KR100653399B1 - 마스터실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 유압브레이크 시스템에 사용되는 마스터실린더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마스터실린더의 전장을 줄일 수 있도록 하는 실린더핀의 구조에 관한 것이다.

본 발명에 따른 마스터실린더는 피스톤과 함께 연동되도록 짧게 마련된 실린더핀과 제동작용 해제시 상기 실린더핀을 지지하도록 마련된 지지부재에 의해 연결유로를 통한 오일의 흐름을 개폐시킴은 물론, 피스톤 내에 실린더핀을 수용하는 유입공간의 길이를 현저히 단축시킴으로써, 마스터실린더의 전체길이를 효과적으로 줄일 수 있게 된다.

Description

마스터실린더{Master cylinder}

도 1은 종래 마스터실린더의 전체적인 구조를 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 마스터실린더의 전체적인 구조를 나타낸 단면도이다.

도 3은 도 2의 "A"부분을 확대도시한 단면도로서, 제동작용시 센터밸브와 실린더핀의 구조를 나타낸 것이다.

도 4는 도 2의 "A"부분을 확대도시한 단면도로서, 제동작용 해제시 센터밸브와 실린더핀의 구조를 나타낸 것이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10: 실린더 11,12: 오일입구포트

13,14: 오일출구포트 20: 오일탱크

30: 제1피스톤 31: 제1유출공간

32: 제1유입공간 40: 제2피스톤

41: 제2유출공간 42: 제2유입공간

50: 복귀스프링 60: 연결유로

61: 제1유로 62: 제2유로

63: 제3유로 70: 센터밸브

71: 개폐부재 72: 밸브몸체

73: 작동핀 74: 탄성부재

81: 제1실린더핀 82: 제2실린더핀

90: 지지부재 91: 고정부

92: 지지부

본 발명은 차량용 유압브레이크 시스템에 사용되는 마스터실린더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마스터실린더의 길이를 축소하기 위한 실린더핀의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 유압브레이크 시스템은 브레이크 페달을 밟음으로서 발생되는 유압을 전륜과 후륜에 각각 설치되어 있는 유압브레이크 측으로 전달하여 제동력을 발생시키는 장치이다. 이러한 유압브레이크 시스템은 브레이크페달의 답력에 의해 배력작용을 수행하는 배력장치와, 유압 형성을 위한 오일을 저장 보관하는 오일탱크 및 배력장치와 연동하여 작동되며 휠실린더 측으로 유압을 전달하는 마스터실린더 등을 구비하여 이루어진다.

이중 마스터실린더는 도 1에 도시한 바와 같이, 내부가 비어있고 일단부가 막혀있는 원통상의 실린더(1)를 구비하고, 실린더(1)의 내부에는 제1피스톤(2a)과 제2피스톤(2b)이 이격되어 상호 상대운동이 가능하도록 설치된다. 이때, 제1피스톤(2a)과 제2피스톤(2b) 사이의 공간이 제1유출공간(3a)을 이루고, 제2피스톤(2b)과 실린더(1)의 막혀있는 단부 사이의 공간이 제2유출공간(3b)을 형성하며, 각 피스톤(2a,2b)의 중앙부는 제1유입공간(3c)과 제2유입공간(3d)을 이룬다. 또한, 각 유출공간(2a,2b)에는 제동작용 해제시 피스톤(2a,2b)의 복귀를 위한 복귀스프링(4)이 각각 설치된다.

실린더(1) 상부의 앞쪽과 뒤쪽에는 각각 상기 제1유입공간(3c)과 제2유입공간(3d)으로 오일이 공급될 수 있도록 하는 오일입구포트(5a,5b)가 마련되고, 이 오일입구포트(5a,5b)에는 오일탱크(6)가 연결되어 있다. 그리고, 실린더(1)의 하측에는 제1유출공간(3a) 및 제2유출공간(3b)의 내부와 각각 연통되는 오일출구포트(5c,5d)가 마련되어 피스톤(2a,2b)의 작동에 의해 압축된 오일이 이들 오일출구포트(5c,5d)를 통해 휠실린더(미도시)로 흘러나갈 수 있도록 되어 있다.

오일탱크(6)의 오일은 먼저, 오일입구포트(5a,5b)를 통해 유입공간(3c,3d)으로 유입된 후 피스톤(2a,2b)의 선단부를 통해 각 유출공간(3a,3b)으로 유입되는데, 이를 위해 각 피스톤(2a,2b)의 선단부에는 단차에 의해 형성된 연결유로(7)가 마련되고, 이 연결유로(7)는 내부에 설치되는 센터밸브(8)에 의해 개폐된다.

센터밸브(8)는 개폐부재(8a)와 밸브몸체(8b), 그리고 작동핀(8c)을 구비하여 이루어지고, 센터밸브(8)가 수용되는 연결유로(7)는 개폐부재(8a)를 수용하는 제1유로(7a)와 밸브몸체(8b)를 수용하는 제2유로(7b) 및 작동핀(8c)을 감싸도록 마련되는 이동홀(7c)이 각각 연결되어 이루어진다. 그리고 제1유로(7a) 내의 개폐부재(8a) 전방에는 센터밸브(8)를 후방측으로 탄력지지 하는 탄성스프링(8d)이 설치된다.

한편, 각 센터밸브(8)의 후방에는 피스톤(2a,2b)의 유입공간(3c,3d)을 관통하여 실린더(1)에 고정 지지되는 봉상의 실린더핀(9)이 마련되는데, 이러한 실린더핀(9)은 제동작용 해제시 센터밸브(8)의 작동핀(8c)을 지지하게 된다. 실린더핀(9)이 작동핀(8c)을 지지하게 됨에 따라, 센터밸브(8)는 연결유로(7) 내에서 탄성부재(8d)를 가압하며 전방측으로 이동하게 되고, 센터밸브(7)의 이동에 의해 개폐부재(8a)가 제2유로(7b)를 열게 됨으로써, 연결유로(7)를 통한 오일의 흐름이 가능하게 된다. 그리고 제동작용시에는 각 피스톤(2a,2b)의 전진에 의해 각 센터밸브(8)의 작동핀(8c)은 실린더핀(9)과 이격되고, 이후 탄성부재(8d)의 탄성작용에 의해 센터밸브(8)가 연결유로(7) 내에서 후방으로 밀리게 되면서 개폐부재(8a)가 제2유로(7b)를 닫게 된다. 따라서 연결유로(7)를 통한 오일의 흐름은 차단된다.

이와 같이, 센터밸브(8)와 함께 연결유로(7)를 개폐하는 실린더핀(9)은 실린더(1)에 고정되기 때문에, 실린더핀(9)이 관통되는 유입공간(3c,3d)은 피스톤(2a,2b)의 이동거리만큼의 길이를 갖게 된다. 즉, 실린더핀(9)이 유입공간(3c,3d)을 관통하여 실린더(1)에 고정되어 있는 상태에서는 피스톤(2a,2b)의 왕복운동시 피스톤(2a,2b)이 실린더핀(9)에 걸리게 될 우려가 있으나, 상기 유입공간(3c,3d)의 길이가 피스톤(2a,2b)의 이동거리만큼 길게 형성되어 있어서, 피스톤(2a,2b)은 이동되더라도 실린더핀(9)에 걸리지 않게 된다.

그런데, 이러한 마스터실린더는 유압브레이크 시스템에서 비교적 큰 공간을 차지하고 있고, 큰 부피를 가지는 만큼 그 무게 또한 무거워 소형자동차의 증가와 차량의 연비절감에 따라 자동차 부품의 경량화가 절실히 요구되고 근래의 추세에 따르지 못하고 있는 실정이다. 따라서 최근에는 마스터실린더의 크기를 콤팩트하게 제조하기 위한 방법들이 여러 방향으로 모색되고 있다. 일반적으로 볼 때 마스터실린더는 그 길이를 줄임으로써, 마스터실린더의 전체 크기를 콤팩트화시키는 것이 효과적이기 때문에, 마스터실린더의 콤팩트화는 대부분 실린더(1)의 후단부의 길이가 줄어들도록 하여 배력장치의 출력축(미도시)에 결합되는 제1피스톤(2a)의 일측 단부를 실린더(1) 외부로 나오게 하고, 제1유입공간(3c)의 길이를 줄임으로써 이루어진다. 그러나 이처럼 제1유입공간(3c)의 길이가 줄어들면 제동작용시 제1피스톤(2a)이 실린더(1)에 고정된 실린더핀(9)에 걸리게 되어 제1유출공간(3a)의 압축이 제대로 이루어지지 않게 된다. 그리고 제1유출공간(3a)이 제대로 압축되지 않은 상태에서는 제2피스톤(2b)의 전진운동도 원활하게 이루어지지 않기 때문에 제2유출공간(3b) 역시 압축되지 않게 되고, 이러한 각 유출공간의 (3a,3b)압축 부진은 전체적인 유압브레이크 시스템의 제동성능을 크게 저하시키게 된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 실린더핀의 구조를 개선하여 유입공간의 길이를 줄임으로써, 실린더의 전장이 축소되도록 하는 마스터실린더를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 오일입구포트와 오일출구포트가 마 련된 실린더, 상기 실린더 내부에서 진퇴 가능하도록 설치된 피스톤, 상기 오일출구포트와 연통되도록 상기 피스톤 전방에 형성된 유출공간, 상기 오일입구포트와 연통되도록 상기 피스톤 내부에 마련된 유입공간, 상기 유입공간과 유출공간 사이의 오일유통이 가능하도록 상기 피스톤 선단부에 형성된 연결유로, 상기 연결유로 상에서 전후방향으로 이동함으로써 상기 연결유로를 개폐하는 센터밸브를 구비한 마스터실린더에 있어서,

상기 유입공간에는 상기 센터밸브와 접하거나 이격되어 상기 연결유로를 개폐시키는 실린더핀이 마련되되, 상기 실린더핀은 상기 피스톤과 함께 연동되며, 상기 피스톤의 진퇴운동에 따라 상기 유입공간 내에서 이동 가능하도록 마련되고, 상기 실린더핀 후방의 실린더에는 제동작용 해제시 상기 실린더핀을 지지하기 위한 지지부재가 고정된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 유입공간의 폭은 상기 유입공간 내에서의 상기 실린더핀의 이동 간격이 상기 연결유로 내에서의 상기 센터밸브의 이동간격보다 크도록 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실린더핀은 그 이동이 원활하도록 양 단부가 소정의 곡률을 갖는 곡면으로 마련된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지부재는 실린더에 고정되는 고정부와, 상기 고정부로부터 실린더 내측으로 연장된 후 상기 실린더핀 측으로 다시 절곡 연장된 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상 세하게 설명하도록 한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 마스터실린더는 상부와 하부에 각각 오일입구포트(11,12)와 오일출구포트(13,14)가 형성되는 실린더(10)를 구비하여 그 외형을 이루며, 이때, 오일입구포트(11,12)는 상부의 오일탱크(20)와 연결되고, 오일출구포트(13,14)는 하부측의 휠실린더(미도시)와 연결된다. 실린더(10) 내부에는 제1피스톤(30)과 제2피스톤(40)이 서로 이격되어 상호 상대운동이 가능하도록 설치되는데, 제1피스톤(30)과 제2피스톤(40)의 사이가 제1유출공간(31)을 이루고, 제2피스톤(40)과 실린더(10)의 막혀있는 단부 사이의 공간이 제2유출공간(41)을 형성하며, 배력장치의 출력축(미도시)에 결합되는 제1피스톤(30)의 일단부는 실린더(10) 외부로 돌출된다. 각각의 유출공간(31,41)에는 복귀스프링(50)이 설치되어 제동작용 해제시 전방으로 이동하였던 피스톤(30,40)을 원위치로 복귀시킨다. 오일탱크(20) 내부의 오일은 각 오일입구포트(11,12)를 통해 실린더(10) 내부로 유입되고 피스톤(30,40)을 통과하여 다시 각 유출공간(31,41)으로 유입되는데, 피스톤(30,40)의 중간측 내부에는 이를 위한 유입공간(32,42)이 형성된다. 유입공간(32,42)은 제1피스톤(30) 내부의 제1유입공간(32)과 제2피스톤(40) 내부의 제2유입공간(42)으로 구별된다.

유입공간(32,42)과 유출공간(31,41) 사이의 오일유통을 위해 각 피스톤(30,40)의 선단부에는 연결유로(60)가 형성되고, 연결유로(60) 내에는 연결유로(60)를 통한 오일의 흐름을 개폐시키는 센터밸브(70)가 설치된다. 이러한 센터밸브(70)는 개폐부재(71)와, 개폐부재(71)를 지지하도록 개폐부재(71) 후방에 마련 되는 밸브몸체(72), 그리고 밸브몸체(72) 끝단으로부터 연장되는 작동핀(73)을 구비한다. 또한, 센터밸브(70)가 수용되는 연결유로(60)는 개폐부재(71)를 수용하는 제1유로(61)와, 밸브몸체(72)를 수용하는 제2유로(62) 및 작동핀(73)을 감싸도록 마련되는 이동홀(63)이 각각 단차지며 연결되도록 형성된다. 그리고 제1유로(61) 내의 개폐부재(71) 전방에는 센터밸브(70)를 후방측으로 탄력지지 하는 탄성스프링(74)이 설치된다.

한편, 각 센터밸브(70)의 후방에는 피스톤(30,40)의 유입공간(32,42)을 관통하여 설치된 봉상의 실린더핀(81,82)이 마련되는데, 실린더핀(81,82)은 센터밸브(70)의 작동핀(73)과 접하거나 이격됨으로써, 연결유로(60)를 통한 오일의 흐름을 개폐한다. 이러한 실린더핀(81,82)은 제1피스톤(30) 측의 제1실린더핀(81)과 재2피스톤(40)에 마련되는 제2실린더핀(82)으로 구별된다. 이중 제2실린더핀(82)은 길게 마련되어 양끝단부가 실린더(10)에 고정되도록 설치되는 반면, 제1실린더핀(81)은 제2실린더핀(82)에 비해 그 길이가 짧고 제1피스톤(30)과 함께 연동되도록 설치된다. 따라서 제2유입공간(42)은 제2피스톤(40)의 전진시 고정된 제2실린더핀(82)에 제2피스톤(40)이 걸리지 않도록 하기 위해서 제2피스톤(40)의 이동거리만큼 길게 형성되어야 하지만, 제1유입공간(32)은 제1실린더핀(81)이 제1피스톤(30)과 함께 연동되기 때문에 그 길이가 제2유입공간(42)에 비해 현저히 짧게 마련된다. 그리고 이때, 제1실린더핀(81)은 제1피스톤(30)과 함께 연동되는 만큼 실린더(10) 내부에서 원활하게 이동되도록 그 양 단부가 소정의 곡률을 갖는 곡면으로 형성된다. 또한, 제1실린더핀(81)은 후방측에 지지부재(90) 가 설치되어, 제동작용 해제시 제1실린더핀(81)은 상기 지지부재(90)에 지지된 상태로 센터밸브(70)의 작동핀(73)과 접하게 된다. 지지부재(90)는 실린더(10)에 고정되는 고정부(91)와 고정부(91)로부터 실린더(10) 내측으로 연장된 후 다시 한번 제1실린더핀(81) 측으로 절곡 연장된 지지부(92)를 구비한다.

그리고 도 3에 도시한 바와 같이, 배력장치의 출력축(미도시)이 제1피스톤(30)의 후단부를 밀어 제1피스톤(30)이 실린더(10)의 막혀있는 단부측으로 이동하게 되면, 제1피스톤(30)과 함께 연동되는 제1실린더핀(81)은 지지부재(90)의 지지부(92)로부터 떨어지게 된다. 이후 계속되는 제1피스톤(30)의 전진으로 제1실린더핀(81)은 센터밸브(70)의 작동핀(73)과 이격되며 제1유입공간(32) 내에서 후방측으로 밀리게 된다. 제1실린더핀(81)이 제1유입공간(32)의 후방측으로 이동된 상태에서는 센터밸브(70)의 작동핀(73)이 더 이상 제1실린더핀(81)에 지지되지 않게 되어, 탄성부재(74)의 탄성작용으로 연결유로(60) 내에서 후방측으로 이동된 센터밸브(70)의 개폐부재(71)가 제2유로(62)를 막게되고, 이로써, 연결유로(60)를 통한 오일의 흐름은 차단된다. 따라서 제1실린더핀(81)이 설치되는 제1유입공간(32)의 폭은 제2유입공간(42)에 비해서는 현저히 작지만, 제1실린더핀(81)의 두께를 제외한 그 나머지 폭이 연결유로(60) 상에서 진퇴하는 센터밸브(70)의 이동거리보다는 크게 형성되어야 한다. 그리고 도 4에 도시한 바와 같이, 제동작용이 해제되면, 복귀스프링(50)에 의해 제1피스톤(30)이 복귀되며, 지지부재(90)의 지지부(92)에 제1실린더핀(81)이 지지되고, 제1실린더핀(81)에 센터밸브(70)의 작동핀(73)이 지지됨으로써, 연결유로(60)를 통한 오일의 흐름 은 재개된다.

다음은 본 발명에 따른 마스터실린더의 동작을 설명한다.

자동차를 제동시키기 위해 운전자가 브레이크페달(미도시)을 밟아 배력장치의 출력축(미도시)이 마스터실린더의 내측방향으로 전진을 하게 되면 배력장치와 연결되어 있는 제1피스톤(30)이 전진을 하게 되고, 제1피스톤(30)과 상대운동을 하는 제2피스톤(40)도 제1피스톤(30)의 전진과 함께 실린더(10)의 막혀있는 단부측으로 움직이게 된다. 이때, 피스톤(30,40)의 이동과 탄성부재(74)의 탄성작용으로 각 센터밸브(70)의 개폐부재(71)는 제2유로(62)를 막게되고, 센터밸브(70)의 작동핀(73)은 실린더핀(8182)과 이격되어 연결유로(60)를 통해 유출공간(31,41)으로 공급되는 오일공급이 중단된다. 유출공간(31,41)으로의 오일공급의 중단과 계속되는 피스톤(30,40)의 전진운동으로 유출공간(31,41) 내의 오일은 압축이 되며, 이렇게 압축된 오일은 각 오일출구포트(1314)를 통해 각각의 휠실린더(미도시)에 전달되어 자동차는 정지하게 된다. 그리고 출력축(미도시)의 압력이 해지될 때에는 배력장치의 출력축(미도시)이 복귀되며 각 복귀스프링(50)에 의해 제1피스톤(30)과 제2피스톤(40)이 복귀되고, 제1피스톤(30)과 제2피스톤(40)의 복원으로 각 작동핀(73)은 각 실린더핀(81,82)에 당접하게 되고 이로 인해, 개폐부재(71)는 탄성부재(74)를 가압하며 전방으로 이동한다. 개폐부재(71)의 이동으로 제2유로(62)가 열려 유입공간(32,42)으로부터 유출공간(31,41)으로의 오일공급은 재개된다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 마스터실린더는 제1피스톤(30)과 함께 연동되도록 마련된 제1실린더핀(81)과 제동작용 해제시 상기 제1실린더핀(81)을 지지하도록 마련된 지지부재(90)에 의해 연결유로(60)를 통한 오일의 흐름을 개폐시킴은 물론, 제1실린더핀(81)을 수용하는 제1유입공간(32)의 길이를 줄여 제1피스톤(30)의 길이를 현저히 단축시킴으로써, 마스터실린더의 전체길이를 효과적으로 줄이게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 마스터실린더는 피스톤과 함께 연동되도록 마련된 실린더핀과 제동작용 해제시 상기 실린더핀을 지지하도록 마련된 지지부재에 의해 연결유로를 통한 오일의 흐름을 개폐시킴은 물론, 실린더핀을 수용하는 피스톤 내부의 유입공간의 길이를 현저히 단축시킴으로써, 마스터실린더의 전체길이를 효과적으로 줄이게 되는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 오일입구포트와 오일출구포트가 마련된 실린더, 상기 실린더 내부에서 진퇴 가능하도록 설치된 피스톤, 상기 오일출구포트와 연통되도록 상기 피스톤 전방에 형성된 유출공간, 상기 오일입구포트와 연통되도록 상기 피스톤 내부에 마련된 유입공간, 상기 유입공간과 유출공간 사이의 오일유통이 가능하도록 상기 피스톤 선단부에 형성된 연결유로, 상기 연결유로 상에서 전후방향으로 이동함으로써 상기 연결유로를 개폐하는 센터밸브를 구비한 마스터실린더에 있어서,

   상기 유입공간에는 상기 센터밸브와 접하거나 이격되어 상기 연결유로를 개폐시키는 실린더핀이 마련되되, 상기 실린더핀은 상기 피스톤과 함께 연동되며, 상기 피스톤의 진퇴운동에 따라 상기 유입공간 내에서 이동 가능하도록 마련되고, 상기 실린더핀 후방의 실린더에는 제동작용 해제시 상기 실린더핀을 지지하기 위한 지지부재가 고정된 것을 특징으로 하는 마스터실린더.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 유입공간의 폭은 상기 유입공간 내에서의 상기 실린더핀의 이동 간격이 상기 연결유로 내에서의 상기 센터밸브의 이동간격보다 크도록 형성된 것을 특징으로 하는 마스터실린더.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 실린더핀은 그 이동이 원활하도록 양 단부가 소정의 곡률을 갖는 곡면으로 마련된 것을 특징으로 하는 마스터실린더.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 지지부재는 실린더에 고정되는 고정부와, 상기 고정부로부터 실린더 내측으로 연장된 후 상기 실린더핀 측으로 다시 절곡 연장된 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터실린더.

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