KR101705152B1

KR101705152B1 - 자동차의 부스터 장치

Info

Publication number: KR101705152B1
Application number: KR1020110090074A
Authority: KR
Inventors: 장재호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2017-02-09
Also published as: KR20130026732A

Abstract

본 발명은 자동차의 부스터 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 홀들을 형성한 유동관과 밸브에 형성된 대기의 통기로와의 연동을 통하여 변압실을 대기 상태로 전환하게 하며, 나아가 상기 유동홀과 연동하는 밸브의 통기로에 브레이크 패달의 답력에 따라서 작동하는 니들 밸브를 설치함으로써 상기 밸브가 브레이크 보조시스템의 기능을 보다 향상시킬 수 있도록 구성한 자동차의 부스터 장치에 관한 것이다.

Description

자동차의 부스터 장치{Booster apparatus for a car}

일반적으로, 자동차에는 브레이크 계통의 유압력을 발생시키는 브레이크용 마스터 실린더가 설치되며, 이 마스터 실린더는 운전자가 밟는 브레이크 페달의 답력에 따라서 대기압과 진공압 사이의 압력차에 따라서 페달의 답력에 비례하는 힘을 발생시키는 부스터(Booster) 장치에 의하여 작동된다.

이러한 부스터 장치는 엔진의 회전 계통에 장착되는 압축기로부터 발생되는 진공 압력을 이용하거나 엔진의 흡기 매니폴드에서 발생되는 진공 압력을 이용하는 방식이 있다.

도 1 은 일반적인 자동차의 부스터 장치(1)의 구성을 나타낸 모식도로서, 몸체(2) 내부에 설치된 피스톤(3)에 의하여 대기압이 유입되는 변압실(4)과 진공압이 배출되는 진공실(5)로 구획되며, 운전자가 브레이크 페달을 밟을 경우 변압실(4)로 유입되는 대기압이 진공과의 압력차를 형성하게 되고, 이 압력차에 의하여 변압실(4)에 설치된 막 형상의 다이어프램(Diaphragm)을 밀어 페달 답력에 대기압을 더한 배력을 발생시키고, 이 배력은 피스톤(3)에 일측에 부착된 푸쉬로드(6)를 밀어서 마스터 실린더(7)의 마스터실린더 피스톤(8)을 작동시킴으로써, 마스터실린더(7)가 자동차의 브레이크 계통에 필요한 유압을 발생시키게 되는 것이다.

또한, 도 2 에 도시된 바와 같은 타이로드를 가진 자동차의 부스터 장치도 사용되고 있는데, 이러한 타이로드(tie rod)를 가진 부스터 장치(10)는 부스터 장치의 하우징(11)에 브레이크 패달의 답력을 전달하는 입력로드(12)와 피스톤(15) 및 피스톤(15)의 이동에 따라서 변압실과 진공실의 기압차를 형성하기 위한 공기를 유동시키는 홀들이 형성된 피스톤 밸브(16)를 구비하고, 이 피스톤 밸브(16)에 푸쉬로드(14)를 설치한 것이다.

도 2 에서 미설명부호 13 은 다이어프램(13)이고, 17 은 푸쉬로드(14)의 이동에 따라서 압축되거나 신장되는 탄성체(17)이며, 19 는 진공실에 형성된 진공압이 방출되는 배기관(19)이다.

이때, 상기 타이로드(18)는 상기의 피스톤 밸브(16)에 부착되는데, 타이로드(18)가 푸쉬로드(14)와 연동하도록 작동함으로써 도 1 의 마스터 실린더(7)로부터의 반력을 타이로드(18)가 흡수하게 된다.

따라서, 상기와 같은 타이로드(18)를 설치한 부스터 장치는 타이로드 미설치 상태의 부스터 장치에 비하여 부스터 장치의 하우징(11)의 두께를 얇게 형성할 수 있어 차체를 보다 경량화시킬 수 있으며, 부스터 장치의 내구성도 증가시킬 수 있는 잇점을 가진다.

반면, 타이로드(18)의 부품 추가로 인하여 부스터 장치의 구조가 더욱 복잡하여 지며, 특히 피스톤 밸브(16)와 피스톤(15)의 구조가 더욱 복잡하게 이루어진다.

따라서, 본 발명의 자동차의 부스터 장치는 상기와 같이 타이로드를 가진 부스터 장치에 있어서, 밸브는 단지 푸쉬로드를 작동시키기 위한 작동력 전달수단으로만 이용하도록 구성함으로써 부스터 장치의 내부 설계를 최대한 단순화시켜 조립 공정의 작업성을 제고시킬 수 있으며, 나아가 부스터 장치의 변압실 측에서 이용되는 대기압을 보다 증가시킴으로써 자동차의 브레이크 보조 시스템(Brake Assist System, BAS)의 성능을 향상시킬 수 있는 자동차의 부스터 장치의 구성을 제공하는데 본 발명의 기술적 과제가 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명 자동차의 부스터 장치의 구성은, 부스터 장치에 설치된 타이로드에 공기가 유동되는 홀들을 형성한 유동관을 설치하고, 상기 유동관과 밸브에 형성된 대기의 통기로와의 연동을 통하여 변압실을 대기 상태로 전환하게 하며, 나아가 상기 유동홀과 연동하는 밸브의 통기로에 브레이크 패달의 답력에 따라서 작동하는 니들 밸브를 설치함으로써 상기 밸브가 브레이크 보조시스템의 기능을 보다 향상시킬 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명 자동차의 부스터 장치의 효과는, 본 발명 부스터 장치에 설치되는 밸브는 제 1 홀과 제 2 홀을 가진 유동관과 연동되기 때문에, 상기 밸브가 단지 푸쉬로드를 작동시키기 위한 작동력 전달수단으로서 기능함으로써 종래의 복잡하였던 구조적 단점을 해소하여 조립 공정시의 작업성을 개선시킬 수 있으며, 더불어 부스터 장치의 내구성과 신뢰성도 제고시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 밸브 내에 대기압을 추가적으로 공급하는 니들 밸브를 설치함으로써 자동차의 브레이크 보조시스템(BAS)의 성능을 보다 향상시킬 수 있는 효과를 가지는 매우 진보한 발명인 것이다.

도 1 은 일반적인 자동차의 부스터 장치의 구성을 나타낸 모식도,
도 2 는 타이로드를 가진 자동차의 부스터 장치의 일반적인 구성도,
도 3 은 본 발명 자동차의 부스터 장치의 실시예의 구성도로서, 도 3a 는 브레이크 페달 미작동시의 구성도, 도 3b 는 브레이크 페달 작동시의 구성도,
도 4 는 본 발명 자동차의 부스터 장치의 밸브의 다른 실시예를 나타낸 구성도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 자동차의 부스터 장치의 구성을 상세하게 설명한다.

단, 개시된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분하게 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 태양으로 구체화될 수도 있다.

또한, 본 발명 명세서에서 사용되는 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 3 은 본 발명 자동차의 부스터 장치의 구성도로서, 도 3a 는 브레이크 페달 미작동시의 구성도, 도 3b 는 브레이크 페달 작동시의 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명 부스터 장치(100)는 부스터 장치의 외관을 이루는 하우징(110)과, 상기 하우징(110) 내부에 설치된 다이어프램(180)을 포함한다.

또한, 종래 부스터 장치와 마찬가지로, 상기 다이어프램(180)을 중심으로 부스터의 전방측(마스터 실린더 측)은 진공실(150)을 이루고, 그 후방측(브레이크 패달 측)은 변압실(140)을 이룬다.

본 발명의 부스터 장치(100)는 상기 하우징(110)을 관통하는 타이로드(120)가 설치되며, 상기 타이로드(120)는 베이스부(121)와 이 베이스부(121)로부터 연장되어 일체로 형성된 헤드부(123)로 이루어진 원통형의 몸체를 가진다.

상기 타이로드(120)는 그 중앙지점과 상기 베이스부(121) 사이에 몸체의 외주연부에 돌출 형성된 걸림부(122)에 의하여 하우징(110)의 후측 판넬에 부착된다.

또한, 상기 타이로드(120)의 하부에는 밸브(130)가 설치된다. 상기 밸브(130)는 몸체(132) 내부에 브레이크 패달(미도시)로부터 전달되는 답력에 의하여 부스터 장치(100)의 전방으로 이동하는 입력로드(160)가 관통된다.

또한, 상기 밸브(130)의 전방 외측에는 상기 입력로드(160)의 전방 방향 이동에 의하여 푸쉬로드(161)를 이동시키는 피스톤(162)이 설치된다.

아울러, 상기 밸브(130)의 몸체(132) 내부에는 공기가 유동되는 통기로(131)가 설치되는데, 상기 통기로(131)의 입구(131a)는 몸체(132)의 후면에 형성되고, 그 출구(131b)는 몸체(132)의 상면에 형성된다.

그리고, 상기 밸브(130)는 상기 통기로(131)의 출구(131b)가 밸브 몸체(132)의 이동에 따라서 부스터 장치(100)의 변압실(140) 내부 공간까지 그 위치가 이동될 수 있도록 설치된다.

또한, 상기 타이로드(120)의 헤드부(123)에 중공 상태의 원통형 관체로 이루어진 유동관(210)을 설치하고, 이 유동관(210)에 제 1 홀(211,211') 및 제 2 홀(212,212')들을 형성한 구성이다.

그리고, 이 유동관(210)의 관로의 말단부분은 각각의 밀폐용 볼(213)들로 폐쇄된 상태이다.

상기 유동관(210)은 상기 타이로드(120)가 다이어프램(180)을 관통하는 지점에 부착되며, 상기 타이로드(120)의 헤드부(123) 를 따라서 전후 방향으로 타이로드(120) 상을 활주가능하게 설치된다.

한편, 미설명부호 170 은 진공실(150) 내부에 설치되어 밸브(130)의 이동시의 탄성을 부여하는 탄성체(170)이며, 미설명부호 111 은 진공실(150)의 공기가 배출되는 배기관(111)이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예의 부스터 장치(100)는 도 3a 에 도시된 바와 같이, 브레이크 패달이 밟혀지지 않은 브레이크 패달 미작동상태에서는, 상기 유동관(210)이 제 1 홀(211,211')및 제 2 홀(212,212') 모두를 개방시키는 위치로 이동된 상태이므로, 변압실(140) 내의 미소량의 공기가 상기 제 2 홀(212,212')을 통과하여 제 1 홀(211,211')로 배출되면서 진공실(150)로 유입된다.

이러한 상태에서는 변압실(140)에 외부로부터의 대기의 유입이 일어나지 않은 상태가 조성되므로 변압실(140)과 진공실(150)과의 압력차가 거의 형성되지 않으면서 부스터 장치(100)의 푸쉬로드(161)가 마스터 실린더(7)(도 1 참조)를 작동시킬 수 없게 된다.

반면, 도 3b 에 도시된 바와 같이 브레이크 페달을 밟을 경우에는, 브레이크의 페달 답력을 전달받은 입력로드(160)가 도시된 갭의 길이(a) 만큼 부스터 장치의 전방 방향(마스터 실린더 방향)으로 이동하게 되므로, 이러한 입력로드(160)의 이동에 따라서 밸브(130)의 몸체(132)도 전방으로 이동하면서 몸체(132)의 상면에 형성된 통기로(131)의 출구(131b)가 부스터 장치(100)의 변압실(140) 내부로 위치되게 된다.

그러면, 전술한 바와 같이 밸브(130) 몸체(132)의 후면에 형성된 통기로(131)의 입구(131a)로부터 외부 대기의 공기가 변압실(140)로 유입되고, 동시에 상기 밸브(130)의 몸체(132)의 이동을 따라서 상기 제 1 홀(211,211') 및 제 2 홀(212,212')들을 개방시키고 있던 유동관(210)이 타이로드(120)의 헤드부(123)상을 활주하게 되면서, 제 1 홀(211,211')을 폐쇄시키고 제 2 홀(212,212')만을 개방시키는 이동 위치에 있게 되고, 제 1 홀(211,211')로 유입된 공기가 유동관(210) 내부에서만 순환되면서 다시 제 2 홀(212,212')로 배출되게 되므로, 상기 변압실(140)로부터 진공실(150)로의 공기의 유동이 이루어지지 않게 된다.

반면, 밸브(130)에 형성된 통기로(131)에 의하여 변압실(140) 내부로 상기 밸브(130)의 통기로(131)를 통한 외부 대기의 공기의 유입이 이루어지고, 유입된 공기에 의하여 상기 변압실(140)과 진공실(150)의 진공압과의 압력차가 형성되면서 막 형상의 다이어프램(180)을 밀어 페달 답력에 대기압을 더한 배력이 발생되어 마스터 실린더(7)의 마스터실린더 피스톤(8)을 작동시켜 브레이크 계통에 필요한 유압을 발생시킬 수 있게 된다.

도 4 는 본 발명 자동차의 부스터 장치의 밸브의 다른 실시예를 나타낸 구성도로서, 상술한 바와 같은 본 발명 부스터 장치의 타이로드 및 유동관의 작용과 더불어 자동차의 브레이크 보조 시스템(Brake Assist System, 이하 'BAS'라 약칭함)을 기능을 보다 향상시킬 수 있도록 본 발명 실시예의 밸브(130)의 구조를 변형시킨 것이다.

즉, 본 발명 다른 실시예의 밸브(130-1)는 전술한 실시예와 같이 밸브 몸체(310) 내부에 브레이크 패달(미도시)로부터 전달되는 답력에 의하여 부스터 장치(100)의 전방으로 이동하는 입력로드(360)가 관통되되, 상기 입력로드(360)의 중간 부분은 외주면으로 돌출된 형태의 중간 플레이트(362)가 형성된다.

상기 중간 플레이트(362)는 몸체(310)의 내부에 형성된 중공 상태의 유격실(311) 내부에서 입력로드(360)의 전후 방향의 이동을 따라서 전방 또는 후방으로 유동되도록 설치된다.

또한, 상기 밸브(130-1)의 전방 외측에는 상기 입력로드(360)의 전방 방향 이동에 의하여 푸쉬로드(340)를 이동시키는 피스톤(330)이 설치된다.

또한, 상기 밸브(130-1)의 몸체(310) 내부에는 공기가 유동되는 통기로(320)가 설치되는데, 상기 통기로(320)의 입구(320b)는 밸브(130-1)의 후면에 형성되고, 그 출구(320a)는 밸브(130-1)의 상면에 형성된다.

전술한 실시예와 마찬가지로 상기 밸브(130-1)은 상기 통기로(131)의 출구(320a)는 밸브 몸체(310)의 이동에 따라서 부스터 장치(100)의 변압실(140) 내부 공간까지 그 위치가 이동될 수 있도록 설치된다.

그리고, 상기 입력로드(360)의 중간 플레이트(362)를 형성하는 일측 말단과 대향하는 타측 말단에는 입력로드(360)와 수직 방향으로 고정암(361)이 형성되고, 상기 고정암(361) 상에 니들 밸브(350)(niddle valve)가 설치된다.

상기 니들 밸브(350)는 몸체(310) 내부에 형성된 관로상에 구비된 가이드(352)에 설치되며, 이 니들 밸브(350)가 설치된 관로는 상기 통기로(320)와 합류하도록 형성된다.

상기 니들 밸브(350)는 밸브 피스톤(351)과 헤드(353)로 이루어지되 상기 피스톤(351)의 이동에 따라서 상기 헤드(353)가 상기 가이드(352)의 내부에 형성된 오리피스(355)(orifice)를 개폐하는 작동을 한다.

이때, 상기 니들 밸브(350)의 피스톤(351)은 니들밸브(350)가 설치된 고정암(351)에 설치된 스프링(354)에 의하여 탄성력이 제공되어진 상태이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예의 밸브(130-1)의 작동을 설명한다.

도 4 의 상단의 (a) 부분에 나타낸 구성은 브레이크 패달이 밟혀지긴 하였으나 급제동인 경우가 아닌 경우로서, 브레이크 패달(미도시)의 답력이 니들 밸브(350) 상에 게재된 스프링(354)의 탄성력 보다는 작은 경우이다.

이 경우에는 입력로드(360)의 중간 부분에 형성된 중간 플레이트(362)가 도시된 갭의 길이(p) 만큼 부스터 장치의 전방 방향(마스터 실린더 방향)으로 이동하게 되므로, 전술한 도 3b 에서 설명한 바와 같이, 밸브(130-1)의 몸체(310) 이동에 따른 공기의 유입이 통기로(320)를 따라서 이루어지면서 푸쉬로드(340)가 전방으로 이동하여 마스터 실린더(7)를 작동시키는 통상의 제동 작동이 이루어지지만, BAS 작동을 더 향상시키는 작동은 수행되지 않는다.

도 4 의 하단의 (b) 부분에 나타낸 구성은 브레이크 패달이 급제동인 경우로서, 급제동이기 때문에 평상시보다 더 큰 브레이크의 답력이 입력로드(360)를 통하여 전달된 상태이다.

이러한 경우에는 브레이크 패달(미도시)의 답력이 니들 밸브(350) 상에 게재된 스프링(354)의 탄성력보다 크게 작용되므로, 답력에 의하여 스프링(354)이 수축되어 입력로드(360)가 평상시의 이동 갭(p)의 길이와 스프링(354)의 수축된 길이(α)만큼 추가적으로 이동하게 된다.

그러면, 상기 입력로드(360)의 이동에 따라서 입력로드(360)의 고정암(361)에 부착된 니들밸브(350)의 피스톤(351)이 헤드(353)를 전방으로 밀면서 가이드(352) 상에 형성된 오리피스(orifice)(355)를 개방시키고, 이 오리피스(355)를 따라서 외부의 대기의 공기가 몸체(310) 내부로 유입되면서 니들 밸브(350)가 설치된 관로상에 공기가 유입되고 이 공기는 통기로(320)로 유입되는 공기와 합류되게 된다.

따라서, 상기와 같이 작용하는 니들밸브(350)의 개방 작동에 따라서 급제동시에 상기 오리피스(355)로 유입되는 공기의 양만큼의 유동이 변압실(140)로 추가적으로 이루어지면서 급제동시의 브레이크 보조 시스템(BAS)의 작동 능력을 보다 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이상의 설명에서 본 발명의 자동차의 부스터 장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정,변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100; 본 발명 부스터 장치
110; 하우징
111; 배기관
120; 타이로드
121; 베이스부 122; 걸림부
123; 헤드부
130; 밸브
131; 통기로 131a; 통기로 입구
131b; 통기로 출구 132; 몸체
140; 변압실
150; 진공실
160; 입력로드
161; 푸쉬로드 162; 피스톤
170; 탄성체
180; 다이어프램
210; 유동관
211, 211'; 제 1 홀 212, 212'; 제 2 홀
213; 밀폐볼
130-1; 본 발명 다른 실시예의 밸브
310; 몸체 311; 유격실
320; 통기로 320a; 통기로 출구
320b; 통기로 입구 330; 피스톤
340; 푸쉬로드 350; 니들밸브
351; 니들밸브 피스톤 352; 가이드
353; 헤드 354; 스프링
355; 오리피스 360; 입력로드
361; 고정암 362; 중간 플레이트

Claims

하우징(110)과 다이어프램(180)을 가지며, 상기 다이어프램(180)을 중심으로 진공실(150)과 변압실(140)을 형성한 자동차의 부스터 장치에 있어서,
상기 하우징(110)을 관통하는 타이로드(120);
중공 상태의 관체로 이루어지되 몸체에 제 1 홀(211,211')과 제 2 홀(212,212')들을 형성하며, 관로의 말단 부분이 폐쇄되고, 상기 타이로드(120)상을 전후 방향으로 활주 가능하게 설치되는 유동관(210);
상기 타이로드(120)의 하부에 설치되되 그 몸체(132)에 입력로드(160)와 푸쉬로드(161)가 결합되고, 몸체(132)의 내부에 입구(131a)가 밸브(130)의 후면에 형성되고, 그 출구(131b)는 밸브(130)의 상면에 형성된 통기로(131)가 설치되며, 상기 통기로(131)의 출구(131b)는 밸브 몸체(132)의 이동에 따라서 상기 변압실(140) 내부 공간까지 그 위치가 이동가능한 밸브(130);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 부스터 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 타이로드(120)는 베이스부(121)와 이 베이스부(121)로부터 연장되어 일체로 형성된 헤드부(123)로 이루어진 원통형의 관체이고,
상기 타이로드(120)는 그 중앙지점과 상기 베이스부(121) 사이에 몸체의 외주연부에 돌출 형성된 걸림부(122)에 의하여 하우징(110)의 후측 판넬에 부착되는 것을 특징으로 하는 자동차의 부스터 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 밸브는 니들 밸브(350)를 내부에 설치한 밸브(130-1)이고,
상기 밸브(130-1)는,
입구(320b)는 몸체(310)의 후면에 형성되고 그 출구(320a)는 몸체(310)의 상면에 형성한 통기로(320)가 몸체(310) 내부에 설치되고, 상기 통기로(320)의 출구(320a)는 몸체(310)의 이동에 따라서 변압실(140) 내부 공간까지 그 위치가 이동가능하고,
상기 몸체(310) 내부를 관통하여 입력로드(360)가 설치되되 상기 입력로드(360)에 수직 방향으로 고정암(361)이 형성되고, 상기 고정암(361) 상에 상기 니들 밸브(350)가 설치되어 상기 니들 밸브(350)가 브레이크 패달의 답력에 따라서 상기 통기로(320)와 합류하는 관로를 개폐하는 것을 특징으로 하는 자동차의 부스터 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 니들 밸브(350)는 몸체(310) 내부에 형성된 관로상에 구비된 가이드(352)에 설치되며,
상기 니들 밸브(350)는 밸브 피스톤(351)과 헤드(353)로 이루어지되 상기 피스톤(351)의 이동에 따라서 상기 헤드(353)가 상기 가이드(352)의 내부에 형성된 오리피스(355)를 개폐하고,
상기 니들 밸브(350)의 피스톤(351)은 니들밸브(350)가 설치된 고정암(361)에 설치된 스프링(354)에 의하여 탄성력이 제공되는 자동차의 부스터 장치.