KR20240006948A - 전기 기계식 브레이크 - Google Patents

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박진택
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에이치엘만도 주식회사
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Abstract

전기 기계식 브레이크가 개시된다. 전기 기계식 브레이크는 차량의 휠과 함께 회전하는 로터에 마찰재를 가압하도록 진퇴 가능하게 마련되는 피스톤; 상기 피스톤이 진퇴하도록 구동력을 제공하는 액츄에이터; 상기 액츄에이터의 구동을 제어하는 액츄에이터 제어부; 및 상기 차량의 배터리에 이상이 발생한 경우 상기 액츄에이터 및 상기 액츄에이터 제어부에 전원을 공급하고, 상기 차량의 배터리와 독립적으로 마련되는 보조 배터리;를 포함할 수 있다.

Description

전기 기계식 브레이크{ELECTRO-MECHANICAL BRAKE}
개시된 발명은 전기 기계식 브레이크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 배터리의 이상 발생시에도 내장된 배터리에 의해 작동이 가능한 전기 기계식 브레이크에 관한 것이다.
제동시스템 제조자는 작동 유닛과 센서를 통합화하고 더 빠르고 정확한 반응을 나타내는 시스템을 갖는 제어 유닛의 전자식 모니터링 시스템을 포함하는 제동 기술 개발을 진행하고 있다. 이는 자율 주행뿐만 아니라 AEBS(Advanced Emergency Braking System)와 같은 다양한 능동 안전 시스템과 통합되는 방향이 필수가 될 것으로 예상된다. 전기식 브레이크 시스템은 운전자의 운전 패턴을 파악하고 운전자의 입력에 따라 최적화된 제동 반응을 제공함으로써 차량의 연료효율을 개선 가능하다.
전기식 브레이크 시스템은 그 구현방식 및 발전단계에 따라 전기 유압식 브레이크(Electro-Hydraulic Brake, EHB)와 전기 기계식 브레이크(Electro-Mechanical Brake, EMB)로 분류 가능하다.
전기 유압식 브레이크는 엔진의 구동에 의해 부스팅 되던 종래의 유압식 브레이크를 개선한 것으로서, 전기모터에 의해 유압을 발생시켜 제동하는 방식이며, 엔진 정지 시에도 제동이 가능하여 하이브리드 자동차에 적용되고 있다.
도 1은 종래의 전기 유압식 브레이크의 구성을 도시한다. 도 1을 참조하면 전기 유압식 브레이크에서는 브레이크 페달(1)에 장착된 페달 센서(2)에 의해 운전자의 제동 작동이 감지되면 유압 제어부(3)의 제어에 따라 유압 액츄에이터(4)가 유압을 발생시켜 휠(W)에 마련된 휠 실린더에 유압을 공급함으로써 피스톤(5)이 마찰재를 가압하고 마찰재가 디스크 또는 드럼과 같은 로터(R)에 접촉함으로써 제동이 이루어진다.
한편 이와 같은 전기 유압식 브레이크에서는 유압 액츄에이터(4)의 고장 등 오작동 시 차량의 제동을 위해 별도로 마련되는 주차 브레이크, 예를 들어 전자식 주차 브레이크(Electronic Parking Brake, EPB)를 이용하여 제동을 수행할 수 있다. 또한, 브레이크 페달(1)에 마련된 마스터 실린더에 의해 발생되는 유압을 휠 실린더에 직접 공급하여 피스톤(5)이 구동하도록 하는 리던던트(Redundant) 시스템을 통해서도 제동이 이루어질 수 있다.
한편 전기 기계식 브레이크는 브레이크액이 필요 없는 기계 구조를 통해 제동을 수행하는 것으로서 각 휠(W)에 설치된 EMB 액츄에이터(160), 예를 들면 전기 모터가 직접 힘을 가하여 제동력을 형성한다. 전기 기계식 브레이크는 유압식에 비해 정밀제어가 가능하다.
도 2는 종래의 전기 기계식 브레이크의 구성을 도시한다. 도 2를 참조하면 전기 기계식 브레이크(100)에서는 브레이크 페달(1)에 장착된 페달 센서(2)에 의해 운전자의 제동 작동이 감지되면 EMB 제어부(130)의 제어에 따라 EMB 액츄에이터(160)가 구동하여 피스톤(110)이 마찰재를 가압하고 마찰재가 로터(R)에 접촉함으로써 제동이 이루어진다.
한편 이와 같은 전기 기계식 브레이크(100)에서는 EMB 액츄에이터(160)의 고장 등 오작동 시 차량의 제동을 위해 차량에 마련된 전자식 주차 브레이크(EPB)를 이용하여 제동을 수행할 수 있다. 이를 위해 EMB 제어부(130)는 EPB 제어부(6)에 제어 명령을 송출하고, 제어 명령에 따라 EPB 제어부(6)가 EPB 액츄에이터(7)를 구동함으로써 제동이 이루어질 수 있다.
다만 이와 같은 전기 기계식 브레이크(100)에서는 EMB 제어부(130)와 EPB 제어부(6)가 동일한 차량 배터리(8)에 의해 전원을 공급받기 때문에 차량 배터리(8)에 이상이 발생하거나 방전에 의해 전원 공급이 이루어지지 않는 경우 제동이 불가능한 문제가 있다.
개시된 발명에서는 차량 배터리의 이상 발생시에도 내장된 배터리에 의해 작동이 가능한 전기 기계식 브레이크를 제공한다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 전기 기계식 브레이크는 차량의 휠과 함께 회전하는 로터에 마찰재를 가압하도록 진퇴 가능하게 마련되는 피스톤; 상기 피스톤이 진퇴하도록 구동력을 제공하는 EMB 액츄에이터; 상기 EMB 액츄에이터의 구동을 제어하는 EMB 제어부; 및 상기 차량의 배터리에 이상이 발생한 경우 상기 EMB 액츄에이터 및 상기 EMB 제어부에 전원을 공급하고, 상기 차량의 배터리와 독립적으로 마련되는 보조 배터리;를 포함할 수 있다.
상기 EMB 제어부는, 외부 장치와 무선 통신을 수행하여 제동 제어 명령을 수신하는 무선 통신모듈을 포함할 수 있다.
상기 전기 기계식 브레이크는 상기 EMB 액츄에이터로부터 회전 구동력을 전달받아 회전하는 스핀들과, 상기 스핀들과 연결되어 상기 스핀들의 제1 방향 회전에 의해 상기 피스톤과 함께 전진하거나 상기 스핀들의 제2 방향 회전에 의해 상기 피스톤과 함께 후진하는 너트를 구비하는 동력변환유닛;을 더 포함할 수 있다.
상기 로터는 브레이크 디스크이고, 상기 마찰재는 브레이크 패드일 수 있다.
상기 로터는 드럼이고, 상기 마찰재는 라이닝일 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크는 차량의 배터리에 이상이 발생한 경우에도 안정적으로 차량의 제동을 수행할 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크는 무선 통신을 통해 차량의 제동을 수행함으로써 원격 제어 장치에 의한 제동을 수행할 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크는 무선 통신을 통해 차량의 제동을 수행함으로써 배선을 생략하여 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래의 전기 유압식 브레이크의 구성을 도시한다.
도 2는 종래의 전기 기계식 브레이크의 구성을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크의 구성을 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크의 EMB 제어부 구성을 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 전기 기계식 디스크 브레이크를 개략적으로 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 전기 기계식 드럼 브레이크를 개략적으로 도시한다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 개시된 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크의 구성을 도시하고, 도 4는 일 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크의 EMB 제어부 구성을 도시한다.
도 3을 참조하면 개시된 발명의 일 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크(100)는 차량의 휠(W)과 함께 회전하는 로터(R)에 마찰재(10)를 가압하도록 진퇴 가능하게 마련되는 피스톤(110); 피스톤(110)이 진퇴하도록 구동력을 제공하는 EMB 액츄에이터(160); EMB 액츄에이터(160)의 구동을 제어하는 EMB 제어부(130); 및 차량의 배터리(8)에 이상이 발생한 경우 EMB 액츄에이터(160) 및 EMB 제어부(130)에 전원을 공급하고, 차량의 배터리(8)와 독립적으로 마련되는 보조 배터리(170);를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이 EMB 제어부(130)는 브레이크 페달(1)에 장착된 페달 센서(2)를 통해 운전자의 제동 작동이 감지되면 EMB 액츄에이터(160)를 구동하여 피스톤(110)이 마찰재를 가압하고, 마찰재가 차량의 휠(W)과 함께 회전하는 로터(R)에 접촉함으로써 제동이 이루어진다.
EMB 제어부(130)는 페달 센서(2)를 통해 브레이크 페달 정보를 수신 받을 수 있고, 차량 내의 네트워크인 CAN(Controller Area Network) 통신을 수행하는 다른 시스템으로부터 브레이크 페달 정보를 수신 받을 수 있다. 예를 들어, ABS 시스템 또는 TCS 시스템은 브레이크 페달(1)과 연결된 페달 센서(2)로부터 브레이크 페달 정보를 수신 받고, EMB 제어부(220)는 ABS 시스템 또는 TCS 시스템으로부터 브레이크 페달 정보를 수신 받을 수 있다. 브레이크 페달 정보는 운전자가 밟는 브레이크 페달 조작 신호일 수 있다.
한편 개시된 발명의 일 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크(100)는 EMB 액츄에이터(160)로부터 회전 구동력을 전달받아 회전하는 스핀들(121); 및 스핀들(121)과 연결되어 스핀들(121)의 제1 방향 회전에 의해 피스톤(110)과 함께 전진하거나 스핀들(121)의 제2 방향 회전에 의해 피스톤(110)과 함께 후진하는 너트(125);를 구비하는 동력변환유닛(120)을 더 포함할 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에서 EMB 액츄에이터(160)는 전기 모터를 포함하여 회전 구동력을 제공할 수 있다. 이 때 동력변환유닛(120)은 스핀들(121)과 너트(125)를 구비하여 회전 구동력을 선형운동으로 변환하여 피스톤(110)이 마찰재를 로터(R)에 가압하여 제동력을 발생시키도록 할 수 있다.
이 때 EMB 제어부(130)와 EMB 액츄에이터(160)는 차량의 배터리(8)로부터 전원을 공급받는다.
EMB 액츄에이터(160)에 이상이 발생한 경우 EMB 제어부(130)는 차량에 마련된 EPB를 통해 차량의 제동을 수행할 수 있다. 이를 위해 EMB 제어부(130)는 EPB 제어부(6)에 제어 명령을 송출하고, 제어 명령에 따라 EPB 제어부(6)가 EPB 액츄에이터(7)를 구동함으로써 제동이 이루어진다. 따라서 EMB 제어부(130)는 EMB 액츄에이터(160)의 이상 발생시에도 차량의 제동을 수행할 수 있다. 도 3에는 EMB 제어부(130)와 EPB 제어부(6)가 각각 도시되어 있으나, 개시된 발명의 일 실시예에서는 EMB 제어부(130)와 EPB 제어부(6)가 하나의 단일 제어부로 구성되어 EMB 액츄에이터(160)와 EPB 액츄에이터(7)를 제어할 수도 있다.
한편 이와 같은 EMB 제어부(130), EMB 액츄에이터(160), EPB 제어부(6) 및 EPB 액츄에이터(7)는 모두 차량의 배터리(8)로부터 전원을 공급받는다. 따라서 차량의 배터리(8)가 방전되는 등의 이상이 발생하는 경우 차량의 제동이 불가능할 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크(100)는 보조 배터리(170)를 포함하여, 차량의 배터리(8)에 이상이 발생한 경우 보조 배터리(170)로부터 EMB 액츄에이터(160) 및 EMB 제어부(130)에 전원을 공급할 수 있다. 따라서 개시된 발명의 일 실시예에 따른 전기 기계식 브레이크(100)는 차량의 배터리(8)에 이상이 발생한 경우에도 안정적으로 차량의 제동을 수행할 수 있다.
한편 이와 같은 보조 배터리(170)는 차량의 배터리(8)와 독립적으로 마련될 수 있다.
도 4에는 EMB 제어부(130)와 EMB 제어부(130)에 연결된 구성요소들이 도시되어 있다. EMB 제어부(130)는 복수의 반도체 소자들을 포함할 수 있으며, ECU (Electronic Control Unit) 등 다양하게 호칭될 수 있다. EMB 제어부(130)는 유선 통신모듈(133)과 메모리(132)와 프로세서(131)를 포함한다. 유선 통신모듈(133)과 메모리(132)와 프로세서(131)는 각각 별도의 반도체 소자로 구현되거나, 단일의 반도체 소자로 구현될 수 있다. EMB 제어부(130)는 복수의 프로세서들 및/또는 복수의 메모리들을 포함할 수 있다.
유선 통신모듈(133)은 차량용 통신 네트워크를 통하여 페달 센서(2)의 브레이크 페달 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 유선 통신모듈(133)은 ABS 시스템 또는 TCS 시스템으로부터 브레이크 페달(1)의 변위를 포함하는 브레이크 페달 정보를 수신할 수 있으며, 수신된 데이터를 프로세서(131)에 전달할 수 있다.
메모리(132)는 운전자의 제동 의지에 의존하여 차량을 제동하기 위한 프로그램 및 데이터를 기억/저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(132)는, 운전자의 제동 의지에 의존하여 EMB 액츄에이터(160)가 구동력을 제공하도록 EMB 액츄에이터(160)의 모터를 제어하는 프로그램 및 데이터를 기억/저장할 수 있다.
메모리(132)는 프로세서(131)에 프로그램 및 데이터를 제공하고, 프로세서(131)의 연산 동작 중에 생성되는 임시 데이터를 기억할 수 있다.
메모리(132)는 S-램(Static Random Access Memory, S-RAM), D-램(Dynamic Random Access Memory, D-RAM) 등의 휘발성 메모리와, 롬(Read Only Memory: ROM), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 플래시 메모리 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(132)는 하나의 반도체 소자를 포함하거나 또는 복수의 반도체 소자들을 포함할 수 있다.
프로세서(131)는, 메모리(132)로부터 제공되는 프로그램 및 데이터에 따라서, 모터에 제어 신호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(131)는 구동력을 제공하기 위한 구동 신호를 EMB 액츄에이터(160)의 모터(161)에 제공할 수 있다.
프로세서(131)는 연산 회로와 기억 회로와 제어 회로를 포함할 수 있다. 프로세서(131)는 하나의 반도체 소자를 포함하거나 또는 복수의 반도체들을 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(131)는, 하나의 반도체 소자 내부에, 하나의 코어를 포함하거나 또는 복수의 코어들을 포함할 수 있다. 이러한 프로세서(131)는 MPU(Micro Processing Unit) 등 다양하게 호칭될 수 있다.
이처럼, EMB 제어부(130)는, 페달 센서(2)로부터 출력된 브레이크 페달 정보에 의존하여 차량을 제동하도록, EMB 액츄에이터(160)를 제어할 수 있다.
한편 EMB 제어부(130)는, 외부 장치와 무선 통신을 수행하여 제동 제어 명령을 수신하는 무선 통신모듈(134)을 더 포함할 수 있다.
무선 통신모듈(134)은 무선 통신을 수행하여 무선 컨트롤러(9)와 같은 외부 장치로부터 제동 제어 명령을 수신할 수 있다.
무선 컨트롤러(9)는 차량과 별도의 원격 제어 장치일 수도 있고, 혹은 차량에 마련된 장치일 수도 있다.
무선 컨트롤러(9)는 차량과 별도의 원격 제어 장치로 마련될 수 있다. 이와 같은 원격 제어 장치는 운전자가 차량의 외부에서 차량을 주차하기 위한 자동 주차 시스템에서 사용될 수 있다. 운전자는 자동 주차 시스템에 의해 차량이 자동으로 주차될 때 차량이 주변의 장애물에 충돌 가능성이 있는 경우 원격 제어 장치를 이용하여 차량을 제동하도록 제동 제어 명령을 송신할 수 있다.
무선 컨트롤러(9)는 차량 내부 장치로 마련될 수 있다. 이와 같은 차량 내부 장치는 페달 센서(2)와 연결되어 브레이크 페달 정보를 수신하고, 브레이크 페달 정보에 기초하여 제동 제어 명령을 생성하여 무선 통신을 통해 EMB 제어부(130)로 송신할 수 있다. 이와 같이 무선 통신을 통해 EMB 제어부(130)로 페달 센서(2)의 브레이크 페달 정보를 송신하는 경우 페달 센서(2)와 EMB 제어부(130) 사이의 배선을 생략할 수 있어 비용을 절감할 수 있다. 혹은 페달 센서(2)와 EMB 제어부(130)가 유선으로 연결됨과 동시에 무선 통신을 통해 EMB 제어부(130)로 페달 센서(2)의 브레이크 페달 정보를 송신하는 경우 어느 하나의 통신에 이상이 생기는 경우에도 안정적으로 제동을 수행할 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에서 로터(R)는 브레이크 디스크일 수 있다. 이 때 마찰재(10)는 브레이크 패드일 수 있다. 도 5에는 이와 같은 브레이크 디스크(R)를 포함하는 전기 기계식 디스크 브레이크의 일 실시예가 도시되어 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 전기 기계식 디스크 브레이크를 개략적으로 도시한다.
도 5를 참조하면 개시된 발명의 일 실시예에 따른 전기 기계식 디스크 브레이크(100)는 차량의 휠(W)과 함께 회전하는 브레이크 디스크(R)를 가압하도록 한 쌍의 패드 플레이트(11, 12)가 설치되는 캐리어(미도시), 캐리어에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 한 쌍의 패드 플레이트(11, 12)를 작동시키는 캘리퍼 하우징(20), 캘리퍼 하우징(20) 내부에 진퇴 가능하게 설치되는 피스톤(110), 피스톤(110)을 이동시키기 위한 구동력을 발생 및 제공하는 EMB 액츄에이터(160), EMB 액츄에이터(160)에서 제공되는 회전 구동력을 전달받아 선형운동으로 변환하여 피스톤(110)에 전달함으로써 피스톤(110)의 축방향 진퇴 이동을 구현하는 동력변환유닛(120)을 포함할 수 있다.
한 쌍의 패드 플레이트(11, 12)는 내면에 각각 브레이크 패드(10)가 부착되어 마련될 수 있다. 한 쌍의 패드 플레이트(11, 12)는 피스톤(110)과 접하도록 배치된 내측 패드 플레이트(11)와 후술할 캘리퍼 하우징(20)의 핑거부(22)와 접하도록 배치된 외측 패드 플레이트(12)로 이루어져 캐리어에 슬라이딩 이동 가능하게 설치될 수 있다. 즉, 한 쌍의 패드 플레이트(11, 12)는 차체에 고정된 캐리어에 설치되어 디스크의 양쪽 측면을 향하여 진퇴하여 제동을 수행할 수 있다.
캘리퍼 하우징(20)은 외측 패드 플레이트(12)를 동작시키도록 전방측(도 5 기준 좌측)에 하측방향으로 굽어지게 형성된 핑거부(22)와, 피스톤(110)이 설치되는 실린더부(21)를 포함하고, 캐리어에 슬라이딩 이동 가능하게 체결될 수 있다. 상기 실린더부(21)와 핑거부(22)는 일체로 형성될 수 있다. 이러한 캘리퍼 하우징(20)은 차량의 제동 시 피스톤(110)의 이동에 따른 반력에 의해 캘리퍼 하우징(20)이 캐리어로부터 슬라이딩되어 브레이크 디스크(R) 측으로 이동됨에 따라 핑거부(22)에 의해 외측 패드 플레이트(12)가 브레이크 디스크(R) 측으로 접근하여 브레이크 디스크(R)를 가압할 수 있다.
동력변환유닛(120)은 EMB 액츄에이터(160)로부터 구동력을 전달받아 회전하는 스핀들(121)과, 피스톤(110)의 내부에 배치되며 스핀들(121)과 나사 연결되어 스핀들(121)의 제1 방향 회전에 의해 피스톤(110)과 함께 전진하거나 스핀들(121)의 제2 방향 회전에 의해 피스톤(110)과 함께 후퇴하는 너트(125)와, 스핀들(121)과 너트(125) 사이에 개재되는 복수의 볼(미도시)을 포함할 수 있다. 이러한 동력변환유닛(120)은 스핀들(121)의 회전운동을 선형운동으로 변환하는 볼-스크류 타입의 변환장치로 마련될 수 있다. 스핀들(121)의 제1 방향 회전은 스핀들(121)의 회전에 의해 너트(125)를 전진시키는 회전 방향을 의미하며, 스핀들(121)의 제2 방향 회전은 제1 방향과 반대 방향 회전으로서 스핀들(121)의 회전에 의해 너트(125)를 후퇴시키는 회전 방향을 의미한다.
스핀들(121)은 실린더부(21)에 회전 가능하게 마련되며 반경방향으로 연장된 플랜지(122)가 마련될 수 있다. 이때, 플랜지(122)는 별도의 부품으로 마련되어 스핀들(121)에 고정되어 스핀들(121)과 일체로 회전할 수 있다. 스핀들(121)은 플랜지(122)를 기준으로 일측(좌측)은 너트(125)와 결합되고, 타측(우측)은 EMB 액츄에이터(160)와 연결되어 구동력을 제공받도록 이루어진다. 이에, 스핀들(121)의 일측은 너트(125)의 내측에 삽입될 수 있으며, 너트(125)와의 결합을 위해 외주면에 외부 나사산(123)이 형성될 수 있다.
EMB 액츄에이터(160)는 모터(161)와 복수의 감속기어를 갖는 감속장치(162)를 포함하여 마련될 수 있으며, 차량에 배치되는 전원장치로부터 전원을 공급받아 구동력을 발생할 수 있다. EMB 액츄에이터(160)는 스핀들(121)의 타측 단부와 연결되어 발생한 구동력을 스핀들(121)의 회전운동으로 전달할 수 있다. EMB 액츄에이터(160)는 캘리퍼 하우징(20)의 외측에 설치될 수 있으며, 감속장치(162)는 유성기어조립체 또는 웜 구조 등 다양한 구조의 장치가 적용되어 모터(161)의 동력을 감속하여 스핀들(121)로 제공할 수 있다. 모터(161)는 스핀들(121)을 회전시켜 너트(125)를 진퇴 이동시킴으로써 피스톤(110)을 가압하거나 가압해제시킬 수 있다. 감속장치(162)는 모터(161)의 출력측과 스핀들(121) 사이에 마련될 수 있다.
한편 다른 실시예에서 로터(R)는 드럼일 수 있다. 이 때 마찰재(10)는 라이닝일 수 있다. 도 6에는 이와 같은 드럼(R)을 포함하는 전기 기계식 드럼 브레이크의 일 실시예가 도시되어 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 전기 기계식 드럼 브레이크를 개략적으로 도시한다.
도 6을 참조하면 개시된 발명의 일 실시예에 따른 전기 기계식 드럼 브레이크(100)는 차량의 휠과 함께 회전하는 드럼(미도시)의 내부 양측에 각각 배치되도록 마련되는 한 쌍의 브레이크 슈(11, 12)와, 제동을 위한 구동력을 발생시키고 증폭시키는 EMB 액츄에이터(160)와 EMB 액츄에이터(160)로부터 회전력을 전달받아 브레이크 슈(11, 12)를 가압하거나 가압 해제하는 피스톤(110) 및 EMB 액츄에이터(160)에서 제공되는 회전 구동력을 전달받아 선형운동으로 변환하여 피스톤(110)에 전달함으로써 피스톤(110)의 축방향 진퇴 이동을 구현하는 동력변환유닛(120)을 포함한다.
한 쌍의 브레이크 슈(11, 12)는 차체의 너클부(미도시)에 결합된 백플레이트(30)에 외향 작동 가능하도록 장착되어 브레이크 슈(11, 12)에 부착된 라이닝(10)이 드럼(R)의 내주면에 밀착되어 제동력을 발생하게 된다.
이러한 한 쌍의 브레이크 슈(11, 12)는 호 형상으로 마련되며 하단의 앵커블록(40)에 지지되어 앵커블록(40)을 중심으로 드럼의 전진 회전방향 측에 배치된 제1 브레이크 슈(11)와, 그 반대쪽에 배치된 제2 브레이크 슈(12)로 이루어진다. 제1 및 제2 브레이크 슈(11, 12)는 각각 라이닝(10)이 부착되는 반원형상의 림(11a, 12a)과, 림(11a, 12a)의 내주면에 결합되어 림(11a, 12a)을 지지하는 웨브(11b, 12b)를 구비한다.
제1 브레이크 슈(11)의 웨브(11b) 일단과 제2 브레이크 슈(12)의 웨브(12b) 일단 사이에는 제동작동 중 두 브레이크 슈(11, 12)가 분리되지 않도록 지지하는 앵커블록(40)이 마련되며, 제1 브레이크 슈(11)의 웨브(11b) 타단과 제2 브레이크 슈(12)의 웨브(12b) 타단 사이에는 두 브레이크 슈(11, 12)를 외향 작동시켜 라이닝(10)이 드럼에 밀착하여 제동력이 발생하도록 하는 휠실린더가 설치된다.
EMB 액츄에이터(160)는 모터(161)와, 모터(161)와 연결되는 감속장치(162)를 포함한다.
모터(161)는 인가되는 전류의 흐름 방항에 따라 정역 회전 가능한 공지의 전기모터로 마련될 수 있다. 모터(161)에는 회전축이 마련되고, 회전축에는 후술할 감속장치(162)가 결합될 수 있다. 이러한 모터(161)는 도 3에 도시된 바와 같은 EMB 제어부(130)와 연결되어 그 작동이 전기적으로 제어될 수 있다.
감속장치(162)는 모터(161)의 회전축에 결합되는 입력축과, 동력변환유닛(120)과 결합되는 출력축과, 입력축과 출력축 사이에 연결되는 1 이상의 감속기어를 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 실시예에서 감속장치(162)는 모터(161)의 회전축에 결합되는 제1 웜 기어와, 제1 웜 기어와 치합되는 제1 웜 휠과, 일단이 제1 웜 휠을 관통하여 설치되며 타단에 제2 웜 기어가 마련된 웜 샤프트를 구비할 수 있다. 이 때 웜 샤프트는 출력축으로 작용하고 제2 웜 기어는 동력변환유닛(120)과 치합될 수 있다.
동력변환유닛(120)은 감속장치(162)로부터 전달된 회전력을 직선운동으로 변환하여 피스톤(110)이 한 쌍의 브레이크 슈(11, 12)를 드럼의 내면 측으로 가압하는 역할을 한다. 보다 구체적으로 동력변환유닛(120)은 스핀들(121)과, 스핀들(121)에 나사 결합되는 너트(125)를 구비한다.
도 6에 도시된 실시예에서 스핀들(121)은 소정 길이를 가지며 감속장치(162)의 웜 샤프트와 직교하도록 배치된다. 스핀들(121)은 그 중심에 제2 웜 휠이 형성되어 제2 웜 기어와 치합된다. 스핀들(121)은 제2 웜 휠을 기준으로 일측에는 제1 나사축이 형성되고, 타측에는 제2 나사축이 형성된다. 이때, 제1 나사축과 제2 나사축은 서로 반대방향의 나사산을 갖도록 마련된다. 예컨대, 제1 나사축에는 왼나사부가 형성되고, 제2 나사축에는 오른나사부가 형성될 수 있다.
너트(125)는 스핀들(121)의 길이방향 양단에 각각 결합된다. 너트(125)는 피스톤(110)에 연결되어 두 브레이크 슈(11, 12)를 드럼의 내측면 측으로 가압하는 역할을 수행한다. 이러한 너트(125)는 스핀들(121)의 일측에 마련된 제1 나사축과 나사결합되는 제1 너트 및 스핀들(121)의 타측에 마련된 제2 나사축과 나사결합되는 제2 너트로 구성될 수 있다.
한편, 제1 나사축과 제2 나사축이 서로 반대방향으로 나사산이 형성됨에 따라 제1 너트와 제2 너트는 스핀들(121)의 회전 방향에 따라 서로 멀어지는 방향(제동 방향)으로 이동하거나 서로 가까워지는 방향(제동 해제 방향)으로 움직이게 된다.
동력변환유닛(120)에 EMB 액츄에이터(160)의 구동력이 전달되면 너트(125)가 이동함에 따라 휠실린더에 내장된 피스톤(110)이 외측으로 전진하고, 이에 따라 한 쌍의 브레이크 슈(11, 12)는 타단이 외측으로 밀려나는 한편 일단이 앵커블록(40)을 중심으로 회전하면서 드럼 내주면과 마찰하여 제동력을 발생시키게 된다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 개시된 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 개시된 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안된다.
W: 휠
R: 로터
10: 마찰재
20: 캘리퍼 하우징
30: 백플레이트
100: 전기 기계식 브레이크
110: 피스톤
120: 동력변환유닛
130: EMB 제어부
160: EMB 액츄에이터

Claims (5)

  1. 차량의 휠과 함께 회전하는 로터에 마찰재를 가압하도록 진퇴 가능하게 마련되는 피스톤;
    상기 피스톤이 진퇴하도록 구동력을 제공하는 EMB 액츄에이터;
    상기 EMB 액츄에이터의 구동을 제어하는 EMB 제어부; 및
    상기 차량의 배터리에 이상이 발생한 경우 상기 EMB 액츄에이터 및 상기 EMB 제어부에 전원을 공급하고, 상기 차량의 배터리와 독립적으로 마련되는 보조 배터리;를 포함하는 전기 기계식 브레이크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 EMB 제어부는,
    외부 장치와 무선 통신을 수행하여 제동 제어 명령을 수신하는 무선 통신모듈을 포함하는 전기 기계식 브레이크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 EMB 액츄에이터로부터 회전 구동력을 전달받아 회전하는 스핀들과, 상기 스핀들과 연결되어 상기 스핀들의 제1 방향 회전에 의해 상기 피스톤과 함께 전진하거나 상기 스핀들의 제2 방향 회전에 의해 상기 피스톤과 함께 후진하는 너트를 구비하는 동력변환유닛;을 더 포함하는 전기 기계식 브레이크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 로터는 브레이크 디스크이고,
    상기 마찰재는 브레이크 패드인 전기 기계식 브레이크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로터는 드럼이고,
    상기 마찰재는 라이닝인 전기 기계식 브레이크.
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