KR102643011B1 - 축회전 구동장치용 제동 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 구동축에 장착되는 피제동 기어; 상기 피제동 기어에 치합되는 제동 기어; 및 상기 제동 기어와 연결되고, 선택적으로 제1 작동 오일을 압축하여 오일압축 저항을 생성해 상기 제동 기어에 제공하도록 형성되는 오일압축 모듈을 포함하는, 축회전 구동장치용 제동 디바이스를 제공한다.

Description

축회전 구동장치용 제동 디바이스{BRAKING DEVICE FOR DRIVING APPARATUS OF SHAFT ROTATION}

본 발명은 축회전 구동장치에 대한 제동 디바이스에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에는 제동을 수행하기 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착된다. 승객과 화물의 안전을 위해 다양한 방식의 브레이크 시스템이 제안되고 있다.

캘리퍼 제동은 휠과 함께 회전하는 브레이크 디스크의 양측에 브레이크 패드를 접촉 및 가압하는 시스템이다. 브레이크 디스크와 브레이크 패드 간 마찰 또는 클램핑 압력에 의해 제동력이 얻어진다. 캘리퍼 제동은 브레이크 패드를 감싸서 브레이크 디스크 측으로 진퇴 이동시키는 캘리퍼를 포함한다. 캘리퍼에는 실린더 및 피스톤이 구비된다. 실린더의 내부에 제동을 위한 액압이 가해짐에 따라, 피스톤이 전진하여 브레이크 패드를 브레이크 디스크를 향해 가압하게 된다.

이러한 제동 방식에 따라서는, 일정기간 사용하면 브레이크 패드가 마모됨으로써, 이를 교환하여 주어야 한다. 브레이크 패드와 브레이크 디스크 간의 마찰시에는 브레이크 패드 등으로부터 미세 파티클이 발생한다. 이러한 미세 파티클은 대기 오염을 유발하기도 한다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 발명의 일 목적은, 브레이크 패드와 브레이크 디스크 간의 마찰을 이용하지 않고서 제동을 구현할 수 있는, 축회전 구동장치용 제동 디바이스를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 구동축의 정상 회전시에는 제동을 위한 저항이 구동축에 걸리지 않게 하여 정상 운전에 제한이 발생하지 않게 하는, 축회전 구동장치용 제동 디바이스를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 축회전 구동장치용 제동 디바이스는, 구동축에 장착되는 피제동 기어; 상기 피제동 기어에 치합되는 제동 기어; 및 상기 제동 기어와 연결되고, 선택적으로 제1 작동 오일을 압축하여 오일압축 저항을 생성해 상기 제동 기어에 제공하도록 형성되는 오일압축 모듈을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 피제동 기어는, 상기 제동 기어 보다 많은 기어이를 갖는 것일 수 있다.

여기서, 상기 오일압축 모듈은, 상기 제1 작동 오일이 수용된 내부 공간을 구비하는 하우징; 상기 내부 공간에 편심 배치되고, 상기 제동 기어와 축 연결되는 로터; 및 상기 로터에서 상기 내부 공간의 내주면을 향해 이동 가능하게 배치되어, 상기 로터의 회전시에 상기 내주면을 향해 이동한 정도에 따라 상기 제1 작동 오일을 압축하도록 형성되는 베인을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 내부 공간 중 상기 로터가 차지하는 공간을 제외한 공간은, 상기 베인에 의해 상기 제1 작동 오일이 압축되어 상기 오일압축 저항을 발생시키는 압축 영역과, 상기 제1 작동 오일의 압축이 해제되는 해제 영역을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 오일압축 모듈은, 상기 베인을 상기 내주면에서 멀어지는 방향으로 견인하도록 형성되는 견인 유닛을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 견인 유닛은, 상기 베인을 상기 로터의 내부로 탄성적으로 후퇴시키는 인장 스프링을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 오일압축 모듈은, 상기 내부 공간에 연통되어, 상기 제1 작동 오일을 순환시키도록 형성되는 순환 채널을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 오일압축 모듈은, 상기 순환 채널에 설치되어, 상기 순환 채널의 유동 단면적을 조정하도록 형성되는 조정 밸브를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 오일압축 모듈은, 상기 베인을 상기 내주면을 향해 가압하는 방향으로 제2 작동 오일을 안내하는 안내 채널을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 안내 채널은, 상기 로터의 중심에서 상기 베인이 상기 내주면을 향해 이동하는 방향을 따라 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 축회전 구동장치용 제동 디바이스에 의하면, 구동축에 장착되는 피제동 기어와 치합되는 제동 기어는 오일압축 모듈이 제1 작동 오일을 압축하여 생성되는 오일압축 저항을 제공받아 제동되기에, 기존의 브레이크 패드와 브레이크 디스크 간의 마찰을 이용하지 않고도 제동을 구현할 수 있다.

나아가, 오일압축 모듈에 의한 오일압축 저항은 제동시에 선택적으로 생성되기에, 오일압축 모듈에 의해 구동축의 정상 회전시에는 저항이 발생하지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축회전 구동장치용 제동 디바이스(100)에 대한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 오일압축 모듈(150)의 비압축 상태를 보인 단면도이다.
도 3은 도 1의 오일압축 모듈(150)의 압축 상태를 보인 단면도이다.
도 4는 도 1의 오일압축 모듈(150)의 일 변형예에 따른 오일압축 모듈(150')에 대한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 변경을 가할 수 있고 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 어느 하나의 실시예의 구성과 다른 실시예의 구성을 서로 치환하거나 부가하는 것은 물론 본 발명의 기술적 사상과 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께가 과장되게 크거나 작게 표현될 수 있으나, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 아니 될 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예나 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 그리고 단수의 표현은, 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이다. 즉 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들이 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에 있다"거나 "하부에 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 바로 위에 배치되어 있는 것뿐만 아니라 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축회전 구동장치용 제동 디바이스(100)에 대한 분해 사시도이다.

본 도면을 참조하면, 제동 디바이스(100)는, 피제동 기어(110), 제동 기어(130), 및 오일압축 모듈(150)을 포함할 수 있다. 제동 디바이스(100)는 또한 케이싱(170)을 더 포함할 수도 있다.

피제동 기어(110)는 구동축(DS)에 설치된다. 구동축(DS)은, 예를 들어 차량의 휠(W)을 구동하는 축일 수 있다. 구동축(DS)은 휠(W)을 구동하기 위하여 회전하는 구성이다. 상기 축회전 구동장치는 축{예를 들어, 구동축(DS)}의 회전을 통해 대상물{예를 들어, 휠(W)}을 구동하는 장치{예를 들어, 구동계}를 말한다. 상기 축회전 구동장치는, 또한 상기 구동계를 갖는 자동차, 또는 각종 비히클(vehicle)을 포함할 수도 있다.

제동 기어(130)는 피제동 기어(110)에 치합되는 기어이다. 제동 기어(130)는 피제동 기어(110) 보다 적은 수의 기어이를 가질 수 있다. 그에 의해, 제동 기어(130)의 한 바퀴 회전에도 피제동 기어(110)는 한 바퀴를 회전하지 않는다.

오일압축 모듈(150)은 선택적으로 오일압축 저항을 생성하는 구성이다. 상기 오일압축 저항은 하우징(151) 내에서 발생된다. 하우징(151) 내에서 발생된 상기 오일압축 저항은 로터축(156)을 통해 제동 기어(130)로 전달된다. 로터축(156)은 오일압축 모듈(150)의 로터(155, 도 2 참조)와 제동 기어(130)가 함께 회전하도록 연결한다.

케이싱(170)은 로터축(156)을 회전 가능하게 지지하는 구성이다. 이를 위해, 케이싱(170)은 예를 들어 차량의 차체에 장착될 수 있다. 케이싱(170)은 또한 제동 기어(130)를 보호하고, 그가 피제동 기어(110)에 맞물린 상태를 유지할 수도 있다.

이러한 구성에 의하면, 오일압축 모듈(150)은 차량의 운전자가 브레이크 페달을 밟는 등의 경우에 선택적으로 상기 오일압축 저항을 발생시킨다. 상기 오일압축 저항에 의해 제동 기어(130)의 회전에는 저항이 인가된다.

제동 기어(130)가 저항에 의해 회전하지 못하게 되고, 그 저항은 치합된 피제동 기어(110)에도 그대로 전달된다. 그 결과, 피제동 기어(110)에 결합된 휠(W) 역시 회전에 제한을 받아 제동된다.

이상의 오일압축 모듈(150)에 대해서는 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

도 2는 도 1의 오일압축 모듈(150)의 비압축 상태를 보인 단면도이다.

본 도면을 참조하면, 오일압축 모듈(150)은, 앞서 설명한 하우징(151)에 더하여, 로터(155), 베인(157), 그리고 견인 유닛(159)을 포함할 수 있다.

하우징(151)은 대체로 직육면체 혹은 원통체 형상을 가질 수 있다. 하우징(151)은 내부 공간(153)을 갖는 중공체이다. 내부 공간(153)은 대체로 원통 형상을 가져서, 본 도면과 같은 원형 단면을 형성할 수 있다. 내부 공간(153)는 제1 작동 오일이 수용될 수 있다. 상기 제1 작동 오일은, 예를 들어 윤활유일 수 있다.

로터(155)는 내부 공간(153)에 회전 가능하게 배치되는 구성이다. 로터(155)는 대체로 원통 형상을 가져서, 본 도면과 같은 원형 단면을 형성할 수 있다. 로터(155)의 원형 단면은 내부 공간(153)의 원형 단면에 비해 작은 지름을 갖는다.

로터(155)는 내부 공간(153)의 중심에 대해 편심되게 위치한다. 그에 따라, 로터(155)의 일 부분은 다른 부분보다 내부 공간(153)을 형성하는 내주면에 가깝게 위치한다. 그와 반대로, 상기 다른 부분은 상기 일 부분보다 상기 내주면에서 멀리 위치한다. 로터(155)의 회전축인 로터축(156)은 제동 기어(130)와 연결된다.

베인(157)은 로터(155)의 외주면에서 상기 내주면을 향해 이동 가능하게 배치된다. 베인(157)은 로터(155)의 둘레 방향을 따라서 복수 개로 구비될 수 있다. 본 도면에서는 베인(157)이 90° 간격으로 네 개가 배치된 것을 예시하고 있다. 베인(157)은 로터(155)의 회전시에 상기 내주면을 향해 이동한 정도에 따라 상기 제1 작동 오일이 압축되게 한다.

본 도면에서 베인(157)은 로터(155) 내로 완전히 후퇴된 상태이다. 이 상태에서 베인(157)은 상기 제1 작동 오일을 압축하지는 않는다(비압축 모드). 상기 제1 작동 오일은 상기 오일압축 저항을 발생시키지 않아서(오일에 대한 압축 해제), 로터축(156)이 무저항 상태로 회전하게 한다. 이는 제동 기어(130) 및 피제동 기어(110)에 대해서도 마찬가지고, 그 결과 휠(W, 도 1 참조)은 무저항 상태로 회전하게 된다.

베인(157)을 후퇴시키는 구성은 견인 유닛(159)이다. 견인 유닛(159)은 베인(157)을 상기 내주면에서 멀어지는 방향, 구체적으로 로터(155)의 내측 방향으로 후퇴시킨다. 견인 유닛(159)은, 구체적으로, 베인(157)을 탄성적으로 후퇴시키는 인장 스프링일 수 있다. 상기 인장 스프링의 일 단이 베인(157)에 결합될 때, 그의 타단은 로터축(156)에 결합될 수 있다.

상기 제1 작동 오일을 압축하는 상태에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 도 1의 오일압축 모듈(150)의 압축 상태를 보인 단면도이다.

본 도면을 참조하면, 베인(157)을 상기 내주면을 향해 전진시키기 위해서는 안내 채널(161)이 구비된다. 안내 채널(161)은 베인(157)을 상기 내주면을 향해 가압하는 힘을 발휘하도록 제2 작동 오일을 안내하는 구성이다.

안내 채널(161)은 로터(155)의 중심에서 베인(157)이 상기 내주면을 향해 이동하는 방향을 따라 형성될 수 있다. 베인(157)이 네 개인 본 실시예에 대응하여, 안내 채널(161)는 네 개의 가지로 분기될 수 있다. 안내 채널(161)은 차량 운전자가 브레이크 페달(BP)을 밟음에 따라 공급되는 상기 제2 작동 오일을 받아서 베인(157)으로 안내한다. 구체적으로, 브레이크 페달(BP)에 대한 조작에 연동된 실린더(BC)의 작동에 의해, 상기 제2 작동 오일은 오일 라인(OL)을 따라 안내 채널(161)로 주입된다. 오일 라인(OL)에서 어큐뮬레이터(A)는 상기 제2 작동 오일의 압력 변동을 흡수한다. 상기 제2 작동 오일의 유입에 의해 가압된 베인(157)은, 견인 유닛(159)의 탄성력을 이기고서 상기 내주면을 향해 전진한다.

베인(157)은 상기 제2 작동 오일이 일정 수준 이상의 압력(양)으로 공급됨에 의해, 본 도면에 예시된 바와 같이 상기 내주면과 접촉할 수 있다. 상기 압력의 정도에 따라서, 베인(157)은 본 도면과 도 2에서의 위치 사이에 놓일 수도 있다.

본 도면에서, 내부 공간(153) 중 로터(155)가 차지하는 공간을 제외하는 공간은 크게 두 가지 영역으로 나뉠 수 있다. 로터(155)가 시계 방향으로 회전한다고 할 때, 도면상 6시부터 12시까지의 영역은 압축 영역(153a)이다. 나머지 12시부터 6시까지의 영역은 해제 영역(153b)이다.

압축 영역(153a)에서는 로터(155)의 회전에 따라 베인(157)이 상기 제1 작동 오일을 점점 더 좁아지는 공간으로 밀어 넣게 된다. 그 결과, 상기 제1 작동 오일은 압축되면서 상기 오일압축 저항을 발생시킨다. 해제 영역(153b)에서는 로터(155)의 회전에 따라 베인(157)이 상기 제1 작동 오일을 점점 더 넓어지는 공간으로 밀어 낸다. 그에 따라, 상기 제1 작동 오일은 압축이 해제되고, 상기 오일압축 저항도 사라지게 된다.

종합적으로, 베인(157)이 상기 내주면을 향해 이동된 상태(압축 모드)에서는, 압축 영역(153a)에서의 상기 오일압축 저항의 발생에 따라, 휠(W)은 제동될 수 있다. 휠(W)이 제동되는 힘은 크게는 베인(157)이 상기 내주면을 향해 전개된 정도에 따라 결정될 수 있다.

앞서의 오일압축 모듈(150)의 다른 형태에 대해서는 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 도 1의 오일압축 모듈(150)의 일 변형예에 따른 오일압축 모듈(150')에 대한 단면도이다. 본 변형예에서는 앞선 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다.

본 도면을 참조하면, 오일압축 모듈(150')은, 앞선 실시예에 더하여, 순환 채널(163)과 조정 밸브(165)를 더 포함할 수 있다.

순환 채널(163)은 내부 공간(153)에 연통되어, 상기 제1 작동 오일이 순환하는 통로를 형성한다. 상기 제1 작동 오일은 순환 채널(163)을 따라서 내부 공간(153)으로 유입되고, 또한 내부 공간(153)에서 유출되기도 한다. 상기 제1 작동 오일은 도면상 6시 방향으로 내부 공간(153)에 유입되고, 12시 방향으로 내부 공간(153)으로부터 유출될 수 있다.

조정 밸브(165)은 순환 채널(163)에 설치되어, 순환 채널(163)의 유동 단면적을 조정하는 구성이다. 상기 유동 단면적을 조정한다는 것은, 순환 채널(163)을 폐쇄하여 상기 제1 작동 오일이 유동하지 못하게 하는 것도 포함한다. 조정 밸브(165)가 상기 유동 단면적을 조정함에 따라, 상기 제1 작동 오일은 상기 내부 공간(153)에 더 많이 머물거나 더 적게 머물 수 있다. 그에 따라, 상기 오일압축 저항의 크기가 조절될 수 있다.

이러한 구성에 따라, 상기 오일압축 저항의 크기는 베인(157)이 상기 내주면을 향해 이동한 정도{상기 제2 작동 오일의 작용 압력}뿐 아니라, 순환 채널(163)의 유동 단면적의 크기 조정 정도에 따라 달라질 수 있다.

100: 축회전 구동장치용 제동 디바이스 110: 피제동 기어
130: 제동 기어 150,150': 오입압축 모듈
170: 케이싱

Claims (10)

1. 구동축에 장착되는 피제동 기어;
   상기 피제동 기어에 치합되는 제동 기어; 및
   상기 제동 기어와 연결되고, 수용된 제1 작동 오일을 압축하여 오일압축 저항을 생성해 상기 제동 기어에 제공하는 압축 모드와 상기 제1 작동 오일에 대한 압축을 해제하여 상기 오일압축 저항을 생성하지 않는 비압축 모드 간에 선택적으로 작동하도록 형성되는 오일압축 모듈을 포함하고,
   상기 오일압축 모듈은,
   상기 제1 작동 오일이 수용된 내부 공간을 구비하는 하우징;
   상기 내부 공간에 편심 배치되고, 상기 제동 기어와 축 연결되는 로터; 및
   상기 로터의 외주면에서 상기 내부 공간의 내주면을 향해 이동 가능하게 배치되어, 상기 압축 모드에서 상기 로터의 회전시에 상기 내주면을 향해 이동한 정도에 따라 상기 제1 작동 오일을 압축하도록 형성되는 베인을 포함하는, 축회전 구동장치용 제동 디바이스.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 피제동 기어는,
   상기 제동 기어 보다 많은 기어이를 갖는 것인, 축회전 구동장치용 제동 디바이스.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 내부 공간 중 상기 로터가 차지하는 공간을 제외한 공간은,
   상기 베인에 의해 상기 제1 작동 오일이 압축되어 상기 오일압축 저항을 발생시키는 압축 영역과, 상기 제1 작동 오일의 압축이 해제되는 해제 영역을 포함하는, 축회전 구동장치용 제동 디바이스.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 오일압축 모듈은,
   상기 베인을 상기 내주면에서 멀어지는 방향으로 견인하여 상기 비압축 모드로 전환되게 하도록 형성되는 견인 유닛을 더 포함하는, 축회전 구동장치용 제동 디바이스.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 견인 유닛은,
   상기 베인을 상기 로터의 내부로 탄성적으로 후퇴시키는 인장 스프링을 포함하는, 축회전 구동장치용 제동 디바이스.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 오일압축 모듈은,
   상기 내부 공간에 연통되어, 상기 제1 작동 오일을 순환시키도록 형성되는 순환 채널을 더 포함하는, 축회전 구동장치용 제동 디바이스.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 오일압축 모듈은,
   상기 순환 채널에 설치되어, 상기 순환 채널의 유동 단면적을 조정하도록 형성되는 조정 밸브를 더 포함하는, 축회전 구동장치용 제동 디바이스.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 오일압축 모듈은,
   상기 베인을 상기 내주면을 향해 가압하여 상기 압축 모드로 전환되게 하도록 제2 작동 오일을 안내하는 안내 채널을 더 포함하는, 축회전 구동장치용 제동 디바이스.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 안내 채널은,
    상기 로터의 중심에서 상기 베인이 상기 내주면을 향해 이동하는 방향을 따라 형성되는, 축회전 구동장치용 제동 디바이스.

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