KR20180107098A - 동력 전달 어셈블리용 전자기 브레이크 - Google Patents

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Abstract

전자기 브레이크(34)는 샤프트 주변에 배치되고 회전 축(38)을 중심으로 그 샤프트와 함께 회전하도록 구성된 허브(48)를 포함한다. 전자석 어셈블리는 축(38)을 중심으로 하는 회전에 대항하여 고정되어 있고, 축방향으로 뻗은 방사상으로 이격된 내부 폴(74) 및 외부 폴(78), 및 그 사이로 방사상으로 뻗은 브레이크 판(80)을 형성하는 하우징(64)을 포함한다. 도체(66)는 브레이크 판(80)의 일측에 폴 사이에 배치된다. 전기자(96)는 브레이크 판(80)의 타측에 배치되고 샤프트에 의해 구동되는 바디에 연결된다. 전자석 어셈블리, 전기자(96) 및 허브(48)는 도체(66)에 에너지가 공급될 때 전자기 회로를 형성하여 전기자(96)가 브레이크 판(80)을 향하게 만든다. 이러한 회로 내의 자속의 일부분은 방사상 안쪽으로 제1 방사상 에어 갭을 가로질러 내부 폴(74)로부터 허브(48)까지 이동하고, 그 다음 방사상 바깥쪽으로 제2 방사상 에어 갭을 가로질러 허브(48)로부터 브레이크 판(80)까지 이동한다.

Description

동력 전달 어셈블리용 전자기 브레이크
본 발명은 동력 전달 어셈블리용 전자기 브레이크에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 브레이크 내부에 전자기 회로의 일부분을 형성하여 전자기 회로 내의 자기 저항(magnetic reluctance)을 감소시키고 브레이크 내의 전기자(armature)와 브레이크판 사이에 자기 흡인력(magnetic attraction)을 증가시키도록 구성된 허브를 갖는 전자기 브레이크에 관한 것이다.
브레이크는 이동을 억제하기 위해 사용되고 종종 회전체의 움직임을 제어 및/또는 정지시키기 위해 동력 전달 어셈블리에 사용된다. 하나의 종래의 전자기 브레이크에서, 고정식 전자석 어셈블리는 하우징 및 하우징 내에 배치된 도체를 포함한다. 하우징의 일부가 브레이크 판을 형성한다. 도체에 전류가 공급될 때, 전자석 어셈블리의 하우징과, 전기자를 브레이크 판과 접촉하도록 끌어당겨 회전체의 회전을 억제하기 위해 회전체에 연결된 전기자 사이에 전자기 회로가 생성된다. 브레이크 판과 전기자 사이의 자기 흡인력은 전자기 회로 내의 비교적 높은 자기 저항에 의해 제한될 수 있다. 그 결과, 브레이크에 의해 제공될 수 있는 브레이크 토크 또한 제한될 수 있다.
본 발명자는 하나 이상의 상기 식별된 결함을 최소화 및/또는 제거한 전자기 브레이크에 대한 필요성을 인식하였다.
본 발명은 동력 전달 어셈블리를 위한 전자기 브레이크에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 브레이크 내부에 전자기 회로의 일부분을 형성하여 전자기 회로 내의 자기 저항을 감소시키고 브레이크 내의 전기자와 브레이크판 사이에 자기 흡인력을 증가시키도록 구성된 허브를 갖는 전자기 브레이크에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 브레이크는 샤프트 둘레에 배치되고 회전 축을 중심으로 샤프트와 함께 회전하도록 구성된 허브를 포함한다. 브레이크는 또한 회전축을 중심으로 하는 회전에 대항하여 고정된 전자석 어셈블리를 포함한다. 어셈블리는 축방향으로 뻗은 방사상으로 이격된 내부 및 외부 폴 및 내부 및 외부 폴 사이로 방사상으로 뻗은 브레이크 판을 형성하는 하우징을 포함한다. 어셈블리는 또한 하우징 내에, 브레이크 판의 제1 측상에, 내부 및 외부 폴 사이에 배치된 도체를 포함한다. 브레이크는 또한 샤프트에 의해 회전 구동되는 바디에 연결하도록 구성된 전기자를 포함한다. 전기자는 도체 반대편의 브레이크 판의 제2 측상에 배치된다. 전자석 어셈블리, 전기자, 및 허브는 도체에 전류가 공급된 때 전자기 회로를 형성하여 전기자를 브레이크 판과 결합하게 만든다. 전자기 회로 내의 자속의 일부분은 방사상 안쪽으로 제1 방사상 에어 갭을 가로질러 전자석 어셈블리의 하우징의 내부 폴로부터 허브까지 이동하고, 그 다음 방사상 바깥쪽으로 제2 방사상 에어 갭을 가로질러 허브로부터 전자석 어셈블리의 하우징의 브레이크 판까지 이동한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 어셈블리는 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성된 샤프트 및 회전축을 중심으로 샤프트에 의해 회전 구동되는 바디를 포함한다. 동력 전달 어셈블리는 또한 전자기 브레이크를 포함한다. 브레이크는 샤프트 둘레에 배치되고 회전축을 중심으로 샤프트와 함께 회전하도록 구성된 허브를 포함한다. 브레이크는 또한 회전축을 중심으로 하는 회전에 대항하여 고정된 전자석 어셈블리를 포함한다. 전자석 어셈블리는 축방향으로 뻗은 방사상으로 이격된 내부 및 외부 폴 및 내부 및 외부 폴 사이로 방사상으로 뻗은 브레이크 판을 형성하는 하우징을 포함한다. 전자석 어셈블리는 또한 하우징 내에, 내부 및 외부 폴 사이에, 브레이크 판의 제1 측 상에 배치된 도체를 포함한다. 전자기 브레이크는 또한 바디에 연결된 전기자를 포함한다. 전기자는 도체 반대편의 브레이크 판의 제2 측 상에 배치된다. 전자기 어셈블리, 전기자 및 허브는 도체에 전류가 공급될 때 전자기 회로를 형성하여 전기자가 브레이크 판과 결합되게 만든다. 전자기 회로 내의 자속의 일부분은 방사상 안쪽으로 제1 방사상 에어 갭을 가로질러 전자석 어셈블리의 하우징의 내부 폴로부터 허브까지 이동하고, 그 다음 방사상 바깥쪽으로 제2 방사상 에어 갭을 가로질러 허브로부터 전자석 어셈블리의 하우징의 브레이크 판까지 이동한다.
본 발명에 따른 동력 전달 어셈블리를 위한 전자기 브레이크는 종래의 전자기 브레이크에 비해 유리하다. 특히, 브레이크의 허브는 그것이 브레이크의 전자기 회로의 일부를 형성하도록 하는 방식으로 구성된다. 이러한 구성은 전자기 회로 내의 자기 저항을 감소시키고, 브레이크 내부의 전기자와 브레이크 판 사이의 자기 흡인력을 증가시켜 사용 가능한 브레이킹 토크를 증가시킨다.
본 발명의 상기 및 다른 양상, 특징, 세부사항, 효용 및 이점은 본 발명의 특징을 예시적으로 설명하기 위한 첨부된 도면과 함께 아래의 상세한 설명 및 청구항을 읽음으로써 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 어셈블리의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 브레이크의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기 브레이크의 단면도이다.
이제, 다양한 도면에서 동일한 컴포넌트들을 식별하기 위해 유사한 부재번호들이 사용된 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 어셈블리(10)를 도시한다. 어셈블리(10)는 선박의 프로펠러를 구동하는데 사용하기 위해 제공될 수 있다. 그러나, 어셈블리(10)가 매우 다양한 응용분야에서 동력 전달을 위해 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 어셈블리(10)는, 엔진(12), 카운터샤프트(14), 베어링(16, 18, 20, 22, 24, 26), 풀리(30) 및 유성 기어 시스템(32) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 브레이크(34)를 포함할 수 있다.
엔진(12)은 다양한 응용분야에서 사용하기 위한 동력을 생성한다. 엔진(12)은 임의의 다양한 유형의, 2 및 4 스트로크 엔진을 모두 포함하는 내연 기관 엔진, 다양한 개수의 실린더를 가진 엔진, 및 다양한 유형의 유체 및 점화 메커니즘을 이용하는 엔진을 포함할 수 있다. 엔진(12)이 도시된 실시예에서 동력을 생성하기 위해 사용되지만, 예컨대, 전기 모터를 포함하는 다른 동력 발생기가 사용될 수도 있음을 이해해야 한다. 엔진 샤프트(36)는 엔진(12)으로부터 바깥쪽으로 뻗어 있고, 회전 축(38)을 중심으로 회전하도록 구성되어 있다.
카운터샤프트(14)는 엔진 샤프트(36)의 연장부로서 제공된다. 카운터샤프트(14)는 엔진 샤프트(36)의 하나의 축단부를 수용하도록 구성된, 하나의 축단부면에 오목부를 형성할 수 있다. 파스너(도시되지 않음)는 카운터샤프트(14) 내의 보어를 관통하여 엔진 샤프트(36) 내의 나란한 보어로 뻗어 카운터샤프트(14)를 엔진 샤프트(36)에 연결함으로써, 그것들이 축(38)을 중심으로 함께 회전하게 된다.
베어링(16, 18, 20, 22, 24, 26)은 어셈블리(10) 내의 컴포넌트들의 상대적 회전을 가능하게 하기 위해 제공된다. 도시된 실시예에서, 베어링(16)은 엔진 샤프트(36)와 클러치(28)의 일부분 사이에 배치되고, 베어링(18, 20)은 엔진 샤프트(36)와 풀리(30) 사이에 배치되고, 베어링(22, 24)은 카운터샤프트(14)와 유성 기어 시스템(32)의 일부분 사이에 배치되고, 베어링(26)은 카운터샤프트(14)와 브레이크(34)의 일부분 사이에 배치된다. 베어링(16, 18, 20, 22, 24, 26)은, 예컨대, 볼 베어링, 또는 실린더형 롤러 베어링을 채용한 롤링 베어링을 포함할 수 있다. 베어링(16, 18, 20)의 내부 레이스(race)는 엔진 샤프트(36) 상에서 지지되고, 축(36)과 함께 회전하도록 구성된다. 베어링(22, 24, 26)의 내부 레이스는 카운터샤프트(14) 상에서 지지되고, 카운터샤프트(14) 함께 회전하도록 구성된다.
클러치(28)는 엔진(12)으로부터 풀리(30)까지의 동력 전달을 제어하기 위해 사용된다. 클러치(28)는 엔진 샤프트(36)와 함께 회전하도록 구성된 회전자, 회전자의 일측에 배치된 전자석 어셈블리, 및 회전자의 타측에 배치되고 풀리(30)에 연결된 전기자를 갖는 전자기 클러치를 포함할 수 있다. 전자석 어셈블리에 제공되는 전류는 엔진 샤프트(36)에서 풀리(30)로의 토크 전달을 위해 전기자를 끌어당겨 회전자와 접촉시킨다. 전류가 없을 때, 전기자는 회전자로부터 결합 해제되고 풀리(30)로 토크가 전달되지 않는다.
풀리(30)는, 예컨대, 풀리(30) 둘레에 감긴 벨트를 통해 다른 바디(도시되지 않은)로 토크를 전달하기 위해 사용된다. 풀리(30)는 엔진 샤프트(36) 및 축(38) 둘레에 배치되거나 그 둘레에 중심을 가질 수 있고, 엔진 샤프트(36) 둘레에 배치된 베어링(18, 20) 상에 지지될 수 있다. 클러치(28)가 결합되면, 풀리(30)는 엔진 샤프트(36)와 함께 회전하여 토크를 다른 바디로 전달한다. 풀리(30)가 도시된 실시예에서 사용되었으나, 풀리(30)는 대안으로서 스프로켓(sprocket) 또는 기어를 포함할 수도 있음을 이해해야 한다.
유성 기어 시스템(32)은 선박의 프로펠러와 같은 다른 바디 내에서의 회전(회전 방향을 포함)을 제어하기 위해 제공된다. 시스템(18)은 선 기어(40), 하나 이상의 유성 기어(42) 및 관련 캐리어(44) 및 링 기어(46)를 포함할 수 있다.
선 기어(40)는 축(38)을 중심으로 카운터샤프트(14)와 함께 회전하도록 구성된다. 선 기어(40)는 카운터샤프트(14) 주위에 배치되고, 선 기어(40) 및 카운터샤프트(14)가 단일(원피스) 구조를 형성하도록 카운터샤프트(14)와 함께 형성될 수 있다. 대안으로서, 선 기어(40)는, 예컨대, 스플라인 인터페이스, 키/키 웨이 인터페이스, 또는 억지 끼워맞춤을 통해 카운터샤프트(14)에 연결될 수 있다. 선 기어(40)는 방사상 바깥 표면 상에 복수의 기어 톱니를 형성한다.
유성 기어(42)는 선 기어(40)와 링 기어(46) 사이에 방사상으로 배치된다. 각각의 유성 기어(42)는 선 기어(40)와 링 기어(46) 내의 기어 톱니와 맞물리도록 구성된, 방사상 바깥 표면 상에 기어 톱니를 형성한다. 유성 기어(42)는 종래의 방식으로 캐리어(44)에 연결되고, 축(38)을 중심으로 캐리어(44)와 함께 회전하도록 구성된다. 또한, 유성 기어(42)는 축(38)과 평행한 유성 기어(42)를 관통하여 뻗은 축을 중심으로 캐리어(44)에 대하여 회전하도록 구성된다.
캐리어(44)는 축(38)을 중심으로 회전하는 유성 기어(42)를 지지하기 위해 제공된다. 캐리어(44)는 카운터샤프트(14) 주위에 배치되고 베어링(22, 24) 상에서 지지된다. 아래에 더 상세하게 설명하 바와 같이, 캐리어(44)는 캐리어(44)의 회전을 제어하기 위해 브레이크(34)의 일부분에 연결될 수 있다.
링 기어(46)는, 예컨대, 링 기어(46) 둘레에 감긴 톱니형 벨트를 통해 다른 바디(도시되지 않음)로 토크를 전달하기 위해 제공된다. 링 기어(46)는 선 기어(40) 및 유성 기어(42)의 방사상 바깥쪽에 배치되고, 유성 기어(42) 상의 대응 톱니와 맞물리도록 구성된, 방사상 안쪽 면 상에 복수의 기어 톱니를 포함한다. 링 기어(46)의 방사상 바깥 면이 다른 기어와 맞물리도록 구성된 기어 톱니를 통한 것, 또는 평평한 또는 대응하는 벨트와 맞물리도록 구성된 톱니형 표면을 통한 것을 포함하여, 토크 전달을 가능하게 하기 위한 다양한 방식으로 형성될 수 있음을 이해해야 한다. 아래에 더 상세하게 서술한 바와 같이, 브레이크(34)가 결합 해제된 때, 토크는 엔진 샤프트(36) 및 카운터샤프트(14)로부터 선 기어(40) 및 유성 기어(42)를 통해 링 기어(46)로 전달되어, 링 기어(46)가 제1 회전 방향으로 회전하게 된다. 브레이크(34)가 결합되면, 캐리어(44)는 고정 유지되고 엔진 샤프트(36) 및 카운터샤프트(14)의 회전이 계속되어 링 기어(46)가 제1 회전 방향과 반대인 제2 회전 방향으로 회전하게 된다.
전자기 브레이크(34)는 캐리어(44) 및 유성 기어(42)의 축(38)을 중심으로 하는 회전을 억제하여 링 기어(46)의 회전을 반전시키기 위해 제공된다. 브레이크(34)가 특정 유형의 동력 전달 어셈블리 내에 통합된 것으로 본 명세서에서 설명되고 도시되어 있으나, 브레이크(34)가 축(38)을 주위에 배치된 다른 바디의 회전을 선택적으로 억제 또는 정지시키는 것이 바람직한 매우 다양한 동력 전달 어셈블리에 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 브레이크(34)는 대안으로서 잔디깎이 날의 회전을 억제 또는 정지시키기 위해 채용될 수 있다. 이제 도 2를 참조하면, 브레이크(34)는 허브(48), 전자석 어셈블리(50) 및 전기자 어셈블리(52)를 포함할 수 있다.
허브(48)는, 본 발명의 일 양상에 따라, 브레이크(34)를 결합시키기 위한 자속(magnetic flux)이 흐르는 전자석 어셈블리(50) 및 전기자 어셈블리(52)를 갖는 전자기 회로의 일부를 형성하기 위해 제공된다. 허브(48)는 브레이크(34) 내의 전자석 및 전기자 어셈블리(48, 50) 간의 자기 흡인력을 증가시켜 사용 가능한 브레이킹 토크를 증가시키기 위한 회로의 일부분을 형성하도록 구성된다. 허브(48)는 저탄소강을 포함하는 비교적 낮은 자기 저항을 가지는 재료로부터 만들어질 수 있다. 허브(48)는 고리형 구조일 수 있고, 카운터샤프트(14) 주위에 배치되고, 축(38)을 중심으로 샤프트(14)와 함께 회전하도록 구성된다. 허브(48)는 베어링(24, 26) 사이에 배치되며, 허브(48)의 하나의 축단부는 베어링(24)과 맞물리도록 구성되며, 허브(48)의 반대 축단부는 베어링(26)과 맞물리도록 구성된다. 특히, 허브(48)는 허브(48)의 축단부들이 베어링(24, 26)의 내부 레이스와 마찰 결합하도록 그리고 허브(48)가 베어링(24, 26)의 내부 레이스 및 카운터샤프트(14)와 함께 회전하도록 베어링(24, 26) 사이에 클램핑될 수 있다. 허브(48)는 카운터샤프트(14)의 직경에 상응하는 일정한 내부 직경을 가질 수 있다. 허브(48)는 허브(48)의 축 길이를 따라 변하는 외경을 가질 수 있다. 도시된 실시예에서 알 수 있듯이, 허브(48)는 서로 상이한 외경을 가지는 수 개의 부분(54, 56, 58)을 포함할 수 있다. 부분(54, 56)은 전자석 어셈블리(50)의 상이한 부분에 방사상으로 안쪽에 배치될 수 있다. 부분(54)은 부분(54, 56)이 전자석 어셈블리(50)의 일부분을 수용하도록 구성된 숄더(60)를 형성하도록 부분(56)의 외경보다 큰 외경을 가질 수 있다. 부분(54)의 외경은 부분(56)의 방사상 바깥쪽에 배치된 전자석 어셈블리(50)의 일부분의 내경보다 클 수 있다. 부분(56)은 부분(54)에 대하여 부분(56)의 반대측에 배치되고, 전기자 어셈블리(52)의 방사상으로 안쪽에 배치될 수 있다. 부분(58)은 부분(54, 56)의 외경보다 작은 외경을 가질 수 있고, 부분(56)을 가지는 숄더(60)를 형성할 수 있다. 도 3을 참조하면, 대안의 실시예로서, 브레이크(34)와 상당히 유사하지만 허브(48')를 포함하는 전자기 브레이크(34')가 제공되어 있다. 허브(48')는 허브(48)와 상당히 유사하지만, 허브(48)와 달리, 허브(48')의 부분(54', 56')은 허브(48) 및 브레이크(34)에 비해 제조 비용을 줄이고 브레이크(34')의 조립을 더 쉽게 하기 위해 동일한(같은) 외경을 가진다. 그 결과, 하우징(64')의 부재(68, 70')의 내경 또한 동일하거나 실질적으로 동일한 내경을 가질 수 있다.
전자석 어셈블리(50)는 (도 1의 동력 전달 시스템 내의 유성 기어 캐리어(44)와 같이) 전기자 어셈블리(52)가 연결되어 있는 회전체의 회전을 억제하기 위해 전자석 어셈블리(50)와 결합하도록 전기자 어셈블리(52)를 끌어당기기 위해 브레이크(34) 내의 전자기 회로를 생성하기 위해 제공된다. 어셈블리(50)는 하우징(64) 및 도체(66)를 포함한다.
하우징(64)은 도체(66)에 대한 구조적 지지를 제공하고, 외부 요소 및 물체로부터 도체(66)를 보호한다. 또한, 하우징(64)은 브레이크(34)를 활성화시키기 위해 사용되는 전자기 회로의 일부를 형성한다. 하우징(64)은 저탄소강을 포함한 비교적 낮은 자기 저항을 가지는 재료로부터 만들어질 수 있다. 하우징(64)은 복수의 부재(58, 70, 72)를 포함할 수 있다.
부재(68)는 전자석 어셈블리(50)의 축방향으로 뻗은 내부 폴(74)을 형성한다. 부재(68)의 일부분은 베어링(26)의 방사상 바깥쪽에 배치되고, 베어링(26)의 외부 레이스 상에서 지지된다. 부재(68)의 다른 부분은 허브(48)의 부분(54)의 방사상 바깥쪽에 배치되고, 부재(70)를 부재(68)에 연결하기 위해 사용되는 나사 또는 볼트와 같은 파스너(76)를 수용하도록 구성된 하나 이상의 보어를 형성한다.
부재(70)는 실질적으로 C자 형상의 단면을 가지고, 내부 폴(74)로부터 방사상으로 이격되어 있는 전자석 어셈블리(50)의 축방향으로 뻗은 외부 폴(78)을 형성한다. 또한, 부재(70)는 폴(74, 78) 사이에서 방사상으로 뻗은 브레이크 판(80)을 형성한다. 브레이크 판(80)은 복수의 방사상으로 그리고 원둘레 방향으로 이격된 아치형 슬롯(82)을 형성하여 브레이크 판(80)과 전기자 어셈블리(52) 사이에 자속의 흐름을 위한 경로를 제공한다. 또한, 브레이크 판(80)은 부재(68) 내의 대응하는 보어와 나란하게 구성되어 있고 부재(70)를 부재(68)에 연결하기 위해 사용되는 파스너(76)를 수용하도록 구성된 하나 이상의 보어를 형성할 수 있다. 도시된 실시예에서, 보어들은 점점 가늘어지고 파스너(76)의 헤드를 수용하도록 구성되어 있다. 브레이크 판(80)은 허브(48)의 부분(56)의 방사상 바깥쪽에 배치된다. 브레이크 판(80)의 내경은 허브(48)의 부분(54)의 방사상 바깥쪽에 배치된 부재(68)의 부분의 내경보다 작을 수 있고, 그로 인해 허브(48) 내의 숄더(60)와 상보적인, 부재(68, 70) 사이에 숄더를 형성한다.
부재(72)는 부재(68)의 방사상 바깥쪽에 배치되고, 부재(68) 상에서 지지된다. 부재(72)는 억지 끼워맞춤을 통해 부재(68)와 결합될 수 있다. 부재(72)는 브레이크 판(80)에 대하여 도체(66)의 반대편에 배치된 방사상으로 뻗은 단부 벽(84)을 형성한다. 단부 벽(84)은 도체(66)를 전원(도시되지 않음)에 연결하고 및/또는 도체(66)를 회전으로부터 보호하기 위해 도체(66)가 관통하는 하나 이상의 개구(86)를 형성할 수 있다. 또한, 부재(72)는 외부 폴(78)의 방사상 바깥쪽에 배치될 수 있고 자속 경로의 일부를 형성할 수 있는 축방향으로 뻗은 부분(88)을 형성한다. 또한, 부재(72)는 부분(88)의 일단부로부터 뻗어 있고 축(38)을 중심으로 하는 회전에 대항하여 전자석 어셈블리(50)를 고정시킬 수 있는 고정 구조에 연결하도록 구성된 방사상으로 뻗은 플랜지 부(90)를 형성한다.
도체(66)는 허브(48), 전자석 어셈블리(50) 및 전기자 어셈블리(52) 사이에 전자기 회로를 생성하기 위해 제공된다. 도체(66)는 하우징(64)내에, 방사상으로 내부 및 외부 폴(74, 78) 사이에, 그리고 축방향으로 브레이크 판(80)과 단부 벽(84) 사이에 배치된다. 도체(66)는 비교적 낮은 자기 저항을 가지는 재료 내에 캡슐화된 종래의 구리 코일 또는 유사한 도전성 구조를 포함할 수 있다.
전기자 어셈블리(52)는 도 1의 동력 전달 시스템 내의 유성 기어 캐리어(44)와 같은 회전체에 브레이킹 토크를 전달하기 위해 제공된다. 어셈블리(52)는 전기자 허브(92), 하나 이상의 리프 스프링(leaf spring)(94) 및 전기자(96)를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 전기자 어셈블리(52)는 캐리어(44)에 연결되고 카운터샤프트(14) 상에 캐리어(14)를 지지하는 베어링(22, 24)을 통해 카운터샤프트(14)에 대하여 회전하도록 구성된다. 그러나, 브레이크(34)가 다른 동력 전달 어셈블리와 함께 사용되는 경우, 전기자 어셈블리(52)는 그 자체가 축에 대한 어셈블리(52)의 회전을 허용하기 위한 하나 이상의 베어링을 포함할 수도 있다.
허브(92)는 전기자(96)로부터 회전체로 브레이킹 토크를 전달하기 위해 유성 기어 캐리어(44)와 같은 회전체와 맞물리도록 구성될 수 있다. 허브(92)는 볼트와 같은 파스너를 이용하여 캐리어(44)에 연결될 수 있다. 상술한 바와 같이, 브레이크(34)는 다양한 동력 전달 어셈블리와 함께 사용될 수 있다. 그 결과, 허브(92)의 형상 및 구성은 허브(92)가 연결되는 회전체에 따라 변할 수 있고, 연결 방법도 마찬가지로 변할 수 있음을 이해해야 한다. 허브(92)는 허브(48)의 부분(58)의 방사상으로 바깥쪽에 배치될 수 있다. 허브(92)는 각각의 리프 스프링(94)의 일단부를 고정시키도록 더 구성된다.
리프 스프링(94)은 브레이크 판(80)을 향하는 또는 그로부터 멀어지는 축(38)을 따른 전기자(96)의 이동을 가능하게 한다. 각각의 스프링(94)의 내측 단부는 허브(92)에 고정될 수 있고, 각각의 스프링(94)의 외측 단부는 리벳과 같은 종래의 파스너를 이용하여 전기자(96)에 고정될 수 있다. 리프 스프링(94)은 전기자(96)를 브레이크 판(80)에서 멀어지고 허브(92)를 향하도록 바이어스시킨다.
전기자(96)는 브레이크 판(80)과 선택적으로 결합하여 브레이킹 토크를 전기자 어셈블리(52)를 통해 캐리어(44) 또는 다른 회전체로 전달하기 위해 제공된다. 전기자(96)는 저탄소강을 포함하는 비교적 낮은 자기 저항을 가지는 재료로부터 만들어진다. 전기자(96)는 환형 구조일 수 있고, 브레이크 판(80)과 전기자(96) 사이에서 앞뒤로의 자속 흐름을 위한 경로를 제공하기 위해 브레이크 판(80) 내의 슬롯(82)에 대하여 오프셋(offset)되어 있는, 축(38)으로부터 방사상 거리에 위치하도록 구성된, 복수의 방사상으로 그리고 원둘레 방향으로 이격된 아치형 슬롯(98)을 형성할 수 있다. 전기자(96)는 도체(66)에 대하여 브레이크 판(80)의 반대측에 배치된다.
다시 도 2를 참조하여, 브레이크(34)의 동작이 설명될 것이다. 도체(66)에 전류가 제공되면, 브레이크 판(80)과 결합하도록 전기자(96)를 끌어당기기 위해 허브(48), 전자석 어셈블리(50)의 하우징(64)의 부재(68, 70, 72) 및 전기자 어셈블리(52) 내의 전기자(96)를 포함하는 전자기 회로(100)가 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 회로(100) 내의 자속은 그것이 외부 폴(78)에 도달할 때까지 브레이크 판(80)과 전기자(96) 사이의 경로를 앞뒤로 이동한다. 그 다음, 자속은 외부 폴(78)에서부터 하우징(64)의 부재(72)의 부분(88)으로 방사상 에어 갭을 가로지른다. 자속은 부재(72)의 부분(88)으로부터 부재(72)의 단부 벽(84)을 통해 부재(68)의 내부 폴(74)까지 이동한다. 자속의 일부는 직접 내부 폴(74)에서 브레이크 판(80)으로 이동한다. 그러나, 본 발명에 따라, 자속의 다른 부분은 방사상 안쪽으로 내부 폴(74)에서 허브(48)의 부분(54)까지 폴(74)과 허브(48)의 부분(54) 사이의 방사상 에어 갭을 가로질러 이동하고, 그 다음 방사상 바깥쪽으로 허브(48)의 부분(56)에서 브레이크 판(80)으로 허브(48)의 부분(56)과 브레이크 판(80)사이의 방사상 에어 갭을 가로질러 이동한다. 이러한 추가 경로는 브레이크 판(80)과 전기자(96) 사이의 자기 흡인력을 증가시켜 사용 가능한 브레이킹 토크를 증가시키는 역할을 한다. 도체(66)로의 전류 공급이 끝나면, 전자기 회로는 종료되고 리프 스프링(94)은 브레이크 판(80)으로부터 멀어지도록 전기자(96)를 끌어당긴다.
본 발명에 따른 동력 전달 어셈블리(10)를 위한 전자기 브레이크(34)는 종래의 전자기 브레이크에 비해 유리하다. 특히, 브레이크(34)의 허브(48)는 그것이 브레이크(34)의 전자기 회로(100)의 일부를 형성하도록 하는 방식으로 구성된다. 이러한 구성은 전자기 회로(100) 내의 자기 저항을 감소시키고, 브레이크(34) 내부의 전기자(96)와 브레이크 판(80) 사이의 자기 흡인력을 증가시켜 사용 가능한 브레이킹 토크를 증가시킨다. 본 발명이 하나 이상의 특정 실시예를 참조하여 도시되고 설명되었으나, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않은 다양한 변형 및 수정이 이루어질 수 있음을 당업자들은 이해할 것이다.

Claims (12)

  1. 전자기 브레이크로서,
    샤프트 둘레에 배치되고 회전축을 중심으로 상기 샤프트와 함께 회전하도록 구성된 허브;
    상기 회전축을 중심으로 하는 회전에 대항하여 고정되어 있는 전자석 어셈블리로서,
    축방향으로 뻗어 있고 방사상으로 이격된 내부 및 외부 폴, 및 상기 내부 및 외부 폴 사이에 방사상으로 뻗은 브레이크 판을 형성하는 하우징, 및
    상기 하우징 내에, 상기 내부 및 외부 폴 사이에, 상기 브레이크 판의 제1 측 상에 배치된 도체를 포함하는, 상기 전자석 어셈블리; 및
    상기 샤프트에 의해 회전 구동되는 바디에 연결되도록 구성된 전기자를 포함하고, 상기 전기자는 상기 도체 반대편의 상기 브레이크 판의 제2 측 상에 배치되고;
    상기 전자석 어셈블리, 상기 전기자, 및 상기 허브는 상기 도체에 전류가 공급된 때 전자기 회로를 형성하여 상기 전기자가 상기 브레이크 판과 결합하도록 만들고, 상기 전자기 회로 내의 자속의 일부분은 방사상 안쪽으로 제1 방사상 에어 갭을 가로질러 상기 전자석 어셈블리의 상기 하우징의 상기 내부 폴로부터 상기 허브까지 이동하고, 그 다음 방사상 바깥쪽으로 제2 방사상 에어 갭을 가로질러 상기 허브에서부터 상기 전자석 어셈블리의 상기 하우징의 상기 브레이크 판까지 이동하는 것을 특징으로 하는 전자기 브레이크.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 허브는 상기 샤프트 둘레에 배치된 제1 베어링과 맞물리도록 구성된 제1 단부 및 상기 샤프트 둘레에 배치된 제2 베어링과 맞물리도록 구성된 제2 단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 브레이크.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 베어링은 롤링 베어링을 포함하고, 상기 허브의 상기 제1 단부는 상기 제1 베어링의 내부 레이스와 맞물리도록 구성되어 있고, 상기 허브의 상기 제2 단부는 상기 제2 베어링의 내부 레이스와 맞물리도록 구성되어 있고, 상기 제1 및 제2 베어링의 내부 레이스는 상기 샤프트와 함께 회전하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기 브레이크.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 허브는 상기 전자석 어셈블리의 상기 하우징의 상기 내부 폴의 방사상 안쪽에 배치된 제1 부분 및 상기 전자석 어셈블리의 상기 하우징의 상기 브레이크 판의 방사상 안쪽에 배치된 제2 부분을 가지고, 상기 제1 부분의 외경은 상기 제2 부분의 외경과 상이한 것을 특징으로 하는 전자기 브레이크.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 허브의 상기 제2 부분의 상기 외경은 상기 허브의 상기 제1 부분의 상기 외경보다 작은 것을 특징으로 하는 전자기 브레이크.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 허브의 상기 제1 부분의 상기 외경은 상기 전자석 어셈블리의 상기 하우징의 상기 브레이크 판의 내경보다 큰 것을 특징으로 하는 전자기 브레이크.
  7. 제4 항에 있어서, 상기 허브는 상기 전기자의 방사상 안쪽에 배치된 제3 부분을 가지고, 상기 제3 부분의 외경은 상기 제1 부분의 상기 외경 및 상기 제2 부분의 상기 외경과 상이한 것을 특징으로 하는 전자기 브레이크.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 제3 부분의 상기 외경은 상기 제1 부분의 상기 외경 및 상기 제2 부분의 상기 외경보다 작은 것을 특징으로 하는 전자기 브레이크.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 허브는 상기 전자석 어셈블리의 상기 하우징의 상기 내부 폴의 방사상 안쪽에 배치된 제1 부분 및 상기 전자석 어셈블리의 상기 하우징의 상기 브레이크 판의 방사상 안쪽에 배치된 제2 부분을 가지고, 상기 제1 부분의 외경은 상기 제2 부분의 외경과 동일한 것을 특징으로 하는 전자기 브레이크.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 허브는 상기 전기자의 방사상 안쪽에 배치된 제3 부분을 가지고, 상기 제3 부분의 외경은 상기 제1 부분의 상기 외경 및 상기 제2 부분의 상기 외경과 상이한 것을 특징으로 하는 전자기 브레이크.
  11. 동력 전달 어셈블리로서,
    제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항의 전자기 브레이크;
    상기 샤프트;
    상기 회전축을 중심으로 상기 샤프트에 의해 회전 구동되는 바디를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 어셈블리.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 바디는 유성 기어 시스템 내의 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 어셈블리.
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