KR101383643B1 - 자동차용 패닉 부스터 - Google Patents

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KR101383643B1
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박상원
양융근
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한국델파이주식회사
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Abstract

개시된 자동차용 패닉 부스터는 브레이크 페달과 연동하는 푸쉬 로드와, 푸쉬 로드와 연동하고, 일측이 개구되며, 개구된 일측 면에 관통홀이 형성된 에어 밸브와, 에어 밸브의 일측에 삽입되며, 관통홀에 대향하도록 베어링 홈이 형성된 플런저와, 관통홀로 삽입되어 베어링 홈에 안착된 볼 베어링과, 에어 밸브의 일측 외주면에 장착되고, 볼 베어링과 접촉하는 슬리브 및 상기 슬리브를 가압하는 슬리브 스프링을 포함하며, 볼 베어링과 접촉하는 슬리브의 면 중 일측단부의 면에는 단차가 형성되고, 베어링 홈을 형성하는 플런저의 면은 일측 방향이 타측 방향보다 더 완만하게 경사질 수 있다. 이와 같은 자동차용 패닉 부스터에 의하면, 볼 베어링의 이동 경로인 베어링 홈에 완만한 경사를 형성하고, 볼 베어링과 접촉하는 슬리브의 면에 라운드진 단차를 형성함으로써, 패닉 부스터의 작동 시 볼 베어링이 베어링 홈 및 슬리브와 접촉하면서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있다.
패닉, 부스터

Description

자동차용 패닉 부스터{Panic booster for vehicle}
본 발명은 자동차용 패닉 부스터에 관한 것으로서, 특히 자동차 운행 중 급박한 제동을 필요로 할 때 최대 제동력을 확보하기 위한 자동차용 패닉 부스터에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 제동 장치는 크게 부스터(booster)와, 마스터 실린더(master cylinder) 및 휠 실린더(wheel cylinder)로 이루어진다.
상기 제동 장치 중 부스터는 기관의 동력에 의하여 발생되는 기관 흡입압을 이용하여 브레이크 페달(brake pedal)의 답력을 배가시켜 상기 마스터 실린더에 배가된 압력을 전달하는 장치로서, 가해준 힘보다 큰 힘을 발생시키는 장치이다.
이러한 기능의 부스터에는 출력되는 압력에 반대 방향으로 반력(feedback force)이 발생되는데, 상기 반력은 제동 시 자동차의 제동 거리를 증가시킬 수 있다.
특히 운행 중 긴급한 상황이 발생하여 급제동이 필요한 경우상기 반력은 상기 급제동을 방해할 수 있다.
따라서, 상기 반력을 줄이거나 제거하여 자동차의 제동 거리를 단축시킬 수 있는 패닉 기능을 가진 패닉 부스터가 제시되었다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 자동차용 패닉 부스터 중 파워 피스톤부에서 패닉 기능이 실행되지 않은 정지 상태 및 패닉 기능이 실행된 동작 상태를 나타낸 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 파워 피스톤부(10)는 파워 피스톤(power piston;20)과, 에어 밸브(air valve;30)와, 플런저(plunger;40) 및 슬리브(sleeve;50)를 포함한다.
상기 파워 피스톤(20)의 일측은 상기 파워 피스톤(20)이 전진함에 따라 마스터 실린더(미도시)로 제동력을 전달하는 출력 로드(output rod;60)와 결합한다.
상기 에어 밸브(30)는 챔버(chamber;미도시)의 진공 및 대기 상태를 조절하는 밸브로, 일측이 개구되어 수용 공간(31)을 가지고, 타측은 브레이크 페달(미도시)에 가해지는 답력을 전달하는 푸쉬 로드(push rod;70)와 연동 가능하도록 결합하며, 상기 파워 피스톤(20)의 내부에 수용된다.
상기 에어 밸브(30)의 일측에는 복수의 관통홀(32)이 형성되어 상기 수용 공간(31)과 연통된다.
상기 플런저(40)는 상기 파워 피스톤(20) 내부에 수용되어 일측단부는 출력 로드(60)와 파워 피스톤(20) 사이에 개재된 러버 디스크(rubber disc;65)에 접촉하고, 타측부는 상기 에어 밸브(30)의 수용 공간(31)에 삽입된다.
상기 에어 밸브(30)에 삽입된 상기 플런저(40)의 타측부 외주면에는 반원 형태의 복수의 베어링 홈(41)이 형성되어 상기 관통홀(32)에 삽입된 볼 베어링(ball bearing;90)이 상기 베어링 홈(41)에 안착된다.
상기 슬리브(50)는 내부에 중공이 형성된 형태로, 상기 에어 밸브(30)의 일측 외주면을 통해 삽입되며, 상기 슬리브(50)의 내주면에는 수용 홈(51)이 형성되어, 상기 볼 베어링(90)의 이동 경로를 제공한다.
상기와 같은 구조의 경우, 파워 피스톤부(10)에 패닉 기능이 실행되면, 상기 베어링 홈(41)에 수용되어 있던 볼 베어링(90)은 상기 슬리브(50)의 수용 홈(51)으로 이동하여 상기 에어 밸브(30)와 상기 플런저(40) 사이의 거리를 좁힌 후, 상기 출력 로드(60) 측으로 전진하게 된다.
이에 의해 상기 플런저(40)에 가해지던 반력은 감소되기 때문에 운전자가 브레이크 페달에 가하는 답력을 줄일 수 있어 긴박한 상황에서 작은 답력의 공급에 의해 급제동을 할 수 있다.
그러나, 상기와 같은 구조의 경우 패닉 기능 작동 시, 볼 베어링(90)의 이동에 의해 상기 에어 밸브(30)와 플런저(40) 사이의 거리를 줄여 상기 부스터에 발생되는 반력을 줄이게 되는데, 상기 볼 베어링(90)의 이동 시 마찰 소음이 발생하는 문제점이 있다.
즉, 베어링 홈(41)을 형성하는 오목한 면과 플런저(40)의 외주면 사이의 경계면(A)은 모가 지게 되는데, 이 모가 진 경계면(A)을 상기 볼 베어링(90)이 통과 시 마찰 소음이 증가한다.
또한, 상기 볼 베어링(90)이 슬리브(50)의 수용 홈(51)으로 이동 시, 상기 수용 홈(51)을 형성하는 오목한 면과 슬리브(50)의 내주면 사이의 모가 진 경계 면(B)에서도 마찰 소음이 증가한다.
또한, 수용 홈(51)으로 이동한 볼 베어링(90)은 상기 수용 홈(51)의 일측벽(C)에 충돌할 수 있는데, 상기 충돌 시 소음이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 자동차용 부스터의 패닉 기능 작동 시에 발생되는 소음을 감소시킬 수 있는 개선된 자동차용 패닉 부스터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 자동차용 패닉 부스터는 브레이크 페달과 연동하는 푸쉬 로드와, 상기 푸쉬 로드와 연동하고, 일측이 개구되며, 상기 개구된 일측 면에 관통홀이 형성된 에어 밸브와, 상기 에어 밸브의 일측에 삽입되며, 상기 관통홀에 대향하도록 베어링 홈이 형성된 플런저와, 상기 관통홀로 삽입되어 상기 베어링 홈에 안착된 볼 베어링과, 상기 에어 밸브의 일측 외주면에 장착되고, 상기 볼 베어링과 접촉하는 슬리브 및 상기 슬리브를 가압하는 슬리브 스프링을 포함하며, 상기 볼 베어링과 접촉하는 슬리브의 면 중 일측단부의 면에는 단차가 형성될 수 있다.
상기 단차에 의하여 형성된 모서리는 라운드질 수 있다.
상기 베어링 홈을 형성하는 플런저의 면은 일측 방향이 타측 방향보다 더 완만하게 경사질 수 있으며, 상기 플런저의 외주면과 상기 상기 베어링 홈을 형성하는 플런저의 면의 경계는 라운드질 수 있다.
상기 베어링 홈을 형성하는 플런저의 면은 타원형으로, 상기 플런저의 외주면과 상기 상기 베어링 홈을 형성하는 플런저의 면의 경계는 라운드질 수 있다.
본 발명의 자동차용 패닉 부스터에 의하면, 볼 베어링의 이동 경로인 베어링 홈에 완만한 경사를 형성하고, 상기 볼 베어링과 접촉하는 슬리브의 면에 라운드진 단차를 형성함으로써, 패닉 부스터의 작동 시 볼 베어링이 베어링 홈 및 슬리브와 접촉하면서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 자동차용 패닉 부스터에 대해 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 자동차용 패닉 부스터는 하우징 및 파워 피스톤부를 포함할 수 있다.
상기 하우징은 디바이더에 의하여 전방 챔버 및 후방 챔버로 구획될 수 있다.
상기 전방 챔버는 다이아프램(diaphragm)에 의하여 진공 챔버 및 대기 챔버로 구획될 수 있고, 상기 후방 챔버도 역시 다이아프램에 의하여 진공 챔버 및 대기 챔버로 구획될 수 있다.
상기 진공 챔버 및 상기 대기 챔버는 초기 상태에서는 모두 진공의 평형 상태로 유지되되, 상기 패닉 부스터가 작동하면 상기 대기 챔버로 공기가 유입되어 상기 진공 챔버와 상기 대기 챔버 사이에는 압력차가 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 패닉 부스터 중 파워 피스톤부를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 파워 피스톤부(100)는 상기 패닉 부스터(미도시)에 연결된 마스터 실린더(미도시)로 운전자가 브레이크 페달(미도시)에 가한 답력뿐만 아니라 상기 진공 챔버(미도시)와 상기 대기 챔버(미도시) 사이에 형성된 압력차에 의한 부스트 압력을 전달할 수 있다.
상기 파워 피스톤부(100)는 내부에 공간을 가진 형태의 파워 피스톤(110)과, 에어 밸브(120)와, 플런저(130)와, 슬리브(140) 및 볼 베어링(150)을 포함할 수 있다.
이하 일측은 상기 답력 및 부스트 압력이 출력되는 마스터 실린더 측(도면에서 좌측)을 가리킬 수 있고, 타측은 상기 답력이 입력되는 상기 브레이크 페달 측(도면에서 우측)을 가리킬 수 있다.
상기 파워 피스톤(110)의 일측은 상기 답력 및 부스트 압력에 의하여 일측 방향으로 전진함에 따라 상기 마스터 실린더로 제동력을 전달하는 출력 로드(170)와 결합할 수 있다.
상기 에어 밸브(120)는 상기 챔버의 진공 및 대기 상태를 조절할 수 있는 밸브로서 상기 파워 피스톤(110)의 내부에 수용될 수 있다.
상기 에어 밸브(120)의 일측은 개구되어 수용 공간(121)을 가지고, 타측은 브레이크 페달에 가해지는 답력을 전달하는 푸쉬 로드(160)와 연동 가능하도록 결합할 수 있다.
상기 에어 밸브(120)의 일측에는 복수의 관통홀(122)이 형성되어 상기 수용 공간(121)과 연통될 수 있다.
상기 플런저(130)는 상기 파워 피스톤(110) 내부에 수용되어 일측단부는 상기 출력 로드(170)와 상기 파워 피스톤(110) 사이에 개재된 러버 디스크(180)에 접 촉하고, 타측부는 상기 에어 밸브(120)의 수용 공간(121)에 삽입될 수 있다.
상기 에어 밸브(120)의 수용 공간(121)에 삽입된 상기 플런저(130)의 타측부 외주면에는 서로 이격되게 복수의 베어링 홈(131)이 형성될 수 있다.
상기 베어링 홈(131)의 형태는 수평면 및 경사면으로 이루어질 수 있으며, 상기 경사면 중 일측 방향의 경사면은 타측 방향의 경사면보다 경사각이 작아 완만한 경사를 형성할 수 있다.
즉, 일측 방향의 경사는 복수의 단이 형성된 형태가 아닌 1단으로 상기 플런저(130)의 외주면과 수평에 근접하도록 경사각을 가질 수 있다.
상기 베어링 홈(131) 내에서 수평면과 일측의 경사면의 경계면 및 상기 플런저(130)의 외주면과 상기 베어링 홈(131)의 일측 경사면의 경계면은 라운드(round)질 수 있다.
한편, 상기 베어링 홈(131)은 타원형 형태일 수 있으며, 상기 베어링 홈(131)을 형성하는 오목한 면과 상기 플런저(130)의 외주면 사이의 경계면은 라운드질 수 있다.
상기 플런저(130)의 타측단부와 상기 에어 밸브(120) 사이에는 이격 스프링(190)이 개재되어, 상기 플런저(130)와 상기 에어 밸브(120) 사이의 간격을 변동 가능하게 유지할 수 있다.
상기 슬리브(140)는 내부에 중공이 형성된 형태로, 상기 슬리브(140)의 내경이 상기 에어 밸브(120)의 일측부 외주면을 통해 삽입되며, 상기 슬리브(140)의 내주면 중 일측단부로는 오목하게 단차가 형성될 수 있다.
즉, 상기 슬리브(140)의 내주면에 단차가 형성됨으로써, 상기 슬리브(140)의 내경 중 일측 방향의 내경이 타측 방향의 내경보다 더 크게 형성될 수 있다.
상기 슬리브(140)의 외주면에는 돌기가 돌출되며, 상기 돌기의 일측과 상기 파워 피스톤(110)의 타측 사이에는 슬리브 스프링(193)이 개재될 수 있고, 상기 돌기의 타측과 상기 에어 밸브(120)의 타측 사이에는 회복 스프링(192)이 개재될 수 있다.
상기 슬리브 스프링(193)은 상기 패닉 부스터가 작동하지 않는 상태에서는 슬리브(140)에 힘을 가하지 않을 수 있다.
상기 볼 베어링(150)은 상기 에어 밸브(120)와 상기 플런저(130) 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있으며, 상기 플런저(130)의 베어링 홈(131)에 안착되고, 상부가 상기 에어 밸브(120)의 관통홀(122)을 통해 상기 슬리브(140)의 타측부 내주면에 접할 수 있다.
상기와 같은 패닉 부스터에서는 정지 상태에서 통상의 제동 상태 또는 패닉 기능이 적용된 제동 상태로 부스터가 작동할 수 있다.
상기 양자 모두 상기 부스터에 입력되는 압력에 대하여 반력이 생길 수 있다.
상기 반력은 상기 부스터에 입력되는 압력의 증가에 비례하여 상기 플런저에 대해 생길 수 있으며, 그 작용되는 방향은 입력되는 압력에 반대 방향으로 상기 볼 베어링(150)이 상기 베어링 홈(131) 내에 유지될 수 있게 한다.
도 3a는 도 2의 파워 피스톤부가 동작하지 않은 상태를 나타낸 도면이고, 도 3b는 상기 도 2의 파워 피스톤부에 패닉 기능이 실행된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3a를 참조하면, 파워 피스톤부(100)가 동작하지 않는 경우, 상기 볼 베어링(150)은 상기 베어링 홈(131)에 수용될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 상기의 패닉 부스터에 패닉 기능이 실행되면, 즉 상기 패닉 부스터에 입력되는 압력이 상기 마스터 실린더로 출력되는 압력보다 더 빠르게 발생하면, 상기 플런저(130)와 상기 에어 밸브(120) 사이의 거리는 좁혀질 수 있다.
이때, 상기 슬리브 스프링(193)은 상기 슬리브(140)에 작용하여 슬리브(140)의 위치 변화 방해할 수 있다.
따라서, 상기 베어링 홈(131)에 수용된 볼 베어링(150)은 상기 슬리브(140)의 오목하게 단차진 부분으로 이동하게 되고, 이 상태에서 입력되는 압력이 증가하게 되면 상기 에어 밸브(120) 및 상기 플런저(130)는 출력 로드(170) 측으로 전진할 수 있다.
상기 출력 로드(170) 측으로 상기 에어 밸브(120) 및 상기 플런저(130)가 전진하는 시기는 반력이 생성되지 않거나 생성 초기이므로 상기 반력에 의한 저항을 받지 않게 되어 자동차의 급제동을 가능하게 할 수 있다.
상기와 같이 동작하는 본 발명의 경우, 볼 베어링(150)이 이동하는 경로인 베어링 홈(131)의 표면을 완만하게 경사지게 함과 더불어 경사면과 수평면 사이의 경계면(A)을 라운드지게 함으로써 상기 볼 베어링(150)의 이동 시 베어링 홈(131)과의 접촉에 의한 소음을 줄일 수 있다.
또한, 상기 볼 베어링(150)의 이동 경로인 슬리브(140)의 내주면, 즉 단차진 내주면의 단차 경계면(B)을 라운드지게 함으로써 상기 볼 베어링(150)의 이동 시 슬리브(140)의 내주면과의 접촉에 의한 소음을 줄일 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래 자동차용 패닉 부스터 중 파워 피스톤부의 동작을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 패닉 부스터 중 파워 피스톤부를 나타낸 도면.
도 3a 및도 3b는 도 2의 파워 파워 피스톤부의 동작을 개략적으로 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100... 파워 피스톤부 110... 파워 피스톤
120... 에어 밸브 122... 관통홀
130... 플런저 131... 베어링 홈
140... 슬리브 150... 볼 베어링
160... 푸쉬 로드 170... 출력 로드
180... 러버 디스크 191... 이격 스프링
192... 회복 스프링 193... 슬리브 스프링

Claims (5)

  1. 브레이크 페달과 연동하는 푸쉬 로드와, 상기 푸쉬 로드와 연동하고, 일측이 개구되며, 상기 개구된 일측 면에 관통홀이 형성된 에어 밸브와, 상기 에어 밸브의 일측에 삽입되며, 상기 관통홀에 대향하도록 베어링 홈이 형성된 플런저와, 상기 관통홀로 삽입되어 상기 베어링 홈에 안착된 볼 베어링과, 상기 에어 밸브의 일측 외주면에 장착되고, 상기 볼 베어링과 접촉하는 슬리브 및 상기 슬리브를 가압하는 슬리브 스프링을 포함하는 자동차용 패닉 부스터에 있어서,
    상기 볼 베어링과 접촉하는 슬리브의 면 중 일측단부의 면에는 단차가 형성되고,
    상기 베어링 홈을 형성하는 플런저의 면은 일측 방향이 타측 방향보다 더 완만한 경사가 형성되고, 상기 플런저의 외주면과 상기 베어링 홈을 형성하는 플런저의 면의 경계가 라운드진 것을 특징으로 하는 자동차용 패닉 부스터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단차에 의하여 형성된 모서리는 라운드진 것을 특징으로 하는 자동차용 패닉 부스터.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 브레이크 페달과 연동하는 푸쉬 로드와, 상기 푸쉬 로드와 연동하고, 일측이 개구되며, 상기 개구된 일측 면에 관통홀이 형성된 에어 밸브와, 상기 에어 밸브의 일측에 삽입되며, 상기 관통홀에 대향하도록 베어링 홈이 형성된 플런저와, 상기 관통홀로 삽입되어 상기 베어링 홈에 안착된 볼 베어링과, 상기 에어 밸브의 일측 외주면에 장착되고, 상기 볼 베어링과 접촉하는 슬리브 및 상기 슬리브를 가압하는 슬리브 스프링을 포함하는 자동차용 패닉 부스터에 있어서,
    상기 볼 베어링과 접촉하는 슬리브의 면 중 일측단부의 면에는 단차가 형성되고,
    상기 베어링 홈을 형성하는 플런저의 면은 타원형으로, 상기 플런저의 외주면과 상기 상기 베어링 홈을 형성하는 플런저의 면의 경계는 라운드진 것을 특징으로 하는 자동차용 패닉 부스터.
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US6584883B2 (en) * 2001-10-09 2003-07-01 Delphi Technologies, Inc. Pneumatic brake booster

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