KR100270205B1

KR100270205B1 - 기압식배력장치

Info

Publication number: KR100270205B1
Application number: KR1019970021481A
Authority: KR
Inventors: 미츠히로 엔도
Original assignee: 다가야 레이지; 도키코 가부시키 가이샤
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1997-05-29
Publication date: 2000-10-16
Also published as: DE19722739C2; JP3743967B2; DE19722739A1; US5943937A; JPH09315291A; KR970074441A

Abstract

페달 필링(feeling)을 악화시키는 일 없이 배력비(倍力比)를 다단으로 변화시킨다.

리액션 디스크를 대경의 프런트 디스크(35)와 소경의 리어 디스크(38)로 구성하여, 프런트 디스크(35)는 밸브 본체(13)와 출력축(34)과의 사이에 끼워 설치하고, 리어 디스크(38)는 밸브 본체(13)에 형성한 오목 구멍(31)내에 끼워서 입력축(27)과 연속 동작하는 플런저(22)의 전단부를 이 오목 구멍(31)내로 약간 돌출시킨다. 그리고, 입력이 커졌을 때, 리어 디스크(38)를 플런저(22) 주위의 공극(32)내로 팽출변형시켜, 큰 배력비를 얻게 하고, 한편, 대경의 프런트 디스크(35)는 종래의 리액션 디스크와 동일하게 이용하여, 출력 반력의 일부를 플런저(22) 및 입력축(27)에 전달하도록 한다.

Description

기압식 배력 장치{PNEUMATIC BOOSTER}

본 발명은 차량의 브레이크 계통에 이용되는 기압식 배력(氣壓式倍力) 장치에 관한 것이다.

기압식 배력 장치로서는 다이어프램을 구비한 파워 피스톤에 의해 정압실과 작동압실로 셸 본체 내를 구획하고, 상기 파워 피스톤에 상기 셸 본체를 삽통하여 그 후방으로 연장시킨 밸브 본체를 지지시키며, 이 밸브 본체 내에 입력축과 연동하는 플런저를 포함하는 밸브 기구를 설치하는 동시에, 상기 밸브 본체의 전단에 반작용 디스크를 통해 출력축의 기단을 작동 연결하고, 상기 밸브 기구의 작동에 의해 상기 정압실과 상기 작동압실에 차압을 발생시켜, 파워 피스톤의 추진력을 상기 출력축으로 전달하며, 또한 이 출력축으로부터의 반력의 일부를 상기 반작용 디스크와 상기 플런저를 통해 상기 입력축으로 전달하도록 한 것이 있다.

이러한 기압식 배력 장치에 있어서, 그 배력비(倍力比)는 반작용 디스크에 대한 출력축의 접촉 면적과 플런저의 접촉 면적의 비로 정해지고, 통상은, 도 7에 도시된 바와 같이, 입력에 대하여 비교적 큰 출력을 얻을 수 있도록, 즉 큰 배력비를 얻을 수 있도록 상기한 접촉 면적의 비를 크게 설정하여, 긴급시에 유효하게 대처할 수 있도록 하고 있다. 또, 상기 도면중, J는 점프되는 출력(jump in output)을 표시하고 있고, 상기 점프되는 출력(J)는 비배력(非倍力) 작용시에 있어서의 반작용 디스크와 플런저 사이의 틈의 존재에 따라 생기며, 이 틈이 클수록 높은 수준의 감속도(高減速度)를 얻을 수 있게 된다.

그러나, 상기한 바와 같이 배력비를 크게 설정하고 있을 경우는, 가볍게 브레이크를 밟아도 큰 출력을 얻을 수 있기 때문에, 통상 주행시에 있어서도 원하지 않는 큰 출력이 발생할 우려가 있어, 브레이크 조작성에 난점이 있다는 문제가 있었다.

그래서, 예컨대 일본 특허 공개 공보 제 59-195460 호에는 반작용 디스크를 내측 디스크와 외측 디스크로 이루어지는 이중 구조로 하고, 브레이크를 밟는 힘이 작은 경우에는, 내측 디스크가 외측 디스크 보다 먼저 출력축과 접촉되어 작은 배력비를 얻을 수 있도록 한 기압식 배력 장치가 기재되어 있다.

그러나, 상기 공보에 기재한 기압식 배력 장치에 따르면, 최초로 내측 디스크가 출력축과 접촉하기 때문에, 내측 디스크가 플런저와 동일 지름인 경우(상기 공보 도 3)는 출력 반력의 전부가, 내측 디스크의 일부가 밸브 본체에 접촉하는 경우(상기 공보 도 5, 도 7)는 출력 반력의 대부분이 플런저를 통해 입력축으로 전달되게 되어 페달 감각(feeling)이 악화하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 과제로 하는 바는 페달 필링을 악화시키지 않고 배력비를 다단으로 변화시킬 수 있도록 하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시형태로서의 텐덤형 기압식 배력 장치의 주요부 구조를 나타내는 단면도이고,

도 2는 본 기압식 배력 장치의 전체적인 구조를 나타내는 단면도이며,

도 3은 본 기압식 배력 장치의 작동 상태를 나타내는 단면도이고,

도 4는 본 기압식 배력 장치의 입출력 특성을 나타내는 그래프이며,

도 5는 본 발명의 다른 실시형태를 나타내는 단면도이고,

도 6은 본 발명의 또 다른 실시형태를 나타내는 단면도이며,

도 7은 종래 일반의 기압식 배력 장치의 입출력 특성을 나타내는 그래프이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 셸 본체

5,6 : 다이어프램

7,8 : 파워 피스톤

9,10 : 정압실

11,12 : 작동압실

13 : 밸브 본체

20 : 밸브 기구

22 : 플런저

27 : 입력축

31 : 오목 구멍

32 : 공극

35 : 전방 디스크

38 : 후방 디스크

41 : 스페이서

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 반작용 디스크(reaction disk)를 전방 디스크와 이 전방 디스크보다 소경이고 또한 플런저(plunger)보다 대경의 후방 디스크로 구성하고, 전방 디스크는 상기 밸브 본체와 상기 출력축과의 사이에 끼워 설치하는 동시에, 상기 후방 디스크는 상기 밸브 본체의 전단부에 형성된 오목 구멍내에 끼워서, 상기 오목 구멍 내에 상기 플런저의 전단부를 약간 돌출시키도록 한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성한 기압식 배력 장치에 있어서는, 입력이 작은 동안은 후방 디스크의 변형이 없으므로, 그 때의 배력비는, 전방 디스크에 대한 출력축의 접촉 면적과 후방 디스크의 접촉 면적과의 비로 결정된다. 한편, 입력이 커지면, 후방 디스크가 플런저의 전단부의 주변의 빈 지점 내로 부풀어나와 변형되어 오목 구멍의 바닥에 접촉하므로, 그 때의 배력비는 전방 디스크에 대한 출력축의 접촉 면적과 후방 디스크에 대한 플런저의 접촉 면적의 비로 결정되고, 그 결과, 입력이 작은 경우의 배력비는 입력이 큰 경우에 비하여 작아진다.

본 발명은 후방 디스크가 비배력 작용시에는 플런저와 전방 디스크와의 사이에서 약간 축방향으로 이동할 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하며, 이것에 의해 소정의 점프되는 출력을 얻을 수 있다.

이하, 첨부 도면에 기초하여 본 발명의 실시의 형태를 설명한다.

본 실시 형태는 텐덤(tendem)형으로서 구성된 것으로, 도 1에 그 주요부 구조가, 도 2에 그 전체적인 구조가 각각 도시되어 있다. 도 1 및 도 2에 있어서, (1)은 전방 셸(2)과 후방 셸(3)로 이루어지는 셸 본체이고, 셸 본체(1) 내부에는 중앙 셸(4)에 의해 전후의 2개 실(室)로 구획되며, 또한 이 전후 2개의 실은 다이어프램(5,6)을 구비한 파워 피스톤(7,8)에 의해 정압실(9,10)과 작동압실(11,12)로 구획되어 있다. 각 파워 피스톤(7,8)에는 셸 본체(1)의 축심상에 배치된 밸브 본체(13)가 끼워 맞춰 지지되어 있다. 밸브 본체(13)는 컵형상의 대경부(13a)와 통형의 소경부(13b)를 연접하여 이루어져 있고, 그 소경부(13b)는 중앙 셸(4) 및 후방 셸(3)을 기밀하면서 활주 가능하게 삽통하여 후방 셸(3)의 후방으로 연장되어 있다.

밸브 본체(13)에는 2개의 정압실(9,10)을 연통하고 또한 각 정압실(9,10)을 밸브 본체(13)내로 연통하는 정압 통로(15)가 설치되는 것 외에, 2개의 작동압실(11,12)을 연통하며 또한 각 작동압실(11,12)을 밸브 본체(13)내로 연통하는 공기 통로(대기 통로)(16)가 설치되어 있다. 정압 통로(15) 및 대기 통로(16) 각각은 밸브 본체(13)에 뚫어 설치한 축 방향 구멍(15a,16a)과 반경 방향 구멍(15b,16b)으로 이루어져 있다. 전방의 정압실(9)에는 전방 셸(2)의 앞부분에 접속한 도입관(17)을 통하여, 예컨대 엔진 부압(負壓)이 도입되도록 되어 있는 한편, 밸브 본체(13)의 소경부(13b)의 개구측 에는 소음기(18)와 필터(19)가 설치되어 있다.

밸브 본체(13)내에는 전후의 작동압실(11,12)에 대하여 상기 정압 통로(15)와 대기 통로(16)를 선택적으로 개방하는 밸브 기구(20)가 설치되어 있다. 밸브 기구(20)는 밸브 본체(13)의 대경부(13a)의 축심상에 설치한 축 구멍(플런저 활주 구멍)(21)에 활주 가능하게 끼워 넣어진 플런저(22), 밸브 본체(13)의 소경부(13b) 내면에 누름 부재(23)를 이용하여 기단부(基端部)가 고정된 탄성 변형이 가능한 밸브 본체(24), 이 밸브 본체(24)의 전단의 바깥쪽 가장자리부와 정압 통로(15)의 개구단에 형성된 밸브 시이트부로 구성되는 부압 밸브(25), 밸브 본체(24)의 전단 내연부와 플런저(22)의 후단에 형성된 밸브 시이트부로 구성되는 대기 밸브(26)를 구비하고 있다(도 1). 플런저(22)의 후단부에는 브레이크 페달(도시생략)과 연동하는 입력축(27)이 작동 연결되며, 또한, 밸브 본체(24)는 이 입력축(27)에 일단이 걸어 맞추어진 밸브 스프링(28)에 의해, 통상시에는 부압 밸브(25), 대기 밸브(26)를 폐쇄하는 방향으로 밀어붙여져 있다. 또, 플런저(22)는 밸브 본체(13)에 대하여 반경 방향으로 삽입한 스톱 키(29)에 의해 밸브 본체(13)와의 상대 이동 범위가 규제되어 있다. 또한, 입력축(27)은 상기 누름 부재(23)에 일단이 걸어 맞추어진 스프링(30)에 의해 통상시에는 되돌리는 방향(브레이크 페달측)으로 밀어부쳐져 있다.

한편, 밸브 본체(13)의 대경부(13a)의 전단부로서, 컵 바닥에 상당하는 부분에는 상기 플런저 활주 구멍(축 구멍)(21)과 정합하는 오목 구멍(31)이 형성되고, 이 오목 구멍(31)의 바닥측에는 상기 플런저(22)의 전단부가 약간 돌출되어 있다. 오목 구멍(31)의 구경(d₁)은 상기 플런저 활주 구멍(21)의 구경, 즉 플런저(22)의 직경(d₂)보다도 크게 설정(d₁＞d₂)되어 있다. 오목 구멍(31)내에 플런저(22)의 전단부가 돌출됨으로써, 이 오목 구멍(31)의 저부에는 플런저(22)를 둘러싸는 소정 깊이(h)의 환상 공극(32)이 형성되어 있다. 또한, 밸브 본체(13)의 대경부(13a)의 전단부에는 상기 오목 구멍(31)을 둘러싸도록 형성된 환상 홈(33)을 이용하여 출력축(34)의 기단 대경부(34a)가 끼워 맞춰져 있다. 출력축(34)의 선단부는 전방 셸(2)을 기밀한 채로 삽통하여 그 전방으로 연장되며, 예컨대 마스터 실린더에 작동 연결되어 있다.

상기 출력축(34)의 기단 대경부(34a)는 컵형상을 이루고, 그 내부에는 반작용 디스크를 구성하는 전방 디스크(35)가 수납되어 있다. 출력축(34)의 기단 대경부(34a)는 전방 셸(2)과 밸브 본체(13)와의 사이에 끼워져 있는 복귀 스프링(36)이 착좌된 스프링 슈(37)에 의해 밸브 본체(13)에 대하여 눌려져 있으며, 이것에 의해 상기 전방 디스크(35)는 밸브 본체(13)의 전단에 접촉하는 상태를 유지하고 있다. 또한 상기 오목 구멍(31)에는, 동일하게 반작용 디스크를 구성하는 후방 디스크(38)가 끼워져 있다. 상기 오목 구멍(31)의 깊이는 전방 디스크(35)의 배면과 플런저(22)의 선단과의 사이에서 후방 디스크(38)가 약간 이동할 수 있는 크기로 설정되어 있고, 따라서, 후방 디스크(38)가 플런저(22)에 접촉한 상태로는, 이 후방 디스크(38)와 전방 디스크(35)와의 사이에 소정의 크기 X의 틈(39)이 형성되게 된다. 전방 디스크(35)는 종래 일반적으로 사용되고 있는 반작용 디스크와 실질적으로 같은 것으로, 그 직경(D)은 후방 디스크(38)의 직경 즉 오목 구멍(31)의 구경(d₁)보다도 충분히 크게 된다.

전술한 기압식 배력 장치는 그 후방 셸(3)의 후면에 직립한 복수의 스터드 볼트(40)(도 2)를 이용하여 차체에 장착되고, 이 장착 상태에서 입력축(27)에 도시가 생략된 브레이크 페달이 연결된다. 그리고, 이 장착 상태에서 브레이크 페달을 밟아, 그 밟는 힘(입력)이 스프링(30)의 설정 하중보다도 커지면, 입력축(27)에 의해 눌려져 플런저(22)가 도 1 및 2의 좌측 방향으로 이동하고, 대기 밸브(26)가 개방되어, 소음기(18) 및 필터(19)를 통해 밸브 본체(13)내에 대기가 유입되며, 이 대기는 대기 통로{16(16b,16a)}를 통해 2개의 작동압실(12,11)로 도입된다. 그 결과, 부압이 도입되어 있는 정압실(9,l0)과 작동압실(11,12)과의 사이에 차압이 발생하고, 전·후의 파워 피스톤(7,8)이 전진하여 배력된 출력이 밸브 본체(13)를 통해 출력축(34)으로 전달되어 배력 작용이 행해진다. 그리고, 이 때의 반력의 일부는 전방 디스크(35), 후방 디스크(38) 및 플런저(22)를 통해 입력축(27)으로 전달된다.

도 4는 전술한 배력 작용시의 입출력 특성을 나타낸 것으로, 배력 작용의 개시에 있어서는, 전방 디스크(35)와 후방 디스크(38) 사이의 틈새(39)가 해소되는 것으로, 소위 점프되는 출력(J)이 발생한다. 그 후, 후방 디스크(38)가 전방 디스크(35)에 접촉함으로써, 입력에 따라 출력이 증대한다. 이 때, 입력이 작은 동안은 후방 디스크(38)의 변형이 없으므로, 그 때의 배력비(tanθ₁)는 전방 디스크(35)의 직경(D)과 후방 디스크(38)의 직경(d₁)에 의해 다음 수학식 1로 결정된다.

한편, 입력이 커지면, 도 3에 도시된 바와 같이, 전방 디스크(35)의 일부가 오목 구멍(31) 내로 부풀어 변형됨과 동시에, 후방 디스크(38)의 일부가 플런저(22) 주위의 공극(32)내로 부풀어 변형하여 오목 구멍(31)의 바닥과 접촉한다. 따라서, 이 상태로부터 더욱 입력이 증대하면, 그 때의 배력비(tanθ₂)는 전방 디스크(35)의 직경(D)과 플런저의 직경(d₂)에 의해 다음 수식(2)로 결정된다.

여기서, 후방 디스크(38)의 직경(d₁)과 플런저(22)의 직경(d₂)과는, 상기한 바와 같이 [d₁＞d₂]의 관계에 있으며, 따라서, 입출력 특성은 도 4에 도시된 바와 같이 후방 디스크(38)의 일부가 오목 구멍(31)에 바닥이 부착되는 점 A를 경계로 굴곡하고, 점 A보다 입력이 작은 범위에서는, 점 A보다 입력이 커지는 범위보다도 배력비가 작아진다. 즉, 통상 주행시에 있어서 뜻하지 않게 큰 출력이 생길 우려가 없어지며, 브레이크 조작성이 향상된다. 또한, 전방 디스크(35)의 직경(D)은 플런저(22)에 접촉하는 후방 디스크(38)의 직경(d₁)에 비하여 충분히 크므로, 입력축(27)에는 출력 반력의 일부가 전달되게 되어 페달 감각도 개선된다.

상기한 배력비의 굴곡점 A는, 점프되는 출력(J)이 발생할 때의 입력을 일정하게 하면, 오목 구멍(31)의 저부 공극(32)의 깊이(h)나 반작용 디스크{전방 디스크(35)와 후방 디스크(38)}의 물성(경도) 등에 의해, 저입력측 또는 고입력측으로 변위된다. 따라서, 예컨대 후방 디스크(38)를 이 후방 디스크(38)와 물성(경도)이 다른 후방 디스크로 바꾸는 것 또는 도 5에 도시된 공극(32)의 깊이를 상기 실시 형태에 따른 것 보다도 깊게 설정하여, 이 공극(32) 내에 환상의 스페이서(41)를 수납하도록 하면, 이 스페이서(41)의 두께를 바꿈으로써, 상기 굴곡점(A)을 간단하게 변경할 수 있다.

또한, 반작용 디스크의 물성을 일정하게 하면, 상기한 점프되는 출력(J)이 발생할 때의 입력의 크기는, 전방 디스크(35)와 후방 디스크(38)의 틈새(39)의 크기(X)에 따라 결정되므로, 후방 디스크(38)의 두께를 바꾸는 것 만으로, 또는 도 6에 도시된 바와 같이 오목 구멍(31)내에 판형의 스페이서(42)를 넣는 것 만으로, 간단하게 변경할 수 있다.

이와 같이, 반작용 디스크를 전방 디스크(35)와 후방 디스크(38)로 분할하여 구성하였기 때문에, 파워 피스톤(7,8)의 추력을 출력측으로 전달하는, 밸브 본체(13), 전방 디스크(35) 및 출력축(34)의 구성 관계를 변경하지 않고, 오목 구멍(31) 내의 후방 디스크(38) 부분의 구성을 변경하는 것 만으로, 출력 점프되는 출력(J)이나 굴곡점(A)을 발생시키는 입력의 크기의 설정을 용이하게 행할 수 있다.

또, 상기 실시의 형태에 있어서 텐덤형으로의 적용예를 나타내었지만, 본 발명의 적용 대상은 임의적이며, 정압실과 작동압실을 각 1개 구비한 범용의 기압식 배력 장치에도 적용할 수 있는 것은 물론이다.

본 발명에 관한 기압식 배력 장치에 따르면, 반작용 디스크를 직경이 다른 복수의 요소로 분할하여 이들을 직렬로 배치하고, 대경의 분할 요소는 종래 일반의 반작용 디스크와 같이 이용하여 입력축으로 출력 반력의 일부를 전달하도록 하였으므로, 페달 감각을 악화시키지 않고 배력비를 다단으로 변화시킬 수 있다. 더구나, 입출력 특성은 소경의 분할 요소를 변경하는 것만으로 간단히 변경할 수 있으며, 대개 그 이용 가치는 커지는 효과가 있다.

Claims

셸 본체 내부는 다이어프램을 구비한 파워 피스톤에 의해 정압실과 작동압실로 구획되고, 상기 파워 피스톤에 상기 셸 본체가 삽통되어 그 후방으로 연장된 밸브 본체가 지지되며, 이 밸브 본체 내에 입력축과 연동하는 플런저를 포함하는 밸브 기구가 설치됨과 동시에, 상기 밸브 본체의 전단에 반작용 디스크를 통해 출력축의 기단(基端)이 작동 연결되고, 상기 밸브 기구의 작동에 의해 상기 정압실과 상기 작동압실에 차압이 발생하여, 파워 피스톤의 추력이 상기 출력축으로 전달되며, 상기 출력축으로부터의 반력의 일부는 상기 반작용 디스크와 상기 플런저를 통해 상기 입력축으로 전달되는 기압식 배력 장치에 있어서,

상기 반작용 디스크는 전방 디스크와 이 전방 디스크보다는 직경이 작고 상기 플런저보다는 직경이 큰 후방 디스크로 구성되고, 상기 전방 디스크는 상기 밸브 본체와 상기 출력축 사이에 끼워 설치됨과 동시에, 상기 후방 디스크는 상기 밸브 본체의 전단부에 형성된 오목 구멍 내에 끼워지고, 상기 오목 구멍 내에는 상기 플런저의 전단부가 약간 돌출되는 것을 특징으로 하는 기압식 배력 장치.
제1항에 있어서, 비배력(比倍力) 작용시에는 상기 후방 디스크가 상기 플런저와 상기 전방 디스크와의 사이에서 약간 축방향으로 이동할 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 기압식 배력 장치.