KR20220129301A - 전자식 주차 브레이크 - Google Patents

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KR20220129301A
KR20220129301A KR1020210034007A KR20210034007A KR20220129301A KR 20220129301 A KR20220129301 A KR 20220129301A KR 1020210034007 A KR1020210034007 A KR 1020210034007A KR 20210034007 A KR20210034007 A KR 20210034007A KR 20220129301 A KR20220129301 A KR 20220129301A
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pressing
gear
actuator
electronic parking
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KR1020210034007A
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임우철
정대준
송준규
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주식회사 만도
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Abstract

전자식 주차 브레이크가 개시된다. 본본 발명의 일 측면에 따르면, 캘리퍼 하우징에 마련되어 회전운동을 직선운동으로 변환하여 브레이크 패드를 가압하는 한 쌍의 가압부; 상기 한 쌍의 가압부로 동력을 전달하도록 마련되는 액츄에이터; 및 상기 한 쌍의 가압부와 상기 액츄에이터 사이에 회전 가능하게 설치되어 제동 작용 시 하중이 적게 발생되는 가압부 측을 가압하여 상기 한 쌍의 가압부에 균일한 하중을 부여하도록 마련되는 하중조절부;를 포함하는 전자식 주차 브레이크가 제공될 수 있다.

Description

전자식 주차 브레이크{Electronic parking brake}
본 발명은 전자식 주차 브레이크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 두 개의 피스톤을 갖는 캘리퍼 브레이크가 모터의 동작에 의해 두 개의 피스톤에 균일한 하중을 부여하며 주차 기능을 구현할 수 있는 전자식 주차 브레이크에 관한 것이다.
일반적으로, 브레이크 장치는 제동 또는 주차 시 차량을 움직이지 못하도록 정지시키기 위한 장치로, 차량의 휠을 회전하지 못하도록 잡아주는 역할을 한다.
최근에는 주차 브레이크의 구동을 전자적으로 제어하는 전자식 주차 브레이크(Electronic Parking Brake; EPB) 시스템이 널리 사용되고 있는데, 통상의 캘리퍼 브레이크에 장착되어 주차 브레이크의 기능을 수행한다. 전자식 캘리퍼 브레이크에는 케이블 풀러(Cable Puller)형, 모터 온 캘리퍼(Motor-On-Caliper; MOC)형, 유압주차 브레이크(Hydraulic Parking Brake)형이 있다.
특허문헌 한국 공개특허 제10-2011-0072877호(2011.06.29.)을 살펴보면, 상기 문헌은 MOC형 전자식 주차 브레이크에 관한 것으로서, 동력을 발생시키는 모터가 액츄에이터에 연결되고, 모터로부터 발생된 동력을 다수의 기어장치를 이용하여 감속하는 한편 토크를 증가시켜 피스톤으로 브레이크 패드를 가압해 제동 동작을 수행하는 구조를 개시하고 있다.
한편, 큰 제동력을 필요로 하는 대형 트럭 등의 차량에는 복수의 피스톤(통상 2개의 피스톤 적용)이 마련되어 제동작동을 수행하도록 사용되고 있다.
그러나, 피스톤이 복수개 구비되고 단일의 액츄에이터로부터 구동력을 전달받는 경우, 불균일한 초기 피스톤의 위치에 따라 복수 개의 피스톤에 하중이 불균일하게 전달되고, 비대칭에 의한 브레이크 패드의 편마모와, 기어의 편마모, 모터의 과부하가 발생되는 문제점이 있다. 이에 따라 파킹 성능이 저하되는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해, 복수의 피스톤에 각각 동력을 전달하도록 피스톤과 동일한 개수의 액츄에이터를 구비하였으나, 무게 및 비용이 증가함은 물론, 설치공간이 협소하여 적용이 어렵다는 문제점이 있다.
한국 공개특허 제10-2011-0072877호 (2011.06.29)
본 발명의 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크는 하나의 액츄에이터를 통해 복수의 피스톤에 균일한 하중을 부여하며 주차 기능을 구현할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 캘리퍼 하우징에 마련되어 회전운동을 직선운동으로 변환하여 브레이크 패드를 가압하는 한 쌍의 가압부; 상기 한 쌍의 가압부로 동력을 전달하도록 마련되는 액츄에이터; 및 상기 한 쌍의 가압부와 상기 액츄에이터 사이에 회전 가능하게 설치되어 제동 작용 시 하중이 적게 발생되는 가압부 측을 가압하여 상기 한 쌍의 가압부에 균일한 하중을 부여하도록 마련되는 하중조절부;를 포함하는 전자식 주차 브레이크가 제공될 수 있다.
또한, 상기 캘리퍼 하우징에는 후방으로부터 돌출 형성된 한 쌍의 결합편을 구비하고, 상기 하중조절부는 상기 한 쌍의 결합편 사이에서 중심에 결합되는 핀을 기준으로 회전 가능하도록 상기 한 쌍의 결합편에 설치되고, 중심을 기준으로 양측이 상기 한 쌍의 가압부와 마주하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 가압부 후방에는 축력에 따른 하중을 지지하는 스러스트 베어링(thrust bearing)이 각각 마련되고, 상기 하중조절부와 상기 스러스트 베어링은 곡면접촉수단에 의해 곡면 접촉하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 곡면접촉수단은 스러스트 베어링의 외면 중앙부에 단부가 곡면을 이루도록 돌출형성되는 곡면접촉돌부와, 상기 곡면접촉돌부와 대향하는 하중조절부에 상기 곡면접촉돌부와 접하도록 곡면접촉홈부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 가압부는, 상기 캘리퍼 하우징의 실린더부에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 피스톤; 및 상기 실린더부 내에서 상기 액츄에이터로부터 구동력을 전달받아 회전하는 스핀들과, 상기 스핀들과 연결되어 상기 스핀들의 정,역방향 회전에 의해 전진 또는 후진하며 피스톤을 가압하거나 가압 해제하도록 상기 피스톤의 내측에 마련되는 너트를 구비하는 동력변환유닛;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하중조절부의 양측에는 상기 스핀들의 일부가 관통되어 상기 액츄에이터와 연결되도록 관통홀이 마련될 수 있다.
또한, 액츄에이터는, 모터; 상기 모터의 회전축과 연결되는 동력연결유닛; 및 상기 동력연결유닛과 연결되어 상기 모터의 회전력을 상기 한 쌍의 가압부에 각각 전달하는 감속장치;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 동력연결유닛은, 소정 길이를 가지며 상기 모터와 감속장치 사이에 마련되는 동력전달축; 상기 모터의 회전축에 결합되는 제1 헬리컬기어; 상기 동력전달축의 일단에 설치되어 상기 제1 헬리컬기어와 치합되는 제2 헬리컬기어; 상기 동력전달축에 설치되어 상기 감속장치와 연결되는 한 쌍의 웜축기어; 및 상기 동력전달축에 마련되어 상기 동력전달축을 회전 가능하게 지지하는 베어링부;를 구비할 수 있다.
또한, 상기 감속장치는, 상기 웜축기어와 치합되는 웜휠기어; 상기 웜휠기어의 중심에 결합되어 상기 웜휠기어의 회전에 따라 함께 회전하는 선기어; 상기 선기어의 외측에 치합되는 복수의 유성기어; 상기 복수의 유성기어를 수용하도록 내접기어로 된 링기어; 및 상기 복수의 유성기어를 회전 가능하게 지지하고 상기 선기어와 동축적으로 회전하도록 설치되어 회전 동력을 출력하는 캐리어;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크는 하중조절부를 통하여 한 쌍의 가압부 중 어느 하나에 가압 하중이 편중되면 이를 나머지 가압부에 전달하여 한 쌍의 가압부에 균일한 하중을 부여하며 주차 기능을 구현할 수 있도록 하는 효과를 가진다.
또한, 하나의 액츄에이터를 통해 한 쌍의 가압부(피스톤)에 동일한 하중을 부여하도록 함으로써 종래에 비해 제조 비용 및 무게를 줄일 수 있으며, 설계 자유도를 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크를 나타내는 후방 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크를 나타내는 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크에 구비된 한 쌍의 가압부와 하중조절부가 조립되는 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 조립 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크에 구비된 액츄에이터를 나타내는 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크에 구비된 액츄에이터의 감속장치와 한 쌍의 가압부가 조립되는 상태를 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크의 작동 시 한 쌍의 가압부에 균일한 하중이 발생되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크의 작동 시 한 쌍의 가압주에 다른 하중이 발생되어 하중조절부가 동작되는 상태를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크를 나타내는 후방 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크를 나타내는 측단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크에 구비된 한 쌍의 가압부와 하중조절부가 조립되는 상태를 나타내는 분해 사시도이고, 도 5는 도 4의 조립 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크에 구비된 액츄에이터를 나타내는 분해 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크에 구비된 액츄에이터의 감속장치와 한 쌍의 가압부가 조립되는 상태를 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 전자식 주차 브레이크(1)는 한 쌍의 가압부(200)와, 하나의 액츄에이터(300) 및 하중조절부(400)를 포함할 수 있다. 또한, 전자식 주차 브레이크(1)는 차량의 휠과 함께 회전하는 디스크(미도시)를 가압하도록 한 쌍의 브레이크 패드가 설치되는 캐리어(미도시), 캐리어에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 한 쌍의 브레이크 패드를 작동시키는 캘리퍼 하우징(100) 및 액츄에이터(300)의 작동을 제어하는 전자제어유닛(미도시)을 더 구비할 수 있다. 여기서, 한 쌍의 가압부(200), 액츄에이터(300), 하중조절부(400)는 캘리퍼 하우징(100)에 설치되어 주차 제동력을 구현할 수 있다.
캘리퍼 하우징(100)은 외측 브레이크 패드와 내측 브레이크 패드로 구성된 한 쌍의 브레이크 패드를 동작시키도록 전방측(도 3을 기준으로 좌측)에 하측방향으로 굽어지게 형성된 핑거부(110와, 한 쌍의 가압부(200)가 마련되는 실린더부(120)를 포함하고, 캐리어에 슬라이딩 이동 가능하게 체결된다. 상기 실린더부(120)와 핑거부(110)는 일체로 형성된다. 이러한 캘리퍼 하우징(100)의 핑거부(110)와 실린더부(120)에 마련된 피스톤(210)을 통해 한 쌍의 브레이크 패드를 가압하여 디스크와 마찰시킴으로써 제동작동을 수행하게 된다. 이러한 캘리퍼 브레이크의 구성은 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 캘리퍼 하우징(100)의 후방측(도 3을 기준으로 우측)에는 후술할 하중조절부(400)와의 결합을 위한 결합편(140)이 마련된다. 상기 결합편(140)은 한 쌍으로 마련되며, 상하 방향으로 일정간격 이격되게 형성된다. 이러한 결합편(140)에 하중조절부(400)를 설치하는 구조에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
한 쌍의 가압부(200)는 캘리퍼 하우징(100)에 설치되어 액츄에이터(300)로부터 동력을 전달받아 회전운동을 직선운동으로 변환하도록 마련될 수 있다. 즉, 한 쌍의 가압부(200)는 차량의 디스크(미도시)와 접촉 마찰을 발생시키는 브레이크 패드(도 8의 '10' 참조)를 가압하도록 마련된다. 이러한 한 쌍의 가압부(200)는 실린더부(120) 내에서 나란하게 배치될 수 있다. 예컨대, 한 쌍의 가압부(200)는 브레이크 패드(10)의 중앙부를 기준으로 좌, 우측에 대칭으로 배치된다. 이에, 한 쌍의 가압부(200)는 액츄에이터(300)로부터 동력을 전달받아 동일한 가압 하중으로 브레이크 패드(10)를 가압하여 브레이크 패드(10)와 디스크의 마찰로 인해 주차 제동력이 발생되도록 한다.
이러한 한 쌍의 가압부(200)는 각각 피스톤(210) 및 동력변환유닛(220)을 포함한다. 즉, 한 쌍의 가압부는 서로 동일한 구성을 갖도록 마련됨에 따라, 어느 하나의 가압부를 기준으로 설명하기로 한다
가압부(200)는 캘리퍼 하우징(100)의 실린더부(120)에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 피스톤(210) 및 액츄에이터(300)로부터 구동력을 전달받아 회전운동을 직선운동으로 변환하여 피스톤(210)을 가압하거나 가압 해제하는 동력변환유닛(220)을 포함할 수 있다.
동력변환유닛(220)은 실린더부(120) 내에서 구동력을 전달받아 회전하는 스핀들(221)과, 스핀들(221)과 연결되어 스핀들(221)의 정,역방향 회전에 의해 전진 또는 후진하는 너트(223) 및 스핀들(221)과 너트(223) 사이에 개재되는 복수의 볼(미도시)을 구비할 수 있다. 이때 너트(223)는 피스톤(210)의 내측에서 회전이 제한되도록 마련될 수 있다. 이러한 동력변환유닛(220)은 스핀들(111)의 회전운동을 선형운동으로 변환하는 볼-스크류 타입의 변환장치로 마련될 수 있다.
스핀들(221)은 소정 길이를 가지며, 외주면에는 너트(223)와의 결합을 위해 나사산이 형성될 수 있다. 이러한 스핀들(221)의 일측(도 3을 기준으로 좌측인 전방측)에는 너트(223)가 결합되고, 타측(도 3을 기준으로 우측인 후방측)에는 액츄에이터(300)와 연결되어 구동력을 제공받도록 이루어진다. 예컨대, 스핀들(221)의 타측에는 후술할 액츄에이터(300)로부터 출력되는 캐리어(335)와 스플라인 구조로 결합될 수 있다. 또한, 스핀들(221)의 타측은 후술할 하중조절부(400)를 관통하여 액츄에이터(300)와 연결될 수 있다.
너트(223)는 볼(미도시)을 매개로 스핀들(221)의 나사산과 치합하도록 내측에 나사산이 형성될 수 있다. 이러한 너트(223)는 회전이 제한된 상태로 피스톤(210) 내측에 마련될 수 있다. 이에, 너트(223)는 스핀들(221)의 정,역 회전 방향에 따라 선형운동하며 피스톤(210)을 가압하거나 가압 해제하게 된다.
액츄에이터(300)는 모터(310)와, 한 쌍의 가압부(200)에 연결되어 모터(310)의 회전력을 전달하는 감속장치(330) 및 모터(310)의 회전축과 감속장치(330)를 연결하는 동력연결유닛(320)을 포함할 수 있다. 한편, 비록 도시되지는 않았으나 액츄에이터(300)는 액츄에이터 하우징에 수용되어 캘리퍼 하우징(100)의 후방 외측 또는 차량에 설치될 수 있다.
모터(310)는 차량의 운전석에 마련된 스위치(미도시)의 조작에 의해 전원을 인가받아 전기적 에너지를 기계적 회전 운동에너지로 변환시킨다. 스위치의 작동 신호에 따른 제동 동작의 제어는 미도시된 차량의 전자제어유닛(ECU)에 의해 이루어질 수 있다.
동력연결유닛(320)은 모터(310)와 감속장치(330)를 직접적으로 연결하여 모터(310)의 회전력을 전달한다. 이를 위해 동력연결유닛(320)은 소정 길이를 가지며 모터(310)와 감속장치(330) 사이에 마련되는 동력전달축(325)과, 모터(310)의 회전축(미도시)에 결합되는 제1 헬리컬기어(321)와, 동력전달축(325)의 일단에 설치되어 제1 헬리컬기어(321)와 치합되는 제2 헬리컬기어(322)와, 동력전달축(325)에 설치되어 감속장치(330)와 연결되는 웜축기어(323) 및 동력전달축(325)에 마련되어 상기 동력전달축(325)을 회전 가능하게 지지하는 베어링부(324)를 구비한다. 이때, 베어링부(324)는 동력전달축(325)의 타단에만 설치된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 동력전달축(325)이 안정적으로 회전할 수 있도록 동력전달축(325)의 길이 방향으로 적소에 설치될 수 있다. 한편, 웜축기어(323)는 후술할 감속장치(330)가 한 쌍의 가압부(200)와 각각 연결되도록 한 쌍으로 마련됨에 따라 한 쌍의 웜축기어(323)로 마련될 수 있다. 이에, 한 쌍의 웜축기어(323)는 한 쌍의 감속장치(330)와 연결되도록 일정 간격 이격되도록 마련된다.
제1 헬리컬기어(321)는 중심이 모터(310)의 회전축에 결합되어 회전하며, 제1 헬리컬기어(321)와 치합된 제2 헬리컬기어(322)는 회전방향을 모터(310)의 회전축에 대해 직각방향으로 전환하면서 회전한다. 헬리컬기어를 이용한 회전 방향의 전환은 평기어 보다 물림률이 좋기 때문에 소음을 상당량 절감시킬 수 있으며 기어비를 조절할 경우 감속 기능으로도 활용될 수 있다.
감속장치(330)는 동력연결유닛(320)과 연결되어 한 쌍의 가압부(200)에 동력을 전달하도록 마련된다. 이에, 감속장치(330)는 한 쌍의 가압부(200)와 각각 연결되도록 한 쌍으로 마련될 수 있다. 한 쌍의 감속장치(330)는 실질적으로 동일한 구조를 갖도록 마련됨에 따라, 아래에서는 어느 하나의 감속장치를 기준으로 설명하기로 한다
감속장치(330)는 웜축기어(323)와 치합되는 웜휠기어(331)와, 웜휠기어(331)와 함께 회전하는 선기어(332)와, 선기어(332)의 외측에 치합되는 복수의 유성기어(333)와, 복수의 유성기어(333)를 수용하도록 내접기어로 된 링기어(334) 및 복수의 유성기어(333)를 회전 가능하게 지지하고 선기어(332)와 동축적으로 회전하도록 설치되며 회전 동력을 출력하는 캐리어(335)를 포함할 수 있다.
웜휠기어(331)는 웜축기어(323)와 치합되어 회전력을 전달받아 회전한다. 이러한 웜휠기어(331)의 중심에는 선기어(332)가 결합되어 웜휠기어(331)의 회전에 따라 선기어(332)가 함께 회전하도록 마련된다.
선기어(332)는 웜휠기어(331)의 중심을 관통하여 결합될 수 있다. 이러한 선기어(332)는 웜휠기어(331)와 결합되는 몸체부를 갖추고, 기어이가 형성된 부분은 웜휠기어(331)로부터 노출되어 복수의 유성기어(333)와 치합될 수 있다. 바람직하게는, 선기어(332)가 웜휠기어(331)에 결합 시 선기어(332)의 기어이 부분은 링기어(334) 내측에 위치되도록 마련될 수 있다.
복수의 유성기어(333)는 효율성과 경제성을 고려하여 세 개가 마련되며 캐리어(335)에서 분기된 세 방향의 분기축(335a)에 각각 회전 가능하게 마련된다.
링기어(334)는 상하로 관통되고, 내측에 복수의 유성기어(333)를 수용하며 복수의 유성기어(333)와 치합하도록 내접기어가 마련된다. 이러한 링기어(334)는 액츄에이터 하우징(미도시)에 고정되도록 외측면에 돌출형성된 돌기부(334a)를 갖출 수 있다. 이에, 복수의 유성기어(333)는 선기어(332)의 회전에 따라 링기어(334) 내에서 자전 및 공전하며 회전될 수 있다.
캐리어(335)는 원판 형태로 이루어질 수 있고, 일면에는 원주방향을 따라 소정간격 이격된 복수의 유성기어 분기축(335a)이 구비되고, 중앙에는 가압부(200)의 스핀들(221)과 결합되도록 출력홀(335b)이 마련될 수 있다. 이때, 출력홀(335b)은 선기어(332)와 동축적으로 형성된다.
한편, 출력홀(335b)은 스핀들(221)에 회전력을 전달하도록 스핀들(221)과 스플라인 결합되거나, 기어어를 통해 스핀들(221)과 치합되도록 결합될 수 있다. 이에, 캐리어(335)의 회전에 따라 스핀들(221)이 함께 회전할 수 있다.
하중조절부(400)는 한 쌍의 가압부(200)와 액츄에이터(300) 사이에 회전 가능하게 설치되어 제동 작용 시 하중이 적게 발생되는 가압부(200) 측을 가압하여 한 쌍의 가압부(200)에 각각 구비된 피스톤(210)에 균일한 하중을 부여하도록 마련된다. 보다 구체적으로, 하중조절부(400)는 소정 길이를 가지며 캘리퍼 하우징(100)에 회전가능하게 결합될 수 있다. 도시된 바에 따르면, 캘리퍼 하우징(100)의 후방에는 상하방향으로 서로 일정간격 이격되어 돌출 형성된 한 쌍의 결합편(140)이 마련된다. 하중조절부(400)는 한 쌍의 결합편(140) 사이에서 중심에 결합되는 핀(410)을 기준으로 회전 가능하도록 설치된다. 캘리퍼 하우징(100)에 결합된 하중조절부(400)의 양측은 한 쌍의 가압부(200)와 마주하도록 마련된다.
한편, 하중조절부(400)가 한 쌍의 가압부(200)와 액츄에이터(300) 사이에 마련됨에 따라, 액츄에이터(300)로부터 발생된 구동력을 한 쌍의 가압부(200)에 전달하도록 하중조절부(400)의 양측에 관통홀(420)이 형성될 수 있다. 즉, 스핀들(221)의 일부가 관통홀(420)을 관통하여 액츄에이터(300)와 연결되어 회전력을 전달받도록 이루어진다.
본 발명에 따르면, 한 쌍의 가압부(200)의 피스톤(210)에 균일한 하중을 부여하기 위해 한 쌍의 가압부(200) 후방과 하중조절부(400) 사이에 스러스트 베어링(500)이 마련될 수 있다. 여기서 스러스트 베어링(500)은 제동 작동 시 발생되는 축력을 지지하기 위한 역할을 수행한다. 이러한 스러스트 베어링(500)은 하중조절부(400)와 곡면접촉수단에 의해 곡면 접촉하도록 마련될 수 있다. 도시된 바에 따르며, 하중조절부(400)와 대향하는 스러스트 베어링(500)의 일측면에 마련된 와셔(510)와 하중조절부(400)가 곡면접촉수단으로 곡면 접촉하는 것으로 나타나 있으나, 이에 한정되지 않으며, 스러스트 베어링(500)과 직접 곡면 접촉하도록 마련될 수 있다.
곡면접촉수단은 스러스트 베어링(500)의 와셔(510) 일측면 중앙부에 단부가 곡면을 이루도록 돌출형성되는 곡면접촉돌부(530)와, 곡면접촉돌부(530)와 대향하는 하중조절부(400)에 곡면접촉돌부(530)와 접하도록 곡면접촉홈부(430)가 형성될 수 있다. 도시된 바에 따르면, 곡면접촉돌부(530)는 스핀들(221)이 관통하도록 형성된 중앙홀 둘레에 형성되고, 곡면접촉홈부(430)는 하중조절부(400)의 관통홀(420) 입구측에 형성된다. 이에, 하중조절부(400)가 핀(410)을 기준으로 회전 시 곡면접촉수단에 의해 매끄럽게 접촉된 상태로 소정 각도록 회전할 수 있으며, 하중조절부(400)에 의해 가압되는 방향측의 가압부(200)의 피스톤이 빠르게 이동되도록 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크(1)의 작동에 대하여 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크의 작동 시 한 쌍의 가압부에 균일한 하중이 발생되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 운전자가 차량을 정차시킨 후에 주차 브레이크를 작동시키면 모터(310)가 구동되어 모터(310)의 회전축에 결합된 제1 헬리컬기어(321)가 함께 회전하고, 제1 헬리컬기어(321)와 맞물리게 결합된 제2 헬리컬기어(322)를 회전시킨다.
제2 헬리컬기어(322)와 함께 동력전달축(323)이 회전하고, 동력전달축(325)에 마련된 한 쌍의 웜축기어(323)가 함께 회전하게 된다. 이에, 웜축기어(323)와 치합된 웜휠기어(331)가 회전함에 따라 감속장치(330)의 캐리어(335)를 통해 스핀들(221)로 회전력을 출력하게 된다.
캐리어(335)를 통해 회전력을 전달받아 스핀들(221)이 회전하며, 너트(223)의 축방향 이동이 이루어지고, 너트(223)가 피스톤(210)을 가압함으로써 주차 제동이 이루어진다.
제동이 이루어진 후에는 모터(310)의 동작이 정지되며, 큰 감속비를 갖는 감속장치(330) 및 동력전달유닛(320)에 의해 스핀들(221)의 회전은 방지된다. 이에 따라 모터(310)를 다시 구동하지 않는 한 제동상태는 그대로 유지된다.
이와 같이, 한 쌍의 가압부(200)가 액츄에이터(300)를 통해 동력을 전달받아 서로 동일한 구동을 통해 주차 제동력을 발생함에 따라, 화살표 'F1'과 같이 피스톤(210)에 동일한 하중이 부여됨으로써 안정적인 제동작동을 수행하게 된다.
운전자가 주차 제동력을 해제할 때에는 운전석의 주차스위치를 조작하여 제동을 해제한다. 이때는 모터(310)가 파킹 시의 역방향으로 회전하고 스핀들(221)이 파킹 시의 역방향으로 회전하므로, 너트(223)가 피스톤(210)의 가압을 해제하여 제동이 해제된다.
한편, 한 쌍의 가압부(200)가 동일한 힘으로 피스톤(210)을 통해 브레이크 패드(10)를 가압하여야 하나 시공 오차 등에 따라 피스톤(210)의 초기 위치가 불균일한 경우 복수 개의 피스톤(210)에 하중이 불균일하게 전달됨으로써 비대칭에 의한 브레이크 패드(10)의 편마모와, 기어의 편마모, 모터(310)의 과부하가 발생하게 된다. 이러한 문제는 본 발명의 일 측면에 따른 하중조절부(400)에 의해 한 쌍의 가압부(200)에 균일한 하중이 발생되도록 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크의 작동 시 한 쌍의 가압주에 다른 하중이 발생되어 하중조절부가 동작되는 상태를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 한 쌍의 가압부(200) 중 어느 하나의 가압부(200, 도 9를 기준으로 우측)가 화살표 F1 방향으로 하중이 발생되고, 다른 하나의 가압부(200, 도 9를 기준으로 좌측)가 화살표 F2 방향으로 하중이 발생되는 것을 확인할 수 있다. 이때, 화살표 F1의 하중은 화살표 F2의 하중보다 많은 하중을 받도록 마련된다. 즉, 한 쌍의 가압부에 각각 마련된 피스톤(210)의 초기 위치가 불균일하게 마련됨에 따라 우측의 가압부(200)가 먼저 브레이크 패드(10)를 가압함으로써 좌측의 가압부(200)에 비해 많은 하중을 받게 된다. 이때, 하중조절부(400)는 낮은 하중이 발생되는 좌측 가압부(200) 측을 향하도록 회전된다.
보다 구체적으로 살펴보면, 우측 가압부(200)가 동력을 전달받아 너트(223)가 이동하며 피스톤(210)을 가압시 좌측 가압부(200)에 비해 먼저 하중이 발생하게 된다. 이에 우측 가압부(200)에 발생되는 하중에 의해 스러스트 베어링(500)에 축력이 발생되고, 이에 따라 스러스트 베어링(500)의 후방의 하중조절부(400)가 축력 방향으로 가압된다.
하중조절부(400)는 중앙에 결합되는 핀(410)을 중심으로 회전하며 좌측에 마련된 스러스트 베어링(500)을 가압하게 된다. 이때, 하중조절부(400)는 스러스트 베어링(500)의 와셔(510)와 곡면접촉수단에 의해 곡면 접촉됨으로써 중심을 기준으로 매끄럼게 회전할 수 있다.
이에 따라, 좌측 가압부(200)는 하중조절부(400)의 회전에 따른 가압을 통해 피스톤(210)이 빠르게 이동하며 브레이크 패드(10)를 가압할 수 있게 된다. 따라서, 한 쌍의 가압부(200)에 불균일한 하중이 발생되더라도 하중조절부(400)를 통해 균일한 하중을 부여하도록 함으로써 브레이크 패드의 편마모, 기어의 편마모, 모터의 과부하 등의 문제를 해소할 수 있게 된다. 또한, 안정적인 주차 제동력을 발생시킬 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1 : 전자식 주차 브레이크
100 : 캘리퍼 하우징
200 : 한 쌍의 가압부
300 : 액츄에이터
400 : 하중조절부
500 : 스러스트 베어링

Claims (9)

  1. 캘리퍼 하우징에 마련되어 회전운동을 직선운동으로 변환하여 브레이크 패드를 가압하는 한 쌍의 가압부;
    상기 한 쌍의 가압부로 동력을 전달하도록 마련되는 액츄에이터; 및
    상기 한 쌍의 가압부와 상기 액츄에이터 사이에 회전 가능하게 설치되어 제동 작용 시 하중이 적게 발생되는 가압부 측을 가압하여 상기 한 쌍의 가압부에 균일한 하중을 부여하도록 마련되는 하중조절부;를 포함하는 전자식 주차 브레이크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캘리퍼 하우징에는 후방으로부터 돌출 형성된 한 쌍의 결합편을 구비하고,
    상기 하중조절부는 상기 한 쌍의 결합편 사이에서 중심에 결합되는 핀을 기준으로 회전 가능하도록 상기 한 쌍의 결합편에 설치되고, 중심을 기준으로 양측이 상기 한 쌍의 가압부와 마주하도록 마련되는 전자식 주차 브레이크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 가압부 후방에는 축력에 따른 하중을 지지하는 스러스트 베어링(thrust bearing)이 각각 마련되고,
    상기 하중조절부와 상기 스러스트 베어링은 곡면접촉수단에 의해 곡면 접촉하도록 마련되는 전자식 주차 브레이크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 곡면접촉수단은 스러스트 베어링의 외면 중앙부에 단부가 곡면을 이루도록 돌출형성되는 곡면접촉돌부와, 상기 곡면접촉돌부와 대향하는 하중조절부에 상기 곡면접촉돌부와 접하도록 곡면접촉홈부가 형성되는 전자식 주차 브레이크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 가압부는,
    상기 캘리퍼 하우징의 실린더부에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 피스톤; 및
    상기 실린더부 내에서 상기 액츄에이터로부터 구동력을 전달받아 회전하는 스핀들과, 상기 스핀들과 연결되어 상기 스핀들의 정,역방향 회전에 의해 전진 또는 후진하며 피스톤을 가압하거나 가압 해제하도록 상기 피스톤의 내측에 마련되는 너트를 구비하는 동력변환유닛;을 포함하는 전자식 주차 브레이크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하중조절부의 양측에는 상기 스핀들의 일부가 관통되어 상기 액츄에이터와 연결되도록 관통홀이 마련되는 전자식 주차 브레이크.
  7. 제1항에 있어서,
    액츄에이터는,
    모터;
    상기 모터의 회전축과 연결되는 동력연결유닛; 및
    상기 동력연결유닛과 연결되어 상기 모터의 회전력을 상기 한 쌍의 가압부에 각각 전달하는 감속장치;를 포함하는 전자식 주차 브레이크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 동력연결유닛은,
    소정 길이를 가지며 상기 모터와 감속장치 사이에 마련되는 동력전달축;
    상기 모터의 회전축에 결합되는 제1 헬리컬기어;
    상기 동력전달축의 일단에 설치되어 상기 제1 헬리컬기어와 치합되는 제2 헬리컬기어;
    상기 동력전달축에 설치되어 상기 감속장치와 연결되는 한 쌍의 웜축기어; 및
    상기 동력전달축에 마련되어 상기 동력전달축을 회전 가능하게 지지하는 베어링부;를 구비하는 전자식 주차 브레이크.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 감속장치는,
    상기 웜축기어와 치합되는 웜휠기어;
    상기 웜휠기어의 중심에 결합되어 상기 웜휠기어의 회전에 따라 함께 회전하는 선기어;
    상기 선기어의 외측에 치합되는 복수의 유성기어;
    상기 복수의 유성기어를 수용하도록 내접기어로 된 링기어; 및
    상기 복수의 유성기어를 회전 가능하게 지지하고 상기 선기어와 동축적으로 회전하도록 설치되어 회전 동력을 출력하는 캐리어;를 포함하는 전자식 주차 브레이크.
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