KR100246132B1 - 고응답성 브레이크 부스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진 서지 탱크로부터의 부압이 작용하는 전방챔버(5)를 형성하는 진공 하우징(3), 상기 진공 하우징(3)에 삽입되어 대기압이 작용하는 후방챔버(9)를 형성하는 진공 실린더(7), 상기 진공실린더(7)의 후방 중앙에 삽입 장착되어 후방에는 브레이크 페달(11)의 클레비스(13)가 전방에는 푸시로드(17)가 각각 연결되어 있는 파워 피스톤(15), 상기 파워 피스톤(15) 전방 외주면에 돌출된 장착홈(19)에 결합되어 상기 전방 챔버(5)와 후방챔버(9)를 분할하도록 되어 있는 다이어프램(21), 상기 다이어프램(21)의 벽면에 관통 설치되어 있는 래칭밸브(23), 상기 진공 실린더(7)의 후방 벽면에 관통 설치되어 있는 비례제어 밸브(25) 및, 상기 진공 실린더(7)의 후방 벽면에 부착되어 상기 래칭밸브(23)와 상기 비례제어 밸브(25)에 결선되어 있는 부스터 제어모듈(27)로 구성되어 있는 브레이크 부스터(1)에 관한 것이다.

Description

고응답성 브레이크 부스터

본 발명은 고응답성 브레이크 부스터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부스터의 전방 챔버와 후방 챔버를 구분하는 다이어프램과 후방챔버를 형성하는 진공 실린더의 벽면에 완전 개폐되는 래칭밸브(letching valve)와 비례제어 밸브(proportioning control valve)를 각각 관통 설치하여 전방 챔버와 후방 챔버의 차단기능과 후방 챔버와 대기압의 차단기능을 간단한 구조로도 수행할 수 있을 뿐만 아니라 후방 챔버로 대기압이 들어가는 유로를 단순화시킨 고응답성 브레이크 부스터에 관한 것이다.

초기에 개발된 자동차는 속도가 매우 느리며 차량의 무게도 가벼웠다. 즉, 브레이크에 대한 필요성이 절실하지 않았다. 그러나 자동차 기술이 급격하게 발전함에 따라 차속이 점차 빨라졌으며, 내외장 부품의 증대로 인해 차량의 무게도 점차 중량화되어 갔다.

이와 같이 차량 관성력의 주요 인자인 질량과 가속도가 서로 상승작용을 일으키면서 증대되어 왔을 뿐만 아니라, 주행 중의 안전성에 대한 관심도 아울러 고조되어 왔다. 그 결과, 차량의 제동 성능을 향상시키기 위한 다양한 연구 개발이 이루어져 왔으며, 이러한 노력의 결과로 최근 급속하게 발전하고 있는 것이 바로 브레이크 부스터이다.

이러한 브레이크 부스터는 차량 제동시 운전자가 브레이크 페달을 밟는 답력을 배가(boosting)시켜 주는 장치로서, 크게 진공식 부스터와 유압식 부스터로 구분할 수 있다.

이중 제1도에 도시된 진공식 브레이크 부스터(101)는 흡기 다기관의 부압 즉, 진공을 이용해 배력을 얻을 수 있도록 되어 있는 것으로, 외체를 형성하는 진공 하우징 (103), 진공 실린더(105) 및 파워 피스톤부(107)로 이루어져 있으며, 진공 하우징 (103)과 진공 실린더(105)는 다이어프램(109)에 의해 전방 챔버(111) 즉, 진공 챔버와 후방 챔버(113) 즉, 대기압 챔버로 분할되어 있다.

여기에서, 파워 피스톤부(107)는 다이어프램(109)과 연동하는 파워 피스톤 (115), 페달에 가해지는 답력을 전달하는 작동로드(117), 압력 스프링(120)에 의해 작동로드(117)의 전후이동에 따라 연동하여 전방 챔버(111)와 후방 챔버(113)로의 진공 또는 대기의 연통을 제어하도록 되어 있는 제어 밸브(121)와 에어 밸브 피스톤 (123), 제어 밸브(121)를 지지하는 제어 밸브 리테이너(125) 및 파워 피스톤(115)이 전진함에 따라 마스터 실린더로 제동력을 전달하는 푸시로드(127)으로 구성되어 있다.

그런데, 이러한 브레이크 부스터(101)는 도시한 바와 같이, 파워 피스톤(115)의 구조가 복잡할 뿐만 아니라 특히 파워 피스톤(115)을 경유하여 후방 챔버(113)로 작용하는 대기압의 작용유로가 복잡하게 배열되어 있으므로 브레이크 부스터(101)의 응답성이 늦어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 브레이크 부스터의 다이어프램 상에 완전 개폐되는 래칭 밸브를 장착하고 동시에 진공 실린더의 후방벽면에 비례제어밸브를 장착하여 이들의 개도를 부스터 제어 모듈에 의해서 브레이크 페달의 이동에 따라 적절하게 조정하여 브레이크 부스터의 응답성을 향상시키면서도 이로인한 급제동을 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다고 할 것이다.

그러므로, 본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위해, 엔진 서지 탱크로부터의 부압이 작용하는 전방챔버를 형성하는 진공 하우징, 이 진공 하우징에 삽입되어 대기압이 작용하는 후방챔버를 형성하는 진공 실린더, 이 진공 실린더의 후방 중앙에 삽입 장착되어 후방에는 브레이크 페달의 클레비스가 전방에는 푸시로드가 각각 연결되어 있는 파워 피스톤, 이 파워 피스톤 전방 외주면에 돌출된 장착홈에 결합되어 전방 챔버와 후방챔버를 분할하도록 되어있는 다이어프램, 이 다이어프램의 벽면에 관통 설치되어 있는 래칭밸브, 진공 실린더의 후방 벽면에 관통 설치되어 있는 비례제어밸브 및, 진공 실린더의 후방 벽면에 부착되어 래칭밸브와 비례제어 밸브에 결선되어 있는 부스터 제어모듈로 구성되어 있는 브레이크 부스터를 제공하고자 하는 것이다.

제1도는 종래의 브레이크 부스터를 도시하는 단면도.

제2도는 본 고안에 따른 브레이크 부스터를 도시하는 개략 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 브레이크 부스터 3 : 진공하우징

5 : 전방 챔버 7 : 진공 실린더

9 : 후방 챔버 15 : 파워 피스톤

21 : 다이어프램 23 : 래칭밸브

25 : 비례제어밸브 27 : 부스터 제어모듈

29 : 자석 31 : 페달 이동센서

이하, 첨부도면을 참조로 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 부스터를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제2도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 브레이크 부스터(1)는 전방의 진공 하우징 (3)과 후방의 진공 실린더(7)에 의해서 외체가 형성되어 있으며, 이 진공 하우징(3)의 내부에는 엔진의 서지 탱크로부터의 부압이 작용하는 전방 챔버(5)가 형성되어 있으며, 진공 실린더(7)의 내부에는 대기압이 작용하게 되는 후방챔버(9)가 형성되어 있다.

후방챔버(9) 내에는 일반적인 브레이크 부스터에서와 마찬가지로 진공 실린더 (7)의 후방벽 중앙에 관통 설치되어 있는 파워 피스톤(15)이 장착되어 있다. 따라서, 이 파워 피스톤(15)의 전방에는 푸시로드(17)가 돌출 부착되어 있으며, 후방에는 브레이크 페달(11)의 클레비스(13)가 결합되어 있다.

또한, 파워 피스톤(15)의 전방 측 외주면에는 장착홈(19)이 원주방향으로 돌출 형성되어 있어 전방챔버(5)와 후방챔버(9)의 분할하는 다이어프램(21)이 삽입되도록 되어 있으며, 이 다이어프램(21)도 종래의 브레이크 부스터와 마찬가지로 전후방 챔버 (5,9) 내부의 압력차에 의해서 전후방으로 이동하도록 되어 있다.

본 발명의 브레이크 부스터(1)는 또한 후방챔버(9)로 대기압이 작용할 수 있도록 하기 위해 진공 실린더(7)의 후방면 임의의 위치에 비례제어 밸브(25)가 관통 설치되어 있다. 아울러, 다이어프램(21)의 벽면에도 후방챔버(9) 내부에 작용하는 대기압이 전방챔버(5)로 전달될 수 있도록 하기 위한 래칭밸브(23)가 관통 설치되어 있다.

그리고, 진공 실린더(7)의 후방벽면에는 부스터 제어모듈(27)이 부착되어 상기한 비례제어 밸브(25)및 래칭밸브(23)와 결선되어 있으므로 이들 밸브(25,27)를 제어할 수 있게 된다. 이때, 파워 피스톤(15)의 외주면에는 환형 띠 모양의 자석(29)이 부착되어 있으며, 외주면 둘레에는 부스터 제어모듈(27)과 결선되어 있는 원통형의 페달이동 센서(31)가 파워 피스톤(15)의 외주면과 일정 간격을 유지한 상태에서 동축상으로 끼워져 있으므로, 파워 피스톤(15)의 전후이동과 연동하는 자석(29)의 이동을 감지할 수 있도록 되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 브레이크 부스터(1)에 의하면, 다음과 같이 브레이크 답력을 부스팅할 수 있게 된다.

전후방 챔버(5,9)의 연통을 제어하는 래칭밸브(23)는 완전개방 또는 완전폐쇄만 가능하도록 온 아니면 오프되는 밸브이므로 제어 모듈(27)로부터 전달되는 온 오프 신호에 따라 전방챔버(5)와 후방챔버(9)가 완전연통 아니면 완전차단 상태로 유지되도록 한다. 따라서, 브레이크가 오프된 경우에는 부스터 제어모듈(27)에 의해서 래칭밸브 (23)가 완전개방되고, 일단 페달(11)이 이동하여 페달 이동센서(31)에 의해 파워 피스톤(15)의 이동이 감지되면 래칭밸브(23)는 완전폐쇄된다.

반면에, 비례제어밸브(25)는 페달(11)의 이동에 따라 전후진하는 파워 피스톤 (15)의 이동량에 비례하여 개도량이 변화되므로, 페달(11)에 작용하는 답력에 비례하여 후방챔버(9)에 작용하는 대기압이 변화되도록 한다. 따라서, 비례제어밸브(25)는 페달(11)이 정지상태에서 전방으로 이동함에 따라 이동량에 비례하여 개도가 확대되고 후퇴하면서 비례하여 개도가 축소되도록 되어 있다.

따라서, 브레이크가 오프된 경우에는 래칭밸브(23)는 완전개방 상태로, 비례제어밸브(25)는 완전폐쇄 상태로 유지된다.

운전자가 페달(11)을 밟으면 파워 피스톤(15)이 전진하게 되므로 전진이 시작됨과 동시에 래칭밸브(23)는 완전 폐쇄되고, 자석(29)의 이동량을 감지한 페달이동센서(31)에서 보내지는 이동감지신호에 따라 모듈(27)에 의해 제어되는 비례제어밸브 (27)는 서서히 개도가 확대된다. 따라서, 전방챔버(5)는 부압상태를 그대로 유지하나 후방챔버(9)에 작용하는 대기압은 점차 커지므로 다이어프램(21)이 전진하여 푸시로드(17)를 통해 제동력을 전달하게 된다.

반대로, 운전자가 페달(11)을 놓으면 래칭밸브(23)는 완전 개방되고 비례제어밸브(27)는 서서히 그 개도가 감소되기 시작되는 바, 상기 래칭밸브(23)가 완전히 개방되어 있기 때문에 전,후방챔버(5,9)의 압력차가 거의 없어지게 되어 다이어프램(21)이 그 차체의 탄성력에 의해 원래 상태로 복귀되기 위하여 후진하게 되고, 파워 피스톤 (15)이 후진하게 되며, 그에 따라, 상기 비례제어밸브(27)가 완전히 폐쇄되게 된다.

그리고 나서, 운전자가 브레이크 페달(11)을 완전히 풀어버리면 부스터(1)는 초기 상태로 복귀되므로 래칭밸브(23)가 완전 개방된 상태이고, 비례제어밸브(25)는 완전 폐쇄되어 전후방 챔버(5,9) 양쪽에 부압이 걸려 다이어프램(21)은 원위치로 복귀한 상태이며, 푸쉬로드(17)가 완전히 후진되어 브레이크가 완전해제된 상태로 된다.

따라서, 상기와 같은 본 발명의 브레이크 부스터에 의하면, 부스터의 전방 챔버와 후방 챔버를 구분하는 다이어프램과 후방챔버를 형성하는 진공 실린더의 벽면에 래칭밸브와 비례제어 밸브를 각각 관통 설치하고 파워 피스톤의 둘레에 이동감지센서를 장착하여 래칭밸브는 온오프신호에 따라 완전개폐상태로, 비례제어밸브는 파워 피스톤의 이동량에 비례하여 개도가 확대축소되도록 부스터 제어모듈에 의해 제어할 수 있게 된다.

그러므로, 간단한 구조에 의해서도 부스터의 전방챔버와 후방 챔버를 연통 또는 차단시킬 수 있게 되며, 마찬가지로 간단한 밸브 웨이를 통해 후방 챔버로 작용하는 대기압의 고저를 제어할 수 있게 되므로, 제동시 브레이크에 대한 부스터의 응답성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 페달의 이동량에 비례하여 부스팅력이 결정되므로 부스터 작동으로 인한 급제동을 방지할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 엔진 서지 탱크로부터의 부압이 작용하는 전방챔버(5)를 형성하는 진공 하우징 (3), 상기 진공 하우징(3)에 삽입되어 대기압이 작용하는 후방챔버(9)를 형성하는 진공 실린더(7), 상기 진공실린더(7)의 후방 중앙에 삽입 장착되어 후방에는 브레이크 페달(11)의 클레비스(13)가 전방에는 푸시로드(17)가 각각 연결되어 있는 파워 피스톤 (15), 상기 파워 피스톤(15) 전방 외주면에 돌출된 장착홈(19)에 결합되어 상기 전방 챔버(5)와 후방 챔버(9)를 분할하도록 되어 있는 다이어프램(21), 상기 다이어프램 (21)의 벽면에 관통 설치되어 있는 래칭밸브(23), 상기 진공 실린더(7)의 후방 벽면에 관통 설치되어 있는 비례제어 밸브(25) 및, 상기 진공 실린더(7)의 후방 벽면에 부착되어 상기 래칭밸브(23)와 상기 비례제어 밸브(25)에 결성되어 있는 부스터 제어모듈 (27)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터(1).
2. 제 1 항에 있어서, 상기 비례제어 밸브(25)를 상기 부스터 제어 모듈(27)에 의해 비례제어하기 위해 상기 파워 피스톤(15)의 외주면에는 환형띠 모양의 자석(29)이 부착되어 있고, 상기 자석(29)의 이동을 감지하도록 상기 파워 피스톤(15)의 외주면 둘레에는 페달이동 센서(31)가 상기 파워 피스톤(15)과 동축상으로 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터(1).