KR101261286B1 - 브레이크 배력장치 - Google Patents

Abstract

긴급제동을 수행할 때 출력을 신속히 상승시킬 수 있고 입력축을 가압하는 힘이 약한 경우에도 충분한 출력을 발휘할 수 있도록 하는 브레이크 배력장치를 개시한다. 브레이크 배력장치는 입력축의 동작에 따라 셀의 정압실과 변압실이 연통되도록 하거나 변압실이 대기와 연통되도록 하며 정압실과 변압실의 압력차에 의해 이동하면서 출력축을 가압하는 밸브장치를 포함한다. 밸브장치는 정압실과 변압실의 연통을 위한 제1유로와 변압실과 대기의 연통을 위한 제2유로를 갖춘 밸브바디와, 입력축과 함께 진퇴하도록 밸브바디 내에 설치되며 제1 및 제2유로를 선택적으로 개폐하기 위한 개폐부를 갖춘 플런저와, 밸브바디와 출력축 사이에 개재되는 탄성재질의 리액션디스크와, 밸브바디와 리액션디스크 사이에서 배치되며 걸림턱을 형성하도록 내부를 향해 돌출되는 돌출부를 가지는 지지실린더와, 지지실린더의 내부에 수용되고 리액션디스크와 플런저 사이에 배치되는 가압디스크와, 일단은 상기 가압디스크에 고정되고 타단은 상기 플런저의 위치에 따라 상기 지지실린더의 걸림턱에 구속되는 록킹부재를 포함한다.

Description

브레이크 배력장치{BRAKE BOOSTER}

본 발명은 브레이크 배력장치에 관한 것으로, 특히 긴급제동이 이루어질 때 출력을 신속히 상승시킴과 동시에 브레이크페달의 가압이 약한 경우에도 큰 출력을 발휘할 수 있도록 개선된 브레이크 배력장치에 관한 것이다.

일반적으로 브레이크 배력장치는 차량 엔진의 흡입압과 대기압의 압력차를 이용하여 작은 힘으로도 큰 제동력을 발휘할 수 있도록 하는 장치이다. 즉 운전자가 브레이크페달을 밟을 때 페달에 가해진 힘보다 훨씬 큰 출력을 발생시키는 장치이다.

도 1은 종래 브레이크 배력장치를 나타낸 단면도이다. 도시한 바와 같이, 배력장치는 내부에 상호 구획된 정압실(2)과 변압실(3)을 갖춘 셀(1)을 구비한다. 또 입력축(4)의 동작에 따라 정압실(2)과 변압실(3) 서로 연통되어 정압실(2)과 변압실(3)의 압력이 같아지도록 하거나, 정압실(2)과 변압실(3)의 연통이 차단되고 변압실(3)이 대기와 연통되어 정압실(2)과 변압실(3) 사이에 압력차가 생기도록 하는 밸브장치(5)를 구비한다. 정압실(2)에는 차량 엔진의 흡입압이 작용한다.

이러한 배력장치는 브레이크페달(미도시)의 가압에 의하여 입력축(4)이 전진 할 때 정압실(2)과 변압실(3)이 차단되고 변압실(3)이 대기와 연통되면서 정압실(2)과 변압실(3)의 압력차가 생긴다. 이 압력차는 정압실(2)과 변압실(3)을 구획하는 동력피스톤(6) 및 밸브장치(5)를 출력축(7) 쪽으로 이동시켜 출력축(7)을 가압함으로써 입력보다 증폭된 출력이 생기도록 한다. 또 이러한 동작이 이루어질 때 변압실의 압력은 입력축(4)의 진입이 연속적으로 유지되면서 변압실(3)과 대기가 연통될 때 대기압에 이르기까지 점진적으로 상승한다.

전술한 브레이크 배력장치는 긴급제동이 필요한 상황에서 운전자가 차량의 슬립현상을 피하기 위하여 브레이크페달을 충분히 밟지 못함에 따라 변압실의 압력을 신속히 상승시키기 어려워 긴급제동이 필요한 상황에서 배력장치의 출력을 신속히 상승시키기 어려운 문제가 있었다. 특히 노약자의 경우는 브레이크페달을 통하여 입력축을 가압하는 힘이 약하고 입력축의 가압을 연속적으로 유지하기 어렵기 때문에 긴급제동을 수행하기 어려울 수 있었다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 긴급제동을 수행할 때 배력장치의 출력을 신속히 상승시킬 수 있도록 하는 브레이크 배력장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 긴급제동을 수행할 때 입력축을 가압하는 힘이 약한 경우에도 충분한 출력을 발휘할 수 있도록 하는 브레이크 배력장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 브레이크 배력장치는 정압실과 변압실을 갖춘 셀;과 입력축의 동작에 따라 상기 정압실과 상기 변압실이 연통되도록 하거나 상기 변압실이 대기와 연통되도록 하며 상기 정압실과 변압실의 압력차에 의해 이동하면서 출력축을 가압하는 밸브장치;를 포함하고, 상기 밸브장치는 상기 정압실과 상기 변압실의 연통을 위한 제1유로와 상기 변압실과 대기의 연통을 위한 제2유로를 갖춘 밸브바디와, 상기 입력축과 함께 진퇴하도록 상기 밸브바디 내에 설치되며 상기 제1 및 제2유로를 선택적으로 개폐하기 위한 개폐부를 갖춘 플런저와, 상기 밸브바디와 상기 출력축 사이에 개재되는 탄성재질의 리액션디스크와, 상기 밸브바디와 상기 리액션디스크 사이에서 배치되며 걸림턱을 형성하도록 내부를 향해 돌출되는 돌출부를 가지는 지지실린더와, 상기 지지실린더의 내부에 수용되고 상기 리액션디스크와 상기 플런저 사이에 배치되는 가압디스크와, 일단은 상기 가압디스크에 고정되고 타단은 상기 플런저의 위치에 따라 상기 지지실린더의 걸림턱에 구속되는 록킹부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 돌출부는 상기 지지실린더의 축 방향을 따라 연장되는 돌출면을 포함하고, 정상 제동 시에 상기 록킹부재는 상기 돌출면 상에서 슬라이딩 이동한다.

상기 록킹부재는 상기 지지실린더의 반경 방향으로 탄성 변형이 가능한 판스프링을 포함할 수 있다.

상기 지지실린더의 돌출부는 상기 지지실린더의 축 방향으로 형성되는 관통공을 가지고, 상기 플런저는, 상기 지지실린더가 상기 플런저 쪽으로 이동할 때 상 기 지지실린더의 관통공을 통해 상기 지지실린더의 내부로 연장되어 상기 록킹부재를 변형시키는 슬리브를 포함할 수 있다.

상기 록킹부재의 타단에는 곡면이 형성되고, 상기 지지실린더의 내부로 연장되는 상기 슬리브의 단부에는 상기 슬리브가 상기 록킹부재와 상기 지지실린더 사이로 원활하게 진입하도록 안내하는 경사면이 형성될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 브레이크 배력장치는 긴급제동시 리액션디스크의 반력이 입력축에 가해지지 않아 입력축을 가압하는 힘이 약한 경우에도 배력장치의 출력을 신속히 상승시킴과 동시에 충분한 출력을 발휘할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 상기와 같은 본 발명의 브레이크 배력장치의 기술적 사상에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 브레이크 배력장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 밀폐된 셀(10), 셀(10) 내부공간을 전방의 정압실(11)과 후방의 변압실(12)로 구획하도록 셀(10)의 내부에 설치된 동력피스톤(13)과 다이어프램(14)을 구비한다. 셀(10) 전면에 설치된 관(15)은 외부의 부압원(차량의 흡기 매니폴드 등)과 연결된다. 따라서 정압실(11)은 저압으로 유지된다.

셀(10)의 후면 중심부에는 개구(16)가 마련되고, 이 개구(16)에는 차량 운전석의 브레이크 페달(미도시)과 연결되는 입력축(17)의 동작에 따라 정압실(11)과 변압실(12)이 서로 연통되도록 하거나, 정압실(11)과 변압실(12)의 연통이 차단되고 변압실(12)이 대기와 연통되도록 함으로써 정압실(11)과 변압실(12) 사이에 압력차가 생기도록 하는 밸브장치(20)가 설치된다.

밸브장치(20)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 중공의 밸브바디(21)와, 밸브바디(21)의 내부에 설치되어 입력축(17)의 동작에 따라 유로를 개폐하는 플런저(22) 및 포펫밸브(23)를 포함한다.

밸브바디(21)는 셀(10) 후면의 개구(16)에 진퇴 가능하게 지지되고, 셀(10) 내부로 진입한 선단부 외면에는 동력피스톤(13)과 다이어프램(14)이 고정된다. 따라서 밸브바디(21)는 정압실(11)과 변압실(12)의 압력차에 의해 동력피스톤(13)이 진퇴할 때 동력피스톤(13)과 함께 진퇴한다.

셀(10) 내부의 밸브바디(21)의 전방에는 셀(10)의 중심부를 관통하여 마스터실린더(미도시)와 연결되는 출력축(18)이 설치되고, 출력축(18)의 후단은 탄성변형이 가능한 리액션디스크(25)를 매개로 밸브바디(21)와 결합된다. 이러한 결합을 위해 출력축(18)의 후단에는 컵형 결합부(24)가 마련되고, 리액션디스크(25)는 컵형 결합부(24) 내에 수용된다. 그리고 출력축(18)의 외측에는 밸브바디(21)에 복원력을 부여하는 복원스프링(19)이 설치된다.

밸브바디(21)에는 정압실(11)과 변압실(12)의 연통을 위한 제1유로와, 변압실(12)과 대기가 연통되는 제2유로를 구비한다. 제1유로는 정압실(11)과 연통하도록 중공부(26)의 외곽에 길이방향으로 형성된 제1연통로(27)와, 변압실(12)과 연통하도록 중공부(26)의 반경방향으로 형성된 제2연통로(28)가 중공부(26)를 통하여 상호 연통될 때 형성되는 유로이고, 제2유로는 제1연통로(27)가 차단된 상태에서 밸브바디(21) 후단의 대기유입구(29)와 제2연통로(28)가 중공부(26)를 통하여 연통될 때 형성되는 유로이다.

밸브바디(21)의 중공부(26) 내에 설치되는 포펫밸브(23)와 플런저(22)는 입력축(17)의 진퇴에 따라 이러한 제1유로와 제2유로를 선택적으로 개방시킨다. 플런저(22)는 입력축(17)의 선단에 결합되어 입력축(17)과 함께 진퇴하고, 후단에 포펫밸브(23)의 선단과 접촉되거나 이격되면서 유로를 개폐하는 개폐부(30)를 구비한다. 포펫밸브(23)는 입력축(17) 외측의 밸브바디(21) 내면에 고정되며 신축이 가능한 주름관 형태로 마련된다.

이러한 밸브장치(20)는 입력축(17)이 후퇴할 때 포펫밸브(23)가 플런저(22) 후단의 개폐부(30)에 의해 후방으로 밀리면서 제1연통로(27)를 개방함으로써 정압실(11)과 변압실(12)이 연통되도록 함과 동시에 개폐부(30)와 포펫밸브(23) 선단의 접촉에 의해 외기의 도입이 차단되도록 한다. 따라서 이때는 정압실(11)과 변압실(12)이 모두 부압상태가 됨으로써 밸브바디(21)가 복원스프링(19)의 탄성에 의해 후방으로 밀린다.

그리고 입력축(17)이 전진할 때는 포펫밸브(23)와 플런저(22) 개폐부(30)의 접촉이 해제되면서 포펫밸브(23)가 전방으로 신장되어 제1연통로(27)를 폐쇄함과 동시에 개폐부(30)와 포펫밸브(23)의 이격에 의해 밸브바디(21) 후단의 대기유입구(29)가 제2연통로(28)와 연통된다. 따라서 이때는 정압실(11)이 부압상태로 유지되고 변압실(12)로 대기가 유입되므로 정압실(11)과 변압실(12)의 압력차에 의해 셀(10) 내부의 동력피스톤(13)이 정압실(11) 쪽으로 밀린다. 동력피스톤(13)이 정압실(11) 쪽으로 밀리면 밸브바디(21)도 전방으로 이동하므로 밸브바디(21)가 큰 힘으로 출력축(18)을 밀어준다.

밸브바디(21)의 제2연통로(28)에는 도 2에 도시한 바와 같이, 지지핀(31)이 끼워진다. 지지핀(31)은 내측단이 플런저(22)의 걸림홈(32)에 걸림으로써 밸브바디(21)의 내부에 결합되는 플런저(22) 및 입력축(17)의 이탈을 방지하고, 외측단이 셀(10) 내면에 걸려서 밸브바디(21)의 후퇴를 제한한다.

또 밸브장치(20)는 밸브바디(21)와 리액션디스크(25) 사이에 배치되는 지지실린더(40)를 구비한다. 지지실린더(40)의 선단부의 일측면은 리액션디스크(25)의 후면 둘레부분과 접하고, 지지실린더(40)의 선단부의 타측면은 밸브바디(21)에 접한 상태에서 밸브바디(21)에 고정된다. 따라서 지지실린더(40)는 밸브바디(21)가 전진할 때의 가압력을 리액션디스크(25)로 전달한다.

지지실린더(40)의 내부에는 가압디스크(50)와 록킹부재(60)가 수용된다. 가압디스크(50)는 축 방향(X방향)으로 진퇴 이동 가능하게 설치된다. 가압디스크(50)는 리액션디스크(25)와 플런저(22) 사이에 배치되며, 플런저(22)의 선단부를 수용하는 수용홈(52)을 가진다.

지지실린더(40)의 후단부에는 그 내측면(41)으로부터 돌출되어 지지실린더(40)의 내부에 걸림턱(42)을 형성하는 돌출부(43)가 마련된다. 돌출부(43)는 축 방향으로 소정 길이 연장되는 돌출면(44)을 가진다.

록킹부재(60)는 긴급제동 시에 가압디스크(50)를 지지실린더(40)에 구속시켜 가압디스크(50)가 밸브바디(21)와 함께 이동하도록 한다. 록킹부재(60)의 일단은 가압디스크(50)의 후단부에 고정되고, 타단은 지지실린더(40)의 내측면(41)을 향해 연장된다.

록킹부재(60)는 정상제동 시에 돌출부(43)의 돌출면(44) 상에서 슬라이딩 이동하나, 긴급제동 시에는 지지실린더(40)의 걸림턱(42)에 걸려 가압디스크(50)를 지지실린더(40)에 구속시킨다.

이러한 록킹부재(60)는 지지실린더(40)의 반경 방향으로 탄성 변형이 가능하도록 설치되는 판스프링으로 마련될 수 있다.

지지실린더(40)의 돌출부(43)에는 축 방향으로 관통공(44a)이 형성되고, 플런저(22)에는 지지실린더(40)가 플런저(22) 쪽으로 이동할 때 지지실린더(40)의 관통공(44a)을 통해 지지실린더(40)의 내부로 연장되어 록킹부재를 변형시키는 슬리브(22a)가 마련될 수 있다.

슬리브(22a)가 지지실린더(40)의 내측면(41)과 록킹부재(60) 사이로 진입함에 따라 록킹부재(60)는 탄성 변형되며 지지실린더(40)의 내측면(41)으로부터 이격되고, 이에 따라 록킹부재(60)가 걸림턱(42)에서 이탈하여 돌출부(43)의 돌출면(44) 상으로 복귀할 수 있다.

슬리브(22a)가 록킹부재(60)와 지지실린더(40) 사이로 원활하게 진입할 수 있도록 록킹부재(60)의 단부에는 곡면(61)이 형성되고, 슬리브(22a)의 단부에는 경사면(22b)이 형성될 수 있다.

다음은 본 발명에 따른 브레이크 배력장치의 작동에 관하여 설명한다.

통상적인 제동동작(긴급제동이 아님)이 이루어질 때는 입력축(17)의 진입에 따라 플런저(22)가 전진한다. 이 경우 도 4에 도시한 바와 같이, 플런저(22)는 가압디스크(50)를 전진시키며, 가압디스크(50)에 연결되어 있는 록킹부재(60)는 지지실린더(40)의 돌출부(43)의 돌출면(44) 상에서 슬라이딩 이동한다.

플런저(22)가 전진하면, 플런저(22)의 개폐부(30)가 포펫밸브(23)와 이격됨과 동시에 포펫밸브(23)가 제1연통로(27)를 차단한다. 따라서 정압실(11)과 변압실(12)의 연통이 차단되고 변압실(12)과 대기가 연통되므로 변압실(12)의 압력이 상승한다. 그리고 변압실(12)의 압력상승에 따른 정압실(11)과 변압실(12)의 압력차에 의해 동력피스톤(13)이 전진하면 밸브바디(21)도 전진하면서 출력축(18)을 가압한다. 이때는 밸브바디(21)가 전진을 하게 되므로 포펫밸브(23)와 플런저의 개폐부(30)가 접촉할 수 있지만, 입력축(17)에 의한 플런저(22)의 가압이 유지되는 상태이므로 이러한 동작이 반복적으로 이어진다. 따라서 변압실(12)의 압력이 점진적으로 상승하면서 제동동작이 이루어진다.

이처럼 제동이 이루어지는 과정에서 긴급제동이 필요하여 운전자가 더 큰 힘으로 입력축(17)을 가압하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 플런저(22)와 가압디스크(50)가 전진하고, 록킹부재(60)가 지지실린더(40)의 돌출면(44)에서 벗어나 걸림턱(42)에 걸릴 수 있는 위치에 놓이게 된다. 이러한 상태에서는 플런저(22)가 후퇴해도 가압디스크(50)는 지지실린더(40)에 록킹되므로 연속적인 제동 시에 작은 힘으로도 제동 동작이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

한편, 입력축(17)을 신속히 가압하여 긴급제동을 수행할 때는 제동동작 초기 에 플런저(22)가 보다 깊숙히 전진하므로 도 6과 같이, 가압디스크(50)에 고정된 록킹부재(60)가 지지실린더(40)의 걸림턱(42)에 걸리게 된다.

입력축(17)이 전진함에 따라 플런저(22)의 개폐부(30)가 포펫밸브(23)가 이격되면 변압실(12)로 대기가 유입되어 정압실(11)과 변압실(12)의 압력차에 의해 밸브바디(21)가 전진하게 되는데, 이때 가압디스크(50)는 록킹부재(60)에 의해 지지실린더(40)에 구속되어 있으므로 가압디스크(50)는 플런저(22)로부터 분리되어 밸브바디(21)와 함께 전진하게 된다.

이와 같이 가압디스크(50)와 플런저(22)가 분리되면, 리액션디스크(25)에서 가압디스크(50)로 작용하는 반력이 입력축(17)으로 직접 전달되지 않게 된다. 따라서 입력축(17)의 가압력이 약한 경우에도 플런저(22)의 개폐부(30)와 포펫밸브(23) 사이의 이격이 유지되므로 변압실(12) 쪽으로 대기의 유입이 원활히 이루어지므로 변압실(12)의 압력상승이 신속히 이루어진다. 또한 이러한 상태에서 플런저(22)가 후퇴해도 가압디스크(50)의 록킹상태는 유지되므로 연속적인 제동 시에 작은 힘으로도 제동 동작이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

제동이 해제될 때는 도 7에 도시된 바와 같이, 입력축(17)과 플런저(22)의 후퇴에 따라 밸브바디(21)가 복원스프링(19)의 탄성에 의해 후방으로 밀리게 된다. 이 경우에 밸브바디(21)가 지지핀(31)에 걸릴 때까지 후방으로 밀리게 되면 슬리브(22a)가 지지실린더(40)의 내측면(41)과 록킹부재(60) 사이로 진입한다. 그러면 록킹부재(60)는 슬리브(22a)에 의해 탄성 변형되며 압축되고 리액션디스크(25)에서 가압디스크(50)로 작용하는 탄성력에 의해 록킹부재(60)가 걸림턱(42)에서 이탈하 여 돌출부(43)의 돌출면(44) 상으로 복귀(초기위치로의 복귀)할 수 있다.

도 1은 종래에 따른 브레이크 배력장치를 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 브레이크 배력장치의 구성을 도시한 도면.

도 3은 도 2에서 일부분을 발췌하여 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 브레이크 배력장치에서 통상적인 제동동작이 이루어지는 상태를 도시한 도면.

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 브레이크 배력장치에서 긴급 제동이 이루어지는 상태를 도시한 도면.

도 7은 본 발명에 따른 브레이크 배력장치에서 제동해제가 이루어지는 상태를 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 셀 11 : 정압실

12 : 변압실 20 : 밸브장치

21 : 밸브바디 22 : 플런저

22a : 슬리브 25 : 리액션디스크

40 : 지지실린더 42 : 걸림턱

43 : 돌출부 44 : 돌출면

50 : 가압디스크 60 : 록킹부재

Claims (5)

1. 정압실과 변압실을 갖춘 셀;과

   입력축의 동작에 따라 상기 정압실과 상기 변압실이 연통되도록 하거나 상기 변압실이 대기와 연통되도록 하며 상기 정압실과 변압실의 압력차에 의해 이동하면서 출력축을 가압하는 밸브장치;를 포함하고,

   상기 밸브장치는 상기 정압실과 상기 변압실의 연통을 위한 제1유로와 상기 변압실과 대기의 연통을 위한 제2유로를 갖춘 밸브바디와, 상기 입력축과 함께 진퇴하도록 상기 밸브바디 내에 설치되며 상기 제1 및 제2유로를 선택적으로 개폐하기 위한 개폐부를 갖춘 플런저와, 상기 밸브바디와 상기 출력축 사이에 개재되는 탄성재질의 리액션디스크와, 상기 밸브바디와 상기 리액션디스크 사이에서 배치되며 걸림턱을 형성하도록 내부를 향해 돌출되는 돌출부를 가지는 지지실린더와, 상기 지지실린더의 내부에 수용되고 상기 리액션디스크와 상기 플런저 사이에 배치되는 가압디스크와, 일단은 상기 가압디스크에 고정되고 타단은 상기 플런저의 위치에 따라 상기 지지실린더의 걸림턱에 구속되는 록킹부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 배력장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 돌출부는 상기 지지실린더의 축 방향을 따라 연장되는 돌출면을 포함하고,

   정상 제동 시에 상기 록킹부재는 상기 돌출면 상에서 슬라이딩 이동하는 것을 특징으로 하는 브레이크 배력장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 록킹부재는 상기 지지실린더의 반경 방향으로 탄성 변형이 가능한 판스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 배력장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 지지실린더의 돌출부는 상기 지지실린더의 축 방향으로 형성되는 관통공을 가지고,

   상기 플런저는, 상기 지지실린더가 상기 플런저 쪽으로 이동할 때 상기 지지실린더의 관통공을 통해 상기 지지실린더의 내부로 연장되어 상기 록킹부재를 변형시키는 슬리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 배력장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 록킹부재의 타단에는 곡면이 형성되고,

   상기 지지실린더의 내부로 연장되는 상기 슬리브의 단부에는 상기 슬리브가 상기 록킹부재와 상기 지지실린더 사이로 원활하게 진입하도록 안내하는 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 배력장치.

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