KR20210100237A - 브레이크 장치용 엑츄에이터 - Google Patents

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Abstract

브레이크 장치용 엑츄에이터가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 엑츄에이터는 모터 수용부 및 기어 수용부를 갖는 하우징과, 모터 수용부에 수용된 모터 및 기어 수용부에 수용된 감속장치를 포함하고, 감속장치는 모터의 축에 결합된 구동 나사기어, 구동 나사기어와 맞물리는 피동 나사기어가 외주에 마련된 링 휠을 포함하는 나사기어(crossed helical gear) 감속부 및 링 휠과 함께 회전하는 태양기어, 내접기어로 된 링기어, 태양기어와 링기어에 맞물리는 복수의 유성기어, 복수의 유성기어가 회전할 수 있게 지지되며 출력축을 갖는 캐리어를 포함하는 유성기어(planetary gear) 감속부를 포함한다.

Description

브레이크 장치용 엑츄에이터{ACTUATOR FOR BRAKE DEVICE}
본 발명은 브레이크 장치용 엑츄에이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터의 동작에 의해 주차 기능을 구현할 수 있는 브레이크 장치용 엑츄에이터에 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.
특허문헌 한국 공개특허 제10-2011-0072877호(2011.06.29.)을 살펴보면, MOC형 전자식 파킹 브레이크 액츄에이터 구조에 관한 것으로, 동력을 발생시키는 모터가 엑츄에이터에 연결되고, 모터로부터 발생된 동력을 다수의 기어장치를 이용하여 감속하는 한편 토크를 증가시켜 엑츄에이터 및 캘리퍼로 전달하여 제동 동작을 수행하는 전자식 디스크 브레이크에 이용되는 엑츄에이터가 개시된다.
한국 공개특허 제10-2011-0072877호(2011.06.29.)
본 발명의 실시 예들은 엑츄에이터의 부품수를 줄이며 설계 자유도를 향상시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 브레이크 장치용 엑츄에이터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 모터 수용부 및 기어 수용부를 갖는 하우징과, 상기 모터 수용부에 수용된 모터 및 상기 기어 수용부에 수용된 감속장치를 포함하고, 상기 감속장치는 상기 모터의 축에 결합된 구동 나사기어, 상기 구동 나사기어와 맞물리는 피동 나사기어가 외주에 마련된 링 휠을 포함하는 나사기어(crossed helical gear) 감속부 및 상기 링 휠과 함께 회전하는 태양기어, 내접기어로 된 링기어, 상기 태양기어와 상기 링기어에 맞물리는 복수의 유성기어, 상기 복수의 유성기어가 회전할 수 있게 지지되며 출력축을 갖는 캐리어를 포함하는 유성기어(planetary gear) 감속부를 포함하는 브레이크 장치용 엑츄에이터가 제공될 수 있다.
또한 상기 피동 나사기어는 평기어 형상으로 마련될 수 있다.
또한 상기 링 휠은 하부가 개방된 중공 원통형상으로 이루어져 내측에 상기 링기어를 수용하고, 상기 태양기어는 상기 링기어의 축공을 관통하여 상기 링 기어 내측으로 삽입될 수 있다.
또한 상기 링기어는 상기 기어 수용부에 후크 체결 방식에 의해 결합될 수 있다.
또한 상기 링기어의 외주에는 상기 링 기어가 상기 기어 수용부에서 회전되는 것을 구속하는 복수의 걸림리브가 구비될 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 모터의 출력을 나사기어 감속부와 유성기어 감소부를 통한 2단 감속 구조로 구현함에 따라 부품수를 줄여 중량 감소 및 원가 절감을 통한 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명의 실시 예들은 나사기어 감속부를 이용함에 따라 모터의 동력전달을 임의의 각도로 치합이 가능하여, 기존 웜 기어의 동력전달구조의 특성 상 항상 직교하도록 치합되는 구조 대비 설계 자유도 증가에 따라 캘리퍼와 모터가 간섭되지 않도록 엑츄에이터 제작이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 장치용 엑츄에이터의 일부 절개도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 장치용 엑츄에이터의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 장치용 엑츄에이터의 나사기어 감속부를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 장치용 엑츄에이터의 유성기어 감속부를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어 감속부의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 브레이크 장치용 엑츄에이터의 나사기어 감속부를 도시한 것이다.
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 브레이크 장치용 엑츄에이터의 일부 절개도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 장치용 엑츄에이터의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 장치용 엑츄에이터의 나사기어 감속부를 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 장치용 엑츄에이터의 유성기어 감속부를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어 감속부의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 브레이크 장치용 엑츄에이터(10)는 모터 수용부(21)와 기어 수용부(22)를 갖는 하우징(20)을 포함한다.
하우징(20)의 일측에는 모터(30)가 수용되도록 일측이 개방된 모터 수용부(21)가 형성되고, 하우징(20)의 타측에는 감속장치가 수용되도록 상하 개방된 원통 형상의 기어 수용부(22)가 형성될 수 있다.
감속장치는 기어 수용부(22)의 개방된 부분을 통해 기어 수용부(22) 내에 장착되고, 기어 수용부(22)의 개방된 부분은 커버(25)에 의해 밀폐될 수 있다.
모터(30)의 동력은 감속장치를 통해 출력축(55)을 통해 증력되어 출력된다.
감속장치는 나사기어(crossed helical gear) 감속부(40)와 유성기어(planetary gear) 감속부(50)를 포함한 2단 감속 구조를 구비한다.
나사기어 감속부(40)는 모터(30)의 축(31)에 결합된 구동 나사기어(41)와, 구동 나사기어(41)와 맞물리는 피동 나사기어(42)가 외주에 마련된 링 휠(43)을 포함한다.
구동 나사기어(41)와 피동 나사기어(42)는 헬리컬 기어 형상으로 구성될 수 있고, 또는 도 6과 같이, 구동 나사기어(41)는 헬리컬 기어 형상이고, 피동 나사기어(42)는 평기어 형상으로 구성될 수 있다.
나사기어 감속부(40)는 모터(30)로부터 링 휠(43)쪽으로 동력 전달 시 임의의 각도로 치합이 가능(즉, 어긋난 축 사이의 운동전달이 가능)하도록 함에 따라 설계 자유도가 증가하고, 이로 인하여 차량의 협소한 공간에 장착되는 캘리퍼(caliper)와 모터(30)가 상호 간섭되지 않도록 제작할 수 있다.
즉, 도 3과 같이 모터(30)의 축(31)과 링 휠(43)의 축이 직교하도록 배치되게 하거나, 도 6과 같이 모터(30)의 축(31)과 링 휠(43)의 축이 임의의 각도로 교차하도록 배치될 수 있다.
유성기어 감속부(50)는 링 휠(43)과 함께 회전하는 태양기어(51)와, 내접기어로 된 링기어(52)와, 태양기어(51)와 링기어(52)에 맞물리는 복수의 유성기어(53)와, 복수의 유성기어(53)가 회전할 수 있게 지지되며 출력축(55)을 갖는 캐리어(54)를 포함한다.
링 휠(43)은 일면이 개방된 중공 원통형상으로 이루어지며, 외주에는 모터(30)의 축(31)에 마련된 구동 나사기어(41)와 맞물리는 피동 나사기어(42)가 구비되고, 내측 수용공간(44)의 중앙부분에는 태양기어(51)가 고정 설치된다.
링기어(52)는 일측면이 개방된 중공 원통형상으로 이루어지고, 링 휠(43)의 내측 수용공간(44)에 회전할 수 있게 지지된다.
링기어(52)의 내주에는 복수의 유성기어(53)와 맞물리는 내접기어(52a)가 형성되고, 링기어(52)의 외주에는 기어 수용부(22)에 링기어(52)가 장착 시 회전을 구속하기 위한 복수의 걸림리브(60)가 구비된다.
링기어(52)의 하단에는 링기어(52)가 기어 수용부(22)에 장착 시 결속되기 위한 후크(61)가 구비되어, 링기어(52)는 기어 수용부(22)에 후크 체결 방식에 의해 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
링기어(52)의 밀폐된 타측면 중앙에는 링 휠(43)이 얹혀진 경우 태양기어(51)가 관통하여 삽입될 수 있는 축공(52b)이 형성된다.
링기어(52)가 기어 수용부(22)에 장착되는 경우, 후크(61)는 기어 수용부(22)에 구비된 후크홈(62)에 삽입되어 결속되고, 걸림리브(60)는 기어 수용부(22)에 구비된 리브홈(63)에 안착 지지될 수 있다.
캐리어(54)는 원판 형태로 이루어지며, 상면에는 원주방향을 따라 소정간격 이격된 복수의 유성기어 축부(54a)가 구비되고, 상면 중앙에는 캐리어 축부(54b)가 구비된다.
복수의 유성기어 축부(54a)에는 복수의 유성기어(53)가 회전할 수 있게 지지되고, 캐리어 축부(54b)는 태양기어(51)의 중앙을 관통하여 커버(25)에 형성된 축지지공(25a)에 회전할 수 있게 결합될 수 있다.
캐리어(54)의 하면 중앙에는 출력축(55)이 구비된다. 출력축(55)은 캐리어(54)와 일체로 회전할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 장치용 엑츄에이터의 작동에 대하여 설명한다.
운전자가 차량을 정차시킨 후에 주차 브레이크를 작동시키면, 모터(30)가 구동되어 모터(30)의 축(31)은 회전되고, 모터(30)의 축(31)에 마련된 구동 나사기어(41)는 함께 회전하게 된다. 따라서, 구동 나사기어(41)와 맞물린 피동 나사기어(42)의 회전에 따라 링 휠(43)은 회전하게 되면서 1단 감속이 이루어지게 된다.
또한 링 휠(43)의 회전력은 태양기어(51)를 통해 복수의 유성기어(53)로 전달되고, 복수의 유성기어(53)는 링기어(52)의 내접기어(52a)를 따라 태양기어(51) 주위를 공전하게 된다. 이와 같이 공전하는 복수의 유성기어(53)에 의해 캐리어(54)가 회전되면서 2단 감속이 이루어진 상태로 출력축(55)이 회전하게 된다.
이러한 구성을 통하여, 기존 3단 감속 구조로 이루어진 구성과 대비 감속 효율은 향상될 뿐만 아니라 총 감속비 감소로 인하여 엑츄에이터(10)의 작동시간은 현저히 감소할 수 있게 된다.
또한, 1단 감속구조로서 임의의 각도로 치합이 가능한 나사기어 감속부(40)를 구비함에 따라 설계 자유도 증가로 인하여 차량의 협소한 공간에 장착 시 차량 장착성이 월등히 증가되는 장점이 있게 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: 엑츄에이터, 20: 하우징,
21: 모터 수용부, 22: 기어 수용부,
25: 커버, 30: 모터,
40: 나사기어 감속부, 41: 구동 나사기어,
42: 피동 나사기어, 43: 링 휠,
44: 수용공간, 50: 유성기어 감속부,
51: 태양기어, 52: 링기어,
53: 유성기어, 54: 캐리어,
55: 출력축, 60: 걸림리브,
61: 후크, 62: 후크홈,
63: 리브홈.

Claims (5)

  1. 모터 수용부 및 기어 수용부를 갖는 하우징;
    상기 모터 수용부에 수용된 모터; 및
    상기 기어 수용부에 수용된 감속장치;를 포함하고,
    상기 감속장치는,
    상기 모터의 축에 결합된 구동 나사기어, 상기 구동 나사기어와 맞물리는 피동 나사기어가 외주에 마련된 링 휠을 포함하는 나사기어(crossed helical gear) 감속부; 및
    상기 링 휠과 함께 회전하는 태양기어, 내접기어로 된 링기어, 상기 태양기어와 상기 링기어에 맞물리는 복수의 유성기어, 상기 복수의 유성기어가 회전할 수 있게 지지되며 출력축을 갖는 캐리어를 포함하는 유성기어(planetary gear) 감속부;를 포함하는 브레이크 장치용 엑츄에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피동 나사기어는 평기어 형상으로 마련되는 브레이크 장치용 엑츄에이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 링 휠은 하부가 개방된 중공 원통형상으로 이루어져 내측에 상기 링기어를 수용하고, 상기 태양기어는 상기 링기어의 축공을 관통하여 상기 링 기어 내측으로 삽입되는 브레이크 장치용 엑츄에이터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 링기어는 상기 기어 수용부에 후크 체결 방식에 의해 결합되는 브레이크 장치용 엑츄에이터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 링기어의 외주에는 상기 링 기어가 상기 기어 수용부에서 회전되는 것을 구속하는 복수의 걸림리브가 구비되는 브레이크 장치용 엑츄에이터.
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