KR100413388B1 - 차량용 브레이크 부스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 브레이크 부스터에 관한 것으로, 그 목적은 브레이크패달을 가볍게 밟아도 큰 제동력을 발생시킬 수 있도록 리액션 디스크와 접하는 플런저 단부를 개선한 것이다.

본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터에 의하면, 플런저(70) 선단에 평상 시 리액션 디스크(51)와 일정한 간격을 유지하며 체결핀(84)과 탄지부재(86)를 통해 조립되어 축방향으로 진퇴운동이 가능한 가동플런저(80)(90)가 설치되어 있어서, 운전자가 브레이크패달을 밟는 힘이 소정의 수준을 초과하는 경우 가동플런저(80)(90)가 리액션 디스크(51)의 압축력에 의해 후방으로 밀려 더 큰 배력비가 형성된다. 이에 따라 제동초기 시 제동력을 작게 발생시켜 차량을 안전하게 감속하며, 일정 감속도 이후에는 제동력이 급상승되어 정지거리가 단축되는 효과가 있다. 또한, 큰 제동력을 요구하는 긴급상황하에서도 브레이크패달을 가볍게 밟아도 충분한 제동력이 형성되기 때문에, 이러한 브레이크 부스터를 안티록 브레이크 시스템 등에 적용하면 제동거리 및 제동 안정성을 보다 더 향상시킬 수 있다.

Description

차량용 브레이크 부스터{Brake booster for car}

본 발명은 차량용 브레이크 부스터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 배력비를 형성시킬 수 있도록 리액션 디스크와 접하는 플런저 선단을 개선한 차량용 브레이크 부스터에 관한 것이다.

차량용 브레이크 부스터(BRAKE BOOSTER)는 진공과 대기와의 기압차이를 이용하여 작은 힘으로 큰 제동력을 발생시키는 장치로, 증폭된 힘을 통해 제동유압이 형성되도록 프론트셀에 마스터실린더 어셈블리가 결합된다. 도 1은 이러한 기능을 하는 종래 차량용 브레이크 부스터를 보인 단면도이다.

종래 차량용 브레이크 부스터는 도 1에 도시한 바와 같이, 프론트셀(1a)과 리어셀(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 미끄럼 가능하게 관통하며 타단이 리어셀(1b)을 관통하여 외부로 돌출되며 공기유입을 제어하는 밸브본체(6)와, 브레이크패달(미도시)에 의해 연동하는 입력축(4)과 이의 작동에 따라 변위의 힘을 전달받는 출력축(5)을 구비한다.

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.

그리고 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 리어셀(1b) 중심부를 관통하여 대기와 연통되도록 공기흡입부(6c)가 형성된다. 또한, 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 미끄럼운동하는 플런저(7)가 배치된다. 그리고 플런저(7) 선단과 출력축(5) 사이에는 단면적의 차이로 인해 작용 받는 힘을 배가시켜 출력축(5)에 전달하는 리액션 디스크(5a)가 마련된다. 이러한 밸브본체(6)는 프론트정압실(2a)내에 배치된 리턴스프링(8)을 통해 지지되어 복원되게 된다.

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

다음에는 이와 같이 구성된 종래 차량용 브레이크 부스터의 작동을 설명한다.

먼저, 운전자가 브레이크패달을 밟지 않은 경우에는 각각의 정압실(2a)(2c)과 변압실(2b)(2d)은 부압원에 진공상태로 유지된다. 이러한 상태에서 운전자가 브레이크패달을 밟으면 입력축(4)이 전진하여 플런저(7)가 리액션 디스크(5a) 측으로 밀린다.

아울러 플런저(7)의 이동에 의해 변압통로(6b)가 외기와 연통됨으로써, 외부공기가 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 정압실(2a)(2c)측으로 밀리고, 입력보다 증폭된 출력이 리액션 디스크(5a)와 출력축(5)을 통해 마스터실린더 어셈블리(미도시)로 전달되어 제동유압을 발생시킨다. 한편, 프론트정압실(2a)에 배치된 리턴스프링(8)은 밸브본체(6)를 탄성 지지하면서 압축된다.

이 때, 리액션 디스크(5a)에는 플런저(7)로부터 전달되는 힘과 밸브본체(6)로부터 전달되는 힘이 동시에 작용하는데, 운전자가 직접적으로 가한 힘과 기압차에 의해 형성된 힘의 비는 리액션 디스크(5a)와 접촉하여 직접 압력을 가하는 밸브본체(6)의 선단 접촉면과 플런저(7) 선단면의 면적비로 결정된다.

그러나, 종래 브레이크 부스터는 운전자가 브레이크패달을 밟는 힘이 일정수준 이상인 경우 그 이상의 배력효과가 상실되며, 브레이크패달을 밟는 힘이 그대로 전달되는 현상이 발생되는데, 도 2를 참조하여 이를 설명하면 다음과 같다. (도 2는 단일 배력비를 생성하는 종래 브레이크 부스터의 입력에 대한 출력의 관계를 나타낸 배력특성 그래프이다.)

즉, 브레이크패달을 통해 가해지는 입력과 기압차에 의해 얻어지는 출력의 비는 앞에서 설명한 바와 같이, 리액션 디스크(5a)와 직접 접하는 플런저(7)의 선단 면적과 밸브본체(6)의 접촉 면적 비로 결정되는데, 종래 부스터는 배력비를 결정하는 부품의 면적이 셋팅되어 있기 때문에, 입력이 A1 - A2 구간까지 상승하는 동안 출력 역시 B1 - B2 까지 일정한 비율로 증가하여 단일 배력비(C1 - C2 구간)만을 발생한다.

실제로 제동초기에는 차량의 감속도를 작게 하고, 제동후기에 제동력을 증가시키는 것이 정지거리를 단축시키며 차량의 방향 안정성에 큰 효과를 발휘할 수 있으나, 단일의 배력비를 발생시키는 종래 부스터에서는 운전자로부터 더 많은 힘이 브레이크패달에 전달되어야 한다. C2 - C3 구간은 운전자가 브레이크패달을 밟는 힘이 일정수준 이상인 경우에 배력효과가 상실되어 밟는 힘이 그대로 리액션 디스크(5a)에 전달되는 현상을 나타낸 것이다.

따라서 종래 브레이크 부스터는 기울기가 일정한 배력비 만을 형성하기 때문에, 운전자가 제동력을 높이거나 큰 제동력이 요구되는 긴급한 상황에서는 브레이크패달을 상당히 무겁게 밟아야 하는 불편함이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 리액션 디스크에 직접 압력을 가하는 플런저 선단을 개선하여 큰 제동력이 긴급하게 요구되는 경우 브레이크패달을 가볍게 밟아도 배력비를 크게 발생시킬 수 있는 차량용 브레이크 부스터를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 차량용 브레이크 부스터의 단면도이다.

도 2는 종래 브레이크 부스터의 배력특성 그래프이다.

도 3은 본 발명의 제1실시 예가 적용된 차량용 브레이크 부스터의 단면도이다.

도 4는 도 3의 "X" 부를 발췌하여 보인 것이다.

도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따른 가동플런저 체결구조를 보인 분해사시도이다.

도 6과 도 7은 본 발명의 제1실시 예에 따른 브레이크 부스터의 작동 상태도로서, 1차 배력비 형성과정과 2차 배력비 형성과정을 보인 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 브레이크 부스터의 배력특성 그래프이다.

도 9와 도 10은 본 발명의 제2실시 예에 따른 가동플런저 구조를 보인 것이다.

도 11과 도 12는 본 발명의 제2실시 예에 따른 브레이크 부스터의 작동상태를 보인 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

40..입력축 50..출력축

51..리액션 디스크 60..밸브본체

70..플런저 73..슬라이딩홀

80,90..가동플런저 83,92..체결홀

84,93..체결핀 86..탄지부재

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

프론트셀과 리어셀이 밀폐 결합된 케이싱, 케이싱 내부를 정압실과 변압실로 구획하는 동력피스톤과 다이아프램, 동력피스톤과 다이아프램의 중심부에 일단 외주가 밀폐 결합되며 리어셀을 관통하여 타단이 대기와 연통된 밸브본체, 밸브본체의 일단 내부에 축방향으로 형성된 실린더부에 진퇴운동 가능하게 설치되어 변압실로의 공기유입을 제어하는 플런저, 플런저에 선단이 결합되며 브레이크패달에 의해 축방향으로 진퇴 운동하는 입력축, 입력축이 전진함에 따라 동력피스톤과 다이아프램 변위의 힘을 전달받기 위해 밸브본체의 일단 중심부에 탄성재질로 마련된 리액션 디스크를 사이에 두고 접하도록 배치된 출력축을 갖춘 차량용 브레이크 부스터에 있어서,

플런저의 선단에는 축방향으로 연장된 장공타입의 슬라이딩홀이 상하로 연통되게 마련되며, 플런저 선단에 헐겁게 결합되도록 밑면과 측면을 갖는 원통상으로 마련되며 슬라이딩홀과 대응하는 측면에 체결홀이 대칭되게 천공된 가동플런저와,

가동플런저를 플런저 선단에 진퇴운동이 가능하게 체결하도록 체결홀과 슬라이딩홀을 동시에 관통 결합되는 체결핀과, 제동 초기에 가동플런저의 밑면이 리액션 디스크 및 플런저의 선단면과 소정의 클리어런스를 유지하도록 가동플런저 후단을 리액션 디스크 측으로 탄성 지지하는 탄지부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 구성이다.

또한, 프론트셀과 리어셀이 밀폐 결합된 케이싱, 케이싱 내부를 정압실과변압실로 구획하는 동력피스톤과 다이아프램, 동력피스톤과 다이아프램의 중심부에 일단 외주가 밀폐 결합되며 리어셀을 관통하여 타단이 대기와 연통된 밸브본체, 밸브본체의 일단 내부에 축방향으로 형성된 실린더부에 진퇴운동 가능하게 설치되어 변압실로의 공기유입을 제어하는 플런저, 플런저에 선단이 결합되며 브레이크패달에 의해 축방향으로 진퇴 운동하는 입력축, 입력축이 전진함에 따라 동력피스톤과 다이아프램 변위의 힘을 전달받기 위해 밸브본체의 일단 중심부에 탄성재질로 마련된 리액션 디스크를 사이에 두고 접하도록 배치된 출력축을 갖춘 차량용 브레이크 부스터에 있어서,

플런저의 선단에는 축방향으로 연장된 장공타입의 슬라이딩홀이 상하로 연통되게 마련되며, 플런저 선단에 헐겁게 결합되도록 양단이 개방된 원통상으로 마련되며 슬라이딩홀과 대응하도록 체결홀이 대칭되게 천공된 가동플런저와, 가동플런저를 플런저 선단에 진퇴운동이 가능하게 체결하도록 체결홀과 슬라이딩홀을 동시에 관통 결합되는 체결핀과, 제동 초기에 가동플런저의 선단이 플런저의 선단면과 동일면을 유지하면서 리액션 디스크와는 소정의 클리어런스를 유지하도록 가동플런저 후단을 리액션 디스크 측으로 탄성 지지하는 탄지부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 구성이다.

이러한 구성에 의하면, 플런저에 배치된 가동플런저가 후방측으로 밀려 상대적으로 큰 제동력이 요구되는 경우에 브레이크패달을 가볍게 밟아도 배력비(2차 배력비)를 크게 발생시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 제1,제2실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 제1실시 예에 따른 차량용 브레이크 부스터는 도 3에 도시한 바와 같이, 프론트셀(11)과 리어셀(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 탄성재질(고무)의 리액션 디스크(51)가 설치된 출력축(50)을 구비한다.

프론트실(21)(22)은 프론트셀(11)과 센터플레이트(13) 사이의 공간에 형성되는데, 이것은 프론트다이아프램(31)과 프론트파워피스톤(32)에 의해 또다시 프론트정압실(21)과 프론트변압실(22)로 구획된다. 그리고 프론트정압실(21)에는 밸브본체(60)를 복원시키는 리턴스프링(14)이 설치되며, 프론트셀(11) 벽면에는 프론트정압실(21)과 부압원을 연통시키기 위한 진공연결관(15)이 장착된다. 또한, 리어실(23)(24)은 센터플레이트(13)와 리어셀(12) 사이의 공간에 형성되며, 이것 역시 리어다이아프램(33)과 리어파워피스톤(34)에 의해 리어정압실(23)과 리어변압실(24)로 나뉘어진다.

밸브본체(60)는 외주가 다단으로 이루어진 원통형상으로 마련되는데, 일단은 프론트다이아프램(31)과 프론트파워피스톤(32) 및 센터플레이트(13), 리어다이아프램(33)과 리어파워피스톤(34)의 중심부에 끼워져 결합되고, 내부가 중공되어 공기흡입부(63)로 이루어진 이의 타단은 리어셀(12) 중심부를 관통하여 외기와 연통된다.

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 실린더부(66)가 형성되어 있다. 실린더부(66)에는 입력축(40) 단부와 연계되어 축방향으로 미끄럼 운동하는 플런저(70)가 설치되며, 밸브본체(60) 내부, 즉 공기흡입부(63) 내주에는 입력축(40)의 작동에 의해 공기 유입을 실질적으로 제어하는 탄성재질의 포펫밸브(64)가 설치된다. 이 포펫밸브(64)는 후단이 공기흡입부(63) 내주에 고정되며 선단이 자유단으로 구성된다. 또한, 포펫밸브(64)와 조합하여 진공밸브기능을 수행하도록 밸브본체(60) 내주에는 제1밸브시트부(65)가 마련되어 있어서, 포펫밸브(64) 선단이 제1밸브시트부(65)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(70a)에 안착되면 외기가 변압실(22)(24)로 유입되는 것이 차단되게 된다.

한편, 플런저(70) 선단에는 입력축(40) 힘이 소정의 크기를 초과할 경우 배력비를 증가시키기 위해 리액션 디스크(51)와 접촉하는 가동플런저(80)가 헐겁게 배치된다. 이 가동플런저(80)는 탄지부재(86)에 의해 평상 시 전진된 상태를 유지하며, 플런저(70) 선단에 소정 폭 진퇴운동이 가능하게 체결핀(84)을 통해 하나의 조립품으로 체결되기 때문에, 리액션 디스크(51)와의 클리어런스(clearance)를 일정하게 유지할 수 있으며 조립 역시 쉽게 할 수 있는데, 이의 상세한 구조는 다음과 같다.

도 4와 도 5를 참조하면, 가동플런저(80)는 밑면(81)과 통상의 측면(82)을 갖으며 상면이 개방된 원통형상으로 마련된다. 이 가동플런저(80)의 측면(82) 내경(D1)은 플런저(70)의 선단 직경(D2)보다 약간 크게 구성됨으로써, 가동플런저(80)는 플런저(70) 선단에 여유있게 끼워져 결합되어 진퇴운동이 가능하게 된다.

그리고, 체결핀(84)은 선단에 수나사가 가공된 봉상으로 마련되며 가동플런저(80)를 플런저(70) 선단에 체결함과 동시에 이의 진퇴운동 폭을 제한하기 위한 것으로, 이의 체결을 위해 가동플런저(80) 측면(82)에 체결홀(83)이 대칭되게 천공되며, 플런저(70) 선단에 체결홀(83)과 일치되도록 슬라이딩홀(73)이 상하(직경방향)로 연통되게 가공되어 있다. 이 때, 슬라이딩홀(73)은 입력축(40)의 진퇴운동과 동일한 방향으로 연장된 장공 타입으로 마련된다. 미설명 부호 "85" 는 체결핀(84)의 선단에 나사결합되는 고정너트이다.

또한, 탄지부재(86)는 일종의 코일스프링으로써, 가동플런저(80) 후단을 탄성 지지하도록 플런저(70) 외주에 설치된다. 따라서 플런저(70)의 선단에 탄지부재(86)와 가동플런저(80)를 설치한 후, 체결홀(83)과 슬라이딩홀(73)을 동시에 관통하도록 체결핀(84)을 끼운다. 그리고 체결핀(84) 단부에 고정너트(85)를 조이면, 가동플런저(80)는 플런저(70)의 선단에 소정폭 진퇴운동이 가능하게 조립된다.

이와 같이 가동플런저(80)가 조립된 플런저(70)를 밸브본체(60)의실린더부(66)에 설치하면, 평상 시 가동플런저(80)는 탄지부재(86)의 탄성 지지력에 의해 리액션 디스크(51) 방향으로 지지됨으로써, 이의 밑면(81) 내측이 플런저(70) 선단면(72)과 소정간격(G2) 떨어진 상태를 유지하게 된다. 또한, 가동플런저(80)의 밑면(81) 외측 역시 리액션 디스크(51)와 소정간격(G1) 떨어진 상태를 유지하도록 구성하는 것이 바람직하다. 이 때, 이러한 가동플런저(80)는 체결핀(84)을 통해 플런저(70) 선단에 체결된 상태로 실린더부(66)에 설치됨으로써, 이의 조립 작업을 용이하게 할 수 있다.

다음에는 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 제1실시 예에 따른 차량용 브레이크 부스터의 작용 및 효과를 설명한다.

먼저, 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터가 장착된 자동차에서 운전자가 브레이크패달을 약간 밟아 입력축(40)이 화살표 방향으로 전진하면, 플런저(70)가 리액션 디스크(51) 측으로 조금 밀림으로써, 포펫밸브(64) 선단으로부터 제2밸브시트부(71)가 떨어져 정압실(21)(23)과 변압실(22)(24)의 연통은 차단됨과 동시에 외부공기는 기압차에 의해 공기흡입부(63)와 변압통로(62)를 거쳐 진공상태의 각 변압실(22)(24)로 유입된다.

이에 따라 작동 가능한 프론트다이아프램(31)과 프론트파워피스톤(32) 및 리어다이아프램(33)과 리어파워피스톤(34)이 밸브본체(60)와 함께 출력축(50) 측으로 밀림으로서, 출력이 출력축(50)을 통해 마스터실린더 어셈블리(미도시)로 전달되어 제동압력을 발생시킨다. 이 때, 출력은 입력축(40)을 통한 입력이 사실상 동일함에도 불구하고 극적으로 증가한다. 이러한 현상을 통상적으로 점프-인(JUMP IN)효과라 하며(도 8의 F0 구간), 리액션 디스크(51)와 가동플런저(80) 밑면(81), 그리고 플런저(70) 선단면(72)과 가동플런저(80) 밑면(81)과의 클리어런스(G1)(G2)는 여전히 존재함으로써, 리액션 디스크(51)의 반력은 입력축(40) 측으로 전달되지 않는다.

그리고 브레이크패달을 좀 더 밟으면, 출력과 리액션 디스크(51)의 반력이 점차적으로 증가하며, 이로 인해 리액션 디스크(51)는 압축되면서 중심부가 가동플런저(80)의 밑면(81)과 접촉하며, 리액션 디스크(51)의 반력 일부가 가동플런저(80)와 플런저(70)를 통해 입력축(40) 측으로 전달된다.

이 때, 리액션 디스크(51)에는 가동플런저(80)로부터 전달되는 것과 밸브본체(60) 중심부로부터 전달되는 두 개의 힘이 작용하게 된다. 따라서 운전자가 가한 힘과 기압차에 의해서 증폭된 힘의 비는 리액션 디스크(51)와 맞닿아 여기에 압력을 가하는 밸브본체(60) 일단의 중심부 면적에 대한 가동플런저(80) 밑면(81)의 면적 비로 나타낼 수 있다(도 8의 F1 - F2 구간).

계속하여, 도 7에 도시한 바와 같이, 브레이크패달을 더 깊게 밟아 정압실(21)(23)과 변압실(22)(24) 간의 압력차가 더욱 커지면, 리액션 디스크(51)에 작용하는 압력도 같이 커짐으로써, 리액션 디스크(51)의 반력으로 인해 가동플런저(80)는 탄지부재(86)를 압축시키면서 플런저(70) 측으로 밀리게 된다.

이에 따라 초기보다는 배력비가 급격하게 상승하는 제2점프-인 효과가 발생되며(도 8의 F2 - F3 구간), 이 F2 - F3 구간은 입력된 힘이 증가함에 따라 가동플런저(80)가 밀려 이의 밑면(81)이 플런저(70) 선단면(72)에 닿을 때까지 이어진다.

한편, 브레이크패달을 더 깊게 밟아 가동플런저(80)의 밑면(81)이 플런저(70) 선단면(72)에 닿는 F3(도 8참조)점에 이르는 순간, 탄지부재(86)의 반력은 더 이상 영향을 미치지 못하고 대신에 가동플런저(80)와 플런저(70)가 맞닿아 일체의 효과를 발휘한다. 즉, 가동플런저(80)와 플런저(70)가 맞닿게 되면, 운전자가 브레이크패달을 밟는 힘에 의한 배력효과는 상실되고, 이 때의 배력은 운전자가 브레이크패달을 밟는 힘이 그대로 전달되는 것에 의해 형성되는데, 이것이 F3 - F4 구간이다.

그리고 운전자가 브레이크패달에서 발을 떼면, 프론트정압실(21)에 설치된 리턴스프링(14)에 의해 플런저(70)와 입력축(40)이 다시 복원됨과 동시에 포펫밸브(64)는 제2밸브시트부(71)에 의해 밀려 제1밸브시트부(65)에서 분리되고, 공기의 유입을 방지하는 에어밸브 역할을 수행한다. 또한 포펫밸브(64)가 제1밸브시트부(65)에서 분리됨에 따라 정압통로(61)가 연통됨으로써, 프론트변압실(22)과 리어변압실(24)의 공기는 진공상태의 프론트정압실(21)과 리어정압실(23)로 빠져나가며, 계속하여 정압실(21)(23)은 부압원에 의해 진공상태로 되어 브레이크 부스터의 초기상태로 된다.

한편, 이러한 기술적 사상은 가동플런저를 양단이 개방된 원통형상으로 구성하여도 본 발명의 소기 목적을 달성할 수 있는데, 도 9 내지 도 12를 참조하여 본 발명에 따른 제2실시 예를 설명하면 다음과 같다.(본 발명에 따른 제2실시 예에서는 가동플런저의 형상 및 설치구조를 제외하고는 본 발명의 제1실시 예와 동일하기 때문에, 동일한 구성요소에 대해서는 동일명칭과 동일부호를 사용하여 간략하게 설명한다.)

도 9와 도 10을 참조하면, 가동플런저(90)는 입력축(40)의 힘이 소정의 범위를 초과할 경우 배력비를 급하게 증가시키기 위한 것으로, 플런저(70) 선단부에 진퇴운동이 가능하게 배치된다.

이를 위해, 가동플런저(90)는 양단이 개방된 원통형상으로 마련되며, 평상 시 리액션 디스크(51)와 일정한 클리어런스(G1)를 유지하도록 플런저(70) 선단부에 체결핀(93)을 통해 헐겁게 조립된다.

즉, 가동플런저(90)는 내경(D1)이 플런저(70)의 선단부 직경(D2)보다 약간 큰 통상으로 이루어져 있어서, 플런저(70) 선단에 여유있게 결합되어 진퇴운동이 가능하게 된다. 그리고, 체결핀(93)의 체결을 위해 플런저(70) 선단부에는 장공 타입의 슬라이딩홀(73)이 마련되며, 가동플런저(90)에는 슬라이딩홀(73)과 일치되게 체결홀(92)이 천공되어 있다.

따라서 플런저(70) 선단부에 코일스프링으로 이루어진 탄지부재(86)와 가동플런저(90)를 가조립한 후 체결홀(92)과 슬라이딩홀(73)을 동시에 관통하도록 체결핀(93)을 끼운다. 그리고 체결핀(93) 단부에 고정너트(94)를 조이면, 가동플런저(90)는 플런저(70) 선단부에 소정폭 진퇴운동이 가능하게 조립됨과 동시에 체결핀(93)에 의해 진퇴운동 거리가 제한되게 된다. 이 때??가동플런저(90)의 선단(91)은 평상 시 리액션 디스크(51)와 소정간격(G1) 이격되며 플런저(70) 선단면(72)과 동일면을 유지하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이러한 플런저(70)를 밸브본체(60)의 실린더부(66)에 설치하면,가동플런저(90)는 탄지부재(86)의 지지력에 의해 평상 시 리액션 디스크(51) 방향으로 지지되게 된다. 이 때, 가동플런저(90)는 체결핀(93)을 통해 플런저(70) 선단부에 체결된 상태로 실린더부(66)에 설치됨으로써, 이의 조립 작업이 용이하게 이루어진다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명의 제2실시 예가 적용된 차량용 브레이크 부스터의 작용 및 효과를 설명한다.

먼저, 도 3과 도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터가 장착된 자동차에서 운전자가 브레이크패달을 약간 밟아 입력축(40)이 화살표 방향으로 전진하면, 플런저(70)가 리액션 디스크(51) 측으로 약간 밀린다. 이에 따라 포펫밸브(64)와 제2밸브시트부(71)가 떨어져 외부공기는 기압차에 의해 공기흡입부(63)와 변압통로(62)를 거쳐 진공상태의 각 변압실(22)(24)로 유입된다.

따라서 각 다이아프램(31)(33)과 파워피스톤(32)(34)이 밸브본체(60)와 함께 출력축(50)측으로 밀림으로서, 출력이 출력축(50)을 통해 마스터실린더 어셈블리(미도시)로 전달되어 제동압력을 발생시킨다.

이 때, 출력은 점프-인(JUMP IN) 효과(도 8의 F0 구간)를 발생시키며, 플런저(70) 선단면(72)과 리액션 디스크(51)과의 클리어런스(G1)는 여전히 존재함으로써, 리액션 디스크(51)의 반력은 입력축(40) 측으로 전달되지 않는다.

그리고 브레이크패달을 좀 더 밟으면, 출력과 리액션 디스크(51)의 반력이 점차적으로 증가하며, 이로 인해 리액션 디스크(51)는 압축되면서 중심부가 플런저(70)의 선단면(72) 및 가동플런저(90) 선단(91)과 접촉하며, 이것에 의해 리액션 디스크(51)의 반력 일부가 입력축(40) 측으로 전달된다. 이 때, 리액션 디스크(51)에는 가동플런저(90)와 플런저(70)로부터 전달되는 힘과 밸브본체(60) 중심부로부터 전달되는 힘이 동시에 작용하게 된다(도 8의 F1 - F2 구간).

계속하여, 도 12에 도시한 바와 같이, 브레이크패달을 더 깊게 밟아 정압실(21)(23)과 변압실(22)(24) 간의 압력차가 더욱 커지면, 리액션 디스크(51)에 작용하는 압력도 같이 커짐으로써, 리액션 디스크(51)의 반력으로 인해 가동플런저(90)는 탄지부재(86)를 압축시키면서 입력축(40) 측으로 밀린다.

이에 따라 초기보다는 배력비가 급격하게 상승하는 제2점프-인 효과가 발생되며(도 8의 F2 - F3 구간), 이 F2 - F3 구간은 입력된 힘이 증가함에 따라 가동플런저(90)가 밀리기 때문에 발생된다.

한편, 브레이크패달을 더 깊게 밟으면, 탄지부재(86)의 반력은 더 이상 영향을 미치지 못하고 대신에 가동플런저(90)와 플런저(70)가 일체의 효과를 발휘한다. 이로 인해 운전자가 브레이크패달을 밟는 힘에 의한 배력효과는 상실되고, 이 때의 배력은 운전자가 브레이크패달을 밟는 힘이 그대로 전달되는 것에 의해 형성되는데, 이것이 F3 - F4 구간이다.

그리고 운전자가 브레이크패달에서 발을 떼면, 리턴스프링(14)에 의해 플런저(70)와 입력축(40)이 다시 복원되며, 아울러 프론트변압실(22)과 리어변압실(24)의 공기는 진공상태의 정압실(21)(23)로 빠져나가며, 브레이크 부스터의 초기상태로 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터에 의하면, 플런저 선단에 평상 시 리액션 디스크와 일정한 간격을 유지하며 체결핀과 탄지부재를 통해 조립되어 축방향으로 진퇴운동이 가능한 가동플런저가 설치되어 있어서, 운전자가 브레이크패달을 밟는 힘이 소정의 수준을 초과하는 경우 가동플런저가 리액션 디스크의 압축력에 의해 후방으로 밀려 더 큰 배력비가 형성된다. 이에 따라 제동초기 시 제동력을 작게 발생시켜 차량을 안전하게 감속하며, 일정 감속도 이후에는 제동력이 급상승되어 정지거리가 단축되는 효과가 있다. 또한, 큰 제동력을 요구하는 긴급 상황하에서도 브레이크패달을 가볍게 밟아도 충분한 제동력이 형성되기 때문에, 이러한 브레이크 부스터를 안티록 브레이크 시스템 등에 적용하면 제동거리 및 제동 안정성을 보다 더 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 프론트셀과 리어셀이 밀폐 결합된 케이싱, 상기 케이싱 내부를 정압실과 변압실로 구획하는 동력피스톤과 다이아프램, 상기 동력피스톤과 다이아프램의 중심부에 일단 외주가 밀폐 결합되며 상기 리어셀을 관통하여 타단이 대기와 연통된 밸브본체, 상기 밸브본체의 일단 내부에 축방향으로 형성된 실린더부에 진퇴운동 가능하게 설치되어 상기 변압실로의 공기유입을 제어하는 플런저, 상기 플런저에 선단이 결합되며 브레이크패달에 의해 축방향으로 진퇴 운동하는 입력축, 상기 입력축이 전진함에 따라 상기 동력피스톤과 다이아프램 변위의 힘을 전달받기 위해 상기 밸브본체의 일단 중심부에 탄성재질로 마련된 리액션 디스크를 사이에 두고 접하도록 배치된 출력축을 갖춘 차량용 브레이크 부스터에 있어서,

   상기 플런저(70)의 선단에는 축방향으로 연장된 장공타입의 슬라이딩홀(73)이 상하로 연통되게 마련되며,

   상기 플런저(70) 선단에 헐겁게 결합되도록 밑면(81)과 측면(82)을 갖는 원통상으로 마련되며 상기 슬라이딩홀(73)과 대응하는 상기 측면(82)에 체결홀(83)이 대칭되게 천공된 가동플런저(80)와,

   상기 가동플런저(80)를 상기 플런저(70) 선단에 진퇴운동이 가능하게 체결하도록 상기 체결홀(83)과 상기 슬라이딩홀(73)을 동시에 관통 결합되는 체결핀(84)과,

   제동 초기에 상기 가동플런저(80)의 밑면(81)이 상기 리액션 디스크(51) 및상기 플런저(70)의 선단면(72)과 소정의 클리어런스(G1)(G2)를 유지하도록 상기 가동플런저(80) 후단을 상기 리액션 디스크(51) 측으로 탄성 지지하는 탄지부재(86)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.
2. 프론트셀과 리어셀이 밀폐 결합된 케이싱, 상기 케이싱 내부를 정압실과 변압실로 구획하는 동력피스톤과 다이아프램, 상기 동력피스톤과 다이아프램의 중심부에 일단 외주가 밀폐 결합되며 상기 리어셀을 관통하여 타단이 대기와 연통된 밸브본체, 상기 밸브본체의 일단 내부에 축방향으로 형성된 실린더부에 진퇴운동 가능하게 설치되어 상기 변압실로의 공기유입을 제어하는 플런저, 상기 플런저에 선단이 결합되며 브레이크패달에 의해 축방향으로 진퇴 운동하는 입력축, 상기 입력축이 전진함에 따라 상기 동력피스톤과 다이아프램 변위의 힘을 전달받기 위해 상기 밸브본체의 일단 중심부에 탄성재질로 마련된 리액션 디스크를 사이에 두고 접하도록 배치된 출력축을 갖춘 차량용 브레이크 부스터에 있어서,

   상기 플런저(70)의 선단에는 축방향으로 연장된 장공타입의 슬라이딩홀(73)이 상하로 연통되게 마련되며,

   상기 플런저(70) 선단에 헐겁게 결합되도록 양단이 개방된 원통상으로 마련되며 상기 슬라이딩홀(73)과 대응하도록 체결홀(92)이 대칭되게 천공된 가동플런저(90)와,

   상기 가동플런저(90)를 상기 플런저(70) 선단에 진퇴운동이 가능하게 체결하도록 상기 체결홀(92)과 상기 슬라이딩홀(73)을 동시에 관통 결합되는 체결핀(93)과,

   제동 초기에 상기 가동플런저(90)의 선단(91)이 상기 플런저(70)의 선단면(72)과 동일면을 유지하면서 상기 리액션 디스크(51)와는 소정의 클리어런스(G1)를 유지하도록 상기 가동플런저(90) 후단을 상기 리액션 디스크(51) 측으로 탄성 지지하는 탄지부재(86)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.