KR20130008164A - 변속 가능한 감속기 및 이를 구비하는 전자식 주차 브레이크 - Google Patents

변속 가능한 감속기 및 이를 구비하는 전자식 주차 브레이크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 제동시 부하의 상태에 따라 감속비를 변환하여 응답성을 향상시킬 수 있는 변속 가능한 감속기 및 이를 구비하는 전자식 주차 브레이크에 관한 것이다.
본 발명에 따른 변속 가능한 감속기는, 모터의 회전축에 설치되는 태양기어; 상기 태양기어와 치합되도록 태양기어 주위에 배치된 복수의 유성기어; 상기 유성기어들의 축과 연결되어 회전하는 캐리어; 상기 유성기어들의 외측에 일정간격 이격되어 고정된 고정형 내접기어와, 상기 유성기어 및 캐리어의 외측과 치합되어 회전하는 회전형 내접기어를 구비하는 내접기어 유닛; 및 상기 고정형 내접기어에 마련되어 전원의 공급 및 차단에 따라 상기 회전형 내접기어를 회전축의 길이방향으로 진퇴시키는 이동수단;을 구비하고, 상기 이동수단에 의해 상기 회전형 내접기어가 전진시 상기 유성기어 및 캐리어와 치합되며, 상기 회전형 내접기어가 후퇴시 상기 유성기어 및 고정형 내접기어와 치합된다.

Description

변속 가능한 감속기 및 이를 구비하는 전자식 주차 브레이크{Decelerator of possible change speed and electronic parking brake with the same}
본 발명은 전자식 주차 브레이크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 제동시 부하의 상태에 따라 감속비를 변환하여 응답성을 향상시킬 수 있는 변속 가능한 감속기 및 이를 구비하는 전자식 주차 브레이크에 관한 것이다.
일반적으로, 전자식 주차 브레이크(Electronic Parking Brake : EPB)는 주차 브레이크의 구동을 전자적으로 제어하는 장치이다. 즉, 전자적으로 차량의 휠에 제동력을 가하여 휠이 회전하지 못하도록 하는 장치이다.
이러한 전자식 주차 브레이크의 종류에는 작동방식에 따라 케이블 풀러(Cable puller) 타입, 모터 온 캘리퍼(Motor-On-Caliper) 타입, 압력 주차 브레이크(Hydraulic Parking Brake) 타입이 있다. 이하에서는 케이블 풀러 타입의 전자식 주차 브레이크를 일 예로 하여 설명한다.
도 1은 종래의 전자식 주차 브레이크를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 전자식 주차 브레이크는 하우징(10)과, 차량의 휠에 제동력을 가하는 브레이크에 연결되는 주차 케이블(20)과, 주차 케이블(20)을 작동시키기 위한 구동력을 발생시키는 모터(30)와, 모터(30)의 회전축에 동력 전달이 가능하도록 연결되는 감속기(40) 및, 감속기(40)와 결합되어 작동하는 스크류 너트유닛(50)을 포함한다.
모터(30)는 외부로부터 전원을 인가받아 구동한다. 이러한 모터(30)에는 회전축(31)이 구비되며, 회전축(31)에는 감속기(40)가 결합되어 회전력을 전달받아 회전한다.
감속기(40)는 회전력을 감속하여 스크류 너트유닛(50)에 전달하는 역할을 한다. 이때, 감속기(40)는 도시된 바와 같이 모터(30)의 회전력을 감속시키도록 유성기어 조립체로써 구성된다.
보다 구체적으로, 감속기(40)는 모터(30)의 회전축에 설치된 태양기어(41)와, 태양기어(41)와 치합되도록 태양기어(41) 주위에 배치된 복수의 유성기어들(42)과, 유성기어들(42)과 치합되도록 유성기어들(42)의 외측에 고정된 내접기어(44) 및, 유성기어들(42)의 축(42a)과 연결된 캐리어(43) 및 캐리어(43)와 스크류 너트유닛(50)을 연결하는 연결기어(45)를 포함하는 형태이다.
스크류 너트유닛(50)은 감속기(40)에 연동하여 작동하면서 주차 케이블(20)을 당기거나 풀어주는 역할을 한다. 이러한 스크류 너트유닛(50)은 주차 케이블(20)이 연결된 스크류부재(51)와, 스크류부재(51)와 나사 결합되는 너트부재(53) 및 너트부재(53)의 외주면에 형성되어 감속기(40)의 캐리어(43)와 치합되는 연결기어(45)와 치합되는 기어부재(55)를 포함한다. 이에, 스크류 너트유닛(50)은 회전운동을 직선운동으로 변환하여 주차 케이블(20)을 당기거나 풀어주어 제동 및 제동을 해제시키도록 이루어진다.
즉, 상기와 같은 전자식 주차 브레이크는 모터(30)의 동작으로 태양기어(41)가 회전할 때 고정된 내접기어(44)와 치합된 유성기어(42)들이 공전을 하고, 유성기어(42)들의 공전이 캐리어(43)를 통해 스크류 너트유닛(50)에 전달됨으로써 스크류 너트유닛(50)의 감속회전이 이루어지도록 한다. 너트부재(53)가 회전하면 스크류부재(51)의 축방향 이동이 이루어지고, 스크류부재(51)가 주차 케이블(20)을 잡아당기거나 풀어줌으로써 제동 및 제동해제가 이루어진다.
여기서, 미설명부호 '60'은 스크류 너트유닛(50)의 작동에 의해 주차 케이블(20)이 받는 힘의 세기를 검출하는 포스센서이고, 미설명부호 '70'은 포스센서로부터 검출된 신호를 전달받아 모터(30)의 구동을 제어하는 전자제어유닛이다.
이와 같은 종래의 전자식 주차 브레이크는 제동시 주차 케이블(20)이 당겨짐에 따라 제동력이 발생하게 되는데, 이때 브레이크와 연결된 주차 케이블(20)은 실질적으로 제동력을 발생시키는 구간인 부하 구간과 제동력을 발생시키기 위한 무효 스트로크(storke) 구간인 무부하 구간으로 구분된다. 즉, 제동시 무부하 구간과 부하 구간 전체적으로 동일한 힘 및 동일한 속도로 주차 케이블(20)이 당겨짐으로써 제동 및 제동해제시 응답성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 감속기의 감속구조를 변속 가능하도록 개선하여 제동시 응답성을 향상시킬 수 있는 감속기 및 이를 구비하는 전자식 주차 브레이크를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 변속 가능한 감속기는, 모터로부터 발생된 구동력을 증폭시키며, 상기 모터의 회전축에 설치되는 태양기어; 상기 태양기어와 치합되도록 태양기어 주위에 배치된 복수의 유성기어; 상기 유성기어들의 축과 연결되어 회전하는 캐리어; 상기 유성기어들의 외측에 일정간격 이격되어 고정된 고정형 내접기어와, 상기 유성기어 및 캐리어의 외측과 치합되어 회전하는 회전형 내접기어를 구비하는 내접기어 유닛; 및 상기 고정형 내접기어에 마련되어 전원의 공급 및 차단에 따라 상기 회전형 내접기어를 회전축의 길이방향으로 진퇴시키는 이동수단;을 구비하고, 상기 이동수단에 의해 상기 회전형 내접기어가 전진시 상기 유성기어 및 캐리어와 치합되며, 상기 회전형 내접기어가 후퇴시 상기 유성기어 및 고정형 내접기어와 치합되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 내접기어 유닛은 상기 회전형 내접기어가 상기 유성기어 및 캐리어와 치합시 상기 모터의 회전력을 감속비 없이 전달하도록 하고, 상기 회전형 내접기어가 상기 유성기어 및 고정형 내접기어와 치합시 상기 모터의 회전력을 증폭하여 전달하도록 이루어진다.
바람직하게, 상기 이동수단은, 상기 고정형 내접기어에 형성된 개방형 수용부에 마련되고, 일측 끝단부가 수용부의 개방된 부분을 통해 상기 회전형 내접기어를 향하여 굴곡된 가이드로드; 상기 회전형 내접기어에 상기 가이드로드의 굴곡진 일측 끝단부가 삽입되도록 형성된 가이드홈; 상기 가이드로드의 타측 끝단부에 마련되어 가이드로드를 탄성 지지하는 지지 스프링; 및 전원을 인가받아 상기 가이드로드를 지지 스프링 쪽으로 이동시키도록 자기력을 발생시키는 솔레노이드 코일;을 구비한다.
바람직하게, 상기 회전형 내접기어의 내주면에는 상기 캐리어 및 유성기어의 외주면에 형성된 기어이와 치합되는 제1 기어이가 마련되고, 외주면에는 상기 고정형 내접기어의 기어이와 치합되는 제2 기어이가 마련된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액추에이터 하우징; 차량의 휠에 제동력을 가하는 브레이크에 연결되는 주차 케이블; 상기 주차 케이블을 작동시키기 위한 구동력을 발생시키는 모터; 상기 모터의 회전축과 연결되어 구동력을 전달하는 것으로서 전술된 구성을 가진 변속 가능한 감속기; 상기 주차 케이블과 연결된 스크류부재와, 상기 스크류부재와 나사결합되는 너트부재 및, 상기 너트부재의 외면에 장착되어 상기 변속 가능한 감속기로부터 회전력을 전달받는 기어부재를 가지는 스크류 너트유닛; 상기 너트부재에 연결되어 상기 스크류 너트유닛의 작동에 의해 상기 주차 케이블이 받는 힘의 세기를 검출하는 포스센서;를 포함하고, 상기 변속 가능한 감속기의 내접기어 유닛은 상기 포스센서에 의해 부하가 감지되지 않은 경우 상기 회전형 내접기어가 상기 이동수단에 의해 전진하여 상기 유성기어 및 캐리어와 치합되어 상기 모터의 회전력을 감속비 없이 상기 스크류 너트유닛으로 전달하고, 상기 포스센서에 의해 부하가 감지되는 경우 상기 회전형 내접기어가 상기 이동수단에 의해 후퇴하여 상기 유성기어 및 고정형 내접기어와 치합되어 상기 모터의 회전력을 증폭하여 상기 스크류 너트유닛으로 전달하는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크를 제공한다.
바람직하게, 상기 캐리어의 중심에는 상기 모터의 회전축과 동일한 방향으로 돌출된 구동기어가 형성되고, 상기 캐리어의 회전력을 상기 스크류 너트유닛으로 전달하도록 상기 구동기어와 상기 기어부재를 연결하는 연결기어가 마련된다.
한편, 상기 포스센서에 의해 부하가 감지될 경우 상기 회전형 내접기어가 상기 유성기어 및 고정형 내접기어와 치합되도록 상기 솔레노이드 코일에 전원이 인가되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 변속 가능한 감속기 및 이를 구비하는 전자식 주차 브레이크는 변속 가능한 감속기를 구비함으로써 부하가 발생하지 않는 구간에서는 모터의 구동력을 감속비 없이 전달하고, 부하가 발생하는 구간에서는 모터의 회전력을 증폭하여 전달함으로써 제동시 응답성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 전자식 주차 브레이크를 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 변속 가능한 감속기를 구비하는 전자식 주차 브레이크를 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크에 구비된 변속 가능한 감속기를 나타내는 확대도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크에 부하 발생된 상태를 나타내는 측단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 변속 가능한 감속기를 구비하는 전자식 주차 브레이크를 개략적으로 나타내는 측단면도이고, 도 3은 상기 전자식 주차 브레이크에 구비된 변속 가능한 감속기를 나타내는 확대도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전자식 주차 브레이크(100)는 외관을 형성하는 액추에이터 하우징(110)과, 차량의 휠(미도시)에 제동력을 가하는 브레이크(미도시)에 연결되는 주차 케이블(120)과, 주차 케이블(120)을 작동시키기 위한 구동력을 발생시키는 모터(130)와, 모터(130)의 회전축(131)에 동력 전달이 가능하도록 연결되는 감속기(140)와, 감속기(140)와 연결되어 작동하는 스크류 너트유닛(150)과, 스크류 너트유닛(150)의 작동에 의해 주차 케이블(120)이 받는 힘의 세기를 검출하는 포스센서(160)를 포함한다.
액추에이터 하우징(110)은 상술한 바와 같이 전자식 주차 브레이크(100)의 외관을 형성하는데, 이러한 액추에이터 하우징(110)에는 모터(130), 감속기(140), 스크류 너트유닛(150)의 일부 및, 포스센서(160) 등이 수용된다.
모터(130)는 외부로부터 전원을 인가받아 구동한다. 이러한 모터(130)에는 회전축(131)이 구비되며, 회전축(131)은 감속기(140)와 결합되어 회전력을 전달한다.
스크류 너트유닛(150)은 감속기(140)에 연동하여 작동하면서 주차 케이블(120)을 당기거나 풀어주는 역할을 한다. 이러한 스크류 너트유닛(150)은 스크류부재(151)와, 스크류부재(151)와 나사 결합되는 너트부재(153) 및, 너트부재(153)의 외면에 장착되는 기어부재(154)를 구비한다.
스크류부재(151)의 일단에는 주차 케이블(120)이 연결된다. 이러한 스크류부재(151)는 상술한 바와 같이 너트부재(153)와 나사 결합되는데, 이를 위해 스크류부재(151)의 외면에는 수나사부가 형성된다.
너트부재(153)는 스크류부재(151)와 나사 결합을 위해 그 내면에 암나사부가 형성된다. 즉, 너트부재(153)가 회전함에 따라 스크류부재(151)가 너트부재(153)와 상대운동하며 직선운동을 하게 된다. 이러한 너트부재(153)는 도시된 바와 같이 스크류부재(151)가 삽입되는 방향과 대응되는 단부에 포스센서(160)가 연결된다.
기어부재(154)는 너트부재(153)의 외면에 장착되며, 이러한 기어부재(154)는 후술할 캐리어(143)와 연결된 연결기어(144)와 치합되어 모터(130)의 구동력을 감속기(140)를 통해 전달받는다.
여기서, 미설명부호 '155'는 액추에이터 하우징(110)의 외부로 돌출되게 마련된 스크류부재(151)를 수용하는 스크류 너트유닛(150)의 하우징이다.
한편, 포스센서(160)는 스크류 너트유닛(150)의 작동에 의해 주차 케이블(120)이 받는 힘의 세기를 검출하여 그 신호를 전자제어유닛(170)으로 전달하는 역할을 한다. 이때의 포스센서(160)는 마그넷과 홀 IC 등을 포함하여 힘의 세기를 측정하는 공지의 기술로서 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 전자제어유닛(170)은 운전자의 명령 또는 포스센서(160)로부터 전달되는 전기신호를 통해 전원의 공급 및 차단과 더불어, 모터(130)의 운전 및 정지, 정회전, 역회전 등 모터의 여러가지 동작을 제어한다.
본 발명에 따른 변속 가능한 감속기(140)는 모터(130)의 회전축(131)에 설치되는 태양기어(141)와, 태양기어(141)와 치합되도록 태양기어(141) 주위에 배치된 복수의 유성기어(142)와, 유성기어들(142)의 축(142a)과 연결되어 스크류 너트유닛(150)을 회전시키는 캐리어(143)와, 상기 유성기어들(142)의 외측에 고정된 고정형 내접기어(145-1)와 상기 유성기어(142) 및 캐리어(143)의 외측과 치합되는 회전형 내접기어(145-2)를 구비하는 내접기어 유닛(145) 및, 상기 회전형 내접기어(145-2)를 진퇴시키는 이동수단을 포함한다.
캐리어(143)의 중심에는 상기 모터(130)의 회전축(131)과 동일한 방향으로 돌출된 구동기어(143a)가 마련된다. 구동기어(143a)는 스크류 너트유닛(150)으로 회전력을 전달하기 위하여 마련된 것으로서, 구동기어(143a)와 기어부재(154) 사이에는 구동기어(143a)와 기어부재(154)를 연결하는 연결기어(144)가 마련된다. 이때, 연결기어(144)는 액추에이터 하우징(110)에 설치되며, 베어링에 의해 지지된다.
내접기어 유닛(145)은 회전형 내접기어(145-2)의 진퇴에 의해 모터(130)의 회전력을 증폭시켜 스크류 너트유닛(150)으로 전달하거나 감속비 없이 전달하도록 이루어진다.
보다 구체적으로, 고정형 내접기어(145-1)는 모터(130)의 외면에 고정된 상태로 유성기어(142)의 외측에 마련된다. 이때, 고정형 내접기어(145-1)는 내주면에 형성된 기어이(145-1b)가 유성기어(142)와 치합되지 않도록 일정간격 이격된 상태로 고정된다. 이러한 고정형 내접기어(145-1)에는 후술할 이동수단의 가이드로드(146)가 설치되도록 개방된 수용부(145-1a)가 형성된다.
회전형 내접기어(145-2)는 링 형상을 가지며, 선택적으로 고정형 내접기어(145-1)와 치합되도록 이루어진다. 또한, 회전형 내접기어(145-2)는 평상시 예컨대, 무부하 상태시 유성기어(142) 및 캐리어(143)와 치합되도록 마련된다. 이때, 회전형 내접기어(145-2)에는 그 내주면에 상기 캐리어(143) 및 유성기어(142)의 기어이와 치합되는 제1 기어이(145-2a)가 마련되고, 그 외주면에 고정형 내접기어(145-1)의 기어이(145-1b)와 치합되는 제2 기어이(145-2b)가 마련된다. 이에, 회전형 내접기어(145-2)가 진퇴함에 따라 유성기어(142) 및 고정형 내접기어(145-1)와 치합되거나 유성기어(142) 및 캐리어(143)와 치합되게 된다.
한편, 회전형 내접기어(145-2)에는 전술된 가이드로드(146)가 삽입되는 가이드홈(147)이 형성된다. 즉, 회전형 내접기어(145-2)는 가이드홈(147)에 삽입된 가이드로드(146)의 이동에 따라 함께 움직이도록 이루어진다.
본 발명에 따르면, 이동수단은 제동시 주차 케이블(120)에 따른 부하의 유무에 따라 회전형 내접기어(145-2)를 진퇴시키도록 구성된다. 이때, 부하의 유무는 스크류부재(151)에 의해 주차 케이블(120)이 당겨질 경우 실질적으로 제동력이 발생되지 않는 무효 스트로크 구간인 무부하 구간과 실질적으로 제동력이 발생하는 부하 구간으로 구분된다. 이하에서는, 이러한 부하의 유무를 상기와 같이 정의한 부하 구간과 무부하 구간으로 설명하기로 한다.
상기 부하의 유무에 따라 회전형 내접기어(145-2)를 이동시키는 이동수단은 고정형 내접기어(145-1)에 형성된 수용부(145-1a)에 마련되는 가이드로드(146)와, 상기 가이드로드(146)의 일측 끝단부가 삽입되도록 회전형 내접기어(145-2)에 형성된 가이드홈(147)과, 가이드로드(146)의 타측 끝단부에 마련되어 가이드로드(146)를 탄성 지지하는 지지 스프링(148) 및, 전원을 인가받아 자기력을 발생시키는 솔레노이드 코일(149)을 구비한다.
가이드로드(146)는 소정길이를 가지며 일측 끝단부가 회전형 내접기어(145-2)를 향하여 굴곡되도록 형성된다. 즉, 가이드로드(146)의 일측 끝단부가 고정형 내접기어(145-1)에 형성된 수용부(145-1a)의 개방된 부분을 통해 회전형 내접기어(145-2)에 형성된 가이드홈(147)에 삽입된다.
가이드로드(146)의 타측 끝단부에는 지지 스프링(148)이 마련됨에 따라 상기 가이드로드(146)는 지지 스프링(148)에 의하여 모터(130)의 회전축(131)의 길이방향과 동일한 방향으로 가압된다. 이에 따라 회전형 내접기어(145-2)는 캐리어(143) 및 유성기어(142)와 치합된 상태로 유지된다.
한편, 지지 스프링(148)의 끝단부 측에는 전원을 인가받아 자기력을 발생시키는 솔레노이드 코일(149)이 마련되는데, 자기력이 발생시 가이드로드(146)가 지지 스프링(148) 측으로 이동되게 된다. 이에, 가이드로드(146)와 함께 회전형 내접기어(145-2)가 이동되어 회전형 내접기어(145-2)의 제1 기어이(145-2a)는 유성기어(142)와 치합되고, 제2 기어이(145-2b)는 고정형 내접기어(145-1)의 기어이(145-1b)와 치합된다.
덧붙여, 솔레노이드 코일(149)에 전원이 인가되는 시점은 제동시 제동력에 의하여 부하가 발생되는 시점과 동일하다. 보다 구체적으로, 제동시 포스센서(160)는 스크류 너트유닛(150)의 작동에 의해 주차 케이블(120)이 받는 힘의 세기를 검출한다. 이때, 포스센서(160)와 연결된 전자제어유닛(170)은 검출된 신호를 인식하여 솔레노이드 코일(149)에 전원을 공급하도록 한다. 따라서, 회전형 내접기어(145-2)가 고정형 내접기어(145-1)에 고정되며 유성기어(142)와 접촉하게 되는데, 이때 유성기어(142)들이 공전을 하고, 이 유성기어(142)들의 공전이 캐리어(143)를 통해 스크류 너트유닛(150)에 전달됨으로써 스크류부재(151)의 감속회전이 이루어지게 된다. 즉, 유성기어(142)의 감속비(기어비) 만큼 모터(120)의 토크를 증폭하여 축력을 발생시켜 필요한 제동력을 얻게 된다.
한편, 상기 솔레노이드 코일(149)에 전원을 공급하는 과정에 있어서, 제동시 제동력이 발생하는 시점에서 모터(130)의 부하가 증가하게 되는데, 이때 인가되는 전류가 함께 증가하며 솔레노이드 코일(149)에 전원을 인가하여 자기력을 발생시킬 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 변속 가능한 감속기(140)를 구비한 전자식 주차 브레이크(100)는 제동시 부하 구간에서는 모터(130)의 구동력을 증폭시키도록 하고, 무부하 구간에서는 모터(130)의 회전력을 감속비 없이 전달하도록 함으로써 제동시의 응답성을 향상시킬 수 있게 된다. 따라서, 무부하 구간에서 유성기어(142)의 감속비 없이 모터(130)의 회전속도로 스크류 너트유닛(150)을 회전시킴으로써 제동력을 발생시키는 시간을 단축시킬 수 있게 된다.
그러면, 상기와 같은 구조를 갖는 전자식 주차 브레이크의 동작에 대해 설명하기로 한다.
모터(130)가 제동을 위해 회전하면, 상기 모터(130)와 연결되는 감속기(140)를 회전시킨다. 감속기(140)는 모터(130)의 회전력에 의해 회전되어 모터(130)의 회전력을 스크류 너트유닛(150)으로 증폭시키거나 또는 감속비 없이 전달한다. 스크류 너트유닛(150)은 너트부재(153)가 회전되어 스크류부재(151)를 이동시키게 된다. 이때 스크류부재(151)에 연결된 주차 케이블(120)이 당겨져 제동력이 발생하게 된다.
구체적으로, 도 2 및 도3을 참조하면, 모터(130)는 이 모터(130)의 회전축(131)에 연결된 태양기어(141)를 회전시킨다. 태양기어(141)는 이 태양기어(141)와 치합되는 유성기어들(142)을 회전시킨다. 유성기어(142)는 이 유성기어(142)의 축(142a)과 연결되는 캐리어(143)와 함께 회전형 내접기어(145-2)를 회전시킨다. 캐리어(143)는 이 캐리어(143)에 형성된 구동기어(143a)와 치합된 연결기어(144)를 통해 스크류 너트유닛(150)의 기어부재(154)를 회전시킨다.
상기의 과정에서 유성기어(142)는 상술한 바와 같이 캐리어(143)와 함께 회전형 내접기어(145-2)와 치합되는데, 이에 따라 스크류 너트유닛(150)은 유성기어(142)의 감속비 없이 모터(130)의 회전속도를 전달받아 회전된다.
즉, 이는 제동시 무부하 상태의 경우로서, 스크류 너트유닛(150)은 유성기어(142)의 감속비 없이 모터(130)의 회전속도로 회전될 수 있으므로 주차 케이블(120)이 제동력을 발생시키기 위한 구간까지 스크류부재(151)의 이동 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 상기의 과정에서 스크류부재(151)가 지속적으로 회전되어 제동력이 발생되는 구간인 부하 구간에서는 포스센서(160)에 의해 힘의 세기가 검출되어 솔레노이드 코일(149)에 전원을 인가한다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 솔레노이드 코일(149)에 전원이 인가되면 자기력이 발생하게 되는데, 이 자기력에 의하여 회전형 내접기어(145-2)의 가이드홈(147)에 걸려있는 가이드로드(146)가 이동하며 회전형 내접기어(145-2)와 함께 지지 스프링(148) 방향으로 이동하게 된다. 이에, 회전형 내접기어(145-2)는 유성기어(142) 및 고정형 내접기어(145-1) 사이에서 치합된다. 이에 따라 스크류부재(151)는 유성기어(142)의 감속비 만큼 모터(120)의 회전력을 전달받아 주차 케이블(120)을 당겨 제동력을 발생시키게 된다.
즉, 모터(130)의 구동력이 감속기(140)를 통해 증폭된 상태에서 너트부재(153)로 전달되고, 너트부재(153)의 회전방향에 따라 스크류부재(151)가 직선왕복운동을 하면서 주차 케이블(120)을 당겨주거나 풀어줌으로써 제동작용을 수행하게 된다.
한편, 부하가 발생하지 않을 경우 즉, 무부하 구간인 경우 솔레노이드 코일(149)에 인가되는 전원이 차단되는데, 이때 가이드로드(146)의 타측 끝단부에 마련된 지지 스프링(148)에 의하여 가이드로드(146)가 원위치로 복귀하게 된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 가이드로드(146)가 원위치로 복귀됨에 따라 회전형 내접기어(145-2)가 함께 이동하며 캐리어(143) 및 유성기어(142)와 치합되게 된다.
결과적으로, 본 발명에 따른 전자식 주차 브레이크(100)를 사용함에 따라 무부하 구간에서는 회전형 내접기어(145-2)가 캐리어(143) 및 유성기어(142)에 치합되어 유성기어(142)의 감속비 없이 모터(130)의 회전속도를 스크류 너트유닛(150)에 전달하고, 부하 구간에서는 솔레노이드 코일(149)에 전원을 인가하여 자기력에 의하여 회전형 내접기어(145-2)가 후퇴하며 유성기어(142)와 고정형 내접기어(145-1) 사이에서 치합되어 유성기어(142)의 감속비 만큼 모터(130)의 토크를 증폭하여 스크류 너트유닛(150)에 전달하게 된다. 따라서, 부하가 발생하는 구간에서만 감속이 이루어지도록 함으로써 전자식 주차 브레이크(100)의 응답성이 향상되게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 전자식 디스크 브레이크 110 : 액추에이터 하우징
120 : 주차 케이블 130 : 모터
140 : 감속기 141 : 태양기어
142 : 유성기어 143 : 캐리어
144 : 연결기어 145 : 내접기어 유닛
145-1 : 고정형 내접기어 145-2 : 회전형 내접기어
146 : 가이드로드 147 : 가이드홈
148 : 지지 스프링 149 : 솔레노이드 코일
150 : 스크류 너트유닛 151 : 스크류부재
153 : 너트부재 154 : 기어부재
160 : 포스센서 170 : 전자제어유닛

Claims (9)

  1. 모터로부터 발생된 구동력을 증폭시키는 감속기에 있어서,
    상기 모터의 회전축에 설치되는 태양기어;
    상기 태양기어와 치합되도록 태양기어 주위에 배치된 복수의 유성기어;
    상기 유성기어들의 축과 연결되어 회전하는 캐리어;
    상기 유성기어들의 외측에 일정간격 이격되어 고정된 고정형 내접기어와, 상기 유성기어 및 캐리어의 외측과 치합되어 회전하는 회전형 내접기어를 구비하는 내접기어 유닛; 및
    상기 고정형 내접기어에 마련되어 전원의 공급 및 차단에 따라 상기 회전형 내접기어를 회전축의 길이방향으로 진퇴시키는 이동수단;을 구비하고,
    상기 이동수단에 의해 상기 회전형 내접기어가 전진시 상기 유성기어 및 캐리어와 치합되며, 상기 회전형 내접기어가 후퇴시 상기 유성기어 및 고정형 내접기어와 치합되는 것을 특징으로 하는 변속 가능한 감속기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내접기어 유닛은 상기 회전형 내접기어가 상기 유성기어 및 캐리어와 치합시 상기 모터의 회전력을 감속비 없이 전달하도록 하고, 상기 회전형 내접기어가 상기 유성기어 및 고정형 내접기어와 치합시 상기 모터의 회전력을 증폭하여 전달하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 변속 가능한 감속기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동수단은,
    상기 고정형 내접기어에 형성된 개방형 수용부에 마련되고, 일측 끝단부가 수용부의 개방된 부분을 통해 상기 회전형 내접기어를 향하여 굴곡된 가이드로드;
    상기 회전형 내접기어에 상기 가이드로드의 굴곡진 일측 끝단부가 삽입되도록 형성된 가이드홈;
    상기 가이드로드의 타측 끝단부에 마련되어 가이드로드를 탄성 지지하는 지지 스프링; 및
    전원을 인가받아 상기 가이드로드를 지지 스프링 쪽으로 이동시키도록 자기력을 발생시키는 솔레노이드 코일;을 구비하는 것을 특징으로 하는 변속 가능한 감속기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전형 내접기어의 내주면에는 상기 캐리어 및 유성기어의 외주면에 형성된 기어이와 치합되는 제1 기어이가 마련되고, 외주면에는 상기 고정형 내접기어의 기어이와 치합되는 제2 기어이가 마련된 것을 특징으로 하는 변속 가능한 감속기.
  5. 액추에이터 하우징;
    차량의 휠에 제동력을 가하는 브레이크에 연결되는 주차 케이블;
    상기 주차 케이블을 작동시키기 위한 구동력을 발생시키는 모터;
    상기 모터의 회전축과 연결되어 구동력을 전달하는 변속 가능한 감속기;
    상기 주차 케이블과 연결된 스크류부재와, 상기 스크류부재와 나사결합되는 너트부재 및, 상기 너트부재의 외면에 장착되어 상기 변속 가능한 감속기로부터 회전력을 전달받는 기어부재를 가지는 스크류 너트유닛;
    상기 너트부재에 연결되어 상기 스크류 너트유닛의 작동에 의해 상기 주차 케이블이 받는 힘의 세기를 검출하는 포스센서;를 포함하고,
    상기 변속 가능한 감속기는,
    상기 모터의 회전축에 설치되는 태양기어: 상기 태양기어와 치합되도록 태양기어 주위에 배치된 복수의 유성기어: 상기 유성기어들의 축과 연결되어 회전하는 캐리어: 상기 유성기어들의 외측에 일정간격 이격되어 고정된 고정형 내접기어와, 상기 유성기어 및 캐리어의 외측과 치합되어 회전하는 회전형 내접기어를 구비하는 내접기어 유닛: 및, 상기 고정형 내접기어에 마련되어 전원의 공급 및 차단에 따라 상기 회전형 내접기어를 회전축의 길이방향으로 진퇴시키는 이동수단:을 구비하고,
    상기 내접기어 유닛은 상기 포스센서에 의해 부하가 감지되지 않은 경우 상기 회전형 내접기어가 상기 이동수단에 의해 전진하여 상기 유성기어 및 캐리어와 치합되어 상기 모터의 회전력을 감속비 없이 상기 스크류 너트유닛으로 전달하고,
    상기 포스센서에 의해 부하가 감지되는 경우 상기 회전형 내접기어가 상기 이동수단에 의해 후퇴하여 상기 유성기어 및 고정형 내접기어와 치합되어 상기 모터의 회전력을 증폭하여 상기 스크류 너트유닛으로 전달하는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이동수단은,
    상기 고정형 내접기어에 형성된 개방형 수용부에 마련되고, 일측 끝단부가 수용부의 개방된 부분을 통해 상기 회전형 내접기어를 향하여 굴곡된 가이드로드;
    상기 회전형 내접기어에 상기 가이드로드의 굴곡진 일측 끝단부가 삽입되도록 형성된 가이드홈;
    상기 가이드로드의 타측 끝단부에 마련되어 가이드로드를 탄성 지지하는 지지 스프링; 및
    전원을 인가받아 상기 가이드로드를 지지 스프링 쪽으로 이동시키도록 자기력을 발생시키는 솔레노이드 코일;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 회전형 내접기어의 내주면에는 상기 캐리어 및 유성기어의 외주면에 형성된 기어이와 치합되는 제1 기어이가 마련되고, 외주면에는 상기 고정형 내접기어의 기어이와 치합되는 제2 기어이가 마련된 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 캐리어의 중심에는 상기 모터의 회전축과 동일한 방향으로 돌출된 구동기어가 형성되고,
    상기 캐리어의 회전력을 상기 스크류 너트유닛으로 전달하도록 상기 구동기어와 상기 기어부재를 연결하는 연결기어가 마련된 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 포스센서에 의해 부하가 감지될 경우 상기 회전형 내접기어가 상기 유성기어 및 고정형 내접기어와 치합되도록 상기 솔레노이드 코일에 전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크.
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