KR100901827B1 - 패닉 브레이킹 기능을 가지는 자동차용 브레이크 부스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 긴급한 브레이킹 상황에서 출력(output)을 더욱 배가할 수 있는 패닉 브레이킹 기능을 가지는 자동차용 브레이크 부스터에 관한 것이다. 브레이크 부스터는 내부에 압력실을 형성하도록 서로 부착되는 프론트 하우징(front housing)과 리어 하우징(rear housing), 상기 압력실을 구획하는 다이어프램(diaphragm), 상기 다이어프램과 상기 리어 하우징을 관통하여 설치되며 내부에 길이 방향의 관통공을 형성하는 파워 피스톤(power piston), 길이 방향으로 형성되는 관통공을 포함하며 상기 파워 피스톤의 관통공에 전방 및 후방으로 이동가능하게 설치되고 상기 파워 피스톤에 대해 후방으로 탄성적으로 지지되는 밸브 시트(valve seat), 상기 파워 피스톤의 내주면과 상기 밸브 시트의 외주면 사이를 밀봉하기 위한 실링(sealing) 부재, 브레이크 페달의 작동력을 전달받으며 상기 파워 피스톤에 대해 후방으로 탄성적으로 지지되는 푸쉬 로드(push rod), 상기 밸브 시트의 후방에 위치하도록 상기 파워 피스톤의 관통공에 전방 및 후방으로 이동가능하게 설치되며 상기 푸쉬 로드에 대해 전방으로 탄성적으로 지지되는 컨트롤 밸브(control valve), 상기 밸브 시트의 관통공에 삽입된 상태로 전방 및 후방으로 이동가능하도록 상기 푸쉬 로드에 연결되며 상기 컨트롤 밸브와의 밀착 여부에 따라 상기 다이아프램 쪽으로 공기가 선택적으로 공급될 수 있도록 작동하도록 형성되는 에어 밸브(air valve), 그리고 상기 파워 피스톤에 장착되어 상기 밸브 시트의 후방으로의 이동을 제한하는 스톱퍼(stopper)를 포함한다. 상기 에어 밸브는 반경 방향 외측으로 돌출되어 형성되는 돌기를 구비하며, 상기 밸브 시트는 상기 에어 밸브가 정지된 상태에서 끝단이 상기 스톱퍼에 체결되며 상기 돌기에 접촉하는 작동부를 구비하는 층상 구조를 가지는 복수의 제1 다리를 구비한다. 상기 복수의 제1 다리는 상기 에어 밸브의 전방으로의 이동 속도에 따라 상기 에어 밸브의 돌기에 의해 반경 방향 외측으로 선택적으로 벌어짐으로써 상기 끝단이 상기 스톱퍼로부터 선택적으로 이탈될 수 있도록 형성된다. 상기 밸브 시트는 상기 제1 다리의 끝단이 상기 스톱퍼로부터 이탈된 경우 상기 밸브 시트가 상기 스톱퍼에 대해서 후방으로 미리 설정된 거리만큼 이동한 후 멈추도록 하기 위한 리액션(reaction) 제한부를 구비한다.

브레이크, 부스터, 패닉, 리액션

Description

패닉 브레이킹 기능을 가지는 자동차용 브레이크 부스터{BRAKE BOOSTER FOR VEHICLES WITH PANIC BRAKING FUNCTION}

본 발명은 자동차용 브레이크 부스터에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 긴급한 브레이킹 상황에서 출력(output)을 더욱 배가할 수 있는 패닉 브레이킹 기능을 가지는 자동차용 브레이크 부스터에 관한 것이다.

자동차의 브레이크 시스템은 브레이크 출력을 배가시키는 브레이크 부스터(brake booster)를 포함하는 경우가 있다.

브레이크 부스터 중 긴급한 상황에서 브레이크 페달이 신속하게 답입된 경우, 아웃풋 압력을 더 높이기 위한 패닉 브레이킹(panic braking) 기능을 가지는 브레이크 부스터가 사용되고 있다.

일반적으로 종래의 패닉 브레이킹 기능을 가지는 브레이크 부스터는 파워 피스톤(power piston)의 내부에 전방 및 후방으로 이동가능하게 설치되는 밸브 시트(valve seat)를 포함하는데, 밸브 시트는 기밀성 유지를 위해 별도의 두 개의 밸브 시트를 포함한다. 따라서 종래의 패닉 기능을 가지는 브레이크 부스터는 별도의 두 개의 밸브 시트를 구비하여 구조가 복잡하고 관리가 어려운 점이 문제점을 가졌다.

또한 종래의 패닉 브레이킹 기능을 가지는 브레이크 부스터는 밸브 시트가 스톱퍼(stopper)에 고정되는데 이때 밸브 시트가 한 가지 형상의 훅크(hook)에 의해서 스톱퍼에 고정되는 구조를 가짐으로써, 패닉 브레이킹 작동 시에 밸브 시트가 이동한 후 멈추도록 하기 위한 기능을 구현하기 위해 별도의 추가 장치가 필요한 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 밸브 시트가 하나의 시트부를 가짐으로써 구조가 간단하고 패닉 브레이킹 작동 시에 별도의 추가 장치 없이 밸브 시트만으로 패닉 브레이킹 기능의 구현이 가능한 패닉 브레이킹 기능을 가지는 브레이크 부스터를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 브레이크 부스터는 내부에 압력실을 형성하도록 서로 부착되는 프론트 하우징(front housing)과 리어 하우징(rear housing), 상기 압력실을 구획하는 다이어프램(diaphragm), 상기 다이어프램과 상기 리어 하우징을 관통하여 설치되며 내부에 길이 방향의 관통공을 형성하는 파워 피스톤(power piston), 길이 방향으로 형성되는 관통공을 포함하며 상기 파워 피스톤의 관통공에 전방 및 후방으로 이동가능하게 설치되고 상기 파워 피스톤에 대해 후방으로 탄성적으로 지지되는 밸브 시트(valve seat), 상기 파워 피스톤의 내주면과 상기 밸브 시트의 외주면 사이를 밀봉하기 위한 실링(sealing) 부재, 브레이크 페달의 작동력을 전달받으며 상기 파워 피스톤에 대해 후방으로 탄성적으로 지지되는 푸쉬 로드(push rod), 상기 밸브 시트의 후방에 위치하도록 상기 파워 피스톤의 관통공에 전방 및 후방으로 이동가능하게 설치되며 상기 푸쉬 로드에 대해 전방으로 탄성적으로 지지되는 컨트롤 밸브(control valve), 상기 밸브 시트의 관통공에 삽입된 상태로 전방 및 후방으로 이동가능하도록 상기 푸쉬 로드에 연결되며 상기 컨트롤 밸브와의 밀착 여부에 따라 상기 다이아프램 쪽으로 공기가 선택적으로 공급될 수 있도록 작동하도록 형성되는 에어 밸브(air valve), 그리고 상기 파워 피스톤에 장착되어 상기 밸브 시트의 후방으로의 이동을 제한하는 스톱퍼(stopper)를 포함한다. 상기 에어 밸브는 반경 방향 외측으로 돌출되어 형성되는 돌기를 구비하며, 상기 밸브 시트는 상기 에어 밸브가 정지된 상태에서 끝단이 상기 스톱퍼에 체결되며 상기 돌기에 접촉하는 작동부를 구비하는 층상 구조를 가지는 복수의 제1 다리를 구비한다. 상기 복수의 제1 다리는 상기 에어밸브와 상기 돌기의 접촉에 의해 휘어져 외측으로 벌어질 수 있도록 다리 형태로 형성되어 상기 에어 밸브의 전방으로의 이동 속도에 따라 상기 에어 밸브의 돌기에 의해 반경 방향 외측으로 선택적으로 벌어짐으로써 상기 끝단이 상기 스톱퍼로부터 선택적으로 이탈될 수 있도록 형성된다. 상기 밸브 시트는 상기 제1 다리의 끝단이 상기 스톱퍼로부터 이탈된 경우 상기 밸브 시트가 상기 스톱퍼에 대해서 후방으로 미리 설정된 거리만큼 이동한 후 멈추도록 하기 위한 리액션(reaction) 제한부를 구비한다.

상기 제1 다리는 직경이 서로 다른 두 부분을 포함하는 층상 구조를 가지되 상기 스톱퍼에 가까운 부분이 상기 밸브 시트의 길이 방향 중심선에서 보다 가깝도록 형성될 수 있으며, 상기 제1 다리의 작동부가 상기 제1 다리의 두 부분을 연결할 수 있다.

상기 작동부는 상기 제1 다리의 두 부분을 연결하는 경사면일 수 있다.

상기 경사면의 끝단은 곡면의 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

상기 에어 밸브와 접촉하는 상기 밸브 시트의 내벽에는 반경 방향 중심으로 돌출되는 하나 이상의 리브(rib)가 형성될 수 있다.

상기 밸브 시트의 후방 끝단에는 상기 컨트롤 밸브를 향해 돌출되는 시트부가 형성될 수 있다.

상기 밸브 시트는 원주 방향으로 따라 형성되는 홈을 구비할 수 있으며, 상기 실링 부재는 상기 홈에 배치될 수 있다.

상기 밸브 시트의 상기 복수의 제1 다리가 서로 근접하는 방향으로 이동하도록 구속하는 탄성력을 제공하는 탄성 부재에 의해 서로 묶일 수 있다.

상기 스톱퍼에 걸리는 상기 제1 다리의 끝단은 곡면을 가지도록 형성될 수 있다.

상기 스톱퍼는 상기 제1 다리의 끝단이 걸리는 제1 걸림턱, 그리고 상기 제1 걸림턱보다 후방에 위치하는 제2 걸림턱을 구비할 수 있고, 상기 리액션 제한부는 상기 에어 밸브의 돌기에 접촉하지 않는 위치에 각각 형성되며 상기 제1 다리의 끝단이 상기 제1 걸림턱에서 이탈된 경우 미리 설정된 거리만큼 후방으로 이동한 후 상기 제2 걸림턱에 걸리는 끝단을 각각 구비하는 복수의 제2 다리를 포함할 수 있다.

상기 복수의 제1 다리와 상기 복수의 제2 다리는 동일한 개수로 구비되고 서로 교대로 방사상으로 배치될 수 있다.

상기 제2 걸림턱에 걸리는 상기 제2 다리의 끝단은 곡면을 가지도록 형성될 수 있다.

상기 스톱퍼는 상기 제1 다리의 끝단이 걸리는 걸림턱을 구비할 수 있고, 상 기 리액션 제한부는 상기 제1 다리의 끝단이 상기 걸림턱에서 이탈된 경우 미리 설정된 거리만큼 후방으로 이동한 후 상기 파워 피스톤의 내벽의 돌출부에 걸리도록 반경 방향 외측으로 돌출된 리액션 제한 돌기를 포함할 수 있다.

상기 리액션 제한 돌기는 외력에 의해 반경 방향 내측으로 변위되었다가 원래 위치로 복귀될 수 있도록 탄성을 갖도록 형성될 수 있다.

상기 에어 밸브의 돌기 중 상기 제1 다리의 작동부에 접촉하는 모서리는 곡면의 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

상기 스톱퍼가 고정되는 상기 파워 피스톤의 끝단부는 립 구조를 가지도록 형성될 수 있다.

상기 실링 부재는 오링(O-ring) 또는 립 링(lip ring)일 수 있다.

상기 립 링은 개방된 쪽이 상기 파워 피스톤의 출력 측을 향하도록 배치될 수 있다.

상기 실링 부재는 복수로 구비될 수 있고, 상기 복수의 실링 부재는 상기 파워 피스톤의 길이 방향을 따라 차례로 배열될 수 있다.

상기 파워 피스톤에는 클립(clip)이 체결되는 클립 체결부가 구비될 수 있고, 상기 밸브 시트의 후방 끝단에는 상기 컨트롤 밸브를 향해 돌출되어 형성되는 시트부가 구비될 수 있으며, 상기 실링 부재는 상기 시트부와 상기 클립 체결부 사이에 배치될 수 있다.

상기 스톱퍼는 상기 파워 피스톤의 관통공의 끝단에 압입될 수 있다.

상기 스톱퍼에는 홀(hole)이 형성될 수 있고, 상기 파워 피스톤의 끝단에는 상기 홀에 삽입되는 융착 돌기가 구비될 수 있으며, 상기 스톱퍼는 상기 융착 돌기가 상기 홀에 삽입된 상태에서 융착되어 상기 파워 피스톤에 고정될 수 있다.

상기 밸브 시트는 상기 파워 피스톤에 지지된 스프링에 의해 후방으로 탄성적으로 지지될 수 있고, 상기 밸브 시트는 상기 스프링의 끝단이 삽입되는 포켓을 이루는 립 구조를 구비할 수 있다.

상기 파워 피스톤은 상기 밸브 시트를 지지하는 스프링이 조립될 수 있는 안착면을 구비할 수 있다.

상기 밸브 시트를 지지하는 스프링은 양 끝단은 상기 밸브 시트의 이동 방향과 수직인 면을 형성하도록 그라인딩(grinding) 처리될 수 있다.

상기 스톱퍼의 외주면에는 홈이 형성될 수 있고, 상기 파워 피스톤에는 상기 스톱퍼의 홈에 끼워지는 립(rib)이 형성될 수 있다.

상기 스톱퍼가 상기 파워 피스톤에 조립되는 부분에서 상기 스톱퍼의 외경이 상기 파워 피스톤의 부분 중 상기 스톱퍼를 지지하는 부분의 외경보다 클 수 있다.

상기 에어 밸브의 돌기는 상기 밸브 시트의 제1 다리의 작동부와 접촉하는 부분에 형성되는 경사면을 구비할 수 있다.

본 발명에 따르면, 밸브 시트가 하나의 시트부를 가짐으로써 브레이크 부스터는 전체적인 구조가 간단하고, 밸브 시트가 스톱퍼에 선택적으로 걸릴 수 있는 제1 다리, 그리고 제1 다리가 스톱퍼에서 이탈된 경우에 밸브 시트의 후방 이동을 제한할 수 있도록 형성되는 리액션 제한부를 구비함으로써 패닉 브레이킹 작동 시 에 별도의 추가 장치 없이 밸브 시트만으로 패닉 브레이킹 기능의 구현이 가능하다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 브레이킹 부스터(braking booster)는 프론트 하우징(front housing)(11)과 리어 하우징(rear housing)(13)을 포함한다.

프론트 하우징(11)과 리어 하우징(13)은 내부에 압력실(15)을 형성하도록 서로 부착된다. 이때, 프론트 하우징(11)과 리어 하우징(13)의 조립체는 프론트 하우징(11)이 차량의 전방(즉, 도 1에서 좌측 방향)에 위치하는 상태로 차량에 장착된다. 본 명세서에서는 도 1의 좌측 방향에 해당하는 방향을 전방이라고 칭하고 도 1의 우측 방향에 해당하는 방향을 후방이라고 칭한다.

다이어프램(diaphragm)(17)이 프론트 하우징(11)과 리어 하우징(13)에 의해 형성된 압력실(15)에 설치되어 압력실(15)을 전방 및 후방 부분으로 구획한다. 다이어프램(17)에 의해 구획한 두 개의 공간 중 전방의 공간은 차량의 인테이크 매니폴드에 연결되어 부압이 형성되도록 함으로써 진공 챔버로 작용하고, 후방의 공간은 평상 시에는 차량의 인테이크 매니폴드에 연결되어 부압을 가지나 차량의 브레이크 페달이 밟혀졌을 경우 대기에 연결되어 대기압 챔버로 작용한다.

다이어프램(17)은 그 양측에 있는 압력실의 압력차에 의해 생성되는 힘을 마스터 실린더(master cylinder)(도시되지 않음)에 전달한다. 이와 같은 프론트 하 우징(11), 리어 하우징(13), 그리고 다이어프램(17)의 구성 및 작용은 통상의 브레이크 부스터와 동일하게 구성될 수 있으며 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.

한편, 도 1 및 도 2를 참조하면, 파워 피스톤(power piston)(19)이 리어 하우징(13)과 다이어프램(17)을 관통하여 설치된다. 리어 하우징(13)과 다이어프램(17)에 파워 피스톤(19)이 삽입되는 관통공이 형성되고, 파워 피스톤(19)이 도면에 도시된 바와 같이 관통공에 삽입된다. 이때, 파워 피스톤(19)은 전방 선단의 일부는 다이어프램(17)의 전방에 위치하도록 설치된다.

파워 피스톤(19)은 그 내부에 길이 방향(즉, 도 2에서 좌우 방향)으로 연장되는 관통공(21)을 형성한다.

파워 피스톤(19)은 일정 범위 내에서 전방 및 후방으로 이동가능하게 설치되며, 파워 피스톤(19)은 프론트 하우징(11)의 내벽에 지지된 리턴 스프링(return spring)(20)에 의해 후방으로 탄성적으로 지지되도록 설치된다.

파워 피스톤(19)의 전방 끝단에는 리액션 디스크(reaction disk)(14)와 리액션 로드(reaction rod)(16)가 배치된다. 그리고 브레이크 페달(도시되지 않음)의 답입에 연동하여 전방으로 이동하는 푸쉬 로드(push rod)(23)의 선단부가 파워 피스톤(19)의 관통공(21)의 후방 부분에 삽입된다.

파워 피스톤(19)의 둘레에는 클립(clip)(25)을 설치하기 위한 클립 체결부(27)가 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이, 클립 체결부(27)는 파워 피스톤(19)의 외주면에서 반경 방향 중심으로 함몰되어 형성될 수 있다. 이때, 클립 체결부(27)는 클립(25)이 전방 및 후방으로 이동할 수 있도록 클립(25)의 폭보다 넓은 폭을 가지도록 형성된다.

한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 클립(25)에는 공기가 이동하는 공기 통로가 형성되며, 브레이크 페달이 답입되는 경우 클립(25)의 공기 통로를 통과한 공기가 다이어프램(17)의 후방의 공간으로 유입되게 된다. 이에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명한다.

밸브 시트(valve seat)(29)가 파워 피스톤(19)의 내부의 관통공(21)에 전방 및 후방으로 이동가능하게 설치된다. 이때, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 밸브 시트(29)의 외주면에 홈(30)이 전후 방향으로 형성되고 이 홈이 파워 피스톤(19)의 내주면에 형성된 돌기(도시되지 않음)에 삽입됨으로써, 밸브 시트(29)가 파워 피스톤(19)의 관통공(21)에 전방 및 후방으로 이동가능하게 설치될 수 있으며 이동 시에 일정한 방향을 유지할 수 있다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브 시트(29)의 내부에는 길이 방향을 따라 관통공(31)이 형성된다. 이때, 밸브 시트(29)의 관통공(31)은 파워 피스톤(19)의 관통공(21)과 나란하게 전후 방향으로 형성된다.

밸브 시트(29)는 파워 피스톤에 대해 후방으로 탄성적으로 지지된다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 시트(29)는 파워 피스톤(19)의 내면의 안착면(32)에 지지된 스프링(33)에 의해 후방으로 탄성적으로 지지될 수 있다. 파워 피스톤(19)이 밸브 시트(29)를 지지하는 스프링(33)이 조립되는 안착면(32)을 구비함으로써, 밸브 시트(29)가 스프링(33)에 의해 보다 안정적으로 지지될 수 있다.

한편, 밸브 시트(29)를 지지하는 스프링(33)의 양 끝단은 밸브 시트(29)의 이동 방향(즉, 전후 방향)과 수직인 면을 형성하도록 그라인딩(grinding) 처리될 수 있다. 스프링(33)의 양 끝단이 밸브 시트(29)의 이동 방향과 수직을 이루는 면을 형성함으로써 밸브 시트(29)의 직진성이 유지될 수 있다.

이때, 도면에 도시된 바와 같이, 밸브 시트(29)는 스프링(33)의 후방 끝단이 삽입되는 포켓(pocket)을 이루는 립 구조(84)를 구비할 수 있다. 즉, 밸브 시트(29)는 제1 다리(65)가 결합되는 부분에서 제1 다리(65)의 외측에서 전방으로 연장되는 립 구조(84)를 구비함으로써, 립 구조(84)와 제1 다리(65) 사이에 스프링(33)의 후방 끝단이 삽입되어 안착되는 포켓 형상의 함몰부를 가지게 된다. 이에 따라 밸브 시트(29)를 지지하는 스프링(33)이 그 끝단이 포켓 형상의 함몰부에 삽입된 상태로 압축됨으로써 보다 안정적으로 작동할 수 있게 된다.

한편, 파워 피스톤(19)의 내주면과 밸브 시트(29)의 외주면 사이를 밀봉하기 위한 실링(sealing) 부재(35)가 구비된다. 예를 들어, 파워 피스톤(19)과 밸브 시트(29)는 서로 접촉하는 내주면(37)과 외주면(39)을 각각 구비하고, 실링 부재(35)가 파워 피스톤(19)의 내주면(37)과 밸브 시트(29)의 외주면(39) 사이에 배치됨으로써, 파워 피스톤(19)의 내주면(37)과 밸브 시트(29)의 외주면(39) 사이가 실링 부재(35)에 의해 밀봉된다. 이에 따라, 파워 피스톤(19)의 내주면(37)과 밸브 시트(29)의 외주면(39) 사이의 공간을 통해 대기가 다이어프램(17)의 후방에 있는 대기압 챔버로 유입되는 것을 방지한다.

이때, 파워 피스톤(19)의 내주면과 마주하는 밸브 시트(29)의 외주면에 원주 방향으로 따라 홈(36)이 형성되고, 실링 부재(35)가 이 홈(36)에 삽입된 상태로 배치될 수 있다.

실링 부재(35)는 오링(O-ring) 또는 립링(lip ring)일 수 있다. 특히, 실링 부재(35)가 립 링인 경우, 립 링의 개방된 쪽이 파워 피스톤(19)의 출력 측, 즉 전방을 향햐도록 배치될 수 있다. 립 링의 개방된 쪽이 전방을 향함으로써, 밸브 시트(29)가 전방으로 이동할 때 공기의 흐름을 보다 효과적으로 차단할 수 있다.

한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 실링 부재(35)는 복수로 구비될 수 있으며, 복수의 실링 부재(35)는 파워 피스톤(19)의 길이 방향으로 따라 차례로 배열될 수 있다. 복수의 실링 부재(35)가 구비됨으로써, 공기의 밀봉을 도모함과 동시에 밸브 시트(29)의 이동을 보다 안정적으로 가이드할 수 있다.

브레이크 페달의 작동력을 전달받는 푸쉬 로드(23)는 파워 피스톤(19)에 대해 후방으로 탄성적으로 지지된다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 파워 피스톤(19)의 내주면에 걸림턱(40)이 형성되고, 파워 피스톤(19)의 내주면을 따라 이동할 수 있으면서 걸림턱(40)에 걸려 전방으로의 이동이 제한될 수 있도록 형성되는 지지 부재(41)가 구비되며, 걸림 돌기(42)가 푸쉬 로드(23)에 반경 방향 외측으로 돌출되어 형성되고, 이 걸림 돌기(42)에 걸려 후방으로의 이동이 제한되도록 형성되는 지지 부재(43)가 구비되며, 푸쉬 로드(23)에 체결된 지지 부재(43)가 파워 피스톤(19)의 내주면에 체결된 지지 부재(41)에 대해서 스프링(44)에 의해 후방으로 탄성적으로 지지된다. 이에 따라 브레이크 페달의 답입에 의해 푸쉬 로드(23)가 전방으로 이동되었다가 브레이크 페달의 답입이 해제되면 스프링(44)의 탄성력 에 의해 푸쉬 로드(23)가 후방으로 밀리게 되어 원래 위치로 복귀하게 된다.

이때, 파워 피스톤(19)의 내주면에 체결되는 지지 부재(41)는 이를 통과하여 공기가 지나갈 수 있도록 관통공을 구비하도록 형성될 수 있다.

컨트롤 밸브(control valve)(45)가 파워 피스톤(19)의 관통공(21)에 전방 및 후방으로 이동가능하게 배치된다. 그리고 컨트롤 밸브(45)는, 도면에 도시된 바와 같이, 밸브 시트(29)의 후방에 위치하도록 배치된다.

컨트롤 밸브(45)는 푸쉬 로드(23)에 대해 전방으로 탄성적으로 지지된다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 컨트롤 밸브(45)는 푸쉬 로드(23)의 걸림 돌기(42)에 지지된 스프링(46)에 의해 전방, 즉 밸브 시트(29)를 향하는 방향으로 탄성적으로 지지된다.

한편, 도면에 도시된 바와 같이, 컨트롤 밸브(45)는 그 내부를 통해 공기가 밸브 시트(29)로 유입될 수 있도록 중심부에 관통공을 구비할 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 실링 부재(35)는 밸브 시트(29)의 후방 끝단에 구비되는 시트부(52)와 클립 체결부(27) 사이에 위치하도록 배치될 수 있다.

이때, 밸브 시트(29)의 시트부(52)는 통상의 브레이킹 작동 및 패닉 브레이킹 작동 모두의 경우에 시팅(seating) 기능을 수행한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따르면 밸브 시트(29)가 통상의 브레이킹 작동 및 패닉 브레이킹 작동 모두의 경우에 시팅(seating) 기능을 수행하는 하나의 시트부(52)를 구비하며 파워 피스톤(19)은 시트부를 별도로 구비하지 않는다. 반면에 종래의 브레이크 부스터는 파워 피스톤 및 밸브 시트가 각각 시트부를 구비하였다. 이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 부스터는 종래의 브레이크 부스터에 비해 간단한 구조를 갖는다.

에어 밸브(air valve)(47)가 밸브 시트(29)의 관통공(31)에 전방 및 후방으로 이동가능하도록 삽입된다. 도 2를 참조하면, 에어 밸브(47)의 선단부는 밸브 시트(29)의 선단부 외측으로 노출되며, 에어 밸브(47)의 후단부는 밸브 시트(29)의 후단부 외측으로 노출되어 컨트롤 밸브(45)의 관통공에 삽입될 수 있다.

에어 밸브(47)는 푸쉬 로드(23)와 함께 전방 및 후방으로 이동하도록 푸쉬 로드(23)에 연결된다. 도 2를 참조하면, 에어 밸브(47)의 후단부에 구멍(49)이 형성되고 이 구멍(49)에 푸쉬 로드(23)의 선단이 전방 및 후방으로의 이동이 구속되는 상태로 삽입됨으로써, 에어 밸브(47)가 푸쉬 로드(23)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 푸쉬 로드(23)의 선단부가 에어 밸브(47)의 구멍(49)에 삽입된 상태로 코킹(caulking) 처리됨으로써 에어 밸브(47)와 푸쉬 로드(23)가 서로 연결될 수 있다.

브레이크 페달의 답입력은 푸쉬 로드(23)와 에어 밸브(47)를 거쳐 리액션 디스크(14)와 리액션 로드(16)로 전달되고, 리액션 로드(16)는 전달된 브레이킹 포스를 마스터 실린더로 전달한다.

한편, 에어 밸브(47)는 컨트롤 밸브(45)와의 밀착 여부에 따라 다이아프램(17)의 후방 쪽으로 공기가 선택적으로 공급될 수 있도록 작동하도록 형성된다. 즉, 에어 밸브(47)는 브레이크 페달이 답입되지 않은 상태인 경우 대기압의 공기가 다이아프램(17)의 후방에 위치하는 대기압 챔버로 공급되지 않도록 작동하도록 형 성되고, 브레이크 페달이 답입된 상태인 경우 대기압의 공기가 다이아프램(17)의 후방에 위치하는 대기압 챔버로 공급되도록 작동하도록 형성된다.

이러한 기능을 위해, 에어 밸브(47)와 접촉하는 밸브 시트(29)의 내벽에 반경 방향 중심으로 돌출되는 하나 이상의 리브(rib)(50)가 형성된다. 즉, 리브(rib)(50)가, 도 2, 도 3, 및 도 4에 도시된 바와 같이, 밸브 시트(29)의 후방 끝단부의 내주면에 원주 방향으로 일정 거리 만큼 이격되는 상태로 형성되고, 에어 밸브(47)는 밸브 시트(29)의 리브(50)의 내면에 접촉하는 접촉면(51)을 구비한다. 한편, 컨트롤 밸브(45)의 전방 끝단의 접촉면(53)을 마주하는 에어 밸브(47)의 면에 돌출부(57)가 형성된다. 돌출부(57)는 컨트롤 밸브(45)의 접촉면(53)에 밀착되어 컨트롤 밸브(45)의 관통공을 밀봉할 수 있도록 형성된다. 그리고 밸브 시트(29)의 후방 끝단에는 컨트롤 밸브(45)의 접촉면(53)에 밀착될 수 있도록 컨트롤 밸브(45)를 향해 돌출되어 형성되는 시트부(52)가 구비된다.

이에 따라, 브레이크 페달이 답입되지 않은 상태인 경우, 푸쉬 로드(23)와 에어 밸브(47)가 스프링(44)에 의해 후방으로 탄성적으로 지지되고 컨트롤 밸브(45)가 스프링(46)에 의해 전방으로 탄성적으로 지지되므로, 에어 밸브(47)의 돌출부(53)가 컨트롤 밸브(45)의 후면의 접촉면(53)에 밀착하여 대기압의 공기가 에어 밸브(47)의 접촉면(51)과 밸브 시트(29)의 리브(50) 사이의 공간을 통해 다이어프램(17)의 후방에 위치하는 대기압 챔버로 공급되지 않는다. 반면, 브레이크 페달이 답입된 상태인 경우, 푸쉬 로드(23)가 스프링(44)의 탄성력을 극복하고 전방으로 밀리게 되면 이에 연결된 에어 밸브(47)도 전방으로 밀리게 되므로, 에어 밸 브(47)의 돌출부(57)가 컨트롤 밸브(45)의 접촉면(53)에서 이격됨으로써 대기압의 공기가 컨트롤 밸브(45)의 접촉면(53)과 에어 밸브(47)의 돌출부(57) 사이의 공간, 밸브 시트(29)의 리브(50) 사이의 공간, 및 클립(25)을 주위를 거쳐 다이아프램(17)의 후방에 위치하는 대기압 챔버로 공급된다. 대기압의 공기가 다이아프램(17)의 후방에 위치하는 대기압 챔버로 공급되면 다이아프램(17)의 작용에 의해 브레이크 포스의 부스팅(boosting) 기능이 수행된다.

즉, 도 2는 브레이크 페달이 답입되지 않는 상태를 도시하고 있는데, 이 경우 에어 밸브(47)의 돌출부(57)가 컨트롤 밸브(45)의 접촉면(53)에 밀착된 상태를 유지한다. 도 2의 상태에서 브레이크 페달이 답입되면, 푸쉬 로드(23)와 에어 밸브(47)가 동시에 전방으로 이동하게 됨으로써 에어 밸브(47)의 돌출부(57)가 컨트롤 밸브(45)의 접촉면(53)에서 이격되고, 이때 컨트롤 밸브(45)도 스프링(46)의 탄성력에 의해 전방으로 약간 이동한 후 밸브 시트(29)의 시트부(52)에 밀착된다.

한편, 에어 밸브(47)는 클립(25)과의 상대 이동을 제한하기 위해 반경 방향 외측으로 돌출되어 형성되는 돌기(59)를 포함할 수 있다.

스톱퍼(stopper)(61)는 파워 피스톤(19)에 장착되며 밸브 시트(29)의 후방으로의 이동을 제한한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 스톱퍼(61)는 파워 피스톤(19)의 관통공(21)에 위치하는 상태로 파워 피스톤(19)에 고정 결합될 수 있다.

스톱퍼(61)는 파워 피스톤(19)의 관통공의 전방 끝단에 압입될 수도 있고, 파워 피스톤(19)에 융착에 의해 결합될 수도 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 도 2를 참조하면, 스톱퍼(61)는 파워 피스톤(19)의 관통공의 전방 끝단에 압입될 수 있다.

이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 스톱퍼(61)가 파워 피스톤(19)에 조립되는 부분에서의 외경이 파워 피스톤(19)의 부분 중 스톱퍼(61)를 지지하는 부분(22)의 외경보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라 스톱퍼(61)를 통해서 전달되는 리액션 디스크(16)의 힘을 받는 부위가 파워 피스톤(19)의 외경부에 걸쳐지는 구조를 가지게 되며, 이를 통해 리액션 디스크(16)로부터의 반력을 효과적으로 견딜 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 10 및 도 12를 참조하면, 스톱퍼(101)에 관통공(108)이 형성되고, 파워 피스톤(19)에 스톱퍼(101)의 관통공(108)에 삽입되는 융착 돌기(110)가 구비되며, 파워 피스톤(19)의 융착 돌기(110)가 스톱퍼(101)의 관통공(108)에 삽입된 상태에서 융착됨으로써 스톱퍼(101)가 파워 피스톤(19)에 결합될 수 있다.

한편, 도 8을 참조하면, 스톱퍼(61)가 고정되는 파워 피스톤(19)의 끝단부는 립 구조(81)를 가지도록 형성될 수 있다. 파워 피스톤(19)의 끝단부가 립 구조(81)를 가짐으로써 파워 피스톤(19)의 끝단부의 구조적 강도가 향상되어 스톱퍼(61)를 보다 효과적으로 지지할 수 있다.

그리고, 스톱퍼(61)의 외주면에 도 4에 도시된 바와 같이 홈(62)이 형성될 수 있으며, 파워 피스톤(19)에는 스톱퍼(61)의 홈(62)에 끼워지는 립(rib)(82)이 도 8에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 파워 피스톤(19)의 립(82)이 스톱 퍼(61)의 홈(62)에 끼워짐으로써, 파워 피스톤(19)과 스톱퍼(61)가 보다 견고하게 체결될 수 있다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조로 하여 에어 밸브(47), 밸브 시트(29), 스톱퍼(61), 그리고 이들의 체결 관계 및 작용에 대해서 상세히 설명한다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 에어 밸브(47)는 그 반경 방향 외측으로 돌출되어 형성되는 돌기(63)를 구비한다. 이 돌기(63)는 에어 밸브(47)의 전방으로의 이동에 대응하여 에어 밸브(47)가 패닉 브레이킹 기능이 작동하는 빠른 속도로 전방으로 이동하는 경우 밸브 시트(29)가 패닉 브레이킹 기능의 구현을 위한 상태가 되도록 하는 기능을 수행한다. 위에서 설명한 대로 푸쉬 로드(23) 및 에어 밸브(47)가 전방으로 이동함에 따라 브레이킹 포스의 부스팅 기능이 수행된다.

이때, 에어 밸브(47)의 돌기(63)는 밸브 시트(29)의 복수의 제1 다리(65)의 작동부(67)와 접촉하는 부분에 형성되는 경사면(64)을 구비한다. 에어 밸브(47)의 돌기(63)가 경사면(64)을 구비하고 이 경사면(64)이 복수의 제1 다리(65)의 작동부(67)에 부딪힘으로써, 제1 다리(65)의 파손을 방지할 수 있다.

브레이킹 포스 부스팅 및 패닉 브레이킹 기능의 구현을 위해, 제 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브 시트(29)는 에어 밸브(47)가 정지된 상태(즉, 브레이킹 작동이 없는 상태)에서 끝단이 스톱퍼(61)에 체결되어 있는 복수의 제1 다리(65)를 구비한다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브 시트(29)는 중공 실린더 형상의 몸체(66)를 구비할 수 있으며, 복수의 제1 다리(65)는 이 몸체(66)로부터 전방으로 연장되어 형성될 수 있다.

복수의 제1 다리(65)는 에어 밸브(47)의 돌기(63)에 접촉하는 작동부(67)를 구비하는 층상의 구조를 각각 가진다. 즉, 복수의 제1 다리(65)는 작동부(67)를 중심으로 양측에 반경 방향으로의 위치가 서로 다른 부분을 포함하는 층상의 구조를 가진다. 구체적으로, 도면에 도시된 바와 같이, 스톱퍼(61)에 보다 가깝게 위치하는 부분이 밸브 시트(29)의 길이 방향 중심선에 보다 가깝도록 형성되며, 작동부(67)가 제1 다리(65)의 두 부분을 연결한다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 작동부(67)는 제1 다리(65)의 두 부분을 연결하는 경사면일 수 있다.

이때, 작동부(67)인 경사면의 끝단은 곡면의 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 경사면의 끝단이 곡면을 형상을 가짐으로써, 경사면과 에어 밸브(47)의 돌기63)의 충돌에 의해 에어 밸브(47)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

그리고 에어 밸브(47)의 돌기(63)의 부분 중 밸브 시트(29)의 제1 다리(65)의 작동부(67)에 접촉하는 모서리는 곡면의 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 이에 따라 에어 밸브(47)의 돌기(63)에 의해 밸브 시트(29)의 제1 다리(65)가 손상되는 것을 방지할 수 있으며 패닉 브레이킹 작동 시에 부드럽게 이동할 수 있다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브 시트(29)의 제1 다리(65)의 끝단에는 걸림부(68)가 구비될 수 있으며, 이 걸림부(68)가 스톱퍼(61)에 체결됨으로써 제1 다리(65)의 끝단이 스톱퍼(61)에 체결될 수 있다.

제1 다리(65)의 끝단에 형성된 걸림부(68)는 곡면을 가지도록 형성될 수 있다. 이에 따라 제1 다리(65)의 걸림부(68)에 의해 스톱퍼(61)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 복수의 제1 다리(65)는 에어 밸브(47)의 전방으로의 이동 속도에 따라 반경 방향 외측으로 선택적으로 벌어짐으로써 그 끝단이 스톱퍼(61)로부터 선택적으로 이탈될 수 있도록 형성된다. 즉, 에어 밸브(47)가 빠른 속도로 전방으로 이동하는 경우 에어 밸브(47)의 돌기(63)가 작동부(67)를 타고 넘어가게 되고 이 과정에서 복수의 제1 다리(65)가 반경 방향 외측으로 휘어져 그 선단부가 서로 멀어지게 된다. 즉, 푸쉬 로드(23)와 에어 밸브(47)가 비교적 작은 속도로 전방으로 이동하는 경우(즉, 보통의 브레이킹 상태)에 부스팅(boosting) 되면서 파워 피스톤(19)이 전진하면서 밸브 시트(29)가 전진하게 되고 밸브 시트(29)의 제1 다리(65)의 전방 끝단이 스톱퍼(61)에 체결된 상태를 유지하며, 푸쉬 로드(23)와 에어 밸브(47)가 빠른 속도로 전방으로 이동하는 경우(즉, 패닉 브레이킹 상태)에 에어 밸브(47)의 돌기(63)에 의해 밸브 시트(29)의 제1 다리(65)가 외측으로 벌어짐으로써 제1 다리(65)의 전방 끝단이 스톱퍼(61)에서 분리되게 된다.

이때, 밸브 시트(29)는 제1 다리(65)의 전방 끝단이 스톱퍼(61)에서 분리된 경우 밸브 시트(29)가 스톱퍼(61)에 대해서 후방으로 미리 설정된 거리만큼 이동한 후 멈추도록 하기 위한 리액션(reaction) 제한부를 더 포함한다. 이에 따라 밸브 시트(29)의 제1 다리(65)가 스톱퍼(61)에서 이탈되었는지의 여부에 따라 밸브 시트(29)의 후방으로의 이동 거리가 달라지게 되어 통상의 브레이킹 및 패닉 브레이킹이 각각 가능해진다.

우선, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 스톱퍼(61)는 두 종류의 걸림턱, 즉 제1 다리(65)의 끝단이 걸리는 제1 걸림턱(71)과 이 제1 걸림턱(71)의 후방에 위치하는 제2 걸림턱(73)을 구비하고, 밸브 시트(29)에 구비되는 리액션 제한부는 제2 걸림턱(73)에 걸릴 수 있는 끝단을 각각 구비하는 복수의 제2 다리(75)일 수 있다.

이때, 제2 다리(75)는 에어 밸브(47)의 돌기(59)에 걸리지 접촉하지 않는 위치에 형성되며, 제2 다리(75)의 끝단은 제1 다리(65)의 끝단이 제1 걸림턱(71)에서 이탈된 경우 후방으로 미리 설정된 거리만큼 이동한 후 스톱퍼(61)의 제2 걸림턱(73)에 걸리도록 형성된다.

도면을 참조하면, 제2 다리(75)는 밸브 시트(29)의 몸체(66)에서 전방으로 연장되어 형성될 수 있으며, 제2 다리(75)의 전방의 끝단에는 스톱퍼(61)의 제2 걸림턱(73)에 걸릴 수 있는 걸림부(77)가 형성된다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 스톱퍼(61)가 이중의 걸림 구조를 가지므로, 제2 걸림턱(73)의 깊이를 조절하여 패닉 작동 시 출력값을 튜닝(tunning)할 수 있는 장점이 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 다리(65)와 제2 다리(75)는 각각 복수 개로 구비될 수 있으며, 복수의 제1 다리(65)와 복수의 제2 다리(75)는 동일한 개수로 구비되어 서로 교대로 방사상으로 배치될 수 있다.

그리고 스톱퍼(61)의 제2 걸림턱(73)에 걸리는 제2 다리(75)의 끝단의 걸림부(77)는 곡면을 가지도록 형성될 수 있다. 이에 따라 제2 다리(75)의 걸림부(77)에 의해 스톱퍼(61)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

이하에서, 첨부된 도 2 및 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 부스터의 작용을 설명한다.

도 2는 브레이크 페달이 답입되지 않은 상태를 도시하고 있으며, 도 5는 패닉 브레이킹 작동 초기의 상태를 도시하고 있으며, 도 6은 패닉 브레이킹 작동 중 포이즈(poise) 상태를 도시하고 있으며, 도 7은 패닉 브레이킹 작동 중 릴리즈(release) 상태를 도시하고 있다.

먼저, 도 2를 참조하면, 브레이크 페달이 답입되지 않은 경우, 에어 밸브(47)의 돌출부(57)가 컨트롤 밸브(45)의 접촉면(53)에 접촉된 상태를 유지하며 이에 따라 다이어프램(17)의 후방의 챔버에 대기압의 공기가 유입되는 것이 차단된다.

도 2의 상태에서 브레이크 페달이 답입되면 통상의 브레이킹 동작 또는 패닉 브레이킹 동작이 수행된다. 이때, 브레이크 페달이 답입되어 푸쉬 로드(23)와 에어 밸브(47)가 전방으로 이동하면, 에어 밸브(47)의 후방 끝단에 형성된 돌출부(57)가 컨트롤 밸브(45)에서 이격되며, 컨트롤 밸브(47)도 스프링(46)의 탄성력에 의해 전방으로 약간 이동하여 밸브 시트(29)의 시트부(52)에 밀착된다. 이에 따라, 대기압 상태의 공기가 에어 밸브(47)와 밸브 시트(29)의 립(50) 사이의 공간을 통하여 다이어프램(17)의 후방의 챔버로 공급되어 다이어프램(17)이 작동하여 브레이킹 포스의 부스팅이 수행된다.

한편, 브레이크 페달이 급격하게 밟혀 푸쉬 로드(23)와 에어 밸브(47)가 빠른 속도로 전방으로 이동하면, 에어 밸브(47)의 돌기(63)가 도 5에 도시된 바와 같이 밸브 시트(29)의 제1 다리(65)의 작동부(67)를 타고 넘어 전방으로 이동하게 된 다. 이에 따라 밸브 시트(29)의 제1 다리(65)의 전방 끝단이 외측으로 벌어지게 되며, 그 결과 제1 다리(65)의 전방 끝단의 걸림부(68)가 스톱퍼(61)의 제1 걸림턱(71)에서 이탈된다. 그러면 밸브 시트(29)가 스프링(33)의 탄성력에 의해 컨트롤 밸브(45) 쪽으로 이동하게 되며, 이때 밸브 시트(29)는 밸브 시트(29)의 제2 다리(75)의 걸림부(77)가 스톱퍼(61)의 제2 걸림턱(73)에 걸리거나 밸브 시트(105)의 걸림 돌기(107)가 파워 피스톤(19)의 돌출부(115)에 걸릴 때까지 후방으로 이동한다. 이에 따라 리액션 디스크(14)로부터 컨트롤 밸브(45)까지의 거리가 통상의 브레이킹 동작 시보다 길어지게 되며, 결과적으로 에어 밸브(47)의 돌출부(57)와 컨크롤 밸브(45) 사이의 갭(gap)이 상대적으로 커지게 되고 동시에 리액션 디스크(14)와 에어 밸브(47)의 전방 끝단 사이의 갭(리액션 갭)이 커지게 된다. 이와 같은 에어 밸브(47)의 돌출부(57)와 컨트롤 밸브(45) 사이의 갭 및 리액션 디스크(14)와 에어 밸브(47) 사이의 갭이 커짐으로써, 에어 밸브(47)의 끝단이 리액션 디스크(14)에 접촉할 때까지의 다이어프램(17)의 후방의 챔버로 공급되는 대기의 양이 증가하게 된다. 이에 따라 진공 챔버와 대기압 챔버 사이의 압력 차이가 통상의 브레이킹의 경우에 비해 커지게 되고 이로 인해 리액션 디스크의 압력이 통상의 브레이킹의 경우에 비해 상승되면서 에어 밸브(47)와 리액션 디스크(14)의 접촉 시에 출력 압력이 통상의 브레이킹에 비해 증가하게 된다. 이에 따라 패닉 브레이킹이 구현된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 패닉 브레이킹이 구현되는 정도의 속도로 에어 밸브(47)가 전방으로 이동하는 경우, 밸브 시트(29)의 제1 다리(65)가 벌어져 끝단의 걸림부(68)가 스톱퍼(61)에서 이탈된다. 그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 포이즈(poise) 상태에서는 도 5의 상태로부터 밸브 시트(29)와 에어 밸브(47)가 후방으로 이동한다. 그리고 나서, 도 7에 도시된 바와 같이, 릴리즈(release) 상태에서는 에어 밸브(47)에 의해 컨트롤 밸브(45)가 후방으로 밀리게 된다. 이와 같은 과정으로 패닉 브레이킹 작동이 이루어진다.

한편, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브 시트와 스톱퍼가 적용된 브레이크 부스터의 일부 단면도이고, 도 10은 도 9의 밸브 시트 및 스톱퍼가 체결된 상태를 보여주는 사시도이다.

본 실시예에 따르면, 스톱퍼(101)는 한 종류의 걸림턱(103)를 구비하며, 밸브 시트(105)의 리액션 제한부는 반경 방향 외측으로 돌출된 리액션 제한 돌기(107)로 구현된다.

밸브 시트(105)의 제1 다리(109)는 위에서 설명한 실시예에서 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 제1 다리(109)는 층상 구조로 형성되며 에어 밸브(47)의 돌기(63)에 접촉하는 경사면인 작동부(111)를 구비하며, 에어 밸브(47)의 돌기(63)에 의해 제1 다리(109)의 작동부(111)가 외측으로 밀림으로써 제1 다리(109)가 반경 방향 외측으로 벌어질 수 있다.

그리고 제1 다리(109)의 끝단에는 스톱퍼(101)의 걸림턱(103)에 걸리는 걸림부(113)가 구비된다. 제1 다리(109)의 걸림부(113)는 평상 시에는 스톱퍼(101)의 걸림턱(103)에 걸린 상태를 유지하고, 에어 밸브(47)가 빠른 속도로 전방으로 이동하는 경우 제1 다리(109)가 반경 방향 외측으로 벌어짐으로써 제1 다리(109)의 걸 림부(113)가 스톱퍼(101)의 걸림턱(103)에서 이탈된다.

리액션 제한 돌기(107)는, 제1 다리(109)의 끝단의 걸림부(113)가 스톱퍼(103)의 걸림턱(103)에서 이탈된 경우, 미리 설정된 거리만큼 후방으로 이동한 후 파워 피스톤(19)의 내벽에 형성된 돌출부(115)에 걸리도록 반경 방향 외측으로 돌출되어 형성된다. 이에 따라, 에어 밸브(47)가 낮은 속도로 전방으로 이동하는 경우 밸브 시트(105)의 제1 다리(109)가 벌어지지 않은 상태로 밸브 시트(105)가 전방으로 밀린 후 스톱퍼(101)와 함께 후방으로 이동하여 통상적인 브레이킹 동작이 수행되고, 에어 밸브(47)가 빠른 속도로 전방으로 이동하는 경우 밸브 시트(105)의 제1 다리(109)가 에어 밸브(47)의 돌기(63)에 의해 반경 방향 외측으로 벌어져 제1 다리(109)의 걸림부(113)가 스톱퍼(101)의 걸림턱(103)에서 이탈된 후 밸브 시트(105)가 후방으로 이동함으로써 밸브 시트(105)의 리액션 거리가 커져 패닉 브레이킹 기능이 구현된다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 밸브 시트(121)의 리액션 제한 돌기(123)는 외력에 의해 반경 방향 내측으로 변위되었다가 원래 위치로 복귀될 수 있도록 탄성을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 밸브 시트(121)의 몸체에 관통 구멍이 형성되고 리액션 제한 돌기(123)가 이 관통 구멍으로 돌출되어 형성됨으로써 리액션 제한 돌기(123)가 외력에 의해 반경 방향 내측으로 변위되었다가 원래 위치로 복귀될 수 있도록 탄성을 가질 수 있다.

그리고, 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 실시예에 따른 브레이크 부스터의 밸브 시트(121)는 복수의 제1 다리(125)가 서로 근접하는 방향으로 이동하도 록 구속하는 탄성력을 제공하는 탄성 부재(127)에 의해 서로 묶일 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(127)는 방사상으로 배열된 복수의 제1 다리(125)를 묶을 수 있는 스프링 또는 C-링 등으로 구현될 수 있다. 탄성 부재(127)는 복수의 제1 다리(125)가 에어 밸브(47)의 돌기(63)에 의해 반경 방향 외측으로 벌어진 후 원래 위치로 보다 신속하게 복귀할 수 있도록 돕는 역할을 수행한다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 부스터의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 부스터의 부분 확대 단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 부스터의 밸브 시트의 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 부스터의 밸브 시트와 스톱퍼의 연결 관계를 보여주는 사시도이다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 부스터의 패닉 브레이킹 작동을 설명하기 위한 도면들이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 부스터의 파워 피스톤의 전방 끝단을 보여주는 사시도이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 브레이크 부스터의 부분 확대 단면도이다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 브레이크 부스터의 밸브 시트와 스톱퍼를 보여주는 사시도이다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브레이크 부스터의 밸브 시트를 보여주는 사시도이다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 부스터의 파워 피스톤과 스톱퍼의 결합을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (28)

1. 내부에 압력실을 형성하도록 서로 부착되는 프론트 하우징(front housing)과 리어 하우징(rear housing),

   상기 압력실을 구획하는 다이어프램(diaphragm),

   상기 다이어프램과 상기 리어 하우징을 관통하여 설치되며 내부에 길이 방향의 관통공을 형성하는 파워 피스톤(power piston),

   길이 방향으로 형성되는 관통공을 포함하며 상기 파워 피스톤의 관통공에 전방 및 후방으로 이동가능하게 설치되고 상기 파워 피스톤에 대해 후방으로 탄성적으로 지지되는 밸브 시트(valve seat),

   상기 파워 피스톤의 내주면과 상기 밸브 시트의 외주면 사이를 밀봉하기 위한 실링(sealing) 부재,

   브레이크 페달의 작동력을 전달받으며 상기 파워 피스톤에 대해 후방으로 탄성적으로 지지되는 푸쉬 로드(push rod),

   상기 밸브 시트의 후방에 위치하도록 상기 파워 피스톤의 관통공에 전방 및 후방으로 이동가능하게 설치되며 상기 푸쉬 로드에 대해 전방으로 탄성적으로 지지되는 컨트롤 밸브(control valve),

   상기 밸브 시트의 관통공에 삽입된 상태로 전방 및 후방으로 이동가능하도록 상기 푸쉬 로드에 연결되며 상기 컨트롤 밸브와의 밀착 여부에 따라 상기 다이아프램 쪽으로 공기가 선택적으로 공급될 수 있도록 작동하도록 형성되는 에어 밸브(air valve), 그리고

   상기 파워 피스톤에 장착되어 상기 밸브 시트의 후방으로의 이동을 제한하는 스톱퍼(stopper)를 포함하고,

   상기 에어 밸브는 반경 방향 외측으로 돌출되어 형성되는 돌기를 구비하며,

   상기 밸브 시트는 상기 에어 밸브가 정지된 상태에서 끝단이 상기 스톱퍼에 체결되며 상기 돌기에 접촉하는 작동부를 구비하는 층상 구조를 가지는 복수의 제1 다리를 구비하고,

   상기 복수의 제1 다리는 상기 에어밸브와 상기 돌기의 접촉에 의해 휘어져 외측으로 벌어질 수 있도록 다리 형태로 형성되어 상기 에어 밸브의 전방으로의 이동 속도에 따라 상기 에어 밸브의 돌기에 의해 반경 방향 외측으로 선택적으로 벌어짐으로써 상기 끝단이 상기 스톱퍼로부터 선택적으로 이탈될 수 있도록 형성되며,

   상기 밸브 시트는 상기 제1 다리의 끝단이 상기 스톱퍼로부터 이탈된 경우 상기 밸브 시트가 상기 스톱퍼에 대해서 후방으로 미리 설정된 거리만큼 이동한 후 멈추도록 하기 위한 리액션(reaction) 제한부를 구비하는 브레이크 부스터(brake booster).
2. 제1항에서,

   상기 제1 다리는 직경이 서로 다른 두 부분을 포함하는 층상 구조를 가지되 상기 스톱퍼에 가까운 부분이 상기 밸브 시트의 길이 방향 중심선에서 보다 가깝도록 형성되며,

   상기 제1 다리의 작동부가 상기 제1 다리의 두 부분을 연결하는 브레이크 부 스터.
3. 제2항에서,

   상기 작동부는 상기 제1 다리의 두 부분을 연결하는 경사면인 브레이크 부스터.
4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제3항에서,

   상기 경사면의 끝단은 곡면의 형상을 가지도록 형성되는 브레이크 부스터.
5. 제1항에서,

   상기 에어 밸브와 접촉하는 상기 밸브 시트의 내벽에는 반경 방향 중심으로 돌출되는 하나 이상의 리브(rib)가 형성되는 브레이크 부스터.
6. 제1항에서,

   상기 밸브 시트의 후방 끝단에는 상기 컨트롤 밸브를 향해 돌출되는 시트부가 형성되는 브레이크 부스터.
7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제1항에서,

   상기 밸브 시트는 원주 방향으로 따라 형성되는 홈을 구비하며,

   상기 실링 부재는 상기 홈에 배치되는 브레이크 부스터.
8. 제1항에서,

   상기 밸브 시트의 상기 복수의 제1 다리가 서로 근접하는 방향으로 이동하도록 구속하는 탄성력을 제공하는 탄성 부재에 의해 서로 묶이는 브레이크 부스터.
9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제1항에서,

   상기 스톱퍼에 걸리는 상기 제1 다리의 끝단은 곡면을 가지도록 형성되는 브레이크 부스터.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에서,

    상기 스톱퍼는 상기 제1 다리의 끝단이 걸리는 제1 걸림턱, 그리고 상기 제1 걸림턱보다 후방에 위치하는 제2 걸림턱을 구비하고,

    상기 리액션 제한부는 상기 에어 밸브의 돌기에 접촉하지 않는 위치에 각각 형성되며 상기 제1 다리의 끝단이 상기 제1 걸림턱에서 이탈된 경우 미리 설정된 거리만큼 후방으로 이동한 후 상기 제2 걸림턱에 걸리는 끝단을 각각 구비하는 복수의 제2 다리를 포함하는 브레이크 부스터.
11. 제10항에서,

    상기 복수의 제1 다리와 상기 복수의 제2 다리는 동일한 개수로 구비되고 서로 교대로 방사상으로 배치되는 브레이크 부스터.
12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제10항에서,

    상기 제2 걸림턱에 걸리는 상기 제2 다리의 끝단은 곡면을 가지도록 형성되는 브레이크 부스터.
13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에서,

    상기 스톱퍼는 상기 제1 다리의 끝단이 걸리는 걸림턱을 구비하고,

    상기 리액션 제한부는 상기 제1 다리의 끝단이 상기 걸림턱에서 이탈된 경우 미리 설정된 거리만큼 후방으로 이동한 후 상기 파워 피스톤의 내벽의 돌출부에 걸리도록 반경 방향 외측으로 돌출된 리액션 제한 돌기를 포함하는 브레이크 부스터.
14. 제13항에서,

    상기 리액션 제한 돌기는 외력에 의해 반경 방향 내측으로 변위되었다가 원래 위치로 복귀될 수 있도록 탄성을 갖도록 형성되는 브레이크 부스터.
15. 제1항에서,

    상기 에어 밸브의 돌기 중 상기 제1 다리의 작동부에 접촉하는 모서리는 곡면의 형상을 가지도록 형성되는 브레이크 부스터.
16. 제1항에서,

    상기 스톱퍼가 고정되는 상기 파워 피스톤의 끝단부는 립 구조를 가지도록 형성되는 브레이크 부스터.
17. 청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제1항에서,

    상기 실링 부재는 오링(O-ring) 또는 립 링(lip ring)인 브레이크 부스터.
18. 청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제17항에서,

    상기 립 링은 개방된 쪽이 상기 파워 피스톤의 출력 측을 향하도록 배치되는 브레이크 부스터.
19. 청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제1항에서,

    상기 실링 부재는 복수로 구비되고,

    상기 복수의 실링 부재는 상기 파워 피스톤의 길이 방향을 따라 차례로 배열되는 브레이크 부스터.
20. 제1항, 및 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에서,

    상기 파워 피스톤에는 클립(clip)이 체결되는 클립 체결부가 구비되고,

    상기 밸브 시트의 후방 끝단에는 상기 컨트롤 밸브를 향해 돌출되어 형성되는 시트부가 구비되며,

    상기 실링 부재는 상기 시트부와 상기 클립 체결부 사이에 배치되는 브레이 크 부스터.
21. 청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제1항에서,

    상기 스톱퍼는 상기 파워 피스톤의 관통공의 끝단에 압입되는 브레이크 부스터.
22. 제1항에서,

    상기 스톱퍼에는 홀(hole)이 형성되고,

    상기 파워 피스톤의 끝단에는 상기 홀에 삽입되는 융착 돌기가 구비되며,

    상기 스톱퍼는 상기 융착 돌기가 상기 홀에 삽입된 상태에서 융착되어 상기 파워 피스톤에 고정되는 브레이크 부스터.
23. 제1항에서,

    상기 밸브 시트는 상기 파워 피스톤에 지지된 스프링에 의해 후방으로 탄성적으로 지지되고,

    상기 밸브 시트는 상기 스프링의 끝단이 삽입되는 포켓을 이루는 립 구조를 구비하는 브레이크 부스터.
24. 청구항 24은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제23항에서,

    상기 파워 피스톤은 상기 밸브 시트를 지지하는 스프링이 조립될 수 있는 안 착면을 구비하는 브레이크 부스터.
25. 청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제23항에서,

    상기 밸브 시트를 지지하는 스프링은 양 끝단은 상기 밸브 시트의 이동 방향과 수직인 면을 형성하도록 그라인딩(grinding) 처리되는 브레이크 부스터.
26. 제1항에서,

    상기 스톱퍼의 외주면에는 홈이 형성되고,

    상기 파워 피스톤에는 상기 스톱퍼의 홈에 끼워지는 립(rib)이 형성되는 브레이크 부스터.
27. 청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제1항에서,

    상기 스톱퍼가 상기 파워 피스톤에 조립되는 부분에서 상기 스톱퍼의 외경이 상기 파워 피스톤의 부분 중 상기 스톱퍼를 지지하는 부분의 외경보다 큰 브레이크 부스터.
28. 제1항에서,

    상기 에어 밸브의 돌기는 상기 밸브 시트의 제1 다리의 작동부와 접촉하는 부분에 형성되는 경사면을 구비하는 브레이크 부스터.

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