KR100192262B1 - 페달과 부스터 병렬배치형 브레이크의 부스터 작동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이크 페달과 부스터의 병렬배치구조에 적용하기 위한 부스터 작동장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 부스터(40)는 내부에 전자석(42)이 설치되어, 전자석(42)에 의해 피스톤(43)을 전방으로 압축하도록 구성된다. 전자석(42)에 인가되는 전류는 부스터(40)의 컨넥터(41)와 연결된 가변저항식 스위치(30)에 의해 제어되어 피스톤(43)을 압축하는 힘을 조절할 수 있게 구성된다. 한편, 가변저항식 스위치(30)는 전방으로 돌출된 로드(31)를 구비하며 로드(31)는 페달(1)에 의해 스위치(30) 내부로의 삽입길이가 조절되게 된다. 이에 따라, 페달(1)의 작동에 따라 가변저항식 스위치(30)에서 부스터(40)의 전자석(42)을 구동하는 방식으로 브레이크의 작동이 이루어지게 되므로, 본 발명에 따른 브레이크 페달과 부스터간의 연결은 전선으로 이루어지며 별도의 토크로드의 사용치 불필요하게 된다.

본 발명에 따른 전기식의 부스터를 사용함으로써, 토션바아를 사용할 필요가 없이 페달(1)과 부스터(40)를 전선으로 연결할 수 있으므로, 브레이크 조작장치의 중량을 감소할 수 있고, 부스터(40)의 배치를 자유로이 할 수 있으므로 브레이크시스템의 설계의 자유도를 보다 향상시킬 수 있으며, 브레이크 작동을 위한 페달의 답력을 감소시켜 브레이크의 조작성 향상에도 기여할 수 있게 된다.

Description

페달과 부스터 병렬배치형 브레이크의 부스터 작동장치

본 발명은 자동차와 브레이크 장치에 관한 것이며, 특히는 페달과 배력장치인 부스터(booster)의 연결구조에 관한 것이다.

제동장치(brake system)는 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시킴과 동시에 주차상태를 유지하기 위해 사용하는 중요한 장치이며, 일반적으로 마찰력을 이용하여 자동차의 운동에너지를 열에너지로 바꾸어, 그것을 대기속으로 방출시켜 제동작용을 하는 마찰식 브레이크가 사용되고 있다,

또한, 제동장치에는 여러 형식이 사용되고 있으며, 사용상태에 따라 주행시제동하기 위한 주브레이크와 주차시 사용하는 주차브레이크가 있다. 주브레이크는 운전자의 발로 조작하므로 푸트브레이크(foot brake)라고 불리며, 주차브레이크는 주로 손으로 조작하기 때문에 핸드브레이크라고도 불린다.

브레이크는 작동방식에 따라 다시 로드나 와이어를 이용하는 기계식과 유압을 이용하는 유압식이 있으며, 일반적으로 푸트 브레이크는 유압식이고 주차브레이크는 기계식이다.

제1도에 일반적인 유압브레이크 시스템의 구성이 도시되어 있다. 도시의 편의상 전륜과 후륜의 일측의 휠만을 도시하였다.

도시된 바와 같이, 브레이크페달(1)을 작동시키면 페달아암(la)에 연결된 푸시로드에 의해 마스터 실린더(2)내의 피스톤(2a)이 전진하여 실린더(2)내의 브레이크 오일을 압축함으로써 전, 후륜측의 브레이크라인(3,4)을 통해 브레이크 오일을 압축하게 되며, 브레이크라인(3,4)의 종단과 연통된 캘리퍼(전륜측)나 브레이크슈(후륜측)의 휠실린더(6,8)로 고압의 브레이크 오일을 공급하여 라이닝이나 패드를 브레이크드럼(10,내부확장식)이나 디스크(캘리퍼식,전륜측)에 압착하여 마찰에 의한 제동이 이루어지게 된다. 또한, 브레이크페달을 해방시키면 압축되었던 브레이크 오일이 마스터실린더(2)로 복귀하며 브레이크가 해제되게 된다.

한편, 브레이크의 작동이 용이하도록 페달(1)에 의한 압력을 배가시키기 위해 부스터(booster)라 불리는 브레이크 배력장치가 사용되고 있다. 배력장치란 엔진의 부압이나 유압, 공기압 등을 이용하여 작동하는 것으로 제2도에 일반적인 텐덤다이어프램식 진공배력장치의 구성이 도시되어 있다.

부스터(10)는 하우징(16)내에 설치된 다이어프램(11)의 중심부에는 동력피스톤(12)이 설치되며, 동력피스톤(12)은 다이어프램(11)과 연동하도록 설치되어 진공실(13)과 대기압실(14)을 분리하도록 설치된다. 제동시 진공이 작용하는 공간을 진공실(13), 제동시 대기압이 작용하는 공간을 대기압실(14)이라 하며, 대기압실(14)에는 동력피스톤(12) 내의 진공/대기밸브(15)의 개폐에 따라 대기압과 흡기다기관의 부압이 교대적으로 작용한다 진공/대기밸브(15)는 브레이크페달(1)과 연결된 푸시로드(Ib)에 의해서 조작된다.

즉, 진공/대기밸브(15)의 개폐는 운전자의 브레이크페달 조작에 의해 이루어진다. 즉, 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟으면 진공/대기밸브(15)가 작동되고, 이어서 다이어프램(11) 전/후의 압력차에 의해 다이어프램(11)과 동력피스톤(12)이 동시에 이동하고, 그러면 동력피스톤(12)에 직결된 푸시로드(1b)는 직접 마스터실린더(2)의 1차 피스톤을 작동시키게 된다.

이어, 브레이크 페달(1)을 놓으면 다이어프램 리턴스프링(18)의 작동으로 다이어프램(11)은 원위치로 복귀하게 된다.

한편, 부스터(10)와 마스터실린더(2)의 배치는 자동차의 종류나 구조에 따라 설계상 다양한 배치가 이루어지고 있다. 예컨대, 부스터(10)와 페달(1)의 연결은 제1도와 제2도에 예시한 바와 같이 페달(1)에 고정된 푸시로드(1b)와 부스터(10)를 직접 연결하는 직렬방식과 상용차 등에서와 같이 페달(1) 전방의 공간이 부족한 경우에는 부스터(10)를 페달(1)과 직렬로 배치하기가 곤란하므로 병렬적으로 배치하여 페달(1)에서 연장하는 바아를 통하여 부스터를 작동시키는 병렬배치 방식이 사용되고 있다.

제3도에는 부스터 병렬배치식인 바아를 이용하는 방식의 페달(1)과 부스터(10)의 연결구조의 일례가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 종래의 병렬배치방식 페달과 부스터의 연결구조에서는 페달(1)을 한 쌍의 스토퍼멤버(21,22)로 양측에서 고정하되 토션바아(23)를 이용하여 병렬배치된 부스터(10)와 페달(1)을 연결하고 있다. 토션바아(23)의 일종단에는 페달(1)이 고정되며, 타종단에는 캠(24)이 고정되어, 토션바아(23)의 양단에 형성된 지지부(25,26)를 페달스토퍼(21,22)에 회전이 자유롭게 장착하여 구성되어 있다. 따라서, 페달(1)과 부스터(10)간의 설치간격에 따라 토션바아(23)의 길이가 결정되게 된다.

이에 따라, 페달(1)을 밟으면 페달(1)과 연결된 토션바아(23)가 회전하면서 바아(23)의 타종단에 고정된 캡(24)이 회전하여 부스터(10)의 푸시로드(1b,제2도)를 눌러 제2도를 참조하여 상술한 바와 같이 부스터(10) 및 이와 연결된 마스터실린더(2)를 작동시켜 브레이크의 작동이 이루어지게 하는 방식이 사용되고 있다.

그러나, 이러한 페달과 부스터의 병렬배치방식은 토션바아의 채용이 필수적이므로 토션바아의 설치에 따른 중량증가가 문제가 되며, 더욱이, 부스터의 설치위치를 페달(1)로부터 많이 이격시키려면 토션바아(23)의 길이다 길어짐은 물론 페달스토퍼(22)의 설치에도 곤란을 주게되므로 부스터(10)의 배치는 브레이크 시스템의 설계의 장애요인의 하나로 인식되고 있다.

또한, 브레이크를 작동시키기 위한 페달(1)의 압력은 토션바아(23)를 회전시켜 부스터(10)를 압축하는 방식을 사용하므로 토션바아(23)의 길이가 어느 한도를 넘어서면 압력의 상당부분이 토션바아(23)의 회전운동에 소모되므로 직렬식에 비해 페달의 답력을 크게해주어야 한다는 작동상의 문제점도 가지고 있다.

본 발명의 목적은 페달과 부스터의 병렬배치식 브레이크 시스템에 있어서, 토션바아를 사용하지 않는 방식의 페달과 부스터의 연결장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 부스어의 배치를 자유로이 할 수 있는 타입의 페달과 부스터 병렬배치형 브레이크의 부스터 작동장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 브레이크를 작동하기 위한 페달의 답력을 김소시키며 브레이크 조작성을 향상시킬 수 있는 페달과 부스터 병렬배치형 브레이크의 부스터 작동장치를 제공하는 것이다.

제1도는 종래의 일반적인 유압식 브레이크 시스템의 구성도이다.

제2도는 종래의 부스터의 구성을 도시하는 마스터실린더와 부스터의 단면도이다.

제3도는 종래의 병렬배치식 부스터 작동장치의 구성을 도시하는 사시도이다.

제4도는 본 발명에 따른 병렬배치식 부스터 작동장치의 구성을 도시하는 사시도이다.

제5도는 본 발명에 따른 부스터 작동장치 및 전기작동식 부스터의 내부구성을 도시하는 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 페달 1b : 푸시로드

1c : 누름판 2 : 마스터 실린더

21,22 : 페달스토퍼멤버 23 : 토크로드

30 : 스위치 31 : 로드

32,41 : 컨넥터 40 : 부스터

42 : 전자석 43 : 피스톤

45 : 유출구

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 전자석, 전자석에 의해 내부의 브레이크오일을 압축하는 피스톤을 포함하는 부스터; 및 페달의 회전반경 내에 설치되며 부스터내의 전자석을 가동하기 위한 스위치로 구성되는 페달과 부스터 병렬배치형 브레이크의 부스터 작동장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 부스터를 작동하기 위한 스위치로 페달측으로 연장하는 로드를 구비하여 로드의 삽입길이에 따라 부스터의 전자석으로 전류의 공급량을 제어하는 가변저항식 스위치를 사용하는 페달과 부스터 병렬배치형 브레이크의 부스터작동장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 브레이크 페달에 상기 스위치를 작동하기 위한 누름판을 형성하여 누름판으로 스위치를 작동하는 방식의 페달과 부스터 병렬배치형 브레이크의 부스터 작동장치를 제공한다.

이에 따라, 부스터와 페달을 병렬배치하여도 토션바아를 사용할 필요가 없이 전선으로 연결할 수 있으므로, 토션바아가 필요 없음은 물론 단일의 페달스토퍼멤버로 충분하므로 토션바아 및 페달스토퍼멤버의 설치에 따른 중량증가의 문제가 발생하지 않는다.

또한, 부스터의 설치위치를 페달로부터 상당거리 이격시켜도 단지 전선만을 적절히 배치하면 되므로 부스터의 배치를 자유로이 할 수 있게 되어 브레이크 시스템의 설계 자유도를 보다 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 페달은 단지 스위치를 작동시킬 정도의 힘만 사용하면 되므로 브레이크 작동을 위한 페달의 압력을 감소시켜 조작성 향상에도 기여할 수 있게 된다.

이하, 첨부도면들을 참조하여 본 발명에 따른 페달과 부스터 병렬배치형 브레이크의 부스터 작동장치의 구성에 대해 보다 상세히 설명한다.

제4도에 본 발명에 따른 페달과 부스터 병렬배치형 브레이크의 부스터 작동장치의 구성이 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 페달(1)과 부스터(40)는 토션바아를 사용하는 대신 전선으로 연결되도록 구성된다.

이를 위해, 본 발명에 따른 부스터(40)는, 제5도에 도시한 바와 같이, 종래의 푸시로드 가압식이 아닌 전자석을 이용한 가압방식으로 변경하고, 페달(1)은 가변저항식의 부스터 작동스위치(30)를 눌러 부스터(40)를 작동하도록 구성된다.

먼저, 본 발명에 따른 부스터(40)의 구성에 대해 설명한다.

제5도에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 부스터(40)는 내부에 전자석(42)이 설치되어, 전자석(42)에 의해 피스톤(43)을 전방으로 압축하도록 구성된다.

전자석(42)의 설치위치는 도시한 바와 같이 피스톤(43)의 후방에 위치하게 하거나, 혹은, 전방의 유출구(45) 측에 위치하도록 배치하여도 무방하다.

전자석(42)에 인가되는 전류는 부스터(40)의 컨넥터(41)와 연결된 가변저항식 스위치(30)에 의해 제어되어 피스톤(43)을 압축하는 힘을 조절할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

가변저항식 스위치(30)는 전방으로 돌출된 로드(31)를 구비하며 로드(31)는 페달(1)에 의해 스위치(30) 내부로의 삽입길이가 조절되게 된다.

따라서, 로드(31)의 삽입길이가 증가함에 따라 전자석(42)에 인가되는 전류를 증가시켜 전자석(42)이 피스톤(43)을 압축하는 힙을 조절 할 수 있다.

다시 제4도를 참조하면, 상술한 바와 같이, 전자석(42)으로 작동하는 부스터(40)를 사용함으로써, 페달(1)의 작동에 따라 가변저항식 스위치(30)에서 부스터(40)의 전자석(42)을 구동하는 방식으로 브레이크의 작동이 이루어지게 되므로, 본 발명에 따른 브레이크 페달과 부스터간의 연결은 전선으로 이루어지며 별도의 토크로드의 사용이 불필요하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 부스터(40)는 페달(1)에 답력이 작용하면 페달(1)에 형성된 누름판(1c, 제4도)에 의해 가변저항식 스위치(30)의 로드(31)가 눌러지게 되고 로드(31)의 삽입길이에 비례하는 전류가 부스터(40) 내의 전자석(42)에 인가되어 전자석(42)이 피스톤(43)을 압축함으로써 유출구(45)를 통해 마스터실린더(2)로 유압이 작용하게 된다. 부스터(40)내에서 피스톤(43)과 부스터(40)의 몸체간의 기밀성을 유지하기 위해 전자석(42)과 유출구(45) 사이를 실링재(44)로 밀봉하는 것이 바람직하다.

한편, 페달(1)을 해방하면 먼저, 가변저항식 스위치(30)의 로드(31)가 원위치로 복귀하여 부스터(40)의 전자석(42)에 인가되던 전류가 차단되며, 이에 따라, 피스톤(43)을 가압하던 힘이 사라지므로 브레이크 라인 내에서 가압되었던 유압이 압력차에 따라 피스톤(43)을 후퇴시켜 브레이크가 해제되게 된다. 이때, 리턴작용을 보다 신속하기 위해, 제2도에 도시된 종래의 부스터와 같이, 피스톤(43)의 전방에 유출구(45)를 향하여 압축코일 스프링을 설치할 수도 있을 것이다.

이에 따라, 부스터(40)와 페달(1)을 병렬배치하여도 토션바아를 사용할 필요가 없이 전선으로 연결할 수 있으므로, 토션바아는 물론 만일의 페달스토퍼(21)로 충분하므로 토션바아(23) 및 페달스토퍼(22)의 설치에 따른 중량증가의 문제가 발생하지 않는다.

또한, 부스터의 설치위치를 페달(1)로부터 상당거리 이격시켜도 단지 전선만을 적절히 배치하면 부스터(40)의 배치를 자유로이 할 수 있으므로 브레이크 시스템의 설계 자유도를 보다 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 페달(1)은 단지 스위치(30)를 작동시킬 정도의 힘만 사용하면 되므로 브레이크 작동을 위한 페달의 압력을 감소시켜 조작성 향상에도 기여할 수 있게 된다.

이상에서, 본 발명의 구체적인 실시예를 통해 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (3)

1. 전자석, 전자석에 의해 내부의 브레이크오일을 압축하는 피스톤을 포함하는 부스터; 및 페달의 회전반경 내에 설치되며 부스터 내의 전자석을 가동하기 위한 스위치로 구성되는 페달과 부스터 병렬배치형 브레이크의 부스터 작동장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 스위치가 페달측으로 연장하는 로드를 구비하여 로드의 삽입길이에 따라 부스터의 전자석으로 전류의 공급량을 제어하는 가변저항식 스위치인 것을 특징으로 하는 페달과 부스터 병렬배치형 브레이크의 부스터 작동장치.
3. 제1항에 있어서, 브레이크 페달이 상기 스위치를 작동하기 위한 누름판을 구비한 것을 특징으로 하는 페달과 부스터 병렬배치형 브레이크의 부스터 작동장치.