KR100696293B1 - 선택적이고 또한 힘 조절된 보조 제동을 위한 공기압 서보모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보조 제동을 위한 공기압 서보모터에 관한 것으로서, 가동 기밀 파티션 벽(2)이 전방 챔버(3)와 후방 챔버(4)를 형성하는 강성의 케이싱(1), 가동 파티션 벽(2)과 함께 이동하는 공기압 피스톤(5), 피스톤(5) 내부에 수납되고 컨트롤 로드(7)에 의해 구동되고 3방향 밸브(9)의 상태를 제어하는 플런저(8), 밸브(9)가 후방 챔버(4)를 제 2 압력(Pa) 상태에 있게 할 때 피스톤(5)의 전방면(51)에 의해 가해지는 적어도 하나의 보조력(Fa)을 받아서 전달하도록 되어 있는 힘 전달 수단(10, 13, 17, 18, 31)을 포함하고, 상기 플런저(8)는 플런저(8)의 전방 섹션(81)을 공기압 피스톤(5)에 고정하기 위한 유지 수단(18, 31)으로 구성되는 전방 섹션(81)을 포함한다.

본 발명에 따르면, 상기 유지 수단은, 속도가 소정의 값보다 큰 컨트롤 로드(7)의 구동의 결과로써, 공기압 피스톤(5)에 의해 컨트롤 로드(7) 및 플런저(8)의 후방 섹션이 가압될 때, 컨트롤 로드(7) 및 플런저(8)의 후방 섹션과는 독립적으로 힘 전달 수단(10, 13, 17)을 구동하기 위한 일방향 클러치 장치(31, 18)를 포함하고 있다.

컨트롤 로드, 플런저, 힘 전달 수단, 일방향 클러치 장치, 서보모터

Description

선택적이고 또한 힘 조절된 보조 제동을 위한 공기압 서보모터{PNEUMATIC BOOSTER WITH SELECTIVE AND CONTROLLED STRESS SELF-ASSISTANCE}

본 발명은 모터 차량의 제동을 보조하기 위한 공기압 서보모터에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 강성의 케이싱; 전방 챔버에 연결되어 제 1 압력 작용 상태에 있게 되거나 제 1 압력보다 높은 제 2 압력 작용 상태에 있게 되는 후방 챔버를 케이싱 내부에서 분리하는 가동 기밀 파티션 벽; 가동 파티션 벽과 함께 이동하는 공기압 피스톤; 전방 챔버를 향해서 축선 구동 방향으로 선택적으로 가해지는 입력력(input force)으로서, 소정의 한계 속도보다 낮은 속도로 가해지는지 또는 높은 속도로 가해지는지에 따라 컨트롤 로드를 중간 구동 위치 또는 끝 구동 위치를 향해서 가압하는 입력력과, 축선 구동 방향의 역방향인 축선 복귀 방향으로 메인 스프링에 의해 가해지는 복귀력(return force)으로서, 컨트롤 로드를 무작동 위치(rest position)를 향해서 가압하는 복귀력의 함수로서 피스톤 내부에서 이동하는 컨트롤 로드; 피스톤 내부에 수납되고 컨트롤 로드에 의해 구동되는 플런저; 플런저의 후방 섹션에 의해 지지되는 환형 시트를 포함하는 밸브로서, 컨트롤 로드가 무작동 위치에 있을 때에는 후방 챔버를 전방 챔버와 연결하고, 컨트롤 로드가 구동 위치들 중 하나의 위치에 있을 때에는 후방 챔버를 제 2 압력 상태에 있게 하는 3방향 밸브; 밸브가 후방 챔버를 제 2 압력 상태에 있게 할 때 피스톤의 전방면에 의해 가해지는 적어도 하나의 보조력을 받아서 전달하도록 되어 있는 힘 전달 수단; 을 포함하고 있고, 상기 플런저는 플런저의 전방 섹션을 공기압 피스톤에 잠금하기 위한 유지 수단을 구비하는 전방 섹션을 포함하고 있는 보조 제동을 위한 공기압 서보모터에 관한 것이다.

이러한 장치는 예컨대 특허 명세서 US-A-3 470 697, FR-A-2 532 084 및 FR-A-2 658 466에 개시되어 있는 바와 같은 종래 기술로부터 공지되어 있다.

최근의 연구에 의해 밝혀진 바로는 비상 제동 상황에 직면했을 때 수많은 운전자가 실제로 초래될 위험을 과소평가하여 브레이크를 밟아 제동한 후에, 사고를 피하기 위해서 상당한 힘이 유지되어야 할 바로 그 시점에 제동력을 다소 해제해 버린다는 것이다.

이러한 정립된 사실로부터 초보 운전자 또는 허둥대는 운전자의 가능한 실수를 교정하는 목적의 다양한 해결 수단이 도출되고 있다.

본 발명의 목적은 브레이크를 밟아 제동한 후의 높은 제동력의 유지에 관한 상기의 문제점에 대한 간단한 해결 수단을 제공하는 것이다.

이 목적은, 도입부에서 정의된 본 발명에 의한 서보모터로서, 유지 수단이, 소정의 값보다 높은 속도로 컨트롤 로드가 구동되는 결과로써 공기압 피스톤에 의해 힘 전달 수단이이 가압될 때, 컨트롤 로드 및 플런저의 후방 섹션과는 독립적으로 힘 전달 수단을 구동하기 위한 일방향 클러치 장치를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 본 발명에 의한 서보모터에 의해 달성된다.

본 발명의 특징에 따르면, 일방향 클러치 장치는 플런저의 후방 섹션의 전방부 둘레에서 자유롭게 미끄럼운동할 수 있는 실린더형 슬리브, 및 슬리브를 포위하고, 실린더형 슬리브의 외경보다 약간 더 큰 내경을 가지고, 직경방향으로 대향하는 제 1 및 제 2 인덱싱부가 구비된 중앙의 개구부를 가지는 잠금키를 포함한다.

서보모터의 무작동(휴지(休止))시에 탄성 수단의 작용 하에서, 잠금키는 제 1 인덱싱부를 통해서 서보모터의 고정부 상에 그리고 제 2 인덱싱부를 통해서 공기압 피스톤 상에 지지되는 것이 유리하다.

서보모터의 무작동시에 슬리브는 탄성 수단에 의해 후방으로 가압되어 플런저의 후방 섹션 상의 어깨부에 대하여 맞닿음되는 것이 바람직하다.

플런저의 전방 섹션은 플런저의 후방 섹션의 전방 단부 상에 미끄럼운동가능하게 끼워맞춤되는 핑거를 포함할 수도 있고, 이 핑거는, 속도가 소정의 값보다 큰 컨트롤 로드의 구동의 결과로써, 슬리브가 잠금키에 의해 가압될 때, 반작용 디스크와 접촉할 수 있다.

플런저의 후방 무작동 위치는 메인 스프링의 작용 하에 플런저의 후방 섹션 상에 위치하는 스톱 부재가 잠금키 상에서 지지되는 것에 의해 정해지는 것이 유리하다.

이 경우에, 플런저의 후방 섹션 상에 위치하는 스톱 부재는 플런저 축에 수직이고 슬리브 내에 형성된 기다란 개구부를 관통하는 핀으로 구성될 수도 있다.

플런저의 후방 섹션 상에 위치하는 스톱 부재는 슬리브 내에 구비된 슬롯을 횡단하는 잠금키의 적어도 일부분과 결합하게 되는 어깨부에 의해 또한 구성될 수도 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 서보모터의 무작동시에, 잠금키의 제 1 인덱싱부는 중간 요소 상에 지지되고, 상기 중간 요소는 그 자신을 서보모터의 고정부 상에 지지시킨다.

그리고, 유리하게는 일방향 클러치 장치는 공기압 피스톤의 전방면을 구성하는 카트리지 내에 수용되고, 중간 요소가 카트리지로부터 후방으로 돌출할 수도 있다.

본 발명의 다른 특성 및 이점은 첨부 도면과 관련하여 이하의 상세한 설명을 통해 명백하게 되는데, 단지 예시일 뿐이고 거기에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 종래 기술에 따른 서보모터의 종단면도;

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 서보모터의 후방 중앙부의 종단면도;

도 3은 도 2의 단면에 수직인 면에 있어서의 도 2의 서보모터의 후방 중앙부의 종단면도;

도 4는 도 2 및 도 3의 단면에 수직인 면에 있어서의 도 2 및 도 3에 도시된 서보모터의 허브의 단면도;

도 5는 도 2 내지 도 4에 도시된 서보모터의 플런저의 분해도;

도 6은 본 발명의 제 1 실시예의 변형예에 따른 서보모터의 후방 중앙부의 종단면도;

도 7은 도 6의 단면에 수직인 면에 있어서의 도 6에 따른 서보모터의 후방 중앙부의 종단면도;

도 8은 도 6 및 도 7의 단면에 수직인 면에 있어서의 도 6 및 도 7에 도시된 서보모터의 허브의 단면도;

도 9는 도 6 내지 도 8에 도시된 서보모터의 플런저의 분해도;

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 서보모터의 후방 중앙부의 종단면도;

도 11은 본 발명의 제 2 실시예의 변형예에 따른 서보모터의 후방 중앙부의 종단면도;

도 12는 도 11의 서보모터의 플런저의 분해도;

도 13은 본 발명에 따른 잠금키의 바람직한 실시예의 3/4 사시도;

도 14는 도 13에 도시된 키의 단면도; 및

도 15는 도 14의 상세도.

도 1은 보조 제동을 위한 공기압 서보모터의 단면도로서, 모터 차량의 브레이크 페달(도시 생략)과 이러한 차량의 유압 제동 회로에서의 압력을 제어하는 마스터 실린더(20) 사이의 종래의 설치를 도시하고 있다.

통상적으로, 서보모터의 마스터 실린더(20) 쪽을 "전방부"라 하고, 서보모터의 브레이크 페달 쪽을 "후방부"라 한다. 그러므로, 도 1에서, 전방부는 좌측이고, 후방부는 우측이다.

보조 제동을 위한 공기압 서보모터는, 원래 공지되어 있는 방식으로, 전방셀(1a)과 후방셀(1b)을 포함하고, 강성의 케이싱(1)을 구성한다.

가동 파티션 벽(2)은, 기밀 방식으로, 이 강성의 케이싱(1) 내부 공간을 분할하여, 비교적 낮은 제 1 압력(Pd) 가동상태의 전방 챔버(3)와 후방 챔버(4)를 그 내부에 형성한다.

공기압 피스톤(5)은 가동 파티션 벽(2)과 함께 이동하고, 케이싱(1)의 개구부(19)에 미끄럼운동 가능하게 장착되는 허브(6)를 포함한다.

서보모터는 도 1에 도시된 무작동 위치와 끝 구동 위치 사이를 허브(6) 내에서 변위가능한 컨트롤 로드(7)에 의해 구동되고, 허브 내에서의 이러한 컨트롤 로드(7)의 위치는 브레이크 페달(도시 생략)에 의해 축선 구동 방향(X+)으로 이러한 컨트롤 로드(7)에 가해지는 입력력(Fe), 입력력(Fe)이 가해지는 속도, 메인 리턴 스프링(71)에 의해 역방향(X-)으로 가해지는 복귀력(Fr), 복귀력과 동일 방향으로 작용하는 반작용력에 특히 의존한다.

입력력(Fe)이 컨트롤 로드(7)에 서서히 가해질 때에는(공기압 피스톤(5)의 전진 속도와 같거나 느린 속도로 가해질 때에는), 컨트롤 로드(7)는 도 1에 도시된 무작동 위치와 끝 구동 위치 사이의 중간 구동 위치를 차지하지만, 컨트롤 로드는 소정의 한계 속도(공기압 피스톤(5)의 전진 속도보다 빠르게 되는 속도)보다 더 높은 속도로 입력력(Fe)이 가해지지 않으면 끝 구동 위치에 도달하지 못한다. 여기서 컨트롤 로드(7)에 입력력(Fe)가 가해지지 않았을 때의 컨트롤 로드(7)의 원래의 위치를 무작동 위치라 한다. 또한, 전방 챔버(3)와 후방 챔버(4)의 압력 차에 의해 전진하게 되는 공기압 피스톤(5)의 속도(후방 챔버(4)에 공기가 채워지는 속도)보다 높은 속도로 컨트롤 로드(7)에 입력력(Fe)가 가해지면 그래서 컨트롤 로드(7)가 공기압 피스톤(5)보다 높은 속도(소정의 한계 속도보다 높은 속도)로 전진하면, 반작용 디스크(13)는 공기압 피스톤(5)과 함께 전진하게 되어 있으므로 플런저(8)의 전방 섹션 보다 엄밀히 말하면 핑거(17)가 반작용 디스크(13)에 도달할 수 있게 된다. 이 때에 해당하는 컨트롤 로드의 위치를 끝 구동 위치라 한다. 반면에, 공기압 피스톤(5)과 같거나 보다 느린 속도로 입력력이 컨트롤 로드(7)에 가해져 컨트롤 로드(7)가 공기압 피스톤(5)보다 같거나 느린 속도로 전진하게 되면, 같은 시간 동안에 플런저(8)의 전방 섹션이 전진하는 거리 이상으로 반작용 디스크(13)가 전진해 버리게 되므로, 플런저의 전방 섹션 보다 엄밀하게는 핑거(17)는 반작용 디스크(13)에 도달 할 수 없게 됩니다. 이 때에 해당하는 컨트롤 로드의 위치를 중간 구동 위치라 한다.

컨트롤 로드(7)에 의해 구동되는 플런저(8)는 3방향 밸브(9)의 상태를 제어하기 위해서 허브(6) 내에 구비된 보어(61) 내에서 미끄럼운동 가능하게 장착된다.

이러한 밸브(9)는 허브(6)의 내주 상에 구비되는 고정 환형 시트(91), 고정 환형 시트(91)와 동심이고 플런저(8)의 후방부(82)에 의해 지지되는 가동 환형 시트(92), 그리고 그 자체가 플런저 및 허브와 동심인 튜브형 플랩(93)을 주로 포함한다.

튜브형 플랩(93)은 플런저(8)의 위치에 따라 가동 환형 시트(92) 또는 고정 환형 시트(91)의 어느 하나와 협력작동하도록 설계된 환형 실링 전방면을 가진다.

공지의 방식으로, 도면에 도시된 바와 같이, 서보모터가 무작동 상태에 있을 때, 플랩(93)은 가동 시트(92) 상에 지지되고 전방 챔버(3)가 받고 있는 압력(Pd)보다 높은 압력(Pa)을 전달하는 일반적으로 대기인 압력원으로부터 후방 챔버(4)를 격리시킨다.

그러나, 다른 한편으로는, 스프링(71)에 기인하는 복귀력(Fr)보다 다소 더 큰 입력력(Fe)이 로드(7)에 가해질 때, 이러한 입력력(Fe)은 플런저(8)가 구동 방향(X+)으로 앞방향으로 이동하게 하고, 그 결과 플랩(93)은 가동 환형 시트(92)로부터 분리되어 고정 환형 시트(91) 상에 지지되고, 그에 따라 후방 챔버(4)는 전방 챔버(3)와의 연통이 단절되고 후방 챔버(4)에는 공기가 유입되어 전방 챔버(3)의 압력(Pd)보다 높은 압력(Pa) 하에 있게 된다.

후방 챔버로의 공기 유입은 가동 파티션 벽(2)을 구동 방향(X+)으로 밀고 피스톤(5)의 전방면(51) 상에 작용하는 보조력(Fa)을 일으킨다.

입력력(Fe)과 보조력(배력; Fa)은 힘 전달 수단에 함께 가해지고, 그것들을 활용하여 마스터 실린더(20)를 작동시키고, 이러한 힘 전달 수단은 보조력(Fa)에 따른 반작용으로 입력력(Fe)에 대항하는 반작용 장치를 포함한다.

도면은, 공지되어 있는 바와 같이, 컵(11) 내에 수용되고 플런저(8)에 의해 전달되는 입력력(Fe)과, 공기압 피스톤(5)의 전방면(51) 상에 작용하는 보조력(Fa)을 수용하는 탄성중합체 재료로 된 반작용 디스크(13)를 사용하는 서보모터를 도시하고 있다.

반작용 디스크(13)는 보조력 반대방향으로 생기는 반작용력으로 입력력(Fe)에 저항하고, 푸쉬 로드(10)와 일체형인 컵(11)은 이러한 힘들과 복귀력(Fr) 및 피스톤 리턴 스프링(35)의 합력을 마스터 실린더(20)의 제 1 유압 피스톤(200)에 전달한다.

본 발명에 따르면, 플런저(8)는 전방 섹션(81)과 후방 섹션(82)을 포함하고, 전방 섹션(81)과 힘 전달 수단에는 잠금키(31; 역회전가능한 유지 수단)가 포함되고, 이 잠금키(31)는 보조력(Fa)이 소정의 임계치(S)를 초과하는 한편 컨트롤 로드가 그 끝 구동 위치에 있을 때 그 전방 섹션(81)을 공기압 피스톤(5)에 잠금하도록 되어 있다.

플런저(8)의 전방 섹션(81)은 플런저(8)의 후방 섹션(82)의 전방부 둘레에서 자유롭게 미끄럼운동할 수 있는 실린더형 슬리브(18)를 주로 포함한다. 또한 전방 섹션은 후방 섹션(82)의 전방 단부 상에 미끄럼운동 가능하게 장착된 핑거(17)를 포함하고, 이 핑거(17)는 반작용 디스크(13)에 접촉할 수 있다.

슬리브(18)는 플런저의 후방 섹션(82) 상에 구비된 어깨부와 핑거(17)의 후방 단부 사이에서 이동할 수 있다.

서보모터의 무작동시에, 슬리브(18)는 탄성 수단(21)에 의해 후방으로 가압되어 후방 섹션(82) 상에 위치하는 어깨부에 맞닿게 되고, 이 탄성 수단(21)은 공기압 피스톤(5) 상에 구비된 어깨부 상에 지지되어 핑거(17) 둘레에 배열되는 헬리컬 압축 스프링 등으로 이루어질 수 있다.

잠금키(31)는 플런저(8)의 전방 섹션(81) 둘레에 장착된다. 잠금키(31)는 내경이 실린더형 슬리브(18)의 외경보다 조금 더 큰 중앙의 개구부(32)와, 중앙의 개구부(32)에 관하여 직경방향으로 대향하는 2개의 인덱싱부(33, 34)를 가진다.

잠금키(31)는 공기압 피스톤(5) 상에 배치되는 탄성 요소(36)의 후방향 작용을 받게 되고, 헬리컬 압축 스프링으로 이루어지는 본 실시예에서의 탄성 요소(36)는 축선(X+X-)에 대하여 편심 위치에 배치되어, 인덱싱부(34) 근처에 위치한다.

스프링(36)의 작용 하에서, 잠금키(31)는 한편으로는 서보모터의 무작동시에 제 1 인덱싱부(33)를 통하여 서보모터의 고정부 상에 지지되고, 다른 한편으로는 제 2 인덱싱부(34)를 통하여 공기압 피스톤(5) 상에 지지된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 서보모터가 무작동 위치에 있을 때, 컨트롤 로드(7)는 스프링(71)에 의해 가해지는 힘(Fr)에 의해 복귀 방향(X-)으로 이끌린다. 컨트롤 로드(7)와, 그 후방 섹션(82)이 컨트롤 로드(7)의 전방 단부 상에 피벗식으로 장착되는 플런저(8)의 후방 무작동 위치는 잠금키(31)에 의해 결정된다.

보다 상세하게는, 도 2 내지 도 5에 따른 실시예에 있어서, 플런저(8)의 후방 섹션(82)은 플런저 축에 수직이고 슬리브(18)(도 5 참조)에 절삭되어 있는 기다란 개구부(41)를 관통하는 핀(40; 스톱부의 일실시예)에 의해 횡단된다.

그러한 방식으로, 리턴 스프링(71)은 플런저의 후방 섹션(82) 및 핀(40)으로부터 서보모터의 무작동시에 공기압 피스톤(5)과 서보모터의 고정부 상에 지지되는 잠금키(31)까지 전달되는 후방향력을 컨트롤 로드(7)에 가한다. 그러므로, 잠금키(31)는, 공기압 피스톤(5)에 관하여 무작동 위치를 형성하고 다른 한편으로는 공기압 피스톤(5)의 무작동 위치가 서보모터에 관하여 세팅된다는 점에서, 후방향 스트로크 과정 중의 플런저(8)를 위한 스톱키로서도 동시에 작용한다.

본 발명의 작동 모드를 도 2 내지 5를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 서보모터가 무작동 위치에 있을 때, 컨트롤 로드(7)는 스프링(71)에 의해 가해지는 힘(Fr)의 작용 하에서 복귀 방향(X-)으로 후방으로 이끌리고, 그 결과로서 가동 환형 시트(92)가 플랩(93) 상에 가압 접촉된다.

그렇게 됨으로써, 후방 챔버(4)는 전방 챔버(3)와 연통하고 대기압(Pa)으로부터 분리된다. 이 무작동 위치에서, 스프링(21)은 슬리브(18)를 후방 위치인, 플런저(8)의 후방 섹션(82)에 대한 맞닿음 상태로 유지시키고, 그래서 스프링(21)이 지지되는 슬리브 어깨부와 핑거(17)의 후방부 사이에 클리어런스(J)가 생긴다. 이러한 클리어런스(J)는 서보모터의 데드 스트로크에 상응하는 플랩(93)과 고정 환형 시트(91) 사이의 거리보다 작다. 핑거(17)의 전방 단부는, 그 부분을 위하여, 반작용 디스크의 후방면으로부터 클리어런스(J)보다 더 큰 거리에 위치한다.

이미 언급한 바와 같이, 스프링(71)에 의해 가해지는 복귀력(Fr)보다 다소 더 큰 입력력(Fe)이 컨트롤 로드(7) 상에 가해지면, 가동 환형 시트(92)는 플랩(93)으로부터 서서히 분리되고, 후방 챔버(4)를 대기 상태로 하고 플런저(8)를 구동 방향(X+)으로 이동하게 한다. 후방 챔버로의 공기 유입은 가동 파티션 벽(2)을 구동 방향(X+)으로 밀고 공기압 피스톤(5)의 전방면(51) 상에 작용하는 보조력(Fa)을 일으킨다.

이러한 이동동안, 플런저(8)는 서보모터의 데드 스트로크에 상응하는 거리, 즉 클리어런스(J)보다 더 작은 거리동안 슬리브(18)를 전방으로 이동시키고, 슬리브(18)는 잠금키(31)의 개구부 내부에서 미끄럼운동한다.

보조력(Fa)은 공기압 피스톤(5)에 의해 핑거(17)의 전방부 둘레에 위치하는 반작용 디스크(13)의 환형 표면 상에 가해진다. 그것은 결과적으로 반작용 디스크(13), 컵(11) 및 푸쉬 로드(10)의 전방 이동을 일으키고, 이것은 마스터 실린더(20)의 제 1 피스톤(200)을 구동시키고, 마스터 실린더(20) 내에 압력 상승을 야기하고 푸쉬 로드(10) 상에 반작용력을 야기하고, 이 반작용력은 컵(11)에 의해 반작용 디스크(13)에 전달된다.

공기압 피스톤(5)의 전방면(51)과 컵(11) 사이에서 가압되는 반작용 디스크(13)의 후방면이 튀어 나와 핑거(17)와 접촉하고, 그래서 반작용 디스크는 또한 마스터 실린더의 구동에 의해 발생되는 반작용력을 핑거(17), 핑거(17)와 접촉하는 플런저(8)와 컨트롤 로드(7)에 전달한다.

이러한 구동 조건 하에서, 서보모터는 통상적인 방식으로 작동하고 차량 운전자는 자기에게 익숙한 느낌과 동일한 브레이크 페달의 느낌을 경험하게 된다.

다른 한편으로는, 급속히 발달하는(소정 한계 속도보다 높은 속도로) 입력력(Fe)이 컨트롤 로드(7)에 가해지면, 가동 환형 시트(92)는 서보모터의 데드 스트로크의 상기 거리와 클리어런스(J)의 상기 거리 만큼 플랩(93)으로부터 분리되고, 그래서 대기압의 공기 포트는 보통의 제동 동작의 경우에서보다 더 넓게 개구된다. 그러나, 공기압 피스톤(5)은 플런저(8)의 스트로크보다 훨씬 느린 속도로 구동 방향(X-X+)으로 구동된다. 이러한 조건하에서, 플런저(8)는 슬리브(18)의 후방 단부와 접촉하고 핑거는 반작용 디스크(13)와 접촉하게 되고, 슬리브(18)는 잠금키(31)의 개구부(32) 내에서 미끄럼운동한다.

그리고 나서, 핑거(17)는 반작용 디스크(13)를 압축하고, 그 결과 푸쉬 로드(10)의 운동 및 마스터 실린더의 구동으로 이어진다. 이러한 제 1 급속 구동 위상의 과정에서, 반작용력은 반작용 디스크 및 핑거에 의해 플런저 및 컨트롤 로드 상으로 전달된다. 제 1 급속 구동 위상은 소정 한계 속도보다 높은 속도로 입력력(Fe)이 컨트롤 로드(7)에 가해지는 초기 단계로서, 플런저(8)의 전방 섹션 보다 엄밀히 말하면 핑거(17)가 반작용 디스크(13)와 접촉하게 되지만, 후방 챔버(4)가 아직 공기로 채워지지 않아 보조력(Fa)에 의해 공기압 피스톤이 전방으로 가압되지 않는 시기를 말한다.

제 2 급속 구동 위상동안, 대기압 상태의 공기는 서보모터의 후방 챔버(4)로 유입되기 때문에, 가동 파티션 벽(2) 상에 보조력을 일으키고, 이 힘은 공기압 피스톤(5)에 가해진다. 그러므로, 공기압 피스톤은 방향(X+)으로 이동하고 상기 보조력을 잠금키(31)의 제 2 인덱싱부(34) 상에 작용시킨다. 공기압 피스톤(5)이 방향(X+)으로 이동한다는 사실 때문에, 제 1 인덱싱부(33)는 서보모터의 고정부와 더 이상 접촉하지 않게 되고, 그래서 스프링(36)은 제 2 인덱싱부(34)를 공기압 피스톤(5)에 지지시키는 한편 잠금키(31)를 제 2 인덱싱부(34)를 중심으로 피벗운동하게 한다. 제 2 급속 구동 위상은 제 1 급속 구동 위상의 시기 후에 공기가 후방 챔버(5)에 유입되어, 보조력(Fa)이 발생되고 이 보조력에 의해 공기압 피스톤이 전방으로 가압되고, 그에 따라 입력력 이상의 추가적인 힘을 받지 않는 플런저(8)는 그 자리에 머물게 되어, 플런저(8)의 전방 섹션 엄밀히 말하자면 핑거(17)와 반작용 디스크(13) 사이에 간격이 생기게 되는 시기를 말한다.

결과로서, 잠금키(31)는 슬리브(18) 상에 래칭되고(즉 잠금되고) 슬리브(18)를 핑거(17)의 후방 단부에 도달할 때까지 전방으로 구동한다. 이러한 작동 위상동안, 공기압 피스톤(5)은 가동 파티션 벽(2)에 의해 구동되고 슬리브(18) 상에서의 잠금키(31)의 래칭 상태를 강화한다. 그러면, 공기압 피스톤(5)은 슬리브(18)를 직접 구동하고, 슬리브(18)는 차례로 핑거(17), 반작용 디스크(13), 컵(11) 및 푸쉬 로드(10)를 구동하고, 마스터 실린더(20)를 구동한다. 그러므로, 마스터 실린더의 구동에 기인하는 반작용력은 슬리브(18)에 의해 공기압 피스톤(5)에 전달되고 그것은 플런저(8)나 컨트롤 로드(7)에는 영향을 끼치지 않고, 어느 것도 운전자에게는 느껴지지 않기 때문에 컨트롤 로드(7)에 연결된 브레이크 페달을 임의로 어느 정도 느슨하게 하더라도 최대 제동 효율을 가진다.

사실상, 브레이크 페달(도시 생략)이 점차적으로 해제되고(페달에 가해진 답력이 점차 제거되고), 입력력(Fe)이 감소되더라도, 가동 환형 시트(92)가 고정 시트(91)로부터 플랩(93)을 분리하지 않는 한 잠금키(31)는 슬리브(18) 상에서 고정된 채로 남아 있고, 그래서 최대 보조력은 일정 기간의 브레이크 해제 위상 동안 마스터 실린더(20)에 여전히 가해진다. 가동 환형 시트(92)가 플랩(93)을 고정 환형 시트(91)로부터 분리하기에 충분할 정도로 방향(X-)으로 멀리 후방으로 이동하여 그 결과로서 후방 챔버(4)가 전방 챔버(3)에 다시 연결될 때까지 이러한 보조력이 가해지는 것은 사실상 중지되지 않는다. 가동 환혀 시트(92)가 충분히 방향(X-)으로 멀리 후방으로 이동되었을 때, 잠금키(31)의 제 1 인덱싱부(33)는 서보모터의 고정부와 다시 접촉상태로 되고, 이러한 운동은 슬리브(18)를 해제하고, 도 2에서와 같이, 서보모터는 다시 무작동 위치로 된다. 브레이크 해제 위상은 운전자가 페달 답력을 제거하여 컨트롤 로드(7)에 더 이상 입력력이 가해지지 않게 되어 제동력이 점차 제거되어가는 시기를 말한다.

도 6 내지 도 9는 지금까지 설명한 실시예의 변형예로서, 여기서는 잠금키가 또한 상술한 핀(40)으로서도 작동한다. 이러한 목적을 위해서, 잠금키의 중앙 개구부(32)는 적어도 하나의 아암(32')을 포함하고, 도 9에 도시된 변형예에서는 서로 대향하고 서로를 향하는 2개의 아암을 포함하는 것이 바람직하고, 이러한 아암(32')은 슬리브(18)에 구비되는 슬롯(18')에 수용된다. 게다가, 플런저(8)는 공기압 피스톤(5)에 관하여 플런저(8)의 후방 무작동 위치를 형성하기 위해서 스톱 형성 어깨부(37), 즉 아암(32')에 대하여 무작동 위치에서 지지하도록 설계된 삽입부에 끼워맞춤된다. 또한 이러한 도면들은 스프링(36)이 플런저(8)와 동심으로 배열될 수도 있다는 사실을 보여주고 있다. 본 변형예에 따른 서보모터의 작동은 상술한 것과 동일하고 그 설명은 여기에서는 반복하지 않을 것이다.

도 10은 본 발명에 따른 제 2 실시예를 도시하고 있다. 도 10을 통해 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 서보모터는, 공지되어 있는 방식으로, 공기압 피스톤(5)에 관하여 플런저(8)의 무작동 위치를 형성하도록 되어 있는 키(55, 56)를 포함하고, 하나의 키는 고정되어 있는 반면에 다른 키는 요동가능하게 장착되어 있다. 본 실시예에 따르면, 잠금키(31)의 인덱싱부는 공기압 피스톤(5)의 보어 내에 미끄럼운동 가능하게 장착된 페그(57)를 통해서 요동키(56) 상에 기대게 되는 한편, 요동키(56)는 서보모터에 관하여 무작동 위치에서 고정되고 작동중에만 요동한다. 게다가, 슬리브(18)의 리턴 스프링은 핑거(17)의 후방면 상에 정지하는 접시 와셔로서 형성될 수도 있다.

도 11 및 도 12는 본 제 2 실시예의 변형예이다. 이러한 변형예에 따르면, 컵(60)이 공기압 피스톤(5)의 전방면(51)을 구성하기 위해서 공기압 피스톤(5)에 배열된다. 이 컵(60)은 커버(61)에 의해 그 후방부에서 폐쇄되고, 공기압 피스톤(5)에 의해 지지된다. 커버(61) 내에는 개구부(62)가 형성되어 있고, 그 내부에서는 슬리브(18)가 자유롭게 미끄럼운동할 수 있고, 이미 설명한 바와 같이, 슬리브 내부에는 플런저(8)가 수납된다. 컵의 내부 공간은 핑거(17), 스프링(21, 36) 및 잠금키(31)를 수용하고, 페그(57)는 커버(61)로부터 돌출한다. 이러한 변형예의 이점은 본 발명에 따른 장치가 카트리지 내에 포함되고, 종래의 서보모터에 소정의 작동 특성을 주기 위해서 종래의 서보모터 내에 용이하게 설치된다는 점에 있다.

도 13 내지 도 15는 본 발명을 실시하는 잠금키의 바람직한 실시예로서, 키(31)는, 제 1 단부에서 제 1 인덱싱부와, 제 2 단부에서 제 2 인덱싱부, 그리고 중앙 영역에서 개구부를 포함하고, 상기 개구부의 내면은 슬리브에 관하여 키의 잠금 및 잠금해제가 가능한 기하학적 구조를 도시하고 있다.

도 13은 본 발명에 따른 키(31)의 바람직한 실시예를 도시하고 있고, 이 키는, 제 1 단부에서 제 1 인덱싱부(33)와 끼워맞춤되고, 제 2 단부에서 잠금판(103)과 끼워맞춤되는 몸체(101)를 포함한다. 제 1 인덱싱부(33)는 키의 세로축에 직각이고 후방으로 배향되는 지지 수단(105)을 가지고 있고, 이 지지 수단은 그 자체만으로 제 1 인덱싱부(33) 전체를 이루도록 형성형(moulding)되는 것이 바람직하다.

잠금판(103)은, 몸체(101)에 연결된 제 2 단부와 반대 방향으로 위치하는 제 1 단부에서 제 2 인덱싱부(34)를 포함하고 있다. 이 제 2 인덱싱부(34)는 한 면(107) 상에 잠금판의 제 1 측면으로부터 잠금판의 제 2 측면까지 키의 세로축에 대해 수직으로 뻗어 있고, 스탬핑 가공으로 형성된 혀형상부(109)를 포함한다. 또한 제 2 인덱싱부(34)는 키의 세로축의 높이에서 한 면(113) 상에 배열되는 젖꼭지형상부(111)를 가진다.

또한 잠금판(103)은 중앙의 개구부(32)를 가지고 있고, 개구부의 내경은 실린더형 슬리브(18)보다 약간 더 크다.

도 14 및 도 15는 개구부(32)의 내면(115)을 도시하고 있고, 상기 내면은 방향(X+)으로 배치되는 일련의 보어를 포함하고, 본 발명에 따른 키(31)의 바람직한 실시예에서는, 방향(X+)으로의 테이퍼, 바람직한 방식에 있어서는 β=30°인 정점 반각(β)를 가지고 있는 제 1 절두원뿔형상 보어(117); 방향(X+)으로의 테이퍼, 유리한 방식에 있어서는 γ=10°± 1°인 정점 반각(γ)를 가지고 있는 제 2 절두원뿔형상 보어(119); 제 3 정원통형 보어(121); 및 방향(X-)으로의 테이퍼, 바람직한 방식에 있어서는 α=10°± 1°인 정점 반각(α)를 가지고 있는 제 4 절두원뿔형상 보어(123)를 포함한다. 내면(115)은 중앙 개구부(32)의 중심인 점(O)을 관통하는 횡축(125)에 대하여 방향(+θ) 및 방향(-θ)의 요동 운동을 허용한다.

유리한 방식에 있어서, 내면(115)의 회전 프로파일은 기계가공, 특히 2가지의 연속 기계가공 작업의 결과이다. 방향(+θ)으로 평면(126)에 직각인 키(31)의 대칭의 세로면에 관하여 각(χ)만큼 축선(125)을 중심으로 키가 경사진 상태로 제 1 기계가공 작업이 행해지는 한편, 제 2 기계가공 작업에서는 키는 2.5°± 0.1°의 값이 바람직한 각(χ)만큼 축(125)을 중심으로 방향(-θ)으로 경사지게 된다.

또한 유리하게, 보어(123)의 축방향 길이는 보어(117, 119)를 포함하는 보어의 축방향 길이와 동일하고, 각 보어의 축방향 길이는 키가 슬리브(18)에 관하여 잠금 및 잠금해제될 수 있도록 하기 위해서 선택된다.

유리한 방식에 있어서, 키의 경사각의 범위는 15.05mm의 슬리브 직경 게이지에 대하여 키의 대칭의 세로 평면에 관하여 -3.5°± 0.6°과 +3.5°± 0.6°사이이다.

보어(119)와 보어(121)의 접선은 필렛(A)에 해당하고 보어(121)와 보어(123)의 접선은 필렛(B)에 해당한다.

키(31)는 플런저(8)의 전방 섹션(81) 둘레에 배열되고, 면(107)은 브레이크 페달을 향해서 배향된다. 키(31)의 제 2 인덱싱부(34)는 공기압 피스톤(5)과 키(31) 사이에 압축적으로 끼워맞춤된 탄성 요소(36), 유리하게는 헬리컬 스프링에 의해 공기압 피스톤(5) 상에 지지된다. 스프링은 제 1 단부가 공기압 피스톤의 그루브 컷에 장착되고 제 2 단부가 잠금키의 젖꼭지형상부(111)에 장착된다. 무작동시에, 제 1 인덱싱부(33)는 지지 수단(105)을 통해서 서보모터의 정지부 상에 지지된다.

슬리브(18)에 관한 키(31)의 잠금 및 잠금해제는 이하의 방식으로 수행된다.

비상 제동 상황의 경우에 서보모터의 작동은 상기에서 설명했기 때문에, 이하에서는 키의 잠금 및 잠금해제만 설명한다. 보조력 프로세스를 수반하는 제동 작동 중에, 제 1 인덱싱부(33)는 서보모터의 고정부와 더 이상 접촉하지 않고, 스프링(36)은 잠금키(31)는 방향(+θ)으로 핀 형성 혀형상부(109)를 중심으로 피벗운동하게 하고, 잠금키(31)는 중앙 개구부(32)의 내면과 슬리브의 외주부와의 사이의 적어도 2개의 접촉점(A', B')에서의 중앙 개구부(32)의 에지의 맞닿음을 통해 슬리브(18)의 외주부와 서로 결합하여, 잠금키(31)는 직선 병진운동을 위해 개구부(32) 내에 끼워맞춤된 슬리브(18) 상에 래칭되고(잠금되고), 이 접촉점(A' B')은 바람직하게 각각 필렛(A, B)상에 위치한다. 게다가, 점(B')은 점(O)에 대하여 점(A')와 대칭이다.

제동 동작의 끝에서, 슬리브(18)에 관한 키(31)의 잠금해제는 인덱싱부(33)가 서보모터의 후방 링에 의해 되밀어질 때 발생한다.

본 발명에 따른 잠금키의 이 바람직한 실시예에 있어서, 제동 동작의 끝에서, 무작동 위치로의 피스톤(5)의 복귀는 느려지지 않고, 무작동시에, 핀과 키로 구성되는 시스템은 효율적으로 잠금해제된다. 2가지의 작동 조건은 키와 슬리브 사이의 경사각의 현명한 선택의 결과이다.

상기에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 비상 제동 작동 다음의 브레이크 해제 위상의 대부분동안 밸브(9)를 넓게 개구된 상태로 유지하는 것, 즉 드라이버에 의해 실제로 제공되는 단순한 제동력에 의하여 본 발명 없이 얻어질 수 있는 것보다 훨씬 더 크게 제동력을 가하는 것을 지속할 수 있게 한다.

본 발명에 의하면 브레이크를 밟아 제동한 후의 높은 제동력의 유지에 관한 문제점에 대한 간단한 해결 수단이 제공된다.

본 발명에 따른 서보모터는, 도입부에서 설명한 바와 같이, 유지 수단이, 소정의 값보다 높은 속도로 컨트롤 로드가 구동되는 결과로써 공기압 피스톤에 의해 힘 전달 수단이 가압될 때, 컨트롤 로드 및 플런저의 후방 섹션과는 독립적으로 힘 전달 수단을 구동하기 위한 일방향 클러치 장치를 포함하고 있는 것을 특징으로 하기 때문에, 본 발명은 비상 제동 작동 다음의 브레이크 해제 위상의 대부분동안 밸브(9)를 넓게 개구된 상태로 유지하는 것, 즉 드라이버에 의해 실제로 제공되는 단순한 제동력에 의하여 본 발명 없이 얻어질 수 있는 것보다 훨씬 더 크게 제동력을 가하는 것을 지속할 수 있게 한다.

Claims (12)

1. 강성의 케이싱(1); 제 1 압력(Pd) 작용 상태에 있는 전방 챔버(3)와, 선택적으로 전방 챔버(3)에 연결되어 제 1 압력(Pd) 작용 상태에 있게 되거나 제 1 압력(Pd)보다 높은 제 2 압력(Pa) 작용 상태에 있게 되는 후방 챔버(4)를 케이싱(1) 내부에서 분리하는 가동 기밀 파티션 벽(2); 가동 파티션 벽(2)과 함께 이동하는 공기압 피스톤(5); 전방 챔버(3)를 향해서 축선 구동 방향(X+)으로 선택적으로 가해지는 입력력(Fe)으로서, 소정의 한계 속도보다 낮은 속도로 가해지는지 또는 높은 속도로 가해지는지에 따라 컨트롤 로드(7)를 중간 구동 위치 또는 끝 구동 위치를 향해서 가압하는 입력력(Fe)과, 축선 구동 방향(X+)의 역방향인 축선 복귀 방향(X-)으로 메인 리턴 스프링(71)에 의해 가해지는 복귀력(Fr)으로서, 컨트롤 로드(7)를 무작동 위치를 향해서 가압하는 복귀력(Fr)에 의해 공기압 피스톤(5) 내부에서 이동하는 컨트롤 로드(7); 공기압 피스톤(5) 내부에 수납되고 컨트롤 로드(7)에 의해 구동되는 플런저(8); 플런저(8)의 후방 섹션(82)에 의해 지지되는 환형 시트(92)를 포함하는 밸브로서, 컨트롤 로드(7)가 무작동 위치에 있을 때에는 후방 챔버(4)를 전방 챔버(3)와 연결하고, 컨트롤 로드(7)가 구동 위치들 중 하나의 위치에 있을 때에는 후방 챔버(4)를 제 2 압력(Pa) 상태에 있게 하는 3방향 밸브(9); 3방향 밸브(9)가 후방 챔버(4)를 제 2 압력(Pa) 상태에 있게 할 때 공기압 피스톤(5)의 전방면(51)에 의해 가해지는 적어도 하나의 보조력(Fa)을 받아서 전달하도록 되어 있는 힘 전달 수단(10, 13, 17, 18, 31); 을 포함하고 있고, 상기 플런저(8)는 플런저(8)의 전방 섹션(81)을 공기압 피스톤(5)에 잠금하기 위한 유지 수단(18, 31)을 구비하는 전방 섹션(81)을 포함하고 있고, 상기 유지 수단은, 소정의 값보다 큰 속도로 컨트롤 로드(7)가 구동되는 결과로써, 공기압 피스톤(5)에 의해 힘 전달 수단(10, 13, 17, 18, 31)이 가압될 때 컨트롤 로드(7) 및 플런저(8)의 후방 섹션과는 독립적으로 힘 전달 수단(10, 13, 17)을 구동하기 위한 일방향 클러치 장치(31, 18)를 구성하게 되는, 보조 제동을 위한 공기압 서보모터에 있어서, 상기 일방향 클러치 장치(18, 31)는 플런저(8)의 후방 섹션(82)의 전방부 둘레에서 자유롭게 미끄럼운동할 수 있는 실린더형 슬리브(18), 및 실린더형 슬리브(18)를 에워싸고, 실린더형 슬리브(18)의 외경보다 약간 더 큰 내경을 가지고, 직경방향으로 대향하는 제 1 및 제 2 인덱싱부(33, 34)가 구비된 중앙의 개구부(32)를 가지는 잠금키(31)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 보조 제동을 위한 공기압 서보모터.
2. 제 1 항에 있어서, 서보모터의 무작동시에 탄성 수단(36)의 작용 하에서, 잠금키(31)는 제 1 인덱싱부(33)를 통해서 서보모터의 고정부 상에 그리고 제 2 인덱싱부(34)를 통해서 공기압 피스톤(5) 상에 지지되는 것을 특징으로 하는 서보모터.
3. 제 1 항에 있어서, 서보모터의 무작동시에 슬리브(18)는 탄성 수단(21)에 의해 후방으로 가압되어 플런저(8)의 후방 섹션(82) 상에 위치하는 어깨부에 대하여 맞닿음되는 것을 특징으로 하는 서보모터.
4. 제 3 항에 있어서, 플런저(8)의 전방 섹션은 플런저의 후방 섹션(82)의 전방 단부 상에 미끄럼운동가능하게 끼워맞춤되는 핑거(17)를 포함하고, 이 핑거(17)는, 속도가 소정의 값보다 큰 컨트롤 로드(7)의 구동의 결과로써, 슬리브(18)가 잠금키(31)에 의해 가압될 때, 반작용 디스크(13)와 접촉할 수 있는 것을 특징으로 하는 서보모터.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 플런저(8)의 후방 무작동 위치는 메인 스프링(71)의 작용 하에서 플런저(8)의 후방 섹션(82) 상에 위치하는 스톱부(40, 37)가 잠금키(31) 상에서 지지되는 것에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는 서보모터.
6. 제 5 항에 있어서, 플런저(8)의 후방 섹션(82) 상에 위치하는 스톱부(40)는 플런저 축에 수직이고 슬리브(18) 내에 형성된 기다란 개구부(41)를 관통하는 핀(40)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 서보모터.
7. 제 5 항에 있어서, 플런저(8)의 후방 섹션(82) 상에 위치하는 스톱부(37)는 슬리브(18) 내의 슬롯(18')을 횡단하는 잠금키(31)의 일부분(32')과 결합되게 되는 어깨부(37)로 구성되는 것을 특징으로 하는 서보모터.
8. 제 2 항에 있어서, 서보모터의 무작동시에, 잠금키(31)의 제 1 인덱싱부(33)는 중간 요소(57) 상에 지지되고, 상기 중간 요소(57)는 그 자신을 서보모터의 고정부(56) 상에 지지하는 것을 특징으로 하는 서보모터.
9. 제 8 항에 있어서, 일방향 클러치 장치(31, 18, 17, 21, 36)는 공기압 피스톤(5)의 전방면(51)을 구성하는 카트리지(60, 61) 내에 수용되고, 중간 요소(57)가 카트리지(60, 61)로부터 후방으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 서보모터.
10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제 1 단부에서 제 1 인덱싱부(33), 제 2 단부에서 제 2 인덱싱부(34), 그리고 그 중앙 영역에서 개구부(32)를 구비한 잠금키(31)를 포함하고 있고, 상기 개구부(32)는 슬리브(18)의 외면과 협력작동할 수 있는 회전 프로파일을 가진 내면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 서보모터.
11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서의 보조 제동을 위한 공기압 서보모에 사용되기 위한 잠금키로서, 플런저의 전방 섹션을 공기압 피스톤에 잠금하기 위한 유지 수단에 속하는 잠금키에 있어서, 제 1 단부에서 제 1 인덱싱부(33), 제 2 단부에서 제 2 인덱싱부(34), 그리고 그 중앙 영역에서 개구부(32)를 포함하고 있고, 상기 개구부(32)는 상기 유지 수단에 속하는 슬리브와 협력작동할 수 있는 회전 프로파일을 가진 내면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 잠금키.
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