KR101704049B1 - 전기자동차용 파킹 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기자동차용 파킹 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기자동차의 변속 역할을 하는 감속기의 동력전달기어를 전기식 액츄에이터 및 클러치 압축기구를 이용하여 잡아줄 수 있도록 함으로써, 간단한 매카니즘 구성만으로 파킹이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 전기자동차용 파킹 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 기존의 파킹시스템이 유압방식의 변속기에 주로 적용되고, 전기자동차에도 적용 가능하지만, 전기자동차의 경우에는 비유압 방식의 감속기(변속기)를 채택하고 있는 점을 감안하여, 액츄에이터의 구동에 따라 작동하는 클러치 압축기구 및 파킹용 클러치를 감속기에 적용하여 간단한 구조의 파킹 장치를 구현할 수 있고, 차량의 중량 및 원가절감 효과를 얻을 수 있도록 한 전기자동차용 파킹 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

전기자동차용 파킹 장치{Parking brake device for electric vehicle}

본 발명은 전기자동차용 파킹 브레이크 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기자동차의 변속 역할을 하는 감속기의 동력전달기어를 전기식 액츄에이터 및 클러치 압축기구를 이용하여 잡아줄 수 있도록 함으로써, 간단한 매카니즘 구성만으로 파킹이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 전기자동차용 파킹 브레이크 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전기자동차는 가솔린이나 중유 등을 이용하는 가솔린 차량이나 디젤 차량과는 달리 전기를 동력원으로 사용함에 따라, 배기가스의 배출이 전혀 없는 친환경 차량을 말한다.

상기 전기자동차의 동력원은 고전압배터리로서, 재충전이 가능하고 대용량화가 가능한 니켈카드뮴, 니켈수소 및 리튬이온전지 등과 같은 이차 전지가 채택되고 있다.

전기자동차의 동력전달 구성 및 동작을 간략하게 살펴보면, 배터리로부터 출력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환시키는 인버터와, 인버터로부터의 교류 전력을 공급받아 회전력을 발생시키는 모터와, 모터로부터 연장된 입력축에 연결되어 회전력을 구동휠 측으로 전달하거나 차단하며 변속 역할을 하는 감속기을 포함하여 구성되고, 감속기의 출력기어를 갖는 출력축이 구동휠을 갖는 구동축으로 동력을 전달하여 전기자동차의 주행이 이루어진다.

전기자동차가 아닌 가솔린 또는 디젤 차량에 탑재되는 유압 방식의 변속기는 동력원 작동 시 주변환경에 적합한 차량 구동을 위하여 클러치 작동을 통해 변속을 수행하며, 이때 클러치 작동은 유압을 통해 이루어지므로, 이를 위해 변속기내에 상시 유량 및 유압이 형성되어야 한다.

이러한 유압 방식의 변속시스템에는 구동륜에 동력을 전달하는 파워트레인이 회전하지 못하도록 별도의 파킹기구가 설치되고 있으며, 그 구성 및 동작을 첨부한 도 3을 참조로 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

운전자가 변속레버를 P단으로 조작하면, 케이블이 파킹기구내의 매뉴얼 샤프트를 회전시키는 동시에 샤프트의 회전에 의하여 디텐트 레버(1)의 회전 운동이 이루어지고, 연이어 디텐트 레버(1)에 장착된 파킹로드(2)는 P-R-N-D 단 각각의 스트로크 형성으로 위치를 이동하게 되며, P단 시에는 파킹로드에 장착된 파킹용 캠(3)이 스프라그(4)를 로드 스프링력으로 누르게 된다.

이에, 스프라그(4)의 치가 파킹 기어(5)에 치합되어 더 이상 구동륜으로 동력을 전달할 수 없는 상태가 되어, 차량의 무부하 상태에서 자력에 의한 구동륜 회전을 막아 평지 및 오르막, 내리막에서 차량 운전자 및 보행자의 안전을 도모할 수 있게 된다.

그러나, 종래의 파킹 시스템은 다음과 같은 문제점이 있다.

기존 파킹 시스템의 경우 첨부한 도 3에서 보듯이, 디텐트 레버의 회전운동에 따른 파킹로드의 P->R->N->D 스트로크 변화로 인하여 운전자에 의한 변속레버의 P단 위치 조작시 스프라그와 파킹기어의 치합으로 무부하 상태의 구동륜의 움직임이 불가능해지지만, P단 치합(Engage)을 결정하기 위한 수많은 변수들이 작용하여 P단의 분리(disengage) 위험이 있다.

즉, 운전자에 의하여 변속레버가 작동될 때, 조작력 및 조작감과 파킹 기구의 안전한 작동을 위하여 로드스프링, 디텐트스프링, 스프라그 스프링의 스프링력을 최적화하지 않는 경우, P단 분리로 인한 파킹 해제가 이루어질 수 있는 위험이 있고, 또한 변속레버에서부터 시프트케이블을 거쳐 파킹스프라그까지 힘이 전달되는 과정에서의 파킹기구들에 의한 손실이 발생하여, 차량 상태 및 환경에 따라 파킹로드, 파킹스프라그 치 등이 파손될 가능성이 있으며, 이는 심각한 안전사고를 유발할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 기존의 파킹시스템이 유압방식의 변속기에 주로 적용되고, 전기자동차에도 적용 가능하지만, 전기자동차의 경우에는 비유압 방식의 감속기(변속기)를 채택하고 있는 점을 감안하여, 액츄에이터의 구동에 따라 작동하는 클러치 압축기구 및 파킹용 클러치를 감속기에 적용하여 간단한 구조의 파킹 장치를 구현할 수 있고, 차량의 중량 및 원가절감 효과를 얻을 수 있도록 한 전기자동차용 파킹 브레이크 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 전기자동차용 감속기의 출력축과, 출력축에 일체로 장착되어 구동휠에 동력을 전달하는 출력기어를 포함하는 전기자동차용 파킹 브레이크 장치에 있어서, 일측 내경부가 출력기어와 일체로 조립되는 외부 리테이너와; 상기 출력축의 외경면에 결합되는 내부 리테이너와; 상기 외부 리테이너의 타측 내경에 치합되게 배치되는 마찰판과, 상기 내부 리테이너의 일측 외경에 치합되면서 마찰판 사이에 배열되는 디스크 플레이트로 이루어진 클러치와; 상기 내부 리테이너의 타측 외경에 배치되어 클러치를 가압 또는 가압해제시키는 클러치 압축기구와; 상기 클러치의 가압 또는 가압 해제를 위하여 클러치 압축기구를 작동시키는 액츄에이터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차용 파킹 브레이크 장치를 제공한다.

바람직한 구현예로서, 상기 클러치 압축기구는: 내부 리테이너의 타측 외경에 벌어짐 가능하게 배치되는 제1 및 제2가압링과; 상기 제1 및 제2가압링의 외측면에 배치되는 제1 및 제2릴리즈 베어링과; 상기 제2릴리즈 베어링과 내부 리테이너의 일측단 사이에 클러치를 가압시킬 수 있게 배치되는 피스톤과; 상기 제1 및 제2가압링 사이공간을 향하여 벌어짐 가능하게 직선 왕복 운동을 하는 액츄에이터의 피스톤로드; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 및 제2가압링의 서로 마주보는 외주단에는 피스톤로드의 끝단이 인입되는 인입구가 형성된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 피스톤과 내부 리테이너의 일측단 사이에는 리턴스프링이 삽입된 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명에 따르면, 기존 파킹기구는 로드스프링, 디텐트스프링, 스프라그 스프링 등 구성이 복잡하고, 작동 과정에서 오작동 및 손상이 발생할 수 있고, 제작 비용 및 중량이 많이 드는 단점이 있었지만, 본 발명의 파킹 장치는 전기자동차 전용으로 액츄에이터의 스트로크 제어에 의한 클러치 인터락 구현으로 간단한 매커니즘이면서 작동 오류의 확률을 낮출 수 있다.

또한, 기존의 복잡한 파킹기구를 삭제함에 따라, 원가 절감 및 중량 절감을 실현할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 파킹 브레이크 장치의 작동 전후를 나타내는 단면도,
도 3은 종래의 파킹기구를 나타내는 개략도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 전기자동차의 파킹 기구로서, 기존에 로드스프링, 디텐트스프링, 스프라그 스프링 등을 포함하는 복잡한 구성과 달리, 액츄에이터의 스트로크 제어에 의한 간단한 클러치 인터락 매커니즘을 채택한 점에 주안점이 있다.

첨부한 도 1 및 도 2에서, 도면부호 10은 감속기의 출력축(10)을 나타낸다.

상기 감속기는 모터를 구동원으로 하는 전기자동차의 변속 역할을 하는 구성으로서, 모터의 동력을 가감시켜서 감속기의 출력축으로 출력하는 동시에 구동휠을 갖는 구동축으로 전달하여 전기자동차의 주행이 이루어진다.

이때, 감속기의 출력축(10)에는 모터로부터 입력된 동력을 변속시킨 동력을 전달받는 출력기어(12)가 장착되어 있다.

여기서, 상기 출력기어(12)에 외부 리테이너(14)가 볼트 등으로 일체가 되게 조립되거나, 용접에 의하여 일체로 연결된다.

즉, 상기 외부 리테이너(14)의 일측 내경부가 출력기어(12)의 중심부분과 일체로 조립되고, 타측단은 외측방향으로 수직 절곡되며 연장되는 상태가 된다.

이때, 상기 외부 리테이너(14)의 타측과 인접된 위치로서, 출력축(10)의 외경면에는 내부 리테이너(16)가 장착된다.

특히, 상기 외부 리테이너(14)와 내부 리테이너(16) 간에는 클러치(20)가 장착되는데, 다수개의 마찰판(22)이 외부 리테이너(14)의 타측 내경에 치합되게 배치되고, 디스크 플레이트(24)가 내부 리테이너(16)의 일측 외경에 치합되면서 각 마찰판(22) 사이에 배열된다.

또한, 상기 피스톤(36)과 내부 리테이너(33)의 일측단 사이에는 피스톤(36)을 탄성복원력으로 본래 위치로 복귀시키기 위한 리턴스프링(39)이 삽입된다.

한편, 상기와 같이 배열된 클러치(20)를 가압 또는 해제시키는 클러치 압축기구(30)가 내부 리테이너(16)의 타측 외경에 배치되고, 또한 클러치(20)의 가압 또는 가압 해제를 위하여 클러치 압축기구(30)를 작동시키기 위한 액츄에이터(40)가 감속기 케이스쪽에 장착된다.

여기서, 상기 클러치 압축기구의 바람직한 구현예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

클러치 압축기구(30)의 일 구성으로서, 제1 및 제2가압링(31,32)이 내부 리테이너(33)의 타측 외경에 벌어짐 가능하게 이격 배치된다.

또한, 상기 제1 및 제2가압링(31,32)의 외측면에는 제1 및 제2릴리즈 베어링(34,35)이 배치되고, 특히 상기 제2릴리즈 베어링(35)과 내부 리테이너(33)의 일측단 사이에는 클러치(20)를 실질적으로 가압시키는 수단인 피스톤(36)이 좌우 이동 가능하게 배열된다.

이때, 상기 클러치 압축기구(30)를 작동시키기 위한 수단으로서, 감속기 케이스쪽에 액츄에이터(40)가 장착되는 바, 이 액츄에이터(40)의 피스톤로드(38)는 제1 및 제2가압링(31,32) 사이공간을 향하여 직선 운동을 하게 된다.

바람직하게는, 상기 제1 및 제2가압링(31,32)의 서로 마주보는 외주단에는 피스톤로드(38)의 끝단이 인입되는 인입구(37)가 형성되고, 이 인입구(37)내에 피스톤로드(38)의 끝단에 인입되는 상태가 된다.

여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 전기자동차용 파킹 장치에 대한 작동 흐름을 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명의 파킹 장치에 대한 해제 상태를 나타내는 개략적 단면도로서, 클러치 압축기구(30)가 작동하지 않은 상태이므로 서로 일체로 된 외부 리테이너(14)와 출력기어(12)는 모터로부터 입력된 동력을 출력축(10)을 통하여 구동휠쪽으로 전달하게 되고, 이에 차량의 주행이 가능한 상태가 된다.

차량의 파킹 즉, 주차 브레이크의 작동을 위하여 액츄에이터(40)에 전류를 인가하게 되면, 액츄에이터(40)의 피스톤로드(38)가 제1 및 제2가압링(31,32)의 인입구(37)를 통해 삽입되면서 제1 및 제2가압링(31,32)을 벌려주게 된다.

이와 동시에, 상기 제1 및 제2가압링(31,32)이 벌어지면서 피스톤(36)을 클러치(20)쪽으로 밀어주게 되고, 이에 클러치(20)의 마찰판(22)과 디스크 플레이트(24)가 상호 압착되는 상태가 됨으로써, 외부 리테이너(14)의 회전 구속이 이루어짐과 함께 외부 리테이너(14)와 일체로 된 출력기어(12)도 구속되는 상태가 되어, 전기자동차의 주차 브레이킹이 이루어지는 상태가 된다.

이와 같이, 액츄에이터(40) 및 클러치 압축기구(30)를 이용하여 전기자동차의 주차 브레이크 메카니즘을 간단하게 구현함으로써, 기존에 로드스프링, 디텐트스프링, 스프라그 스프링 등을 포함하는 복잡한 구성에 비하여, 제작 비용 및 중량을 절감할 수 있고, 오작동의 확률을 크게 낮출 수 있다.

10 : 출력축 12 : 출력기어
14 : 외부 리테이너 16 : 내부 리테이너
20 : 클러치 22 : 마찰판
24 : 디스크 플레이트 30 : 클러치 압축기구
31 : 제1가압링 32 : 제2가압링
33 : 리턴 스프링 34 : 제1릴리즈 베어링
35 : 제2릴리즈 베어링 36 : 피스톤
37 : 인입구 38 : 피스톤로드
40 : 액츄에이터

Claims (4)

1. 전기자동차용 감속기의 출력축(10)과, 출력축(10)에 일체로 장착되어 구동휠에 동력을 전달하는 출력기어(12)를 포함하는 전기자동차용 파킹 브레이크 장치에 있어서,
   일측 내경부가 출력기어(12)와 일체로 조립되는 외부 리테이너(14)와;
   상기 출력축(10)의 외경면에 결합되는 내부 리테이너(16)와;
   상기 외부 리테이너(14)의 타측 내경에 치합되게 배치되는 마찰판(22)과, 상기 내부 리테이너(16)의 일측 외경에 치합되면서 각 마찰판(22) 사이에 배열되는 디스크 플레이트(24)로 이루어진 클러치(20)와;
   상기 내부 리테이너(16)의 타측 외경에 배치되어 클러치(20)를 가압 또는 가압해제시키는 클러치 압축기구(30)와;
   상기 클러치(20)의 가압 또는 가압 해제를 위하여 클러치 압축기구(30)를 작동시키고자 감속기 케이스쪽에 장착되는 액츄에이터(40);
   를 포함하고,
   상기 클러치 압축기구(30)는:
   내부 리테이너(16)의 타측 외경에 벌어짐 가능하게 배치되는 제1 및 제2가압링(31,32)과;
   상기 제1 및 제2가압링(31,32)의 외측면에 배치되는 제1 및 제2릴리즈 베어링(34,35)과;
   상기 제2릴리즈 베어링(35)과 내부 리테이너(16)의 일측단 사이에 클러치(20)를 가압시킬 수 있게 배치되는 피스톤(36)과;
   상기 제1 및 제2가압링(31,32) 사이공간을 향하여 벌어짐 가능하게 직선 왕복 운동을 하는 액츄에이터(40)의 피스톤로드(38);
   로 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차용 파킹 브레이크 장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 및 제2가압링(31,32)의 서로 마주보는 외주단에는 피스톤로드(38)의 끝단이 인입되는 인입구(37)가 형성된 것을 특징으로 하는 전기자동차용 파킹 브레이크 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 피스톤(36)과 내부 리테이너(16)의 일측단 사이에는 리턴스프링(33)이 삽입된 것을 특징으로 하는 전기자동차용 파킹 브레이크 장치.

Images