KR20170064429A - 파킹 브레이크 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터; 상기 모터와 동력 전달 가능하게 연결되는 웜기어; 상기 웜기어와 맞물리는 웜휠; 상기 웜휠에 결합하며 파킹 케이블이 연결되는 구동축;및 상기 모터의 회전축에 결합하는 제1 기어와, 상기 웜기어의 회전축에 결합하여 상기 제1 기어와 동력 전달 가능하게 연결되는 제2 기어를 포함하는 동력전달기어를 포함하고, 상기 제1 기어와 상기 제2 기어의 기어비는 10:66이고, 상기 웜기어와 상기 웜휠의 기어비는 1:54인 파킹 브레이크 액츄에이터를 제공하여, 저전력이면서 높은 효율로 파킹 브레이크 액츄에이터를 구동하는 유리한 효과를 제공한다.

Description

파킹 브레이크 액츄에이터{Parking brake actuator}

본 발명은 파킹 브레이크 액츄에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 모터의 구동력을 전달하는 기어를 포함하는 파킹 브레이크 액츄에이터에 관한 기술이다.

브레이크 시스템(brake system)은 주행 중인 차량을 감속 및 정지시키고 동시에 정지된 상태가 유지되도록 하는 장치로, 브레이크 시스템에는 주행 중인 차량을 감속 및 정지시키고, 차량을 정지한 상태로 유지시키는 주차 브레이크가 있다.

주차 브레이크는 차량 내부의 운전석 일측에 구비된 레버의 조작에 의해 파킹 케이블이 당겨 지도록 하고 파킹 케이블에 연결된 차륜에 제동력을 제공하여 차륜이 정지된 상태로 유지되도록 하고, 이와 반대로 레버를 풀어 주면 파킹 케이블이 풀려 차륜에 제공된 제동력이 해제되도록 한다.

이러한 주차 브레이크는 운전자의 의지에 의해서만 작동, 즉 주차 또는 주행을 개시할 때마다 운전자가 레버를 작동시켜야 하므로 그 사용이 매우 번거로웠다. 이에 따라 차량의 작동 상태에 따라 모터에 의해 주차 브레이크가 자동적으로 작동되도록 하는 전자식 주차 브레이크(EPB) 시스템이 개발되었다.

전자식 주차 브레이크(EPB) 시스템은 스위치 조작으로 운전자의 수동조작 모드 및 전자유압제어유닛(HECU), 엔진 전자제어유닛(ECU), 트랙션 제어 유닛(TCU) 등과 연계하여 자동으로 주차 브레이크를 작동시키거나 풀어주고 긴급한 상황에서는 제동 안정성을 확보한다.

이러한 전자식 주차 브레이크(EPB) 시스템은 전자제어유닛(ECU), 모터, 기어, 파킹 케이블 및 제동력 센서(Force Sensor) 등이 일체로 구성되어 있다. 여기서 전자제어유닛(ECU)은 캔(CAN)을 통해 전자유압제어유닛(HECU), 엔진 전자제어유닛(ECU), 트랙션 제어 유닛(TCU) 등으로부터 관련 정보를 입력 받고 운전자의 의도를 파악한 후 주차 브레이크 액츄에이터를 작동시킨다.

주차 브레이크 액츄에이터의 모터가 작동되면, 모터의 구동으로 기어 조립체가 작동되고 기어 조립체의 작동에 의해 구동축이 회전되어 파킹 케이블이 당겨 짐으로써 차륜에 제동력이 제공되며 이에 따라 차량이 안정적인 상태로 유지된다. 여기서, 기어 조립체는 모터의 회전축과 동력 전달 가능하게 연결되는 웜(worm)과 웜휠(worm wheel)을 포함할 수 있다.

웜과 웜휠은 큰 감속비로 높은 토크를 얻을 수 있는 이점이 있다. 다만, 웜과 웜휠을 회전시키기 위해서는 모터를 작동시켜야 하며, 모터를 작동시키기 위해서는 전류가 소모된다. 차량에서 전장 부품이 늘어나고 모터를 통한 구동력을 제공받는 환경이 급격하게 증가하고 있는 상황에서 저전력이면서 높은 효율로 모터의 회전력을 파킹 케이블이 연결된 구동축에 연결할 수 있는 구조가 시급히 필요한 상황이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저전력이면서 높은 효율로 모터의 회전력을 파킹 케이블이 연결된 구동축에 연결할 수 있는 파킹 브레이크 액츄에이터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모터와, 상기 모터와 동력 전달 가능하게 연결되는 웜기어와, 상기 웜기어와 맞물리는 웜휠와, 상기 웜휠에 결합하며 파킹 케이블이 연결되는 구동축 및 상기 모터의 회전축에 결합하는 제1 기어와, 상기 웜기어의 회전축에 결합하여 상기 제1 기어와 동력 전달 가능하게 연결되는 제2 기어를 포함하는 동력전달기어를 포함하고, 상기 제1 기어와 상기 제2 기어의 기어비는 10:66이고, 상기 웜기어와 상기 웜휠의 기어비는 1:54인 파킹 브레이크 액츄에이터를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 기어의 잇수는 10개, 상기 제2 기어의 잇수는 66개, 상기 웜휠의 잇수는 54개를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 웜기어는 회전축이 상기 모터의 회전축과 이격 되도록 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 모터의 회전축과 상기 웜기어의 회전축은 평행하게 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 기어와 상기 제2 기어는 상호 맞물릴 수 있다.

바람직하게는, 상기 모터의 회전축 방향과 수직하며 상기 제1 기어를 지나는 기준선을 기준으로 상기 기준선의 일측에 상기 모터가 배치되고 상기 기준선의 타측에 상기 웜기어가 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 모터의 회전축에 결합하는 제1 기어와 웜기어의 회전축에 결합하고 제1 기어와 맞물리는 제2 기어의 기어비를 10:66으로 하고, 웜기어와 웜휠의 기어비를 1:54로 하여, 전류 소모를 최소함으로써, 저전력이면서 높은 효율로 파킹 브레이크 액츄에이터를 구동하는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파킹 브레이크 액츄에이터를 도시한 도면,
도 2는 도 1에서 도시한 모터를 도시한 도면,
도 3은 웜기어와, 웜휠과, 동력전달기어를 도시한 도면,
도 4는 종래의 웜휠의 강도 해석과 본 발명의 웜휠의 강도 해석을 비교한 그림,
도 5는 종래의 제1 기어의 강도 해석과 본 발명의 제1 기어의 강도 해석을 비교한 그림,
도 6은 종래의 제2 기어의 강도 해석과 본 발명의 제2 기어의 강도 해석을 비교한 그림이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파킹 브레이크 액츄에이터를 도시한 도면이다. 이러한, 도 1은 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파킹 브레이크 액츄에이터는 모터(100)와, 웜기어(200)와, 웜휠(300)와, 구동축(400)과, 동력전달기어(500)와, 하우징(600)을 포함할 수 있다.

웜기어(200)와, 웜휠(300)와, 동력전달기어(500)는 모터(100)의 회전력을 구동축(400)에 전달하는 역할을 한다. 구동축(400)에는 파킹 케이블이 연결될 수 있다.

웜기어(200)와 윔휠(300)는 구동 기어와 피동 기어의 회전축이 직각으로 수직 방향으로 동력을 전달할 때 사용되는 것으로, 파킹 케이블이 연결되는 구동축(400)이 모터(100)의 회전축과 수직으로 배치된 상태에서 모터(100)의 회전력을 구동축(400)에 전달시키는 역할을 한다.

도 2는 도 1에서 도시한 모터를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 모터(100)는 스테이터(110)와 로터(120)와 회전축(130)를 포함할 수 있다.

스테이터(110)는 모터의 하우징(140) 내측에 고정될 수 있다. 로터(120)는 스테이터(110)의 내측에 배치될 수 있으며, 중심부에 회전축(130)이 결합될 수 있다. 스테이터(110)에는 회전 자계를 형성하는 코일이 권선될 수 있으며, 로터(120)에는 마그넷이 포함될 수 있다. 코일과 마그넷의 전기적 상호 작용으로 로터(120)가 회전하고, 로터(120)가 회전하면 회전축(130)이 회전하여 파킹 케이블을 당기거나 밀어 주는 구동력을 발생시킨다.

회전축(130)는 베어링(150)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다.

스테이터(110)는 하나의 코어로 이루어지거나 복수 개의 분할 코어가 결합되어 이루어질 수 있다.

도 3은 웜기어와, 웜휠과, 동력전달기어를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 웜기어(200)는 그 회전축(C1)이 모터(100)의 회전축(C2)과 평행이 되도록 배치될 수 있다. 웜휠(300)은 웜기어(200)와 맞물리며 중심축에 구동축(400)이 결합된다. 웜휠(300)의 회전축(C3)은 웜기어(200)의 회전축(C1)과 직교한다.

모터(100)와 웜기어(200)는 동력전달기어(500)를 통해 연결된다.

동력전달기어(500)는 제1 기어(510)와 제2 기어(520)를 포함할 수 있다.

제1 기어(510)는 모터(100)의 회전축에 연결될 수 있다. 그리고 제2 기어(520)는 웜휠(300)의 회전축에 결합될 수 있다. 제1 기어(510)와 제2 기어(520)는 상호 맞물리도록 배치된다. 제2 기어(520)의 잇수가 제1 기어(510) 잇수 보다 많기 때문에 모터(100)의 회전은 감속되어 웜휠(300)에 전달된다.

모터(100)가 회전하면 제1 기어(510)가 회전한다. 제1 기어(510)가 회전하면 연동하여 제2 기어(520) 및 웜기어(200)가 회전한다. 웜기어(200)가 회전함에 따라 웜휠(300)이 회전축(C3)을 중심으로 회전하면 구동축(400)이 회전하여 파킹 케이블을 당김으로써 주차 브레이크에 제동력을 부여한다.

이러한 웜기어(200)와 웜휠(300)은 큰 감속비로 높은 토크를 얻을 수 있는 기어장치이다.

모터(100)의 회전력 전달 과정은 제1 기어(510)와 제2 기어(520)를 거쳐 웜기어(200)와 웜휠(300)로 전달된다. 모터(100)를 작동시키기 위해서는 전류가 소모되는데 차량에서 전장 부품이 늘어나고 모터를 통한 구동력을 제공받는 환경이 급격하게 증가하고 있는 상황에서 저전력이면서 효율이 높은 동력 전달 구조가 필요하다.

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 파킹 브레이크 액츄에이터는 전류 소모를최소화하는 제1 기어(510)와 제2 기어(520)의 기어비와, 웜기어(200)와 웜휠(300)의 기어비를 통한 동력 전달 과정을 구현한다.

먼저, 제1 기어(510)와 제2 기어(520)의 기어비는 10:66일 수 있다. 예를 들어, 제1 기어(510)의 잇수가 10개인 경우, 제2 기어(520)의 잇수는 66개 일 수 있다.

그리고 웜기어(200)와 웜휠(300)의 기어비는 1:54일 수 있다. 예를 들어, 웜기어(200)의 잇수는 1개이며 맞물리는 웜휠(300)의 잇수는 54개 일 수 있다.

도 4의 (a)는 종래 구조로서, 웜기어(200)와 웜휠(300)의 기어비가 2:54 일 때 웜휠에 부여되는 응력 강도를 해석한 그림이고, 도 4의 (b)는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파킹 브레이크 액츄에이의 웜기어(200)와 웜휠(300)의 기어비는 1:54 일때 웜휠(200)에 부여되는 응력 강도를 해석한 그림이다.

도 4를 참조하면, 웜기어와 웜휠의 기어비는 2:54 일 때 웜휠의 최대 응력은 186MPa 이고, 웜기어(200)와 웜휠(300)의 기어비는 1:54 일 때 웜휠(300)에 부여되는 최대 응력은 135MPa로 나타난다. 도 4를 참조하면, 웜기어(200)와 웜휠(300)의 기어비는 1:54일 때, 웜기어와 웜휠의 기어비가 2:54인 경우 보다 부여되는 최대 응력이 작기 때문에 전류소모를 감소시킬 수 있다.

도 5의 (a)는 종래 구조로서, 제1 기어와 제2 기어의 기어비가 10:67 일 때 제1 기어에 부여되는 응력 강도를 해석한 그림이고, 도 5의 (b)는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파킹 브레이크 액츄에이터의 제1 기어(510)에 부여되는 응력 강도를 해석한 그림이다.

도 5를 참조하면, 제1 기어(510)와 제2 기어(520) 기어비는 10:67 일 때 제1 기어(510)에 부여되는 최대 응력은 305MPa 이고, 제1 기어(510)와 제2 기어(520)에 부여되는 기어비는 10:66 일 때 제1 기어(510)에 부여되는 최대 응력은 275MPa로 나타난다. 도 5를 참조하면, 제1 기어(510)와 제2 기어(520)의 기어비는 10:66일 때, 제1 기어(510)와 제2 기어(520)의 기어비가 10:67인 경우 보다 부여되는 최대 응력이 작기 때문에 전류소모를 감소시킬 수 있다.

도 6의 (a)는 종래 구조로서, 제1 기어와 제2 기어의 기어비가 10:67 일 때 제2 기어(520)에 부여되는 응력 강도를 해석한 그림이고, 도 6의 (b)는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파킹 브레이크 액츄에이터의 제2 기어(520)에 부여되는 응력 강도를 해석한 그림이다.

도 6을 참조하면, 제1 기어(510)와 제2 기어(520) 기어비는 10:67 일 때 제2 기어(520)에 부여되는 최대 응력은 68MPa 이고, 제1 기어(510)와 제2 기어(520)에 부여되는 기어비는 10:66 일 때 제2 기어(520)에 부여되는 최대 응력은 52MPa로 나타난다. 도 6을 참조하면, 제1 기어(510)와 제2 기어(520)의 기어비는 10:66일 때, 제1 기어(510)와 제2 기어(520)의 기어비가 10:67인 경우 보다 부여되는 최대 응력이 작기 때문에 전류소모를 감소시킬 수 있다.

이렇게 제1 기어(510)와 제2 기어(520)의 기어비는 10:66이고, 웜기어(200)와 웜휠(300)의 기어비는 1:54인 상태에서는 기어에 부여되는 최대 응력이 상대적으로 작기 때문에 모터의 전류 소모를 최소화할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 파킹 브레이크 액츄에이터에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

전술된 본 발명의 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 모터
110: 스테이터
120: 로터
130: 회전축
140: 모터의 하우징
150: 베어링
200: 웜기어
300: 웜휠
400: 구동축
500: 동력전달기어
510: 제1 기어
520: 제2 기어
600: 하우징

Claims (6)

1. 모터;
   상기 모터와 동력 전달 가능하게 연결되는 웜기어;
   상기 웜기어와 맞물리는 웜휠;
   상기 웜휠에 결합하며 파킹 케이블이 연결되는 구동축;및
   상기 모터의 회전축에 결합하는 제1 기어와, 상기 웜기어의 회전축에 결합하여 상기 제1 기어와 동력 전달 가능하게 연결되는 제2 기어를 포함하는 동력전달기어를 포함하고,
   상기 제1 기어와 상기 제2 기어의 기어비는 10:66이고, 상기 웜기어와 상기 웜휠의 기어비는 1:54인 파킹 브레이크 액츄에이터.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 기어의 잇수는 10개, 상기 제2 기어의 잇수는 66개, 상기 웜휠의 잇수는 54개를 포함하는 파킹 브레이크 액츄에이터.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 웜기어는 회전축이 상기 모터의 회전축과 이격 되도록 배치되는 파킹 브레이크 액츄에이터.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 모터의 회전축과 상기 웜기어의 회전축은 평행하게 배치되는 파킹 브레이크 액츄에이터.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 제1 기어와 상기 제2 기어는 상호 맞물리는 파킹 브레이크 액츄에이터.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 모터의 회전축 방향과 수직하며 상기 제1 기어를 지나는 기준선을 기준으로 상기 기준선의 일측에 상기 모터가 배치되고 상기 기준선의 타측에 상기 웜기어가 배치되는 파킹 브레이크 액츄에이터.

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