KR20210004895A - 전기기계식 브레이크시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전기기계식 브레이크시스템을 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따르면 차량의 휠과 함께 회전하는 디스크(D)를 가압하도록 한 쌍의 패드 플레이트가 설치된 캐리어와, 캐리어에 슬라이딩 가능하게 설치되어 한 쌍의 패드 플레이트를 작동시키는 캘리퍼 하우징과, 캘리퍼 하우징 내부에 진퇴 가능하게 설치되는 피스톤과, 피스톤을 이동시키기 위한 회전력을 제공하는 모터를 포함한 엑츄에이터와, 엑츄에이터에서 전달되는 회전력을 전달받아 선형운동으로 변환하여 피스톤의 축방향 이동을 가능하게 하는 스크류조립체와, 엑츄에이터을 수용하는 하우징 및 전기기계식 브레이크 시스템의 동작을 제어하는 ECU를 포함한다.

Description

전기기계식 브레이크시스템{ELECTRO-MECHANICAL BRAKE SYSTEM}

본 발명은 전기기계식 브레이크시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터의 동작에 의해 제동 기능을 구현할 수 있는 전기기계식 브레이크시스템에 관한 것이다.

일반적으로 전기기계식 브레이크(Electro-mechanical Brake)는 차세대 브레이크 개념으로 운전자의 제동의지를 감지한 후 모터와 같은 전동기를 이용하여 전륜과 후륜의 제동압력을 조절하는 장치이다.

전기기계식 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.

이러한 전기기계식 브레이크는 모터와 감속기를 사용하여 캘리퍼에 적정 클램핑 압력을 생성하고, 클램핑 압력을 통해 서비스 브레이크 및 주차 브레이크 기능을 수행한다. 이러한 적정 클랭핌 압력을 생성하기 위해서는 모터의 사양뿐 만 아니라 적합한 감속기 타입과 사양 선정이 중요한 역할을 하며, 브레이크 시스템을 차량의 협소한 공간에 장착하기 위해 브레이크 시스템의 컴팩트화가 요구된다.

한국등록특허 제10-1511437호(2015.04.10 공고)

본 발명의 실시 예들은 컴팩트화를 도모할 수 있는 배치 및 구조를 가질 수 있는 전기 기계식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

또한, 본발명의 실시 예들은 파킹브레이크 작동시 에너지를 저감할 수 있는 전기 기계식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 디스크의 양측에 배치되는 한 쌍의 패드 플레이트가 설치되는 캐리어; 상기 캐리어에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 캘리퍼 하우징; 상기 캘리퍼 하우징 내부에 진퇴 가능하게 설치되는 피스톤; 상기 피스톤을 진퇴시켜 상기 한 쌍의 패드 플레이트를 상기 디스크 측으로 가압하여 차량의 제동을 구현하는 스크류조립체; 상기 스크류조립체에 동력을 전달하는 엑츄에이터; 상기 엑츄에이터와 결합하여 상기 피스톤에 회전력을 제공하는 모터; 상기 엑츄에이터를 수용하기 위한 엑츄에이터 수용부가 형성된 하우징; 상기 하우징에 결합되어 상기 엑츄에이터 수용부를 폐쇄하는 하우징 커버; 상기 하우징의 배면에 결합되어 상기 모터의 동작을 제어하는 전자제어유닛(ECU);을 포함하는 전자기계식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

상기 전자제어유닛은 소자가 장착되는 ECU기판을 포함하고, 상기 소자의 적어도 일부는 상기 하우징 커버와 대향되는 방향으로 배치되는 전자기계식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

상기 전자제어유닛은 소자가 장착되는 ECU기판과, 상기 하우징 커버와 결합하여 내부에 상기 ECU기판을 수용하는 공간을 구획하는 ECU커버를 포함하는 전자기계식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

상기 전자제어유닛은 상기 ECU기판에 전원을 연결하기 위해 상기 ECU기판에 장착되는 컨넥터부를 더 포함하는 전자기계식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

상기 ECU커버는 상기 컨넥터부가 삽입되도록 중공형의 컨넥터 결합부를 포함하고, 상기 컨넥터부와 상기 컨넥터결합부는 밀봉결합되는 전자기계식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

상기 하우징 커버와 상기 ECU커버 중 어느 하나에는 후크부가 마련되며 다른 하나에는 걸림부가 마련되는 전자기계식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

상기 ECU커버는 상기 ECU기판의 열을 외부로 빼기 위한 에어벤트를 포함하는 전자기계식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

상기 ECU기판은 상기 하우징 커버에 스크류 결합되는 전자기계식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

상기 하우징 커버는 일면에 마련되어 적어도 하나의 베어링을 수용할 수 있는 베어링수용홈과, 상기 일면에 대향하는 타면에 마련되어 상기 ECU기판과의 스크류 결합을 위한 스크류홀과, 측면에 마련되어 상기 ECU커버와의 결합을 위한 체결부를 포함하는 전자기계식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

상기 ECU커버는 서로 다른 높이에 소자를 수용할 수 있도록 서로 다른 높이를 가지는 복수의 소자수용부를 포함하는 전자기계식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

피스톤을 진퇴시켜 한 쌍의 패드 플레이트를 디스크 측으로 가압하여 차량의 제동을 구현하는 스크류조립체; 모터의 회전력을 상기 스크류조립체에 전달하는 동력전달유닛; 상기 동력전달유닛을 수용하기 위한 동력전달유닛 수용부가 형성된 하우징; 상기 하우징에 결합되어 상기 동력전달유닛 수용부를 폐쇄하는 커버; 상기 커버의 배면에 결합되어 상기 모터의 동작을 제어하는 전자제어유닛(ECU);을 포함하고, 상기 전자제어유닛은 상기 커버에 설치되는 ECU기판과, 상기 커버와 결합하여 내부에 상기 ECU기판을 수용하는 공간을 구획하는 ECU커버를 포함하는 전자기계식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

상기 전자제어유닛은 상기 ECU기판에 전원을 연결하기 위해 상기 ECU기판에 장착되는 컨넥터부를 더 포함하고, 상기 ECU커버는 상기 컨넥터부가 삽입되도록 중공형의 컨넥터 결합부를 포함하고, 상기 컨넥터부의 둘레와 상기 컨넥터 결합부의 둘레는 서로 밀봉되는 전자기계식 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기기계식 브레이크시스템은 동력전달유닛, 하우징 등 구성요소를 컴팩트하게 배치함으로써 전기기ㅖ식 브레이크 시스템의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 솔레노이드에 전기가 인가되지 아니하는 경우에도 파킹을 유지할 수 있도록 하여 에너지를 저감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 결합된 상태의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 결합된 상태의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 주차 제동을 위한 래칫유닛을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 주차 제동 실행시의 래칫유닛의 동작도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 주차 제동 해제시의 래칫유닛의 동작도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 래칫유닛의 전류소모를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 일부 분해사시도이다.
도 12은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 에어벤트를 나타내는 도면이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 결합된 상태의 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 기계식 브레이크시스템(1)은 차량의 휠과 함께 회전하는 디스크(D)를 가압하도록 한 쌍의 패드 플레이트(11,12)가 설치된 캐리어(10)와, 캐리어(10)에 슬라이딩 가능하게 설치되어 한 쌍의 패드 플레이트(11,12)를 작동시키는 캘리퍼 하우징(20)과, 캘리퍼 하우징(20) 내부에 진퇴 가능하게 설치되는 피스톤(30)과, 피스톤(30)을 이동시키기 위한 회전력을 제공하는 모터(40)를 포함한 엑츄에이터(60)와, 엑츄에이터(60)에서 전달되는 회전력을 전달받아 선형운동으로 변환하여 피스톤(30)의 축방향 이동을 가능하게 하는 스크류조립체(50)와, 엑츄에이터(60)을 수용하는 하우징(70)과, 하우징 및 전기기계식 브레이크 시스템의 동작을 제어하는 전자제어유닛(ECU)(80)를 포함한다.

캐리어(10)에는 한 쌍의 패드 플레이트(11,12)가 설치되고, 패드 플레이트(11,12)의 내면에는 각각 마찰패드(13,14)가 부착된다. 한 쌍의 패드 플레이트(11,12)는 그 외면이 피스톤(30)의 선단과 접하도록 배치되는 내측 패드 플레이트(11)와, 외면이 캘리퍼 하우징(20)의 핑거부(21)와 접하도록 배치되는 외측 패드 플레이트(12)로 이루어져 캐리어(10)에 슬라이딩 가능하게 설치된다.

캘리퍼 하우징(20)은 외측 패드 플레이트(12)를 작동시키기 위한 핑거부(21)와, 피스톤(30)이 설치되는 실린더(22)를 포함하고, 캐리어(10)에 슬라이딩 가능하게 체결된다. 이에 캘리퍼 하우징(20)은 제동 작용시 피스톤(30)의 이동에 따른 반력에 의해 캘리퍼 하우징(20)이 캐리어(10)로부터 슬라이딩되어 우측 방향으로 이동됨에 따라 핑거부(21)에 의해 외측 패드 플레이트(11,12)가 디스크(D) 측으로 밀려 디스크(D)를 가압하게 된다.

본 실시예에서는 일례로 플로팅 타입의 캘리퍼에 대해 설명하고 있으나, 본 발명은 플로팅 타입외 다른 타입의 캘리퍼에도 적용될 수 있다.

피스톤(30)은 일측이 개방된 컵(cup) 형상으로 마련되어, 실린더(22) 내부에서 슬라이딩 가능하게 삽입된다.

피스톤(30)은 동력전달유닛(60)의 회전력을 전달받는 스크류조립체(50)의 축력에 의해 내측 패드 플레이트(11,12)를 디스크(D) 측으로 가압한다.

모터(40)는 차량의 배터리 등 전원장치(미도시)로부터 전원을 공급받아 차량의 제동에 필요한 동력을 발생 및 제공하도록 마련된다. 모터(40)는 동력을 외부로 전달하는 구동축을 포함할 수 있으며, 구동축은 스핀들(51)의 축 방향과 평행하게 배치될 수 있다.

엑츄에이터(60)는 모터(40)로부터 회전력을 스크류조립체(50)로 전달한다. 엑츄에이터(60)는 모터(40)의 회전력을 감속시켜 후단으로 전달하는 복수의 감속기어를 포함한다.

복수의 감속기어는 모터(40)의 회전력을 전달받아 회전하는 입력축(61)에 설치된 제1 기어(62)와, 입력축(61)과 나란히 배치되는 중간축(63)에 설치되는 제2 기어(64) 및 제3 기어(65)와, 스핀들(51)과 연결되는 출력축(66)에 설치되는 제4 기어(67)를 포함한다.

복수의 감속기어는 모터(40)의 회전력을 기어비에 따라 감속하도록 구비되며, 진동 및 소음 특성을 개선하기 위해 헬리컬 기어로 구성될 수 있다.

입력축(61)은 일단이 모터(40)의 축과 연결되고, 타단은 하우징 커버(71)에 설치된 입력축 베어링부재(72)에 회전할 수 있게 지지된다.

입력축 베어링부재(72)는 하우징 커버(71)에 오목하게 형성된 입력축 베어링부재 수용홈(73)에 수용된다. 입력축 베어링부재(73)는 볼 베어링을 포함한다.

입력축(61)에는 제1 기어(62)가 설치되며, 제1 기어(62)는 모터(40)에서 전달되는 회전력을 중간축(63)에 전달한다.

또한 입력축(61)에는 주차 제동 시 솔레노이드 구동부(90)와 간섭되는 래칫휠(91)이 제1 기어(62)와 동축상에 마련된다.

솔레노이드 구동부(90)는 하우징(70)의 일측에 결합되며, 전원의 공급에 의해 진퇴하는 플런저가 래칫휠(91)을 향해 전진하여 래칫휠(91)과 맞물림되도록 마련된다.

이를 위해, 하우징(70)의 일측에는 솔레노이드 구동부(90)의 플런저가 관통 가능한 관통홀(74)이 형성되고, 플런저는 하우징(70)의 외부에서 관통홀(74)을 통해 하우징(70)의 내부로 진입하여 래칫휠(91)과 맞물림될 수 있다.

솔레노이드 구동부(90)와, 래칫휠(91)을 포함하는 구성을 래칫유닛이라고 하고, 후술하고 있는 도 7 내지 9의 래칫유닛이 본 실시예에도 적용될 수 있음은 물론이다. 이 때 래칫휠의 위치는 주차 제동 유지가 가능한 위치라면 입력축, 출력축, 중간축 중 어디에도 위치할 수 있다.

중간축(63)은 안정적 회전이 가능하도록 양단이 각각 한 쌍의 중간축 베어링부재(75)에 의해 회전할 수 있게 지지된다.

한 쌍의 중간축 베어링부재(75)는 각각 하우징(70)에 마련된 제1 중간축 베어링부재 수용홈(76)과 하우징 커버(71)에 마련된 제2 중간축 베어링부재 수용홈(76)에 수용된다. 한 쌍의 중간축 베어링부재(75)는 볼 베어링을 포함한다.

중간축(63)에는 제1 기어(62)와 맞물리는 제2 기어(64)가 결합되어 제1 기어(62)로부터 전달된 입력축(61)의 회전속도에 대하여 1차 감속을 진행한다.

중간축(63)에는 제1 기어(62)에 의해 전달되는 회전력을 출력축(66)에 전달하기 위한 제3 기어(65)가 마련된다.

제2 기어(64)와 제3 기어(65)는 중간축(63)에서 동축상에 설치되어 중간축(63)과 함께 회전한다.

출력축(66)에는 제3 기어(65)와 맞물리는 제4 기어(67)가 결합되어, 제3 기어(65)로부터 전달된 중간축(63)의 회전속도에 대하여 2차 감속을 진행한다.

출력축(66)은 안정적 회전이 가능하도록 양단이 각각 한 쌍의 출력축 베어링부재(77)에 의해 회전할 수 있게 지지된다.

한 쌍의 출력축 베어링부재(77)는 각각 하우징(70)에 마련된 제1 출력축 베어링부재 수용홈(78)과 하우징 커버(71)에 마련된 제2 출력축 베어링부재 수용홈(78)에 수용된다. 한 쌍의 출력축 베어링부재(77)는 볼 베어링을 포함한다.

제4 기어(67)는 출력축(66)에서 반경방향 외측으로 연장된 플랜지(66a)에 결합되는 몸체(68)를 구비할 수 있다.

제4 기어(67)는 모터(40)의 회전을 감속하여 출력축(66)에 전달하기 위해 복수의 감속기어와 대비 상대적으로 큰 직경을 갖게 되므로, 가공성 및 생산성 향상을 위해 출력축(66)에 마련된 플랜지(66a)에 결합되는 몸체(68)를 가질 수 있다.

이러한 제4 기어(67)의 몸체(68)는 볼트 체결에 의해 출력축(66)의 플랜지(66a)에 결합될 수 있다.

하우징(70)은 일면에 모터(40)를 장착하기 위한 모터장착부(79a)와, 모터장착부(79a)와 병렬적으로 배치되어 캘리퍼 하우징(20)에 고정시키기 위한 캘리퍼 하우징 장착부(79b)와, 내측에 엑츄에이터(60)를 수용하기 위한 엑츄에이터수용부(79c)를 포함한다.

모터장착부(79a)에는 모터(40)가 스크류 결합할 수 있도록 결합홀이 형성되고 모터장착부(79a)의 중앙에는 모터(40)의 구동축이 하우징(70) 내부로 진입할 수 있도록 중공홀이 형성된다.

캘리퍼 하우징 장착부(79b)는 캘리퍼 하우징(20)이 스크류 결합할 수 있도록 결합홀이 형성되고 그 중앙에는 엑츄에이터(60)의 출력축(66)이 갤리퍼 하우징(70)으로 연장될 수 있도록 모터장착부(79a)의 중공홀에 병렬적으로 중공홀이 형성된다.

또한, 하우징(70)의 몸통에는 솔레노이드 구동부(90)의 플런저가 관통 가능한 관통홀(74)이 형성되고, 플런저는 하우징(70)의 외부에서 관통홀(74)을 통해 하우징(70)의 내부로 진입하여 래칫휠(91)과 맞물림될 수 있다.

본 실시예에서는 하우징의 외부에 모터가 장착되는 것을 일 예로 설명하고 있으나, 하우징에 모터 수용부가 마련되어 모터가 하우징에 수용되어 설치될 수도 있으며 이때 모터 수용부에는 모터의 댐핑을 위해 댐핑부재가 마련될 수도 있다.

이러한 하우징(70)은 엑츄에이터수용부(79c)가 형성된 상부가 개방된 형태로 마련되고, 개방된 하우징(70)의 상부는 하우징 커버(71)에 의해 폐쇄된다.

도1 및 도 11에 도시된 바와 같이, 하우징 커버(71)는 하부가 개구된 박스 형태로 마련되어 하우징(70)과 결합하면서 내부에 공간을 형성한다.

하우징 커버(71)는 입력축 베어링부재(72)를 수용하기 위한 입력축 베어링부재 수용홈(73)과, 제2 중간축 베어링부재(75)를 수용하기 위한 제2 중간축 베어링부재 수용홈(76)과, 제2 출력축 베어링부재(77)를 수용하기 위한 제2 출력축 베어링부재 수용홈(78)을 포함한다.

하우징 커버(71)의 외면에는 후술할 전자제어유닛의 ECU기판(81)이 장착될 수 있는 기판장착부(71c)가 마련된다. 또한, 하우징 커버(71)의 측면에는 후술할 ECU커버(82)와의 결합을 위한 제1체결부(71b)가 형성된다.

기판장착부(71c)에는 ECU기판(81)과의 스크류 결합을 위한 제1스크류홀(71d)이 형성된다.

하우징(70)에 엑츄에이터(60)가 고정 설치하고, 베어링부재 수용홈(73, 76, 78)에 복수의 베어링부재(72, 75, 77)이 삽입된 상태에서 하우징 커버(71)를 하우징(70)에 스크류 결합함으로써 하우징(70) 내부를 용이하게 밀폐할 수 있다.

하우징 커버(71)의 외면에는 전자제어유닛(80)이 결합된다.

ECU(80)는 소자(81a)가 장착되는 ECU기판(81)과, 하우징 커버(71)와 결합하여 내부에 ECU기판(81)을 수용하는 공간을 구획하는 ECU커버(82)와, 모터(40) 및 ECU기판(81)에 전원 및/또는 신호를 연결하기 위해 ECU기판(81)에 장착되는 컨넥터부(83)를 포함할 수 있다.

ECU기판(81)은 하우징 커버(71)의 외면에 형성된 기판장착부(71c)에 고정 설치되며, 다양한 크기의 소자(81a)가 장착되고, 소자(81a)의 적어도 일부는 하우징 커버(71)와 대향되는 방향으로 배치될 수 있다.

ECU기판(81)의 모서리측에서는 하우징 커버(71)와의 스크류 체결을 위해 하우징 커버(71)의 제1스크류홀(71d)에 대응하여 제2스크류홀(81b)이 형성된다.

ECU커버(82)는 컨넥터부(83)가 삽입되도록 내부에 중공형의 컨넥터 결합부(82a)를 포함하고, 컨넥터부(83)를 컨넥터 결합부(82a)에 관통시켜 고정한 후 컨넥터부(83)와 컨넥터결합부(82a)의 접촉영역을 밀봉 결합시킨다.

ECU커버(82)의 측부에는 하우징 커버(71)와의 결합을 위해 하우징 커버(71)의 제1체결부(71b)에 대응하여 제2체결부(82b)가 마련된다. 제1체결부(71b) 및 제2체결부(82b)는 후크 결합을 위해 어느 하나는 후크, 다른 하나는 걸림부 형태로 마련될 수 있으며, 스크류결합 등 기타 다른 결합방식을 채용할 수 있음은 물론이다.

도 12에 도시된 바와 같이, ECU커버(82)는 ECU기판(81)의 열을 외부로 빼기 위한 에어벤트(82d)를 포함할 수 있다.

에어벤트(82d)는 ECU커버(82)에 형성된 에어벤트홀(82f)와, 에어벤트홀(82f)과 결합되는 마개부(82g)와, 에어벤트홀(82f)과 마개부(82g) 사이에 마련되어 유체가 ECU기판(81)으로 유입되는 것을 방지하는 씰링(82h)을 포함할 수 있다.

ECU커버(82)는 서로 다른 높이에 소자(81a)를 수용할 수 있도록 서로 다른 높이를 가지는 복수의 소자수용부(82i)가 형성되어 ECU기판(81)의 소자들이 소자수용부(82i)가 수용된다.

컨넥터부(83)는 신호부(83a)와 전원부(83b)를 포함하고, 컨넥터부(83)의 몸체는 ECU기판(81)에 장착된다.

컨넥터부(83)는 ECU기판(81)에 장착된 상태로 ECU기판(81)이 하우징 커버(71)에 결합된다. 그 후 ECU커버(82)의 컨넥터결합부(82a)를 관통하여 컨넥터부(83)가 외부로 돌출되도록 한 후, ECU커버(82)를 하우징 커버(71)에 결합시킴으로써 하우징 커버(71)에 전자제어유닛(80)을 조립할 수 있다.

하우징 커버(71)와 하우징(70) 및 ECU커버(82)는 합성수지재로 마련될 수 있어서, 상호간의 조립은 초음파융착, 본딩 등의 결합방식이 적용될 수도 있다.

스크류조립체(50)는 엑츄에이터(60)으로부터 회전력을 전달받아 피스톤(30)을 내측 패드 플레이트(11,12) 측으로 가압하는 역할을 한다.

스크류조립체(50)은 피스톤(30) 내부에 배치되어 전후 진퇴 가능한 너트(52)와, 엑츄에이터(60)으로부터 회전력을 전달받아 회전하여 너트(52)를 진퇴 이동시키는 스핀들(51) 및 너트(52)와 스핀들(51) 사이에 개재되는 복수의 볼(미도시)을 포함한다. 이러한 스크류조립체(50)은 회전운동을 선형운동으로 변환하는 볼 스크류 타입의 선형 이동장치 일 수 있으나, 회전운동을 선형운동으로 변환시키는 다양한 기구들이 채용될 수 있음은 물론이다.

또한, 스핀들(51)에 설치되는 링(54)과, 스핀들(51)이 관통하는 캘리퍼 하우징(20)의 후방벽과 링사이에 마련된 스러스트베어링(56)을 포함한다.

링(54)은 스핀들(51)과 함께 회전하도록 스핀들(51)에 설치된다. 이 링(54)은 대략 원통 형태를 갖도록 이루어져 스핀들(51)에 압입되어 설치될 수 있다.

링(54)은 스핀들(51)과 함께 회전하도록 설치됨에 따라 스크류조립체(50)가 작동하여 피스톤(30)을 통해 내측 패드 플레이트(11,12)를 디스크(D)에 가압 시 발생되는 추력을 전달받게 된다.

또한, 본 실시예에는 브레이크 시스템의 제동력을 감지할 수 있는 포스센서(미도시)가 마련될 수 있다.

포스센서는 스러스트 베어링(56)과 후방벽 또는 후방벽의 외면 또는 링과 스러스트 베어링(56) 사이 등 제동력을 감지할 수 있는 위치라면 어디에도 설치가 될 수 있다.

일 예로 포스센서는 캘리퍼 하우징(20) 상에서 스핀들(51) 및 너트(52)가 진입 설치되는 일면의 반대측인 타면 상에 나사 결합하여 마련됨에 따라 브레이크 시스템의 구조 및 조립 공정이 단순화되어, 제조원가를 절감하고 생산성을 향상시킬 수 있다.

포스센서가 캘리퍼 하우징(20)에 가해지는 부하가 가장 큰 부위에 장착됨에 따라 차륜의 제동력을 보다 정확하게 검출할 수 있다. 포스센서는 검출된 제동력을 ECU(80)(전자제어유닛)으로 송출할 수 있으며, ECU(80)는 포스센서로부터 수신된 제동력에 근거하여 각 차륜의 제동을 독립적으로 제어할 수도 있다.

포스센서의 감지 성능 유지 및 안정화를 위해, 포스센서의 조립 시 기 설정된 체결토크 값에 도달할 때까지 포스센서를 캘리퍼 하우징(20) 상에 나사결합시키되, 해당 체결토크 값을 초과하면 나사결합을 중지하여 포스센서의 조립 공정을 완료할 수 있다.

이하에서는 본 실시 예에 의한 전동식 브레이크 시스템의 작동에 대해 설명한다.

운전자가 차량의 운행 중 서비스 브레이크를 수행하고자 하거나, 차량의 주차를 위한 파킹 브레이크를 수행하고자 하는 경우, 차량의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 모터(40)가 작동하여 모터(40)의 구동축이 일방향으로 회전한다.

이때, 모터(40)의 구동축에 결합된 입력축(61)이 회전하고, 입력축(61)과 치합하는 중간축(63), 중간축(63)과 치합하는 출력축(66)이 감속되어 회전된다.

출력축(66)은 스핀들(51)을 회전시키고, 스핀들(51)에 마련된 너트(52)가 전진하게 됨으로써 브레이크 패드(13,14)가 디스크(D)에 밀착하여 차량의 제동을 구현할 수 있다. 차량의 제동력, 다시 말해 브레이크 패드와 디스크 사이에 발생하는 밀착력은 포스센서에 의해 검출될 수 있으며, 포스센서는 감지된 제동력을 ECU(80)로 송출할 수 있다.

차량의 제동을 해제하고자 하는 경우, 차량의 제동 해제의지를 전기적 신호로 전달받아 모터(40)가 작동하여 입력축(61)이 타방향으로 회전한다. 입력축(61)의 회전력은 엑츄에이터(60)을 거쳐 스핀들(51)로 전달되어 스핀들(51)의 타방향 회전을 발생시킨다. 스핀들(51)의 타방향 회전에 의해 너트(52)가 후퇴하게 되고, 이로써 브레이크 패드(13,14)가 디스크(D)로부터 이격되어 차량의 제동해제를 구현할 수 있다.

다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기기계식 브레이크시스템에 대해 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 결합된 상태의 사시도이다.

이하에서는 일 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 일 실시예의 설명으로 다른 실시예의 동일한 구성에 대한 설명을 갈음하도록 한다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기 기계식 브레이크시스템(1)은 차량의 휠과 함께 회전하는 디스크(D)를 가압하도록 한 쌍의 패드 플레이트(11,12)가 설치된 캐리어(10)와, 캐리어(10)에 슬라이딩 가능하게 설치되어 한 쌍의 패드 플레이트(11,12)를 작동시키는 캘리퍼 하우징(20)과, 캘리퍼 하우징(20) 내부에 진퇴 가능하게 설치되는 피스톤(30)과, 피스톤(30)을 이동시키기 위한 회전력을 제공하는 모터(40)를 포함한 엑츄에이터(100)와, 엑츄에이터(100)에서 전달되는 회전력을 전달받아 선형운동으로 변환하여 피스톤(30)의 축방향 이동을 가능하게 하는 스크류조립체(50)와, 주차 제동을 위한 래칫유닛(150) 및 엑츄에이터(100)을 수용하는 제1, 2 하우징(110, 120) 및 전기기계식 브레이크 시스템의 동작을 제어하는 ECU(140)를 포함한다.

엑츄에이터(100)는 모터(40)로부터 회전력을 스크류조립체(50)로 전달한다. 엑츄에이터(100)는 모터(40)의 회전력을 감속시켜 후단으로 전달하는 복수의 벨트감속조립체를 포함한다.

복수의 벨트감속조립체는 모터(40)의 입력축(101)에 설치된 제1 풀리(102)와, 입력축(101)과 나란히 배치되는 중간축(160)에 설치되는 제2 풀리(161) 및 제3 풀리(162)와, 스핀들(51)과 연결되는 출력축(103)에 설치되는 제4 풀리(104)를 포함한다.

입력축(101)은 모터(40)의 회전축으로 형성되고, 일단은 제1 하우징(110)에 설치된 입력축 베어링부재(101a)에 회전가능하게 지지된다.

입력축 베어링부재(101a)는 제1 하우징(110)에 오목하게 형성된 입력축 베어링부재 수용홈(111)에 수용된다. 입력축 베어링부재(101a)는 볼 베어링을 포함한다.

중간축(160)은 축부(163)와, 일측에 마련되어 제1 풀리(102)로부터 회전력을 전달받아 1차 감속이 이루어질 수 있도록 하는 제2 풀리(161)와, 축부(163)의 타단에 마련되는 제3 풀리(162)와, 제2 풀리(161) 및 제3 풀리(162) 사이에 배치되어 축부(163)를 제1 하우징(110)에 회전 가능하게 고정하기 위한 고정부(164)를 포함한다.

제1 풀리(102)와 제2 풀리(161)사이에는 제1 밸트(105)가 결합되어 제1 풀리(102)의 회전력을 감속시켜 제2 풀리(161)에 전달한다.

축부(163)와 고정부(164)사이에는 축부(163)의 안정적 회전이 가능하도록 중간축 베어링부재(165)가 마련되어, 축부(163)를 회전 가능하게 지지된다.

축부(163)의 타단에는 축부(163)의 회전에 따라 회전하여 제4 풀리(104)로 회전력을 전달하기 위한 제3 풀리(162)가 마련된다.

제2 풀리(161)와 제3 풀리(162)는 축부(163)에서 고정부(164)를 중심으로 양측에 각각 설치되어 축부(163)와 함께 회전한다.

출력축(103)에는 제3 풀리(162)와 밸트 연결되는 제4 풀리(104)가 결합되어, 제3 풀리(162)로부터 전달된 축부(163)의 회전속도에 대하여 2차 감속을 진행한다.

출력축(103)은 안정적 회전이 가능하도록 출력축 베어링부재(107)가 제2 하우징(120)과 출력축(103)사이에 마련되어 출력축(103)을 회전가능하게 지지한다.

제3 풀리(162)와 제4 풀리(104)사이에는 제2 벨트(106)가 결합되고, 제2 벨트(106)는 제3 풀리(162)의 회전력을 감속시켜 제4 풀리(104)에 전달한다. 제3 풀리(162)와 제4 풀리(104)사이에는 제2 벨트(106)의 장력을 조절하거나, 동력전달방향을 조절하기 위한 텐셔너(108)가 더 설치될 수도 있다.

입력축(101)과 중간축(160) 및 출력축(103)의 배치는 입력축(101), 출력축(103) 및 중간축(160)이 순차적으로 배치될 수 있다.

출력축(103)에는 주차 제동을 위한 래칫유닛(150)이 마련될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 주차 제동을 위한 래칫유닛을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 주차 제동 실행시의 래칫유닛의 동작도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 주차 제동 해제시의 래칫유닛의 동작도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크시스템의 래칫유닛의 전류소모를 나타내는 도면이다.

도 7 내지 10을 참조하면, 래칫유닛(150)은 솔레노이드 구동부(151)와 솔레노이드 구동부(151)의 동작에 의해 회전 가능하게 마련된 폴(153), 폴(153)에 의해 어느 일 방향으로 회전이 제한되는 래칫휠(158)을 포함한다.

솔레노이드 구동부(151)는 제2 하우징(120)의 외측에 고정되며 전원의 공급에 위해 진퇴하는 플런저(152)를 포함한다.

제2 하우징(120)의 일측에는 솔레노이드 구동부(90)의 플런저(152)가 관통 가능한 관통홀(미도시)이 형성되고, 플런저(152)는 제2 하우징(120)의 외부에서 관통홀을 통해 제2 하우징(120)의 내부로 진입하여 래칫휠(158)과 맞물림될 수 있다.

폴(153)은 회전축(154)과, 회전축(154)의 일측에 마련되어 플런저(152)에 연결되는 연결부(155)와, 회전축(154)의 타측에 마련되어 래칫휠(158)에 맞물리는 걸쇠부(156)를 포함한다.

회전축(154)에는 토션스프링(157)이 결합된다. 토션스프링(157)은 일단이 연결부(155)측에 고정되고, 타단이 제2 하우징(120)에 고정되어 걸쇠부(156)가 래칫휠(158)로부터 이격되는 방향으로 탄성력을 제공한다.

래칫휠(158)은 제4 풀리(104)와 동축상의 출력축(103)에 마련된다. 본 실시예에서는 출력축(103)에 래칫휠(158)이 마련된 것을 일 예로 설명하고 있으나, 주차 제동이 가능한 위치라면 입력축(101), 중간축(160)의 어느 위치에도 설치될 수 있다.

이러한 구성으로 인하여, 주차 제동신호가 인가되지 아니한 상태에서는 토션스프링(157)의 탄성력에 의해 폴(153)의 걸쇠부(156)가 래칫휠(158)로부터 이격된 상태를 유지하고 있다.

이 때, 주차 제동신호가 인가되면 도 8과 같이 솔레노이드 구동부(151)가 구동되어 플런저(152)가 연결부(155)를 당기게 되고, 폴(153)은 회전축(154)을 중심으로 회전하여 걸쇠부(156)가 래칫휠(158)에 맞물려 주차 제동상태가 유지된다.

주차 제동상태에서 솔레노이드 구동부에 전원인가가 해제되는 경우에도 걸쇠부(156)가 래칫휠(158)에 맞물려 있는 상태이기 때문에 래칫휠(158)에 의해 걸쇠부(156)에 가압력이 작용하여 걸쇠부(156)가 래칫휠(158)에서 이탈하는 것을 방지하고 제동상태를 유지할 수 있게 된다.

따라서, 주차 제동신호가 인가되는 경우에만 솔레노이드 구동부(151)에 전류가 인가되고, 이 후 솔레노이드 구동부(151)에 전류가 인가되지 아니하여도 주차 제동상태가 유지되어 전력 소비를 최소화할 수 있다. 이러한 결과는 도 10에서 나타내고 있다.

주차 제동 해제시 즉, 모터(40)가 구동하는 경우 도 9와 같이 래칫휠(158)이 반시계 방향으로 회전하면 폴(153)이 회전축(154)을 중심으로 래칫휠(158)에서 걸쇠부(156)가 이탈되는 방향으로 회전하고 토션스프링(157)의 탄성력에 의해 걸쇠부(156)가 래칫휠(158)에서 이격된 상태로 고정되어 주차 제동이 해제된다.

본 실시예의 래칫유닛(150)을 통해 모터(40)에 전류공급이 없는 상태에서도 주차 제동상태를 유지할 수 있으며, 또한 래칫유닛(150)의 동작시 즉 주차 제동을 위한 시작순간에만 솔레노이드 구동부(151)에 전류를 공급해주고 주차 제동중에는 솔레노이드 구동부의 무부하 상태를 유지할 수 있기 때문에 에너지를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

하우징은 내부에 제1 풀리(102), 제2 풀리(161) 및 제1 밸트(105)를 수용하는 제1 수용부(113)가 마련되며 외면에 모터(40)가 장착되는 장착부(115)가 형성된 제1 하우징(110)과, 제1 하우징(110)과 결합되어 제3 풀리(162), 제4 풀리(104), 제2 벨트(106) 및 래칫유닛(150)을 수용하는 제2 수용부(122)가 형성되는 제2 하우징(120)을 포함한다.

제1 하우징(110)에는 중간축(160)의 고정부(164)가 결합되어 축부(163)가 회전 가능하게 지지된다.

제1 하우징(110)은 제1 수용부(113)가 형성된 상부가 개방된 형태로 마련되고, 개방된 제1 하우징(110)의 상부의 일측은 하우징 커버(130)에 의해 폐쇄된다.

제1 하우징(110) 상부의 타측에는 ECU(전자제어유닛)가 장착될 수 있으며, ECU(140)에는 모터(40) 및 ECU(140)로 전원을 공급하기 위한 커넥터부(142)가 형성된다. 제1 하우징(110) 상부에 ECU(140)가 장착됨으로써 제1 하우징(110) 상부의 타측이 폐쇄될 수 있다.

ECU기판(140a)의 배면에는 ECU커버(141)가 장착된다. ECU커버(141)는 제1 하우징(110)과 결합됨으로써 그 사이에 배치된 ECU기판(140a)을 밀봉할 수 있다.

제2 하우징(120)의 몸통에는 솔레노이드 구동부(151)의 플런저(152)가 관통 가능한 관통홀(미도시)이 형성된다.

제2 하우징(120)과 캘리퍼 하우징(20) 사이에는 브라켓(125)이 마련될 수 있으며, 브라켓(125)을 통해 제2 하우징(120)과 캘리퍼 하우징(20)의 결합력을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10 : 캐리어 20 : 캘리퍼 하우징
30 : 피스톤 40 : 모터
50 : 스크류조립체 60 : 엑츄에이터
70 : 하우징 80 : ECU

Claims (12)

1. 디스크의 양측에 배치되는 한 쌍의 패드 플레이트가 설치되는 캐리어;
   상기 캐리어에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 캘리퍼 하우징;
   상기 캘리퍼 하우징 내부에 진퇴 가능하게 설치되는 피스톤;
   상기 피스톤을 진퇴시켜 상기 한 쌍의 패드 플레이트를 상기 디스크 측으로 가압하여 차량의 제동을 구현하는 스크류조립체;
   상기 스크류조립체에 동력을 전달하는 엑츄에이터;
   상기 엑츄에이터와 결합하여 상기 피스톤에 회전력을 제공하는 모터;
   상기 엑츄에이터를 수용하기 위한 엑츄에이터 수용부가 형성된 하우징;
   상기 하우징에 결합되어 상기 엑츄에이터 수용부를 폐쇄하는 하우징 커버;
   상기 하우징의 배면에 결합되어 상기 모터의 동작을 제어하는 전자제어유닛(ECU);을 포함하는 전자기계식 브레이크 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 전자제어유닛은 소자가 장착되는 ECU기판을 포함하고, 상기 소자의 적어도 일부는 상기 하우징 커버와 대향되는 방향으로 배치되는 전자기계식 브레이크 시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 전자제어유닛은 소자가 장착되는 ECU기판과, 상기 하우징 커버와 결합하여 내부에 상기 ECU기판을 수용하는 공간을 구획하는 ECU커버를 포함하는 전자기계식 브레이크 시스템.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 전자제어유닛은 상기 ECU기판에 전원을 연결하기 위해 상기 ECU기판에 장착되는 컨넥터부를 더 포함하는 전자기계식 브레이크 시스템.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 ECU커버는 상기 컨넥터부가 삽입되도록 중공형의 컨넥터 결합부를 포함하고,
   상기 컨넥터부와 상기 컨넥터결합부는 밀봉결합되는 전자기계식 브레이크 시스템.
6. 제 3항에 있어서,
   상기 하우징 커버와 상기 ECU커버 중 어느 하나에는 후크부가 마련되며 다른 하나에는 걸림부가 마련되는 전자기계식 브레이크 시스템.
7. 제 3항에 있어서,
   상기 ECU커버는 상기 ECU기판의 열을 외부로 빼기 위한 에어벤트를 포함하는 전자기계식 브레이크 시스템.
8. 제 3항에 있어서,
   상기 ECU기판은 상기 하우징 커버에 스크류 결합되는 전자기계식 브레이크 시스템.
9. 제 3항에 있어서,
   상기 하우징 커버는 일면에 마련되어 적어도 하나의 베어링을 수용할 수 있는 베어링수용홈과, 상기 일면에 대향하는 타면에 마련되어 상기 ECU기판과의 스크류 결합을 위한 스크류홀과, 측면에 마련되어 상기 ECU커버와의 결합을 위한 체결부를 포함하는 전자기계식 브레이크 시스템.
10. 제 3항에 있어서,
    상기 ECU커버는 서로 다른 높이에 소자를 수용할 수 있도록 서로 다른 높이를 가지는 복수의 소자수용부를 포함하는 전자기계식 브레이크 시스템.
11. 피스톤을 진퇴시켜 한 쌍의 패드 플레이트를 디스크 측으로 가압하여 차량의 제동을 구현하는 스크류조립체;
    모터의 회전력을 상기 스크류조립체에 전달하는 동력전달유닛;
    상기 동력전달유닛을 수용하기 위한 동력전달유닛 수용부가 형성된 하우징;
    상기 하우징에 결합되어 상기 동력전달유닛 수용부를 폐쇄하는 커버;
    상기 커버의 배면에 결합되어 상기 모터의 동작을 제어하는 전자제어유닛(ECU);을 포함하고,
    상기 전자제어유닛은 상기 커버에 설치되는 ECU기판과, 상기 커버와 결합하여 내부에 상기 ECU기판을 수용하는 공간을 구획하는 ECU커버를 포함하는 전자기계식 브레이크 시스템.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 전자제어유닛은 상기 ECU기판에 전원을 연결하기 위해 상기 ECU기판에 장착되는 컨넥터부를 더 포함하고,
    상기 ECU커버는 상기 컨넥터부가 삽입되도록 중공형의 컨넥터 결합부를 포함하고,
    상기 컨넥터부의 둘레와 상기 컨넥터 결합부의 둘레는 서로 밀봉되는 전자기계식 브레이크 시스템
    

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