KR20210074949A - 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

캘리퍼 브레이크용 액츄에이터가 개시된다. 본 실시 예에 따른 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터는 하우징과, 상기 하우징에 수용되며, 회전축 및 상기 회전축에 결합되는 메인 기어가 구비되는 구동 모터와, 상기 하우징에 수용되는 감속부;를 포함하여 제공될 수 있다.

Description

캘리퍼 브레이크용 액츄에이터{ACTUATOR FOR CALIPER BRAKE}

본 발명은 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동 모터와 감속부가 1단 감속구조로 연결되는 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적인 캘리퍼 브레이크는 차량의 휠과 함께 회전하는 디스크와, 디스크를 가압하도록 한 쌍의 패드 플레이트가 진퇴가능하게 설치된 캐리어와, 캐리어에 슬라이딩 가능하게 설치되고 브레이크 오일 등 제동유체의 액압에 의해 피스톤이 진퇴 가능하게 설치되는 실린더가 마련된 하우징과, 피스톤을 가압하는 스핀들유닛 및 스핀들유닛에 회전력을 전달하는 액츄에이터로서 모터와 감속기 등을 포함하여 마련된다.

이러한 캘리퍼 브레이크는 제동유체의 액압을 이용하여 피스톤을 가압함으로써 제동을 구현을 하거나, 모터로부터 제공된 회전력을 스핀들유닛의 너트부재와 스핀들부재가 직선운동으로 변환하여 피스톤을 가압함으로써 제동을 구현한다.

최근 들어 자동차 기술분야는 친환경적이며 지속 가능한 기술에 대해 연구 및 개발에 대해 많은 투자가 이루어지고 있다. 이러한 견지에서 공해 등과 같은 환경 문제에 대응하기 위해 전기차 또는 하이브리드 차량이 각광받고 있다. 전기차 또는 하이브리드 차량의 경우, 차량에 구동력을 제공하기 위해 기존의 12V 배터리가 아닌 24V 또는 48V의 고전압배터리를 사용하고 있다.

그러나 현재 사용되고 있는 캘리퍼 브레이크의 구동 모터는 12V 전원이 인가되는 12V 구동 모터를 사용하기 때문에, 전압을 맞추기 위해 별도의 전압 강하장치가 필요하였다. 또한, 12V 구동 모터를 사용하기 때문에 충분한 제동 토크가 확보되지 않으므로 이를 해결하기 위해 3단 감속 구조를 사용하는 등 액츄에이터의 전체적인 구조가 복잡한 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 10-1950235호(2018년 12월 19일, 공개)

본 실시 예는 구동 모터와 감속부가 1단 감속구조로 연결되는 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터를 제공하고자 함이다.

본 실시 예는 감속구조가 간단하여 액츄에이터의 부품수를 줄일 수 있다.

본 실시 예는 간단한 감속구조에도 충분한 제동 토크를 확보할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 하우징; 상기 하우징에 수용되며, 회전축 및 상기 회전축에 결합되는 메인 기어가 구비되는 구동 모터; 상기 하우징에 수용되는 감속부;를 포함하며, 상기 감속부는 상기 메인 기어에 외접하여 연결되는 복수의 유성기어와, 상기 유성기어에 내접하여 연결되는 링 기어와, 상기 유성기어를 회전 가능하게 지지하는 캐리어를 포함하며, 상기 캐리어는 상기 회전축과 동축상에 배치되는 출력축이 마련될 수 있다.

상기 하우징은 상기 모터가 수용되는 제1 공간이 구비된 커버부와, 상기 감속부가 수용되는 제2 공간이 구비된 바디부를 포함하며, 상기 링 기어는 상기 제2 공간에 고정되도록 마련될 수 있다.

상기 메인 기어는 평 기어로 마련될 수 있다.

상기 캐리어의 상면은 상기 복수의 유성기어를 지지하는 복수의 제1 축부와, 상기 메인 기어를 지지하는 제2 축부가 구비되며, 상기 출력축은 상기 제2 축부와 동축상에 위치되는 상기 캐리어의 하면에 구비될 수 있다.

상기 구동 모터는 24 V 모터 또는 48 V 모터로 구비될 수 있다.

본 실시 예에 의한 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터는 1단 감속 구조로 구현됨에 따라 부품수를 줄이며 중량 감소 및 원가 절감을 통한 생산성을 향상할 수 있다.

본 실시 예에 의한 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터는 구동 모터와 복수의 유성기어가 직접적으로 연결되므로 차량의 협소한 공간의 활용성이 증대될 수 있다.

본 실시 예에 의한 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터는 전기차 또는 하이브리드 차량에 별도의 전압강하장치 없이도 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터의 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 감속부의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 감속부의 결합도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 감속부의 분해사시도이다.

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 1 내지 4와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터(100)는 하우징(120)과, 하우징(120)에 수용되며, 회전축(142) 및 회전축(142)에 결합되는 메인 기어(143)가 구비되는 구동 모터(140)와, 하우징(120)에 수용되는 감속부(160)를 포함할 수 있다. 그리고 감속부(160)는 메인 기어(143)와 외접하여 연결되는 복수의 유성기어(162)와, 유성기어(162)에 내접하여 연결되는 링 기어(164)와, 유성기어(162)를 회전 가능하게 지지하는 캐리어(166)를 포함할 수 있다.

하우징(120)은 캘리퍼 하우징(미도시)의 후방부에 결합될 수 있다. 도 1과 같이 하우징(120)은 커버부(121)와 바디부(123)를 포함할 수 있다. 커버부(121)는 구동 모터(140)가 수용되는 제1 공간(122)이 구비되며, 바디부(123)는 감속부(160)가 수용되는 제2 공간(124)이 구비될 수 있다.

구동 모터(140)는 커버부(121)의 일측에 개방된 부분을 통해 제1 공간(122)에 삽입될 수 있다. 그리고 감속부(160)는 바디부(123)의 일측에 개방된 부분을 통해 제2 공간(124)에 삽입될 수 있다.

하우징(120)의 바디부(123)는 복수의 결합부(125)가 구비될 수 있다. 복수의 결합부(125)는 바디부(123)의 외주면에 마련될 수 있으며, 복수의 결합부(125)는 캘리퍼 하우징에 체결될 수 있다. 복수의 결합부(125)는 도시된 바와 같이 관통홀(126)이 형성될 수 있고, 이 관통홀(126)에 볼트(미도시)가 삽입되어 캘리퍼 하우징에 결합될 수 있다. 한편, 복수의 결합부(125)는 도시된 바와 같이 한 쌍이 마련될 수도 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.

한편, 하우징(120)은 바디부(123)와 커버부(121)가 결합됨으로써 바디부(123) 및 커버부(121)의 개방된 부분이 밀폐될 수 있다. 바디부(123)와 커버부(121)는 볼팅, 핀 또는 용접 결합될 수 있으며, 이에 한정하지 않으며 다양한 방식으로 결합될 수 있다.

구동 모터(140)는 케이싱(141)과 회전축(142)과 회전축(142)에 결합되는 메인 기어(143)가 구비될 수 있다. 구동 모터(140)의 동력은 메인 기어(143)와 연결된 감속부(160)를 통해 출력축(169)으로 출력될 수 있다. 도시된 바와 같이 메인 기어(143)와 복수의 유성기어(162)는 평기어 형상으로 마련될 수 있다.

감속부(160)는 복수의 유성기어(162)와, 링 기어(164)와, 캐리어(166)를 포함하는 감속 구조가 구비될 수 있다. 복수의 유성기어(162)는 구동 모터(140)의 메인 기어(143)에 외접할 수 있다. 구동 모터(140)의 회전축(142) 및 메인 기어(143)가 회전되는 경우, 복수의 유성기어(162)가 회전될 수 있다.

링 기어(164)는 중공의 원통 형상으로 마련될 수 있고, 내주면에 복수의 유성기어(162)와 내접하는 내접기어(164a)가 형성될 수 있다. 한편, 링 기어(164)의 외주면에는 복수의 걸림돌기(165)가 형성될 수 있다. 따라서 링 기어(164)의 걸림돌기(165)는 바디부에 수용시 바디부(123)의 걸림홈(127)에 안착되어 지지될 수 있다. 즉, 링 기어(164)는 바디부(123)에 삽입시 바디부(123)에 고정될 수 있다.

캐리어(166)는 유성기어(162)를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 캐리어(166)는 도시된 바와 같이 원판 형상으로 마련될 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 캐리어(166)의 상면은 복수의 유성기어(162)를 지지하는 복수의 제1 축부(167)가 마련될 수 있다. 복수의 제1 축부(167)에는 복수의 유성기어(162)가 회전할 수 있게 지지될 수 있다. 복수의 제1 축부(167)는 캐리어(166)의 상면에 원주 방향을 따라서 소정간격 이격되어 배치될 수 있다.

한편, 도시된 바와 같이 복수의 유성기어(162) 및 복수의 제1 축부(167)는 3개로 마련될 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니며 4개 이상이 마련될 수도 있다.

캐리어(166)의 상면 중 중심에는 제2 축부(168)가 구비될 수 있다. 제2 축부(168)는 메인 기어(143)의 중앙에 소정길이가 삽입되어 메인 기어(143)를 회전 가능하게 지지할 수 있다.

한편, 캐리어(166)의 하면에는 출력축(169)이 구비될 수 있다. 출력축(169)은 구동 모터(140)의 회전축(142)과 동축상에 배치될 수 있다. 그리고 출력축(169)은 제2 축부(168)와도 동축상에 배치된다.

종래의 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터는 구동 모터로 12 V 모터를 사용하였다. 하지만, 전기차와 하이브리드 차량의 경우 24 V 고전압배터리 또는 48 V 고전압배터리를 사용하기 때문에 12 V 모터에 전원을 인가하기 위해 별도의 전압강하장치가 필요하였다. 따라서, 종래의 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터는 충분한 제동토크를 확보하기 위해 3단 감속구조 등으로 마련되어 감속구조가 복잡한 것들이 대부분이었다. 한편, 종래의 액츄에이터는 구동 모터와 캐리어의 출력축 사이에 다수의 기어가 배치되므로 액츄에이터의 크기가 과도한 문제점이 있었다.

본 실시 예에 따른 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터(100)는 구동 모터(140)를 24 V 또는 48 V 전원이 인가되는 24 V 또는 48 V 모터를 사용하기 때문에 별도의 전압강하 장치가 불필요하며, 고전압의 구동 모터(140)를 사용하기 때문에 제동 토크가 충분히 확보될 수 있다. 따라서, 도시된 바와 같이 1단 감속구조를 통해서도 충분한 제동 토크의 확보가 가능하다.

또한, 본 실시 예는 구동 모터(140)와 유성기어(162)가 직접적으로 연결되는 구조를 갖는다. 구동 모터(140)와 유성기어(162) 사이에 추가적인 기어가 없으므로 액츄에이터(100)의 전체 크기가 감소하는 장점이 있다. 본 실시 예의 액츄에이터(100)는 점유하는 공간이 최소화되므로 차량의 협소한 공간의 활용성이 증대될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터(100)의 작동에 대하여 설명한다.

캘리퍼 브레이크를 작동시키면, 구동 모터(140)가 구동되어 회전축(142)과 회전축(142)에 결합된 메인 기어(143)가 함께 회전될 수 있다. 따라서, 메인 기어(143)의 회전력은 복수의 유성기어(162)로 전달된다.

복수의 유성기어(162)는 링 기어(164)의 내접기어(164a)를 따라 메인 기어(143) 주위를 공전하게 된다. 이와 같이 공전하는 복수의 유성기어(162)에 의해 캐리어(166)가 회전되면서 1단 감속이 이루어진 상태로 출력축(169)이 회전하게 된다. 링 기어(164)는 바디부(123)에 고정된 상태이므로 회전되지 않는다. 출력축(169)은 캘리퍼 브레이크(미도시)의 스핀들유닛(미도시)과 결합될 수 있다. 그리고 출력축(169)의 회전력은 스핀들유닛에 의해 직선 운동으로 변환되어 피스톤(미도시)을 가압함으로써 브레이크 제동이 구현될 수 있다.

따라서 본 실시 예는 종래의 3단 감속 구조로 이루어진 구성과 대비하여 감속 효율은 향상될 뿐만 아니라 총 감속비 감소로 인하여 액츄에이터의 작동시간은 현저히 감소할 수 있게 된다.

또한, 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터는 1단 감속 구조로 마련됨으로써 전체적인 구조가 간단하며, 레이아웃의 크기가 현저하게 작아지는 장점이 있다. 또한, 레이아웃의 크기가 작아지므로 차량의 협소한 공간의 활용성이 증대될 수 있다.

또한, 본 실시 예에 따른 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터는 구동 모터와 복수의 유성기어가 직접적으로 연결되는 구조를 가질 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 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 : 액츄에이터 120 : 하우징
140 : 구동 모터 143 : 메인 기어
160 : 감속부 162 : 유성 기어
164 : 링 기어 166 : 캐리어
169 : 출력축

Claims (5)

1. 하우징;
   상기 하우징에 수용되며, 회전축 및 상기 회전축에 결합되는 메인 기어가 구비되는 구동 모터;
   상기 하우징에 수용되는 감속부;를 포함하며,
   상기 감속부는
   상기 메인 기어에 외접하여 연결되는 복수의 유성기어와, 상기 유성기어에 내접하여 연결되는 링 기어와, 상기 유성기어를 회전 가능하게 지지하는 캐리어를 포함하며,
   상기 캐리어는
   상기 회전축과 동축상에 배치되는 출력축이 마련된 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은
   상기 모터가 수용되는 제1 공간이 구비된 커버부와, 상기 감속부가 수용되는 제2 공간이 구비된 바디부를 포함하며,
   상기 링 기어는
   상기 제2 공간에 고정되도록 마련되는 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 메인 기어는 평 기어로 마련되는 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 캐리어의 상면은 상기 복수의 유성기어를 지지하는 복수의 제1 축부와, 상기 메인 기어를 지지하는 제2 축부가 구비되며,
   상기 출력축은 상기 제2 축부와 동축상에 위치되는 상기 캐리어의 하면에 구비되는 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 구동 모터는 24 V 모터 또는 48 V 모터로 구비되는 캘리퍼 브레이크용 액츄에이터.

Images