KR100909999B1 - 자동차용 패닉 부스터 - Google Patents

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박상원
원종대
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한국델파이주식회사
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Abstract

개시된 파워 피스톤과, 상기 파워 피스톤 내에서 브레이크 페달과 연동하는 푸쉬 로드와, 상기 푸쉬 로드와 연동하고, 일측이 개구되며, 상기 개구된 일측 면에 관통홀이 형성된 에어 밸브와, 상기 에어 밸브의 일측에 삽입되며, 상기 관통홀에 대향하도록 베어링 홈이 형성된 플런저와, 상기 관통홀로 삽입되어 상기 베어링 홈에 안착된 볼 베어링과, 상기 에어 밸브의 일측 외주면에 장착되고, 상기 볼 베어링과 접촉하는 슬리브 및 상기 슬리브를 가압하는 슬리브 스프링을 포함하며, 상기 슬리브 스프링은 패닉 기능의 시작점을 고정하도록 일측이 상기 파워 피스톤에 접촉하고, 타측이 상기 슬리브에 접촉하는 스프링 하우징 내에 수용될 수 있다. 이와 같은 자동차용 패닉 부스터에 의하면, 일정한 길이를 갖는 스프링 하우징에 슬리브 스프링을 수용하여 상기 슬리브 스프링의 길이를 일정하게 유지함으로써 패닉 기능의 작동 여부나 작동 속도 등을 일정하게 유지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
제동, 패닉, 부스터

Description

자동차용 패닉 부스터{Panic booster for vehicle}
본 발명은 자동차용 패닉 부스터에 관한 것으로서, 특히 자동차 운행 중 급박한 제동을 필요로 할 때 최대 제동력을 확보하기 위한 자동차용 패닉 부스터에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 제동 장치는 크게 부스터(booster)와, 마스터 실린더(master cylinder) 및 휠 실린더(wheel cylinder)로 이루어진다.
상기 제동 장치 중 부스터는 기관의 동력에 의하여 발생되는 기관 흡입압을 이용하여 브레이크 페달(brake pedal)의 답력을 배가시켜 상기 마스터 실린더에 배가된 압력을 전달하는 장치로서, 가해준 힘보다 큰 힘을 발생시키는 장치이다.
이러한 기능의 부스터에는 출력되는 압력에 반대 방향으로 반력(feedback force)이 발생되는데, 상기 반력은 제동 시 자동차의 제동 거리를 증가시킬 수 있다.
특히 운행 중 긴급한 상황이 발생하여 급제동이 필요한 경우, 즉 부스터의 패닉(panic) 기능을 사용할 필요가 있는 경우, 상기 반력은 상기 급제동을 방해할 수 있다.
따라서, 상기 반력을 줄이거나 제거하여 자동차의 제동 거리를 단축시킬 수 있는 패닉 부스터가 제시되었다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 자동차용 패닉 부스터 중 파워 피스톤부에서 패닉 기능이 실행되지 않은 정지 상태 및 패닉 기능이 실행된 동작 상태를 나타낸 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 파워 피스톤부(10)는 파워 피스톤(power piston;20)과, 에어 밸브(air valve;30)와, 플런저(plunger;40) 및 슬리브(sleeve;50)를 포함한다.
상기 파워 피스톤(20)의 일측은 상기 파워 피스톤(20)이 전진함에 따라 마스터 실린더(미도시)로 제동력을 전달하는 출력 로드(output rod;60)와 결합한다.
상기 에어 밸브(30)는 챔버(chamber;미도시)의 진공 및 대기 상태를 조절하는 밸브로, 일측이 개구되어 수용 공간(31)을 가지고, 타측은 브레이크 페달(미도시)에 가해지는 답력을 전달하는 푸쉬 로드(push rod;70)와 연동 가능하도록 결합하며, 상기 파워 피스톤(20)의 내부에 수용된다.
상기 에어 밸브(30)의 일측에는 복수의 관통홀(32)이 형성되어 상기 수용 공간(31)과 연통된다.
상기 플런저(40)는 상기 파워 피스톤(20) 내부에 수용되어 일측단부는 출력 로드(60)와 파워 피스톤(20) 사이에 개재된 러버 디스크(rubber disc;65)에 접촉하 고, 타측부는 상기 에어 밸브(30)의 수용 공간(31)에 삽입된다.
상기 에어 밸브(30)에 삽입된 상기 플런저(40)의 타측부 외주면에는 반원 형태의 복수의 베어링 홈(41)이 형성되어 상기 관통홀(32)에 삽입된 볼 베어링(ball bearing;90)이 상기 베어링 홈(41)에 안착된다.
상기 슬리브(50)는 내부에 중공이 형성된 형태로, 상기 에어 밸브(30)의 일측 외주면을 통해 삽입되며, 상기 슬리브(50)의 내주면에는 수용 홈(51)이 형성되어, 상기 볼 베어링(90)의 이동 경로를 제공한다.
상기 파워 피스톤(10)과 상기 슬리브(50) 사이에는 상기 슬리브(50)를 가압하는 슬리브 스프링(sleeve spring;52)이 개재된다.
상기와 같은 구조의 경우, 파워 피스톤부(10)에 패닉 기능이 실행되면, 상기 베어링 홈(41)에 수용되어 있던 볼 베어링(90)은 상기 슬리브(50)의 수용 홈(51)으로 이동하여 상기 에어 밸브(30)와 상기 플런저(40) 사이의 거리를 좁힌 후, 상기 출력 로드(60) 측으로 전진하게 된다.
이때, 상기 슬리브 스프링(52)은 상기 슬리브(50)를 가압하여 상대적으로 상기 슬리브(50)가 후진하도록 한다.
이에 의해 상기 플런저(40)에 가해지던 반력은 감소되기 때문에 운전자가 브레이크 페달에 가하는 답력을 줄일 수 있어 긴박한 상황에서 작은 답력의 공급에 의해 급제동을 할 수 있다.
상기와 같은 구조의 경우에 패닉 기능의 작동 여부나 작동 속도, 즉 브레이크 페달을 어느 정도의 속도로 밟아야 패닉 기능이 작동 되는지는 슬리브 스프 링(51)의 길이에 의하여 결정된다.
그러나, 상기 슬리브 스프링(52)은 대량 제조 시 정확한 수치, 즉 길이나 탄성력 등과 같은 수치를 일정하게 유지하기가 어렵고, 따라서 공차 관리가 곤란한 문제점이 있다.
상기와 같은 슬리브 스프링(52)의 공차 관리의 어려움은 결과적으로 패닉 기능의 작동 여부나 작동 속도 등을 일정하게 유지할 수 없게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상기 패닉 기능의 작동 여부나 작동 속도 등을 일정하게 유지할 수 있도록 개선된 자동차용 패닉 부스터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 자동차용 패닉 부스터는 파워 피스톤과, 상기 파워 피스톤 내에서 브레이크 페달과 연동하는 푸쉬 로드와, 상기 푸쉬 로드와 연동하고, 일측이 개구되며, 상기 개구된 일측 면에 관통홀이 형성된 에어 밸브와, 상기 에어 밸브의 일측에 삽입되며, 상기 관통홀에 대향하도록 베어링 홈이 형성된 플런저와, 상기 관통홀로 삽입되어 상기 베어링 홈에 안착된 볼 베어링과, 상기 에어 밸브의 일측 외주면에 장착되고, 상기 볼 베어링과 접촉하는 슬리브 및 상기 슬리브를 가압하는 슬리브 스프링을 포함하며, 상기 슬리브 스프링은 패닉 기능의 시작점을 고정하도록 일측이 상기 파워 피스톤에 접촉하고, 타측이 상기 슬리브에 접촉하는 스프링 하우징 내에 수용될 수 있다.
상기 스프링 하우징은 내부에 공간이 형성된 제1 하우징 및 일측이 상기 제1 하우징의 내부 공간에 삽입되어 상기 내부 공간에서 왕복 운동을 할 수 있으며, 상기 슬리브 스프링이 수용되는 제2 하우징을 포함할 수 있다.
상기 제2 하우징의 일측단부 외주면에는 상방 걸림턱이 형성되고, 상기 제2 하우징의 일측단부가 삽입되는 상기 제1 하우징의 타측단부 내주면에는 하방 걸림턱이 형성되며, 상기 상방 걸림턱과 상기 하방 걸림턱의 접촉 시 상기 슬리브 스프링은 최대로 팽창될 수 있다.
상기 제2 하우징에 수용된 상기 슬리브 스프링은 일측이 상기 제1 하우징의 하방 걸림턱에 접촉하고, 타측이 상기 제2 하우징의 폐쇄된 타측단부에 접촉될 수 있다.
상기 상방 걸림턱과 상기 하방 걸림턱이 접촉된 지점에서 상기 패닉 기능의 작동이 시작될 수 있다.
본 발명에 따른 자동차용 패닉 부스터에 의하면, 일정한 길이를 갖는 스프링 하우징에 슬리브 스프링을 수용하여 상기 슬리브 스프링의 길이를 일정하게 유지함으로써 패닉 기능의 작동 여부나 작동 속도 등을 일정하게 유지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 자동차용 패닉 부스터에 대해 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 자동차용 패닉 부스터는 하우징 및 파워 피스톤부를 포함할 수 있다.
상기 하우징은 디바이더에 의하여 전방 챔버 및 후방 챔버로 구획될 수 있 다.
상기 전방 챔버는 다이아프램(diaphragm)에 의하여 진공 챔버 및 대기 챔버로 구획될 수 있고, 상기 후방 챔버도 역시 다이아프램에 의하여 진공 챔버 및 대기 챔버로 구획될 수 있다.
상기 진공 챔버 및 상기 대기 챔버는 초기 상태에서는 모두 진공의 평형 상태로 유지되되, 상기 패닉 부스터가 작동하면 상기 대기 챔버로 공기가 유입되어 상기 진공 챔버와 상기 대기 챔버 사이에는 압력차가 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 패닉 부스터 중 파워 피스톤부를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 파워 피스톤부 중 스프링 하우징을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 파워 피스톤부(100)는 상기 패닉 부스터(미도시)에 연결된 마스터 실린더(미도시)로 운전자가 브레이크 페달(미도시)에 가한 답력뿐만 아니라 상기 진공 챔버(미도시)와 상기 대기 챔버(미도시) 사이에 형성된 압력차에 의한 부스트 압력을 전달할 수 있다.
상기 파워 피스톤부(100)는 내부에 공간을 가진 형태의 파워 피스톤(110)과, 에어 밸브(120)와, 플런저(130)와, 슬리브(140) 및 볼 베어링(150)을 포함할 수 있다.
이하 일측은 상기 답력 및 부스트 압력이 출력되는 마스터 실린더 측(도면에서 좌측)을 가리킬 수 있고, 타측은 상기 답력이 입력되는 상기 브레이크 페달 측(도면에서 우측)을 가리킬 수 있다.
상기 파워 피스톤(110)의 일측은 상기 답력 및 부스트 압력에 의하여 일측 방향으로 전진함에 따라 상기 마스터 실린더로 제동력을 전달하는 출력 로드(170)와 결합할 수 있다.
상기 에어 밸브(120)는 상기 챔버의 진공 및 대기 상태를 조절할 수 있는 밸브로서 상기 파워 피스톤(110)의 내부에 수용될 수 있다.
상기 에어 밸브(120)의 일측은 개구되어 수용 공간(121)을 가지고, 타측은 브레이크 페달에 가해지는 답력을 전달하는 푸쉬 로드(160)와 연동 가능하도록 결합할 수 있다.
상기 에어 밸브(120)의 일측에는 복수의 관통홀(122)이 형성되어 상기 수용 공간(121)과 연통될 수 있다.
상기 플런저(130)는 상기 파워 피스톤(110) 내부에 수용되어 일측단부는 상기 출력 로드(170)와 상기 파워 피스톤(110) 사이에 개재된 러버 디스크(180)에 접촉하고, 타측부는 상기 에어 밸브(120)의 수용 공간(121)에 삽입될 수 있다.
상기 에어 밸브(120)의 수용 공간(121)에 삽입된 상기 플런저(130)의 타측부 외주면에는 서로 이격되게 복수의 베어링 홈(131)이 형성될 수 있다.
상기 베어링 홈(131)의 형태는 수평면 및 경사면으로 이루어질 수 있으며, 상기 경사면 중 일측 방향의 경사면은 타측 방향의 경사면보다 경사각이 작아 완만한 경사를 형성할 수 있다.
상기 플런저(130)의 타측단부와 상기 에어 밸브(120) 사이에는 이격 스프링(190)이 개재되어, 상기 플런저(130)와 상기 에어 밸브(120) 사이의 간격을 변동 가능하게 유지할 수 있다.
상기 슬리브(140)는 내부에 중공이 형성된 형태로, 상기 슬리브(140)의 내경이 상기 에어 밸브(120)의 일측부 외주면을 통해 삽입되며, 상기 슬리브(140)의 내주면 중 일측단부로는 오목하게 단차가 형성될 수 있다.
즉, 상기 슬리브(140)의 내주면에 단차가 형성됨으로써, 상기 슬리브(140)의 내경 중 일측 방향의 내경이 타측 방향의 내경보다 더 크게 형성될 수 있다.
상기 슬리브(140)의 외주면에는 돌기가 돌출되며, 상기 돌기의 일측과 상기 파워 피스톤(110)의 타측 사이에는 슬리브 스프링(193)이 수용된 스프링 하우징(spring housing;210)이 개재될 수 있고, 상기 돌기의 타측과 상기 에어 밸브(120)의 타측 사이에는 회복 스프링(192)이 개재될 수 있다.
상기 스프링 하우징(210)은 제1 하우징(211) 및 제2 하우징(213)으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 하우징(211)은 내부에 공간이 형성되며, 일측단부의 내주면에 하방 걸림턱(212)이 돌출될 수 있다.
상기 제2 하우징(213)은 일측단부가 상기 제1 하우징(211)의 내부 공간에 삽입되며, 상기 제1 하우징(211)의 내부 공간에서 왕복 운동을 할 수 있다.
상기 제2 하우징(213)의 일측단부 외주면에는 상방 걸림턱(214)이 돌출될 수 있으며, 상기 상방 걸림턱(214)과 상기 하방 걸림턱(212)의 접촉에 의하여 상기 제1 하우징(211)의 내부 공간에서 왕복 운동을 하는 제2 하우징(213)이 제1 하우징(211)의 외부로 분리되는 것을 방지할 수 있다.
상기 슬리브 스프링(193)은 상기 제2 하우징(213) 내에 수용될 수 있는데, 상기 슬리브 스프링(193)의 일측은 상기 제1 하우징(211)의 하방 걸림턱(212)에 접촉하고, 타측은 상기 제2 하우징(213)의 폐쇄된 타측단부에 접촉할 수 있다.
상기와 같이 패닉 기능의 작동 여부를 결정하는 인자인 상기 슬리브 스프링(193)을 상기 스프링 하우징(210)에 수용하게 되면, 공차 관리가 어려운 슬리브 스프링(193) 대신 스프링 하우징(210)에 의하여 용이하게 패닉 기능의 시작점을 고정할 수 있다.
즉, 상기 상방 걸림턱(214)과 상기 하방 걸림턱(212)이 접촉된 지점을 패닉 기능의 작동이 시작되는 지점으로 결정하게 되면, 상기 슬리브 스프링(193)의 치수가 다소 다르더라도 상기 패닉 기능의 시작 조건은 일정하게 유지될 수 있다.
상기 슬리브 스프링(193)은 상기 패닉 부스터가 작동하지 않는 상태에서는 슬리브(140)에 힘을 가하지 않을 수 있다.
상기 볼 베어링(150)은 상기 에어 밸브(120)와 상기 플런저(130) 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있으며, 상기 플런저(130)의 베어링 홈(131)에 안착되고, 상부가 상기 에어 밸브(120)의 관통홀(122)을 통해 상기 슬리브(140)의 타측부 내주면에 접할 수 있다.
상기와 같은 패닉 부스터에서는 정지 상태에서 통상의 제동 상태 또는 패닉 기능이 적용된 제동 상태로 부스터가 작동할 수 있다.
상기 양자 모두 상기 부스터에 입력되는 압력에 대하여 반력이 생길 수 있다.
상기 반력은 상기 부스터에 입력되는 압력의 증가에 비례하여 상기 플런저에 대해 생길 수 있으며, 그 작용되는 방향은 입력되는 압력에 반대 방향으로 상기 볼 베어링(150)이 상기 베어링 홈(131) 내에 유지될 수 있게 한다.
도 4a는 도 2의 파워 피스톤부가 동작하지 않은 상태를 나타낸 도면이고, 도 4b는 상기 도 2의 파워 피스톤부에 패닉 기능이 실행된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4a를 참조하면, 파워 피스톤부(100)가 동작하지 않는 경우, 상기 볼 베어링(150)은 상기 베어링 홈(131)에 수용될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 상기의 패닉 부스터에 패닉 기능이 실행되면, 즉 상기 패닉 부스터에 입력되는 압력이 상기 마스터 실린더로 출력되는 압력보다 더 빠르게 발생하면, 상기 플런저(130)와 상기 에어 밸브(120) 사이의 거리는 좁혀질 수 있다.
이때, 상기 스프링 하우징(210)에 수용된 슬리브 스프링(193)은 상기 슬리브(140)에 작용하여 슬리브(140)의 위치 변화 방해할 수 있다.
따라서, 상기 베어링 홈(131)에 수용된 볼 베어링(150)은 상기 슬리브(140)의 오목하게 단차진 부분으로 이동하게 되고, 이 상태에서 입력되는 압력이 증가하게 되면 상기 에어 밸브(120) 및 상기 플런저(130)는 출력 로드(170) 측으로 전진할 수 있다.
상대적으로 상기 슬리브(140)는 볼 베어링(150)에 의하여 후진할 수 있다.
상기 출력 로드(170) 측으로 상기 에어 밸브(120) 및 상기 플런저(130)가 전진하는 시기는 반력이 생성되지 않거나 생성 초기이므로 상기 반력에 의한 저항을 받지 않게 되어 자동차의 급제동을 가능하게 할 수 있다.
상기와 같이 동작하는 본 발명의 경우, 공차 관리가 어려운 슬리브 스프링(193)을 스프링 하우징(210) 내에 수용하여 패닉 기능의 시작 지점을 스프링 하우징(210)에 의해 조절할 수 있으므로, 패닉 기능의 작동 여부 등을 일정하게 유지할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래 자동차용 패닉 부스터 중 파워 피스톤부의 동작을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 패닉 부스터 중 파워 피스톤부를 나타낸 도면.
도 3은 도 2의 파워 피스톤부 중 스프링 하우징을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4a 및도 4b는 도 2의 파워 피스톤부의 동작을 개략적으로 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100... 파워 피스톤부 110... 파워 피스톤
120... 에어 밸브 122... 관통홀
130... 플런저 131... 베어링 홈
140... 슬리브 150... 볼 베어링
160... 푸쉬 로드 170... 출력 로드
180... 러버 디스크 191... 이격 스프링
192... 회복 스프링 193... 슬리브 스프링
210... 스프링 하우징 211... 제1 하우징
212... 하방 걸림턱 213... 제2 하우징
214... 상방 걸림턱

Claims (5)

  1. 파워 피스톤과, 상기 파워 피스톤 내에서 브레이크 페달과 연동하는 푸쉬 로드와, 상기 푸쉬 로드와 연동하고, 일측이 개구되며, 상기 개구된 일측 면에 관통홀이 형성된 에어 밸브와, 상기 에어 밸브의 일측에 삽입되며, 상기 관통홀에 대향하도록 베어링 홈이 형성된 플런저와, 상기 관통홀로 삽입되어 상기 베어링 홈에 안착된 볼 베어링과, 상기 에어 밸브의 일측 외주면에 장착되고, 상기 볼 베어링과 접촉하는 슬리브 및 상기 슬리브를 가압하는 슬리브 스프링을 포함하는 자동차용 패닉 부스터에 있어서,
    상기 슬리브 스프링은 패닉 기능의 시작점을 고정하도록 일측이 상기 파워 피스톤에 접촉하고, 타측이 상기 슬리브에 접촉하는 스프링 하우징 내에 수용된 것을 특징으로 하는 자동차용 패닉 부스터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스프링 하우징은:
    내부에 공간이 형성된 제1 하우징; 및
    일측이 상기 제1 하우징의 내부 공간에 삽입되어 상기 내부 공간에서 왕복 운동을 할 수 있으며, 상기 슬리브 스프링이 수용되는 제2 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 패닉 부스터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 하우징의 일측단부 외주면에는 상방 걸림턱이 형성되고,
    상기 제2 하우징의 일측단부가 삽입되는 상기 제1 하우징의 타측단부 내주면에는 하방 걸림턱이 형성되며,
    상기 상방 걸림턱과 상기 하방 걸림턱의 접촉 시 상기 슬리브 스프링은 최대로 팽창되는 것을 특징으로 하는 자동차용 패닉 부스터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 하우징에 수용된 상기 슬리브 스프링은 일측이 상기 제1 하우징의 하방 걸림턱에 접촉하고, 타측이 상기 제2 하우징의 폐쇄된 타측단부에 접촉하는 것을 특징으로 하는 자동차용 패닉 부스터.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 상방 걸림턱과 상기 하방 걸림턱이 접촉된 지점에서 상기 패닉 기능의 작동이 시작되는 것을 특징으로 하는 자동차용 패닉 부스터.
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