KR100372782B1 - 차음부재를 갖춘 차량용 브레이크의 배력장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차음부재를 갖춘 차량용 브레이크의 배력장치에 관한 것으로, 그 목적은 밸브본체의 공기흡입부에 설치된 차음부재를 개선하여 공기가 변압실로 유입되는 과정에서 발생되는 소음이 밸브본체 외부로 새어나가는 것을 방지하고자 하는 것이다.

본 발명에 따른 차음부재를 갖춘 차량용 브레이크의 배력장치에 의하면, 공기흡입부(63)내에 입력축(40)이 헐겁게 관통하는 관통공(91)과 외부공기가 유입되는 복수의 연통홀(92)을 갖는 판상의 차음부재(90)가 설치되는데, 이의 연통홀(92)은 공기가 유입되는 일단부(92a)에서 타단부(92b)로 갈수록 그 직경이 점진적으로 크게(D1<D2) 형성되어 있다. 이에 따라 배력장치의 작동 시 공기 흡입경로는 직경이 점진적으로 커지는 방향(연통홀(92)의 일단(92a)에서 타단(92b) 방향)으로 이루어지기 때문에 공기 흡입이 원활하게 이루어진다. 반면에 흡입소음이 빠져나가는 경로는 직경이 점진적으로 작아지는 방향(연통홀(92)의 타단(92b)에서 일단(92a) 방향)으로 이루어지기 때문에, 외부로 빠져나가는 작동소음은 현저하게 감소되며 이로 인해 운전자는 작동소음은 느끼지 않고 쾌적한 상태에서 안전운전을 할 수 있는 작용효과가 있다.

Description

차음부재를 갖춘 차량용 브레이크의 배력장치{Brake booster with silencer}

본 발명은 차량용 브레이크의 배력장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸브본체 내부에 삽입된 입력축에 차음부재를 설치하여 공기 유입 시 발생되는 소음이 외부로 새어나가는 것을 방지하기 위한 차음부재를 갖춘 차량용 브레이크의 배력장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 브레이크 부스터(BRAKE BOOSTER)는 진공과 대기와의 기압차를 이용하여 작은 힘으로 큰 제동력을 발생시키는 장치이며, 프론트쉘에 마스터실린더 어셈블리가 결합되어 있어서, 증폭된 힘을 통해 제동유압이 형성된다. 도 1은 이러한 기능을 하는 종래 차량용 브레이크 배력장치를 보인 단면도이다.

종래 차량용 브레이크 부스터는 도 1에 도시한 바와 같이, 프론트쉘(1a)과 리어쉘(1b)이 밀폐 결합된 케이싱(1)과, 케이싱(1) 내부를 프론트실(2a)(2b)과 리어실(2c)(2d)로 구획하는 센터플레이트(1c)와, 일단이 센터플레이트(1c) 중심을 미끄럼가능하게 관통하며 타단이 리어쉘(1b)을 관통하여 외부로 돌출되어 공기유입을 제어하는 밸브본체(6)와, 브레이크패달(미도시)에 의해 연동하는 입력축(4)과 이의 작동에 따라 변위의 힘을 전달받는 출력축(5)을 포함한다.

프론트실(2a)(2b)은 프론트다이아프램(3a)과 프론트파워피스톤(3b)에 의해 프론트정압실(2a)과 프론트변압실(2b)로 구별되며, 리어실(2c)(2d)은 리어다이아프램(3c)과 리어파워피스톤(3d)에 의해 리어정압실(2c)과 리어변압실(2d)로 구획된다.

밸브본체(6)는 다이아프램(3a)(3c) 및 파워피스톤(3b)(3d)과 함께 일체로 미끄럼 운동하는데, 이를 위해 밸브본체(6) 일단에는 프론트다이아프램(3a)과 프론트파워피스톤(3b) 및 리어다이아프램(3c)과 리어파워피스톤(3d) 그리고 센터플레이트(1c)가 결합되며, 밸브본체(6) 타단에는 리어쉘(1b)의 중심부를 관통하여 대기와 연통되도록 공기흡입부(6c)가 형성된다. 그리고 밸브본체(6) 내부에는 정압실(2a)(2c)과 변압실(2b)(2d)을 연통하는 정압통로(6a) 및 대기와 변압실(2b)(2d)을 연통시키는 변압통로(6b)가 마련되며, 입력축(4) 단부와 결합되어 축방향으로 미끄럼 운동하는 플런저(7)가 배치된다. 플런저(7)와 출력축(5)의 선단 사이에는 단면적의 차이로 인해 작용받은 힘을 배가시켜 출력축(5)으로 전달하는 리액션디스크(5a)가 마련된다.

이러한 밸브본체(6)는 프론트정압실(2a)내에 배치된 리턴스프링(8)에 의해 탄성 지지되어 복원되게 된다. 즉, 리턴스프링(8)은 일종의 코일스프링으로 이루어지며, 일단이 프론트정압실(2a)을 형성하는 프론트쉘(1a)의 중심부 내측에 지지되며 타단이 밸브본체(6)의 일단 중심에 지지된다.

한편, 미설명부호 "6d"는 밸브본체(6)내에 설치되어 입력축(4)의 작동에 따라 공기의 유입을 제어하는 탄성재질의 포펫밸브로서, 포펫밸브(6d)에 의해 정압통로(6a)와 변압통로(6b)가 선택적으로 개폐되게 된다.

또한, 밸브본체(6)의 공기흡입부(6c)내에는 입력축(4)을 탄성 지지하기 위한 탄성부재(6e)와, 공기 흡입 시 발생되는 소음이 새어나가는 것을 방지하기 위해 합성섬유(펠트)로 이루어진 사이렌서(9) 등이 배치되어 있다.

이와 같이 구성된 종래 차량용 브레이크 부스터의 작동은 다음과 같다.

먼저, 운전자가 브레이크패달(미도시)을 밟지 않은 경우에는 각각의 정압실(2a)(2c)과 변압실(2b)(2d)은 부압원(미도시)에 진공상태로 유지된다. 이러한 상태에서 운전자가 브레이크패달을 밟으면 입력축(4)이 전진하여 플런저(7)가밀리고, 이로 인해 플런저(7)의 선단이 리액션디스크(5a)에 직접 압력을 가한다.

아울러 플런저(7)의 이동에 의해 변압통로(6b)가 외기와 연통됨으로써, 외부공기가 공기흡입부(6c)와 변압통로(6b)를 통해 각 변압실(2b)(2d)로 유입된다. 외부공기는 차압에 의해 순간적으로 유입됨으로써, 다이아프램(3a)(3c)과 동력피스톤(3b)(3d) 및 밸브본체(6)가 동시에 정압실(2a)(2c)측으로 밀리고, 입력보다 증폭된 출력이 리액션디스크(5a)와 출력축(5)을 통해 마스터실린더 어셈블리(미도시)로 전달되어 제동유압을 발생시킨다. 이 때, 프론트정압실(2a)에 배치된 리턴스프링(8)과 공기흡입부(6c)에 배치된 탄성부재(6e)는 압축된다.

그리고 운전자가 브레이크패달에서 발을 떼면, 리턴스프링(8)과 탄성부재(6e)의 복원력에 의해 입ㆍ출력축(4)(5)과 플런저(7) 및 밸브본체(6)가 제위치로 되돌아간다.

한편, 종래 배력장치의 작동에 있어서 대기상태의 공기가 압력차에 의해 상당한 속도로 진공상태의 변압실(2b)(2d)로 유입되기 때문에, 소음이 발생된다. 이러한 소음은 앞에서 설명한 바와 같이, 밸브본체(6)의 공기흡입부(6c)에 설치된 사이렌서(9)에 의해 외부로 새어나가는 것이 방지된다.

그러나, 이러한 합성수지(펠트)로 이루어진 사이렌서(9)를 두껍게 하여 설치하면, 공기 유입 시 발생되는 소음이 밸브본체(6) 외부로 새어나가는 것은 방지되지만, 공기가 원활하게 들어오지 못하는 단점이 있다.

이로 인해 통상적으로 사이렌서(9)를 보통 얇게 구성하는데, 이러한 구조에서는 소음 전달을 감소시키는 것에는 그 한계가 있기 때문에, 작동소음이 외부로새어나가 불쾌감을 초래하는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 밸브본체의 공기흡입부에 설치된 차음부재를 개선하여 공기의 유입은 원활하게 하는 반면 소음이 새어나가는 것은 효과적으로 방지할 수 있는 차음부재를 갖춘 차량용 브레이크의 배력장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 차량용 브레이크의 배력장치를 개략적으로 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 브레이크의 배력장치를 개략적으로 보인 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 배력장치의 밸브본체를 발췌하여 보인 요부단면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 차음부재를 발췌하여 보인 사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10..케이싱 40..입력축 50..출력축

60..밸브본체 63..공기흡입부 64..포펫밸브

66..필터부재 90..필터부재 91..관통공

92..연통홀

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

전방쉘과 후방쉘로 이루어진 케이싱, 케이싱 내부를 정압실과 변압실로 구획하는 다이아프램과 동력피스톤, 일단부가 다이아프램과 동력피스톤에 고정되며 타단부에는 대기와 연통된 공기흡입부가 형성된 밸브본체, 변압실과 외기를 선택적으로 연통 및 차단시키기 위해 공기흡입부에 설치된 포펫밸브, 포펫밸브를 작동시키기 위해 선단이 공기흡입부내에 배치된 입력축, 공기흡입부내에 배치되어 공기 흡입소음이 새어나가는 것을 방지하기 위한 차음부재를 갖춘 차량용 브레이크의 배력장치에 있어서,

차음부재는 소정의 두께를 갖으며 입력축이 헐겁게 관통하는 관통공과 외부공기가 유입되는 복수의 연통홀이 마련된 판상으로 이루어지고,

연통홀은 공기가 유입되는 일단부에서 타단부로 갈수록 그 직경이 점진적으로 크게 형성된 것을 특징으로 하는 구성이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부도면을 간략히 설명하면, 도 2와 도 3은 본 발명에 따른 브레이크의 배력장치를 보인 것이고, 도 4는 본 발명에 따른 차음부재를 발췌하여 보인 것이다.

본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터는 도 2에 도시한 바와 같이, 프론트쉘(11)과 리어쉘(12)이 밀폐 결합된 케이싱(10)과, 케이싱(10) 내부를 프론트실(21)(22)과 리어실(23)(24)로 구획하는 센터플레이트(13)와, 센터플레이트(13)의 중심부를 자유롭게 미끄러져 움직이도록 관통하여 배치되며 프론트실(21)(22)과 리어실(23)(24)로의 공기유입을 제어하는 밸브본체(60)와, 브레이크패달(미도시)의 조작에 의해 밸브본체(60)를 작동시키는 입력축(40)과 배가된 힘을 전달받도록 선단에 탄성재질의 리액션디스크(51)가 설치된 출력축(50)을 구비한다.

프론트실(21)(22)은 프론트쉘(11)과 센터플레이트(13) 사이의 공간에 형성되는데, 이것은 프론트다이아프램(31)과 프론트파워피스톤(32)에 의해 또다시 프론트정압실(21)과 프론트변압실(22)로 구획된다. 또한, 리어실(23)(24)은 센터플레이트(13)와 리어쉘(12) 사이의 공간에 형성되며, 이것 역시 리어다이아프램(33)과 리어파워피스톤(34)에 의해 리어정압실(23)과 리어변압실(24)로 나뉘어진다. 미설명부호 "14"는 프론트쉘(11)의 외벽에 설치되어 프론트정압실(21)과 부압원(미도시)을 연통시키기 위한 진공연결관이며, "80"은 프론트정압실(21)내에 배치되어 밸브본체(60)를 탄성 지지하는 리턴스프링이다.

밸브본체(60)는 다단으로 단차진 원통형상으로 마련되며, 일단 외주에 프론트다이아프램(31)과 프론트파워피스톤(32) 및 센터플레이트(13), 리어다이아프램(33)과 리어파워피스톤(34) 중심부가 끼워져 결합되고, 내부가 중공되어 공기흡입부(63)로 이루어진 이의 타단이 리어쉘(12) 중심부를 관통하여 외기와 연통된다. 이 공기흡입부(63)의 개방단에는 공기 흡입소음을 줄이기 위한 사이렌서(66)와 이물질의 유입을 방지하기 위한 필터(67)가 배치된다.

그리고 밸브본체(60) 내부에는 정압실(21)(23)과 변압실(22)(24)을 연통시키는 정압통로(61)와 변압실(22)(24)과 외기를 연통시키는 변압통로(62) 및 일단 중심부에 축방향으로 실린더(65)가 형성되어 있다. 실린더(65)에는 입력축(40)의 단부와 연계되어 축방향으로 미끄럼 운동하는 플런저(70)가 설치되며, 밸브본체(60) 내부, 즉 공기흡입부(63) 내주에는 입력축(40)의 작동에 의해 공기의 유입을 실질적으로 제어하는 탄성재질의 포펫밸브(64)가 설치된다. 포펫밸브(64)는 후단이 공기흡입부(63) 내주에 고정되며 선단이 자유단으로 구성된다. 또한, 포펫밸브(64)와 조합하여 진공밸브기능을 수행하도록 밸브본체(60) 내주에는 제1밸브시트부(60a)가 마련되어 있어서, 포펫밸브(64) 선단이 제1밸브시트부(60a)에 안착되면 정압통로(61)는 폐쇄되게 된다. 그리고 포펫밸브(64)와 조합하여 에어밸브기능을 수행하도록 플런저(70)의 후단부에는 제2밸브시트부(71)가 마련되어 있어서, 포펫밸브(64) 선단이 제2밸브시트부(71)에 안착되면 외기가 변압실(22)(24)로 유입되는 것이 차단되게 된다.

한편, 밸브본체(60)의 공기흡입부(63)내에는 포펫밸브(64)와 입력축(40)을 반대방향으로 탄성 지지하는 탄성부재(65)와, 공기 흡입시 발생되는 소음이 외부로새어나가는 것을 방지하기 위한 차음부재(90)와, 이물질의 유입을 방지하기 위한 필터부재(66) 등이 설치되어 있다.

차음부재(90)는 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 소정의 두께(T)를 갖는 플라스틱 원판상으로 이루어져 있으며, 공기가 유입되는 방향과 직교하는 방향으로 배치된다. 이를 위해 차음부재(90)의 중심부에는 입력축(40)이 여유있게 관통하도록 관통공(91)이 마련되어 있다. 또한, 이러한 차음부재(90)에는 공기가 유입될 수 있는 최소한의 공간으로 양단이 개방된 복수의 연통홀(92)이 천공되어 있다. 연통홀(92)은 제동작용 시 외기가 유입되는 일단(92a)에서부터 타단(92b)으로 갈수록 직경(D1<D2)이 점진적으로 크게 이루어져 있다. 즉, 일단(92a)의 직경(D1)에 비해 타단(92b)의 직경(D2)이 크게 마련된다. 이로 인해, 제동작용 시 공기의 유입은 원활하게 이루어지는 반면에 공기 흡입 시 발생되는 소음이 빠져나가는 것은 방지되는데, 이에 대한 것은 후술하는 작동설명에서 상세하게 설명한다.

다음에는 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터의 작용 및 효과를 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터가 장착된 자동차에서 운전자가 브레이크 패달을 밟아 입력축(40)이 전진하면, 플런저(70)가 리액션디스크(51) 측으로 밀리고 이것에 의해 제2밸브시트부(71)와 포펫밸브(64)가 이격됨으로써, 정압실(21)(23)과 변압실(22)(24)의 연통은 차단된다.

따라서 대기상태의 외부공기는 기압차에 의해 공기흡입부(63)와 변압통로(62)를 거쳐 진공상태의 각 변압실(22)(24)로 빠르게 유입되며, 작동 가능한 프론트다이아프램(31)과 프론트파워피스톤(32) 및 리어다이아프램(33)과 리어파워피스톤(34)이 밸브본체(60)와 함께 출력축(50)측으로 이동함으로써, 출력이 발생된다. 이러한 출력은 리액션디스크(51)와 출력축(50)을 통해 마스터실린더 어셈블리(미도시)로 전달되어 제동압력을 발생시킨다.

이러한 제동작용 시 리턴스프링(80)과 탄성부재(65)는 압축되면서 출력축(50)과 밸브본체(60) 및 입력축(40) 등을 탄성 지지한다. 또한, 외부공기의 유입은 필터부재(66)와 복수의 연통홀(92)을 경유하여 화살표 A 방향으로 이루어진다. 이 때, 연통홀(92)은 일단(92a)에서 타단(92b)으로 갈수록 직경이 점진적으로 크게(D1<D2) 이루어져 있기 때문에, 공기 흡입은 원활하게 이루어진다. 반면에, 밸브본체(60)내에서 공기 흡입 시 발생되는 소음은 차음부재(90)에 의해 외부로 새어나가는 것이 방지된다. 즉, 외부로 빠져나가려는 흡입소음의 대부분은 원판상으로 이루어진 차음부재(90)와 부딪쳐 다시 반사되며 상호간섭되어 소멸된다. 아울러 일부의 흡입소음은 연통홀(92)을 통해 외부로 새어나가는데, 공기 유입방향(화살표 A 방향)과는 반대로 빠져나가는 방향(화살표 A 반대방향)으로의 연통홀(92) 직경이 점진적으로 작아져 단면에 축소되는 경로가 된다. 따라서 소정의 진폭을 갖는 흡입소음이 연통홀(92)을 빠져나가는 과정에서 연통홀(92) 내주와 부딪쳐 대부분 소멸 간섭되며, 실제 연통홀(92)을 빠져나오는 소음의 진폭은 공기흡입부(63) 내측에 비해 작게 된다. 이로 인해 배력장치의 작동 시 발생된 소음이 밸브본체(60) 외부로 전달되는 것이 월등하게 줄어들며, 운전자는 작동소음을 느끼지 않고 안전운전을 할 수 있다.

그리고 운전자가 브레이크패달에서 발을 떼면, 리턴스프링(80)과 탄성부재(65)의 탄성 복원력에 의해 플런저(70)와 입력축(40)이 다시 복원됨과 동시에 포펫밸브(64)는 제2밸브시트부(71)에 의해 밀려 제1밸브시트부(60a)에서 분리되고, 공기의 유입을 방지하는 에어밸브 역할을 수행한다. 또한 포펫밸브(64)가 제1밸브시트부(60a)에서 분리됨에 따라 정압통로(61)가 연통됨으로써, 프론트변압실(22)과 리어변압실(24)의 공기는 진공상태의 프론트정압실(21)과 리어정압실(23)로 빠져나간다. 계속하여 이러한 공기는 부압원과 연계된 진공연결관(14)을 통해 외부로 빠져나가 브레이크 부스터의 초기상태로 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차음부재를 갖춘 차량용 브레이크의 배력장치에 의하면, 공기흡입부내에 입력축이 헐겁게 관통하는 관통공과 외부공기가 유입되는 복수의 연통홀을 갖는 판상의 차음부재가 설치되는데, 이의 연통홀은 공기가 유입되는 일단부에서 타단부로 갈수록 그 직경이 점진적으로 크게 형성되어 있다. 이에 따라 배력장치의 작동 시 공기 흡입경로는 직경이 점진적으로 커지는 방향(연통홀의 일단에서 타단 방향)으로 이루어지기 때문에 공기 흡입이 원활하게 이루어진다. 반면에 흡입소음이 빠져나가는 경로는 직경이 점진적으로 작아지는 방향(연통홀의 타단에서 일단 방향)으로 이루어지기 때문에, 외부로 빠져나가는 작동소음은 현저하게 감소되며 이로 인해 운전자는 작동소음은 느끼지 않고 쾌적한 상태에서 안전운전을 할 수 있는 작용효과가 있다.

Claims (1)

1. 전방쉘과 후방쉘로 이루어진 케이싱, 상기 케이싱 내부를 정압실과 변압실로 구획하는 다이아프램과 동력피스톤, 일단부가 상기 다이아프램과 동력피스톤에 고정되며 타단부에는 대기와 연통된 공기흡입부가 형성된 밸브본체, 상기 변압실과 외기를 선택적으로 연통 및 차단시키기 위해 상기 공기흡입부에 설치된 포펫밸브, 상기 포펫밸브를 작동시키기 위해 선단이 상기 공기흡입부내에 배치된 입력축, 상기 공기흡입부내에 배치되어 공기 흡입소음이 새어나가는 것을 방지하기 위한 차음부재를 갖춘 차량용 브레이크의 배력장치에 있어서,

   상기 차음부재(90)는 소정의 두께(T)를 갖으며 상기 입력축(40)이 헐겁게 관통하는 관통공(91)과 외부공기가 유입되는 복수의 연통홀(92)이 마련된 판상으로 이루어지고,

   상기 연통홀(92)은 공기가 유입되는 일단부(92a)에서 타단부(92b)로 갈수록 그 직경이 점진적으로 크게(D1<D2) 형성된 것을 특징으로 하는 차음부재를 갖는 차량용 브레이크의 배력장치.