KR102024230B1

KR102024230B1 - 캘리퍼용 실린더 장치

Info

Publication number: KR102024230B1
Application number: KR1020170078457A
Authority: KR
Inventors: 남찬혁; 김민성; 최성진; 박은지
Original assignee: 자동차부품연구원
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2017-06-21
Publication date: 2019-09-23
Also published as: KR20180138346A

Abstract

캘리퍼용 실린더 장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 캘리퍼용 실린더 장치는: 작동유체가 유입되도록 제1 압력실이 형성되는 캘리퍼 하우징; 제1 압력실의 내부에 작동유체의 유압에 의해 이동 가능하게 설치되는 피스톤 하우징; 피스톤 하우징과 캘리퍼 하우징 사이에 이동 가능하게 설치되고, 제1 압력실의 유체가 유입되도록 피스톤 하우징과 함께 제2 압력실을 형성하고, 제1 압력실과 제2 압력실의 작동유체의 유압에 의해 마찰패드를 가압하는 제1 피스톤부; 및 제2 압력실과 구획되는 제3 압력실을 형성하도록 제1 피스톤부의 내부에 설치되고, 제3 압력실에 에어를 공급하도록 에어 유입채널이 형성되는 제2 피스톤부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

캘리퍼용 실린더 장치{CYLINDER APPARATUS FOR CALIPER}

본 발명은 캘리퍼용 실린더 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제동압력을 증가시킬 수 있고, 소형화가 가능한 캘리퍼용 실린더 장치에 관한 것이다.

일반적으로 캘리퍼 장치는 차량의 차륜에 장착되어 차량을 감속하거나 정지시킨다. 캘리퍼 장치의 실린더는 브레이크 패드를 가압하여 브레이크 디스크를 감속 또는 정지시킨다.

캘리퍼 장치에는 마스터 실린더로부터 발생되는 제동 유압에 의해 이동되도록 제동 실린더부가 설치된다. 차량의 주행시 운전자가 브레이크 패달을 밟으면, 마스터 실린더에서 형성된 제동압력이 제동 실린더부의 내부로 전달되어 피스톤이 전진한다. 피스톤이 브레이크 패드 측으로 전진함에 따라 브레이크 디스크가 제동된다. 캘리퍼 장치는 제동 실린더부에 전달되는 유체량에 따라 브레이크 패달의 스트로크(브레이크 패작의 조작 거리)가 변화된다.

그러나, 종래의 캘리퍼 장치는 제동압력을 증가시키기 위해 피스톤의 직경을 확장한다. 피스톤의 직경이 확장됨에 따라 캘리퍼 장치의 크기가 증가되고, 부품의 소형화와 차량의 경량화에 저해 요인이 될 수 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2006-0086615호(2006. 08. 01 공개, 발명의 명칭: 캘리퍼형 브레이크의 구조)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 제동압력을 증가시킬 수 있고, 소형화가 가능한 캘리퍼용 실린더 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 캘리퍼용 실린더 장치는: 작동유체가 유입되도록 제1 압력실이 형성되는 캘리퍼 하우징; 상기 제1 압력실의 내부에 작동유체의 유압에 의해 이동 가능하게 설치되는 피스톤 하우징; 상기 피스톤 하우징과 상기 캘리퍼 하우징 사이에 이동 가능하게 설치되고, 상기 제1 압력실의 유체가 유입되도록 상기 피스톤 하우징과 함께 제2 압력실을 형성하고, 상기 제1 압력실과 상기 제2 압력실의 작동유체의 유압에 의해 마찰패드를 가압하는 제1 피스톤부; 및 상기 제2 압력실과 구획되는 제3 압력실을 형성하도록 상기 제1 피스톤부의 내부에 설치되고, 상기 제3 압력실에 에어를 공급하도록 에어 유입채널이 형성되는 제2 피스톤부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 피스톤 하우징은 상기 캘리퍼 하우징의 반대측에 개방부가 형성되고, 상기 제1 피스톤부는 상기 피스톤 하우징의 상기 개방부를 폐쇄하도록 설치될 수 있다.

상기 캘리퍼 하우징의 내측면과 상기 제1 피스톤부의 외측면 사이에는 상기 제1 압력실의 유체가 누설되는 것을 방지하도록 제1 실링부재가 설치될 수 있다.

상기 피스톤 하우징의 상기 제1 압력실 측에는 상기 제1 피스톤부의 단부를 지지하도록 가압부가 형성될 수 있다.

상기 제2 피스톤부는 상기 제2 압력실과 상기 제3 압력실을 구획하도록 상기 제2 압력실과 상기 제3 압력실 사이에 설치되는 제2 피스톤 바디; 및 상기 제2 피스톤 바디에 연결되고, 상기 제1 압력실을 가로질러 상기 캘리퍼 하우징에 지지되며, 상기 제3 압력실에 연통되도록 상기 에어 유입채널이 형성되는 제2 피스톤 로드를 포함할 수 있다.

상기 제2 피스톤 바디의 외측면과 상기 피스톤 하우징의 내측면 사이에는 상기 제2 압력실과 상기 제3 압력실을 차폐시키도록 제2 실링부재가 설치될 수 있다.

상기 캘리퍼 하우징에는 상기 에어 유입채널에 에어를 공급하도록 에어 유입부가 형성될 수 있다.

상기 피스톤 하우징에는 상기 제2 피스톤 로드가 관통되도록 관통홀부가 형성되고, 상기 제2 피스톤 로드의 외측면과 상기 관통홀부의 내측면에는 제3 실링부재가 설치될 수 있다.

상기 캘리퍼 하우징에는 상기 제2 피스톤 로드가 안착되도록 안착홈부가 형성되고, 상기 제2 피스톤 로드의 외측면과 상기 안착홈부의 내측면 사이에 제4 실링부재가 설치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 제1 압력실과 제2 압력실 사이에 에어가 공급되는 제3 압력실이 설치되므로, 제1 피스톤부를 통해 제2 압력실에 가해지는 반력이 제3 압력실에 의해 완화 내지 해소될 수 있다. 따라서, 제1 피스톤부의 반력이 제1 압력실의 압력과 제2 압력실의 압력을 상쇄시키는 것을 방지할 수 있으므로, 제1 피스톤부의 제동압력을 증폭시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 제1 압력실과 제2 압력실에 의해 제1 피스톤부에 가해지는 작동유체의 단면적이 증가되므로, 제1 피스톤부에 가해지는 제동압력을 더욱 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼용 실린더 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼용 실린더 장치에서 작동유체와 에어의 유동 상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼용 실린더 장치에서 작동유체의 압력과 반력을 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 캘리퍼용 실린더 장치의 일 실시예를 설명한다. 캘리퍼용 실린더 장치를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼용 실린더 장치를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼용 실린더 장치는 캘리퍼 하우징(110), 피스톤 하우징(120), 제1 피스톤부(130) 및 제2 피스톤부(140)를 포함한다.

캘리퍼 하우징(110)의 내부에는 작동유체가 유입되도록 제1 압력실(111)이 형성된다. 제1 압력실(111)에는 마스터 실린더(미도시)에서 발생된 작동유체의 유압이 가해진다. 캘리퍼 하우징(110)은 마찰패드(10) 측이 개구된 원통 형태로 형성된다. 캘리퍼 하우징(110)에는 마스터 실린더에서 발생되는 작동유체의 유압이 가해지도록 유체 유입부(114)가 형성된다.

피스톤 하우징(120)은 제1 압력실(111)의 내부에 작동유체의 유압에 의해 이동 가능하게 설치된다.

제1 피스톤부(130)는 피스톤 하우징(120)과 캘리퍼 하우징(110) 사이에 이동 가능하게 설치되고, 제1 압력실(111)의 유체가 유입되도록 피스톤 하우징(120)과 함께 제2 압력실(121)을 형성하고, 제1 압력실(111)과 제2 압력실(121)의 작동유체의 유압에 의해 마찰패드(10)를 가압한다. 이때, 제1 피스톤부(130)의 외측면은 캘리퍼 하우징(110)의 내측면에 밀착되고, 제1 피스톤부(130)의 내측면은 피스톤 하우징(120)의 외측면에 접촉된다. 또한, 제1 피스톤부(130)의 내측면과 피스톤 하우징(120)의 외측면에는 작동유체가 유동될 수 있는도록 틈새가 형성되므로, 제1 압력실(111)의 유압이 제2 압력실(121)에 가해질 수 있다.

제2 피스톤부(140)는 제2 압력실(121)과 구획되는 제3 압력실(123)을 형성하도록 제1 피스톤부(130)의 내부에 설치되고, 제2 피스톤부(140)에는 제3 압력실(123)에 에어를 공급하도록 에어 유입채널(144)이 형성된다. 이때, 제2 압력실(121)은 제2 피스톤부(140)를 기준으로 제1 피스톤부(130) 측(도 1의 우측)에 배치되고, 제3 압력실(123)은 제2 피스톤부(140)를 기준으로 제1 압력실(111) 측(도 1의 좌측)에 배치된다. 제1 압력실(111), 제3 압력실(113) 및 제2 압력실(121)은 일렬로 배치된다.

제1 압력실(111)과 제2 압력실(121) 사이에 에어가 수용되는 제3 압력실(123)이 설치되므로, 제1 피스톤부(130)을 통해 제2 압력실(121)에 가해지는 반력이 제3 압력실(123)에 의해 완화 내지 해소될 수 있다. 따라서, 제1 피스톤부(130)의 반력이 제1 압력실(111)의 압력과 제2 압력실(121)의 압력을 상쇄시키는 것을 방지할 수 있으므로, 제1 피스톤부(130)의 가압력을 증폭시킬 수 있다.

제1 피스톤부(130)가 제1 압력실(111)에서 마찰패드(10) 측으로 가해지는 압력과, 제2 압력실(121)에서 마찰패드(10) 측으로 가해지는 압력을 더한 제동압력에 의해 마찰패드(10)를 가압한다. 따라서, 제1 피스톤부(130)가 마찰패드(10)를 가압하는 제동압력을 증폭시킬 수 있다. 또한, 캘리퍼 장치에서 제1 피스톤부(130)의 직경을 증가시키지 않더라도 제동압력을 증가시킬 수 있으므로, 반사적으로 캘리퍼 장치의 크기를 감소시키더라도 제동압력을 충분히 확보할 수 있다.

피스톤 하우징(120)은 캘리퍼 하우징(110)의 반대측에 개방부(미도시)가 형성되고, 제1 피스톤부(130)는 피스톤 하우징(120)의 개방부를 폐쇄하도록 설치된다. 따라서, 피스톤 하우징(120)과 제1 피스톤부(130)에 의해 둘러싸인 공간에 제1 압력실(111)과 제3 압력실(123)이 형성될 수 있다.

캘리퍼 하우징(110)의 내측면과 제1 피스톤부(130)의 외측면 사이에는 제1 압력실(111)의 유체가 누설되는 것을 방지하도록 제1 실링부재(151)가 설치된다. 제1 실링부재(151)로는 캘리퍼 하우징(110)의 내측면 둘레를 실링하는 환형의 제1 오링이 적용될 수 있다.

피스톤 하우징(120)의 제1 압력실(111) 측에는 제1 피스톤부(130)의 단부를 지지하도록 가압부(125)가 형성된다. 제1 압력실(111)의 압력이 피스톤 하우징(120)에 전달될 때에 피스톤 하우징(120)의 가압부(125)가 제1 피스톤부(130)의 단부를 가압한다.

제2 피스톤부(140)는 제2 피스톤 바디(141) 및 제2 피스톤 로드(143)를 포함한다.

제2 피스톤 바디(141)는 제2 압력실(121)과 제3 압력실(123)을 구획하도록 제2 압력실(121)과 제3 압력실(123) 사이에 설치된다. 제2 피스톤 바디(141)는 원판 형태로 형성되어 제2 압력실(121)과 제3 압력실(123)을 차폐시킨다. 제2 피스톤 바디(141)는 제2 압력실(121)과 제3 압력실(123)의 압력차에 의해 이동될 수 있다.

제2 피스톤 로드(143)는 제2 피스톤 바디(141)에 연결되고, 제1 압력실(111)을 가로질러 캘리퍼 하우징(110)에 지지되며, 제3 압력실(123)에 연통되도록 에어 유입채널(144)이 형성된다. 제2 피스톤 로드(143)는 제2 피스톤 바디(141)의 중심부에 연결된다. 제2 피스톤 로드(143)는 길이방향을 따라 에어 유입채널(144)이 형성되는 튜브 형태로 형성된다. 에어 유입채널(144)에는 제3 압력실(123)과 연통되도록 연결관부(145)가 연결된다.

제2 피스톤 바디(141)의 외측면과 피스톤 하우징(120) 사이에는 제2 압력실(121)과 제3 압력실(123)을 차폐시키도록 제2 실링부재(152)가 설치된다. 따라서, 제2 압력실(121)과 제3 압력실(123)에 압력차가 형성되더라도 제2 압력실(121)의 작동유체가 제3 압력실(123)에 침투되는 것을 방지할 수 있다.

캘리퍼 하우징(110)에는 에어 유입채널(144)에 에어를 공급하도록 에어 유입부(113)가 형성된다. 따라서, 대기압의 에어가 에어 유입부(113), 에어 유입채널(144) 및 연결관부(145)를 제3 압력실(123)에 유입된다. 또한, 제2 압력실(121)의 압력이 증가됨에 따라 제2 피스톤부(140)가 캘리퍼 하우징(110) 측으로 가압되면, 제3 압력실(123)의 에어가 연결관부(145), 에어 유입채널(144) 및 에어 유입부(113)를 통해 캘리퍼 하우징(110)의 외부로 배출된다.

피스톤 하우징(120)에는 제2 피스톤 로드(143)가 관통되도록 관통홀부(127)가 형성되고, 제2 피스톤 로드(143)의 외측면과 관통홀부(127)의 내측면에는 제3 실링부재(153)가 설치된다. 제3 실링부재(153)는 제2 피스톤 로드(143)의 외측면을 둘러싸도록 설치되는 제3 오링일 수 있다. 제3 실링부재(153)는 제1 압력실(111)의 작동유체가 제3 압력실(123)에 유입되는 것을 차단한다.

캘리퍼 하우징(110)에는 제2 피스톤 로드(143)가 안착되도록 안착홈부(115)가 형성되고, 제2 피스톤 로드(143)의 외측면과 안착홈부(115)의 내측면 사이에 제4 실링부재(154)가 설치된다. 제4 실링부재(154)는 안착홈부(115)를 둘러싸도록 환형으로 형성되는 제4 오링일 수 있다. 제4 실링부재(154)는 제1 압력실(111)의 작동유체가 캘리퍼 하우징(110)의 외부로 누설되는 것을 방지한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼용 실린더 장치의 작동에 관해 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼용 실린더 장치에서 작동유체와 에어의 유동 상태를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼용 실린더 장치에서 작동유체의 작동압력과 반력을 도시한 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 브레이크 패달을 밟으면, 마스터 실린더에서 발생되는 작동유체의 유압이 유체 유입부(114)를 통해 제1 압력실(111)에 전달된다. 또한, 대기압의 에어가 에어 유입부(113), 에어 유입채널(144) 및 연결관부(145)를 통해 제3 압력실(123)에 유입된다.

제1 압력실(111)의 압력이 피스톤 하우징(120)의 외측면과 제1 피스톤부(130)의 내측면 사이의 틈새를 통해 제2 압력실(121)에 전달된다. 이때, 제2 압력실(121)의 압력(F5)이 제3 압력실(123)의 압력보다 증가되므로, 제2 압력실(121)에서 작동유체의 압력(F5)이 제2 피스톤 바디(141)를 캘리퍼 하우징(110) 측(좌측)으로 가압한다.

제2 피스톤부(140)가 캘리퍼 하우징(110) 측으로 이동되므로, 차량의 제동 초기에 제1 피스톤부(130)에 가해지는 압력(F6)이 상대적으로 감소된다. 따라서, 차량의 제동 초기에 제1 피스톤부(130)가 부드럽게 마찰패드(10)를 가압하므로, 제동 초기의 제동감이 향상될 수 있다.

이어, 제1 압력실(111)의 압력(F2,F4)은 피스톤 하우징(120)을 통해 제1 피스톤부(130)에 전달되고, 제2 압력실(121)의 압력(F6)은 직접적으로 제1 피스톤부(130)에 전달된다. 이때, 제1 압력실(111)과 제2 압력실(121)에 의해 작동유체의 단면적이 증가되므로, 제1 피스톤부(130)에 가해지는 제동압력(F2,F4,F6)을 더욱 증가시킬 수 있다.

또한, 제1 압력실(111)과 제2 압력실(121) 사이에 에어가 공급되는 제3 압력실(123)이 설치되므로, 제1 피스톤부(130)에 의해 제2 압력실(121)에 가해지는 반력(F5)이 제3 압력실(123)에 의해 완화 내지 해소될 수 있다. 따라서, 제1 피스톤부(130)의 반력(F5)이 제1 압력실(111)의 압력(F2,F4)과 제2 압력실(121)의 압력(F6)을 상쇄시키는 것을 방지할 수 있으므로, 제1 피스톤부(130)의 제동압력(F2,F4,F6)을 증폭시킬 수 있다. 실험결과 제3 압력실(123)이 형성되는 경우에는 제3 압력실(123)이 형성되지 않은 경우에 비해 절반 정도의 반력이 완화 내지 해소되는 것을 알 수 있었다.

제1 피스톤부(130)에 가해지는 제동압력(F2,F4,F6)이 증가되므로, 캘리퍼용 실린더 장치의 크기를 감소시키더라도 제1 피스톤부(130)에 가해지는 작동유체의 제동압력(F2,F4,F6)을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 제1 피스톤부(130)의 직경을 증가시키지 않더라도 캘리퍼용 실린더 장치의 제동압력(F2,F4,F6)을 충분히 확보할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10: 마찰패드 110: 캘리퍼 하우징
111: 제1 압력실 113: 에어 유입부
114: 유체 유입부 115: 안착홈부
120: 피스톤 하우징 121: 제2 압력실
123: 제3 압력실 125: 가압부
127: 관통홀부 130: 제1 피스톤부
140: 제2 피스톤부 141: 제2 피스톤 바디
143: 제2 피스톤 로드 144: 에어 유입채널
145: 연결관부 151: 제1 실링부재
152: 제2 실링부재 153: 제3 실링부재
154: 제4 실링부재

Claims

작동유체가 유입되도록 제1 압력실이 형성되는 캘리퍼 하우징;
상기 제1 압력실의 내부에 작동유체의 유압에 의해 이동 가능하게 설치되는 피스톤 하우징;
상기 피스톤 하우징과 상기 캘리퍼 하우징 사이에 이동 가능하게 설치되고, 상기 제1 압력실의 유체가 유입되도록 상기 피스톤 하우징과 함께 제2 압력실을 형성하고, 상기 제1 압력실과 상기 제2 압력실의 작동유체의 유압에 의해 마찰패드를 가압하는 제1 피스톤부; 및
상기 제2 압력실과 구획되는 제3 압력실을 형성하도록 상기 제1 피스톤부의 내부에 설치되고, 상기 제3 압력실에 에어를 공급하도록 에어 유입채널이 형성되는 제2 피스톤부를 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리퍼용 실린더 장치.
제1 항에 있어서,
상기 피스톤 하우징은 상기 캘리퍼 하우징의 반대측에 개방부가 형성되고,
상기 제1 피스톤부는 상기 피스톤 하우징의 상기 개방부를 폐쇄하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 캘리퍼용 실린더 장치.
제2 항에 있어서,
상기 캘리퍼 하우징의 내측면과 상기 제1 피스톤부의 외측면 사이에는 상기 제1 압력실의 유체가 누설되는 것을 방지하도록 제1 실링부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 캘리퍼용 실린더 장치.
제2 항에 있어서,
상기 피스톤 하우징의 상기 제1 압력실 측에는 상기 제1 피스톤부의 단부를 지지하도록 가압부가 형성되는 것을 특징으로 하는 캘리퍼용 실린더 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제2 피스톤부는,
상기 제2 압력실과 상기 제3 압력실을 구획하도록 상기 제2 압력실과 상기 제3 압력실 사이에 설치되는 제2 피스톤 바디; 및
상기 제2 피스톤 바디에 연결되고, 상기 제1 압력실을 가로질러 상기 캘리퍼 하우징에 지지되며, 상기 제3 압력실에 연통되도록 상기 에어 유입채널이 형성되는 제2 피스톤 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리퍼용 실린더 장치.
제5 항에 있어서,
상기 제2 피스톤 바디의 외측면과 상기 피스톤 하우징의 내측면 사이에는 상기 제2 압력실과 상기 제3 압력실을 차폐시키도록 제2 실링부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 캘리퍼용 실린더 장치.
제5 항에 있어서,
상기 캘리퍼 하우징에는 상기 에어 유입채널에 에어를 공급하도록 에어 유입부가 형성되는 것을 특징으로 하는 캘리퍼용 실린더 장치.
제5 항에 있어서,
상기 피스톤 하우징에는 상기 제2 피스톤 로드가 관통되도록 관통홀부가 형성되고,
상기 제2 피스톤 로드의 외측면과 상기 관통홀부의 내측면에는 제3 실링부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 캘리퍼용 실린더 장치.
제5 항에 있어서,
상기 캘리퍼 하우징에는 상기 제2 피스톤 로드가 안착되도록 안착홈부가 형성되고,
상기 제2 피스톤 로드의 외측면과 상기 안착홈부의 내측면 사이에 제4 실링부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 캘리퍼용 실린더 장치.