KR100368165B1

KR100368165B1 - 공압식 부스터

Info

Publication number: KR100368165B1
Application number: KR10-1999-0044540A
Authority: KR
Inventors: 안도히로미; 엔도미쯔히로; 고슈아쯔야
Original assignee: 도키코 가부시키 가이샤
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2003-01-24
Also published as: JP2000118383A; JP3968679B2; KR20000029075A; US6269732B1

Abstract

본 발명은 브레이크 페달을 밟았을 때의 무효 추력(無效推力)을 감소시키고, 행정이 길어지는 것에도 원활히 적용할 수 있는 싱글형 공압식 부스터를 제공한다.

동력 피스톤의 밸브 본체(5)의 샤프트 구멍(31)의 지름이 확대되는 동시에 그 샤프트 구멍(31)에 마련된 플런저(7)의 대기용 밸브 시트부(8)의 지름이 확대되며, 상기 대기용 밸브 시트부(8)는 밸브 본체(5)의 내면에 마련된 부압용(負壓用) 밸브 시트부(9)에 인접하게 배치되고, 양 밸브 시트부(8, 9)의 배면측에는 플런저(7)의 이동에 따라 유로 면적을 확대하는 원추면(37, 38)이 마련된다. 플런저(7)에 있는 대기용 밸브 시트부(8)의 지름이 확대됨으로써, 비작동시에 플런저(7)에 작용하는 인입력이 증대되고, 밸브 스프링(12) 및 복귀 스프링(13)에 의한 복귀력과의 차이가 축소되어 브레이크 페달과 연동하는 입력 샤프트(6)에 작용하는 무효 추력이 감소되며, 상기 양 밸브 시트부(8, 9)의 배면측의 원추면(37, 38)에 의한 릴리프부(relief)에 의하여 소정의 유로 면적이 확보되어 작동 지연이 방지된다.

Description

공압식 부스터{PNEUMATIC BOOSTER}

본 발명은 차량의 브레이크 계통에 이용되는 공압식 부스터에 관한 것이다.

차량의 브레이크 계통에는 브레이크 페달에 가해지는 밟는 힘을 배가시키는 공압식 부스터와, 그 공압식 부스터의 출력을 받아 액압(液壓)을 발생시키는 마스터 실린더와, 이 마스터 실린더로부터의 액압을 캘리퍼 내의 피스톤에 수용하여 소정의 제동력을 발생하는 디스크 브레이크가 설치되는 경우가 많다. 이러한 시스템에 있어서, 종래의 소형차 등급 이상에는, 고출력을 얻을 수 있기 때문에, 2개의 동력 피스톤을 직렬로 배치한 탠덤(tandem)형의 공압식 부스터가 이용되어 왔으나, 최근에는 브레이크 계통의 소형화를 도모하기 위해, 1개의 동력 피스톤을 구비한 싱글형 공압식 부스터의 사용이 검토되고 있다.

싱글형 공압식 부스터의 사용을 가능하게 하기 위해서는 상기 디스크 브레이크의 캘리퍼와 마스터 실린더의 수압(受壓) 면적비를 크게 하여, 즉 마스터 실린더의 지름을 가급적 작게 하여 마스터 실린더의 효율을 높일 필요가 있지만, 단순히 마스터 실린더의 지름을 작게 하는 것만으로는 디스크 브레이크를 작동시키기 위한 액량이 부족하므로, 이 액량 부족을 보충하기 위해서는 마스터 실린더 및 공압식 부스터의 행정이 길어져야 한다. 한편, 공압식 부스터의 행정을 길게 할 경우는, 페달 행정도 확대되어 브레이크 조작성이 악화되므로, 종래와 같은 브레이크 조작성을 확보하기 위해서는 페달 비(브레이크 페달의 선회 중심으로부터 힘의 작용점까지의 거리의 비)를 낮추어야 한다.

그런데, 일반적으로 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같은 종래의 싱글형 공압식부스터에 있어서, 셸 본체(1)의 내부는 다이어프램(2a)을 구비한 동력 피스톤(2)에 의해 정압실(3)과 변압실(4)로 분할되고, 이 동력 피스톤(2)에 지지되는 밸브 본체(5)의 내부는 브레이크 페달로부터 연장하는 입력 샤프트(6)에 연결되는 플런저(7)와, 이 플런저(7)에서 입력 샤프트(6)와의 연결측 단부에 마련된 환형의 대기용(大氣用) 밸브 시트부(8) 및 밸브 본체(5)의 내면에 마련된 환형의 부압용(負壓用) 밸브 시트부(9)와 탈착되는 포핏 밸브(10), 그 일단이 입력 샤프트(6)에 걸리고 보통 때는 포핏 밸브(10)를 상기 각 밸브 시트부(8, 9)에 접촉시키는 방향으로 힘을 가하는 밸브 스프링(12), 그 일단이 밸브 본체(5)에 걸리고 보통 때는 입력 샤프트(6)가 복귀하는 방향으로 힘을 가하는 복귀 스프링(13)을 구비하는 밸브 기구(14)가 마련되는 구조로 되어 있다.

이러한 공압식 부스터에 있어서, 상기 정압실(3)에는 통상 셸 본체(1)의 전방면에 마련된 도입관(15)을 지나서 엔진 부압이 도입되도록 되어 있고, 이 경우 브레이크 페달을 밟음에 따라 입력 샤프트(6)가 도면의 좌측 방향으로 이동(전진)되면, 이것과 일체로 플런저(7)가 전진되고, 밸브 기구(14)의 대기용 밸브 시트부(8)가 포핏 밸브(10)로부터 일정 간격을 두고 떨어져 대기 밸브가 개방되어, 밸브 본체(5)에 마련된 반경 방향 통로(16)를 지나서 변압실(4)로 대기가 도입된다. 또한, 이 때에 포핏 밸브(10)는 부압용 밸브 시트부(9)에 접촉되고, 부압 밸브는 폐쇄된다. 이 결과, 부압이 도입된 정압실(3)과 변압실(4) 사이에 차압이 발생하고, 동력 피스톤(2)이 추진되어, 그 추력이 밸브 본체(5)를 통해 출력 샤프트(17)로 전달되고, 또한 마스터 실린더(도시 생략)로 전달된다. 또한, 이 때의 출력에 대한 반력의 일부가 여기서는 밸브 본체(5)와 출력 샤프트(17) 사이에 개재된 반동 디스크(18) 및 밸브 본체(5) 내에 설치된 반력 조정 기구(19)를 통해 플런저(7)(입력 샤프트(6))로 전달된다.

한편, 브레이크 페달을 밟는 힘이 제거되면, 밸브 기구(14)를 구성하는 복귀 스프링(13)에 의해 입력 샤프트(6)와 일체로 플런저(7)가 후퇴되고, 대기용 밸브 시트부(8)가 포핏 밸브(10)에 접촉하여 대기 밸브가 폐쇄되는 한편, 포핏 밸브(10)가 부압용 밸브 시트부(9)로부터 일정 간격 떨어져 부압 밸브가 개방되며, 정압실(3) 내의 부압이 밸브 본체(5)에 마련된 축방향 통로(22)로부터 상기 반경 방향 통로(16)를 거쳐 변압실(4)로 도입되어 상기 차압이 해소된다. 그 후에는 브레이크 페달의 완전 해제로부터, 복귀 스프링(20)의 탄력에 의해 동력 피스톤(2) 및 밸브 본체(5)가 도시된 비작동 상태로 복귀되는 동시에 밸브 본체(5)에 반경 방향으로부터 삽입한 정지 키(21)에 의해 플런저(7)가 초기 위치로 복귀된다.

즉, 부스터가 비작동 상태에 있을 때, 플런저(7)의 대기용 밸브 시트부(8)에는 그 배면측〔출력 샤프트(17)측〕에 부압이 작용하고, 그 표면측〔입력 샤프트(6)측〕에 대기압이 작용하며, 이들 차압에 의해 플런저(7)에는 출력 샤프트(17)측으로의 인입력(F_PR)이 작용한다. 한편, 입력 샤프트(6)에는 상기 밸브 스프링(12)의 세팅 하중(F_BS)과 복귀 스프링(13)의 세팅 하중(F_RS)의 합력으로서의 복귀력이 작용되어, 이것에 의해 브레이크 페달을 밟기 시작하는 경우에는 상기 복귀력(F_BS+F_RS)에서 인입력(F_PR)을 감한 무효 추력(=F_BS+F_RS-F_PR)이 발생된다.

따라서, 전술한 바와 같이 마스터 실린더 및 공압식 부스터의 행정을 길게하고 페달 비를 작게 설정하는 경우는, 상기 무효 추력을 가능한한 작게 하는 것, 다시 말하면 플런저(7)의 대기용 밸브 시트부(8)의 지름을 확대하여 이것에 작용하는 차압을 가능한 한 크게 할 필요가 있다.

그러나, 전술한 종래의 싱글형 공압식 부스터와 같이, 대기용 밸브 시트부(8)와 부압용 밸브 시트부(9)를 거의 동일면상에 동심형으로 배치하는 경우에는, 양 밸브 시트부(8, 9) 사이의 지름 방향으로 소정의 유로 면적을 확보해야 하므로, 플런저(7)의 플랜지(7a)의 지름을 확대하는 데에는 일정한 한계가 있고, 전술한 무효 추력을 작게 하는 것이 매우 곤란하며, 브레이크 계통을 탠덤형으로부터 싱글형 공압식 부스터를 대체하는 것은 곤란한 상황에 있게 되었다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 브레이크 페달을 밟았을 때의 무효 추력을 감소시켜서, 행정이 길어지더라도 원활히 적용할 수 있는 공압식 부스터를 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공압식 부스터의 주요부의 구조를 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 제1 실시예의 주요부를 더욱 확대하여 도시한 동시에 그 작동 상태를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예의 작동 상태를 도시한 단면도.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 공압식 부스터의 주요부의 구조를 도시한 단면도.

도 5는 본 발명의 제2 실시예의 주요부를 더욱 확대하여 도시한 동시에 그 작동 상태를 도시한 단면도.

도 6은 제2 실시예의 작동 상태를 도시한 단면도.

도 7은 종래의 일반적인 싱글형 공압식 부스터의 전체 구조를 도시한 단면도.

도 8은 종래의 일반적인 싱글형 공압식 부스터의 주요부의 구조를 도시한 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 셸 본체

2 : 동력 피스톤

3 : 정압실

4 : 변압실

5 : 밸브 본체

6 : 입력 샤프트

7 : 플런저

8 : 대기용 밸브 시트부

9 : 부압용 밸브 시트부

12 : 밸브 스프링

13 : 복귀 스프링

17 : 출력 샤프트

18 : 반동 디스크

19 : 반력 조정 기구

37 : 대기용 밸브 시트부의 배면측 원추면

38 : 부압용 밸브 시트부의 배면측 원추면

39 : 릴리프부

51 : 밸브 시트 부재

52 : 보조 포핏 밸브

상기 목적을 달성하기 위한 제1 발명에 있어서, 셸 본체 내부는 동력 피스톤에 의해 정압실과 변압실로 분할되고, 이 밸브 본체 내에 상기 동력 피스톤에 연결되는 플런저가 마련되며, 상기 플런저의 입력 샤프트와의 연결측 단부에 마련된 환형의 대기용 밸브 시트부는 그 지름이 확대되어, 밸브 본체의 내면에 마련된 부압용 밸브 시트부와 거의 동일면상에서 그 부압용 밸브 시트부에 인접한 영역에 배치되고, 이들 양 밸브 시트부의 배면측에 상기 플런저의 이동에 따라 상호의 간극이 점차로 확대되는 릴리프부가 마련되는 것을 특징으로 한다.

이러한 제1 발명에 있어서는, 플런저의 대기용 밸브 시트부는 지름이 확대되어 작용하는 차압이 증대하고 브레이크 페달을 밟았을 때의 무효 추력이 감소된다. 또한, 플런저의 이동에 따라 릴리프부가 확대되어 원하는 유로 면적을 확보할 수 있기 때문에, 작동 지연이나 복귀 지연이 생기는 일은 없다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 제2 발명에 있어서, 상기 플런저의 환형의 대기용 밸브 시트부는 그 지름이 확대되고, 상기 부압용 밸브 시트부보다 동력 피스톤의 추진 방향의 앞쪽에서 그 부압용 밸브 시트부와 축방향에 거의 직렬이 되는 부위에 배치되고, 이들 양 밸브 시트부로부터 탈착되는 포핏 밸브는 그 양 밸브 시트부에 접촉 가능한 시트면을 축방향으로 직렬로 구비하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

이 제2 발명에 있어서는, 플런저의 대기용 밸브 시트부는 그 지름이 확대되어 작용하는 차압이 증대하고 브레이크 페달을 밟았을 때의 무효 추력이 감소된다. 또한, 대기용 밸브 시트부와 부압용 밸브 시트부가 직렬로 배치되어 있기 때문에, 유로 면적이 충분히 확보되어 작동 지연이나 복귀 지연이 생기는 일은 없다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공압식 배력(倍力) 장치의 구조가 도시되어 있다. 또한, 본 발명의 공압식 부스터의 전체적 구조는 전술한 도 7 및 도 8에 도시한 것과 동일하므로, 여기서는 도 7 및 도 8에 도시한 부분과동일한 부분에는 동일 부호를 붙여 중복 설명은 생략한다. 제1 실시예에 있어서는, 밸브 본체(5)에 마련된 플런저(7)의 슬라이드 구멍인 샤프트 구멍(30)이 확대되며, 이 샤프트 구멍(30)의 앞쪽 개구 단부에 조글링 구멍(31)이 있는 가이드 부재(32)가 끼워 맞춰지고, 이 가이드 부재(32)의 조글링 구멍(31)이 플런저(7) 및 상기 반력 조정 기구(19, 이하에서 상세히 설명함)의 슬라이드 구멍으로 이용되며, 또한 플런저(7)의 대기용 밸브 시트부(8)의 지름을 종래의 것(도 7 및 도 8)보다 확대하여 상기 밸브 본체(5)에 마련된 부압용 밸브 시트부(9)와 거의 동일면상에서 그 부압용 밸브 시트부(9)에 인접한 영역에 배치한다.

상기 가이드 부재(32)는 그 외주면의 길이 방향의 중간 부위에 마련된 플랜지(33)보다 후단측 부분(도면의 우측 부분)이 밸브 본체(5)의 샤프트 구멍(30)에 끼워 맞춰지고, 또한 그 플랜지(33)가 밸브 본체(5)의 전단에 마련된 리어 디스크(34)의 바닥에 접촉되어 위치 고정된다. 한편, 이 가이드 부재(32)의 전단부에는 상기 출력 샤프트(17)의 기단(起端) 컵부(17a)가 상기 플랜지(33) 사이에 소정의 간극을 두고, 즉 출력 샤프트(17)가 밸브 본체(5)에 대하여 축방향으로 상대 이동할 수 있도록 밖에서 끼워지고, 이 컵부(17a) 내에는 상기 반동 디스크(18)가 수납된다. 상기 출력 샤프트(17)의 기단 컵부(17a)는 상기 복귀 스프링(20)의 일단을 수용하는 스프링 지지부(35)에 의해 밸브 본체(5)에 대하여 가압되고, 이것에 의해 밸브 본체(5)로부터 가이드 부재(32)가 이탈되는 것이 규제된다. 또한, 가이드 부재(32)와 밸브 본체(5)의 샤프트 구멍(30)의 내면 사이는 밀봉 부재(36)에 의해 밀봉된다.

밸브 본체(5)에 마련된 부압용 밸브 시트부(9)는 종래보다 밸브 본체(5)의 샤프트 구멍(30)이 확대됨으로써 밸브 본체(5)의 내면에 환형으로 돌출된다. 그리고, 플런저(7)에 마련된 대기용 밸브 시트부(8)의 배면측에는 플런저(7)의 전단측을 향해 점차로 지름이 축소되는 원추면(37, 도 2)이 마련되는 한편, 상기 부압용 밸브 시트부(9)의 배면측에는 밸브 본체(5)의 전단측을 향해 점차로 지름이 확대되는 원추면(38, 도 2)이 마련된다. 즉, 대기용 밸브 시트부(8)의 배면측 원추면(37)과 부압용 밸브 시트부(9)의 배면측 원추면(38)은 동력 피스톤(2)의 추진 방향을 향해 점차로 상호 간극이 확대되는 릴리프부(39)를 구성한다.

상기 반력 조정 기구(19)는 상기 가이드 부재(32)의 조글링 구멍(31)의 소경(小徑) 부분에 선단이 슬라이드 가능하게 끼워 넣어진 반력 지지부(40)와, 조글링 구멍(31)의 대경(大徑) 부분에 배치되어 플런저(7)에 일단이 접촉되는 모자 형상의 스프링 지지부(41)와, 이 스프링 지지부(41)와 상기 반력 지지부(40)의 플랜지부 사이에 개재된 압축 스프링(42)과, 이 압축 스프링(42)에 소정의 세팅 하중을 부여하는 조정 로드(43)로 구성된다. 반력 조정 기구(19)는 반력 지지부(40), 스프링 지지부(41) 및 압축 스프링(42)이 조정 로드(43)에 의해 조립된 서브 조립체로서 제공되고, 그 전체 길이는 부스터의 비작동 상태에서 확보되며, 플런저(7)와 반동 디스크(18) 사이의 거리보다 작게 설정된다. 따라서, 비작동 상태에서 반력 지지부(40)의 선단과 반동 디스크(18) 사이에는 소정의 간극(44)이 확보된다.

제1 실시예에 따르면, 부스터의 비작동시에는, 도 1에 도시된 바와 같이 대기용 밸브 시트부(8)와 부압용 밸브 시트부(9)가 거의 동일면상에서 거의 간극이없는 상태로 인접하게 배치된다. 이 경우, 플런저(7)의 대기용 밸브 시트부(8)의 지름이 확대되기 때문에, 플런저(7)에는 커다란 차압이 작용하고, 이 차압에 의해 플런저(7)에는 출력 샤프트(17)측으로의 큰 인입력(F_PR)이 작용한다. 이 상태에서 브레이크 페달을 밟으면, 입력 샤프트(6)와 플런저(7)는 밸브 스프링(12)의 세팅 하중(F_BS)과 복귀 스프링(13)의 세팅 하중(F_RS)과의 합력인 복귀력에 대항하여 전진하고, 플런저(7)에 마련된 대기용 밸브 시트부(8)가 포핏 밸브(10)로부터 일정 간격을 두고 떨어져 대기 밸브가 개방된다. 그렇게 하면, 밸브 본체(5)의 후단측에 마련된 소음기(45) 및 필터(46, 도 1 참조)를 지나서 밸브 본체(5) 내로 대기가 유입되고, 이 대기는 도 2에 도시된 바와 같이 대기용 밸브 시트부(8)와 부압용 밸브 시트부(9)와의 간극〔릴리프부(39)〕을 유통하여 밸브 본체(5)의 반경 방향 통로(16)로부터 변압실(4)로 유입되며, 부압이 도입되어 있는 정압실(3)과의 사이에 차압이 발생한다.

그리고, 상기 브레이크 페달을 밟음에 따라 생기는 무효 추력(=F_BS+F_RS-F_PR)은 전술한 바와 같이 플런저(7)에 커다란 인입력(F_PR)이 작용하기 때문에 가급적 감소되고, 따라서 페달 비를 작게 설정하여도 원활한 브레이크 조작성를 얻을 수 있다. 또한, 제1 실시예에서는 대기용 밸브 시트부(8)와 부압용 밸브 시트부(9)의 배면측이 플런저(7)의 전진 방향을 향해 점차로 상호 간극을 확대하는 릴리프부(39)로 되어 있기 때문에, 플런저(7)가 전진하면 대기용 밸브 시트부(8)의 최외주 가장자리가 부압용 밸브 시트부(9)의 배면측의 원추면(38)에 대향하고(도 2), 이것에 의해플런저(7)의 전진에 따라 양자간의 유로 면적이 급격히 확대되어 변압실(4)에는 단시간에 대량의 대기가 도입된다. 이 결과, 정압실(3)과 변압실(4) 사이에 커다란 차압이 발생하고, 이 차압에 의해 동력 피스톤(2)이 추진되어, 그 추력이 밸브 본체(5)를 통해 출력 샤프트(17)로 전달되어, 작동 지연을 초래하지 않고 배력 작용이 수행된다.

또한, 상기 배력 작용이 시작하는 경우에, 반력 조정 기구(19)에 있는 압축 스프링(42)이 소정의 세팅 하중으로 설정됨으로써 압축 스프링(42)을 압축시키지 않고도 플런저(7)와 반력 지지부(40)는 일체로 전진하며, 반력 지지부(40)와 리어 디스크(34) 사이의 간극(44)이 해소되어 소정의 점프-인 출력이 발생한다. 그 후, 출력에 대한 반력의 일부가 반동 디스크(18)를 통해 반력 지지부(40)로부터 비압축 상태의 압축 스프링(42) 및 스프링 지지부(41)를 통해 플런저(7) 및 입력 샤프트(6)로 전달되고, 입력에 따라 출력이 증대하는 소정의 배력 작용이 행해진다. 그러나, 입력 샤프트(6)를 통해 플런저(7)에 전달되는 입력(밟는 힘)이 압축 스프링(42)의 세팅 하중을 초과하면, 압축 스프링(42)이 줄어들어 2차적인 점프-인 출력이 발생하고, 이것에 의해 배력 비가 한층 높아져 제동력이 향상된다. 단, 이러한 배력 조정 기구(19)는 반드시 필요한 것은 아니므로, 이 배력 조정 기구(19)를 생략한 구조로 공압식 부스터를 구성할 수도 있다.

한편, 브레이크 페달로부터 밟는 힘이 제거되면, 밸브 기구(14)를 구성하는 복귀 스프링(13)에 의해 입력 샤프트(6)와 일체로 플런저(7)가 후퇴하여, 도 3에 도시된 바와 같이 대기용 밸브 시트부(8)가 포핏 밸브(10)에 접촉하여 대기 밸브가폐쇄되는 한편, 포핏 밸브(10)가 부압용 밸브 시트부(9)로부터 일정 간격을 두고 떨어져 부압 밸브는 개방된다. 그렇게 하면, 정압실(3) 내의 부압이 밸브 본체(5)의 축방향 통로(22)로부터 플런저(7)의 대기용 밸브 시트부(8)의 배면측 및 상기 반경 방향 통로(16)를 거쳐 변압실(4)로 도입되어 상기 차압이 해소된다. 이 때, 플런저(7)의 후퇴에 의해 그 부압용 밸브 시트부(9)의 최내주 가장자리가 대기용 밸브 시트부(8)의 배면측의 원추면(37)에 대향하고(도 3), 이것에 의해 플런저(7)의 후퇴에 따라 양자간의 유로 면적이 급격히 확대되어 변압실(4)에는 단시간에 대량의 부압이 도입된다. 즉, 이러한 변압실(4)로의 급격한 부압 도입과 복귀 스프링(20)의 탄력에 의해 동력 피스톤(2) 및 밸브 본체(5)는 도 1에 도시한 비작동 상태로 지체없이 복귀된다.

도 4 내지 도 6에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 공압식 부스터의 구조가 도시되어 있다. 또한, 본 공압식 부스터의 전체 구조도 전술한 도 7 및 도 8에 도시한 것과 동일하므로, 여기서는 도 7 및 도 8에 도시한 부분과 동일 부분에는 동일한 부호를 붙여 중복 설명을 생략한다. 또한, 반력 조정 기구(19)의 구조도 상기 제1 실시예의 구조와 동일하므로, 그 구성 요소에 대해서도 상기 도 1 내지 도 3과 동일한 부호를 붙이기로 한다. 제2 실시예에 있어서, 밸브 본체(5)의 내주에 마련된 부압용 밸브 시트부(9)는 그 밸브 본체(5) 내에 끼워 넣어진 원통형의 밸브 시트 부재(51)의 일단에 마련되고, 상기 플런저(7)의 대기용 밸브 시트부(8)의 지름이 확대되어 그것은 상기 부압용 밸브 시트부(9)보다 상기 동력 피스톤(2)의 추진 방향의 앞쪽에서 그 부압용 밸브 시트부(9)와 거의 직렬이 되는 부위에 배치되고, 또한 상기 밸브 시트 부재(51)에 보조 포핏 밸브(52)가 슬라이드 가능하게 끼워 넣어져 그 선단의 밀봉면(52a)은 상기 대기용 밸브 시트부(8)에 접촉 가능하며, 보조 포핏 밸브의 기단은 상기 포핏 밸브(10)에 접촉될 수 있다.

상기 밸브 시트 부재(51)는 상기 부압용 밸브 시트 부재(9)로서 설정된 부분이 두께가 두꺼운 원통형부(53)로서 구성되는 동시에, 이러한 두께가 두꺼운 원통형부(53)로부터 후방으로 연장하는 부분이 두께가 얇은 원통형부(54)로서 구성되고, 그 두께가 얇은 원통형부(54)에는 상기 밸브 본체(5)의 축방향 통로(22)의 개구단에 정합되는 관통 구멍(55)이 마련되어 있다. 이 밸브 시트 부재(51)는 그 두께가 두꺼운 원통형부(53)의 외주면에 마련된 단차가 밸브 본체(15)의 내주의 단차에 맞닿고, 또한 그 두께가 얇은 통부(54)의 후단부를 상기 포핏 밸브(10)와 밸브 본체(5) 사이에 끼워 넣음으로써 그 위치가 고정된다. 또한, 포핏 밸브(10)는 상기 복귀 스프링(13)을 수용하는 스프링 지지부(56)에 의해 밸브 본체(5)의 내면에 가압되고, 따라서 상기 밸브 시트 부재(51)의 두께가 얇은 통부(54)도 이 스프링 지지부(56)에 의해 밸브 본체(5)의 내면에 가압되는 상태로 된다.

또한, 상기 밸브 시트 부재(51)의 두께가 두꺼운 통부(53)와 밸브 본체(5)의 내면 사이는 밀봉 부재(57)에 의해 밀봉되는 한편, 그 두께가 두꺼운 통부(53)의 내면 및 그 단면에는 일련의 홈(58)이 형성된다. 상기 홈(58)은 공기의 유통로로서 이용되는 것으로, 두께가 두꺼운 통부(53)에 대한 보조 포핏 밸브(52)의 끼워 맞춤 위치에 상관없이 그 유통로는 항상 개방된 상태로 있다.

제2 실시예에 따르면, 부스터의 비작동시에는, 도 4에 도시된 바와 같이 밸브 시트 부재(51)의 부압용 밸브 시트부(9)에 포핏 밸브(10)가 안착되는 동시에 플런저(7)의 대기용 밸브 시트부(8)에 보조 포핏 밸브(52)가 안착된다. 이 경우, 플런저(7)의 대기용 밸브 시트부(8)의 지름이 확대되기 때문에, 그 플런저(7)에는 커다란 차압이 작용하고, 이 차압에 의해 플런저(7)에는 출력 샤프트(17)측으로의 커다란 인입력(F_PR)이 작용한다. 이 상태에서 브레이크 페달을 밟으면, 입력 샤프트(6)와 플런저(7)가 밸브 스프링(12)의 세팅 하중(F_BS)과 복귀 스프링(13)의 세팅 하중(F_RS)의 합력인 복귀력에 대항하여 전진하고, 플런저(7)에 마련된 대기용 밸브 시트부(8)가 보조 포핏 밸브(52)의 시트면(52a)으로부터 일정 간격을 두고 떨어져 대기 밸브가 개방된다. 그렇게 하면, 소음기(45) 및 필터(46)를 지나서 밸브 본체(5) 내로 유입된 대기가 도 5에 도시된 바와 같이 대기용 밸브 시트부(8)와 보조 포핏 밸브(52)의 간극을 통하여 플런저(7)의 플랜지(7a)의 배면측의 빈 공간(S)으로 유입되고, 또한 밸브 본체(5)의 반경 방향 통로(16)를 지나서 변압실(4)로 유입되어, 부압이 도입된 정압실(3)과의 사이에 차압이 발생한다.

그리고, 상기 브레이크 페달을 밟음에 따라 생기는 무효 추력(=F_BS+F_RS-F_PR)은 전술한 바와 같이 플런저(7)에 커다란 인입력(F_PR)이 작용하기 때문에 가급적 감소되고, 따라서 페달 비를 작게 설정하여도 원활한 브레이크 조작성를 얻을 수 있다. 또한, 제2 실시예에서는 대기용 밸브 시트부(8)의 주위에 충분한 유로 면적이 확보되기 때문에(도 2), 플런저(7)의 전진에 따라 변압실(4)에는 단시간에 대량의 대기가 도입된다. 이 결과, 정압실(3)과 변압실(4) 사이에 커다란 차압이 발생하고,동력 피스톤(2)이 추진하여, 그 추력이 밸브 본체(5)를 통해 출력 샤프트(17)로 전달되며, 작동 지연을 초래하지 않고 배력 작용이 행해진다. 또한, 이 배력 작용에 있어서의 반력 조정 기구(19)의 작용은 상기 제1 실시예에서와 동일하기 때문에 여기서는 그 설명을 생략한다.

한편, 브레이크 페달로부터 밟는 힘이 제거되면, 밸브 기구(14)를 구성하는 복귀 스프링(13)에 의해 입력 샤프트(6)와 일체로 플런저(7)가 후퇴하고, 도 6에 도시된 바와 같이 대기용 밸브 시트부(8)가 보조 포핏 밸브(52)의 시트면(52a)에 접촉하는 한편, 그 보조 포핏 밸브(52)를 통해 복귀력이 수용되어 포핏 밸브(10)가 밸브 시트 부재(51)에 마련된 부압용 밸브 시트부(9)로부터 일정 간격을 두고 떨어져 부압 밸브가 개방된다. 이 결과, 정압실(3)내의 부압이 밸브 본체(5)의 축방향 통로(22)로부터 밸브 시트 부재(51)의 관통 구멍(55) 및 밸브 시트 부재(51)의 홈(58)을 지나서 플런저(7)의 대기용 밸브 시트부(8)의 배면측으로 도입되고, 또한 밸브 본체(5)의 반경 방향 통로(16)를 거쳐 변압실(4)로 도입되며, 이것에 의해 차압이 해소된다. 이 때, 플런저(7)가 후퇴하면, 포핏 밸브(10)와 밸브 시트 부재(51)의 부압용 밸브 시트부(9) 사이에는 충분한 유로 면적이 확보되기 때문에, 플런저(7)의 후퇴에 따라 변압실(4)에는 단시간에 대량의 부압이 도입된다. 즉, 이 변압실(4)로의 급격한 부압 도입과 복귀 스프링(20)의 탄력에 의해 동력 피스톤(2) 및 밸브 본체(5)는 도 1에 도시된 비작동 상태로 지체없이 복귀하게 된다.

본 제2 실시예에 있어서는 특히, 밸브 본체(5)와는 별개의 부재인 밸브 시트부재(51)에 부압용 밸브 시트부(9)가 마련되기 때문에, 플런저(7)의 대기용 밸브 시트부(8)를 대경으로 형성하여도 조립에 장해가 되지 않으며, 그 대기용 밸브 시트부(8)의 지름을 가급적 확대할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관계되는 공압식 부스터에 따르면, 브레이크 페달을 밟았을 때의 무효 추력이 감소되기 때문에, 행정이 길어지는 데 대응하기 위해, 페달 비를 작게 설정하여도 브레이크 조작성이 저하되지 않고, 그 적용 범위가 확대되어 브레이크 계통의 소형화에 크게 기여한다.

Claims

셸 본체 내부는 동력 피스톤에 의해 정압실과 변압실로 분할되고, 상기 동력 피스톤에 지지되는 밸브 본체 내에는 브레이크 페달로부터 연장하는 입력 샤프트에 연결되는 플런저와, 이 플런저의 상기 입력 샤프트와의 연결측 단부에 마련된 환형의 대기용 밸브 시트부 및 밸브 본체의 내면에 마련된 환형의 부압용 밸브 시트부에 탈착되는 포핏 밸브, 그 일단이 상기 입력 샤프트에 걸리고 보통 때는 상기 포핏 밸브를 상기 각 밸브 시트부에 안착시키는 방향으로 힘을 가하는 밸브 스프링, 그 일단이 상기 밸브 본체에 걸리고 보통 때는 입력 샤프트에 복귀 방향으로 힘을 가하는 복귀 스프링을 구비하는 밸브 기구가 설치되며, 상기 플런저의 이동에 따라 그 밸브 기구가 작동되어 상기 변압실로 대기가 도입되고, 상기 정압실과의 사이에 생기는 차압에 의해 상기 동력 피스톤이 추진되어, 그 추력이 상기 밸브 본체를 통해 출력 샤프트로 전달되는 공압식 부스터에 있어서,

상기 플런저의 환형의 대기용 밸브 시트부는 그 지름이 확대되어, 상기 부압용 밸브 시트부와 거의 동일면상에서 그 부압용 밸브 시트부에 인접한 영역에 배치되고, 상기 양 밸브 시트부의 배면측에 상기 플런저의 이동에 따라 상호의 간극이 점차로 확대되는 릴리프부(relief)가 마련되는 것을 특징으로 하는 공압식 부스터.
셸 본체 내부는 동력 피스톤에 의해 정압실과 변압실로 분할되고, 상기 동력 피스톤에 지지되는 밸브 본체 내에는 브레이크 페달로부터 연장하는 입력 샤프트에 연결되는 플런저와, 이 플런저의 상기 입력 샤프트와의 연결측 단부에 마련된 환형의 대기용 밸브 시트부 및 밸브 본체의 내면에 마련된 환형의 부압용 밸브 시트부에 탈착되는 포핏 밸브, 그 일단이 상기 입력 샤프트에 걸리고 보통 때는 상기 포핏 밸브를 상기 각 밸브 시트부에 안착시키는 방향으로 힘을 가하는 밸브 스프링, 그 일단이 상기 밸브 본체에 걸리고 보통 때는 입력 샤프트에 복귀 방향으로 힘을 가하는 복귀 스프링을 구비하는 밸브 기구가 설치되며, 상기 플런저의 이동에 따라 그 밸브 기구가 작동되어 상기 변압실로 대기가 도입되고, 상기 정압실과의 사이에 생기는 차압에 의해 상기 동력 피스톤이 추진되어, 그 추력이 상기 밸브 본체를 통해 출력 샤프트로 전달되는 공압식 부스터에 있어서,

상기 플런저의 환형의 대기용 밸브 시트부는 지름이 확대되며, 상기 부압용 밸브 시트부보다 상기 동력 피스톤의 추진 방향의 앞쪽에서 그 부압용 밸브 시트부와 축방향에 거의 직렬이 되는 영역에 배치되고, 상기 포핏 밸브는 상기 양 밸브 시트부에 접촉 가능한 시트면을 축방향에 직렬로 개별적으로 구비하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 공압식 부스터.