KR100881996B1

KR100881996B1 - 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브

Info

Publication number: KR100881996B1
Application number: KR1020070116346A
Authority: KR
Inventors: 신수식; 양두승; 김경식
Original assignee: 신진정밀(주)
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2009-02-05

Abstract

본 발명은 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마스터챔버가 구비된 마스터실린더블록에 부스터챔버와 드레인챔버가 구비된 브레이크블록을 연설하여 외형을 갖추고, 운전자가 브레이크 작동을 위해 브레이크 페달을 밟아 푸쉬로드를 전진시키는 경우 브레이크 작동에 소요되는 운전자의 힘을 경감시키고자 압유를 부스터챔버로 유입시켜 피스톤이 전진되도록 도와주는 유압 부스터 타입 브레이크 밸브를 구성함에 있어서 상기 브레이크블록에 컨트롤챔버를 구비하고 상기 컨트롤챔버에 인입포트로부터 유입되어 부스터유로로 유통되는 압유의 유량조절이 가능한 플로우컨트롤밸브와 브레이크 밸브의 한계 압력의 조절이 가능한 릴리프밸브를 일체로 구비한 컨트롤밸브를 구비토록 하여 콤팩트하면서도 브레이크 밸브 자체에서 플로우 컨트롤이 가능토록 한 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브에 관한 것이다.

본 발명에 따른 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브는, 일단은 브레이크 작동을 위한 브레이크실린더에 연통되고, 내부에 오일탱크로부터 공급되는 브레이크오일을 수용하는 마스터챔버가 구비된 마스터실린더블록과; 압유가 유입되는 인입포트와, 압유가 방출되는 출구포트와, 상기 인입포트에 유량제어오리피스가 형성된 부스터유로에 의해 연통되고 상기 출구포트에 드레인유로에 의해 연통되는 브레이크챔버와, 전단부는 상기 인입포트와 연통되고 중간부는 상기 출구포트와 연통되며 후단부는 상기 부스터유로와 제1릴리프유로에 의해 연통되는 컨트롤챔버가 구비되어 상기 브레이크챔버의 일단이 상기 마스터챔버의 타단에 연통되도록 일단이 상기 마스터실린더블록의 타단에 연설되는 브레이크블록과; 상기 브레이크챔버 및 상기 마스터챔버의 내부에서 전후방향으로 왕복동이 가능하되, 상기 브레이크챔버가 상기 부스터유로에 연통되는 부스터챔버와 상기 드레인유로에 연통되는 드레인챔버로 분할되도록 상기 브레이크챔버의 내주연에 밀착되는 부스터피스톤과, 상기 마스터챔버가 상기 드레인챔버와 연통차단되도록 상기 마스터챔버의 내주연에 밀착되고 전진되며 상기 마스터챔버의 내부에 수용된 브레이크오일을 상기 브레이크실린더로 압출하는 마스터피스톤과, 상기 부스터피스톤과 상기 마스터피스톤을 상호 연결하는 연결로드가 구비되고, 상기 부스터챔버와 상기 드레인챔버를 연통하는 바이패스유로가 형성된 피스톤과; 상기 브레이크챔버 내부에 상기 피스톤을 후방으로 가압하는 피스톤복귀스프링과; 상기 브레이크블록의 타단에 상기 피스톤과 일직선을 이루도록 삽입되어 전후방향으로 왕복동이 가능하되, 전진되는 경우 선단이 상기 피스톤과 밀착되며 상기 바이패스유로의 차단이 가능한 형상을 갖는 푸쉬로드와; 상기 컨트롤챔버의 내주연에 밀착되어 상기 인입포트에서 상기 컨트롤챔버의 전단부로 유입되는 압유의 유량에 따라 진퇴되며 상기 인입포트와 상기 출구포트가 연통 및 연통차단되도록 하는 플로우컨트롤밸브와, 상기 제1릴리프유로에서 상기 컨트롤챔버의 후단부로 유입되는 압유의 압력에 따라 진퇴되며 상기 제1릴리프유로와 상기 출구포트가 연통 및 연통차단되도록 하는 릴리프밸브가 구비된 컨트롤밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

브레이크, 부스터, 컨트롤밸브, 플로우컨트롤밸브, 릴리프밸브

Description

플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브{HYDRAULIC BOOSTER TYPE BRAKE VALVE ENABLING FLOW CONTROL}

일반적으로 주행 또는 구동을 행하는 모든 차량에는 그 차량을 정지시키거나 또는 속도를 제어하기 위한 브레이크 장치가 제공되어 있으며, 이 같은 브레이크 장치는 대부분 운전자가 브레이크페달을 조작함으로 인해 작동된다.

브레이크를 작동시키기 위하여는 운전자가 브레이크페달을 조작하였을 때 브레이크실린더로 브레이크오일을 공급해주는 중간장치인 브레이크 밸브가 필요하게 되는데, 최근에는 운전자가 브레이크페달을 조작하는데 소요되는 힘을 경감시키고자 부스터파트를 둔 부스터 타입 브레이크 밸브가 널리 이용되고 있는 추세에 있다.

브레이크 밸브의 부스터파트의 작동방식에 있어서는 공압 또는 유압을 이용하게 되는데, 승용차 같은 경우는 부스터파트를 엔진 흡기 매니폴드와 연결하여 진공상태를 유지토록 하여 대기압과의 압력차를 이용하는 방식을 취하고 있고, 트럭 같은 경우는 별도의 에어펌프를 구비하여 부스터파트를 에어펌프와 연결하는 방식을 취하고 있으며, 작업을 위한 압유펌프가 구비되어 있는 지게차와 같은 산업용 차량의 경우는 부스터파트를 압유펌프와 연결하는 방식을 취하고 있다.

본 발명은 부스터파트를 압유펌프와 연결하는 유압 부스터 타입 브레이크 밸브에 관한 것이다.

한편, 유압 부스터 타입 브레이크 밸브의 작동을 개략적으로 설명하면 운전자가 브레이크페달을 밟지 않은 상태에서는 압유펌프로부터 송출되는 압유가 유입되는 인입포트와, 부스터챔버와, 드레인챔버와, 압유가 방출되는 출구포트가 모두 연통되어 있어 피스톤은 아무런 압력을 받지 않아 정지하여 있고, 그에 따라 마스터챔버 내에 수용되어 있는 브레이크 오일은 브레이크실린더로 공급되지 않게 된다.

운전자가 브레이크페달을 밟게 되면 부스터챔버와 드레인챔버 상호간에는 점차적으로 연통이 차단되게 되면서 인입포트와 연통된 부스터챔버에는 압력이 걸리게 되고 이러한 압력은 피스톤을 전진시키게 된다. 피스톤이 전진되면서 마스터챔버 내에 수용되어 있는 브레이크 오일은 브레이크실린더로 압출되게 되고 브레이크가 작동되게 되는 것이다.

하지만, 상기와 같은 종래의 유압 부스터 타입 브레이크 밸브는 압유펌프에서 송출되는 압유의 유량 및 압력을 브레이크 밸브에 필요한 정도의 유량 및 압력으로 조절하는 수단이 내재되어 있지 않아, 압유펌프에 직접 브레이크 밸브를 연결하는 경우에는 압유펌프에서 송출되는 압유의 증대시 유량이 전량 브레이크 밸브의 부스터파트로 유입되고 이로 인해 부스터챔버에 압력이 형성됨으로써 부스터피스톤 및 마스터피스톤이 작동되어 사용자가 브레이크 페달을 밟지 않았음에도 불구하고 브레이크가 작동되는 소위 '드레그 현상'이 발생될 우려가 있었다. 상기의 '드레그 현상'은 브레이크의 과열 및 파손을 유발할 수 있는 요인이 된다.

상기의 '드레그 현상'을 방지하기 위해서는 압유펌프와 브레이크 밸브 사이에 브레이크 밸브로 유입되는 압유의 유량을 적절히 조절하기 위한 컨트롤밸브를 별도로 구비해야 하고, 또한 유량조절을 위한 상기의 컨트롤밸브와는 별도로 브레이크 밸브의 한계압력을 조절하기 위한 릴리프밸브를 설치해야 하는 불편함이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 인지하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은 운전자가 브레이크 작동을 위해 푸쉬로드를 전진시키는 경우 브레이크 작동에 소요되는 힘을 경감시키고자 압유를 부스터챔버로 유입시켜 피스톤이 전진되도록 도와주는 유압 부스터 타입 브레이크 밸브를 구성함에 있어서 브레이크블록에 컨트롤챔버를 구비하고 상기 컨트롤챔버에 인입포트로부터 유입되어 부스터유로로 유통되는 압유의 유량조절이 가능한 플로우컨트롤밸브와 브레이크 밸브의 한계 압력의 조절이 가능한 릴리프밸브를 일체로 구비한 컨트롤밸브를 구비토록 하여 콤팩트하면서도 브레이크 밸브 자체에서 플로우 컨트롤이 가능토록 하는 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하고자 본 발명에 따른 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브는, 일단은 브레이크 작동을 위한 브레이크실린더에 연통되고, 내부에 오일탱크로부터 공급되는 브레이크오일을 수용하는 마스터챔버가 구비된 마스터실린더블록과; 압유가 유입되는 인입포트와, 압유가 방출되는 출구포트와, 상기 인입포트에 유량제어오리피스가 형성된 부스터유로에 의해 연통되고 상기 출구포트에 드레인유로에 의해 연통되는 브레이크챔버와, 전단부는 상기 인입포트와 연통되고 중간부는 상기 출구포트와 연통되며 후단부는 상기 부스터유로와 제1릴리프유로에 의해 연통되는 컨트롤챔버가 구비되어 상기 브레이크챔버의 일단이 상기 마스터챔버의 타단에 연통되도록 일단이 상기 마스터실린더블록의 타단에 연설되는 브레이크블록과; 상기 브레이크챔버 및 상기 마스터챔버의 내부에서 전후방향으로 왕복동이 가능하되, 상기 브레이크챔버가 상기 부스터유로에 연통되는 부스터챔버와 상기 드레인유로에 연통되는 드레인챔버로 분할되도록 상기 브레이크챔버의 내주연에 밀착되는 부스터피스톤과, 상기 마스터챔버가 상기 드레인챔버와 연통차단되도록 상기 마스터챔버의 내주연에 밀착되고 전진되며 상기 마스터챔버의 내부에 수용된 브레이크오일을 상기 브레이크실린더로 압출하는 마스터피스톤과, 상기 부스터피스톤과 상기 마스터피스톤을 상호 연결하는 연결로드가 구비되고, 상기 부스터챔버와 상기 드레인챔버를 연통하는 바이패스유로가 형성된 피스톤과; 상기 브레이크챔버 내부에 상기 피스톤을 후방으로 가압하는 피스톤복귀스프링과; 상기 브레이크블록의 타단에 상기 피스톤과 일직선을 이루도록 삽입되어 전후방향으로 왕복동이 가능하되, 전진되는 경우 선단이 상기 피스톤과 밀착되며 상기 바이패스유로의 차단이 가능한 형상을 갖는 푸쉬로드와; 상기 컨트롤챔버의 내주연에 밀착되어 상기 인입포트에서 상기 컨트롤챔버의 전단부로 유입되는 압유의 유량에 따라 진퇴되며 상기 인입포트와 상기 출구포트가 연통 및 연통차단되도록 하는 플로우컨트롤밸브와, 상기 제1릴리프유로에서 상기 컨트롤챔버의 후단부로 유입되는 압유의 압력에 따라 진퇴되며 상기 제1릴리프유로와 상기 출구포트가 연통 및 연통차단되도록 하는 릴리프밸브가 구비된 컨트롤밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브는, 상기 플로우컨트롤밸브는, 상기 컨트롤챔버의 내주연에 밀착되어 진퇴되며 상기 인입포트가 상기 출구포트와 연통 및 연통차단되도록 하되 내부에 상기 컨트롤챔버의 후단부와 제2릴리프유로에 의해 연통되고 상기 출구포트와 제3릴리프유로에 의해 연통되는 릴리프챔버가 형성된 플로우컨트롤밸브몸체와, 상기 인입포트에서 상기 컨트롤챔버의 전단부로 유입되는 압유의 유입방향과 반대방향으로 상기 플로우컨트롤밸브몸체를 가압하는 플로우컨트롤스프링이 구비되고, 상기 릴리프밸브는, 상기 릴리프챔버 내부에서 진퇴되며 상기 릴리프챔버가 상기 제2릴리프유로와 연통 및 연통차단되도록 하는 릴리프밸브몸체와, 상기 컨트롤챔버의 후단부에서 상기 제2릴리프유로로 유입되는 압유의 유입방향과 반대방향으로 상기 릴리프밸브몸체를 가압하는 릴리프스프링이 구비된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브는 압유펌프로부터 송출되는 압유가 유입되는 부스터챔버를 구비하여 운전자가 브레이크 작동을 위해 푸쉬로드를 전진시키는 경우 피스톤이 푸쉬로드는 물론 압유에 의해서도 전진되도록 하여 브레이크 작동에 소요되는 힘을 경감시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브는 브레이크 블록에 컨트롤챔버를 구비하고, 상기 컨트롤챔버에 인입포트로부터 유입되어 부스터유로로 유통되는 압유의 유량조절이 가능한 플로우컨트롤밸브와, 브레이크 밸브의 한계 압력 조절이 가능한 릴리프밸브를 동시에 구비한 컨트롤 밸브를 구비토록 하여 별도의 장치없이 압유펌프와 브레이크 밸브의 직접 연결이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브는 컨트롤밸브를 플로우컨트롤밸브와 릴리프밸브로 구성하되, 상기 플로우컨트롤밸브 내부에 릴리프챔버를 형성하고 상기 릴리프챔버에 상기 릴리프밸브가 구비되도록하여 플로우 컨트롤이 가능하면서도 콤팩트하게 브레이크 밸브를 제작할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브의 회로도 및 단면도이고, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 압유의 유통경로도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브는 마스터실린더블록(10)과, 브레이크블록(20)과, 피스톤(30)과, 피스톤복귀스프링(40)과, 푸쉬로드(50)와, 컨트롤밸브(60)를 포함하여 구성된다.

상기 마스터실린더블록(10)은 일단은 브레이크 작동을 위한 브레이크실린더(B)에 연통되고, 내부에 오일탱크(R)로부터 공급되는 브레이크오일을 수용하는 마스터챔버(11)가 구비되어 있다.

상기 마스터챔버(11)에는 후술할 피스톤(30)의 마스터피스톤(32)이 그 내주연에 밀착되어 전후방향으로 왕복동하게 되고, 상기 피스톤(30)이 전진되는 경우에는 그 내부에 수용된 브레이크오일이 상기 브레이크실린더(B)로 압출되게 되는 것이다.

한편, 오일탱크(R)와 상기 마스터챔버(11)는 브레이크오일유입구(12)에 의해 연통되어 있는데, 상기 브레이크오일유입구(12)의 형상은 도 2에 도시된 바와 같이 오리피스 형상으로 형성함이 바람직하다.

피스톤(30)이 전진하였다가 후진하면 상기 마스터챔버(11)의 압력은 강하되고, 상기 마스터챔버(11)와 상기 브레이크오일유입구(12)가 연통되어 상기 마스터챔버(11) 내부로 브레이크오일이 유입되게 된다. 한편, 피스톤(30)이 전진하는 경우에는 마스터피스톤(32)의 외주연이 상기 브레이크오일유입구(12)를 막아 상기 마스터챔버(11)와 상기 브레이크오일유입구(12)의 연통은 차단되게 된다.

또한, 상기 마스터챔버(11)에는 에어방출구(13)를 구비하여 상기 마스터챔버(11) 내의 공기를 강제로 빼낼 수 있도록 한다.

또한, 상기 브레이크오일유입구(12)와 상기 에어방출구(13) 상호간을 연통하되 그 중간에는 상기 브레이크오일유입구(12)에서 상기 에어방출구(13) 방향으로만 브레이크오일의 유통이 가능토록 하는 브레이크오일체크밸브(14)를 구비한다. 즉, 상기 마스터챔버(11) 내에 충분한 브레이크오일이 충진되어 있지 않은 경우 피스톤(30)이 전진하였다가 후진할 때 상기 마스터챔버(11)의 압력은 급격히 강하되게 되는데 이 경우 오일탱크(R)의 브레이크오일이 상기 브레이크오일체크밸브(14)를 통과하여 상기 마스터챔버(11) 내부로 흘러들어가도록 하기 위함이다.

상기 브레이크 블록(20)은, 일단이 상기 마스터실린더블록(10)의 타단에 연설됨으로써 상기 마스터실린더블록(10)과 함께 본 발명의 일실시예에 따른 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브의 외형을 형성하게 되는데 인입포트(P)와, 출구포트(T)와, 브레이크챔버(21)와, 컨트롤챔버(22)가 구비되어 있다.

상기 인입포트(P)는 압유펌프(미도시)로부터 송출되는 압유가 유입되는 포트이고, 상기 출구포트(T)는 압유가 방출되는 포트이다.

도 3a 내지 도 3c에서는 본 발명의 일실시예에 따른 압유의 유통경로를 도시하였는데, 도면을 참조하여 상기 인입포트(P)로 유입되는 압유가 상기 출구포트(T)로 방출되는 경로를 살펴보면, 첫번째 유통경로로 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 인입포트(P)로 유입되는 압유의 유량이 소정 이상인 경우 플로우컨트롤밸브(61)가 밀리면서 상기 출구포트(T)로 방출되는 경로가 있고, 두번째 유통경로로 도 3b에 도시된 바와 같이 바이패스유로(L30)가 차단되어 상기 인입포트(P)에서 상기 부스터유로(L211)로 유통되는 압유의 압력이 소정 이상인 경우 릴리프밸브(62)가 밀리면서 상기 출구포트(T)로 방출되는 경로가 있으며, 세번째 유통경로로 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 인입포트(P)에서 부스터유로(L211), 부스터챔버(21), 바이패스유로(L30), 드레인챔버(212), 드레인유로(L212)를 순차적으로 통과하여 상기 출구포트(T)로 방출되는 경로가 있다.

물론, 압유는 상기한 첫번째 및 두번째 유통경로 또는 첫번째 및 세번째 유통경로로 동시에 유통될 수 있다. 하지만, 두번째 및 세번째 유통경로로 동시에 유 통되는 경우는 원칙적으로 발생되지 않는다.

한편, 상기 인입포트(P)로의 유입되는 압유의 유량이 많아져서 상기 첫번째 경로를 통해 상기 출구포트(T)로 방출되는 압유가 증가하게 되는 경우 상기 세번째 경로를 통해서도 동일한 상기 출구포트(T)로 압유를 방출하게 되면 브레이크 밸브의 압력상승을 유발할 가능성이 있기 때문에 필요에 따라서 브레이크 밸브의 압력상승을 방지하기 위하여 상기 세번째 경로는 상기 출구포트(T)와는 다른 별도의 출구포트(미도시)를 형성하여 방출하는 경우도 상정할 수 있다 할 것이다.

상기 브레이크챔버(21)는 브레이크챔버(21)의 내주연에 밀착되는 부스터피스톤(31)에 의해 부스터챔버(211)와, 드레인챔버(212)로 분할되는데, 상기 부스터챔버(211)는 상기 인입포트(P)에 유량제어오리피스(L211a)가 형성된 부스터유로(L211)에 의해 연통되고, 상기 드레인챔버(212)는 상기 출구포트(T)에 드레인유로에 의해 연통된다.

즉, 피스톤(30)이 전후방향으로 왕복동하게 됨에 따라 상기 부스터챔버(211)와 상기 드레인챔버(212) 상호간에는 그 체적이 상관적으로 변화하게 된다.

상기 컨트롤챔버(22)는 전단부는 상기 인입포트(P)와 연통되고, 중간부는 상기 출구포트(T)와 연통되며, 후단부는 상기 부스터유로(L211)와 제1릴리프유로(L22)에 의해 연통되어 있다.

상기 컨트롤챔버(22)에 후술할 컨트롤밸브(60)가 장착됨으로써 상기 인입포트(P)로 유입되어 부스터유로(L211)로 유통되는 압유의 유량을 조절할 수 있고, 브레이크 밸브의 한계 압력을 동시에 조절할 수 있게 되는 것이다.

상기 피스톤(30)은 상기 브레이크챔버(21) 및 상기 마스터챔버(11)의 내부에서 전후방향으로 왕복동하되, 푸쉬로드(50)의 미는 힘 및 상기 부스터챔버(211)로 유입되는 압유의 압력을 받아 전진되거나, 전진에 의해 상기 마스터챔버(11)에 수용된 브레이크오일을 상기 브레이크실린더로 압출하는 역할을 하는 것으로 부스터피스톤(31)과, 마스터피스톤(32)과, 연결로드(33)와, 바이패스유로(L30)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 부스터피스톤(31)은 상기 브레이크챔버(21)가 상기 부스터유로(L211)에 연통되는 부스터챔버(211)와 상기 드레인유로(L212)에 연통되는 드레인챔버(212)로 분할되도록 상기 브레이크챔버(21)의 내주연에 밀착되어 구비된다.

즉, 상기 부스터피스톤(31)의 일측면은 푸쉬로드(50)에 의해 바이패스유로(L30)가 차단되었을 경우 푸쉬로드(50)의 미는 힘 및 상기 부스터유로(L211)를 통해 상기 부스터챔버(211)로 인입되는 압유의 압력을 받아 상기 피스톤(30)이 전진되도록 하고, 상기 부스터피스톤(31)의 타측면은 전진되면서 상기 드레인챔버(212)에 수용되어 있는 압유를 상기 드레인유로(L212)를 통해 상기 출구포트(T)로 방출하게 되는 것이다.

상기와 같은 구조에 의하여 운전자의 브레이크 작동에 소요되는 힘을 경감시킬 수 있게 되는데, 즉, 운전자가 상기 푸쉬로드(50)를 전진시키는 힘을 F1이라고 하고, 상기 피스톤(30)이 전진되는 힘을 F2라고 할 때 F1〈F2의 관계가 되도록 하여 F1의 힘으로도 F2의 출력을 얻을 수 있게 되는 것이다.

보다 상세히 F1과 F2의 관계를 살펴보면, 상기 부스터유로(L211)를 통해 상 기 부스터챔버(211)로 인입되어 상기 부스터피스톤(31)의 일측면에 작용하는 압유의 압력을 P1라고하고, 상기 부스터피스톤(31)의 유효단면적을 A1이라고 하였을때, 아래와 같은 수학식 1이 성립된다.

F2 = F1 + P1×A1

즉, 상기 피스톤(30)이 전진되는 힘(F2)은, 운전자가 상기 푸쉬로드(50)를 전진시키는 힘(F1)에 추가로 상기 부스터챔버(211)로 인입되어 상기 부스터피스톤(31)의 일측면에 작용하는 압유의 압력(P1)에 상기 부스터피스톤(31)의 유효단면적(A1)을 곱한 값이 되어, 운전자는 F1의 힘으로 F2의 출력을 얻을 수 있게 되어 브레이크 작동에 소요되는 힘을 경감시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 부스터피스톤(31)에는 상기 드레인챔버(212)에 수용되어 있는 압유가 상기 부스터챔버(211) 방향으로만 흐를 수 있도록 하는 압유체크밸브(311)가 구비되어 있다.

상기 압유체크밸브(311)는 압유펌프가 작동되지 않는 매뉴얼모드 즉 차량의 시동이 꺼진 상태에서도 브레이크를 작동시킬 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 운전자가 브레이크 페달을 밟아 푸쉬로드(50)와 함께 상기 피스톤(30)을 전진시키는 경우에 상기 부스터챔버(211)는 그 체적이 늘어나면서 압력이 강하하게 되어 운전자가 푸쉬로드(50)를 전진시키는 데에 더욱 많은 힘을 필요로 하게 되는데, 이 경우 상기 드레인챔버(212)에 수용되어 있는 압유가 상기 부스터챔버(211)로 흘러들어 올 수 있도록 하여 상기 부스터챔버(211)와 상기 드레인챔버(212) 상호간에 압력차 를 없애 운전자가 매뉴얼모드에서도 브레이크를 작동시킬 수 있도록 하는 것이다.

상기 마스터피스톤(32)은 상기 부스터피스톤(31)과 연결로드(33)로 연결되어 상기 마스터챔버(11)가 상기 드레인챔버(212)와 연통차단되도록 상기 마스터챔버(11)의 내주연에 밀착되고 전진되며 상기 마스터챔버(11)의 내부에 수용된 브레이크오일을 상기 브레이크실린더(B)로 압출하게 된다.

즉, 상기 마스터피스톤(32)은 연결로드(33)에 의해 상기 부스터피스톤(31)과 일체로 전후방향으로 왕복동하고, 상기 부스터피스톤(31)이 전진되는 경우 함께 전진되며 상기 마스터챔버(11)의 내부에 수용된 브레이크오일을 상기 브레이크실린더(B)로 압출하면서 브레이크를 작동하게 되는 것이다.

한편, 상기 마스터피스톤(32)의 유효단면적을 A2라고 하였을 때, 상기 브레이크실린더(B)로 압출되는 브레이크오일의 압력 P2는 아래와 같은 수학식 2가 성립하게 된다.

P2 = F2 / A2 = (F1 + P1×A1) / A2

즉, 상기 브레이크실린더(B)로 압출되는 브레이크오일의 압력(P2)은 상기 수학식 1에서 얻어지는 상기 피스톤(30)이 전진되는 힘(F2)을 상기 마스터피스톤(32)의 유효단면적(A2)으로 나눈 값이 되어, 부스터파트가 구비되지 않는 브레이크밸브의 브레이크압인 F1/A2에 비하여 추가로 (P1×A1)/A2의 브레이크압을 얻을 수 있게 되는 것이다.

상기 연결로드(33)는 상기 부스터피스톤(31)과 상기 마스터피스톤(32)이 일 체로 동작할 수 있도록 상기 부스터피스톤(31)과 상기 마스터피스톤(32)을 상호 연결하도록 구비되어 있다.

상기 바이패스유로(L30)는 브레이크에 아무런 동작도 행하여 지지 않는 중립상태인 경우 상기 부스터챔버(211)로 유입되는 압유가 상기 부스터피스톤(31)을 가압하지 않도록 상기 부스터챔버(211)와 상기 드레인챔버(212)를 연통하도록 형성되어 있다.

즉, 상기와 같은 중립상태에서는 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 인입포트(P)로 유입되는 압유가 부스터유로(L211), 부스터챔버(21), 바이패스유로(L30), 드레인챔버(212), 드레인유로(L212)를 순차적으로 통과하여 상기 출구포트(T)로 방출되게 되는 것이다.

본 발명의 일실시예에서는 상기 바이패스유로(L30)가 상기 부스터피스톤(31)의 중앙부를 관통하고 상기 연결로드(33) 상에서 상기 드레인챔버(212)와 연통되도록 형성되었다.

상기 바이패스유로(L30)는 푸쉬로드(50)에 의해 개폐됨으로써 상기 부스터챔버(211)에서 상기 드레인챔버(212) 방향으로 흐르는 압유의 양을 조절하거나 압유를 차단할 수 있게 된다.

상기 피스톤복귀스프링(40)은 상기 브레이크챔버(21) 내부에 상기 피스톤(30)을 후방으로 가압하도록 구비되어 있다.

본 발명의 일실시예에서는 상기 피스톤복귀스프링(40)이 상기 드레인챔버(212) 내부의 상기 연결로드(33)를 감싸며 구비되도록 하여 상기 푸쉬로드(50)에 의해 전진된 상기 피스톤(30)을 후방으로 복귀시키도록 구성하였다.

상기 푸쉬로드(50)는 상기 브레이크블록(20)의 타단에 상기 피스톤(30)과 일직선을 이루도록 삽입되어 전후방향으로 왕복동이 가능하되, 전진되는 경우 선단이 상기 피스톤(30)과 밀착되며 상기 바이패스유로(L30)의 차단이 가능한 형상을 갖고 있다.

즉, 상기 푸쉬로드(50)는 브레이크페달(미도시)과 연동되어 전후방향으로 왕복동이 가능하고, 운전자가 브레이크페달을 밟는 경우 전진되며 선단이 상기 피스톤(30)과 밀착되며 상기 피스톤(30)을 전진시킴과 동시에 상기 바이패스유로(L30)를 차단함으로써 상기 부스터유로(L211)를 통해 상기 부스터챔버(211)로 유입되는 압유가 상기 부스터피스톤(31)을 가압함으로써 상기 푸쉬로드(50)에 작용되는 힘과 함께 압유의 압력에 의해 상기 피스톤(30)이 전진하게 된다.

상기 피스톤(30)이 전진되면 상기 푸쉬로드(50)에 의해 차단되었던 상기 바이패스유로(L30)는 열리게 되고 상기 부스터챔버(211)로 유입된 압유가 상기 드레인챔버(212)로 흘러나가게 된다.

계속적으로 운전자가 브레이크 페달을 밟아 상기 푸쉬로드(50)를 전진시키게 되면 상기 바이패스유로(L30)는 다시 차단되고, 상기와 같은 과정을 반복함으로써 상기 피스톤(30)은 전진하게 되는 것이다.

상기 브레이크블록(20)의 외부로 돌출된 부분의 상기 푸쉬로드(50)의 외측부는 소정의 탄성을 갖는 부츠(51)로 감싸줌으로써 외부로부터의 이물질의 유입을 방지하고 상기 피스톤복귀스프링(40)의 작동에 의해 상기 피스톤(30)과 함께 상기 푸 쉬로드(50)가 후방으로 복귀되는 경우에 소정 거리에서 상기 피스톤(30)은 멈추더라도 상기 푸쉬로드(50)는 후방으로 소정거리만큼 후방으로 더 이동되도록 하여 상기 푸쉬로드(50)가 상기 바이패스유로(L30)를 차단하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기 컨트롤밸브(60)는 압유의 유량 및 브레이크 밸브의 한계 압력을 조절하는 역할을 하는 것으로 상기 컨트롤챔버(22)에 구비되는데, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 압유의 유량을 조절하는 플로우컨트롤밸브(61)와, 브레이크 밸브의 한계 압력을 조절하는 릴리프밸브(62)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 플로우컨트롤밸브(61)는 상기 컨트롤챔버(22)의 내주연에 밀착되어 상기 인입포트(P)에서 상기 컨트롤챔버(22)의 전단부로 유입되는 압유의 유량에 따라 진퇴되며 상기 인입포트(P)와 상기 출구포트(T)가 연통 및 연통차단되도록 하는 역할을 하는 것으로 내부에 릴리프챔버(611a)가 형성된 플로우컨트롤밸브몸체(611)와, 플로우컨트롤스프링(612)을 포함하여 구성된다.

즉, 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 플로우컨트롤밸브몸체(611)는 상기 인입포트(P)에서 상기 컨트롤챔버(22)의 전단부로 유입되는 압유의 유량에 비례하여 상기 플로우컨트롤스프링(612)의 탄성력을 극복하며 상기 플로우컨트롤밸브몸체(611)가 상기 출구포트(T)를 점차적으로 개방하게 됨으로써 결국 상기 부스터유로(L211)에는 압유가 항상 일정량의 유량을 유지하며 유통되게 되는 것이다.

더욱 상세히 설명하면, 상기 인입포트(P)에서 상기 컨트롤챔버(22)의 전단부로 유입되는 압유는 유량제어오리피스(L211a)를 통과하여 압력이 강하되며 상기 부 스터챔버(L211)로 유입되게 되는데, 이로써 상기 부스터챔버(L211)와 제1릴리프유로(L22)에 의해 연통된 상기 컨트롤챔버(22)의 후단부의 압력은 상기 부스터챔버(L211)의 압력과 대등하게 되고, 상기 컨트롤챔버(22)의 전단부와 후단부 사이에는 상기 유량제어오리피스(L211a)에 의해 강하된 압력만큼 압력차가 생기게 되어 상기의 압력차에 의해 상기 플로우컨트롤밸브몸체(611)는 상기 컨트롤챔버(22)의 후단부 방향으로 밀리게 된다. 상기 컨트롤챔버(22)의 전단부와 후단부 사이의 압력차는 상기 인입포트(P)에서 상기 컨트롤챔버(22)의 전단부로 유입되는 압유의 유량에 비례하게 되고 그에 따라 상기 플로우컨트롤밸브몸체(611)가 밀리며 상기 출구포트(T)를 점차적으로 개방하게 됨으로써 결국 상기 부스터유로(L211)에는 압유가 항상 일정량의 유량을 유지하며 유통되게 되는 것이다.

한편, 상기 플로우컨트롤밸브몸체(611)는 내부에 상기 컨트롤챔버(22)의 후단부와 제2릴리프유로(L611b)에 의해 연통되고, 상기 출구포트(T)와 제3릴리프유로(L611c)에 의해 연통되는 릴리프챔버(611a)가 형성되어 있다.

즉, 상기 플로우컨트롤밸브몸체(611) 내부에 릴리프챔버(611a)를 형성하고, 상기 릴리프챔버(611a)에 릴리프밸브(62)가 구비되도록 함으로써 플로우컨트롤밸브(61)와 릴리프밸브(62)를 일체형으로 제작함으로써 콤팩트한 플로우컨트롤이 가능하면서도 콤팩트한 브레이크 밸브를 제작할 수 있게 되는 것이다.

상기 플로우컨트롤스프링(612)은 상기 플로우컨트롤밸브몸체(611)를 상기 인입포트(P)에서 상기 컨트롤챔버(22)의 전단부로 유입되는 압유의 유입방향과 반대방향으로 가압하게 되는데 그 탄성력에 따라 상기 플로우컨트롤밸브(61)의 유량조 절 정도를 조절할 수 있게 된다.

상기 플로우컨트롤밸브(61)의 유량조절은 상기한 플로우컨트롤스프링(612)의 탄성력 뿐만 아니라 상기 유량제어오리피스(L211a)의 단면적의 변화를 주어 상기 컨트롤챔버(22)의 전단부와 후단부 사이에 압력차를 조절함으로써도 조절될 수 있음은 물론이다.

정리하면, 상기 플로우컨트롤밸브(61)의 유량조절의 정도는 플로우컨트롤스프링(612)의 탄성력 및 유량제어오리피스(L211a)의 단면적에 따라 결정된다고 할 수 있다.

상기 릴리프밸브(62)는 상기 제1릴리프유로(L22)에서 상기 컨트롤챔버(22)의 후단부로 유입되는 압유의 압력에 따라 진퇴되며 상기 제1릴리프유로(L22)와 상기 출구포트(T)가 연통 및 연통차단되도록 하는 역할을 하는 것으로 릴리프밸브몸체(621)와, 릴리프스프링(622)을 포함하여 구성되어 있다.

즉, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 부스터유로(L211)가 상기 컨트롤챔버(22)의 후단부와 연통되도록 상기 제1릴리프유로(L22)를 형성하고, 상기 제1릴리프유로(L22)에서 상기 컨트롤챔버(22)의 후단부로 유입되는 압유의 압력에 비례하여 상기 릴리프스프링(622)의 탄성력을 극복하며 상기 릴리프밸브몸체(621)가 상기 출구포트(T)를 점차적으로 개방하게 됨으로써 결국 바이패스유로(L30)가 차단된 경우 브레이크 밸브에 소정이상의 압력이 걸리지 않도록 한계압력을 조절하게 되는 것이다.

보다 상세히 설명하면, 푸쉬로드(50)와 피스톤(30)의 밀착에 의해 상기 바이 패스유로(L30)가 차단되면 압유는 상기 부스터피스톤(31)을 가압하여 상기 피스톤(30)이 전진되도록 하지만 상기 피스톤(30)의 전진에 의해 강하되는 압력보다는 상기 부스터유로(L211)에 유입되는 압유의 압력이 훨씬 크게 되어 상기 부스터유로(L211) 및 상기 컨트롤챔버(22)의 후단부에는 고압이 걸리게 되고, 이 경우 상기 컨트롤챔버(22)의 전단부와 후단부의 압력차는 거의 발생되지 않아 상기 플로우컨트롤밸브(61)가 정상적인 작동을 하지 못하게 된다. 하지만, 상기 릴리프밸브몸체(621)가 상기 컨트롤챔버(22)의 후단부의 압력에 의해 밀리며 상기 출구포트(T)를 개방하게 되면 상기 컨트롤챔버(22)의 후단부의 압력은 강하하게 되고 상기 플로우컨트롤밸브(61)는 정상작동을 할 수 있게 되어 브레이크 밸브의 한계 압력이 조절되는 것이다.

상기 릴리프밸브몸체(621)는 상기 릴리프챔버(611a) 내부에서 진퇴되며 상기 릴리프챔버(611a)가 상기 제2릴리프유로(L611b)와 연통 및 연통차단되도록 한다.

상기 릴리프스프링(622)은 상기 릴리프밸브몸체(621)를 상기 컨트롤챔버(22)의 후단부에서 상기 제2릴리프유로(L611b)로 유입되는 압유의 유입방향과 반대방향으로 가압하게 되는데 그 탄성력에 따라 상기 릴리프밸브(62)의 압력조절 정도를 조절할 수 있게 된다.

한편, 상기 릴리프밸브(62)는 도면에 도시된 바와 같이 포펫밸브 형식으로 구성될 수도 있지만, 구형상의 볼밸브 형식으로 구성될 수도 있음은 물론이다.

상기와 같은 구성에 의하여 인입포트(P)로 유입되어 부스터유로(L211)로 유통되는 압유의 유량조절이 가능한 플로우컨트롤밸브(61)와, 브레이크 밸브의 한계 압력의 조절이 가능한 릴리프밸브(62)를 동시에 구비한 컨트롤밸브(60)를 구비토록 하여 별도의 장치없이 압유펌프와 브레이크 밸브의 직접 연결이 가능하게 되는 것이다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브의 회로도

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브의 단면도

도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 압유의 첫번째 유통경로도

도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 압유의 두번째 유통경로도

도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 압유의 세번째 유통경로도

<주요 도면부호에 대한 간단한 설명>

B 브레이크실린더

R 오일탱크

10 마스터실린더블록

11 마스터챔버

12 브레이크오일유입구

20 브레이크블록

P 인입포트

T 출구포트

21 브레이크챔버

211 부스터챔버

L211 부스터유로

L211a 유량제어오리피스

212 드레인챔버

L212 드레인유로

22 컨트롤챔버

L22 제1릴리프유로

30 피스톤

31 부스터피스톤

32 마스터피스톤

33 연결로드

L30 바이패스유로

40 피스톤복귀스프링

50 푸쉬로드

60 컨트롤밸브

61 플로우컨트롤밸브

611 플로우컨트롤밸브몸체

611a 릴리프챔버

L611b 제2릴리프유로

L611c 제3릴리프유로

612 플로우컨트롤스프링

62 릴리프밸브

621 릴리프밸브몸체

622 릴리프스프링

Claims

일단은 브레이크 작동을 위한 브레이크실린더에 연통되고, 내부에 오일탱크로부터 공급되는 브레이크오일을 수용하는 마스터챔버가 구비된 마스터실린더블록과;

압유가 유입되는 인입포트와, 압유가 방출되는 출구포트와, 상기 인입포트에 유량제어오리피스가 형성된 부스터유로에 의해 연통되고 상기 출구포트에 드레인유로에 의해 연통되는 브레이크챔버와, 전단부는 상기 인입포트와 연통되고 중간부는 상기 출구포트와 연통되며 후단부는 상기 부스터유로와 제1릴리프유로에 의해 연통되는 컨트롤챔버가 구비되어 상기 브레이크챔버의 일단이 상기 마스터챔버의 타단에 연통되도록 일단이 상기 마스터실린더블록의 타단에 연설되는 브레이크블록과;

상기 브레이크챔버 및 상기 마스터챔버의 내부에서 전후방향으로 왕복동이 가능하되, 상기 브레이크챔버가 상기 부스터유로에 연통되는 부스터챔버와 상기 드레인유로에 연통되는 드레인챔버로 분할되도록 상기 브레이크챔버의 내주연에 밀착되는 부스터피스톤과, 상기 마스터챔버가 상기 드레인챔버와 연통차단되도록 상기 마스터챔버의 내주연에 밀착되고 전진되며 상기 마스터챔버의 내부에 수용된 브레이크오일을 상기 브레이크실린더로 압출하는 마스터피스톤과, 상기 부스터피스톤과 상기 마스터피스톤을 상호 연결하는 연결로드가 구비되고, 상기 부스터챔버와 상기 드레인챔버를 연통하는 바이패스유로가 형성된 피스톤과;

상기 브레이크챔버 내부에 상기 피스톤을 후방으로 가압하는 피스톤복귀스프 링과;

상기 브레이크블록의 타단에 상기 피스톤과 일직선을 이루도록 삽입되어 전후방향으로 왕복동이 가능하되, 전진되는 경우 선단이 상기 피스톤과 밀착되며 상기 바이패스유로의 차단이 가능한 형상을 갖는 푸쉬로드와;

상기 컨트롤챔버의 내주연에 밀착되어 상기 인입포트에서 상기 컨트롤챔버의 전단부로 유입되는 압유의 유량에 따라 진퇴되며 상기 인입포트와 상기 출구포트가 연통 및 연통차단되도록 하는 플로우컨트롤밸브와, 상기 제1릴리프유로에서 상기 컨트롤챔버의 후단부로 유입되는 압유의 압력에 따라 진퇴되며 상기 제1릴리프유로와 상기 출구포트가 연통 및 연통차단되도록 하는 릴리프밸브가 구비된 컨트롤밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브.
제1항에 있어서,

상기 플로우컨트롤밸브는, 상기 컨트롤챔버의 내주연에 밀착되어 진퇴되며 상기 인입포트가 상기 출구포트와 연통 및 연통차단되도록 하되 내부에 상기 컨트롤챔버의 후단부와 제2릴리프유로에 의해 연통되고 상기 출구포트와 제3릴리프유로에 의해 연통되는 릴리프챔버가 형성된 플로우컨트롤밸브몸체와, 상기 인입포트에서 상기 컨트롤챔버의 전단부로 유입되는 압유의 유입방향과 반대방향으로 상기 플로우컨트롤밸브몸체를 가압하는 플로우컨트롤스프링이 구비되고,

상기 릴리프밸브는, 상기 릴리프챔버 내부에서 진퇴되며 상기 릴리프챔버가 상기 제2릴리프유로와 연통 및 연통차단되도록 하는 릴리프밸브몸체와, 상기 컨트롤챔버의 후단부에서 상기 제2릴리프유로로 유입되는 압유의 유입방향과 반대방향으로 상기 릴리프밸브몸체를 가압하는 릴리프스프링이 구비된 것을 특징으로 하는 플로우 컨트롤이 가능한 유압 부스터 타입 브레이크 밸브.