KR20180084099A - 금속 코팅된 부스터 하우징을 포함하는 공압식 브레이크 부스터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공압식 브레이크 부스터 (1) 에 관한 것으로, 본 발명에 따라, 부스터 하우징 (2) 은 적어도 하나의 밀봉 요소 (5, 5') 의 접촉 구역에서 밀봉 요소들 (5, 5') 의 탑재를 단순화하고 또한 밀봉을 개선하기 위해 Ra > 1.2 의 표면 거칠기를 가지는 금속 코팅 (15) 을 가진다.
Description
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 특징들을 가지는 유압식 자동차 브레이크 시스템에 대한 공압식 브레이크 부스터에 관한 것이다.
이러한 유형의 브레이크 부스터는 널리 사용되고 공지되어 있다. 이러한 유형의 브레이크 부스터의 부스터 하우징은 대부분의 경우에 상호 연결되거나 상호 커플링되는 적어도 두 개의 얇은 벽으로 된 (thin-walled) 하우징 쉘들을 구비한다. 제동 작동 시에 동적으로 응력을 받는 밀봉 요소는 하우징 쉘 사이에 그리고 부스터 하우징 상의 추가의 위치에 배치된다. 하우징 쉘은 대부분의 경우에 딥 드로잉 방법에 의해 비용 효과적이고, 쉽게 성형가능하지만, 부식성의 얇은 벽으로 된 강 시트로 만들어지고, 부식에 대해 보호되어야 한다.
소위 음극성의 딥 페인트 코팅은 방식 처리 (corrosion protection) 로서 널리 공지되어 있다. 이는 촉매 디핑 방법에 의해 딥 드로잉되고 클리닝된 하우징 쉘에 도포되는 페인트 층이다. 이러한 유형의 페인트 코팅은 Rz 
6.3; Ra 
1.2 의 상대적으로 매끄러운 표면을 갖는다.
공지된 브레이크 부스터의 경우, 특히 동적으로 응력을 받는 밀봉 요소의 경우에 기능적으로 결정적이고 영구적으로 신뢰가능한 밀봉을 보장하기 위해 다수의 예방 조치가 취해져야 한다. 따라서, 예를 들어 롤링 다이어프램의 경우에 중실 밀봉 비드가 제공되어야 하고, 상기 중실 밀봉 비드는 작동 중에 있을 때에 임의의 미끄러짐 (slipping out), 이른바 언시팅 (unseating) 을 방지하기 위해, 하우징 쉘에서 타이트한 공차를 가지는 특수 몰딩 내에, 즉 밀봉 시트 내에 끼워진다. 동시에, 조립 전에 롤링 다이어프램은 조립 동안의 임의의 바람직하지 않은 접착 및 이와 관련되는 잘못된 위치결정을 회피하기 위해 탈크 (talcum) 등과 같은 분리제 (separating agent) 로 전처리되어야 한다. 하지만, 분리제는 작동 중에 있을 때에 매끄럽게 페인팅된 하우징 쉘들 사이로부터 다이어프램이 미끄러지는 위험을 증가시킨다.
동시에, 브레이크 부스터의 조립 작업, 특히 밀봉 요소들의 조립 작업은 매우 조심스럽게 수행되어야 하는데, 왜냐하면 페인트 층이 충격 또는 스크래치와 같은 기계적인 영향에 의해 손상될 수 있어서, 상기 페인트 층이 밀봉 구역 내의 일부 위치들에서 플레이킹되거나 부식이 촉진되고, 그로 인해 페인트 층이 강 시트로부터 해제되기 때문이다. 그로 인해, 부스터 힘의 감소로 이어질 수 있고 따라서 회피되어야 하는 누출이 형성될 수 있다.
따라서, 여기에는 특히 밀봉이 영구적으로 개선되고 밀봉 요소의 조립이 단순화되는 개선된 브레이크 부스터를 제공하는 목적이 있다.
목적은 청구항 1 에서 청구되는 바와 같은 특징들의 조합을 가지는 브레이크 부스터에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 도면 및 상세한 설명과 함께 종속 청구항은 본 발명에 따른 추가의 실시형태 및 유리한 개선을 특정한다.
본 발명의 세부 사항 및 이점은 이하에서 도면의 설명에 의해 더 상세하게 설명될 것이다. 이와 관련해서, 일반적인 유형의 브레이크 부스터의 일반적으로 공지된 양태 및 기능의 설명은 대부분 생략될 것이고, 오로지 본 발명과 관련되는 세부 사항만 논의될 것이다.
도 1 은 예시적인 방식으로 본 발명에 따른 단일 브레이크 부스터의 실시형태의 축선방향 단면도를 도시한다.
도 2 는 본 발명과 관련되는, 도 1 에 따른 실시형태의 밀봉 위치의 확대도를 도시한다.
도 3 은 공지된 밀봉 구역 (a) 및 본 발명에 따라 구현되는 밀봉 구역 (b) 의 단순화된 개략도들을 도시한다.
도 4 는 본 발명과 관련되는, 탠덤 브레이크 부스터에서 밀봉 위치의 확대도를 도시한다.
도 2 는 본 발명과 관련되는, 도 1 에 따른 실시형태의 밀봉 위치의 확대도를 도시한다.
도 3 은 공지된 밀봉 구역 (a) 및 본 발명에 따라 구현되는 밀봉 구역 (b) 의 단순화된 개략도들을 도시한다.
도 4 는 본 발명과 관련되는, 탠덤 브레이크 부스터에서 밀봉 위치의 확대도를 도시한다.
도 1
공압식 브레이크 부스터 (1) 는 얇은 벽으로 된 부스터 하우징 (2) 을 구비한다. 부스터 하우징 (2) 은 하우징 쉘들 (3 및 4) 을 포함하고, 상기 하우징 쉘들은 강 시트로부터 딥 드로잉되고, 반경방향 외부 구역에서, 대개의 경우에는 하우징 쉘들 중 하나의 탭들 또는 주변 구역들을 다른 하우징 쉘 상의 몰딩된 플랜지 또는 주변부 주위에서 밴딩하거나 배치함으로써 상호 연결된다.
공압식 브레이크 부스터 (1) 내의 부스터 힘은 진공 챔버 (8) 와 작동 챔버 (9) 사이의 압력차에 의해 형성된다. 이를 위해, 진공 챔버 (8) 및 작동 챔버 (9) 내에 진공이 먼저 형성되고, 압력차를 형성하기 위한 작동 챔버 (9) 내의 상기 진공은, 요구에 따라, 브레이크 부스터 (1) 를 둘러싸는 대기의 대기압에 대해 전적으로 또는 부분적으로 조정된다. 압력차는, 추가의 컴포넌트 (11) 에 커플링되고 또한 컴포넌트와 공동으로 부스터 하우징 (2) 에서 선형으로 변위가능하도록 수용되는 벽 (18) 의 면에 작용한다. 컴포넌트 (11) 는 도시된 실시형태에서 부스터 하우징 (2) 상에 고정식으로 홀딩되는 탄성 밀봉 요소 (10) 에서 슬라이딩되는 슬리브 형상의 제어 하우징으로서 구성된다. 밀봉 요소 (10) 는 주변 대기에 관하여 작동 챔버 (9) 를 밀봉하는 역할을 한다. 컴포넌트 (11) 의 슬라이딩 작용이 마찰없는 방식으로 발생하지 않으므로, 부스터 하우징 (2) 에서 시트 밖으로 밀봉 요소를 밀어내고자 하는 인장력 (F) 은 밀봉 요소 (10) 에서 각각의 슬라이딩 방향으로 작용한다.
진공 챔버 (8) 는, 구역들에서 벽 (18) 에 대해 지지되는 탄성중합체성 롤링 다이어프램 (6) 에 의해 작동 챔버 (9) 로부터 공압식으로 구분지어진다. 반경방향 외부 주변부 상의 롤링 다이어프램 (6) 은, 밀봉 요소 (5') 로서 하우징 쉘들 (3 및 4) 사이에 끼워지는 성형 비드 (7) 를 구비한다. 부스터의 작동 시에, 압력차에 의한 롤링 다이어프램은, 부스터 하우징 (2) 의 내부로 향하는 인장력 (F') 이 비드 (7) 에 작용하기 때문에, 진공 챔버의 방향으로 드로잉된다.
도 2
비드 (7) 가 인장력 (F') 에 의해 응력이 가해질 때에 미끄러지는 것을 방지하기 위하여, 하우징 쉘들 (3 및 4) 은 환형 갭 (17) 이 그 사이에 형성되는 방식으로 몰딩되고, 상기 환형 갭 (17) 의 폭은 비드 (7) 의 두께보다 더 작다.
예를 들어 완전 브레이크 적용의 경우에, 롤링 다이어프램 (6) 에 대한 극심한 동응력은 대응하게 높은 인장력 (F') 으로 이어질 수 있다. 이러한 경우에 탄성 밀봉 요소 (5') 는 압축되고, 환형 갭 (17) 내로 드로잉된다. 롤링 다이어프램 (도 3a 참조) 에 적용되는 분리제 (16) 및 밀봉 요소 (5') 의 지지 구역 내의 매끄러운 표면은 접착을 감소시키고, 또한 밀봉 요소 (5') 의 미끄러짐을 용이하게 한다.
도 3
공지된 브레이크 부스터들 (1) 의 경우에서 문제점 세트는 도 3a 에 의해 강조된다. 강 시트 (13) 에 도포되는 페인트 코팅 (14) 이 Rz 
6.3; Ra 
1.2 의 거칠기 값들을 가지는 비교적 매끄러운 표면을 구비한다. 동시에, 밀봉 요소 (5') 의 탄성중합체성 재료는 분리제 (16) 의 층으로 커버된다. 분리제는 인접 표면들 상의 탄성중합체성 재료의 접착 경향을 실질적으로 감소시키고 그 중에서도 조립을 단순화시키는 역할을 하는데, 왜냐하면 비드 (7) 가 그로 인해 하우징 쉘 (3) 내의 대응하는 몰딩에서 비드 (7) 에 대해 상정되는 위치로 더 용이하게 슬라이딩되어 잘못된 위치결정의 위험을 줄일 수 있기 때문이다. 하지만, 하우징 쉘 (3) 과 밀봉 요소 (5') 사이의 전체적인 접착은 그로 인해 감소된다. 결과적으로, 비드 (7) 는 비교적 두꺼워지도록 구성되어야 하고, 하우징 쉘들 (3, 4) 은 높은 인장력 (F') 에 저항하기 위해 비교적 타이트한 공차로 구성되어야 한다.
도 3b 에서 본 발명에 따라 구현되는 하우징 쉘 (3) 은 페인트 코팅 (14) 대신 금속 코팅 (15) 을 가진다. 페인트 코팅 (14) 과 대조적으로, 금속 코팅 (15) 은, 하우징 쉘 (3) 이 제조되기 전에 강 시트 (13) 에 도포되고, 기술적인 이유들로, 페인트 코팅 (14) 의 표면 거칠기와 비교하여 증가되는 표면 거칠기를 갖는다. 금속 코팅 (15) 의 이러한 더 거친 표면은 하우징 쉘 (3) 상의 지지 구역에서 밀봉 요소 (5') 의 개선된 접착을 위해 이용될 수 있다. 조립된 상태에서, 단위 면적 당 접촉 압력의 영향 하에서 하우징 쉘 (3) 과 밀봉 요소 (5') 사이의 접착은 밀봉 요소 (5') 의 재료로의 표면 피크들의 관통으로 인해 대폭으로 개선된다. 그로 인해, 인장력 (F') 의 대부분은 하우징 쉘들 (3, 4) 내로 도입되고, 환형 갭 (17) 을 통한 비드 (7) 의 임의의 미끄러짐은 방지된다.
동시에, 단위 면적 당 접촉 압력의 부재 시에 더 높은 표면 거칠기는 자연스러운 방식으로 인접 표면들 상의 탄성중합체성 재료의 접착 경향을 변함없이 감소시키고, 그로 인해 조립 프로세스는 용이해지고, 또한 더 신뢰가능하게 디자인되며, 분리제 (16) 는 완전히 생략될 수 있거나 적어도 분리제 (16) 의 양이 실질적으로 감소될 수 있다.
더 큰 공차를 갖는 하우징 쉘들 (3, 4) 의 제조 및 그로 인해 더 단순한 공구들 및 프로세스들을 사용하는 것은 더 비용 효과적인 방식으로 수행될 수 있다. 비드 (7) 는 더 작게 구현될 수 있다.
하우징 쉘들 (3, 4) 은 바람직하게는 금속 코팅 (15) 을 갖는 밀봉 요소들 (5, 5') 의 지지 구역에서만 아니라 전체적으로 제공된다. 그로 인해, 본 발명에 따라 개선된 하우징 쉘들 (3, 4) 의 제조는 단순화되고, 부작용으로서 하우징 쉘들 (3, 4) 의 방식 처리는 동시에 마찬가지로 금속 코팅 (15) 에 의해 가정될 수 있으며, 추가의 페인팅은 요구되지 않는다.
원칙적으로, 표면 특성 및 이의 부식 방지 효과에 의한 아연 또는 아연 함유 금속 코팅들은 상정된 목적들에 적합하다. 아연 외에 알루미늄 및 마그네슘을 바람직하게는 3.5% Al 및 3% Mg 의 비율로 추가로 함유하는 합금은 특히 바람직한 금속 코팅으로서 적합하다. 이러한 유형의 합금은 특히 높은 방식 처리와 매우 높은 기계적 복원력을 영구적으로 가진다.
이러한 유형의 금속 코팅은 침적 멜트 방법 (immersion melt method) 으로 하우징 쉘들 (3, 4) 을 형성하기 위해 제공되는 강 시트 (13) 에 도포되고, 변함없이 그리고 임의의 후속 프로세스 없이 대략 9.5 범위의 Rz 와 대략 1.8 범위의 Ra 인 표면 거칠기를 갖는다. 이러한 표면 거칠기는 통상적인 페인트 코팅 (14) 의 경우보다 높지만, 너무 조악하지 않아서 신뢰가능한 밀봉의 관점에서 어떠한 위험도 없고, 따라서 물품 세트의 측면에서 값들의 최적의 범위에 있게 된다.
놀랍게도, 추가의 이점들은 제안된 금속 코팅의 사용으로부터 유도된다.
하우징 쉘들 (3, 4) 의 제조를 위한 강 시트 (13) 는 이미 코팅된 상태로 딥 드로잉될 수 있다. 적합한 표면 전처리, 특히 오일 대신 드라이 패시베이션 (dry passivation) 을 선택할 때에, 하우징 쉘들 (3, 4) 의, 예를 들어 탈지 및 세척과 같은 어떠한 후처리도 브레이크 부스터 (1) 의 하류 조립에 요구되지 않을 것이다. 그로 인해, 전반적인 제조 프로세스는 상당히 더 비용 효과적이게 디자인될 수 있다.
더욱이, 제안된 금속 코팅 (15) 은 아연 도금된 금속 코팅들의 마찰 계수에 비해 낮은 마찰 계수를 가지고, 이는 딥 드로잉을 단순화시킨다.
펀칭 또는 천공에 의해 형성되는 커팅 엣지들은 변함없이 공구에 의해 표면으로부터 비말동반되는 금속 코팅 (15) 에 의해 제조 시에 직접적으로 커버되고, 따라서 부식에 대해 보호된다.
페인트 코팅 (14) 의 경우에, 제조, 조립 또는 작동 동안 몇몇 위치들에서 페인트 층이 손상되는 위험이 있고, 강 시트 (13) 가 이러한 위치들에서 보호되지 않고 부식되는 위험이 있다. 예를 들어, 엣지들에서 페인팅이 불충분한 경우, 노출되는 영역들과 같은 에러들을 페인팅함으로써, 밴딩 응력을 받는 엣지들에서, 판금 변형, 탭들의 밴딩 백 (bending back), 스크래치들과 같은 기계적인 영향에 의해 발생할 수 있다.
금속 코팅 (15) 이 전체 하우징 쉘들 (3, 4) 에 대해 사용되기 때문에, 그 내부의 크랙들 및 노출된 영역들은 아연 염들의 형성에 의해 셀프 작용 방식으로 폐쇄된다. 그로 인해, 본 발명에 따른 브레이크 부스터 (1) 의 영구 방식 처리가 개선되고, 본 발명에 따른 상기 브레이크 부스터 (1) 의 새것과 같은 시각적 외관이 유지된다.
도 4
본 발명에 따른 적용 케이스 연구는 도 4 의 탠덤 구성 유형의 브레이크 부스터 (1) 에 대해 도시된다.
탠덤 브레이크 부스터 (1) 는 각각의 경우에 두 개의 진공 챔버들 (8, 8'), 두 개의 작동 챔버들 (9, 9'), 및 두 개의 롤링 다이어프램들 (6, 6') 을 구비하고, 그로 인해 여기에는 각각의 진공 챔버 및 작동 챔버의 공압적 분리를 보장하고 동시에 대기에 대한 밀봉을 보장해야 하는 두 개의 밀봉 요소들 (5', 5") 이 또한 있다.
중간 벽 (12) 은, 이러한 경우에, 밀봉 요소 (5'') 가 하우징 쉘들 (3, 4) 과 중간 벽 (12) 사이에서 그들에 대해 밀봉 방식으로 지지되는 반면, 밀봉 요소 (5') 가 중간 벽 (12) 과 하우징 쉘 (4) 에 대해 밀봉 방식으로 지지되도록, 하우징 쉘들 (3, 4) 사이에 배치된다.
중간 벽 (12) 은 밀봉 요소들 (5, 5'') 의 지지 구역에서 금속 코팅 (15) 으로 커버되도록 그리고 일 바람직한 실시형태에서 상기 금속 코팅 (15) 으로 완전히 커버되도록 본 발명에 따라 구현된다.
1
브레이크 부스터
2 부스터 하우징
3 하우징 쉘
4 하우징 쉘
5 밀봉 요소
6 롤링 다이어프램
7 밀봉 비드
8 진공 챔버
9 작업 챔버
10 밀봉 요소
11 컴포넌트
12 중간 벽
13 강 시트
14 페인트 코팅
15 금속 코팅
16 분리제
17 환형 갭
18 벽
F 인장력
2 부스터 하우징
3 하우징 쉘
4 하우징 쉘
5 밀봉 요소
6 롤링 다이어프램
7 밀봉 비드
8 진공 챔버
9 작업 챔버
10 밀봉 요소
11 컴포넌트
12 중간 벽
13 강 시트
14 페인트 코팅
15 금속 코팅
16 분리제
17 환형 갭
18 벽
F 인장력
Claims (10)
- 부스터 하우징 (2) 을 포함하는 공압식 브레이크 부스터 (1) 로서,
상기 부스터 하우징 (2) 은 강 시트로부터 제조되는 적어도 두 개의 하우징 쉘들 (3, 4) 을 구비하고,
상기 부스터 하우징 (2) 은 상기 브레이크 부스터 (1) 를 둘러싸는 대기에 관하여 밀봉하기 위해 상기 부스터 하우징 (2) 에 공압 밀봉 방식으로 지지되는 적어도 하나의 탄성 밀봉 요소 (5, 5') 를 구비하고,
상기 부스터 하우징 (2) 은 적어도 하나의 밀봉 요소 (5, 5') 의 지지 구역에서 Ra > 1.2 의 표면 거칠기를 가지는 금속 코팅 (15) 을 가지는, 부스터 하우징 (2) 을 포함하는 공압식 브레이크 부스터 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 금속 코팅 (15) 은 아연을 함유하는 것을 특징으로 하는, 부스터 하우징 (2) 을 포함하는 공압식 브레이크 부스터 (1). - 제 2 항에 있어서,
상기 금속 코팅 (15) 은 알루미늄을 함유하는 것을 특징으로 하는, 부스터 하우징 (2) 을 포함하는 공압식 브레이크 부스터 (1). - 제 2 항에 있어서,
상기 금속 코팅 (15) 은 마그네슘을 함유하는 것을 특징으로 하는, 부스터 하우징 (2) 을 포함하는 공압식 브레이크 부스터 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 금속 코팅 (15) 은 침적 멜트 방법 (immersion melt method) 에 의해 도포되는 것을 특징으로 하는, 부스터 하우징 (2) 을 포함하는 공압식 브레이크 부스터 (1). - 제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 하우징 쉘 (3, 4) 은 상기 금속 코팅 (15) 에 의해 완전히 커버되는 것을 특징으로 하는, 부스터 하우징 (2) 을 포함하는 공압식 브레이크 부스터 (1). - 제 6 항에 있어서,
밀봉 요소 (5') 는 하우징 쉘들 (3, 4) 사이에서 공압 밀봉 방식으로 끼워지도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 부스터 하우징 (2) 을 포함하는 공압식 브레이크 부스터 (1). - 제 1 항에 있어서,
밀봉 요소 (5') 는 탄성중합체성 롤링 다이어프램 (6) 의 반경방향 외부 주변부에 대해 몰딩되는 밀봉 비드 (7) 로서 구성되고, 상기 탄성중합체성 롤링 다이어프램 (6) 은 부스터 하우징 (2) 에서 작동 챔버 (9) 에 관하여 적어도 하나의 진공 챔버 (8) 를 구분짓는 것을 특징으로 하는, 부스터 하우징 (2) 을 포함하는 공압식 브레이크 부스터 (1). - 제 1 항에 있어서,
밀봉 요소 (5) 는 부스터 하우징 (2) 상에 고정식으로 홀딩되는 밀봉 요소 (10) 로서 구성되고, 상기 밀봉 요소 (5) 는 선형 방식으로 변위가능한 컴포넌트 (11) 에 관하여 공압식으로 밀봉하기 위해 구성되는 것을 특징으로 하는, 부스터 하우징 (2) 을 포함하는 공압식 브레이크 부스터 (1). - 제 1 항에 있어서,
하우징 쉘 (3) 과 중간 벽 (12) 사이에 그리고 중간 벽 (12) 과 하우징 쉘 (4) 사이에 하나의 밀봉 요소 (5', 5'') 가 각각 배치되는 방식으로 하우징 쉘들 (3, 4) 사이에는 중간 벽 (12) 이 배치되고, 상기 중간 벽 (12) 은 밀봉 요소들 (5', 5'') 의 지지 구역들에서 Ra > 1.2 의 표면 거칠기를 가지는 금속 코팅 (15) 을 가지는 것을 특징으로 하는, 부스터 하우징 (2) 을 포함하는 공압식 브레이크 부스터 (1).
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