KR20040034682A - 브레이크 피스톤용 열 차폐장치 및 그것을 합체한브레이크 액추에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 브레이크 피스톤(12)을 위한 열 차폐장치(10)는 열 절연물질로 이루어진 하나의 링(14)을 포함한다. 상기한 링은 방사상으로 된 내부 원주 벽(20)과, 방사상으로 된 외부 원주 벽(22)과, 일 축단(24)에서 상기 내부 벽(20)과 외부 벽(22) 사이에서 연장되는 평면으로 된 환상의 차폐면(26)을 포함한다. 비드(28)는 벽(20)의 내부 면으로부터 방사상으로 안으로 연장되고, 이 비드(28)는 상기 링(14)을 피스톤(12)에 효과적으로 연결하도록 피스톤의 외부 원주 벽(16) 주위에 형성된 홈(30) 내에 안치된다. 이렇게 연결됨으로써 상기한 평면으로 된 환상의 차폐면(26)은 피스톤(12)의 개방 단부(18)에 형성된 환상의 피스톤 표면(52)과 동일 평면에 배치된다.

Description

브레이크 피스톤용 열 차폐장치 및 그것을 합체한 브레이크 액추에이터{HEAT SHIELD FOR A BRAKE PISTON AND BRAKE ACTUATOR INCORPORATING SAME}

캘리퍼 디스크 브레이크를 위한 전형적인 브레이크 액추에이터는 브레이크 패드를 브레이크 디스크 상에 압착하기 위한 각각의 브레이크 캘리퍼들 내에 내장된 하나 또는 다수의 브레이크 피스톤들을 구비한다. 그러한 피스톤은 종종 일단에는 평면형 베이스를 구비하고 타단에서는 개방된 짧은 실린더의 형태로 구성된다. 따라서 상기한 타단은 환상의 면을 제공하고 브레이크 패드의 지지 플레이트에 대해 지지하게 된다. 타단에 있는 베이스는 실린더 내에 배치되어 실린더로부터 피스톤을 신장하여 제동효과를 발휘하도록 하기 위한 수압 액체에 의해 반응된다. 피스톤을 통한 브레이크액으로의 열의 전달은 브레이크의 성능에 불리하게 영향을 끼칠 수가 있다. 특히 과다한 열이 전달될 때에는 상기한 브레이크액이 끓는 상태로 되어 증발하는 것으로 알려져 있는데 이러한 현상은 브레이크의 제동성능을 크게 악화시키게 된다.

이러한 문제에 대한 하나의 해결책은 미국특허 제6,146,727호(Dannels)에서 개시되어 있는데, 이것은 페놀계(phenolic) 시트로 이루어진 몰딩 요소를 포함하는 외피에 공-성형(몰딩)(co-molding)으로 이루어진 페놀계 수지의 몸체를 포함하는 합성 몰딩으로 이루어지는 플라스틱 브레이크 피스톤을 제안하고 있다.

본 발명은 브레이크 피스톤을 위한 열 차폐장치(heat shield) 및 그것을 합체한 브레이크 액추에이터(actuator)에 관한 것으로서, 이들은 통상 브레이크 패드를 브레이크 디스크 상에 압착하기 위한 브레이크 캘리퍼(brake calipers)에 사용되지만 여기에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 열 차폐장치의 일 실시예를 나타내는 단면도;

도 2는 브레이크 피스톤에 적용되는 도 1의 열 차폐장치의 단면도;

도 3은 상기 피스톤에 대해 어떠한 압력(수압)도 작용하지 않도록 구성된 도 1 및 도 2에 도시된 열 차폐장치와 피스톤을 합체한 수압식 브레이크 액추에이터의 단면도;

도 4는 상기한 피스톤에 대해 소정의 압력(수압)이 작용하도록 구성된 도 3에 도시된 액추에이터의 단면도이다.

따라서 본 발명의 목적은 열전달을 경감시키기 위한 브레이크 피스톤에 사용하기 위한 열 차폐물을 제공함과 아울러 그러한 열 차폐물을 합체한 브레이크 액추에이터를 제공함에 있다.

본 발명의 바람직한 일 측면에 따르면, 실린더에 배치된 폐쇄된 단부와 브레이크 패드와 인접하는 개방된 단부를 구비하는 브레이크 피스톤을 위한 열 차폐장치가 제공되는데, 상기 열 차폐장치는 상기 개방된 단부에 인접한 상기 피스톤의 외주 표면에 대해 결합되도록 구성된 열 절연물질로 된 하나의 링을 포함하여 이루어진다.

바람직하게는, 상기한 링은 방사상의 내부 원주 벽과, 방사상의 외부 원주 벽과, 그리고 제1 축단에서의 상기한 내부 원주 벽과 외부 원주 벽의 사이에서 연장되는 평평한 환상의 차폐면을 포함하며, 여기서 상기 열 차폐장치가 피스톤에 부착될 때 상기한 평평한 환상의 차폐면은 상기 개방된 단부와 실질적으로 같은 평면에 배치되도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 방사상의 내부 원주 벽은 상기 피스톤의 외주면에 대해형성된 환상의 홈 내에서의 수용을 위한 원주형의 비드(bead)를 포함한다.

바람직하게는, 상기 열 차폐장치는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethlene: PTFE)으로 제조된다.

바람직하게는, 상기 방사상의 외부 원주 벽은 상기한 평평한 환상의 차폐면으로부터 상기 방사상의 내부 원주 벽을 넘어서 연장되도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 열 차폐장치는 상기한 방사상의 외부 원주 벽과 방사상의 내부 원주 벽과의 사이에서 외주를 따라 신장하는 환상의 오목한 부위를 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면 수압식 브레이크 액추에이터가 제공되는바, 상기 수압식 브레이크 액추에이터는:

폐쇄된 제1 축 방향 단부와 환상의 실린더 면을 형성하는 개방된 제2 축 방향 단부를 갖는 원주형 실린더 벽과, 상기 실린더 벽과 폐쇄된 제1 축 방향 단부 사이에 정의되는 피스톤 공동을 갖는 실린더와;

원주형의 피스톤 벽, 상기 피스톤 벽의 하나의 축 방향 단부를 폐쇄하는 바닥 벽을 갖는 피스톤으로서, 상기 피스톤 벽의 대향하는 축 방향 단부는 개방되어 있고 하나의 평평한 환상의 피스톤 면을 형성하도록 구성되고, 상기 피스톤은 상기 피스톤 공동 내에 배치되어 상기 평평한 환상의 피스톤 면이 상기 실린더의 상기한 폐쇄된 제1 축 방향 단부로부터 이격되게 배치되는 상기 피스톤과; 그리고

상기 환상의 피스톤 면과 인접한 상기 피스톤 벽의 외부 원주면에 대해 결합된 열 절연 물질로 이루어진 링의 형태로 구성되는 열 차폐장치를 포함한다.

바람직하게는, 상기 링은 방사상으로 된 내부 원주 벽과, 방사상으로 된 외부 원주 벽과, 그리고 제1 축 방향 단부에서 상기 방사상으로 된 내부 벽과 외부 벽 사이에서 연장되는 평면으로 된 환상의 차폐면을 포함하며, 여기서 상기 평평한 환상의 차폐면은 상기한 평평한 환상의 피스톤 면과 실질적으로 동일 평면에 있도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 액추에이터는 피스톤에 상기한 링을 해제가 가능하도록 결합하기 위한 결합 수단을 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 결합 수단은 상기 피스톤 벽의 외부 원주면에 대해 형성된 안착 수단과, 상기 안착 수단에 수용되도록 하기 위해 상기 링 상에 형성된 맞물림 수단을 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 안착 수단은 상기 피스톤 벽의 외부 원주면에 대해 형성된 환상의 홈(그루브)을 포함하고, 상기 맞물림 수단은 상기 방사상으로 된 내부 원주 벽으로부터 안쪽으로 방사형으로 연장되는 원주형의 비드로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 링의 방사상으로 된 외부 원주 벽은 상기 평평한 환상의 차폐면으로부터 상기한 방사상으로 된 내부 원주 벽을 넘어서 축 방향으로 연장되도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 실린더는 상기 링의 방사상으로 된 외부 원주 벽을 수용하기 위한 상기 환상의 실린더 면에 대해 형성된 환상의 표면 홈을 포함한다.

바람직하게는, 상기 링의 방사상으로 된 외부 원주 벽과 상기 환상의 표면 홈은 상기 피스톤이 실린더로부터 최대한도로 신장될 때 상기한 방사상으로 된 외부 원주 벽이 상기 실린더 벽과 중첩되도록 상대적으로 크기가 설정된다.

바람직하게는, 상기 액추에이터는 상기 실린더 벽의 내부 원주면에 안착되어 상기한 원주형의 피스톤 벽에 대해 지지하는 밀봉재(씰)를 더 포함한다.

이하 첨부한 도면, 특히 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하면, 브레이크 피스톤 12를 위한 열 차폐장치 10은 열 절연물질로 된 링 14를 포함하여 구성되는데 이것은 상기 피스톤 12의 개방된 단부 18에 인접한 피스톤 12의 외부 원주면 16에 대해 결합되도록 이루어진다.

상기한 링 14는 방사형의 내부 원주 벽 20과, 방사형의 외부 원주 벽 22와, 그리고 축 방향의 일단부에서 상기 내부 및 외부 원주 벽들 20과 22 사이에서 연장되는 평평한 환상의 차폐면 26을 포함한다. 상기 내부 원주 벽 20은 그 벽 20의 내부 표면으로부터 안쪽으로 방사상으로 신장되는 비드(bead) 28의 형태로 이루어진맞물림 수단이 제공된다. 도 2 내지 도 4에 명백하게 도시된 바와 같이, 상기 비드 28은 피스톤 12의 외부 원주면 16에 대해 형성된 환상의 홈 30의 형태로 이루어진 안착 수단 내에 설치된다.

첨부 도면에서 더 명백하겠지만, 상기한 방사형의 외부 원주 벽 22는 평평한 환상의 표면 26으로부터 상기 방사형의 내부 원주 벽 20을 지나서 축 방향으로 신장되도록 구성된다.

상기 링 10은 링 14와 피스톤 12 사이에 해제(릴리스)가 가능한 방식으로 결합이 이루어지게 하는 상기한 홈 30에 꼭 맞는 비드 28을 갖도록 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethlene: PTFE)으로 제조함이 이상적이다.

도 3 및 도 4는 열 차폐장치 10을 일체형으로 통합한 브레이크 액추에이터 32를 개략적으로 나타내는 도면이다. 여기서 상기한 액추에이터 32는 피스톤 12와 실린더 34를 포함한다.

상기 실린더 34는 벽 40에 의해 제1 축방향 단부 38에서 폐쇄되어 있고 또한 평평한 환상의 실린더 면 44를 형성하는 제2 축방향 단부 42에서 개방되어 있는 원주형 벽 36을 구비한다. 상기 벽 36과 벽 40 사이에 피스톤 공동 46이 형성된다.

상기한 피스톤 12는 실린더형의 피스톤 벽 48과, 이 피스톤 벽 48의 축방향의 일단을 폐쇄하는 저면 벽 50과, 그리고 상기한 개방된 단부 18에 대해 연장되도록 구성된 벽 48의 반대쪽 단부에 있는 환상의 피스톤 면 52를 포함한다. 상기 외부 원주면 16은 벽 48의 외부 표면에 해당된다.

조립된 액추에이터 32에 있어서 피스톤 12는 피스톤 면 52가 실린더 34의 단부 38로부터 이격되게 대향하도록 상기한 공동 46 안에 배치된다.

상기 링 14를 수용하도록 하기 위해 상기한 환상의 실린더 면 44에, 특히 방사형의 외부 원주벽 22에는 환상의 표면 홈 54가 형성된다. 상기 홈 54는 축 방향으로 신장된 내부 플랜지 56을 형성하도록 단이 형성되어 있는데, 이것은 상기한 링 14의 내부 및 외부 원주벽 20 및 22 사이에 형성된 환상의 오목한 부위 58 내에 안착되도록 할 수 있다. 이것은 도 3에 아주 명료하게 도시되어 있다.

폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 캡슐화 된 O-링 형태의 밀봉재(씰) 60이 상기 실린더 34의 내부 원주벽 상에 형성된 원주형의 홈 62 내에 안착되도록 구성된다. 상기 밀봉재 60은 피스톤 12의 외부 원주면 16에 대해 유동성의 밀봉기능을 유지하게 된다.

상기한 홈 54 및 링 14, 그리고 특히 외부 원주벽 22는 피스톤 12가 실린더 34로부터 최대한도로 신장될 때 상기한 외부 원주벽 22와 실린더 벽 36과의 사이에 중첩이 이루어지도록 하는 상대적인 크기로 구성된다.

본 발명에 따른 실시예들은 기존의 브레이크 액추에이터들에도 맞추어 적용될 수가 있을 것이다. 이러한 목적으로는 피스톤 12가 환상의 홈 30과 함께 형성되는 것이 보편적일 것이다. 그러나 열 차폐장치 10을 수용하기 위해서는 통상적인 실린더 34는 홈 54를 형성하기 위한 필적하는 수단이 요구될 것이다. 부가적으로, O-링 밀봉재 60을 수용하기 위해서는 상기 실린더 벽 36의 내부면 상에 원주형 홈 62를 더 필요로 할 것이다.

초기의 시험에 따르면, 상기 차폐장치 10의 사용은 열 차폐가 없는 액추에이터 32와 대비해 25도 내지 30도 사이의 온도 감소를 결과적으로 초래한다는 것을 나타내고 있다. 또한 방사형 외부 원주벽 22와 실린더 벽 36과의 사이에 중첩을 유지함으로써 실린더 34 내에서 작용하는 수압 유체에 대한 외부 이물질의 침투를 감소시키는데 도움이 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들이 상세히 기술되었는 바, 본 발명의 기본적인 개념을 이탈함이 없이 여러 가지의 변경 및 변형들이 제공될 수도 있다는 점이 당해 기술분야의 전문가에게는 명백할 것이다. 예를 들어, 상기 실시예는 피스톤 12에 열 차폐장치 10을 릴리스가 가능하게 결합하기 위한 교합 홈 30과 비드 28을 제공하는 것을 예시하였다. 그러나 다른 결합 수단이나 장치가 사용될 수도 있다. 예를 들면, 상기한 홈 30 대신에 두개 또는 그 이상의 블라인드 구멍(blind hole)이 이들 구멍들에 맞물리도록 하기 위하여 상기 벽 32에 형성된 안쪽으로 돌출하는 다수의 촉(tongue)과 같은 부위들을 갖도록 피스톤 12의 외부면 16에 형성될 수도 있다. 더욱이, 상기한 링 10은 실린더 34에 있는 플랜지 56의 상보적인 매칭부분으로써 상기와 같은 홈 58이 없이 제조될 수도 있다.

당해 기술분야의 통상의 전문가에게 자명한 본 발명의 모든 변경과 변형들은 본 발명의 영역 내에 있는 것으로 간주될 것이며, 그의 성격은 전술한 설명과 하기와 같은 청구범위로부터 결정되어야할 것이다.

Claims (15)

1. 실린더에 배치된 폐쇄된 단부와 브레이크 패드와 인접하는 개방된 단부를 구비하는 브레이크 피스톤을 위한 열 차폐장치에 있어서,

   상기 열 차폐장치는 상기 개방된 단부에 인접한 상기 피스톤의 외주 표면에 대해 결합되도록 구성된 열 절연물질로 된 하나의 링을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 열 차폐장치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 링은 방사상의 내부 원주 벽과, 방사상의 외부 원주 벽과, 그리고 제1 축단에서의 상기한 내부 원주 벽과 외부 원주 벽의 사이에서 연장되는 평평한 환상의 차폐면을 포함하되, 상기 열 차폐장치가 피스톤에 부착될 때 상기한 평평한 환상의 차폐면은 상기 개방된 단부와 실질적으로 같은 평면에 배치되도록 구성됨을 특징으로 하는 열 차폐장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 방사상의 내부 원주 벽은 상기 피스톤의 외주면에 대해 형성된 환상의 홈(그루브) 내에서의 수용을 위한 원주형의 비드를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열 차폐장치.
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 열 차폐장치는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethlene: PTFE)으로 제조됨을 특징으로 하는 열 차폐장치.
5. 제2항 내지 제4항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 방사상의 외부 원주 벽은 상기한 평평한 환상의 차폐면으로부터 상기 방사상의 내부 원주 벽을 벗어나 연장되도록 구성함을 특징으로 하는 열 차폐장치.
6. 제2항 내지 제5항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 열 차폐장치는 상기한 방사상의 외부 원주 벽과 방사상의 내부 원주 벽과의 사이에서 둘레를 따라 신장하는 환상의 오목한 부위를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열 차폐장치.
7. 수압식 브레이크 액추에이터에 있어서,

   폐쇄된 제1 축 방향 단부와 환상의 실린더 면을 형성하는 개방된 제2 축 방향 단부를 갖는 원주형 실린더 벽과, 상기 실린더 벽과 폐쇄된 제1 축 방향 단부 사이에 정의되는 피스톤 공동을 갖는 실린더와;

   원주형의 피스톤 벽, 상기 피스톤 벽의 하나의 축 방향 단부를 폐쇄하는 바닥 벽을 갖는 피스톤으로서, 상기 피스톤 벽의 대향하는 축 방향 단부는 개방되어 있고 하나의 평평한 환상의 피스톤 면을 형성하도록 구성되고, 상기 피스톤은 상기 피스톤 공동 내에 배치되어 상기 평평한 환상의 피스톤 면이 상기 실린더의 상기한 폐쇄된 제1 축 방향 단부로부터 이격되게 배치되는 상기 피스톤과; 그리고

   상기 환상의 피스톤 면과 인접한 상기 피스톤 벽의 외부 원주면에 대해 결합된 열 절연 물질로 이루어진 링의 형태로 구성되는 열 차폐장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 브레이크 액추에이터.
8. 제7항에 있어서, 상기 링은 방사상으로 된 내부 원주 벽과, 방사상으로 된 외부 원주 벽과, 그리고 제1 축 방향 단부에서 상기 방사상으로 된 내부 벽과 외부 벽 사이에서 연장되는 평면으로 된 환상의 차폐면을 포함하며, 여기서 상기 평평한 환상의 차폐면은 상기한 평평한 환상의 피스톤 면과 실질적으로 동일 평면에 있도록 구성됨을 특징으로 하는 브레이크 액추에이터.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 액추에이터는 피스톤에 상기한 링을 해제가 가능하도록 결합하기 위한 결합 수단을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 브레이크 액추에이터.
10. 제9항에 있어서, 상기 결합 수단은 상기 피스톤 벽의 외부 원주면에 대해 형성된 안착 수단과, 상기 안착 수단에 수용되도록 하기 위해 상기 링 상에 형성된 맞물림 수단을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 브레이크 액추에이터.
11. 제10항에 있어서, 상기 안착 수단은 상기 피스톤 벽의 외부 원주면에 대해 형성된 환상의 홈(그루브)을 포함하고, 상기 맞물림 수단은 상기 방사상으로 된 내부 원주 벽으로부터 안쪽으로 방사형으로 연장되는 원주형의 비드로 이루어짐을 특징으로 하는 브레이크 액추에이터.
12. 제8항 내지 제11항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 링의 방사상으로 된 외부 원주 벽은 상기 평평한 환상의 차폐면으로부터 상기한 방사상으로 된 내부 원주 벽을 벗어나 축 방향으로 연장되도록 구성됨을 특징으로 하는 브레이크 액추에이터.
13. 제8항 내지 제12항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 실린더는 상기 링의 방사상으로 된 외부 원주 벽을 수용하기 위한 상기 환상의 실린더 면에 대해 형성된 환상의 표면 홈을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 브레이크 액추에이터.
14. 제13항에 있어서, 상기 링의 방사상의 외부 원주 벽과 상기 환상의 표면 홈은 상기 피스톤이 실린더로부터 최대한도로 신장될 때 상기한 방사상으로 된 외부 원주 벽이 상기 실린더 벽과 중첩되도록 상대적으로 크기가 설정됨을 특징으로 하는 브레이크 액추에이터.
15. 제7항 내지 제14항에 있어서, 상기 액추에이터는 상기 실린더 벽의 내부 원주면에 안착되어 상기한 원주형의 피스톤 벽에 대해 지탱하는 밀봉재(씰)를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 브레이크 액추에이터.