KR20120058733A

KR20120058733A - Ｄｉｈ 일체형 전자식 주차 브레이크

Info

Publication number: KR20120058733A
Application number: KR1020100120156A
Authority: KR
Inventors: 박원관; 손영선
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-06-08

Abstract

본 발명은 전자식 주차 브레이크(EPB)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원판 형태의 플레이트, 상기 플레이트의 전면에 설치되는 한 쌍의 브레이크슈, 상기 브레이크슈의 사이에 위치하여 브레이크슈의 움직임을 조절하는 작동부, 상기 브레이크슈 및 작동부 사이에 위치하여 브레이크슈를 원위치로 복원시키는 리턴 스프링, 상기 작동부의 후면에 결합되어 상기 작동부에 동력을 제공하는 모터 및 상기 모터의 일측에 연결되어 전력을 제공하고 작동신호를 전달하는 커넥터를 포함하여 이루어져, DIH(Drum In Hat) 구조를 일체형으로 적용하여 모터를 이용한 전자식으로 작동하게 함으로서, 사용자의 편의성 및 브레이크 성능을 향상시킬 수 있는 DIH 일체형 전자식 주차 브레이크에 관한 것이다.

Description

ＤＩＨ 일체형 전자식 주차 브레이크{Electronic parking brake having DIH}

본 발명은 전자식 주차 브레이크(EPB)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 DIH(Drum In Hat) 구조를 일체형으로 적용하여 편의성 및 성능을 향상시킬 수 있는 전자식 주차 브레이크에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 브레이크 시스템(Break System)은 주행하는 자동차를 감속 및 정지시킴과 동시에 주차 상태를 유지하기 위하여 사용되는 것으로, 자동차를 감속 및 정지시킬 때 사용하는 주 브레이크(Foot Brake)와 주차시킬 때 사용되는 주차 브레이크(Parking Brake)로 구분된다.

주 브레이크는 그 구조에 따라 디스크 브레이크와 드럼 브레이크로 구분되는데, 최근에는 자동차의 후륜에도 드럼 브레이크가 아닌 디스크 브레이크가 많이 사용됨에 따라, 주차 브레이크가 디스크 브레이크와 별도로 구비되며, 이를 위하여 DIH(Drum In Hat) 주차 브레이크가 구비된다.

즉, 도1a 및 1b 에 도시된 바와 같이, DIH 브레이크는 디스크 브레이크 내부에 드럼 브레이크가 구비된 것으로, 브레이크 레버의 조작에 의해 작동부가 이동되면 브레이크슈가 바퀴에 고정된 드럼을 향해 확장되어 브레이크슈에 장착된 라이닝과 드럼이 상호 마찰됨으로써 주차 제동력이 발생되고, 다시 브레이크 레버를 조작하여 주차 제동력이 해제되면 브레이크슈가 리턴스프링의 탄성력에 의해 제 위치로 복귀하게 된다.

그러나, 이와 같은 주차 브레이크는 운전자가 직접 브레이크 레버를 잡아당겨 케이블을 이동시킴으로서 주차 브레이크를 작동하게 되므로, 편의성 및 성능이 떨어질 뿐만 아니라, 최근 적용되고 있는 전자식 주차 브레이크의 적용이 되지 않는 실정이었다.

즉, 기존의 케이블 방식과 달리 전자식으로 제어되는 주차 브레이크 시스템인 EPB(Electronic Parking Brake)는, 차량이 서 있을 때는 컴퓨터가 차량의 속도와 엔진의 회전, 브레이크의 동작 유무를 판단해 운전자가 브레이크를 밟은 깊이만큼 잠겨 있게 되므로, 정차 중에는 운전자가 브레이크를 밟고 있지 않더라도 도중에 브레이크가 풀릴 염려가 없으며, 차량을 출발시킬 때는 브레이크가 잠긴 상태에서 페달만 밟으면 자동으로 풀리기 때문에 그대로 출발하면 된다는 장점이 있다.

이와 같은 전자식 주차 브레이크를 적용하면 비탈에서 출발할 때도 뒤로 밀리지 않고, 교통체증이 심할 경우에도 운전자가 속도를 높일 때만 앞으로 나아가게 되어 있어, 자주 액셀레이터 페달을 밟을 필요가 없는 등의 효과가 있으나, DIH 주차 브레이크의 적용이 되지 않는 문제가 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, DIH 브레이크를 모터를 이용한 전자식으로 작동하게 함으로서, 사용자의 편의성 및 브레이크 성능을 향상시킬 수 있는 전자식 주차 브레이크를 제공하고자 함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 주차 브레이크에 있어서, 원판 형태의 플레이트, 상기 플레이트의 전면에 설치되는 한 쌍의 브레이크슈, 상기 브레이크슈의 사이에 위치하여 브레이크슈의 움직임을 조절하는 작동부, 상기 브레이크슈 및 작동부 사이에 위치하여 브레이크슈를 원위치로 복원시키는 리턴 스프링, 상기 작동부의 후면에 결합되어 상기 작동부에 동력을 제공하는 모터 및 상기 모터의 일측에 연결되어 전력을 제공하고 작동신호를 전달하는 커넥터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 작동부는, 상기 모터의 끝단에 형성되어 모터로부터 발생한 동력을 전달하는 모터기어, 상기 모터기어와 직교하면서 맞물려 회전하도록 원판 형태로 형성되는 제1웜기어, 상기 제1웜기어의 중심으로부터 수직 방향으로 연장되어 회전하는 제2웜기어, 상기 제2웜기어와 직교하면서 맞물려 회전하도록 원통 형태로 형성되는 피니언기어 및 상기 피니언기어의 내부에 위치하여 상기 피니언기어의 회전에 대응하여 회전하는 스크류를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스크류는, 길이 방향으로 관통되도록 중공이 형성된 원통 형상의 암스크류 및 상기 암스크류의 내부 공간에 삽입되어 길이가 조절되는 수스크류를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 피니언기어는 일정한 폭을 가지도록 형성되어, 상기 스크류의 길이 조절에 따라 상기 제2웜기어를 기준으로 상기 피니언기어가 길이 방향으로 이동 가능하도록 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는, DIH 브레이크를 모터를 이용하여 전자식으로 작동하도록 함으로서, 종래 케이블을 이용하여 사용자가 직접 작동하던 주차 브레이크에 비하여 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있음은 물론, 케이블 삭제로 인하여 차량 레이아웃 설정이 용이하며, ECU를 이용한 브레이크의 다양한 제어가 가능하므로 더욱 안전하다.

또한, 드럼 브레이크 특유의 자기배력 작용을 이용하여 적은 힘으로도 큰 제동력을 발휘할 수 있으므로, 모터를 소형화할 수 있으며, 대형 차량에도 전자식 주차 브레이크(EPB)를 적용할 수 있다.

또한, 스크류의 셀프 락킹(self-locking) 특성으로 제동력을 유지하기 위한 추가적인 전력이 필요하지 않아 보다 경제적이며, 2단의 웜기어의 사용으로 적은 부피로 고감속비를 구현할 수 있고, 모터 및 기어의 연결 각도를 다양하게 변화시킬 수 있으므로, 차종별 레이아웃에 따라 적용하기가 용이하다.

도1a 및 1b 는 종래 사용되던 DIH 브레이크를 도시한 사시도.
도2a 및 2b 는 본 발명인 DIH 일체형 전자식 주차 브레이크를 도시한 사시도.
도3a 및 3b 는 본 발명에 사용되는 작동부 및 모터를 도시한 사시도.
도4a 및 4b 는 본 발명에 사용되는 작동부 및 모터의 결합각도가 변경되는 것을 도시한 개략도.
도5a 및 5b 는 본 발명에 사용되는 작동부 및 모터의 결합각도가 변경되는 것을 도시한 사시도.
도6a 및 6b 는 본 발명에 사용되는 작동부를 도시한 상세도.
도7a 및 7b 는 본 발명에 사용되는 작동부가 작동되는 과정을 도시한 측면도.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명인 DIH 일체형 전자식 주차 브레이크는, 원판 형태의 플레이트(10), 상기 플레이트(10)의 전면에 설치되는 한 쌍의 브레이크슈(20), 상기 브레이크슈(20)의 사이에 위치하여 브레이크슈(20)의 움직임을 조절하는 작동부(30), 상기 브레이크슈(20) 및 작동부(30) 사이에 위치하여 브레이크슈(20)를 원위치로 복원시키는 리턴 스프링(40), 상기 작동부(30)의 후면에 결합되어 상기 작동부(30)에 동력을 제공하는 모터(50) 및 상기 모터(50)의 일측에 연결되어 전력을 제공하고 작동신호를 전달하는 커넥터(60)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

즉, 도2a 및 2b 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플레이트(10), 브레이크슈(20) 및 리턴 스프링(40) 등은 종래 사용되던 DIH 브레이크의 구성과 유사하며, 본 발명은 한 쌍의 브레이크슈(20)의 사이에 위치하여 브레이크슈(20)를 확장하도록 움직임을 조절하는 작동부(30), 상기 작동부(30)의 후면에 결합된 모터(50) 및 커넥터(60)의 적용에 그 특징이 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 디스크 브레이크 내부에 드럼 브레이크가 구비되어, 플레이트(10) 후면에 위치한 모터(50)가 회전하여 작동부(30)에 동력을 제공하면, 브레이크슈(20)가 바퀴에 고정된 드럼을 향해 확장되어 브레이크슈(20)에 장착된 라이닝과 드럼이 상호 마찰됨으로써 주차 제동력이 발생하게 되므로, 사용자가 직접 브레이크 레버를 조작하여 연결되어 있는 케이블을 통하여 주차 브레이크를 작동하던 것에 비하여 편의성이 대폭적으로 향상될 수 있다.

뿐만 아니라, 작동부(30)에 연결되어 있던 케이블을 사용하지 않으므로, 차량의 레이아웃 설정이 보다 용이해 질 수 있으며, 모터(50)의 회전을 이용하여 전자식으로 브레이크를 작동시키므로 ECU 설정을 통한 ABS 제어, Fade 보장제어 등의 다양한 제어가 가능하므로, 차량의 안전성이 더욱 보장될 수 있고 브레이크 성능이 보다 향상될 수 있다.

이와 같은 전자식 주차 브레이크의 작동을 위하여, 상기 한 쌍의 브레이크슈(20) 사이에 위치한 상기 작동부(30)는, 상기 모터(50)의 끝단에 형성되어 모터(50)로부터 발생한 동력을 전달하는 모터기어(51), 상기 모터기어(51)와 직교하면서 맞물려 회전하도록 원판 형태로 형성되는 제1웜기어(31), 상기 제1웜기어(31)의 중심으로부터 수직 방향으로 연장되어 회전하는 제2웜기어(32), 상기 제2웜기어(32)와 직교하면서 맞물려 회전하도록 원통 형태로 형성되는 피니언기어(33) 및 상기 피니언기어(33)의 내부에 위치하여 상기 피니언기어(33)의 회전에 대응하여 회전하는 스크류(34)를 포함하여 이루어진다.

즉, 도3a 및 3b 에 도시된 바와 같이, 플레이트(10)를 기준으로, 플레이트(10)의 전면에는 제1웜기어(31), 제2웜기어(32), 피니언기어(33) 및 스크류(34)가 위치하며, 플레이트(10)의 후면에는 모터기어(51), 모터(50) 및 커넥터(60)가 위치하여 브레이크슈(20)의 확장 및 축소를 조절하게 된다.

상기 모터(50)는 커넥터(60)를 통하여 DC전원을 공급받아 회전하게 되며, 필요에 따라 모터(50)의 작동여부 또는 회전수를 조절하기 위하여 작동신호가 전달되도록 할 수도 있다.

상기 모터(50)의 끝단에는 모터(50)의 회전에 따라 회전하게 되는 모터기어(51)가 형성되어 있으며, 상기 모터기어(51)의 일측에는 원판 형태의 제1웜기어(31)가 맞물리도록 위치하는데, 회전방향을 바꾸어 회전하는 웜기어의 특성상, 상기 제1웜기어(31)는 상기 모터기어(51)와 직교하면서 맞물려 회전하게 된다.

또한, 상기 제1웜기어(31)의 중심에는 제2웜기어(32)가 형성되고, 상기 제2웜기어(32)는 상기 제1웜기어(31)의 중심으로부터 하방으로 연장되며, 상기 제1웜기어(31)의 지름보다 상대적으로 작은 지름을 가지도록 형성됨으로서, 적은 기어수로 큰 감속비를 구현할 수 있도록 하였다.

상기 제1웜기어(31)와 제2웜기어(32)는 일체형으로 형성될 수 있으며, 따라서 두 기어의 중심축 및 회전방향이 동일하게 형성되어 기어의 감속을 가능하게 한다.

상기 제2웜기어(32)의 일측에는 원통 형태의 피니언기어(33)가 위치하는데, 상기 피니언기어(33)는 상기 제2웜기어(32)와 직교하면서 맞물리도록 형성되어 회전 방향을 전환시킬 수 있다.

상기 피니언기어(33)의 내부에는 스크류(34)가 형성되어, 상기 피니언기어(33)와 동시에 회전하도록 이루어지며, 이에 따라 상기 피니언기어(33)의 회전에 대응하여 상기 스크류(34)가 동일하게 회전하게 된다.

상기와 같은 DIH 브레이크의 작동을 위한 다양한 기어 및 모터(50)는 그 결합방향을 다양하게 변경할 수 있는데, 도4a 및 4b 에 도시된 바와 같이, 원형으로 형성된 각각의 기어들이 맞물리는 각도를 조절하고 모터(50)가 연결된 각도를 변경하여, 각각의 기어 및 모터(50)가 결합되는 방향을 조절하게 된다.

즉, 도4a 에 도시된 바와 같이, 모터기어(51)와 제1웜기어(31)가 서로 맞물리는 지점 및 각도를 조절하여 상기 모터(50)를 수평 방향으로 자유롭게 이동시키면서 위치를 설정할 수 있으며, 도4b 에 도시된 바와 같이, 제2웜기어(32)와 피니언기어(33)가 서로 맞물리는 지점 및 각도를 조절하여 웜기어 및 이에 결합된 모터(50)를 수직 방향으로 자유롭게 이동시키면서 위치를 설정할 수 있다.

따라서 각각의 기어들이 맞물리는 각도를 쉽게 변화시킬 수 있어, 도5a 및 5b 에 도시된 바와 같이, 플레이트(10)의 후면에 위치하는 모터(50)의 위치 및 방향을 다양하게 설정할 수 있으므로, 차종에 따라 레이아웃 설정이 보다 유리하며 다양한 차량에 DIH 일체형 전자식 주차 브레이크가 쉽게 적용될 수 있다.

상기 모터(50)의 회전력을 각각의 기어를 통하여 전달받아 상기 브레이크슈(20)를 작동시키는 스크류(34)는, 스크류(34)가 회전하면서 길이 방향으로 길이가 조절되어 상기 브레이크슈(20)를 확장하거나 축소시켜 DIH 브레이크의 작동을 가능하게 한다.

즉, 도6a 및 6b 에 도시된 바와 같이, 상기 스크류(34)는 길이 방향으로 관통되도록 중공이 형성된 원통 형상의 암스크류(35) 및 상기 암스크류(35)의 내부 공간에 삽입되어 길이가 조절되는 수스크류(36)를 포함하여 이루어지는데, 상기 암스크류(35)는 내부 공간에 나사골이 형성되고 상기 수스크류(36)는 외측면을 따라 나사산이 형성되어, 상기 암스크류(35)와 수스크류(36)가 서로 결합되어 회전할 수 있다.

상기 스크류(34)의 작동에 의한 브레이크의 작동 과정을 살펴보면, 상기 암스크류(35)는 상기 피니언기어(33)의 내부에 결합되어, 상기 피니언기어(33)의 회전에 따라 동시에 상기 암스크류(35)가 회전하게 되며, 이때 상기 암스크류(35)의 내부에 결합되어 있는 상기 수스크류(36)는 타측면이 브레이크슈(20)에 밀착되어 지지되고 있어 상기 암스크류(35)의 회전에도 불구하고 회전하지 않도록 고정된다.

이에 따라, 상기 암스크류(35)의 회전에 의하여 암스크류(35)와 수스크류(36) 사이의 간격이 벌어져 수스크류(36)가 길이 방향으로 방출되면서 수스크류(36)와 접촉하고 있는 브레이크슈(20)를 전방으로 밀어내게 되고, 이에 대한 반작용으로 암스크류(35)가 후방으로 밀려나게 되며, 후방에 접촉하고 있는 다른 브레이크슈(20)를 동시에 밀어내며 브레이크의 작동을 가능하게 한다.

브레이크를 해제할 필요가 있는 경우에는, 모터(50)의 회전을 반대로 작동시켜, 상기와 같은 스크류(34)의 동작 방향을 반대로 이루어지게 함으로서, 한 쌍의 브레이크슈(20)가 서로를 향하여 축소되도록 할 수 있으며 이에 따라 브레이크가 해제된다.

따라서, 상기와 같은 모터(50) 및 기어의 회전에 의하여 상기 스크류(34)가 한 쌍의 브레이크슈(20)가 이격된 공간 사이에서 길이가 조절되면서 브레이크를 작동 또는 해제시킬 수 있으므로, 종래 사용자가 브레이크 레버 및 케이블을 직접 조작하여 브레이크를 작동 또는 해제하던 것에 비하여 편의성이 증대될 뿐만 아니라, 브레이크 성능이 보다 향상될 수 있다.

나아가, 상기 피니언기어(33)는 도7a 및 7b 에 도시된 바와 같이, 일정한 폭을 가지도록 형성되어 상기 스크류(34)의 길이 조절에 따라 상기 제2웜기어(32)를 기준으로 상기 피니언기어(33)가 길이 방향으로 이동 가능하도록 이루어지는 것이 좋은데, 상기 모터(50)로부터 연결되는 상기 제2웜기어(32)가 일정한 위치에 고정되어 있음에 따라, 상기 피니언기어(33)가 전후방향으로 이동되면서 제2웜기어(32)와의 맞물림이 어긋나게 되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 상기 암스크류(35) 및 수스크류(36)가 회전하면서 브레이크슈(20)를 밀어냄에 따라, 암스크류(35)가 전후방향으로 슬라이딩 되고, 상기 암스크류(35)의 외측에 일체로 형성된 피니언기어(33) 또한 전후방향으로 슬라이딩 된다.

따라서, 상기와 같은 피니언기어(33)의 움직임에도 불구하고 피니언기어(33)와 제2웜기어(32)가 계속적으로 맞물려 회전력을 전달할 수 있도록 하기 위하여, 상기 피니언기어(33)의 폭을 넓게 형성하는 것이 바람직하며, 특히, 상기 브레이크슈(20)의 이격 거리 및 스크류(34)의 이동 거리보다 상기 피니언기어(33)의 폭을 넓게 형성하여 구조의 안전성을 유지하고 고장을 방지하는 것이 좋다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

10 : 플레이트 20 : 브레이크슈
30 : 작동부 31 : 제1웜기어
32 : 제2웜기어 33 : 피니언기어
34 : 스크류 35 : 암스크류
36 : 수스크류 40 : 리턴스프링
50 : 모터 51 : 모터기어
60 : 커넥터

Claims

주차 브레이크에 있어서,
원판 형태의 플레이트(10);와 상기 플레이트(10)의 전면에 설치되는 한 쌍의 브레이크슈(20);와 상기 브레이크슈(20)의 사이에 위치하여 브레이크슈(20)의 움직임을 조절하는 작동부(30);와 상기 브레이크슈(20) 및 작동부(30) 사이에 위치하여 브레이크슈(20)를 원위치로 복원시키는 리턴 스프링(40);과 상기 작동부(30)의 후면에 결합되어 상기 작동부(30)에 동력을 제공하는 모터(50); 및 상기 모터(50)의 일측에 연결되어 전력을 제공하고 작동신호를 전달하는 커넥터(60);를 포함하고,
상기 작동부(30)는, 상기 모터(50)의 끝단에 형성되어 모터(50)로부터 발생한 동력을 전달하는 모터기어(51);와 상기 모터기어(51)와 직교하면서 맞물려 회전하도록 원판 형태로 형성되는 제1웜기어(31);와 상기 제1웜기어(31)의 중심으로부터 수직 방향으로 연장되어 회전하는 제2웜기어(32);와 상기 제2웜기어(32)와 직교하면서 맞물려 회전하도록 원통 형태로 형성되는 피니언기어(33); 및 상기 피니언기어(33)의 내부에 위치하여 상기 피니언기어(33)의 회전에 대응하여 회전하는 스크류(34);를 포함하는 것을 특징으로 하는 DIH 일체형 전자식 주차 브레이크.
제1항에 있어서, 상기 스크류(34)는,
길이 방향으로 관통되도록 중공이 형성된 원통 형상의 암스크류(35) 및 상기 암스크류(35)의 내부 공간에 삽입되어 길이가 조절되는 수스크류(36)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 DIH 일체형 전자식 주차 브레이크.
제1항에 있어서, 상기 피니언기어(33)는 일정한 폭을 가지도록 형성되어, 상기 스크류(34)의 길이 조절에 따라 상기 제2웜기어(32)를 기준으로 상기 피니언기어(33)가 길이 방향으로 이동 가능하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 DIH 일체형 전자식 주차 브레이크.