KR20010034267A - 모듈형 액츄에이터 및 이 액츄에이터를 포함하는 브레이크캘리퍼 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 액츄에이터는 하우징과, 모터(5)와, 작동 부재(60), 상기 모터(5)의 회전 운동에 응답하여 작동 부재(60)를 하우징에 대해 선형 운동시키는 나사 기구(2), 그리고 감속 기어 수단(63)을 포함하며, 이 나사 기구(2)는 나사(61)와 너트(62)를 구비하고, 이들 나사와 너트 중 하나는 앵귤러 콘택트 볼 베어링(14)에 의해 하우징에 대해 회전 가능하게 지지된다. 작동 부재(60)와 감속 기어 수단(63)은 나사 기구(2)의 양 단부에 배치되어 있다.

Description

모듈형 액츄에이터 및 이 액츄에이터를 포함하는 브레이크 캘리퍼{MODULAR ACTUATOR AND BRAKE CALLIPER COMPRISING SUCH ACTUATOR}
이러한 액츄에이터는 제WO-A-9603301호로부터 공지되어 있다. 이 공지의 액츄에이터는 디스크 브레이크용의 전기로 작동 가능한 브레이크 캘리퍼의 한 부분으로서, 롤러 나사 기구와 유성 기어 휠 기구를 포함한다. 나사 기구의 일부는 전기 모터 내에 수용되어 있다. 전기 모터로부터 브레이크 패드를 향해 돌출되는 나사 기구의 단부는 일체형의 스러스트 베어링 뿐만 아니라 일체형의 유성 기어 휠 기구를 지탱하고 있다.
상기 유성 기어 휠 기구는 나사 기구의 둘레에 배치되어 있다. 이러한 배치에 의해 유성 기어 휠 기구의 반경 방향 치수가 다소 커지게 되며, 이에 따라 유성 기어 휠 기구의 강성이 감소되고 작동 편차가 증대된다. 따라서, 요구되는 변속 강성을 유지할 수 없다. 더욱이, 이러한 레이아웃(layout)의 결과, 상기 공지의 액츄에이터는 다소 복잡하며 따라서 제조하기가 다소 번잡하다.
종래 기술의 액츄에이터의 이와 같이 복잡한 일체형 구조의 또 다른 단점은 제조 영역과 관련이 있다. 보통, 구름 베어링과 같은 롤링 기구 및 나사 기구의 제조에는 기어 시스템의 제조와는 다른 백그라운드가 요구된다. 종래 기술의 액츄에이터에 있어서는 구성요소들이 상당한 정도로 일체로 형성되어 있으므로, 결합 구성요소에 대해 필요한 서로 다른 제조 기술의 적절한 선정 및 이들 제조 공정의 적절한 제어에 관한 문제가 발생할 수도 있다.
본 발명은 하우징과, 모터와, 작동 부재, 모터의 회전 운동에 응답하여 작동 부재를 하우징에 대해 선형 운동시키는 나사 기구, 그리고 감속 기어 수단을 포함하는 액츄에이터로서, 상기 나사 기구는 나사와 너트를 구비하고, 이들 나사와 너트 중 하나는 앵귤러 콘택트 볼 베어링에 의해 하우징에 대해 회전 가능하게 지지되는 액츄에이터에 관한 것이다.
도 1은 브레이크 캘리퍼의 제1 실시예를 도시한 도면.
도 2는 도 1에 따른 브레이크 캘리퍼의 분해도.
도 3은 브레이크 캘리퍼의 제2 실시예를 도시한 도면.
도 4는 도 3에 따른 브레이크 캘리퍼의 분해도.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 단점이 없는 액츄에이터를 제공하는 것이다. 이러한 목적은 작동 부재와 감속 기어 수단을 나사 기구의 양 단부에 배치함으로써 달성된다.
본 발명에 따른 액츄에이터에 있어서, 감속 기어 수단은 나사 기구와 상이한 위치에 배치되며, 이러한 배치는 많은 장점을 갖고 있다. 예를 들어, 이러한 배치는 공간의 제약을 덜 받는다. 또한, 감속 기어 수단이 작동 부재로부터 거리를 두고 배치됨으로써 이들 구성요소에 대한 보다 많은 공간과 설계의 자유가 허용된다.
본 발명의 다른 중요한 장점에 따르면, 액츄에이터는 감속 기어 수단이 감속 기어 모듈 내에 수용되고 나사 기구가 나사 기구 모듈 내에 수용되는 형태로 구성될 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 감속 기어 모듈과 나사 기구 모듈은 구동 모듈을 통해 서로 연결된다.
구동 모듈은 감속 기어 모듈의 나사 기구 모듈 반대 방향 단부에 위치할 수도 있다.
액츄에이터의 구동 라인을 구성하는 다수의 구성요소의 모듈형 레이아웃은 전체 시스템의 각각의 개별적인 구성요소에 대해 필요한 전용 제조 기술 및 공정이 적용될 수 있도록 한다. 또한, 모듈형 구조는 구성요소의 병렬 제조 방법을 허용하여, 보다 합리적이면서 경제적인 제조 공정을 야기한다.
그럼에도 불구하고, 상기 구성요소들은 이와 같이 제조된 후에도 예비 조립식 소유닛으로 단위체를 형성할 수 있다. 예를 들어, 감속 기어 모듈과 나사 기구 모듈이 일체로 형성되거나, 나사 기구 모듈과 구동 모듈이 일체로 형성된다.
다수의 모듈의 레이아웃은 2개 이상의 모듈이 축방향으로 정렬되도록, 또는 2개 이상의 모듈이 서로에 대해 측방으로 변위되거나 편심으로 설계될 수도 있도록 한다.
작동 부재에 가해지는 하중을 보다 잘 수용하기 위하여, 나사 기구 모듈은 앵귤러 콘택트 볼 베어링을 포함할 수도 있다.
상기 앵귤러 콘택트 볼 베어링은 여러 서로 다른 형태로 하우징 내부에 지지될 수 있다. 그 첫번째 가능성에 따르면, 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 외측 링이 내측으로 돌출하는 플랜지의 브레이크 패드 반대 방향의 반경 방향 표면에 맞닿아 있으며, 상기 외측 링과 플랜지는 인장된 상태로 볼트에 의해 서로에 맞닿아 유지된다.
두번째 가능성에 따르면, 앵귤러 콘택트 볼 베어링의 외측 링이 내측으로 돌출하는 플랜지의 브레이크 패드를 향한 반경 방향 표면에 맞닿아 있다. 이 실시예에서, 외측 링은 작동력의 영향을 받아 플랜지 상에 꽉맞게 가압되며, 이것은 이러한 구성이 볼트를 강하게 끼워맞추지 않고서도 이루어질 수 있음을 의미한다.
감속 기어 모듈은 기어 치형부가 내측을 향하고 있는 유성 외측 링 기어를 구비하는 위성 기어 시스템을 적어도 부분적으로 포함할 수도 있다. 특히, 감속 기어 모듈은 상기 유성 외측 링 기어와 맞물리는 유성 기어 휠을 포함할 수도 있으며, 이 유성 기어 휠은 나사 기구와 맞물린 회전축에 연결되어 있는 캐리어 상에 수용되고, 위성 기어 휠 시스템의 태양 기어는 구동 모듈의 구동축 상에 수용될 수도 있다.
또한, 센서가 나사 기구의 회전 운동 및/또는 병진 운동을 감지하기 위해 제공될 수도 있다. 또한, 제어 수단이 제공될 수도 있는데 이 제어 수단은, 예를 들어 브레이크 페달로부터의 제어 신호용 입력부를 구비하며, 이 제어 신호와 센서로부터의 신호에 근거하여 전기 모터를 제어하기 위해 상기 센서에 연결되어 있다. 이 센서는, 특히 힘의 피드백, 마모 보정 및/또는 유지 관리 지시의 달성에 적당하다.
본 발명에 따른 액츄에이터는 상이한 용도로 응용될 수 있다. 특히, 액츄에이터는 전기로 작동 가능한 디스크 브레이크용 브레이크 캘리퍼에 사용하기에 적당하며, 그러한 브레이크 캘리퍼는 전술한 바와 같은 액츄에이터와, 2개의 대향하는 브레이크 패드를 지탱하는 클로 부재(claw piece), 그리고 감속 기어 수단을 포함하고, 상기 액츄에이터는 나사와 너트를 구비하고, 이들 나사와 너트 중 하나는 앵귤러 콘택트 볼 베어링에 의해 하우징에 대해 회전 가능하게 지지된다.
이제 본 발명에 따른 액츄에이터를 포함하는 브레이크 캘리퍼의 다수의 실시예를 참조하여 본 발명이 보다 더 설명된다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같은 브레이크 캘리퍼는 클로 부재(claw piece;1)와, 나사 기구 모듈(2)과, 구동 모듈(3)과, 감속 기어 모듈(63), 그리고 전기 모터(5)를 포함한다. 클로 부재(1)는 그 위에 브레이크 패드(7)가 장착되어 있는 외측 플랜지(6)와, 내측 플랜지(8)를 포함한다. 또 다른 브레이크 패드(9)가 마련되어 있으며, 이 브레이크 패드(9)와 상기 브레이크 패드(7) 사이에는 또한 브레이크 디스크(10)가 마련되어 있다.
나사 기구 모듈(2), 구동 모듈(3) 및 감속 기어 모듈(63) 또는 그 소조립품이 밀봉식의 윤활 처리된 작동 유닛으로 예비 조립되고, 이 작동 유닛이 볼트에 의해 브레이크 캘리퍼 내에 끼워질 수 있다.
구동 모듈(3)은 감속 기어 모듈(63)의 나사 기구 모듈(2) 반대 방향 단부에 위치한다. 작동 부재는 나사 기구 모듈(2)의 원통형 공간(64) 내부에 수용되는 피스톤(60) 형태의 부재이다. 나사 기구 모듈(2)은 롤러(35)에 의해 서로 맞물려 있는 나사(61)와 너트(62)를 포함한다.
또한, 감속 기어 모듈(63)은 2개의 감속 단(段)을 포함한다. 제1 단은 부싱(80) 내부에 장착되는 태양 기어 휠(31)과, 유성 기어 휠(32), 그리고 링 기어 휠(33)을 포함한다.
유성 기어 휠(32)은 캐리어(24) 상에 장착되며, 이 캐리어는 또한 제2 태양 기어 휠(65)을 지탱한다. 제2 태양 기어 휠(65)은 캐리어(68) 상에 장착되어 있는 유성 기어 휠(66)과 맞물린다. 또한, 이 유성 기어 휠은 부싱(80) 내부에 장착되어 있는 링 기어 휠(67)과 맞물린다.
캐리어(68)는 나사 기구 모듈(2)의 나사(61)에 연결된다.
도 1과 도 2에 따른 브레이크 캘리퍼는 감속 기어 모듈(63)을 좌측으로부터 장착한 후 작동 부재(60)를 좌측으로부터 원통형 공간(64) 내로 활주 이동시켜 조립한다.
그 후, 구동 모듈(5)을 반대쪽으로 클로 부재(1)에 밀봉 링(81)을 개재하여 장착한다.
구동 모듈(5)은 나사(72)가 클로 부재(1)의 나사 체결 구멍(73)과 맞물림으로써 고정된다.
도 3과 도 4에 따른 브레이크 캘리퍼의 실시예는 도 1과 도 2에 따른 브레이크 캘리퍼의 실시예와 대부분 일치한다. 마찬가지로, 모터(5)를 포함한 구동 모듈(3)은 감속 기어 모듈(63)의 나사 기구 모듈(2) 반대 방향 단부에 위치한다.
감속 기어 모듈(63)은 링 기어 휠(33)이 제공된 분할 부재(81)를 포함한다. 이 분할 부재(81)의 외측 나사산(76)이 클로 부재(1)의 내측 나사산(77)과 맞물린다.
분할 부재(81)를 클로 부재(1) 상에 나사 체결함으로써, 앵귤러 콘택트 볼 베어링(14)이 사전에 적소에 배치되어 유지된다.
감속 기어 모듈(63)은 단 하나의 감속 단(段)을 포함하며, 태양 기어 휠(31)은 구동 모듈(3)의 구동축(28) 상에 지지된다.
볼트(72)와 나사 체결 구멍(73)에 의해, 구동 모듈(3)과 클로 부재(1)가 함께 유지된다.

Claims (32)

  1. 하우징과, 모터(5)와, 작동 부재(60), 그리고 상기 모터의 회전 운동에 응답하여 작동 부재를 하우징에 대해 선형 운동시키는 나사 기구 모듈(2)과, 감속 기어 모듈(63)을 포함하며, 나사 기구는 나사(61)와 너트(62)를 구비하고, 이들 나사와 너트 중 하나는 앵귤러 콘택트 볼 베어링(14)에 의해 하우징에 대해 회전 가능하게 지지되어 있는 액츄에이터에 있어서, 상기 작동 부재(11, 12, 60)와 감속 기어 모듈(63)은 나사 기구 모듈(2)의 양 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  2. 제1항에 있어서, 감속 기어 수단이 감속 기어 모듈(63) 내에 수용되어 있으며, 나사 기구는 나사 기구 모듈(2) 내에 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 구동 모듈(3)은 감속 기어 모듈(63)의 나사 기구 모듈(2) 반대 방향 단부에 마련되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 작동 부재는 피스톤(60)으로서, 하우징의 원통형 공간(64) 내부에 활주 가능하게 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 피스톤(60)은 홈(71)과 핀(70)과의 조립체에 의해 회전 불가능하게 유지되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 나사 기구 모듈(2)은 적어도 부분적으로 피스톤(60) 내에 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 감속 기어 모듈(63)과 나사 기구 모듈(2)은 일체인 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 나사 기구 모듈(2)과 구동 모듈(3)은 일체인 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  9. 제2항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 2개 이상의 모듈(2, 3, 63)이 축방향으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  10. 제2항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 2개 이상의 모듈(2, 3, 63)은 서로에 대해 측방으로 변위되거나 편심인 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 구동 모듈(3)은 2개의 측방으로 변위된 나사 기구 모듈(2)과 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  12. 제2항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 나사 기구 모듈(2)은 앵귤러 콘택트 볼 베어링(14)을 포함하며, 이 베어링의 외측 링(15)은 하우징(1)의 내측으로 돌출하는 플랜지(8)에 맞닿아 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  13. 제12항에 있어서, 상기 앵귤러 콘택트 볼 베어링(14)의 외측 링(15)이 내측으로 돌출하는 플랜지(8)의 브레이크 패드(7, 9)의 반대 방향을 향한 반경 방향 표면(36)에 맞닿아 있으며, 상기 외측 링(15)과 플랜지(8)는 인장된 상태로 볼트에 의해 서로에 맞닿아 유지되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  14. 제13항에 있어서, 상기 앵귤러 콘택트 볼 베어링(14)의 외측 링(15)은 내측으로 돌출하는 플랜지(8)의 브레이크 패드(7, 9)를 향한 반경 방향 표면(41)에 맞닿아 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  15. 제2항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 나사 기구의 너트(62)는 앵귤러 콘택트 볼 베어링(14)에 의해 회전 가능하게 지지되며, 상기 나사(61)는 회전 불가능하게 유지되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 감속 기어 모듈(4)은 나사 기구 모듈(2)의 나사(61)에 마련된 보어 내로 돌출하는 회전 불가능한 봉 또는 축을 포함하며, 상기 나사(17)와 봉은 서로 활주 가능하지만 회전 불가능하게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  17. 제16항에 있어서, 상기 봉은 나사 기구의 재윤활을 위한 관통 중앙 채널을 구비하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  18. 제2항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 감속 기어 모듈(63)은 기어 치형부가 내측을 향하고 있는 유성 외측 링 기어(33)를 구비한 위성 기어 시스템을 적어도 부분적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  19. 제18항에 있어서, 상기 감속 기어 모듈(63)은 유성 외측 링 기어(33)와 맞물리는 유성 기어 휠(32)을 포함하며, 이 유성 기어 휠은 나사 기구 모듈(2)과 맞물린 축(24)에 연결되어 있는 캐리어 상에 수용되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  20. 제19항에 있어서, 상기 위성 기어 시스템의 태양 휠(31)은 구동 모듈(3)의 구동축(28) 상에 수용되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 앵귤러 콘택트 볼 베어링(14)은 4점 앵귤러 콘택트 볼 베어링 또는 테이퍼 롤러 베어링인 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 하나의 항에 있어서, 나사 기구 모듈(2)의 회전 운동과 병진 운동 중 하나 이상의 운동을 감지하기 위해 센서(43)가 제공되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  23. 제22항에 있어서, 제어 수단이 또한 제공되며, 이 제어 수단은, 예를 들어 브레이크 페달로부터의 제어 신호용 입력부를 구비하고, 이 제어 신호와 센서로부터의 신호에 근거하여 전기 모터를 제어하기 위해 상기 센서에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 나사 기구 모듈(2)은 롤러 나사 기구, 볼 나사 또는 차동 나사인 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  25. 제24항에 있어서, 상기 나사 기구 모듈(2)의 롤러(35) 또는 볼은 건조한 운전 조건에서 나사의 적절한 기능을 유지하기 위해 다이아몬드형 카본 피막과 같은 것이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 모터는 전기 모터(5)인 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  27. 제1항 내지 제25항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 모터는 유압 모터인 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  28. 제1항 내지 제25항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 모터는 공압 모터인 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  29. 제2항 내지 제28항 중 어느 하나의 항에 따른 액츄에이터에 사용되는 감속 기어 모듈.
  30. 제2항 내지 제28항 중 어느 하나의 항에 따른 액츄에이터에 사용되는 나사 기구 모듈.
  31. 제2항 내지 제28항 중 어느 하나의 항에 따른 액츄에이터에 사용되는 구동 모듈.
  32. 전기로 작동 가능한 디스크 브레이크용 브레이크 캘리퍼로서, 제1항 내지 제27항 중 어느 하나의 항에 따른 액츄에이터와, 2개의 대향하는 브레이크 패드를 지탱하는 클로 부재, 그리고 감속 기어 수단을 포함하며, 상기 액츄에이터는 나사와 너트를 구비하고, 이들 나사와 너트 중 하나는 앵귤러 콘택트 볼 베어링에 의해 하우징에 대해 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 브레이크 캘리퍼.
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