KR102297051B1 - 전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크 - Google Patents

전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크 Download PDF

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김현수
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동의대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크에 관한 것으로, 모터, 모터 축과 결합되는 피니언 기어, 피니언 기어와 결합되는 구동부, 구동부의 하부에 결합되는 제동부 및 제동부와 결합되는 패드부를 포함하고, 구동부는, 피니언 기어와 치합되는 스퍼 기어, 스퍼 기어의 중심에 결합되는 출력 샤프트 및 출력 샤프트의 외측면을 따라 결합되는 유압 실린더로 구비되고, 제동부는, 내부에 소정의 두께를 지니는 푸시 플레이트를 구비하고, 출력 샤프트의 외측면을 따라 나사산이 구비되되, 모터에 의해 피니언 기어가 회전하고, 피니언 기어와 치합된 스퍼 기어 및 출력 샤프트가 회전할 경우, 유압 실린더가 출력 샤프트를 따라 직선 운동함에 따라 발생되는 유압에 의해 푸시 플레이트가 가압할 수 있다. 이로 인해, 모터와 유압 실린더가 소정의 간격이 이격되도록 병렬 위치되어 모터의 회전을 전달받은 유압 실린더의 내부에서 유압을 형성하여 푸시 플레이트를 가압하여 브레이크 디스크를 압착함으로써, 소형화를 구축할 수 있다.

Description

전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크 {ELECTRO HYDRAULIC HYBRID PARKING BRAKE}
본 발명은 전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크에 관한 것이다. 보다 상세하게는 모터, 모터 축과 결합되는 피니언 기어, 피니언 기어와 결합되는 구동부, 구동부의 하부에 결합되는 제동부 및 제동부와 결합되는 패드부를 포함하고, 구동부는, 피니언 기어와 치합되는 스퍼 기어, 스퍼 기어의 중심에 결합되는 출력 샤프트 및 출력 샤프트의 외측면을 따라 결합되는 유압 실린더로 구비되고, 제동부는, 내부에 소정의 두께를 지니는 푸시 플레이트를 구비하고, 출력 샤프트의 외측면을 따라 나사산이 구비되되, 모터에 의해 피니언 기어가 회전하고, 피니언 기어와 치합된 스퍼 기어 및 출력 샤프트가 회전할 경우, 유압 실린더가 출력 샤프트를 따라 직선 운동함에 따라 발생되는 유압에 의해 푸시 플레이트가 가압되는 특징이 있다. 이로 인해, 모터와 유압 실린더가 소정의 간격이 이격되도록 병렬로 위치되어 모터의 회전을 전달받은 유압 실린더의 내부에서 유압을 형성하여 푸시 플레이트를 가압하여 브레이크 디스크를 압착함으로써, 소형화를 구축할 수 있다.
종래부터, 차량의 정지 상태를 유지하는 주차 방법으로는, 파킹 브레이크가 잘 알려져 있다.
종래의 유압식 브레이크는 다수의 부품으로 구성되어 제작 및 관리가 번거롭고, 큰 힘을 낼 수 있는데 반해 제동 응답성이 느려 제동 거리가 긴 문제가 존재하였다.
이에 반해, 전기식 제동장치는 패드를 통한 브레이크 디스크의 가압이 모터 구동에 의해 이루어지므로 종래 유압식 브레이크에 비해 빠른 반응속도로 제동 응답성이 향상될 수 있다.
그러나, 전기식 제동장치는 모터를 작동시켜 동력을 만들고, 큰 힘을 위해 감속기를 거쳐 출력하므로 감속비를 높이기 위해서는 부피가 커지는 문제점이 있다.
이에 따라, 모터 감속기로 구성된 전기식 제동장치는 주변 서스펜션 부품과의 간섭이 발생하여 간섭을 줄이고자 하면, 가압력에 한계가 있어 제동력이 기대에 미치지 못하고, 모터의 용량을 키우고자 하면, 대용량 모터의 경우 크기 및 고가의 비용으로 문제가 된다.
이에, 상기 문제를 해결할 수 있고, 모터의 용량을 키우지 않으면서 제동력을 향상시킬 수 있는 제동장치의 개발이 필요한 실정이다.
KR 10-2013-0079243 A
본 발명의 목적은 모터를 유압 실린더와 병렬로 위치시켜 병합하여 사용함으로써, 장치의 제동력은 유지시키되, 부피를 줄여 부품 간 간섭을 최소화하고, 무게를 줄이도록 소형화를 도모하기 위함이다. 이를 위해, 모터, 모터 축과 결합되는 피니언 기어, 피니언 기어와 결합되는 구동부, 구동부의 하부에 결합되는 제동부 및 제동부와 결합되는 패드부를 포함하고, 구동부는, 피니언 기어와 치합되는 스퍼 기어, 스퍼 기어의 중심에 결합되는 출력 샤프트 및 출력 샤프트의 외측면을 따라 결합되는 유압 실린더로 구비되고, 제동부는, 내부에 소정의 두께를 지니는 푸시 플레이트를 구비하고, 출력 샤프트의 외측면을 따라 나사산이 구비되되, 모터에 의해 피니언 기어가 회전하고, 피니언 기어와 치합된 스퍼 기어 및 출력 샤프트가 회전할 경우, 모터와 소정의 간격이 이격되도록 위치되는 유압 실린더가 출력 샤프트를 따라 직선 운동함에 따라 발생되는 유압에 의해 푸시 플레이트가 가압될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크는 모터; 상기 모터 축과 결합되는 피니언 기어; 상기 피니언 기어와 결합되는 구동부; 상기 구동부의 하부에 결합되는 제동부; 및 상기 제동부와 결합되는 패드부;를 포함하고, 상기 구동부는, 상기 피니언 기어와 치합되는 스퍼 기어; 상기 스퍼 기어의 중심에 결합되는 출력 샤프트; 및 상기 출력 샤프트의 외측면을 따라 결합되는 유압 실린더;로 구비되고, 상기 제동부는, 내부에 소정의 두께를 지니는 푸시 플레이트를 구비하고, 상기 출력 샤프트의 외측면을 따라 나사산이 구비되되, 상기 모터에 의해 상기 피니언 기어가 회전하고, 상기 피니언 기어와 치합된 상기 스퍼 기어 및 상기 출력 샤프트가 회전할 경우, 상기 유압 실린더가 상기 출력 샤프트를 따라 직선 운동함에 따라 발생되는 유압에 의해 상기 푸시 플레이트가 가압된다.
본 발명에 따르면, 상기 유압 실린더의 상부는 상기 출력 샤프트와 결합되고, 하부는 상기 제동부와 결합되되, 상기 유압 실린더와 상기 제동부가 결합되는 지점의 내부는 상기 유압 실린더의 내부에서 상기 제동부의 내부로 연결된 통로가 구비된다.
본 발명에 따르면, 상기 제동부는, 중공부를 지니는 판 형상의 하우징; 상기 하우징 내부에 삽입되는 상기 푸시 플레이트; 상기 하우징의 내측면과 상기 푸시 플레이트의 외측면 사이에 결합되는 실링; 및 상기 푸시 플레이트의 하면에 결합되는 한 쌍의 리턴 스프링;을 구비하되, 상기 유압 실린더에 의해 발생되는 상기 유압이 상기 통로를 따라 상기 하우징의 내부로 이동된다.
본 발명에 따르면, 상기 유압에 의해 상기 푸시 플레이트는 상부에서 하부를 향하여 가압되되, 상기 푸시 플레이트의 하면에 결합된 상기 리턴 스프링에 의해 복귀된다.
본 발명에 따르면, 상기 푸시 플레이트의 하면의 중심부에서 원통 형상으로 돌출되는 푸시 로드;가 형성되되, 상기 푸시 로드는 상기 패드부와 결합된다.
본 발명에 따르면, 상기 푸시 로드는 상기 하우징의 내부에서 상기 푸시 플레이트와 연결되되, 일부가 상기 하우징을 관통하여 외부로 노출된다.
본 발명의 전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크에 의하면 유압 실린더와 모터를 동일방향으로 병렬 배치한 뒤 모터로부터 동력을 얻는 구조로, 자동차 내의 구조를 단순화할 수 있고 부피를 줄여 자동차 내부의 부품 간 간섭을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 모터의 동력과 유압 실린더의 전기 유입식을 동시에 활용함에 따라, 종래에 비해 상대적으로 큰 힘을 낼 수 있을 뿐만 아니라, 부피를 줄 일 수 있는 효과가 발생한다.
또한, 푸시 플레이트의 외측면과 하우징의 내측면에는 실링이 구비되어 푸시 플레이트를 기준으로 하우징의 내부에서 상부 공간과 하부 공간으로 나눠져 발생되는 압력이 실링으로 인해 상부에서 하부로 손실되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크의 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크의 결합 정면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크의 결합 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크의 유압으로 인한 푸시 플레이트가 하부로 가압된 상태를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크의 유압이 해지되어 푸시 플레이트가 상부로 위치된 상태를 도시한 것이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "길이 방향"이란, 도 1을 기준으로 x축 방향이며, "폭 방향"이란, 도 1을 기준으로 y축 방향이며, "수직 방향"이란, 도 1을 기준으로 z축 방향이다. 또한, "상부"란, 수직 방향에서 위쪽 방향을 의미하고, "하부"란 수직 방향에서 아래쪽 방향을 의미한다.
본 발명에 의한 전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크는 구동부(100), 제동부(200) 및 패드부(300)를 포함한다.
이하, 도 1 및 2를 참조하여 구동부(100)를 먼저 설명하도록 한다.
구동부(100)는 스퍼 기어(110), 출력 샤프트(120) 및 유압 실린더(130)으로 구비된다.
또한, 구동부(100)와 인접하여 모터(10) 및 피니언 기어(11)가 위치된다.
모터(10)는 전력을 받아서 회전하고, 그 축에 회전력을 발생시키는 동력 기계로 DC 모터 또는 스테퍼 모터의 공지의 모터(Motor)를 포함하고, 모터(10)의 축에 피니언 기어(11)가 결합된다.
도면에 미 도시되었지만, 전력이 공급되면 모터(10)가 구동될 수 있다. 일 예로, 레버 타입, 풋 타입 또는 스위치 타입(미 도시됨)을 사용자가 가압할 경우에만 제어부(미 도시됨)가 이를 감지하여 모터(10)가 구동될 수 있다.
즉, 사용자가 조작하는 레버 타입, 풋 타입 또는 스위치 타입의 제동신호를 제어부는 수신하고, 모터(10)를 구동시켜 구동부(100) 및 제동부(200)에 의해 패드부(300)가 브레이크 디스크를 압착하여 자동차의 파킹 상태를 유지시키고자 한다.
스퍼 기어(110)는 피니언 기어(11)와 치합되고, 구동되는 모터(10)에 의해 회전력이 피니언 기어(11), 스퍼 기어(110) 순으로 전달된다.
출력 샤프트(120)는 소정의 직경을 지니는 샤프트 형상으로, 스퍼 기어(110)의 중심에 결합되어, 스퍼 기어(110)와 함께 회전하는 것이 바람직하다.
이때, 출력 샤프트(120)의 외측면을 따라 나사산(121)이 형성되는 것이 바람직하다.
상세하게, 출력 샤프트(120)의 외측면에는 유압 실린더(130)가 결합된다.
도 3을 참조하면, 출력 샤프트(120)의 외측면을 따라 형성된 나사산(121)을 따라 유압 실린더(130)가 직선 운동하게 된다.
유압 실린더(130)는 내부에 미끄럼 베어링 또는 구름 베어링을 구비하여 출력 샤프트(120)의 나사산(121)을 따라 회전하면서, 직선운동으로 전환될 수 있고, 공지 부품인 베어링이 내장된 나사 방식 튜브형 실린더로 구현될 수 있다. 이는 공지 기술로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
또한, 도면에 미 도시되었지만, 유압 실린더(130)의 일지점에는 직선운동에 따라 오일을 유입 및 배출시키는 오일포트가 구비될 수 있다. 이에 따라, 유압 실린더(130)가 상,하부로 직선 운동하면서 오일포트를 통해 오일이 유입 또는 배출될 수 있으며, 공지 기술로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
또한, 피니언 기어(11)와 스퍼 기어(110)가 동일 선상에서 치합되고, 모터(10)와 유압 실린더(130)가 소정의 간격이 이격되도록 병렬 배치됨으로써 소형화를 도모할 수 있는 효과가 있다.
즉, 유압 실린더(130)와 모터(10)를 동일방향으로 병렬 배치한 뒤 모터로부터 동력을 얻는 구조로, 부피를 줄일 수 있게 된다.
이로 인해, 종래의 자동차의 모든 바퀴에 이르는 복잡한 유압식 구조나 전기식의 큰 힘을 내기 위한 감속기 사용으로 자동차 내의 부피를 많이 차지하던 문제점을 해결할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에서는 모터(10)와 동일 방향으로 병렬 배치되는 유압 실린더(130)로 큰 힘을 발생시키면서, 감속기의 결합을 생략할 수 있으므로, 자동차 내의 구조를 단순화할 수 있고 부피가 줄어 자동차 내부의 부품 간 간섭을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
위와 같은 구조로, 스퍼 기어(110) 및 출력 샤프트(120)의 회전운동에서 유압 실린더(130)의 직선운동으로 전환되어 최종적으로 하우징(210)에 내장된 푸시 플레이트(220)가 가압될 수 있다.
이에 대한 상세한 설명을 위해, 제동부(200)를 설명하도록 한다.
제동부(200)는 하우징(210), 푸시 플레이트(220), 실링(230) 및 리턴 스프링(240)으로 구비된다.
하우징(210)은 육면체 형상으로, 내부에 중공부를 지닌다. 따라서, 하우징(210)의 내부에는 푸시 플레이트(220), 실링(230) 및 리턴 스프링(240)이 내장될 수 있다.
또한, 하우징(210)의 상면의 일지점은 유압 실린더(130)와 결합된다.
이때, 하우징(210)과 유압 실린더(130)가 결합되는 지점은 유압 실린더(130)의 내부와 하우징(210)의 내부가 연결되는 통로(131)가 구비되는 것이 바람직하다(도 3 참조).
즉, 유압 실린더(130)와 하우징(210)이 결합될 때, 내부가 서로 연결되는 통로(131)가 구비되어 유압 실린더(130)에서 발생되는 유압에 의해 오일(본 발명에서는 오일포트에 의해 유입 또는 배출되는 오일로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 유체 또는 공기로서 사용될 수 있는 모든 형태를 포함할 수 있다)이 하우징(210) 내부로 이동될 수 있다.
이때, 하우징(210)의 내부에는 판 형상의 푸시 플레이트(220)가 위치되어 유압 실린더(130)에서부터 발생되는 유압으로 인한 압력으로 푸시 플레이트(220)가 하부로 이동되게 된다.
이와 같은 구조는 파스칼의 원리로, 밀폐된 공간에 채워진 액체에 작용하는 압력은 어느 지점에서나 일정하다는 것이며, 이러한 원리를 이용하여 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 그 힘의 5~8배의 힘으로 유압 실린더를 밀어 유압을 발생시킬 수 있다. 이로 인해, 발생되는 유압으로 푸시 플레이트(220)는 하부를 가압되어 브레이크 디스크를 조여 제동력을 발생시킬 수 있다.
또한, 푸시 플레이트(220)의 하면의 중심에는 원통 형상으로 돌출 형성되는 푸시 로드(221)가 구비된다.
푸시 로드(221)는 하우징(210)의 내부에서 푸시 플레이트(220)의 하부의 일지점에서 연장되고, 일부가 하우징(210)을 관통하여 외부로 노출되도록 형성된다(도 3 참조).
또한, 푸시 로드(221)의 하부는 패드부(300)와 결합되어 가압되는 푸시 플레이트(220)에 의해 가압력이 전달되어 패드부(300)도 하부로 이동하게 된다.
여기서, 도면에 미 도시되었지만, 패드부(300)의 하부에는 브레이크 디스크가 위치되고, 제동부(200) 및 패드부(300)는 일 예로, 브레이크 디스크를 기준으로 대칭되도록 구비되어 브레이크 디스크의 양측면에서 브레이크 디스크를 가압할 수 있다.
또한, 패드부(300)는 회전하는 브레이크 디스크를 압착해 마찰을 일으키고 회전을 감소시키기 위해 브레이크 디스크에 직접 맞닿는 역할로, 마찰이 잘 일어나는 소재로, 특정 형상에 한정되지 않고, 해당 분야의 통상의 기술자로부터 설계되어질 수 있는 모든 형태를 포함할 수 있다.
이와 같이, 모터(10)의 동력과 유압 실린더(130)의 전기 유입식을 동시에 활용함에 따라, 종래에 비해 상대적으로 큰 힘을 낼 수 있을 뿐만 아니라, 부피를 줄일 수 있는 효과가 발생한다.
또한, 종래의 유압식만으로는 제동력을 유지시키기 위해서는 상대적으로 제동시간이 오래 걸리는 문제점을 모터로부터 동력을 얻는 구조로, 모터의 순간적인 힘(토크)로 제동시간을 줄일 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 구동부(100) 및 제동부(200)의 구동 과정을 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 제어부는 사용자가 조작하는 일 예로, 레버 타입, 풋 타입 또는 스위치 타입 중 어느 하나로부터 제동신호를 수신하고, 모터(10)를 구동 시킨다. 이에 따라, 피니언 기어(11)도 동시에 구동된다.
이에, 피니언 기어(11)와 치합된 스퍼 기어(110)가 회전하고, 스퍼 기어(110)의 중심에 결합된 출력 샤프트(120)도 회전하게 된다.
따라서, 출력 샤프트(120)의 일부에 삽입되도록 결합된 유압 실린더(130)가 출력 샤프트(120)의 외측면에 구비된 나사산(121)을 따라 직선 운동하며 압력이 발생될 수 있다.
발생된 압력은 통로(131)를 통해 하우징(210)의 내부로 이동되며, 파스칼의 원리로 푸시 플레이트(220)의 상면에서 일정한 압력으로 푸시 플레이트(220)를 가압하게 된다.
최종적으로, 푸시 로드(221)를 통해 푸시 플레이트(220)와 연결된 패드부(300)는 압력에 의해 하부로 가압될 수 있다.
이때, 푸시 플레이트(220)의 외측면과 하우징(210)의 내측면에는 실링(230)이 구비되는 것이 바람직하다.
따라서, 푸시 플레이트(220)를 기준으로 하우징(210)의 내부에서 상부 공간과 하부 공간으로 나눠져 발생되는 압력이 실링(230)으로 인해 상부에서 하부로 손실되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 유압 실린더(130)에 의해 발생되는 유압으로 인한 압력은 하우징(210)의 내부에서 푸시 플레이트(220)의 상면만을 가압하도록 실링(230)을 위치시켜 푸시 플레이트(220)의 하면으로 손실되는 압력을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 도 5와 같이, 모터(10)의 역회전 및 리턴 스프링(240)에 의해 푸시 플레이트(220)는 원래 자리로 복귀될 수 있다.
먼저, 사용자가 조작하는 일 예로, 레버 타입, 풋 타입 또는 스위치 타입 중 어느 하나로부터의 제동 신호가 해지되고, 모터(10)가 역회전한다.
이에, 모터(10)와 결합된 피니언 기어(11), 스퍼 기어(110) 및 출력 샤프트(120)는 반대 방향으로 회전하게 된다.
따라서, 유압 실린더(130)는 출력 샤프트(120)의 나사산(121)을 따라 상부로 이동되고, 압축되어 발생하였던 유압이 오일포트(미 도시됨)에 의해 배출되어 해지되고, 이와 동시에 리턴 스프링(240)의 탄성력으로 인해 푸시 플레이트(220)는 원래 자리로 위치될 수 있게 된다.
위와 같이, 리턴 스프링(240)을 푸시 플레이트(220)의 하부에 위치시킴으로써, 푸시 플레이트(220)를 상부에서 하부를 향해 가압하였던 힘과 별도로 이와 같거나 상대적으로 더 큰 힘을 발생시키지 않고도, 푸시 플레이트(220)를 원래 자리로 복귀시킬 수 있으므로, 제동 효율성이 증대될 수 있다.
이로 인해, 패드부(300)도 브레이크 디스크를 압착시켰던 상태에서 소정의 간격이 이격된 원래 위치로 복귀될 수 있다.
상기 전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크의 제동부 및 패드부의 외측면을 따라 코팅층이 형성될 수 있다. 상기 코팅층은 마모 방지 효과가 우수한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전기 유압식 하이브리드 파킹 디스크는 반복적으로 밀착되어 사용되는 만큼, 마모가 빠르게 진행되고, 마찰재 성질이 달라져 온도에 따른 마찰계수가 낮아지고, 제동성능이 떨어지는 문제점이 있다.
상기 제동부 및 패드부는 마모 방지를 위한 마모 방지 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 마모 방지 코팅층은, 하기 코팅 조성물을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 마모 방지 코팅층은, 코팅 조성물을 이용하여, 제동부 및 패드부의 표면에 코팅층을 형성하는 것으로, 코팅층을 형성하는 방법으로는, 바코팅, 슬릿다이코팅, 딥코팅, 스핀코팅, 스프레이코팅, 스크린코팅, 잉크젯코팅법, 브러쉬 코팅, 크린룸융을 이용한 크팅 등을 사용하여 이루어질 수 있다.
이 경우, 에어 브러쉬를 이용한 스프레이 코팅을 하거나, 브러쉬를 이용하여 직접 코팅하는 방법이 보다 바람직한데, 이는 간편하게 행할 수 있는 코팅 방법이다.
상기 스프레이 코팅의 경우에는 일정 유량(8cc/min 내지 16cc/min) 및 일정 공기압(2bar 내지 4bar)으로, 작업 스테이지 표면으로부터 일정 거리(100mm 내지 200mm) 떨어진 거리에서 일정시간(2 내지 8초간 )스프레이 후 건조시킨다.
예를 들어 12cc/min의 유량으로 3bar의 공기압으로 에어 브러쉬를 셋팅한 뒤에, 작업 스테이지 표면으로부터 150mm 떨어진 거리에서 5초간 스프레이한 후 건조시킨다. 상기 스프레이 후 건조시키는 단계를 수회 반복한다.
상기 마모 방지 코팅 조성물은, 바인더, 탄소나노튜브, 수용성 분산제 및 무기 입자를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 바인더는 아크릴계, 우레탄계, 폴리에스테르계, 에폭시계, 폴리이미드계, 멜라민계, 전도성고분자계, 불소계, 세라믹계, 및 유무기 하이브리드계 바인더 중 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
바람직하게 상기 바인더는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 1]
Figure 112020021399998-pat00001
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 바인더로 마모 방지 코팅층의 접착력을 향상시킬 수 있고, 우수한 내열성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 코팅층은 탄소나노튜브를 포함하여, 모터의 작동에 의해 발생되는 열에도 쉽게 견딜 수 있을 뿐 아니라, 우수한 마모 방지 효과를 나타낼 수 있다.
상기 무기 입자는, 루타일(rutile) 구조의 티타늄 산화물(TiO2)이며, 분산안정성을 증가시키기 위해, 밀도가 4.2 g/㎖인 TiO2를 사용할 수 있다.
상기 수용성 분산제로는 SDS (Sodium Dodecyl Sulfate), Triton X-100(TX-100), NaDDBS(Sodium Dodecylbenzene Sulfonate), Gum Arabic 등이 있다. 상기 수용성 분산제는 가장 안정된 용액과 최대 용해도 등의 장점을 가지고 있으며, 따라서 탄소나노튜브 및 무기 입자를 균일하게 혼합할 수 있도록 하여, 코팅층을 형성할 때, 균일한 탄소 나노 튜브 및 무기입자를 포함할 수 있도록 하여, 내열 특성 및 우수한 마모 방지 효과를 나타낼 수 있다.
상기 마모 방지 코팅 조성물은, 바인더 100 중량부에 대해, 탄소나노튜브 10 내지 20 중량부, 수용성 분산제 5 내지 10 중량부 및 무기 입자 10 내지 20 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위로 혼합하여 사용 시, 내열 특성 및 우수한 마모 방지 효과를 나타낼 수 있다.
제조예
제동부 및 패드부의 표면 코팅층
코팅 조성물의 제조
하기 화학식 1로 표시되는 바인더, 탄소나노튜브, TX-100 및 루타일(rutile) 구조의 티타늄 산화물을 혼합하여 코팅 조성물로 제조하였다:
[화학식 1]
Figure 112020021399998-pat00002
코팅 조성물의 구체적인 함량은 하기 표 1과 같다.
C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7
바인더 100 100 100 100 100 100 100
탄소나노튜브 5 10 15 20 25 15 15
TX-100 1 5 7 10 15 7 7
TiO2 5 10 15 20 25 15 15
(단위: 중량부)
상기 C1 내지 C5의 TiO2는 밀도가 4.2 g/㎖이고, C6은 밀도가 1g/㎖인 Ti02를 사용하였으며, C7은 밀도가 7 g/㎖인 TiO2를 사용하였다.
3. 코팅층의 제조
제동부 및 패드부와 동일한 재질의 기판에 상기 C1 내지 C7의 코팅 조성물을 표면으로부터 150mm 떨어진 거리에서 5초간 스프레이한 후 건조시켰다. C1 내지 C7의 조성물을 각각 스프레이 후 건조시키는 단계를 5회 반복하였다. 코팅층의 두께는 50㎛로 형성하였다.
비교예 1로 코팅층을 형성하지 않은 기판 및 비교예 2로 1회 스프레이 후 건조시켜 10㎛의 코팅층을 제조한 후, 마모 방지 효과를 확인하였다.
실험예
마모 방지 효과 실험
상기 코팅층이 형성된 기판의 마모 방지 효과를 확인하기 위해, 연삭 마모 실험을 진행하였다. 상기　실험을 위하여 사용된 연삭마모실험 장비로는 ASTM G 65-94(Standard Test Equipment)규격에 따라 제작된 연삭마모테스터(dry sand & rubber wheel test)를 사용하였다. 실험조건은 모래분출속도 300~400g/min, 인가하중 130N, 회전속도 200rpm이고 10분 동안 마모실험을 실시하였으며 실험 후 마모량을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2와 같다.
C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 비교예1 비교예2
마모량(mg) 42 32 18 21 36 44 46 62 48
상기 실험 결과에 비추어, 본 발명의 마모 방지 코팅층이 형성되는 경우 우수한 마모 방지 효과가 나타남을 확인하였다.
또한, 무기 입자의 분산성의 차이로 인해 마모 방지 효과에서 큰 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있으며, 코팅층이 형성되지 않거나, 두께가 얇은 경우에도 마모 방지 효과가 미비한 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 : 구동부, 110 : 스퍼 기어,
120 : 출력 샤프트, 121 : 나사산,
130 : 유압 실린더, 131 : 통로,
200 : 제동부, 210 : 하우징,
220 : 푸시 플레이트, 221 : 푸시 로드,
230 : 실링, 240 : 리턴 스프링,
300 : 패드부.

Claims (6)

  1. 모터;
    상기 모터 축과 결합되는 피니언 기어;
    상기 피니언 기어와 결합되는 구동부;
    상기 구동부의 하부에 결합되는 제동부; 및
    상기 제동부와 결합되는 패드부;를 포함하고,
    상기 구동부는,
    상기 피니언 기어와 치합되는 스퍼 기어;
    상기 스퍼 기어의 중심에 결합되는 출력 샤프트; 및
    상기 출력 샤프트의 외측면을 따라 결합되는 유압 실린더;로 구비되고,
    상기 제동부는,
    내부에 소정의 두께를 지니는 푸시 플레이트를 구비하고,
    상기 출력 샤프트의 외측면을 따라 나사산이 구비되되,
    상기 모터에 의해 상기 피니언 기어가 회전하고, 상기 피니언 기어와 치합된 상기 스퍼 기어 및 상기 출력 샤프트가 회전할 경우,
    상기 유압 실린더가 상기 출력 샤프트를 따라 직선 운동함에 따라 발생되는 유압에 의해 상기 푸시 플레이트가 가압되고,
    상기 제동부 및 상기 패드부의 표면에는 마모 방지 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 마모 방지 코팅층은 마모 방지 코팅 조성물을 이용하여 형성되는 것으로,
    상기 마모 방지 코팅 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 바인더; 탄소나노튜브; 수용성 분산제; 및 무기 입자를 포함하는
    전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크:
    [화학식 1]
    Figure 112021047649041-pat00008

  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압 실린더의 상부는 상기 출력 샤프트와 결합되고, 하부는 상기 제동부와 결합되되,
    상기 유압 실린더와 상기 제동부가 결합되는 지점의 내부는 상기 유압 실린더의 내부에서 상기 제동부의 내부로 연결된 통로가 구비되는
    전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제동부는,
    중공부를 지니는 판 형상의 하우징;
    상기 하우징 내부에 삽입되는 상기 푸시 플레이트;
    상기 하우징의 내측면과 상기 푸시 플레이트의 외측면 사이에 결합되는 실링; 및
    상기 푸시 플레이트의 하면에 결합되는 한 쌍의 리턴 스프링;을 구비하되,
    상기 유압 실린더에 의해 발생되는 상기 유압이 상기 통로를 따라 상기 하우징의 내부로 이동되는
    전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유압에 의해 상기 푸시 플레이트는 상부에서 하부를 향하여 가압되되, 상기 푸시 플레이트의 하면에 결합된 상기 리턴 스프링에 의해 복귀되는
    전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 푸시 플레이트의 하면의 중심부에서 원통 형상으로 돌출되는 푸시 로드;가 형성되되,
    상기 푸시 로드는 상기 패드부와 결합되는
    전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 푸시 로드는 상기 하우징의 내부에서 상기 푸시 플레이트와 연결되되, 일부가 상기 하우징을 관통하여 외부로 노출되는
    전기 유압식 하이브리드 파킹 브레이크.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0560157A (ja) * 1991-09-02 1993-03-09 Akebono Brake Ind Co Ltd ブレーキアクチユエータ
JPH11165620A (ja) * 1997-12-01 1999-06-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 車両用ブレーキ装置
KR20130079243A (ko) 2011-12-26 2013-07-10 존슨 일렉트릭 에스.에이. 통합된 브레이크를 가진 전기-유압식 액츄에이터

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