KR20030045105A - 가변 응답력비를 가진 브레이크 부스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이크 부스터(10), 특히 자동차용 브레이크 부스터에 관한 것이다. 브레이크 부스터(10)는 공압차를 제어할 수 있는 제어 밸브(22)와, 제어 밸브(22)를 작동시킬 수 있는 동력 입력 부재(24)와, 제동력을 전달할 수 있는 동력 출력 부재(38)와, 동력 출력 부재(38)와 동력 입력 부재(24) 사이에 배치된 엘라스토머 재료로 이루어진 반동 디스크(34)를 구비한다. 반동 디스크(34)와 동력 입력 부재(24) 사이에는 반동 디스크에 작용하여 동력 입력 부재에 가해진 동력에 따라 동력 입력 부재(24)와 동력 출력 부재(38) 사이의 동력 전달비를 변화시키는 동력 전달비 변환 장치(30)가 배치된다. 동력 전달비 변환 장치(30)는 이동 가능한 내부 피스톤(50)과 상기 내부 피스톤(50)에 대하여 이동 가능하고 상기 내부 피스톤의 방사상 외측면을 둘러싸는 외부 피스톤(54)을 포함한다. 내부 피스톤(50)은 방사상 외측면에서 또는 외부 피스톤(52)은 방사상 내측면에서, 재료 입자들을 수용하기 위하여 각기 다른 피스톤(50, 52)에 의해 덮여지는 오목부(50')를 구비한다.

Description

가변 응답력비를 가진 브레이크 부스터{BRAKE BOOSTER COMPRISING VARIABLE RESPONSE FORCE RATIO}

자동차용 진공 브레이크 부스터로서 설계된 이러한 브레이크 부스터는 유럽 특허 공보 EP 0 705 190 B1에서 공지되었다.

일반적으로, 공기 브레이크 부스터는 고정된 동력 전달비를 가진다. 다시 말하면, 입력 요소에 의해 브레이크 부스터 내로 도입된 작동력은 입력 요소와 관련된 작은 영역으로부터 동력 출력 요소와 관련된 큰 영역으로 전달된다. 이러한 전달은, 액체와 유사한 방식으로 작용하는, 엘라스토머 재료로 만들어진 소위 반동 디스크를 통해 주로 일어난다. 일정한 상황하에, 예를 들어 긴급한 제동 상황에서, 특정한 입력 동력으로부터 제동 압력이 가능한 높게 발생될 수 있도록 가능한 많은 보조 제동력(braking force assistance)을 사용자에게 제공하는 것이 바람직하다.

인용된 유럽 특허 공보 EP 0 705 190 B1에서는, 특정 입력 동력을 초과한 후에, 반동 디스크에 작용하는 영역이 동력 전달비 변환 장치에 의해 감소되는 것을 제안하고 있다. 상기 감소된 영역은 브레이크 부스터의 제어 밸브가 상응하게 더 큰 범위로 개방되도록 비감소된 영역(동일한 입력 또는 작동 동력이 주어진)에 비유된 탄성 반동 디스크 내로 통과하며, 따라서 브레이크 부스터 내의 상응하게 더 높은 압력차를 초래하여 증가된 동력 증폭을 야기한다.

유럽 특허 공보 EP 0 705 190 B1으로부터 공지된 브레이크 부스터에서는, 동력 전달비를 변화시키기 위하여 장치의 내부 피스톤과 외부 피스톤이 직접 반동 디스크에 작용한다. 두 개의 피스톤이 직접 반동 디스크에 작용하는 결과로서 엘라스토머 재료의 미세한 먼지가 발생된다. 외부 피스톤용 멈춤부(stop)와 상기 멈춤부를 향하는 외부 피스톤의 표면 사이에 형성되며 동력 전달비 변환 장치의 신뢰 가능한 작동을 위해 요구되는 간극(gap)은, 동력 전달비 변환 장치 내에 먼지가 쌓이면서 점차적으로 없어진다. 일단 간극이 전체적으로 없어지면, 고압 제동 작동 이후에 제동 압력이 제어 방식으로 소멸되는 것이 더 이상 불가능하게 된다. 물론, 브레이크 부스터에 의해 발생된 보조 제동력은 운전자에 의해 야기된 입력 동력이급격하게 감소될 때만 중단된다. 이러한 것은, 간극이 없어지는 경우에, 외부 피스톤에 작용하는 유압 반동력이 동력 입력 요소 내로 도입되지 않고 전체적으로 제어 밸브 하우징 내로 도입되기 때문이다.

운전자에 의해 야기된 입력 동력의 감소에도 불구하고 제동 효과가 거의 변하지 않는다는 사실은 차량 브레이크의 작동 수행의 저하로서 운전자에 의해 인식된다. 운전자는 차량 브레이크의 작동에 대한 자신의 영향이 감소되고 있다는 생각을 하게 되고, 이것은 위험한 운전 상황을 초래할 수 있다.

본 발명은 공압차를 제어하는 제어 밸브와, 제어 밸브를 작동시키는 동력 입력 요소와, 제동력을 전달하는 동력 출력 요소와, 동력 출력 요소와 동력 입력 요소 사이에 배치된 엘라스토머 재료(elastomeric material)로 이루어진 반동 디스크 (reaction disk)와, 반동 디스크와 동력 입력 요소 사이에 배치되어서 반동 디스크에 작용하여 동력 입력 요소에 가해진 동력에 따라 동력 입력 요소와 동력 출력 요소 사이의 동력 전달비를 변화시키는 동력 전달비 변환 장치를 포함하는 공기 브레이크 부스터, 특히 자동차용 브레이크 부스터에 관한 것으로서, 상기 동력 전달비 변환 장치는 내부 피스톤과, 상기 내부 피스톤의 방사상 외측면을 둘러싸고 상기 내부 피스톤에 대하여 이동 가능한 외부 피스톤을 포함하는 구성으로 된 공기 브레이크 부스터에 관한 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 브레이크 부스터의 실시예를 다음과 같은 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 동력 입력 요소와 동력 출력 요소 사이의 동력 전달비를 변화시키는 장치를 갖는 제 1 실시예에 따른 본 발명의 브레이크 부스터의 종방향 단면도이다.

도 2는 동력 전달비 변환 장치를 확대하여 도시한 도 1의 부분 단면도로서, 브레이크 부스터가 작동되지 않을 때의 상기 장치의 상태를 예시한 단면도이다.

도 3은 도 1과 도 2에서 예시된 장치와 비교하여 약간 변형시킨 동력 전달비 변환 장치로서, 사전 조립된 카트리지의 형태로 형성된 장치의 종단면도이다.

도 4는 도 3에 따른 도면에서 본 발명의 제 2 실시예에 따른 브레이크 부스터에서의 동력 전달비를 변화시키는 조립용 장치의 종단면도이다.

도 5는 종래의 브레이크 부스터의 마모 현상을 특징으로 하는 전달율뿐만 아니라 운전자에 의해 발생된 입력 동력에 의한 본 발명에 따른 브레이크 부스터의 동력 전달비의 변화를 도시한 도표이다.

본 발명의 목적은 앞에서 설명한 형태의 공기 브레이크 부스터로서, 작동 성능이 마모 현상에 크게 영향을 받지 않는 공기 브레이크 부스터를 제공하기 위한 것이다.

기술된 형태의 브레이크 부스터로부터 제기된 상기 목적은, 한편으로 내부 피스톤이 외부 피스톤에 의해 덮여지는 재료 입자를 수용하기 위한 오목부 (depression)를 방사상으로 외측면에서 구비하고, 다른 한편으로 외부 피스톤이 내부 피스톤에 의해 덮여지는 재료 입자를 수용하기 위한 오목부를 방사상으로 내측면에서 구비하는 구성의 본 발명에 의해 달성된다. 예를 들어 반동 디스크의 마모에 의해 발생되어 작동 방향에 반대로 이동하는 재료 입자들은, 동력 전달비 변환 장치 내에서 상기 재료 입자들이 부착되기 전에 내부 피스톤의 오목부에서 결과적으로 수집된다. 따라서, 재료 입자들이 동력 전달비 변환 장치의 작동에 미치는 영향은 일련의 방식에서 감소된다. 상기 이유로, 차량 브레이크의 작동 성능의 마모의존성이 또한 감소된다.

재료 입자들을 수용하는 오목부는 동력 전달비 변환 장치의 모든 기능적 위치들에서 덮여지는 방식으로 내부 피스톤과 외부 피스톤에 대하여 최적으로 배치된다. 오목부는 예를 들어 일정하게, 즉 모든 기능적 위치들에서, 내부 피스톤에 의해 덮여지는 외부 피스톤의 이러한 영역에서 형성될 수 있다. 오목부는 결과적으로 바람직하게 반동 디스크를 향하는 외부 피스톤의 전방 영역에서 형성된다. 내부 피스톤에 오목부가 형성되는 경우에도 동일하게 적용한다. 이러한 방식으로, 오목부로 들어간 재료 입자들이 오목부 내에 고정되게 하는 것을 달성할 수 있다. 이것은 전체 재료 입자들의 우연한 이동을 방지한다.

오목부는 바람직하게 홈(groove)의 형태, 예를 들어 피스톤들 중 하나의 외면 방향으로 완전히 연장하거나 적어도 영역 내에서 연장하는 홈을 형성한다. 이러한 구성의 오목부는 오목부에 진입하는 재료 입자들이 오목부 내에서 신뢰 가능하게 모아질 수 있도록 보장한다. 오목부의 치수는 바람직하게 브레이크 부스터의 수명 이상의 기간동안 발생하는 재료의 최대 양을 수용할 수 있도록 선택된다.

내부 피스톤은 동력 입력 요소를 향하는 그 단부에서 예를 들어 원통형으로 구성된 플런저에 연결될 수 있다. 이어서 외부 피스톤은 플런저의 섕크(shank of plunger) 상에서 활주하여 이동할 수 있도록 안내될 수 있다. 이러한 구성은 별도의 외부 피스톤 안내가 필요하지 않는 간단한 구성에 이르게 한다. 플런저와 내부 피스톤은 바람직하게 통합 구조로 되어 있다.

구조 설계를 더 단순화하기 위해서 그리고 동력 전달비 변환 장치의 크기를감소시키기 위해서, 본 발명에 따른 브레이크 부스터의 바람직한 실시예에서, 플런저 섕크는 동력 입력 요소를 향하는 그 단부에서 디쉬(dish)가 제공되며, 디쉬에 대하여 탄성 요소가 지지될 수 있고, 탄성 요소는 외부 피스톤에 형성된 멈춤부를 향하여 내부 피스톤에 미리 장착된다. 작동 방향에 반대로 내부 피스톤의 축방향 이동성을 제한하는 멈춤부는 바람직하게 중공 원통형 외부 피스톤의 내부에서 방사상으로 배치된다.

외부 피스톤에 그 초기 위치로 미리 장착되는 탄성 요소는 선형 스프링 특성을 가질 수 있다. 그러나, 이와 동시에 탄성 요소는, 본 발명에 따른 브레이크 부스터의 보조 제동력의 결과로서, 점차적으로 상승하는 스프링 특성을 가질 수 있으며, 외부 피스톤의 종결 위치에 도달하기까지 외부 피스톤의 초기 위치로부터 외부 피스톤이 이동하면서 점차적으로 스프링 특성이 증가한다.

외부 피스톤의 외부 직경은 바람직하게 외부 피스톤이 외부 피스톤용 멈춤부에 대하여 쉽게 지지될 수 있도록 디쉬의 내부 직경보다 더 크며, 멈춤부는 예를 들어 제어 밸브 하우징에 형성된다. 디쉬가 또한 플런저 섕크와 일체적으로 구성될 수 있음에도 불구하고, 디쉬와 섕크가 별도의 구조용 구성 요소로서 제공되는 것이 바람직하다. 디쉬와 섕크가 별도의 구조용 구성 요소로서 제공되는 것은 동력 전달비 변환 장치의 조립을 보다 용이하게 한다. 이러한 것은 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 동력 전달비 변환 장치는 카트리지 형태로 형성되며, 사전 조립된 후에 제어 밸브 하우징 내로 삽입될 수 있다. 카트리지는 높은 비용이 들지 않으면서 많은 기존의 브레이크 부스터들 내로 통합될 수 있다. 또한, 브레이크 부스터 내로 카트리지를 맞추거나 맞추지 않음으로써 동력 전달비를 변화시키거나 변화시키지 않는 아주 동일한 브레이크 부스터를 제공할 수 있다.

도 1은 하우징(12)을 구비한 본 발명에 따른 진공 브레이크 부스터의 제 1실시예를 도시한 종방향 단면도로서, 브레이크 부스터는 이동 가능한 벽(14)에 의해 진공 챔버(16)와 작동 챔버(18)로 구분된다. 브레이크 부스터(10)가 작동하는 동안 진공 챔버(16)는 진공원과 일정한 소통을 하는 반면에, 작동 챔버(18)는 선택적으로 진공 또는 대기압과 소통될 수 있다. 상기 목적을 위하여 제어 밸브(22)가 설치되고, 제어 밸브는 브레이크 페달(도시되지 않음)에 주로 연결되는 동력 입력 요소(24)의 작동에 의존되고, 동력 입력 요소는 대기압 또는 초과 압력이 작동 챔버(18) 내로 흐르는 방식으로 또는 브레이크 부스터(10)의 작동의 종결과 동시에 다시 작동 챔버의 압력을 배출시키기 위해서 진공 챔버(16)가 작동 챔버(10)와 연결되는 방식으로 제어 밸브(22)에 제공된 밸브 시트를 제어한다. 이러한 브레이크 부스터(10)의 구성과 기능이 당업자에게 공지되어 있으므로, 이하에서는 본 발명과 관련 있는 요소들과 상기 요소들의 기능만이 상세하게 설명된다.

상술된 동력 입력 요소(24)는 밸브 피스톤(26)에 연결되며, 밸브 피스톤은 제어 밸브(22)의 하우징(28)에서 축방향으로 이동 가능한 방식으로 수용된다. 동력 입력 요소(24)에 축방향으로 대향하는 밸브 피스톤(26)의 측면은 동력 전달비 변환 장치(30)에 의해 접해 있고, 상기 장치는 이하에서 보다 상세하게 설명되며 사전 조립된 카트리지로서 도면에 대하여 왼쪽으로부터 제어 밸브 하우징(28)의 계단 형상의 홈(32) 내로 삽입된다. 상기 장치(30)는 반동 디스크(34)에 의해 작동 방향으로 접해 있고, 반동 디스크는 엘라스토머 재료로 만들어지며 브레이크 부스터(10)의 동력 출력 요소(38)의 컵 형상으로 연장된 단부(36) 내에 수용된다. 동력 출력 요소(38)는 제어 밸브 하우징(28)의 허브 형상(hub-shaped)인 단부(40) 상의 컵 형상인 단부에 의해 안내된다.

브레이크 부스터(10)의 작동에 따라 동력 입력 요소(24)에 작동력이 가해지면 동력 입력 요소는 왼쪽으로, 즉 브레이크 부스터(10) 안으로 이동하게 된다. 상기 이동은 동력 입력 요소(24)에 연결된 밸브 피스톤(26)에 전달되고 작동 챔버 (18) 내로 대기압이 흐르도록 하는 밸브 시트의 개구로 안내한다. 밸브 피스톤(26)은 동력 전달비 변환 장치에 의해 상기 이동을 반동 디스크(34)에 전달하고, 그 거동은 유압 액체의 거동과 전형적으로 필적한다. 이러한 거동은 동력 입력 요소(24)에 가해진 동력이 반동 디스크(34)에 의해 동력 전달비 변환 장치(30)의 작은 단면적으로부터 컵 형상인 단부(36)의 내부 직경에 의해 한정된 동력 출력 요소(38)의 큰 단면적으로 전달됨을 의미한다. 반동 디스크(34)의 큰 단면적에 대한 동력 전달비 변환 장치(30)의 작은 단면적의 비율은 브레이크 부스터(10)의 동력 전달비를 한정한다.

동력 전달비 변환 장치(30)는 도 2와 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다. 상기 장치는 섕크(44)를 구비하는 플런저(42)를 포함하고, 동력 입력 요소(24)를 향하는 섕크의 단부는 디쉬(46)에 연결된다. 디쉬(46)는 한편으로 밸브 피스톤(26)으로부터 동력 전달비 변환 장치(30)로 동력을 전달하도록 사용되고, 다른 한편으로는 플런저 섕크(44)와 동축으로 배치되어 둘러싸는 압축 스프링(48)을 지지하도록 사용된다. 플런저 섕크(44)와 디쉬(46)는 동력 전달비 변환 장치(30)의 조립을 용이하게 하기 위해서 별도의 구성 요소로서 구성된다.

플런저 섕크(44)의 원통형 연장부(44')를 관통하여 연장하는 원형 개구가 디쉬(46)의 중앙에 제공되고, 원형 개구는 플런저 섕크(44)보다 작은 외부 직경을 구비한다. 플런저 섕크(44)에 디쉬(46)의 체결은 다양한 방식으로 실시될 수 있다. 도 2에 따르면, 연장부(44')는 디쉬(46)가 비딩(beading)에 의해 플런저 섕크(44)에 체결될 수 있도록 중공 원통형으로 설계된다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 플런저 섕크(44)에 디쉬(46)의 체결은 또한 디쉬(46)의 뒤에서 맞물리는 유지 링(44")에 의해 실시될 수 있다.

디쉬(46)는 홈통 형상(trough-shaped)이고 동력 입력 요소(24)의 방향으로 연장하는 환상 칼라(46')를 구비하며 밸브 피스톤(26)과 함께 작동한다. 디쉬(46)의 홈통 형상 구조와 동력 입력 요소(24)와 함께 작동하는 환상 칼라(46')의 설비는 디쉬(46)를 동력이 부하되는 플런저 섕크(44)에 연결하도록 사용되는 연장부 (44')가 없이 밸브 피스톤(26)으로부터 디쉬(46) 내로 혹은 동력 전달비 변환 장치 내로 신뢰 가능한 동력의 도입을 가능하게 한다.

디쉬(46)로부터 멀리 떨어진 플런저 섕크(44)의 단부에는 원통형 순환 내부 피스톤(50)이 배치되고, 내부 피스톤은 반동 디스크(34)에 작용하는 동력 전달비 변환 장치(30)의 단면적의 일부를 형성한다. 실시예에서, 플런저(42)와 내부 피스톤(50)은 통합 구조로 되어 있다. 상기 내부 피스톤(50)과 동축으로 배치된 중공 원통형 외부 피스톤(52)은 플런저 섕크(44) 상에 활주하여 이동 가능하게 되도록 칼라(54)에 의해 안내되고, 내부 피스톤(50)의 영역 내에서 외부 피스톤의 내부 직경은 통상의 공차를 제외하고 내부 피스톤(50)의 외부 직경에 상당한다. 외부 피스톤의 외부 직경은 디쉬(46)의 외부 직경보다 더 크고 제어 밸브 하우징(28) 내의계단 형상인 홈(32)의 가장 큰 직경에 실질적으로 상당한다.

내부 피스톤(50)은 원주의 홈(50')의 형태로 방사상으로 외면에서 오목부를 구비한다. 홈(50')은 브레이크 부스터의 작동 반향에 반대로 이동하는 재료 입자들과, 특히 내부 피스톤(50)을 위하여 제공된 멈춤부(60)에 부착되거나 중공 원통형 외부 피스톤(52)에서 형성되어 동력 전달비 변환 장치(30)의 작동 능력을 저하시키는 반동 디스크(34)의 마모된 입자들을 수용하도록 사용된다. 홈(50')은, 동력 입력 요소(24)를 향하는 내부 피스톤(50)의 단부에서 형성되며, 브레이크 부스터(10)의 긴 작동 능력을 보장하도록 그리고 홈(50')의 막힘에 의해 야기된 내부 피스톤 (50) 내의 재료 응력을 방지하도록 치수가 결정된다.

도 3은 사전 조립된 카트리지의 형태에서 별도의 보조 조립체로서 동력 전달비 변환 장치(30)를 도시한다. 상기 장치(30)가 조립되는 단계에서는, 첫째로 플런저 섕크(44)와 통합 구조로 된 내부 피스톤(50)이 외부 피스톤(52)의 내부에서 방사상으로 형성된 멈춤부(60)에 기대어 정지할 때까지 플런저 섕크(44)가 외부 피스톤(52)의 칼라(54)를 통하여 지나간다. 이어서 압축 스프링(48)이 내부 피스톤(50)으로부터 멀리 떨어진 단부로부터 칼라(54) 상으로 미끄러지고, 압축 스프링이 미끄러지는 동안, 외부 피스톤(52)의 홈 형상인 포켓(pocket)(52') 내에 압축 스프링이 부분적으로 수용된다. 그 후에, 디쉬(46)는 플런저 섕크(44)의 연장부(44') 상으로 압축 스프링(48)의 작용과 반대로 밀쳐져서 상술된 방식으로 플런저 섕크(44)에 연결된다. 내부 피스톤(50)은 디쉬(46)에 대해 지지된 미리 장착된 압축 스프링 (48)에 의해 외부 피스톤(52)의 멈춤부(60)에 대해 그 초기 위치에서 미리 장착된다.

도 1 내지 도 3에서 도시된 바와 같이 멈춤부(60)에 의해 고정된 동력 전달비 변환 장치(30)의 초기 위치에서, 반동 디스크(34)를 향하는 내부 피스톤(50)과 외부 피스톤(52)의 영역들은 단 하나의 평평한 영역을 형성한다. 브레이크 부스터의 초기 위치에서는, 반동 디스크(34)로부터 멀리 떨어진 외부 피스톤(52)의 단부와 홈(32)의 직경 감소로 인해 외부 피스톤을 위해 형성된 멈춤부(62) 사이에 특정의 축방향 틈새(s)가 있다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 진공 브레이크 부스터용 동력 전달비 변환 장치(30)의 다른 형태의 설계를 예시한 것이다. 제 2 실시예에 따른 진공 브레이크 부스터와 도 4에서 예시된 동력 전달비 변환 장치 모두는 진공 브레이크 부스터(10)와 도 1 내지 도 3의 동력 전달비 변환 장치와 기능적으로 동일하다.

차이점을 보면, 도 4에서 예시된 동력 전달비 변환 장치(30)에서 오목부를 구체화시킨 홈(52")은 외부 피스톤(52)에서 방사상으로 내부에 형성된다. 상기 홈 (52")은 도 4에서 도시되지 않은 반동 디스크에 대하여 도시되지 않은 반동 디스크를 향하는 외부 피스톤(52)의 전방 영역에서 제공된다. 다른 차이점을 보면, 도 3에서 예시된 바와 같이 내부 피스톤(50)에서 방사상 외면에 형성된 홈(50')은 반동 디스크(34)로부터 떨어져 향하는 내부 피스톤(50)의 영역 내에서 배치된다. 반동 디스크에 대하여 외부 피스톤(52)의 전방에서 형성된 홈(52")과 내부 피스톤(50)의 후방에서 형성된 홈(50')을 제공함으로써, 홈(50', 52")들 각각이 각각의 경우에서 반대로 위치된 피스톤(50, 52)에 의해 각각의 동력 전달비 변환 장치(30)의 모든기능상 위치들에서 덮여지게 되도록 보장된다. 따라서 수집된 재료 입자들의 우연한 이동이 배제될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여 밸브 피스톤(26)에 의해 장치에 가해진 동력에 따른 각각의 경우에서의 동력 전달비 변환 장치(30)의 기능이 다음과 같이 설명된다. 동력 입력 요소(24)에 연결된 브레이크 페달(도시되지 않음)이 내리 눌려지면, 이러한 동작은 동력 입력 요소(24)로부터 밸브 피스톤(26)으로 그리고 밸브 피스톤으로부터 디쉬(46)로 전달된다. 결과적으로, 전체 동력 전달비 변환 장치(30)가 왼쪽으로 이동되고 내부 피스톤(50)에 제공된 구면 구획의 형상으로 상승된 부분(64)이 초기에 반동 디스크(34) 내로 관통한다.

상승된 부분(64)과 반동 디스크(34) 사이의 초기 매우 작은 접촉 영역 때문에, 피스톤(50)은 반동 디스크(34) 내로 비교적 빠르게 관통할 수 있으며, 브레이크 부스터 작동의 초기 단계 동안 제어 밸브(22)의 급속한 개방을 초래하므로 보조 제동력의 빠른 형성을 이끈다. 도 5의 도표에서는, 동력 입력 요소(24)에 의해 도입된 입력 동력에 대하여 그래프로 계산한 동력 출력 요소(38)에 의해 작용된 마스터 실린더(여기서는 도시되지 않음) 내의 브레이크 압력을 도시하고 있으며, 이러한 것은 초기 작동의 상승 이후에(지점 A) 마스터 실린더 압력의 가파른 상승(지점 A 및 B 사이의 영역)에 의해 알 수 있다.

동력 입력 요소(24)의 다른 이동은 짧은 시간 이후에 반동 디스크(34)에 대한 내부 피스톤(50) 및 외부 피스톤(52) 모두의 충분한 표면 적용을 초래한다. 동력 전달비 변환 장치(30)는 상기 경우에서 전체적으로 왼쪽으로 이동되고, 이러한것은 멈춤부(62)와 외부 피스톤(52) 사이의 더 큰 틈새(s)로부터 명백해진다. 브레이크 압력은 예시되지 않은 마스터 실린더에서 형성되고 동력 출력 요소(38)를 거쳐 재작동하며, 반동 디스크(34)의 재료가 홈(32)내로 약간 가압 되도록 야기한다. 그러나, 반동 디스크(34)를 거쳐 외부 피스톤(52)으로 전달된 반동력은 압축 스프링(48)을 압축시키기에 아직 충분하지 못하다. 따라서, 상기 상태에서, 브레이크 부스터(10)의 동력 전달비는 반동 디스크(34)를 수용하는 컵 형상인 단부의 내부 직경에 대한 외부 피스톤(52)의 외부 직경의 비율에 의해 결정된다.

동력 입력 요소(24)에 의해 가해진 입력 동력이 더 증가함에 따라, 플런저 (42)에 의해 밸브 피스톤(26)에 빠르게 연결되는, 동력 전달비 변환 장치(30)의 내부 피스톤(50)은 왼쪽으로 더 이동되므로 반동 디스크(34) 내로 더 깊게 누르게 된다. 이에 따라 마스터 실린더에 도달된 더 높은 브레이크 압력은 반동 디스크(34)를 거쳐 외부 피스톤(52)에 다시 작용하고 이어서 압축 스프링(48)을 압축하기에 충분하게 된다. 그 후에 외부 피스톤(52)은 브레이크 부스터의 작동 방향에 반대로 내부 피스톤(50)에 관하여 이동되고 멈춤부(62)를 향하는 외부 피스톤(52)의 단부와 멈춤부(62) 사이의 틈새가 감소된다.

마지막으로, 입력 동력이 더 증가되는 경우에, 멈춤부(62)를 향하는 외부 피스톤(52)의 단부는 멈춤부(62)와 접촉하고, 이것은 외부 피스톤(52)의 "그라운딩 (grounding)"을 야기하며, 즉 외부 피스톤(52)의 영역이 반응 디스크(34)와 접촉하여 브레이크 부스터(10)의 동력 전달비에 더이상의 효과를 미치지 못하도록 초래한다. 이것은 도 5에서 지점 C에 대응한다. 내부 피스톤(50)의 단지 작은 영역만이이제 영향을 미치며, 그 결과 브레이크 부스터(10)의 동력 상승률이 컵 형상인 단부(36)의 내부 직경에 대한 내부 피스톤(50)의 외부 직경의 비율로부터 나타난다. 내부 피스톤(50)의 외부 직경이 외부 피스톤(52)의 외부 직경보다 더 작으므로, 도 4에서 분명히 알 수 있는 바와 같이 동력 전달비는 증가한다.

입력 동력이 더 증가함에 따라, 내부 피스톤(50)은, 밸브 피스톤(26)에 연결되어 제어 밸브 하우징(28)의 방사상 홈 내로 연장하는, 제동 바아(bar)(66)가 제어 밸브 하우징(28)에 대해 접촉할 때까지 반동 디스크(34) 내로 더욱 더 깊게 관통한다. 이것은 도 5에서 지점 D에 대응한다. 동력 입력이 더 증가하는 것은 브레이크 부스터(10)에 의해 더이상 상승될 수 없고, 따라서 마스터 실린더 압력의 상승을 상당히 낮추게 한다.

상기 기능적 설명으로부터 도 5에서 도시된 지점 B 및 C 사이의 곡선의 경사도와 방향은 압축 스프링(48)의 특성에 달려있음을 분명히 알 수 있다. 곡선의 상기 부분의 경사도는 스프링 강성의 차이에 의해 영향을 받을 수 있다. 이러한 스프링 강성의 차이는 바람직한 방식으로 상기 곡선 부분에서 동력 상승률의 방향에 영향을 미치기 위해서 아주 동일한 압축 스프링(48)(점진적 스프링 특성 곡선)에서도 제공될 수 있다.

브레이크가 풀려지는 경우에, 동력 전달비 변환 장치(30)의 기술된 위치들이 반대 순서로 작동된다. 상기 경우에, 도 5에서 예시된 곡선은 연속적으로 지점들 D', C', B' 및 A'를 따른다. 도 5에서 도시된 바와 같이, 지점 A의 위치는 지점 A'의 위치와 일치하지 않는다. 지점들 B와 B', C와 C' 뿐만 아니라 D와 D'도 이와 같이 일치하지 않는다. 마스터 실린더 내의 브레이크 압력의 입력 동력에 따른 방향(input-force-dependent course)은 이력 현상(hysteresis phenomena)을 나타낸다.

종래의 브레이크 부스터에서는, 내부 피스톤(50)용 멈춤부(60) 상의 대량의 부착물 때문에, 외부 피스톤(52)용 멈춤부(62)와 외부 피스톤(52) 사이에 브레이크 부스터의 초기 상태에서 제공된 통상의 간극(s)이 완전히 없어지게 된다. 따라서, 고압의 제동 작동 후에, 도 5에서 점선으로 예시된 바와 같이 제어된 방식으로 브레이크 압력을 감소시키는 것이 더이상 불가능하게 된다. 입력 동력의 급속한 감소 후에만 브레이크 부스터의 보조 제동력이 중단될 수 있고, 중단은 갑작스럽게 영향을 미친다. 본 발명에 따른 브레이크 부스터는 또 한편으로 종래의 브레이크 부스터들보다 동일한 작동 기간을 넘어 훨씬 더 향상된 작동 수행을 나타낸다.

Claims (12)

1. 공압차를 제어하는 제어 밸브(22)와, 제어 밸브(22)를 작동시키는 동력 입력 요소(24)와, 제동력을 전달하는 동력 출력 요소(38)와, 동력 출력 요소(38)와 동력 입력 요소(24) 사이에 배치된 엘라스토머 재료로 이루어진 반동 디스크(34)와, 반동 디스크(34)와 동력 입력 요소(24) 사이에 배치되어서 반동 디스크(34)에 작용하여 동력 입력 요소(24)에 가해진 동력에 따라 동력 입력 요소(24)와 동력 출력 요소(38) 사이의 동력 전달비를 변화시키는 동력 전달비 변환 장치(30)를 포함하고, 상기 동력 전달비 변환 장치(30)가 내부 피스톤(50)과, 상기 내부 피스톤(50)에 관하여 이동 가능하고 상기 내부 피스톤(50)의 방사상 외측면을 둘러싸는 외부 피스톤(54)을 포함하는 브레이크 부스터(10), 특히 자동차용 브레이크 부스터에 있어서,

   상기 내부 피스톤(50)은 방사상 외측면에서 또는 외부 피스톤(52)은 방사상 내측면에서 재료 입자들을 수용하기 위한 오목부(50', 52')를 구비하며, 상기 오목부(50', 52')는 각각의 경우에서 반대로 위치된 피스톤(50, 52)에 의해 덮여지는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
2. 제 1 항에 있어서, 오목부는 피스톤(50, 52)의 외면 방향으로 연장하는 홈 (50', 52')인 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 내부 피스톤(50)은 동력 입력 요소(24)를 향하는 내부 피스톤의 단부에서 플런저(42)에 연결되는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
4. 제 3 항에 있어서, 외부 피스톤(52)은 플런저(42)의 섕크(44) 상에서 활주하여 이동될 수 있도록 안내되는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 내부 피스톤(50)과 플런저(42)는 통합 구조인 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 플런저(42)의 섕크(44)는 동력 입력 요소(24)를 향하는 플런저의 섕크의 단부에서 디쉬(46)를 구비하는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 피스톤(52)은 방사상 내측면에서, 브레이크 부스터(10)의 작동 방향에 반대 방향으로 외부 피스톤(52)에 관한 내부 피스톤의 축방향 이동성을 제한하는, 멈춤부(60)를 구비하는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
8. 제 7 항에 있어서, 브레이크 부스터(10)의 초기 위치에서, 내부 피스톤(50)은 외부 피스톤(52)의 멈춤부(60)를 향하여 미리 위치되는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
9. 제 8 항에 있어서, 초기 장력을 발생시키기 위하여 탄성 요소(48)가 제공되고, 상기 탄성 요소는 외부 피스톤(52)에 대한 제 1 단부에 의해 그리고 플런저 (42)에 대한 제 2 단부에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 디쉬(46)와 섕크(42)는 별도의 구성 요소로서 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 피스톤을 위한 멈춤부 (62)는 제어 밸브(22)의 하우징(28)에 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 동력 전달비 변환 장치(30)는, 카트리지의 형태로 사전 조립식 장치로서 설계되고, 사전 조립된 후에 제어 밸브(22)의 하우징(12) 내로 삽입할 수 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.