KR20180065537A - 차량용 브레이크 부스터 - Google Patents

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Abstract

차량용 브레이크 부스터가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 브레이크 부스터는 부스터의 비 작동 시 플런저의 후단과 포펫밸브 사이에 밀폐된 에어챔버가 마련되고, 부스터를 작동하기 위해 입력축이 소정구간 이동 시 에어챔버 내의 공기가 먼저 변압실로 유입되고, 입력축이 소정구간을 넘어 이동 시에는 공기흡입부의 대기가 에어챔버를 거쳐 변압실로 유입된다.

Description

차량용 브레이크 부스터{BRAKE BOOSTER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 브레이크 부스터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 페달 작동 시 운전자의 이질감 및 소음 발생을 억제한 차량용 브레이크 부스터에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 브레이크 부스터는 진공과 대기압의 기압 차이를 이용하여 작은 힘으로 큰 제동력을 발생하는 장치이다.
이러한 브레이크 부스터는 셀 내에 슬라이딩 이동할 수 있게 설치된 밸브본체와, 밸브본체에 고정된 파워피스톤의 전후에 형성된 정압실 및 변압실과, 밸브본체 내에 설치되어 유로의 전환을 행하는 밸브기구를 구비하고, 밸브기구는 밸브본체에 형성된 환상의 진공밸브시트와, 밸브본체에 슬라이딩 이동할 수 있게 마련된 플런저와, 플런저에 형성된 환상의 대기밸브시트와, 진공밸브시트 및 대기밸브시트에 착석되는 밸브체와, 진공밸브시트와 밸브체가 접촉하는 진공밸브보다 외측의 공간에 연통하는 정압통로와, 대기밸브시트와 밸브체가 접촉하는 대기밸브보다 내측의 공간에 연통하는 대기통로와, 진공밸브와 대기밸브 사이의 공간에 연통하는 변압통로를 구비하고 있다.
이러한 브레이크 부스터는 비 작동 시에는 밸브체는 플런저에 형성된 대기밸브시트에 착석하여 대기밸브를 폐쇄함으로써 대기통로와 변압통로의 연통을 차단함과 동시에, 진공밸브시트로부터 이격되어 진공밸브를 개방함으로써 정압통로와 변압통로를 연통시키고 있다. 이 상태에서는 브레이크 부스터의 파워피스톤의 전후에 형성된 정압실과 변압실은 정압통로와 변압통로를 통하여 상호 연통하게 되므로, 파워피스톤에 압력차가 작용하는 일이 없고, 밸브본체 및 플런저는 비 작동위치에 정지하고 있다.
한편 브레이크 부스터의 작동 시에는, 밸브체는 플런저에 형성된 대기밸브시트로부터 이격하여 대기밸브를 개방함으로써 대기통로와 변압통로를 연통시키는 동시에 진공밸브시트에 착석하여 진공밸브를 폐쇄함으로써 정압통로와 변압통로의 연통을 차단하고 있다. 이 상태에서는 부스터의 파워피스톤의 후방에 형성된 변압실은 변압통로와 대기통로를 통하여 대기에 연통하게 되므로 파워피스톤에 압력차가 작용해서 밸브본체가 전진하게 된다.
이때 운전자가 브레이크 페달을 밟는 경우 간혹 변압실로 대기가 급속하게 도입되어 밸브본체의 움직임이 가속되어 진동 및 소음이 발생하고, 이로 인해 입력축과 연결된 페달에 급격한 힘의 변화가 발생하여 운전자는 이질감을 느끼는 문제가 있다.
한국공개특허 제2011-0136914호(2011.12.22 공개)
본 발명의 실시 예들은 브레이크 작동 시 소음 및 이질감을 저감할 수 있는 차량용 브레이크 부스터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 파워피스톤의 전후에 형성된 정압실과 변압실의 연통을 개폐하기 위한 밸브본체 내부의 정압통로와 변압통로를 선택적으로 개폐하며 상기 밸브본체 내부의 공기흡입부에 설치된 포펫 리테이너에 지지되는 포펫밸브와, 입력축에 의해 이동하며 상기 포펫밸브와 접하는 밸브시트가 마련된 플런저를 적어도 구비하는 브레이크 부스터에 있어서, 상기 부스터의 비 작동 시 상기 플런저의 후단과 상기 포펫밸브 사이에서 상기 밸브시트의 내측으로 밀폐된 에어챔버가 마련되고, 상기 부스터를 작동하기 위해 상기 입력축이 소정구간 이동 시 상기 에어챔버 내의 공기가 먼저 상기 변압실로 유입되고, 상기 입력축이 상기 소정구간을 넘어 이동 시에는 상기 공기흡입부의 대기가 상기 에어챔버를 거쳐 상기 변압실로 유입되는 차량용 브레이크 부스터가 제공될 수 있다.
또한 상기 에어챔버는 상기 포펫 리테이너의 선단이 상기 플런저 후단에 결합된 탄성체에 가압 접촉하도록 마련됨에 의해 상기 플런저, 상기 포펫밸브, 상기 탄성체 및 상기 포펫 리테이너에 의해 형성될 수 있다.
또한 상기 플런저 후단 외주에는 상기 탄성체가 결합되기 위한 오목한 수용부가 마련될 수 있다.
또한 상기 입력축이 상기 소정구간 이동 시에는 상기 밸브시트가 개방되고, 상기 입력축이 상기 소정구간 이상 이동 시에는 상기 탄성체와 상기 포펫 리테이너의 선단 접촉부 사이가 개방될 수 있다.
또한 상기 탄성체는 고무, 스폰지 중 적어도 하나를 포함한다.
또한 상기 포펫 리테이너는 상기 밸브본체 내벽에 고정되는 고정부와, 상기 밸브본체의 축 방향으로 연장되어 상기 포펫밸브의 내경과 접촉하는 가이드부와, 상기 고정부와 상기 가이드부를 연결하는 스프링지지부를 포함하고, 상기 부스터의 비 작동 시에는 상기 가이드부의 선단이 상기 탄성체를 가압하여 상기 탄성체를 함몰시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 부스터 작동 시 급격한 대기 유입으로 인한 소음을 감소함과 아울러 브레이크페달 작동 시 운전자가 느끼는 이질감을 해소할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 브레이크 부스터를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 부스터 비 작동 시 밸브의 동작 상태도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 입력축이 소정구간 이동 시 밸브의 동작 상태도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 입력축이 소정구간 이상 이동 시 밸브의 동작 상태도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 브레이크 부스터를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 부분 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 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 파워피스톤(41) 및 다이어프램(42)과, 파워피스톤(41) 및 다이어프램(42)의 중심부를 자유롭게 미끄러져 움직이도록 관통하여 배치되며 정압실(20)과 변압실(30)로의 공기유입을 제어하는 밸브본체(50)와, 브레이크페달의 조작에 의해 밸브본체(50)를 작동시키는 입력축(60)과, 차압에 의해 배가된 힘을 전달받도록 입력축(60)과의 사이에 리액션디스크(71)가 설치된 출력축(70)을 포함한다.
여기서 케이싱(10) 전면에 설치되는 관(11a)은 외부의 부압원(차량의 흡기 매니폴드 등)과 연결되며, 이에 따라 정압실(20)은 저압으로 유지된다.
정압실(20)에는 밸브본체(50)를 탄성 지지하여 밸브본체(50)를 복원시키는 리턴 스프링(13)이 설치된다.
밸브본체(50)는 다단으로 단차진 원통형상으로 이루어져 있는데, 이의 일단은 파워피스톤(41) 및 다이어프램(42) 중심부에 끼워져 결합된다.
그리고 밸브본체(50)의 타단은 리어쉘(12) 중심부를 관통하여 외부 대기와 연통되는 공기흡입부(61)를 형성하게 된다.
입력축(60)은 이러한 공기흡입부(61) 중앙에 위치하게 된다.
또 밸브본체(60)에는 정압실(20)과 변압실(30)을 연통시킬 수 있도록 마련된 정압통로(62)와, 변압실(30)과 대기를 연통시킬 수 있도록 마련된 변압통로(63)와, 일단 중심부에 축 방향으로 실린더(64)가 구비되어 있다.
실린더(64)에는 입력축(60)의 단부와 연계되어 축 방향으로 미끄럼 운동하도록 진퇴 가능하게 마련된 플런저(65)가 설치된다.
정압통로(62)는 개방된 상태에서 정압실(20)과 변압실(30)을 연통시키고, 변압통로(63)는 개방된 상태에서 공기흡입부(61)와 변압실(30)을 연통시킨다.
플런저(65)는 제동 시 입력축(60)에 의해 전진 동작하게 되며, 전진 동작된 입력축(60)은 제동 해제 시 제1스프링(66)의 탄성복원력을 통해 후방 쪽으로 복귀하게 된다.
제1스프링(66)은 원뿔대 형상으로 마련되어 후단이 단차가 형성된 입력축(60) 외면 둘레에 지지되고 선단이 밸브본체(50) 내부에 결합된 포펫 리테이너(100)에 지지된다.
또 밸브본체(50) 내부에는 입력축(60) 둘레가 되는 공기흡입부(61) 내벽 쪽으로는 입력축(60)의 작동에 의해 공기의 유입을 실질적으로 제어하는 포펫밸브(80)가 설치된다.
포펫밸브(80)는 탄성 재질로 이루어지며, 링 형상으로 마련되어 입력축(60)의 길이방향을 따라 진퇴 가능하게 설치된다.
또 포펫밸브(80)는 내경 쪽 인너실링립(81)과, 외경 쪽 아우터실링립(82)과, 인너실링립(81)과 아우터실링립(82)을 연결하는 몸체(83)를 포함하여 구성된다.
포펫밸브(80)는 포펫 리테이너(100)에 의해 공기흡입부(61)에 견실히 고정되며, 입력축(60)의 작동에 따라 선단이 정압통로(62)와 변압통로(63)를 선택적으로 개폐한다.
포펫밸브(80)의 선단과 조합하여 진공밸브 기능을 수행하도록 밸브본체(50) 내벽에는 제1밸브시트(91)가 마련되어 있어서, 포펫밸브(80) 선단이 제1밸브시트(91)에 안착되면 정압통로(62)는 폐쇄된다.
그리고 포펫밸브(80)의 선단과 조합하여 에어밸브 기능을 수행하도록 플런저(65) 후단부에는 제2밸브시트(92)가 마련되며, 포펫밸브(80) 선단이 제2밸브시트(92)에 안착되면 변압통로(63)가 폐쇄되어 대기와 변압실(30)의 연통이 차단된다.
포펫밸브(80)는 후방에 설치되는 제2스프링(67)을 통해 제1밸브시트(91) 및 제2밸브시트(92) 쪽으로 탄성 지지된다.
포펫 리테이너(100)는 포펫밸브(80)의 내경 쪽과 후방 쪽을 감싸 가리는 형태로 마련된다.
포펫 리테이너(100)는 포펫밸브(80)의 동작 시 인너실링립(81)을 안내하도록 포펫밸브(80) 내경 쪽에 밸브본체(50)의 축 방향으로 연장되는 가이드부(101)와, 제2스프링(67)의 후단을 지지하도록 가이드부(101)로부터 수직방향으로 연장되는 스프링지지부(102)와, 밸브본체(50) 내벽에 고정되도록 스프링지지부(102) 끝단에 마련되는 고정부(103)를 포함한다.
포펫 리테이너(100)와 밸브본체(50) 내벽 사이의 밀폐를 위해 고정부(103)에는 장착홈(103a)이 마련되고, 장착홈(103a)에는 실링부재(120)가 장착된다.
또 포펫밸브(80)의 아우터실링립(82)은 포펫밸브(80)의 동작 시 포펫 리테이너(100)의 가이드부(101)와 마주하는 밸브본체(50) 내벽에 안내되며, 제1스프링(66)의 선단은 스프링지지부(102)와 고정부(103) 사이의 포펫 리테이너(100)에 지지되도록 마련된다.
도 3을 참조하면, 플런저(65)의 후단에는 부스터의 비 작동 시 제2밸브시트(92)의 내측(플런저의 반경방향 내측)으로 밀폐된 에어챔버(200)를 형성하기 위한 탄성체(210)가 결합된다.
탄성체(210)는 고무, 스폰지 등과 같은 탄성 재질을 가지며, 링 형태로 마련되어 플런저(65)의 후단 외주에 오목하게 형성된 수용부(220)에 지지될 수 있다.
부스터의 비 작동 시 포펫 리테이너(100)의 선단, 즉 가이드부(101)의 선단에 형성되는 접촉부(104)는 탄성체(210)의 일측을 가압하여 탄성체(210)를 소정 깊이 함몰시킴에 의해 공기흡입부(61)와 에어챔버(200) 사이의 연통을 차단시킨다.
이에 따라 에어챔버(200)는 플런저(65), 포펫밸브(80), 탄성체(210) 및 포펫 리테이너(100)의 가이드부(101)에 의해 이루어지는 밀폐된 공간으로 형성될 수 있다. 이러한 에어챔버(200)의 체적은 부스터의 작동 초기 대기 유입량의 설계 조건에 따라 적절히 변경 가능하다.
이러한 구성을 통해, 부스터의 비 작동상태에서는 제2스프링(67)의 탄성력에 의해 포펫밸브(80)는 플런저(65)의 제2밸브시트(92)와 접촉하여 변압통로(63)와 공기흡입부(61)의 연통을 차단하고, 포펫 리테이너(100)의 선단에 형성된 접촉부(104)는 탄성체(210)를 가압하여 소정 깊이 함몰시킴에 의해 에어챔버(200)와 공기흡입부(61)의 연통을 차단하게 된다.
이후 도 4와 같이, 운전자가 브레이크 페달을 밟아 입력축(60)이 소정구간(대략 0.2 내지 0.5mm) 전진하게 되면, 플런저(65)가 리액션디스크(71) 측으로 밀리면서 제2밸브시트(92)와 포펫밸브(80)의 선단이 이격되어 변압통로(63)가 개방된다. 이때 탄성체(210)와 포펫 리테이너(100)의 접촉부(104)는 떨어지지 않고 서로 접촉된 상태로서 에어챔버(200)와 공기흡입부(61)는 연통이 차단된 상태이다. 따라서 제2밸브시트(92)와 포펫밸브(80) 선단 사이의 이격된 틈으로 에어챔버(200)에 채워진 공기가 먼저 변압통로(63)로 유입되게 된다.
그리고 도 5와 같이, 입력축(60)이 소정구간 이상 전진하게 되면, 탄성체(210)와 포펫 리테이너(100)의 접촉부(104)는 이격되어 에어챔버(200)와 공기흡입부(61)는 연통하게 되므로 공기흡입부(61)의 대기가 에어챔버(200)와 변압통로(63)를 거쳐 변압실(30)로 유입되게 된다.
따라서 부스터의 초기 작동 시 변압통로(63) 쪽으로 급격히 많은 양의 대기가 유입됨에 의해 밸브본체(50)의 움직임이 빨라져 발생하는 진동 및 소음을 저감함과 아울러 입력축(60)과 연결된 페달의 급격한 힘의 변화를 방지하여 운전자가 느끼는 이질감을 줄일 수 있게 된다. 또한 에어챔버(200)에는 항상 일정한 공기가 채워짐에 따라 초기 작동 시 운전자에게 일정한 페달감을 제공할 수 있게 된다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
20: 정압실, 30: 변압실,
41: 파워피스톤, 50: 밸브본체,
60: 입력축, 61: 공기흡입부,
62: 정압통로, 63: 변압통로,
65: 플런저, 70: 출력축,
80: 포펫밸브, 91: 제1밸브시트,
92: 제2밸브시트, 100: 포펫 리테이너,
101: 가이드부, 104: 접촉부,
200: 에어챔버, 210: 탄성체,
220: 수용부.

Claims (6)

  1. 파워피스톤의 전후에 형성된 정압실과 변압실의 연통을 개폐하기 위한 밸브본체 내부의 정압통로와 변압통로를 선택적으로 개폐하며 상기 밸브본체 내부의 공기흡입부에 설치된 포펫 리테이너에 지지되는 포펫밸브와, 입력축에 의해 이동하며 상기 포펫밸브와 접하는 밸브시트가 마련된 플런저를 적어도 구비하는 브레이크 부스터에 있어서,
    상기 부스터의 비 작동 시 상기 플런저의 후단과 상기 포펫밸브 사이에서 상기 밸브시트의 내측으로 밀폐된 에어챔버가 마련되고,
    상기 부스터를 작동하기 위해 상기 입력축이 소정구간 이동 시 상기 에어챔버 내의 공기가 먼저 상기 변압실로 유입되고, 상기 입력축이 상기 소정구간을 넘어 이동 시에는 상기 공기흡입부의 대기가 상기 에어챔버를 거쳐 상기 변압실로 유입되는 차량용 브레이크 부스터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에어챔버는 상기 포펫 리테이너의 선단이 상기 플런저 후단에 결합된 탄성체에 가압 접촉하도록 마련됨에 의해 상기 플런저, 상기 포펫밸브, 상기 탄성체 및 상기 포펫 리테이너에 의해 형성되는 차량용 브레이크 부스터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 플런저 후단 외주에는 상기 탄성체가 결합되기 위한 오목한 수용부가 마련되는 차량용 브레이크 부스터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 입력축이 상기 소정구간 이동 시에는 상기 밸브시트가 개방되고,
    상기 입력축이 상기 소정구간 이상 이동 시에는 상기 탄성체와 상기 포펫 리테이너의 선단 접촉부 사이가 개방되는 차량용 브레이크 부스터.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 탄성체는 고무, 스폰지 중 적어도 하나를 포함하는 차량용 브레이크 부스터.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 포펫 리테이너는 상기 밸브본체 내벽에 고정되는 고정부와, 상기 밸브본체의 축 방향으로 연장되어 상기 포펫밸브의 내경과 접촉하는 가이드부와, 상기 고정부와 상기 가이드부를 연결하는 스프링지지부를 포함하고,
    상기 부스터의 비 작동 시에는 상기 가이드부의 선단이 상기 탄성체를 가압하여 상기 탄성체를 함몰시키는 차량용 브레이크 부스터.
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