KR100412242B1 - 자동차의 배가식 브레이크 부스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운전자가 제동시, 특히 급제동시 미약한 답력을 가하는 경우에도 증대된 제동력을 제공할 수 있는 자동차의 배가식 브레이크 부스터를 제공한다. 브레이크 부스터는 운전자의 답력이 브레이크페달에 의해 가해지는 입력로드; 입력로드의 단부에 구비되며 그 입력로드에 전달되는 인입답력에 의해 전후방으로 왕복가능한 피스톤; 피스톤의 일부가 왕복 가능하게 삽설되며 피스톤의 왕복동에 따라 왕복가능한 구동하우징; 구동하우징의 전방에 피스톤 또는 구동하우징에 의해 왕복동 가능하게 삽입되는 플런저; 및 구동하우징이 왕복 가능하게 삽설되며 마스터 실린더에 동력을 전달하기 위한 출력장치로 구성된다.

Description

자동차의 배가식 브레이크 부스터{A doubling brake booster for vehicle}

본 발명은 자동차의 배가식 브레이크 부스터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운전자가 제동시, 특히 급제동시 미약한 답력을 가하는 경우에도 증대된 제동력을 제공할 수 있는 배가식 브레이크 부스터에 관한 것이다.

일반적으로 승용차와 같은 자동차에는 자동차의 주행 중 차량의 속도를 감소시키거나 속도를 줄이기 위하여, 특히 위급상황시 차량을 정지시키기 위해 제동장치, 즉, 브레이크가 제공되어 있다.

한편, 최근에는 브레이크의 작동을 원활하고 용이하게 하기 위해, 또한 운전자의 미약한 답력을 보상하기 위해, 대부분의 제동장치에는 브레이크 부스터가 구비되어 있다. 이 같은 브레이크 부스터는 물론 운전자의 답력을 마스터실린더로 전달하는 역할을 할 뿐 아니라, 운전자가 브레이크를 밟는 답력 이외에 엔진의 부압이나 압축 공기 등의 힘을 가하여 제동력을 강하게 하는 한편 브레이킹 시 답력을 가볍게 함으로써 최근 널리 사용되고 있으며, 이에 따라 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 추세에 있다.

그러나, 현재에 제동장치, 특히, 브레이크 잠김 방지 시스템을 채용하지 않은 제동장치들은 대부분 유압식 브레이크로서 브레이크 페달을 저답력에서 고답력으로 작동하여 유압을 발생시켜, 그 유압을 이용하여 마찰재와 브레이크 디스크간의 마찰에 제동이 획득되며, 이로 인해 자동차가 제동되거나 정지되는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 일반적인 제동장치에서는 여러 가지 문제가 초래되는 것으로 나타났다. 먼저, 자동차의 주행 중 제동을 하는 경우 운전자의 답력에 의해서만 제동력이 제공되므로 긴급상황시에는 반드시 고답력을 가해야 하므로 제동효율 및 운전자의 편의성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 긴급상황 발생시 운전자에 의한 높은 답력이 브레이크 페달에 가해져야만 브레이크의 제동력이 충분하게 발휘될 수 있으므로, 초보운전자 또는 답력이 약한 운전자로 하여금 심각한 사고를 초래하는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상술된 문제점들을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 작은 답력으로도 충분한 제동력을 제공받을 수 있는 브레이크 부스터를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 특히 자동차의 주행 중 긴급상황 발생시 충분하고 강한 제동력을 제공받을 수 있는 브레이크 부스터를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차의 배가식 브레이크 부스터의 기본적인 구조를 보여주는 단면도로서, 점프인 상태를 보여주는 단면도.

도 2는 도 1의 브레이크 부스터의 1단계로의 이동상태를 보여주는 단면도.

도 3은 도 2의 1단계에서의 브레이크 부스터의 배력비를 보여주는 단면도.

도 4는 도 3의 상태 후의 제 2단계에서의 브레이크 부스터의 배력비를 보여주는 단면도.

도 5는 도 4의 상태 후의 제 3단계에서의 브레이크 부스터의 배력비를 보여주는 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 배가식 브레이크 부스터의 특성을 보여주는 그래프.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10 : 입력로드 14 : 피스톤

16 : 구동하우징 18 : 내측몸체

20 : 외측몸체 22 : 탄성부재

24 : 플런저 26 : 출력장치

28 : 실린더 30 : 구동로드

이 같은 목적들은, 제동장치의 브레이크 페달에 가해지는 운전자의 답입력을 마스터 실린더에 전달하기 위한 자동차의 배가식 브레이크 부스터에 있어서, 운전자의 답력이 브레이크페달에 의해 가해지는 입력로드; 상기 입력로드의 단부에 구비되며 그 입력로드에 전달되는 인입답력에 의해 전후방으로 왕복가능한 피스톤; 상기 피스톤의 일부가 왕복가능하게 삽설되며 상기 피스톤의 왕복동에 따라 왕복가능한 구동하우징; 상기 구동하우징의 전방에 상기 피스톤 또는 구동하우징에 의해 왕복동 가능하게 삽입되는 플런저; 및 상기 구동하우징이 왕복동가능하게 삽설되며마스터 실린더에 동력을 전달하기 위한 출력장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터에 의해 달성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 브레이크 부스터는 지지체(1)상에 운전자가 발에 의해 답력이 가해지는 입력로드(10)를 구비한다. 그 입력로드(10)는 물론 도시되지 않은 브레이크 페달에 연결되어 전술된 바와 같이 운전자의 답력을 브레이크 부스터에 제공하는 역할을 한다.

입력로드(10)의 단부에는 그 입력로드에 의해 전달되는 인입답력에 의해 또한 그 인입답력의 인가 및 해제에 따라 전후로 이동 가능한 피스톤(14)이 제공된다.

피스톤(14)은 그 일부가 구동하우징(16)에 이동 가능하게 삽설된다. 구동하우징(16)은 실제로 피스톤(14)이 왕복 가능하게 삽입되는 내측몸체(18)와 그 내측몸체(18)의 외측을 포위하는 외측몸체(20)를 구비한다. 특히, 내측몸체(18)의 내부에는 상기 피스톤이 탄성적으로 삽설될 수 있도록 탄성부재(22)가 삽설된다. 탄성부재(22)는 내측몸체(18)의 내경에 상응하는 직경을 갖는 코일스프링으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 내측몸체(18) 및 외측몸체(20)의 후단에는 각각 플랜지(18a;20a)가 형성되는 것이 바람직하다.

구동하우징(16)의 전방에는 피스톤(14)의 작동 또는 구동하우징(16)의 작동에 따라 전 후방으로 왕복가능한 플런저(24)가 설치된다. 플런저(24)는 그 일부가구동하우징(16)의 내측몸체(18)에 이동 가능하게 삽입되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 구동하우징(16)은 출력장치(26)에 왕복 가능하게 삽입된다. 출력장치(26)는 구동하우징의 거의 전부를 포위하는 실린더(28)와, 그 실린더(28)에 일체로 형성되며 결과적으로 제동장치의 브레이크를 작동시키기 위해 마스터실린더를 작동시키기 위한 구동로드(30)를 구비한다. 특히, 실린더(28)의 내측 전방에는 플런저(24)의 전방면과 점프인 간격을 유지하며 실제로 그 플런저와 해제가능하게 접하는 패드(32)가 구비되는 것이 바람직하다.

이하, 전술된 바와 같이 구성된 브레이크 부스터의 작동 및 그 작용모드에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 자동차의 주행중 운전자가 차량의 제동을 위해 브레이크 페달은 밟으면, 그 브레이크 페달에 연결된 입력로드(10)에 답력(F1)이 전달되어 결국 피스톤(14) 또한 전방을 향해 답력(F1)의 힘으로 전진되기 시작하는 바, 이를 도 1에 도시된 바와 같이 점프 인(JUMP-IN)상태라 칭한다. 한편, 이와 같은 현상을 도 6의 그래프를 이용하여 살펴보면 영역"A"로 표시된다.

이후, 피스톤(14)이 계속적으로 전진하여 탄성부재(22)를 가압하면, 그 답력 또는 탄성부재의 탄발력에 의해 구동하우징(16)이 동시에 전진하기 시작한다. 물론, 구동하우징(16)이 이동함에 따라 그 구동하우징(16)을 구성하는 내측몸체(18)와 외측몸체(20) 또한 동시에 전진하게 되는 것이다. 이를 도 2에 도시된 바와 같이, 1단계로의 이동이라 칭하며 이때부터 브레이크력이 배가됨을 도 6의 그래프로부터 알 수 있으며, 이 영역은 "B"로 표시된다. 이후, 계속적으로 답력이 가해지면, 도 3에 도시된 바와 같이 완전하게 제 2단계로 집입하는 바, 이 상태에서는 구동하우징(16)의 외측몸체(20)의 선단은 패드(32)에 접촉하며 이때부터 출력장치(26)가 전방으로 이동하기 시작하여 결국, 구동로드(30)가 구동력(F2)으로 전진하기 시작한다. 여기서의 브레이크 부스터의 배력비는 압력 P1=P2일 때

F1/(π(D2-D1)²/4) = F2/(πD2²/4)

F2 = {D2²/(D2-D1)²/4)}F1 로 된다.

이동이 계속되면, 도 4에 도시된 바와 같이 피스톤(14)이 더 이동되고 탄성부재(20)가 더욱 탄발되어 프런저(24)가 더욱 이동됨은 물론 구동하우징(16) 또한 더 전진됨으로써, 결국 출력장치(26) 또한 이동되어 구동로드(30)는 배가된 힘(F2')으로 전진되는 것이다. 여기서의 배력의 표시는 도 6의 그래프의 영역"C"로 표시되며, 이때의 브레이크 부스터의 배력비는

F2' = {D2²/(D2-D1)²}F1+kx 로 된다.

이후, 최종적으로 피스톤(14)이 더 이동되고 탄성부재(20)가 더욱 탄발되어 플런저(24)가 더욱 이동되어 패드(32)에 접촉됨은 물론 구동하우징(16) 또한 완전하게 전진됨으로써, 결국 출력장치(26) 또한 이동되어 구동로드(30)는 최대로 배가된 힘(F2")으로 완전하게 전진되는 것이다. 여기서의 배력의 표시는 도 6의 그래프의 영역"D"로 표시되며, 이때의 브레이크 부스터의 배력비는

F2" = {D2²/(D2-D1)²}F1+kx+D2²/D1²로 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 배가식 브레이크 부스터는 일단 운전자가 미약하거나 간단하게 브레이크 페달을 답입한 경우에도 연속적으로 각각의 부품이 자동으로 전진됨으로써 브레이크력이 배가된다. 이에 따라, 작은 브레이크 페달 답입력으로도 최대의 제동력을 제공받을 수 있는 것이다.

물론, 운전자가 브레이크 페달을 해제하는 경우에는 전술된 각각의 구성요소들의 전진작동 방향의 역방향으로 후퇴됨으로써 브레이크 장치의 제동이 후퇴되는 것이다.

결과적으로, 본 발명에 따른 배가식 브레이크 부스터에 의하면, 어떠한 경우에서든 운전자가 일정크기 이상의 답입력으로 브레이크 페달을 가압하면 피스톤, 탄성부재 및 플런저에 의해 출력장치를 연속 단계적이고 자동적으로 전달력을 배가시켜 결국 최종적인 제동력을 극대화하여 항상 최량의 제동성능을 유지함으로써, 그 안전성 및 제품성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 급제동시, 부족한 답입력이 브레이크 페달에 전달되는 경우에도 최대의 제동력으로 제동될 수 있어 심각한 상해를 피할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (5)

1. 제동장치의 브레이크 페달에 가해지는 운전자의 답입력을 마스터 실린더에 전달하기 위한 자동차의 배가식 브레이크 부스터에 있어서,

   운전자의 답력이 브레이크페달에 의해 가해지는 입력로드;

   상기 입력로드의 단부에 구비되며 그 입력로드에 전달되는 인입답력에 의해 전후방으로 왕복가능한 피스톤;

   상기 피스톤의 일부가 왕복가능하게 삽설되며 상기 피스톤의 왕복동에 따라 왕복가능한 구동하우징;

   상기 구동하우징의 전방에 상기 피스톤 또는 구동하우징에 의해 왕복동 가능하게 삽입되는 플런저; 및

   상기 구동하우징이 왕복동 가능하게 삽설되며 마스터 실린더에 동력을 전달하기 위한 출력장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
2. 제 1항에 있어서, 상기 구동하우징은 상기 피스톤이 왕복 가능하게 삽입되는 내측몸체와, 상기 내측몸체의 외측을 포위하는 외측몸체와, 상기 내측몸체의 내부에 설치되며 상기 피스톤이 탄성적으로 접하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
3. 제 2항에 있어서, 상기 탄성부재는 상기 내측몸체의 내경에 상응하는 직경을갖는 코일스프링으로 형성되며, 상기 내측몸체 및 외측몸체의 후단에는 각각 상호 접하는 플랜지가 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
4. 제 1항에 있어서, 상기 출력장치는 구동하우징을 포위하는 실린더와, 상기 실린더에 일체로 형성되며 제동장치의 브레이크를 작동시키기 위해 마스터실린더를 작동시키기 위한 구동로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
5. 제 4항에 있어서, 상기 실린더의 내측 전방에는 플런저가 초기상태에서 일정간격을 유지하며 작동 중 접촉 가능하고 상기 구동하우징의 외측몸체가 해제 가능하게 접촉되는 패드가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 배가식 브레이크 부스터.