KR20200027635A - 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤 - Google Patents

전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤 Download PDF

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KR20200027635A
KR20200027635A KR1020180105664A KR20180105664A KR20200027635A KR 20200027635 A KR20200027635 A KR 20200027635A KR 1020180105664 A KR1020180105664 A KR 1020180105664A KR 20180105664 A KR20180105664 A KR 20180105664A KR 20200027635 A KR20200027635 A KR 20200027635A
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허재진
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주식회사 만도
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Abstract

본 발명의 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤에 있어서, 상기 피스톤은 일단부가 개방되어 내부가 컵 형상으로 파인 플라스틱으로 제작되고, 상기 피스톤 내부에는 상기 피스톤을 가압하는 너트 스핀들에 의한 피스톤의 마모 및 비틀림 변형 방지를 위해 스틸 재질의 보강부가 상기 피스톤과 일체로 마련되는 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤이 제공될 수 있다.

Description

전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤{Piston for electric caliper brake}
본 발명은 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라스틱으로 제작된 피스톤 내에 피스톤의 마모를 방지하도록 스틸재질의 보강부가 일체로 마련되는 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤에 관한 것이다.
일반적으로, 유압식 및 기계식으로 피스톤을 가압하여 제동 작동을 수행하는 전자식 캘리퍼 브레이크가 대한민국 등록특허 제10-1220294호 개시되어 있다.
개시된 문헌에 따르면, 전자식 캘리퍼 브레이크는 모터 온 캘리퍼(MOC : Motor On Caliper) 타입으로서, 제동유압에 따른 피스톤의 가압으로 제동작용을 하거나 모터의 회전력을 전달받아 회전운동을 직선운동으로 변환하는 가압유닛에 의해 피스톤을 가압함으로써 주차 기능을 수행하는 구조를 갖는다.
이러한 전자식 캘리퍼 브레이크는 주차 기능을 수행하기 위하여 스틸재질로 제작된 가압유닛이 캘리퍼 하우징 내에 배치됨은 물론, 이를 작동시키기 위한 모터와 감속기어부가 마련됨으로써 전자식 캘리퍼 브레이크의 중량이 증가하여 차량 연비에 악영향을 미치며 전자식 캘리퍼 브레이크의 치우침 등이 문제점이 발생하게 되었다.
이에, 전자식 캘리퍼 브레이크의 중량을 감소시키기 위하여 금속 재질의 피스톤을 플라스틱 재질로 제작하여 사용하였으나, 금속 재질의 가압유닛 및 플라스틱 재질의 피스톤이 접촉됨에 따라 피스톤의 마모가 발생하여 중량이 가벼운 재질로 피스톤을 제작하여 사용하기 불가능하다는 문제가 있다.
KR 등록특허 제10-1220294호 (주식회사 만도) 2013. 01. 03.
본 발명의 실시 예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤은 플라스틱 재질의 피스톤을 사용하여 중량을 줄이며 마모의 발생을 방지할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤에 있어서, 상기 피스톤은 일단부가 개방되어 내부가 컵 형상으로 파인 플라스틱으로 제작되고, 상기 피스톤 내부에는 상기 피스톤을 가압하는 너트 스핀들에 의한 피스톤의 마모 및 비틀림 변형 방지를 위해 스틸 재질의 보강부가 상기 피스톤과 일체로 마련되는 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤이 제공될 수 있다.
또한, 상기 보강부는 상기 피스톤과 인서트 사출에 의하여 일체로 마련될 수 있다.
또한, 상기 보강부는 일단부가 개방되며, 상기 너트 스핀들의 헤드부 전방면에 의해 가압되는 가압부 및 상기 피스톤의 내주면과 밀착되도록 상기 가압부로부터 소정 길이로 연장 형성된 원통 형상의 몸체부를 갖추고, 상기 가압부 및 몸체부는 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 헤드부는 테두리에 적어도 하나의 평면을 갖도록 마련되고, 상기 몸체부는 상기 너트 스핀들의 회전을 제한하도록 길이방향으로 상기 헤드부에 형성된 평면과 대응되는 회전방지면을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 몸체부는 상기 피스톤이 유압에 의해 진퇴이동 시 상기 헤드부가 몸체부로부터 이탈되지 않는 길이를 갖도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 보강부의 후단측에 형성된 상기 피스톤의 내측면은 상기 몸체부의 내측면과 대응되는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 몸체부의 외측면에는 상기 피스톤의 내측면을 향하여 돌출 형성된 적어도 하나의 이탈방지돌기가 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤은 플라스틱 재질의 피스톤을 사용함으로써 중량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 피스톤 내에 스틸 재질의 보강부를 일체로 마련하여 너트 스핀들과 접촉되도록 함으로써 피스톤의 마모 및 비틀림 변형을 방지할 수 있게 된다.
또한, 피스톤과 보강부를 인서트 사출 성형으로 일체로 제작함으로써 제작의 용이성을 확보할 수 있으며, 피스톤과 보강부 사이에 틈을 제검하여 에어 블리딩 작업 시 피스톤 내의 공기를 용이하게 배출시킬 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤이 구비된 전자식 캘리퍼 브레이크를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤과 가압유닛의 결합상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤이 제동유압에 의해 작동되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤과 가압유닛이 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤(100)은 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 이러한 피스톤(100)이 적용된 전자식 캘리퍼 브레이크(1)가 도 1에 도시되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤이 구비된 전자식 캘리퍼 브레이크를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 전자식 캘리퍼 브레이크(1)는 차량의 휠과 함께 회전하는 디스크(D)를 가압하도록 한 쌍의 패드 플레이트(12)가 진퇴가능하게 설치된 캐리어(10)와, 캐리어(10)에 슬라이딩 가능하게 설치되고 제동유압에 의해 피스톤(100)이 진퇴 가능하게 설치되는 실린더(21)가 마련된 캘리퍼 하우징(20)과, 스핀들(31)의 회전에 따라 직선운동하며 피스톤(100)을 가압하는 너트 스핀들(33)로 구성된 가압유닛(30) 및 상기 스핀들(31)에 회전력을 전달하는 모터(41)와 감속기(42)로 구성된 액추에이터(40)를 구비한다.
여기서, 너트 스핀들(33)은 스핀들(31)과 나사결합되어 피스톤(100) 내에서 회전이 제한된 상태로 마련된다. 이에 스핀들(31)의 회전에 따라 직선운동하도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 너트 스핀들(33)은 후술할 피스톤(100)의 개방된 부분을 통해 내부로 삽입되어 피스톤(100)을 가압하는 헤드부(33a) 및 헤드부(33a)로부터 연장되어 스핀들(31)과 나사결합되도록 내주면에 나사산이 형성된 로드(33b)를 구비한다. 이 헤드부(33a)와 로드(33b)는 일체로 이루어진다. 또한, 너트 스핀들(33)은 회전이 제한되도록 헤드부(33a)의 테두리에 적어도 하나의 평면이 형성된다. 이러한 너트 스핀들(33)의 헤드부(33a)는 테두리의 평면 형상이 통상적으로 사각 내지 육각형상의 다각형상을 갖도록 마련될 수 있으며, 헤드부(33a)의 테두리에 형성된 평면과 피스톤(100) 내에 형성되는 평평한 면과 접촉됨에 따라 회전이 제한되게 된다.
상기와 같은 너트 스핀들(33)에 의하여 피스톤(100)이 접촉되며 가압됨에 따라 플라스틱 재질의 피스톤(100)에 마모가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 피스톤(100) 내에는 스틸 재질의 보강부(110)가 마련될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤과 가압유닛의 결합상태를 나타내는 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 피스톤(100)은 일단부가 개방되어 내부가 컵 형상으로 파인 형태로 마련된다. 이러한 피스톤(100)은 플라스틱 재질 예컨대, 페놀(phenol)수지로 제작될 수 있다.
보다 구체적으로, 피스톤(100)은 너트 스핀들(33)과의 접촉에 따른 마모 및 비틀림 변형 방지를 위해 스틸 재질의 보강부(110)를 구비할 수 있다. 보강부(110)는 피스톤(100)과 인서트 사출을 통하여 일체로 마련될 수 있다. 이때, 도 2에는 피스톤(100)과 보강부(110)가 조립되는 것으로 도시되고 있으나, 이는 보강부(110)를 설명하기 위하여 임의적으로 분리시켜 도시한 것이며, 실질적으로 보강부(110)가 피스톤(100) 내에서 일체로 형성된 것으로 이해되어야 한다.
보강부(110)는 일단부가 개방된 컵 형상을 갖는다. 도시된 바에 따르면, 보강부(110)는 너트 스핀들(33)에 의해 가압되는 가압부(111) 및 가압부(111)로부터 소정 길이로 연장 형성된 통형상의 몸체부(113)를 구비한다. 이 가압부(111) 및 몸체부(113)는 스틸 재질로 이루어져 일체로 형성될 수 있다.
가압부(111)는 너트 스핀들(33)의 헤드부(33a) 전방면에 의해 가압되는 부분이다. 이에, 가압부(111)는 헤드부(33a)의 전방면과의 접촉을 위하여 피스톤(100)의 중심축선을 기준으로 테이퍼진 형상을 갖는다.
몸체부(113)는 너트 스핀들(33)의 헤드부(33a)가 삽입되도록 일측이 개방되며, 외주면이 피스톤(100)의 내주면과 밀착된 상태로 마련된다. 이러한 몸체부(113)에는 너트 스핀들(33)의 회전을 제한하도록 길이방향으로 적어도 하나의 평평한면을 갖는 회전방지면(114)이 마련된다. 이 회전방지면(114)은 헤드부(33a)의 테두리에 형성된 평면과 면접촉되도록 마련됨에 따라 너트 스핀들(33)의 회전을 제한하게 된다. 도시된 바에 따르면, 몸체부(113)에 두 개의 회전방지면(114)이 형성된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 너트 스핀들(33)의 회전이 제한될 수 있다면 회전방지면(114)의 개수는 증감될 수 있다.
또한, 몸체부(113)는 소정 길이를 갖도록 이루어질 수 있다. 예컨대, 몸체부(113)는 피스톤(100)이 유압에 의해 진퇴이동 시 헤드부(33a)가 몸체부(113)로부터 이탈되지 않는 길이를 갖도록 마련될 수 있다. 이는 피스톤(100)의 작동 시 헤드부(33a)가 피스톤(100)의 내면과 접촉되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4의 (a)에 나타난 바와 같이, 캘리퍼 하우징(20)에 형성된 오일포트(25)로 브레이크 오일이 유입되면 피스톤(100)에 압력이 전달되어 가압된다. 이때, 스핀들(31)과 나사결합된 너트 스핀들(33)은 움직이지 않고 고정된 상태이다.
상기 피스톤(100)에 압력이 전달되어 피스톤(100)이 전진 시 도 4의 (b)에 나타난 바와 같이, 피스톤(100)과 일체로 형성된 보강부(110)가 함께 이동하게 된다. 이때, 피스톤(100)이 유압에 의해 전진하더라도 보강부(110) 내에 배치된 너트 스핀들(33)의 헤드부(33a)는 몸체부(113)로부터 이탈되지 않고 몸체부(113) 내에 배치된 상태를 유지하게 된다. 이에, 헤드부(33a)가 플라스틱 재질의 피스톤(100) 내측면과 직접 접촉되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 피스톤(100)이 전진된 상태에서 가압유닛(30)을 작동할 경우에도 헤드부(33a)가 몸체부(113) 내에 배치됨에 따라 피스톤(100)의 마모 및 비틀림 변형이 방지되며 너트 스핀들(33)의 이동이 이루어지게 된다. 따라서, 상기와 같은 보강부(110)에 의해 너트 스핀들(33)의 헤드부(33a)가 피스톤(110) 내부와 직접 접촉되지 않음으로 피스톤(100)의 마모 및 비틀림 변형을 방지할 수 있게 된다.
한편, 전자식 브레이크 시스템(1)은 실린더(21) 내에 피스톤(100)이 설치된 상태에서 에어 블리딩 작업을 실시하고 있다. 여기서 에어 블리딩 작업은 실린더(21) 내의 공기를 제거하는 공정이다. 상기 에어 블리딩 작업 시 보강부(110)가 인서트 사출에 의해 피스톤(100)과 일체로 형성됨에 따라 피스톤(100)과 보강부(110) 사이가 긴밀히 접촉된 상태로서 공기가 존재하지 않게 된다. 즉, 피스톤(100)과 보강부(110) 사이에서 공기가 잔존하는 현상을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 피스톤(100) 내부의 공기를 용기하게 배출시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 보강부(110)가 피스톤(100)과 인서트 사출에 의해 일체화됨에 따라 보강부(110)가 피스톤(100)과 긴밀히 결합될 수 있으나, 피스톤(100)으로부터 보강부(110)의 이탈을 효과적으로 방지하기 위하여, 보강부(110)의 후단측에 형성된 피스톤(100)의 내측면은 몸체부(113)의 내측면과 대응되는 형상을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 도시된 바에 따르면, 피스톤(100)의 후방측 내측면은 보강부(110)에 형성된 회전방지면(114)과 대응되도록 평평한 면을 갖도록 마련될 수 있다. 즉, 피스톤(100)의 후방측 내측면이 몸체부(113)의 후단측을 지지하는 형태로 이루어짐으로써 보강부(110)가 피스톤(100)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 보강부(110)의 외측면이 피스톤(100) 내에서 전체적으로 밀착된 상태를 유지함으로써 너트 스핀들(33)의 작동 시 발생되는 하중을 분산시킬 수 있게 된다.
한편, 보강부(110')가 피스톤(100')으로부터 이탈되는 것을 더욱 효과적으로 방지하기 위하여 보강부(110')에 이탈방지돌기(115)를 형성할 수도 있다. 이러한 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤(100')이 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 부재를 가리킨다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤과 가압유닛이 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤(100')은 플라스틱 재질로 제작되며, 내부에 스틸 재질의 보강부(110')가 인서트 사출에 의해 일체로 마련된다.
보강부(110')는 너트 스핀들(33)에 의해 가압되는 가압부(111) 및 가압부(111)로부터 소정 길이로 연장 형성된 통형상의 몸체부(113)를 구비한다.
또한, 몸체부(113)에는 너트 스핀들(33)의 회전을 제한하도록 길이방향으로 적어도 하나의 평평한 면을 갖는 회전방지면(114) 및 외측방향으로 돌출된 회전방지돌기(115)가 마련된다.
회전방지돌기(115)는 몸체부(113)의 외측면으로부터 돌출된다. 즉, 피스톤(100')의 내측면을 향하도록 이루어진다. 이에, 피스톤(100')과 보강부(110')의 인서트 사출 성형 시 이탈방지돌기(115)가 피스톤(100')의 내측면으로 끼워진 상태로 이루어져 피스톤(100')과 보강부(110')의 긴밀한 결합상태를 제공할 수 있게 된다.
한편, 이탈방지돌기(115)가 회전방지면(114)에 형성된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 몸체부(113)의 외측면에 형성된다면 위치에 구애받지 않고 형성될 수 있다.
또한, 이탈방지돌기(115)가 몸체부(113)로부터 길이방향으로 절곡 가공된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 몸체부(113)와 일체로 형성된다면 어떠한 형상을 갖더라도 무방하며, 그 개수가 증감될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100, 100' : 피스톤
110, 110' : 보강부
111 : 가압부
113 : 몸체부
114 : 회전방지면
115 : 이탈방지돌기

Claims (7)

  1. 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤에 있어서,
    상기 피스톤은 일단부가 개방되어 내부가 컵 형상으로 파인 플라스틱으로 제작되고,
    상기 피스톤 내부에는 상기 피스톤을 가압하는 너트 스핀들에 의한 피스톤의 마모 및 비틀림 변형 방지를 위해 스틸 재질의 보강부가 상기 피스톤과 일체로 마련되는 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보강부는 상기 피스톤과 인서트 사출에 의하여 일체로 마련되는 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보강부는 일단부가 개방되며, 상기 너트 스핀들의 헤드부 전방면에 의해 가압되는 가압부 및 상기 피스톤의 내주면과 밀착되도록 상기 가압부로부터 소정 길이로 연장 형성된 원통 형상의 몸체부를 갖추고,
    상기 가압부 및 몸체부는 일체로 형성되는 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 헤드부는 테두리에 적어도 하나의 평면을 갖도록 마련되고,
    상기 몸체부는 상기 너트 스핀들의 회전을 제한하도록 길이방향으로 상기 헤드부에 형성된 평면과 대응되는 회전방지면을 갖도록 형성되는 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 몸체부는 상기 피스톤이 유압에 의해 진퇴이동 시 상기 헤드부가 몸체부로부터 이탈되지 않는 길이를 갖도록 마련되는 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 보강부의 후단측에 형성된 상기 피스톤의 내측면은 상기 몸체부의 내측면과 대응되는 형상을 갖도록 형성되는 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 몸체부의 외측면에는 상기 피스톤의 내측면을 향하여 돌출 형성된 적어도 하나의 이탈방지돌기가 마련되는 전자식 캘리퍼 브레이크용 피스톤.
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