KR100335819B1 - 부하및 히스테리시스가 감소된 공압브레이크 부스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정지시이트(18)와, 그리고 이동시이트(19)와 상호작용하고, 그리고 피스톤(5) 내부에서 2개의 시이트 사이에 형성된 통로(20)와 연통상태로 그것을 위치시킨 오리피스(23)가 관통된 챔버(22)를 형성하는 관형차단부재(21)를 피스톤 내부(5)에 포함하는 진공브레이크부스터용 공압제어장치에 관한 것이다.

이 챔버(22)는 브레이크부스터가 작동위치에서만 형성되어 부스터의 히스테리시스를 감소시킨다.

Description

부하 및 히스테리시스가 감소된 공압브레이크부스터{REDUCED LOAD AND HYSTERESIS PNEUMATIC BRAKE SERVO}

이런 타입의 부스터는 WO 94/04403으로 공개된 국제특허명세서에서 설명되고, 그리고 출원인에 의해서 병행하여 독립적으로 발명되어져 있다.

공지된 부스터와 이 명세서에서 설명된 부스터가 일반적으로 직면하게 되는 문제점은 부스터를 작동시키는 힘이 부스터가 휴지위치로 리턴할 때 동일한 강도로 또는 동일한 방향으로 가해지지 않으므로 이들 부스터의 작동시 원하지 않는 히스테리시스가 발생한다는 사실에 있다.

본 발명은 일반적으로 공압브레이크부스터에 관한 것이다.

보다 구체적으로는, 본 발명은 이동가능한 칸막이가 전방챔버와 후방챔버의 경계를 정하는 강성케이싱; 비교적 고압을 전달하는 제1압력원에 연결된 제1입구, 부스터의 전방챔버와 비교적 저압을 전달하는 제2압력원에 연결된 제2입구 및 압력이 제어되어지는 후방챔버에 연결된 출구가 있는, 이동가능한 벽에 의해서 끌려질 수 있는 중공피스톤; 및 입구중의 어느 하나와 출구 사이에서 연통을 선택적으로 성립시키기 위하여 피스톤내로 결합된 밸브를 포함하고 있으며 이 밸브는 제2입구가 나타나는 외부상의 피스톤의 내부크라운형상부에 의해서 형성된 제1환형시이트; 축선방향으로 폐쇄되고, 간극이 출구에 연결된 통로를 형성하는 상태로 제1시이트내에 장착되고, 그리고 제2환형시이트가 제1환형시이트보다 전방챔버로부터 더 멀리 있는 휴지위치와, 제2환형시이트가 적어도 제1환형시이트와 마찬가지로 전방챔버에 근접해 있는 작동위치 사이에서 이 제1시이트 내부에서 축선방향으로 미끄럼이동하는 제2환형시이트; 및 한편으로는 제1시이트로부터 약간 떨어져서 피스톤내에서 기밀방식으로 장착되고 그 내부가 제1압력원에 연결되어 있는 후부부분과, 다른 한편으로는 전방챔버를 향하는 제1축선방향으로 탄성력에 의해서 가압되는 피스톤의 축선을 따라서 이동할 수 있고, 그리고 통로를 통하여 제2압력원에 출구를 연결하기 위하여 후자의 휴지위치에서 제2시이트와, 그리고 모든 경우에 2개의 입구사이에서 연통을 방지하면서 이 통로를 통하여 제1압력원에 출구를 연결하기 위하여 제2시이트의 작동위치에서 제1시이트와 상호작동가능한 환형작용면을 나타내고 있는 관형상의 차단부재로 이루어져 있고 차단부재의 환형작용면은 그 내경으로 후부부분에 커플링연결되어 있고 2개의 시이트 사이에 형성된 통로와 연통하는 적어도 하나의 오리피스가 관통되어 있고, 그리고 피스톤의 내부주변과 차단부재의 작용면의 에지 둘다는 제2시이트의 적어도 하나의 위치에 대하여 기밀방식으로 이들중 하나가 다른 하나를 확실하게 차단할 정도로 충분한 접촉압력을 서로에 가하기 위하여 형성되어 있는 타입의 공압브레이크부스터에 관한 것이다.

도 1은 차단부재가 휴지위치로 나타나 있는 종래의 부스터를 사용하는 공압부스트제동시스템의 단면도;

도 2는 차단부재가 작동위치로 나타나 있는 본 발명의 제1실시예에 따른 부스터의 부분단면도;

도 3은 차단부재가 작동위치로 나타나 있는 본 발명의 제2실시예에 따른 부스터의 부분단면도; 및

도 4는 도 3의 부스터를 변형한 실시예를 나타내는 부분단면도.

본 발명은 이런 문맥속에 포함되고 이런 원하지 않는 히스테리시스를 감소시킬 것이다. 이러한 목적을 위하여, 상기 서론에서 주어진 일반적인 정의에 따르는본 발명의 부스터는 본질적으로 제2시이트가 작동위치로부터 약간 떨어져 있을 때 피스톤의 내부주변과 이 작용면의 에지가 제2시이트가 작동위치로 있을 때에 이들이 가하는 접촉압력보다 작은 접촉압력을 서로에 가하기 위하여 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1 실행가능한 실시예에 따라, 차단부재의 작용면의 에지는 시일링립을 지탱하고 있고, 그리고 제1시이트에 근접해 있고 제1축선방향에 수직인 평면에서 피스톤의 내부주변은 이 평면이 이 시이트로부터 그리고 전방챔버로부터 점점 떨어짐에 따라 넓어진다.

본 발명의 제2 실행가능한 실시예에 따라, 피스톤의 내부주변은 제1시이트와 실질적으로 동일한 평면인 제3시이트를 지탱하고 있으며 제2입구는 제1과 제3시이트 사이에서 개방되어 있으며 차단부재의 작용면의 에지는 적어도 대부분의 주변을 넘어서 피스톤의 내부주변으로부터 떨어져 있는 제1축선방향에 수직인 평면에 있다.

후자의 경우에, 차단부재의 작용면은 이 작용면이 제3시이트와 접촉하도록 의도된 두께의 증가를 나타내는 주변영역을 넘어서 멀리까지 표면의 중심부분을 넘어서 뻗어 있는 강성삽입부재에 의해서 보강되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부도면을 참고로 하여 비제한적인 지시에 의해서 하기에 주어지는 설명으로부터 명확하게 나타날 것이다.

본 발명은 단지 공압부스트 제동시스템을 개량한 것이며 공압부스트 제동시스템의 일반적인 구성 및 작동은 이 분야의 숙련자에게 공지되어 있어서 이들 시스템은 단지 본 발명이 나타내는 개선점만을 완전히 이해시키기 위하여 여기에서 설명될 것이다.

개략적으로, 이런 타입의 시스템은 부스터(1)와 마스터 실린더(2)로 이루어져 있다.

이 부스터는 케이싱(3) 내부로 이동할 수 있는 공압피스톤(5)을 끌 수 있는 이동가능한 칸막이(4)에 의해서 기밀방식으로 2개의 챔버(3a 및 3b)로 분할된 강성케이싱(3)으로 이루어져 있다.

전방면이 마스터실린더(2)에 의해서 기밀방식으로 폐쇄되어 있는 전방챔버(3a)는 체크밸브(6)를 통하여 저압원(D)까지 영구적으로 커플링연결되어 있다.

반대로, 후방챔버(3b)는 저압원(D) 또는 고압원, 예를 들어 대기(A)에 선택적으로 커플링연결될 수 있다.

이 때문에, 후방챔버(3b)로의 접근은 밸브(7)와 플런저(8)에 의해서 제어되며 플런저는 제어로드(10)를 통하여 브레이크페달(9)에 연결되어 있다.

우측으로 당겨진 경우에 있어서 제어로드(10)가 휴지위치에 있을때, 밸브(7)는 부스터의 2개의 챔버(3a 및 3b) 사이에서 일반적으로 연통한다.

그리고나서 후방챔버(3b)가 전방챔버(3a)와 동일한 부분진공을 받게 되면 피스톤(5)은 리턴스프링(11)에 의해서 휴지위치로 우측을 향하여 뒤로 밀려진다.

좌측으로의 제어로드(10)의 운동을 통한 플런저(8)의 작동은 첫번째로 밸브가 서로로부터 챔버(3a 및 3b)를 분리시키도록 밸브(7)를 이동시키고, 그리고나서 두번째로 밸브가 필터(14)를 통하여 대기압(A)으로 후방챔버(3b)를 개방시키도록 이 밸브를 이동시킨다.

이동가능한 칸막이(4)에 의해서 작용을 받은 2개의 챔버간의 압력의 차이는 이동가능한 칸막이를 좌측으로 이동시키고 피스톤(5)을 끌고 가도록 하는 이동가능한 칸막이 상에 추력을 가하며, 이것은 순차로 스프링(11)을 변위시킨다.

이동가능한 칸막이(4)의 추력으로부터 생기는, 제어로드(10)에 의해서 플런저(8)에 가해진 제동력 또는 "입력힘" 및 브레이크 부스팅력 또는 "부스트력"은 푸시로드(13)를 경유하여 마스터실린더에 전달되는 작용력을 구성하기 위하여 반작용디스크(12)상에서 합체된다.

밸브(7)와 이 밸브와 상호작용하는 부재로 이루어진 조립체는 부스터의 공압제어를 하기 위한 장치를 구성한다.

보다 상세하게는, 이러한 장치는 일반적으로 3개의 통로(15, 16 및 17); 공압피스톤(5); 제1 및 제2환형시이트(18, 19); 및 관형상의 차단부재(21)로 이루어져 있다.

3개의 통로는 비교적 고압을 전달하는 제1원, 이 경우에 대기압(A)에 연결된 제1입구(15), 부스터의 전방챔버(3a)와 연결되고 비교적 저압을 전달하는 제2원, 이 경우에 진공(D)에 연결된 제2입구(16) 및 부스터의 후방챔버(3b)에 연결되고 이 챔버내의 압력이 제어되어지도록 하는 출구(17)로 이루어져 있다.

각각의 이들 통로는 중공의 공압피스톤(5)에서 나타나고 입구(15 및 16)중의 어느 하나와 출구(17) 사이에서 선택적인 연통이 제공되어지도록 한다.

제1환형시이트(18)는 제2입구(16)가 나타나는 외부상에 피스톤의 내부크라운에 의해서 형성되어 있는 한편, 제2환형시이트(19)는 플런저(8)의 외주에 의해서 형성되고 따라서 이 플런저의 끝에 의해서 축선방향으로 차단된다.

플런저(8)의 미끄럼이동에 의해서 제2시이트(19)는 제1환형시이트(18)보다 전방챔버(3a)로부터 더 멀리 있고 도 1 및 도 2에 의해서 예시된 것인 휴지위치와, 이것이 적어도 제1시이트(18)와 마찬가지로 거기에 근접해 있고 도 3에의해서 예시된 것인 작동위치 사이에서 이동될 수 있다.

도 1이 도시하고 있는 바와 같이, 제2시이트(19)는 출구(17)에 연결된 통로(20)가 형성되어지도록 하는 간극으로 제1시이트(18) 내부에 위치된다.

관형상의 차단부재(21)는 한편으로는, 제1시이트(18)로부터 좀 멀리 피스톤(5)내에서 기밀방식으로 장착되고 그 내부가 제1원(A)에 연결되어 있는 후부부분(21a)과 다른 한편으로는, 전방챔버(3a)를 향하는 제1축선방향(X)으로 탄성력에 의해서 가압되고 피스톤의 축선을 따라서 이동할 수 있는 환형작용면(21b)을 나타내고 있다.

환형작용면(21b)은 통로(20)를 통하여 제2원(D)에 출구(17)를 연결하기 위하여 제2시이트의 휴지위치(도 1 및 도 2)에서 제2시이트(19)와 상호작용하고, 그리고 이 동일한 통로(20)를 통하여 제1원(A)에 출구(17)를 연결하기 위하여 제2시이트(19)의 작동위치(도 3)에서 제1시이트(18)와 상호작용하며 2개의 입구(15 및 16)간의 연통은 플런저(8)의 위치에 상관없이 방지된다.

보다 상세하게는 (도 2 내지 도 4), 본 발명은 차단부재의 환형작용면(21b)이 내경을 경유하여 후부부분(21a)까지 커플링연결되어 있고 2개의 시이트(18, 19) 사이에서 형성된 통로(20)와 연통하는 적어도 하나의 오리피스(23)가 관통되어 있는 부스터에 관한 것이다.

게다가, 피스톤(5)의 내부주변(50)과 차단부재(21)의 작용면의 에지(210)는 모두 적어도 다소의 상태하에서 하나가 기밀방식으로 다른 하나를 차단하는 것을 보증하기에 충분한 접촉압력을 서로에 가하기 위하여 형성되어 있으며 따라서 피스톤의 내부주변(50), 작용면(21b)의 배면 및 차단부재(21)의 후부부분의 외부는 함께 오리피스(23)를 통해서만 외부로 향하여 개방되어 있는 챔버(22)를 형성한다.

이런 배열에 의해서 축선방향(X)으로 차단부재(21)를 밀도록 의도된 스프링(24)은 효과적으로 도 1에서 도시된 것과 같은 더욱 종래의 부스터에서 제공되는 것과 비교하여 상대적으로 작은 힘을 다만 가해야만 한다.

본 발명은 피스톤의 내부주변(50)과 작용면(21b)의 에지(210)의 설비가 형성되어 제2시트(19)가 그 작동위치로부터 약간 떨어져 있을 때 이 제2위치가 작동위치에 있을때에 이들이 가하는 것보다 작은 접촉압력을 서로에 가함으로써 이러한 배열을 더 완전하게 할 수 있으며 후자의 위치는 도 2 내지 도 4에 의해서 도시되어 있는 것이다.

이 작동특성은 차단부재의 작용면의 에지(210)가 제1시이트(18)에 근접하고 제1축선방향(X)에 수직인 트레이스의 평면(P)에서 관찰된 피스톤의 내부주변(50)을 제공함으로써 시일링립(211)(도 2)을 지탱하고 이 평면이 이 시이트로부터 그리고 전방챔버로부터 떨어져서 이동하면서 넓어지는 경우에 얻어진다.

예를 들어, 도2가 도시하는 바와 같이, 내부주변(50)은 부스터의 후방을 향하여 확대되는 절두원추형상을 채택할 수 있다.

이들 상태하에서, 챔버(22)의 시일링을 보증하는데 다만 필요한 피스톤의 내부(50)상의 립(211)의 마찰은 실제로 도 2에서 도시된 작동위치에 대해서만 발생하여 작동의 끝에서 휴지위치로의 부스터의 리턴은 립(211)의 존재에도 불구하고 현저한 기생마찰력이 생기지 않게 하며 그 자연형상은 뒤로 향하여 미끄러지는 것과 비교하여 앞으로 향하여 미끄러지는 것에 상당히 유리하다.

바람직한 작동특성은 또한 도 3에서 도시된 본 발명의 제2실시예가 도시하는 바와 같이 제1시이트(18)와 실질적으로 동일한 평면인 제3시이트(25)를 지탱하도록 피스톤의 내부주변(50)을 제공함으로써 얻어지며 제2입구(16)는 제1과 제3시이트(18, 25) 사이에서 개방되어 있고 차단부재의 작용면의 에지(210)는 적어도 대부분의 주변을 넘어서 피스톤(5)의 내부주변으로부터 떨어져 있는 제1축선방향(X)에 수직인 트레이스의 평면(Q)내에 있다.

이들 상태하에서 피스톤의 내부(50)상의 차단부재의 작용면의 에지(210)의 마찰은 매우 적을 뿐아니라 부스터의 작동단계와 휴지위치로의 리턴단계 사이에서 전체적으로 변화되지 않는다.

이 제2실시예의 바람직한 변형은 도 4에서 도시되어 있다.

이 변형에 따라, 차단부재(21)의 작용면(21b)은 이 작용면이 제3시이트(25)와 접촉하도록 된 두께(213)의 증가를 나타내는 주변영역을 넘어서 멀리까지 표면의 중심부분을 넘어서 뻗어 있는 강성삽입부재(212)에 의해서 보강된다.

이 배열은 치수제조공차로부터 더욱 용이하게 벗어날 수 있고 두께(213)의 증가는 부스터의 작동동안 제3시이트(25)와 너무 이르게 접촉하고, 그리고 에지(210)는 삽입부재(212)에 의해서 딱딱해지지 않으므로 작용면(21b)이 제1시이트(18)에 적용되어지도록 하기 위하여 변형한다.

Claims (4)

1. 이동가능한 칸막이(4)가 전방챔버(3a)와 후방챔버(3b)의 경계를 정하는 강성케이싱(3); 비교적 고압을 전달하는 제1압력원(A)에 연결된 제1입구(15), 부스터의 전방챔버(3a)와 비교적 저압을 전달하는 제2압력원(D)에 연결된 제2입구(16) 및 압력이 제어되어지는 후방챔버(3b)에 연결된 출구(17)가 있는, 이동가능한 벽에 의해서 끌려질 수 있는 중공피스톤(5); 및 입구(15, 16)중의 어느 하나와 출구(17) 사이에서 연통을 선택적으로 성립시키기 위하여 피스톤내로 결합된 밸브(7)를 포함하고 있으며 이 밸브는 제2입구(16)가 나타나는 외부상의 피스톤의 내부크라운형상부에 의해서 형성된 제1환형시이트(18); 축선방향으로 폐쇄되고, 간극이 출구(17)에 연결된 통로(20)를 형성하는 상태로 제1시이트(18)내에 장착되고, 그리고 제2환형시이트가 제1환형시이트(18)보다 전방챔버(3a)로부터 더 멀리 있는 휴지위치와, 제2환형시이트가 적어도 제1환형시이트(18)와 마찬가지로 전방챔버(3a)에 근접해 있는 작동위치 사이에서 이 제1시이트(18) 내부에서 축선방향으로 미끄럼이동하는 제2환형시이트(19); 및 한편으로는 제1시이트(18)로부터 약간 떨어져서 피스톤내에서 기밀방식으로 장착되고 그 내부가 제1압력원(A)에 연결되어 있는 후부부분(21a)과, 다른 한편으로는 전방챔버(3a)를 향하는 제1축선방향(X)으로 탄성력에 의해서 가압된 피스톤의 축선을 따라서 이동할 수 있고, 그리고 모든 경우에 2개의 입구 사이에서의 연통을 방지하면서 통로(20)를 통하여 제2압력원(D)에 출구(17)를 연결하기 위하여 후자의 휴지위치에서 제2시이트(19)와, 그리고 이 통로를 통하여 제1압력원(A)에 출구(17)를 연결하기 위하여 제2시이트(19)의 작동위치에서 제1시이트(18)와 상호작동가능한 환형작용면(21b)을 나타내고 있는 관형상의 차단부재(21)로 이루어져 있고 차단부재(21)의 환형작용면(21b)은 그 내경에 의해서 후부부분(21a)에 커플링연결되어 있고 2개의 시이트(18, 19) 사이에 형성된 통로(20)와 연통하는 적어도 하나의 오리피스(23)가 관통되어 있고, 피스톤의 내부주변(50)과 차단부재의 작용면의 에지(210) 둘다는 제2시이트(19)의 적어도 하나의 위치에 대하여 기밀방식으로 이들중 하나가 다른 하나를 확실하게 차단할 정도로 충분한 접촉압력을 서로에 가하기 위하여 형성되어 있는 공압브레이크부스터에 있어서, 피스톤의 내부주변(50)과 이 작용면의 에지(210)는 제2시이트(19)가 작동위치로부터 약간 떨어져 있을 때 제2시이트(19)가 작동위치로 있을 때에 이들이 가하는 접촉압력보다 작은 접촉압력을 서로에 가하기 위하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공압브레이크부스터.
2. 제 1 항에 있어서, 차단부재의 작용면의 에지(210)는 시일링립(211)을 지탱하고 있고, 그리고 제1시이트(18)에 근접해 있고 제1축선방향(X)에 수직인 평면(P)에서 피스톤의 내부주변(50)은 이 평면이 이 시이트로부터 그리고 전방챔버로부터 점점 떨어지면서 넓어지는 것을 특징으로 하는 공압브레이크부스터.
3. 제 1 항에 있어서, 피스톤의 내부주변(50)은 제1시이트(18)와 실질적으로 동일평면인 제3시이트(25)를 지탱하고 있으며, 제2입구는 제1과 제3시이트 사이에서개방되어 있으며 차단부재의 작용면의 에지(210)는 적어도 대부분의 주변을 넘어서 피스톤의 내부주변으로부터 떨어져 있는 제1축선방향(X)에 수직인 평면(Q)에 있는것을 특징으로 하는 공압브레이크부스터.
4. 제 3 항에 있어서, 차단부재의 작용면(21b)은 이 작용면이 제3시이트(25)와 접촉하도록 된 두께(213)의 증가를 나타내는 주변영역을 넘어서 멀리까지 표면의 중심부분을 넘어서 뻗어 있는 강성삽입부재(212)에 의해서 보강되어 있는 것을 특징으로 하는 공압브레이크부스터.

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