KR20180076849A

KR20180076849A - 기어 유닛 및 이를 포함하는 전자식 주차 브레이크의 구동 장치

Info

Publication number: KR20180076849A
Application number: KR1020160181455A
Authority: KR
Inventors: 김민수
Original assignee: 이래에이엠에스 주식회사
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2018-07-06

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 차량의 전자식 주차 브레이크의 구동 장치는 모터, 상기 모터의 회전 구동력을 입력받아 최종 구동력으로 출력하는 기어 유닛, 그리고 상기 기어 유닛의 최종 구동력을 상기 전자식 주차 브레이크의 구동 요소로 전달하는 동력 전달 구조를 포함한다. 상기 기어 유닛은 상기 모터의 출력축에 형성되는 제1 베벨 기어, 상기 제1 베벨 기어와 치합되는 제2 베벨 기어, 상기 제2 베벨 기어와 일체로 형성되는 제1 평 기어, 상기 제1 평 기어와 치합되는 제2 평 기어, 그리고 상기 제2 평 기어어의 동력을 전달받아 출력하는 유성 기어 세트를 포함한다.

Description

기어 유닛 및 이를 포함하는 전자식 주차 브레이크의 구동 장치{Gear unit and driving device for electric parking brake including same}

본 발명은 차량의 전자식 주차 브레이크를 구동 또는 해제하기 위한 동력을 제공하는 구동 장치에 사용되는 기어 유닛 및 이를 포함하는 구동 장치에 관한 것이다.

모터, 기어 그리고 스핀들 샤프트를 이용하는 차량의 전자식 주차 브레이크의 구동 장치가 소개되어 있다. 이러한 종래의 구동 장치는 모터의 구동력을 이용하여 전자식 주차 브레이크를 구동하는 방식을 갖는다. 예를 들어, 종래의 구동 장치는 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하여 전자식 주차 브레이크를 구동 및 해제하기 위한 구동 케이블을 구동시키는 방식 또는 모터를 캘리퍼 브레이크나 드럼 브레이크에 직접 설치하여 모터의 구동력을 이용하여 브레이크 작용요소를 구동하는 방식을 갖는다.

이러한 종래의 구동 장치는 모터의 회전 출력을 감속하기 위한 기어 유닛을 구비하는데, 높은 기어비(gear ratio) 및 작은 소음을 위해 헬리컬 기어(helical gear)를 포함하는 기어 유닛이 일반적으로 사용된다.

그러나 헬리컬 기어는 그 구조적 특징에 의해 회전 시에 축력 발생을 피할 수 없으며, 발생된 축력은 제품 형상 변경 등을 유발할 수 있으며 이로 인해 기어 물림이 느슨해져 각종 악영향을 야기할 수 있다.

또한 헬리컬 기어를 사용하는 경우 모터의 출력축의 방향과 기어 유닛의 출력 방향이 나란하도록 구성되기 때문에, 장착 상의 제약이 따르게 된다.

또한 종래의 기어 유닛은 헬리컬 기어에 연결되는 유성 기어 세트를 사용하는데, 유성 기어 세트의 유성 기어(planetary gear)에서 하우징과 일체로 형성되어 있는 링 기어로 전달되는 동력이 커서 링 기어(ring gear)에 과도한 응력이 걸리는 문제가 있다.

한국 공개특허 제10-2006-0128935호(공개일자: 2006년 12월 14일) 한국 등록특허 10-1508678 (등록일자: 2015년 03월 30일)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기어 유닛에서 발생하는 축력의 발생을 원천적으로 차단할 수 있는 전자식 주차 브레이크의 구동 장치의 기어 유닛을 제공하는 것이다.

나아가 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 유성 기어 세트의 링 기어에 과도한 응력이 걸리는 것을 방지할 수 있는 전자식 주차 브레이크의 구동 장치의 기어 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 차량의 전자식 주차 브레이크의 구동 장치에 사용되는 기어 유닛은 상기 구동 장치의 모터의 출력축에 형성되는 제1 베벨 기어, 상기 제1 베벨 기어와 치합되는 제2 베벨 기어, 상기 제2 베벨 기어와 일체로 형성되는 제1 평 기어, 상기 제1 평 기어와 치합되는 제2 평 기어, 그리고 상기 제2 평 기어어의 동력을 전달받아 출력하는 유성 기어 세트를 포함한다.

상기 유성 기어 세트는 상기 제2 평 기어와 일체로 형성되는 썬 기어, 상기 썬 기어와 각각 치합되는 복수의 유성 기어, 상기 복수의 유성 기어와 치합되며 고정 요소로 작용하는 링 기어, 그리고 상기 복수의 유성 기어에 연결되어 출력 요소로 작용하는 캐리어를 포함한다.

상기 모터는 출력축이 상기 캐리어의 회전 중심축과 수직을 이루도록 배열될 수 있다.

상기 유성 기어는 네 개 이상일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 전자식 주차 브레이크의 구동 장치는 모터, 상기 모터의 회전 구동력을 입력받아 최종 구동력으로 출력하는 기어 유닛, 그리고 상기 기어 유닛의 최종 구동력을 상기 전자식 주차 브레이크의 구동 요소로 전달하는 동력 전달 구조를 포함한다. 상기 기어 유닛은 베벨 기어 치합에 의해 상기 모터의 구동력을 전달받도록 구성되고 최종 출력 요소의 회전 중심축이 상기 모터의 출력축과 수직을 이루도록 구성된다.

본 발명에 의하면, 전자식 주차 브레이크를 구동하기 위한 구동 장치가 베벨 기어를 이용하여 최종 출력 요소의 회전 중심축이 모터의 출력축과 수직을 이루도록 배열됨으로써, 작동 시 발생하는 출력이 저감되고 패키지 설계가 용이해진다.

나아가 유성 기어 세트가 종래에 비해 더 많은 유성 기어를 구비함으로써 링 기어에 가해지는 부하가 분산되고, 그에 의해 제품 파손이 방지될 수 있고 제품 내구 성능이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크의 구동 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크의 구동 장치의 기어 유닛의 유성 기어를 보여주는 도면이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크의 구동 장치는 운전자의 주차 브레이크 작동 또는 해제 신호 입력에 대응하여 전자식 주차 브레이크의 작동 또는 해제를 위한 구동력을 생성하는 장치이다. 한편, 본 발명의 실시예에 따른 기어 유닛은 본 발명의 실시예에 따른 구동 장치에 사용되는 것이며 모터에서 출력되는 회전력을 동력 전달 유닛으로 전달하는 기능을 한다.

모터(10)는 전자식 주차 브레이크의 작동 및 해제를 위한 구동력을 생성한다. 모터(10)는 전자식 주차 브레이크를 작동시키거나 해제하기 위한 제어 신호에 의해 작동될 수 있으며, 이러한 제어 신호는 사용자가 주차 브레이크 작동 스위치를 작동시키거나 해제시키는 조작에 의해 컨트롤러에 의해 생성될 수 있다.

기어 유닛(20)은 모터(10)의 출력축(11)에 구비되는 제1 베벨 기어(21)를 포함한다.

한편, 제2 베벨 기어(22)가 제1 베벨 기어(21)와 치합된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 베벨 기어 치합의 특성 상 제1 베벨 기어(21)의 회전 중심축(도 1에서 수평 방향)과 제2 베벨 기어(22)의 회전 중심축(도 1에서 수직 방향)은 서로 수직을 이룬다.

제1 평 기어(23)가 제2 베벨 기어(22)와 일체로 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이, 제1 평 기어(23)는 연결축(24)에 의해 제2 베벨 기어(22)에 연결됨으로써 제2 베벨 기어(22)와 동일한 회전축을 중심으로 동일한 속도로 회전한다.

제2 평 기어(25)가 제1 평 기어(23)에 치합된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 평 기어(25)의 회전 중심축은 제1 평 기어(23)의 회전 중심축과 나란한 방향으로 이루는 상태가 된다.

유성 기어 세트(26)는 제2 평 기어(25)의 동력을 전달받아 회전 속도를 변환하여 출력한다. 유성 기어 세트(26)는 썬 기어(sun gear)(261), 복수의 유성 기어(262), 링 기어(ring gear)(263) 그리고 캐리어(carrier)(264)를 포함한다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 썬 기어(261)는 제2 평 기어(25)와 일체로 형성된다. 즉, 썬 기어(261)는 연결축(27)에 의해 제2 평 기어(25)에 연결됨으로써 제2 평 기어(25)와 동일한 속도로 함께 회전한다.

복수의 유성 기어(262)는 썬 기어(261)와 각각 치합된다. 한편, 링 기어(263)는 복수의 유성 기어(263)와 치합되며 고정 요소로 작용한다. 예를 들어, 링 기어(263)는 기어 유닛(20)을 수용하는 하우징(100)에 일체로 형성될 수 있다. 캐리어(264)는 복수의 유성 기어(263)에 연결되며 출력 요소로 작용한다. 알려진 바와 같이, 유성 기어(263)는 썬 기어(261)를 중심으로 공전을 하면서 캐리어(264)에 대해 상대적으로 자전할 수 있도록 형성된다.

이러한 구조에 의해, 썬 기어(261)가 동력을 입력받고 링 기어(263)가 고정되어 있기 때문에, 캐리어(264)는 회전 중심축(도 1에서 수직 방향)을 중심으로 회전하게 된다. 이에 의해 유성 기어 세트(26)에서, 썬 기어(261)가 제2 평 기어(25)와 일체로 회전하는 입력 요소로 작용하고, 캐리어(264)가 출력 요소로 작용하게 된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 기어 유닛(20)이 베벨 기어 치합을 이용함으로써, 모터(10)의 출력축(11)과 기어 유닛(20)의 최종 출력 요소인 캐리어(264)의 회전 중심축이 수직을 이루게 된다. 이에 의해, 동력 전달 과정에서 생성되는 출력이 완화되고, 베벨 기어의 높은 기어비와 효율에 의해 제품 변형, 기어 물림율 저하 및 기어 사이의 축간 거리에 의한 문제 등이 해결될 수 있다. 또한 소음 저감 및 내구성 향상의 효과도 달성된다. 나아가, 모터(10) 및 기어 유닛(20)의 배열의 자유도가 커져 전체 제품의 패키지의 크기가 감소될 수 있고 레이아웃 설계가 유리해진다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 네 개 이상의 유성 기어(262)가 구비된다. 도 2에는 네 개의 유성 기어(262)가 구비되는 경우가 예시적으로 도시되어 있으나, 유성 기어(262)는 이보다 많은 개수로 구비될 수도 있다. 기존의 전자식 주차 브레이크의 기어 유닛에 사용되는 유성 기어 세트가 통상 세 개의 유성 기어를 구비하는데 비해, 본 발명에서는 유성 기어의 개수를 증가시킨 것이다. 본 발명의 실시예에서는 유성 기어(262)의 개수가 증가되었기 때문에, 유성 기어(262)를 통해서 링 기어(263)로 전달되는 힘이 분산되어 링 기어(263)에 작용하는 응력이 감소된다. 이에 의해 제품 파손이 방지되고 내구 성능이 향상될 수 있다.

캐리어(264)의 최종 출력은 동력 전달 구조(40)를 통해 전자식 주차 브레이크의 구동 요소(200)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 동력 전달 구조는 회전 샤프트(41)를 구비할 수 있다. 회전 샤프트(41)는 길이 방향 축(도 1에서 수직 방향 중심축)을 중심으로 회전 가능하게 설치되며 캐리어(264)와 함께 회전하도록 캐리어(264)에 연결될 수 있다. 회전 샤프트(41)는 길이 방향으로 함몰된 삽입홀(45)을 구비할 수 있으며, 스핀들 샤프트(43)가 삽입 홀(45)에 삽입될 수 있다.

이때, 회전 샤프트(41)의 삽입 홀(45)의 내주면 그리고 스핀들 샤프트(43)의 외주면에는 서로 치합되는 나사산이 각각 형성되고, 스핀들 샤프트(43)는 길이방향 축 방향으로 이동 가능하나 회전하지 않도록 형성될 수 있다. 이러한 구조에 의해, 회전 샤프트(41)가 회전하면 스핀들 샤프트(43)가 직선 왕복 운동을 하게 된다. 그리고 스핀들 샤프트(43)는 연결 부재(43)에 의해 전자식 주차 브레이크의 구동 요소(200)에 연결될 수 있으며, 이에 의해 모터(10)의 구동력에 의해 전자식 주차 브레이크의 구동 요소(200)가 구동되어 브레이크의 작동 및 해제가 이루어질 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

10: 모터
11: 출력 축
100: 하우징
20: 기어 유닛
21: 제1 베벨 기어
22: 제2 베벨 기어
23: 제1 평 기어
25: 제2 평 기어
26: 유성 기어 세트
261: 썬 기어
262: 유성 기어
263: 링 기어
264: 캐리어
40: 동력 전달 구조
41: 회전 샤프트
43: 스핀들 샤프트
44: 연결 부재

Claims

차량의 전자식 주차 브레이크의 구동 장치에 사용되는 기어 유닛으로서,
상기 구동 장치의 모터의 출력축에 형성되는 제1 베벨 기어,
상기 제1 베벨 기어와 치합되는 제2 베벨 기어,
상기 제2 베벨 기어와 일체로 형성되는 제1 평 기어,
상기 제1 평 기어와 치합되는 제2 평 기어, 그리고
상기 제2 평 기어어의 동력을 전달받아 출력하는 유성 기어 세트를 포함하는 기어 유닛.
제1항에서,
상기 유성 기어 세트는
상기 제2 평 기어와 일체로 형성되는 썬 기어,
상기 썬 기어와 각각 치합되는 복수의 유성 기어,
상기 복수의 유성 기어와 치합되며 고정 요소로 작용하는 링 기어, 그리고
상기 복수의 유성 기어에 연결되어 출력 요소로 작용하는 캐리어를 포함하는 기어 유닛.
제2항에서,
상기 모터는 출력축이 상기 캐리어의 회전 중심축과 수직을 이루도록 배열되는 기어 유닛.
제2항에서,
상기 유성 기어는 네 개 이상인 기어 유닛.
차량의 전자식 주차 브레이크의 구동 장치로서,
모터,
상기 모터의 회전 구동력을 입력받아 최종 구동력으로 출력하는 기어 유닛, 그리고
상기 기어 유닛의 최종 구동력을 상기 전자식 주차 브레이크의 구동 요소로 전달하는 동력 전달 구조를 포함하며,
상기 기어 유닛은
상기 모터의 출력축에 형성되는 제1 베벨 기어,
상기 제1 베벨 기어와 치합되는 제2 베벨 기어,
상기 제2 베벨 기어와 일체로 형성되는 제1 평 기어,
상기 제1 평 기어와 치합되는 제2 평 기어, 그리고
상기 제2 평 기어어의 동력을 전달받아 출력하는 유성 기어 세트를 포함하는 구동 장치.
제5항에서,
상기 유성 기어 세트는
상기 제2 평 기어와 일체로 형성되는 썬 기어,
상기 썬 기어와 각각 치합되는 복수의 유성 기어,
상기 복수의 유성 기어와 치합되며 고정 요소로 작용하는 링 기어, 그리고
상기 복수의 유성 기어에 연결되어 출력 요소로 작용하는 캐리어를 포함하는 구동 장치.
제6항에서,
상기 모터는 출력축이 상기 캐리어의 회전 중심축과 수직을 이루도록 배열되는 구동 장치.
제6항에서,
상기 유성 기어는 네 개 이상인 구동 장치.
차량의 전자식 주차 브레이크의 구동 장치로서,
모터,
상기 모터의 회전 구동력을 입력받아 최종 구동력으로 출력하는 기어 유닛, 그리고
상기 기어 유닛의 최종 구동력을 상기 전자식 주차 브레이크의 구동 요소로 전달하는 동력 전달 구조를 포함하며,
상기 기어 유닛은 베벨 기어 치합에 의해 상기 모터의 구동력을 전달받도록 구성되고 최종 출력 요소의 회전 중심축이 상기 모터의 출력축과 수직을 이루도록 구성되는 구동 장치.