KR101714067B1 - 멀티 스프링 타입 부스터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 부스터에는 적어도 1개 이상으로 밸브바디(3)의 내부공간의 안쪽부위에 파여진 포지셔너(10)에 각각 삽입된 적어도 1개 이상의 스프링(30)과, 상기스프링(30)들과 동일한 수량으로 설치되어 페달조작에 따른 상기 밸브바디(3)의 움직임으로 상기 스프링(30)을 각각 눌러주도록 상기 밸브바디(3)의 내부공간으로 위치되어진 가이더(10)가 적용됨으로써, 1개의 단일 스프링일 때와 동일한 특성을 가지면서도 부스터 내부의 스프링 점유공간을 상대적으로 축소하여 전체길이를 보다 짧게 할 수 있고, 특히 엔진룸 레이아웃(Lay Out)증대에 크게 기여할 수 있는 특징을 갖는다.

Description

멀티 스프링 타입 부스터{Multi Springs type Booster}

본 발명은 부스터에 관한 것으로, 특히 적어도 1개 이상으로 형성된 스프링 수용홈에 각각 삽입된 적어도 1개 이상의 스프링을 이용해 부스터 내부에서 스프링의 점유공간을 축소함으로써 전체길이를 짧게 할 수 있는 멀티 스프링 타입 부스터에 관한 것이다.

일반적으로 부스터는 마스터실린더와 함께 구성됨으로써 마스터실린더의 유압을 생성하는 작용을 하게 된다.

이를 위해, 페달 조작시 부스터의 내부 작용으로 밀려나는 푸시로드가 마스터실린더의 피스톤을 밀어낼 수 있도록 서로 연결되어 일체화된 구성을 이루고, 이러한 연결구조로 인해 부스터와 마스터실린더는 일정한 공간을 점유하고, 그 크기로 인해 레이아웃(Lay Out)이 영향을 받을 수밖에 없다.

차량의 연비향상과 고성능화는 레이아웃 확보를 위해 필수장치들에 대한 점유공간을 더욱 축소하는 방향으로 나갈 수밖에 없고, 부스터와 마스터실린더가 점유하는 공간축소는 레이아웃 자유도를 높이는 한 방편을 제공할 수 있게 된다.

하지만, 마스터실린더는 돌출부제거와 내부로 보다 깊게 가공되는 삽입구조에 의한 피스톤최적화와 피스톤을 이용한 스프링의 점유공간축소에 의한 콤팩트화가 최대한 이루어짐으로써, 현재와 같이 부스터의 푸시로드가 피스톤을 밀어 가압하는 방식의 마스터실린더구조에서는 그 전체길이의 축소가 거의 불가능한 실정이고, 이는 마스터실린더의 공간축소를 이용한 레이아웃 향상이 불가능함을 의미한다.

그러나, 전술한 바와 같이 마스터실린더는 부스터와 함께 일체화되어 구성됨으로써 마스터실린더의 크기는 부스터의 영향을 받을 수밖에 없다.

도 3(가)는 전술한 바와 같이 마스터실린더와 일체화되는 부스터의 단면구조를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 부스터는 페달에 연결된 오퍼레이션로드(105)에 연동되어 작용하는 스풀앗세이(101)를 갖추고 밸브바디(102)로 감싸인 밸브유닛(100)이 구비되고, 상기 밸브유닛(100)을 감싸도록 결합된 리어쉘(103)과 프론트쉘(104)이 진공과 대기압 차를 이용해 힘을 배력하며, 스풀앗세이(101)의 작용으로 밀려나는 푸시로드(120)가 마스터실린더쪽으로 연결되고, 그 압축량을 이용해 부스터 스트로크를 형성하는 스프링(110)이 밸브바디(102)의 안쪽으로 구비되어진다.

통상, 마스터실린더의 총 스트로크에 의해 결정되는 부스터 스트로크는 스프링(110)의 압축전길이(B)에 대한 압축후길이(A)가 갖는 스프링(110)의 압축량으로 결정되어진다.

하지만, 상기 스프링(110)은 원추형 코일스프링타입으로 이루어져 1개 만 구비됨으로써, 스프링(110)을 위한 부스터내 설치공간크기는 스프링(110)의 압축량과 관계없이 스프링(110)의 압축전길이(B)로 결정될 수밖에 없는 한계를 갖게 된다.

그러므로, 상기와 같이 압축되어 그 길이가 짧아지는 스프링(110)의 특성을 활용하여 스프링(110)의 성능을 그대로 유지하면서 그 전체 길이를 압축후길이(A)정도로 짧게 유지할 수 있게 되면, 도 3(나)와 같이 부스터의 전체길이를 짧아진 스프링(11)의 길이만큼 더 축소 할 수 있는 여지를 갖을 수 있게 된다.

상기와 같이 부스터의 전체길이를 보다 축소할 수 있으면 마스터실린더와 관계없이 보다 콤팩트화된 부스터와 마스터실린더 어셈블리를 제조할 수 있고, 이를 통해 레이아웃 자유도를 더욱 높일 수 있는 여지가 있게 된다.

국내특허출원 10-2008-0075216(2008.07.31)는 브레이크 부스터에 관한 것이며, 이는 도 2와 도 3a내지 3c 및 4쪽 식별번호<15>내지 5쪽 식별번호<26> 참조.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 마스터실린더를 이용하지 않고 이에 결합되는 부스터를 이용해 서로 일체화된 마스터실린더와 부스터의 전체길이를 보다 짧게 축소할 수 있는 멀티 스프링 타입 부스터를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 부스터 스트로크를 결정하는 스프링을 짧은 길이로 만들고 적어도 1개 이상으로 복합 구성해줌으로써, 1개의 단일 스프링일 때와 동일한 특성을 가지면서도 부스터 내부의 스프링 점유공간을 상대적으로 축소하여 전체길이를 보다 짧게 할 수 있는 멀티 스프링 타입 부스터를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 멀티 스프링 타입 부스터는 적어도 1개 이상으로 밸브바디의 내부공간의 안쪽부위에 파여진 스프링 수용홈에 각각 삽입된 적어도 1개 이상의 스프링과;

상기 스프링들과 동일한 수량으로 설치되어 페달조작에 따른 상기 밸브바디의 움직임으로 상기 스프링 수용홈으로 들어가 상기 각각의 스프링을 압축하는 가이더;

를 포함해 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 스프링 수용홈은 상기 밸브바디의 축홀에 대해 동심원을 이루는 부위에 파여지고, 상기 가이더는 상기 밸브바디의 내부공간으로 위치되어 상기 스프링 수용홈과 동일선상으로 위치되어진다.

상기 스프링 수용홈은 이에 삽입되는 상기 스프링보다 긴 길이로 이루어진다.

상기 가이더는 대기압과 진공압 챔버공간을 이루는 리어쉘에 결합되는 프론트쉘에 형성되고, 상기 프론트쉘의 축홀을 형성한 축보스에서 돌출되어 연장되어진다.

이러한 본 발명은 서로 일체화된 마스터실린더와 부스터의 전체길이를 보다 짧게 축소하기 위해 마스터실린더를 이용하지 않고 이에 결합되는 부스터를 이용하므로, 개발공정이 보다 용이하고 특히 엔진룸 레이아웃(Lay Out)증대에 크게 기여되는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 부스터 스트로크를 결정하는 스프링이 1개의 단일 스프링일 때와 동일한 특성을 구현하면서도 그 길이를 짧게 한 다수로 복합 구성하므로, 다수 스프링의 개수 조정만으로 여러 차종 부스터에 손쉽게 적용되는 범용성을 갖는 효과도 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 멀티 스프링 타입 부스터의 부분 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 멀티 스프링 타입 부스터의 압축상태도이며, 도 3(가),(나)는 종래에 따른 단일 스프링타입 부스터의 작동상태이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 멀티 스프링 타입 부스터의 내부 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 부스터는 페달에 연결된 오퍼레이션로드(6)에 연동되어 작용하는 스풀앗세이(2)를 밸브바디(3)로 감싼 밸브유닛(1)이 구비되고, 상기 밸브유닛(1)을 감싸도록 결합된 리어쉘(4)과 프론트쉘(5)이 진공과 대기압 차를 이용해 힘을 배력하며, 그 압축량을 이용해 부스터 스트로크를 형성하는 탄성수단이 밸브바디(3)의 내부공간으로 구비되어진다.

상기 밸브유닛(1)에 구비된 스풀앗세이(2)의 앞쪽으로는 리액션디스크가 위치되고, 상기 밸브바디(3)에는 진공과 대기압이 작용되어 힘을 배력하는 챔버공간인 리어쉘(4)과 프론트쉘(5)이 더 결합되며, 이러한 구성요소들은 부스터를 구성하는 필수구성요소이다.

상기 탄성수단은 밸브바디(3)의 축방향으로 소정 깊이를 갖도록 뚫려진 포지셔너(10)와, 밸브바디(3)의 앞쪽에서 포지셔너(10)와 동일선상으로 위치되어진 가이더(20)와, 포지셔너(10)로 삽입되어져 포지셔너(10)로 진입한 가이더(20)에 의해 압축되어 부스터 스트로크를 결정하는 스프링(30)으로 구성되어진다.

상기 포지셔너(10)는 밸브바디(3)의 축중심에 대해 동심원을 이루면서 서로 간격을 갖도록 뚫려진 다수의 삽입홈(11a,...,11n)으로 이루어진다.

이때, 상기 포지셔너(10)는 압축량이 약 30~35mm 정도인 1개의 코일스프링을 기준으로 약 35~40mm 이상이 요구되지만, 이는 1개의 코일스프링이 갖는 압축율에 따른 것이므로 1개의 코일스프링의 특성에 따라 달라지게 된다.

상기 가이더(20)는 상기 다수의 삽입홈(11a,...,11n)과 동일한 수량으로 동일선상에 위치되는 압축로드(21a,...,21n)로 이루어지고, 상기 압축로드(21a,...,21n)는 프론트쉘(5)의 축홀을 형성한 축보스(5a)에서 돌출되어 연장되어진다.

상기 스프링(30)은 상기 다수의 삽입홈(11a,...,11n)에 삽입되도록 삽입홈(11a,...,11n)과 동일한 수량으로 구성되고, 다수의 삽입홈(11a,...,11n)에 각각 삽입된 스프링 각각이 갖는 압축율을 합한 총 압축율로서 부스터 스트로크가 결정되어진다.

그러므로, 상기 스프링(30)의 수량은 부스터 스트로크를 결정하는 1개의 스프링이 갖는 압축율과 동일한 값을 가질 수 있는 개수로 정해지고, 수량이 정해진 스프링 각각은 압축된 상태에서 갖는 탄성율이 함께 합쳐지면 1개의 스프링이 갖는 압축율과 동일한 값을 가질 수 있는 길이와 권선직경 및 권선수와 탄성율을 갖게 된다.

이에 따라, 본 실시예에서 포지셔너(10)의 삽입홈(11a,...,11n)수량과 가이더(20)의 압축로드(21a,...,21n)수량은 스프링(30)의 수량과 동일하게 구성되어진다.

일례로, 6개 수량의 스프링(30)이 함께 묶여질 때 1개의 스프링 압축율로 스트로크를 갖는 부스터와 동급 성능을 구현하는 경우, 이에 따라 포지셔너(10)는 6개의 삽입홈(11a,11b,11c,11d,11e,11f)로 구성되고, 또한 가이더(20)도 6개의 압축로드(21a,21b,21c,21d,21e,21f)로 구성되어진다.

본 실시예에 따른 멀티 스프링 타입 부스터도 1개의 단일 스프링 타입 부스터와 동일하게 작동되어진다.

즉, 페달에 연결된 오퍼레이션로드(6)에 연동되어 리액션디스크를 스풀앗세이(2)가 작동시키면, 이와 함께 밸브유닛(1)을 감싸도록 결합된 리어쉘(4)과 프론트쉘(5)에 형성되는 진공과 대기압차로 배력된 힘이 마스터실린더쪽으로 전달되어진다.

이러한 과정에서 밸브바디(3)의 움직임으로 탄성수단이 압축되어 변형됨으로써 설정된 부시 스트로크를 형성하게 된다.

하지만, 본 실시예에 따른 부스터는 서로 중첩되는 탄성수단의 움직임으로 전체 이동거리를 크게 줄이면서도 1개의 단일 스프링 타입 부스터와 동일한 부시 스트로크를 가지게 되며, 이는 도 2에 도시되어진다.

도시된 바와 같이, 밸브바디(3)의 축방향이동시 그 앞쪽에 동일선상으로 위치된 가이더(20)쪽으로 포지셔너(10)가 이동되면, 진행되는 포지셔너(10)의 이동에 따라 가이더(20)를 이루는 다수의 압축로드(21a,...,21n)가 포지셔너(10)를 이루는 다수의 삽입홈(11a,...,11n)에 일대일 대응되어 끼워지게 된다.

이후, 포지셔너(10)의 이동이 더욱 진행되면, 삽입홈(11a,...,11n)에 일대일 대응되어 끼워지진 압축로드(21a,...,21n)는 삽입홈(11a,...,11n)에 삽입되어진 각각의 스프링(30)을 가압해 압축시키게 된다.

이때, 상기 압축로드(21a,...,21n)는 각각의 압축로드가 각각의 스프링(30)을 일대일로 압축시켜주게 된다.

상기와 같이 각각의 스프링(30)이 동시에 압축되면, 개개의 스프링(30)이 갖는 탄성율이 스프링(30)의 수량만큼 모두 합해져 부스터의 전체 탄성율로 나타나고, 이러한 전체 탄성율은 설계시 목표한 1개의 단일한 스프링일 때와 동일한 탄성율과 같음을 의미한다.

그러므로, 본 실시예에서는 부스터 스트로크가 설계 목표와 동일하지만 포지셔너(10)와 가이더(20)의 중첩길이(K)만큼 부스터의 전체크기를 짧게 줄여줄 수 있게 된다.

실험적으로, 본 실시예에서 부스터의 전체 축길이는 스프링(30)의 수량에 달려있지만 최대로 약 10mm 이상 짧아짐이 증명되었다.

상기와 같이 본 실시예에 따른 멀티 스프링타입 부스터에는 밸브바디(3)의 내부공간의 안쪽부위로 적어도 1개 이상으로 스프링(30)과, 이를 압축변형시키는 동일한 수량의 가이더(10)가 적용됨으로써, 1개의 단일 스프링일 때와 동일한 특성을 가지면서도 부스터 내부의 스프링 점유공간을 상대적으로 축소하여 전체길이를 보다 짧게 할 수 있고, 특히 엔진룸 레이아웃(Lay Out)증대에 크게 기여할 수 있게 된다.

1 : 밸브유닛 2 : 스풀앗세이
3 : 밸브바디 4 : 리어쉘
5 : 프론트쉘 5a : 축보스
6 : 오퍼레이션로드
10 : 포지셔너 11a,...,11n : 삽입홈
20 : 가이더 21a,...,21n : 압축로드
30 : 스프링

Claims (5)

1. 적어도 1개 이상으로 밸브바디의 내부공간의 안쪽부위에 파여진 스프링 수용홈에 각각 삽입된 적어도 1개 이상의 스프링과;
   상기 스프링들과 동일한 수량으로 설치되어 페달조작에 따른 상기 밸브바디의 움직임으로 상기 스프링 수용홈으로 들어가 상기 각각의 스프링을 압축하는 가이더;를 포함해 구성되고,
   상기 가이더가 구비된 프론트쉘과 상기 밸브바디가 구비된 리어쉘이 대기압과 진공압 챔버공간을 이루도록 결합되며, 상기 진공압 챔버공간에서 상기 가이더와 상기 스프링 수용홈의 중첩길이는 부스터의 전체 이동길이를 줄여 전체 축 길이를 짧아지게 하는 것을 특징으로 하는 멀티 스프링 타입 부스터.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 스프링 수용홈은 상기 밸브바디의 축홀에 대해 동심원을 이루는 부위에 파여지고, 상기 가이더는 상기 밸브바디의 내부공간으로 위치되어 상기 스프링 수용홈과 동일선상으로 위치되는 것을 특징으로 하는 멀티 스프링 타입 부스터.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 스프링 수용홈은 이에 삽입되는 상기 스프링보다 긴 길이로 이루어진 것을 특징으로 하는 멀티 스프링 타입 부스터.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서, 상기 가이더는 상기 프론트쉘의 축홀을 형성한 축보스에서 돌출되어 연장되어진 것을 특징으로 하는 멀티 스프링 타입 부스터.

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