KR100921394B1 - 브레이크 부스터용 다이아프램 - Google Patents

브레이크 부스터용 다이아프램 Download PDF

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Abstract

본 발명은 브레이크 부스터에서 변압실과 진공실 사이를 나누는 다이아프램의 기밀불량을 제조공정 중에서 감지할 수 있도록 함으로써 일부가 찢어진 상태의 다이아프램이 자동차에 조립되어 출고되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인하여 부스터의 다이아프램에 의한 자동차 사고를 방지할 수 있도록 하는 브레이크 부스터용 다이아프램에 관한 것으로, 이는 프론트쉘과 리어쉘이 밀폐 결합되는 케이싱과; 상기 케이싱을 프론트실과 리어실로 구획하는 센터플레이트와; 상기 센터플레이트의 중앙에 미끄럼 이동가능하게 일단이 연결되고 타단부는 케이스 외부로 돌출되며 그 내부가 중공되어 중공부를 갖는 단차진 밸브본체와; 상기 밸브 본체의 중공부에 위치하여 브레이크 페달의 조작에 의한 가압력을 전달받는 입력축과; 상기 밸브 본체에서 발생한 배력을 마스터실린더에 전달하는 출력축과; 상기 프론트실과 리어실에 각각 구비되고 상기 케이싱을 정압실과 변압실로 구획하는 다이아프램과; 상기 다이아프램이 밀착되는 파워피스톤과를 포함한 브레이크 부스터에 있어서, 상기 파워피스톤과 다이아프램의 밀착면에 다수의 공기통로가 형성되도록 하여 다이아프램의 기밀불량을 감지할 수 있도록 다이아프램을 구성함으로써 이룰 수 있는 발명이다.
브레이크, 부스터, 다이아프램, 공기통로

Description

브레이크 부스터용 다이아프램{DIAPHRAGM FOR BRAKE BOOSTER}
도 1은 종래의 브레이크 부스터의 구조를 도시한 측단면도
도 2는 본 발명의 다이아프램이 적용된 브레이크 부스터의 구조를 도시한 측단면도
도 3은 본 발명 도 2의 A부 확대 단면도
도 4는 본 발명 도 3의 B-B선 단면도
도 5는 본 발명에 의한 다이아프램의 다른 실시예를 보인 확대 단면도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 케이싱 210 : 프론트정압실
220 : 프론트변압실 230 : 리어정압실
240 : 리어변압실 310, 330 : 다이아프램
320, 340 : 파워피스톤 311 : 찢어진 갭
312 : 돌기 313 : 공기통로
314 : 요입홈 400 : 입력축
500 : 출력축 600 : 밸브본체
700 : 플런저
본 발명은 브레이크 부스터(BRAKE BOOSTER)에서 변압실과 진공실 사이를 나누는 브레이크 부스터용 다이아프램에 관한 것으로,
특히, 브레이크 부스터에 사용되는 다이아프램(DIAPHRAGM)에서의 기밀불량을 제조공정 중에서 발견하여 사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 브레이크 부스터용 다이아프램에 관한 것이다.
일반적으로 브레이크 부스터는 진공과 대기압의 차이를 이용하여 입력축에 가해진 제동력을 배가하여 출력축으로 전달하는 장치이다.
종래의 브레이크 부스터는 도 1에 도시된 바와 같이, 프론트쉘(11)과 리어쉘(12)이 밀폐 결합되는 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)을 프론트실(21)(22)과 리어실(23)(24)로 구획하는 센터플레이트(13)와, 일단이 상기 센터플레이트(13)의 중앙에 미끄럼 이동가능하게 연결되고 타단부는 케이스 외부로 돌출되며 그 내부가 중공되어 중공부(63)를 갖는 단차진 밸브본체(60)와, 상기 밸브 본체의 중공부(63)에 위치하여 브레이크 페달(미도시)의 조작에 의한 가압력을 전달받는 입력축(40)과, 상기 밸브 본체에서 발생한 배력을 마스터실린더(미도시)에 전달하는 출력축(50)을 포함하여 구성된다.
프론트실(21)(22)은 프론트 다이아프램(31)에 의해 프론트정압실(21)과 프론트변압실(22)로 구획되고, 프론트정압실(21)과 프론트변압실(22)의 압력차에 의해 발생한 힘을 전달받는 프론트파워피스톤(32)이 프론트다이아프램(31)에 접하고 있다. 프론트다이아프램(31)과 프론트파워피스톤(32)의 중앙은 밸브본체(60)에 고정된다. 리어실(23)(24)도 마찬가지로 리어다이아프램(33)에 의해 리어정압실(23)과 리어변압실(24)로 구획되고, 리어파워피스톤(34)이 리어다이아프램(33)에 접하고 있다. 리어다이아프램(33)과 리어파워피스톤(34)의 중앙도 밸브본체(60)에 고정된다.
입력축(40)은 다단의 단차를 가지며 그 선단에는 입력축(40)에 가해진 가압력을 출력축(50)에 전달하는 플런저(70)가 연결되며, 플런저(70)와 출력축(50) 사이에는 탄성재질인 원판형의 리액션디스크(51)가 구비된다. 그리고 플런저(70)와 리액션디스크(51) 사이에는 소정의 갭(D)이 존재한다.
밸브본체(60)에는 프론트정압실(21)과 리어정압실(23)을 연통하는 정압통로(61)와 프론트변압실(22)과 리어변압실(24)을 연통하는 변압통로(62)가 형성되며, 밸브본체(60)의 중앙에는 입력축(40)이 위치하며 외기 유입로가 되는 중공부(63)와 플런저(70)가 삽입되는 실린더(65)가 형성된다. 중공부(63)에는 외기의 유입을 단속하는 포펫밸브(64)와, 포펫밸브(64)의 후단부를 중공부(63)의 내주면에 기밀하게 고정하는 포펫리테이너(68)가 설치된다. 포펫밸브(64)의 선단부와 접촉하는 밸브본체(60)에는 제1밸브시트부(60a)가 형성되며 포펫밸브(60)의 선단부와 접 촉하는 플런저(70)의 후단부에는 제2밸브시트부(70a)가 형성된다. 제1밸브시트부(60a)와 포펫밸브(64)는 정압통로(61)와 변압통로(62)의 연통을 단속하며, 제2밸브시트부(70a)와 포펫밸브(64)는 변압통로(62)와 외기의 연통을 단속하는 작용을 한다. 공기흡입부의 후단부에는 공기 중의 이물질을 거르기 위한 필터(67)와 흡입소음을 감소시키기 위한 소음기(66)가 설치된다.
포펫리테이너(68)와 입력축(40)의 단차 사이에는 입력축(40)을 후방으로 복귀시키도록 원뿔형의 압축코일스프링인 복원스프링(73)이 설치되며, 포펫밸브(64)의 선단부와 입력축(40)의 또 다른 단차 사이에는 포펫밸브(64)와 밸브시트부(60a)(70a) 사이의의 기밀 유지를 위하여 원뿔형의 압축코일스프링인 밸브스프링(72)이 위치한다.
미설명부호 "14"는 프론트정압실(21)과 부압원(미도시)을 연통시키는 진공연결관이며, "80"은 프론트쉘(11)과 밸브본체(60)를 지지하는 리턴스프링이다.
이러한 종래의 브레이크 부스터의 동작을 설명하면 다음과 같다.
운전자가 페달을 밟아 제동을 시작할 때, 포펫밸브(64)의 선단과 제1밸브시트부(60a)는 개방된 상태이고, 포펫밸브(64)의 선단과 제2밸브시트부(70a)는 폐쇄된 상태였다가, 입력축(40)이 서서히 전진하면서 포펫밸브(64)의 선단과 제1밸브시트부(60a)가 우선 폐쇄되면서 정압통로(61)와 변압통로(62)의 연통이 차단된다. 입력축이 더 전진하면 포펫밸브(64)의 선단과 제2밸브시트부(70a)가 개방되면서 변압통로(62)와 중공부(63)가 연통되어 부압상태였던 변압실(22)(24)로 외기가 급속히 유입되어 대기압상태가 된다.
변압실(22)(24)이 대기압상태가 되면 부압상태의 정압실(21)(23)과 압력차이가 유발되어 파워피스톤(32)(34)을 전진시키는 힘이 발생되고, 이 힘은 밸브본체(60)에 전달되어 밸브본체(60)가 출력축(50)을 밀어주게 된다.
그런데 밸브본체(60)와 출력축(50) 사이에는 탄성재질의 리액션디스크(51)가 설치되어 있어 밸브본체(60)가 리액션디스크(51)를 가압하게 되고, 리액션디스크(51)는 플런저(70)사이의 갭(D)을 메우도록 변형된다. 이러한 리액션디스크(51)의 변형 상태가 도2에 도시되어 있다. 이에 도시된 바와 같이, 리액션디스크(51)가 플런저(70) 사이의 갭(D)을 메우는 동안에는 리액션디스크(51)가 플런저(70)와 직접접촉하지 않기 때문에 출력축(50)의 반력이 플런저(70)에 전달되지 않아 입력의 증가 없이도 제동력이 급격히 증가하는 현상이 일어난다. 이를 점프인(JUMP-IN) 효과라 하고 이 때 발생하는 출력값을 점프인값이라 한다.
리액션디스크(51)와 플런저(70)가 접촉하기 시작하면 출력축(50)의 반력이 입력축(40)에 전달되어 그 후에는 입력에 비례하는 출력이 형성된다.
한편, 상기와 같은 구성 및 작용을 하는 브레이크 부스터에서 정압실(21)(23)과 변압실(22)(24) 사이는 다이아프램(31)(33)에 의해 기밀이 유지되는 상태로 나누어져 있어야 하지만, 제조과정 또는 부스터 조립과정에서 다이아프램(31)(33)이 찢어지는 경우가 발생되고 있다.
상기와 같은 다이아프램(31)(33)의 작은 찢어짐이라도 발생되면 다이아프램(31)(33)은 자동차에 장착되어 반복 작동하는 과정에서 찢어짐이 증대되고 이로 인하여 결국에는 부스터의 기능을 수행하지 못하여 사고로 이어지는 문제 점이 있다.
따라서 브레이크 부스터의 다이아프램(31)(33)은 제조공정 상에서 에어 리크(AIR LEAK)시험을 실시하고 있다.
그러나 다이아프램(31)(33)은 에어 리크 시험에서 공기가 접촉한전체 면적의 80% 이상이 파워피스톤(32)(34)에 접촉되어 있으므로 그 접촉되어 있는 부분의 일부가 찢어져 있을 경우에는 진공과 공기의 압력차에 의해 다이아프램(31)(33)과 파워피스톤(32)(34)이 밀착된 상태를 유지하게 되고, 이로 인하여 에어 리크 시험에서 다이아프램(31)(33)의 찢어진 상태가 검출되지 않는 문제점이 발생되었다.
따라서 본 발명의 목적은 브레이크 부스터에서 변압실과 진공실 사이를 나누는 다이아프램의 기밀불량을 제조공정 중에서 감지할 수 있도록 함으로써 일부가 찢어진 상태의 다이아프램이 자동차에 조립되어 출고되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인하여 부스터의 다이아프램에 의한 자동차 사고를 방지할 수 있도록 한 브레이크 부스터용 다이아프램을 제공함에 있다.
이러한 본 발명의 목적은 프론트쉘과 리어쉘이 밀폐 결합되는 케이싱과; 상기 케이싱을 프론트실과 리어실로 구획하는 센터플레이트와; 상기 센터플레이트의 중앙에 미끄럼 이동가능하게 일단이 연결되고 타단부는 케이스 외부로 돌출되며 그 내부가 중공되어 중공부를 갖는 단차진 밸브본체와; 상기 밸브 본체의 중공부에 위치하여 브레이크 페달의 조작에 의한 가압력을 전달받는 입력축과; 상기 밸브 본체에서 발생한 배력을 마스터실린더에 전달하는 출력축과; 상기 프론트실과 리어실에 각각 구비되고 상기 케이싱을 정압실과 변압실로 구획하는 다이아프램과; 상기 다이아프램이 밀착되는 파워피스톤과를 포함하여 브레이크 부스터를 구성한다.
이때 상기 파워피스톤과 다이아프램의 밀착면에 다수의 공기통로가 형성되도록 하여 다이아프램의 기밀불량을 감지할 수 있도록 구성함으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
상기 파워피스톤과 다이아프램 사이의 공기통로는 다이아프램에 다수의 돌기를 연속적으로 형성하여 밀착 면에 공기통로가 형성되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하며, 상기 파워피스톤과 다이아프램 사이의 공기통로는 다이아프램에 다수의 연속된 요입홈을 형성하여 밀착 면에 공기통로가 형성되도록 구성하는 것을 특징으로 할 수도 있다.
이하에서 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 브레이크 부스터는 도 2에 도시된 바와 같이, 프론트쉘(110)과 리어쉘(120)이 밀폐 결합되는 케이싱(100)과, 상기 케이싱(100)을 프론트실(210)(220)과 리어실(230)(240)로 구획하는 센터플레이트(130)와, 일단이 상기 센터플레이트(130)의 중앙에 미끄럼 이동가능하게 연결되고 타단부는 케이스 외부로 돌출되며 그 내부가 중공되어 중공부(630)를 갖는 단차진 밸브본체(600)와, 상기 밸브 본체의 중공부(630)에 위치하여 브레이크 페달(미도시)의 조작에 의한 가압력을 전달받는 입력축(400)과, 상기 밸브 본체에서 발생한 배력을 마스터실린더(미도시)에 전달하는 출력축(500)을 포함하여 구성된다.
프론트실(210)(220)은 프론트다이아프램(310)에 의해 프론트정압실(210)과 프론트변압실(220)로 구획되고, 프론트정압실(210)과 프론트변압실(220)의 압력차에 의해 발생한 힘을 전달받는 프론트파워피스톤(320)이 프론트다이아프램(310)에 접하고 있다. 프론트다이아프램(310)과 프론트파워피스톤(320)의 중앙은 밸브본체(600)에 고정된다. 리어실(230)(240)도 마찬가지로 리어다이아프램(330)에 의해 리어정압실(230)과 리어변압실(240)로 구획되고, 리어파워피스톤(340)이 리어다이아프램(330)에 접하고 있다. 리어다이아프램(330)과 리어파워피스톤(340)의 중앙도 밸브본체에 고정된다.
입력축(400)은 다단의 단차를 가지며 그 선단에는 입력축(400)에 가해진 가압력을 출력축(500)에 전달하는 플런저(700)가 연결되며, 플런저(700)와 출력축(500) 사이에는 탄성재질인 원판형의 리액션디스크(510)가 구비된다. 그리고 플런저(700)와 리액션디스크(510) 사이에는 소정의 갭(D)이 존재한다.
밸브본체(600)에는 프론트정압실(210)과 리어정압실(230)을 연통하는 정압통로(610)와 프론트변압실(220)과 리어변압실(240)을 연통하는 변압통로(620)가 형성되며, 밸브본체(600)의 중앙에는 입력축(400)이 위치하며 외기 유입로가 되는 중공부(630)와 플런저(700)가 삽입되는 실린더(650)가 형성된다. 중공부(630)에는 외기 의 유입을 단속하는 포펫밸브(640)와, 포펫밸브(640)의 후단부를 중공부(630)의 내주면에 기밀하게 고정하는 포펫리테이너(680)가 설치된다. 포펫밸브(640)의 선단부와 접촉하는 밸브본체(600)에는 제1밸브시트부(601)가 형성되며 포펫밸브(640)의 선단부와 접촉하는 플런저(700)의 후단부에는 제2밸브시트부(701)가 형성된다. 제1밸브시트부(601)와 포펫밸브(640)는 정압통로(610)와 변압통로(620)의 연통을 단속하며, 제2밸브시트부(701)와 포펫밸브(640)는 변압통로(620)와 외기의 연통을 단속하는 작용을 한다. 중공부의 후단부에는 공기 중의 이물질을 거르기 위한 필터(670)와 흡입소음을 감소시키기 위한 소음기(660)가 설치된다.
포펫리테이너(680)와 입력축(400)의 단차 사이에는 입력축(400)을 후방으로 복귀시키도록 원뿔형의 압축코일스프링인 복원스프링(730)이 설치되며, 포펫밸브(640)의 선단부와 입력축(400)의 또 다른 단차 사이에는 포펫밸브(640)와 밸브시트부(601)(701) 사이의 기밀 유지를 위하여 원뿔형의 압축코일스프링인 밸브스프링(720)이 위치한다.
미설명부호 "140"은 프론트정압실(210)과 부압원(미도시)을 연통시키는 진공연결관이며, "800"은 프론트쉘(110)과 밸브본체(600)를 지지하는 리턴스프링이다.
한편 본 발명은 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이 정압실(210)(230)과 변압실(220)(240)의 경계를 이루도록 한 파워피스톤(320)(340)과 다이아프램(310)(330) 사이에 공기통로(313)를 형성하여 다이아프램(310)(330)의 찢어진 갭(311)을 통하여 공기가 새는 기밀불량을 감지할 수 있도록 구성한다.
상기의 공기 통로(313)는 다이아프램(310)(330)과 파워피스톤(320)(340)이 밀착될 경우 다이아프램(310)(330) 표면의 반복된 돌기(312)에 의해 다이아프램(310)(330)과 파워피스톤(320)(340) 사이, 즉 돌기가 없는 부분에 만들어지게 되며, 다이아프램(310)(330) 표면의 반복된 요입홈에 의해서도 같은 원리로 만들어질 수 있다.
공기 통로(313)의 작용 및 효과를 자세히 설명하면 다음과 같다.
다이아프램(310)(330)의 일부가 찢어지게 되면, 다이아프램(310)(330)과 파워피스톤(320)(340) 사이의 압력이 다이아프램(310)(330) 외부의 대기압보다 낮으므로 압력차에 의해 다이아프램(310)(330)이 찢어진 부분을 중심으로 파워피스톤(320)(340)을 향하여 밀착된다.
이 때 다이아프램(310)(330)의 표면에 돌기가 있는 부분은 돌기가 먼저 파워피스톤(320)(340)과 접촉하게 되어 도3에 도시된 바와 같이 돌기와 돌기 사이에 공기 통로(313)가 만들어지므로 다이아프램(310)(330)과 파워피스톤(320)(340)이 찢어진 부분을 중심으로 완전히 밀착되는 것을 방지할 수 있게 된다.
따라서 다이아프램(310)(330) 표면의 반복된 돌기(312)에 의해 만들어진 공기 통로(313)가 있는 경우, 도4에 도시된 바와 같이 찢어진 부분을 통해 유입된 공기가 공기 통로(313)를 통해 흐를 수 있고 에어 리크 시험을 통해 이를 쉽게 검출할 수 있어, 기밀불량을 감지할 수 있게 된다.
한편, 도5에 도시된 바와 같이 공기 통로(313)는 다이아프램(310)(330) 표면의 반복된 요입홈에 의해서도 만들어질 수 있으며, 그 작용 및 효과는 다이아프램(310)(330) 표면의 반복된 돌기가 만들어진 경우와 같다.
상기와 같이 다이아프램(310)(330)의 제조과정이나 브레이크 부스터의 조립과정에서 다이아프램(310)(330)의 찢어진 갭(311)을 에어 리크 시험을 통하여 감지할 수 있도록 함으로써 다이아프램(310)(330)의 찢어진 부분을 감지하지 못하여 기밀불량인 브레이크 부스터를 자동차에 조립하는 문제점을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인하여 자동차 운행중의 반복작동 중에 찢어진 부분이 점점 더 찢어지면서 사고가 발생되는 문제점도 해소할 수 있게 된다.
상기에서와 같이 본 발명은 브레이크 부스터에 마련되는 다이아프램에 공기통로를 형성함으로써 찢어짐 등에 의한 다이아프램의 기밀불량을 제조공정 중이나 브레이크 부스터 조립과정에서 에어 리크 시험으로 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인하여 일부가 찢어진 상태의 다이아프램이 자동차에 조립되어 출고되는 것을 방지할 수 있고, 부스터의 다이아프램에 의한 자동차 사고를 방지할 수 있는 효과가 제공되는 것이다.

Claims (3)

  1. 프론트쉘과 리어쉘이 밀폐 결합되는 케이싱과; 상기 케이싱을 프론트실과 리어실로 구획하는 센터플레이트와; 상기 센터플레이트의 중앙에 미끄럼 이동가능하게 일단이 연결되고 타단부는 케이스 외부로 돌출되며 그 내부가 중공되어 중공부를 갖는 단차진 밸브본체와; 상기 밸브 본체의 중공부에 위치하여 브레이크 페달의 조작에 의한 가압력을 전달받는 입력축과; 상기 밸브 본체에서 발생한 배력을 마스터실린더에 전달하는 출력축과; 상기 프론트실과 리어실에 각각 구비되고 상기 케이싱을 정압실과 변압실로 구획하는 다이아프램과; 상기 다이아프램이 밀착되는 파워피스톤을 포함한 브레이크 부스터에 있어서,
    상기 파워피스톤과 다이아프램의 밀착면에 다수의 공기통로가 형성되도록 하여 다이아프램의 기밀불량을 감지할 수 있도록 구성됨을 특징으로 한 브레이크 부스터용 다이아프램.
  2. 청구항 제1항에 있어서,
    상기 파워피스톤과 다이아프램 사이의 공기통로는 다이아프램에 다수의 돌기를 연속적으로 형성하여 밀착 면에 공기통로가 형성되도록 구성됨을 특징으로 한 브레이크 부스터용 다이아프램.
  3. 청구항 제1항에 있어서,
    상기 파워피스톤과 다이아프램 사이의 공기통로는 다이아프램에 다수의 연속된 요입홈을 형성하여 밀착 면에 공기통로가 형성되도록 구성됨을 특징으로 한 브레이크 부스터용 다이아프램.
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