KR101539892B1 - 내부 공기순환용 실링 구조를 갖는 브레이크 액추에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 공기 작동식 브레이크 액추에이터는 중공의 상부 하우징, 상기 상부 하우징의 하부 방향으로 이격 배치되는 중공의 하부 하우징, 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징을 결합하여 구속 연결하는 결합 하우징, 상기 상부 하우징에 배치되어 상기 상부 하우징의 내부를 스프링 챔버와 상기 스프링 챔버의 하부에 배치되는 압력 챔버로 분리하는 피스톤, 상기 피스톤의 내부에 배치된 중공의 액추에이터로드 상기 액추에이터로드의 하단부에 배치되며, 공기 유동홀이 형성된 케이징볼트헤드, 상기 케이징볼트헤드의 외면에 고정되고, 상기 공기 유동홀의 외측단을 밀폐가능하게 기능하는 파일럿 립 실, 상기 스프링 챔버의 내부에 설치되는 압축 스프링, 상기 하부 하우징에 배치되어 상기 하부 하우징의 내부를 서비스 챔버와 상기 서비스 챔버의 하부에 배치되는 푸시로드 챔버로 분리하는 다이아프램, 상기 다이아프램의 하단에 접촉하여 상기 다이아프램을 따라 상하로 움직이는 압력 플레이트, 및 상기 압력 플레이트의 하단에 일단이 수직 결합되고 타단이 상기 상부 하우징의 관통홀을 관통하여 상기 푸시로드 챔버 내에 위치하는 푸시로드를 포함한다.

Description

내부 공기순환용 실링 구조를 갖는 브레이크 액추에이터{Brake Chamber Having Sealing Structure for Internal Air Circulation}

본 발명은 브레이크 액추에이터에 관한 것이며, 구체적으로는 브레이크의 작동을 위하여 유동하는 공기의 내부 순환을 위하여 간이한 실링 구조를 갖는 브레이크 액추에이터에 대한 것이다.

버스, 트럭, 트레일러 및 다른 중장비 차량 또는 이와 유사한 것들과 같은 차량용 공기 브레이크 시스템은 브레이크 슈와, 압축 공기를 선택적으로 가하여 작동되는 액추에이터 조립체에 의해 작동되는 드럼 조립체를 포함한다.

일반적인 공기 브레이크 액추에이터는 압축 공기를 가하여 일반적인 주행 상태에서 브레이크를 작동시키는 서비스 브레이크 액추에이터와, 공기압이 해제되었을 때 브레이크의 작동을 일으키는 스프링 타입의 비상 브레이크 액추에이터를 모두 포함한다.

비상 브레이크 액추에이터는 공기가 해제될 경우 브레이크의 가하도록 강제하는 강한 압축 스프링을 구비한다.

이러한 것은 스프링 브레이크로 지칭된다.

공기 작동식 브레이크 액추에이터는 피스톤 타입이거나 다이아프램 타입일 수 있다.

다이아프램 타입에서는 브레이크 액추에이터, 2개의 공기-작동식 다이아프램 브레이크 액추에이터는 탠덤(tandem) 차량 형상으로 배치되는 것이 일반적인데, 이는 차량의 일반적인 작동 브레이크를 가동시키는 공기 작동식 서비스 브레이크 액추에이터와, 차량의 주차 또는 비상 브레이크를 가동시키는 스프링 브레이크 액추에이터를 포함한다.

서비스 브레이크 액추에이터와 스프링 브레이크 액추에이터는 하우징의 내부를 2개의 구별되는 유체 챔버로 나누는 탄성의 다이아프램을 가진 하우징을 구비한다.

한편으로, 피스톤 브레이크 액추에이터는 다이아프램을 제외하고, 전술한 바와 같이 동일한 원리로 작동하며, 피스톤은 차량의 주차 브레이크를 가동시키는 실린더에서 왕복동 운동한다.

일반적인 서비스 브레이크 액추에이터에서, 서비스 브레이크 하우징은 압력챔버와 푸시로드 챔버로 나뉜다.

압력 챔버는 압축된 공기의 소스에 유체유동 가능하게 연결되며 푸시 로드 챔버는 푸시로드를 장착하여 브레이크 조립체에 연결되어 압축된 공기를 압축된 챔버에 도입하고 배출시키는 것은 작동 브레이크를 구동하고 해제시키는 하우징 내외부로 푸시로드를 왕복동 운동시킨다.

일반적인 스프링 브레이크 액추에이터에서, 스프링 브레이크 하우징은 압력 챔버와 스프링 챔버로 나누어진다.

압력 플레이트는 그 대향 단부가 하우징에 접하는 강한 압축 스프링과 다이아프램 사이의 스프링 챔버에 위치된다.

공지의 형상으로서 액추에이터 로드는 압력 플레이트, 다이아프램을 통하여 압력 챔버로 연장되며 서비스 브레이크 액추에이터로부터 스프링 브레이크 액추에이터를 분리하는 분리 벽을 통하여 연장된다.

액추에이터의 단부는 서비스 브레이크 액추에이터의 압력 챔버에 유체유동 가능하게 연결된다.

주차 브레이크를 가동시킬 때, 스프링 브레이크 액추에이터 압력은 압력 챔버로부터 배출되며 큰 힘의 압축 스프링은 압력 플레이트 및 다이아프램을 스프링 브레이크 액추에이터와 서비스 브레이크 액추에이터 사이의 분리 벽을 향하여 밀어주게 된다.

이러한 위치에서, 압력 플레이트에 연결된 액추에이터 로드는 주차 또는 비상용 브레이크를 가동시키고 따라서 이동하지 않도록 차량을 강제하도록 푸시된다.

주차 브레이크를 해제하기 위하여, 압력 챔버는 대기에 대하여 폐쇄되며 압축된 공기는 압력 챔버를 신장시키고 다이아프램을 이동시키며 스프링 브레이크 액추에이터 하우징의 대향 단부를 향하여 압력 플레이트를 이동시켜서 강한 압축 스프링을 압축하는 스프링 브레이크 액추에이터의 압력 챔버로 도입된다.

한편, 상기와 같이 주차 브레이크를 가동하여 주차 상태를 유지하게 하는 과정, 주차 브레이크를 해제하여 주행 상태를 유지하게 하는 과정 또는 주행 상태에서 풋 브레이크를 작동하는 과정 등에 있어서 상기 각 작동 과정들을 원활하게 가능하게 하기 위해서는 공기 압축식 브레이크 액추에이터를 구성하는 복수의 챔버들인 스프링 챔버, 압력 챔버, 서비스 챔버 간의 공기 유동을 가능하게 하는 유로 구조가 구비되어져야 한다.

종래에 공기압을 이용하는 스프링 타입의 공기 압축식 브레이크 액추에이터에서는 각 동작 과정 중 챔버들의 확장과 수축으로 발생하는 공기압차를 외부 공기의 유입을 통해서 해소하고자 한바, 이를 위해서는 스프링 챔버, 압력 챔버, 서비스 챔버를 포함하는 복수의 챔버들 상호간을 외부 관로를 통해 연결하거나 또는 복수의 챔버들과 외부를 별도의 관로를 통해 연결해야 하는 등의 복잡한 유로 구성이 요구된다는 문제점이 있게 된다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 내부 공기순환용 실링 구조를 갖는 브레이크 액추에이터에 대한 것으로서, 보다 구체적으로는 액추에이터의 중공 액추에이터 로드에 내부공기순환을 제어하는 파일럿 립 실을 설치하여, 각 동작 조건에 따라 스프링 챔버로부터 서비스 챔버로의 공기 흐름 또는 그 반대 방향으로의 공기흐름을 개방 또는 차단하게 하는 브레이크 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 공기 작동식 브레이크 액추에이터는 중공의 상부 하우징; 상기 상부 하우징의 하부 방향으로 이격 배치되는 중공의 하부 하우징; 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징을 결합하여 구속 연결하는 결합 하우징; 상기 상부 하우징에 배치되어 상기 상부 하우징의 내부를 스프링 챔버와 상기 스프링 챔버의 하부에 배치되는 압력 챔버로 분리하는 피스톤; 상기 피스톤의 내부에 배치된 중공의 액추에이터로드; 상기 액추에이터로드의 하단부에 배치되며, 공기 유동홀이 형성된 케이징볼트헤드; 상기 케이징볼트헤드의 외면에 고정되고, 상기 공기 유동홀의 외측단을 밀폐가능하게 기능하는 파일럿 립 실; 상기 스프링 챔버의 내부에 설치되는 압축 스프링; 상기 하부 하우징에 배치되어 상기 하부 하우징의 내부를 서비스 챔버와 상기 서비스 챔버의 하부에 배치되는 푸시로드 챔버로 분리하는 다이아프램; 상기 다이아프램의 하단에 접촉하여 상기 다이아프램을 따라 상하로 움직이는 압력 플레이트; 및 상기 압력 플레이트의 하단에 일단이 수직 결합되고 타단이 상기 상부 하우징의 관통홀을 관통하여 상기 푸시로드 챔버 내에 위치하는 푸시로드;를 포함한다.

상기 파일럿 립 실은, 상기 케이징볼트헤드의 외면에 형성된 돌기부에 고정되는 실 바디, 및 상기 실 바디로부터 하부로 연장되는 실 유동체를 포함한다.

상기 케이징볼트헤드는 상기 공기 유동홀이 형성된 부위를 기준으로 하여 하부 측으로 좁아지는 형상이고, 상기 공기 유동홀의 외측 단부는 하부 방향으로 갈수록 상기 케이징볼트헤드의 내측으로 경사지게 배치된다.

상기 공기 유동홀은 상기 케이징볼트헤드의 중심으로부터 방사상으로 복수개가 형성되는 구조이다.

본 발명에 따른 브레이크 액추에이터는 액추에이터를 구성하는 중공 액추에이터 로드의 하부에 내부공기순환을 제어하는 파일럿 립 실을 설치하여, 각 동작 조건에 따라 스프링 챔버로부터 서비스 챔버로의 공기 흐름 또는 그 반대 방향으로의 공기흐름을 개방 또는 차단하게 함으로써, 내부 공기흐름을 개폐하는 구현방식을 통해 종래의 복잡한 구성을 통한 구현 방식과 동일한 기능을 달성하면서도 그 구조를 매우 단순하게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 공기순환용 실링 구조를 갖는 브레이크 액추에이터의 단면도로서 주차 브레이크가 가동된 주차 상태를 보이는 도면,
도 2는 도 1의 A 부분의 확대도,
도 3은 차량이 주행되는 상태의 브레이크 액추에이터의 단면도로서, 스프링 챔버와 서비스 챔버를 연결하는 파일럿 립 실을 통한 내부 공기 유동을 통해 주차 브레이크가 해제된 주행 상태를 보이는 도면,
도 4는 도 3의 B 부분의 확대도,
도 5는 주행 상태에서 일시적으로 풋 브레이크를 밟는 상태의 브레이크 액추에이터의 단면도로서, 스프링 챔버와 서비스 챔버를 연결하는 파일럿 립 실을 통한 내부 공기 유동이 차단된 상태에서 일시적으로 브레이크가 작동된 상태를 보이는 도면, 및
도 6은 도 5의 C 부분의 확대도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명은 액추에이터 로드의 하부에 장착되는 파일럿 립 실을 이용하여 압력 챔버를 사이에 두고 배치되는 스프링 챔버와 서비스 챔버 간의 공기유동을 내부적으로 가능하게 하기 위한 목적으로 하는 것이지만 이에 한정되는 것은 아니고 다른 분야에도 적용이 가능할 수 있다.

본 발명인 내부 공기순환용 실링 구조를 갖는 브레이크 액추에이터는 필요에 따라 일체형으로 제조되거나 각각 분리되어 제조될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용이 가능하다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 공기순환용 실링 구조를 갖는 브레이크 액추에이터의 단면도로서 주차 브레이크가 가동된 주차 상태를 보이는 도면 및 도 2는 도 1의 A 부분의 확대도이다.

본 발명은 브레이크 액추에이터를 구성하는 스프링 챔버(109)와 서비스 챔버(108) 간의 공기유동이 상기 스프링 챔버(109)와 서비스 챔버(108) 사이에 배치되는 중공의 액추에이터 로드(122) 하부단에 결합되는 파일럿 립 실(130)을 통해서 원활하게 가능하게 하는 구조를 제공한다.

이를 통해, 본 발명은 스프링 챔버(109) 내의 공기압을 항상 일정하게 유지하는 동시에 압축 스프링(102)의 압축 또는 팽창시 센터 라인의 쏠림 없이 부드럽게 작동하게 한다.

본 발명에 따른 브레이크 액추에이터는 상부에서부터 차례로 중공 형상의 스프링 브레이크커버(104), 어댑터 하우징(105), 서비스 브레이크커버(106)를 포함하며, 더불어 스프링 브레이크커버(104)와 어댑터 하우징(105) 사이에 배치되는 피스톤(110), 어댑터 하우징(105)과 서비스 브레이크커버(107) 사이에 배치되는 다이아프램(111), 피스톤(110)에 결합된 상태에서 하부로 연장 구성되어 어댑터 하우징(106)을 관통하도록 설치되는 액추에이터 로드(122) 및 액추에이터 로드(122)의 하단부에 배치된 상태에서 액추에이터 로드(122)를 밀폐가능하게 기능하는 파일럿 립 실(130)을 더 포함한다.

본 발명에 따른 브레이크 액추에이터를 이루는 공간은 스프링 브레이크커버(104) 내에서 피스톤(110)의 상부 공간인 스프링 챔버(109), 스프링 브레이크커버(104) 내에서 피스톤(110)의 하부 공간인 압력 챔버(107), 어댑터 하우징(105)과 다이아프램(111)으로 이루어지는 공간인 서비스 챔버(108), 및 다이아프램(111)과 서비스 브레이크커버(106) 사이의 공간인 푸시로드 챔버(116)를 포함한다.

압축 스프링(102)은 스프링 챔버(109) 내에 배치되는 코일 스프링으로서, 코일 스프링의 높이 방향으로 하단에서 중간으로 갈수록 코일경이 커지고 중간에서 상단으로 갈수록 코일경이 작아지는 구조로 이루어진다.

압축 스프링(102)의 하단부는 피스톤(110)과 접촉 및 지지되고, 압축 스프링(102)의 하단부는 스프링 브레이크커버(104)의 상단부에 의해 접촉 및 지지된다.

한편, 스프링 브레이크커버(104)의 상단부에는 스프링 브레이크커버(104)의 내측을 따라 굴곡을 이루도록 형성되는 피스톤 홀 스토퍼 가이드(미도시)가 배치될 수 있으며, 압축 스프링(102)의 상부 종단의 위치가 이동하는 것을 방지하여 항상 일정한 센터축을 유지하면서 압축 스프링(102)이 압축되도록 한다.

피스톤(110)은 상기 스프링 브레이크커버(104)의 내부에 밀착되어 스프링 브레이크커버(104)의 내부 공간을 압력챔버(107)와 스프링 챔버(109)로 구분하는 역할을 한다.

이를 위하여, 피스톤(110)은 스프링 브레이크커버(104)의 내부에 밀착되어 형성된다.

피스톤(110)의 내부 관통홀에는 중공의 액추에이터로드(122)가 형성되어 있다. 상기 액추에이터로드(122)의 상단은 피스톤(110)의 하단과 접촉 및 지지되어 있고, 하단은 어댑터 하우징(105)의 관통구를 통하여 다이아프램(111)과 접촉 및 지지되어 형성된다.

중공의 액추에이터로드(122) 내부에는 스프링 브레이크커버(104)의 외측으로부터 내측으로 형성되는 케이징볼트조립체(118)가 형성되어 있다. 케이징볼트조립체(118)는 케이징볼트(121)에 나사결합되는 조절너트(101)로 구성된다.

케이징볼트조립체(118)는 중공의 액추에이터로드(122)의 내부에 케이징볼트(121)와 케이징볼트헤드(119)를 배치하고, 축방향 개구를 통하여 케이징볼트(121)의 타측 단부를 연장시키며, 거의 밀봉되는 방식으로 칼라(120)를 통하여 쓰레드 고정된다. 조절너트(101)는 케이징볼트(121) 상에 영구적으로 고정된다.

케이징볼트조립체(118)는 압축된 상태의 큰 힘이 작용하는 압축 스프링(102)을 기계적으로 수축하고 지지하는데 사용된다. 조절너트(101)를 회전시켜서, 스프링 브레이크하우징(104)에서 케이징볼트(121)가 나사결합이 풀어지도록 하는 것이 가능하다.

케이징볼트(121)가 후퇴함에 따라, 케이징볼트헤드(118)는 케이징볼트(121)를 따라 액추에이터와 압력 플레이트를 후퇴시키는 액추에이터로드(122)의 상단부에서 베어링과 접촉하여 스프링을 압축하게 된다.

큰 힘이 작용하는 압축 스프링의 케이징은 공지된 사항이며, 압축 공기 시스템이 파손되거나 없는 경우에 브레이크의 기계적 해제를 위하여 그리고/또는 브레이크 액추에이터의 조립시에 사용된다.

상부 하우징을 이루는 스프링 브레이크커버(104)의 하부에는 서비스 브레이크커버(106)와 연결되어 결합하도록 형성된 어댑터 하우징(105)이 배치된다.

어댑터 하우징(105)은 내부에 관통홀을 구비하고 있으며, 이러한 관통홀을 통하여 액추에이터로드(122)가 서비스 브레이크커버(106)내의 다이아프램(111)과 접촉 및 지지된다.

중공의 액추에이터로드(122)가 어댑터 하우징(105)과 접촉되는 부분에는 유체가 새는 것을 방지하기 위하여 중공의 액추에이터로드(122) 바깥쪽으로 밀봉조립체(105a)가 형성되어 있다.

하부 하우징을 이루는 서비스 브레이크커버(106) 내에는 압력플레이트(112)에 의해 접촉 지지되어 서비스 브레이크커버(106)를 압력 챔버(108)와 푸시로드 챔버(116)로 나누는 다이아프램(111)이 형성되어 있다.

압력플레이트(112)는 푸시로드(113)에 의해 지지되는데, 다이아프램(111)의 공기압에 따른 이동을 푸시로드(113)에 전달하는 역할을 한다.

따라서, 스프링 챔버(109) 내의 압축 스프링(102)의 탄성력과 압력 챔버(107) 내의 공기압의 조절에 따라 다이아프램(111)이 압력플레이트(112)를 상하 이동시킴으로써, 서비스 브레이크커버(106)의 하단을 관통하여 상하이동 가능하게 형성된 푸시로드(113)의 하단에 연결된 브레이크(미도시)의 작동 여부를 조절하게 된다.

한편, 상기의 스프링 브레이크커버(104), 어댑터 하우징(105) 및 서비스 브레이크커버(106)를 합칭하여 본 발명의 브레이크 액추에이터의 외면을 형성하는 커버로서의 하우징으로 호칭할 수 있다.

피스톤(110)의 내부 관통홀에 배치된 중공의 액추에이터로드(122)는 그 하단부에 공기 유동홀(119a)이 형성된 케이징볼트헤드(119)가 배치된다. 상기 공기 유동홀(119a)은 액추에이터로드(122)에 형성된 로드홀(122a)에 인접하여 배치됨으로써 결과적으로 연통되는 구조를 이루게 된다.

파일럿 립 실(130)은 상기 케이징볼트헤드(119)의 외면에 고정되고, 공기 유동홀(119a)의 외측단을 밀폐가능하게 기능한다.

전체적인 내부 공기 유동 구조를 보면, 중공의 액추에이터로드(122)의 상하단부가 스프링 챔버(109) 및 서비스 챔버(108)에 배치된 상태에서, 상기 파일럿 립 실(130)은 공기 유동홀(119a)의 밀폐 및 개방을 가능하게 함으로써 스프링 챔버(109)와 서비스 챔버(108) 간의 공기 유동을 가능하게 한다.

파일럿 립 실(130)은 케이징볼트헤드(119)의 외면에 형성된 돌기부(119b)에 고정되는 실 바디(131) 및 실 바디(131)로부터 하부로 연장되는 실 유동체(132)를 포함한다.

케이징볼트헤드(119)는 공기 유동홀(119a)이 형성된 부위를 기준으로 하여 하부 측으로 좁아지는 형상인데, 즉, 상기 공기 유동홀(119a)의 외측 단부는 하부 방향으로 갈수록 케이징볼트헤드(119)의 내측으로 경사지게 배치되는 구조일 수 있다. 구체적으로, 케이징볼트헤드(119)에는 그 중심으로부터 방사상으로 복수개의 공기 유동홀(119a)이 형성될 수 있고, 링 형상의 파일럿 립 실(130)이 상기 복수개의 공기 유동홀(119a)의 외측단을 둘러싸도록 배치되는 구조일 수 있다.

상기한 구조 하에서, 파일럿 립 실(130)의 실 유동체(132)는 공기 유동홀(119a)의 외측 단부에 배치된다. 실 유동체(132)는 외부로부터 고압 공기의 작용을 받는 경우에는 휘어질 수 있도록 연성 재질일 수 있고, 서비스 챔버(108)를 통해 고압 공기가 공급되는 과정을 통해 파일럿 립 실(130)에 외부 공기압력이 강하게 작용하는 경우에는 실 유동체(132)가 공기 유동홀(119a)의 외측단에 강하게 밀착되는 과정을 통해 공기 유동홀(119a)을 통한 공기 유동을 방지한다.

이는 피스톤(110)의 일반적인 상하 운동과정에서는 스프링 챔버(109)와 서비스 챔버(108)의 공기의 흐름을 자유롭게 하기 위하여 공기 유동홀(119a)을 형성하였지만, 피스톤(110)이 완전히 상승하여 브레이크가 개방된 상태에서 풋 브레이크를 밟는 경우에는 파일럿 립 실(130)을 통해 공기 유동홀(119a)을 폐쇄하여 고압의 공기가 스프링 챔버(109)로 유입되는 과정을 통해 브레이크가 완전히 잠기는 현상을 방지하기 위해서이다.

도 1 내지 도 2를 다시 참조하여 차량이 주차되는 과정에서 브레이크 액추에이터의 상태를 설명한다.

차량이 주차하는 단계에서는 공기 작동식 브레이크 액추에이터의 압력 챔버(107)로부터 밸브 구조체(140)를 통해 압축 공기가 배출된다. 즉, 일예로 압력 챔버(107)는 대기압과 평형을 이루는 상태일 수 있다.

상기 상태에서 압축 스프링(102)의 복원력에 따라 피스톤(110)이 하부 방향으로 이동하게 된다. 그 결과, 압축 스프링(102)의 팽창에 따른 피스톤(110)의 하강에 따라 액추에이터 로드(122)도 함께 하강운동을 하게 된다.

압축 스프링(102)이 팽창되면, 스프링 챔버(109) 내부의 공간은 자연히 증가하게 된다. 따라서, 서비스 챔버(108) 내부의 공기는 액추에이터로드(122)의 내부 및 파일럿 립 실(130)의 공기 유동홀(119a)을 통해 스프링 챔버(109)로 이동한다.

상기와 같이, 스프링 챔버(109) 및 서비스 챔버(108)의 내부 공기압이 일정하게 유지되어 브레이크의 잠금을 원만하게 달성할 수 있다.

그리고, 상기 피스톤(110)이 하강함에 따라 함께 하강하는 액추에이터로드(122)는 푸시로드(113)를 하부 방향으로 이동하게 한다. 이를 통해 브레이크 패드(미도시)가 브레이크 디스크(미도시)에 인접하게 된다. 따라서, 공기 작동식 브레이크 액추에이터가 잠김 상태로 전환되어져 브레이크가 주행 상태에서 주차 상태로 되도록 만든다.

도 3은 차량이 주행되는 상태의 브레이크 액추에이터의 단면도로서, 스프링 챔버와 서비스 챔버를 연결하는 파일럿 립 실을 통한 내부 공기 유동을 통해 주차 브레이크가 해제된 주행 상태를 보이는 도면 및 도 4는 도 3의 B 부분의 확대도이다.

이하, 도 3 내지 도 4를 참조하여 차량이 주행될 때의 브레이크 액추에이터의 상태를 설명한다.

차량이 주행하는 단계에서는 공기 작동식 브레이크 액추에이터의 압력 챔버(107) 내로 밸브 구조체(140)를 통해 외부의 컴프레서(미도시)로부터 압축공기가 주입된다.

공기가 주입되는 부분은 도면상 미도시되어 있으나, 어댑터 하우징(105)이나 스프링 브레이크 커버(104)의 일측을 관통하여 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 압력 챔버(107) 상으로 공기를 주입하는 구조라면 어떠한 부분에도 형성될 수 있다.

압력 챔버(107)로 압축 공기가 주입됨에 따라 압력 챔버(107) 내의 공기압이 증가하게 된다. 증가된 공기압으로 인하여 압력 챔버(107) 내의 공기는 압력 챔버(107) 외부로 압력을 발생시키게 된다.

이러한 압력에 의하여, 상하로 유동가능하게 이루어진 액추에이터로드(122)에 연결된 피스톤(110)이 상부 방향으로 스프링 챔버(109) 쪽으로 이동하게 된다.

그 결과, 압축 스프링(102)이 압축되어 수축되고 피스톤(110)에 따라 액추에이터 로드(122)도 함께 상승운동을 하게 된다.

압축 스프링(102)이 수축되면, 스프링 챔버(109) 내부의 공간은 자연히 줄어들게 된다. 따라서, 스프링 챔버(109) 내부의 공기는 액추에이터로드(122)의 내부 및 파일럿 립 실(130)의 공기 유동홀(119a)을 통해 서비스 챔버(108)로 이동하고, 서비스 챔버(108) 내부의 공기는 서비스 챔버(108)의 용적이 감소함에 따라 밸브 구조체(130)를 통해 외부로 방출된다.

상기와 같이, 스프링 챔버(109)의 내부공기압이 일정하게 유지되어 브레이크의 잠금해제를 원만하게 달성할 수 있다.

피스톤(110)이 완전히 상승하게 되면, 액추에이터로드(122)의 로드홀(122a)은 피스톤 홀 스토퍼 가이드(105a)와 맞닿게 되어 공기 유동홀(119a)을 통한 공기의 유동이 차단된다.

이를 통하여 압력 챔버(107)내에 공기를 주입하여 브레이크의 잠금을 해제하고 그 이후에는 공기를 계속 주입하지 않아도 스프링 챔버(109) 내부의 공기가 외부로 유출되지 않아 브레이크의 잠금상태를 계속적으로 유지할 수 있다.

그리고, 상기 피스톤(110)이 상승함에 따라 함께 상승하는 액추에이터로드(122)는 서비스 챔버(108)의 음압을 형성하게 된다. 따라서, 상기에서 발생된 음압에 의하여 다이아프램(111)도 함께 상승하게 된다.

또한, 압력플레이트(112)의 하단에는 복원력을 제공하는 스프링이 설치될 수 있다. 따라서, 음압과 스프링의 복원력에 의하여 압력블레이트(112)가 함께 상승하게 된다. 그 결과, 압력플레이트(112)의 하단에 수직으로 형성된 푸시로드(113)도 함께 상승하게 된다.

푸시로드(113)가 브레이크 액추에이터 내부로 상승함에 따라 브레이크 패드(미도시)가 브레이크 디스크(미도시)로부터 이격된다. 따라서, 브레이크가 잠김 상태에서 해제되어 자동차가 주행 가능한 상태로 되도록 만든다.

도 5는 주행 상태에서 일시적으로 풋 브레이크를 밟는 상태의 브레이크 액추에이터의 단면도로서, 스프링 챔버와 서비스 챔버를 연결하는 파일럿 립 실을 통한 내부 공기 유동이 차단된 상태에서 일시적으로 브레이크가 작동된 상태를 보이는 도면, 및 도 6은 도 5의 C 부분의 확대도이다.

이하, 도 5 내지 도 6을 참조하여 차량 주행 상태에서 일시적으로 풋 브레이크를 밟을 때의 브레이크 액추에이터의 상태를 설명한다.

차량 주행 단계에서는 압력 챔버(107) 내에 압축공기가 주입된 상태로 유지되는데, 상기 상태에서 풋 브레이크를 작동하게 되면 밸브 구조체(140)를 통해 서비스 챔버(108)로 고압의 압축 공기가 유입된다. 이 경우 서비스 챔버(108)에 유입된 압축 공기의 압력은 압력 챔버(107)에 존재하는 압축 공기의 압력보다 크게 유지된다.

서비스 챔버(108)로 고압의 압축 공기가 유입되는 과정에서 파일럿 립 실(130)의 외측으로 공기압력이 강하게 작용하는 경우에는 실 유동체(132)가 공기 유동홀(119a)의 외측단에 강하게 밀착되는 과정을 통해 공기 유동홀(119a)을 통한 공기 유동을 방지하게 된다.

상기 상태에서 서비스 챔버(108)의 팽창에 따라 압력플레이트(112)가 하부로 밀리게 되고, 그 결과로써 압력플레이트(112)의 하단에 수직으로 형성된 푸시로드(113)도 함께 하강하게 된다.

푸시로드(113)가 브레이크 액추에이터 하부로 하강함에 따라 브레이크 패드(미도시)가 브레이크 디스크(미도시)에 인접하게 되고, 이에 따라서 브레이크가 일시적으로 잠김 상태를 유지하도록 만든다.

한편, 액추에이터로드(122)의 하강에 따라 스프링 챔버(109)는 팽창하여 상대적으로 음압을 형성하고, 압력 챔버(107)는 수축하여 상대적으로 양압을 형성하게 되는데, 이러한 과정은 일시적으로 풋 브레이크를 작동하여 제동을 유지한 다음에 다시 풋 브레이크를 해제하여 주행 상태로 복귀하는 경우에 액추에이터로드(122)의 자연스러운 상승을 가능하게 한다.

상기와 같이, 피스톤(110)이 완전히 상승하여 브레이크가 개방된 상태에서 풋 브레이크를 밟는 경우에는 파일럿 립 실(130)을 통해 공기 유동홀(119a)을 폐쇄하여 고압의 공기가 스프링 챔버(109)로 유입되는 과정을 통해 브레이크가 완전히 잠기는 현상을 방지하기 위해서이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 브레이크 액추에이터는 액추에이터의 중공 액추에이터 로드의 하부에 내부공기순환을 제어하는 파일럿 립 실을 설치하여, 각 동작 조건에 따라 스프링 챔버로부터 서비스 챔버로의 공기 흐름 또는 그 반대 방향으로의 공기흐름을 개방 또는 차단하게 함으로써, 내부 공기흐름을 개폐하는 구현방식을 통해 종래의 복잡한 구성을 통한 구현 방식과 동일한 기능을 달성하면서도 그 구조를 매우 단순하게 한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

104 : 스프링 브레이크커버
105 : 어댑터 하우징
106 : 서비스 브레이크커버
107 : 압력 챔버
108 : 서비스 챔버
109 : 스프링 챔버
101 : 조절너트
110 : 피스톤
111 : 다이아프램
116 : 푸시로드 챔버
118 : 케이징볼트조립체
119 : 케이징볼트헤드
119a : 공기 유동홀
120 : 칼라
121 : 케이징볼트
122 : 액추에이터 로드
122a : 로드홀
130 : 파일럿 립 실
131 : 실 바디
132 : 실 유동체
140 : 밸브 구조체

Claims (4)

1. 중공의 상부 하우징;
   상기 상부 하우징의 하부 방향으로 이격 배치되는 중공의 하부 하우징;
   상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징을 결합하여 구속 연결하는 결합 하우징;
   상기 상부 하우징에 배치되어 상기 상부 하우징의 내부를 스프링 챔버와 상기 스프링 챔버의 하부에 배치되는 압력 챔버로 분리하는 피스톤;
   상기 피스톤의 내부에 배치된 중공의 액추에이터로드;
   상기 액추에이터로드의 하단부에 배치되며, 공기 유동홀이 형성된 케이징볼트헤드;
   상기 케이징볼트헤드의 외면에 고정되고, 상기 공기 유동홀의 외측단을 밀폐가능하게 기능하는 파일럿 립 실;
   상기 스프링 챔버의 내부에 설치되는 압축 스프링;
   상기 하부 하우징에 배치되어 상기 하부 하우징의 내부를 서비스 챔버와 상기 서비스 챔버의 하부에 배치되는 푸시로드 챔버로 분리하는 다이아프램;
   상기 다이아프램의 하단에 접촉하여 상기 다이아프램을 따라 상하로 움직이는 압력 플레이트; 및
   상기 압력 플레이트의 하단에 일단이 수직 결합되고 타단이 상기 서비스 브레이크커버의 관통홀을 관통하여 상기 푸시로드 챔버 내에 위치하는 푸시로드;를 포함하며,
   상기 케이징볼트헤드는 상기 공기 유동홀이 형성된 부위를 기준으로 하여 하부 측으로 좁아지는 형상이고, 상기 공기 유동홀의 외측 단부는 하부 방향으로 갈수록 상기 케이징볼트헤드의 내측으로 경사지게 배치되는,
   공기 작동식 브레이크 액추에이터.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 파일럿 립 실은,
   상기 케이징볼트헤드의 외면에 형성된 돌기부에 고정되는 실 바디, 및
   상기 실 바디로부터 하부로 연장되는 실 유동체를 포함하는,
   공기 작동식 브레이크 액추에이터.
   
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 공기 유동홀은 상기 케이징볼트헤드의 중심으로부터 방사상으로 복수개가 형성되는 구조인,
   공기 작동식 브레이크 액추에이터.

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