KR20180018924A - Electromechanical braking actuator for railway vehicle - Google Patents

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한국철도기술연구원
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Abstract

The present invention relates to an electromechanical braking actuator for a railway vehicle having a control efficiency improvement function and a manual braking function, comprising: a power unit for generating a rotational force by driving an electric motor under a control of a motor controller; a rotary screw drum unit for transmitting a rotational force of the power unit to a rotary screw drum; and a straight threaded drum unit provided with a straight threaded drum for converting a rotational motion of the rotary screw drum into a rectilinear motion. The electromechanical braking actuator for a railway vehicle according to the present invention can remarkably shorten an idle running time by driving a braking apparatus with an electric signal. In addition, it is possible to construct a braking system having the high response speed and high reliability, which can generate a reproducible braking force constantly regardless of changes in the external temperature.

Description

제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터 {Electromechanical braking actuator for railway vehicle}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electromechanical braking actuator for a railway vehicle,

본 발명은 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 철도차량의 제동시스템을 전기모터를 이용하는 전기기계식 제동시스템으로 구성하여 전기모터가 갖는 빠른 반응속도 및 높은 응답재현성을 활용하여 공주시간을 단축시키고 신뢰성 있는 제동작용을 수행하면서도 제동불완해가 발생시 강제적으로 모터를 역회전시켜 수동 강제완해가 가능하도록 한 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromechanical braking actuator for a railway vehicle having a control efficiency improvement function and a passive stabilization function, and more particularly to an electromechanical braking system using an electric motor, The present invention relates to an electromechanical braking actuator for a railway vehicle which is capable of shortening a prime time by utilizing a reaction speed and a high response reproducibility and performing manual braking by performing a reliable braking action while forcing a motor to rotate in a reverse direction when braking is incomplete.

일반적으로 철도차량 및 일반차량의 제동장치는 차량의 운동에너지를 열에너지로 변환시켜 차량의 속도를 감소시켜 안전하게 운행하는 역할을 담당하는 것으로, 차축이나 차륜에 별도의 디스크를 설치하는 디스크 제동의 경우 제동장치는 디스크와, 접촉하여 마찰을 발생시키는 패드(마찰재)와, 레버비를 이용하여 제동력을 증폭시키는 캘리퍼, 그리고 캘리퍼 종단에서 힘을 인가하는 공압실린더 또는 유압실린더와 같은 제동엑츄에이터로 구성된다. Generally, the braking devices of railway vehicles and general vehicles convert the kinetic energy of the vehicle into thermal energy to reduce the speed of the vehicle and operate it safely. In the case of disk braking in which a separate disk is installed on the axle or the wheel, The device consists of a disk, a pad (friction material) that generates friction in contact with it, a caliper that amplifies the braking force using the lever ratio, and a braking actuator such as a pneumatic cylinder or hydraulic cylinder that applies a force at the caliper end.

상기 공압 실린더 또는 유압실린더를 이용하는 제동장치의 예들이 등록특허 제10-0345240호(참고문헌 1) 및 등록특허 제10-0754798호(참고문헌 2) 등을 통해 제안된 바 있다. Examples of the braking device using the pneumatic cylinder or the hydraulic cylinder have been proposed in Patent Documents 10-0345240 (Reference 1) and Registration No. 10-0754798 (Reference 2).

이와 같이 공압 실린더 또는 유압실린더를 이용하는 제동장치는 공압 실린더의 공기압력 증가 또는 유압 실린더의 유압의 증가에 의해서 발생되는 압력을 이용하여 제동력을 발생시키며, 캘리퍼의 레버비만큼 증폭되어 마찰재가 디스크에 압착되어 발생하는 마찰력을 이용하여 제동력을 발생시킨다. The braking device using the pneumatic cylinder or the hydraulic cylinder generates the braking force by using the pressure generated by the increase of the air pressure of the pneumatic cylinder or the increase of the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder and is amplified by the lever ratio of the caliper, Thereby generating a braking force.

먼저 공압식 제동실린더는 국내외 대부분의 철도차량에서 사용하고 있으나, 낮은 효율, 느린 응답특성, 부가적인 장비(압축기, 제습기, 먼지제거기, 공전변환기 등)에 따른 유지보수비용의 증대 등의 단점이 있다. First, pneumatic brake cylinders are used in most railway vehicles in Korea and abroad, but they have disadvantages such as low efficiency, slow response characteristics, and increased maintenance cost due to additional equipment (compressor, dehumidifier, dust remover, idle converter, etc.).

그리고, 유압식은 공압이 아닌 유압을 이용하여 디스크에 마찰재를 접촉시켜 제동력을 발생시키는 방식이며, 유-공압식은 유압식과 공압식의 장점을 혼용한 방식으로 제동명령은 공압관을 이용하고 제동력 발생은 유압실린더를 이용하는 방식이다. The hydraulic type is a method of generating a braking force by contacting a friction material to a disk by using a hydraulic pressure instead of a pneumatic pressure, and the oil-pneumatic type is a combination of the advantages of a hydraulic type and a pneumatic type. It uses a cylinder.

이와 같은 유압식 또는 유-공압식은 어느 정도 연구가 진행되어 소형화 및 경량화가 필요한 도시형자기부상, 트램, 고무차륜 등의 경량전철에 적용되어 사용되고 있는 방식이지만, 유압컴포넌트에서 발생하는 누유, 작동유로 인한 화재발생 및 확산, 작동유의 청정도 유지, 초기설비비용 증가 등의 단점이 있다.Such hydraulic or pneumatic type has been applied to lightweight electric trains such as urban magnetic levitation, tram, rubber wheel, etc., which require miniaturization and weight reduction. However, Generation and diffusion of oil, maintenance of cleanliness of operating oil, and increase of initial facility cost.

도 1은 종래 일반적인 공압식 제동실린더 내부구조의 일 예를 도시한 도면이다. 이에 의하면 공압식 제동실린더는 제동력을 전달하는 제동헤드(Brake Head)부(1), 공기압을 전달하는 실린더부(2), 일정한 간격을 유지 시키는 자동간격조정기(Slack Adjuster)부(3) 및 패드교체시 볼트를 회전시켜 간격을 조정하는 후퇴기(4) 등으로 구성된다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing an example of a conventional internal structure of a conventional pneumatic brake cylinder. According to this, the pneumatic braking cylinder includes a brake head 1 for transmitting braking force, a cylinder 2 for transmitting air pressure, a slack adjuster 3 for maintaining a constant gap, And a retractor 4 for rotating the bolt to adjust the interval.

이때, 제동실린더의 스트로크의 범위는 패드의 마모, 디스크의 마모, 캘리퍼 레버비 및 안전율을 고려하여 설정된다. 특히, 제동헤드부(1)는 캘리퍼(Caliper)와 조립되는 부위로서 진동이나 외부 충격에 충분히 견딜 수 있어야 하며, 자동간격조정기부(3)의 주요 내부 부품들은 고무재질의 벨로우즈(Bellows)로 보호하는 구조이다. At this time, the stroke range of the braking cylinder is set in consideration of wear of the pad, abrasion of the disk, caliper lever ratio, and safety factor. Particularly, the braking head part 1 should be able to withstand a vibration or an external shock as a part to be assembled with a caliper, and the main internal parts of the automatic gap adjusting part 3 are protected by bellows of rubber material .

한편, 철도차량의 공압식 제동장치에는 제동이 완해되어야 할 상황에서 완해되지 않는 제동불완해 현상이 존재한다. 제동불완해는 제동작용장치(BOU) 내에서 제동실린더에 작용하는 압력을 압력계로 검출하여, 제동완해 상태에서 특정한 시간 이상 동안 제동실린더에 작용하는 압력이 설정한 범위 이상이면 검지된다.On the other hand, the pneumatic braking system of a railway vehicle has a braking incompleteness phenomenon that can not be solved in a situation where the braking should be corrected. The braking deficiency is detected when the pressure acting on the braking cylinder in the braking action unit (BOU) is detected by the pressure gauge and the pressure acting on the braking cylinder exceeds the set range for more than a specified time in the braked state.

이와 같이 제동불완해가 발생할 경우, 제동이 작용된 상황에서의 무리한 운행에 따른 차륜손상, 마찰재의 과도마모, 탈선 등의 위험이 발생되기 때문에, 제동불완해가 검지될 경우 역행회로를 차단하여 열차의 주행을 막아 사고를 방지한다. 이 경우 운전대에 설치된 강제완해 스위치를 조작하여 강제완해용 전자밸브를 작동시켜 제동실린더에 작용하는 압축공기를 배기시켜 제동을 완해하게 된다. 그런데 강제완해 스위치로도 제동완해가 불가능할 경우, 차량 하부의 공기코크를 수동으로 조작하여 제동실린더에 작용하는 압축공기를 배기시킨다.In this case, when the braking incompleteness occurs, there is a risk of damage to the wheel, excessive wear of the friction material, derailment or the like due to unreasonable driving in the braking operation. Therefore, when braking incompleteness is detected, To prevent accidents. In this case, the forced energizing switch installed on the steering wheel is operated to actuate the forced energizing solenoid valve to exhaust the compressed air acting on the braking cylinder, thereby relieving the braking. However, if it is not possible to perform the control by the forced switch, the air coke in the lower part of the vehicle is manually operated to exhaust the compressed air acting on the braking cylinder.

그리고, 공압식 제동장치의 제동불완해가 공압계통의 고장이 아닌 기초제동장치나 제동실린더의 기계적인 고장으로 인해 발생한 경우 상기한 방법으로 완해가 불가능하며, 따라서 정비원이 차량 하부에 접근하여 조치(밸브 수동개방)를 해야 하는 문제점이 있다.If the braking deficiency of the pneumatic braking system is caused by a mechanical failure of the basic braking system or the braking cylinder instead of the failure of the pneumatic system, it is impossible to solve the problem by the above method. Therefore, Manual opening).

참고문헌 1 : 등록특허 제10-0345240호Reference 1: Registration No. 10-0345240 참고문헌 2 : 등록특허 제10-0754798호Reference 2: Registration No. 10-0754798

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 기존의 철도차량의 제동장치로 사용되는 공압식, 유압식 또는 공유압식 제동시스템을 전기모터를 이용하는 전기기계식 제동시스템으로 변경함으로써 전기모터가 갖는 고응답성 및 고신뢰성을 갖도록 하며 공기 또는 유압관련 장치들이 탈거됨에 따라 제동장치의 소형화 및 경량화가 가능하고, 캘리퍼 연결 볼트체결구의 위치 및 동일한 제동스크로크 범위를 적용하는 등 기존 제동장치와 호환가능한 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an electric motor braking system using a pneumatic, hydraulic or pneumatic braking system, High responsiveness and high reliability. As air or hydraulic related devices are removed, the braking device can be made smaller and lighter, and the position of the caliper connecting bolt fastener and the same braking stroke range can be applied. And an object of the present invention is to provide an electromechanical brake actuator for a railway vehicle having a control efficiency improvement function and a manual brake assist function.

특히, 본 발명은 제어효율을 향상시키기 위해 전기기계식 제동엑츄에이터의 회전나사드럼과 직선나사드럼 사이에 별도의 롤러스크류를 설치하여 접촉면을 최소화하면서 동시에 일정한 접촉면을 갖도록 함으로써 제동엑츄에이터의 제어효율을 향상시킬 수 있는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.Particularly, in order to improve the control efficiency, a separate roller screw is provided between the rotary screw drum and the linear screw drum of the electromechanical braking actuator to minimize the contact surface and to have a constant contact surface, thereby improving the control efficiency of the braking actuator The present invention relates to an electromechanical brake actuator for a railway vehicle.

아울러, 본 발명은 제동명령에 의해 제동이 체결된 후 제동완해명령에도 제동이 완해되지 않는 제동불완해가 발생시 강제적으로 모터를 역회전시켜 수동 강제완해가 가능하도록 수동 제동완해 기능을 갖는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터를 제공하는데에도 그 목적이 있다.In addition, the present invention provides a railway vehicle having a manual anti-lock function capable of forcibly locking the motor by forcibly rotating the motor in the event of braking incompleteness that does not allow braking to be completed even after the braking operation is completed by the braking command. An object of the present invention is to provide an electromechanical brake actuator for a vehicle.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은; In order to solve such a technical problem,

모터제어기의 제어에 의해 전기모터를 구동시켜 회전력을 발생하는 동력부와, 상기 동력부의 회전력을 회전나사드럼으로 전달받는 회전나사드럼부와, 상기 회전나사드럼의 회전운동을 직진 운동으로 변환하는 직선나사드럼이 구비되는 직선나사드럼부로 구성되는 것을 특징으로 하는 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터를 제공한다. A rotary screw drum portion for transmitting the rotational force of the power portion to the rotary screw drum; and a linear motor for converting the rotary motion of the rotary screw drum into a linear motion, The present invention provides an electromechanical braking actuator for a railway vehicle having a control screw mechanism and a manual screw adjustment function.

이때, 상기 동력부는 모터제어기의 제어에 의해 제동작용을 위한 동력을 발생시키는 전기모터와, 상기 전기모터의 동력을 전달하는 전기모터 회전축과, 상기 전기모터 회전축에 연결되어 감속비에 맞추어 토크를 증폭시키는 감속기와, 제동 강제완해를 위해 상기 전기모터에 고정되는 강제완해 볼트로 구성되는 것을 특징으로 한다. Here, the power unit may include an electric motor that generates power for braking operation under the control of a motor controller, an electric motor rotating shaft that transmits power of the electric motor, and a control unit that is connected to the electric motor rotating shaft, A decelerator, and a forcing bolt secured to the electric motor for braking force balancing.

그리고, 상기 강제완해 볼트에는 제동 강제완해시에 분리가능한 볼트캡이 구비되는 것을 특징으로 한다. Further, the forcible bolt is provided with a detachable bolt cap at the time of braking force forcing.

아울러, 상기 회전나사드럼부는 몸체의 외측에는 캘리퍼와 연결되는 제1 캘리퍼 볼트홀이 형성되고 상기 몸체의 전방으로 직선나사드럼이 안내되는 안내공간이 형성되는 회전나사드럼 하우징과, 상기 안내공간에 구비되며 상기 감속기와 연결되어 원통 표면에 수나사선을 가지고 회전운동을 하는 회전나사드럼과, 상기 감속기와 회전나사드럼을 연결시키는 감속기 연결볼트로 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the rotary screw drum unit includes a rotary screw drum housing having a first caliper bolt hole connected to the caliper on the outer side of the body, and a guide space for guiding the linear screw drum to the front of the body, A rotating screw drum connected to the decelerator and rotating on the surface of the cylinder with a screw thread, and a decelerator connecting bolt connecting the decelerator to the rotating screw drum.

또한, 상기 직선나사드럼부는 상기 회전나사드럼을 감싸며 상기 회전나사드럼의 회전력을 전달받아 상기 회전나사드럼을 따라 직선운동하도록 가이드공이 형성되는 직선나사드럼과, 상기 직선나사드럼의 외부를 감싸며 몸체의 외측에는 캘리퍼와 연결되는 제2 캘리퍼 볼트홀이 형성되는 직선나사드럼 하우징과, 상기 회전나사드럼과 직선나사드럼 사이에 맞물려 상기 회전나사드럼의 회전력을 상기 직선나사드럼으로 전달하는 롤러스크류와, 상기 직선나사드럼의 전단을 마감하도록 상기 직선나사드럼 하우징의 전단을 마감하는 직선나사드럼 고정판과, 상기 롤러스크류가 고정되며 상기 직선나사드럼 하우징의 후단과 상기 직선나사드럼 고정판에 양단이 회전가능하게 롤러스크류 축부싱에 의해 고정되는 롤러스크류 축으로 구성되는 것을 특징으로 한다. The linear screw drum includes a linear screw drum which surrounds the rotary screw drum and receives a rotational force of the rotary screw drum to linearly move the rotary screw drum along the rotary screw drum. The linear screw drum surrounds the linear screw drum, A linear screw drum housing having a second caliper bolt hole connected to the caliper on the outer side thereof, a roller screw engaged between the rotary screw drum and the linear screw drum to transmit the rotational force of the rotary screw drum to the linear screw drum, A linear screw drum fixing plate for fixing the front end of the linear screw drum housing so as to close the front end of the linear screw drum and a roller shaft fixed to the rear end of the linear screw drum housing and both ends of the linear screw drum fixing plate, And a roller screw shaft fixed by a screw shaft bushing It shall be.

이때, 상기 직선나사드럼 고정판에는 제동엑츄에이터의 스트로크를 조정하기 위해 회전나사드럼의 전단부가 접촉 가능한 스토퍼가 구비되는 것을 특징으로 한다. In this case, the linear screw drum fixing plate is provided with a stopper capable of contacting the front end of the rotary screw drum to adjust the stroke of the braking actuator.

그리고, 기존의 캘리퍼와 연결을 위해 상기 회전나사드럼부에는 제1 캘리퍼 볼트홀이 형성되고, 상기 직선나사드럼부에는 제2 캘리퍼 볼트홀이 형성되는 것을 특징으로 한다. A first caliper bolt hole is formed in the rotary screw part and a second caliper bolt hole is formed in the linear screw part for connection with a conventional caliper.

또한, 상기 전기모터와 감속기 사이에는 강제완해장치 체결구역을 확보하여 강제완해장치를 구비하되; 상기 강제완해장치는 강제완해장치 체결구역에 위치하는 전기모터 회전축에 결합되는 모터축 링기어와, 상기 모터축 링기어에 치합되는 기어트레인과, 상기 기어트레인에 치합되는 수동회전볼트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Further, an enforcer device may be provided between the electric motor and the speed reducer to secure a fastening device fastening area, The mandrel solver includes a motor shaft ring gear coupled to an electric motor rotary shaft located in a fastening and unwinding device fastening region, a gear train engaged with the motor shaft ring gear, and a manual rotation bolt engaged with the gear train .

그리고, 상기 회전나사드럼의 후단에 강제완해장치 체결구역을 확보하여 강제완해장치를 구비하되; 상기 강제완해장치는 상기 강제완해장치 체결구역에 위치하는 회전나사드럼의 후단에 결합되는 강제완해 링기어와, 상기 강제완해 링기어에 치합되는 기어트레인과, 상기 기어트레인에 치합되는 수동회전볼트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.And a forced tightening device secured to a fastening member fastening area at a rear end of the rotary screw drum; The mandrel wrist has a mandrel wing ring gear coupled to a rear end of a rotary screw drum located in the mandrel wrist assembly engaging section, a gear train engaged with the mandrel wing ring gear, and a manual rotation bolt .

본 발명에 따른 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터는 전기적인 신호로 제동장치를 구동함에 따라 공주시간을 획기적으로 단축시킬 수 있으며, 외부 온도변화에 관계없이 재현성 있는 제동력을 일정하게 발생시킬 수 있는 빠른 응답특성 및 높은 신뢰도를 갖는 제동시스템을 구축할 수 있다.The electromechanical braking actuator for a railway vehicle according to the present invention can remarkably shorten the prime time by driving the braking device with an electric signal and can quickly generate a reproducible braking force regardless of changes in the external temperature And a braking system with high reliability can be constructed.

더욱이, 본 발명은 공압관 및 공압관련 장치 또는 유압관 및 유압관련 장치의 탈거를 통해 철도차량의 경량화 및 제동시스템의 사이즈를 축소시킴으로써 부품적재 공간의 확보가 가능하여 소형화 및 경량화가 필요한 경량전철, 2층열차 등의 다양한 철도차량에 사용이 가능하다.Further, the present invention can reduce the weight of the railway vehicle and the size of the braking system by removing the pneumatic pipe and the pneumatic-related device or the hydraulic pipe and the hydraulic-related device, thereby making it possible to secure a part loading space, It can be used for various railway vehicles such as two-story train.

아울러, 본 발명은 패드 교체를 위한 전기모터의 제어에 의한 후퇴기능을 내장하여 간편하게 패드교체가 가능하며, 전원 차단시 수동으로 기계적인 방식에 의한 후퇴기능의 동작이 가능하다.In addition, the present invention can easily replace the pads by incorporating a retracting function by controlling the electric motor for replacing the pads, and it is possible to manually perform the retraction function by the mechanical method when the power is turned off.

그리고, 본 발명은 스토퍼를 통하여 제동엑츄에이터의 스트로크를 쉽게 변경할 수 있고, 활주방지 제어기능을 제동엑츄에이터 단위(또는 디스크 단위)로 처리가 가능하여 다양한 안티스키드 알고리즘을 적용할 수 있으며, 기존보다 정밀하면서 신속하게 제어가 가능하다.In addition, the present invention can easily change the stroke of the braking actuator through the stopper, process the anti-skid control function by the braking actuator unit (or disk unit), and apply various anti-skid algorithms. It is possible to control quickly.

아울러, 본 발명은 모든 스트로크 범위에서 일정한 효율을 유지하여 정밀한 제어를 하기에 용이하고, 롤러스크류가 원주방향 및 길이방향으로 복수 배치되어 외력에 대한 저항성이 우수하며, 강제완해 방법이 제공되어 제동불완해 상황이 발생하는 경우 현장에서 수동으로 강제 제동완해도 가능하다.In addition, the present invention is easy to perform precise control by maintaining a constant efficiency in all stroke ranges, and a plurality of roller screws are disposed in the circumferential direction and the longitudinal direction to provide excellent resistance to external force, It is also possible to manually force forced maneuver in the field when a harm situation occurs.

도 1은 종래 공압식 제동실린더 내부구조의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터의 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 전기기계식 제동엑츄에이터의 상세 구조도이다.
도 4는 본 발명에 따른 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 전기기계식 제동엑츄에이터의 작동 모드를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 회전나사드럼과 직선나사드럼의 접촉부 구조를 확대 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 전기기계식 제동엑츄에이터의 스트로크 범위를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 전기기계식 제동엑츄에이터의 강제완해 볼트에 의한 제동완해 구조도이다.
도 8은 본 발명에 따른 전기기계식 제동엑츄에이터의 다른 예로서 모터축 링기어에 의한 제동완해 구조도이다.
도 9는 본 발명에 따른 전기기계식 제동엑츄에이터의 또 다른 예로서 강제완해 링기어에 의한 제동완해 구조도이다.
도 10은 본 발명에 따른 전기기계식 제동엑츄에이터의 외형을 도시한 전후면 사시도이다.
1 is a view showing an example of a conventional pneumatic brake cylinder internal structure.
FIG. 2 is an overall configuration diagram of an electromechanical braking actuator for a railway vehicle having a control efficiency improvement and a manual braking function according to the present invention.
3 is a detailed structural diagram of an electromechanical braking actuator having a control efficiency improving function and a manual braking function according to the present invention.
4 is a view for explaining an operation mode of an electromechanical braking actuator having a control efficiency improving function and a manual braking function according to the present invention.
5 is an enlarged view of a contact portion structure of a rotary screw drum and a linear screw drum according to the present invention.
6 is a view for explaining a stroke range of an electromechanical braking actuator having a control efficiency improving function and a manual braking function according to the present invention.
FIG. 7 is a structural view of an eccentric wing by a forcing bolt of an electromechanical braking actuator according to the present invention.
Fig. 8 is a structural view of a damping mechanism by a motor axial ring gear as another example of the electromechanical braking actuator according to the present invention.
FIG. 9 is a structural view of a damping wedge by a mandrel ring ring gear as another example of the electromechanical braking actuator according to the present invention.
10 is a front and rear perspective view showing the outline of the electromechanical braking actuator according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which show an electromechanical brake actuator for a railway vehicle having a control efficiency improvement and a passive stabilization function.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.

도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터(1)는 철도차량의 제동 ECU 등의 제동지령이 모터제어기(10)에 입력되면 작동되는 것으로, 상기 모터제어기(10)의 제어에 의해 전기모터(110)를 구동시켜 회전력을 발생하는 동력부(100)와, 상기 동력부(100)의 회전력을 회전나사드럼(210)으로 전달받는 회전나사드럼부(200)와, 상기 회전나사드럼(210)의 회전운동을 직진 운동으로 변환하는 직선나사드럼(310)이 구비되는 직선나사드럼부(300)로 구성된다. 2 and 3, the electromechanical braking actuator 1 for a railway vehicle having the control efficiency improving function and the manual braking function according to the present invention is configured such that the braking command of the braking ECU of the railway vehicle is transmitted to the motor controller 10 A power unit 100 that operates when the power unit 100 is operated and generates a rotational force by driving the electric motor 110 under the control of the motor controller 10; And a linear screw drum unit 300 having a linear screw drum 310 for converting the rotational motion of the rotary screw drum 210 into a linear motion.

이하, 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the constitution of each part of the present invention will be described in detail.

먼저, 상기 동력부(100)는 모터제어기(10)의 제어에 의해 제동작용을 위한 동력을 발생시키는 전기모터(110)와, 상기 전기모터(110)의 동력을 전달하는 전기모터 회전축(120)과, 상기 전기모터 회전축(120)에 연결되어 감속비에 맞추어 토크를 증폭시키는 감속기(130)와, 제동 강제완해를 위해 상기 전기모터(110)에 고정되는 강제완해 볼트(140)로 구성된다. The power unit 100 includes an electric motor 110 for generating power for braking operation under the control of the motor controller 10 and an electric motor rotating shaft 120 for transmitting the power of the electric motor 110. [ A decelerator 130 connected to the electric motor rotary shaft 120 for amplifying the torque according to the reduction gear ratio and a forcing bolt 140 fixed to the electric motor 110 for braking force balancing.

이때, 상기 강제완해 볼트(140)에는 평상시에는 강제완해 볼트(140)의 머리를 감싸는 구조로 이루어지며 이후 제동 강제완해시에는 분리할 수 있는 볼트캡(150)이 구비된다.At this time, the forcible bolt 140 has a structure that covers the head of the bolt 140, and the bolt cap 150 is detachable at the time of the braking force.

그리고, 상기 회전나사드럼부(200)는 몸체(221)의 외측에는 캘리퍼와 연결되는 제1 캘리퍼 볼트홀(222)이 형성되고 상기 몸체(221)의 전방으로 직선나사드럼(310)이 안내되는 안내공간(223)이 형성되는 회전나사드럼 하우징(220)과, 상기 안내공간(223)에 구비되며 상기 감속기(130)와 연결되어 원통 표면에 수나사선(212)을 가지고 회전운동을 하는 회전나사드럼(210)과, 상기 감속기(130)와 회전나사드럼(210)을 연결시키는 감속기 연결볼트(230)로 구성된다.The rotary screw drum 200 has a first caliper bolt hole 222 formed on the outer side of the body 221 and connected to a caliper and a linear screw drum 310 is guided to the front of the body 221 A rotary screw drum housing 220 in which a guide space 223 is formed and a rotary screw 230 which is provided in the guide space 223 and is connected to the speed reducer 130 and rotates with a male thread 212 on the surface of the cylinder, A drum 210 and a decelerator connecting bolt 230 connecting the decelerator 130 and the rotary screw drum 210.

또한, 상기 직선나사드럼부(300)는 상기 회전나사드럼(210)을 감싸며 상기 회전나사드럼(210)의 회전력을 전달받아 상기 회전나사드럼(210)을 따라 직선운동하도록 가이드공(312)이 형성되는 직선나사드럼(310)과, 상기 직선나사드럼(310)의 외부를 감싸며 몸체(321)의 외측에는 캘리퍼와 연결되는 제2 캘리퍼 볼트홀(322)이 형성되는 직선나사드럼 하우징(320)과, 상기 회전나사드럼(210)과 직선나사드럼(310) 사이에 맞물려 상기 회전나사드럼(210)의 회전력을 상기 직선나사드럼(310)으로 전달하는 롤러스크류(330)와, 상기 직선나사드럼(310)의 전단을 마감하도록 상기 직선나사드럼 하우징(320)의 전단을 마감하는 직선나사드럼 고정판(340)과, 상기 롤러스크류(330)가 고정되며 상기 직선나사드럼 하우징(320)의 후단과 상기 직선나사드럼 고정판(340)에 양단이 회전가능하게 롤러스크류 축부싱(352)에 의해 고정되는 롤러스크류 축(350)으로 구성된다.The linear screw drum 300 surrounds the rotary screw drum 210 and receives a rotational force of the rotary screw drum 210 to receive the rotary screw drum 210 and linearly move along the rotary screw drum 210, A linear screw drum housing 320 which surrounds the linear screw drum 310 and has a second caliper bolt hole 322 connected to the caliper on the outer side of the body 321, A roller screw 330 interposed between the rotary screw drum 210 and the linear screw drum 310 to transmit the rotational force of the rotary screw drum 210 to the linear screw drum 310, A linear screw drum fixing plate 340 for finishing the front end of the linear screw drum housing 320 so as to close the front end of the linear screw drum housing 320 and a rear screw 340 fixed to the rear end of the linear screw drum housing 320, Both ends of the linear screw drum fixing plate 340 are rotatable Consists of a roller screw shaft 350 is fixed by the roller screw shaft bushing 352.

이때, 상기 직선나사드럼(310)은 내주면을 따라 상기 롤러스크류(330)와 치합되는 암나사선(312)이 형성되어 회전나사드럼(210) 및 롤러스크류(330)의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜주어 제동엑츄에이터(1)의 몸통을 이루는 직선나사드럼 하우징(320)을 전후진 시키게 된다.At this time, the linear screw drum 310 has an internal thread 312 which is engaged with the roller screw 330 along the inner circumferential surface thereof to convert the rotary motion of the rotary screw drum 210 and the roller screw 330 into linear motion Thereby causing the linear screw drum housing 320 constituting the body of the braking actuator 1 to move forward and backward.

아울러, 상기 직선나사드럼 고정판(340)은 직선나사드럼 하우징(320)에 고정판 연결볼트(344)로 결합되며, 직선나사드럼 고정판(340)에는 제동엑츄에이터(1)의 스트로크를 조정하기 위한 스토퍼(345)가 구비되어 상기 회전나사드럼(210)의 전단부가 접촉할 수 있다.The linear screw drum fixing plate 340 is coupled to the linear screw drum housing 320 by a fixing plate connecting bolt 344 and a stopper for adjusting the stroke of the braking actuator 1 345 may be provided to allow the front end of the rotary screw drum 210 to be in contact with each other.

그리고, 상기 롤러스크류(330)는 제동엑츄에이터(1)의 길이 방향 중심에서 방사상으로 동일한 원주상에 등간격으로 배치되는 구조로서 전체적으로 정다각형의 꼭지점에 위치하도록 배치되며, 그 롤러스크류(330)의 설치 개수는 3개 이상으로 구성함이 바람직하다. The roller screws 330 are arranged at regular intervals on the same circumference in the radial direction at the center of the longitudinal direction of the braking actuator 1. The roller screws 330 are disposed at vertexes of a regular polygon, It is preferable that the number is three or more.

또한, 기존의 캘리퍼와 연결을 위해 회전나사드럼 하우징(220)에는 제1 캘리퍼 볼트홀(222)을 2곳에 형성하고, 직선나사드럼 하우징(320)에는 제2 캘리퍼 볼트홀(322)을 2곳에 형성하여 기존 공압식 실린더와 호환성을 가지도록 한다.A first caliper bolt hole 222 is formed in the rotary screw drum housing 220 for connection with a conventional caliper and a second caliper bolt hole 322 is formed in two places in the linear screw drum housing 320. [ To be compatible with existing pneumatic cylinders.

그리고, 상기 회전나사드럼 하우징(220)과 직선나사드럼 하우징(320) 사이에는 고무재질의 벨로우즈(미도시됨)로 감싸 회전나사드럼(210)의 외주면에 도포되는 윤활제의 증발을 막고 이물질이 들어가지 않도록 보호함이 바람직하다.Between the rotary screw drum housing 220 and the linear screw drum housing 320 is wrapped with a rubber bellows (not shown) to prevent evaporation of the lubricant applied to the outer peripheral surface of the rotary screw drum 210, It is desirable to protect them.

이와 같은 본 발명에 따른 전기기계식 제동엑츄에이터(1)는 도 4에 도시된 바와 같이 제동체결, 제동완해 및 패드교체모드의 세가지 위치를 가진다. 이때, 제동체결 시에는 전기모터(110)의 회전력이 전기모터 회전축(120)을 통해 감속기(130)로 전달되고 증폭되어 회전나사드럼(210)을 회전시킨다. The electromechanical braking actuator 1 according to the present invention has three positions as shown in FIG. 4, namely, a braking engagement, a manual adjustment and a pad replacement mode. During the braking operation, the rotational force of the electric motor 110 is transmitted to the reducer 130 through the electric motor rotary shaft 120 and amplified to rotate the rotary screw drum 210.

한편, 도 5를 참고하면 회전나사드럼(210)은 제자리에서 회전하는 롤러스크류(330)와 나사결합되고, 상기 롤러스크류(330)는 다시 직선나사드럼(310)과 나사결합되는 구조로 이루어져, 회전나사드럼(210)이 회전하면 롤러스크류(330) 역시 회전하면서 직선나사드럼(310)의 직선운동을 유도하게 된다. 그로 인하여 전기모터(110)가 일방향으로 회전하는 경우 회전나사드럼(210)과 직선나사드럼(310)은 서로 밀어내는 쪽으로 작용하여 직선나사드럼(310)이 전진하면 제동이 체결된다.5, the rotary screw drum 210 is screwed with the roller screw 330 rotating in place, and the roller screw 330 is screwed to the linear screw drum 310, When the rotary screw drum 210 rotates, the roller screw 330 also rotates to induce linear motion of the linear screw drum 310. Accordingly, when the electric motor 110 rotates in one direction, the rotary screw drum 210 and the linear screw drum 310 act as a pushing side, and when the linear screw drum 310 advances, the brake is engaged.

이때, 상기 회전나사드럼(210), 롤러스크류(330) 및 직선나사드럼(310)은 사각나사선을 가져 이송력을 우수하게 하고, 나사선 피치를 적절히 조정함에 따라 스트로크 이동속도와 제동력의 증폭 비를 조절할 수 있다. At this time, the rotary screw drum 210, the roller screw 330, and the straight screw drum 310 have a square threaded line to make the feed force excellent, and the amplification ratio of the stroke speed and the braking force Can be adjusted.

이상의 구조를 갖는 본 발명의 제동엑츄에이터(1)는 기존의 전기기계식 제동엑츄에이터와 달리 나사선 전체가 아닌 롤러스크류(330)와의 접촉점에서만 접촉마찰이 발생되도록 구성하여 효율이 향상됨과 동시에 스트로크 범위 내에서 나사선 간의 접촉 면적이 항상 일정하여 목표하는 제동력을 정확히 달성하도록 제어하기가 용이한 장점이 있다. In the braking actuator 1 of the present invention having the above structure, unlike the conventional electromechanical braking actuator, contact friction is generated not only at the contact point with the roller screw 330 but at the contact point with the roller screw 330, It is easy to control the braking force so as to achieve the target braking force accurately.

이 경우 상기 롤러스크류(330)와 회전나사드럼(210) 및 직선나사드럼(310) 간의 접촉점은 롤러스크류 축(350) 1개 당 길이방향으로 2곳에 배치되어 제동엑츄에이터(1)의 행정과 관계없이 항상 일정한 거리를 유지하도록 구성한다. In this case, the contact points between the roller screw 330, the rotary screw drum 210 and the linear screw drum 310 are arranged at two positions in the longitudinal direction per one roller screw shaft 350, regardless of the stroke of the brake actuator 1 Always maintain a constant distance.

또한, 제동완해 및 패드교체모드 시에는 전기모터(110)가 타방향으로 회전하고, 동일한 과정을 통해 회전나사드럼(210)과 직선나사드럼(310)이 서로 근접하게 된다.In addition, during the dynamic compensation mode and the pad replacement mode, the electric motor 110 is rotated in the other direction, and the rotary screw drum 210 and the linear screw drum 310 are brought close to each other through the same process.

그리고, 도 6을 참고하면 제동체결 작용시 제동엑츄에이터(1)가 정상적으로 동작할 수 있는 한계 범위는 회전나사드럼(210)의 전단부가 직선나사드럼(310) 후단 끝에 올때 까지이나, 실제로는 그 이전에 제동패드가 디스크에 닿아 제동체결 작용이 완료된다. 6, the limit range in which the braking actuator 1 can operate normally during the braking and fastening operation is until the front end of the rotary screw drum 210 comes to the rear end of the linear screw drum 310, The braking pad is brought into contact with the disk to complete the braking operation.

그리고, 제동완해 작용 시에는 체동체결 위치로부터 설정된 소정의 거리만큼 직선나사드럼(310)이 후진하며, 패드교체모드 시에는 회전나사드럼(210)이 최대한 직선나사드럼(310) 쪽으로 전진 이동하여 회전나사드럼(210)의 전단부가 스토퍼(345)에 접촉된다.The linear threaded drums 310 are moved backward by a predetermined distance set from the body-clamping position during the actuation of the eccentric arms, and the rotary screw drums 210 are moved forward as far as the linear threaded drums 310 The front end portion of the rotary screw drum 210 is brought into contact with the stopper 345.

이때, 본 발명의 제동엑츄에이터(1)는 도 6에 도시된 바와 같이 공압식 제동실린더와 동일한 제동엑츄에이터(1)의 스트로크 길이(예: 160mm)를 구현할 수 있도록 설계하며, 스토퍼(345)의 위치와 회전나사드럼(210)의 길이를 조정하면 제동엑츄에이터(1)의 스트로크 길이를 간단하게 늘이거나 줄일 수 있는 장점이 있다.The braking actuator 1 of the present invention is designed to realize the stroke length (for example, 160 mm) of the braking actuator 1 identical to the pneumatic braking cylinder as shown in Fig. 6, and the position of the stopper 345 Adjusting the length of the rotary screw drum 210 has an advantage that the stroke length of the braking actuator 1 can be easily increased or decreased.

이때, 상기 스토퍼(345)는 패드교체위치 조정용으로서, 마찰재(또는 패드) 교체를 위한 간격이 확보되면 회전나사드럼(210)의 회전 또는 직선나사드럼(310)의 직선 이동을 멈출 수 있도록 직선나사드럼(310)의 내부에 위치하도록 직선나사드럼 고정판(340)에 설치되며, 패드교체모드에서 필요한 스트로크의 이동거리 확보 및 과도한 스트로크의 감소에 의한 전기모터(110) 및 감속기(130)의 손상을 막도록 한다. The stopper 345 is provided for adjusting the pad replacement position so as to stop rotation of the rotary screw drum 210 or linear movement of the linear screw drum 310 when a gap for replacement of the friction material The screw 310 is installed on the straight screw drum fixing plate 340 so as to be positioned inside the drum 310 and the damage of the electric motor 110 and the reducer 130 due to the required stroke movement distance and excessive stroke reduction in the pad replacement mode .

이와 같은 스토퍼(345)는 회전나사드럼(210)과 함께 제작하여 설치함으로써 스토퍼(345)의 위치를 이동시킴에 따라 다양한 두께를 갖는 디스크나 패드에도 적용 가능하도록 한다. The stopper 345 is manufactured and installed together with the rotary screw drum 210 so that the stopper 345 can be applied to discs or pads having various thicknesses as the position of the stopper 345 is moved.

즉, 직선나사드럼(310) 내부에서 스토퍼(345)를 회전시켜 고정하는 방식으로 스토퍼 위치를 이동할 수 있어 스트로크를 감소시킬 수 있는 한계점을 조정할 수 있도록 함이 바람직하다.That is, the position of the stopper can be moved in a manner that the stopper 345 is rotated and fixed within the linear screw drum 310, so that the limit of the stroke can be adjusted.

그리고, 도 7은 본 발명에 따른 전기기계식 제동엑츄에이터의 수동 강제완해를 위한 구성도이다. 이에 의하면 사람이 볼트캡(150)을 벗겨 분리한 후, 다각형 모양의 강제완해 볼트(140)를 공구를 사용하여 회전시킴에 따라 자유롭게 회전할 수 있는 전기모터 회전축(120)을 회전시켜 제동완해 기능을 수행하게 된다. 이 구성은 일반적인 공구를 활용하여 수동 강제완해를 할 수 있는 장점이 있다.FIG. 7 is a block diagram illustrating the manual enforcement of the electromechanical braking actuator according to the present invention. The bolt cap 150 is peeled and separated by a person, and then the polygonal mandrel bolt 140 is rotated using a tool to rotate freely the electric motor rotating shaft 120, Function. This configuration has the advantage of being able to perform manual compulsive solutions using general tools.

한편, 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 전기기계식 제동엑츄에이터의 강제완해를 위한 다른 실시 예들을 도시한 도면들이다.8 and 9 are views showing other embodiments for compulsory solving of the electromechanical braking actuator according to the present invention.

먼저, 도 8에 의하면, 본 발명에 따른 전기기계식 제동엑츄에이터는 전기모터(110)와 감속기(130) 사이에 강제완해장치 체결구역(401)을 확보하고, 전용의 강제완해장치(400)를 이용해 수동 강제완해를 할 수 있다.8, an electromechanical braking actuator according to the present invention includes a mandrel attachment device 401 secured between an electric motor 110 and a speed reducer 130, and a dedicated mandrel attachment device 400 You can do manual compulsory solutions.

이때, 상기 강제완해장치(400)는 전기모터(110)와 감속기(130) 사이에 확보되는 강제완해장치 체결구역(401)에 위치하는 전기모터 회전축(120)에 결합되는 모터축 링기어(410)와, 상기 모터축 링기어(410)에 치합되는 기어트레인(420)과, 상기 기어트레인(420)에 치합되는 수동회전볼트(430)로 이루어진다. 이와 같은 구조에 의해 수동 강제완해시에는 상기 수동회전볼트(430)를 일방향으로 회전시키면 기어트레인(420)을 통해 모터축 링기어(410)에 전달되어 상기 전기모터 회전축(120)을 회전시켜 제동완해 기능을 수행하게 된다. The mandrel solver 400 includes a motor shaft ring gear 410 coupled to the electric motor shaft 120 located in the forcing solenoid fastening region 401 secured between the electric motor 110 and the speed reducer 130, A gear train 420 engaged with the motor shaft ring gear 410 and a manual rotation bolt 430 engaged with the gear train 420. When the manual rotation bolt 430 is rotated in one direction, the motor rotation gear 410 is rotated through the gear train 420 to rotate the electric motor rotation shaft 120, And performs the function of the right wing.

이 경우 상기 수동회전볼트(430)는 인력으로 회전시키는 방법 이외에도 전동드릴 등의 공구를 이용하여 회전시키는 것도 가능하며, 상기 회전력은 기어트레인(420)을 통해 전달되어 모터축 링기어(410)와 함께 전기모터 회전축(120)을 회전시켜 회전나사드럼(210)을 회전시키게 된다. 이 구성은 감속기(130)를 이중으로 거쳐 제동완해 토크가 강력하다는 장점이 있다.In this case, the manual rotation bolt 430 may be rotated using a tool such as an electric drill in addition to the method of rotating the manual rotation bolt 430 by a force. The rotational force is transmitted through the gear train 420, And the electric motor rotation shaft 120 is rotated together to rotate the rotary screw drum 210. This configuration is advantageous in that the reduction gear 130 is doubly wound and the torque is strong.

다음으로 도 9에 의하면, 본 발명에 따른 전기기계식 제동엑츄에이터는 회전나사드럼(1)의 후단에 강제완해장치 체결구역(402)을 확보하고, 전용의 강제완해장치(400)를 이용해 수동 강제완해를 할 수 있다.9, the electromechanical braking actuator according to the present invention secures the clamping device fastening section 402 at the rear end of the rotary screw drum 1 and uses a dedicated forced clamping device 400 to manually clamp .

이때, 상기 강제완해장치(400)는 상기 강제완해장치 체결구역(402)에 위치하는 회전나사드럼(210)의 후단에 결합되는 강제완해 링기어(440)와, 상기 강제완해 링기어(440)에 치합되는 기어트레인(420)과, 상기 기어트레인(420)에 치합되는 수동회전볼트(430)로 이루어진다. 이와 같은 구조에 의해 수동 강제완해시에는 상기 수동회전볼트(430)를 일방향으로 회전시키면 기어트레인(420)을 통해 강제완해 링기어(440)에 전달되어 상기 회전나사드럼(210)과 감속기(130)에 회전력이 전달되어 전기모터 회전축(120)을 회전시켜 제동완해 기능을 수행하게 된다. The mandrel solver 400 includes a mandrel ring ring gear 440 coupled to the rear end of the rotary screw drum 210 located in the mandrel wrist assembly engaging section 402 and the mandrel ring ring gear 440, And a manual revolving bolt 430 engaged with the gear train 420. The gear train 420 is engaged with the gear train 420 and the manual revolving bolt 430 is engaged with the gear train 420. [ When the manual rotation bolt 430 is rotated in one direction in the manual mandrel solver, the ring gear 420 is transmitted to the forcing ring gear 440 through the gear train 420 to rotate the rotary screw drum 210 and the speed reducer 130 And rotates the electric motor rotation shaft 120 to perform the anti-wobble function.

이 경우 상기 수동회전볼트(430)는 도 8의 예와 마찬가지로 수동으로 회전시키는 방법 이외에도 전동드릴 등의 공구로 회전시킬 수 있다. 특히, 상기 방식은 수동회전볼트(430)의 힘이 고감속비를 가진 기어트레인(420)을 통해 전달되어 강제완해장치 체결구역(402)에 구비되는 강제완해 링기어(440)와 치합되어 회전나사드럼(210)을 회전시키는 구조로서, 이와 같은 구성은 감속기(130)가 파손되어 동력 전달 능력을 상실한 경우에도 제동완해가 가능하다는 장점이 있다.In this case, the manual rotation bolt 430 may be rotated by a tool such as an electric drill in addition to the manual rotation method as in the example of FIG. Particularly, in the above method, the force of the manual rotation bolt 430 is transmitted through the gear train 420 having a high reduction ratio, and is engaged with the forcing ring ring gear 440 provided in the constraining apparatus fastening section 402, This structure is advantageous in that even if the speed reducer 130 is broken and the power transmission ability is lost, the drum 210 is rotatable.

이와 같은 본 발명에 따른 전기모터식 제동엑츄에이터는 도 10에 도시된 바와 같은 외형을 갖는다. 이와 같은 본 발명에 의한 제동엑츄에이터(1)는 전기모터(110)를 정회전 또는 역회전하다록 제어함으로써 공압식 제동실린더처럼 별도의 장치 없이도 디스크와 패드의 간극조정 기능을 간단히 구현할 수 있으며, 빠른 응답특성(반응속도, 반복속도 등)에 의해 활주방지기능을 제동엑츄에이터 단위(또는 디스크 단위)로 처리가 가능하여 다양한 활주방지 알고리즘을 적용할 수 있는 장점이 있다. The electric motor type braking actuator according to the present invention has an outer shape as shown in FIG. The braking actuator 1 according to the present invention can control the gap between the disk and the pad without any additional device like the pneumatic braking cylinder by controlling the electric motor 110 in the forward or reverse rotation, The anti-slip function can be processed by the braking actuator unit (or disk unit) by the characteristics (reaction speed, repetition rate, etc.), and various anti-slip algorithms can be applied.

이하, 도 2 내지 도 10을 참고로 본 발명에 따른 전기모터식 제동엑츄에이터의 작동 과정을 설명한다.Hereinafter, the operation of the electric motor type braking actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 10. FIG.

모터제어기(10)는 패드교체모드, 제동해제모드, 상용제동모드, 비상제동모드로 작동될 수 있다. 이때, 상기 모터제어기(10)는 철도차량의 제동 ECU와 직접통신을 통해 제동지령을 받아 제동엑츄에이터(1)를 동작시킨다.The motor controller 10 can be operated in the pad replacement mode, the brake release mode, the commercial brake mode, and the emergency brake mode. At this time, the motor controller 10 operates the braking actuator 1 in response to a braking command through direct communication with the braking ECU of the railway vehicle.

우선 패드교체모드는 모터제어기(10)에 별도로 구비되는 스위치를 누르면 작동되는 모드로서, 전기모터식 제동엑츄에이터(1)의 스트로크를 최소화하도록 한다.First, the pad replacement mode is operated by pressing a switch provided separately to the motor controller 10, thereby minimizing the stroke of the electric motor type brake actuator 1.

즉, 상기 모터제어기(10)는 직선나사드럼(310) 내부에 위치하며 패드교체 위치 조정용으로 구비되는 스토퍼(345)가 회전나사드럼(210)의 전단에 닿을 때까지 이동 후 전기모터(110)를 정지시킨다.That is, the motor controller 10 moves the electric motor 110 after moving until the stopper 345, which is located inside the linear screw drum 310 and is provided for adjusting the pad replacement position, comes into contact with the front end of the rotary screw drum 210, .

한편, 제동해제모드는 디스크 표면에 가해진 제동토크를 제거한 후 패드와 디스크의 간격을 설정된 간격인 1 ~ 2㎜ 떨어지도록 함으로써 제동을 재체결시 신속하게 제동이 체결되도록 한다. On the other hand, in the braking release mode, the braking torque applied to the surface of the disk is removed, and the interval between the pad and the disk is set to be 1 to 2 mm, which is a predetermined interval, so that the braking is quickly fastened when the brake is re-fastened.

그리고, 상용제동모드는 운전실의 마스콘 스위치(예 1~7단) 또는 ATO운전 시 신호장치의 상용제동명령(예 1~28단)을 받아 제동 ECU에서 제동엑츄에이터(1)의 모터제어기(10)로 상용제동명령을 하달하며, 하달된 단계별 제동명령에 따라 모터제어기(10)는 제동엑츄에이터(1)가 요구제동력을 발생시키도록 전기모터(110)를 제어한다. In the commercial braking mode, the braking ECU receives the commercial brake command (Examples 1 to 28) of the signal device in the cabin of the cabin (Examples 1 to 7) or the ATO operation, And the motor controller 10 controls the electric motor 110 so that the braking actuator 1 generates the demand braking force in accordance with the following braking command for each step.

이때, 최대상용제동(FSB, Full Service Brake)의 지령이 내려지면 FSB 요구감속도에 맞추어 사전에 설정된 제동력을 인가하도록 전기모터(110)를 제어한다.At this time, if the command of the full service braking (FSB) is issued, the electric motor 110 is controlled so as to apply a predetermined braking force in accordance with the required deceleration of the FSB.

또한, 비상제동모드는 운전실의 마스콘 스위치(비상) 또는 ATP운전시 신호장치의 비상제동명령을 제동ECU에서 제동엑츄에이터(1)의 모터제어기(10)로 비상제동명령을 하달하며, 비상제동 요구감속도에 맞추어 사전에 설정된 제동력을 인가하도록 전기모터(110)를 제어한다.In the emergency braking mode, an emergency braking command is issued from the braking ECU to the motor controller 10 of the braking actuator 1 at the time of a mascone switch (emergency) of the cab or an ATP operation. And controls the electric motor 110 to apply a predetermined braking force in accordance with the deceleration.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. The scope of protection of the present invention should be construed under the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

1: 제동엑츄에이터 10: 모터제어기
100: 동력부 110: 전기모터
120: 전기모터 회전축 130: 감속기
140: 강제완해 볼트 150: 볼트캡
200: 회전나사드럼부 210: 회전나사드럼
220: 회전나사드럼 하우징 230: 감속기 연결볼트
300: 직선나사드럼부 310: 직선나사드럼
320: 직선나사드럼 하우징 330: 롤러스크류
340: 직선나사드럼 고정판 345: 스토퍼
350: 롤러스크류 축 400: 강제완해장치
410: 모터축 링기어 420: 기어트레인
430: 수동회전볼트 440: 강제완해 링기어
1: Braking actuator 10: Motor controller
100: power unit 110: electric motor
120: Electric motor rotation axis 130: Reduction gear
140: Kang Wan Wang Bolt 150: Bolt Cap
200: rotary screw drum part 210: rotary screw drum
220: rotating screw drum housing 230: reducer connecting bolt
300: Straight threaded drum part 310: Straight threaded drum
320: Straight thread Drum housing 330: Roller screw
340: Straight screw Drum fixing plate 345: Stopper
350: roller screw shaft 400: coercive device
410: motor shaft ring gear 420: gear train
430: Manual rotation bolt 440: Kang Wan Ha ring gear

Claims (9)

모터제어기의 제어에 의해 전기모터를 구동시켜 회전력을 발생하는 동력부와, 상기 동력부의 회전력을 회전나사드럼으로 전달받는 회전나사드럼부와, 상기 회전나사드럼의 회전운동을 직진 운동으로 변환하는 직선나사드럼이 구비되는 직선나사드럼부로 구성되는 것을 특징으로 하는 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터.
A rotary screw drum portion for transmitting the rotational force of the power portion to the rotary screw drum; and a linear motor for converting the rotary motion of the rotary screw drum into a linear motion, And a linear threaded drum portion provided with a threaded drum. The electromechanical braking actuator for railway vehicles according to claim 1,
제 1항에 있어서,
상기 동력부는 모터제어기의 제어에 의해 제동작용을 위한 동력을 발생시키는 전기모터와, 상기 전기모터의 동력을 전달하는 전기모터 회전축과, 상기 전기모터 회전축에 연결되어 감속비에 맞추어 토크를 증폭시키는 감속기와, 제동 강제완해를 위해 상기 전기모터에 고정되는 강제완해 볼트로 구성되는 것을 특징으로 하는 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터.
The method according to claim 1,
The power unit includes an electric motor that generates power for braking operation under the control of a motor controller, an electric motor rotation shaft that transmits power of the electric motor, a speed reducer that is connected to the electric motor rotation shaft and amplifies the torque in accordance with the reduction ratio, And an enforcer bolt secured to the electric motor for braking force balancing. The electromechanical braking actuator for a railway car according to claim 1,
제 1항에 있어서,
상기 강제완해 볼트에는 제동 강제완해시에 분리가능한 볼트캡이 구비되는 것을 특징으로 하는 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터.
The method according to claim 1,
Characterized in that the forcing bolt is provided with a detachable bolt cap at the time of braking forcing and braking, and has an improved control efficiency and a manual braking function.
제 1항에 있어서,
상기 회전나사드럼부는 몸체의 외측에는 캘리퍼와 연결되는 제1 캘리퍼 볼트홀이 형성되고 상기 몸체의 전방으로 직선나사드럼이 안내되는 안내공간이 형성되는 회전나사드럼 하우징과, 상기 안내공간에 구비되며 상기 감속기와 연결되어 원통 표면에 수나사선을 가지고 회전운동을 하는 회전나사드럼과, 상기 감속기와 회전나사드럼을 연결시키는 감속기 연결볼트로 구성되는 것을 특징으로 하는 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터.
The method according to claim 1,
The rotary screw drum unit includes a rotary screw drum housing having a first caliper bolt hole formed on an outer side of the body for forming a caliper bolt hole and a guide space for guiding a linear screw drum forward of the body, And a decelerator connecting bolt connecting the decelerator and the rotary screw drum. The apparatus according to claim 1, wherein the rotating screw drum has a plurality of teeth Electromechanical braking actuator for railway vehicles.
제 1항에 있어서,
상기 직선나사드럼부는 상기 회전나사드럼을 감싸며 상기 회전나사드럼의 회전력을 전달받아 상기 회전나사드럼을 따라 직선운동하도록 가이드공이 형성되는 직선나사드럼과, 상기 직선나사드럼의 외부를 감싸며 몸체의 외측에는 캘리퍼와 연결되는 제2 캘리퍼 볼트홀이 형성되는 직선나사드럼 하우징과, 상기 회전나사드럼과 직선나사드럼 사이에 맞물려 상기 회전나사드럼의 회전력을 상기 직선나사드럼으로 전달하는 롤러스크류와, 상기 직선나사드럼의 전단을 마감하도록 상기 직선나사드럼 하우징의 전단을 마감하는 직선나사드럼 고정판과, 상기 롤러스크류가 고정되며 상기 직선나사드럼 하우징의 후단과 상기 직선나사드럼 고정판에 양단이 회전가능하게 롤러스크류 축부싱에 의해 고정되는 롤러스크류 축으로 구성되는 것을 특징으로 하는 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터.
The method according to claim 1,
Wherein the linear threaded drum portion surrounds the rotary screw drum and receives a rotational force of the rotary screw drum to linearly move the rotary screw drum along the rotary screw drum. The linear screw drum surrounds the outer periphery of the linear screw drum, A linear screw drum housing having a second caliper bolt hole connected to the caliper; a roller screw engaged between the rotary screw drum and the linear screw drum to transmit the rotational force of the rotary screw drum to the linear screw drum; A linear screw drum fixed plate for closing the front end of the linear screw drum housing so as to close the front end of the drum and a roller screw shaft fixed to the rear end of the linear screw drum housing and both ends of the linear screw drum fixing plate, And a roller screw shaft fixed by a bushing Is an electromechanical braking actuator for a railway vehicle having a control efficiency improvement function and a manual braking function.
제 5항에 있어서,
직선나사드럼 고정판에는 제동엑츄에이터의 스트로크를 조정하기 위해 회전나사드럼의 전단부가 접촉 가능한 스토퍼가 구비되는 것을 특징으로 하는 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터.
6. The method of claim 5,
Wherein the linear screw drum fixing plate is provided with a stopper capable of contacting the front end of the rotary screw drum for adjusting the stroke of the brake actuator.
제 1항에 있어서,
기존의 캘리퍼와 연결을 위해 상기 회전나사드럼부에는 제1 캘리퍼 볼트홀이 형성되고, 상기 직선나사드럼부에는 제2 캘리퍼 볼트홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터.
The method according to claim 1,
Characterized in that a first caliper bolt hole is formed in the rotary screw part and a second caliper bolt hole is formed in the linear screw part for connection with a conventional caliper. An electro-mechanical braking actuator for rail vehicles.
제 2항에 있어서,
상기 전기모터와 감속기 사이에는 강제완해장치 체결구역을 확보하여 강제완해장치를 구비하되;
상기 강제완해장치는 상기 강제완해장치 체결구역에 위치하는 전기모터 회전축에 결합되는 모터축 링기어와, 상기 모터축 링기어에 치합되는 기어트레인과, 상기 기어트레인에 치합되는 수동회전볼트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터.
3. The method of claim 2,
And an enforcer device is provided between the electric motor and the speed reducer to secure a fastening device fastening area,
Wherein the forcent solenoid device comprises a motor shaft ring gear coupled to an electric motor rotary shaft located in the forcible fixing device engagement region, a gear train engaged with the motor shaft ring gear, and a manual rotation bolt engaged with the gear train And an electro-mechanical braking actuator for a railway car having a control efficiency improvement and a manual braking function.
제 3항에 있어서,
상기 회전나사드럼의 후단에 강제완해장치 체결구역을 확보하여 강제완해장치를 구비하되;
상기 강제완해장치는 상기 강제완해장치 체결구역에 위치하는 회전나사드럼의 후단에 결합되는 강제완해 링기어와, 상기 강제완해 링기어에 치합되는 기어트레인과, 상기 기어트레인에 치합되는 수동회전볼트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제어효율 향상 및 수동 제동완해기능을 갖는 철도차량용 전기기계식 제동엑츄에이터.
The method of claim 3,
A mandrel fixing device secured to a rear end of the rotary screw drum to provide a mandrel fixing device;
The mandrel wrist has a mandrel wing ring gear coupled to a rear end of a rotary screw drum located in the mandrel wrist assembly engaging section, a gear train engaged with the mandrel wing ring gear, and a manual rotation bolt Wherein the braking force of the braking actuator is set to a predetermined value.
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