KR101923205B1 - 선택 셀프 로킹 기구를 가진 전기기계적으로 작동가능한 모터 차량 브레이크 - Google Patents

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빌프라이드 기에링
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Abstract

본 발명은 액튜에이터 조립체(10)를 구비한 전기기계적으로 작동가능한 모터 차량 브레이크로서,
- 하우징(12),
- 브레이크가 가동되게 하기 위하여 상기 하우징(12)에 대하여 이동가능한 서보 요소(18),
- 모터 장착 구동 장치(22),
- 모터 장착 구동 장치(22)와 가동 서보 요소(18) 사이에 배열된 이동 기구,
- 상기 이동 기구에 결합된 기어 장치(26)를 포함하고, 상기 이동 기구는 상기 하우징(12) 내에서 직선으로 변위될 수 있는 너트(86)와 회전에 의해 구동될 수 있는 스핀들(76)을 가진 볼 스크류(28)를 구비하고, 상기 너트는 상기 하우징(12) 내에서 회전하는 스핀들(76)을 구동시켜 서보 요소(18)를 이동하기 위하여 운동하는 모터 차량 브레이크에 관한 것이며, 모터 차량 브레이크는 모터 장착 구동 장치(22)로부터 스핀들(76)로 토크 전동을 허용하고 상기 스핀들(76)로부터 모터 장착 구동 장치(22)로 토크의 전동을 차단하도록 구성되도록 모터 장착 구동 장치(22)와 스핀들(76) 사이에서 힘이 전달되도록 배열된 랩 스프링 클러치(70)를 가지는 기어 장치(26)를 구비한다.

Description

선택 셀프 로킹 기구를 가진 전기기계적으로 작동가능한 모터 차량 브레이크{ELECTROMECHANICALLY ACTUABLE MOTOR VEHICLE BRAKE WITH SELECTIVE SELF-LOCKING}
본 발명은 하우징과, 브레이크 패드를 이동시키기 위하여 하우징에 대하여 이동할 수 있는 서보 요소와, 모터 장착 구동 장치와, 모터 장착 구동 장치와 가동 서보 요소 사이에 배열된 이동 기구를 포함하는 액튜에이터 서브조립체를 가진 전기기계적으로 작동가능한 모터 차량 브레이크에 관한 것으로서, 상기 이동 기구는 회전 구동될 수 있는 스핀들과 하우징 내에서 직선적으로 변위될 수 있는 너트를 구비한 볼스크류를 가지고, 너트는 하우징 내에서 회전하는 스핀들을 구동시켜 브레이크 패드를 이동시키도록 이동될 수 있는 모터 차량 브레이크에 관한 것이다.
이러한 종류의 전기기계적으로 작동가능한 모터 차량 브레이크가 종래 기술로 공지되어 있다.
예를 들면, WO 2008/037738 A1은 유압 및 전기기계적으로 작동가능한 모터 차량의 브레이크를 개시한다. 정상적인 서비스 상황에서, 모터 차량이 운행할 때, 모터 차량 브레이크는 통상적으로 유압에 의해 작동된다. 그러나, 주차 브레이크를 작동시키기 위해서는 전기기계적으로 작동 기능이 활성화된다. 이를 위하여, 기어 장치를 갖는 이동 기구에 의해 스핀들-너트 장치를 구동하도록 전기 모터를 가동해야 한다. 기어 장치는 주차 브레이크가 작동되는 동안에 주차 브레이크 작용이 감소되는 것을 방지하기 위하여 셀프 로킹과 같은 워엄 기어 전동기구를 형성한다. 그러나, 셀프 로킹 기구는 이러한 모터 차량 브레이크는 주차 브레이크로서 사용될 수 있도록 전기기계적 작동 영역 내에서 단점을 가진다. 셀프 로킹 기구는 블럭이 브레이크를 해제할 가능성이 있기 때문에 브레이크 서비스 중에 전기기계적 작용 기능의 사용을 방해한다. 더욱이, 이러한 장치는 스핀들-너트 장치가 작동될 때, 전기 모터에 의해 사전 긴장되는 기계적 에너지 저장 장치를 구비한다. 종래 기술에 기재된 모터 차량 브레이크의 특별한 특징은 스핀들-너트 장치의 구성에 있으며, 롤링 몸체는 회전하지 못하나 스프링에 의해 사전 긴장된다.
WO 2009/046899 A1은 또한 전기기계적으로 작동 가능한 모터 차량의 브레이크를 개시한다. 그러나, 전기기계적 작동은 서비스 브레이크 기능과 주차 브레이크의 기능을 모두 실행한다. 이러한 이유로, 기어 장치는 셀프 로킹이 되지 않도록 구성된다. 이러한 모터 차량 브레이크는 이를 가동시키기 위한 복잡한 유압 시스템이 필요치 않다는 잇점이 있으나 차량에 설치된 전자 장치가 브레이크 시스템을 가동시키기 위해 사용될 수 있다. 기어 장치 자체가 셀프 로킹 기구로 구성되지 않고 주차 브레이크 기능을 위하여 별도의 차단 수단이 모터 차량 브레이크를 차단하도록 구비되어 있고, 이에 의해 레버는 기계적으로 차단 위치로 가져오게 한다. 이러한 종래 기술은 일단 브레이크가 주차 브레이크의 작동에 적용된 것과 유사 또는 냉각의 결과로서 브레이크 패드를 보상하기 위하여 클램핑력의 저장을 제공한다.
또한, 유사한 장치가 DE 10 2007 046 952 A1에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 단순한 구성으로 원치 않는 해제 또는 주자 브레이크 작용이 감소하지 않는, 서비스 브레이크로서 및 주차 브레이크로서 모두 사용할 수 있는 전기기계적으로 작동가능한 모터 차량 브레이크를 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 랩 스프링 클러치가 모터 장착 구동 장치로부터 스핀들에 토크의 전동이 허용되도록 모터 장착 구동 장치와 스핀들 사이에서 힘이 전동되도록 배열되고 스핀들로부터 모터 장착 구동 장치로 토크의 전동을 차단하도록 구성된 랩 스프링 클러치를 가지도록 기어 장치를 구비한 서두에 나타낸 형식의 전기기계적으로 작동 가능한 모터 차량 브레이크에 의해 달성된다.
본 발명은 한편으로 모터 장착 구동 장치에 의해 적용되는 토크가 모터 차량 브레이크에 적용 또는 작동하기 위하여 스핀들에 신뢰할만하게 전동할 수 있고, 다른 한편으로는 랩 스프링 클러치가 스핀들을 통하여 브레이크 패드 뒤로부터 작용력이 작용하도록 구성되어 모터 장착 구동 장치와 스핀들 사이에서의 힘이 전동되도록 배열된 랩 스프링 클러치를 사용하는 잇점을 가지고, 예를 들면 주차 브레이크 상황에서 브레이크 작용이 해제되는 것이 랩 스프링 브레이크에 의해 신뢰가능하게 차단된다. 이러한 방법에 있어서, 랩 스프링 클러치는 장기간에 걸쳐 스핀들에 토크의 전동을 할 수 있으나 스핀들로부터 모터 장착 구동 장치로의 반대 방향으로 토크의 전동을 차단할 수 있는 셀프 전환 오버러닝 클러치를 형성한다. 이는, 예를 들면 종래 기술에서 기어 내에 셀프 로킹이 구비될 가능성을 회피한다. 그 결과로서, 전기기계적 모터 차량 브레이크는 또한 서비스 브레이크로서 사용되기에 적합하다. 더욱이, 서두에 기술한 종래 기술로부터 이러한 레버 기구와 같은 부가적인 절환 요소를 절약 가능하다. 이와 관련하여, 이들 전환 요소를 위한 부가적인 조절 장치가 또한 불요하다.
본 발명의 다른 실시예는 토크가 랩 스프링에 의해 랩 스프링 클러치에 의해 전동되도록 서로 연결될 수 있는 적어도 두 개의 기어 휘일을 가진 기어 장치가 제공된다. 이는 공간 절약형으로 기어 장치를 랩 스프링 클러치를 통합하게 하고 두 개의 기어 휘일 사이에서 보호되도록 수용되도록 하게 해준다.
이와 관련하여, 고정자 둘레를 둘러싸고 있는 헬리컬 스프링을 랩스프링으로서 가지도록 랩 스프링 클러치를 위해 제공될 수 있고, 고정자는 두 개의 단부를 가지고 적어도 하나의 권선을 가지고, 토크가 전동되도록 제1 기어 휘일의 한 단부에 의해 결합되고 토크가 전동되도록 제2 기어 휘일에 제2 단부에 의해 결합될 수 있다. 이 경우에 있어서, 적어도 하나의 권선은 고정자 표면에 대하여 접촉되어 있다. 본 발명의 변형 실시예에 있어서, 기어 휘일 각각은 기어 휘일과 각각 결합되어 있는 헬리컬 스프링의 단부와 같이 토크 전동 결합이 될 수 있는 적어도 각각의 클로(claw)를 가진다. 말하자면, 이들 클로는 그들 사이에 배열된 헬리컬 스프링에 각각의 기어 휘일을 결합하도록 작용하고, 이에 의해 힘과 토크가 전동된다. 헬리컬 스프링은 모터 장착 구동 장치로부터 스핀들에 힘이 전동되게 하고 반대 방향으로는 차단하는 힘 전동 요소이다. 이는 본 발명의 변형 실시예에 따라서, 특히 토크가 모터 장착 구동 장치로부터 스핀들로 전동될 때, 달성되고, 헬리컬 스프링은 토크가 전동될 때, 고정자 상에 달라붙어 활주하도록 하우징에 고정된 고정자에 대하여 방사 방향으로 약간 확장되고, 헬리컬 스프링은 스핀들로부터 모터 장착 구동 장치로 토크가 전달될 때, 하우징에 고정된 고정자에 대하여 방사 방향으로 수축하고, 하우징에 고정된 고정자에서 방사 방향으로 작용하는 동안에 토크의 전동을 방지한다. 차단 중에, 헬리컬 스프링은 하우징에 고정된 고정자 둘레를 조여주고, 이 때문에 조여주는 결과로서 강력한 마찰력을 보장하고 최종적으로 더 이상의 이동이 방지되고 이 때문에 헬리컬 스프링에 의해 토크가 전동된다.
모터 차량 브레이크가 서비스 브레이크와 주차 브레이크 모두로 사용된다면, 스핀들로부터 모터 장착 구동 장치로의 토크 전동이 어느 정도 허용되는 서비스 브레이크로서 기능을 할 필요가 있다. 그러나, 주차 브레이크의 기능 내에서 이러한 방법에서의 토크의 전동은 상기한 바와 같은 이유로 방지되어야만 한다. 말하자면, 이는 서비스 브레이크로서의 기능과 주차 브레이크로서의 기능이 모두 좋아야 한다는 의미이다. 변형예에 있어서, 본 발명은 실제적으로 큰 모멘트 또는 클램핑력이 서비스 브레이크 기능보다 주차 브레이크로 작용하는 데 통상적으로 사용되도록 하여 서비스 브레이크 기능과 주차 브레이크 기능 사이의 차이를 달성하게 된다. 사용되는 클램핑력의 크기 또는 값에 따라 서비스 브레이크 기능과 주차 브레이크 기능 사이에서 "전환"될 수 있다. 구성적인 면에서 볼 때, 이러한 전환은 변형된 실시예에서 제1 전환 위치에서 전환 요소는 스핀들로부터 모터 장착 구동 장치로 토크의 전동을 허용하고, 제2 전환 위치에 도달할 때, 랩(wrap) 스프링은 스핀들로부터 모터 장착 구동 장치로의 토크 전동을 차단하여 달성된다. 이러한 전환 요소는 클램핑력이 작용하게 하는 기능에 의해 전환된다. 여기에서, 본 발명에 따라서, 전환 요소는 적어도 하나의 탄성 변형 요소를 포함할 수도 있다. 적어도 하나의 탄성 변형 요소는 모터 장착 구동 장치와 스핀들 사이에서 힘이 전동되어 어느 정도의 변형이 되게 한다. 클램핑력에 의해 결정되는 어느 정도 이상의 변형은 적어도 하나의 탄성 변형 요소가 제2 전환 위치에 도달할 때이고, 모터 장착 구동 장치로부터 스핀들로의 힘의 전동은 가능하도록 계속되나 반대 방향으로는 차단된다. 특히, 제1 기어 휘일과 제2 기어 휘일 사이의 랩 스프링에 작용하는 클램핑력에 종속하여 전환 요소가 제1 또는 제2 전환 위치에 있도록 제공될 수 있다.
전환 요소를 가진 변형 실시예는 토크의 전동이 힘 전동 방향의 함수로서 가능 또는 차단이 되거나 일정치의 큼램핑력이 초과할 때에만 차단 작용을 함으로써 현재 작용하고 있는 클램핑력에 종속되는 것의 결과로서 기어 장치 내의 기계적인 오버러닝 클러치의 개념에 기초하여 개발된 것이다.
전환 요소의 구체적인 실시예에 대하여, 구불구불한 권선을 가진 성형(shaped) 스프링에 의해 형성되는 적어도 하나의 탄성 변형 요소를 구비할 수도 있다. 그러므로, 성형 스프링은 루즈하게 권선되어 있고 변형될 능력을 가지고 있는 개별적인 랩을 형성한다. 성형 스프링은 금속, 고무 또는 합성 재질로 제조할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따라서, 유성 기어 기구를 가진 기어 장치를 제공할 수도 있다. 이는 높은 토크와 클램핑력이 적용되게 하고 동시에 낮은 동력에 사용 가능하고 이 때문에 소형의 모터 장착 구동 장치가 사용된다. 이와 관련하여, 모터 장착 구동 장치가 전기 모터를 가지도록 제공되고, 출력축은 유성 기어 기구의 선기어에 결합되어 있고, 유성 기어 기구의 중공 기어는 하우징에 고정되도록 배열되어 있고 유성 기어 기구의 유성 기어는 하우징 내에서 회전할 수 있도록 장착된 유성 캐리어 상에서 회전될 수 있도록 장착되어 있다. 이 경우에 있어서, 본 발명의 변형 실시예에서, 토크가 힘이 전동되는 방향에서 보아 구동 장치에 인접한 기어 휘일에 전동되도록 작용하는 유성 캐리어가 제공된다. 더욱이, 이와 관련하여, 토크가 전동되도록 스핀들에 대하여 결합될, 힘이 전동되는 방향에서 보아, 구동 장치로부터 이격된 기어 휘일을 위하여 제공된다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 예증의 방법으로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 모터 차량 브레이크의 액튜에이터 조립체의 외관 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 모터 차량 브레이크의 액튜에이터 조립체의 축을 포함하는 단면도이다.
도 3은 전기 모터, 기어 장치 및 스핀들의 단면도이다.
도 4는 랩 스프링 클러치의 분해도이다.
도 5는 랩 스프링 클러치를 가진 두 개의 기어 휘일을 구비하는 장치의 축에 직각으로 본 단면도이다.
도 6은 랩 스프링의 사시도이다.
도 7은 성형 스프링의 사시도이다.
도 8은 VIII-VIII 선을 취한 도 2에 따른 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 액튜에이터 조립체의 축에 직각으로 본 단면도이다.
도 9는 IX-IX 선을 취한 도 2에 따른 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 액튜에이터 조립체의 축에 직각으로 본 단면도이다.
도 1은 전체를 도면 부호 10으로 지정한, 본 발명에 따른 모터 차량 브레이크의 액튜에이터 조립체(10)를 도시한다. 특히, 도 1은 하우징(12)을 도시하고, 그 내부에 기어 장치가 배열되어 있고, 하우징의 일부(14)에 구동 모터를 수용하고 있고 하우징의 다른 부분(16)에 변위 가능한 피스톤(18)이 배열되어 있고 이에 의해 브레이크 패드(도시 안함)가 브레이크가 가동되도록 모터 차량 브레이크의 브레이크 유닛 내에서 변위 가능하다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모터 차량 브레이크의 액튜에이터 조립체(10)는, 예를 들면 통상의 방식으로 플로우팅-캘리퍼 브레이크 내에 설치될 수 있다. 이에 대하여, WO 2009/046899 A1을 참조할 수 있으며, 이러한 종류의 건의 설치 상황이 예증의 방법으로 도시되어 있다. 상기 문서는 본 출원인의 출원이다. 하기 설명의 주제가 브레이크 패드를 움직이기 위한 이동 기구와 모터 장착 구동 장치를 구비한 액튜에이터 조립체이기 때문에, 하기 설명은 이들 부품에 집중하도록 한다. 또한, 도면들에 있어서, 대응하는 부품들만 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 축을 포함하는 구동 유닛(10)의 단면도이다. 하우징(12)은 여러 부품으로 구성되는 데, 하우징 커버(20), 전기 모터(22)를 수용하는 하우징의 일부(14), 피스톤(18)을 가동가능하게 수용하는 하우징의 다른 부분(16)으로 구성된다. 피스톤(18)은 종축(A)을 따라 이동 가능하다. 노출된 표면(24)은 브레이크 작용을 달성하기 위한 브레이크 패드 장치(도시 안함)와 통상적인 방법으로 협동한다. 이동 기구를 이하에서 상세히 설명하기로 한다.
이동 기구는 기어 장치(26) 너트-스핀들 장치(28)를 포함한다. 이동 기구의 기본 구성 모두는 도 3에서 절단되어 전기 모터(22) 함께 도시되어 있다. 기어 장치(6)는 전기 모터(22)의 회전 운동을 종축(A)을 따라 피스톤(18)의 대응하는 직선운동을 변환하도록 작용한다. 특히, 전기 모터(22)는 모터 종축(B)을 따라 연장된 모터 출력축(30)을 가진다. 상기 축은 톱니를 가진 기어(32)와 회전가능하지 않도록 결합되어 있다. 톱니를 가진 기어(32)는 모터로부터 이격된 단부에 베어링 핀(36)을 가진다. 베어링 핀(36)에 회전가능하게 장착된 것은 복수의 베어링 핀(40)을 가진 유성 캐리어(38)이다. 베어링 핀(40)은 톱니를 가진 기어(32)와 톱니 결합되는 유성 기어(42)를 장착하도록 작용한다.
중공 기어(44)는 유성 기어(42)의 외측에 방사 방향으로 하우징에 부착되어 배열되어 있다. 이러한 목적을 위하여, 하우징의 일부분(46)이 작용하게 된다. 유성 기어(38)는 베어링 핀(50)에 의해 하우징의 일부분(46) 내에 회전가능하게 장착되어 있다. 베어링 핀(40)과 베어링 핀(40) 사이에 외측 톱니(52)를 가진다. 외측 톱니(52)는 방사 방향 내측 베어링부(58)에 의해 하우징에 고정된 고정자에 회전가능하게 장착된 제1 기어 휘일(54)과 톱니 결합되어 있고 외측 외주연에 외측 톱니(60)를 가지고 있다. 기어 휘일(54)은 컵의 형태의 것이다. 고정자(56) 상에 내측으로 형성된 마찰 기어부(62)가 내부로 연장되어 있고 하우징(12) 내에서 회전 불가능, 특히 하우징의 일부분(46) 상에서 회전 불가능하게 또한 장착되어 있고, 예를 들면 하우징의 다른 부분(64)이 가압되어 있다. 제2 기어 휘일(66)은 고정자(56) 상에 회전가능하게 장착되어 있다. 제2 기어 휘일(66)은 토크를 전동하도록 랩 스프릴 클러치(70)에 의해 제1 기어 휘일에 결합될 수 있다. 이는 하기에 더욱 상세히 기술한다. 제2 기어 휘일(66)은 제1 기어 휘일(54)과 외측 톱니(72)로부터 이격된 부분을 가진다. 외측 톱니는 너트-스핀들 장치(28)의 스핀들에 회전가능하지 않게 장착된 취출 기어 휘일(74)의 외측 톱니(73)와 맞물려 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 스핀들(76)은 래디얼 니들 베어링(78)과 하우징의 일부분(16) 내의 축방향 베어링에 의해 장착되어 있다. 스핀들(76)은 외측 외주연에 롤링 요소(82)가 수용되어 있는 나사이를 가진 형성부(80)를 가진다. 헬리컬 스프링(85)에 의해 롤링 요소 케이지(84) 내에 지지되어 있는 롤링 요소(82)는 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 초기 위치 내에 사전 인장되어 있다. 롤링 요소(82) 상에 너트가 지지되어 있고, 스핀들(76)의 회전 운동은 통상적인 방법으로 하우징의 일부분(16) 내에서 직선 운동을 행하게 된다. 너트(86)는 너트가 이동할 때, 너트(86)와 이동하는 커플링 요소(88)에 고정 연결된다. 커플링 요소(88)는 자유 단부 상에 피스톤(18)의 내부에서 대응하는 피스톤 면(92)과 결합할 수도 있는 원추형 결합 면(90)을 가지고 이동, 이 때문에 브레이크 패드(도시 안함)의 이동에 대하여 피스톤(18)과 함께 변위될 수도 있다.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 연결 케이블(94)과, 하우징 부품들을 서로 밀봉하기 위한 여러 가지 밀봉재(96)와, 밀봉되는 방식으로 연결되는 부품들이 도시되어 있다. 최종적으로, 피스톤(18)이 벨로우즈(98)에 의해 밀봉되어 있는 것을 볼 수 있다.
도 2, 도 3, 도 8 및 도 9는 이동 기구의 상세를 도시하고 있다.
도 4 내지 도 7로 돌아가 보면, 랩 스프링 클러치(70)의 구성과 개별적인 부품이 도시되어 있다. 랩 스프링 클러치(70)의 내부에 마찰 기어부(62)를 가진 고정자(56)가 구비되어 있다. 상기한 바와 같이, 고정자(56)는 하우징에 고정 장착되어 있고 이 때문에 두 개의 베어링 핀(102, 104)에 의해 하우징 내에서 회전되지 않는다. 고정자(56)에 제1 기어 휘일(54)이 장착되어 있다. 제1 기어 휘일은 외측 외주연에 외측 톱니(60)를 가지고 내부에 중공 공간(106)이 제공된다. 중공 공간(106)은 접촉면(110)을 가진 측부 포켓(108)을 구비한다. 더욱이, 원형 세그먼트 형상의 클로(112, claw)가 제1 기어 휘일(54)의 측부면 밖으로 연장된다.
외측 톱니(72)에 부가하여 제2 기어 휘일(66)은 판상 구조체(114)를 가지고 그 위에 축방향으로 연장된 제1 클로(116)과 제2 클로(118)가 배열되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 헬리컬 스프링(120)은 굴곡 단부(122, 124)를 가진다. 헬리컬 스프링(120)은 마찰 기어부(62)의 외측 주연면에 대하여 적절하게 접촉되나 마찰 기어부 상에서 활주 가능하게 이완되는 상태가 되도록 치수 결정된다. 조립체에 있어서, 헬리컬 스프링(120)은 마찰 기어부(62) 상을 가압한다. 본 장치는 중공 공간(106) 내에 수용되어 있다. 중공 공간(106)에 이웃하는 면을 따라 스크래칭이나 긁어내림이 없이, 하기에 설명한 바와 같이, 클로(112, 116, 118)와 결합되기에 충분하도록 방사 방향 외측으로 연장되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 권선을 가진 성형 스프링(130)은 베이스 라인(134)을 따라 연장되어 있다. 두 개의 단부(136, 138)는 서로 결합되어 있다. 힘(F)이 적용되면, 권선 루프(132)는 이완 위치로부터 압축된 위치가 되도록 가압될 수 있다. 선형 스프링(130)은 포켓(108) 내에 배열되고 마지막 루프에 의해 접촉면(110)에 대하여 접촉하게 된다.
도 5에는 랩 스프링 클러치(70)의 조립된 상태가 도시되어 있고 굴곡 스프링 단부(122)는 클로(116)와 클로(118) 사이의 중간 공간(140) 내에 수용된다.
일반적으로, 상기한 액튜에이터 조립체를 구비한 상기한 모터 차량 브레이크는 서비스 브레이크 기능으로 작동하고 주차 브레이크 기능으로 작동하도록 사용된다. 이는 서비스 브레이크의 경우에 피스톤(18)은 기어 장치(26)와 너트-스핀들 장치(28)에 의해 하우징의 일부분(16)이 밖으로 이동하도록 전기 모터(22)에 의해 이동됨을 의미한다. 마찬가지로, 서비스 브레이크의 경우에 브레이크를 해제하기 위하여 모터(22)가 해제된 때, 도 2에 따른 초기 위치로 피스톤(18)이 되돌아 오도록 해야만 한다. 통상적으로, 이는 상기 목적을 위해 전기 모터(42)에 의해 모터 구동을 할 필요없이 스프링(85)의 리스토어링에 의해 브레이크 패드(도시 안함)에 이완 작용에 의해 독자적으로 실행된다. 이는 대응하는 브레이크 피스톤의 유압 이동 기능에 대응하고, 여기에서 비숫한 브레이크 피스톤은 유압의 부압의 발생에 의해 수축될 필요가 없다. 서비스 브레이크의 경우에 있어서, 이는 비교적 낮은 클램핑력이 필요하다는 것을 알아야 한다.
주차 브레이크 상황에 있어서, 피스톤(18)은 주차 브레이크 작용이 일어나도록 비교적 높은 클램핑력을 가지고 움직이고 모터 차량이 움직이지 않도록 장기간에 걸쳐 제 위치에 유지되어야만 한다. 피스톤이 제 위치에 도달하면 유지되어야만 하며, 피스톤(18)은 기어 장치(26) 내에 세팅되어 있는 결과로 장기간에 걸쳐 뒤로 이동되는 것이 회피되어야 한다. 모터(22)가 주차 브레이크를 능동적으로 해제하도록 능동적으로 개시된 때에 피스톤(18)은 도 2에 따른 초기 위치로 다시 되돌아 올 수 있다.
그러므로, 서비스 브레이크 상황과 주차 브레이크 상황 사이의 분별이 정확히 이루어져야 하는 데, 브레이크의 현재 상태에 따라서 피스톤(16)으로부터 모터(22)로의 힘의 이동이 허용(서비스 브레이크 시) 또는 방지(주차 브레이크 시)되어야 한다. 이러한 요구에 부응하기 위하여, 랩 스프링 클러치(70)가 도시된 방법으로 사용된다. 랩 스프링 클러치(70)는 다음과 같이 두 개의 기어 휘일(54, 66)과 상호 작용하여 기능한다.
첫째로, 모터 측에서 기어 휘일(54)로부터의 힘의 전달을 고려, 즉 이 경우에 모터(22)가 구동되고 기어 휘일(54)이 유성 기어(34)에 의해 회전 구동된다. 여기에서, 두 개의 회전 방향, 즉 브레이크(서비스 브레이크 및 주차 브레이크 적용)를 클램핑하기 위해 반시계 방향으로 기어 휘일(54)의 회전 방향과, 브레이크(주차 브레이크 해제)를 능동적으로 해제하기 위한 기어 휘일(54)의 시계 방향 회전이 있다.
제1 기어 휘일(54)이 하우징(16)의 밖으로 피스톤(18)을 이동시키기 위한 이동에 대응하여 화살표(P1)를 따르는 반시계 방향으로 회전, 즉 모터(22)에 의해 서비스 브레이크 상황과 주차 브레이크 상황으로 브레이크를 작동시키기 위하여 회전하고, 성형 스프링(130)은 접촉면(110)에 의해 클로(116)에 반대 방향으로 변위된다. 이러한 종류의 변위(즉, 클램핑력이 증가함에 따라)에 대하여 클로(116)에 의해 제공되는 저항이 커지게 하기 위하여 성형 스프링(130)을 더욱 압축한다. 화살표(P1)를 따라서 반시계 반향으로 작동하는 동안에, 헬리컬 스프링(120)은 스프링 단부들이 클로(112, 116, 118) 사이의 공간에서 자유로이 이동되고 마찰 기어부(62) 상에서 활주하기 때문에 효과적이지 않다.
서비스 브레이크 상황에 있어서, 피스톤에 발생되는 클램핑력이 비교적 작고, 이 때문에 선형 스프링(130)의 최소한 작은 변형이 있게 된다. 비교적 큰 클램핑력이 발생되고, 주차 브레이크가 작동되고, 브레이크 패드는 피스톤(18)에 의해 브레이크 디스크에 대하여 강력하게 가압될 때, 성형 스프링(130)은 매우 많이 압축된다. 성형 스프링(130)이 화살표(P1) 방향을 따라 회전하는 결과로 비교적 많이 압축되면 제1 기어 휘일(54)은 성형 스프링(130)이 압축됨에 따라 제2 기어 휘일(56)에 대하여 이동된다. 최대의 상대 이동은 클로(118)와 단부면(144)에 대하여 단부면(142)과 굴곡 단부(124)에 의해 접촉하는 클로(112)에 의해 결정된다. 일단 이러한 조건에 도달하면, 성형 스프링(130)은 최대량으로 압축되고 전기 모터(22)의 회전은 기어 장치(26)에 의해 주차 브레이크를 더욱 클램핑하도록 너트-스핀들 장치(28)에 전동된다.
일단 주차 브레이크가 클램핑되면, 클램핑력에 대한 결과로서 나오는 반응력은 기어에 작용하게 된다. 너트-스핀들 장치(28)에 의해 전동되는 이들 반응력은 취출 기어(74)와 클로(116, 118)에 대한 외측 톱니(72)는 클로(116, 118)를 초기 위치로 이동하도록 가압하게 될 것이다. 그러나, 클로(116)가 초기 상태로 되돌아가자마자, 즉 반시계 방향으로 이동하여 헬리컬 스프링(120)의 굴곡 단부(122)와 결합하게 된다. 이러한 상호 결합의 결과로서, 클로(116)는 반시계 방향으로 이동하는 경향이 있고 헬리컬 스프링(120)은 마찰 기어부(62) 둘레를 조여주고 그 결과로서 루프가 좁아지게 되고 마찰 기어부(62)의 외측 외주면을 더 강력하게 조여준다. 마찰 기어부(62)의 외측 외주면 둘레를 감싸는 것은 헬리컬 스프링(120)이 외측 외주면에서 더 이상 활주하지 못하게 하나 단단하게 지지해주게 된다. 따라서, 클로(16)는 초기 위치 내로 되돌아오지 못한다. 주차 브레이크는 작동 상태로 있는다. 이는 설정의 가능성을 배제한다.
주차 브레이크를 해제하기 위하여, 모터(22)가 다시 가동될 수 있다. 이는 기어 휘일(54)이 시계 방향으로 회전하여 실행된다. 기어 휘일(54)이 화살표(p1)를 따라 이동-이는 피스톤(18)이 하우징(16) 내로 이동하는 운동에 대응하여 주차 브레이크가 작동하지 않을 때, 모터(22)에 의해 브레이크가 능동적으로 해제됨에 따라서 클로(112)도 또한 시계 방향으로 이동하고 성형 스프링(130)에 대하여 클램핑을 해제한다. 그러나, 클로(116)가 초기 위치로 되돌아가려고 할 때, 즉 반시계 방향으로 이동하려 할 때, 헬리컬 스프링(120)의 굴곡 단부(122)와 결합하게 된다. 이러한 상호 결합의 결과로서, 클로(116)가 반시계 방향으로 이동하려 할 때, 헬리컬 스프링(120)은 마찰 기어부(62)의 둘레를 조이고 그 결과로 루프가 좁아지며 마찰 기어부(62)의 외측 외주면에 더욱 강력하게 작용하게 된다. 이러한 마찰 기어부(62)의 외측 외주면의 랩핑은 헬리컬 스프링(120)이 더 이상 외측 외주면에서 활주하지 않고 단단하게 지지해 준다. 따라서, 클로(116)는 초기 위치로 되돌아 갈 수 없다. 주차 브레이크는 작동 상태로 있게 된다. 이는 설정의 가능성을 배제한다.
주차 브레이크를 해제하기 위하여, 모터(22)가 다시 가동된다. 이는 기어 휘일(54)이 시계 방향으로 회전하여 실행된다. 기어 휘일(54)이 화살표(P1)를 따라 시계 방향으로 이동하면-이는 피스톤(18)이 하우징(16) 내로 이동에 대응, 즉 주차 브레이크가 가동되지 않을 때, 모터(22)에 의해 브레이크를 능동적으로 해제하고 이에 따라 클로(112)가 시계 방향으로 이동하고 성형 스프링(130)에 대한 클램핑을 해제한다. 또한, 헬리컬 스프링(120)이 해제되고 클로(118)가 자유롭게 된다. 클로(112)를 뒤따르는 클로(118)는 복귀 스프링(85)의 작용하에서 뒤로 이동할 수 있다.
그러므로, 스프링 클러치(70)는 강력한 클램핑력이 있을 때, 주차 브레이크 토크를 모터로부터 너트-스핀들 장치로 전동되는 것을 보장하고 설정 효과 또는 랩 스프링 클러치(70)의 작동 결과로서 주차 브레이크의 의도치 않은 해제, 마찰 기어부(62)의 외측 외주면을 가압하고 견고하게 작용하는 것이 방지된다. 주차 브레이크 기능만이 실행되면, 성형 스프링(130)은 선택적이거나 제외할 수 있다.
브레이크가 전기기계적 작동을 통하여 서비스 브레이크 및 주차 브레이크 기능을 제공하도록 사용된다면, 현재의 클램핑 조건의 함수로서 크게 또는 적게 변형하는 성형 스프링(130)이 부가적으로 사용된다. 서비스 브레이크로 사용하는 동안에 통상적으로 일어나는 작은 클램핑력의 경우에 성형 스프링(130)은 전혀 변형되지 않거나 조금만 변형되나 이러한 경우에 헬리컬 스프링(120)(랩 스프링)이 작동하지 않는다. 이 경우에 있어서, 기어를 통한 힘의 전달이 모터 장착 구동 장치 및 너트-스핀들 장치 사이에서 양 방향으로 가능하다. 일단 성형 스프링(130)이 충분히 압축되어 헬리컬 스프링(120)(랩 스프링)의 기능이 강력하게 기능 하면 기어를 통하여 너트-스핀들 장치로부터 전기 모터까지 힘의 전달이 차단된다. 그러므로, 성형 스프링(130)은 도시된 실시예에서 서비스 브레이크 기능 및 주차 브레이크 기능이 제공되도록 요구된다.
상기한 실시예는 클램핑 조건의 함수로서 필요시 기어 내의 셀프 로킹을 자동으로 스위치 온 및 스위치 오프하도록 할 수 있는 모터 차량 브레이크의 작동 기구를 위한 비교적 단순한 구조를 도시하였다. 이를 위하여 능동적으로 가동할 수 있는 전환 수단이 필요하지 않다. 상기한 바와 같이 주차 브레이크를 유지하기 위한 랩 스프링 클러치의 기본 기능은 차량의 브레이크가 전기기계적으로 작동되는 서비스 브레이크를 가지지 않고 주차 브레이크 기능만이 전기 기계적으로 실행되면 충분하다.

Claims (13)

  1. 액튜에이터 조립체(10)를 구비한 전기기계적으로 작동가능한 모터 차량 브레이크에 있어서,
    - 하우징(12)과,
    - 브레이크가 가동되게 하기 위하여 상기 하우징(12)에 대하여 이동가능한 서보 요소(18)와,
    - 모터 장착 구동 장치(22)와,
    - 모터 장착 구동 장치(22)와 가동 서보 요소(18) 사이에 배열된 이동 기구와,
    - 상기 이동 기구에 결합된 기어 장치(26)를 포함하고,
    상기 이동 기구는 상기 하우징(12) 내에서 직선으로 변위될 수 있는 너트(86)와 회전에 의해 구동될 수 있는 스핀들(76)을 가진 볼 스크류(28)를 구비하고, 상기 너트(86)는 상기 하우징(12) 내에서 회전하는 스핀들(76)을 구동시켜 서보 요소(18)를 이동하기 위하여 운동하는 모터 차량 브레이크에 있어서,
    상기 기어 장치(26)는 랩 스프링 클러치(70)가 모터 장착 구동 장치(22)로부터 스핀들(76)로 토크 전동을 허용하고 상기 스핀들(76)로부터 모터 장착 구동 장치(22)로 토크의 전동을 차단하도록 구성되도록 모터 장착 구동 장치(22)와 스핀들(76) 사이에서 힘이 전동되도록 배열되며,
    랩 스프링 클러치(70)와 관련하여 전환 요소(130)가 제1 전환 위치에 있을 때, 스핀들(76)로부터 모터 장착 구동 장치(22)로의 토크 전동을 허용하고, 제2 전환 위치에 이르면, 랩 스프링 클러치(70)가 스핀들(76)로부터 모터 장착 구동 장치(22)로의 토크 전동을 차단하는 것을 특징으로 하는 모터 차량 브레이크.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기어 장치(26)는 랩 스프링(120)에 의해 랩 스프링 클러치(76)에 의해 토크가 전달되도록 서로 연결될 수 있는 적어도 두 개의 기어 휘일(54, 66)을 구비한, 모터 차량 브레이크.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 랩 스프링(120)은 두 개의 단부(122, 124)를 가진 적어도 하나의 권선을 가지고 상기 하우징에 고정되어 있는 고정자(56) 둘레에 감겨 있는 헬리컬 스프링(120)을 가지고, 하나의 단부에 의해 토크가 전동되도록 제1 기어 휘일(54)에 결합되어 있고 토크가 전동되도록 다른 단부에 의해 제2 기어 휘일(66)에 결합될 수 있는, 모터 차량 브레이크.
  4. 청구항 3에 있어서,
    각각의 기어 휘일(54, 56)은 기어 휘일(54, 56)에 각각 결합되어 있는 헬리컬 스프링(120)의 단부와 함께 토크 전동 결합이 되도록 적어도 하나의 클로(112, 116, 118)를 구비한, 모터 차량 브레이크.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    토크가 모터 장착 구동 장치(22)로부터 스핀들(76)로 전동될 때, 상기 헬리컬 스프링(120)은 토크가 전동될 때, 고정자(56) 상에서 활주하도록 하우징에 고정된 고정자(56)에 대하여 방사 방향으로 넓어지고, 상기 헬리컬 스프링(120)은 스핀들(76)로부터 모터 장착 구동 장치(22)로 토크가 전동될 때, 하우징에 고정된 고정자(56)에 대하여 방사 방향으로 수축하고, 토크의 전동이 방지되도록 하우징에 고정된 고정자(56)에서 방사 방향으로 작용하는, 모터 차량 브레이크.
  6. 청구항 1에 있어서,
    전환 요소(130)는 적어도 하나의 탄성 변형 요소를 포함하는, 모터 차량 브레이크.
  7. 청구항 6에 있어서,
    적어도 하나의 탄성 변형 요소는 구불구불한 권선을 갖는 성형 스프링으로 형성된, 모터 차량 브레이크.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 전환 요소(130)는 제1 기어 휘일(54)과 제2 기어 휘일(66) 사이에서 랩 스프링(120)에 작용하는 클램핑력에 따라 제1 전환 위치 또는 제2 전환 위치를 취하는, 모터 차량 브레이크.
  9. 청구항 1에 있어서,
    기어 장치(26)는 유성 기어 기구(34)를 구비한, 모터 차량 브레이크.
  10. 청구항 9에 있어서,
    모터 장착 구동 장치(22)는 전기 모터를 구비하고, 전기 모터의 출력축(32)하우징(12) 내에서 회전할 수 있도록 장착된 유성 캐리어(38) 상에서 회전할 수 있도록 장착되어 있는 유성 기어 기구(34)의 유성 기어(42)와 하우징에 고정되어 배열되어 있는 유성 기어 기구(34)의 중공 기어(44)를 가진 유성 기어 기구(34)의 선기어를 가진, 모터 차량 브레이크.
  11. 청구항 10에 있어서,
    유성 캐리어(38)는 토크가 전동되도록 힘이 전동되는 방향에서 보아 구동 장치에 인접한 기어 휘일(54) 상에서 작용하는, 모터 차량 브레이크.
  12. 청구항 11에 있어서,
    힘이 전동되는 방향에서 보아 구동 장치로부터 이격된 기어 휘일(54)은 토크가 전동되도록 스핀들(76)에 결합된, 모터 차량 브레이크.
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