KR20210135681A - 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램, 벨로프램 및 그 다이아프램, 벨로프램 제조방법 - Google Patents

전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램, 벨로프램 및 그 다이아프램, 벨로프램 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 브레이크 부스터용 다이아프램, 벨로프램 및 그 다이아프램, 벨로프램 제조방법에 관한 것으로, 브레이크 부스터(Brake Booster)에서 변압실과 진공실 사이를 나누는 브레이크 부스터용 다이아프램 및 그 다이아프램 제조방법에 관한 것으로, 특히, 중심부에 원형 삽입홀이 형성되고 원형 삽입홀의 내주면에 브레이크 부스터의 밸브 바디와 연결되는 환형의 제1 돌출부가 형성되며, 외곽에 브레이크 부스터의 하우징과 연결되는 환형의 제2 돌출부가 형성되고, 제1 돌출부와 제2 돌출부를 연결하는 위치에 플렉시블한 팽창부가 형성되되, 브레이크 부스터의 플런저 밸브(입력축) 전진 및 후진 운동시, 공기압에 의하여 팽창부가 전후 방향으로 가변되면서 제1 돌출부가 제2 돌출부 안으로 관통하여 전후 방향으로 이동하여서 찢어짐 및 파손이 방지될 수 있으며, 기밀 불량을 미연에 방지할 수 있다.

Description

전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램, 벨로프램 및 그 다이아프램, 벨로프램 제조방법{DIAPHRAGM OF BRAKE BOOSTER FOR VEHICLE AND MANUFACTURING METHOD OF DIAPHRAGM}
본 발명은 브레이크 부스터(Brake Booster)에서 변압실과 진공실 사이를 나누는 브레이크 부스터용 다이아프램, 벨로프램 및 그 다이아프램, 벨로프램 제조방법에 관한 것으로, 특히, 중심부에 원형 삽입홀이 형성되고 원형 삽입홀의 내주면에 브레이크 부스터의 밸브 바디와 연결되는 환형의 제1 돌출부가 형성되며, 외곽에 브레이크 부스터의 하우징과 연결되는 환형의 제2 돌출부가 형성되고, 제1 돌출부와 제2 돌출부를 연결하는 위치에 플렉시블한 팽창부가 형성되되, 브레이크 부스터의 플런저 밸브(입력축) 전진 및 후진 운동시, 공기압에 의하여 팽창부가 전후 방향으로 가변되면서 제1 돌출부가 제2 돌출부 안으로 관통하여 전후 방향으로 이동하여서 찢어짐 및 파손이 방지될 수 있으며, 기밀 불량을 미연에 방지할 수 있는 브레이크 부스터용 다이아프램, 벨로프램 및 그 다이아프램, 벨로프램 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 제동장치(Brake System)는 주행하는 차량을 감속 또는 정지시키는 작용을 하고, 제동장치에 탑재된 브레이크 부스터는 차량 제동시 운전자가 브레이크 페달을 밟는 답력(踏力)을 배가(Boosting)시켜 주는 장치로서, 크게 진공식 부스터와, 유압식 부스터, 및 전동식 부스터로 구분할 수 있다.
브레이크 페달의 조작에 의해 발생된 유압을 매개로 차량을 제동시키도록 구성된 유압식 브레이크의 경우, 유압을 발생시키는 마스터 실린더는 운전자가 조작하는 브레이크 페달의 답입 량에 따라 대기압과 진공 간 압력 차를 형성하는 부스터(Booster)에서 가해지는 힘으로 작동되며, 이러한 부스터는 브레이크 페달 조작력을 증폭하여 마스터 실린더에 제공하기 위해 엔진으로 구동되는 제네레이터(Generator)와 일체형으로 구성되거나, 엔진 흡기 다기관의 캡 축에 연결된 기계식 진공펌프를 이용한 펌프식(MVP, Mechanical Vacuum Pump)이 있으나, 주로 승용 휘발유 차량의 경우는 주로 엔진 흡기 다기관 내에 플런저 밸브의 왕복운동에 의해 발생된 부압을 이용하는 방식을 사용하고 있다.
이는, 기계식 진공펌프를 이용한 펌프식에 비해 부하가 적고, 고가의 기계식 펌프를 별도로 부착할 필요가 없어 매우 경제적인 방법이라 할 수 있다.
브레이크 부스터는 브레이크 페달의 조작력을 받아 거동하면서 내부에 대기압과 진공 간의 압력 차를 형성하도록 플런저 밸브(Plunger Valve)와 포핏 밸브(Poppet Valve)를 사용하며, 브레이크 페달에 의해 플런저 밸브가 축 방향으로 이동해 밸브 바디 내 상대 거리 차를 형성하면, 상대거리 차에 따른 공간을 통해 유입된 대기압이 진공과 압력 차를 형성해 다이아프램(Diaphragm)을 밀어 페달 답력에 대기압을 더한 배력으로 마스터 실린더를 작동시켜 주게 된다.
이와 같은 브레이크 부스터는 진공과 대기압의 차이를 이용하여 입력축에 가해진 제동력을 배가하여 출력축으로 전달하는 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 브레이크 부스터는 하우징(10)과, 하우징(10) 내부에 마련되는 밸브 바디(40)와, 일단이 하우징(10)에 연결되고 중앙이 밸브 바디(40)에 고정되는 다이어프램(20)을 포함한다. 하우징(10)내부는 다이어프램(20)에 의하여 변압실(미도시)과 진공실(미도시)로 구획된다. 브레이크 부스터는 입력축을 통한 입력에 따라 진공실(미도시)에는 부압이, 변압실(미도시)에는 대기압이 작용한다.
종래 다이어프램(20)은 고무재질로 마련되어, 변압실(미도시)과 진공실(미도시) 사이에서 변압실(미도시)에 대기가 유입될 시 밸브 바디(40)에 배력을 전달하기 위한 장치이다.
이러한 종래 다이어프램(20)에는, 다이아프램(20)에 다이아프램 플레이트(30)가 마련되어 다이어프램(20)을 지지함과 동시에 보강하는 역할을 한다.
다이어프램 플레이트(30)는 고무재질로 형성되는 다이어프램(20)만 사용할 경우 변형의 우려가 있으므로, 변형없이 균일한 압력을 전달하기 위하여 마련되는 것으로, 내연 강판재질로 마련된다. 그러나 이러한 스틸 강판으로 마련된 다이어프램 플레이트로 인하여 중량이 증대되는 문제점이 있다.
또한, 종래 다이아프램은 기밀성을 유지하여 공기압에 의하여 전진 및 후진(혹은 상하) 운동을 하는데, 반복적인 전후진 운동에 의하여 고무 재질이 파손되거나 나일론 섬유의 경우 충분한 내압 성능을 가지지 못하여 고압의 조건에서 다이아프램이 파손되거나 찢어지는 문제가 발생한다.
종래 다이아프램은 작은 찢어짐이 발생하는 경우, 다이아프램은 자동차에 장착되어 반복 작동하는 과정에서 찢어짐이 더욱 증대되고, 인장강도(tensile strength)가 약 1,000MPa 이하 정도로 충분한 강도를 갖지 못하여 다이아프램의 반복적인 사용 및 공기압의 증가시 다이아프램이 터지는 등 파손이 발생하여 부품의 교체 주기가 짧은 문제점이 있다. 이로 인하여 결국에는 부스터의 기능을 수행하지 못하여, 안전사고로 이어지고 인명을 초래하는 문제점이 있다.
국내 공개특허 제10-2006-0005231호 국내 공개특허 제10-2014-0075943호
종래 다이어프램은 전체에 걸쳐서 동일한 재질로 이루어져 있는데, 플런저 밸브(입력축)의 반복적인 전후진 동작시 하중이 집중되는 곳은 다이어프램의 중앙부이므로, 이 부분이 취약해지는 문제가 있는바,
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 고안한 것으로, 브레이크 부스터에서 변압실과 진공실 사이를 나누는 브레이크 부스터용 다이아프램에 있어서, 중심부에 원형 삽입홀이 형성되고, 원형 삽입홀의 내주면에 브레이크 부스터의 밸브 바디와 연결되는 환형의 제1 돌출부가 형성되며, 외곽에 브레이크 부스터의 하우징과 연결되는 환형의 제2 돌출부가 형성되고, 제1 돌출부와 제2 돌출부를 연결하는 위치에 플렉시블한 팽창부(혹은 텐션부)가 형성되되, 브레이크 부스터의 플런저 밸브(입력축) 전진 및 후진 운동시, 공기압에 의하여 팽창부가 전후 방향으로 가변되면서 제1 돌출부가 제2 돌출부 안으로 관통하여 전후 방향으로 이동하여서 찢어짐 및 파손이 방지될 수 있으며, 중앙 취약부위의 피로수명을 증가시켜 내구성을 증대함으로써, 다이아프램의 기밀 불량을 미연에 방지할 수 있는 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램, 벨로프램 및 그 다이아프램, 벨로프램 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 브레이크 부스터에서 변압실과 진공실 사이를 나누는 다이아프램, 벨로프램에 있어서, 중심부에 원형 삽입홀이 형성되고, 상기 원형 삽입홀의 내주면에 브레이크 부스터의 밸브 바디와 연결되는 환형의 제1 돌출부; 외곽에 브레이크 부스터의 하우징과 연결되고 중심부에 원형 삽입홀이 형성되는 환형의 제2 돌출부; 및 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부를 연결하는 위치에 형성되는 플렉시블한 팽창부;를 포함하는 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램, 벨로프램을 제공한다.
또한, 브레이크 부스터의 플런저 밸브(입력축) 전진 및 후진 운동시, 공기압에 의하여 상기 팽창부가 전후 방향으로 가변되면서 상기 제1 돌출부가 상기 제2 돌출부 안으로 관통하여 전후 방향으로 이동하여서 찢어짐 및 파손이 방지될 수 있다.
또한, 상기 팽창부는 폴딩되거나 언폴딩되는 구조이며, 상기 제1 돌출부의 내주면에 제1 단턱(보강리브)이 형성되고, 상기 제2 돌출부의 내주면에 제2 단턱(보강리브)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 팽창부는 상하 고무시트 사이에 폴리에스테르 천이 삽입된 원형 구조로 형성되며, 상기 폴리에스테르 천은 탄소 섬유 2개를 날실 및 씨실로 구성하여 서로 교차하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명은 브레이크 부스터에서 변압실과 진공실 사이를 나누는 다이아프램, 벨로프램의 제조방법에 있어서, 생지 고무재로 이루어지고, 내주면에 원형 삽입홀이 형성된 환형의 제1 돌출부를 성형하는 제1단계; 생지 고무재로 이루어지고, 내주면에 원형 삽입홀이 형성되며, 상기 제1 돌출부의 직경보다 상대적으로 작게 환형의 제2 돌출부를 성형하는 제2단계; 상하 고무시트 사이에 폴리에스테르 천이 삽입된 원형 구조로 팽창부를 성형하는 제3단계; 및 접착제를 상기 팽창부 양단에 도포한 후에, 상기 팽창부 양단을 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부에 접착하며, 100-120℃ 열처리 및 프레싱 가공(열융착)하여 제품을 완성하는 제4단계;를 포함하는 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램 제조방법을 제공한다.
한편, 본 발명은 브레이크 부스터에서 변압실과 진공실 사이를 나누는 다이아프램, 벨로프램에 있어서, 중심부에 원형 삽입홀이 형성되고, 브레이크 부스터의 밸브 바디와 연결되는 환형의 제1 돌출부; 내주면에 원형 삽입홀이 형성되고, 외곽에 브레이크 부스터의 하우징과 연결되는 환형의 제2 돌출부; 및 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부 사이에 형성되는 환형의 팽창부;를 포함하되, 상기 팽창부는 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부보다 상대적으로 돌출되게 형성되는 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램을 제공한다.
상기 다이아프램, 벨로프램의 하면에는 스프링 등과 같은 탄성체를 배치하여 공기압에 의하여 상기 다이아프램의 전진 및 후진을 지지할 수 있다.
예를 들어, 상기 다이아프램, 벨로프램의 하강 후, 공기가 빠져나가게 되면, 탄성체의 복귀력에 의하여 상기 다이아프램, 벨로프램을 원상태로 복귀시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 브레이크 부스터의 플런저 밸브(입력축) 전진 및 후진 운동시, 공기압에 의하여 팽창부가 전후 방향으로 가변되면서 제1 돌출부가 제2 돌출부 안으로 관통하여 전후 방향으로 이동하여서 찢어짐 및 파손이 방지될 수 있으며, 중앙 취약부위의 피로수명을 증가시켜 내구성을 증대함으로써, 다이아프램의 기밀 불량을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 종래 브레이크 부스터용 다이아프램를 도시한 단면도
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램, 벨로프램을 도시한 사시도
도 3은 도 2의 정면도
도 4는 도 3의 좌측면도
도 5는 도 3의 종단면도
도 6은 도 2의 팽창부 전후 방향 가변을 도시한 종단면도
도 7은 본 발명의 변형 예에 따른 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램, 벨로프램을 도시한 종단면도
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램, 벨로프램 제조방법을 도시한 순서도
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램, 벨로프램을 도시한 사시도
도 10은 도 9의 종단면도
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램, 벨로프램에 대하여 설명한다.
본 발명의 브레이크 부스터는 진공과 대기압의 차이를 이용하여 입력축에 가해진 제동력을 배가하여 출력축으로 전달하는 장치로서, 브레이크 부스터는 하우징(10)과, 하우징(10) 내부에 마련되는 밸브 바디(40)와, 일단이 하우징(10)에 연결되고 중앙이 밸브 바디(40)에 고정되는 다이어프램(100,200)을 포함한다. 다이어프램(100,200)은 브레이크 부스터에서 변압실과 진공실 사이를 나누는 역할을 한다. 브레이크 부스터의 구성은 도 1을 참조하기로 한다.
상기 하우징(10) 내부는 다이어프램, 벨로프램(20)에 의하여 변압실(미도시)과 진공실(미도시)로 구획된다. 브레이크 부스터는 입력축(플런저 밸브)을 통한 입력에 따라 진공실(미도시)에는 부압이, 변압실(미도시)에는 대기압이 작용한다.
다이어프램, 벨로프램(100)은 본 발명의 제1 실시 예를 도시한 것이고, 다이어프램, 벨로프램(200)은 제2 실시 예를 도시한 것이다.
우선, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램, 벨로프램을 도시한 사시도, 도 3은 도 2의 정면도, 도 4는 도 3의 좌측면도, 도 5는 도 3에서, 팽창부 전후 방향 가변을 도시한 종단면도, 도 6은 본 발명의 변형 예에 따른 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램, 벨로프램을 도시한 종단면도이다.
위 도면을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 다이어프램, 벨로프램(100)은 중심부에 원형 삽입홀(101)이 형성되고, 상기 원형 삽입홀(101)의 내주면에 브레이크 부스터의 밸브 바디와 연결되는 환형의 제1 돌출부(110); 외곽에 브레이크 부스터의 하우징과 연결되고 중심부에 원형 삽입홀(102)이 형성되는 환형의 제2 돌출부(120); 및 상기 제1 돌출부(110)와 상기 제2 돌출부(120)를 연결하는 위치에 형성되는 플렉시블한 팽창부(130); 를 포함한다.
또한, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 다이어프램, 벨로프램(100)에서는, 브레이크 부스터의 플런저 밸브 전진 및 후진 운동시, 공기압에 의하여 상기 팽창부(130)가 전후 방향으로 가변되면서, 제1 돌출부(110)가 제2 돌출부(120) 안으로 관통하여 전후 방향으로 이동하여서 찢어짐 및 파손이 방지될 수 있다.
즉, 브레이크 부스터에서, 플런저 밸브(입력축 혹은 피스톤)을 통한 입력에 따라 진공실(미도시)에는 부압이 작용하고, 변압실(미도시)에는 대기압이 작용하므로, 압력차에 따라 상기 팽창부(130)가 상부 또는 하부 방향으로 이동함에 따라 다이아프램의 찢어짐 및 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 팽창부(130)는 폴딩되거나 언폴딩되는 구조로서 신축성 부재로 이루어지며, 상기 제1 돌출부(110)의 내주면에 제1 단턱(보강리브)(111)이 형성되고, 상기 제2 돌출부(120)의 내주면에 제2 단턱(보강리브)(121)이 형성될 수 있다.
상기 제1 단턱(보강리브)(111) 및 제2 단턱(보강리브)(121)은 제1 돌출부(110) 및 제2 돌출부(120)의 강성을 높여서 다이아프램의 사용수명을 연장하는 효과가 있다.
또한, 팽창부(130)의 두께(t)는 1-3㎜로 형성될 수 있으며, 팽창부(130)는 하우징의 변압실과 진공실 사이에서 변압실에 대기가 유입될 때 배력을 전달시키는 역할을 한다.
상기 팽창부(130)는 상하 고무시트(131,132) 사이에 폴리에스테르 천(133)이 삽입된 원형 구조로 형성되며, 폴리에스테르 천(133)은 탄소 섬유 2개를 날실 및 씨실로 구성하여 서로 교차하도록 구성될 수 있다.
폴리에스테르 천(133)은 서로 다른 직조 방향을 가져 가로세로 방향뿐만 아니라 사선 방향까지 응력을 견디도록 하는 것이 바람직하다. 뿐만 아니라, 상기 직조 방향이 동일하다고 하더라도 다이아프램의 제조시 직조 방향이 45° 기울어지도록 재단(裁斷) 및 배치하여 직조 방향이 상이한 것과 동일 내지 유사한 효과를 달성할 수 있다.
또한, 다이아프램(100)의 제1 돌출부(110)와 제2 돌출부(120) 안에는 환형의 보강 탄소 섬유(140)를 구비할 수 있다(도 6 참조).
상기 보강 탄소 섬유(140)는 인서트 방식으로 제1 돌출부(110)와 제2 돌출부(120) 안에 형성될 수 있는데, 인장강도(tensile strength)가 약 1,000MPa 이상으로 충분한 강도를 가지고 있어 다이아프램의 반복적인 사용 및 공기압의 증가시 다이아프램이 터지는 등 파손이 발생하여 부품의 교체 주기가 짧은 문제점을 해소할 수 있다.
또한, 제1 돌출부(110)와 제2 돌출부(120) 안에는 환형의 보강 탄소 섬유(140)를 구비하여, 3bar를 초과하는 공기압이 주입되는 경우 장시간 작동시 다이아프램이 파손되는 종래의 문제점을 해소할 수 있다.
본 발명의 보강 탄소 섬유(140)은 인장강도(tensile strength)의 범위가 3,500 내지 7,000 MPa이고, 인장탄성율(tensile modulus)의 범위가 200 내지 700 MPa 인 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 보강 탄소 섬유(140)를 이용한 다이아프램은, 5 내지 6 bar에서도 안정적으로 작동할 수 있다.
또한, 팽창부(130)의 표면에 주름부(벨로우즈)(150)를 형성하여서, 브레이크 부스터의 플런저 밸브(입력축) 전진 및 후진 운동시, 공기압에 의하여 상기 팽창부(130)가 전후 방향으로 가변되는 경우, 팽창부(130)가 전후 방향으로 용이하게 가변됨으로써, 찢어짐 및 파손을 더욱 효율적으로 방지할 수 있다(도 6 참조).
또한, 다이아프램의 팽창부(130)에서, 상하 고무시트(131,132) 사이에 폴리에스테르 천(133)이 삽입된 원형 구조로 형성되는데, 상기 폴리에스테르 천(133)은 인서트 성형(insert molding)에 의해 상하 고무시트(131,132) 사이에 매설하여 성형할 수 있다.
상기 팽창부(130)는, 일측에 제1플랜지(131a)가 형성되고 타측에 제2 플랜지(132a)가 형성되어, 각각 제1 돌출부(100)와 제2 돌출부(120)에 접합될 수 있다.
상기 제2 플랜지(132a)에는 라운딩부(R)이 형성됨으로써, 팽창부(130)의 신축성을 높이고 내구성을 높일 수 있으며, 찢어짐 및 파손 방지 효과를 더욱 높이고, 다이아프램의 기밀 불량을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 다이아프램, 벨로프램의 형상을 사다리꼴로 채용할 수 있는데, 이러한 이유는 아래와 같다.
(a) 다이아프램을 구비한 브레이크 부스터(혹은 진공개폐밸브)에서, 플런저 밸브(입력축)의 외주면의 외주지름이 소정의 간격을 가진 부분만큼 실린더의 내경보다 작고, 다이아프램의 팽창부(130)이 플런저 밸브의 상사점의 위치까지 플런저 밸브의 구동에 수반하여 충분히 늘어날 수 있다.
(b) 브레이크 부스터(혹은 진공개폐밸브)에서, 팽창부(130)가 신축 가능한 재질(플렉시블 재질)로 구성되고, 더 나아가 주름부(150)를 형성하여서 플런저 밸브(입력축)의 축방향으로 경사면을 형성하여서, 브레이크 부스터에서, 입력축(플런저 밸브)을 통한 입력에 따라 진공실(미도시)에는 부압이 작용하고, 변압실(미도시)에는 대기압이 작용하므로, 압력차에 따라 팽창부(130)가 상부 또는 하부 방향으로 이동함에 따라 다이아프램의 찢어짐 및 파손을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램, 벨로프램 제조방법을 도시한 순서도이다.
위 도면을 참조하면, 본 발명은 브레이크 부스터에서 변압실과 진공실 사이를 나누는 다이아프램, 벨로프램의 제조방법에 있어서, 생지 고무재로 이루어지고, 내주면에 원형 삽입홀(101)이 형성된 환형의 제1 돌출부(101)를 성형하는 제1단계(S10); 생지 고무재로 이루어지고, 내주면에 원형 삽입홀(102)이 형성되며, 상기 제1 돌출부(110)의 직경보다 상대적으로 작게 환형의 제2 돌출부(120)를 성형하는 제2단계(S20); 상하 고무시트(131,132) 사이에 폴리에스테르 천(133)이 삽입된 원형 구조로 팽창부를 성형하는 제3단계(S30); 및 접착제(미도시)를 상기 팽창부(130) 양단에 도포한 후에, 상기 팽창부(130) 양단을 상기 제1 돌출부(110)와 상기 제2 돌출부(120)에 접착하며, 100-120℃ 열처리 및 프레싱 가공(열융착)하여 제품을 완성하는 제4단계(S40); 를 포함하는 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램 제조방법을 제공한다.
즉, 상기 제1단계(S10)에서는, 금형 안에 생지 고무원료를 주입하고, 내주면에 원형 삽입홀(101)이 형성된 환형의 제1 돌출부(101)를 성형한다.
상기 제2단계(S20)에서는, 금형 안에 생지 고무원료를 주입하고, 내주면에 원형 삽입홀(102)이 형성되며, 상기 제1 돌출부(110)의 직경보다 상대적으로 작게 환형의 제2 돌출부(120)를 성형한다.
상기 제3단계(S30)에서는, 상하 고무시트(131,132) 사이에 폴리에스테르 천(133)이 삽입된 원형 구조로 팽창부를 성형한다.
상기 제4단계(S40)에서는, 접착제(미도시)를 상기 팽창부(130) 양단에 도포한 후에, 상기 팽창부(130) 양단을 상기 제1 돌출부(110)와 상기 제2 돌출부(120)에 접착하며, 100-120℃ 열처리 및 프레싱 가공(열융착)하여 제품을 완성한다.
상기 팽창부(130)는, 일측에 제1플랜지(131a)가 형성되고 타측에 제2 플랜지(132a)가 형성되어, 각각 제1 돌출부(100)와 제2 돌출부(120)에 접합된다.
또한, 팽창부(130)는 신축성을 가지는 합성 수지, 예를 들면 고무(TPE, SBR)로 형성될 수 있으며, 브레이크 부스터의 하우징에 연결되는 제2 돌출부(120)와 브레이크 부스터의 밸브 바디에 연결되는 제1 돌출부(110) 사이에 마련된다.
또한, 본 발명의 다이아프램, 벨로프램은 PET 소재 (polyethylene terephthalate)로 이루어질 수 있는데, PET 소재는 상대적으로 밀도가 높은 폴리에스터 수지로 결정성 또는 비결정성 열가소성 플라스틱이다. 비결정성 PET의 특성은 높은 투명성을 가지며, 결정성 PET는 높은 경도, 강성 및 강도 그리고 우수한 슬라이딩 특성과 내마모성 (POM과 비교시)의 특성을 가지고, 우수한 크리프 강도, 낮은 수분 흡수율 등의 열적특성과 우수한 치수 안정성으로 인해, PET 소재는 복잡한 부품과 치수 정밀도 및 표면 품질이 까다로운 분야에 매우 적합하다.
본 발명의 다이아프램은 PET 90 데니아 정도의 것을 사용하고, NBR 32㎏, 카본 25㎏, 오일 72㎏을 배합 제조하고, 천농 접착제를 이용하여 고무와 접착한 후 열처리(100-120℃)한 후 성형 프레스로 제조할 수 있다.
위 과정을 거쳐 본 발명의 다이어프램은 강도와 강성이 보강된 재질로 반복하중이 작용하는 부위를 보강할 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램, 벨로프램을 도시한 사시도이고, 도 9는 도 8의 종단면도이다.
위 도면을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다이어프램, 벨로프램(200)은 중심부에 원형 삽입홀(201)이 형성되고, 브레이크 부스터의 밸브 바디와 연결되는 환형의 제1 돌출부(210); 내주면에 원형 삽입홀(202)이 형성되고, 외곽에 브레이크 부스터의 하우징과 연결되는 환형의 제2 돌출부(220); 및 상기 제1 돌출부(210)와 상기 제2 돌출부(220) 사이에 형성되는 환형의 팽창부(230);를 포함하되, 상기 팽창부(130)는 상기 제1 돌출부(210)와 상기 제2 돌출부(220)보다 상대적으로 돌출되게 형성된다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 다이어프램, 벨로프램(200)에서는, 브레이크 부스터의 플런저 밸브(입력축) 전진 및 후진 운동시, 공기압에 의하여 상기 팽창부(230)가 전후 방향으로 가변되면서 찢어짐 및 파손이 방지될 수 있다.
즉, 브레이크 부스터에서, 플런저 밸브(입력축)을 통한 입력에 따라 진공실(미도시)에는 부압이 작용하고, 변압실(미도시)에는 대기압이 작용하므로, 압력차에 따라 상기 팽창부(130)가 눌려지거나 탄성 복원됨에 따라 다이아프램의 찢어짐 및 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 브레이크 부스터의 플런저 밸브(입력축) 전진 및 후진 운동시, 공기압에 의하여 팽창부가 전후 방향으로 가변되면서 제1 돌출부가 제2 돌출부 안으로 관통하여 전후 방향으로 이동하여서 찢어짐 및 파손이 방지될 수 있으며, 중앙 취약부위의 피로수명을 증가시켜 내구성을 증대함으로써, 다이아프램의 기밀 불량을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시 예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
본 실시 예에서 브레이크 부스터의 변압실과 진공실은 공지공용의 구성에 해당하므로 이에 대하여 구체적으로 도시하거나 설명하지 않으며, 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
'제1', '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 상하 등과 같은 표현은 도면에 보이는 것을 기준으로 설명의 편의를 위해서 임으로 정의한 것으로, 전후 등으로 대체될 수 있다.
또한, 본 실시 예에서는 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램에 대해서만 도시하고 설명하고 있으나, 본 발명의 기술은 다이아프램 뿐만아니라 벨로프램(bellofram)에도 동일하게 적용할 수 있다. 벨로프램(bellofram)은 압력을 변위로 변환하는 프로세스용 변환기의 하나로, 벨로즈와 다이어프램 양쪽의 장점을 갖는다.
이상 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
100: 본 발명의 제1 실시 예에 따른 다이아프램, 벨로프램
101: 원형 삽입홀
102: 원형 삽입홀
110: 제1 돌출부
111: 제1 단턱(보강리브)
120: 제2 돌출부
121: 제2 단턱(보강리브)
130: 팽창부
131, 132: 상하 고무시트
133: 폴리에스테르 천
140: 보강 탄소 섬유
150: 주름부(벨로우즈)
200: 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다이아프램, 벨로프램
210: 제1 돌출부
220: 제2 돌출부
230: 팽창부

Claims (7)

  1. 브레이크 부스터에서 변압실과 진공실 사이를 나누는 다이아프램 및 벨로프램에 있어서,
    중심부에 원형 삽입홀(101)이 형성되고, 상기 원형 삽입홀(101)의 내주면에 브레이크 부스터의 밸브 바디와 연결되는 환형의 제1 돌출부(110);
    외곽에 브레이크 부스터의 하우징과 연결되고, 중심부에 원형 삽입홀(102)이 형성되는 환형의 제2 돌출부(120); 및
    상기 제1 돌출부(110)와 상기 제2 돌출부(120)를 연결하는 위치에 형성되는 플렉시블한 팽창부(130);를 포함하는 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램 및 벨로프램 .
  2. 제1항에 있어서,
    브레이크 부스터의 입력축(플런저 밸브) 전진 및 후진 운동시, 공기압에 의하여 상기 팽창부(130)가 전후 방향으로 가변되면서 상기 제1 돌출부(110)가 상기 제2 돌출부(120) 안으로 관통하여 전후 방향으로 이동하여서 찢어짐 및 파손이 방지되는 것을 특징으로 하는 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램 및 벨로프램.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 팽창부(130)는 폴딩되거나 언폴딩되는 구조이며, 상기 제1 돌출부(110)의 내주면에 제1 단턱(보강리브)(111)이 형성되고, 상기 제2 돌출부(120)의 내주면에 제2 단턱(보강리브)(121)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램 및 벨로프램.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 팽창부(130)는 상하 고무시트(131,132) 사이에 폴리에스테르 천(133)이 삽입된 원형 구조로 형성되며, 상기 폴리에스테르 천(133)은 탄소 섬유 2개를 날실 및 씨실로 구성하여 서로 교차하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램 및 벨로프램.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 돌출부(110) 및 상기 제2 돌출부(120) 안에 보강 탄소 섬유(140)가 설치되며, 상기 팽창부(130)의 표면에 주름부(벨로우즈)(150)가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램, 벨로프램.
  6. 브레이크 부스터에서 변압실과 진공실 사이를 나누는 다이아프램의 제조방법에 있어서,
    생지 고무재로 이루어지고, 내주면에 원형 삽입홀(101)이 형성된 환형의 제1 돌출부(101)를 성형하는 제1단계(S10);
    생지 고무재로 이루어지고, 내주면에 원형 삽입홀(102)이 형성되며, 상기 제1 돌출부(110)의 직경보다 상대적으로 작게 환형의 제2 돌출부(120)를 성형하는 제2단계(S20);
    상하 고무시트(131,132) 사이에 폴리에스테르 천(133)이 삽입된 원형 구조로 팽창부(130)를 성형하는 제3단계(S30); 및
    접착제를 상기 팽창부(130) 양단에 도포한 후에, 상기 팽창부(130) 양단을 상기 제1 돌출부(110)와 상기 제2 돌출부(120)에 접착하며, 100-120℃ 열처리 및 프레싱 가공하여 제품을 완성하는 제4단계(S40); 를 포함하는 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램, 벨로프램 제조방법.
  7. 브레이크 부스터에서 변압실과 진공실 사이를 나누는 다이아프램, 벨로프램에 있어서,
    중심부에 원형 삽입홀(201)이 형성되고, 브레이크 부스터의 밸브 바디와 연결되는 환형의 제1 돌출부(210);
    내주면에 원형 삽입홀(202)이 형성되고, 외곽에 브레이크 부스터의 하우징과 연결되는 환형의 제2 돌출부(220); 및
    상기 제1 돌출부(210)와 상기 제2 돌출부(220) 사이에 형성되는 환형의 팽창부(230);를 포함하되,
    상기 팽창부(230)는 상기 제1 돌출부(210)와 상기 제2 돌출부(220)보다 상대적으로 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동차용 브레이크 부스터의 다이아프램, 벨로프램.

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