KR101509431B1

KR101509431B1 - 페일 세이프 기능을 갖춘 전자식 주차 브레이크 장치와 이의 제어방법

Info

Publication number: KR101509431B1
Application number: KR20140128494A
Authority: KR
Inventors: 인재준; 박승호
Original assignee: 주식회사 인팩
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2015-04-09

Abstract

전자식 주차 브레이크 장치의 액추에이터에 대한 작동을 케이블에 작용하는 인장력의 검출에 의한 하중 기반의 제어방식에 스크류 조립체의 회전량의 검출에 의한 변위 기반의 제어방식을 부가함으로써 주차 브레이크 시스템에 적용되는 페일 세이프 기능을 한층 더 강화시킴과 더불어, 액추에이터의 기능 상실에 대한 우려를 원천적으로 차단할 수 있는 전자식 주차 브레이크 장치와 이의 제어방법을 개시한다.
전술한 전자식 주차 브레이크 장치는 구동모터(12)와 연동 가능하게 설치되는 감속기(14); 상기 감속기(14)로부터 제공되는 구동력에 의해 회전하는 구동기어(15); 상기 구동기어(15)와 연동 가능하게 설치되는 스크류 조립체(16); 상기 스크류 조립체(16)에 나사 결합되는 볼트 스크류(18, 20); 상기 볼트 스크류(18, 20)에 각각 연결되는 주차 케이블(22); 상기 주차 케이블(22)에 인가되는 인장력을 검출하는 하중센서(24); 상기 구동기어(15)의 회전량을 검출하는 변위센서(26); 및 상기 하중센서(24)와 상기 변위센서(26)로부터 각각 입력되는 신호 중 정상적인 검출값에 기초하여 상기 구동모터(12)의 회전을 제어하는 제어부(28)를 구비한다.

Description

페일 세이프 기능을 갖춘 전자식 주차 브레이크 장치와 이의 제어방법{Electronic parking brake with fail-safe function and control method thereof}

본 발명은 전자식 주차 브레이크 장치에 적용되는 액추에이터의 작동 시스템에 대한 주요 제어방식에 관한 것으로, 케이블에 작용하는 인장력 검출에 의한 하중 기반의 제어방식에 스크류 조립체의 회전량 검출에 의한 변위 기반의 제어방식을 부가함으로써 주차 브레이크 시스템에 대한 페일 세이프 기능을 강화할 수 있는 전자식 주차 브레이크 장치와 이의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 전자식 주차 브레이크 장치(Electronic parking brake)는 기존 기계식 주차 브레이크에 비해 작동 성능과 사용의 편의성을 크게 개선시킨 것인 바, 예컨대 등록특허 제10-1176469호에 개시된 전자식 주차 브레이크 장치를 일례로 들 수 있다.

종래, 등록특허 제10-1176469호의 전자식 주차 브레이크 장치에 적용되는 액추에이터(100)는 외형을 형성하는 케이스(110)의 내측에 모터(120), 기어박스(130), 슬라이드 어셈블리(140), 볼트 스크류(150), 너트 스크류 어셈블리(160), 전자 제어 유닛(170)을 설치하여 구성된다.

상기 기어박스(130)는 케이스(110)의 내측에 설치되어 모터(120)에 결합되며, 상기 모터(120)의 구동에 의해 발생되는 회전력을 증대시키거나 감소시켜서 상기 볼트 스크류(150)에 전달하는 역할을 한다.

상기 슬라이드 어셈블리(140)는 기어박스(130)의 일측에서 볼트 스크류(150)의 일단부에 결합되어 축방향으로 왕복 이동되도록 구성되는 것으로, 작동시 케이블(C)에 걸리는 인장력을 검출하여 전자 제어 유닛(170)으로 출력할 수 있는 하중센서(미도시)를 구비한다.

상기 볼트 스크류(150)는 기어박스(130)에 결합되어 축방향 회전함과 동시에 축방향으로 왕복 운동한다. 상기 볼트 스크류(150)의 일단부는 슬라이드 어셈블리(140)에 연결되고, 타단부는 너트 스크류 어셈블리(160)에 연결된다. 즉, 볼트 스크류(150)는 축회전함과 동시에 왕복 운동하면서 슬라이드 어셈블리(140)에 연결되는 케이블(C)과 너트 스크류 어셈블리(160)에 연결되는 케이블(C)의 당김이나 풀림 작용을 수행하게 된다.

상기 너트 스크류 어셈블리(160)는 볼트 스크류(150)의 나사부에 내주면이 나사 결합되는 너트 스크류(161)와, 너트 스크류(161)의 단부 외주에 결합되는 너트 가이드(162)를 포함한다. 또한, 상기 너트 스크류(161)의 내주면에는 볼트 스크류(150)의 나사부(152)에 나사 결합되는 나사부(161a)가 형성된다. 이에 따라, 상기 너트 스크류 어셈블리(160)는 볼트 스크류(150)가 회동될 때, 볼트 스크류(150)의 나사부(152)에 의해 축방향으로 왕복 이동되는 것이다. 이때, 상기 너트 스크류 어셈블리(160)에 연결되는 케이블(C)이 당겨지거나 풀리게 되는 것이다.

그런데, 상기와 같은 종래 전자식 주차 브레이크 장치에서는 모터(120)의 구동에 따라 케이블(C)에 인장력이 가해질 때, 하중센서는 인장력의 발생 정도를 검출하여 전자 제어 유닛(170)에 출력하게 되는 데, 이 과정에서 케이블(C)의 장착 오류 및 하중센서의 오작동 등의 영향에 따라 액추에이터의 기능이 상실될 수 있는 문제가 유발된다. 예를 들자면, 케이블(C)의 미장착에 따른 하중센서의 하중값 미인지로 인해 액추에이터의 작동 정지기능이 미인지 되면, 볼트 스크류(150)와 너트 스크류(161)가 잠길 수 있게 된다.

즉, 종래 전자식 주차 브레이크 장치는 하중센서를 매개로 케이블(C)에 작용하는 인장력을 검출하는 하중 기반의 제어방식만으로 작동이 이루어지게 되므로, 이상 상황의 발생을 대비한 페일 세이프의 기능을 충분히 구현할 수 없는 구조적 취약점을 가지게 된다.

또한, 종래 전자식 주차 브레이크 장치는 너트 스크류 어셈블리(160)의 작동시 볼트 스크류(150)와 너트 스크류(161) 사이의 설정된 이동 스트로크를 벗어난 움직임이 있을 경우, 접촉에 의한 이상 소음의 발생을 야기하게 될 뿐만 아니라, 이러한 접촉이 누적될 경우 부품의 내구 성능을 크게 저하시키게 된다. 이 결과, 종래 전자식 주차 브레이크 장치는 스크류 조립체의 접촉 예상부위에 완충용 댐퍼를 설치해야 하고, 무엇보다도 만족할 만한 수준의 주차 제동력을 구현하고 접촉 발생을 미연에 방지하기 위해서는 충분한 거리의 이동 스트로크를 확보해야 하므로 과도한 설치공간의 점유 문제와 함께 주차 브레이크 시스템의 크기를 소형화하고자 하는 전반적인 제품 개발의 경향적 추세에 역행하는 문제를 야기하게 된다.

대한민국 등록특허 제10-1176469호의 전자식 주차 브레이크 장치

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 감안하여 안출된 것으로, 전자식 주차 브레이크 장치의 액추에이터에 대한 작동을 케이블에 작용하는 인장력의 검출에 의한 하중 기반의 제어방식에 스크류 조립체의 회전량의 검출에 의한 변위 기반의 제어방식을 부가함으로써 주차 브레이크 시스템에 적용되는 페일 세이프 기능을 한층 더 강화시킴과 더불어, 액추에이터의 기능 상실에 대한 우려를 원천적으로 차단할 수 있도록 하는 전자식 주차 브레이크 장치와 이의 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 구동모터와 연동 가능하게 설치되는 감속기, 상기 감속기로부터 제공되는 구동력에 의해 회전하는 구동기어, 상기 구동기어와 연동 가능하게 설치되는 스크류 조립체, 상기 스크류 조립체에 나사 결합되는 볼트 스크류, 상기 볼트 스크류에 각각 연결되는 주차 케이블, 상기 주차 케이블에 인가되는 인장력을 검출하는 하중센서, 상기 구동기어의 회전량을 검출하는 변위센서, 및 상기 하중센서와 상기 변위센서로부터 각각 입력되는 신호 중 정상적인 검출값에 기초하여 상기 구동모터의 회전을 제어하는 제어부를 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 변위센서는 상기 구동기어에 설치되는 마그넷, 및 상기 마그넷과의 상대위치에 따른 자기장의 변화를 기반으로 상기 구동기어의 회전량을 검출하는 홀 센서로 구성된다.

본 발명에 있어, 상기 구동기어는 상기 감속기와의 동력 전달을 위한 치형부, 상기 스크류 조립체와의 결합을 위한 다각형의 장착구멍, 및 상기 장착구멍의 중심으로부터 상기 치형부의 내주면을 향해 방사상으로 배치되는 다수의 리브에 의해 분할되는 다수의 수용공간을 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 마그넷은 상기 다수의 수용공간 중 적어도 하나의 공간에 설치되고, 상기 홀 센서는 상기 감속기의 외부에서 상기 마그넷과 비접촉 방식으로 설치되며, 상기 감속기는 상기 홀 센서의 설치를 위해 케이싱에 관통구멍을 형성하도록 구성된다.

본 발명은 주차 브레이크의 작동시 구동모터의 회전을 매개로 주차 케이블에 인장력을 제공하는 전자식 주차 브레이크 장치의 제어방법에 있어서, 상기 구동모터의 작동을 개시하고 회전속도를 최대값으로 증속하는 단계, 상기 구동모터의 회전속도를 증속하는 과정에서 상기 주차 케이블에 작용하는 인장력과 상기 구동기어에서 발생하는 회전량을 각각 검출하는 단계, 상기 주차 케이블에 작용하는 인장력과 상기 구동기어의 회전량 중 검출되는 어느 하나가 기 설정된 해당 1차 목표 기준값에 도달하면, 상기 구동모터의 회전속도를 감속하는 단계, 및 상기 구동모터의 회전속도를 감속하는 과정에서 선택된 검출값이 기 설정된 해당 2차 목표 기준값에 도달하면, 상기 구동모터의 회전을 정지하는 단계를 포함하여 구성된다.

본 발명은 상기 구동모터의 회전속도를 감속하는 단계에서 감속율을 산출하고, 산출된 감속율과 기 설정된 해당 목표 감속율을 상호 비교하여 감속율이 해당 목표 감속율을 추종하도록 상기 구동모터의 작동을 피드백 제어하는 단계를 더 포함한다.

본 발명은 상기 구동모터의 회전속도를 감속하는 단계에서 감속율을 산출하고, 산출된 감속율과 기 설정된 해당 목표 감속율을 상호 비교하여 감속율이 해당 목표 감속율 보다 크면, 감속량을 보정한 다음 구동모터의 회전속도를 감속하고 감속율을 산출하는 단계로부터 이후의 단계를 순차적으로 거치도록 제어한다.

본 발명은 상기 구동모터의 회전속도를 증속하는 단계에서 검출되는 인장력과 회전량이 해당하는 각각의 1차 목표 기준값에 미달하면, 상기 구동모터의 회전속도를 증속하는 단계로부터 이후의 단계를 순차적으로 거치도록 제어하고, 상기 구동모터의 회전속도를 감속하는 단계에서 선택된 검출값이 기 설정된 해당 2차 목표 기준값에 도달하지 않으면, 상기 구동모터를 감속하고 감속율을 산출하는 단계로부터 이후의 단계를 순차적으로 거치도록 제어한다.

본 발명에 따른 페일 세이프 기능을 갖춘 전자식 주차 브레이크 장치와 이의 제어방법은 기존 주차 케이블에 설치되어 주차시 발생하는 인장력을 검출하는 하중센서에 부가하여 스크류 조립체의 작동에 관여하는 구동기어에 설치되어 주차시 발생하는 회전량을 검출하는 변위센서의 추가적 구성을 통해 주차 브레이크 시스템에 적용되는 페일 세이프 기능을 한층 더 강화시킬 수 있으므로 액추에이터의 기능 상실에 따라 발생하는 치압입에 의한 잠김 현상을 방지할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

즉, 본 발명은 케이블에 작용하는 인장력과 스크류 조립체에서 발생하는 회전량과 같이 서로 다른 두 종류의 물리량에 대한 변화를 개별적으로 검출하고, 각각의 매개변수를 기반으로 구동 제어에 대한 오류를 최소화할 수 있으므로 케이블의 장착 오류 또는 하중센서의 오작동 등에 의한 스크류 조립체의 잠김 현상을 보다 적극적으로 방지할 수 있게 된다.

특히, 본 발명은 케이블에 작용하는 인장력의 검출과 구동기어에서 발생하는 회전량의 검출을 통해 액추에이터의 이동 스트로크를 보다 정밀하게 제어할 수 있으므로 전자식 주차 브레이크 장치의 구현 가능한 이동 스트로크를 최대로 확보하여 보다 큰 주차 제동력의 생성을 가능하게 할 뿐만 아니라, 액추에이터의 이동 스트로크에 대한 보다 정밀한 검출을 통해 접촉에 의한 이상 소음의 발생을 원천적으로 차단할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 페일 세이프 기능을 갖춘 전자식 주차 브레이크 장치의 전체 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전자식 주차 브레이크 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 주요 구성으로, 도 1과 도 2에 각각 도시된 너트 스크류 조립체의 세부 구성을 도시한 분해 단면도이다.
도 4는 본 발명의 주요 구성으로, 도 1과 도 2에 각각 도시된 너트 스크류 조립체와 결합된 감속기로부터 변위센서를 분해하여 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 주요 구성으로, 너트 스크류 조립체의 구동기어에 대한 변위센서의 조립부위만을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 페일 세이프 기능을 갖춘 전자식 주차 브레이크 장치의 제어방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 페일 세이프 기능을 갖춘 전자식 주차 브레이크 장치의 전체 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전자식 주차 브레이크 장치의 분해 사시도이다.

도 1과 도 2를 참조로 하면, 본 발명의 실시예에 따른 페일 세이프 기능을 갖춘 전자식 주차 브레이크 장치는 하우징(10) 내에 설치되고 외부로부터 입력되는 제어신호에 따라 정/역 회전을 실시하는 구동모터(12), 상기 구동모터(12)의 출력측과 연동 가능하게 설치되는 감속기(14), 상기 하우징(10) 내에서 상기 감속기(14)의 출력측과 연동 가능하게 설치되어 상기 감속기(14)로부터 제공되는 구동력에 의해 종속적으로 회전하는 너트 스크류 조립체(16), 상기 너트 스크류 조립체(16)의 일단부에 나사 결합되는 왼나사 볼트 스크류(18), 상기 너트 스크류 조립체(16)의 타단부에 나사 결합되는 오른나사 볼트 스크류(20), 상기 왼나사 볼트 스크류(18)와 상기 오른나사 볼트 스크류(20)에 각각 연결되는 좌/우 한 쌍의 주차 케이블(22), 상기 한 쌍의 주차 케이블(22) 중 적어도 하나에 설치되어 주차시 케이블에 작용하는 인장력의 크기를 검출하는 하중센서(24), 주차시 상기 구동모터(12)의 회전에 따라 연동하는 상기 너트 스크류 조립체(16)의 회전량을 검출하는 변위센서(26), 및 상기 하중센서(24)와 상기 변위센서(26)로부터 각각 입력되는 검출신호 중 정상적인 검출신호에 기초하여 상기 구동모터(12)의 회전을 제어하는 제어부(28)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명이 적용되는 전자식 주차 브레이크 장치는 상기 구동모터(12)의 정/역방향 회전에 따라 상기 너트 스크류 조립체(16)에 대한 상기 왼나사 볼트 스크류(18)와 상기 오른나사 볼트 스크류(20)의 치합부위에 대한 위치를 각각 변화시켜 상기 한 쌍의 주차 케이블(22)에 가해지는 인장력을 가변적으로 조절함으로써 주차 브레이크의 작동과 해제를 선택적으로 제어할 수 있고, 특히 서로 다른 두 종류의 입력신호에 기초하여 정상적인 구동 제어를 수행할 수 있으므로 페일 세이프의 기능을 확보할 수 있게 된다.

이를 위한 전자식 주차 브레이크 장치는 다음과 같은 세부 구성으로 이루어진다. 상기 하우징(10)은 내부에 길이방향을 따라 구획된 형태의 격벽부재(10a)를 일체로 형성하고 있어, 내부 공간을 상기 구동모터(12)의 설치를 위한 공간과, 상기 너트 스크류 조립체(16)를 포함한 왼나사 볼트 스크류(18)와 오른나사 볼트 스크류(20)의 설치를 위한 공간으로 각각 분할할 수 있도록 구성된다.

상기 구동모터(12)는 상기 감속기(14)의 입력측과 연동 가능하게 설치된다. 또한, 상기 감속기(14)는 상기 너트 스크류 조립체(16)의 회전을 위한 구동기어(15)를 구비한다. 이때, 상기 너트 스크류 조립체(16)는 외주면이 각형인 구조물의 형태로 이루어져 상기 구동기어(15)의 중심측에 동일한 형태로 관통되도록 형성되는 장착구멍(15b)에 삽입되어 일체로 회전함과 동시에 경우에 따라 상기 구동기어(15)의 장착구멍(15b)에 대해 축방향 변위를 허용 받을 수 있도록 구성된다. 이와 달리, 상기 구동기어(15)는 상기 너트 스크류 조립체(16)의 외주면에 대해 직접적으로 설치된 상태에서 상기 감속기(14)의 출력기어(미도시)와 치합 가능하게 구성될 수도 있을 것이다.

특히, 상기 너트 스크류 조립체(16)와 상기 구동기어(15) 사이의 축방향 상대변위를 가능하게 하는 구성은 좌/우측 차륜에 각각 설치된 브레이크 계통의 부품에서 발생할 수 있는 마모량의 차이를 고려하여 주차 제동시 상기 한 쌍의 주차 케이블(22)에 가해질 수 있는 인장력을 균일하게 조정하기 위함인 것이다. 즉, 좌/우 양측 브레이크 계통에서 발생되는 제동부품의 마모량 차이에도 불구하고 상기 한 쌍의 주차 케이블(22)에 제공되는 인장력을 동일하게 맞춤으로써 좌/우 주차 브레이크에서 균등한 주차 제동력이 발생될 수 있도록 하기 위함이다.

도 3은 본 발명의 주요 구성으로, 도 1과 도 2에 각각 도시된 너트 스크류 조립체의 세부 구성을 도시한 분해 단면도이다.

도 3을 참조로 하면, 상기 너트 스크류 조립체(16)는 중앙에 위치하는 너트 가이드(160)와, 상기 너트 가이드(160)의 양단부에 각각 결합되는 왼나사 너트 스크류(170)와 오른나사 너트 스크류(180)를 포함하는 양방향 분할형 너트 스크류 메커니즘의 구성으로 이루어진다.

상기 너트 가이드(160)는 상기 구동기어(15)와 직접적으로 연동되는 부재로서, 외주면이 상기 구동기어(15)의 연동 설치를 위해 각형 구조물의 형태로 이루어진다. 또한, 상기 너트 가이드(160)는 내부에 위치한 중공부(162)를 중심으로 양단부에 소정 길이의 내경 나선부(164)를 각각 형성하는 구조로 이루어진다.

상기 왼나사 너트 스크류(170)는 상기 너트 가이드(160)의 일측에서 상기 내경 나선부(164)와의 체결을 위한 외경 나선부(172)를 일단부에 갖추면서 타단부에 상기 왼나사 볼트 스크류(18)와의 체결을 위한 왼나사 내경 나선부(174)를 갖추도록 일체로 구성된다. 또한, 상기 왼나사 볼트 스크류(18)는 상기 왼나사 너트 스크류(170)의 왼나사 내경 나선부(174)와의 체결을 위해 일단부에 왼나사 외경 나선부(19)를 일체로 갖추도록 구성된다.

이 경우, 상기 너트 가이드(160)의 일단부에 위치한 내경 나선부(164)와, 이에 대향하여 결합되는 상기 왼나사 너트 스크류(170)의 외경 나선부(172)는 각각 왼나사의 나선구조를 가지는 것이 바람직한데, 이는 상기 분할형 너트 스크류 조립체(16)의 회전 작동시 이들 사이의 원치않는 풀림 현상을 방지하기 위함인 것이다. 또한, 이에 부가하여 상기 너트 가이드(160)의 일단부에 위치한 내경 나선부(164)와 이에 대향하는 상기 왼나사 너트 스크류(170)의 외경 나선부(172) 사이의 체결부위를 스웨징 방식으로 견고하게 영구 결합시키는 것도 바람직할 것이다.

또한, 상기 왼나사 너트 스크류(170)는 상기 외경 나선부(172)의 내부에 확장 중공부(176)를 형성하는 바, 상기 확장 중공부(176)는 삽입형 가공 툴(미도시)에 의한 내경부위의 직경을 확장시키는 가공을 통해 상기 왼나사 내경 나선부(174) 보다 확장된 상태로 이루어져, 상기 분할형 너트 스크류 조립체(16)의 작동시 상기 왼나사 볼트 스크류(18)의 왼나사 외경 나선부(19)와의 치압입에 의한 원치않는 구속 현상을 방지할 수 있게 된다. 또한, 상기 왼나사 너트 스크류(170)의 왼나사 내경 나선부(174)와 상기 왼나사 볼트 스크류(18)의 왼나사 외경 나선부(19) 중 적어도 하나 이상의 부위는 표면이 특수한 재질로 형성되거나 또는 내마모성 소재로 코팅되어 있어, 부품의 내마모 성능을 보장할 수 있도록 구성된다.

상기 오른나사 너트 스크류(180)는 상기 너트 가이드(160)의 타측에서 상기 내경 나선부(164)와의 체결을 위한 외경 나선부(182)를 일단부에 갖추면서 타단부에 상기 오른나사 볼트 스크류(20)와의 체결을 위한 오른나사 내경 나선부(184)를 일체로 갖추도록 구성된다. 또한, 상기 오른나사 볼트 스크류(20)는 상기 오른나사 너트 스크류(180)의 오른나사 내경 나선부(184)와의 체결을 위해 일단부에 오른나사 외경 나선부(21)를 일체로 갖추도록 구성된다.

이 경우, 상기 너트 가이드(160)의 타단부에 위치한 내경 나선부(164)와, 이에 대향하여 결합되는 상기 오른나사 너트 스크류(180)의 외경 나선부(182)는 각각 오른나사의 나선구조를 가지는 것이 바람직한데, 이는 상기 분할형 너트 스크류 조립체(16)의 회전 작동시 이들 사이의 원치않는 풀림 현상을 방지하기 위함인 것이다. 또한, 이에 부가하여 상기 너트 가이드(160)의 타단부에 위치한 내경 나선부(164)와 이에 대향하는 상기 오른나사 너트 스크류(180)의 외경 나선부(182) 사이의 체결부위도 동일하게 스웨징 방식으로 견고하게 영구 결합시키는 것도 바람직할 것이다.

또한, 상기 오른나사 너트 스크류(180)는 상기 외경 나선부(182)의 내부에 확장 중공부(186)를 형성하는 바, 상기 확장 중공부(186)는 상기 왼나사 너트 스크류(170)의 확장 중공부(176)와 동일한 방법으로, 상기 삽입형 가공 툴(미도시)에 의한 내경부위의 직경을 확장시키는 가공을 통해 상기 오른나사 내경 나선부(184) 보다 확장된 상태로 이루어져, 상기 분할형 너트 스크류 조립체(16)의 작동시 상기 오른나사 볼트 스크류(20)의 오른나사 외경 나선부(21)와의 치압입에 의한 원치않는 구속 현상을 방지할 수 있게 된다. 또한, 상기 오른나사 너트 스크류(180)의 오른나사 내경 나선부(184)와 상기 오른나사 볼트 스크류(20)의 오른나사 외경 나선부(21) 중 적어도 하나 이상의 부위는 표면이 특수한 재질로 형성되거나 또는 내마모성 소재로 코팅되어 있어, 부품의 내마모 성능을 보장할 수 있도록 구성된다.

한편, 상기 하중센서(24)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 구동모터(12)의 회전에 따라 연동하는 상기 구동기어(15)의 회전에 의해 이루어지는 상기 너트 스크류 조립체(16)의 회전으로부터 상기 주차 케이블(22)에 인가되는 인장력을 검출하도록 구성된다. 이 경우, 상기 하중센서(24)는 상기 너트 스크류 조립체(16)의 양단부에서 상기 왼나사 볼트 스크류(18)와 상기 오른나사 볼트 스크류(20)에 각각 연결되는 좌/우 한 쌍의 주차 케이블(22) 중 어느 하나의 주차 케이블(22)에 한정하여 설치되도록 구성된다. 또한, 상기 하중센서(24)는 도 1과 도 2에 각각 도시된 바와 같이, 신호선(24a)과 커넥터(24b)를 구비하고 있어, 상기 제어부(28)에 대해 검출된 하중정보의 신호를 출력할 수 있도록 구성된다.

도 4는 본 발명의 주요 구성으로, 도 1과 도 2에 각각 도시된 너트 스크류 조립체와 결합된 감속기로부터 변위센서를 분해하여 도시한 사시도이고, 도 5는 너트 스크류 조립체의 구동기어에 대한 변위센서의 조립부위만을 도시한 사시도이다.

도 4와 도 5를 각각 참조로 하면, 상기 변위센서(26)는 상기 구동모터(12)의 회전에 따라 연동하는 상기 구동기어(15)의 회전량을 검출하도록 구성된다. 이 경우, 상기 변위센서(26)는 상기 구동모터(12)에 설치되는 마그넷(26a), 및 상기 마그넷(26a)과의 상대위치에 따라 달라지는 자기장의 변화를 기반으로 상기 구동기어(15)의 회전량을 검출하는 홀 센서(26b)로 구성된다.

이를 위해, 상기 구동기어(15)는 상기 감속기(14)측 출력기어와의 치합을 위해 외주면의 전 둘레에 걸쳐 동일한 피치를 갖추도록 형성되는 치형부(15a), 상기 스크류 조립체(16)와의 결합을 위한 다각형사의 장착구멍(15b), 및 상기 장착구멍(15b)의 중심으로부터 상기 치형부(15a)의 내주면을 향해 방사상으로 이격되게 배치되는 다수의 리브(15c)에 의해 분할되는 다수의 수용공간(15d)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 마그넷(26a)은 상기 다수의 수용공간(15d) 중에서 하나의 공간 내부에 설치되거나, 또는 상기 마그넷(26a)은 상기 다수의 수용공간(15d) 중에서 하나 이상의 복수의 공간에 개별적으로 설치될 수도 있다. 다만, 이때에는 각각의 마그넷(26a)은 상기 구동기어(15)의 축 중심에 대해 방사상으로 등간격의 이격거리를 두도록 설치되어야 한다.

또한, 상기 홀 센서(26b)는 상기 감속기(14)의 외부에 설치되는 바, 이 경우 상기 감속기(14)의 케이싱(14a)은 상기 마그넷(26a)을 향해 비접촉의 방식으로 상기 홀 센서(26b)를 설치하기 위해 소재를 관통하는 형태의 관통구멍(14b)을 형성한다. 아울러, 상기 홀 센서(26b)는 도 1과 도 2에 각각 도시된 바와 같이, 상기 제어부(28)에 대해 신호선(26c)과 커넥터(26d)를 매개로 연결되어 있어, 검출되는 상기 구동기어(15)의 회전량에 대한 정보를 출력할 수 있도록 구성된다.

도 6은 본 발명에 따른 페일 세이프 기능을 갖춘 전자식 주차 브레이크 장치의 제어방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다. 도 6을 참고로 하면, 본 발명은 주차 브레이크의 작동시 상기 구동모터(12)를 다음과 같이 제어하도록 구성된다.

상기 제어부(28)는 사용자에 의한 주차 브레이크의 조작시 상기 구동모터(12)에 대해 작동신호를 출력하게 된다. (S10) 이 과정에서 상기 제어부(28)는 상기 구동모터(12)의 작동 초기단계에서 회전속도를 단시간 내에 최대값 수준으로 증속함으로써 응답성의 향상을 구현하게 된다. (S12)

또한, 상기 구동모터(12)의 회전속도를 증속하는 과정에서, 상기 제어부(28)는 주차 브레이크 시스템의 이상 상황을 판단하기 위해 서로 다른 두 종류의 매개변수에 해당하는 상기 주차 케이블(22)의 인장력과 상기 구동기어(15)의 회전량을 각각 검출하게 된다. 이 경우, 상기 하중센서(24)는 상기 주차 케이블(22)에 작용하는 인장력을 검출하여 상기 제어부(28)로 출력하고, 상기 변위센서(26)는 상기 구동기어(15)에서 발생하는 회전량을 검출하여 상기 제어부(28)로 출력하게 된다. (S14)

이어, 상기 제어부(28)는 상기 하중센서(24)와 상기 변위센서(26)로부터 각각 제공되는 입력신호를 기반으로 하여 상기 주차 케이블(22)에 작용하는 인장력과 상기 구동기어(15)에서 발생하는 회전량 중에서 계측되는 어느 하나의 검출값이 기 설정된 해당 1차 목표 기준값(인장력과 회전량 각각에 대해 각각 별도로 사전에 설정된 1차 목표 기준값)에 도달하는 지의 여부를 판단하게 된다. (S16)

이 과정에서 상기 주차 케이블(22)에 작용하는 인장력과 상기 구동기어(15)에서 발생하는 회전량 중에서 선택된 어느 하나의 검출값이 기 설정된 해당 물리량의 1차 목표 기준값에 도달하면, 상기 제어부(28)는 현재 주차 브레이크 시스템의 작동 상황이 적정 수준의 주차 제동력을 확보할 수 있는 직전의 시점이라 판단하고 상기 구동모터(12)의 회전속도를 감속하기 위한 일련의 제어신호를 출력함으로써 보다 부드러운 제동 상황이 구현될 수 있도록 한다. 또한, 상기 제어부(28)는 상기 구동모터(12)의 회전속도를 감속하는 일련의 제어를 수행하는 과정에서 실제로 이루어지는 회전속도의 감속 정도를 실시간으로 대변(代辯)하여 검증하는 감속율을 함께 산출하게 된다. (S18)

이어, 상기 제어부(28)는 실시간으로 산출된 현재의 감속율과 인장력 또는 회전량 중에서 선택된 해당 입력신호에 대해 기 설정된 목표 감속율을 상호 비교하여 감속율이 선택된 해당 목표 감속율을 추종하여 보다 부드러운 제동 상황이 수반될 수 있도록 상기 구동모터(12)의 회전속도를 피드백 제어로서 완만하게 감속될 수 있게 하는 일련의 제어 과정을 수행하게 된다. (S20)

이어, 상기 제어부(28)는 상기 구동모터(12)의 회전속도를 피드백 제어로 감속하는 과정에서 인장력 또는 회전량 중에서 선택된 검출값이 기 설정된 해당 물리량의 2차 목표 기준값(인장력과 회전량 각각에 대해 각각 별도로 사전에 설정된 2차 목표 기준값)에 도달하는 지의 여부를 판단하게 된다. (S22)

이 과정에서 상기 주차 케이블(22)에 작용하는 인장력과 상기 구동기어(15)에서 발생하는 회전량 중 선택된 어느 하나의 검출값이 기 설정된 해당 2차 목표 기준값에 도달하면, 상기 제어부(28)는 현재 주차 브레이크 시스템의 작동 상황이 적정 수준의 주차 제동력을 확보한 시점이라 판단하고 상기 구동모터(12)의 작동을 정지시키기 위한 신호를 출력하게 된다. (S24)

한편, 상기와 같은 일련의 제어 과정에 있어, 상기 하중센서(24)와 상기 변위센서(26)로부터 각각 제공되는 입력신호를 기반으로 하여 상기 주차 케이블(22)에 작용하는 인장력과 상기 구동기어(15)에서 발생하는 회전량 중 선택된 어느 하나의 검출값을 기 설정된 해당 1차 목표 기준값과 비교하는 과정에서 1차 목표 기준값에 미달하게 되면(S16), 상기 제어부(28)는 상기 구동모터(12)의 회전속도를 증속하는 과정으로부터 이후의 과정을 순차적으로 거치도록 하는 일련의 제어를 수행하게 된다. (S12) ~ (S16)

또한, 상기와 같은 일련의 제어 과정에 있어, 상기 구동모터(12)의 회전속도를 감속하는 과정에서 산출된 감속율과 기 설정된 해당 목표 감속율을 상호 비교하는 과정에서 산출된 감속율이 해당 목표 감속율 보다 작지 않게 되면(S20), 상기 제어부(28)는 감속량의 정도를 추가적으로 보정한 다음(S26), 상기 구동모터(12)의 회전속도를 감속하고 감속율을 산출하는 과정으로부터 이후의 과정을 순차적으로 거치도록 하는 일련의 제어를 수행하게 된다. (S18) ~ (S20)

아울러, 상기와 같은 일련의 제어 과정에 있어, 상기 구동모터(12)의 회전속도를 감속하는 과정에서 선택된 검출값(인장력 또는 회전량)이 기 설정된 해당 2차 목표 기준값에 도달하지 않으면(S22), 상기 제어부(28)는 상기 구동모터(12)를 감속하고 감속율을 산출하는 과정으로부터 이후의 과정을 순차적으로 거치도록 하는 일련의 제어를 수행하게 된다. (S18) ~ (S20)

그리고 상기와 같은 일련의 제어방법의 구현에 있어서, 1차 목표 기준값과 2차 목표 기준값 및 목표 감속율은 주차 케이블(22)에 작용하는 인장력과 구동기어(15)에서 발생하는 회전량의 각각에 대해 개별적으로 사전에 설정된 셋팅값에 해당하는 것이다.

이 경우, 1차 목표 기준값은 상기 주차 케이블(22)에 작용하는 인장력과 상기 구동기어(15)의 회전량 각각에 대한 설정값에 해당하는 것으로, 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동에 있어 응답성을 최대한 고려하여 적정 수준의 주차 제동력이 확보될 수 있는 직전의 시점이라고 판단할 수 있는 설정값에 해당한다.

또한, 2차 목표 기준값은 상기 주차 케이블(22)에 작용하는 인장력과 상기 구동기어(15)의 회전량 각각에 대한 설정값에 해당하는 것으로, 전자식 주차 브레이크 시스템의 현재 작동 상황이 적정 수준의 주차 제동력을 확보한 시점이라고 판단할 수 있는 설정값에 해당한다.

또한, 목표 감속율은 상기 주차 케이블(22)에 작용하는 인장력과 상기 구동기어(15)의 회전량 각각에 대한 설정값에 해당하는 것으로, 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동에 있어 보다 부드러운 제동이 구현될 수 있게 하는 설정값에 해당한다.

따라서 본 발명에 따른 페일 세이프 기능을 갖춘 전자식 주차 브레이크 장치는 주차 케이블(22)에 작용하는 인장력의 검출에 의한 하중 기반의 제어방식과 스크류 조립체(16)의 회전을 위한 구동기어(15)의 회전량 검출에 의한 변위 기반의 제어방식을 병행한 상태에서 주차 제동력의 발생을 구현할 수 있으므로, 주차 케이블(22)의 장착 오류 또는 하중센서(24)의 오작동 등에 따라 액추에이터의 정상적인 기능이 상실될 수 있는 상황에서도 변위센서(26)를 이용한 스크류 조립체(16)의 작동량을 제어할 수 있으므로 오작동에 의한 잠김 현상의 발생을 원천적으로 차단할 수 있게 된다. 반대로, 본 발명은 변위센서(26)의 오류시에도 하중센서(24)를 이용하여 주차 브레이크 시스템의 정상적인 기능을 구현할 수 있게 된다.

즉, 본 발명은 주차 브레이크 시스템의 이상 상황을 판단하고 적절하게 대처하기 위해 주차 케이블(22)의 인장력과 구동기어(15)의 회전량이라는 서로 다른 두 종류의 매개변수를 이용하는 것이므로 보다 완벽한 페일 세이프의 기능을 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 전자식 주차 브레이크 장치는 너트 스크류 조립체(16)의 작동시 볼트 스크류와 너트 스크류 사이에서 발생하는 이동 스트로크를 보다 정밀하게 검출할 수 있으므로 접촉에 따른 이상 소음의 발생을 원천적으로 배제하고, 이를 통해 부품의 내구 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

특히, 본 발명에 따른 전자식 주차 브레이크 장치의 제어방법은 구동모터(12)의 작동에 따라 수반되는 주차 케이블(22)의 인장력 변화의 검출과 구동기어(15)의 회전량 변화의 검출을 구현함과 더불어, 작동 과정 중에 기 설정된 1차 목표 기준값을 매개로 적정 수준의 주차 제동력이 확보될 수 있는 직전의 시점까지 구동모터(12)의 회전속도를 상승시킬 수 있으므로 응답성의 향상을 도모할 수 있고, 또한 목표 감속율의 설정을 통해 현재의 감속율과 비교하여 감속량을 보정할 수 있으므로 보다 부드러운 제동 상황의 연출을 가능하게 한다.

아울러, 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동 과정에 있어 기 설정된 2차 목표 기준값은 보다 정확한 시점에서 구동모터(12)의 회전을 중지시킬 수 있으므로 너트 스크류 조립체(16)에서 발생할 수 있는 잠김 현상을 원천적으로 차단하게 되고, 이를 통해 부품의 향상된 내구 성능을 보장할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10-하우징 12-구동모터
14-감속기 14a-케이싱
14b-관통구멍 15-구동기어
15a-치형부 15b-장착구멍
15c-리브 15d-수용공간
16-너트 스크류 조립체
18-왼나사 볼트 스크류 19-왼나사 외경 나선부
20-오른나사 볼트 스크류 21-오른나사 외경 나선부
22-주차 케이블 24-하중센서
26-변위센서 28-제어부

Claims

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주차 브레이크의 작동시 구동모터(12)의 작동을 통한 구동기어(15)의 회전을 매개로 주차 케이블(22)에 인장력을 제공하는 전자식 주차 브레이크 장치의 제어방법에 있어서,
상기 구동모터(12)의 작동을 개시하고 회전속도를 증속하는 단계;
상기 구동모터(12)의 회전속도를 증속하는 과정에서 상기 주차 케이블(22)에 작용하는 인장력과 상기 구동기어(15)에서 발생하는 회전량을 각각 검출하는 단계;
상기 주차 케이블(22)에 작용하는 인장력과 상기 구동기어(15)의 회전량 중 검출되는 어느 하나가 기 설정된 해당 1차 목표 기준값에 도달하면, 상기 구동모터(12)의 회전속도를 감속하는 단계; 및
상기 구동모터(12)의 회전속도를 감속하는 과정에서 선택된 검출값이 기 설정된 해당 2차 목표 기준값에 도달하면, 상기 구동모터(12)의 회전을 정지하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 기능을 갖춘 전자식 주차 브레이크 장치의 제어방법.
청구항 7에 있어서,
상기 구동모터(12)의 회전속도를 감속하는 단계에서 감속율을 산출하고, 산출된 감속율과 기 설정된 해당 목표 감속율을 상호 비교하여 감속율이 해당 목표 감속율을 추종하도록 상기 구동모터(12)의 작동을 피드백 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 기능을 갖춘 전자식 주차 브레이크 장치의 제어방법.
청구항 7에 있어서,
상기 구동모터(12)의 회전속도를 감속하는 단계에서 감속율을 산출하고, 산출된 감속율과 기 설정된 해당 목표 감속율을 상호 비교하여 감속율이 해당 목표 감속율 보다 크면, 감속량을 보정한 다음 구동모터의 회전속도를 감속하고 감속율을 산출하는 단계로부터 이후의 단계를 순차적으로 거치도록 제어하는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 기능을 갖춘 전자식 주차 브레이크 장치의 제어방법.
청구항 7에 있어서,
상기 구동모터(12)의 회전속도를 증속하는 단계에서 검출되는 인장력과 회전량이 해당하는 각각의 1차 목표 기준값에 미달하면, 상기 구동모터(12)의 회전속도를 증속하는 단계로부터 이후의 단계를 순차적으로 거치도록 제어하는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 기능을 갖춘 전자식 주차 브레이크 장치의 제어방법.
청구항 7에 있어서,
상기 구동모터(12)의 회전속도를 감속하는 단계에서 선택된 검출값이 기 설정된 해당 2차 목표 기준값에 도달하지 않으면, 상기 구동모터를 감속하고 감속율을 산출하는 단계로부터 이후의 단계를 순차적으로 거치도록 제어하는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 기능을 갖춘 전자식 주차 브레이크 장치의 제어방법.