KR101289669B1 - 가압식 인터널 듀얼 밸브를 적용한 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이스의 피스톤챔버와 서비스챔버 간에 유체이동통로를 챔버 내측에 마련함으로써 기존의 외부로 노출된 연결파이프를 삭제하여 주변 부품 간의 공간을 확보할 수 있고, 외부이물질 유입을 방지할 수 있는 가압식 인터널 듀얼 밸브를 적용한 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터에 관한 것이다.
본 발명에 따른 가압식 인터널 듀얼 밸브를 적용한 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터는 단부에 형성된 유체이동홀을 가지고, 상기 유체이동홀을 이용하여 차량 브레이크 작동 시 서비스챔버와 피스톤챔버 사이를 연통시키며 유체를 케이스의 내측으로 이동시키는 푸쉬로드; 및 상기 푸쉬로드의 내부에 장착되고, 압축공기의 압력을 이용하여 유체이동홀을 개폐하는 체크밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가압식 인터널 듀얼 밸브를 적용한 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터{Piston type of brake actuator appling pressurization type internal dual valve}

본 발명은 가압식 인터널 듀얼 밸브를 적용한 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주변 부품 간의 공간을 확보하고, 외부 이물질로부터 액추에이터를 보호할 수 있는 가압식 인터널 듀얼 밸브를 적용한 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터에 관한 것이다.

에어브레이크와 같은 공압 브레이크 시스템은 그 안전성과 용이한 작동성으로 인해 오랫동안 고마력 상용차, 특히 큰 중량을 가진 트럭이나 버스와 같은 대형차량의 주행과 정지를 제어하는 데 사용되어 왔다.

그런데, 이들 대형 차량을 고속으로 주행시키기 위해서는 그 화물의 중량으로 인하여 브레이크 작동이 더욱 민감하고 신속하며, 실질적으로도 강한 브레이크 작동력을 가지는 에어브레이크가 요구되고 있다.

에어브레이크 시스템의 작동에 있어 주요 구성 중의 하나는 브레이크 액추에이터이다.

종래의 브레이크 액추에이터는 주차 및 비상용 브레이크 뿐만 아니라 정상적인 브레이크 서비스 역할을 한다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터(actuator)를 보여주는 단면도로서, 도 1은 정상 주행시(브레이크 해제 or 파킹 브레이크의 해제시) 브레이크 액추에이터의 작동상태를 보여주고, 도 2는 브레이크 또는 파킹 브레이크 작동 시 브레이크 액추에이터의 작동상태를 보여준다.

상기 브레이크 액추에이터는 격벽(22)에 의해 구획된 제1챔버(11)와 제2챔버(12)를 가지는 케이스(10)와, 케이스(10)의 내부에 축방향으로 이동 가능하게 장착된 푸쉬로드(13) 및 연결로드(14)와, 상기 제1 및 제2챔버(11,12)에 각각 장착되며 압축공기의 압력을 받아 푸쉬로드(13) 및 연결로드(14)에 각각 동력을 전달하는 피스톤(15) 및 다이아프램(16)을 포함한다.

이때, 피스톤(15) 및 다이아프램(16)은 제1스프링(17) 및 제2스프링(23)(다이아프램(16)의 오른쪽에 위치함)에 의해 축방향으로 탄성 지지되어, 압축공기의 압력을 받는 경우에 피스톤(15)은 축방향으로 슬라이드 되고, 다이아프램(16)은 축방향으로 절곡 변형되며, 압축공기의 압력이 해제되는 경우에 피스톤(15) 및 다이아프램(16)은 원래위치로 복귀된다.

상기 제1챔버(11)와 제2챔버(12)에는 각각 제1 및 제2공기포트(19,20)가 형성되고, 제1 및 제2공기포트(19,20)를 연결하는 연결파이프(21)가 케이스(10)의 외측에 설치되며, 연결파이프(21)를 통해 제1 및 제2챔버(11,12)가 연통되어 브레이크 작동 및 정상 주행 시 압축공기가 제1 및 제2챔버(11,12) 사이를 교대로 왕복이동한다.

이와 같은 구성에 의해 브레이크 액추에이터의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.

정상 주행 또는 브레이크 해제 시 차량의 컴프레서에서 발생된 압축공기가 제1챔버(11) 내부의 피스톤(15)의 오른쪽(11b)으로 유입되고, 피스톤(15)은 상기 압축공기의 압력에 의해 좌측 축방향으로 이동하고, 피스톤(15)과 연결된 푸쉬로드(13)가 제1챔버(11)로 인입됨에 따라, 누름판(18)이 제2스프링(23)의 탄성복원력에 의해 좌측 축방향으로 이동하며, 연결로드(14)가 제2챔버(12) 내측으로 인입되며, 연결로드(14) 및 클래비스(24)와 연결된 차량브레이크를 해제시킨다.

이때, 피스톤(15)에 의해 제1챔버(11) 내부의 피스톤(15) 왼쪽(11a)에 있는 공기가 압축되고, 이 압축공기가 제1공기포트(19)에서 연결파이프(21)를 거쳐 제2공기포트(20)를 통해 제2챔버(12)에 유입된다.

반대로, 브레이크 작동 시 제1챔버(11) 내부의 피스톤(15)의 오른쪽(11b)에 유입된 압축공기가 외부로 배출되어 피스톤(15)에 작용하는 압축공기의 압력이 해제되고, 제1스프링(17)의 탄성복원력에 의해 피스톤(15)과 푸쉬로드(13)가 우측 축방향으로 이동하고, 푸쉬로드(13)의 가압력에 의해 누름판(18)과 연결로드(14)가 우측 축방향으로 밀리며, 연결로드(14)의 끝단에 연결된 클래비스(24)에 전달되며, 연결로드(14)가 제2챔버(12)의 외측으로 인출됨에 따라 클래비스(24)와 연결된 차량브레이크(파킹+풋 브레이크 포함)를 작동시킨다.

이때, 제2챔버의 누름판(18)에 의해 압축된 압축공기가 제2공기포트(20)에서 제1공기포트(19)를 통해 제1챔버(11) 내부의 피스톤(15)의 왼쪽(11a)에 유입된다.

그러나, 상기 압축공기의 이동통로인 연결파이프(21)가 케이스(10) 외측에 돌출됨에 따라 주변부품과 케이스(10) 간에 공간을 차지하기 때문에, 이는 차량의 레이아웃 상 불리하게 작용할 수 있고, 공기의 이동통로를 통하여 이물질이 유입될 가능성이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 케이스의 피스톤챔버와 서비스챔버 간에 유체이동통로를 챔버 내측에 마련함으로써 기존의 외부로 노출된 연결파이프를 삭제하여 주변 부품 간의 공간을 확보할 수 있고, 외부이물질 유입을 방지할 수 있는 가압식 인터널 듀얼 밸브를 적용한 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 가압식 인터널 듀얼 밸브를 적용한 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터는 단부에 형성된 유체이동홀을 가지고, 상기 유체이동홀을 이용하여 차량 브레이크 작동 시 서비스챔버와 피스톤챔버 사이를 연통시키며 유체를 케이스의 내측으로 이동시키는 푸쉬로드; 및 상기 푸쉬로드의 내부에 장착되고, 압축공기의 압력을 이용하여 유체이동홀을 개폐하는 체크밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 체크밸브는 일측면에 형성된 유체연결홀을 가지며, 상기 유체연결홀을 통해 푸쉬로드의 내부와 연통되도록 푸쉬로드의 내측 단부에 장착되는 밸브하우징; 상기 밸브하우징의 내측에 제1밸브스프링에 의해 탄성 지지되어 축방향으로 이동가능하게 장착되며, 릴리즈 볼트에 의해 개폐되는 제1밸브몸체; 및 상기 제1밸브몸체의 내측에 제2밸브스프링에 의해 탄성 지지되어 축방향으로 이동가능하게 장착되며, 압축공기의 압력에 의해 개폐되는 제2밸브몸체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1밸브몸체는 측면에 형성된 유체홀과, 상기 유체홀을 사이에 두고 측면에 설치된 오링을 포함하고, 파킹브레이크 작동시 제1밸브스프링의 탄성복원력에 의해 제1밸브몸체가 축방향으로 이동하여 상기 오링 중 하나가 유체홀을 개방하고, 서비스챔버의 유체가 유체이동홀, 유체연결홀 및 유체홀을 통해 피스톤챔버로 이동하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1밸브몸체는 제2밸브몸체를 수용하는 장착홈과, 상기 장착홈에서 축방향으로 오목하게 형성되어 제2밸브스프링을 수용하는 스프링홈과, 상기 장착홈과 스프링홈 사이에 경사지게 형성된 테이퍼부를 포함하고; 상기 제2밸브몸체는 테이퍼부와 서로 면접가능하게 형성된 경사면을 가지며; 파킹브레이크 해제 시 서비스챔버에 인입된 압축공기의 압력에 의해 제2밸브몸체가 상기 테이퍼부와 경사면 사이에 발생되는 갭을 차단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가압식 인터널 듀얼 밸브를 적용한 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터는 릴리즈 볼트의 축부에 체결되는 스퀘어 너트를 더 포함하고, 상기 릴리즈 볼트는 케이스에 아이들 타입으로 회전가능하게 장착되고, 피스톤의 돌출턱이 스퀘어 너트에 걸림에 따라 푸쉬로드의 축방향 이동을 제한하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가압식 인터널 듀얼 밸브를 적용한 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터의 장점은 다음과 같다.

1. 푸쉬로드의 내측 단부에 듀얼 타입의 체크밸브를 장착하고, 푸쉬로드과 체크밸브에 유체이동통로를 마련하며, 압축공기를 이용하여 체크밸브를 개폐 작동시키고 유체이동통로를 통해 유체를 케이스 내측의 피스톤챔버와 서비스챔버 사이에 이동가능하게 유도함으로써, 기존의 외측에 돌출된 연결파이프를 삭제하여 케이스와 주변 부품간의 공간을 확보할 수 있다.

2. 피스톤챔버와 서비스챔버 사이의 유체이동통로를 기존의 케이스 외측에 마련하던 것을 외측으로 마련함으로써, 외부의 이물질 유입을 방지할 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터(actuator)의 작동상태를 보여주는 단면도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터를 보여주는 단면도
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 작동모드별 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터의 작동구조를 보여주는 단면도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터를 보여주는 단면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, "당업자"라고 함)가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터를 보여주는 단면도이다.

본 발명은 케이스(10)의 제1 및 제2챔버(11,12) 간에 유체이동통로를 챔버 내측에 마련함으로써 기존의 외부로 노출된 연결파이프를 삭제하여 주변 부품 간의 공간을 확보할 수 있는 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터에 관한 것이다.

본 발명은 제1챔버(11)(통상 "피스톤챔버"라고도 함)와 제2챔버(12)(통상 "서비스챔버"라고도 함)를 가지는 케이스(10)와; 제1챔버(11)에 장착된 피스톤(15), 제1스프링(17), 릴리즈 볼트(53)와; 제2챔버(12)에 장착된 다이아프램(16), 제2스프링, 연결로드(14) 및 누름판(18)을 포함한다.

케이스(10)는 도면을 기준으로 우측방향으로 개구되며 대략 "U"자를 우측으로 눕힌 단면 형상으로 이루어진 제1케이스(10a)와, 중간에 격벽을 가지며 양쪽으로 개구된 대략 "I"자 단면 구조로 이루어진 제2케이스(10b)와, 좌측방향으로 개구되며 대략 "U"자를 좌측으로 눕힌 단면 형상으로 이루어지는 제3케이스(10c)로 구성된다.

상기와 같은 구조의 제1 내지 제3케이스(10a~10c)는 동일 축 선상으로 좌측, 중간, 우측에 각각 배치되어 전체적으로 대략 원통형의 외형을 가지며, 제2케이스(10b)의 좌측 테두리부가 제1케이스(10a)의 개구측 단부 안쪽에 삽입 결합되고, 제2케이스(10b)의 우측 테두리부와 제3케이스(10c)의 개구측 테두리부가 연결링에 의해 체결될 수 있다.

제1챔버(11)와 제2챔버(12)는 제2케이스(10b)의 격벽에 의해 케이스(10)의 내에 좌우로 각각 구획되고, 제1챔버(11)와 제2챔버(12)에 케이스(10)의 길이방향 축선 상으로 릴리즈 볼트(53)와 연결로드(14)가 각각 배치된다.

제1챔버(11) 및 제2챔버(12)는 공기를 수용할 수 있는 체적공간으로서, 각각 공기포트를 가지며, 공기포트를 통해 컴프레서에서 발생된 압축공기가 제1 및 제2챔버(11,12)에 충진될 수 있다.

피스톤(15)은 축방향 단면을 기준으로 우측 축방향으로 볼록한 곡면 구조를 가짐으로써, 공기저항을 최대한 많이 받아서 압축공기의 압력을 제1스프링에 효율적으로 전달할 수 있다.

피스톤(15)은 케이스(10)의 반경방향으로 배치되어, 제1챔버(11)의 좌우측 공간을 구획하고, 피스톤(15)의 테두리부는 제1케이스(10a)의 내측면에 축방향으로 슬라이드 가능하게 밀착되고, 오링(68)에 의해 제1케이스(10a)와 피스톤(15) 사이의 기밀을 유지할 수 있다.

또한, 피스톤(15)은 중심부에 형성된 관통홀과, 관통홀 주변에 형성된 돌출턱을 가지며, 관통홀을 통해 릴리즈 볼트(53)의 축부(52)가 관통되고, 돌출턱을 통해 푸쉬로드(13)의 일단부가 고정됨으로써, 피스톤(15)과 푸쉬로드(13)이 축방향으로 일체로 작동된다.

다이아프램(16)은 고무와 같은 탄성재질로 제작될 수 있고, 다이아프램(16)의 테두리부는 제2케이스(10b)의 우측 테두리부와 제3케이스(10c)의 테두리부 사이에 배치되고 연결링에 의해 체결된다.

다이아프램(16)의 중간부는 누름판(18)과 면접하게 고정되고, 다이아프램(16)이 압축공기의 압력을 받는 경우에 다이아프램(16)의 중간부와 테두리부 사이 부분이 경사지게 절곡된다.

제1스프링(17)은 제1케이스(10a)의 안쪽 면과 피스톤(15) 사이에 설치되어 피스톤(15)을 탄성적으로 지지한다.

예를 들면 피스톤(15)이 압축공기의 압력을 받는 경우에 좌측 축방향으로 이동하고, 상기 압력이 해제되는 경우에 피스톤(15)은 원래 위치(우측 축방향)로 복귀한다.

릴리즈 볼트(53)는 아이들(IDLE) 타입으로 제1케이스(10a)의 축방향 중심부에 회전가능하게 장착된다.

다시 말해서 릴리즈 볼트(53)는 고정링(55)을 매개로 축방향 이동 없이 자유회전 가능하게 고정되며, 릴리즈 볼트(53)의 마운팅 구조를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제1케이스(10a)는 축방향 중심부에 오목하게 형성된 리세스를 가지며, 리세스는 고정링(55)을 수용하여 끼움결합되는 홀 구조를 가지며, 고정링(55)이 제1케이스(10a)의 리세스에 안착 고정되고, 릴리즈 볼트(53)의 축부(52)가 고정링(55)을 축방향으로 관통하되 릴리즈 볼트(53)의 헤드부(51)가 고정링(55)에 걸림으로써 릴리즈 볼트(53)의 축방향 이동이 제한되고, 상기 헤드부(51)와 인접한 릴리즈 볼트(53)의 축부(52)가 고정링(55)에 의해 제자리에서 회전가능하게 지지됨으로써 릴리즈 볼트(53)가 축방향 이동 없이 제자리에서 회전가능하게 된다.

상기 릴리즈 볼트(53)는 피스톤(15)의 축방향 이동을 제한하기 위해 볼트 축부(52)에 체결되는 스퀘어 너트(56)와, 체크밸브(60)를 닫힘상태로 유지하기 위해 볼트(53)의 단부에 설치된 엔드부(54)를 가진다.

상기 스퀘어 너트(56)는 사각형의 외형을 가지는 너트(56)로서, 스퀘어 너트(56)가 제1다아이프램(15)의 돌출턱을 사이에 두고 릴리즈 볼트(53)의 헤드부(51)와 맞물리게 릴리즈 볼트(53)의 축부(52)에 체결되는 경우에 피스톤(15)은 제1케이스(10a)의 내측 끝에 고정되고, 릴리즈 볼트(53)의 엔드부(54)와 인접하게 체결되는 경우에 피스톤(15)이 케이스(10)의 안쪽 끝단과 릴리즈 볼트(53)의 엔드부(54) 사이에서 축방향으로 슬라이드 이동가능하다.

보다 상세하게는, 스퀘어 너트(56)를 피스톤(15)의 돌출턱에 밀착되게 릴리즈 볼트(53)에 체결함으로써, 피스톤(15)의 축방향 이동을 정지시켜 액추에이터를 차량에 장착하기 전이나 정비할 경우에 차량 브레이크의 작동을 정지시킬 수 있다.

액추에이터가 차량에 장착된 후에는 차량 브레이크의 작동을 위해 피스톤(15)에 대한 스퀘어 너트(56)의 체결력을 해제시켜야 한다.

이를 위해, 스퀘어 너트(56)는 푸쉬로드(13)의 내부에서 회전작동이 제한되고 축방향으로 이동가능하게 장착되며, 릴리즈 볼트(53)가 아이들 타입으로 제자리에서 회전가능하게 장착됨으로써, 릴리즈 볼트(53)를 회전시키면 스퀘어 너트(56)가 피스톤(15)의 돌출턱에서 축방향으로 멀리 이동하게 되며, 이로 인해 피스톤(15)이 축방향으로 자유롭게 슬라이드 가능하다.

여기서, 상기 스퀘어 너트(56)가 피스톤(15)에서 떨어져 스퀘어 너트(56)의 체결력이 해제되는 경우 제1스프링(17)의 탄성복원력에 의해 피스톤(15)이 축방향으로 이동됨으로 차량 브레이크를 작동시킬 수 있다.

본 발명에 따른 푸쉬로드(13)은 내부에 릴리즈 볼트(53)를 수용할 수 있는 중공부(57)를 가지며 릴리즈 볼트(53)가 수용되는 방향으로 열려 있고, 릴리즈 볼트(53)의 헤드부(51)와 반대쪽 방향으로 닫혀 있는 원통형 튜브 구조로 이루어진다.

이러한 구조로 된 푸쉬로드(13)은 이의 일단부가 피스톤(15)의 중심부에 형성된 돌출턱에 고정되고, 이의 타단부가 제2케이스(10b)의 격벽 중앙에 형성된 관통홀에 슬라이드 가능하게 지지된다.

상기 푸쉬로드(13)은 케이스(10)의 내측에서 제1 및 제2챔버(11,12) 사이를 연결하는 유체이동홀(58)와, 정상 주행 시 및 브레이크 작동시 등에 따라 유체이동홀(58)를 개폐하는 듀얼 타입의 체크밸브(60)를 가진다.

본 발명의 일실시예에 따른 유체이동홀(58)는 푸쉬로드(13)의 닫힌 쪽 단부에 형성될 수 있고, 듀얼 타입의 체크밸브(60)는 유체이동홀(58)와 연통가능하게 유체이동홀(58)와 인접하게 설치될 수 있다.

듀얼 타입의 체크밸브(60)는 스프링의 탄성복원력과 압축공기의 압력에 의해 축방향으로 작동 및 개폐되는 제1 및 제2밸브몸체(62,63)를 가지며, 이 제1 및 제2밸브작동부재를 이용하여 유체의 흐름을 바꿀 수 있다.

상기 체크밸브(60)는 푸쉬로드(13)의 길이방향 내측 단부에 고정되는 밸브하우징(61)과, 밸브하우징(61)의 내부에 축방향으로 이동가능하게 장착된 제1 및 제2밸브몸체(62,63)를 포함한다.

밸브하우징(61)은 "U"자를 좌측으로 눕힌 단면형상을 가지며, 밸브하우징(61)의 개구부가 릴리즈 볼트(53)의 엔드부(54)를 향하도록 되어 있고, 밸브하우징(61)의 막힌쪽 저면은 볼트에 의해 푸쉬로드(13)에 체결된다.

그리고 밸브하우징(61)의 외부 측면과 저면에는 밀폐링(67)이 각각 설치되어, 밀폐링(67)에 의해 밸브하우징(61)과 푸쉬로드(13) 사이의 기밀을 유지할 수 있다.

또한, 상기 밸브하우징(61)의 개구측 단부에는 걸림턱(61b)이 내측 반경방향으로 돌출형성되어, 제1밸브몸체(62)가 걸림턱(62c)에 걸림으로써 제1밸브몸체(62)의 축방향이동을 제한할 수 있다.

뿐만 아니라, 밸브하우징(61)의 걸림턱(61b) 안쪽으로 개구홈부(61c)가 밸브하우징(61)의 내측 벽면에서 두께방향으로 오목하게 형성되어, 개구홈부(61c)를 통해 유체가 밸브하우징(61)의 내측에서 푸쉬로드(13)의 중공부(57)측으로 배출될 수 있다.

밸브하우징(61)은 측면에 유체연결홀(61a)을 가지며, 유체연결홀(61a)을 통해 푸쉬로드(13)의 유체이동홀(58)과 연통된다.

이때, 푸쉬로드(13)의 유체이동홀(58)은 푸쉬로드(13)의 단부 모서리에 대각선 방향으로 형성되고, 밸브하우징(61)의 유체연결홀(61a)은 유체이동홀(58)과 직접 연결되는 것이 아니라 축방향으로 간격을 두고 형성되어, 유체이동홀(58)을 통해 유입된 압축공기가 밸브하우징(61)의 측면을 따라 왼쪽 축방향으로 이동하다가 유체연결홀(61a)을 통해 밸브하우징(61)의 내측으로 유입될 수 있다.

제1밸브몸체(62)는 밸브하우징(61)의 내부에 제1밸브스프링(66)에 의해 탄성 지지되어 축방향으로 이동가능하게 장착된다.

상기 제1밸브몸체(62)는 동일축 선상으로 일체로 형성된 소직경부(62a)와 대직경부(62b)로 구성되고, 소직경부(62a)는 밸브하우징(61)의 개구부를 통해 입출가능하게 좌측에 배치되고, 대직경부(62b)는 밸브하우징(61)의 막힌 쪽 저면에 제1밸브스프링(66)으로 탄성지지된다.

또한 대직경부(62b)는 내부에 장착홈(62b')을 가지며, 장착홈(62b')에 제2밸브몸체(63)가 제2밸브스프링(65)에 의해 탄성지지되어 축방향으로 이동가능하게 삽입 장착된다.

상기 대직경부(62b)의 일측면에는 개구부가 형성되어, 개구부를 통해 대직경부(62b)의 장착홈(62b')과 밸브하우징(61)의 내부가 연통되어 유체이동경로를 구성할 수 있다.

대직경부(62b)의 외측면에는 두개의 오링(68)이 축방향으로 간격을 두고 장착되어, 밸브하우징(61)의 내측면과 제1밸브몸체(62) 사이의 기밀을 유지할 뿐만 아니라 상기 오링(68)에 의해 유체연결홀(61a)을 통해 유입된 유체의 흐름을 제1밸브몸체(62)의 장착홈(62b')으로 유도할 수 있다.

또한, 제1밸브몸체(62)의 대직경부(62b)는 오링(68) 사이에 반경방향으로 형성된 유체홀(64)을 가지고, 유체홀(64)을 통해 제1밸브몸체(62)의 내부와 밸브하우징(61)의 개구홈부(61c)가 연통될 수 있다.

예를 들면, 릴리즈 볼트(53)에 의해 제1밸브몸체(62)의 소직경부(62a)가 가압되는 경우에 밸브하우징(61)의 개구측 반대방향으로 이동하여 대직경부(62b)의 오링(68)이 모두 밸브하우징(61)의 내부면에 밀착됨으로써 제1밸브몸체(62)의 유체홀(64)과 밸브하우징(61)의 개구홈부(61c) 사이의 유체이동경로를 차단할 수 있다.

반대로, 릴리즈 볼트(53)의 압력해제 시 제1밸브몸체(62)가 제1밸브스프링(66)의 탄성복원력에 의해 밸브하우징(61)의 개구측방향으로 이동하여 대직경부(62b)의 오링(68) 중 하나와 밸브하우징(61)의 내측면 사이에 갭이 발생하고, 이러한 갭의 발생으로 유체가 제1밸브몸체(62)의 장착홈(62b')에서 밸브하우징(61)의 개구홈부(61c) 사이를 이동할 수 있는 유체이동경로를 확보할 수 있다.

상기 제1밸브몸체(62)는 장착홈(62b')의 안쪽 단부에서 축방향으로 오목하게 더 형성된 스프링홈(62b")과, 장착홈(62b')과 스프링홈(62b") 사이의 모서리에 경사지게 형성된 테이퍼부를 더 포함한다.

아울러, 제1밸브몸체(62)는 대직경부(62b)의 개구측 단부에 내측 반경방향으로 돌출형성된 걸림턱(62c)을 가지고, 걸림턱(62c)에 의해 제2밸브몸체(63)가 걸림으로써 제2밸브몸체(63)의 축방향이동을 제한할 수 있다.

제2밸브몸체(63)는 스프링홈(62b")에 장착된 제2밸브스프링(65)에 의해 탄성 지지되어 제1밸브몸체(62)의 장착부에 축방향으로 이동가능하게 장착된다.

예를 들면 제2밸브몸체(63)는 일측에 원주방향으로 경사면(63a)을 가지며, 일측방향으로 압축공기의 압력을 받으면 제2밸브몸체(63)의 경사면(63a)이 제1밸브몸체(62)의 테이퍼부에 면접촉됨으로써, 밸브하우징(61)의 내부와 제1밸브몸체(62)의 유체홀(64) 사이에 유체이동경로를 차단할 수 있다.

반대로, 상기 압축공기의 압력이 해제되면 제2밸브몸체(63)가 제2밸브스프링(65)의 탄성복원력에 의해 제1밸브몸체(62)의 개구측방향으로 이동하여 제1밸브몸체(62)의 걸림턱(62c)에 걸림으로써 밸브하우징(61)의 내부와 제1밸브몸체(62)의 유체홀(64) 사이에 유체이동경로를 다시 확보할 수 있다.

이와 같은 구성에 의한 본 발명의 일실시예에 따른 피스톤(13) 타입의 브레이크 액추에이터의 작동상태를 작동모드별로 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 가압식 인터널 듀얼 체크밸브를 적용한 브레이크 액추에이터의 작동구조를 보여주는 단면도이다.

파킹 ( PARKING ) 시

차량을 파킹하기 위해 피스톤챔버(11) 내부에서 압축공기를 배출시킴으로써 차량브레이크를 작동시킬 수 있다.

상기 압축공기가 배출되면서 피스톤에 가해진 압축공기의 압력이 해제됨에 따라 피스톤(15)과 푸쉬로드(13)가 축방향으로 이동하고, 푸쉬로드(13)에 의해 다이아프램(16)이 우측 축방향으로 이동하고, 다이아프램(16)의 면접고정된 누름판(18)이 우측으로 이동하며, 서비스챔버(12)에서 연결로드(14)가 인출됨에 따라 클래비스(24)를 통해 연결로드와 연결된 차량 브레이크를 작동시킬 수 있다.

여기서, 상기 피스톤챔버(11)에서 압축공기가 배출되면, 피스톤(15)의 축방향 이동으로 제1케이스(10a)와 피스톤(15) 사이의 체적공간이 팽창됨으로써, 피스톤챔버(11a) 내부에 부압이 발생한다.

상기 피스톤챔버(11a) 내부의 부압 발생으로 인해 제1스프링(17)의 탄성복원력과 반대방향으로 작용하여 제1스프링(17)에 의한 피스톤(15)의 이동을 방해할 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 푸쉬로드 끝단 내부에 가압식 듀얼타입의 체크밸브를 적용한다.

푸쉬로드(13) 내부에 장착된 듀얼 타입의 체크밸브(60)를 이용하여 개폐되는 피스톤챔버(11)와 서비스챔버(12) 사이의 내부유체흐름 경로를 살펴보기로 한다.

상기 제1스프링(17)의 탄성복원력에 의한 푸쉬로드(13)의 축방향 이동으로 릴리즈 볼트(53)의 엔드부(54)가 체크밸브(60)의 제1밸브몸체(62)로부터 분리됨으로써, 제1밸브몸체(62)의 개구홈부(61c)가 열린다.

이어서 릴리즈 볼트(53)의 엔드부(54)의 가압력이 해제됨에 따라 제1밸브스프링(66)의 탄성복원력에 의해 제1밸브몸체(62)의 소직경부(62a)가 밸브하우징(61)의 개구부를 통해 인출된다.

그리고, 제1밸브몸체(62)의 대직경부(62b)가 밸브하우징(61)의 걸림턱(61b)에 걸려 축방향 이동이 정지되며, 상기 대직경부(62b)의 오링(68) 중 하나가 밸브하우징(61)의 내측 면에서 분리됨으로써 오링(68)과 밸브하우징(61) 사이에 갭이 발생하고, 이 갭으로 인해 제1밸브몸체(62)의 내부와 밸브하우징(61)의 개구홈부(61c) 사이에 유체이동경로(유체홀(64)+갭+개구홈부(61c))를 확보할 수 있다.

상기와 같이 확보된 유체이동경로를 살펴보면, 제1케이스(10a)와 피스톤(15) 사이의 체적공간이 팽창됨에 따라 제2케이스(10b)와 다이아프램(16) 사이의 체적공간에 있는 대기압 공기가 푸쉬로드(13)의 유체이동홀(58)을 통해 푸쉬로드(13) 내부로 유입된다.

이어서, 상기 대기압 공기는 체크밸브(60)의 밸브하우징(61)의 벽면을 따라 축방향으로 이동하면서 밸브하우징(61)의 유체연결홀(61a)을 통해 밸브하우징(61)의 내부로 유입되고, 제1밸브몸체(62)의 개구부를 통해 제1밸브몸체(62)의 장착홈(62b')으로 유입되고, 제2밸브몸체(63)의 경사면(63a)과 제1밸브몸체(62)의 테이퍼부 사이의 갭을 통해 제1밸브몸체(62)의 스프링홈(62b")으로 유입된다.

상기 대기압 공기는 스프링홈(62b")에서 유체홀(64)을 통해 배출되고, 오링(68)과 밸브하우징(61) 사이의 갭을 통해 밸브하우징(61)의 개구홈부(61c)로 이동하고 상기 개구홈부(61c)를 통해 밸브하우징(61)에서 푸쉬로드(13)의 중공부(57)로 배출된다.

계속해서 대기압 공기는 푸쉬로드(13)의 중공부(57)를 따라 축방향으로 이동하고, 푸쉬로드(13)의 개구부와 피스톤(15)의 관통홀을 통해 제1케이스(10a)와 피스톤(15) 사이의 공간으로 유입된다.

요약하면 서비스챔버(12)(제2케이스(10b)와 다이아프램(16) 사이 공간)의 대기압 공기는 푸쉬로드(13)의 유체이동홀(58), 밸브하우징(61)의 유체연결홀(61a), 오링(68)과 밸브하우징(61) 사이의 갭 및 밸브하우징(61)의 개구홈부(61c), 푸쉬로드(13)의 중공부(57)를 통해 피스톤챔버(11)(제1케이스(10a)와 피스톤(15) 사이의 공간)으로 이동한다.

즉, 피스톤챔버(11)와 서비스챔버(12) 사이의 유체이동통로를 케이스(10) 외측에서 케이스(10) 내측으로 변경함으로써, 보다 상세하게는 피스톤챔버(11)와 서비스챔버(12) 사이의 압력차이로 인한 유체흐름을 푸쉬로드(13)의 내부에 장착된 가압식 인터널 듀얼 밸브(60)로 유도하여 피스톤챔버(11a)의 부압 발생을 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 푸쉬로드(13)의 내측 단부에 듀얼 타입의 체크밸브(60)를 장착하고, 푸쉬로드(13)과 체크밸브(60)에 유체이동통로를 마련하며, 압축공기를 이용하여 체크밸브(60)를 개폐 작동시키고 유체이동통로를 통해 피스톤챔버(11)와 서비스챔버(12) 사이에 유체를 케이스(10) 내측으로 이동가능하게 유도함으로써, 기존의 외측에 돌출된 연결파이프를 삭제하여 케이스(10)와 주변 부품간의 공간을 확보할 수 있다.

또한, 피스톤챔버(11)와 서비스챔버(12) 사이의 유체이동통로를 기존의 케이스 외측에 마련하던 것을 외측으로 마련함으로써, 외부의 이물질 유입을 방지할 수 있다.

첨부한 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터를 보여주는 단면도이다.

여기서, 본 발명의 제2실시예에 따른 제1밸브몸체(62)는 소직경부(62a)의 내부에 볼밸브(70)를 더 포함하여 파킹만 해제 시 유체이동경로를 추가적으로 확보할 수 있다.

상기 제2실시예는 제1밸브몸체(62)에 볼밸브(70) 등의 구성을 추가로 포함하고, 다른 구성요소 및 이의 작용 및 효과가 제1실시예와 동일하기 때문에 이하에서 상세한 설명을 생략하고, 제1실시예와의 차이점 위주로 설명하기로 한다.

예를 들면, 상기 제1밸브몸체(62)의 소직경부(62a)는 일측 단부에 형성된 개구부에 삽입고정되며 내부에 유체포트(72)를 가지는 밸브캡(71)와, 밸브캡(71)의 유체포트(72)를 개폐하도록 구성된 볼밸브(70)를 포함한다.

또한, 상기 소직경부(62a)는 내부에 밸브캡(71)와 볼밸브(70)를 수용하는 중공홈(76)과, 소직경부(62a)의 중공홈(76)와 대직경부(61)의 스프링홈(62b") 사이에 형성된 스프링장착부(74)를 포함한다.

볼밸브(70)와 스프링장착부(74) 사이에 제3밸브스프링(73)이 삽입설치되고, 볼밸브(70)는 제3밸브스프링(73)에 의해 축방향 이동 가능하게 장착되며, 축방향 이동 시 밸브캡(71)의 내부에 형성된 유체포트(72)를 개폐할 수 있다.

상기 스프링장착부(74)의 가장자리부에는 연통홀(75)이 형성되어, 연통홀(75)에 의해 소직경부(62a)의 중공홈(76)과 대직경부(61)의 스프링홈(62b") 및 장착홈 사이에 유체가 이동가능하다.

이와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 볼밸브(70)의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

유체의 압력이 밸브캡(71)의 유체포트(72)를 통해 볼밸브(70)에 작용하면, 볼밸브(70)가 축방향으로 이동하여 제3밸브스프링(73)을 압축시키고, 유체포트(72)가 볼밸브(70)에 의해 열리면서 소직경부(62a)의 안쪽으로 유입될 수 있다.

그리고, 제2밸브몸체(63)가 압축공기의 압력으로부터 해제되고 제1밸브몸체(62)의 테이퍼부와 제2밸브몸체(63)의 경사면 사이의 갭이 열린 경우에, 소직경부(62a)의 안쪽으로 유입된 유체가 연통홀(75)을 통해 대직경부(61)의 스프링홈(62b"), 장착홈 및 밸브하우징(61)의 유체연결홀(61a)을 경유하여 푸쉬로드(13)의 유체이동홀(58)에서 배출될 수 있다.

제1실시예에 따른 제1밸브몸체(62)의 경우에는 도 7b에 도시한 바와 같이 유체가 개구홈부(61c)와 유체홀(64)(이하, 제1유체경로)을 통해 유체연결홀(61a)과 유체이동홀(58)을 경유하여 배출되었지만, 제2실시예에 따른 작동구조를 가지는 제1밸브몸체(62)의 경우에는 볼밸브(70)의 추가로 밸브캡(71)의 유체포트(72)와 스프링장착부(74)의 연통홀(75)로 이어지는 제2유체경로를 더 확보함으로써 제1유체경로 뿐만 아니라 제2유체경로를 통해 유체를 이동시킬 수 있다.

10 : 케이스 10a : 제1케이스
10b : 제2케이스 10c : 제3케이스
11 : 제1챔버 12 : 제2챔버
13 : 푸쉬로드 14 : 연결로드
15 : 피스톤 16 : 다이아프램
17 : 제1스프링 18 : 누름판
51 : 헤드부 52 : 축부
53 : 릴리즈 볼트 54 : 엔드부
55 : 고정링 56 : 스퀘어 너트
57 : 중공부 58 : 유체이동홀
60 : 체크밸브 61 : 밸브하우징
61a : 유체연결홀 61b : 걸림턱
61c : 개구홈부 62 : 제1밸브몸체
62a : 소직경부 62b : 대직경부
62b' : 장착홈 62b" : 스프링홈
62c : 걸림턱 63 : 제2밸브몸체
63a : 경사면 64 : 유체홀
65 : 제2밸브스프링 66 : 제1밸브스프링
67 : 밀폐링 68 : 오링
70 : 볼밸브 71 : 밸브캡
72 : 유체포트 73 : 제3밸브스프링
74 : 스프링장착부 75 : 연통홀
76 : 중공홈

Claims (5)

1. 삭제
2. 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터에 있어서,
   제1케이스(10a), 중간에 격벽을 가지는 제2케이스(10b) 및 제3케이스(10c)로 구성되는 케이스(10);
   상기 제2케이스(10b)의 격벽에 의해 케이스(10)의 내에 좌우로 각각 구획되는 피스톤챔버(11) 및 서비스챔버(12);
   단부에 형성된 유체이동홀(58)을 가지고, 상기 유체이동홀(58)을 이용하여 차량 브레이크 작동 시 피스톤챔버(11)와 서비스챔버(12) 사이를 연통시키며 유체를 케이스(10)의 내측으로 이동시키는 푸쉬로드(13);
   상기 푸쉬로드(13)의 내부에 장착되고, 압축공기의 압력에 의해 유체이동홀(58)을 개폐하는 체크밸브(60);
   를 포함하고,
   상기 체크밸브(60)는 일측면에 형성된 유체연결홀(61a)을 가지며, 상기 유체연결홀(61a)을 통해 푸쉬로드(13)의 내부와 연통되도록 푸쉬로드(13)의 내측 단부에 장착되는 밸브하우징(61);
   상기 밸브하우징(61)의 내측에 제1밸브스프링(66)에 의해 탄성 지지되어 축방향으로 이동가능하게 장착되며, 릴리즈 볼트(53)에 의해 개폐되는 제1밸브몸체(62); 및
   상기 제1밸브몸체(62)의 내측에 제2밸브스프링(65)에 의해 탄성 지지되어 축방향으로 이동가능하게 장착되며, 압축공기의 압력에 의해 개폐되는 제2밸브몸체(63);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 가압식 인터널 듀얼 밸브를 적용한 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1밸브몸체(62)는 측면에 형성된 유체홀(64)과, 상기 유체홀(64)을 사이에 두고 측면에 설치된 오링(68)을 포함하고, 파킹브레이크 작동시 제1밸브스프링(66)의 탄성복원력에 의해 제1밸브몸체(62)가 축방향으로 이동하여 상기 오링(68) 중 하나가 유체홀(64)을 개방하고, 서비스챔버(12)의 유체가 유체이동홀(58), 유체연결홀(61a) 및 유체홀(64)을 통해 피스톤챔버(11)로 이동하는 것을 특징으로 하는 가압식 인터널 듀얼 밸브를 적용한 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1밸브몸체(62)는 제2밸브몸체(63)를 수용하는 장착홈(62b')과, 상기 장착홈(62b')에서 축방향으로 오목하게 형성되어 제2밸브스프링(65)을 수용하는 스프링홈(62b")과, 상기 장착홈(62b')과 스프링홈(62b") 사이에 경사지게 형성된 테이퍼부를 포함하고;
   상기 제2밸브몸체(63)는 테이퍼부와 서로 면접가능하게 형성된 경사면(63a)을 가지며;
   파킹브레이크 해제 시 서비스챔버(12)에 인입된 압축공기의 압력에 의해 제2밸브몸체(63)가 상기 테이퍼부와 경사면(63a) 사이에 발생되는 갭을 차단하는 것을 특징으로 하는 가압식 인터널 듀얼 밸브를 적용한 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   릴리즈 볼트(53)의 축부(52)에 체결되는 스퀘어 너트(56)를 더 포함하고, 상기 릴리즈 볼트(53)는 케이스(10)에 아이들 타입으로 회전가능하게 장착되고, 피스톤(15)의 돌출턱이 스퀘어 너트(56)에 걸림에 따라 푸쉬로드(13)의 축방향 이동을 제한하는 것을 특징으로 하는 가압식 인터널 듀얼 밸브를 적용한 피스톤 타입의 브레이크 액추에이터.
   

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