 총 기어비가 유사한 대체 솔루션에 비해 상기 기어 박스의 체적이 더 작다는 이점을 제공한다.
한 바람직한 개선예에서 유성 기어 장치는 2단으로 구성된다. 2단 유성 기어 장치는, 유성 캐리어를 플로팅 방식으로 구성할 수 있음으로써 베어링 비용이 절감된다는 장점이 있다.
바람직하게, 피스톤/실린더 유닛은 밸브 하우징 내에 수용되고, 이 밸브 하우징에 대해 전기 구동 모터가 지지된다. 따라서 밸브 하우징에 지지됨으로써 추가 베어링 옵션을 제공할 필요가 없다. 따라서 전기 구동 모터와 피스톤/실린더 유닛은 동일한 기준점을 갖는다. 그로 인해 두 요소 사이에 두드러진 상대 운동이 일어나지 않는다. 따라서 전기 구동 모터와 피스톤/실린더 유닛 사이의 경로에서 상대 운동으로 인한 마모가 방지된다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 전기 구동 모터는 밸브 하우징에 고정된 모터 하우징을 구비하며, 이 모터 하우징에는 유성 캐리어가 일체로 회전 가능하게 고정된다. 이로써 유성 캐리어는 모터 하우징과 고정 연결된다. 그에 상응하게 유성 캐리어를 위한 추가 고정이 제공될 필요가 없다. 추가로 모터 샤프트가 모터 하우징에 대해 지지될 수 있다. 따라서 모터 하우징은 구동 모터의 수용 외에도 여러 기능을 수행한다. 모터 하우징을 밸브 하우징에 고정함으로써, 앞서 설명한 단일 기준점 및 그와 관련된 이점이 보장될 수 있다.
한 바람직한 실시예에 따라, 전기 구동 모터의 모터 샤프트는 밸브 하우징 내부에까지 연장되고, 상기 밸브 하우징 내에서 전기 구동 모터의 반대편 축방향 단부에 속도 센서가 배치된다. 속도 센서는 바람직하게 인쇄 회로 기판상에 직접 적용된다. 이 경우, 속도 센서에 의해 바람직하게 모터 샤프트의 축방향 단부면에서 자기 요소의 신호가 검출된다. 따라서 전자 컴포넌트들이 결합되어 전자 제어 유닛의 영역에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 도면에 도시되어 있으며 하기에서 더 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 기계식 제동압 발생기의 구동 트레인의 실시예의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 기계식 제동압 발생기의 구동 트레인의 일 실시예의 단면도이다.
도 1에는 본 발명에 따른 전기 기계식 제동압 발생기의 구동 트레인(14)의 일 실시예의 개략도가 도시되어 있다. 구동 트레인(14)은 회전 운동(a)을 발생시킬 수 있는 전기 구동 모터(18)를 포함한다. 전기 구동 모터(18)는 기어박스 유닛(22)에 기계적으로 연결된다. 상기 기어박스 유닛(22)은 본 실시예에서 유성 기어 장치일 수 있다. 유성 기어 장치(22)는 구동 모터 축(26)에 대해 동축으로 포지셔닝되고, 제동압 발생기의 밸브 하우징(28) 옆에 배치된다.
유성 기어 장치(22)를 통해 전기 구동 모터(18)의 구동 속도가 더 느린 속도로 변환된다. 유성 기어 장치(22)는 출력측에서 유압 모듈(30)에 기계적으로 연결된다. 유압 모듈(30)은 스핀들 구동 유닛(38)의 축방향 병진 운동(b)을 통해 제동압을 생성하는 피스톤/실린더 유닛(34)을 구비한다. 본 실시예에 도시된 구동 트레인(14)은 2축으로 배치되어 있다. 이는 유압 모듈(30)의 스핀들 구동 유닛(38)의 축(42)이 전기 모터 축(26)에 평행하게 그리고 반경방향으로 오프셋되어 배치되었음을 의미한다.
이때, 전기 구동 모터(18)는 밸브 하우징(28) 내에 배치되지 않고, 외부에서 유성 기어 장치(22)에 지지된다. 따라서, 전기 구동 모터(18)와 밸브 하우징(28) 내에 배치된 피스톤/실린더 유닛(34)은 기어박스 유닛(22)의, 축방향으로 서로 반대편 측에 포지셔닝된다. 이를 통해 밸브 하우징(28) 내에서 전기 구동 모터(18)를 수용하기 위한 공간이 절약됨으로써, 밸브 하우징(28)을 더 작게 형성할 수 있다.
도 2에는 본 발명에 따른 전기 기계식 제동압 발생기의 구동 트레인(14)의 일 실시예의 단면도가 도시되어 있다. 이 도면에는 도 1에 도시된 구동 트레인(14)이 더 상세하게 도시되어 있다. 본 실시예에서, 유압 모듈(30), 전기 구동 모터(18) 및 유성 기어 장치(22)는, 고정 수단(50)을 통해 밸브 하우징(28)에 연결된 하나의 공통 외부 하우징(46) 내에 배치되어 있다. 전기 구동 모터(18)는 상기 외부 하우징(46) 내에서 추가로, 역시 밸브 하우징(28)과 연결된 별도의 모터 하우징(54) 내에 배치되어 있다.
전기 구동 모터(18)는, 베어링(62)을 통해 모터 하우징(54)에 대해 지지된 모터 샤프트(58)를 갖는다. 모터 샤프트(58) 상에는 유성 기어 장치(22)의 썬 기어(66)가 배치되고, 이 썬 기어는 전기 구동 모터(18)에 의해 구동된다. 썬 기어(66)는 모터 하우징(54)에 고정된 유성 캐리어(72)를 통해 회전 가능한 유성 기어들(70)과 상호작용한다.
본 실시예에서, 유성 기어들(70)은 다단식 유성 기어로 구성된다. 이는, 유성 기어들(70)이 링 기어(74)와의 맞물림 영역에서보다 썬 기어(66)와의 맞물림 영역에서 더 큰 직경을 가짐을 의미한다. 링 기어(74)는 밸브 하우징(28)에 대해 회전 가능하게 지지된다. 모터 샤프트(58)는 유성 기어 장치(22)를 통해 밸브 하우징(28) 내로 연장된다. 전기 구동 모터(18) 반대편에 놓인, 모터 샤프트(58)의 축방향 단부에서 밸브 하우징(28) 내에 모터 샤프트(58)의 속도를 검출하는 속도 센서(78)가 배치된다. 회전 속도는 본 실시예에서 모터 샤프트(58)의 축방향 단부에 있는 자기 요소(80)를 통해 검출된다.
링 기어(74)는 외측 톱니를 가지며, 이를 통해 링 기어(74)가 스핀들 구동 유닛(38)의 평기어(82)와 상호작용함으로써 평기어(82)가 회전하게 된다. 이 경우, 스핀들 구동 유닛(38)은 밸브 하우징(28)에 고정 연결된 스핀들 구동 리셉터클(90) 내에 회전 가능하게 보유되는 스핀들(86)을 포함한다. 스핀들 구동 리셉터클(90) 내에 추가로 스핀들 너트(94)가 수용되고, 이 스핀들 너트가 스핀들(86)과 맞물림에 따라 스핀들(86)의 회전에 의해 스핀들 너트(94)가 축방향으로 변위될 수 있다.
평기어(82)는 스핀들 구동 리셉터클(90)에 대해 회전 가능하게 지지된 컵형 구조 요소(98)에 고정 연결된다. 상기 구조 요소(98)는 스핀들(86)이 평기어(82)와 함께 구조적 요소(98)를 통해 회전되도록 스핀들(86)의 일 단부에 추가로 고정 연결된다.

Claims (9)

  1. 유압 피스톤/실린더 유닛(34)의 피스톤 작동을 위해 구동측의 회전 운동(a)을 병진 운동(b)으로 변환하기 위한 스핀들 구동 유닛(38)을 포함하는, 차량의 유압 브레이크 시스템을 위한 전기 기계 구동식 제동압 발생기이며, 스핀들 구동 유닛(38)과 전기 구동 모터(18) 사이에 기어박스 유닛(22)이 배치되는, 전기 기계 구동식 제동압 발생기에 있어서,
    구동 모터 축(26)과 스핀들 구동 유닛(38)의 축(42)은 서로 반경방향으로 오프셋되어 배치되고, 피스톤/실린더 유닛(34)과 전기 구동 모터(18)는 기어박스 유닛(22)의, 축방향으로 서로 반대편 측에 배치되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계 구동식 제동압 발생기.
  2. 제1항에 있어서, 기어박스 유닛(22)이 구동 모터 축(26)과 동축으로 배치된 유성 기어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전기 기계 구동식 제동압 발생기.
  3. 제2항에 있어서, 유성 기어 장치(22)는 출력측 링 기어(74)를 가지며, 이 링 기어는 스핀들 구동 유닛(38)의 스핀들(86)을 구동하는 평기어(82)와 상호작용하는 것을 특징으로 하는, 전기 기계 구동식 제동압 발생기.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 유성 기어 장치(22)의 유성 기어들(70)은 다단식 유성 기어로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계 구동식 제동압 발생기.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 유성 기어 장치(22)는 2단으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계 구동식 제동압 발생기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 피스톤/실린더 유닛(34)은 밸브 하우징(28) 내에 수용되고, 상기 밸브 하우징에 대해 전기 구동 모터(18)가 지지되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계 구동식 제동압 발생기.
  7. 제6항에 있어서, 전기 구동 모터(18)는 밸브 하우징(28)에 고정된 모터 하우징(54)을 구비하며, 이 모터 하우징에는 유성 캐리어(72)가 일체로 회전 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계 구동식 제동압 발생기.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 전기 구동 모터(18)의 모터 샤프트(58)는 밸브 하우징(28) 내부에까지 연장되고, 상기 밸브 하우징 내에서 전기 구동 모터(18)의 반대편 축방향 단부에 속도 센서(78)가 배치되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계 구동식 제동압 발생기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 유압 브레이크 시스템용 전기 기계식 제동압 발생기를 포함하는 차량.
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