KR102570434B1 - 볼 스크류용 세그먼트화된 스프링 - Google Patents

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저스틴 케이. 브루베이커
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제이티이케이티 베어링즈 노쓰 아메리카 엘엘씨
가부시키가이샤 제이텍트
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Abstract

볼 스크류 조립체가: 제1 단부, 제2 단부, 중앙 보어, 및 내부 표면에 의해서 형성된 볼 트랙을 포함하는 볼 너트; 볼 트랙을 형성하는 외부 표면을 포함하는 볼 스크류 샤프트로서, 볼 스크류 샤프트는 볼 트랙이 볼 레이스웨이를 형성하도록 중앙 보어 내에 배치되는, 볼 스크류 샤프트; 볼 레이스웨이 내에 배치된 제1 정지부; 볼 레이스웨이 내에 배치되는 볼 트레인을 형성하는 복수의 주 볼; 및 볼 트레인의 제1 단부와 제1 정지부 사이에서 볼 레이스 내에 배치되는 주 스프링 조립체를 가지고; 제1 스프링 부분의 스프링 상수가 제2 스프링 부분의 스프링 상수보다 크다.

Description

볼 스크류용 세그먼트화된 스프링{SEGMENTED SPRING FOR A BALL SCREW}
본원은, 개시 내용이 본원에서 참조로 포함되는, 2019년 8월 28일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/892,618호에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 기계적 선형 작동기에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 볼 스크류 조립체의 설계 및 조립 방법에 관한 것이다.
알려진 볼 스크류 조립체는 종종 볼 스크류 샤프트의 외부 표면 내에 형성된 볼 트랙과 볼 너트의 내부 표면에 형성된 볼 트랙 사이에 개재되는 볼 트레인(ball train)을 포함한다. 전형적으로, 코일 스프링이 볼 트레인의 단부에 위치되는 볼과 볼 너트에 형성된 정지부 사이에 개재된다. 그러한 비-순환 볼 스크류 조립체에서, 볼 스크류 샤프트에 부여되는 작은 축 방향 하중으로 볼 스크류 샤프트가 회전 구동될 때, 코일 스프링은 수축되지 않는다. 따라서, 볼 트레인 내의 볼은 볼 너트에 대해서 이동되지 않는다. 그에 따라, 볼 스크류는 볼 스크류 샤프트 상에서 활주되는 볼 트레인 내의 볼과 함께 이동된다.
그러나, 볼 스크류가 볼 스크류 샤프트 상에 부여되는 큰 축 방향 하중으로 회전 구동될 때, 코일 스프링이 수축되어, 볼 스크류가, 볼 너트 및 볼 스크류 샤프트 모두에 대해서 롤링되는(rolling) 볼과 함께 이동할 수 있게 한다. 따라서, 효과적인 스크류 파워 전달이 달성된다.
언급된 바와 같이, 코일 스프링은 볼 스크류 샤프트와 볼 너트 사이의 레이스웨이(raceway) 내에 수용된다. 따라서, 볼 스크류 샤프트가 큰 축 방향 하중으로 회전 구동될 때, 코일 스프링의 형상은 왜곡되기 쉽다. 비-재순환 볼 스크류 상의 나선형으로 장착된 코일 주 스프링은 전형적으로 그 전체 길이를 따라서 균일하게 압축되지 않는다. 동작 시에, 볼 트레인에 인접한 스프링의 하중 단부(load end)는 지지/정지 단부보다 더 압축된다. 이는, 하중 단부에서 더 큰 응력을 유발하고, 그에 의해서 스프링이 그 전체 길이에 걸쳐 균일하게 압축되는 경우보다 더 빨리 피로 파괴되게 한다. 불균일한 하중 부여의 원인은 장착 배열에서의 코일과 지지 구조물 사이의 마찰이다.
본 발명은 종래 기술의 구성 및 방법에 관한 고려 사항을 인식하고 이를 다룬다.
본 개시 내용의 실시예는 볼 스크류 조립체를 제공하고, 그러한 볼 스크류 조립체는 제1 단부, 제2 단부, 중앙 보어를 형성하는 내부 표면, 및 내부 표면에 의해서 형성된 볼 트랙을 포함하는 볼 너트, 볼 트랙을 형성하는 외부 표면을 포함하는 볼 스크류 샤프트로서, 볼 스크류 샤프트는 볼 너트의 볼 트랙 및 볼 스크류의 볼 트랙이 볼 레이스웨이를 형성하도록 중앙 보어 내에 배치되는, 볼 스크류 샤프트, 볼 레이스웨이 내에서 볼 너트의 제1 단부에 배치되는 제1 정지부, 볼 트레인을 형성하는 복수의 주 볼로서, 볼 트레인은 볼 레이스웨이 내에 배치되는, 복수의 주 볼, 및 제1 스프링 부분 및 제2 스프링 부분을 포함하는 주 스프링 조립체로서, 주 스프링 조립체는 볼 트레인의 제1 단부와 제1 정지부 사이에서 레이스웨이 내에 배치되는, 주 스프링 조립체를 갖고, 제1 스프링 부분의 스프링 상수가 제2 스프링 부분의 스프링 상수보다 크다.
본 개시 내용의 다른 실시예는 브레이크 조립체를 제공하고, 브레이크 조립체는 아암 부분을 포함하는 캘리퍼(caliper), 캘리퍼 내에 배치된 피스톤으로서, 피스톤의 길이방향 중심 축을 따라서 축 방향으로 이동 가능한, 피스톤, 캘리퍼의 아암 부분에 부착된 제1 브레이크 패드, 피스톤의 단부 표면에 부착된 제2 브레이크 패드, 제1 브레이크 패드와 제2 브레이크 패드 사이에 배치된 브레이크 디스크, 및 볼 스크류 조립체를 갖고, 볼 스크류 조립체는 제1 단부, 제2 단부, 중앙 보어를 형성하는 내부 표면, 및 내부 표면에 의해서 형성된 볼 트랙을 포함하는 볼 너트, 볼 트랙을 형성하는 외부 표면을 포함하는 볼 스크류 샤프트로서, 볼 스크류 샤프트는 볼 너트의 볼 트랙 및 볼 스크류의 볼 트랙이 볼 레이스웨이를 형성하도록 중앙 보어 내에 배치되는, 볼 스크류 샤프트, 볼 레이스웨이 내에서 볼 너트의 제1 단부에 배치되는 제1 정지부, 볼 트레인을 형성하는 복수의 주 볼로서, 볼 트레인은 볼 레이스웨이 내에 배치되는, 복수의 주 볼, 및 제1 스프링 부분 및 제2 스프링 부분을 포함하는 주 스프링 조립체로서, 주 스프링 조립체는 볼 트레인의 제1 단부와 제1 정지부 사이에서 볼 레이스웨이 내에 배치되는, 주 스프링 조립체를 포함하고, 제1 스프링 부분의 스프링 상수가 제2 스프링 부분의 스프링 상수보다 크다.
본 명세서의 일부에 포함되고 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 하나 이상의 실시예를 도시하고, 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
당업자를 위한, 최적의 모드를 포함하는, 본 발명의 전체적인 그리고 실현 가능하게 하는 개시 내용이, 첨부 도면을 참조한 명세서에서 기술된다.
도 1은 본 개시 내용의 실시예에 따른 볼 스크류 조립체의 실시예를 포함하는 브레이크 조립체의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 볼 스크류 조립체의 원근적, 부분 횡단면도이다.
도 3은, 볼 트레인 및 스프링 조립체를 포함하는, 도 1에 도시된 볼 스크류 조립체의 볼 너트의 원근적, 횡단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 볼 스크류 조립체의 측면, 부분 횡단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 볼 스크류 조립체의 단부도이다.
도 6a 및 도 6b는, 각각 중립 상태 및 하중 상태에서의, 도 1에 도시된 볼 스크류 조립체의 개략도이다.
도 6c는 본 개시 내용에 따른 볼 스크류 조립체의 대안적인 실시예의 개략도이다.
본 명세서 및 도면에서 참조 부호의 반복적인 사용은, 개시 내용에 따른 본 발명의 동일한 또는 유사한 특징들 또는 요소들을 나타내기 위한 것이다.
이제, 하나 이상의 예가 첨부 도면에 도시된, 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 참조할 것이다. 각각의 예는 본 발명의 설명을 위해서 제공된 것이고, 제한하기 위한 것은 아니다. 사실상, 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고도, 본 발명을 수정 및 변경할 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 일 실시예의 일부로서 기술되거나 설명된 특징을 다른 실시예에서 이용하여 또 다른 실시예를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 그 균등물의 범위 내에 포함되는 그러한 수정 및 변경을 포함한다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 개시 내용의 제1 실시예에 따른 볼 스크류 조립체(100)를 포함하는 브레이크 조립체(1)의 개략적 단면도이다. 도시된 바와 같이, 브레이크 조립체(1)는, 자동차의 바퀴 또는 기타와 일체로 회전되는 디스크(2)에 마찰 제동력을 선택적으로 인가한다. 브레이크 장치(1)는 캘리퍼(3), 제1 백업 판(4) 및 제2 백업 판(5), 그리고 제1 패드(6) 및 제2 패드(7)를 포함한다. 캘리퍼(3)는 너클(미도시)에 의해서 이동 가능하게 지지되고, 제1 백업 판(4) 및 제2 백업 판(5)이 캘리퍼(3) 상에 배치되어 브레이크 디스크(2)를 그 사이에 개재한다. 제1 패드(6) 및 제2 패드(7)가 제1 백업 판(4) 및 제2 백업 판(5)에 각각 고정되고, 디스크(2)의 각각의 측면 표면을 누를 수 있다.
캘리퍼(3)는 제1 본체(8), 제2 본체(9), 및 커버(10)를 포함한다. 제1 본체(8) 및 제2 본체(9)가 함께 고정된다. 커버(10)는 제2 본체(9)에 고정된다. 제1 본체(8)는 본체 부분(11) 및 아암 부분(12)을 포함한다. 제2 본체(9)의 일 단부는 본체 부분(11)에 고정된다. 아암 부분(12)은 본체 부분(11)에 직각으로 커플링된다. 제2 백업 판(5)은 아암 부분(12)에 고정된다. 제2 본체(9)는 브레이크 실린더(13) 및 연장 판(14)을 포함한다. 실린더(13)는 제1 본체(8)의 본체 부분(11)에 고정된다. 연장 판(14)은 실린더(13)로부터 연장된다.
실린더(13)는, 축 방향으로 서로 대향되는 제1 단부(41) 및 제2 단부(42)를 갖는다. 실린더(13)는 제1 단부(41)에서 개방되는 실린더 부분(15), 및 실린더 부분(15)의 제2 단부(42)에 커플링된 단부 표면 판(16)을 포함한다. 축 방향(ST)으로 이동 가능한 피스톤(17)이 실린더(13) 내에 수용된다. 피스톤(17)의 단부(73)가 디스크(2)를 향해서 (실린더 부분(15)의 제1 단부(41)에 상응하는) 실린더(13)의 단부에 위치되는 개방 부분을 통해서 돌출되고, 제1 백업 판(4)에 고정된다.
밀봉 부재(18)가 피스톤(17)의 원통형 외부 표면(67)과 (실린더 부분(15)의 내부 표면(69)에 상응하는) 실린더(13)의 내부 표면 사이에 개재되어, 외부 표면(67)과 내부 표면(69) 사이의 간극을 밀봉한다. 밀봉 부재(18)는 실린더(13)의 내부 표면(69)에 형성된 하우징 홈 내에 수용된 O-링일 수 있다. 피스톤(17)의 외부 표면(67) 및 실린더(13)의 내부 표면(69)은, 외부 표면(67) 및 내부 표면(69) 내에 형성된 키 홈(keyway) 내에 제공된 키(19)를 통해서 함께 커플링된다. 키(19)를 이용한 키 커플링은, 축 방향(ST)을 따른 피스톤(17)의 이동이 안내될 수 있게 하고, 또한 실린더(13)에 대한 피스톤(17)의 회전이 조절될 수 있게 한다.
피스톤(17)을 디스크(2)를 향해서 편향시키는 유압이, 도면에 도시되지 않은 유압 경로를 통해서, 실린더(13) 내로 공급될 수 있다. 그러한 경우에, 실린더(13) 및 피스톤(17)은 유압 작동기를 형성한다. 캘리퍼(3)는 패드(6 및 7) 모두를 디스크(2)에 대해서 눌러서 제동력을 생성하는 기능을 한다. 캘리퍼(3)는 전기 모터(20), 속력 감소 장치(21), 및 볼 스크류 장치(100)를 포함한다. 속력 감소 장치(21)는 전기 모터(20)의 회전 속력을 감소시킨다. 볼 스크류 장치(100)는 속력 감소 장치(21)를 통해서 전기 모터(20)로부터 전달되는 회전 운동을 축 방향(ST)을 따른 피스톤(17)의 선형 운동으로 변환한다.
전기 모터(20)는 모터 하우징(23) 및 출력 샤프트(24)를 포함한다. 모터 하우징(23)은 제2 본체(9)의 연장 판(14)에 고정된다. 속력 감소 장치(21)는 구동 기어(25), 아이들 기어(26), 및 피동 기어(27)를 포함한다. 구동 기어(25)는 전기 모터(20)의 출력 샤프트(24)의 일 단부에 부착되어, 출력 샤프트(24)와 함께 회전된다. 아이들 기어(26)는 구동 기어(25)와 맞물린다. 피동 기어(27)는 아이들 기어(26)와 맞물린다. 아이들 기어(26)는, 회전될 수 있도록, 제2 본체(9)에 의해서 피벗 가능하게 지지된다. 커버(10)가 제2 본체(9)에 고정되어, 속력 감소 장치(21)를 덮는다.
볼 스크류 장치(100)는 볼 스크류 샤프트(110) 및 볼 너트(130)를 포함한다. 볼 스크류 샤프트(110)는 입력 부재이다. 볼 너트(130)는 복수의 주 볼(140)을 통해서 볼 스크류 샤프트(110)에 스크류 결합되는(screwed) 회전 가능한 출력 부재이다. 볼 스크류 샤프트(110)가 볼 너트(130)를 통해서 삽입된다. 볼 스크류 샤프트(110)는, 축 방향으로는 이동할 수 없게 그러나 회전은 가능하게, 제2 본체(9)에 의해서 지지된다. 볼 너트(130)는, 축 방향으로 이동할 수 있게 그러나 회전될 수 없게, 제2 본체(9)에 의해서 지지된다.
구체적으로, 볼 스크류 샤프트(110)가 회전될 수 있도록 그리고 축 방향(축 방향(ST))으로 이동될 수 없도록, 볼 스크류 샤프트(110)는 실린더(13)의 단부 표면 판(16)에 형성된 지지 홀(31) 내에서 유지되는 롤링 베어링(32)에 의해서 지지된다. 피동 기어(27)는, 볼 스크류 샤프트(110)와 함께 회전되도록, 볼 스크류 샤프트(110)의 단부(112)에 커플링된다. 도시된 바와 같이, 볼 너트(130)는 원통형 외부 표면(132) 및 내부 표면(134)을 갖는다. 볼 트랙(136)이 내부 표면(134) 내에 형성된다. 볼 스크류 샤프트(110)는 원통형 외부 표면(114)을 가지며, 원통형 외부 표면 내에는 볼 트랙(116)이 형성된다. 트레인을 형성하는 주 볼(140)은, 볼 트랙(116) 및 볼 트랙(136) 사이에 형성된 볼 레이스웨이(150)(도 4) 내에 배치된다.
볼 너트(130)의 외부 표면(132)이 또한 회전 조절 부분(미도시)을 포함한다. 회전 조절 부분은 피스톤(17)의 내부 표면(77)의 회전 조절 부분(미도시)과 결합된다. 볼 너트(130)의 외부 표면(132)은 피스톤(17)의 원통형 내부 표면 부분 내에 피팅된다. 회전 조절 부분들 사이의 결합은, 피스톤(17) 및 볼 너트(130)의 서로에 대한 회전을 조절한다. 볼 너트(130)는 디스크(2)에 더 근접한 제1 단부(137), 및 볼 너트 축 방향(X)으로 제1 단부(137)에 대향되는 측면 상에 위치된, 제2 단부(139)를 포함한다. 피스톤(17)의 내부 표면(77) 내에 형성된 환형 홈 내에 피팅된 유지 링(환형 부재)(40)이, 볼 너트(130)의 제2 단부(139)의 단부 표면과 결합된다. 따라서, 피스톤(17) 및 볼 너트(130)가 함께 커플링되어, 축 방향(ST)(볼 너트 축 방향(X))으로 함께 이동한다.
볼 스크류 샤프트(110)를 회전시키기 위해서 전기 모터(20)의 출력 샤프트(24)의 회전이 속력 감소 장치(21)를 통해서 볼 스크류 샤프트(110)에 전달될 때, 볼 너트(130)는 볼 너트 축 방향(X)(축 방향(ST))으로 이동한다. 이때, 피스톤(17)은 키(19)에 의해서 안내되고 볼 너트(130)와 함께 축 방향(ST)으로 이동한다.
도 2 내지 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 볼 레이스웨이(150) 내에서 유지되는 주 볼(140)이 볼 트레인(160)을 형성한다. 볼 트레인(160)은 제1 단부(162)(도 4) 및 제2 단부(164)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 하나 이상의 링크 스프링(197)이 볼 트레인(160)의 인접한 주 볼들(140) 사이에 배치될 수 있다. 볼 스크류 장치(100)는, 레이스웨이(150) 내의 볼 트레인(160)의 각각의 대향 측면에 배치되는, 주 코일 스프링 조립체(170) 및 복귀 코일 스프링(180)을 포함한다.
도 3 및 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 주 코일 스프링 조립체(170)는 제1 단부(170a) 및 제2 단부(170b)를 포함한다. 제1 단부(170a)는 볼 트레인(160)의 제1 단부(162)에서 주 볼(140a)과 결합된다. 주 스프링 조립체(170)의 제2 단부(170b)는, 정지부 핀(190)이 볼 레이스웨이(150) 내로 연장되도록 볼 너트(130) 내에 형성된 함몰부(193)에 수용되는 정지부 핀(190)과 결합된다. 복귀 코일 스프링(180)은 제1 단부(180a) 및 제2 단부(180b)를 포함한다. 제1 단부(180a)는 볼 트레인(160)의 제2 단부(164)에서 주 볼(140b)과 결합된다. 복귀 스프링(180)의 제2 단부(180b)는, 정지부 핀(195)이 볼 레이스웨이(150) 내로 연장되도록 볼 너트(130) 내에 형성된 함몰부(미도시) 내에 수용된 정지부 핀(195)과 결합된다. 대안적인 실시예에서, 볼 스크류 장치(100)가, 정지부 핀이 아닌, 볼 너트(130)의 함몰된 부분 내에서 유지되는 정지부 볼의 쌍(미도시)을 포함할 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 전형적으로, 정지부 볼은 주 볼(140)의 직경보다 큰 직경을 가지며, 그에 따라 정지부 볼은 볼 레이스웨이 내에 전체적으로 피팅되지 않는다. 그러나, 상응 함몰부 및 볼 레이스웨이(150)의 구성에 따라, 정지부 볼의 직경이 주 볼(140)의 직경과 동일할 수 있거나 주 볼(140)의 직경보다 작을 수 있다.
도 3 및 도 5를 여전히 참조하면, 주 스프링 조립체(170)는 바람직하게, 주 스프링 조립체(170)의 길이에 걸친 일정한 스프링 압축을 촉진하기 위해서 가변적인 스프링 상수를 갖는 복수의 코일 스프링 부분에 의해서 형성된다. 도시된 바와 같이, 주 스프링 조립체(170)는 제1 스프링 상수(k1)를 갖는 제1 스프링 부분(172), 제2 스프링 상수(k2)를 갖는 제2 스프링 부분(174), 및 제3 스프링 상수(k3)를 갖는 제3 스프링 부분(178)을 포함한다. 제1 스프링 부분(172)은 볼 트레인(160)의 제1 단부(162)에 인접하여 배치되고, 제1 링크 볼(191a)에 의해서 제2 스프링 부분(174)으로부터 분리된다. 제3 스프링 부분(178)은 정지부 핀(190)에 인접하여 배치되고, 제2 링크 볼(191b)에 의해서 제2 스프링 부분으로부터 분리된다. 링크 볼(191a 및 191b)은, 왜곡을 감소시키면서, 레이스웨이 내에서 스프링 부분(172, 174, 및 178)의 이동을 촉진한다.
주 스프링 조립체(170)의 길이에 걸친 코일 압축을 촉진하기 위해서, 제1 스프링 상수(k1)가 제2 스프링 상수(k2)보다 크도록(k1>k2), 그리고 제2 스프링 상수(k2)가 제3 스프링 상수(k3)보다 크도록(k2>k3), 스프링 부분(172, 174, 및 178)이 선택된다. 또한, 제1, 제2 및 제3 코일 스프링 부분(172, 174, 및 178)과 볼 너트(130) 사이의 마찰 감소에 도움을 주기 위해서, 볼 스크류 조립체(100)가 하중을 받지 않는 중립 상태(도 5 및 도 6a)에 있을 때, 스크류 샤프트(110) 원주 주위의 스프링 부분(172, 174, 및 178)의 원주방향 길이가 바람직하게 90° 또는 그 미만으로 제한된다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 주 스프링 부분들의 원주방향 길이가 90°를 초과할 수 있다는 것을 주목하여야 한다.
동작 시에, 볼 스크류 샤프트(110)가 볼 스크류 샤프트(110)에 부여되는 작은 축 방향 하중으로 회전 구동될 때, 주 스프링 조립체(170)의 제1, 제2, 및 제3 스프링 부분(172, 174, 및 178)은, 도 6a에 도시된 바와 같이, 접촉되지 않는다. 따라서, 볼 트레인(160)의 주 볼(140)은 볼 너트(130)에 대해서 이동되지 않는다. 그에 따라, 볼 너트(130)는, 볼 트랙(116) 상에서 활주되는 볼 트레인(160)의 주 볼(140)과 함께 이동된다. 다른 한편으로, 도 6b에 도시된 바와 같이, 볼 스크류 샤프트(110)가 볼 스크류 샤프트(110)에 부여되는 큰 축 방향 하중으로 회전 구동될 때(화살표(199)), 주 스프링 조립체(170)의 제1, 제2, 및 제3 스프링 부분(172, 174, 및 178)은, 그 코일이 압축됨에 따라, 수축된다. 따라서, 볼 너트(130)는, 볼 너트(130) 및 볼 스크류 샤프트(110) 모두에 대해서 롤링되는 볼 트레인(160)의 주 볼(140)과 함께 이동한다. 결과적으로, 효과적인 스크류 파워 전달이 달성된다. 하중 단부 상의 주 스프링의 코일이 압축되는 반면 정지부 단부 상의 코일은 압축되지 않는 알려진 볼 스크류 조립체와 달리, 본 개시 내용에서 압축은 제1, 제2, 및 제3 스프링 부분(172, 174, 및 178)의 각각의 코일에서 발생된다는 것을 주목하여야 한다. 앞서 주목한 바와 같이, 이는, 하중 경로 내의 각각의 스프링 부분의 위치에 따라 스프링 상수에 변화를 주는 것에 의해서 달성된다. 하중 측(볼 트레인(160) 측)의 제1 스프링 부분(172)의 스프링 상수(k1)를 증가시키는 것 그리고 정지부 측으로서 제3 스프링 부분(178)의 스프링 상수(k3)를 감소시키는 것에 의해, 모든 스프링에 걸친 피로가 균등화되거나 균형을 이룰 수 있을 것이다. 주 스프링 조립체를 형성하기 위해서 2개 초과의 개별적인 스프링 부분이 사용될 때, 하중 단부로부터의 각각의 후속 스프링 부분의 스프링 상수가, 선행하는 스프링 부분의 스프링 상수보다 작을 것임을 주목하여야 한다. 예를 들어, 본 예에서, 제1 스프링 부분(172)의 스프링 상수(k1)가 제2 스프링 부분(174)의 스프링 상수(k2)보다 크고, 제2 스프링 부분(174)의 스프링 상수(k2)는 제3 스프링 부분(178)의 스프링 상수(k3)보다 크다(k1>k2>k3). 대안적인 실시예에서, 하나의 점진적인 비율의 주 스프링(single progressive rate main spring)을 이용하는 것에 의해서 유사한 결과가 달성될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 예를 들어, 도 6c에 도시된 바와 같이, 볼 스크류 조립체(100a)의 주 스프링 조립체(270)가, 제1 실시예에 대해서 전술한 스프링 부분(172, 174, 및 178)의 스프링 상수와 유사하게, 가변적인 스프링 상수를 갖는 3개의 부분(272, 274, 및 278)을 포함하는 점진적인 비율의 스프링에 의해서 형성된다. 또한, 또 다른 실시예가, 각각의 개별적인 주 스프링 부분이 점진적인 비율의 스프링 부분인, 주 스프링 조립체를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 바람직한 실시예를 앞서 설명하였지만, 당업자는, 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고도 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 발명은, 첨부된 청구항 및 그 균등물의 범위 및 사상 내의 그러한 수정 및 변경을 포함하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 볼 스크류 조립체이며:
    제1 단부, 제2 단부, 중앙 보어를 형성하는 내부 표면, 및 상기 내부 표면에 의해서 형성된 볼 트랙을 포함하는 볼 너트;
    볼 트랙을 형성하는 외부 표면을 포함하는 볼 스크류 샤프트로서, 상기 볼 스크류 샤프트는 상기 볼 너트의 볼 트랙 및 볼 스크류의 볼 트랙이 볼 레이스웨이를 형성하도록 중앙 보어 내에 배치되는, 볼 스크류 샤프트;
    상기 볼 레이스웨이 내에서 상기 볼 너트의 제1 단부에 배치되는 제1 정지부;
    볼 트레인을 형성하는 복수의 주 볼로서, 상기 볼 트레인은 상기 볼 레이스웨이 내에 배치되고, 하나 이상의 링크 스프링이 볼 트레인의 인접한 주 볼들 사이에 배치되는, 복수의 주 볼;
    제1 스프링 부분 및 제2 스프링 부분을 포함하는 주 스프링 조립체로서, 상기 주 스프링 조립체는 상기 볼 트레인의 제1 단부와 상기 제1 정지부 사이에서 상기 볼 레이스웨이 내에 배치되는, 주 스프링 조립체; 및
    상기 주 스프링 조립체의 상기 제1 스프링 부분 및 상기 제2 스프링 부분 사이에 배치되는 링크 볼을 포함하고;
    상기 제1 스프링 부분의 스프링 상수가 상기 제2 스프링 부분의 스프링 상수보다 큰, 볼 스크류 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 정지부는 정지부 볼 및 정지부 핀 중 하나를 포함하는, 볼 스크류 조립체.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 볼 레이스웨이 내에 배치되는 제2 정지부; 및
    상기 제2 정지부와 상기 볼 트레인의 제2 단부 사이에서 상기 볼 레이스웨이 내에 배치되는 복귀 스프링을 더 포함하는, 볼 스크류 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 주 스프링의 상기 제1 스프링 부분 및 상기 제2 스프링 부분은, 90° 미만인 상기 볼 스크류 샤프트의 외부 표면의 일부에 걸쳐 원주방향으로 각각 연장되는, 볼 스크류 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스프링 부분은 상기 볼 트레인의 제1 단부에 인접하고, 상기 제2 스프링 부분은 상기 제1 스프링 부분과 상기 제1 정지부 사이에 배치되는, 볼 스크류 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 주 스프링 조립체는 상기 제2 스프링 부분의 스프링 상수보다 작은 스프링 상수를 가지는 제3 스프링 부분을 더 포함하고, 상기 제3 스프링 부분은 상기 제2 스프링 부분과 상기 제1 정지부 사이에 배치되는, 볼 스크류 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 주 스프링 조립체의 상기 제1 스프링 부분 및 상기 제2 스프링 부분은 각각 코일 스프링인, 볼 스크류 조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스프링 부분 및 상기 제2 스프링 부분은 단일 주 스프링의 부분들인, 볼 스크류 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 주 스프링은 점진적인 비율의 스프링인, 볼 스크류 조립체.
  11. 브레이크 조립체이며:
    아암 부분을 포함하는 캘리퍼;
    상기 캘리퍼 내에 배치된 피스톤으로서, 상기 피스톤은 상기 피스톤의 길이방향 중심 축을 따라서 축 방향으로 이동 가능한, 피스톤;
    상기 캘리퍼의 아암 부분에 부착된 제1 브레이크 패드;
    상기 피스톤의 단부 표면에 부착된 제2 브레이크 패드;
    상기 제1 브레이크 패드와 상기 제2 브레이크 패드 사이에 배치된 브레이크 디스크; 및
    볼 스크류 조립체를 포함하고,
    상기 볼 스크류 조립체는:
    제1 단부, 제2 단부, 중앙 보어를 형성하는 내부 표면, 및 상기 내부 표면에 의해서 형성된 볼 트랙을 포함하는 볼 너트;
    볼 트랙을 형성하는 외부 표면을 포함하는 볼 스크류 샤프트로서, 상기 볼 스크류 샤프트는 상기 볼 너트의 볼 트랙 및 볼 스크류의 볼 트랙이 볼 레이스웨이를 형성하도록 중앙 보어 내에 배치되는, 볼 스크류 샤프트;
    상기 볼 레이스웨이 내에서 상기 볼 너트의 제1 단부에 배치되는 제1 정지부;
    볼 트레인을 형성하는 복수의 주 볼로서, 상기 볼 트레인은 상기 볼 레이스웨이 내에 배치되고, 하나 이상의 링크 스프링이 볼 트레인의 인접한 주 볼들 사이에 배치되는, 복수의 주 볼;
    제1 스프링 부분 및 제2 스프링 부분을 포함하는 주 스프링 조립체로서, 상기 주 스프링 조립체는 상기 볼 트레인의 제1 단부와 상기 제1 정지부 사이에서 상기 볼 레이스웨이 내에 배치되는, 주 스프링 조립체; 및
    상기 주 스프링 조립체의 상기 제1 스프링 부분 및 상기 제2 스프링 부분 사이에 배치되는 링크 볼을 포함하고,
    상기 제1 스프링 부분의 스프링 상수가 상기 제2 스프링 부분의 스프링 상수보다 큰, 브레이크 조립체.
  12. 제11항에 있어서,
    출력 샤프트를 가지는 전기 모터를 더 포함하고, 상기 출력 샤프트는 볼 스크류 조립체의 볼 스크류 샤프트에 동작 가능하게 연결되는, 브레이크 조립체.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 볼 레이스웨이 내에 배치되는 제2 정지부; 및
    상기 제2 정지부와 상기 볼 트레인의 제2 단부 사이에서 상기 볼 레이스웨이 내에 배치되는 복귀 스프링을 더 포함하는, 브레이크 조립체.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 스프링 부분은 상기 볼 트레인의 제1 단부에 인접하고, 상기 제2 스프링 부분은 상기 제1 스프링 부분과 상기 제1 정지부 사이에 배치되는, 브레이크 조립체.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 주 스프링 조립체는 상기 제2 스프링 부분의 스프링 상수보다 작은 스프링 상수를 가지는 제3 스프링 부분을 더 포함하고, 상기 제3 스프링 부분은 상기 제2 스프링 부분과 상기 제1 정지부 사이에 배치되는, 브레이크 조립체.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 주 스프링 조립체의 상기 제1 스프링 부분 및 상기 제2 스프링 부분은 각각 코일 스프링인, 브레이크 조립체.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 제1 스프링 부분 및 상기 제2 스프링 부분은 단일 주 스프링의 부분들인, 브레이크 조립체.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 주 스프링은 점진적인 비율의 스프링인, 브레이크 조립체.
  20. 볼 스크류 조립체이며:
    제1 단부, 제2 단부, 중앙 보어를 형성하는 내부 표면, 및 상기 내부 표면에 의해서 형성된 볼 트랙을 포함하는 볼 너트;
    볼 트랙을 형성하는 외부 표면을 포함하는 볼 스크류 샤프트로서, 상기 볼 스크류 샤프트는 상기 볼 너트의 볼 트랙 및 볼 스크류의 볼 트랙이 볼 레이스웨이를 형성하도록 중앙 보어 내에 배치되는, 볼 스크류 샤프트;
    상기 볼 레이스웨이 내에서 상기 볼 너트의 제1 단부에 배치되는 제1 정지부;
    볼 트레인을 형성하는 복수의 주 볼로서, 상기 볼 트레인은 상기 볼 레이스웨이 내에 배치되고, 하나 이상의 링크 스프링이 볼 트레인의 인접한 주 볼들 사이에 배치되는, 복수의 주 볼; 및
    제1 스프링 부분, 제2 스프링 부분 및 제3 스프링 부분을 포함하는 주 스프링 조립체로서, 상기 주 스프링 조립체는 상기 볼 트레인의 제1 단부와 상기 제1 정지부 사이에서 상기 볼 레이스웨이 내에 배치되는, 주 스프링 조립체를 포함하고,
    상기 제1 스프링 부분의 스프링 상수가 상기 제2 스프링 부분의 스프링 상수보다 크고, 상기 제2 스프링 부분의 스프링 상수가 상기 제3 스프링 부분의 스프링 상수보다 크고,
    상기 제1 스프링 부분은 상기 볼 트레인의 제1 단부에 인접하고, 상기 제3 스프링 부분은 상기 제1 정지부에 인접하고, 상기 제2 스프링 부분은 상기 제1 스프링 부분과 상기 제3 스프링 부분 사이에 배치되는, 볼 스크류 조립체.
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