KR100620273B1 - 서보-모터 브레이크 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 서보-모터(96)에 사용하기 위한 브레이크(10)는 제1 및 제2 하우징 부분(30, 32)을 갖고 그 안에 입력부(12)가 베어링(60)에 의해 회전 가능하게 장착되어 있다. 서보-모터(96)의 안내봉(110)은 샤프트(91)가 축 구멍(38)을 통과할 때 확장된 홈(40)에 수용되고 상기 브레이크(10)를 서보-모터(96)와 정렬하기 위해서 커플링(106)에 의해 서보-모터(96)에 고정된다. 상기 브레이크(10)는 방사상의 방향으로 연장된 홈(46)을 관통하여 연장되는 스크류(108)에 의해 서보-모터(96)에 고정된다. 쐐기 모양의 마찰단(82)이 방사상의 표면과 제1 하우징 부분(30) 사이에 걸치는 스프링(94)에 의해 입력부(12)의 인터페이스 표면(26)과 하우징(28)의 마찰 표면 부분(70)을 연동하기 위하여 치우쳐진다. 상기 마찰단(82)은 제2 하우징 부분(32)의 챔버 (62)안의 유압이 가해진 경우 피스톤(100)에 의해 비연동 위치로 이동한다.

Description

서보-모터 브레이크{Servo-Motor Brake}

발명의 배경

본 발명은 일반적으로는 출력에 대한 입력의 회전을 제어하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 서보-모터와 함께 사용하기 위한 장치의 제어에 관한 것이고, 특히 서보-모터 브레이크에 관한 것이다.

기계부품의 움직임 제어에 있어서 서보-모터는 동력 전달용으로 점점 더 많이 사용되고 있다. 주차 또는 긴급 정지 상황뿐 아니라 서보-모터로의 동력 전달이 파열된 경우를 포함하여 기계부품의 움직임을 멈출 필요가 있는 여러 분야에 서보-모터는 응용될 수 있다. 전통적으로, 서보-모터는 일체형 제동 부분을 가지거나 또는 가지지 않은 채로 제조업자로부터 구입된다. 그러나 서보-모터와 분리하여 하나의 모듈로서 개별적으로 브레이크가 주어질 필요가 있다. 특히 이로 인해 서보-모터 사용자는 모든 분야에서 적용 가능한 표준 서보-모터를 구입할 수 있고(아마도 양적 할인을 통해 단위당 더 낮은 가격에) 제동이 필요한 분야에서만 서보-모터에 브레이크 모듈을 첨가할 수 있게 된다. 바람직하게는 서보-모터 브레이크에 대한 그러한 첨가가 일체형 서보-모터와 브레이크 유닛의 특성을 뛰어넘고 모든 제품 사이즈를 최소화할 수 있는 동작 특성을 가지는 것이 좋다.

서보-모터 산업이 표준 형태를 아직 채택하지 아니한 것은 이러한 필요를 충 족시키는데 있어서 장애가 되고 있다. 특히 서보-모터의 드라이브 샤프트(drive shaft)가 다른 사이즈의 반지름을 가지고 있는 것이다. 또한 전통적으로 출력면 상에 안내봉(pilot)을 포함한다고 하여도 안내봉 면의 사이즈나 형태가 서보-모터 제조업자들 간에 서로 다르다. 게다가 상기 안내봉보다 제곱은 더 큰 코너(corner)에 위치하고 구동될 장치 부분으로부터 연장되는 스크류(screw)가 들어와 꿰어질 4개의 구멍을 출력면이 포함한다고 하여도, 그러한 구멍은 직경이 다르고 상기 드라이브 샤프트로부터 다른 방사상의 간격으로 위치하고 있었다. 필요한 물품 목록을 줄이거나 대량 생산의 이점을 이용하기 위해서는 서보-모터 부착용 모듈로 의도된 브레이크가 어떠한 제조업자의 서보-모터에도 적용될 수 있어야 하고 그것이 부착될 특별한 서보-모터의 브레이크로도 용이하게 변형가능 하여야 한다.

발명의 요약

본 발명은 회전 제어 분야에서의 이러한 필요와 다른 문제점을 해결하기 위하여 하우징 부분의 환형 디스크(annular disc)의 외측면으로부터 안쪽으로 방사상으로 미치는 복수개의 홈을 제공하는데, 상기 홈들은 서보-모터와 같은 구동장치에 부착하기 위한 스크류를 각각 끼울 수 있도록 되어 있으며, 상기 환형 디스크의 측면에는 서보-모터의 안내봉을 끼우기 위한 축 방향으로 미치는 홈이 형성되어 있다. 본 발명에 따른 매우 바람직한 형태로서, 회전 제어 장치의 입력부의 축 구멍에 상기 서보-모터의 드라이브 샤프트를 끼워서 하우징 부분과 서보-모터의 중심점을 맞추는데, 매우 바람직하게는 연장성 커플링(coupling)이 상기 축 구멍이 표준 사이즈이면서도 다른 사이즈와 다른 형태의 드라이브 샤프트에 연결되는 것을 용인하도록 사용된다.

본 발명의 다른 측면에서는, 쐐기 모양의 마찰단이 연동 위치와 비연동 위치 사이에서 움직이는데, 환형 마찰단의 제1 및 제2 표면이 각각 상기 입력부의 인터페이스(interface) 표면과 상기 출력부의 마찰면에 결부되고 상기 인터페이스와 마찰면이 반대 방향으로, 상기 입력부의 회전축에 평행하지 않은 각도로 미칠 때 상기 입력부와 출력부는 비연동 위치에서 독립하여 회전할 수 있고 회전을 위하여 서로 연관되어 있다.

본 발명의 목적은 신규의 회전 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 서보-모터에 특별한 적용을 갖는 신규의 회전 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 여러 형태의 구동장치에 모듈로서 쉽게 부가할 수 있는 신규의 회전 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 특별한 구동장치에 고착되도록 쉽게 변형가능한 신규의 회전 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 사이즈는 최소화하고 동작 특성은 최대화할 수 있는 신규의 회전 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 쉽게 조립할 수 있는 좀 더 적은 개수의 부품을 갖는 신규의 회전 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 낮은 관성을 갖는 신규의 회전 제어 장치를 제공 하는 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

도면의 간단한 설명

본 발명에 따른 구체예는 아래의 도면을 참조하여 잘 기술될 수 있다.

제1도는 서보-모터에 특별히 적용되는 브레이크의 바람직한 형태로서 회전 제어 장치의 배면도이다.

제2도는 제1도의 회전 제어 장치를 선 2-2를 따라 절단한 단면도로서, 서보-모터와 그에 의해 구동되는 장치 소자들이 부분적으로 및 투시적으로 도시되어 있다.

도면상의 모든 그림은 본 발명의 기초적 내용을 다만 쉽게 설명하기 위한 것이다. 예시적으로 사용된 각 부분의 개수, 위치, 상관관계, 및 차원의 숫자에 대한 부연 설명이 있거나 이하의 상세한 설명을 이해한 후에는 이 분야의 기술 범위에 포함될 것이다. 게다가 특정의 힘, 무게, 강도, 및 유사 요구량들을 결정할 정확한 차원과 차원 비는 마찬가지로 이하의 상세한 설명을 이해한 후에는 이 분야의 기술 범위에 포함될 것이다.

상기 도면에서는 다양한 형태로 사용되었으나, 똑같은 부호는 똑같은 또는 유사한 부품을 가리킨다. 또한, "제 1", "제 2", "안쪽", "바깥쪽", "외부의", "내부의", "끝", "축의", "방사상의" 및 이와 유사한 용어들이 사용되고 있으나, 이는 단지 상기 도면들을 보는 사람에게 현재 도면에서 보이는 구조에 대한 참조가 될 뿐이며 상기 구체예를 쉽게 설명하기 위해서만 사용되는 것으로 이해되어야 한다.

발명의 상세한 설명

본 발명의 구체예에 따른 회전 제어 장치가 스프링이 인가되고 액체는 방출된 상태의 브레이크로서 도시되어 있고 일반적으로 도면부호 10으로 표시되어 있다. 브레이크(10)는 입력부(12)를 회전 방식으로 제어하기 위한 매우 바람직한 형태로 도시되어 있다. 입력부(12)는 일반적으로 제1 축 부분(14)과 제2 축 부분(16)을 포함한다. 제1 축 부분(14)은 보통 원형의 단면을 갖는 외부면(18)과 전원(96)의 샤프트(21)를 비회전 방식으로 끼우기 위한 축 방향으로 걸쳐있는 내부 구멍(20)을 갖는다. 매우 바람직하게는 브레이크(10)는 샤프트(21)가 그 일 부분이 되는 전기 서보-모터(96)와 함께 사용된다. 제2 축 부분(16)은 서보-모터(96)에 의해 제어되는 머신, 로봇, 또는 다른 장치 소자(23)와 상호 관계하기 위한 샤프트(21)의 형태로 되어 있다. 매우 바람직하게는 입력부(12)는 보통 제1 축 부분(14)과 제2 축 부분(16)간을 상호 연결하는 곳에서 방사상으로 연장되는 인터페이스(24)를 포함한다. 인터페이스(24)은 입력부(12)의 축에 평행하지 않은 각도로, 입력부(12)의 축에 대해 방사상의 방향으로 미치는 환형 인터페이스 표면(26)에서 끝나고 그리고 제2도의 왼쪽에서 오른쪽으로 보았을 때는 특히 상기 축에 바깥쪽으로 방사상으로 미친다. 매우 바람직하게는 접촉면(26)이 입력부(12)의 축으로부터 20°내지 25°의 각도로 미친다. 표면(26)은 입력부(12)의 축으로부터 비교적 짧은 방사상의 간격으로 위치하고 매우 바람직하게는 입력부(12)의 축으로부터 표면(18)의 방사상 간격의 두 배보다 작다. 매우 바람직하게는 입력부(12)의 부분(14, 16)과 인터페이스(24)이 한 물질 한 조각으로 일체로 형성된다.

브레이크(10)는 매우 바람직하게는 하우징(housing)(28)으로 도시된 출력부를 더 포함하는데 입력부(12)는 하우징(28)에 대해 상대적으로 회전할 수 있고 매우 바람직하게는 하우징(28) 안에서 상기 축 주위로 형성된다. 하우징(28)은 서보-모터가 부착되는 하우징 부분(30)과 공기 챔버(air-chamber) 하우징 부분(32)을 포함한다. 하우징 부분(30)은 보통 방사상의 환형 디스크(34)와 디스크(34)의 제1 면(37)으로부터 보통 축방향으로 미치는 실린더형 부재(36)를 포함한다. 본 발명에 따른 디스크(34)는 제1 면(37)과 디스크(34)의 반대면인 제2 면(39)을 통과하여 연장되고 서보-모터(96)의 샤프트(21)보다 더 큰 사이즈, 매우 바람직하게는 입력(12)의 표면(18)보다 더 큰 방사상의 사이즈를 가지는 열린 축 구멍(38)을 포함한다. 디스크(34)는 제 2면으로부터 제1 면(37)으로 연장되지만 제1면(34)으로부터 간격을 두고 위치한 실린더형 홈(40)을 더 포함한다. 홈(40)은 보통 열린 구멍(38)과 같은 중심을 갖고 일반 마켓에서 구입할 수 있는 서보-모터(96)의 가장 큰 안내봉(98)보다 되도록 약간 더 크거나 적어도 같은 방사상의 사이즈이다.

디스크(34)의 외측면(42)은 일반적으로 정사각형이다. 틈(44)이 실린더형 부재(36)와 실린더형 홈(40)보다 더 큰 방사상의 간격을 둔 위치에서 디스크(34)의 제1 면(37)과 제2 면(39)을 통과하여 미치는데, 틈(44)은 매우 바람직하게는 제2 면(39)으로부터 제1 면(37)을 향하여 반대로 뚫리지만 제1 면(37)과 간격을 두고 위치한다. 방사형의 도구 통로(tool channel)(45)는 정사각형 외측면(42)들 중 하나의 외측면으로부터 연장되어 축 구멍(38)과 방사상으로 교차한다. 통로(45)는 디스크(34) 면(39)으로부터 면(37)으로 미치지만 면(37)으로부터 간격을 두고 위치한다.

실린더형 부재(36)의 내부면 또는 외부면은 매우 바람직하게는 원형의 단면을 갖고 입력부(12)와 축 구멍(38)의 축과 동일한 중심을 갖는다. 하우징 부분(30)의 원통형 부재(36)는 그 고정되지 않은 축 끝과 그 외측면으로부터 안쪽으로 미치는 환형 어깨부(annular shoulder)를 포함한다.

하우징 부분(32)은 보통 방사상의 환형 칼라(annular collar)와 칼라(48)의 제1 면으로부터 보통 축방향으로 미치는 일체형 링(50)을 포함한다. 본 발명에 따른 칼라(48)는 제1 면과 그 반대측 제2면을 통과하여 미치고 축 부분(16)보다 큰 사이즈, 매우 바람직하게는 축 부분(14)과 보통 동일한 방사상의 사이즈를 갖는 축 구멍(54)을 포함한다. 어깨부(58)는 면(56)과 보통 동일한 범위이고 구멍(54)의 축 방향 길이보다 상당히 짧은 축 방향 길이를 갖는 구멍(54)안으로 걸친다.

입력부(12)는 베어링(60)에 의해 하우징 부분(32)에 회전 가능한 상태로 장착된다. 특히 베어링(60)은 축 부분(16)이 지지하고 보통 축 부분(14)과 인터페이스(24)과 인접하는 내부 레이스(race)를 포함한다. 베어링(60)은 어깨부와 인접하는 외부 끝 부분을 갖고 구멍(54)안에 수용되는 외부 레이스를 더 포함한다. 칼라(48)의 외부면은 링(50)의 외부면과 동일 범위로 미치고 매우 바람직하게는 보통 하우징 부분(30)의 외부면(42)에 대응하는 사이즈의 사각형이다. 칼라(48)는 구 멍(54)보다 더 큰 방사상의 사이즈로서 축방향으로 연장되는 내부면(64)을 갖고 면(64)보다 더 큰 방사상의 사이즈로서 축방향으로 미치는 외부면(66)을 갖는 환형 피스톤 챔버를 포함한다.

링(50)은 면(66)과 동일 범위로 미치고 동일한 사이즈로서 축방향으로 미치는 제1 내부면(68)을 포함한다. 입력부(12)의 축에 평행하지 않은 각도로, 매우 바람직하게는 입력부(12)의 축에 10°각도로 미치는 제2, 매개, 내부, 마찰면 부분(68)은 표면부(68)와 동일 범위로 미치고 그 안쪽으로 향한다. 매우 바람직하게는 표면부(70)는 제2도의 왼쪽에서 오른쪽으로 바라본 경우에 입력부(12)의 축 안쪽으로 방사상으로 걸친다. 하우징 부분(30)의 어깨부(47)와 보통 동일한 사이즈이고 또 그 안에 수용되기 위한 것으로서 표면부(68)보다 더 큰 방사상의 사이즈인 축방향으로 미치는 제3 내부 표면부(72)는 표면부(72)와 동이한 법위로 미치고 그 안쪽으로 향한다. 꿰어지는 구멍(76)은 링(50)과 하우징 부분(32)의 칼라(48)를 통과하고 하우징 부분(32)의 틈(44)에 대응하는 위치에서 간격을 둔 상태로 걸친다. 하우징 부분(30, 32)은 틈(44)을 통과하여 연장되고 구멍(76) 속으로 끼워지는 스크류(78)에 의해 일정 위치에 유지된다. 하우징 부분(30)의 실린더형 부재(36)의 어깨부(47)로서 표면부(70)와 하우징 부분(32)의 링(50)의 고정되지 않은 끝 부분을 수용함으로써 하우징 부분(30, 32)은 서로에게서 상대적인 축방향 위치에 유지된다. 하우징 부분(32)의 피스톤 챔버(62)로 압력이 가해진 경우 액체를 유도하기 위해서 적당한 설비가 하우징 부분(32)에 제공된다.

본 발명에 따른 브레이크(10)는 보통 쐐기 모양의 환형 마찰면(82)을 더 포 함한다. 특히 마찰면(82)은 표면(26)과 표면부(70) 사이에 수용되기 위한 보통은 동일하지만 약간 작은 방사상의 사이즈인 방사상으로 미치는 제1 표면(84)을 포함한다. 마찰면(84)은 표면(84)으로부터 연장되고 표면부(70)와 접촉하면서 이를 연동하고 또 그에 대응하는 형태의 같은 방사상의 사이즈인 외부면(86)을 더 포함한다. 마찰면(82)은 또한 표면(84)으로부터 연장되고 표면(26)을 마찰적으로 연동하기 위한, 그리고 표면(26)에 대응하는 형태의 동일한 방사상의 사이즈인 내부면을 더 포함한다. 마찰면(82)의 내부면은 또한 표면부(88)로부터 축방향 안쪽으로 미치는 제2 표면부(90)를 포함한다. 그래서 표면(86)과 표면부(86)는 표면(84)로부터 증가하는 방사상의 간격을 갖고 표면(92)로부터는 감소하는 방사상의 간격을 갖는다.

본 발명에 따른 브레이크(10)는 연동 위치와 비연동 위치 사이에서 마찰면(82)을 이동시키기 위한 적당한 설비를 포함한다. 매우 바람직하게는 마찰면(82)은 실린더형 부재(36)의 내부면에 인접하여 위치하고 하우징 부분(30)의 면(37)과 마찰면(82)의 표면(92)사이에서 축방향으로 미치는 압축 스프링(94)에 의해 치우쳐져서 연동 위치로 이동된다.

매우 바람직하게는 마찰면(82)은 피스톤 챔버(62)안에 미끄러질 수 있도록 수용된 환형 피스톤(100)에 의해 비연동 위치로 이동된다. 매우 바람직하게는 피스톤(100)은 표면(64, 66)내에서 미끄러질 수 있도록 수용되고 그에 대응하는 내부 및 외부 표면을 갖는 피스톤 몸체를 포함하는 L형 단면(방사상으로 잘랐을 때)을 갖는다. 도시된 바와 같이 O-링과 같은 적당한 봉합 설비가 피스톤 몸체(102)와 챔 버(62) 사이에 제공된다. 피스톤(100)은 몸체(102)로부터 축방향으로 미치는 환형 플랜지(flange)(104)를 더 포함하는데, 상기 플랜지(104)는 몸체(102)의 외부 표면과 동일한 방사상의 간격에 위치하고 동일한 범위에 걸치며 표면부(68)와 보통 동일한 방사상의 최대 사이즈이며 표면부(68) 안에서 미끄러질 수 있도록 수용되기 위한 외부면을 갖는다. 플랜지(104)는 마찰면(82)의 방사상으로 연장되는 표면(84)과 접하기 위하여 끝단에서 고정되지 않는다. 플랜지(104)는 표면(26)과 표면부(70) 사이의 방사상의 간격과 표면(84)과 마찰면(82)의 방사상의 넓이를 최소화하는 도중에 유압에 의한 힘 발생을 위해서 몸체(102)로 하여금 피스톤 챔버(62) 내에서 더 큰 단면적을 갖도록 해준다. 액체를 챔버(62) 안으로 유입하게 되면, 피스톤(100)은 스프링(94)의 치우침에 대항하여 인계 위치에서 비인계 위치로 마찰면(82)을 이동하기 위한 유압을 받아 하우징 부분(32)에 대해 상대적으로 축방향을 따라 미끄러진다. 피스톤(100)에 의한 마찰면(82)의 축방향을 따른 이동은 표면(92)이 하우징 부분(30)의 실린더형 부재(36)에 닿게 됨으로써 제한된다.

본 발명에 따른 브레이크(10)의 기본 구성이 제시된 바, 브레이크(10)의 바람직한 적용례와 장점 몇 가지를 설명한다. 특히 서보-모터(96)의 샤프트(21)는 축 구멍(20) 안으로 연장되어 그 안에서 고정된다. 샤프트(21)가 다양한 다른 사이즈 및 형태의 것일 수 있는 것과 같은 매우 바람직한 형태로, 연장성 커플링(106)은 구멍(20)이 입력부(12)의 제조를 용이하게 하기 위한 표준 사이즈이다. 특히 커플링(104)은 어떠한 사이즈와 형태라도 가능한 입력 샤프트를 미끄러지지 않게 수용하기 위한 내부 축 표면과 구멍(20)에서 미끄러지지 않게 수용하기 위한 외부 축 표면을 제공하기 위하여 꿰어져서 서로 연결됨을 이용하여 서로에게 대하여 상대적으로 축방향으로 이동 가능한 제1 및 제2 소자를 포함한다. 특히 샤프트(21)는 커플링(106) 위로 삽입되고 커플링(106)이 팽창되지 않은 상태로 구멍(20)에도 또한 삽입된다. 하우징 부분(30)의 면(39)이 서보-모터(96)의 면과 방사상으로 안내봉(98)의 바깥쪽으로 접할 때까지 서보-모터(96)와 브레이크(10)는 홈(40)에 수용되는 안내봉(98)과 함께 서로에게 대하여 상대적으로 이동한다. 그 때 커플링(106)을 그 연장 상태로 연장하여 샤프트(21)를 축 구멍(20)에 고정하기 위하여 렌치(wrench) 또는 유사 도구가 도구 통로(tool channel)(45)를 통과하여 삽입될 수 있다.

브레이크(10)와 서보-모터의 정렬은 샤프트(21)를(더 바람직하게는 커플링과 함께) 구멍(21)에 끼움으로서 가능해짐을 주목할 필요가 있다. 특히 홈(44)은 정렬 목적을 위하여 근소한 오차로서 안내봉(98)에 미끄러질 수 있게 수용될 필요는 없다. 사실, 매우 바람직하게는 홈(44)은 특정 서보-모터(96)의 안내봉(98)의 사이즈, 형태에 상관없이 그 보다 보통 더 크다. 그래서 본 발명에 따른 홈(44)은 어떤 서보-모터(96)의 안내봉(98)이라도 그 특별한 사이즈, 형태에 적합하게 하기 위해서 가공을 한다든지 변형될 필요가 없다. 다만 홈(44)은 하우징 부분(30)이 브레이크(10)가 적용될 특정의 서보-모터(96)에 독립하여 범세계적인 표준이 되도록 한다.

샤프트(21)가 구멍(20)과 정렬되면 스크류(108)는 홈(46)에 삽입되어 서보-모터(96) 면의 꿰어진 구멍 속으로 끼워지거나 또는 너트에 의해 고정될 수 있다. 렌치 또는 유사 도구가 스크류(108)를 조이기 위해 디스크(34) 면(37)과 링(50)의 비고정 끝단 사이에 삽입될 수 있다. 이러한 관점에서 스크류(108)는 서보-모터(96) 구멍의 방사상의 위치에 대응하는 방사상의 위치에 있는 홈(46)에 위치될 수 있다. 특히 서보-모터(96) 구멍은 특정 서보-모터 제조업자에 따라 샤프트(21)로부터 다른 방사상의 간격에 있을 수 있다. 그래서 본 발명에 따른 홈(46) 또는 디스크(34)는 어떤 서보-모터의 특정의 구멍 위치에 대해서도 가공 또는 변형에 의한 조정이 필요치 않고 다만 홈(46)은 하우징 부분(30)이 브레이크(10)가 장착될 서보-모터(96)에 독립하여 범세계적인 표준이 되도록 한다.

본 발명에 따른 바람직한 형태로는 하우징 부분(30)의 면(56)이 소자(23)를 브레이크(10)의 하우징(28)에 고정하기 위하여 소자(23)를 수용하기 위한 안내봉(110)과 스크류를 수용하기 위한 구멍(112)을 포함한다. 입력부(12)와 하우징 부분(32)이 범세계적으로 모든 분야에 적용될 수 있으면 이롭지만, 브레이크(10)가 적용되고 있는 특정 서보-모터(96)의 구멍(112)과 안내봉(98)에 대응하는 안내봉(110)과 궤어진 구멍을 포함하도록 면(56)을 가공하는 것이 바람직하다. 마찬가지로 축방향으로 베어링(60)의 바깥쪽으로 향하는 샤프트 부분(16)을 브레이크(10)가 적용되고 있는 특정 서보-모터(96)의 샤프트(21) 사이즈와 형태에 대응하는 사이즈와 형태가 되도록 가공하는 것이 바람직하다. 그래서 축 부분(16)과 면(56)은 본 발명에 따른 브레이크(10)가 제공되지 않았더라면 서보-모터(96)가 그랬을 것과 같은 소자(23)와의 연결 형태를 제공한다.

본 발명에 따르면, 마찰면(82)은 입력부(12)와 하우징(28)사이의 인터페이스 에 쐐기 작용을 제공한다. 이러한 쐐기 작용에 의해 스프링(94)에 의해 발생한 편향력의 크기에 대해 입력부(2), 하우징(28) 및 면(82)을 지나 전달되는 토크의 크기를 증가시키는 기계학적 장점이 생긴다. 특히 그러한 쐐기 작용은 전통적인 평판형 또는 원뿔형 제어 장치에서와 같이 선형 표면들이 단지 인접한 경우보다 더 큰 힘의 전달로 이어진다.

게다가 쐐기형 마찰면(82)에 의해 제공된 쐐기 작용은 여러 장점을 제공한다. 우선, 바람직하게는 서보-모터(96)를 정지시키기에 충분한 크기의 필요 토크 전달을 여전히 제공하면서 스프링(94)의 힘은 최소화할 수 있다. 또한 본 발명에 따르면 브레이크(10)의 축방향 길이를 최소화할 수 있다. 그러나 더욱 중요한 것은 브레이크(10)의 축방향 길이를 최소화할 수 있고 바람직하게는 일반적으로 서보-모터(69)의 축방향 길이에 대응한다는 것이다. 게다가 표면(26)은 인터페이스(24)의 축방향 길이를 최소화하도록 축방향 안쪽으로 위치될 수 있다. 회전축으로부터의 입력부(12) 질량의 거리를 최소화하고 그리하여 서보-모터(96)에 가해지는 관성력을 최소화하는 바로 이 점이 중요한 것이다. 게다가 본 발명에 따른 매우 바람직한 형태로 입력부(12)의 일체형 성형은 서보-모터(96)에 의해 회전하는 총 질량을 최소화하고 그리하여 서보-모터(96)에 가해지는 관성력을 최소화하는 데 있어서 중요한 요소가 된다. 관성력은 회전하는 질량의 크기와 회전축으로부터의 거리에 의존하므로 본 발명에 따른 브레이크(10)는 통상의 작동중인 서보-모터(96)를 시동 또는 정지시키는데 있어서 중요한 관성력을 최소화한다. 관성력의 감소에 더하여, 입력부(12)의 일체형 성형은 용이하고 저렴한 비용이 들며 결국 입력부(12)가 여러 조각으로 제조되는 경우 보다 견고한 부품이 된다.

본 발명에 따른 마찰면(82)에 의한 쐐기 작용에 의해 마찰면(82)은 통상의 작동시 심각하게 손상되기 쉽다. 그래서 본 발명에 따르면, 브레이크(10)는 서보-모터(96)가 통상적인 작동에 있을 때는 챔버(62) 안에 액체를 유입하여 비연동 위치로 유지하고 마찰면(82)의 손상을 최소화하기 위해 긴급 상황이나 주차와 같은 정지 상황에서는 그 연동 위치로 이동한다.

본 발명에 따른 기본 내용이 설명된 바, 여러 변형과 확장이 본 발명 분야의 기술자에 자명한 것이 될 수 있다. 예를 들어 본 발명에 따른 바람직한 형태로서 브레이크(10)는 여러 독특한 형태가 결합되는데 그러한 결합이 상승적 결과를 갖는다. 그러나 그러한 형태는 독자적으로 또는 본 발명에 따른 여러 다른 결합의 형태로 이용될 수 있다. 한 예로서, 하우징(28)이 고정될 서보-모터(96)에 대해 독립적인 범세계적인 표준 디자인의 디스크(34)를 포함하는 하우징(28)은 본 발명에 따른 선형 표면 접촉형을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 형태의 회전 제어 장치에 이용될 수 있다.

마찬가지로 매우 바람직하게는 브레이크(10)가 액체가 가해지지 않은 상태로 도시되어 있다. 그러나 본 발명에 따른 브레이크(10)는 전기적인 경우를 포함하지만 이에 제한되지는 않는 경우를 포함하는 다른 방법으로 구동될 수 있다. 이러한 관점에서, 바라는 힘 전달이 요구되는 스프링(94)의 힘은 본 발명에 따른 바람직한 형태에서 생성된 쐐기 작용에 의해 최소화 될 수 있으므로 브레이크(10)를 좀 더 낮은 레벨의 구동력을 발생시키는 것을 포함하여 다른 형태의 구동에도 적합하게 할 수 있다.

게다가 바람지한 형태로는 입력부(12)의 회전을 정지시키는 것으로 도시되어 있지만 회전을 제어하기 위하여 다른 형태의 장치(10)가 본 발명에 따라 디자인될 수 있다.

더욱이 마찰면(82)의 위치 지정을 위한 전기적 신호를 제공하는 설비를 포함하는 것도 바람직하다. 특히 주차나 긴급상황에서, 그러한 전기적 신호는 본 발명에 따라 브레이크(10)의 상태를 가시적으로(visually) 알려줄 수 있는 지정 조명을 밝혀 주고(또는) 가청적으로(audibly) 알려줄 수 있는 경적 소리를 낼 수도 있다.

상기에서 개시된 본 발명은 그 일반적 특성을 벗어나지 않고 다른 특정의 형태로 구체화될 수 있고, 그러한 몇 가지는 지적된 바 있다. 다만 여기서 개시된 구체예들은 모든 측면에서 예시적이지 제한적인 것이 아님을 고려하여야 할 것이다. 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의할 것이지 전술한 상세한 설명에 의할 것이 아니며 청구의 범위의 균등 범위에 들어오는 모든 변형은 본 발명에 포함된다고 본다.

Claims (20)

1. 출력부(28)에 대해 상대적으로 축 주위를 회전할 수 있고, 상기 축에 대해 평행하지 않은 제1 각도로 연장되고 상기 축을 향하여 안쪽으로 연장되는 환형 인터페이스 표면(26)을 포함하는 입력부(12), 상기 축에 대해 평행하지 않은 제2 각도로 연장되고 상기 축으로부터 바깥쪽으로 연장되는 환형 마찰 표면(70)을 포함하는 출력부(28), 및 상기 마찰 표면(70)과 상호 작용하기 위한 제1 표면(88)과 제2 표면(86)을 포함하는 환형 마찰 단면(82)으로 이루어지고, 상기 마찰단(82)은 연동 위치와 비연동 위치 사이에서 이동되며, 상기 마찰 단면(82)의 제2 표면(86)은 연동 위치에서 상기 입력부(12), 출력부(28), 및 마찰 단면(82)을 회전 가능하게 연관하기 위하여 상기 마찰 표면(70)을 연동하고 상기 입력부(12)와 출력부(28)는 비연동 위치에서 회전 가능한 상태로 독립하여 있고, 상기 연동 위치에서 상기 제1 표면(88)이 상기 환형 인터페이스 표면(26)을 연동하고 상기 제2 표면(86)이 상기 마찰 표면(70)을 연동하면서 상기 이동 수단이 상기 마찰단(82)을 상기 입력부(12)와 출력부(28)에 대해 상대적으로 이동시키고, 상기 환형 마찰단(82) 의 제1표면(88)이 상기 인터페이스 표면(26)과 접촉하고, 상기 환형 마찰단(82)은 쐐기 모양이며 쐐기 작용으로 상기 입력부(12)와 출력부(28) 사이에 인터페이스를 제공하는 것을 특징으로 하는 회전식 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 입력부(12)는 입력 샤프트(21)를 수용하도록 맞춘 축 구멍(20)을 포함하는 제1 축 부분(14); 소자에 부착하기 위한 샤프트 형태의 제2 축 부분(16); 및 인터페이스 표면(26)을 포함하는 인터페이스(24)로 이루어지고, 상기 제1 및 제 2 축 부분(14, 16)과 상기 인터페이스(24)는 한 재료로부터 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전식 제어 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 출력부(28)는 하우징의 형태로서, 상기 하우징은 제1 및 제2 면(37, 39)을 갖는 환형 디스크(34)를 포함하는 제1 하우징 부분(30); 상기 환형 디스크(34)의 제1 및 제2 면(37, 39) 사이에 걸치는 축 구멍(38); 원형으로 간격을 둔 위치에서 방사상의 안쪽으로 걸쳐 있고, 그 각각은 구동장치(96)에 부착되기 위한 그리고 구동장치(96)의 구멍에 대응하는 축으로부터의 다른 방사상의 간격에 위치하는 스크류(108)를 수용하도록 한 복수개의 홈(46); 및 상기 제2 면(39)으로부터 상기 제1 면(37)에 걸치지만 상기 제 1면(37)과는 간격을 두고 있으며 상기 구동장치(96)의 안내봉(98)을 수용하도록 맞춘 상기 축 구멍(38)과 동일한 중심을 갖는 축 홈(40)으로 이루어지며,

   상기 하우징은 제2 하우징 부분(32); 상기 환형 디스크(34)의 상기 제1 및 제2 면(37,39) 사이에 걸치는 복수개의 틈(44); 및 상기 제1 및 제2 하우징 부분(30, 32)을 서로 고정하기 위하여 상기 복수개의 틈(44)을 통과하여 연장 가능한 복수개의 스크류(78)로 이루어지고, 상기 복수개의 틈(44)은 상기 복수개의 홈(46)으로부터 원형으로 간격을 두고 있고 상기 연장 축 홈(40)의 방사상의 바깥쪽에 위치하고,

   상기 제1 하우징 부분(30)은 상기 환형 디스크(34)의 제1 면(37)으로부터 일체로 축 방향으로 연장되는 실린더형 부재(36)를 포함하고, 상기 실린더형 부재(36)는 비고정 끝단과 외부 표면을 포함하고, 환형 어깨부(47)가 상기 실린더형 부재(36)의 외부 표면과 상기 비고정 끝단 위에 형성되고, 상기 제2 하우징 부분(32)은 상기 실린더형 부재(36)의 환형 어깨부(47)에 미끄러질 수 있도록 수용되기 위한 사이즈와 형태의 환형 어깨부 부분(72)을 포함하며,

   상기 제1 하우징 부분(30)에 반대측인 상기 제2 하우징 부분(32) 위에 형성된 안내봉(110)을 더 포함하고,

   상기 입력부(12)는 입력 샤프트(21)를 수용하도록 맞춘 축 구멍(20)을 포함하는 제1 축 부분(14); 소자에 부착하기 위한 샤프트 형태의 제2 축 부분(16); 및 인터페이스 표면(26)을 포함하는 인터페이스(24)로 이루어지고, 상기 제1 및 제 2 축 부분(14, 16)과 상기 인터페이스(24)는 한 재료로부터 일체로 형성되며,

   상기 제2 하우징 부분(32)은 축 구멍(54)을 포함하여 이루어지고, 상기 입력부(12)는 상기 제2 하우징 부분(32)의 상기 축 구멍(54)에 수용되는 베어링(60)에 의해 제2 하우징 부분(32) 안에 그리고 상기 입력부(12)의 제2 축 부분(16) 위에 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 회전식 제어 장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 축 부분(94)의 축 구멍(20)에 수용되기 위한 외부 축 표면과 입력 샤프트(21)의 다른 여러 사이즈에 수용되도록 맞춘 내부 축 표면을 갖는 연장성 커플링(106)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전식 제어 장치.
5. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 수단(94)은 비연동 위치에서 연동 위치로 상기 마찰단(82)을 치우치게 하도록 하고,

   상기 이동 수단은 유압이 가해진 상태에서 출력부(28)에 대해 상대적으로 미끄러질 수 있는 피스톤(100)을 더 포함하여 이루어지고, 상기 피스톤(100)은 상기 마찰단(82)을 연동 위치에서 비연동 위치로 이동시키며,

   상기 환형 마찰단(82)은 제3 표면(84)과 제4 표면(92)을 더 포함하여 이루어지고, 상기 제3 표면(84)과 제4 표면(92)은 방사상의 방향으로 향해 있고, 상기 제1 및 제2 표면(88, 86)은 상기 제3 표면으로부터 간격이 증가할수록 간격이 증가하고 상기 제4 표면(92)으로부터 간격이 증가할수록 간격이 감소하고, 상기 피스톤(10)은 상기 제3 표면과 인접하며,

   상기 피스톤(100)은 상기 환형 마찰단(82)의 제3 표면(84)과 인접하는 비고정 끝단을 갖는 축방향으로 연장하는 플랜지(104)를 포함하고,

   실린더형 부재(36)의 비고정 끝단은 상기 환형 마찰단(82)의 제4 표면(92)과 인접하기 위한 방사상의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 회전식 제어 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 이동 수단(94)은 비연동 위치에서 연동 위치로 상기 마찰단(82)을 치우치게 하도록 하고,

   상기 이동 수단은 유압이 가해진 상태에서 출력부(28)에 대해 상대적으로 미끄러질 수 있는 피스톤(100)을 더 포함하여 이루어지고, 상기 피스톤(100)은 상기 마찰단(82)을 연동 위치에서 비연동 위치로 이동시키며,

   상기 환형 마찰단(82)은 제3 표면(84)과 제4 표면(92)을 더 포함하여 이루어지고, 상기 제3 표면(84)과 제4 표면(92)은 방사상의 방향으로 향해 있고, 상기 제1 및 제2 표면(88, 86)은 상기 제3 표면으로부터 간격이 증가할수록 간격이 증가하고 상기 제4 표면(92)으로부터 간격이 증가할수록 간격이 감소하고, 상기 피스톤(10)은 상기 제3 표면과 인접하며,

   상기 피스톤(100)은 상기 환형 마찰단(82)의 제3 표면(84)과 인접하는 비고정 끝단을 갖는 축방향으로 연장하는 플랜지(104)를 포함하고,

   실린더형 부재(36)의 비고정 끝단은 상기 환형 마찰단(82)의 제4 표면(92)과 인접하기 위한 방사상의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 회전식 제어 장치.
7. 입력부(12), 및 상기 입력부(12)가 축 주위를 회전 가능하게 수용되는 하우징(28)을 포함하여 이루어지면서 상기 입력부(12)는 입력 샤프트(21)에 회전 가능하게 연결되도록 맞추고, 상기 하우징(28)은 제1 및 제2 면(37, 39)을 갖는 환형 디스크(34)와 방사형의 외부 표면(42)을 포함하는 제1 하우징 부분(30), 상기 입력 샤프트(21)를 회전 가능하도록 수용하기 위한 상기 환형 디스크(34)의 상기 제1 및 제2 면(37, 39) 사이에 걸치는 축 구멍(38), 및 원형으로 간격을 둔 위치에서 상기 환형 디스크(34)의 외부 표면(42)으로부터 방사상의 안쪽으로 연장되고 그 각각은 스크류를 수용하도록 맞춘 복수개의 홈을 포함하고 축방향의 연장 홈(40)은 상기 제 2 면(39)으로부터 상기 제1 면(37)을 향하지만 그로부터 간격을 두고 연장되고 상기 구동장치(96)의 안내봉(98)을 수용하도록 맞춘 상기 축 구멍(38)과 동일한 중심을 가지며; 상기 각각의 홈(46)은 상기 입력 샤프트(21)를 포함하는 상기 구동장치(96)에 부착되기 위한 그리고 상기 구동장치의 구멍에 대응하는 축으로부터 다른 방사상의 간격에 위치하는 스크류(108)을 수용하도록 맞추어 진 것을 특징으로 하는 회전식 제어 장치(10).
8. 제7항에 있어서, 상기 하우징(30)은 제2 하우징 부분(32); 상기 환형 디스크(34)의 상기 제1 및 제2 면(37, 39) 사이에 걸치는 복수개의 틈(44); 및 상기 제1 및 제2 하우징 부분(30, 32)을 서로 고정하기 위하여 상기 복수개의 틈(44)을 통과하여 연장 가능한 복수개의 스크류(78)로 이루어지고, 상기 복수개의 틈(44)은 상기 복수개의 홈(46)으로부터 원형의 간격을 두고 상기 축방향의 연장 홈(40)의 방사상의 바깥쪽으로 위치하고,

   상기 제1 하우징 부분(30)은 상기 환형 디스크(34)의 제1 면(37)으로부터 일체로 연장되는 실린더형 부재(36)를 포함하여 이루어지고, 상기 실린더형 부재(36)는 외부 표면과 비고정 끝단을 포함하고, 환형 어깨부(47)가 상기 실린더형 부재(36)의 비고정 끝단과 외부 표면 위에 형성되고, 상기 제2 하우징 부분(32)은 상기 실린더형 부재(36)의 환형 어깨부(47)에 미끄러질 수 있도록 수용되기 위한 환형 표면 부분(72)을 포함하며,

   상기 제1 하우징 부분(30)에 반대쪽인 상기 제2 하우징 부분(32) 위에 형성되는 안내봉(110)을 더 포함하여 이루어지고,

   입력 샤프트(21)를 수용하도록 맞춘 축 구멍(20)을 포함하는 제1 축 부분(14); 소자에 부착하기 위한 사이즈와 형태인 제2 축 부분(16); 및 인터페이스(24)로 이루어지고, 상기 제1 및 제2 축 부분(14, 16)과 상기 인터페이스(24)는 한 재료로 일체로 형성되며,

   상기 제2 하우징 부분(32)은 축 구멍(54)을 더 포함하여 이루어지고, 상기 입력부(12)는 상기 제2 하우징 부분(32)의 축 구멍(54) 안과 상기 입력부의 상기 제2 축 부분(32) 위에 수용되는 베어링(60)에 의해 상기 제2 하우징 부분(32) 안에 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 회전식 제어 장치.
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