KR20230078028A - 차량용 브레이크 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 브레이크 장치에 관한 것으로, 구동력을 발생시키는 구동부와, 구동부로부터 구동력을 전달받아 회전되는 전달기어부와, 전달기어부의 회전에 연동되어 진퇴 이동되고, 진퇴 이동 방향에 따라 패드부를 가압 또는 가압 해제하는 피스톤부와, 구동부의 구동력에 연동되어 전달기어부와 함께 회전되는 디스크부 및 디스크부를 향해 이동 가능하게 설치되고, 주차 제동 시 디스크부와 마찰 접촉되어 디스크부의 회전을 제한하는 구속부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 브레이크 장치{BRAKE APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 브레이크 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운전자의 페달 작동력을 전기적 신호로 전환하여 제동력을 발생시키는 차량용 브레이크 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 브레이크 장치는 구동력에 의해 피스톤을 밀어 패드와 디스크를 밀착시키고, 패드와 디스크간의 마찰력을 이용하여 자동차를 제동시키는 장치이다.
이 중, EMB(Electro mechanical Brake)는 유압을 사용하지 않고 캘리퍼에 모터 구동 액츄에이터가 직접 장착하여 기어, 스크류 등의 메커니즘을 통해 피스톤을 가압함으로써 제동력을 발생시키는 장치이다. 이러한 EMB는 능동 제동 및 휠별 독립 제동이 가능하여 일반 주제동 뿐만 아니라 ABS, ESC, TCS, AEB 등 각 부가기능 구현이 가능하며 유압 전달 딜레이가 없어 보다 높은 성능을 구현할 수 있는 장점이 있다.
종래의 EMB는 볼스크류를 통해 피스톤의 빠른 응답성과 높은 효율을 확보하고 있다. 그러나 이러한 볼스크류는 그 구조적인 특성상 자체적인 회전을 제한할 수 있는 셀프 락킹이 불가능함에 따라, 모터의 전원 공급이 중단되는 경우, 패드와 피스톤의 반발력에 의해 제동력이 임의로 해제되는 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0098846호(2010.09.10 공개, 발명의 명칭: 주차 기능을 갖춘 디스크 브레이크)에 개시되어 있다.
본 발명은 주차 제동 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 차량용 브레이크 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 차량용 브레이크 장치는: 구동력을 발생시키는 구동부; 상기 구동부로부터 구동력을 전달받아 회전되는 전달기어부; 상기 전달기어부의 회전에 연동되어 진퇴 이동되고, 진퇴 이동 방향에 따라 패드부를 가압 또는 가압 해제하는 피스톤부; 상기 구동부의 구동력에 연동되어 상기 전달기어부와 함께 회전되는 디스크부; 및 상기 디스크부를 향해 이동 가능하게 설치되고, 주차 제동 시 상기 디스크부와 마찰 접촉되어 상기 디스크부의 회전을 제한하는 구속부;를 포함한다.
또한, 상기 구속부는, 구동력을 발생시키는 파킹구동부; 상기 파킹구동부로부터 구동력을 전달받아 회전되는 스핀들부; 및 상기 디스크부와 마주보게 배치되고, 상기 스핀들부의 회전에 연동되어 상기 디스크부와 접촉 또는 분리되는 클램프부;를 포함한다.
또한, 상기 클램프부는, 상기 디스크부의 일면과 마주보게 배치되고, 상기 스핀들부의 회전 시 상기 스핀들부의 길이 방향을 따라 직선 이동되는 제1클램프부재; 및 상기 디스크부의 타면과 마주보게 배치되고, 상기 스핀들부의 회전 시 상기 제1클램프부재와 반대 방향으로 직선 이동되는 제2클램프부재;를 포함한다.
또한, 상기 클램프부는, 상기 제1클램프부재로부터 상기 디스크부의 일면을 향해 돌출되고, 상기 제1클램프부재가 상기 디스크부를 향해 소정 거리 이상 이동됨에 따라 상기 디스크부의 일면에 밀착되는 제1마찰부재; 및 상기 제2클램프부재로부터 상기 디스크부의 타면을 향해 돌출되고, 상기 제2클램프부재가 상기 디스크부를 향해 소정 거리 이상 이동됨에 따라 상기 디스크부의 타면에 밀착되는 제2마찰부재;를 더 포함한다.
또한, 상기 스핀들부는, 상기 파킹구동부의 출력축과 함께 회전되는 스핀들부재; 상기 스핀들부재의 일측에 배치되고, 상기 스핀들부재의 회전 운동을 상기 제1클램프부재의 직선 운동으로 변환하는 제1변환부; 및 상기 스핀들부재의 타측에 배치되고, 상기 스핀들부재의 회전 운동을 상기 제2클램프부재의 직선 운동으로 변환하는 제2변환부;를 포함한다.
또한, 상기 스핀들부재는 길이 방향이 상기 디스크부의 중심축과 나란하게 배치된다.
또한, 상기 제1변환부와 상기 제2변환부 중 어느 하나는 오른나사의 형태로 구비되고, 상기 제1변환부와 상기 제2변환부 중 나머지 하나는 왼나사의 형태로 구비된다.
또한, 상기 구속부는 상기 클램프부에 접해 상기 클램프부의 회전을 제한하는 스토퍼부;를 더 포함한다.
또한, 상기 전달기어부는, 상기 구동부의 출력축과 함께 회전되는 제1전달기어부; 상기 제1전달기어부와 맞물려 결합되고, 상기 제1전달기어부의 회전에 연동되어 회전되는 제2전달기어부; 및 상기 제2전달기어부와 맞물려 결합되고, 상기 제2전달기어부의 회전에 연동되어 회전되며, 상기 피스톤부로 회전력을 전달하는 제3전달기어부;를 포함한다.
또한, 상기 디스크부는 상기 구동부의 출력축에 연결되어 상기 제1전달기어부와 동일한 각속도로 회전된다.
또한, 상기 디스크부는 상기 구동부의 출력축의 길이 방향을 따라 소정 거리 범위 내에서 이동 가능하게 설치된다.
또한, 상기 디스크부는 상기 구동부의 출력축에 스플라인 결합된다.
또한, 상기 피스톤부는, 상기 전달기어부에 연결되어 회전되는 볼스크류부; 상기 볼스크류의 회전에 연동되어 상기 볼스크류부의 길이 방향을 따라 직선 왕복 이동하는 볼너트부; 및 상기 볼스크류부와 상기 볼너트부의 사이에 구비되고, 상기 볼스크류부 및 상기 볼너트부에 구름 접촉되는 하나 이상의 전동체;를 포함한다.
본 발명에 따른 차량용 브레이크 장치는 구속부에 의해 주차 제동 시 구동부의 동작이 해제되더라도 피스톤부가 패드부로부터 임의로 분리되어 제동력이 상실되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 브레이크 장치는 구속부가 디스크부의 표면에 마찰 접촉되어 디스크부의 회전을 제한함에 따라 디스크부의 위치 상태 등과 관계 없이 일관된 작동성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 브레이크 장치는 디스크부가 구동부의 출력축에 연결되어 제1전달기어부와 동일한 각속도로 회전됨에 따라 디스크부가 기어비에 의해 회전력이 배력된 제2전달기어부 또는 제3전달기어부와 연결되는 경우에 비해 구속부에 가해지는 하중의 크기를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 브레이크 장치는 디스크부가 구동부의 출력축의 길이 방향을 따라 소정 거리 범위 내에서 이동 가능하게 설치되어 클램프부와의 접촉 시 구동부의 출력축의 길이 방향을 따라 위치가 조정됨으로써 양측면이 균일하게 가압될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구속부의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 구속부의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 8, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치의 작동 과정을 개략적으로 나타내는 작동도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 브레이크 장치의 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 접속)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우도 포함한다. 본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(또는 구비)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 "포함(또는 구비)"할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다. 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 특정 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 그 부호들은 다른 도면을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 특정 도면에 참조 부호가 표시되지 않은 부분이 있더라도, 그 부분은 다른 도면들을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 본 출원의 도면들에 포함된 세부 구성요소들의 개수, 형상, 크기 및 크기의 상대적인 차이 등은 이해의 편의를 위해 설정된 것으로서, 실시예들을 제한하지 않으며 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치(1)는 캘리퍼바디부(100), 패드부(200), 하우징(300), 구동부(400), 전달기어부(500), 피스톤부(600), 디스크부(700), 구속부(800)를 포함한다.
캘리퍼바디부(100)는 토크 멤버(10)를 매개로 차체에 고정되고, 후술하는 패드부(200), 하우징(300), 피스톤부(600)를 지지한다. 캘리퍼바디부(100)는 양측에 연결된 가이드핀을 매개로 브레이크 디스크의 축 방향과 나란한 방향으로 토크 멤버(10)에 슬라이드 이동 가능하게 결합된다. 캘리퍼바디부(100)는 양측에 연결된 가이드핀에 의해 토크 멤버(10)에 슬라이드 이동 가능하게 지지된다. 캘리퍼바디부(100)는 후술하는 피스톤부(600)가 패드부(200)를 가압함에 따라 발생되는 반력에 의해 브레이크 디스크(미도시)의 축 방향과 나란한 방향으로 슬라이드 이동된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼바디부(100)는 브릿지부(110), 핑거부(120), 실린더부(130)를 포함한다.
브릿지부(110)는 캘리퍼바디부(100)의 상측 외관을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 브릿지부(110)는 내측면이 브레이크 디스크의 외주면과 소정 간격 이격되어 마주보게 배치되는 판의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 브릿지부(110)의 구체적인 형상 및 면적은 브레이크 디스크의 크기 등에 따라 다양하게 설계 변경이 가능하다.
핑거부(120)는 캘리퍼바디부(100)의 전방 외관을 형성하고, 캘리퍼바디부(100)의 슬라이드 이동에 연동되어 후술하는 패드부(200)를 가압 또는 가압 해제한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 핑거부(120)는 브릿지부(110)의 전단부로부터 하방으로 수직하게 연장된다. 핑거부(120)는 내측면이 한 쌍의 패드부(200) 중 브레이크 디스크를 기준으로 차량의 폭 방향 외측에 배치된 패드부(200)와 마주보게 배치된다.
실린더부(130)는 캘리퍼바디부(100)의 후방 외관을 형성하고, 후술하는 피스톤부(600)를 이동 가능하게 지지한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더부(130)는 브릿지부(310)의 후단부로부터 하방으로 수직하게 연장된다. 실린더부(130)는 일측이 개구된 중공형의 원통 형상을 갖도록 형성된다. 실린더부(130)는 개구된 측이 한 쌍의 패드부(200) 중 브레이크 디스크를 기준으로 차량의 폭 방향 내측에 배치된 패드부(200)와 마주보게 배치된다.
패드부(200)는 차량의 휠과 함께 회전되는 브레이크 디스크와 마주보게 배치된다. 패드부(200)는 한 쌍으로 구비되어 브레이크 디스크를 사이에 두고 브레이크 디스크의 양측면과 각각 마주보도록 배치된다. 패드부(200)는 캘리퍼바디부(100)에 브레이크 디스크의 중심축과 나란한 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 지지된다. 패드부(200)는 캘리퍼바디부(100) 및 후술하는 피스톤부(600)로부터 가해지는 가압력에 의해 브레이크 디스크에 접촉 또는 분리됨에 따라 차량에 제동력을 발생시키거나 해제한다. 브레이크 디스크와 마주보는 패드부(200)의 일면에는 고무 등 마찰계수가 높은 재질로 이루어지는 마찰패드가 부착될 수 있다. 패드부(200)의 구체적인 형상은 도 1 내지 도 3에 도시된 형상에 한정되는 것은 아니고, 브레이크 디스크에 접촉되어 차량에 제동력을 인가하는 브레이크 패드의 기술사상 안에서 다양하게 설계 변경이 가능하다.
하우징(300)은 캘리퍼바디부(100)에 결합되어 후술하는 구동부(400), 전달기어부(500), 디스크부(700), 구속부(800)를 전체적으로 지지한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징(300)는 캘리퍼바디부(100)의 후면, 보다 구체적으로 실린더부(130)의 후면에 결합된다. 하우징(300)은 볼팅 등에 의해 실린더부(130)에 착탈 가능하게 결합될 수 있고, 용접 등에 의해 실린더부(130)와 일체로 결합되는 것도 가능하다. 하우징(300)은 내부가 비어있도록 형성되어 내부에 구동부(400), 전달기어부(500), 디스크부(700), 구속부(800)가 설치될 수 있는 공간을 마련한다. 하우징(300)은 내부에 설치된 구성을 용이하게 설치 및 관리할 수 있도록 개폐 가능하게 구비될 수 있다.
구동부(400)는 하우징(300)의 일측에 설치되고, 외부로부터 전원을 공급받아 구동력을 발생시킨다. 구동부(400)는 차량의 배터리 등과 전기적으로 연결되어 전원을 공급받을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부(400)는 공급받은 전원에 의해 회전력을 발생시키는 다양한 종류의 전동모터 등으로 예시될 수 있다. 구동부(400)의 출력축에는 후술하는 디스크부(700)의 이탈을 방지하는 이탈방지부재(401)가 설치될 수 있다. 이탈방지부재(401)는 구동부(400)의 출력축보다 큰 직경을 갖도록 형성되어 출력축의 단부에 연결될 수 있다.
전달기어부(500)는 구동부(400)로부터 구동력을 전달받아 회전되고, 구동부(400)로부터 발생되는 구동력을 후술하는 피스톤부(600)으로 전달한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전달기어부(500)는 제1전달기어부(510), 제2전달기어부(520), 제3전달기어부(530)를 포함한다.
제1전달기어부(510)는 구동부(400)의 출력축에 연결되어 구동부(400)의 출력축과 함께 회전된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1전달기어부(510)는 외주면에 치형이 구비되는 중공형의 헬리컬기어, 스퍼 기어 등의 형태로 형성될 수 있다. 제1전달기어부(510)는 중앙부가 구동부(400)의 출력축에 삽입되어 지지된다. 제1전달기어부(510)는 중심축이 구동부(400)의 출력축과 동축상에 배치된다. 제1전달기어부(510)는 구동부(400)의 동작 시, 구동부(400)의 출력축과 동일한 각속도로 회전된다.
제2전달기어부(520)는 제1전달기어부(510)와 맞물려 결합되고, 제1전달기어부(510)의 회전에 연동되어 회전된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제2전달기어부(520)는 복수개의 제2전달기어(521)를 포함할 수 있다.
제2전달기어(521)는 외주면에 치형이 구비되는 중공형의 헬리컬 기어, 스퍼 기어 등의 형태로 형성될 수 있다. 복수개의 제2전달기어(521)는 제1전달기어부(510)로부터 후술하는 제3전달기어부(420)를 향해 순차적으로 맞물려 결합된다. 이 경우, 각각의 제2전달기어(521)는 외주면이 이웃하는 제2전달기어(521)의 외주면과 직접 맞물릴 수 있고, 별도의 소경기어를 매개로 이웃하는 제2전달기어(521)와 맞물리는 것도 가능하다. 복수개의 제2전달기어(521) 중 일단부에 배치된 제2전달기어(521)는 제1전달기어부(510)의 맞물려 결합된다. 복수개의 제2전달기어(521)는 중심축이 제1전달기어부(510)의 중심축과 평행하게 배치된다. 복수개의 제2전달기어(521)는 제1전달기어부(510)로부터 제3전달기어부(530)로 향할수록 직경이 순차적으로 증가하도록 형성된다. 이에 따라 복수개의 제2전달기어(521)는 제1전달기어부(510)로부터 제3전달기어부(530)로 전달되는 회전력의 크기를 배력시킬 수 있다. 도 2에서는 제2전달기어(521)가 2개인 것을 예로 들어 도시하고 있으나, 제2전달기어(521)의 개수는 이러한 사항에 한정되는 것은 아니고, 3개, 4개 등 다양한 개수로 설계 변경이 가능하다.
제3전달기어부(530)는 제2전달기어부(520)와 맞물려 결합된다. 제3전달기어부(530)는 제2전달기어부(520)의 회전에 연동되어 회전되며, 후술하는 피스톤부(600)로 회전력을 전달한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제3전달기어부(530)는 외주면에 치형이 구비되는 중공형의 헬리컬기어, 스퍼 기어 등의 형태로 형성될 수 있다. 제3전달기어부(530)는 제2전달기어부(520)와 맞물려 결합된다. 이 경우, 제3전달기어부(530)는 외주면이 제2전달기어부(520)의 외주면과 직접 맞물릴 수 있고, 별도의 소경기어를 매개로 제2전달기어부(520)와 맞물리는 것도 가능하다. 제3전달기어부(530)는 중심축이 제2전달기어부(520)의 중심축과 평행하게 배치된다. 제3전달기어부(530)는 제2전달기어부(520)의 회전 시, 제2전달기어부(520)와 반대 방향, 또는 제1전달기어부(510)와 같은 방향으로 회전되며 회전력을 전달한다. 제3전달기어부(530)는 중심축이 후술하는 피스톤부(600)와 연결되어 중심축을 축으로 회전 시 피스톤부(600)로 회전력을 전달할 수 있다. 제3전달기어부(530)는 직경이 제2전달기어부(520)의 직경보다 크게 형성된다. 이에 따라 제3전달기어부(530)는 제2전달기어부(520)의 회전 시, 제2전달기어부(520)보다 낮은 각속도로 회전되어 피스톤부(600)로 전달되는 회전력의 크기를 배력시킬 수 있다.
피스톤부(600)는 캘리퍼바디부(100)에 진퇴 이동 가능하게 설치된다. 피스톤부(600)는 전달기어부(500)의 회전에 연동되어 진퇴 이동된다. 피스톤부(600)는 진퇴 이동 방향에 따라 브레이크 디스크로 향해 패드부(200)를 가압 또는 가압 해제하며 제동력을 인가 또는 해제한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤부(600)는 볼스크류부(610), 볼너트부(620), 전동체(630), 피스톤부재(640)를 포함한다.
볼스크류부(610)는 전달기어부(500)에 연결되어 회전된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 볼스크류부(610)는 대략 봉 형상을 갖도록 형성되어 실린더부(130)의 내부에 회전 가능하게 설치된다. 볼스크류부(610)는 길이 방향이 실린더부(130)의 길이 방향과 나란하게 배치된다. 볼스크류부(610)는 후단부가 제3전달기어부(530)와 연결되어 제3전달기어부(530)의 회전 시, 중심축을 축으로 축회전된다. 볼스크류부(610)의 외주면에는 후술하는 전동체(630)의 일측 둘레가 안착되는 그루브가 형성된다. 이러한 그루브는 볼스크류부(610)의 길이 방향을 따라 나선 형태로 연장되어 전동체(630)의 순환 경로를 마련한다.
볼너트부(620)는 볼스크류부(610)의 회전에 연동되어 볼스크류부(610)의 길이 방향을 따라 직선 왕복 이동한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 볼너트부(620)는 볼스크류부(610)의 외주면을 감싸도록 설치되는 중공형의 원통 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 볼너트부(620)는 내주면이 볼스크류부(610)의 외주면과 소정 간격 이격되어 마주보도록 배치된다. 볼너트부(620)는 볼스크류부(610)의 회전 시, 후술하는 전동체(630)의 순환 이동에 의해 볼스크류부(610)의 길이 방향을 따라 전후 방향으로 직선 왕복 이동한다. 볼너트부(620)의 내주면에는 후술하는 전동체(630)의 타측 둘레가 안착되는 그루브가 형성될 수 있다. 이러한 그루브는 볼너트부(620)의 길이 방향을 따라 나선 형태로 연장되어 전동체(630)의 순환 경로를 마련한다.
전동체(630)는 볼스크류부(610)와 볼너트부(620)의 사이에 구비되고, 양측이 각각 볼스크류부(610)와 볼너트부(620)에 구름 접촉된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전동체(630)는 대략 구 형상을 갖도록 형성되어 볼스크류부(610)와 볼너트부(620)의 사이에 설치된다. 전동체(630)는 양측 둘레가 각각 볼스크류부(610)의 외주면과 볼너트부(620)의 내주면에 형성된 그루브에 구름 접촉된다. 전동체(630)는 볼스크류부(610)의 회전 시 그루브를 따라 순환 이동되며 볼스크류부(610)의 회전 운동을 볼너트부(620)의 직선 왕복 운동으로 변환한다.
피스톤부재(640)는 볼너트부(620)와 함께 직선 왕복 이동되고, 이동 방향에 따라 패드부(200)를 가압하거나 가압 해제한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤부재(640)는 실린더부(130)의 내부에 슬라이드 이동 가능하게 설치된다. 피스톤부재(6400)는 후단부가 볼너트부(620)의 전단부에 일체로 결합되어 볼너트부(620)와 함께 실린더부(130)의 길이 방향을 따라 직선 왕복 이동된다. 피스톤부재(640)는 볼너트부(620)가 전방으로 이동됨에 따라 전단부가 패드부(200)와 접촉되어 패드부(200)를 브레이크 디스크로 향해 가압한다. 피스톤부재(640)는 볼너트부(620)가 후방으로 이동됨에 따라 패드부(200)로부터 분리되어 패드부(200)를 가압 해제한다.
디스크부(700)는 구동부(400)의 구동력에 연동되어 전달기어부(500)와 함께 회전된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크부(700)는 대략 원판의 형태를 갖도록 형성되고, 구동부(400)의 출력축에 연결되어 제1전달기어부(510)와 동일한 각속도로 회전될 수 있다. 이에 따라 디스크부(700)는 구속부(800)에 의한 회전 제한 시, 기어비에 의해 회전력이 배력된 제2전달기어부(520) 또는 제3전달기어부(530)와 연결되는 경우에 비해 구속부(800)에 가해지는 하중의 크기를 감소시킬 수 있다.
디스크부(700)는 구동부(400)의 출력축의 길이 방향을 따라 소정 거리 범위 내에서 이동 가능하게 설치된다. 보다 구체적으로, 디스크부(700)는 내주면이 구동부(400)의 출력축에 스플라인 결합되어 출력축의 축 방향을 따라 슬라이드 이동될 수 있다. 이 경우, 디스크부(700)는 상하 방향으로 일정 거리 이상 이동 시 양면이 각각 제1전달기어부(510)와 이탈방지부재(401)에 접해 구동부(400)의 출력축으로부터 이탈되는 것이 방지될 수 있다. 이에 따라 디스크부(700)는 후술하는 구속부(800)의 동작 시, 클램프부(830)와의 접촉에 의해 구동부(400)의 출력축의 길이 방향을 따라 위치가 조정됨으로써 양측면이 균일하게 가압될 수 있다.
구속부(800)는 하우징(300)의 내부에서 디스크부(700)를 향해 왕복 이동 가능하게 설치된다. 구속부(800)는 주차 제동 시 디스크부(700)의 표면에 마찰 접촉되어 디스크부(700)의 회전을 제한한다. 이에 따라 구속부(800)는 주차 제동 시 구동부(400)의 동작이 해제되더라도 피스톤부(600)가 패드부(200)로부터 임의로 분리되어 제동력이 상실되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 구속부(800)는 디스크부(700)의 표면에 마찰 접촉되어 디스크부(700)의 회전을 제한함에 따라 디스크부(700)의 회전 속도 등과 관계 없이 일관된 작동성을 확보할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구속부의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 구속부의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구속부(800)는 파킹구동부(810), 스핀들부(820), 클램프부(830), 스토퍼부(840)를 포함한다.
파킹구동부(810)는 외부로부터 전원을 인가받아 구동력을 발생시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 파킹구동부(810)는 하우징(300)에 결합되어 지지되고, 외부로부터 공급받은 전원에 의해 정역 회전력을 발생시키는 다양한 종류의 전동모터로 예시될 수 있다. 파킹구동부(810)는 차량의 배터리 등과 전기적으로 연결되어 전원을 공급받을 수 있다. 파킹구동부(810)는 구동부(400)와 이격되게 배치되고, 출력축이 구동부(400)의 출력축과 나란한 방향으로 배치될 수 있다.
스핀들부(820)는 파킹구동부(810)로부터 구동력을 전달받아 회전된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들부(820)는 스핀들부재(821), 제1변환부(822), 제2변환부(823), 구획부(824)를 포함한다.
스핀들부재(821)는 파킹구동부(810)의 출력축에 연결되어 파킹구동부(810)의 출력축과 함께 회전된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들부재(821)는 대략 원통 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 스핀들부재(821)는 중심축이 파킹구동부(810)의 출력축과 동축상에 위치하도록 배치되고, 하단부가 파킹구동부(810)의 출력축과 일체로 연결된다. 스핀들부재(821)는 파킹구동부(810)의 출력축의 회전 시 중심축을 축으로 회전된다. 스핀들부재(821)는 길이 방향이 디스크부(700)의 중심축과 나란하게 배치된다.
제1변환부(822)와 제2변환부(823)는 각각 스핀들부재(821)의 일측과 타측에 배치되고, 스핀들부재(821)의 회전 운동을 후술하는 제1클램프(831) 및 제2클램프(832)의 직선 운동으로 변환한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1변환부(822)와 제2변환부(823)는 스핀들부재(821)의 외주면으로부터 돌출되는 나사산의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제1변환부(822)와 제2변환부(823)는 스핀들부재(821)의 중앙부, 보다 구체적으로 후술하는 구획부(824)를 기준으로 스핀들부재(821)의 하측과 상측에 각각 배치된다.
제1변환부(822)와 제2변환부(823)는 스핀들부재(821)의 회전 시, 제1클램프부재(831) 및 제2클램프부재(832)를 서로 반대 방향으로 직선 이동시킬 수 있도록 형성된다. 보다 구체적으로, 제1변환부(822)와 제2변환부(823) 중 어느 하나는 오른나사의 형태로 구비되고, 제1변환부(822)와 제2변환부(823) 중 나머지 하나는 왼나사의 형태로 구비된다. 도 6에서는 제1변환부(822)가 오른나사의 형태로 구비되고, 제2변환부(823)가 왼나사의 형태로 구비되는 것을 예로 들어 도시하고 있으나, 이와 달리 제1변환부(822)가 왼나사의 형태로 구비되고, 제2변환부(823)가 오른 나사의 형태로 구비되는 것도 가능하다.
구획부(824)는 제1변환부(822)와 제2변환부(823)의 사이에 구비되어 제1변환부(822)와 제2변환부(823)를 구획한다. 이에 따라 구획부(824)는 후술하는 제1클램프부재(831) 및 제2클램프부재(832)의 직접적인 충돌을 방지할 수 있고, 제1클램프부재(831) 및 제2클램프부재(832)가 각각 제1변환부(822)와 제2변환부(823)의 구간 내에서만 이동되도록 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 구획부(824)는 스핀들부재(821)의 외주면으로부터 스핀들부재(821)의 반경 방향으로 연장되는 원판의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 구획부(824)는 스핀들부재(821)의 중앙측 즉, 제1변환부(822)의 상단부와 제2변환부(823)의 하단부 사이에 배치된다.
클램프부(830)는 디스크부(700)와 마주보게 배치되고, 스핀들부(820)의 회전에 연동되어 디스크부(700)와 접촉 또는 분리되며 디스크부(700)의 회전을 제한 또는 허용한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 클램프부(830)는 제1클램프부재(831), 제2클램프부재(832), 제1마찰부재(833), 제2마찰부재(834)를 포함한다.
제1클램프부재(831)는 일측이 스핀들부(820)와 연결되고, 타측이 디스크부(700)의 일면과 마주보게 배치된다. 제1클램프부재(831)는 스핀들부(820)의 회전 시 스핀들부(820)의 길이 방향을 따라 직선 왕복 이동된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1클램프부재(831)는 길이 방향이 스핀들부(820)의 축 방향과 수직한 방향으로 배치되는 플레이트의 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
제1클램프부재(831)의 후단부에는 스핀들부재(821)가 삽입되는 제1관통홀(831a)이 형성된다. 제1관통홀(831a)의 내주면에는 제1변환부(822)의 나사산에 대응되는 나사산이 돌출 형성된다. 제1클램프부재(831)는 후단부가 제1관통홀(831a)을 통해 스핀들부재(831)의 하단부로 삽입되고, 제1관통홀(831a)의 내주면에 형성된 나사산에 의해 제1변환부(822)에 나사 결합된다.
제1클램프부재(831)의 전단부는 상면이 디스크부(700)의 하면과 수평하게 마주보도록 배치된다.
제2클램프부재(832)는 일측이 스핀들부(820)와 연결되고, 타측이 디스크부(700)의 타면과 마주보게 배치된다. 제2클램프부재(832)는 스핀들부(820)의 회전 시 스핀들부(820)의 길이 방향을 따라 직선 왕복 이동된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제2클램프부재(832)는 길이 방향이 스핀들부(820)의 축 방향과 수직한 방향으로 배치되는 플레이트의 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
제2클램프부재(832)의 후단부에는 스핀들부재(821)가 삽입되는 제2관통홀(832a)이 형성된다. 제1관통홀(832a)의 내주면에는 제2변환부(823)의 나사산에 대응되는 나사산이 돌출 형성된다. 제2클램프부재(832)의 후단부는 제2관통홀(832a)을 통해 스핀들부재(831)의 상단부로 삽입되고, 제2관통홀(832a)의 내주면에 형성된 나사산에 의해 제2변환부(823)에 나사 결합된다.
제2클램프부재(832)의 전단부는 하면이 디스크부(700)의 상면과 수평하게 마주보도록 배치된다.
제2클램프부재(832)는 제1클램프부재(831)와 반대 방향으로 직선 이동된다. 즉, 제1클램프부재(831)와 제2클램프부재(832)는 스핀들부(820)가 일측으로 회전됨에 따라 각각 디스크부(700)의 일면과 타면을 향해 상호 근접하는 방향으로 이동되고, 스핀들부(820)가 타측으로 회전됨에 따라 상호 멀어지는 방향으로 이동된다.
제1마찰부재(833)는 제1클램프부재(831)로부터 디스크부(700)의 일면을 향해 돌출된다. 제1마찰부재(833)는 제1클램프부재(831)가 디스크부(700)를 향해 소정 거리 이상 이동됨에 따라 디스크부(700)의 일면에 밀착되어 디스크부(700)의 회전을 제한한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1마찰부재(833)는 제1클램프부재(831)의 전단부 상면으로부터 디스크부(700)의 하면을 향해 수직하게 돌출된다. 제1마찰부재(833)는 실리콘, 고무 등과 같이 높은 마찰계수를 가짐과 동시에 디스크부(700)와의 밀착력이 강화되도록 탄성 변형 가능한 재질로 구비될 수 있다.
제2마찰부재(834)는 제2클램프부재(832)로부터 디스크부(700)의 타면을 향해 돌출된다. 제2마찰부재(834)는 제2클램프부재(832)가 디스크부(700)를 향해 소정 거리 이상 이동됨에 따라 디스크부(700)의 타면에 밀착되어 디스크부(700)의 회전을 제한한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2마찰부재(834)는 제2클램프부재(832)의 전단부 하면으로부터 디스크부(700)의 상면을 향해 수직하게 돌출된다. 제2마찰부재(834)는 실리콘, 고무 등과 같이 높은 마찰계수를 가짐과 동시에 디스크부(700)와의 밀착력이 강화되도록 탄성 변형 가능한 재질로 구비될 수 있다.
스토퍼부(840)는 클램프부(830)에 접해 클램프부(830)의 회전을 제한한다. 보다 구체적으로, 스토퍼부(840)는 스핀들부(820)의 회전 시 발생되는 회전력에 의해 클램프부(830)가 정위치를 벗어나 스핀들부(820)와 함께 회전되는 것을 제한한다. 이에 따라 스토퍼부(840)는 스핀들부(820)의 회전 시 클램프부(830)가 디스크부(700)와 마주보는 상태를 유지하며 직선 이동되도록 유도할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스토퍼부(840)는 일측이 하우징(300)의 내측면에 고정되고, 타측이 클램프부(830)를 향해 연장되는 막대의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 스토퍼부(840)는 복수개로 구비될 수 있다. 복수개의 스토퍼부(840)는 각각 제1클램프부재(831)의 양측면과 제2클램프부재(832)의 양측면에 접촉되고, 제1클램프부재(831) 및 제2클램프부재(832)가 스핀들부재(821)와 연결된 일측을 축으로 회전되는 것을 제한한다. 스토퍼부(840)의 구체적인 형상은 상술한 내용에 한정되는 것은 아니고, 스핀들부(820)의 회전 시 발생되는 회전력에 의해 클램프부(830)가 스핀들부(820)와 함께 회전되는 것을 제한할 수 있는 형상의 기술사상 안에서 다양하게 설계 변경이 가능하다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치(1)의 작동 과정을 상세하게 설명하도록 한다.
도 8, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치의 작동 과정을 개략적으로 나타내는 작동도이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 차량의 주차 제동 시, 구동부(400)는 구동력을 발생시켜 전달기어부(500)를 회전시킨다.
구동부(400)로부터 발생되는 구동력은 제1전달기어부(510), 제2전달기어부(520), 제3전달기어부(530)를 순차적으로 거쳐 피스톤부(600)의 볼스크류부(610)로 전달된다.
볼스크류부(610)가 중심축을 축으로 회전됨에 따라 볼너트부(620)는 전동체(630)의 순환 이동에 의해 전진 이동된다.
피스톤부재(640)는 볼너트부(620)와 함께 전진 이동되며 패드부(200)와 접촉되고, 패드부(200)를 브레이크 디스크로 향해 가압하여 주차제동력을 발생시킨다.
이후, 충분한 주차 제동력이 생성됨에 따라 파킹구동부(810)는 구동력을 발생시켜 스핀들부(820)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킨다.
스핀들부(820)가 회전됨에 따라, 제1클램프부재(831)와 제2클램프부재(832)는 디스크부(700)를 향해 서로 가까워지는 방향으로 직선 이동된다. 이 과정에서 제1클램프부재(831)와 제2클램프부재(832)는 스토퍼부(840)에 접해 스핀들부(820)와 함께 회전되는 것이 방지될 수 있다.
제1클램프부재(831)와 제2클램프부재(832)가 디스크부(700)를 향해 소정 거리 이상 이동됨에 따라, 제1마찰부재(833)와 제2마찰부재(834)는 각각 디스크부(700)의 하면과 상면에 접촉된다.
한편, 제1클램프부재(831)와 제2클램프부재(832)의 조립 유격 등에 의해 제1마찰부재(833)와 제2마찰부재(834) 중 어느 하나가 디스크부(700)와 먼저 접촉될 수 있다. 이 경우, 디스크부(700)는 제1마찰부재(833)와 제2마찰부재(834) 중 나머지 하나를 향해 구동부(400)의 출력축의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동된다. 디스크부(700)는 제1마찰부재(833) 및 제2마찰부재(834)로부터 양측면에 가해지는 가압력의 크기가 동일해지는 지점까지 위치가 조정된다.
이후, 구동부(400)의 구동력 발생이 중지되고, 피스톤부재(640)와 패드부(200)의 사이에서 발생되는 반력에 의해 디스크부(700)에는 주차 제동 시 전달되는 회전력과 반대 방향의 회전력이 전달된다.
제1마찰부재(833)와 제2마찰부재(834)는 디스크부(700)와의 사이에서 작용하는 마찰력에 의해 디스크부(700)의 회전력을 상쇄시킴으로써 디스크부(700)의 회전을 제한한다.
디스크부(700)의 회전이 제한됨에 따라, 디스크부(700)와 맞물린 전달기어부(500)의 회전 또한 제한됨으로써 주차 제동 상태를 유지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1 : 차량용 브레이크 장치 10 : 토크 멤버
100 : 캘리퍼바디부 110 : 브릿지부
120 : 핑거부 130 : 실린더부
200 : 패드부 300 : 하우징
400 : 구동부 500 : 전달기어부
510 : 제1전달기어부 520 : 제2전달기어부
530 : 제3전달기어부 600 : 피스톤부
610 : 볼스크류부 620 : 볼너트부
630 : 전동체 640 : 피스톤부재
700 : 디스크부 800 : 구속부
810 : 파킹구동부 820 : 스핀들부
821 : 스핀들부재 822 : 제1변환부
823 : 제2변환부 824 : 구획부
830 : 클램프부 831 : 제1클램프부재
832 : 제2클램프부재 833 : 제1마찰부재
834 : 제2마찰부재 840 : 스토퍼부

Claims (13)

  1. 구동력을 발생시키는 구동부;
    상기 구동부로부터 구동력을 전달받아 회전되는 전달기어부;
    상기 전달기어부의 회전에 연동되어 진퇴 이동되고, 진퇴 이동 방향에 따라 패드부를 가압 또는 가압 해제하는 피스톤부;
    상기 구동부의 구동력에 연동되어 상기 전달기어부와 함께 회전되는 디스크부; 및
    상기 디스크부를 향해 이동 가능하게 설치되고, 주차 제동 시 상기 디스크부와 마찰 접촉되어 상기 디스크부의 회전을 제한하는 구속부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구속부는,
    구동력을 발생시키는 파킹구동부;
    상기 파킹구동부로부터 구동력을 전달받아 회전되는 스핀들부; 및
    상기 디스크부와 마주보게 배치되고, 상기 스핀들부의 회전에 연동되어 상기 디스크부와 접촉 또는 분리되는 클램프부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 클램프부는,
    상기 디스크부의 일면과 마주보게 배치되고, 상기 스핀들부의 회전 시 상기 스핀들부의 길이 방향을 따라 직선 이동되는 제1클램프부재; 및
    상기 디스크부의 타면과 마주보게 배치되고, 상기 스핀들부의 회전 시 상기 제1클램프부재와 반대 방향으로 직선 이동되는 제2클램프부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 클램프부는,
    상기 제1클램프부재로부터 상기 디스크부의 일면을 향해 돌출되고, 상기 제1클램프부재가 상기 디스크부를 향해 소정 거리 이상 이동됨에 따라 상기 디스크부의 일면에 밀착되는 제1마찰부재; 및
    상기 제2클램프부재로부터 상기 디스크부의 타면을 향해 돌출되고, 상기 제2클램프부재가 상기 디스크부를 향해 소정 거리 이상 이동됨에 따라 상기 디스크부의 타면에 밀착되는 제2마찰부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 스핀들부는,
    상기 파킹구동부의 출력축과 함께 회전되는 스핀들부재;
    상기 스핀들부재의 일측에 배치되고, 상기 스핀들부재의 회전 운동을 상기 제1클램프부재의 직선 운동으로 변환하는 제1변환부; 및
    상기 스핀들부재의 타측에 배치되고, 상기 스핀들부재의 회전 운동을 상기 제2클램프부재의 직선 운동으로 변환하는 제2변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 스핀들부재는 길이 방향이 상기 디스크부의 중심축과 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제1변환부와 상기 제2변환부 중 어느 하나는 오른나사의 형태로 구비되고, 상기 제1변환부와 상기 제2변환부 중 나머지 하나는 왼나사의 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 구속부는 상기 클램프부에 접해 상기 클램프부의 회전을 제한하는 스토퍼부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 전달기어부는,
    상기 구동부의 출력축과 함께 회전되는 제1전달기어부;
    상기 제1전달기어부와 맞물려 결합되고, 상기 제1전달기어부의 회전에 연동되어 회전되는 제2전달기어부; 및
    상기 제2전달기어부와 맞물려 결합되고, 상기 제2전달기어부의 회전에 연동되어 회전되며, 상기 피스톤부로 회전력을 전달하는 제3전달기어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 디스크부는 상기 구동부의 출력축에 연결되어 상기 제1전달기어부와 동일한 각속도로 회전되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 디스크부는 상기 구동부의 출력축의 길이 방향을 따라 소정 거리 범위 내에서 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 디스크부는 상기 구동부의 출력축에 스플라인 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 피스톤부는,
    상기 전달기어부에 연결되어 회전되는 볼스크류부;
    상기 볼스크류의 회전에 연동되어 상기 볼스크류부의 길이 방향을 따라 직선 왕복 이동하는 볼너트부; 및
    상기 볼스크류부와 상기 볼너트부의 사이에 구비되고, 상기 볼스크류부 및 상기 볼너트부에 구름 접촉되는 하나 이상의 전동체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치.
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