KR101377998B1 - 스프링 브레이크 액튜에이터를 위한 매끄러운 보어의 동적 중심 밀봉 - Google Patents

스프링 브레이크 액튜에이터를 위한 매끄러운 보어의 동적 중심 밀봉 Download PDF

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Abstract

제 1 표면을 제 2 표면에 밀봉시키기 위한 동적 중심 밀봉을 가진 스프링 브레이크 액튜에이터를 위한 밀봉 조립체의 제조 방법 및 밀봉 조립체가 개시된다. 밀봉 조립체는 매끄러운 구멍 또는 보어(bore)에 밀봉되는 동적 밀봉 요소들을 가지는데, 밀봉 요소 또는 요소 적층부는 중앙 푸쉬로드 또는 중앙 튜브를 위한 베어링에 의하여 각각의 단부상에서 구멍 또는 보어 안에 보유된다.

Description

스프링 브레이크 액튜에이터를 위한 매끄러운 보어의 동적 중심 밀봉{Smooth bore dynamic center seal for spring brake actuator}
본 발명은 제 1 표면을 제 2 표면에 밀봉하기 위한 동적 중심 밀봉(dynamic center seal)을 가진 스프링 브레이크 액튜에이터를 위한 밀봉 조립체에 관한 것이다.
버스, 트럭, 트레일러와 같은 차량 및 다른 중장비 차량 또는 그와 유사한 것을 위한 공기 브레이크 시스템은 통상적으로 압축 공기의 선택적인 적용에 의해 작동되는 액튜에이터 조립체로써 작동되는 드럼 조립체 및 브레이크 슈우를 포함한다. 통상적인 공기 브레이크 액튜에이터들은 서비스 브레이크 액튜에이터 및 스프링 유형의 비상 브레이크 액튜에이터를 가지는데, 서비스 브레이크 액튜에이터는 압축 공기의 적용에 의해 정상 구동 조건하에서 브레이크를 작동시키기 위한 것이고, 스프링 유형의 비상 브레이크 액튜에이터는 공기 압력이 방출되었을 때 브레이크들의 작동을 일으킨다. 비상 브레이크 액튜에이터는 공기가 방출되었을 때 브레이크의 적용을 강제하는 강력한 압축 스프링을 포함한다.
주차 브레이크를 적용할 때, 스프링 브레이크 액튜에이터 압력은 압력 챔버로부터 배출되고 강한 힘의 압축 스프링은 스프링 피스톤 및 다이아프램을 스프링 브레이크 액튜에이터와 서비스 브레이크 액튜에이터 사이의 분할벽을 향하여 민다. 이러한 위치에서, 스프링 피스톤에 연결된 액튜에이터 로드는 전방으로 밀려져서 구동 중심벽을 통하여 서비스 섹션(service section)으로 연장되어 주차 또는 비상 브레이크를 적용하고 따라서 차량은 정지되거나 또는 주차 상태로 유지된다. 주차 브레이크를 해제하려면, 압력 챔버가 대기(atmosphere)에 대하여 폐쇄되고 가압된 공기가 스프링 브레이크 액튜에이터의 압력 챔버 안으로 도입되어 압력 챔버를 팽창시킴으로써, 다이아프램 및 스프링 피스톤을 스프링 브레이크 액튜에이터 하우징의 대향하는 단부를 향하여 움직이고, 그에 의하여 강력한 압축 스프링을 압축시킨다.
미국 특허 US 6,006,651 (Pierce 외)는 액튜에이터를 가진 스프링 브레이크를 개시하는데, 이것은 적어도 하나의 O 링 밀봉을 수용하는 적어도 하나의 고리형 요부를 가진 베어링이 제공된 개구(opening)를 가진다. 미국 특허 US 5,377,579 (Pierce 외)는 하나 또는 그 이상의 O 링 밀봉을 가진 액튜에이터를 구비한 스프링 브레이크를 개시하는데, O 링 밀봉을 통하여 스프링 브레이크 액튜에이터 로드가 왕복한다.
미국 특허 US 3,977,308 (Swander, Jr 외)은 개구를 가진 브레이크 액튜에이터를 개시하는데, 여기에서 리테이너 링(retainer ring)이 위치되어 상기 개구에 위치된 나일론 및 소형 밀봉(seal) 또는 O 링을 보유한다. 미국 특허 US 3,813,994 (Swander, Jr. 외)는 링에 의해 보유된 가이드 부싱(guide bushing) 및 밀봉을 가지는 스프링 브레이크 액튜에이터를 개시한다. 미국 특허 출원 No. 2008/0083325 A1 (Scheckelhoff 외)는 구멍 안에서의 연결 샤프트의 유체 왕복을 위한 밀봉 및 베어링을 가지는 스프링 브레이크 액튜에이터를 개시한다. 미국 특허 출원 No. 2007/0034465 A1 (Thompson 외)은 푸쉬 로드와 맞물리는 밀봉 부재를 가지는 스프링 브레이크 푸쉬 로드를 위한 유연성 부싱 조립체를 개시한다. Thompson 등은 쓰레드 섹션(threaded section)을 개시한다. 미국 특허 출원 No. 2007/0131498 A1 에서 Li 등은 푸쉬 로드 둘레에 위치된 하나 또는 그 이상의 O 링 밀봉의 밀봉 부재를 개시한다.
그러나, 상기 언급된 특허들중 어느 것도 매끄러운 구멍, 보어(bore) 또는 공동(cavity) 안에서 밀봉하는 동적 밀봉 요소(dynamic sealing elements)들을 포함하는 스프링 브레이크 중심 밀봉 디자인을 개시하지 않는데, 상기 디자인에서는 밀봉 요소 또는 요소 적층체가 중앙 푸쉬로드 또는 중앙 튜브를 위한 베어링에 의하여 각각의 단부에서 구멍, 보어 또는 공동 안에 유지된다.
더욱이, 상기 언급된 특허들중 어느 것도, 2 개의 밀봉 요소들 사이에 밀봉 요소 분리부를 가지는 스프링 브레이크 중심 밀봉 디자인을 개시하지 않는데, 상기 디자인은 홈(groove)이 아닌 관통 구멍이기 때문에 매끄러운 구멍 또는 보어 또는 공동과의 밀봉을 위한 적절한 표면 마무리를 달성하는데 복잡한 기계 가공이 덜 필요하다.
종래 기술에서는 상기와 같은 디자인을 개시하지 않으므로, 그러한 밀봉 조립체를 만들기 위한 방법 및 밀봉 조립체를 제공하는 것이 소망스럽다.
매끄러운 구멍 또는 보어 안에서 밀봉하는 동적 밀봉 요소들과 관련된 스프링 브레이크 중심 밀봉 디자인을 제공하는 것도 더욱 소망스러우며, 밀봉 요소 또는 밀봉 적층부는 중앙 푸쉬로드 또는 중앙 튜브를 위한 베어링에 의하여 각각의 단부에서 구멍 또는 보어 안에 보유된다.
또한 2 개의 밀봉 요소들 사이에 밀봉 요소 분리부를 가짐으로써, 홈이 아닌 관통 구멍이기 때문에 매끄러운 구멍 또는 보어 디자인과의 밀봉을 위한 적절한 표면 마무리를 달성하는데 복잡한 기계 가공이 덜 필요한 스프링 브레이크 중심 밀봉 디자인을 제공하는 것이 더욱 소망스럽다.
따라서, 본 발명의 목적은 제 1 표면을 제 2 표면에 밀봉하기 위한 동적 중심 밀봉을 가지는 밀봉 조립체 및 그것을 만드는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래 기술의 문제점을 극복하는 밀봉 조립체 및 그러한 밀봉 조립체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 매끄러운 구멍 또는 보어 안에서 밀봉하는 동적 밀봉 요소들을 포함하는 스프링 브레이크 중심 밀봉 디자인을 제공하는 것으로서, 밀봉 요소 또는 요소 적층체는 중앙 푸쉬로드 또는 중앙 튜브를 위한 베어링에 의해 각각의 단부상에서 구멍 또는 보어 안에 보유된다. 보어(bore), 구멍 또는 공동(cavity)는 적용예를 통하여 상호 교체 가능하게 이용될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 2 개의 밀봉 요소들 사이에 밀봉 요소 분리부를 가지는 스프링 브레이크 중심 밀봉 디자인을 제공하는 것으로서, 이것은 구멍 또는 보어가 홈이 아닌 관통공이기 때문에, 매끄러운 구멍 또는 보어 디자인과의 밀봉을 위한 적절한 표면 마무리를 달성하는데 덜 복잡한 기계 가공이 필요하다.
본 발명의 다른 목적은 그러한 밀봉 조립체를 가지는 스프링 브레이크 액튜에이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제 1 밀봉 표면과 제 2 밀봉 표면 사이에 위치된 구멍을 가지는 밀봉 조립체를 제공하는 것으로서, 이것은 또한 구멍 안에 위치된 2 개의 밀봉 요소들 및 구멍 안에서 2 개의 밀봉 요소들 사이에 위치된 하나의 밀봉 요소 분리부를 가진다.
상기의 목적 및 다른 목적들은 스프링 브레이크에 밀봉을 형성하기 위한 조립체를 제공함으로써 달성되는데, 상기 조립체는 제 1 표면을 가진 제 1 구성 요소, 제 2 표면을 가지는 제 2 구성 요소, 제 1 표면과 제 2 표면 사이에 위치된 공동, 공동 안에 위치된 하나 또는 그 이상의 밀봉 요소들 및, 공동 안에 위치된 하나 또는 그 이상의 보유용 요소들을 구비하고, 하나 또는 그 이상의 보유용 요소들은 하나 또는 그 이상의 밀봉 요소들을 공동 안에 보유하고, 하나 또는 그 이상의 밀봉 요소들은 제 1 표면을 제 2 표면에 밀봉하기 위하여 밀봉을 제공한다.
하나 또는 그 이상의 밀봉 요소들의 직경은 제 1 표면과 제 2 표면 사이의 거리보다 클 수 있다.
조립체는 하나 또는 그 이상의 밀봉 요소 분리부들을 더 포함할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 밀봉 요소 분리부들은 하나 또는 그 이상의 밀봉 요소들을 서로로부터 분리시킬 수 있다. 하나 또는 그 이상의 밀봉 요소 분리부들, 하나 또는 그 이상의 밀봉 요소들 및 하나 또는 그 이상의 보유 요소들의 조합된 폭은 공동의 폭보다 클 수 있다.
공동은 원형일 수 있고 전체에 걸쳐서 동등한 직경을 가질 수 있다. 하나 또는 그 이상의 보유 요소들은 공동의 단부들을 따라서 위치될 수 있다.
하나 또는 그 이상의 밀봉 요소 분리부들은 공동 안에서 자유 부동(free floating)되거나 또는 보유될 수 있다. 공동은 매끄러울 수 있다. 구성 요소의 제 1 표면도 매끄러울 수 있다. 제 2 표면도 매끄러울 수 있다.
하나 또는 그 이상의 밀봉 요소들은 정사각형 링, O 링, 쿼드 링(quad ring), 립 시일(lip seal), 또는 그들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 보유 요소들은 베어링일 수 있다.
형성된 밀봉은 동적(dynamic)일 수 있다. 공동은 관통공(through hole)일 수 있고, 드릴, 밀(mill), 선반, 또는 다른 유사한 기계에 의해 만들어질 수 있다.
제 1 구성 요소는 푸쉬로드(pushrod)일 수 있다. 제 2 구성 요소는 중앙 동체(center body) 일 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 차량의 주차 브레이크를 적용하기 위한 스프링 브레이크 액튜에이터를 제공함으로써 달성되는데, 이것은 제 1 단부 벽, 제 1 단부 벽에 대향하는 제 2 단부벽 및, 제 1 단부 벽과 제 2 단부 벽 사이에 연장된 측벽을 구비하는 하우징으로서, 제 1 단부벽, 제 2 단부벽 및 측벽이 함께 그 안에 공동(cavity)을 형성하는, 하우징; 공동에 걸쳐져 있는 다이아프램(diaphragm)으로서, 공동을, 다이아프램과 제 1 단부벽 사이에 위치된 스프링 챔버 및 다이아프램과 제 2 단부벽 사이에 위치된 압력 챔버로 분할하고, 압력 챔버가 유체로 가압될 때 제 1 위치에 있고 압력 챔버가 고갈될 때 제 2 위치에 있는, 다이아프램; 다이아프램이 제 2 위치에 있을 때 주차 브레이크를 적용하도록 위치되고, 다이아프램이 제 1 위치에 있을 때 주차 브레이크를 해제하도록 위치되는, 푸쉬로드(pushrod); 및, 푸쉬로드를 중앙 동체에 밀봉하기 위한 조립체;를 포함하고, 조립체는: 중앙 동체상에 위치된 제 1 표면; 푸쉬로드상에 위치된 제 2 표면; 제 1 표면과 제 2 표면 사이에 위치된 공동; 공동 안에 위치된 하나 또는 그 이상의 밀봉 요소들; 공동 안에 위치된 하나 또는 그 이상의 보유용 요소들로서, 제 1 표면을 제 2 표면에 밀봉시키기 위하여 밀봉을 제공하는 하나 또는 그 이상의 밀봉 요소들을 공동 안에 보유하는, 하나 또는 그 이상의 보유용 요소들;을 포함하고, 제 1 표면을 제 2 표면에 밀봉시에 푸쉬로드는 중앙 동체에 대하여 밀봉된다.
하나 또는 그 이상의 밀봉 요소들의 직경은 제 1 표면과 제 2 표면 사이의 거리보다 클 수 있다.
스프링 브레이크 액튜에이터의 조립체는 하나 또는 그 이상의 밀봉 요소 분리부들을 더 포함할 수 있고 하나 또는 그 이상의 밀봉 요소 분리부들은 하나 또는 그 이상의 밀봉 요소들을 서로로부터 분리시킬 수 있다.
하나 또는 그 이상의 밀봉 요소 분리부들, 하나 또는 그 이상의 밀봉 요소들 및 하나 또는 그 이상의 보유용 요소들의 조합된 폭은 공동의 폭보다 클 수 있다.
공동은 원형일 수 있고 전체에 걸쳐 동등한 직경을 가질 수 있다. 하나 또는 그 이상의 밀봉 요소 분리부들은 공동 안에서 자유 부동(free floating)될 수 있거나 보유된다.
본 발명의 다른 목적은 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉용 조립체를 제공함으로써 달성되는데, 이것은, 제 1 표면을 가지는 제 1 구성 요소, 제 2 표면을 가지는 제 2 구성 요소, 제 1 표면과 제 2 표면 사이에 위치된 공동(cavity), 공동 안에 위치된 2 개의 밀봉 요소들, 공동 안에서 2 개의 밀봉 요소들 사이에 위치된 하나의 밀봉 요소 분리부, 공동 안에 위치되고, 공동 안에 2 개의 밀봉 요소들을 보유하며, 제 1 표면을 제 2 표면에 밀봉하기 위하여 동적 밀봉(dynamic seal)을 제공하는 2 개의 보유용 요소들을 포함한다.
2 개의 밀봉 요소들 및 밀봉 요소 분리부의 조합된 폭은 2 개의 보유 요소들 사이의 거리보다 클 수 있다.
2 개의 밀봉 요소들 각각의 직경은 제 1 표면과 제 2 표면 사이의 거리보다 클 수 있다.
공동은 원형일 수 있고 전체에 걸쳐 동등한 직경을 가질 수 있다. 공동은 드릴, 밀(mill), 선반 또는 다른 유사한 기계에 의해 만들어질 수 있다.
하나의 밀봉 요소 분리부는 공동 안에 자유 부동되거나 또는 보유될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 동적 밀봉 요소(들)을 포함하는 스프링 브레이크 중심 밀봉 디자인을 제공함으로써 달성되는데, 이것은 드릴, 밀, 선반 또는 다른 유사한 기계에 의해 만들어지는 구멍인, 매끄러운 구멍 또는 매끄러운 보어에서 밀봉한다. 매끄러운 구멍은 전체에 걸쳐 동일한 직경을 가진 관통공(through hole)이다. 밀봉 요소 또는 밀봉 요소의 적층체는 중앙 푸쉬로드 또는 중앙 튜브를 위한 베어링에 의해 각각의 단부에서 구멍 안에 보유된다. 만약 밀봉 요소 적층체(stack)가 이용된다면, 밀봉 요소 분리부(들)는 구멍 안에서 자유 부동(free floating)되거나 또는 보유될 수 있다. 구멍 안에서, 유일하게 필요한 기계 가공 특징부들은 베어링 및/또는 밀봉 요소(들)를 보유하는데 이용되는 것 뿐이다. 밀봉 요소(들)는 임의의 수량 및/또는 그것의 조합으로 상업적으로 이용 가능한 임의의 밀봉(예를 들어, 정사각형 링, O 링, 쿼드 링, 립 시일)일 수 있다.
기계 가공된 글랜드 홈(gland groove) 대신에 매끄러운 구멍의 이용은 기계 가공 동안에 제거된 재료의 양 및 기계 가공에 필요한 시간의 양을 감소시킨다. 모재가 주조(cast)된다면, 구멍으로 기계 가공될 가능성이 감소되는 추가적인 장점이 디자인에 주어지는데, 왜냐하면 모재가 덜 제거되고 얇은 벽 섹션(section)이 초기에 주조되기 때문이다. 구멍으로 기계 가공되는 것은 비효율적인 밀봉 및 폐기된 부분의 결과를 가져온다.
매끄러운 구멍 또는 보어의 디자인으로써 밀봉을 위한 적절한 표면 마무리를 달성하는데 덜 복잡한 기계 가공이 필요하게 되는데, 왜냐하면 그것이 홈(groove)이 아닌 관통 구멍이기 때문이다. 관통 구멍의 표면 마무리(surface finish)를 측정하는 것은 홈에서보다 덜 복잡하다.
매끄러운 구멍 또는 보어의 디자인은 밀봉 요소들의 용이한 설치를 허용한다. 보어의 직경은 밀봉 요소의 외측 직경에 근접하기 때문에, 밀봉의 조기 고장(premature failue)에 이를 수 있는 조립하는 동안의 밀봉 요소의 비틀림 또는 구름(rolling)의 가능성이 적게 된다.
본 발명은 또한 그러한 밀봉 조립체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 상기 밀봉 조립체의 제조 방법에 관한 것이다. 그러한 밀봉 조립체의 제조 방법은 밀봉 조립체의 개별적인 요소들의 제조 단계들을 포함한다.
본 발명은 또한 상기 밀봉 조립체의 요소들을 함께 적절한 배치로 두는 단계들을 포함하는 상기 밀봉 조립체의 설치 및/또는 조립의 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적들 및 그것의 특정한 특징들 및 장점들은 다음의 도면 및 상세한 설명을 참조하여 더욱 명백해질 것이다. 상세한 설명 및 특정한 예들은 본 발명의 바람직한 구현예를 나타내지만, 오직 예시의 목적을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니라는 점이 이해되어야 한다.
도 1 은 본 발명의 구현예의 밀봉 조립체의 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 밀봉 조립체의 분해도이다.
도 3 은 쿼드 링(quad ring)을 이용하는 본 발명의 구현예의 밀봉 조립체에 대한 단면도이다.
도 4 는 쿼드 링의 사시도이다.
도 5 는 정사각형 링을 이용하는 본 발명의 구현예의 밀봉 조립체에 대한 단면도이다.
도 6 은 정사각형 링의 사시도이다.
도 7 은 본 발명의 구현예의 밀봉 조립체의 단면도로서, 여기에는 하나 이상의 밀봉 요소 분리부가 제공된다.
도 8 은 본 발명의 구현예의 밀봉 조립체의 단면도로서, 여기에는 구멍이 원형이고 전체에 걸쳐 동등한 직경을 가진다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 밀봉 조립체(100)가 도시되어 있다. 여기에서, 액튜에이터 푸쉬로드(actuator pushrod, 110)는 동적 밀봉 표면(dynamic sealing surface, 120)을 가지는 것으로 도시되어 있다. 액튜에이터 푸쉬로드(110)는 중앙 동체(160)를 통하여 연장되며, 중앙 동체는 스프링 측(180)을 스프링 브레이크 액튜에이터의 서비스 측(service side, 190)으로부터 분리시킨다.
도 1 은 본 발명의 밀봉 조립체(100)를 제공하며, 밀봉 요소(140,145)들이 도시되어 있다. 여기에서, 보유용 베어링(retainer bearing, 130, 135)들이 보유용 베어링(130,135)들 사이에 존재하는 밀봉 요소(140,145)들을 가지는 것으로 도시되어 있다. 밀봉 요소 분리부(150)가 밀봉 요소(140,145)들 사이에 존재한다.
또한 중앙 동체(160)의 매끄러운 구멍 밀봉 표면(170)이 도시되어 있다. 구멍 또는 보어(bore)는 보유용 베어링(130,135), 밀봉 요소(140,145)들에 의해 채워진다. 이러한 요소들은 스프링 브레이크 액튜에이터의 동적 중심 밀봉(dynamic center seal)이 제공될 수 있게 한다. 동적 중심 밀봉은 제 1 표면을 제 2 표면에 밀봉하는 것을 허용한다. 동적 중심 밀봉 조립체는 챔버 안의 압력이 적용예에 따라서 보유되거나 또는 해제되는 것을 허용한다. 이것은 그러한 동적 밀봉 조립체를 달성하는데 실패했던 종래 기술의 문제점들을 극복하여, 스프링 브레이크 액튜에이터의 동적 밀봉에 관한 장점을 제공한다.
즉, 도 1 에 도시된 바로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 밀봉 요소(140,145)들은 푸쉬로드(110)의 동적 밀봉 표면(120)(제 1 표면)을 중앙 동체(160)의 구멍 밀봉 표면(170)(제 2 표면)에 직접 밀봉하기 위하여 밀봉을 제공하는데, 이는 밀봉 요소(140,145)들이 푸쉬로드(110)의 동적 밀봉 표면(120)(제 1 표면) 및 중앙 동체(160)의 구멍 밀봉 표면(170)(제 2 표면) 양측에 직접 접촉함으로써 이루어진다.
도 2 는 도 1 의 밀봉 조립체의 분해 사시도를 도시한다. 여기에서, 밀봉 조립체는 푸쉬로드(110), 보유용 베어링(130,135), 보유용 베어링(130,135) 사이에 존재하는 밀봉 요소(140,145) 및, 밀봉 요소(140,145) 사이에 존재하는 밀봉 요소 분리부(150)를 가지는 것으로 도시되어 있다.
보유용 베어링(130,135)은 가장자리(230,235)를 각각 가진다. 이들 가장자리(230,235)는 구멍(210,215)에 각각 맞춰져서, 보유용 베어링(130,135)이 구멍(220) 안에 보유되는 것을 허용한다. 그러나, 보유용 베어링은 보유용 베어링(130,135)이 구멍(220) 안에 보유되는 것을 허용하는 상이한 디자인일 수 있다.
보유용 베어링(130,135)은 또한 가장자리(232,237)를 각각 가지며, 이들은 구멍 밀봉 표면(222,227)에 각각 맞춰진다. 구멍 밀봉 표면(222,227)은 바람직한 구현예에서 매끄럽다.
구멍(220)의 매끄러운 표면은 밀봉 요소(140,145)와 상호 작용하여 밀봉을 형성한다.
밀봉 요소들은 O 링, 정사각형 링, 쿼드 링(quad ring) 및/또는 립 시일(lip seal)이 임의의 수량으로 그리고/또는 그들의 조합으로 임의로 이용될 수 있다. 당해 기술 분야에 알려진 다른 밀봉 요소들이 이용될 수도 있다.
기계 가공된 글랜드 홈(gland groove) 대신에 매끄러운 구멍을 이용하는 것은 기계 가공에 필요한 시간 및 기계 가공 동안에 제거되는 재료의 양을 감소시킨다. 만약 모재가 주조된다면, 모재는 덜 제거되고 얇은 벽 부분이 처음부터 주조되기 때문에, 구멍(porocity)을 만들도록 기계 가공될 가능성을 감소시키는 장점이 추가된다. 구멍을 만들도록 기계 가공되는 것은 비효율적인 밀봉 및 폐기된 부분의 결과를 가져온다.
매끄러운 구멍 또는 보어(bore)의 디자인으로 밀봉하는 적절한 표면 마무리를 달성하는데는 덜 복잡한 기계 가공이 필요한데, 왜냐하면 그것이 홈(groove)이 아닌 관통공(through hole)이기 때문이다. 관통 구멍의 표면 마무리를 측정하는 것도 홈에서보다 덜 복잡하다.
매끄러운 구멍 또는 보어의 디자인은 밀봉 요소들의 용이한 설치를 허용한다. 보어 직경이 밀봉 요소의 외측 직경에 근접하기 때문에, 조립하는 동안에 밀봉 요소가 비틀리거나 또는 구를(rolling) 가능성이 덜하며, 이는 밀봉의 시기 상조의 고장으로 이어질 수 있다.
다른 구현예들이 도 3 에 도시되어 있는데, 여기에 본 발명의 밀봉 조립체(300)가 도시되어 있다. 여기에서, 액튜에이터 푸쉬로드(310)는 동적 밀봉 표면(320)을 가지는 것으로 도시되어 있다. 액튜에이터 푸쉬로드(310)는 중앙 동체(360)를 통하여 연장되며, 중앙 동체는 스프링 브레이크 액튜에이터의 스프링 측(380)을 서비스 측(service side, 390)으로부터 분리시킨다.
도 3 은 본 발명의 밀봉 조립체(300)를 제공하며, 밀봉 요소(340,345)들이 도시되어 있다. 여기에서, 보유용 베어링(330,335)들은 보유용 베어링(330,335) 사이에 존재하는 밀봉 요소(340,345)를 가지는 것으로 도시되어 있다. 밀봉 요소 분리부(350)는 밀봉 요소(340,345)들 사이에 존재한다. 밀봉 요소(340,345)들은 쿼드 링(qud-ring)으로서 도시되고 제공된다.
또한 중앙 동체(360)의 매끄러운 보어 밀봉 표면(370)이 도시되어 있다. 보어 또는 구멍은 보유용 베어링(330,335), 밀봉 요소(340,345) 및, 밀봉 요소 분리부(350)에 의해 채워진다. 이들 요소들은 스프링 브레이크 액튜에이터의 동적 중심 밀봉이 제공되는 것을 허용한다.
도 4 는 밀봉 요소(340,345)로서 이용되는 쿼드 링(quad ring, 400)의 사시도를 도시한다.
다른 구현예들이 도 5 에 도시되어 있으며, 본 발명의 밀봉 조립체(500)가 도시되어 있다. 여기에서, 액튜에이터 푸쉬로드(510)는 동적 밀봉 표면(520)을 가지는 것으로 도시되어 있다. 액튜에이터 푸쉬로드(510)는 중앙 동체(560)를 통해 연장되고, 중앙 동체는 스프링 브레이크 액튜에이터의 스프링 측(580)을 서비스 측(590)으로부터 분리시킨다.
도 5 는 본 발명의 밀봉 조립체(500)를 제공하며, 밀봉 요소(540,545)들이 도시되어 있다. 여기에서, 보유용 베어링(530, 535)들은 보유용 베어링(530,535)들 사이에 존재하는 밀봉 요소(540,545)들을 가지는 것으로 도시되어 있다. 밀봉 요소 분리부(550)는 밀봉 요소(540,545)들 사이에 존재한다. 밀봉 요소(540,545)들은 정사각형 링으로서 제공되고 도시된다.
중앙 동체(560)의 매끄러운 보어 밀봉 표면(570)이 도시되어 있다. 보어 또는 구멍은 보유용 베어링(530,535), 밀봉 요소(540,545) 및 밀봉 요소 분리부(550)에 의해 채워진다. 이들 요소들은 스프링 브레이크 액튜에이터의 동적 중심 밀봉이 제공되는 것을 허용한다.
도 6 은 밀봉 요소(540,545)로서 이용되는 정사각형 링(600)의 사시도를 도시한다.
다른 구현예들이 도 7 에 도시되어 있으며, 본 발명의 밀봉 조립체(700)가 도시되어 있다. 여기에서, 액튜에이터 푸쉬로드(710)가 동적 밀봉 표면(720)을 가지는 것으로 도시되어 있다. 액튜에이터 푸쉬로드(710)는 중앙 동체(760)를 통해 연장되고, 중앙 동체는 스프링 브레이크 액튜에이터의 스프링 측(780)을 서비스 측(790)으로부터 분리시킨다.
도 7 은 본 발명의 밀봉 조립체(700)를 제공하며, 밀봉 요소(740,745,748)들이 도시되어 있다. 여기에서, 보유용 베어링(730,735)들은 보유용 베어링(730,735) 사이에 존재하는 밀봉 요소(740,745)들을 가지는 것으로 도시되어 있다. 밀봉 요소 분리부(750,755)들은 밀봉 요소(740,745)들 사이에 각각 존재한다. 밀봉 요소(740,745,748)들은 O 링으로서 도시되고 제공되었지만, 당해 기술 분야에 알려진 정사각형 링, 쿼드 링 및 다른 밀봉 요소들이 이용될 수 있다.
중앙 동체(760)의 매끄러운 보어 밀봉 표면(770)도 제공된다. 보어 또는 구멍은 보유용 베어링(730,735), 밀봉 요소(740,745,748) 및 밀봉 요소 분리부(750,755)에 의해 채워진다. 이들 요소들은 스프링 브레이크 액튜에이터의 동적 중심 밀봉이 제공되는 것을 허용한다.
다른 구현예들이 제공될 수 있으며, 추가적인 밀봉 요소 분리부(3 또는 그 이상) 및 밀봉 요소(4 또는 그 이상)가 제공될 수 있다.
도 8 은 본 발명의 밀봉 조립체(800)를 제공한다. 여기에서, 액튜에이터 푸쉬로드 및 동적 밀봉 표면은 도시되어 있지 않다. 도 8 은 요소(A-A)를 통해 도시된 것으로서 전체적으로 동일한 직경을 가지는 보어(810)를 도시한다. 도 8 은 중앙 동체(860)를 도시하며, 중앙 동체는 스프링 브레이크 액튜에이터의 서비스 측(890)으로부터 스프링 측(880)을 분리시킨다.
도 8 은 본 발명의 밀봉 조립체(800)를 도시하며, 여기에 밀봉 요소(840,845)들이 도시되어 있다. 여기에서, 보유용 베어링(830,835)들은 보유용 베어링(830,835)들 사이에 존재하는 밀봉 요소(840,845)들을 가지는 것으로 도시되어 있다. 밀봉 요소 분리부(850)는 밀봉 요소(840,845) 사이에 존재한다. 밀봉 요소(840,845)들은 O 링으로서 제공되고 도시되어 있지만, 당해 기술 분야에 알려진 정사각형 링, 쿼드 링 및 다른 밀봉 요소들이 이용될 수 있다.
또한 중앙 동체(860)의 매끄러운 보어 밀봉 표면(870)이 도시되어 있다. 보어 또는 구멍은 보유용 베어링(830,835), 밀봉 요소(840,845) 및, 밀봉 요소 분리부(850)에 의해 채워진다. 이들 요소들은 스프링 브레이크 액튜에이터의 동적 중심 밀봉이 제공되는 것을 허용한다.
본 발명은 또한 그러한 동적 밀봉 조립체의 조립 및 제조와 방법을 청구한다.
본 발명이 특정의 구현예들과 관련하여 상세하게 설명되었지만, 이것은 단지 예시적인 것이고 제한적인 것은 아니며, 형태 및 세부 사항에서 다양한 변화 및 수정이 이루어질 수 있고, 첨부된 청구항들의 범위는 종래 기술이 허용하는 한 넓게 해석되어야 한다는 점이 이해되어야 한다.
본 발명의 상세한 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이며, 따라서 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 변형들은 본 발명의 범위내에 있는 것으로 의도된다. 그러한 변형은 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나는 것으로서 간주되지 않아야 한다.
100. 밀봉 조립체 110. 액튜에이터 푸쉬로드
120. 동적 밀봉 표면 160. 중앙 동체
180. 스프링 측 190. 서비스 측

Claims (31)

  1. 스프링 브레이크 액튜에이터에서 밀봉을 형성하기 위한 조립체로서,
    제 1 표면을 가진 푸쉬로드(pushrod);
    제 2 표면을 가진 중앙 동체;
    제 1 표면과 제 2 표면 사이에 위치된 공동(cavity);
    공동 안에 위치된 하나 이상의 밀봉 요소들; 및,
    공동 안에 위치되는 하나 이상의 보유용 요소(retaining element)로서, 하나 이상의 밀봉 요소들을 공동 안에 보유하고, 중앙 동체에 있는 하나 이상의 구멍들 안으로 맞춰지는 가장자리들을 가지는, 하나 이상의 보유용 요소들;을 포함하고,
    하나 이상의 밀봉 요소들은 푸쉬로드의 제 1 표면을 중앙 동체의 제 2 표면에 직접 밀봉하기 위하여 밀봉을 제공하고,
    하나 이상의 밀봉 요소들은 푸쉬로드의 제 1 표면 및 중앙 동체의 제 2 표면 양쪽에 직접 접촉되는, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉 형성용 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 밀봉 요소들의 직경은 제 1 밀봉 표면과 제 2 밀봉 표면 사이의 거리보다 큰, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉 형성용 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 밀봉 요소 분리부들을 더 포함하는, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉 형성용 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    적어도 2 개의 밀봉 요소들이 제공되면, 하나 이상의 밀봉 요소 분리부들은 하나 이상의 밀봉 요소들을 서로로부터 분리시키는, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉 형성용 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    하나 이상의 밀봉 요소 분리부들, 하나 이상의 밀봉 요소들 및 하나 이상의 보유용 요소들의 조합된 폭은 공동의 폭보다 큰, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉 형성용 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    공동은 원형이고 전체에 걸쳐 동일한 직경을 가지는, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉 형성용 조립체.
  7. 제 3 항에 있어서,
    하나 이상의 보유용 요소들이 공동의 단부들을 따라서 위치되는, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉 형성용 조립체.
  8. 제 3 항에 있어서,
    하나 이상의 밀봉 요소 분리부들은 공동 안에서 자유 부동(自由 浮動)되거나 또는 보유되는, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉 형성용 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    공동은 매끄러운, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉 형성용 조립체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    제 1 표면은 매끄러운, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉 형성용 조립체.
  11. 제 1 항에 있어서,
    제 2 표면은 매끄러운, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉 형성용 조립체.
  12. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 밀봉 요소들은 정사각형 링(square ring), O 링, 쿼드 링(quad ring), 립 시일(lip seal) 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉 형성용 조립체.
  13. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 보유용 요소들은 베어링들인, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉 형성용 조립체.
  14. 제 1 항에 있어서,
    밀봉은 동적인(dynamic), 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉 형성용 조립체.
  15. 제 1 항에 있어서,
    공동은 관통 구멍(through hole)인, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉 형성용 조립체.
  16. 제 1 항에 있어서,
    공동은 드릴, 밀(mill) 또는 선반(lathe)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 기계로 만들어지는, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉 형성용 조립체.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 차량의 주차 브레이크를 적용하기 위한 스프링 브레이크 액튜에이터로서, 스프링 브레이크 액튜에이터는:
    제 1 단부 벽, 제 1 단부 벽에 대향하는 제 2 단부벽 및, 제 1 단부 벽과 제 2 단부 벽 사이에 연장된 측벽을 구비하는 하우징으로서, 제 1 단부벽, 제 2 단부벽 및 측벽이 함께 그 안에 하우징 공동(housing cavity)을 형성하는, 하우징;
    하우징 공동에 걸쳐져 있는 다이아프램(diaphragm)으로서, 하우징 공동을, 다이아프램과 제 1 단부벽 사이에 위치된 스프링 챔버 및, 다이아프램과 제 2 단부벽 사이에 위치된 압력 챔버로 분할하고, 압력 챔버가 유체로 가압될 때 제 1 위치에 있고 압력 챔버가 고갈될 때 제 2 위치에 있는, 다이아프램;
    다이아프램이 제 2 위치에 있을 때 주차 브레이크를 적용하도록 위치되고, 다이아프램이 제 1 위치에 있을 때 주차 브레이크를 해제하도록 위치되는, 푸쉬로드(pushrod); 및,
    푸쉬로드를 중앙 동체에 대해 밀봉시키기 위한 조립체;를 포함하고,
    조립체는:
    중앙 동체상에 위치된 제 1 표면;
    푸쉬로드상에 위치된 제 2 표면;
    제 1 표면과 제 2 표면 사이에 위치된 공동;
    공동 안에 위치된 하나 이상의 밀봉 요소들;
    공동 안에 위치된 하나 이상의 보유용 요소들로서, 하나 이상의 밀봉 요소들을 공동 안에 보유하고, 중앙 동체에 있는 하나 이상의 구멍들 안으로 맞춰지는 가장자리들을 가지는, 하나 이상의 보유용 요소들;을 포함하고,
    하나 이상의 밀봉 요소들은 푸쉬로드의 제 1 표면을 중앙 동체의 제 2 표면에 직접 밀봉하기 위하여 밀봉을 제공하고,
    하나 이상의 밀봉 요소들은 푸쉬로드의 제 1 표면 및 중앙 동체의 제 2 표면 양쪽에 직접 접촉되고,
    제 1 표면을 제 2 표면에 밀봉시에 푸쉬로드는 중앙 동체에 대하여 밀봉되는, 스프링 브레이크 액튜에이터.
  20. 제 19 항에 있어서,
    하나 이상의 밀봉 요소들의 직경은 제 1 표면과 제 2 표면 사이의 거리보다 큰, 스프링 브레이크 액튜에이터.
  21. 제 19 항에 있어서,
    하나 이상의 밀봉 요소 분리부들을 더 포함하는, 스프링 브레이크 액튜에이터.
  22. 제 21 항에 있어서,
    적어도 2 개의 밀봉 요소들이 제공되면, 하나 이상의 밀봉 요소 분리부들은 하나 이상의 밀봉 요소들을 서로로부터 분리시키는, 스프링 브레이크 액튜에이터.
  23. 제 21 항에 있어서,
    하나 이상의 밀봉 요소 분리부들, 하나 이상의 밀봉 요소들 및 하나 이상의 보유용 요소들이 조합된 폭은 공동의 폭보다 큰, 스프링 브레이크 액튜에이터.
  24. 제 19 항에 있어서,
    공동은 원형이고 전체에 걸쳐 동일한 직경을 가지는, 스프링 브레이크 액튜에이터.
  25. 제 19 항에 있어서,
    하나 이상의 밀봉 요소 분리부들은 공동 안에 자유 부동(free floating)되거나 또는 보유되는, 스프링 브레이크 액튜에이터.
  26. 제 1 표면을 가지는 푸쉬로드;
    제 2 표면을 가지는 중앙 동체;
    제 1 표면과 제 2 표면 사이에 위치된 공동(cavity);
    공동 안에 위치된 2 개의 밀봉 요소들;
    공동 안에서 2 개의 밀봉 요소들 사이에 위치된 하나의 밀봉 요소 분리부;
    공동 안에 위치되고, 공동 안에 2 개의 밀봉 요소들을 보유하며, 중앙 동체에 있는 하나 이상의 구멍들 안으로 맞춰지는 가장자리들을 가지는, 2 개의 보유용 요소들;을 포함하고,
    2 개의 밀봉 요소들은 제 1 표면을 제 2 표면에 밀봉하기 위하여 동적 밀봉(dynamic seal)을 제공하고, 2 개의 밀봉 요소들은 푸쉬로드의 제 1 표면 및 중앙 동체의 제 2 표면 양쪽에 직접 접촉되는, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉용 조립체.
  27. 제 26 항에 있어서,
    2 개의 밀봉 요소들 및 밀봉 요소 분리부의 조합된 폭은 2 개의 보유용 요소들 사이의 거리보다 큰, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉용 조립체.
  28. 제 26 항에 있어서,
    2 개의 밀봉 요소들 각각의 직경은 제 1 표면과 제 2 표면 사이의 거리보다 큰, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉용 조립체.
  29. 제 26 항에 있어서,
    공동은 원형이고 전체에 걸쳐 동일한 직경을 가지는, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉용 조립체.
  30. 제 26 항에 있어서,
    공동은 드릴, 밀(mill) 또는 선반으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 기계로 만들어지는, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉용 조립체.
  31. 제 26 항에 있어서,
    하나의 밀봉 요소 분리부는 공동 안에서 자유 부동(free floating)되거나 또는 보유되는, 스프링 브레이크 액튜에이터의 밀봉용 조립체.
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