KR101813965B1

KR101813965B1 - 전동 브레이크 장치의 디스크 패드 간극 제어 방법

Info

Publication number: KR101813965B1
Application number: KR1020110045551A
Authority: KR
Inventors: 김종성
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2018-01-02
Also published as: CN102788106A; KR20120127820A; CN102788106B

Abstract

본 발명은 디스크와 패드의 마찰로 인해 발생되는 패드의 마모에 의한 전체 강성의 변화 여부를 판단하는 단계 및 전체 강성의 변화를 이용하여 디스크와 패드의 간극을 계산하고 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동 브레이크 장치의 디스크 패드 간극 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING DISTANCE BETWEEN DISK AND PAD IN ELECTRO MECHANICAL BRAKE}

본 발명은 전동 브레이크 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 패드의 마모에 의한 강성 변화를 기반으로 디스크와 패드의 간극을 제어하는 전동 브레이크 장치의 디스크 패드 간극 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 브레이크 시스템(Brake System)은 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시킴과 동시에, 주차상태를 유지하기 위해 사용하는 제동장치이다.

브레이크 시스템은 통상 운동에너지를 마찰력으로 열에너지로 바꾸어, 그것을 대기 속으로 방출시켜 제동을 구현한다. 브레이크 시스템 중 마찰식 브레이크는 차륜과 함께 회전하는 디스크를 패드로 가압하여 제동기능을 수행하게 된다.

최근에는 유압식 브레이크에 비해 단순하고 제동 성능의 신뢰성을 강화시킨 전동 브레이크 장치(Electro mechanical Brake;EMB)를 적용하고 있다.

전동 브레이크 장치는 제동시 전자 페달 정보를 입력받은 ECU(Electronic Control unit)가 모터를 구동시켜 축 방향 이동력을 발생시키면, 모터에 결합된 감속기를 거쳐 피스톤이 축 방향 이동되면서 패드로 디스크를 가압해 제동을 구현하게 된다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

종래의 전동 브레이크 장치는 패드와 디스크의 마찰에 따른 제동 구현 시 패드의 마모 현상이 필연적으로 발생될 수 밖에 없다.

이에 따라, 패드의 마모 상태를 감지하는 센서를 부가하고 패드 교환 주기를 결정하거나 또는, 별도의 조절 기구를 부가해 패드의 마모로 인해 초과된 초기간격을 조정해 주는 방식을 이용하게 되었다.

그러나, 이러한 방식은 단순히 디스크와 패드의 간극을 조정할 뿐, 디스크와 패드의 미세한 마찰에 의한 잔류 드래그 토크를 감소시킬 수 없어 연비가 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 패드 마모에 의한 패드의 강성 변화를 기반으로 디스크와 패드간의 간극을 조정하여 잔류 드래그 토크를 감소시키고 연비를 개선할 수 있도록 한 전동 브레이크 장치의 디스크 패드 간극 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 전동 브레이크 장치의 디스크 패드 간극 제어 방법은 디스크와 패드의 마찰로 인해 발생되는 상기 패드의 마모에 의한 전체 강성의 변화 여부를 판단하는 단계; 및 상기 전체 강성의 변화를 이용하여 상기 디스크와 상기 패드의 간극을 계산하고 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 패드의 마모에 의한 강성의 변화 여부를 판단하는 단계는 상기 패드의 마모에 의한 전체 강성을 계산하는 단계; 및 상기 패드의 마모에 의한 전체 강성과 기 저장된 초기 전체 강성의 일치 여부를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 전체 강성의 변화를 이용하여 상기 디스크와 상기 패드의 간극을 계산하고 조정하는 단계는 상기 전체 강성이 증가할수록 상기 디스크와 상기 패드의 간극을 증가시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 전체 강성의 변화를 이용하여 상기 디스크와 상기 패드의 간극을 계산하고 조정하는 단계에서, 상기 디스크와 패드의 간극은 d'=d+F(1/K-1/K')으로 계산되고, d는 상기 디스크와 패드의 초기 간극이고, F는 최대 클램핑력이며, K는 초기 전체 강성이며, K'는 상기 패드의 마모에 의해 변화된 전체 강성인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 패드 마모에 의한 강성 변화를 기반으로 디스크와 패드간의 간극을 조정하여 잔류 드래그 토크를 감소시키고 연비를 개선할 수 있도록 한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 브레이크 장치의 캘리퍼 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 브레이크 장치의 디스크 패드 간극 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 3 은 일반적인 캘리퍼 시스템에서 디스크와 패드의 간극 및 강성을 도시한 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 필요 이동 스트로크 계산 과정을 도시한 순서도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 브레이크 장치의 디스크 패드 간극 제어 방법의 순서도이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 패드 마모에 의한 디스크와 패드의 간극 변화와 이에 따른 강성의 변화를 도시한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 브레이크 장치의 디스크 패드 간극 제어 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 브레이크 장치의 캘리퍼 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 브레이크 장치의 디스크 패드 간극 제어 장치의 블럭 구성도이며, 도 3 은 일반적인 캘리퍼 시스템에서 디스크와 패드의 간극 및 강성을 도시한 도면이다.

전동 브레이크 장치의 캘리퍼는 도 1 에 도시된 바와 같이, 차륜과 동시에 회전하는 디스크(D)와, 디스크(D)를 구속하는 패드(P1,P2) 및 패드(P1,P2)를 감싸는 캘리퍼 바디(C)를 포함한다. 아울러, 디스크(D)와 패드(P1,P2) 및 캘리퍼 바디(C)는 서로 직렬로 연결된다.

패드(P1,P2)는 디스크(D)를 구속하는 것으로서, 캘리퍼 바디(C)에 서로 대향되게 설치되는 이너 패드(P1)와 아웃터 패드(P2)를 포함한다.

캘리퍼 바디(C)는 이너 패드(P1)와 아웃터 패드(P2)가 서로 대향되게 설치되어 액츄에이터(40)에서 발생된 구동력에 의해 변형되면서 이너 패드(P1)와 아웃터 패드(P2)를 디스크(D) 방향으로 이동시킨다.

따라서, 캘리퍼 바디(C)가 액츄에이터(40)에 의해 발생된 구동력에 의해 변형되면서, 이너 패드(P1)와 아웃터 패드(P2)를 디스크(D) 방향으로 이동시키고, 이때, 이너 패드(P1)와 아웃터 패드(P2)가 디스크(D)를 가압하여 제동력을 발생시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전동 브레이크 장치의 디스크 패드 간극 제어 장치는 디스크(D)와 패드(P1,P2)의 간극을 제어할 수 있도록 하는 것으로서, 도 2 에 도시된 바와 같이, 압력 감지부(10), 가압거리 측정부(20), 제어부(30) 및 액츄에이터(40)를 포함한다.

압력 감지부(10)는 이너 패드(P1)와 아웃터 패드(P2)가 디스크(D)를 가압하는 클램핑력을 감지한다.

이러한 압력 감지부(10)는 캘리퍼 바디(C)에 설치되어 이너 패드(P1)와 아웃터 패드(P2)가 디스크(D)를 가압하기 위해 변형되는 캘리퍼 바디(C)의 변형량을 이용하여 감지한다.

가압거리 측정부(20)는 이너 패드(P1)와 아웃터 패드(P2)가 디스크(D)를 가압하기 위해 이동한 가압거리를 측정한다.

여기서, 가압거리 측정부(20)는 이너 패드(P1)와 아웃터 패드(P2)를 이동시키기 위해 구동력을 발생시키는 모터(미도시)의 회전수를 환산하여 가압거리를 측정하게 된다.

제어부(30)는 패드(P1,P2)와 디스크(D)의 마찰에 의해 발생되는 패드(P1,P2)의 마모에 의해 패드(P1,P2)의 강성이 변화하고, 이에 따라 전체 강성이 변화하는 것을 기반으로 액츄에이터(40)를 통해 디스크(D)와 패드(P1,P2)의 간극을 제어한다.

액츄에이터(40)는 모터(미도시)를 구동시켜 디스크(D)와 패드(P1,P2)의 간극을 조정한다.

이를 위해, 제어부(30)는 압력 감지부(10)에서 감지된 클램핑력과 가압거리 측정부(20)에서 측정된 가압거리를 이용하여 강성(K)을 측정한다.

전동 브레이크 장치에서, 전체 강성(K)은 패드(P1,P2)가 마모될수록 점점 증가하게 된다.

예를 들어, 도 3 에 도시된 바와 같이, 캘리퍼 바디(C)와 패드(P1,P2) 및 디스크(D)가 직렬로 연결되고, 캘리퍼 바디(C)의 강성을 K1이라 하고, 패드(P1,P2)의 강성을 K2라 하며, 디스크(D)의 강성을 K3라 하며, 전체 강성을 K라 하면, 전체 강성은 1/K=(1/K1+1/K2+1/K3)로 계산된다.

이를 참고하면, 패드(P1,P2)가 마모됨에 따라 패드(P1,P2)의 강성이 증가하게 되므로, 전체 강성은 점점 증가하게 됨을 알 수 있다.

이에 따라, 제어부(30)는 패드(P1,P2)의 마모에 의한 전체 강성의 변화를 이용하여 디스크(D)와 패드(P1,P2)의 간극을 증가시키고, 이를 통해 디스크(D)와 패드(P1,P2)의 간극(d)가 감소되면서 발생되는 약한 제동에 의한 잔류 드래그 토크를 감소시키게 된다.

도 3 을 참조하면, 디스크(D)와 패드(P1,P2)의 간극 d 는 이너 패드(P1)와 디스크(D) 사이의 거리(d1) 및 아웃터 패드(P2)와 디스크 사이의 거리(d2)를 합산한 것이다(d=d1+d2).

도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 필요 이동 스트로크 계산 과정을 도시한 순서도이며, 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 브레이크 장치의 디스크(D) 패드 간극 제어 방법의 순서도이며, 도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 패드 마모에 의한 디스크(D)와 패드의 간극 변화와 이에 따른 강성의 변화를 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전동 브레이크 장치의 디스크 패드 간극 제어 방법은 전체 필요 이동 스트로크를 계산하는 방식을 이용한다.

먼저, 전체 필요 이동 스트로크를 계산하는 방식은 도 4 에 도시된 바와 같이, 먼저 패드(P1,P2)의 마모에 의한 전체 강성을 계산한다(S10).

전체 강성은 상기한 바와 같이, 캘리퍼 바디(C)의 강성을 K1이라 하고, 패드(P1,P2)의 강성을 K2라 하고, 디스크(D)의 강성을 K3라 하며, 전체 강성을 K라 하면, 1/K=(1/K1+1/K2+1/K3)로 계산된다.

이때, 디스크(D)와 패드(P1,P2)의 초기 간극을 d라 하고, 최대 클램핑력을 F라 하며, 전동 브레이크 장치의 초기 강성을 K라 하면, 초기 강성을 이용한 가압 스트로크는 d_f는 d_f=F/K로 계산된다(S20).

이와 같이, 가압 스트로크(d_f)를 계산한 후에는, 전체 필요 이동 스트로크 L을 계산한다(S30).

여기서, 전체 필요 이동 스트로크 L은 패드(P1,P2)의 마모에 의한 디스크(D)와 패드(P1,P2)의 간극(d)에 따른 디스크(D)를 가압하기 위해 필요한 스트로크이다.

따라서, 전체 필요 이동 스트로크(L)은 L=d+F/K로 계산된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전동 브레이크 장치의 디스크 패드 간극 제어 방법은 패드(P1,P2)의 마모에 의해 변화된 전체 강성을 K'라 하면, 변화된 전체 강성을 계산한다(S110).

여기서, 패드(P1,P2)의 마모시 패드(P1,P2)의 변화된 패드(P1,P2)의 강성을 K2'라 하면, 변화된 전체 강성 K'는 1/K'=1/K1+1/K2'+1/K3로 계산된다.

이후, 초기 전체 강성(K)과 변화된 전체 강성(K')을 비교하여 일치하는 지를 판단한다(S120).

판단 결과, 초기 전체 강성(K)과 변화된 전체 강성(K')이 일치하면, 디스크(D)와 패드(P1,P2)의 간극을 초기 간극 d로 조정한다(S160).

반면에, 초기 전체 강성(K)과 변화된 전체 강성(K')이 상이하면, 패드(P1,P2)의 마모에 의해 전체 강성이 변화된 것이므로, 이때에는 전동 브레이크 장치의 변화된 전체 필요 이동 스트로크를 계산한다(S130).

전동 브레이크 장치의 변화된 전체 필요 이동 스트로크를 L'라 하면, 변화된 전체 필요 이동 스트로크는 L'=d'+F/K'로 계산될 수 있다. 여기서, d'는 도 4 에 도시된 바와 같이, 패드(P1,P2) 마모에 의해 조정된 디스크(D)와 패드(P1,P2)의 간극이다(d'=d1+d2).

통상, 패드(P1,P2)가 마모될 경우, 패드(P1,P2)의 강성은 증가하게 되므로, 변화된 전체 강성이 초기 전체 강성에 비해 크다.

따라서, 변화된 전체 강성이 증가하게 되므로, 변화된 전체 필요 이동 스트로크가 초기의 전체 필요 이동 스트로크 보다 작게 된다.

이때, 초기의 전체 필요 이동 스트로크를 L이라 하고, L=L'로 하면, d+F/K=d'+F/K'이므로, 조정된 디스크(D)와 패드(P1,P2)의 간극은 d'=d+F(1/K-1/K')로 계산된다(S140).

이후, 디스크(D)와 패드(P1,P2)의 간극을 상기한 과정을 거쳐 계산된 d'로 조정한다(S150).

이 경우, 조정된 디스크(D)와 패드(P1,P2)의 간극 d'는 조정되기 전의 디스크(D)와 패드(P1,P2)의 간극 d 에 비해 크다.

따라서, 패드(P1,P2)의 마모에 의한 전체 강성의 변화에 따라, 디스크(D)와 패드(P1,P2)의 간극을 증가시켜 디스크(D)와 패드(P1,P2)의 접촉에 의해 발생될 수 있는 잔류 드래그 토크를 감소시킬 수 있고, 이를 통해 차량의 연비를 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.

10: 압력 감지부 20: 가압거리 측정부
30: 제어부 D: 디스크
P1: 이너 패드 P2: 아웃터 패드
C: 캘리퍼 바디

Claims

디스크와 패드의 마찰로 인해 발생되는 상기 패드의 마모에 의한 전체 강성의 변화 여부를 판단하는 단계; 및
상기 전체 강성의 변화를 이용하여 상기 디스크와 상기 패드의 간극을 계산하고 조정하는 단계를 포함하고,
상기 전체 강성의 변화를 이용하여 상기 디스크와 상기 패드의 간극을 계산하고 조정하는 단계는 상기 전체 강성이 증가할수록 상기 디스크와 상기 패드의 간극을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치의 디스크 패드 간극 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 패드의 마모에 의한 강성의 변화 여부를 판단하는 단계는
상기 패드의 마모에 의한 전체 강성을 계산하는 단계; 및
상기 패드의 마모에 의한 전체 강성과 기 저장된 초기 전체 강성의 일치 여부를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치의 디스크 패드 간극 제어 방법.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 전체 강성의 변화를 이용하여 상기 디스크와 상기 패드의 간극을 계산하고 조정하는 단계에서,
상기 디스크와 패드의 간극은 d'=d+F(1/K-1/K')로 계산되고,
d'는 상기 디스크와 상기 패드의 간극이고, d는 상기 디스크와 상기 패드의 초기 간극이며, F는 최대 클램핑력이며, K는 초기 전체 강성이며, K'는 상기 패드의 마모에 의해 변화된 전체 강성인 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치의 디스크 패드 간극 제어 방법.