KR20090020600A - 부압 배력 장치 - Google Patents

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KR20090020600A
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사토루 와타나베
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봇슈 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 부압 배력 장치는 작동시에, 리액션 디스크(35)는 출력축(34)으로부터의 반력으로 휘어져 핀(28)을 후방으로 가압하고, 핀(28)이 암(25)을 통하여 진공 밸브 시트 부재(21)를 후방으로 가압한다. 그렇게 하면, 진공 밸브 시트 부재(21)가 진공 밸브부(17)를 통하여 밸브체(15)를 후방으로 밀어올리기 때문에, 대기 밸브부(16)가 밸브 바디(4)에 대하여 후방으로 이동한다. 이와 같이, 대기 밸브(20) 및 진공 밸브(23)가 후방으로 이동하는 만큼, 입력축(11)의 스트로크가 단축된다. 또한, 밸브체(15)가 후방으로 밀어올려짐으로써, 대기 밸브(20) 및 진공 밸브(23)의 균형 위치가 출력(입력)에 따라서 후방으로 이동한다. 이로써, 큰 출력을 발생할 때의 입력 부재의 스트로크가 단축된다.
Figure P1020087030027
부압 배력 장치, 리액션 디스크, 진공 밸브 시트 부재, 밸브체, 밸브 바디, 대기 밸브, 진공 밸브

Description

부압 배력 장치{Negative pressure booster}
본 발명은 브레이크 시스템 등에 사용되는 부압 배력 장치의 기술분야에 관한 것으로, 특히, 저출력 영역(저감 속도 영역)에서는 비교적 작은 서보비로 비교적 낮은 출력(감속도 G)을 얻고, 또한, 고출력 영역(고감속도 영역)에서는 저출력 영역에서의 서보비보다 큰 서보비로 비교적 높은 출력(감속도 G)을 얻음으로써, 작은 입력(페달 답력(踏力))으로 큰 출력(감속도 G)을 얻는 동시에, 페달 스트로크를 단축하여 페달 필링을 향상시키는 부압 배력 장치의 기술분야에 관한 것이다.
종래, 승용차 등의 자동차의 브레이크 시스템에 있어서는 브레이크 배력 장치에 부압을 이용한 부압 배력 장치가 사용되고 있다. 이러한 종래의 일반적인 부압 배력 장치에서는 파워 피스톤으로 통상시 부압이 도입되는 정압실과 압력이 변하는 변압실로 구획되어 있다. 그리고, 브레이크 페달의 통상의 밟음에 의한 통상 브레이크 작동시에, 입력축의 전진으로 제어밸브가 바뀌고, 변압실에 대기가 도입된다. 그렇게 하면, 변압실과 정압실의 사이에 차압이 생겨 파워 피스톤이 전진하기 때문에, 부압 배력 장치가 입력축의 입력(즉, 페달 답력)을 소정의 서보비로 배력하여 출력한다. 이 부압 배력 장치의 출력에 의해, 마스터 실린더가 마스터 실린더압을 발생하고, 이 마스터 실린더압으로 휠실린더가 작동하여 통상적으로 브레 이크가 작동한다.
종래의 부압 배력 장치의 하나로서, 소정 출력 이하의 저출력 영역(저감 속도 영역; 통상 브레이크 영역)에서는 입력축의 입력을 비교적 작은 서보비로 배력하여 비교적 작은 출력을 발생하고, 또한, 소정 출력보다 큰 고출력 영역(고감속도 영역)에서는 입력축의 입력을 소정 출력 이하의 저출력 영역에서의 서보비보다 큰 서보비로 배력하여 비교적 큰 출력을 발생하는 동시에 입력축의 스트로크를 단축함으로써, 입력축의 스트로크를 증대시키지 않고 커다란 출력을 발생하고, 양호한 조작 필링을 얻도록 한 부압 배력 장치가, 국제공개 WO2004/101340호에 의해 제안되어 있다.
이 국제공개 WO2004/101340호에 개시된 부압 배력 장치는 진공 밸브가 가동 진공 밸브 시트를 구비한 가동 진공 밸브로서 구성되어 있고, 이 가동 진공 밸브 시트에는 부압 배력 장치의 변압실의 압력이 작용되는 동시에 이 변압실의 압력의 작용 방향과 대향하는 방향으로 스프링 하중이 작용된다. 그리고, 부압 배력 장치의 작동시, 이 부압 배력 장치의 변압실의 압력이 소정압 이하인 저압 영역에서는 이 변압실의 압력에 의한 가동 진공 밸브 시트의 가압력이 작기 때문에 가동 진공 밸브 시트가 이동하지 않아, 진공 밸브 및 대기 밸브가 함께 닫히는 균형 위치가 밸브 바디에 대하여 상대적으로 이동하지 않는다. 따라서, 반력수단인 리액션(reaction) 디스크와 밸브 플런저 즉 입력축과의 사이의 틈이 변화하지 않아, 부압 배력 장치는 비교적 작은 서보비로 배력 작동을 한다.
또한, 부압 배력 장치의 변압실의 압력이 소정압을 초과하는 고압 영역에서 는 이 변압실의 압력에 의한 가동 진공 밸브 시트의 가압력이 커지기 때문에, 가동 진공 밸브 시트가 스프링 하중에 저항하여 밸브 바디에 대하여 상대적으로 후방(입력측)으로 이동한다. 따라서, 진공 밸브 및 대기 밸브가 함께 닫히는 균형 위치가 밸브 바디에 대하여 상대적으로 후방으로 이동한다. 따라서, 리액션 디스크와 밸브 플런저 즉 입력축과의 사이의 틈이 증가하고, 이 틈 증가에 따른 점핑량이 출력을 증대한다. 그리고, 변압실의 압력이 커짐에 따라서 가동 진공 밸브 시트의 후방 이동량이 증대하기 때문에, 상술한 균형 위치도 변압실의 압력이 커짐에 따라서 밸브 바디에 대하여 상대적으로 후방으로 이동한다. 이 때문에, 상술한 틈도 변압실의 압력이 커짐에 따라서 증가하기 때문에, 이 틈 증가에 따른 점핑량이 출력을 변압실의 압력이 커짐에 따라서 증대하여, 서보비가 가동 진공 밸브 시트의 비이동시보다 커진다. 이와 같이 특허문헌 1에 개시된 부압 배력 장치에서는 서보비가 저출력 영역의 작은 서보비로부터 고출력 영역의 큰 서보비로 바뀌는 타이밍, 즉 가동 진공 밸브 시트의 이동 개시 타이밍이, 입력측인 부압 배력 장치의 변압실의 압력에 따라서 제어된다.
그런데, 이 특허문헌 1에 개시된 부압 배력 장치에서는 변압실의 압력이 소정압을 초과하였을 때 이 변압실의 압력으로 가동 진공 밸브 시트를 확실하게 작동시켜 가동 진공 밸브 시트의 제어를 쉽게 하기 위해서는 가동 진공 밸브 시트의 수취압(受壓) 면적을 크게 하는 것이 요구된다. 그러나, 가동 진공 밸브 시트의 수취압 면적을 크게 하면, 가동 진공 밸브의 밀봉부가 커져 부압 배력 장치가 대형이 될 뿐만 아니라, 가동 진공 밸브 시트를 고정밀도로 만드는 것은 어렵다. 이 때문 에, 가동 진공 밸브 시트의 수취압 면적을 너무 크게 할 수는 없고, 가동 진공 밸브 시트의 제어가 비교적 어려운 것으로 되어 있다. 더구나, 가동 진공 밸브 시트가, 제어된 입력압으로 이동되도록 되어 있기 때문에, 가동 진공 밸브 시트의 이동 개시의 타이밍 제어가 더욱 어렵게 되어 있다.
본 발명의 목적은 큰 출력을 발생할 때의 입력 부재의 스트로크를 단축하여, 조작 필링을 향상시키면서, 콤팩트하게 형성할 수 있고, 더구나 가동 진공 밸브 시트의 제어를 확실하고 또한 용이하게 할 수 있는 부압 배력 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 부압 배력 장치는 셸에 의해서 형성되는 공간 내에 대하여 진퇴 자유롭게 배치되고, 상기 셸을 기밀하게 또한 슬라이딩 자유롭게 관통하는 밸브 바디와, 이 밸브 바디에 연결되는 동시에 상기 공간 내를 부압이 도입되는 정압실과 작동시에 대기가 도입되는 변압실로 구획하는 파워 피스톤과, 상기 밸브 바디로 이동 자유롭게 배치된 밸브 플런저와, 이 밸브 플런저에 연결되어 상기 밸브 바디 내로 진퇴 자유롭게 배치된 입력축과, 상기 파워 피스톤의 작동에 의해 상기 밸브 바디와 함께 이동하여 출력을 발하는 출력축과, 상기 밸브 바디 내에 배치되고, 상기 밸브 플런저의 전진 또는 후퇴에 의해 제어되어 상기 정압실과 상기 변압실의 사이를 차단 또는 연통하는 진공 밸브와, 상기 밸브 바디 내에 배치되고, 상기 밸브 플런저의 전진 또는 후퇴에 의해 제어되어 상기 변압실과 대기의 사이를 연통 또는 차단하는 대기 밸브와, 상기 출력축으로부터의 반력을 상기 밸브 플런저에 전달하는 반력수단을 적어도 구비하고, 상기 진공 밸브 및 상기 대기 밸브가 공통의 밸브체를 갖고 있는 동시에, 상기 진공 밸브가 상기 밸브체에 설치된 진공 밸브부와 이 진공 밸브부가 착탈 가능한 진공 밸브 시트를 갖고, 상기 대기 밸브는 상기 밸브체에 설치된 대기 밸브부와 상기 밸브 플런저에 설치되어 상기 대기 밸브부가 착탈 가능한 대기 밸브 시트를 갖고 있는 부압 배력 장치에 있어서, 상기 진공 밸브 시트가 상기 밸브 바디에 슬라이딩 가능하게 지지된 진공 밸브 시트 부재에 설치되어 있고, 상기 출력축으로부터의 반력에 의해서 상기 반력수단이 발생하는 힘을 받아 상기 진공 밸브 시트 부재를 가압하는 힘 전달 부재가, 상기 밸브 바디에 상대 이동 가능하게 설치되어 있고, 상기 힘 전달 부재의 가압력이 소정치보다 클 때는 상기 힘 전달 부재로부터의 가압력으로 상기 진공 밸브 시트 부재가 상기 밸브체를 상기 대기 밸브가 열리도록 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명에 따른 부압 배력 장치는 상기 진공 밸브 시트 부재를 가압하는 상기 힘 전달 부재에 의한 가압력과 대향하는 가압력으로 상기 진공 밸브 시트 부재를 가압하는 진공 밸브 시트 부재 가압수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명에 따른 부압 배력 장치는 상기 반력수단이, 상기 출력축으로부터의 반력에 의해 휘어지고 상기 밸브 플런저에 전달하는 리액션 디스크를 구비하고, 상기 힘 전달 부재가, 상기 출력축으로부터의 반력에 의한 상기 리액션 디스크의 휘어짐에 의해서 발생하는 힘을 받아 상기 진공 밸브 시트 부재를 가압하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명에 따른 부압 배력 장치는 상기 힘 전달 부재가, 상기 리액션 디스크로부터 힘을 받는 핀과, 이 핀으로부터의 힘을 받아 상기 진공 밸브 시트 부재를 가압하는 중간 힘 전달 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명에 따른 부압 배력 장치는 상기 입력축이 통상 작동시보다 빠르게 작동되었을 때에 상기 출력을 통상 작동시보다 신속하게 증대하는 신속 출력 증대수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
이렇게 구성된 본 발명의 부압 배력 장치에 의하면, 작동시에 출력축으로부터의 반력에 의해서 반력수단이 발생하는 힘을 받는 힘 전달 부재가 진공 밸브 시트 부재를 대기 밸브의 대기 밸브부가 대기 밸브 시트로부터 이격되는 방향으로 가압하기 때문에, 진공 밸브 시트 부재를 가압하는 힘 전달 부재의 가압력이 소정치를 초과하면, 힘 전달 부재에 의해 진공 밸브 시트 부재를 작동시켜 대기 밸브와 진공 밸브가 함께 닫히는 균형 위치를 밸브 바디에 대하여 힘 전달 부재의 가압력에 따라서 입력측으로 이동시키는 동시에, 그 균형 위치의 이동량을 부압 배력 장치의 출력에 따라서 크게 할 수 있다. 이로써, 부압 배력 장치의 서보비를 저출력 영역이 작은 서보비로부터, 이 저출력 영역이 작은 서보비보다 큰 고출력 영역의 서보비로 전환 설정할 수 있다. 따라서, 고출력 영역에서, 비교적 작은 입력으로 큰 출력을 얻을 수 있다.
또한, 진공 밸브 시트 부재가 밸브체를 후방으로 이동시킴으로써 입력과 출력이 균형 맞는 대기 밸브 및 진공 밸브의 위치가 후방(입력측)으로 이동하기 때문에, 커다란 출력을 발생할 때의 입력축의 스트로크를 단축할 수 있고, 입력 조작의 필링을 한층 더 양호하게 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 부압 배력 장치를 브레이크 배력 장치로서 사용함으로써, 중고(中高) 감속도(중고 G) 영역에서 출력축이 큰 스트로크를 얻는 경우, 입력축의 스트로크량을, 저감 속도(저 G) 영역에서의 출력에 대한 상기 입력축의 조작 스트로크량의 변화율로 변화한 경우에 있어서 이러한 큰 스트로크를 얻기 위해서 필요한 스트로크량보다 단축시킬 수 있다. 이로써, 저감 속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시의 감속도보다도 큰 감속도를 얻는 경우에, 저감 속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시의 서보비 SR1로 이러한 큰 감속도를 얻기 위해서 필요한 브레이크 페달의 밟음량보다 작은 페달 밟음량으로, 원하는 큰 감속도를 얻을 수 있다. 따라서, 차량 중량이 큰 차량 등의 중고 감속도(중고 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시에 저감 속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시보다 큰 브레이크력을 필요로 하는 차량에 대하여, 브레이크 필링을 보다 효과적으로 양호하게 할 수 있다.
또한, 부압 배력 장치의 서보비를 소(小)서보비로부터 대(大)서보비로 바꾸는 진공 밸브 시트 부재의 작동 개시 타이밍을, 부압 배력 장치의 출력에 따라서 제어할 수 있다. 특히, 진공 밸브 시트 부재 가압수단의 세트 가압 하중을 적절하게 조정함으로써, 진공 밸브 시트 부재의 작동 개시 타이밍을 원하는 타이밍으로 설정할 수 있다. 따라서, 요구되는 여러 가지 입출력 특성의 부압 배력 장치에, 유연하게 또한 용이하게 대응하는 것이 가능해진다.
또한, 진공 밸브 시트 부재를, 출력축으로부터의 반력에 의해서 반력수단이 발생하는 힘으로 가압되는 힘 전달 부재에 의해 작동시키고 있기 때문에, 진공 밸브 시트 부재의 작동을 확실하게 하여 진공 밸브 시트 부재의 제어를 확실하고 또한 용이하게 할 수 있는 동시에, 진공 밸브 시트 부재를 작동시키기 위한 구조를 간단하게 할 수 있다. 특히, 힘 전달 부재에 핀을 사용함으로써, 진공 밸브 시트 부재를 작동시키기 위한 구조를 한층 더 간단하게 또한 저가로 할 수 있다.
또한, 이러한 힘 전달 부재에 의한 진공 밸브 시트 부재의 작동으로, 진공 밸브 시트 부재의 수취압 면적을 불필요로 할 수 있기 때문에, 진공 밸브 시트 부재의 직경을 작게 할 수 있다. 이로써, 밸브 바디의 직경도 작게 할 수 있기 때문에, 부압 배력 장치를 전체적으로 콤팩트하게 형성할 수 있다.
또한, 진공 밸브 시트 부재의 수취압 면적을 불필요로 할 수 있기 때문에, 그 만큼, 밸브 바디에 형성된 공기가 흐르는 통로의 단면적을 크게 할 수 있고, 응답성을 양호하게 할 수 있다.
더구나, 종래부터 일반적인 부압 배력 장치에 사용되고 있는 반력수단인 리액션 디스크 및 밸브 플런저에, 핀, 중간 힘 전달 부재, 진공 밸브 시트 부재 등의 약간의 구성 부품을 더하는 것만으로 충분하다. 따라서, 진공 밸브 시트 부재를 작동시키기 위한 구조를 간소화할 수 있는 동시에 조립을 용이하게 할 수 있고, 더욱이 비용을 저감할 수 있다.
또한, 입력축이 통상 작동시보다 빠르게 작동되었을 때에는 신속 출력 증대 수단에 의해, 출력을 통상 작동시보다 신속하게 증대할 수 있다. 특히, 본 발명의 부압 배력 장치를 브레이크 배력 장치로서 사용함으로써, 긴급 브레이크 작동시에 브레이크력이 통상 브레이크 작동시보다 신속하게 증대하기 때문에, 긴급 브레이크를 신속하고 또한 효과적으로 작동할 수 있다. 이렇게 하여, 브레이크 페달의 페달 스트로크를 짧게 하면서, 더구나, 브레이크 어시스트(BA) 제어를 할 수 있기 때문에, 브레이크 제어를 양호하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 부압 배력 장치의 실시 형태에서 부압 배력 장치의 제 1 예를 비작동 상태로 도시하는 단면도.
도 2는 도 1에 도시하는 제 1 예의 진공 밸브 및 대기 밸브의 부분을 확대하여 도시하는 부분 확대 단면도.
도 3은 도 1에 도시하는 예의 부압 배력 장치의 입출력 스트로크 특성을 도시하는 도면.
도 4는 도 1에 도시하는 예의 부압 배력 장치의 입출력 특성을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 부압 배력 장치의 실시 형태의 제 2 예를 도시하는 도 2와 동일한 도면.
이하, 도면을 사용하여, 본 발명의 실시 형태에 관해서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 부압 배력 장치의 실시 형태에서 부압 배력 장치의 제 1 예를 비작동 상태로 도시하는 단면도이고, 도 2는 제 1 예의 진공 밸브 및 대 기 밸브의 부분을 확대하여 도시하는 부분 확대 단면도이다. 또, 이하의 설명에 있어서, 「전」 및 「후」는 각각 도면에 있어서 「좌」 및 「우」를 나타낸다. 또한, 이하의 설명에 있어서는 제 1 예의 부압 배력 장치를 브레이크 시스템에 적용한 경우에 관해서 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 이 제 1 예의 부압 배력 장치(1)는 프론트 셸(2) 및 리어 셸(3)을 구비하고, 이들의 프론트 셸(2) 및 리어 셸(3)은 서로 기밀하게 결합되어 내부 공간을 형성하고 있다. 통형의 밸브 바디(4)가 리어 셸(3)을 기밀하게 관통하고, 그 전단부가 내부 공간 내로 진입하고 있는 동시에 그 후단부가 외부에 위치하고 있다.
내부 공간 내에는 파워 피스톤(5)이 배치되어 있고, 이 파워 피스톤(5)은 밸브 바디(4)에 장착된 파워 피스톤 부재(6)와 밸브 바디(4) 및 양 셸(2, 3) 사이에 설치된 다이어프램(7)으로 이루어져 있다. 이 파워 피스톤(5)에 의해, 양 셸(2, 3) 내의 내부 공간을, 통상시 부압이 도입되는 정압실(8)과, 작동시 대기압이 도입되는 변압실(9)로 구획되어 있다.
밸브 바디(4) 내에는 밸브 플런저(본 발명의 입력 부재에 상당; 10)가 밸브 바디(4)와 동심형으로 배치되어 있고, 이 밸브 플런저(10)는 밸브 바디(4)에 전후 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 또한, 밸브 플런저(10)를 작동제어하는 입력축(본 발명의 입력 부재에 상당; 11)이 이 밸브 플런저(10)에 연결되어 있고, 이 입력축(11)의 후단은 도시하지 않는 브레이크 페달에 연결되어 있다. 밸브 바디(4)의 후단부에는 통형의 리테이너 부재(12)가 고정되어 있고, 이 리테이너 부 재(12)에 입력축(11)이 필터부재(13)를 통하여 전후 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 그 경우, 입력축(11)은 리테이너 부재(12)와의 사이에 지지된 리턴 스프링(14)에 의해서 항상 후방 즉 비작동 방향으로 가압되어 있다.
리테이너 부재(12)에는 통형의 밸브체(15)가 기밀하게 또한 전후 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되어 있고, 이 밸브체(15)에는 대기 밸브부(16)와 진공 밸브부(17)가 형성되어 있다. 밸브체(15)는 리테이너 부재(12)와의 사이에 지지된 제 1 밸브 제어 스프링(18)에 의해서 항상 전방 즉 작동 방향으로 가압되어 있다. 대기 밸브부(16)는 밸브 플런저(10)의 후단에 형성된 대기 밸브 시트(19)에 착탈 가능하게 되어 있고, 이들의 대기 밸브부(16)와 대기 밸브 시트(19)로 대기 밸브(20)가 구성되어 있다.
또, 밸브 바디(4)에는 통형상의 진공 밸브 시트 부재(21)가 기밀하게 또한 전후 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되어 있고, 이 진공 밸브 시트 부재(21)의 후단에 진공 밸브 시트(22)가 형성되어 있다. 진공 밸브부(17)는 진공 밸브 시트(22)에 착탈 가능하게 되어 있고, 이들의 진공 밸브부(17)와 진공 밸브 시트(22)로 진공 밸브(23)가 구성되어 있다. 진공 밸브 시트 부재(21)는 리테이너 부재(12)와의 사이에 지지된 진공 밸브 시트 부재인 제 2 밸브 제어 스프링(24)에 의해서 항상 전방 즉 비작동 방향으로 가압되어 있다.
또한, 밸브 바디(4)에는 단면이 コ자 모양인 암(25; arm, 본 발명의 힘 전달 부재 및 중간 힘 전달 부재에 상당)이 전후 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되어 있고, 이 암(25)의 후단이 진공 밸브 시트 부재(21)에 접촉하고 있다. 따라서, 암(25)은 제 2 밸브 제어 스프링(24)에 의해서 전방으로 가압되어 있는 진공 밸브 시트 부재(21)에 항상 전방으로 가압되어 있다.
밸브 바디(4)의 전단부에는 통형의 호울더(26)가 밸브 바디(4)와 일체로 고정되어 있고, 이 호울더(26)에는 간격부재(27)가 전후 방향으로 슬라이딩 가능하게 형성되어 있다. 밸브 플런저(10)의 전단부가 암(25)을 슬라이딩 가능하게 관통하고 있고, 이 밸브 플런저(10)의 전단이 간격부재(27)에 접촉하고 있다. 간격부재(27)의 중심에 전후 방향으로 천공된 축방향 구멍에 핀(28; 본 발명의 힘 전달 부재에 상당)이 슬라이딩 가능하게 관통하고 있다. 이 핀(28)의 후단부는 밸브 플런저(10)의 전단부에 슬라이딩 가능하게 지지되어 있는 동시에 핀(28)의 후단이 암(25)의 전단에 접촉하고 있다. 핀(28)의 전단은 부압 배력 장치(1)의 비작동시에는 간격부재(27)의 전단보다 약간의 소정량 전방으로 돌출하고 있다. 또, 핀(28)은 간격부재(27)의 중심에 반드시 설치할 필요는 없고, 간격부재(27)의 중심으로부터 편심한 위치에 설치할 수도 있다.
또한, 밸브 바디(4)에는 통형의 밸브 작동 부재(29)가 전후 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 이 밸브 작동 부재(29)는 밸브 바디(4) 및 진공 밸브 시트 부재(21)에 슬라이딩 가능하게 지지된 통형 슬라이딩부(29a)와, 이 통형 슬라이딩부(29a)로부터 전방으로 신장한 굴곡 탄성 변형 가능한 결합 팔부(29b)를 갖고 있다. 결합 팔부(29b)는 통형 슬라이딩부(29a)를 기단으로 하여 굴곡 탄성을 갖는 캔틸레버(cantilever) 형상으로 형성되고, 그 자유단에는 훅부(29c)가 형성되어 있다. 그 경우, 훅부(29c)는 암(25)을 전후 방향으로 상대 이동 가능하게 관통하여 암(25)보다 전방에 위치하고 있다.
또한, 통형 슬라이딩부(29a)와 훅부(29c)의 사이의 결합 팔부(29b)에는 내측으로 돌출하는 돌출부(29d)가 형성되어 있는 동시에, 이 돌출부(29d)의 후면은 외측을 향하여 후방으로 경사지는 테이퍼면으로 형성된 피가압면(29e)으로 되어 있다. 또한 밸브 작동 부재(29)의 내주측에는 키 부재(30)에 접촉 가능한 스토퍼부(29f)가 형성되어 있다.
밸브 작동 부재(29)의 후단은 진공 밸브 시트 부재(21)의 후단부에 접촉 가능하게 되어 있다. 밸브 바디(4)에 설치된 리테이너(31)와 밸브 작동 부재(29)의 후단부의 사이에는 스프링(32)이 설치되고, 이 스프링(32)의 스프링력에 의해, 밸브 작동 부재(29)가 항상 후방으로 가압되어 있다.
호울더(26)의 후단부 외주에는 훅부(26a)가 형성되어 있고, 이 훅부(26a)는 결합 팔부(29b)측의 훅부(29c)와 축방향으로 결합 가능하게 되어 있다. 그리고, 부압 배력 장치(1)의 비작동시에는 훅부(26a)의 전단 결합면과 훅부(29c)의 후단 결합면이 축방향으로 소정의 간격만큼 이격하고, 양 훅부(26a, 29c)는 서로 축방향으로 결합하지 않는 상태로 설정된다.
밸브 플런저(10)에는 외주를 향하여 후방으로 경사지는 절두(截頭) 원추대면 형상의 테이퍼면으로 이루어지는 가압면(10a)이, 밸브 작동 부재(29)의 피가압면(29e)에 축방향에 대향하여 형성되어 있다. 그리고, 밸브 플런저(10)가 밸브 작동 부재(29)에 대하여 전방으로 상대 이동하였을 때, 밸브 플런저(10)의 가압면(10a)이 밸브 작동 부재(29)의 피가압면(29e)에 접촉하여 이 피가압면(29e)을 가 압하도록 되어 있다.
가압면(10a) 및 피가압면(29e)이 상술한 바와 같이 테이퍼면으로 형성되어 있기 때문에, 가압면(10a)에 의한 피가압면(29e)의 가압으로 쐐기 효과가 생기고, 이 쐐기 효과에 의해, 결합 팔부(29b)가 외방(도 2에 있어서 하방)으로 굴곡하여 탄성적으로 휘어지도록 되어 있다. 그리고, 이 결합 팔부(29b)의 휘어짐에 의해, 축방향으로 결합 상태에 있는 호울더측의 훅부(26a)와 결합 팔부측의 훅부(29c)와의 축방향의 결합이 빠지도록 되어 있다. 이와 같이 양 훅부(26a, 29c)의 축방향의 결합이 빠지면, 스프링(32)의 스프링력에 의해, 밸브 작동 부재(29)가 밸브 바디(4)에 대하여 후방으로 상대 이동하여 진공 밸브 시트 부재(21)에 접촉하고, 이 진공 밸브 시트 부재(21)를 후방으로 가압함으로써, 진공 밸브 시트 부재(21)가 진공 밸브부(17)를 통하여 밸브체(15)를 후방으로 밀어올리도록 되어 있다. 이와 같이, 양 훅부(26a, 29c)의 결합이 빠져, 진공 밸브 시트 부재(21)가 밸브체(15)를 후방으로 밀어올린 상태가, 브레이크 어시스트(BA) 작동의 상태이다. 따라서, 양 훅부(26a, 29c)의 결합이 빠질 때의 밸브 플런저(10)의 밸브 작동 부재(29)에 대한 위치가, BA 작동 개시의 임계 위치가 된다. BA 작동 개시 시의 밸브 플런저(10)의 밸브 작동 부재(29)에 대한 위치는 밸브 플런저(10)가 간격부재(27)를 통하여 후술하는 리액션 디스크(35)를 가압하는 가압력으로 생기는 리액션 디스크(35)의 휘어짐량으로 제어되게 된다.
이렇게 하여, 본 발명의 신속 출력 증대수단은 슬라이딩부(29a), 결합 팔부(29b), 양 훅부(26a, 29c), 돌출부(29d)의 피가압면(29e), 밸브 플런저(10)의 가 압면(10a), 및 스프링(32)을 포함하고 구성되어 있다.
밸브 바디(4)의 전단부에는 종래의 일반적인 부압 배력 장치와 마찬가지로, 도시하지 않는 마스터 실린더의 피스톤을 작동하는 출력축(34)이 밸브 바디(4)와 동심형으로 또한 전후 방향으로 슬라이딩 가능하게 형성되어 있다. 이 출력축(34)과 밸브 바디(4)의 전단 및 호울더(26)의 전단의 사이에, 반력 수단인 리액션 디스크(35)가 배치되어 있다. 이 리액션 디스크(35)는 부압 배력 장치(1)의 작동시에 출력축(34)으로부터의 반력으로 탄성적으로 휘어져 발생하는 반력에 비례한 힘을, 간격부재(27), 밸브 플런저(10), 및 입력축(11)을 통하여 브레이크 페달로 전달하도록 되어 있다. 또한, 부압 배력 장치(1)의 작동시에, 리액션 디스크(35)는 출력축(34)으로부터의 반력으로 휘어 핀(28)에 접촉한다. 이로써, 핀(28)이 리액션 디스크(35)의 휘어짐에 의한 압력에 근거하는 힘을 받아 후방으로 가압된다.
그렇게 하면, 암(25)이 핀(28)으로부터 힘을 받아 진공 밸브 시트 부재(21)를 후방으로 가압하지만, 암(25)에 의한 진공 밸브 시트 부재(21)의 가압력이 제 1 밸브 제어 스프링(18)의 가압력과 제 2 밸브 제어 스프링(24)의 가압력과의 합보다 커지면, 제 1 및 제 2 밸브 제어 스프링(18, 24)이 함께 수축하여 진공 밸브 시트 부재(21)는 진공 밸브 시트 부재(21)의 진공 밸브 시트(22)에 진공 밸브부(17)가 착좌하고 있는 밸브체(15)를 후방으로 밀어올리도록 되어 있다. 그렇게 하면, 대기 밸브부(16)가 대기 밸브 시트(19)로부터 이격되도록 밸브 바디(4)에 대하여 후방으로 이동하기 때문에, 또한 대기가 변압실(9)에, 대기 밸브(20)가 닫혀 균형 잡을(진공 밸브(23)는 이미 닫혀 있음) 때까지 유입된다. 이로써, 상술한 바와 같이 대기 밸브(20)와 진공 밸브의 균형 위치가 밸브 바디(4)에 대하여 후방(입력측)으로 이동하고, 리액션 디스크(35)와 간격부재(27)의 간격(틈) 및 간격부재(27)와 밸브 플런저(10)의 간격(틈), 즉, 리액션 디스크(35)와 밸브 플런저(10; 또는, 입력축(11))과의 간격(틈)이 입력의 증대에 따라서 증가하는 동시에, 이 간격(틈)이 입력에 따라서 증가하기 때문에, 출력이 증대한다.
따라서, 이 예의 부압 배력 장치(1)는 특허문헌 1에 개시한 부압 배력 장치와 마찬가지로 도 3에 도시하는 입출력 스트로크 특성을 갖는 동시에, 도 4에 도시하는 입출력 특성을 갖는다. 이들의 입출력 스트로크 특성 및 입출력 특성의 상세한 것은 특허문헌 1 및 상술한 종래 기술의 설명을 참조하면 용이하게 이해할 수 있지만, 일단, 간단하게 설명한다.
즉, 도 3에 도시하는 바와 같이, 입출력 스트로크 특성은 중고 감속도 영역(중고 G 영역)에 있어서의 입력 스트로크에 대한 출력 스트로크가 저감 속도 영역(저 G 영역)에 있어서의 입력 스트로크에 대한 출력 스트로크보다 증대한다. 바꾸어 말하면, 중고 감속도 영역(중고 G 영역)에 있어서는 입력 스트로크가 동일한 출력을 발생시키는 경우에 작아도 충분하기 때문에, 결과적으로 단축되게 된다.
또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 입출력 특성은 부압 배력 장치(1)의 출력이 소정 출력 F1 이하의 출력 영역인 저 G 영역에서는 진공 밸브 시트 부재(21)가 밸브 바디(4)에 대하여 이동하지 않기 때문에, 진공 밸브(23)와 대기 밸브(20)가 함께 닫히는 균형 위치가 밸브 바디(4)에 대하여 변화하지 않고, 같은 입력으로 통 상 브레이크 작동시와 같아진다. 따라서, 이 저 G 영역에서는 종래의 통상 브레이크 작동시의 서보비와 같은 비교적 작은 서보비 SR1이 된다. 한편, 부압 배력 장치(1)의 출력이 소정 출력 F1을 초과하는 중고 G 영역에서는 진공 밸브 시트 부재(21)가 밸브 바디(4)에 대하여 후방(입력측)으로 이동하고, 균형 위치가 입력에 따라서 밸브 바디(4)에 대하여 후방(입력측)으로 이동하기 때문에, 서보비가 저 G 영역에서 설정되어 있는 종래의 통상 브레이크 작동시의 서보비 SR1보다 큰 서보비 SR2(SR2>SR1)가 된다. 이 중고 출력 영역(중고 G 영역)에서는 입력이 비교적 크고, 브레이크에 의한 감속도가 비교적 고중량(적재 하중을 포함함)의 차량에 대하여 중고 감속도(중고 G) 영역으로서 설정된다.
이 커다란 서보비 SR2에 관해서 상세하게 기술한다. 이 예의 부압 배력 장치(1)에서는 상술한 국제공개 WO2004/101340호에 개시된 부압 배력 장치와 같고, 다음과 같이 하여 서보비 SR2를 얻고 있다. 즉, 상술한 바와 같이 대기 밸브(20)와 진공 밸브(23)의 균형 위치를 밸브 바디(4)에 대하여 약간 후방으로 이동시켜, 변압실(9)의 압력을 상승시켜 출력을 약간 점프업시킨다. 그리고, 서보비 SR1의 상태로 이 출력의 점프업을 반복하여 마이크로적으로 보아 출력을 작은 스텝량의 계단형으로 상승시키킴으로써, 외관상(매크로적으로 보아), 서보비 SR1보다 큰 서보비 SR2가 얻어지게 된다.
그런데, 암(25)이 진공 밸브 시트 부재(21) 및 밸브체(15)를 밸브 바디(4)에 대하여 후방으로 상대 이동시키기 위해서는 진공 밸브 시트 부재(21)에 대한 암(25)의 가압력이, 제 1 밸브 제어 스프링(18)의 가압력과 제 2 밸브 제어 스프링(24)의 가압력과의 합(즉, 소정치)보다 크게 할 필요가 있다. 그래서, 이 예의 부압 배력 장치(1)에서는 암(25)의 가압력이 제 1 밸브 제어 스프링(18)의 가압력과 제 2 밸브 제어 스프링(24)의 가압력과의 합보다 커지도록 제 1 및 제 2 밸브 제어 스프링(18, 24)의 각 세트 스프링 하중 및 각 스프링 정수를 설정하고 있다.
그 경우, 제 1 밸브 제어 스프링(18)의 세트 스프링 하중 및 스프링 정수는 그 부압 배력 장치(1)의 고유치이고, 제 2 밸브 제어 스프링(24)의 세트 스프링 하중보다 대단히 작게 설정되어 있다. 이 때문에, 주로 제 2 밸브 제어 스프링(24)의 세트 스프링 하중 및 스프링 정수에 의해, 진공 밸브 시트 부재(21) 및 밸브체(15)를 후방 이동시키기 위한 암(25)의 가압력이 결정된다. 진공 밸브 시트 부재(21)를 가압하는 제 2 밸브 제어 스프링(24)의 스프링 정수 및 세트 스프링 하중은 모두 임의로 설정할 수 있다. 즉, 도 4에 도시하는 입출력 특성에 있어서, 작은 서보비 SR1로부터 큰 서보비 SR2로 바뀌는 변화점(레시오점) γ의 입력인 설정 입력 F0은 제 2 밸브 제어 스프링(24)의 세트 스프링 하중을 바꿈으로써 오르내리게 할 수 있다. 또한, 서보비 SR2는 제 2 밸브 제어 스프링(24)의 스프링 정수를 바꿈으로써 대소 변화시키는 것이 가능해진다.
따라서, 이 예의 부압 배력 장치(1)는 제 2 밸브 제어 스프링(24)의 스프링 정수 및 세트 스프링 하중을 탑재되는 차량에 따라서 설정함으로써, 하나의 형식으로 여러가지 차종의 브레이크 배력 장치에 그 차종에 따라서 용이하게 또한 보다 정확하게 적용 가능해진다.
진공 밸브 시트 부재(21)의 외주에 형성된 환형실(環狀室; 36)은 밸브 바디(4)에 형성된 진공 통로(37)를 통하여 정압실(8)에 항상 연통하고 있는 동시에, 밸브 플런저(10)의 후단부의 외주에 형성된 환형실(37)은 밸브 바디(4) 내에 형성된 대기·진공 통로(38, 39)를 통하여 변압실(9)에 항상 연통하고 있다.
또, 도 1 및 도 2 중에 있어서, 부호 40은 파워 피스톤(5)의 리턴 스프링이고, 부호 41은 도시하지 않는 부압원에 접속되어 정압실(8)에 부압을 도입하는 부압 도입구이다.
이렇게 구성된 이 예의 부압 배력 장치(1)의 작동에 관해서 설명한다.
(비작동)
부압 배력 장치(1)는 그 비작동시에는 도 1 및 도 2에 도시하는 상태로 되어 있다. 이 상태에서는 밸브 바디(4)가 키 부재(30)가 리어 셸(3)에 접촉함으로써 후퇴한도(後退限)의 비작동 위치에 있고, 따라서 파워 피스톤(5) 및 출력축(34)이 비작동 위치로 되어 있다. 또한, 키 부재(30)에 의해 밸브 플런저(10)가 후퇴한도의 비작동 위치에 규제됨과 동시에, 입력축(11)도 비작동 위치로 되어 있다.
또한, 키 부재(30)에 의해 밸브 작동 부재(29)가 후퇴한도의 비작동 위치에 규제되어 있다. 또한, 비작동 위치의 밸브 작동 부재(29)에 의해, 암(25)이 전진한도(前進限)의 비작동 위치에 규제됨과 동시에, 진공 밸브 시트 부재(21)도 암(25)에 의해 전진한도의 비작동 위치에 규제되어 있다.
이 부압 배력 장치(1)의 비작동 상태에서는 대기 밸브(20)가 닫히고 또한 진 공 밸브(23)가 열려 있고, 변압실(9)은 대기로부터 차단되어 있는 동시에 항상 부압이 도입되어 있는 정압실(8)에 연통하고 있다. 따라서, 변압실(9)도 부압이 도입되고, 정압실(8)과 동일한 압력이나 또는 정압실(8)보다 약간 높은 압력으로 되어 있다. 또한, 리액션 디스크(35)가 휘지 않고, 핀(28)의 전단 및 간격부재(27)의 전단이 모두 리액션 디스크(35)에 접촉하고 있지 않다. 또한, 양 훅부(26a, 29c)가 축방향으로 이격하여 결합하고 있지 않는 동시에, 가압면(10a)과 피가압면(29e)도 축방향으로 이격하여 접촉하고 있지 않다.
(부압 배력 장치의 저감 속도 영역에서의 통상 브레이크 작동)
통상 브레이크를 행하기 위해서 브레이크 페달이 통상 브레이크 작동시에서의 밟음 속도로 밟히면, 입력축(11)이 전진하여 밸브 플런저(10)가 전진한다. 밸브 플런저(10)의 전진에 의해, 밸브체(15)의 진공 밸브부(17)가 진공 밸브 시트(22)에 착좌하여 진공 밸브(23)가 닫히는 동시에 대기 밸브 시트(19)가 밸브체(15)의 대기 밸브부(16)로부터 이격되어, 대기 밸브(20)가 열린다. 즉, 변압실(9)이 정압실(8)로부터 차단됨과 동시에 대기에 연통된다. 따라서, 대기가, 열려 있는 대기 밸브(20) 및 대기·진공 통로(38, 39)를 통하여 변압실(9)에 도입된다. 그 결과, 변압실(9)과 정압실(8)의 사이에 차압이 생겨 파워 피스톤(5) 및 밸브 바디(4)가 전진하고, 또한 밸브 바디(4)를 통하여 출력축(34)이 전진하여 도시하지 않는 마스터 실린더의 피스톤이 전진한다.
또한, 밸브 플런저(10)의 전진으로 간격부재(27)도 전진하지만, 아직 간격 부재(27)는 틈에 의해 리액션 디스크(23)에 접촉하기까지는 이르지 않는다. 따라 서, 출력축(34)으로부터 반력이 리액션 디스크(35)로부터 간격부재(27)에 전달되지 않기 때문에, 이 반력은 밸브 플런저(10) 및 입력축(11)을 통하여 브레이크 페달에도 전달되지 않는다. 또한, 밸브 바디(4)의 전진으로 호울더(26)도 전진하기 때문에, 호울더(26)의 훅부(26a)가 밸브 작동 부재(29)의 훅부(29c)에 축방향으로 결합한다. 이후, 밸브 바디(4)의 전진으로 밸브 작동 부재(29)도 일체로 전진한다. 이 때, 밸브 플런저(10)의 가압면(10a)이 밸브 작동 부재(29)의 피가압면(29e)에 접촉하지 않기 때문에, 양 훅부(26a, 29c)의 결합이 유지된다. 입력축(11)이 더욱 전진하면, 파워 피스톤(5)도 더욱 전진하고, 밸브 바디(4) 및 출력축(34)을 통하여 마스터 실린더의 피스톤이 더욱 전진한다.
마스터 실린더는 브레이크액을 도시하지 않는 휠실린더에 보낸다. 마스터 실린더가 액압을 발생하면, 출력축(34)으로부터 반력이 리액션 디스크(35)에 전달되고, 리액션 디스크(35)가 탄성적으로 휘어진다. 이 리액션 디스크(35)의 휘어짐에 의해, 리액션 디스크(35)는 먼저 핀(28)에 접촉하고, 핀(28)을 후방으로 가압한다. 이 핀(28)의 가압에 의해, 암(25)을 통하여 진공 밸브 시트 부재(21)가 후방으로 가압된다. 이 때, 핀(28)의 가압력은 리액션 디스크(35)의 휘어짐에 의한 압력이 핀(28)을 가압하기 때문에, 핀(28)의 직경(즉, 단면적)에 따른 크기의 힘이 된다.
그리고, 부압 배력 장치(1)의 출력이 작은 저출력 영역에서는 리액션 디스크(35)의 휘어짐압에 의한 진공 밸브 시트 부재(21)의 후방으로의 가압력이 제 2 밸브 제어 스프링(24)의 가압력과 제 1 밸브 제어 스프링(18)의 가압력의 합보다 작기 때문에, 진공 밸브 시트 부재(21)가 밸브 바디(4)에 대하여 상대 이동하지 않는다.
마스터 실린더 이후의 브레이크계의 로스 스트로크가 소멸하면, 부압 배력 장치(1)는 실질적으로 출력을 발생하고, 이 출력으로 마스터 실린더가 마스터 실린더압(액압)을 발생하고, 이 마스터 실린더압으로 휠실린더가 작동하여 브레이크력을 발생한다.
이 때, 마스터 실린더로부터 출력축(34)에 가해지는 반력에 의해서, 리액션 디스크(35)가 후방에 더욱 팽출하고, 틈이 소멸하여 리액션 디스크(35)가 간격부재(27)에 접촉한다. 이로써, 출력축(34)으로부터의 반력은 리액션 디스크(35)로부터 간격부재(27)에 전달되고, 또한 밸브 플런저(10) 및 입력축(11)을 통하여 브레이크 페달에 전달되어 운전자에게 감지되게 된다. 즉, 도 4에 도시하는 바와 같이 부압 배력 장치(1)는 통상 브레이크 작동시의 점핑 특성을 발휘한다. 이 점핑 특성은 종래의 일반적인 부압 배력 장치의 점핑 특성과 거의 같다.
저감 속도(저 G) 영역 내에서 통상 브레이크가 작동되는 경우에는 부압 배력 장치(1)의 입력(즉, 페달 답력)이 비교적 작다. 이 저감 속도(저 G) 영역에서는 출력이 소정 출력 F1 이하의 저출력 영역이고, 진공 밸브 시트 부재(21)는 이동하지 않고, 서보비는 종래의 통상 브레이크 작동시와 거의 같은 비교적 작은 서보비 SR1이 된다. 따라서, 부압 배력 장치(1)의 출력이 페달 답력에 의한 입력축(11)의 입력을 이 서보비 SR1로 배력한 크기가 되면, 대기 밸브부(16)가 대기 밸브 시트(19)에 착좌하여 대기 밸브(20)도 닫혀 중간 부하의 균형 상태가 된다(진공 밸 브(23)는 진공 밸브부(17)가 진공 밸브 시트(22)에 착좌하여 이미 닫혀 있다). 이렇게 하여, 도 4에 도시하는 바와 같이 저감 속도(저 G) 영역에서는 통상 브레이크 작동시의 페달 답력을 서보비 SR1로 배력한 브레이크력으로 통상 브레이크가 작동한다.
(부압 배력 장치의 저감 속도 영역에서의 통상 브레이크 작동의 해제)
통상 브레이크 작동시에의 부압 배력 장치(1)의 대기 밸브(20) 및 진공 밸브(23)가 함께 닫혀 있는 상태로부터, 통상 브레이크를 해제하기 위해서, 브레이크 페달을 해방하면, 입력축(11) 및 밸브 플런저(10)가 함께 후퇴하지만, 밸브 바디(4) 및 진공 밸브 시트 부재(21)는 변압실(9)에 공기(대기)가 도입되어 있기 때문에, 즉시는 후퇴하지 않는다. 이로써, 밸브 플런저(10)의 대기 밸브 시트(19)가 밸브체(15)의 대기 밸브부(16)를 후방으로 가압하기 때문에, 진공 밸브부(17)가 진공 밸브 시트(22)로부터 이탈하고, 진공 밸브(23)가 열린다. 그렇게 하면, 변압실(9)에 도입된 공기는 대기·진공 통로(39, 38), 열린 진공 밸브(23) 및 진공 통로(37), 정압실(8) 및 부압 도입구(41)를 통하여 진공원으로 배출된다.
이로써, 변압실(9)의 압력이 낮아져 변압실(9)과 정압실(8)의 차압이 작아지기 때문에, 리턴 스프링(25)의 스프링력에 의해, 파워 피스톤(5), 밸브 바디(4) 및 출력축(34)이 후퇴한다. 밸브 바디(4)의 후퇴에 따라, 마스터 실린더의 피스톤의 리턴 스프링력에 의해서 마스터 실린더의 피스톤 및 출력축(34)도 후퇴하고, 통상 브레이크가 해제 개시된다.
키 부재(30)가 도 1에 도시하는 바와 같이 리어 셸(3)에 접촉하면, 키 부 재(30)는 정지하여 그 이상 후퇴하지 않게 된다. 그러나, 밸브 바디(4), 진공 밸브 시트 부재(21), 밸브 플런저(10) 및 입력축(11)이 더욱 후퇴한다. 그리고, 밸브 플런저(10)가 도 2에 도시하는 바와 같이 키 부재(30)에 접촉하는 동시에, 밸브 바디(4)의 키 홈의 전단이 도 2에 도시하는 바와 같이 키 부재(30)에 접촉하고, 밸브 플런저(10) 및 밸브 바디(4)가, 그 이상 후퇴하지 않게 된다. 이렇게 하여, 부압 배력 장치(1)는 도 1 및 도 2에 도시하는 초기의 비작동 상태가 된다. 따라서, 마스터 실린더 및 휠실린더도 비작동 상태로 되고, 통상 브레이크가 해제된다.
(부압 배력 장치의 중고 감속도 영역에서의 통상 브레이크 작동)
통상 브레이크 작동시에 있어서 저감 속도(저 G)보다 큰 감속도의 중고 감속도 영역에서 통상 브레이크 작동을 하는 경우에는 부압 배력 장치(1)의 입력(즉, 페달 답력)이 저감 속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시보다 크게 설정된다. 도 4에 도시하는 바와 같이 입력이 커져 설정 입력 F0을 초과하면, 부압 배력 장치(1)의 입출력 특성은 중고 감속도(중고 G) 영역이 되고, 서보비가 큰 서보비 SR2로 바뀌고, 출력이 소정 출력보다 큰 출력 영역이 된다.
이것을 구체적으로 설명하면, 설정 입력 F0에서는 부압 배력 장치(1)의 출력이 소정 출력 F1이기 때문에, 출력축(34)의 반력에 기초하는 리액션 디스크(35)에 의해 핀(28) 및 암(25)을 통하여 진공 밸브 시트 부재(21)를 가압하는 힘이, 제 1 및 제 2 밸브 제어 스프링(18, 24)의 스프링력인 소정치보다 커지기 때문에, 진공 밸브 시트 부재(21)는 밸브 바디(4)에 대하여 밸브체(15)를 누르면서 후방으로 이 동한다. 이 때문에, 대기 밸브부(16)가 대기 밸브 시트(19)로부터 이격하고, 대기 밸브(20)가 저 G 영역에서의 통상 브레이크 시보다 크게 열린다. 따라서, 도 4에 도시하는 바와 같이 중고 G 영역에서는 서보비는 종래의 통상 브레이크 작동시보다 큰 서보비 SR2가 된다. 즉, 부압 배력 장치(1)의 출력이 입력축 (11)의 입력을 이 서보비 SR2로 배력한 크기가 되면, 상술한 바와 같이 대기 밸브부(16)가 대기 밸브 시트(19)에 착좌하여 대기 밸브(20)도 닫혀 중간 부하의 균형상태가 된다(진공 밸브(23)는 진공 밸브부(17)가 진공 밸브 시트(22)에 착좌하여 이미 닫혀 있다). 이렇게 하여, 중고 감속도(중고 G) 영역에서, 페달 답력을 서보비 SR2로 배력한 저감 속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시보다 큰 브레이크력으로 브레이크가 작동한다. 그 경우, 부압 배력 장치(1)는 이 중고 감속도(중고 G) 영역에서는 페달 답력 즉 부압 배력 장치(1)의 입력이 크지만, 서보비 SR1의 통상 브레이크 작동시에서의 입력과 같은 입력으로, 통상 브레이크 작동시보다 큰 출력이 얻어지게 된다.
또한, 상술한 국제공개 WO2004/101340호에 개시된 부압 배력 장치와 마찬가지로, 중고 감속도(중고 G) 영역의 작동시에서는 진공 밸브 시트 부재(21)가 저감 속도(저 G) 영역에서의 작동시보다 밸브 바디(4)에 대하여 후방으로 이동하기 때문에, 출력 스트로크가 이 이동량에 따라서 커진다. 바꾸어 말하면, 도 3에 도시하는 바와 같이 같은 출력 스트로크를 얻는 경우, 도 4에 실선으로 나타내는 중고 감속도(중고 G) 영역에서의 입력 스트로크량은 도 4에 점선으로 나타내는 저감 속도(저 G) 영역에서의 서보비 SR1의 통상 작동시의 출력 스트로크에 대한 입력 스트로 크의 변화율(기울기)로 변화한 경우에 있어서의 입력 스트로크량보다도 스트로크량만큼 작아지고, 입력축(11)의 스트로크 즉 브레이크 페달의 스트로크가 단축된다.
(부압 배력 장치의 중고 감속도 영역에서의 통상 브레이크 작동의 해제)
진공 밸브 시트 부재(21)의 작동시에서의 부압 배력 장치(1)의 대기 밸브(20) 및 진공 밸브(23)가 모두 닫혀 있는 상태로부터, 통상 브레이크를 해제하기 위해서, 브레이크 페달을 해방하면, 상술한 바와 같이 하여 진공 밸브(23)가 열리고, 변압실(9)에 도입된 공기가, 대기·진공 통로(39, 38), 열린 진공 밸브(23), 진공 통로(37), 정압실(8) 및 부압 도입구(41)를 통하여 진공원으로 배출된다.
이로써, 상술한 바와 같이 변압실(9)의 압력이 저하되고, 리턴 스프링(40)의 스프링력에 의해, 파워 피스톤(5), 밸브 바디(4) 및 출력축(34)이 후퇴한다. 밸브 바디(4)의 후퇴에 따라, 마스터 실린더의 피스톤의 리턴 스프링의 스프링력에 의해서 마스터 실린더의 피스톤 및 출력축(34)도 후퇴하고, 브레이크가 해제 개시된다.
출력축(34)으로부터의 반력이 작아지고, 암(25)을 통하여 진공 밸브 시트 부재(21)를 가압하는 힘이, 제 1 및 제 2 밸브 제어 스프링(18, 24)의 스프링력보다 작아지기 때문에, 진공 밸브 시트 부재(21)는 밸브 바디(4)에 대하여 전방으로 이동한다. 그리고, 도 2에 도시하는 바와 같이 진공 밸브 시트 부재(21)의 전단이 밸브 바디(4)에 접촉함으로써 진공 밸브 시트 부재(21)가 비작동 위치가 됨과 동시에, 암(25) 및 핀(28)도 비작동 위치가 된다. 이로써, 진공 밸브 시트(22)가 진공 밸브부(17)로부터 크게 이격하여 진공 밸브(23)가 크게 열리기 때문에, 변압실(9) 내의 공기는 많이 배출되고, 저감 속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동 상태 가 된다. 이 이후, 상술한 저감 속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동의 경우와 같고, 최종적으로 부압 배력 장치(1)가 이동한 부재는 전부 도 2에 도시하는 비작동 위치가 되고, 저감 속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시보다 큰 입력에 의한 브레이크가 해제된다.
(긴급 브레이크 작동)
긴급 브레이크를 작동하기 위해서, 브레이크 페달이 통상 브레이크 작동시보다 빠른 밟음 속도로 또한 통상 브레이크 작동시보다 큰 페달 답력으로 밟히면, 상술한 통상 브레이크 작동시와 같이 진공 밸브(23)가 닫혀 대기 밸브(20)가 열어 변압실(9)에 대기가 도입됨으로써, 부압 배력 장치(1)가 출력한다. 상술한 통상 브레이크 작동과 마찬가지로 호울더(26)의 훅부(26a)가 밸브 작동 부재 2개의 훅부(29c)에 축방향으로 결합한다. 그러나, 이 때에는 밸브 바디(4)에 대한 입력축(11) 및 밸브 플런저(10)의 각 전진 스트로크가, 통상 브레이크 작동시보다 커진다. 따라서, 밸브 플런저(10)의 가압면(10a)이 밸브 작동 부재(29)의 피가압면(29e)에 접촉하여 이 피가압면(29e)을 가압한다. 그렇게 하면, 가압면(10a)과 피가압면(29e)의 각 테이퍼면의 쐐기 효과에 의해, 돌출부(29d)가 열리는 방향(도 2에 있어서 하방)으로 가압되기 때문에, 결합 팔부(29b)가 탄성적으로 굴곡하여 변형한다(휘어진다). 이로써, 훅부(29c)가 훅부(26a)로부터 빠져 훅부(29c)와 훅부(26a)의 결합이 해제되고, 밸브 작동 부재(29)가 스프링(32)의 가압력으로 가압 되어 후방으로 이동한다.
그렇게 하면, 밸브 작동 부재(29)가 진공 밸브 시트 부재(21)의 후단부에 접 촉하여 진공 밸브 시트 부재(21)를 후방으로 가압하기 때문에, 진공 밸브 시트 부재(21)는 밸브체(15)를 후방으로 밀어올려, 밸브체(15)가 밸브 바디(4)에 대하여 후방으로 이동한다. 이 긴급 브레이크 작동시의 진공 밸브 시트 부재(21)에 의한 밸브체(15)의 후방 밀어올림은 상술한 통상 브레이크 작동시와는 달리, 출력축(34)으로부터의 반력에 의해 진공 밸브 시트 부재(21)가 밸브체(15)를 가압하는 힘이 제 1 및 제 2 밸브 제어 스프링(18, 24)의 스프링력보다 작은 동안에 개시된다. 따라서, 상술한 균형 위치가 통상 브레이크 작동시에 비하여 신속하게 후방으로 이동하기 때문에, 부압 배력 장치(1)는 신속하게 큰 서보비 SR2에 설정되고, 보다 적은 페달 스트로크로 보다 큰 출력을 발생하고, 그 결과, 큰 브레이크력이 얻어지게 된다.
(긴급 브레이크의 해제)
긴급 브레이크 작동 후, 브레이크 페달을 해방하면, 기본적으로는 상술한 통상 브레이크 작동시와 동일하게 하여 브레이크가 해제된다. 단, 이 긴급 브레이크 작동 해제의 경우는 밸브 바디(4)가 후퇴해 오면, 훅부(26a)의 후단에 형성되어 있는 테이퍼면(26b)이 훅부(29c)의 전단에 형성되어 있는 테이퍼면(29f)에 접촉하여 이들의 테이퍼면의 쐐기 효과에 의해 훅부(29c)를 열리는 방향(도 2에 있어서 하방)으로 가압한다. 따라서, 결합 팔부(29b)가 탄성적으로 굴곡하여 변형하기 때문에, 훅부(26a)가 훅부(29c)를 통과하여 훅부(29c)의 후방에 위치하는 동시에 결합 팔부(29b)가 탄성 복귀한다. 이렇게 하여, 부압 배력 장치(1)는 도 1 및 도 2에 도시하는 비작동 상태가 된다.
이와 같이 브레이크 시스템에 적용한 이 예의 부압 배력 장치(1)에 의하면, 중고 감속도(중고 G) 영역에서 출력축(34)이 큰 스트로크를 얻는 경우, 입력축(11)의 스트로크량을, 저감 속도(저 G) 영역에서의 출력에 대한 상기 입력축의 조작 스트로크량의 변화율로 변화한 경우에 있어서 이 큰 스트로크를 얻기 위해서 필요한 스트로크량보다 단축시킬 수 있다. 이로써, 저감 속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시의 감속도보다도 큰 감속도를 얻는 경우에, 저감 속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시의 서보비 SR1로 이러한 큰 감속도를 얻기 위해서 필요한 브레이크 페달의 밟음량보다 작은 페달 밟음량으로, 원하는 큰 감속도를 얻을 수 있다. 따라서, 차량 중량이 큰 차량 등의 중고 감속도(중고 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시에 저감 속도(저 G) 영역에서의 통상 브레이크 작동시보다 큰 브레이크력을 필요로 하는 차량에 대하여, 브레이크 필링을 보다 효과적으로 양호하게 할 수 있다.
또한, 제 2 밸브 제어 스프링(24)의 세트 스프링 하중을 적절하게 조정함으로써, 진공 밸브 시트 부재(21)의 작동 개시 타이밍(즉, 서보비 전환 타이밍)을 원하는 타이밍으로 설정할 수 있다. 따라서, 요구되는 여러가지 입출력 특성의 부압 배력 장치(1)에, 유연하게 또한 용이하게 대응하는 것이 가능해진다.
또한, 진공 밸브 시트 부재(21)를, 출력축(34)으로부터의 반력에 의한 리액션 디스크(35)의 휘어짐으로 가압되는 핀(28) 및 암(25)에 의해 작동시키고 있기 때문에, 진공 밸브 시트 부재(21)의 작동을 확실하게 하여 진공 밸브 시트 부재(21)의 제어를 확실하게 또한 용이하게 할 수 있는 동시에, 진공 밸브 시트 부 재(21)를 작동시키기 위한 구조를 간단하게 할 수 있다. 특히, 힘 전달 부재로서 핀(28)을 사용함으로써, 진공 밸브 시트 부재(21)를 작동시키기 위한 구조를 한층 더 간단하게 또한 저가로 할 수 있다.
또한, 이러한 핀(28) 및 암(25)에 의한 진공 밸브 시트 부재(21)의 작동으로, 진공 밸브 시트 부재(21)의 수취압 면적을 불필요로 할 수 있기 때문에, 진공 밸브 시트 부재(21)의 직경을 작게 할 수 있다. 이로써, 밸브 바디(4)의 직경도 작게 할 수 있기 때문에, 부압 배력 장치(1)를 전체적으로 콤팩트하게 형성할 수 있다.
또한, 진공 밸브 시트 부재(21)의 수취압 면적을 불필요로 할 수 있기 때문에, 그 만큼, 밸브 바디(4)에 형성된 공기가 흐르는 통로(37, 38)의 단면적을 크게 할 수 있고, 응답성을 양호하게 할 수 있다.
더구나, 종래부터 일반적인 부압 배력 장치에 사용되고 있는 리액션 디스크(35), 호울더(26) 및 밸브 플런저(10)에 핀(28), 암(25), 진공 밸브 시트 부재(21)등의 약간의 구성 부품을 더하는 것만으로 충분하다. 따라서, 진공 밸브 시트 부재(21)를 작동시키기 위한 구조를 간소화할 수 있는 동시에 조립을 용이하게 할 수 있고, 더구나 비용을 저감할 수 있다.
또한, 긴급 브레이크 작동시에는 대기 밸브(20)와 진공 밸브(23)의 균형 위치를 밸브 바디(4)에 대하여 신속하게 후방으로 이동시켜 서보비를 통상시의 서보비보다 크게 함으로써, 부압 배력 장치(1)의 출력을 크게 할 수 있다. 이로써, 긴급 브레이크 작동시에 있어서의 브레이크 어시스트(BA) 제어를 할 수 있고, 긴급 브레이크를 신속하게 또한 효과적으로 작동시킬 수 있다. 이렇게 하여, 브레이크 페달의 페달 스트로크를 짧게 하면서, 더구나, BA 제어를 할 수 있기 때문에, 브레이크 제어를 양호하게 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 부압 배력 장치의 실시 형태의 제 2 예를 도시하는 도 2와 같은 도면이다. 또, 상술한 제 1 예와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙임으로써, 그 상세한 설명은 생략하는 동시에, 제 1 예와 마찬가지로 부압 배력 장치를 브레이크 시스템에 적용하여 설명한다.
상술한 제 1 예에서는 부압 배력 장치(1)가 BA 기능을 갖고 있지만, 도 5에 도시하는 바와 같이 제 2 예의 부압 배력 장치(1)는 BA 기능을 갖고 있지 않다. 따라서, 제 2 예의 부압 배력 장치(1)는 BA 기능을 하기 위한 밸브 작동 부재(29)와 이 밸브 작동 부재(29)를 가압하는 스프링(32)을 구비하고 있지 않다.
이 제 2 예의 부압 배력 장치(1)의 다른 구성은 상술한 제 1 예의 부압 배력 장치(1)의 구성과 같다. 또한, 제 2 예의 부압 배력 장치(1)에서는 긴급 브레이크 작동시의 BA 작동이 행하여지지 않는다. 또한, 제 2 예의 부압 배력 장치(1)의 효과는 상술한 제 1 예의 부압 배력 장치(1)중, BA 제어에 의한 효과를 제외한 효과와 같다.
또, 상술한 각 예에서는 진공 밸브 시트 부재(21)와 암(25)이 별체로 형성되어 있지만, 진공 밸브 시트 부재(21)와 암(25)은 일체로 형성할 수도 있다.
본 발명의 부압 배력 장치는 브레이크 시스템 등에 사용되는 부압 배력 장치 에 이용 가능하고, 특히, 저출력 영역(저감 속도 영역)에서는 비교적 작은 서보비로 비교적 낮은 출력(감속도 G)을 얻고, 또한, 고출력 영역(고감속도 영역)에서는 저출력 영역에서의 서보비보다 큰 서보비로 비교적 높은 출력(감속도 G)을 얻음으로써, 작은 입력(페달 답력)으로 큰 출력(감속도 G)을 얻는 동시에, 페달 스트로크를 단축하여 페달 필링을 향상시키는 부압 배력 장치에 적합하게 이용 가능하다.

Claims (5)

  1. 셸에 의해서 형성되는 공간 내에 대하여 진퇴 자유롭게 배치되고, 상기 셸을 기밀하게 또한 슬라이딩 자유롭게 관통하는 밸브 바디와,
    상기 밸브 바디에 연결됨과 동시에, 상기 공간 내를 부압이 도입되는 정압실과 작동시에 대기가 도입되는 변압실로 구획하는 파워 피스톤과,
    상기 밸브 바디에 이동 자유롭게 배치된 밸브 플런저와,
    상기 밸브 플런저에 연결되어 상기 밸브 바디 내에 진퇴 자유롭게 배치된 입력축과,
    상기 파워 피스톤의 작동에 의해 상기 밸브 바디와 함께 이동하여 출력을 발하는 출력축과,
    상기 밸브 바디 내에 배치되고, 상기 밸브 플런저의 전진 또는 후퇴에 의해 제어되어 상기 정압실과 상기 변압실의 사이를 차단 또는 연통하는 진공 밸브와,
    상기 밸브 바디 내에 배치되고, 상기 밸브 플런저의 전진 또는 후퇴에 의해 제어되어 상기 변압실과 대기의 사이를 연통 또는 차단하는 대기 밸브, 및
    상기 출력축으로부터의 반력을 상기 밸브 플런저에 전달하는 반력수단을 적어도 구비하고,
    상기 진공 밸브 및 상기 대기 밸브는 공통의 밸브체를 갖는 동시에, 상기 진공 밸브는 상기 밸브체에 설치된 진공 밸브부와 이 진공 밸브부가 착탈 가능한 진공 밸브 시트를 갖고, 상기 대기 밸브는 상기 밸브체에 설치된 대기 밸브부와 상기 밸브 플런저에 형성되어 상기 대기 밸브부가 착탈 가능한 대기 밸브 시트를 갖는 부압 배력 장치로서,
    상기 진공 밸브 시트는 상기 밸브 바디에 슬라이딩 가능하게 지지된 진공 밸브 시트 부재에 형성되어 있고,
    상기 출력축으로부터의 반력에 의해서 상기 반력수단이 발생하는 힘을 받아 상기 진공 밸브 시트 부재를 가압하는 힘 전달 부재가 상기 밸브 바디에 상대 이동 가능하게 형성되어 있고,
    상기 힘 전달 부재의 가압력이 소정치보다 클 때, 상기 힘 전달 부재로부터의 가압력으로 인해, 상기 진공 밸브 시트 부재는 상기 밸브체를 작용시켜 상기 대기 밸브가 열리도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부압 배력 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 진공 밸브 시트 부재를 가압하는 상기 힘 전달 부재에 의한 가압력과 대향하는 가압력으로 상기 진공 밸브 시트 부재를 가압하는 진공 밸브 시트 부재 가압수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 부압 배력 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 반력수단은 상기 출력축으로부터의 반력에 의해 휘어져 상기 밸브 플런저에 전달하는 리액션 디스크를 구비하고,
    상기 힘 전달 부재가 상기 출력축으로부터의 반력에 의한 상기 리액션 디스크의 휘어짐에 의해서 발생하는 힘을 받아 상기 진공 밸브 시트 부재를 가압하는 것을 특징으로 하는 부압 배력 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 힘 전달 부재는 상기 리액션 디스크로부터 힘을 받는 핀과, 이 핀으로부터의 힘을 받아 상기 진공 밸브 시트 부재를 가압하는 중간 힘 전달 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부압 배력 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 입력축이 통상 작동시보다 빠르게 작동되었을 때, 상기 출력을 통상 작동시보다 신속하게 증대하는 신속 출력 증대수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 부압 배력 장치.
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