KR20070112766A

KR20070112766A - 액튜에이터 시스템

Info

Publication number: KR20070112766A
Application number: KR1020077016111A
Authority: KR
Inventors: 알폰스 마이어; 위르겐 슈튀르체르
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2007-11-27
Also published as: JP2008534867A; EP1861300B1; EP1861300A1; WO2006100162A1; IL184407A0; CN101146704A; US20080093183A1; EP1705090A1

Abstract

액튜에이터 시스템(5)은 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)와 제 1 및 제 2 출력 샤프트로 이루어진다. 액튜에이터 시스템(5)은 추가로 적어도 하나의 액튜에이팅 부재로 이루어지며, 이는 제 1 출력 샤프트 및/또는 제 2 출력 샤프트와 커플링된다. 액튜에이팅 부재는 전달 부재에 커플링되도록 디자인된다. 전달 부재와의 연결에서, 액튜에이터는 제 1 출력 샤프트 및 제 2 출력 샤프트의 회전 운동을 전달 운동의 선형 운동으로 전환한다. 추가로, 액튜에이터 시스템(5)은 차동으로 이루어지며, 이는 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)에 입력 측면에서 커플링되고 제 1 출력 샤프트 및 제 2 출력 샤프트와 커플링된다. 차동은 입력-측면 토크를 제 1 출력 샤프트 및 제 2 출력 샤프트에 전달하고 분배하도록 디자인된다.

Description

액튜에이터 시스템{ACTUATOR SYSTEM}

본 발명은 액튜에이터 시스템, 특히 예를 들어 전기적 액튜에이팅 드라이브와 제 1 및 2 출력 샤프트로 이루어진 모터 차량용 핸드브레이크와 같은 전기적 제어 가능한 브레이크를 위한 액튜에이터 시스템에 관한 것이다.

예를 들어 모터 차량 내의 전기적 제어 가능한 브레이크는, 예를 들어 모터 차량이 미끄러지는 것을 신뢰성있게 방지할 수 있도록 가능한 모터 차량의 양측면에 동일하게 큰 브레이킹력으로 작동 가능해야 한다. 하지만, 입수 가능한 구성 형상의 이유 및 가격의 이유로 인하여 브레이킹력은 오직 하나의 전기적 액튜에이팅 드라이브에 의해서만 적용되는 것이 바람직하다. 따라서 전기적 액튜에이팅 드라이브에 의해 생성된 토크는 차량의 대향 측면들에 분배되어, 모터 차량의 양측면의 브레이킹력 크기가 동일해야 한다.

본 발명의 목적은 신뢰성있는 액튜에이터 시스템을 생성하는 것이다.

이러한 목적은 독립항에 기재된 발명의 특징에 의해 이루어진다. 본 발명의 바람직한 장점들은 종속항에서 설명된다.

본 발명은 전기적 액튜에이팅 드라이브와 제 1 및 2 출력 샤프트로 이루어진 액튜에이터 시스템에 관한 것이다. 액튜에이터 시스템은 추가로 하나 이상의 액튜에이팅 부재로 이루어지며, 이는 제 1 출력 샤프트 및 제 2 출력 샤프트에 커플링된다. 액튜에이팅 부재는 전달 부재(transmission element)를 커플링하도록 디자인된다. 전달 부재에 연결되어, 액튜에이팅 부재는 제 1 출력 샤프트 또는 제 2 출력 샤프트의 회전 운동을 전달 부재의 선형 운동으로 전환한다. 추가로, 액튜에이터 시스템은 차동(differential)으로 이루어지며, 이는 전기적 액튜에이팅 드라이브의 입력 측면 상에서 커플링되고 제 1 출력 샤프트 및 제 2 출력 샤프트로 이루어진다. 차동은 입력-측면 토크를 제 1 출력 샤프트 및 제 2 출력 샤프트에 전달하고 분배하도록 디자인된다.

예를 들어, 전달 부재는 케이블 또는 로드(rod)일 수 있다. 이러한 케이블 또는 로드는 예를 들어 브레이크에 커플링되고, 브레이크는 예를 들어 케이블 또는 로드 상에서 밀림으로써 액튜에이팅된다. 차동의 제공은 예를 들어 상이한 길이, 공차, 전달 부재의 인장력 및/또는 압축력이 차량의 각각의 측면 상에서 신뢰성있게 보정될 수 있다는 장점을 갖는다. 길이가 맞추어진 이후 차량의 각각의 측면 상의 브레이크는 동일한 크기의 브레이킹력(braking force)으로 액튜에이팅될 수 있다. 추가로, 액튜에이터 시스템은 작고 콤팩트하게 디자인될 수 있어서 매우 작은 구성 공간만을 필요로 한다.

액튜에이터 시스템의 바람직한 실시예에서, 출력 샤프트는 공동(空洞) 샤프트(hollow shaft)로서 디자인된다. 제 2 출력 샤프트는 공동 샤프트 내에서 회전 가능하도록 정렬된다. 장점은, 액튜에이터 시스템이 특히 작고 콤팩트하게 디자인될 수 있다는 점이다. 추가로, 제 1 및 제 2 출력 샤프트와 제공되는 각각의 액튜에이팅 부재는 차동의 동일 측면 상에 정렬될 수 있다. 이는, 차동 부재가 제 1 또는 제 2 출력 샤프트에 커플링되어 함께 근접하여 상호 평행하게 이동이 가능하다는 장점을 갖는다. 그 결과 이러한 액튜에이터 시스템은 특히 예를 들어 핸드브레이크 영역의 차량 트랜스미션 터널(transmission tunnel) 내에 위치하는 것이 적합하다.

액튜에이터 시스템의 바람직한 다른 실시예에서, 제 1 출력 샤프트는 제 1 베벨 기어(bevel gear)를 갖는다. 제 2 출력 샤프트는 제 2 베벨 기어를 갖는다. 차동은 입력 측면에서 토크를 취하는 차동 케이싱(differential casing)으로 이루어진다. 제 1 베벨 기어 및 제 2 베벨 기어가 상호 커플링되는 방식으로 회전 가능한 적어도 하나의 유성 베벨 기어(planetary bevel gear)가 차동 케이싱 상에 정렬된다. 장점은, 이러한 차동이 특히 작고 콤팩트하게 디자인될 수 있다는 점이다. 추가로, 이러한 차동은 간단한 구성을 갖는다. 이러한 차동은 예를 들어 전달 부재 및 제 1 출력 샤프트 및 제 2 출력 샤프트 상의 출력 측면의 토크의 상이한 길이 또는 공차를 보정한다.

이러한 실시예에서, 2개의 유성 베벨 기어가 공통 회전축 상에서 상호 대향하여 정렬되는 것이 바람직하다. 장점은, 차동에서 발생하는 힘이 양쪽 유성 베벨 기어 상에 거의 대칭으로 분배된다는 점이다. 그 결과, 차동의 베어링 상의 어떠한 로딩이라도 감소하며 차동의 수명이 증진된다. 추가로, 비대칭 로딩을 야기할 수 있는 베벨 기어 또는 유성 베벨 기어의 로드(wedge)를 피할 수 있다. 이러한 차동이 특히 신뢰성있다.

액튜에이터 시스템의 다른 바람직한 실시예에서, 액튜에이팅 부재는 케이블에 커플링될 수 있는 풀리휠(pulley wheel)이다. 이러한 케이블은, 예를 들어 브레이크 케이블이며, 브레이킹력을 예를 들어 브레이크에 전달하기 위한 전달 부재를 형성한다. 이러한 풀리휠은 케이블을 감고 풀음으로써 제 1 또는 제 2 출력 샤프트 및 이에 커플링된 풀리휠의 회전 운동을 케이블의 선형 운동으로 매우 간단하게 전환할 수 있다. 풀리휠은 원형으로 디자인될 수 있으며 또는 다른 회전 프로파일을 가질 수 있다. 추가로 풀리휠은 각각의 출력 샤프트 상에서 축방향으로 또는 축에서 벗어나서 정렬될 수 있다. 이러한 액튜에이팅 부재는 특히 간단하고 경제적이다.

이러한 실시예에서, 제 1 출력 샤프트 및 제 2 출력 샤프트가 풀리휠로서 디자인된 액튜에이팅 부재에 각각 커플링되는 것이 바람직하다. 풀리휠은 상호 평행하게 정렬되어, 풀리휠이 케이블에 각각 커플링된 경우 케이블이 이를 통해 동일한 방향으로 당겨진다. 액튜에이터 시스템이 예를 들어 핸드브레이크 영역에서 모터 차량의 트랜스미션 터널 내에 정렬된 경우 특히 바람직하다. 케이블은 예를 들어 차량 종방향 축에 평행하게 정렬될 수 있다. 대안적으로, 풀리휠은 상호 평행하게 정렬되어, 풀리휠이 케이블이 각각 커플링된 경우 케이블이 이를 통해 반대 방향으로 당겨질 수 있다. 이는, 액튜에이터 시스템이 예를 들어 차량 휠축 상에서 배열되는 장점을 갖는다. 케이블은 차량 종축에 수직으로 배열될 수 있다. 장점은, 이러한 방식으로 특히 짧은 케이블이 사용될 수 있으며 액튜에이터 시스템이 특히 공간 절약 방식으로 차량 휠축에 배열될 수 있다는 점이다. 그 결과, 모터 차량이 조립될 때, 액튜에이터 시스템은 예를 들어 차량 휠축에 함께 예비-조립될 수 있다. 짧은 브레이크 케이블은 보다 큰 효율을 가져올 수 있어서, 브레이크를 적용하기 위해 전기적 액튜에이팅 드라이브로부터 오직 작은 출력만 필요하다. 그 결과, 액튜에이터 시스템은 특히 가격 면에서 바람직하다.

액튜에이터 시스템의 바람직한 다른 실시예에서, 제 1 출력 샤프트 및/또는 제 2 출력 샤프트가 각각의 경우 스핀들(spindle)로 이루어진다. 이는, 스핀들이 제 1 출력 샤프트 및/또는 제 2 출력 샤프트의 회전 운동을 관련 스핀들에 의해 예를 들어 전달 부재의 선형 운동으로 매우 간단하게 전환할 수 있다는 장점을 갖는다.

액튜에이터 시스템의 바람직한 다른 실시예에서, 제 1 출력 샤프트 및 제 2 출력 샤프트가 공통 회전축 상에 배열되어 출력 측면 상에서 서로에 대해 마주본다. 이는, 각각의 전달 부재 또는 액튜에이팅 부재에 의해 관련 출력 샤프트에 전달되는 인장력이 공통 회전축을 따라 작용한다는 장점을 갖는다. 추가로, 이러한 액튜에이터 시스템은 예를 들어 차량 휠축 상에 놓이는데 특히 적합하며, 간단하게 예비-조립될 수 있다. 이러한 배열체는 특히 공간-절약적이다. 추가로, 브레이크 케이블 또는 로드와 같은 전달 부재가 특히 짧게 디자인될 수 있다. 그 결과, 매우 높은 효율이 이루어질 수 있으며, 전기적 액튜에이팅 드라이브로부터의 파워 출력이 매우 낮다. 상기 액튜에이터 시스템은 경제적이다.

액튜에이터 시스템의 바람직한 다른 실시예에서, 차동이 스퍼-기어 차동 기어(spur-gear differential gear)로서 디자인된다. 이는, 예를 들어 전달 부재의 다른 길이 또는 공차 및 제 1 출력 샤프트 및 제 2 출력 샤프트의 다른 토크가 특히 신뢰성있는 방법으로 보정되는 장점을 갖는다. 추가로, 이러한 액튜에이터 시스템은 특히 작고 콤팩트하게 디자인될 수 있다.

이러한 실시예에서, 차동은 입력-측면 토크를 취하는 차동 케이싱으로 이루어지는 것이 바람직하다. 적어도 하나의 스퍼-기어 유성 기어 세트(spur-gear planetary gear set)가 차동 케이싱 상에서 회전이 가능하도록 디자인된다. 적어도 하나의 스퍼-기어 유성 기어 세트는 제 1 출력 샤프트 및 제 2 출력 샤프트에 상호 커플링된다. 이러한 차동은 특히 작고 콤팩트하게 디자인될 수 있다.

이러한 실시예에서, 차동은 적어도 3개의 스퍼-기어 유성 기어 세트로 이루어지는 것이 바람직하다. 스퍼-기어 유성 기어 세트는 제 1 출력 샤프트 및 제 2 출력 샤프트 둘레로 균등하게 정렬된다. 이는, 차동의 베어링 상의 로딩이 균등하고 낮다는 장점을 갖는다. 이는, 차동이 긴 수명을 갖도록 할 수 있다.

액튜에이터 시스템의 바람직한 다른 실시예에서, 액튜에이터 시스템은 제 1 출력 샤프트 및 제 2 출력 샤프트가 전기적 액튜에이팅 드라이브의 제 1 구동 방향에서 서로에 대해 트위스팅(twinsting)하는 것이 가능하고 전기적 액튜에이팅 드라이브의 제 2 구동 방향에서 서로에 대해 고정된 위치를 갖도록 디자인된다. 이는, 상이한 길이 및 토크의 보정이 오직 하나의 구동 방향에서 효율적으로 이루어진다는 장점을 갖는다. 이는, 예를 들어 2개의 케이블 또는 로드가 균등하게 당겨진 상태에서 바람직하다. 하지만, 대향 구동 방향에서도 길이 및 힘의 보정 없이 케이블 또는 로드가 릴리싱되는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여 이하에서 상술된다.

도 1A는, 모터 차량 내의 액튜에이터 시스템의 제 1 배열체를 도시한다.

도 1B는, 모터 차량 내의 액튜에이터 시스템의 제 2 배열체를 도시한다.

도 2는, 액튜에이터 시스템의 제 1 실시예이다.

도 3은, 액튜에이터 시스템의 제 1 실시예의 일부를 도시한다.

도 4는, 제 1 차동을 통한 단면도를 도시한다.

도 5A, B는, 액튜에이팅 부재의 제 1 배열체를 도시한다.

도 6A, B는, 액튜에이터 시스템의 제 2 배열체를 도시한다.

도 7은, 액튜에이터 시스템의 제 2 실시예를 도시한다.

도 8은, 제 2 차동을 도시한다.

도 9는, 제 2 차동의 일부를 도시한다.

도 10은, 제 2 차동의 다른 일부를 도시한다.

동일 기능을 하는 부재들은 모든 도면에서 동일한 도면부호로 지칭된다.

도 1A는 모터 차량(1)을 도시하며, 이는 차량 후륜축 상에서 차량의 우측 휠을 위한 제 1 브레이크(2)와 차량의 좌측 휠을 위한 제 2 브레이크(3)를 갖는다. 제 1 브레이크(2)는 제 1 브레이크 케이블(4)에 의해서 예를 들어 특히 전기적 핸드브레이크 내에서 모터 차량(1)의 전기적 제어 가능한 브레이크의 일부분인 액튜에이터 시스템(5)에 커플링된다. 상응하게, 제 2 브레이크(3)는 제 2 브레이크 케이블(6)에 의해 액튜에이터 시스템(5)에 연결된다. 액튜에이터 시스템(5)은 예를 들어 핸드브레이크 영역에서, 예를 들어 모터 차량(1)의 트랜스미션 터널 내에 위치한다.

하지만, 대안적으로 액튜에이터 시스템(5)은 예를 들어 모터 차량(1)의 후륜 휠축과 같은 차량 휠축 주변에 위치할 수 있다(도 1B). 이를 위해, 액튜에이터 시스템(5)은 모터 차량(1)의 차량 휠축 상에 장착되는 것이 바람직하다. 이는, 차량 휠축 및 액튜에이터 시스템(5)을 포함하는 이와 같은 배열체가 모터 차량(1) 어셈블리를 위해 예비-조립될 수 있다는 장점을 갖는다. 이는 모터 차량(1) 어셈블리를 단순화 수 있다. 그러나 액튜에이터 시스템(5)은 모터 차량(1)의 차대(chassis) 상에 장착될 수도 있다. 제 1 브레이크 케이블(4) 및 제 2 브레이크 케이블(6)은 서로 대향하는 방향으로 모터 차량(1)의 차량 휠축에 평행하게 연장되며, 따라서 이는 차량의 종방향 축에 수직이다.

제 1 브레이크 케이블(4) 및 제 2 브레이크 케이블(6)은 액튜에이터 시스템(5)에 의해 미리 정해진 거리를 이동할 수 있어야 하며, 및/또는 신뢰성있는 작동을 위해 제 1 브레이크(2) 및 제 2 브레이크(3)를 허용하도록 미리 정해진 힘만큼 인장되어야 한다.

액튜에이터 시스템(5)의 제 1 실시예에서, 액튜에이터 시스템(5)은 전기적 액튜에이팅 드라이브(7) 및 제 1 차동(8)으로 이루어진다(도 2). 제 1 차동(8)은 드라이브 벨트(10)에 의해 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)에 커플링된 차동 케이싱(9)으로 이루어진다. 그러나 차동 케이싱(9) 및 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)는 예를 들어, 기어휠(gear wheel)에 의해 또는 웜기어(worm gear)에 의해 상호 별도로 커플링될 수 있다. 차동 케이싱(9)은 파워가 적절하게 적용된 경우 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)에 의해 제공된 토크를 위한 입력부를 포함한다.

또한, 액튜에이터 시스템(5)은 제 1 풀리휠(11) 및 제 2 풀리휠(12)로서 작동하는 2개의 액튜에이팅 부재로 이루어진다. 제 1 풀리휠(11) 및 제 2 풀리휠(12)은 원형으로 디자인될 수 있으나, 회전 방향의 어떠한 적절한 윤곽이라도 가질 수 있다. 제 1 풀리휠(11) 및 제 2 풀리휠(12)은, 제 1 브레이크 케이블(4) 및 제 2 브레이크 케이블(6)이 각각 풀리휠들 중 어느 하나에 커플링될 수 있도록 디자인된다. 추가로, 제 1 풀리휠(11) 및 제 2 풀리휠(12)은, 제 1 브레이크 케이블(4) 또는 제 2 브레이크 케이블(6)은 각각의 풀리휠 상에서 말리거나(coil up) 또는 제 1 풀리휠(11) 또는 제 2 풀리휠(12)을 각각 트위스팅하여 말린 것이 풀릴 수 있다(uncoil). 그 결과, 제 1 풀리휠(11) 또는 제 2 풀리휠(12)의 회전 운동이 매우 간단하게 제 1 브레이크 케이블(4) 또는 제 2 브레이크 케이블(6)의 선형 운동으로 전환될 수 있다. 또한, 제 1 브레이크 케이블(4) 및 제 2 브레이크 케이블(6)은, 액튜에이터 시스템(5)에 의해 제 1 브레이크(2) 또는 제 2 브레이크(3)에 제공될 수 있는 힘을 전달하도록 디자인된 전달 부재로 지칭될 수 있다.

제 1 차동(8)은 공동 샤프트로 디자인된 제 1 출력 샤프트(13)로 이루어진 다(도 3 및 도 4). 제 1 풀리휠(11)은 제 1 출력 샤프트(13)에 커플링된다. 제 1 출력 샤프트(13)는 제 1 베벨 기어(14)로 이루어진다. 추가로, 제 1 차동(8)은 제 1 출력 샤프트(13)와 동축으로 배열되어 그 안에서 회전할 수 있는 제 2 출력 샤프트(15)로 이루어진다. 제 2 풀리휠(12)은 제 2 출력 샤프트(15)에 커플링된다. 제 2 출력 샤프트(15)는 제 2 베벨 기어(16)로 이루어진다. 제 1 풀리휠(11) 또는 제 2 풀리휠(12)은 제 1 출력 샤프트(13) 또는 제 2 출력 샤프트(15) 중심으로 정렬되지만, 또한 이들에 대해 중심을 달리할 수도 있다.

추가로, 제 1 차동(8)은 제 1 유성 베벨 기어(17) 및 제 2 유성 베벨 기어(18)로 이루어진다. 제 1 유성 베벨 기어(17) 및 제 2 유성 베벨 기어(18)는 제 1 출력 샤프트(13) 및 제 2 출력 샤프트(15)의 회전축에 수직인 공통 회전축을 따라 배열된다. 제 1 유성 베벨 기어(17) 및 제 2 유성 베벨 기어(18)는, 제 1 출력 샤프트(13)의 제 1 베벨 기어(14)와 제 2 출력 샤프트(15)의 제 2 베벨 기어(16)가 함께 커플링되는 것을 돕도록 배열된다. 추가로, 제 1 유성 베벨 기어(17)와 제 2 유성 베벨 기어(18)는 차동 케이싱(9) 내에서 회전 가능하게 장착된다.

또한, 오직 하나의 유성 베벨 기어 또는 2개 이상의 유성 베벨 기어가 제 1 차동(8) 내에 제공되는 것도 가능하다. 그러나 유성 베벨 기어의 대칭 배열체에서는 작동 토크 또는 작동력이 유성 베벨 기어가 균등하게 분배될 수 있기 때문에 특히 바람직하다. 이는 베어링의 로딩을 감소시킬 수 있으며, 따라서 제 1 차동(8)의 수명을 증진시킬 수 있다.

제 1 베벨 기어(14), 제 2 베벨 기어(16), 제 1 유성 베벨 기어(17) 및 제 2 유성 베벨 기어(18)는, 제 1 베벨 기어(14), 제 2 베벨 기어(16), 제 1 유성 베벨 기어(17) 및 제 2 유성 베벨 기어(18) 사이의 각각의 토크의 신뢰성있는 전달을 허용하는 톱니(toothing)를 만족하는 것이 바람직하다.

제 1 차동은, 드라이브에 대해 낮은 토크가 작동하는 특정 출력 샤프트가 차동 케이싱(9), 제 1 유성 베벨 기어(17) 및 제 2 유성 베벨 기어(18)에 의한 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)에 의해 구동되는 것이 바람직하다. 이는, 예를 들어 브레이크 케이블이 풀리휠들 중 하나에서 팽팽히 인장되지만 다른 브레이크 케이블은 다른 풀리휠에서 그렇지 않은 상황이다. 보정이 이루어져서, 양쪽 브레이크 케이블이 거의 균등하게 팽팽히 인장된다. 따라서, 거의 동일한 크기의 브레이킹력이 제 1 브레이크 케이블(4) 및 제 2 브레이크 케이블(6)에 의해 제 1 브레이크(2) 및 제 2 브레이크(3)로 전달되는 것을 보장할 수 있다.

또한, 제 2 출력 샤프트(15)는, 제 2 풀리휠(12)이 제 1 출력 샤프트(13)로부터 멀리서 축방향으로 면한 제 2 출력 샤프트(15)의 단부에 배열되도록 디자인될 수 있다. 장점은, 제 1 출력 샤프트(13)가 공동 샤프트로서 디자인될 필요가 없으며, 필요시 제 1 출력 샤프트(13) 및 제 2 출력 샤프트(15)가 동일한 방식으로 디자인될 수 있다. 그 결과, 서로 다른 구성요소가 거의 필요하지 않으며, 제 1 차동(8)은 경제적인 가격을 취할 수 있다.

도 5A 및 도 5B는, 제 1 풀리휠(11)과 제 2 풀리휠(12)의 제 1 배열체를 도시한다. 이러한 제 1 배열체에서, 제 1 브레이크 케이블(4)과 제 2 브레이크 케이블(6)은 서로 평행하게 동일 방향으로 당겨질 수 있다. 이러한 제 1 배열체는, 예 를 들어 모터 차량(1)의 트랜스미션 터널 내에 액튜에이터 시스템(5)이 배열되는 경우(도 1A) 특히 적합하다.

도 6A 및 도 6B는, 제 1 브레이크 케이블(4)과 제 2 브레이크 케이블(6)이 반대 방향으로 당겨질 수 있도록 제 1 풀리휠(11)과 제 2 풀리휠(12)이 배열되는 제 2 배열체를 도시한다. 이를 위해, 제 2 풀리휠(12)은 예를 들어 제 1 풀리휠(11)에 대해 약 180도 트위스팅되어 배열된다. 제 2 배열체는, 차량 휠축 영역에 액튜에이터 시스템(5)이 배열되는 경우(도 1B) 특히 적합하다. 제 2 배열체에서, 액튜에이터 시스템(5)은 모터 차량(1)의 제 1 배열체와 비교하여 90도 트위스팅되어 배열된다.

제 1 풀리휠(11)과 제 2 풀리휠(12)의 대안으로서, 예를 들어 제 1 브레이크 케이블(4), 제 2 브레이크 케이블(6)인 전달 부재 또는 어떠한 적절한 로드에 각각 커플링될 수 있는 다른 액튜에이팅 부재를 제공하는 것이 가능하다. 예를 들어 스핀들이 특히 적합하다.

액튜에이터 시스템(5)의 제 2 실시예에서, 액튜에이터 시스템(5)은 차동 케이싱(20)을 포함하는 제 2 차동(19) 및 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)로 이루어진다(도 7). 차동 케이싱(20)에 톱니(21)가 제공된다. 예를 들어, 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)는 예를 들어 하나 또는 그 이상의 기어 휠에 의해서 톱니(21) 영역에서 제 2 차동(19)의 차동 케이싱(20)에 커플링된다. 그러나 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)는 예를 들어 드라이브 벨트(10)에 의해 차동 케이싱(20)에 따로 커플링될 수도 있다. 하우징 캡(housing cap)(22)은 상이한 케이싱(20)에 배열된다. 제 1 베어링(23)은 하우징 캡(22) 반대편에서 차동 케이싱(20)의 측면에 제공된다. 제 2 베어링(24)은 하우징 캡(22)에 상응하게 제공된다.

제 2 차동(19)은 2개의 출력 샤프트로 이루어지며, 이는 액튜에이터 시스템(5) 내의 그 기능에서 제 1 출력 샤프트(13) 및 제 2 출력 샤프트(15)에 상응하지만 각각 스핀들로 이루어지거나 또는 하나의 스핀들로 디자인될 수 있다(도 7 및 도 8). 제 1 스핀들(25)은 제 1 내측 나사산(26)을 가지며 제 1 베어링(23) 내에 장착된다. 상응하게, 제 2 스핀들(27)은 제 2 내측 나사산(28)을 가지며 제 2 베어링(24) 내에 장착된다. 제 1 스핀들(25)의 제 1 내측 나사산(26)에 제 1 스핀들 나사(29)가 나사 결합되며, 이는 고정된 회전 위치에 예를 들어 액튜에이터 시스템(5)에 제공될 수 있는 케이싱 상에서 배열되어 축방향으로 이동 가능하다. 제 1 스핀들 나사(29)는 제 1 브레이크 케이블(4)에 커플링되도록 디자인된다. 상응하게, 제 2 스핀들 나사(30)는 고정된 회전 위치에 배열되어 축방향으로 이동 가능하며 제 2 스핀들(27)의 제 2 내측 나사산(28) 내에 나사 결합된다. 제 2 스핀들 나사(30)는 제 2 브레이크 케이블(6)에 커플링되도록 디자인된다.

또한, 제 1 스핀들(25) 또는 제 2 스핀들(27)에 외측 나사산이 제공될 수 있다. 상응하게, 제 1 스핀들 나사(29) 및 제 2 스핀들 나사(30)는 스핀들 너트로 디자인될 수 있어서 제 1 스핀들(25) 또는 제 2 스핀들(27)의 외측 나사산에 각각 나사 결합될 수 있다.

제 1 스핀들(25) 및 제 2 스핀들(27)이 각각 정렬된 출력 샤프트들은 공통 회전축을 따라 위치하도록 배열되며, 고정된 축방향 위치인 것이, 달리 말하면 축 방향으로 이동하지 않는 것이 바람직하다. 제 1 스핀들 나사(29) 및 제 2 스핀들 나사(30)는 각각의 브레이크 케이블에 대해 반대 방향을 만족하도록 정렬된다. 따라서, 이러한 실시예는 모터 차량(1)의 차량 휠축의 영역 내에 배열되는 것에 특히 바람직하다(도 1B).

제 1 스핀들(25)이 정렬된 출력 샤프트는 제 2 스핀들(27)을 면한 축방향 단부에서 그 표면 영역에 톱니(31)를 가지며, 이는 종방향으로 디자인된다(도 9). 상응하게, 제 2 스핀들(27)이 정렬된 출력 샤프트는 제 1 스핀들(25)이 면한 축방향 단부에서 그 표면 영역에 톱니(32)를 가지며, 이는 종방향으로 디자인된다.

제 1 샤프트(33), 제 2 샤프트(34), 제 3 샤프트(35), 제 4 샤프트(36), 제 5 샤프트(37), 및 제 6 샤프트(38)가 정렬되고 베어링은 차동 케이싱(20) 상에서 및/또는 하우징 캡(22) 상에서 출력 샤프트들에 평행한 종방향으로 장착된다(도 9 및 도 10). 제 1 유성 스퍼 기어(planetary spur gear)(39)는 제 1 샤프트(33) 상에 정렬된다. 제 2 유성 스퍼 기어(40)는 상응하게 제 2 샤프트(34) 상에 정렬된다. 제 1 유성 스퍼 기어(39)와 제 2 유성 스퍼 기어(40)는 스퍼-기어 유성 기어 세트를 형성한다. 제 1 유성 스퍼 기어(39) 및 제 2 유성 스퍼 기어(40)는 상호 커플링된다. 상응하게, 제 3 유성 스퍼 기어(41) 및 제 4 유성 스퍼 기어(42)가 제 3 샤프트(35) 및 제 4 샤프트(36) 상에 정렬되도록 제공되고 제 2 스퍼-기어 유성 기어 세트를 구성하며, 그리고 제 5 유성 스퍼 기어(43) 및 제 6 유성 스퍼 기어(44)가 제 5 샤프트(37) 및 제 6 샤프트(38) 상에 정렬되도록 제공되고 제 3 스퍼-기어 유성 기어 세트를 구성한다. 제 1 유성 스퍼 기어(39), 제 3 유성 스퍼 기어(41) 및 제 5 유성 스퍼 기어(43)가 톱니(32) 영역 내에서 제 2 스핀들(27)에 각각 커플링된다. 상응하게, 제 2 유성 스퍼 기어(40), 제 4 유성 스퍼 기어(42) 및 제 6 유성 스퍼 기어(44)는 톱니(31) 영역 내에서 제 1 스핀들(25)에 커플링된다. 이를 위해, 스퍼-기어 유성 기어 세트의 각각의 유성 스퍼 기어들은 그 각각의 샤프트 상에서 서로에 대해 축방향으로 이격되어 정렬된다. 제 2 차동(19)은 스퍼-기어 차동 기어로서 디자인된다.

또한, 제 2 차동(19)은 하나 또는 둘 또는 셋 이상의 스퍼-기어 유성 기어 세트를 가질 수 있다. 그러나 적어도 3개의 스퍼-기어 유성 기어 세트를 제공하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 제 1 베어링(23) 및 제 2 베어링(24) 상의 로딩은 오직 1개 또는 2개의 스퍼-기어 유성 기어 세트보다 적거나 보다 클 수 있다.

차동 케이싱(20)은, 파워가 적절하게 인가된 경우 하나 또는 2개의 가동한 구동 방향으로 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)에 의해 구동된다. 예를 들어 제 1 브레이크 케이블(4) 및 제 1 스핀들 나사(29)에 의해 제 1 스핀들(25)에 전달되고 구동 방향에 반대로 작동하는 토크가 제 2 브레이크 케이블(6) 및 제 2 스핀들 나사(30)에 의해 제 2 스핀들(27)에 전달되고 구동 방향에 반대로 작동하는 토크보다 작다면, 제 1 스핀들(25)은 제 1 스핀들(25)의 토크와 제 2 스핀들(27)의 토크가 거의 동일해지는 시간까지만 구동되는 것이 바람직하다. 제 1 스핀들(25) 및 제 2 스핀들(27) 모두 차동 케이싱(20)에 의해 구동될 수 있으며, 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)로부터 차동 케이싱(20)으로 전달된 토크는 제 1 스핀들(25) 및 제 2 스핀들(27)에 거의 동일하게 전달된다. 상응하게, 제 2 스핀들(27)이 제 2 스핀 들(27)의 토크가 제 1 스핀들(25)의 토크보다 작아지는 시간까지만 구동되는 것이 바람직하다. 이러한 방법에 의해, 예를 들어 제 1 브레이크 케이블(4) 또는 제 2 브레이크 케이블(6)의 상이한 길이가 보정될 수 있고 예를 들어 제 1 브레이크(2) 또는 제 2 브레이크(3)의 공차가 보정될 수 있으며, 제 1 브레이크 케이블(4) 및 제 2 브레이크 케이블(6) 상에 또는 제 1 브레이크(2) 및 제 2 브레이크(3) 상에 거의 동일한 인장력 또는 브레이킹력을 가할 수 있다.

제 1 브레이크 케이블(4) 및 제 2 브레이크 케이블(6)에 대안으로 또는 추가하여, 이 경우 적합하게 디자인된 로드를 전달 부재로 사용하는 것도 가능하다. 로드는, 로드가 예를 들어 추력(thrust force)을 전달하도록 사용될 수 있도록 디자인될 수 있다. 추가로, 제 1 스핀들(25) 및 제 1 스핀들 나사(29)를 구비한 출력 샤프트 및 제 2 스핀들(27) 및 제 2 스핀들 나사(30)를 구비한 출력 샤프트에 대안으로, 출력 샤프트들이 제 1 스핀들 나사(29) 및 제 2 스핀들 나사(30) 이외의 다른 액튜에이팅 부재에 커플링될 수 있으며, 예를 들어 풀리휠에 커플링될 수 있다.

바람직하게는, 제 1 베어링(23) 및 제 2 베어링(24)은 각각 일방향 베어링(one-way bearing)으로 디자인된다. 이러한 방법으로, 제 1 스핀들(25) 및 제 2 스핀들(27) 상에서 작동하는 결과적인 토크가 상이한 경우 제 1 스핀들(25) 및 제 2 스핀들(27)이 전기적 액튜에이팅 드라이브의 제 1 구동 방향으로 서로에 대해 트위스팅되는 것이 가능하며, 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)의 제 2 구동 방향에서 서로에 대해 고정된 위치를 갖는 것이 가능하다. 따라서, 제 1 브레이크 케이 블(4) 및 제 2 브레이크 케이블(6) 또는 상응하는 로드의 상이한 길이 및 제 1 스핀들(25)과 제 2 스핀들(27)의 상이한 레벨의 토크를 보정하는 것은, 전기적 액튜에이팅 드라이브의 제 1 구동 방향에서만 가능하다. 바람직하게는, 전기적 액튜에이팅 드라이브의 제 1 구동 방향은 제 1 브레이크(2) 및 제 2 브레이크(3)가 당겨지는 견인 방향에 상응하며, 그 결과 모터 차량(1)은 미끄러지는 것을 방지할 수 있다. 다음, 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)의 제 2 구동 방향은 모터 차량(1)이 구동하도록 제 1 브레이크(2) 및 제 2 브레이크(3)를 릴리싱하도록 사용되는 릴리싱 방향에 상응한다. 제 1 브레이크(2) 및 제 2 브레이크(3)의 릴리싱과 관련하여, 모둔 브레이크가 동일하게 릴리싱되는 것이 바람직하다. 특히, 이는 2개의 브레이크 또는 브레이크 케이블 중 하나가 고장난(jam) 상황에서 바람직하며, 이러한 상황은 예를 들어 겨울 날씨로 인하여 또는 오적동으로 인하여 하나가 동파되고 파손된 상황으로서, 제 2 차동(19)은 요구에 따라 오직 하나의 브레이크만을 릴리싱하게 되기 때문이다. 일방향 베어링의 사용으로 브레이크의 비대칭 릴리싱을 방지할 수 있다.

바람직하게는, 제 1 출력 샤프트(13) 또는 제 2 출력 샤프트(15) 상에 또는 제 1 스핀들(25) 또는 제 2 스핀들(27) 상에 작용하는 토크가 액튜에이터 시스템(5)의 어떠한 개조도 이룰 수 없도록, 달리 말하면 제 1 출력 샤프트(13) 및 제 2 출력 샤프트(15) 또는 제 1 스핀들(25) 및 제 2 스핀들(27)을 이동하기 위한 파워가 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)에 인가되지 않는 한 제 1 출력 샤프트(13) 및 제 2 출력 샤프트(15) 또는 제 1 스핀들(25) 및 제 2 스핀들(27)의 회전 위치가 유 지되도록, 액튜에이터 시스템(5)이 디자인된다. 이는, 예를 들어 자체-로킹 기능(self-locking facility)에 의해 또는 예를 들어 전기적 액튜에이팅 드라이브(7) 내의 액튜에이터 시스템(5)에 의해 제공된 로킹 또는 브레이킹 메커니즘에 의해 이루어질 수 있다. 그러나, 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)와 제 1 차동(8) 또는 제 2 차동(19) 사이에 바람직하게 정렬되는 홀딩 브레이크 메커니즘(holding brake mechanism)이 제공되며, 홀딩 브레이크 메커니즘이 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)의 입력 측면에 커플링되고 제 1 차동(8) 또는 제 2 차동(19)의 출력 측면에 커플링되는 것이 바람직하다.

액튜에이터 시스템(5)의 제 1 실시예 및 제 2 실시예 모두 오직 하나의 파워 테이크-오프(power take-off)에서도 달리 말하면 오직 하나의 액튜에이터 부재에서도 적합하다. 제 1 출력 샤프트(13) 또는 제 2 출력 샤프트(15) 또는 상응하는 제 1 스핀들(25) 또는 제 2 스핀들(27)을 액튜에이터 시스템(5)을 위해 제공될 수 있는 케이싱에 고정함으로써, 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)에 의해 제 1 차동(8)의 차동 케이싱(9) 또는 제 2 차동(19)의 차동 케이싱(20)에 전달된 입력-측면 토크가 오직 하나의 파워 테이크-오프에서 가용한 상황을 이루는 것이 가능하다. 이는, 액튜에이터 시스템(5)이 매우 간단하게 오직 하나의 파워 테이크-오프만을 필요로 하는, 달리 말하면 예를 들어 오직 하나의 브레이크 케이블을 갖는 형식에서도 적용되어 사용될 수 있다는 장점을 갖는다.

추가로, 액튜에이터 시스템(5)의 제 1 실시예 및 제 2 실시예는 오직 모터 차량에서만 사용되지 않으며 동일한 크기의 선형 인장력 또는 추력이 2개의 파워 테이크-오프에서 필요한 경우 또는 예를 들어 전달 부재의 상이한 길이와 같은 공차가 보정될 필요가 있는 경우 사용될 수 있다.

Claims

액튜에이터 시스템으로서,

- 전기적 액튜에이팅 드라이브(7),

- 제 1 출력 샤프트(13) 및 제 2 출력 샤프트(15),

- 하나 이상의 액튜에이팅 부재로서, 상기 제 1 출력 샤프트(13) 및/또는 상기 제 2 출력 샤프트(15)에 커플링되고, 전달 부재(transmission element)에 커플링되도록 디자인되고, 상기 전달 부재에 연결되어 상기 제 1 출력 샤프트(13) 또는 상기 제 2 출력 샤프트(15)의 회전 운동을 상기 전달 부재의 선형 운동으로 전환하는, 하나 이상의 액튜에이팅 부재, 및

- 차동(differential)으로서, 상기 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)의 입력 측면에 커플링되고, 상기 제 1 출력 샤프트(13) 및 상기 제 2 출력 샤프트(15)로 이루어지고, 상기 입력 측면 상의 토크를 상기 제 1 출력 샤프트(13) 및 상기 제 2 출력 샤프트(15)에 전달하고 분배하도록 디자인된, 차동으로 이루어지는,

액튜에이터 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 하나 이상의 액튜에이팅 부재는 케이블에 커플링될 수 있는 풀리휠(pulley wheel)인,

액튜에이터 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 출력 샤프트(13) 및 상기 제 2 출력 샤프트(15)는 풀리휠로서 디자인된 액튜에이팅 부재에 각각 커플링되며, 상기 풀리휠은 상호 평행하게 정렬되어 상기 풀리휠이 케이블에 각각 커플링되는 경우 상기 케이블이 동일한 방향으로 각각 당겨질 수 있는,

액튜에이터 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 출력 샤프트(13) 및 상기 제 2 출력 샤프트(15)는 풀리휠로 작동하는 액튜에이팅 부재에 각각 커플링되며, 상기 풀리휠은 상호 평행하게 정렬되어 상기 풀리휠이 케이블에 각각 커플링되는 경우 상기 케이블이 동일한 방향으로 각각 당겨질 수 있는,

액튜에이터 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 출력 샤프트(13) 및/또는 상기 제 2 출력 샤프트(15)는 각각의 경우 스핀들로 이루어지는,

액튜에이터 시스템.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 출력 샤프트(13) 및 상기 제 2 출력 샤프트(15)는 공통 회전축 상에 정렬되고 출력 측면에서 서로 마주하는,

액튜에이터 시스템.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 출력 샤프트(13) 및 상기 제 2 출력 샤프트(15)가 상기 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)의 제 1 구동 방향에서 서로에 대해 트위스팅(twisting)될 수 있고, 상기 전기적 액튜에이팅 드라이브(7)의 제 2 구동 방향에서 서로에 대하 고정된 위치를 갖도록 다지인된,

액튜에이터 시스템.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 출력 샤프트(13)는 공동(空洞) 샤프트(hollow shaft)로 디자인되고, 상기 제 2 출력 샤프트(15)는 상기 공동 샤프트 내에서 회전 가능하도록 정렬된,

액튜에이터 시스템.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 출력 샤프트(13)는 제 1 베벨 기어(bevel gear)(14)를 갖고, 상기 제 2 출력 샤프트(15)는 제 2 베벨 기어(16)를 갖고, 상기 차동은 상기 입력 측면 상에서 토크를 취하는 차동 케이싱(differential casing)으로 이루어지고, 그리고 상기 제 1 베벨 기어(14) 및 상기 제 2 베벨 기어(16)는 상호 커플링되는 방식으로 하나 이상의 유성 베벨 기어(planetary bevel gear)가 회전 가능하도록 배열되는,

액튜에이터 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 2개의 유성 베벨 기어들은 공통 회전축 상에서 상호 대향되어 정렬된,

액튜에이터 시스템.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 차동은 스퍼-기어 차동 기어(spur-gear differential gear)로서 디자인되는,

액튜에이터 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 차동은 입력-측면 토크를 취하는 차동 케이싱으로 이루어지고, 하나 이상의 스퍼 기어 유성 기어 세트(spur gear planetary gear set)가 회전 가능하도록 정렬되며 상기 제 1 출력 샤프트(13) 및 상기 제 2 출력 샤프트(15)를 서로에 대해 커플링하는,

액튜에이터 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 차동은 3개 이상의 스퍼 기어 유성 기어 세트로 이루어지고, 이는 상기 제 1 출력 샤프트(13) 및 상기 제 2 출력 샤프트(15) 둘레에 균등하게 정렬되는,

액튜에이터 시스템.