KR20130105962A

KR20130105962A - 차량용 브레이크 부스터

Info

Publication number: KR20130105962A
Application number: KR1020120027491A
Authority: KR
Inventors: 배준형
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-09-27
Also published as: KR101315778B1

Abstract

본 발명은 리액션 디스크와 접하는 면적을 변경하여 점프-인 값의 산포를 방지할 수 있는 차량용 브레이크 부스터에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터는, 진공과 대기와의 기압차를 이용하여 작은 힘으로 큰 제동력을 발생시키는 차량용 브레이크 부스터로서, 밸브본체의 내부에 형성된 실린더에 진퇴운동 가능하게 설치되어 후단부가 브레이크페달에 의해 축방향으로 진퇴 운동하는 입력축에 설치된 플런저와 접하고 선단부가 출력축에 설치된 리액션 디스크와 소정의 클리어런스가 유지되도록 이루어져 상기 리액션 디스크와 상호 접하는 면적을 조정하여 배력비와 점프-인(jump-in) 발생시기의 조절을 용이하게 하는 조절부재를 구비하고, 상기 조절부재는, 소정 길이를 가지며 상기 플런저와 함께 진퇴 운동하는 리액션 로드; 상기 리액션 로드의 선단부가 삽입되도록 중심이 관통된 부시; 상기 리액션 로드와 부시를 지지하며 상기 리액션 로드의 외측에 습동가능하게 마련된 제1 스프링 리테이너; 상기 리액션 로드의 후방에 고정된 제2 스프링 리테이너; 및 상기 제1 및 제2 스프링 리테이너 사이에 개재된 컨트롤 스프링;을 포함한다.

Description

차량용 브레이크 부스터{Brake booster for vehicle}

본 발명은 차량용 브레이크 부스터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리액션 디스크와 접하는 면적을 변경하여 점프-인 값의 산포를 방지할 수 있는 차량용 브레이크 부스터에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 브레이크 부스터는 진공과 대기와의 기압차를 이용하여 작은 힘으로 큰 제동력을 발생시키는 장치이다. 도 1 및 도 2는 이러한 종래의 차량용 브레이크 부스터를 나타낸다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 차량용 브레이크 부스터는 프론트셀(1a)과 리어셀(1b)이 밀폐 결합된 케이싱(1)과, 이 케이싱(1) 내를 정압실(2a)과 변압실(2b)로 구획하는 다이어프램(3a) 및 파워피스톤(3b)과, 일단은 다이어프램(3a) 및 파워피스톤(3b)과 결합되며 타단은 리어셀(1b)을 관통하여 공기유입을 제어하는 밸브본체(6)와, 브레이크페달(미도시)에 의해 연동하는 입력축(4) 및, 이의 작동에 따라 변위의 힘을 전달받는 출력축(7)을 포함한다. 이때, 증폭된 힘을 통해 제동유압이 형성되도록 프론트셀(1a)에 마스터실린더 어셈블리(미도시)가 결합된다.

밸브본체(6)는 다이어프램(3a) 및 파워피스톤(3b)과 함께 일체로 미끄럼 운동하는데, 이를 위해 밸브본체(6)의 일단에는 다이어프램(3a) 및 파워피스톤(3b)이 결합되며, 타단에는 리어셀(1b) 중심부를 관통하여 대기와 연통되는 공기흡입부(6a)가 마련된다.

또한, 밸브본체(6) 내부에는 정압실(2a)과 변압실(2b)을 연통하는 정압통로(6b)와, 대기와 변압실(2b)을 연통시키는 변압통로(6c)가 마련되며, 입력축(4) 단부와 결합되어 축방향으로 미끄럼 운동하는 플런저(5) 및, 입력축(4)의 작동에 따라 공기의 유입을 제어하는 포펫밸브(6d)가 배치된다. 그리고 출력축(7) 후단에는 단면적 차이로 인해 작용 받는 힘을 배가시켜 출력축(7)으로 전달하기 위한 원반형상의 리액션 디스크(7a)가 끼워져 결합된다. 리액션 디스크(7a)는 탄성재질로 마련되어 밸브본체(6) 일단의 선단면 중심과 접촉된다.

포펫밸브(6d)는 후단이 밸브본체(6)의 공기흡입부(6a)에 고정부재(6e)를 통해 견실하게 고정되며, 입력축(4)의 작동에 따라 선단이 정압통로(6b)와 변압통로(6c)를 선택적으로 개폐하게 된다. 포펫밸브(6d)의 선단과 대응하는 밸브본체(6) 내주에는 제1밸브시트(6f)가 마련되어 있어서, 이들의 상호 조합으로 진공밸브 기능을 수행하게 된다. 그리고 포펫밸브(6d)의 선단과 조합하여 에어밸브 기능을 수행하도록 플런저(5)의 후단부에도 제2밸브시트(5a)가 형성되어 있어서, 외부 공기의 유입을 제어하게 된다. 즉, 포펫밸브(6d) 선단이 제1밸브시트(6f)에 안착되면 정압통로(6b)는 폐쇄되며, 제2밸브시트(5a)에 안착되면 변압통로(6c)가 폐쇄되어 변압실(2b)로 대기의 유입이 차단된다.

또 밸브본체(6)의 공기흡입부(6a)에는 제1 및 제2스프링(6g,6h)이 설치된다. 이중 제1스프링(6g)은 고정부재(6e)와 입력축(4) 사이를 지지하여 제동해제시 입력축(4)을 후방 쪽으로 복귀시키고, 제2스프링(6h)은 포펫밸브(6d)를 제1 및 제2밸브시트(6f,5a) 쪽으로 탄성지지하게 된다.

한편, 밸브본체(6)의 중심축 방향으로 실린더(6i)가 형성되며, 이 실린더(6i)에 배력비를 조절하기 위한 조절부재(8)가 마련된다. 상기 조절부재(8)의 선단과 리액션 디스크(7a)는 평상 시 소정의 클리어런스(G1)가 유지되게 배치된다.

조절부재(8)는 플런저(5)의 선단에 고정된 스프링 리테이너(8a)와, 스프링 리테이너(8a)와 대향하며 일정간격 이격된 리액션 플런저(8b)와, 스프링 리테이너(8a)를 관통하여 리액션 플런저(8b)에 삽입되는 핀(8c) 및, 스프링 리테이너(8a)와 리액션 플런저(8b) 사이에 개재된 컨트롤 스프링(8d)을 구비한다. 이때, 리액션 플런저(8b)의 선단부와 리액션 디스크(7a) 사이에는 소정의 클리어런스(G1)가 형성된다. 이러한 조절부재(8)의 동작에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.

상기와 같이 구성된 종래 차량용 브레이크 부스터의 작동을 설명한다.

먼저, 운전자가 브레이크페달(미도시)을 밟지 않은 경우에는 정압실(2a)과 변압실(2b)은 부압원(미도시)에 진공상태로 유지된다. 이러한 상태에서 운전자가 브레이크페달을 조금 밟으면, 입력축(4)이 전진하여 플런저(5)와 함께 밸브본체(6)가 리액션 디스크(7a) 측으로 약간 이동된다.

이에 따라 변압통로가(6c)가 대기와 연통됨으로써, 외부공기가 변압통로(6c)를 통해 각 변압실(2b)로 유입된다. 유입된 공기는 차압에 의해 순간적으로 유입됨으로써, 다이어프램(3a)과 파워피스톤(3b) 및 밸브본체(6)가 정압실(2a)측으로 밀리고, 입력보다 증폭된 출력이 리액션 디스크(7a)와 출력축(7)을 통해 마스터실린더 어셈블리(미도시)로 전달되어 제동유압을 발생시킨다.

이때까지 리액션 디스크(7a)와 조절부재(8)의 리액션 플런저(8b) 선단면과의 클리어런스(G1)는 계속 유지되며, 출력은 입력된 힘의 증가없이 급작스럽게 커지는데 이를 점프-인(jump-in) 효과라 한다. 점프-인 효과는 브레이크페달을 점차 깊게 밟아 리액션 디스크(7a)가 변형되면서 리액션 플런저(8b) 선단과의 클리어런스(G1), 즉 빈 공간을 채울 때까지 발생된다. 따라서 리액션 디스크(7a)와 플런저(8b) 선단과의 클리어런스(G1)를 점프-인 공간이라 한다. 이러한 점프-인 효과는 브레이크 부스터의 중요한 특성으로 브레이크페달 작동 시 즉각적인 제동작용을 위해 반드시 필요하다.

계속하여 브레이크페달을 좀 더 깊게 밟으면, 리액션 플런저(8b)와 스프링 리테이너(8a) 사이에 개재된 컨트롤 스프링(8d)이 압축되었다가 그 탄성력에 의하여 리액션 플런저(8b)를 리액션 디스크(7a)측으로 밀게된다. 이때, 리액션 디스크(7a)에는 리액션 플런저(8b)로부터 전달되는 힘과 밸브본체(6)로부터 전달되는 힘이 동시에 작용하는데, 운전자가 직접적으로 가한 힘과 기압차에 의해 형성된 힘의 비는 리액션 디스크(7a)와 접촉하여 직접 압력을 가하는 밸브본체(6)의 선단 접촉면과 리액션 플런저(8b) 선단면의 면적비로 결정된다.

한편, 리액션 디스크(7a)에 리액션 플런저(8b)가 맞닿으면 즉, 클리어런스(G1)를 이루는 빈 공간이 채워지면 출력축(7)의 반력이 리액션 디스크(7a)와 조절부재(8)를 통해 입력축(4)으로 전달된다.

그러나, 종래의 브레이크 부스터는 1차 배력비가 발생한 후 2차 배력비를 발생시 컨트롤 스프링(8d)에 의하여 추가적인 점프-인을 이용하는 구조로서, 즉 브레이크페달을 통해 가해지는 입력과 기압차에 의해 얻어지는 출력의 비는 앞에서 설명한 바와 같이, 리액션 디스크(7a)와 직접 접하는 리액션 플런저(8d)의 선단 면적과 밸브본체(6)의 접촉 면적 비로 결정되는데, 종래 부스터는 배력비를 결정하는 부품의 면적이 셋팅되어 있기 때문에 컨트롤 스프링(8d)의 하중 및 비율을 이용함으로 산포가 크게 발생하며 제한된 공간에서 컨트롤 스프링(8d)을 설계하여야 함으로 1차 배력비에 대비하여 2차 배력비를 가질 수 있는 한계가 발생하는 문제가 있다. 이에, 산포를 줄이기 위해 가공 공정이나 관리 공정이 추가됨으로 제품의 단가가 높아지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 리액션 디스크와 접하는 면적의 변경 및 두 개로 구분함으로써 배력비를 용이하게 조절할 수 있는 차량용 브레이크 부스터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 차량용 브레이크 부스터는, 진공과 대기와의 기압차를 이용하여 작은 힘으로 큰 제동력을 발생시키는 차량용 브레이크 부스터로서, 밸브본체의 내부에 형성된 실린더에 진퇴운동 가능하게 설치되어 후단부가 브레이크페달에 의해 축방향으로 진퇴 운동하는 입력축에 설치된 플런저와 접하고 선단부가 출력축에 설치된 리액션 디스크와 소정의 클리어런스가 유지되도록 이루어져 상기 리액션 디스크와 상호 접하는 면적을 조정하여 배력비와 점프-인(jump-in) 발생시기의 조절을 용이하게 하는 조절부재를 구비하고, 상기 조절부재는, 소정 길이를 가지며 상기 플런저와 함께 진퇴 운동하는 리액션 로드; 상기 리액션 로드의 선단부가 삽입되도록 중심이 관통된 부시; 상기 리액션 로드와 부시를 지지하며 상기 리액션 로드의 외측에 습동가능하게 마련된 제1 스프링 리테이너; 상기 리액션 로드의 후방에 고정된 제2 스프링 리테이너; 및 상기 제1 및 제2 스프링 리테이너 사이에 개재된 컨트롤 스프링;을 포함한다.

바람직하게, 상기 부시의 선단면은 브레이크 초기 작동시 상기 리액션 로드의 선단면과 동일면을 유지하도록 설치된다.

바람직하게, 상기 리액션 디스크와 접하는 밸브본체의 선단에는 상기 실린더의 직경보다 크게 반경방향으로 확장 형성된 환형부가 마련되고, 상기 부시의 직경은 상기 환형부의 직경과 대응되도록 이루어져 상기 환형부에 부시가 끼워져 결합된다.

바람직하게, 상기 리액션 로드의 외주면에는 직경이 감소되는 제1 단차부가 형성되고, 상기 부시의 중심을 관통한 관통공에는 반경방향으로 확장된 제2 단차부가 형성되며, 상기 부시에 리액션 로드가 결합시 상기 제1 단차부와 제2 단차부의 단차면이 서로 동일면을 유지하도록 이루어진다.

바람직하게, 제1 스프링 리테이너는 상기 제1 단차부와 제2 단차부의 단차면에 접하도록 설치된다.

본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터에 의하면, 리액션 디스크와 접하는 부시와 리액션 로드의 면적을 조정하여 운전자가 브레이크페달을 밟는 힘이 소정의 수준을 초과하는 경우 반력에 의하여 부시는 리액션 로드로부터 리턴되어 리액션 로드가 리액션 디스크를 가압함으로써 초기 배력구간에서 보다 더 큰 배력비(2차 점프-인 효과)가 형성된다. 즉, 부시와 리액션 로드의 면적 변화에 따라 용이하게 배력비를 조정할 수 있음은 물론, 점프-인 공간에 따른 산포를 감소할 수 있으며, 설계의 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.

아울러, 2차 배력비가 발생하는 시점은 컨트롤 스프링의 하중 관리만으로 조정할 수 있으므로 제품의 비용 절감 효과가 발생한다.

본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 차량용 브레이크 부스터를 나타내는 단면도.
도 2는 도 1의 부분 확대도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 브레이크 부스터를 나타내는 단면도.
도 4는 도 3의 부분 확대도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 브레이크 부스터의 작동상태를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터의 배력 특성을 나타내는 그래프.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 브레이크 부스터를 나타내는 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 차량용 브레이크 부스터는 프론트쉘(11)과 리어쉘(12)이 밀폐 결합된 케이싱(10)과, 케이싱(10) 내부를 전방의 정압실(20)과 후방의 변압실(30)로 구획하는 다이어프램(41) 및 파워피스톤(42)과, 다이어프램(41) 및 파워피스톤(42)의 중심부를 자유롭게 미끄러져 움직이도록 관통하여 배치되며 정압실(20)과 변압실(30)로의 공기유입을 제어하는 밸브본체(50)와, 브레이크패달(미도시)의 조작에 의해 밸브본체(50)를 작동시키는 입력축(60)과, 차압에 의해 배가된 힘을 전달받도록 입력축(60)과 동축상으로 배치되어 리액션 디스크(81)가 설치된 출력축(80)을 구비한다.

그리고 정압실(20)에는 밸브본체(50)를 복원시키는 리턴스프링(13)이 설치되며, 프론트셀(11) 벽면에는 정압실(20)이 항상 진공상태로 유지되도록 진공원과 연통시키기 위한 진공연결관(14)이 장착된다.

밸브본체(50)는 다단으로 단차진 원통형상으로 이루어져 있는데, 이의 일단은 다이어프램(41) 및 파워피스톤(42) 중심부에 끼워져 결합된다. 그리고 밸브본체(50)의 타단은 리어쉘(12) 중심부를 관통하여 외부 대기와 연통되는 공기흡입부(51)를 형성하게 된다. 입력축(60)은 이러한 공기흡입부(51) 중앙에 위치하게 된다.

또한 밸브본체(50)에는 정압실(20)과 변압실(30)을 연통시킬 수 있도록 마련된 정압통로(52)와, 변압실(30)과 대기를 연통시킬 수 있도록 마련된 변압통로(53)와, 일단 중심부에 축 방향으로 실린더(54)가 구비되어 있다. 실린더(54)에는 입력축(60)의 선단부와 연계되어 축 방향으로 미끄럼 운동하도록 진퇴가능하게 플런저(70)가 설치되며, 밸브본체(50) 내부, 즉 공기흡입부(51) 내주에는 입력축(60)의 작동에 의해 공기 유입을 실질적으로 제어하는 탄성재질의 포펫밸브(55)가 설치된다.

정압통로(52)는 개방된 상태에서 상기 정압실(20)과 변압실(30)을 연통시키고, 변압통로(53)는 개방된 상태에서 상기 공기흡입부(51)와 상기 변압실(30)을 연통시키게 된다. 그리고 상기 플런저(70)는 제동시 입력축(60)에 의해 전진동작하게 되며, 전진 동작된 입력축(60)은 제동해제시 제1스프링(56)의 탄성복원력을 통해 후방 쪽으로 복귀하게 된다. 제1스프링(56)은 원뿔대 형상으로 마련되어 후단이 단차가 형성된 입력축(60) 외면 둘레에 지지되고 선단이 포펫밸브(55)를 고정하는 고정부재(58)에 지지된다.

포펫밸브(55)는 탄성재질을 통해 링형상으로 마련되어 입력축(60)의 길이방향을 따라 진퇴 가능하게 설치된다. 포펫밸브(55)는 후단이 밸브본체(50)의 공기흡입부(51)의 내주에 고정부재(58)를 통해 견실하게 고정되며, 입력축(60)의 작동에 따라 선단이 정압통로(52)와 변압통로(53)를 선택적으로 개폐하게 된다.

이러한 포펫밸브(55)와 조합하여 진공밸브기능을 수행하도록 밸브본체(50) 내주에는 제1밸브시트(59)가 마련되어 있어서, 포펫밸브(55) 선단이 제1밸브시트(59)에 안착되면 정압통로(52)는 폐쇄되게 된다. 또한, 포펫밸브(55)와 조합하여 에어밸브기능을 수행하도록 플런저(70)의 후단부에는 제2밸브시트(71)가 마련되어 있어서, 포펫밸브(55) 선단이 제2밸브시트(71)에 안착되면 외기가 변압실(30)로 유입되는 것이 차단되게 된다. 이때, 포펫밸브(55)는 후방에 설치되는 제2스프링(57)을 통해 제1 및 제2밸브시트(59,71) 쪽으로 탄성 지지된다.

한편, 본 실시예에 따른 차량용 브레이크 부스터는 평상시 리액션 디스크(81)와 소정의 클리어런스(G2)가 유지되도록 하며 리액션 디스크(81)와 접촉되는 면적을 변경하도록 이루어진 조절부재(100)를 구비한다.

상기 조절부재(100)는 리액션 디스크(81)와 상호 접하는 면적을 조정하여 배력비와 점프-인(jump-in) 발생시기의 조절을 용이하게 하는 역할을 수행하는 것으로서, 이의 상세한 구조를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따르면, 조절부재(100)는 리액션 디스크(81)와 플런저(70) 사이에 마련되어 밸브본체(50)의 실린더(54)에 배치된다. 보다 구체적으로, 조절부재(100)는 소정 길이를 가지며 플런저(70)와 함께 진퇴 운동하는 리액션 로드(110)와, 리액션 로드(110)의 선단부가 삽입되도록 중심이 관통된 부시(120)와, 리액션 로드(110)와 부시(120)를 지지하며 리액션 로드(110)의 외측에 습동가능하게 마련된 제1 스프링 리테이너(131)와, 리액션 로드(110)의 후방에 고정된 제2 스프링 리테이너(132) 및, 제1 및 제2 스프링 리테이너(131,132) 사이에 개재된 컨트롤 스프링(140)을 구비한다.

이때, 리액션 디스크(81)와 접하는 밸브본체(50)의 선단에는 실린더(54)의 직경보다 크게 반경방향으로 확장된 환형부(54a)가 형성될 수 있다. 이에, 부시(120)의 직경은 환형부(54a)의 직경과 대응되도록 이루어져 환형부(54a)에 부시(120)가 끼워져 결합된다. 이러한 환형부(54a)의 형성 및 환형부(54a)의 직경은 부시(120)의 직경(A2)을 변경시켜 배력비를 조정하기 위함이다. 이와 마찬가지로, 부시(120)를 관통하여 삽입된 리액션 로드(110)의 직경(A3)을 변경시켜 배력비를 조정할 수 있다.

점프-인 값을 특정한 범위 이내로 설정하기 위해 부시(120)는 직경(A2)이 리액션 디스크(81)의 직경(A1) 보다는 작고 리액션 로드(110)의 직경(A3) 보다는 크게 구성하며, 브레이크 부스터의 초기 상태 시 부시(120)의 선단면이 리액션 로드(110)의 선단면과 동일선 상에 위치되도록 한다. 그리고, 소정의 두께를 갖는 원판상의 리액션 디스크(81)는 후면이 밸브본체(50)의 일단면과 면접촉되도록 출력축(80) 후단에 안착된다. 즉, 리액션 디스크(81) 후면의 중심부위와 조절부재(100)의 선단부 사이에 소정의 클리어런스(G2)가 유지되게 이루어져 있다.

한편, 제1 스프링 리테이너(131)는 리액션 로드(110)와 부시(120) 사이에 개재되어 컨트롤 스프링(140)의 탄성력을 제공하도록 이루어지며, 리액션 로드(110)의 외측에 습동 가능하도록 마련된다. 이에, 리액션 로드(110)의 외주면에는 직경이 감소되는 제1 단차부(111)가 형성되고, 부시(120)의 중심을 관통한 관통공에는 반경방향으로 확장된 제2 단차부(121)가 형성된다. 즉, 부시(120)에 리액션 로드(110)가 결합시 상기 제1 단차부(111)와 제2 단차부(121)의 단차면이 서로 동일면을 유지하도록 이루어진다. 즉, 도시된 바와 같이, 제1 스프링 리테이너(131)는 제1 단차부(111)와 제2 단차부(121)의 단차면에 접하도록 설치된다.

이와 같은 구조는 배력비를 형성시 리액션 로드(110)와 부시(120)의 작동을 조절하여 리액션 디스크(81)와 접하는 면적을 변경시키기 위함이다. 상기 조절부재(100)의 동작에 대해서는 아래의 차량용 브레이크 부스터의 작동 설명에서 상세하게 설명한다.

그러면, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터의 동작 상태에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터가 장착된 자동차에서 운전자가 브레이크페달(미도시)을 약간 밟아 입력축(60)이 화살표 Y 방향으로 전진하면, 플런저(70) 및 조절부재(100)가 리액션 디스크(81) 측으로 조금 밀림으로써, 포펫밸브(55) 선단으로부터 제2밸브시트(71)가 떨어져 정압실(20)과 변압실(30)의 연통은 차단됨과 동시에 외부공기는 기압차에 의해 화살표 방향, 즉 공기흡입부(51)와 변압통로(53)를 거쳐 진공상태의 각 변압실(30)로 유입된다.

따라서 작동 가능한 다이어프램(41) 및 파워피스톤(42)이 밸브본체(50)와 함께 출력축(80) 측으로 밀림으로서, 출력이 출력축(80)을 통해 마스터실린더 어셈블리(미도시)로 전달되어 제동압력을 발생시킨다. 이때, 출력은 입력축(60)을 통한 입력이 사실상 동일함에도 불구하고 극적으로 증가한다.

이러한 현상을 통상적으로 점프-인(JUMP IN) 효과라 하며(도 7의 BR0 구간), 리액션 디스크(81)의 후면과 조절부재(100) 즉, 부시(120) 및 리액션 로드(110)의 선단면과의 클리어런스(G2)는 여전히 존재함으로써, 리액션 디스크(81)의 반력은 입력축(60) 측으로 전달되지 않는다.

그리고, 브레이크페달을 좀 더 밟으면, 출력과 리액션 디스크(81)의 반력이 점차적으로 증가하며, 이로 인해 리액션 디스크(81)의 후면과 조절부재(100)의 선단면이 접촉하며, 리액션 디스크(81)의 반력 일부가 조절부재(100) 및 플런저(70)를 통해 입력축(60) 측으로 전달된다.

이때, 리액션 디스크(81)에는 조절부재(100)로부터 전달되는 힘과 밸브본체(50) 중심부로부터 전달되는 힘이 동시에 작용한다. 따라서 운전자가 가한 힘과 기압차에 의해서 증폭된 힘의 비는 리액션 디스크(81)와 맞닿아 여기에 압력을 가하는 밸브본체(50) 일단의 중심부 면적에 대한 조절부재(100) 선단의 면적비로 나타낼 수 있다. 즉, 초기 부스터 배력비는 도 7의 BR1 구간이며, 이 구간의 부스터 배력비는 리액션 디스크(81)의 직경을 A1로, 조절부재(100) 즉, 부시(120)(또는 환형부의 직경)의 직경을 A2라 할 때, 다음과 같이 표현된다.

BR1 = A1 / A2

계속하여, 도 6에 도시한 바와 같이, 브레이크페달을 더 깊게 밟아 입력축(60) 힘이 일정 값을 초과한 경우, 정압실(20)과 변압실(30) 간의 압력차가 더욱 커지며, 아울러 리액션 디스크(81)에 작용하는 압력도 같이 커짐으로써, 리액션 디스크(81)의 탄성 변형 및 조절부재(100)의 가압에 의해 클리어런스(G2) 즉, 점프-인 공간을 채운다. 이때, 초기 조절부재(100)의 작동시 제1 스프링 리테이너(131)에 의해 지지된 부시(120) 및 리액션 로드(110)는 컨트롤 스프링(140)의 탄성력을 제공받아 함께 움직이다가 입력축(60) 힘이 일정 값을 초과하면 즉, 출력하중이 컨트롤 스프링(140)의 하중보다 커지는 시점에서부터 반력에 의하여 부시(120)는 컨트롤 스프링(140)을 압축하며 리액션 로드(110)로부터 리턴된다. 즉, 리액션 로드(110)만 입력축(60) 및 플런저(70)와 함께 리액션 디스크(81)를 가압하도록 이루어진다.

따라서, 초기보다는 배력비가 급격하게 상승하는 제2점프-인 효과가 발생되며(도 7의 BR2 구간), 이 BR2 구간은 입력된 힘이 증가함에 따라 리액션 디스크(81)의 후면이 조절부재(100)의 선단면에 밀착됨과 동시에 점프-인 공간을 완전하게 채울 때까지 이어진다. 이와 같이, 입력축(60) 힘이 일정 값을 초과한 경우 부스터 배력비는 도 7의 BR2 구간인데, 이 구간의 부스터 배력비는 다음과 같이 표현된다.

BR2 = A1 / A3

한편, 브레이크페달을 더욱 깊게 밟아 입력이 P(도 7참조)점에 이르는 순간, 리액션 디스크(81)의 반력은 더 이상 영향을 미치지 못하고 대신에 조절부재(100)와 리액션 디스크(81)가 맞닿아 일체의 효과를 발휘한다. 따라서 이러한 경우에는 운전자가 브레이크페달을 밟는 힘에 의한 배력효과는 상실되고, 이때의 배력은 운전자가 브레이크페달을 밟는 힘이 그대로 전달되는 것에 의해 형성되는데, 이것이 BR3 구간이다.

그리고 운전자가 브레이크페달에서 발을 떼면, 정압실(20)에 설치된 리턴스프링(13)에 의해 조절부재(100), 플런저(70) 및, 입력축(60)이 다시 복원됨과 동시에 포펫밸브(55)는 제2밸브시트(71)에 의해 밀려 제1밸브시트(59)에서 분리되고, 공기의 유입을 방지하는 에어밸브 역할을 수행한다.

또한 포펫밸브(55)가 제1밸브시트(59)에서 분리됨에 따라 정압통로(52)가 연통됨으로써, 변압실(30)의 공기는 진공상태의 정압실(20)로 빠져나가며, 계속하여 정압실(20)은 부압원에 의해 진공상태로 되어 브레이크 부스터의 초기상태로 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10 : 케이싱 20 : 정압실
30 : 변압실 41 : 다이어프램
42 : 파워피스톤 50 : 밸브본체
54 : 실린더 54a : 환형부
60 : 입력축 70 : 플런저
80 : 출력축 81 : 리액션 디스크
100 : 조절부재 110 ; 리액션 로드
120 : 부시 131 : 제1 스프링 리테이너
132 : 제2 스프링 리테이너 140 : 컨트롤 스프링

Claims

진공과 대기와의 기압차를 이용하여 작은 힘으로 큰 제동력을 발생시키는 차량용 브레이크 부스터에 있어서,
밸브본체의 내부에 형성된 실린더에 진퇴운동 가능하게 설치되어 후단부가 브레이크페달에 의해 축방향으로 진퇴 운동하는 입력축에 설치된 플런저와 접하고 선단부가 출력축에 설치된 리액션 디스크와 소정의 클리어런스가 유지되도록 이루어져 상기 리액션 디스크와 상호 접하는 면적을 조정하여 배력비와 점프-인(jump-in) 발생시기의 조절을 용이하게 하는 조절부재를 구비하고,
상기 조절부재는,
소정 길이를 가지며 상기 플런저와 함께 진퇴 운동하는 리액션 로드;
상기 리액션 로드의 선단부가 삽입되도록 중심이 관통된 부시;
상기 리액션 로드와 부시를 지지하며 상기 리액션 로드의 외측에 습동가능하게 마련된 제1 스프링 리테이너;
상기 리액션 로드의 후방에 고정된 제2 스프링 리테이너; 및
상기 제1 및 제2 스프링 리테이너 사이에 개재된 컨트롤 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.
제1항에 있어서,
상기 부시의 선단면은 브레이크 초기 작동시 상기 리액션 로드의 선단면과 동일면을 유지하도록 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.
제1항에 있어서,
상기 리액션 디스크와 접하는 밸브본체의 선단에는 상기 실린더의 직경보다 크게 반경방향으로 확장 형성된 환형부가 마련되고, 상기 부시의 직경은 상기 환형부의 직경과 대응되도록 이루어져 상기 환형부에 부시가 끼워져 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.
제1항에 있어서,
상기 리액션 로드의 외주면에는 직경이 감소되는 제1 단차부가 형성되고, 상기 부시의 중심을 관통한 관통공에는 반경방향으로 확장된 제2 단차부가 형성되며, 상기 부시에 리액션 로드가 결합시 상기 제1 단차부와 제2 단차부의 단차면이 서로 동일면을 유지하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.
제4항에 있어서,
상기 제1 스프링 리테이너는 상기 제1 단차부와 제2 단차부의 단차면에 접하도록 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.