KR20090030946A - 자동차용 부스터 마스터실린더 내의 토탈 무효스트로크조정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이크 페달을 밟을 때 그 힘을 증폭하여 마스터 실린더를 작동시키는 자동차용 부스터 마스터실린더 내의 토탈 무효스트로크 조정장치에 관한 것으로, 부스터 내의 부압이 설정압력 이상으로 상승하여 셀(cell)이 변형됨에 따라 발생되는 브레이크 잠김상태를 자동으로 해제시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 셀(21)의 내부에 걸리는 부압을 감지하는 버큠스위치(50)와, 상기 버큠스위치에 의해 감지된 부압에 따라 신호를 발생하는 전자제어장치(60)와, 상기 셀의 내부에 고정 설치되어 전자제어장치의 신호에 따라 구동하는 모터(70)와, 상기 모터의 축(71)에 결합되어 전자석(80)의 가동에 따라 함께 회전하는 피니언(90)과, 상기 피니언과 맞물라는 랙(32)이 형성된 푸시 로드(30)로 구성된 것이다.

부스터, 마스터 실린더, 브레이크 잠김현상, 컷 오프 홀, 푸시 로드

Description

자동차용 부스터 마스터실린더 내의 토탈 무효스트로크 조정장치{stroke adjustment device in booster master cylinder for an automobile}

본 발명은 브레이크 페달을 밟을 때 그 힘을 증폭하여 마스터 실린더를 작동시키는 부스터(booster)에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 부스터 내의 부압이 설정압력 이상으로 상승하여 셀(cell)이 변형됨에 따라 발생되는 브레이크 잠김상태를 자동으로 해제시킬 수 있도록 하는 자동차용 부스터 마스터실린더 내의 토탈 무효스트로크 조정장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 있어서 브레이크(brake)는 주행 중 운전자의 발로 조작하는 풋 브레이크와, 주차 시에 손으로 조작하는 주차 브레이크로 대별되는데, 이중 풋 브레이크는 주행 중에 사용하는 것이므로 신속·정확한 제동은 물론 적은 힘으로도 용이하게 조작할 수 있어야 되며, 이를 위하여 풋 브레이크(이하 "브레이크"라 함)는 비교적 적은 답력(答力)으로 확실히 제동할 수 있는 유압식 브레이크가 주로 사용되고 있다.

그리고 최근에는 자동차가 대형화 및 고속 주행화되는 추세에 따라 높은 제동력이 요구되는데, 유압식 브레이크는 그 구조적인 특성상 제동력 증대에 한계가 있다.

이에 따라, 유압식 브레이크에 배력장치인 부스터를 구비하여, 동일한 답력으로도 수배의 제동력을 발생시킴으로써, 고속 및 대형 차량을 적은 답력으로 확실하게 제동시킬 수 있도록 하고 있다.

이러한 브레이크 부스터는 흡기 매니폴드 또는 진공펌프에서 발생한 진공과 대기압의 차이 압력을 이용하는 진공식과, 압축공기의 압력을 이용하는 압축 공기식으로 대별된다.

도 1은 브레이크 시스템에서 부스터가 설치된 상태의 사시도이고 도 2는 종래의 부스터 및 마스터 실린더가 결합된 상태의 종단면도이며 도 3은 도 2의 "A"부 확대도로서, 브레이크 페달의 답력을 증대시키는 부스터(20)는 도 1과 같이 브레이크 페달(도시는 생략함)과 마스터 실린더(10)의 사이에 위치하는데, 상기 마스터 실린더(10)의 일단은 부스터(20)의 셀(21)에 고정 설치된다.

이러한 브레이크 시스템의 부스터(20)에서 주행 중 브레이크 페달을 밟지 않은 상태에서는 브레이크 페달과 연결되는 푸시 로드(30)가 리턴스프링(22)에 의해 탄성적으로 후방으로 밀린 상태를 유지하고 있어 마스터 실린더(10)에 의한 유압을 발생시키지 않게 되므로 브레이크 패드가 휠(wheel)의 디스크(41)에서 이격된 상태를 유지하게 된다.

이러한 상태에서 제동을 위하여 브레이크 페달을 밟으면, 푸시 로드(30)가 전지하면서 부스터(20)에 의해 그 답력이 증폭된 다음 마스터 실린더(10)의 피스턴(11)을 밀어주게 되므로 캘리퍼 어세이(40)에 내장된 브레이크 패드(도시는 생략함)가 회전중 인 휠의 디스크(41)에 밀착되어 제동을 하게 되는 것이다.

그러나 이러한 종래의 부스터는 부스터 내의 부압이 설정 압력(가솔린 엔진은 500mmHg, 디젤 엔진은 700mmHg) 이상일 때 부스터(20)의 셀(21) 변형량이 극대화되어 셀의 내부에 걸리는 부압에 의해 도면 상 우측으로 찌그러지게 된다.

이에 따라, 셀(21)의 일단(좌측)에 고정된 마스터 실린더(10)가 셀(21)의 변형에 따라 도면 상 우측으로 이동하는 결과를 초래하여 푸시 로드(30)는 움직이지 않지만, 마스터 실린더(10)가 도 3에 나타낸 "S"보다 많이 움직이게 되므로 결과적으로 푸시 로드(30)에 고정된 컵(31)이 마스터 실린더(10)의 컷 오프 홀(12)을 막게 된다.

이와 같이 푸시 로드(30)에 고정된 컵(31)에 의해 마스터 실린더(10)에 형성된 컷 오프 홀(12)이 막히면 잔압(殘壓)이 마스터 실린더(10)의 내부에 존재하여 액압(液壓)이 피스턴(11)을 밀게 되므로 브레이크 패드가 휠의 디스크(41)에 접촉되는 브레이크 잠김현상이 발생된다.

상기한 바와 같이 주행 중에 부스터(20)의 셀(21)이 변형됨에 따른 브레이크 잠김현상이 발생되면 브레이크 패드가 휠의 디스크(41)에 접촉되므로 휠 측에서 디 스크(41)와 브레이크 패드의 마찰에 따른 열에 의해 화재가 발생될 가능성이 큰 문제점이 있었다.

또한, 주행 중에 드래그(drag) 발생, 연비 저하, 브레이크 패드 및 휠 디스크의 조기 마모 등과 같은 문제점도 발생되었다.

따라서 이러한 현상을 방지하기 위해 무효 스트로크를 크게 설정하면 제동을 위해 브레이크 페달을 밟을 때 스폰지감을 느끼며, 제동거리 또한 길어지므로 앞차와의 추돌사고가 발생될 우려가 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 구조를 개선하여 부스터의 내부에 부압이 설정압력 이상으로 증가할 때 자동으로 푸시 로드를 마스터 실린더의 반대측으로 이동시켜 마스터 실린더의 내부에서 잔압이 발생되지 않도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 셀의 내부에 걸리는 부압을 감지하는 버큠스위치와, 상기 버큠스위치에 의해 감지된 부압에 따라 신호를 발생하는 전자제어장치와, 상기 셀의 내부에 고정 설치되어 전자제어장치의 신호에 따라 구동하는 모터와, 상기 모터의 축에 결합되어 전자석의 가동에 따라 함께 회전하는 피니언과, 상기 피니언과 맞물라는 랙이 형성된 푸시 로드로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 부스터 마스터실린더 내의 토탈 무효스트로크 조정장치가 제공된다.

본 발명은 부스터 내의 부압을 측정하는 버큠스위치가 과잉 부압을 감지하여 전자제어장치에 전달함에 따라 전자제어장치가 모터 및 전자석의 구동을 제어하여 셀의 변형량 만큼 푸시 로드를 마스터 실린더의 반대편방향으로 이동시키도록 되어 있어 푸시 로드에 고정된 컵이 마스터 실린더에 형성된 컷 오프 홀을 막아 잔압이 발생하는 현상을 미연에 방지하게 되므로 주행 중에 브레이크가 잠기는 현상은 물론이고 드래그 현상, 연비 저하, 브레이크의 패드가 마모되는 현상을 동시에 방지하게 되는 효과를 얻게 된다.

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 4 및 도 5를 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명이 설치된 상태의 종단면도이고 도 5는 본 발명의 작동을 설명하기 위한 요부 종단면도로서, 본 발명은 부스터(20)를 구성하는 셀(21)에 주행 중 부스터 내에 걸리는 부압(負壓)을 감지하는 버큠스위치(50)가 고정 설치되어 있어 주행 중에 셀(21)의 내부에 걸리는 부압을 버큠스위치(50)가 감지하여 전자제어장치(60)에 전달하면 상기 전자제어장치가 셋팅된 값(부압)과 비교하여 셀(21)의 변형량을 추측 계산하도록 되어 있다.

그리고 셀(21)의 내부에 형성되는 보스(21a)에 전자제어장치(60)가 셀(21)의 과잉 변형을 검출하여 신호를 보냄에 따라 구동하는 모터(70)가 설치되어 있고 상 기 모터의 축(71)에는 전자제어장치(60)의 신호에 따라 자력을 발생하는 전자석(80)이 고정되어 있으며 상기 전자석의 외측으로는 전자석에 자력이 발생됨에 따라 모터 축(71)과 함께 회전하고, 전자석에 자력이 작용되지 않을 때에는 공 회전하는 피니언(90)이 설치되어 있으며 브레이크 페달을 밟음에 따라 이동하는 푸시 로드(30)에는 상기 피니언(90)과 맞물리는 랙(32)이 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 주행 중에 부스터(20)를 구성하는 셀(21)의 내부에 정상적인 부압이 걸린 상태, 즉 버큠스위치(50)가 셀(21)의 내부에 걸리는 부압을 감지함에 따라 전자제어장치(60)가 정상 값으로 판단하면 모터 축(71)의 외주면에 설치된 전자석(80) 및 모터(70)에 전원을 인가하지 않으므로 푸시 로드(30)의 랙(32)에 맞물린 피니언(90)이 공 회전하게 된다.

이에 따라, 주행 중에 운전자가 제동을 위해 브레이크 페달을 밟음에 따라 종래와 마찬가지로 부스터(20)에 의해 그 힘이 증폭되어 마스터 실린더(10)를 작동시키게 되므로 감속 또는 정지된다.

그러나 주행 중에 부스터(20)를 구성하는 셀(21)의 내부에 설정치 이상의 부압이 걸리면 버큠스위치(50)가 이를 감지하여 전자제어장치(60)에 전달하게 되므로 상기 전자제어장치(60)가 신호를 발생하여 모터(70) 및 전자석(80)에 동시에 전원을 인가하게 된다.

이에 따라, 모터 축(71)과 피니언(90)이 전자석(80)의 자력에 의해 일체화되어 모터(70)의 구동에 따른 힘에 의해 피니언(90)을 시계방향으로 과잉 부압에 따 른 값만큼 회전시키게 되므로 피니언(90)과 랙(32)이 맞물린 푸시 로드(30)가 도면 상 우측으로 이동하게 된다.

이와 같이 푸시 로드(30)가 도면 상 우측으로 이동하면 셀(21) 내부의 과잉 부압으로 셀(21)이 도면 상 우측으로 변형되어 셀(21)에 일단이 고정된 마스터 실린더(10)가 셀(21)의 변형방향인 우측으로 이동하더라도 셀의 이동량만큼 모터(70)의 구동에 따라 푸시 로드(30)가 이동되어 있어 컵(31)에 의해 마스터 실린더(10)에 형성된 컷 오프 홀(12)이 막히는 현상이 방지된다.

즉, 컷 오프 홀(12)의 막힘에 따른 마스터 실린더(10)의 내부에 잔압이 발생하는 현상을 미연에 방지하여 부스터(20)의 내부에 과잉 부압이 걸릴 때 브레이크 패드가 휠의 디스크(41) 측으로 이동되는 무효 스트로크 변화를 방지하게 된다.

한편, 무효 스트로크 변화를 방지한 상태로 주행하다가 부스터(20)의 내부에 정상적인 부압이 걸림을 버큠스위치(50)에 의해 전자제어장치(60)가 검출하면 모터(70) 및 전자석(80)에 인가하던 전원을 차단하게 되므로 모터(70)에 의해 도면 상 우측으로 이동하였던 푸시 로드(30)는 리턴스프링(22)의 복원력에 의해 초기 위치로 이동하게 되는데, 이 때 랙(32)과 맞물린 피니언(90)은 전자석(80)에 전원이 차단되어 있어 자력을 상실한 상태이므로 공 회전하게 되는 것이다.

도 1은 브레이크 시스템에서 부스터가 설치된 상태의 사시도

도 2는 종래의 부스터 및 마스터 실린더가 결합된 상태의 종단면도

도 3은 도 2의 "A"부 확대도

도 4는 본 발명이 설치된 상태의 종단면도

도 5는 본 발명의 작동을 설명하기 위한 요부 종단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 마스터 실린더 12 : 컷 오프 홀

20 : 부스터 21 : 셀

22 : 리텅스프링 30 : 푸시로드

32 : 랙 50 : 버큠스위치

60 : 전자제어장치 70 : 모터

80 : 전자석 90 : 피니언

Claims (2)

1. 셀의 내부에 걸리는 부압을 감지하는 버큠스위치와, 상기 버큠스위치에 의해 감지된 부압에 따라 신호를 발생하는 전자제어장치와, 상기 셀의 내부에 고정 설치되어 전자제어장치의 신호에 따라 구동하는 모터와, 상기 모터의 축에 결합되어 전자석의 가동에 따라 함께 회전하는 피니언과, 상기 피니언과 맞물라는 랙이 형성된 푸시 로드로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 부스터 마스터실린더 내의 토탈 무효스트로크 조정장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 버큠스위치가 셀의 외주면에 고정 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 부스터 마스터실린더 내의 토탈 무효스트로크 조정장치.

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