KR101337233B1 - 유압 브레이크 부스터 - Google Patents

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KR101337233B1
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주식회사 만도
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Abstract

본 발명은 페달감을 향상시킬 수 있는 유압 브레이크 부스터에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유압 브레이크 부스터는, 두 개의 유압회로를 가지며 유압을 발생시키는 마스터 실린더; 상기 마스터 실린더와 접촉하여 상기 마스터 실린더를 압축하도록 출력축이 마련된 부스팅 챔버와 브레이크 페달과 연계되어 진퇴 운동하며 상기 출력축과 함께 진퇴 운동하는 콘트롤 플런저가 마련된 시뮬레이션 챔버를 갖는 하우징; 상기 마스터 실린더의 상부에 결합되어 오일을 저장하는 리저버; 및 상기 시뮬레이션 챔버와 유로와 연결되어 브레이크 페달의 가압시 반력을 형성하는 제1 부스팅부와 제2 부스팅부를 갖는 페달 시뮬레이터;를 포함하고, 상기 제1 부스팅부 또는 제2 부스팅부 중 어느 하나에는 브레이크 페달의 답력에 따라 밀린 후 추가적인 가변 면적을 제공하는 제3 부스팅부가 마련된다.

Description

유압 브레이크 부스터{Hydraulic brake booster}
본 발명은 유압 브레이크 부스터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 페달감을 향상시킬 수 있는 유압 브레이크 부스터에 관한 것이다.
일반적으로, AHB(Active Hydraulic Booster)는 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 페달 변위 센서로부터 브레이크 페달의 변위를 감지하여 전자제어유닛(ECU, Electronic control unit)에서 휠 압력을 계산하여 각 휠의 압력을 독립적인 피드백 제어를 통해 조절하는 브레이크 액츄에이터 유닛(Brake Actuator Unit)을 포함한다.
이러한 브레이크 액츄에이터 유닛은 운전자가 브레이크 페달을 밟아 입력축의 움직임이 발생하면 전자제어유닛이 이를 감지하여 어큐뮬레이터에 저장된 작동유를 마스터 실린더 내부로 보내 마스터 실린더 내부에 압력을 형성하게 되는데, 회생 제동시 마스터 실린더의 압력이 변하게 되면 브레이크 페달에 그대로 힘이 전달되어 페달감(Pedal Feeling)에 악영향을 미치게 되는 문제가 있다.
따라서 최근에는 페달에 반력을 제공하기 위한 페달 시뮬레이터를 채용하여 운전자가 느끼는 페달감이 향상되도록 한 브레이크 액츄에이터 유닛들이 등장하고 있다.
도 1은 이러한 페달 시뮬레이터가 채용된 종래의 유압 브레이크 부스터를 나타내는 단면도이다.
도면을 참조하면, 유압 브레이크 부스터는 하우징(10)과 결합된 마스터 실린더(30)와, 마스터 실린더(30)의 상부에 결합되어 작동유를 저장하기 위한 리저버(50)와, 하우징(10)의 하부에 결합되어 페달(미도시)의 반력을 내주기 위한 페달 시뮬레이터(70)와, 리저버(50)와 연결되어 유압을 발생하기 위한 유압발생장치(60)와, 입력축(2)의 변위를 측정하기 위한 페달변위센서(3)를 포함하여 구성된다.
이러한 유압 브레이크 부스터는, 운전자가 브레이크 페달을 가압하면 이 브레이크 페달과 연결된 입력축(2)은 축방향으로 좌측으로 전진하며 컨트롤 플러저(40)를 이동시킨다. 이렇게 이동한 입력축(2)의 변위는 페달변위센서(3)에 감지되고 이 감지신호는 전자제어유닛(미도시)으로 전달된다. 전자제어유닛은 운전자의 제동의지에 상응하는 제동 유압을 생성하기 위하여 펌프(62)를 작동시킨다. 펌프(61)는 고압의 작동유를 축압기(64)에 저장시킨다. 이때, 축압기(64)에 저장된 작동유는 부스팅 챔버(12)에 공급되어 출력축(20)을 좌측으로 이동시켜 마스터 실린더(30)를 가압한다. 이에 따라 마스터 실린더(30)의 내부에 있던 작동유를 압축하여 휠 브레이크(Wheel Brake)로 전달하고 제동력을 발생시킨다.
한편, 페달 시뮬레이터(70)는 하우징(10) 내에 형성된 시뮬레이션 챔버(14)와 연결되어 컨트롤 플런저(40)의 이동에 따라 시뮬레이션 챔버(14) 내의 오일을 공급받는다.
상기 페달 시뮬레이터(70)는 제1 시뮬레이터(71)와 제2 시뮬레이터(72)로 구성된다. 제1 시뮬레이터(71)는 제1 반력 피스톤(71a), 제1 반력 피스톤(71a)에 탄성력을 제공하는 제1 반력 스프링(71b), 제1 반력 스프링(71b)을 지지하는 제1 스토퍼(71c)를 포함한다. 상기 제2 시뮬레이터(72)는 제2 반력 피스톤(72a), 제2 반력 스프링(72b) 및 제2 스토퍼(72c)를 구비한다. 즉, 제2 시뮬레이터(72)는 제1 시뮬레이터(71)와 동일한 구성을 갖는다.
이러한 제1 및 제2 시뮬레이터(71,72)는 각각 시뮬레이터 하우징(75)에 형성된 제1 및 제2 반력 챔버(73,74)에 수용되고, 제1 및 제2 반력 챔버(73,74)는 시뮬레이션 챔버(14)와 연통된다.
또한, 제1 반력 스프링(71b)은 제2 반력 스프링(72b)에 비하여 탄성력이 작도록 이루어져 페달의 답력에 따라 제1 및 제2 반력 피스톤(71a,72a)이 밀리 경우 제1 반력 피스톤(71a)이 이동된 후 제2 반력 피스톤(72a)이 밀리도록 이루어진다.
그러나, 이와 같은 2개의 스프링(71b,72b) 및 피스톤(71a,72a)으로 페달감을 형성하여 유압 브레이크 부스터의 고답력 페달감을 구현하는데는 한계가 있다. 이에, 고답력 구간을 구현하기 위하여 별도의 스프링과 피스톤을 추가시, 스프링은 높은 강성 및 장착 하중이 요구된다. 이는 요구하는 내구 수명을 만족할 수 있는 스프링의 작동 구간이 제한적일 뿐만 아니라 조립시 고하중으로 압축해야하는 불편함이 있다. 이를 해결하기 위하여 페달과 연결되어 있는 입력단 면적 대비 시뮬레이터의 피스톤 면적을 줄여 스프링 강성을 줄이면 피스톤의 작동 거리가 길어지게 되어 제품 사이즈가 커지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 페달 시뮬레이터의 크기를 증가시키지 않으며 고답력 페달감을 제공할 수 있는 유압 브레이크 부스터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 유압 브레이크 부스터는, 두 개의 유압회로를 가지며 유압을 발생시키는 마스터 실린더; 상기 마스터 실린더와 접촉하여 상기 마스터 실린더를 압축하도록 출력축이 마련된 부스팅 챔버와 브레이크 페달과 연계되어 진퇴 운동하며 상기 출력축과 함께 진퇴 운동하는 콘트롤 플런저가 마련된 시뮬레이션 챔버를 갖는 하우징; 상기 마스터 실린더의 상부에 결합되어 오일을 저장하는 리저버; 및 상기 시뮬레이션 챔버와 유로와 연결되어 브레이크 페달의 가압시 반력을 형성하는 제1 부스팅부와 제2 부스팅부를 갖는 페달 시뮬레이터;를 포함하고, 상기 제1 부스팅부 또는 제2 부스팅부 중 어느 하나에는 브레이크 페달의 답력에 따라 밀린 후 추가적인 가변 면적을 제공하는 제3 부스팅부가 마련된다.
바람직하게, 제1 부스팅부와 제2 부스팅부는 상기 하우징의 하부에서 병렬구조로 마련된다.
바람직하게, 상기 페달 시뮬레이터는 내부에 제1 부스팅부와 제2 부스팅부가 마련된 시뮬레이터 하우징을 구비하고, 상기 제1 부스팅부는 상기 시뮬레이션 챔버와 연통되는 제1 반력 챔버와, 상기 제1 반력 챔버 내부에서 슬라이딩 가능하도록 마련되는 제1 반력 피스톤과, 상기 제1 반력 피스톤에 의해 압축되는 제1 반력 스프링 및, 상기 제1 반력 챔버의 하부에 마련되어 제1 반력 피스톤의 이동거리를 제한하는 제1 스토퍼를 구비하며, 상기 제2 부스팅부는 상기 시뮬레이션 챔버와 연통되는 제2 반력 챔버와, 상기 제2 반력 챔버 내부에서 슬라이딩 가능하도록 마련되는 제2 반력 피스톤과, 상기 제2 반력 피스톤에 의해 압축되는 제2 반력 스프링 및, 상기 제2 반력 챔버의 하부에 마련되어 제2 반력 피스톤의 이동거리를 제한하는 제2 스토퍼를 구비한다.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 스토퍼의 상단에는 각각 하측으로 함몰된 요입홈이 형성되고, 상기 요입홈에는 완충부재가 설치된다.
바람직하게, 상기 제3 부스팅부는 제2 반력 피스톤의 상측 중심으로부터 하측으로 요입되어 형성된 제3 반력 챔버에 슬라이딩 가능하도록 마련되는 제3 반력 피스톤 및, 상기 제3 반력 피스톤에 의해 압축되는 제3 반력 스프링을 구비하고, 상기 제3 반력 챔버의 하단 중심부에는 상측으로 돌출되어 제3 반력 피스톤의 이동거리를 제한하는 제3 스토퍼가 형성된다.
바람직하게, 상기 제3 반력 챔버에는 상기 제3 반력 피스톤의 상단면과 상기 시뮬레이터 하우징 사이에 슬릿이 형성되도록 상기 제3 반력 피스톤을 지지하는 지지부재가 마련된다.
바람직하게, 상기 제3 스토퍼에는 상기 제3 반력 챔버와 제2 반력 챔버가 연통하도록 관통된 관통홀이 형성된다.
바람직하게, 상기 제1 반력 스프링의 탄성력보다 제2 반력 스프링의 탄성력이 더 크도록 하여 제1 반력 피스톤이 밀린 후에 상기 제2 반력 피스톤이 밀리고, 상기 제2 반력 피스톤에 설치된 제3 피스톤은 제2 반력 피스톤이 밀린 후에 밀리도록 이루어진다.
본 발명에 따른 유압 브레이크 부스터는 가변 면적비를 갖는 피스톤을 이용하여 상대적으로 낮은 답력의 긴 작동 구간에서는 입력 면적대비 큰 면적의 피스톤이 작동함으로써 스프링 작동거리를 줄이고, 페달 작동 말미의 고답력의 짧은 구간은 입력 면적 대비 작은 면적을 가지는 피스톤을 작동시켜 낮은 하중 및 스프링 강성을 이용하여 고답력을 구현함으로써 브레이크 페달감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 유압 브레이크 부스터를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압 브레이크 부스터를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 A부분 확대도이다.
도 4 내지 도 6은 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압 브레이크 부스터의 동작상태를 나타내는 요부 단면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압 브레이크 부스터의 페달에 가해지는 힘과 페달변위와의 관계를 나타낸 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압 브레이크 부스터를 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2의 A부분 확대도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 유압 브레이크 부스터는 부스팅 챔버(113)와 시뮬레이션 챔버(114)가 형성된 하우징(110)과, 하우징(110)의 일단과 체결되며 두 개의 유압회로를 가지며 유압을 발생시키는 마스터 실린더(130)와, 마스터 실린더(130)의 상부에 결합되어 오일을 저장하는 리저버(135)와, 하우징(110)의 하부에 결합되어 페달의 반력을 내주기 위한 페달 시뮬레이터(150)와, 리저버(135)와 연결되어 유압을 발생하기 위한 유압발생장치(140)와, 입력축(120)의 변위를 측정하기 위한 페달변위센서(121)를 포함하여 구성된다.
하우징(110) 내부에는 콘트롤 플런저(124)와 출력축(123)이 슬라이딩 가능하도록 설치된다. 이때, 브레이크 페달(미도시)과 연결된 입력축(120)과, 콘트롤 플런저(124)와 출력축(123) 및 마스터 실린더(130)의 제1 및 제2 피스톤(131,132)은 운전자의 답력에 의해 전진하도록 동축상으로 배치된다. 또한 하우징(110)에는 유압발생장치(140)에서 발생된 오일을 부스팅 챔버(113)와 시뮬레이션 챔버(114)로 공급하기 위한 제1오일포트(111)와 제2오일포트(112)가 마련된다.
상기 출력축(123)과 콘트롤 플런저(124) 사이는 진동과 충격이 전달되지 않도록 상호 이격되어 유격(G)이 형성된다. 콘트롤 플런저(124)에는 급제동시에 콘트롤 플런저(124)와 출력축(123)의 접촉에 의한 충격을 흡수하도록 댐퍼(124a)가 설치된다.
한편, 콘트롤 플런저(124)는 콘트롤 플런저(124)의 전진운동 후에 복귀를 위한 리턴 스프링(122)을 구비한다. 이 리턴 스프링(122)은 브레이크 페달의 작동에 의한 입력축(120)의 전진운동과 연계되어 콘트롤 플런저(124)가 전진할 때 탄성 압축된다. 압축된 탄성력은 콘트롤 플런저(124)에 반력을 제공하여 콘트롤 플런저(124)를 후진하게 하고 콘트롤 플런저(124)를 원상복귀시킨다.
마스터 실린더(130)는 그 내부에 제1피스톤(131)과 제2피스톤(132)이 수용된다. 이때, 제1피스톤(131)과 제2피스톤(132)에는 제1스프링(133) 및 제2스프링(134)이 구비되어있다. 제1스프링(133)과 제2스프링(134)에서는 제1피스톤(131)과 제2피스톤(132)이 압축되면서 탄성력이 저장된다. 이 탄성력은 제1 및 제2피스톤(131,132)을 미는 힘이 탄성력보다 작아질 때 제1피스톤(131)과 제2피스톤(132)을 밀어서 피스톤을 원상복귀시킨다.
페달변위센서(121)는 입력축(120)에 연결되어 입력축(120)의 변위를 감지한다. 이렇게 감지된 신호는 전자제어유닛(미도시)에 전달된다. 전자제어유닛은 입력축(120)의 변위를 계측하고 유압발생장치(140)에 마련된 밸브들을 제어한다.
리저버(135)는 도 2에 도시한 바와 같이 마스터 실린더(130)와 유압발생장치(140)에 오일을 공급한다. 리저버(135)에는 오일이 유출되는 유출구가 마련되어 마스터 실린더(130)에 오일을 공급한다.
유압발생장치(140)는 리저버(135)에서 공급된 오일을 압축하여 제1오일포트(111)통하여 부스팅 챔버(113)에 공급한다. 유압발생장치(140)에는 리저버(135)에서 공급된 오일을 고압으로 압축하기 위한 유압펌프(142)가 마련되어 있다. 이 유압펌프(142)에서 압축된 고압의 오일은 축압기(141)에 저장된다. 또한 유압발생장치(140)에는 릴리프밸브(148)가 마련된다. 릴리프밸브(148)는 회로의 압력이 밸브의 설정 압력에 도달하면 유체의 일부 또는 전량을 배출시켜 회로 내의 압력을 설정값 이하로 유지되도록 압력을 제어한다.
부스팅 챔버(113)는 제1오일포트(111)를 통해서 고압의 오일을 받기 위한 공간으로서, 이 공간으로 고압의 오일이 유입되어 출력축(123)을 이동시킴으로써 마스터 실린더(130)를 가압하여 제동력을 발생시킨다.
한편, 유압발생장치(140)는 오일의 흐름을 제어하기 위해서 제1전자밸브(143), 제2전자밸브(145) 및 제3전자밸브(147)를 마련한다. 정상 제동시에 밸브의 동작은 다음과 같다. 제1전자밸브(143)는 정상상태에서는 밸브가 닫혀있다가 제동시 전자제어유닛에서 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동한다. 또한 제2전자밸브(145)는 정상상태에서는 밸브가 열려 있다가 제동시 전자제어유닛에서 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동한다. 또한 제3전자밸브(147)는 제동시 시뮬레이터 챔버(114)에서 압축된 오일이 리저버(135)로 역류하지 않도록 마련된다. 이 제3전자밸브(147)는 평소에는 개방되어 있다가 제동시 전자제어유닛에서 폐쇄신호를 받으면 닫히게 된다.
페달 시뮬레이터(150)는 브레이크 페달의 반력을 내주기 위한 것으로서, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 입력축(120)의 이동과 함께 콘트롤 플런저(124)가 좌측으로 전진하면서 시뮬레이터 챔버(114) 내에 있는 오일을 압축하게 된다. 압축된 오일은 유로(115)를 통해서 페달 시뮬레이터(150)로 전달된다.
본 발명에 따르면, 페달 시뮬레이터(150)는 시뮬레이션 챔버(114)와 유로(115)로 연결되며 내부에 제1 반력 챔버(153)와 제2 반력 챔버(154)가 형성된 시뮬레이터 하우징(150')과, 제1 반력 챔버(153)에 마련된 제1 부스팅부(151)와, 제2 반력 챔버(154)에 마련된 제2 부스팅부(152) 및, 상기 제1 부스팅부(151)와 제2 부스팅부(152) 중 어느 하나에 브레이크 페달의 답력에 따라 밀린 후 추가적인 가변 면적을 제공하는 제3 부스팅부(155)가 마련된다. 도시된 바에 의하면, 제3 부스팅부(155)는 제2 부스팅부(152)에 마련된다.
시뮬레이터 하우징(150')은 하우징(110)의 하부에 설치되고, 제1 및 제2 부스팅부(151,152)는 시뮬레이터 하우징(150') 내에서 병렬구조로 마련된다.
제1 부스팅부(151)는 시뮬레이션 챔버(114)와 연통되는 제1 반력 챔버(153)와, 제1 반력 챔버(153) 내부에서 슬라이딩 가능하도록 마련되는 제1 반력 피스톤(151a)과, 제1 반력 피스톤(151a)에 의해 압축되는 제1 반력 스프링(151b) 및, 제1 반력 챔버(153)의 하부에 마련되어 제1 반력 스프링(151b)을 지지하며 제1 반력 피스톤(151a)의 이동거리를 제한하는 제1 스토퍼(151c)를 구비한다.
제2 부스팅부(152)는 시뮬레이션 챔버(114)와 연통되는 제2 반력 챔버(154)와, 제2 반력 챔버(154) 내부에서 슬라이딩 가능하도록 마련되는 제2 반력 피스톤(152a)과, 제2 반력 피스톤(152a)에 의해 압축되는 제2 반력 스프링(152b) 및, 제2 반력 챔버(154)의 하부에 마련되어 제2 반력 스프링(152b)을 지지하며 제2 반력 피스톤(152a)의 이동거리를 제한하는 제2 스토퍼(152c)를 구비한다.
또한, 제1 및 제2 스토퍼(151c,152c)의 상단에는 각각 하측으로 함몰된 요입홈(151d,152d)이 형성된다. 이 요입홈(151d,152d)에는 완충부재(151e,152e)가 설치된다. 완충부재(151e,152e)는 제1 반력 피스톤(151a)과 제2 반력 피스톤(152a)이 페달 시뮬레이터(150)의 동작 과정에서 제1 및 제2 반력 피스톤(151a,152a)과 제1 및 제2 스토퍼(151c,152c)가 과도한 힘으로 충돌되는 일이 없도록 충격을 완충시키는 역할을 한다.
한편, 제1 반력 스프링(151b)의 탄성력은 제2 반력 스프링(152b)의 탄성력보다 작은 탄성력을 갖도록 이루어진다. 이에, 브레이크 페달의 답력에 따라 시뮬레이션 챔버(114)의 오일이 압축되면 제1 반력 피스톤(151a)이 이동된 후 제2 반력 피스톤(152a)이 이동된다.
본 발명에 따르면 제3 부스팅부(155)는 제2 부스팅부(152)에 형성된다. 보다 구체적으로, 제3 부스팅부(152)는 제2 반력 피스톤(152a)의 상측 중심으로부터 하측으로 요입되어 형성된 제3 반력 챔버(156)에 슬라이딩 가능하도록 마련되는 제3 반력 피스톤(155a) 및, 제3 반력 피스톤(155a)에 의해 압축되는 제3 반력 스프링(155b)을 구비한다. 이때, 제3 반력 챔버(156)의 하단 중심부에는 상측으로 돌출되어 제3 반력 피스톤(155a)의 이동거리를 제한하는 제3 스토퍼(155c)가 형성된다.
또한, 제3 반력 챔버(156)에는 제3 반력 피스톤(155a)의 상단면과 시뮬레이터 하우징(150') 사이에 슬릿(155e)이 형성되도록 제3 반력 피스톤(155a)을 지지하는 지지부재(155d)가 마련된다. 슬릿(155e)은 제2 반력 피스톤(152a)이 제2 반력 챔버(154)의 상단에 도달한 이후에도 유로(115)와 제3 부스팅부(155)를 연통시키는 역할을 한다.
한편, 제3 스토퍼(155c)에는 제3 반력 챔버(156)와 제2 반력 챔버(154)가 연통하도록 관통된 관통홀(157)이 형성된다. 즉, 관통홀(157)은 제3 스토퍼(155c)의 상단으로부터 제2 반력 피스톤(152a)을 관통하여 형성된다. 이는 페달 시뮬레이터(150)의 작동시 압축된 오일에 의하여 제2 반력 피스톤(152a)이 내려갈 때 제3 반력 피스톤(155a)이 작동되지 않도록 하기 위함이다. 즉, 제2 반력 챔버(154)와 제3 반력 챔버(156)가 관통홀(157)을 통해 연통됨에 따라 제2 반력 피스톤(152a)의 이동에 따른 제2 반력 챔버(154)의 압력이 관통홀(157)을 통해 제3 반력 챔버(156)로 전달되어 제3 반력 피스톤(155a)을 지지하도록 한다. 이에, 제2 반력 피스톤(152a)이 이동된 후 제3 반력 피스톤(155a)이 이동된다.
이러한 제3 부스팅부(155)가 제2 반력 피스톤(152a)에 형성됨에 따라 제3 반력 피스톤(155a)이 이동하며 가변 면적을 제공하게 된다.
그러면, 상기와 같은 유압 브레이크 부스터의 작동 상태를 도 2를 참조하여 설명하고, 페달 시뮬레이터의 동작 상태를 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 운전자가 브레이크 페달을 가압하면 이 브레이크 페달(미도시)과 연결된 입력축(120)은 축방향으로 좌측으로 전진하고, 이와 동시에 콘트롤 플런저(124)도 시뮬레이션 챔버(114) 내에서 좌측으로 전진하게 된다.
이때, 입력축(120)의 이동은 페달변위센서(121)에 의해 감지되고, 감지된 신호는 전자제어유닛(미도시)으로 전달된다. 전자제어유닛은 제동유압을 생성하기 위하여 펌프(142)를 동작시킨다. 이러한 펌프(142)의 동작으로 고압의 오일이 축압기(141)에 저장된다. 이 고압의 오일은 하우징(110)에 마련된 제1오일포트(111)를 통하여 부스팅 챔버(113)로 공급되어 출력축(123)을 밀게 된다. 이 출력축(123)은 제1피스톤(131)을 밀고, 제1피스톤(131)은 제2피스톤(132)을 밀어서 마스터 실린더(130)에 고여 있던 오일을 압축하여 고압의 오일을 생성한다. 이렇게 생성된 고압의 오일은 전자제어유닛이 제1전자밸브(143)에 개방신호를 보내고, 제1전자밸브(143)가 개방되어 고압의 오일이 휠 브레이크로 전달됨으로써 제동력이 발생된다. 이때, 콘트롤 플런저(124)와 출력축(123) 사이에 유격(G)이 형성됨에 따라 제동과정에서 출력축(123)에서 발생한 압력이 콘트롤 플런저(124)를 통해서 입력축(120)으로 전달되지 않음으로써 페달감을 저하시키기 않게 된다. 또한, 브레이크 페달을 밟는 힘에 의해서 전진한 콘트롤 플런저(124)는 리턴 스프링(122)의 탄성력에 의해서 후진하게 된다. 후진한 콘트롤플런저(124)는 입력축(120)을 후진시켜 브레이크 페달을 원상태로 복귀시킨다.
한편, 브레이크 페달의 답력에 따라 콘트롤 플런저(124)가 시뮬레이터 챔버(114)를 압축하면 시뮬레이터 챔버(114)에 있던 오일은 유로(115)를 통하여 페달 시뮬레이터(150)에 공급된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 오일이 유로(115)를 통해 페달 시뮬레이터(150)에 공급되면, 제1 반력 챔버(153) 내에 마련된 제1 반력 피스톤(151a)을 가압하고, 이 제1 반력 피스톤(151a)이 밀리면서 제1 반력 스프링(151b)을 압착하게 된다. 이때, 제1 반력 스프링(151b)은 제2 반력 스프링(152b)에 비해 작은 탄성력을 갖춤으로 제1 부스팅부(151)만 작동하게 된다.
이후, 제1 부스팅부(151)가 작동하면 제2 부스팅부(152)가 작동하게 된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 반력 피스톤(152a)이 제2 반력 챔버(154) 내에서 하측으로 이동하며 제2 반력 스프링(152b)을 압축하게 된다. 이때, 제2 반력 피스톤(152a)에 마련된 제3 부스팅부(155)는 제2 반력 피스톤(152a)에 형성된 관통홀(157)에 의하여 제2 및 제3 반력 챔버(154,156)가 연통됨에 따라 작동되지 않는다. 즉, 제2 반력 챔버(154)의 압력이 제3 반력 피스톤(155a)을 지지함으로써 제3 부스팅부(155)는 제2 반력 피스톤(152a)과 함께 하측으로 이동하게 된다.
마지막으로, 브레이크 페달 작동 말미의 고답력의 짧은 구간에서는 제3 부스팅부(155)가 작동하게 된다. 즉, 제3 반력 피스톤(155a)이 밀려 가변 면적을 형성함으로써 고답력에 따른 페달감을 제공하게 된다.
한편, 유로(115)를 통해 페달 시뮬레이터(150)로 유입된 오일에 의해 압착된 제1 내지 제3 반력 스프링(151b,152b,155b)은 탄성력을 저장해 두었다가 피스톤들(151a,152a,155a)을 미는 유압이 탄성력보다 작아지기 시작할 때 피스톤들(151a,152a,155a)을 위로 밀기 시작한다. 이 피스톤들(151a,152a,155a)이 위로 상승하면 페달 시뮬레이터(150) 내부에 있던 오일이 유로(115)를 통하여 시뮬레이터 챔버(114)로 공급되고 이 공급된 오일이 콘트롤 플런저(124)를 우측으로 이동시킨다. 이 콘트롤 플런저(124)의 이동으로 입력축(120)은 우측으로 이동하게 되어 브레이크 페달에 반력을 제공하게 된다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압 브레이크 부스터의 페달에 가해지는 힘과 페달변위와의 관계를 나타낸 그래프이다.
이와 같이 본 발명의 유압 브레이크 부스터에 제1 내지 제3 부스팅부(151,152,155)를 구비하여, 도 7에 도시한 바와 같이 반력 증가가 선형적인 1차 직선이 아닌 일반적인 유압 브레이크 부스터의 힘과 변위곡선과 유사한 2차 곡선 형태로 이루어지기 때문에 페달감이 양호하게 형성된다. 이때, P1은 답력에 따른 제1 부스팅부(151)가 작동된 지점을 나타내고, P2는 제2 부스팅부(152)의 작동된 지점을 나타내면, P3은 제3 부스팅부(155)가 작동된 지점을 나타낸다. 즉, 그래프에 나타난 바와 같이 제1 내지 제3차 기울기를 가지며, 제3 부스팅부(155)에 의하여 고답력에 따라 제3차 기울기가 급격하게 증가하는 것을 확인할 수 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 유압 브레이크 부스터는 가변 면적비를 갖도록 제2 반력 피스톤(152a)에 제3 부스팅부(155)를 마련하여 이를 채용함으로써 상대적으로 낮은 답력의 긴 작동 구간에서는 입력 면적대비 큰 면적의 피스톤 즉, 제1 반력 피스톤(151a)과 제2 반력 피스톤(152a)이 작동함으로써 제1 및 제2 반력 스프링(151b,152b) 작동거리를 줄이고, 페달 작동 말미의 고답력의 짧은 구간에서는 입력 면적 대비 작은 면적을 가지는 제3 반력 피스톤(155a)을 작동시켜 낮은 하중 및 낮은 스프링 강성을 이용하여 고답력을 구현함으로써 브레이크 페달감을 향상시킬 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
110 : 하우징 111 : 제1오일포트
112 : 제2오일포트 113 : 부스팅 챔버
114 : 시뮬레이션 챔버 115 : 유로
120 : 입력축 121 : 페달변위센서
123 : 출력축 124 : 콘트롤 플런저
130 : 마스터 실린더 135 : 리저버
140 : 유압발생장치 150 : 페달 시뮬레이터
150' : 시뮬레이터 하우징 151 : 제1 부스팅부
152 : 제2 부스팅부 153 : 제1 반력 챔버
154 : 제2 반력 챔버 155 : 제3 부스팅부
156 : 제3 반력 챔버 157 : 관통홀

Claims (8)

  1. 두 개의 유압회로를 가지며 유압을 발생시키는 마스터 실린더;
    상기 마스터 실린더와 접촉하여 상기 마스터 실린더를 압축하도록 출력축이 마련된 부스팅 챔버와 브레이크 페달과 연계되어 진퇴 운동하며 상기 출력축과 함께 진퇴 운동하는 콘트롤 플런저가 마련된 시뮬레이션 챔버를 갖는 하우징;
    상기 마스터 실린더의 상부에 결합되어 오일을 저장하는 리저버; 및
    상기 시뮬레이션 챔버와 유로와 연결되어 브레이크 페달의 가압시 반력을 형성하는 제1 부스팅부와 제2 부스팅부를 갖는 페달 시뮬레이터;를 포함하고,
    상기 제1 부스팅부 또는 제2 부스팅부 중 어느 하나에는 브레이크 페달의 답력에 따라 밀린 후 추가적인 가변 면적을 제공하는 제3 부스팅부가 마련되고,
    상기 페달 시뮬레이터는 내부에 제1 부스팅부와 제2 부스팅부가 마련된 시뮬레이터 하우징을 구비하고,
    상기 제1 부스팅부는 상기 시뮬레이션 챔버와 연통되는 제1 반력 챔버와, 상기 제1 반력 챔버 내부에서 슬라이딩 가능하도록 마련되는 제1 반력 피스톤과, 상기 제1 반력 피스톤에 의해 압축되는 제1 반력 스프링 및, 상기 제1 반력 챔버의 하부에 마련되어 제1 반력 피스톤의 이동거리를 제한하는 제1 스토퍼를 구비하며,
    상기 제2 부스팅부는 상기 시뮬레이션 챔버와 연통되는 제2 반력 챔버와, 상기 제2 반력 챔버 내부에서 슬라이딩 가능하도록 마련되는 제2 반력 피스톤과, 상기 제2 반력 피스톤에 의해 압축되는 제2 반력 스프링 및, 상기 제2 반력 챔버의 하부에 마련되어 제2 반력 피스톤의 이동거리를 제한하는 제2 스토퍼를 구비하고,
    상기 제3 부스팅부는 제2 반력 피스톤의 상측 중심으로부터 하측으로 요입되어 형성된 제3 반력 챔버에 슬라이딩 가능하도록 마련되는 제3 반력 피스톤 및, 상기 제3 반력 피스톤에 의해 압축되는 제3 반력 스프링을 구비하고,
    상기 제3 반력 챔버의 하단 중심부에는 상측으로 돌출되어 제3 반력 피스톤의 이동거리를 제한하는 제3 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 유압 브레이크 부스터.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 부스팅부와 제2 부스팅부는 상기 하우징의 하부에서 병렬구조로 마련된 것을 특징으로 하는 유압 브레이크 부스터.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스토퍼의 상단에는 각각 하측으로 함몰된 요입홈이 형성되고, 상기 요입홈에는 완충부재가 설치된 것을 특징으로 하는 유압 브레이크 부스터.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제3 반력 챔버에는 상기 제3 반력 피스톤의 상단면과 상기 시뮬레이터 하우징 사이에 슬릿이 형성되도록 상기 제3 반력 피스톤을 지지하는 지지부재가 마련된 것을 특징으로 하는 유압 브레이크 부스터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제3 스토퍼에는 상기 제3 반력 챔버와 제2 반력 챔버가 연통하도록 관통된 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 유압 브레이크 부스터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 반력 스프링의 탄성력보다 제2 반력 스프링의 탄성력이 더 크도록 하여 제1 반력 피스톤이 밀린 후에 상기 제2 반력 피스톤이 밀리고, 상기 제2 반력 피스톤에 설치된 제3 피스톤은 제2 반력 피스톤이 밀린 후에 밀리도록 이루어진 것을 특징으로 하는 유압 브레이크 부스터.
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