KR20090114827A - 차량용 브레이크 부스터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 브레이크 부스터에 관한 것으로, 리액션 디스크(520)와; 상기 리액션 디스크(520)와 마주보며 위치되는 플런저(700); 및 상기 플런저(700)의 선단에 마련되는 압전소자(705);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터에 관한 것이다.
상기와 같이 본 발명은 전압레귤레이터(920)에서 전류를 통하여 부스터의 플런저 선단에 장착되는 압전소자의 형태를 변화시켜 부스터가 장착되는 차량의 조건에 맞는 최적의 브레이크 패달감과 점프인 효과 및 배력비를 가지는 부스터를 제공하는 효과가 있다.
차량용, 부스터, 브레이크, 압전소자, 플런저

Description

차량용 브레이크 부스터{Brake Booster For Vehicle}
본 발명은 차량용 브레이크 부스터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플랜저 선단면에 압전소자가 마련된 차량용 브레이크 부스터에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 브레이크 부스터(BRAKE BOOSTER)는 진공과 대기와의 기압차이를 이용하여 작은 힘으로 큰 제동력을 발생시키는 장치로, 증폭된 힘을 통해 제동유압이 형성되도록 프론트 플레이트에 마스터실린더 어셈블리가 결합된다.
도 1은 종래 차량용 브레이크 부스터를 나타내는 단면도이다.
종래 차량용 브레이크 부스터는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 프론트 플레이트(11)와 리어 플레이트(12)가 밀폐 결합된 케이싱(10)과, 케이싱(10) 내부를 프론트실(22)(24)과 리어실(26)(28)로 구획하는 센터 플레이트(15)를 구비한다.
센터 플레이트(15)에는 밸브 본체(60)가 센터 플레이트(15)의 중심부를 관통하며 자유롭게 미끄러져 움직이도록 구비되며, 프론트실(22)(24)과 리어실(26)(28)로의 공기유입을 제어하도록 구비된다.
또한, 브레이크 페달(미도시)의 조작에 따라 밸브 본체(60)를 작동시키기 위하여 입력축(40)이 구비되며, 입력축(40)과 동일 축상에 배력된 힘을 전달받는 출 력축(50)이 밸브 본체(60)의 중심부에 위치하고 있는 탄성재질(고무)의 리액션 디스크(52)를 통하여 구비된다.
한편, 프론트실(22)(24)은 프론트 플레이트(11)와 센터 플레이트(15) 사이의 공간에 형성되는데, 이것은 프론트 다이아프램(32)과 프론트 파워피스톤(34)에 의해 또다시 프론트 정압실(22)과 프론트 변압실(24)로 구획되며, 프론트 정압실(22)에는 밸브 본체(60)를 복원시키는 리턴스프링(80)이 설치된다.
또한, 리어실(26)(28)은 센터 플레이트(15)와 리어 플레이트(12) 사이의 공간에 형성되며, 이것 역시 리어 다이아프램(36)과 리어 파워피스톤(38)에 의해 진공상태의 리어 정압실(26)과 압력이 변하는 리어 변압실(28)로 나뉘어진다.
밸브 본체(60)는 외주가 다단으로 이루어진 원통형상으로 마련되는데, 일단은 외주가 프론트 다이아프램(32)과 프론트 파워피스톤(34) 및 센터 플레이트(15), 리어 다이아프램(36)과 리어 파워피스톤(38)의 중심부에 끼워져 결합되고, 타단은 내부가 중공된 공기흡입부(66)로 구비되어 리어 플레이트(12) 중심부를 관통하여 외기와 연통된다.
또한 밸브 본체(60) 내부에는 정압실(22)(26)과 변압실(24)(28)을 연통시키는 정압통로(62)와 변압실(24)(28)과 외기를 연통시키는 변압통로(64)가 구비되어 있으며, 또, 밸브 본체(60)에는 입력축(40) 단부와 연계되어 축방향으로 미끄럼 운동하는 플런저(70)가 설치되며, 밸브 본체(60) 내부, 즉 공기흡입부(66) 내주에는 입력축(40)의 작동에 의해 공기 유입을 실질적으로 제어하는 탄성재질의 포펫밸브(68)가 설치된다.
포펫밸브(68)는 진공밸브기능 및 에어밸브의 역할을 하도록 후단이 공기흡입부(66) 내주에 고정되며 선단이 자유단으로 구성된다.
다음에는 이와 같이 구성된 종래 차량용 브레이크 부스터의 작동을 설명한다.
먼저, 운전자가 브레이크 페달을 밟지 않은 경우에는 각각의 정압실(22)(26)과 변압실(24)(28)은 부압원(미도시)에 의해 진공상태로 유지된다. 이러한 상태에서 운전자가 브레이크 페달을 조금 밟으면, 입력축(40)이 전진하여 플런저(70)와 함께 밸브 본체(60)가 리액션 디스크(52)측으로 약간 이동한다.
이에 따라 변압통로(64)가 외기와 연통되어, 외부공기가 변압통로(64)를 통해 각 변압실(24)(28)로 유입된다. 외부공기는 차압에 의해 순간적으로 유입됨으로써, 다이아프램(32)(36)과 동력피스톤(34)(38) 및 밸브 본체(60)가 정압실(22)(26)측으로 밀리고, 입력보다 증폭된 출력이 리액션 디스크(52)와 출력축(50)을 통해 마스터실린더 어셈블리(미도시)로 전달되어 제동유압을 발생시킨다.
이때, 리액션 디스크(52)와 플런저(70) 선단면과의 랩갭(Lap-Gap)(G1)은 계속 유지되며, 이때의 출력은 입력된 힘의 증가없이 급작스럽게 커진다.
이를 점프-인(Jump-In) 효과라 하는데, 이러한 점프-인 효과는 브레이크 페달을 점차 깊게 밟아 리액션 디스크(52)가 변형되고, 이로 인해 리액션 디스크(52)가 플런저(70) 선단과의 랩갭(Lap-Gap)(G1)을 채울 때까지 계속된다. 따라서 리액션 디스크(52)와 플런저(70) 선단과의 랩갭(Lap-Gap)(G1) 공간을 점프-인 공간이라 한다.
상기와 같은 점프-인 효과는 브레이크 부스터의 중요한 특성으로 높은 배력비를 갖는 브레이크 부스터의 설계시 매우 중요하며 높은 배력비를 갖도록 하기 위해서는 점프-인 공간을 넓게 설계하는 것이 바람직하다.
그런데, 리액션 디스크가 점프-인 단계를 거치는 동안에는 출력축으로부터의 반력이 브레이크 페달로 전달되지 않는다.
따라서 점프-인 구간이라는 것을 알 수 없는 운전자 입장에서는 반력이 발생되지 않으므로 브레이크 페달을 밟아도 브레이크가 푹 꺼진다는 느낌을 받을 뿐 브레이크의 작용 여부에 대한 정보를 얻을 수 없게 되어 브레이크 페달을 더욱 깊숙이 밟아 급제동을 일으키게 될 소지가 있다.
이와같이 설계자가 브레이크 부스터 설계할 때, 차량에 따라서 점프-인 공간을 늘려야 하는 경우와 브레이크 패달감을 높이기 위해서 점프-인 공간을 줄여야 하는 경우가 있다.
또한, 점프-인 단계가 지나고 플런저(70)가 리액션 디스크(52)에 접촉되는 순간부터는 배력비가 플런저(70) 선단면과 리액션 디스크(52) 사이의 접촉면에 비례하여 달라진다.
상기와 같이 종래에는 차량에 따라서 요구되는 배력비나 브레이크 패달감의 조건이 각각 다르고, 이에 맞춰서 각각의 차량에 적합한 부스터를 각각 별도로 마련하여 장착하여야 하는 문제가 있다.
본 발명은 하나의 부스터에서 다양한 배력비와 브레이크 패달감을 적용시킬 수 있는 구조를 가진 부스터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명인 차량용 브레이크 부스터는 리액션 디스크(520)와, 상기 리액션 디스크(520)와 마주보며 위치되는 플런저(700); 및 상기 플런저(700)의 선단에 마련되는 압전소자(705);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터를 제공한다.
그리고 상기 압전소자(705)는 전압레귤레이터(920)를 통하여 조절될 수 있고, 상기 압전소자(705)와 전압레귤레이터(920) 사이를 연결하는 와이어(910)는 상기 플런저(700) 내부를 관통하도록 설치될 수 있으며, 상기 압전소자(705)는 복수로 마련될 수 있고, 상기 압전소자(705)는 플레이트 형상일 수 있다.
본 발명은 전압레귤레이터에서 전류를 통하여 부스터의 플런저 선단에 장착되는 압전소자의 형태를 변화시켜 부스터가 장착되는 차량의 조건에 맞는 최적의 브레이크 패달감과 배력비를 가지는 부스터를 제공하는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명인 차량용 브레이크 부스터를 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2의 A부분을 확대한 확대단면도이며, 도 4는 부스터에 사용되는 압전소자의 형태를 나타내는 사시도이다.
본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 프론트 플레이트(110)와 리어 플레이트(120)가 밀폐 결합된 케이싱(100)과, 케이싱(100) 내부를 프론트실(220)(240)과 리어실(260)(280)로 구획하는 센터 플레이트(150)로 구비되어 있다.
센터 플레이트(150)에는 밸브 본체(600)가 센터 플레이트(150)의 중심부를 관통하며 자유롭게 미끄러져 움직이도록 구비되어 있으며, 프론트실(21, 22)과 리어실(23, 24)로의 공기유입을 제어하도록 구비되어 있다.
또한, 브레이크 페달(미도시)의 조작에 따라 밸브 본체(600)를 작동시키기 위하여 입력축(400)이 구비되며, 입력축(400)과 동일 축상에 배력된 힘을 전달받는 출력축(500)이 밸브 본체(600)의 중심부에 위치하고 있는 탄성재질(고무)의 리액션 디스크(520)를 통하여 구비된다.
한편, 프론트실(220)(240)은 프론트 플레이트(110)와 센터 플레이트(150) 사 이의 공간에 형성되는데, 이것은 프론트 다이아프램(320)과 프론트 파워피스톤(340)에 의해 또다시 프론트 정압실(220)과 프론트 변압실(240)로 구획된다.
프론트 정압실(220)에는 밸브 본체(600)를 복원시키는 리턴스프링(800)이 설치되며, 프론트 플레이트(110) 벽면에는 프론트 정압실(220)이 항상 진공상태로 유지되도록 진공펌프와 연통시키기 위한 진공연결관(155)이 장착된다.
또한, 리어실(260)(280)은 센터 플레이트(150)와 리어 플레이트(120) 사이의 공간에 형성되며, 이것 역시 리어 다이아프램(360)과 리어 파워피스톤(380)에 의해 진공상태의 리어 정압실(260)과 압력이 변하는 리어 변압실(280)로 나뉘어진다.
밸브 본체(600)는 외주가 다단으로 이루어진 원통형상으로 마련되는데, 일단은 외주가 프론트 다이아프램(320)과 프론트 파워피스톤(340) 및 센터 플레이트(150), 리어 다이아프램(360)과 리어 파워피스톤(380)의 중심부에 끼워져 결합되고, 타단은 내부가 중공된 공기흡입부(630)로 구비되어 리어 플레이트(120) 중심부를 관통하여 외기와 연통된다.
그리고 밸브 본체(600) 내부에는 정압실(220)(260)과 변압실(240)(280)을 연통시키는 정압통로(620)와 변압실(240)(280)과 외기를 연통시키는 변압통로(620) 및 일단 중심부에 축방향으로 실린더부(660)가 형성되어 있다.
실린더부(660)에는 입력축(400) 단부와 연계되어 축방향으로 미끄럼 운동하는 플런저(700)가 설치되며, 밸브 본체(600)내부, 즉 공기흡입부(630) 내주에는 입력축(400)의 작동에 의해 공기 유입을 실질적으로 제어하는 탄성재질의 포펫밸브(640)가 설치된다.
포펫밸브(640)는 후단이 공기흡입부(630) 내주에 고정되며 선단이 자유단으로 구성된다. 또한, 포펫밸브(640)와 조합하여 진공밸브기능을 수행하도록 밸브 본체(600) 내주에는 제1밸브 시트부(680)가 마련되어 있어서, 포펫밸브(640) 선단이 제1밸브 시트부(680)에 안착되면 정압통로(620)는 폐쇄되게 된다. 그리고 포펫밸브(640)와 조합하여 에어밸브기능을 수행하도록 플런저(700)의 후단부에는 제2밸브 시트부(710)가 마련되어 있어서, 포펫밸브(640) 선단이 제2밸브 시트부(710)에 안착되면 외기가 변압실(240)(280)로 유입되는 것이 차단되게 된다.
그리고 본 발명인 차량용 브레이크 부스터는 리액션 디스크(520)와, 상기 리액션 디스크(520)와 마주보며 위치되는 플런저(700) 및 상기 플런저(700)의 선단에 마련되는 압전소자(705)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 압전소자(705)는 와이어(910)를 통하여 전압레귤레이터(920)와 연결되어 상기 전압레귤레이터(920)를 통하여 조절된다.
상기 와이어(910)는 상기 플런저(700) 내부 및 입력축(400)을 관통하여 설치될 수 있으며, 상기 압전소자(705)는 플레이트 형상으로 복수로 마련될 수 있다.
한편, 도 4와 같이 본 발명에 사용되는 압전소자(705)는 전류가 인가되면 Z방향과 R방향으로 팽창된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터의 동작 및 효과를 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터가 장착된 자동차에서, 운전자가 브레이크 페달(미도시)을 약간 밟아 입력축(400)이 화살표 Y방향으로 조금 전진하면, 플런저(700)가 리액션 디스크(520) 측으로 조금 밀림으로써, 포펫밸브(640) 선단으로부터 제2밸브 시트부(710)가 떨어져 정압실(220)(260)과 변압실(240)(280)의 연통은 차단됨과 동시에 외부공기는기압차에 의해 화살표 방향, 즉 공기흡입부(630)와 변압통로(620)를 거쳐 진공상태의 각 변압실(240)(280)로 유입된다.
이에 따라 작동 가능한 프론트 다이아프램(320)과 프론트 파워피스톤(340) 및 리어 다이아프램(360)과 리어 파워피스톤(380)이 밸브 본체(600)와 함께 출력축(500) 측으로 밀림으로서, 출력이 출력축(500)을 통해 마스터실린더 어셈블리(미도시)로 전달되어 제동압력을 발생시킨다.
이 때, 상기 전압레귤레이터(920)에서 압전소자(705)에 전압을 보내지 않거나, 낮게 보내는 경우에는 도 3의 (a)와 같이 압전소자(705)의 크기가 본래 상태에서 큰 변화가 없는 형태를 유지하게 된다.
따라서, 랩갭(Lap-Gap)은 g1이 되고, 리액션 디스크(520)와 플런저(700) 사이의 접촉면적은 a가 된다.
한편, 상기 전압레귤레이텨(920)에서 압전소자(705)에 전압을 충분히 보낸 경우에는 도 3의 (b)와 같이 압전소자(705)의 크기가 본래 상태에서 매우 커진 상태가 된다.
따라서, 랩갭(Lap-Gap)은 g2가 되고, 리액션 디스크(520)와 플런저(700) 사이의 접촉면적은 b가 된다.
g1은 g2보다 크므로 도 3의 (a)가 도 3의 (b)보다 점프인의 효과가 크고 배 력비도 커진다. 다만, 브레이크 패달감은 떨어진다.
그리고 상기 리액션 디스크(520)와 플런저(700) 사이의 접촉면적은 a가 b보다 작으므로 리액션 디스크(520)와 플런저(700) 사이의 접촉이 일어난 후의 배력비는 도 3의 (a)가 도 3의 (b)보다 작게된다.
상기와 같이 본 발명은 전압레귤레이터(920)에서 전류를 통하여 부스터의 플런저 선단에 장착되는 압전소자의 형태를 변화시켜 부스터가 장착되는 차량의 조건에 맞는 최적의 브레이크 패달감과 배력비를 가지는 부스터를 제공하는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래 차량용 브레이크 부스터를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명인 차량용 브레이크 부스터를 나타내는 단면도.
도 3은 도 2의 A부분을 확대한 확대단면도.
도 4는 부스터에 사용되는 압전소자의 형태를 나타내는 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
520: 리액션 디스크 700: 플런저
705: 압전소자 910: 와이어
920: 전압레귤레이터

Claims (5)

  1. 리액션 디스크(520)와;
    상기 리액션 디스크(520)와 마주보며 위치되는 플런저(700); 및
    상기 플런저(700)의 선단에 마련되는 압전소자(705);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압전소자(705)는 전압레귤레이터(920)를 통하여 조절되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 압전소자(705)와 전압레귤레이터(920) 사이를 연결하는 와이어(910)는 상기 플런저(700) 내부를 관통하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 압전소자(705)는 복수로 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 압전소자(705)는 플레이트 형상인 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.
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