KR20130027720A

KR20130027720A - 전자 기계식 브레이크

Info

Publication number: KR20130027720A
Application number: KR1020110091111A
Authority: KR
Inventors: 박승영
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2013-03-18
Also published as: CN102991490B; US20130062148A1; CN102991490A; DE102012018133A1; KR101271509B1

Abstract

본 발명은 전자 기계식 브레이크에 관한 것으로, 전기모터;와, 상기 전기모터의 동력을 전달하는 감속기어;와, 상기 감속기어에 연결되어 회전 가능하게 마련되는 스크류 스핀들;과, 상기 스크류 스핀들과 결합하고, 직선 운동 가능하게 마련되는 스핀들 너트;와, 상기 스핀들 너트가 가압함에 따라 디스크 측으로 이동하는 브레이크 패드;와, 상기 브레이크 패드가 상기 디스크에 밀착할 때 상기 스핀들 너트의 역방향 이동이 방지되도록 상기 스핀들 너트의 이동을 제한하는 역전 방지 구조;를 포함하여 구성되는 것이다.

Description

전자 기계식 브레이크{Electro Mechanical Brake}

본 발명은 전자 기계식 브레이크에 관한 것으로, 역전 방지(self-locking) 기능을 가지는 전자 기계식 브레이크에 관한 것이다.

브레이크는 자동차의 운전 속도를 조절하고 제어하기 위한 장치이다. 전자 유압식 브레이크(Electro Hydraulic Brake, EHB)는 작동 유체를 바퀴의 휠 실린더로 보내 유압을 이용하여 제동을 수행하는 방식이다. 또한 전자 기계식 브레이크(Electro Mechanical Brake, EMB)는 전자 신호를 바퀴의 캘리퍼로 보내 모터를 구동시켜 제동을 수행하는 방식이다.

특히 전자 기계식 브레이크의 작동 원리를 살펴보면, 운전자가 페달을 밟으면 페달의 센서부가 제동의지를 검출한다. 전자제어유닛는 제동 의지에 따른 차량 요구 제동력을 계산하여 바퀴에 장착되어 있는 EMB 모듈에 신호를 전달한다. 이 신호에 따라 모터가 구동되고, 모터의 구동력에 의해서 캘리퍼의 피스톤이 전진한다. 피스톤은 브레이크 패드를 밀어주고, 브래이크 패드와 디스크의 마찰력에 의해 제동력을 얻게 된다. 한편, 운전자가 주차 브레이크를 작동시키는 경우 전자제어유닛은 EMB모듈에 신호를 전달한다. 이후 동작은 앞서 설명한 바와 같다.

일 측은, 역전 방지(self locking)가 가능하도록 개선된 전자 기계식 브레이크를 개시한다.

일 기술적 사상에 따른 전자 기계식 브레이크는 전기모터;와 상기 전기모터의 동력을 전달하는 감속기어;와 상기 감속기어에 연결되어 회전 가능하게 마련되는 스크류 스핀들;과 상기 스크류 스핀들과 결합하고, 직선 운동 가능하게 마련되는 스핀들 너트;와 상기 스핀들 너트가 가압함에 따라 디스크 측으로 이동하는 브레이크 패드;와 상기 브레이크 패드가 상기 디스크에 밀착할 때 상기 스핀들 너트의 역방향 이동이 방지되도록 상기 스핀들 너트의 이동을 제한하는 역전 방지 구조;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스크류 스핀들과 상기 스핀들 너트는 볼 스크류 결합하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 역전 방지 구조는, 상기 스크류 스핀들은 플랜지;를 포함하고, 상기 플랜지는 소정 각도 이상 회전 시 상기 스핀들 너트의 어느 일 부분을 지지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플랜지는 상기 스핀들 너트 측으로 연장되는 연장부재;를 포함하고, 상기 스핀들 너트는 상기 플랜지의 연장부재에 지지되는 키;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연장부재는 경사지게 형성되는 경사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 키는 상기 브레이크 패드의 마모량이 작을 때는 상기 경사부의 아래쪽에 지지되고, 상기 브레이크 패드의 마모량이 큰 경우 상기 경사부의 위쪽에 지지되는 것을 특징으로 한다.

한편, 다른 기술적 사상에 따른 전자 기계식 브레이크의 EMB 모듈은 전기모터;와 상기 전기모터의 동력을 전달하는 감속기어;와 상기 감속기어와 연결되어 제동력을 발생시키는 캘리퍼;를 포함하고, 상기 캘리퍼는, 하우징;과 상기 하우징에 회전 가능하게 마련되는 스크류 스핀들;과 상기 스크류 스핀들과 결합하고, 직선 운동 가능하게 마련되는 스핀들 너트;와 상기 스핀들 너트가 가압함에 따라 디스크 측으로 이동하는 브레이크 패드;를 포함하고, 상기 브레이크 패드가 상기 디스크에 밀착할 때 상기 스크류 스핀들은 상기 스핀들 너트의 역방향 이동이 방지되도록 상기 스핀들 너트를 지지하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따른 전자 기계식 브레이크는 EMB 모듈의 부피를 줄여서 장착성을 높일 수 있다.

또한, 간단한 구조의 역전 방지 구조에 의해서 조립성이 높아지는 효과가 있다.

또한, 전원이 공급되지 않은 상태에서도 역전 방지 기능을 수행할 수 있기 때문에 내구성 및 내열성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 전자 기계식 브레이크의 주요 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 EMB 모듈의 주요 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 역전 방지(self locking) 구조의 제1위치를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 A방향에 바라본 역전 방지(self locking) 구조의 제1위치를 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 역전 방지(self locking) 구조의 제2위치를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 A방향에 바라본 역전 방지(self locking) 구조의 제2위치를 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 EMB의 제3위치를 나타낸 도면이다.

이하, 일 실시예에 따른 전자 기계식 브레이크에 대하여 첨부 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 전자 기계식 브레이크의 주요 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 일 실시예에 따른 EMB 모듈의 주요 구성을 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전자 기계식 브레이크는 EMB 모듈(10)과, EMB 모듈(10)의 동작을 제어하는 전자제어유닛(100)을 포함하여 구성될 수 있다.

EMB 모듈(10)은 전기모터(11)와, 감속기어(12), 캘리퍼(20)를 포함한다.

전기모터(11)는 전자제어유닛(100)에서 신호를 받아 동력을 발생시킨다. 페달센서(미도시)는 운전자의 제동의지를 검출하여 전자제어유닛(100)에 신호를 보내고, 전자제어유닛(100)은 운전자의 요구 제동량을 파악하여 전기모터(11)에 신호를 보낸다. 전기모터(11)는 운전자의 요구 제동량만큼 구동력을 발생시킨다. 한편, 전자제어유닛(100)은 운전자의 주차 신호를 파악하여 전기모터(11)에 신호를 보낸다. 이때에도 전기모터(11)는 주차에 필요한 제동량만큼 구동력을 발생시킨다.

감속기어(12)는 전기모터(11)에 연결되어 동력을 전달한다. 감속기어(12)를 통해 전기모터(11)의 회전수는 감소되고, 토크는 증폭된다. 감속기어(12)의 출력단(12a)은 캘리퍼(20)의 스크류 스핀들(22)과 결합하여 회전력을 전달한다.

캘리퍼(20)는 캘리퍼 하우징(21)과 스크류 스핀들(22), 스핀들 너트(23), 브레이크 패드(24)를 포함한다.

스크류 스핀들(22)은 캘리퍼 하우징(21)에 회전 운동 가능하게 마련된다. 스크류 스핀들(22)의 입력단(22a)은 감속기어(12)의 출력단(12a)과 연결되어 회전력을 전달받는다.

스핀들 너트(23)는 캘리퍼 하우징(21)에 직선 운동 가능하게 마련된다. 스핀들 너트(23)는 스크류 스핀들(22)과 볼 스크류 방식으로 결합한다. 즉 스크류 스핀들(22)의 나사홈과 스핀들 너트(23)의 나사홈 사이에 강구가 삽입되는 구조이다. 이와 같은 볼 스크류 방식의 결합 구조는 매우 높은 효율로 스크류 스핀들(22)의 회전 운동을 스핀들 너트(23)의 직선 운동으로 변환할 수 있다.

반면 볼 스크류 방식의 결합 구조는 동력 변환 효율이 높기 때문에 스핀들 너트(23)의 역전 방지(self locking)를 구현하기 어렵다. 즉 브레이크 동작 시 스핀들 너트(23)가 외부의 힘에 의해서 원래 위치로 복귀되어 브레이크 동작이 해제될 수 있다. 이에 브레이크 동작 시 스핀들 너트(23)가 역전 방지되도록 스크류 스핀들(22)과 스핀들 너트(23) 사이에는 역전 방지 구조(30)가 마련된다.

브레이크 패드(24)는 플레이트(25)와 패드(26)를 포함한다. 스핀들 너트(23)는 플레이트(25)를 디스크(40) 측으로 이동시키고 패드(26)는 디스크(40)와 접촉하여 제동력을 발생시킨다.

도 3은 일 실시예에 따른 역전 방지(self locking) 구조의 제1위치를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 A방향에 바라본 역전 방지(self locking) 구조의 제1위치를 나타낸 도면이고, 도 5는 일 실시예에 따른 역전 방지(self locking) 구조의 제2위치를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 A방향에 바라본 역전 방지(self locking) 구조의 제2위치를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 역전 방지 구조(30)는 스크류 스핀들(22)의 플랜지(31)에 마련되는 연장부재(32)와, 스핀들 너트(23)에 마련되는 키(33)를 포함한다.

연장부재(32)는 플랜지(31)에서 스핀들 너트(23) 측으로 돌출 연장되어 형성된다. 연장부재(32)에는 적어도 하나의 경사부(32a)가 형성된다.

키(33)는 스핀들 너트(23)의 외주면에 돌출되어 형성된다. 한편, 다른 실시예로, 키(33)는 스핀들 너트(23)가 캘리퍼 하우징(21)의 보어(21a)에서 직선 왕복 운동하도록 안내하는 가이드 돌기 형태로 형성될 수 있다.

키(33)는 경사부(32a)에 지지될 수 있다. 예를 들면 브레이크 패드(24)가 두꺼운 경우 키(33)는 경사부(32a)의 아래쪽에 지지될 수 있고, 브레이크 패드(24)가 닳아서 얇아진 경우 키(33)는 경사부(32a)의 위쪽에 지지될 수 있다. 여기서 경사부(32a)의 아래쪽은 제1지지점(32a')으로 칭하고, 위쪽은 제2지지점(32a")으로 칭한다.

이하에서는 전자 기계식 브레이크의 동작에 대하여 자세히 설명한다.

운전자가 주행 중 브레이크 페달을 밟는 경우 전자제어유닛(100)은 페달센서(미도시) 신호에 기초하여 운전자의 요구 제동량을 파악하고, 이에 해당하는 구동력을 발생시키기 위해서 전기모터(11)를 구동한다.

이후 전기모터(11)의 구동력은 감속기어(12)를 거쳐서 스크류 스핀들(22)로 전달된다. 이에 스크류 스핀들(22)이 회전함에 따라 스핀들 너트(23)는 직선 운동하게 된다. 스핀들 너트(23)는 플레이트(25)를 가압하여 패드(26)가 디스크(40)에 밀착되도록 한다. 패드(26)와 디스크(40)의 마찰력에 의해서 제동력이 발생한다.

이후 운전자가 브레이크 페달에서 발을 떼는 경우 전자제어유닛(100)은 페달센서 신호에 기초하여 브레이크 동작 해제 신호를 검출하고, 전기모터(11)를 반대 방향으로 구동시킨다.

이후 전기모터(11)의 구동력은 감속기어(12)를 거쳐서 스크류 스핀들(22)로 전달되고, 스크류 스핀들(22)이 반대방향으로 회전하면서 스핀들 너트(23)도 원래 위치로 복귀하게 된다. 이때 브레이크 패드(24)도 디스크(40)에서 이격되어 제동력이 사라지게 된다.

또한, 운전자가 주차 하고자 하는 경우 전자제어유닛(100)은 주차 신호를 받아서 전기모터(11)를 구동한다.

이후 전기모터(11)의 구동력은 감속기어(12)를 거쳐서 스크류 스핀들(22)로 전달된다. 이에 스크류 스핀들(22)이 소정 각도(α)로 회전함에 따라 스핀들 너트(23)는 직선 운동하게 된다. 스핀들 너트(23)는 플레이트(25)를 가압하여 패드(26)가 디스크(40)에 밀착되도록 한다. 패드(26)와 디스크(40)의 마찰력에 의해서 제동력이 발생한다. 이러한 제동력은 브레이크 패드(24)에 반발력을 발생시키고, 이 반발력은 스핀들 너트(23)에도 전달되어 스핀들 너트(23)를 반대 방향으로 이동시키려고 한다. 그러나 브레이크 동작 시 스크류 스핀들(22)이 소정 각도(α) 회전함에 따라 연장부재(32)도 함께 소정 각도(α) 회전한다. 이때 스핀들 너트(23)의 키(33)는 연장부재(32)의 경사부(32a)의 아래쪽에 위치하는 제1지지점(32a')에 지지되어 스핀들 너트(23)가 원래 위치로 복귀되지 않도록 한다. 이로써 전원 공급이 끊어지더라도 브레이크 패드(24)는 디스크(40)에 밀착된 상태를 유지할 수 있어서 제동력을 유지할 수 있다.

이후 다시 전원 공급이 이루어지면 전자제어유닛(100)은 전기모터(11)를 반대 방향으로 구동시켜 스크류 스핀들(22)을 반대 방향으로 회전시키고, 연장부재(32)가 키(33)에서 이탈되도록 할 수 있다. 이때 스핀들 너트(23)는 다시 원래 위치로 복귀하게 되고, 브레이크 패드(24)는 디스크(40)에서 이격되어, 제동력이 사라지게 된다.

도 7은 일 실시예에 따른 EMB의 제3위치를 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7의 A방향에 바라본 EMB의 제3위치를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 패드(26)의 두께가 얇아진 경우 제동력을 발생시키기 위해서 스크류 스핀들(22)은 소정 각도(α)보다 더 큰 각도(β)로 회전하여야 한다. 이때 연장부재(32)도 소정 각도(α)보다 더 큰 각도(β)로 회전하게 된다. 이때 키(33)는 연장부재(32)의 경사부(32a)의 위쪽에 위치하는 제2지지점(32a")에 지지되어 스핀들 너트(23)가 역전되는 것을 방지할 수 있다. 이로써 역전 방지 구조(30)는 브레이크 패드(24)가 마모되어도 지속적으로 사용할 수 있다.

10: EMB 모듈 20: 캘리퍼
30: 역전 방지 구조 40: 디스크
100: 전자제어유닛

Claims

전기모터;와
상기 전기모터의 동력을 전달하는 감속기어;와
상기 감속기어에 연결되어 회전 가능하게 마련되는 스크류 스핀들;과
상기 스크류 스핀들과 결합하고, 직선 운동 가능하게 마련되는 스핀들 너트;와
상기 스핀들 너트가 가압함에 따라 디스크 측으로 이동하는 브레이크 패드;와
상기 브레이크 패드가 상기 디스크에 밀착할 때 상기 스핀들 너트의 역방향 이동이 방지되도록 상기 스핀들 너트의 이동을 제한하는 역전 방지 구조;를
포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기계식 브레이크.
제1항에 있어서,
상기 스크류 스핀들과 상기 스핀들 너트는 볼 스크류 결합하는 것을 특징으로 하는 전자 기계식 브레이크.
제1항에 있어서,
상기 역전 방지 구조는,
상기 스크류 스핀들은 플랜지;를 포함하고,
상기 플랜지는 소정 각도 이상 회전 시 상기 스핀들 너트의 어느 일 부분을 지지하는 것을 특징으로 하는 전자 기계식 브레이크.
제3항에 있어서,
상기 플랜지는 상기 스핀들 너트 측으로 연장되는 연장부재;를 포함하고,
상기 스핀들 너트는 상기 플랜지의 연장부재에 지지되는 키;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기계식 브레이크.
제4항에 있어서,
상기 연장부재는 경사지게 형성되는 경사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기계식 브레이크.
제6항에 있어서,
상기 키는 상기 브레이크 패드의 마모량이 작을 때는 상기 경사부의 아래쪽에 지지되고, 상기 브레이크 패드의 마모량이 큰 경우 상기 경사부의 위쪽에 지지되는 것을 특징으로 하는 전자 기계식 브레이크.
전기모터;와
상기 전기모터의 동력을 전달하는 감속기어;와
상기 감속기어와 연결되어 제동력을 발생시키는 캘리퍼;를 포함하고,
상기 캘리퍼는,
하우징;과
상기 하우징에 회전 가능하게 마련되는 스크류 스핀들;과
상기 스크류 스핀들과 결합하고, 직선 운동 가능하게 마련되는 스핀들 너트;와
상기 스핀들 너트가 가압함에 따라 디스크 측으로 이동하는 브레이크 패드;를 포함하고,
상기 브레이크 패드가 상기 디스크에 밀착할 때 상기 스크류 스핀들은 상기 스핀들 너트의 역방향 이동이 방지되도록 상기 스핀들 너트를 지지하는 것을 특징으로 하는 전자 기계식 브레이크의 EMB 모듈.