KR20220013196A - 전기 기계식 브레이크 및 이의 작동방법 - Google Patents

전기 기계식 브레이크 및 이의 작동방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220013196A
KR20220013196A KR1020200092442A KR20200092442A KR20220013196A KR 20220013196 A KR20220013196 A KR 20220013196A KR 1020200092442 A KR1020200092442 A KR 1020200092442A KR 20200092442 A KR20200092442 A KR 20200092442A KR 20220013196 A KR20220013196 A KR 20220013196A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
brake
nut
spindle
piston
adjusting screw
Prior art date
Application number
KR1020200092442A
Other languages
English (en)
Inventor
백승태
Original Assignee
주식회사 만도
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 만도 filed Critical 주식회사 만도
Priority to KR1020200092442A priority Critical patent/KR20220013196A/ko
Priority to US17/383,424 priority patent/US20220024434A1/en
Publication of KR20220013196A publication Critical patent/KR20220013196A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/741—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive acting on an ultimate actuator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/18—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • F16D65/183—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes with force-transmitting members arranged side by side acting on a spot type force-applying member
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D55/00—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
    • F16D55/02—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members
    • F16D55/22—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads
    • F16D55/224—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members
    • F16D55/225—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members the braking members being brake pads
    • F16D55/226—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members the braking members being brake pads in which the common actuating member is moved axially, e.g. floating caliper disc brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/18—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/18—Electric or magnetic
    • F16D2121/24—Electric or magnetic using motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00—Components of actuators
    • F16D2125/18—Mechanical mechanisms
    • F16D2125/20—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa
    • F16D2125/34—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa acting in the direction of the axis of rotation
    • F16D2125/36—Helical cams, Ball-rotating ramps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00—Components of actuators
    • F16D2125/18—Mechanical mechanisms
    • F16D2125/20—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa
    • F16D2125/34—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa acting in the direction of the axis of rotation
    • F16D2125/40—Screw-and-nut

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

전기 기계식 브레이크 및 이의 작동방법이 개시된다. 본 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크는 브레이크 패드를 차륜과 함께 회전하는 디스크 측으로 가압하도록 진퇴 가능하게 마련되는 피스톤; 액츄에이터로부터 구동력을 전달받아 회전하는 스핀들과, 스핀들과 연결되어 스핀들의 제1 방향 또는 제2 방향 회전에 의해 전진 또는 후진하여 피스톤을 진퇴시키는 너트를 포함하는 동력변환유닛; 너트의 외측에 마련되어 너트와 함께 회전하는 조정스크류와, 조정스크류의 외주면에 형성되는 제1 나사산과, 피스톤의 내주면에 형성되되 제1 나사산과 치합하는 제2 나사산과, 스핀들과 너트 사이에 마련되어 스핀들의 회전에 의해 너트 및 조정스크류를 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전시켜 동력변환유닛에 대한 피스톤의 상대위치를 전진 또는 후진시키는 어져스터를 포함하는 위치조정부; 및 액츄에이터의 작동을 제어하는 전자제어유닛;을 포함하고, 전자제어유닛은 액츄에이터를 제어하여 디스크와 브레이크 패드 사이의 간격(d)을 조정하여 제공될 수 있다.

Description

전기 기계식 브레이크 및 이의 작동방법{ELECTRO-MECHANICAL BRAKE AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 전기 기계식 브레이크 및 이의 작동방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터의 회전 구동력을 이용하여 차량의 제동을 구현하는 전기 기계식 디스크 브레이크 및 이의 작동방법에 관한 것이다.
차량에는 제동을 수행하기 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되며, 운전자 및 승객의 안전을 위해 다양한 방식의 브레이크 시스템이 제안되고 있다.
종래의 브레이크 시스템은 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 기계적으로 연결된 부스터를 이용하여 휠 실린더에 제동에 필요한 액압을 공급하는 방식이 주로 이용되었다. 그러나 오늘날에는 차세대 브레이크 시스템으로서 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받고, 이에 근거하여 모터와 같은 전동장치를 작동시켜 차량의 제동력을 제공하는 전기 기계식 브레이크 시스템이 개발되고 있다.
이러한 전기 기계식 브레이크 시스템은 모터와 감속기 등을 통해 모터의 회전력을 선형운동으로 변환하여 브레이크 디스크의 클램핑 압력을 제공하고, 이를 통해 차량의 서비스 브레이크 및 주차 브레이크를 수행한다.
한편, 차량의 브레이크 디스크에 직접 접촉하여 가압하는 브레이크 패드는 반복적인 차량의 제동 작동에 따라 점차적으로 마모가 발생하게 된다. 브레이크 패드의 마모에도 불구하고 차량의 제동 성능을 유지하기 위해서는 브레이크 패드 마모에 대한 보상을 구현하는 것이 요구되나, 이 경우 브레이크 시스템의 크기 또는 축 방향 길이가 증가하여 차량의 적용성이 저하되는 문제점이 있다.
본 실시 예는 차량의 디스크와 브레이크 패드 간의 거리를 조절하여 제동 응답성 및 드래그 성능을 조절 가능한 전기 기계식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 브레이크 패드의 마모에도 불구하고 차량의 제동 성능을 유지 및 향상시킬 수 있는 전기 기계식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 차량의 다양한 운용상황에서도 차량의 제동을 안정적으로 수행할 수 있는 전기 기계식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 크기 및 무게를 절감하여 차량의 적용성을 향상시키고, 차량의 공간 활용성을 도모할 수 있는 전기 기계식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 단순한 구조로서 브레이크 패드의 마모를 용이하게 보상할 수 있는 전기 기계식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 드래그 현상을 저감하여 제동 성능을 향상시키고 제동 소음 및 진동을 억제할 수 있는 전기 기계식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 브레이크 패드를 차륜과 함께 회전하는 디스크 측으로 가압하도록 진퇴 가능하게 마련되는 피스톤; 액츄에이터로부터 구동력을 전달받아 회전하는 스핀들과, 상기 스핀들과 연결되어 상기 스핀들의 제1 방향 또는 제2 방향 회전에 의해 전진 또는 후진하여 상기 피스톤을 진퇴시키는 너트를 포함하는 동력변환유닛; 상기 너트의 외측에 마련되어 상기 너트와 함께 회전하는 조정스크류와, 상기 조정스크류의 외주면에 형성되는 제1 나사산과, 상기 피스톤의 내주면에 형성되되 상기 제1 나사산과 치합하는 제2 나사산과, 상기 스핀들과 상기 너트 사이에 마련되어 상기 스핀들의 회전에 의해 상기 너트 및 조정스크류를 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전시켜 상기 동력변환유닛에 대한 상기 피스톤의 상대위치를 전진 또는 후진시키는 어져스터를 포함하는 위치조정부; 및 상기 액츄에이터의 작동을 제어하는 전자제어유닛;을 포함하고, 상기 전자제어유닛은 상기 액츄에이터를 제어하여 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)을 조정하는 전기 기계식 브레이크가 제공될 수 있다.
상기 어져스터는 상기 스핀들의 외주면에 반경 방향으로 확장 형성되는 플랜지와, 일단이 상기 너트에 지지되고, 타단이 상기 플랜지에 지지되는 토션 스프링을 포함하는 전기 기계식 브레이크가 제공될 수 있다.
상기 토션 스프링의 탄성력은 상기 조정스크류와 상기 피스톤 사이의 나사 체결력보다 크게 마련되는 전기 기계식 브레이크가 제공될 수 있다.
상기 위치조정부는 상기 조정스크류와 상기 너트를 결속시키는 결속캡을 더 포함하는 전기 기계식 브레이크가 제공될 수 있다.
상기 어져스터는 상기 스핀들의 외주면에 반경 방향으로 확장 형성되는 플랜지와, 상기 플랜지에 돌출 형성되는 제1 돌기와, 상기 너트에 돌출 형성되는 제2 돌기와, 일단이 상기 제1 돌기에 지지되고 타단이 상기 제2 돌기에 지지되어 상기 스핀들의 제1 방향 회전 시 탄성력을 제공하는 코일 스프링을 포함하는 전기 기계식 브레이크가 제공될 수 있다.
상기 코일 스프링의 탄성력은 상기 조정스크류와 상기 피스톤 사이의 나사 체결력보다 크게 마련되는 전기 기계식 브레이크가 제공될 수 있다.
상기 어져스터는 상기 플랜지에 돌출 형성되어 상기 제1 돌기와 이격 배치되는 제3 돌기를 더 포함하고, 상기 제3 돌기는 상기 스핀들의 제2 방향 회전 시 상기 제2 돌기에 걸려 상기 너트의 제2 방향 회전을 유도하는 전기 기계식 브레이크가 제공될 수 있다.
상기 위치조정부는 상기 조정스크류와 상기 너트를 결속시키는 결속캡을 더 포함하는 전기 기계식 브레이크가 제공될 수 있다.
상기 전자제어유닛은 상기 스핀들의 회전각을 제어하여 차량의 제동해제 상태에서 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)을 제1 간격(d1)으로 조정하는 제1 모드와, 상기 제1 간격(d1)보다 작은 제2 간격(d2)으로 조정하는 제2 모드와, 상기 제1 간격(d1)보다 큰 제3 간격(d3)으로 조정하는 제3 모드로 제어하는 전기 기계식 브레이크의 작동방법이 제공될 수 있다.
상기 제1 모드 시 차량의 제동해제 상태에서 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)이 제1 간격(d1)보다 큰 경우 상기 스핀들을 제1 방향으로 회전시켜 상기 너트 및 상기 조정스크류의 제1 방향 회전을 유도하고, 상기 조정스크류의 제1 방향 회전에 의해 상기 피스톤의 상대위치를 전진시켜 차량의 제동해제 상태에서 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)을 제1 간격(d1)으로 조정하는 전기 기계식 브레이크의 작동방법이 제공될 수 있다.
상기 제1 모드 시 차량의 제동해제 상태에서 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)이 제1 간격(d1)보다 작은 경우 상기 스핀들을 제2 방향으로 회전시켜 상기 너트 및 상기 조정스크류의 제2 방향 회전을 유도하고, 상기 조정스크류의 제2 방향 회전에 의해 상기 피스톤의 상대위치를 후진시켜 차량의 제동해제 상태에서 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)을 제1 간격(d1)으로 조정하는 전기 기계식 브레이크의 작동방법이 제공될 수 있다.
상기 제2 모드 시 차량의 제동해제 상태에서 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)이 제2 간격(d2)보다 큰 경우 상기 스핀들을 제1 방향으로 회전시켜 상기 너트 및 상기 조정스크류의 제1 방향 회전을 유도 하고,
상기 조정스크류의 제1 방향 회전에 의해 상기 피스톤의 상대위치를 전진시켜 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)을 제2 간격(d2)으로 조정하는 전기 기계식 브레이크의 작동방법이 제공될 수 있다.
상기 제3 모드 시 차량의 제동해제 상태에서 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)이 제3 간격(d3)보다 작은 경우 상기 스핀들을 제2 방향으로 회전시켜 상기 너트 및 상기 조정스크류의 제2 방향 회전을 유도 하고, 상기 조정스크류의 제2 방향 회전에 의해 상기 피스톤의 상대위치를 후진시켜 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)을 제3 간격(d3)으로 조정하는 전기 기계식 브레이크의 작동방법이 제공될 수 있다.
상기 전자제어유닛은 차량의 제동 해제 상태에서 상기 스핀들의 제1 방향 회전 또는 제2 방향 회전을 발생시켜 상기 토션 스프링의 탄성 복원력에 의해 상기 너트 및 상기 조정스크류의 제1 방향 또는 제2 방향 회전을 유도하고, 상기 조정스크류의 제1 방향 또는 제2 방향 회전에 의해 상기 조정스크류에 대한 상기 피스톤의 상대적인 위치를 전진 또는 후진시키는 전기 기계식 브레이크의 작동방법이 제공될 수 있다.
상기 전자제어유닛은 차량의 제동 해제 상태에서 상기 제1 돌기의 제1 방향 회전 또는 제2 방향 회전을 발생시켜 상기 코일 스프링의 탄성력에 의해 상기 제2 돌기와 상기 너트 및 상기 조정스크류의 제1 방향 또는 제2 방향 회전을 유도하고, 상기 조정스크류의 제1 방향 또는 제2 방향 회전에 의해 상기 조정스크류에 대한 상기 피스톤의 상대적인 위치를 전진 또는 후진시키는 전기 기계식 브레이크의 작동방법이 제공될 수 있다.
본 실시 예는 전기 기계식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법은 차량의 디스크와 브레이크 패드 간의 거리를 조절하여 제동 응답성 및 드래그 성능을 조절할 수 있다.
본 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법은 브레이크 패드의 마모에도 불구하고 차량의 제동 성능을 유지 및 향상시킬 수 있다.
본 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법은 차량의 다양한 운용상황에서도 차량의 제동을 안정적으로 수행할 수 있다.
본 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법은 크기 및 무게를 절감하여 차량의 적용성을 향상시키고, 차량의 공간 활용성을 도모할 수 있다.
본 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법은 단순한 구조로서 브레이크 패드의 마모를 용이하게 보상할 수 있다.
본 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크 시스템 및 이의 작동방법은 드래그 현상을 저감하여 제동 성능을 향상시키고 제동 소음 및 진동을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크를 나타내는 측방향 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크의 주요부를 확대 도시한 측방향 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크의 주요부를 나타내는 분해사시도이다.
도 4는 차량의 제동 작동 시 디스크와 브레이크 패드가 이격된 상태에서 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크의 작동을 나타내는 측방향 단면도이다.
도 5는 차량의 제동 작동 시 디스크와 브레이크 패드가 마찰된 상태에서 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크의 작동을 나타내는 측방향 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크를 나타내는 측방향 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크의 주요부를 확대 도시한 측방향 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크의 주요부를 나타내는 분해사시도이다.
도 9는 차량의 제동 작동 시 디스크와 브레이크 패드가 이격된 상태에서 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크의 작동을 나타내는 측방향 단면도이다.
도 10은 차량의 제동 작동 시 디스크와 브레이크 패드가 마찰된 상태에서 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크의 작동을 나타내는 측방향 단면도이다.
도 11(a),(b),(c)는 본 발명의 전기 기계식 브레이크의 제1 모드 내지 제3 모드로 제동 작동 시 스핀들의 회전각에 따른 피스톤 스트로크 변화를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 전기 기계식 브레이크의 제1 모드 내지 제3 모드로 제동 작동 시 스핀들의 회전각에 따른 디스크와 브레이크 패드 간의 체결력 변화를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 예의 변형 예에 의한 전기 기계식 브레이크의 주요부를 확대 도시한 측방향 단면도이다.
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 제1 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크(100)를 나타내는 측방향 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크(100)는 차량의 휠과 함께 회전하는 디스크(D)를 가압하도록 한 쌍의 패드 플레이트(11, 12)가 설치되는 캐리어(미도시), 캐리어에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 한 쌍의 패드 플레이트(11, 12)를 작동시키는 캘리퍼 하우징(20), 캘리퍼 하우징(20) 내부에 진퇴 가능하게 설치되는 피스톤(110), 피스톤(110)을 이동시키기 위한 구동력을 발생 및 제공하는 액츄에이터(미도시), 액츄에이터에서 제공되는 회전 구동력을 전달받아 선형운동으로 변환하여 피스톤(110)에 전달함으로써 피스톤(110)의 축방향 진퇴 이동을 구현하는 동력변환유닛(120), 동력변환유닛(120)에 대한 피스톤(110)의 상대위치를 조정하여 브레이크 패드(10)의 마모를 보상하거나 드래그(Drag) 현상을 저감하는 위치조정부(130), 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 밀착력 또는 브레이크 패드(10)의 체결력을 측정하는 감지부(140), 감지부(140)로부터 제공되는 정보에 근거하여 액츄에이터의 작동을 제어하는 전자제어유닛(미도시)을 포함할 수 있다.
한 쌍의 패드 플레이트(11, 12)는 내면에 각각 브레이크 패드(10)가 부착되어 마련된다. 한 쌍의 패드 플레이트(11, 12)는 그 외면이 피스톤(110)의 전방면(도 1 기준 좌측면)에 접하도록 배치되는 내측 패드 플레이트(11)와, 외면이 캘리퍼 하우징(20)의 핑거부(22)와 접하도록 배치되는 외측 패드 플레이트(12)로 이루어져 캐리어에 슬라이딩 이동 가능하게 설치된다.
캘리퍼 하우징(20)은 외측 패드 플레이트(12)를 동작시키기 위한 핑거부(22)와, 피스톤(110)이 설치되는 실린더부(21)를 포함하고, 캐리어에 슬라이딩 이동 가능하게 체결된다. 캘리퍼 하우징(20)은 차량의 제동 시 피스톤(110)의 이동에 따른 반력에 의해 캘리퍼 하우징(20)이 캐리어로부터 슬라이딩되어 디스크(D) 측으로 이동됨에 따라 핑거부(22)에 의해 외측 패드 플레이트(12)가 디스크(D) 측으로 접근하여 디스크(D)를 가압할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크(100)의 주요부를 확대 도시한 측방향 단면도 및 분해사시도로서, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 피스톤(110)은 후방측(도 1 및 도 2의 우측)이 개방된 컵(cup) 형상으로 마련될 수 있으며, 실린더부(21)의 내부에서 슬라이딩 이동 가능하게 삽입된다. 또한 피스톤(110)은 후술하는 액츄에이터 및 동력변환유닛(120)을 통해 동력을 전달받아 내측 패드 플레이트(11)를 디스크(D) 측으로 가압할 수 있으며, 피스톤(110)의 내주면에는 후술하는 조정스크류(131)의 외주면에 형성되는 제1 나사산(132)과 치합하는 제2 나사산(133)이 형성될 수 있다. 위치조정부(130)에 의해 스핀들(121) 또는 너트(125)에 대한 피스톤(110)의 상대위치를 조절하는 동작에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 후술하도록 한다.
동력변환유닛(120)은 액츄에이터로부터 구동력을 전달받아 회전하는 스핀들(121)과, 피스톤(110)의 내부에 배치되며 스핀들(121)과 나사 연결되어 스핀들(121)의 제1 방향 회전에 의해 피스톤(110)과 함께 전진하거나 스핀들(121)의 제2 방향 회전에 의해 피스톤(110)과 함께 후퇴하는 너트(125)와, 스핀들(121)과 너트(125) 사이에 개재되는 복수의 볼(129)을 포함한다. 이러한 동력변환유닛(120)은 스핀들(121)의 회전운동을 선형운동으로 변환하는 볼-스크류 타입의 변환장치로 마련될 수 있다.
이하에서 설명하는 스핀들(121)의 제1 방향 회전은 스핀들(121)의 회전에 의해 너트(125)를 전진시키는 회전 방향을 의미하며, 스핀들(121)의 제2 방향 회전은 제1 방향과 반대 방향 회전으로서 스핀들(121)의 회전에 의해 너트(125)를 후퇴시키는 회전 방향을 의미한다.
스핀들(121)은 외주면에 외부 나사산(122)이 형성되는 일측의 제1 단부(121a)와, 액츄에이터와 연결되어 구동력을 제공받는 타측의 제2 단부(121c)와, 제1 단부(121a)와 제2 단부(121c) 사이에 배치되되 후술하는 플랜지(136)가 고정되는 중앙부(121c)로 구분될 수 있다. 스핀들(121)의 제1 단부(121a)는 너트(125)의 내측에 삽입될 수 있으며, 제2 단부(121c)에는 후술하는 플랜지(136)의 원활한 회전을 도모하는 베어링(150)과, 스핀들(121)에 가해지는 부하를 감지하여 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 간 체결력을 측정하는 감지부(140)가 배치될 수 있다.
너트(125)는 내측에 스핀들(121)의 제1 단부(121a)가 삽입되도록 중공의 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 내주면에는 스핀들(121)의 외부 나사산(122)과 볼(미도시)을 매개로 치합하는 내부 나사산(126)이 형성될 수 있다. 또한 너트(125)의 외측에는 후술하는 조정스크류(131)가 너트(125)의 외주면의 적어도 일부분을 감싸도록 마련될 수 있으며, 너트(125)의 외주면에는 조정스크류(131)와의 상대적인 회전을 방지하도록 적어도 일부분이 평면으로 형성되는 회전방지면(125a)이 마련될 수 있다. 볼-스크류 타입의 동력변환장치는 이미 널리 적용되는 공지의 기술이므로 자세한 동작에 대한 설명은 생략하도록 한다.
액츄에이터(미도시)는 스핀들(121)의 회전각을 측정하는 위치센서(미도시)를 포함할 수 있고, 위치센서(미도시)에서 측정된 회전각을 토대로 스핀들을 제어하여 브레이크 패드(10)와 디스크(D) 간의 간격을 조절할 수 있다.
액츄에이터(미도시)는 모터와 복수의 감속기어를 갖는 감속장치를 포함하여 마련될 수 있으며, 차량에 배치되는 전원장치로부터 전원을 공급받아 구동력을 발생 및 제공할 수 있다. 액츄에이터는 스핀들(121)의 제2 단부(121c)와 연결되어 발생한 구동력을 스핀들(121)의 회전운동으로 전달할 수 있다. 액츄에이터는 캘리퍼 하우징(20)의 외측에 설치될 수 있으며, 감속장치는 유성기어조립체 또는 웜 구조 등 다양한 구조의 장치가 적용되어 모터의 동력을 감속하여 스핀들(121)로 제공할 수 있다.
위치조정부(130)는 동력변환유닛(120)에 대한 피스톤(110)의 상대위치를 조정함으로써 브레이크 패드(10)의 마모를 보상하도록 피스톤(110)의 상대위치를 전진시키거나, 드래그(Drag) 현상을 저감하기 위해 피스톤(110)의 상대위치를 후진시키도록 마련된다.
또한, 위치조정부(130)는 제동 해제 상태 시 동력변환유닛(120)에 대한 피스톤(110)의 상대위치를 조정함으로써 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격(d)을 조정하여 제동 응답성을 조절하도록 마련된다.
위치조정부(130)는 너트(125)의 외측에 마련되어 너트(125)와 함께 회전하는 조정스크류(131)와, 조정스크류(131)의 외주면에 형성되는 제1 나사산(132)과, 피스톤(110)의 내주면에 형성되고 제1 나사산(132)과 치합하는 제2 나사산(133)과, 스핀들(121)과 너트(125) 사이에 마련되어 스핀들(121)의 회전량에 따라 압축 또는 팽창함으로써 너트(125) 및 조정스크류(131)를 제1 방향으로 회전시켜 피스톤(110)의 상대위치를 전진시키거나 너트(125) 및 조정스크류(131)를 제1 방향의 반대방향인 제2 방향으로 회전시켜 피스톤(110)의 상대위치를 후진시키는 어져스터(135)를 포함할 수 있다.
이하에서 설명하는 너트(125) 또는 조정스크류(131)의 제1 방향 회전은 앞서 설명한 스핀들(121)의 제1 방향 회전과 동일한 회전방향으로서, 조정스크류(131)의 회전에 의해 피스톤(110)을 전진시키는 회전 방향을 의미한다. 또한, 너트(125) 또는 조정스크류(131)의 제2 방향 회전은 제1 방향과 반대 방향 회전으로서 앞서 설명한 스핀들(121)의 제2 방향 회전과 동일한 회전방향이며, 조정스크류(131)의 회전에 의해 피스톤(110)을 후퇴시키는 회전 방향을 의미한다.
조정스크류(131)는 너트(125)의 전방측 부분을 감싸도록 마련되되, 외주면에 제1 나사산(132)이 형성되어 마련된다. 조정스크류(131)는 너트(125)와 함께 회전함과 동시에, 상대적인 회전을 방지할 수 있도록 너트(125)와 접하는 내주면의 적어도 일부분이 평면으로 형성되는 회전방지면(131a)이 형성될 수 있다. 조정스크류(131)는 후술하는 어져스터(135)에 의해 너트(125) 회전 시, 너트(125)와 함께 회전하면서 너트(125)의 회전력을 피스톤(110) 측으로 전달할 수 있다. 조정스크류(131)가 너트(125)와 피스톤(110) 사이에 개재되어 마련됨으로써, 너트(125)와 피스톤(110)의 접촉 시 발생하는 부하를 조정스크류(131)가 흡수하여 큰 하중이 가해지는 너트(125) 및 피스톤(110) 등의 부품요소 변형 및 마모를 방지할 수 있다.
제1 나사산(132)은 조정스크류(131)의 외주면에 형성되고, 제2 나사산(133)은 피스톤(110)의 내주면에 형성될 수 있으며, 제1 나사산(132)과 제2 나사산(133)이 서로 치합하여 마련된다. 이와 같이 너트(125)와 함께 회전 및 선형운동하는 조정스크류(131)와 피스톤(110)이 서로 나사 결합되는 바, 너트(125)와 조정스크류(131) 및 피스톤(110)은 함께 선형운동함으로써 일반적인 차량의 제동 시 너트(125)와 조정스크류(131) 및 피스톤(110)은 함께 전진하거나, 차량의 제동해제 시 너트(125)와 조정스크류(131) 및 피스톤(110)이 함께 후퇴할 수 있다. 이와 동시에, 피스톤(110)과 조정스크류(131)는 서로 상대적인 회전이 가능해짐에 따라 너트(125) 및 조정스크류(131)의 제1 방향 회전에 의해 피스톤(110)이 너트(125) 또는 스핀들(121)에 대해 상대적으로 전진할 수 있으며, 너트(125) 및 조정스크류(131)를 반대방향인 제2 방향으로 회전함으로써 피스톤(110)이 너트(125) 또는 스핀들(121)에 대해 상대적으로 후진할 수 있다.
어져스터(135)는 너트(125) 및 조정스크류(131)의 회전을 발생시켜 너트(125) 또는 스핀들(121)에 대한 피스톤(110)의 상대위치를 전진 또는 후퇴시킬 수 있다. 어져스터(135)는 스핀들(121)의 중앙부(121c)에 고정되되 반경 방향으로 확장 형성되는 플랜지(136)와, 너트(125)와 플랜지(136) 사이에 마련되어 너트(125)를 플랜지(136)에 대해 탄성적으로 지지하되 스핀들(121) 또는 플랜지(136)가 기 설정된 회전량을 초과할 경우 원래의 형태로 압축 또는 팽창함으로써 너트(125) 및 조정 스크류의 제1 방향 또는 제2 방향 회전을 유도하는 토션 스프링(137)을 포함할 수 있다.
플랜지(136)는 스핀들(121)의 중앙부(121c)에 반경 방향으로 확장 형성되되, 스핀들(121)에 고정되어 스핀들(121)과 일체로 회전할 수 있다. 플랜지(136)의 후면(도 2를 기준으로 우측면)에는 플랜지(136)의 원활한 회전을 도모하고 플랜지(136)와 주변 부품요소 간 마모를 방지하는 베어링(150)이 마련될 수 있다.
토션 스프링(137)은 일단이 너트(125)의 외주면 상에 삽입 및 고정되고, 타단이 플랜지(136)에 삽입 및 고정되어 마련될 수 있다. 토션 스프링(137)은 스핀들(121)이 기 설정된 회전량 이내에서 회전 시, 예를 들어 차량의 제동해제 상태와 제동상태 사이(디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 이격된 상태)의 스핀들(121)의 회전량 이내에서는 탄성 복원력에 의해 원 형태를 유지하여 너트(125) 및 조정스크류(131)의 제1 방향 또는 제2 방향 회전을 유도한다. 또한 토션 스프링(137)은 스핀들이 기 설정된 회전량을 초과하여 회전 시, 예를 들어 차량의 제동상태(디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 마찰된 상태)의 스핀들(121)의 회전량에서는 압축 또는 팽창됨으로써 너트(125) 에 대한 스핀들(121)의 제1 방향 또는 제2 방향 회전을 허용할 수 있고, 스핀들(121)에 대한 너트(125)의 상대위치를 전진 또는 후진시킨다. 이하에서 설명하는 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 이격된 상태(도 4 참조)를 무부하 구간이라하고, 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 마찰된 상태(도 5 참조)를 부하 구간이라 한다. 이 때, 무부하 구간은 브레이크의 작동 전 상태 또는, 제동해제 상태에서 제동 상태로 전환하는 상태 또는, 제동 상태에서 제동해제 상태로 전환 후 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 이격되어 원위치로 전환하는 상태를 포함할 수 있다. 또한, 부하 구간은 브레이크의 제동 과정에서 브레이크 패드(10)가 디스크(D)에 마찰되어 가압하는 상태 또는 브레이크의 제동해제 과정에서 브레이크 패드(10)가 디스크(D)에 마찰되어 가압 해제되는 상태를 포함할 수 있다.
무부하 구간에서, 스핀들(121)의 제1 방향 회전량에 의한 토션 스프링(137)의 탄성 복원력은 조정스크류(131)와 피스톤(110) 사이의 나사 체결력 보다 크게 마련될 수 있다. 이에 따라 스핀들(121) 및 플랜지(136)의 제1 방향 회전 시, 토션 스프링(137)의 탄성 복원력에 의해 너트(125) 및 조정스크류(131)가 함께 제1 방향으로 회전하고, 이에 따라 피스톤(110)은 너트(125) 및 조정스크류(131)에 대해 상대적으로 전진하게 된다.(도 4 참조)
마찬가지로 무부하 구간에서, 스핀들(121)의 제2 방향 회전량에 의한 토션 스프링(137)의 탄성 복원력은 조정스크류(131)와 피스톤(110) 사이의 나사 체결력 보다 크게 마련될 수 있다. 이에 따라 스핀들(121) 및 플랜지(136)의 제2 방향 회전 시, 토션 스프링(137)의 탄성 복원력에 의해 너트(125) 및 조정스크류(131)가 함께 제2 방향으로 회전하고, 이에 따라 피스톤(110)은 너트(125) 및 조정스크류(131)에 대해 상대적으로 후진하게 된다.
따라서 무부하 구간에서 액츄에이터의 제어를 통해 피스톤의 상대위치를 조절함으로써 제동 해제 시 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격(d)을 조정할 수 있고, 브레이크의 제동 응답 성능을 조절할 수 있다.
부하 구간에서는 브레이크 패드(10)와 디스크(D)의 마찰에 의한 부하가 발생하고, 스핀들(121)의 제1 방향 회전량에 의한 토션 스프링(137)의 탄성 복원력은 조정스크류(131)와 피스톤(110) 사이의 나사 체결력 보다 작게 마련된다. 이에 따라 스핀들(121)이 회전하면서 토션 스프링(137)이 축방향으로 팽창되고, 스핀들(121)에 대한 너트(125), 조정스크류(131) 및 피스톤(110)의 상대위치가 전진할 수 있다.(도 5 참조)
마찬가지로 부하 구간에서 스핀들(121)이 제2 방향으로 회전 시, 브레이크 패드(10)와 디스크(D)의 마찰에 의한 부하가 발생하므로 스핀들(121)의 제2 방향 회전량에 의한 토션 스프링(137)의 탄성 복원력은 조정스크류(131)와 피스톤(110) 사이의 나사 체결력 보다 작게 마련된다. 이에 따라 스핀들(121)이 회전하면서 토션 스프링(137)이 압축되고, 스핀들(121)에 대한 너트(125), 조정스크류(131) 및 피스톤(110)의 상대위치가 후진하게 된다.
또한, 차량의 제동을 위해 너트(125) 및 피스톤(110)이 전진하여 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 밀착한 후, 액츄에이터의 고장이 발생하거나 전원 공급이 차단되는 경우 승객의 안전을 도모하기 위해 차량의 제동이 자가적으로 해제(Self- release)될 필요가 있다. 이에 차량의 제동 시 스핀들(121) 및 플랜지(136)의 제1 방향 회전에 의해 토션 스프링(137)이 축방향으로 팽창되되, 액츄에이터의 작동이 중단되거나 전원 공급이 차단된 경우 토션 스프링(137)의 탄성 복원력에 의해 스핀들(121)이 제2 방향으로 회전할 수 있으며, 이로써 너트(125) 및 조정스크류(131)가 후퇴하여 차량의 제동이 해제될 수 있다.
감지부(140)는 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 밀착력 또는 체결력을 측정하도록 마련된다. 감지부(140)는 스핀들(121) 또는 액츄에이터의 부하를 감지하여 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 체결력을 측정하는 포스센서(Force sensor) 등으로 마련될 수 있으나, 해당 방식의 장치에 한정되는 것은 아니다. 감지부(140)는 측정한 브레이크 패드(10)의 체결력 정보를 전자제어유닛으로 송출하고, 전자제어유닛은 감지부(140)가 측정한 체결력 정보에 근거하여 브레이크 패드(10)의 마모 또는 드래그 등을 판단할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크(100) 시스템의 작동방법에 대해 설명한다.
도 4는 차량의 제동 작동 시 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 이격된 상태에서 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크(100)의 작동을 나타내는 측방향 단면도이고, 도 5는 차량의 제동 작동 시 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 마찰된 상태에서 본 발명의 제1 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크(100)의 작동을 나타내는 측방향 단면도이다.도 2, 도 4 및 도 5를 참조하면, 차량의 서비스 브레이크 등 일반적인 제동 시 도 2에 도시된 제동해제 상태에서 도 4에 도시된 무부하 구간의 제동해제 상태에서 제동 상태로 전환하는 상태를 지나 도 5에 도시된 부하 구간의 브레이크의 제동 과정에서 브레이크 패드(10)가 디스크(D)에 마찰되어 가압하는 상태로 작동할 수 있다.
먼저 운전자가 차량의 제동을 위해 브레이크 페달(미도시)에 답력을 가할 경우, 페달 변위센서(미도시)가 운전자의 제동 의지를 전기적 신호로 검출하여 전자제어유닛으로 송출한다. 전자제어유닛은 이에 근거하여 액츄에이터의 작동을 제어함으로써 디스크(D)와 브레이크 패드(10)를 밀착시켜 차량의 제동을 구현할 수 있다.
차량의 제동 시 액츄에이터의 작동에 의해 스핀들이 제1 방향으로 회전하고, 스핀들의 회전에 의해 피스톤이 패드 플레이트를 가압하여 브레이크 패드(10)가 디스크(D)와 마찰하여 제동이 구현된다. 이 때, 제동 작동은 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 이격된 상태의 무부하 구간을 지나 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 밀착된 상태의 부하 구간으로 순차적으로 도달하여 구현된다.
도 4를 참조하면, 무부하 구간에서 제동 작동 시 액츄에이터의 작동에 의해 스핀들(121)이 제1 방향으로 회전하고, 너트(125) 및 조정스크류(131)는 토션 스프링(137)의 탄성 복원력에 의해 스핀들(121)과 함께 제1 방향으로 회전하여 피스톤(110)의 상대위치가 전진하게 된다. 이에 따라 피스톤(110)이 전진하여 패드 플레이트(11)를 가압하고, 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 간의 간격(d)이 점차적으로 가까워지며 밀착하게 된다.
도 5를 참조하면, 부하 구간에서 제동 작동 시 브레이크 패드(10)와 디스크(D)의 마찰에 의한 부하가 발생하고, 토션 스프링(137)의 탄성 복원력은 조정스크류(131)와 피스톤(110) 사이의 나사 체결력 보다 약하게 마련된다. 이에 따라 부하 구간에서 스핀들(121)이 제1 방향으로 회전 시, 토션 스프링(137)이 축방향으로 팽창되고, 스핀들(121)에 대한 너트(125) 및 조정스크류(131)의 상대위치가 전진하게 되고 피스톤(110)이 전진하게 된다. 피스톤(110)이 전진함에 따라 패드 플레이트(11)를 더 가압하고, 디스크(D)와 브레이크 패드(10)는 밀착된 상태에서 추가적으로 가압되어 제동력이 증가하게 된다.
차량의 제동 해제 시 액츄에이터의 작동에 의해 스핀들은 제2 방향으로 회전하고, 스핀들의 회전에 의해 피스톤이 후퇴하여 패드 플레이트를 가압 해제하며, 브레이크 패드(10)가 디스크(D)로부터 이격되어 제동 해제가 구현된다. 이 때, 제동해제 작동은 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 밀착된 상태의 부하 구간을 지나 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 이격된 상태의 무부하 구간으로 순차적으로 도달하여 구현된다.
부하 구간에서 제동해제 작동 시 브레이크 패드(10)와 디스크(D)의 마찰에 의한 부하가 발생하고, 토션 스프링(137)의 탄성 복원력은 조정스크류(131)와 피스톤(110) 사이의 나사 체결력 보다 약하게 마련된다. 이에 따라 부하 구간에서 액츄에이터의 작동에 의해 스핀들(121)이 제2 방향으로 회전 시, 토션 스프링(137)이 축방향으로 압축되고, 스핀들(121)에 대한 너트(125) 및 조정스크류(131)의 상대위치가 후진하게 되고 피스톤(110)이 후진하게 된다. 피스톤(110)이 후진함에 따라 패드 플레이트(11)는 가압 해제되고, 디스크(D)와 브레이크 패드(10)는 밀착된 상태에서 점차적으로 가압 해제되어 제동력이 감소하게 된다.
무부하 구간에서 제동해제 작동 시 액츄에이터의 작동에 의해 스핀들(121)이 제2 방향으로 회전하고, 너트(125) 및 조정스크류(131)는 토션 스프링(137)의 탄성 복원력에 의해 스핀들(121)과 함께 제2 방향으로 회전하여 피스톤(110)의 상대위치가 후진하게 된다. 이에 따라 피스톤(110)이 후진하여 패드 플레이트(11)를 완전히 가압 해제하고, 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 간의 간격(d)이 점차적으로 멀어지게 된다.
이하에서 설명하는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크에 대한 설명 중 별도의 도면부호를 들어 추가적으로 설명하는 경우 외에는 앞서 설명한 제1 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크(100)와 동일한 것으로서 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크(100)를 나타내는 측방향 단면도이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크(100)의 주요부를 확대 도시한 측방향 단면도 및 분해사시도이다.
위치조정부(230)는 동력변환유닛(120)에 대한 피스톤(110)의 상대위치를 조정함으로써 브레이크 패드(10)의 마모를 보상하도록 피스톤(110)의 상대위치를 전진시키거나, 드래그(Drag) 현상을 저감하기 위해 피스톤(110)의 상대위치를 후진시키도록 마련된다.
또한, 위치조정부(230)는 제동 해제 상태 시 동력변환유닛(120)에 대한 피스톤(110)의 상대위치를 조정함으로써 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격(d)을 조정하여 제동 응답성을 조절하도록 마련된다.
위치조정부(230)는 너트(125)의 외측에 마련되어 너트(125)와 함께 회전하는 조정스크류(231)와, 조정스크류(231)의 외주면에 형성되는 제1 나사산(232)과, 피스톤(110)의 내주면에 형성되고 제1 나사산(232)과 치합하는 제2 나사산(233)과, 스핀들(121)과 너트(125) 사이에 마련되어 스핀들(121)의 회전량에 따라 압축 또는 팽창함으로써 너트(125) 및 조정스크류(231)를 제1 방향으로 회전시켜 피스톤(110)의 상대위치를 전진시키거나 너트(125) 및 조정스크류(231)를 제1 방향의 반대방향인 제2 방향으로 회전시켜 피스톤(110)의 상대위치를 후진시키는 어져스터(235)를 포함할 수 있다.
이하에서 설명하는 너트(125) 또는 조정스크류(231)의 제1 방향 회전은 앞서 설명한 스핀들(121)의 제1 방향 회전과 동일한 회전방향으로서, 조정스크류(231)의 회전에 의해 피스톤(110)을 전진시키는 회전 방향을 의미한다. 또한, 너트(125) 또는 조정스크류(231)의 제2 방향 회전은 제1 방향과 반대 방향 회전으로서 앞서 설명한 스핀들(121)의 제2 방향 회전과 동일한 회전방향이며, 조정스크류(231)의 회전에 의해 피스톤(110)을 후퇴시키는 회전 방향을 의미한다.
조정스크류(231)는 너트(125)의 전방측 부분을 감싸도록 마련되되, 외주면에 제1 나사산(232)이 형성되어 마련된다. 조정스크류(231)는 너트(125)와 함께 회전함과 동시에, 상대적인 회전을 방지할 수 있도록 너트(125)와 접하는 내주면의 적어도 일부분이 평면으로 형성되는 회전방지면(231a)이 형성될 수 있다. 조정스크류(231)는 후술하는 어져스터(235)에 의해 너트(125) 회전 시, 너트(125)와 함께 회전하면서 너트(125)의 회전력을 피스톤(110) 측으로 전달할 수 있다. 조정스크류(231)가 너트(125)와 피스톤(110) 사이에 개재되어 마련됨으로써, 너트(125)와 피스톤(110)의 접촉 시 발생하는 부하를 조정스크류(231)가 흡수하여 큰 하중이 가해지는 너트(125) 및 피스톤(110) 등의 부품요소 변형 및 마모를 방지할 수 있다.
제1 나사산(232)은 조정스크류(231)의 외주면에 형성되고, 제2 나사산(233)은 피스톤(110)의 내주면에 형성될 수 있으며, 제1 나사산(232)과 제2 나사산(233)이 서로 치합하여 마련된다. 이와 같이 너트(125)와 함께 회전 및 선형운동하는 조정스크류(131)와 피스톤(110)이 서로 나사 결합되는 바, 너트(125)와 조정스크류(131) 및 피스톤(110)은 함께 선형운동함으로써 일반적인 차량의 제동 시 너트(125)와 조정스크류(231) 및 피스톤(110)은 함께 전진하거나, 차량의 제동해제 시 너트(125)와 조정스크류(231) 및 피스톤(110)이 함께 후퇴할 수 있다. 이와 동시에, 피스톤(110)과 조정스크류(231)는 서로 상대적인 회전이 가능해짐에 따라 너트(125) 및 조정스크류(231)의 제1 방향 회전에 의해 피스톤(110)이 너트(125) 또는 스핀들(121)에 대해 상대적으로 전진할 수 있으며, 너트(125) 및 조정스크류(231)를 반대방향인 제2 방향으로 회전함으로써 피스톤(110)이 너트(125) 또는 스핀들(121)에 대해 상대적으로 후진할 수 있다.
어져스터(235)는 너트(125)의 회전을 발생시켜 너트(125)에 대한 피스톤(110)의 상대위치를 전진 또는 후퇴시킬 수 있다. 어져스터(235)는 스핀들(121)의 중앙부(121b)에 고정되되 반경 방향으로 확장 형성되는 플랜지(236)와, 플랜지(236)의 전면(도 7을 기준으로 좌측면)에 돌출 형성되는 제1 돌기(237)와, 너트(125)의 후면(도 7을 기준으로 우측면)에 돌출 형성되되 스핀들(121)의 제1 방향 회전 시 제1 돌기(237) 및 코일 스프링에 의해 너트(125)의 제1 방향 회전을 유도 및 발생시키는 제2 돌기(238)와, 플랜지(236)의 전면에 돌출 형성되되 스핀들(121)의 제2 방향 회전 시 제2 돌기(238)에 걸려 너트(125)의 제2 방향 회전을 유도 및 발생시키는 제3 돌기(239)를 포함할 수 있다.
플랜지(236)는 스핀들(121)의 중앙부(121b)에 반경 방향으로 확장 형성되되, 스핀들(121)에 고정되어 스핀들(121)과 일체로 회전할 수 있다. 플랜지(236)의 전면(도 7을 기준으로 좌측면)에는 후술하는 제1 돌기(237) 및 제3 돌기(239)가 서로 소정의 각도를 두고 이격되어 돌출 형성될 수 있으며, 플랜지(236)의 후면(도 7을 기준으로 우측면)에는 플랜지(236)의 원활한 회전을 도모하고 플랜지(236)와 주변 부품요소 간 마모를 방지하는 베어링(150)이 마련될 수 있다.
제1 및 제3 돌기(237, 239)는 너트(125)에 대향하는 플랜지(236)의 전면(도 7을 기준으로 좌측면)에 돌출 형성되어 스핀들(121)의 회전 시, 플랜지(236)와 함께 스핀들(121)을 축으로 회전할 수 있으며, 제2 돌기(238)는 플랜지(236)에 대향하는 너트(125)의 후면(도 7을 기준으로 우측면)에 돌출 형성되어 제1 돌기(237) 또는 제3 돌기(239)에 걸려 너트(125)의 회전을 유도할 수 있다.
제1 돌기(237)와 제2 돌기(238)의 사이에는 코일 스프링(234)이 마련될 수 있다.
코일 스프링(234)은 일단이 제1 돌기(237)에 지지되고 타단이 제2 돌기(238)에 지지되어 스핀들(121)의 제1 방향 회전 또는 제2 방향 회전 시 탄성력을 제공할 수 있다.
코일 스프링(234)은 스핀들(121)이 기 설정된 회전량 이내에서 회전 시, 예를 들어 차량의 제동해제 상태와 제동상태 사이(디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 이격된 상태)의 스핀들(121)의 회전량 이내에서는 탄성력에 의해 너트(125) 및 조정스크류(131)의 제1 방향 또는 제2 방향 회전을 유도한다. 또한 코일 스프링(234)은 스핀들(121)이 기 설정된 회전량을 초과하여 회전 시, 예를 들어 차량의 제동상태(디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 마찰된 상태)의 스핀들(121)의 회전량에서는 압축 또는 팽창됨으로써 너트(125)에 대한 스핀들(121)의 제1 방향 또는 제2 방향 회전을 허용할 수 있고, 스핀들(121)에 대한 너트(125)의 상대위치를 전진 또는 후진시킨다.
이하에서 설명하는 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 이격된 상태(도 9 참조)를 무부하 구간이라하고, 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 마찰된 상태(도 10 참조)를 부하 구간이라 한다. 이 때, 무부하 구간은 브레이크의 작동 전 상태 또는, 제동해제 상태에서 제동 상태로 전환하는 상태 또는, 제동 상태에서 제동해제 상태로 전환 후 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 이격되어 원위치로 전환하는 상태를 포함할 수 있다. 또한, 부하 구간은 제동 과정에서 브레이크 패드(10)가 디스크(D)에 마찰되어 가압하는 상태 또는 브레이크의 제동해제 과정에서 브레이크 패드(10)가 디스크(D)에 마찰되어 가압 해제되는 상태를 포함할 수 있다.
무부하 구간에서, 스핀들(121)의 제1 방향 회전량에 의한 코일 스프링(234)의 탄성력은 조정스크류(231)와 피스톤(110) 사이의 나사 체결력 보다 크게 마련될 수 있다. 이에 따라 스핀들(121) 및 제1 돌기(237)의 제1 방향 회전 시, 코일 스프링(234)의 탄성력에 의해 제2 돌기(238)가 가압되어 너트(125) 및 조정스크류(231)가 함께 제1 방향으로 회전하고, 이에 따라 피스톤(110)은 너트(125) 및 조정스크류(231)에 대해 상대적으로 전진하게 된다.(도 9 참조)
마찬가지로 무부하 구간에서, 스핀들(121)의 제2 방향 회전량에 의한 코일 스프링(234)의 탄성력은 조정스크류(231)와 피스톤(110) 사이의 나사 체결력 보다 크게 마련될 수 있다. 이에 따라 스핀들(121) 및 제1 돌기(237)의 제2 방향 회전 시, 코일 스프링(234)의 탄성력에 의해 제2 돌기(238)와 너트(125) 및 조정스크류(231)가 함께 제2 방향으로 회전하고, 이에 따라 피스톤(110)은 너트(125) 및 조정스크류(231)에 대해 상대적으로 후진하게 된다.
따라서 무부하 구간에서 액츄에이터의 제어를 통해 피스톤(110)의 상대위치를 조절함으로써 제동 해제 시 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격(d)을 조정할 수 있고, 브레이크의 제동 응답 성능을 조절할 수 있다.
부하 구간에서는 브레이크 패드(10)와 디스크(D)의 마찰에 의한 부하가 발생하고, 스핀들(121)의 제1 방향 회전량에 의한 코일 스프링(234)의 탄성력은 조정스크류(231)와 피스톤(110) 사이의 나사 체결력 보다 약하게 마련된다. 이에 따라 스핀들(121)이 제1 방향으로 회전 시, 제1 돌기(237)가 제2 돌기(238) 측으로 회전하여 코일 스프링(234)이 압축되고, 스핀들(121)에 대한 너트(125), 조정스크류(231) 및 피스톤(110)의 상대위치가 전진하여 할 수 있다.(도 5 참조)
마찬가지로 부하 구간에서 스핀들(121)이 제2 방향으로 회전 시, 브레이크 패드(10)와 디스크(D)의 마찰에 의한 부하가 발생하고 스핀들(121)의 제2 방향 회전량에 의한 코일 스프링(234)의 탄성력은 조정스크류(231)와 피스톤(110) 사이의 나사 체결력 보다 작게 마련된다. 이에 따라 스핀들(121)이 제2 방향으로 회전 시, 제1 돌기(237)가 제2 돌기(238)로부터 이격되는 방향으로 회전하여 코일 스프링(234)이 팽창되고, 스핀들(121)에 대한 너트(125), 조정스크류(231) 및 피스톤(110)의 상대위치가 후진하게 된다.
또한, 차량의 제동을 위해 너트(125) 및 피스톤(110)이 전진하여 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 밀착한 후, 액츄에이터의 고장이 발생하거나 전원 공급이 차단되는 경우 승객의 안전을 도모하기 위해 차량의 제동이 자가적으로 해제(Self- release)될 필요가 있다. 이에 차량의 제동 시 스핀들(121) 및 플랜지(236)의 제1 방향 회전에 의해 코일 스프링(234)이 압축되되, 액츄에이터의 작동이 중단되거나 전원 공급이 차단된 경우 압축된 코일 스프링(234)의 탄성력에 의해 스핀들(121)이 제2 방향으로 회전할 수 있으며, 이로써 너트(125) 및 조정스크류(231)가 후퇴하여 차량의 제동이 해제될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크(100) 시스템의 작동방법에 대해 설명한다.
도 9는 차량의 제동 작동 시 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 이격된 상태에서 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크(100)의 작동을 나타내는 측방향 단면도이고, 도 10은 차량의 제동 작동 시 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 마찰된 상태에서 본 발명의 제2 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크(100)의 작동을 나타내는 측방향 단면도이다.
도 7, 도 9 및 도 10을 참조하면, 차량의 서비스 브레이크 등 일반적인 제동 시 도 7에 도시된 제동해제 상태에서 도 9에 도시된 무부하 구간의 제동해제 상태에서 제동 상태로 전환하는 상태를 지나 도 10에 도시된 부하 구간의 브레이크의 제동 과정에서 브레이크 패드(10)가 디스크(D)에 마찰되어 가압하는 상태로 작동할 수 있다.
먼저 운전자가 차량의 제동을 위해 브레이크 페달(미도시)에 답력을 가할 경우, 페달 변위센서(미도시)가 운전자의 제동 의지를 전기적 신호로 검출하여 전자제어유닛으로 송출한다. 전자제어유닛은 이에 근거하여 액츄에이터의 작동을 제어함으로써 디스크(D)와 브레이크 패드(10)를 밀착시켜 차량의 제동을 구현할 수 있다.
차량의 제동 시 액츄에이터의 작동에 의해 스핀들(121)이 제1 방향으로 회전하고, 스핀들(121)의 회전에 의해 피스톤이 패드 플레이트를 가압하여 브레이크 패드(10)가 디스크(D)와 마찰하여 제동이 구현된다. 이 때, 제동 작동은 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 이격된 상태의 무부하 구간을 지나 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 밀착된 상태의 부하 구간으로 순차적으로 도달하여 구현된다.
도 9를 참조하면, 무부하 구간에서 제동 작동 시 액츄에이터의 작동에 의해 스핀들(121)이 제1 방향으로 회전하여 제1 돌기(237)가 코일 스프링(234) 및 제2 돌기(238)를 가압한다. 이 때, 코일 스프링(234)의 탄성력에 의해 너트(125) 및 조정스크류(231)는 스핀들(121)과 함께 제1 방향으로 회전하여 피스톤(110)의 상대위치가 전진하게 된다. 이에 따라 피스톤(110)이 전진하여 패드 플레이트(11)를 가압하고, 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 간의 간격(d)이 점차적으로 가까워지며 밀착하게 된다.
도 10을 참조하면, 부하 구간에서 제동 작동 시 브레이크 패드(10)와 디스크(D)의 마찰에 의한 부하가 발생하고, 압축 스프링의 탄성력은 조정스크류(231)와 피스톤(110) 사이의 나사 체결력 보다 약하게 마련된다. 이에 따라 부하 구간에서 스핀들(121)이 제1 방향으로 회전 시, 압축 스프링이 제1 돌기(237)와 제2 돌기(238) 사이에서 압축되면서, 스핀들(121)에 대한 너트(125) 및 조정스크류(231)의 상대위치가 전진하게 되고 피스톤(110)이 전진하게 된다. 피스톤(110)이 전진함에 따라 패드 플레이트(11)를 더 가압하고, 디스크(D)와 브레이크 패드(10)는 밀착된 상태에서 추가적으로 가압되어 제동력이 증가하게 된다.
차량의 제동 해제 시 액츄에이터의 작동에 의해 스핀들(121)은 제2 방향으로 회전하고, 스핀들(121)의 회전에 의해 피스톤이 후퇴하여 패드 플레이트를 가압 해제하며, 브레이크 패드(10)가 디스크(D)로부터 이격되어 제동 해제가 구현된다. 이 때, 제동해제 작동은 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 밀착된 상태의 부하 구간을 지나 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 이격된 상태의 무부하 구간으로 순차적으로 도달하여 구현된다.
부하 구간에서 제동해제 작동 시 브레이크 패드(10)와 디스크(D)의 마찰에 의한 부하가 발생하고, 토션 스프링(137)의 탄성 복원력은 조정스크류(231)와 피스톤(110) 사이의 나사 체결력 보다 약하게 마련된다. 이에 따라 부하 구간에서 액츄에이터의 작동에 의해 스핀들(121)이 제2 방향으로 회전 시, 스핀들(121)에 대한 너트(125) 및 조정스크류(231)의 상대위치가 후진하게 되어 피스톤(110)이 후진한다. 구체적으로, 스핀들(121)이 제2 방향으로 회전에 따라 코일 스프링(234)이 팽창하여 제1 돌기(237)와 제2 돌기(238) 사이의 간격이 멀어지고, 스핀들(121)에 대한 너트(125), 조정스크류(231) 및 피스톤(110)이 후진하여 패드 플레이트(11)를 점차적으로 가압 해제함으로써 제동력이 감소된다.
무부하 구간에서 제동해제 작동 시 액츄에이터의 작동에 의해 스핀들(121)이 제2 방향으로 회전하고, 너트(125)는 코일 스프링(234)의 탄성력에 의해 스핀들(121)과 함께 제2 방향으로 회전하여 너트(125), 조정스크류(231) 및 피스톤(110)의 상대위치가 후진하게 된다. 피스톤(110)이 후진함으로써 패드 플레이트(11)를 완전히 가압 해제하고, 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 간의 간격(d)이 점차적으로 멀어지게 된다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시 예 및 제2 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크의 제동 응답성을 조절하는 작동 방법에 대해서 설명한다.
도 11(a),(b),(c)는 본 발명의 전기 기계식 브레이크의 제1 모드 내지 제3 모드로 제동 작동 시 스핀들(121)의 회전각에 따른 피스톤 스트로크 변화를 나타내는 그래프이고, 도 12는 본 발명의 전기 기계식 브레이크의 제1 모드 내지 제3 모드로 제동 작동 시 스핀들(121)의 회전각에 따른 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 간의 체결력 변화를 나타내는 그래프이다.
도 11(a),(b),(c) 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 전자 기계식 브레이크는 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 이격된 상태의 무부하 구간에서 디스크(D)와 브레이크 패드(10)의 간격(d)을 조절함으로써 제동 응답성을 조절할 수 있다. 구체적으로, 무부하 구간에서 스핀들(121)의 회전 시 위치조정부(130,230)에 대한 피스톤(110)의 상대위치 이동을 통해 차량의 제동해제 상태(초기 상태)의 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격(d)을 조절하여 제동 응답성을 조절할 수 있다.
전자제어유닛은 무부하 구간 내에서 스핀들(121)의 회전각을 제어하여 차량의 제동해제 상태(초기상태)에서 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격(d)을 제1 간격(d1)으로 조정하는 제1 모드와, 제1 간격(d1)보다 작은 제2 간격(d2)으로 조정하는 제2 모드와, 제1 간격(d1)보다 큰 제3 간격(d3)으로 조정하는 제3 모드로 제어할 수 있다.
도 4, 도 9, 도 11(a),(b),(c) 및 도 12를 참조하면, 제1 모드 시 차량의 제동해제 상태에서 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격(d)이 제1 간격(d1)보다 큰 경우 스핀들(121)을 제1 방향으로 회전시켜 너트 및 조정스크류(131,231)의 제1 방향 회전을 유도하고, 조정스크류(131,231)의 제1 방향 회전에 의해 피스톤(110)의 상대위치를 전진시켜 차량의 제동해제 상태에서 상기 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격(d)을 제1 간격(d1)으로 조정할 수 있다. 또한, 제1 모드 시 차량의 제동해제 상태에서 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격(d)이 제1 간격(d1)보다 작은 경우 스핀들(121)을 제2 방향으로 회전시켜 너트(125) 및 조정스크류(131,231)의 제2 방향 회전을 유도하고, 조정스크류(131,231)의 제2 방향 회전에 의해 피스톤(110)의 상대위치를 후진시켜 차량의 제동해제 상태에서 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격(d)을 제1 간격(d1)으로 조정할 수 있다. (도 11 (a), 도 12(a) 참조)
또한, 제2 모드 시 차량의 제동해제 상태에서 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격(d)이 제2 간격(d2)보다 큰 경우 스핀들(121)을 제1 방향으로 회전시켜 너트 및 조정스크류(131,231)의 제1 방향 회전을 유도 하고, 조정스크류(131,231)의 제1 방향 회전에 의해 피스톤(110)의 상대위치를 전진시켜 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격(d)을 제2 간격(d2)으로 조정할 수 있다.(도 11 (a), 도 12(a) 참조)
또한, 제3 모드 시 차량의 제동해제 상태에서 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격(d)이 제3 간격(d3)보다 작은 경우 스핀들(121)을 제2 방향으로 회전시켜 너트(125) 및 조정스크류(131,231)의 제2 방향 회전을 유도 하고, 조정스크류(131,231)의 제2 방향 회전에 의해 피스톤(110)의 상대위치를 후진시켜 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격(d)을 제3 간격(d3)으로 조정할 수 있다. (도 11 (a), 도 12(a) 참조)
제2 모드로 작동 시에는 초기 상태의 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격(d)이 상대적으로 짧은 크기인 제2 간격(d2)으로 제어됨으로써, 제동 작동 시 무부하 구간의 제동거리가 짧아지고, 제동 응답성이 향상되는 장점이 있다.
제3 모드로 작동 시에는 초기 상태의 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격(d)을 상대적으로 긴 크기인 제3 간격(d3)으로 제어됨으로써, 제동 작동 시 무부하 구간의 제동거리가 길어지고, 디스크(D)와 브레이크 패드(10) 간의 마찰에 의한 드래그(Drag)를 저감하여 연비를 향상시키는 장점이 있다.
도 11 (a),(b),(c)에 도시된 바와 같이, 스핀들(121) 회전각에 대한 피스톤(110) 스트로크 중 위치조정부 스트로크의 경사 각도(α)는 스핀들(121)-너트 스트로크의 경사 각도(β)보다 크게 형성될 수 있다. 무부하 구간에서는 조정스크류(131,231)-피스톤(110)에 의한 스트로크가 발생하기 때문에 조정스크류(131,231)의 리드(lead)에 따라 위치조정부 스트로크의 경사 각도(α)가 결정되고, 부하 구간에서는 스핀들(121)-너트(125)에 의한 스트로크가 발생하기 때문에 스핀들(121)의 리드(lead)에 따라 스핀들-너트 스트로크의 경사각도(β)가 결정된다. 이 때, 무부하 구간에서는 브레이크 패드(10)가 디스크(D) 측으로 전진 또는 후진하는 속도가 빠를수록 좋기 때문에 조정스크류(131,231)의 리드(lead)가 크게 형성되는 것이 바람직한 반면, 부하 구간에서는 브레이크 패드(10)가 디스크(D)를 가압하는 힘이 강한 것이 좋기 때문에 스핀들(121)의 리드(lead)가 작게 형성되는 것이 바람직하다. 다시 말해, 조정스크류(131,231)의 리드(lead)는 스핀들(121)의 리드(lead)보다 상대적으로 크게 형성될 수 있고, 이에 따라 스핀들(121) 회전각에 대한 위치조정부 스트로크의 경사 각도(α)는 스핀들-너트 스트로크의 경사 각도(β)보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 전자 기계식 브레이크는 제1 내지 제3 모드 시 디스크(D)와 브레이크 패드(10)가 이격된 상태의 무부하 구간에서 디스크(D)와 브레이크 패드(10)의 간격(d)을 조절하여 제동 응답성을 조절할 뿐이므로, 부하구간에서 피스톤(110)의 최대 스트로크(dmax)는 제1 내지 제3 모드 시 모두 동일하게 형성된다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시 예의 변형 예에 의한 전기 기계식 브레이크에 대해 설명한다.
이하에서 설명하는 본 발명의 변형된 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크에 대한 설명 중 별도의 도면부호를 들어 추가적으로 설명하는 경우 외에는 앞서 설명한 본 실시 예에 의한 전기 기계식 브레이크(100)와 동일한 것으로서 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 예의 변형 예에 의한 전기 기계식 브레이크(100)의 주요부를 확대 도시한 측방향 단면도로서, 도 13을 참조하면 조정스크류(131)와 너트(125)를 서로 결속시키는 결속캡(210)이 마련될 수 있다.
결속캡(310)은 너트(125)의 전방 측 개구를 덮도록 마련되되, 내주 측이 너트(125)에 고정 및 지지되고, 외주 측이 조정스크류(131)의 내주면 측에 고정 및 지지됨으로써, 너트(125)와 조정스크류(131)를 서로 결속시킬 수 있다. 결속캡(310)에 의해 너트(125)와 조정스크류(131)의 회전운동 및 선형운동을 동기화시킬 수 있으며, 나아가 조정스크류(131)와 피스톤(110)이 서로 나사 결합되어 일체로 이동하는 바, 차량의 제동해제 시 너트(125)가 원 위치로 복귀함에 따라 조정스크류(131) 및 피스톤(110) 역시 원 위치로 원활하게 복귀하여 후속적인 차량의 제동작동을 신속하게 준비할 수 있다.
100: 전기 기계식 브레이크 110: 피스톤
120: 동력변환유닛 121: 스핀들
121a: 제1 단부 121b: 중앙부
121b: 제2 단부 122: 외부 나사산
125: 너트 126: 내부 나사산
130,230: 위치조정부 131,231: 제1 나사산
132,232: 제2 나사산 135,235: 어져스터
136,236: 플랜지 137: 토션 스프링
140: 감지부 150: 베어링
234: 코일 스프링 237: 제1 돌기
238: 제2 돌기 239: 제3 돌기

Claims (15)

  1. 브레이크 패드를 차륜과 함께 회전하는 디스크 측으로 가압하도록 진퇴 가능하게 마련되는 피스톤;
    액츄에이터로부터 구동력을 전달받아 회전하는 스핀들과, 상기 스핀들과 연결되어 상기 스핀들의 제1 방향 또는 제2 방향 회전에 의해 전진 또는 후진하여 상기 피스톤을 진퇴시키는 너트를 포함하는 동력변환유닛;
    상기 너트의 외측에 마련되어 상기 너트와 함께 회전하는 조정스크류와, 상기 조정스크류의 외주면에 형성되는 제1 나사산과, 상기 피스톤의 내주면에 형성되되 상기 제1 나사산과 치합하는 제2 나사산과, 상기 스핀들과 상기 너트 사이에 마련되어 상기 스핀들의 회전에 의해 상기 너트 및 조정스크류를 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전시켜 상기 동력변환유닛에 대한 상기 피스톤의 상대위치를 전진 또는 후진시키는 어져스터를 포함하는 위치조정부; 및
    상기 액츄에이터의 작동을 제어하는 전자제어유닛;을 포함하고,
    상기 전자제어유닛은
    상기 액츄에이터를 제어하여 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)을 조정하는 전기 기계식 브레이크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 어져스터는
    상기 스핀들의 외주면에 반경 방향으로 확장 형성되는 플랜지와,
    일단이 상기 너트에 지지되고, 타단이 상기 플랜지에 지지되는 토션 스프링을 포함하는 전기 기계식 브레이크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 토션 스프링의 탄성력은
    상기 조정스크류와 상기 피스톤 사이의 나사 체결력보다 크게 마련되는 전기 기계식 브레이크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 위치조정부는
    상기 조정스크류와 상기 너트를 결속시키는 결속캡을 더 포함하는 전기 기계식 브레이크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 어져스터는
    상기 스핀들의 외주면에 반경 방향으로 확장 형성되는 플랜지와,
    상기 플랜지에 돌출 형성되는 제1 돌기와,
    상기 너트에 돌출 형성되는 제2 돌기와,
    일단이 상기 제1 돌기에 지지되고 타단이 상기 제2 돌기에 지지되어 상기 스핀들의 제1 방향 회전 시 탄성력을 제공하는 코일 스프링을 포함하는 전기 기계식 브레이크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 코일 스프링의 탄성력은
    상기 조정스크류와 상기 피스톤 사이의 나사 체결력보다 크게 마련되는 전기 기계식 브레이크.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 어져스터는
    상기 플랜지에 돌출 형성되어 상기 제1 돌기와 이격 배치되는 제3 돌기를 더 포함하고,
    상기 제3 돌기는
    상기 스핀들의 제2 방향 회전 시 상기 제2 돌기에 걸려 상기 너트의 제2 방향 회전을 유도하는 전기 기계식 브레이크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 위치조정부는
    상기 조정스크류와 상기 너트를 결속시키는 결속캡을 더 포함하는 전기 기계식 브레이크.
  9. 제1항의 전기 기계식 브레이크의 작동방법에 있어서,
    상기 전자제어유닛은
    상기 스핀들의 회전각을 제어하여 차량의 제동해제 상태에서 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)을 제1 간격(d1)으로 조정하는 제1 모드와, 상기 제1 간격(d1)보다 작은 제2 간격(d2)으로 조정하는 제2 모드와, 상기 제1 간격(d1)보다 큰 제3 간격(d3)으로 조정하는 제3 모드로 제어하는 전기 기계식 브레이크의 작동방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 모드 시
    차량의 제동해제 상태에서 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)이 제1 간격(d1)보다 큰 경우 상기 스핀들을 제1 방향으로 회전시켜 상기 너트 및 상기 조정스크류의 제1 방향 회전을 유도하고,
    상기 조정스크류의 제1 방향 회전에 의해 상기 피스톤의 상대위치를 전진시켜 차량의 제동해제 상태에서 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)을 제1 간격(d1)으로 조정하는 전기 기계식 브레이크의 작동방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 모드 시
    차량의 제동해제 상태에서 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)이 제1 간격(d1)보다 작은 경우 상기 스핀들을 제2 방향으로 회전시켜 상기 너트 및 상기 조정스크류의 제2 방향 회전을 유도하고,
    상기 조정스크류의 제2 방향 회전에 의해 상기 피스톤의 상대위치를 후진시켜 차량의 제동해제 상태에서 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)을 제1 간격(d1)으로 조정하는 전기 기계식 브레이크의 작동방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제2 모드 시
    차량의 제동해제 상태에서 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)이 제2 간격(d2)보다 큰 경우 상기 스핀들을 제1 방향으로 회전시켜 상기 너트 및 상기 조정스크류의 제1 방향 회전을 유도 하고,
    상기 조정스크류의 제1 방향 회전에 의해 상기 피스톤의 상대위치를 전진시켜 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)을 제2 간격(d2)으로 조정하는 전기 기계식 브레이크의 작동방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제3 모드 시
    차량의 제동해제 상태에서 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)이 제3 간격(d3)보다 작은 경우 상기 스핀들을 제2 방향으로 회전시켜 상기 너트 및 상기 조정스크류의 제2 방향 회전을 유도 하고,
    상기 조정스크류의 제2 방향 회전에 의해 상기 피스톤의 상대위치를 후진시켜 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격(d)을 제3 간격(d3)으로 조정하는 전기 기계식 브레이크의 작동방법.
  14. 제2항의 전기 기계식 브레이크의 작동방법에 있어서,
    상기 전자제어유닛은
    차량의 제동 해제 상태에서 상기 스핀들의 제1 방향 회전 또는 제2 방향 회전을 발생시켜 상기 토션 스프링의 탄성 복원력에 의해 상기 너트 및 상기 조정스크류의 제1 방향 또는 제2 방향 회전을 유도하고, 상기 조정스크류의 제1 방향 또는 제2 방향 회전에 의해 상기 조정스크류에 대한 상기 피스톤의 상대적인 위치를 전진 또는 후진시키는 전기 기계식 브레이크의 작동방법.
  15. 제5항의 전기 기계식 브레이크의 작동방법에 있어서,
    상기 전자제어유닛은
    차량의 제동 해제 상태에서 상기 제1 돌기의 제1 방향 회전 또는 제2 방향 회전을 발생시켜 상기 코일 스프링의 탄성력에 의해 상기 제2 돌기와 상기 너트 및 상기 조정스크류의 제1 방향 또는 제2 방향 회전을 유도하고, 상기 조정스크류의 제1 방향 또는 제2 방향 회전에 의해 상기 조정스크류에 대한 상기 피스톤의 상대적인 위치를 전진 또는 후진시키는 전기 기계식 브레이크의 작동방법.
KR1020200092442A 2020-07-24 2020-07-24 전기 기계식 브레이크 및 이의 작동방법 KR20220013196A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200092442A KR20220013196A (ko) 2020-07-24 2020-07-24 전기 기계식 브레이크 및 이의 작동방법
US17/383,424 US20220024434A1 (en) 2020-07-24 2021-07-22 Electromechanical brake and operation method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200092442A KR20220013196A (ko) 2020-07-24 2020-07-24 전기 기계식 브레이크 및 이의 작동방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220013196A true KR20220013196A (ko) 2022-02-04

Family

ID=79687386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200092442A KR20220013196A (ko) 2020-07-24 2020-07-24 전기 기계식 브레이크 및 이의 작동방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20220024434A1 (ko)
KR (1) KR20220013196A (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021203069A1 (de) * 2020-04-03 2021-10-07 Mando Corporation Reibungsbremssystem für ein Fahrzeug
US11745714B2 (en) * 2021-04-09 2023-09-05 GM Global Technology Operations LLC System for electronic parking brake actuation
KR102401765B1 (ko) 2021-08-11 2022-05-25 주식회사 만도 전자기계식 브레이크 및 이를 구비하는 차량

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2946851A1 (de) * 1979-11-20 1981-06-11 Alfred Teves Gmbh, 6000 Frankfurt Mechanische bremsbetaetigungsvorrichtung fuer teilbelag-scheibenbremsen
DE102009038138B4 (de) * 2009-06-08 2022-03-03 Continental Teves Ag & Co. Ohg Fahrzeugbremse, insbesondere kombinierte Fahrzeugbremse mit elektromechanisch betätigbarer Feststellbremse
KR101511437B1 (ko) * 2013-10-14 2015-04-10 주식회사 만도 전자기계식 브레이크 장치
DE102013223962A1 (de) * 2013-11-22 2015-05-28 Continental Teves Ag & Co. Ohg Kolbenanordnung für eine Scheibenbremse
KR101786337B1 (ko) * 2016-04-29 2017-10-17 현대자동차주식회사 전동식 브레이크
US10487896B2 (en) * 2018-04-14 2019-11-26 Mando Corporation Piston brake caliper and brake system
US11261927B2 (en) * 2019-02-11 2022-03-01 ZF Active Safety US Inc. Electric parking brake with active piston retraction
KR102679984B1 (ko) * 2019-03-11 2024-07-01 에이치엘만도 주식회사 모터 온 캘리퍼 타입의 전자식 캘리퍼 브레이크

Also Published As

Publication number Publication date
US20220024434A1 (en) 2022-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101511437B1 (ko) 전자기계식 브레이크 장치
US20230256951A1 (en) Electromechanical brake and method of operating the same
KR20220013196A (ko) 전기 기계식 브레이크 및 이의 작동방법
US7987950B2 (en) Single motor electro wedge brake system using solenoid mechanism for implementing additional functions
KR101786337B1 (ko) 전동식 브레이크
US9127735B2 (en) Friction brake
CN110173519B (zh) 电子钳式制动器
KR102446044B1 (ko) 전동식 디스크 브레이크
KR101878692B1 (ko) 전동식 디스크 브레이크
KR101761593B1 (ko) 디스크 브레이크
JP5614528B2 (ja) ディスクブレーキ
KR102383332B1 (ko) 볼 스크루 타입 전동식 브레이크
WO2020066645A1 (ja) 電動ブレーキおよび制御装置
KR20180066776A (ko) 볼 스크루 타입 전동식 브레이크
KR20220011282A (ko) 전기 기계식 브레이크
CN112298125B (zh) 线控制动***和车辆
KR20170104771A (ko) 전동식 디스크 브레이크
US20230287949A1 (en) Electromechanical brake and method of operating the same
US11885385B2 (en) Electromechanical brake
KR101853760B1 (ko) 전자식 캘리퍼 브레이크
KR102672342B1 (ko) 전동식 브레이크 시스템
KR20190055311A (ko) 전동식 디스크 브레이크
US20220234564A1 (en) Compact electromechanical brake
US20230258237A1 (en) Electromechanical brake and method of operating the same
US20230271596A1 (en) Electromechanical brake and operating method thereof