KR0131024B1 - 브레이크의 탠덤 마스터 실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이크의 탠덤 마스터 실린더에 관한 것으로서, 제1챔버와 제2챔버 사이를 원웨이밸브가 구비된 바이패스관으로 연결시킴과 동시에 제 1 피스톤에 원웨이 밸브를 형성시키고, 제1스프링의 탄성계수를 제2스프링의 탄성계수보다 큰 비선형 상수값을 갖도록 하여서, 브레이크 작동시 제1챔버와 제2챔버에 채워져 있는 오일을 적절하게 서로 유출입시켜 주므로써, 전륜오일과 후륜오일의 압력 상승관계를 비선형곡선으로 변하게 하여 브레이크의 제동력을 향상시킴은 물론 브레이크 각 구성품의 수명을 연장시킬 수 있는 브레 이크의 탠덤 마스터 실린더를 제공하고자 한 것이다.

Description

브레이크의 탠덤 마스터 실린더

제1도는 종래의 탠덤 마스터 실린더를 나타내는 개략도.

제2도는 종래 브레이크 작동시 전륜오일과 후륜오일의 압력관계를 나타내는 그래프.

제3도는 본 발명에 따른 탠덤 마스터 실린더를 나타내는 개략도.

제4도는 본 발명의 브레이크 작동시 전륜오일과 후륜오일의 압력관계를 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10A : 제1챔버 10B : 제2챔버

12A : 제1피스톤 12B : 제2피스톤

14A : 제1스프링 14B : 제2스프링

16A : 후륜관 16B : 전륜관

18 : 브레이크페달 20 : 푸시로드

22 : 배이패스관 24A : 배이패스관의 원웨이밸브

24B : 제1피스톤의 원웨이밸브 26 : P -밸브

본 발명은 브레이크의 탠덤 마스터 실린더에 관한 것으로서, 특히 제1실린더와 제2실린더를 원웨이밸브가 구비된 바이패스관으로 연결시키고, 제1실린더 내부의 제1 스프링이 제2실린더 내부의 제2스프링보다 큰 비선형 탄성계수를 가지도록 개선하여 브레이크 작동시 전륜과 후륜의 제동력 비를 비선형으로 변하게 하여 주므로써, 브레이크의 제동력 성능을 보다 이상적으로 향상시킬 수 있는 브레이크의 탠덤 마스터 실린더에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 브레이크 장치는 주행 중 자동차를 감속 또는 정지시키고 동시에 주차 상태를 유지하기 위해 사용되는 중요한 장치이며, 보통 마찰력을 이용해서 자동차의 운동에너지를 열에너지로 바꾸어 브레이크 작용을 하게 되어 있다.

이러한, 브레이크 장치에는 운전자의 발로 조작하는 풋브레이크(foot brake)와 손으로 조작하는 핸드브레이크(hand brake)등이 있고, 또 조작 기구로서는 로드나 와이어를 사용하는 기계식과 유압을 이용하는 유압식 등이 있는 바, 특히 유압식 브레이크 장치에는 전륜과 후륜에 대해 각각 적절한 유압을 공급할 수 있도록 2계통의 회로를 두는 형식이 보편적으로 사용되고 있으며, 이러한 경우에 탠덤 마스터 실린더(tandem master cylinder)가 사용된다.

탠덤 마스터 실린더는 2개의 마스터 실린더를 직렬로 배치한 것과 같으며, 실린더안에는 전륜용과 후륜용의 피스톤이 각각 설치되어 있다.

첨부도면 제1도는 종래 브레이크의 탠덤 마스터 실린더를 나타내는 개략도이다.

종래의 탠덤 마스터 실린더는 내부에 오일이 채워져 있는 2개의 챔버(10A, 10B)와, 이 챔버(10A, 10B)의 내부에서 유동 가능한 2개의 피스톤(12A, 12B) 및 이것의 앞쪽을 탄력지지하는 2개의 스프링(14A, 14B)으로 크게 구성되어 있다.

또한, 상기 제1챔버(10A)과 제2챔버(10B)에는 각각 후륜관(16A)과 전륜관(16B)이 연결되어 있으며, 상기 제2피스톤(12B)에는 브레이크 페달(18)의 조작력을 전달하는 푸시로드(20)가 연결되어 있다.

이와 같은 종래 탠덤 마스터 실린더의 작동 및 효과를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 운전자가 브레이크 페달(18)을 밟으면, 푸시로드(20)가 제2피스톤(12B)을 밀어줌에 따라 제2챔버(10B)에 있는 오일과 제2스프링(14B)이 압축되고, 이와 동시에 제1피스톤(12A)도 제2챔버(10B)에서 발생한 압력에 의해 밀려나면서, 제1챔버(10A)에 있는 오일과 제1스프링(14A)을 압축하게 된다.

이때, 제1챔버(10A)와 제2챔버(10B)에 있는 오일은 각 피스톤(12A, 12B)에 의해 밀려나면서 후륜관(16A)과 전륜관(16B)을 통하여 전, 후륜 브레이크(도시되지 않음)에 적절한 압력으로 공급되어져서 전, 후륜브레이크를 작동시키게 된다.

한편, 자동차의 제동시에는 차체의 무게가 앞쪽으로 쏠리기 때문에 일반적으로 후륜제동력을 전륜제동력 보다 적게 하는 것이 바람직하고, 이러한 후륜제동력과 전륜제동력의 차이를 두기 위하여 후륜관(16A) 상에 통상의 P-밸브(26; proposional valve)가 설치되어 있다.

여기서, P-밸브(26)는 브레이크 초기 작동시는 작동하지 않다가 후륜관(16A)을 통해 유입되는 오일의 압력이 일정 압력 이상으로 기압되면 작동하여 후륜브레이크의 제동력을 전륜브레이크의 제동력보다 적도록 한다.

예컨데, 브레이크 작동 초기에는 전, 후륜의 오일 압력이 동일한 비율로 일정하게 증가하다가 후륜의 오일 압력이 일정 압력 이상이 되면 P-밸브(26)가 작동하게 되고, 이 때의 P-밸브(26)에 의해 후륜오일의 압력은 전륜오일의 압력보다 상대적으로 적은 비율로 증가하게 된다.

이는 브레이크 작동시 전륜오일의 압력과 후륜오일의 압력과의 관계를 나타내는 첨부도면 제2도에 잘 나타내어져 있는 바, 전륜오일의 압력과 후륜오일의 압력은 브레이크 작동초기에 일정비율로 동시에 증가하다가 P-밸브(26)의 작동점 이후에는 전륜오일의 압력은 그대로 증가하는 반면, 후륜오일의 압력은 증가율이 둔화되어 전륜오일의 압력증가율 보다 훨씬 적은 증가율을 보여준다.

따라서, 종래 브레이크의 전,후륜오일의 압력은 선형적으로 증가하다가 P-밸브(26)의 작동점에서 일단 절곡된 후, 다른 기울기를 가지면서 다시 선형적으로 증가하게 된다.

그러나, 이러한 종래 전, 후륜오일의 압력변화는 선형적으로만 변하고, 또 P-밸브(26) 작동점에서는 전,후륜오일의 압력변화가 갑자기 일어나기 때문에 제동력이 보다 효과적이지 못한 단점이 있었고, 특히 P-밸브(26)의 작동점에서 후륜오일의 압력증가율이 갑자기 변하기 때문에 브레이크의 각 구성품에 무리를 주는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 제1 챔버와 제2 챔버를 원웨이밸브가 구비된 바이패스관에서 서로 통할 수 있게 하는 동시에 제1 피스톤에 원웨이 밸브를 형성시키는 한편, 제1 스프링의 탄성계수를 제2 스프링의 탄성계수보다 큰 비선형 상수값을 갖도록 하여서, 브레이크 작동시 제1 챔버와 제2 챔버에 채워져 있는 오일을 서로 적절하게 교환시켜 주므로써, 전륜오일과 후륜오일 간의 압력의 관계를 비선형곡선으로 변하게 하여 브레이크의 제동력을 향상시킴은 물론 브레이크 각 구성품의 수명을 연장시킬 수 있는 브레이크의 탠덤 마스터 실린더를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 내부에 오일이 채워져 있는 앞 뒤 2개의 챔버(10A, 10B)와, 각 챔버(10A, 10B)의 내부에 유동 가능한 2개의 피스톤(12A, 12B) 및 이것의 앞쪽을 탄력지지하는 2개의 스프링(14A, 14B)으로 이루어지되, 상기 제1챔버(10A)와 제2챔버(10B)에는 각각 후륜관(16A)과 전륜관(16B)이 연결되고 상기 제2피스톤(12B)에는 브레이크 페달(18)측 푸시로드(20)가 연결된 구조로 이루어진 브레이크의 탠덤 마스터 실린더에 있어서, 상기 제1챔버(10A)와 제2챔버(10B)는 하나의 원웨이밸브(24A)가 구비된 바이패스관(22)으로 서로 연결되어 제1챔버(10A)내의 오일이 제2챔버(10B)쪽으로 보내질 수 있게 되고, 제1 피스톤(12A)에는 또 하나의 원웨이밸브(24B)가 설치되어 제2챔버(10B)내의 오일이 제1챔버(10A)로 보내질 수 있게 되는 한편, 상기 제1 스프링(12A)은 제2스프링(12B)보다 큰 비선형 탄성계수를 가지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 구성과 작용효과를 더욱 상세히 살펴보면 다음과 같다.

첨부도면 제3도는 본 발명에 따른 브레이크의 탠덤 마스터 실린더를 개략적으로 나타내는 도면이다.

여기서, 본 발명의 탠덤 마스터 실린더는 내부에 오일이 가득 채워져 있는 2개의 챔버(10A, 10B)와, 이 챔버(10A, 10B)의 내부에 배치되면서 피스톤을 한쪽으로 밀어주는 2개의 스프링(14A, 14B)과, 상기 각 챔버(10A, 10B)의 내부에서 전후 슬라이드 유동 가능한 2개의 피스톤(12A,12B)으로 크게 이루어져 있다.

상기 앞뒤쪽의 챔버(10A, 10B)는 제1챔버(10A)쪽에 가까운 위치에 원웨이밸브(24A)가 설치되어 있는 바이패스관(22)으로 서로 연결되어 있고, 상기 제1피스톤(12A)에도 원웨이 밸브(24B)가 구비되어 있다.

또한, 상기 제2피스톤(12B)의 뒤쪽에는 브레이크 페달(18)측과 연결되어 있는 푸시로드(20)가 연결되어 있고, 제1챔버(10A)에는 후륜 브레이크로 오일을 공급하게 되는 후륜관(16A)이 연결되어 있으며, 제2챔버(10B)에는 전륜 브레이크로 오일을 공급하게 되는 전륜관(16B)이 연결되어 있다.

이때, 상기 제1피스톤(12A)에 갖추어져 있는 원웨이밸브(24B)는 판형의 밸브체(24b)가 제1챔버(10A)쪽에 위치되도록 설치되어 있으며, 각 챔버 간에 압력차가 생기면 제1챔버(10A)쪽으로만 열려지게 되므로서, 제2챔버(10B)내의 오일이 제1챔버(10A)측으로 유동될 수 있게 된다.

또한, 제1챔버(10A)과 제2 챔버(10B)를 서로 연결시켜 주는 바이패스관(22)에는 또 하나의 원웨이밸브(24A)가 갖추어져 있다.

이 때의 원웨이밸브(24A)는 제1챔버(10A)측과 가까운 곳에 위치되어 있으며, 스프링의 탄성을 받는 원통형의 밸브체(24a)가 제1챔버(10A)쪽을 향하도록 한 상태로 설치되어 있다.

이에 따라, 제1챔버(10A)내의 오일이 이곳을 통해 빠져나갈 수는 있어도 이 원웨이밸브(24A)를 통해 재차 들어올 수 없게 된다.

즉, 제1챔버(10A)에 채워져 있는 오일이 제2챔버(10B)쪽으로만 유동될 수 있도록 되어 있다.

또한, 제1챔버(10A)에 내설되어 있는 제1스프링(14A)은 제2챔버(10B)에 내설되어 있는 제2스프링(14B) 보다 더욱 큰 탄성계수를 가지고 있어서, 각 챔버(10A, 10B)에 발생된 압력의 비는 비선형을 나타내게 된다.

물론, 이 때의 각 스프링(14A, 14B)은 각 피스톤(12A, 12B)의 이동에 의해 압축되고, 반대로 피스톤에 가해진 외력이 제거되면 각 스프링(14A, 14B)은 팽창반력을 이용하여 이동된 각 피스톤(12A, 12B)을 원래의 위치로 복귀시켜 주게 된다.

예를 들면, 상기 제2스프링(14B)은 푸시로드(20)에 의해 밀려나는 제2피스톤(12B)에 의해 압축되고, 이때의 제2스프링(14B)은 제1 피스톤(12A)을 가압하게 되며, 이 제1피스톤(12A)에 의해 의해 제1스프링이 압축된다.

이와는 반대로, 브레이크 조작력이 제거되면, 제1스프링(14A)이 팽창되면서 제1피스톤(12A)을 원래의 위치로 복귀시켜 주게 되며, 이때의 제1피스톤(12A)이 미는 힘과 제2스프링(14B)의 팽창력에 의해 제2피스톤(12B)도 원래의 위치로 복귀될 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 각 챔버(10A, 10B)는 각 피스톤(12A, 12B)의 움직임에 의해 그 체적이 가변되는데, 이 때 각 챔버(10A, 10B)와 바이패스관(22) 간의 연결부위는 피스톤에 의해 막혀지지 않도록 되어 있다.

즉, 피스톤이 연결부위를 넘어서까지 움직이지 않도록 되어 있다.

따라서, 이와 같이 구성된 본 발명의 탠덤 마스터 실린더에 대한 작용효과를 살펴보면 다음과 같다.

운전자가 브레이크 페달(18)을 밟으면, 푸시로드(20)에 의해 제2피스톤(12B)전진되면서 그 앞쪽에 있는 제2스프링(14B)과 그 안의 오일을 압축하게 되고, 이와 동시에 제1피스톤(12A)은 제2스프링(14B)의 미는 힘과 제2챔버(10B) 내부의 오일압에 의해 밀려나면서 제1챔버(10A)의내부에 제1스프링(14A)과 그 안의 오일을 압축하게 된다.

이 때, 제1챔버(10A)에 채워져 있는 오일은 제1피스톤(12A)의 가압에 의해 후륜관(16A)을 거쳐 후륜브레이크로 보내지면서 후륜에 대한 제동을 하게되고, 이와 동시에 제2 챔버(10B)에 채워져 있는 오일은 제2피스톤(10B)의 가압에 의해 전륜관(16B)을 거쳐 전륜브레이크로 보내지면서 전륜에 대한 제동을 하게 된다.

여기서, 운전자가 브레이크 페달(18)을 더욱 밟게 되면, 제1챔버(10A) 내부의 오일압이 더욱 높아지게 되고, 이 때의 오일압은 바이패스관(22)에 있는 원웨이벨브(24A)의 셋팅 압력보다 크게되어 밸브체(24a)가 열리면서 그 안의 오일이 제2챔버(10B)로 흘러 들어오게 되고, 이렇게 제2챔버(10B)의 내부로 들어온 오일로 인해 제2챔버(10B)의 오일압이 높아지게 되므로 즉, 이때 들어온 오일만큼 더 전륜으로 보내지게 되므로 전륜과 후륜의 제동력은 비선형적으로 변하게 된다.

이는 제1피스톤(12A)이 자유롭게 유동될 수 있고, 제1스프링(14A)이 비선형 상수 K값을 가지고 있으며, 이 때의 제1스프링(14A)은 제2스프링(14B)의 탄성계수보다 더욱 크기 때문이다.

한편, 운전자가 브레이크 페달(18)에서 발을 떼게 되면, 전륜으로 보내졌던 오일이 되돌아오면서 제2챔버(10B)의 오일압이 제1챔버(10A)의 오일압보다 높아 지게 되고, 이 때의 압력차에 의해 제1피스톤(12A)에 있는 원웨이밸브(24B)의 밸브체(24b)가 열림과 동시에 오일이 제2챔버(10B)에서 제1 챔버(10A)로 이동되므로서, 실린더의 내부압은 전체적으로 초기화 상태가 된다.

여기서, 본 발명에 따른 전륜오일의 압력과 후륜오일의 압력과의 관계를 나타내는 첨부도면 제4도를 참조하여 이를 좀더 상세히 살펴보면, 전륜브레이크로 공급되는 오일의 압력은 후륜브레이크로 공급되는 오일의 압력보다 더욱 커지게 되고, 이때의 전륜오일의 압력과 후륜오일의 압력과의 관계는 비선형적으로 나타나게 된다.

물론, 이러한 전륜오일과 후륜오일 간의 압력관계는 브레이크 작동시간이 증가함에 따라 전륜오일의 압력이 더욱 증가되므로 전륜브레이크의 제동력이 더욱 커지게 된다.

따라서, 본 발명은 브레이크 작동시, 브레이크의 작동시간에 따라 전륜브레이크의 제동력이 후륜브레이크의 제동력 보다 더욱 증가함은 물론, 이러한 전륜브레이크의 제동력이 비선형적으로 증가하기 때문에 브레이크의 제동력 향상 뿐만 아니라 브레이크 각 구성품의 수명을 크게 연장시킬 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 텐덤 마스터 실린더의 제1챔버와 제2챔버 사이에 원웨이벨브가 구비된 바이패스관을 연결하는 동시에 제1피스톤에도 원웨이밸브를 설치하고, 제1스프링의 탄성계수를 제2스프링의 탄성계수보다 큰 비선형 상수값을 갖도록 개선하여 브레이크 작동시 전, 후륜오일의 압력 상승관계를 비선형곡선으로 변하게 하여 줌으로써, 브레이크의 제동력 향상은 물론 브레이크 각 구성품의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있고, 특히 본 발명에 의하면, 탠덤 마스터 실린더 자체에서 전륜과 후륜의 오일압력이 적절하게 변화되므로, P-밸브와 같은 별도의 부품을 생략할 수 있으므로 부품수와 제조공정을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (1)

1. 내부에 오일이 채워져 있는 앞 뒤 2개의 챔버(10A, 10B)와, 각 챔버(10A, 10B)의 내부에서 유동가능한 2개의 피스톤(12A, 12B) 및 이것의 앞쪽을 탄력지지하는 각각의 스프링(14A, 14B)으로 이루어지되, 상기 제1챔버(10A)와 제2챔버(10B)에는 각각 후륜관(16A)과 전륜관(16B)이 연결되고 상기 제2피스톤(12B)에는 브레이크 페달(18)측 푸시로드(20)가 연결된 구조로 이루어진 브레이크의 탠덤 마스터 실린더에 있어서, 상기 제1챔버(10A)와 제2챔버(10B)는 하나의 원웨이밸브(24A)가 구비된 바이패스관(22)으로 서로 연결되어 제1챔버(10A)내의 오일이 제2챔버(10B)쪽으로 보내질 수 있게 되고, 제1피스톤(12A)에는 또 하나의 원웨이밸브(24B)가 설치되어 제2챔버(10B)내의 오일이 제1챔버(10A)로 보내질 수 있게 되는 한편, 상기 제1스프링(12A)은 제2스프링(12B)보다 큰 비선형 탄성계수를 가지는 것을특징으로 하는 브레이크의 탠덤 마스터 실린더.