KR20050105766A

KR20050105766A - 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터

Info

Publication number: KR20050105766A
Application number: KR1020040031022A
Authority: KR
Inventors: 최병근
Original assignee: 에스엘 주식회사
Priority date: 2004-05-03
Filing date: 2004-05-03
Publication date: 2005-11-08
Also published as: KR100586154B1

Abstract

본 발명은 전동모터의 동력으로 작동하도록 구성된 자동차의 전자식 주차 브레이크 장치에서 주차 브레이크가 걸리거나 해제될 때 주차 케이블을 당기거나 당겨진 상태를 해제하기 위한 동력을 발생하는 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터에 관한 것이다.

본 발명에 따른 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터는 전동모터(1); 상기 전동모터에 의해 회전되는 리드 스크류(5); 회전이 구속된 상태에서 상기 리드 스크류에 나사 결합되어 상기 리드 스크류의 회전으로 축방향으로 이동하면서 주차 브레이크 케이블(7)을 당기거나 당김 상태를 해제하는 이퀄라이저(6); 및 상기 이퀄라이저에 의해 당겨진 상기 주차 브레이크 케이블을 해제 가능하게 구속하는 구속수단;을 포함하여 이루어지며, 이와 같은 액츄에이터는 록킹기구인 폴-래킷 기구가 배제됨에 따라 소음이 아주 작고 구성이 단순하며 조작이 간편하다. 또한, 리드 스크류의 리드각 규제가 적어 리드 스크류의 리드각을 크게 하는 경우 동력효율이 높아 동작반응속도가 매우 빠르다.

Description

자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터{ACTUATOR OF ELECTRIC PARKING BRAKE FOR AUTOMOTIVE VEHICLE}

자동차 주차 브레이크 장치는 주,정차시 자동차가 임의로 움직이지 못하도록 구속하거나 주행 중 제동장치를 가동할 수 없는 비상상황에서 자동차를 긴급 제동하는데 사용되는 자동차의 필수 안전장치로서, 종래에는 핸드 레버나 풋 페달에 운전자가 가하는 힘에 의해 기계적으로 작동하는 기계식 자동차 전자식 주차 브레이크장치가 주로 사용되었다.

그러나, 최근에는 전동모터의 동력을 이용하여 주차 브레이크를 동작 또는 동작을 해제시킴으로써 운전자의 편의성을 개선할 수 있고 또한 주차 브레이크 가동시 제동성능을 높일 수 있는 전자식 주차 브레이크장치가 개발되어 자동차에 장착되고 있다.

자동차 전자식 주차 브레이크장치는 운전자의 조작으로 신호를 생성하는 신호발생부와, 상기 신호발생부로부터 입력되는 신호에 의해 전반적인 제어기능을 수행하는 컨트롤러, 그리고, 상기 컨트롤러의 제어에 따라 동력을 발생하여 주차 케이블을 직접적으로 당김/해제할 수 있는 액츄에이터 등 대체로 3 가지 주요구성으로 이루어진다.

이와 같은 자동차 전자식 주차 브레이크장치에 있어서, 액츄에이터는 컨트롤러의 제어에 의해 구동하는 전동모터의 구동력을 기어와 감속기 등을 통해 주차 브레이크 케이블에 작용하여 주차 브레이크 케이블을 당기거나 해제하는 것으로, 전동모터 구동축의 회전운동을 주차 브레이크 케이블에 그대로 작용하거나 직선운동 변환기구 등으로 직선운동으로 변환하여 작용하고 더불어 당겨진 주차 브레이크 케이블을 풀리지 않게 록킹기구로 구속함으로써 자동차의 주,정차된 상태가 유지되도록 한다.

대한민국 특허출원 제2000-75275호의 '차량용 전동식 파킹브레이크 장치'와 동 특허출원 제2000-7005496호 '자동차용 기계·전기식 주차 브레이크 시스템' 등에는 위와 같이 주차 브레이크 케이블을 당김/해제하기 위한 액츄에이터가 포함된 전자식 주차 브레이크장치들로서, 이들 브레이크 장치의 각 액츄에이터에는 폴-래칫(Pawl-Latchet)과 셀프 록킹 기어(Self-locking gear) 등이 주차 브레이크 케이블을 구속하기 위한 록킹수단으로 이용되고 있다.

그러나, 폴-래칫을 이용한 종래 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터의 경우에는 폴과 래칫 간의 심한 금속 마찰음으로 인해 작동소음이 크다는 문제점이 있었으며 폴과 래칫의 록킹상태를 풀기 위한 별도의 록킹해제기구가 필요하여 조작성이 떨어지고 구성이 복잡하다는 문제점이 있었다. 그리고, 상기 셀프 록킹 기어를 이용한 종래 액츄에이터의 경우에는 전동모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 리드 스크류의 리드각이 일정 각도 이하로 규제되어 리드 스크류가 리드각이 매우 작기 때문에 전동모터의 동력효율이 낮아 운전자의 조작에 대한 동작반응속도가 느리고 고출력 전동모터를 필요하여 제작원가 높다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터들이 갖는 문제점이 해소된 것으로, 작동소음이 작고, 별도의 록킹장치가 필요치 않음에 따라 주차 브레이크 케이블의 구속상태를 해제하기 위한 록킹장치 해제기구가 배제되어 구성이 단순하면서 조작이 간편하고 또한 동력전달효율이 높아서 동작반응속도가 빠르며, 주,정차에 따른 제동하중이 변하는 경우 일부 부재의 교체만으로 대응이 가능하여 구조 등의 변경없이 일부 부재의 교체만으로 여러 차종에 범용적으로 적용할 수 있는 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터는 전동모터; 상기 전동모터에 대하여 동력전달수단를 매개로 동력적으로 연결되어 상기 전동모터 에 의해 회전되는 리드 스크류(5); 회전이 구속된 상태에서 상기 리드 스크류에 나사 결합되어 상기 리드 스크류의 회전으로 축방향으로 이동하면서 주차 브레이크 케이블을 당기거나 당김 상태를 해제하는 이퀄라이저; 및 상기 이퀄라이저에 의해 당겨진 상기 주차 브레이크 케이블을 해제 가능하게 구속하는 구속수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상의 구성과 함께 본 발명에 따른 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터에는 상기 동력전달수단으로서, 상기 전동모터의 동력으로 회전되고 가동턱이 성형된 헥사 샤프트와; 상기 리드 스크류에 결합된 상태에서 소정의 간격을 두고 성형된 2 개의 피동턱이 상기 헥사 샤프트의 가동턱에 선택적으로 구속되어 상기 헥사 샤프트에 의해 회전되면서 상기 리드 스크류를 회전시키는 피동풀리가 포함될 수 있다.

상기 헥사 샤프트와 상기 피동풀리는 동심원상에 배열되는 원형의 회전체인인 것이 바람직하다.

상기 구속수단으로는, 회전되지 않게 고정된 고정 샤프트와; 상기 헥사 샤프트와 상기 피동풀리를 서로 연동시키되 상기 피동풀리에 의해 회전될 때는 상기 고정 샤프트에 압착되면서 그에 따른 마찰력으로 상기 피동풀리를 상기 고정 샤프트에 대해 회전되지 못하게 구속하는 토션스프링 등이 포함될 수 있다.

바람직한 구성으로서, 상기 토션스프링은 상기 헥사 샤프트에 대하여 상기 피동풀리를 양방향으로 연동시키도록 구성되고, 상기 고정샤프트는 상기 차체에 고정된 브라켓에 고정되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 토션스프링은 상기 고정 샤프트의 외주에 탄성 확장된 상태로 끼워지되 그 양단의 수직 엔드부가 상기 피동풀리의 각 피동턱에 대하여 상기 고정 샤프트에 감겨지는 방향으로 구속됨과 아울러 상기 헥사 샤프트의 가동턱에 대해서 상기 고정 샤프트로부터 풀리는 방향으로 구속되도록 채용될 수 있다.

또한 위 토션 스프링의 경우 내경이 상기 고정 샤프트의 외경 보다 작아서 상기 고정샤프트에 탄성 확장 변위된 상태로 끼워져 결합되도록 구성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터의 구성과 작용을 바람직한 실시예를 통하여 보다 구체적으로 살펴본다.

도 1과 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터의 사시도와 분해사시도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 전자식 주차브레이크장치용 액츄에이터는, 차체(도시되지 않음)에 장착되는 브래킷(10)의 일측에 설치되어 정,역회전 방향의 회전력을 선택적으로 출력하는 전동모터(1), 상기 전동모터(1)의 출력축에 대하여 연동되는 메인 기어(2), 상기 메인 기어(2)에 일체로 회전될 수 있게 결합되는 헥사 샤프트(3), 상기 리드 스크류(5)에 일체로 회전될 수 있게 결합되고 상기 헥사 샤프트(3) 내에서 헥사 샤프트(3)에 연동되어 상기 헥사 샤프트(3)의 양방향 회전력을 상기 리드 스크류(5)에 전달하는 피동풀리(4), 상기 리드 스크류(5)에 나사 결합되어 리드 스크류(5)의 회전으로 축방향으로 이동되면서 주차 브레이크 케이블(7)을 당기거나 당김 해제하는 이퀄라이저(6), 그리고, 상기 이퀄라이저(6)에 의해 당겨지거나 당김 해제된 주차 브레이크 케이블(7)을 해제 가능하게 구속하기 위한 구속수단으로서 브래킷(10)에 고착되는 비회전체인 고정 샤프트(8)와, 고정 샤프트(8) 상에 끼워져 상기 헥사 샤프트(3)와 피동풀리(4)를 연동시키는 토션 스프링(9) 등으로 이루어져 있다.

이상의 구성에 있어서, 메인 기어(2)는 전동모터(1)의 출력축에 예컨대 워엄, 워엄휠, 아이들 기어 등과 같은 회전비 조절이 가능한 동력전달수단(도시되지 않음)를 매개로 동력적으로 연결된다.

상기 헥사 샤프트(3)와 피동풀리(4)는 동심원상에 설치되며 각각 내주와 외주의 서로 간섭되는 위치에 가동턱(3a)과 피동턱(4a,4b)들이 성형되어 있어서 서로 상대회전하는 경우 이들 가동턱(3a)과 피동턱(4a,4b)이 구속됨으로써 서로 연동하게 된다.

토션 스프링(9)은 상기 고정 샤프트(8) 외경 보다 작은 내경을 갖는 나선 스프링 형태의 토션스프링으로서, 도 3에 나타난 바와 같이, 탄성 팽창된 상태에서 고정 샤프트(8)에 탄성 압입된다. 이 토션 스프링(9)의 양 끝단에는 헥사 샤프트(3)의 가동턱(3a) 양측과 피동풀리(4)의 피동턱(4a,4b) 사이에 배치되는 수직엔드부(9a,9b)가 반경방향으로 돌출 성형되는데, 특히, 이들 수직엔드부(9a,9b)들은 헥사 샤프트(3)의 가동턱(3a)으로부터는 고정 샤프트(8)에서 풀려지는 방향으로 회전력을 받도록, 그리고, 피동풀리(4)의 피동턱(4a,4b)에 대해서는 고정 샤프트(8)에 감겨지는 방향으로 회전력을 받도록 배치된다. 이에, 도 4a와 4b에 나타난 바와 같이 토션 스프링(9)은 헥사 샤프트(3)가 피동풀리(4)에 대하여 정방향 또는 역방향으로 상대회전하는 경우(실선 화살표) 수직엔드부(9a,9b)가 가동턱(3a)으로부터 풀리는 방향으로 회전력을 받게 되어 고정 샤프트(8)로부터 떨어져 자유로운 상태가 되면서 헥사 샤프트(3)의 회전력을 전달하게 된다. 이에 피동풀리(4)가 헥사 샤프트(3)와 함께 일체로 회전하게 된다(점선 화살표). 반대로 도 5에 나타난 바와 같이 헥사 샤프트(3)가 정지된 상태에서 피동풀리(4)가 상대회전하게 되면(실선 화살표) 피동풀리(4)의 회전력이 피동턱(4b)을 통해 토션 스프링(9)이 고정 샤프트(8)에 감겨지는 방향으로 수직엔드부(9b)에 작용하게 되는데, 이 때는 토션 스프링(9)이 고정 샤프트(8) 외주에 더욱 밀착되어 압착되면서 그에 따른 마찰력으로 고정 샤프트(8)에 고정됨으로써 피동풀리(4)를 회전되지 못하도록 구속하게 된다. 이에 리드 스크류(5)는 더 이상 회전되지 못하고 정지되며 또한 헥사 샤프트(3) 역시 피동풀리(4)의 영향을 받지 않고 정지된 상태로 유지하게 된다.

이상과 같은 구성들로 이루어짐에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터는 다음과 같이 작동하여 주차 브레이크 케이블을 당기거나 당김을 해제시킴으로써 주차 브레이크가 걸리게 하거나 이미 걸려진 주차 브레이크를 해제하게 된다.

전원이 인가되면 전동모터(1)가 작동하면서 그에 따른 정방향 또는 역회전 방향으로 회전력을 출력하여 메인 기어(2)가 일체화된 헥사 샤프트(3)와 함께 일체로 회전하게 된다. 이어 헥사 샤프트(3)의 회전력이 가동턱(3a)을 통해 피동풀리(4)의 피동턱(4a,4b)에 전달되고 동시에 토션 스프링(9)의 수직엔드부(9a,9b)에도 토션 스프링(9)이 고정 샤프트(8)로부터 풀리는 방향으로 전달된다. 이에, 토션 스프링(9)이 고정 샤프트(8)로부터 떨어져 자유로운 상태가 되면서 헥사 샤프트(3)의 회전력이 감소없이 전달되어 회전운동을 직선운동으로 변환하는 리드 스크류(5)가 회전하게 됨으로써 이퀄라이저(6)가 리드 스크류(5)를 따라 고정 샤프트(8)측으로 전진 또는 후진하면서 주차 브레이크 케이블(7)을 당기거나 당김을 해제하여 주차 브레이크를 걸리게 하거나 걸린 주차 브레이크를 해지하게 된다.

그리고, 주차 브레이크가 걸리거나 걸려진 상태에서 주차 브레이크 케이블(7)에 인장력이 작용하거나 운전자 등의 조작과 관계없는 기타 원인에 의한 하중이 리드 스크류(5)에 작용하면 그에 따른 회전력이 리드 스크류(5)로부터 피동풀리(4)에 가해지게 되는데, 이 때는 피동턱(4a,4b)을 통해 수직엔드부(9a,9b)에 토션 스프링(9)이 감겨지는 방향으로 작용하여 토션 스프링(9)이 고정 샤프트(8)에 압착되면서 그에 따른 마찰력으로 고정 샤프트(8)에 구속됨으로써 주차 브레이크 케이블(7)의 이동을 막아 주차 브레이크가 걸리거나 해제된 상태를 고수하게 된다. 즉, 운전자에 의하지 않은 하중이 주차 브레이크 케이블(7)에 작용하는 경우에는 토션 스프링(9)이 고정 샤프트(8)에 압착되면서 주차 브레이크 케이블(7)의 이동을 막아 주차 브레이크장치의 록킹상태를 유지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터는 운전자의 조작으로 전동모터(1)에 전원이 인가되면 그 전동모터(1)의 출력을 헥사 샤프트(3), 피동풀리(4), 리드 스크류(5) 등의 동력전달매체를 통해 주차 브레이크 케이블(7)에 작용하여 주차 브레이크 케이블(7)을 당기거나 당김을 해제시킴으로써 주차 브레이크가 걸리게 하거나 걸린 주차 브레이크를 해지할 수 있으며, 또한, 운전자에 의하지 않은 하중이 주차 브레이크 케이블(7)에 작용하는 경우에는 토션 스프링(9)이 고정 샤프트(8)에 압착되어 구속됨으로써 별도의 록킹장치에 의하지 않고도 주차 브레이크장치의 록킹상태를 유지할 수 있다.

위 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터는 별도의 록킹장치에 의하지 않고 주차 브레이크 장치를 자동으로 록킹할 수 있게 구성되어 있는 바, 토션 스프링(9)에 의해 록킹상태를 유지하도록 구성되어 주,정차 상태를 고수하려는 제동력이 매우 크다. 따라서, 종래 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터의 경우에는 리드 스크류의 나사산의 마찰력에 의해 자동 록킹되도록 구성됨에 따라 록킹상태에서의 제동력(리드 스크류의 마찰력) 저하를 막기 위하여 리드 스크류의 리드각이 작게 규제되어 전동모터의 동력효율이 낮은데 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터의 경우에는 토션 스프링(9) 채용으로 제동력이 매우 커서 리드 스크류(5)의 리드각을 크게 할 수 있으므로 전동모터(1)의 동력효율을 높일 수 있다. 이에, 리드 스크류(5)의 리그각을 크게 하는 경우 동작반응속도가 빠르고, 또한, 토션 스프링(9)으로 제동력 조정이 가능하기 때문에 구조 등의 변경없이 토션 스프링(9)을 교체하면서 여러 차종에 범용적으로 적용할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에 따른 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터는 주소음원이었던 록킹기구인 폴-래칫 기구가 배제됨에 따라 소음이 아주 작고, 록킹을 해제하기 위한 록킹 해제 수단이 배제되어 구성이 단순하고 조작이 매우 간편하다.

또한, 토션 스프링의 채용으로 록킹상태에서의 제동력이 매우 커서 리드 스크류의 리드각 규제가 적으므로 리드 스크류의 리드각을 크게 할 수 있다. 따라서 리드 스크류의 리드각을 크게 한 경우 전동모터의 동력효율이 높으므로 운전자의 조작에 대한 동작반응속도가 매우 빠르다.

또한, 토션 스프링의 사양으로 제동력 조정이 가능하기 때문에 구조 등의 변경없이 토션 스프링만을 교체하여 주차에 따른 제동하중이 다른 여러 차종에 범용적으로 적용할 수 있다는 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터의 부분 절개사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터에서 주차 브레이크 케이블을 구속하기 위한 구속수단의 확대사시도.

도 4a와 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터의 주요 동력전달구조를 보인 작동도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터의 록킹 작동도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 전동모터 2 : 메인 기어

3 : 헥사 샤프트 3a : 가동턱

4 : 피동풀리 4a,4b : 피동턱

5 : 리드 스크류 6 : 이퀄라이저

7 : 주차 브레이크 케이블 8 : 고정 샤프트

9 : 토션 스프링 9a,9b : 수직엔드부

10 : 브래킷

Claims

전동모터(1);와

상기 전동모터에 대하여 동력전달수단를 매개로 동력적으로 연결되어 상기 전동모터 에 의해 회전되는 리드 스크류(5); 및

회전이 구속된 상태에서 상기 리드 스크류에 나사 결합되어 상기 리드 스크류의 회전으로 축방향으로 이동하면서 주차 브레이크 케이블(7)을 당기거나 당김 상태를 해제하는 이퀄라이저(6); 그리고

상기 이퀄라이저에 의해 당겨진 상기 주차 브레이크 케이블을 해제 가능하게 구속하는 구속수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터.
제 1 항에 있어서,

상기 동력전달수단은,

상기 전동모터의 동력으로 회전되며, 가동턱(3a)이 성형된 헥사 샤프트(3);와

상기 리드 스크류에 결합된 상태에서 소정의 간격을 두고 성형된 2 개의 피동턱(4a,4b)이 상기 헥사 샤프트의 가동턱(3a)에 선택적으로 구속되어 상기 헥사 샤프트에 의해 회전되면서 상기 리드 스크류를 회전시키는 피동풀리(4);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터.
제 2 항에 있어서,

상기 헥사 샤프트(3)와 상기 피동풀리(4)는 동심원상에 배열되는 원형의 회전체인 것을 특징으로 하는 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 구속수단은,

회전되지 않게 고정된 고정 샤프트(8);와

상기 헥사 샤프트(3)와 상기 피동풀리(4)를 서로 연동시키되 상기 피동풀리에 의해 회전될 때는 상기 고정 샤프트(8)에 압착되면서 그에 따른 마찰력으로 상기 피동풀리를 회전되지 못하게 구속하는 토션스프링(9)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터.
제 4 항에 있어서,

상기 토션스프링(9)은 상기 헥사 샤프트(3)에 대하여 상기 피동풀리(4)를 양방향으로 연동시킬 수 있게 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터.
제 4 항에 있어서,

상기 고정 샤프트(8)는 차체에 고정된 브래킷(10)에 고정되는 것을 특징으로 하는 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

상기 토션스프링은 상기 고정 샤프트의 외주에 탄성 확장된 상태로 끼워지고, 그 양단의 각 수직엔드부(9a,9b)가 상기 피동풀리의 각 피동턱(4a,4b)에 대하여 상기 고정 샤프트에 감겨지는 방향으로 구속되고 상기 헥사 샤프트의 가동턱(3a)에 대해서는 상기 고정 샤프트로부터 풀리는 방향으로 구속되는 것을 특징으로 하는 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터.
제 7 항에 있어서,

상기 토션 스프링(9)은 내경이 상기 고정 샤프트의 외경 보다 작아서 상기 고정 샤프트(8)에 탄성 확장 변위된 상태로 끼워져 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 전자식 주차 브레이크장치용 액츄에이터.