KR101992321B1

KR101992321B1 - 마스터 실린더용 컵 씰

Info

Publication number: KR101992321B1
Application number: KR1020170184601A
Authority: KR
Inventors: 정재훈
Original assignee: 평화오일씰공업 주식회사
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2019-06-25

Abstract

고무 소재로 형성되며, 마스터 실린더의 내주면에 형성된 씰 설치 홈에 설치되어 마스터 실린더의 내주면과, 마스터 실린더에 삽입되어 왕복 운동하는 피스톤 사이를 밀봉하는 마스터 실린더용 컵 씰이 개시된다. 개시도니 마스터 실린더용 컵 씰은, 환형(環形)의 베이스부, 피스톤의 외주면에 경사지게 접촉되도록 베이스부의 내주측 단부에서 돌출 연장된 내측 립부, 씰 설치 홈의 바닥면에 경사지게 접촉되도록 베이스부의 외주측 단부에서 돌출 연장된 외측 립부, 및 내측 립부의 내주면과 피스톤의 외주면 사이에 윤활제가 축적되도록 베이스부의 내주측 단부에서 피스톤의 외주면 측으로 돌출 연장된 윤활제 축적 립부를 구비한다.

Description

마스터 실린더용 컵 씰{Cup seal for master cylinder}

본 발명은 차량의 브레이크 장치 또는 클러치 장치의 마스터 실린더 내부에 장착되어, 상기 마스터 실린더 내부에서 왕복 이동하는 피스톤의 외주면과 상기 마스터 실린더의 내주면 사이를 밀봉하는 컵 씰에 관한 것이다.

자동차의 브레이크 장치 또는 클러치 장치는 내부에 브레이크 작동액 또는 클러치 작동액이 수용되는 액압 챔버(chamber)가 마련되는 마스터 실린더(master cylinder)를 구비한다. 운전자가 브레이크 또는 클러치를 작동시키기 위해 운전석의 브레이크 페달 또는 클러치 페달을 밟으면, 그 밟는 힘에 의해 마스터 실린더 내부의 피스톤이 상기 액압 챔버의 체적을 줄이는 방향으로 이동하여 상기 액압 챔버 내부의 압력이 대기압보다 높은 양(+)의 액압 상태가 되고, 상기 액압 챔버에 연결된 브레이크 포트(port) 또는 클러치 포트를 통해 상기 양(+)의 액압이 전달되어 브레이크 또는 클러치가 작동하게 된다. 상기 마스터 실린더의 내부에는 상기 마스터 실린더 내주면과 상기 피스톤의 외주면 사이로 상기 브레이크 작동액 또는 클러치 작동액이 누출되어 액압에 손실이 발생되지 않도록 밀봉하는 컵 씰(cup seal)이 설치된다.

도 1은 종래의 마스터 실린더용 컵 씰을 확대 도시한 단면도로서, 이를 참조하면, 마스터 실린더(2)의 내주면(3)에 환형(環形)으로 파여진 씰 설치 홈(groove)(5)이 마련되고, 상기 씰 설치 홈(5)에 환형의 컵 씰(100)이 설치된다. 피스톤(10)은 상기 마스터 실린더(2) 내부에 삽입된 상태로 마스터 실린더(2)의 길이 방향과 평행하게 왕복 가능하다. 피스톤(10)의 외주면(11)은 상기 마스터 실린더 내주면(3)과 마주보게 된다.

상기 컵 씰(100)은 환형의 베이스부(101)와, 상기 피스톤 외주면(11)에 경사지게 접촉되도록 베이스부(101)의 내주측 단부에서 연장된 내측 립부(lip portion)(105), 씰 설치 홈(5)의 바닥면(6)에 경사지게 접촉되도록 베이스부(101)의 외주측 단부에서 돌출 연장된 외측 립부(109), 상기 내측 립부(105)와 외측 립부(109) 사이에서 상기 씰 설치 홈(5)의 한 쌍의 내측 벽면(7, 8) 중 일 측 내측 벽면(8)에 접촉되도록 상기 베이스부(101)로부터 돌출 연장된 중간 립부(108)를 구비한다.

상기 내측 립부(105)의 내경 방향의 말단(106)은 상기 피스톤 외주면(11)에 항상 접촉되고 있어서 피스톤(10)의 왕복 운동이 누적됨에 따라 쉽게 마모된다. 또한, 상기 베이스부(101)의 내경 방향 말단(102)도 피스톤(10)의 왕복 운동이 누적됨에 따라 씰 설치 홈(5)의 타 측 내측 벽면(7) 및 피스톤 외주면(11)과 반복적으로 접촉되어 쉽게 마모된다. 이에 따라, 마스터 실린더(2)를 포함하는 브레이크 장치 또는 클러치 장치에 작동 불량 및 고장이 빈번하게 발생하게 된다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0141028호

본 발명은, 컵 씰의 내주면과 피스톤 외주면 사이에 윤활제가 충분히 축적되어 마모가 줄고 내구성이 향상되는 마스터 실린더의 컵 씰을 제공한다.

본 발명은, 고무 소재로 형성되며, 마스터 실린더의 내주면에 형성된 씰 설치 홈에 설치되어 상기 마스터 실린더의 내주면과, 상기 마스터 실린더에 삽입되어 왕복 운동하는 피스톤 사이를 밀봉하는 부재로서, 환형(環形)의 베이스부, 상기 피스톤의 외주면에 경사지게 접촉되도록 상기 베이스부의 내주측 단부에서 돌출 연장된 내측 립부, 상기 씰 설치 홈의 바닥면에 경사지게 접촉되도록 상기 베이스부의 외주측 단부에서 돌출 연장된 외측 립부, 및 상기 내측 립부의 내주면과 상기 피스톤의 외주면 사이에 윤활제가 축적되도록 상기 베이스부의 내주측 단부에서 상기 피스톤의 외주면 측으로 돌출 연장된 윤활제 축적 립부를 구비하는 마스터 실린더용 컵 씰을 제공한다.

상기 윤활제 축적 립부는 상기 내측 립부와 반대 방향으로 연장되어, 상기 씰 설치 홈의 내측 벽면에 접촉될 수 있다.

상기 내측 립부의 내경측 말단이 상기 윤활제 축적 립부의 내경측 말단보다 상기 피스톤의 축선에 더 가까울 수 있다.

본 발명의 마스터 실린더용 컵 씰은, 상기 내측 립부와 상기 외측 립부 사이에서 상기 베이스부로부터 돌출 연장되고, 상기 바닥면의 내측 벽면에 접촉되도록 상기 내측 립부 및 상기 외측 립부와 같은 방향으로 연장된 중간 립부를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 마스터 실린더용 컵 씰은 윤활제 축적 립부를 구비하여 컵 씰의 내주면에 오목한 홈이 형성된다. 그리하여, 피스톤이 마스터 실린더 내부에서 왕복 운동할 때 윤활제가 상기 피스톤 외주면을 따라 흐르지 않고 상기 피스톤 외주면과 상기 컵 씰 내주면의 오목한 홈 사이에 더 많이 더 오랜 동안 축적된다. 따라서, 컵 씰의 내주면 측에 반복적으로 접촉되는 부분의 마모가 줄어 내구성이 향상되고, 마스터 실린더를 구비한 장치의 작동 불량이나 고장이 억제된다.

도 1은 종래의 마스터 실린더용 컵 씰을 확대 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마스터 실린더용 컵 씰이 마스터 실린더에 장착된 모습을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마스터 실린더용 컵 씰의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 마스터 실린더용 컵 씰을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마스터 실린더용 컵 씰이 마스터 실린더에 장착된 모습을 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마스터 실린더용 컵 씰의 단면도이다. 도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마스터 실린더용 컵 씰(20)은 차량의 브레이크 장치에 포함되는 마스터 실린더(2)에 설치된다. 상기 마스터 실린더(2) 내부의 원통형 홀(hole)에는 피스톤(10)이 삽입되고, 상기 피스톤(10)은 마스터 실린더(2) 내부의 원통형 홀의 길이 방향과 평행한 축선(CX)을 따라 왕복 운동 가능하다. 도 2에서 마스터 실린더(2)의 원통형 홀 내부의 공간 중에서 피스톤(10)에 의해 한정되는 상측의 공간은 액압 챔버(chamber)(18)로서 브레이크 작동액이 채워진다.

피스톤(10)의 상측면에는 스프링 홀(hole)(13)이 형성되고, 상기 스프링 홀(13)에 스프링 리테이너(retainer)(14)가 설치되고, 상기 스프링 리테이너(14)에 리턴 스프링(17)의 하측 단부가 지지된다. 상기 리턴 스프링(17)에 의해 피스톤(10)은 아래측, 즉 Z축 음(-)의 방향과 평행한 방향으로 탄성 바이어스(elastic bias)된다. 스프링 리테이너(14)의 상단에는 연결 샤프트(shaft)(16)가 체결된다. 도 2에 도시되지 않은 상기 연결 샤프트(16)의 상단부는 상기 마스터 실린더(2) 원통형 홀의 상단 내벽에 고정될 수 있다. 만약, 상기 마스터 실린더(2)가 2개의 피스톤이 직렬로 배치된 탠덤(tandem) 마스터 실린더인 경우에는 상기 연결 샤프트(16)의 상단부가 도시되지 않은 다른 하나의 피스톤 하단부에 연결될 수 있다.

상기 액압 챔버(18)는 브레이크 포트(port)와 연결되고, 상기 액압 챔버(18)에 수용된 브레이크 작동액의 압력이 상기 브레이크 포트를 통해 브레이크에 전달된다. 마스터 실린더(2)의 외부에는 브레이크 작동액 저장 탱크(tank)(미도시)가 마련된다. 도시되지 않은 브레이크 작동액 공급 유로를 통해 상기 브레이크 작동액 저장 탱크에서 상기 액압 챔버(18)로 브레이크 작동액이 공급된다.

운전자가 브레이크를 작동시키기 위해 운전석의 브레이크 페달을 밟으면, 그 밟는 힘에 의해 마스터 실린더(2) 내부의 피스톤(10)이 Z축 양(+)의 방향과 평행하게 상승하고, 이로 인해 액압 챔버(18)의 체적이 줄어 액압 챔버(18) 내부의 압력이 대기압보다 높은 양(+)의 액압 상태가 된다. 이에 따라, 상기 액압 챔버(18)에 연결된 브레이크 포트를 통해 상기 양(+)의 액압이 전달되어 브레이크가 작동한다. 운전자가 브레이크 페달에서 발을 떼면 리턴 스프링(17)의 탄성 복원력에 의해 피스톤(10)이 Z축 음(-)의 방향과 평행하게 하강하여 원래 위치로 복귀하고, 액압 챔버(18)의 체적도 원 상태로 커지면서 액압이 감소하여 브레이크 작동이 해제된다. 한편, 운전자가 브레이크 페달에서 발을 떼는 순간에는 액압 챔버(18) 내부의 압력이 순간적으로 감소하여 브레이크 해제 작동이 부드럽지 않을 수 있으므로, 도시되지 않은 브레이크 작동액 공급 유로를 통해 브레이크 작동액 저장 탱크에서 액압 챔버(18)로 브레이크 작동액이 미량 공급될 수 있다.

상기 마스터 실린더(2)의 내부에는 액압 챔버(18)에 수용된 브레이크 작동액이 상기 마스터 실린더(2) 원통형 홀의 내주면(3)과 상기 피스톤(10)의 외주면(11) 사이로 누출되어 액압에 손실이 발생되지 않도록 밀봉하는 마스터 실린더용 컵 씰(cup seal)(20)이 설치된다.

마스터 실린더(2)의 내주면(3)에는 환형(環形)으로 파여진 씰 설치 홈(groove)(5)이 마련되고, 상기 씰 설치 홈(5)에 환형의 컵 씰(20)이 설치된다. 상기 씰 설치 홈(5)은 단면이 대략 'ㄷ'자 형상으로, 바닥면(6), 제1 내측 벽면(7) 및 제2 내측 벽면(8)에 의해 한정된다. 상기 바닥면(6)과 직교하는 법선(normal line)과 상기 마스터 실린더 내주면(3)과 직교하는 법선은 서로 평행하다. 상기 제1 내측 벽면(7) 및 제2 내측 벽면(8)은 상기 바닥면(6)과 상기 마스터 실린더 내주면(3)을 단차지게 이어주는 벽면으로서, 도 2를 기준으로 상기 제1 내측 벽면(7)이 상기 제2 내측 벽면(8)보다 아래에 위치한다.

상기 마스터 실린더용 컵 씰(20)은 고무 소재로 일체로 형성되며, 환형의 베이스부(21)와, 상기 베이스부(21)에서 돌출 연장된 내측 립부(23), 외측 립부(27), 중간 립부(31), 및 윤활제 축적 립부(36)를 구비한다. 상기 내측 립부(23)는 피스톤(10)의 외주면(11)에 경사지게 접촉되도록 베이스부(21)의 내주측 단부에서 경사지게 상측 방향으로 돌출된다. 여기서, 상기 상측 방향은 피스톤(10)이 마스터 실린더(2)의 내부에 더욱 깊이 삽입되는 방향이며, 상기 액압 챔버(18)의 액압이 상승하도록 피스톤(10)이 이동하는 방향이다.

외측 립부(17)는 상기 씰 설치 홈(5)의 바닥면(6)에 경사지게 접촉되도록 베이스부(21)의 외주측 단부에서 경사지게 상측 방향으로 돌출된다. 외측 립부(17)의 상단부에는 상기 바닥면(6)에 접촉 간섭되도록 컵 씰(20)의 외경 측으로 돌출된 바닥면 접촉 돌기(28)가 형성된다. 중간 립부(31)는 내측 립부(23)와 외측 립부(27) 사이에서 베이스부(21)로부터 돌출 연장되고, 말단이 상기 실 설치 홈(5)의 제2 내측 벽면(8)에 접촉되도록 상측 방향으로 돌출된다.

윤활제 축적 립부(35)는 내측 립부(23)의 내주면(25)과 피스톤(10)의 외주면(11) 사이에 예컨대, 그리스(grease)와 같은 윤활제(GR)가 축적되도록, 베이스부(21)의 내주측 단부에서 상기 피스톤 외주면(11) 측으로 돌출 연장된다. 윤활제 축적 립부(35)는 내측 립부(23)와 반대 방향으로 돌출 연장된다. 부연하면, 윤활제 축적 립부(35)는 베이스부(21)의 내주측 단부에서 경사지게 하측 방향으로 돌출 연장된다. 이러한 구성으로, 내측 립부(23)의 내주면(25)과 윤활제 축적 립부(35)의 내주면이 완만한 곡면으로 이어지면서 컵 씰(20)의 내주면에 오목한 홈이 형성된다.

그리하여, 피스톤(10)이 마스터 실린더(2) 내부에서 왕복 승강 운동할 때 윤활제(GR)가 상기 피스톤 외주면(11)을 따라 흘러 상기 피스톤(10)의 상단 또는 하단에 편중되지 않고 상기 피스톤 외주면(11)과 상기 컵 씰(20) 내주면의 오목한 홈 사이에 더 많이 더 오랜 동안 축적된다. 따라서, 컵 씰(20)의 내주면 측에 반복적으로 접촉되는 부분, 구체적으로 내측 립부(23)의 내경측 말단(24), 및 윤활제 축적 립부(35)의 내경측 말단(36)과 하측 말단(38)의 마모가 줄어 컵 씰(20)의 내구성이 향상되고, 마스터 실린더(2)를 구비한 장치의 작동 불량이나 고장이 억제된다.

구체적으로, 컵 씰(20)의 직경 방향과 평행한 가상의 직선(DL)에 대해 윤활제 축적 립부(35)가 연장된 방향과 평행한 가상의 직선(GL)은 30 내지 70°의 각도(AN)만큼 아래로 기울어져 연장될 수 있다. 그리하여, 상기 윤활제 축적 립부(35)의 하측 단부(38)는 씰 설치 홈(5)의 제1 내측 벽면(7)에 접촉될 수 있다. 또한, 상기 내측 립부(23)의 내경측 말단(24)이 상기 윤활제 축적 립부(35)의 내경측 말단(36)보다 상기 축선(CX)에 더 가까울 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 것처럼 내측 립부(23)의 내경측 말단(24)이 윤활제 축적 립부(35)의 내경측 말단(36)보다 소정의 폭(DF)만큼 상기 축선(CX) 방향으로 더 돌출될 수 있다. 상기 윤활제 축적 립부(35)가 피스톤 외주면(11)에 너무 근접하거나 계속 접촉되어 있으면 피스톤(10)이 왕복 승강할 때 마찰 저항이 커져서 피스톤(10)의 왕복 승강이 원활하지 않을 수 있고, 심한 경우 상기 윤활제 축적 립부(35)가 마스터 실린더(2)의 내주면(3)과 피스톤 외주면(11) 사이의 틈새에 끼어 브레이크 장치의 고장이 유발될 수도 있기 때문이다.

도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 마스터 실린더용 컵 씰(20)은 브레이크 장치의 마스터 실린더에 설치되는 것으로 언급하였으나, 본 발명의 마스터 실린더 컵 씰은 이에 한정되지 않으며, 클러치 장치용 마스터 실린더에 적용될 수도 있다. 한편, 도 2 및 도 3에 도시된 마스터 실린더용 컵 씰(20)은 중간 립부(31)를 구비하지만, 본 발명의 컵 씰은 이에 한정되지 않으며, 중간 립부를 구비하지 않을 수도 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

2: 마스터 실린더 10: 피스톤
20: 컵 씰 21: 베이스부
23: 내측 립부 27: 외측 립부
31: 중간 립부 35: 윤활제 축적 립부

Claims

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고무 소재로 형성되며, 마스터 실린더의 내주면에 형성된 씰 설치 홈에 설치되어 상기 마스터 실린더의 내주면과, 상기 마스터 실린더에 삽입되어 왕복 운동하는 피스톤 사이를 밀봉하는 부재로서,
환형(環形)의 베이스부; 상기 피스톤의 외주면에 경사지게 접촉되도록 상기 베이스부의 내주측 단부에서 돌출 연장된 내측 립부; 상기 씰 설치 홈의 바닥면에 경사지게 접촉되도록 상기 베이스부의 외주측 단부에서 돌출 연장된 외측 립부; 및, 상기 내측 립부의 내주면과 상기 피스톤의 외주면 사이에 윤활제가 축적되도록 상기 베이스부의 내주측 단부에서 상기 피스톤의 외주면 측으로 돌출 연장된 윤활제 축적 립부;를 구비하고,
상기 윤활제 축적 립부는 상기 내측 립부와 반대 방향으로 연장되어, 상기 씰 설치 홈의 내측 벽면에 접촉되고,
상기 내측 립부의 내경측 말단이 상기 윤활제 축적 립부의 내경측 말단보다 상기 피스톤의 축선에 더 가까운 것을 특징으로 하는 마스터 실린더용 컵 씰.
제3 항에 있어서,
상기 내측 립부와 상기 외측 립부 사이에서 상기 베이스부로부터 돌출 연장되고, 상기 바닥면의 내측 벽면에 접촉되도록 상기 내측 립부 및 상기 외측 립부와 같은 방향으로 연장된 중간 립부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 마스터 실린더용 컵 씰.