KR101993407B1 - 브레이크 일체형 구동 모듈 및 이의 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이크 일체형 구동 모듈 및 이의 동작 방법에 관한 것으로, 가벼우면서도 큰 중공을 확보할 수 있고, 정지력을 쉽게 조절하기 위한 것이다. 본 발명은 모터 하우징 내측에 고정되는 고정 디스크, 고정 디스크와 대면되며 회전자의 출력축에 고정되는 브레이크 디스크, 브레이크 디스크에 대면되며 회전축에 배치되는 예압 디스크, 회전축에 배치되어 예압 디스크의 전후 운동을 지원하는 적어도 하나의 예압 스프링, 회전자의 회전 운동을 지원하는 고정자를 포함하는 브레이크 일체형 구동 모듈 및 이의 동작 방법을 제공한다.

Description

브레이크 일체형 구동 모듈 및 이의 동작 방법{Break system integral type Motor module and operating method thereof}

본 발명은 구동 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 브레이크 시스템이 일체형으로 마련된 브레이크 일체형 구동 모듈 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.

브레이크는 이동하는 물체의 가감속을 제어하거나, 정지 물체 또는 순간 동작하는 물체를 정지시키는 용도로 사용되고 있다.

이러한 대부분의 브레이크는 마찰 방식의 브레이크 패드를 이용하여 물체에 대한 브레이킹 동작을 수행한다. 즉 브레이킹 동작이 필요한 물체에 브레이크 패드를 기계적으로 접촉시키고, 이때 발생하는 마찰력을 이용하여 물체에 대한 브레이킹 동작을 수행한다.

즉 브레이크로는 브레이크 패드를 기계적인 구조로 회전체에 접촉시킴으로써 마찰력에 의해 회전 운동을 정지시키는 기계식 브레이크와, 전자석을 이용한 자력으로 브레이크 패드를 회전체에 접촉시킴으로써 마찰력에 의해 회전 운동을 정지시키는 전자석 브레이크가 널리 이용되고 있다.

그런데 종래의 마찰 방식의 브레이크는 브레이킹을 수행하는 과정에서 미끄러지는 슬립 현상이 발생되기 때문에, 비교적 정확하게 정지력 조절이 필요한 부분, 예컨대 로봇의 1자유도 관절 등에 사용하는 데는 한계가 있다. 이로 인해 기존의 마찰 방식의 브레이크로는 비교적 정확하게 정지력 조절이 필요한 물체에 사용할 수 없는 문제점을 안고 있다.

또한 이러한 종래의 마찰 방식의 브레이크는 브레이킹이 필요한 물체 부분의 외측에 설치되고, 브레이크에 구동 전원을 공급하거나 브레이크를 구성하는 부품을 전기적으로 연결하기 위한 배선 공간이 별도로 필요하기 때문에, 물체를 소형화하는 데 장애 요인으로 작용하고 있다.

더욱이 이러한 종래의 마찰 방식의 브레이크는 브레이킹이 필요한 물체 부분의 외측에 설치되고, 브레이크 패드가 브레이킹 동작을 수행하기 위한 이동 공간이 필요하기 때문에, 물체에서 브레이크가 설치 및 이동 공간을 많이 차지하게 된다. 이로 인해 물체를 소형화하는 데 장애 요인으로 작용하고 있다.

또한 전자석 브레이크는 소형일 경우 중공 확보가 어려운 문제점이 있으며, 중형 박형 브레이크를 선정할 경우 무게가 매우 증가하는 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-1425882호(2014.07.28.)

본 발명은 상기와 같은 문제 해결을 위해 제안된 것으로, 가벼우면서도 큰 중공을 확보할 수 있으며, 개발자가 원하는 정지력을 쉽게 조절할 수 있는 브레이크 일체형 구동모듈 및 이의 동작 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 모터 하우징 내측에 고정되는 고정 디스크, 상기 고정 디스크와 대면되며 회전자의 출력축에 고정되는 브레이크 디스크, 상기 브레이크 디스크에 대면되며 회전축에 배치되는 예압 디스크, 상기 회전축에 배치되어 상기 예압 디스크의 전후 운동을 지원하는 적어도 하나의 예압 스프링, 상기 회전자의 회전 운동을 지원하는 고정자를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 일체형 구동 모듈을 개시한다.

상기 브레이크 일체형 구동 모듈은 상기 브레이크 디스크와 수직하게 배치되고 상기 브레이크 디스크와 접촉 가능하도록 마련되는 고정부를 포함하며, 상기 고정부의 위치 변화를 수행하여 상기 브레이크 디스크가 동작 가능하도록 지원하는 디스크 고정 힌지, 상기 고정부의 위치 변화를 제어하는 솔레노이드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 예압 디스크는 상기 예압 스프링의 동작에 따라 상기 브레이크 디스크를 상기 고정 디스크 방향으로 가압하여 상기 브레이크 디스크가 상기 고정 디스크와 상기 예압 디스크 사이의 마찰에 의해 브레이킹 동작을 수행하도록 지원하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또한, 구동 모듈의 동작 상태 또는 정지 상태 요청을 확인하는 단계, 상기 확인 결과에 따라 회전자의 출력축에 고정되는 브레이크 디스크의 적어도 하나의 고정 단자들과 디스크 고정 힌지 간의 접촉 상태를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 일체형 구동 모듈의 동작 방법을 개시한다.

상기 제어하는 단계는 상기 구동 모듈의 정지 상태 요청 시, 솔레노이드를 제어하여 상기 디스크 고정 힌지의 고정부와 상기 고정 단자들이 접촉 상태를 가지도록 제어하는 단계, 상기 구동 모듈의 동작 상태 요청 시, 상기 솔레노이드를 제어하여 상기 디스크 고정 힌지의 고정부와 상기 고정 단자들이 비접촉 상태를 가지도록 제어하는 단계 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 방법은 구동 모듈 동작 중인 상태에서 중지를 요청하는 입력 신호 발생 시, 상기 브레이크 디스크를 가압하는 예압 디스크의 위치 상태를 제어하여 상기 회전자를 관통하며 배치된 고정 디스크와 상기 예압 디스크 사이의 상기 브레이크 디스크의 마찰 발생을 통해 상기 회전자의 정지를 제어하는 단계, 상기 솔레노이드를 제어하여 상기 디스크 고정 힌지의 고정부와 상기 고정 단자들이 접촉 상태를 가지도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에서 제시하는 브레이크 일체형 구동 모듈 및 이의 동작 방법에 따르면, 본 발명은 가벼우면서도 큰 정지력을 얻을 수 있는 브레이크 메커니즘을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 예압 스프링의 강성과 숫자를 조절하여 사용자가 원하는 정지력을 쉽게 조절할 수 있다.

또한, 본 발명은 큰 중공 확보가 가능하며, 모터의 회전자에 일체형으로 결합이 가능하여 크기가 간소화된 형태를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 일체형 구동 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 브레이크 일체형 구동 모듈의 결합된 형태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구동 모듈 정지 상태와 관련한 디스크 고정 힌지 상태를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크 운동을 위한 디스크 고정 힌지 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크를 포함하는 일부 구성들의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크를 포함하는 일부 구성들의 결합된 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 일체형 구동 모듈의 동작 방법을 설명하는 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 일체형 구동 모듈의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 브레이크 일체형 구동 모듈의 결합된 형태를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 구동 모듈(100)은 예컨대, 제1 모터 하우징(110a), 제2 모터 하우징(110b), 제1 베어링(120a), 제2 베어링(120b), 고정 디스크(130), 브레이크 디스크(140), 예압 디스크(150), 회전자(170a)와 회전축(160), 고정자(170b)를 포함하며, 디스크 고정 힌지(180) 및 솔레노이드(190)를 포함할 수 있다.

상술한 구동 모듈(100)은 예컨대, 제1 모터 하우징(110a), 제1 베어링(120a), 고정 디스크(130), 회전자(170a)에 고정되는 브레이크 디스크(140) 및 예압 디스크(150), 회전자(170a)가 회전 가능하도록 삽입되는 고정자(170b), 제2 베어링(120b) 및 제2 모터 하우징(110b)을 포함할 수 있다. 그리고 구동 모듈(100)은 브레이크 디스크(140)의 동작 상태를 제어하는 디스크 고정 힌지(180) 및 솔레노이드(190)가 배치되데, 디스크 고정 힌지(180)가 브레이크 디스크(140)에 수직하게 배치될 수 있다. 상술한 구성의 구동 모듈(100)은 브레이크 시스템을 구성하는 고정 디스크(130), 브레이크 디스크(140) 및 예압 디스크(150)가 중앙에 일정 크기의 홀이 마련되고, 해당 홀을 회전자(170a)가 관통하는 형태로 배치될 수 있다. 브레이크 시스템을 구성하는 고정 디스크(130), 브레이크 디스크(140) 및 예압 디스크(150)들은 일정 크기 이상의 마찰력 제공을 위해 일정 크기의 강성과 연성 등을 가지는 금속 재질로 마련될 수 있다. 또는 브레이크 시스템을 구성하는 디스크들은 금속 재질 이외에 일정 크기의 마찰력을 제공하면서, 마찰 과정에서 부서지거나 깨지지 않는 재질로 마련될 수도 있다.

제1 모터 하우징(110a)은 예컨대, 내측에 제1 베어링(120a)이 놓이고, 제1 베어링(120a), 고정 디스크(130) 및 제1 베어링(120a)을 관통하는 회전자(170a) 일부가 배치될 수 있다. 이러한 제1 모터 하우징(110a)은 제1 베어링(120a) 또는 제1 베어링(120a)을 감싸는 고정 디스크(130)가 놓일 수 있도록 내측에 다단의 단층부가 마련될 수 있다. 제1 모터 하우징(110a)은 예컨대 중심부 내측에 일정 홀이 마련되어 상술한 제1 베어링(120a) 또는 제1 베어링(120a)을 감싸는 고정 디스크(130)가 배치될 수 있도록 마련되며, 전체적으로 중앙에 홀이 형성된 원판형일 수 있다.

제2 모터 하우징(110b)은 제1 모터 하우징(110a)과 쌍으로 배치되며, 내측에 브레이크 디스크(140), 예압 디스크(150), 회전자(170a), 회전축(160), 고정자(170b), 제2 베어링(120b) 등이 배치되도록 다단의 단층부가 마련될 수 있다. 또한 제2 모터 하우징(110b)의 내측 일정 영역에는 디스크 고정 힌지(180)와 솔레노이드(190)가 배치될 수 있다. 이러한 제2 모터 하우징(110b)은 상술한 구성들(예: 디스크들, 회전자(170a), 회전축(160), 고정자(170b), 제2 베어링(120b) 등이 배치되는 다단의 단층부를 형성하는 홀이 형성된 원판형일 수 있다. 제2 모터 하우징(110b)의 전체 크기는 제1 모터 하우징(110a)의 크기와 유사하게 마련될 수 있다. 상술한 제1 모터 하우징(110a) 및 제2 모터 하우징(110b)의 크기 또는 형상은 구동 모듈(100)이 적용되는 시스템의 종류 및 크기에 따라 다양한 형태와 크기를 가질 수 있다.

제1 베어링(120a)은 제1 모터 하우징(110a)과 고정 디스크(130) 사이 또는 제1 모터 하우징(110a)과 브레이크 디스크(140) 사이에 배치된다. 한 예시로서, 제1 베어링(120a)의 크기가 고정 디스크(130) 내측에 마련된 홀의 크기에 대응하도록 마련되는 경우, 제1 베어링(120a)은 고정 디스크(130) 내측에 배치될 수 있다. 이러한 제1 베어링(120a)은 내측으로 관통되는 회전자(170a)가 회전 운동을 할 수 있도록 지원할 수 있다. 즉, 제1 베어링(120a)의 외측은 고정 디스크(130)와 함께 제1 모터 하우징(110a)에 장착되어 고정되며, 제1 베어링(120a)의 내측은 회전자(170a)가 삽입되어 회전 가능하도록 베어링이 마련될 수 있다.

제2 베어링(120b)은 제2 모터 하우징(110b) 내측에 삽입 고정되어 회전자(170a)의 타측과 맞물리도록 배치될 수 있다. 그리고 제2 베어링(120b)은 삽입된 회전자(170a)가 고정자(170b)를 기반으로 회전 운동하는 동안 해당 회전 운동이 유지되도록 지원할 수 있다. 제1 베어링(120a) 및 제2 베어링(120b)은 그 크기가 동일 또는 유사하게 마련될 수 있다. 또는 구동 모듈(100)의 설계 상황에 따라 제1 베어링(120a) 및 제2 베어링(120b)은 서로 다른 크기를 가질 수도 있다.

고정 디스크(130)는 중앙에 홀이 형성된 원형의 띠 형상일 수 있다. 중앙의 홀의 크기는 예컨대 회전자(170a)의 크기보다 큰 형상일 수 있다. 이러한 고정 디스크(130)는 구동 모듈(100)에 일측 예컨대 제1 모터 하우징(110a) 일측에 고정된다. 고정 디스크(130)는 제1 모터 하우징(110a)과 브레이크 디스크(140) 사이에 배치될 수 있다. 고정 디스크(130)는 내측에 단턱이 마련되어 제1 베어링(120a)을 감싸도록 마련될 수 있다. 또는 고정 디스크(130)는 제1 베어링(120a)의 외주면 크기와 동일한 크기의 내부 홀을 가지고, 내부에 제1 베어링(120a)이 삽입된 구조를 가질 수 있다. 고정 디스크(130)는 브레이크 디스크(140)와 접촉되어 회전자(170a)의 정지력을 제공하는 구성일 수 있다. 이와 관련하여, 고정 디스크(130)는 일정 재질 예컨대 금속 재질 등으로 마련될 수 있다.

브레이크 디스크(140)는 모터의 회전축(160)에 고정된다. 이러한 브레이크 디스크(140)는 중앙에 홀이 마련된 원형의 띠 형상일 수 있다. 브레이크 디스크(140)는 고정 디스크(130)와 예압 디스크(150) 사이에 배치될 수 있다. 브레이크 디스크(140)의 중앙 홀의 크기는 회전자(170a)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 추가적으로 브레이크 디스크(140)는 외주면에서 바깥쪽 방향으로 돌출된 적어도 하나의 고정 단자들을 포함할 수 있다. 예컨대, 브레이크 디스크(140)는 8개의 고정 단자들을 포함할 수 있다. 여기서 브레이크 디스크(140)의 형상이 고정 단자의 개수에 한정되는 것은 아니다. 고정 단자들은 브레이크 디스크(140)의 두께와 유사한 두께를 가지며 형성될 수 있다. 도시된 도면에서는 고정 단자들이 원형 띠에 가까운 위치의 두께가 일정 거리 이격된 위치의 두께보다 크게 형성된 형태를 예시하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것을 아니다. 예컨대, 고정 단자들은 끝부분과 시작부가 동일한 굵기 또는 넓이를 가지며 마련될 수도 있고, 반대로 끝부분이 시작부보다 넓은 면적을 가지며 형성될 수도 있다.

디스크 고정 힌지(180)가 브레이크 디스크(140)를 고정시키는 상태일 경우, 브레이크 디스크(140)의 고정 단자들은 디스크 고정 힌지(180)의 일측과 맞물리거나 걸리도록 배치될 수 있다. 브레이크 디스크(140)는 예압 디스크(150)에 의해 고정 디스크(130) 방향으로 가압될 수 있으며, 이 경우 브레이크 디스크(140)의 원형 띠의 전면이 고정 디스크(130)의 전면 또는 예압 디스크(150)의 전면과 마찰되어 정지력을 발생시킬 수 있다. 브레이크 디스크(140)에서 발생한 정지력은 브레이크 디스크(140)가 고정된 회전자(170a)에 전달되고, 이에 따라, 구동 모듈(100)의 회전 동작이 정지될 수 있다.

예압 디스크(150)는 회전자(170a) 일측에 일시적으로 고정되고, 예압 스프링을 기반으로 전후 방향(z축 방향 또는 -z축 방향, 또는 브레이크 디스크(140)가 위치한 방향 또는 브레이크 디스크(140) 위치한 지점과 반대 방향)으로 이동될 수 있다. 이러한 예압 디스크(150)는 예컨대, 회전자(170a)의 직경보다 큰 형상으로 마련되며, 예압 스프링의 동작에 대응하여 브레이크 디스크(140)를 고정 디스크(130) 방향으로 가압할 수 있다. 한 예시로서, 예압 디스크(150)는 중앙에 홀이 마련된 원형 띠 형상이며, 원형의 띠 전면은 브레이크 디스크(140)와 마주보도록 배치되고, 원형의 띠 후면은 회전축(160)의 예압 스프링과 마주보도록 배치될 수 있다. 예압 디스크(150) 후면에는 적어도 하나의 돌기가 마련되고, 해당 돌기는 회전축(160)에 마련된 적어도 하나의 홈에 삽입될 수 있다.

회전자(170a)는 회전축(160)을 감싸도록 배치되며, 고정자(170b) 안쪽에 배치된다. 회전자(170a)는 고정자(170b)의 자기장 변화에 대응하여 회전할 수 있다. 회전자(170a)는 예컨대 원기둥 형상일 수 있으며, 중앙에 빈 홀에는 축이 삽입될 수 있다. 이러한 회전자(170a)의 중심부 또는 중심부 인접 영역에 회전축(160)이 배치될 수 있다.

회전축(160)은 회전자(170a)가 중앙에 배치되는 구조를 가질 수 있다. 회전축(160)에는 적어도 하나의 예압 스프링이 삽입되는 스프링 삽입 홈과, 예압 디스크(150)에 마련된 돌기들이 삽입되는 돌기 삽입 홈을 포함할 수 있다. 예압 디스크(150)를 브레이크 디스크(140) 방향으로 이동시키기 위하여 회전축(160)은 고정되고, 전후 방향(예: -Z축 방향 또는 Z 방향)으로 이동 가능하도록 마련될 수 있다. 또는 회전축(160)은 스프링 삽입 홈이 예압 스프링을 전후 방향으로 이동시킬 수 있는 구조물을 포함하고, 구동 모듈(100) 제어와 관련한 시스템의 제어 신호에 대응하여 예압 디스크(150)를 브레이크 디스크(140) 방향으로 이동시킬 수 있다. 이 경우, 예압 디스크(150)는 브레이크 디스크(140)를 고정 디스크(130) 방향으로 가압하면서, 회전자(170a)의 회전 운동을 정지시키도록 지원할 수 있다.

고정자(170b)는 회전자(170a)의 일부가 삽입 배치되도록 중앙에 홀이 마련되고, 홀의 측벽에는 회전자(170a)의 회전 운동을 위한 전자석이 배치될 수 있다. 예컨대, 고정자(170b)는 회전자(170a)의 외벽과 일정 간격 이격된 형태로 배치되고, 외부에서 공급되는 전기를 자기장으로 변환하여 회전자(170a)의 운동을 지원할 수 있다. 이러한 고정자(170b) 내측에는 전기 공급에 따라 극성이 변화되는 전자석이 배치될 수 있다. 고정자(170b)는 예컨대, 제2 모터 하우징(110b) 일측에 삽입 고정될 수 있다.

디스크 고정 힌지(180)는 브레이크 디스크(140)를 고정시킬 수 있는 일정 위치 예컨대, 브레이크 디스크(140)에 마련된 고정 단자들과 접촉 가능한 위치에 배치될 수 있다. 이러한 디스크 고정 힌지(180)는 브레이크 디스크(140)의 고정 단자들의 회전을 방지시킬 수 있도록 브레이크 디스크(140)와 수직한 일정 위치에 배치될 수 있다. 디스크 고정 힌지(180)는 일정 부위가 솔레노이드(190) 동작에 대응하여 위치가 변경됨으로써 브레이크 디스크(140)의 고정 단자들과 접촉되는 형태로 배치되거나 브레이크 디스크(140)가 이동 가능한 형태로 배치될 수 있다.

솔레노이드(190)는 일부가 제2 모터 하우징(110b)의 내측부에 고정 배치되고, 나머지 일부가 제2 모터 하우징(110b)의 외곽으로 노출되도록 마련될 수 있다. 이러한 솔레노이드(190)는 디스크 고정 힌지(180)의 동작 상태를 제어하여 브레이크 디스크(140)의 고정 단자들 중 적어도 하나가 디스크 고정 힌지(180)에 접촉되도록 제어할 수 있다. 또는 솔레노이드(190)는 디스크 고정 힌지(180)의 동작을 상태를 제어하여 브레이크 디스크(140)가 운동 가능한 상태가 되도록 제어할 수 있다.

상술한 구동 모듈(100)의 고정 상태 및 운동 가능 상태에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구동 모듈 정지 상태와 관련한 디스크 고정 힌지 상태를 설명하는 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크 운동을 위한 디스크 고정 힌지 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 제1 모터 하우징과 제2 모터 하우징을 제외한 구동 모듈(100)은 회전자(170a), 제1 베어링(120a), 고정 디스크(130), 브레이크 디스크(140), 예압 디스크(150), 회전축(160), 고정자(170b), 제2 베어링(120b)을 포함하고, 브레이크 디스크(140) 고정 및 운동 가능 상태 제어를 위해 디스크 고정 힌지(180) 및 솔레노이드(190)를 포함할 수 있다.

디스크 고정 힌지(180)는 솔레노이드(190)의 동작에 따라 전후 방향으로 이동 가능한 고정부(181), 고정부(181)를 지지하는 지지 바디(183), 지지 바디(183) 일측과 고정부(181) 사이에 배치되는 탄성 부재(185)를 포함할 수 있다. 고정부(181)는 예컨대, 전단에 일정 두께의 판형 고정 전단부가 배치되고, 후단에 일정 두께의 판형 고정 후단부가 배치되며, 고정 전단부와 고정 후단부를 연결하는 길이바를 포함할 수 있다. 길이바는 지지 바디(183) 내측에 형성된 관통홀을 통하여 지지 바디(183)의 전후면에 고정부(181)가 배치되도록 지지한다. 지지 바디(183)와 고정 후단부 사이에는 길이바를 감싸는 형태로 탄성 부재(185)가 배치될 수 있다. 지지 바디(183)는 예컨대, 제2 모터 하우징(110b) 등에 고정될 수 있다. 이에 따라, 지지 바디(183)가 고정된 상태에서 탄성 부재(185)가 고정부(181)의 고정 후단부에 탄성을 가함으로써, 고정부(181)는 길이바 영역 중 고정 후단부에 가깝게 배치된 영역이 노출되는 상태를 가질 수 있다. 이때, 고정 후단부는 솔레노이드(190)의 조절봉에 대면되거나 또는 접촉되는 상태가 되도록 배치될 수 있다. 고정 전단부는 탄성 부재(185)에 의해 고정 후단부가 지지 바디(183)를 기준으로 후면 방향(예: Z축 방향)으로 밀려나면서, 브레이크 디스크(140)의 고정 단자들 중 적어도 하나가 접촉되는 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라, 고정 전단부의 측면과 브레이크 디스크(140)의 고정 단자가 접촉되어 브레이크 디스크(140)가 고정된 상태를 가질 수 있다.

도 4를 참조하면, 구동 모듈(100)의 동작을 제어하는 시스템에서 솔레노이드(190) 동작 제어를 위한 제어 신호를 솔레노이드(190)에 전달함으로써, 솔레노이드(190)의 조절봉은 일정 방향 예컨대 디스크 고정 힌지(180)의 전면 방향(예: -Z축 방향)으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 조절봉의 끝단에 접촉된 고정 후단부가 지지 바디(183)쪽으로 이동하면서 고정 전단부가 지지 바디(183)와 멀어지도록 배치될 수 있다. 이때, 지지 바디(183)와 고정 후단부 사이에 배치된 탄성 부재(185)는 압축된 상태로 배치될 수 있다.

한편, 고정 전단부가 전면 방향으로 이동함에 따라, 고정 전단부와 지지 바디(183) 사이에는 길이바가 일정 길이만큼 노출될 수 있다. 결과적으로, 고정 전단부와 접촉되던 브레이크 디스크(140)의 고정 단자들은 고정 전단부와 엇갈려 배치됨에 따라, 일정 방향으로 회전될 수 있다.

상술한 바와 같이, 브레이크 디스크(140)는 모터의 회전자(170a)에 고정되어 있으며, 디스크 고정 힌지(180)는 탄성 부재(185)에 의해서 Z축 방향으로 예압이 걸려 있는 상태에서, 구동 모듈(100)의 정지 상태에 대응하여 브레이크 디스크(140)가 디스크 고정 힌지(180)에 맞물리게 되어 모터가 정지 상태로 유지될 수 있다. 또한, 구동 모듈(100)은 솔레노이드(190)가 동작하게 되면 디스크 고정 힌지(180)를 ??Z축 방향으로 동작시키며, 브레이크 디스크(140)가 자유롭게 이동할 수 있도록 지원할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크를 포함하는 일부 구성들의 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 디스크를 포함하는 일부 구성들의 결합된 상태를 나타낸 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 회전축(160)의 일측에는 도시된 바와 같이 복수개의 예압 스프링(161)들이 일정 간격 이격된 위치에 배치되며, 예압 디스크(150)의 후면과 대면되도록 배치될 수 있다. 추가적으로, 예압 스프링(161)들이 배치된 위치와 인접된 영역에 적어도 하나의 돌기 삽입 홈들이 마련될 수 있다. 돌기 삽입 홈들은 예압 디스크(150)의 후면부에 일정 간격으로 이격된 위치에 배치된 적어도 하나의 돌기들이 삽입될 수 있다. 회전축(160)의 적어도 하나의 돌기 삽입 홈 및 예압 디스크(150)의 적어도 하나의 돌기가 서로 체결됨에 따라, 예압 디스크(150)가 회전하는 브레이크 디스크(140)를 가압하면서도 위치가 고정 유지될 수 있다. 또한 적어도 하나의 예압 스프링(161)이 예압 디스크(150)를 지지하는 탄성을 제공함으로써, 브레이크 디스크(140)와 접촉하는 과정에서 상대적으로 부드럽게 마찰될 수 있도록 지원할 수 있다.

예압 디스크(150)가 예압 스프링(161)의 탄성 지지를 받으면서 브레이크 디스크(140)를 가압하게 되면, 브레이크 디스크(140)는 고정 디스크(130)의 전면과 마찰될 수 있다. 이때, 브레이크 디스크(140)는 고정 디스크(130)와 마찰 과정에서 다시 예압 디스크(150) 방향으로 반작용 힘이 가해지며, 이때, 예압 스프링(161)들의 탄성력이 해당 반작용의 힘을 흡수하면서 급격한 마찰력을 상쇄시킬 수 있다. 이에 따라, 상술한 브레이크 시스템은 예압 디스크(150)를 지지하는 예압 스프링(161)들의 역할에 의해 브레이크 디스크(140)가 고정 디스크(130)와 예압 디스크(150) 사이에서 상대적으로 보다 부드럽게 마찰하게 되며, 이에 따라 구동 모듈(100)에 가하는 데미지를 최소화할 수 있다.

상술한 브레이크 시스템에서 구동 모듈(100)은 예압 스프링(161)의 탄성력, 예압 스프링(161)의 개수 등을 조절하여 회전자(170a)의 정지력 크기 또는 정지력 동작 과정에서의 마찰 상태 등을 조절할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 구동 모듈(100)은 보다 경화된 탄성력을 가지는 예압 스프링(161)들(예: 탄성계수가 낮은 탄성 부재 또는 탄력도가 낮은 탄성 부재)을 배치하거나, 보다 많은 개수의 예압 스프링(161)을 배치함으로써, 예압 디스크(150)를 보다 견고하게 지지함으로써, 순간적인 브레이크 디스크(140)의 마찰력을 높일 수 있다. 또는 본 발명의 구동 모듈(100)은 보다 연화된 탄성력을 가지는 예압 스프링(161)들(예: 탄성계수가 높은 탄성 부재 또는 탄력도가 높은 탄성 부재)을 배치하거나, 보다 적은 개수의 예압 스프링(161)을 배치함으로써, 브레이크 디스크(140)의 순간 마찰력을 줄임으로써, 회전자(170a) 정지에 소요되는 시간을 늘리되, 시스템 데미지는 줄일 수 있다.

다양한 예시로서, 회전축(160)은 적어도 하나의 예압 스프링(161)의 이동(예: 예압 디스크(150)를 브레이크 디스크(140) 방향으로 이동하거나 또는 반대 방향으로 이동)을 제어하여, 예압 디스크(150)에 가하는 예압 스프링(161)의 탄성력을 조절할 수 있다. 예컨대, 상대적으로 높은 순간 마찰력을 요구하는 경우, 구동 모듈(100)의 시스템은 예압 스프링(161)의 접힘 크기를 늘리도록(많이 접히도록) 예압 스프링(161)을 가압시킬 수 있다. 또는 구동 모듈(100)의 시스템은 예압 스프링(161)의 접힘 크기를 낮추도록(적게 접히도록) 예압 스프링(161)을 가입시킬 수 있다. 이와 관련하여, 회전축(160)의 예압 스프링(161)이 배치되는 스프링 삽입 홈에는 예압 스프링(161)을 전후 방향으로 이동시킬 수 있는 액추에이터가 배치될 수 있다. 다양한 예시로서, 구동 모듈(100)의 시스템은 회전축(160)을 이동시켜 예압 디스크(150)가 브레이크 디스크(140)를 가압하도록 제어할 수 있다. 이때, 구동 모듈(100)의 시스템은 설정에 대응하여 예압 디스크(150)에 가하는 힘의 크기를 조절하여 상대적으로 큰 정지력을 발생시키거나 또는 상대적으로 적은 정지력을 발생시키도록 제어할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구동 모듈(100)은 모터 회전축(160)에 구성된 홀에 적용되는 예압 스프링(161)의 숫자를 변경하여 쉽게 정지력 조절이 가능하게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 구동 모듈(100)은 큰 중공을 가진 브레이크 개발이 가능하도록 지원하며, 브레이크의 정지력을 조절하는 부분과 브레이크 디스크를 고정하는 힌지를 직각으로 구성하여 정지력의 크기와 상관없이 작은 힘으로 힌지 구동이 가능하도록 지원할 수 있다. 이에 따라, 브레이크 디스크(140) 고정에 작은 힘을 가진 동력원을 사용할 수 있으므로, 구동 모듈(100)의 발열을 줄일 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 일체형 구동 모듈의 동작 방법을 설명하는 도면이다.

도 7을 참조하면, 단계 401에서, 구동 모듈(100) 제어와 관련한 시스템(예: 컴퓨팅 장치, 프로세서, 마이콤 등)은 구동 모듈(100)의 회전 동작이 요청되는지 확인할 수 있다. 401 단계에서 구동 모듈(100) 동작을 요청하지 않는 상태 또는 구동 모듈(100)이 정지된 상태를 유지하도록 요청되는 경우, 단계 403에서와 같이, 시스템은 솔레노이드(190)의 동작을 중지시켜 디스크 고정 힌지(180)의 고정 전단부가 브레이크 디스크(140)의 고정 단자들과 접촉된 상태를 유지하도록 제어할 수 있다.

401 단계에서, 구동 모듈(100) 동작을 요청한 상태가 발생하면, 시스템은 단계 405에서 솔레노이드(190)를 동작시켜, 디스크 고정 힌지(180)의 고정 전단부가 일 방향 예컨대 -Z축 방향 또는 전방 방향으로 이동되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 구동 모듈(100)의 고정 전단부는 브레이크 디스크(140)의 고정 단자들과 비접촉된 상태를 가질 수 있다.

디스크 고정 힌지(180)의 동작 제어가 수행된 후, 고정 전단부와 고정 단자들이 비접촉된 상태가되면, 단계 407에서, 시스템은 전원을 고정자(170b) 등에 공급하여 회전자(170a)가 회전 운동하도록 제어할 수 있다. 이후, 시스템은 단계 409에서, 구동 모듈(100) 중지를 요청하는 입력 신호가 발생하는지 확인할 수 있다. 구동 모듈(100) 중지 요청이 없는 경우, 시스템은 단계 407로 분기하여 이하 동작을 재수행할 수 있다.

구동 모듈(100) 중지를 요청하는 입력 신호가 발생하면, 단계 411에서, 시스템은 예압 디스크(150)를 이용하여 브레이크 디스크(140)를 고정 디스크(130) 방향으로 가압시킬 수 있다. 이에 따라, 브레이크 디스크(140)는 예압 디스크(150)와 고정 디스크(130) 간의 마찰을 일으켜 브레이크 디스크(140)에 고정 연결된 회전자(170a)의 운동을 중지시킬 수 있다.

구동 모듈(100)의 동작이 중지하면, 시스템은 단계 413에서, 솔레노이드(190)를 제어하여 디스크 고정 힌지(180)의 고정 전단부가 브레이크 디스크(140)의 고정 단자들과 접촉되는 상태가 되도록 제어할 수 있다. 예컨대, 시스템은 솔레노이드(190)의 조절봉을 원위치 시키거나 솔레노이드(190)의 동작에 필요한 전원 공급을 중지시켜, 디스크 고정 힌지(180)에 배치된 탄성 부재에 의한 원 위치 복귀를 지원할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

100 : 구동 모듈 110a, 110b : 모터 하우징
120a, 120b : 베어링 130 : 고정 디스크
140 : 브레이크 디스크 150 : 예압 디스크
160 : 회전축 170a : 회전자
170b : 고정자 180 : 디스크 고정 힌지
190 : 솔레노이드

Claims (6)

1. 모터 하우징 내측에 고정되는 고정 디스크;
   상기 고정 디스크와 대면되며 회전자의 출력축에 고정되는 브레이크 디스크;
   상기 브레이크 디스크에 대면되며, 회전축에 마련된 적어도 하나의 홈에 삽입되는 적어도 하나의 돌기가 후면에 형성된 예압 디스크;
   상기 회전축에 형성된 스프링 삽입 홈에 배치되어 상기 예압 디스크의 후면에 대면되게 배치되며, 상기 예압 디스크의 전후 운동을 지원하는 적어도 하나의 예압 스프링;
   상기 회전자가 삽입되며 상기 회전자의 회전 운동을 위한 전자석이 배치된 고정자;
   상기 브레이크 디스크에 마련된 고정 단자와 접촉 가능하도록 마련되며, 솔레노이드의 동작에 따라 이동하여 상기 고정단자와 접촉 또는 비접촉하는 고정부, 상기 고정부를 지지하는 지지 바디 및 상기 지지 바디의 일측과 상기 고정부 사이에 배치된 탄성 부재를 포함하는 디스크 고정 힌지; 및
   상기 디스크 고정 힌지를 동작시키는 솔레노이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 일체형 구동 모듈.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 예압 디스크는
   상기 예압 스프링의 동작에 따라 상기 브레이크 디스크를 상기 고정 디스크 방향으로 가압하여 상기 브레이크 디스크가 상기 고정 디스크와 상기 예압 디스크 사이의 마찰에 의해 브레이킹 동작을 수행하도록 지원하는 것을 특징으로 하는 브레이크 일체형 구동 모듈.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

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