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KR102079248B1 - 전자식 유압 브레이크 장치 - Google Patents

전자식 유압 브레이크 장치 Download PDF

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KR102079248B1
KR102079248B1 KR1020130110006A KR20130110006A KR102079248B1 KR 102079248 B1 KR102079248 B1 KR 102079248B1 KR 1020130110006 A KR1020130110006 A KR 1020130110006A KR 20130110006 A KR20130110006 A KR 20130110006A KR 102079248 B1 KR102079248 B1 KR 102079248B1
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pedal
master
piston
unit
housing
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설용철
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명은 전자식 유압 브레이크 장치에 관한 것으로, 페달의 가압에 의해 유압을 생성하는 페달실린더부와, 페달을 감지하여 유압을 발생시키고 모터부의 회전에 의해 유압이 증감되는 마스터실린더부와, 유체가 저장되는 저장부와, 페달실린더부, 마스터실린더부, 저장부에 연결되고 휠실린더부에 유체를 안내하는 유압회로부를 포함하여, 유압의 응답성을 개선한다.

Description

전자식 유압 브레이크 장치{ELECTRONIC HYDRAULIC BRAKE DEVICE}
본 발명은 전자식 유압 브레이크 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펌핑이 원활하게 이루어지고, 유압의 응답성능이 개선된 전자식 유압 브레이크 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전자식 유압 브레이크 장치는 운전자의 페달압력이 센서를 통해 감지된 후 모터에 의해 구동되는 마스터실린더의 유압에 의해 각 바퀴의 제동압력을 조절하는 것이다.
전자식 유압 브레이크 장치는 운전자가 원하는 제동압력을 알 수 있도록 페달의 행정거리를 감지하는 센서를 포함한다.
또한, 전자식 유압 브레이크 장치는 운전자가 일반 유압식 브레이크 장치에서와 같은 페달압력을 느낄 수 있도록 하는 페달 트래블 시뮬레이터(pedal travel simulator)를 포함한다.
따라서, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면, 전자제어유닛이 이를 감지하여 유압을 마스터실린더에 공급한다.
그리고, 마스터실린더는 각 바퀴의 휠 실린더에 제동유압을 전달하여, 각 바퀴에 제동력을 제공한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2007-0104982호(2007.10.30 공개, 발명의 명칭 : 전자식 유압 브레이크 장치의 밸브 제어장치)에 개시되어 있다.
종래에는 모터가 일방향으로 회전되면 피스톤이 전진하여 마스터실린더의 압력이 증대되고, 모터가 타방향으로 회전되면 피스톤이 후진하여 마스터실린더의 압력이 감소된다.
그리고, 고압 및 지속적인 액량공급이 필요한 차량 제어 동작시에는 모터의 정역 구동이 지속적으로 이루어지는데, 모터의 구동방향이 변경되는 지점에서는 관성에 의해 응답성이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 피스톤의 전후진이 연속적으로 이루어져 유압의 응답성이 개선되는 전자식 유압 브레이크 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 전자식 유압 브레이크 장치는: 페달의 가압에 의해 유압을 생성하는 페달실린더부; 상기 페달을 감지하여 유압을 발생시키고, 모터부의 회전에 의해 유압이 증감되는 마스터실린더부; 유체가 저장되는 저장부; 및 상기 페달실린더부와, 상기 마스터실린더부와, 상기 저장부에 연결되고, 휠실린더부에 유체를 안내하는 유압회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 페달실린더부는: 일측이 개구되는 페달하우징; 상기 페달과 연결되고, 상기 페달하우징에 삽입되는 페달로드; 상기 페달로드에 결합되고, 상기 페달의 가압에 의해 이동되어 상기 페달하우징에 저장된 유압을 증폭시키는 페달피스톤; 상기 페달하우징에 내장되고, 상기 페달피스톤을 지지하는 페달스프링; 상기 페달하우징에 내장되고, 상기 페달스프링의 가압에 의해 이동되어 상기 페달하우징에 저장된 유압을 증폭시키는 연동피스톤; 및 상기 페달하우징에 내장되고, 상기 연동피스톤을 지지하는 연동스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 마스터실린더부는: 일측이 개구되는 마스터하우징부; 상기 마스터하우징부에 내장되는 마스터스프링부; 상기 마스터하우징부에 내장되고, 상기 마스터스프링부에 지지되는 마스터피스톤부; 및 상기 마스터피스톤부에 삽입되고, 상기 모터부에 연결되며, 상기 모터부의 회전 각도에 따라 상기 마스터피스톤부를 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 마스터피스톤부는: 상기 마스터하우징부의 내측에 밀착되고, 일측에는 상기 구동부가 삽입되도록 중앙부에 오목한 곡면이 형성되는 피스톤몸체; 및 상기 피스톤몸체의 외측으로 돌출되고, 상기 마스터하우징부에 형성되는 가이드홈부를 따라 이동되는 가이드돌기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구동부는: 상기 모터부가 삽입되어 동력이 전달되도록 삽입홈부가 형성되는 구동몸체; 및 상기 구동몸체에 형성되고, 상기 곡면에 삽입되는 삽입체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전자식 유압 브레이크 장치는 마스터피스톤부와 구동부의 형상에 의해, 구동부가 정방향으로 회전되더라도 마스터피스톤부의 좌우 이동이 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따른 전자식 유압 브레이크 장치는 구동부의 정방향 회전에 의해 유압 펌핑이 가능하여, 응답성이 개선되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크 장치에서 마스터실린더부의 유압을 조절하는 구동부와 마스터피스톤부를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크 장치에서 구동부와 마스터피스톤부의 작동관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이크 장치에서 일반적인 유압 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이크 장치에서 4휠 증압시 유압 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이크 장치에서 4휠 감압시 유압 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이크 장치에서 3휠 증압, 1휠 감압시 유압 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이크 장치에서 2휠 증압, 1휠 홀드, 1휠 감압시 유압 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전자식 유압 브레이크 장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크 장치(1)는 페달실린더부(10)와, 마스터실린더부(20)와, 저장부(30)와, 유압회로부(40)를 포함한다.
페달실린더부(10)는 페달(100)의 가압에 의해 유압을 생성한다. 페달실린더부(10)는 제1,제2페달챔버(101,102)를 형성한다.
마스터실린더부(20)는 페달(100)을 감지하여 유압을 발생시킨다. 이러한 마스터실린더부(20)는 모터부(21)의 회전에 의해 유압이 증감된다.
저장부(30)에는 유체가 저장되고, 유압회로부(40)는 페달실린더부(10)와, 저장부(30)에 연결되어 유체를 안내한다. 한편, 저장부(30)는 제1,제2,제3,제4휠실린더부(51,52,53,54)에 각각 연결되어 유체를 이들에 공급한다.
일 예로, 도 1의 좌측에서 우측으로 전륜 좌측휠(FL)과, 후륜 우측휠(RR)과, 후륜 좌측휠(RL)과, 전륜 우측휠(FR)이 순차적으로 배치된다.
제1휠실린더부(51)는 전륜 좌측휠(FL)에 제동력을 제공하고, 제2휠실린더부(52)는 후륜 우측휠(RR)에 제동력을 제공한다.
제3휠실린더부(53)는 후륜 좌측휠(RL)에 제동력을 제공하고, 제4휠실린더부(54)는 전륜 우측휠(FR)에 제동력을 제공한다.
본 실시예에서, 페달실린더부(10)는 페달하우징(11)과, 페달로드(12)와, 페달피스톤(13)과, 페달스프링(14)과, 연동피스톤(15)과, 연동스프링(15)을 포함한다.
페달하우징(11)은 일측(도 1의 우측)이 개구되고, 페달로드(12)는 페달(100)과 연결되어 페달하우징(11)의 개구된 부분으로 삽입된다.
페달피스톤(13)은 페달로드(12)에 결합되어 페달하우징(11)의 내측에 밀착되고, 페달스프링(14)은 페달하우징(11)에 내장되어 페달피스톤(13)을 지지한다.
연동피스톤(15)은 페달하우징(11)에 내장되고, 페달스프링(14)의 가압에 의해 이동된다. 연동스프링(16)은 페달하우징(11)에 내장되어 연동피스톤(15)을 지지한다.
이때, 페달피스톤(13)과 연동피스톤(15) 사이에 형성되는 공간이 제1페달챔버(101)가 되고, 연동피스톤(15)과 페달하우징(11) 사이에 형성되는 공간이 제2페달챔버(102)가 된다.
따라서, 운전자가 페달(100)을 밟으면, 페달로드(12)에 결합된 페달피스톤(13)이 페달하우징(11)의 우측에서 좌측으로 이동되어, 제1페달챔버(101)에 저장된 유체의 압력이 증대된다.
그리고, 페달스프링(14)의 가압에 의해 연동피스톤(15)이 우측에서 좌측으로 이동되어 제2페달챔버(102)에 저장된 유체의 압력이 증대된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크 장치에서 마스터실린더부의 유압을 조절하는 구동부와 마스터피스톤부를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크 장치에서 구동부와 마스터피스톤부의 작동관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에서 마스터실린더부(20)는 마스터하우징부(22)와, 마스터스프링부(23)와, 마스터피스톤부(24)와, 구동부(25)를 포함한다.
마스터하우징부(22)는 일측(도 1의 우측)이 개구되고, 마스터스프링부(23)는 마스터하우징부(22)에 내장된다.
마스터피스톤부(24)는 마스터하우징부(22)에 내장되고 마스터스프링부(23)에 탄성 지지된다. 이때, 마스터하우징부(22)와 마스터피스톤부(24) 사이에 형성되는 공간이 마스터챔버(201)가 된다.
구동부(25)는 마스터피스톤부(24)에 삽입되고, 모터부(21)에 연결된다. 구동부(25)는 모터부(21)와 연동되되, 모터부(21)의 회전 각도에 따라 마스터피스톤부(24)를 이동시킨다.
본 실시예에서 마스터피스톤부(24)는 피스톤몸체(241)와, 가이드돌기(242)를 포함한다.
피스톤몸체(241)는 마스터하우징부(22)의 내측에 밀착된다. 피스톤몸체(241)의 우측(도 3 기준)에는 구동부(25)가 삽입되도록 중앙부가 오목한 곡면(243)이 형성된다.
가이드돌기(242)는 피스톤몸체(241)의 외측으로 돌출된다. 가이드돌기(242)는 마스터하우징부(22)에 형성되는 가이드홈부(221)를 따라 이동된다.
가이드돌기(242)는 일직선상으로 배치되는 가이드홈부(221)를 따라 이동되므로, 피스톤몸체(241)에 가해지는 외력에 의해 피스톤몸체(241)는 직선 이동을 한다.
본 실시예에서 구동부(25)는 구동몸체(251)와, 삽입체(252)를 포함한다. 구동몸체(251)는 모터부(21)가 삽입되어 동력이 전달되도록 삽입홈부(253)가 형성된다. 삽입체(252)는 구동몸체(251)에 형성되고, 곡면(243)에 삽입된다.
따라서, 모터부(21)가 구동되면, 마스터피스톤부(24)와 구동부(25)의 형상에 의해 회전운동이 직선운동으로 변환된다.
한편, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이크 장치에서 일반적인 유압 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이크 장치에서 4휠 증압시 유압 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이크 장치에서 4휠 감압시 유압 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이다.
그리고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이크 장치에서 3휠 증압, 1휠 감압시 유압 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이크 장치에서 2휠 증압, 1휠 홀드, 1휠 감압시 유압 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크 장치의 작용과 효과를 설명하면 다음과가 같다.
모터부(21)가 구동되지 않으면, 마스터피스톤부(24)의 곡면(243)에 삽입된 구동부(25)가 회전되지 않아 마스터피스톤부(24)는 이동되지 않는다.
상기한 상태에서 도 3과 같이 페달(100)을 감지한 모터부(21)가 작동되어 구동부(25)가 45도 회전되면, 마스터피스톤부(24)와 구동부(25)간의 접촉 부분에 의해 마스터피스톤부(24)가 좌측으로 일부 이동되어 마스터챔버(201)의 유압이 증폭된다.
그리고, 구동부(25)가 90도 회전되면, 마스터피스톤부(24)가 좌측으로 최대치로 이동되어 마스터챔버(201)의 유압이 증폭된다.
한편, 구동부(25)가 90도 회전된 후 135도 회전되면, 마스터피스톤부(24)가 마스터스프링부(23)에 우측으로 이동되어 마스터챔버(201)의 유압이 감소된다.
그리고, 구동부(25)가 180도 회전되면, 마스터스프링부(23)에 의해 마스터피스톤부(24)가 원위치로 복귀되어, 저장부(30)로부터 부족한 유체를 보충한다.
즉, 모터부(21)의 구동에 따른 구동부(25)의 회전각도에 의해 마스터챔버(201)의 유압이 증감된다.
이러한 마스터챔버(201)의 유압 조절을 통해 각 휠에 대한 제동이 이루어지기 위한 유체의 흐름을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 페달부(100)가 가압되고, 일반적인 제동력이 요구되는 경우(도 4 참조), 모터부(21)가 정역회전을 반복하고, 노멀오픈밸브(nomal open valve)인 제1밸브(61)와 제4밸브(64), 노멀클로즈드밸브(nomal closed valve)인 제5밸브(65)가 작동하여 페달시뮬레이터(90)로 유체가 이동된다.
그리고, 모터부(21)가 작동되어 구동부(25)가 90도 정회전 및 역회전을 반복한다.
이때, 마스터실린더부(20)에서 생성된 유압이 신속하게 각 휠에 도달되도록, 노멀클로즈드밸브(nomal closed valve)인 제2,제3밸브(62,63)가 작동하여 유로를 개방한다.
고압 구현 및 에이비에스(ABS) 구현으로 4휠 증압이 요구되는 경우(도 5 참조), 모터부(21)가 정방향으로 회전되어 마스터피스톤부(24)가 최대치로 이동되어 마스터챔버(201)의 유압이 증폭된다.
이때, 제2,제3밸브(62,63) 전원은 차단하여 휠압이 그대로 유지된 상태에서, 고압을 구현하기 위한 액량을 보충하기 위해 모터부(21)는 지속적으로 정방향으로 회전된다.
그리하면, 구동부(25)의 회전각도와 마스터스프링부(23)의 복원력에 의해 마스터피스톤부(24)가 좌우이동을 반복하면서 액량을 보충한 후 마스터챔버(201)의 유압을 증폭시킨다.
이러한 방식은 모터부(21)의 정회전과 역회전이 번갈아 가면서 진행하는 것이 아니라 정방향으로 지속적인 회전이 이루어짐으로써, 시스템의 관성에 의해 정회전에서 역회전, 역회전에서 정회전할 때의 시간을 단축 할 수 있어 빠른 펌핑(pumping) 작업 수행이 가능하다.
고압 유지 또는 에이비에스 동작 중 4휠 감압이 요구되는 경우(도 6 참조), 인렛밸브(inlet valve)인 제6,제7,제8,제9밸브(66,67,68,69)를 작동시키고 모터부(21)의 회전을 정지시켜 유체의 펌핑이 이루어지지 않는다.
상기한 상태에서, 저장부(30)와 연결된 아웃렛밸브(outlet valve)인 제10,제11,제12,제13밸브(70,71,72,73)를 작동시켜 휠 압력이 저장부(30)로 빠져나가게 함으로써 4휠 감압을 구현한다.
3휠 증압 및 1휠 감압이 요구되는 경우(도 7 참조), 일 예로 FL측 휠이 록킹(locking)되면 FL측 제동압을 감압시키고, 나머지 3개의 휠은 증압이 되어야 된다.
이를 위해, 제2,제3밸브(62,63) 전원을 차단한 상태에서 제6,제10밸브(66,70)를 작동시키며, 모터부(21)를 정회전하여 펌핑 동작이 실시된다.
펌핑을 통하여 발생된 압력은 FL을 제외한 나머지 휠로 전달되고, FL의 압력은 저장부(30)로 빠져나가게 됨으로써, 3휠 증압, 1휠 감압 기능을 구현하게 된다.
만약 이때 3개의 휠을 홀드(hold) 상태로 유지하고 싶으면, 모터부(21)를 동작시키지 않고 제7,제8,제9밸브(67,68,69)를 동작시켜 원하는 압력으로 홀드할 수 있다.
마지막으로, 에이비에스 구현 중 2휠 증압, 1휠 홀드, 1휠 감압이 요구되는 경우(도 8 참조), 일 예로, FL 감압, RL 유지, FR과 RR은 증압 시키는 경우, 제2,제3밸브(62,63) 전원을 차단한 상태에서 제6,제8,제10밸브(66,68,70)를 작동시키고, 모터부(21)를 정회전하여 발생된 압력은 FR과 RR로 전달된다.
그리고, RL은 압력 유지, FL의 압력은 저장부(30)로 빠져나가게 함으로써 2휠 증압, 1휠 압력유지, 1휠 감압 기능을 구현하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크 장치(1)는 마스터피스톤부(24)와 구동부(25)의 형상에 의해, 구동부(25)가 정방향으로 회전되더라도 마스터피스톤부(24)의 좌우 이동이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크 장치(1)는 구동부(25)의 정방향 회전에 의해 유압 펌핑이 가능하여, 응답성이 개선된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 페달실린더부 11 : 페달하우징
12 : 페달로드 13 : 페달피스톤
14 : 페달스프링 15 : 연동피스톤
16 : 연동스프링 20 : 마스터실린더부
21 : 모터부 22 : 마스터하우징부
23 : 마스터스프링부 24 : 마스터피스톤부
25 : 구동부 30 : 저장부
40 : 유압회로부
51,52,53,54 : 제1,제2,제3,제4휠실린더부
100 : 페달 221 : 가이드홈부
241 : 피스톤몸체 242 : 가이드돌기
243 : 곡면 251 : 구동몸체
252 : 삽입체 253 : 삽입홈부

Claims (5)

  1. 페달의 가압에 의해 유압을 생성하는 페달실린더부;
    상기 페달을 감지하여 유압을 발생시키고, 모터부의 회전에 의해 유압이 증감되는 마스터실린더부;
    유체가 저장되는 저장부; 및
    상기 페달실린더부와, 상기 마스터실린더부와, 상기 저장부에 연결되고, 휠실린더부에 유체를 안내하는 유압회로부;를 포함하고,
    상기 마스터실린더부는
    마스터피스톤부에 삽입되고, 상기 모터부에 연결되며, 상기 모터부의 회전 각도에 따라 상기 마스터피스톤부를 이동시키는 구동부;를 포함하며,
    상기 마스터피스톤부는
    일측에는 상기 구동부가 삽입되도록 중앙부에 곡면이 형성되는 피스톤몸체;를 포함하고,
    상기 구동부가 회전됨에 따라 상기 피스톤몸체가 좌측 또는 우측으로 이동되는 것을 특징으로 하는 전자식 유압 브레이크 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 페달실린더부는
    일측이 개구되는 페달하우징;
    상기 페달과 연결되고, 상기 페달하우징에 삽입되는 페달로드;
    상기 페달로드에 결합되고, 상기 페달의 가압에 의해 이동되어 상기 페달하우징에 저장된 유압을 증폭시키는 페달피스톤;
    상기 페달하우징에 내장되고, 상기 페달피스톤을 지지하는 페달스프링;
    상기 페달하우징에 내장되고, 상기 페달스프링의 가압에 의해 이동되어 상기 페달하우징에 저장된 유압을 증폭시키는 연동피스톤; 및
    상기 페달하우징에 내장되고, 상기 연동피스톤을 지지하는 연동스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 유압 브레이크 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 마스터실린더부는
    일측이 개구되는 마스터하우징부; 및
    상기 마스터하우징부에 내장되는 마스터스프링부;를 더 포함하고,
    상기 마스터피스톤부는 상기 마스터하우징부에 내장되고, 상기 마스터스프링부에 지지되는 것을 특징으로 하는 전자식 유압 브레이크 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 마스터피스톤부는
    상기 피스톤몸체의 외측으로 돌출되고, 상기 마스터하우징부에 형성되는 가이드홈부를 따라 이동되는 가이드돌기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 유압 브레이크 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 구동부는
    상기 모터부가 삽입되어 동력이 전달되도록 삽입홈부가 형성되는 구동몸체; 및
    상기 구동몸체에 형성되고, 상기 곡면에 삽입되는 삽입체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 유압 브레이크 장치.
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