KR20140023472A - 전자제어식 주차 브레이크 및 이를 이용한 파킹력 측정방법 - Google Patents

전자제어식 주차 브레이크 및 이를 이용한 파킹력 측정방법 Download PDF

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Abstract

전자제어식 주차 브레이크 및 이를 이용한 파킹력 측정방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량의 휠에 제동력을 가하는 브레이크에 연결되는 주차 케이블; 상기 주차 케이블을 작동시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동모터; 상기 구동모터의 회전축에 동력 전달이 가능하도록 연결되는 감속기어유닛; 상기 주차 케이블이 연결된 스핀들부재와, 상기 스핀들부재와 나사 결합되며 외주면이 감속기어유닛과 연결되어 회전하는 아웃풋 샤프트를 구비하여 회전운동을 직선운동으로 변환하는 동력변환유닛; 및 상기 구동모터에 마련된 전류센서와 홀 카운트 센서;를 포함하고, 제동 및 제동 해제시 상기 전류센서 및 홀 카운트 센서를 통해 파킹력을 측정하여 제어하는 전자제어식 주차 브레이크를 제공할 수 있다.

Description

전자제어식 주차 브레이크 및 이를 이용한 파킹력 측정방법{Electronic parking brake and method for measuring braking power using the same}
본 발명은 전자제어식 주차 브레이크 및 이를 이용한 파킹력 측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구동모터의 전류 및 작동 스트로크를 판단하여 주차 케이블에 인가되는 파킹력을 측정하는 전자제어식 주차 브레이크 및 이를 이용한 파킹력 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전자제어식 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 전자제어식 주차 브레이크는 케이블 풀러 타입(Cable Puller type)과 모터 온 캘리퍼 타입(Motor on Caliper type)으로 나누어진다. 이 중 케이블 풀러 타입의 전자제어식 주차 브레이크는 수납공간이 형성된 하우징과, 차량의 휠에 제동력을 가하는 브레이크에 연결되는 주차 케이블과, 주차 케이블을 작동시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동모터와, 구동모터의 회전축에 동력 전달이 가능하도록 연결되는 감속기어유닛과, 감속기어유닛과 결합되어 작동하는 동력변환유닛, 및 구동모터의 구동을 제어하는 전자제어유닛(ECU)을 구비한다. 이때, 동력변환유닛은 회전운동을 직선운동을 변환하여 작동하는 것으로서, 주차 케이블과 연결된 스핀들부재와, 상기 스핀들부재가 직선운동하도록 스핀들부재와 나사결합되어 상기 스핀들부재와 상대운동하는 너트부재 및, 너트부재의 외주면에 장착되어 감속기어유닛으로부터 회전력을 전달받는 기어부재로 구성된다. 이에, 구동모터로부터 발생된 구동력을 감속기어유닛을 통해 전달받은 동력변환유닛에 의해 주차 케이블을 당기거나 풀어줌으로써 제동 및 제동을 해제시키게 된다.
상기와 같은 전자제어식 주차 브레이크는 제동시 주차 케이블에 작용하는 장력 및 변위를 감지하기 위하여 즉, 파킹력을 감지하기 위하여 포스센서를 설치하여 사용하고 있다. 이러한 전자제어식 주차 브레이크는 공개번호 제10-2011-0125135호에 개시되어 있다.
개시된 문헌에 따르면, 포스센서는 동력변환유닛의 너트부재의 단부에 결합되어 스핀들부재의 이동에 따른 반력에 의해 상대운동하는 너트부재와 함께 이동하며 주차 케이블의 파킹력을 측정하도록 이루어진다. 이러한 포스센서는 마그네트가 설치된 마그네트 하우징과, 홀 IC, 스프링 등으로 구성되어, 홀 IC와 마그네트의 위치 이동을 통한 자력 세기 변화를 감지해 주차 케이블이 받는 힘의 세기를 검출하도록 이루어진다. 이 포스센서는 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 포스센서는 전자제어식 주차 브레이크의 하우징에 설치되며, 상기 너트부재와 결합되도록 별도의 커플링 및 래치를 통하여 연결된다.
상기와 같이, 종래의 전자제어식 주차 브레이크는 파킹력을 측정하기 위하여 너트부재와 연결되는 포스센서를 통하여 측정하기 때문에 별도의 포스센서를 구성하는 부품이 필요하며, 포스센서와 너트부재를 연결하는 부품이 필요함에 따라 부품수의 증가 및 그에 따른 중량이 증가되는 문제점이 있다.
또한, 부품수의 증가에 따라 조립이 어려우며, 포스센서로부터 감지된 파킹력을 전자제어유닛에 전달하는 구조가 요구되므로 제품의 조립이 복잡해지는 문제점이 있다.
KR 공개특허 10-2011-0125135(공개일 : 2011.11.18) 도 1 내지 도 3
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 파킹력을 측정하는 포스센서를 제거함으로써 종래에 비해 전자제어식 주차 브레이크의 경량화 및 조립을 용이하게 할 수 있는 전자제어식 주차 브레이크 및 이를 이용한 파킹력 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량의 휠에 제동력을 가하는 브레이크에 연결되는 주차 케이블; 상기 주차 케이블을 작동시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동모터; 상기 구동모터의 회전축에 동력 전달이 가능하도록 연결되는 감속기어유닛; 상기 주차 케이블이 연결된 스핀들부재와, 상기 스핀들부재와 나사 결합되며 외주면이 감속기어유닛과 연결되어 회전하는 아웃풋 샤프트를 구비하여 회전운동을 직선운동으로 변환하는 동력변환유닛; 및 상기 구동모터에 마련된 전류센서와 홀 카운트 센서;를 포함하고, 제동 및 제동 해제시 상기 전류센서 및 홀 카운트 센서를 통해 파킹력을 측정하여 제어하는 전자제어식 주차 브레이크를 제공할 수 있다.
또한, 상기 전류센서는 상기 구동모터를 통해 상기 주차 케이블이 연결된 스핀들부재를 이송시켜 요구되는 파킹력에 도달하도록 상기 구동모터에 인가되는 전류를 측정하여 제동을 제어할 수 있다.
또한, 상기 홀 카운트 센서는 상기 구동모터를 통해 상기 주차 케이블이 연결된 스핀들부재를 이송시켜 요구되는 파킹력에 도달하도록 상기 구동모터의 회전축의 회전수를 측정하여 제동을 제어할 수 있다.
또한, 제동해제시 상기 홀 카운트 센서는 파킹력을 발생시 측정된 회전수와 동일한 회전수를 갖도록 구동모터의 회전축이 역회전하도록 제어할 수 있다.
또한, 제동시 상기 스핀들부재가 이동함에 따라 상기 아웃풋 샤프트에 발생되는 반력을 상기 동력변환유닛 및 감속기어유닛이 내장되는 하우징에 고정된 베어링에 지지될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 전류센서와 홀 카운트 센서가 마련된 전자제어식 주차 브레이크를 이용한 파킹력 측정방법으로서, 제동시 전류센서와 홀 카운트 센서를 통해 요구되는 파킹력에 도달할 때까지 스핀들부재가 이동하도록 구동모터에 인가되는 전류를 감지하여 주차 케이블에 인가되는 파킹력을 측정하거나, 상기 구동모터의 회전수를 계산하여 주차 케이블에 인가되는 파킹력을 측정하는 전자제어식 주차 브레이크의 파킹력 측정방법을 제공할 수 있다.
또한, 제동해제시 상기 홀 카운트 센서를 통해 파킹력을 발생시키도록 회전된 구동모터의 회전수와 동일한 회전수를 갖도록 상기 구동모터를 역회전시킬 수 있다.
본 발명에 따른 전자제어식 주차 브레이크 및 이를 이용한 파킹력 측정방법은 종래에 비하여 파킹력을 측정하는 별도의 포스센서 및 상기 포스센서를 동력전달유닛에 연결하기 위한 부품이 제거됨에 따라 제품을 경량화시킬 수 있음은 물론, 조립을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
한편, 브레이크 장치의 장시간 사용시 발생되는 주차 케이블의 늘어짐 등에 의하더라도 작동 스트로크(구동모터의 회전수)를 측정함으로써 제동과 동일하도록 스핀들부재를 이동시켜 제동해제시 오작동으로 인한 제동이 해제되지 않는 문제점을 해결할 수 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 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자제어식 주차 브레이크를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자제어식 주차 브레이크의 제동상태를 설명하기 위한 블럭도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 상기 전자제어식 주차 브레이크의 제동상태를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전자제어식 주차 브레이크(100)는, 차량의 휠(미도시)에 제동력을 가하는 브레이크에 연결되는 주차 케이블(C)과, 주차 케이블(C)을 작동시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동모터(120)와, 구동모터(120)와 연결되어 토오크가 발생되도록 구동모터(120)의 회전을 감속하는 감속기어유닛(130)과, 감속기어유닛(130)과 결합되어 회전운동을 직선운동으로 변환하는 동력변환유닛(140) 및, 주차 케이블(C)이 받는 힘을 측정하는 전류센서(미도시)와 홀 카운트 센서(미도시)를 포함한다.
구동모터(120)는 외부로부터 전원을 인가받아 구동하며, 구동모터(120)에서 발생된 회전력은 감속기어유닛(130)으로 전달된다. 이러한 구동모터(120)에는 회전축(121)이 구비되며, 회전축(121)에는 구동기어(122)가 일체로 결합된다.
감속기어유닛(130)는 도시된 바와 같이 구동기어(122)와 치합되는 제1기어(131)와, 제1기어(131)와 치합되어 제1기어(131)의 회전에 따라 회전되어 동력변환유닛(140)으로 회전력을 전달하는 제2기어(132)를 구비한다. 즉, 감속기어유닛(130)은 구동모터(120)에 의한 회전 속도를 감속하여 동력변환유닛(140)으로 출력한다.
이때, 본 발명의 실시예에서 감속기어유닛(130)는 평기어 조립체의 구조를 갖는 것으로 도시되어 설명되었으나, 이에 한정되지 않으며, 유성기어 조립체와 같이 구동모터(120)의 구동력을 감속시킬 수 있는 다양한 기어조립체가 적용될 수 있다.
동력변환유닛(140)은 감속기어유닛(130)에 연동하여 작동하면서 주차 케이블(C)을 당기거나 풀어주는 역할을 한다. 이러한 동력변환유닛(140)은 스핀들부재(142)와, 스핀들부재(142)와 축방향으로 나사 결합되는 아웃풋 샤프트(144)를 구비한다.
스핀들부재(142)는 일단에 연결부재(111)를 통해 주차 케이블(C)과 연결된다. 이에, 스핀들부재(142)의 이동방향에 따라 주차 케이블(C)이 당겨지거나 풀어지게 된다. 즉, 스핀들부재(142)가 이송되어 제동 및 제동해제가 발생하게 된다. 이러한 스핀들부재(142)는 상술한 바와 같이 아웃풋 샤프트(144)와 나사 결합되는데, 이를 위해 스핀들부재(142)의 외면에는 수나사부(142a)가 형성된다.
아웃풋 샤프트(144)는 그 길이방향으로 중공되어 있으며, 이 중공에 스핀들부재(142)와 나사 결합을 위해 그 내면에 암나사부(144a)가 형성된다. 즉, 아웃풋 샤프트(144)와 나사결합된 스핀들부재(142)는 아웃풋 샤프트(144)의 회전방향에 따라 길이방향으로 이동하며 주차 케이블(C)을 동작시킨다. 이때, 아웃풋 샤프트(144)의 외주면에는 회전력을 전달받기 위하여 감속기어유닛(130)의 제2기어(132)와 치합되는 기어(145)가 마련된다.
한편, 미설명부호 '110'은 감속기어유닛(130)과 동력변환유닛(140)이 내장되는 하우징이다. 이때, 동력변환유닛(140)이 작동함에 따라 즉, 스핀들부재(142)가 이동함에 따라 아웃풋 샤프트(144)에 발생되는 반력은 하우징(110)에 고정된 베어링(114)에 지지되어 아웃풋 샤프트(144)의 회전 및 스핀들부재(142)의 이동이 원활하게 이루어지게 된다.
이러한 동작에 따라 발생되는 주차 케이블(C)의 파킹력은 전류센서(미도시) 및 홀 카운트 센서(미도시)에 의해 측정된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동모터(120)에는 주차 케이블(C)의 파킹력을 측정하기 위한 전류센서 및 홀 카운트 센서가 마련된다. 상기 전류센서는 구동모터(120)에 인가되는 전류 즉, 부하에 따른 전류의 크기를 감지하는 역할을 수행하며, 홀 카운트 센서는 구동모터(120)의 회전 즉 회전축(121)의 회전수를 계산하여 파킹력을 측정하는 역할을 수행한다.
보다 구체적으로, 전류센서는 제동시 구동모터(120)를 통해 주차 케이블(C)이 연결된 스핀들부재(142)를 이송시켜 요구되는 파킹력에 도달하도록 구동모터(120)에 인가되는 전류를 측정한다. 즉, 전류센서는 주차 케이블(C)이 당겨짐에 따라 구동모터(120)에 인가되는 전원의 크기를 감지하게 되는데, 이는, 주차 케이블(C)이 당겨져 요구되는 파킹력을 발생시키는 전류의 크기가 미리 설정되기 때문에 이 전류의 크기를 전류센서를 통하여 측정함으로써 제동을 제어할 수 있게 된다.
또한, 홀 카운트 센서는 제동시 구동모터(120)를 통해 주차 케이블(C)이 연결된 스핀들부재(142)를 이송시켜 요구되는 파킹력에 도달하도록 구동모터(120)의 회전축(121)의 회전수를 측정한다. 즉, 구동모터(120)의 회전축(121)이 1회전 하는 경우, 회전력을 전달받은 동력변환유닛(140)의 스핀들부재(142)가 나사산의 피치간격 만큼 이동되는 거리가 정해짐에 따라, 구동모터(120)의 회전수를 감지하여 계산함으로써 요구되는 파킹력을 측정하여 제동을 제어할 수 있게 된다.
한편, 홀 카운트 센서는 제동 해제시 역방향으로 회전하는 구동모터(120)의 회전수를 제동시의 회전수와 동일한 회전수만큼 회전하도록 감지하여 제동해제가 용이하고 안정적으로 이루어지도록 하는 역할을 수행하게 된다. 이는 주차 케이블(C)의 장시간 사용시 주차 케이블(C)이 늘어지는 등의 장력이 변화될 수 있기 때문이다.
결과적으로, 본 발명에 따른 전자제어식 주차 브레이크(100)는 구동모터(120)에 마련된 전류센서와 홀 카운트 센서를 통해 제동시 요구되는 파킹력에 도달할 때까지 스핀들부재(142)가 이동하도록 구동모터(120)에 인가되는 전류를 감지하여 주차 케이블(C)에 인가되는 파킹력을 측정하거나, 구동모터(120)의 회전수를 계산하여 주차 케이블(C)에 인가되는 파킹력을 측정함으로써, 종래에 비하여 별도의 포스센서 및 포스센서를 연결하기 위한 부품이 제거되어 조립의 용이성 및 제품의 경량화 등의 효과를 얻을 수 있다.
그러면, 상기와 같은 구조를 갖는 전자제어식 주차 브레이크(100)를 통해 제동시 센서를 통해 주차 케이블(C)의 파킹력을 측정하는 상태에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 구동모터(120)가 작동하여 구동모터(120)로부터 발생된 회전력을 감속기어유닛(130)을 통해 전달받은 동력변환유닛(140)은 회전운동을 직선운동을 변환시키게 된다. 즉, 아웃풋 샤프트(144)가 회전하면 아웃풋 샤프트(144)와 나사결합된 스핀들부재(142)가 아웃풋 샤프트(144)의 내부로 삽입되어 들어가면서 스핀들부재(142)에 연결된 주차 케이블(C)이 당겨져 주차 케이블(C)에 결합된 브레이크가 작동되어 휠에 제동력이 가해진다. 이때, 아웃풋 샤프트(144)에는 스핀들부재(142)의 이송에 따른 반력이 발생되는데, 이 반력은 하우징(110)에 고정된 베어링(114)에 지지되게 된다.
한편, 구동모터(120)에 마련된 전류센서는 주차 케이블(C)이 당겨질 때 구동모터(120)로 인가되는 전류를 감지하는데, 주차 케이블(C)이 요구되는 파킹력에 도달할 때까지의 구동 전류를 측정하여 파킹력을 발생시키게 된다. 이와 더불어, 홀 카운트 센서는 스핀들부재(142)가 이동하여 요구되는 파킹력에 도달하는 작동 스트로크를 측정하여 파킹력을 발생시키게 된다. 즉, 구동 전류 및 작동 스트로크를 판단하여 주차 케이블(C)에 인가되는 파킹력을 측정하게 된다.
이러한 전류센서 및 홀 카운트 센서에 의해 측정된 신호는 전자제어유닛(미도시)으로 전달되고, 전자제어유닛은 검출된 신호에 따라 구동모터(120)의 구동을 제어하게 된다.
부가적으로, 제동 해제시 구동모터(120)의 역회전에 따라 아웃풋 샤프트(144)가 회전하여 스핀들부재(142)가 제동 시의 반대방향으로 이동할 때, 홀 카운트 센서는 제동시의 구동모터(120) 회전수와 동일한 회전수만큼 반대방향으로 회전하도록 회전수를 측정함으로써 스핀들부재(142)가 원래의 위치로 용이하게 복귀할 수 있게 된다.
결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류센서 및 홀 카운트 센서는 구동모터(120)에 마련되어 구동 전류 및 작동 스트로크(회전수)를 측정함으로써, 기존 주차 케이블(C)의 파킹력을 측정하는 포스센서 및 상기 포스센서를 스핀들부재에 연결하기 위한 부품이 제거되어 종래의 전자제어식 주차 브레이크에 비하여 구조가 단순화되었다. 이에, 종래에 비하여 제품의 경량화와 제품 사이즈가 감소함은 물론, 조립이 용이해진다.
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 : 전자제어식 주차 브레이크
110 : 하우징
120 : 구동모터
130 : 감속기어유닛
140 : 동력변환유닛
C : 주차 케이블

Claims (7)

  1. 차량의 휠에 제동력을 가하는 브레이크에 연결되는 주차 케이블;
    상기 주차 케이블을 작동시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동모터;
    상기 구동모터의 회전축에 동력 전달이 가능하도록 연결되는 감속기어유닛;
    상기 주차 케이블이 연결된 스핀들부재와, 상기 스핀들부재와 나사 결합되며 외주면이 감속기어유닛과 연결되어 회전하는 아웃풋 샤프트를 구비하여 회전운동을 직선운동으로 변환하는 동력변환유닛; 및
    상기 구동모터에 마련된 전류센서와 홀 카운트 센서;를 포함하고,
    제동 및 제동 해제시 상기 전류센서 및 홀 카운트 센서를 통해 파킹력을 측정하여 제어하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 주차 브레이크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류센서는 상기 구동모터를 통해 상기 주차 케이블이 연결된 스핀들부재를 이송시켜 요구되는 파킹력에 도달하도록 상기 구동모터에 인가되는 전류를 측정하여 제동을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 주차 브레이크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 홀 카운트 센서는 상기 구동모터를 통해 상기 주차 케이블이 연결된 스핀들부재를 이송시켜 요구되는 파킹력에 도달하도록 상기 구동모터의 회전축의 회전수를 측정하여 제동을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 주차 브레이크.
  4. 제3항에 있어서,
    제동해제시 상기 홀 카운트 센서는 파킹력을 발생시 측정된 회전수와 동일한 회전수를 갖도록 구동모터의 회전축이 역회전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 주차 브레이크.
  5. 제1항에 있어서,
    제동시 상기 스핀들부재가 이동함에 따라 상기 아웃풋 샤프트에 발생되는 반력을 상기 동력변환유닛 및 감속기어유닛이 내장되는 하우징에 고정된 베어링에 지지되는 것을 특징으로 하는 전자제어식 주차 브레이크.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 전자제어식 주차 브레이크를 이용한 파킹력 측정방법으로서,
    제동시 전류센서와 홀 카운트 센서를 통해 요구되는 파킹력에 도달할 때까지 스핀들부재가 이동하도록 구동모터에 인가되는 전류를 감지하여 주차 케이블에 인가되는 파킹력을 측정하거나, 상기 구동모터의 회전수를 계산하여 주차 케이블에 인가되는 파킹력을 측정하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 주차 브레이크의 파킹력 측정방법.
  7. 제6항에 있어서,
    제동해제시 상기 홀 카운트 센서를 통해 파킹력을 발생시키도록 회전된 구동모터의 회전수와 동일한 회전수를 갖도록 상기 구동모터를 역회전시키는 것을 특징으로 하는 전자제어식 주차 브레이크의 파킹력 측정방법.
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