KR20050046233A - 2중 경도를 갖는 리액션디스크가 구비된 브레이크 부스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이크 부스터에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 브레이크 부스터는 리액션디스크의 구조를 개선하여 출력축 측의 경도가 밸브본체 측의 경도보다 높은 2중경도를 갖도록 하여 점프인값의 산포가 작으면서도 내구성이 좋은 리액션디스크가 구비된 브레이크 부스터를 제공한다.

본 발명에 따른 브레이크 부스터는 케이싱과, 상기 케이싱을 부압상태를 유지하는 정압실과, 부압상태와 대기압상태를 선택적으로 갖는 변압실로 구획하는 다이아프램과, 일단이 상기 다이아프램에 연결되고, 내부에 상기 변압실로 외기의 흡입을 위한 중공부와 상기 중공부에 설치되어 외기의 흡입을 단속하는 밸브가 구비되며, 상기 정압실과 상기 변압실의 압력차에 의해 형성되는 힘을 전달받아 케이싱 내부에서 진퇴운동하는 밸브본체와, 일단부가 상기 밸브본체의 상기 중공부에 설치되며 브레이크 페달의 조작에 의해 상기 밸브를 작동시키는 입력축과, 상기 밸브본체 내부에 축방향으로 형성된 실린더부에 미끄럼 가능하게 설치되고, 상기 입력축의 일단부에 연결되어 입력축과 연동하는 플런저와, 상기 밸브본체의 일단부 중앙에 설치되어, 밸브본체가 가하는 힘을 상기 케이싱 외부로 전달하는 출력축과, 상기 출력축의 단부와 밸브본체 사이에 설치되어 출력축의 반력을 밸브본체에 전달하는 탄성재질의 리액션디스크를 포함하고, 상기 리액션디스크는 상기 밸브본체 측의 저경도부와 출력축 측의 고경도부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

2중 경도를 갖는 리액션디스크가 구비된 브레이크 부스터{BRAKE BOOSTER WITH DOUBLE HARDNESS REACTION DISK}

본 발명은 브레이크 부스터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 브레이크 부스터에 사용되는 리액션디스크의 구조를 개선한 브레이크 부스터에 관한 것이다.

일반적으로 브레이크 부스터(BRAKE BOOSTER)는 진공과 대기압의 차이를 이용하여, 입력축에 가해진 제동력을 배가하여 출력축으로 전달하는 장치이다.

종래의 브레이크 부스터는 도1에 도시된 바와 같이, 프론트쉘(11)과 리어쉘(12)이 밀폐 결합되는 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)을 프론트실(21)(22)과 리어실(23)(24)로 구획하는 센터플레이트(13)와, 일단이 상기 센터플레이트(13)의 중앙에 미끄럼 이동가능하게 연결되고 타단부는 케이스 외부로 돌출되며 그 내부가 중공되어 중공부(63)를 갖는 단차진 밸브본체(60)와, 상기 밸브 본체의 중공부(63)에 위치하여 브레이크 페달(미도시)의 조작에 의한 가압력을 전달받는 입력축(40)과, 상기 밸브 본체에서 발생한 배력을 마스터실린더(미도시)에 전달하는 출력축(50)을 포함하여 구성된다.

프론트실(21)(22)은 프론트다이아프램(31)에 의해 프론트정압실(21)과 프론트변압실(22)로 구획되고, 프론트정압실(21)과 프론트변압실(22)의 압력차에 의해 발생한 힘을 전달받는 프론트파워피스톤(32)이 프론트다이아프램(31)에 접하고 있다. 프론트다이아프램(31)과 프론트파워피스톤(32)의 중앙은 밸브본체(60)에 고정된다. 리어실(23)(24)도 마찬가지로 리어다이아프램(33)에 의해 리어정압실(23)과 리어변압실(24)로 구획되고, 리어파워피스톤(34)이 리어다이아프램(33)에 접하고 있다. 리어다이아프램(33)과 리어파워피스톤(34)의 중앙도 밸브본체에 고정된다.

입력축(40)은 다단의 단차를 가지며 그 선단에는 입력축(40)에 가해진 가압력을 출력축(50)에 전달하는 플런저(70)가 연결되며, 플런저(70)와 출력축(50) 사이에는 탄성재질인 원판형의 리액션디스크(51)가 구비된다. 그리고 플런저(70)와 리액션디스크(51) 사이에는 소정의 갭(D)이 존재한다.

밸브본체(60)에는 프론트정압실(21)과 리어정압실(23)을 연통하는 정압통로(61)와 프론트변압실(22)과 리어변압실(24)을 연통하는 변압통로(62)가 형성되며, 밸브본체(60)의 중앙에는 입력축(40)이 위치하며 외기 유입로가 되는 중공부(63)와 플런저(70)가 삽입되는 실린더(65)가 형성된다. 중공부(63)에는 외기의 유입을 단속하는 포펫밸브(64)와, 포펫밸브(64)의 후단부를 중공부(63)의 내주면에 기밀하게 고정하는 포펫리테이너(68)가 설치된다. 포펫밸브(64)의 선단부와 접촉하는 밸브본체(60)에는 제1밸브시트부(60a)가 형성되며 포펫밸브(60)의 선단부와 접촉하는 플런저(70)의 후단부에는 제2밸브시트부(70a)가 형성된다. 제1밸브시트부(60a)와 포펫밸브(64)는 정압통로(61)와 변압통로(62)의 연통을 단속하며, 제2밸브시트부(70a)와 포펫밸브(64)는 변압통로(62)와 외기의 연통을 단속하는 작용을 한다. 공기흡입부의 후단부에는 공기 중의 이물질을 거르기 위한 필터(67)와 흡입소음을 감소시키기 위한 소음기(66)가 설치된다.

포펫리테이너(68)와 입력축(40)의 단차 사이에는 입력축(40)을 후방으로 복귀시키도록 원뿔형의 압축코일스프링인 복원스프링(73)이 설치되며, 포펫밸브(64)의 선단부와 입력축(40)의 또 다른 단차 사이에는 포펫밸브(64)와 밸브시트부(60a)(70a) 사이의의 기밀 유지를 위하여 원뿔형의 압축코일스프링인 밸브스프링(72)이 위치한다.

미설명부호 "14"는 프론트정압실(21)과 부압원(미도시)을 연통시키는 진공연결관이며, "80"은 프론트쉘(11)과 밸브본체(60)를 지지하는 리턴스프링이다.

이러한 종래의 브레이크 부스터의 동작을 설명하면 다음과 같다.

운전자가 페달을 밟아 제동을 시작할 때, 포펫밸브(64)의 선단과 제1밸브시트부(60a)는 개방된 상태이고, 포펫밸브(64)의 선단과 제2밸브시트부(70a)는 폐쇄된 상태였다가, 입력축(40)이 서서히 전진하면서 포펫밸브(64)의 선단과 제1밸브시트부(60a)가 우선 폐쇄되면서 정압통로(61)와 변압통로(62)의 연통이 차단된다. 입력축이 더 전진하면 포펫밸브(64)의 선단과 제2밸브시트부(70a)가 개방되면서 변압통로(62)와 중공부(63)가 연통되어 부압상태였던 변압실(22)(24)로 외기가 급속히 유입되어 대기압상태가 된다. 외기의 유입방향이 도2에 화살표로 표시되어 있다.

변압실(22)(24)이 대기압상태가 되면 부압상태의 정압실(21)(23)과 압력차이가 유발되어 파워피스톤(32)(34)을 전진시키는 힘이 발생되고, 이 힘은 밸브본체(60)에 전달되어 밸브본체(60)가 출력축(50)을 밀어주게 된다.

그런데 밸브본체(60)와 출력축(50) 사이에는 탄성재질의 리액션디스크(51)가 설치되어 있어 밸브본체(60)가 리액션디스크(51)를 가압하게 되고, 리액션디스크(51)는 플런저(70)사이의 갭(D)을 메우도록 변형된다. 이러한 리액션디스크(51)의 변형 상태가 도2에 도시되어 있다. 이에 도시된 바와 같이, 리액션디스크(51)가 플런저(70) 사이의 갭(D)을 메우는 동안에는 리액션디스크(51)가 플런저(70)와 직접접촉하지 않기 때문에 출력축(50)의 반력이 플런저(70)에 전달되지 않아 입력의 증가 없이도 제동력이 급격히 증가하는 현상이 일어난다. 이를 점프인(JUMP-IN) 효과라 하고 이 때 발생하는 출력값을 점프인값이라 한다.

리액션디스크(51)와 플런저(70)가 접촉하기 시작하면 출력축(50)의 반력이 입력축(40)에 전달되어 그 후에는 입력에 비례하는 출력이 형성된다.

한편, 리액션디스크(51)와 플런저(70) 사이의 갭(D)에 의한 공간은 실린더(65)와 플런저(70)의 가공공차에 의존하여 그 부피가 달라지고, 이로 인해 리액션디스크(51)가 변형되어 플런저(70)와 접촉하기까지 리액션디스크(51)의 변형량이 부스터마다 달라져 점프인값의 산포가 나타난다. 그리고 리액션디스크(51)의 경도가 클수록 약간의 변형 차이에도 요구되는 힘의 차이가 커지기 때문에 점프인값의 산포는 더 커지게 되는 문제가 있다.

따라서 점프인값의 산포를 줄이기 위해서는 경도가 낮은 리액션디스크(51)를 사용하여야 하는데, 점프인값의 산포를 줄이기 위하여 경도가 낮은 리액션디스크(51)를 사용하면, 내구성이 좋지 않아 장기간 사용 시 쉽게 파손되는 문제가 또한 발생한다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 리액션디스크의 구조를 개선하여 점프인값의 산포를 줄이면서 내구성을 향상시킬 수 있는 리액션디스크가 구비된 브레이크 부스터를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 케이싱과, 상기 케이싱을 부압상태를 유지하는 정압실과, 부압상태와 대기압상태를 선택적으로 갖는 변압실로 구획하는 다이아프램과, 일단이 상기 다이아프램에 연결되고, 내부에 상기 변압실로 외기의 흡입을 위한 중공부와 상기 중공부에 설치되어 외기의 흡입을 단속하는 밸브가 구비되며, 상기 정압실과 상기 변압실의 압력차에 의해 형성되는 힘을 전달받아 케이싱 내부에서 진퇴운동하는 밸브본체와, 일단부가 상기 밸브본체의 상기 중공부에 설치되며 브레이크 페달의 조작에 의해 상기 밸브를 작동시키는 입력축과, 상기 밸브본체 내부에 축방향으로 형성된 실린더부에 미끄럼 가능하게 설치되고, 상기 입력축의 일단부에 연결되어 입력축과 연동하는 플런저와, 상기 밸브본체의 일단부 중앙에 설치되어, 밸브본체가 가하는 힘을 상기 케이싱 외부로 전달하는 출력축과, 상기 출력축의 단부와 밸브본체 사이에 설치되어 출력축의 반력을 밸브본체에 전달하는 탄성재질의 리액션디스크를 포함하고, 상기 리액션디스크는 상기 밸브본체 측의 저경도부와 출력축 측의 고경도부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 브레이크 부스터를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 브레이크 부스터는 도3에 도시된 바와 같이, 프론트쉘(110)과 리어쉘(120)이 밀폐 결합되는 케이싱(100)과, 상기 케이싱(100)을 프론트실(210)(220)과 리어실(230)(240)로 구획하는 센터플레이트(130)와, 일단이 상기 센터플레이트(130)의 중앙에 미끄럼 이동가능하게 연결되고 타단부는 케이스 외부로 돌출되며 그 내부가 중공되어 중공부(630)를 갖는 단차진 밸브본체(600)와, 상기 밸브 본체의 중공부(630)에 위치하여 브레이크 페달(미도시)의 조작에 의한 가압력을 전달받는 입력축(400)과, 상기 밸브 본체에서 발생한 배력을 마스터실린더(미도시)에 전달하는 출력축(500)을 포함하여 구성된다.

프론트실(210)(220)은 프론트다이아프램(310)에 의해 프론트정압실(210)과 프론트변압실(220)로 구획되고, 프론트정압실(210)과 프론트변압실(220)의 압력차에 의해 발생한 힘을 전달받는 프론트파워피스톤(320)이 프론트다이아프램(310)에 접하고 있다. 프론트다이아프램(310)과 프론트파워피스톤(320)의 중앙은 밸브본체(600)에 고정된다. 리어실(230)(240)도 마찬가지로 리어다이아프램(330)에 의해 리어정압실(230)과 리어변압실(240)로 구획되고, 리어파워피스톤(340)이 리어다이아프램(330)에 접하고 있다. 리어다이아프램(330)과 리어파워피스톤(340)의 중앙도 밸브본체에 고정된다.

입력축(400)은 다단의 단차를 가지며 그 선단에는 입력축(400)에 가해진 가압력을 출력축(500)에 전달하는 플런저(700)가 연결되며, 플런저(700)와 출력축(500) 사이에는 탄성재질인 원판형의 리액션디스크(510)가 구비된다. 그리고 플런저(700)와 리액션디스크(510) 사이에는 소정의 갭(D)이 존재한다.

밸브본체(600)에는 프론트정압실(210)과 리어정압실(230)을 연통하는 정압통로(610)와 프론트변압실(220)과 리어변압실(240)을 연통하는 변압통로(620)가 형성되며, 밸브본체(600)의 중앙에는 입력축(400)이 위치하며 외기 유입로가 되는 중공부(630)와 플런저(700)가 삽입되는 실린더(650)가 형성된다. 중공부(630)에는 외기의 유입을 단속하는 포펫밸브(640)와, 포펫밸브(640)의 후단부를 중공부(630)의 내주면에 기밀하게 고정하는 포펫리테이너(680)가 설치된다. 포펫밸브(640)의 선단부와 접촉하는 밸브본체(600)에는 제1밸브시트부(601)가 형성되며 포펫밸브(640)의 선단부와 접촉하는 플런저(700)의 후단부에는 제2밸브시트부(701)가 형성된다. 제1밸브시트부(601)와 포펫밸브(640)는 정압통로(610)와 변압통로(620)의 연통을 단속하며, 제2밸브시트부(701)와 포펫밸브(640)는 변압통로(620)와 외기의 연통을 단속하는 작용을 한다. 중공부의 후단부에는 공기 중의 이물질을 거르기 위한 필터(670)와 흡입소음을 감소시키기 위한 소음기(660)가 설치된다.

포펫리테이너(680)와 입력축(400)의 단차 사이에는 입력축(400)을 후방으로 복귀시키도록 원뿔형의 압축코일스프링인 복원스프링(730)이 설치되며, 포펫밸브(640)의 선단부와 입력축(400)의 또 다른 단차 사이에는 포펫밸브(640)와 밸브시트부(601)(701) 사이의 기밀 유지를 위하여 원뿔형의 압축코일스프링인 밸브스프링(720)이 위치한다.

미설명부호 "140"은 프론트정압실(210)과 부압원(미도시)을 연통시키는 진공연결관이며, "800"은 프론트쉘(110)과 밸브본체(600)를 지지하는 리턴스프링이다.

한편 리액션디스크(510)는 밸브본체 측과 출력축 측의 경도가 서로 다른 2중경도를 갖는 구조이며, 출력축(500)과 접촉하는 고경도부(511)와 밸브본체(600)와 접촉하는 저경도부(512)로 구성된다.

이러한 본 발명에 따른 브레이크 부스터의 동작을 설명하면 다음과 같다.

운전자가 브레이크 페달을 밟아 입력축(400)이 전진하면, 입력축(400)과 연동하여 플런저(700)가 전진하면서, 포펫밸브(640)의 선단부와 제1밸브시트부(601)가 폐쇄되고, 포펫밸브(640)의 선단부와 제2밸브시트부(701)가 개방되는 동작이 순차적으로 일어난다. 포펫밸브(640)의 선단부와 제2밸브시트부(701)가 개방되면서 변압실(220)(240)과 중공부(630)가 연통되어 변압실(220)(240)로 외기가 급속히 유입되고, 변압실(220)(240)은 대기압상태가 된다. 외기의 유입방향이 도4에 화살표로 표시되어 있다.

그러면 부압상태의 정압실(210)(230)과 대기압상태의 변압실(220)(240) 간의 압력차에 의해 동력피스톤(320)(340)이 전진하도록 힘을 받게 되고, 이 힘은 밸브본체(600)에 전달되어 밸브본체(600)가 출력축(500)을 가압하여 제동력을 발생시키게 된다.

그런데 출력축(500)과 밸브본체(600)사이에는 리액션디스크(510)가 존재하여 출력축(500)의 반력을 밸브본체(600)에 전달하게 되고, 이 때 리액션디스크(510)의 밸브본체 측의 저경도부(512)가 플런저(700)와의 사이의 갭(D)으로 볼록하게 변형된다. 이러한 리액션디스크(510)의 형상이 도4에 도시되어 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 브레이크 부스터는 리액션디스크(510)의 밸브본체측의 저경도부(512)는 경도가 낮은 재질로 형성되어 있기 때문에, 실린더(650)와 플런저(700)의 가공공차로 인하여, 부스터마다 갭(D)으로 인한 공간의 부피에 차이가 있더라도 점프인값의 크기는 크게 다르지 않아 점프인값의 산포가 작게된다.

또한, 리액션디스크(510)의 출력축 측의 고경도부(511)는 경도가 높은 재질로 형성되어 있기 때문에, 내구성이 확보되어 오랜 기간 사용하여도 쉽게 파손되지 않는다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 브레이크 부스터의 리액션디스크는 밸브본체 측의 저경도부와 출력축 측의 고경도부의 이중경도를 갖기 때문에 점프인값의 산포가 작으면서도 내구성이 좋은 효과가 있다.

도1은 종래의 브레이크 부스터의 구조를 도시한 측단면도.

도2는 도1의 브레이크 부스터의 점프인 상태에서의 리액션디스크의 형상을 도시한 부분단면도

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 부스터의 구조를 도시한 측단면도.

도4는 도3의 브레이크 부스터의 점프인 상태에서의 리액션디스크의 형상을 도시한 부분단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100: 케이싱 400:입력축

500: 출력축 510: 리액션디스크

511: 고경도부 512: 저경도부

600: 밸브본체 700: 플런저

Claims (1)

1. 케이싱과;

   상기 케이싱을 부압상태를 유지하는 정압실과, 부압상태와 대기압상태를 선택적으로 갖는 변압실로 구획하는 다이아프램과;

   일단이 상기 다이아프램에 연결되고, 내부에 상기 변압실로 외기의 흡입을 위한 중공부와 상기 중공부에 설치되어 외기의 흡입을 단속하는 밸브가 구비되며, 상기 정압실과 상기 변압실의 압력차에 의해 형성되는 힘을 전달받아 케이싱 내부에서 진퇴운동하는 밸브본체와;

   일단부가 상기 밸브본체의 상기 중공부에 설치되며 브레이크 페달의 조작에 의해 상기 밸브를 작동시키는 입력축과;

   상기 밸브본체 내부에 축방향으로 형성된 실린더부에 미끄럼 가능하게 설치되고, 상기 입력축의 일단부에 연결되어 입력축과 연동하는 플런저와;

   상기 밸브본체의 일단부 중앙에 설치되어, 밸브본체가 가하는 힘을 상기 케이싱 외부로 전달하는 출력축과;

   상기 출력축의 단부와 밸브본체 사이에 설치되어 출력축의 반력을 밸브본체에 전달하는 탄성재질의 리액션디스크를 포함하고;

   상기 리액션디스크는 상기 밸브본체 측의 저경도부와 출력축 측의 고경도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 부스터.