WO2021158022A1 - 전동식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법 - Google Patents

전동식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법 Download PDF

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WO2021158022A1
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motor
piston
brake system
electric brake
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심경훈
장재훈
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주식회사 만도
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Definitions

  • the present invention relates to an electric brake system and an operating method thereof, and more particularly, to an electric brake system for realizing braking and parking of a vehicle by power of a motor and an operating method thereof.
  • the electro-mechanical brake system is a next-generation brake concept that detects the driver's will to brake and then adjusts the braking pressure of the front and rear wheels using an electric motor such as a motor.
  • the electric brake system has all intelligent functions ranging from general braking functions, anti-lock brake system (ABS), electronic stability control (ESC), vehicle dynamic control (VDC) functions, as well as automatic braking functions required for intelligent constant speed driving systems in the future. Enables braking.
  • This electric brake system uses a motor and a speed reducer to generate an appropriate braking pressure in the caliper, and performs service brake and parking brake functions through the braking pressure.
  • An object of the present embodiment is to provide an electric brake system capable of effectively implementing braking in various operating situations and an operating method thereof.
  • An object of the present embodiment is to provide an electric brake system capable of achieving rapid braking and an operating method thereof.
  • An object of the present embodiment is to provide an electric brake system with improved performance and operational reliability and an operating method thereof.
  • An object of the present embodiment is to provide an electric brake system with improved durability of a product by reducing a load applied to a component element, and an operating method thereof.
  • a pair of pad plates disposed on both sides of the disk rotating together with the wheel; a piston for closely contacting and spacing the pad plate toward the disk; a first motor and a second motor each operating independently and providing power to the piston; a first gear for decelerating and transmitting the power of the first motor; a second gear that converts the power of the second motor into a translational motion, comes in contact with the piston to pressurize and release the pressure of the piston, and is provided with a guide portion formed to be inclined at a portion in contact with the piston; and a connecting part connecting the first gear and the second gear to rotate together, and coupling the second gear to be slidable with respect to the first gear.
  • connection part may include a plurality of connection holes penetrating the upper and lower portions of the first gear, and a plurality of connection pins protruding from the second gear and slidably fastened to the plurality of connection holes.
  • the guide part has a first surface protruding and inclined toward the front so that the force pressing the piston is gradually increased when the second gear is rotated, and the rear so that the force pressing against the piston passing through the first surface is released.
  • a second surface inclined toward the depression may be provided.
  • It may further include; a belt unit for transmitting the power output through the drive shaft of the first motor to the first gear.
  • the second gear may be provided with a nut unit to move forward and backward according to the rotation of the spindle outputting the power of the second motor.
  • a plurality of the guide parts may be continuously provided along the circumferential direction on the front surface of the second gear.
  • the guide part may be in contact with the rear end of the piston.
  • the piston may include a rotating ball that is freely rotatably supported at the rear end.
  • the nut part may be provided in a hollow cylindrical shape and may be connected to the second motor through the first gear.
  • the controller may further include a controller configured to sense whether the first motor and the second motor operate, and control the operations of the first motor and the second motor.
  • a plurality of the guide parts are continuously provided along the circumferential direction to the second gear, and the first gear and the second gear rotate together according to the driving of the first motor.
  • the piston can be repeatedly pressurized and depressurized.
  • the second gear may slide forward to press the piston when the second motor rotates in one direction, and slide backward to release the pressure when the second motor rotates in the other direction.
  • the controller may control the first motor to be driven but not the second motor to be driven.
  • the controller may control the second motor to rotate in one direction.
  • control unit may control the driving of the first motor in a direction for pressing the piston by the guide unit, and may control the second motor to rotate in one direction. there is.
  • the electric brake system and the operating method thereof according to the present embodiment can effectively implement braking in various operating situations.
  • the electric brake system and the operating method thereof according to the present embodiment can achieve rapid braking.
  • the electric brake system and the operating method thereof according to the present embodiment may improve braking performance and operational reliability.
  • the electric brake system and the operating method thereof according to the present embodiment may reduce the load applied to the component elements, thereby improving the durability of the product.
  • FIG. 1 is a view showing a caliper brake to which an electric brake system according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a view showing an electric brake system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an exploded perspective view of an electric brake system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a combined perspective view of an electric brake system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a guide part viewed from below according to an embodiment of the present invention.
  • 6 to 7 are graphs showing the brake braking force according to the operation of the electric brake system of the present invention.
  • the electric brake system of the present invention includes a pair of pad plates 21 and 22 disposed on both sides of a disk D rotating together with a wheel, and a pad plate 21 with a disk (D).
  • the piston 100 closely adhered and spaced to the side, the first motor M1 and the second motor M2 that operate independently of each other and provide power to the piston 100, and the power of the first motor M1 Converts the power of the first gear 210 and the second motor M2 to a translational motion, which decelerates and transmits the
  • a second gear 220 having a plurality of guide portions 221 formed to be inclined at a portion in contact with the second gear 220 and the first gear 210 and the second gear 220 are connected to each other to rotate together,
  • the gear 220 may include a connection part 230 for slidably fastening with respect to the first gear 210 .
  • the electric brake system of the present embodiment may be applied to, for example, a floating type caliper brake, but is not limited thereto.
  • a pair of pad plates 21 and 22 may be slidably installed on a carrier (not shown) of the caliper housing 10 .
  • friction pads 23 and 24 may be attached to the inner surfaces of the pair of pad plates 21 and 22, respectively.
  • the pair of pad plates 21 and 22 are arranged so that their outer surfaces are in contact with the inner pad plates 21 that are pressed and released by the piston 100 , and the outer surfaces are in contact with the finger portions 12 of the caliper housing 10 . It is made of an outer pad plate 22 that can be slidably installed on the carrier.
  • the caliper housing 10 includes a finger portion 12 for operating the outer pad plate 22 and a cylinder 11 in which the piston 100 is installed, and is slidably fastened to the carrier. Accordingly, the caliper housing 10 slides from the carrier by the reaction force caused by the movement of the piston 100 during braking action and moves in the right direction of FIG. (22) is pushed toward the disk (D) to press the disk (D).
  • the piston 100 may press and release the pressure on the outer surface of the inner pad plate 21 .
  • the piston 100 may closely and space the inner pad plate 21 toward the disk D by the power transmission unit 200 to be described later. That is, the piston 100 presses the inner pad plate 21 so that the inner pad plate 21 is in close contact with the disk D, or releases the pressure on the inner pad plate 21 so that the inner pad plate 21 is It can be spaced apart from the disk (D). That is, the piston 100 advances and retreats within the cylinder 11 of the caliper housing 10 to pressurize and release the pressure of the inner pad plate 21 .
  • the unexplained reference numeral "101" is inserted into the rear end of the piston 100 and represents the rotary ball 101 supported so that it can rotate freely, the rotary ball 101 is the first of the guide part 221 to be described later.
  • the first surface 221a and the second surface 221b may smoothly pass through the piston 100 .
  • the unexplained reference numeral “120” denotes a cup portion 120 accommodated in the cylinder 11 of the caliper housing 10 , and the cup portion 120 has one side open to accommodate the piston 100 . and may be slidably inserted inside the cylinder of the caliper housing 10 .
  • the cup part 120 may pressurize or release the pressure of the inner pad plate 21 by the axial force of the piston 100 .
  • the piston 100 may have a front end facing the inner pad plate 21 , and a rear end may be dynamically connected to a power transmission unit 200 to be described later.
  • the power of the first motor M1 or the second motor M2 is transmitted to the piston 100 through the power transmission unit 200 , and the axial force of the piston 100 presses or pressurizes the inner pad plate 21 . will be released
  • the first motor M1 and the second motor M2 may be operated independently.
  • the first motor M1 and the second motor M2 are provided to receive power from a power supply device (not shown) such as a battery of the vehicle to generate and provide power required for braking and releasing the brake of the vehicle.
  • the first and second motors M1 and M2 may include a driving shaft that transmits power to the outside.
  • the first motor M1 may be provided as a DC motor or an AC motor, and the second motor M2 is the same.
  • the operations of the first motor M1 and the second motor M2 may be independently controlled, and power according to the rotation of the first motor M1 and the second motor M2 is transmitted to the power transmission unit 200 . It may be provided as forward and backward power of the piston 100 through the .
  • the power transmission unit 200 is provided to transmit the power of the first motor M1 and the second motor M2 to the piston 100 .
  • the power transmission unit 200 may include a first gear 210 , a second gear 220 , and a connection unit 230 .
  • the first gear 210 may be dynamically connected to the drive shaft of the first motor M1 .
  • the first gear 210 may reduce power according to the rotation of the first motor M1 and transmit it to the second gear 220 .
  • the first gear 210 may be connected to the drive shaft of the first motor M1 through the belt unit 240 .
  • the belt unit 240 transmits the power output through the drive shaft of the first motor M1 to the first gear 210 .
  • a screw thread 210a may be formed on the outer peripheral surface of the first gear 210 , and the inner peripheral surface of the belt part 240 may be formed with a thread corresponding to the thread of the first gear 210 to be engaged with each other.
  • the first gear 210 may be provided in the shape of a spur gear, but is not limited thereto.
  • the second gear 220 may convert the power of the second motor M2 into a translational motion. That is, when the second motor M2 rotates in one direction, the second gear 220 may slide in a direction for pressing the piston 100 , and when the second motor M2 rotates in the other direction, the second gear 220 . may slide in the direction of releasing the pressure of the piston 100 . Referring to FIG. 2 , when the second motor M2 rotates in one direction, the second gear 220 slides downward to press the piston 100 , and when the second motor M2 rotates in the other direction, the second gear 220 . 220 is slid upwards to release the pressure of the piston 100 .
  • the second gear 220 includes a body portion 222, a hollow cylindrical nut portion 223 protruding upward from the upper surface of the body portion 222, and a lower surface of the body portion 222 downward.
  • a protruding and inclined guide part 221 may be provided.
  • the body portion 222 of the second gear 220 may be provided in a disk shape having a predetermined thickness, but is not limited thereto and may be provided in various shapes.
  • the body portion 222 of the second gear 220 may be provided with a nut portion 223 on the upper surface.
  • the nut part 223 of the second gear 220 may be provided in a hollow cylindrical shape as shown.
  • the nut portion 223 of the second gear 220 may be inserted into the through portion 212 penetrating the upper and lower portions of the first gear 210 .
  • the nut part 223 of the second gear 220 is connected to the spindle S for outputting the power of the second motor M2 as will be described later, and may move forward and backward according to the rotation of the spindle S. there is.
  • the guide part 221 of the second gear 220 may be formed on the front surface of the second gear 220 to be in contact with the rear end of the piston 100 .
  • the guide part 221 of the second gear 220 may pressurize or release the pressure of the rear end of the piston 100 according to the operation of the second gear 220 .
  • the guide part 221 may be formed to be inclined as shown.
  • a plurality of guide parts 221 are provided along the circumferential direction, and when the first motor M1 is driven, the first gear 210 and the second gear 220 are rotated together to repeatedly rotate with respect to the piston 100 . It can transmit the force to pressurize and depressurize.
  • the piston 100 When the piston 100 is pressurized by the second gear 220 , it advances in the cylinder 11 of the caliper housing 10 and presses the inner pad plate 21 , and the pressure is released by the second gear 220 . In this case, it retreats within the cylinder 11 of the caliper housing 10 and releases the pressure on the inner pad plate 21 .
  • the guide part 221 may have a first surface 221a and a second surface 221b.
  • the first surface 221a of the guide part 221 may be inclined to protrude forward so that the force pressing the piston 100 is gradually increased when the second gear 220 rotates, and
  • the second surface 221b may be recessed and inclined toward the rear so that the force pressing against the piston 100 that has passed through the first surface 221a of the guide part 221 is released.
  • the plurality of guide parts 221 may be disposed in a circle on the lower surface of the body part 222 of the second gear 220 .
  • the second surface 221b may be formed to be perpendicular to the body portion 222 as shown, but is not limited thereto and may be formed to have a predetermined inclination angle with respect to the body portion 222 .
  • four guide parts 221 may be provided as shown, but the number of guide parts 221 is not limited thereto and may be provided to have various numbers according to design.
  • the piston 100 When the second gear 220 is rotated clockwise with reference to FIG. 5 , the piston 100 is pressed in a section in which the first surface 221a of the guide part 221 passes with respect to the rear end of the piston 100 .
  • the force is gradually increased, and in a section where the second surface 221b of the guide part 221 passes with respect to the rear end of the piston 100 , the force pressing the piston 100 is released. That is, in the section where the first surface 221a of the guide part 221 passes, the piston 100 slides in the direction of pressing the inner pad plate, and in the section where the second surface 221b of the guide part 221 passes.
  • the piston 100 slides in a direction to release the pressure of the inner pad plate 21 .
  • connection part 230 may be connected to each other so that the first gear 210 and the second gear 220 rotate together, and the second gear 220 may be slidably coupled to the first gear 210 .
  • connection part 230 is formed to protrude upward from the plurality of connection holes 231 passing through the upper and lower parts of the first gear 210 and the body part 222 of the second gear 220, It may be provided with a plurality of connection pins 232 that are slidably fastened to the plurality of connection holes 231 .
  • the connection part 230 may guide the second gear 220 to rotate together when the first gear 210 rotates due to the rotation of the first motor M1 . That is, when the connection pin 232 of the second gear 220 is inserted into the connection hole 231 of the first gear 210 , the rotational force of the first gear 210 is applied to the connection hole 231 and the connection pin 232 . is transmitted to the second gear 220 through the second gear 220 is rotated together.
  • connection part 230 may guide the second gear 220 to slide in a forward or backward direction with respect to the first gear 210 when the second motor M2 rotates in one direction or the other.
  • the nut portion 223 of the second gear 220 coupled to the spindle (S) is coupled to the spindle (S). They do not rotate together and can slide forward and backward. That is, the second gear 220 is the spindle S and the second gear 220 by inserting the connecting pin 232 of the second gear 220 by the connecting hole 231 of the first gear 210. are prevented from rotating together.
  • the rotational force of the spindle S outputting the power of the second motor M2 is converted into a translational motion, and the second gear 220 may slide in relation to the first gear 210 to advance and retreat. 2 , the second gear 220 may slide downward to press the piston 100 or the second gear 220 to slide upward to depressurize the piston 100 .
  • the nut part 223 may be fastened to the spindle S to move forward and backward.
  • the spindle S may be provided in such a way that it is indirectly connected to the second motor M2 through the reduction gear part G.
  • the spindle S is a drive shaft of the second motor M2. It may be provided in a direct connection method provided.
  • the reduction gear unit G may be provided with various gears, and may reduce the power of the second motor M2 and transmit it to the spindle S.
  • the second gear 220 slides forward to press the piston 100 when the second motor M2 rotates in one direction, and retreats to release the pressure of the piston 100 when the second motor M2 rotates in the other direction. can be slid.
  • a plurality of guide parts 221 are provided, and when the first motor M1 is driven, the first gear 210 and the second gear 220 are rotated together to repeatedly pressurize and pressurize the piston 100 . It can transmit a releasing force.
  • the second gear 220 is rotated when the first motor M1 is driven, and the first surface 221a and the second surface 221b of the plurality of guide parts 221 move the piston 100 in order. It can be pressurized and depressurized.
  • the second gear 220 slides forward in a direction in which the second gear 220 presses the piston 100 when the second motor M2 rotates in one direction, and when the second motor M2 rotates in the other direction, the second gear 220
  • the second gear 220 may slide backward in a direction to release the pressure of the piston 100 .
  • the electric brake system of the present invention may further include a control unit (not shown).
  • a control unit includes a non-volatile memory (not shown) configured to store data related to an algorithm configured to control the operation of various components or software instructions for reproducing the algorithm, and data stored in the memory It may be implemented through a processor (not shown) configured to perform the operations described below using
  • the memory and the processor may be implemented as separate chips.
  • the memory and processor may be implemented as a single chip integrated with each other.
  • a processor may take the form of one or more processors.
  • the controller may detect whether the first motor M1 and the second motor M2 are operating, and may control the operations of the first motor M1 and the second motor M2.
  • the first mode is to implement an anti-lock brake system (ABS) when braking is performed while the vehicle is driving.
  • the controller controls the first motor M1 to be driven, and controls the second motor M2 not to drive.
  • the drive shaft of the first motor M1 is rotated, and the belt unit 240 connected to the drive shaft of the first motor M1 is connected to the first gear 210 as the first motor ( The power of M1) is transmitted.
  • the first gear 210 may be rotated in the “T1” direction of FIG. 3 by the belt unit 240 .
  • the second gear 220 may be rotated in the "T2" direction of FIG. 3 by receiving the rotational force of the first gear 210 through the connection part 230 . Meanwhile, the rear end of the piston 100 is in contact with the guide portion 221 of the second gear 220 .
  • the force applied to the rear end of the piston 100 along the first surface 221a of the guide part 221 is increased gradually, as shown in FIG. It can slide in the L1" direction.
  • the second gear 220 continues to rotate in the “T2” direction, the first surface 221a of the guide part 221 passes through the piston 100 and the second surface 221b of the guide part 221 ).
  • the piston 100 is positioned. Accordingly, the piston 100 may be slid in the "L2" direction of FIG. 3 with the pressure being released.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a brake braking force according to rotation of a second gear.
  • the horizontal axis represents the rotation angle (degree) of the second gear 220
  • the vertical axis represents the brake braking force (F) acting on the disk.
  • a dotted line symbol of reference numeral "C1" means a braking force of a level at which the wheels of the vehicle are stopped.
  • the rotation angle of the second gear 220 is decreased after the brake braking force is increased with a cycle of 90°.
  • 6 is an exemplary state diagram of a case in which four guide parts 221 are provided, and thus, an action period of the brake braking force may vary according to the number of the plurality of guide parts 221 . That is, when three guide parts 221 are provided, the period of application of the brake braking force may have a value of 120°. That is, the section in which the brake braking force F is increased is a section in which the first surface 221a of the guide part 221 and the piston 100 are in contact, and the section in which the brake braking force is decreased is the second section of the guide part 221 .
  • the surface 221b represents a section passing through the piston 100 .
  • an unexplained reference numeral "C2" in FIG. 6 denotes an initial value of the brake braking force F.
  • the position of “C2” may be controlled by adjusting the position of the second gear 220 through the second motor M2. That is, the position of “C2” may be moved upward or downward on the graph according to the position of the second gear 220 . Meanwhile, the solid line graph of the brake braking force F may be moved upward or downward according to the position of “C2”.
  • the second mode is to implement stopping (or parking) the vehicle.
  • the controller may control the second motor M2 to rotate in one direction.
  • the spindle S connected to the second motor M2 may be rotated in the “T3” direction of FIG. 3 .
  • the spindle S may transmit the power of the second motor M2 to the nut portion 223 of the second gear 220 .
  • the second gear 220 and the nut portion 223 of the second gear 220 are slid in the forward direction (the “L3” direction in FIG. 3) by the spindle S, and the piston 100 is pressurized in FIG. 3 will slide in the "L1" direction.
  • the controller may control the second motor M2 to rotate in the other direction.
  • the spindle S connected to the second motor M2 may be rotated in the “T4” direction of FIG. 3 .
  • the second gear 220 slides in the "L4" direction, and the piston 100 is released from the pressure and slides in the "L2" direction to release the vehicle's stopping (or parking).
  • the third mode is to implement emergency braking.
  • the controller may control the first motor M1 to be driven, and control the second motor M2 to rotate in one direction.
  • both the power of the first motor M1 and the second motor M2 are transmitted to the second gear 220 , so that the force for pressing the piston 100 may be maximally output.
  • 7 is a graph illustrating brake braking force according to time when the brake is operated. 7 , the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents brake braking force F. In FIG. Meanwhile, "D1" in FIG. 7 indicates a brake braking force F when braking is performed using only the second motor M2, and "D2" is when braking is performed using only the first motor M1.
  • the brake braking force represents the brake braking force (F).
  • "D3" in FIG. 7 indicates the brake braking force F during emergency braking using the first motor M1 and the second motor M2.
  • the brake braking force can be implemented by using the first motor M1 and the second motor M2 at the same time, so the force for pressing the piston 100 is momentarily maximally output. can do. Accordingly, there is an advantage in that the braking distance of the vehicle is shortened when the vehicle is braked.
  • the control unit may transmit a warning message to the driver through a cluster, etc., and rotate the second motor M2 in one direction when brake braking is required while driving. By pressing the piston 100, it is also possible to implement brake braking.

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Abstract

전동식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법이 개시된다. 본 실시 예에 따른 전동식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법은 차륜과 함께 회전하는 디스크의 양측에 배치되는 한 쌍의 패드플레이트와, 상기 패드플레이트를 상기 디스크 측으로 밀착 및 이격시키는 피스톤과, 각각 독립적으로 동작하며, 상기 피스톤에 대해 동력을 제공하는 제1 모터 및 제2 모터와, 상기 제1 모터의 동력을 감속하여 전달하는 제1 기어와, 상기 제2 모터의 동력을 병진운동으로 전환하며, 상기 피스톤과 접촉되어 상기 피스톤을 가압 및 가압 해제하고, 상기 피스톤과 접촉하는 부위에 경사지도록 형성된 가이드부가 마련된 제2 기어 및 상기 제1 기어와 상기 제2 기어가 함께 회전하도록 연결시키되, 상기 제2 기어를 상기 제1 기어에 대해 슬라이딩 가능하도록 체결하는 연결부를 포함하여 제공될 수 있다.

Description

전동식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법
본 발명은 전동식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터의 동력에 의해 차량의 제동 및 주차를 구현하는 전동식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법에 관한 것이다.
전동식 브레이크 시스템(Electro-mechanical Brake System)은 차세대 브레이크 개념으로 운전자의 제동의지를 감지한 후 모터와 같은 전동기를 이용하여 전륜과 후륜의 제동압력을 조절하는 장치이다.
전동식 브레이크 시스템은 일반제동기능, ABS(anti-lock brake system), ESC(electronic stability control), VDC(vehicle dynamic control) 기능은 물론, 향후 지능형 정속 주행장치 등에서 요구하는 자동 제동기능에 이르기까지 모든 지능형 제동역할을 가능하게 한다.
이러한 전동식 브레이크 시스템은 모터와 감속기를 사용하여 캘리퍼에 적정 제동 압력을 생성하고, 제동 압력을 통해 서비스 브레이크 및 주차 브레이크 기능을 수행한다.
본 실시 예는 다양한 운용상황에서도 제동을 효과적으로 구현할 수 있는 전동식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 신속한 제동을 도모할 수 있는 전동식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 성능 및 작동 신뢰성이 향상된 전동식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 부품요소에 가해지는 부하를 저감하여 제품의 내구성이 향상된 전동식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 차륜과 함께 회전하는 디스크의 양측에 배치되는 한 쌍의 패드플레이트; 상기 패드플레이트를 상기 디스크 측으로 밀착 및 이격시키는 피스톤; 각각 독립적으로 동작하며, 상기 피스톤에 대해 동력을 제공하는 제1 모터 및 제2 모터; 상기 제1 모터의 동력을 감속하여 전달하는 제1 기어; 상기 제2 모터의 동력을 병진운동으로 전환하며, 상기 피스톤과 접촉되어 상기 피스톤을 가압 및 가압 해제하고, 상기 피스톤과 접촉하는 부위에 경사지도록 형성된 가이드부가 마련된 제2 기어; 및 상기 제1 기어와 상기 제2 기어가 함께 회전하도록 연결시키되, 상기 제2 기어를 상기 제1 기어에 대해 슬라이딩 가능하도록 체결하는 연결부;를 포함할 수 있다.
상기 연결부는 상기 제1 기어의 상하부를 관통하는 복수의 연결홀과, 상기 제2 기어에서 돌출 형성되어 상기 복수의 연결홀에 슬라이딩 가능하게 체결되는 복수의 연결핀으로 구비될 수 있다.
상기 가이드부는 상기 제2 기어의 회전시 상기 피스톤을 가압하는 힘이 점진적으로 증가되도록 전방을 향해 돌출 경사진 제1 면과, 상기 제1 면을 거친 상기 피스톤에 대해 가압하는 힘이 해제되도록 후방을 향해 함몰 경사진 제2 면이 구비될 수 있다.
상기 제1 모터의 구동축을 통해 출력된 동력을 상기 제1 기어로 전달하는 벨트부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 기어는 상기 제2 모터의 동력을 출력하는 스핀들의 회전에 따라 진퇴 가능하도록 너트부가 구비될 수 있다.
상기 가이드부는 상기 제2 기어의 전방면 상에 원주 방향을 따라 복수개가 연속적으로 마련될 수 있다.
상기 가이드부는 상기 피스톤의 후단부에 접촉될 수 있다.
상기 피스톤은 후단부에 자유 회전 가능하게 지지되는 회전볼을 포함할 수 있다.
상기 너트부는 중공의 원기둥 형상으로 마련되되 상기 제1 기어를 관통하여 상기 제2 모터에 연결될 수 있다.
상기 제1 모터 및 제2 모터의 동작 여부를 감지하고, 상기 제1 모터 및 제2 모터의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의한 작동방법에 있어서, 상기 가이드부는 상기 제2 기어에 원주 방향을 따라 복수개가 연속적으로 마련되어, 상기 제1 모터의 구동에 따라 상기 제1 기어 및 상기 제2 기어가 함께 회전하여 상기 피스톤을 반복적으로 가압 및 가압 해제할 수 있다.
상기 제2 기어는 상기 제2 모터의 일 방향 회전 시 상기 피스톤을 가압하도록 전진 슬라이딩되고, 상기 제2 모터의 타 방향 회전 시 상기 피스톤을 가압 해제하도록 후퇴 슬라이딩될 수 있다.
ABS(Anti-lock brake system)을 구현하는 제1 모드의 경우, 상기 제어부는 상기 제1 모터를 구동시키되, 상기 제2 모터는 구동하지 않도록 제어할 수 있다.
차량을 정차시키는 제2 모드의 경우, 상기 제어부는 상기 제2 모터를 일 방향으로 회전시키도록 제어할 수 있다.
긴급 브레이킹을 구현하는 제3 모드의 경우, 상기 제어부는 상기 가이드부에 의해 상기 피스톤을 가압시키는 방향으로 상기 제1 모터의 구동을 제어하고, 상기 제2 모터를 일 방향으로 회전시키도록 제어할 수 있다.
본 실시 예에 의한 전동식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법은 다양한 운용상황에서도 제동을 효과적으로 구현할 수 있다.
본 실시 예에 의한 전동식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법은 신속한 제동을 도모할 수 있다.
본 실시 예에 의한 전동식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법은 제동 성능 및 작동 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 실시 예에 의한 전동식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법은 부품요소에 가해지는 부하를 저감하여 제품의 내구성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 브레이크 시스템이 적용된 캘리퍼 브레이크를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 브레이크 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 브레이크 시스템의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 브레이크 시스템의 결합 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가이드부를 하방에서 바라본 사시도이다.
도 6 내지 7은 본 발명의 전동식 브레이크 시스템에 동작에 따른 브레이크 제동력을 나타낸 그래프이다.
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 1 내지 5와 같이 본 발명의 전동식 브레이크 시스템은, 차륜과 함께 회전하는 디스크(D)의 양측에 배치되는 한 쌍의 패드플레이트(21, 22)와, 패드플레이트(21)를 디스크(D) 측으로 밀착 및 이격시키는 피스톤(100)과, 각각 독립적으로 동작하며, 피스톤(100)에 대해 동력을 제공하는 제1 모터(M1) 및 제2 모터(M2)와, 제1 모터(M1)의 동력을 감속하여 전달하는 제1 기어(210)와, 제2 모터(M2)의 동력을 병진운동으로 전환하며, 피스톤(100)과 접촉되어 피스톤(100)을 가압 및 가압 해제하고, 피스톤(100)과 접촉하는 부위에 경사지도록 형성된 복수의 가이드부(221)가 연속적으로 마련된 제2 기어(220)와, 제1 기어(210)와 제2 기어(220)가 함께 회전하도록 서로 연결시키되, 제2 기어(220)를 제1 기어(210)에 대해 슬라이딩 가능하도록 체결하는 연결부(230)를 포함할 수 있다.
본 실시 예의 전동식 브레이크 시스템은 일례로 플로팅 타입의 캘리퍼 브레이크에 적용될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 한 쌍의 패드플레이트(21, 22)는 캘리퍼 하우징(10)의 캐리어(미도시)에 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다. 그리고 한 쌍의 패드플레이트(21, 22)의 내면에는 각각 마찰패드(23, 24)가 부착될 수 있다. 한 쌍의 패드플레이트(21, 22)는 그 외면이 피스톤(100)에 의해 가압 및 가압 해제되는 내측 패드플레이트(21)와, 외면이 캘리퍼 하우징(10)의 핑거부(12)와 접하도록 배치되는 외측 패드플레이트(22)로 이루어져 캐리어에 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다.
캘리퍼 하우징(10)은 외측 패드플레이트(22)를 작동시키기 위한 핑거부(12)와, 피스톤(100)이 설치되는 실린더(11)를 포함하고, 캐리어에 슬라이딩 가능하게 체결된다. 이에 캘리퍼 하우징(10)은 제동 작용시 피스톤(100)의 이동에 따른 반력에 의해 캘리퍼 하우징(10)이 캐리어로부터 슬라이딩되어 도 1의 우측 방향으로 이동됨에 따라 핑거부(12)에 의해 외측 패드플레이트(22)가 디스크(D) 측으로 밀려 디스크(D)를 가압하게 된다.
피스톤(100)은 내측 패드플레이트(21)의 외면을 가압 및 가압 해제할 수 있다. 피스톤(100)은 후술하는 동력전달부(200)에 의해 내측 패드플레이트(21)를 디스크(D) 측으로 밀착 및 이격시킬 수 있다. 즉, 피스톤(100)은 내측 패드플레이트(21)를 가압하여 내측 패드플레이트(21)가 디스크(D)에 밀착되도록 하거나, 내측 패드플레이트(21)에 대해 가압 해제하여 내측 패드플레이트(21)가 디스크(D)로부터 이격되도록 할 수 있다. 즉, 피스톤(100)은 캘리퍼 하우징(10)의 실린더(11) 내에서 진퇴하며 내측 패드플레이트(21)를 가압 및 가압 해제하게 된다. 한편, 미설명된 도면부호 "101"은 피스톤(100)의 후단부에 삽입되어 자유 회전 가능하게 지지되는 회전볼(101)을 나타내며, 회전볼(101)은 후술하는 가이드부(221)의 제1 면(221a) 및 제2 면(221b)이 피스톤(100)을 부드럽게 지나가도록 할 수 있다.
한편, 미설명된 도면부호 "120"은 캘리퍼 하우징(10)의 실린더(11)에 수용되는 컵(cup)부(120)를 나타내며, 컵부(120)는 일측이 개방되어 피스톤(100)을 수용할 수 있으며, 캘리퍼 하우징(10)의 실린더 내부에서 슬라이딩 가능하게 삽입될 수 있다. 컵부(120)는 피스톤(100)의 축력에 의해 내측 패드플레이트(21)를 가압하거나 가압 해제할 수 있다.
피스톤(100)은 전단부가 내측 패드플레이트(21)를 향하며, 후단부는 후술하는 동력전달부(200)와 동력적으로 연결될 수 있다. 제1 모터(M1) 또는 제2 모터(M2)의 동력은 동력전달부(200)를 통해 피스톤(100)으로 전달되며, 피스톤(100)의 축력이 내측 패드플레이트(21)를 가압하거나 또는 가압 해제하게 된다.
제1 모터(M1)와 제2 모터(M2)는 각각 독립적으로 동작될 수 있다. 제1 모터(M1)와 제2 모터(M2)는 차량의 배터리 등 전원장치(미도시)로부터 전원을 공급받아 차량의 제동 및 제동 해제에 필요한 동력을 발생 및 제공하도록 마련된다. 제1, 2 모터(M1, M2)는 동력을 외부로 전달하는 구동축을 포함할 수 있다. 또한 제1 모터(M1)는 직류 모터 또는 교류 모터로 마련될 수 있으며, 제2 모터(M2)의 경우도 마찬가지이다. 한편, 제1 모터(M1) 및 제2 모터(M2)의 동작은 독립적으로 제어될 수 있으며, 제1 모터(M1) 및 제2 모터(M2)의 회전에 따른 동력이 동력전달부(200)를 통해 피스톤(100)의 진퇴 동력으로 제공될 수 있다.
동력전달부(200)는 제1 모터(M1) 및 제2 모터(M2)의 동력을 피스톤(100)으로 전달하기 위해 구비된다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 동력전달부(200)는 제1 기어(210)와, 제2 기어(220) 및 연결부(230)를 포함할 수 있다.
도 2 내지 5를 참조하면, 제1 기어(210)는 제1 모터(M1)의 구동축과 동력적으로 연결될 수 있다. 제1 기어(210)는 제1 모터(M1)의 회전에 따른 동력을 감속하여 제2 기어(220)로 전달할 수 있다. 제1 기어(210)는 벨트부(240)를 통해 제1 모터(M1)의 구동축과 연결될 수 있다. 벨트부(240)는 제1 모터(M1)의 구동축을 통해 출력된 동력을 제1 기어(210)로 전달한다. 제1 기어(210)의 외주면은 나사산(210a)이 형성될 수 있으며, 벨트부(240)의 내주면은 제1 기어(210)의 나사산과 대응되는 나사산이 형성되어 서로 치합될 수 있다. 한편, 제1 기어(210)는 평기어 형상으로 마련될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
제2 기어(220)는 제2 모터(M2)의 동력을 병진운동으로 전환할 수 있다. 즉, 제2 모터(M2)의 일방향 회전시 제2 기어(220)는 피스톤(100)을 가압하는 방향으로 슬라이딩될 수 있으며, 제2 모터(M2)의 타방향 회전시 제2 기어(220)는 피스톤(100)을 가압 해제하는 방향으로 슬라이딩될 수 있다. 도 2를 참조하면, 제2 모터(M2)의 일방향 회전시 제2 기어(220)는 하방으로 슬라이딩되며 피스톤(100)을 가압하게 되며, 제2 모터(M2)의 타방향 회전시 제2 기어(220)는 상방으로 슬라이딩되며 피스톤(100)을 가압 해제하게 된다.
제2 기어(220)는 바디부(222)와, 바디부(222)의 상면에서 상방을 향해 돌출 되는 중공의 원기둥 형상의 너트부(223)와, 바디부(222)의 하면에서 하방을 향해 돌출되며 경사진 형상의 가이드부(221)가 마련될 수 있다.
도시된 바와 같이 제2 기어(220)의 바디부(222)는 소정 두께를 갖는 원판 형상으로 마련될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 다양한 형상으로 마련될 수 있다. 제2 기어(220)의 바디부(222)는 상면에 너트부(223)가 구비될 수 있다. 제2 기어(220)의 너트부(223)는 도시된 바와 같이 중공의 원기둥 형상으로 마련될 수 있다. 제2 기어(220)의 너트부(223)는 제1 기어(210)의 상하부를 관통하는 관통부(212)에 삽입될 수 있다. 한편, 제2 기어(220)의 너트부(223)는 후술하는 바와 같이 제2 모터(M2)의 동력을 출력하는 스핀들(S)과 연결되며, 스핀들(S)의 회전에 따라 진퇴 동작할 수 있다.
도 4 내지 5를 참조하면, 제2 기어(220)의 가이드부(221)는 제2 기어(220)의 전방면에 형성되어 피스톤(100)의 후단부와 접촉될 수 있다. 제2 기어(220)의 가이드부(221)는 제2 기어(220)의 동작에 따라 피스톤(100)의 후단부를 가압하거나 가압 해제할 수 있다. 가이드부(221)는 도시된 바와 같이 경사지도록 형성될 수 있다. 한편, 가이드부(221)는 원주방향을 따라 복수개가 마련되며, 제1 모터(M1)의 구동시 제1 기어(210) 및 제2 기어(220)가 함께 회전되어 피스톤(100)에 대해 반복적으로 가압 및 가압 해제하는 힘을 전달할 수 있다. 피스톤(100)은 제2 기어(220)에 의해 가압되는 경우 캘리퍼 하우징(10)의 실린더(11) 내에서 전진하며 내측 패드플레이트(21)를 가압하며, 제2 기어(220)에 의해 가압 해제되는 경우 캘리퍼 하우징(10)의 실린더(11) 내에서 후퇴하며 내측 패드플레이트(21)를 가압 해제하게 된다.
한편, 가이드부(221)는 제1 면(221a) 및 제2 면(221b)이 구비될 수 있다. 가이드부(221)의 제1 면(221a)은 제2 기어(220)의 회전시 피스톤(100)을 가압하는 힘이 점진적으로 증가되도록 전방을 향해 돌출 경사질 수 있으며, 가이드부(221)의 제2 면(221b)은 가이드부(221)의 제1 면(221a)을 거친 피스톤(100)에 대해 가압하는 힘이 해제되도록 후방을 향해 함몰 경사질 수 있다. 복수개의 가이드부(221)는 제2 기어(220)의 바디부(222) 하면에서 원형(circle)으로 배치될 수 있다. 한편, 제2 면(221b)은 도시된 바와 같이 바디부(222)와 직교되도록 형성될 수도 있지만, 이에 한정하는 것은 아니며 바디부(222)에 대해 소정의 기울기 각도를 갖도록 형성될 수도 있다. 한편, 가이드부(221)는 도시된 바와 같이 4개가 마련될 수 있으나, 이에 한정하지 않고 설계에 따라서 다양한 개수를 가지도록 마련될 수 있다.
도 5를 기준으로 제2 기어(220)가 시계 방향으로 회전되는 경우, 피스톤(100)의 후단부에 대해 가이드부(221)의 제1 면(221a)이 지나가는 구간에서는 피스톤(100)을 가압하는 힘이 점진적으로 증가하게 되며, 피스톤(100)의 후단부에 대해 가이드부(221)의 제2 면(221b)이 지나가는 구간에서는 피스톤(100)을 가압하는 힘이 해제되게 된다. 즉, 가이드부(221)의 제1 면(221a)이 지나가는 구간에서는 피스톤(100)이 내측 패드플레이트를 가압하는 방향으로 슬라이딩되며, 가이드부(221)의 제2 면(221b)이 지나가는 구간에서는 피스톤(100)이 내측 패드플레이트(21)를 가압 해제하는 방향으로 슬라이딩된다.
연결부(230)는 제1 기어(210)와 제2 기어(220)가 함께 회전하도록 서로 연결시키되, 제2 기어(220)를 제1 기어(210)에 대해 슬라이딩 가능하도록 체결할 수 있다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 연결부(230)는 제1 기어(210)의 상하부를 관통하는 복수의 연결홀(231)과, 제2 기어(220)의 바디부(222)에서 상방을 향해 돌출 형성되어 복수의 연결홀(231)에 슬라이딩 가능하게 체결되는 복수의 연결핀(232)으로 마련될 수 있다.
연결부(230)는 제1 모터(M1)의 회전으로 인한 제1 기어(210)의 회전시 제2 기어(220)가 함께 회전되도록 안내할 수 있다. 즉, 제1 기어(210)의 연결홀(231)에 제2 기어(220)의 연결핀(232)이 삽입됨으로써 제1 기어(210)의 회전력이 연결홀(231) 및 연결핀(232)을 통해 제2 기어(220)로 전달되어 제2 기어(220)가 함께 회전되게 된다.
또한 연결부(230)는 제2 모터(M2)의 일방향 또는 타방향 회전시 제2 기어(220)가 제1 기어(210)에 대해 전진 또는 후퇴하는 방향으로 슬라이딩되도록 안내할 수 있다. 제2 모터(M2)의 동력을 출력하는 스핀들(S)이 일방향 또는 타방향으로 회전하는 경우, 스핀들(S)에 체결된 제2 기어(220)의 너트부(223)는 스핀들(S)과 함께 회전되지 않으며 진퇴 방향으로 슬라이딩될 수 있다. 즉, 제2 기어(220)는 제2 기어(220)의 연결핀(232)이 제1 기어(210)의 연결홀(231)에 의해 삽입됨으로써 스핀들(S)과 제2 기어(220)가 함께 회전되는 것이 방지된다. 따라서 제2 모터(M2)의 동력을 출력하는 스핀들(S)의 회전력은 병진운동으로 전환되며, 제2 기어(220)는 제1 기어(210)에 대해 슬라이딩되어 진퇴할 수 있다. 도 2를 기준으로 제2 기어(220)는 피스톤(100)을 가압하도록 제2 기어(220)가 하방으로 슬라이딩되거나, 피스톤(100)을 가압 해제하도록 제2 기어(220)가 상방으로 슬라이딩될 수 있다.
제2 기어(220)는 너트부(223)가 스핀들(S)에 진퇴 가능하게 체결될 수 있다. 스핀들(S)은 도시된 바와 같이 감속기어부(G)를 통해 제2 모터(M2)와 간접적으로 연결되는 방식으로 마련될 수도 있으며, 이와 달리 스핀들(S)은 제2 모터(M2)의 구동축으로 마련되는 직접적인 연결 방식으로 마련될 수도 있다. 한편, 감속기어부(G)는 다양한 기어로 마련될 수 있으며, 제2 모터(M2)의 동력을 감속하여 스핀들(S)로 전달할 수 있다.
한편, 제2 기어(220)는 제2 모터(M2)의 일방향 회전시 피스톤(100)을 가압하도록 전진 슬라이딩되며, 제2 모터(M2)의 타방향 회전시 피스톤(100)을 가압 해제하도록 후퇴 슬라이딩될 수 있다. 한편, 가이드부(221)는 복수개가 마련되며, 제1 모터(M1)의 구동시 제1 기어(210) 및 제2 기어(220)가 함께 회전되어 피스톤(100)에 대해 반복적으로 가압 및 가압 해제하는 힘을 전달할 수 있다.
즉, 제2 기어(220)는 제1 모터(M1)의 구동시 회전되며, 복수개의 가이드부(221)의 제1 면(221a) 및 제2 면(221b)이 순서대로 피스톤(100)을 가압 및 가압 해제할 수 있다. 또한 제2 기어(220)는 제2 모터(M2)의 일방향 회전시 제2 기어(220)가 피스톤(100)을 가압하는 방향으로 전진 슬라이딩하며, 제2 모터(M2)의 타방향 회전시 제2 기어(220)가 피스톤(100)을 가압 해제하는 방향으로 후퇴 슬라이딩할 수 있다.
본 발명의 전동식 브레이크 시스템은 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 제어부는 다양한 구성 요소의 동작을 제어하도록 구성된 알고리즘 또는 상기 알고리즘을 재생하는 소프트웨어 명령어에 관한 데이터를 저장하도록 구성된 비휘발성 메모리(도시되지 않음) 및 해당 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 이하에 설명되는 동작을 수행하도록 구성된 프로세서(도시되지 않음)를 통해 구현될 수 있다. 여기서, 메모리 및 프로세서는 개별 칩으로 구현될 수 있다. 대안적으로는, 메모리 및 프로세서는 서로 통합된 단일 칩으로 구현될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 프로세서의 형태를 취할 수 있다.
제어부는 제1 모터(M1) 및 제2 모터(M2)의 동작 여부를 감지하고, 제1 모터(M1) 및 제2 모터(M2)의 동작을 제어할 수 있다.
이하 본 발명의 전동식 브레이크 시스템의 동작에 대해서 설명한다.
제1 모드는 차량의 주행 중 브레이크 제동하는 경우 안티록 브레이크 시스템(ABS, Anti-lock brake system)을 구현하기 위함이다. 제1 모드인 경우, 제어부는 제1 모터(M1)가 구동되도록 제어하며, 제2 모터(M2)가 구동되지 않도록 제어한다. 제1 모터(M1)가 구동되는 경우, 제1 모터(M1)의 구동축이 회전되며, 제1 모터(M1)의 구동축과 연결된 벨트부(240)가 제1 기어(210)로 제1 모터(M1)의 동력을 전달하게 된다. 제1 기어(210)는 벨트부(240)에 의해 도 3의 "T1" 방향으로 회전될 수 있다. 그리고 제2 기어(220)는 제1 기어(210)의 회전력을 연결부(230)를 통해 전달받아 도 3의 "T2" 방향으로 회전될 수 있다. 한편, 피스톤(100)의 후단부는 제2 기어(220)의 가이드부(221)와 접촉된다.
제1 모드인 경우, 제2 기어(220)의 회전으로 인해 피스톤(100)의 후단부는 가이드부(221)의 제1 면(221a)을 따라 점진적으로 가압되는 힘이 증가되며, 도 3의 "L1" 방향으로 슬라이딩될 수 있다. 그리고 제2 기어(220)가 계속하여 "T2" 방향으로 회전되는 경우 가이드부(221)의 제1 면(221a)은 피스톤(100)을 통과하며 가이드부(221)의 제2 면(221b)에 피스톤(100)이 위치되게 된다. 따라서, 피스톤(100)은 가압되는 힘이 해제되며 도 3의 "L2" 방향으로 슬라이딩될 수 있다. 한편, 도시된 바와 같이 가이드부(221)는 복수개가 마련되므로, 제2 기어(220)의 회전에 따라 피스톤(100)은 가압 및 가압 해제되는 힘이 반복적으로 작용될 수 있다. 따라서, 피스톤(100)은 내측 패드플레이트(21)를 반복적으로 가압 및 가압 해제를 할 수 있게 된다. 도 6은 제2 기어의 회전에 따른 브레이크 제동력을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 가로축은 제2 기어(220)의 회전각도(degree)를 나타내며, 세로축은 디스크에 작용하는 브레이크 제동력(F)을 나타낸다. 한편, 도면부호 "C1"의 점선 부호는 차량의 바퀴가 멈추게 되는 수준의 제동력을 의미한다. 본 발명의 전동식 브레이크 시스템은 제1 모터(M1)가 일방향으로만 계속적으로 회전하여도 디스크(D)에 대해 가압 및 가압 해제를 반복하며, 차량의 바퀴가 완전히 멈추게 되는 로크업(lock-up) 현상이 방지될 수 있다. 따라서 제1 모드가 구현되는 경우, 차량의 바퀴가 완전히 멈추게 되는 것이 방지됨으로써 차량이 미끄러지거나 옆으로 밀리는 것이 방지되고, 주행 안정성이 향상되는 장점이 있다.
도 6을 참조하면, 제2 기어(220)의 회전각도가 90˚를 주기로 브레이크 제동력이 증가된 후 감소되는 양태를 가지고 있다. 도 6은 복수개의 가이드부(221)가 4개가 마련된 경우의 예시 상태도이므로, 복수개의 가이드부(221)의 개수에 따라서 브레이크 제동력의 작용 주기가 달라질 수 있다. 즉, 가이드부(221)가 3개가 마련된 경우 브레이크 제동력의 작용 주기는 120˚의 값을 가질 수도 있다. 즉, 브레이크 제동력(F)이 증가하는 구간은 가이드부(221)의 제1 면(221a)과 피스톤(100)이 접촉하는 구간이며, 브레이크 제동력이 감소하는 구간은 가이드부(221)의 제2 면(221b)이 피스톤(100)를 지나가는 구간을 나타낸다.
한편, 도 6의 미설명된 도면부호 "C2"는 브레이크 제동력(F)의 초기값을 나타낸다. "C2"의 위치는 제2 모터(M2)를 통해 제2 기어(220)의 위치를 조절함으로써 제어될 수 있다. 즉, 제2 기어(220)의 위치에 따라서 "C2"의 위치는 그래프 상에서 상방 또는 하방으로 이동될 수 있다. 한편, "C2"의 위치에 따라서 브레이크 제동력(F)의 실선 그래프가 함께 상방 또는 하방으로 이동될 수 있다.
제2 모드는 차량을 정차(또는 주차) 구현하기 위함이다. 제2 모드인 경우, 제어부는 제2 모터(M2)가 일방향으로 회전되도록 제어할 수 있다. 제2 모터(M2)가 일방향으로 회전되는 경우 제2 모터(M2)와 연결된 스핀들(S)이 도 3의 "T3" 방향으로 회전될 수 있다. 스핀들(S)은 제2 모터(M2)의 동력을 제2 기어(220)의 너트부(223)로 전달할 수 있다. 제2 기어(220) 및 제2 기어(220)의 너트부(223)는 스핀들(S)에 의해 전진하는 방향(도 3의 "L3" 방향)으로 슬라이딩되며, 피스톤(100)은 가압되어 도 3의 "L1" 방향으로 슬라이딩되게 된다. 한편, 정차(또는 주차)된 차량을 정차 해제하기 위해서는 제어부는 제2 모터(M2)를 타방향으로 회전되도록 제어할 수 있다. 이 경우, 제2 모터(M2)와 연결된 스핀들(S)이 도 3의 "T4" 방향으로 회전될 수 있다. 이에 따라서 제2 기어(220)는 "L4" 방향으로 슬라이딩되며, 피스톤(100)은 가압 해제되어 "L2" 방향으로 슬라이딩되어 차량의 정차(또는 주차)가 해제되게 된다.
제3 모드는 긴급 브레이킹을 구현하기 위함이다. 제3 모드인 경우, 제어부는 제1 모터(M1)가 구동되도록 제어하며, 제2 모터(M2)가 일방향으로 회전되도록 제어할 수 있다. 제3 모드를 구현하는 경우, 제1 모터(M1) 및 제2 모터(M2)의 동력이 모두 제2 기어(220)로 전달되어 피스톤(100)을 가압하는 힘이 최대로 출력될 수 있다. 도 7은 브레이크 작동시 시간에 따른 브레이크 제동력을 나타낸 그래프이다. 도 7의 가로축은 시간(t)을 나타내며, 세로축은 브레이크 제동력(F)을 나타낸다. 한편, 도 7의 "D1"은 제2 모터(M2)만 사용하여 브레이크 제동을 하는 경우에 브레이크 제동력(F)을 나타내며, "D2"는 제1 모터(M1)만 사용하여 브레이크 제동을 하는 경우에 브레이크 제동력(F)을 나타낸다. 도 7의 "D3"은 제1 모터(M1) 및 제2 모터(M2)를 사용하는 긴급 브레이킹시 브레이크 제동력(F)을 나타낸다. 이와 같이 긴급 브레이킹을 구현하는 제3 모드인 경우, 제1 모터(M1) 및 제2 모터(M2)를 동시에 사용하여 브레이크 제동력을 구현할 수 있으므로 피스톤(100)을 가압하는 힘을 순간적으로 최대로 출력할 수 있다. 따라서 차량의 브레이크 제동시 차량의 제동거리가 단축되는 장점이 있다.
한편, 제어부는 제1 모터(M1)의 고장시 운전자에게 클러스터(cluster) 등을 통해 경고 메시지(message)를 전달할 수 있으며, 주행 중에 브레이크 제동이 필요한 경우 제2 모터(M2)를 일방향으로 회전되도록 하여 피스톤(100)을 가압하여 브레이크 제동을 구현할 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 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.

Claims (15)

  1. 차륜과 함께 회전하는 디스크의 양측에 배치되는 한 쌍의 패드플레이트;
    상기 패드플레이트를 상기 디스크 측으로 밀착 및 이격시키는 피스톤;
    각각 독립적으로 동작하며, 상기 피스톤에 대해 동력을 제공하는 제1 모터 및 제2 모터;
    상기 제1 모터의 동력을 감속하여 전달하는 제1 기어;
    상기 제2 모터의 동력을 병진운동으로 전환하며, 상기 피스톤과 접촉되어 상기 피스톤을 가압 및 가압 해제하고, 상기 피스톤과 접촉하는 부위에 경사지도록 형성된 가이드부가 마련된 제2 기어; 및
    상기 제1 기어와 상기 제2 기어가 함께 회전하도록 연결시키되, 상기 제2 기어를 상기 제1 기어에 대해 슬라이딩 가능하도록 체결하는 연결부;를 포함하는 전동식 브레이크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는
    상기 제1 기어의 상하부를 관통하는 복수의 연결홀과, 상기 제2 기어에서 돌출 형성되어 상기 복수의 연결홀에 슬라이딩 가능하게 체결되는 복수의 연결핀으로 구비되는 전동식 브레이크 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부는
    상기 제2 기어의 회전시 상기 피스톤을 가압하는 힘이 점진적으로 증가되도록 전방을 향해 돌출 경사진 제1 면과, 상기 제1 면을 거친 상기 피스톤에 대해 가압하는 힘이 해제되도록 후방을 향해 함몰 경사진 제2 면이 구비되는 전동식 브레이크 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모터의 구동축을 통해 출력된 동력을 상기 제1 기어로 전달하는 벨트부;를 더 포함하는 전동식 브레이크 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기어는
    상기 제2 모터의 동력을 출력하는 스핀들의 회전에 따라 진퇴 가능하도록 너트부가 구비되는 전동식 브레이크 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 가이드부는
    상기 제2 기어의 전방면 상에 원주 방향을 따라 복수개가 연속적으로 마련되는 전동식 브레이크 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가이드부는
    상기 피스톤의 후단부에 접촉되는 전동식 브레이크 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 피스톤은
    후단부에 자유 회전 가능하게 지지되는 회전볼을 포함하는 전동식 브레이크 시스템.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 너트부는
    중공의 원기둥 형상으로 마련되되 상기 제1 기어를 관통하여 상기 제2 모터에 연결되는 전동식 브레이크 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모터 및 제2 모터의 동작 여부를 감지하고, 상기 제1 모터 및 제2 모터의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 전동식 브레이크 시스템.
  11. 제10항에 의한 전동식 브레이크 시스템의 작동방법에 있어서,
    상기 가이드부는
    상기 제2 기어에 원주 방향을 따라 복수개가 연속적으로 마련되어, 상기 제1 모터의 구동에 따라 상기 제1 기어 및 상기 제2 기어가 함께 회전하여 상기 피스톤을 반복적으로 가압 및 가압 해제하는 전동식 브레이크 시스템의 작동방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 기어는
    상기 제2 모터의 일 방향 회전 시 상기 피스톤을 가압하도록 전진 슬라이딩되고, 상기 제2 모터의 타 방향 회전 시 상기 피스톤을 가압 해제하도록 후퇴 슬라이딩되는 전동식 브레이크 시스템의 작동방법.
  13. 제12항에 있어서,
    ABS(Anti-lock brake system)을 구현하는 제1 모드의 경우,
    상기 제어부는
    상기 제1 모터를 구동시키되, 상기 제2 모터는 구동하지 않도록 제어하는 전동식 브레이크 시스템의 작동방법.
  14. 제12항에 있어서,
    차량을 정차시키는 제2 모드의 경우,
    상기 제어부는
    상기 제2 모터를 일 방향으로 회전시키도록 제어하는 전동식 브레이크 시스템의 작동방법.
  15. 제12항에 있어서,
    긴급 브레이킹을 구현하는 제3 모드의 경우,
    상기 제어부는
    상기 가이드부에 의해 상기 피스톤을 가압시키는 방향으로 상기 제1 모터의 구동을 제어하고, 상기 제2 모터를 일 방향으로 회전시키도록 제어하는 전동식 브레이크 시스템의 작동방법.
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