KR101722145B1 - 브레이크 캘리퍼 피스톤 작동 장치 - Google Patents

브레이크 캘리퍼 피스톤 작동 장치 Download PDF

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Abstract

브레이크 캘리퍼 피스톤 작동 장치는 캘리퍼 하우징(20)을 관통하여 연장하는 보어(22)를 포함하는 캘리퍼 하우징(20)을 포함한다. 단부 캡은 보어(22)를 막고, 단부 캡 연장부(28) 및 유체 포트(32)를 구비한다. 상기 보어(22) 내에 피스톤(40)이 배치되어 있다. 작동 부재(48)는 외부면과 내부면을 구비하며, 보어(22) 내에 배치되어 있으며, 상기 피스톤(40) 위에서 축 방향으로 연장하여 피스톤(40)이 슬라이딩 가능하게 지지 및 안내한다. 작동 부재의 내부면과 피스톤(40)의 유체 단부 그리고 단부 캡 연장부(28)는 유체 포트(32)를 통해 유입되는 유압유를 저장하기 위한 유체 챔버(54)를 형성한다. 주차 브레이크 기구는 작동 부재(48)와 맞물려서, 작동 부재(48)가 축 방향으로 이동하도록 한다. 유체 챔버(54)로 유입되는 유압유에 의해 피스톤(40)이 움직이고, 작동 부재(48)를 진행시켜 피스톤(40)을 축 방향으로 미는 주차 브레이크 기구에 의해 피스톤(40)이 움직이게 된다.

Description

브레이크 캘리퍼 피스톤 작동 장치{BRAKE CALIPER PISTON ACTUATION DEVICE}
본 발명은 유압 브레이크 시스템의 일부로 차량에 제동력을 제공하는 데에 사용되는 브레이크 캘리퍼 어셈블리에 관한 것이다.
본 발명과 관련된 형식의 브레이크 캘리퍼는 유압 브레이크 시스템의 일부로 사용될 때에 제동력을 제공한다. 이러한 브레이크 캘리퍼 중 하나가 하라시-윔머(Halasy-Wimmer) 등이 출원한 미국 특허 제6,311,808호에 기재되어 있다. 상기 특허에서, 캘리퍼 하우징은 중심 축선을 따라 캘리퍼 하우징을 통하는 길이로 연장하는 보어를 포함한다. 단부 캡이 상기 보어를 밀폐하며, 단부 캡은 보어 안쪽으로 중심방향에서 축 방향으로 연장하는 단부 캡 연장부를 포함한다. 패드 단부와 유체 단부를 구비하는 피스톤이, 유체 포트를 통해 보어로 유입되는 유압유가 유체 단부를 압박하여 피스톤을 축 방향으로 이동시켜 제동력을 제공하도록 중심 축선을 따라 보어 내에서 이동하도록 배치되어 있다. 피스톤을 이동시키기 위해, 전기기계식 작동 서브어셈블리가 유압 피스톤 내에 중심방향으로 배치되어 있다.
주차 브레이크 기구의 부품들은 통상적으로 유압 브레이크 시스템의 일부로 사용되는 종래 기술의 브레이크 캘리퍼에서 캘리퍼의 유압유 챔버 내에 혹은 피스톤 안쪽에 위치한다. 이들 부품들이 위와 같은 위치에 자리 잡고 있음에 따라, 이들 부품들은 유압유로 범벅인 상태로 피스톤을 축 방향으로 이동시키는 데에 사용된다. 주차 브레이크 기구 부품들이 다른 주차 브레이크 기구 부품들과 접촉하기 때문에, 유압유(hydraulic fluid)는 주차 브레이크 기구 부품들의 마멸을 지연시키는 이상적인 윤활유가 아니다. 차량 브레이크 시스템에 사용되는 유압유는 가동부품들 사이의 마찰을 줄여주기를 요구하는 것보다는 덜한 정도의 윤활성을 제공한다.
본 발명은, 작동 부재가 피스톤의 유체 단부 위에서 축 방향으로 연장하고, 축 방향으로 단부 캡 연장부 위에서 연장함으로써, 주차 브레이크 기구로부터 유체 포트를 통해 유입되는 유압유를 저장하고 분리하는 유체 챔버를 획정하는 브레이크 캘리퍼 어셈블리를 제공한다.
본 발명의 가장 넓은 측면은, 주차 브레이크 기구 부품들이 피스톤을 축 방향으로 이동시키는 데에 사용되는 유압유와 완전히 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 어셈블리를 제공한다. 이렇게 함으로써, 주차 브레이크 기구 부품들이 유압유로부터 격리된 상태로 작동 부재 및 다른 주차 브레이크 기구 부품들과 접촉함에 따라 주차 브레이크 기구 부품들 간의 마모를 최소화하고, 또한 마찰을 줄이는 데에 적당한 윤활성을 갖는 윤활유를 사용할 수 있게 된다.
첨부된 도면들을 참고로 하고, 아래에 기재되어 있는 상세한 설명을 참고함으로써, 본 발명을 좀 더 쉽게 이해할 수 있으며, 본 발명의 다른 이점들도 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 브레이크 캘리퍼 어셈블리의 실시 가능한 형태의 절개부 및 단면을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에서 라인 2-2를 따르는 단면도이다.
도 3은 도 2와 유사한 단면도로, 보어로 유입되는 유압유에 응답하여 피스톤이 축 방향으로 이동하는 것을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2와 유사한 단면도로, 주차 브레이크 기구에 응답하여 작동 부재와 피스톤이 축 방향으로 이동하는 것을 보여주는 도면이다.
도면들에 차량에 사용되는 브레이크 캘리퍼 어셈블리가 도시되어 있으며, 도면 전체에서 대응하는 부품들은 유사한 도면부호로 지시하였다.
브레이크 캘리퍼 어셈블리는 개방 단부와 폐쇄 단부 사이에서 연장하는 보어(22)를 포함하는 캘리퍼 하우징을 포함한다. 캘리퍼 하우징은 일반적으로 도면부호 20으로 나타낸다. 보어(22)의 직경은 내경이 D이고, 길이는 L이며, 중심 축선 A를 따라 캘리퍼 하우징(20)을 관통 연장한다. 캘리퍼 하우징(20)은 복수의 캘리퍼 핑거(24)(여기서는 하나만 도시함)와, 보어(22)의 개방 단부와 캘리퍼 핑거(24) 사이에서 연장하는 가교부(26)를 포함한다. 캘리퍼 핑거(24)는 가교부(26)로부터 하향 연장하여 브레이크 패드를 지지하는 패드 면을 규정한다.
단부 캡은 보어(22)의 폐쇄 단부를 밀폐하며, 중심 축선 A를 따라 보어(22) 안쪽으로 중심에서 축 방향으로 연장하여 보어(22)의 패쇄 단부를 규정하는 캡 연장부(28)를 구비한다. 복수의 파스너(30)가 단부 캡을 하우징(20)에 부착시켜 보어(22)를 덮는다. 단부 캡은 유체 포트(32)를 포함한다. 유체 포트 내에는 브레이크 라인 피팅(34)이 구비되어, 단부 캡을 통해 유압유를 보어(22) 내로 유체 연통하게 된다. 단부 캡은 상기 단부 캡을 통해 보어(22)로부터 공기와 유압유를 배출시키기 위한 배출 밸브(38)를 포함하는 배출 포트(36)(bleeder port)도 포함한다.
일반적으로 도면부호 40으로 지시되는 피스톤은 캘리퍼 핑거(24)를 향하는 패드 단부와, 캡 연장부(28)를 향하는 유체 단부를 포함하며, 피스톤은 보어(22) 내에서 중심 축선 A를 따라 움직이도록 배치된다. 피스톤(40)은, 유체 포트(32)를 통해 보어(22)로 유입되어 피스톤의 유체 단부를 압박하여, 피스톤(40)이 캘리퍼 핑거(24) 쪽으로 축 방향으로 이동함에 따라 제동력을 제공한다. 피스톤(40)은 축 방향으로 다양한 거리만큼 이동할 수 있으며, 그 중 하나가 도 3에 X로 도시되어 있다. 피스톤(40)은, 유압유를 수용하기 위해 유체 단부 내로 연장하며, 유체 단부에서 직경이 감소하는 복수의 계단형 캐비티(42)를 획정한다. 피스톤(40)의 패드 단부에는 복수의 압입부(43)가 형성되어 있으며, 압입부 각각은 V-형으로 되어 있어 피스톤(40)이 도는 것을 방지한다. 그러나, 단순화된 피스톤(40)에는 복수의 계단형 직경부나 압입부(43)가 사용되지 않을 수도 있다. 피스톤(40)의 패드 단부 쪽에 고리모양의 피스톤 그루브(44)가 형성되어 있다. 보어(22)의 외부에 먼지가 유지되도록 하기 위해, 보어(22)와 피스톤(40) 사이에서 연장하는 고리모양의 부트 그루브와 고리모양의 피스톤 그루브(44) 내에 더스트 부트(46)가 가요적으로 배치되어 있다.
일반적으로 도면부호 48로 지시되어 있는 작동 부재는 관(tube) 모양이며, 외부면과 내부면을 구비하고, 제1 단부(50)와 제2 단부(52)를 구비한다. 작동 부재(48)는 중심 축선 A를 따라 보어(22) 안쪽에 배치되어 있다. 작동 부재(48)의 제1 단부(50)는 보어(22)의 개방 단부를 향해 축 방향으로 연장하고 있으며, 피스톤(40)의 유체 단부 위에 위치하여, 작동 부재(48)의 내부면을 따라 피스톤(40)이 슬라이딩 가능하게 지지하면서 안내한다. 작동 부재(48)의 제2 단부(52)는 캡 연장부(28) 위에서 축 방향으로 연장한다. 작동 부재(48)의 내부면과 피스톤(40)의 유체 단부 그리고 단부 캡 연장부(28)는 유체 포트(32)로부터 유입되는 유압유를 저장하는 유체 챔버(54)를 획정한다. 리테이너(56)가 작동 부재(48)의 내부면 상에 위치하여, 축 방향으로 피스톤(40)의 유체 단부와 체결하여 피스톤(40)을 축 방향으로 이동시키기 위해 피스톤(40)과 캡 연장부(28)를 분리시킨다. 실시 가능한 실시형태에서, 리테이너(56)가 반경방향 안쪽으로 연장하는 림 형태를 취하고 있지만, 작동 부재(48)의 내부면 근처에 형성되어 있는 고리모양의 고랑 내에 배치되어 있는 스냅 링과 같은 리테이너(56)가 사용될 수 있다는 점을 이해해야 한다. 작동 부재(48) 내의 제1 고리모양의 리세스 내에 제1 씰(58)이 배치되어 피스톤(40)과 체결되어 유체 챔버(54)로부터 보어(22) 내로 유압유가 누출되는 것을 방지한다. 제2 단부(52)에 인접하게 배치되어 있는 제2 고리모양의 리세스 내에 제2 씰(60)이 배치되어 단부 캡 연장부(28)와 체결되어 유체 챔버(54)로부터 보어(22) 내로 유압유가 누출되는 것을 방지한다.
작동 부재(48) 주위에 보어(22)의 내경(D)으로 규정되며, 축 방향으로 서로가 이격되어 고리모양으로 배치되어 있는 복수의 링 그루브(64)(도 1) 각각에 복수의 스냅 링(62)이 포함되어 있다. 작동 부재(48)의 외부면은 중심 축선 A를 따라 축 방향으로 평행하게 연장하며, 제1 단부(50)에서부터 제2 단부(52)로 연장하는 채널(66)(도 1)을 규정한다. 보어(22)의 내경(D)이 변함에 따라 견부(68)가 획정되며, 견부는 보어(22)의 길이(L)를 따라 중간에 위치하고 있다. 보어(22)의 내경(D)은 보어(22)의 길이(L)를 따라 축 방향으로 보어(22)의 개방 단부의 고리모양의 부트 그루브에서부터 견부(68)까지 연장하는 키홈(70)(도 1)을 획정한다. 키(72)(도 2)가 보어(22)의 키홈(70) 내에 배치되며, 작동 부재(48)의 채널(66) 내에서 슬라이딩 가능하게 배치되어, 작동 부재(48)가 보어(22) 내에서 축 방향으로 이동할 때에 작동 부재(48)가 보어(22) 내에서 회전되는 것을 방지한다. 키(72)는 스냅 링(62)과 체결하여 축 방향으로 움직이는 것을 예방한다.
주차 브레이크 기구가 하우징(20) 내에 배치되며, 작동 부재(48)의 외부면과 체결되어 작동 부재(48)가 보어(22) 내에서 중심 축선 A를 따라 축 방향 이동하도록 한다. 피스톤(40)은 유체 챔버(54) 내에 슬라이딩 가능하게 배치되어서, 유체 챔버(54)로 유입된 유압유가 피스톤(40)의 유체 단부를 압박하여 피스톤(40)을 캘리퍼 핑거(24)를 향해 예컨대 거리 X만큼 축 방향으로 이동하게 된다. 이는 도 3에 잘 도시되어 있다. 피스톤(40)은, 주차 브레이크 기구에 의해 피스톤(40)과 체결되어 있는 작동 부재(48)의 리테이너(56)가 전진하여 피스톤(40)을 캘리퍼 핑거(24)를 향해 예컨대 거리 X만큼 축 방향으로 밀어서도 이동될 수 있다. 이는 도 4에 잘 도시되어 있다. 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 실시예에서, 피스톤(40)은 동일한 거리 X만큼 이동한다.
주차 브레이크 기구는 작동 부재(48)의 외부면 상에 형성되어 있는 복수의 작동 부재 나선부(74)와, 웜 기어(76)를 포함한다. 웜 기어(76)는 내부면과 외부면을 구비하며, 작동 부재(48) 주위에 고리모양으로 배치되어 있으며, 보어(22)의 견부(68)와 맞닿아 있다. 복수의 구동 나선부가 웜 기어(76)의 내부면 상에 위치하여, 작동 부재 나선부(74)와 나사 체결되어 있다. 이는 도 2 내지 도 4에 잘 도시되어 있다. 웜 기어(76)의 외부면 위에 복수의 나삿니(78)가 형성되어 있다. 하우징(20) 위에 모터 서브어셈블리(80)가 중심 축선 A와 직교하여 횡단하는 방향으로 연장하고 있으며, 모터 서브어셈블리(80)는 전기모터와 상기 캘리퍼 하우징(20)에 모터를 부착시키는 복수의 모터 파스너를 포함한다. 웜(82)이 모터 서브어셈블리(80)에 부착되어 회전한다(도 1). 모터가 작동하면, 웜(82)이 원 기어(76)의 나삿니(78)와 체결하여 웜 기어(76)가 작동 부재(48) 주위를 회전하여, 작동 부재(48)가 보어(22) 내에서 중심 축선 A를 따라 피스톤(40)을 축 방향으로 이동시키게 된다. 이는 도 4에 잘 도시되어 있다.
베어링 서브어셈블리가 웜 기어(76)에 인접하며 단부 캡과 맞닿아 있어, 웜 기어(76)가 작동 부재(48) 주위를 회전할 때에 웜 기어(76)가 작동 부재(48)를 따라 축 방향으로 이동하는 것을 방지한다. 베어링 서브어셈블리는 웜 기어(76)와 단부 캡 사이에서, 마찰을 줄이기 위해, 복수의 스러스터 워셔와 스러스트 베어링을 포함한다. 단부 캡은 중심 축선 A와 동심으로, 작동 부재(48)의 제2 단부(52) 주위를 축 방향으로 연장하여 상기 웜 기어(76) 및 견부(68)와 맞닿아 있는 웜 기어(76)와 접촉하는 베어링 서브어셈블리와 체결되어 유지하기 위해 고리모양으로 인접하고 있는 고리모양의 돌출부(84)(도 1)를 구비한다. 주차 브레이크 기구는 유체 챔버(54) 내에 배치되어 있지 않기 때문에, 유체 챔버(54) 내에 주차 브레이크 기구가 배치되어 있는 종래의 어셈블리에 비해 적은 수량의 밀봉부가 필요하다.
주차 브레이크 기구는 레버 및 캠, 멈춤쇠(pawl) 및 랙 또는 작동 부재(48)가 보어(22) 내에서 중심 축선 A를 따라 이동하도록 하는 다른 기구를 포함할 수도 있다.
전술한 교시에 비추어서 본 발명에 대해 많은 변형과 변조가 이루어질 수 있으며, 첨부된 특허청구범위의 보호범위 내에 규정되어 있는 사항 외의 형태로 실시될 수도 있음은 자명하다. 장치 청구항에 기재되어 있는 상기(said)라는 단어는 청구항에 선행되어 기재되어 있는 구성에 관한 것인 반면, 상기(the)라는 용어는 청구항에 기재되어 있는 구성만으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 특허청구범위에 기재되어 있는 도면부호는 단지 편의를 위한 것일 뿐, 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.

Claims (8)

  1. 차량에 사용되는 브레이크 캘리퍼 어셈블리로,
    개방 단부와 폐쇄 단부 사이에서 연장하며, 중심 축선을 따라 캘리퍼 하우징을 관통하여 연장하는 길이와 내경을 구비하는 보어를 포함하는 캘리퍼 하우징,
    상기 보어 안쪽에서 축 방향으로 연장하고, 상기 보어 내에서 중심부에 배치되어 있는 단부 캡 연장부를 구비하며, 상기 보어의 폐쇄 단부를 밀폐하는, 단부 캡,
    상기 보어의 개방 단부에서부터 연장하는 패드 단부 연장부와 유체 단부를 구비하며, 상기 보어 내에서 중심 축선을 따라 이동하도록 배치되어 유체 포트를 통해 유압유가 보어로 유입되어 유체 단부를 압박하여 축 방향으로 이동되는 것에 의해 제동력을 제공하는 피스톤,
    튜브 모양이며, 외부면과 내부면을 구비하고, 제1 단부와 제2 단부를 구비하며, 중심 축선을 따라 보어 안쪽에 배치되어 단부 캡 연장부 위에서 축 방향으로 연장하여 피스톤을 축 방향으로 이동시키는 작동 부재,
    상기 작동 부재의 외부면과 체결되어, 상기 작동 부재를 보어 내에서 중심 축선을 따라 축 방향으로 이동하도록 하는 주차 브레이크 기구를 포함하는 차량용 브레이크 캘리퍼 어셈블리에 있어서,
    상기 작동 부재는 상기 피스톤의 유체 단부 위에서 축 방향으로 보어의 개방 단부를 향해 연장하고, 상기 단부 캡 연장부 위에서 축 방향으로 연장하며, 상기 피스톤의 유체 단부, 작동 부재의 내부면과 단부 캡 연장부 사이에 주차 브레이크 기구와 작동 부재의 외부면으로부터 상기 유체 포트를 통해 유입되는 유압유를 저장 및 분리하는 유체 챔버를 획정하는 것을 특징으로 하는, 차량용 브레이크 캘리퍼 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    작동 부재의 내부면 위에 배치되어, 피스톤의 유체 단부와 축 방향으로 맞물려 피스톤을 축 방향으로 이동시키는 리테이너를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 브레이크 캘리퍼 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단부에 인접하게 배치되어 피스톤과 체결하는 제1 씰, 상기 제2 단부와 인접하게 배치되어 단부 캡 연장부와 체결하는 제2 씰을 포함하여, 유체 챔버로부터 보어 안쪽으로 유압유가 누출되는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는, 차량용 브레이크 캘리퍼 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 작동 부재 및 하우징과 서로 연결되어, 작동 부재가 보어 내에서 축 방향으로 이동할 때에 작동 부재가 보어 내에서 회전하는 것을 방지하는 키를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 브레이크 캘리퍼 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    보어의 내경이 변함에 따라 획정되며, 보어의 길이를 따라 중간에 위치하는 견부를 포함하고, 작동 부재의 외부면은 중심 축선과 평행하게 축 방향으로 제1 단부에서 제2 단부로 연장하는 채널을 획정하고, 보어의 내부면은 단부 캡 반대편의 보어의 개방 단부에서 견부를 향해 보어의 길이를 따라 축 방향으로 연장하는 키홈을 획정하며, 상기 보어에는 고리 모양으로 축 방향을 따라 이격되어 있는 복수의 링 그루브가 형성되어 있고, 상기 링 그루브는 작동 부재 주위의 상기 보어의 내경으로 규정되며, 복수의 스냅 링이 링 그루브 중 각 하나에 배치되어 있고, 상기 키는 보어의 키홈에 배치되고 작동 부재의 채널 내에 슬라이딩 가능하게 배치되어, 작동 부재가 보어 내에서 축 방향으로 이동할 때 작동 부재가 보어 내에서 회전하지 않도록 상기 스냅 링과 체결되어 축 방향으로의 이동이 방지되는 것을 특징으로 하는, 차량용 브레이크 캘리퍼 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보어의 내경이 변경되어 획정되되, 보어의 길이를 따라 중간에 배치되는 견부를 포함하며, 상기 단부 캡은 상기 중심 축선과 동심인 고리모양으로 상기 견부를 향해 상기 작동 부재 주위에 축 방향을 따라 연장하는 돌출부를 포함하여, 상기 견부에 대해 상기 견부와 상기 고리모양의 돌출부 사이에 배치되어 있는 웜 기어를 유지하는 것을 특징으로 하는, 차량용 브레이크 캘리퍼 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 주차 브레이크 기구가 견부와 고리모양의 돌출부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 차량용 브레이크 캘리퍼 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 주차 브레이크 기구는 작동 부재의 외부면 위에 배치되어 있는 복수의 작동 부재 나선부, 상기 작동 부재 주위에 고리모양으로 배치되어 있는 외부면과 내부면을 구비하는 웜 기어, 상기 웜 기어의 내부면 위에 배치되며 상기 작동 부재의 나선부와 나사 체결되는 복수의 구동 나선부, 상기 웜 기어가 작동 부재 주위로 회전하도록 웜 기어의 나삿니와 체결되어, 작동 부재가 중심 축선을 따라 축 방향으로 이동하게 하는 웜을 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 브레이크 캘리퍼 어셈블리.
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