KR20230009930A - 전기 기계식 제동압 발생기용 스핀들 구동 유닛 및 전기 기계식 제동압 발생기 - Google Patents

전기 기계식 제동압 발생기용 스핀들 구동 유닛 및 전기 기계식 제동압 발생기 Download PDF

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빌리 나겔
제바스티안 바우어
미햐엘 오쎄스
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 차량의 유압 제동 시스템에서 전기 모터(4)의 구동 샤프트(3)의 회전 운동을 스핀들 구동 유닛(1)에 결합된 피스톤(5)의 병진 운동으로 변환하기 위한, 전기 기계식 제동압 발생기(2)용 스핀들 구동 유닛(1)에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 스핀들 구동 유닛(1) 및/또는 피스톤(5)은 제동압 발생기(2)의 하우징(8)으로의 나사 결합을 위한 외부 나사산(7)을 갖는 어댑터 슬리브(6)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인다. 본 발명은 또한 이러한 스핀들 구동 유닛(1)을 구비한 전기 기계식 제동압 발생기(2)에 관한 것이다.

Description

전기 기계식 제동압 발생기용 스핀들 구동 유닛 및 전기 기계식 제동압 발생기
본 발명은, 청구항 제1항의 전제부에 따른, 차량의 유압 제동 시스템 내 전기 기계식 제동압 발생기용 스핀들 구동 유닛에 관한 것이다. 본 발명에 따른 스핀들 구동 유닛을 이용하여, 전기 모터의 구동 샤프트의 회전 운동이 스핀들 구동 유닛에 결합된 피스톤의 병진 운동으로 변환될 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 스핀들 구동 유닛을 구비한 전기 기계식 제동압 발생기에 관한 것이다. 전자 기계식 제동압 발생기는 제동 보조력을 제공하기 위한 목적뿐만 아니라 이른바 "브레이크 바이 와이어(brake-by-wire)" 시스템에서 단독으로 제동력을 생성하기 위한 목적으로도 사용될 수 있어야 한다. 이러한 구성에서 전기 기계식 제동압 발생기는 특히 자율 주행 차량에서 제동력 또는 제동 압력을 생성하는 데 사용될 수 있다.
전기 기계식 제동압 발생기용 스핀들 구동 유닛은 통상 전기 모터와 함께 공통 하우징 내에 배치된다. 전기 모터의 구동 샤프트는 피스톤에 대해 축평행 방식으로 또는 동축으로 배치될 수 있다. 축평행 배열의 경우, 구동 샤프트와 스핀들 구동 유닛 사이의 축간 거리가 기어 변속기의 도움으로 연결된다. 이는 구동 샤프트에 결합된 제1 기어휠 또는 피니언 및 스핀들 드라이브에 결합된 제2 기어휠에 추가하여, 아이들 휠(idle wheel)을 포함할 수 있다. 아이들 휠은 제1 및 제2 기어휠의 직경 축소를 가능케 한다. 또한, 하우징 내에 전기 기계식 제동압 발생기의 전자 장치, 밸브 및/또는 센서가 수용될 수 있다.
앞서 언급한 선행 기술에 기초하여, 본 발명의 과제는 특히 구동 샤프트와 스핀들 드라이브가 축평행 방식으로 배열될 때 전기 기계식 제동압 발생기의 조립을 간소화하는 것이다. 또한, 특히 컴팩트하게 구성된 어셈블리를 제공해야 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 제1항의 특징을 갖는 스핀들 구동 유닛 및 청구항 제9항의 특징을 갖는 전기 기계식 제동압 발생기가 제안된다. 본 발명의 바람직한 개선예는 각각의 종속 청구항에 명시되어 있다.
차량의 유압 제동 시스템 내 전기 기계식 제동압 발생기용 스핀들 구동 유닛이 제안되며, 이의 도움으로 전기 모터의 구동 샤프트의 회전 운동이 스핀들 구동 유닛에 결합된 피스톤의 병진 운동으로 변환될 수 있다. 본 발명에 따르면, 스핀들 구동 유닛 및/또는 피스톤은 제동압 발생기의 하우징으로의 나사 결합을 위한 외부 나사산을 갖는 어댑터 슬리브에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인다.
스핀들 구동 유닛, 피스톤 및 어댑터 슬리브는 사전 조립될 수 있고, 사전 조립된 어셈블리로서 간단한 방식으로 제동압 발생기의 하우징 내에 삽입되거나 나사 결합될 수 있다. 사전 조립된 어셈블리로서 상기 제안된 스핀들 구동 유닛은 제동압 발생기의 조립 시 복잡성을 줄인다. 이는 비용상의 이점을 수반한다. 동시에, 어댑터 슬리브와 하우징 사이의 나사 연결을 통해, 높은 인장력을 흡수할 수 있는 하우징에서 사전 조립된 어셈블리의 고정이 달성된다. 동시에, 나사 연결을 통한 고정은 특히, C-링을 추가 부품으로 필요로 하는 클립 연결에 비해 반경 방향으로 비교적 작은 공간을 필요로 한다. 그 결과, 축평행 배치 시 스핀들 구동 유닛과 전기 모터의 구동 샤프트 사이의 축간 거리가 감소할 수 있다. 이렇게 하면 아이들 휠을 생략할 수 있으므로 추가 부품이 절약된다.
바람직하게는 스핀들 구동 유닛과 구동 샤프트가 축평행 방식으로 배치되는데, 그 이유는 본 발명의 장점이 여기서 특히 명백히 드러나기 때문이다.
또한, 바람직하게 어댑터 슬리브 상에 롤러 베어링 또는 볼 베어링이 장착되고, 바람직하게는 압착된다. 이러한 방식으로, 롤러 베어링 또는 볼 베어링은 사전 조립된 어셈블리의 추가 구성요소를 형성하고, 스핀들 구동 유닛과 함께 어댑터 슬리브를 통해 하우징 내로 삽입되어 하우징에 고정될 수 있다. 압착 연결은 바람직하게 롤러 베어링 또는 볼 베어링의 내륜을 통해 이루어진다. 롤러 베어링 또는 볼 베어링의 압입 끼워맞춤은 피스톤에 작용하는 인장력도 전달할 수 있다.
또한, 바람직하게는 롤러 베어링 또는 볼 베어링이 축방향으로, 즉, 주력(main force) 방향으로 어댑터 슬리브의 정지부에 지지된다. 축방향 지지는 압착 연결 외에도 추가적인 위치 안정성을 구현한다. 정지부의 형성을 위해 어댑터 슬리브는 예를 들어 환형 칼라를 가질 수 있다. 대안적으로, 정지부의 형성을 위해 클립 링이 사용될 수 있다.
또한, 스핀들 구동 유닛이 구동 샤프트와의 결합을 위해, 바람직하게는 구동 샤프트의 피니언과의 직접 또는 간접적인 결합을 위해 기어휠을 포함하는 점이 제안된다. 이 경우, 기어휠은 사전 조립된 어셈블리의 추가 구성요소를 형성하며, 그에 따라 제동압 발생기의 조립이 더욱 간소화된다.
토크 지지부를 형성하기 위해, 어댑터 슬리브가 적어도 하나의 홈을 구비한 내부 윤곽을 갖는 점이 제안된다. 토크 지지부는 스핀들 드라이브에서 원칙적으로 구동 샤프트의 회전 운동을 피스톤의 병진 운동으로 변환하는 데 필요하다. 토크 지지부를 특히 견고하게 만들기 위해, 홈의 수가 2개, 3개 또는 4개도 될 수 있다. 이 경우, 지지될 토크가 복수의 홈으로 분산된다. 바람직하게는, 지지될 토크를 균일하게 분산시키기 위해, 홈들이 서로 동일한 각도 간격으로 배열된다.
토크 지지부를 형성하기 위해, 스핀들 구동 유닛의 스핀들 또는 스핀들 너트가 어댑터 슬리브의 홈에 맞물리는 적어도 하나의 날개부를 구비한 외부 윤곽을 갖는 점이 또한 제안된다. 어댑터 슬리브의 홈에 맞물리는 적어도 하나의 날개부는 회전 방향으로 스핀들 또는 스핀들 너트와 어댑터 슬리브 간의 형상 결합을 구현하고, 이를 통해 토크 지지부가 달성된다. 스핀들이 구동될 경우, 적어도 하나의 날개부가 스핀들 너트에 형성된다. 스핀들 너트가 구동될 경우, 스핀들이 적어도 하나의 날개부를 갖는다. 대안적으로, 피스톤이 스핀들 구동 유닛의 스핀들과 일체로 회전 가능하게 연결되며, 홈에 맞물리는 적어도 하나의 날개부를 구비한 외부 윤곽을 갖는다.
바람직하게, 날개부의 수와 형상은, 날개부가 스핀들에, 스핀들 너트에 또는 피스톤에 형성되는지의 여부에 관계없이, 어댑터 슬리브의 홈 수 및 형상에 상응한다. 또한, 바람직하게는 날개부도 서로 동일한 각도 간격으로 배열된다.
본 발명의 한 바람직한 실시예에 따라, 어댑터 슬리브는 금속으로, 특히 강 또는 알루미늄으로 제조된다. 예컨대 강이나 알루미늄과 같은 금속 재료를 사용하면 정밀 맞춤형 외부 나사산을 형성할 수 있으며, 그에 따라 하우징 내에서 어댑터 슬리브 및 이와 더불어 사전 조립 어셈블리의 바람직한 고정이 달성될 수 있다. 이는 특히 하우징도 일반적으로 금속 재료, 특히 강 또는 알루미늄으로 제조되기 때문에 적용된다.
본 발명의 개선예에서, 스핀들 구동 유닛의 구동측 단부가 캡을 갖고, 이 캡은 단부면에 조립 공구의 맞물림을 위한 적어도 하나의 개구를 갖는 점이 제안된다. 캡은 예를 들어, 사전 조립된 어셈블리의 개별 구성요소, 바람직하게는 모든 구성요소를 함께 유실 방지 방식으로(captively) 보유하기 위해 사용될 수 있다. 이를 통해 어셈블리가 단일체로서 제동압 발생기의 하우징 내에 삽입될 수 있다. 그로 인해 제동압 발생기의 조립이 더욱 간소화된다. 또한, 캡은 유해 입자의 침입으로부터 스핀들 구동 유닛을 보호한다. 캡은 이를 위해 바람직하게, 스핀들 구동 유닛의 단부뿐만 아니라 어댑터 슬리브 및/또는 롤러 베어링 또는 볼 베어링을 적어도 부분적으로 둘러싸는 칼라를 갖는다.
바람직하게는, 캡의 단부면에 제공된 적어도 하나의 개구의 수 및 각도 위치가 어댑터 슬리브의 적어도 하나의 홈의 수 및 각도 위치에 상응한다. 그로 인해 어댑터 슬리브의 하나 이상의 홈에 대한 접근성이 보장된다. 왜냐하면, 어댑터 슬리브 또는 사전 조립된 어셈블리를 제동압 발생기의 하우징에 나사 결합하기 위해 조립 공구가 캡의 하나 이상의 단부측 개구를 통해 어댑터 슬리브의 적어도 하나의 홈에 삽입되어야 하기 때문이다.
도입부에 언급한 과제를 해결하기 위해 또한, 본 발명에 따른 스핀들 구동 유닛을 포함하는 차량의 유압 제동 시스템용 전기 기계식 제동압 발생기가 제안된다. 스핀들 구동 유닛은 어댑터 슬리브를 통해 제동압 발생기의 하우징에 나사 결합되며, 이 하우징 내에는 또한 전기 모터가 수용된다. 스핀들 구동 유닛과 전기 모터의 구동 샤프트는 바람직하게 축평행 방식으로 배치된다. 이러한 배치에서, 본 발명에 따른 스핀들 구동 유닛의 장점이 가장 두드러지게 나타난다. 특히, 간단하게 장착되고 컴팩트하게 구성되는 제동압 발생기가 제공될 수 있다.
바람직하게, 어댑터 슬리브를 통해 하우징에 나사 결합된 스핀들 구동 유닛은, 어댑터 슬리브의 외부 나사산의 회전 방향에 의해 그리고/또는 추가적인 회전 방지 조치, 예컨대 외부 나사산의 코팅을 통해, 나사 연결이 느슨해지지 않는다. 이러한 방식으로, 어댑터 슬리브 및 이와 더불어 사전 조립된 어셈블리가 제동압 발생기의 하우징에 영구적으로 고정될 수 있다. 상기 추가적인 회전 방지 조치는 예를 들어, 어댑터 슬리브가 하우징에 나사 결합되기 전에 바람직하게 어댑터 슬리브의 외부 나사산에 적용되는 래커 및/또는 접착제의 도움으로 구현될 수 있다.
하기에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 한 바람직한 실시예를 더 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 스핀들 구동 유닛을 구비한 전기 기계식 제동압 발생기의 종단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 스핀들 구동 유닛의 어댑터 슬리브의 사시도이다.
도 3은 도 1의 스핀들 구동 유닛의 스핀들 너트의 사시도이다.
도 4는 도 1의 스핀들 구동 유닛의 사시도이다.
도 1에 도시된 전기 기계식 제동압 발생기(2)는, 피스톤(5)을 구비한 본 발명에 따른 스핀들 구동 유닛(1) 및 구동 샤프트(4)를 구비한 전기 모터(4)가 수용된 하우징(8)을 포함한다. 피스톤(5)과 구동 샤프트(3)는 축평행 방식으로 배치된다. 다시 말해, 피스톤(5)의 종축(A1)과 구동 샤프트(4)의 종축(A2)이 평행하게 정렬된다. 피스톤(5)은 여기서 단부면이 폐쇄된 중공 원통으로 구현된다.
구동 샤프트(4)가 스핀들 구동 유닛(1)의 기어휠(12)과 맞물리는 피니언(11)에 연결되고, 그에 따라 이를 통해 구동 샤프트(4)의 회전 운동이 스핀들 구동 유닛(1)으로 전달될 수 있다. 구동 샤프트(4)의 회전 운동을 피스톤(5)의 병진 운동으로 변환하기 위해, 스핀들 구동 유닛(1)은 본 실시예에서 중공 원통형 피스톤(5) 내에 수용된 스핀들(14) 및 스핀들 너트(15)를 갖는다. 피스톤(5)은 차례로, 외부 나사산(7)을 구비한 어댑터 슬리브(6)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이며, 어댑터 슬리브를 통해 스핀들 구동 유닛(1)이 제동압 발생기(2)의 하우징(8)에 나사 결합된다. 스핀들(14)과 스핀들 너트(15)를 갖는 스핀들 구동 유닛(1), 피스톤(5) 및 어댑터 슬리브(6)가 하나의 어셈블리를 형성하고, 이 어셈블리는 사전 조립되어 단일체로서 제동압 발생기(2)의 하우징(8) 내에 삽입되거나 나사 결합된다. 동시에, 나사 연결을 통해 하우징(8) 내 어셈블리의 고정이 보장된다.
도 1에 도시된 실시예에서 사전 조립된 어셈블리는 추가 구성요소를 갖는다. 이 추가 구성요소에는 어댑터 슬리브(6) 상에 압착된 볼 베어링(9)과 캡(17)이 포함된다. 어댑터 슬리브(6) 상에 압착된 볼 베어링(9)은 정지부(10)에 축방향으로 지지되고, 정지부는 여기서 어댑터 슬리브(6)의 환형 칼라(19)에 의해 형성된다(도 2a 및 도 2b 참조). 캡(17)은 하우징(8)으로부터 돌출된 스핀들 구동 유닛(1)의 단부와 볼 베어링(9)을 둘러싸며, 그 결과 이들이 캡(17)에 의해 보호된다. 또한, 사전 조립된 어셈블리의 모든 구성요소는 캡(17)을 통해 유실 방지 방식으로 보유되며, 이는 하우징(8) 내로의 삽입 또는 나사 결합을 용이하게 한다. 나사 결합은 바람직하게, 캡(17)의 개구(18)를 관통하여 어댑터 슬리브(6)의 홈(13)에 맞물리는 (도시되지 않은) 조립 공구의 도움으로 수행된다(도 2a 및 도 4 참조).
동시에, 어댑터 슬리브(6)의 홈(13)을 통해 스핀들 구동 유닛(1)의 토크 지지가 구현된다. 이를 위해, 스핀들 너트(15)는 어댑터 슬리브(6)의 홈(13)에 맞물리는 날개부(16)(도 3 참조)를 구비한 외부 윤곽을 갖는다.
사전 조립된 어셈블리의 모든 구성요소를 포함하는 본 발명에 따른 스핀들 구동 유닛(1)이 도 4의 상세도에 도시되어 있다. 즉, 본 도면은 기어휠(12)도 포함할 수 있다.

Claims (10)

  1. 차량의 유압 제동 시스템에서 전기 모터(4)의 구동 샤프트(3)의 회전 운동을 스핀들 구동 유닛(1)에 결합된 피스톤(5)의 병진 운동으로 변환하기 위한, 전기 기계식 제동압 발생기(2)용 스핀들 구동 유닛(1)에 있어서,
    스핀들 구동 유닛(1) 및/또는 피스톤(5)이 제동압 발생기(2)의 하우징(8)으로의 나사 결합을 위한 외부 나사산(7)을 갖는 어댑터 슬리브(6)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 제동압 발생기용 스핀들 구동 유닛(1).
  2. 제1항에 있어서, 어댑터 슬리브(6) 상에 롤러 베어링 또는 볼 베어링(9)이 장착되고, 바람직하게는 압착되며, 상기 롤러 베어링 또는 볼 베어링은 또한 바람직하게 축방향으로 어댑터 슬리브(6)의 정지부(10)에 지지되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 제동압 발생기용 스핀들 구동 유닛(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 스핀들 구동 유닛(1)이 구동 샤프트(3)와의 결합을 위해, 바람직하게는 구동 샤프트(3)의 피니언(11)과의 직접 또는 간접적인 결합을 위해 기어휠(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 제동압 발생기용 스핀들 구동 유닛(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 어댑터 슬리브(6)는, 토크 지지부를 형성하기 위해, 적어도 하나의 홈(13), 바람직하게는 2개, 3개, 또는 4개의 홈(13)을 구비한 내부 윤곽을 갖는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 제동압 발생기용 스핀들 구동 유닛(1).
  5. 제4항에 있어서, 스핀들 구동 유닛(1)의 스핀들(14) 또는 스핀들 너트(15)는 홈(13)에 맞물리는 적어도 하나의 날개부(16)를 구비한 외부 윤곽을 갖는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 제동압 발생기용 스핀들 구동 유닛(1).
  6. 제4항에 있어서, 피스톤(5)이 스핀들 구동 유닛(1)의 스핀들(14)과 일체로 회전 가능하게 연결되고, 홈(13)에 맞물리는 적어도 하나의 날개부(16)를 구비한 외부 윤곽을 갖는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 제동압 발생기용 스핀들 구동 유닛(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 어댑터 슬리브(6)는 금속으로, 특히 강 또는 알루미늄으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 제동압 발생기용 스핀들 구동 유닛(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 스핀들 구동 유닛(1)의 구동측 단부가 캡(17)을 갖고, 이 캡은 단부면에 조립 공구의 맞물림을 위한 적어도 하나의 개구(18)를 가지며, 바람직하게, 적어도 하나의 개구(18)의 수 및 각도 위치가 어댑터 슬리브(6)의 적어도 하나의 홈(13)의 수 및 각도 위치에 상응하는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 제동압 발생기용 스핀들 구동 유닛(1).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 스핀들 구동 유닛(1)을 포함하는, 차량 유압 제동 시스템용 전기 기계식 제동압 발생기(2)이며, 스핀들 구동 유닛(1)은 어댑터 슬리브(6)를 통해 제동압 발생기(2)의 하우징(8)에 나사 결합되고, 이 하우징 내에 전기 모터(4)가 수용되는, 전기 기계식 제동압 발생기(2).
  10. 제9항에 있어서, 어댑터 슬리브(6)를 통해 하우징(8)에 나사 결합된 스핀들 구동 유닛(1)은, 어댑터 슬리브(6)의 외부 나사산(7)의 회전 방향에 의해 그리고/또는 추가적인 회전 방지 조치, 예컨대 외부 나사산(7)의 코팅을 통해, 나사 연결이 느슨해지지 않는 것을 특징으로 하는, 전기 기계식 제동압 발생기(2).
KR1020227042898A 2020-05-12 2021-02-10 전기 기계식 제동압 발생기용 스핀들 구동 유닛 및 전기 기계식 제동압 발생기 KR20230009930A (ko)

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