KR20020073502A - 액츄에이터 및 브레이크 캘리퍼 - Google Patents

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KR20020073502A
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카파안헨드리쿠스얀
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에스케이에프 엔지니어링 앤 리서치 센터 비.브이.
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Abstract

액츄에이터(1)는 모터(5)가 있는 하우징(2)과, 액츄에이팅 부재(19)와, 너트(10) 및 스크류(14)가 있는 스크류 메커니즘(7)을 포함하며, 이 스크류 메커니즘은 모터에 의해 전달되는 회전 운동에 응답하여 액츄에이팅 부재를 하우징에 대해 직선 운동하게 하고, 감속 기어 수단(6)이 모터와 스크류 메커니즘 사이에 위치한다. 너트는 하우징에 대해 고정되어 있고, 액츄에이팅 부재에는 내부 스크류 나사(22)가 마련된 보어(21)가 있으며, 스크류가 액츄에이팅 부재의 내부 스크류 나사와 너트의 내부 스크류 나사(7) 모두와 결합한다.

Description

액츄에이터 및 브레이크 캘리퍼 {ACTUATOR UNIT AND BRAKE CALLIPER}
그러한 액츄에이터는 JP-A-8296674로부터 알려져 있으며, 예를 들면 차량 브레이크, 클러치, 조향 장치, 연속 가변 트랜스미션, 기어 박스 트랜스미션 등에 적용될 수 있다.
상기의 공지된 스크류 액츄에이터는, 디스크 브레이크에 적용된 액츄에이터의 경우, 브레이크 패드에 가해지는 축방향 힘을 지탱하기 위한 축방향 스러스트 베어링과 같은, 축방향 및/또는 반경 방향 부하를 수용할 수 있는 베어링에 의해 하우징에 대해 지지된다.
본 발명은 모터가 있는 하우징과, 액츄에이팅 부재와, 너트 및 스크류가 있는 스크류 메커니즘을 포함하는 액츄에이터에 관한 것으로, 상기 스크류 메커니즘은 모터에 의해 전달되는 회전 운동에 응답하여 액츄에이팅 부재를 하우징에 대해 직선 운동하게 하고, 상기 너트는 하우징에 대해 고정되어 있으며, 상기 액츄에이팅 부재에는 내부 스크류 나사가 마련된 보어가 있고, 상기 스크류가 액츄에이팅 부재의 내부 스크류 나사와 너트의 내부 스크류 나사 모두와 결합하도록 되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 브페이크 캘리퍼용 액츄에이터를 도시한 도면.
본 발명의 목적은 개선된 액츄에이터를 제공하는 것이다. 이 목적은, 액츄에이팅 부재의 내부 스크류 나사의 피치 각도와 너트의 내부 스크류 나사의 피치 각도가 반대이고, 감속 기어 수단이 모터와 스크류 메커니즘 사이에 마련됨으로써 달성된다.
본 발명에 따른 액츄에이터의 스크류는 너트에 의하여 하우징에 대해 회전 가능하게 지지되어 있어, 너트와 스크류가 볼들을 통해 서로 결합하는 경우 그 볼들이 스크류에 대한 지지 베어링 볼의 역할을 한다.
또 다른 잇점은, 회전해서는 안 되는 액츄에이팅 부재가 별도의 스러스트 베어링의 개재 없이 회전하는 스크류와 결합할 수 있다는 점이다. 이 작용은 액츄에이팅 부재와 스크류 사이의 스크류 나사 결합에 의해 이루어진다.
요구되는 부하 지탱 용량을 확보하기 위해서는, 스크류 나사의 피치 직경, 회전수 및 리드 각도를 적절하게 설계해야 한다. 그러나, 스크류 나사 및 관련 볼들이 회전 스크류 지지용 베어링 요소의 역할을 하면, 축방향 부하를 지탱하기 위한 별도의 스러스트 베어링이 불필요해진다. 따라서, 액츄에이터의 전체 크기가 제한된 상태로 유지될 수 있다.
너트의 내부 스크류 나사와 액츄에이팅 부재는 다양하게 설계할 수 있다. 바람직하게는, 액츄에이팅 부재의 내부 스크류 나사의 직경을 너트의 내부 스크류 나사의 직경과 동일하게 설계한다.
바람직하게는, 액츄에이팅 부재는 하우징내 보어에 활주 가능하게 수용되는 피스톤이다. 너트는 상기 보어 내에 고정되고, 상기 보어는 하우징 전체에 걸쳐연장되며, 또한 상기 보어는 너트가 맞닿아 지지되는 내측으로 연장되는 접촉부를 액츄에이팅 부재와 반대쪽인 단부에 구비한다. 축방향 힘을 측정하기 위한 로드 셀을 상기 접촉부와 너트 사이에 개재시킬 수 있다.
감속 기어 수단도 몇 가지 방식으로 실시할 수 있다. 바람직하게는, 액츄에이팅 부재와 반대쪽인 단부에 보어로부터 연장되는 슬리브가 마련되며, 이 지지 슬리브의 한쪽 단부에는 너트와 내측으로 연장되는 접촉부 사이에 고정되는 외측으로 연장되는 플랜지가 구비되어 있고, 다른쪽 단부에는 감속 기어 수단용 지지체가 마련되어 있다. 이 지지체는 구름 요소 베어링을 포함하며, 이 구름 요소 베어링의 외측 링은 편심 기어 감속부의 일부인 외측을 향하는 이빨이 있는 편심 기어 휠을 지탱하고, 이 편심 기어 휠은 편심 베어링에 의해 상기 외측 링의 편심 허브 상에 회전 가능하게 설치된다.
편심 기어 감속부는 비교적 높은 감속비를 제공하며, 이 높은 감속비는 액츄에이터의 회전시 액츄에이팅 부재의 비교적 큰 직선 방향 변위와 상응할 수 있다.
(볼) 홈/스플라인 연결부에 의해 스크류가 구동축을 통해 구동되며, 이 구동축은 편심 기어 휠의 이빨을 둘러싸는 내측으로 향하는 이빨이 있는 이붙이 기어 휠을 지탱하고, 이들 이붙이 기어 휠 및 편심 기어 휠은 그들 이빨의 일부와만 맞물린다.
너트는 볼들이 너트와 스크류와 사이가 한 번 완전히 감기도록 하는 적어도 하나의 재순환 장치를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 스크류는 관통 보어를 구비할 수 있으며, 그 관통 보어의 한쪽 단부는 구동축에 대한 (볼) 홈/스클라인 연결부를 위한 홈을 포함하고, 다른쪽 단부는 적어도 하나의 재순환 장치를 지지하는 내부 슬리브를 포함한다.
또한, 본 발명은 모터가 있는 하우징과, 액츄에이팅 부재와, 너트 및 스크류가 있는 스크류 메커니즘을 포함하는 브레이크 캘리퍼에도 관계되며, 상기 스크류 메커니즘은 모터에 의해 전달되는 회전 운동에 응답하여 액츄에이팅 부재를 하우징에 대해 직선 운동하게 하고, 또한 모터와 스크류 메커니즘 사이에는 감속 기어 수단이 위치한다.
본 발명에 따르면, 액츄에이팅 수단에는 내부 스크류 나사가 마련된 보어가 있으며, 스크류는 액츄에이팅 부재의 내부 스크류 나사와 너트의 내부 스크류 나사 모두와 결합한다.
이하, 도면을 참조하면서 브레이크 캘리퍼용 액츄에이터에 대해 더욱 상세히 설명한다.
도시된 액츄에이터(1)는 하우징(2)을 포함하며, 이 하우징(2)은 부분적으로 도시한 클로부(claw piece)(3)에 연결되어 있다. 이 클로부(3)는 2개의 브레이크 패드를 지탱하며, 그 중 한 브레이크 패드(4)를 도시하였다. 이들 브레이크 패드는 해당 디스크 브레이크의 브레이크 디스크(도시하지 않았음)를 수용하기 위한 간극을 에워싸고 있다.
하우징(2)은 모터(5)를 지탱하며, 이 모터(5)는 감속 기어 수단(6)을 통해 스크류 메커니즘(7)을 구동한다.
스크류 메커니즘(7)은 하우징(2)의 관통 보어(8) 내에 수용되어 있으며, 이 관통 보어(8)는 브레이크 패드(4)와 반대쪽인 단부에 내측으로 돌출하는 플랜지(9)를 구비한다.
관통 보어(8) 내에는 스크류 메커니즘(7)의 너트(10)가 병진 및 회전할 수 없도록 고정되어 있다. 너트(10)는 슬리브(12)의 외측으로 돌출하는 플랜지(11)와 맞닿아 있으며, 상기 슬리브(12)는 로드 셀(13)을 통해 플랜지(9)와 맞닿아 있다.
또한, 스크류 메커니즘(7)은 너트(10) 및 스크류(14)의 스크류 나사(17, 16)와 각각 결합해 있는 볼(15)과 스크류(14)를 수용하고 있다.
볼(15)은 재순환 인서트(reciuculating insert)(18)에 의해 너트(10) 내에서 재순환된다.
관통 보어(8) 내에는 피스톤형 액츄에이팅 부재(19)도 수용되어 있다. 이 액츄에이팅 부재(19)는 축방향으로 이동할 수 있지만, 스플라인/홈 연결부(20)를 통해서는 회전할 수 없다.
또한, 액츄에이팅 부재에는 내부 스크류 나사(22)가 마련된 내부 보어(21)가 있다.
스크류(14)는 액츄에이팅 부재(19)의 보어(21) 내로 연장되며, 볼(23)을 통해 액츄에이팅 부재(19)의 내부 스크류 나사(22)와 결합한다. 볼(23)은 재순환 인서트(24)에 의해 스크류 내에서 재순환될 수 있다.
너트(10)의 스크류 나사(17)의 피치 각도는 액츄에이팅 부재(19)의 스크류 나사(22)의 피치 각도와 반대이며, 따라서 스크류(14)도 피치 각도가 반대인 스크류 나사부(16, 40)를 갖는다.
벨로우즈(25)에 의해 피스톤형 액츄에이터(19)가 먼지로부터 보호된다.
스크류에는 내부 슬리브(26)가 있으며, 이 내부 슬리브(26)는 재순환 인서트(24)를 고정시킨다. 또한, 내부 슬리브(26) 내에 윤활제 분배 수단이 마련될 수도 있다.
또한, 스크류(14)에는 내부 보어(27)가 있으며, 이 내부 보어(27)는 홈/스플라인 연결부(28)에 의해 구동축(29)과 활주 가능하게 결합한다. 구동축(29)이 회전하면, 스크류(14)도 회전하여 너트(10)에 대해, 그리고 구동축(29)에 대해 직선 방향으로 변위된다. 피스톤형 액츄에이팅 부재(19)도 스크류(14)에 대해 직선 방향으로 변위되어 비교적 큰 직선 방향 변위을 얻게 된다.
스크류(14)의 스크류 나사부(40)와 액츄에이팅 부재(19)의 스크류 나사(22)도 액츄에이팅 부재(19)의 지지 베어링 역할을 한다.
이중 또는 직렬 액츄에이팅 작용을 통해 비교적 큰 직선 방향 변위를 얻는다는 사실을 감안하면, 감속비가 비교적 큰 기어 감속부(6)가 필요하다.
기어 감속부(6)는 지지체(30)를 포함하고, 이 지지체(30)는 베어링(31)을 구비하며, 이 베어링의 내측 링(32)은 슬리브(12)와 일체로 형성된다. 베어링(31)의 외측 링(33)은 모터(5)의 회전자(34)에 연결되어 있다. 고정자(35)는 하우징(2)에 연결된다.
또한, 베어링(31)의 외측 링(33)은 편심 허브(40)를 구비하며, 이 편심 허브(40)는 편심 기어 휠(36)을 지지하는 편심 베어링(41)을 지탱하고, 상기 편심 기어 휠(36)은 편심 기어 휠(37)의 내측으로 돌출하는 이빨의 일부와 맞물린다.
회전자(34)를 통해 편심 기어 휠(36)을 회전시킴으로써 기어 휠(37)이 큰 감속비로 이동하게 된다.
외측 링(33)의 외측 원주는 보어(8)의 내측으로 돌출하는 플랜지(9)에 의해 정의된 개구보다 직경이 다소 작다. 따라서, 스크류 메커니즘(7)과 기어 감속부(6)의 완전 조립체는 보어(8)를 통해 도면에 도시된 위치까지 이동할 수 있다. 이어서, 회전자(34)가 장착되고, 마지막으로 기어 휠(37)이 있는 구동축(28)이 장착된다.
구동축(29)을 제자리에 고정하기 위해 스프링 지지체(31)가 제공된다.

Claims (22)

  1. 모터(5)가 있는 하우징(2)과, 액츄에이팅 부재(19)와, 너트(10) 및 스크류(14)가 있는 스크류 메커니즘(7)을 포함하고, 이 스크류 메커니즘(7)은 상기 모터(5)에 의해 전달되는 회전 운동에 응답하여 상기 액츄에이팅 부재(19)를 상기 하우징(2)에 대해 직선 운동하게 하며, 상기 너트(10)는 상기 하우징(2)에 대해 고정되어 있고, 상기 액츄에이팅 부재(19)에는 내부 스크류 나사(22)가 마련된 보어(21)가 있으며, 상기 스크류(14)가 상기 액츄에이팅 부재(19)의 내부 스크류 나사(22)와 상기 너트(10)의 내부 스크류 나사(17) 모두와 결합하도록 되어 있는 액츄에이터(1)에 있어서, 상기 액츄에이팅 부재(19)의 내부 스크류 나사(22)의 피치 각도는 상기 너트(10)의 내부 스크류 나사(17)의 피치 각도와 반대이며, 감속 기어 수단(6)이 상기 모터(5)와 상기 스크류 메커니즘(7) 사이에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액츄에이팅 부재(19)의 내부 스크류 나사(22)의 직경은 상기 너트(10)의 내부 스크류 나사(47)의 직경과 동일한 것인 액츄에이터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액츄에이팅 부재는 상기 하우징(2)내 보어(8)에 활주 가능하게 수용되는 피스톤(20)인 것인 액츄에이터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 너트(10)는 상기 하우징(2)내 보어(8)에 끼워지는 것인 액츄에이터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 보어(8)는 상기 하우징(2)의 전체에 걸쳐 연장되고, 또한 상기 보어(8)는 상기 너트(10)가 맞닿아 지지되는 내측으로 연장되는 접촉부(9)를 상기 액츄에이팅 부재(19)와 반대쪽인 단부에 구비한 것인 액츄에이터.
  6. 제5항에 있어서, 축방향 힘을 측정하기 위한 센서, 예를 들면 로드 셀(13)이 상기 접촉부(9)와 너트(10) 사이에 개재되는 것인 액츄에이터.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 액츄에이팅 부재(19)와 반대쪽인 단부에 상기 보어(8)에 대해 내측으로 연장되는 슬리브(12)가 마련되고, 이 슬리브(12)는 상기 너트(10)와 내측으로 연장되는 접촉부(9) 사이에 고정되는 외측으로 연장되는 플랜지(11)를 한쪽 단부에 구비하며, 다른쪽 단부에는 상기 감속 기어 수단(6)용 지지체(30)를 구비하는 것인 액츄에이터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 지지체(30)는 구름 요소 베어링(31)을 포함하고, 이 구름 요소 베어링(31)의 외측 링(33)은 편심 기어 감속부(6)의 일부인 외측으로 향하는 이빨이 있는 편심 기어 휠(36)을 지탱하며, 이 편심 기어 휠(36)은 편심 베어링(41)에 의해 상기 외측 링(33)의 편심 허브(40) 상에 회전 가능하게 설치되는 것인 액츄에이터.
  9. 제8항에 있어서, 상기 스크류(14)는 (볼) 홈/스플라인 연결부(28)에 의하여 구동축(29)을 통해 구동될 수 있으며, 이 구동축(29)은 상기 편심 기어 휠(36)의 이빨을 둘러싸는 내측으로 향하는 이빨이 있는 이붙이 기어 휠(37)을 지탱하고, 이들 편심 기어 휠(36) 및 이붙이 기어 휠(37)은 그들 이빨의 일부와만 맞물리는 것인 액츄에이터.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감속 기어 수단은 유성형 기어 감속부를 포함하는 것인 액츄에이터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 감속 기어 수단은 편심 기어 감속부를 포함하는 것인 액츄에이터.
  12. 제8항, 제9항, 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 구름 요소 베어링(31)의 외측 링(33)은 상기 모터(5)의 회전자(34)가 장착되는 회전자 슬리브(39)를 지탱하는 것인 액츄에이터.
  13. 제12항에 있어서, 상기 구름 요소 베어링의 외측 링과 회전자 슬리브는 한부품으로 통합되어 있는 것인 액츄에이터.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 센서가 상기 하우징과 회전자 슬리브 사이에 장착되는 것인 액츄에이터.
  15. 선행항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스크류(14), 너트(10) 및 액츄에이팅 부재(19)의 스크류 나사(16, 40, 17, 22)는 볼(15, 23)을 통해 서로 결합하는 것인 액츄에이터.
  16. 제15항에 있어서, 상기 너트(10)의 스크류 나사(17), 상기 스크류(14)의 해당 스크류 나사부(16) 및 각각의 볼(15)의 크기는 상기 액츄에이팅 부재(19)의 스크류 나사(16), 상기 스크류(14)의 스크류 나사부(40) 및 각각의 볼(23)의 크기와 다른 것인 액츄에이터.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 너트(10)는 상기 볼(15)이 상기 너트(10)와 스크류(14) 사이에서 한 번 완전히 감기도록 하는 적어도 하나의 재순환 장치(18)를 포함하는 것인 액츄에이터.
  18. 제15항, 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 스크류(14)는 상기 볼(23)이 상기 스크류(14)와 액츄에이팅 부재(19) 사이에서 한 번 완전히 감기도록 하는 적어도 하나의 재순환 장치(24)를 포함하는 것인 액츄에이터.
  19. 제18항에 있어서, 상기 스크류(14)에는 관통 보어(27)가 있고, 이 관통 보어(27)의 한쪽 단부에는 상기 구동축(29)에 대한 (볼) 홈/스플라인 연결부(28)를 위한 홈이 있으며, 다른쪽 단부에는 적어도 하나의 상기 재순환 장치(24)를 지지하는 내부 슬리브(26)가 마련되어 있는 것인 액츄에이터.
  20. 제19항에 있어서, 상기 슬리브는 자립형 그리스 분배 유닛의 일부인 것인 액츄에이터.
  21. 선행항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부품 중 적어도 하나를 분말 야금법에 의해 얻는 것인 액츄에이터.
  22. 브레이크 디스크가 사이에 수용될 수 있는 적어도 2개의 대향하는 브레이크 패드(4)를 지탱하는 클로부(3)와, 선행항 중 어느 한 항에 따른 액츄에이터(1)를 포함하고, 이 액츄에이터(1)는 상기 클로부(3)에 연결된 하우징(2)과, 모터(5)와, 액츄에이팅 부재(19)와, 너트(10) 및 스크류(14)가 있는 스크류 메커니즘(7)을 포함하며, 이 스크류 메커니즘(7)은 상기 모터(5)에 의해 전달되는 회전 운동에 응답하여 상기 액츄에이팅 부재(19)를 상기 하우징(2)에 대해 직선 운동하게 하고, 상기 모터(5)와 스크류 메커니즘(7) 사이에는 감속 기어 수단(6)이 마련되어 있으며,상기 너트(10)는 상기 하우징(2)에 대해 고정되어 있고, 상기 액츄에이팅 부재(19)에는 내부 스크류 나사(22)가 마련된 보어(21)가 있으며, 상기 스크류(14)가 상기 액츄에이팅 부재(19)의 내부 스크류 나사(22)와 상기 너트(10)의 내부 스크류 나사(17) 모두와 결합하도록 되어 있는 브레이크 캘리퍼에 있어서, 상기 액츄에이팅 부재(19)의 내부 스크류 나사(22)의 피치 각도는 상기 너트(10)의 내부 스크류 나사(17)의 피치 각도와 반대이며, 상기 감속 기어 수단(6)은 상기 모터(5)와 스크류 메커니즘(7) 사이에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 캘리퍼.
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