KR20200018067A - 브레이크 액추에이터와 이를 이용한 전자기계식 브레이크 및 그 제어방법 - Google Patents

브레이크 액추에이터와 이를 이용한 전자기계식 브레이크 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크 액추에이터가 제공된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크 액추에이터는 디스크 브레이크에 설치되어 피스톤을 가압 또는 가압해제하며, 전기적 신호에 의해 제어되는 브레이크 액추에이터에 있어서, 상기 피스톤 측으로 동력을 전달하는 제1 동력 전달부를 포함하는 제1 액추에이터 및 상기 피스톤 측으로 동력을 전달하는 제2 동력 전달부를 포함하는 제2 액추에이터를 포함하며, 상기 제1 동력 전달부 및 제2 동력 전달부의 회전축은 동일하게 이루어질 수 있다.

Description

브레이크 액추에이터와 이를 이용한 전자기계식 브레이크 및 그 제어방법{BRAKE ACTUATOR AND ELECTROMECHANICAL BRAKE USING THE SAME AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 브레이크 액추에이터와 이를 이용한 전자기계식 브레이크 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 모터를 이용하여 제동 작업을 수행하는 브레이크 액추에이터 및 이를 이용한 전자기계식 브레이크에 관한 것이다.
일반적으로, 전자기계식 브레이크(Electromechanical Brake)는 차세대 브레이크 개념으로 운전자의 제동 의지를 감지한 후 모터와 같은 전동기를 이용하여 전륜과 후륜의 제동 압력을 조절하는 장치이다.
전자기계식 브레이크는 일반제동기능, ABS(anti-lock brake system), ESC(electronic stability control), VDC(vehicle dynamic control) 기능은 물론, 향후 지능형 정속 주행장치 등에서 요구하는 자동 제동기능에 이르기까지 모든 지능형 제동역할을 가능하게 한다.
하지만 기존의 전자기계식 브레이크는 복잡한 제동 기능을 수행하거나 차량의 상태에 따른 다양한 제동력을 발생하기에는 한계가 있다.
이를 개선하기 위해 복수의 액추에이터를 이용한 전자기계식 브레이크가 개발되고 있으나, 복수의 액추에이터 사용으로 인한 전자기계식 브레이크의 길이 증가, 동력 전달 구조의 복잡화 등의 해결해야 할 문제가 있다.
한국 등록특허 제 10-1511437호(2015.04.06)
본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 액추에이터와 이를 이용한 전자기계식 브레이크 및 그 제어방법은 액추에이터의 길이를 감소시킬 수 있으며, 액추에이터의 동력 전달 구조를 단순화할 수 있는 브레이크 액추에이터와 이를 이용한 전자기계식 브레이크 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 디스크 브레이크에 설치되어 피스톤을 가압 또는 가압해제하며, 전기적 신호에 의해 제어되는 브레이크 액추에이터에 있어서, 상기 피스톤 측으로 동력을 전달하는 제1 동력 전달부를 포함하는 제1 액추에이터; 및 상기 피스톤 측으로 동력을 전달하는 제2 동력 전달부를 포함하는 제2 액추에이터;를 포함하며, 상기 제1 동력 전달부 및 제2 동력 전달부의 회전축은 동일하게 이루어지는 브레이크 액추에이터가 제공될 수 있다.
상기 제1 동력 전달부는 제1 웜휠기어를 포함하며, 상기 제2 동력 전달부는 상기 제1 웜휠기어 내측에 배치되는 제2 웜휠기어를 포함한다.
상기 제1 동력 전달부는 상기 제2 동력 전달부를 관통하여 지나가는 샤프트를 포함한다.
상기 제2 동력 전달부는 상기 샤프트와 연결된 회전 플랜지를 가압 또는 가압해제할 수 있다.
상기 제1 액추에이터는 상기 제1 동력 전달부로 동력을 전달하는 제1 기어부를 포함하며, 상기 제1 기어부는 제1 웜기어와, 상기 제1 웜기어와 치합되어 회전되는 제1 헬리컬기어와, 상기 제1 헬리컬기어의 회전 중심에 결합되어 회전되는 제1 웜샤프트를 포함한다.
상기 제2 액추에이터는 상기 제2 동력 전달부로 동력을 전달하는 제2 기어부를 포함하며, 상기 제2 기어부는 제2 웜기어와, 상기 제2 웜기어와 치합되어 회전되는 제2 헬리컬기어와, 상기 제2 헬리컬기어의 회전 중심에 결합되어 회전되는 제2 웜샤프트를 포함한다.
상기 제1 동력 전달부는 제1 웜휠기어와, 상기 제1 웜휠기어와 결합되어 회전되는 회전 가압부와, 상기 회전 가압부의 회전에 의해 이동되어 피스톤을 가압하는 가압 램프부를 포함한다.
상기 제2 동력 전달부는 상기 회전 가압부에 의해 축지지될 수 있다.
상기 제2 동력 전달부는 상기 회전 가압부를 가압 또는 가압해제할 수 있다.
상기 제2 동력 전달부는 제2 웜휠기어와, 상기 제2 웜휠기어의 회전에 의해 구동되는 감속부와, 상기 감속부의 구동에 의해 회전되는 회전부와, 상기 회전부에 삽입되어 회전되는 스핀들과, 상기 스핀들의 회전에 의해 축방향으로 진퇴하는 너트 스핀들을 포함한다.
상기 제2 동력 전달부는 상기 제1 동력 전달부에 의해 축지지될 수 있다.
상기 제2 동력 전달부는 상기 제1 동력 전달부를 가압 또는 가압해제할 수 있다.
상기 제2 동력 전달부는 상기 제1 동력 전달부의 동력이 전달되는 것을 방지하는 회전 방지부를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 디스크 브레이크에 설치되어 피스톤을 가압 또는 가압해제하며, 전기적 신호에 의해 제어되는 브레이크 액추에이터에 있어서, 상기 디스크 브레이크의 측면에 설치되고, 상기 피스톤을 작동시키는 제1 액추에이터; 및 상기 디스크 브레이크의 측면에 설치되고, 상기 피스톤을 작동시키는 제2 액추에이터;를 포함하며, 상기 제2 액추에이터의 감속비는 상기 제1 액추에이터의 감속비보다 크게 이루어진 브레이크 액추에이터를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 디스크 브레이크에 설치되어 피스톤을 가압 또는 가압해제하며, 전기적 신호에 의해 제어되는 브레이크 액추에이터에 있어서, 상기 피스톤을 가압하는 동력을 발생하는 제1 동력 발생부와, 동력을 전달하는 제1 동력 전달부를 포함하는 제1 액추에이터; 및 상기 피스톤을 가압하는 동력을 발생하는 제2 동력 발생부와, 동력을 전달하는 제2 동력 전달부를 포함하는 제2 액추에이터;를 포함하며, 상기 제1 동력 발생부의 회전축 및 상기 제2 동력 발생부의 회전축은 상기 제1 동력 전달부 및 상기 제2 동력 전달부의 회전축과 평행하게 이루어진 브레이크 액추에이터를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 디스크 브레이크에 설치되어 피스톤을 가압 또는 가압해제하며, 전기적 신호에 의해 제어되는 브레이크 액추에이터에 있어서, 상기 피스톤과 접촉되어 상기 피스톤을 가압하는 가압 램프부와, 볼을 통해 상기 가압 램프부를 가압하는 회전 가압부를 포함하는 제1 액추에이터; 및 상기 회전 가압부를 가압하는 너트 스핀들과, 상기 너트 스핀들에 감속된 구동력을 전달하는 감속부를 포함하는 제2 액추에이터;를 포함하는 브레이크 액추에이터를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 브레이크 액추에이터를 포함하는 전자기계식 브레이크가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 디스크 브레이크에 설치되어 피스톤을 가압 또는 가압해제하며, 전기적 신호에 의해 제어되는 브레이크 액추에이터를 포함하는 전자기계식 브레이크의 제어방법에 있어서, 가압 램프부를 통해 상기 피스톤을 가압하는 볼의 위치를 제동 해제 지점인 최저점의 초기위치로 이동시키는 초기위치 이동 단계; 상기 초기위치 이동 단계 후 전기적 에너지를 기계적 회전 운동에너지로 변환시키는 제1 동력 발생부 및 제2 동력 발생부의 회전 위치를 제동 초기위치로 설정하는 초기위치 설정 단계; 운전자의 제동의지에 따른 제동력에 해당되는 전류와 기준값을 비교하여 제1 동력 발생부 및 제2 동력 발생부 중 적어도 하나의 동력 발생부에 전류를 공급하는 제동력 결정 단계; 상기 운전자의 제동의지에 따른 제동력에 해당되는 전류가 기준값 이하인 경우, 상기 제동력 결정 단계에서 공급된 전류에 의해 상기 제1 동력 발생부가 구동되어 상기 가압 램프부를 통해 상기 피스톤을 직접 가압하여 제동이 이루어지는 제1 제동 단계;를 포함하는 전자기계식 브레이크의 제어방법이 제공될 수 있다.
상기 제동력 결정 단계를 통해 공급된 전류에 따른 상기 제1 동력 발생부의 회전축의 예상 회전값과 상기 제1 동력 발생부에 설치된 상대각 센서를 통해 감지된 실제 회전값을 비교하여 제동력을 보정하는 제1 제동력 보정 단계;를 포함한다.
상기 운전자의 제동의지에 따른 제동력에 해당되는 전류가 기준값 초과인 경우, 상기 제1 동력 발생부에 최대 전류가 공급되고, 상기 제동력 결정 단계에서 연산된 전류에 의해 상기 제2 동력 발생부가 구동되어 제동이 이루어지는 제2 제동 단계;를 포함한다.
상기 제동력 결정 단계를 통해 공급된 전류에 따른 상기 제2 동력 발생부의 회전축의 예상 회전값과 상기 제2 동력 발생부에 설치된 상대각 센서를 통해 감지된 실제 회전값을 비교하여 제동력을 보정하는 제2 제동력 보정 단계;를 포함한다.
상기 운전자의 제동의지에 따른 제동시간과 기준값을 비교하여 상기 운전자의 제동의지에 따른 제동시간이 기준값을 초과하는 경우 상기 제1 동력 발생부에 공급되는 전류를 제거하고, 상기 운전자의 제동의지에 따른 제동력에 해당되는 전류를 연산하여 상기 제2 동력 발생부에 전류를 공급하는 내리막 판단 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 따른 측면에 따르면, 디스크 브레이크에 설치되어 피스톤을 가압 또는 가압해제하며, 전기적 신호에 의해 제어되는 브레이크 액추에이터를 포함하는 전자기계식 브레이크의 제어방법에 있어서, 가압 램프부를 통해 상기 피스톤을 가압하는 볼의 위치를 제동 해제 지점인 최저점의 초기위치로 이동시키는 초기위치 이동 단계; 상기 초기위치 이동 단계 후 전기적 에너지를 기계적 회전 운동에너지로 변환시키는 제1 동력 발생부 및 제2 동력 발생부의 회전 위치를 제동 초기위치로 설정하는 초기위치 설정 단계; 및 운전자의 파킹 의지에 따라 상기 제1 동력 발생부에 공급되는 전류가 제거된 상태에서 상기 제2 동력 발생부에만 전류가 공급되어 파킹이 이루어지는 파킹 단계;를 포함하는 전자기계식 브레이크의 제어방법이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 브레이크 액추에이터는 서로 다른 동력 전달부를 포함하는 복수의 액추에이터가 적용되기 때문에 복잡한 제동 기능 및 다양한 제동력을 발생할 수 있으며, 서로 다른 동력 전달부가 동일한 회전축을 갖기 때문에 동력 전달 구조가 단순화될 수 있다.
본 발명에 따른 브레이크 액추에이터는 제1 동력 발생부의 회전축 및 제2 동력 발생부의 회전축이 제1 동력 전달부 및 제2 동력 전달부의 회전축과 평행하게 이루어지기 때문에 브레이크 액추에이터의 길이를 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 브레이크 액추에이터는 제1 웜휠기어의 내측에 제2 웜휠기어가 배치되기 때문에 브레이크 액추에이터의 전체적인 부피를 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 전자기계식 브레이크는 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터가 헬리컬기어와 웜 기어 형태의 기어부를 포함하기 때문에 저소음으로 동작 가능하며, 웜 기어의 감속비가 크기 때문에 기어부를 다단으로 마련할 필요가 없어 사이즈를 콤팩트화할 수 있다.
본 발명에 따른 전자기계식 브레이크의 제2 액추에이터는 제2 웜기어, 제2 헬리컬기어, 제2 웜샤프트, 제2 웜휠기어 및 감속부를 포함하기 때문에 구동원인 제2 동력 발생부를 소형화하면서도 스핀들을 감속 및 높은 토크로 회전시킬 수 있으며, 제2 동력 발생부의 동작이 정지되더라도 감속부의 큰 감속비에 의해 스핀들의 회전이 제한됨으로써 제동상태가 유지될 수 있다.
본 발명에 따른 전자기계식 브레이크는 제1 동력 발생부 및 제2 동력 발생부의 중심축선과 제1 동력 전달부 및 제2 동력 전달부의 출력축선이 평행하도록 제1 동력 발생부 및 제2 동력 발생부를 제1 동력 전달부 및 제2 동력 전달부의 측방에 배치함으로써 전자기계식 브레이크의 전체 길이를 종래보다 짧게 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 전자기계식 브레이크는 제1 동력 전달부 및 제2 동력 전달부의 출력축선이 일치되기 때문에 제1 동력 전달부 및 제2 동력 전달부의 배치 공간을 현저히 감소시킬 수 있으며, 전자기계식 브레이크의 전체 길이뿐만 아니라 전체 부피를 종래보다 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기계식 브레이크를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A'선에 의한 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크 액추에이터를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크 액추에이터의 하우징을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터가 피스톤과 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터를 분해하여 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터가 결합된 상태에서 부분적으로 절개하여 도시한 도면이다.
도 8 내지 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기계식 브레이크의 제어방법을 도시한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 실시 예에 따른 전자기계식 브레이크는 디스크 브레이크(100) 및 브레이크 액추에이터(200)를 포함한다.
디스크 브레이크(100)는 차륜과 함께 회전하는 디스크를 가압하여 제동 작업을 수행한다. 디스크 브레이크(100)는 고정형 디스크 브레이크(fixed type disk brake) 또는 부동형 디스크 브레이크(floating type disk brake)로 이루어질 수 있으며, 이하에서는 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 바와 같이 부동형 디스크 브레이크로 한정하여 설명한다.
디스크 브레이크(100)는 캐리어에 설치되며, 차륜과 함께 회전하는 디스크를 가압하는 마찰패드(P)가 각각 부착된 한 쌍의 패드 플레이트(110)와, 캐리어에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 한 쌍의 패드 플레이트(110)를 작동시키는 캘리퍼 하우징(120)과, 캘리퍼 하우징(120)의 내부에 진퇴 가능하게 설치되는 피스톤(130)을 포함한다.
패드 플레이트(110)는 내면에 마찰패드(P)가 부착되며, 외면이 피스톤(130)의 선단과 접하도록 배치되는 내측 패드 플레이트(111)와, 외면이 캘리퍼 하우징(120)과 접하도록 배치되는 외측 패드 플레이트(112)로 이루어진다.
캘리퍼 하우징(120)은 한 쌍의 가이드로드를 통해 캐리어에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되며, 피스톤(130)이 내장되는 실린더부(121)와, 외측 패드 플레이트(112)를 작동시키는 핑거부(122)와, 핑거부(122)와 실린더부(121)를 연결하는 연결부(123)를 포함한다.
피스톤(130)은 캘리퍼 하우징(120)에 설치되며, 캘리퍼 하우징(120)의 실린더부(121)에 슬라이딩 가능하게 삽입된다. 피스톤(130)은 내부가 컵 형상으로 파인 원통형으로 마련되며, 브레이크 액추에이터(200)에 의해 작동되어 패드 플레이트(110)를 가압한다.
피스톤(130)은 후술하는 제1 액추에이터(230) 또는 제2 액추에이터(240)에 의해 작동되거나, 제1 액추에이터(230) 및 제2 액추에이터(240)에 의해 작동된다.
피스톤(130)은 브레이크 액추에이터(200) 작동 시 회전이 방지되도록 후술하는 너트 스핀들(243e)의 다각(243p)과 대응되는 다각이 내면에 마련된다.
브레이크 액추에이터(200)는 디스크 브레이크(100)에 설치되어 피스톤(130)을 가압 또는 가압해제하며, 구체적으로 캘리퍼 하우징(120)에 설치되어 피스톤(130)을 가압 또는 가압해제한다. 브레이크 액추에이터(200)는 전기적 신호에 의해 제어된다.
브레이크 액추에이터(200)는 캘리퍼 하우징(120)과 결합되는 액추에이터 하우징(210), 액추에이터 하우징(210)의 개방면을 밀폐하는 커버(220), 액추에이터 하우징(210)에 설치되어 피스톤(130)을 작동시키는 제1 액추에이터(230) 및 제2 액추에이터(240)를 포함한다.
액추에이터 하우징(210)은 캘리퍼 하우징(120)과 결합되어 브레이크 액추에이터(200)를 지지하며, 제1 수용부(211), 제2 수용부(212) 및 이동 방지부(213)를 포함한다.
제1 수용부(211) 및 제2 수용부(212)는 원형의 중공홈이 형성되어 후술하는 제1 동력 발생부(231) 및 제2 동력 발생부(241)를 수용하며, 복수의 지지턱(214)을 통해 후술하는 제1 기어부(232) 및 제2 기어부(242)를 지지한다.
이동 방지부(213)는 제1 수용부(211)와 제2 수용부(212) 사이에 마련되며, 제2 액추에이터(240)의 이동을 방지한다. 이동 방지부(213)는 후술하는 제2 액추에이터(240)의 링기어(243i)의 이동을 방지하며, 구체적으로 링기어(243i)와 치합되는 형태로 마련되어 링기어(243i)의 이동을 방지한다.
이동 방지부(213)에는 후술하는 제1 동력 전달부(233) 및 제2 동력 전달부(243)가 액추에이터 하우징(210)을 관통하여 지나갈 수 있도록 관통홀(213a)이 형성된다. 관통홀(213a)은 이동 방지부(213)의 저면 중심에 형성되며, 제1 수용부(211)와 제2 수용부(212) 중앙에 형성된다.
제1 수용부(211) 및 제2 수용부(212)는 이동 방지부(213)를 기준으로 서로 마주보도록 상호 나란하게 마련되며, 후술하는 제1 동력 전달부(233) 및 제2 동력 전달부(243)의 회전축(A1)을 중심으로 마주보게 마련된다. 제1 동력 전달부(233) 및 제2 동력 전달부(243)의 회전축(A1)은 제1 동력 전달부(233) 및 제2 동력 전달부(243)의 회전이 일어나는 중심 축을 의미하며, 이는 후술하는 제1 동력 발생부(231)의 회전축(A2) 및 제2 동력 발생부(241)의 회전축(A3)에서도 동일하게 적용된다.
제1 수용부(211) 및 제2 수용부(212)는 브레이크 액추에이터(200)가 콤팩트하게 설치되도록 캘리퍼 하우징(120)의 실린더부(121) 좌우측에 마련되며, 제1 수용부(211), 피스톤(130) 및 제2 수용부(212)가 일렬로 배치되도록 마련된다.
커버(220)는 액추에이터 하우징(210)의 개방면에 설치되어 액추에이터 하우징(210)의 개방면을 밀폐한다. 커버(220)는 하부가 개구된 박스 형태로 마련되어 액추에이터 하우징(210)과 결합되며, 초음파, 레이져 용접 등의 방식으로 액추에이터 하우징(210)과 결합되어 액추에이터 하우징(210) 내부를 용이하게 밀폐한다.
제1 액추에이터(230)는 액추에이터 하우징(210)에 설치되어 피스톤(130)을 작동시키며, 제동 작업을 수행한다.
제1 액추에이터(230)는 제1 동력 발생부(231), 제1 기어부(232) 및 제1 동력 전달부(233)를 포함한다.
제1 동력 발생부(231)는 제1 수용부(211)에 마련된 원형의 중공홈에 수용되며, 차량의 운전석에 마련된 페달 또는 스위치의 조작에 의한 운전자의 제동의지에 따라 전원을 인가받아 전기적 에너지를 기계적 회전 운동에너지로 변환시킨다.
페달 또는 스위치의 작동 신호에 따른 제동 동작의 제어는 차량의 전자제어유닛(ECU)에 의해 이루어진다.
제1 동력 발생부(231)는 모터와 같은 동력 발생장치로 이루어지며, 보다 구체적으로 DC모터로 이루어진다.
제1 동력 발생부(231)에는 위치 센서가 설치되어 모터의 회전 위치를 감지하며, 위치 센서는 절대각 센서에 비해 비용이 저렴한 상대각 센서가 설치된다.
제1 동력 발생부(231)의 회전축(A2)은 제1 동력 전달부(233)의 회전축(A1)과 평행하게 이루어지며, 보다 구체적으로 제1 동력 전달부(233) 및 후술하는 제2 동력 전달부(243)의 회전축(A1)과 평행하게 이루어진다.
제1 동력 발생부(231)는 정회전 또는 역회전하여 피스톤(130)을 가압 또는 가압해제한다.
제1 기어부(232)는 제1 수용부(211)에 수용되어 복수의 지지턱(214)에 의해 지지되며, 제1 동력 발생부(231)로부터 발생된 동력을 제1 동력 전달부(233)로 전달한다.
제1 기어부(232)는 제1 웜기어(232a), 제1 헬리컬기어(232b), 제1 웜샤프트(232c) 및 제1 볼베어링(232d)을 포함한다.
제1 웜기어(232a)는 제1 동력 발생부(231)와 결합되어 회전되며, 제1 동력 발생부(231)의 축을 중심으로 회전된다.
제1 헬리컬기어(232b)는 제1 웜기어(232a)와 치합되어 회전되며, 회전방향이 제1 동력 발생부(231)의 축에 대해 직각 방향으로 전환되도록 회전된다.
제1 웜샤프트(232c)는 제1 헬리컬기어(232b)의 회전 중심에 결합되어 회전되며, 제1 동력 발생부(231)의 회전력을 제1 동력 전달부(233)로 전달한다. 제1 웜샤프트(232c)는 샤프트 일측에 웜기어가 형성된 형태로 마련되며, 샤프트 단부 중 웜기어와 이격된 곳이 제1 헬리컬기어(232b)와 결합된다. 제1 헬리컬기어(232b)와 결합되는 샤프트 단부는 제1 헬리컬기어(232b)로부터 돌출되는 형태로 마련되어 지지턱(214) 또는 별도의 브라켓을 통해 지지된다.
제1 볼베어링(232d)은 제1 웜샤프트(232c)와 결합되며, 제1 수용부(211)에 형성된 지지턱(214)에 의해 지지된다. 제1 볼베어링(232d)은 제1 웜샤프트(232c) 단부 중 웜기어와 인접한 곳에 설치되어 제1 웜샤프트(232c)와 결합되며, 제1 웜기어(232a), 제1 헬리컬기어(232b) 및 제1 웜샤프트(232c)가 맞물려 회전되는 과정에서 발생되는 진동 또는 충격을 감쇠시킨다.
제1 동력 전달부(233)는 제1 기어부(232)로부터 전달된 동력을 피스톤(130) 측으로 전달하며, 제1 웜휠기어(233a), 회전 가압부(233b), 볼(233c) 및 가압 램프부(233d)를 포함한다.
제1 웜휠기어(233a)는 제1 웜샤프트(232c)와 치합되어 회전된다, 제1 웜휠기어(233a)는 후술하는 제2 웜휠기어(243a)를 외측에서 감싸는 형태로 이루어지며, 제2 웜휠기어(243a) 외주면을 따라 회전되도록 마련된다. 제1 웜휠기어(233a)는 제1 기어부(232)의 회전 방향을 다시 수직 방향, 예컨대 제1 동력 발생부(231)와 나란한 방향으로 전환한다. 제1 웜휠기어(233a)는 부채꼴 형태의 섹터 기어(sector gear)로 이루어지며, 부채꼴 형태의 밑면 및 기어가 형성된 측면을 포함하여 이루어진다.
제1 웜휠기어(233a)가 부채꼴 형태로 이루어질 경우, 브레이크 액추에이터(200)의 전체적인 무게를 감소시킬 수 있으며, 제1 웜휠기어(233a)와 후술하는 제2 기어부(242)의 간섭을 방지할 수 있다.
제1 웜휠기어(233a)는 제1 동력 발생부(231)에 전력이 공급되지 않을 시 역회전, 즉 제동 해제 방향으로 회전되도록 플라스틱과 같은 고분자 합성 수지로 이루어진다.
회전 가압부(233b)는 제1 웜휠기어(233a)와 연결되어 회전되며, 볼(233c)을 통해 가압 램프부(233d)를 가압한다.
회전 가압부(233b)는 샤프트(233e) 및 회전 플랜지(233f)를 포함한다.
샤프트(233e)는 후술하는 제2 동력 전달부(243)를 관통하여 지나가며, 외주에 스플라인(spline)이 형성되어 제1 웜휠기어(233a)와 연결된다. 샤프트(233e)와 제1 웜휠기어(233a)가 스플라인을 통해 연결될 경우, 회전 가압부(233b)가 후술하는 제2 동력 전달부(243)에 의해 샤프트(233e)의 길이 방향으로 이동되어 가압 램프부(233d)를 가압할 수 있다.
샤프트(233e)의 단부는 커버(220)에 의해 견고하게 축지지된다.
회전 플랜지(233f)는 샤프트(233e) 단부에 마련되어 샤프트(233e)와 함께 회전된다. 회전 플랜지(233f)는 볼(233c)을 통해 가압 램프부(233d)와 연결되며, 샤프트(233e)의 회전과 함께 회전되어 볼(233c)을 통해 가압 램프부(233d)를 이동시킨다.
회전 플랜지(233f)의 밑면에는 볼(233c)의 이탈을 방지하는 이탈방지홈이 형성된다. 이탈방지홈은 후술하는 회전 방지부(243f)의 볼(243q)의 이탈을 방지하기 위해 회전 플랜지(233f)의 두 밑면 모두에 형성된다. 이탈방지홈의 깊이는 볼(233c)의 일부가 수용되도록 볼(233c)의 지름보다 작게 이루어진다.
가압 램프부(233d)는 회전 가압부(233b)의 회전에 의해 이동되어 피스톤(130)과 접촉되며, 피스톤(130)을 직접 가압한다. 가압 램프부(233d)는 볼(233c)의 회전 이동에 따라 제동 방향으로 전진 또는 제동 해제 방향으로 후진 이동되도록 경사진 가이드홈을 포함한다. 가압 램프부(233d)의 외면은 피스톤(130)의 내면과 대응되는 다각 형태로 이루어진다.
제2 액추에이터(240)는 액추에이터 하우징(210)에 설치되어 피스톤(130)을 작동시키며, 제동 작업을 수행한다.
제2 액추에이터(240)는 제2 동력 발생부(241), 제2 기어부(242) 및 제2 동력 전달부(243)를 포함한다.
제2 동력 발생부(241)는 제2 수용부(212)에 마련된 원형의 중공홈에 수용되며, 차량의 운전석에 마련된 페달 또는 스위치의 조작에 의한 운전자의 제동의지에 따라 전원을 인가받아 전기적 에너지를 기계적 회전 운동에너지로 변환시킨다.
페달 또는 스위치의 작동 신호에 따른 제동 동작의 제어는 차량의 전자제어유닛(ECU)에 의해 이루어진다.
제2 동력 발생부(241)는 모터와 같은 동력 발생장치로 이루어지며, 보다 구체적으로 DC모터로 이루어진다.
제2 동력 발생부(241)에는 위치 센서가 설치되어 모터의 회전 위치를 감지하며, 위치 센서는 절대각 센서에 비해 비용이 저렴한 상대각 센서가 설치된다.
제2 동력 발생부(241)는 정회전 또는 역회전하여 피스톤(130)을 가압 또는 가압해제한다.
제2 동력 발생부(241)의 회전축(A3)은 제2 동력 전달부(243)의 회전축(A1)과 평행하게 이루어지며, 구체적으로 제1 동력 전달부(233) 및 제2 동력 전달부(243)의 회전축(A1)과 평행하게 이루어진다.
제2 기어부(242)는 제2 수용부(212)에 수용되어 복수의 지지턱(214)에 의해 지지되며, 제2 동력 발생부(241)로부터 발생된 동력을 제2 동력 전달부(243)로 전달한다. 제2 기어부(242)는 제2 웜기어(242a), 제2 헬리컬기어(242b), 제2 웜샤프트(242c) 및 제2 볼베어링(242d)을 포함한다.
제2 웜기어(242a)는 제2 동력 발생부(241)와 결합되어 회전되며, 제2 동력 발생부(241)의 축을 중심으로 회전된다.
제2 헬리컬기어(242b)는 제2 웜기어(242a)와 치합되어 회전되며, 회전방향이 제2 동력 발생부(241)의 축에 대해 직각 방향으로 전환되도록 회전된다.
제2 웜샤프트(242c)는 제2 헬리컬기어(242b)의 회전 중심에 결합되어 회전되며, 제2 동력 발생부(241)의 회전력을 제2 동력 전달부(243)로 전달한다. 제2 웜샤프트(242c)는 샤프트 일측에 웜기어가 형성된 형태로 마련될 수 있으며, 샤프트 단부 중 웜기어와 이격된 곳이 제2 헬리컬기어(242b)와 결합된다. 제2 헬리컬기어(242b)와 결합되는 제2 웜샤프트(242c) 단부는 제2 헬리컬기어(242b)로부터 돌출되는 형태로 마련되어 지지턱(214) 또는 별도의 브라켓을 통해 지지된다.
제2 볼베어링(242d)은 제2 웜샤프트(242c)와 결합되며, 제2 수용부(212)에 형성된 지지턱(214)에 의해 지지된다. 제2 볼베어링(242d)은 제2 웜샤프트(242c) 단부 중 웜기어와 인접한 곳에 설치되어 제2 웜샤프트(242c)와 결합되며, 제2 웜기어(242a), 제2 헬리컬기어(242b) 및 제2 웜샤프트(242c)가 맞물려 회전되는 과정에서 발생되는 진동 또는 충격을 감쇠시킨다.
제2 동력 전달부(243)는 제2 기어부(242)로부터 전달된 동력을 회전 플랜지(233f)를 통해 피스톤(130) 측으로 전달하며, 구체적으로 제2 기어부(242)로부터 전달된 동력에 의해 회전 플랜지(233f)를 가압하여 회전 가압부(233b) 및 가압 램프부(233d)를 지지하거나 전진시킴으로써 피스톤(130)을 가압한다.
제2 동력 전달부(243)는 제1 동력 전달부(233)와 동일한 회전축(A1)을 갖도록 마련된다.
제2 동력 전달부(243)는 제2 웜휠기어(243a), 감속부(243b), 회전부(243c), 스핀들(243d), 너트 스핀들(243e) 및 회전 방지부(243f)를 포함한다.
제2 웜휠기어(243a), 감속부(243b), 회전부(243c) 및 스핀들(243d)의 중심에는 제1 동력 전달부(233)와 제2 동력 전달부(243)의 회전중심이 동일하도록 샤프트(233e)를 수용하는 샤프트 수용홀(h)이 형성된다.
제2 웜휠기어(243a)는 제2 웜샤프트(242c)와 치합되어 회전되며, 제1 웜휠기어(233a)의 내측에 배치되는 형태로 이루어진다. 제2 웜휠기어(243a)는 제2 기어부(242)의 회전 방향을 다시 수직 방향 예컨대 제2 동력 발생부(241)와 나란한 방향으로 전환한다. 제2 웜휠기어(243a)의 중심에는 샤프트(233e)가 관통하여 지나가는 샤프트 수용홀(h)이 형성된다. 제2 웜휠기어(243a)는 내부에 수용된 샤프트(233e)에 의해 축 지지된다.
감속부(243b)는 제2 웜휠기어(243a)의 회전에 의해 구동되며, 제2 액추에이터(240)의 감속비를 조절한다. 감속부(243b)는 선기어(243g), 유성기어(243h), 링기어(243i) 및 캐리어(243j)를 포함한다.
선기어(243g)는 제2 웜휠기어(243a)와 함께 회전되며, 제2 웜휠기어(243a)의 하측에 축방향으로 돌출되어 마련된다. 선기어(243g)의 중심에는 샤프트(233e)가 관통하여 지나가는 샤프트 수용홀(h)이 형성된다.
유성기어(243h)는 선기어(243g)의 외측에 치합되어 회전된다. 유성기어(243h)는 효율성과 경제성을 고려하여 복수 개로 마련되며, 구체적으로 4개의 유성기어(243h)가 선기어(243g)를 둘러싸는 형태로 배치된다. 유성기어(243h)는 유성기어(243h)의 회전축이 캐리어(243j)에 삽입되어 회전되도록 마련된다.
링기어(243i)는 이동 방지부(213)에 설치되어 구속되며, 내부에 선기어(243g) 및 유성기어(243h)가 수용되도록 밑면 및 측면을 포함하는 형태로 이루어진다. 링기어(243i)의 밑면에는 선기어(243g)가 삽입되도록 홀이 형성되어 있으며, 내측면에는 유성기어(243h)를 수용하도록 내접기어인 치합부가 마련된다. 링기어(243i)의 외측면에는 이동 방지부(213)와 치합되도록 기어가 형성된다.
캐리어(243j)는 유성기어(243h)를 회전 가능하게 지지하며, 선기어(243g)와 동축적으로 회전하도록 설치되어 회전 동력을 출력한다. 캐리어(243j)의 중심에는 둘레에 내접기어가 형성된 홀이 마련되어 캐리어(243j)의 회전 동력을 회전부(243c)에 출력한다.
회전부(243c)는 감속부(243b)의 구동에 의해 회전된다. 회전부(243c)는 캐리어(243j)의 홀에 마련된 내접기어에 치합되어 회전되며, 회전력을 스핀들(243d)에 전달한다. 회전부(243c)는 캐리어(243j)의 홀에 마련된 내접기어에 치합되어 회전되는 회전기어부(243k)와, 스핀들(243d)이 삽입되어 회전되도록 내접기어가 형성된 삽입부(243l)를 포함한다. 회전부(243c)의 중심에는 샤프트(233e)가 관통하여 지나가는 샤프트 수용홀(h)이 형성된다.
스핀들(243d)은 회전부(243c)의 회전에 의해 회전되며, 회전부(243c)의 삽입부(243l)에 삽입되어 삽입부(243l)에 형성된 내접기어와 치합되어 회전되는 삽입기어부(243m)와, 삽입기어부(243m)에서 피스톤(130)의 내측 중심부를 향하여 소정 길이 연장되는 수나사부(243n)를 구비한다.
너트 스핀들(243e)은 스핀들(243d)의 회전에 의해 축방향으로 진퇴하며, 회전 방지부(243f)를 가압 또는 가압해제한다. 너트 스핀들(243e)은 내면에 스핀들(243d)의 수나사부(243n)와 체결되는 암나사부(243o)가 마련되며, 외면에 피스톤(130)의 내면과 대응되는 다각(243p)이 마련된다.
너트 스핀들(243e)의 단부에는 후술하는 회전 방지부(243f)의 볼(243q)의 이탈을 방지하는 이탈방지홈이 형성된다. 이탈방지홈의 깊이는 볼(243q)의 일부가 수용되도록 볼(243q)의 지름보다 작게 이루어진다.
회전 방지부(243f)는 제1 동력 전달부(233)의 동력이 제2 동력 전달부(243)로 전달되는 것을 방지한다. 회전 방지부(243f)는 너트 스핀들(243e)의 진퇴에 의해 이동되어 회전 가압부(233b)를 가압하며, 회전 가압부(233b)의 회전력이 너트 스핀들(243e)에 전달되는 것을 방지한다. 회전 방지부(243f)는 회전 가압부(233b)의 회전에 의해 회전되는 볼(243q) 및 볼(243q)을 구속하여 볼(243q)의 이동을 방지하는 이동 방지판(243r)을 포함한다.
이하에서는 도 8 내지 도 10을 참조하여 전자기계식 브레이크의 제어방법에 대해 설명하되, 설명의 편의를 위해 일반 제동 모드, 내리막 제동 모드 및 파킹 모드로 구분하여 설명한다.
일반 제동 모드, 내리막 제동 모드 및 파킹 모드는 운전자의 제동 의지에 따라 차량의 전자제어유닛(ECU)에 의해 제어된다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 전자기계식 브레이크의 제어방법 중 일반 제동 모드는 초기위치 이동 단계(S110), 초기위치 설정 단계(S120), 제동력 결정 단계(S130), 제1 제동 단계(S140), 제1 제동력 보정 단계(S150), 제1 제동 해제 단계(S160), 제2 제동 단계(S170), 제2 제동력 보정 단계(S180) 및 제2 제동 해제 단계(S190)를 포함한다.
초기위치 이동 단계(S110)는 일반 제동 모드가 수행되기 위해 볼(233c)의 위치를 제동 해제 지점인 최저점의 초기위치로 이동시키는 단계이며, 구체적으로 제1 동력 발생부(231)가 제동 해제 방향으로 회전되어 제1 기어부(232)를 제동 해제 방향으로 작동시키고, 제1 기어부(232)의 작동에 의해 제1 동력 전달부(233)의 볼(233c)이 제동 해제 방향으로 이동되어 볼(233c)의 위치를 가압 램프부(233d)에 형성된 가이드홈으로부터 최대한 이격된 위치로 이동시킨다.
또한, 제2 동력 발생부(241)가 제동 해제 방향으로 회전되어 너트 스핀들(243e) 및 회전 방지부(243f)를 피스톤(130)으로부터 최대한 이격된 위치로 이동시킨다.
초기위치 이동 단계(S110)가 적용될 경우, 피스톤(130)이 내측 패드 플레이트(111)로부터 이격될 수 있으며, 그 결과 마찰패드(P)와 디스크 사이의 간극이 확보되어 주행 중 마찰패드(P)가 마모되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제품상 성능 차이 또는 장기간 사용으로 인한 구조 변경에 따른 전자기계식 브레이크의 작동 오차를 감소시킬 수 있다.
초기위치 설정 단계(S120)는 초기위치 이동 단계(S110) 후 제1 동력 발생부(231) 및 제2 동력 발생부(241)의 회전 위치를 제동 초기위치로 설정하는 단계이며, 구체적으로 초기위치 이동 단계(S110)를 통해 제동 해제 방향으로 회전된 제1 동력 발생부(231) 및 제2 동력 발생부(241)의 회전축(A2,A3)의 위치를 제1 동력 발생부(231) 및 제2 동력 발생부(241)에 설치된 상대각 센서의 기준 위치로 설정한다.
초기위치 설정 단계(S120)를 통해 상대각 센서의 기준 위치가 설정될 경우, 운전자의 제동의지에 따른 제동력, 즉 클램핑 포스(clamping force)가 보상될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하는 제1 제동력 보정 단계(S150)에서 구체적으로 설명한다.
초기위치 이동 단계(S110) 및 초기위치 설정 단계(S120)는 후술하는 파킹 모드가 실시된 후 일반 제동 모드로 변경될 시 후술하는 파킹 모드의 초기위치 이동 단계(S310) 및 초기위치 설정 단계(S320)로 대체될 수 있다.
제동력 결정 단계(S130)는 초기위치 설정 단계(S120) 후 제동이 이루어질 시, 운전자의 제동의지에 따른 제동력에 해당되는 전류를 연산하여 제1 제동 단계(S140) 또는 제2 제동 단계(S170)를 결정하는 단계이며, 운전자의 제동의지에 따른 제동력에 해당되는 전류와 전자기계식 브레이크의 설계 시 설정된 기준값을 비교하여 제1 동력 발생부(231) 및 제2 동력 발생부(241) 중 적어도 하나의 동력 발생부에 전류를 공급한다.
기준값은 5A 또는 15A로 이루어질 수 있다.
제1 제동 단계(S140)는 운전자의 제동의지에 따른 제동력에 해당되는 전류가 전자기계식 브레이크의 설계 시 설정된 기준값 이하인 경우 수행되며, 제동력 결정 단계(S130)에서 연산된 전류에 의해 제1 동력 발생부(231)가 구동되고, 제1 동력 발생부(231)의 구동을 통해 제1 기어부(232)가 작동되며, 제1 기어부(232)의 작동에 의해 제1 동력 전달부(233)가 작동되어 피스톤(130)을 가압, 제동이 이루어진다.
보다 구체적으로, 제1 제동 단계(S140)는 급제동과 같은 긴급한 상황이 아닌 일반적인 제동 시 이루어지며, 신속한 제동을 위해 유성기어와 같은 감속기를 거치지 않고 제1 동력 발생부(231)의 구동력이 제1 웜기어(232a), 제1 헬리컬 기어(232b), 제1 웜샤프트(232c), 제1 웜휠기어(233a) 및 회전 가압부(233b)로 직접 전달되며, 회전 가압부(233b)로 전달된 구동력에 의해 볼(233c)이 회전 이동되어 신속히 가압 램프부(233d)를 가압함으로써 피스톤(130)을 가압, 제동이 이루어진다.
제1 제동력 보정 단계(S150)는 제동력 결정 단계(S130)를 통해 공급된 전류에 따른 제1 동력 발생부(231)의 회전축(A2)의 예상 회전값과 제1 동력 발생부(231)에 설치된 상대각 센서를 통해 감지된 실제 회전값을 비교하여 제동력을 보정하는 단계이며, 예상 회전값과 실제 회전값의 차이값 발생 시, 차이값에 대한 전류를 연산 후 제1 동력 발생부(231)에 공급되는 전류를 증가시키거나 감소시켜 제동력을 보정한다.
제1 제동 해제 단계(S160)는 운전자의 제동 의지가 없을 시 제1 동력 발생부(231)에 공급되는 전류를 제거하여 제동을 해제하는 단계이며, 디스크의 회전력에 의해 마찰패드(P), 패드 플레이트(110), 피스톤(130) 및 가압 램프부(233d)가 순차적으로 제동 해제 방향으로 이동되고, 가압 램프부(233d)의 이동에 의해 볼(233c) 및 회전 가압부(233b)가 회전되며, 제1 웜휠기어(233a)가 회전되어 제1 웜샤프트(232c), 제1 헬리컬기어(232b) 및 제1 웜기어(232a)가 제동 해제 방향으로 회전되어 제동이 해제된다.
제1 동력 발생부(231)는 플라스틱과 같은 고분자 합성 수지의 제1 웜휠기어(233a)를 통해 피스톤(130)과 연결되기 때문에 제1 동력 발생부(231)에 공급되는 전류가 제거될 경우 제동 해제 방향으로의 역회전이 발생된다.
이후 추가 제동 시, 제1 동력 발생부(231)에 설치된 상대각 센서를 통해 제1 동력 발생부(231)의 회전축(A2)의 위치를 확인 후, 확인된 제1 동력 발생부(231)의 회전축(A2)의 위치를 반영하여 제동력 결정 단계(S130)를 통해 제1 동력 발생부(231) 및 제2 동력 발생부(241) 중 적어도 하나의 동력 발생부에 전류를 공급한다.
참고로 제1 제동 해제 단계(S160)는 운전자의 제동의지가 없을 시 제1 동력 발생부(231)를 제동 해제 방향으로 역회전시켜 제동을 해제 후 볼(233c)의 위치를 가압 램프부(233d)에 형성된 가이드홈으로부터 최대한 이격된 위치, 즉 초기위치로 이동시킬 수 있다.
제2 제동 단계(S170)는 운전자의 제동의지에 따른 제동력에 해당되는 전류가 전자기계식 브레이크의 설계 시 설정된 기준값 초과인 경우 수행되며, 제동력 결정 단계(S130)에서 연산된 전류에 의해 제1 동력 발생부(231) 및 제2 동력 발생부(241)가 구동되어 제동이 이루어진다.
제2 제동 단계(S170)는 제1 동력 발생부(231)에 최대 전류를 공급하여 신속히 마찰패드(P)와 디스크 사이의 간극을 제거하고, 제2 액추에이터(240)가 작동되어 제동이 이루어진다.
보다 구체적으로, 제2 제동 단계(S170)는 제1 동력 발생부(231)에 최대 전류를 공급하여 피스톤(130)을 가압하고, 제2 동력 발생부(241)의 구동력이 제2 웜기어(242a), 제2 헬리컬기어(242b), 제2 웜샤프트(242c), 제2 웜휠기어(243a) 및 감속부(243b)로 전달되며, 감속부(243b)로 전달되어 감속된 구동력에 의해 회전부(243c) 및 스핀들(243d)이 회전되고, 스핀들(243d)의 회전에 의해 너트 스핀들(243e) 및 회전 방지부(243f)가 이동되어 회전 플랜지(233f)를 가압, 제동이 이루어진다.
제2 제동력 보정 단계(S180)는 제동력 결정 단계(S130)를 통해 공급된 전류에 따른 제2 동력 발생부(241)의 회전축(A3)의 예상 회전값과 제2 동력 발생부(241)에 설치된 상대각 센서를 통해 감지된 실제 회전값을 비교하여 제동력을 보정하는 단계이며, 예상 회전값과 실제 회전값의 차이값 발생 시, 차이값에 대한 전류를 연산 후 제2 동력 발생부(241)에 공급되는 전류를 증가시키거나 감소시켜 제동력을 보정한다.
제2 제동력 보정 단계(S180)는 제동력 결정 단계(S130)에서 결정된 전류값이 제2 동력 발생부(241)의 최대 전류인 경우 생략될 수 있다.
제2 제동 해제 단계(S190)는 운전자의 제동의지가 없을 시 제1 제동 해제 단계(S160)와 함께 제2 동력 발생부(241)를 제동 해제 방향으로 역회전시켜 제동이 해제된다.
일반 제동 모드는 파킹 브레이크 적용 시 또는 시동 OFF 시 종료될 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 전자기계식 브레이크의 제어방법 중 내리막 제동 모드는 초기위치 이동 단계(S201), 초기위치 설정 단계(S202), 제동력 결정 단계(S203), 제1 제동 단계(S204), 제1 제동력 보정 단계(S205), 제2 제동 단계(S206), 제2 제동력 보정 단계(S207), 내리막 판단 단계(S210), 내리막 제동 단계(S220), 내리막 제동 해제 단계(S230) 및 제1 제동 또는 제2 제동 해제 단계(S240)를 포함한다.
내리막 제동 모드의 초기위치 이동 단계(S201), 초기위치 설정 단계(S202), 제동력 결정 단계(S203), 제1 제동 단계(S204), 제1 제동력 보정 단계(S205), 제2 제동 단계(S206) 및 제2 제동력 보정 단계(S207)는 앞서 설명한 일반 제동 모드의 초기위치 이동 단계(S110), 초기위치 설정 단계(S120), 제동력 결정 단계(S130), 제1 제동 단계(S140), 제1 제동력 보정 단계(S150), 제2 제동 단계(S170) 및 제2 제동력 보정 단계(S180)와 동일하기 때문에 이에 대한 설명은 생략한다.
내리막 판단 단계(S210)는 운전자의 제동의지에 따른 제동시간을 판단하여 동력 발생부(231,241)에 공급되는 전류를 결정하는 단계이며, 운전자의 제동의지에 따른 제동시간과 전자기계식 브레이크의 설계 시 설정된 기준값을 비교하여 운전자의 제동의지에 따른 제동시간이 기준값을 초과하는 경우 내리막으로 판단, DC모터인 제1 동력 발생부(231)의 과부하를 방지하기 위해 제1 동력 발생부(231)에 공급되는 전류를 제거하고, 운전자의 제동의지에 따른 제동력에 해당되는 전류를 연산하여 제2 동력 발생부(241)에 전류를 공급한다.
기준값은 3초 또는 5초로 이루어질 수 있다.
내리막 판단 단계(S210)는 운전자의 제동의지에 따른 제동시간이 기준값 이하인 경우, 일반 제동으로 판단하여 제1 제동 또는 제2 제동 해제 단계(S240)를 통해 제동을 해제한다.
내리막 제동 단계(S220)는 내리막 판단 단계(S210)에서 연산된 전류에 의해 제2 동력 발생부(241)가 구동되어 제동이 이루어진다.
보다 구체적으로, 내리막 제동 단계(S220)는 제1 동력 발생부(231)의 전류가 제거된 상태에서 제2 동력 발생부(241)의 구동력에 의해 너트 스핀들(243e) 및 회전 방지부(243f)가 이동되어 회전 플랜지(233f)를 가압, 제동이 이루어지며, 제동 후 제2 동력 발생부(241)에 공급되는 전류를 제거하여 DC 모터인 제2 동력 발생부(241)의 과부하를 방지한다.
제2 동력 발생부(241)는 금속재질의 제2 웜휠기어(243a) 및 감속부(243b)를 통해 피스톤(130)과 연결되기 때문에 제2 동력 발생부(241)에 공급되는 전류가 제거되더라도 제동 해재 방향으로의 역회전이 발생되지 않는다.
이후, 운전자의 제동의지에 따른 제동력이 변화할 시 다시 제동력 결정 단계(S203)를 통해 제동력을 조절하며, 운전자의 제동의지가 없을 시 내리막 제동 해제 단계(S230)를 통해 제동을 해제한다.
내리막 제동 해제 단계(S230)는 제2 동력 발생부(241)가 제동 해제 방향으로 역회전되어 이루어진다.
내리막 제동 모드는 파킹 브레이크 적용 시 또는 시동 OFF 시 종료될 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 전자기계식 브레이크의 제어방법 중 파킹 모드는 초기위치 이동 단계(S310), 초기위치 설정 단계(S320), 파킹 단계(S330) 및 파킹 해제 단계(S340)를 포함한다.
파킹 모드의 초기위치 이동 단계(S310) 및 초기위치 설정 단계(S320)는 앞서 설명한 일반 제동 모드의 초기위치 이동 단계(S110) 및 초기위치 설정 단계(S120)와 동일하기 때문에 이에 대한 설명은 생략한다.
파킹 단계(S330)는 차량 내부에 마련된 파킹 스위치 또는 파킹 레버 등을 동해 운전자의 파킹 의지가 확인될 시 수행되며, 제1 동력 발생부(231)에 공급되는 전류가 제거된 상태에서 제2 동력 발생부(241)에만 전류가 공급되어 너트 스핀들(243e) 및 회전 방지부(243f)가 회전 플랜지(233f)를 가압, 파킹이 이루어진다.
이후, 제2 동력 발생부(241)에 공급되는 전류를 제거하여 파킹 상태를 유지한다.
파킹 해제 단계(S340)는 운전자의 파킹 해제 의지가 확인될 시 수행되며, 제2 동력 발생부(241)가 제동 해제 방향으로 역회전되어 이루어진다.
파킹 해제 시, 앞서 설명한 일반 제동 모드 또는 내리막 제동 모드에 의해 전자기계식 브레이크가 제어된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100 : 디스크 브레이크 110 : 패드 플레이트
120 : 캘리퍼 하우징 130 : 피스톤
200 : 브레이크 액추에이터 210 : 액추에이터 하우징
220 : 커버 230 : 제1 액추에이터
240 : 제2 액추에이터

Claims (23)

  1. 디스크 브레이크에 설치되어 피스톤을 가압 또는 가압해제하며, 전기적 신호에 의해 제어되는 브레이크 액추에이터에 있어서,
    상기 피스톤 측으로 동력을 전달하는 제1 동력 전달부를 포함하는 제1 액추에이터; 및
    상기 피스톤 측으로 동력을 전달하는 제2 동력 전달부를 포함하는 제2 액추에이터;를 포함하며,
    상기 제1 동력 전달부 및 제2 동력 전달부의 회전축은 동일하게 이루어지는 브레이크 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 동력 전달부는 제1 웜휠기어를 포함하며, 상기 제2 동력 전달부는 상기 제1 웜휠기어 내측에 배치되는 제2 웜휠기어를 포함하는 브레이크 액추에이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 동력 전달부는 상기 제2 동력 전달부를 관통하여 지나가는 샤프트를 포함하는 브레이크 액추에이터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 동력 전달부는 상기 샤프트와 연결된 회전 플랜지를 가압 또는 가압해제하는 브레이크 액추에이터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액추에이터는 상기 제1 동력 전달부로 동력을 전달하는 제1 기어부를 포함하며, 상기 제1 기어부는 제1 웜기어와, 상기 제1 웜기어와 치합되어 회전되는 제1 헬리컬기어와, 상기 제1 헬리컬기어의 회전 중심에 결합되어 회전되는 제1 웜샤프트를 포함하는 브레이크 액추에이터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 액추에이터는 상기 제2 동력 전달부로 동력을 전달하는 제2 기어부를 포함하며, 상기 제2 기어부는 제2 웜기어와, 상기 제2 웜기어와 치합되어 회전되는 제2 헬리컬기어와, 상기 제2 헬리컬기어의 회전 중심에 결합되어 회전되는 제2 웜샤프트를 포함하는 브레이크 액추에이터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 동력 전달부는 제1 웜휠기어와, 상기 제1 웜휠기어와 결합되어 회전되는 회전 가압부와, 상기 회전 가압부의 회전에 의해 이동되어 피스톤을 가압하는 가압 램프부를 포함하는 브레이크 액추에이터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 동력 전달부는 상기 회전 가압부에 의해 축지지되는 브레이크 액추에이터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 동력 전달부는 상기 회전 가압부를 가압 또는 가압해제하는 브레이크 액추에이터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 동력 전달부는 제2 웜휠기어와, 상기 제2 웜휠기어의 회전에 의해 구동되는 감속부와, 상기 감속부의 구동에 의해 회전되는 회전부와, 상기 회전부에 삽입되어 회전되는 스핀들과, 상기 스핀들의 회전에 의해 축방향으로 진퇴하는 너트 스핀들을 포함하는 브레이크 액추에이터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 동력 전달부는 상기 제1 동력 전달부에 의해 축지지되는 브레이크 액추에이터.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 동력 전달부는 상기 제1 동력 전달부를 가압 또는 가압해제하는 브레이크 액추에이터.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 동력 전달부는 상기 제1 동력 전달부의 동력이 전달되는 것을 방지하는 회전 방지부를 포함하는 브레이크 액추에이터.
  14. 디스크 브레이크에 설치되어 피스톤을 가압 또는 가압해제하며, 전기적 신호에 의해 제어되는 브레이크 액추에이터에 있어서,
    상기 디스크 브레이크의 측면에 설치되고, 상기 피스톤을 작동시키는 제1 액추에이터; 및
    상기 디스크 브레이크의 측면에 설치되고, 상기 피스톤을 작동시키는 제2 액추에이터;를 포함하며,
    상기 제2 액추에이터의 감속비는 상기 제1 액추에이터의 감속비보다 크게 이루어지는 브레이크 액추에이터.
  15. 디스크 브레이크에 설치되어 피스톤을 가압 또는 가압해제하며, 전기적 신호에 의해 제어되는 브레이크 액추에이터에 있어서,
    상기 피스톤을 가압하는 동력을 발생하는 제1 동력 발생부와, 동력을 전달하는 제1 동력 전달부를 포함하는 제1 액추에이터; 및
    상기 피스톤을 가압하는 동력을 발생하는 제2 동력 발생부와, 동력을 전달하는 제2 동력 전달부를 포함하는 제2 액추에이터;를 포함하며,
    상기 제1 동력 발생부의 회전축 및 상기 제2 동력 발생부의 회전축은 상기 제1 동력 전달부 및 상기 제2 동력 전달부의 회전축과 평행하게 이루어지는 브레이크 액추에이터.
  16. 디스크 브레이크에 설치되어 피스톤을 가압 또는 가압해제하며, 전기적 신호에 의해 제어되는 브레이크 액추에이터에 있어서,
    상기 피스톤과 접촉되어 상기 피스톤을 가압하는 가압 램프부와, 볼을 통해 상기 가압 램프부를 가압하는 회전 가압부를 포함하는 제1 액추에이터; 및
    상기 회전 가압부를 가압하는 너트 스핀들과, 상기 너트 스핀들에 감속된 구동력을 전달하는 감속부를 포함하는 제2 액추에이터;를 포함하는 브레이크 액추에이터.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 따른 브레이크 액추에이터를 포함하는 전자기계식 브레이크.
  18. 디스크 브레이크에 설치되어 피스톤을 가압 또는 가압해제하며, 전기적 신호에 의해 제어되는 브레이크 액추에이터를 포함하는 전자기계식 브레이크의 제어방법에 있어서,
    가압 램프부를 통해 상기 피스톤을 가압하는 볼의 위치를 제동 해제 지점인 최저점의 초기위치로 이동시키는 초기위치 이동 단계;
    상기 초기위치 이동 단계 후 전기적 에너지를 기계적 회전 운동에너지로 변환시키는 제1 동력 발생부 및 제2 동력 발생부의 회전 위치를 제동 초기위치로 설정하는 초기위치 설정 단계;
    운전자의 제동의지에 따른 제동력에 해당되는 전류와 기준값을 비교하여 제1 동력 발생부 및 제2 동력 발생부 중 적어도 하나의 동력 발생부에 전류를 공급하는 제동력 결정 단계;
    상기 운전자의 제동의지에 따른 제동력에 해당되는 전류가 기준값 이하인 경우, 상기 제동력 결정 단계에서 공급된 전류에 의해 상기 제1 동력 발생부가 구동되어 상기 가압 램프부를 통해 상기 피스톤을 직접 가압하여 제동이 이루어지는 제1 제동 단계;를 포함하는 전자기계식 브레이크의 제어방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제동력 결정 단계를 통해 공급된 전류에 따른 상기 제1 동력 발생부의 회전축의 예상 회전값과 상기 제1 동력 발생부에 설치된 상대각 센서를 통해 감지된 실제 회전값을 비교하여 제동력을 보정하는 제1 제동력 보정 단계;를 포함하는 전자기계식 브레이크의 제어방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 운전자의 제동의지에 따른 제동력에 해당되는 전류가 기준값 초과인 경우, 상기 제1 동력 발생부에 최대 전류가 공급되고, 상기 제동력 결정 단계에서 연산된 전류에 의해 상기 제2 동력 발생부가 구동되어 제동이 이루어지는 제2 제동 단계;를 포함하는 전자기계식 브레이크의 제어방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제동력 결정 단계를 통해 공급된 전류에 따른 상기 제2 동력 발생부의 회전축의 예상 회전값과 상기 제2 동력 발생부에 설치된 상대각 센서를 통해 감지된 실제 회전값을 비교하여 제동력을 보정하는 제2 제동력 보정 단계;를 포함하는 전자기계식 브레이크의 제어방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 운전자의 제동의지에 따른 제동시간과 기준값을 비교하여 상기 운전자의 제동의지에 따른 제동시간이 기준값을 초과하는 경우 상기 제1 동력 발생부에 공급되는 전류를 제거하고, 상기 운전자의 제동의지에 따른 제동력에 해당되는 전류를 연산하여 상기 제2 동력 발생부에 전류를 공급하는 내리막 판단 단계;를 포함하는 전자기계식 브레이크의 제어방법.
  23. 디스크 브레이크에 설치되어 피스톤을 가압 또는 가압해제하며, 전기적 신호에 의해 제어되는 브레이크 액추에이터를 포함하는 전자기계식 브레이크의 제어방법에 있어서,
    가압 램프부를 통해 상기 피스톤을 가압하는 볼의 위치를 제동 해제 지점인 최저점의 초기위치로 이동시키는 초기위치 이동 단계;
    상기 초기위치 이동 단계 후 전기적 에너지를 기계적 회전 운동에너지로 변환시키는 제1 동력 발생부 및 제2 동력 발생부의 회전 위치를 제동 초기위치로 설정하는 초기위치 설정 단계; 및
    운전자의 파킹 의지에 따라 상기 제1 동력 발생부에 공급되는 전류가 제거된 상태에서 상기 제2 동력 발생부에만 전류가 공급되어 파킹이 이루어지는 파킹 단계;를 포함하는 전자기계식 브레이크의 제어방법.
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