KR100596108B1 - 부압식 배력 장치 - Google Patents

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Abstract

밸브 시트 부재(40)와, 밸브 시트 부재(40)를 압박하는 스프링(47)과, 파워 피스톤(22)에 대하여 반경 방향으로만 이동 가능하게 배치되는 동시에 밸브 시트 부재(40)에 결합하는 결합부(52b)와 플런저(37)에 접촉하는 테이퍼부(52a)를 갖는 보유 지지 부재(52)를 설치하고, 입력 부재(27)의 파워 피스톤(22)에 대한 이동량이 소정치보다 큰 경우에는 입력 부재(27)가 테이퍼부(52a)와 접촉하여 보유 지지 부재(52)를 반경 방향으로 이동시켜 보유 지지 부재(52)와 밸브 시트 부재(40)와의 결합을 해제하여 밸브 시트 부재(40)의 후방으로의 이동을 허용한다.

Description

부압식 배력 장치{Negative Pressure Type Booster}
본 발명은 차량용 부압식 배력 장치에 관한 것으로, 특히 긴급 브레이크시의 브레이크 페달 답입력의 부족을 보충할 수 있도록 한 차량용 부압식 배력 장치에 관한 것이다.
차량의 진로상에 갑자기 장해물이 나타나 운전자가 당황하여 브레이크 페달을 답입한 때, 즉 긴급 브레이크시에 있어서는 운전자가 브레이크 페달에 가하는 답입력은 차륜 로크에 이르는 크기의 브레이크 액압을 발생시키는 답입력에 비해 상당히 작고, 차량의 브레이크 능력이 충분히 발휘되지 않을 경우가 많다는 최근의 해석 결과가 있다. 이 해석 결과에 의거하여, 브레이크 페달의 답입 속도나 마스터 실린더 액압의 상승 속도로부터, 통상 브레이크인지 긴급 브레이크인지를 판정하고, 긴급 브레이크시에는 브레이크 액압을 차륜 로크에 이르는 크기까지 자동적으로 상승시키는 장치가 제안되어 실용화되고 있다.
이러한 장치로서 다양한 구성의 것이 제안되어 있고, 예를 들어 일본 특허 공개 평11-48947호 공보에 기재된 것이 있다. 이것은 그 입력 및 출력 특성을 외부로부터의 제어 신호에 의해 적어도 2종류(통상 브레이크용 특성과 긴급 브레이크용 특성)로 절환할 수 있도록 구성하고, 긴급 브레이크시에는 부압식 배력 장치의 입력 및 출력 특성을 통상 브레이크용 특성으로부터 긴급 브레이크용 특성으로 절환함으로써, 운전자가 브레이크 페달을 강하게 답입한 때와 동일한 결과를 얻는 것이다.
도1은 본 발명의 제1 실시예의 부압식 배력 장치의 단면도이다.
도2는 도1의 주요부의 확대 부분도이다.
도3은 본 발명의 제2 실시예의 부압식 배력 장치의 단면도이다.
도4는 밸브 시트 부재(40)의 조립 이전의 사시도이다.
도5는 보유 지지 부재(52)의 조립 이전의 사시도이다.
도6은 본 발명의 제3 실시예의 부압식 배력 장치의 일부 단면도이다.
도7은 보유 지지 부재(152)의 조립 이전의 사시도이다.
도8은 도6의 X-X 단면도이다.
도9는 본 발명의 제4 실시예의 부압식 배력 장치의 일부 단면도이다.
도10은 입력 로드(28)에 인가되는 힘(입력)과 출력 부재(55)의 추진력(출력)과의 관계를 나타내는 도면이다.
그러나, 이 종래의 부압식 배력 장치는 대기 유입 제어용 환형 밸브 시트와는 별도로 긴급 브레이크 특성으로 절환하기 위한 솔레노이드와 상기 솔레노이드로 구동되는 밸브 시트 부재를 갖고, 페달 스트로크 센서나 마스터 실린더 액압 센서로부터의 신호를 처리하는 전자 제어 장치로부터 솔레노이드 구동 신호를 출력하여, 그 신호에 의거하여 솔레노이드가 구동되고, 대기 유입 제어용 환형 밸브 시트를 갖는 밸브 시트 부재와 대향 밀봉 부재를 이격시켜, 밸브 기구를 출력 증가 작용 상태로 하는 것이며, 솔레노이드, 각종 센서, 전자 제어 장치 등을 필요로 하므로 상당히 고가인 것이 된다.
본 발명은, 그러므로 솔레노이드, 각종 센서, 전자 제어 장치 등을 필요로 하지 않고, 긴급 브레이크시의 출력 증가 작용 상태를 간단하고 저렴한 기계적 구성으로 달성할 수 있는 부압식 배력 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 내부에 적어도 하나의 압력실을 형성하는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 상기 하우징에 대하여 전진 및 후퇴 가능하게 설치되는 동시에 상기 압력실을 정압실과 변압실로 분할하는 가동벽과, 상기 가동벽에 결합되는 파워 피스톤과, 상기 파워 피스톤의 내부에 상기 파워 피스톤에 대하여 전진 및 후퇴 가능하게 설치되는 입력 부재와, 상기 가동벽의 이동에 수반하는 상기 파워 피스톤의 추진력을 장치 밖으로 출력하는 출력 부재와, 상기 파워 피스톤에 배치되는 동시에 후방을 향하고 있는 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트와, 상기 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트에 대향하는 가동부와 상기 파워 피스톤에 기밀적으로 고정되는 고정부를 갖는 밸브 기구를 구비한 부압식 배력 장치에 있어서, 상기 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트는 상기 파워 피스톤에 대하여 전진 및 후퇴 가능한 밸브 시트 부재로 이루어지며, 상기 입력 부재의 상기 파워 피스톤에 대한 전진량이 소정치 이하인 경우에는 상기 밸브 시트 부재를 전방 소정 위치로 보유 지지하는 보유 지지 수단과, 상기 입력 부재의 상기 파워 피스톤에 대한 전진량이 소정치보다 큰 경우에는 상기 밸브 시트 부재를 후방 위치로 소정량 이동시키는 가동 수단과, 상기 파워 피스톤이 상기 하우징에 대해 소정 위치가 된 경우에는 상기 밸브 시트 부재를 상기 전방 소정 위치로 복귀시키는 복귀 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 부압식 배력 장치를 구성하였다.
이에 따르면, 입력 부재와 파워 피스톤과의 상대 이동량이 소정치보다 큰 경우, 즉 운전자가 당황하여 브레이크 페달을 답입하는 긴급 브레이크시에 있어서, 보유 지지 수단에 의한 밸브 시트 부재의 계지가 해제되고, 가동 수단에 의해 밸브 시트 부재가 후방으로 소정량 이동하게 되어, 밸브 시트 부재가 밸브 기구의 가동부를 후방으로 압박하므로, 변압실이 급속하게 또한 강제적으로 대기와 연통되고, 통상 브레이크시보다 큰 추진력이 가동벽, 파워 피스톤 나아가서는 출력 부재에 인가되어, 충분한 크기의 브레이크 액압을 발생시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 점핑 특성(브레이크 페달이 밟혀 브레이크 동작이 이루어진 때에, 입력 부재가 반력 부재에 접촉할 때까지는 입력에 대한 출력의 비율이 무한대가 되며, 이를 점핑이라 칭함)을 변화시켜, 통상 브레이크시보다 큰 추진력이 출력 부재에 인가되게 된다. 즉, 통상 브레이크용 특성과 긴급 브레이크용 특성의 2종류의 입력 및 출력 특성을 갖는 부압식 배력 장치를 간단한 구성으로 실현할 수 있다.
또, 후방이라 함은 부압식 배력 장치에 대해 브레이크 페달측 혹은 차량 후방측을 의미하고, 전방이라 함은 부압식 배력 장치에 대해 마스터 실린더측 혹은 차량 전방측을 의미한다.
바람직하게는, 보유 지지 수단은 파워 피스톤의 전방 단부 내주부측에 배치되고, 전방 단부가 파워 피스톤에 결합되는 동시에 후방 단부가 밸브 시트 부재에 결합되는 보유 지지 부재로 이루어진다. 이에 따르면, 밸브 시트 부재가 파워 피스톤에 결합되는 보유 지지 부재에 결합되므로, 밸브 시트 부재는 확실하게 파워 피스톤에 결합된다.
더욱 바람직하게는, 입력 부재 및 보유 지지 수단 중 적어도 한 쪽에 테이퍼부가 설치되고, 입력 부재의 파워 피스톤에 대한 전진량이 소정치보다 큰 경우에는 입력 부재 또는 보유 지지 수단과 테이퍼부와의 캠작용에 의해 보유 지지 수단의 보유 지지를 해제한다. 이에 따르면, 입력 부재의 파워 피스톤에 대한 전진량이 소정치보다 큰 경우에는 테이퍼부의 캠작용에 의해 확실하게 보유 지지 수단의 보유 지지 작용을 해제할 수 있어, 통상 브레이크용 특성으로부터 긴급 브레이크용 특성으로의 신속한 이행이 가능해진다.
대기 유출 제어용 환형 밸브 시트는 파워 피스톤과 일체인 제1 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트와 상기 파워 피스톤에 대하여 전진 및 후퇴 가능하고 또한 제1 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트와 대략 동심의 제2 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트로 이루어진다. 이에 따르면, 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트를 파워 피스톤과 일체인 제1 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트와 제1 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트와 대략 동심의 제2 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트로 분리함으로써, 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트를 갖는 통상의 부압식 배력 장치의 파워 피스톤에 제2 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트를 추가하는 것만으로 통상 브레이크용 특성과 긴급 브레이크용 특성의 2종류의 입력 및 출력 특성을 갖는 부압식 배력 장치를 구성할 수 있어, 통상의 부압식 배력 장치의 부품과의 공통화가 도모되어 저비용화로 이어진다.
본 발명의 다른 목적, 효과는 첨부 도면을 참조하여 후술하는 본 발명의 실시예의 기재로부터 명백해질 것이다. 또한, 전방이라 함은 차량의 전방 방향을 의미하고, 후방이라 함은 차량의 후방 방향을 의미한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
도1, 도2는 본 발명의 제1 실시예인 차량용 부압식 배력 장치의 단면도이며, 도2는 도1의 일부 확대도이다.
도1에 있어서, 차량용 부압 배력 장치(브레이크 부스터)(10)는 전방 셀(11)과 후방 셀(12) 및 가동벽(20)으로 구성되고, 내부가 가동벽(20)에 의해서 부압원에 통과하는 정압실(23)과 대기와 연통 가능한 변압실(24)로 분할되는 하우징(14)을 구비한다. 하우징(14) 내의 가동벽(20)은 금속제의 플레이트(18)와 고무제의 다이어프램(19)으로 이루어져, 하우징(14)에 대하여 전후 방향 이동 가능하게 설치되어 있다.
다이어프램(19)의 외주연의 비이드부는 후방 셀(12)의 외주연에 설치된 꺽어 접음부와 전방 셀(11)에 의해 기밀적으로 협지되어 있다. 또한, 다이어프램(19)의 내주연의 비이드부는 파워 피스톤(22)의 전방 플랜지부 외주에 설치된 홈에, 플레이트(18)와 함께 기밀적으로 고정되어 있다.
정압실(23)은 부압원인 엔진 인테이크 매니홀드(도시하지 않음)에 연통되고, 엔진 작동중은 항상 부압으로 유지된다. 변압실(24)은 통로(60) 및 밸브 기구(36)를 통해 정압실(23)과 연통 및 차단되는 동시에, 밸브 기구(36)를 통해 대기와도 연통 및 차단된다.
도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 파워 피스톤(22)은 그 내부에서 전방(도1 및 도2 중, 좌측)에 위치하여 정압실에 연통하는 제1 공간(22a)과, 그 내부에서 후방(도1 및 도2 중, 우측)에 위치하여 대기에 연통하는 제2 공간(22b)과, 제1 공간(22a)과 제2 공간(22b) 사이에 개재되는 중간부(221)를 갖고 있다. 중간부(221)는 중간부(221)의 중심부에서 제1 공간(22a)과 제2 공간(22b)을 연통하는 제3 공간(22c)과, 제3 공간(22c)과는 별도로 제1 공간(22a)과 제2 공간(22b)을 연통하는 통로(60)를 갖고 있다.
파워 피스톤(22)의 내부에는 입력 부재(27)를 구성하는 입력 로드(28) 및 플런저(37)가 제1 공간(22a), 제2 공간(22b), 제3 공간(22c)을 관통하고, 파워 피스톤(22)에 대하여 전후 방향으로 이동할 수 있도록 설치되어 있다. 또한, 입력 로드(28) 및 플런저(37)는 결합부(80)에서 일체적으로 결합되고, 입력 로드(28)는 그 후방에서 브레이크 페달(도시하지 않음)에 연결된다.
파워 피스톤(22)의 전방 단부에는 출력 부재(55)가 끼움 장착되고, 파워 피스톤(22)의 전방 단부와 출력 부재(55) 사이에는 반력 부재(54)가 배치된다. 또한 반력 부재(54)와 플런저(37)의 전방 단부 사이에는 접촉 부재(70)가 배치되는 동시에, 접촉 부재(70)는 전후 방향 이동이 가능하도록, 파워 피스톤(22)과 일체적으로 배치되는 계지 부재(50)의 내부에 설치되어 있다.
파워 피스톤(22)에 대한 플런저(37) 및 입력 로드(28)의 이동량을 규정하기 위해, 파워 피스톤(22)의 중간부(221)에 형성된 반경 방향 구멍(33)에 키 부재(32)가 삽입 통과되어 있다. 키 부재(32)의 전후 방향(도1 및 도2 중, 좌우 방향)의 두께 치수는 반경 방향 구멍(33)의 전후 방향 치수보다도 작고, 키 부재(32)는 파워 피스톤(22)에 대하여 도2 중에 도시한 거리 C만큼 전후 방향으로 이동할 수 있다.
키 부재(32)는 파워 피스톤(22)의 외주측으로 돌출한 양단부의 후방면에서 후방 셀(12)에 접촉 가능하고, 하우징(14)에 대한 파워 피스톤(22)의 후방으로의 이동 한계는, 도2에 도시한 바와 같이 반경 방향 구멍(33)의 전방벽이 키 부재(32)의 전방면에 접촉하고 또한 키 부재(32)의 양단부의 후방면이 후방 셀(12)에 접촉한 위치이다. 키 부재(32)의 중앙부는 플런저(37)의 중앙부에 형성된 한 쌍의 플랜지면(34, 35) 사이에 배치되어 있고, 파워 피스톤(22)에 대한 플런저(37)의 후방으로의 이동 한계는 플랜지면(34)이 키 부재(32)의 전방면에 접촉하고 또한 키 부재(32)의 후방면이 반경 방향 구멍(33)의 후방벽에 접촉한 위치이다. 또한, 파워 피스톤(22)에 대한 플런저(37)의 전방으로의 이동 한계는 플랜지면(35)이 키 부재(32)의 후방면에 접촉하고 또한 키 부재(32)의 전방면이 반경 방향 구멍(33)의 전방벽에 접촉한 위치이다.
파워 피스톤(22)의 내부에는 파워 피스톤(22)에 대한 플런저(37)의 전후 방향 이동에 따라서, 변압실(24)이 정압실(23)에 연통되면서 대기로부터 차단되는 출력 감소 작용 상태와 변압실(24)이 정압실(23) 및 대기로부터 차단되는 출력 보유 지지 작용 상태와 변압실(24)이 정압실(23)로부터 차단되어 대기에 연통되는 출력 증가 작용 상태로 절환하는 밸브 기구(36)가 설치되어 있다.
상기 밸브 기구(36)는 플런저(37)의 후방 단부에 일체적으로 형성되어 있는 대기 유입 제어용 환형 밸브 시트(37a)와, 밸브 시트 부재(40)의 후방부에서 제3 공간(22c)의 후방측 개구 주위에 일체적으로 형성되는 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(39)와, 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(39), 대기 유입 제어용 환형 밸브 시트(37a)에 각각 대향하는 밸브(41a, 41b)를 갖는 가동부(41)와 리테이너(42)에 의해 파워 피스톤(22)에 기밀적으로 고정되는 고정부(43)를 갖고 있고 또한 가동부(41)가 스프링(44)에 의해 전방으로 압박되어 있는 통형 부재(45)를 주된 구성 부재로 하고 있다.
중간부(221)의 제3 공간(22c) 내에 배치된 밸브 시트 부재(40)는 파워 피스톤(22)에 대하여 전후 방향으로 이동 가능하다.
도4에 사시도로 도시한 바와 같이, 밸브 시트 부재(40)는 플런저(37)의 외주에 반경 방향으로 돌출하는 접촉부(37c)가 삽입되는 슬릿(40b)과, 밸브 시트 부재(40)의 전후 방향으로 연장되는 관통 구멍(40e)을 구비한다. 또한, 슬릿(40b)에는 키 부재(32)가 삽입 통과된다.
밸브 시트 부재(40)의 관통 구멍(40e)에 플런저(37)가 삽입됨으로써, 접촉부(37c)와 슬릿(40b)이 각각 대향하는 동시에, 접촉부(37c)가 슬릿(40b)을 통해 밸브 시트 부재(40)의 외부로 돌출하게 된다. 밸브 시트 부재(40)를 구비한 플런저(37)가 파워 피스톤(22) 내에 배치되면, 접촉부(37c)의 외주면이 중간부(221) 내주면의 오목부(221a)에 미끄럼 접촉하게 되고, 플런저(37)는 접촉부(37c)를 통해 중간부(221)의 내주부 즉 파워 피스톤(22)의 내주에 미끄럼 이동 가능하게 지지되게 된다.
한편, 밸브 시트 부재(40)는 플런저(37)의 외주부와 파워 피스톤(22)의 중간부(221)의 내주부와의 사이에 위치하고, 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(39)가 형성되어 있는 후방 단부에 있어서 중간부(221)의 내주면에 대하여 전후 방향으로 미끄럼 이동 가능하게 접촉하게 된다. 즉, 파워 피스톤(22)은 밸브 시트 부재(40)를 후방으로 미끄럼 이동 가능하게 보유 지지하는 보유 지지부로서 중간부(221)를 구비하게 된다.
밸브 시트 부재(40)의 중간부(221)에 접촉하는 후방 단부의 외주에는 밸브 시트 부재(40)의 후방 단부와 중간부(221)의 내주면과의 사이의 기밀을 유지하는 환형 밀봉 부재(46)가 장착되어 있다. 또한, 밸브 시트 부재(40)는 밸브 시트 부재(40)와 중간부(221)의 내주면에 설치된 플랜지부 사이에 배치된 스프링(47)(압박 부재)에 의해 후방으로 압박되어 있다.
플런저(37)와 결합부(80)에서 일체적으로 연결된 입력 로드(28)에 계지되는 리테이너(58)와 파워 피스톤(22)에 계지되는 리테이너(42) 사이에 배치되는 스프링(59)은 입력 로드(28)를 후방으로 압박하고, 브레이크 페달이 답입되어 있지 않은 경우에는 대기 유입 제어용 환형 밸브 시트(37a)를 밸브 기구(36)의 가동부(41)의 밸브(41b)에 접촉시키고 또한 가동부(41)의 밸브(41a)를 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(39)로부터 거리 A만큼 이격시킨 상태로 보유 지지한다.
중간부(221)에 형성된 통로(60)와 제1 공간(22a)은 밸브 기구(36)와 정압실(23)을 연락하고, 제3 공간(22c)은 밸브 기구(36)와 변압실을 연락한다.
파워 피스톤(22)의 전방 부분의 내부 즉 중간부(221)에는 밸브 시트 부재(40)를 후방으로 추진시키는 가동 수단이 배치되어 있다. 이 가동 수단은 밸브 시트 부재(40)를 후방으로 압박하는 스프링(47)(압박 부재)과 키 부재(32)로 구성되어 있다.
파워 피스톤(22)의 전방 부분의 내부 즉 제1 공간(22a)에는 보유 지지 수단(48)이 배치되어 있다. 보유 지지 수단(48)은 밸브 시트 부재(40)의 피결합부(40c)에 결합하는 결합부(52b)를 갖는 보유 지지 부재(52)와 보유 지지 부재(52)를 직경 축소시키는 방향으로 압박하는 링형 탄성체(53)로 이루어진다. 보유 지지 부재(52)는, 도5에 도시한 바와 같이 중공 원뿔대를 그 중심축을 통과하는 평면으로 절단한 바와 같은 반쪽 중공 원뿔대 형상을 하고 있고, 이 반쪽 중공 원뿔대를 2개 대향시켜 파워 피스톤(22)에 조립하게 된다. 보유 지지 부재(52)의 계지부(52c)는 파워 피스톤(22)의 전방 부분에 고정된 계지 부재(50)의 계지홈(50a)에 끼워 넣어져 있다. 이로 인해, 보유 지지 부재(52)는 전후 방향의 이동은 할 수 없지만, 계지부(52c)를 중심으로 하는 반경 방향의 이동이 허용되고 있다.
도3은 본 발명의 제2 실시예를 도시한다. 제2 실시예에 있어서는, 파워 피스톤(22)의 중간부(221)의 제3 공간(22c)의 후방측 개구 주위에 일체적으로 형성되는 제1 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(38)가 설치되고, 제1 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(38)의 내경측에, 가동부(41)에 대향하는 제2 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(390)를 구비하는 밸브 시트 부재(400)가 파워 피스톤(22)에 대하여 전후 방향 이동 가능하게 배치되어 있다. 또, 상술한 이외의 구성은 도2에 도시한 제1 실시예와 동일하다.
도6은 본 발명의 제3 실시예를 도시하고, 보유 지지 수단(148)이 제1과 제2 실시예와 다르다. 제3 실시예에 있어서, 보유 지지 수단(148)은 밸브 시트 부재(400)의 피결합부(400c)에 결합하는 결합부(152b)를 갖는 보유 지지 부재(152)와, 보유 지지 부재(152)를 직경 축소시키는 방향으로 압박하는 링형 탄성체(53)로 이루어진다.
보유 지지 부재(152)의 계지부(152c)는 파워 피스톤(22)의 전방 부분에 고정된 계지 부재(150)에 설치되는 동시에 파워 피스톤(22)의 중심축에 대해 대략 직각으로 연장되는 계지홈(150a)에 끼워 넣어져 있다. 이로 인해, 보유 지지 부재(152)는 전후 방향의 이동은 할 수 없지만, 계지부(152c)를 중심으로 하는 반경 방향의 이동이 허용되고 있다. 또, 보유 지지 부재(152)는 도7에 도시한 바와 같이, 중공 원뿔대를 그 중심축을 통과하는 3평면으로 절단한 바와 같은 3분할 중공 원뿔대 형상을 하고 있고, 도8에 도시한 바와 같이 이 3분할 중공 원뿔대를 3개 대향시켜 파워 피스톤(22)에 조립하게 된다.
또, 보유 지지 부재(152)의 계지부(152c)의 외주에는 두께가 얇은 원통형의 규제 부재(170)가 배치되고, 계지부(152c)가 계지홈(150a)으로부터 빠져 나오는 것을 방지하고 있다. 즉, 플런저(37)의 경사면(37b)과 보유 지지 부재(152)의 테이퍼부(152a)와의 접촉에 의한 캠 작용에 의해 축 방향 분력이 보유 지지 부재(152)에 인가되어도, 계지부(152c)의 계지홈(150a)으로부터의 부상이 방지된다. 이로 인해, 플런저(37)의 파워 피스톤(22)에 대한 전진량의 손실이 없어, 통상 브레이크용 특성으로부터 긴급 브레이크용 특성으로의 이행이 신속하게 행해진다.
또, 도6에 도시한 바와 같이 계지부(152c)의 계지홈(150a) 내에서의 회전 중심축 X1을 지나, 또한 보유 지지 부재(152)의 테이퍼부(152a)와 입력 부재 즉 플런저(37)의 테이퍼부(37b)와의 접촉면의 중심선 X3을 지나는 평면이 파워 피스톤(22)의 중심축 X2와 이루는 각도가 30°이하로 설정되어 있다. 이것은 보유 지지 부재(152)의 테이퍼부(152a)와 파워 피스톤(22)의 중심축과의 거리 B를 계지부(152c)의 회전 중심과 파워 피스톤(22)의 중심축과의 거리 A에 근접하게 되어, 캠작용에 의한 축 방향 분력에 의해 보유 지지 부재(152)가 밸브 시트 부재(400)와 결합하는 방향(도6에 있어서 시계 방향)으로 회전하는 것을 방지하고, 통상 브레이크용 특성으로부터 긴급 브레이크용 특성으로의 이행이 신속하게 행해지는 것을 목적으로 하고 있다.
따라서, 상기한 각도는 본 발명의 제3 실시예에만 적용되는 것이 아니며, 제1 실시예, 제2 실시예 및 후술하는 제4 실시예에도 적용된다.
도9는 본 발명의 제4 실시예를 나타내고, 보유 지지 수단(248)이 제1 내지 제3 실시예와 다르다. 제4 실시예에 있어서, 보유 지지 수단(248)은 밸브 시트 부재(400)의 피결합부(400c)에 결합하는 결합부(252b)를 갖는 보유 지지 부재(252)와, 보유 지지 부재(252)를 직경 축소시키는 방향으로 압박하는 링형 탄성체(53)로 이루어진다.
보유 지지 부재(252)의 계지부(252c)는 보유 지지 부재(252)의 본체 부분과 연락부(252d)를 통해 연결되어 있는 동시에, 대략 원통형을 이루고 있다.
또한, 파워 피스톤(22)의 전방 부분에 고정된 계지 부재(250)에 설치되는 동시에 파워 피스톤(22)의 중심축에 대해 대략 직각으로 연장되는 계지홈(250a)은 보유 지지 부재(252)의 계지부(252c)가 끼워 삽입되는 원통형 내공으로 되어 있다. 또, 계지홈(250a)은 계지홈(250a)에 따라서 연장되는 절결부(250b)를 갖고 있다.
계지부(252c)는 파워 피스톤(22)의 중심축에 대하여 대략 직각 방향으로부터 계지홈(250a)에 끼움 삽입되고, 이 때 계지부(252c)와 보유 지지 부재 본체를 연결하고 있는 연락부(252d)는 절결부(250b) 내를 통과하게 된다. 즉, 계지부(252c)와 계지홈(250a)은 이른바 관절형의 결합을 하게 된다. 그 결과, 보유 지지 부재(250)가 계지홈(250a)의 중심축을 회전축으로 하여, 즉 파워 피스톤(22)의 중심축에 대해 대략 직각인 축을 회전축으로 하여 보유 지지 부재(252)가 원활하게 회전한다. 또한, 관절형의 결합이므로, 계지부(252c)가 계지홈(250a)으로부터 빠지는 일 없이, 신뢰성이 높은 긴급 브레이크 기능을 실현할 수 있다.
또, 보유 지지 부재(252)는 도7에 도시한 제3 실시예에 관한 보유 지지 부재(152)와 계지부(152C) 이외는 동일한 형상이 된다. 즉, 중공 원뿔대를 그 중심축을 지나는 3평면으로 절단한 바와 같은 3분할 중공 원뿔대 형상을 하고 있고, 도8에 도시한 제3 실시예와 같이, 이 3분할 중공 원뿔대를 3개 대향시켜 파워 피스톤(22)에 조립하게 된다.
다음에, 본 발명의 부압식 배력 장치의 작동을 설명하지만, 통상 작동 상태에서의 배력 장치로서의 작동은 일반적으로 알려진 것이므로 설명을 생략하고, 주로 긴급 브레이크시의 작동에 대해서 설명한다.
본 발명의 부압식 배력 장치의 긴급 브레이크 특성은 점핑 특성을 변화시켜, 통상 브레이크시보다 큰 추진력이 출력 부재에 인가됨으로써 달성되는 것이다. 점핑 특성을 변화시키기 위해서는, 도2에 있어서 접촉 부재(70)와 반력 부재(54)와의 간극 D를 크게 하면 좋다. 간극 D의 확대는 파워 피스톤(22)의 반력 부재(54)로의 접촉면(22d)과 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(39)와의 거리, 및 파워 피스톤(22)의 반력 부재(54)로의 접촉면(22d)과 대기 유입 제어용 환형 밸브 시트(37a)와의 거리를 확대하는 것과 동일하다. 즉, 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(39)와 대기 유입 제어용 환형 밸브 시트(37a)를 후방으로 이동시킴으로써 간극 D를 확대하고, 접촉 부재(70)가 반력 부재(54)로부터 반력을 받기까지의 출력을 크게 하여, 입력에 대한 출력의 비율이 무한대가 되는 이른바 점핑 상태에서의 출력을 통상 상태보다도 크게 한 것이다.
이하에, 실제 작동에 대해 도2 및 도9에 의거하여 설명한다.
운전자가 당황하여 브레이크 페달을 답입하는 긴급 브레이크시에 있어서, 입력 부재(27)와 파워 피스톤(22)과의 상대 이동량이 소정치 B보다 커지면, 플런저(37)의 경사면(37b)이 보유 지지 부재(52)의 테이퍼부(52a)에 접촉하는 동시에, 링형 탄성체(53)에 의해 직경 축소하는 방향으로 압박되어 있는 보유 지지 부재(52)를 반경 방향으로 직경 확대시킨다.
테이퍼부(52a)의 최소 내경부(52aa)가 플런저(37)의 단부(37d)에 오르면, 밸브 시트 부재(40)의 피결합부(40c)와 보유 지지 부재(52)의 결합부(52b)와의 결합이 해제된다. 밸브 시트 부재(40)는 스프링(47)(압박 부재)에 의해 후방으로 압박되고 있으므로, 피결합부(40c)의 결합이 해제되면 즉시, 스프링(47)(압박 부재)의 압박력에 의해 후방으로 이동한다.
밸브 시트 부재(40)가 후방으로 이동하면, 밸브 시트 부재(40)의 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(39)는 밸브 기구(36)의 가동부(41)를 구성하는 밸브(41a)에 접촉하고, 정압실(23)과 변압실(24)과의 연통을 차단한다. 이 때, 플런저(37)는 입력 로드(28)와 일체로 전방으로 이동 중이며, 밸브 시트 부재(40)가 밸브 기구(36)의 가동부(41)를 후방으로 복귀시키고 있으므로, 플런저(37)의 대기 유입 제어용 환형 밸브 시트(37a)와 밸브 기구(36)의 가동부(41)를 구성하는 밸브(41b)가 급속하게 이격되어, 변압실(24)이 대기와 연통한다. 그 결과, 통상 브레이크 동작에 비교해, 정압실(23)과 변압실(24)과의 연통 차단 및 변압실(24)이 대기와의 연통이 급속하게 행해지는 동시에, 실질적으로 파워 피스톤(22)의 반력 부재(54)로의 접촉면(22d)과 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(38)와의 거리, 및 파워 피스톤(22)의 반력 부재(54)로의 접촉면(22d)과 대기 유입 제어용 환형 밸브 시트(37a)와의 거리를 확대하게 되어, 점핑 상태에서의 출력을 통상 상태보다도 크게 하는 것이 가능해진다.
통상 브레이크 특성과 상기 긴급 브레이크 특성을 도10에 도시한다. 도10에 있어서, 통상 브레이크에 있어서의 점핑은 F01의 크기의 출력밖에 얻을 수 없지만, 긴급 브레이크시의 점핑은 F011에까지 증대하여, 큰 브레이크 액압을 발생시킬 수 있다.
또, 상기 브레이크 동작이 종료하여 브레이크 페달이 복귀되면, 플런저(37)는 그 플랜지면(34)이 키 부재(32)와 접촉하면서 후방으로 이동한다. 키 부재(32)가 후방 셀(12)(고정 부재)에 접촉하면, 키 부재(32)가 밸브 시트 부재(40)의 전방 홈벽(40f)(도4 참조)에 접촉하고, 파워 피스톤(22)과 일체적으로 후퇴해 온 밸브 시트 부재(40)의 후방으로의 이동을 규제한다. 이 때, 계속해서 파워 피스톤(22)이 후퇴하므로, 파워 피스톤(22)과 일체적으로 후퇴하는 보유 지지 부재(52)의 결합부는 키 부재(32)를 통해 후방 셀(12)(고정 부재)에 접촉하여 정지하고 있는 밸브 시트 부재(40)의 피결합부(40c)와 결합하게 되고, 긴급 브레이크 동작에 의해 결합이 해제된 보유 지지 부재(52)와 밸브 시트 부재(40)가 재결합되어, 다음의 긴급 브레이크 동작에 구비하게 된다.
본 발명에 따르면, 솔레노이드, 각종 센서, 전자 제어 장치 등을 필요로 하지 않고, 통상 브레이크용 특성과 긴급 브레이크용 특성의 2종류의 입력 및 출력 특성을 갖는 부압식 배력 장치를 간단하고 저렴한 구성으로 실현할 수 있다.

Claims (19)

  1. 내부에 적어도 하나의 압력실을 형성하는 하우징(14)과, 상기 하우징(14)의 내부에 상기 하우징(14)에 대하여 전진 및 후퇴 가능하게 설치되는 동시에 상기 압력실을 정압실(23)과 변압실(24)로 분할하는 가동벽(20)과, 상기 가동벽(20)에 결합되는 파워 피스톤(22)과, 상기 파워 피스톤(22)의 내부에 상기 파워 피스톤(22)에 대하여 전진 및 후퇴 가능하게 설치되는 입력 부재(27)와, 상기 가동벽(20)의 이동에 수반하는 상기 파워 피스톤(22)의 추진력을 장치 밖으로 출력하는 출력 부재(55)와, 상기 파워 피스톤(22)에 배치되는 동시에 후방을 향하고 있는 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(39)와, 상기 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(39)에 대향하는 가동부(41)와 상기 파워 피스톤(22)에 기밀적으로 고정되는 고정부(43)를 갖는 밸브 기구(36)를 구비하고,
    상기 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(39)가 상기 파워 피스톤(22)에 대하여 전진 및 후퇴 가능한 밸브 시트 부재(40)에 배치되어 있는 부압식 배력 장치(10)이며,
    상기 부압식 배력 장치(10)가 상기 입력 부재(27)의 상기 파워 피스톤(22)에 대한 전진량이 소정치 이하인 경우에는 상기 밸브 시트 부재(40)를 전방 소정 위치에 보유 지지하는 보유 지지 수단(48)과, 상기 입력 부재(27)의 상기 파워 피스톤(22)에 대한 전진량이 소정치보다 큰 경우에는 상기 밸브 시트 부재(40)를 후방 위치로 소정량 이동시키는 가동 수단(47)과, 상기 파워 피스톤(22)이 상기 하우징(14)에 대해 소정 위치가 된 경우에는 상기 밸브 시트 부재(40)를 상기 전방 소정 위치로 복귀시키는 복귀 수단을 구비하고,
    상기 입력 부재(27) 및 상기 보유 지지 수단(48)의 적어도 한 쪽에 테이퍼부(52a)가 설치되고, 상기 입력 부재(27)의 상기 파워 피스톤(22)에 대한 전진량이 소정치보다 큰 경우에는, 상기 입력 부재(27) 또는 상기 보유 지지 수단(48)과 상기 테이퍼부(52a)와의 캠 작용에 의해 상기 보유 지지 수단(48)의 보유 지지를 해제하는 부압식 배력 장치.
  2. 제1항에 있어서, 보유 지지 수단(48)은 파워 피스톤(22)의 전방 단부 내주부측에 배치되고, 밸브 시트 부재(40)와 결합 분리 가능한 결합부(52b)를 갖는 부압식 배력 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보유 지지 수단(48)은 전방 단부가 상기 파워 피스톤(22) 또는 상기 파워 피스톤측 부재에 결합되는 동시에 후방 단부가 상기 밸브 시트 부재(40)에 결합되는 보유 지지 부재(52)로 이루어지는 부압식 배력 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(39)는 상기 파워 피스톤(22)과 일체인 제1 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(38)와 상기 파워 피스톤(22)에 대하여 전진 및 후퇴 가능하고 또한 제1 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(38)와 대략 동심인 제2 대기 유출 제어용 환형 밸브 시트(390)로 이루어지는 부압식 배력 장치.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 가동 수단(47)은 상기 밸브 시트 부재(40)를 후방으로 압박하는 압박 부재(47)를 적어도 포함하는 부압식 배력 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복귀 수단은 상기 파워 피스톤(22)을 직경 방향으로 관통하여 전후 방향으로 소정량 이동 가능한 동시에 상기 밸브 시트 부재(40)의 상기 파워 피스톤에 대한 후방으로의 이동을 규제하는 키 부재(32)와 상기 하우징에 고정된 고정 부재(12)를 포함하고, 상기 파워 피스톤(22)에 대하여 전방으로 이동하여 상기 밸브 시트 부재(40)를 상기 전방 소정 위치로 복귀시키는 부압식 배력 장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 보유 지지 부재(52)는 복수로 이루어지는 동시에, 복수의 상기 보유 지지 부재(52)를 내부를 향해 압박하는 링형 탄성체(53)가 설치되어 있는 부압식 배력 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 보유 지지 부재(52)는 3개로 이루어지는 부압식 배력 장치.
  10. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 파워 피스톤(22)은 상기 파워 피스톤(22)의 중심축에 대해 대략 직각으로 연장되도록 설치된 계지홈(50a)을 갖고, 상기 보유 지지 부재(52)는 상기 계지홈(50a)에 결합하는 계지부(52c)를 갖는 부압식 배력 장치.
  11. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 파워 피스톤(22)의 일부를 구성하는 계지 부재(50)는 상기 파워 피스톤(22)의 전방 단부에 고정되고, 상기 보유 지지 수단(48)이 상기 파워 피스톤(22)과 상기 계지 부재(50) 사이에 배치되는 부압식 배력 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 보유 지지 부재(52)가 상기 계지부(52c)의 외측으로 이동하는 것을 규제하는 규제 부재(170)가 설치되어 있는 부압식 배력 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 보유 지지 부재(52)의 상기 계지부(52c)는 대략 원통형이며, 상기 파워 피스톤(22)의 상기 계지홈(50a)은 상기 보유 지지 부재(52)의 회전을 허용하기 위한 절결부(250b)를 갖는 동시에 상기 계지부(52c)와 끼워 맞추는 원통형 내공인 부압식 배력 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 계지부(52c)의 상기 계지홈(50a) 내에서의 회전 중심축을 지나고, 또한 상기 보유 지지 부재(52)의 상기 테이퍼부(52a)와 상기 입력 부재(27)의 상기 테이퍼부(37b)와의 접촉면의 중심선을 지나는 평면이 상기 파워 피스톤(22)의 중심축과 이루는 각도가 30°이하인 부압식 배력 장치.
  15. 정지 부재에 고정되는 하우징(14) 내를 정압실(23)과 변압실(24)로 구획하는 가동 격벽체(20), 상기 격벽체(20)에 고정된 파워 피스톤(22), 파워 피스톤(22)에 대하여 전후진 가능하게 배치되고 또한 외부로부터의 조작력을 받는 입력 부재(27), 파워 피스톤(22)의 추진력을 외부로 출력하는 출력 부재(55), 대기압을 변압실(24)로 도입하는 제1 밸브 부재(41b) 및 정압실의 부압을 변압실로 도입하는 제2 밸브 부재(41a)를 갖는 밸브 기구(36), 밸브 기구(36)를 동작시키는 전진 및 후진 가능한 밸브 시트 부재(40), 입력 부재(27)의 파워 피스톤(22)에 대한 전진량이 소정치보다 클 때 밸브 시트 부재(40)를 파워 피스톤(22)의 움직임으로부터 독립시켜 후방으로 이동시키는 보유 지지 수단(48)을 구비하고, 보유 지지 수단(48)이 직경 방향 및/또는 축선 방향의 움직임 성분을 가질 수 있는 보유 지지 부재(52)로 이루어지며, 상기 보유 지지 부재(52)가 밸브 시트 부재(40)와 결합 분리 가능한 결합부(52b)를 갖는 부압식 배력 장치.
  16. 제15항에 있어서, 보유 지지 부재(52)가 중공 파워 피스톤(22)의 내주면과 입력 부재(27) 사이에 배치되는 부압식 배력 장치.
  17. 제16항에 있어서, 밸브 시트 부재(40)가 보유 지지 부재(52)에 접촉 가능한 부분을 갖고, 상기 부분과 보유 지지 부재(52)의 접촉이 보유 지지 부재(52)의 적어도 일부를 직경 방향 및/또는 축선 방향으로 변위시켜, 밸브 시트 부재(40)와 보유 지지 부재(52)와의 결합을 해제시키는 부압식 배력 장치.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 입력 부재(27)와 출력 부재(55) 사이에 접촉 부재(70)와 반력 부재(54)가 배치되며, 접촉 부재(70)와 반력 부재(54) 사이의 간격을 크게 하는 부압식 배력 장치.
  19. 제18항에 있어서, 파워 피스톤(22)과 밸브 시트 부재(40) 사이에 밸브 시트 부재(40)를 항상 후방으로 압박하는 스프링(47)을 배치한 부압식 배력 장치.
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