KR20210057352A - 브레이크장치용 액츄에이터 - Google Patents

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Abstract

브레이크장치용 액츄에이터가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모터; 상기 모터와 연결되는 제1 감속기어유닛; 및 상기 제1 감속기어유닛과 연결되는 제2 감속기어유닛;을 포함하고, 상기 제1 감속기어유닛은 유성기어 조립체로 마련되고, 제2 감속기어유닛은 베벨기어 조립체로 마련되는 브레이크장치용 액츄에이터가 제공될 수 있다.

Description

브레이크장치용 액츄에이터{Actuator for brake device}
본 발명은 브레이크장치용 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터의 동작에 의해 주차 기능을 구현할 수 있는 브레이크장치용 액츄에이터에 관한 것이다.
일반적으로, 브레이크 장치는 제동 또는 주차 시 차량을 움직이지 못하도록 정지시키기 위한 장치로, 차량의 휠을 회전하지 못하도록 잡아주는 역할을 한다.
최근에는 주차 브레이크의 구동을 전자적으로 제어하는 전자식 주차 브레이크(Electronic Parking Brake; EPB) 시스템이 널리 사용되고 있는데, 통상의 디스크 브레이크에 장착되어 주차 브레이크의 기능을 수행한다. 전자식 디스크 브레이크에는 케이블 풀러(Cable Puller)형, 모터 온 캘리퍼(Motor-On-Caliper; MOC)형, 유압주차 브레이크(Hydraulic Parking Brake)형이 있다.
예컨대, 한국 공개특허 제10-2011-0072877호(2011.06.29.) 및 한국 공개특허 제10-2018-0133976호(2018.12.18)에 개시된 문헌은 MOC형 전자식 파킹 브레이크 액츄에이터 구조에 관한 것으로, 모터로부터 발생된 동력을 다수의 기어장치를 이용하여 감속하는 한편 토크를 증가시켜 주차 브레이크용 캘리퍼로 전달하여 제동 동작을 수행하는 전자식 디스크 브레이크에 이용되는 액츄에이터가 개시된다.
이러한 전자식 디스크 브레이크에 이용되는 액츄에이터는 큰 진동 및 소음을 발생시키고, 조립성과 가격 경쟁력이 뒤떨어진다는 문제가 있다.
또한, 회전력을 전달하는 기어들 간의 구조가 복잡함은 물론, 기어의 연결 부품수가 증가함에 따라 마찰로 인한 열손실 및 내구성능이 저하되는 문제점이 있다.
한국 공개특허 제10-2011-0072877호 (현대 모비스 주식회사) 2011.06.29 한국 공개특허 제10-2018-0133976호 (주식회사 유니크) 2018.12.18
본 발명의 실시 예에 따른 브레이크장치용 액츄에이터는 모터와 연결되는 유성기어 및 베벨기어를 패키지화하여 간단한 구조를 가지면서 소형화시킴으로써, 무게를 감소시킴은 물론 효율을 증가시킬 수 있도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 모터; 상기 모터와 연결되는 제1 감속기어유닛; 및 상기 제1 감속기어유닛과 연결되는 제2 감속기어유닛;을 포함하고, 상기 제1 감속기어유닛은 유성기어 조립체로 마련되고, 제2 감속기어유닛은 베벨기어 조립체로 마련되는 브레이크장치용 액츄에이터가 제공될 수 있다.
또한, 상기 모터를 수용하는 모터 수용부 및 상기 제1 감속기어장치가 수용되는 기어 수용부를 구비하는 하우징을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기어 수용부의 상부에 결합되며, 제2 감속기어장치가 설치되는 브라켓을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 제1 감속기어유닛은, 상기 모터의 회전축에 결합되는 태양기어; 상기 태양기어의 외측에 치합되는 복수의 유성기어; 상기 복수의 유성기어를 수용하도록 내측 둘레에 링기어가 마련된 기어 장착부; 및 상기 복수의 유성기어를 회전 가능하게 지지하고 상기 태양기어와 동축적으로 회전하도록 설치되어 회전 동력을 출력하는 출력축이 마련되는 캐리어;를 구비할 수 있다.
또한, 상기 기어 장착부는 상기 하우징의 기어 수용부와 일체로 마련될 수 있다.
또한, 상기 기어 장착부는 상기 하우징에 분리 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 상기 기어 수용부에는 상기 기어 장착부가 결합되는 연장패널이 마련되고, 상기 기어 장착부의 하단에는 상기 연장패널에 착탈 가능한 후크가 구비될 수 있다.
또한, 상기 연장패널에는 원주방향을 따라 소정간격 이격된 복수의 걸림리브가 구비되고, 상기 기어 장착부의 하부에는 상기 복수의 걸림리브 사이에 맞물리게 결합되는 결합리브가 돌출 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 감속기어유닛은, 상기 캐리어의 출력축에 마련되는 제1 베벨기어; 및 상기 제1 베벨기어와 치합되어 제2 베벨기어;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 베벨기어를 관통하여 상기 제2 베벨기어와 함께 회전하도록 마련되는 동력전달축을 구비할 수 있다.
또한, 상기 동력전달축의 일단에는 회전 동력을 출력하는 출력기어가 마련될 수 있다.
또한, 상기 동력전달축에 마련되어 상기 동력전달축을 회전 가능하게 지지하는 베어링을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 베어링은 상기 제2 감속기어유닛이 설치되도록 마련된 브라켓에 지지되도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 모터 수용부의 바닥에는 모터의 하단을 지지하는 댐퍼부재가 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 액츄에이터는 모터의 동력전달과정에서, 유성기어와 베벨기어를 이용함으로써 콤팩트한 사이즈로 패키지화할 수 있음은 물론, 무게를 감소키실 수 있는 효과를 가진다.
또한, 간단한 기어 연결구조를 가지며 효율을 증가시킬 수 있으며, 저소음 작동을 효과적으로 구현할 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 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크장치용 액츄에이터를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크장치용 액츄에이터의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 하부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크장치용 액츄에이터의 모터와 제1 감속기어유닛의 결합상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크장치용 액츄에이터의 브라켓과 제2 감속기어유닛의 결합상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크장치용 액츄에이터의 제1 감속기어유닛과 제2 감속기어유닛의 결합상태를 나타내는 부분 발췌 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 브레이크장치용 액츄에이터의 하우징을 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크장치용 액츄에이터를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크장치용 액츄에이터의 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 하부를 나타내는 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크장치용 액츄에이터의 모터와 제1 감속기어유닛의 결합상태를 나타내는 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크장치용 액츄에이터의 브라켓과 제2 감속기어유닛의 결합상태를 나타내는 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크장치용 액츄에이터의 제1 감속기어유닛과 제2 감속기어유닛의 결합상태를 나타내는 부분 발췌 사시도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 브레이크장치용 액츄에이터(10)는 모터(200)와, 모터(200)와 연결되는 제1 감속기어유닛(300)과, 제1 감속기어유닛(300)과 연결되는 제2 감속기어유닛(400) 및 모터(200)와 제1 감속기어유닛(300)을 수용하는 하우징(100)을 포함한다. 또한, 하우징(100)과 결합되어 상기 제2 감속기어유닛(400)이 설치되는 브라켓(500)을 더 구비한다.
하우징(100)은 모터(200)가 수용되는 모터 수용부(120)와, 제1 감속기어유닛(300)이 수용되는 기어 수용부(130)를 구비한다. 기어 수용부(130)는 모터 수용부(120)의 상측에 위치되며, 기어 수용부(130)의 상부가 개방된 형태로 마련된다. 개방된 하우징(100)의 상부는 후술할 브라켓(500)에 의해 폐쇄될 수 있다.
모터 수용부(120)는 모터(200)를 수용할 수 있는 깊이를 가지며, 상부가 개방된 원통 형상으로 이루어질 수 있다. 이에, 모터(200)는 모터 수용부(120)의 개방된 상부를 통해 삽입 장착될 수 있다.
한편, 모터 수용부(120)의 바닥에는 모터(200)의 하단을 지지하며 진동을 흡수할 수 있는 댐퍼부재(140)가 설치될 수 있다. 이에, 댐퍼부재(140)에 의해 진동에 따른 소음을 줄일 수 있게 된다.
기어 수용부(130)는 모터 수용부(120)의 개방된 상측에 일체로 마련된다. 이러한 기어 수용부(130)에는 제1 감속기어유닛(300)이 수용되며, 후술할 제1 감속기어유닛(300)의 기어 장착부(330)와 결합되는 연장패널(123)이 형성될 수 있다. 이 기어 수용부(130)는 제1 감속기어유닛(300)을 통하여 감속된 회전력을 출력하기 위하여 상하로 개방된 형태로 마련될 수 있다. 상기 연장패널(123)에 기어 장착부(330)가 결합되는 구조에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
브라켓(500)은 하부가 개구된 박스 형태로 마련되어 하우징(100)과 결합하면서 내부에 공간을 형성한다. 브라켓(500)과 하우징(100)은 합성수지재로 마련될 수 있어서, 하우징(100) 및 브라켓(500)에 모터(200)와 제1 감속기어유닛(300) 및 제2 감속기어유닛(400)을 고정 설치한 후 하우징(100)과 브라켓(500)을 초음파나 레이저 용접 등의 방식으로 접합할 수 있다. 이에 하우징(100)의 내부를 용이하게 밀폐할 수 있게 된다.
한편, 하우징(100)에는 모터(200)로 전원을 공급하기 위한 커넥터부(110)가 형성되며, 하우징(100)에 모터(200)를 설치 시 모터(200)의 전원단자(미도시)가 커넥터부(110)의 터미멀 단자와 접속되도록 마련될 수 있다.
제1 감속기어유닛(300)은 모터(200)와 제2 감속기어유닛(400)을 직접적으로 연결하여 모터(200)의 회전력을 전달한다. 이러한 제1 감속기어유닛(300)은 유성기어 조립체로 마련될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 감속기어유닛(300)은 모터(200)의 회전축(210)에 결합되는 태양기어(310)와, 태양기어(310)의 외측에 치합되는 복수의 유성기어(320)와, 복수의 유성기어(320)를 수용하도록 내측 둘레에 링기어(332)가 마련된 기어 장착부(330) 및 복수의 유성기어(320)를 회전 가능하게 지지하고 태양기어(310)와 동축적으로 회전하도록 설치되는 캐리어(340)를 포함한다.
복수의 유성기어(320)는 3개로 마련되어 태양기어(310)를 둘러싸는 형태로 배치된다. 이때, 복수의 유성기어(320)가 3개로 마련되는 것을 효율성과 경제성을 고려한 것이지만 선택적으로 4개의 유성기어가 마련되어 사용될 수도 있다. 이러한 복수의 유성기어(320)는 캐리어(340)에 형성된 유성기어 축부(342)에 회전되도록 결합된다.
기어 장착부(330)는 중앙에 상하로 관통 형성된 축공(331)이 형성되고, 기어 장착부(330)의 내측 측면 둘레방향을 따라 링기어(332)가 구비된다. 링기어(332)는 기어 장착부(330)와 일체로 제작될 수 있다. 이에, 기어 장착부(330)가 기어 수용부(130)에 장착된 경우 태양기어(310)가 링기어(332)가 마련된 기어 장착부(330)의 내부 공간에 배치되게 된다.
이러한 기어 장착부(330)는 상부가 개방된 중공 원통형상으로 구비되어 기어 수용부(130)에 형성된 연장패널(123)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 기어 장착부(330)의 외측 하단에는 연장패널(123)에 착탈 가능하도록 후크(335)가 구비될 수 있다.
또한, 기어 장착부(330)를 연장패널(123)에 안정적으로 결합시키기 위하여, 연장패널(123)에는 원주방향을 따라 소정간격 이격된 복수의 걸림리브(124)가 형성될 수 있으며, 기어 장착부(330)의 하부 외주면에는 상기 복수의 걸림리브(124) 사이에 맞물리게 결합되는 결합리브(334)가 돌출 형성될 수 있다.
기어 장착부(330)가 연장패널(123)에 장착되는 경우 후크(335)는 연장패널(123)에 형성된 후크홈(125)에 삽입되어 결속되고, 복수의 걸림리브(124)와 결합리브(334)의 상호 구속에 의해 기어 장착부(330)의 회전 및 이탈이 구속되게 된다.
한편, 기어 장착부(330)가 연장패널(123)에 착탈 가능하게 마련된 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않으며, 기어 수용부(130)에 링기어(332')가 마련되도록 하우징(100')과 일체로 형성될 수 있는데, 그러한 실시예가 도 7에 도시되어 있다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 것으로서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 부재를 가리킨다. 즉, 도 7에 도시된 브레이크장치용 액츄에이터는 앞선 실시예와 기어 장착부의 링기어(332')가 하우징(100')과 일체로 마련된 것에만 차이가 있을 뿐 나머지 구성은 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다시 도 1 내지 도 6을 참조하면, 캐리어(340)는 원판 형태로 이루어질 수 있고, 하면에는 원주방향을 따라 소정간격 이격된 복수의 유성기어 축부(342)가 구비되고, 상면 중앙에는 출력축(341)이 구비된다. 이때, 출력축(341)은 캐리어(340)와 일체로 형성되어 함께 회전할 수 있다.
제2 감속기어유닛(400)은 브라켓(500)에 지지되어 제1 감속기어유닛(300)과 연결되도록 마련될 수 있다. 이러한 제2 감속기어유닛(400)은 베벨기어 조립체로 마련될 수 있다.
보다 구체적으로, 제2 감속기어유닛(400)은 캐리어(340)의 출력축(341)에 마련되는 제1 베벨기어(410)와, 제1 베벨기어(410)와 치합되는 제2 베벨기어(420) 및 제2 베벨기어(420)를 관통하여 설치되는 동력전달축(430)을 구비할 수 있다.
제1 베벨기어(410)는 원뿔형 형상으로 마련되어 캐리어(340)의 출력축(341)과 동축으로 함께 회전하도록 결합된다. 이에, 제1 베벨기어(410)는 캐리어(340)와 동일한 회전방향으로 회전하며 제2 베벨기어(420)로 회전력을 전달한다.
제2 베벨기어(420)는 제1 베벨기어(410)와 치합되어 회전하며, 회전방향을 모터(200)의 회전축(210)에 대해 직각방향으로 전환하면서 회전한다. 이러한 베벨기어(410, 420)를 이용한 회전방향의 전환은 평기어 보다 물림률이 좋기 때문에 소음을 상당량 절감시킬 수 있으며 기어비를 조절하여 효율적인 감속 기능을 수행할 수 있게 된다.
동력전달축(430)은 제2 베벨기어(420)가 제1 베벨기어(410)와 치합된 상태를 유지하도록 제2 베벨기어(420)를 관통하여 제2 베벨기어(420)와 함께 회전하도록 마련된다. 이러한 동력전달축(430)은 소정 길이를 가지며, 일단에는 회전 동력을 출력하는 출력기어(440)가 마련된다. 이에, 동력전달축(430)의 출력기어(440)가 형성된 일단은 브라켓(500)으로부터 외부로 노출되도록 배치될 수 있다.
상기 동력전달축(430)이 안정적으로 회전하도록 동력전달축(430)에는 베어링(450)이 마련된다. 베어링(450)은 한 쌍으로 마련되어 브라켓(500)에 설치되는데, 하나의 베어링(450)은 동력전달축(430)의 타단에 마련되고, 나머지 하나의 베어링(450)은 제2 베벨기어(420)와 출력기어(440) 사이에 마련되어 동력전달축(430)을 회전가능하게 지지할 수 있다.
한편, 출력기어(440)는 동력전달축(430)의 일단 외측면에 기어이가 형성되어 마련될 수 있다. 이에 출력기어(440)는 동력전달축(430)과 동일한 회전방향으로 회전하며 회전동력을 출력하게 된다. 예컨대, 출력기어(440)는 전자식 주차 브레이크 장치에 회전동력을 전달하도록 마련될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크장치용 액츄에이터의 작동에 대하여 설명한다.
운전자가 차량을 장차시킨 후 주차 브레이크를 작동시키면 모터(200)가 구동되어 모터(200)의 회전축(210)은 회전된다. 따라서 모터(200)의 회전축(210)에 결합되는 태양기어(310)가 함께 회전하며 태양기어(310)와 맞물리게 결합된 복수의 유성기어(320)로 회전력을 전달한다. 복수의 유성기어(320)는 기어 장착부(330)의 내측면 둘레를 따라 구비된 링기어(332)를 따라 태양기어(310)의 주위를 따라 공전 및 자전하게 된다. 이와 같이 공전하는 복수의 유성기어(320)에 의해 캐리어(340)가 모터(200)의 회전축(310)과 동축 방향으로 회전하면서 출력축(341)이 함께 회전하게 된다.
상기 캐리어(340)가 회전 시 출력축(341)에 결합된 제1 베벨기어(410)가 캐리어(340)와 함께 회전하며 제2 베벨기어(420)로 회전력을 전달하고, 제2 베벨기어(420)를 관통하여 설치되는 동력전달축(430)이 제2 베벨기어(420)와 함께 회전한다. 따라서, 동력전달축(430)의 일단에 마련된 출력기어(440)가 동력전달축(430)과 함께 회전하며 회전동력을 출력하게 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.
10 : 브레이크장치용 액츄에이터 100 : 하우징
120 : 모터 수용부 130 : 기어 수용부
200 : 모터 210 : 회전축
300 : 제1 감속기어유닛 310 : 태양기어
320 : 유성기어 330 : 기어 장착부
332 : 링기어 340 : 캐리어
341 : 출력축 400 :제2 감속기어유닛
410 : 제1 베벨기어 420 : 제2 베벨기어
430 : 동력전달축 440 : 출력기어
450 : 베어링 500 : 브라켓

Claims (14)

  1. 모터;
    상기 모터와 연결되는 제1 감속기어유닛; 및
    상기 제1 감속기어유닛과 연결되는 제2 감속기어유닛;을 포함하고,
    상기 제1 감속기어유닛은 유성기어 조립체로 마련되고, 제2 감속기어유닛은 베벨기어 조립체로 마련되는 브레이크장치용 액츄에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터를 수용하는 모터 수용부 및 상기 제1 감속기어장치가 수용되는 기어 수용부를 구비하는 하우징을 더 포함하는 브레이크장치용 액츄에이터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기어 수용부의 상부에 결합되며, 제2 감속기어장치가 설치되는 브라켓을 더 구비하는 브레이크장치용 액츄에이터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 감속기어유닛은,
    상기 모터의 회전축에 결합되는 태양기어;
    상기 태양기어의 외측에 치합되는 복수의 유성기어;
    상기 복수의 유성기어를 수용하도록 내측 둘레에 링기어가 마련된 기어 장착부; 및
    상기 복수의 유성기어를 회전 가능하게 지지하고 상기 태양기어와 동축적으로 회전하도록 설치되어 회전 동력을 출력하는 출력축이 마련되는 캐리어;를 구비하는 브레이크장치용 액츄에이터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기어 장착부는 상기 하우징의 기어 수용부와 일체로 마련되는 브레이크장치용 액츄에이터.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 기어 장착부는 상기 하우징에 분리 가능하게 결합되는 브레이크장치용 엑츄에이터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기어 수용부에는 상기 기어 장착부가 결합되는 연장패널이 마련되고,
    상기 기어 장착부의 하단에는 상기 연장패널에 착탈 가능한 후크가 구비되는 브레이크장치용 액츄에이터.
  8. 제8항에 있어서,
    상기 연장패널에는 원주방향을 따라 소정간격 이격된 복수의 걸림리브가 구비되고, 상기 기어 장착부의 하부에는 상기 복수의 걸림리브 사이에 맞물리게 결합되는 결합리브가 돌출 형성되는 브레이크장치용 액츄에이터.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제2 감속기어유닛은,
    상기 캐리어의 출력축에 마련되는 제1 베벨기어; 및
    상기 제1 베벨기어와 치합되어 제2 베벨기어;를 포함하는 브레이크장치용 액츄에이터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 베벨기어를 관통하여 상기 제2 베벨기어와 함께 회전하도록 마련되는 동력전달축을 구비하는 브레이크장치용 액츄에이터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 동력전달축의 일단에는 회전 동력을 출력하는 출력기어가 마련되는 브레이크장치용 액츄에이터.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 동력전달축에 마련되어 상기 동력전달축을 회전 가능하게 지지하는 베어링을 더 구비하는 브레이크장치용 액츄에이터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 베어링은 상기 제2 감속기어유닛이 설치되도록 마련된 브라켓에 지지되도록 마련되는 브레이크장치용 액츄에이터.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 모터 수용부의 바닥에는 모터의 하단을 지지하는 댐퍼부재가 마련되는 브레이크장치용 액츄에이터.
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