KR101305120B1

KR101305120B1 - 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크

Info

Publication number: KR101305120B1
Application number: KR1020110102749A
Authority: KR
Inventors: 한영부
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2011-10-07
Publication date: 2013-09-12
Also published as: US8720653B2; KR20130038093A; US20130087418A1

Abstract

본 발명은 액츄에이터에 의해 전동식으로 작동되어 주차 제동력을 발생시킬 수 있는 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 캘리퍼 일체형 전자식 파킹 브레이크 대비 중량 및 재료비 절감이 가능하고 상품성을 향상시킬 수 있는 전자식 파킹 브레이크에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 파킹 로드가 당겨지면 라이닝이 드럼 쪽으로 확장되어 가압되는 드럼브레이크; 모터의 회전력을 이용하여 상기 파킹 로드를 전동식으로 당길 수 있는 전동액츄에이터; 상기 모터의 회전수를 감지하는 회전수감지센서; 상기 모터의 회전수 증감을 인지하여 모터로 공급하는 전류량을 제어하는 제어기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크를 제공한다.

Description

드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크 {Drum united type electrical parking brake in vehicle}

본 발명은 액츄에이터에 의해 전동식으로 작동되어 주차 제동력을 발생시킬 수 있는 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 캘리퍼 일체형 전자식 파킹 브레이크 대비 중량 및 재료비 절감이 가능하고 상품성을 향상시킬 수 있는 전자식 파킹 브레이크에 관한 것이다.

일반적으로 파킹 브레이크(Parking Brake)는 자동차의 주차시 자동차를 도로나 지면에 정지시켜 놓을 수 있도록 하는 것으로서, 풋브레이크 방식과 핸드브레이크 방식이 있으며, 보편적으로 소형차는 핸드브레이크 방식이 사용되고, 중형차 및 대형차의 경우에는 풋브레이크 방식이 널리 사용된다.

잘 알려진 바와 같이, 종래의 파킹 브레이크 시스템은 운전자가 실내에 있는 주차 레버를 작동시키면 파킹 로드가 리어 드럼브레이크의 오퍼레이팅 레버를 당기게 되고, 이때 상기 오퍼레이팅 레버와 연결되어 있는 라이닝이 확장되어 드럼 쪽으로 가압됨으로써 드럼과 라이닝 간의 마찰력을 이용하여 차륜을 제동하게 된다.

좀더 설명하면, 종래의 파킹 브레이크 시스템은 주차 레버에 의해 파킹 로드가 당겨지면 드럼브레이크 내의 한쪽 라이닝에 부착된 오퍼레이팅 레버가 연동작동하여 당겨지게 되고, 이때 라이닝이 라이닝 지지점을 중심으로 확장되어 드럼의 마찰면에 접촉하게 됨으로써 주차를 가능하게 한다.

이와 같이 주차 레버를 조작하여 차륜을 제동하는 종래의 수동식 파킹 브레이크는, 주차 제동시 운전자가 매번 주차 레버를 수동으로 작동시켜야 하므로 매우 불편하였고, 또한 이를 잊어버리는 경우가 많아 안전사고의 위험이 따르는 불편이 있었다.

이에 최근에는 이러한 수동식 파킹 브레이크의 불편을 해소하기 위하여, 주차시에 주차동작을 모터의 구동력을 이용하여 간단히 행하면서도 제동상태를 안전하게 유지하도록 하는 전자식 파킹 브레이크(EPB, Electrical Parking Brake)가 사용되는데, 이러한 전자식 파킹 브레이크는 통상적으로 차량 실내에서 조작 버튼을 눌러 모터를 구동하게 되면 상기 모터의 회전에 따라 파킹 로드가 당겨지면서 각 차륜에 균등한 제동력을 발생시켜 주게 된다.

도 1은 기존의 전자식 파킹 브레이크인 캘리퍼 일체형 전자식 파킹 브레이크를 도시한 도면으로, 종래의 캘리퍼 일체형 전자식 파킹 브레이크는 캘리퍼(1)에 모터(2)를 장착하여 구성된 것으로, 모터(2) 전방의 스크류가 드럼브레이크의 라이닝을 밀어 드럼의 마찰면에 가압시켜 주차 제동력을 발생시키도록 구성된다.

그러나, 기존의 캘리퍼 일체형 전자식 파킹 브레이크는 고가의 캘리퍼를 사용하여 구성됨에 따라 재료비가 상승하게 되어 경제성이 떨어지고, 비교적 고중량으로 제작되어지는 단점이 있어 저가의 차량에 적용하기 곤란한 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 기존의 캘리퍼 일체형 전자식 파킹 브레이크 대비 중량 및 재료비를 절감하고 상품성을 향상시켜 저가의 차량에도 적용할 수 있는 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 파킹 로드가 당겨지면 라이닝이 드럼 쪽으로 확장되어 가압되는 드럼브레이크; 모터의 회전력을 이용하여 상기 파킹 로드를 전동식으로 당길 수 있는 전동액츄에이터; 상기 모터의 회전수를 감지하는 회전수감지센서; 상기 모터의 회전수 증감을 인지하여 모터로 공급하는 전류량을 제어하는 제어기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크를 제공한다.

상기 회전수감지센서는 구동축에 관통되어 설치되는 마그넷과 이 마그넷의 회전수를 센싱하는 홀소자로 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 전동액츄에이터는 드럼브레이크의 작동을 위한 동력을 제공하는 모터, 상기 모터의 회전력에 의해 회전되는 구동축, 이 구동축에 대해 직각방향으로 전환된 회전력을 발생하는 종동축, 및 상기 종동축을 관통한 상태로 이 종동축과 체결되어 회전되는 종동축을 따라 축방향으로 직선이동되는 동력전달축을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 동력전달축은 종동축과 함께 회전함을 방지하기 위하여 일단부 외주면에 회전방지턱이 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크는 중량 및 재료비 절감이 가능하므로 경제적 가격으로 저가의 소형 차량에도 적용할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래의 캘리퍼 일체형 전자식 파킹 브레이크를 도시한 도면
도 2a 내지 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크를 도시한 도면
도 3은 본 발명에 따른 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크의 동력전환전달부를 부분 도시한 도면
도 4는 도 2c의 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크를 반대 방향에서 도시한 도면
도 5는 본 발명에 따른 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크의 모터 후방부의 내부 구성을 확대 도시한 도면
도 6은 본 발명에 따른 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크의 작동 상태를 나타낸 개략도
도 7은 본 발명에 따른 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크의 작동 해제 상태를 나타낸 개략도

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다.

잘 알려진 바와 같이, 드럼브레이크(10)는 파킹 로드(12)가 당겨지면 오퍼레이팅 레버(13)가 연동되어 당겨지게 되고, 이때 상기 오퍼레이팅 레버(13)와 연결되는 라이닝(14)이 확장되어 드럼(11)과 라이닝(14) 간의 마찰력에 의해 차륜을 제동하게 된다.

본 발명은 상기 드럼브레이크(10)의 파킹 로드(12)를 전동식으로 잡아당겨 드럼브레이크(10)를 작동시키기 위한 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크에 관한 것으로, 전동액츄에이터(100)에 의해 자동으로 작동되어 주차 제동력을 발생시킬 수 있도록 구성된다.

그리고, 본 발명에서 상기 드럼브레이크(10)는 전동액츄에이터(100)에 의해 파킹 로드(12)가 자동으로 당겨지면 오퍼레이팅 레버(13)가 연동하여 당겨지게 되고, 이때 상기 오퍼레이팅 레버(13)가 한쪽에 부착되어 있는 라이닝(14)이 라이닝 지지점을 중심으로 회전 확장되어 드럼(11) 쪽으로 가압됨으로써 주차 제동력을 발생시킬 수 있는 작동 구조를 갖는다.

본 발명은 차량 실내에 있는 운전자의 버튼 조작에 의해 상기 드럼브레이크(10)의 파킹 로드(12)를 자동으로 당길 수 있도록 하는데 특징이 있으며, 이하 이에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.

도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 파킹 브레이크는, 크게 드럼브레이크(10)와 이 드럼브레이크(10)의 파킹 로드(12)를 전동식으로 잡아당기기 위한 전동액츄에이터(100)로 구성된다.

상기 전동액츄에이터(100)는 제어기(미도시)에 제어신호에 의해 전원을 공급받아 상기 드럼브레이크(10)의 작동 및 작동해제를 위한 동력을 제공하는 모터(110), 이 모터(110)에서 출력되는 동력을 출력 방향을 전환하여 드럼브레이크(10)의 파킹 로드(12)로 전달하여 파킹 로드(12)를 당겨주거나 또는 밀어서 리턴시켜주는 동력전환전달부(116)를 포함하여 구성되며, 이 동력전환전달부(116)는 상기 파킹 로드(12)에 연결 구성된다.

상기 동력전환전달부(116)는 모터(110)의 전방으로 배치 구성되며, 상기 모터(110)의 회전력에 의해 회전되는 구동축(111)과 이 구동축(111)에 대해 직각방향으로 전환된 회전력을 발생하는 종동축(113a)을 포함하여 구성되며, 이를 위하여 상기 구동축(111)의 외주면에 구동기어(112)를 장착하고 상기 종동축(113a)의 외주면에는 이 구동기어(112)와 치합되는 종동기어(113)를 장착하여 모터(110)의 출력 방향을 전환하도록 구성된다.

상기 구동축(111)과 종동축(113a)은 회전 방향을 직각으로 전환하기 위하여 여러 방식의 기어를 이용할 수 있으며, 일예로 상기 구동기어(112)와 종동기어(113)를 각각 웜기어와 웜휠기어로 구성할 수 있다.

그리고, 상기 종동축(113a)에는 이 종동축(113a)의 회전에 연동되어 직선이동하게 되는 동력전달축(114)이 연결되어 있으며, 이 동력전달축(114)의 일단에는 드럼브레이크(10)의 파킹 로드(12)가 일체로 연결되어 있다.

다시 말해, 상기 동력전달축(114)은 회전되는 종동축(113a)을 따라 축방향으로 직선이동하도록 설치 구성된다.

여기서, 상기 종동축(113a)은 내주면에 나산이 형성되어 있는 링부재로서 너트 스크류로 구성될 수 있으며, 상기 동력전달축(114)은 외주면에 나산이 형성되어 있는 볼트 스크류로 구성될 수 있다.

도 3과 같이 상기 종동축(113a)은 종동기어(113)의 내주면에 부착되어 내설되어 있고, 상기 동력전달축(114)은 이 종동축(113a) 및 종동기어(113)를 관통한 상태로 종동축(113a)과 체결되어 있어서, 구동기어(112)에 의해 종동기어(113)가 연동 회전되고 이에 종동축(113a)이 회전함에 따라 상기 동력전달축(114)은 종동축(113a)을 관통하여 일방향으로 직선 이동하게 되며, 이에 동력전달축(114)에 연결되어 있는 파킹 로드(12)가 당겨지면서 드럼브레이크(10)를 작동시키게 된다.

즉, 상기 동력전달축(114)과 종동축(113a)은 종동축(113a)의 회전운동을 동력전달축(114)의 직선운동으로 전환할 수 있는 체결구조로 조립된다.

그리고, 상기 동력전달축(114)은 종동축(113a)과 함께 회전함을 방지하기 위하여 일단부 외주면에 회전방지턱(115)이 일체로 돌출 형성되어 있다.

상기 회전방지턱(115)은 도 2b와 같이 상기의 동력전환전달부(116)가 내설되어 있는 케이스(102)의 내벽면에 밀착될 수 있는 사각면체 형상으로 형성되며, 이에 상기 케이스(102)에 걸림되어 동력전달축(114)의 회전을 방지할 수 있도록 구성된다.

여기서, 상기 회전방지턱(115)은 전후로 이동하게 되는 동력전달축(114)의 직선이동을 안내하는 가이드 역할도 한다.

참고로, 상기 케이스(101,102)는 상부 및 하부 케이스(101,102)로 조립 구성되어 브라켓(103)에 의해 드럼브레이크(10)의 일측에 마운팅되며, 상기 종동축(113a)의 양단에는 제1 및 제2 하중지지부재(117,118)가 각각 설치되어 있다.

상기 제1 하중지지부재(117)는 종동기어(113)를 상부 케이스(101)에 회전가능하게 지지해주는 역할을 하며, 종동축(113a)의 회전 동작에 따라 그 회전 방향으로 작용하는 하중을 지지한다.

상기 제2 하중지지부재(118)는 종동축(113a)과 동력전달축(114) 사이에 배치되어 동력전달축(114)의 직선이동에 따라 그 이동방향(종동기어의 축방향)으로 작동하는 하중을 지지한다.

여기서, 상기 제1 및 제2 하중지지부재(117,118)는 각기 볼 베어링과 스러스트 베어링(Thrust bearing)으로 구성될 수 있다.

한편, 상기 동력전환전달부(116)의 구동축(111)의 회전수를 감지하기 위하여, 상기 모터(110)의 후방으로 모터(110)의 회전수를 감지하기 위한 회전수감지센서(119,120)가 설치 구성된다.

상기 회전수감지센서는 구동축(111)의 회전수를 감지하여 제어기(ECU)에 전송하는 역할을 하며, 이 회전수감지센서로부터 신호를 받은 제어기(ECU)는 구동축(111)의 회전수 증감을 판단 및 인지하여 모터(110)로 공급하는 전류량을 제어한다.

즉, 상기 제어기는 모터(110)의 회전수 등 주차 작동과 관련된 정보를 입력받아 제어신호를 발생하여 주차 작동 및 작동해제를 제어하게 된다.

예를 들어, 상기 회전수감지센서(119,120)는 구동축(111)에 관통되어 장착되는 마그넷(119)과 상기 마그넷(119)의 회전수를 센싱하는 홀소자(120)로 이루어질 수 있다.

상기 마그넷(119)은 N극과 S극이 90° 간격으로 교번 배치되어 형성되며, 상기 홀소자(120)는 마그넷(119)의 회전에 따라 변화하는 자계세기를 측정하여 마그넷(119)의 회전수를 센싱하고 센싱한 신호를 제어기로 전송한다.

드럼브레이크(10)의 라이닝(14)의 마모 발생시, 상기의 전동액츄에이터(100)는 주차 제동력을 발생시키기 위하여 구동축(111)의 회전수를 증가시켜서 드럼브레이크(10)의 파킹 로드(12)의 당김량을 증가시켜 라이닝(14)을 드럼(11)의 마찰면에 더욱 밀착시켜 가압하게 된다.

상기 홀소자(120)는 모터케이스(105)에 내설되어 커넥터(121)에 연결 설치되며, 상기 커넥터(121)는 모터(110)에 전원을 공급하는 파워선과 홀소자(120)에 전원을 공급하는 센서선 등으로 이루어진다.

상기 모터케이스(105)는 모터(110)의 후방에서 상기 모터(110)가 내장되어 있는 케이스(102)의 일측에 배치되어 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크는 차량 실내에 있는 운전자가 작동버튼을 눌러 전동액츄에이터(100)를 구동시키면, 도 6에 도시된 바와 같이, 모터(110)의 회전력이 최종 출력으로 동력전달축(114)을 통해 파킹 로드(12)에 전달되고, 이에 상기 파킹 로드(12)가 당겨지면서 드럼브레이크(10)의 오퍼레이팅 레버(13)가 당겨지고 이에 양측 슈에 부착되어 있는 라이닝(14)을 드럼(11) 쪽으로 확장시켜 가압하는 주차 제동력을 발생시키게 된다.

그리고, 다시 운전자가 차량 실내의 작동버튼을 눌러 전동액츄에이터(100)를 역으로 구동시키면(혹은 모터를 역방향으로 회전시키면), 본 발명의 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크는 모터(110)의 역회전력에 의해 상기 파킹 로드(12)가 리턴되어서 드럼(11) 쪽으로 확장되어 있는 라이닝(14)을 복귀시키고 주차 제동력을 해제하게 된다.

10 : 드럼브레이크
11 : 드럼
12 : 파킹 로드
13 : 오퍼레이팅 레버
14 : 라이닝
100 : 전동액츄에이터
101 : 상부 케이스
102 : 하부 케이스
105 : 모터 케이스
110 : 모터
111 : 구동축
112 : 구동기어
113 : 종동기어
113a : 종동축
114 : 동력전달축
115 : 회전방지턱
116 : 동력전환전달부
117 : 제1 하중지지부재
118 : 제2 하중지지부재
119 : 마그넷
120 : 홀소자
121 : 커넥터

Claims

상부 및 하부 케이스로 조립 구성되어 브라켓(103)에 의해 드럼브레이크(10)의 일측에 마운팅되는 케이스(101,102);
상기 케이스(102)에 내장되고, 드럼브레이크(10)의 작동 및 작동해제를 위한 동력을 제공하는 모터(110);
상기 모터(110)의 회전력에 의해 회전되며, 외주면에 구동기어(112)가 장착되어 있는 구동축(111);
상기 구동축(111)에 대해 직각방향으로 전환된 회전력을 발생하며, 외주면에 상기 구동기어(112)와 치합되는 종동기어(113)가 장착되어 있는 종동축(113a);
상기 종동축(113a)을 관통한 상태로 종동축(113a)과 체결되어 종동축(113a)이 회전함에 따라 직선 이동하게 되며, 일단에는 드럼브레이크(10)의 파킹 로드(12)가 일체로 연결되어 있는 동력전달축(114);
상기 동력전달축(114)의 일단부 외주면에 일체로 돌출 형성되고, 케이스(102)의 내벽면에 밀착되면서 걸림되는 사각면체 형상으로 형성되어 동력전달축(114)의 회전을 방지하는 회전방지턱(115);
상기 모터(110)의 회전수를 감지하는 회전수감지센서(119,120) 및 상기 모터(110)의 회전수 증감을 인지하여 모터(110)로 공급하는 전류량을 제어하는 제어기(ECU);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크.
청구항 1에 있어서,
상기 회전수감지센서(119,120)는 구동축(111)에 관통되어 설치되는 마그넷(119)과, 상기 마그넷(119)의 회전수를 센싱하는 홀소자(120)로 이루어진 것을 특징으로 하는 드럼 일체형 전자식 파킹 브레이크.
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