KR20100103518A - 브레이크 작동 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터 차량용 브레이크 작동 유닛에 관한 것으로, 이 브레이크 작동 유닛은 브레이크 마스터 실린더, 이 브레이크 마스터 실린더의 앞에 연결되어 있는 부스터 스테이지, 및 부스터 스테이지를 구동시키는 구동 유닛을 포함한다. 본 발명에 따르면, 편리한 제동 작용이 가능하도록, 작동력과 부스팅력 모두가 마스터 브레이크 실린더 (1) 의 주 피스톤 (11) 에 전달되는 것은, 적어도 하나의 탄성 요소 (8) 를 가지며 주 피스톤 (11) 에 배치되는 힘전달 모듈 (9) 에 의해 이루어진다.

Description

브레이크 작동 유닛{BRAKE ACTUATION UNIT}

본 발명은 브레이크 작동 유닛에 관한 것으로, 본 브레이크 작동 유닛은, 브레이크 페달로 작동될 수 있으며 모터 차량의 휠 브레이크가 연결되어 있는 브레이크 마스터 실린더와, 이 브레이크 마스터 실린더의 앞에 연결되어 있는 부스터 스테이지, 및 전기 모터로 형성되어 상기 부스터 스테이지를 구동시키는 구동 유닛을 포함하며, 작동력을 전달하는 피스톤 로드가 브레이크 페달과 브레이크 마스터 실린더의 주 피스톤 사이에 제공되어 있고, 상기 부스터 스테이지는 부스터 하우징에 배치되며, 또한 볼 스크류 드라이브로 형성되어 있는 제 1 감속 기어 기구를 갖고 있으며, 상기 볼 스크류 드라이브의 나사 너트는 제 2 감속 기어 기구를 통해 상기 전기 모터로 구동되며, 또한 상기 볼 스크류 드라이브의 나사 스핀들은 부스터 스테이지에 의해 발생되는 부스팅력을 주 피스톤에 전달한다.

위와 같은 유형의 브레이크 작동 유닛은 예컨대 DE 199 39 950 A1 에 알려져 있다. 브레이크 마스터 실린더 및 전기 기계적 구동부를 갖는 부스터 스테이지는 압력 발생기를 형성하게 되는데, 이 압력 발생기는 차량 운전자에 의해 생성된 작동력과 상기 부스터 스테이지에 의해 발생된 부스팅력의 합력에 상응하는 브레이크 압력을 발생시킨다. 상기 공지된 브레이크 작동 유닛의 특징적인 점은, 특히 운전자에 의해 생성된 작동력을 검출하는 입력 센서 및 이 입력 센서에 의해 제공되는 신호에 따라 부스터 스테이지의 상기 전기 기계적 구동부를 작동시키는 제어 유닛에 있다.

상기 공지된 브레이크 작동 유닛에서, 운전자에 의해 작동되는 푸시 로드와 부스터 스테이지의 출력 요소 간의 힘전달의 방식은 불리한 것으로 생각되는데, 그 힘전달은 상기 구성 요소들의 직접적인 기계적 접촉으로 이루어진다. 특히, 비교적 중한 제동 작용의 경우에는, 브레이크 마스터 실린더의 주 피스톤에 대한 피스톤 로드와 나사 스핀들의 상기 기계적 접촉으로 인해 주행 안락감이 상당히 손상된다.

그러므로, 본 발명의 목적은 특히 큰 작동력 및 관련된 제동 작용의 경우에도 높은 안락감 수준을 얻을 수 있는 전술한 일반적인 유형의 브레이크 작동 유닛을 제시하는 것이다.

상기 목적은 청구항 1 ∼ 15 에 기재된 브레이크 작동 유닛으로 달성된다. 본 발명의 유리한 발전된 구성들은 종속 청구항들에 특정되어 있다.

본 발명의 다른 특징과 이점들은 첨부된 도면을 참고로 하는 두 바람직한 예시적인 실시 형태에 대한 이하의 설명으로부터 잘 알 수 있을 것이다. 두 실시 형태에서 서로 대응되거나 동일한 부분에는 같은 참조 번호를 부여했다.

도 1 은 본 발명 주제의 제 1 실시 형태의 종단면도를 나타낸다.
도 2 는 초기 위치에 있는 본 발명 주제의 제 2 실시 형태의 단순화된 종단면도를 나타낸다.
도 3 은 부분 제동 위치에 있는 도 2 에 따른 실시 형태를 나타낸다.

도 1 에 축방향 단면도로 나타나 있는 브레이크 작동 유닛은 실질적으로 브레이크 마스터 실린더 (1)(바람직하게는 탠덤 마스터 실린더), 이 브레이크 마스터 실린더 (1) 의 앞에서 작동 연결되어 있는 부스터 스테이지 (2), 및 이부스터 스테이지 (2) 를 구동시키는 역할을 하고 전기 모터 (23) 로 형성되어 있는 구동 유닛 (3) 을 포함한다. 본 발명에 따른 브레이크 작동 유닛을 작동시키기 위한 브레이크 페달(미도시)이 제공되어 있으며, 이 브레이크 페달에는 피스톤 로드 (4) 가 연결되어 있고, 이 피스톤 로드는 브레이크 마스터 실린더 (1) 의 제 1 피스톤 또는 주 피스톤 (11) 과 힘전달 연결되어 있다. 브레이크 마스터 실린더의 제 2 또는 보조 피스톤 (26) 이 제공되어 있으며, 두 마스터 실린더 피스톤 (11, 26) 은 압력 공간(자세히는 도시되어 있지 않음)을 한정하는데, 이 압력 공간에는 모터 차량의 휠 브레이크가 연결되어 있다. 부스터 스테이지 (2) 는 볼 스크류 드라이브로 되어 있는 제 1 감속 기어 기구 (6) 에 의해 구동되며, 상기 볼 스크류 드라이브의 나사 너트 (16) 는 전기 모터 (23) 로 구동되며, 이들 나사 너트와 전기 모터 사이에는 제 2 감속 기어 기구 (7) 가 연결되어 있다. 전기 모터 (23) 에 의해 발생된 토크는 구동 벨트 (18) 에 의해 나사 너트 (16) 에 전달되며, 상기 구동 벨트는 두 풀리 휠 (20, 21) 과 함께 제 2 감속 기어 기구 (7) 를 형성하게 된다. 여기서, 제 1 풀리 휠 (20) 은 전기 모터 (23) 의 출력축 (24) 에 장착되어 있고, 더 큰 직경의 풀리 휠 (21) 은 상기 나사 너트 (16) 의 우측 단부에 배치된다(도면에서 볼 때). 여기서, 제 1 감속 기어 기구 (6) 는 레이디얼 베어링 (19) 이 제공되어 있는 부스터 하우징 (5) 안에 바람직하게 배치되며, 그 레이디얼 베어링에 상기 나사 너트 (16) 가 장착된다. 부스터 스테이지 (2) 의 출력 요소는 볼 스크류 드라이브 (6) 의 나사 스핀들 (15) 로 형성되어 있다.

도 1 에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 브레이크 작동 유닛의 작동 중에 작용하는 두 힘, 즉 브레이크 페달과 그에 따라 피스톤 로드 (4) 에 작용하는 작동력(또는 입력) 및 나사 스핀들 (15) 에 의해 가해지는 부스팅력은 주 피스톤 (11) 의 축방향 연장부 (38) 에 수용되어 있는 힘전달 모듈 (9) 에 의해 주 피스톤 (11) 에 전달되며, 상기 축방향 연장부 (38) 는 부스터 하우징 (5) 의 내부 안으로 들어가 있다. 상기 힘전달 모듈 (9) 은 원통형 압력 슬리브 (10), 이 압력 슬리브 안에 장착되는 탄성 요소 (8), 그리고 2-부분 안내링 (12, 13) 을 실질적으로 포함하며, 이들 안내링에서 피스톤 로드 (4) 의 전방 단부가 반경방향으로 안내된다. 이를 위해, 피스톤 로드 (4) 는 안내링 (12) 내에 있는 그의 영역에서 방사형 안내 숄더 또는 칼라 (17) 를 갖고 있다. 예컨대 탄성중합체 디스크로 되어 있는 상기 탄성 요소 (8) 는 피스톤 로드 (4) 에 의해 전달되는 작동력과 나사 스핀들 (15) 에 의해 전달되는 부스팅력을 합하는 역할을 하며, 나사 스핀들 (15) 의 단부와 안내링 (12, 13) 사이에는 힘전달 연결이 존재한다. 여기서, 주 피스톤 (11) 에 지지되는 압력 슬리브 (10) 의 단부가 구형 캡의 형태로 되어 있으면 특히 유리하다.

나사 스핀들 (15) 에서 안내링 (12, 13) 으로의 만족스런 힘전달을 보장하기 위해, 나사 스핀들 (15) 에는 컵 모양 또는 종 모양의 회전억제 슬리브 (14) 가 제공되어 있는데, 이 슬리브의 대경 가장자리는 복수의 슬라이딩 블럭 (27) 을 형성하며, 이들 슬라이딩 블럭은 상기 회전억제 슬리브 (14) 에 대해 동축으로 배치되어 있는 슬라이딩 안내 슬리브 (22) 의 방사형 홈 (28) 안에서 변위가능하게 안내된다. 전술한 구성 요소들, 즉 제 2 감속 기어 기구의 풀리 휠 (21), 볼 스크류 드라이브 (6), 회전억제 슬리브 (14), 슬라이딩 안내 슬리브 (22) 및 레이디얼 베어링 (19) 은 한손으로 취급될 수 있는 미리 제작된 조립체를 형성하도록 되어 있다. 여기서, 슬라이딩 안내 슬리브 (22) 는 지지링 (29) 을 지탱하고 있으며, 이 지지링에는 상기 조립체에 대해 동축으로 배치되는 압축 또는 복귀 스프링 (25) 이 지지되어 있고, 이 스프링은 나사 스핀들 (15) 을 그의 초기 또는 휴지 위치로 복귀시키는 역할을 한다. 이러한 구성의 결과, 작동 중에 브레이크 마스터 실린더 (1) 에서 조절되는 압력이 완전히 소산되게 된다.

마지막으로, 도 1 에서 알 수 있는 바와 같이, 브레이크 페달(미도시) 과 대향하는 단부에서 피스톤 로드 (4) 는 상기 부스터 하우징 (5) 에 부착된 안내 하우징 (30) 안에서 반경방향으로 안내되거나 장착된다. 이 안내 하우징 (30) 은 여러 부분으로 구성되어 있고, 실질적으로 움직일 수 없는 원통형 안내부 (31) 와 이 안내부 (31) 에서 변위가능하게 안내되는 가동 안내 슬리브 (32) 를 갖고 있다. 외측 안내 슬리브 (34) 에서 안내되는 원통형 안내부 (33) 가 안내 슬리브 (32) 에 연결되어 있다. 안내 슬리브 (32) 안에 배치되어 있는 베어링부 (35) 는 그 안내 슬리브에 고정 연결되어 있고, 상기 베어링부 (35) 에서 피스톤 로드 (4) 는 구형 헤드 (36) 에 의해 장착된다. 반경방향으로 상기 안내부 (31) 와 안내 슬리브 (32) 의 주변에 배치되어 있고 피스톤 로드 (4) 를 그의 초기 위치로 보내게 되는 피스톤 로드 복귀 스프링 (37) 이 안내부 (33) 에 지지되어 있다.

도 1 에는 나타나 있지 않은 다수의 센서가 본 발명에 따른 상기 브레이크 작동 유닛의 만족스러운 작동을 위해 필요하다. 이들 센서와 그의 작동 방법에 대해서는 이하 도 2, 3 을 참조하여 본 발명의 제 2 실시 형태를 기술하면서 설명할 것이다.

힘전달 로드 (39) 를 통해 피스톤 로드 (4) 와 연결되어 있는 브레이크 페달 (52) 은 도 2, 3 에 나타난 본 발명 주제의 제 2 실시 형태를 작동시키는 역할을 한다. 피스톤 로드 (4) 의 작동 거리 ("a")(도 3 참조) 는 회전 각도 센서 (40) 에 의해 간접적으로 검출되며, 이 센서에 의해 브레이크 페달 (52) 의 (작동) 회전 운동이 감지된다. 나사 스핀들 (15) 의 이동 거리는 부스터 하우징 (5) 에 배치될 수 있는 제 2 센서 또는 변위 센서 (41) 에 의해 결정되며, 나사 스핀들 (15) 의 초기 위치(도 1 참조)는 브레이크 컨택트(break contact)로 되어 있는 전기 컨택트 장치 (42) 에 의해 모니터링된다. 전기 모터 (23) 의 로터(미도시)의 위치는 도 2, 3 에 도시된 로터 위치 센서 (43) 에 의해 검출된다. 브레이크 페달 (52) 의 작동 중에 브레이크 마스터 실린더 (1) 에서 조절되는 유압을 모니터링하기 위해, 제 1 브레이크 회로 (45)(도식적으로만 나타나 있음)에 연결되는 압력 센서 (44) 가 제공되어 있으며, 상기 제 1 브레이크 회로는 브레이크 마스터 실린더 (1) 의 제 1 또는 주 압력 공간(이에 대해서는 도 1 와 관련하여 설명했음)에 연결되어 있다. 상기 센서의 출력 신호는 대응하는 신호 라인을 통해 전자 제어/조절 유닛 (46) 에 전달되고, 이 제어/조절 유닛 (46) 은 그에 저장되어 있는 알고리즘에 따라 전기 모터 (23) 를 위한 작동 신호를 발생시키게 된다.

더우기, 도 2, 3 에서 알 수 있는 바와 같이, 나사 스핀들 (15) 의해 가해지는 부스팅력은 부스터 하우징 (5) 안에서 변위가능하게 안내되는 힘전달 슬리브 (47) 에 전달된다. 적절한 힘전달 매체 (49) 로 채워져 있는 전달 챔버 (50) 가 힘전달 슬리브 (47) 의 내부에 형성되어 있다. 틈새 압출이 잘 되지 않는 페이스트 상태의 내압 화합물이 상기 힘전달 매체 (49) 로서 사용될 수 있다. 대안으로 복수의 작은 직경의 볼들이 사용될 수 있다. 상기 전달 챔버 (50) 는 첫번째로 푸시 로드 (51) 의 헤드 플랜지와 두번째로는 힘전달 슬리브 (47) 안에서 안내되는 반작용 피스톤 (48) 의 끝면으로 한정된다. 상기 푸시 로드 (51) 는 브레이크 마스터 실린더 (1) 의 주 피스톤 (11) 에 지지되며, 상기 피스톤 로드 (4) 는 반작용 피스톤 (48) 에 지지되는데, 그 결과, 브레이크 페달 (52) 에서 도입되는 작동력이 힘전달 매체 (49) 에 전달된다. 구성으로 인해 작동 중에 부스팅력으로 인한 반력을 피스톤 로드 (4) 와 브레이크 페달 (52) 에 전달하게 되는 상기 반작용 피스톤 (48) 은 힘전달 슬리브 (47) 에 대해 푸시 로드 (51) 의 상대 이동 거리 ("c") 를 생기게 한다. 이 상대 이동 거리 ("c") 는 이 목적으로 힘전달 슬리브 (47) 에 제공되어 있는 방사형 홈 (53) 의 폭으로 규정된다. 참조 부호 "b" 는 작동 중에 나사 스핀들 (15) 이 움직일 이동 거리를 나타낸다 (도 3 참조).

Claims (23)

1. 브레이크 페달로 작동될 수 있으며 모터 차량의 휠 브레이크가 연결되어 있는 브레이크 마스터 실린더와, 이 브레이크 마스터 실린더의 앞에 연결되어 있는 부스터 스테이지, 및 전기 모터로 형성되어 상기 부스터 스테이지를 구동시키는 구동 유닛을 포함하는 브레이크 작동 유닛으로서, 작동력을 전달하는 피스톤 로드가 브레이크 페달과 브레이크 마스터 실린더의 주 피스톤 사이에 제공되어 있고, 상기 부스터 스테이지는 부스터 하우징에 배치되며, 또한 볼 스크류 드라이브로 형성되어 있는 제 1 감속 기어 기구를 갖고 있으며, 상기 볼 스크류 드라이브의 나사 너트는 제 2 감속 기어 기구를 통해 상기 전기 모터로 구동되며, 또한 상기 볼 스크류 드라이브의 나사 스핀들은 부스터 스테이지에 의해 발생되는 부스팅력을 주 피스톤에 전달하는 상기 브레이크 작동 유닛에 있어서,
   상기 작동력과 부스팅력 모두의 주 피스톤 (11) 에의 전달은, 적어도 하나의 탄성 요소 (8) 를 가지며 상기 주 피스톤 (11) 에 배치되는 힘전달 모듈 (9) 에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 힘전달 모듈 (9) 은 압력 슬리브 (10) 를 가지며, 이 압력 슬리브는 상기 탄성 요소 (8) 및 피스톤 로드 (4) 를 안내하는 적어도 하나의 안내링 (12, 13) 을 수용하는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 안내링 (12, 13) 내에 있는 영역에서 상기 피스톤 로드 (4) 에는 방사형 안내 칼라 (17) 가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나사 스핀들 (15) 에는, 슬라이딩 안내 슬리브 (22) 와 상호 작용하는 회전억제 슬리브 (14) 가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 슬라이딩 안내 슬리브 (22) 는 회전억제 슬리브 (14) 에 대한 스탑 요소를 형성하는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄성 요소 (8) 는 탄성중합체 디스크로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼 스크류 드라이브 (6) 의 나사 너트 (16) 는 레이디얼 베어링 (19) 의 베어링 내륜을 형성하며, 이 베어링 내륜은 제 2 감속 기어 기구 (7) 의 일 구성 요소인 제 1 풀리 휠 (21) 을 지탱하는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 감속 기어 기구 (7) 는 풀리 휠 (21), 전기 모터 (23) 로 구동되는 더 작은 직경의 제 2 풀리 휠 (20) 및 이들 풀리 휠 사이에서 인장을 받는 구동 벨트 (18) 로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 풀리 휠 (21), 레이디얼 베어링 (19), 볼 스크류 드라이브 (6 및 15, 16), 회전억제 슬리브 (14) 및 슬라이딩 안내 슬리브 (22) 는, 한손으로 취급될 수 있고 부스터 하우징 (5) 안으로 설치될 수 있는 미리 제작된 조립체를 형성하는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 나사 스핀들 (15) 을 그의 초기 위치로 복귀시키는 복귀 스프링 (25) 이 상기 조립체 (21, 19, 6, 14, 22) 에 대해 동축으로 부스터 하우징 (5) 안에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤 로드 (4) 를 반경방향으로 안내하는 역할을 하는 안내 하우징 (30) 이 상기 부스터 하우징 (5) 에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
12. 제 11 항에 있어서, 움직일 수 없는 원통형 안내부 (31) 가 상기 안내 하우징 (30) 안에 제공되어 있고, 상기 원통형 안내부 (31) 에서 내측 안내 슬리브 (32) 가 안내되며, 이 내측 안내 슬리브에서 상기 피스톤 로드 (4) 가 구형 헤드 (36) 에 의해 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 구형 헤드 (36) 는 상기 내측 안내 슬리브 (32) 안에 그에 고정 연결되어 배치되는 베어링부 (35) 에 장착되는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 반경방향으로 상기 안내부 (31) 와 내측 안내 슬리브 (32) 의 주변에 배치되는 피스톤 로드 복귀 스프링 (37) 이 안내 하우징 (30) 안에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
15. 제 1 항의 전제부에 따른 브레이크 작동 유닛으로서,
    작동력과 부스팅력 모두의 주 피스톤 (11) 에의 전달은, 부스터 하우징 (5) 안에 변위가능하게 장착되며 나사 스핀들 (15) 이 지지되어 있는 힘전달 슬리브 (47) 에 의해 이루어지며, 피스톤 로드 (4) 에 지지되는 전달 피스톤 (48) 이 상기 힘전달 슬리브 안에서 안내되며, 상기 전달 피스톤은 힘전달 매체 (49) 로 채워지는 전달 챔버 (50) 를 한정하고, 이 전달 챔버는 브레이크 마스터 실린더 (1) 의 주 피스톤 (11) 에 지지되는 푸시 로드 (51) 에 의해서도 부가적으로 한정되는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 힘전달 매체 (49) 는 틈새 압출이 잘 되지 않는 페이스트 상태의 내압 화합물로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 힘전달 매체 (49) 는 복수의 작은 볼들로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤 로드 (4) 의 작동 이동 거리를 검출하기 위한 센서 장치 (40) 가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나사 스핀들 (15) 의 운동을 검출하기 위한 센서 장치 (41, 42) 가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 모터 (23) 의 로터 위치를 검출하기 위한 센서 장치 (43) 가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이크 마스터 실린더 (1) 안에서 조절되는 유압을 검출하기 위한 센서 장치 (44) 가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
22. 제 18 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 장치 (40) 는 브레이크 페달의 작동 이동 거리를 검출하기 위한 회전 각도 센서로 되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.
23. 제 17 항 내지 제 22 항 중 하나 이상의 항에 있어서, 전자 제어/조절 유닛 (46) 이 제공되어 있고, 상기 센서 장치 중 적어도 하나의 출력 신호가 상기 전자 제어/조절 유닛에 전달되고, 이 전자 제어/조절 유닛은 전기 모터 (23) 를 위한 작동 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 브레이크 작동 유닛.

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