KR20090061180A - 롤러 인 램프 타입 전동 브레이크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 롤러 인 램프(RIR, Roll In Ramp) 타입 전동 브레이크 장치인 EMB(Electro mechanical Brake)는 휠 디스크(D)를 감싸는 캘리퍼 바디(5)에 ECU(1)제어되는 모터(6)와, 상기 모터(6)의 회전력을 받아 회전과 더불어 직선이동력을 발생하는 RIR(Roll In Ramp) 부재(10)를 구비함에 따라, 제동 시 롤러(12)를 통한 램핑(Ramping)작용으로 12V 타입 모터(6)에서 발생된 구동력을 배력해, 휠 디스크(D)를 가압하는 패드(3,4)의 가압력을 배력하여 충분한 제동력을 발생할 뿐만 아니라, 캘리퍼 바디(5)에 장착된 피스톤(9)과 나사 결합되고 모터(6)부위에 결합된 스핀들 축(8)을 통한 축 간 이동을 이용함에 따라, 스핀들 축(8)의 전진 이동을 통해 패드(3,4)의 마모에 따라 발생되는 초과 간격이 자동적으로 보정될 수 있는 특징이 있게 된다.

롤러, 램프, 브레이크

Description

롤러 인 램프 타입 전동 브레이크 시스템{Roll In Ramp typed Electric mechanical Brake System}

본 발명은 차량의 브레이크에 관한 것으로, 특히 롤러 인 램프 타입 전동 브레이크 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 브레이크 시스템(Brake System)은 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시킴과 동시에, 주차상태를 유지하기 위해 사용하는 제동장치이다.

이러한 브레이크 시스템은 통상 운동에너지를 마찰력을 이용해 열에너지로 바꾸어, 그것을 대기 속으로 방출시켜 제동작용을 하는 마찰식 브레이크가 사용되는데 이는, 차륜과 함께 회전하는 디스크를 그 양쪽에서 패드가 유압에 의하여 눌려지면서 제동기능을 수행하게 된다.

그러나, 이러한 유압 식 브레이크는 제동 시 유압을 이용하여 패드를 강하게 디스크 쪽으로 밀어 주는 방식으로 구현됨에 따라, 페달 조작력을 배력하는 부스터를 통해 작동되어 유압을 발생하는 마스터 실린더와, 휠 실린더쪽으로 이어지는 유압 라인은 물론, 이들을 제어하고 보조하는 각종 장치들로 복잡한 구성이 이루어질 수밖에 없고, 이러한 구성의 복잡함과 유압 사용에 따른 제동 성능의 신뢰성가 안 정성 강화등에 어느 정도 한계성이 있을 수밖에 취약성이 있게 된다.

이에 따라, 유압 식 브레이크가 갖지 못하는 구성의 단순함을 가져오고, 제동 성능의 신뢰성을 강화시킬 수 있는 EMB(Electro mechanical Brake)를 사용하는데, 이는 디스크 제동력으로 모터 구동력을 이용하는 EMB는 강한 모터 힘을 얻기 위해 통상적으로, 42V 고전압 모터를 사용하게 된다.

하지만, 이러한 EMB느 디스크 제동력으로 모터 구동력을 이용함에 따라 42V 고전압 모터를 사용할 수밖에 없고, 이는 EMB의 크기가 커지면서 고전압 모터 적용에 따른 비용도 상승되는 취약성이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 모터(Motor)의 동력을 롤러 인 램프(Roller In Ramp)를 이용한 램핑(Ramping)작용으로 자체 힘 배력(Self-Energizing)작용을 갖도록 함에 따라, 12V의 전압(Voltage)을 사용하는 모터만으로 도 충분한 제동력을 발생하고 크기도 작게 줄일 수 있는 EMB(Electro mechanical Brake)를 구현함은 물론, 패드 설정 간격 유지와 같은 여러 부가 기능을 별도의 솔레노이드(Solenoid)를 이용하지 않고서도 구현할 수 있어, 전체적인 구성 부품 수 축소와 원가 및 중량을 줄일 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전동 브레이크 시스템이 전자 페달의 신호를 감지할 때, 차량 주행 상태에 대한 측정 정보와 함께 제동을 위한 제어 신호를 발생하는 ECU와;

캘리퍼 바디의 안쪽으로 구비되어 흴 디스크를 가압 제동하는 이너·아우터 패드를 구비한 캘리퍼 앗세이 및;

제동 시 ECU(1)가 제어하는 모터에서 발생된 동력을 램핑(Ramping)작용을 매개로 직선 이동력으로 배력해 휠 디스크쪽으로 패드를 가압함과 더불어, 패드 설정 간격 유지와 같은 부가 기능을 구현하도록 축 방향 이동되는 스핀들을 구비한 액츄에이터 앗세이;

로 구성되어진 것을 특징으로 한다.

이를 위해, 상기 액츄에이터 앗세이는 ECU(1)제어되어 제동을 위한 회전력을 발생하는 모터와;

모터의 회전력을 받도록 일단이 모터에 결합되어진 스핀들 축과, 상기 스핀들 축의 회전을 통해 스핀들 축이 빠져나오거나 들어가면서, 모터와의 축 간 거리를 조정하도록 스핀들 축에 형성된 나사부위에 나사 체결되어 캘리퍼 바디로 결합된 피스톤으로 이루어진 스핀들 부재 및;

상기 모터의 회전축에 결합·고정되어, 모터의 회전을 통해 회전되는 입력 램프와, 상기 입력 램프에 대응해 결합되면서 이너 패드부위를 결합·고정해 직선 이동되는 출력 램프 및 상기 입력 램프에 대응하는 출력 램프에 각각 형성된 롤러 이동 홈구간에 대한 위치 이동을 통해, 출력 램프를 휠 디스크쪽으로 밀어주는 직선 이동력을 배력하는 롤러로 이루어진 상기 RIR(Roll In Ramp) 부재로 구성되어진다.

이러한 본 발명에 의하면, 제동력을 발생하는 모터(Motor)와, 램핑(Ramping)작용에 따른 자체 힘 배력(Self-Energizing)구조를 갖는 롤러 인 램프(Roller In Ramp)를 이용해 모터 동력을 통해 증대시켜 주도록 EMB(Electro mechanical Brake)를 구성하고, 별도의 솔레노이드(Solenoid)를 이용하지 않고서도 패드 설정 간격 유지와 같은 여러 부가 기능을 구현할 수 있어, 전체적인 구성 부품 수 축소와 원가 및 중량을 줄일 수 있는 효과가 있게 된다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 롤러 인 램프 타입 전동 브레이크 시스템의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명에 따른 전동 브레이크 시스템인 EMB(Electro mechanical Brake)는 차량 주행 상태를 파악하고 전자 브레이크 페달의 신호를 받아 제어 신호 를 발생하는 ECU(1)와, 흴 디스크(D)를 감싸면서 제동력을 가하는 캘리퍼 앗세이(2) 및 제동 시 ECU(1)가 제어하는 1개의 모터(6)에서 발생된 동력을 램핑(Ramping)작용을 매개로 직선 이동력으로 배력해 휠 디스크(D)쪽으로 패드(3,4)를 가압함과 더불어, 패드 설정 간격 유지와 같은 부가 기능을 구현하도록 축 방향 이동되는 스핀들을 구비한 액츄에이터 앗세이로 구성되어진다.

이에 더해 상기 전동 브레이크 시스템에는 보조 배터리가 더 구비되는데, 상기 보조 배터리는 ECU(1)와 액츄에이터 앗세이의 모터(6)를 위한 예비 배터리로 이용된다.

또한, 상기 전동 브레이크 시스템에는 주차 브레이크 작동 시, ECU(1)가 주차 브레이크 전환 상태를 인식하도록 신호를 입력받는데 일례로, 운전석 부위로 별도의 전기 신호를 ECU(1)쪽으로 발생시켜 주는 주차 브레이크 버튼을 이용하게 된다.

그리고, 상기 ECU(1)는 조작되는 전자 페달의 답입량 정보와 더불어, 차량에 장착된 요 모멘트 센서를 통한 차량 자세 정보등을 제공받아 제동 시 요구되는 제어를 구현하게 된다.

또한, 상기 캘리퍼 앗세이(2)는 휠 디스크(D)의 양쪽으로 배치되어 휠 디스크(D)를 가압하는 이너·아우터 패드(3,4)와, 차륜과 함께 회전하는 휠 디스크(D)를 감싸는 캘리퍼 바디(5)로 이루어지게 된다.

이러한 캘리퍼 바디(5)는 이너 패드(3)가 휠 디스크(D)쪽으로 가압 될 때, 그 반대쪽으로 위치된 아우터 패드(4)도 휠 디스크(D)쪽으로 이동되도록 연동 작용 을 구현하는 토크 멤버(통상적인 캘리퍼 타입 브레이크의 작용임)를 구비하게된다.

이와 더불어 상기 캘리퍼 바디(5)와 이에 결합된 액츄에이터 앗세이 부위에도 여러 센서가 장착되어 ECU(1)로 측정 신호를 전송하게 되는데 일례로, 패드의 설정 간격 초과에 따른 휠 디스크(D)간 간격 증대를 감지해 항상 설정된 간격을 유지하기 위한 패드 마모 감지 센서를 구비하게 된다.

그리고, 상기 액츄에이터 앗세이는 ECU(1)제어되어 제동을 위한 회전력을 발생하는 모터(6)와, 캘리퍼 바디(5)에 일단이 결합되고 타단이 상기 모터(6)에 결합되어져, 이너·아우터 패드(3,4)의 마모에 따른 휠 디스크(D)간 간격을 조정하는 스핀들 부재(7) 및 상기 모터(6)의 회전력을 램핑(Ramping)작용으로 배력하면서 휠 디스크(D)쪽으로 패드(3,4)를 가압하는 직선 이동력으로 전환해주는 RIR(Roll In Ramp) 부재(10)로 구성된다.

이를 위해, 상기 스핀들 부재(7)는 모터(6)의 회전력을 받도록 일단이 모터(6)에 결합되어진 스핀들 축(8)과, 상기 스핀들 축(8)의 회전을 통해 스핀들 축(8)이 빠져나오거나 들어가면서, 모터(6)와의 축 간 거리를 조정하도록 스핀들 축(8)에 형성된 나사부위에 나사 결합되어 캘리퍼 바디(5)로 결합되어진 피스톤(9)으로 구성되어진다.

여기서, 상기 스핀들 축(8)은 피스톤(9)과 결합되는 일정 구간으로만 외주면에 나사를 형성하며, 상기 피스톤(9)은 캘리퍼 바디(5)와의 결합을 보다 용이하게 하도록 외주면으로 돌기부를 형성하게 된다.

또한, 상기 RIR(Roll In Ramp) 부재(10)는 모터(6)의 회전축에 결합·고정되 어, 모터(6)의 회전을 통해 회전되는 입력 램프(11)와, 상기 입력 램프(11)에 대응해 결합되면서 이너 패드(3)부위를 결합·고정해 직선 이동되는 출력 램프(13) 및 상기 입력 램프(11)에 대응하는 출력 램프(13)에 각각 형성된 롤러 이동 홈(11a,13a)구간에 대한 위치 이동을 통해, 출력 램프(13)를 휠 디스크(D)쪽으로 밀어주는 직선 이동력을 배력하는 롤러(12)로 구성되어진다.

여기서, 상기 입력 램프(11)와 출력 램프(13)에 각각 형성된 롤러 이동 홈(11a,13a)은 다양한 형상을 이루는데 일례로, 그 단면이 넓게 펼쳐진 "V" 형상을 이루거나 또는, 완만한 곡선을 형성하면서 넓게 펼쳐진 "V" 형상을 이루게 된다.

또한, 상기 입력 램프(11)와 출력 램프(13)에 각각 형성된 롤러 이동 홈(11a,13a)사이에 위치된 롤러(12)는 통상 원기둥형상을 이루지만, 힘 배력 비를 고려해 테이퍼 원 기둥으로 이루어질 수 있게 된다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 롤러 인 램프(RIR, Roll In Ramp) 타입 전동 브레이크 장치인 EMB(Electro mechanical Brake)는 휠 디스크(D)를 감싸는 캘리퍼 바디(5)에 ECU(1)제어되는 모터(6)와, 상기 모터(6)의 회전력을 받아 회전과 더불어 직선이동력을 발생하는 RIR(Roll In Ramp) 부재(10)를 구비함에 따라, 제동 시 롤러(12)를 통한 램핑(Ramping)작용으로 12V 타입 모터(6)에서 발생된 구동력을 배력해, 휠 디스크(D)를 가압하는 패드(3,4)의 가압력을 배력하여 충분한 제동력을 발생할 뿐만 아니라, 캘리퍼 바디(5)에 장착된 피스톤(9)과 나사 결합되고 모터(6)부위에 결합된 스핀들 축(8)을 통한 축 간 이동을 이용함에 따라, 스핀들 축(8)의 전진 이동을 통해 패드(3,4)의 마모에 따라 발생되는 초과 간격이 자동적으로 보정될 수 있는 특징이 있게 된다.

이를 위해 본 발명의 RIR 타입 EMB는 도 1에 도시된 바와 같이, 휠 디스크(D)를 가압하는 이너·아우터 패드(3,4)를 구비한 캘리퍼 바디(5)에 전자 페달의 신호를 받는 ECU(1)를 통해 구동되어 회전력을 발생하는 12V 타입 모터(6)가 장착되고, 모터(6)에서 발생된 동력을 램핑(Ramping)작용을 매개로 직선 이동력으로 배력해 휠 디스크(D)쪽으로 이너·아우터 패드(3,4)를 가압하는 RIR(Roll In Ramp) 부재(10)를 장착하게 된다.

이와 더불어 본 발명의 RIR 타입 EMB는 RIR(Roll In Ramp) 부재(10)를 선단부위로 장착한 모터(6)의 뒤쪽으로 스핀들 부재(7)를 더 구비해, 이너·아우터 패드(3,4)가 마모되어져 휠 디스크(D)간 간격이 초기 설정 범위를 벗어날 때, 상기 스핀들 부재(7)를 이루면서 서로 나사 결합된 피스톤(9)으로부터 스핀들(8)이 전진 이동되도록 해, 마모된 이너·아우터 패드(3,4)를 휠 디스크(D)쪽으로 이동시켜 항상 초기 설정 간격을 유지시켜 주게 된다.

이러한 RIR 타입 EMB는 초기 상태에서 ECU(1)가 전자 페달 조작을 감지해 모터(6)를 구동하면, 상기 모터(6)가 회전되면서 RIR(Roll In Ramp) 부재(10)를 작동시켜 주고, 이와 같은 RIR(Roll In Ramp) 부재(10)의 작동은 자체적인 램핑(Ramping)작용을 통해 모터(6)의 구동력을 배력한 상태로 이너 패드(3)부위를 휠 디스크(D)쪽으로 가압하게 된다.

즉, 상기 모터(6)가 회전되면 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(6)에 결합된 입력 램프(11)가 함께 회전되고, 이러한 입력 램프(11)의 회전은 롤러 이동 홈(11a)에 위치된 롤러(12)를 회전·이동시키게 되며, 이로 인해 상기 롤러(12)의 위치가 상기 입력 램프(11)와 이에 대향되면서 롤러(12)가 위치된 롤러 이동 홈(13a)을 형성한 출력 램프(13)를 밀어내는 힘으로 전환되어진다.

이는 상기 입력 램프(11)와 출력 램프(13)에 각각 형성된 롤러 이동 홈(11a,13a)에 대한 롤러(12)의 위치 변화에 따른 것으로, 즉 롤러(12)가 롤러 이동 홈(11a,13a)의 가장 깊게 함몰된 위치인 초기 상태에서 모터(6)를 통한 입력 램프(11)의 회전력을 받게 되면, 상기 롤러(12)가 마찰력으로 회전되면서 롤러 이동 홈(11a)의 가장 자리로 나오게 된다.

이러한 상기 롤러(12)의 롤러 이동 홈(11a)에 대한 위치 이동은 입력 램프(11)와 출력 램프(13)사이 간격을 벌려 주는 램핑(Rampin)작용을 발생하게 되고, 이와 같은 상기 출력 램프(13)의 벌어짐은 이너 패드(3)가 휠 디스크(D)쪽으로 밀려남에 따라, 캘리퍼 바디(5)의 작용을 통해 아우터 패드(4)와 함께 이너 패드(3)가 가압력(F)으로 휠 디스크(D)를 가압해주고, 이는 휠 디스크(D)의 제동력으로 작용하게 된다.

이와 같이 휠 디스크(D)가 이너·아우터 패드(3,4)에 의해 제동되면, 고속으로 회전되는 휠 디스크(D)의 관성으로 인하여 이너·아우터 패드(3,4)가 휠 디스크(D)의 회전 방향으로 밀려나게 되는데, 이러한 이너·아우터 패드(3,4)의 밀림은 입력 램프(11)와 출력 램프(13) 및 롤러(12)에서 발생되는 램핑(Rampin)작용을 더 증폭해 제동력을 강화시켜 주게 된다.

즉, 휠 디스크(D)로부터 회전 방향 밀림이 발생되는 이너 패드(3)의 거동이 출력 램프(13)에 전달되면, 상기 출력 램프(13)가 회전되면서 롤러 이동 홈(13a)에 위치된 롤러(12)가 마찰력으로 롤러 이동 홈(13a)으로부터 위치 이동되고, 이러한 롤러(12)의 위치 이동은 입력 램프(11)와 출력 램프(13)사이 간격을 벌려 주는 램핑(Rampin)작용을 다시 발생시켜 주게 된다.

이와 같은 휠 디스크(D)로 인한 이너 패드(3)의 회전 밀림으로 인한 출력 램프(13)의 거동에 따른 램핑(Rampin)작용은 출력 램프(13)를 더 벌려주고, 이러한 출력 램프(13)의 이동은 다시 이어 패드(3)를 휠 디스크(D)쪽으로 가압해 휠 디스크(D)를 더욱 강하게 제동하게 된다.

한편, RIR 타입 EMB의 사용에 따른 이너·아우터 패드(3,4)의 마모 발생은 모터(6)와 캘리퍼 바디(5)에 결합된 스핀들 부재(7)를 통해 구현되는데, 즉 이너·아우터 패드(3,4)와 휠 디스크(D)간 간격이 설치 간격을 벗어나는 상태를 ECU(1)에서 감지하게 되면, 상기 ECU(1)는 모터(6)를 회전시켜 주며, 이때 상기 모터(6)는 적은 회전력을 발생해 램핑(Ramping)작용이 발생하지 않는 상태이다.

이와 같이 모터(6)의 회전으로 모터(6)에 결합된 스핀들 축(8)을 함께 회전시키면, 캘리퍼 바디(5)로 결합되어 스핀들 축(8)에 나사 결합된 피스톤(9)으로부터 스핀들 축(8)이 위치 이동 즉, 상기 피스톤(9)에서 스핀들 축(8)이 빠져나오면서 모터(6)부위를 밀어 주게 되고, 이러한 모터(6)부위의 이동은 RIR(Roll In Ramp) 부재(10)와 함께 이너 패드(3)부위를 휠 디스크(D)쪽으로 밀어 마모에 따른 간격이 조정되어진다.

도 1은 본 발명에 따른 롤러 인 램프 타입 전동 브레이크 시스템의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 롤러 인 램프 타입 전동 브레이크 시스템의 작동도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : ECU 2 : 캘리퍼 앗세이

3,4 : 이너·아우터 패드

5 : 캘리퍼 바디 6 : 모터

7 : 스핀들 앗세이 8 : 스핀들 축

9 : 피스톤 10 : RIR(Roll In Ramp) 앗세이

11 : 입력 램프 11a,13a : 롤러 이동 홈

12 : 롤러 13 : 출력 램프

D : 휠 디스크

Claims (6)

1. 전자 페달의 신호를 감지할 때, 차량 주행 상태에 대한 측정 정보와 함께 제동을 위한 제어 신호를 발생하는 ECU(1)와;

   캘리퍼 바디(5)의 안쪽으로 구비되어 흴 디스크(D)를 가압 제동하는 이너·아우터 패드(3,4)를 구비한 캘리퍼 앗세이(2) 및;

   제동 시 ECU(1)가 제어하는 1개의 모터(6)에서 발생된 동력을 램핑(Ramping)작용을 매개로 직선 이동력으로 배력해 휠 디스크(D)쪽으로 패드(3,4)를 가압함과 더불어, 패드 설정 간격 유지와 같은 부가 기능을 구현하도록 축 방향 이동되는 스핀들을 구비한 액츄에이터 앗세이;

   로 구성되어진 것을 특징으로 하는 롤러 인 램프 타입 전동 브레이크 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 액츄에이터 앗세이는 ECU(1)제어되어 제동을 위한 회전력을 발생하는 모터(6)와,

   캘리퍼 바디(5)에 일단이 결합되고 타단이 상기 모터(6)에 결합되어져, 이너·아우터 패드(3,4)의 마모에 따른 휠 디스크(D)간 간격을 조정하는 스핀들 부재(7) 및

   상기 모터(6)의 회전력을 램핑(Ramping)작용으로 배력하면서 휠 디스크(D)쪽 으로 패드(3,4)를 가압하는 직선 이동력으로 전환해주는 RIR(Roll In Ramp) 부재(10)로 구성된 것을 특징으로 하는 롤러 인 램프 타입 전동 브레이크 시스템.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 스핀들 부재(7)는 모터(6)의 회전력을 받도록 일단이 모터(6)에 결합되어진 스핀들 축(8)과, 상기 스핀들 축(8)의 회전을 통해 스핀들 축(8)이 빠져나오거나 들어가면서, 모터(6)와의 축 간 거리를 조정하도록 스핀들 축(8)에 형성된 나사부위에 나사 체결되어 캘리퍼 바디(5)로 결합된 피스톤(9)으로 구성되어진 것을 특징으로 하는 롤러 인 램프 타입 전동 브레이크 시스템.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 RIR(Roll In Ramp) 부재(10)는 모터(6)의 회전축에 결합·고정되어, 모터(6)의 회전을 통해 회전되는 입력 램프(11)와, 상기 입력 램프(11)에 대응해 결합되면서 이너 패드(3)부위를 결합·고정해 직선 이동되는 출력 램프(13) 및 상기 입력 램프(11)에 대응하는 출력 램프(13)에 각각 형성된 롤러 이동 홈(11a,13a)구간에 대한 위치 이동을 통해, 출력 램프(13)를 휠 디스크(D)쪽으로 밀어주는 직선 이동력을 배력하는 롤러(12)로 구성되어진 것을 특징으로 하는 롤러 인 램프 타입 전동 브레이크 시스템.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 입력 램프(11)와 출력 램프(13)에 각각 형성된 롤러 이동 홈(11a,13a)은 그 단면이 넓게 펼쳐진 "V" 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 롤러 인 램프 타입 전동 브레이크 시스템.
6. 청구항 4에 있어서, 상기 롤러(12)는 테이퍼 원 기둥으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤러 인 램프 타입 전동 브레이크 시스템.

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