KR20010093284A - 밀집형 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

모터를 포함한 구동부와 스크류 기구를 수용하는 하우징을 구비한 액츄에이터가 있다. 이 스크류 기구는 하우징에 대해 하나가 회전 가능하게 지지되는 너트 및 스크류를 구비하고 있어서, 이들 너트와 스크류가 상대 회전과 동시에 이들 중 하나가 선형 이동하게 된다. 상기 구동부의 1개 이상의 회전 부품, 예컨대 상기 모터(3)의 회전자(19)는 상기 하우징에 대해 회전 가능하게 지지되는 상기 스크류에 회전 가능하게 지지된다.

Description

밀집형 액츄에이터{COMPACT ACTUATOR}

어떤 장치, 예컨대 디스크 브레이크, 클러치 등을 위한 액츄에이터에 있어서, 전체 치수 및 할 수 있다면 중량을 가능한 한 많이 제한하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 밀집형 구조(layout)가 획득될 수 있는데, 이는 구동부의 1개이상의 회전 부품, 예컨대 모터의 회전자가 하우징에 대하여 회전 가능하게 지지되는 스크류에 회전 가능하게 지지되기 때문이다.

특히, 스크류가 지지 베어링에 의해 하우징에 회전 가능하게 지지되는 경우, 이 스크류는 지지 베어링의 외륜과 합체될 수 있으며, 그 결과 모터의 회전자가 보조 베어링에 의해 지지 베어링의 외륜에 회전 가능하게 지지된다.

이 지지 베어링은 보조 베어링에 의해 수용되는 것이 바람직하다. 그와 같은 실시 형태에서는 회전자 및 스크류를 위한 밀집형 충전 지지체(compact and stuff support)가 얻어진다.

일반적으로, 액츄에이터에 의해 제공되는 선형 이동은 어떤 힘, 예컨대 디스크 브레이크의 경우라면 브레이크 디스크 상으로 브레이크 패드를 클램핑하는 힘을 발생시킨다.

액츄에이터 및 이 액츄에이터가 결합되는 시스템은 불가피하게 휘기 때문에 탄성 변형이 역시 발생된다.

이러한 변형이 스크류 기구에 대하여 축대칭인 한도에서는, 어떤 문제점도 액츄에이터의 고유 기능과 관련하여 발생하지 않는다. 그러나, 어떤 경우에는, 특히 디스크 브레이크의 경우에는, 액츄에이터에 대해 편심인 부하가 발생된다.

이러한 편심은 브레이크 패드를 지탱하면서 브레이크 디스크를 측방으로 수용하는 브레이크 캘리퍼, 특히 이의 발톱 부품이 비대칭 형상인 데에 원인이 있다.

브레이크 패드를 브레이크 디스크 상으로 누르는 것과 동시에, 발톱 부품은 부하를 받아서 만곡되며, 이 만곡 작용은 또한 액츄에이터의 하우징 상으로 전달된다. 하우징 속에는 스크류 기구가 지지되어 있기 때문에, 이 스크류 기구도 역시 만곡 작용을 받을 수 있다.

그러나, 상기 스크류 기구는 오정렬된 힘에 다소 취약하며, 이러한 방식으로 인해 고유 기능이 방해될 수 있고, 손상이 일어날 수 있다.

본 발명은 스크류 기구와 모터를 수용하는 하우징을 구비하는 액츄에이터에 관한 것이며, 이 스크류 기구는 너트와 스크류를 구비하며, 이들 너트와 스크류 중 하나는 상기 하우징에 대하여 회전 가능하게 지지되고 있어서, 이들 너트와 스크류는 상대 회전과 동시에 하나가 선형 이동하게 된다.

도 1은 제1 실시예를 보여주는 길이 방향의 단면도이다.

도 2는 도 1에 따른 실시 형태의 분해도이다.

도 3은 제2 실시 형태를 보여주는 도면이다.

도 4는 제3 실시 형태를 보여주는 도면이다.

따라서, 본 발명의 목적은 오정렬된 힘에 덜 취약한 전술한 형태의 액츄에이터를 제공하는 것이다. 이 목적은 스크류 기구가 상기 선형 이동에 대해 교차하는 1개 이상의 축선을 중심으로 회전할 수 있는 조인트에 의해 하우징에 지지되기 때문에 달성된다.

이 액츄에이터의 하우징이 부하를 받아 만곡되는 경우, 이 만곡 작용은 상기 교차 축선 또는 축선들 둘레로 스크류 기구가 자유로이 회전할 수 있기 때문에 완화된다. 따라서, 스크류 기구는 오정렬된 힘에 노출되지 않게 된다.

특히, 너트와 스크류 중 하나가 상기 선형 이동에 대해 평행한 축선 및 상기 선형 이동에 대해 교차하는 1개 이상의 축선 양자를 따라 회전 가능하게 지지된다. 이 교차 회전은 볼 조인트에 의해 달성될 수 있다.

상기 볼 조인트는 중심 지지 샤프트의 일단에 위치할 수 있으며, 이 샤프트의 타단은 하우징에 결합된다. 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 볼 조인트는 모터의 회전자에 구동 가능하게 결합되는 너트와 스크류 중 하나를 지지하는 지지 베어링에 결합될 수 있다.

모터, 바람직하기로는 전기 모터가 복수 개의 상이한 방식으로 스크류 기구에 결합될 수 있다. 대개의 경우, 상기 모터도 하우징에 결합되며, 이는 모터와 스크류 기구 사이의 결합도 역시 브레이크 부하가 걸린 상태에서는 하우징의 탄성 만곡 작용을 받는다는 것을 의미한다.

여기에서 너트와 스크류는 선형 이동에 대해 교차하는 1개 이상의 축선을 중심으로 회전하는 커플링을 통해 회전자에 맞물리는 경우, 오정렬이 회피될 수 있다.

이 커플링은 동일한 수의 톱니를 가진 내향 톱니 부재 뿐만 아니라 외향 톱니 부재를 구비한다. 하우징의 만곡 작용은 조정될 수 있는데, 구체적으로는 외향톱니 부재의 톱니가 상기 선형 이동에 대해 평행한 단면에서 보았을 때 오목하게 만곡되어 있는 경우와, 외향 톱니 부재의 톱니가 볼 조인트에 대해 센터링되는 경우이다.

베어링의 외륜이 외향 톱니 부재와 합체되는 경우에, 밀집형 실시 형태가 얻어진다. 스크류와 내향 톱니 부재는 상기 외륜의 동축 방향의 대향 단부에 위치한다.

통상적으로, 모터의 회전자는 지지 베어링의 외륜에 회전 가능하게 지지된다.

제1 실시 형태에 따르면, 회전자는 감속 기어 장치를 통해 외향 톱니 부재에 맞물린다. 바람직하게는, 지지 베어링이 지지 샤프트의 일단에 지지되고, 이 샤프트의 타단이 하우징에 결합되고, 상기 외향 톱니 부재는 지지 샤프트에 회전 가능하게 지지되는 것이다.

이제, 본 발명이 도면에 도시된 실시 형태를 참조하여 설명될 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 액츄에이터는 스크류 기구(2)와 모터(3)를 수용하는하우징(1)을 구비한다. 이 스크류 기구(2)는 스크류 나사부(6, 7)가 마련되어 있고, 복수 개의 볼(8)에 의해 상호 맞물리는 너트(4)와 스크류(5)를 구비한다. 이들 볼은 인서트(9)가 있는 지점에서 스크류 나사부(6, 7)로 이루어진 인접한 권선부 사이로 이송된다.

상기 스크류는 지지 베어링(11)의 외륜(10)과 합체된다. 이 외륜(10)은 액츄에이터의 밀집 배치로 인하여 스크류(5) 보다 직경이 더 크다.

지지 베어링(11)의 내륜(12)은 볼 조인트(13)와 합체된다. 특히, 이 내륜은 구형의 내면(14)을 가지며, 이 내면은 중앙의 지지 샤프트(16)에 결합된 볼(15)과 맞닿는다.

또한, 이 볼(15)은 개별 부품으로서 도시되어 있을지라도, 중앙의 지지 샤프트(16)와 하나의 부품으로 실시될 수도 있다. 이 중앙의 지지 샤프트(16)는 클립 링 장치(17)를 통해 하우징에 결합되고, 축방향 힘을 측정하기 위한 로드 셀(18)에 결합된다.

모터(13)의 회전자(19)는 베어링(20)과 합체된 슬리브(31)에 의해 지지 베어링(11)의 외륜에 지지된다. 상기 슬리브(31)는 고정자(21)에 고정된다. 모터(13)의 고정자(21)는 하우징에 견고하게 결합된다. 게다가, 슬리브(31)는 감속 기어 휠 장치(22)의 슬리브(32)에 고정된다.

감속 기어 휠 장치(22)에 의해, 모터(3)는 외향 톱니 부재를 지탱하는 슬리브(23)를 구동시킨다. 이 외향 톱니 부재에는 만곡된 형상을 가지는 톱니(25)가 형성되어 있다.

지지 베어링(11)의 외륜(10)은 내향 톱니 부재(26)을 지지하며, 이 내향 톱니 부재에도 대응하게 만곡된 형상을 가진 내향 톱니가 형성되어 있다.

외향 톱니(25) 및 내향 톱니(27)의 수는 동일하다. 이들 톱니는 슬리브(23)에서 스크류(5)로 구동 작용을 전달하기 위해 상호 맞물린다.

너트(4)는 하우징(1) 내부의 원통형 공간(28)에 미끄럼 가능하게 유지되는 피스톤으로서 실시된다. 이 원통체는 그 핀(29)과 그루브(30)에 의해 축방향으로 가동될 수 있지만, 원통형 공간(28) 내부에서 회전될 수는 없다.

따라서, 상기 너트는, 스크류(5)의 작동과 동시에, 가령 브레이크 캘리퍼(도시 생략)의 브레이크 패드들을 서로를 향해 그리고 서로로부터 구동시키기 위해 하우징(1)에 대해 선형 및 축방향으로 구동된다.

하우징(1), 예컨대 브레이크 캘리퍼의 하우징에서 발생된 힘으로 인하여, 유연한 만곡이 하우징에 작용되는 경우, 스크류 기구(2)는 여전히 그러한 부하에 대해 보호된다. 일반적으로, 스크류 기구는 만곡 작용에 대한 저항력이 약하고, 당해 스크류 기구(2)는 볼 조인트(13) 때문에 어떤 만곡 부하로부터 완화된다.

또한, 모터(3)와 스크류 기구(2) 사이의 구동 결합은 내향 톱니 부재(26)와 외향 톱니 부재(24)의 톱니 구동 및 당해 톱니의 만곡 형상으로 인하여 어떤 만곡 부하로부터도 완화된다. 도 3의 실시 형태는 브레이크 캘리퍼(40)를 보여주며, 스크류 나사부에 의해 발톱 부품(41)에 결합된 하우징(1)을 구비한다. 이 발톱 부품(41)은 액츄에이터(1)를 향하는 측면에 공동(43)을 구비하며, 이 공동 내부에는 모터(3)의 고정자(21)의 일부가 수용된다. 따라서, 매우 밀집된 브레이크 캘리퍼(40)가 얻어진다.

통상적으로, 발톱 부품(41)은 고정 브레이크 패드(44) 뿐만 아니라, 스크류 기구(2)의 너트(5)에, 구체적으로 너트의 헤드(46)에 결합되는 가동 브레이크 패드(45)를 구비한다.

이들 브레이크 패드(44, 45) 사이에는 브레이크 디스크(47)가 수용된다. 상기 지지 샤프트(46)는 지지 베어링(11)을 지지하며, 이 베어링의 내륜(12)은 예컨대 클립 링(49)에 의해 견고하게 결합된다.

이 실시 형태에 있어서, 지지 베어링(11)의 내륜(12)은 폐쇄 헤드(49)를 구비하며, 이 폐쇄 헤드(49)와 이에 대향하는 지지 샤프트(16)의 단부 사이에는 로드 셀(50)이 수용될 수 있다.

이 실시 형태의 다른 구성 요소는 도 1 및 도 2의 실시 형태와 상당한 정도까지 동일하다.

도 4의 실시 형태에서는, 외향 톱니 부재(24)의 외측 톱니(25)가 하우징을 더 양호하게 만곡 변형시킬 수 있도록, 그러나 스크류 기구(2)에 만곡 작용을 전달하는 일없이 길이 방향 단면을 기준으로 라운딩 가공된다.

그리스 분배 유닛(53)이 스크류(5)의 베이스 내에 수용된다.

Claims (33)

1. 모터(3)를 포함한 구동부 및 스크류 기구(2)를 수용한 하우징(1)을 구비하며, 상기 스크류 기구(2)는 상기 하우징(1)에 대해 하나가 회전 가능하게 지지되는 너트(4) 및 스크류(5)를 구비하며, 이들 너트(4)와 스크류(5)는 상대 회전과 동시에 하나가 선형 이동하게 되는, 액츄에이터에 있어서,

   상기 구동부의 1개 이상의 회전 부품, 예컨대 상기 모터(3)의 회전자(19)는 상기 하우징에 대해 회전 가능하게 지지되는 상기 스크류(5)에 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
2. 제1항에 있어서, 상기 스크류(5)는 지지 베어링(11)에 의해 상기 하우징(1)에 대해 회전 가능하게 지지되는 것인 액츄에이터.
3. 제2항에 있어서, 상기 구동부의 1개 이상의 회전 부품, 예컨대 상기 모터(3)의 회전자(19)는 보조 베어링(52)에 의해 상기 스크류(5)에 회전 가능하게 지지되는 것인 액츄에이터.
4. 제3항에 있어서, 상기 지지 베어링(11)은 상기 보조 베어링(52) 내부에 수용되는 것인 액츄에이터.
5. 제2항, 제3항 및 제4항 중 하나에 있어서, 상기 스크류(5)는 상기 지지 베어링(11)의 외륜(10)과 합체되는 것인 액츄에이터.
6. 제5항에 있어서, 상기 지지 베어링(11)의 외륜(10)의 외경은 상기 스크류(5)의 외경 보다 더 큰 것인 액츄에이터.
7. 제2항 내지 제6항 중 하나에 있어서, 상기 지지 베어링(11)의 외륜(10)은 상기 구동부의 회전 부품(19)과 결합되어 있는 회전 슬리브(31)를 지지하는 것인 액츄에이터.
8. 제7항에 있어서, 상기 슬리브(31)는 보조 베어링의 합체된 외륜을 구비하거나 이 외륜에 결합되며, 이 보조 베어링의 내륜은 상기 지지 베어링(11)의 외륜(10)과 합체되는 것인 액츄에이터.
9. 제8항에 있어서, 상기 슬리브(31)에는 2개의 축방향으로 간격 조정된 주행로가 마련되어 있으며, 이 주행로 각각은 복수 개의 롤링 부재(20)에 맞물리며, 이 롤링 부재는 상기 지지 베어링(11)의 외륜(10)의 외면에 있는 주행로에 각각 맞물리는 것인 액츄에이터.
10. 제7항, 제8항 및 제9항 중 하나에 있어서, 상기 슬리브(31)는 상기 모터의회전자(19)에 결합되는 것인 액츄에이터.
11. 선행항들 중 하나에 있어서, 상기 너트(4)와 스크류(5) 중 하나는 상기 선형 이동에 대해 평행한 축선 및 상기 선형 이동에 대해 교차하는 1개 이상의 축선 모두를 따라 회전 가능하게 지지되는 것인 액츄에이터.
12. 제11항에 있어서, 상기 너트(4)와 스크류(5) 중 하나는 볼 조인트(13)에 의해 상기 하우징에 지지되는 것인 액츄에이터.
13. 제12항에 있어서, 상기 볼 조인트(13)는 중앙의 지지 샤프트(16)의 일단에 위치하고, 이 샤프트의 타탄은 상기 하우징(1)에 결합되는 것인 액츄에이터.
14. 제13항에 있어서, 상기 볼 조인트(13)는 상기 지지 베어링(11)에 결합되며, 상기 지지 베어링은 상기 스크류(5)를 지지하며, 상기 너트(4)와 스크류(5) 중 하나는 상기 모터(3)의 회전자(19)에 구동 가능하게 결합되는 것인 액츄에이터.
15. 제14항에 있어서, 상기 너트(4)와 스크류(5) 중 하나는 상기 선형 이동에 대해 교차하는 1개 이상의 축선을 중심으로 회전할 수 있는 커플링(25, 27)을 통해 상기 회전자(19)에 맞물리는 것인 액츄에이터.
16. 제15항에 있어서, 상기 커플링은 동일한 수의 톱니(25, 27)를 가진 내향 톱니 부재(26) 뿐만 아니라 외향 톱니 부재(24)를 구비하는 것인 액츄에이터.
17. 제16항에 있어서, 상기 외향 톱니 부재(24)의 톱니(25)는 상기 선형 이동에 대해 평행한 단면으로 보았을 때 오목하게 만곡되어 있는 것인 액츄에이터.
18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 외향 톱니 부재(24)의 톱니는 볼 조인트(13)에 대해 센터링되는 것인 액츄에이터.
19. 제14항 내지 제18항 중 하나에 있어서, 상기 스크류(15)는 상기 지지 베어링(11)의 외륜(10)에 합체되는 것인 액츄에이터.
20. 제19항에 있어서, 상기 지지 베어링(11)의 외륜(10)의 외경은 상기 스크류(5)의 외경 보다 더 큰 것인 액츄에이터.
21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 지지 베어링(11)의 외륜(10)은 상기 내향 톱니 부재(26)와 합체되는 것인 액츄에이터.
22. 제20항에 있어서, 상기 스크류(5)와 내향 톱니 부재(26)는 상기 지지 베어링(11)의 외륜(10)의 축방향 대향 단부에 위치하는 것인 액츄에이터.
23. 제19항 내지 제22항 중 하나에 있어서, 상기 모터(3)의 회전자(19)는 상기 지지 베어링(11)의 외륜(10)에 회전 가능하게 지지되는 것인 액츄에이터.
24. 제23항에 있어서, 상기 회전자(19)는 상기 외향 톱니 부재(24)에 감속 기어 기구(22)를 통해 맞물리는 것인 액츄에이터.
25. 제24항에 있어서, 상기 지지 베어링(11)은 지지 샤프트(16)의 일단에 지지되고, 이 샤프트의 타단은 상기 하우징(1)에 결합되며, 상기 외향 톱니 부재(24)는 상기 지지 샤프트(16)에 회전 가능하게 지지되는 것인 액츄에이터.
26. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 모터의 회전자는 상기 지지 베어링의 외륜에 직접 맞물리는 것인 액츄에이터.
27. 제26항에 있어서, 상기 모터는 내향 톱니 부재와 합체되고, 상기 지지 베어링의 외륜은 외향 톱니 부재와 합체되고, 상기 톱니 부재들은 서로 맞물리는 것인 액츄에이터.
28. 제13항 내지 제27항에 있어서, 상기 스크류(5)와 지지 샤프트(16)에는 관통 구멍이 각각 형성되어 있고, 이 구멍은 서로에 대해 정렬되어 있는 것인 액츄에이터.
29. 제1항 내지 제28항 중 하나에 있어서, 상기 스크류(5)에는 구멍이 마련되어 있고, 이 구멍에는 그리스 분배 유닛(53)이 수용되는 것인 액츄에이터.
30. 선행항들 중 하나에 있어서, 상기 스크류 기구, 지지 베어링, 보조 베어링 및 감속 기어 장치 중 1개 이상에는 하드 턴닝(hard turning)에 의해 얻어진 표면이 마련되어 있는 것인 액츄에이터.
31. 선행항들 중 하나에 있어서, 상기 스크류 기구, 지지 베어링, 보조 베어링 및 감속 기어 장치 중 1개 이상에는 코팅부, 예컨대 다이아몬드형 탄소 코팅부가 마련되어 있는 것인 액츄에이터.
32. 선행항들 중 하나에 있어서, 상대 회전을 측정하기 위한 엔코드(encoder)가 설치되는 것인 액츄에이터.
33. 브레이크 디스크를 수용하기 위한 갭을 둘러싸는 2개 이상의 마주보는 브레이크 패드를 지탱하는 발톱 부품과 선행항들 중 하나에 따른 액츄에이터를 구비하며, 상기 액츄에이터는 모터를 포함한 구동부와 스크류 기구를 수용하는 하우징을 구비하며, 상기 스크류 기구는 상기 하우징에 대해 하나가 회전 가능하게 지지되는너트 및 스크류를 구비하며, 이들 너트와 스크류는 상대 회전과 동시에 하나가 선형 이동하게 되며, 상기 하우징은 상기 발톱 부품에 결합되는, 디스크 브레이크용 브레이크 캘리퍼에 있어서,

    상기 구동부의 1개 이상의 회전 부품, 예컨대 상기 모터(3)의 회전자(19)는 상기 하우징에 대해 회전 가능하게 지지되는 상기 너트 또는 스크류에 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크용 브레이크 캘리퍼.