KR102674016B1

KR102674016B1 - 전자기계식 액추에이터 패키지

Info

Publication number: KR102674016B1
Application number: KR1020190013076A
Authority: KR
Inventors: 로즈 케빈; 스트라이더 트로이; 그로브 조슈아
Original assignee: 에이치엘만도 주식회사
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2024-06-11
Also published as: US20190242448A1; EP3521118B1; EP3521118A1; KR20190095150A; US10794442B2

Abstract

브레이크 어셈블리를 작동시키기 위한 전자기계식 액추에이터 패키지는 구동 풀리가 형성된 모터 로터 샤프트를 포함하는 모터; 다수의 구동 벨트들을 통하여 모터 로터 샤프트를 브레이크 어셈블리와 연동되는 액추에이터 출력부와 연결하는 다중-스테이지 벨트 구동 장치; 회로 기판; 및 모터, 다중-스테이지 벨트 구동 장치 및 회로 기판을 둘러싸는 하우징을 포함할 수 있고, 회로 기판은 모터 로터 샤프트의 일단과 하우징의 내부 면 사이에 위치된다. 전자기계식 액추에이터 패키지는 기계적인 효율을 개선할 뿐만 아니라 패키징 사이즈와 매스를 감소시킬 수 있다. 또한, 전자기계식 액추에이터 패키지는 작동 노이즈를 감소시킬 수 있다.

Description

전자기계식 액추에이터 패키지{ELECTROMECHANICAL ACTUATOR PACKAGE}

본 개시의 몇몇 실시예들은 전기적으로 작동되는 브레이크 시스템들, 특히, 브레이크 어셈블리, 예를 들면, 그러나 이에 한정되지 않는, 브레이크 캘리퍼를 구동하는 다중-스테이지 벨트 장치를 포함하는 전자기계식 액추에이터 패키지에 관한 것이다.

자동차를 위한 브레이크 시스템은, 기능적으로 차량의 속도를 감소시키거나 정치 위치로 차량을 유지시킨다. 다양한 유형들의 브레이크 시스템들은 일반적으로 유압식, 안티-록 또는 "ABS", 그리고 전기식 또는 "브레이크 바이 와이어"를 포함하여, 자동차들에서 사용된다. 예를 들면, 유압식 브레이크 시스템에서, 유압유는 차량의 휠의 회전을 늦추거나 정지시키기 위해 에너지를 브레이크 페달로부터 브레이크 패드로 전달한다. 전자 장치는 유압식 브레이크 시스템에서 유압유를 제어한다. 전기식 브레이크 시스템에서, 브레이크의 적용 및 해제는 전기 신호를 통한 전기 캘리퍼에 의해 제어된다.

이러한 전기식 브레이크 시스템은 전형적으로 케이블에 의해, 헤드 내의 드럼으로서, 브레이크 캘리퍼에 연결되거나, 또는 브레이크 캘리퍼에 직접 부착된 전자기계식 액추에이터를 포함한다. 액추에이터는 케이블을 이동시키거나, 스크루를 구동하고 브레이크를 작동하기 위해 전력을 회전 기계적인 출력으로 변환한다. 일반적으로, 전자기계식 액추에이터는 모터와 기어 시스템을 포함한다. 전형적으로, 기어 시스템을 위해 몇몇 큰 기어들 또는 많은 작은 기어들이 필요한 부하 전달을 위해 필요하다.

위에서 논의된 몇몇 이슈들뿐만 아니라 다른 가능한 이슈들을 고려한 장치와 방법을 갖는 것이 바람직할 것이다.

본 개시의 특징들과 이점들은 수반하는 도면들과 함께 읽혀져야 하는 다음 상세한 설명과 상세한 설명의 끝에 첨부된 청구항들로부터 더욱 쉽게 이해되고 명백해질 것이다.

본 개시의 몇몇 실시예들에 따르면, 브레이크 어셈블리를 작동시키기 위한 전자기계식 액추에이터 패키지는, 모터 로터 샤프트를 포함하는 모터; 다수의 구동 벨트들을 통하여 모터 로터 샤프트를 브레이크 어셈블리와 연동되는 액추에이터 출력부와 연결하는 다중-스테이지 벨트 구동 장치; 회로 기판; 및 모터, 다중-스테이지 벨트 구동 장치 및 회로 기판을 둘러싸는 하우징을 포함할 수 있고, 회로 기판은 모터 로터 샤프트의 일단과 하우징의 내부 면 사이에 위치된다.

본 개시의 특정 실시예들에 따르면, 모터 로터 샤프트의 구동 풀리는 모터 로터 샤프트의 외주면 상에 직접 구비될 수 있다.

본 개시의 몇몇 실시예들에 따르면, 다중-스테이지 벨트 구동 장치는, 제1 스테이지 구동 벨트; 제1 스테이지 구동 벨트를 통하여 모터 로터 샤프트의 구동 풀리에 연결된 제1 스테이지 피동 풀리; 제2 스테이지 구동 벨트; 액추에이터 출력부와 연동되는 제2 스테이지 피동 풀리; 제2 스테이지 구동 벨트를 통하여 제2 스테이지 피동 풀리에 연결된 제2 스테이지 구동 풀리; 및 제1 스테이지 피동 풀리를 제2 스테이지 구동 풀리에 연결하는 연결 샤프트를 포함할 수 있다.

본 개시의 특성 및 이점들의 더 좋은 이해는 아래 상세한 설명과 도면들을 참조하여 얻어질 수 있다.

본 개시에 따른 다양한 실시예들은 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 브레이크 어셈블리에 연결된 전자기계식 액추에이터 패키지의 측면도를 보여준다.
도 1b는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 브레이크 어셈블리에 연결된 전자기계식 액추에이터 패키지의 상부 사시도를 보여준다.
도 2a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 전자기계식 액추에이터 패키지의 단면도를 보여준다.
도 2b는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 전자기계식 액추에이터 패키지의 사시도를 보여준다.
다른 도면들에서 대응하는 숫자들 및 기호들은 다르게 지시되지 않는 한 일반적으로 대응하는 부분들을 언급한다. 도면들은 실시예들의 관련된 측면들을 명백히 설명하기 위해 도시되고 반드시 축적대로 도시된 것은 아니다.

다음 상세한 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예들을 예로써 보여주는 수반하는 도면들이 참조된다. 이러한 실시예들은 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 구체적으로 설명된다, 그리고 다른 실시예들이 이용될 수 있고 구조적, 논리적 및 전기적인 변화들이 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 점을 이해해야 한다. 따라서, 다음 상세한 설명은 제한하는 의미로 해석되어서는 안되며, 본 발명의 범위는 오직 첨부된 청구항들 및 그 균등물들에 의해서만 정의된다. 도면들에서 동일한 번호들은 동일한 구성 요소들을 지칭하고, 사용의 맥락으로부터 명백해질 것이다.

도 1a와 1b는 전자기계식 액추에이터 패키지가 브레이크 어셈블리에 연결된 예시적인 실시예를 도시한다. 도 1a, 1b에 보여진 것처럼, 전자기계식 액추에이터 패키지(100)는, 예를 들면, 브레이크 캘리퍼와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는, 브레이크 어셈블리에 직접 장착되거나 간접적으로 연결된다. 전자기계식 액추에이터 패키지(100)는 브레이크 캘리퍼(110)를 작동시키거나 구동하도록 구성된다. 전자기계식 액추에이터 패키지(100)는 도 2a,2b의 액추에이터 출력부(260)를 통해 브레이크 캘리퍼(110)로 제동력을 공급할 수 있다. 전자기계식 액추에이터 패키지(100)는 브레이크들을 작동하기 위하여 다양한 방식들을 사용하여 브레이크 캘리퍼(110)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 전자기계식 액추에이터 패키지(100)의 도 2a, 2b의 액추에이터 출력부(260)는 브레이크를 작동시키기 위한 축방향력을 생성하도록 브레이크 캘리퍼(110)의 볼 스크루 장치에 부착될 수 있다. 전자기계식 액추에이터 패키지(100)는 프레임, 바디, 및 트림 부품들을 포함하는 차량의 임의의 적절한 부분에 장착될 수 있다.

도 2a는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 전자기계식 액추에이터 패키지의 단면도를 보여준다. 도 2b는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 전자기계식 액추에이터 패키지의 사시도를 보여준다.

모터(220)는 하우징(210)에 고정되게 장착된다. 모터(220)는 하우징(210) 내에 형성된 튜브 형의 캐비티에 배치될 수 있고 하우징(210)의 아랫부분에 고정될 수 있다. 모터(220)는 전기 모터일 수 있고, 회로 기판(230)을 향해 축 방향으로 연장하는 모터 로터 샤프트(222)를 포함할 수 있다. 모터(220)는 하나 이상의 전기 컨덕터들(226)을 통하여 회로 기판(230) 및/또는 전기 커넥터(250)에 전기적으로 연결될 수 있다. 전기 컨덕터들(226)은 회로 기판(230)이나 전기 커넥터(250) 상의 적절한 단자들에 모터(220)를 연결할 수 있다. 모터(220)는 모터(220)의 모터 로터 샤프트(222)의 요구되는 회전 속도 및 회전 방향을 제공하기 위해 회로 기판(230)에 의해 작동되고 제어될 수 있다. 대안으로, 모터(220)는 전기 커넥터(250)를 통하여 외부 장치에 전기적으로 연결되고, 전기 커넥터(250)를 통하여 전자기계식 액추에이터 패키지(100)의 외부에 배치된 컨트롤러 및/또는 외부 전원 공급기 등과 같은 외부 장치에 의해 작동 및/또는 제어되고, 외부 장치에 의해 작동 및/또는 제어될 수 있다.

구동 풀리(224)는 모터 로터 샤프트(222) 상에 직접 형성되거나 모터 로터 샤프트(222)에 부착될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 구동 풀리(224)는 구동 벨트(242)에 연결되도록 모터 로터 샤프트(222)의 외주면 상에 직접 구비될 수 있다. 예를 들면, 구동 풀리(224)는 모터 로터 샤프트(222)의 말단에 또는 인접하게 형성될 수 있다. 구동 풀리(224)는 모터 로터 샤프트(222)의 외주면 상에 직접 스플라인 형성될 수 있다. 구동 풀리(224)는 구동 벨트(242)의 내부 면과 맞물리는 외주면을 가질 수 있다. 구동 풀리(224)의 외주면은 구동 벨트(242)와 구동 풀리(224) 사이의 파지 접촉을 보장하는 것을 돕기 위한 임의의 적절한 요철 또는 세레이션 등을 가질 수 있다. 예를 들면, 구동 풀리(224)의 외부 면과 구동 벨트(242)의 내부 면은 그것들의 내에 형성된 돌출부들 및/또는 노치들이 맞물리는 톱니 형태를 포함할 수 있다. 구동 풀리(224)는 구동 벨트(22)의 내부 면 상에 형성된 교번하는 홈들 및 이들과 맞물리기 위해 그것의 외주면 상에 교번하는 이들 및 홈들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 2018.08.31에 출원된 미국 특허 출원 번호 No. 16/118,432에 설명된 모터 로터 샤프트, 구동 풀리 및 구동 벨트 등으로 대체될 수 있다. 다른 실시예에서, 모터 로터 샤프트(222)의 외주면 상에 구동 풀리(224)를 구비하는 대신에, 구동 풀리(224)는 모터 로터 샤프트(222)와 별도의 부품으로서 모터 로터 샤프트(222)에 장착되고 압착될 수 있다.

모터 로터 샤프트(222)의 구동 풀리(224)는 회전 가능하게 다중-스테이지 벨트 구동 장치(240)와 맞물린다. 예시적인 실시예에서, 다중-스테이지 벨트 구동 장치(240)는 제1 스테이지 벨트 어셈블리(241)와 제2 스테이지 벨트 어셈블리(246)를 포함하는 듀얼-스테이지 벨트 구동 장치일 수 있다. 다중-스테이지 벨트 구동 장치(240)는 액추에이터 출력부(260)를 통하여 브레이크 캘리퍼(110)에 제동력을 공급하도록 모터(220)로부터의 토크를 증대시키도록 구성될 수 있다.

제1 스테이지 벨트 어셈블리(241)는 제1 스테이지 구동 벨트(242)와 제1 스테이지 피동 풀리(243)를 포함할 수 있다. 모터 로터 샤프트(222)의 구동 풀리(224)와 다중-스테이지 벨트 구동 장치(240)의 제1 스테이지 피동 풀리(243)는 회전 가능하게 제1 스테이지 구동 벨트(242)를 통하여 서로 연결된다. 구동 풀리(224)와 제1 스테이지 피동 풀리(243) 각각은 제1 스테이지 구동 벨트(242)의 내부 면에 맞물리는 외부 면을 포함할 수 있다. 구동 풀리(224) 및 제1 스테이지 피동 풀리(243)의 표면들은 구동 벨트(242)와 풀리들(224, 243) 사이의 파지 접촉을 보장하는 것을 돕기 위한 임의의 적절한 요철 또는 세레이션 등을 가질 수 있다. 예를 들면, 풀리들(224, 243)의 표면들과 구동 벨트(242)의 내부 면은 그것들의 내에 형성된 돌출부들 및/또는 노치들이 맞물리는 톱니 형태를 포함할 수 있다.

제1 스테이지 구동 벨트(242)는 구동 풀리(224) 및 제1 스테이지 피동 풀리(243)의 외주들에 안착된다. 따라서, 모터 로터 샤프트(222)의 구동 풀리(224)의 회전 이동은 다중-스테이지 벨트 구동 장치(240)의 제1 스테이지 피동 풀리(243)의 회전을 야기한다. 풀리들(224, 243)의 직경들은 모터 로터 샤프트(222)의 구동 풀리(224)의 회전 속도가 다중-스테이지 벨트 구동 장치(240)의 제1 스테이지 피동 풀리(243)의 회전 속도와 다르도록, 임의의 요구되는 기어비를 제공하기 위한 임의의 적절한 크기일 수 있다. 예를 들면, 제1 스테이지 피동 풀리(243)의 직경은 모터 로터 샤프트(222)의 구동 풀리(224)의 직경의 7배 ~ 10배 사이일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.

제1 스테이지 구동 벨트(242)는 풀리들(224, 243) 주위에 감기고 그것들의 회전 동안 풀리들(224, 243)의 외부 면들과 맞물림을 유지하기에 충분히 유연한 임의의 재료 또는 재료들의 조합으로 만들어질 수 있다. 제1 스테이지 구동 벨트(242)는 V 벨트이거나 코그 벨트일 수 있고, 체인을 형성하는 개별적인 링크들로 만들어질 수도 있다. 제1 스테이지 구동 벨트(242)는 탄성 중합체로 만들어질 수 있고, 내부 금속 보강 부재들을 포함할 수 있다.

다중-스테이지 벨트 구동 장치(240)는 제1 스테이지 벨트 어셈블리(241)를 제2 스테이지 벨트 어셈블리(246)에 연결하는 연결 샤프트(245)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 연결 샤프트(245)는 제1 스테이지 피동 풀리(243)의 토크를 제2 스테이지 구동 풀리(248)로 전달하기 위해 제1 스테이지 벨트 어셈블리(241)의 제1 스테이지 피동 풀리(243)를 제2 스테이지 벨트 어셈블리(246)의 제2 스테이지 구동 풀리(248)에 연결할 수 있다. 제1 스테이지 벨트 어셈블리(241)의 제1 스테이지 피동 풀리(243)와 제2 스테이지 벨트 어셈블리(246)의 제2 스테이지 구동 풀리(248)의 직경들은 최적화된 감소비 및 모터 출력 토크를 제공하기 위해 임의의 적절한 크기를 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 스테이지 피동 풀리(243)의 직경은 제2 스테이지 구동 풀리(248)의 직경보다 크다. 연결 샤프트(245)는 모터 로터 샤프트(222)에 실질적으로 축 방향으로 평행하게 위치될 수 있지만, 연결 샤프트(245)의 방향은 변경될 수 있다.

작동 중에, 제1 스테이지 벨트 어셈블리(241)는 모터(220)의 구동 풀리(224)와 제1 스테이지 구동 벨트(242)에 의해 회전 가능하게 연결된 제1 스테이지 벨트 어셈블리(241)의 제1 스테이지 피동 풀리(243)를 사용함에 의해 모터(220)로부터의 토크를 증대시키고, 제1 스테이지 벨트 어셈블리(241)에 의해 증대된 토크는 연결 샤프트(245)에 의해 제2 스테이지 벨트 어셈블리(246)로 전달된다.

다중-스테이지 벨트 구동 장치(240)는 제2 스테이지 벨트 어셈블리(246)를 더 포함한다. 제2 스테이지 벨트 어셈블리(246)는 제2 스테이지 구동 벨트(247), 제2 스테이지 구동 풀리(248) 및 제2 스테이지 피동 풀리(249)를 포함할 수 있다. 제2 스테이지 벨트 어셈블리(246)는 제1 스테이지 벨트 어셈블리(241)로부터 전달된 토크를 더 증대시키고 액추에이터 출력부(260)로 증대된 토크를 제공하도록 구성될 수 있다. 제2 스테이지 구동 풀리(248)와 제2 스테이지 피동 풀리(249)는 제2 스테이지 구동 벨트(247)를 통하여 서로 회전 가능하게 연결된다. 제2 스테이지 구동 풀리(248)와 제2 스테이지 피동 풀리(249) 각각은 제2 스테이지 구동 벨트(247)의 내부 면과 맞물리는 외부 면을 갖는다. 제2 스테이지 구동 풀리(248)와 제2 스테이지 피동 풀리(249)의 표면들은 제2 스테이지 구동 벨트(247)과 풀리들(248, 249) 사이의 파지 접촉을 보장하는 것을 돕기 위한 임의의 적절한 요철 또는 세레이션 등을 가질 수 있다. 예를 들면, 풀리들(248, 249)의 표면들과 제2 스테이지 구동 벨트(247)의 내부 면은 그것들의 내에 형성된 돌출부들 및/또는 노치들이 맞물리는 톱니 형태를 포함할 수 있다.

제2 스테이지 구동 벨트(247)는 제2 스테이지 구동 풀리(248)와 제2 스테이지 피동 풀리(249)의 외주들에 안착된다. 따라서, 제2 스테이지 구동 풀리(248)의 회전 이동은 제2 스테이지 피동 풀리(249)의 회전을 야기한다. 풀리들(248, 249)의 직경들은 제2 스테이지 구동 풀리(248)의 회전 속도가 제2 스테이지 피동 풀리(249)의 회전 속도와 다르도록, 임의의 요구되는 기어비를 제공하기 위한 임의의 적절한 크기일 수 있다. 예를 들면, 제2 스테이지 피동 풀리(249)의 직경은 제2 스테이지 구동 풀리(248)의 직경의 3 ~ 7배일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.

제2 스테이지 구동 벨트(247)는 풀리들(248, 249) 주위에 감기고 그것들의 회전 동안 풀리들(248, 249)의 외부 면들과 맞물림을 유지하기에 충분히 유연한 임의의 적절한 재료 또는 재료들의 조합으로 만들어질 수 있다. 제2 스테이지 구동 벨트(247)는 V 벨트이거나 코그 벨트일 수 있고, 체인을 형성하는 개별적인 링크들로 만들어질 수도 있다. 제2 스테이지 구동 벨트(247)는 탄성 중합체로 만들어질 수 있고, 내부 금속 보강 부재들을 포함할 수 있다.

제2 스테이지 피동 풀리(249)는 액추에이터 출력부(260)와 연동될 수 있다. 액추에이터 출력부(260)는 제2 스테이지 피동 풀리(249)의 측부 상에 직접 형성되거나 제2 스테이지 구동 풀리(249)에 고정되게 연결될 수 있다. 액추에이터 출력부(260)는 브레이크 어셈블리의 부분과 연결될 수 있는 다양한 형태들을 가질 수 있다. 예를 들면, 액추에이터 출력부(260)는 회전 래시(rotational lash)를 방지하거나 최소화하기 위해 제2 스테이지 피동 풀리(249)의 일측으로부터 연장하는 돌출부, 예컨대, 톱니형, 나사식 또는 스플라인드 샤프트로 형성될 수 있다. 대안으로, 액추에이터 출력부(260)는 회전 래시를 방지하거나 최소화하기 위해 브레이크 어셈블리의 부분을 수용하는 톱니형, 나사식 또는 스플라인드 보어로 형성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전자기계식 액추에이터 패키지(100)의 액추에이터 출력부(260)는 브레이크를 작동시키기 위한 축방향력을 생성하도록 브레이크 캘리퍼(110)의 볼 스크루 장치에 부착될 수 있다.

액추에이터 출력부(260)의 출력 토크는 모터(220)의 토크, 풀리들(224, 243, 248, 249)의 직경들, 및/또는 벨트 감속비를 다양하게 함에 의해 특정 토크 요건들에 따라 조정되거나 조정 가능할 수 있다. 모터 로터 샤프트(222)의 구동 풀리(224)와 액추에이터 출력부(260) 사이의 벨트비(또는 1/직경비 또는 속도비)는, 예를 들면, 1:20과 1:30 사이일 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 본 개시의 실시예에 따르면, 다중-스테이지 벨트 구동 장치(240)는 기계적인 효율을 개선할 뿐만 아니라 패키징 사이즈와 매스를 감소시킬 수 있다. 또한, 다중-스테이지 벨트 구동 장치(240)는 작동 노이즈를 감소시킬 수 있다.

회로 기판(230)은 하우징(210)의 내부에 장착될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 회로 기판(230)은 하우징(210) 내에 완전히 포함될 수 있다. 회로 기판(230)은 모터 로터 샤프트(222)의 일단, 예를 들면, 모터 로터 샤프트(222)의 말단이나 모터 로터 샤프트(222)의 구동 풀리(224)와 회로 기판(230)의 내부 면 사이에 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 예를 들면, 회로 기판(230)은, 요구되지 않더라도, 대체적으로 모터 로터 샤프트(222)의 축에 수직인 방향으로 배열될 수 있다. 회로 기판(230)은 임의의 적절한 방식, 예컨대 하우징(210)에 내적으로 형성된 클립들이나 스냅들, 또는 나사들에 의해 하우징(210) 내에 유지될 수 있다.

회로 기판(230)은 임의의 적절한 회로와 그것에 장착되는, 마이크로프로세서와 같은, 전자적인 부품들을 포함할 수 있다. 회로 기판(230)은 모터(220)를 제어하도록, 예를 들면, 모터(220)로 전원을 공급하고, 모터(220)의 작동을 활성화 또는 비활성화시키고, 모터(220)의 속도 및/또는 모터(220)의 회전 방향을 변경하도록 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 회로 기판(230)은 대향되는 제1 면(231)과 제2 면(232)을 가질 수 있다. 회로 기판(230)의 제1 면(231)은 하우징(210)의 내부 (상부) 면과 마주한다. 회로 기판(230)의 제2 면(232)은 모터(220) 및/또는 다중-스테이지 벨트 구동 장치(240)와 마주한다. 회로와 전자전인 부품들은 제1 면(231)과 제2 면(232) 중 어느 하나 상에, 또는, 제1 면(231)과 제2 면(232)에 모두 장착될 수 있다.

모터 위치 센서(235)는 회로 기판(230) 상에 지지되고, 회로 기판(230)과 전기적으로 연결된다. 예를 들면, 모터 위치 센서(235)는 모터 로터 샤프트(222)의 말단과 마주하는 회로 기판(230)의 제2 면(232) 상에 직접 장착된다. 모터 위치 센서(235)는 회로 기판(230) 상에 지지되기 때문에, 모터 위치 센서(235)는 별도의 리드 프레임의 필요 없이 회로 기판(230)의 회로와 용이하게 전기적으로 연결될 수 있다. 모터 위치 센서(235)는, 납땜에 의하거나 임의의 다른 적절한 방법에 의해, 회로 기판(230)에 직접 연결될 수 있다.

모터 위치 센서(235)는 모터 로터 샤프트(220)와 감지 관계로 배치될 수 있다. 예를 들면, 모터 위치 센서(235)는 모터 로터 샤프트(222)의 말단에 인접하게 위치될 수 있다.

모터 위치 센서(235)는 모터 로터 샤프트(222)의 회전에 응답한다. 예를 들면, 모터 위치 센서(235)와 모터 로터 샤프트(222)는 모터 위치 센서(235)가 모터 로터 샤프트(222)의 회전 속도 및/또는 모터 로터 샤프트(222)의 회전 방향을 감지할 수 있도록 구성된다. 또한, 모터 위치 센서(235)와 모터 로터 샤프트(222)는 모터 위치 센서(235)가 모터 로터 샤프트(222)의 각도의 위치를 감지할 수 있도록 구성될 수 있다. 모터 위치 센서(235)는 모터(220)의 감지된 상태를 나타내는 출력 신호를 생성할 수 있다.

모터 위치 센서(235)와 모터 로터 샤프트(222)는 모터 로터 샤프트(222)의 회전에 응답하는 신호를 생성하기 위한 임의의 적절한 장치(들)일 수 있다. 예를 들면, 모터 위치 센서(235)는 비-접촉 리밋 스위치(limit switch)일 수 있다. 모터 위치 센서(235)는 홀 센서(hall effect sensor)일 수 있다. 상응하여, 모터 로터 샤프트(222)는 모터 로터 샤프트(222)의 표면 상에 형성되고 모터 로터 샤프트(222)의 둘레에 떨어져 주변으로 다수의 교번하는 N극과 S극으로 자기적으로 충전된 요소들에 의해 정의된 자성부재(229)를 포함할 수 있다. 모터 로터 샤프트(222)의 자기적으로 충전된 자성부재(229)는 자기적인 전하를 보유할 수 있는 임의의 적절한 부품이거나 물질일 수 있다. 모터 로터 샤프트(222)의 자기적으로 충전된 자성부재(229)는 모터 로터 샤프트(222)의 표면 상에 형성 및/또는 장착될 수 있거나 모터 로터 샤프트(222) 내에 내적으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 모터 위치를 감지하기 위한 자성부재(229)가 모터 로터 샤프트(222)의 단부 상에 압착될 수 있다.

전자기계식 액추에이터 패키지(100)는 샤프트 위치 센서(236, 또는 리던던트 모터 위치 센서)를 더 포함할 수 있다. 샤프트 위치 센서(236)는 회로 기판(230) 상에 지지될 수 있고, 회로 기판(230)과 전기적으로 연결된다. 예를 들면, 샤프트 위치 센서(236)는 모터 로터 샤프트(222)의 말단과 마주보는 회로 기판(230)의 제2 면(232) 상에 직접 장착될 수 있다. 샤프트 위치 센서(236)는 회로 기판(230) 상에 지지되기 때문에, 샤프트 위치 센서(236)는 별도의 리드 프레임의 필요 없이 회로 기판(230)의 회로와 용이하게 전기적으로 연결될 수 있다. 샤프트 위치 센서(236)는, 납땜에 의하거나 임의의 다른 적절한 방법에 의해, 회로 기판(230)에 직접 연결될 수 있다.

샤프트 위치 센서(236)는 연결 샤프트(245) (및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243))와 감지 관계로 배치될 수 있다. 예를 들면, 샤프트 위치 센서(236)는 회로 기판(230)과 마주보는 연결 샤프트(245) (및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243))의 일단과 인접하게 위치될 수 있다.

샤프트 위치 센서(236)는 연결 샤프트(245) (및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243))의 회전에 응답한다. 예를 들면, 샤프트 위치 센서(236)와 연결 샤프트(245) (및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243))는 샤프트 위치 센서(236)가 연결 샤프트(245) (및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243))의 회전 속도 및/또는 연결 샤프트(245) (및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243))의 회전 방향을 감지할 수 있도록 구성된다. 또한, 샤프트 위치 센서(236)와 연결 샤프트(245) (및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243))는 샤프트 위치 센서(236)가 연결 샤프트(245) (및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243))의 각도의 위치를 감지할 수 있도록 구성될 수 있다. 샤프트 위치 센서(236)는 연결 샤프트(245) (및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243))의 감지된 상태를 나타내는 출력 신호를 생성할 수 있다.

샤프트 위치 센서(236)와 연결 샤프트(245) (및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243))는 연결 샤프트(245) (및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243))의 회전에 응답하는 신호를 생성하기 위한 임의의 적절한 장치(들)일 수 있다. 예를 들면, 샤프트 위치 센서(236)는 비-접촉 리밋 스위치일 수 있다. 샤프트 위치 센서(236)는 홀 센서일 수 있다. 상응하여, 연결 샤프트(245) 및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243)는 연결 샤프트(245) 및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243)의 표면 상에 형성되고 연결 샤프트(245) 및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243)의 둘레에 떨어져 주변으로 다수의 교번하는 N극과 S극으로 자기적으로 충전된 요소들에 의해 정의된 자성부재(228)를 포함할 수 있다. 연결 샤프트(245) 및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243)의 자기적으로 충전된 자성부재(228)는 자기적인 전하를 보유할 수 있는 임의의 적절한 부품이거나 물질일 수 있다. 연결 샤프트(245) 및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243)의 자기적으로 충전된 자성부재(228)는 연결 샤프트(245) 및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243)의 표면 상에 형성 및/또는 장착될 수 있거나 연결 샤프트(245) 및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243) 내에 내적으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 모터 위치를 감지하기 위한 자성부재(228)가 연결 샤프트(245) 및/또는 제1 스테이지 피동 풀리(243)의 단부 상에 압착될 수 있다.

모터 위치 센서(235) 및/또는 샤프트 위치 센서(236)에 의해 생성된 신호들을 이용함으로써, 구동 벨트(242)의 고장이, 예를 들면, 회로 기판(230)이나 전자기계식 액추에이터 패키지(100)의 외부에 배치된 컨트롤러에 의해 감지될 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다.

하우징(210)은 전자기계식 액추에이터 패키지(100)의 다양한 부품들과 어셈블리들을 수용하기 위해 하나 이상의 평면과 원형 표면들, 샤프트들을 위한 개구부와 베어링들과 다양한 리세스들, 숄더들, 플랜지들, 카운터보어들을 포함할 수 있다. 많은 다양한 재질은 하우징(210)의 다양한 부품들을 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 하우징(210)은 알루미늄과 같은 금속으로 다이캐스팅될 수 있다. 다른 예시에서, 하우징(210)은 중합체 재질로 형성될 수 있다. 대안으로, 하우징(210)은 임의의 다른 적절한 강하고 비교적 가벼운 재질로 형성될 수 있다.

하우징(210)은 하우징 바디(211), 제1 커버(214) 및 제2 커버(215)를 포함할 수 있다. 하우징 바디(211)는 모터(220)의 적어도 일 부분을 둘러쌀 수 있다. 하우징 바디(211)는 수직 하우징 부분(212)과 평면 하우징 부분(213)을 포함할 수 있다. 고리 모양의 수직 하우징 부분(212)과 평면 하우징 부분(213)은 단일 부품으로서 형성되거나 함께 결합된 다수의 부품들로 형성될 수 있다. 수직 하우징 부분(212)은 모터(220)의 적어도 일 부분을 수용하는 모터 캐비티를 정의한다. 수직 하우징 부분(212)은 평면 하우징 부분(213)으로부터 평면 하우징 부분(213)의 평면에 수직인 방향으로 연장할 수 있다. 수직 하우징 부분(212)은, 요구되지 않더라도, 원통형의 속이 빈 형태를 가질 수 있다. 평면 하우징 부분(213)은 다중-스테이지 벨트 구동 장치(240)의 적어도 일 부분을 수용하는 캐비티를 정의할 수 있다. 또한, 평면 하우징 부분(213)은, 요구되지 않더라도, 회로 기판(230)의 적어도 일 부분을 수용하는 캐비티를 정의할 수 있다.

제1 커버(214)는 하우징 바디(211)의 일 면(예, 하우징 바디(211)의 상면)에 부착될 수 있다. 제1 커버(214)는 나사들, 스냅들, 클립들과 같은 고정 수단들을 이용하여 하우징 바디(211)에 고정될 수 있다. 제1 커버(214)는 회로 기판(230)의 조립이나 접속을 가능하게 한다. 제1 커버(214)는 회로 기판(230)의 일 부분을 둘러싸거나 회로 기판(230)의 제1 면(231)을 덮을 수 있다. 제2 커버(215)는 제1 커버(214)가 부착된 하우징 바디(211)의 면과 대향되는 하우징 바디(211)의 다른 면(예, 하우징 바디(211)의 하면)에 부착될 수 있다.

제2 커버(215)는 나사들, 스냅들, 클립들과 같은 고정 수단들을 이용하여 하우징 바디(211)에 고정될 수 있다. 제2 커버(215)는 다중-스테이지 벨트 구동 장치(240)의 조립이나 접속을 가능하게 한다. 제2 커버(215)는 다중-스테이지 벨트 구동 장치(240)의 일 부분을 둘러쌀 수 있다. 제1 커버(214)와 제2 커버(215)가 하우징 바디(211)로부터 분리된 것으로서 설명되지만, 제1 커버(214) 및/또는 제2 커버(215)는 단일 부품으로서 하우징 바디(211)와 일체로 형성될 수 있다. 제2 커버(215)는 액추에이터 출력부(260)를 위한 홀 또는 개구부(270)를 가질 수 있다. 액추에이터 출력부(260)는 제2 커버(215)의 홀 또는 개구부(270)를 통해 제2 커버(215)의 바깥쪽으로 연장할 수 있다. 대안으로, 액추에이터 출력부(260)는 하우징(210)의 내부에 배치될 수 있고 브레이크 캘리퍼(110)의 부분은 제2 커버(215)의 홀 또는 개구부(270)를 통해 액추에이터 출력부(260)와 연결될 수 있다.

하우징(210)은 전자기계식 액추에이터 패키지(100)의 부품들을 수용하기 위한 임의의 적절한 형태를 가질 수 있고 별도로 형성되거나 조합으로 형성되어 많은 부분들을 가질 수 있다. 하우징(210)은 하나의 단일 패키지로서 모터(220), 회로 기판(230) 및 다중-스테이지 벨트 구동 장치(240)를 완전히 둘러쌀 수 있다. 따라서, 예시적인 실시예는 모듈식 "볼트-온" 설계를 제공할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 전자기계식 액추에이터 패키지(100)는 도 1a와 도 1b의 브레이크 캘리퍼(110)에 완전히 통합될 수 있다.

하우징(210)은 회로 기판(230) 및/또는 모터(22)로 전력을 공급하는 것 및/또는 회로 기판(230) 및/또는 모터(220)와 전기적으로 통신하는 것을 위한 외부 장치의 연결부(280)를 수용하고 연결할 수 있는 전기 커넥터(250)를 더 포함할 수 있다. 전기 커넥터(250)는 외부 장치의 연결부(280)를 수용하고 연결하는 구조를 갖는 커넥터 하우징(252)을 포함할 수 있다. 커넥터 하우징(252)은, 예를 들면, 그러나 이에 한정되지 않는, 몰딩에 의해, 하우징(210)과 하나의 단일 부품으로서 형성될 수 있다. 대안으로, 커넥터 하우징(252)은 하우징(210)과 별도의 부분이고 하우징(210)에 고정될 수 있다. 하나 이상의 전기 컨덕터들(254)들이 커넥터 하우징(252)으로부터 회로 기판(230)으로 연장할 수 있다. 전기 컨덕터들(254)의 부분은 외부 장치의 연결부(280)의 전기 컨덕터에 접촉되도록 하우징(210)과 커넥터 하우징(252)의 외부에 배치될 수 있다. 전기 커넥터(250)는 수형 또는 암형 커넥터일 수 있다. 커넥터 하우징(252)의 전기 컨덕터들(254)의 일단은 커넥터 핀, 플러그 또는 소켓으로서 형성될 수 있다. 전기 컨덕터들(24)의 타단은 회로 기판(230) 및/또는 모터(220)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 전기 에너지 원, 예를 들면, 차량 배터리, 또는 전자 제어 유닛(ECU)은 커넥터 하우징(252) 내의 커넥터 핀을 통해 회로 기판(230) 및/또는 모터(220)에 연결될 수 있다.

비록 예시적인 실시예들이 구체적으로 설명되었지만, 다양한 변경들, 대체들 및 변경들이 첨부된 청구항들에 의해 정의된 출원의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 여기서 만들어질 수 있다.

또한, 본 출원의 범위는 명세서에 기재된 프로세스, 기계, 제조, 및 물질의 혼합, 수단들, 방법들 및 단계들의 특정 실시예들로 한정되는 것으로 의도되지 않는다. 당업자는 본 개시, 프로세스들, 기계들, 제조, 물질의 혼합들, 수단들, 방법들 또는 단계들로부터, 현재 존재하거나 나중에 개발될 것을 쉽게 인지함으로써, 본 명세서에 설명된 대응하는 실시예들로서 충분히 동일한 기능을 수행하거나 충분히 동일한 결과를 달성하는 것이 실시예들과 대안적인 실시예들에 따라 이용될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구항들은 그러한 프로세스들, 기계들, 제조, 물질의 혼합들, 수단들, 방법들 및 단계들을 그것들의 범위 내에 포함하는 것으로 의도된다.

Claims

브레이크 어셈블리를 작동시키기 위한 전자기계식 액추에이터 패키지에 있어서,
모터 로터 샤프트를 포함하는 모터;
다수의 구동 벨트들을 통하여 상기 모터 로터 샤프트를 상기 브레이크 어셈블리와 연동되는 액추에이터 출력부와 연결하는 다중-스테이지 벨트 구동 장치;
회로 기판; 및
상기 모터, 상기 다중-스테이지 벨트 구동 장치 및 상기 회로 기판을 둘러싸는 하우징을 포함하고,
상기 회로 기판은 상기 모터 로터 샤프트의 일단과 상기 하우징의 내부 면 사이에 위치되며,
상기 다중-스테이지 벨트 구동 장치는 제1 스테이지 벨트 어셈블리, 제2 스테이지 벨트 어셈블리 및 상기 제1 스테이지 벨트 어셈블리와 제2 스테이지 벨트 어셈블리를 연결하는 연결 샤프트를 포함하고,
상기 연결 샤프트 및 상기 연결 샤프트에 결합된 제1 스테이지 피동 풀리 중 적어도 하나의 위치를 감지하도록 구성된 샤프트 위치 센서와, 상기 모터 로터 샤프트의 위치를 감지하도록 구성된 모터 위치 센서를 더 포함하고,
상기 모터 위치 센서는 상기 모터 로터 샤프트의 상기 일단과 마주보며 상기 회로 기판 상에 배치되고,
상기 샤프트 위치 센서는 상기 연결 샤프트 및 상기 제1 스테이지 피동 풀리 중 적어도 하나의 일단과 마주보며 상기 회로 기판 상에 배치되는 전자기계식 액추에이터 패키지.
제1항에 있어서,
상기 모터 로터 샤프트는 구동 풀리를 포함하고,
상기 다중-스테이지 벨트 구동 장치는,
제1 스테이지 구동 벨트;
상기 제1 스테이지 구동 벨트를 통하여 상기 모터 로터 샤프트의 상기 구동 풀리에 연결된 상기 제1 스테이지 피동 풀리;
제2 스테이지 구동 벨트;
상기 액추에이터 출력부와 연동되는 제2 스테이지 피동 풀리;
상기 제2 스테이지 구동 벨트를 통하여 상기 제2 스테이지 피동 풀리에 연결된 제2 스테이지 구동 풀리; 및
상기 제1 스테이지 피동 풀리를 상기 제2 스테이지 구동 풀리에 연결하는 상기 연결 샤프트를 포함하는 전자기계식 액추에이터 패키지.
제2항에 있어서,
상기 모터 로터 샤프트의 상기 구동 풀리는 상기 모터 로터 샤프트의 외주면 상에 구비된 전자기계식 액추에이터 패키지.
제2항에 있어서,
상기 구동 풀리의 직경은 상기 모터 로터 샤프트의 직경보다 작은 전자기계식 액추에이터 패키지.
삭제
제1항에 있어서,
상기 모터 위치 센서는 상기 모터 로터 샤프트의 말단에 인접하게 위치되는 전자기계식 액추에이터 패키지.
삭제
제1항에 있어서,
상기 모터 위치 센서는 상기 하우징의 상기 내부 면과 마주보는 상기 회로 기판의 제1 면과 대향되는 상기 회로 기판의 제2 면 상에 위치되는 전자기계식 액추에이터 패키지.
제1항에 있어서,
상기 샤프트 위치 센서는 상기 하우징의 상기 내부 면과 마주보는 상기 회로 기판의 제1 면과 대향되는 상기 회로 기판의 제2 면 상에 위치되는 전자기계식 액추에이터 패키지.
제2항에 있어서,
상기 액추에이터 출력부는 상기 모터 로터 샤프트와 상기 연결 샤프트 사이에 배치되는 전자기계식 액추에이터 패키지.
제1항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 모터의 적어도 일 부분, 상기 다중-스테이지 벨트 구동 장치의 적어도 일 부분 및 상기 회로 기판의 적어도 일 부분을 둘러싸는 하우징 바디;
상기 하우징 바디의 일 면에 부착되고 상기 회로 기판의 적어도 일 부분을 덮는 제1 커버; 및
상기 하우징 바디의 다른 면에 부착되고 상기 다중-스테이지 벨트 구동 장치의 적어도 일 부분을 덮는 제2 커버를 포함하는 전자기계식 액추에이터 패키지.
제11항에 있어서,
상기 하우징 바디는,
상기 다중-스테이지 벨트 구동 장치의 적어도 일 부분 및 상기 회로 기판의 적어도 일 부분 중 적어도 하나를 수용하는 제1 캐비티를 포함하는 평면 하우징 부분; 및
상기 평면 하우징 부분으로부터 상기 평면 하우징 부분의 평면에 수직인 방향으로 연장하고, 상기 모터의 적어도 일 부분을 수용하는 캐비티를 포함하는 수직 하우징 부분을 포함하는 전자기계식 액추에이터 패키지.
제1항에 있어서,
상기 하우징 상에 형성되고 상기 회로 기판 및 상기 모터 중 적어도 하나에 전기적으로 연결된 전기 커넥터를 더 포함하는 전자기계식 액추에이터 패키지.
제13항에 있어서,
상기 전기 커넥터는,
외부 장치를 수용하고 연결하도록 구성된 커넥터 하우징; 및
상기 커넥터 하우징으로부터 상기 회로 기판 및 상기 모터 중 적어도 하나로 연장하는 하나 이상의 전기 컨덕터들을 포함하는 전자기계식 액추에이터 패키지.
제1항에 있어서,
상기 회로 기판은 상기 모터 로터 샤프트에 수직으로 배치되는 전자기계식 액추에이터 패키지.
제1항에 있어서,
상기 모터 로터 샤프트의 회전 속도와 상기 액추에이터 출력부의 회전 속도 사이의 감속비는 20 ~ 30 인 전자기계식 액추에이터 패키지.
제2항에 있어서,
상기 제1 스테이지 피동 풀리의 직경은 상기 모터 로터 샤프트의 상기 구동 풀리의 직경의 7 ~ 10 배인 전자기계식 액추에이터 패키지.
제2항에 있어서,
상기 제2 스테이지 피동 풀리의 직경은 상기 제2 스테이지 구동 풀리의 직경의 3 ~ 7 배인 전자기계식 액추에이터 패키지.
제1항에 있어서,
상기 액추에이터 출력부는 브레이크 캘리퍼에 연결할 수 있는 형태를 갖는 전자기계식 액추에이터 패키지.
제1항에 있어서,
상기 액추에이터 출력부는 상기 브레이크 어셈블리의 볼 스크루 장치에 부착 가능한 전자기계식 액추에이터 패키지.