KR20130038432A

KR20130038432A - 전자식 디스크 브레이크

Info

Publication number: KR20130038432A
Application number: KR1020110102791A
Authority: KR
Inventors: 유성욱; 고창복; 이영송
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2011-10-10
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2013-04-18
Also published as: DE102012019578A1; US20130087417A1; CN103032491A

Abstract

본 발명은 모터의 구동력을 기어부에 직렬방식으로 전달할 수 있는 전자식 디스크 브레이크에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전자식 디스크 브레이크는, 차체에 고정되는 캐리어와, 상기 캐리어에 슬라이딩 가능하게 설치되는 캘리퍼 하우징과, 상기 캐리어 내에 진퇴이동 가능하게 설치되며 차량의 휠과 함께 회전하는 디스크의 양측에 배치되는 한 쌍의 패드플레이트 및, 상기 캘리퍼 하우징에 마련된 실린더부에 진퇴이동 가능하게 설치되어 상기 한 쌍의 패드플레이트 중 어느 하나를 디스크로 가압하는 피스톤을 구비하는 전자식 디스크 브레이크로서, 상기 캘리퍼 하우징의 후방벽을 관통하여 실린더부 내에서 회전되는 스핀들 부재; 상기 스핀들 부재와 나사결합되어 스핀들 부재의 회전에 따라 진퇴 이동하며 상기 피스톤을 가압 및 가압해제하는 너트 부재; 상기 캘리퍼 하우징 외면에 설치되어 상기 스핀들 부재를 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 모터; 및 상기 모터에서 발생한 구동력을 증폭시켜 상기 스핀들 부재에 전달하는 사이클로이드 감속기;를 포함하며, 상기 모터와 사이클로이드 감속기 및 스핀들 부재는 동축상으로 직렬로 연결된다.

Description

전자식 디스크 브레이크{Electronic disc brake}

본 발명은 주차기능을 갖춘 전자식 디스크 브레이크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터의 구동력을 기어부에 직렬방식으로 전달할 수 있는 전자식 디스크 브레이크에 관한 것이다.

일반적으로, 주차 브레이크 장치는 차량을 주차시키는 경우 차량을 움직이지 못하도록 정지시키기 위한 장치로, 차량의 휠을 회전하지 못하도록 잡아주는 역할을 한다.

최근에는 주차 브레이크의 구동을 전자적으로 제어하는 전자식 주차 브레이크(Electronic Parking Brake;EPB) 시스템이 사용되고 있는데, 통상의 디스크 브레이크에 장착되어 주차 브레이크의 기능을 수행한다. 여기서, 전자식 주차 브레이크 시스템에는 케이블 풀러(Cable Puller)형, 모터 온 캘리퍼(Motor-On-Caliper)형, 수력주차 브레이크(Hydraulic Parking Brake)형이 있다.

도 1은 종래의 전자식 디스크 브레이크를 개략적으로 나타내는 도면이다. 여기서, 도 1에 도시된 전자식 주차 브레이크 시스템은 모터 온 캘리퍼(Motor-On-Caliper)형이다.

도 1을 참조하면, 전자식 디스크 브레이크(1)는 차량의 휠(미도시)과 함께 회전하는 디스크(D)와, 디스크(D)를 가압하도록 디스크(D)의 양측에 배치되는 한 쌍의 패드플레이트(11)(12)가 설치된 캐리어(10)와, 상기 캐리어(10)에 슬라이딩 가능하게 설치되며 한 쌍의 패드플레이트(11)(12)의 가압을 위해 진퇴가능하게 설치되는 피스톤(21)이 내장된 캘리퍼 하우징(20)과, 구동력을 발생시키는 모터(60)와, 모터(60)로부터 발생된 구동력을 증폭시키는 감속기(40)와, 모터(60)의 구동력을 감속기(40)로 전달하는 기어조립체(50) 및, 감속기(40)로부터 모터(60)의 회전력을 피스톤(21)에 전달하는 스핀들유닛(30)을 포함한다.

한 쌍의 패드플레이트(11)(12)는 피스톤(21)에 인접한 인너 패드플레이트(11)와 그 반대쪽에 위치된 아웃터 패드플레이트(12)로 구분될 수 있다.

캘리퍼 하우징(20)의 일측에는 실린더(23)가 마련되어 있고, 실린더(23)에는 인너 패드플레이트(11)를 디스크(D) 쪽으로 압박하는 피스톤(21)이 설치된다. 캘리퍼 하우징(20)의 타측에는 하부 쪽으로 굽어진 핑거부(22)가 실린더(23)와 일체로 연결되어 캘리퍼 하우징(20)의 슬라이딩 이동과 함께 아웃터 패드플레이트(12)를 디스크(D)에 압박할 수 있게 되어 있다.

그리고 상기 캐리어(10)는 차체에 고정되어 한 쌍의 패드플레이트(11)(12)의 이탈을 방지하면서 한 쌍의 패드플레이트(11)(12)가 디스크(D)를 향하여 진퇴운동 가능하게 가이드하도록 마련된다.

상기 피스톤(21)은 제동작용시 모터(60)의 구동을 통해 직선 왕복운동하면서 인너 패드플레이트(11)를 디스크(D) 쪽으로 압박하게 된다. 모터(60)의 구동력은 기어조립체(50)를 통해 감속기(40)로 전달되고, 이 감속기(40)에 의해 구동력이 증폭된 상태에서 스핀들 유닛(30)을 통해 피스톤(21)으로 전달된다.

스핀들유닛(30)은 상술한 바와 같이 피스톤(21)을 인너 패드플레이트(11) 측으로 가압하는 역할을 한다. 이러한 스핀들 유닛(30)은 후술할 감속기(40)의 캐리어(47)의 회전축과 나사 결합되어 모터(60)의 회전력을 전달받는 스핀들 부재(35)와, 상기 스핀들 부재(35)와 나사결합되어 피스톤(21)을 가압하는 너트 부재(31)를 구비한다. 이때, 스핀들 부재(35)의 지지를 위해 실린더(23) 내에는 베어링(25)이 설치된다.

기어조립체(50)는 모터(60)의 축(61)에 설치된 구동기어(51)와, 감속기(40)와 연결되는 종동기어(54) 및, 구동기어(51)와 종동기어(54)를 연결하는 피니언 아이들 기어(52)를 포함한다. 즉, 모터(60)의 축(61)이 회전됨에 따라 발생한 회전력이 구동기어(51)와 종동기어(54) 사이에서 치합된 피니언 아이들 기어(52)를 통해 종동기어(54)로 전달된다.

감속기(40)는 2단 유성기어 형태를 갖추도록 이루어진다. 즉, 감속기(40)는 제1감속부와, 제2감속부 및 내접기어(44)를 포함한다.

상기 제1감속부는 종동기어(54)의 중심축(53)에 설치된 제1태양기어(41)와, 제1태양기어(41)와 치합되도록 제1태양기어(41) 주위에 배치된 복수의 제1유성기어들(42) 및, 제1유성기어들(42)의 축(42a)과 연결된 제1캐리어(43)를 구비한다.

상기 제2감속부는 제1감속부와 동일한 구조로 이루어진다. 즉, 제2감속부는 제1캐리어(43)의 회전축에 설치된 제2태양기어(45)와, 제2태양기어(45)와 치합되도록 제2태양기어(45) 주위에 배치된 복수의 제2유성기어들(46) 및, 제2유성기어들(46)의 축(46a)과 연결된 제2캐리어(47)를 구비하며, 제2캐리어(47)의 회전축은 상기 스핀들 유닛(30)과 연결된다. 이때, 제1 및 제2유성기어들(42)(46)은 외측에 고정된 내접기어(44)와 치합된다.

즉, 상기와 같은 전자식 디스크 브레이크(1)는 모터(60)의 동작으로 기어조립체(50)를 통해 회전력이 감속기(40)로 전달되고, 이에 제1태양기어(41)가 회전할 때 고정된 내접기어(44)와 치합된 제2유성기어(42)들이 공전을 하고, 제2유성기어(42)들의 공전이 제1캐리어(43)를 통해 제2감속부에 전달된다. 또한, 제2감속부는 제1감속부와 동일한 작용을 통하여 회전력을 스핀들 부재(35)에 전달함으로써 스핀들 부재(35)의 감속회전이 이루어지도록 한다. 스핀들 부재(35)가 회전하면 너트 부재(31)의 축 방향 이동이 이루어지고, 너트 부재(31)가 피스톤(21)을 가압함으로써 제동이 이루어진다.

그러나, 상기와 같은 전자식 디스크 브레이크(1)는 모터(60)의 구동력을 기어조립체(50)를 통해 1차 감속하고, 2단 유성기어 형태로 이루어진 감속기(40)를 통해 최종적으로 2차 감속하여 스핀들 유닛(30)으로 직선력으로 변환하여 제동력을 발생시키는 구조 즉, U자형 타입의 동력전달구조로 이루어짐으로써, 디스크 브레이크의 장착시 실린더(23) 및 캐리어(10)와 동력전달수단(모터, 기어조립체 및 감속기)의 크기가 커져 중형차 이상의 차량에만 설치되어야하는 제한이 발생하게 되는 문제점이 있다.

또한, 다단으로 구성된 기어들에 의하여 제동시 작동소음 측면에서 불리하게 작용된다는 문제점이 있다.

이에, 모터를 이용하여 자동으로 브레이크를 작동시키는 전자식 디스크 브레이크에 대한 설치공간의 활용성이나 작동소음의 저감 등을 개선하기 위한 다양한 연구 개발이 이루어지고 있다.

어 내에 진퇴이동 가능하게 설치되며 차량의 휠과 함께 회전하는 디스크의 양측에 배치되는 한 쌍의 패드플레이트 및, 상기 캘리퍼 하우징에 마련된 실린더부에 진퇴이동 가능하게 설치되어 상기 한 쌍의 패드플레이트 중 어느 하나를 디스크로 가압하는 피스톤을 구비하는 전자식 디스크 브레이크로서, 상기 캘리퍼 하우징의 후방벽을 관통하여 실린더부 내에서 회전되는 스핀들 부재; 상기 스핀들 부재와 나사결합되어 스핀들 부재의 회전에 따라 진퇴 이동하며 상기 피스톤을 가압 및 가압해제하는 너트 부재; 상기 캘리퍼 하우징 외면에 설치되어 상기 스핀들 부재를 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 모터; 및 상기 모터에서 발생한 구동력을 증폭시켜 상기 스핀들 부재에 전달하는 사이클로이드 감속기;를 포함하며, 상기 모터와 사이클로이드 감속기 및 스핀들 부재는 동축상으로 직렬로 연결된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 모터는 박형 모터인 것이 바람직하며, 상기 모터와 사이클로이드 감속기는 모터 커버 하우징에 수납되어 캘리퍼 하우징의 후방벽에 설치된다.

본 발명에 따르면, 상기 사이클로이드 감속기는, 상기 모터의 회전축에 연결되어 회전을 편심되게 전달하는 편심회전부; 상기 편심회전부가 중앙에 설치되고, 그 중앙으로부터 방사상으로 복수의 관통공을 갖추고 편심회전부에 의해 편심 회전하는 사이클로이드 기어; 상기 사이클로이드 기어의 외면에 맞물려 형성되며, 회전축의 회전에 의해 사이클로이드 기어가 공전 및 자전을 하게 하는 내접기어; 및 상기 복수의 관통공에 각각 설치되어 사이클로이드 기어의 편심된 중심을 보상하는 핀;을 구비한다.

바람직하게, 상기 내접기어는 회전이 방지되도록 모터에 고정된다.

바람직하게, 상기 사이클로이드 기어와 편심회전부 사이에 베어링이 설치된다.

바람직하게, 상기 핀과 결합되어 회전력을 스핀들 부재로 전달하는 출력축을 더 구비하고, 상기 출력축은, 상기 캘리퍼 하우징의 후방벽을 관통한 스핀들 부재와 나사결합되는 축부; 및 상기 축부의 끝단부로부터 반경방향으로 돌출 연장된 플랜지부;를 구비하고, 상기 플랜지부에는 상기 관통공과 대응되는 위치에 삽입공이 형성되어 핀과 결합된다.

본 발명의 다른 측면에 따른 스핀들 부재는, 소정길이를 가지며 너트 부재와 나사결합되는 수나사부가 외주면에 형성된 스핀들축; 및 상기 스핀들축의 타측 끝단부로부터 반경방향으로 돌출 연장된 플랜지부;를 구비하고, 상기 플랜지부에는 상기 관통공과 대응되는 위치에 삽입공이 형성되어 핀과 결합된다.

본 발명에 따른 전자식 디스크 브레이크는 사이클로이드 감속기를 이용함은 물론, 스핀들 부재를 직접 감속기와 직렬로 결합시킴은 물론, 제동력을 발생시키는 액추에이터의 모터를 박형 모터로 사용함으로써 전체 길이를 최소화할 수 있다. 이에, 컴팩드한 결합구조를 제공함과 동시에 공간활용을 향상시킬 수 있게 되어 차량의 용량에 제한 없이 설치하여 사용할 수 있다. 즉, 불필요한 실린더와 캐리어의 사이즈(부피)를 줄일 수 있으며, 이에 무게를 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.

또한, 사이클로이드 감속기에 의하여 고감속 및 감속기의 길이를 최소화할 수 있으며, 종래의 다단식 기어 조립체에 비하여 제동작용시 작동소음을 대폭 줄일 수 있다.

본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 전자식 디스크 브레이크를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자식 디스크 브레이크를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자식 디스크 브레이크에 구비된 액추에이터를 나타내는 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자식 디스크 브레이크에 구비된 사이클로이드 감속기를 나타내는 정면도.
도 5는 도 3의 조립 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 전자식 디스크 브레이크를 나타내는 단면도.
도 7은 도 6의 전자식 디스크 브레이크에 구비된 모터와, 사이클로이드 감속기 및, 스핀들 부재의 부분확대도.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자식 디스크 브레이크의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 2를 참조하면, 상기 전자식 디스크 브레이크(100)는 차량의 휠(미도시)과 함께 회전하는 디스크(D)와, 디스크(D)의 양쪽 측면을 가압하여 제동을 수행하도록 배치된 한 쌍의 패드플레이트(111)(112)가 설치된 캐리어(110)와, 한 쌍의 패드플레이트(111)(112)의 가압을 위해 진퇴 가능하게 설치되는 피스톤(121)이 내장된 캘리퍼 하우징(120)과, 구동력을 발생시키는 모터(140)와 상기 모터(140)와 연결된 감속기(150)로 구성된 액추에이터 유닛 및, 액추에이터 유닛의 회전력을 직선왕복운동으로 변환하여 피스톤(121)을 가압하는 스핀들 유닛(130)을 포함한다.

한 쌍의 패드플레이트(111)(112)는 피스톤(121)과 접하도록 배치된 인너 패드플레이트(111)와 후술할 핑거부(122)와 접하도록 배치된 아웃터 패드플레이트(112)로 구별된다. 이러한 한 쌍의 패드플레이트(111)(112)는 디스크(D)의 양쪽 측면을 향하여 진퇴할 수 있도록 차체에 고정된 캐리어(110)에 진퇴 가능하게 설치되고, 캘리퍼 하우징(120)도 한 쌍의 패드플레이트(111)(112)의 가압방향으로 슬라이딩할 수 있도록 캐리어(110)에 설치된다.

캘리퍼 하우징(120)은 그 후방부에 피스톤(121)이 내장되는 실린더(123)가 마련되고, 전방부에는 아웃터 패드플레이트(112)를 작동시키도록 하측방향으로 굽어지게 성형된 핑거부(122)가 실린더(123)와 일체로 형성된다.

피스톤(121)은 내부가 컵(cup) 형상으로 파인 원통형으로 마련되어 실린더 (123)내에서 슬라이딩 가능하도록 삽입되며, 이러한 피스톤(121)은 모터(140)의 회전력을 전달받은 스핀들 유닛(130)의 축력에 의해 인너 패드플레이트(111)를 디스크(D) 측으로 가압하게 된다.

스핀들 유닛(130)은 상술한 바와 같이 피스톤(121)을 인너 패드플레이트(111) 측으로 가압하는 역할을 하며 실린더(123) 내에 마련된다. 이러한 스핀들 유닛(130)은 내부에 암나사부(131a)가 형성된 너트 부재(131)와, 너트 부재(131)의 암나사부(131a)에 나사결합되는 수나사부(135a)를 가지는 스핀들 부재(135)를 구비한다.

스핀들 부재(135)는 실린더(123)를 관통하여 설치되고, 너트 부재(131)가 진퇴하는 방향과 평행하도록 실린더(123) 내에 회전가능하게 마련된다. 이러한 스핀들 부재(135)의 지지를 위해 실린더(123) 내에는 상호 이격된 위치에 제1 베어링(125)과 제2 베어링(126)이 설치된다. 이때, 제2 베어링(126)은 트러스트 베어링(thrust bearing)으로써, 제동동작시에 너트 부재(131)의 진퇴방향으로 발생되어 스핀들 부재(131)를 통해 전달되는 반력을 받아낸다. 너트 부재(131)는 피스톤(121)과 접촉된 상태로 마련된다.

액추에이터 유닛은 전술한 바와 같이 모터(140)와, 모터(140)와 연결된 감속기(150)로 구성된다. 이러한 액추에이터 유닛에 대해서 도 3 내지 도 5에 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 모터(140)는 회전축(141)을 구비하며, 스핀들 유닛(130)의 스핀들 부재(135)를 회전시키기 위한 구동력을 발생한다. 이때, 모터(140)는 일반적인 표준형 모터에 비하여 축방향 치수가 100mm정도 짧은 박형(플랫형) 모터를 사용한다. 이는 전자식 디스크 브레이크(100)의 크기를 감소시키기 위함이다.

이러한 모터(140)는 모터 커버 하우징(도 2의 '145' 참고)에 감속기(150)와 함께 수납되어 캘리퍼 하우징(120)의 후방벽에 설치된다.

한편, 모터(140)는 모터(140)를 제어하는 전자제어유닛(ECU: 미도시)과 연결되어 그 작동이 제어된다. 예컨대, 전자제어유닛은 운전자 명령에 따라 송출되는 입력 신호를 통해 모터(140)의 운전 및 정지, 정회전, 역회전 등 모터(140)의 여러가지 동작을 제어한다. 운전자에 의해 브레이크 작동 명령 또는 브레이크 해제 명령이 인가되면, 전자제어유닛은 모터(140)를 정방향 또는 역방향으로 회전시키게 된다. 또한, 전자제어유닛은 모터(140)의 회전수를 카운트하는 카운트센서나 전류량을 감지하는 전류센서 등을 마련하여, 이 카운트센서나 전류센서에 의해 감지되는 회전수 또는 전류량을 통해 모터(140)를 제어할 수 있도록 이루어질 수 있다. 상기 전자제어유닛을 통해 모터(140)를 제어하는 것은 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

감속기(150)는 회전축(141)에 연결되어 구동력을 증폭시키는 역할을 수행하는 것으로서, 본 발명에 따른 감속기는 사이클로이드 감속기(150)를 사용한다. 이에, 이하에서는 감속기를 사이클로이드 감속기(150)라 한다.

사이클로이드 감속기(150)는 모터(140)의 회전축(141)과 결합되어 편심 회전하는 편심회전부(151)와, 편심회전부(151)에 의해 편심 회전하는 사이클로이드 기어(153)와, 사이클로이드 기어(153)의 외면에 맞물려 사이클로이드 기어(153)가 공전 및 자전을 하게 하는 내접기어(155) 및, 사이클로이드 기어(153)에 형성된 복수의 관통공(154)에 각각 설치되는 핀(156)을 구비한다.

편심회전부(151)는 편심 회전되도록 모터(140)의 회전축(141)이 삽입되어 결합되는 구멍이 중심으로부터 편심되게 형성된다.

사이클로이드 기어(153)는 그 중앙에 편심회전부(151)가 설치되어 편심 회전된다. 이때, 편심회전부(151)는 베어링(152)에 의해 사이클로이드 기어(153)와 연결된다. 즉, 사이클로이드 기어(153)와 편심회전부(151) 사이에 베어링(152)이 마련된다.

이러한 사이클로이드 기어(153)에는 중심을 기준으로 방사상으로 복수의 관통공(154)이 형성된다. 도시된 바에 의하면 사이클로이드 기어(153)에는 일정 간격을 갖도록 6개의 관통공(154)이 형성된다. 여기서, 관통공(154)은 용량에 따라 그 개수가 선택적으로 증감될 수 있으며, 상기 관통공(154)에는 편심회전부(151)와 같은 편심량을 갖도록하여 사이클로이드 기어의 편심된 중심을 보상하는 핀(156)이 설치된다.

내접기어(155)는 사이클로이드 기어(153)의 외면에 맞물리도록 사이클로이드 기어(153)의 치형과 동일한 사이클로이드 곡선을 갖는다. 이러한 내접기어(155)는 사이클로이드 기어(153)가 편심 회전시 공전 및 자전하도록 모터(140)에 고정된다.

핀(156)은 그 일단이 사이클로이드 기어(153)의 관통공(154)에 회전가능하도록 끼워져 결합되고, 타탄은 후술할 출력축(157)의 삽입공(159a)에 회전가능하도록 결합된다. 즉, 출력축(157)은 핀(156)에 의해 사이클로이드 기어와 연결되어 회전하게 된다. 상기 출력축(157)은 사이클로이드 기어(153)와 연결되어 스핀들 부재(135)에 회전력을 전달하기 위한 부재로서, 아래에서 다시 설명하기로 한다.

이와 같은 사이클로이드 감속기(150)는 모터(140)의 회전축(141)에 연결된 편심회전부(151)가 회전하게 되면 베어링(152)으로 연결된 사이클로이드 기어(153)는 내측기어(155) 내에서 공전운동을 하면서 사이클로이드 기어(153)에 형성된 잇수와 내측기어(155)에 형성된 잇수의 차이에 따라 자전을 하게 된다.

예를 들면, 사이클로이드 기어(153)를 편심회전부(151)에 의해 시계방향으로 회전시킬 경우에는 사이클로이드 기어(153) 자체는 시계방향으로 회전하더라도 내측기어(155)와 맞물려 있는 관계로 내측기어(155)의 내측을 따라서 반시계 방향으로 자전을 하게 되는 것이다.

즉, 사이클로이드 기어(153)의 자전하는 운동량은 결국 감속이 되어 출력되는 회전수이므로, 이를 이용한 감속을 출력축(157)을 통해 스핀들 부재(135)에 전달하게 된다. 따라서, 사이클로이드 기어(153)의 관통공(154)에 핀(156)을 연결하여 공전운동의 흔들림을 상쇄하고, 스핀들 부재(135)와 결합된 출력축(157)에 의해 회전력을 전달받은 스핀들 부재(135)가 모터(140)의 회전축(141)과 동일 선상에서 회전시킬 수 있게 된다.

한편, 사이클로이드 감속기(150)의 회전력을 스핀들 부재(135)에 전달하기 위한 출력축(157)은 스핀들 부재(135)와 결합되는 축부(158) 및 상기 축부(158)로부터 반경방향으로 돌출 연장된 플랜지부(159)를 구비한다. 상기 플랜지부(159)에는 관통공(154)과 대응되는 위치에 삽입공(159a)이 형성된다. 즉, 상기 삽입공(159a)에는 핀(156b)이 결합된다. 이에, 핀(156)이 편심 회전되는 사이클로이드 기어(153)로부터 전달되는 회전력을 사이클로이드 기어(153)의 공전과 동기 회전하도록 이루어짐에 따라 출력축(157)이 모터(140)의 회전축(141)과 동일 선상에서 회전되며, 또한 동일 선상으로 연결되는 스핀들 부재(135)에 회전력을 전달함으로써 스핀들 부재(135)를 모터(140)의 회전축(141)과 동일 선상으로 회전시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따른 전자식 디스크 브레이크(100)는, 상기한 사이클로이드 감속기(150)의 구조를 채택함으로써, 기어의 접촉률이 기존의 평기어 끼리의 조합보다 현저하게 높으므로 보다 높은 출력 토크를 얻을 수 있으며, 또한 유성기어들의 기어 조립에 비하여 그 두께를 감소시켜 액추에이터의 전체 길이를 감소할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명에 따른 일 실시예에서는 출력축(157)에 의해 사이클로이드 감속기(150)와 스핀들 부재(135)가 연결된 것으로 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 스핀들 부재(135)가 직접 사이클로이드 감속기(150)와 연결될 수 있다. 예컨대, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자식 디스크 브레이크(200)는 스핀들 부재(235)가 외주면에 수나사부(236a)가 형성된 스핀들축(236) 및, 스핀들축(236)의 끝단부로부터 반경방향으로 돌출 연장되어 형성된 플랜지부(237)로 구성되고, 플랜지부(237)에는 사이클로이드 기어(153)에 형성된 관통공(154)과 대응되는 위치에 삽입공(238)이 형성된다. 즉, 스핀들 부재(235)의 스핀들축(236)은 너트 부재(231)와 나사결합되고, 플랜지부(237)는 캘리퍼 하우징(120)의 후방벽 외측에 마련되어 사이클로이드 감속기(150)의 핀(156)과 결합된다.

보다 구체적으로, 플랜지부(257)에 형성된 삽입공(258)에는 핀(156)의 타단이 회전가능하게 결합된다. 이는 전술한 바와 같이, 핀(156)이 편심 회전되는 사이클로이드 기어(153)로부터 전달되는 회전력을 사이클로이드 기어(153)의 공전과 동기 회전하도록 이루어짐에 따라 스핀들 부재(235)가 모터(140)의 회전축(141)과 동일 선상에서 회전되게 된다.

그러면, 상기와 같은 전자식 디스크 브레이크의 제동동작에 대하여 설명하기로 한다.

먼저, 두 패드플레이트(111)(112)가 디스크(D)의 양측으로부터 이격된 상태(제동이 해제된 상태)에서 차량의 운전자가 제어장치(미도시) 예컨대, 주차 스위치(미도시)를 누르면, 이의 신호에 따라 모터(140)가 회전하며 구동력을 발생시키게 된다. 즉, 모터(140)의 회전축(141)에 의해 회전력을 전달받은 사이클로이드 감속기(150)는 편심 회전하며 감속이 이루어지고, 이 사이클로이드 감속기(150)에 연결된 출력축(157)에 의해 스핀들 부재(135)로 회전력을 전달하게 된다. 이때, 사이클로이드 감속기(150)와 스핀들 부재(235)가 직접 연결되어 회전력을 전달받을 수 있다. 즉, 스핀들 부재(135)(235)는 사이클로이드 기어(153)의 감속비 만큼 모터(140)의 토크를 증폭하여 출력을 방생시키게 된다. 따라서, 스핀들 부재(135)(235)에 진퇴가능하게 결합된 너트 부재(131)(231)가 이동하며 피스톤(121)을 가압하게 되면, 피스톤(121)이 인너 패드플레이트(111)를 디스크(D) 쪽으로 밀어주게 되고, 이와 함께 캘리퍼 하우징(120)이 슬라이딩되어 아웃터 패드플레이트(112)를 디스크(D)와 접촉되도록 압박함으로써 제동작용을 수행하게 된다.

한편, 제동력이 해제될 때는 스핀들 부재(135)(235)가 제동시의 반대 방향으로 회전됨에 따라 너트 부재(131)(231)가 원래의 위치로 이동되며, 두 패드플레이트(111)(112)는 디스크(D)의 양측으로부터 이격되면서 원상태로 복원된다.

결과적으로, 모터(140)의 구동력이 사이클로이드 감속기(150)를 통해 증폭된 상태에서 스핀들 부재(135)(235)로 전달되는 구조가 직렬방식으로 결합됨에 따라 종래에 비하여 전체적인 전자식 디스크 브레이크의 크기를 감소시킬 수 있게 된다. 이에, 무게를 감소할 수 있어 설치의 용이성을 확보함과 더불어, 설치공간의 활용성을 향상시켜 차량의 크기에 제한받지 않고 용이하게 설치할 수 있게 된다. 또한, 직렬방식의 기어 조립 구조에 따라 제동작용시 제동소음을 최소화할 수 있다는 효과가 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 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.

100, 200 : 전자식 디스크 브레이크 110 : 캐리어
111, 112 : 패드플레이트 120 : 캘리퍼 하우징
121 : 피스톤 123 : 실린더
130, 230 : 스핀들 유닛 131, 231 : 너트 부재
135, 235 : 스핀들 부재 140 : 모터
150 : 사이클로이드 감속기 151 : 편심회전부
152 : 베어링 153 : 사이클로이드 기어
155 : 내접기어 156 : 핀

Claims

차체에 고정되는 캐리어와, 상기 캐리어에 슬라이딩 가능하게 설치되는 캘리퍼 하우징과, 상기 캐리어 내에 진퇴이동 가능하게 설치되며 차량의 휠과 함께 회전하는 디스크의 양측에 배치되는 한 쌍의 패드플레이트 및, 상기 캘리퍼 하우징에 마련된 실린더부에 진퇴이동 가능하게 설치되어 상기 한 쌍의 패드플레이트 중 어느 하나를 디스크로 가압하는 피스톤을 구비하는 전자식 디스크 브레이크에 있어서,
상기 캘리퍼 하우징의 후방벽을 관통하여 실린더부 내에서 회전되는 스핀들 부재;
상기 스핀들 부재와 나사결합되어 스핀들 부재의 회전에 따라 진퇴 이동하며 상기 피스톤을 가압 및 가압해제하는 너트 부재;
상기 캘리퍼 하우징 외면에 설치되어 상기 스핀들 부재를 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 모터; 및
상기 모터에서 발생한 구동력을 증폭시켜 상기 스핀들 부재에 전달하는 사이클로이드 감속기;를 포함하며,
상기 모터와 사이클로이드 감속기 및 스핀들 부재는 동축상으로 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 전자식 디스크 브레이크.
제1항에 있어서,
상기 모터는 박형 모터인 것을 특징으로 하는 전자식 디스크 브레이크.
제1항에 있어서,
상기 모터와 사이클로이드 감속기는 모터 커버 하우징에 수납되어 캘리퍼 하우징의 후방벽에 설치되는 것을 특징으로 하는 전자식 디스크 브레이크.
제1항에 있어서,
상기 사이클로이드 감속기는,
상기 모터의 회전축에 연결되어 회전을 편심되게 전달하는 편심회전부;
상기 편심회전부가 중앙에 설치되고, 그 중앙으로부터 방사상으로 복수의 관통공을 갖추고 편심회전부에 의해 편심 회전하는 사이클로이드 기어;
상기 사이클로이드 기어의 외면에 맞물려 형성되며, 회전축의 회전에 의해 사이클로이드 기어가 공전 및 자전을 하게 하는 내접기어; 및
상기 복수의 관통공에 각각 설치되어 사이클로이드 기어의 편심된 중심을 보상하는 핀;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식 디스크 브레이크.
제4항에 있어서,
상기 내접기어는 회전이 방지되도록 모터에 고정되는 것을 특징으로 하는 전자식 디스크 브레이크.
제4항에 있어서,
상기 사이클로이드 기어와 편심회전부 사이에 베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 전자식 디스크 브레이크.
제4항에 있어서,
상기 핀과 결합되어 회전력을 스핀들 부재로 전달하는 출력축을 더 구비하고,
상기 출력축은,
상기 캘리퍼 하우징의 후방벽을 관통한 스핀들 부재와 나사결합되는 축부; 및
상기 축부의 끝단부로부터 반경방향으로 돌출 연장된 플랜지부;를 구비하고,
상기 플랜지부에는 상기 관통공과 대응되는 위치에 삽입공이 형성되어 핀과 결합되는 것을 특징으로 하는 전자식 디스크 브레이크.
제4항에 있어서,
상기 스핀들 부재는,
소정길이를 가지며 너트 부재와 나사결합되는 수나사부가 외주면에 형성된 스핀들축; 및
상기 스핀들축의 타측 끝단부로부터 반경방향으로 돌출 연장된 플랜지부;를 구비하고,
상기 플랜지부에는 상기 관통공과 대응되는 위치에 삽입공이 형성되어 핀과 결합되는 것을 특징으로 하는 전자식 디스크 브레이크.