KR100478549B1 - 전기기계식 브레이크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터 구동식 작동장치(18)에 의해 브레이크 디스크(16)에 대해 가압될 수 있는 브레이크 라이닝(14)을 가진 전기기계식 브레이크, 특히 디스크 브레이크(10)에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 예컨대 전자요소의 고장의 경우 브레이크(10)를 해제시킬 수 있도록 하기 위해, 브레이크 라이닝(14)이 브레이크 디스크(16)에 가압될 때, 해제 가능한 지지부(42)는 작동장치(18)를 브레이크 캘리퍼(12)에 지지시킨다. 지지부(42)를 해제시키기 위해, 작동장치(18) 그리고 그와 함께 브레이크 라이닝(14)이 브레이크 디스크(16)로부터 해제되도록, 지지부와 브레이크 디스크(16) 사이의 간격이 증가된다.

Description

전기기계식 브레이크{Electromechanical brake}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 전기기계식 브레이크에 관한 것이다.

상기와 같은 브레이크는 국제 공개특허 제 96/033 01호에 공지되어 있다. 브레이크 라이닝을 회전하는 브레이크 바디(브레이크 디스크, 브레이크 드럼 등)에 가압하기 위해서 이 공지된 브레이크는 전기모터에 의해 구동가능한, 롤러 나사선 구동부를 가진 작동장치를 구비하고 있다. 이 공지 브레이크를 걸고 해제하는 것은 전기모터에 의해 실시된다. 고장의 경우, 예컨대 제동 중 브레이크의 전자 제어장치가 고장난 경우, 작동장치의 이력에 기인한 잔류 제동모멘트가 브레이크 바디에 작용하는 것을 방지하기 위해, 이 공지의 브레이크 실시예에서는 특히 나선형 복원 스프링이 배치되고, 이 스프링은 작동장치에 맞물려 이것을 전기모터와 함께 해제방향으로 회전 구동시킴으로써 브레이크 라이닝은 브레이크 바디로부터 분리 상승된다.

이 브레이크는, 제동력 상승 시에 부가로 복원 스프링의 힘이 극복되어야 하므로, 이를 위해 전기모터가 상응하게 크게 설계되어야 하며 상기 모터에 더 큰 전류가 공급되어야 한다는 결점을 갖는다. 게다가 다이내믹 손실 및 효율 저하가 나타난다.

또 다른 결점은, 상승한 제동력을 일정하게 유지하기 위해, 브레이크 라이닝을 복원스프링의 힘에 대항해서 일정한 압착력으로 브레이크 바디에 가압할 정도로 큰 전류가 전기모터에 공급되어야 하며, 이것은 열 문제를 수반한다는 것이다. 또한, 이 공지의 브레이크는 전류 공급이 되지 않을 때에는 해제되기 때문에 파킹 브레이크로는 사용될 수 없다.

또 다른 결점은, 브레이크가 해제되었을 때 공극, 즉 브레이크 라이닝과 브레이크 바디 사이의 간격이 브레이크 라이닝의 마모 증가에 따라 커진다는 것이다. 이로 인해, 브레이크 바디에 접촉하기까지 브레이크 라이닝의 이동거리가 더 커져서 브레이크가 맞물릴 때까지의 시간은 더 길어진다. 추가로 다이내믹 손실도 커진다. 또한, 복원스프링의 힘을 극복하는데 필요한 힘도 커지는데, 그 이유는 복원스프링이 더 심하게 변형되기 때문이다. 복원스프링의 변형을 위해 작동장치의 전기모터가 발생해야 할 에너지는 변형거리와 변형력의 곱에 상응한다. 즉, 상기 에너지는 공극의 증가에 따라 적어도 2차원적으로 증가하며, 이것은 브레이크 라이닝의 마모시 브레이크의 효율을 현저히 저하시킨다.

도 1은 본 발명에 따른 브레이크의, 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 단면도.

도 2는 도 1의 화살표 Ⅱ방향에서 본 브레이크의 도면.

청구항 1의 특징을 가진 본 발명에 따른 전기기계식 브레이크는 그의 작동장치에 해제가능한 지지부를 갖고 있다. 브레이크의 작동시, 즉 브레이크 라이닝을 브레이크 바디에 가압하기 위해, 작동장치가 상기 지지부에 지지된다. 제동 시에 그리고 브레이크의 해제 시에 지지부는 단지 움직일 수 없는 받침대로서만 작용하며 다른 기능을 갖지 않는다. 브레이크는 그 작동장치에 의해 작동되고 다시 해제된다. 따라서 지지부는 작동장치 자체에도 그리고 작동장치의 효율에도 영향을 미치지 않는다.

예컨대 전기모터 또는 그 전자 제어장치의 파워 서플라이 고장과 같은 고장의 경우, 브레이크가 작동장치에 의해 해제될 수 없으면, 지지부가 해제됨으로써, 작동장치는 브레이크 라이닝과 함께 브레이크 바디로부터 해제된다. 환언하면, 작동장치의 받침대로서 작용하는 지지부는 브레이크 바디로부터 이격되거나 또는 적어도 브레이크 바디로부터의 거리가 확대된다. 본 발명은 지지부가 작동장치의 기능에 영향을 주지 않고 작동장치의 효율을 저하시키지 않는다는 이점을 갖는다. 고장의 경우 잔류 제동 모멘트가 작용하는 것이 방지되고 브레이크가 완전히 해제되는 것이 보장된다.

이하에서, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 상세히 설명될 것이다.

도면에 도시된 본 발명에 따른 브레이크는 소위 부동(floating) 캘리퍼 또는 슬라이딩 캘리퍼(12)를 가진 디스크 브레이크(10)로서 구성되어 있고, 상기 캘리퍼(12)내에는 두 개의 브레이크 라이닝(14)이 배치되어 있으며, 상기 2개의 브레이크 라이닝 사이에는 브레이크 디스크(16)가 회전 가능하게 배치되어 있다.

디스크 브레이크(10)는 작동장치로서 스핀들 구동부를 갖고 있으며, 특히 양호한 효율로 인해 롤러 나사선 구동부를 갖고 있다. 이 구동부는 너트(20)를 포함하고 이 너트는 스핀들(22)을 동축으로 둘러싸고 있다. 너트(20)와 스핀들(22) 사이의 원통형 공간에는 주위를 따라 분포된 나사선 롤러(24)가 배치되어 있고, 나사선 롤러(24)의 나사선은 너트 나사선 및 스핀들 나사선과 맞물려 있다. 너트(20)가 회전 구동할 때 나사선 롤러(24)는 마치 유성기어의 유성 휠처럼 스핀들(22) 주위를 순환하고 스핀들(22)을 축방향으로 이동시킨다. 스핀들(22)의 한 정면 단부에는 2개의 브레이크 라이닝(14) 중 하나가 회전 불가능하게 배치되어 있고, 그 라이닝은 너트(20)의 회전 구동에 의한 제동력을 제공하기 위해 브레이크 디스크(16)의 일면에 가압될 수 있다. 2개의 브레이크 라이닝(14) 중 다른 하나는 공지의 방식으로 브레이크 캘리퍼(12)의 반작용력으로 인해 브레이크 디스크(16)의 다른 면에 대해 가압된다. 브레이크(10)의 해제를 위해, 롤러 나사선 구동부의 너트(20)는 반대 방향으로 회전 구동된다.

너트(20)는 회전 구동을 위해 스플라인 치형부(26)를 갖고 있으며, 그 치형부 위로는 전동 요소로서 커프가 끼워져있고, 상기 커프는 너트(20)의 스플라인 치형부(26)와 상보적인 스핀들 치형부(30)를 그의 구멍에 갖고 있다. 따라서 너트(20)는 축방향으로 이동가능하고 커프와 회전 불가능하게 연결되어 있다.

커프의 외주에 순환하는 치형부(32)가 배치되어 있고 상기 치형부에 전기 작동모터(36)의 나사선 웜(34)이 맞물린다. 작동모터(36)에 의해 커프를 통해 롤러 나사선 구동부의 너트(20)는 회전 구동될 수 있고 따라서 본 발명에 따른 디스크 브레이크(10)는 작동 및 해제 가능하다.

커프는 두 개의 복합 재료-레이디얼 미끄럼 베어링(38) 및 두 개의 액셜 니들 베어링(40)에 의해 브레이크 캘리퍼(12) 내에 회전 가능하게 지지되어있다.

고장의 경우, 즉 예컨대 작동 모터(36), 그 파워 서플라이 또는 도시되지 않은 전자 브레이크 제어장치의 고장의 경우, 본 발명에 따른 브레이크(10)의 해제를 위해, 브레이크(10)는 분리가능한 지지부(42)를 갖고 있고, 롤러 나사선 구동부의 너트(20)는 브레이크 라이닝(14)을 브레이크 디스크(16)에 가압하기 위해 니들 액셜 베어링(44)을 통해 회전가능하게 축방향으로 상기 지지부에 대해 지지되어 있다. 지지부(42)는 작동장치를 형성하는 롤러 나사선 구동부를 위한 일종의 받침대를 형성하고, 브레이크 디스크(16) 반대편에 놓인 너트(20)의 측면에서 롤러 나사선 구동부를 브레이크 디스크(16)에 대해 일정한 간격으로 유지시킨다. 고장의 경우, 상기 간격은 지지부(42)의 해제에 의해 확대될 수 있고 그리하여 브레이크 라이닝(14)은 더 이상 브레이크 디스크(16)에 접촉하지 않는다.

실시예에서, 해제가능한 지지부(42)는 사다리꼴의 나사선 중공 스핀들을 구비한 스핀들 구동부를 갖고 있고, 상기 스핀들 위로 사다리꼴 너트가 나사 결합되어 있다. 작동장치의 롤러 나사선 구동부의 너트(20)는 니들 액셜 베어링(44)을 통해 사다리꼴의 나사선 중공 스핀들에 대해 지지되어 있다. 사다리꼴 너트는 추가의 니들 액셜 베어링(50)을 통해 덮개(52)에 지지되어 있고, 상기 덮개는 브레이크 캘리퍼(12)와 나사 결합되어있다. 사다리꼴의 나사선 중공스핀들은 중공으로 형성되어 있으므로, 작동장치의 롤러 나사선 구동부의 스핀들(22)의, 브레이크 디스크(16) 반대쪽 후방단부가 그 중공부에 수납될 수 있다. 가압 끼워맞춤에 의해 편심적으로 그리고 축에 평행하게 덮개(52) 내에 삽입되고 헐거운 끼워맞춤에 의해 사다리꼴의 나사선 중공스핀들의 주머니 홀 내에 삽입되어 있는 원통핀(54)에 의해, 상기 중공 스핀들의 회전이 방지된다.

사다리꼴 너트는 외부 치형부(56)를 갖고 있고 이 치형부에 제 2 전기모터(60)의 웜(58)이 맞물려 있다. 제 2 전기모터(60)는 고유의 파워 서플라이에 연결되어 있고 이 파워 서플라이는 작동모터(36)의 파워 서플라이와는 무관하다.

제 2 전기모터(60)에 의해 사다리꼴 너트가 회전 구동됨으로써, 지지부(42)는 해제된다. 즉, 사다리꼴의 나사선 중공스핀들은 축방향으로 브레이크 디스크(16)로부터 이동된다. 이것과 함께, 작동 장치의 전체 롤러 나사선 구동부가 브레이크 디스크(16)로부터 이동됨으로써, 브레이크 라이닝(14)은 브레이크 디스크(16)로부터 분리되고 본 발명에 따른 브레이크(10)는 해제된다. 상기 롤러 나사선 구동부의 너트(20)는 축방향으로 사다리꼴의 나사선 중공스핀들에 지지되고 스핀들 치형부(26, 30)를 통해 커프 내에서 축방향으로 이동될 수 있다.

사다리꼴의 나사선 구동부를 해제 가능한 지지부(42)로 사용하면, 작동장치(18)의 고장 시에 브레이크 라이닝(14)이 브레이크 디스크(16)로부터 분리될 수 있다는, 즉 브레이크 라이닝이 지지부(42)의 해제 시에 이력으로 인해 브레이크 디스크(16)에 접촉되어 잔류 제동모멘트를 야기하지 않는다는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 전기 작동모터를 가진 작동장치가 구비되어 있으며, 상기 작동장치에 의해 브레이크 라이닝은 제동시키려는 브레이크 바디에 가압될 수 있고 그 브레이크 바디로부터 분리될 수 있는 전기기계식 브레이크에 있어서,

   상기 브레이크는 해제 가능한 지지부(42)를 갖고 있고, 브레이크 라이닝(14)이 브레이크 바디(16)에 가압될 때 작동장치(18)는 상기 지지부에 지지되며, 가압된 브레이크 라이닝(14)은 지지부(42)의 해제에 의해 브레이크 바디(16)로부터 해제 가능한 것을 특징으로 하는 전기기계식 브레이크.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 작동장치(18)는 스핀들 구동부를 갖고 있으며, 상기 스핀들 구동부의 너트(20)는 전동 장치(28)에 회전 불가능하며 축방향 이동가능하게 연결되어 있고, 상기 전동장치는 구동 모터(36)에 의해 회전 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기기계식 브레이크.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 스핀들 구동부는 롤러 나사선 구동부인 것을 특징으로 하는 전기기계식 브레이크.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 해제 가능한 지지부(42)는 제 2 스핀들 구동부를 갖고 있고, 제 2 스핀들 구동부에는 작동장치(18)가 지지되어 있고 제 2 스핀들 구동부에 의해 가압된 브레이크 라이닝(14)이 작동장치(18)와 함께 브레이크 바디(16)로부터 해제될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기기계식 브레이크.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 해제 가능한 지지부(42)는 제 2 전기모터(60)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전기기계식 브레이크.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 2개의 전기모터(36, 60)는 2개의 독립적인 파워 서플라이에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전기기계식 브레이크.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이크는 부동 캘리퍼식 디스크 브레이크(10)인 것을 특징으로 하는 전기기계식 브레이크.