KR100771022B1 - 차량용 브레이크 부스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 브레이크 부스터에 관한 것으로, 그 목적은 밸브본체의 금형을 수정하지 않고 조절부재만 추가함으로써, 배력비와 jump-in-force 및 jump-in발생시기의 조절을 용이하게 하는 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터에 의하면 ; 리액션 디스크와 접하는 밸브본체의 면적이 조절부재에 의해 조정됨으로써, 밸브본체의 변경없이 조절부재를 통해 배력비와 jump-in force 및 jump-in 발생시기의 조절을 용이하게 하며, 밸브본체 및 콘트롤 플런저는 동일한 제품을 사용하여 밸브본체의 금형을 수정할 필요없이 가공품인 조절부재를 사용하므로 부품제조 비용을 절감시킬수 있는 작용효과가 있다.

Description

차량용 브레이크 부스터{Brake booster for automobile}

도 1 은 종래 차량용 부스터의 단면도이다.

도 2 는 본 발명에 따른 차량용 부스터를 보인 단면도이다.

도 3 은 도 2의 A부를 발췌하여 보인 확대도이다.

도 4 는 본 발명의 조절부재의 조절에 따른 도 2의 A부단면도이다.

도 5 는 본 발명에 따른 배력특성 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

40.. 입력축 50.. 출력축

51.. 리액션 디스크 60.. 밸브본체

70.. 콘트롤 플런저 80a,80b.. 조절부재

본 발명은 차량용 브레이크 부스터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸브본체의 금형을 변경하지 않고 조절부재를 추가함으로써 배력비 및 jump-in force를 손쉽게 가변시킬수 있도록 한 차량용 브레이크 부스터에 관한 것이다.

차량용 브레이크 부스터는 진공과 대기와의 기압차이를 이용하여 작은 힘으 로 큰 출력을 발생시키는 장치이며, 프론트셀에 마스터실린더가 결합되어 있어서 증폭된 힘을 통해 제동유압이 형성된다. 도 1은 이러한 기능을 하는 종래 차량용 브레이크 부스터를 보인것이다.

종래 차량용 브레이크 부스터는 도 1에 도시한 바와 같이, 프론트셀(1a)과 리어셀(1b)이 밀폐 결합된 케이싱(1)과, 이 케이싱(1) 내부를 프론트실(2a)(2b)과 리어실(2c)(2d)로 구획하는 센터플레이트(1c), 일단은 센터플레이트(1c)의 중심부를 미끄럼 가능하게 관통하며 타단은 리어셀(1b)의 개구된 중심부를 통해 외부로 돌출되게 장착되어 공기유입을 제어하는 밸브본체(6), 브레이크 페달(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 구획되며, 리어실(2c)(2d)은 리어다이아프램(3c)과 리어파워피스톤(3d)에 의해 리어정압실(2c)과 리어변압실(2d)로 구획된다.

밸브본체(6)는 일단부 외주에 프론트다이아프램(3a)과 프론트파워피스톤(3b) 및 리어다이아프램(3c)과 리어파워피스톤(3d), 그리고 센터플레이트(1c)가 결합되며, 공기흡입부(6c)가 형성된 타단부는 리어셀(1b)의 중심부를 관통하여 대기와 연통된다.

이러한 밸브본체(6)의 내부에는 정압실(2a)(2c)과 변압실(2b)(2d)을 연통하는 정압통로(6a) 및 대기와 변압실(2b)(2d)을 연통시키는 변압통로(6b)가 형성되 며, 입력축(4)의 단부와 결합되어 축방향으로 미끄럼운동하는 변지부(8)를 고정하는 제 1 콘트롤 플런저(7a)가 설치된다. 제 1 콘트롤 플런저(7a)의 선단에 소정간격 진퇴운동 가능하게 제 2 콘트롤 플런저(7b)가 설치된다. 그리고, 출력축(5)과 제 2 콘트롤 플런저(7b)의 선단 사이에는 단면적의 차이로 인해 작용받은 힘을 배가시켜 출력축에 전달하는 리액션디스크(5a)가 마련된다. 미설명부호 6d는 압력축(4)의 작동에 따라 공기의 유입을 제어하도록 밸브본체(6)내에 설치된 탄성재질의 포펫밸브로서, 포펫밸브(6d)에 의해 정압통로(6a)와 변압통로(6b)가 선택적으로 개폐된다.

다음에는 이와같이 구성된 종래 차량용 브레이크 부스터의 작동을 설명한다.

먼저, 운전자가 브레이크 페달을 밟지 않은 경우 각각의 정압실(2a)(2c)과 변압실(2b)(2d)은 부압원에 진공상태로 유지된다. 이러한 상태에서 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 입력축(4)이 전진하여 제 1 콘트롤플런저(7a)가 밀리게 되고, 이로인해 제 2 콘트롤플런저(7b)의 선단이 리액션디스크(5a)를 직접적으로 밀게된다. 아울러 콘트롤플런저(7a,7b)의 이동에 의해 변압통로(6b)가 외기와 연통됨으로써, 외부공기가 변압통로(6b)를 통해 각 변압실(2b)(2d)로 유입된다. 외부공기는 차압에 의해 순간적으로 유입됨으로써, 각각의 다이아프램(3a)(3c)과 동력피스톤(3b)(3d) 및 밸브본체(6)가 정압실(2a)(2c)측으로 밀리게 되고, 입력보다 증폭된 출력이 리액션디스크(5a)와 출력축(5)을 통해 마스터실린더어셈블리(미도시)로 전달되어 제동유압을 발생시킨다.

이때, 브레이크 페달을 통해 가해지는 압력과 기압차에 의해 얻어지는 출력 의 비는 리액션디스크(5a)와 직접 접하는 제 2 콘트롤플런저(7b)의 선단 면적과 밸브본체(6)의 접촉 면적 비로 결정되는데, 종래 부스터는 배력비를 결정하는 밸브본체(6)의 중심부면적과 제 2 콘트롤 플런저(7b)의 선단면적이 고정되어 있기 때문에, 입력이 상승하는 동안 출력 역시 일정한 비율로 증가한다.

따라서, 큰 배력비가 요구되는 대형차종과 상대적으로 작은 배력비가 요구되는 소형차종에 따라 브레이크 부스트에는 각각 다른 밸브본체(6)와 콘트롤플린저(7a,7b)가 소요됨으로써, 부품의 이원화로 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 밸브본체를 변경하지 않고도 리액션 디스크와 콘트롤플런저의 접하는 면적을 조정하여 배력비 및 jump-in-force를 손쉽게 가변시킬수 있는 차량용 브레이크 부스터를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

프론트셀과 리어셀이 밀폐 결합된 케이싱, 케이싱 내부를 정압실과 변압실로 구획하는 동력피스톤과 다이아프램, 일단외주에 동력피스톤과 다아아프램의 중심부가 밀폐 결합되며, 타단이 리어셀을 관통하여 대가와 연통된 밸브본체, 밸브본체의 일단 내부에 축방향으로 마련된 실린더홀에 진퇴운동 가능하게 설치되어 변압실로의 공기유입을 제어하는 제 1, 제 2 콘트롤 플런저, 일단이 제 1 콘트롤플런저에 결합되고 타단은 브레이크 패달과 연계된 입력축, 입력축이 전진하는 경우 동력피스톤과 다이아프램 변위의 힘을 전달받도록 밸브본체의 일단 중심부에 리액션 디스크를 개재하여 접하도록 배치된 출력축을 갖춘 차량용 부스터에 있어서,

상기 밸브본체의 중심부에 위치한 제 2 콘트롤 플런저의 양측에는 리액션 디스크와 상호 접하는 면적을 조정하여 배력비와 jump-in force를 가변시키기 위한 조절부재가 마련된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터는 프런트셀(11)과 리어셀(12)이 밀폐 결합된 케이싱(10), 케이싱(10)내부를 프론트실(21)(22)과 리어실(23)(24)로 구획하는 센터플레이트(13), 센터플레이트(13)의 중심부를 자유롭게 미끄러져 움직이도록 관통하여 배치되며 프론트실(21)(22)과 리어실(23)(24)로의 공기유입을 제어하는 밸브본체(60), 브레이크페달(미도시) 조작에 의해 밸브본체(60)를 작동시키는 입력축(40)과 배가된 힘을 전달받도록 고무재질의 리액션디스크(51)가 설치된 출력축(50)을 구비한다. 프론트실(21)(22)은 프론트셀(11)과 센터플레이트(13)사이의 공간에 형성되는데, 이것은 프론트다아아프램(31)과 프론트파워피스톤(32)에 의해 또다시 프론트정압실(21)과 프론트변압실(22)로 구획된다. 그리고 프론트정압실(21)내부에는 밸브본체를 복원시키는 복원스프링(14)이 설치되며, 프론트셀(11)의 외벽에는 프론트정압실(21)과 부압원을 연통시키는 진공연결관(15)이 장착된다. 또한 리어실(23)(24)은 센터플레이트(13)와 리어셀(12)사이 의 공간에 형성되며 이것 역시 리어다이아프램(33)과 리어파워피스톤(34)에 의해 리어정압실(23)과 리어변압실(24)로 나뉘어진다.

그리고, 밸브본체(60)는 다단으로 단차진 원통형상으로 마련되며, 일단 외주에 프론트다이아프램(31)과 프론트파워피스톤(32) 및 센터플레이트(13), 리어다이아프램(33)과 리어파워피스톤(34)의 중심부가 끼워져 결합되고, 공기흡입부(63)가 형성된 타단은 리어셀(12)의 중심부를 관통하여 외기와 연통된다.

또한, 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 실린더홀(66)이 형성되어있다. 실린더홀(66)에는 입력축(40)의 단부와 연계되어 축방향으로 미끄럼운동하는 변지부와 결합되어 있는 제 1 콘트롤플런저(70a)가 설치되며, 밸브본체(60) 내부에는 입력축(40)의 작동에 의해 공기의 유입을 실질적으로 제어하는 탄성재질의 포펫밸브(64)가 설치된다.

또한, 포펫밸브(64)와 조합하여 진공밸브기능을 수행하도록 밸브본체(60) 내주에는 제 1 밸브시트부(65)가 마련되어 있어서, 포펫밸브(64)선단이 제 1 밸브시트부(65)에 안착되면 정압통로(61)는 폐쇄되게된다. 그리고, 포펫밸브(64)와 조합하여 에어밸브기능을 수행하도록 제 1 콘트롤플런저(70a)의 후단부에는 제 2 밸브시트부(71)가 마련되어 있어서, 포펫밸브(64)선단이 제 2 밸브시트부(71)에 안착되면 외기가 변압실(22)(24)로 유입되는 것이 차단되게 된다.

이러한 제 1 콘트롤플런저(70a)와 제 1 콘트롤플런저(70a)의 선단에 소정간격 진퇴운동 가능하게 설치된 제 2 콘트롤플런저(70b) 사이에는 이들 중심부를 관 통하는 변지형이 마련된다.

이러한 차량용 디스크 브레이크에 있어서, 제 2 콘트롤플런저(70b)의 양측에 조절부재(80a,80b)가 리액션 디스크(51)와 상호 접하게 마련된다. 이의 상세한 구조는 다음과 같다.

도 3를 참조하면, 밸브본체(60)의 일단 중심부, 즉 실린더홀(66)의 개방부가 마련되어 있다.

그리고, 조절부재(80a,80b)는 실린더홀(66)의 밸브본체(60)와 접하게 설치되는데, 상기 조절부재(80a,80b)는 링형의 지환부와 상기 지환부의 내주면에 일체로 돌출이 형성되어 상기 밸브본체(60)에 부착이 용이한 돌출부가 마련되어 있다.

그리고, 상기 조절부재는 판부분의 두께(A)와 돌출부의 두께(B)의 조절이 용이하여, 이로인해 상기 조절부재(80a,80b)의 지환부의 두께(A)를 조절하여 jump-in force를 조절할수 있으며, 상기 조절부재(80a,80b)의 돌출부의 두께(B)를 조절하여 리액션 디스크(51)와 접하는 제 2 콘트롤플런저와의 면적조절이 가능하여 배력비를 조절할 수 있게 된다. (도 3, 4 참조)

다음에는 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터의 작용 및 효과를 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터가 장착된 자동차에서 운전자가 브레이크 패달을 약간 밟아 입력축(40)이 전진하며, 도 5에 도시한 바와 같이 제 2 콘트롤 플런저(70b)가 리액션 디스크(51)측으로 밀림으로써, 제 2 시트밸브시트부(71)와 포펫밸브(64)가 이격되어 정압실(21)(23)과 변압실(22)(24)의 연통은 차단됨과 동시에 공기흡입부(63)와 변압통로(62)를 거쳐 외부공기가 진공상태의 각 변압실(22)(24)로 유입된다.

이에 따라, 기압차에 의해 작동 가능한 프론트다이아프램(31)과 프론트파워피스톤(32)및 리어다이아프램(33)과 리어파워피스톤(34)이 밸브본체(60)와 함께 출력축(50)으로 밀리게 됨으로써, 출력이 리액션 디스크(51)와 출력축(50)을 통해 마스터실린더 어셈블리(미도시)로 전달되어 제동압력을 발생시킨다. 이때 출력은 입력축(40)을 통한 입력이 사실상 동일함에도 불구하고 극적으로 증가한다. 이러한 현상을 통상적으로 점프인효과라 하며(도5의 H₀구간), 리액션 디스크(51)와 제 2 콘트롤플런저(70b) 선단과의 간극이 여전히 존재함으로써, 리액션 디스크(51)의 반력은 입력축(40)에 전달되지 않는다.

그리고, 브레이크 패달을 좀더 밟게 되면, 각 정압실(21)(23)과 변압실(22)(24)간의 압력차가 더욱 커지면, 조절부재(80a,80b)와 제 2 콘트롤 플런저(70b)를 통해 리액션 디스크(51)에 작용하는 압력도 같이 커진다. 이로인해 리액션 디스크(51)는 더욱 압축 변형되면서 제 2 콘트롤 플런저(70b)와 조절부재(80a,80b)의 선단과 접합으로써, 리액션 디스크(51)의 반력 일부가 제 2 콘트롤 플런저(70b)를 통해 입력축(40)측으로 전달된다.

결국, 리액션 디스크(51)는 제 2 콘트롤 플런저(70b)와 조절부재(80a,80b)로부터 전달되는 두개의 힘이 작용하게 된다. 따라서, 운전자가 가한 힘과 기압차에 의해서 증폭된 힘의 비는 리액션 디스크(51)와 맞닿아 여기에 압력을 가하는 제 2 콘트롤 플런저(70b)와 조절부재(80a,80b)에 의해 출력이 발생된다.(도5의 H₁-H₂구간)

계속하여 브레이크 페달을 더 깊게 밟으면, 정압실(21)(23)과 변압실(22)(24)간의 압력차가 더욱 커지면서 리액션 디스크(51)에 작용하는 압력도 같이 커짐으로, 리액션 디스크(51)의 반력으로 인해 제 2 콘트롤플런저(70b)는 제 1 콘트롤플런저(70a)쪽으로 밀리게 된다. 이때, 초기보다는 배력비가 급격하게 상승하는 제 2 점프인 효과가 발생된다(도5의 H₂-H₃구간)

브레이크 페달을 계속 밟으면 변압실(22)(24)내의 압력은 대기압화 되어 각 다이아프램(31)(33)에 걸쳐 더 이상의 압력차는 만들어지지 않는다. 따라서 운전자가 브레이크 페달을 밟는 힘에 의한 배력효과는 상실되고, 이때의 배력은 운전자가 브레이크 패달을 밟는 힘이 그대로 전달되는 것에 의해 형성되는데, 이것이 도 5의H₃-H₄ 구간이다.

그리고, 운전자가 브레이크 페달에서 발을 떼면, 프런트정압실(21)에 설치된 리턴스프링(14)에 의해 제 2 콘트롤플런저(70b)와 입력축(40)이 다시 복원됨과 동시에 포펫밸브(64)는 제 2 밸브시트부(71)에 의해 밀려 제 1 밸브시트부(65)에서 분리되고, 공기의 유입을 방지하는 에어밸브 역할을 수행한다. 또한 포펫밸브(64)가 제 1 밸브시트부(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 진공상태 로 되어 브레이크 부스터의 초기상태로 된다.

이와 같이 부스터에서 형성되는 배력비는 리액션 디스크(51)와 제 2 콘트롤플런저(70b) 및 조절부재(80a,80b)가 접하는 면적비로 결정된다. 이에 따라 조절부재(80a,80b)의 판부분의 두께(A)와 돌출부의 두께(B)를 조절하여 교체설치하면 동일한 밸브본체를 적용하여도 배력비가 다르게 발생한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 부스터에 의하면, 리액션 디스크와 접하는 밸브본체의 일단부 면적이 조절부재에 의해 조정됨으로써, 밸브본체의 변경없이 조절부재를 통해 배력비와 jump-in force를 가변시킬수 있다. 이에 따라 동일한 밸브본체에서 조절부재만 변경하여 모든 사양에 대해 알맞게 배력비를 가변시킬수 있으며, 이로 인해 밸브본체의 부품제조비용을 절감시킬수 있는 작용효과가 있다.

Claims (3)

1. 프론트셀과 리어셀이 밀폐 결합된 케이싱, 케이싱 내부를 정압실과 변압실로 구획하는 동력피스톤과 다이아프램, 일단외주에 동력피스톤과 다아아프램의 중심부가 밀폐 결합되며, 타단이 리어셀을 관통하여 대가와 연통된 밸브본체, 밸브본체의 일단 내부에 축방향으로 마련된 실린더홀에 진퇴운동 가능하게 설치되어 변압실로의 공기유입을 제어하는 제 1, 제 2 콘트롤플런저, 제 1 콘트롤플런저의 선단에 소정간격 진퇴운동 가능하게 설치된 제 2 콘트롤플런저, 일단이 제 1 콘트롤플런저에 결합되고 타단은 브레이크 패달과 연계된 입력축, 입력축이 전진하는 경우 동력피스톤과 다이아프램 변위의 힘을 전달받도록 밸브본체의 일단 중심부에 리액션 디스크를 개재하여 접하도록 배치된 출력축을 갖춘 차량용 부스터에 있어서,

   상기 밸브본체의 일단 중심부에는 상기 리액션 디스크와 상호 접하는 면적을 조정하여 배력비와 jump-in force 및 jump-in발생시기의 조절을 용이하게 하는 조절부재가 착탈가능하게 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 밸브본체의 중심부에 마련된 실린더홀의 개방부에는 상기 밸브본체와 접하도록 상기 조절부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 조절부재는 상기 실린더 홀의 밸브본체 선단에 부착되는 링모양의 지환부와, 상기 지환부의 내주면으로부터 돌출이 형성되어 상기 실린더홀의 밸브본체에 설치가 용이하게 하는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.

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