KR102196148B1 - 주차 브레이크 장치 - Google Patents

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KR102196148B1
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Abstract

주차 브레이크 장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 주차 브레이크 장치는: 하우징; 하우징의 내부에 설치되고, 모터부의 구동에 따라 구동되는 기어부; 기어부와 연결되고, 기어부의 구동에 의하여 회전하는 너트스크류; 일단은 케이블과 연결되고, 타단은 너트스크류와 나사 결합되며, 외주면에 핀이 돌출 형성되고, 너트스크류를 관통하면서 길이방향으로 직선 이동하는 볼트스크류; 및 하우징의 내부에 슬라이드 이동 가능하게 설치되고, 볼트스크류를 수용하며, 길이방향으로 핀을 안내하는 가이드레일이 형성되는 피스톤부;를 포함하고, 피스톤부에는 너트스크류에 인접하여 형성되고, 핀이 회전 가능한 공간이 형성되는 핀수용공간부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

주차 브레이크 장치{PARKING BRAKE APPARATUS}
본 발명은 주차 브레이크 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과도한 잠김으로 인한 기어 충격 또는 파손을 방지할 수 있는 주차 브레이크 장치에 관한 것이다.
일반적으로 주차된 차량의 이동을 방지하기 위하여 주차 브레이크 장치를 사용한다. 전자식 주차 브레이크 장치(EPB, Electronic Parking Brake)의 경우 모터부의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 차륜에 제동력을 전달한다.
즉, 전자식 주차 브레이크 장치는 버튼, 스위치, 또는 레버를 조작하여 모터부를 구동하면 모터부의 회전에 따라 볼트스크류 및 너트스크류가 이동되고, 볼트스크류와 너트스크류에 연결된 케이블을 잡아당겨 제동력을 발생시킨다.
일반적으로 주차 브레이크 장치는 작동 횟수의 증가에 의하여 케이블의 길이가 증가되고, 주차 브레이크 장치의 라이닝(Lining) 마모시 과도한 스트로크가 증가된다. 이에 따라 볼트스크류와 너트스크류가 과도하여 잠기고, 볼트스크류와 너트스크류가 풀리지 않게 되어 전자식 주차 브레이크 장치가 해제되지 않는 문제점이 있다. 또한 볼트스크류와 너트스크류가 잠긴 상태에서 웜기어와 헬리컬기어에 충격을 가하게 되어 기어 파손을 발생시키는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2009-0039056호(2009.04.22. 공개, 발명의 명칭: 차량용 전자식 주차 브레이크 시스템)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로, 본 발명의 목적은 케이블의 길이 변화 및 과도한 스트로크 증가로 인한 스크류 잠김 및 기어 파손을 방지할 수 있는 주차 브레이크 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 주차 브레이크 장치는: 하우징; 상기 하우징의 내부에 설치되고, 모터부의 구동에 따라 구동되는 기어부; 상기 기어부와 연결되고, 상기 기어부의 구동에 의하여 회전하는 너트스크류; 일단은 케이블과 연결되고, 타단은 상기 너트스크류와 나사 결합되며, 외주면에 핀이 돌출 형성되고, 상기 너트스크류를 관통하면서 길이방향으로 직선 이동하는 볼트스크류; 및 상기 하우징의 내부에 슬라이드 이동 가능하게 설치되고, 상기 볼트스크류를 수용하며, 길이방향으로 상기 핀을 안내하는 가이드레일이 형성되는 피스톤부;를 포함하고, 상기 피스톤부에는 상기 너트스크류에 인접하여 형성되고, 상기 핀이 회전 가능한 공간이 형성되는 핀수용공간부가 구비된다.
본 발명에서 상기 하우징에는 슬라이드 이동하는 상기 피스톤부와의 충돌을 완화시키는 탄성부재가 설치된다.
본 발명에서 상기 하우징에는 상기 너트스크류에 인접하여 형성되고, 상기 피스톤부의 이동을 제한하는 탄성변형부가 설치된다.
본 발명에서 상기 탄성변형부는 탄성력을 가지는 탄성 재질을 포함하여 이루어진다.
본 발명에서 상기 너트스크류에는 상기 핀과의 접촉 시 충격을 완화시키는 충돌방지부재가 설치된다.
본 발명에서 상기 모터부의 작동을 제어하는 ECU를 더 포함하고, 상기 ECU는 상기 모터부의 부하가 급변되면 상기 모터부의 구동을 정지시킨다.
본 발명에서 상기 기어부는, 상기 모터부의 회전축에 연결되고, 외주면에 복수개의 기어가 형성되는 구동기어; 및 일단은 상기 구동기어의 기어와 수직방향으로 맞물리게 형성되고, 타단은 상기 너트스크류에 연결되는 종동기어;를 포함한다.
본 발명에 따른 주차 브레이크 장치는, 케이블의 길이 변화 및 과도한 스트로크 증가로 인한 스크류 잠김 및 기어 파손을 방지하여, 주차 브레이크 장치의 불가 문제가 발생되는 것을 차단할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 하우징 내부에 슬라이드 이동하는 피스톤부에 볼트스크류의 핀이 회전 가능한 핀수용공간부를 형성하여 핀과 너트스크류와의 충돌을 방지하고, 핀이 핀수용공간부에서 회전하는 중에 모터부 부하의 급변을 통하여 모터부의 구동을 정지시켜 기어의 파손을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 너트스크류에 탄성부재를 설치하여 볼트스크류의 핀과의 충격을 완화하고, 핀이 핀수용공간부에서 해제되는 것이 용이할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 장치의 어플라이 작동 시 제1상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 장치의 어플라이 작동 시 제2상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 장치의 어플라이 작동 시 제3상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 장치가 잠긴 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 장치가 잠긴 상태에서 릴리즈 작동 시 제1상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 장치가 잠긴 상태에서 릴리즈 작동 시 제2상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 장치가 잠긴 상태에서 릴리즈 작동 시 제3상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 주차 브레이크 장치의 일 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 장치의 어플라이 작동 시 제1상태를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 장치의 어플라이 작동 시 제2상태를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 장치의 어플라이 작동 시 제3상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 장치는 하우징(10), 모터부(20), 기어부(30), 너트스크류(40), 볼트스크류(50), 및 피스톤부(60)를 포함하여 이루어진다.
하우징(10)은 내부가 빈 일정 크기의 공간이 형성되고, 합성수지 또는 금속 재질을 포함하여 이루어진다. 하우징(10)은 내부에 설치되는 기어부(30), 너트스크류(40), 볼트스크류(50), 피스톤부(60) 등의 부품이 외부의 충격에 의하여 파손되거나, 외부에서 유입되는 이물질에 의해 오염되지 않도록 한다. 하우징(10)의 일측(도 1 기준 좌측)에는 슬라이드 이동하는 피스톤부(60)의 충돌을 완화시키는 탄성부재(11)가 설치된다.
탄성부재(11)는 하우징(10)에 고무, 실리콘, 스프링 등의 재질을 포함하는 것으로 이루어져 설치됨으로써, 하우징(10)의 내부에서 슬라이드 이동하는 피스톤부(60)가 하우징(10)의 내벽과의 충돌을 방지하고 충격을 완화시켜 피스톤부(60)와 하우징(10)의 파손을 방지한다. 본 발명의 실시예에서 탄성부재(11)는 스프링으로 이루어진 경우를 예로 한다.
하우징(10)의 타측(도 1 기준 우측)에는 너트스크류(40)에 인접하게 형성되고, 피스톤부(60)의 이동을 제한하는 탄성변형부(12)가 설치된다. 탄성변형부(12)는 볼트스크류(50)의 핀(51)이 회전하는 범위에 대하여 간섭받지 않는 위치에 환형으로 너트스크류(40)에 설치된다. 피스톤부(60)는 우측방향으로 슬라이드 이동하다가 탄성변형부(12)에 의하여 더 이상 이동되는 것이 제한된다. 탄성변형부(12)는 탄성력을 가지는 고무, 실리콘, 스프링 등의 탄성재질을 포함하여 이루어진다. 탄성변형부(12)가 탄성력을 구비하여, 우측으로 이동하는 피스톤부(60)가 너트스크류(40)와 충돌되어 서로 파손되는 것이 방지된다.
모터부(20)는 하우징(10) 내부 또는 외부에 설치된다. 본 발명의 실시예에서 모터부(20)는 하주징(10)의 외부에 설치된 예를 나타낸다. 모터부(20)는 ECU(Eletronic Control Unit, 전자 제어 장치)(5)에 의하여 제어된다. 모터부(20)는 외부에서 인가되는 전기에너지를 회전에너지로 변환한다. 모터부(20)에서 변환된 회전에너지는 회전 속도가 제어된 상태에서 기어부(30)에 전달되어 기어부(30)를 회전시킨다. ECU(5)는 모터부(20)의 부하가 급변되면, 모터부(20)의 구동을 정지시킨다. ECU(5)는 모터부(20)의 작동 여부를 모터부(20)의 부하 증가(즉, 전류량의 증가)를 이용하여 판단하기 때문에, 후술하는 볼트스크류(50)의 핀(51)이 핀수용공간부(62)에서 1 내지 2 회 회전하는 중에 모터부(20)의 부하가 급변(즉, 모터부(20)의 전류량이 급변)하면, ECU(5)는 모터부(20)의 구동을 정지시킨다.
기어부(30)는 모터부(20)로부터 전달된 동력에 의하여 작동되는 것으로, 구동기어(31)와 종동기어(32)를 포함하여 이루어진다.
구동기어(31)는 모터부(20)의 회전축에 연결되고, 외주면에 복수개의 기어가 형성된다.
종동기어(32)는 일단(도 1 기준 구동기어(31)와 접하는 면)이 구동기어(31)의 기어와 수직방향으로 맞물리게 형성되고, 타단(도 1 기준 좌측)이 너트스크류(40)에 연결된다. 종동기어(32)는 너트스크류(40)와 서로 고정되어. 종동기어(32)의 회전에 너트스크류(40)도 같이 회전된다. 종동기어(32)의 내주면에는 볼트스크류(50)와 나사 결합될 수 있는 나사산이 형성된다.
기어부(30)는 구동기어(31)와 종동기어(32)의 조합으로 이루어져, 모터부(20)의 회전운동을 직선운동으로 전환시키고, 기어부(30)의 설치 공간을 줄일 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에서 구동기어(31)와 종동기어(32)는 각각 웜기어와 헬리컬기어로 이루어진다.
너트스크류(40)는 기어부(30)의 종동기어(32)와 연결되고, 기어부(30)의 구동에 의하여 회전한다. 너트스크류(40)는 볼트스크류(50)가 관통하여 나사 결합된다. 너트스크류(40)의 일면(도 1 기준 좌측)에는 충돌방지부재(41)가 고리 형상으로 설치된다.
충돌방지부재(41)는 볼트스크류(50)의 외주면에 형성된 것으로, 핀(51)과의 접촉 시 충격을 완화시킬 수 있는 고무, 실리콘, 스프링 등의 탄성 재질을 포함하여 이루어진다. 충돌방지부재(41)는 핀수용공간부(62)에 수용된 핀(51)에 탄성을 가하여, 핀(51)이 핀수용공간부(62)에서 빠져나오는 것이 용이하게 한다.
볼트스크류(50)는 일단(도 1 기준 좌측)이 케이블(70)과 연결되고, 타단(도 1 기준 우측)이 너트스크류(40)와 나사 결합되는 것으로, 외주면에 핀(51)이 돌출 형성되고, 너트스크류(40)를 관통하면서 길이방향으로 직선 왕복 이동한다.
피스톤부(60)는 하우징(10)의 내부에 슬라이드 이동 가능하게 설치되고, 볼트스크류(50)를 내부에 수용하며, 길이방향으로 핀(51)을 안내하는 가이드레일(61)이 형성된다. 가이드레일(61)을 따라서 핀(51)이 안내되기 때문에, 핀(51)에 의하여 볼트스크류(50)는 회전하지 않고 길이방향으로 직선 이동하게 된다.
피스톤부(60)에는 너트스크류(40)에 인접한 위치(도 1 기준 우측)에, 핀(51)이 회전 가능한 공간이 형성되는 핀수용공간부(62)가 구비된다. 핀수용공간부(62)는 핀(51)의 회전에 상응되게, 튜브 형상으로 형성된다. 핀수용공간부(62)의 폭방향 길이는 핀(51)의 직경보다 크게 형성된다. 볼트스크류(50)의 외주면에 형성된 핀(51)이 핀수용공간부(62)에서 회전하면서, 모터부(20)의 부하가 급변(즉, 모터부(20)의 전류량이 급변)하면, ECU(5)는 모터부(20)의 구동을 정지시킨다. 따라서, 핀(51)이 너트스크류(40)에 충돌되는 것이 방지되고, 볼트스크류(50)와 너트스크류(40)의 과도한 잠김이 방지되어, 기어의 과도한 잠김과 파손을 방지할 수 있게 된다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 장치의 어플라이 작동을 살펴본다.
도 1에서, 운전자가 버튼, 스위치, 또는 레버 등을 조작하여 주차 브레이크 장치를 작동시키면, ECU(5)가 모터부(20)를 구동시킨다. 전자식이 아닌 기계식인 경우에는 ECU(5)가 없고, 모터부(20)에서 레버와 연결되어 가동될 수 있다.
모터부(20)에서 발생하는 회전력에 의하여 기어부(30)가 작동된다. 모터부(20)의 회전력은 기어부(30)의 구동기어(31)에 전달되고, 구동기어(31)는 종동기어(32)를 회전시킨다.
종동기어(32)의 회전에 따라 너트스크류(40)가 회전하고, 너트스크류(40)의 회전에 의하여 볼트스크류(50)가 우측 방향으로 직선 이동한다.
도 2를 참조하면, 볼트스크류(50)의 외주면에 형성된 핀(51)은 핀수용공간부(62)에 수용된다.
그리고, 피스톤부(60)는 압축된 탄성부재(11)의 탄성력에 의하여 우측방향으로 이동하게 된다. 피스톤부(60)는 탄성변형부(12)에 의하여 더 이상 이동이 제한되고, 너트스크류(40)와의 충돌이 방지된다.
도 3을 참조하면, 핀(51)은 너트스크류(40)에 설치된 충돌방지부재(41)를 가압하고, 충돌방지부재(41)에 의하여 핀(51)과 너트스크류(40)의 충돌이 방지된다.
도 4를 참조하면, 핀수용공간부(62)에 수용된 핀(51)은 회전하게 되고, ECU(5)에서는 핀(51)이 핀수용공간부(62)에서 1 내지 2회 회전하는 중에 모터부(20)의 부하가 급변, 즉 모터부(20)의 전류량이 급변하는 것을 확인하고, ECU(5)는 모터부(20)의 구동을 정지시킨다.
도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 장치의 릴리즈 작동을 살펴본다.
도 5를 참조하면, 핀(51)은 핀수용공간부(62)에 수용된 상태이다.
도 6을 참조하면, ECU(5)에서 모터부(20)를 구동시키면, 기어부(30)와 너트스크류(40), 볼트스크류(50) 등이 순차적으로 구동된다. 볼트스크류(50)의 구동에 의하여, 핀(51)은 핀수용공간부(62)에서 회전한다.
도 7을 참조하면, 핀(51)은 너트스크류(40)에 설치된 충돌방지부재(41)의 탄성력에 의하여 좌측방향으로 이동하게 되고, 핀(51)은 핀수용공간부(62)에서 이탈하여 좌측방향으로 볼트스크류(50)의 구동에 따라 이동하게 된다.
도 8을 참조하면, 볼트스크류(50)와 핀(51)의 직선 이동에 따라, 피스톤부(60)도 좌측방향으로 이동하게 된다. 피스톤부(60)는 하우징(10)에 설치된 탄성부재(11)와 접촉하여 더 이상 이동이 제한된다.
ECU(5)는 피스톤부(60)가 스프링과 접촉되어 모터부(20)의 부하가 증가되어 전류값이 증가된 것을 확인하게 된다. ECU(5)는 증가된 전류값을 통하여 전류량이 급변하는 것을 확인하고, 모터부(20)의 구동을 정지시킨다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
5: ECU 10: 하우징
11: 탄성부재 12: 탄성변형부
20: 모터부 30: 기어부
31: 구동기어 32: 종동기어
40: 너트스크류 41: 충돌방지부재
50: 볼트스크류 51: 핀
60: 피스톤부 61: 가이드레일
62: 핀수용공간부 70: 케이블

Claims (7)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 내부에 설치되고, 모터부의 구동에 따라 구동되는 기어부;
    상기 기어부와 연결되고, 상기 기어부의 구동에 의하여 회전하는 너트스크류;
    일단은 케이블과 연결되고, 타단은 상기 너트스크류와 나사 결합되며, 외주면에 핀이 돌출 형성되고, 상기 너트스크류를 관통하면서 길이방향으로 직선 이동하는 볼트스크류; 및
    상기 하우징의 내부에 슬라이드 이동 가능하게 설치되고, 상기 볼트스크류를 수용하며, 길이방향으로 상기 핀을 안내하는 가이드레일이 형성되는 피스톤부;를 포함하고,
    상기 피스톤부에는 상기 너트스크류에 인접하여 형성되고, 상기 핀이 회전 가능한 공간이 형성되는 핀수용공간부가 구비되고,
    상기 모터부의 작동을 제어하는 ECU를 더 포함하고,
    상기 ECU는 상기 핀이 상기 핀수용공간부에서 설정 횟수로 회전하는 중에 상기 모터부의 부하가 급변되면 상기 모터부의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징에는 슬라이드 이동하는 상기 피스톤부와의 충돌을 완화시키는 탄성부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하우징에는 상기 너트스크류에 인접하여 형성되고, 상기 피스톤부의 이동을 제한하는 탄성변형부가 설치되는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탄성변형부는 탄성력을 가지는 탄성 재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 너트스크류에는 상기 핀과의 접촉 시 충격을 완화시키는 충돌방지부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기어부는,
    상기 모터부의 회전축에 연결되고, 외주면에 복수개의 기어가 형성되는 구동기어; 및
    일단은 상기 구동기어의 기어와 수직방향으로 맞물리게 형성되고, 타단은 상기 너트스크류에 연결되는 종동기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 장치.
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