KR20050033493A - 차량용 공압식 브레이크 부스터 - Google Patents

차량용 공압식 브레이크 부스터 Download PDF

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Abstract

자동차용 공압식 브레이크 부스터는 브레이크 페달에 의하여 작동되는 컨트롤 로드에 의하여 지지되는 플런저(28)와 탠덤 마스터 실린더의 제 1 피스톤에 작용하는 스러스트 로드(32) 사이에 개재되는 반작용 디스크(30)를 포함하고 있고, 이 반작용 디스크(30)는 보조비의 변경점에서의 영향 및 반작용 디스크(30)의 열팽창을 보상하도록 설계된 열팽창 요소(48)의 매개에 의하여 스러스트 로드(32)의 스톱(50)과 상호작용하는 환형 금속부(36) 내측에 수용된다.

Description

차량용 공압식 브레이크 부스터{PNEUMATIC BRAKE BOOSTER, PARTICULARY FOR A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 공압식 브레이크 부스터에 관한 것이다.
차량용 브레이크 회로는 전반적으로 브레이크 페달에 의하여 작동되는 컨트롤 로드와 차량의 제동을 제공하기 위한 액압 회로에 제공되는 탠덤 마스터 실린더 사이에 제공되는 공압식 보조 부스터를 포함하고 있다.
종래 방식에 있어서, 부스터는 탠덤 마스터 실린더의 제 1 피스톤에 작용하는 스러스트 로드와 브레이크 페달에 연결되는 컨트롤 로드 사이에 개재되는 축선방향 피스톤을 지지하는 유체 밀봉식 멤브레인으로써 진공 챔버와 작업 챔버로 나뉘는 강성 케이싱을 포함하고 있다.
고무 또는 엘라스토머와 같은 실질적으로 비압축성 재료로 만들어지는 반작용 디스크는 스러스트 로드의 단부에서 베이슨에 장착되고, 그리고 컨트롤 로드의 단부에 장착되고 부스터의 피스톤의 축선방향 통로에서 병진운동으로 가이드되는 플런저에 대하여 그리고 부스터의 축선방향 피스톤에 대하여 작용된다.
부스터에 의하여 제공되는 보조비(assistance ratio)는 한편으로는 부스터의 피스톤에 의하여 그리고 플런저에 의하여, 다른 한편으로는 스러스트 로드에 의하여 반작용 디스크에 적용되는 외력의 적용 면적에 따른다.
이미 장치는 급제동의 경우에 보조비를 증가시킬 수 있도록 제안되었고, 이를 장치는 예를 들면 반작용 디스크가 장착되는 대신에 스프링 강철로 만들어지는 탄성적으로 변형가능한 캡슐을 포함하고 있다. 이 캡슐은 급제동의 경우에 축선방향의 유극을 제거한 후에 캡슐의 단부에서 지지되는 쇼율더를 포함하는 스러스트 로드의 단부에서 축선방향으로 미끄럼하는 방식으로 장착된다.
정상적인 제동동안에, 브레이크 회로의 반작용력은 캡슐의 원통형 단부에서 미끄러지는 그리고 반작용 디스크에 직접적으로 적용되는 스러스트 로드의 단부에 의하여 전달된다. 이때 이 보조비는 스러스트 로드의 단부의 반경방향 표면에 의하여 결정된다.
급제동동안에, 캡슐과 스러스트 로드의 쇼율더 사이의 축선방향 유극이 없어지고 그리고 브레이크 회로의 반작용력이 스러스트 로드의 단부에 의하여 그러나 스러스트 로드의 단부의 반경방향 표면보다 더 큰 캡슐의 총 반경방향 표면에 의하여 더이상 전달되지 않고, 보조비를 증가시킨다.
이러한 종래의 시스템에 있어서, 보조비의 변경점을 결정시키는 캡슐의 단부와 스러스트 로드의 쇼율더 사이에서 반경방향 유극이 있다.
상기 변경점이 작동 온도의 함수로서 변경되기 때문에 반작용 디스크의 열팽창은 작동 온도를 증가시키는 동시에 상기 축선방향 유극에 미미한 영향을 끼친다.
특히, 본 발명의 목적은 상기 문제점에 대하여 간단하고, 효과적이고 그리고 저렴한 해결책을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 타입의 공압식 보조 부스터에 관한 것이고, 이러한 타입의 부스터는 급제동의 경우에 보조비의 변경 장치를 갖추고 있고, 작동 온도에서의 변경에 대한 상기 부스터의 민감도는 없거나 또는 적어도 종래 기술의 부스터의 것보다 매우 적다.
이러한 목적을 위하여, 실질적으로 비압축성인 물질로 만들어진 반작용 디스크의 매개에 의해 스러스트 로드 상에서 지지되어 상기 스러스트 로드에 의해 이송되는 축선방향의 피스톤을 포함하고 있고, 상기 반작용 디스크는 컨트롤 로드의 단부에 장착되어 있으며 상기 축선방향의 피스톤의 축선방향의 통로를 따라 슬라이딩 방식으로 가이드되는 플런저와 상호작용하는 차량용 공압식 브레이크 부스터에 있어서, 스러스트 로드는 상기 스러스트 로드와 일체로 된 스톱과 상기 반작용 디스크 상의 베어링 요소 사이에 장착된 축선방향의 열팽창 요소를 지지하고 있고, 열팽창 요소, 베어링 요소, 상기 스러스트 로드의 스톱과 반작용 디스크 사이에 축선방향의 유극이 있으며, 이 축선방향의 유극은 보조 비율의 변경 지점을 결정하고, 상기 열팽창 요소는 작동 온도가 변화하는 동안, 상기 축선방향의 유극에 대해서 상기 반작용 디스크와는 반대되는 효과를 가지고 있는 것을 차량용 공압식 브레이크 부스터를 제안하고 있다.
본 발명에 따르는 부스터에 있어서, 스러스트 로드에 의하여 지지되는 열팽창 요소는 반작용 디스크의 열팽창에 대하여 특히 적어도 보상하는 것이 가능하여, 보조비의 변경점에서 부스터의 작동온도내에 있는 변경 효과는 실질적으로 없거나 또는 적어도 상당히 감소된다.
따라서 급제동의 경우에 부스터의 기능은 온도 변경에 덜 민감하다.
더욱이, 이러한 결과는 얻는게 가능한 장치는 어려움 없이 그리고 종래의 부스터에 대해서 저렴하게 적용가능하다.
본 발명의 또다른 특징에 따라서, 열팽창 요소는 스러스트 로드에 의하여 지지되고 그리고 반작용 디스크를 포함하고 있는 환형 금속부를 지지함으로써 상호작용한다.
상기 환형부는 스러스트 로드에서 축선방향으로 미끄러지는 방식으로 장착되고 그리고 원통형 단부를 포함하고 있고, 이 단부는 반작용 디스크의 직경보다 더 작은 직경을 갖추고 있고 그리고 상기 환형부의 원통형 단부를 통과하여 뻗어있고 반작용 디스크를 지지하는 스러스트 로드의 대응하는 단부 위에서 축선방향의 병진운동으로 가이드된다.
본 발명의 제 1 실시예에 있어서, 열팽창 요소는 튜브형이고 스러스트 로드를 바깥쪽에서 에워싼다.
이 경우, 열팽창 요소는 반작용 디스크를 수용하는 환형부에 지지된다.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서는, 열팽창 요소는 스러스트 로드의 튜브형부 내부에 장착되고, 스러스트 로드와 일체로 형성되어 있고 반작용 디스크에 지지되는 핑거에 의해 축선방향으로 이동된다.
이 실시예에 있어서, 팽창 요소와 관련되는 지지 요소는 팽창 요소와 환형부 사이의 상기 핑거 둘레에 장착되고, 한쪽 단부가 열팽창 요소에 지지되고 다른쪽 단부가 반작용 디스크를 수용하는 환형부의 원통형 단부에 부착된 방사상 플랜지를 지지하는 원통형 링으로부터 형성되어 있다.
이들 2개의 실시예에서, 열팽창 요소는 반작용 디스크의 열팽창 계수에 상당하는 적합한 열팽창 계수를 가진 재료로부터 만들어지고, 그것의 치수는 그것의 열팽창이 예컨대 대략 -40℃ 내지 +120℃ 범위에 있는 매우 넓은 범위의 온도에 걸쳐 반작용 디스크의 열팽창과 적어도 대략 조화되도록 결정된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 하기의 실시예를 읽음으로써 보다 잘 이해될 것이며, 다른 특징들 및 장점들도 보다 분명해 질 것이다.
(실시예)
일반적으로, 다음의 실시예의 설명에서, 도면의 좌측에 배치된 것은 전방에 있는 것으로서 설명되고, 도면의 우측에 배치된 것은 후방에 있는 것으로서 설명될 것이다.
차량용 제동 회로의 공압식 보조 부스터의 축선방향 단면 모식도인 도 1을 먼저 참조한다.
이 부스터는, 내부 체적이 강성 스커트(18)상에 배치되고 외측 가장자리가 케이싱(10)에 고정되어 있는, 예컨대 고무, 엘라스토머 등으로 만들어지는, 가요성이고 유체 밀봉식 멤브레인(16)에 의해 전방 챔버(12) 즉 진공 챔버와, 후방 챔버(14) 즉 작동 챔버로 나누어져 있는 케이싱(10)을 포함하고 있다.
멤브레인(16)의 내측 가장자리는 스커트(18)의 내측 가장자리와 함께, 케이싱(10)으로부터 후방으로 뻗어있는 원통형 네크(22)내에서 축선방향으로 이동하도록 가이드되는 축선방향 피스톤(20)에 고정되어 있다.
피스톤(20)의 후방 단부에서 튜브형 섹션(24)이 네크 바깥으로 뻗어서 컨트롤 로드(26)를 수용하고, 컨트롤 로드(26)는 피스톤 내부에서 축선방향으로 이동하도록 가이드되고, 그것의 후방 단부는 도시되지 않는 브레이크 페달에 연결되어 있는 한편, 그것의 전방 단부는 피스톤(20)에 대해 축선방향으로 이동하도록 가이드되는 플런저(28)를 지지한다. 플런저(28)는 예컨대 고무 또는 엘라스토머와 같은 실질적 비압축성 재료로 만들어진 반작용 디스크(30)에 지지되도록 되어 있고, 반작용 디스크(30)는, 도시되지 않은 탠덤 마스터 실린더의 제 1 피스톤과 상호작용하여 압력하의 브레이크 유체로 차량의 브레이크를 이송하기 위한 유압 회로의 일부를 형성하는 축선방향 스러스트 로드(32)의 단부에 장착된다.
공지된 방식에 있어서, 부스터(10)의 전방 챔버(12)는 예를 들면 모터 차량의 입구 매니폴드와 같은 진공원에 연결되는 반면에, 후방 챔버(14)는 정지 상태에서 전방 챔버(12)에 연결되거나 또는 제동 작동 동안 대기압 상태의 공기가 점진적으로 공급된다.
피스톤(20)의 튜브 섹션(24) 내부에 3방향 밸브(34)가 끼워지고, 이 밸브는, 컨트롤 로드(26)에 의해 작동되어, 제동 작동 동안, 2개의 챔버(12, 14) 사이의 연결을 일차적으로 폐쇄한 후 후방 챔버(14)와 대기 사이의 연결 통로를 점진적으로 개방한다.
도 2에 보다 상세하게 도시된 본 발명에 따른 부스터에 있어서, 예를 들면 스프링 강으로 만들어진 탄성변형가능한 환형부(36) 내부에 반작용 디스크(30)가 수용되고, 환형부의 원통형 전방 단부(38)는 스러스트 로드(32)의 단부에 미끄럼식으로 장착되고 환형부의 후방 원통형 단부(40)는 컨트롤 로드(26)에 의해 지지되는 플런저(28)의 전방 단부를 위하여 축선방향의 병진운동 가이드를 형성한다.
게다가, 환형부(36)는 전방 원통형 단부(38)에 연결되는 전방 반경방향 표면(42) 및 후방 원통형 단부(40)에 연결되는 후방 반경방향 표면(44)을 포함한다. 이들 2개의 반경방향 표면(42, 44)은 그 오목부가 안쪽을 향하는 둥근 형상의 외주 벽(46)에 의해 연결된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 환형부(36)의 반경방향 표면(42, 44) 및 원통형 표면(46)에 의해 형성되는 공간은 반작용 디스크(30)에 의해 완전하게 충전된다. 환형부(36)의 원통형 단부(38, 40)에서 병진운동 가이드되는 플런저(28)의 전방 단부 및 스러스트 로드(32)의 후방 단부는 반작용 디스크(30)의 반경방향 표면에 직접 지지된다.
튜브형 열팽창 요소(48)는, 스러스트 로드(32)의 쇼울더에 의해 형성된 스톱(50)과 환형부(36)의 전방 반경방향 표면(42) 사이에서, 스러스트 로드(32)의 후방 원통형 단부 둘레에 끼워지고, 이 때 정지 상태에서, 스톱(50), 열팽창 요소(48) 및 환형부(36)의 전방 반경방향 요소(42) 사이에서 축선방향 유격(a)이 있다.
공지된 방식에 있어서, 정지 상태에서, 플런저(28)의 전방 단부와 반작용 디스크(30) 사이에 또 다른 유격(b)이 존재한다.
열팽창 요소(48)는 축선방향으로의 열팽창 효율을 가진 강성의 재료로 만들어지는데, 이는 부스터의 작동 온도에 있어서의 변화 동안 반작용 디스크(30)의 축선방향의 열팽창을 보상할 수 있게 한다.
사실상, 대기 온도 증가의 결과로서 반작용 디스크(30)가 축선방향으로 팽창할 때, 디스크는 스러스트 로드(32)의 후방 단부에 지지되고, 환형부(36)의 후방 반경방향 표면(44)을 후방쪽으로 이동시키는 경향이 있는데, 이는 스러스트 로드(32)의 스톱(50)과 환형부(36)의 전방 원통형 단부(38) 사이의 거리를 증가시키는 효과를 가지고 있고, 따라서 상기 축선방향 유격(a)을 증가시킨다.
온도 증가에 의해 야기되는 요소(48)의 축선방향으로의 길이 증가가 축선방향 유격(a)을 감소시키는 효과를 가지고 있기 때문에, 요소(48)의 축선방향으로의 열팽창은, 이 축선방향 유격(a)을 감소시키는 효과를 가진다. 따라서, 요소(48) 및 반작용 디스크(30)의 축선방향으로의 길이 증가로 인한 축선방향 유격(a)의 감소 및 증가의 합은, 요소(48)의 치수 및 열팽창 특성이 올바르게 선택될 경우, 대체로 제로이다.
작동시, 통상 제동 동안, 유압 회로의 반작용은 스러스트 로드(32)의 후방 단부에 의해 반작용 디스크(30)에 전달되고, 반작용 디스크에 가해지는 이 반작용은, 유격(b)이 제거된 상태로, 디스크(30)를 통하여 플런저(28)에 전달된다.
급제동 동안에, 스러스트 로드(32)의 쇼울더(50)는 반작용 디스크를 수용하는 환상부(36)의 전방 반경방향 면(42)상에 유지되어 있는 요소(48)의 단부에 대하여 지지되게 되고, 유압 제동 회로의 반작용력은 환상부(36)의 가장 큰 반경방향 표면을 초과하여 반작용 디스크에 적용된다.
축선방향의 유극(a)은 작동 온도가 변경되는 동안에 실질적으로 일정하게 유지되고, 동일한 제동 상태에서 항상 보조 비율의 변경이 발생한다.
도 3에 개략적으로 도시된 변경 실시예에서, 튜브형상 열팽창 요소(48)는 스러스트 로드(32)의 후방 단부 튜브형상부(52)에 수용되고 스러스트 로드와 결합된 원통형 핑거(54)에 의해서 축선방향으로 이동되며, 핑거(54)는 반작용 디스크(30)에 대하여 부착되는 스러스트 패드(56)에서 종결되고, 스러스트 패드(56)는 반작용 디스크를 수용하는 환상부(36)의 전방 원통형 단부(38)에 축선방향의 병진운동으로 가이드된다.
원통형 링(58)에 의해 형성된 지지요소는 환상부(36)의 전방 원통형 단부(38)와 열팽창 요소(48) 사이에서 스러스트 로드의 튜브형상 단부(52) 내부에 장착되고, 링(58)은 후방 단부에 외경이 환상부(36)의 전방 원통형 단부(38)보다 약간 큰 반경방향의 플랜지(60)를 포함하고 있다.
상기 축선방향의 유극(a)은 환상부(36)의 원통형 단부(38)의 전방면, 링(58)의 반경방향의 플랜지(60), 열팽창 요소(48), 열팽창 요소(48)를 수용하는 스러스트 로드(32)의 튜브형상부(52)의 말단부(62) 사이에 형성된다.
열팽창 요소(48)가 폐쇄된 공간에 둘러싸여 있는 이 실시예에서, 열팽창 요소는 반작용 디스크(30)와 실질적으로 동일한 비압축성 재료로 형성될 수 있다.
작동에 있어서, 정규 제동시에 유압 회로의 반작용력은 핑거(54)의 후방 단부 패드(56)에 의해서 반작용 디스크(30)에 전달된다. 급제동시에, 지지요소(58)의 반경방향의 플랜지(60)는 환상부(36)의 전방 원통형 단부(38)에 적용되고, 유압회로의 반작용력은 환상부(36)의 보다 큰 직경의 표면에 의해서 반작용 디스크(30)에 적용된다.
작동 온도의 변경은 축선방향의 유극(a) 레벨에서 반작용 디스크(30) 및 열팽창 요소(48)에 대하여 서로 보상하고 대략 서로 상쇄되는 효과를 갖는다.
상술한 바와 같이, 열팽창 요소(48)가 폐쇄된 공간에 완전히 수용된다는 사실은 이러한 열팽창 요소를 위해 반작용 디스크와 동일하거나 또는 유사한 것이 될 수 있는 고무, 엘라스토머 등과 같은 실질적으로 비압축성 재료를 사용하는 것을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 부스터의 축선방향 단면 모식도;
도 2는 스러스트 로드, 반작용 디스크를 수용하는 환형부 및 컨트롤 로드에 의해 이송되는 플런저의 단부를 보여주고 있는 축선방향 확대 부분 단면 모식도;
도 3은 본 발명의 변경된 실시예를 보여주고 있는 도 2에 상당하는 도면.

Claims (10)

  1. 실질적으로 비압축성인 물질로 만들어진 반작용 디스크(30)의 매개에 의해 스러스트 로드(32) 상에서 지지되어 상기 스러스트 로드에 의해 이송되는 축선방향의 피스톤(20)을 포함하고 있고, 상기 반작용 디스크는 컨트롤 로드(26)의 단부에 장착되어 있으며 상기 축선방향의 피스톤(20)의 축선방향의 통로를 따라 미끄러지는 방식으로 가이드되는 플런저(28)와 상호작용하는 차량용 공압식 브레이크 부스터에 있어서,
    스러스트 로드(32)는 상기 스러스트 로드(32)와 일체로 된 스톱(50, 62)과 상기 반작용 디스크(30) 상의 베어링 요소(58, 42) 사이에 장착된 축선방향의 열팽창 요소(48)를 지지하고 있고, 열팽창 요소(48), 베어링 요소(58, 42), 상기 스러스트 로드의 스톱(50, 62)과 반작용 디스크(30) 사이에 축선방향의 유극(a)이 있으며, 이 축선방향의 유극은 보조 비율의 변경 지점을 결정하고, 상기 열팽창 요소(48)는 작동 온도가 변화하는 동안, 상기 축선방향의 유극에 대해서 상기 반작용 디스크(30)와는 반대되는 효과를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공압식 브레이크 부스터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스러스트 로드에 지지되어 있으며 상기 반작용 디스크(30)를 포함하고 있는 환형부(36)를 상기 열팽창 요소(48)가 지지함으로써 상호작용하는 것을 특징으로 하는 차량용 공압식 브레이크 부스터.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 환형부(36)가 상기 스러스트 로드(32) 위에서 축선방향으로 미끄럼 운동하는 것을 특징으로 하는 차량용 공압식 브레이크 부스터.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 환형부(36)가 반작용 디스크(30)보다 작은 직경을 가지고 있으며 상기 반작용 디스크를 지지하는 스러스트 로드(32)의 한 단부 위에서 축선방향의 병진운동으로 가이드되는 원통형 단부(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공압식 브레이크 부스터.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열팽창 요소(48)는 튜브형상이며 상기 스러스트 로드(32)를 외측으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 차량용 공압식 브레이크 부스터.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 열팽창 요소(48)가 상기 스러스트 로드(32)를 면하고 있는 쪽에서 상기 환형부(36)를 지지하는 것을 특징으로 하는 차량용 공압식 브레이크 부스터.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열팽창 요소(48)는 상기 스러스트 로드(32)의 튜브형부(52)의 내측에 장착되어 있으며 상기 스러스트 로드와 결합되어 있고 상기 반작용 디스크(30)를 지지하는 핑거(54)에 의해 축선방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 차량용 공압식 브레이크 부스터.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 열팽창 요소(48)는 지지요소(58)와 결합되어 있고, 이 지지요소는 상기 열팽창 요소(48)와 상기 환형부(36) 사이에서 핑거(54) 둘레에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공압식 브레이크 부스터.
  9. 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환형부(36)가 축선방향의 병진운동으로 상기 플런저(28)를 가이드하는 다른 원통형 단부(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공압식 브레이크 부스터.
  10. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환형부(36)가 스프링 강으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 차량용 공압식 브레이크 부스터.
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