KR101041553B1 - 전자식 주차브레이크 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 주차브레이크 액츄에이터에 관한 것으로, 캘리퍼브레이크 하우징 일측에 장착되어 외체를 이루는 하우징(3); 제어부로부터의 구동신호에 따라 회전 구동되는 모터(5); 상기 캘리퍼브레이크의 작동부에 연결된 출력축(17)에 상기 모터(5)의 회전력을 감속하여 전달하도록 상기 모터(5)와 상기 출력축(17) 사이에 배열된 감속기어열(7); 및 상기 하우징(3) 내에 장착되어 상기 감속기어열(7)을 수용하도록 되어 있는 기어케이스(9); 를 포함하여 구성되되, 상기 감속기어열(7)은, 상기 모터(5)에 연결되어 상기 모터(5)의 회전력을 기어비에 따라 감속하도록 되어 있는 복수의 감속기어(11,13,15); 및 상기 복수의 감속기어(11,13,15) 중 종단의 감속기어(15)와 상기 출력축(17) 사이에 배치되어 상기 종단 감속기어(15)의 회전력을 감속하도록 되어 있는 사이클로이드부(21);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 따라서 감속기어열과 출력축 사이의 3차 감속수단으로서 사이클로이드 구조가 사용되므로, 전체적으로 컴팩트한 형태를 유지하면서도 감속비를 크게 할 수 있고, 감속비의 정밀한 조정이 가능하게 되며, 작동 소음이나 진동도 줄일 수 있게 된다.

Description

전자식 주차브레이크 액츄에이터{Electronic parking brake actuator}

본 발명은 전자식 주차브레이크 액츄에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 감속수단으로서 사이클로이드 구조를 채택하여 감속성능을 향상시킴은 물론, 소음감소와 소형경량화를 구현한 자동차의 전자식 주차브레이크 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로, 전자식 주차브레이크는 EPB(Electronic Parking Brake)라고도 하며, 전자 제어되는 주차브레이크 장치로서, 차량 정지 시에는 브레이크가 자동으로 작동하고, 차량 운전 시에는 가속페달에 의해 제동이 해제되는 브레이크를 이른다.

이 전자식 주차브레이크를 작동시키기 위해서는 별도의 액츄에이터가 요구되는 바, 한 예로 도 1 및 도 2에 도면부호 101로 도시된 액츄에이터를 들 수 있다. 이 전자식 주차브레이크 액츄에이터(101)는 도시된 것처럼 액츄에이터(101)의 외체를 이루면서 캘리퍼브레이크 하우징의 일측에 장착되는 하우징(103), 회전 구동원으로서 하우징(103) 일측에 장착된 모터(105), 모터(105)의 회전력을 감속하여 출력측에 전달하도록 복수의 기어로 이루어진 감속기어열(107), 그리고 감속기어열(107)을 수용하는 기어케이스(109)로 이루어진다.

따라서, 주차브레이크를 동작시키기 위해서는 먼저 제어부로부터 모터(105)로 구동신호가 전달된다.

이에 따라, 모터축에 장착된 감속기어열(107)의 선단 감속기어(111)가 회전하게 되고, 선단 감속기어(111)에 의해 1차 감속된 상태로 중단 감속기어(113)가 회전하며, 중단 감속기어(113)의 소직경부가 동기 회전하면서 2차 감속된 상태로 종단 감속기어(115)를 회전시킨다.

이와 같이, 종단 감속기어(115)가 회전하면 종단 감속기어(115)의 내주면에 가공된 링기어부와 중앙에 돌출된 썬기어부 사이에 치합된 복수의 유성기어(119)가 맞물려 자전하면서 썬기어부 주위를 공전하게 되고, 따라서 이들 유성기어(119)를 고정하고 있는 캐리어(117)도 썬기어부를 중심으로 자전하게 되므로, 캐리어(117) 중심에 돌출된 출력축을 통해 3차 감속된 회전력이 출력된다.

여기에서, 도면부호 121은 모터커버, 123은 하우징커버, 125는 방진고무, 127은 기어케이스커버를 각각 나타낸다.

그런데, 위와 같은 종래의 전자식 주차브레이크 액츄에이터(101)는 종단 감속기어(115)의 회전력을 3차 감속하는 감속구조가 유성기어구조로 되어 있는 바, 감속비를 크게 높일 수 없고, 감속비의 조정이 정밀하게 이루어지기 어려우며, 유성기어(119)와 캐리어(117)의 축결합 부위에서 작동소음이 발생하고, 복수의 유성기어(119)가 사용되는 유성기어 시스템의 구조 상 전체적인 특히, 액츄에이터 하우징(103)의 크기가 커져 장비의 소형 경량화를 이루기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 전자식 주차브레이크의 액츄에이터가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 액츄에이터 출력축에 연결된 감속구조로 사이클로이드 구조를 채택함으로써 감속구조의 크기를 작게 줄이면서도 감속비를 높일 수 있도록 하여 작동성능을 향상시키면서도, 소형 경량화를 도모할 수 있도록 하며, 아울러 작동 소음이나 진동 등을 감소시켜 품질 향상을 도모할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 캘리퍼브레이크 하우징 일측에 장착되어 외체를 이루는 하우징; 제어부로부터의 구동신호에 따라 회전 구동되는 모터; 상기 캘리퍼브레이크의 작동부에 연결된 출력축에 상기 모터의 회전력을 감속하여 전달하도록 상기 모터와 상기 출력축 사이에 배열된 감속기어열; 및 상기 하우징 내에 장착되어 상기 감속기어열을 수용하도록 되어 있는 기어케이스;를 포함하여 구성되되, 상기 감속기어열은, 상기 모터에 연결되어 상기 모터의 회전력을 기어비에 따라 감속하도록 되어 있는 복수의 감속기어; 및 상기 복수의 감속기어 중 종단의 감속기어와 상기 출력축 사이에 배치되어 상기 종단 감속기어의 회전력을 감속하도록 되어 있는 사이클로이드부;를 포함하여 구성되되, 상기 사이클로이드부는, 상기 종단 감속기어의 일측에 편심 장착되어 상기 종단 감속기어의 자전에 따라 상기 종단 감속기어의 축선을 중심으로 회전하도록 되어 있는 사이클로이드기어; 상기 사이클로이드기어의 상기 종단 감속기어 대향측에 상기 종단 감속기어와 동축 상으로 배치되되, 상기 사이클로이드기어 대향측 중심에 상기 출력축이 일체로 연결되고, 상기 출력축을 중심으로 하여 복수의 내접공이 관통된 사이클로이드판; 및 상기 사이클로이드기어의 축선을 중심으로 상기 복수의 내접공과 대응하는 위치에 일체로 결합됨으로써 상기 내접공에 삽입되도록 돌출되어, 상기 사이클로이드기어와 함께 회전함에 따라 상기 내접공의 내주면을 가압하여 상기 사이클로이드판을 자전시키도록 되어 있는 복수의 가압핀;을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

삭제

또한, 상기 종단 감속기어는 상기 출력축을 향한 일측면 상에 편심으로 돌출된 편심축부를 포함하고 있으며, 상기 사이클로이드기어는 상기 편심축부에 동축 상으로 삽입되도록 중심 부분에 축공이 관통되어 있는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 전자식 주차브레이크 액츄에이터에 의하면, 감속기어열과 출력축을 연결하는 3차 감속수단으로서 사이클로이드 구조가 사용되는 바, 종단 감속기어에 장착되는 사이클로이드기어의 위치에 약간의 편차를 주는 것만으로도 큰 감속기어비를 얻을 수 있으므로, 감속비 대비 감속수단의 크기를 크게 줄일 수 있게 되므로, 이들이 수용되는 하우징, 더 나아가 액츄에이터의 소형 경량화를 도모할 수 있게 된다.

또한, 사이클로이드기어의 편차를 변경함으로써 즉, 종단 감속기어에 대한 편심축부의 편심위치를 변경하는 것으로 3차 감속의 기어비를 정밀하게 조정할 수 있으므로, 액츄에이터의 제어특성을 일층 향상시킬 수 있게 된다.

아울러, 대부분의 축연결 부위 즉, 편심축부와 축공, 가압핀과 내접공 뿐 아니라, 각각의 기어물림이 항상 가압 상태로 접촉을 유지하므로, 부품들 간의 틈새로 인한 소음이나 진동 발생이 크게 줄어든다.

도 1은 종래의 전자식 주차브레이크 액츄에이터의 분해 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 감속기어열을 조립상태로 발췌 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 전자식 주차브레이크 액츄에이터의 사시도.
도 4는 도 3의 종단면도.
도 5는 도 3에 도시된 하우징의 저면도.
도 6은 도 3의 분해 사시도.
도 7은 도 3에 도시된 사이클로이드 구조를 도시한 저면사시도.
도 8은 도 6에 도시된 사이클로이드기어의 편심 상태를 보인 부분 확대 사시도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 주차브레이크 액츄에이터를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 전자식 주차브레이크 액츄에이터는 도 3 내지 도 6에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 하우징(3), 모터(5), 감속기어열(7), 및 기어케이스(9)로 이루어져 있다.

여기에서, 먼저 상기 하우징(3)은 액츄에이터(1)의 외체를 이루는 부분으로서, 일반적인 전자식 주차브레이크 액츄에이터와 마찬가지로 캘리퍼브레이크의 하우징 일측에 장착되어 모터(5), 감속기어열(7), 및 기어케이스(9) 등 주요 구성들을 수용하도록 되어 있으며, 이와 같이 각종 부품을 수용하는 용기 형태의 몸체부(30)와 몸체부(30)의 상단을 덮어 마감하는 덮개부(40)로 이루어진다. 이때, 몸체부(30)는 도 3 내지 도 6에 도시된 것처럼, 브레이크 실린더가 삽입 장착되는 실린더장착구(41)가 저면 일측에, 모터(5)가 삽입 장착되는 모터장착구(43)가 그 인접측에 오목하게 형성되어 있으며, 모터장착구(43)가 형성된 쪽 측벽면에 커넥터홀더(45)가 돌출되어 외부와 전기적인 접촉을 이루도록 되어 있다.

상기 모터(5)는 본 발명 액츄에이터(1)의 구동원으로서, 도 3, 도 4, 및 도 6에 도시된 바와 같이 모터케이스(47)로 감싸진 상태로 하우징(3)의 모터장착구(43)에 삽입되어 고정되는 바, 전자식 주차브레이크 제어부(ECU)로부터의 동작 신호에 따라 회전구동 또는 정지됨으로써 감속기어열(7)을 통하여 출력축(17)을 회전 또는 정지시킴으로써 캘리퍼브레이크를 동작하도록 되어 있다.

상기 감속기어열(7)은 모터(5)의 회전력을 출력축(17)까지 감속 전달하여 출력축(17)이 캘리퍼브레이크의 작동부를 통해 캘리퍼브레이크를 동작시킬 수 있도록 하는 부분으로서, 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이 모터(5)와 상기 출력축(17) 사이에 배열되도록 하우징(3) 내부에 수용되는 바, 다시 입력단의 복수의 감속기어(11,13,15)와 출력단의 사이클로이드부(21)로 이루어진다.

여기에서, 복수의 감속기어(11,13,15)는 모터(5)의 회전속도를 원하는 속도로 감속할 수 있다면 어떠한 배열이나 갯수로도 구성이 가능한 바, 본 실시예에서는 도시된 것처럼 3개의 기어(11,13,15)를 이용해 소정의 기어비로 모터(5)의 회전력을 감속시키는 기어열을 구성한다. 이 중에서, 먼저 선단 감속기어(11)는 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 모터(5)의 회전축 선단에 장착되어 감속기어열(7)에 모터(5)의 회전력을 1차 감속하여 중단 감속기어(13)로 전달한다. 또한, 상기 중단 감속기어(13)는 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 선단 및 종단 감속기어(11,15) 중간에서 이들 기어를 연결하도록 되어 있는 바, 중단 감속기어(13)의 대직경부(49)는 선단 감속기어(11)에 맞물림되고, 이 대직경부(49) 저면에 일체로 동축 형성된 소직경부(51)는 상대적으로 대직경인 종단 감속기어(15)에 맞물림되어 직경차만큼의 기어비로 중단 감속기어(13)의 회전력을 2차 감속하여 종단 감속기어(15)로 전달한다. 끝으로, 종단 감속기어(15)는 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 기어들 중에서 최대의 직경을 가지고 있으며, 중단 감속기어(13)의 소직경부(51)에 맞물림되어 중단 감속기어(13)로부터 전달되는 회전력을 사이클로이드부(21)로 전달한다. 이때, 종단 감속기어(15)는 사이클로이드부(21)의 사이클로이드기어(23)와 결합되도록 도 5 및 도 8에 도시된 것처럼 사이클로이드부(21)를 향한 일측면 상에 중심축(55)에 대해 편차(d)만큼 이격된 상태로 편심축부(33)가 돌출되어 있다.

상기 사이클로이드부(21)는 종단 감속기어(15)에서 전달되는 모터 회전력을 3차로 감속하는 부분으로서, 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이 종단 감속기어(15)와 출력축(17) 사이에 배치되는 바, 사이에서 발생되는 사이클로이드 운동을 통해 사이클로이드판에 일체로 연결된 출력축(17)의 회전력을 감속하는 것이면 어떠한 형태나 조합으로도 구성이 가능한 바, 본 실시예에서는 도시된 것처럼 사이클로이드기어(23), 사이클로이드판(25), 및 가압핀(27)으로 이루어진 사이클로이드 구조에 의해 출력축()에 전달되는 회전력을 감속한다.

이를 위해, 먼저 상기 사이클로이드기어(23)는 사이클로이드판(25)을 회전시키는 구동기어로서, 종단 감속기어(15)의 일측에 돌출된 편심축부(33)에 동축 상으로 미끄럼 회전 가능하게 끼워지도록 중심 부분에 축공(35)이 관통되어 있다. 따라서, 사이클로이드기어(23)는 편심축부(33)를 통해 종단 감속기어(15)에 편심 장착됨으로써 종단 감속기어(15)의 자전에 따라 이 기어(15)의 중심축(55)을 중심으로 공전하면서 편심축부(33)의 축선을 중심으로 자전하도록 되어 있으며, 이를 위해 기어케이스(9)의 케이스 내주면에 가공된 링기어(53)를 따라 맞물려 돌아가도록 되어 있다.

또한, 상기 사이클로이드판(25)은 사이클로이드기어(23)에 의해 수동적으로 회전하면서 이 기어(23)로부터 전달되는 회전력을 일정 비율로 재차 감속하여 출력하는 최종적인 감속수단으로서, 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이 원판형으로 되어 있으며, 사이클로이드기어(23)의 종단 감속기어(15) 대향측에서 종단 감속기어(15)와 동축 상으로 배치된다. 뿐만 아니라, 사이클로이드기어(23) 대향측면의 중심에 출력축(17)이 일체로 돌출 형성되는 바, 이 출력축(17)은 출력된 회전력을 캘리퍼브레이크로 전달할 수 있는 기어 등의 전동수단으로 되어 있으며, 이 출력축(17)을 중심으로 복수의 내접공(31)이 원주방향으로 관통되어 있다.

한편, 상기 가압핀(27)은 사이클로이드기어(23)에 의해 사이클로이드판(25)을 감속 회전시킬 수 있도록 해주는 부분으로서, 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 사이클로이드기어(23)에서 사이클로이드판(25)을 향해 일체로 돌출되는 바, 사이클로이드판(25)의 내접공(31)과 일대일 대응하도록 동수로 구비되며, 사이클로이드기어(23)의 축선을 중심으로 축공(35) 둘레에 원주방향으로 배열되어 각각의 내접공(31) 안에 삽입된다. 따라서, 각각의 가압핀(27)은 사이클로이드기어(23)와 함께 중심축(55) 주위로 회전함으로써, 도 5에 도시된 것처럼 내접공(31)의 내주면을 가압하여 사이클로이드판(25)을 자전시킨다.

이제, 위와 같이 구성되는 본 발명의 전자식 주차브레이크 액츄에이터(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 액츄에이터(1)에 의해 주차브레이크를 동작시키기 위해서는 먼저 도 4 및 도 6에 도시된 제어부로부터의 구동명령에 따라 모터(5)가 동작한다. 이에 따라, 선단 감속기어(11)가 도 5 및 도 7에 도시된 화살표(A) 방향으로 회전하면, 대직경부(49)가 선단 감속기어(11)와 치합되어 있는 중단 감속기어(13)가 도 5에 도시된 화살표(B) 방향으로 회전하며, 이때, 모터(5)의 회전력은 선단 감속기어(11)와 중단 감속기어(13) 대직경부(49)의 기어비에 따라 1차적으로 감속된다. 이와 같이 중단 감속기어(13)가 회전함에 따라 그 소직경부(51)도 같은 방향으로 회전하게 되며, 소직경부(51)에 치합된 종단 감속기어(15)도 화살표(C) 방향으로 회전함으로써 회전력을 2차로 감속하는데, 이때, 회전력 감속은 중단 감속기어(13)의 소직경부(51)와 종단 감속기어(15)의 기어비에 따른다.

이렇게 해서 종단 감속기어(15)가 회전하게 되면, 편심축부(33)에 의해 종단 감속기어(15)에 편차(d)만큼 편심인 상태로 끼워진 사이클로이드기어(23)는 링기어(53)에 물려 도 5의 화살표(D) 방향으로 자전하면서 종단 감속기어(15)의 축선 즉, 중심축(55) 주위를 화살표(C) 방향으로 공전하게 된다.

따라서, 종단 감속기어(15)가 1회전하면, 사이클로이드기어(23)도 종단 감속기어(15)의 축심을 중심으로 하여 편차(d)를 반경으로 하는 원궤적을 1공전하게 되며, 이와 동시에 링기어(53)에 물려 반대방향으로 자전하게 된다. 이와 같이 사이클로이드기어(23)가 자전함에 따라 사이클로이드판(25)의 내접공(31)에 끼워져 있는 사이클로이드기어(23)의 가압핀(27)이 사이클로이드판(25)을 도 5의 화살표(D) 방향으로 회전시키게 된다. 이에 따라, 사이클로이드판(25)과 일체로 되어 있는 출력축(17)도 화살표(D) 방향으로 회전함으로써 3차 감속된 회전력을 최종 출력하게 되는데, 사이클로이드기어(23)의 공전궤도의 길이를 결정하는 공전궤도의 회전반경인 편차(d)와 사이클로이드기어(23)의 반경 사이의 길이비만큼 사이클로이드기어(23)의 회전력은 감속된 상태로 출력축(17)을 통해 출력된다.

1 : 전자식 주차브레이크 액츄에이터 3 : 하우징
5 : 모터 7 : 감속기어열
9 : 기어케이스 11 : 선단 감속기어
13 : 중단 감속기어 15 : 종단 감속기어
17 : 출력축 21 : 사이클로이드부
23 : 사이클로이드기어 25 : 사이클로이드판
27 : 가압핀 31 : 내접공
33 : 편심축부 35 : 축공

Claims (3)

1. 삭제
2. 캘리퍼브레이크 하우징 일측에 장착되어 외체를 이루는 하우징(3);
   제어부로부터의 구동신호에 따라 회전 구동하는 모터(5);
   상기 캘리퍼브레이크의 작동부에 연결된 출력축(17)에 상기 모터(5)의 회전력을 감속하여 전달하도록 상기 모터(5)와 상기 출력축(17) 사이에 배열되고, 상기 모터(5)에 연결되어 상기 모터(5)의 회전력을 기어비에 따라 감속하도록 되어 있는 복수의 감속기어(11,13,15)와, 상기 복수의 감속기어(11,13,15)중 종단의 감속기어(15)와 상기 출력축(17) 사이에 배치되어 상기 종단 감속기어(15)의 회전력을 감속하도록 되어 있는 사이클로이드부(21)를 포함하여 구성되는 감속기어열(7); 및
   상기 하우징(3) 내에 장착되어 상기 감속기어열(7)을 수용하도록 되어 있는 기어케이스(9); 포함하여 구성되되,
   상기 사이클로이드부(21)는,
   상기 종단 감속기어(15)의 일측에 편심 장착되어 상기 종단 감속기어(15)의 자전에 따라 상기 종단 감속기어(15)의 축선을 중심으로 회전하도록 되어 있는 사이클로이드기어(23);
   상기 사이클로이드기어(23)의 상기 종단 감속기어(15) 대향측에 상기 종단 감속기어(15)와 동축 상으로 배치되되, 상기 사이클로이드기어(23) 대향측 중심에 상기 출력축(17)이 일체로 연결되고, 상기 출력축(17)을 중심으로 하여 복수의 내접공(31)이 관통된 사이클로이드판(25); 및
   상기 사이클로이드기어(23)의 축선을 중심으로 상기 복수의 내접공(31)과 대응하는 위치에 일체로 결합됨으로써 상기 내접공(31)에 삽입되도록 돌출되어 상기 사이클로이드기어(23)와 함께 회전함에 따라 상기 내접공(31)의 내주면을 가압하여 상기 사이클로이드판(25)을 자전시키도록 되어 있는 복수의 가압핀(27);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 주차브레이크 액츄에이터.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 종단 감속기어(15)는 상기 출력축(17)을 향한 일측면 상에 편심으로 돌출된 편심축부(33)를 포함하고 있으며,
   상기 사이클로이드기어(23)는 상기 편심축부(33)에 동축 상으로 삽입되도록 중심 부분에 축공(35)이 관통되어 있는 것을 특징으로 하는 전자식 주차브레이크 액츄에이터.

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