KR102047087B1 - 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

소형화 및 경량화가 가능하며 진동 및 노이즈 발생이 적고 생산 및 조립이 용이한 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터가 소개된다. 모터의 구동력은 아이들기어를 매개로 기어감속기에 전달된다. 액츄에이터는 모터, 기어감속기 및 아이들기어 각각의 축을 고정하는 브래킷을 구비한다. 아이들기어는 구동기어와 입력기어 사이에서 브래킷 상에 안착되며, 아이들기어의 축은 브래킷에 고정된다. 브래킷의 일단은 모터의 몸체를 고정하며, 타단은 입력기어 위에서 입력기어 축에 연결된다.

Description

전자식 주차 브레이크용 액츄에이터{Actuator For An Electric Parking Brake}

본 발명은 차량 브레이크 시스템의 액츄에이터, 특히 전자식 주차 브레이크(Electric Parking Brake: EPB)용 액츄에이터에 관한 것이다.

차량의 많은 부품들의 작동이 자동화되어 가고 있다. 제동과 조향 안정성 보장을 위해 ABS(Antilock Braking System), ESC(Electronic Stability Control)이 차량에 적용되고 있다. 전자식 주차 브레이크도 승객 편의와 안전을 위해 최근 적용이 확대되고 있다. 자동화 장치들에 전기 모터로 구동되는 액츄에이터가 사용된다.

상기 전자식 주차 브레이크는 평지나 경사에서 차량을 홀드하기 위한 것이다. 기계식 주차 브레이크는 운전자가 레버나 페달에 가하는 힘으로 작동된다. 전자식 주차 브레이크는 전기 액츄에이터를 이용하여 차량을 홀드한다. 전자식 주차 브레이크는 간단한 버튼 조작만으로 작동되므로 사용이 편리하다.

상기 전자식 주차 브레이크는 모터와 감속기로 구성된 액츄에이터를 이용하여 휠을 구속하며, 케이블 풀러형과 캘리퍼형으로 구분될 수 있다. 캘리퍼형은 후륜 주 브레이크의 캘리퍼에 일체로 장착된 액츄에이터를 이용하여 캘리퍼를 작동시키는 방식으로, 케이블이 필요하지 않아 케이블 풀러형에 비해 레이아웃을 구성하기가 유리하다.

상기 전자식 주차 브레이크의 액츄에이터는 전기 모터의 구동력을 기어열을 거쳐 액츄에이팅 대상에 출력하도록 구성될 수 있다. 액츄에이터는 좁은 공간에 설치되고 타부품에 장착 또는 연결되므로 소형화 및 경량화가 요구되며, 진동이나 노이즈 발생이 적어야 한다. 또한 액츄에이터 및 이의 부품들은 생산 및 조립이 용이하도록 설계될 필요가 있다.

한국공개특허 제2011-0072877호에 전자식 주차 브레이크의 액츄에이터가 소개되어 있다. 이 액츄에이터에서 전기 모터의 구동력은 종동기어인 전달기어를 거쳐 기어감속기로 전달된다. 전달기어와 감속기는 기어박스에 조립되며, 기어박스와 모터는 액츄에이터의 하우징에 수용된다. 기어박스는 전달기어와 감속기를 하나의 모듈로 구성하기 위한 것이다.

상기 기어박스는 액츄에이터를 구성하거나 조립하는데 편리를 제공하지만, 2개의 하우징을 갖는 액츄에이터의 구조는 소형화 및 경량화에는 불리하다. 또한 기어박스나 회전축들이 액츄에이터의 하우징 내에 견고히 고정되지 않아 진동 및 소음이 발생될 수 있다.

상기 종래기술에 따른 액츄에이터에서 기어박스는 제거되는 것이 바람직하다. 다만 기어박스가 제거되더라도 하우징 내 모터 및 기어들의 축들이 회전하는 중 제 위치에서 벗어나지 않도록 견고하게 고정 또는 지지될 필요가 있다. 또한 액츄에이터는 생산 및 조립이 용이하도록 설계되는 것이 바람직하다.

기어감속기는 모터에서 발생된 회전력을 기어열을 통해 전달하면서 회전속도는 감속시키고 회전 토크를 증대시키는 장치이다. 감속기의 기어비가 클수록 회전속도는 감소하고 출력 토크는 증가한다.

유성기어는 동력전달효율이 우수하며 다양한 기어비를 얻을 수 있어, 각종 기계장치의 동력 전달계에 감속기 용도로 사용된다. 유성기어는 중심의 선기어와 이와 이격 배치된 링기어의 사이에 위성기어들이 배열되고, 캐리어에 의해 위성기어들이 지지되도록 구성된다.

소형의 모터로 높은 토크의 출력을 얻기 위해서는 감속비(reduction ratio)가 큰 감속기가 요구된다. 높은 감속비를 얻기 위해 2 이상의 유성기어 세트를 다단 배열하는 방안이 고려될 수 있다. 그러나 이 방안에 의하면 감속기 크기가 커지게 되고 사용 부품들의 수도 많아진다.

본 발명은 위와 같은 종래기술 및 이의 문제점에 대한 인식에 기초한 것으로, 소형화 및/또는 경량화가 가능한 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 진동 및 노이즈 발생이 적은 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 생산 및 조립이 용이한 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터를 제공하고자 한다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 반드시 위에 언급된 사항에 국한되지 않으며, 미처 언급되지 않은 또 다른 과제들은 이하 기재되는 사항에 의해서도 이해될 수 있을 수 있을 것이다.

위 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터는 하우징; 하우징의 일측에 수용되며, 모터축과 이 모터축에 연결된 구동기어를 구비하는 모터; 모터와 이격되어 하우징의 타측에 수용되며 일단에 입력기어가 마련된 기어감속기; 구동기어의 회전력을 입력기어에 전달하는 아이들기어; 및 일단은 모터를 고정하며 타단은 기어감속기의 입력기어 축을 고정하는 브래킷;을 포함할 수 있다.

상기 모터의 회전력은 구동기어에서 아이들기어를 거쳐 입력기어로 전달된다. 시리즈로 연결된 이들 기어의 축들이 각각 제 위치에서 견고하게 지지 또는 고정되지 않는 경우 진동 및 소음이 발생할 수 있다.

본 발명에 따른 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터에서 상기된 종래기술의 기어박스는 불필요하다. 본 발명에 의하면 기어박스는 삭제되고, 대신 모터, 아이들기어 및 기어감속기의 각 회전축을 견고하게 고정 또는 지지하기 위한 특별하며 또한 단순한 구조의 브래킷이 채용된다. 실시예에 의하면 브래킷의 일단은 모터의 몸체를 고정하며 타단은 입력기어 위에서 입력기어축에 연결되어 입력기어 축을 지지할 수 있다.

본 발명에 의하면 상기 아이들기어는 브래킷을 이용하여 하우징 내에 장착될 수 있다. 브래킷의 일단과 타단 사이 브래킷 상에 아이들기어가 배치되며, 아이들기어는 브래킷에 고정된 아이들기어 축을 중심으로 브래킷 상에서 회전될 수 있다. 아이들기어의 축은 브래킷에 의해 견고히 고정될 수 있다. 아이들기어가 안착되는 브래킷에 고정홀이 마련되며 아이들기어의 축이 고정홀에 압입되어 견고하게 고정될 수 있다.

본 발명에서 축을 지지한다거나 또는 고정한다는 것은 축이 흔들리지 않도록 하거나 축정렬이 틀어지지 않도록 한다는 의미로 받아들여질 수 있다. 축은 기어와 함께 회전하는 회전축이거나 그 주위를 기어가 회전하는 고정축일 수 있다.

본 발명에 의하면 상기 구동기어, 아이들기어 및 입력기어는 실질적으로 같은 평면에 놓여 모터에서 발생된 토크가 기어감속기로 효율적으로 전달된다. 브래킷에는 구동기어와 아이들기어 간의 치합을 허용하기 위한 개구가 마련될 수 있다.

본 발명에 의하면 상기 브래킷은 복수 위치에서 하우징에 패스너로 견고하게 고정될 수 있다. 하우징에 견고하게 고정된 브래킷에 의해 모터, 즉 모터의 축, 아이들기어의 축 및 입력기어의 축이 견고하게 지지된다. 본 발명에 의하면 회전하는 축들의 정렬이 흐트러지면서 발생될 수 있는 진동이나 소음이 현저하게 감소될 수 있다.

본 발명에 의하면 상기 브래킷은 금속으로 만들어지며 하우징은 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 브래킷은 회전축들의 정렬 유지를 위해 강성이 필요하며 이를 위해 금속으로 제작될 수 있다. 브래킷에 의해 회전축들이 견고하게 지지된다면 하우징은 굳이 금속으로 만들어질 필요 없으며 경량화를 위해 플라스틱으로 만들어질 수 있다.

본 발명에 의한 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터의 기어감속기는 입력기어의 하부에 마련되며 입력기어와 한몸을 이루는 선기어; 선기어에 치합된 위성기어들, 여기서 각 위성기어는 서로 모듈이 다르고 잇수는 동일한 제1 및 제2 피니언을 구비하며, 제1 및 제2 피니언은 일체로 구성되며, 제1 및 제2 피니언 중에서 선택적으로 어느 하나와 선기어가 치합됨; 및 위성기어들과 치합된 링기어;를 포함할 수 있다. 링기어는 제1 피니언과 치합된 제1 링기어 및 제2 피니언과 치합된 제2 링기어를 구비하며, 제1 및 제2 링기어 중 어느 하나는 고정 링기어이며 다른 하나는 출력 링기어일 수 있다.

본 발명에 의한 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터의 기어감속기는 입력기어의 하부에 마련되며 입력기어와 함께 회전하는 선기어, 여기서 선기어는 제1 및 제2 선기어를 구비함; 선기어에 치합된 위성기어들, 여기서 각 위성기어는 축 상에 서로 독립적으로 자전 가능하도록 2단으로 배치된 제1 및 제2 피니언을 구비하며, 제1 피니언은 제1 선기어와 치합되며, 제2 피니언은 제2 선기어와 치합됨; 및 위성기어들과 치합된 링기어;를 포함할 수 있다. 링기어는 제1 피니언과 치합된 제1 링기어 및 제2 피니언과 치합된 제2 링기어를 구비하며, 제1 및 제2 링기어 중 어느 하나는 고정 링기어이며 다른 하나는 출력 링기어일 수 있다.

본 발명에 의하면 상기된 종래기술에 따른 기어박스가 삭제될 수 있다. 본 발명에 의하면 모터와 기어감속기는 하우징에 수용되고, 간단한 구조의 브래킷을 이용하여 하우징 내에 아이들기어가 조립될 수 있다. 본 발명에 의하면 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터의 소형화 및 경량화가 가능하다.

또한 본 발명에 의하면 상기 모터, 기어감속기 및 아이들기어의 각 회전축이 하우징 내에서 견고히 고정 또는 지지될 수 있다. 본 발명에 의하면 회전축들이 흔들리거나 회전축들 간의 정렬이 틀어지는 현상이 현저하게 저감될 수 있다. 본 발명에 의한 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터는 진동 및 노이즈의 발생이 현저히 저감될 수 있다.

또한 본 발명에 의한 브래킷은 구조가 간단하며 손쉽게 제작될 수 있다. 브래킷을 이용하여 모터, 기어감속기 및 아이들기어가 하우징 내에 손쉽게 조립 및 고정될 수 있다. 하우징의 구조도 단순해질 수 있다. 브래킷은 모터에 미리 조립되어 액츄에이터 조립라인에 투입될 수 있다. 본 발명에 의한 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터는 생산 및 조립이 용이하다.

본 발명에 따른 기어감속기는 컴팩트하게 제작될 수 있다.

본 발명에 의한 기어감속기는 유성기어 세트를 다단 배열한 것과 동등한 감속비를 얻을 수 있으면서도 이보다 소형으로 그리고 경량으로 제작될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 기어감속기는 구조가 단순하며, 제조 및 조립이 용이하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터를 보인 것으로, 도 1에서 그 내부가 보이도록 액츄에이터의 하우징이 부분적으로 절개되어 있다.
도 2는 도 1에 도시된 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터의 평면도로서, 도 2에서 하우징의 커버는 제거되어 있다.
도 3은 도 1에 도시된 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터의 부분적인 분해도이다.
도 4는 도 1에 도시된 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터에서 하우징을 제외한 나머지 부품들을 보인 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 부품들의 부분적인 분해도이다.
도 6은 도 5에 도시된 부품들 중 아이들기어의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기어감속기의 분해도이다.
도 8 내지 도 10은 기어감속기의 위성기어 예들을 보인 것으로, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 위성기어, 도 9 및 도 10은 비교예에 따른 위성기어들을 보인 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 기어감속기의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 기어감속기의 개략도이다.
도 13은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 기어감속기의 개략도이다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 기어감속기를 보인 것이다.

이하 본 발명의 여러 특징적인 측면을 이해할 수 있도록 실시예를 들어 보다 상세히 살펴보기로 한다. 첨부된 도면들에서 동일 또는 동등한 구성요소들 또는 부품들은 설명의 편의를 위해 가능한 한 동일한 참조부호로 표시될 수 있고, 도면들은 본 발명의 특징에 대한 명확한 이해와 설명을 위해 과장되게 그리고 개략적으로 도시될 수 있다.

본 발명에 대한 설명에서, 별도 한정이 없는 한, 제2 요소가 제1 요소 '상'에 배치되거나 두 요소가 서로 '연결'된다고 하는 것은, 두 요소가 서로 직접 접촉하는 것은 물론 제1 및 제2 요소의 요소 사이에 제3의 요소가 개재된 것을 허용하는 의미로 이해될 필요가 있다. 전후, 좌우 또는 상하 등의 방향 표현은 설명의 편의를 위한 것이라는 점도 이해될 필요가 있다.

도 1 내지 도 3에는 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터(1)가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면 상기 액츄에이터(1)는 하우징(10) 및 하우징(10)내에 수용된 모터(22), 기어감속기(33) 및 아이들기어(50)를 구비한다. 액츄에이터(1)는 또한 모터(22)로부터 기어감속기(33)로 연장되는 브래킷(40)을 포함한다.

상기 하우징(10)은 분리 가능한 커버(11)를 가지며, 하우징(10)에는 모터(22)가 안착되는 제1 수용부(13)와 기어감속기(33)가 안착되는 제2 수용부(12)가 마련된다. 제1 수용부(13)와 제2 수용부(12)는 각각 모터(22)와 기어감속기(33)가 딱 알맞게 끼워질 수 있도록 형성된다. 모터(22)와 기어감속기(33)는 하우징(10)에 특별히 고정되지는 않는다. 하우징(10)은 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 하우징(10)에는 부분적으로 혹은 부수적으로 금속이 포함될 수 있다.

상기 모터(22)의 몸체 일단에는 모터 축(21)에 연결된 구동기어(20)가 마련된다. 주차 시 차량 내 운전석 측에 마련된 주차 버튼을 승객이 누르면 모터(22)가 작동하고, 그에 따라 구동기어(20)가 회전한다. 모터 축(21)과 함께 구동기어(20)가 회전한다.

상기 기어감속기(33)는 모터(22)와 이격 배치되며 그 상단에 입력기어(30)가 마련된다. 기어감속기(33)는 유성기어 감속기일 수 있다. 모터(22)의 구동력은 입력기어(30)를 통해 기어감속기(33)에 입력된다. 기어감속기(33)의 중심축은 모터 축(21)과 평행하다.

상기 기어감속기(33)는 링기어 중심에 선기어가 배치되고, 선기어와 링기어 사이에 원주방향으로 복수의 피니언기어가 배열된 구조를 갖는다. 피니언기어들은 캐리어에 의해 지지될 수 있다.

상기 입력기어(30)로부터 기어감속기(33)에 입력된 토크는 기어감속기(33)의 출력단(36)을 통해 더 높은 토크로 출력된다. 출력단(36)은 치(teeth)를 갖는 출력기어일 수 있다. 입력기어(30)의 하부에는 선기어가 마련될 수 있으며, 기어감속기(33)는 고정 링기어(34)와 회전 링기어(35)를 구비할 수 있다.

상기 구동기어(20)의 회전력은 아이들기어(50)를 통해 입력기어(30)로 전달된다. 구동기어(20)와 입력기어(30) 사이에 2 이상의 아이들기어(50)가 배치될 수 있다. 아이들기어(50)는 브래킷(40) 위에 장착된다.

도 1 및 도 2에서 보듯이 상기 모터(22)와 기어감속기(33) 및 아이들기어(50) 각각의 축(21, 31, 51)은 브래킷(40)에 의해 고정 또는 지지된다. 브래킷(40)의 일단(40a)은 하우징(10)의 제1 수용부(13)에 딱 맞게 안착되어 있는 모터(22)의 몸체 상부를 고정한다. 브래킷(40)에 의해 모터(22)가 견고히 고정되므로 모터 축(21)이 고정된다. 브래킷(40)의 타단(40b)은 하우징(10)의 제2 수용부(12)에 각각 꼭 맞게 안착되어 있는 기어감속기(33)의 입력기어(30) 위에서 입력기어 축(31)에 연결되어 입력기어 축(31)을 견고히 고정한다. 브래킷(40)은 금속 재질일 수 있다.

상기 모터(22)의 몸체 상부와 브래킷(40)에는 이들 간의 결합을 위한, 되도록이면 단순한 결합 구조가 마련될 수 있다. 조립 편의를 위해 브래킷(40)은 모터(22)에 고정되어 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터 조립라인에 투입될 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면 상기 브래킷(40)은 하우징(10)에 패스너(44)로 고정된다. 패스너(44)는 브래킷(40)의 가장자리에 브래킷(40)으로부터 수직하게 연장되며, 패스너(44)의 선단에는 하우징(10)에 스냅식으로 고정할 수 있도록 하기 위한 쐐기가 마련된다. 패스너(44)는 브래킷(40)에 2 이상의 위치에 마련된다.

상기 하우징(10)의 제1 수용부(13)와 제2 수용부(12) 사이에는 평탄한 연결부(16)가 마련된다. 연결부(16)를 포함하여 하우징(10)에는 브래킷(40)의 패스너(44)가 끼워지는 락킹홀(14)이 마련된다. 브래킷(40)은 연결부(16)에 맞대어지며 하우징(10)에 고정된다. 패스너(44)에 의해 브래킷(40)이 하우징(10)에 견고하게 고정되고, 이 브래킷(40)에 의해 모터 축(21), 입력기어 축(31) 및 아이들기어 축(51)이 견고하게 고정 또는 지지된다.

상기 하우징(10)의 연결부(16)에는 아이들기어 축(51)의 하단이 수용되는 오목한 시트(15)가 마련될 수 있다.

상기 기어감속기(33)의 고정 링기어(34)에는 방사방향으로 돌출된 스토퍼(37)가 마련된다. 기어감속기(33)가 안착되는 제2 수용부(12)에는 스토퍼(37)가 끼워지는 안착홈(17)이 마련된다. 안착홈(17)에 끼워진 스토퍼(37)에 의해 하우징(10) 내에서 고정 링기어(34)의 회전이 제한된다.

도 4 및 도 5에는 상기 하우징(10)을 제외한 액츄에이터(1)의 나머지 부품들이 도시되어 있다.

도 4 및 도 5에서 보듯이 상기 구동기어(20), 입력기어(30) 및 아이들기어(50)는 실질적으로 같은 평면에 놓인다. 구동기어(20)의 회전력은 아이들기어(50)를 거쳐 입력기어(30)로 전달한다. 브래킷(40)은 이들 기어들(20,30,50)이 제 위치에서 벗어나지 않고 자전할 수 있도록 견고히 지지한다.

상기 브래킷(40)의 일단(40a)과 타단(40b)은 서로 다른 평면에 배치된다. 브래킷(40)의 타단(40b)은 입력기어 축(31)을 위에서 지지할 수 있도록 일단(40a)보다 높게 위치된다. 브래킷(40)의 일단(40a)과 타단(40b) 사이에 절곡된 부위가 마련되며, 이 절곡된 부위에 구동기어(20)와 아이들기어(50) 간의 치합을 위한 개구(41)가 마련된다.

상기 입력기어(30)의 축(31)이 끼워지는 브래킷(40)에는 부싱(32)이 마련된다. 부싱(32)은 입력기어 축(31)의 원활한 회전을 허용하면서도 축(31)이 흔들이지 않고 고정 혹은 견고하게 지지될 수 있도록 하기 위한 것이다. 부싱(32) 외에도 베어링이나 기타 부품들로 대체될 수 있을 것이다.

상기 아이들기어(50)가 안착되는 브래킷(40)에는 고정홀(45)이 마련되며, 이 고정홀(45)에 아이들기어 축(51)이 압입되어 견고하게 고정된다. 고정홀(45)에는 아이들기어 축(51)의 견고한 지지를 위해 하부로 돌출된 칼라(collar, 46)가 마련된다. 이와 같이 아이들기어 축(51)은 고정홀(45)에 압입 고정되는 것이 생산성 및 경제성 측면에서 바람직할 것이다. 다만 레이저 용접이나 리벳과 같은 체결기구 등을 이용하여 아이들기어 축(51)을 브래킷(40)에 고정하는 것이 완전히 배제되지는 않는다. 이이들기어 축(51)은 금속으로 만들어질 수 있다. 아이들기어(50)는 플라스틱으로 만들어질 수 있다.

도 6에는 상기 아이들기어(50)가 도시되어 있다. 아이들기어(50)의 축(51)은 아이들기어(50)를 관통하는 선단부(52)를 가지며, 이 선단부(52)가 고정홀(45)에 압입된다. 아이들기어(50)와 축(51) 사이에는 아이들기어(50)가 축(51)을 중심으로 회전할 수 있도록 베어링 또는 부시가 개재될 수 있다.

도 3 내지 도 5를 참조하면 상기된 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터(1)는 하나의 예로서 다음의 순서로 조립될 수 있다.

상기 모터(22)의 몸체 상단에 브래킷(40)의 일단(40a)이 고정되며, 브래킷(40)에 마련된 고정홀(45)에 아이들기어 축(51)이 압입된다. 하우징(10)의 제2 수용부(13)에 기어감속기(33)가 장착된다. 하우징(10)의 제1 수용부(12)에 모터(22)가 장착됨과 아울러 브래킷(40)의 타단(40b)의 부싱(32) 내에 입력기어 축(31)이 끼워진다. 패스너(44)를 이용해 브래킷(40)이 하우징(10)에 스냅 고정되며, 마지막으로 커버(11)가 하우징(10)에 결합된다. 이와 같이 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터(1)는 매우 간편하게 조립될 수 있으며, 이렇게 간편한 조립에도 불구하고 모터 축(21), 입력기어 축(31) 및 아이들기어 축(51)이 견고하게 고정될 수 있다.

도 7에는 실시예에 따른 기어감속기(33)의 분해도가 도시되어 있다.

도 7을 참조하면 상기 아이들기어(50)를 매개로 모터(22)의 구동력이 입력기어(30)로 전달되며, 이 구동력은 입력기어(30)의 하부에 마련된 선기어(60)를 통해 기어감속기(33)로 입력된다.

상기 기어감속기(33)는 선기어(60), 선기어(60)에 치합된 위성기어들(70), 위성기어들(70)과 치합된 링기어(34,35), 그리고 캐리어(80)를 구비할 수 있다.

상기 선기어(60)는 입력기어(30)와 한몸으로 이루어질 수 있다. 선기어(60)는 금속으로 만들어지고, 입력기어(30)는 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 예로서 금속의 선기어(60)는 미리 제작되며, 플라스틱의 입력기어(30)의 사출성형 시 인서트되어 입력기어(30)와 한몸으로 제조된다. 선기어(60)의 헤드부(61)가 입력기어(30)의 내부에 인서트 또는 매설된다.

상기 위성기어들(70)은 선기어(60)의 둘레방향으로 배열되어 선기어(60) 주위를 공전한다. 각 위성기어(70)는 이중기어의 형태로 구성되며 제1 피니언(71)과 제2 피니언(72)을 구비한다. 제1 및 제2 피니언(71,72)는 서로 모듈이 다르고 잇수는 동일할 수 있다. 기어의 모듈은 이빨의 크기를 나타내는 단위로서 피치원 지름을 잇수로 나눈 값이다. 도 7의 예에서 선기어(60)는 제1 피니언(71)과 치합되며 제2 피니언(72)과는 치합되지 않는다. 제2 피니언(72)보다 제1 피니언(71)의 크기가 크다.

상기 링기어(34,35)는 제1 링기어(34)와 제2 링기어(35)를 구비한다. 제1 링기어(34)는 고정 링기어로서 방사방향으로 돌출된 스토퍼(17)가 하우징(10)의 안착홈(17)에 의해 간섭되어 회전되지 않는다. 제1 링기어(34)에 제1 피니언(71)이 치합되며, 제2 링기어(35)에는 제2 피니언(72)이 치합된다. 제2 링기어(35)는 회전 링기어로서 선기어(60)를 통해 기어감속기(33)에 입력된 모터(22)의 구동력은 제2 링기어(35)를 통해 출력된다. 제2 링기어(35)의 하부에는 출력단(36)이 마련되며, 이 출력단(36)을 통해 캘리퍼로 토크가 전달된다.

상기 캐리어(80)는 선기어(60) 주위를 공전하는 위성기어들(70)을 지지하기 위한 것으로, 입력기어 축(31) 및 위성기어 축(81)을 구비한다. 입력기어 축(31)에 선기어(60) 및 입력기어(30)가 끼워지고, 위성기어 축(81)에 위성기어(70)가 끼워진다. 위성기어(70)는 위성기어 축(81)을 중심으로 자전하며, 선기어(60)와 입력기어(30)는 입력기어 축(31)을 중심으로 자전한다. 입력기어 축(31)은 선기어(60)의 축, 즉 기어감속기(33)의 입력축이며, 또한 위성기어들(70)의 공전축이기도 하다. 캐리어(80)의 중심부에는 입력기어 축(31)의 하단을 견고히 지지하기 위한 서포트(82)가 돌출 형성된다.

도 8 내지 도 10을 참조하여 상기 기어감속기(33)의 위성기어 구조에 대하여 살펴본다. 도 8에는 실시예에 따른 위성기어, 도 9 및 도 10에는 비교예에 따른 위성기어가 도시되어 있다.

도 8을 참조하면 실시예에 따르면 제1 및 제2 피니언(71,72)은 서로 잇수는 동일하고 이빨 크기가 다르다. 제1 피니언(71)과 제2 피니언(72)은 같은 축(81)을 가지며 잇수가 동일하므로, 원주방향으로 이끝 및 골의 위치가 동일하다. 즉 이 실시예에 의하면 금형에 의한 기어 제작시 문제가 되는 언더컷들이 발생되지 않는다. 위성기어(70)는 금속 분말을 금형 내에서 성형 후 소결함에 의해 일체로 정밀하게 제조될 수 있다. 위성기어(70)는 제1 및 제2 피니언(71,72) 간의 모듈 차이가 미세하더라도 분말야금공정에 의해 제조될 수 있다.

도 9에 도시된 위성기어의 제1 및 제2 피니언(71a,72a)은 서로 모듈은 같고 잇수가 다르다. 이 위성기어는 도 9에서 동그라미로 표시된 것과 같은 언더컷 부위들(UC)을 갖게 된다. 언더컷 부위들(UC)로 인해 도 9에 도시된 위성기어는 금형으로 제조될 수 없다.

도 10에 도시된 위성기어의 제1 및 제2 피니언(71b,72b)은 서로 모듈과 잇수가 모두 다르다. 이 위성기어 또한 도 10에서 동그라미로 표시된 것과 같은 언더컷 부위들(UC)을 가지며, 따라서 금형을 이용하여 제조될 수 없다. 도 9 및 도 10에 도시된 위성기어는 호빙기계를 이용하여 절삭가공 후 샤프트에 압입하는 방식으로 제조될 수 있으나, 생산성 및 비용면에서 상기 실시예에 따른 위성기어보다 열악하다.

도 9 및 도 10에 도시된 제1 피니언(71a,72a)과 제2 피니언(71b,72b)은 각각 별도로 제조될 수 있다. 외면에 널링(knulling) 가공이 된 위성기어 축(81)에 제1 피니언(71a,72a)과 제2 피니언(71b,72b)을 압입함에 의해 이중기어 형태의 위성기어가 제작될 수 있다. 그러나 위성기어(70)에 작용하는 토크가 큰 경우 위성기어(70)와 축(81) 간에 슬립이 발생될 수 있고, 위성기어(70)의 조립이나 기어감속기(33)의 조립이 용이하지 않다는 문제가 있다.

도 11에는 실시예에 따른 기어감속기가 도시되어 있다. 기어감속기를 구성하는 기어들의 거동에 대한 개념적인 설명과 직관적인 이해를 위해 도 11은 모식적으로 도시되어 있다. 도 11에 기어감속기의 좌측 부위만 단면으로 도시되어 있다. 기어감속기의 중심축이 x1으로 표시되어 있고 위성기어(70)의 회전축이 x2로 표시되어 있다. 중심축(x1)은 입력기어 축(31)에 대응하며, 회전축(x2)는 위성기어 축(81)에 대응한다.

도 11을 참조하면 상기 기어감속기는 선기어(60), 선기어(60)의 둘레에 배열된 위성기어(70), 위성기어(70)와 맞물리는 내치를 갖는 링기어(34,35)를 구비한다.

상기 위성기어(70)는 제1 피니언(71)과 이보다 크기가 작은 제2 피니언(72)을 구비한다. 링기어(34,35)는 제1 링기어(34)와 제2 링기어(35)를 구비한다. 제1 링기어(34)가 제2 링기어(35)보다 피치원지름이 크다. 큰 제1 피니언(71)에 제1 링기어(34)가 맞물리며, 작은 제2 피니언(72)에 제2 링기어(35)가 맞물린다. 제1 링기어(34)는 하우징에 고정되며 제2 링기어(35)는 회전 가능한 출력 링기어이거나, 혹은 그 반대일 수 있다.

상기 기어감속기에 입력된 토크는 선기어(60), 위성기어(70), 링기어(34,35)의 순으로 전달된다. 선기어(60)의 회전에 의해 위성기어(70)가 자전하면서 선기어(60) 주위를 공전하며, 위성기어(70)에 의해 제2 링기어(35)가 회전한다. 예로서 선기어(60)가 반시계 방향으로 회전하면 위성기어(70)는 시계방향으로 자전한다. 제1 링기어(34)가 고정이면 시계방향으로 자전하는 위성기어(70)는 중심축(x1)을 중심으로 반시계 방향으로 공전한다. 제2 링기어(35)는 위성기어(70)가 공전하는 방향, 즉 반시계방향으로 천천히 회전한다.

상기 선기어(60)를 통해 입력된 회전력은 제2 링기어(35)의 출력단(36)을 통해 감속되어 높은 토크로 출력된다. 출력 토크는 기어감속기의 감속비 또는 기어비에 비례한다. 실시예에 의하면 제1 및 제2 피니언(71,72)는 서로 잇수가 동일하며, 높은 감속비를 얻기 위해 피니언들(71,72) 간의 모듈 차이가 미세하도록 조절될 수 있다.

도 12에는 또 하나의 실시예에 따른 기어감속기가 도시되어 있다.

도 12를 참조하면 제1 피니언(71)보다 제2 피니언(72)이 크고 선기어(60)는 큰 제2 피니언(72)에 맞물린다. 작은 제1 피니언(71)에 제1 링기어(34)가 맞물리며, 큰 제2 피니언(72)에 제2 링기어(35)가 맞물린다. 제2 링기어(35)가 제1 링기어(34)보다 피치원지름이 크다. 제1 링기어(34)가 고정이고 제2 링기어(35)가 출력 링기어이거나, 또는 그 반대일 수 있다. 제1 링기어(34)가 고정일 때, 선기어(60)가 시계반대방향으로 회전하면 위성기어(70)는 시계방향 자전하면서 반시계방향으로 공전을 하며, 제2 링기어(35)는 반시계방향으로 회전한다.

도 13에는 또 하나의 실시예에 따른 기어감속기가 도시되어 있다. 도 13에서 링기어와 입력기어는 도시되어 있지 않다. 입력기어는 선기어(60)와 한몸을 이룬다.

도 7 내지 도 12에 도시된 상기 기어감속기들에서 선기어(60)에 의해 회전하는 제1 및 제2 피니언(71,72)은 크기가 다른 링기어(34,35)와 맞물리며, 링기어들(34,35) 중 하나는 고정이며 다른 하나는 회전한다. 제1 및 제2 피니언(71,72)은 위성기어 축(81)을 중심으로 동일방향으로 회전하지만, 그 회전이 매우 순조롭지는 않을 수 있다. 예로서 제1 및 제2 피니언(71,72)이 시계방향으로 회전할 때, 제1 피니언(71)에는 시계방향으로의 토크가 작용하지만 제2 피니언(72)에는 반시계 방향으로의 토크가 걸릴 수 있다. 이로 인해 위성기어 축들(81)의 정렬이 흐트러지거나 감속기의 동력전달 효율 및 내구성이 저하되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 본 실시예에 의하면 이러한 문제가 방지될 수 있다.

도 13을 참조하면 상기 기어감속기는 2개의 캐리어 플레이트(80a,80b)에 의해 위성기어 축(81)이 견고하게 지지되도록 구성될 수 있다. 제1 캐리어 플레이트(80a)는 위성기어(70)의 하부에 배치되며 제2 캐리어 플레이트(80b)는 위성기어(70)의 상부에 배치된다. 위성기어 축(81)는 위성기어(70)를 관통하여 하단은 제1 캐리어 플레이트(80a)에 상단은 제2 캐리어 플레이트(80b)에 고정된다.

상기 기어감속기는 제1 및 제2 캐리어 플레이트(80a,80b) 상호간의 견고한 지지 및 결속을 위한 지지핀(84)을 구비할 수 있다. 지지핀(84)은 위성기어 축들(81)의 사이에 배열되며, 하단은 제1 캐리어 플레이트(80a)에 상단은 제2 캐리어 플레이트(80b)에 고정된다. 지지핀(84)의 하단이 고정되는 제1 캐리어 플레이트(80a)에는 지지핀(84)의 하부를 견고하게 지지할 수 있도록 타부위보다 두툼하게 형성된 보강부(83)가 마련된다.

도 13을 참조하면 상기 기어감속기는 2개의 캐리어(80a,80b)에 의해 위성기어 축(81)이 견고하게 지지되도록 구성될 수 있다. 제1 캐리어(80a)는 위성기어(70)의 하부에 배치되며 제2 캐리어(80b)는 위성기어(70)의 상부에 배치된다. 위성기어 축(81)는 위성기어(70)를 관통하여 상단은 제1 캐리어(80a)에 하단은 제2 캐리어(80b)에 고정된다.

상기 기어감속기는 제1 및 제2 캐리어(80a,80b) 상호간의 견고한 지지 및 결속을 위한 지지핀(84)을 구비할 수 있다. 지지핀(84)은 위성기어 축들(81)의 사이에 배열되며, 하단은 제1 캐리어(80a)에 상단은 제2 캐리어(80b)에 고정된다. 지지핀(84)의 하단이 고정되는 제1 캐리어(80a)에는 타부위보다 두툼하게 형성된 보강부(83)가 마련된다.

도 14 내지 도 16을 참조하여 또 하나의 실시예에 따른 기어감속기를 설명한다.

도 14에 또 하나의 실시예에 따른 기어감속기가 도시되어 있다. 기어감속기의 좌측 부위만 개략적으로 그리고 조금 과장되게 단면으로 도시되어 있다. 기어감속기의 기어들은 중심축(x1)을 기준으로 좌우 대칭이다.

도 14를 참조하면 상기 기어감속기의 선기어(110)는 상부의 제1 선기어(111) 및 하부의 제2 선기어(112)를 구비한다. 제1 선기어(111)가 제2 선기어(112)보다 기어 크기(혹은 모듈, 피치원 지름)가 크다. 선기어(110) 회전 시, 제1 선기어(111)와 제2 선기어(112)는 회전각은 동일하나, 반경이 서로 상이하므로 피치원을 따라서의 회전거리가 상이하다. 제1 및 제2 선기어(111,112)는 서로 모듈과 잇수가 모두 다르거나, 모듈이 다르나 잇수가 같거나, 또는 모듈은 같고 잇수만 다른 관계를 가질 수 있다.

상기 제2 선기어(112)가 제1 선기어(111)보다 기어 크기(혹은 모듈, 피치원 지름)가 클 수 있다. 그러나 이 경우 감속기의 조립이 다소 까다로워질 수 있다.

상기 위성기어(120)는 선기어(110)를 중심으로 그 둘레에 일정간격으로 복수개 배열된다. 각 위성기어(120)는 회전축(x2) 상에 2단으로 배치된 제1 및 제2 피니언(121,122)을 구비한다. 회전축(x2)는 위성기어 축(142)에 대응한다.

상기 제1 및 제2 피니언(121,122)은 같은 위성기어 축(142) 상에 위치될 뿐, 서로 독립적으로 자전 가능하다. 제1 및 제2 피니언(121,122)은 각각 제1 및 제2 선기어(111,112)에 직접 맞물려, 선기어(110)의 회전력이 제1 및 제2 피니언(121,122)에 각각 직접 전달된다. 큰 제1 선기어(111)에 맞물리는 제1 피니언(121)이 작은 제2 선기어(112)에 맞물리는 제2 피니언(122)보다 기어 크기가 작다. 제1 피니언(121)과 제2 피니언(122) 간의 기어비도 서로 상이할 수 있다.

이 실시예에 의하면 상기 위성기어들(120) 간, 그리고 감속기의 중심축(x1)으로부터 위성기어 축들(142) 간의 거리가 동일하게 유지하도록 하기 위한 캐리어는 반드시 요구되지는 않는다. 다만 기어에 걸리는 토크가 크거나, 고신뢰성 및 고정밀도가 요구되는 경우, 캐리어가 필요할 수 있다. 이 캐리어는 위성기어(120) 아래나 위에 배치되거나 또는 피니언들(121,122) 사이에 배치될 수도 있을 것이다.

상기 링기어(130)는 위성기어(120)의 외측에서 제1 및 2 피니언(121,122)과 각각 맞물리는 제1 및 제2 링기어(131,132)를 구비한다. 제1 및 제2 링기어(131,132) 중 어느 하나는 고정 링기어이며 다른 하나는 출력 링기어이다. 위성기어 축(142) 상에서 독립적으로 자전 가능한 제1 피니언(121)과 제2 피니언(122) 간의 기어비 혹은 모듈(혹은 피치원 지름) 차이를 이용하여 출력 링기어가 감속되어 천천히 돌아가도록 할 수 있다.

계속 도 14를 참조하면, 상기 선기어(110)가 시계방향으로 회전 시, 선기어(110)에 맞물린 제1 피니언(121)과 제2 피니언(122)이 각각 반시계 방향으로 자전하면서 선기어(110)를 중심으로 시계방향으로 공전한다. 제1 피니언(121)은 큰 제1 선기어(111)에 의해 자전하면서 고정인 제1 링기어(131)를 따라 공전한다. 제2 피니언(122)은 작은 제2 선기어(112)에 의해 자전하면서 제2 링기어(132)와 맞물려 공전하므로, 제2 링기어(132)는 선기어(110)와 같은 시계방향으로 감속 회전한다.

도 15 및 도 16에는 도 14의 컨셉이 보다 구체화된 기어감속기의 예가 도시되어 있다. 도 15는 기어감속기의 분해도, 도 116는 조립도이다. 도 15 및 도 16에서 입력기어는 도시되지 않았다. 선기어(110)의 헤드부(113)는 입력기어에 인서트되어 입력기어와 일체를 이룬다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 기어감속기는 입력기어 축(141) 및 위성기어 축(142)이 마련된 캐리어(140)를 구비한다. 입력기어 축(141)에 선기어(110) 및 입력기어가 끼워지고, 위성기어 축(142)에 위성기어(120)가 끼워진다.

본 실시예에 의하면 1개의 캐리어만으로 2개의 캐리어를 사용하는 종래 감속기 이상의 감속비, 예로서 기존의 유성기어를 3~4단 적층해야 얻을 수 있는 높은 기어비(60:1~120:1)를 얻을 수 있다. 따라서 높은 감속비를 갖는 감속기의 소형 제작이 가능하고, 기어들의 구조 및 조립 과정이 심플하여 조립 공수 축소 및 생산 비용의 절감이 가능하다. 예로서, 감속기는 제2 링기어(132)에 캐리어(140) 조립 후, 캐리어(140)의 위성기어 축(142) 상에 위성기어(120)를 배열한 다음, 제1 링기어(131) 및 선기어(110)를 조립하는 순으로 용이하게 조립될 수 있다.

상기 제1 및 제2 피니언(141,142) 각각의 내측에서 선기어(110)가 직접 맞물리며 외측에서 링기어(130)가 맞물리므로, 위성기어 축들(142)을 고정하기 위한 캐리어가 필요하지 않을 수 있다. 캐리어 없이도 감속기의 회전 중심으로부터 각 위성기어 축 간의 거리는 동일하게 유지될 수 있다. 한편, 고부하, 고신뢰성, 저소음 등이 요구되는 경우, 감속기는 캐리어를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따르면 상기 제1 및 제2 피니언(121,122)이 독립적으로 자전 가능하므로, 기어감속기의 조립 시 피니언들(121,122)과 다른 기어들 간의 정렬이 비교적 완벽하지 않아도 되며, 따라서 기어감속기의 조립이 용이하다. 제1 및 제2 피니언은 높은 기어비의 달성을 위해 기어 크기는 같고 잇수만 다르게 혹은 기어 크기와 잇수가 모두 다르게 하는 등 다양한 형태로 설계될 수 있다. 제1 및 제2 피니언(121,122)과 마찬가지로 제1 및 제2 선기어(111,112)나, 제1 및 제2 링기어(131,132)도 다양한 형태로 설계될 수 있다.

본 실시예에 의하면 선기어(10)의 제1 및 제2 선기어(11,12)가 기어 크기가 상이한 이중 기어 형태로 구성되는 반면, 이에 맞물린 위성기어 및 링기어가 분할된 2개의 단으로 구성되어 있어, 기어들 간의 조립이 용이하다.

또한 본 발명에 의하면 제1 및 제2 피니언(141,142), 그리고 제1 및 제2 링기어(131,132)가 분할된 기어이고 각각 별도 제작 가능하므로, 적절한 감속비를 얻기 위해 설계 단계에서 각 기어들의 형상을 다양하게 변경하고 또 생산에 적용할 수 있다.

이상 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 또는 변형될 수 있다는 것이 이해될 필요가 있다.

10: 하우징 20: 구동기어
21: 모터축 22: 모터
30: 입력기어 33: 기어감속기
40: 브래킷 50: 아이들기어
51: 아이들기어 축 60: 선기어

Claims (7)

1. 이격 배치된 제1, 제2 수용부 및 이들 수용부를 연결하는 연결부를 구비하는 하우징;
   상기 제1 수용부에 장착되며 모터 축과 이 모터 축에 연결된 구동기어를 갖는 모터;
   상기 제2 수용부에 장착되며 일단에 입력기어가 마련된 기어감속기;
   일단은 상기 모터를 고정하며 타단은 입력기어 위에서 입력기어 축을 고정하며, 일단과 타단의 사이가 절곡되어 일단과 타단이 서로 다른 평면에 배치된 브래킷; 및
   상기 구동기어의 회전력을 입력기어에 전달하도록 브래킷 상에 마련된 아이들기어를 포함하며, 이 아이들기어의 축은 브래킷에 견고하게 마련되고,
   상기 구동기어, 아이들기어 및 입력기어는 같은 평면에 위치되며, 브래킷에는 구동기어와 아이들기어 간의 치합을 위한 개구가 마련되고,
   상기 브래킷은 하우징에 고정되며, 이 브래킷에 의해 모터 축, 입력기어 축 및 아이들기어 축이 견고하게 지지된 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 브래킷에 패스너가 형성되며, 브래킷은 연결부에 맞대어지며 하우징에 마련된 락킹홀에 패스너를 삽입함에 의해 하우징에 고정된 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 아이들기어의 축은 브래킷에 마련된 고정홀에 압입되어 견고하게 고정된 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 기어감속기는,
   상기 입력기어의 하부에 마련되며 입력기어와 일체로 형성된 선기어;
   상기 선기어와 맞물린 위성기어들, 여기서 각 위성기어는 서로 모듈이 다르고 잇수는 동일한 제1 및 제2 피니언을 구비하며, 제1 및 제2 피니언은 일체로 형성되며, 제1 및 제2 피니언 중에서 선택적으로 어느 하나와 선기어가 치합되며;
   상기 위성기어들과 맞물린 링기어를 포함하며, 여기서 링기어는 제1 피니언과 치합된 제1 링기어 및 제2 피니언과 치합된 제2 링기어를 구비하며, 제1 및 제2 링기어 중 어느 하나는 고정 링기어이며 다른 하나는 출력 링기어인 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 기어감속기는,
   상기 입력기어의 하부에 마련되며 입력기어와 함께 회전하는 선기어, 여기서 선기어는 제1 및 제2 선기어를 구비하고;
   상기 선기어와 맞물린 위성기어들, 여기서 각 위성기어는 축 상에 각각 독립적으로 자전 가능하도록 2단으로 배치된 제1 및 제2 피니언을 구비하며, 제1 피니언은 제1 선기어와 치합되며, 제2 피니언은 제2 선기어와 치합되고;
   상기 위성기어들과 맞물린 링기어를 포함하고, 여기서 링기어는 제1 피니언과 치합된 제1 링기어 및 제2 피니언과 치합된 제2 링기어를 구비하며, 제1 및 제2 링기어 중 어느 하나는 고정 링기어이며 다른 하나는 출력 링기어인 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 입력기어 축 및 각 위성기어의 축을 구비하는 캐리어를 더 포함하며,
   상기 입력기어 축에 선기어 및 입력기어가 끼워지며, 각 위성기어의 축에 제1 및 제2 피니언이 끼워지고, 선기어와 입력기어는 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크용 액츄에이터.
7. 삭제

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