KR102518760B1 - 유압식 차량 파워 브레이크 시스템용 피스톤 펌프 어셈블리 - Google Patents

유압식 차량 파워 브레이크 시스템용 피스톤 펌프 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전기 모터(2), 유성 기어(3), 웜 기어(4) 및 실린더(7) 내에서 변위 가능한 피스톤(5)을 구비한, 유압식 차량 파워 브레이크 시스템용 피스톤 펌프 어셈블리(1)에 관한 것이다. 실린더(7) 내에서 피스톤(5)의 스핀 방지를 위해, 피스톤(5)은, 형상 결합에 의해 상기 피스톤과 일체로 회전하도록, 변형을 통해 상기 피스톤과 연결된 링(15)을 구비하고, 상기 링은 자신의 외주연에 반원형 그루브를 가지며, 이 그루브 내로 실린더(7) 내에 축방향으로 평행하게 고정 배치된 원통형 핀(13)이 맞물린다.

Description

유압식 차량 파워 브레이크 시스템용 피스톤 펌프 어셈블리
본 발명은, 청구항 1의 전제부의 특징부들을 갖는 유압식 차량 파워 브레이크 시스템용 피스톤 펌프 어셈블리에 관한 것이다.
피스톤 펌프는, 유압식 차량 파워 브레이크 시스템에서는 외력으로써 작동 제동을 위한 유압 제동 압력을 발생시키기 위해, 그리고/또는 슬립 제어식 차량 브레이크 시스템에서는 마찬가지로 제동 압력을 발생시키고, 압력 하강 후에 휠 제동 압력을 다시 증가시키기 위해 휠 브레이크로부터 유래하는 브레이크 액을 역으로 휠 브레이크로 이송하거나, 슬립 제어 동안 역으로 마스터 브레이크 실린더의 방향으로 이송하기 위해 이용된다.
청구항 1의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 피스톤 펌프 어셈블리는, 유압식 차량 파워 브레이크 시스템 및/또는 슬립 제어식 차량 브레이크 시스템에서 제동 압력을 발생시키기 위해, 그리고/또는 브레이크 액을 이송하기 위해 제공된다. 이 피스톤 펌프 어셈블리는, 구동 장치로서의 전기 모터, 웜 기어, 예를 들어 전기 모터의 회전 구동 운동을 병진 운동으로 변환하는 스핀들 드라이브, 및 피스톤 실린더 유닛을 구비하며, 이 피스톤 실린더 유닛의 피스톤은 웜 기어에 의해 실린더 내에서 변위 가능하다. 이 경우, 피스톤과 실린더 사이의 상대 운동이 중요하며, 실린더도 피스톤 상에서 변위될 수 있다. 전기 모터와 웜 기어 사이에는 감속 기어, 예를 들어 유성 기어가 중간 연결될 수 있다.
실린더 내에서 피스톤의 스핀 방지를 위해, 피스톤은 반경방향으로 돌출하는 스핀 방지 요소를 구비하고, 이 스핀 방지 요소는 피스톤과 일체로 회전하도록, 그리고 바람직하게는 축방향으로 고정되도록 피스톤과 연결되며, 적어도 한쪽 주연 방향으로 그리고 바람직하게는 양측 주연 방향 모두로 실린더의 카운터 베어링에 지지된다. 카운터 베어링은 예를 들어 실린더 내에 축방향으로 평행하게 고정된 원통형 핀이거나, 또는 축방향으로 평행하거나 나선형인 리브일 수도 있다. 카운터 베어링에 피스톤의 스핀 방지 요소를 지지하는 것을 통해, 피스톤이 실린더 내에서 축방향으로 변위될 때 웜 기어와 종동 회전하지 않도록 한다. 피스톤은 실린더 내에서 전적으로 회전 없이 축방향으로만 변위될 수도 있지만, 실린더 내에서 축방향으로 변위 시 회전될 수도 있는데, 다시 말해 나사 결합 운동을 실행할 수는 있지만, 실린더 내에서 자유롭게 회전되어서는 안 된다. 카운터 베어링 상에서의 스핀 방지 요소의 지지부는 주연 방향으로 유격이 전혀 또는 거의 없는 것이 바람직하하나, 주연 방향으로의 유격이 가능은 하기 때문에, 피스톤이 실린더 내에서 제한적으로 회전할 수 있다.
스핀 방지 요소는 피스톤과 별개인 부품이거나, 어떠한 경우든 피스톤과 별개로 제조되어 피스톤 상에 회전 고정 방식으로 배치된 부품이다.
본 발명의 한 바람직한 실시예에서, 스핀 방지 요소는 피스톤 상에 회전 고정 방식으로 그리고 플랜지처럼 배치된 링이며, 이 링은 피스톤으로부터 환형으로 반경방향으로 돌출하거나 피스톤을 넘어 반경방향으로 환형으로 돌출한다. 이 링은, 피스톤의 일 단부에 또는 피스톤의 단부들로부터 간격을 두고 축방향으로 피스톤의 임의의 지점에 배치될 수 있다.
종속 청구항들은, 청구항 1에 명시된 본 발명의 바람직한 실시예들 및 개선예들을 대상으로 한다.
청구항 9의 대상은, 유압식 차량 브레이크 시스템, 특히 차량 파워 브레이크 시스템 및/또는 슬립 제어 장치를 구비한 차량 브레이크 시스템을 위한 유압 유닛의 유압 블록이다. 유압 블록에는 솔레노이드 밸브들과; 파워 제동 시 그리고/또는 슬립 제어 중에 제동 압력의 개회로 제어 또는 폐회로 제어를 위해 이용되는 차량 브레이크 시스템의 또 다른 유압 부품들;이 장착되어 있거나 장착된다. 유압 블록은, 피스톤 펌프 어셈블리의 실린더를 위한 수용부로서의 보어, 카운터 싱크 등을 구비하며, 전기 모터에는 웜 기어 및 필요에 따라 중간 연결된 감속 기어가 유압 블록 외부에 부착되어 있거나 부착된다. 피스톤 펌프 어셈블리도 마찬가지로 차량 파워 브레이크 시스템 또는 슬립 제어 장치의 유압 부품이다. 유압 부품들이 장착된 상태에서, 유압 블록은, 마스터 브레이크 실린더를 포함하지 않는 한, 하나 또는 복수의 브레이크 라인에 의해 마스터 브레이크 실린더에 연결되는 유압 유닛을 형성하며, 상기 유압 유닛에는 브레이크 라인에 의해 차량 브레이크 시스템의 유압 휠 브레이크가 연결된다.
본 발명은, 도면부에 도시된 일 실시예를 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 피스톤 펌프 어셈블리의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 피스톤 펌프 어셈블리의 피스톤의 사시 분해도이다.
도 3은 도 1에 도시된 피스톤 펌프 어셈블리의 피스톤 및 실린더의 정면을 부분 확대한, 축방향에서 바라본 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 피스톤 펌프 어셈블리의 피스톤을 내부로부터 반경방향으로 바라보고 도시한 확대도이다.
도면부에 도시된 본 발명에 따른 피스톤 펌프 어셈블리(1)는, 유압식 차량 파워 브레이크 시스템에서는 압력을 발생시키기 위해, 그리고/또는 슬립 제어식 유압 차량 브레이크 시스템에서는 슬립 제어 동안 브레이크 액을 이송하기 위해 제공된다. 이와 같은 슬립 제어 장치는, 예를 들어 ABS, ASR, FDR 및 ESP와 같은 약어로 통용되는 안티록 브레이크 제어 장치, 트랙션 제어 장치, 주행 다이내믹 제어 장치 및 차량 주행 안전성 제어 장치이다.
구동을 위해, 본 발명에 따른 피스톤 펌프 어셈블리(1)는, 일반적으로 기계식 감속 기어로도 간주될 수 있는 유성 기어(3)를 구동시킬 수 있는 전기 모터(2)를 구비한다. 유성 기어(3)는 웜 기어(4)를 회전 구동시키며, 웜 기어는 실린더(7) 내에서 피스톤 실린더 유닛(6)의 피스톤(5)을 변위시키기 위해 회전 운동을 변위 운동으로 변환한다. 본 발명의 기술되고 설명된 실시예에서, 웜 기어(4)는 볼 스크루 드라이브이다. 피스톤(5)은 실린더(7) 내에서 축방향으로 변위 가능하며, 다시 말해 실린더(7) 내에서의 피스톤(5)의 변위 방향은 축방향이다.
유성 기어(3)는 웜 기어(4)의 너트(8)를 회전 구동시키고, 너트(8)는 웜 기어(4)의 스핀들(9)을 변위시킨다. 그와 달리, 반대로 스핀들(9)이 회전 구동될 수도 있고, 너트(8)가 피스톤(5)과 함께 변위될 수도 있다. 유성 기어(3) 및 전기 모터(2)로부터 멀리 떨어진 스핀들(9)의 단부가, 스핀들과 일체형이고 피스톤(5)의 피스톤 크라운(11) 내에서 블라인드 홀 내로 가압된 핀(10)에 의해, 피스톤(5)과 일체로 회전하도록, 그리고 축방향으로 고정되도록 연결되고, 그 결과 피스톤(5)은 스핀들(9)에 의해 변위된다. 본 발명의 기술되고 도시된 실시예에서, 스핀들(9)의 핀(10)은 축방향으로 평행한 슬롯들을 갖는 널(knurl)을 구비한다.
피스톤(5)은, 유성 기어(3) 및 전기 모터(2)로부터 멀리 떨어진 단부에서는 자신의 피스톤 크라운(11)에 의해 일체형으로 폐쇄되고, 피스톤 실린더 유닛(6)의 실린더(7) 내 웜 기어(4)의 너트(8)를 둘러싸는 중공 피스톤으로서 구현된다. 피스톤 펌프 어셈블리(1)의 언급된 부품들, 다시 말해 전기 모터(2), 전기 모터(2)와 웜 기어(4) 사이에 배치된 유성 기어(3), 웜 기어(4), 피스톤(5) 및 실린더(7)는 동축이다.
실린더(7) 내에서 피스톤(5)의 스핀 방지를 위해, 실린더(7)는 내부에, 하나의 주연부에 걸쳐 분포되고, 축방향으로 평행하며, 반원형의 횡단면을 가진 3개의 그루브(12)를 구비하며, 이들 그루브 내에 카운터 베어링(14)으로서의 원통형 핀(13)이 놓인다(도 3).
피스톤(5) 상에 강성으로 배치된, 도 2 및 도 3에서 볼 수 있는 링(15)도 스핀 방지 장치의 구성 부품이다. 이 링(15)은, 축방향보다 반경방향으로 약간 더 큰, 직사각형의, 거의 정사각형인 링 횡단면을 갖는다. 일반적으로 스핀 방지 요소(16)로서도 간주될 수 있는 링(15)은, 피스톤(5)의 반경방향 평면 내에서 유성 기어(3) 및 전기 모터(2) 쪽을 향하는 피스톤(5)의 일 단부 가까이에 배치되고, 플랜지의 형태로 피스톤(5)을 둘러싼다. 링(15)은, 피스톤(5)으로부터 반경방향 외부로 돌출한다. 링(5)은 자신의 외주연에 3개의 반원형 그루브를 구비하고, 이들 그루브는 링(5)을 축방향으로 평행하게 관통한다. 스핀 방지 요소(16)를 형성하는 링(15)의 그루브(17) 내에는, 축방향으로 평행하게 실린더(7) 내의 그루브(12) 내부로 돌출하도록 배치된 원통형 핀(13)이 맞물린다. 피스톤(5)의 스핀 방지 요소(16)를 형성하는 링(15)은 자신의 그루브(17)로써 양측 주연 방향으로, 본 발명에 따른 피스톤 펌프 어셈블리(1)의 실린더(7) 내에 있는 카운터 베어링(14)을 형성하는 원통형 핀(13) 상에 지지된다. 이로 인해 피스톤(5)은 실린더(7) 내에서 회전 불가능하고, 축방향으로 변위 가능하다.
실시예들에서, 그루브(12, 17) 및 원통형 핀(13)은 주연부에 걸쳐 균일하게 분포된다. 또한, 불균일한 분포 및/또는 3개의 그루브(12, 17) 및 3개의 원통형 핀(13)과 상이한 개수도 가능하다. 기본적으로는 하나의 그루브(12, 17) 및 하나의 원통형 핀(13)으로 충분하지만, 2개, 4개 또는 그 이상의 그루브(12, 17) 및 원통형 핀(13)도 가능하다. 원통형 핀(13) 대신에, 예를 들어 실린더(7) 내에서 내부로 돌출하고 축방향으로 평행하거나 나선형인 리브와 같은 다른 카운터 베어링(14)도 가능하며, 이들 리브는 피스톤(5)의 스핀 방지 요소(16)를 형성하는 링(15) 내에서 합동이거나 유사한 그루브 내에 맞물린다(도시되지 않음).
링(15)은 자신의 그루브(17)에, 반경방향 내부로 돌출하는 러그(18)를 구비하고, 이들 러그는 유성 기어(3) 및 전기 모터(2) 쪽을 향하는 피스톤(5)의 단부 내에 형성된 대응 리세스들(19) 내에 수용되며, 이로 인해 링(15)은 한쪽 방향으로 축고정되고 피스톤(5)과 일체로 회전하도록 결합된다. 러그(18)는 일반적으로 형상 결합 요소(20)로서도 간주될 수 있고, 리세스(19)는 대응 수용부(21)로서도 간주될 수 있다.
링(15)은 피스톤(5) 상에 씌워지며, 그루브(17)로 인해; 그리고 그루브(17)에 의해 U자 형상의 또는 C자 형상의 브래킷을 형성하며 내부로 돌출하는 러그(18)로 인해; 주연 방향 및 반경방향으로 탄성을 갖는다. 피스톤(5)의 스핀 방지 요소(16)를 형성하는 링(15)은 피스톤(5) 둘레에 클램핑되고, 초기 응력에 의해 피스톤(5)에 접해 있는다. 링(15)은 자신의 내주연에, 내부로 돌출하는 낮은 융기부를 지지 요소(22)로서 구비하며, 이들 지지 요소는 러그(18)의 양측에 그리고 러그(18)에 근접하여 러그(18)에 대해 주연 방향으로 오프셋되어 배치되고, 이들 지지 요소에 의해 링(15)이 피스톤(5)의 외주연에 접한다.
피스톤(5)의 단부에서 수용부(21)를 형성하는 리세스(19)는 링(15)의 두께보다 더 깊다. 리세스(19)의 양측에서는, 피스톤(5)의 단부 에지가, 도 4에서 볼 수 있듯이, 스핀 방지 요소(16)를 형성하는 링(15)의, 형상 결합 요소(20)를 형성하는 러그(18)와 겹쳐지도록 변형되며, 그 결과 링(15)은 변형을 통해 피스톤(5)과 축방향으로 고정되도록 연결된다.
본 발명의 도시되고 기술된 실시예에서, 원통형 핀(13)과, 스핀 방지 요소(16)를 형성하는 링(15)은 강, 세라믹 또는 섬유 복합 세라믹으로 형성되고, 피스톤(5) 및 실린더(7)는 알루미늄 합금으로 형성된다. 일반적으로 말하면, 원통형 핀(13) 및 링(15)은 피스톤(5) 및 실린더(7)보다 내마모성이 더 우수한 재료로 형성된다. 링(15)은, 이 링을 구성하는 재료와 무관하게, 외주연 면상에, 다시 말해 실린더(7) 쪽을 향하는 표면상에 슬라이딩 층을 구비할 수 있다. 이러한 슬라이딩 층은, 링(15) 자체보다 내마모성이 더 우수한 그리고/또는 마찰 저감 재료로 형성된다.
본 발명에 따른 피스톤 펌프 어셈블리(1)는, 유압식 차량 파워 브레이크 시스템의 슬립 제어 장치의(그 외의 부품은 도시되어 있지 않음) 유압 블록(23)에 또는 그 내에 배치되며, 이 경우 피스톤 펌프 어셈블리(1)는 슬립 제어 장치의 부분이다. 이와 같은 슬립 제어 장치 및 유압 블록(23)은 통상의 기술자에게 이미 공지되어 있으며, 여기서는 더 상세히 설명하지 않는다. 유압 블록(23)은, 피스톤 펌프 어셈블리(1) 외에, 유압 블록(23)에 그리고 그 내에 배치되고 도면에 도시되지 않은 유압 블록(23)의 보어를 관통하여, 차량 파워 브레이크 시스템의 유압 회로도 및 슬립 제어에 상응하게 서로 유압식으로 연결되어 있는 솔레노이드 밸브, 체크 밸브, 유압 어큐뮬레이터 및 댐퍼 챔버들이 속하는 슬립 제어 장치의 유압식, 전자 유압식 및 전자식 부품들의 기계적 고정과 유압식 상호 연결을 위해 이용된다.
이 경우, 피스톤 펌프 어셈블리(1)의 실린더(7)는 유압 블록(23)의 관통 홀 내에 배치되며, 이 관통 홀은 일반적으로 피스톤 펌프 어셈블리(1)의 실린더(7)를 위한 유압 블록(23)의 수용부로서도 간주될 수 있다. 피스톤 펌프 어셈블리(1)의 전기 모터(2)는 유압 블록(23)의 일 측에서 외부에 배치되고, 예를 들어 유압 블록(23)과 나사 결합된다. 피스톤 펌프 어셈블리(1)와, 그 외 슬립 제어 장치의 부품들이 장착된 상태에서, 유압 블록(23)은 슬립 제어 장치의 부분 또는 핵심 부재인 유압 유닛을 형성한다. 작동 제동 시, 본 발명에 따른 피스톤 펌프 어셈블리(1)에 의해 외력당 차량 브레이크 시스템의 제동 압력이 생성된다.
유압 블록(23)은, 도시되지 않은, 유압 블록(23) 내에 근력에 의해 작동되는 마스터 브레이크 실린더를 수용하기 위한 마스터 브레이크 실린더 보어(24)를 구비할 수 있다. 브레이크 라인을 이용해서 별도의 마스터 브레이크 실린더에 유압 블록(23) 또는 유압 유닛을 연결하는 것도 가능하다. 유압 휠 브레이크는 브레이크 라인에 의해 유압 블록(23) 또는 유압 유닛에 연결된다.

Claims (9)

  1. 전기 모터(2); 상기 전기 모터(2)에 의해 회전하도록 구동될 수 있고, 전기 모터(2)의 회전 운동을 변위로 변환하는 웜 기어(4); 실린더(7) 및 상기 실린더(7) 내에서 웜 기어(4)에 의해 변위 가능한 피스톤(5)을 구비한 피스톤 실린더 유닛(6);을 포함하고, 피스톤(5)이 반경방향으로 돌출하는 스핀 방지 요소(16)를 구비하고, 상기 스핀 방지 요소는 실린더(7)의 카운터 베어링(14)에서 주연 방향으로 축을 따라 이동 가능하게 지지되는, 유압식 차량 브레이크 시스템용 피스톤 펌프 어셈블리에 있어서,
    스핀 방지 요소(16)는 링이며, 상기 링은 피스톤(5)에 대하여 상대적으로 회전이 고정되는 방식으로 상기 피스톤(5)에 배치되고, 이러한 링은 내부로 돌출하는 형상 결합 요소(20)를 구비하고, 상기 형상 결합 요소는 피스톤(5)의 대응 수용부(21) 내에 맞물리며, 이로 인해 링(15)을 피스톤(5)과 일체로 회전하도록 그리고/또는 축방향으로 고정되도록 연결하는 것을 특징으로 하는, 피스톤 펌프 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 스핀 방지 요소(16)가 변형을 통해 피스톤(5)과 연결되는 것을 특징으로 하는, 피스톤 펌프 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서, 링(15)이 반경방향으로 탄성을 가지며, 피스톤(5)의 외측에 접하고, 그리고/또는 자신의 둘레에 걸쳐 분포 배치된 지지 요소들(22)을 구비하며, 상기 지지 요소는 피스톤(5) 둘레의 외측에 접하는 것을 특징으로 하는, 피스톤 펌프 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 스핀 방지 요소(16)가 피스톤(5)보다 내마모성이 더 우수한 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는, 피스톤 펌프 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서, 스핀 방지 요소(16)가 실린더(7) 쪽을 향하는 표면에 슬라이딩 층을 구비한 것을 특징으로 하는, 피스톤 펌프 어셈블리.
  6. 제1항에 따른 피스톤 펌프 어셈블리(1)를 구비한 유압식 차량 브레이크 시스템용 유압 블록에 있어서,
    실린더(7)가 실린더(7)용 유압 블록(23)의 수용부 내에 배치되고, 그리고/또는 전기 모터(2)가 유압 블록(23)에 배치되는 것을 특징으로 하는, 유압식 차량 브레이크 시스템용 유압 블록.
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