KR20230156475A - 전동식 제동장치 - Google Patents

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KR20230156475A KR1020220055878A KR20220055878A KR20230156475A KR 20230156475 A KR20230156475 A KR 20230156475A KR 1020220055878 A KR1020220055878 A KR 1020220055878A KR 20220055878 A KR20220055878 A KR 20220055878A KR 20230156475 A KR20230156475 A KR 20230156475A
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caliper housing
clause
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김종성
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 개시의 일 실시예에 의하면, 모터를 이용하여 차량을 제동하도록 구성된 전동식 제동장치에 있어서, 상기 모터로부터 회전력을 전달받아 구동되는 기어를 포함하는 기어박스; 상기 차량의 휠에 설치되는 디스크의 적어도 일부를 감싸도록 구성되는 캘리퍼 하우징; 상기 기어박스에 의해 배력된 회전력을 직선운동으로 변환하여 피스톤을 가압하도록 구성된 스핀들유닛; 상기 기어박스의 적어도 일부와 대면할 수 있도록 구성되고 상기 기어박스와 결합되기 위한 적어도 하나의 제1 체결공이 형성되고 상기 캘리퍼 하우징의 일측에 배치되는 제1 체결면; 및 상기 기어박스 및 상기 캘리퍼 하우징 사이에 배치되어, 상기 기어박스 및 상기 캘리퍼 하우징이 결합된 상태에서 상기 제1 체결면의 적어도 일부와 접촉하도록 구성되고, 멤브레인 재질로 이루어지는 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치를 제공한다.

Description

전동식 제동장치{Electro-Mechanical Brake System}
본 개시는 전동식 제동장치에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
전동식 제동장치는, 전동식 액추에이터에 의해 생성된 회전력을 스크류 및 너트에 의해 직선운동으로 변환하고 피스톤을 가압함으로써 제동력을 생성한다.
전동식 제동장치는, 높은 제동 응답성으로 인해 능동제동(active braking)과 차륜 별 독립적인 제동이 가능하기 때문에 ABS(Anti-lock Brake System), ESC(Electronic Stability Control), TCS(Traction Control System) 및 AEB(Autonomous Emergency Braking) 등과 함께 부가적인 기능의 구현이 가능하다.
전동식 제동장치는, 본래 전자식 주차 브레이크(electronic parking brake)로 개발되었으나, 최근 유압식 브레이크를 대체하여 주 브레이크로서 그 용도가 확장되고 있다.
한편 통합 전동식 제동장치(integrated electro-mechanical brake system)는, 캘리퍼 하우징에 ECU, 전동식 액추에이터 및 기어박스가 통합 결합된 방식이다.
종래의 통합 전동식 제동장치는, 휠실린더의 통기가 되지 않는 밀폐된 공간에서 피스톤이 전진할 때 휠실린더 내부체적의 증가로 인해 휠실린더 내부에 부압을 발생시킬 수 있다. 이에 휠실린더의 통기를 위해 멤브레인 홀(membrane hole)이 ECU 하우징에 형성될 수 있고 고어텍스(Gore-tex) 재질의 멤브레인 실링부재에 의해 채워질 수 있다.
하지만 종래의 통합 전동식 제동장치는, 통기 증대를 위해 멤브레인 홀의 직경이 크게 형성되는 경우 멤브레인 실링부재의 파손 위험성이 증가될 수 있기 때문에, 매우 협소한 형상의 멤브레인을 구성한다. 이는 휠실린더의 통기성(ventilation) 부족을 초래한다. 나아가 휠실린더 내부의 부압을 발생시켜 피스톤의 전진을 방해함으로써, 전동식 제동장치의 작동성능을 감소시키고 소모전류를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 전동식 제동장치는, 휠실린더의 통기성을 증대시킴으로써 전동식 제동장치의 작동성능 감소 및 소모 전류의 증가를 방지할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 모터를 이용하여 차량을 제동하도록 구성된 전동식 제동장치에 있어서, 상기 모터로부터 회전력을 전달받아 구동되는 기어를 포함하는 기어박스; 상기 차량의 휠에 설치되는 디스크의 적어도 일부를 감싸도록 구성되는 캘리퍼 하우징; 상기 기어박스에 의해 배력된 회전력을 직선운동으로 변환하여 피스톤을 가압하도록 구성된 스핀들유닛; 상기 기어박스의 적어도 일부와 대면할 수 있도록 구성되고 상기 기어박스와 결합되기 위한 적어도 하나의 제1 체결공이 형성되고 상기 캘리퍼 하우징의 일측에 배치되는 제1 체결면; 및 상기 기어박스 및 상기 캘리퍼 하우징 사이에 배치되어, 상기 기어박스 및 상기 캘리퍼 하우징이 결합된 상태에서 상기 제1 체결면의 적어도 일부와 접촉하도록 구성되고, 멤브레인 재질로 이루어지는 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치를 제공한다.
일 실시예에 의하면, 전동식 제동장치는, 방수 및 통기 기능을 갖는 멤브레인 재질의 실링부재를 설치하여 휠실린더의 통기를 증대시킴으로써 전동식 제동장치의 작동성능을 개선하고, 소모 전류의 증가를 방지할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 전동식 제동장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 멤브레인 실링부재가 제1 체결면과 제2 체결면 사이에서 조립되는 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 멤브레인 실링부재가 제1 체결면과 제2 체결면 사이에서 과압착되어 조립되는 상태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 4는 본 개시의 다른 실시예에 따른 멤브레인 실링부재가 제1 체결면과 제2 체결면 사이에서 조립부 단차에 의해 과압착이 방지되어 조립되는 상태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 이용해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 전동식 제동장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 전동식 제동장치(100)는 모터(motor, 미도시), 기어박스(gearbox, 110), 캘리퍼 하우징(caliper housing, 120), 스핀들유닛(spindle unit, 130)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.
모터는, 브레이크 페달의 답력에 기초하여 회전력을 생성한다.
기어박스(110)는 기어(미도시), 출력축(111), 내경부(inner part, 112), 제2 체결공(second fastening hole, 113) 및 제2 체결면(second fastening surface, 114)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.
기어박스(110)는, 모터에서 생성된 회전력을 기어를 통해 배력하여 출력축(111)을 통해 전달한다.
캘리퍼 하우징(120)은 관통공(hole, 121), 피스톤(122), 휠실린더(123), 돌출부(protrusion part, 124), 제1 체결공(first fastening hole, 125), 제1 체결면(first fastening surface, 126) 및 조립부 단차(assembly step, 127)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.
스핀들유닛(130)의 적어도 일부, 예컨대 축부(shaft part, 131)는 관통공(121)에 설치된다.
피스톤(122)은 패드 플레이트를 가압하여 제동력을 생성한다.
휠실린더(123)는 피스톤(122)의 진퇴가 가능하도록 내장된다.
제1 체결공(125)은, 관통공(121)의 중심축에 수직한 방향과 평행한 방향으로 이격되어 형성된다.
제1 체결면(126)은, 기어박스(110)와 캘리퍼 하우징(120)이 결합되기 위한 적어도 하나의 제1 체결공(125)이 형성되어 캘리퍼 하우징(120)의 일측에 배치된다.
돌출부(124)는, 스핀들유닛(130)의 적어도 일부 예컨대, 축부(131)가 관통될 수 있도록 관통공(121)이 형성되고 제1 체결면(126)의 일측으로부터 제1 체결면(126)의 수직방향으로 연장 형성된다. 여기서, 관통공(121)은 휠실린더(123)의 통기를 위해, 돌출부(124)의 일단까지 연장 형성된다.
돌출부(124)는, 스핀들유닛(130)의 적어도 일부 예컨대, 축부(131)는 돌출부(124)의 일단으로부터 노출될 수 있도록 구성된다.
내경부(112)는, 기어박스(110)와 캘리퍼 하우징(120)이 결합된 상태에서 돌출부(124)와 결합될 수 있도록 대응되는 형상으로 구성된다.
제2 체결공(113)은, 기어박스(110)와 캘리퍼 하우징(120)이 결합된 상태에서 적어도 하나의 제1 체결공(125)과 동심을 이루도록 구성된다.
제2 체결면(114)은, 기어박스(110)와 캘리퍼 하우징(120)이 결합되기 위한 적어도 하나의 제2 체결공(113)이 형성되어 제1 체결면(126)에 대면하는 형상으로 구성된다.
조립부 단차(127)는 아래 도 4에서 후술된다.
스핀들유닛(130)은 축부(131), 플랜지부(flange part, 132), 스크류(screw, 133) 및 너트(nut, 134)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.
축부(131)는, 출력축(111)과 축부(131)의 일측이 축 체결방법들 중 어느 하나의 방법으로 체결되어 출력축(111)로부터 회전력을 전달받는다. 여기서, 축 체결방법들은 볼트(나사), 키, 메카로크, 핀, 스플라인, 클램프 등을 의미한다.
플랜지부(132)는, 축부(131)로부터 반경방향으로 연장되어 형성된다.
스크류(133)는, 휠실린더(123) 내에 배치되도록 설치되어 축부(131)의 일측이 전달받은 회전력을 직선운동으로 변환하여 피스톤(122)을 가압한다.
너트(134)는 스크류(133)와 나사결합되어 회전이 제한된 상태로, 휠실린더(123)에 배치된다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 멤브레인 실링부재가 제1 체결면과 제2 체결면 사이에서 조립되는 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 멤브레인 실링부재(200)는, 돌출부(124)의 둘레에 대응되는 중공형상으로 구성된다. 멤브레인 실링부재(200)의 중공형상은, 돌출부(124)의 둘레를 멤브레인 실링부재(200)로 둘러쌈으로써 휠실린더(123)의 통기성을 증대시킨다.
멤브레인 실링부재(200)는, 기어박스(110) 및 캘리퍼 하우징(120)이 결합된 상태에서 제1 체결면(126)의 외측경계(outer boundary)를 초과하지 않도록 구성된다. 이는 외부요인에 의해 파손되는 위험을 방지하기 위함이다.
멤브레인 실링부재의 통기면적()은, 예컨대 멤브레인 실링부재가 중공의 원기둥 형상인 경우, 멤브레인 실링부재의 원기둥 옆면 넓이의 크기값과 동일하다. 따라서, 멤브레인 실링부재의 통기면적()은, 멤브레인 실링부재의 원둘레의 길이()와 멤브레인 실링부재의 두께()의 곱으로 계산할 수 있다. 여기서, 멤브레인 실링부재의 원둘레의 길이()는, 원주율()과 멤브레인 실링부재의 직경()의 곱으로 계산할 수 있기 때문에 멤브레인 실링부재의 통기면적()은 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
여기서 예컨대, 멤브레인 실링부재의 직경()이 70 mm이고, 멤브레인 실링부재의 두께()가 0.1 mm인 경우, 멤브레인 실링부재의 통기면적()은 대략 22 mm2의 크기값을 갖는다.
따라서 전동식 제동장치(100)는, 대략 1.5 mm2의 통기면적을 갖는 종래의 통합 전동식 제동장치보다 약 14.7배의 크기값만큼 통기성이 증대될 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 멤브레인 실링부재가 제1 체결면과 제2 체결면 사이에서 과압착되어 조립되는 상태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 기어박스(110) 및 캘리퍼 하우징(120)의 결합이 해제된 상태에서, 멤브레인 실링부재(200)가 제1 체결면(126)과 제2 체결면(114) 사이에 조립되는 예시를 보여준다.
도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 조립 단면도이다.
도 3의 (b)를 참조하면, 멤브레인 실링부재(200)는, 제1 체결면(126)과 제2 체결면(114) 사이에서 볼트의 높은 조임토크에 의해 압입 결합(press fit)되기 때문에, 과압착될 수 있다. 멤브레인 실링부재(200)의 과압착은, 통기성 증대의 크기값을 감소시킨다.
도 4는 본 개시의 다른 실시예에 따른 멤브레인 실링부재가 제1 체결면과 제2 체결면 사이에서 조립부 단차에 의해 과압착이 방지되어 조립되는 상태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 멤브레인 실링부재(200)가 제1 체결면(126)과 제2 체결면(114) 사이에 조립부 단차(127)가 구성된 상태에서 조립되는 예시를 보여준다.
조립부 단차(127)는, 제1 체결공(125) 및 제2 체결공(113) 중 적어도 하나의 주변에, 제1 체결공(125) 및 제2 체결공(113)의 중심축과 평행한 방향으로 돌출 형성된다.
조립부 단차(127)는, 기어박스(110) 및 캘리퍼 하우징(120)의 결합이 해제된 상태에서, 조립부 단차의 높이()는 멤브레인 실링부재의 두께()를 초과하지 않도록 구성된다. 따라서 조립부 단차()는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
도 4의 (b)는 도 4의 (a)의 조립 단면도이다.
도 4의 (b)를 참조하면, 조립부 단차(127)는, 기어박스(110) 및 캘리퍼 하우징(120)의 압입 결합 상태에서 멤브레인 실링부재(200)의 과압착을 방지한다. 이는 멤브레인 실링부재의 통기성 증대의 효과를 유지시킨다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 전동식 제동장치 110: 기어박스
111: 출력축 112: 내경부
113: 제2 체결공 114: 제2 체결면
120: 캘리퍼 하우징 121: 관통공
122: 피스톤 123: 휠실린더
124: 돌출부 125: 제1 체결공
126: 제1 체결면 127: 조립부 단차
130: 스핀들유닛 131: 축부
132: 플랜지부 133: 스크류
134: 너트 200: 멤브레인 실링부재

Claims (11)

  1. 모터를 이용하여 차량을 제동하도록 구성된 전동식 제동장치에 있어서,
    상기 모터로부터 회전력을 전달받아 구동되는 기어를 포함하는 기어박스;
    상기 차량의 휠에 설치되는 디스크의 적어도 일부를 감싸도록 구성되는 캘리퍼 하우징;
    상기 기어박스에 의해 배력된 회전력을 직선운동으로 변환하여 피스톤을 가압하도록 구성된 스핀들유닛;
    상기 기어박스의 적어도 일부와 대면할 수 있도록 구성되고 상기 기어박스와 결합되기 위한 적어도 하나의 제1 체결공이 형성되고 상기 캘리퍼 하우징의 일측에 배치되는 제1 체결면; 및
    상기 기어박스 및 상기 캘리퍼 하우징 사이에 배치되어, 상기 기어박스 및 상기 캘리퍼 하우징이 결합된 상태에서 상기 제1 체결면의 적어도 일부와 접촉하도록 구성되고, 멤브레인 재질로 이루어지는 실링부재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 캘리퍼 하우징은,
    상기 스핀들유닛의 적어도 일부가 관통되기 위한 관통공을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 캘리퍼 하우징은,
    상기 제1 체결면의 일측으로부터 상기 제1 체결면의 수직방향으로 연장 형성되는 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 관통공은,
    상기 돌출부의 일단까지 연장 형성되고, 상기 스핀들유닛의 적어도 일부는 상기 돌출부의 일단으로부터 노출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 실링부재는,
    상기 돌출부의 둘레에 대응되는 중공형상으로 구성되고,
    상기 기어박스 및 상기 캘리퍼 하우징이 결합된 상태에서 상기 제1 체결면의 외측경계를 초과하지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 체결공은,
    상기 관통공의 중심축에 수직한 방향과 평행한 방향으로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 캘리퍼 하우징은,
    상기 피스톤의 진퇴가 가능하도록 상기 피스톤을 내장하는 휠실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 스핀들유닛은,
    상기 기어박스로부터 회전력을 전달받는 축부;
    상기 축부로부터 반경방향으로 연장 형성되는 플랜지부;
    상기 축부에 전달된 회전력에 의해 상기 피스톤을 가압하는 스크류; 및
    상기 스크류와 나사결합되는 너트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기어박스는,
    상기 기어박스와 상기 캘리퍼 하우징이 결합된 상태에서 상기 적어도 하나의 제1 체결공과 동심을 이루도록 구성되는 제2 체결공을 포함하되,
    상기 제1 체결공 및 상기 제2 체결공에 볼트가 삽입됨으로써 상기 기어박스 및 상기 캘리퍼 하우징이 압입 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 체결공 및 상기 제2 체결공 중 적어도 하나의 주변에, 상기 제1 체결공 및 상기 제2 체결공의 중심축과 평행한 방향으로 돌출 형성되는 적어도 하나의 조립부 단차를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 기어박스 및 상기 캘리퍼 하우징의 결합이 해제된 상태에서, 상기 적어도 하나의 조립부 단차의 높이는 상기 실링부재의 두께를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치.
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