KR100578412B1 - 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아웃 로드의 내부에 도약력 조절기를 구비시켜, 분해하지 않은 상태에서 진공 배력장치의 도약력을 설계치에 맞게 외부에서 조절할 수 있고, 가공 및 조립 공차에 따른 품질저하를 막을 수 있는 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치를 제공하는 데 있다.
그러한 본 발명의 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치는 대기압과 흡기 다기관 압력과의 압력차를 이용하여 배력된 힘을 다이어프램(41, 42 ; diaphragm)들에 축결합된 동력피스톤(6)과 반작용디스크(53, 53')와 아웃 로드(54, 540) 및 마스터실린더(1)의 피스톤(55)에 전달하므로써, 마스터실린더(1)로 하여금 브레이크 작동을 하도록 되어 있으며, 아웃 로드(540)는 함몰부(542)와 관통하고 내경(544)에 나사산을 형성한 중공축(543)으로서, 디스크안착부(541)에 고무, 우레탄과 같은 가요성재질의 반작용디스크(53')를 안착시키고 있으며, 함몰부(542)의 수평면을 함몰시킬 수 있도록, 헤드부(531)와 렌치결합구멍(532)을 형성한 랩 갭 조절구(530)를 포함하며, 랩 갭 조절구(530)는 아웃 로드(540)의 내경(544)에 각각 나사결합되며, 외부에서 공구(60)를 이용하여 랩 갭 조절구(530)를 나사이동시키므로써, 헤드부(531)와 반작용디스크(53')의 사이에 갭을 가변적으로 형성한다.

Description

도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치{A vacuum booster with lap gap adjuster}
도 1은 종래 기술에 따른 진공 배력장치의 구성을 설명하기 위한 단면도,
도 2는 일반적인 진공 배력장치의 도약력을 설명하기 위한 그래프,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치의 구성을 설명하기 위한 단면도,
도 4는 도 2에 도시된 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치의 중요부위의 결합관계를 설명하기 위한 분해 사시도,
도 5는 도 2에 도시된 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치의 중요부위의 작동관계를 설명하기 위한 단면도.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣
1 : 마스터실린더 6 : 동력피스톤
41, 42 : 다이어프램 52 : 밸브 플런저
53' : 반작용디스크 530 : 랩 갭 조절구
540 : 아웃 로드 541 : 디스크안착부
542 : 함몰부 550 : 스트로크 조절구
본 발명은 진공 배력장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 자동차용 진공 배력장치를 조립한 후 검사하는 과정에서 분해하기 매우 어려운 본체의 외부에서 도약력(jump in force)을 조절할 수 있는 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 진공 배력장치는 외부의 힘을 이용하여 운전자의 페달을 밟는 페달힘을 배가(倍加)시켜 주는 브레이크 배력장치를 의미한다. 이런 진공 배력장치는 배력장치가 고장일 경우에도 운전자의 페달을 밟는 힘만으로 브레이크를 조작할 수 있어야 한다.
그리고, 진공 배력장치에 사용되는 외부의 힘으로는 기관의 흡입부압, 유압, 공기압 등이 있다.
특히, 진공 배력장치는 대기압과 흡기 다기관 압력과의 압력차를 이용하여 다이어프램(diaphragm)에 부착된 페달조립체를 작동시켜 얻는다. 여기에서, 얻는 배력의 크기는 다이어프램의 면적에 비례한다.
종래 기술에 따른 진공 배력장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 유압을 이용하는 마스터실린더(1 ; master cylinder)와 일체형으로 결합된 탠덤 다이어프램식 배 력장치이다.
그러한 종래의 진공 배력장치는 기관의 흡기 다기관의 흡입기를 공급받도록 흡입구(2)가 형성된 진공실하우징(3)과, 이런 진공실하우징(3)의 내부에 결합된 두 개의 다이어프램(41, 42)에 의해 대기압과 흡기 다기관 압력과의 압력차이를 발생시킬 수 있게 페달조립체(50)로 구성되어 있다.
여기에서, 페달조립체(50)는 진공계통의 고장시에도 최소한 운전자의 페달을 밟는 힘이 작용할 수 있도록, 페달(5)에서부터 마스터실린더(1) 쪽으로 피스톤로드(51)와 밸브 플런저(52 ; valve plunger)와 반작용디스크(53 ; reaction disc)와 아웃 로드(54 ; out rod) 및 마스터실린더(1)의 피스톤(55)으로 결합되어 있다.
이런 종래의 진공 배력장치의 다이어프램(41, 42)들은 진공이 작용하는 진공실(43)들과 대기압이 작용하는 대기압실(44)을 분리하고 있고, 동력피스톤(6)과 연동하도록 진공실하우징(1)의 내부에 설치되어 있다.
여기에서 동력피스톤(6)은 원주면에 다이어프램(41, 42)들의 하부를 고정하고, 중공의 축심에 피스톤 리턴스프링(8)과 밸브조립체(50)를 내삽하고 있고, 대기압과 흡기 다기관 압력과의 압력차이에 의해 아웃 로드(54)와 연동하도록 결합되어 있다.
이런 동력피스톤(6)에는 진공포트(33)와 대기포트(34)와 관통한 연결통로들이 형성되어 있어서, 다수의 다이어프램(41, 42)들에 동일한 환경을 갖게 한다.
또한, 동력피스톤(6)내의 포핏밸브(7 ; poppet valve : 진공/대기밸브)는 상 술한 바와 같이, 운전자에 의한 페달조립체(50)의 축이동(a)으로 인하여 피스톤로드(51)가 밸브 플런저(52 ; valve plunger)를 이동시킬 경우, 진공포트(33)와 대기포트(34)를 교대적으로 개방 및 폐쇄한다.
즉, 종래의 진공 배력장치의 포핏밸브(7)는 릴리스 위치에서 진공포트(33)를 개방시키고 있고, 대기포트(34)를 밀폐시키고 있다. 그리고, 다이어프램(41, 42)의 전/후에 똑같이 흡기 다기관의 부압이 작용하고 있다. 따라서, 다이어프램(41, 42)은 진공실(43)에 들어있는 피스톤 리턴스프링(8)의 장력에 의해 릴리스 위치에 있게 된다.
또한, 제동위치에서 페달(5)을 밟으면 포핏밸브(7)에 의해서, 진공포트(33)가 닫히고, 이어서 대기포트(34)가 열린다. 이런 경우, 대기중의 공기는 페달조립체(50)의 흡입구(9)를 따라 들어가, 대기압실(44)에 대기압을 작용시킨다.
이렇게 포핏밸브(7)가 대기압과 흡기 다기관의 부압을 교대적으로 대기압실(44)에 작용시키기 때문에, 종래의 진공 배력장치는 대기압과 흡기 다기관 압력과의 압력차를 이용하여 다이어프램(41, 42)들에 연결된 동력피스톤(6)과 반작용디스크(53)와 아웃 로드(54) 및 마스터실린더(1)의 피스톤(55)에 배력된 힘을 전달하므로써, 마스터실린더(1)로 하여금 브레이크 작동을 하도록 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 이런 종래의 진공 배력장치는 피스톤로드에 힘을 증가시켜 가면, 입력된 힘의 증가 없이 출력되는 힘이 증가하는데, 이렇게 증가하는 힘을 통상적으로 도약력(e ; jump in force)이라 하며, 이때의 출력(아웃 로드의 힘)은 운전자 제동감각을 위해 약 30 kg·중으로 되어 있다.
이런 도약력(e)은 상기 반작용디스크(53)와 밸브 플런저(52) 사이의 간극, 랩 갭(lap gap),으로 조절되는데 실제 부스터 제작 조립시 가공 및 조립 공차로 인하여, 설계 치수와 다르게 되고, 이에 따라 진공 배력장치마다 다르게 된다.
그러나, 종래의 진공 배력장치는 조립된 상태에서만 도약력을 측정할 수 있고, 측정값이 설계치와 다를 경우, 분해 작업하지 않고 도약력을 조절 및 조정할 수 없는 단점이 있다.
또한, 종래의 진공 배력장치는 조립후 도약력을 조절할 수 없기 때문에, 동일한 품질을 유지할 수 없으며, 이에 따라 서로 다른 성능 차이를 갖는 단점이 있다.
또한, 종래의 진공 배력장치는 완전 밀폐 상태를 유지하기 위해서, 코킹(caulking) 조립 작업에 의해서 조립되기 때문에, 도약력 조절을 위해 분해될 경우, 처음부터 다시 케이싱을 제작해야 하는 단점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명의 목적은 아웃 로드의 내부에 도약력 조절기를 구비시켜, 분해하지 않은 상태에서 진공 배력장치의 도약력을 설계치에 맞게 외부에서 조절할 수 있고, 가공 및 조립 공차에 따른 품질저하를 막을 수 있는 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치를 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적은 대기압과 흡기 다기관 압력과의 압력차를 이용하여 배력된 힘을 다이어프램들에 축결합된 동력피스톤과 반작용디스크와 아웃 로드 및 마스터실린더의 피스톤에 전달하므로써, 마스터실린더로 하여금 브레이크 작동을 하는 진공 배력장치에 있어서, 아웃 로드는 함몰부와 관통하고 내경에 나사산을 형성한 중공축으로서, 디스크안착부에 고무, 우레탄과 같은 가요성재질의 반작용디스크를 안착시키고 있으며, 상기 아웃 로드(540)의 축 방향을 따라 전후진 이동가능하도록 상기 함몰부(542)에 대응되는 형상으로 형성된 헤드부(531)와 렌치결합구멍(532)을 형성한 랩 갭 조절구(530)를 포함하며, 상기 랩 갭 조절구(530)는 아웃 로드(540)의 내경(544)에 상기 헤드부(531)가 상기 함몰부(542) 내부에 위치하도록 나사 결합되며, 상기 아웃 로드(540)의 상기 함몰부(542) 반대편 중공의 외부로부터 상기 중공축(543) 내부로 삽입되는 공구(60)를 이용하여 상기 랩 갭 조절구(530)를 나사이동시키므로써, 상기 헤드부(531)와 상기 반작용디스크(53')의 사이에 갭을 가변적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 것을 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치에 의해 달성된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 아웃 로드의 내경에는 나사이동에 따라 아웃 로드의 축길이를 증가 및 감소시킬 수 있도록, 스터드 볼트 형상으로 형성된 스트로크 조절구가 나사결합되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
이 실시예에서 설명하는 본 발명의 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치는 도약력 조절기를 아웃 로드의 내부에 설치하고, 가요성(可撓性) 재질의 반작용디스크를 사용한 것을 제외하고는 종래의 기술과 본질적으로 동일하다. 그러므로, 도 1 내지 도 5에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.
도면에서, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치의 구성을 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치의 중요부위의 결합관계를 설명하기 위한 분해 사시도이며, 도 5는 도 2에 도시된 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치의 중요부위의 작동관계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치는 페달조립체(50')에 고무, 우레탄과 같은 가요성(可撓性) 재질로 형성하여 탄력있는 반작용디스크(53')를 구비하고 있다. 이런 반작용디스크(53')는 기본적으로 밸브 플런저(52)의 일측단면과 일정 간격(lap gap)을 유지하게 조립된다.
이렇게 조립되는 밸브 플런저(52)의 반대쪽에 반작용디스크(53')과 접하는 아웃 로드(540)의 내부에는 본 발명의 도약력 조절기인 스트로크 조절구(550 ; stroke adjuster)와 랩 갭 조절구(530 ; lap gap adjuster)가 배치되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 아웃 로드(540)는 상기 반작용디스크(53')을 안착시킬 수 있도록 원형 벽을 갖는 디스크안착부(541)와, 이런 디스크안착부(541)의 경사 함몰부(542)의 축심에 관통하는 중공축(543)으로 형성되어 있다. 특히, 중공축(543)의 내경(544)에는 스트로크 조절구(550)와 랩 갭 조절구(530)를 축방향으로 나사결합시킬 수 있도록 나사산이 형성되어 있다. 그리고, 디스크안착부(541)의 경사 함몰부(542)는 랩 갭 조절구(530)의 헤드부(531)의 직경보다 상대적으로 약간 큰 직경을 갖게 형성되고, 소정기울기로 함몰되어 있다.
또한, 랩 갭 조절구(530)는 아웃 로드(540)의 중공축(543)에 나사결합될 수 있는 나사축을 형성하고 있다. 이런 나사축의 일측 단면에는 육각렌치(hexangular wrench)를 결합시킬 수 있는 렌치결합구멍(532)이 형성되어 있다. 그리고, 나사축의 다른측 단면에는 끝단부로 갈수록 방사되는 원뿔형 헤드부(531)가 일체로 형성하고 있다. 이런 헤드부(531)는 상기 디스크안착부(541)의 경사 함몰부(542)보다 상대적으로 작은 직경으로 형성되어 있다.
또한, 스트로크 조절구(550)는 아웃 로드(540)의 중공축(543)에 나사결합될 수 있는 나사축으로서, 스패너 또는 렌치와 같은 나사조임 공구를 사용할 수 있는 스터드 볼트 형상으로 형성되어 있다. 즉, 스트로크 조절구(550)는 나사이동에 따라 아웃 로드(540)의 축길이를 증가 및 감소시킬 수 있는 역할을 한다.
이렇게 형성된 스트로크 조절구(550)와 랩 갭 조절구(530)는 아웃 로드(540)의 중공축(543)의 내경(544)에 각각 나사결합된다.
이때, 랩 갭 조절구(530)는 아웃 로드(540)의 디스크안착부(541) 쪽으로 나사결합되며, 헤드부(531)를 하여금 경사 함몰부(542)에 배치시킨다. 즉, 도 4 및/또는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 랩 갭 조절구(530)는 그 헤드부(531)가 상기 아웃 로드(540)의 상기 함몰부(542) 내부에 배치되도록 상기 아웃 로드(540)에 나사 결합되고, 상기 스트로크 조절구(550)는 상기 아웃 로드(540)의 상기 랩 갭 조절구(530)의 반대편 중공에 나사 결합된다.
이렇게 배치되는 헤드부(531)의 수평면은 작업자에 의해서 기본적으로 디스크안착부(541)의 수평면과 일치하게 된다. 그리고, 랩 갭 조절구(530)는 상기 디스크안착부(541)의 경사 함몰부(542)보다 상대적으로 작은 직경으로 헤드부(531)를 형성하고 있기 때문에, 도약력을 조절하기 위해서 나사 이동될 경우, 상기 아웃 로드(540)의 축 방향을 따라 전후진 가능하게 되어, 상기 반작용디스크(53')에 접촉되는 중심쪽 부위에 상대적인 갭을 형성하는 역할을 한다. 이런 상대적인 갭은 페달의 힘을 받는 밸브 플런저(52)의 압축에 의해서 약간 짓눌려 들어오는 상기 반작용디스크(53')의 변형에 의해 도약력을 조절하게 된다.
아래에서, 앞서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명의 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치의 작동관계에 대해서 설명하겠다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치는 가요성 재질의 탄력있는 반작용디스크(53')를 아웃 로드(540)의 디스크안착부(541)에 안착시키고 있다. 이런 반작용디스크(53')는 운전자에 의해 축방향으로 이동되는 밸브 플런저(52)에 의해서 눌려지고(f), 미리 설계된 크기의 도약력을 발생시키도록 되어 있다.
이때, 작업자가 완전 조립된 본 발명의 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치의 도약력을 측정하여 설계치에 못 미치는 경우, 작업자는 아웃 로드(540)에서 스트로크 조절구를 분해하고, 육각렌치(60)를 회전(b)시켜서, 랩 갭 조절구(530)를 육각렌치(60)쪽으로 이동시킨다.
이런 경우, 랩 갭 조절구(530)의 헤드부(531)는 나사이동량에 따라 디스크안착부(541)의 경사 함몰부(542)에서 가변적으로 아웃 로드(540)의 축 방향을 따라 후진하게 된다.
그리고, 경사 함몰부(542)에는 반작용디스크(53')가 약간 짓눌려 들어오게 된다. 이렇게 약간 짓눌려 들어오는 반작용디스크(53')에 의해서 본 발명의 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치는 바로 반응하지 않게 되고, 도약력의 증가상태가 된다.
또한, 육각렌치(60)를 반대쪽으로 회전시켜서, 랩 갭 조절구(530)를 반작용디스크(53')쪽으로 아웃 로드(540)의 축 방향을 따라 전진 이동시키면, 반작용디스크(53')의 상대적인 갭이 줄어듦과 동시에, 원래의 위치로 돌아간다. 따라서, 도약력은 상대적으로 감소하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치는 외부에서 도약력을 조절할 수 있게 된다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치는 육각렌치와 같은 공구를 사용하여 외부에서 도약력을 조절할 수 있고, 각 제품의 도약력을 동일화시킬 수 있어서, 제품의 품질과 작업능률을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치는 도약력을 조절하기 위해서 처음부터 다시 하우징을 제작할 필요가 없기 때문에, 제품 단가를 낮출 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치는 정확한 도약력을 용이하게 조절하여 정밀한 제품으로 양산될 수 있는 장점이 있다.
이상에서 살펴본 본 발명의 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (2)

  1. 대기압과 흡기 다기관 압력과의 압력차를 이용하여 배력된 힘을 다이어프램(41, 42 ; diaphragm)들에 축결합된 동력피스톤(6)과 반작용디스크(53, 53')와 아웃 로드(54, 540) 및 마스터실린더(1)의 피스톤(55)에 전달하므로써, 마스터실린더(1)로 하여금 브레이크 작동을 하는 진공 배력장치에 있어서,
    상기 아웃 로드(540)는 함몰부(542)와 관통하고 내경(544)에 나사산을 형성한 중공축(543)으로서, 디스크안착부(541)에 가요성재질의 상기 반작용디스크(53')를 안착시키고 있으며,
    상기 아웃 로드(540)의 축 방향을 따라 전후진 이동가능하도록, 상기 함몰부(542)에 대응되는 형상으로 형성된 헤드부(531)와 렌치결합구멍(532)을 형성한 랩 갭 조절구(530)를 포함하며,
    상기 랩 갭 조절구(530)는 아웃 로드(540)의 내경(544)에 상기 헤드부(531)가 상기 함몰부(542) 내부에 위치하도록 상기 아웃 로드(540)의 상기 디스크 안착부(541) 측으로 나사 결합되며, 상기 아웃 로드(540)의 상기 함몰부(542) 반대편 중공의 외부로부터 상기 중공축(543) 내부로 삽입되는 공구(60)를 이용하여 상기 랩 갭 조절구(530)를 나사이동시키므로써, 상기 헤드부(531)와 상기 반작용디스크(53')의 사이에 갭을 가변적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 것을 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아웃 로드(540)의 내경(544)에는 나사이동에 따라 아웃 로드의 축길이를 증가 및 감소시킬 수 있도록, 스터드 볼트 형상으로 형성된 스트로크 조절구(550)가 나사결합되는 것을 특징으로 하는 도약력 조절기를 구비한 진공 배력장치.
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