KR102384972B1 - 전자식 브레이크 장치 - Google Patents

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KR102384972B1
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Abstract

모터의 회전축의 회전을 방지하여 주차브레이크의 기능을 수행할 수 있는 전자식 브레이크 장치가 제공된다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 의한 전자식 브레이크 장치는, 모터와, 상기 모터의 회전축의 회전력을 이용하여 브레이크 패드를 휠 디스크로 이동시키는 동력전달기구와, 상기 모터의 회전축에 결합되고 외주면에 복수의 톱니부가 형성된 파킹링과, 주차브레이크의 제동위치에서 상기 복수의 톱니부 중 하나로 삽입되어 상기 모터의 회전축의 회전을 방지하는 파킹링 구속유닛을 포함한다.

Description

전자식 브레이크 장치{ELECTRO BRAKE APPARATUS}
본 발명은 전자식 브레이크 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차의 주행시에 유압이 아닌 기구적인 메카니즘을 이용하여 차륜의 제동기능을 수행함과 아울러 상기 자동차의 주차시에는 주차브레이크의 기능도 수행할 수 있는 전자식 브레이크 장치에 관한 것이다.
일반적으로 브레이크 시스템은 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시킴과 동시에, 주차상태를 유지하기 위해 사용하는 제동장치이다. 이러한 브레이크 시스템은 차륜과 함께 회전하는 휠 디스크의 양쪽에서 브레이크 패드가, 유압에 의해 상기 휠 디스크를 가압할 때 생성되는 상기 브레이크 패드 및 휠 디스크의 마찰력을 이용하여 제동기능을 수행하게 된다.
그러나 이러한 유압식 브레이크는 제동 시 유압을 이용하여 상기 브레이크 패드를 상기 휠 디스크 쪽으로 강하게 밀어주는 방식으로 구현됨에 따라, 페달 조작력을 배력하는 부스터를 통해 작동되어 유압을 발생하는 마스터 실린더와, 휠 실린더 쪽으로 이어지는 유압 라인은 물론, 이들을 제어하고 보조하는 각종 장치들로 복잡한 구성이 이루어질 수밖에 없고, 이러한 구성의 복잡함과 유압 사용에 따른 제동 성능의 신뢰성이 안정성 강화 등에 어느 정도 한계가 있다.
이에 따라 유압식 브레이크에 비하여 구성이 단순하고, 제동 성능의 신뢰성이 높은 EMB(ElectrO Mechanical Brake)를 사용하게 된다.
이러한 EMB는 제동 시 브레이크 페달 정보를 입력 받은 ECU가 모터를 구동시키면, 상기 모터의 구동력에 의해 상기 브레이크 패드가 상기 휠 디스크 쪽으로 이동해 상기 휠 디스크를 가압하여 제동력을 발생시키는 방식으로 구현된다.
상기 EMB에는 주차시에도 상기 브레이크 패드가 상기 휠 디스크을 가압하는 상태를 유지하도록 하여 차륜의 제동력을 유지할 수 있는 전자식 주차브레이크(EPB; Electro Parking Brake)의 기능도 부가된다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 모터의 회전축의 회전을 방지하여 주차브레이크의 기능을 수행할 수 있는 전자식 브레이크 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의한 전자식 브레이크 장치는, 모터와, 상기 모터의 회전축의 회전력을 이용하여 브레이크 패드를 휠 디스크로 이동시키는 동력전달기구와, 상기 모터의 회전축에 결합되고 외주면에 복수의 톱니부가 형성된 파킹링과, 주차브레이크의 제동위치에서 상기 복수의 톱니부 중 하나로 삽입되어 상기 모터의 회전축의 회전을 방지하는 파킹링 구속유닛을 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 의한 전자식 브레이크 장치는, 자동차의 주행시에 유압이 아닌 기구적인 메카니즘을 이용하여 차륜을 제동할 수 있고, 상기 자동차의 주차시에도 주차브레이크의 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.
특히, 모터의 회전축의 회전을 방지하여 주차브레이크의 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전자식 브레이크 장치를 나타내는 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전자식 브레이크 장치를 나타내는 정면도,
도 3은 도 2에 도시된 기어 하우징의 내부를 나타내는 측면도,
도 4는 도 3에 도시된 파킹링 및 파킹링 구속유닛을 나타내는 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 파킹링을 나타내는 도면,
도 6은 주차브레이크 오프시에 파킹링 구속유닛의 위치를 나타내는 도면,
도 7은 주차브레이크 온일때에 파킹링 구속유닛의 위치를 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 전자식 브레이크 장치의 제어 블록도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 전자식 브레이크 장치를 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전자식 브레이크 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 전자식 브레이크 장치는, 모터(10)와, 동력전달기구(20)와, 브레이크 패드(30)와, 파킹링(40)과, 파킹링 구속유닛(50)을 포함한다.
모터(10) 및 파킹링 구속유닛(50)은 컨트롤러(1)에 의해 제어되어 구동된다.
동력전달기구(20)는 모터(10)의 회전축(15)의 회전력을 이용하여 브레이크 패드(30)를 차륜에 배치된 휠 디스크(3)로 이동시켜서, 브레이크 패드(30) 및 휠 디스크(3)의 마찰력을 이용하여 상기 차륜을 제동할 수 있다. 즉, 동력전달기구(20)는 자동차의 주행 중에 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 모터(10)의 구동력에 의해 브레이크 패드(30)를 휠 디스크(3)로 이동시켜서 상기 차륜을 제동하는 기능을 수행한다.
동력전달기구(20)는 브레이크 패드(30)에 결합된 너트 피스톤(22)과, 너트 피스톤(22)으로 삽입되어 모터(10)의 구동력에 의해 회전되면서 너트 피스톤(22)을 직진 이동시키는 스크류축(24)과, 모터(10)의 회전축(15)에 결합되는 구동기어(25)와, 스크류축(24)에 결합되고 구동기어(25)와 맞물리는 종동기어(26)를 포함할 수 있다.
너트 피스톤(22)은 중공으로 형성되고, 스크류축(24)은 너트 피스톤(22)에 형성된 상기 중공으로 일부가 삽입된다. 너트 피스톤(22)의 중공의 내주면에 제1 스크류가 형성되고, 스크류축(24)은 너트 피스톤(22)으로 삽입되는 부분의 외주면에 상기 제1 스크류와 맞물리는 제2 스크류가 형성된다. 상기 제1 스크류 및 상기 제2 스크류가 서로 맞물려 있기 때문에, 스크류축(24)이 회전되는 경우 너트 피스톤(22)은 직진 이동될 수 있고, 너트 피스톤(22)이 직진 이동됨에 따라 너트 피스톤(22)에 결합된 브레이크 패드(30)가 휠 디스크(3)로 이동되어 휠 디스크(3)와 마찰될 수 있다.
모터(10)가 컨트롤러(1)에 의해 제어되어 회전축(15)이 회전되면, 구동기어(25)는 회전축(15)과 함께 동시에 회전되고, 이에 따라 종동기어(26)가 구동기어(25)와 함께 동시에 회전된다. 따라서, 종동기어(26)에 결합된 스크류축(24)은 모터(10)의 회전축(15)과 함께 동시에 회전되면서 너트 피스톤(22)을 직진 이동시킬 수 있다.
파킹링(40)은 모터(10)의 회전축(15)에 결합되어, 모터(10)의 회전축(15)이 회전되는 경우 모터(10)의 회전축(15)과 함께 동시에 회전된다.
파킹링 구속유닛(50)은 주차브레이크의 제동위치에서 파킹링(40)으로 삽입되어 파킹링(40)의 회전을 구속함으로써, 모터(10)의 전원이 차단된 상태에서 모터(10)의 회전축(15)이 회전되는 방지하여 주차브레이크의 제동이 해제되는 것을 방지하여, 본 발명의 실시예에 의한 전자식 브레이크 장치가 주차 브레이크의 기능도 수행할 수 있도록 한다.
즉, 본 발명의 실시예에 의한 전자식 브레이크 장치는, 주차시에 브레이크 패드(30)가 휠 디스크(3)를 가압하여 상기 차륜의 제동을 유지하고 있는 상태에서 모터(10)의 전원이 차단되고, 파킹링 구속유닛(50)이 파킹링(40)의 회전을 구속함으로써, 모터(10)의 회전축(15)의 회전을 방지하여 브레이크 패드(30)가 휠 디스크(3)를 가압하는 상태가 유지되도록 하는 주차브레이크의 기능도 수행하게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전자식 브레이크 장치를 나타내는 정면도이다.
도 2를 참조하면, 너트 피스톤(22) 및 스크류축(24)은 본체(70) 내에 배치될 수 있고, 구동기어(25) 및 종동기어(26)는 기어 하우징(60) 내에 배치될 수 있다.
기어 하우징(60)은 본체(70)에 결합되는 제1 커버(62)와, 제1 커버(62)와 결합되어 제1 커버(62)와 함께 이루는 내부공간에 구동기어(25) 및 종동기어(26)를 수용하는 제2 커버(64)를 포함할 수 있다.
모터(10)는 제1 커버(62)의 외측에 결합되고, 모터(10)의 회전축(15)은 제1 커버(62)의 내부로 삽입될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 기어 하우징의 내부를 나타내는 측면도, 도 4는 도 3에 도시된 파킹링 및 파킹링 구속유닛을 나타내는 사시도, 도 5는 도 4에 도시된 파킹링을 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 기어 하우징(60)의 내부에는 모터(10)의 회전축(15)을 회전 가능하게 지지하는 지지 플레이트(65)가 배치된다. 모터(10)의 회전축(15)은 제1 커버(62)로 삽입되어 지지 플레이트(65)를 관통하여서, 끝단이 지지 플레이트(65)로 돌출된다.
파킹링(40)은 지지 플레이트(65)를 관통하여 돌출된 모터(10)의 회전축(15)의 끝단에 결합된다. 파킹링(40)은 모터(10)의 회전축(15)에 결합되는 축결합부(42)와, 축결합부(42)의 외주면에 돌출 형성되는 복수의 톱니부(44)를 포함한다.
파킹링 구속유닛(50)은 기어 하우징(60)의 내부에 배치되고, 주차브레이크의 제동위치에서 복수의 톱니부(44) 중 하나로 삽입되어, 모터(10)의 회전축(15)의 회전을 방지한다.
파킹링 구속유닛(50)은, 복수의 톱니부(44) 중 하나로 삽입되는 축부(52)와, 축부(52)가 복수의 톱니부(44) 중 하나로 삽입될 수 있도록, 컨트롤러(1)에 제어되어 축부(52)를 이동시키는 솔레노이드 구동부(54)를 포함한다.
복수의 톱니부(44)에는 각각 축부(52)가 삽입되는 삽입홈(44a)이 형성된다. 삽입홈(44a)은 반원형의 곡면으로 형성된다. 파킹링(40)에 삽입홈(44a)이 형성되기 때문에 삽입홈(44a)이 형성되지 않는 경우에 비해, 파킹링(40) 및 축부(52)의 접촉면적이 증가되어 파킹링(40)의 구속력이 증가될 수 있다.
또한, 축부(52)가 삽입홈(44a)에 삽입된 상태에서 파킹링(40)이 회전될려는 외력에 의해 축부(52)가 삽입홈(44a)에서 빠져나온다고 하더라도, 복수의 톱니부(44)의 돌출 형상으로 인해 축부(52)가 톱니부(44)를 구속하기 때문에, 파킹링(40)은 회전되는 것이 방지될 수 있다.
한편, 구동기어(25) 및 종동기어(26) 사이에는 서브기어(미도시)가 더 배치될 수 있다. 상기 서브기어는 구동기어(25) 및 종동기어(26)와 맞물려서 구동기어(25)의 회전력을 종동기어(26)로 전달할 수 있다. 상기 서브기어의 회전축(27a)은 지지 플레이트(65)에 회전 가능하게 지지될 수 있다.
또한, 지지 플레이트(65)에는 링기어(28)가 결합되고, 링기어(28) 및 종동기어(26) 사이에는 복수의 유성기어(29)가 배치된다. 링기어(28)는 내주면에 기어치가 형성되는 링형으로 형성된다. 또한, 유성기어(29)는 둘레면에 기어치가 형성되어, 링기어(28) 및 종동기어(26)와 맞물린다.
종동기어(26)는 이단 기어로 형성되어, 어느 하나의 기어단은 상기 서브기어와 맞물리고, 다른 하나의 기어단은 복수의 유성기어(29)와 맞물릴 수 있다.
도 6은 주차브레이크 오프시에 파킹링 구속유닛의 위치를 나타내는 도면, 도 7은 주차브레이크 온일때에 파킹링 구속유닛의 위치를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 운전자는 자동차가 주차된 상태에서 자동차를 주행하기 위해 주차브레이크를 오프시킨다. 운전자는 주차브레이크 온/오프 스위치를 조작하여 주차브레이크를 오프 시킬 수 있다. 이와 같이, 주차브레이크가 오프되면, 도 6에 도시된 바와 같이 축부(52)는 파킹링(40)에 형성된 삽입홈(44a)으로부터 빠져나와 파킹링(40)의 회전을 구속 해제한다.
또한, 상기 운전자는 상기 자동차의 주행이 끝나고 주차하고자 할 경우에 상기 주차브레이크 온/오프 스위치를 온 시킨다. 이와 같이, 주차브레이크가 온되면, 도 7에 도시된 바와 같이 축부(52)는 파킹링(40)에 형성된 삽입홈(44a)으로 삽입되어 파킹링(40)의 회전을 구속한다.
한편, 축부(52)의 끝단에는 삽입홈(44a)에 삽입되는 볼록부(52a)가 형성된다. 볼록부(52a)는 삽입홈(44a)의 형상과 대응되는 곡면으로 형성된다. 이와 같이, 볼록부(52a) 및 삽입홈(44a)이 서로 대응되는 반원형의 곡면으로 형성됨으로써, 볼록부(52a)가 삽입홈(44a)으로 삽입시에 볼록부(52a) 중심과 삽입홈(44a)의 중심이 정확하게 일치하지 않더라도, 볼록부(52a)가 삽입홈(44a)의 정위치로 삽입될 수 있도록 한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 전자식 브레이크 장치의 제어 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 전자식 브레이크 장치는, 브레이크 페달의 제동신호를 감지하는 제1 센서(82)와, 주차브레이크의 제동신호를 감지하는 제2 센서(84)와, 제1 센서(82)가 감지한 제동신호를 이용하여 모터(10)를 제어하고, 제2 센서(84)가 감지한 제동신호를 이용하여 모터(10) 및 파킹링 구속유닛(50)을 제어하는 컨트롤러(1)를 더 포함한다. 여기서, 제2 센서(84)는 상기 주차브레이크 온/오프 스위치일 수 있다.
운전자가 자동차의 주행 중에 상기 브레이크 페달을 밟으면, 제1 센서(82)는 상기 브레이크 페달의 제동신호를 감지하여 컨트롤러(1)로 입력한다. 컨트롤러(1)는 제1 센서(82)로부터 상기 브레이크 페달의 제동신호가 입력되면, 모터(10)를 제어하여 모터(10)를 구동시켜, 브레이크 패드(30)가 휠 디스크(3)로 이동되어 휠 디스크(3)를 가압함으로써, 상기 차륜의 제동이 이루어지도록 한다.
또한, 운전자가 자동차를 주차하기 위해 상기 주차브레이크 온/오프 스위치인 제2 센서(84)를 온시키면, 제2 센서(84)는 주차브레이크의 제동신호를 감지하여 컨트롤러(1)로 입력한다. 컨트롤러(1)는 제2 센서(84)로부터 상기 주차브레이의 제동신호가 입력되면, 모터(10)를 제어하여 모터(10)를 구동시켜, 브레이크 패드(30)가 휠 디스크(3)로 이동되어 휠 디스크(3)를 가압함으로써, 상기 차륜의 제동이 이루어지도록 한다. 이러한 상태에서, 컨트롤러(1)는 파킹링 구속유닛(50)을 제어하여 솔레노이드 구동부(54)를 구동시켜서, 축부(52)가 파킹링(40)으로 삽입되도록 함으로써, 모터(10)이 전원이 차단된 상태에서도 주차브레이크의 기능을 수행할 수 있도록 한다.
상기와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전자식 브레이크 장치는, 자동차의 주행시에 유압이 아닌 기구적인 메카니즘을 이용하여 차륜을 제동할 수 있고, 상기 자동차의 주차시에도 주차브레이크의 기능을 수행할 수 있다.
특히, 모터(10)의 회전축(15)의 회전을 방지하여 주차브레이크의 기능을 수행할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 컨트롤러 3: 휠 디스크
10: 모터 15: 회전축
20: 동력전달기구 22: 너트 피스톤
24: 스크류축 25: 구동기어
26: 종동기어 28: 링기어
29: 유성기어 30: 브레이크 패드
40: 파킹링 44: 톱니부
44a: 삽입홈 50: 파킹링 구속유닛
52: 축부 52a: 볼록부
54: 솔레노이드 구동부 60: 기어 하우징
62: 제1 커버 64: 제2 커버
65: 지지 플레이트 70: 본체
82: 제1 센서 84: 제2 센서

Claims (10)

  1. 모터;
    상기 모터의 회전축의 회전력을 이용하여 브레이크 패드를 휠 디스크로 이동시키는 동력전달기구;
    상기 모터의 회전축에 결합되고, 외주면에 복수의 톱니부가 등간격으로 서로 이격되어 형성된 파킹링; 및
    주차브레이크의 제동위치에서 상기 복수의 톱니부 중 하나로 삽입되어, 상기 모터의 회전축의 회전을 방지하는 파킹링 구속유닛;을 포함하고,
    상기 파킹링 구속유닛은,
    상기 복수의 톱니부 중 하나로 삽입되는 축부를 포함하고,
    등간격으로 서로 이격된 상기 복수의 톱니부 사이에는 각각 상기 축부가 삽입되는 삽입홈이 형성되는 전자식 브레이크 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파킹링 구속유닛은,
    상기 축부가 상기 복수의 톱니부 중 하나로 삽입될 수 있도록, 상기 축부를 이동시키는 솔레노이드 구동부를 더 포함하는 전자식 브레이크 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 축부의 끝단에는 상기 삽입홈에 삽입되는 볼록부가 곡면으로 형성되고,
    상기 삽입홈은 상기 볼록부와 대응되는 곡면으로 형성되는 전자식 브레이크 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 동력전달기구는,
    상기 브레이크 패드에 결합되고, 내주면에 제1 스크류가 형성된 너트 피스톤과,
    상기 너트 피스톤으로 삽입되고, 외주면에 상기 제1 스크류와 맞물리는 제2 스크류가 형성된 스크류축과,
    상기 모터의 회전축에 결합되는 구동기어와,
    상기 스크류축에 결합되고 상기 구동기어와 맞물리는 종동기어를 포함하는 전자식 브레이크 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 구동기어 및 종동기어를 내부에 수용하는 기어 하우징을 더 포함하고,
    상기 기어 하우징의 내부에 배치되어, 상기 모터의 회전축을 회전 가능하게 지지하는 지지 플레이트를 더 포함하는 전자식 브레이크 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 지지 플레이트에 결합되고, 내주면에 기어치가 형성되는 링형의 링기어와,
    상기 링기어 및 상기 종동기어 사이에 배치되어, 상기 링기어 및 상기 종동기어와 맞물리는 복수의 유성기어를 더 포함하는 전자식 브레이크 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 지지 플레이트에 의해 회전 가능하게 지지되고, 상기 구동기어 및 상기 종동기어 사이에 배치되어, 상기 구동기어 및 상기 종동기어와 맞물리는 서브기어를 더 포함하는 전자식 브레이크 장치.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 모터의 회전축은 상기 지지 플레이트를 관통하고,
    상기 파킹링은 상기 지지 플레이트를 관통한 상기 모터의 회전축의 끝단에 결합되고,
    상기 파킹링 구속유닛은 상기 기어 하우징 내에 설치되는 전자식 브레이크 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    브레이크 페달의 제동신호를 감지하는 제1 센서와,
    상기 주차브레이크의 제동신호를 감지하는 제2 센서와,
    상기 제1 센서가 감지한 제동신호를 이용하여 상기 모터를 제어하고, 상기 제2 센서가 감지한 제동신호를 이용하여 상기 모터 및 상기 파킹링 구속유닛을 제어하는 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 제1 센서가 감지한 제동신호를 이용하여 상기 모터를 구동시켜 상기 브레이크 패드를 상기 휠 디스크로 이동시키고, 상기 제2 센서가 감지한 제동신호를 이용하여 상기 모터를 구동시켜 상기 브레이크 패드를 상기 휠 디스크로 이동시킴과 아울러 상기 파킹링 구속유닛을 구동시켜 상기 파킹링 구속유닛이 상기 파킹링으로 삽입되도록 하는 전자식 브레이크 장치.
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