KR20000064689A - 주브레이크실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압식 차량 제동 시스템을 위한 주 브레이크 실린더(10)에 관한 것으로, 상기 실린더는 실린더의 길이방향축(A)을 따라 연장된 공동(14)을 둘러싸는 하우징(12)을 가진다. 상기 공동의 일단은 실린더(10) 하우징(12)의 일부를 형성하는 끝벽에 의해 막히는 한편, 타단은 실린더와의 밀봉을 형성하는 밀봉 요소(16)에 의해 막힌다. 상기 밀봉 요소를 가로질러 통과하는 봉에 의해 작동되는 피스톤(18)이 공동을 밀봉하면서 축방향으로 이동할 수 있도록 공동(14)내에 밀봉 요소(16)에 인접하여 설치된다. 상기 피스톤은 공동(14) 내에 위치하고 공동의 끝벽과 피스톤(18)에 의해 경계 지워지는 압력챔버(28)와 저장소간에 유체가 흐르도록 하는 중심부에 위치하는 밸브(20)를 가진다. 피스톤(18)이 작동되지 않을 때, 상기 밸브(20)는 밀봉 요소(16)에 작용하는 어떤 구성요소(가로지름핀(34))에 의해 개방위치로 유지된다. 밸브(20)가 과압에 거슬러서 개방되는 때에도 피스톤(18)에 관련하여 한정되는 개방점을 보장하기 위해, 상기 밀봉 요소(16)는 압력챔버(28)에 면하는 측의 환형 탄성고분자 부분(42)과, 실린더의 길이방향축을 따라 상기 탄성고분자 부분의 직후에서 분리가능하게 연결되는 단단한 물질로 만들어진 또 하나의 환형 부분(44)으로 구성된다. 상기 단단한 물질로 만들어진 부분(44)은 주위를 두르는 일체로 형성된 환형 돌기부(46)를 가져, 실질적으로 딱딱한 정지가 이루어지도록 하며, 돌기부의 단면 직경은 최대한으로 하여도 탄성고분자 부분(42)의 단면 직경의 약 절반이고, 상기 돌기부는 탄성고분자 부분(42)을 축방향으로 완전히 또는 거의 완전히 관통한다.

Description

주 브레이크 실린더

이러한 유형의 주 브레이크 실린더는 주로 제동 압력 조절 시스템과 더불어 차량에 사용되는데, 오늘날 이러한 제동 압력 조절 시스템은 제동 중에 차량 바퀴가 잠기는 것을 방지하는 기능(소위 잠김 방지 시스템)과 가속시, 특히 미끄러운 땅위에서의 가속시 구동 바퀴가 미끄러지는 것을 방지하는 기능(소위 미끄럼 방지 제어)을 종종 함께 수행한다. 이미 언급한 바와 같이 피스톤에 설치된 상기 밸브는 주 브레이크 실린더가 작동되지 않는 상태, 즉 피스톤이 정지 내지 초기위치에 있는 경우에는, 탄성고분자 물질로 만들어져 밀봉 요소에 결합되는 부분의 끝면에 직접 또는 간접으로 기대며 밸브와 연결되는 접촉부재에 의해 열린 채로 유지된다. 밸브의 개방은, 밸브에 연결된 접촉부재가 밀봉 요소의 접촉부재 쪽으로 향하는 끝면과 접촉되고, 밸브 개방을 수반하는 주 브레이크 실린더의 작동 후에 피스톤이 초기위치로 복귀이동을 하는 동안, 접촉부재가 밀봉 요소의 접촉부재 쪽으로 향하는 끝면에 기대는 것에 의해 이루어진다. 이는 현재 압력챔버 내를 지배하는 압력에 대항하여 밸브가 열려야만 한다는 것을 의미한다. 정상적인 작동조건하에서는 접촉부재가 밀봉 요소와 접촉하는 순간에 과압(overpressure)이 없거나 단지 약간의 과압만이 압력챔버 내에 존재하는 것이 보통이다. 그러나 어떠한 조건하에서는 밸브가 상당한 과압에 대항하며 열려야만 할 필요가 있게되는데, 특히 미끄럼 방지 제어 사이클 직후에 제동작동이 필요하여 주 브레이크 실린더가 그에 따라 작동되게 된 때가 그러하다. 그러한 경우에는 주 브레이크 실린더의 압력챔버 내에 미끄럼 방지 제어동안 축적되었던 유체 압력이 곧 바로 이어서 행해지는 제동작동 전에 더 이상 해소될 수 없는데, 왜냐하면 미끄럼 방지 제어 사이클 동안의 압력 축적을 위해 압력챔버로 공급되었던 추가적인 유체 부피가 곧 바로 이어지는 제동작동 때문에 유체 저장소로 복귀될 수 없기 때문이다. 그러나, 압력챔버 내에 아직 지배적인 유체 압력에 따라 밸브의 개방 시간은 달라지는데, 왜냐하면 압력챔버 내에 여전히 지배적인 압력이 더 높을수록 밸브에 연결된 상기 접촉부재가 밀봉 요소의 탄성고분자 부분으로 더 깊이 들어가게 되고, 상기 밸브는 밀봉 요소에 의해 접촉부재에 행해지는 상응하는 반작용에 의해서만 개방될 수 있기 때문이다. 그러므로 주 브레이크 실린더 내의 공동에 설치된 피스톤에 대한 밸브의 개방 시간의 명확한 한정은 불가능하다; 어떠한 작동조건들에 따라 밸브는 어떤 경우에는 일찍 다른 경우에는 늦게 개방된다. 이는 제동 응답 거동이 가능한 한 균일해야한다는 점에서 바람직하지 않다.

본 발명은 서두에 기술된 유형의 주 브레이크 실린더를 더욱 발전시켜 가능한 한 균일한 제동 응답 거동이, 특히 언제나 한정되는 밸브의 개방 거동이, 작동조건에 무관하게 보장되도록 하려는 목적에 바탕을 두고 있다.

[발명의요약]

밀봉 요소의 상기 두 부분을 분리 가능하게 서로 연결하고, 단단한 물질로 만들어진 부분과 일체로 형성되고 그 최대 단면 치수가 탄성고분자 물질로 만들어진 부분의 단면 치수의 반이 되지 않는 환형 원주 돌기부가 탄성고분자 물질로 만들어진 부분을 축방향으로 완전히 또는 거의 완전히 관통하도록 한 본 발명에 의해 상기 목적은 달성된다. 여기서 "거의 완전히"라는 말은, 단단한 물질로 만들어진 부분 상에 형성된 환형 원주 돌기부의 축방향 자유단이 접촉 부재 쪽을 향하는 탄성고분자 부분의 끝면에 정확하게 위치하는 것이 아니라 그 약간 아래에 위치하는 것을, 즉 돌기부의 축방향 자유단이 탄성고분자 부분의 끝면보다 밸브에 연결된 접촉 부재로부터 축방향으로 약간 더 먼 거리에 있는 것을 의미한다. 단단한 물질로 만들어진 부분에 대해 탄성고분자 부분이 약간 돌출해 있는 것은 접촉 부재가 항상 밀봉 요소와 부드럽고 약간 완충되게 접촉하나 그 후 곧 단단한 물질로 만들어진 부분에 형성된 돌기부의 자유단과 접촉하도록 보장하게되고, 그에 따라 밸브가 대항하여 열려야만 하는 압력에 무관하게 밸브의 한정된(정의된) 개방이 보장되게 된다. 따라서, 본 발명에 관한 밀봉 요소의 상기한 구성은, 밀봉 요소의 밀봉 작용을 해하지 않고서, 밸브에 연결된 접촉 부재에 또는 상기 접촉 부재와 밀봉 요소 사이에 설치되는 접촉 디스크에 딱딱한(rigid) 또는 거의 딱딱한(quasi-rigid) 정지를 제공하게 된다. 원주 돌기부의 최대 단면 치수가 탄성고분자 부분의 단면 치수의 약 절반이 되지 않는다는 점에 의해, 우수한 그리고 반지름 방향으로 탄성적인 밀봉 작용을 보장하는 충분한 탄성고분자 물질이 돌기부의 반지름 방향 내측과 외측에 존재하게 된다.

단단한 물질로 만들어진 부분의 상기 환형 원주 돌기부는 예를 들어 닫힌 환의 형태를 가질 수 있다. 그 경우에는 탄성고분자 부분의 상기 반지름 방향 내 외측부는 상기 돌기부를 걸터 타는 수 개의 다리형 연결 부품(bridge-shaped connecting pieces)에 의해 서로 연결된다. 또 다르게는, 상기 환형 원주 돌기는, 그들 사이에 탄성고분자 부분의 반지름 방향 내 외측부간의 연결 웨브(connecting webs)를 위한 공간이 남겨지는, 수 개의 환형 세그먼트로 형성될 수도 있다. 또 다른 변형에 의하면 적어도 상기 환형 원주 돌기부의 자유단은 원주 방향으로 서로 등간격으로 떨어지고 축방향으로 연장되는 다수개의 핀형 연장부로 형성될 수 있다. 그러한 실시예의 딱딱한 또는 거의 딱딱한 정지는 거의 점형으로 된 접촉 표면의 환형 배열에 의해 형성된다.

환형 원주 돌기부의 구성에 무관하게 돌기부의 단면 치수는 그것의 자유단 쪽을 향해 감소하는 것이 바람직하다. 돌기부의 상기 단면 치수 감소는 연속적으로 또는 계단식으로 이루어질 수 있다. 단면 치수의 감소는 더욱 우수한 밀봉 효과를 제공하는데, 왜냐하면 돌기부의 자유단 쪽을 향해 돌기부의 반지름 방향 내측과 외측에 점증적으로 더 많은 탄성고분자 물질이 존재하게 되며 그 결과 밀봉 요소의 탄성고분자 부분에서 더 우수한 반지름 방향 보정 능력(compensating capability)을 갖게되기 때문이다.

밀봉 요소의 단단한 물질로 만들어진 부분은 탄성고분자 물질로 만들어진 부분 반대쪽을 면하는 끝면에 속이 빈 원통형 연장부를 갖는 것이 바람직하다. 이 연장부는 주 브레이크 실린더의 공동 내에 설치된 피스톤에 작용하는 작동 요소의 가이드를 향상시키는데 이바지하게 된다.

밀봉 요소의 높은 압력에서도 우수한 밀봉 효과를 보장하기 위하여, 그것의 단단한 물질로 만들어진 부분은, 특히, 탄성고분자 물질로 된 부분과 접하는 표면 영역에 통로를 갖지 않아야 한다. 그렇지 않은 경우에는 탄성고분자 부분의 영역이 대응하는 압력 부하 하에서 그러한 통로로 밀고 들어와 다른 밀봉 위치에서 탄성고분자 물질이 부족하게 될 수 있다.

본 발명은, 길이방향축을 따라 연장되어 그 일단은 주 브레이크 실린더의 하우징과 결합된 끝벽에 의해 막히고 반대쪽 타단은 밀봉 요소에 의해 밀봉되게 막히는 공동을 가지는 하우징과; 밀봉되게 축방향으로 움직일 수 있도록 상기 공동 내에 밀봉 요소에 인접하여 설치되고, 밀봉 요소를 통과하여 작동될 수 있으며, 끝벽과 피스톤에 의해 공동 내에서 정의되는 압력챔버와 유체 저장소간의 유체 연결을 가능하게 하며 피스톤이 작동되지 않을 때에는 밀봉 요소 상에 작용하는 접촉부재에 의해 개방위치로 유지되는 밸브를 가지는 피스톤과; 축방향으로 서로 이어지는 두 개의 별도의 환형 부분으로부터 형성되며 공동 쪽으로 면하는 첫 번째 부분은 탄성고분자 물질로 만들어지고 공동 반대쪽으로 면하는 두 번째 부분은 단단한 물질로 만들어지는 밀봉 요소를 구비하는 유압식 차량 제동 시스템에 적합한, 종종 마스터 브레이크 실린더라고 불리는, 주 브레이크 실린더에 관한 것이다. 그러한 주 브레이크 실린더는 EP 0 467 021 A1로부터 공지되어 있다.

본 발명에 의한 주 브레이크 실린더에서 관심 있는 부분인 끝부분을 확대하여 도시한 단면도인 첨부도면을 참조하여 본 발명에 관한 주 브레이크 실린더의 하나의 실시예를 이하에서 보다 상세히 설명한다.

하나 뿐인 도면은 10 으로 전반적으로 표시되는, 유압식 차량 제동 시스템을 위한 주 브레이크 실린더의 파워 입력 단을 보인다. 주 브레이크 실린더(10)는 길이방향축(A)을 따라 연장되고 도시된 실시예에서는 계단이 진 공동으로 디자인된 공동(14)을 구비하는 길쭉한 하우징(12)을 가진다. 상기 공동(14)의 도시되지 않은 일단은 보통 주 브레이크 실린더(10)의 하우징(12)과 결합되는 끝벽에 의해 빈틈없이 막힌다. 공동(14)의 상기 일단의 반대쪽 타단은 도시한 바와 같이 밀봉 요소(16)에 의해 밀봉되게 막히며, 밀봉 요소의 구성은 후에 보다 자세히 설명된다.

상기 공동(14)내에 밀봉 요소(16)에 인접하여서는 밀봉 요소를 가로질러 작동될 수 있는 피스톤(18)이 밀봉되게 축방향으로 움직일 수 있도록 설치된다. 밸브 시트(22) 및 축방향으로 이동가능하고 밸브 시트(22)쪽으로 원상으로 돌아가도록 편향되는 밸브체(24)를 구비하는 밸브(20)가 피스톤(18) 에 설치된다. 도시된 개방 상태에서 상기 밸브(20)는 보급구멍(26)을 통해, 상기 보급구멍(26)과 연결된 미도시된 유체 저장소와 공동(14)내에서 피스톤(18)과 공동(14)의 미도시된 일단에 의해 정의되는 압력챔버(28) 사이의 유체 연결을 허용한다. 도면에서 피스톤(18)은, 미작동 상태에서 점하는 위치이며 그 위치를 향해 복귀스프링(30)으로 일반적인 방식으로 편향되는 위치인, 정지 또는 초기위치에 있는 것이 도시되었다. 주 브레이크 실린더(10)의 미도시된 부분들은 일반적으로 공지된 구조의 것이며 따라서 상세한 설명은 생략될 수 있다. 도시된 피스톤(18)에 더하여 유사하게 구성된 두 번째 피스톤이 주 브레이크 실린더(10)의 미도시된 부분에 설치될 수 있는데, 그러면 그것은 제 2 피스톤이라 불려질 것이다.

밸브(20)의 밸브체(24)는, 피스톤(18)을 가로질러 연장되고 접촉 부재로 소용되는 가로지름핀(34)이 그 자유단에 부착되는, 핀형 연장부(32)를 가진다. 상기 가로지름핀(34)은 작동 연장부(38)의 감소 직경을 가진 반지름 방향 통로(36) 내에 틈새 끼워맞춤 되어있고, 상기 작동 연장부는 피스톤(18)과 일체로 연결되며, 밀봉 요소(16)를 가로질러 연장되어 주 브레이크 실린더(10)의 하우징(12)으로부터 돌출되고, 미도시된 봉형 입력 부재와 연결되도록 의도된다. 피스톤(18)이 도시된 정지 위치를 점하는 때는, 상기 가로지름핀(34)이 환형 정지 디스크(40)에 접하며 그것은 다시 밀봉 요소(16)와 결합되는 탄성고분자 부분(42)의 끝면에 접하여 그 결과 밸브(20)가 개방 위치로 유지된다.

상기 환형으로 형성된 탄성고분자 부분(42) 외에도, 상기 밀봉 요소(16)는 축방향으로 이어지는 별도의 그리고 역시 환형으로 형성된 단단한 물질로, 예를 들어 적당한 경성(hard) 합성 물질로, 만들어진 부분(44)을 포함한다. 상기 단단한 물질로 만들어진 부분(44)은 탄성고분자 부분(42) 쪽으로 면하는 끝면상에, 축방향으로 연장되고, 도시된 예에서는 그 자유단 쪽을 향해 원뿔형으로 가늘어지며, 원주방향으로 등간격으로 떨어지고 역시 축방향으로 연장된 다수의 핀형 연장부(48)로 그 자유단이 형성되는, 환상 원주 돌기부(46)를 포함한다. 도면으로부터 볼 수 있듯이, 돌기부(46)(그것의 연장부(48)를 포함해서)의 축방향 뻗음은 탄성고분자 부분(42)이 돌기부(46)에 의해 축방향으로 거의 완전히 관통되도록 선택된다. 환형 정지 디스크(40)에 접하는 탄성고분자 부분(42)의 끝면과 각각의 핀형 연장부(48)들의 끝면 사이에는 L로 표시된 자유공간만이 존재한다. 돌기부(46)의 최대 단면 치수는, 도시된 실시예에서는 돌기부(46)의 원뿔형 구조로 인해 그 기저에 위치하는데, 탄성고분자 부분(42)의 단면 치수 S의 절반보다 작다.

별도로 된 구조로 인해 경제적인 생산이 가능하도록 하는 밀봉 요소(16)의 상기 두 부분(42,44)은 맞붙여져 서로 연결된다. 도시된 예에서 그것의 부분(44)이 작동 요소(38)를 보다 잘 가이드 하기 위해 일체로 형성된 속이 빈 원통형 연장부(50)를 구비하는 밀봉 요소(16)는 원주형 홈에 설치된 서클립(52)에 의해 주 브레이크 실린더(10) 공동(14)의 계단형으로 확장된 끝부분에 고정된다.

도시된 주 브레이크 실린더의 작용은 다음과 같다. 도시된 모든 부분들의 초기 위치를 기초로 하여 운전자가 피스톤(18)의 작동 연장부(38)에 연결된 미도시된 봉형 입력 부재를 통해 제동 시스템을 작동시키면 피스톤(18)이 주 브레이크 실린더(10)의 하우징(12)에 관하여 도면상 왼쪽으로 이동한다. 그에 따라 주 브레이크 실린더의 비작동 상태에서 밸브가 개방되도록 유지하던 가로지름핀(34)이 환형 정지 디스크(40)와 떨어지게 되면서 닫히는 방향으로 탄성 복귀되도록 편향된 밸브(20)가 닫히게 되며, 그 때문에 피스톤(18)의 계속되는 축방향 이동에 대응하여 압력챔버(28) 내에 유체 압력이 축적되게 된다. 이와 같이 주 브레이크 실린더(10)가 작동하는 동안 상기 밀봉 요소(16)는 작동 연장부(38)에 대한 공동(14)의 밀봉과 아울러 작동 연장부의 가이드를 제공한다.

브레이크를 놓았을 때 풀리는 동작은 따라서 역순으로 일어나게 된다. 즉, 피스톤(18)은 복귀스프링(30)의 작용 하에 도면상 오른쪽으로 이동하고, 가로지름핀(34)은 피스톤(18)이 정지 위치에 도달하기 직전에 환형 정지 디스크(40)와 접촉하게 되어 그 결과 밸브(20)가 다시 열리고 압력챔버(28) 내 임의의 지배적인 낮은 잔존 압력이 보급구멍(26)을 경유하여 미도시된 유체 저장소로 배출된다.

이하는 운전자에 의한 제동 작동 직전에, 바퀴가 미끄러지는 것을 줄이기 위한 제동 압력을 공급하기 위해 추가적인 유체 용적이 유체 저장소로부터 압력챔버(28)로 자동적으로 공급되는, 미끄럼 방지 제어 사이클이 실행되었다는 가정에 기초한다. 만약 운전자가 그러한 미끄럼 방지 제어 사이클 직후에 제동 작동을 시작하면, 상기 밸브(20)는 제동 작동의 끝에서 상당한 과압일 수 있는 압력에 거슬러 개방되어야만 하는데, 왜냐하면 운전자에 의해 시작되는 직후에 따르는 제동 작동 이전에, 미끄럼 방지 제어 사이클 동안 공급된 추가적인 유체 용적을 유체 저장소로 복귀시키는 것에 의해 압력챔버(28)의 압력을 해소하는 것이 더 이상 가능하지 않았기 때문이다. 미끄럼 방지 제어 사이클 동안에 공급된 유체 용적이 얼마나 많은가에 따라, 운전자에 의해 시작된 제동 작동의 완료 후 피스톤(18)이 그 초기 위치로 복귀한 때라도 다소간 높은 과압이 압력챔버(28) 내를 지배한다. 그러나 그러한 경우에도 역시 밸브(20)의 개방시간은 단지 무시할 정도로 변하는데, 왜냐하면 가로지름핀(34)과 환형 정지 디스크(40)를 경유하여 압력챔버(28)로부터 탄성고분자 부분의 끝면에 전달된 압력은 자유공간 L이 없어지면서 탄성고분자 부분(42)이 급속하게 압축되도록 하게되며, 그 결과 환형 정지 디스크(40)가 단단한 물질로 만들어진 부분(44)에 형성된 돌기부(46)의 핀형 연장부(48) 끝면에 거의 아무런 지연 없이 접촉하게 되기 때문이다. 단단한 물질로 만들어진 부분(44)의 단단한 물질은 환형 정지 디스크(40)의 더 이상의 축방향 이동을 그리하여 가로지름핀(34)의 더 이상의 축방향 이동을 허용하지 않으며 그 결과 밸브(20)는 높은 과압에 거슬러서도 신뢰성 있게 개방되고 피스톤(18)의 위치에 관하여 정확하게 정의된 개방점을 유지하게 된다.

Claims (5)

1. 길이방향축(A)을 따라 연장되어 그 일단은 주 브레이크 실린더(10)의 하우징(12)과 결합된 끝벽에 의해 막히고 반대쪽 타단은 밀봉 요소(16)에 의해 밀봉되게 막히는 공동(14)을 가지는 하우징(12)과,

   밀봉되게 축방향으로 움직일 수 있도록 밀봉 요소(16)에 인접하여 상기 공동(14)내에 설치되고, 밀봉 요소를 통과하여 작동될 수 있으며, 끝벽과 피스톤(18)에 의해 공동(14)내에서 경계가 정해지는 압력챔버(28)와 유체 저장소간의 유체 연결을 가능하게 하며 피스톤(18)이 작동되지 않을 때에는 밀봉 요소(16)에 작용하는 접촉부재(가로지름핀(34))에 의해 개방위치로 유지되는 밸브(20)를 가지는 피스톤(18)과,

   축방향으로 서로 이어지는 두 개의 별도로 된 환형 부분(42,44), 즉 탄성고분자 물질로 만들어지고 공동(14)쪽으로 면하는 첫 번째 부분(42)과 단단한 물질로 만들어져 공동(14) 반대쪽으로 면하는 두 번째 부분(44)으로 형성되는 밀봉 요소(16)를 구비하는 유압식 차량 제동 시스템을 위한 주 브레이크 실린더에 있어서;

   상기 밀봉 요소(16)의 두 부분(42,44)은 분리 가능하게 서로 연결되고,

   단단한 물질로 만들어진 부분(44)과 일체로 형성되고, 최대 단면 치수가 탄성고분자 물질로 만들어진 부분(42)의 단면 치수의 약 반보다 크지 않은 환형 원주 돌기부(46)가 탄성고분자 물질로 만들어진 부분(42)을 축방향으로 완전히 또는 거의 완전히 관통하는 것을 특징으로 하는 주 브레이크 실린더.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 돌기부(46)의 단면 치수는 그 자유단 쪽을 향해 감소하는 것을 특징으로 하는 주 브레이크 실린더.
3. 제 2 항에 있어서, 상기한 돌기부(46) 단면 치수 감소는 계단식으로 또는 연속적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 주 브레이크 실린더.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌기부(46)의 자유단은 원주방향으로 서로 등간격으로 배치되고 축방향으로 연장되는 수 개의 핀형 연장부(48)로 형성되는 것을 특징으로 하는 주 브레이크 실린더.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단단한 물질로 만들어진 부분(44)은 탄성고분자 물질로 만들어진 부분(42) 반대방향으로 향하는 면에 속이 빈 원통형 연장부(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 주 브레이크 실린더.