KR20020007614A - 차량용 브레이크 부스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 브레이크 부스터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 브레이크 부스터의 배력비를 증가시킬 수 있도록 플런저 끝단면을 개선한 것이다.

본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터는, 플랜지의 끝단이 쐐기형으로 구비되어 리액션 디스크가 점프-인 공간을 완전히 채우기 전부터 반력을 브레이크 페달에 전달하여 운전자가 점프-인 단계에서도 반력을 통하여 브레이크 페달의 상태를 체크할 수 있도록 하여 배력비가 높은 브레이크 부스터의 제작이 가능하도록 하는 효과가 있다.

Description

차량용 브레이크 부스터{Brake booster}

본 발명은 차량용 브레이크 부스터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플랜저 선단면이 개선된 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.

종래 차량용 브레이크 부스터는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 프론트 플레이트(1a)와 리어 플레이트(1b)가 밀폐 결합된 케이싱(1)과, 케이싱(1) 내부를 프론트실(2a)(2b)과 리어실(2C)(2d)로 구획하는 센터 플레이트(1c)를 구비한다.

센터 플레이트(1c)에는 밸브 본체(6)가 센터 플레이트(1c)의 중심부를 관통하며 자유롭게 미끄러져 움직이도록 구비되며, 프론트실(2a)(2b)과 리어실(2c)(2d)로의 공기유입을 제어하도록 구비된다.

또한, 브레이크 페달(미도시)의 조작에 따라 밸브 본체(6)를 작동시키기 위하여 입력축(4)이 구비되며, 입력축(4)과 동일 축상에 배력된 힘을 전달받는 출력축(5)이 밸브 본체(6)의 중심부에 위치하고 있는 탄성재질(고무)의 리액션 디스크(5a)를 통하여 구비된다.

한편, 프론트실(2a)(2b)은 프론트 플레이트(1a)와 센터 플레이트(1c) 사이의 공간에 형성되는데, 이것은 프론트 다이아프램(3a)과 프론트 파워피스톤(3b)에 의해 또다시 프론트 정압실(2a)과 프론트 변압실(2b)로 구획되며, 프론트 정압실(2a)에는 밸브 본체(6)를 복원시키는 리턴스프링(8)이 설치된다.

또한, 리어실(2C)(2d)은 센터 플레이트(1c)와 리어 플레이트(1b) 사이의 공간에 형성되며, 이것 역시 리어 다이아프램(3c)과 리어 파워피스톤(3d)에 의해 진공상태의 리어 정압실(2c)과 압력이 변하는 리어 변압실(2d)로 나뉘어진다.

밸브 본체(6)는 외주가 다단으로 이루어진 원통형상으로 마련되는데, 일단은 외주가 프론트 다이아프램(3a)과 프론트 파워피스톤(3b) 및 센터 플레이트(1c), 리어 다이아프램(3c)과 리어 파워피스톤(3d)의 중심부에 끼워져 결합되고, 타단은 내부가 중공된 공기흡입부(6c)로 구비되어 리어 플레이트(1b) 중심부를 관통하여 외기와 연통된다.

또한 밸브 본체(6) 내부에는 정압실(2a)(2c)과 변압실(2b)(2d)을 연통시키는 정압통로(6a)와 변압실(2b)(2d)과 외기를 연통시키는 변압통로(6b)가 구비되어 있으며,

또, 밸브 본체(6)에는 입력축(4) 단부와 연계되어 축방향으로 미끄럼 운동하는 플런저(7)가 설치되며, 밸브 본체(6) 내부, 즉 공기흡입부(6c) 내주에는 입력축(4)의 작동에 의해 공기 유입을 실질적으로 제어하는 탄성재질의 포펫밸브(6d)가 설치된다.

포펫밸브(6d)는 진공밸브기능 및 에어밸브의 역할을 하도록 후단이 공기흡입부(6c) 내주에 고정되며 선단이 자유단으로 구성된다.

다음에는 이와 같이 구성된 종래 차량용 브레이크 부스터의 작동을 설명한다.

먼저, 운전자가 브레이크 페달을 밟지 않은 경우에는 각각의 정압실(2a)(2c)과 변압실(2b)(2d)은 부압원(미도시)에 의해 진공상태로 유지된다. 이러한 상태에서 운전자가 브레이크 페달을 조금 밟으면, 입력축(4)이 전진하여 플런저(7)와 함께 밸브 본체(6)가 리액션 디스크(5a)측으로 약간 이동한다.

이에 따라 변압통로(6b)가 외기와 연통되어, 외부공기가 변압통로(6b)를 통해 각 변압실(2b)(2d)로 유입된다. 외부공기는 차압에 의해 순간적으로 유입됨으로써, 다이아프램(3a)(3c)과 동력피스톤(3b)(3d) 및 밸브 본체(6)가 정압실(2a)(2c)측으로 밀리고, 입력보다 증폭된 출력이 리액션 디스크(5a)와 출력축(5)을 통해 마스터실린더 어셈블리(미도시)로 전달되어 제동유압을 발생시킨다.

이때, 리액션 디스크(5a)와 플런저(7) 선단면과의 클리어런스(G1)는 계속 유지되며, 이때의 출력은 입력된 힘의 증가없이 급작스럽게 커진다.

이를 점프-인 효과라 하는데, 이러한 점프-인 효과는 브레이크 페달을 점차 깊게 밟아 리액션 디스크(5a)가 변형되고, 이로 인해 리액션 디스크(5a)가 플런저(7) 선단과의 클리어런스(G1)를 채울 때까지 계속된다. 따라서 리액션 디스크(5a)와 플런저(7) 선단과의 클리어런스(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 알수 없는 운전자 입장에서는 반력이 발생되지 않으므로 브레이크 페달을 밟아도 브레이크가 푹 꺼진다는 느낌을 받을 뿐 브레이크의 작용 여부에 대한 정보를 얻을 수 없게된다. 따라서 브레이크가 제대로 작동되지 않는다는 오판을 하게되어 브레이크 페달을 더욱 깊숙이 밟아 급제동을 일으키게될 소지가 있다.

따라서 설계자가 브레이크 부스터 설계할 때, 이렇게 푹 꺼지는 듯한 느낌이 발생되지 않도록 설계하여야 하므로 점프-인 공간을 늘리는데 한계가 있고 또 그에 따라 브레이크 부스터의 배력비를 늘리는데도 한계가 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 리액션 디스크측을 향하는 플랜저의 선단면을 개선하여 점프-인 공간을 증가시켜도 운전자가 브레이크 페달이 작동하지 않는 듯한 느낌을 받지 않도록 하여 점프-인 공간을 늘려 높은 배력비를 갖는 브레이크 부스터의 제작이 가능하도록 하는 것이다.

도 1은 종래 차량용 브레이크 부스터의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 브레이크 부스터의 배력특성 그래프이다.

도 4a, 4b, 4c는 본 발명에 따른 브레이크 부스터의 점프-인 단계에서의 작동상태를 보인 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 케이싱, 40: 입력축,

50: 출력축, 51: 리액션 디스크,

60: 밸브 본체, 64: 포펫밸브,

66: 실린더부, 67: 리세스부,

70: 플런저.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터는, 케이스를 정압실과 변압실로 구획하는 다이아프램; 상기 다이아프램에 설치되며 내부에 중공이 마련되어 대기와 연통되는 원통형 밸브; 상기 밸브의 중공부에 진퇴운동 가능하게 설치된 플런저; 상기 플런저의 후단에 연결된 입력축; 상기 플런저의 선단측에 리액션 디스크를 사이에 두고 설치된 출력축을 구비하며,

상기 리액션 디스크 측의 상기 플런저 선단면을 쐐기형으로 구비한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 프론트 플레이트(11)와 리어 플레이트(12)가 밀폐 결합된 케이싱(10)과,케이싱(10) 내부를 프론트실(21)(22)과 리어실(23)(24)로 구획하는 센터 플레이트(13)로 구비되어 있다.

센터 플레이트(13)에는 밸브 본체(60)가 센터 플레이트(13)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(60)를 작동시키기 위하여 입력축(40)이 구비되며, 입력축(40)과 동일 축상에 배력된 힘을 전달받는 출력축(50)이 밸브 본체(60)의 중심부에 위치하고 있는 탄성재질(고무)의 리액션 디스크(51)를 통하여 구비된다.

한편, 프론트실(21)(22)은 프론트 플레이트(11)와 센터 플레이트(13) 사이의 공간에 형성되는데, 이것은 프론트 다이아프램(31)과 프론트 파워피스톤(32)에 의해 또다시 프론트 정압실(21)과 프론트 변압실(22)로 구획된다.

프론트 정압실(21)에는 밸브 본체(60)를 복원시키는 리턴스프링(14)이 설치되며, 프론트 플레이트(11) 벽면에는 프론트 정압실(21)이 항상 진공상태로 유지되도록 진공펌프와 연통시키기 위한 진공연결관(15)이 장착된다.

또한, 리어실(23)(24)은 센터 플레이트(13)와 리어 플레이트(12) 사이의 공간에 형성되며, 이것 역시 리어 다이아프램(33)과 리어 파워피스톤(34)에 의해 진공상태의 리어 정압실(23)과 압력이 변하는 리어 변압실(24)로 나뉘어진다.

밸브 본체(60)는 외주가 다단으로 이루어진 원통형상으로 마련되는데, 일단은 외주가 프론트 다이아프램(31)과 프론트 파워피스톤(32) 및 센터 플레이트(13),리어 다이아프램(33)과 리어 파워피스톤(34)의 중심부에 끼워져 결합되고, 타단은 내부가 중공된 공기흡입부(63)로 구비되어 리어 플레이트(12) 중심부를 관통하여 외기와 연통된다.

그리고 밸브 본체(60) 내부에는 정압실(21)(23)과 변압실(22)(24)을 연통시키는 정압통로(61)와 변압실(22)(24)과 외기를 연통시키는 변압통로(62) 및 일단 중심부에 축방향으로 실린더부(66)가 형성되어 있다.

실린더부(66)에는 입력축(40) 단부와 연계되어 축방향으로 미끄럼 운동하는 플런저(70)가 설치되며, 밸브 본체(60) 내부, 즉 공기흡입부(63) 내주에는 입력축(40)의 작동에 의해 공기 유입을 실질적으로 제어하는 탄성재질의 포펫밸브(64)가 설치된다.

포펫밸브(64)는 후단이 공기흡입부(63) 내주에 고정되며 선단이 자유단으로 구성된다. 또한, 포펫밸브(64)와 조합하여 진공밸브기능을 수행하도록 밸브 본체(60) 내주에는 제1밸브 시트부(65)가 마련되어 있어서, 포펫밸브(64) 선단이 제1밸브 시트부(65)에 안착되면 정압통로(61)는 폐쇄되게 된다. 그리고 포펫밸브(64)와 조합하여 에어밸브기능을 수행하도록 플런저(70)의 후단부에는 제2밸브 시트부(71)가 마련되어 있어서, 포펫밸브(64) 선단이 제2밸브 시트부(71)에 안착되면 외기가 변압실(22)(24)로 유입되는 것이 차단되게 된다.

그리고, 본 발명에 따라 리액션 디스크(51)측의 플런저(70) 선단면은 점프-인 구간에서도 반력을 브레이크 페달(미도시)측으로 전달할 수 있도록 쐐기형으로 이루어져 있다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터의 동작 및 효과를 도 2, 3 및 도 4a, 4b, 4c를 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터가 장착된 자동차에서, 운전자가 브레이크 페달(미도시)을 약간 밟아 입력축(40)이 화살표 Y방향으로 조금 전진하면, 플런저(70)가 리액션 디스크(51) 측으로 조금 밀림으로써, 포펫밸브(64) 선단으로부터 제2밸브 시트부(71)가 떨어져 정압실(21)(23)과 변압실(22)(24)의 연통은 차단됨과 동시에 외부공기는 기압차에 의해 화살표 방향, 즉 공기흡입부(63)와 변압통로(62)를 거쳐 진공상태의 각 변압실(22)(24)로 유입된다.

이에 따라 작동 가능한 프론트 다이아프램(31)과 프론트 파워피스톤(32) 및 리어 다이아프램(33)과 리어 파워피스톤(34)이 밸브 본체(60)와 함께 출력축(50) 측으로 밀림으로서, 출력이 출력축(50)을 통해 마스터실린더 어셈블리(미도시)로 전달되어 제동압력을 발생시킨다. 이 때, 출력은 입력축(40)을 통한 입력이 사실상 동일함에도 불구하고 극적으로 증가한다.

이러한 현상을 통상적으로 점프-인(JUMP IN) 효과라 하는데, 초기에는 도 4a 에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명에 따른 플런저(70) 끝단과 리액션 디스크(51)와의 클리어 런스(G2)가 존재하므로 종래와 동일한 배력특성(A구간)을 보인다.

그러나 본 발명에 따라 플런저(70)의 리액션 디스크측 선단면이 쐐기형으로 구비되어 있으므로, 점프-인이 발생되는 도중에 도 4b에 도시되어 있는 바와 같이 리액션 디스크(51)가 쐐기형 플런저(70)의 끝단에 닿게되어, A구간이 조기에 종료되고 A'구간으로 진행된다.

A'구간에서는 출력축(50)과 입력축(40)이 리액션 디스크(51)와 플런저(70) 선단면을 통해서 일부 연결되게 되므로 반력이 일부 입력축(40)으로 전해져 브레이크 페달(미도시)로 전달된다. 따라서 브레이크 페달(미도시)에 전달된 반력을 통하여 운전자는 브레이크의 작동 상태를 체크할 수 있어 급제동과 같은 오작동의 소지가 줄어든다.

다시 A'구간에서 더욱 깊게 브레이크 페달(미도시)을 밟아주면 도 4c에 도시되어 있는 바와 같이 점프-인 공간이 리액션 디스크(51)에 의하여 완전히 채워져는 순간 브레이크 부스터에 의한 배력효과가 사라지며, 입력축(40)과 출력축(50)이 리액션 디스크(51)와 플런저(70)를 통하여 맞닿게 되므로 운전자가 브레이크 페달(미도시)을 밟는 힘이 그대로 출력축(50)에 전하여 지는 B구간으로 진행되며 점프-인 단계가 종료된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 브레이크 부스터는, 플런저의 리액션 디스크 측 선단면을 쐐기형으로 구비하여 리액션 디스크가 점프-인 공간을 완전히 채우기 전부터 반력이 브레이크 페달에 전달되도록 구비함으로써, 운전자가 점프-인 단계에서도 브레이크 페달의 상태를 체크할 수 있도록 하며 그에 따라 배력비가 높은 브레이크 부스터의 제작이 가능하도록 하는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 케이스를 정압실과 변압실로 구획하는 다이아프램; 상기 다이아프램에 설치되며 내부에 중공이 마련되어 대기와 연통되는 원통형 밸브; 상기 밸브의 중공부에 진퇴운동 가능하게 설치된 플런저; 상기 플런저의 후단에 연결된 입력축; 상기 플런저의 선단측에 리액션 디스크를 사이에 두고 설치된 출력축을 구비한 차량용 브레이크 부스터에 있어서,

   상기 리액션 디스크 측의 상기 플런저 선단면은 쐐기형으로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 부스터.