KR20200094379A

KR20200094379A - 전기기계식 브레이크용 엑츄에이터

Info

Publication number: KR20200094379A
Application number: KR1020190011787A
Authority: KR
Inventors: 정경호; 서재만
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2020-08-07

Abstract

전기기계식 브레이크용 엑츄에이터가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 전기기계식 브레이크용 엑츄에이터는 내부에 감속장치를 수용하도록 서로 결합되는 하우징 및 하우징 커버와, 하우징에 장착되어 감속장치에 회전력을 전달하는 모터를 포함하고, 감속장치는 모터의 회전력을 전달받아 회전하며 제1 헬리컬기어를 갖는 입력축과, 제1 헬리컬기어와 치합되어 제1 헬리컬기어의 회전속도를 1차 감속하는 제2 헬리컬기어 및 제3 헬리컬기어가 동축상에 마련되는 중간축과, 제3 헬리컬기어와 치합되어 제3 헬리컬기어의 회전속도를 2차 감속하는 제4 헬리컬기어가 마련된 출력축을 포함한다.

Description

전기기계식 브레이크용 엑츄에이터{ACTUATOR FOR ELECTRO-MECHANICAL BRAKE}

본 발명은 전기기계식 브레이크용 엑츄에이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동 및 소음을 저감할 수 있는 전기기계식 브레이크용 엑츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로 전기기계식 브레이크(Electro-mechanical Brake)는 차세대 브레이크 개념으로 운전자의 제동의지를 감지한 후 모터와 같은 전동기를 이용하여 전륜과 후륜의 제동압력을 조절하는 장치이다.

전기기계식 브레이크는 일반제동기능, ABS(anti-lock brake system), ESC(electronic stability control), VDC(vehicle dynamic control) 기능은 물론, 향후 지능형 정속 주행장치 등에서 요구하는 자동 제동기능에 이르기까지 모든 지능형 제동역할을 가능하게 한다.

이러한 전기기계식 브레이크는 모터와 감속기를 사용하여 캘리퍼에 적정 클램핑 압력을 생성하고, 클램핑 압력을 통해 서비스 브레이크 및 주차 브레이크 기능을 수행하여야 하므로, 이러한 적정 클랭핌 압력을 생성하기 위해서는 모터의 사양 뿐만 아니라 적합한 감속기 타입과 사양 선정이 중요한 역할을 한다.

전기기계식 브레이크에 사용되는 감속기는 기어와 벨트 조합에 의한 구조가 보통 사용되고 있으며, 기어는 평기어, 유성기어, 웜기어 등을 사용하고 있다. 이러한 장치는 복잡한 구조를 가지고, 작동 시 소음과 진동을 유발하여 내구성이 떨어지는 문제가 발생한다.

한국등록특허 제10-1511437호(2015.04.10 공고)

본 발명의 실시 예들은 간단한 구조를 가지면서 소음을 줄일 수 있는 전기기계식 브레이크용 엑츄에이터를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 감속장치를 수용하도록 서로 결합되는 하우징 및 하우징 커버와, 상기 하우징에 장착되어 상기 감속장치에 회전력을 전달하는 모터를 포함하고, 상기 감속장치는 상기 모터의 회전력을 전달받아 회전하며 제1 헬리컬기어를 갖는 입력축과, 상기 제1 헬리컬기어와 치합되어 상기 제1 헬리컬기어의 회전속도를 1차 감속하는 제2 헬리컬기어 및 제3 헬리컬기어가 동축상에 마련되는 중간축과, 상기 제3 헬리컬기어와 치합되어 상기 제3 헬리컬기어의 회전속도를 2차 감속하는 제4 헬리컬기어가 마련된 출력축을 포함하는 전기기계식 브레이크용 엑츄에이터가 제공될 수 있다.

또한 상기 하우징의 일측에는 상기 모터의 축이 관통하는 제1 축공과, 상기 출력축이 관통하는 제2 축공이 나란히 위치될 수 있다.

또한 상기 입력축은 일단이 상기 모터의 축과 연결되며 타단은 상기 하우징 커버에 설치된 입력축 베어링부재에 회전할 수 있게 지지되고, 상기 중간축은 양단이 각각 상기 하우징과 상기 하우징 커버에 설치된 한 쌍의 중간축 베어링부재에 회전할 수 있게 지지되고, 상기 출력축은 양단이 각각 상기 하우징과 상기 하우징 커버에 설치된 한 쌍의 출력축 베어링부재에 회전할 수 있게 지지될 수 있다.

또한 상기 하우징 커버에는 상기 입력축 베어링부재, 상기 중간축 베어링부재 및 상기 출력축 베어링부재를 각각 수용하는 베어링부재 수용홈이 마련될 수 있다.

또한 상기 입력축에는 주차 제동을 위한 래칫기어가 상기 제1 헬리컬기어와 동축상에 마련될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 비교적 간단한 조립구조를 가지므로 생산성이 향상되면서 동작 시 진동 및 소음을 저감하여 작동성 및 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크용 감속장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크용 감속장치를 도시한 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크용 감속장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기기계식 브레이크용 감속장치를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 전동식 디스크 브레이크(10)는 차량의 휠과 함께 회전하는 디스크(11)를 가압하도록 한 쌍의 패드 플레이트(12,13)가 설치된 캐리어(14)와, 캐리어(14)에 슬라이딩 가능하게 설치되어 한 쌍의 패드 플레이트(12,13)를 작동시키는 캘리퍼 하우징(15)과, 캘리퍼 하우징(15) 내부에 진퇴 가능하게 설치되는 피스톤(20)과, 피스톤(20)을 이동시키기 위한 회전력을 제공하는 모터(41)를 포함한 엑츄에이터(40)와, 엑츄에이터(40)에서 전달되는 회전력을 직선력으로 변환하여 피스톤(20)에 전달함으로써 피스톤(20)이 축방향 진퇴 이동되도록 하는 동력변환유닛(30)을 포함한다.

한 쌍의 패드 플레이트(12,13)는 내면에 마찰패드(16,17)가 부착된다. 한 쌍의 패드 플레이트(12,13)는 그 외면이 피스톤(20)의 선단과 접하도록 배치되는 내측 패드 플레이트(13)와, 외면이 캘리퍼 하우징(15)의 핑거부(15a)와 접하도록 배치되는 외측 패드 플레이트(12)로 이루어진다.

피스톤(20)은 컵 형상으로 내부가 파인 원통형으로 마련되어, 실린더(21) 내부에서 슬라이딩 가능하게 삽입된다.

피스톤(20)은 엑츄에이터(40)의 회전력을 전달받는 동력변환유닛(30)의 축력에 의해 내측 패드 플레이트(13)를 디스크(11) 측으로 가압한다.

동력변환유닛(30)은 모터(41)와 감속장치(50)로 구성된 엑츄에이터(40)로부터 회전력을 전달받아 피스톤(20)을 내측 패드 플레이트(13) 측으로 가압하는 역할을 한다.

동력변환유닛(30)은 피스톤(20) 내부에 배치되어 전후 진퇴 가능한 볼 너트(31)와, 엑츄에이터(40)로부터 회전력을 전달받아 회전하여 볼 너트(31)를 진퇴 이동시키는 스핀들(32)을 포함한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 엑츄에이터(40)는 하우징(60)과, 하우징(60)과 결합되는 하우징 커버(70)와, 모터(41)의 동력을 스핀들(32)에 전달하도록 하우징 내부에 마련되는 감속장치(50)를 포함한다.

하우징(60)은 일측에 모터(41)의 축이 관통하는 제1 축공(61)과, 출력축(57)이 관통하는 제2 축공(67)이 나란히 위치되고, 하우징 커버(70)는 하우징(60)의 개방된 타측을 덮도록 볼트 결합된다.

하우징(60)은 감속장치(50)를 수용하는 역할을 하며, 하우징 커버(70)와 함께 감속장치(50)의 축 지지를 수행한다.

감속장치(50)는 입력축(51), 중간축(54) 및 출력축(57)을 포함한다. 감속장치(50)는 모터(41)의 회전력을 기어비에 따라 감속하도록 구비되며, 진동 및 소음 특성을 개선하기 위해 복수의 헬리컬 기어를 포함한다.

입력축(51)은 일단이 모터(41)의 축과 연결되고, 타단은 하우징 커버(70)에 설치된 입력축 베어링부재(71)에 회전할 수 있게 지지된다.

입력축 베어링부재(71)는 하우징 커버(70)에 오목하게 형성된 입력축 베어링부재 수용홈(72)에 수용된다. 입력축 베어링부재(71)는 볼 베어링을 포함한다.

입력축(51)에는 제1 헬리컬기어(52)가 설치되며, 제1 헬리컬기어(52)는 모터(41)에서 전달되는 회전력을 중간축(54)에 전달한다.

또한 입력축(51)에는 주차 제동 시 솔레노이드 구동부와 간섭되는 래칫기어(53)가 제1 헬리컬기어(52)와 동축상에 마련된다. 솔레노이드 구동부는 하우징(60)의 일측에 결합되며, 전원의 공급에 의해 진퇴하는 플런저가 래칫기어(53)를 향해 전진하여 래칫기어(53)와 간섭되도록 마련된다.

중간축(54)은 안정적 회전이 가능하도록 양단이 각각 한 쌍의 중간축 베어링부재(62,73)에 의해 회전할 수 있게 지지된다.

한 쌍의 중간축 베어링부재(62,73)는 각각 하우징(60)에 마련된 제1 중간축 베어링부재 수용홈(63)과 하우징 커버(70)에 마련된 제2 중간축 베어링부재 수용홈(74)에 수용된다. 한 쌍의 중간축 베어링부재(62,73)는 볼 베어링을 포함한다.

중간축(54)에는 제1 헬리컬기어(52)와 맞물리는 제2 헬리컬기어(55)가 결합되어 제1 헬리컬기어(52)로부터 전달된 입력축(51)의 회전속도에 대하여 1차 감속을 진행한다.

중간축(54)에는 제1 헬리컬기어(52)에 의해 전달되는 회전력을 출력축(57)에 전달하기 위한 제3 헬리컬기어(56)가 마련된다.

제2 헬리컬기어(55)와 제3 헬리컬기어(56)는 중간축(54)에서 동축상에 설치되어 중간축(54)과 함께 회전한다.

출력축(57)에는 제3 헬리컬기어(56)와 맞물리는 제4 헬리컬기어(58)가 결합되어, 제3 헬리컬기어(56)로부터 전달된 중간축(54)의 회전속도에 대하여 2차 감속을 진행한다.

출력축(57)은 안정적 회전이 가능하도록 양단이 각각 한 쌍의 출력축 베어링부재(64,75)에 의해 회전할 수 있게 지지된다.

한 쌍의 출력축 베어링부재(64,75)는 각각 하우징(60)에 마련된 제1 출력축 베어링부재 수용홈(65)과 하우징 커버(70)에 마련된 제2 출력축 베어링부재 수용홈(76)에 수용된다. 한 쌍의 출력축 베어링부재(64,75)는 볼 베어링을 포함한다.

이러한 구성을 통하여, 모터(41)의 회전력은 입력축(51)에 전달되고, 입력축(51)의 회전력은 제1 헬리컬기어(52)와 치합된 제2 헬리컬기어(55)를 통해 중간축(54)에 전달된다.

이 경우, 제1 헬리컬기어(52)로부터 제2 헬리컬기어(55)로 전달되는 회전속도는 1차 감속되어 중간축(54)은 1차 감속된 회전속도로 회전한다.

그리고 중간축(54)의 회전력은 제3 헬리컬기어(56)와 치합된 제4 헬리컬기어(58)를 통해 출력축(57)에 전달된다. 이때, 제3 헬리컬기어(56)로부터 제4 헬리컬기어(58)로 전달되는 회전속도는 2차 감속되어 출력축(57)은 2차 감속된 회전속도로 회전하고, 출력축(57)은 최종적으로 동력변환유닛(30)의 스핀들(32)을 회전시킨다.

따라서, 헬리컬기어를 이용한 감속장치의 구성은 평기어보다 물림율이 향상되어 기어에서 발생할 수 있는 소음요소를 저감할 수 있게 되고, 벨트나 텐셔너 등과 같은 구조가 필요치 않으므로 구조가 간단하고 조립성이 우수하여 생산성이 향상되게 된다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

10: 전동식 디스크 브레이크, 11: 디스크,
15: 캘리퍼 하우징, 20: 피스톤,
30: 동력변환유닛, 31: 볼 너트,
32: 스핀들, 40: 엑츄에이터,
41: 모터, 50: 감속장치,
51: 입력축, 52: 제1 헬리컬기어,
53: 래칫기어, 54: 중간축,
55: 제2 헬리컬기어, 56: 제3 헬리컬기어,
57: 출력축, 58: 제4 헬리컬기어,
60: 하우징, 61: 제1 축공,
67: 제2 축공, 70: 하우징 커버.

Claims

내부에 감속장치를 수용하도록 서로 결합되는 하우징 및 하우징 커버와, 상기 하우징에 장착되어 상기 감속장치에 회전력을 전달하는 모터를 포함하고,
상기 감속장치는 상기 모터의 회전력을 전달받아 회전하며 제1 헬리컬기어를 갖는 입력축과, 상기 제1 헬리컬기어와 치합되어 상기 제1 헬리컬기어의 회전속도를 1차 감속하는 제2 헬리컬기어 및 제3 헬리컬기어가 동축상에 마련되는 중간축과, 상기 제3 헬리컬기어와 치합되어 상기 제3 헬리컬기어의 회전속도를 2차 감속하는 제4 헬리컬기어가 마련된 출력축을 포함하는 전기기계식 브레이크용 엑츄에이터.
제1항에 있어서,
상기 하우징의 일측에는 상기 모터의 축이 관통하는 제1 축공과, 상기 출력축이 관통하는 제2 축공이 나란히 위치되는 전기기계식 브레이크용 엑츄에이터.
제1항에 있어서,
상기 입력축은 일단이 상기 모터의 축과 연결되며 타단은 상기 하우징 커버에 설치된 입력축 베어링부재에 회전할 수 있게 지지되고,
상기 중간축은 양단이 각각 상기 하우징과 상기 하우징 커버에 설치된 한 쌍의 중간축 베어링부재에 회전할 수 있게 지지되고,
상기 출력축은 양단이 각각 상기 하우징과 상기 하우징 커버에 설치된 한 쌍의 출력축 베어링부재에 회전할 수 있게 지지되는 전기기계식 브레이크용 엑츄에이터.
제3항에 있어서,
상기 하우징 커버에는 상기 입력축 베어링부재, 상기 중간축 베어링부재 및 상기 출력축 베어링부재를 각각 수용하는 베어링부재 수용홈이 마련되는 전기기계식 브레이크용 엑츄에이터.
제1항에 있어서,
상기 입력축에는 주차 제동을 위한 래칫기어가 상기 제1 헬리컬기어와 동축상에 마련되는 전기기게식 브레이크용 엑츄에이터.