WO2014168419A1 - 브레이크 액추에이터 - Google Patents

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WO2014168419A1
WO2014168419A1 PCT/KR2014/003090 KR2014003090W WO2014168419A1 WO 2014168419 A1 WO2014168419 A1 WO 2014168419A1 KR 2014003090 W KR2014003090 W KR 2014003090W WO 2014168419 A1 WO2014168419 A1 WO 2014168419A1
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pressure
spring
pressure chamber
piston
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박한주
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(주)지앤피오토모티브
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    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
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    • B60T17/088—Mounting arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a brake actuator.
  • Vehicle air brake systems such as buses, trucks, trailers and other heavy duty vehicles or the like include brake shoes and drum assemblies operated by actuator assemblies actuated by selectively applying compressed air.
  • Typical air brake actuators include both service brake actuators that apply compressed air to operate the brakes in normal driving conditions, and spring type emergency brake actuators that cause the brakes to actuate when the air pressure is released.
  • the emergency brake actuator has a strong compression spring that forces the brake to apply when the air is released.
  • the pneumatically actuated brake actuator may be of piston type or diaphragm type.
  • the brake actuator two air-operated diaphragm brake actuators, are typically arranged in a tandem vehicle shape, which is an air-operated service brake actuator that activates the vehicle's normal operating brakes. And a spring brake actuator to activate the parking or emergency brake of the vehicle.
  • the service brake actuator and the spring brake actuator have a housing with an elastic diaphragm that divides the interior of the housing into two distinct fluid chambers.
  • the piston brake actuator operates on the same principle as described above, except for the diaphragm, and the piston reciprocates in the cylinder that activates the parking brake of the vehicle.
  • the service brake housing is divided into a pressure chamber and a push rod chamber.
  • the pressure chamber is fluidly connected to a source of compressed air and the push rod chamber is connected to a brake assembly by mounting a push rod to introduce and discharge compressed air into the compressed chamber to drive and release an actuated brake.
  • the push rod reciprocates in and out of the housing.
  • the spring brake housing is divided into a pressure chamber and a spring chamber.
  • the pressure plate is located in a spring chamber between the diaphragm and a strong compression spring whose opposite end abuts the housing.
  • the actuator rod extends through the pressure plate, the diaphragm into the pressure chamber and through a separating wall separating the spring brake actuator from the service brake actuator.
  • An end of the actuator is fluidly connected to the pressure chamber of the service brake actuator.
  • the spring brake actuator pressure is released from the pressure chamber and a large force compression spring pushes the pressure flakes and diaphragm toward the separating wall between the spring brake actuator and the service brake actuator.
  • the pressure chamber is closed to the atmosphere and the compressed air expands the pressure chamber, moves the diaphragm and moves the pressure plate toward the opposite end of the spring brake actuator housing to compress the strong compression spring. It is introduced into the pressure chamber of the spring brake actuator.
  • the spring brake actuator of this design has a problem in that when the spring to which a large compressive force acts is compressed, the pressure chamber increases its volume and the spring chamber decreases its volume, thereby increasing the pressure in the spring chamber.
  • the pressure generated in the spring chamber is further doubled in that the compressed air system for heavy-duty vehicles is operated at industrial standard maximum pressure.
  • the present invention created to solve the above problems to prevent excessive compression of the air pressure, such as the spring chamber or pressure chamber of the air operated brake actuator to ensure the smooth locking and unlocking of the brake, to improve the buckling of the compression spring It is an invention for.
  • the present invention created an upper housing having one end opened and a through hole formed at the other end, a lower housing having one end opened and a through hole formed at the other end, and constrained by combining the upper housing and the lower housing.
  • Coupling housing for connecting, the inner surface of the upper housing is divided into a spring chamber and a pressure chamber piston having a through hole in the center, formed on one side of the piston pressure chamber of the spring chamber and the lower housing through the actuator rod
  • An inner fluid moving hole providing a fluid movement path between the spring, a spring installed inside the spring chamber, and both ends of which are opened so that one end contacts the through hole of the piston, and the other end is inserted into the through hole at the upper end of the coupling housing.
  • the rod and the lower end of the actuator rod, the spring chamber and the lower housing Actuator rod valve for controlling the movement of the fluid between the pressure chamber, Diaphragm for dividing the lower housing into the pressure chamber and the push rod chamber, Pressure plate which moves up and down along the diaphragm in contact with the lower end of the diaphragm, The pressure plate One end is vertically coupled to the lower end and the other end through the through hole of the upper housing to push outwards, air including a piston valve installed in the piston to control the movement of the fluid between the spring chamber and the pressure chamber It is intended to provide an actuated brake actuator.
  • the piston valve is characterized in that when the pressure of the spring chamber or the pressure chamber receives a fluid pressure of a certain level or more, the fluid passes through the piston valve to mitigate the pressure increase in the spring chamber or pressure chamber do.
  • Another object of the present invention is to provide a movable body having the pneumatically actuated brake actuator.
  • the present invention has an effect that can mitigate the compression impact.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic mode of operation of a brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention
  • FIG 3 is a cross-sectional view before the brake actuator is mounted to the moving body as one of the preferred embodiments of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a brake actuator mounted on a vehicle as one of the preferred embodiments of the present invention.
  • Figure 5a is a first cross-sectional view showing the operation of the brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention, when a moving object such as a vehicle is switched from the driving state to the parking state.
  • Figure 5b is a second cross-sectional view showing the operation of the brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention, when a moving object such as a vehicle is switched from the driving state to the parking state.
  • Figure 5c is a third cross-sectional view showing the operation of the brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention, when a moving object such as a vehicle is switched from the driving state to the parking state.
  • Figure 5d is a cross-sectional view showing the operating state of the piston valve in the process of moving the piston through the lower portion through 5c.
  • Figure 6a is a first cross-sectional view showing the operation of the brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention, when a moving object such as a vehicle is switched from the parking state to the driving state.
  • Figure 6b is a second cross-sectional view showing the operation of the brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention, when a moving object such as a vehicle is switched from the parking state to the driving state.
  • Figure 6c is a third cross-sectional view showing the operation of the brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention, when a moving object such as a vehicle is switched from the parking state to the driving state.
  • Figure 6d is a third cross-sectional view showing the operation of the brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention, when a moving object such as a vehicle is switched from the parking state to the driving state.
  • 6E is a cross-sectional view showing a state in which the compressed air of the spring chamber is moved to the actuator rod through the inner fluid moving hole.
  • 6 f is a cross-sectional view showing a state in which air in the spring chamber moves to the second pressure chamber through the actuator rod valve.
  • FIG. 7A is a first cross-sectional view showing operation of a brake actuator as one of other embodiments of the present invention when a moving object such as a vehicle is switched from a parking state to a driving state.
  • FIG. 7B is a second cross-sectional view showing operation of a brake actuator as one of other embodiments of the present invention when a moving object such as a vehicle is switched from a parking state to a driving state;
  • FIG. 7B is a second cross-sectional view showing operation of a brake actuator as one of other embodiments of the present invention when a moving object such as a vehicle is switched from a parking state to a driving state;
  • Figure 7 c is a cross-sectional view showing the operation of the actuator rod valve of the brake actuator as one of other embodiments of the present invention, when a moving object such as a vehicle is switched from the parking state to the driving state.
  • 7D is a third cross-sectional view showing operation of the brake actuator as one of other embodiments of the present invention when a moving object such as a vehicle is switched from a parking state to a driving state;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an operation of locking a brake actuator as one of other embodiments of the present invention when the brake is pressed while driving in a moving body such as a vehicle.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an operation of locking a brake actuator as one of other embodiments of the present invention when the brake is pressed while driving in a moving body such as a vehicle.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention.
  • An object of the present invention is to maintain a constant air pressure in each chamber, such as a spring chamber, and at the same time to be seated smoothly without the center line during compression of the spring.
  • Compression spring 102 is a coil spring, the coil diameter is increased from the bottom to the middle in the height direction of the coil spring, the coil diameter is made smaller from the middle to the top.
  • the lower end of the compression spring 102 is in contact with and supported by the piston 110, and the upper end of the compression spring 102 is formed in an S-shape on the spring brake cover 104 to accommodate the casing bolt assembly 117. It is supported in close contact with the site.
  • the S-shaped curved portion of the spring brake cover 104 constituting the upper housing is formed to be bent along the inner side of the spring brake cover 104, and always prevents the position of the end of the compression spring 102 from moving. Allow the spring to compress while maintaining a constant center axis.
  • the piston 110 is in close contact with the inside of the spring brake cover 104 and serves to divide the spring brake into a first pressure chamber 107 and a spring chamber 109. To this end, the piston 110 is formed in close contact with the inside of the spring brake cover 104.
  • the piston 110 is moved up and down by the fluid, such as air entering through the air supply hole 123.
  • a piston valve 103 is formed in the piston 110 to regulate the flow of fluid such as air between the first pressure chamber 107 and the spring chamber 109 chamber in the spring brake cover 104.
  • the piston valve 103 is closed when there is pressure of air, open when there is no pressure to ensure the free flow of fluid, such as air. That is, by adjusting the piston 110 to move the air in each chamber between the chambers in the process of moving up and down in accordance with the locking and unlocking of the brake to prevent the excessive pressure in each chamber, the brake is smooth and smooth Ensure the release operation.
  • the piston valve 103 is a fluid in the spring chamber 109 or the first pressure chamber 107 or the first when the pressure of the spring chamber 109 or the first pressure chamber 107 exceeds a predetermined threshold hold pressure Moving from the pressure chamber 107 to the spring chamber 109 to maintain a constant pressure inside each chamber.
  • the piston valve 103 is not opened to the outside, but is opened through the piston 110. Therefore, while maintaining the air pressure of the spring chamber 109 or the first pressure chamber 107 is not affected by the external environment, the brake actuator is less likely to be corroded or damaged by contamination of external moisture, salt, etc. .
  • an inner fluid moving hole 124 is formed at one side of the piston 110.
  • the inner fluid movement hole 124 also serves to maintain a constant pressure in the spring chamber 109. Specifically, the inner fluid moving hole 124 serves to move the excess air of the spring chamber 109 to the second pressure chamber 108 through the actuator rod 121 and to discharge it to the outside of the brake actuator. .
  • a hollow actuator rod 121 is formed in the inner through hole of the piston 110.
  • One end of the hollow actuator rod 121 is in contact with and supported by the lower end of the piston 110, the other end is formed in contact with and supported by the diaphragm 111 through the through hole of the adapter housing 105.
  • An actuator rod valve 122 is formed at the lower end of the actuator rod 121.
  • Actuator rod valve 122 serves to control the process of discharging the fluid, such as air moving through the above-mentioned piston valve 103 or the inner fluid movement hole 124 to the second pressure chamber (108). Specifically, the air pressure inside the spring chamber 109 is adjusted by repeating the locking or releasing of the actuator rod valve 122.
  • the brake actuator includes a piston valve 103, an inner fluid movement hole 124, and an actuator rod valve 122, so that the air pressure in each chamber exceeds a predetermined pressure. It prevents the air flow and freely regulates the flow of air between the chambers to ensure smooth locking and unlocking of the brakes.
  • a casing bolt assembly 117 is formed from the outside of the spring brake cover 104 to the inside.
  • the casing bolt assembly 117 is composed of an adjusting nut 101 screwed to the casing bolt 119.
  • the casing bolt assembly 117 has a casing bolt 119 and a casing bolt head 118 disposed inside the hollow actuator rod 121, and the other end of the casing bolt 119 through the axial opening. Is threaded through the collar 120 in a substantially sealed manner.
  • the adjusting nut 101 is permanently fixed on the casing bolt 119.
  • the casing bolt assembly 117 is used to mechanically contract and support the compression spring to which the large force of the compressed avalanche acts.
  • the casing bolt 119 By rotating the adjustment nut 101, it is possible for the casing bolt 119 to be unscrewed in the spring brake housing. As the cage bolt 119 retracts, the cage bolt head 118 contacts the bearing at the upper end of the actuator rod 121 which retracts the actuator and the pressure plate along the cage bolt 119 to compress the spring. do.
  • the casing of a compression spring with high force is known and is used for mechanical release of the brake and / or during assembly of the brake actuator in the event of a broken or missing compressed air system.
  • the lower portion of the spring brake cover 104 has an adapter housing 105 formed to be coupled to the service brake cover 106.
  • the adapter housing 105 has a through hole therein, and the actuator rod 121 is in contact with and supported by the diaphragm 111 in the service brake cover 106 through the through hole.
  • the sealing assembly 114 is formed at the outside of the hollow actuator rod 121 to prevent the fluid from leaking in the portion where the hollow actuator rod 121 is in contact with the adapter housing 105.
  • the lower end of the hollow actuator rod 121 is provided with an actuator rod valve 122 for injecting air into the second pressure chamber 108.
  • the diaphragm 111 is contacted and supported by the pressure plate 112 to divide the service brake cover 106 into a second pressure chamber 108 and a push rod 113 chamber. ) Is formed.
  • the pressure plate 112 is supported by the push rod 113, and serves to transfer the movement according to the air pressure of the diaphragm 111 to the push rod 113. Therefore, the diaphragm 111 moves the pressure plate 112 up and down in accordance with the adjustment of the elastic force of the compression spring 102 in the spring chamber 109 and the air pressure in the pressure chamber, so that the service brake cover 106 is closed.
  • the push rod 113 formed through the one end is to control the operation of the brake.
  • the outer surface of the brake actuator may be collectively referred to as the housing 115 through the spring brake cover 104, the adapter housing 105, and the service brake cover 106.
  • FIG. 2 is a schematic mode of operation of a brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention.
  • the brake actuator according to the present invention can be largely divided into a state before mounting on the vehicle (before CAG'G, MTG) and a state mounted on the vehicle (UNCAG'G).
  • the vehicle is equipped with a parking state (PARK'G) in which a moving object such as a vehicle locks and stops the brake, a state in which the brake is released by driving the vehicle (PARK'G is released), and the brake actuator is depressed by driving It can be divided into operating status (FOOT BRAKE operation during driving).
  • FIG 3 is a cross-sectional view before mounting the brake actuator to the moving body as one of the preferred embodiments of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a state in which a brake actuator is mounted on a vehicle as one embodiment of the present invention.
  • this step is to release the casing bolt 119 to allow the compression spring 102 to freely contract and expand.
  • the cage bolt 119 is inserted into the brake actuator.
  • a fluid such as air
  • the piston valve 103 is closed and the piston 110 is raised, and the compression spring 102 is naturally contracted.
  • Figure 5a is a first cross-sectional view showing the operation of the brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention, when a moving object such as a vehicle is switched from the driving state to the parking state.
  • This step is still running, the air is injected into the first pressure chamber 107 and the piston valve 103 is locked, the brake is released.
  • Figure 5b is a second cross-sectional view showing the operation of the brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention, when a moving object such as a vehicle is switched from the driving state to the parking state.
  • a fluid such as air in the first pressure chamber 107 flows out through the air supply hole 123. Therefore, the air pressure of the first pressure chamber 107 is reduced, and the compression spring 102 naturally recovers the restoring force to push the piston 110 toward the first pressure chamber 107.
  • the piston valve 103 is opened to allow a portion of the air of the first pressure chamber 107 to move toward the spring chamber 109. Opening of the piston valve 103 allows the piston 110 to move towards the first pressure chamber 107 more smoothly, thus allowing the brake to be smoothly locked.
  • Figure 5c is a third cross-sectional view showing the operation of the brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention, when a moving object such as a vehicle is switched from the driving state to the parking state.
  • the actuator rod 121 in close contact with the piston 110 also goes down together.
  • the diaphragm 111 that is in contact with the actuator rod 121 is also lowered together.
  • the actuator rod 121 is the diaphragm 111 and the pressure plate ( 112 will be pushed together to the bottom.
  • the push rod 113 connected with the pressure plate 112 protrudes out of the brake actuator to lock the brake.
  • Figure 5d is a cross-sectional view showing the operating state of the piston valve in the process of moving the piston through the lower portion through 5c.
  • FIG 5 shows a state in which a fluid such as air moves from the first pressure chamber 107 to the spring chamber 109 through the piston valve 103.
  • a fluid such as air moves from the first pressure chamber 107 to the spring chamber 109 through the piston valve 103.
  • the piston valve 103 is provided to solve the problem.
  • the piston valve 103 is opened at the step of lowering the piston 110 to move some of the air of the first pressure chamber 107 to the spring chamber 109. Therefore, even when the air is not sufficiently discharged into the outflow passage, the piston 110 can be lowered in response to the control command of the brake lock immediately.
  • FIG. 6 is a view illustrating a step of switching the brake from the locked state to the released state again.
  • the brake is released by injecting air into the first pressure chamber 107 and the second pressure chamber 108, and in the present invention, the brake is released more smoothly by using an anti compound (ANTI COMPOUND).
  • an anti compound ANTI COMPOUND
  • the injection and intake of air in each chamber may not be limited to driving the brake actuators only in this way, but may be variously suggested for the smoother operation of the brake actuators.
  • Figure 6a is a first cross-sectional view showing the operation of the brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention, when a moving object such as a vehicle is switched from the parking state to the driving state.
  • a fluid such as air is injected into the first pressure chamber 107 and the second pressure chamber 108 through the air supply hole 123.
  • air is injected into the first pressure chamber 107 and the second pressure chamber 108, the pressure in the chamber is increased to generate a force capable of lifting the piston 110 upward.
  • the piston valve 103 is kept in a locked state, the piston 110 is moved upward more quickly to release the brake locked state.
  • the actuator rod valve 122 is also locked.
  • Figure 6b is a second cross-sectional view showing the operation of the brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention, when a moving object such as a vehicle is switched from the parking state to the driving state.
  • the piston 110 rises and the compression spring 102 is compressed. In this process, the compression of the air in the spring chamber 109 also proceeds. As the piston 110 rises, the actuator rod 121 also rises together.
  • Figure 6c is a third cross-sectional view showing the operation of the brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention, when a moving object such as a vehicle is switched from the parking state to the driving state.
  • Figure 6d is a third cross-sectional view showing the operation of the brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention, when a moving object such as a vehicle is switched from the parking state to the driving state.
  • the push rod 113 is again inserted into the brake actuator and the brake is released in the locked state.
  • the process of raising the push rod 113 may be performed by increasing the vacuum pressure in the second pressure chamber 108 or by providing a restoring spring in the push rod chamber 116, but is not limited thereto.
  • the brake is released to allow a moving object such as a vehicle to travel again.
  • 6E is a cross-sectional view illustrating a state in which the compressed air of the spring chamber moves to the actuator rod through the inner fluid moving hole.
  • 6F is a cross-sectional view illustrating a state in which air in the spring chamber moves to the second pressure chamber through the actuator rod valve.
  • the actuator rod valve 122 may adjust the pressure in the spring chamber 109 by adjusting the movement amount of air moving to the second pressure chamber 108.
  • FIG. 6 a method of releasing the brake by injecting pressure into the first pressure chamber 107 and the second pressure chamber 108 at the same time and then flowing air from the second pressure chamber 108 has been described. Only the pressure chamber 107 may be injected with air to release the brake.
  • the brake actuator of the present invention illustrates the brake unlocking operation referred to as ANTI COMPOUND by placing a buffer step by briefly injecting and discharging air into the second pressure chamber 108 in the middle of the release as the lock is locked. It should be noted that the process of injecting a fluid such as air in FIG. 6 is merely an example to explain the operation of the brake actuator according to the present invention, and is not intended to be limited to this embodiment.
  • FIG. 7A is a first cross-sectional view illustrating operation of a brake actuator as one of other embodiments of the present invention when a moving object such as a vehicle is switched from a parking state to a driving state.
  • the brake is currently locked by protruding the push rod 113 to the maximum so that the disk of the brake FP abuts.
  • air is injected into the first pressure chamber 107 and the second pressure chamber 108 through the air supply hole 123 again to release the brake.
  • both the piston valve 103 and the actuator rod valve 122 are locked.
  • FIG. 7B is a second cross-sectional view showing the operation of the brake actuator as one of other embodiments of the present invention when a moving object such as a vehicle is switched from a parking state to a driving state.
  • the air injection of the first pressure chamber 107 is maintained through the air supply hole 123, and the air of the second pressure chamber 108 flows out through the air supply hole 123. It is in a state. Accordingly, the piston 110 moves to the upper portion of the brake actuator and the rod of the actuator rod 121 also moves together. More specifically, in this step, the piston valve 103 is maintained in a locked state so that the air pressure of the first pressure chamber 107 can be delivered to the compression spring 102 more quickly to constrict the compression spring 102, The actuator rod valve 122 maintains an open state to discharge the air of the spring chamber 109 to the second pressure chamber 108 through the actuator rod 121. Therefore, even when the piston 110 is raised, the air pressure of the spring chamber 109 does not increase, thereby enabling a faster unlocking operation of the brake.
  • FIG. 7C is a cross-sectional view illustrating an operation of an actuator rod valve of a brake actuator as one of other embodiments of the present invention when a moving object such as a vehicle is switched from a parking state to a driving state.
  • FIG. 7D is a third cross-sectional view showing operation of the brake actuator as one of other embodiments of the present invention when a moving object such as a vehicle is switched from the parking state to the running state.
  • Air is continuously injected into the first pressure chamber 107 through the air supply hole 123 so that the piston 110 is fully raised, so that the compression spring 102 is compressed as much as possible, and the second pressure chamber 108 The air is completely outflowed to the outside.
  • the diaphragm 111 and the pressure plate 112 were raised to be in close contact with the lower surface of the adapter housing 105, and the push rod 113 was also completely inserted into the brake actuator to unlock the brake.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an operation of locking the brake actuator as one of the preferred embodiments of the present invention when the brake is pressed while driving in a moving body such as a vehicle.
  • the operation process of the brake actuator has been described in comparison with depressing the brake in a vehicle, but the present invention is not limited thereto, and any movement means using the brake actuator may be used in any mechanism.

Abstract

본 발명은 공기 작동식 브레이크 액추에이터에 관한 것으로, 상세하게는 일단이 개구되고 타단에 관통홀이 형성된 상부하우징, 일단이 개구되고 타단에 관통홀이 형성된 하부하우징, 상기 상부하우징과 하부하우징을 결합하여 구속 연결하는 결합하우징, 상기 상부하우징의 내측면을 스프링 챔버와 압력챔버로 나누는 것으로 중앙에 관통홀을 구비한 피스톤, 상기 피스톤의 일측에 형성되어 액추에이터로드를 통하여 상기 스프링챔버와 상기 하부하우징의 압력챔버간의 유체 이동로를 제공하는 내부유체이동홀, 상기 스프링 챔버 내부에 설치되는 스프링, 양단이 개구되어 일단이 상기 피스톤의 관통홀과 맞닿고, 타단이 상기 결합하우징의 상단에 관통홀로 삽입되는 액추에이터로드, 상기 액추에이터로드의 하단에 설치되어 상기 스프링챔버와 상기 하부하우징의 압력챔버간의 유체의 이동을 조절하는 액추에이터로드 밸브, 상기 하부하우징을 압력챔버와 푸시로드챔버로 나누는 다이아프램, 상기 다이아프램의 하단에 접촉하여 상기 다이아프램을 따라 상하로 움직이는 압력 플레이트, 상기 압력 플레이트 하단에 일단이 수직 결합되고 타단이 상기 하부하우징의 관통홀을 관통하여 외부로 돌출되는 푸시로드, 상기 피스톤에 설치되어 상기 스프링 챔버와 상기 압력 챔버간의 유체의 이동을 조절하는 피스톤 밸브를 포함하여 구성된다.

Description

브레이크 액추에이터
본 발명은 브레이크 액추에이터에 관한 발명이다.
버스, 트럭, 트레일러 및 다른 중장비 차량 또는 이와 유사한 것들과 같은 차량용 공기 브레이크 시스템은 브레이크 슈와, 압축 공기를 선택적으로 가하여 작동되는 액추에이터 조립체에 의해 작동되는 드럼 조립체를 포함한다.
일반적인 공기 브레이크 액추에이터는 압축 공기를 가하여 일반적인 주행 상태에서 브레이크를 작동시키는 서비스 브레이크 액추에이터와, 공기압이 해제되었을 때 브레이크의 작동을 일으키는 스프링 타입의 비상 브레이크 액추에이터를 모두 포함한다.
비상 브레이크 액추에이터는 공기가 해제될 경우 브레이크의 가하도록 강제하는 강한 압축 스프링을 구비한다.
이러한 것은 스프링 브레이크로 지칭된다.
공기 작동식 브레이크 액추에이터는 피스톤 타입이거나 다이아프램 타입일 수 있다.
다이아프램 타입에서, 브레이크 액추에어터, 2개의 공기-작동식 다이아프램 브레이크 액추에이터는 탠덤(tandem) 차량 형상으로 배치되는 것이 일반적인데, 이는 차량의 일반적인 작동 브레이크를 가동시키는 공기 작동식 서비스 브레이크 액추에이터와, 차량의 주차 또는 비상 브레이크를 가동시키는 스프링 브레이크 액추에이터를 포함한다.
서비스 브레이크 액추에이터와 스프링 브레이크 액추에이터는 하우징의 내부를 2개의 구별되는 유체 챔버로 나누는 탄성의 다이아프램을 가진 하우징을 구비한다.
한편으로, 피스톤 브레이크 액추에이터는 다이아프램을 제외하고, 전술한 바와 같이 동일한 원리로 작동하며, 피스톤은 차량의 주차 브레이크를 가동시키는 실린더에서 왕복동 운동한다.
일반적인 서비스 브레이크 액추에이터에서, 서비스 브레이크 하우징은 압력챔버와 푸시로드챔버로 나뉜다.
상기 압력 챔버는 압축된 공기의 소스에 유체 유동 가능하게 연결되며 상기 푸시 로드 챔버는 푸시 로드를 장착하여 브레이크 조립체에 연결되어 압축된 공기를 압축된 챔버에 도입하고 배출시키는 것은 작동 브레이크를 구동하고 해제시키는 하우징 내외부로 푸시로드를 왕복동 운동시킨다.
일반적인 스프링 브레이크 액추에이터에서, 상기 스프링 브레이크 하우징은 압력 챔버와 스프링 챔버로 나누어 진다.
압력 플레이트는 그 대향 단부가 하우징에 접하는 강한 압축 스프링과 다이아프램 사이의 스프링 챔버에 위치된다.
공지의 형상으로서 액추에이터 로드는 압력 플레이트, 다이아프램을 통하여 압력 챔버로 연장되며 상기 서비스 브레이크 액추에이터로부터 스프링 브레이크 액추에이터를 분리하는 분리 벽을 통하여 연장된다.
상기 액추에이터의 단부는 서비스 브레이크 액추에이터의 압력 챔버에 유체유동가능하게 연결된다.
주차 브레이크를 가동시킬 때, 스프링 브레이크 액추에이터 압력은 압력 챔버로부터 배출되며 큰 힘의 압축 스프링은 압력 플레이크 및 다이아프램을 스프링 브레이크 액추에이터와 서비스 브레이크 액추에이터 사이의 분리 벽을 향하여 밀어주게 된다.
이러한 위치에서, 상기 압력 플레이트에 연결된 액추에이터 로드는 주차 또는 비상용 브레이크를 가동시키고 따라서 이동하지 않도록 차량을 강제하도록 푸시된다.
주차 브레이크를 해제하기 위하여, 상기 압력 챔버는 대기에 대하여 폐쇄되며 압축된 공기는 압력 챔버를 신장시키고 다이아프램을 이동시키며 스프링 브레이크 액추에이터 하우징의 대향 단부를 향하여 압력 플레이트를 이동시켜서 강한 압축 스프링을 압축하는 스프링 브레이크 액추에이터의 압력 챔버로 도입된다.
그러나, 이러한 디자인의 스프링 브레이크 액추에이터는 큰 압축력이 작용하는 스프링이 압축되면 압력 챔버는 그 부피가 증가하게 되고 스프링 챔버는 그 부피가 감소하게 되어 스프링 챔버에서 압력이 증가되는 문제점이 있다.
또한, 중장비 차량을 위한 압축 공기 시스템은 산업용 표준 최대 압력에서 작동하게 된다는 점에서 스프링 챔버에 발생된 압력은 더욱 배가된다.
스프링의 결합된 압력과 스프링 챔버에서의 공기 압력의 증가는 브레이크가 적절하게 작동하는 최대치에 접근할 수 없다.
따라서, 상기 스프링의 압력과 관련된 결합된 힘과 스프링 챔버의 발생된 압력이 최대 압력으로 가해진 힘에 접근하게 되면, 브레이크는 해제가 불가능하게 되어 만족스럽지 못한 상태인 부분적으로만 해제되거나, 매우 느리게 해제될 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출된 본 발명은 공기 작동식 브레이크 액추에이터의 스프링챔버나 압력챔버 등의 공기압의 압축과다를 방지하여 브레이크의 원활한 잠금과 해제를 보장하고, 압축 스프링의 좌굴 현상을 개선하기 위한 발명이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 창출된 본 발명은 일단이 개구되고 타단에 관통홀이 형성된 상부하우징, 일단이 개구되고 타단에 관통홀이 형성된 하부하우징, 상기 상부하우징과 하부하우징을 결합하여 구속 연결하는 결합하우징, 상기 상부하우징의 내측면을 스프링 챔버와 압력챔버로 나누는 것으로 중앙에 관통홀을 구비한 피스톤, 상기 피스톤의 일측에 형성되어 액추에이터로드를 통하여 상기 스프링챔버와 상기 하부하우징의 압력챔버간의 유체 이동로를 제공하는 내부유체이동홀, 상기 스프링 챔버 내부에 설치되는 스프링, 양단이 개구되어 일단이 상기 피스톤의 관통홀과 맞닿고, 타단이 상기 결합하우징의 상단에 관통홀로 삽이되는 액추에이터로드, 상기 액추에이터로드의 하단에 설치되어 상기 스프링챔버와 상기 하부하우징의 압력챔버간의 유체의 이동을 조절하는 액추에이터로드 밸브,상기 하부하우징을 압력챔버와 푸시로드챔버로 나누는 다이아프램, 상기 다이아프램의 하단에 접촉하여 상기 다이아프램을 따라 상하로 움직이는 압력 플레이트, 상기 압력 플레이트 하단에 일단이 수직 결합되고 타단이 상기 상부하우징의 관통홀을 관통하여 외부로 돌출되는 푸시로드, 상기 피스톤에 설치되어 상기 스프링 챔버와 상기 압력 챔버간의 유체의 이동을 조절하는 피스톤 밸브를 포함하는 공기 작동식 브레이크 액추에이터를 제공하고자 한다.
또한, 상기 피스톤 밸브는 상기 스프링 챔버 또는 압력 챔버의 압력이 일정 수준 이상의 유체 압력을 받을 때, 상기 스프링 챔버 또는 압력 챔버에서의 압력증가를 완화하도록 상기 피스톤 밸브를 통하여 유체가 통과하게 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스프링이 센터라인을 유지하면서 스프링의 선간 간섭이 없이 안착하도록 상기 상부하우징의 케이싱볼트가 수용되는 구간을 에스자 굴곡으로 형성하는 것을 특징으로 하는 공기 작동식 브레이크 액추에이터를 제공하고자 한다.
또한, 상기 공기 작동식 브레이크 액추에이터를 구비한 이동체를 제공하고자 한다.
본 발명에 의한 브레이크 액추에이터에 의하면 압축 스프링의 안착을 부드럽게 유도하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 압축충격을 완화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 피스톤밸브를 통하여 브레이크 액추에이터가 보다 빨리 잠금상태로 전환될 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 내부유체이동홀 및 액추에이터로드 밸브를 통하여 스프링챔버의 공기압을 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 브레이크가 잠금상태에서 해제상태로 전환시 보다 빨리 전환되도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 개략적인 작동 모드도.
도 3은 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터가 이동체에 마운트되기 전의 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터가 차량에 장착된 상태의 단면도.
도 5 a는 차량 등의 이동체가 주행상태에서 주차상태로 전환되는 경우, 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작을 나타내는 제1단면도.
도 5 b는 차량 등의 이동체가 주행상태에서 주차상태로 전환되는 경우, 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작을 나타내는 제2단면도.
도 5 c는 차량 등의 이동체가 주행상태에서 주차상태로 전환되는 경우, 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작을 나타내는 제3단면도.
도 5 d는 도 5 c를 통하여 피스톤이 하단으로 이동하는 과정에서 피스톤밸브의 작동상태를 보여주는 단면도이다.
도 6 a은 차량 등의 이동체가 주차상태에서 주행상태로 전환되는 경우, 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작을 나타내는 제1단면도.
도 6 b는 차량 등의 이동체가 주차상태에서 주행상태로 전환되는 경우, 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작을 나타내는 제2단면도.
도 6 c는 차량 등의 이동체가 주차상태에서 주행상태로 전환되는 경우, 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작을 나타내는 제3단면도.
도 6 d는 차량 등의 이동체가 주차상태에서 주행상태로 전환되는 경우, 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작을 나타내는 제3단면도.
도 6 e는 내부유체이동홀을 통하여 스프링챔버의 압축된 공기가 액추에이터로드로 이동하는 상태를 나타내는 단면도.
도 6 f는 액추에이터로드 밸브를 통하여 스프링챔버의 공기가 제2압력챔버로 이동하는 상태를 보여주는 단면도.
도 7 a는 차량 등의 이동체가 주차상태에서 주행상태로 전환되는 경우, 본 발명의 다른 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작으로 나타내는 제1단면도.
도 7 b는 차량 등의 이동체가 주차상태에서 주행상태로 전환되는 경우, 본 발명의 다른 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작으로 나타내는 제2단면도.
도 7 c는 차량 등의 이동체가 주차상태에서 주행상태로 전환되는 경우, 본 발명의 다른 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 액추에이터로드 밸브의 동작을 보여주는 단면도.
도 7 d는 차량 등의 이동체가 주차상태에서 주행상태로 전환되는 경우, 본 발명의 다른 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작으로 나타내는 제3단면도.
도 8은 차량 등의 이동체에서 주행 중에 브레이크를 밟은 경우, 본 발명의 또 다른 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터가 잠기는 동작을 나타내는 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성 요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 단면도이다.
본 발명은 스프링 챔버 등의 각 챔버 내의 공기압을 일정하게 유지하는 동시에 스프링의 압축시 센터 라인의 쏠림 없이 부드럽게 안착되는 것을 목적으로 한다.
압축스프링(102)은 코일스프링으로서, 코일스프링의 높이방향으로 하단에서 중간으로 갈수록 코일경이 커지고 중간에서 상단으로 갈수록 코일경이 작아지는 구조로 이루어진다. 압축스프링(102)의 하단부는 피스톤(110)과 접촉 및 지지되고, 상기 압축스프링(102)의 상단부는 케이징볼트조립체(117)를 수용하기 위하여 스프링브레이크커버(104)에 에스자형상으로 형성된 부위에 밀착 접촉하여 지지된다.
상부하우징을 이루는 스프링브레이크커버(104)의 에스자형 만곡부는 상기 스프링브레이크커버(104)의 내측을 따라 굴곡을 이루며 형성되어 있으며, 상기 압축스프링(102)의 종단의 위치가 이동하는 것을 방지하여 항상 일정한 센터축을 유지하면서 스프링이 압축되도록 한다.
피스톤(110)은 상기 스프링브레이크커버(104)의 내부에 밀착되어 상기 스프링브레이크를 제1압력챔버(107)와 스프링챔버(109)로 구분하는 역할을 한다. 이를 위하여, 피스톤(110)은 상기 스프링브레이크커버(104)의 내부에 밀착되어 형성된다.
이러한 피스톤(110)은 에어공급홀(123)을 통하여 들어오는 공기 등의 유체에 의하여 상하로 움직인다.
또한, 피스톤(110)에는 피스톤밸브(103)가 형성되어 스프링브레이크커버(104)내의 제1압력챔버(107)와 스프링챔버(109)챔버간의 공기 등의 유체의 흐름을 조절한다. 이러한 피스톤밸브(103)은 에어의 압력이 있을 경우는 닫히고, 압력이 없는 경우는 열려서 공기 등의 유체의 자유 흐름을 보장한다. 즉, 피스톤(110)이 브레이크의 잠금과 해제에 따라 상하로 이동하는 과정에서 각 챔버의 공기를 상기 챔버간에 이동하도록 조절함으로써 각 챔버에 초과 압력이 발생하는 것을 막고, 브레이크가 부드럽고 원만하게 잠금과 해제동작을 할 수 있도록 보장한다. 이러한 피스톤밸브(103)는 스프링챔버(109)나 제1압력챔버(107)의 압력이 일정한 쓰레스 홀드 압력을 초과하는 경우 유체를 스프링챔버(109)에서 제1압력챔버(107)나 제1압력챔버(107)에서 스프링챔버(109)로 이동시켜 각 챔버의 내부의 압력이 일정하게 유지하도록 한다. 또한, 피스톤밸브(103)는 외부로 개통되지 않고, 피스톤(110)을 통하여 개통된다. 따라서, 스프링챔버(109)나 제1압력챔버(107)의 공기압을 일정하게 유지하면서도 외부 환경의 영향을 받지 않아, 브레이크 액추에이터가 외부의 습기, 염분 등의 오염에 의해 부식되거나 훼손될 염려가 적다.
그리고, 피스톤(110)의 일측에는 내부유체이동홀(124)이 형성되어 있다. 이러한 내부유체이동홀(124)도 역시 스프링챔버(109)내의 압력을 일정하게 유지하도록 하는 역할을 한다. 구체적으로, 내부유체이동홀(124)은 스프링챔버(109)의 초과 공기를 액추에이터로드(121)를 통하여 제2압력챔버(108)로 이동시키고 이를 브레이크 액추에이터 외부로 배출될 수 있도록 하는 역할을 한다.
피스톤(110)의 내부 관통홀에는 중공의 액추에이터로드(121)가 형성되어 있다. 중공의 액추에이터로드(121)의 일단은 피스톤(110)의 하단과 접촉 및 지지되어 있고, 다른 일단은 어댑터하우징(105)의 관통구를 통하여 다이아프램(111)과 접촉 및 지지되어 형성된다.
액추에이터로드(121)의 하단부에는 액추에이터로드 밸브(122)가 형성되어 있다. 액추에이터로드 밸브(122)는 앞에서 말한 피스톤밸브(103)나 내부유체이동홀(124)을 통하여 이동하는 공기 등의 유체를 제2압력챔버(108)로 배출하는 과정을 조절하는 역할을 수행한다. 구체적으로 액추에이터로드 밸브(122)를 잠그거나 푸는 과정을 반복함으로써 스프링챔버(109)내부의 공기압을 조절하게 된다.
결과적으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 브레이크 액추에이터는 피스톤밸브(103), 내부유체이동홀(124) 및 액추에이터로드 밸브(122)를 함께 구비함으로써, 각 챔버내부의 공기압이 일정 압력 이상으로 초과되는 것을 막고, 각 챔버간의 공기의 흐름을 자유롭게 조절하여 브레이크의 원만한 잠금과 해제를 보장하는 역할을 수행한다.
중공의 액추에이터로드(121) 내부에는 스프링브레이크커버(104)의 외측으로부터 내측으로 형성되는 케이징볼트조립체(117)가 형성되어 있다. 케이징볼트조립체(117)는 케이징볼트(119)에 나사결합되는 조절너트(101)로 구성된다. 케이징볼트조립체(117)는 중공의 액추에이터로드(121)의 내부에 케이징볼트(119)와 케이징볼트헤드(118)를 배치하고, 축방향 개구를 통하여 케이징볼트(119)의 타측 단부를 연장시키며, 거의 밀봉되는 방식으로 칼라(120)를 통하여 쓰레드 고정된다. 조절너트(101)는 케이징볼트(119)상에 영구적으로 고정된다. 케이징볼트조립체(117)는 압축된 사태의 큰 힘이 작용하는 압축 스프링을 기계적으로 수축하고 지지하는데 사용된다. 조절너트(101)를 회전시켜서, 스프링브레이크하우징에서 케이징볼트(119)가 나사결합이 풀어지도록 하는 것이 가능하다. 케이징볼트(119)가 후퇴함에 따라, 케이징볼트헤드(118)는 케이징볼트(119)를 따라 액추에이터와 압력 플레이트를 후퇴시키는 액추에이터로드(121)의 상단부에서 베어링과 접촉하여 스프링을 압축하게 된다. 큰 힘이 작용하는 압축 스프링의 케이징은 공지된 사항이며, 압축 공기 시스템이 파손되거나 없는 경우에 브레이크의 기계적 해제를 위하여 그리고/또는 브레이크 액추에이터의 조립시에 사용된다.
스프링브레이크커버(104)의 하부에는 서비스브레이크커버(106)와 연결되어 결합하도록 형성된 어댑터하우징(105)이 있다. 어댑터하우징(105)은 내부에 관통홀을 구비하고 있으며, 이러한 관통홀을 통하여 액추에이터로드(121)가 서비스브레이크커버(106)내의 다이아프램(111)과 접촉 및 지지된다.
중공의 액추에이터로드(121)가 어댑터하우징(105)과 접촉되는 부분에는 유체가 새는 것을 방지하기 위하여 중공의 액추에이터로드(121) 바깥쪽으로 밀봉조립체(114)가 형성되어 있다. 또한, 중공의 액추에이터로드(121)의 하단에는 제2압력챔버(108)로 공기를 주입하기 위한 액추에이터로드 밸브(122)가 구비되어 있다.
하부하우징을 이루는 서비스브레이크커버(106)내에는 압력플레이트(112)에 의해 접촉 지지되어 상기 서비스브레이크커버(106)를 제2압력챔버(108)와 푸시로드(113)챔버로 나누는 다이아프램(111)이 형성되어 있다. 압력플레이트(112)는 푸시로드(113)에 의해 지지되는데, 다이아프램(111)의 공기압에 따른 이동을 푸시로드(113)에 전달하는 역할을 한다. 따라서, 스프링챔버(109)내의 상기 압축스프링(102)의 탄성력과 상기 압력챔버내의 공기압의 조절에 따라 다이아프램(111)이 압력플레이트(112)를 상하 이동시킴으로써, 상기 서비스브레이크커버(106)의 일단을 관통하여 형성된 상기 푸시로드(113)가 브레이크의 작동 여부를 조절하게 된다. 스프링브레이크커버(104), 어댑터하우징(105) 및 서비스브레이크커버(106)를 통틀어 브레이크 액추에이터의 외면을 하우징(115)로 통칭할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 브레이크 액추에이터의 작동상태를 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 개략적인 작동 모드도이다.
본 발명에 따른 브레이크 액추에이터는 크게 차량에 장착되기 전의 상태(CAG'G, MTG전)의 상태와 차량에 장착된 상태(UNCAG'G)로 나눌 수 있다. 차량에 장착된 상태는 차량 등의 이동체가 브레이크를 잠가 정지하는 상태인 주차상태(PARK'G)와 차량이 주행하여 브레이크가 해제된 상태(PARK'G 해제), 그리고 주행시 브레이크를 밟아 브레이크 액추에이터를 작동시키는 상태(주행시 FOOT BRAKE 작동) 등으로 나눌 수 있다.
이하에서는 도 2의 각 모드를 더 자세하게 살펴보도록 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터가 이동체에 마운트되기 전의 단면도이다.
보통 케이징, 마운트전(MTG전), 정비시의 브레이크 액추에이터의 상태를 나타내며 이 단계에서는 차량에 장착되기 전의 상태이므로 각 챔버간의 공기의 유입이나 유출은 없는 상태이다. 또한, 케이징볼트(119)가 상단으로 나오도록 돌려서 잠금으로써, 피스톤(110)을 통하여 압축스프링(102)을 수축시켜 놓은 단계이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터가 차량에 장착된 상태의 단면도이다.
언케이징(UNCAG'G)단계라고도 하며, 이 단계에서는 케이징볼트(119)를 풀어서 압축스프링(102)이 자유롭게 수축, 팽창할 수 있도록 한다. 케이징볼트(119)를 해제함으로써 상기 케이징볼트(119)는 브레이크 액추에이터의 내부로 삽입된다. 또한, 에어공급홀(123)을 통하여 제1압력챔버(107)에 공기 등의 유체를 주입하여 브레이크가 잠기지 않도록 조절한다. 이 과정에서 피스톤밸브(103)는 닫혀 있음으로써 피스톤(110)이 상승하고, 압축스프링(102)은 자연스럽게 수축되게 된다.
이하에서는 도 5를 중심으로, 차량이 주행중인 상태에서 주차 상태로 전환되는 과정에서의 브레이크 액추에이터의 동작 과정을 살펴보도록 한다.
도 5 a는 차량 등의 이동체가 주행상태에서 주차상태로 전환되는 경우, 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작을 나타내는 제1단면도이다.
이 단계는 아직 차량이 주행중인 단계로서, 제1압력챔버(107)에 공기가 주입되고 피스톤밸브(103)가 잠겨있음으로써, 브레이크가 해제되어 있는 상태이다.
도 5 b는 차량 등의 이동체가 주행상태에서 주차상태로 전환되는 경우, 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작을 나타내는 제2단면도이다.
브레이크를 잠그기 위하여 제1압력챔버(107)의 공기 등의 유체가 에어공급홀(123)을 통하여 외부로 유출된다. 따라서, 제1압력챔버(107)의 공기압이 줄어들게 되고 자연스럽게 압축스프링(102)은 복원력을 회복하여 피스톤(110)을 제1압력챔버(107)쪽으로 밀어내게 된다. 이 과정에서, 피스톤밸브(103)는 열림으로써 제1압력챔버(107)의 공기의 일부가 스프링챔버(109) 쪽으로 이동할 수 있도록 한다. 피스톤밸브(103)가 열림으로써 피스톤(110)은 좀 더 부드럽게 제1압력챔버(107)쪽으로 이동할 수 있으며 따라서 브레이크가 원만히 잠길 수 있도록 한다.
도 5 c는 차량 등의 이동체가 주행상태에서 주차상태로 전환되는 경우, 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작을 나타내는 제3단면도이다.
압축스프링(102)이 복원력을 회복하면서 피스톤(110)을 하단부로 밀어내면, 이에 따라, 피스톤(110)과 밀착 접촉하고 있는 액추에이터로드(121)도 함께 아래로 내려가게 된다. 액추에이터로드(121)가 아래로 내려감에 따라 액추에이터로드(121)와 맞닿아 있던 다이아프램(111)도 함께 아래로 내려가게 되고, 결과적으로 액추에이터로드(121)는 다이아프램(111)과 압력플레이트(112)를 함께 하단부로 밀어내게 된다. 이를 통하여, 압력플레이트(112)와 연결된 푸시로드(113)는 브레이크 액추에이터의 외부로 돌출되어 브레이크를 잠금상태에 있게 한다.
도 5 d는 도 5 c를 통하여 피스톤이 하단으로 이동하는 과정에서 피스톤밸브의 작동상태를 보여주는 단면도이다.
도 5는 피스톤밸브(103)를 통하여 제1압력챔버(107)에서 스프링챔버(109)로 공기 등의 유체가 이동하는 모습을 보여준다. 피스톤(110)이 하강함으로써 제1압력챔버(107)의 공기압은 증가하게 된다. 물론, 제1압력챔버(107)의 공기가 공기 등의 유체를 주입했던 곳으로 다시 빠져나가기는 하나, 피스톤(110)이 하강하는 속도에 대비하여 공기의 유출속도가 충분히 빠르지 않을 수 있다. 그 결과, 피스톤(110)의 하강속도는 잠시 주춤해져서 브레이크가 원만히 잠기지 않을 수도 있는데, 본 발명에서는 피스톤밸브(103)를 구비하여 이를 해결하였다. 구체적으로 피스톤(110)이 하강하는 단계에서 피스톤밸브(103)가 열림으로써 제1압력챔버(107)의 공기 중 일부를 스프링챔버(109)로 이동시킬 수 있다. 따라서, 공기가 유출입통로로 충분히 배출되지 못한 상태에서도 피스톤(110)은 브레이크 잠금의 제어명령에 즉각적으로 응답하여 하강이 가능하다.
이하, 도 6에서는 브레이크가 다시 잠금상태에서 해제상태로 전환되는 단계를 보여주는 도면이다.
제1압력챔버(107)와 제2압력챔버(108)에 공기를 주입함으로써 브레이크가 해제되며, 본 발명에서는 이를 안티 콤파운드(ANTI COMPOUND)라고 하여 브레이크가 좀 더 원만하게 해제되는 방법을 제시하고 일 예로 제시하고 있다. 그러나 반드시 이러한 방식으로만 브레이크 액추에이터를 구동하는 것에 한정하는 것은 아니라 각 챔버내의 공기의 주입과 유입은 브레이크 액추에이터의 더욱 원만한 동작보장을 위하여 다양하게 제시될 수 있음을 주의해야 할 것이다.
먼저, 도 6 a은 차량 등의 이동체가 주차상태에서 주행상태로 전환되는 경우, 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작을 나타내는 제1단면도이다.
브레이크를 다시 해제하기 위하여 에어공급홀(123)을 통하여 제1압력챔버(107)와 제2압력챔버(108)내로 공기 등의 유체가 주입된다. 공기가 제1압력챔버(107)와 제2압력챔버(108)로 주입되면 상기 챔버내의 압력이 증가되어 다시 피스톤(110)을 상부로 들어 올릴 수 있는 힘이 발생하게 된다. 이 과정에서 일단 피스톤밸브(103)는 잠김 상태를 유지하여, 피스톤(110)을 좀 더 빨리 상부로 이동시켜 브레이크 잠김 상태를 해제하도록 한다. 또한, 액추에이터로드 밸브(122)도 잠김상태이다.
도 6 b는 차량 등의 이동체가 주차상태에서 주행상태로 전환되는 경우, 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작을 나타내는 제2단면도이다.
에어공급홀(123)을 통하여 공기가 주입됨에 따라 피스톤(110)이 상승하고, 압축스프링(102)이 압축되는 단계를 보여준다. 이 과정에서, 스프링챔버(109)내의 공기의 압축도 함께 진행된다. 피스톤(110)이 상승함에 따라, 액추에이터로드(121)도 함께 상승하게 된다.
도 6 c는 차량 등의 이동체가 주차상태에서 주행상태로 전환되는 경우, 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작을 나타내는 제3단면도이다.
에어공급홀(123)을 통하여 공기가 제1압력챔버(107)와 제2압력챔버(108)에 충분히 주입됨에 따라 피스톤(110)이 완전히 상승하여 압축스프링(102)을 최대한 압축시킨다. 이 단계에서, 스프링챔버(109)내의 내부공기는 압축되어 있는 상태이다. 스프링챔버(109)내의 압축공기는 브레이크의 계속적인 잠금과 해제의 반복으로 인하여 계속적으로 압축, 팽창단계를 반복하여 결과적으로 열팽창하게 되어 브레이크의 만족스러운 해제를 방해하는 역할을 한다. 따라서, 이러한 내부 공기는 외부로 방출되어야 하며, 이는 도면 7을 중심으로 설명하도록 한다.
도 6 d는 차량 등의 이동체가 주차상태에서 주행상태로 전환되는 경우, 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작을 나타내는 제3단면도이다.
피스톤(110)이 완전히 상승하여 압축스프링(102)을 수축시킨 이후에, 제2압력챔버(108)의 공기는 외부로 유출된다. 그 결과, 푸시로드(113)는 다시 브레이크 액추에이터 내부로 삽입되게 되고 브레이크는 잠김상태에서 해제되게 된다. 푸시로드(113)가 상승하게 되는 과정은 제2압력챔버(108)내의 진공압이 형성되어 상승되거나 또는 푸시로드챔버(116)에 복원스프링을 구비하여 이루어질 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. 푸시로드(113)가 브레이크 액추에이터 내부로 삽입되어 완전히 상승하게 되면 브레이크가 해제상태가 되어 차량 등의 이동체는 다시 주행할 수 있도록 한다.
도 6 e는 내부유체이동홀을 통하여 스프링챔버의 압축된 공기가 액추에이터로드로 이동하는 상태를 나타내는 단면도이다.
스프링챔버(109)가 압축되는 과정에서 내부의 공기압은 증가하게 된다. 증가된 내부 공기압은 내부유체이동홀(124)을 통하여 액추에이터로드(121),
제2압력챔버(108)를 거쳐 외부로 배출된다.
도 6 f는 액추에이터로드 밸브를 통하여 스프링챔버의 공기가 제2압력챔버로 이동하는 상태를 보여주는 단면도이다.
도 6 e의 내부유체이동홀(124)을 통하여 빠져나온 공기는 액추에이터로드(121)를 통하여 액추에이터로드 밸브(122)에 도달하게 된다. 여기서 액추에이터로드 밸브(122)는 제2압력챔버(108)로 이동하는 공기의 이동량을 조절함으로써 스프링챔버(109)내의 압력을 조절할 수 있다.
또한, 도 6에서는 제1압력챔버(107)와 제2압력챔버(108)에 동시에 압력을 주입하였다가 제2압력챔버(108)의 공기를 유출함으로써 브레이크를 해제시켰는 방법에 대하여 설명하였지만, 제1압력챔버(107)만 공기를 주입하여 브레이크를 해제할 수도 있다. 본 발명의 브레이크 액추에이터는 잠김으로서 해제의 중간과정에서 제2압력챔버(108)에 공기를 잠시 주입하였다가 배출함으로써 완충단계를 둠으로써 안티컴파운드(ANTI COMPOUND)라 지칭하는 브레이크 잠김 해제 동작을 예시하였으나, 도 6에서의 공기 등의 유체를 주입하는 과정은 본 발명에 따른 브레이크 액추에이터의 동작을 설명하기 위하여 일예로 든 것이지 이러한 실시예에 한정하려 한 것은 아님을 유념해야 한다.
도 7을 통하여 브레이크가 잠김 상태에서 다시 해제되는 경우의 브레이크 액추에이터의 동작을 다른 구현예를 들어 설명하도록 한다.
도 7 a는 차량 등의 이동체가 주차상태에서 주행상태로 전환되는 경우, 본 발명의 다른 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작으로 나타내는 제1단면도이다.
현재 브레이크는 푸시로드(113)를 최대로 밖으로 돌출시켜서 브FP이크의 디스크가 맞닿도록 하여 잠겨있는 상태이다. 이 상태에서 브레이크를 해제하기 위하여 다시 에어공급홀(123)을 통하여 제1압력챔버(107)와 제2압력챔버(108)에 공기가 주입된다. 이 상태에서 피스톤밸브(103)와 액추에이터로드 밸브(122)는 둘 다 잠겨있는 상태이다.
도 7 b는 차량 등의 이동체가 주차상태에서 주행상태로 전환되는 경우, 본 발명의 다른 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작으로 나타내는 제2단면도이다.
이 단계에서는 에어공급홀(123)을 통하여 제1압력챔버(107)의 공기 주입은 유지되고 있는 상태이며, 제2압력챔버(108)의 공기는 에어공급홀(123)을 통하여 외부로 유출되고 있는 상태이다. 따라서, 피스톤(110)은 브레이크 액추에이터의 상부로 이동하게 되고 액추에이터로드(121)로드도 함께 이동하게 된다. 보다 구체적으로는 이 단계에서는 피스톤밸브(103)는 잠금 상태를 유지하게 되어 제1압력챔버(107)의 공기압을 보다 빨리 압축스프링(102)에 전달하여 압축스프링(102)을 수축시킬 수 있으며, 액추에이터로드 밸브(122)는 열림 상태를 유지하여 스프링챔버(109)의 공기를 액추에이터로드(121)를 통하여 제2압력챔버(108)로 배출한다. 따라서, 피스톤(110)이 상승함에도 스프링챔버(109)의 공기압은 증가하지 않아 브레이크의 좀 더 빠른 잠금 해제 동작이 가능하게 된다.
도 7 c는 차량 등의 이동체가 주차상태에서 주행상태로 전환되는 경우, 본 발명의 다른 실시예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 액추에이터로드 밸브의 동작을 보여주는 단면도이다.
위 도면으로부터 스프링챔버(109)의 내부 공기는 액추에이터로드(121)를 통하여 제2압력챔버(108)를 거쳐 외부로 인출되는 것을 알 수 있다.
도 7 d는 차량 등의 이동체가 주차상태에서 주행상태로 전환되는 경우, 본 발명의 다른 실시예의 하나로써 브레이크 액추에이터의 동작으로 나타내는 제3단면도이다.
에어공급홀(123)을 통하여 제1압력챔버(107)로 공기가 계속 주입되어 피스톤(110)이 완전히 상승하여 압축스프링(102)은 최대한 압축되어 있는 상태이고, 제2압력챔버(108)의 공기는 외부로 완전히 유출되어 있는 상태이다. 그 결과, 다이아프램(111)과 압력플레이트(112)가 어댑터하우징(105)의 하부면에 밀착되도록 상승하였고, 푸시로드(113)도 브레이크 액추에이터의 내부로 완전히 삽입되어 브레이크의 잠금이 해제되었다.
도 8은 차량 등의 이동체에서 주행 중에 브레이크를 밟은 경우, 본 발명의 바람직한 구현예의 하나로써 브레이크 액추에이터가 잠기는 동작을 나타내는 단면도이다.
이 경우 제1압력챔버(107)의 공기 주입은 계속되고 있는 가운데, 제2압력챔버(108)로 급격히 공기 등의 유체가 주입된다. 따라서, 제2압력챔버(108)의 공기압은 증가하게 되고, 액추에이터로드 밸브(122)는 잠겨있는 상태이므로, 상승된 공기압은 다이아프램(111)을 아래방향으로 밀어내게 된다. 그 결과, 압력플레이트(112)와 압력플레이트(112)에 연결된 푸시로드(113)도 함께 아래쪽으로 하강하여 브레이크를 잠그게 하는 것이다. 이와 같은 동작은 액추에이터로드(121)가 직접적으로 하강하여 푸시로드(113)를 외부로 밀어내는 것보다는 약하게 브레이크를 제동하지만, 신속히 제2압력챔버(108)에 공기를 주입하여 푸시로드(113)를 하강시킬 수 있기 때문에 브레이크 제동의 빠른 반응이 요구되는 경우에 유용하게 활용될 수 있다.
이상에서 설명한 것과 같이 브레이크 액추에이터의 작동과정을 자동차에서 브레이크를 밟는 것에 비유하여 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 브레이크 액추에이터를 사용하는 이동수단이라면 모든 기구에 사용될 수 있다.
또한, 반드시 이동수단이 아니더라도 엘리베이터 등 운동과정에서 제동력이 필요한 분야라면 어느 기구 및 분야에서도 사용될 수 있음을 유의해야 할 것이다.
마지막으로, 이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 도시 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신에서 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능한 범위도 모두 본 발명의 권리범위에 포함된다 할 것이다.
따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
부호의 설명
101 : 조절너트
102 : 압축스프링
103 : 피스톤밸브
104 : 스프링브레이크커버
105 : 어댑터하우징
106 : 서비스브레이크커버
107 : 제1압력챔버
108 : 제2압력챔버
109 : 스프링챔버
110 : 피스톤
111 : 다이아프램
112 : 압력플레이트
113 : 푸시로드
114 : 밀봉조립체
115 : 하우징
116 : 푸시로드챔버
117 : 케이징볼트조립체
118 : 케이징볼트헤드
119 : 케이징볼트
120 : 칼라
121 : 액추에이터로드
122 : 액추에이터로드 밸브
123 : 에어공급홀
124 : 내부유체이동홀

Claims (5)

  1. 일단이 개구되고 타단에 관통홀이 형성된 상부하우징;
    일단이 개구되고 타단에 관통홀이 형성된 하부하우징;
    상기 상부하우징과 하부하우징을 결합하여 구속 연결하는 결합하우징;
    상기 상부하우징의 내측면을 스프링 챔버와 압력챔버로 나누는 것으로 중앙에 관통홀을 구비한 피스톤;
    상기 피스톤의 일측에 형성되어 액추에이터로드를 통하여 상기 스프링챔버와 상기 하부하우징의 압력챔버간의 유체 이동로를 제공하는 내부유체이동홀;
    상기 스프링 챔버 내부에 설치되는 스프링;
    양단이 개구되어 일단이 상기 피스톤의 관통홀과 맞닿고, 타단이 상기 결합하우징의 상단에 관통홀로 삽입되는 액추에이터로드;
    상기 액추에이터로드의 하단에 설치되어 상기 스프링챔버와 상기 하부하우징의 압력챔버간의 유체의 이동을 조절하는 액추에이터로드 밸브;
    상기 하부하우징을 압력챔버와 푸시로드챔버로 나누는 다이아프램;
    상기 다이아프램의 하단에 접촉하여 상기 다이아프램을 따라 상하로 움직이는 압력 플레이트;
    상기 압력 플레이트 하단에 일단이 수직 결합되고 타단이 상기 하부하우징의 관통홀을 관통하여 외부로 돌출되는 푸시로드;
    상기 피스톤에 설치되어 상기 스프링 챔버와 상기 상부하우징의 압력 챔버간의 유체의 이동을 조절하는 피스톤 밸브를 포함하는 공기 작동식 브레이크 액추에이터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부유체이동홀은 상기 스프링 챔버 또는 상기 상부하우징의 압력 챔버의 압력이 일정 수준 이상의 유체 압력을 받을 때, 상기 스프링 챔버 또는 상기 상부하우징의 압력 챔버에서의 압력증가를 완화하도록 상기 액추에이터로드 밸브를 통하여 유체가 상기 스프링 챔버로부터 상기 하부하우징의 압력 챔버로 이동하게 하는 것을 특징으로 하는 공기 작동식 브레이크 액추에이터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 피스톤 밸브는 상기 스프링 챔버 또는 상기 상부하우징의 압력 챔버의 압력이 일정 수준 이상의 유체 압력을 받을 때, 상기 스프링 챔버 또는 상기 상부하우징의 압력 챔버에서의 압력증가를 완화하도록 상기 피스톤 밸브를 통하여 유체가 상기 상부하우징의 압력 챔버로부터 상기 스프링 챔버로 이동하게 하는 것을 특징으로 하는 공기 작동식 브레이크 액추에이터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스프링이 센터라인을 유지하면서 스프링의 선간 간섭이 없이 안착하도록 상기 상부하우징의 케이싱볼트가 수용되는 구간을 에스자 굴곡으로 형성하는 것을 특징으로 하는 공기 작동식 브레이크 액추에이터.
  5. 청구항 1의 공기 작동식 브레이크 액추에이터를 구비한 이동체.
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