KR20150072582A - 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치 - Google Patents

전자식 주차 브레이크의 동력전달장치 Download PDF

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Abstract

전기모터의 동작에 의해 주차기능을 구현할 수 있는 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치는 전기모터와, 전기모터에서 발생한 동력을 증폭시키는 감속기어부가 구비되며, 감속기어부는, 전기모터의 동력을 전달받아 회전하는 웜기어와, 웜기어와 맞물리도록 마련되는 웜휠기어와, 웜휠기어와 동축으로 마련되는 제1 기어와, 제1 기어와 맞물리는 벨트와, 벨트와 맞물리는 제2 기어와, 제2 기어와 동축으로 마련되는 출력축을 포함한다.

Description

전자식 주차 브레이크의 동력전달장치{Power transmitting device for electric parking brake system}
본 발명은 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기모터의 동작에 의해 주차기능을 구현할 수 있는 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 휠에는 브레이크 장치가 설치되어 있어서 주행 중에는 브레이크 페달의 조작에 의해 제동력을 얻게 되고, 주차 시에는 주차 브레이크의 레버 조작에 의해 제동력이 발생하여 정지 상태를 유지할 수 있도록 되어있다.
차량의 제동력을 발생시키는 동력원으로 전기를 이용하는 전동식 브레이크의 동력전달장치에 있어서, 전자 기계식 액추에이터 또는 전기모터(이하 통칭하여 전기모터라 함)를 이용하여 구동력을 발생시키고, 상기 구동력을 증폭시켜 가압부재에 전달하는 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치에 관한 것이다.
이하에서는 전동식 브레이크의 동력전달장치를 일반적인 디스크 타입의 주차 브레이크(또는, 캘리퍼 타입의 주차 브레이크)에 접목시켜 동작과정을 자세히 설명하겠으나, 이에 한정되지 않으며, 동력원으로 전기를 이용하는 드럼 브레이크 또는 디스크 브레이크(또는, 캘리퍼 브레이크) 등에 접목되어 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
일반적인 디스크 타입의 전동식 주차 브레이크 장치는 디스크의 양측에 마찰패드가 부착된 한 쌍의 패드플레이트가 마련되어 있어서, 전기모터에 의해 구동되는 피스톤이 마찰패드를 디스크에 강하게 가압함으로써 차량을 제동한다.
패드플레이트를 디스크에 가압하기 위한 피스톤 동력전달유닛으로써 전기모터와, 상기 전기모터에 연결되는 감속기어조립체를 포함한다. 감속기어조립체는 웜 감속구조로 마련되어 있으며, 전기모터의 출력축, 제 1 웜기어와 제 2 웜기어를 갖춘 웜 샤프트, 그리고 회전전달기어로 구성된다. 웜 샤프트의 제 1 웜기어는 전기모터의 출력축과 맞물리고, 웜 샤프트의 제 2 웜기어는 회전전달기어와 맞물려, 전기모터가 작동하면 웜 샤프트를 통해 동력이 전달되어 회전전달기어가 회전하게 된다.
피스톤의 내측에는 너트가 조립되어 있으며, 상기 피스톤의 내측은 원형이 아닌 형상으로 구성되어 내측에 조립된 너트의 회전을 방지한다. 상기 너트는 스핀들과 암수나사 구조로 결합되어 있으며, 스핀들은 동력전달유닛으로부터 동력을 전달받기 위해, 감속기어조립체의 회전전달기어와 연결되어 있다. 스핀들과 캘리퍼하우징 사이에는 미끄럼 또는 구름 베어링을 이용하여 마찰 및 마모를 감소시킨다.
전기모터의 작동에 의해 동력이 출력축과 웜 샤프트를 통해 회전전달기어로 전달되어 회전전달기어가 회전하게 되고, 회전전달기어와 연결된 스핀들도 함께 회전력을 가지게 된다. 스핀들이 회전하면 나사 구조로 결합되어 있는 너트가 밀려나 피스톤이 패드플레이트를 가압함으로써 주차 기능을 구현하게 된다.
전동식 브레이크의 동력전달장치를 웜 감속기로 구성할 경우, 구조가 간단하고 크기가 작은 감속 구조로서 높은 감속비를 낼 수 있으며, 기어부 작동소음도 적다는 장점을 갖는다.
하지만 웜 감속기는 치면의 마찰로 인하여 내구성 및 내마모성이 좋지 않으며 웜 기어간의 연결로 인한 백 래쉬(back lash)등으로 효율이 감소하는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2010-0090274호 (2010. 8. 13. 공개)
본 발명의 실시예는 전기모터의 동력을 웜기어와 벨트기어를 적용한 2단 기어구조를 통해 전달하여 차량의 제동력을 발생시키는 전자식 브레이크의 동력전달장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 기어의 잇수를 조절하여 동일한 동력에 대하여 다양한 감속비를 구현하는 전자식 브레이크의 동력전달장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전기모터와, 상기 전기모터에서 발생한 동력을 증폭시키는 감속기어부가 구비되며, 상기 감속기어부는, 상기 전기모터의 동력을 전달받아 회전하는 웜기어와, 상기 웜기어와 맞물리도록 마련되는 웜휠기어와, 상기 웜휠기어와 동축으로 마련되는 제1 기어와, 상기 제1 기어와 일측이 맞물리는 벨트와, 상기 벨트의 다른 일측과 맞물리는 제2 기어와, 상기 제2 기어와 동축으로 마련되는 출력축을 포함하는 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 웜기어와 상기 웜휠기어는 서로 법선방향을 이루도록 마련되는 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 기어와 상기 제2 기어는 헬리컬기어로 마련되고, 상기 벨트의 내면에는 헬리컬기어가 마련되어 상기 제1 및 제2 기어와 맞물리는 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 웜기어와 상기 웜휠기어는 헬리컬기어로 마련되는 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치는 감속기어부를웜기어와 벨트를 적용한 2단 기어로 구성함으로써, 주차 브레이크의 작동 시 소음과 진동이 저감될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치는 감속기어부의 웜기어 및 웜휠기어 또는 제1 기어, 제2 기어, 및 벨트의 잇수를 조절함으로써, 전기모터의 동력이 다양한 감속비를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치는 웜기어와 웜휠기어의 축선이 서로 법선방향을 이루도록 함으로써, 차량 내에 전자식 주차 브레이크를 설치 시 모터 및 감속기어부의 설계자유도가 높아질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크를 나타내는 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크를 나타내는 평단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치를 도식적으로 타나내는 사시도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이하에서는 이해가 쉽도록 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치를 일반적인 캘리퍼 타입의 주차 브레이크에 접목시켜 동작과정을 자세히 설명하겠으나, 이에 한정되지 않으며, 동력원으로 전기를 이용하는 드럼 브레이크 또는 디스크 브레이크 등에 접목되어 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크를 나타내는 측단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크를 나타내는 평단면도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 전자식 주차 브레이크는 차량의 휠(미도시)과 함께 회전하는 디스크(D)와, 디스크(D)의 양쪽 측면을 가압하여 제동을 수행하도록 배치된 한 쌍의 패드플레이트(39)가 설치된 캐리어(37)와, 한 쌍의 패드플레이트(39)의 가압을 위해 진퇴 가능하게 설치되는 피스톤(33)이 내장된 캘리퍼하우징(36)과, 구동력을 발생시키는 전기모터(10)와 상기 전기모터(10)와 연결된 감속기어부(20)로 구성된 동력전달장치 및, 동력전달장치의 회전력을 직선왕복운동으로 변환하여 피스톤(33)을 가압하는 가압장치를 포함한다.
캐리어(37) 내에는 차량의 휠(미도시)과 함께 회전하는 디스크(D)와 마찰하는 한 쌍의 패드플레이트(39) 및 마찰패드(P)가 진퇴이동 가능하게 설치되어 있다.
캘리퍼하우징(36)의 일측에는 유압에 다라 진퇴 이동하며 한 쌍의 마찰패드(P) 중 내측 마찰패드(P)를 디스크(D) 측으로 전진시켜 내측 마찰패드(P)가 디스크(D)와 마찰하게 하는 피스톤(33)이 원통형의 실린더(34)부 내부에 설치되어 있다. 캘리퍼하우징(36)의 타측에는 외측 마찰패드(P)를 디스크(D) 측으로 전진시켜 외측 마찰패드(P)가 디스크(D)와 마찰하게 하는 핑거부(38)가 형성되어 있다.
따라서 제동 시 전달되는 힘에 의해 피스톤(33)이 디스크(D) 측으로 전진하며 내측 마찰패드(P)를 디스크(D)에 가압하고, 피스톤(33)과 외측 마찰패드(P) 사이에 작용하는 반력에 의해 캘리퍼하우징(36)이 피스톤(33)의 이동방향과 반대방향으로 이동함으로써, 캘리퍼하우징(36)의 핑거부(38)가 외측 마찰패드(P)를 디스크(D)에 가압하여 두 마찰패드(P)와 디스크(D) 사이에 작용하는 마찰력에 의해 제동이 이루어진다.
피스톤(33)은 내부가 컵 형상으로 파인 원통형으로 마련되어 실린더(34) 내에서 슬라이딩 가능하도록 삽입된다. 또한, 피스톤(33)의 내측은 원형이 아닌 형상으로 형성되어 내측에 조립된 너트(32)의 회전을 방지한다. 스핀들(31)과 너트(32)는 각각 암나사와 수나사 구조로 구성되어 나사결합 하고, 스핀들(31)은 동력전달장치와 연결되어 있다.
또한, 본 발명의 전자식 주차 브레이크는 피스톤(33)을 작동시키기 위한 동력전달장치를 포함한다. 동력전달장치는 전기모터(10)와 감속기어부(20)를 포함하며, 감속기어부(20)는 웜기어(21) 및 웜휠기어(22)와, 제1 및 제2 기어(23, 25)와, 벨트(24)와, 출력축(26)으로 구성된다.
전기모터(10)에서 발생한 동력은 감속기어부(20)를 거쳐 스핀들(31)에 전달되며, 스핀들(31)이 회전하면 나사결합한 너트(32)가 피스톤(33)과 함께 밀려나게 되고, 이 힘을 이용하여 차량에 제동력이 가해지게 된다.
그러면 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 의한 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치에 대한 동작을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치를 도식적으로 나타내는 사시도면이다.
도 3을 참조하면, 전기모터(10)에의 동력을 전달받아 회전하는 웜기어(21)는 웜휠기어(22)와 맞물리고, 웜휠기어(22)와 동축으로 마련되는 제1 기어(23)는 벨트(24)와 맞물린다. 벨트(24)는 제1 기어(23)에서 전달받은 동력을 제2 기어(25)로 전달하며, 제2 기어(25)는 제2 기어(25)와 동축으로 마련된 출력축(26)으로 동력을 전달하게 된다.
웜기어(21)와 웜휠기어(22)는 서로 법선방향을 이루도록 구성된다. 웜기어(21)와 웜휠기어(22)가 서로 법선방향을 이루게 되어, 차량 내 전자식 주차 브레이크 설치 시 모터 및 감속기어부(20)의 설계자유도가 높아질 수 있다.
제1 기어(23)와 제2 기어(25)는 헬리컬기어로 마련된다. 이에, 제1 및 제2 기어(23, 25)와 맞물리는 벨트(24)의 내치 또한 헬리컬기어로 마련된다. 헬리컬기어를 가지는 벨트(24) 및 기어를 적용함으로써 동력 전달 시 소음 및 진동이 저감될 수 있다.
또한, 웜기어(21)와 웜휠기어(22)는 헬리컬기어로 마련될 수 있다. 웜기어(21)와 웜휠기어(22)가 헬리컬기어로 마련됨으로써, 동력 전달 시 소음 및 진동이 저감될 수 있다.
전기모터(10)의 동력을 전달받은 웜기어(21)는 작동하게 되고, 그에 따라 웜기어(21)와 맞물려있는 웜휠기어(22)가 제1 기어(23)로 동력을 전달하게 된다. 동작을 입력받은 제1 기어(23)는 벨트(24)와 연결되어 벨트(24)로 동력을 전달하고, 벨트(24)가 동작되어 벨트(24)와 맞물려 있는 제2 기어(25)에 동력을 전달하게 된다. 제2 기어(25)는 제2 기어(25)와 동축으로 마련된 출력축(26)에 동력을 전달하고, 출력축(26)은 스핀들(31)의 회전을 발생시켜 스핀들(31)과 나사결합된 너트(32)가 밀려나며 브레이크 피스톤(33)이 병진운동 하게 된다.
그리고 디스크(D) 측으로 이동된 브레이크 피스톤(33)이 마찰패드(P)를 디스크(D) 측으로 밀착시킴으로써 휠의 제동이 이루어진다.
상기 언급한 실시 예처럼 감속기어부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 웜기어(21)와 벨트(24)가 적용된 기어의 2단 구성으로써, 주차 브레이크 작동 시 소음 및 진동을 감소시킬 수 있다. 또한, 각각의 기어 잇수를 조절함으로써, 동일한 전기모터(10)의 동력이 다양한 감속비를 구현되는 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치가 될 수 있다.
또한, 웜휠기어(22) 및 제1 기어(23)와 제2 기어(25) 및 출력축(26)의 접촉을 증대시키기 위해 장구형상으로 할 수 있으며, 치형은 직선 또는 곡선 형태로서 사각형 또는 사다리꼴 형상으로 구성하고 이와 접촉하는 웜기어(21) 및 벨트(24)의 치면과 부합하도록 할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10 : 전기모터 20 : 감속기어부
21 : 웜기어 22 : 웜휠기어
23 : 제1 기어 24 : 벨트
25 : 제2 기어 26 : 출력축
30 : 캘리퍼 브레이크 31 : 스핀들
32 : 너트 33 : 피스톤
34 : 실린더 35 : 실링부재
36 : 캘리퍼하우징 37 : 캐리어
38 : 핑거부 39 : 패드플레이트
39a : 내측 패드플레이트 39b : 외측 패드플레이트
P : 마찰패드 D : 디스크(Disk)

Claims (4)

  1. 전기모터와,
    상기 전기모터에서 발생한 동력을 증폭시키는 감속기어부가 구비되며,
    상기 감속기어부는,
    상기 전기모터의 동력을 전달받아 회전하는 웜기어와, 상기 웜기어와 맞물리도록 마련되는 웜휠기어와, 상기 웜휠기어와 동축으로 마련되는 제1 기어와, 상기 제1 기어와 일측이 맞물리는 벨트와, 상기 벨트의 다른 일측과 맞물리는 제2 기어와, 상기 제2 기어와 동축으로 마련되는 출력축을 포함하는 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웜기어와 상기 웜휠기어는 상기 웜기어의 축과 상기 웜휠기어의 축이 서로수직을 이루도록 맞물리는 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기어와 상기 제2 기어는 헬리컬기어로 마련되고,
    상기 벨트의 내면에는 헬리컬기어가 마련되어 상기 제1 및 제2 기어와 맞물리는 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 웜기어와 상기 웜휠기어는 헬리컬기어로 마련되는 전자식 주차 브레이크의 동력전달장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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