KR19990016824A - 마스터 실린더의 피스톤 구조 및 그 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마스터 실린더에 사용되는 피스톤의 구조에 관한 것으로서, 피스톤(10)의 후단 확경부(11) 외주면을 전조가공하여 후단 확경부(11) 표면에 피스톤(10)의 중앙 함몰부(12)와 피스톤(10)의 후단부(13)를 연결하는 다수의 표면홈(14)이 형성된 구조 및 제조방법을 제공하여, 피스톤(10)의 후단부(13)와 실린더 보디 내측이 형성하는 공간(S)의 체적변화를 보상하는 공간 보상작용이 피스톤(10)의 후단 확경부(11) 외측 표면에 1회의 전조가공에 의해 형성되는 다수의 표면홈(14)에 의해 수행될 수 있도록 함으로써, 제작시 다수회의 드릴가공이 요구되지 않게 되어 작업성을 크게 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

마스터 실린더의 피스톤 구조 및 그 제작방법

본 발명은 자동차의 제동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유압식 제동장치에서 운전자의 브레이크 페달 조작에 따라 브레이크 압을 형성하는 마스터 실린더(Master Cylinder)에 사용되는 피스톤에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 브레이크는 자동차의 속도를 저하시키거나, 정차 상태를 안정적으로 유지하기 위하여 사용되는 것으로서, 일반적으로 주행중 운전자가 수시로 조작하면서 자동차의 속도 조절이나 임시 정차 상태를 유지하고, 자동차의 주차시나 장시간 정차시 차량의 안정된 주차상태를 확보하도록 한다.

상기한 브레이크 장치의 일반적인 구조를 살펴보면 도 1에 도시된 바와 같이 운전자의 브레이크 조작을 받는 브레이크 페달(100)과, 엔진의 흡기계로부터 제공되는 부압으로 상기 브레이크 페달(100)의 조작력을 증폭하기 위한 부스터(110)와, 상기 부스터(110)의 작동으로 고압의 브레이크 압을 발생시키는 마스터 실린더(120)와, 상기 마스터 실린더(120)로부터 제공되는 유압으로 휠의 브레이크 드럼을 잡아 브레이크 작용을 하는 휠 실린더(130) 또는 캘리퍼의 실린더(140)로 구성되어 있다.

상기한 바와 같은 브레이크 장치의 작동은 운전자가 운전도중에 발로 상기 브레이크 페달(100)을 조작하면 부스터(110)가 이 힘을 증폭하여 마스터 실린더(120)에서 유압을 발생시키며, 상기와 같이 발생된 유압은 상기 휠 실린더(130) 또는 캘리퍼의 실린더에 작용하여 피스톤작용으로 휠에 제동력을 발생시킨다.

여기서, 상기 마스터 실린더(120)는 상기한 바와 같이 운전자의 브레이크 페달 조작에 따른 제동력을 발생시키는 것으로서 일반적으로 안전성을 고려하여 도 2에 도시된 바와 같이 2개의 싱글 마스터 실린더를 연이어 접속시킨 형태의 탠덤 마스터 실린더가 많이 사용되고 있는 바, 그 구조는 실린더 보디(121)의 상측에 설치되어 브레이크 오일을 저장하는 오일 탱크(122)와, 상기 실린더 보디(121) 내에서 푸쉬로드의 작동에 따라 직선 이동하는 제1,2 피스톤(123,124)과, 상기 제1,2 피스톤(123,124)에 설치되어 피스톤의 움직임에 따라 브레이크 압을 발생 및 해제시키는 피스톤 컵씰(cup seal)(125) 등을 포함하여 구성되어 있다.

또한, 상기 제1,2 피스톤(123,124)과 실린더 보디(121)의 사이에는 브레이크 압이 발생될 압력실(126)이 마련되어 있으며, 상기 압력실(126)과 상기 오일 탱크(122)의 브레이크 오일이 직접 유동될 수 있도록 상기 실린더 보디(121)에는 보상공(127)이 형성되어 있는 한편 제1,2 피스톤(123,124)을 경유하여 압력실(126)로 오일이 공급될 수 있도록 하는 보충공(128)이 형성되고, 상기 보충공(128)을 통해 제공되는 오일을 통과시키기 위해 제1,2 피스톤(123,124)에는 피스톤 보충공(129)이 있으며, 상기 압력실에서 발생된 압력을 브레이크 라인을 통해 전후륜의 브레이크 장치로 제공하도록 되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 마스터 실린더의 작동을 살펴보면, 상기 제1,2 피스톤(123,124)은 브레이크 해제상태에서 각각의 리턴 스프링에 의해 일측으로 밀착되어 상기 압력실(126)과 오일탱크(122)의 사이에는 보상공(127)이 개방되어 있는 상태에 있게되며, 상기와 같은 상태에서는 브레이크 라인에서 오일이 가열되거나 팽창 및 수축되는 경우 그 압력을 상기 오일탱크(122)를 통해 보상할 수 있도록 하여 제동력을 발생시키지 않는 상태를 유지하게 된다.

상기와 같은 상태에서 운전자 브레이크 페달 조작에 의해 상기 제1,2피스톤(123,124)이 리턴 스프링의 탄성력을 극복하고 이동되어 압력실(126)의 체적을 축소시키기 시작하면 상기 압력실(126)과 오일 탱크(122) 사이의 보상공(127)은 제1,2 피스톤(123,124)의 이동에 의해 즉시 폐쇄되고 제1,2 피스톤(123,124)의 압력이 그대로 오일의 압력으로 전환되어 각 브레이크 라인에 브레이크 압이 걸리게 되어 제동력을 발휘하게 된다.

상기한 바와 같은 제동상태에서 운전자가 브레이크 페달(100)을 놓으면, 상기 제1,2 피스톤(123,124)은 상기 리턴 스프링의 힘에 의해 복귀되는 바, 이때 상기 압력실(126)은 상기 제1,2 피스톤(123,124)의 이동으로 순간적으로 부압이 형성되며, 상기와 같이 형성된 부압은 제1,2 피스톤(123,124)에 장착된 피스톤 컵씰(125)이 휘어지게 하여 제1,2 피스톤(123,124)에 마련된 각각의 피스톤 보충공(129)과 오일 탱크(122)가 연결되는 실린더 보디(121)의 보상공(127)을 통해 브레이크 오일이 압력실(126)로 유입될 수 있도록 하여 압력실(126)의 압력을 즉시 해제하도록 하여 제1,2피스톤(123,124)의 빠른 복귀가 가능하도록 한다.

상기한 바와 같은 일련의 작동으로 마스터 실린더(120)에서는 제동에 필요한 유압을 발생시키게 되는 바, 상기와 같이 발생된 유압은 상기한 바와 같이 브레이크 라인을 통해 각 휠에 설치된 브레이크 장치(휠 실린더(130) 또는 캘리퍼의 실린더(140))에 전달되어 휠에 제동력이 생기도록 한다.

그런데, 상기한 바와 같은 탠덤 마스터 실린더의 제1피스톤(123)은 도 3a와 같은 상태에서 운전자의 브레이크 페달 조작에 의해 압력실(126)쪽으로 이동될 때 도 3b와 같이 실린더 보디(121)와의 사이에 공간(S)을 확장시키게 되는 바, 상기와 같이 확장되는 공간(S)속에 원활하게 오일을 공급하지 못하면 상기 공간(S)은 부압을 형성하여 상기 제1,2피스톤(123,124)의 원활한 작동을 방해하게 되므로 이를 방지하기 위해 제2피스톤(124)과는 달리 제1피스톤(123)에는 후단 확경부(150)에 관통구(151)를 다수 형성하여 오일탱크(122)로부터의 오일을 상기 확장되는 공간(S)속에 손쉽게 유입될 수 있도록 한다.

또한, 상기와 같은 관통구(151)는 브레이크 압을 해제시킬 때, 리턴 스프링의 힘에 의해 복귀하는 제1피스톤(123)이 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 실린더 보디(121)와의 공간(S)을 손쉽게 축소시키면서 원활한 복귀성을 가질 수 있도록 오일을 다시 오일탱크(122)로 회수시키는 통로의 역할을 하도록 되어 있다.

그런데, 상기한 바와 같은 공간 보상작용을 겸하는 제1피스톤(123)은 그 제작에 있어서, 상기한 바와 같은 공간 보상작용을 하기 위한 관통구(151)를 다수개 형성하기 위해 별도의 기계가공(절삭가공)이 추가로 요구된다.

즉, 도 4에 참조되는 바와 같이 상기 관통구(151)를 형성하기 위해서는 외형이 완전히 갖추어진 상태에서 다수회의 드릴가공이 추가적으로 요구되므로 생산성이 매우 저하되도록 하는 원인이 되고 있는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 제1피스톤을 통한 마스터 실린더내의 공간 보상작용이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 마스터 실린더의 피스톤 구조를 제공함과 아울러 그 구조가 보다 용이하게 제작될 수 있도록 한 마스터 실린더의 피스톤 제작방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 자동차 브레이크 장치를 도시한 구성도,

도 2는 일반적인 마스터 실린더의 구조도,

도 3은 마스터 실린더의 작동에 따른 제1피스톤의 작용상태를 도시한 것으로서,

도 3a는 미작동상태의 도면,

도 3b는 브레이크 압의 형성시 상태를 도시한 도면,

도 3c는 피스톤의 리턴시의 상태를 도시한 도면,

도 4는 종래 기술에 의한 제1피스톤의 구조도,

도 5는 본 발명에 의한 제1피스톤의 구조도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 피스톤 11: 후단 확경부

12: 중앙 함몰부 13: 후단부

14: 표면홈

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마스터 실린더의 피스톤 구조는 피스톤의 후단 확경부 표면에 피스톤의 중앙 함몰부와 피스톤의 후단부를 연결하는 다수의 표면홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 마스터 실린더의 피스톤 제작방법은 피스톤의 후단 확경부 외주면을 전조가공하여 피스톤의 중앙 함몰부와 피스톤의 후단부를 연결하는 다수의 홈이 후단 확경부 표면에 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같으며, 본 발명은 탠덤 마스터 실린더의 경우에서 제1피스톤에 관한 것임은 주지의 사실이므로 이하 '제1피스톤'을 '피스톤'이라 통칭하기로 한다.

도 5에는 본 발명에 따른 마스터 실린더의 피스톤 구조가 도시된 바, 피스톤(10)의 후단 확경부(11) 표면에 피스톤(10)의 중앙 함몰부(12)와 피스톤(10)의 후단부(13)를 연결하는 다수의 표면홈(14)이 형성되어 있다.

여기서, 상기 다수의 표면홈(14)은 마스터 실린더의 실린더 보디에 삽입된 상태에서 실린더 보디의 내측 원주면과의 사이에 다수의 유로를 형성하게 되어 오일탱크와 상기 피스톤(10)의 후단부(13)와 실린더 보디 내측이 이루는 공간(S)을 연결하게 된다.

상기한 바와 같은 구조의 피스톤(10)을 제작하는 방법은 종래의 피스톤 제작과정에서 드릴가공에 의한 다수의 관통구(151)를 형성하는 공정 대신에 피스톤(10)의 후단 확경부(11) 외주면을 전조가공하여 후단 확경부(11) 표면에 피스톤(10)의 중앙 함몰부(12)와 피스톤(10)의 후단부(13)를 연결하는 다수의 표면홈(14)이 형성되도록 하는 공정을 수행함으로써 이루어진다.

여기서, 상기 피스톤(10)의 후단 확경부(11) 표면에 형성되는 다수의 표면홈(14)은 피스톤(10)의 축방향에 대하여 소정의 각도(예로서 10~40°정도)만큼 기울어진 상태로 형성되도록 하여 전조가공(ROLLING)시 보다 작은 가공압력으로 가공이 용이하게 이루어지도록 함과 아울러 후단 확경부 표면의 가공후 진원도가 충분히 확보되도록 하였다.

물론, 상기한 바와 같은 다수의 표면홈(14)은 종래의 관통구(151) 수량(6개)보다는 많은 수량(약 19개)을 형성하여 표면홈(14)의 깊이가 깊지 않더라도 필요로 하는 충분한 유로 단면적을 확보할 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명에 따른 마스터 실린더의 피스톤 구조 및 그 제조방법은 피스톤의 후단부와 실린더 보디 내측이 형성하는 공간의 체적변화를 보상하는 공간 보상작용이 피스톤의 후단 확경부 외측 표면에 1회의 전조가공에 의해 형성되는 다수의 표면홈에 의해 수행될 수 있도록 함으로써, 제작시 다수회의 드릴가공이 요구되지 않게 되어 작업성을 크게 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 피스톤의 후단 확경부 표면에 피스톤의 중앙 함몰부와 피스톤의 후단부를 연결하는 다수의 표면홈이 형성된 것을 특징으로 하는 마스터 실린더의 피스톤 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 표면홈은 피스톤의 축방향에 대해 소정의 각도만큼 기울어진 상태로 가공된 것을 특징으로 하는 마스터 실린더의 피스톤 구조.
3. 피스톤의 후단 확경부 외주면을 전조가공하여 후단 확경부 표면에 피스톤의 중앙 함몰부와 피스톤의 후단부를 연결하는 다수의 표면홈이 형성되도록 하는 공정을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마스터 실린더의 피스톤 제작방법.