KR100745866B1 - 부압 배력 장치 - Google Patents

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봇슈 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 부압 배력 장치(1)는, 저 감속도 영역에서의 통상 브레이크 작동시, 진공 밸브 시트 부재(27)에 가해지는, 변압 챔버의 압력과 정압 챔버의 압력의 압력차에 의한 힘이, 스프링(31)의 설정 스프링 하중과 밸브 스프링(18)의 스프링 하중의 합 이하이다. 따라서, 진공 밸브 시트 부재(27)가 이동하지 않으며, 작은 서보 비로 통상 브레이크 작동이 수행된다. 또한, 중고 감속도 영역에서의 통상 브레이크 작동시, 전술한 압력차에 의한 힘이 전술한 스프링 하중의 합보다 크고, 진공 밸브 시트 부재(27)가 밸브 바디(12)를 가압하면서 후방으로 이동한다. 따라서, 페달 스트로크가 단축하면서 대기 밸브(16)의 밸브 개방량이 커져서 큰 서보 비로 중고 감속도를 위한 브레이크 작동이 수행된다. 이로써, 브레이크 조작 감도를 향상시킬 수 있다.

Description

부압 배력 장치{NEGATIVE PRESSURE BOOSTER}
본 발명은 브레이크 배력 장치 등에 사용되는 부압 배력 장치의 기술분야에 관한 것으로, 특히 중량이 큰 차량 등의 통상적인 브레이크 작동시 페달 스트로크량에 따라 감속도가 얻어질 수 있는 차량의 브레이크 시스템의 브레이크 배력 장치 등에 사용되는 부압 배력 장치의 관한 기술분야에 관한 것이다.
종래에, 승용차와 같은 차량의 브레이크 시스템에 있어서는, 브레이크 배력 장치에 부압(negative pressure)을 이용하는 부압 배력 장치가 사용되어 왔다. 이와 같은 종래의 일반적인 부압 배력 장치에서는, 파워 피스톤을 사용하여 통상시 부압이 도입되는 정압 챔버(constant pressure chamber)와 압력이 변경되는 변압 챔버(variable pressure chamber)로 구획되어 있다. 또한, 브레이크 페달의 통상의 밟는 것에 의해 통상 브레이크를 작동시키는 동안에, 입력 축이 전진할 때 제어 밸브가 전환되며, 변압 챔버에 대기가 도입된다. 이에 따라, 변압 챔버와 정압 챔버 사이에 차압이 생겨 파워 피스톤이 전진하게 되고, 이에 따라 부압 배력 장치가 페달 밟는힘에 의한 입력 축의 입력을 소정의 서보 비(servo ratio)로 배력하여 출 력한다. 이 부압 배력 장치의 출력에 의해, 마스터 실린더가 마스터 실린더압을 발생하고, 이 마스터 실린더압으로 휠 실린더가 작동하여 통상 브레이크 작동이 수행된다.
그런데, 박스형 차(one box car)나 RV 차 등의 차량에 있어서는, 최근 차량 중량이나 적재 하중이 증가하는 경향이 있다. 이 때문에, 이러한 차량에 있어서는, 이들 차량 중량이나 적재 하중의 증가에 따라, 통상 브레이크 작동시에 필요로 하는 브레이크 조작량(페달 스트로크량)이 증가하게 된다. 이와 같이, 통상 브레이크 작동시에 있어서 운전자의 브레이크 조작량이 증가하기 때문에, 브레이크 감도가 양호하다고는 할 수 없다.
한편, 작은 페달 밟는힘, 즉 작은 입력에서도 큰 출력을 얻고, 긴급시에 브레이크 보조(이하, "BA"라고도 함) 작동을 실행할 수 있는 부압 배력 장치가 일본 특허 공개 제 2001-341632 호 공보에서 제안되고 있다. 이 일본 특허 공개 제 2001-341632 호 공보에 개시된 부압 배력 장치에서는, 페달 밟는 속도에 대응하는 입력 로드의 이동 속도가 통상 브레이크 작동시보다 큰 경우에서도, 입력 로드에 가해지는 입력이 소정치보다 작을 때에는 BA 작동이 실행되지 않으며, 입력 로드에 가해지는 입력이 소정치 이상일 때에는, BA 작동이 실행된다. 즉, 부압 배력 장치는 BA 작동시에는 같은 입력에서 통상 브레이크 작동시보다 큰 출력을 발생하게 된다. 다시 말하면, BA 작동시에서는 부압 배력 장치는 통상 브레이크 작동시보다 작은 입력에서도 큰 출력을 발생한다. 이 때, 이 부압 배력 장치의 입력 로드의 스트로크는 통상 브레이크 작동으로 동일한 큰 출력을 얻을 경우의 스트로크와 비 교하여 단축된다.
또한, 브레이크 배력 장치의 제동 초기에 서보 비를 작게 하고, 제동 후기에 서보 비를 크게 하는 것이 일본 특허 공개 제 1999-278245 호 공보에 제안되어 있다. 이 일본 특허 공개 제 1999-278245 호 공보에 개시된 부압 배력 장치에서는, 반력 기구에 반응 디스크, 스프링 및 점탄성 수단을 설치하고, 통상 브레이크 작동 시에 있어서, 브레이크 작동 초기에는 반응 디스크를 통해 밸브 플런저에 반력을 전달하여 서보 비를 작게 하고, 브레이크 작동 후기에는 반응 디스크 및 스프링을 통해 밸브 플런저에 반력을 전달하여 서보 비를 크게 한다. 또한, 반응 디스크 및 점탄성 수단에 의해, 브레이크 페달을 밟을 때와 해방시에 브레이크 배력 장치의 출력의 크기가 상이한 이력 현상(hysteresis)을 얻게 된다. 이러한 이력 현상에 의해, 브레이크 감도가 향상된다.
그런데, 전술한 일본 특허 공개 제 2001-341632 호 공보에 개시된 부압 배력 장치를, 통상 브레이크 작동시보다 높은 감속도를 필요로 하는 차량에 적용함으로써, 작은 페달 밟는힘으로 큰 감속도를 얻는 것이 고려된다. 이때, 페달 스트로크가 단축되므로, 브레이크 감도가 향상될 수 있다.
그러나, 이 일본 특허 공개 제 2001-341632 호 공보에 개시된 부압 배력 장치에서는, 페달 밟는 속도가 통상 브레이크 작동 때보다 빠르기 때문에, BA 작동이 실행되는 동시에 페달 스트로크 단축 기능이 발휘된다. 이 때문에, 페달 밟는 속도가 빠른 때 이외는, 페달 스트로크가 단축되지 않으므로, 양호한 브레이크 감도를 얻는 것은 어렵다. 또한, BA 기구의 결합부의 결합 이탈 등에 의한 작동음이 발생하는 문제가 예상된다.
또한, 전술한 일본 특허 공개 제 1999-278245 호 공보에 개시된 부압 배력 장치는, 통상 브레이크 작동 영역 내에서의 제동 초기에 서보 비를 작게 하고, 제동 후기에 서보 비를 크게 한다. 따라서, 이 부압 배력 장치는, 통상 브레이크 작동시보다 높은 감속도를 필요로 하는 차량의 브레이크 시스템에 대하여는 고려되지 않는다. 더구나, 이 부압 배력 장치에서는, 브레이크 페달을 밟을 때와 밟지 않을 때의 이력 현상에 의해, 브레이크 감도를 향상시키지만, 높은 감속도 작동시의 페달 스트로크의 증대에 의한 브레이크 감도의 불량에 대해서는 고려되지 않고 있다.
발명의 요약
본 발명의 목적은, 소정 출력보다 큰 출력 영역에서의 입력 부재의 스트로크를 단축하고, 조작 감도를 향상시키면서, 구조가 보다 간단하고 조립이 용이하며, 더 나아가 저렴한 부압 배력 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 부압 배력 장치는, 셀(shell) 내에서 자유롭게 진퇴 가능하도록 배치된 밸브 바디와, 상기 밸브 바디에 장착되고 부압이 유입되는 정압 챔버와 작동시에 대기가 유입되는 변압 챔버로 상기 셀 내부를 구획하는 파워 피스톤과, 입력 축에 연결되고 상기 밸브 바디 내에서 자유롭게 활주 가능하도록 배치된 밸브 플런저와, 이 밸브 플런저의 작동에 의해 상기 정압 챔버와 상기 변압 챔버 사이의 연통 또는 차단을 제어하는 진공 밸브 및 상기 변압 챔버와 적어도 대기 사이를 차단 또는 연통을 제어하는 대기 밸브를 적어도 구비하고 있는 부압 배력 장치에 있어서, 상기 소정 출력 이하의 출력 영역에서의 출력에 관한 상기 입력 축의 조작 스트로크 량의 변화율로 상기 입력 축의 조작 스트로크 량을 변화시킨 경우에, 상기 소정 출력보다 큰 출력 영역에서의 상기 입력 축의 조작 스트로크 량보다 큰 출력 영역에서의 상기 입력 측의 조작 스트로크 량을 단축시키는 스트로크 단축 기구를 구비하며, 상기 스트로크 단축 기구는, 상기 소정 출력보다 큰 출력 영역에서 작동하여, 상기 대기 밸브의 개방량을 통상의 작동시의 밸브 개방량보다 크게 하는 대기 밸브 개방량 증대 수단이며, 상기 진공 밸브가 밸브 바디와, 상기 밸브 바디가 착탈 가능하게 위치되는 진공 밸브 시트를 포함하고, 상기 대기 밸브는 상기 밸브 바디와, 상기 밸브 바디가 착탈 가능하게 위치되는 대기 밸브 시트를 포함하며, 또한 상기 대기 밸브 개방량 증대 수단은, 일단측에 상기 진공 밸브 시트가 장착된 밸브 시트 부재를 포함하고, 상기 밸브 시트 부재가 상기 소정 출력 이하의 출력 영역에 위치하는 제 1 위치와 상기 소정 출력보다 큰 출력 영역에 위치하는 제 2 위치 사이에서 이동 가능하게 상기 밸브 바디 내에 장착되어 있으며, 상기 밸브 시트 부재의 이동이 상기 변압 챔버의 압력과 상기 정압 챔버의 압력의 압력차에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 밸브 시트 부재는, 상기 압력차가 상기 입력 축에 가해지는 입력이 미리 설정된 설정 입력 이하일 때는 이동하지 않고 상기 제 1 위치에 설정되며, 또한 상기 입력 축에 가해지는 입력이 미리 설정된 설정 압력보다 클 때는 이동하여 상기 제 2 위치에 설정되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 밸브 시트 부재를 상기 제 1 위치에 설정하도록 가압하는 스프링이 설치되는 동시에, 상기 밸브 바디가 상기 진공 밸브 시트에 착석하는 방향으로 가압하는 밸브 스프링이 설치되며, 상기 밸브 시트 부재는, 상기 압력차가 스프링의 스프링 하중과 상기 밸브 스프링의 스프링 하중의 합 이하일 때는 이동하지 않고 상기 제 1 위치에 설정되며, 또한 상기 압력차가 스프링의 스프링 하중과 상기 밸브 스프링의 스프링 하중의 합보다 클 때는 이동하여 상기 제 2 위치에 설정되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.
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이렇게 구성된 본 발명의 부압 배력 장치에 의하면, 스트로크 단축 기구에 의해, 소정 출력보다 큰 출력 영역에서는, 입력 축의 조작 스트로크량을, 상기 소정 출력 이하의 출력 영역에서의 출력에 대한 입력 축의 조작 스트로크량의 변화율로 변화된 경우에 있어서, 소정 출력보다 큰 출력 영역에서의 입력 축의 조작 스트로크량보다 단축할 수 있다. 따라서, 통상 브레이크 작동에 있어서 출력이 소정 출력보다 커져도, 입력 축의 스트로크를 증대시키지 않고, 양호한 조작 감도를 얻을 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 부압 배력 장치에 의하면, 소정 출력 이하의 출력 영역에서는, 스트로크 단축 기구를 구성하는 대기 밸브 개방량 증대 수단을 작동시키지 않고, 소정 출력 이하의 출력 영역에서는, 비교적 작은 출력을 발생시키고, 또한 소정 출력보다 큰 출력 영역에서는 대기 밸브 개방량 증대 수단을 작동시켜 대기 밸브의 개방량을 소정 출력 이하의 출력 영역에서의 개방량보다 크게하므로써, 이 소정 출력보다 큰 출력 영역에서는, 비교적 큰 출력을 발생시킬 수 있다. 이 때, 대기 밸브 개방량 증대 수단의 작동을 입력 축의 입력에 대응한 압력으로 제어하고 있기 때문에, 입력 축의 스트로크에 영향을 주는 일없이 대기 밸브 개방량 증대 수단을 작동시킬 수 있다. 따라서, 입력 축의 스트로크를 증대시키지 않고, 큰 출력을 발생시킬 수 있고, 양호한 조작 감도를 얻을 수 있다.
또한, 대기 밸브 개방량 증대 수단의 작동을, 입력 축에 추가되는 입력에 대응한 압력에 의해 제어하고 있기 때문에, 기계적인 결합 수단 등이 불필요하며, 대기 밸브 개방량 증대 수단의 구조를 간단하게 할 수 있다. 또한, 대기 밸브 개방 량 증대 수단의 조립을 용이하게 할 수 있고, 더군다나 비용을 저렴하게 할 수 있다. 또한, 압력 제어에서 대기 밸브 개방량 증대 수단을 작동시키고 있기 때문에, 그 작동시의 작동음의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 변압 챔버의 압력에 의해 대기 밸브 개방량 증대 수단의 작동을 제어하므로, 변압 챔버의 압력을 직접 이용할 수 있다. 따라서, 대기 밸브 개방량 증대 수단의 구조를 한층 간단하게 할 수 있고, 대기 밸브 개방량 증대 수단의 조립을 한층 용이하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 부압 배력 장치에 대한 예로서, 브레이크 배력 장치에 적용된 예를 비 작동 상태로 도시하는 단면도,
도 2는 도 1에 있어서의 진공 밸브 및 대기 밸브의 부분을 확대해서 도시한 부분 확대 단면도,
도 3은 도 1에 도시한 예의 부압 배력 장치에 있어서의 통상 브레이크 작동시의 상태 및 중고(中高) 감속시의 상태를 부분적으로 확대해서 도시한 것으로, 도 2와 유사한 부분 확대 단면도,
도 4는 도 1에 도시하는 예의 부압 배력 장치의 상태를 부분적으로 도시하는 것으로, (a)는 비 작동 상태를 도시한 도면이며, (b)는 통상 브레이크 작동시의 상태를 도시한 도면이며, (c)는 중고 감속시의 상태를 도시한 도면,
도 5는 도 1에 도시하는 예의 부압 배력 장치에 있어서의 진공 밸브 시트 부 재의 작동을 설명하는 것으로, (a)는 중고 감속시의 상태를 도시한 도면이며, (b)는 (a)에 있어서의 역학적으로 등가 상태를 도시한 도면,
도 6은 도 1에 도시하는 예의 부압 배력 장치의 입출력 스트로크 특성을 도시한 도면,
도 7은 도 1에 도시하는 예의 부압 배력 장치의 입출력 특성을 도시한 도면.
이하, 도면을 이용하여, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 부압 배력 장치에 대한 실시형태로서, 브레이크 배력 장치에 적용한 예를 비 작동 상태에서 도시하는 단면도이며, 도 2는 도 1에 있어서의 진공 밸브 및 대기 밸브의 부분을 확대해서 도시하는 부분 확대 단면도이다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 「전」 및 「후」는 도면 각각에 있어서 「좌」 및 「우」를 나타낸다.
우선, 본 예의 부압 배력 장치에 있어서, 종래의 일반적인 부압 배력 장치와 동일한 구성 부분에 대해서는 간단히 설명한다. 도 1 및 도 2에 있어서, 1은 부압 배력 장치, 2는 전방 쉘, 3은 후방 쉘, 4는 밸브 바디, 5는 파워 피스톤, 6은 파워 피스톤 부재, 7은 다이어프램, 8은 정압 챔버, 9는 변압 챔버, 10은 밸브 플런저, 11은 입력 축, 12는 밸브 바디, 13은 진공 밸브 시트, 14는 대기 밸브 시트, 15는 진공 밸브, 16은 대기 밸브, 17은 제어 밸브, 18은 밸브 스프링, 19는 대기 도입 통로, 20은 진공 통로, 21은 키 부재, 22는 이격 부재, 23은 반응 디스크, 24는 출력 축, 25는 리턴 스프링, 26은 부압 도입 통로이다.
또한, 종래의 일반적인 부압 배력 장치와 마찬가지로, 출력 축(24)이 마스터 실린더의 피스톤을 작동하도록 되어 있다.
다음에, 본 예의 부압 배력 장치(1)의 종래와 다른 특징 부분의 구성에 대해서 설명한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 본 예의 부압 배력 장치(1)에서는, 밸브 바디(4)의 축 방향의 내부 구멍(4b)에 진공 밸브 시트 부재(본 발명의 밸브 시트 부재에 상당)(27)가 활주 가능하게 끼워맞춰져 있으며, 전술한 진공 밸브 시트(13)는 이 진공 밸브 시트 부재(27)의 후단에 형성된다. 따라서, 진공 밸브 시트(13)도 밸브 바디(4)에 대하여 상대 이동이 가능하게 된다. 또한, 진공 밸브 시트 부재(27)의 전단에는, 내측으로 돌출하는 환상의 플랜지(27a)가 형성되어 있다.
그리고, 진공 밸브 시트 부재(27)의 외주면에 설치된 컵 시일 등의 밀봉 부재(28)에 의해, 밸브 바디(4)의 내부 구멍(4b)의 내주면과 진공 밸브 시트 부재(27)의 외주면 사이가 적어도 진공 밸브 시트 부재(27)의 전단으로부터 후단을 향하는 공기의 흐름을 저지하도록 기밀로 유지되어 있다. 또한, 진공 밸브 시트 부재(27)의 플랜지(27a)의 후면(27b) 및 전단면(27c)은 모두 항상 변압 챔버(9)에 연통되어 있고, 이들의 후면(27b) 및 전단면(27c)에는 항상 변압 챔버(9)의 압력이 작용하도록 되어 있다.
또한, 도 3에 도시하는 바와 같이 밸브 바디(12)의 진공 밸브부(12b)가 진공 밸브 시트(13)에 위치된 상태에서, 진공 밸브 시트 부재(27)에 있어서, 진공 밸브부(12b)의 착석 위치보다 외주측에 있는 환상의 외측 후단면(27d)은 항상 정압 챔버(8)에 연통되어 있어서, 이 외측 후단면(27d)에는 항상 정압 챔버(8)의 압력이 작용하도록 되어 있다. 또한, 밸브 바디(12)의 진공 밸브부(12b)가 진공 밸브 시트(13)에 위치된 상태에서, 진공 밸브 시트 부재(27)에 있어서, 진공 밸브부(12b)의 착석 위치보다 내주측에 있는 환상의 내측 후단면(27e)은 변압 챔버(9)에 연통하게 되어 있어서, 이 내측 후단면(27e)에는 변압 챔버(9)의 압력이 작용하도록 되어 있다. 따라서, 부압 배력 장치(1)의 작동시, 변압 챔버(9)의 압력과 정압 챔버(8)의 압력과의 압력차가 생기면, 이 압력차에 의한 힘이 진공 밸브 시트 부재(27)에 후방으로 가해지도록 되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 밸브 바디(4)의 전단부의 중심에는 통형상의 홀더(30)가 밸브 바디(4)와 일체로 고정되어 있다. 홀더(30)의 전단부에는 반응 디스크(23)에 접촉하는 환상의 플랜지(30a)가 외측으로 돌출하여 형성되어 있다. 또한, 홀더(30)의 후단부에는 홀더측 링부(30b)가 외측으로 돌출하여 형성되어 있다.
홀더(30)내에는 이격 부재(22)가 활주 가능하게 설치된다. 부압 배력 장치(1)의 비 작동시, 이 이격 부재(22)의 전단면과 이 이격 부재(22)의 전단면에 대향하는 반응 디스크(23)의 후단면 사이에는 축 방향의 소정의 간극(C)이 설정되어 있다.
밸브 바디(4)의 축 방향 구멍내에는 통형상 부재(29)가 배치되어 있다. 이 통형상 부재(29)의 후단부에는 외측으로 돌출하는 환상의 플랜지(29a)가 형성되어 있는 동시에, 통형상 부재(29)의 전단부에는 홀더측 링부(30b)와 축 방향으로 결합 가능한 통형상 부재측 링부(29b)가 외측으로 돌출하여 형성된다. 또한, 진공 밸브 시트 부재(27)의 플랜지(27a)와 통형상 부재(29)의 플랜지(29a) 사이에는 스프링 상수(K)의 스프링(31)이 설치되어 있고, 통형상 부재(29)는 이 스프링(31)의 스프링 하중으로 인해 항상 후방으로 가압되어 있다.
그리고, 통상시는 도 2에 도시하는 바와 같이, 통형상 부재(29)는, 통형상 부재측 링부(29b)가 홀더측 링부(30b)와 축 방향으로 결합함으로써, 더 이상의 후방으로의 이동이 저지되게 된다. 따라서, 홀더(30)와 통형상 부재(29)가 밸브 바디(4)에 대하여 일체적으로 축 방향으로 이동할 수 없게 된다.
한편, 스프링(31)의 스프링 하중에서, 진공 밸브 시트 부재(27)는 항상 전방으로 가압되어 있으며, 도 2에 도시하는 바와 같이 통상시는 그 전단의 일부가 밸브 바디(4)의 내부 구멍(4b)의 바닥부(4b1)에 접촉한 제 1 위치에 설정된다. 따라서, 진공 밸브 시트 부재(27)의 후단부의 진공 밸브 시트(13)는 통상시는 밸브 바디(4)에 대하여 도 2에 도시하는 제 1 위치에 위치 결정된다. 이와 같이 위치 결정된 상태의 진공 밸브 시트(13)는, 종래의 일반적인 부압 배력 장치의 밸브 바디(4)에 형성된 진공 밸브 시트와 동일한 상태가 되도록 설정된다.
그리고, 통형상 부재측 링부(29b)가 홀더측 링부(30b)와 축 방향으로 결합하는 동시에 진공 밸브 시트 부재(27)의 전단이 밸브 바디(4)에 접촉하고, 또한 압력차에 의한 힘이 진공 밸브 시트 부재(27)에 가해지지 않는 도 1, 도 2 및 도 4의 (a)에 도시하는 상태에서는, 스프링(31)의 스프링 하중(FS)은 미리 설정된 설정 스프링 하중(FSO)으로 설정되어 있다.
또한, 브레이크 페달의 가압에 의해 입력 축(11)에 입력이 가해져서 부압 배력 장치(1)가 작동하면, 종래의 일반적인 부압 배력 장치와 마찬가지로 변압 챔버(9)에 대기가 도입되고, 변압 챔버(9)와 정압 챔버(8) 사이에 압력차가 생긴다. 이 때문에, 진공 밸브 시트 부재(27)에 이 압력차에 의한 힘이 후방으로 가해진다. 이 힘은 변압 챔버(9)와 정압 챔버(8) 사이의 압력차, 즉 입력 축(11)에 추가되는 입력의 크기에 대응하는 크기가 된다.
그리고, 이 압력차에 의한 힘이 전술한 설정 스프링 하중(FSO)과 이 때의 밸브 바디(12)의 밸브 스프링(18)의 스프링 하중(FS)의 합 이하이고, 입력 축(11)에 가해지는 입력이 미리 결정된 설정 입력(FO) 이하라고 가정하면, 진공 밸브 시트 부재(27)는 밸브 바디(4)에 대하여 이동되지 않고, 도 2, 도 3 및 도 4의 (b)에 도시되는 제 1 위치를 유지하게 된다. 또한, 압력차에 의한 힘이 설정 스프링 하중(FSO)과 스프링 하중(FS)의 합보다 크고, 입력 축(11)에 가해지는 입력이 설정 입력(FO)보다 커지면, 진공 밸브 시트 부재(27)가 밸브 바디(12)의 진공 밸브부(12b)를 가압하면서 밸브 바디(4) 및 통형상 부재(29)에 대하여 상대적으로 후방으로 이동하게 되어 있다. 따라서, 이 진공 밸브 시트 부재(27)의 후방 이동에 의해, 진공 밸브 시트(13)가 통상시의 위치보다 후방으로 돌출한다.
그 경우, 도 4의 (c) 및 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이 진공 밸브 시트 부재(27)는, 이 진공 밸브 시트 부재(27)의 플랜지(27a)의 후면이 통형상 부재(29)의 통형상 부분의 전단(29c)에 접촉하며, 그 이상 후방으로는 이동하지 않고, 제 2 위치에 설정된다. 따라서, 진공 밸브 시트 부재(27)의 후단부의 진공 밸브 시트(13)는, 입력이 설정 입력(FO)보다 클 때는 밸브 바디(4)에 대하여 도 4의 (c) 및 도 5의 (a)에 도시하는 제 2 위치에 위치 결정된다. 이러한 이동시의 진공 밸브 시트 부재(27)의 스트로크량은, 도 1, 도 2 및 도 4의 (a)에 도시하는 부압 배력 장치(1)의 비 작동시에 있어서의 플랜지(27a)의 후면과 통형상 부재(29)의 통형상 부분의 전단(29c) 사이의 간극(L)(L은 도 2에 도시)의 범위 이내가 된다.
그런데, 진공 밸브 시트 부재(27)가 밸브 바디(4)에 대하여 상대적으로 후방으로 스트로크하면, 대기 밸브(16)의 대기 밸브부(12a)도 진공 밸브 시트 부재(27)의 상대 스트로크량(L")과 동일하게 밸브 바디(4)에 대하여 상대적으로 후방으로 상대 스트로크하게 된다. 이 때문에, 대기 밸브부(12a)와 대기 밸브 시트(14) 사이의 개방량은 진공 밸브 시트 부재(27)가 상대 스트로크를 하지 않는 것으로 가정했을 경우에 비교하여, 입력 축(11)의 입력 스트로크량이 동일하다고 한다면 진공 밸브 시트 부재(27)의 상대 스트로크량(L")만큼 증가된다. 즉, 진공 밸브(15)와 대기 밸브(16) 모두가 닫히고 균형을 이룬 중간 부하 상태에서는, 입력 축(11)의 입력 스트로크량이 동일한 경우, 밸브 바디(4) 및 파워 피스톤(5)의 피스톤 부재(6)의 스트로크 각각은 진공 밸브 시트 부재(27)가 상대 이동하지 않는다고 가정했을 경우와 비교하여, 진공 밸브 시트 부재(27)의 상대 스트로크량(L)만큼 증가된다. 다시 말하면, 진공 밸브 시트 부재(27)가 상대 스트로크 했을 경우와 상대 스트로크하지 않는다고 가정했을 경우에서, 밸브 바디(4) 및 파워 피스톤(5)의 피스톤 부재(6) 각각의 스트로크량이 동일하다고 하면, 진공 밸브 시트 부재(27)가 상대 스트로크 했을 경우에는, 입력 축(11)의 스트로크로 인해 진공 밸브 시트 부재(27)의 상대 스트로크량(L")만큼 단축될 수 있다.
한편, 전술한 진공 밸브 시트 부재(27)의 상대 스트로크시에 있어서, 출력 축(24)의 출력 스트로크도, 전술한 것과 같은 입력 축(11)의 입력 스트로크량이 동일하다고 했을 때에, 밸브 바디(4) 및 파워 피스톤(5)의 피스톤 부재(6) 각각의 스트로크가 증대함으로써 증대한다. 그러나, 중간 부하 상태에서는 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이 반응 디스크(23)가 이격 부재(22)쪽으로 팽출하여 이 반응 디스크(23)의 축 방향의 두께가 얇아지기 때문에, 전술한 밸브 바디(4) 및 파워 피스톤(5)의 피스톤 부재(6) 각각의 스트로크의 증대한 상대 스트로크량(L)보다 작아진다. 따라서, 도 6에 도시하는 바와 같이 출력 축(24)의 출력 스트로크의 증대량(L')은
수학식 1
L'=L"×[1-(1/SR1)]
으로 주어진다. 여기에서, SR1은 저 감속도(저 G) 영역의 서보 비(SR1)이다.
이 수학식 1을 얻을 수 있는 과정을 설명하면, 중고 감속도(중고 G) 영역에서 브레이크 조작이 행하여지면, 전술한 반응 디스크(23)가 이격 부재(22)쪽으로 팽출해서 축 방향으로 얇아지며, 그 축 방향으로 얇아진 양을 L1이라고 한다. 그리고,이격 부재(22)의 단면적을 A1, 반응 디스크(23)의 단면적을 A2라고 하면, 전술한 밸브 바디(4) 및 파워 피스톤(5)의 피스톤 부재(6) 각각의 스트로크가 스트로크량(L")만큼 증대하기 때문에,
수학식 2
L"×A1=L1×A2
라는 관계가 성립한다. 여기서, 서보 비(SR1)가 (A2/A1)이기 때문에, 이 수학식 2를 L1에 대해서 변형하면,
수학식 3
L1=L"×(1/SR1)
이 된다. 즉, 반응 디스크(23)의 팽출에 의해, 반응 디스크(23)의 축 방향두께는 L"/SR1만큼 감소한다. 따라서, 출력 축(24)의 출력 스트로크의 증대한 스트로크량(L')은,
수학식 4
L'=L"-(L"/SR1)=L"×[1-(1/SR1)]
로 표시된다.
그리고, 도 6에 도시하는 바와 같이 중간 부하 상태의 중고 감속도(중고 G)영역에서는, 진공 밸브 시트 부재(27)의 상대 스트로크 했을 경우(도 6에 실선으로 도시됨)와 상대 스트로크 하지 않은 것으로 가정했을 경우(도 6에 점선으로 도시됨)에서, 출력 축(24)의 스트로크가 동일한 스트로크량(α)이라 하면, 진공 밸브 시트 부재(27)의 상대 스트로크 했을 경우 쪽이, 입력 축(11)의 스트로크는 스트로크량(β)만큼 단축된다.
그런데, 본 예의 부압 배력 장치(1)에서는, 진공 밸브 시트 부재(27)의 플랜지(27a)의 후면이 통형상 부재(29)의 통형상 부분의 전단(29c)에 접촉하기 직전에, 부압 배력 장치(1)가 전 부하 상태로 되는, 즉 진공 밸브 시트 부재(27)에 작용하는 변압 챔버(9)의 압력이 대기압이 되도록 설정된다. 따라서, 전술한 진공 밸브 시트 부재(27)의 상대 이동시에서의 밸브 바디(4)에 대한 진공 밸브 시트 부재(27)의 상대 스트로크량(L")의 최대 스트로크량(L"최대)은 간극(L)보다 약간 작아진다(L"최대<L). 즉, 입력 축(11)의 최대 단축 스트로크량은 L"최대로 주어진다.
또한, 도 6에 도시하는 바와 같이 이 때의 출력 축(24)의 출력 스트로크의 증대한 최대 스트로크량(L'최대)은
L'최대=L"최대×[1-(1/SR1)]
로 주어진다.
그리고, 진공 밸브 시트 부재(27)가 밸브 바디(12)의 진공 밸브부(12b)를 가압하면서 후방으로 돌출하기 때문에, 밸브 바디(12)가 후방으로 이동하고 밸브 바디(12)의 대기 밸브부(12a)도 후방으로 이동하도록 되어 있다. 이 때문에, 도 3 및 도 4의 (b)에 도시되는 통상 브레이크 작동시의 대기 밸브(16)가 닫혀 있는 상태보다 대기 밸브부(12a)가 대기 밸브 시트(14)로부터 더 멀리 이격되어 있다. 즉, 대기 밸브(16)의 밸브 개방량이 커지도록 구성된다. 이렇게 하여, 진공 밸브 시트 부재(27)와 스프링(31)에 의해, 본 발명의 스트로크 단축 기구, 즉 대기 밸브 개방량 증대 수단이 구성되어 있으며, 이 대기 밸브 개방량 증대 수단의 작동은 변압 챔버(9)의 압력과 정압 챔버(8)의 압력과의 압력차에 의해 제어된다.
이 진공 밸브 시트 부재(27)의 이동에 대해서 구체적으로 설명한다. 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이 진공 밸브 시트 부재(27)가 이동하고, 또 진공 밸브(15) 및 대기 밸브(16) 모두가 닫혀서 제어 밸브(17)가 균형 상태에 있는 중간 부하 상태에서, 진공 밸브 시트 부재(27)에 가해지는 압력차에 의한 힘을 고려한다. 여기에서, 도 5의 (a)에 도시하는 제어 밸브(17)의 균형 상태는, 진공 밸브 시트 부재(27)와 밸브 바디(12)가 서로 접촉하여 일체가 되기 때문에, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이 서로 일체가 된 진공 밸브 시트 부재(27) 및 밸브 바디(12)에 가해지는 힘의 등가 상태로서 간주할 수 있다.
이제, 도 5의 (b)에 있어서, 진공 밸브 시트 부재(27) 및 밸브 바디(12)에 부가되는 압력차에 의한 힘을 FP, 정압 챔버(8)의 압력을 PVO, 변압 챔버(9)의 압력을 PV, 대기압을 Pa, 진공 밸브 시트 부재(27)의 환상의 전단면(27c)의, 변압 챔버 압력(PV)을 받는 유효 수압 면적을 AL, 진공 밸브부의 진공 밸브 시트 부재(27)에의 착석시에 있어서의 진공 밸브 시트 부재(27)의 착석점보다 내측에 있는 환상의 후단면(27e) 및 플랜지(27a)의 후면(27b)의, 변압 챔버 압력(PV)을 받는 유효 수압 면적을 Av, 밸브 바디(12)의 대기압(Pa)를 받는 유효 수압 면적을 AP라고 하고, 또한 AP≒AV에 설정되어 있는 동시에, 대기 밸브부(12a)의 대기 밸브 시트(14)에의 착석 위치의 직경이 밸브 바디(12)의 유효 수압 면적을 AP의 유효 직경과 거의 일치하도록 설정되어 있다고 하면, 진공 밸브 시트 부재(27) 및 밸브 바디(12)에 추가되는 압력차에 의한 힘(FP)은,
수학식 6
FP=(PV-PVO)·(AL-AV)
으로 고려되고, 이러한 힘(FP)이 진공 밸브 시트 부재(27) 및 밸브 바디(12)를 후방으로 가압한다.
한편, 스프링(31)의 스프링 하중(FS) 및 밸브 스프링(18)의 스프링 하중(fS)이 전방으로 가압하고 있다. 따라서, 전술한 힘(FP)이 이들 스프링 하중의 합(FS+fS)보다 커지면, 진공 밸브 시트 부재(27)가 후방으로 이동하게 된다. 여기에서, 밸브 스프링(18)의 스프링 하중(fS)은 그 절대치가 작으며, 동시에 스프링(31)의 스프링 하중(FS)에 비교해서 대단히 작게(FS≫fS) 설정됨으로써, 실질적으로 힘(FP)이 스프링 하중(FS)보다 클 때(FP>FS)에, 진공 밸브 시트 부재(27)가 후방으로 이동하고, 힘(FP)이 스프링 하중(FS) 이하일 때(FP≤FS)에, 진공 밸브 시트 부재(27)는 후방으로 이동하지 않는다.
따라서, 변압 챔버(9)의 압력이 상승하고, 힘(FP)이 설정 스프링 하중(FSO)보다 커지면, 진공 밸브 시트 부재(27)가 후방으로 이동이 개시된다. 이 진공 밸브 시트 부재(27)가 이동할 때의 변압 챔버(9)의 압력(PV)는,
수학식 7
PV>[FS/(AL-AV)]+PVO
로 주어진다. 또한, 그 경우 진공 밸브 시트 부재(27)가 이동하기 위해서는, AL>AV 및 AL>AP 관계로 설정 해야만 한다는 것은 말할 필요도 없다.
수학식 7을 만족하지 않는 변압 챔버(9)의 압력(PV)의 영역은, 부압 배력 장치(1)의 출력이 도 7에 도시되는 입출력 특성에 있어서 소정 출력(F1) 이하의 출력 영역이며, 이 영역에서는 입력이 비교적 작고, 브레이크에 의한 감속도가 종래의 비교적 저 중량(적재 하중 포함)의 차량에 있어서의 통상 브레이크 작동시와 동일하여, 비교적 고 중량(적재 하중 포함)의 차량에 대하여 저 감속도(저 G) 영역으로서 설정된다. 이 저 감속도(저 G) 영역은 통상 브레이크 작동 영역이며, 이러한 저 G 영역에서는, 서보 비가 종래의 통상 브레이크 작동시와 거의 같은 비교적 작은 서보 비(SR1)가 된다.
또한, 수학식 7을 만족하는 변압 챔버(9)의 압력(PV)의 영역은, 부압 배력 장치(1)의 출력이 소정 출력(F1)보다 큰 출력 영역이며, 이 영역에서는 입력이 비교적 크고, 브레이크에 의한 감속도가 비교적 고 중량(적재 하중 포함)의 차량에 대하여 중고 감속도(중고 G) 영역으로서 설정되어 있다. 이 중고 감속도(중고 G) 영역에서는, 진공 밸브 시트 부재(27)가 후방으로 돌출하여 밸브 바디(12)를 후방으로 가압하고, 그 결과 대기 밸브(16)의 밸브 개방량이 동일한 입력에서 통상 브레이크 작동시보다 증가되므로, 서보 비가 저 감속도(저 G) 영역에서 설정되어 있는 종래의 통상 브레이크 작동시의 서보 비(SR1)보다 큰 서보 비(SR2)(SR2>SR1)가 된다.
이 서보 비(SR2)에 대해서 상술한다. 본 예의 부압 배력 장치(1)에서는 다음과 같이 서보 비(SR2)를 얻는다. 즉, 전술한 대기 밸브(16)의 개방량을 약간 크게 하여 변압 챔버(9)의 압력을 상승시켜 출력을 약간 증강(jump up)시킨다. 그리고, 서보 비(SR1)의 상태에서 이 출력의 증강을 반복하여 미시적으로는 작은 스텝을 갖는 계단형상으로 출력을 상승시키는 것이며, 거시적으로는 외견상 서보 비(SR1)보다 큰 서보 비(SR2)를 얻을 수 있게 된다.
그런데, 본 예의 부압 배력 장치(1)에서는, 진공 밸브 시트 부재(27)를 편향시키는 스프링(31)의 스프링 상수(K) 및 설정 스프링 하중(FSO)은 모두 임의로 설정 가능하다. 그리고, 본 예의 부압 배력 장치(1)의 도 7에 도시하는 입출력 특성에 있어서, 작은 서보 비(SR1)로부터 큰 서보 비(SR2)로 변하는 변화점(비율 점)(γ)의 입력인 설정 입력(FO)은 스프링(31)의 설정 스프링 하중(FSO)을 바꾸는 것으로 상하로 변경시킬 수 있다. 또한, 서보 비(SR)는 스프링(31)의 스프링 상수(K)를 바꾸는 것에 따라 대소 변화시키는 것이 가능해진다. 또한, 전술한 간극(L)도 임의로 설정 가능하다.
따라서, 본 예의 부압 배력 장치(1)는 스프링(31)의 스프링 상수(K) 및 설정 스프링 하중(FSO)과 진공 밸브 시트 부재(27)의 스트로크량(L)을 탑재되는 차량에 따라 설정함으로써, 하나의 형식으로 여러가지 차종의 브레이크 배력 장치에 그 차종에 따라 용이하고 보다 정확하게 적용 가능해진다.
다음으로, 본 예의 부압 배력 장치(1)의 작동에 대해서 설명한다.
(부압 배력 장치의 비 작동시)
부압 배력 장치(1)의 정압 챔버(8)에는 부압 도입 통로(26)를 통해 항상 부압이 도입된다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시하는 부압 배력 장치(1)의 비 작동 상태에서는, 키 부재(21)가 후방 쉘(3)에 접촉해서 후퇴 한계로 간주된다. 따라서, 이 키 부재(21)에 의해 밸브 바디(4) 및 밸브 플런저(6)가 후퇴 한계로 간주되며, 또한 파워 피스톤(5), 입력 축(11) 및 출력 축(24)도 후퇴 한계로 간주된다. 이 비 작동 상태에서는, 밸브 바디(12)의 대기 밸브부(12a)가 대기 밸브 시트(14)에 착석해서 대기 밸브(16)가 닫히고, 또한 밸브 바디(12)의 진공 밸브부(12b)가 제 1 진공 밸브 시트(13) 및 제 2 진공 밸브 시트(27g)로부터 분리되어 진공 밸브(15)가 열린다. 따라서, 변압 챔버(9)는 대기로부터 차단되고, 또 정압 챔버(8)와 연통하여 변압 챔버(9)에 부압이 도입되어, 변압 챔버(9)와 정압 챔버(8) 사이에 실질적으로 차압이 발생되지 않는다.
이 때문에, 진공 밸브 시트 부재(27)에는 압력차에 의한 힘이 후방으로 가해지지 않고, 진공 밸브 시트 부재(27)는 스프링(31)의 탄성력으로 그 전단면(27c)의 일부가 밸브 바디(4)의 내부 구멍(4b)의 바닥부(4b1)에 접촉한 도 2에 도시하는 위치로 위치 결정되어 있다.
(부압 배력 장치의 저 감속도 영역에서의 통상 브레이크 작동시)
통상의 브레이크 작동을 실행하기 위해서 브레이크 페달이 통상 브레이크 작동시에서의 밟는 속도로 밟으면, 입력 축(11)이 전진하여 밸브 플런저(10)가 전진한다. 밸브 플런저(10)의 전진에 의해, 밸브 바디(12)의 진공 밸브부(12b)가 진공 밸브 시트(13)에 착석하여 진공 밸브(15)가 닫히는 동시에 대기 밸브 시트(14)가 밸브 바디(12)의 대기 밸브부(12a)로부터 분리되어, 대기 밸브(16)가 열린다. 즉, 변압 챔버(9)가 정압 챔버(8)로부터 차단되는 동시에 대기와 연통된다. 따라서, 대기가 대기 도입 통로(19) 및 열려 있는 대기 밸브(16)를 통해 변압 챔버(9)로 도입된다. 그 결과, 변압 챔버(9)와 정압 챔버(8) 사이에 차압이 생겨서 파워 피스톤(5)이 전진하며, 또한 밸브 바디(4)를 통해 출력 축(24)이 전진하여 도시하지 않는 마스터 실린더의 피스톤이 전진한다.
또한, 밸브 플런저(10)의 전진에 따라 이격 부재(22)도 전진하지만, 이격 부재(22)는 간극(C)으로 인해 반응 디스크(23)에 접촉하도록 도달되지는 않는다. 따라서, 출력 축(24)으로부터 반력이 반응 디스크(23)로부터 이격 부재(22)에 전달되지 않으므로, 이 반력은 밸브 플런저(10) 및 입력 축(11)을 통해 브레이크 페달에도 전달되지 않는다. 입력 축(11)이 더 전진하면, 파워 피스톤(5)도 더 전진하고, 밸브 바디(4) 및 출력 축(24)을 통해 마스터 실린더의 피스톤이 더 전진한다.
마스터 실린더 이후의 브레이크 시스템의 손실 스트로크가 소멸하면, 부압 배력 장치(1)는 실질적으로 출력을 발생하고, 이 출력으로 마스터 실린더가 마스터 실린더압을 발생하고, 이 마스크 실린더압으로 휠 실린더가 작동해서 브레이크 힘을 발생한다.
이 때, 마스터 실린더로부터 출력 축(24)에 가해지는 반력에 의해, 도 3 및 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이 반응 디스크(23)가 후방으로 팽출하고, 간극(C)이 소멸하여 반응 디스크(23)가 이격 부재(22)에 접촉한다. 이로써, 출력 축(24)으로부터의 반력은 반응 디스크(23)로부터 이격 부재(22)에 전달되며, 또한 밸브 플런저(10) 및 입력 축(11)을 거쳐서 브레이크 페달에 전달되어 운전자에게 감지되게 된다. 즉, 도 7에 도시하는 바와 같이 부압 배력 장치(1)는 통상 브레이크 작동시의 도약(jumping) 특성을 발휘한다. 이 도약 특성은 종래의 일반적인 부압 배력 장치의 도약 특성과 거의 동일하다.
저 감속도(저 G) 영역 내에서 통상 브레이크 작동이 수행될 경우에는, 페달 밟는힘에 의한 부압 배력 장치(1)의 입력이 비교적 작다. 이러한 저 감속도(저 G) 영역에서는, 출력은 소정 출력 이하의 출력 영역이며, 전술한 것과 같이 변압 챔버(9)의 압력(PV)이 수학식 7을 만족하지 않는다. 이 때문에, 진공 밸브 시트 부재(27)는 이동하지 않으며, 서보 비는 종래 통상 브레이크 작동시와 거의 같은 비교적 작은 서보 비(SR1)가 된다. 따라서, 부압 배력 장치(1)의 출력이 페달 밟는힘에 의한 입력 축(11)의 입력을 이 서보 비(SR1)로 배력시킨 크기가 되면, 대기 밸브부(12a)가 대기 밸브 시트(14)에 착석해서, 대기 밸브(16)도 닫혀서 중간 부하의 균형 상태가 된다[진공 밸브(15)는 진공 밸브부(12b)가 진공 밸브 시트(13)에 착석해서 이미 닫혀 있음]. 따라서, 도 7에 도시하는 바와 같이 저 감속도(저 G) 영역에 있어서는, 통상 브레이크 작동시의 페달 밟는힘을 서보 비(SR1)로 배력시킨 브레이크 힘으로 통상 브레이크 작동이 수행된다.
도 3 및 도 4의 (b)에 도시하는 통상 브레이크 작동시에서의 부압 배력 장치(1)의 대기 밸브(16) 및 진공 밸브(15)가 함께 닫혀 있는 상태로부터, 통상 브레이크를 해제하기 위해서, 브레이크 페달을 해방하면, 입력 축(11) 및 밸브 플런저(10)가 함께 후퇴하지만, 밸브 바디(4) 및 진공 밸브 시트 부재(27)는 변압 챔버(9)에 공기(대기)가 도입되어 있으므로, 곧바로는 후퇴하지는 않는다. 이에 의해, 밸브 플런저(10)의 대기 밸브 시트(14)가 밸브 바디(12)의 대기 밸브부(12a)를 후방으로 가압함으로써, 진공 밸브부(12b)가 진공 밸브 시트(13g)로부터 분리되고, 진공 밸브(15)가 열린다. 이렇게 하면, 변압 챔버(9)가 열린 진공 밸브(15) 및 진공 통로(20)를 통해 정압 챔버(8)에 연통함으로써, 변압 챔버(9)에 도입된 공기는 열린 진공 밸브(15), 진공 통로(20), 정압 챔버(8) 및 부압 도입 통로(26)를 통해 진공원으로 배출된다.
이에 의해, 변압 챔버(9)의 압력이 낮게 되어 변압 챔버(9)와 정압 챔버(8)의 차압이 작아지므로 리턴 스프링(25)의 탄성력에 의해, 파워 피스톤(5), 밸브 바디(4) 및 출력 축(24)이 후퇴한다. 밸브 바디(4)의 후퇴에 따라, 마스터 실린더의 피스톤의 리턴 스프링의 탄성력에 의해 마스터 실린더의 피스톤 및 출력 축(24)도 후퇴하고, 이로써 통상 브레이크 작동의 해제가 개시된다.
키 부재(21)가 도 1에 도시하는 바와 같이 후방 쉘(3)에 접촉하면, 키 부재(21)는 정지해서 그 이상 후퇴하지 않게 된다. 그러나, 밸브 바디(4), 진공 밸브 시트 부재(27), 밸브 플런저(10) 및 입력 축(11)은 더 후퇴한다. 그리고, 밸브 플런저(10)가 도 2에 도시하는 바와 같이 키 부재(21)에 접촉해서 그 이상 후퇴하지 않게 되고, 또한 밸브 바디(4)의 키 홈(4a)의 전단(4a1)이 도 2에 도시하는 바와 같이 키 부재(21)에 접촉하며, 밸브 바디(4)가 그 이상 후퇴하지 않게 된다. 이렇게 해서, 부압 배력 장치(1)는 도 1, 도 2 및 도 4의 (a)에 도시하는 초기의 비 작동 상태가 된다. 따라서, 마스터 실린더가 비 작동 상태가 되어서 마스터 실린더압이 소멸하는 동시에, 휠 실린더도 비 작동 상태가 되어서 브레이크 힘이 소멸하고, 통상 브레이크 작동이 해제된다.
(부압 배력 장치의 중고 감속도 영역에서의 통상 브레이크 작동시)
통상 브레이크 작동시에 있어서, 저 감속도(저 G)보다 큰 감속도의 중고 감속도 영역에서 통상 브레이크 작동을 실행할 경우에는 페달 밟는힘에 의한 부압 배력 장치(1)의 입력이 저 감속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시보다 크게 설정된다. 입력이 커지면 변압 챔버(9)의 압력(PV)도 커지지만, 도 7에 도시하는 바와 같이 입력이, 변압 챔버(9)의 압력(PV)이 수학식 7을 만족하도록 설정 입력(FO) 이상으로 되면, 부압 배력 장치(1)의 입출력 특성은 중고 감속도(중고 G) 영역으로 되고, 출력이 소정 출력보다 큰 출력 영역이 된다.
이러한 중고 감속도(중고 G) 영역에서는, 변압 챔버(9)의 압력(PV)이 수학식 7을 만족하기 때문에, 진공 밸브 시트 부재(27)는 밸브 바디(12)를 가압하면서 후방으로 이동한다. 이 때문에, 대기 밸브부(12a)가 대기 밸브 시트(14)로부터 통상시보다 크게 분리되고, 대기 밸브(16)가 크게 열린다. 따라서, 도 7에 도시하는 바와 같이 중고 G 영역에 있어서는, 전술한 서보 비는 종래의 통상 브레이크 작동시보다 큰 서보 비(SR2)가 된다. 즉, 부압 배력 장치(1)의 출력이 입력 축(11)의 입력을 이 서보 비(SR2)로 배력시킨 크기로 되면, 전술한 것과 같이 대기 밸브부(12a)가 대기 밸브 시트(14)에 착석하고 대기 밸브(16)도 닫혀서 중간 부하의 균형 상태가 된다[진공 밸브(15)는 진공 밸브부(12b)가 진공 밸브 시트(13)에 착석해서 이미 닫혀 있음]. 따라서, 중고 감속도(중고 G) 영역에 있어서, 페달 밟는힘을 서보 비(SR2)로 배력시킨 저 감속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시보다 큰 브레이크 힘으로 제동이 수행된다. 이 경우, 부압 배력 장치(1)는, 이 중고 감속도(중고 G) 영역에 있어서는, 페달 밟는힘, 즉 부압 배력 장치(1)의 입력이 크지만, 서보 비(SR1)의 통상 브레이크 작동시에서의 입력과 동일한 입력에서 통상 브레이크 작동시보다 큰 출력을 얻을 수 있게 된다.
또한, 중고 감속도(중고 G) 영역의 작동시에서는, 진공 밸브 시트 부재(27)가 저 감속도(저 G) 영역에서의 작동시보다 후방으로 스트로크량(L")만큼 이동하기 때문에, 출력 스트로크가 이 스트로크량(L)에 따라 커진다. 다시 말하면, 도 6에 도시하는 바와 같이 동일한 출력 스트로크(α)를 얻을 경우, 도 7에 실선으로 도시한 중고 감속도(중고 G) 영역에서의 입력 스트로크량은, 도 7에 점선으로 도시한 저 감속도(저 G) 영역에서의 서보 비(SR1)의 통상 작동시의 출력 스트로크에 관한 입력 스트로크의 변화율(경사)로 변화되었을 경우에 있어서의 입력 스트로크량보다도 스트로크량(β)만큼 작아지고, 입력 축(11)의 스트로크, 즉 브레이크 페달의 스트로크가 단축된다.
도 4의 (c) 및 도 5의 (a)에 도시한 진공 밸브 시트 부재(27)의 작동시에서의 부압 배력 장치(1)의 대기 밸브(16) 및 진공 밸브(15)가 함께 닫혀 있는 상태로부터, 통상 브레이크 작동을 해제하기 위해서, 브레이크 페달을 해방하면, 전술한 것과 같이 진공 밸브(15)가 열리고, 변압 챔버(9)에 도입된 공기가 열려 있는 진공 밸브(15), 진공 통로(20), 정압 챔버(8) 및 부압 도입 통로(26)를 통해 진공원으로 배출된다.
이에 의해, 전술한 것과 마찬가지로 변압 챔버(9)의 압력이 저하하고, 리턴 스프링(25)의 탄성력에 의해, 파워 피스톤(5), 밸브 바디(4) 및 출력 축(24)이 후퇴한다. 밸브 바디(4)의 후퇴에 따라, 마스터 실린더의 피스톤의 리턴 스프링의 탄성력에 의해 마스터 실린더의 피스톤 및 출력 축(24)도 후퇴하고, 브레이크가 해제 개시된다.
변압 챔버(9)의 압력(PV)이 수학식 7을 만족하지 않게 되면, 스프링(31)의 스프링 하중(FS)에 의해, 진공 밸브 시트 부재(27)가 밸브 바디(4)에 대하여 전방으로 상대적으로 이동해서, 진공 밸브 시트 부재(27)는 도 2에 도시하는 비 작동 위치가 된다. 이로써, 진공 밸브부(12b)가 진공 밸브 시트(13g)로부터 크게 분리되어 진공 밸브(15)가 크게 열리므로, 변압 챔버(9) 내의 공기는 대부분 배출되어서, 저 감속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동 상태로 된다. 이후, 전술한 저 감속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동과 동일한 방식으로, 최종적으로 부압 배력 장치(1)의 이동한 부재는 전부 도 2에 도시하는 비 작동 위치가 되고, 저 감속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시보다 큰 입력에 의한 제동이 해제된다.
이렇게 브레이크 시스템에 적용한 상기 예의 부압 배력 장치(1)에 의하면, 중고 감속도(중고 G) 영역에서 출력 축(24)의 큰 스트로크를 얻을 경우, 입력 축(11)의 스트로크량을, 저 감속도(저 G) 영역에서의 출력에 관한 상기 입력 축의 조작 스트로크량의 변화율로 변화되었을 경우에 있어서 이러한 큰 스트로크를 얻기 위해서 필요한 스트로크량보다 단축시킬 수 있다. 이에 의해, 저 감속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시의 감속도 보다도 큰 감속도를 얻을 경우에, 저 감속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시의 서보 비(SR1)로 이러한 큰 감속도를 얻기 위해서 필요한 브레이크 페달의 밟는량보다 작은 페달 가압량으로, 원하는 큰 감속도를 얻을 수 있다. 따라서, 차량 중량이 큰 차량 등의 중고 감속도(중고 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시에 저 감속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시보다 큰 브레이크 힘을 필요로 하는 차량에 대하여, 브레이크 감도를 보다 효과적으로 양호하게 할 수 있다.
또한, 전술한 예에서는, 진공 밸브 시트 부재(27)의 플랜지(27a)의 후면이 통형상 부재(29)의 통형상 부분의 전단(29c)에 접촉하기 직전에, 부압 배력 장치(1)가 전부하 상태로 된다고 하고 있지만, 진공 밸브 시트 부재(27)의 플랜지(27a)의 후면이 통형상 부재(29)의 통형상 부분의 전단(29c)에 접촉한 시점에서 부압 배력 장치(1)가 전부하 상태가 되도록 할 수도 있고, 진공 밸브 시트 부재(27)의 플랜지(27a)의 후면이 통형상 부재(29)의 통형상 부분의 전단(29c)에 접촉한 후에 부압 배력 장치(1)가 전부하 상태가 되도록 할 수도 있다. 이들의 경우에는, 입력 축(11)의 최대 단축 스트로크량은 L이 된다.
또한, 전술한 예에서는, 변압 챔버(9)의 압력과 정압 챔버의 압력과의 압력차에 의해 진공 밸브 시트 부재(27)의 작동을 제어하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 변압 챔버(9)의 압력만으로 혹은 변압 챔버(9)의 압력과 다른 일정 압력과의 압력차에 의해, 진공 밸브 시트 부재(27)의 작동을 제어할 수도 있다. 또한, 변압 챔버(9)의 압력 대신에, 입력 축(11)에 추가되는 입력에 따른 압력에 의해, 진공 밸브 시트 부재(27)의 작동을 제어할 수도 있다.
또한, 전술한 예에서는, 본 발명을 하나의 파워 피스톤(5)을 갖는 단일형의 부압 배력 장치에 적용하고 있지만, 본 발명은 복수의 파워 피스톤(5)을 갖는 직렬형의 부압 배력 장치에 적용할 수도 있다.
또한, 전술한 예에서는, 본 발명의 부압 배력 장치를 브레이크 시스템에 적용하고 있지만, 부압 배력 장치를 사용하는 다른 시스템이나 장치에 적용할 수 있다.
본 발명의 부압 배력 장치는, 자동차의 브레이크 배력 시스템에 있어서의 브레이크 배력 장치 등의 배력 시스템에 관한 배력 장치에 바람직하게 사용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 셀 내부에 대해 자유롭게 진퇴 가능하도록 배치된 밸브 바디와,
    상기 밸브 바디에 설치되어, 부압이 유입되는 정압 챔버 및 작동시에 대기가 유입되는 변압 챔버로 상기 셀 내부를 구획하는 파워 피스톤과,
    입력 축에 연결되고, 상기 밸브 바디 내에서 자유롭게 활주 가능하도록 배치된 밸브 플런저와,
    상기 밸브 플런저의 작동에 의해, 상기 정압 챔버와 상기 변압 챔버 사이의 연통 또는 차단을 제어하는 진공 밸브 및 상기 변압 챔버와 적어도 대기 사이를 차단 또는 연통을 제어하는 대기 밸브를 적어도 구비하고 있는 부압 배력 장치에 있어서,
    소정 출력보다 큰 출력 영역에서의 상기 입력 축의 조작 스트로크 량을, 상기 소정 출력 이하의 출력 영역에서의 출력에 관한 상기 입력 축의 조작 스트로크 량의 변화율로 변화시킨 경우에 있어서, 상기 소정 출력보다 큰 출력 영역에서의 상기 입력 축의 조작 스트로크 량보다 단축시키는 스트로크 단축 기구를 구비하며,
    상기 스트로크 단축 기구는, 상기 소정 출력보다 큰 출력 영역에서 작동하여, 상기 대기 밸브의 밸브 개방량을 통상의 작동시의 밸브 개방량보다 크게 하는 대기 밸브 개방량 증대 수단이며,
    상기 진공 밸브가 밸브 바디와, 상기 밸브 바디가 착탈 가능하게 위치되는 진공 밸브 시트를 포함하고, 상기 대기 밸브는 상기 밸브 바디와, 상기 밸브 바디가 착탈 가능하게 위치되는 대기 밸브 시트를 포함하며, 또한 상기 대기 밸브 개방량 증대 수단은, 일단측에 상기 진공 밸브 시트가 설치된 밸브 시트 부재를 포함하고,
    상기 밸브 시트 부재가 상기 소정 출력 이하의 출력 영역에 위치하는 제 1 위치와 상기 소정 출력보다 큰 출력 영역에 위치하는 제 2 위치 사이에서 이동 가능하게 상기 밸브 바디내에 장착되어 있으며, 상기 밸브 시트 부재의 이동이 상기 변압 챔버의 압력과 상기 정압 챔버의 압력의 압력차에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는
    부압 배력 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력차가 상기 입력 축에 가해지는 입력이 미리 설정된 설정 입력 이하일 때는, 상기 밸브 시트 부재가 이동하지 않고 상기 제 1 위치에 설정되며, 또한 상기 입력 축에 가해지는 입력이 미리 설정된 설정 압력보다 클 때는, 상기 밸브 시트 부재가 이동하여 상기 제 2 위치에 설정되도록 제어되는 것을 특징으로 하는
    부압 배력 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 시트 부재를 상기 제 1 위치에 설정하도록 가압하는 스프링이 설치되는 동시에, 상기 밸브 바디가 상기 진공 밸브 시트에 착석하는 방향으로 가압하는 밸브 스프링이 설치되며, 상기 밸브 시트 부재는, 상기 압력차가 스프링의 스프링 하중과 상기 밸브 스프링의 스프링 하중의 합 이하일 때는 이동하지 않고 상기 제 1 위치에 설정되며, 또한 상기 압력차가 스프링의 스프링 하중과 상기 밸브 스프링의 스프링 하중의 합보다 클 때는 이동하여 상기 제 2 위치에 설정되도록 제어되는 것을 특징으로 하는
    부압 배력 장치.
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