KR20240026116A - 워블 조인트를 갖는 선형 액추에이터 - Google Patents

워블 조인트를 갖는 선형 액추에이터 Download PDF

Info

Publication number
KR20240026116A
KR20240026116A KR1020230109035A KR20230109035A KR20240026116A KR 20240026116 A KR20240026116 A KR 20240026116A KR 1020230109035 A KR1020230109035 A KR 1020230109035A KR 20230109035 A KR20230109035 A KR 20230109035A KR 20240026116 A KR20240026116 A KR 20240026116A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
screw shaft
screw
radius
linear actuator
contact surface
Prior art date
Application number
KR1020230109035A
Other languages
English (en)
Inventor
저스틴 케이. 브루베이커
윌리암 에이. 다머스
Original Assignee
제이티이케이티 베어링즈 노쓰 아메리카 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제이티이케이티 베어링즈 노쓰 아메리카 엘엘씨 filed Critical 제이티이케이티 베어링즈 노쓰 아메리카 엘엘씨
Publication of KR20240026116A publication Critical patent/KR20240026116A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D55/00—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
    • F16D55/02—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members
    • F16D55/22—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads
    • F16D55/224—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members
    • F16D55/225—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members the braking members being brake pads
    • F16D55/226—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members the braking members being brake pads in which the common actuating member is moved axially, e.g. floating caliper disc brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/18—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/746—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive and mechanical transmission of the braking action
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/02—Fluid pressure
    • F16D2121/04—Fluid pressure acting on a piston-type actuator, e.g. for liquid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/18—Electric or magnetic
    • F16D2121/24—Electric or magnetic using motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2123/00—Multiple operation forces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00—Components of actuators
    • F16D2125/18—Mechanical mechanisms
    • F16D2125/20—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa
    • F16D2125/34—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa acting in the direction of the axis of rotation
    • F16D2125/36—Helical cams, Ball-rotating ramps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00—Components of actuators
    • F16D2125/18—Mechanical mechanisms
    • F16D2125/20—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa
    • F16D2125/34—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa acting in the direction of the axis of rotation
    • F16D2125/40—Screw-and-nut

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Braking Systems And Boosters (AREA)

Abstract

스크루-타입 선형 액추에이터는 지지 구조물 및 지지 구조물에 대해 축방향으로 고정되지만 회전 구동 가능한 스크루 샤프트를 포함한다. 너트가 스크루 샤프트의 회전이 스크루 샤프트를 따른 너트의 축방향 이동을 유발하도록 스크루 샤프트 상에 장착된다. 또한, 스크루 샤프트는 제1 반경을 갖는 구형 프로파일을 갖는 제1 환형 접촉 표면을 형성한다. 스러스트 플랜지가 스크루 샤프트와 함께 회전하도록 스크루 샤프트 상에 위치되고, 스러스트 플랜지는 제2 반경을 갖는 제2 환형 접촉 표면을 가지며, 제1 환형 접촉 표면은 제2 환형 접촉 표면과 결합된다.

Description

워블 조인트를 갖는 선형 액추에이터{LINEAR ACTUATOR HAVING WOBBLE JOINT}
우선권 주장
본 출원은 모든 목적을 위해 본 명세서에 참조로 완전히 통합되는 2022년 8월 19일자로 출원된 미국 가출원 제63/399,343호에 기초하며 그에 대한 우선권을 주장한다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 선형 액추에이터에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명의 양태는 볼 스크루와 같은 스크루-타입 액추에이터에 관한 것이다.
다양한 용례는 스크루-타입 액추에이터 같은 선형 액추에이터를 이용한다. 예를 들어, 전형적인 전기-기계식 브레이크 시스템은 선형력을 제공할 수 있는 액추에이터를 필요로 한다. 예시적인 선형 액추에이터는 볼 스크루 샤프트의 외부 표면에 형성된 볼 트랙과 볼 스크루 너트의 내부 표면에 형성된 볼 트랙 사이에 개재된 볼 트레인을 포함하는 볼 스크루 조립체이다. 재순환 볼 타입 및 비재순환 볼 타입의 볼 스크루 조립체가 공지되어 있다.
이러한 선형 액추에이터는 샤프트 상에 구형 형상을 갖는 워블 조인트 및 구형 형상에 의해 결합되는 플랜지 상의 원추 접촉부를 가질 수 있다. 이러한 배치의 예가 도 7a 및 7b에 도시되어 있고, 여기에서 워블 조인트(A)는 샤프트(C) 상에 형성되는 구형 형상을 갖는 환형 표면(B)을 갖는다는 것을 알 수 있다. 구형 형상은 플랜지(E) 상에 형성되는 절두원추형 접촉 표면(D)과 결합된다. 이 구성에서, 오정렬 완화가 제한되는데, 이는 더 높은 축방향 하중에 직면하게 될 때 마찰에 의해 조인트가 종종 충분한 작동 하중 및 편향 전에 로크업되기 때문이다.
본 발명은 종래 기술의 구성 및 방법의 고려 사항을 인식 및 해결한다.
본 개시내용의 일 실시예는 지지 구조물 및 지지 구조물에 대해 축방향으로 고정되지만 회전 구동 가능한 스크루 샤프트를 포함하는 스크루-타입 선형 액추에이터를 제공한다. 너트가 스크루 샤프트의 회전이 스크루 샤프트를 따른 너트의 축방향 이동을 유발하도록 스크루 샤프트 상에 장착된다. 또한, 스크루 샤프트는 제1 반경을 갖는 구형 프로파일을 갖는 제1 환형 접촉 표면을 형성한다. 스러스트 플랜지가 스크루 샤프트와 함께 회전하도록 스크루 샤프트 상에 위치되고, 스러스트 플랜지는 제2 반경을 갖는 제2 환형 접촉 표면을 가지며, 제1 환형 접촉 표면은 제2 환형 접촉 표면과 결합된다.
일부 예시적인 실시예에 따르면, 제1 반경은 스크루 샤프트의 종방향 중심축과 일치하는 제1 중심점을 갖는다. 또한, 제2 반경은 스크루 샤프트의 종방향 중심축으로부터 오프셋된 제2 중심점을 가질 수 있다. 제2 반경은 제1 반경보다 클 수 있다.
일부 예시적인 실시예에 따르면, 스러스트 베어링이 스러스트 플랜지와 지지 구조물 사이에 위치될 수 있다. 또한, 베어링 디스크가 지지 구조물에 고정될 수 있다.
일부 예시적인 실시예에 따르면, 선형 액추에이터는 스크루 샤프트 및 너트에 형성된 대향하는 볼 트랙 사이에 위치되는 복수의 볼을 갖는 볼 스크루 조립체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 볼 스크루 조립체는 비재순환 볼 스크루 조립체를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 지지 구조물 및 지지 구조물에 대해 축방향으로 고정되지만 회전 구동 가능한 스크루 샤프트를 포함하는 스크루-타입 선형 액추에이터를 제공한다. 너트가 스크루 샤프트의 회전이 스크루 샤프트를 따른 너트의 축방향 이동을 유발하도록 스크루 샤프트 상에 장착된다. 또한, 스크루 샤프트는 제1 반경을 갖는 구형 프로파일을 갖는 제1 환형 접촉 표면을 형성한다. 스러스트 플랜지가 스크루 샤프트와 함께 회전하도록 스크루 샤프트 상에 위치되고, 스러스트 플랜지는 제2 반경을 갖는 제2 환형 접촉 표면을 가지며, 제1 환형 접촉 표면은 제2 환형 접촉 표면과 결합된다. 또한, 스러스트 베어링이 스러스트 플랜지와 지지 구조물 사이에 위치된다. 제1 반경은 스크루 샤프트의 종방향 중심축과 일치하는 제1 중심점을 갖고, 제2 반경은 스크루 샤프트의 종방향 중심축으로부터 오프셋된 제2 중심점을 갖는다.
본 발명의 또 다른 양태는 브레이크 실린더를 갖는 본체를 갖는 브레이크 캘리퍼를 포함하는 브레이크 장치를 제공한다. 피스톤이 브레이크 실린더 내에 위치된다. 제1 패드가 피스톤의 단부에 대해 고정되고, 제2 패드가 제1 패드에 대향된다.
브레이크 장치는 브레이크 캘리퍼에 대해 축방향으로 고정되지만 회전 구동 가능한 스크루 샤프트를 포함하는 스크루-타입 선형 액추에이터를 추가로 포함한다. 너트가 스크루 샤프트의 회전이 스크루 샤프트를 따른 너트의 축방향 이동을 유발하도록 스크루 샤프트 상에 장착되고, 너트는 피스톤의 축방향 이동을 유발하도록 피스톤에 연결된다. 스크루 샤프트는 제1 반경을 갖는 구형 프로파일을 갖는 제1 환형 접촉 표면을 형성한다. 스러스트 플랜지가 스크루 샤프트와 함께 회전하도록 스크루 샤프트 상에 위치되고, 스러스트 플랜지는 제2 반경을 갖는 제2 환형 접촉 표면을 가지며, 제1 환형 접촉 표면은 제2 환형 접촉 표면과 결합된다. 스러스트 베어링이 스러스트 플랜지와 브레이크 캘리퍼 사이에 위치된다. 제1 반경은 스크루 샤프트의 종방향 중심축과 일치하는 제1 중심점을 갖고, 제2 반경은 스크루 샤프트의 종방향 중심축으로부터 오프셋된 제2 중심점을 갖는다.
본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면은, 본 발명의 1개 이상의 실시예를 도시하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
본 기술 분야의 통상의 기술자를 대상으로 하는, 최적의 모드를 포함하는, 본 발명의 완전하고 실현가능한 개시내용이 첨부 도면을 참조한 명세서에서 기술된다.
도 1은 본 개시내용의 양태에 따른 볼 스크루 조립체의 실시예를 이용할 수 있는 브레이크 조립체의 개략도이다.
도 2는 도 1의 브레이크 조립체에서 이용될 수 있는 볼 스크루 조립체의 사시 부분 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시되는 볼 스크루 조립체의 볼 너트의 사시 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시되는 볼 스크루 조립체의 측면 부분 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 워블 조인트의 상세를 나타내는, 도 2 내지 도 4에 도시되는 볼 스크루 조립체의 부분 단면도이다.
도 6은 도 5a 및 도 5b에 도시되는 볼 스크루 조립체의 워블 조인트의 개략도이다.
도 7a 및 도 7b는 종래 기술의 볼 스크루 조립체 내의 워블 조인트의 도면이다.
본 명세서 및 도면에서의 참조 부호의 반복 사용은 본 개시내용에 따른 본 발명의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내도록 의도된다.
이제 본 발명의 현재 바람직한 실시예를 상세히 참조할 것이며, 그 중 하나 이상의 예가 첨부 도면에 도시되어 있다. 각각의 예는 본 발명의 제한이 아닌 설명으로서 제공된다. 사실상, 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고도 본 발명에서 수정 및 변경이 이루어질 수 있다는 것이 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 일 실시예의 일부로서 도시되거나 설명된 특징이 다른 실시예에서 이용되어 또 다른 실시예를 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 그 등가물의 범위 내에 있는 이러한 수정 및 변경을 포함하도록 의도된다.
본 발명의 양태는 특히 축방향 이동가능 부분이 축방향 고정 부분에 대해 선형적으로 이동하는 다양한 스크루-타입 액추에이터에 적용 가능하다. 예를 들어, 축방향 이동가능 부분은 스크루 샤프트의 회전 방향에 따라 스크루 샤프트를 따라 전후로 이동하는 너트의 형태일 수 있다. 볼 스크루(재순환 및 비재순환), 리드 스크루(유성 리드 스크루를 포함함), 및 롤러 스크루를 포함하는 다양한 스크루-타입 액추에이터가 본 발명의 교시를 이용할 수 있다.
이와 관련하여, 도 1은 본 발명의 원리가 채용될 수 있는 예시적인 용례를 도시한다. 도시되는 바와 같이, 브레이크 조립체(1)는 볼 스크루 조립체(100) 형태의 선형 액추에이터를 포함한다. 브레이크 조립체(1)는 자동차의 휠 등과 일체로 회전하는 디스크(2)에 마찰 제동력을 선택적으로 인가한다. 브레이크 장치(1)는 캘리퍼(3), 제1 백업 판(4), 제2 백업 판(5), 제1 패드(6) 및 제2 패드(7)를 포함한다. 캘리퍼(3)는 너클(도시되지 않음)에 의해 이동가능하게 지지되고, 제1 백업 판(4) 및 제2 백업 판(5)은 브레이크 디스크(2)를 사이에 개재하도록 캘리퍼(3) 상에 배치된다. 제1 패드(6) 및 제2 패드(7)는 각각 제1 백업 판(4) 및 제2 백업 판(5)에 고정되고, 디스크(2)의 각각의 측면 표면을 가압할 수 있다.
캘리퍼(3)는 제1 본체(8), 제2 본체(9), 및 커버(10)를 포함한다. 제1 본체(8)와 제2 본체(9)는 함께 고정된다. 커버(10)는 제2 본체(9)에 고정된다. 제1 본체(8)는 본체 부분(11) 및 아암 부분(12)을 포함한다. 제2 본체(9)의 일 단부는 본체 부분(11)에 고정된다. 아암 부분(12)은 본체 부분(11)에 직교하여 커플링된다. 제2 백업 판(5)은 아암 부분(12)에 고정된다. 제2 본체(9)는 브레이크 실린더(13) 및 연장 판(14)을 포함한다. 실린더(13)는 제1 본체(8)의 본체 부분(11)에 고정된다. 연장 판(14)은 실린더(13)로부터 연장된다.
실린더(13)는 축방향으로 서로 대향하는 제1 단부(41) 및 제2 단부(42)를 갖는다. 실린더(13)는 제1 단부(41)에서 개방된 원통형 부분(15) 및 원통형 부분(15)의 제2 단부(42)에 커플링된 단부 표면 판(16)을 포함한다. 실린더(13)에는, 축방향(ST)으로 이동가능한 피스톤(17)이 수용되어 있다. 피스톤(17)의 단부(73)는 실린더(13)의 단부(원통형 부분(15)의 제1 단부(41)에 대응함)에 있는 개구를 통해 디스크(2)를 향해 돌출한다. 제1 백업 판(4)은 피스톤(17)의 단부(73)에 고정된다.
밀봉 부재(18)가 피스톤(17)의 원통형 외부 표면(67)과 실린더(13)의 내부 표면(원통형 부분(15)의 내부 표면(69)에 대응함) 사이에 개재되어 외부 표면(67)과 내부 표면(69) 사이의 갭을 밀봉한다. 밀봉 부재(18)는 실린더(13)의 내부 표면(69) 내에 형성된 하우징 홈 내에 수용된 O-링일 수 있다. 피스톤(17)의 외부 표면(67) 및 실린더(13)의 내부 표면(69)은 외부 표면(67) 및 내부 표면(69) 내에 형성된 키홈에 제공되는 키(19)를 통해서 함께 커플링된다. 키(19)를 이용한 키 커플링은, 축방향(ST)으로의 피스톤(17)의 이동이 안내되게 하고, 또한 실린더(13)에 대한 피스톤(17)의 회전을 방지한다.
캘리퍼(3)는 제동력을 발생시키기 위해 디스크(2)에 대해 패드(6, 7) 양자 모두를 가압하도록 기능한다. 이를 위해, 브레이크 조립체(1)는 피스톤(17)을 축방향으로 이동시키는 기능을 하는 선형 액추에이터를 포함한다. 이 경우에, 선형 액추에이터는 스크루-타입 액추에이터, 즉 비재순환 볼 스크루 조립체(100)의 형태이다. 이를 위해, 캘리퍼(3)는 전기 모터(20) 및 감속 장치(21)를 추가로 포함한다. 감속 장치(21)는 전기 모터(20)의 회전 속도를 감소시킨다. 볼 스크루 조립체(100)는 감속 장치(21)를 통해서 전기 모터(20)로부터 전달된 회전 운동을 축방향(ST)의 피스톤(17)의 선형 운동으로 변환한다.
전기 모터(20)는 모터 하우징(23) 및 출력 샤프트(24)를 포함한다. 모터 하우징(23)은 제2 본체(9)의 연장 판(14)에 고정된다. 감속 장치(21)는 구동 기어(25), 아이들 기어(26) 및 종동 기어(27)를 포함한다. 구동 기어(25)는 출력 샤프트(24)와 함께 회전하도록 전기 모터(20)의 출력 샤프트(24)의 일 단부에 부착된다. 아이들 기어(26)는 구동 기어(25)와 맞물린다. 종동 기어(27)는 아이들 기어(26)와 맞물린다. 아이들 기어(26)는 회전가능하도록 제2 본체(9)에 의해 피봇식으로 지지된다. 커버(10)는 감속 장치(21)를 덮도록 제2 본체(9)에 고정된다.
볼 스크루 조립체(100)는 볼 스크루 샤프트(110) 및 볼 너트(130)를 포함한다. 볼 스크루 샤프트(110)는 입력 부재이다. 볼 너트(130)는 복수의 주 볼(140)을 통해서 볼 스크루 샤프트(110) 상에 스크루결합(screwing)되는 출력 부재이다. 볼 스크루 샤프트(110)는, 도시되는 바와 같이, 볼 너트(130)를 통해서 연장된다. 볼 스크루 샤프트(110)는 축방향으로 이동불가능하도록 그러나 회전가능하도록 제2 본체(9)에 의해 지지된다. 볼 너트(130)는 볼 스크루 샤프트(110)가 회전될 때 축방향으로 이동가능하도록 피스톤(17)에 의해 지지되지만, 볼 너트(130)는 회전불가능하다.
볼 수 있는 바와 같이, 스크루 샤프트(110)의 단부가 본체(9)의 단부 표면 판(16) 내에 형성된 구멍(31)을 통해서 연장된다. 베어링(32)이 스크루 샤프트(110)와 실린더(13) 사이의 회전을 용이하게 한다. 베어링(32)은 이 개략적인 이미지에서 간단한 볼 베어링으로서 도시되어 있지만, 다양한 니들 베어링 및/또는 스러스트 베어링이 아래에 나타내는 바와 같이 종종 사용될 것이다. 종동 기어(27)는 볼 스크루 샤프트(110)의 단부(112)에 커플링되어 볼 스크루 샤프트(110)와 함께 회전된다. 도시되는 바와 같이, 볼 너트(130)는 원통형 외부 표면(132) 및 내부 표면(134)을 갖는다. 볼 트랙(136)이 내부 표면(134)에 형성된다. 볼 스크루 샤프트(110)는 볼 트랙(116)이 형성되어 있는 원통형 외부 표면(114)을 갖는다. 볼 트레인을 형성하는 주 볼(140)은 볼 트랙(116)과 볼 트랙(136) 사이에 형성되는 볼 레이스웨이(ball raceway)(150)(도 4) 내에 배치된다.
볼 너트(130)의 외부 표면(132)은 피스톤(17)의 원통형 내부 표면 부분 내에 피팅된다. 본 기술 분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 볼 너트(130)가 피스톤(17)에 대해서 회전되지 않도록 특징부(키, 스플라인 등)가 제공되는 것이 바람직하다. (피스톤(17) 및 너트(130)가 여기에서 개별 단편으로서 도시되어 있지만, 너트(130) 및 피스톤(17)이 단일 단편으로서 형성되는 실시예가 고려된다.) 볼 너트(130)는, 볼 너트 축방향(X)에서, 디스크(2)에 더 근접한 제1 단부(137) 및 제1 단부(137)에 대향되는 제2 단부(139)를 포함한다. 도시되는 실시예에서, 피스톤(17)의 내부 표면(77) 내에 형성된 환형 홈 내에 피팅된 보유 링(환형 부재)(40)이 볼 너트(130)의 제2 단부(139)의 단부 표면과 결합된다. 그러나, 이러한 보유 링(40)을 이용하지 않는 실시예가 고려된다.
볼 스크루 샤프트(110)를 회전시키기 위해 전기 모터(20)의 출력 샤프트(24)의 회전이 감속 장치(21)를 통해서 볼 스크루 샤프트(110)에 전달되면, 볼 너트(130)는 볼 너트 축방향(X)(축방향(ST))으로 이동한다. 이때, 피스톤(17)이 키(19)에 의해 안내되고 볼 너트(130)와 함께 축방향(ST)으로 이동한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에서 이용될 수 있는 예시적인 볼 스크루 조립체(100)의 특정 양태를 도시한다. 이러한 경우에, 볼 스크루 조립체(100)는 모든 목적을 위해서 전체가 본원에서 참조로 통합되는 미국 특허 제11,536,335호에 개시된 것과 특정 측면에서 유사한 비재순환 볼 스크루로서 형성된다. 도시되는 바와 같이, 볼 트레인(160)을 형성하는 복수의 주 볼(140)이 볼 레이스웨이(150) 내에 유지된다. 볼 트레인(160)은 제1 단부(162)(도 4) 및 제2 단부(164)를 포함한다. 하나 이상의 링크 스프링(197)이 볼 트레인(160)의 인접한 주 볼(140) 사이에 배치될 수 있다. 볼 스크루 조립체(100)는 레이스웨이(150) 내에서 볼 트레인(160)의 각각의 대향 측면 상에 배치되는 주 코일 스프링 조립체(170) 및 복귀 코일 스프링(180)을 포함한다.
도 3 및 도 4에 가장 잘 도시되는 바와 같이, 주 코일 스프링 조립체(170)는 제1 단부(170a) 및 제2 단부(170b)를 포함한다. 제1 단부(170a)는 볼 트레인(160)의 제1 단부(162)에서 주 볼(140a)과 결합된다. 주 스프링 조립체(170)의 제2 단부(170b)는, 스토퍼 핀(190)이 볼 레이스웨이(150) 내로 연장되도록 볼 너트(130) 내에 형성된 리세스(recess)(193) 내에 수용되는 스토퍼 핀(190)과 결합된다. 복귀 코일 스프링(180)은 제1 단부(180a) 및 제2 단부(180b)를 포함한다. 제1 단부(180a)는 볼 트레인(160)의 제2 단부(164)에서 주 볼(140b)과 결합된다. 복귀 스프링(180)의 제2 단부(180b)는, 스토퍼 핀(195)이 볼 레이스웨이(150) 내로 연장되도록 볼 너트(130) 내에 형성된 리세스(도시되지 않음) 내에 수용되는 스토퍼 핀(195)과 결합된다. 대안적인 실시예에서, 볼 스크루 장치(100)는, 스토퍼 핀 대신에, 볼 너트(130)의 리세스된 부분 내에 유지되는 스토퍼 볼의 쌍(도시되지 않음)을 포함할 수 있다는 것에 유의한다. 전형적으로, 스토퍼 볼은 주 볼(140)의 직경보다 큰 직경을 가지며, 따라서 스토퍼 볼은 볼 레이스웨이 내에 완전히 피팅되지 않는다. 그러나, 대응하는 리세스 및 볼 레이스웨이(150)의 구성에 따라서, 스토퍼 볼의 직경은 주 볼(140)의 직경과 동일할 수 있거나 또는 주 볼(140)의 직경보다 작을 수 있다.
여전히 도 3 및 도 4를 참조하면, 주 스프링 조립체(170)의 길이에 걸친 일정한 스프링 압축을 촉진하기 위해, 주 스프링 조립체(170)는 가변적인 스프링 상수를 갖는 복수의 코일 스프링 부분에 의해 형성될 수 있다. 도시되는 바와 같이, 이 실시예의 주 스프링 조립체(170)는 제1 스프링 상수(k1)를 갖는 제1 스프링 부분(172), 제2 스프링 상수(k2)를 갖는 제2 스프링 부분(174), 및 제3 스프링 상수(k3)를 갖는 제3 스프링 부분(178)을 포함한다. 제1 스프링 부분(172)은 볼 트레인(160)의 제1 단부(162)에 인접하여 배치되고 제1 링크 볼(191a)에 의해 제2 스프링 부분(174)으로부터 분리된다. 제3 스프링 부분(178)은 스토퍼 핀(190)에 인접하게 배치되고 제2 링크 볼(191b)에 의해 제2 스프링 부분으로부터 분리된다. 링크 볼(191a 및 191b)은, 왜곡을 감소시키면서, 레이스웨이 내에서의 스프링 부분(172, 174, 및 178)의 운동을 용이하게 한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 양태에 따른 워블 조인트(200)의 바람직한 실시예를 도시한다. 볼 수 있는 바와 같이, 볼 스크루 조립체(100)의 축방향 하중을 지지하는 스러스트 플랜지(220)와 볼 스크루 샤프트(110) 사이에 워블 조인트(200)가 형성된다. 바람직하게, 워블 조인트(200)는 볼 스크루 샤프트(110)의 환형 접촉 표면(202)과 스러스트 플랜지(220)의 환형 접촉 표면(222) 사이의 정합(conforming) 구형 조인트이다. 바람직하게는, 스러스트 플랜지(220)는, 스러스트 플랜지와 샤프트(110)가 함께 회전하도록 샤프트(110)에 대해 스플라인결합(splining)되지만 샤프트(110)에 대해 워블 운동을 할 수 있다. 복수의 롤러(232)를 갖는 스러스트 베어링(230)이 스러스트 플랜지(220)와 베어링 디스크(218) 같은 고정 표면 사이의 회전을 용이하게 한다. 베어링 디스크(218)는 단부 표면 판(16)의 단일 부분일 수 있거나 또는 그에 고정된 개별 단편일 수 있다는 것이 이해될 것이다.
이제 도 6을 또한 참조하면, 접촉 표면(202, 222)은 양자 모두 구형 프로파일을 갖는 것이 바람직하다(즉, 그들의 표면 형상은 더 큰 가상 구의 일부와 일치한다). 이와 관련하여, 접촉면(202, 222)은 각각의 반경(R1, R2)을 가질 수 있다. 종종, R2는 R1보다 약간 큰 것이 바람직할 것이다. 또한, 반경(R1)은 바람직하게는 샤프트(110)의 종방향 중심축(204) 상에 중심설정된다. 도시되는 바와 같이, 그리고 대조적으로, 스러스트 플랜지(220)의 환형 접촉 표면(222)의 곡률 반경의 중심점(240)은 샤프트의 종방향 중심축(204)으로부터 오프셋 거리(D)만큼 오프셋되는 것이 바람직하다. 환형 접촉 표면(222)의 오프셋된 곡률 반경은 종종 고딕 아치(Gothic arch)로 지칭된다. 이러한 접촉 기하학적 구조는 샤프트(110), 플랜지(220), 스러스트 베어링(230) 및 시스템 사이의 오정렬을 제어할 수 있도록 이동의 용이성을 허용한다. 예를 들어, 스러스트 플랜지(220)는 스러스트 베어링 롤러(232)에 더 균일하게 하중을 가하기 위해 지지 벽과 협력하여 뒤틀릴 수 있다. 종래 기술과 비교하여 더 낮은 접촉 응력은 높은 하중 하에서 더 용이한 이동을 허용한다.
본 발명의 하나 이상의 바람직한 실시예가 전술되었지만, 다양한 수정 및 변경이 그 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고 본 발명에 이루어질 수 있다는 것이 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다. 본 발명은 첨부된 청구항 및 그 등가물의 범위 및 사상 내에 있는 이러한 수정 및 변경을 포함하도록 의도된다.

Claims (19)

  1. 스크루-타입 선형 액추에이터이며,
    지지 구조물;
    지지 구조물에 대해 축방향으로 고정되지만 회전 구동 가능한 스크루 샤프트;
    스크루 샤프트의 회전이 스크루 샤프트를 따른 너트의 축방향 이동을 유발하도록 스크루 샤프트 상에 장착되는 너트;
    -스크루 샤프트는 제1 반경을 갖는 구형 프로파일을 갖는 제1 환형 접촉 표면을 형성함-; 및
    스크루 샤프트와 함께 회전하도록 스크루 샤프트 상에 위치된 스러스트 플랜지로서, 스러스트 플랜지는 제2 반경을 갖는 제2 환형 접촉 표면을 구비하고, 제1 환형 접촉 표면은 제2 환형 접촉 표면과 결합되는, 스러스트 플랜지를 포함하는 스크루-타입 선형 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 반경은 스크루 샤프트의 종방향 중심축과 일치하는 제1 중심점을 갖는 스크루-타입 선형 액추에이터.
  3. 제2항에 있어서,
    제2 반경은 스크루 샤프트의 종방향 중심축으로부터 오프셋된 제2 중심점을 갖는 스크루-타입 선형 액추에이터.
  4. 제3항에 있어서,
    제2 반경은 제1 반경보다 큰 스크루-타입 선형 액추에이터.
  5. 제1항에 있어서,
    스러스트 플랜지와 지지 구조물 사이에 위치된 스러스트 베어링을 추가로 포함하는 스크루-타입 선형 액추에이터.
  6. 제5항에 있어서,
    지지 구조물에 고정된 베어링 디스크를 추가로 포함하는 스크루-타입 선형 액추에이터.
  7. 제1항에 있어서,
    선형 액추에이터는 스크루 샤프트와 너트에 형성된 대향하는 볼 트랙 사이에 위치되는 복수의 볼을 갖는 볼 스크루 조립체를 포함하는 스크루-타입 선형 액추에이터.
  8. 제7항에 있어서,
    볼 스크루 조립체는 비재순환 볼 스크루 조립체를 포함하는 스크루-타입 선형 액추에이터.
  9. 제1항에 있어서,
    너트에 의해 축방향으로 이동가능한 브레이크 피스톤을 추가로 포함하는 스크루-타입 선형 액추에이터.
  10. 스크루-타입 선형 액추에이터이며,
    지지 구조물;
    지지 구조물에 대해 축방향으로 고정되지만 회전 구동 가능한 스크루 샤프트;
    스크루 샤프트의 회전이 스크루 샤프트를 따른 너트의 축방향 이동을 유발하도록 스크루 샤프트 상에 장착되는 너트;
    -스크루 샤프트는 제1 반경을 갖는 구형 프로파일을 갖는 제1 환형 접촉 표면을 형성함-;
    스크루 샤프트와 함께 회전하도록 스크루 샤프트 상에 위치된 스러스트 플랜지로서, 스러스트 플랜지는 제2 반경을 갖는 제2 환형 접촉 표면을 갖고, 제1 환형 접촉 표면은 제2 환형 접촉 표면과 결합되는, 스러스트 플랜지; 및
    스러스트 플랜지와 지지 구조물 사이에 위치되는 스러스트 베어링을 포함하며,
    제1 반경은 스크루 샤프트의 종방향 중심축과 일치하는 제1 중심점을 갖고, 제2 반경은 스크루 샤프트의 종방향 중심축으로부터 오프셋된 제2 중심점을 갖는 스크루-타입 선형 액추에이터.
  11. 제10항에 있어서,
    제2 반경은 제1 반경보다 큰 스크루-타입 선형 액추에이터.
  12. 제11항에 있어서,
    지지 구조물에 고정된 베어링 디스크를 추가로 포함하는 스크루-타입 선형 액추에이터.
  13. 제10항에 있어서,
    선형 액추에이터는 스크루 샤프트와 너트에 형성된 대향하는 볼 트랙 사이에 위치되는 복수의 볼을 갖는 볼 스크루 조립체를 포함하는 스크루-타입 선형 액추에이터.
  14. 제13항에 있어서,
    볼 스크루 조립체는 비재순환 볼 스크루 조립체를 포함하는 스크루-타입 선형 액추에이터.
  15. 브레이크 장치이며,
    브레이크 실린더를 갖는 본체를 갖는 브레이크 캘리퍼;
    브레이크 실린더 내에 위치된 피스톤;
    피스톤의 단부에 대해 고정된 제1 패드;
    제1 패드에 대향하는 제2 패드; 및
    스크루-타입 선형 액추에이터를 포함하고, 스크루-타입 선형 액추에이터는,
    브레이크 캘리퍼에 대해 축방향으로 고정되지만 회전 구동 가능한 스크루 샤프트;
    스크루 샤프트의 회전이 스크루 샤프트를 따른 너트의 축방향 이동을 유발하도록 스크루 샤프트 상에 장착되는 너트로서, 너트는 피스톤의 축방향 이동을 유발하도록 피스톤에 연결되는, 너트;
    -스크루 샤프트는 제1 반경을 갖는 구형 프로파일을 갖는 제1 환형 접촉 표면을 형성함-;
    스크루 샤프트와 함께 회전하도록 스크루 샤프트 상에 위치된 스러스트 플랜지로서, 스러스트 플랜지는 제2 반경을 갖는 제2 환형 접촉 표면을 갖고, 제1 환형 접촉 표면은 제2 환형 접촉 표면과 결합되는, 스러스트 플랜지; 및
    스러스트 플랜지와 브레이크 캘리퍼 사이에 위치된 스러스트 베어링을 포함하며,
    제1 반경은 스크루 샤프트의 종방향 중심축과 일치하는 제1 중심점을 갖고, 제2 반경은 스크루 샤프트의 종방향 중심축으로부터 오프셋된 제2 중심점을 갖는 브레이크 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    제1 반경은 스크루 샤프트의 종방향 중심축과 일치하는 제1 중심점을 갖고, 제2 반경은 스크루 샤프트의 종방향 중심축으로부터 오프셋된 제2 중심점을 갖는 브레이크 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    제2 반경은 제1 반경보다 큰 브레이크 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    브레이크 캘리퍼에 고정된 베어링 디스크를 추가로 포함하는 브레이크 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    선형 액추에이터는 스크루 샤프트와 너트에 형성된 대향하는 볼 트랙에 위치되는 복수의 볼을 갖는 볼 스크루 조립체를 포함하는 브레이크 장치.
KR1020230109035A 2022-08-19 2023-08-21 워블 조인트를 갖는 선형 액추에이터 KR20240026116A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202263399343P 2022-08-19 2022-08-19
US63/399,343 2022-08-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240026116A true KR20240026116A (ko) 2024-02-27

Family

ID=89808940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230109035A KR20240026116A (ko) 2022-08-19 2023-08-21 워블 조인트를 갖는 선형 액추에이터

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240060551A1 (ko)
JP (1) JP2024028230A (ko)
KR (1) KR20240026116A (ko)
CN (1) CN117588508A (ko)
DE (1) DE102023207983A1 (ko)
FR (1) FR3138931A1 (ko)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11536335B2 (en) 2018-04-06 2022-12-27 Federal-Mogul Motorparts Llc Brake pad backing plate

Also Published As

Publication number Publication date
CN117588508A (zh) 2024-02-23
JP2024028230A (ja) 2024-03-01
DE102023207983A1 (de) 2024-02-22
US20240060551A1 (en) 2024-02-22
FR3138931A1 (fr) 2024-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11536355B2 (en) Segmented spring for a ball screw
US10683919B2 (en) Ball screw apparatus
US5944148A (en) No-back brake
US9863514B2 (en) Ball screw apparatus
WO2014017609A1 (ja) 電動式ディスクブレーキ装置
US10247286B2 (en) Ball screw device
US6967302B2 (en) Freewheel coupling device for a spring-loaded operating mechanism for a high-voltage circuit-breaker
JPH09502251A (ja) モータ車両用クラッチの制御装置
JP2022176177A (ja) 一体力測定を伴うボールねじアセンブリ
KR20240026116A (ko) 워블 조인트를 갖는 선형 액추에이터
CN217682930U (zh) 一种电控制动卡钳
KR20180024364A (ko) 전자식 주차 브레이크
US20230049077A1 (en) Stop pin for a ball screw assembly
CN113490803A (zh) 具有防扭转装置的球螺纹传动装置
WO2024046073A1 (zh) 制动卡钳
JP2021110394A (ja) ボールねじ装置
CN117628086A (zh) 一种电控制动卡钳
CN218347771U (zh) 一种内圈可轴向移动的整体调心轴承组件结构
CN114341520B (zh) 盘式制动装置
CN117588507A (zh) 轴向轴承盘、轴承组件、螺纹传动装置和制动设备
WO2023117120A1 (en) Screw and nut linear drive assembly
GB2616877A (en) Linear actuator and braking system
CN116771872A (zh) 一种直线驱动机构
SE2030257A1 (en) Flexible Coupling
CN117662651A (zh) 一种制动卡钳