KR101157795B1 - 차량용 브레이크 부스터 - Google Patents

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주식회사 만도
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Abstract

본 발명은 차량용 브레이크 부스터를 제공하기 위한 것으로 케이싱과, 케이싱에 수용되어 진퇴가능하며 공기흡입부가 마련된 밸브본체와, 입력축의 작동에 의해 공기의 유입을 제어하며 선단부인 자유단의 형상을 유지시키기 위한 워셔가 마련된 포펫밸브와, 포펫밸브를 밸브본체 내부에 고정하기 위한 고정부와, 고정부의 선단에서 밸브본체의 중심방향으로 벤딩된 안착부를 구비한 포펫리테이너를 포함한 차량용 브레이크 부스터에 있어서, 일단은 상기 안착부의 내면에 지지되고 타단은 상기 입력축에 지지되는 복원스프링과, 일단은 상기 안착부의 외면에 지지되고 타단은 상기 워셔에 지지되는 밸브스프링을 포함하여 구성함으로써, 밸브스프링의 설치를 위하여 입력축에 별도의 가공공정을 줄일 수 있으며 또한, 밸브스프링에 의한 흡입공기의 소음을 저감시킬 수 있게 되는 것이다.

Description

차량용 브레이크 부스터{A Brake Booster for Vehicle}
본 발명은 차량용 브레이크 부스터에 관한 것으로, 특히 포펫밸브의 기밀을 유지하기 위한 밸브스프링의 결합구조를 개선하여 원가절감 및 소음발생을 저감시키기에 적당하도록 한 차량용 브레이크 부스터에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 브레이크 부스터(Brake BOOSTER)는 진공과 대기압의 기압차를 이용하여 작은 힘으로 큰 제동력을 발생시키는 장치이며, 이 제동력을 마스터실린더에 전달하여 제동유압을 형성한다.
종래의 브레이크 부스터는 도 1에 도시된 바와 같이, 프런트셀(11)과 리어셀(12)이 밀폐 결합되는 케이싱(10)과, 케이싱(10) 내부를 프론트실(14)과 리어실(15)로 구획하는 센터플레이트(13)와, 일단은 센터플레이트(13)의 중심부를 미끄럼 가능하게 관통하며 타단은 리어셀(12)의 개구된 중심부를 통해 외부로 돌출되어 장착되어 공기유입을 제어하는 밸브본체(30)와, 브레이크 페달(미도시)에 의해 연동하는 입력축(50)과 이의 작동에 따라 변위의 힘을 전달받는 출력축(70)을 구비한다.
프론트실(14)은 프론트다이아프램(16)과 프론트파워피스톤(17)에 의해 프론 트정압실(14a)과 프론트변압실(14b,15b)로 구획되며, 리어실(15)은 리어다이아프램(18)과 리어파워피스톤(19)에 의해 리어정압실(15a)과 리어변압실(15b)로 구획된다.
밸브본체(30)는 다단으로 단차진 원통형상으로 마련되며, 일단부 외주에는 프론트다이아프램(16)과 프론트파워피스톤(17) 및 리어다이아프램(18)과 리어파워피스톤(19), 그리고 센터플레이트(13)가 결합되며, 공기흡입부(31)가 형성된 타단부는 리어셀(12)의 중심부를 관통하여 대기와 연통된다.
이러한 밸브본체(30) 내부에는 정압실과 변압실을 연통하는 정압통로(32) 및 대기와 변압실(14b,15b)을 연통시키는 변압통로(33)가 형성되며, 입력축의 단부와 결합되어 축방향으로 미끄럼운동하는 제1플런저(35)가 마련된다. 제1플런저(35)의 선단은 단차지게 마련되어 제2플런저(36)측으로 돌출되어 소정의 공간을 가지며 제2플런저(36)와 결합된다. 그리고, 출력축(70)과 제2플런저(36)의 선단 사이에는 단면적의 차이로 인해 작용받는 힘을 배가시켜 출력축에 전달하는 리액션디스크(40)가 마련된다. 또한, 입력축(50)의 작동에 따라 공기의 유입을 제어하도록 정압통로(32)와 변압통로(33)를 선택적으로 개폐하기 위하여 밸브본체(30)내에 설치된 탄성재질의 포펫밸브(100)가 마련된다.
도 2를 참조하면, 포펫밸브(100)의 후단부에는 공기흡입부(31)의 내주면에 기밀하게 고정하는 포펫리테이너(110)가 설치되며, 진공밸브기능을 수행하는 밸브본체(30)에 마련된 제1밸브시트부(46)와 에어밸브기능을 수행하는 제1플런저(35)의 후단부에 마련된 제2밸브시트부(38)와 상호 작용하여 정압통로(32)와 변압통로(33) 를 선택적으로 개폐하는 포펫밸브(100)의 선단에는 표면이 평평한 링 형상의 워셔(104)가 인서트되어 있다.
또한, 포펫밸브(100)의 내부 즉, 포펫리테이너(110)와 입력축(50)의 단차 사이에는 포펫밸브(100)의 후단부가 공기흡입부(31)의 내주면에 밀착되도록 가압하고 제동 해제시 입력축(50)을 후방으로 복귀시키도록 일단에서 타단으로 갈수록 직경이 점차 확장된 원뿔형의 압축코일스프링인 복원스프링(130)이 설치되며, 워셔(104)와 입력축의 또 다른 단차 사이에는 포펫밸브(100)의 기밀유지를 위하여 원뿔형의 압축코일스프링인 밸브스프링(150)이 설치되어 입력축(50)이 전진하게 되면, 밸브스프링(150) 및 복원스프링(130)은 포펫밸브(100)와 입력축(50)을 서로 반대방향으로 탄성지지하게 된다.
전술한 차량용 브레이크 부스터는 플런저의 후단부에 마련된 제2밸브시트부를 밀착하여 기밀유지를 하기 위한 밸브스프링과 포펫밸브의 후단부를 공기흡입부의 내주면에 밀착되도록 가압하는 복원스프링의 설치를 위하여 입력축에 단차를 형성하기 위한 별도의 가공공정을 하여야 하므로 제조비용이 증가하여 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 전술한 차량용 브레이크 부스터는 공기흡입부내로 유입된 공기가 정압실과 변압실로 흡입되는 과정에서 밸브스프링과 복원스프링을 통과하여야 하기 때문에 공기의 흐름이 원활하지 못하여 흡입소음이 증가되는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 정압실과 변압실로 공기의 유입을 제어하는 포펫밸브의 선단부를 밀착시키는 밸브스프링의 장착 형태를 개선함으로써 원가절감에 따른 생산성의 향상 및 밸브스프링에 의하여 발생되는 소음을 저감할 수 있는 차량용 브레이크 부스터를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 브레이크 부스터는, 정압실과 변압실이 마련된 케이싱과, 일측이 상기 케이싱에 수용되어 진퇴가능하며 공기흡입부가 마련된 밸브본체와, 상기 밸브본체의 내부에 마련되어 입력축의 작동에 의해 공기의 유입을 제어하며 선단부인 자유단의 형상을 유지시키기 위한 워셔가 마련된 포펫밸브와, 상기 포펫밸브를 상기 밸브본체 내부에 고정하기 위한 포펫리테이너와, 제동 해제시 상기 입력축을 후방으로 복귀시키는 복원스프링과, 상기 포펫밸브의 선단부의 기밀유지를 위한 밸브스프링을 포함하며,상기 포펫리테이너는 상기 포펫밸브를 압착하기 위한 고정부와 상기 고정부의 선단에서 상기 밸브본체의 중심방향으로 벤딩된 안착부를 구비하고, 상기 복원스프링은 일단은 상기 안착부의 내면에 지지되고 타단은 상기 입력축에 지지되며, 상기 밸브스프링은 일단은 상기 안착부의 외면에 지지되고 타단은 상기 워셔에 지지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 차량용 브레이크 부스터의 상기 밸브스프링은 원통형의 압축코일스프링인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 차량용 브레이크 부스터의 상기 안착부가 상기 밸브본체 내부로 연장된 길이는 상기 포펫밸브의 선단부인 상기 자유단의 내경 안으로 돌출되지 않은 것을 특징한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 차량용 브레이크 부스터는 밸브스프링을 장착하기 위하여 입력축에 별도의 단차를 형성하기 위한 가공공정을 줄일 수 있어 원가절감을 통한 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명에 의한 차량용 브레이크 부스터는 공기흡입부내에서 밸브스프링이 공기의 흐름을 방해하지 않기 때문에 밸브스프링의 내부를 통과함으로써 발생되는 흡입소음을 줄일 수 있는 효과가 있게 된다.
이하에서는 상기와 같은 본 발명의 차량용 브레이크 부스터의 기술적 사상에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 종래 기술과 동일한 구성에 대하여는 동일한 부호를 이용하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 브레이크 부스터의 대략적인 구조를 보인 단면도이고, 도 4는 도 3의 'B' 부분의 확대도로서 본 발명의 실시예에 따른 밸브스프링의 결합 구조를 보인 것이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 브레이크 부스터는 프론트셀(11)과 리어셀(12)이 밀폐결합된 케이싱(10)과, 케이싱(10)을 프론트실(11)과 리어실(12)로 구획하는 센터플레이트(13)와, 일단이 상기 센터플레 이트(13)의 중앙에 미끄럼 이동가능하게 연결되고 타단부는 케이스 외부로 돌출되며 그 내부가 중공되어 공기흡입부(31)를 갖는 밸브본체(30)와, 밸브본체(30)의 공기흡입부(31)에 위치하여 브레이크페달(미도시)의 조작에 의한 가압력을 전달받는 입력축(50)과, 밸브본체(30)에서 발생한 배력을 마스터실린더(미도시)에 전달하는 출력축(70)을 포함하여 구성된다.
운전자가 브레이크 페달(미도시)을 밟으면 후단이 브레이크 페달(미도시)에 연결되고 선단이 밸브본체(20)내에 마련된 컨트롤 플런저(30)에 지지되도록 설치된 입력축(70)으로 답력이 전달된다. 입력축(50)은 봉 형상을 가지며, 그 선단에는 변압실(14b,15b)로의 공기 유입을 제어하는 제1플런저(35)의 수용부(35a)에 연결되며, 후단에는 브레이크페달(미도시)과 연계된다. 따라서, 브레이크페달(미도시)에 의하여 가해지는 답력을 제1플런저(35)에 전달하는 기능을 하게된다.
입력축(50) 선단부의 밸브본체(30) 내부에는 입력축(50)의 작동에 의해 공기의 유입을 실질적으로 제어하는 탄성재질의 포펫밸브(100)가 설치된다.
포펫밸브(100)는 후단이 밸브본체(30)의 내벽에 고정되는 고정단(101)과, 밸브기능을 수행하는 자유단(103)으로 이루어져 있다. 자유단(103)은 소정의 두께를 가진 원통형상으로 마련된다.
또한, 포펫밸브(100)의 고정단(101)에는 포펫밸브(100)의 후단부를 공기흡입부(31)의 내주면에 기밀하게 고정하는 포펫리테이너(110)가 설치되고, 포펫밸브(100)의 자유단(103)에는 자유단(103)의 형상을 그대로 유지시키기 위한 링 형상의 워셔(104)가 인서트되어 있다.
포펫리테이너(110)는 포펫밸브(100)를 견실하게 고정시키기 위해 밸브본체(30)에 압입 설치되는 것으로 선단으로 갈수록 직경이 작아지는 다단의 원통형상을 가지며, 포펫밸브(100)의 고정단(101)을 압착하기 위한 고정부(113)와, 고정부(113) 선단에서 중심방향으로 벤딩된 안착부(115)가 마련된다.
안착부(115)의 밸브본체(30) 내부로 연장된 길이(L)는 공기흡입부(31)를 통하여 포펫밸브(100)의 전방으로 공기가 빠져나가는 과정에서 공기의 흐름을 방해하지 않도록 포펫밸브(100)의 선단부인 자유단(103)의 내경(D) 안으로 돌출되지 않도록 형성된다.
또한, 포펫밸브(100)의 내부 즉, 포펫리테이너(110)의 안착부(115)의 내면과 입력축(50)의 외주면에 설치된 스프링리테이너(53)의 사이에는 포펫밸브(100)의 후단부가 공기흡입부(31)의 내주면에 밀착되도록 가압하고 제동 해제시 입력축(50)을 후방으로 복귀시키도록 일단에서 타단으로 갈수록 직경이 점차 확장된 원뿔형의 압축코일스프링인 복원스프링(130)이 설치된다. 이러한 복원스프링(130)은 입력축(50)이 브레이크페달(미도시)에서 발을 뗀 경우 복귀가 용이하도록 일단은 포펫리테이너(110)의 안착부(115)에 지지되고, 타단은 입력축(50)의 스프링리테이너(53)에 지지되도록 설치된다.
따라서, 입력축(50)이 전진하게 되면, 복원스프링(130)은 포펫밸브(100)와 입력축(50)을 서로 반대방향으로 탄성지지하게 된다.
또한, 본 발명의 주요한 특징부인 밸브스프링(150)은 직경이 일정한 압축코일스프링이며, 워셔(104)와 포펫리테이너(110)의 안착부(115)의 외면 사이에서 일 단은 워셔(104)에 고정되고, 타단은 안착부(115)의 외면에 고정된 상태로 장착된다. 따라서, 입력축(50)에 밸브스프링(150)을 고정시키기 위한 별도의 장착부를 마련하지 않게 되므로 가공공정이 줄어들게 되어 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 입력축(50)의 전진과 함께 외부의 공기가 공기흡입부(31)를 통하여 변압실(14b,15b)로 유입되는 경우에도 포펫밸브(100)의 선단부에서 밸브스프링(150)에 의하여 공기의 흐름이 방해받지 않기 때문에 공기 흡입시의 흡입소음도 현저히 저감할 수 있게 된다.
그리고, 입력축(50)이 전진하면 밸브본체(30) 내부에 형성된 실린더실(34)에서 입력축(50)의 단부와 결합되어 축방향으로 미끄럼운동하는 제1플런저(35)도 전진하게된다. 즉, 제1플런저(35)는 제2플런저(36)를 통하여 출력축(70)에 가해지는 출력의 반력을 브레이크페달(미도시)과 연계된 입력축(50)에 전달함과 동시에 변압실(14b,15b)로의 공기 유입을 제어하는 기능을 수행한다.
이러한 기능을 수행하기 위하여 제1플런저(35)의 후단에는 포펫밸브(100)의 자유단(103)과 밀착되는 제2밸브시트부(38)가 마련되고, 제1플런저(35)와 연동되는 제2플런저(36)의 선단은 단면적 차이로 인해 작용받는 힘을 배가시켜 출력축(70)측으로 전달하기 위한 원반형상의 리액션디스크(40)와 소정의 간극이 유지되도록 배치된다. 또한, 포펫밸브(100)의 자유단(103)과 접촉하는 밸브본체(30)에는 제1밸브시트부(46)가 형성된다. 제1밸브시트부(46)와 포펫밸브(100)는 정압실(14a,14b)을 연통하는 정압통로(32)와 변압실(14b,15b)을 연통하는 변압통로(33)의 연통을 단속 하며, 제2밸브시트부(38)와 포펫밸브(100)는 변압실(14b,15b)을 연통하는 변압통로(33)와 외기의 연통을 단속하는 작용을 한다.
따라서, 평상시에는 포펫밸브(100)의 자유단과 제1밸브시트부(46)는 개방된 상태이고, 포펫밸브(100)의 자유단(103)과 제2밸브시트부(38)는 밀착된 상태를 유지하여 외기의 공기가 변압실(14b,15b)로 유입되는 것이 차단되나, 운전자가 제동을 하기 위하여 브레이크페달(미도시)을 밟는 경우에는 브레이크페달(미도시)과 연동된 입력축(50)이 전진하여 포펫밸브(100)의 자유단(103)과 제1밸브시트부(46)가 우선 폐쇄되면서 정압통로(32)와 변압통로(33)의 연통이 차단된다. 그리고, 입력축(50)이 계속하여 더 전진하게 되면 입력축(50)이 제1플런저(35)를 전진시킴에 따라 제2밸브시트부(38)와 포펫밸브(100)의 자유단(103)이 개방되어 공기흡입부(31)와 밸브본체(30)의 내부에 마련된 변압통로(33)를 연통시킴에 따라서 부압상태인 변압실(14b,15b)로 외부공기가 유입되어 변압실(14b,15b)은 대기압상태가 되어 부압상태인 정압실(14a,14b)과 압력차이가 발생하게 된다. 이 경우 케이싱(10)은 다이아프램()에 의해 정압실(14a,14b)과 변압실(14b,15b)로 구획되고, 정압실(14a,14b)과 변압실(14b,15b)의 압력차에 의해 발생한 힘을 전달받는 파워피스톤()이 다이아프램()에 접하고 있으며, 다이아프램()과 파워피스톤()의 중앙은 밸브본체(30)에 고정되어 있기 때문에 정압실(14a,14b)과 변압실(14b,15b)의 압력차이에 의하여 파워피스톤()을 전진시키는 힘이 발생되고, 이 힘은 밸브본체(30)에 전달되어 밸브본체(30)가 출력축(70)을 밀어주게 된다. 이 경우 밸브본체(30)와 출력축(70) 사이에는 탄성재질인 원판형상의 리액션디스크(40)가 마련되어 있어 밸브 본체(30)가 리액션디스크(40)를 가압하게 되고, 리액션디스크(40)는 플런저()와 리액션디스크(40) 사이의 소정의 간극을 메우도록 변형되게 되며 이에 의하여 리액션디스크(40)가 제2플런저(36)와 직접 접촉하지 않기 때문에 출력축(70)의 반력이 제2플런저(36)에 전달되지 않아 입력의 증가 없이도 제동력이 급격히 증가하게 된다. 즉, 입력보다 증폭된 출력이 출력축(70)을 통해 마스터실린더어셈블리(미도시)로 전달되어 제동유압을 발생시키고, 이 압력이 브레이크장치의 휠실린더(미도시)로 전달되어 제동작용을 하게 된다. 리액션디스크(40)와 제2플런저(36)가 접촉하기 시작하면 출력축(70)의 반력이 입력축(50)에 전달되어 그 후에는 입력에 비례하는 출력이 형성된다.
그리고, 운전자가 브레이크페달(미도시)에서 발을 떼면, 정압실(14a,14b)에 설치된 리턴스프링(25)과 밸브스프링(150)의 탄성복원력에 의하여 제1플런저(35)와 입력축(50)이 다시 복원됨과 동시에 포펫밸브(100)의 자유단(103)은 제2밸브시트부(38)에 의해 밀려 제1밸브시트부(46)에서 분리되고, 공기의 유입을 방지하는 에어밸브 역할을 수행한다. 또한, 포펫밸브(100)의 자유단(103)이 제1밸브시트부(46)에서 분리됨에 따라 정압통로(32)가 연통됨으로써, 변압실(14b,15b)의 공기는 진공상태의 정압실(14a,15a)로 빠져나가며, 계속하여 이러한 공기는 부압원과 연계된 진공연결관(27)을 통해 외부로 빠져나가 브레이크 부스터의 초기상태로 된다.
도 1은 종래 차량용 브레이크 부스터를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 'A'부분의 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3의 'B'부분의 확대도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 케이싱 11: 프론트셀
12: 리어셀 13: 센터플레이트
16: 프론트다이아프램 17: 프론트파워피스톤
18: 리어아이아프램 19: 리어파워피스톤
30: 밸브본체 40: 리액션디스크
50: 입력축 70: 출력축
100: 포펫밸브 101: 고정단
103: 자유단 110: 포펫리테이너
104: 워셔 113: 고정부
115: 안착부 130: 복원스프링
150: 밸브스프링

Claims (3)

  1. 정압실과 변압실이 마련된 케이싱과, 일측이 상기 케이싱에 수용되어 진퇴가능하며 공기흡입부가 마련된 밸브본체와, 상기 밸브본체의 내부에 마련되어 입력축의 작동에 의해 공기의 유입을 제어하며 선단부인 자유단의 형상을 유지시키기 위한 워셔가 마련된 포펫밸브와, 상기 포펫밸브를 상기 밸브본체 내부에 고정하기 위한 포펫리테이너와, 제동 해제시 상기 입력축을 후방으로 복귀시키는 복원스프링과, 상기 포펫밸브의 선단부의 기밀유지를 위한 밸브스프링을 포함한 차량용 브레이크 부스터에 있어서,
    상기 포펫리테이너는 상기 포펫밸브를 압착하기 위한 고정부와 상기 고정부의 선단에서 상기 밸브본체의 중심방향으로 벤딩된 안착부를 구비하고, 상기 복원스프링은 일단은 상기 안착부의 내면에 지지되고 타단은 상기 입력축에 지지되며, 상기 밸브스프링은 일단은 상기 안착부의 외면에 지지되고 타단은 상기 워셔에 지지되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브스프링은 원통형의 압축코일스프링인 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 안착부의 상기 밸브본체 내부로 연장된 길이는 상기 포펫밸브의 선단부인 상기 자유단의 내경 안으로 돌출되지 않은 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.
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