KR101207805B1

KR101207805B1 - 마스터실린더용 피스톤 및 이를 갖춘 마스터실린더

Info

Publication number: KR101207805B1
Application number: KR1020100109030A
Authority: KR
Inventors: 강동구
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2012-12-05
Also published as: KR20120047464A

Abstract

제동해제 시 피스톤의 연통구와 오일탱크 측의 유로가 신속히 연통되는 마스터실린더에 관한 것으로서, 본 발명의 마스터실린더에서는 피스톤에 마련되는 오일포트측의 연통유로의 직경을 변경하여, 제동해제 시 피스톤의 연통유로와 오일탱크 측의 유로가 신속히 연통되도록 하여 피스톤의 무의미한 후퇴동작 및 제동해제지연을 최소화하도록 한다.

Description

마스터실린더용 피스톤 및 이를 갖춘 마스터실린더{PISTON FOR MASTER CYLINDER AND MASTER CYLINDER HAVING THE SAME}

본 발명은 마스터실린더용 피스톤 및 이를 갖춘 마스터실린더에 관한 것으로, 특히 제동해제 시 마스터실린더용 피스톤의 연통유로와 오일탱크 측의 유로가 신속히 연통되는 마스터실린더용 피스톤 및 이를 갖춘 마스터실린더에 관한 것이다.

마스터실린더는 유압식 브레이크시스템에서 유압을 발생시키는 장치이다. 도 1은 차량에 적용되는 일반적인 텐덤형 마스터실린더와 오일탱크를 예시적으로 나타낸 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 마스터실린더는 실린더본체(1)와, 실린더본체(1)의 보어(2) 내부에 진퇴가능 하도록 설치되는 제1피스톤(3)과 제2피스톤(4)을 구비한다.

제1피스톤(3) 및 제2피스톤(4)은 오일탱크(5)와 연통된 오일포트(6)를 통하여 제1액압실(7)과 제2액압실(8) 쪽으로 오일이 유입될 수 있도록 하는 복수 개의 연통유로(9)을 각각 구비한다.

제1피스톤(3) 및 제2피스톤(4)이 전진하면, 오일포트(6)와 복수 개의 연통유로(9)이 실링부재(11)에 의해 차단되고, 제1액압실(7) 및 제2액압실(8)의 액압은 상승한다.

반대로, 제1피스톤(3) 및 제2피스톤(4)이 후퇴하면, 복수 개의 연통유로(9)은 실링부재(11) 후방으로 각각 이동되어 오일포트(6)과 연통된다. 이에 따라, 제1액압실(7) 및 제2액압실(8)의 오일이 오일탱크(5) 쪽으로 복귀하여 제1액압실(7) 및 제2액압실(8) 내부의 액압이 하강하여, 제동압이 해제된다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 실링부재(11)는 링형태로 마련되며 실린더본체(1)의 수용홈(1a)에 설치된다. 실링부재(11)는 피스톤(4)의 외면에 접하는 내측날개부(11a)와 수용홈(1a) 내면에 접하는 외측날개부(11b)를 구비하고 컵형태의 단면구조를 가지므로 이른바 컵실이라고도 한다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 실링부재(11)는 피스톤(4)이 전진할 때 그 내면에 액압실(8)의 압력이 작용하므로 내측날개부(11a) 및 외측날개부(11b)가 피스톤(4) 외면과 수용홈(1a) 내면에 밀착되어 오일의 유통을 차단함으로써 액압실(8)의 압력이 상승하도록 한다. 액압실(8) 압력이 상승함에 따라 내측 및 외측날개부(11a,11b)의 변형도 커져 밀착력도 커진다.

그러나 도 2c에 도시한 바와 같이, 피스톤(4)이 후퇴하는 경우에도 액압에 의해 실링부재(11)의 변형상태가 유지되어 내측날개부(11a)가 연통유로(9)을 막아 오일의 복귀경로를 차단하는 경우가 발생한다. 이에 따라, 피스톤(3)이 소정구간 무의미하게 후퇴하는 동작(Lost travel)을 야기하고, 제동해제를 지연시키는 문제점이 있었다. 이러한 현상은 하절기에 오일의 온도가 상승하여 액압실(8) 압력이 높아질 경우 심화된다.

본 발명의 일 측면은 제동해제 시 피스톤의 연통유로와 오일탱크 측의 유로가 신속히 연통 되도록 함으로써, 피스톤의 무의미한 후퇴동작 및 제동해제지연을 최소화하도록 하는 마스터실린더용 피스톤 및 이를 갖춘 마스터실린더를 제공하는 것이다.

본 발명의 사상에 따른 마스터실린더용 피스톤은, 마스터실린더의 실린더본체 내측에 설치되는 피스톤에 있어서, 상기 피스톤의 내측에 스프링을 수용하도록 하는 홈과, 상기 피스톤의 내측 내부와 외측 외부를 연통하도록 형성된 복수의 연통유로와, 상기 연통유로 중에는 신속하게 개방되도록 오일포트 측으로 경사지게 형성된 경사유로가 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 피스톤의 둘레를 따라 형성되는 피스톤홈과, 상기 피스톤홈의 양측에 경사지게 형성되는 제1경사면 및 제2경사면을 포함하고, 상기 경사유로는 상기 제1경사면과 제2경사면의 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 사상에 따른 마스터실린더는, 오일포트 및 액압실을 구비하는 실린더본체와, 상기 실린더본체의 보어에서 진퇴하며 액압실 내부의 압력을 승강시키는 적어도 하나의 피스톤과, 상기 실린더본체와 피스톤 사이에 오일의 유통을 선택적으로 차단하는 실링부재를 포함하고, 상기 피스톤에는 상기 피스톤의 내측 내부와 외측 외부를 연통하도록 형성된 복수의 연통유로와, 상기 연통유로 중에 신속하게 개방되도록 오일포트 측으로 경사지게 형성된 경사유로가 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 마스터실린더용 피스톤 및 이를 갖춘 마스터실린더는 제동해제시에 액압실의 압력이 연통유로를 통해 효과적으로 배출될 수 있도록 연통유로의 형상을 변경하여 실링부재와 피스톤 사이의 밀착력을 완화시켜 연통유로의 개방을 용이하게 함으로써, 제동해제가 신속하게 이루어지는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 마스터실린더용 피스톤 및 이를 갖춘 마스터실린더는 브레이크가 릴리즈 상태일 때, 실링부재가 변형되는 경우에 액압실의 오일이 오일포트로 연통 되기 때문에 브레이크 잠김 현상을 방지하는 효과가 있다.

이에 따라, 피스톤의 무의미한 후퇴동작 및 제동해제지연이 최소화된다.

도 1은 종래의 마스터실린더를 나타낸 단면도이다.
도 2a는 도 1의 A부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 2b는 도 2a에 대응되는 단면도로써, 피스톤의 전진상태를 나타낸다.
도 2c는 도 2a에 대응되는 단면도로써, 피스톤의 후퇴상태를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마스터실린더용 피스톤 및 이를 갖춘 마스터실린더를 나타내는 단면도이다.
도 4a는 도 3의 B부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 4b는 도 4a에 대응되는 단면도로써, 피스톤의 전진상태를 나타낸다.
도 4c는 도 4a에 대응되는 단면도로써, 피스톤의 후퇴상태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 피스톤에 대한 사시도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 마스터실린더는 도 3에 도시한 바와 같이, 보어(21)가 형성된 실린더본체(20)와, 실린더본체(20)와 결합하여 마스터실린더의 상단에 결합하는 오일탱크(60)와, 실린더본체(20)의 보어(21) 내부에 각각 진퇴가능 하게 설치되는 제1 및 제2피스톤(30,40)과, 실린더본체(20)의 내측과 제1 및 제2피스톤(30,40)의 외측을 실링하도록 하는 실링부재(51)를 포함하여 구성된다.

실린더본체(20)는 도 3에 도시한 바와 같이, 제1피스톤(30)과 제2피스톤(40) 사이에 형성되는 제1액압실(23)과, 제2피스톤(40) 및 보어(21)의 말단 내면 사이에 형성되는 제2액압실(24)을 포함한다.

실린더본체(20)의 상부에는 오일탱크(60)와 연결되는 제1 및 제2오일포트(27,28)가 마련되고, 이 오일포트들(27,28)은 제1 및 제2오일포트(27,28)를 통하여 제1 및 제2액압실(23,24)과 각각 연통된다. 이를 위해 제1 및 제2오일포트(27,28)는 실링부재(51)와 패킹부재(52) 사이에 형성된다. 그리고 제1 및 제2피스톤(30,40)에는 제1 및 제2오일포트(27,28)를 통하여 유입되는 오일이 제1 및 제2액압실(23,24)로 유입되도록 내면과 외면이 연통하는 다수의 연통유로(81)가 형성된다.

실린더본체(20)의 내측에는 제1 및 제2피스톤(30,40)에 의해 제1 및 제2액압실(23,24)이 가압될 때 제1제 및 2액압실(23,24)의 오일이 배출되도록 제1액압실(23) 쪽에 제1오일배출구(25)가 형성되고, 제2액압실(24) 쪽에 제2오일배출구(26)가 형성된다. 제1 및 제2액압실(23,24)의 오일은 제1 및 제2오일배출구(25,26)로 배출되어 바퀴 측의 휠 실린더(미도시) 등으로 공급된다.

제1 및 제2피스톤(30,40)은 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 보어(21) 내부에 설치되어 제1 및 제2액압실(23,24)에서 제동유압을 발생하도록 한다. 제1피스톤(30)과 제2피스톤(40)은 소정거리 이격된 상태로 직렬연결된다.

제1 및 제2피스톤(30,40)은 실린더본체(20)의 보어(21) 내부에서 진퇴한다. 따라서, 제1 및 제2피스톤(30,40)은 실린더본체(20)의 보어(21) 내부에서 전진하면서 제동시에 제1 및 제2액압실(23,24)의 압력을 상승시킴으로써 제동유압을 형성한다. 제1 및 제2피스톤(30,40)은 전장을 축소하기 위해서 적어도 하나로 설치될 수 있다.

실링부재(51)와 패킹부재(52)는 도 3과 도 4b에 도시한 바와 같이, 실린더본체(20) 보어(21)의 내주면과 제1 및 제2피스톤(30,40)의 외주면 사이에는 오일의 누설을 방지하고, 고압의 액압을 형성하도록 한다. 각 실링부재(51)와 패킹부재(52)는 각 제1 및 제2피스톤(30,40)이 진퇴하는 경우에도 움직이지 않도록 보어(21)의 내면에 형성된 수용홈(22)에 설치된다.

실링부재(51)는 도 3 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2피스톤(30,40)의 외면에 접하는 내측날개부(53)와 수용홈(22) 내면에 접하는 외측날개부(54)를 구비하고 컵형태의 단면구조를 가진다. 이러한 구성에 의해 보어(21)의 내부공간은 제1피스톤(30)과 제2피스톤(40) 사이의 제1액압실(23)과 제2피스톤(40)과 보어(21)의 말단 내면 사이의 제2액압실(24)로 구획된다.

이때, 실링부재(51)는 제1 및 제2피스톤(30,40)의 진퇴동작에 따라 후술되는 연통유로(81)를 통한 오일의 유통을 선택적으로 차단하며, 이에 의해 제1 및 제2액압실(23,24)의 액압이 상승하게 된다.

이렇게 제1 및 제2액압실(23,24)의 액압이 상승하게 되면 도 4c에 도시한 바와 같이, 실링부재(51)의 단면구조가 변형된다. 예를 들면, 실링부재(51)는 제1피스톤(30)과 제2피스톤(40)이 전진할 때 그 내면에 제1 및 제2액압실(23,24)의 압력이 작용한다. 이러한 압력은 실링부재(51)와 제1 및 2피스톤(30,40)의 외면과 수용홈(22)의 내면에 작용한다. 이렇게 압력이 작용하게 되면 실링부재(51)의 단면은 변형된다.

제 1 및 제2복원스프링(71,72)은 제1액압실(23) 및 제2액압실(24) 내에서 제동동작 종료 후 제1 및 제2피스톤(30,40)을 복원시키기 위한 것이다. 그리고 제1 및 제2피스톤(30,40)에는 제1 및 제2복원스프링(71,72)이 전장을 축소하기 위해서 각각의 내부로 진입될 수 있도록 전방에 스프링수용홈들(31,41)이 형성된다. 따라서 제1 및 제2피스톤(30,40)은 제1 및 제2피스톤(30,40)의 외측에 제1 및 제2복원스프링(71,72)이 설치되지 않고 제1 및 제2피스톤(30,40)의 내측에 설치되기 때문에 전장이 축소될 수 있다.

또, 지지부들(32,42)은 제1 및 제2피스톤(30,40)의 내측에 마련되어 후술하는 리테이너(33,43)가 설치되도록 한다. 각 지지부들(32,42)은 제1 및 제2복원스프링(71,72)을 일측에서 지지하는 리테이너(33,43)가 진퇴가능 하도록 끼워진다. 미설명 부호 35, 45는 리테이너(33,43)의 이탈방지를 위해 지지부들(32,42)에 끼워지는 스탭링들(35,45)을 나타낸다. 이에 의해, 제1 및 제2복원스프링(71,72)은 일단이 스프링수용홈(31,41)의 내부에 지지되고 타단이 각 리테이너(33,43)의 플랜지형 단부들(34,44)에 지지된다.

한편, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마스터실린더용 피스톤 및 이를 갖춘 마스터실린더를 나타내는 단면도이다. 또 도 4a는 도 3의 B부분을 확대하여 나타낸 단면도이며, 도 4b는 도 4a에 대응되는 단면도로써, 피스톤의 전진상태를 나타내고, 도 4c는 도 4a에 대응되는 단면도로써, 피스톤의 후퇴상태를 나타낸다. 그리고 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 피스톤에 대한 사시도이다.

도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 제1피스톤(30)과 제2피스톤(40)의 둘레에는 피스톤홈(80)이 형성된다. 피스톤홈(80)은 제1 및 제2피스톤(30,40)의 둘레에 오목하게 들어간 홈형태로 형성된다. 또 피스톤홈(80)은 제1경사면(84)과 제2경사면(85)을 포함한다.

제1경사면(84)과 제2경사면(85)은 소정의 각도로 경사지게 형성되고 제2경사면(85)의 각도가 제1경사면(84)의 각도보다 완만하게 형성된다. 실링부재(51) 내측날개부의 외주면(56)은 액압실들(23,24)에서 형성된 압력에 의해서 제1경사면(84)과 밀착된다. 따라서 제1경사면(84)은 제1 및 제2피스톤(30,40)이 전진했을 때 실링부재(51) 내측날개부의 외주면(56)과 접촉함으로써 실링의 효과를 보충한다.

제1경사면(84)과 제2경사면(85) 사이에는 도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 액압실들(23,24)과 오일포트들(27,28)이 연통되도록 복 수 개의 연통유로(81)가 더 포함된다. 연통유로(81)는 액압실에서 피스톤들(30,40)의 외측을 향하여 수직으로 관통한다. 따라서 액압실들(23,24)에서 형성된 고압의 오일은 연통유로(81)를 통해서 오일포트들(27,28)로 연통된다.

그렇지만 연통유로(81)는 실링부재(51)가 변형되었을 경우, 실링부재(51) 내측날개부의 외주면(56)에 의해서 폐쇄될 수 있다. 이렇게 되면 브레이크가 해제되었을 때, 액압실들(23,24)에 형성된 고압의 오일이 오일포트들(27,28)로 연통되지 못하기 때문에 브레이크가 해제되지 못하는 현상이 발생한다.

이와 같은 현상을 방지하기 위해서 연통유로(81) 중에는 도 4c 및 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2오일포트(27,28)측으로 경사지게 형성된 경사유로(90)가 포함된다. 즉, 경사유로(90)는 도 5에 도시한 바와 같이, 액압실들(23,24) 측에서 오일포트들(27,28) 측으로 소정의 각도로 경사지게 형성된다. 경사유로(90)는 다른 연통유로(81)와 서로 이격되어 배치된다.

경사유로(90)의 피스톤홈(80)측의 구멍은 브레이크가 해제되었을 때, 실링부재(51)가 변형되었을 경우에도 오일이 연통되도록 실링부재(51) 내측날개부의 외주면(56)의 후방에 위치한다. 따라서 경사유로(90)는 브레이크가 해제되었을 때, 실링부재(51)가 변형되었을 경우에도 폐쇄되지 않고 오일이 연통될 수 있다.

또, 경사유로(90)의 직경은 다른 연통유로(81)의 직경보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 이것은 실링부재(51)가 변형될 때 경사유로(90)가 폐쇄되는 경우를 막기 위함이다.

이하 상기와 같이 구성된 마스터실린더용 피스톤 및 이를 갖춘 마스터실린더의 작동과정 및 작용효과에 대해 설명한다.

제동동작에 의하여 제1피스톤(30)이 가압되면 도 3 내지 도 4b에 도시한 바와 같이, 제1피스톤(30)이 전진하면서 제1액압실(23)을 가압하고, 제1액압실(23)이 가압되면 이 압력에 의해 제2피스톤(40)이 가압되어 전진한다. 이에 따라 제2액압실(24)이 가압된다. 이때, 실링부재(51)는 제1 및 제2액압실(23,24)과 제1 및 제2오일포트(27,28)의 연통을 차단하며, 이에 따라 제1 및 제2액압실(23,24)의 압력이 상승한다. 그리고, 제1 및 제2액압실(23,24)의 오일은 제1 및 제2오일배출구(25,26)를 통하여 바퀴 측의 휠 실린더(미도시) 등으로 공급되어 제동이 이루어진다.

제동해제 시에는 도 3 및 도 4c에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2복원스프링(71,72)의 복원력에 의해 제1및 제2피스톤(30,40)이 후방으로 밀리므로 제1 및 제2피스톤(30,40)이 원상태로 복귀한다.

이때, 액압실들(23,24)에서 형성된 높은 압력에 의해 실링부재(51)가 변형되는 현상이 발생한다. 이렇게 변형된 실링부재(51)는 연통유로(81)를 막기 때문에 액압실들(23,24)과 오일포트들(27,28)의 연통이 지연된다.

본 발명은 이와 같은 현상을 방지하기 위해서 경사유로(90)를 마련하였다. 경사유로(90)의 중심축이 연통유로(81)의 중심축보다 마스터실린더의 후방에 위치한다. 경사유로(90)의 오일포트측 구멍은 구멍이 폐쇄되는 연통유로(81)와 달리 실링부재(51) 내측날개부의 외주면(56)과 이격된다. 따라서 제동해제 시 브레이크가 릴리즈 상태일 경우에 경사유로(90)가 폐쇄되지 않고 액압실들(23,24)과 오일포트들(27,28)이 연통됨으로써, 무의미한 후퇴동작 지연 및 제동해제 지연이 최소화된다.

본 발명에 따른 마스터실린더는 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 브레이크가 릴리즈(release) 상태일 경우 즉 제1 및 제2피스톤(30,40)이 최종적으로 후퇴할 경우에 오일이 액압실들(23,24)과 오일포트들(27,28) 사이에서 연통 되어야한다. 즉, 정상 및 비정상 제동시에 마스터실린더의 제1 및 제2액압실(23,24)에서 발생된 압력에 의해 생성된 고압의 오일이 제동 후에 오일탱크(60)로 복귀해야 하는데 그렇지 못하면 브레이크가 잠기는 현상이 발생한다. 이렇게 되면 브레이크가 계속 잡혀있는 상태가 되므로 운전자의 안전을 보장할 수 없고 차량 부품의 수명이 단축된다.

이러한 브레이크 잠김현상을 방지하기 위해서 본 발명에 따른 마스터실린더는 브레이크가 릴리즈 상태일 때 실링부재(51)가 변형된 경우, 제1 및 제2오일포트(27,28)측으로 경사지게 형성된 경사유로(90)를 마련하여 제동해제 시에 제1 및 제2액압실(23,24)의 압력에 의해 형성된 고압의 오일이 경사유로(90)를 통해 효과적으로 배출되도록 한다.

이에 따라, 피스톤들(30,40)의 무의미한 후퇴동작 및 제동해제지연이 최소화된다.

20: 실린더본체 21: 보어
22: 수용홈 23: 제1액압실
24: 제2액압실 27: 제1오일포트
28: 제2오일포트 30: 제1피스톤
40: 제2피스톤 51: 실링부재
52: 패킹부재 53: 내측날개부
54: 외측날개부 56: 내측날개부의 외주면
80: 피스톤홈 81: 연통유로
90: 경사유로

Claims

마스터실린더의 실린더본체 내측에 설치되는 피스톤에 있어서,
상기 피스톤의 내측에 스프링을 수용하도록 하는 홈과,
상기 피스톤의 내측 내부와 외측 외부를 연통하도록 형성된 복수의 연통유로와,
상기 연통유로 중에는 신속하게 개방되도록 오일포트 측으로 경사지게 형성된 경사유로가 포함되되.
상기 경사유로는 일자형 사선 홀로 이루어져 동일한 직경을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 마스터실린더용 피스톤.
제1항에 있어서,
상기 피스톤의 둘레를 따라 형성되는 피스톤홈과, 상기 피스톤홈의 양측에 경사지게 형성되는 제1경사면 및 제2경사면을 포함하고,
상기 경사유로는 상기 제1경사면과 제2경사면의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 마스터실린더용 피스톤.
오일포트 및 액압실을 구비하는 실린더본체와, 상기 실린더본체의 보어에서 진퇴하며 액압실 내부의 압력을 승강시키는 적어도 하나의 피스톤과, 상기 실린더본체와 피스톤 사이에 오일의 유통을 선택적으로 차단하는 실링부재를 포함하고,
상기 피스톤에는 상기 피스톤의 내측 내부와 외측 외부를 연통하도록 형성된 복수의 연통유로와, 상기 연통유로 중에 신속하게 개방되도록 오일포트 측으로 경사지게 형성된 경사유로가 포함되되.
상기 경사유로는 일자형 사선 홀로 이루어져 동일한 직경을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 마스터실린더.
제3항에 있어서,
상기 피스톤의 둘레를 따라 형성되는 피스톤홈과, 상기 피스톤홈의 양측에 경사지게 형성되는 제1경사면 및 제2경사면을 포함하고,
상기 경사유로는 상기 제1경사면과 제2경사면의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 마스터실린더.