KR20170100872A - 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버용 더블립 실링 - Google Patents

차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버용 더블립 실링 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버용 더블립 실링에 관한 것으로서, 축방향을 따라 차례로 일체로 형성되는 제1 립부, 연결부 및 제2 립부를 포함하여 액추에이터 로드의 외주면과 어댑터 하우징의 내주면에 접촉하는 중공형상으로 형성되는 립실을 포함하고, 제1 립부는 상단 양측에서 어댑터 하우징의 내주면과 액추에이터 로드의 외주면을 향하여 소정각도 벌어지도록 형성되는 제1 내측립과 제1 외측립을 더 구비하고, 제2 립부는 상단 양측에서 어댑터 하우징의 내주면과 액추에이터 로드의 외주면을 향하여 소정각도 벌어지도록 형성되는 제2 내측립과 제2 외측립을 더 구비하며, 액추에이터 로드의 외주면 및 어댑터 하우징의 내주면과 접촉하는 립실의 내주면과 외주면은 적어도 일측면에 접촉면의 둘레방향을 따라 이물질을 수용하는 요홈이 형성된다.
본 발명에 의하면, 어댑터 하우징의 관통홀 내주면과 액추에이터 로드의 외주면 사이에 요홈이 형성된 립실을 적용하여, 초기에 요홈에 개재된 이물질이 립실의 밀봉성능이 감소되는 것을 방지하여 일정한 밀봉성능을 유지시켜 유체가 새는 것을 방지할 수 있다.

Description

차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버용 더블립 실링{Double-lip seal of brake chamber for vehicle}
본 발명은 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버용 더블립 실링에 관한 것으로서, 어댑터 하우징의 관통홀 내주면과 액추에이터 로드의 외주면 사이에 밀봉성능을 증가시켜 유체가 새는 것을 방지할 수 있는 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버용 더블립 실링에 관한 것이다.
버스, 트럭, 트레일러 및 기타 중장비와 같은 대형 차량 등은 고속 주행중 또는 주차시 브레이크 작동이 민감하고 신속하게 이루어지며, 제동이 우수한 차량용 브레이크 챔버를 이용하고 있다.
이러한 차량 브레이크 챔버의 구조를 살펴보면, 상부에서부터 차례로 중공 형상의 헤드 하우징, 어댑터 하우징, 바텀 하우징을 포함하여 구성된다. 한편, 헤드 하우징과 어댑터 하우징 사이에 배치되는 피스톤이 배치되고, 피스톤에 결합되어 어댑터 하우징의 관통홀을 통과하여 배치되는 중공의 액추에이터 로드를 구비한다. 어댑터 하우징과 바텀 하우징 사이에 다이아프레임이 배치된다. 또한, 다이아프레임을 지지하는 압력 플레이트와 압력 플레이트를 지지하는 푸시로드를 구비하고, 푸시로드는 바텀 하우징에 형성된 관통홀을 통과하여 배치된다.
이때, 헤드 하우징과 피스톤 사이에 형성된 공간은 스프링 챔버이며, 그 사이에 스프링이 배치된다. 피스톤과 어댑터 하우징 사이에 마련된 공간은 압력챔버이다. 어댑터 하우징과 다이아프레임 사이에 형성되는 공간은 서비스 챔버이고, 다이아프레임과 바텀 하우징 사이에는 푸시로드 챔버가 형성된다.
이와 같이, 차량용 브레이크 챔버는 상부에서 하부에 이르기 까지 스프링 챔버, 압력챔버, 서비스 챔버 및 푸시로드 챔버를 구성하고, 스프링의 탄성력과 서비스 챔버내의 공기압의 조절에 따라 압력 플레이트가 상하로 이동함으로써 바텀 하우징의 하단을 관통하여 연결된 푸시로드를 이동시켜 차량의 주행중 또는 정차시에 브레이크 작동을 가능하게 할 수 있다.
이때, 어댑터 하우징의 관통홀 내주면과 액추에이터 로드에는 외주면 사이에는 공기가 새는 것을 차단하기 위하여 실링재를 적용하고 있다. 그러나, 종래의 실링재는 어댑터 하우징의 관통홀 내주면과 액추에이터 로드와의 밀착력이 약하여 밀봉기능이 저하될 수 있으며, 하우징에 유입될 수밖에 이물질이 실링재의 밀착된 부분을 밀어내어 실링성능을 약화시키는 문제점이 발생할 수 있다.
한국등록특허 제10-1176856호 (공기 작동식 브레이크 액추에이터, 2012년 08월 20일)
본 발명의 목적은 어댑터 하우징의 내주면과 액추에이터 로드의 외주면 사이에 배치되는 립실에 이물질을 수용할 수 있는 요홈을 형성하여, 초기에 요홈에 개재된 이물질에 의하여 밀봉성능이 감소되는 것을 방지할 수 있는 공기압 스프링 브레이크 챔버용 더블립 실링을 제공하는데 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버용 더블립 실링은 헤드 하우징, 바텀 하우징 및 헤드 하우징과 바텀 하우징 사이에 마련되어 헤드 하우징과 바텀 하우징을 연결하는 어댑터 하우징, 헤드 하우징의 내주면을 따라 이동하는 피스톤과 피스톤에 연결되어 어댑터 하우징의 관통홀을 따라 축방향으로 이동하는 중공의 액추에이터 로드 및 어댑터 하우징의 외주면과 관통홀의 내주면에 접촉하여 유체가 새지 않도록 실링하는 립실을 포함하며, 립실은 축방향을 따라 차례로 일체로 형성되는 제1 립부, 연결부 및 제2 립부를 포함하여 액추에이터 로드의 외주면과 어댑터 하우징의 내주면에 접촉하는 중공형상으로 형성되고, 제1 립부는 상단 양측에서 어댑터 하우징의 내주면과 액추에이터 로드의 외주면을 향하여 소정각도 벌어지도록 형성되는 제1 내측립과 제1 외측립을 더 구비하고, 제2 립부는 상단 양측에서 어댑터 하우징의 내주면과 액추에이터 로드의 외주면을 향하여 소정각도 벌어지도록 형성되는 제2 내측립과 제2 외측립을 더 구비하며, 액추에이터 로드의 외주면 및 어댑터 하우징의 내주면과 접촉하는 립실의 내주면과 외주면은 적어도 일측면에 접촉면의 둘레방향을 따라 이물질을 수용하는 요홈이 형성된다.
여기서, 제1 내측립, 제1 외측립, 제2 내측립 및 제2 외측립은 축방향을 따라 15 ~ 20도 벌어지도록 돌출 형성된다.
본 발명에 의한 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버용 더블립 실링은 어댑터 하우징의 관통홀 내주면과 액추에이터 로드의 외주면 사이에 요홈이 형성된 립실을 적용하여, 초기에 요홈에 개재된 이물질이 립실의 밀봉성능이 감소되는 것을 방지하여 일정한 밀봉성능을 유지시켜 유체가 새는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 "A" 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버용 더블립 실링이 결합되기 전의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버용 더블립 실링의 작동 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버의 구성을 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 "A" 부분 확대도이다.
본 발명의 차량용 브레이크 챔버용 더블립 실링을 설명하기 위하여 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버의 전체 구성은 도 1을 참조하여 상세히 설명한다. 이때, 도 1은 주차 브레이크가 가동된 주차 상태에서 압력 챔버 내로 압축 공기가 유입되기 시작하는 상태를 보이는 도면이다.
차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버는 스프링 챔버(140)와 서비스 챔버(320)간의 공기유동이 스프링 챔버(140)와 서비스 챔버(320) 사이에 배치되는 중공의 액추에이터 로드(400)와 액추에이터 로드(400)의 하부단에 결합되는 액추에이터 로드 밸브(410)를 통해서 이루어진다.
차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버는 상부에서부터 차례로 중공 형상의 헤드 하우징(100), 어댑터 하우징(200), 바텀 하우징(300)을 포함하며, 헤드 하우징(100)과 어댑터 하우징(200) 사이에는 피스톤(110)이 배치되고, 어댑터 하우징(200)과 바텀 하우징(300) 사이에는 다이아프레임(310)이 배치된다.
또한, 피스톤(110)에 형성된 피스톤 관통홀의 하방향으로 어댑터 하우징(200)을 관통하도록 배치되는 관통홀이 형성된 액추에이터 로드(400)와 액추에이터 로드(400)의 종단에 로드 밸브(410)가 배치된다. 로드 밸브(410)는 스프링 챔버(140)와 서비스 챔버(320)가 서로 연통하여 공기유동이 이루어지도록 할 수 있다. 본 실시예에서 피스톤(110)과 액추에이터 로드(400)는 일체로 형성되었으나 서로 분리된 상태에서 결합 형성될 수도 있다.
이와 같이 형성된 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버는 헤드 하우징(100)과 피스톤(110)사이에 스프링 챔버(140)가 형성되고, 피스톤(110)과 어댑터 하우징(200) 사이에 압력 챔버(150)가 형성된다. 또한, 어댑터 하우징(200)과 다이아프레임(310) 사이에 서비스 챔버(320)가 형성되고, 다이아프레임(310)과 바텀 하우징(300) 사이에 푸시로드 챔버(330)가 형성된다.
압축 스프링(130)은 스프링 챔버(140) 내에 배치되는 코일 스프링으로서, 코일의 중심부에서 양측 종단으로 향할수록 코일의 단면 직경이 작아진다. 이때, 압축 스프링(130)의 일단은 피스톤(110)에 접촉되어 지지되고, 압축 스프링(130)의 타단은 헤드 하우징(100)의 굴곡부에 접촉되어 지지된다.
한편, 헤드 하우징(100)의 상단부에는 헤드 하우징(100)의 내측을 따라 굴곡부를 형성하고, 굴곡부는 압축 스프링(130)이 상부에서 위치가 이동하는 것을 방지하여 압축 스프링(130)이 항상 일정한 센터 축을 유지되면서 압축되도록 한다.
피스톤(110)은 헤드 하우징(100)의 내부에 밀착되어 헤드 하우징(100)의 내부 공간을 압력 챔버(150)와 스프링 챔버(140)로 분리한다. 피스톤(110)의 피스톤 관통홀에는 중공의 액추에이터 로드(400)가 일방향을 따라 배치된다. 따라서 액추에이터 로드(400)의 일단은 피스톤(110)에 연결되어 지지되고, 타단은 어댑터 하우징(200)의 관통홀을 관통하여 다이아프레임(310)에 지지된다.
중공의 액추에이터 로드(400) 내부에는 헤드 하우징(100)의 외측에서 내측으로 케이징볼트 조립체(120)가 배치된다. 케이징볼트 조립체(120)는 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버가 파손되는 경우에 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버의 기계적 해체 또는 차량 브레이크 챔버의 조립시에 사용될 수 있다.
케이징볼트 조립체(120)는 케이징볼트(121)에 나사 결합되는 조절너트(122)를 포함하여 구성된다. 이때, 중공의 액추에이터 로드(400)의 내부에는 케이징볼트(121)와 케이징볼트 헤드(124)가 배치된다. 한편, 케이징볼트 조립체(120)는 축방향 개구를 통하여 케이징볼트(121)의 타측 단부를 헤드 하우징(100) 외측으로 연장시키며, 밀봉하는 방식으로 칼라(123)를 통하여 나사결합으로 고정된다. 조절너트(122)는 케이징볼트(121)에 영구적 또는 반영구적으로 고정될 수 있다. 케이징볼트 조립체(120)는 압축된 상태의 큰 힘이 작용하는 압축 스프링(130)을 기계적으로 수축하고 지지할 수 있으며, 조절너트(122)를 회전시켜서, 헤드 하우징(100)에서 케이징볼트(121)가 나사결합이 풀어지도록 할 수 있다.
헤드 하우징(100)과 바텀 하우징(300) 사이에는 어댑터 하우징(200)이 배치되어 헤드 하우징(100)과 바텀 하우징(300)을 상호연결 한다. 어댑터 하우징(200)은 중앙에 관통홀을 구비하며, 액추에이터 로드(400)가 관통홀을 관통하여 바텀 하우징(300) 내의 다이아프레임(310)과 접촉하여 지지된다.
이때, 바텀 하우징(300) 내에는 압력 플레이트(610)에 의해 접촉 지지되어 바텀 하우징(300)을 서비스 챔버(320)와 푸시로드 챔버(330)로 나누는 다이아프레임(310)이 배치되어 있다. 압력 플레이트(610)는 푸시로드(600)에 의해 지지되며, 다이아프레임(310)의 공기압에 따른 이동을 푸시로드(600)에 전달하는 역할을 한다.
따라서, 스프링 챔버(140) 내의 압축 스프링(130)의 탄성력과 압력 챔버(150) 내의 공기압의 조절에 따라 다이아프레임(310)이 압력 플레이트(610)를 상하 이동시키고, 바텀 하우징(300)의 하단을 관통하여 상하이동 가능하게 형성된 푸시로드(600)의 하단에 연결된 브레이크(미도시)의 작동을 조절 하게 된다.
이때, 액추에이터 로드(400)의 외주면과 어댑터 하우징(200)의 내주면이 접촉하는 부분에는 유체가 새는 것을 방지하기 위하여 립실(500)이 배치되어 있으며, 이하에서 립실(500)에 대해서 더욱 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버용 더블립 실링이 결합되기 전의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버용 더블립 실링의 작동 개념도이다.
도 3 내지 도 4를 참조하여 립실(500)을 설명하며, 미표시된 구성에 대해서 도 1을 참조한다.
립실(500)은 축방향을 따라 제1 립부(510), 연결부(520) 및 제2 립부(530)가 차례로 일체로 중공형상으로 형성되어, 액추에이터 로드(400)의 외주면과 어댑터 하우징(200)의 내주면 사이에 배치된다. 이와 같이 립실(500)의 전체적인 형상은 중공의 원통형상으로 형성될 수도 있다.
립실(500)은 어댑터 하우징(200)의 내주면에 형성된 돌출부(210)에 고정될 수 있도록 연결부(520)는 홈이 형성된다. 이로 인하여, 연결부(520)의 외주직경은 제1 립부(510) 및 제2 립부(530)보다 외주 직경이 상대적으로 작게 형성된다.
이와 같이, 립실(500)은 액추에이터 로드(400)와 어댑터 하우징(200)의 사이에 배치됨으로써 압력 챔버(150)와 서비스 챔버(320) 사이에 공기가 새는 것을 방지하여 압력 챔버(150)와 서비스 챔버(320)의 각각에 설정된 압력이 유지되도록 할 수 있다. 또한, 립실(500)은어댑터 하우징(200)의 돌출부(210)에 견고하게 고정됨으로써 어댑터 하우징(200)에서 분리되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제1 립부(510)는 상단 양측에서 어댑터 하우징(200)의 내주면과 액추에이터 로드(400)의 외주면을 향하여 소정각도 벌어지도록 형성되는 제1 내측립(511)과 제1 외측립(512)을 구비한다. 제1 내측립(511)과 제1 외측립(512)은 각각 어댑터 하우징(200)의 내주면과 액추에이터 로드(400)의 외주면을 향하여 벌어지도록 형성됨으로써 어댑터 하우징(200)과 액추에이터 로드(400) 사이에 배치될 때, 밀착력이 더욱 증가되어 견고한 밀봉이 가능하다.
또한, 제2 립부(520)는 상단 양측에서 어댑터 하우징(200)의 내주면과 액추에이터 로드(400)의 외주면을 향하여 소정각도 벌어지도록 형성되는 제2 내측립(521)과 제2 외측립(522)을 구비한다. 제2 내측립(521)과 제2 외측립(522)은 각각 어댑터 하우징(200)의 내주면과 액추에이터 로드(400)의 외주면을 향하여 벌어지도록 형성됨으로써 어댑터 하우징(200)과 액추에이터 로드(400) 사이에 배치될 때, 밀착력이 증가되어 견고한 밀봉이 가능하다.
이때, 립실(500)은 액추에이터 로드(400)의 외주면 및 어댑터 하우징(200)의 내주면과 각각 만나는 립실(500)의 외주면 또는 내주면 중 적어도 접촉하는 일측면에 둘레방향을 따라 이물질을 수용하는 요홈(511a)(512a)(521a)(522a)이 형성된다. 요홈은 바람직하게는 제1 내측립(511), 제1 외측립(512), 제2 내측립(521) 및 제2 외측립(522)의 종단에 마련되어 초기에 투입되는 이물질을 개재되도록 함으로써 밀봉효과를 증대시키는 것이 바람직하다.
이러한 요홈(511a)(512a)(521a)(522a)은 어댑터 하우징(200) 및 서비스 챔버(320) 사이에 유입되는 이물질을 수용하고, 수용된 이물질을 통하여 이물질이 액추에이터 로드(400)의 외주면 및 어댑터 하우징(200)의 내주면 사이에서 더 이상 침투되는 것을 방지하고, 이물질이 계속해서 침투되어 실링의 밀봉효과를 약화시키는 것을 방지할 수 있다.
즉, 요홈(511a)(512a)(521a)(522a)에 이물질(Ds)이 개재되면, 이물질(Ds)은 도 4에 도시된 바와 같이, 립실(500)의 둘레방향을 따라 환형의 고무와 같은 씰링효과를 나타내어 이물질이 더 이상 침투되는 것을 방지하여 밀봉효과를 증대할 수 있다. 이와 같이 요홈(511a)(512a)(521a)(522a)은 제1 내측립(511), 제1 외측립(512), 제2 내측립(521) 및 제2 외측립(522)의 종단에서 단차와 같은 이중의 더블립을 형성하고, 형성된 더블립을 통해 밀봉효과를 증대할 수 있는 것이다.
여기서, 제1 내측립(511), 제1 외측립(512), 제2 내측립(521) 및 제2 외측립(522)은 축방향을 따라 15 ~ 20도 벌어지도록 돌출 형성되는 것이 바람직하다.
만약, 설정된 각도 15도 미만으로 벌어져 돌출되는 경우, 액추에이터 로드(400)의 외주면 및 어댑터 하우징(200)의 내주면 사이에서 밀착력을 증가시키는 것이 제한되어 밀봉효과를 충분히 증가시키기 어려운 문제점이 있다. 이와 반대로, 설정된 각도 20도를 초과하여 벌어져 돌출되는 경우, 엑추에이터 로드(400)의 외주면 및 어댑터 하우징(200)의 내주면 사이에 립실(500)을 배치시 조립이 어려워지고, 이로 인하여 조립시 립실(500)이 손상되는 문제가 발생할 수 있다. 이와 같은 이유로 제1 내측립(511), 제1 외측립(512), 제2 내측립(521) 및 제2 외측립(522)은 상기의 설정된 범위로 돌출 형성되는 바람직하다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 헤드 하우징 110 : 피스톤
120 : 케이징 볼트조립체 130 : 압축 스프링
140 : 스프링 챔버 150 : 압력 챔버
200 : 어댑터 하우징 300 : 바텀 하우징
310 : 다이아프레임 320 : 서비스 챔버
330 : 푸시로드 챔버 400 : 엑추에이터 로드
410 : 엑추에이터 로드 밸브 500 : 립실
510 : 제1 립실 520 : 연결부
530 : 제2 립실 600 : 푸시로드
610 : 압력플레이트

Claims (2)

  1. 헤드 하우징, 바텀 하우징 및 상기 헤드 하우징과 상기 바텀 하우징 사이에 마련되어 상기 헤드 하우징과 상기 바텀 하우징을 연결하는 어댑터 하우징, 상기 헤드 하우징의 내주면을 따라 이동하는 피스톤과 상기 피스톤에 연결되어 상기 어댑터 하우징의 관통홀을 따라 축방향으로 이동하는 중공의 액추에이터 로드 및 상기 어댑터 하우징의 외주면과 상기 관통홀의 내주면에 접촉하여 유체가 새지 않도록 실링하는 립실을 포함하는 차량용 브레이크 챔버에 있어서,
    상기 립실은 축방향을 따라 차례로 일체로 형성되는 제1 립부, 연결부 및 제2 립부를 포함하여 상기 액추에이터 로드의 외주면과 상기 어댑터 하우징의 내주면에 접촉하는 중공형상으로 형성되고,
    상기 제1 립부는 상단 양측에서 상기 어댑터 하우징의 내주면과 상기 액추에이터 로드의 외주면을 향하여 소정각도 벌어지도록 형성되는 제1 내측립과 제1 외측립을 더 구비하고,
    상기 제2 립부는 상단 양측에서 상기 어댑터 하우징의 내주면과 상기 액추에이터 로드의 외주면을 향하여 소정각도 벌어지도록 형성되는 제2 내측립과 제2 외측립을 더 구비하며,
    상기 액추에이터 로드의 외주면 및 상기 어댑터 하우징의 내주면과 접촉하는 상기 립실의 내주면과 외주면은 적어도 일측면에 접촉면의 둘레방향을 따라 이물질을 수용하는 요홈이 형성되는 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버용 더블립 실링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내측립, 제1 외측립, 제2 내측립 및 제2 외측립은,
    축방향을 따라 15 ~ 20도 벌어지도록 돌출 형성되는 차량용 공기압 스프링 브레이크 챔버용 더블립 실링.
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