KR102228239B1

KR102228239B1 - 자동차용 브레이크 부스터의 성능검사 방법

Info

Publication number: KR102228239B1
Application number: KR1020170021805A
Authority: KR
Inventors: 김성도
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2017-02-17
Publication date: 2021-03-16
Also published as: KR20180095764A

Abstract

본 발명은 자동차용 브레이크 부스터의 성능검사 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 상기 부스터의 입력 및 출력값에 관한 성능곡선을 계측하는 단계;계측한 부스터의 성능 곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름의 값을 산출하는 단계; 산출된 반지름의 값이 상기 돌출부의 폭과 높이가 최대값을 가지는 경우의 상위성능곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름의 값과, 상기 돌출부의 폭과 높이가 최소값을 가지는 경우의 하위성능곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름의 값 사이의 값을 가지면, 해당 부스터는 성능검사에 합격한 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부스터의 성능검사 방법에 관한 것이다.

Description

자동차용 브레이크 부스터의 성능검사 방법{Method for testing of performance of brake booster use for a car}

일반적으로, 차량용 브레이크 부스터(brake booster)는 진공과 대기와의 기압 차이를 이용하여 작은 힘으로도 큰 제동력을 발생시키는 장치이다.

도 1 은 일반적인 차량용 브레이크 부스터를 도시한 것으로서, 운전자가 브레이크 패달을 밟지 않은 경우에는 부스터(10)에 형성된 정압실과 변압실이 진공상태로 유지된다.

그러다가, 운전자가 브레이크 패달을 밟은 경우, 입력로드(20)가 부스터 전방 방향으로 밀려지면서 입력로드(20)가 탄성체를 매게로 연결된 플런져(30)를 전방으로 밀게 되며, 이에 따라서 플런져(30)의 선단이 그의 전방에 배치된 리엑션 디스크(40) 측으로 이동되게 된다.

이때, 상기 플런져(30)의 선단과 리엑션 디스크(40)와의 이격 거리가 근접될 수록 부스터의 내부로 외기가 유입되면서 부스터 내부에 형성된 정압실과 변압실 간의 차압에 의하여 발생되는 배력에 의하여 제동에 필요한 유압을 발생키기게 된다.

이러한 부스터의 작동 원리상, 브레이크 패달을 밟을 경우 배력이 순간적으로 증가되게 되는 소위 '점프인(Jump in)' 구간이 발생되는데, 이러한 점프인 구간에 의하여 발생되는 갑작스런 제동력에 의하여 운전상의 조작감이 다소 저하되기도 하며, 진동에 민감한 운전자들은 이로 인하여 차량 품질에 대한 불만을 제기하기도 하는 실정이다.

따라서, 이러한 갑작스런 배력 발생에 의한 급작감을 완화시키기 위하여 도 2 의 상세도에 도시된 바와 같이, 플런져의 바디(31)의 전방에 형성된 헤드(32)의 말단면 상에 일정한 길이의 폭(w)과 높이(h)로 이루어진 볼록한 형상의 돌출부(33)를 형성한 플런져를 채용한 부스터가 개발되었으며, 이러한 기술은 대한민국특허공개 제 10-2002-7614 호에 공지된 바 있다.

도 3 은 상술한 플런져 선단에 돌출부(33)를 형성한 플런져(30)을 구비한 부스터의 성능곡선을 나타낸 것으로서, 도 3 의 좌측의 도시된 일반 부스터 성능곡선과 같이 돌출부(33)를 미형성한 플런져를 구비한 부스터는 입력된 힘이 작동개시점(P)에 이르자마자 배압된 최초 출력값(Q)이 발생하게 되므로 순간적인 점프인 구간 발생으로 인하여 전술한 바와 같은 운전상의 조작감 저하 현상이 발생된다.

반면, 돌출부(33)를 형성한 플런져를 구비한 부스터는 헤드(32)의 선단에 형성된 돌출부(33)가 리액션 디스크(40)측에 접촉되는 순간에 반력을 작용시키게 되므로, 도 3 의 우측에 도시된 바와 같이 입력된 힘이 작동개시점(P)에 이르게 되면 배압된 최초 출력값(Q) 이하의 출력값이 발생되고, 이 시점부터 소정의 시간 동안 출력값이 연속적으로 증가되는 완만한 곡선 형상의 출력을 발생시키게 되는 소위 라운드 점프인(round jump in) 성능곡선을 나타내게 된다.

도 4 는 도 3 의 A 부 확대도로서, 작동개시점(P)으로부터 소정 시간 동안 출력값이 Y1 에서부터 Y2 에 이르는 완만한 커브 형상의 소위 '라운드 점프인(round jump in)' 구간을 형성하는 것을 볼 수 있으며, 이로 인하여 돌출부(33) 미형성된 부스터에서 발생되는 운전상의 조작감 저하 현상을 상당히 개선시킬 수 있게 된다.

그러나, 상술한 바와 같은 라운드 점프인 구간을 형성시킬 수 있는 돌출부를 형성한 플런져 구비형 부스터의 성능 시험은 이러한 돌출부가 없는 부스터의 성능 시험과 동일한 방법으로 수행되기 때문에, 도 4 에 도시된 바와 같은 라운드 점프인 구간을 형성하는지의 여부를 정확하게 판단할 수 없는 단점이 존재하였으며, 자동차 제조상의 품질 향상을 위하여 이의 개선이 요구되는 실정이라 하겠다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 라운드 점프인 구간을 형성시킬 수 있는 돌출부를 형성한 플런져 구비형 부스터의 성능 시험에 있어서, 해당 부스터가 라운드 점프인 구간을 형성하는지의 여부를 정확하게 판단할 수 있는 부스터의 성능 검사 방법을 제공하는데에 본 발명의 기술적 과제가 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 브레이크 부스터의 성능검사 방법의 구성은, 부스터의 입력 및 출력값에 관한 성능곡선을 계측하는 단계;계측한 부스터의 성능 곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름의 값을 산출하는 단계; 산출된 반지름의 값이 상기 돌출부의 폭과 높이가 최대값을 가지는 경우의 상위성능곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름의 값과, 상기 돌출부의 폭과 높이가 최소값을 가지는 경우의 하위성능곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름의 값 사이의 값을 가지면, 해당 부스터는 성능검사에 합격한 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 자동차용 브레이크 부스터의 성능검사 방법은, 라운드 점프인 구간을 형성시킬 수 있는 돌출부를 형성한 플런져 구비형 부스터의 성능 시험시 해당 부스터가 라운드 점프인 구간을 형성하는지의 여부를 정확하게 판단할 수 있는 효과를 발현함으로써 자동차 제조상의 품질 향상을 도모할 수 있게 된 매우 진보한 발명인 것이다.

도 1 은 일반적인 차량용 브레이크 부스터의 구성도,
도 2 는 돌출부를 형성한 플런져의 구성도,
도 3 은 일반적인 부스터의 성능곡선 및 라운드 점프인 성능곡선의 그래프,
도 4 는 도 3 의 A 부 상세도,
도 5 는 종래 부스터의 성능검사 방법에 의한 출력값 그래프,
도 6 은 본 발명의 부스터의 성능검사 방법에 의한 출력값 그래프,
도 7 은 본 발명의 부스터의 성능검사 방법의 원형추세선을 나타낸 그래프,
도 8 은 본 발명의 부스터의 성능검사 방법에 의한 원형추세선의 일례로서, 도 8a 는 하위성능곡선의 일례이고, 도 8b 는 상위성능곡선의 일례,
도 9 는 본 발명의 자동차용 브레이크 부스터의 성능검사 방법의 순서도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 자동차용 브레이크 부스터의 성능검사 방법의 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.

본 발명의 자동차용 브레이크 부스터의 성능검사 방법은, 라운드 점프인 구간을 형성시킬 수 있는 돌출부를 형성한 플런져 구비형 부스터의 성능을 시험하는 것을 전제로 하는 것이며, 종래 일반적인 부스터의 성능검사 방법을 실시하는 일반 성능검사 수순을 수행한 후, 추가적으로 해당 부스터의 라운드 점프인 성능을 검사하는 라운드 점프인 성능검사 수순을 수행하는 것을 특징으로 하는 것이다.

먼저, 본 발명의 자동차용 브레이크 부스터의 성능검사 방법의 이해가 용이하도록 종래 일반적인 부스터의 성능검사에 의한 출력값을 사전 설명하기로 한다. 도 5 는 종래 부스터의 성능검사 방법에 의한 출력값 그래프이다.

도면을 참조하면, 종래 일반적인 부스터의 성능검사는, 부스터의 입력값을 작동개시점(X1)에서의 점프인 된 최초출력값(Y1)이 규정된 값에서 허용치 범위 내에 있는지 판단하고, 이어서 다수의 입력값인 X2, X3, X4 값을 가지는 입력에서 각각의 출력값인 Y2, Y3 및 Y4 의 값들이 각각 허용치 범위 내에 있는지를 판단하는 것으로서 부스터의 성능 검사를 수행하게 된다.

그러나, 이러한 종래 성능검사 수순만으로는 돌출부를 형성한 플런져 구비형 부스터의 라운드 점프인 성능을 시험하기가 어렵다. 왜냐하면, 도 4 에 도시된 바와 같이 작동개시점(X1)으로부터 소정 시간 동안 출력값이 완만한 커브 형상을 그리면서 연속적으로 변동되기 때문에 라운드 점프인 구간에서의 출력값이 규정된 허용치를 만족하는지를 판단하기 어렵기 때문이다.

따라서, 본 발명의 자동차용 브레이크 부스터의 성능검사 방법은 도 6 에 도시된 바와 같은 성능곡선을 통한 라운드 점프인 성능검사를 제안하게 되었다.

즉, 도 2 에 도시된 플런져의 바디(31)의 전방에 형성된 헤드(32)의 말단면 상에 일정한 길이의 폭(w)과 높이(h)로 이루어진 볼록한 형상의 돌출부(33)에 있어서, 돌출부의 폭(w)과 높이(h)가 최대값을 가지는 경우의 성능 곡선을 산출하고, 이어서, 돌출부의 폭(w)과 높이(h)가 최소값을 가지는 경우의 성능 곡선을 산출한다.

그리고, 상기 돌출부의 폭(w)과 높이(h)가 최대값과 최소값 사이의 폭과 높이를 가지는 돌출부를 가지는 검사대상의 부스터의 성능 곡선을 산출한다.

이어서, 해당 플런져를 구비한 부스터의 성능 곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름이 상기 돌출부의 폭(w)과 높이(h)가 최대값을 가지는 경우의 성능 곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름과, 돌출부의 폭(w)과 높이(h)가 최소값을 가지는 경우의 성능 곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름 사이의 값을 가지는지를 판단함으로써 해당 부스터의 라운드 점프인 성능을 검사하는 것이다.

도 6 의 우측 (a) 부분의 그래프는, 본 발명의 부스터의 성능검사 방법에 의한 출력값 그래프로서, 도시된 바와 같이, 플런져의 바디(31)의 전방에 형성된 헤드(32)의 말단면 상에 일정한 길이의 폭(w)과 높이(h)로 이루어진 볼록한 형상의 돌출부(33)에 있어서, 돌출부(33)의 폭(w)과 높이(h)가 최대값을 가지는 경우의 성능 곡선인 상위성능곡선(Upper Specification Limit, USL)을 산출하고, 이어서, 돌출부(33)의 폭(w)과 높이(h)가 최소값을 가지는 경우의 하위성능곡선(Lower Specifiation Limit, LSL)을 산출한다.

이렇게 산출된 상위성능곡선(USL)과 하위성능곡선(LSL)은, 우측의 (b)의 그래프에 도시된 바와 같이, 상위성능곡선의 작동개시점(X1')의 기준값인 Y1(max)값보다 낮은 값에서 최초출력값을 나타낸 이후 완만한 곡선을 이루면서 연속적으로 증가되는 라운드 점프인 구간을 가지며, 하위성능곡선의 작동개시점(X1)의 기준값인 Y1(min)값보다 낮은 값에서 최초출력값을 나타낸 이후 완만한 곡선을 이루면서 연속적으로 증가되는 점프인 구간을 가지게 된다.

그리고, 상기와 같은 라운드 점프인 구간을 가지는 상위성능곡선(USL)과 하위성능곡선(LSL)의 라운드 점프인 구간의 원형추세선의 반지름을 산출한다.

도 7 은 본 발명의 부스터의 성능검사 방법의 원형추세선을 나타낸 그래프로서, 상기 상위성능곡선(USL)과 하위성능곡선(LSL)의 라운드 점프인 구간의 원형추세선의 반지름은 라운드 점프인 구간에 치합되는 원의 반지름을 구하면 되므로, 중심(C)이 x 축 상에서의 a 값과 y 축상에서의 b 값을 가지는 원의 반지금(R)을 통상의 원 방정식을 이용하여 산출한다. 하기는 본 발명의 부스터 성능 검사 방법시 원형추세선의 반지름을 산출하기 위하여 적용된 원 방정식이다.

(수학식 1)

(X-a)² + (Y-b)² = R²

범례)

X: 라운드 점프인 구간의 원형추세선의 입력값

Y: 라운드 점프인 구간의 원형추세선의 출력값

a; 라운드 점프인 구간의 원형추세선의 중심의 입력값

b; 라운드 점프인 구간의 원형추세선의 중심의 출력값

R: 라운드 점프인 구간의 원형추세선의 반지름

도 8a 및 도 8b 는 이러한 본 발명의 원형추세선에 따른 반지름값을 구한 일례로서, 도 8a 의 하위성능곡선(LSL)의 반지름(R1)이 3.2 인 경우와 도 8b 의 상위성능곡선(USL)의 반지름(R2)가 8.5 인 경우의 일례를 나타낸 도면을 나타낸 것으로서, 해당 검사대상의 부스터의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름값이 이러한 상위성능곡선과 하위성능곡선의 반지름 값 사이에 존재하면 라운드 점프인 성능이 양호한 것으로 판단하게 된다.

도 9 는 상술한 바와 같은 검사방법을 가지는 본 발명의 자동차용 브레이크 부스터의 성능검사 방법의 순서도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 자동차용 브레이크 부스터의 성능검사 방법은, 라운드 점프인 구간을 형성시킬 수 있는 돌출부를 형성한 플런져 구비형 부스터의 성능을 시험하기 위하여 해당 부스터의 입출력값을 계측하여 성능 곡선을 계측한다(S1).

그리고, 종래와 같이 일반적인 부스터의 성능검사 방법을 실시하는 일반 성능검사 수순을 수행한다(S2). 즉, 도 5 에 도시된 바와 같은 부스터의 입력값을 작동개시점(X1)에서의 점프인 된 최초출력값(Y1)이 규정된 값에서 허용치 범위 내에 있는지 판단하고, 이어서 다수의 입력값인 X2, X3, X4 값을 가지는 입력에서 각각의 출력값인 Y2, Y3 및 Y4 의 값들이 각각 허용치 범위 내에 있는지를 판단하는 것으로서 부스터의 성능 검사를 수행한다.

이때, 상기와 같은 일반 성능검사 수순(S2)에서 규정된 값을 만족하지 못하면 해당 부스터는 성능검사에 불합격한 것으로 판단한다(S7).

다음으로, 상술한 일반 성능검사 수순(S2)을 만족하는 부스터의 라운드 점프인 성능검사 수순을 수행한다.

이때, 상기 라운드 점프인 성능검사를 위하여 입력값과 출력값의 단위를 힘의 크기에 따른 길이 단위로 환산하되, 본 발명의 실시예는 단위값이 상대적으로 큰 출력값을 10Kgf 당 1mm 로 환산하고, 단위값이 상대적으로 작은 입력값을 1Kgf 당 1mm 로 환산하였다(S3).

그리고, 상기 S1 단계에서 계측한 검사대상의 부스터의 성능 곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름의 값(R)을 산출하고(S4), 산출된 반지름의 값(R)이 돌출부의 폭(w)과 높이(h)가 최대값을 가지는 경우의 성능 곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름의 값(Rmax)과, 돌출부의 폭(w)과 높이(h)가 최소값을 가지는 경우의 성능 곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름의 값(Rmin) 사이의 값을 가지는지를 판단한다(S5).

이후, 상기 S5 단계에서의 판단에 따라서 검사대상의 부스터의 성능 곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름의 값(R)이 상위성능곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름의 값(Rmax)과, 하위성능곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름의 값(Rmin) 사이의 값인 조건을 만족하면 해당 부스터는 성능검사에 합격한 것으로 판단하고(S6), 조건을 불만족하면 해당 부스터는 성능검사에 불합격한 것으로 판단한다(S7).

따라서, 상술한 바와 같은 수순으로 수행되는 본 발명의 자동차용 브레이크 부스터의 성능검사 방법은, 라운드 점프인 구간을 형성시킬 수 있는 돌출부를 형성한 플런져 구비형 부스터의 성능 시험시 해당 부스터가 라운드 점프인 구간을 형성하는지의 여부를 정확하게 판단할 수 있게 되는 것이며, 이에 따라서 자동차 제조상의 품질 향상을 도모할 수 있게 된다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10; 부스터
20; 입력로드
30; 플런져
31; 바디
32; 헤드
33; 돌출부
40; 리액션 디스크

Claims

헤드의 선단에 일정한 폭(w)과 높이(h)로 형성된 돌출부를 가지는 플런져를 구비한 부스터의 성능검사 방법에 있어서,
상기 부스터의 입력 및 출력값에 관한 성능곡선을 계측하는 단계(S1);
상기 S1 단계에서 계측한 부스터의 성능 곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름의 값(R)을 산출하는 단계(S4);
상기 S4 단계에서 산출된 반지름의 값(R)이 상기 돌출부의 폭(w)과 높이(h)가 최대값을 가지는 경우의 상위성능곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름의 값(Rmax)과, 상기 돌출부의 폭(w)과 높이(h)가 최소값을 가지는 경우의 하위성능곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름의 값(Rmin) 사이의 값을 가지는지를 판단하는 단계(S5);
상기 S5 단계의 판단 결과, 산출된 반지름의 값(R)이 상기 Rmax 값과 상기 Rmin 사이의 값인 조건을 만족하면, 해당 부스터는 성능검사에 합격한 것으로 판단하는 단계(S6); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 부스터의 성능검사 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 S4 단계를 수행하기 이전에,
해당 부스터의 작동개시점(X1)에서의 점프인 된 최초출력값(Y1)이 규정된 값에서 허용치 범위 내에 있는지 판단하는 일반 성능검사 수순을 수행하는 단계(S2);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부스터의 성능검사 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 S4 단계를 수행하기 이전에,
입력값과 출력값의 단위를 힘의 크기에 따른 길이 단위로 환산하는 단계(S3)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부스터의 성능검사 방법.
제 3 항에 있어서, 입력값과 출력값의 단위를 힘의 크기에 따른 길이 단위로 환산하는 단계(S3)는,
출력값을 10Kgf 당 1mm 로 환산하고, 입력값을 1Kgf 당 1mm 로 환산하는 것을 특징으로 하는 부스터의 성능검사 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 부스터의 성능 곡선의 라운드 점프인 구간에서의 원형추세선의 반지름의 값(R)을 산출하는 단계(S4)는,
하기의 수학식 1 에 따라서 산출되는 것을 특징으로 하는 부스터의 성능검사 방법.

(수학식 1)
(X-a)² + (Y-b)² = R²
X: 라운드 점프인 구간의 원형추세선의 입력값
Y: 라운드 점프인 구간의 원형추세선의 출력값
a; 라운드 점프인 구간의 원형추세선의 중심의 입력값
b; 라운드 점프인 구간의 원형추세선의 중심의 출력값
R: 라운드 점프인 구간의 원형추세선의 반지름