KR101682344B1 - 자동차의 기능적 유닛을 위한 액추에이터 - Google Patents

자동차의 기능적 유닛을 위한 액추에이터 Download PDF

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브로제 파르초이크타일레 게엠베하 운트 코. 카게, 뷔르츠부르크
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Abstract

본 발명은 자동차의 기능적 유닛용 액추에이터(1)에 관한 것으로, 상기 액추에이터는 작동 부재(6)에 작동력을 전달하기 위한 힘 전달 유닛(5)을 포함하며, 힘 전달 유닛(5)은 힘 전달 방향(11)으로 측정 길이에 걸쳐 이동할 수 있도록 힘 전달 유닛이 장착된다. 또한, 액추에이터(1)는 작동력의 하나 이상의 실제 값을 검출하기 위한 힘 측정 장치를 포함한다. 이를 달성하기 위해, 힘 측정 장치는 힘 전달 방향(11)으로 작용하는 제 1 스프링(7)을 가지며, 힘 전달 유닛(5)은 제 1 스프링(7)의 스프링 작용에 반대로 이동될 수 있다. 제 1 스프링(7)은 제 1 스프링 거리(x1)에 걸쳐 작동력의 작동에 의해 부하가 걸릴 수 있다. 또한, 힘 측정 장치는 제 1 마이크로스위치(9)를 가지며 이 마이크로스위치의 스위칭 거리는 힘 전달 유닛(5)의 측정 거리보다 더 짧다. 제 1 마이크로스위치(9)는 작동력이 제 1 실제 값에 도달할 때 힘 전달 유닛(5)의 변위 동안 작동된다. 힘 측정 장치는 또한 제 1 마이크로스위치(9)를 작동하기 위한 제 1 맞물림 요소(20)를 갖는다. 제 1 마이크로스위치(9) 또는 제 1 맞물림 요소(20)는 힘 전달 유닛(5)에 커플링되는 반면 상기 제 1 맞물림 요소(20) 또는 제 1 마이크로스위치(9)는 힘 전달 유닛(5)에 국부적으로 고정된다. 제 1 마이크로스위치(9) 및/또는 제 1 맞물림 요소(20)는 또한 스프링-부하 방식으로 장착되어 힘 전달 유닛(5)의 측정 거리와 마이크로스위치(9)의 스위칭 거리 사이의 차이를 보상한다.

Description

자동차의 기능적 유닛을 위한 액추에이터 {ACTUATOR FOR A FUNCTIONAL UNIT OF A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 자동차의 기능적 유닛을 위한 액추에이터에 관한 것이다. 이러한 경우, 자동차의 기능적 유닛은 차량의 일 부분을 이동시키거나 조정하는 자동차의 임의 장치인 것으로 이해될 수 있다. 본 발명은 특히 전자 파킹 브레이크의 액추에이터에 관한 것이다.
현대의 자동차들에서, 전동 구동부에 의해 사용되고(deploy) 해제되는 파킹 브레이크들의 사용이 증가하고 있다. 이는 브레이크 레버가 차량의 내부 공간에서 전기 작동 요소, 예를 들면 버튼으로 대체될 수 있다는 장점을 갖는다. 이러한 방식으로 얻어진 구조적 공간은 특히 작동 요소가 안락감을 지향하는 방식으로 위치 설정되는 결과로써, 예를 들면 좌석 안락감 또는 내부 공간의 기술적 설계 구성을 증가시키기 위해 사용될 수 있다.
특히 전동식으로 작동되는 파킹 브레이크에서, 한편으로 적절한 제동 작용을 달성하도록 그리고 다른 한편으로 액추에이터, 즉 제동력을 생성하는 파킹 브레이크 유닛의 기계적 구성요소들의 과부하를 방지하도록, 제동력, 예를 들면 브레이크 케이블의 인장력을 모니터링하는 것이 필요하다.
DE 103 56 096 B4호는 힘 생성 장치를 위한 힘 측정 작동을 개시하는데, 이 작동은 전기 모터의 전류 측정을 통해 간접적으로 수행된다. 이 같은 간접적인 힘 측정은 측정 변수, 즉 모터 전류를 힘 값으로 변환하기 위한 부가 평가 유닛을 요구한다. 이러한 유형의 힘 측정은 일반적으로 단지 낮은 정도의 정밀도만으로 추가로 달성한다.
DE 103 61 127 B4호는 인가된 힘이 힘 전달의 결과로써 탄성적으로 변형되는 탄성 요소의 편위 측정(excursion measurement)에 의해 수행되는 액추에이터를 추가로 개시한다. 편위 측정은 홀 센서에 의해 자석의 움직임을 검출함으로써 수행된다. 그러나, 홀 센서의 사용은 비용이 많이 들고 또한 홀 센서의 신호가 먼저 편위로 그리고 후속적으로 힘으로 변환되는 평가 유닛을 요구한다.
본 발명의 목적은 간단하고 비용 효율적인 액추에이터를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 본 발명에 따라 청구항 1의 특징들을 가지는 자동차의 기능적 유닛용 액추에이터에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예들 및 개선예들(이들 중 몇몇은 자체적으로 진보적일 수 있음)은 종속 청구항들 및 아래 설명에서 제시된다.
따라서, 액추에이터는 작동력을 작동 부재로 전달하기 위한 힘 전달 유닛을 포함한다. 힘 전달 유닛은 힘 전달 방향으로 측정 거리(measureing travel)만큼 변위가능하도록 지지된다. 액추에이터는 적어도 작동력의 제 1 실제 값(actual value)을 검출하기 위해 구성 및 제공되는 힘 측정 장치를 더 포함한다. 이를 위해, 힘 측정 장치는 적어도 제 1 스프링을 가지며 이 제 1 스프링은 힘 전달 방향으로 그리고 힘 전달 유닛이 변위될 수 있는 제 1 스프링의 탄성 작용에 대해 반대로 지향된다. 상기 스프링은 바람직하게는 작동력이 제 1 실제 값에 도달하거나 제 1 실제 값을 초과하는 경우, 작동력의 작용 하에서 제 1 탄성 편위 만큼 인장될 수 있다. 힘 측정 장치는 추가로 제 1 마이크로스위치를 가지며 제 1 마이크로스위치의 스위칭 거리는 힘 전달 유닛의 측정 거리보다 더 작다. 제 1 마이크로스위치는, 작동력이 제 1 실제 값에 도달하는 경우, 힘 전달 유닛의 변위시에 작동된다. 제 1 마이크로스위치를 작동시키기 위해, 힘 측정 장치는 제 1 맞물림 요소를 갖는다. 제 1 맞물림 요소는 힘 전달 유닛에 연결되고 제 1 마이크로스위치는 힘 전달 유닛이 변위될 때 제 위치에 고정된다. 대안적으로, 그러나, 본 발명의 맥락에서, 제 1 마이크로스위치가 힘 전달 유닛에 연결되고 대신에 제 1 맞물림 요소가 제 위치에 고정되는 것이 또한 가능하다. 제 1 맞물림 요소 및/또는 제 1 마이크로스위치는 마이크로스위치의 스위칭 거리와 힘 전달 유닛의 측정 거리 사이의 차이가 보상될 수 있는 탄성 방식으로 추가로 지지된다. 즉, 힘 전달 유닛이 측정 거리만큼 변위될 때, 제 1 맞물림 요소 및/또는 제 1 마이크로스위치가 탄성 지지에 기인하여 스위칭 거리와 측정 거리 사이의 차이만큼 되돌아가게 탄성 이동될 수 있고 결과적으로 상기 차이를 보상(take up)할 수 있다.
스위칭 거리와 측정 거리 사이의 차이의 보상의 결과로써, 유리하게는 스위칭 거리에 비해 큰 측정 거리의 경우 작은 스위칭 거리를 가지는 마이크로스위치를 사용하는 것이 가능하다. 이는 마이크로스위치가 힘 전달 유닛의 변위 동안 측정 거리의 마지막에, 그러나 그 대신에 예를 들면 측정 거리의 시작 또는 중간에 작동되지 않을 때 특히 유리하다.
더욱이, 마이크로스위치들은 예를 들면 유도 변위 센서들 또는 홀 센서와 같은 변위 센서들에 비해 특히 저렴하여, 액추에이터는 유리하게는 특히 비용 효율적인 방식으로 제조될 수 있다. 터치식 접촉 스위치(특히 마이크로스위치)의 스위칭 거리와 (더 큰) 측정 거리 사이의 차이에 대한, 터치식 접촉 스위치와 이에 대응하는, 즉 터치식 접촉 스위치를 스위칭하기 위해 제공되는 맞물림 요소가 터치식 접촉 스위치 및/또는 맞물림 요소의 탄성 베어링에 의한 제공들에 따라 변위되는 만큼의 보상은 독립 발명으로 고려되는데, 이 독립 발명은 또한 유리하게는 특히 자동차의 상이한 유형들의 기능적 유닛들의 경우 위에서 설명된 액추에이터의 나머지 특징들과 관계 없이 사용될 수 있다. 맞물림 요소 및 터치식 접촉 스위치는 바람직하게는 이 경우 터치식 접촉 스위치의 작동력을 초과하는 예비 인장(pretensioning)이 유지된다. 이러한 방식으로, 터치식 접촉 스위치 또는 맞물림 요소의 탄성 베어링은 단지 터치식 접촉 스위치 및 맞물림 요소로 형성된 스위칭 부조립체의 정밀한 스위칭 지점이 보장되도록 터치식 접촉 스위치가 완전히 연결될 때만 통로를 제공한다.
마이크로스위치는 작동력이 제 1 실제 값에 도달하거나 초과하는 단지 하나의 위치만 검출한다. 제 1 스프링은 제 1 탄성 편위만큼의 변위를 위해 필요한 작동력을 형성하거나 설정하는 기능을 한다. 작동력의 제 1 실제 값은 결론적으로 제 1 스프링의 탄성 강도를 통해 제 1 탄성 편위와 직접 상관된다. 힘 측정 장치의 이러한 구조의 결과로서, 변위 신호의 수치적으로 복합한 변환, 예를 들면, 작동력과 상관된 변위 센서, 또는 직접 측정 힘 센서의 평가는 생략될 수 있다. 마이크로스위치의 신호는 대신 바람직하게는 제 1 실제 값에 도달할 때 작동력을 생성하는 구동 유닛, 바람직하게는 액추에이터를 구동하는 전기 모터를 스위치 오프하도록 본 발명에 따른 액추에이터에 직접 사용된다. 복잡한 수치 논리 유닛 대신에, 결론적으로 단지 간단한 스위칭 요소가 스위칭 신호를 평가하기 위해 요구된다. 액추에이터의 특히 간단한 구성 및 특히 간단한 제어가 이에 의해 가능하다. 마이크로스위치의 신호는 유리하게는 직접, 즉 어떠한 신호 변형(transformation)도 또는 힘 값으로의 변환도 없이 바람직하게는 상위 제어 유닛으로 또는 자동차의 탑재 시스템으로 통합되는 제어 유닛에 전달될 수 있어 액추에이터가 특히 어떠한 통합된 제어 유닛(예를 들면, 마이크로프로세서)도 없이 작동될 수 있다.
전자 파킹 브레이크를 구동하기 위한 액추에이터의 일 실시예에서, 작동 부재로서 제공된 스핀들을 구동하는 스핀들 너트를 힘 전달 유닛으로서 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 작동력을 파킹 브레이크의 브레이크 패드들에 전달하는 브레이크 케이블은 본 발명의 맥락에서 스핀들에 연결될 수 있다. 이러한 경우, 액추에이터가 통합된 제어 회로를 가지지 않는 경우, ASIL(자동차 안전 무결성 레벨; Automotive Safety Integrity Level)에 따른 부류의 액추에이터가 생략될 수 있어 액추에이터의 생산이 간단하고 비용 효율적이다.
바람직한 실시예에서, 제 1 맞물림 요소는 예를 들면 나선 스프링에 의해 슬리브 내에 탄성적으로 지지되는 제 1 터치 핀이다. 제 1 터치 핀은 특히 제 1 마이크로스위치의 작동력에 대해 더 높은 터치 핀 예비 인장력으로 예비 인장된다. 이에 의해 규정되고 바람직하게는 반복가능한 스위칭 지점에서 제 1 터치 핀이 제 1 마이크로스위치를 작동하는 것이 가능하다. 특히, 힘 전달 유닛이 추가로 변위되는 경우 터치 핀이 터치 핀 예비 인장력을 거슬러 되돌아가게 탄성 이동되기 전에 예비 인장된 터치 핀은 먼저 마이크로스위치를 작동시킨다. 터치 핀이 이의 지지부에 대해 전체 측정 거리에 걸쳐 변위될 수 있는 변위 가능한 방식으로 터치 핀이 지지되는 것이 유리하다.
액추에이터, 특히 액추에이터의 작동를 추가로 개선하기 위하여, 예를 들면, 액추에이터를 스위칭 오프하도록 작동력의 제 2 실제 값을 설정하도록, 힘 측정 장치는 유리하고 바람직한 실시예에서 제 1 스프링에 대해 직렬로 배열되는 제 2 스프링을 포함한다. 제 2 스프링은 작동력의 제 1 실제 값을 초과하는 예비 인장력에 의해 예비 인장된다. 제 2 스프링은 이에 의해 작동력이 예비 인장력을 초과하는 경우 제 2 탄성 편위만큼 인장된다. 힘 측정 장치는 유리하게는 작동력의 제 1 실제 값 및 제 2 실제 값을 검출하기 위해 구성 및 제공된다. 원리적으로, 본 발명의 맥락에서 제 1 실제 값 및 제 2 실제 값이 검출되는 제 1 및 제 2 탄성 편위가 스프링의 전체 탄성 편차의 일부 부분만을 형성하는 것이 구상 가능하다. 즉, 작동력의 작용 하에서 힘 전달 유닛이 가능한 탄성 편차의 단지 (작은) 부분 만큼만 스프링을 인장할 때 제 1 및 제 2 실제 값이 미리 검출될 수 있다. 대안적이고 간단한 실시예에서, 제 1 탄성 편위 및 제 2 탄성 편위는 또한 각각의 탄성 편차에 대응할 수 있다. 이를 위해, 예를 들면, 제 1 스프링 및 제 2 스프링은 각각 제 1 및 제 2 탄성 편위에 대한 정지부들에 의해 이의 탄성 편위의 면에서 제한되어, 힘 전달 유닛의 측정 거리가 제 1 및 제 2 탄성 편위들의 합에 대응한다. 액추에이터가 파킹 브레이크를 위해 사용되는 경우, 제 2 실제 값은 유리하게는 과부하를 방지하도록 원하는 제동력에 도달될 때의 액추에이터에 대한 스위칭 오프 기준들을 설정하기 위해 제공된다. 제 1 실제 값은 브레이크 패드들이 해제되는 것을 보장하는 충분히 작은 작동력이 달성되도록 파킹 브레이크가 해제될 때 액추에이터를 위한 스위칭 오프 기준들을 설정하기 위해 제공된다. 결론적으로, 액추에이터는 두 개의 단부 위치들(이 위치에 의해 각각 실제 값들 중 하나가 관련됨)의 검출을 통해 제어되고 이에 의해 용이하게 작동될 수 있다.
액추에이터의 실시예에서, 마이크로스위치는 제 1 실제 값 및 제 2 실제 값을 검출하기 위하여 선택 스위치로서 구성된다. 이를 위해, 선택 스위치는 스위칭 온 상태와 스위칭 오프 상태 사이에서 스위칭 이력 현상을 갖는다. 즉, 선택 스위치의 스위칭 온 상태 및 스위칭 오프 상태와 관련된 스위칭 위치들은 선택 스위치의 스위칭 거리를 따른 상이한 위치들이다. 힘 전달 유닛이 특히 인장될 제 2 스프링에 의해서 제 2 탄성 편위만큼 변위될 때, 선택 스위치는 작동력의 제 2 실제 값을 검출하도록 스위칭 온 상태로 스위치된다. 작동 부재 또는 힘 전달 유닛 및 제 1 스프링이 제 1 탄성 편위에 의해 해제될 때, 선택 스위치는 제 1 실제 값을 검출하도록 스위칭 오프 상태로 스위치된다. 즉, 제 1 스프링 및 제 2 스프링이 각각 탄성 편위만큼 인장될 때 선택 스위치는 스위칭 온 상태로 스위치된다. 해제 작용의 경우, 제 1 스프링 해제될 때, 즉, (예비 인장력에 대해) 제 2 스프링의 이완 후 선택 스위치는 스위칭 오프 상태로 다시 스위치된다.
제 1 스프링은 바람직하게는 제 2 스프링에 비해 실질적으로 더 작은 탄성 강도를 가지는 스프링이다. 제 1 스프링은 예를 들면 30 내지 150 Newton의 작은 작동력에서 제 1 탄성 편위만큼 이미 인장된 반면, 제 2 스프링은 예를 들면 1300 내지 1800 Newton의 비교적 높은 작동력에서만 제 2 탄성 편위만큼 인장된다. 이에 의해 제 2 스프링이 제 2 탄성 편위만큼 인장될 때 파킹 브레이크의 제동 작용에 대해 충분한 작동력이 액추에이터에 의해 인가되는 것이 가능하다. 그러나, 제 1 스프링을 인장하기 위한 비교적 작은 작동력이 파킹 브레이크의 확실한 해제를 보장한다. 제 1 및 제 2 스프링들은 바람직하게는 압축 스프링들로서, 특히 나선형 스프링들로서 구성된다.
액추에이터의 바람직하고 유리한 대안적인 실시예에서, 제 1 마이크로스위치는 제 1 실제 값을 검출하도록 구성 및 제공되며, 여기서 힘 전달 유닛이 변위될 때 제 1 마이크로스위치는 제 1 탄성 편위만큼 작동된다. 제 1 마이크로스위치에 부가하여, 힘 측정 장치는 이 실시예에서 제 2 실제 값을 검출하도록 구성 및 제공되는 제 2 마이크로스위치를 포함한다. 결론적으로, 힘 전달 유닛이 변위될 때 제 2 마이크로스위치는 제 2 탄성 편위 만큼 작동된다. 이러한 경우 두 개의 바람직하게는 구조적으로 동일한 마이크로스위치들의 사용은 액추에이터의 간단한 구성을 허용한다. 특히, 제조 및 설치 허용오차들은 두 개의 마이크로스위치들에 의해 특히 간단한 방식으로 보상될 수 있다. 더욱이, 측정 거리와 스위칭 거리 사이의 특히 큰 차이는 또한 두 개의 마이크로스위치들에 의해 고려될 수 있다.
제 2 마이크로스위치를 작동시키기 위해, 힘 측정 장치는 유리하게는 제 2 맞물림 요소를 갖는다. 제 2 맞물림 요소는 힘 전달 유닛에 연결되는 반면 제 2 마이크로스위치는 힘 전달 유닛이 변위될 때 제 위치에 고정되게 배열된다. 대안적으로, 본 발명의 맥락에서 제 2 마이크로스위치가 힘 전달 유닛에 연결되는 반면 제 2 맞물림 요소는 힘 전달 유닛이 변위될 때 제 위치에 고정되게 장착되는 것이 또한 생각될 수 있다. 원리적으로, 본 발명의 맥락에서 제 2 맞물림 요소 및 제 2 마이크로스위치 각각이 견고하게, 즉 비 가동 방식으로 힘 전달 유닛에 연결되거나 각각 힘 전달 유닛이 변위될 때 제 위치에 고정되게 장착되는 것이 생각될 수 있다. 유리하게는, 그러나, 제 2 마이크로스위치 및/또는 제 2 맞물림 요소가 제 1 마이크로스위치 및 제 1 맞물림 요소와 유사하게 탄성 방식으로 지지되어 측정 거리와 스위칭 거리 사이의 차이 및 유리하게는 또한 생산 및 조립의 결과로서 허용오차들이 보상될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 제 2 맞물림 요소는 제 2 터치 핀의 형태이다. 제 2 터치 핀이 탄성 방식으로 지지되고 특히 위에서 설명된 제 1 터치 핀과 구조적으로 동일하도록 구성된다.
액추에이터의 간단한 실시예에서, 제 1 마이크로스위치 및 제 2 마이크로스위치는 스위칭 거리가 힘 전달 방향과 평행하게 지향되는 방식으로 배열된다. 바람직한 방식으로, 제 1 맞물림 요소 및 제 2 맞물림 요소는 힘 전달 방향으로 서로에 대해 오프셋되게 배열된다. 즉, 예를 들면, 제 1 맞물림 요소는 제 2 맞물림 요소를 넘어서 힘 전달 방향으로 돌출한다. 대안적으로, 제 1 마이크로스위치 및 제 2 마이크로스위치는 또한 서로에 대해 오프셋되게 배열될 수 있다. 두 개의 맞물림 요소들(및/또는 선택적으로 두 개의 마이크로스위치들)의 오프셋은 제 1 실제 값에 도달할 때 제 1 마이크로스위치가 작동되고 작동력의 제 1 실제 값에 도달할 때 제 2 마이크로스위치가 작동되도록 조정된다.
독립 발명으로 고려되는, 선택적 실시예에서, 액추에이터는 하우징을 포함하며, 이 하우징에 의해 액추에이터는 실제로 완전한 방식으로 둘러싸인다. 이러한 하우징 상에, 작동력의 제 1 실제 값 및 선택적으로 제 2 실제 값이 표시된다. 상기 또는 각각의 실제 값은 유리하게는 액추에이터의 조립 동안 설정되고 후속적으로 하우징 상에 표시된다. 용어 "표시된(indicated)"은 이 경우 임의의 유형의 확인, 예를 들면 프린팅, 각인(engraving), 레이저-새김(laser-inscription) 또는 인쇄 접착제 라벨을 갖춘 코팅(lamination)으로 이해되는 것이 의도된다. 자동차의 탑재 시스템 내 또는 액추에이터에 대해 상위인 제어 유닛 내로의 액추에이터의 통합은 이에 의해 용이하게 가능한데, 이는 특히 개별 제어 유닛을 구비한 바람직한 실시예에서 액추에이터가 제공되지 않기 때문이다.
유리한 실시예에서, 작동력의 상기 또는 각각의 실제 값은 기계-판독가능 인코팅, 특히 바 코드의 형태로 하우징 상에 마킹된다.
본 발명의 실시예들은 도면들을 참조하여 아래에서 더 상세하게 설명된다.
도 1 내지 도 3은 자동차 파킹 브레이크용 액추에이터의 상이한 횡단면도들 및 액추에이터의 확대 절개도이며,
도 4 내지 도 6은 부하가 걸리지 않고 ,부분적으로 부하가 걸리고 그리고 완전히 부하가 걸린 위치에 있는 액추에이터의 단순화된 개략적인 예시들이며,
도 7은 액추에이터의 대안적인 실시예를 도시한다.
서로 대응하는 구성요소들은 도면들 모두에서 항상 동일한 도면부호들로 표시된다.
도 1 내지 도 3은 자동차의 전자 파킹 브레이크용 액추에이터(1)를 예시한다. 액추에이터(1)는 하우징(2) 및 하우징 안에 배열된 상태에 있는 전기 모터(3), 기어 장치(4), 스핀들 너트(5), 스핀들(6) 및 제 1 및 제 2 (나선형) 스프링(7 및 8)을 각각 포함한다. 액추에이터는 두 개의 스프링(7 및 8)들 및 제 1 및 제 2 마이크로스위치(9 및 10) 각각에 의해 형성되는 힘 측정 장치를 더 포함한다.
전기 모터(3)는 파킹 브레이크를 작동하기 위해 필요한 작동력을 생성하고 이 작동력을 기어 장치(4)를 통해 스핀들 너트(5)에 전달한다. 스핀들 너트(5)는 힘 전달 유닛으로서 작용하고 스핀들 너트(5)와 맞물리는 스핀들(6)을 조정한다. 스핀들(6)은 액추에이터(1)의 작동 동안 힘 전달 방향(11)으로 축방향으로 변위된다. 스핀들(6)은 힘을 전달하도록 기술적 면들에서 스핀들(6)에 연결되는 브레이크 케이블(12) 상의 작동 부재로서 작용한다.
기어 장치(4)는 구동부 측에서 전기 모터(3)의 구동 샤프트(15)에 그리고 출력 측에서 스핀들 너트(5)에 연결되는 두 개의 치형 휠(13 및 14)들에 의해 형성된다.
제 1 및 제 2 스프링(7 및 8)들은 스핀들(6)에 대해 동축으로 직렬로 배열된다. 스프링(7 및 8)들 모두는 압축 스프링들의 형태이다. 스핀들 너트(5)는 축방향 베어링(16)을 통해 스프링(8)에 맞닿아(및 또한 스프링(7)에 맞닿아) 지지된다. 스핀들 너트(5)는 이에 의해 힘 전달 방향(11)으로 변위 가능하도록 장착된다. 제 1 스프링(7)은 정지부(17)에 의해 제 1 탄성 편위(x1)에 대해 제한된다. 제 2 스프링(8)은 클램핑 슬리브(18) 상에 예비 인장된 상태로 장착된다. 클램핑 슬리브(18)는 제 2 스프링(8)이 제 2 탄성 편위(x2)에 대해 제한되는 방식으로 구성된다. 스핀들 너트(5)는 이에 의해 제 1 탄성 편위(x1)와 제 2 탄성 편위(x2)의 합에 대응하는 측정 거리만큼 (스프링(7 및 8) 모두를 향하는 압력 방향(19)으로) 변위될 수 있다. 압력 방향(19)은 공지된 바와 같이 힘 전달 방향(11)과 평행하게 지향된다.
작동력의 작용 하에서, 스핀들(5)은 파킹 브레이크를 작동하도록 압력 방향(19)에 대해 반대로 변위된다. 브레이크 케이블(12)의 결과적인 인장의 결과로서, 작동력에 대응하고 압력 방향(19)으로 작용하는 대항력이 생성된다. 브레이크 케이블(12)의 작동력 또는 대항력이 스프링(7 또는 8)의 탄성력을 초과하는 경우, 스프링들은 각각 탄성 편위(x1) 또는 탄성 편위(x2)에 의해 압축된다. 마이크로스위치(9 및 10)들은 압력 방향(19)으로 스핀들 너트(5)의 변위 및 결론적으로 탄성 편위(x1) 또는 탄성 편위(x2)와 관련되는, 작동력의 실제 값을 검출하도록 구성 및 제공된다. 마이크로스위치(9 및 10)들을 작동하도록, 터치 핀(20 및 21)은 제 1 또는 제 2 맞물림 요소로서 각각 브리지(22)에 고정된다. 브리지(22)는 축방향 베어링(16)을 통해 스핀들 너트(5)에 연결되어 브리지(22)가 스핀들 너트(5)와 함께 변위된다.
도 2 및 도 3은 마이크로스위치(9 및 10)들 및 터치 핀(20 및 21)들의 배열을 예시한다. 터치 핀(20 및 21)들은 각각 나선형 스프링(26 및 27)을 통해 나사산 슬리브(나사산이 형성된 슬리브)(24 및 25)에서 탄성 방식으로 지지된다. 나사산 슬리브(24 및 25)들은 제각각 마이크로스위치(9 및 10)들에 대해 상이한 간격을 가지고 브리지(22) 내로 나사 조립된다. 이에 의해 마이크로스위치(9)가 제 1 스프링(7)이 압축될 때 미리 작동되고 마이크로스위치(10)가 측정 거리의 마지막에서만, 즉 작동 경로(x1 또는 x2)들에 의해 양 스프링(7 및 8)들의 압축의 경우 터치 핀(21)에 의해 작동되는 것이 가능하다.
탄성 지지의 결과로서, 터치 핀(20)은 유리하게는 마이크로스위치(9)가 작동된 후 스핀들 너트(5)가 변위될 때 총 측정 거리만큼 되돌아가게 탄성 이동될 수 있다. 이것은 스위칭 거리, 즉 마이크로스위치(9 또는 10)의 푸시-버튼(28 또는 29)이 이동될 수 있는 경로가 각각 스핀들 너트(5)의 전체 측정 거리보다 더 작기 때문에 특히 유리하다. 예를 들면, 측정 거리는 대략 7 mm일 수 있고 마이크로스위치(9 및 10)들의 스위칭 거리는 단지 대략 1 내지 3 mm일 수 있다. 하우징(2)은 두 개의 터치 핀(20 및 21)들의 구역에서 돔형 형성부(30 및 31)를 가지며 이 돔형 형성부 내에 나사산 슬리브(24 및 25)가 각각 돌출하고 돔형 형성부 내에 (되돌아가게 탄성 이동된) 터치 핀(20 및 21)들이 도입될 수 있다. 터치 핀(20 및 21)들은 나선형 스프링(26 및 27)들의 예비 인장된 힘이 마이크로스위치(9 및 10)들을 각각 작동하기 위해 필요한 스위칭력을 초과하는 방식으로 장착된다.
스프링(7)은 비교적 낮은 탄성 강도를 가져서 자동차 및 파킹 브레이크의 구성에 따라 예를 들면 50 내지 150 Newton의 작동력이 스핀들 너트(5)를 변위시키기에 충분하다. 액추에이터(1)의 바람직한 크기들에 의해, 대략 50 내지 130 Newton의 값이 제 1 스프링(7)에 대해 반대로 스핀들 너트(5)를 변위시키기 위한 작동력의 제 1 실제 값으로서 제공된다. 스프링(7)의 간단한 구성에서 스프링은 전체 탄성 편위(x1)만큼 인장된다.
스프링(8)은 스프링(7)보다 실질적으로 더 높은 탄성 강도를 갖는다. 스프링(8)이 작동력의 제 2 실제 값, 예를 들면 대략 1300 내지 1800 Newton의 경우에서만 압축되는 방식으로 스프링(8)이 클램핑 슬리브(18)에 의해 예비 인장되고 제 2 실제 값은 다시 파킹 브레이크 및 자동차의 구성에 의존한다. 바람직한 크기들에 의해, 제 2 실제 값은 대략 1400 Newton 내지 1600 Newton이다. 제 2 스프링(8)은 간단한 구성으로 전체 탄성 편위(x2)만큼 인장된다.
힘 측정 장치의 기능적 원리는 도 3 내지 도 6에 개략적으로 예시된다. 도 3에서, 액추에이터(1), 특히 스프링(7)은 완전히 이완되고 스프링(8)은 클램핑 슬리브(18)에 대해 예비 인장된다, 즉 제동력 또는 작동력이 브레이크 케이블(12)에 인가되지 않는다. 두 개의 마이크로스위치들의 푸시-버튼(28 및 29)들은 각각 터치 핀(20 및 21)들과 접촉하지 않는다. 전기 모터(3)가 이제 작동되어 브레이크 케이블(12)이 인장되는 경우, 제 1 실제 값에 도달할 때까지 작동력이 증가한다. 이에 의해 스핀들 너트(5)가 변위됨에 따라 스프링(7)은 탄성 편위(x1)만큼 압축된다. 스핀들 너트(5)의 변위의 결과로서, 터치 핀(20)은 마이크로스위치(9)의 푸시 버튼(28)과 접촉하고 스위칭 거리(도 5 참조)를 이동하도록 마이크로스위치(9)를 작동시킨다. 터치 핀(20)은 마이크로스위치(10) 또는 마이크로스위치의 푸시 버튼(29)과 접촉하지 않는다. 스핀들 너트(5)의 추가 회전에 의해, 스핀들(6)은 압력 방향(19)에 대해 반대로 추가로 변위되고 브레이크 케이블(12)은 추가로 인장되고 클램핑 슬리브(18)가 정지부(17)와 접한다. 작동력이 제 2 실제 값에 도달하는 경우, 스핀들 너트(5)는 탄성 편위(x2)만큼 스프링(8)에 대해 반대로 변위된다. 터치 핀(20)은 나사산 슬리브(24) 내로 되돌아가게 탄성 이동되고 터치 핀(21)은 마이크로스위치(10)의 푸시 버튼(29)과 접촉되어 마이크로스위치(10)의 푸시 버튼(29)을 작동시킨다.
마이크로스위치(10)의 스위칭 신호는 결론적으로 작동력의 제 2 실제 값에 도달되었음을 표시한다. 스위칭 신호는 유리하게는 액추에이터(1) 또는 브레이크 케이블(12)의 과부하를 방지하도록 액추에이터(1), 특히 액추에이터의 전기 모터(3)를 스위치 오프하기 위해 사용된다.
브레이크 케이블(12)이 반대 방향으로의 스핀들 너트(5)의 회전에 의해 이완될 때, 먼저 스프링(8)이 이완되고 후속하여 작동력이 제 1 실제 값으로 감소된 경우 스프링(7)이 이완된다. 스프링(7)이 이완되고 스핀들 너트(5)가 압력 방향(19)에 대해 반대로 변위될 때, 마이크로스위치(9)가 스위치 오프되어 마이크로스위치(9)의 구성에 따라, 예를 들면 스위칭 신호의 전압 변화 또는 전압 감소가 액추에이터(1)를 스위치 오프하기 위해 사용될 수 있다. 결론적으로, 액추에이터(1)가 스핀들(6) 또는 브레이크 케이블(12)의 두 개의 단부 위치들(제 1 및 제 2 실제 값들에 의해 고정됨)을 검출하도록 용이하게 구성되며, 이에 의해 액추에이터(1)의 간단한 제어가 가능하다.
조립을 위해, 스프링(7 및 8)들은 예를 들면 규정된 힘 값(즉, 제 1 및 제 2 실제 값들)으로 스핀들(6)을 통해 작용하고 각각의 터치 핀(20 및 21)은 마이크로스위치(9 및 10)가 각각 힘 값에서 작동되는 이 같은 깊이로 나사산 슬리브(24 및 25)를 통해 브리지(22) 내로 나사 조립된다. 나사산 슬리브(24, 25)가 조정됨으로써, 나사산 슬리브 내에 유지되는 터치 핀(20 및 21)은 축방향으로 조정될 수 있다. 터치 핀(20 및 21)들의 축방향 조정가능성은 각각 특정된 스위칭 지점(이 경우 특정된 힘 값)까지 터치 핀(20, 21) 및 관련된 마이크로스위치(9 및 10)에 의해 형성된 스위칭 부조립체의 정밀한 조정을 허용한다.
자체가 진보적이고 도 7에 예시되는 유리한 실시예에서, 제 1 실제 값 및 제 2 실제 값은 (기계-판독 가능한) 바 코드(32)에 의해 액추에이터(1)의 하우징(2)에 암호화된 상태로 피팅된다. 예를 들면, 바 코드(32)는 하우징(2) 내에 레이저에 의해 (레이저 각인 또는 레이저 새김의 형태로) 생성될 수 있거나 접착성 라벨로서 피팅될 수 있다. 액추에이터(1)는 임의의 개별적인, 즉 통합된 제어 또는 평가 유닛을 포함하지 않는다. 제 1 및 제 2 실제 값들은 이에 의해 이러한 제어 또는 평가 유닛의 저장 모듈 내에 저장될 수 없고 상위 제어 유닛에 전달될 수 없다. 하우징 상의 양 실제 값들의 확인의 결과로서, 특히 외부 구조가 동일한 액추에이터(1)(그러나, 상이한 스프링(7 및 8)들이 각각 제공됨)의 경우 실제 값들을 상위 제어 유닛에 전달하는 것이 순조롭게 가능하다. 이에 의해 또한 유리하게는 스프링(7 및 8)들에 대해 그리고 결론적으로 제 1 및 제 2 실제 값들에 대한 생산 및 조립에 의해 발생된 허용오차를 저장 및 전달하는 것이 가능하다.
본 발명의 요지는 위에서 설명된 실시예들로 제한되지 않는다. 대신, 본 발명의 다른 실시예들은 상기 설명으로부터 당업자에 의해 도출될 수 있다. 특히, 상이한 실시예들을 인용하여 특징들이 설명되는, 본 발명의 개별 특징들 및 이 개별 특징들의 구성 변형예들이 또한 상이한 방식들로 서로 조합될 수 있다.
1 액추에이터
2 하우징
3 전기 모터
4 기어 장치
5 스핀들 너트
6 스핀들
7, 8 스프링
9, 10 마이크로스위치
11 힘 전달 방향
12 브레이크 케이블
13, 14 치형 휠
15 구동 샤프트
16 축방향 베어링
17 정지부
18 클램핑 슬리브
19 압력 방향
20, 21 터치 핀
22 브리지
24, 25 나사산 슬리브
26, 27 나선형 스프링
28, 29 푸시 버튼
30, 31 형성부
32 바 코드
x1, x2 탄성 편위

Claims (10)

  1. 자동차의 기능적 유닛용 액추에이터(1)로서,
    작동력을 작동 부재(6)에 전달하기 위한 힘 전달 유닛(5)으로서, 힘 전달 방향(11)으로 측정 거리(measuring travel)만큼 변위 가능하도록 지지되는, 힘 전달 유닛(5) 및
    적어도 상기 작동력의 제 1 실제 값을 검출하기 위한 힘 측정 장치를 가지며,
    상기 힘 측정 장치는,
    상기 힘 전달 방향(11)으로 작용하는 제 1 스프링(7)과
    스위칭 거리가 상기 힘 전달 유닛(5)의 측정 거리보다 더 작은 제 1 마이크로스위치(9)와
    상기 제 1 마이크로스위치(9)를 작동시키기 위한 제 1 맞물림 요소(20)를 구비하고,
    상기 힘 전달 유닛(5)은 상기 제 1 스프링(7)의 탄성 작용과 반대되게 변위될 수 있고, 상기 제 1 스프링(7)은 상기 작동력의 작용 하에서 제 1 탄성 편위(x1) 만큼 인장될 수 있으며,
    상기 작동력이 상기 제 1 실제 값에 도달하는 경우 상기 힘 전달 유닛(5)의 변위시 상기 제 1 마이크로스위치(9)가 작동되며,
    상기 제 1 마이크로스위치(9) 또는 제 1 맞물림 요소(20)가 상기 힘 전달 유닛(5)에 연결되고, 상기 제 1 맞물림 요소(20) 또는 제 1 마이크로스위치(9)가 상기 힘 전달 유닛(5)이 변위될 때 제 위치에 고정되고, 상기 마이크로스위치(9)의 스위칭 거리와 상기 힘 전달 유닛(5)의 측정 거리 사이의 차이를 보상하도록 상기 제 1 마이크로스위치(9) 및 상기 제 1 맞물림 요소(20) 중 하나 이상이 탄성 방식으로 지지되는,
    자동차의 기능적 유닛용 액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 맞물림 요소로서 제 1 터치 핀(20)이 제공되며, 상기 제 1 터치 핀은 탄성적으로 지지되고 상기 제 1 마이크로스위치(9)의 작동력에 대해 더 높은 터치 핀 예비 인장력으로 예비 인장되는,
    자동차의 기능적 유닛용 액추에이터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 힘 측정 장치는 상기 제 1 스프링(7)에 대해 직렬로 배열되는 제 2 스프링(8)을 포함하며, 상기 제 2 스프링(8)은 상기 작동력의 제 1 실제 값을 초과하는 예비 인장력만큼 예비 인장되고, 상기 제 2 스프링(8)은 상기 작동력이 상기 예비 인장력을 초과하는 경우 상기 작동력의 작용에 의해 제 2 탄성 편위(x2)만큼 인장될 수 있으며, 상기 힘 측정 장치는 제 2 탄성 편위만큼의 상기 힘 전달 유닛(5)의 변위에 대응하는, 상기 작동력의 제 2 실제 값을 검출하도록 구성되는,
    자동차의 기능적 유닛용 액추에이터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 마이크로스위치(9)는 스위칭 온 상태와 스위칭 오프 상태 사이의 스위칭 이력 현상을 가지는 선택 스위치이고, 상기 선택 스위치는 상기 힘 전달 유닛(5)이 상기 제 2 탄성 편위(x2) 만큼 변위될 때 상기 제 2 실제 값을 검출하도록 상기 스위칭 온 상태로 스위치되고, 상기 선택 스위치는 상기 작동 부재(6)가 해제되고 상기 힘 전달 유닛(5)이 제 1 탄성 편위(x1) 만큼 변위될 때 상기 제 1 실제 값을 검출하도록 상기 스위칭 오프 상태로 스위칭되는,
    자동차의 기능적 유닛용 액추에이터.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 마이크로스위치(9)는 상기 힘 전달 유닛(5)이 상기 제 1 탄성 편위(x1) 만큼 변위될 때 상기 제 1 실제 값을 검출하도록 작동되고, 상기 힘 측정 장치는 상기 힘 전달 유닛(5)이 상기 제 2 탄성 편위(x2) 만큼 변위될 때 상기 제 2 실제 값을 검출하도록 작동되는 제 2 마이크로스위치(10)를 갖는,
    자동차의 기능적 유닛용 액추에이터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 마이크로스위치(10)를 작동시키도록, 상기 힘 측정 장치는 제 2 맞물림 요소(21)를 가지며, 상기 제 2 마이크로스위치(10) 또는 상기 제 2 맞물림 요소(21)는 상기 힘 전달 유닛(5)에 연결되고, 상기 제 2 맞물림 요소(21) 또는 상기 제 2 마이크로스위치(10)는 상기 힘 전달 유닛(5)이 변위될 때 제 위치에 고정되는,
    자동차의 기능적 유닛용 액추에이터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제 2 맞물림 요소로서 제 2 터치 핀(21)이 제공되며, 상기 제 2 터치 핀은 탄성 방식으로 지지되고 상기 힘 전달 유닛(5)의 측정 거리와 상기 마이크로스위치(10)의 스위칭 거리 사이의 차이를 보상하도록 상기 제 2 마이크로스위치(10)의 작동력에 대해 더 큰 터치 핀 예비 인장력으로 예비 인장되는,
    자동차의 기능적 유닛용 액추에이터.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 마이크로스위치(9) 및 상기 제 2 마이크로스위치(10)의 스위칭 거리는 힘 전달 방향(11)과 평행하게 지향되고, (i) 상기 제 1 마이크로스위치(9)와 상기 제 2 마이크로스위치(10)가 또는 (ii) 상기 제 1 맞물림 요소(20)와 상기 제 2 맞물림 요소(21)가 또는 (iii) 상기 제 1 마이크로스위치(9)와 상기 제 2 마이크로스위치(10) 그리고 상기 제 1 맞물림 요소(20)와 상기 제 2 맞물림 요소(21)가 상기 힘 전달 방향(11)의 방향으로 서로에 대해 오프셋되게 배열되는,
    자동차의 기능적 유닛용 액추에이터.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 작동력의 상기 실제 값 또는 각각의 실제 값이 표시되는 하우징(2)을 가지는,
    자동차의 기능적 유닛용 액추에이터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 작동력의 상기 실제 값 또는 각각의 실제 값이 기계 판독 가능한 인코딩의 형태로 상기 하우징(2)에 마킹되는,
    자동차의 기능적 유닛용 액추에이터.
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