KR102601774B1 - 단부 위치 인식이 개선된 전기 휠 브레이크 액추에이터 - Google Patents

단부 위치 인식이 개선된 전기 휠 브레이크 액추에이터 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 브레이크 회전자의 방향으로 브레이크 수단(6a, 6b)을 이동시키도록 설계된 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터로서, 너트-스핀들 장치(9, 14)를 포함하는 회전-병진 이동 변환기 조립체, 및 제어 유닛과 함께, 전기 모터를 자동으로 전기적으로 스위치오프하기 위해 상기 스핀들 장치(9)의 해제 단부 정지부(20)와 연관된 탄성 요소(22)를 갖는 전기 모터-기어 조립체를 포함하는, 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터에 관한 것이다. 상기 탄성 요소는 다수의 스프링 부하-변위 곡선 부분으로 형성된 확장된 스프링 부하-변위 곡선을 형성할 수 있는 적어도 2개의 원추형 디스크 스프링(48, 49, 50)을 포함한다.

Description

단부 위치 인식이 개선된 전기 휠 브레이크 액추에이터
본 발명은 특히 전기 모터에 의해 작동되는 드럼 브레이크 모듈(1)에 사용될 수 있는 전기 케이블 당김부 액추에이터(3)에 관한 것이다. 이것은 특히 기어 하우징(8)을 갖는 전기 기계식 케이블 당김부 브레이크 액추에이터(3)를 포함할 수 있고, 기어 하우징 섬프는 휠 브레이크 측의 케이블 당김부 출구를 통해 브레이크 홀더(2) 또는 브레이크 캐리어의 외부(12)에 배열되고, 회전 구동 동작의 결과로, 브레이크 회전자의 내부에서 케이블 당김부 액추에이터(3)와 반대쪽을 향하는 브레이크 홀더(2)의 내부(13)에 배치된 브레이크 수단(6a, 6b)에 병진 구동 동작(B)을 생성하여, 상기 브레이크 수단이 브레이크 회전자를 향한 방향으로 작동 운동을 실행할 수 있도록 하는 회전-병진 이동 변환기를 포함한다.
액추에이터의 활성화를 중단하거나 종료하기 위해, 전류를 모니터링하는 것에 의해 종료 위치를 검출하는 것이 알려져 있다. 이는 차량 상태의 정확한 내부 전송을 위해 필요하거나 또는 특히 로봇 지원, 통신 연결 및/또는 디지털로 제어되는 부가 가치 기능과 관련된 호환성 요구 조건을 위해 필요하다. 자동 주차 브레이크 기능이 보장되어야 하므로 동일한 기준이 적용된다. 그러나, 이러한 휠 브레이크 액추에이터의 회전자 및 구동 기어 트레인은 마찰과 관성을 받는다. 또한 시스템은 매우 어려운 주변 조건 하에서도 신뢰성 있게 기능해야 한다. 액추에이터가 해제 단부 정지 위치로 제동 없이 이동하면 종종 고객이 불편한 것으로 인식한다. 따라서 해제 단부 위치에 도달한 것을 조기에 충분히 민감하고 경제적이며 신뢰성 있게 인식하는 것이 전기 휠 브레이크 액추에이터를 안전하고 편안하게 동작시키는 데 있어 항상 중요한 주변 조건이다. 따라서 WO 2014/195329 A1은 기본적으로 일반적인 케이블 당김부 드럼 브레이크 액추에이터(3)를 개시하고, 여기서 구동 너트(14)는 축 방향으로 고정되고 외부로부터 회전 가능하도록 롤러 베어링(15)에 의해 브레이크 홀더(2)에서 지지된다. 상기 베어링(15)은 또한 구동 너트(14)에 반경 방향 중심에 장착되어 틸팅 모멘트가 발생하는 것이 방지된다. 스핀들 장치(9)는 구동 너트(14)와 맞물리고, 기어 하우징(8) 내에 회전 방향으로 고정되고 축 방향으로 변위 가능한 방식으로 안내되도록 위치된다. 해제 단부 정지부를 전기적으로 인식하는 것에 의해 케이블 당김부 액추에이터(3)를 편리하게 전기적으로 비활성화하기 위해, 스핀들 장치(9)에는 하우징 측 카운터 베어링(21)에 접하는 기능을 하는 해제 단부 정지부(20)가 장착된다. 또한, 적어도 하나의 탄성 요소(22)가 카운터 베어링(21)과 해제 단부 정지부(20) 사이에 제공된다. 탄성 요소(22)는 컴팩트 디스크 스프링 장치로 구성된다. 이것은 원칙적으로 모터(7)의 전력 요구 사항을 측정하고 모니터링하는 것과 관련하여 전자 제어 유닛이 유리하고 매우 신속하게 전기적으로 개시되는 방식으로 전력을 스위치오프할 수 있도록 한다. 스프링 요소의 이전에 알려진 디자인은 개선될 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 피하면서 보다 간단한 생산으로 단부 위치 인식을 개선하는 것이다.
본 목적은, 먼저 탄성 요소(22)가 다수의 스프링 곡선 부분으로 구성된 확장된 분할된 힘-이동 스프링 곡선을 형성하기 위해 적어도 2개의 디스크 스프링으로 구성된다는 점에서 특히 혁신적인 방식으로 본 발명에 따라 달성된다. 교대로 단편을 갖는 모듈식 조립체는 각각의 액추에이터 적용의 요구 사항에 맞게 스프링 곡선을 특히 적합하게 조정할 수 있어서, 본 발명에 따라, 처음에 비선형 곡선 확산을 포함하여 상당히 단순화된 대형 시리즈 변동이 가능하게 된다. 따라서, 각각의 전자 제어 유닛(ECU)은 모터 전류를 모니터링하는 것의 일부로서 특히 견고하게 설계된 전기적 단부 정지 인식을 수행할 수 있다. 여기서 긍정적인 특징은 또한 회전-병진 이동 변환기 근처에 탄성 요소를 특히 컴팩트하고 적절히 통합한 것이다. 특별한 경우 3개 이상의 디스크 스프링을 조립하는 것이 가능하다.
유리하게는, 본 발명에 따라 모듈식으로 조립된 탄성 요소로 구성된 힘-이동 곡선은 적어도 하나의 퇴행적으로 만곡된(degressively curved) 스프링 곡선 부분(B-C), 및 이에 연결된 진행적으로 만곡된(progressively curved) 스프링 곡선 부분(D-E)을 포함한다. 따라서, 초기에는 단부 정지까지 비교적 부드럽게, 즉, 완만하게 감쇠되는 방식으로 이동하는 것이 가능하여 전력 셧다운을 종료할 충분한 기회를 제공하고, 그런 다음 기어 트레인은 어느 정도 관성으로 인해 점진적으로 계속 이동하며, 가장 나중에 적어도 진행적인 힘-이동 곡선 부분에서 안전하게 제동되어 급격한 단부 정지를 신뢰성 있게 방지할 수 있다.
모듈식으로 조립된 탄성 요소의 힘-이동 스프링 곡선은 또한 실질적으로 수평으로 배향된 적어도 하나의 스프링 곡선 부분(C-D)을 갖는다는 점에서 시스템의 제어 견고함이 목표된 방식으로 더욱 증가된다. 이 실시예의 맥락에서, 수평으로 배향된 스프링 곡선 부분(C-D)은 퇴행적으로 만곡된 스프링 곡선 부분(B-C)과 진행적으로 만곡된 스프링 곡선 부분(D-E) 사이에 삽입된다.
적당한 수의 구성 요소를 갖는 구조적으로 바람직한 예시적인 실시예는 또한 동일한 부품 전략의 장점을 제공하고, 탄성 요소가 개별 디스크 스프링에 대해 교대로 배열된 디스크 스프링 패킷과 함께 적어도 하나의 개별 디스크 스프링을 포함하는 층상화된 디스크 스프링 칼럼으로서 존재하고, 이 디스크 스프링 패킷은 동일한 방향을 향하는 적어도 2개의 중첩된 디스크 스프링을 포함하는 것을 제공한다. 디스크 스프링 패킷은 퇴행성 스프링 곡선을 갖는 2개의 동일하게 형성된 디스크 스프링을 가질 수 있으며, 디스크 스프링 패킷의 차단력은 탄성 요소의 차단력보다 작게 설계된다. 또한, 바람직한 실시예는 개별 디스크 스프링이 선형 또는 진행적인 힘-이동 스프링 곡선을 갖고, 여기서 개별 디스크 스프링의 차단력은 탄성 요소(22)의 차단력에 대응하는 것을 제공한다. 다시 말해, 개별 디스크 스프링은 상류 디스크 스프링 패킷이 이미 블록 길이로 변형된 후 2차적으로 효과적으로 맞물리도록 기어 브레이크로서 의도적으로 크기 정해진다. 변형예로서, 디스크 스프링 패킷은 선형 또는 진행적인 힘-이동 스프링 곡선을 갖는 2개의 동일하게 형성된 디스크 스프링을 가질 수 있다. 이 교대 구성에서, 디스크 스프링 패킷의 차단력은 탄성 요소의 차단력에 대응한다. 이와 달리, 개별 디스크 스프링은 감소된 블록 힘으로 퇴행적 또는 선형 힘-이동 스프링 곡선을 가질 수 있다. 힘-이동 스프링 곡선은 또한 구배 반전 지점(G)과, 일정한 구배 또는 선형 구배의 다양한 부품 부분을 가질 수 있다. 합리화를 위해, 모든 디스크 스프링은 동일한 강판 재질로 만드는 것이 좋다.
도면은 부분적으로 개략적으로 및/또는 상이한 스케일로 또는 상이한 단면, 시야 또는 사시도를 도시한다.
도 1은 단지 설명을 위해 WO 2014/1195329 A1에 따른 기어 하우징에 이전에 알려진 너트-스핀들 베어링을 포함하는 이전에 공개된 드럼 브레이크 모듈을 도시한다.
도 2는 도 1의 확대된 부분을 도시한다.
도 3은 단부 정지 인식을 더 잘 결정하기 위해 확장된 힘-이동 스프링 곡선을 갖는, 본 발명에 따라 구성된 탄성 요소의 바람직한 실시예의 원칙적으로 부분적으로 크게 확대된 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 교대 구성을 갖는 탄성 요소의 바람직한 실시예의 비선형 힘-이동 스프링 곡선을 도시한다.
자동차의 액슬 구성 요소에 배치되고 전기 모터에 의해 작동 가능한 알려진 드럼 브레이크 모듈(1)은 도 1에 따라 브레이크 수단(6a, 6b)이 브레이크 회전자(도시되지 않음)와 함께 장착되는 브레이크 홀더(2)를 포함한다. 브레이크 홀더(2)의 반대쪽에는 케이블 당김부 액추에이터(3)가 체결되고, 이 케이블 당김부 액추에이터는 전기 모터에 의해 구동되고, 케이블 당김부 액추에이터는 기어링(4) 및 하류 케이블 당김부(5)를 통해 하나 이상의 브레이크 수단(6a, 6b)에 맞물려, 상기 브레이크 수단(6a, 6b)이 서비스 및/또는 주차 브레이크 기능을 실행하기 위해 브레이크 회전자의 방향으로 작동 운동(B)을 수행할 수 있다. 브레이크 수단(6a, 6b)들 사이에는 지지 디바이스(11)가 제공될 수 있다.
기어링(4)은 모터(7)를 수용하거나 적어도 지지하는 기어 하우징(8)을 포함한다. 모터(7)는 직류 전압을 소비하고, 기계적으로 또는 전자적으로 정류되고, 저렴하게 이용 가능한 표준 유형이다.
도 1은 어쨌든 모터(7)의 축(A1)이 스핀들 장치(9)의 축(A2)으로부터 평행하게 이격된 거리(x)에 배치되는 것을 간접적으로 예시한다. 어댑터(10)는 케이블 당김부 액추에이터(3)와 브레이크 홀더(2) 사이에 삽입된다.
구동 및 기어 트레인은 기어 휠 및/또는 벨트를 갖는 다단, 특히 2 단 기어링, 및/또는 강압 토크 변환기로서 웜 기어 및/또는 유성 기어 메커니즘(이들 유형의 혼합된 조합이 가능하고 바람직함)을 갖는다. 여기서, 바람직하게는 2단 다중 휠 기어 메커니즘은 약 7:1 내지 25:1 범위의 감속비를 허용한다. 브레이크 수단(6a, 6b) 영역의 하류 레버 메커니즘이 약 5:1의 기어 감속을 허용하면 약 125:1의 감속비가 달성된다. 또한 회전-병진 이동 변환기의 추가적인 감속 효과가 있으며, 이는 전체 구동 트레인에 걸쳐 적어도 약 250:1의 크기 정도의 전체 기어 감속 효과를 허용한다. 이 기어 트레인을 통해 모터(7)에 대한 비용 및 전력 수요가 추가로 상당히 낮아진다.
케이블 당김부 액추에이터 구조의 세부 사항은 도 1에서 분명하다. 케이블 당김부 액추에이터(3)는 이 경우 브레이크 홀더(2)의 측면(12)에 별도로 취급 가능한 구조 유닛으로 제공된다. 회전-병진 이동 변환기는 스핀들 장치(9)로서 기어 하우징(8)에 통합되고, 회전 방향으로 고정되고 자유 이동 가능하며 유격이 없는 방식으로 기어 하우징(8)에서 안내될 수 있다. 설계의 수정은, 회전-병진 이동 변환기가 브레이크 회전자 내 기어 하우징(8) 외부에 배치되고, 브레이크 홀더(2)에 장착된 스핀들 장치(9) 또는 선회 가능한 레버를 포함하는 것을 제공한다. 고정하는 것은 바람직하게는 해제 가능한 플랜지 고정이다.
도 1에서 부분적으로 명백한 바와 같이, 기어 하우징(8)은 다수의 부품으로 만들어진다. 기어 하우징(8)은, 주로 토크 변환(낮은 입력 토크, 높은 출력 토크)을 위해 기능하고, 자동 잠금에 의해 전기적으로 비활성화된 주차 브레이크 기능을 허용할 수 있는 다수의 기어링 부품을 수용한다. 모터 및 기어 샤프트의 축(A1, A2)은 간격(X)만큼 오프셋되어 서로 평행하도록 제공된다. 적어도 특정 기어링 구조 요소는 적어도 부분적으로 저렴한 플라스틱 재료를 포함할 수 있다. 전기적으로 비활성화된 자동 잠금은 바람직하게는 회전-병진 이동 변환기(스핀들 장치(9))에 제공되고, 기어 트레인의 나머지 부분은 원칙적으로 브레이크 적용력이 실질적으로 완화된다.
도 1에 따르면, 기어 하우징(8)은 회전 구동 운동을 병진 출력 운동으로 변환하기 위해 스핀들 장치(9)를 갖는 회전-병진 이동 변환기 조립체를 적어도 부분적으로 추가로 수용한다. 그 결과 알려진 드럼 브레이크 장치에 콤팩트하게 통합하기 위해 변환기는 케이블 당김부 액추에이터(3)와 브레이크 홀더(2) 사이의 인터페이스에 저렴하고 공간 절약형(콤팩트형) 방식으로 삽입되며, 그럼에도 불구하고 기어 하우징에서 안내되어서, 전기 기계식 케이블 당김부 액추에이터 장치로 변환하기 위해 드럼 브레이크 메커니즘, 특히 레버 메커니즘 또는 브레이크 홀더(2)에 어떠한 변경도 필요치 않다.
마찰이 감소된 특히 효과적인 전기 기계식 브레이크 기능을 갖는 응용을 위해, 여러 개의 롤러 몸체가 주로 금속으로 형성된 구동 너트(14)와 주로 금속으로 형성된 스핀들 장치(9) 사이에 위치된다. "통상적으로 해제된" 변형예에서는 별도의 고정, 잠금 또는 차단 디바이스를 통해 주차 브레이크 기능이 구현된다. 특히 유리한 디바이스는 예를 들어 DE 19826785 A1에 알려져 있으며, 이 문헌에 개시된 주차 디바이스의 원리에 대한 전체 내용은 본 명세서에 완전히 포함된다.
브레이크 작동력의 힘 흐름은 다음과 같다. 브레이크 수단(6a, 6b) 및 케이블 당김부(5)로부터 시작하여 인장력이 스핀들 장치(9)를 통해 구동 너트(14)로 전달된다. 금속 스페이서는 편평한 접촉면(16)에 브레이크 힘을 직접 단단히 지지하는 것을 보장할 수 있다. 이것은 브레이크 홀더(2)에서 베어링(15)의 외부 링을 지지한다. 스페이서는 바람직하게는 플라스틱 재료의 기어 하우징(8)에 삽입물로서 형성된다. 베어링(15)은 유리하게는 낮은 마찰 구름 베어링(각도 접촉 베어링, 숄더 베어링, 축 방향 베어링 또는 깊은 홈 볼 베어링)으로 설계된다. 설명된 베어링(15)은 또한 구동 너트(14)를 위한 반경 방향 장착을 허용한다. 설계 변형예에서, 구동 너트(14)를 특히 정밀하고 틸팅이 일어나는 것을 방지하며 지지하기 위해, 각각의 경우에 하나의 구동 측 베어링과 추가로 하나의 출력 측 베어링이 본 발명을 벗어나지 않고 제공될 수 있다.
스핀들 장치(9)는 구동 너트(14)와 맞물리며, 회전 방향으로 고정되고 축 방향으로 변위 가능한 방식으로 기어 하우징(8)에서 안내되도록 위치된다. 이를 위해, 기어 하우징(8)은 억지 잠금 동작을 갖는 수단으로서 안내 기능과 회전 방향으로 고정된 기능에 기여하는 적어도 하나 이상의 적응된 슬라이딩-블록 요소를 갖는 프리즘형 또는 원통형 안내부(19)를 갖는다. 케이블 당김부 액추에이터(3)를 편리하게 전기적으로 비활성화하기 위해, 스핀들 장치(9)에는 하우징 측 카운터 베어링(21)에 접하는 기능을 하는 해제 단부 정지부(20)가 장착된다. 또한, 적어도 하나의 탄성 요소(22)가 카운터 베어링(21)과 해제 단부 정지부(20) 사이에 제공된다. 탄성 요소(22)는 바람직하게는 디스크 스프링 장치로 형성되며, 이는 작은 공간 요구로 충실한 스프링 곡선을 실현할 수 있게 한다. 이것은 모터(7)의 전기 전류 수요를 측정하고 관찰하는 것과 관련하여 제어 유닛을 통해 편리하고 빠른 자동 전기 비활성화를 허용한다. 재현 가능한 셧다운을 지속적으로 허용하려면 시스템에 가능한 한 일정한 동작 조건(케이블 안내부 마찰)이 필요하다.
콤팩트한 케이블 당김부 액추에이터 설계는 스핀들 장치(9)가 기어 하우징(8)의 커넥터(23)에 변위 가능하게 안내되는 방식으로 적어도 부분적으로 수용되는 것을 포함한다. 커넥터(23)는 브레이크 홀더(2)의 통로 개구(24)의 중심에 놓인다. 커넥터(23)는 스핀들 장치(9)의 적어도 일부가 브레이크 회전자의 내부로 변위될 수 있도록 바람직하게는 통로 개구(24)를 통해 맞물린다. 이것은 또한 케이블 당김부(5)를 자동으로 중심에 배치하는 기능을 한다.
이에 기초하여, 본 발명의 특징은 도 3에 도시된 바람직한 예시적인 실시예를 참조하여 아래에서 설명되며, 예시적인 실시예에 대한 힘-이동 스프링 곡선의 특징은 도 4로부터 발생한다.
전기 모터-기어 유닛은 일반적으로 데이터 링 버스와 같은 자동차의 주변 전기 온보드 네트워크 아키텍처에 통합되며, 적어도 하나의 할당된 전자 제어 유닛(ECU)(보안 외부 데이터 네트워크 인터페이스를 포함함) 및 또한 주차 브레이크 액추에이터의 수동 작동(적용; 해제)을 위한 적어도 하나의 인간-기계 인터페이스(MMI)(예를 들어, 디스플레이, 하드웨어 스위치 및/또는 페달 세트)를 갖는다.
도 1 및 도 2에 도시된 알려진 조립체에 비해, 구성은 탄성 요소(22)와 관련하여 완전히 신규하며, 또한 중간에 삽입된 카운터 베어링(21) 또는 기어 하우징 중간 부품이 없다. 본 발명에 따르면, 기어 하우징 섬프(30) 및 기어 하우징 커버(31)만으로도 충분하다.
탄성 요소(22)는 구동 너트(14)의 플랭크(flank)(32)와 스핀들 장치(9)의 해제 단부 정지부(20) 사이의 구동 너트(14) 옆 측면에서 측 방향으로 클램핑된다. 구동 너트(14)는 그 중심에 너트 나사산이 있는 허브(33)를 갖는 복합 부품으로 어느 정도 구성되고, 여기서 구동 너트(14)는 또한 액추에이터 기어 트레인과 회전 방향으로 맞물리는 외부 톱니형 기어 휠(34)과 회전 방향으로 고정된 연결 상태에 있다. 인접한 구성 요소들이 서로 인접하여 배열된 이 배열에 의해, 탄성 요소(22)가 구동 너트(14)와 함께 기어 하우징 섬프(30)의 공통 함몰부(35) 내로 리세스에 경제적으로 수용될 수 있기 때문에 특히 콤팩트한 구성 및 공통 장착이 가능하다.
탄성 요소(22)는 스핀들 측 해제 단부 정지부(20)와 구동 너트(14) 사이에 직접 클램핑될 수 있다. 그러나 직접적인 접촉을 피하고 이에 따라 부품 수가 증가함에 따라 해제 단부 정지부(20)와 구동 너트(14) 사이에 개재된 적어도 하나의 추가 구성 요소를 통해, 즉 간접적으로 탄성 요소(22)를 클램핑하는 것도 가능하다. 구동 너트(14)의 플랭크(32)에서 자체적으로 지지되는 축 방향 베어링(36)은 이러한 간접 지지하는 힘 흐름에 통합될 수 있다. 설치 길이가 훨씬 더 짧아졌다는 의미에서 특히 컴팩트한 디자인은 축 방향 베어링(36)이 구동 너트(14)의 허브(33)에서 일체형 베어링 시트(38)와 함께 측면 전방면에 배치된 리세스(37)에 수용되는 경우 달성된다. 다른 측면에서, 탄성 요소(22)는 냉간 성형된 강판으로 만들어진 스프링 플레이트(39)를 통해 간접적으로 스핀들 장치(9)의 해제 단부 정지부(20)에서 지지된다. 특히 주변 부품의 인접한 인터페이스에 대하여 상호 설치 친화적으로 중심에 놓이기 위해, 스프링 플레이트(39)는 상대적으로 축 방향으로 병진 이동으로 변위 가능하지만 회전 방향으로 고정되도록 기어 케이싱(8)에 장착된 스핀들 장치(9)를 위한 통로로서 중심 구멍(42), 벽(41) 및 베이스(40)를 갖는 디스크 형상으로 형성되는 것이 유리할 수 있다. 기어 하우징 커버(31)의 전방면(43)에 정해진 정지 캠(47)과 관련하여 적어도 약간 눌려진 인발된 변형 경화 베이스(40)에 의해 적절한 안정된 지지가 달성된다. 이러한 맥락에서, 예를 들어, 스프링 플레이트(39)가, 간결한 통합을 위해, 일체로 수용되도록 기어 하우징 커버(31)의 단부 측 릴리프(relief)(44) 내로 적어도 부분적으로 리세스에 장착되면 특히 콤팩트한 디자인이 달성된다. 특히 탄성 요소(22)가 복합재이고 일부 경우에 엘라스토머 재료를 포함하거나, 또는 특히 층상화된 방식으로 디스크 스프링(48, 49, 50)과 같은 여러 개별 구성 요소로부터 형성되는 경우, 이 다중 부품 배열이 스프링 플레이트(39)에 미리 장착되어 안전하게 취급될 수 있다면 유리하게 적합하다. 탄성 요소(22)는 스프링 플레이트(39)의 벽(41)이 반경 방향 외측에서 탄성 요소(22)의 주변을 적어도 부분적으로 둘러싼다는 점에서 스프링 플레이트(39)에 의해 캡슐화된다. 스프링 플레이트(39)는 효과적으로 굽혀지지 않도록 내부로부터 탄성 요소(22)를 적어도 부분적으로 통과하는 맨드릴형 중심 돌출부를 가질 수 있다. 모듈식 또는 사전 조립식 개념의 추가 실시예에서, 탄성 요소(22) 및/또는 축 방향 베어링(36) 및/또는 스프링 플레이트(39)는 일부 경우에 구동 너트(14)와 함께, 나사산 형성된 스핀들과 함께 이들 구성 요소가 임의로 상호 연결된 조립체를 형성할 수 있도록 스핀들 장치(9)의 장착 구성 요소를 형성하고, 여기서 이 조립체 또는 이들 구성 요소는 기어 하우징 섬프(30) 내에 다발로 상호 연결된 장착 유닛으로서 삽입될 수 있다.
액추에이터 기어 하우징은 원칙적으로 두 부분의 플라스틱 재질로 미리 조립된다. 하우징 장치는 탄성 요소(22)를 갖는 구동 너트(14)의 영역에서 기어 하우징 섬프(30)와 기어 하우징 커버(31) 사이에서 분할 평면이 연장되어, 케이블 당김부(5) 및 구동 너트(14)를 포함하는 기어링 구성 요소 및 특히 스핀들 장치(9)가 기어 하우징 섬프(30)의 함몰부(35)에 쉽게 삽입될 수 있도록 제공하고, 모든 구성 요소를 삽입한 후, 2개의 기어 하우징 부품(30, 31)이 서로 분리 불가능하게 기밀 용접된다. 이러한 맥락에서, 기밀 밀봉된 미로 형상의 일반적으로 견고한 디자인을 위해, 기어 하우징 부품은 전방면에 프레임 형상의 몰딩된 링 돌출부를 가질 수 있고, 여기서 기어 하우징 섬프(30)의 전방면은 기어 하우징 커버(31)의 전방면에 대향 배열된 환형 홈 함몰부(46) 내로 용접될 수 있는 환형 비드 돌출부(45)를 갖는다. 이를 위해, 초음파 용접 방법은 특히 재활용 가능하고 탄소 섬유 강화되며, 열 안정화 및 주입 가능한 열가소성 재료를 기어 하우징에 사용하는 자동차 산업에서 특히 적합하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 탄성 요소(22)는 3개의 디스크 스프링(48, 49, 50)으로 구성되며, 도 4는 본 발명에 따라 비선형적으로 확장된 힘-이동 스프링 곡선이 형성된 것을 보여준다. 모듈식으로 구성된 탄성 요소(22)의 힘-이동 스프링 곡선은 적어도 하나의 퇴행적으로 만곡된 스프링 곡선 부분(B-C) 및 진행적으로 만곡된 스프링 곡선 부분(D-E)을 포함한다. 추가적인 확산 척도로서, 모듈식으로 구성된 탄성 요소의 힘-이동 스프링 곡선은 또한 대체로 수평으로 배향된 적어도 하나의 스프링 곡선 부분(C-D)을 갖는 것이 제공될 수 있다. 도 4에 따른 이 수평으로 배향된 스프링 곡선 부분(C-D)은 퇴행적으로 만곡된 스프링 곡선 부분(B-C)과 진행적으로 만곡된 스프링 곡선 부분(D-E) 사이에 삽입된다.
탄성 요소(22)의 구조적 설계는 개별 디스크 스프링에 대해 교대로 배열된 디스크 스프링 패킷과 함께 적어도 하나의 개별 디스크 스프링을 포함하는 층상화된 디스크 스프링 칼럼으로서 존재한다는 것을 제공하고, 이 디스크 스프링 패킷은 동일한 방향을 향하는 적어도 2개의 중첩된 디스크 스프링을 포함한다. 더욱이, 도 3의 예시적인 디스크 스프링 패킷은 퇴행성 스프링 곡선을 갖는 2개의 동일하게 형성된 디스크 스프링을 가지며, 디스크 스프링 패킷의 차단력은 탄성 요소(22)의 차단력보다 작게 설계된다. 다시 말해, 힘이 증가함에 따라 먼저 디스크 스프링 패킷은 개별 디스크 스프링이 대응하여 증가된 힘 하에서 블록 길이에 도달하기 전에 블록 길이(탄성 변형 정지)로 간다.
일반적으로, 개별 디스크 스프링은 선형 또는 진행적인 힘-이동 스프링 곡선을 가지며, 여기서 개별 디스크 스프링의 차단력은 탄성 요소(22)의 최대 정격 차단력에 대응한다. 따라서, 개별 디스크 스프링은 디스크 스프링 패킷이 블록 길이에 도달하여 최대 작업 용량을 이미 충족했음에도 불구하고 힘 증가가 진행된 후에도 여전히 변형될 수 있는 최종 정지 브레이크로 효과적으로 기능한다.
원칙적으로, 예를 들어, 약 5ms의 단축된 간격 시간에 의해 디지털 방식으로 정확히 타이밍된 ECU에 의한 민감한 전기 모터 전류 셧다운과 함께, 스프링 패킷과 개별 디스크 스프링의 정격 값들 사이에 대응하는 역 정합을 고려할 수도 있다. 이를 위해, 디스크 스프링 패킷은 예를 들어 선형 또는 진행적인 힘-이동 스프링 곡선을 갖는 2개의 동일하게 구성된 디스크 스프링을 가질 수 있으며, 여기서 개별 디스크 스프링은 퇴행적인 힘-이동 스프링 곡선을 갖는다. 따라서, 디스크 스프링 패킷의 차단력은 탄성 요소(22)의 최대 정격 차단력에 대응할 수 있다.
도 3의 바람직한 실시예가 도시하는 바와 같이, 탄성 요소의 모든 디스크 스프링은 구조적으로 동일한 외부 직경을 가지며, 스프링 패킷의 디스크 스프링에 비해 개별 디스크 스프링은 더 큰 내부 직경을 갖는다. 개별 디스크 스프링의 벽 두께는 실질적으로 탄성 요소의 디스크 스프링 패킷의 요약 벽 두께에 거의 대응한다.
탄성 요소(22)를 위한 재료는 바람직하게는 스프링강이다. 여기서, 탄성 요소(22)의 모든 디스크 스프링이 동일한 스프링강 재료로 만들어지는 것이 물류 및 비용 면에서 유리하다.
1: 드럼 브레이크 모듈 2: 브레이크 홀더
3: 케이블 당김부 액추에이터 4: 기어링
5: 케이블 당김부 6: 브레이크 수단
7: 모터 8: 기어 하우징
9: 스핀들 장치 10: 어댑터
11: 지지 디바이스 12: 외부
13: 내부 14: 구동 너트
15: 베어링 16: 접촉면
17: 안내부 18: 외장
19: 안내부 20: 해제 단부 정지부
21: 카운터 베어링 22: 탄성 요소
23: 커넥터 24: 통로 개구
25: 출구 개구 26: 밀봉 요소
30: 기어링 하우징 섬프 31: 기어링 하우징 커버
32: 플랭크 33: 허브
34: 기어휠 35: 함몰부
36: 축 방향 베어링 37: 리세스
38: 베어링 시트 39: 스프링 플레이트
40: 베이스 41: 벽
42: 통로 구멍 43: 전방면
44: 릴리프 45: 링 비드 돌출부
46: 링 홈 함몰부 47: 정지 캠
48: 디스크 스프링 49: 디스크 스프링
50: 디스크 스프링
A2: 축 α1, α2, αm: 구배
B: 작동 방향 Z: 회전 축
G: 반전 지점 ax: 축 방향
r: 반경 방향 s1, sg: 벽 두께
: 돌출 길이 MMI: 인간-기계 인터페이스
MGU: 모터-기어 유닛 ECU: 전자 제어 유닛
M: 전기 모터
LAN/WLAN 옵션: (보호된) 외부 데이터 네트워크에 대한 오프보드 인터페이스

Claims (17)

  1. 브레이크 수단(6a, 6b)을 브레이크 회전자의 방향으로 작동 운동을 실행할 수 있도록 설계된 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터로서,
    기어 하우징(8)에 너트-스핀들 장치(9)를 포함하는 회전-병진 이동 변환기 조립체, 및 전자 제어 장치(ECU)에 의해 전기 모터를 자동으로 전기적으로 스위치오프할 수 있도록 상기 너트-스핀들 장치(9)의 해제 단부 정지부(20)와 상기 기어 하우징(8) 사이에 클램핑된 탄성 요소(22)를 포함하는 전기 모터-기어 조립체를 포함하고, 상기 탄성 요소(22)는 다수의 스프링 곡선 부분으로 구성되어 확장되고, 분할된 힘-이동 스프링 곡선(A-F)을 형성하도록 적어도 2개의 디스크 스프링(48, 49, 50)을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 힘-이동 스프링 곡선(A-F)은 적어도 3차 이상의 차수의 불균일 함수에 대응하는 곡률을 갖는 연속적인 곡선 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 힘-이동 스프링 곡선(A-F)은 퇴행적으로 만곡된(degressively curved) 스프링 곡선 부분(B-C)과 진행적으로 만곡된(progressively curved) 스프링 곡선 부분(D-E)을 연결하는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 힘-이동 스프링 곡선(A-F)은 선형으로 일정한 스프링 곡선 부분(C-D)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 선형으로 일정한 스프링 곡선 부분(C-D)은 퇴행적으로 만곡된 스프링 곡선 부분(B-C)과 진행적으로 만곡된 스프링 곡선 부분(D-E) 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 힘-이동 스프링 곡선(A-F)은 일정한 구배(α1, α2)를 갖는, 선형으로 배향된 스프링 곡선 부분(A-B; E-F)을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 스프링 곡선 부분(A-B)의 구배(α1)는 상기 스프링 곡선 부분(E-F)의 구배(α2)보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터.
  8. 제6항에 있어서, 구배 데이터는 α1보다 크거나 같은 α2로 구성되고, 평균 구배(αm)보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 힘-이동 스프링 곡선(A-F)은, 선형으로 일정한 스프링 곡선 부분(C-D)에서, 퇴행적으로 만곡된 스프링 곡선 부분(B-C)과 진행적으로 만곡된 스프링 곡선 부분(D-E) 사이의 곡률에 반전 지점(G)을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모듈식으로 구성된 탄성 요소(22)는 적어도 하나의 개별 디스크 스프링(50) 및 상기 개별 디스크 스프링(50)에 대해 반대로 교대로 배열된 디스크 스프링 패킷을 포함하는 층상화된 디스크 스프링 칼럼으로서 존재하고, 상기 디스크 스프링 패킷은 서로 동일한 방향을 향하는 적어도 2개의 중첩된 디스크 스프링(48, 49)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 디스크 스프링 패킷은 2개의 동일하게 형성된 디스크 스프링(48, 49)을 가지며, 상기 디스크 스프링 패킷의 차단력은 상기 탄성 요소(22)의 차단력보다 작게 설계되는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 개별 디스크 스프링(50)은 선형으로 일정한 곡선 부분(C-D) 또는 진행적으로 만곡된 스프링 곡선 부분(D-E)에 기여하고, 상기 개별 디스크 스프링(50)의 차단력은 상기 탄성 요소(22)의 최대 정격 차단력에 대응하는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터.
  13. 제10항에 있어서, 상기 디스크 스프링 패킷은 선형으로 일정한 곡선 부분(C-D) 또는 진행적으로 만곡된 스프링 곡선 부분(D-E)에 기여하는 2개의 동일하게 형성된 디스크 스프링(48, 49)을 가지며, 개별 디스크 스프링(50)은 선형으로 일정한 곡선 부분(C-D) 또는 퇴행적으로 만곡된 스프링 곡선 부분(B-C)에 기여하는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터.
  14. 제10항에 있어서, 상기 디스크 스프링 패킷의 차단력은 상기 탄성 요소(22)의 최대 정격 차단력에 대응하는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성 요소(22)의 모든 디스크 스프링(48, 49, 50)은 동일한 외부 직경을 가지며, 개별 디스크 스프링(50)은 디스크 스프링 조립체의 추가 디스크 스프링(48, 49)보다 더 큰 내부 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 개별 디스크 스프링(50)의 벽 두께(s1)는 이에 반대로 배열되고 동일한 방향을 향하는 중첩된 디스크 스프링(48, 49)을 포함하는 디스크 스프링 조립체의 벽 두께(sg)와 동일한 것을 특징으로 하는 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성 요소(22)의 모든 디스크 스프링(48, 49, 50)은 동일한 스테인리스 스프링강 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기 휠 브레이크 액추에이터.
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