KR20050035635A - 바이패스 기능을 갖는 감압밸브를 구비한 마스터실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바이패스 기능을 갖는 감압밸브를 구비한 마스터실린더에 관한 것이다.

본 발명의 감압밸브를 구비한 마스터실린더(1)는 실린더 몸체(3), 상기 몸체(3)의 후방측에 삽입되는 1차 피스톤(5), 2차 스프링(31)에 의해 지지되어 1차 스프링(29)을 통해 상기 1차 피스톤(5)에 의해 가압되도록 상기 몸체(3) 전방측에 삽입되는 2차 피스톤(7)을 구비하고 있는 마스터실린더(1)에 있어서, 상기 2차 피스톤(7)의 중심 구멍에 후방에서 삽입되는 밸브 하우징(33), 상기 밸브 하우징(33)의 내부 공간 전방측에 장착된 포핏밸브(47), 상기 밸브 하우징(33) 전면 구멍에 후방 축경부(69)가 삽입되는 감압 피스톤(35) 및, 상기 감압 피스톤(35)의 전방 확경부(58)와 결합되어 출구 캡(13)까지 연장된 피스톤 덕트(37)로 구성된 감압밸브(30)를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 감압밸브(30)에 의해 정상 작동 시 후륜 제동압을 감압할 수 있는 것은 물론이고, 전륜 파손 시에는 후륜 제동압을 감압시키지 않는 바이패스 기능까지도 마스터실린더 내부구조에 의해 가능하게 함으로써 기존 장치에 비해 제동장치의 크기 및 부품수를 전체적으로 줄여 제조원가를 낮추고, 조립 생산성을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.

Description

바이패스 기능을 갖는 감압밸브를 구비한 마스터실린더{Master cylinder provided with a proportioning valve having a by-pass fuction}

본 발명은 차량의 마스터실린더에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이패스 기능을 갖는 감압밸브를 구비한 마스터실린더에 관한 것이다.

최근 들어 차량의 제동 장치는 제동유 라인의 손괴 등 고장으로 인해 제동유가 누설됨으로써 제동 기능을 상실하여 대형 사고가 발생되는 것을 막기 위해 마스터실린더로 이어진 유압회로를 2개의 분리된 유압회로로 구성하고 있다. 이들 유압회로는 분리 형태에 따라 몇 개의 종류로 구분할 수 있으며, 이 중 하나가 H 스플릿(H-split)형이라고도 하는 전후방 분리 타입의 유압회로이다.

이러한 유압회로가 적용된 마스터실린더로서 도 1 및 도 2에 도면부호 101로 컴비네이션 타입 마스터실린더가 도시되어 있는데, 이 마스터실린더(101)에서 좌우의 전륜 브레이크(103)는 듀얼 마스터실린더(101)의 2차 압력실(109)에 연결되고, 1차 압력실(107)에는 후륜 브레이크(105)가 연결된다.

따라서, 이 컴비네이션 타입 마스터실린더에 의하면, 도 1에 도시된 바와 같이 전륜측 제동라인이 파손될 경우 1차 압력실(107)에 고압이 형성되어 후륜을 통해 제동을 하게 되며, 반대로 도 2에 도시된 바와 같이 후륜측 제동라인이 파손될 경우에는 2차 압력실(109)에 고압이 걸려 전륜을 통해 제동을 함으로써 제동라인의 파손으로 인한 사고를 방지할 수 있게 된다.

그러나, 위와 같은 컴비네이션 타입 마스터실린더(101)는 감압용 밸브가 마스터실린더 외부에 별도로 설치되며, 감압용 밸브가 바이패스 기능을 하도록 되어 있으므로, 전체적으로 부피가 커지고, 부품수가 많아져 조립 공정이 복잡화되고, 제조 원가가 상승하며, 제동유 수용 부위가 늘어나는 만큼 제동유의 누설 가능성이 높아져 상대적으로 사고 위험성이 높아지는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 종래의 감압밸브를 구비한 마스터실린더가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 바이패스 기능이 포함된 감압밸브를 마스터실린더 내부에 위치시킴으로써 제동장치의 전체적인 크기를 줄이고, 부품수를 감소시켜 제조원가를 낮추고 조립 생산성을 향상시킬 뿐 아니라, 제동장치의 외부 노출면적을 줄여 제동유 누설이 발생할 확률을 낮춤으로써 브레이크 고장으로 인한 사고 가능성을 줄이고자 하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 실린더 몸체, 이 몸체의 후방측에 삽입되는 1차 피스톤, 2차 스프링에 의해 지지되어 1차 스프링을 통해 1차 피스톤에 의해 가압되도록 몸체 전방측에 삽입되는 2차 피스톤을 구비하고 있는 마스터실린더에 있어서, 2차 피스톤의 중심 구멍에 후방에서 삽입되는 밸브 하우징, 이 밸브 하우징의 내부 공간 전방측에 장착된 포핏밸브, 밸브 하우징 전면 구멍에 후방 축경부가 삽입되는 감압 피스톤 및, 이 감압 피스톤의 전방 확경부와 결합되어 출구 캡까지 연장된 피스톤 덕트로 구성된 감압밸브를 포함하고 있는 마스터실린더를 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 바이패스 기능을 갖는 감압밸브를 구비한 마스터실린더를 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3에 도면부호 1로 도시된 바와 같이 본 발명의 마스터실린더는 크게 실린더 몸체(3)와 이 몸체 내부에 삽입 설치되는 1차 피스톤(5) 및 2차 피스톤(7) 그리고 감압밸브(30)로 구성된다.

여기에서, 몸체(3)는 중공 원통형의 부재로서, 제동유 저장조와 연결된 1차 및 2차 연결포트(9,11)가 위쪽에 개구되어 있고, 뒤쪽에 1차 피스톤(5)이, 중간에 2차 피스톤(7)이 각각 미끄럼 가능하게 삽입되어 있으며 앞쪽에 출구 캡(13)이 결합된다. 또한, 2차 피스톤(7)을 사이에 두고 1차 피스톤(5)과의 사이에 1차 압력실(15)이, 몸체(3)의 전면벽과의 사이에 2차 압력실(17)이 형성된다. 그리고 1차 압력실(15)은 출구 캡(13)의 축선 상에 관통된 1차 출구(19)를 통해 후륜 브레이크에, 2차 압력실(17)은 아래쪽에 개구된 2차 출구(21)를 통해 전륜 브레이크에 각각 연결된다.

1차 피스톤(5)은 입구 캡(23)을 관통하여 환형 씰(25)에 의해 밀봉된 상태로 1차 압력실(15) 안에 삽입되어 환형 씰(26)에 의해 밀봉을 유지하면서 1차 압력실(15) 내에서 전후로 미끄럼 이동하도록 되어 있으며, 전면에 접촉된 테이퍼진 원통형 가이드(27)를 통해 1차 스프링(29)을 지지하여 이 1차 스프링(29)에 의해 2차 피스톤(7)을 가압하도록 되어 있다. 여기에서 환형 씰(26)은 도 3에 도시된 바와 같은 미작동 상태에서 1차 연결포트(9)로부터 관통된 1차 바이패스 구멍(60)과 1차 보상 구멍(62) 사이에 위치한다.

또한, 2차 피스톤(7)은 중공 원통형 부재로, 스프링(29) 대향측에 리테이너(28)에 끼워져 설치된 2차 스프링(31)을 통해 몸체(3) 전면에 대해 탄력적으로 지지되어 있으며, 내부 구멍에 밸브 하우징(33), 감압 피스톤(35) 및 피스톤 덕트(37)가 차례로 결합되어 구성된 감압밸브(30)가 삽입되어 있고, 전면과 중간에 환형 씰(41,42)이 장착되어 있다. 이 때 도 3에 미작동 상태로 도시된 바와 같이 환형 씰(42)은 2차 연결포트(11)로부터 관통된 2차 바이패스 구멍(63)과 2차 보상 구멍(65) 사이에 위치한다. 이와 같이 2차 바이패스 구멍(63)이 씰(42) 바로 앞쪽에 위치하므로 저장조로부터 공급되는 제동유는 2차 압력실(17)을 채우게 된다. 또한, 환형 씰(41,42) 사이의 외주면에 깊이가 얕은 중간챔버(43)가 형성되어 있으며, 중간챔버(43)의 바닥면에 해당하는 2차 피스톤(7)의 외주벽면에는 내부 구멍의 중간 정도 부분으로 유통공(45)이 관통되어 있다.

2차 피스톤(7)의 내부 구멍에 설치되는 감압밸브(30)는 최후단의 밸브 하우징(33)이 원통형 가이드(27) 안에 끼워져 전후로 이동하도록 되어 있는데, 이 밸브 하우징(33)은 내부 공간의 전방측단에 포핏밸브(47)가 삽입되어 있으며, 포핏밸브(47)는 뒤쪽에 장착되는 원추형 스프링(49)에 의해 탄성 지지되며, 전면 중심부분에 감압 피스톤(35)의 후방 개구부분에 형합되는 안착돌기(50)가 돌출되어 있다. 그리고 밸브 하우징(33)에는 전면에 개구된 구멍을 통해 감압 피스톤(35)이 끼워져 있는데, 이 감압 피스톤(35)은 후단이 포핏밸브(47)에 맞닿음되도록 형성되어 1차 압력실(15)로부터 감압 피스톤(35)과 피스톤덕트(37)의 중심을 통해 후륜 브레이크로 이어진 1차 제동회로를 개폐하도록 되어 있으며, 밸브 하우징(33)에 대해 밀봉 상태를 유지하면서 상대 이동할 수 있도록 후단 축경부(69)에 O링(57)이 끼워져 있고, 피스톤 덕트(37) 후방 개구부에 삽입된 전단 확경부(67)에도 피스톤 덕트(37)에 대해 밀봉 상태를 유지하면서 상대 이동할 수 있도록 O링(58)이 끼워져 있다. 감압 피스톤(35)은 또한 밸브 하우징(33)에 대해 탄력적으로 지지되도록 외주면에 감압 스프링(59)이 끼워져 있으며, 이 스프링(59)을 가압하도록 확경부(67) 중간 부분에 걸림돌기(61)가 돌출되어 있다.

감압 피스톤(35)의 전방측과 결합되는 피스톤 덕트(37)는 다단계로 직경이 축소되어 있는 중공 원통체로서, 중심 부분에 덴트로드(55)가 통과하는 구멍이 형성되어 있는데, 이 구멍은 후방단에서 감압 피스톤(35)을 삽입할 수 있도록 직경이 확대되어 있다. 또한, 2차 피스톤(7)의 내부 구멍에 형성된 걸림턱(51)에 걸려 고정되도록 2차 피스톤(7) 전방측에 삽입되어 있으며, 다단으로 직경이 축소되어 전방단 부분이 쿼드 링(53)을 통해 출구 캡(13) 안으로 연장되어 있다.

피스톤 덕트(37)의 중심 구멍을 거쳐 감압 피스톤(35)의 중심 구멍 안으로 삽입되어 있는 덴트로드(55)는 출구 캡(13)의 중심 구멍에 원판(56) 부분이 삽입되어 피스톤덕트(37)의 중심 구멍을 관통해 감압 피스톤(35)까지 연장되어 있다. 따라서, 포핏밸브(47)가 도 3의 좌측으로 즉, 전방으로 변위를 일으키면 덴트로드(55)는 후단이 포핏밸브(47)를 가압하여 감압 피스톤(35)에서 떨어지게 함으로써, 전륜 브레이크로 이어진 2차 제동회로에 고장 즉, 누설이 발생한 경우 후륜 감압 기능이 이루어지지 않게 하는 바이패스 기능을 수행한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 감압밸브를 구비한 마스터실린더는 다음과 같이 작용한다.

1차 피스톤(5)은 도 3에 도시된 미작동 상태에서 운전자의 페달 답력에 따른 외력을 받으면 도 3의 좌측 즉, 전방으로 이동한다. 이에 따라 1차 스프링(29)에 가해지는 하중이 2차 스프링(31)에 가해지는 하중보다 더 커지면서 1차 피스톤(5)에 의해 2차 피스톤(7)도 이동한다.

일단 2차 피스톤(7)이 이동하면 씰(42)이 2차 바이패스구멍(63)을 지나쳐 2차 압력실(17)과 제동유 저장조 사이의 유체 연결을 단절시킴으로써 2차 압력실(17) 내부에 일정한 제동압을 유지하게 된다. 2차 피스톤(7)이 다시 미동작 위치로 복귀하면 씰(42)은 다시 2차 바이패스 구멍(63)을 지나도록 후방으로 미끄럼 이동한다. 이 때 2차 바이패스 구멍(63)은 씰(42)의 마모를 줄이도록 가능한 직경을 작게 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 1차 피스톤(5) 미작동 상태에서 1차 바이패스 구멍(60)은 환형 씰(26) 바로 앞쪽에 위치하므로 저장조의 제동유가 1차 연결포트(9)를 통해 1차 압력실(15)로 유입되도록 한다. 따라서 1차 바이패스 구멍(60)도 마찬가지로 씰(26)의 마모를 최소화할 수 있도록 직경을 최소화하는 것이 바람직하다.

2차 보상 구멍(65)은 또한 도 3에 도시된 미작동 상태에서 2차 바이패스 구멍(63)이나 씰(42) 보다 뒤쪽에 위치하므로 중간챔버(43)에 제동유가 공급되도록 한다. 마찬가지로 1차 보상 구멍(62)은 1차 바이패스 구멍(60)이나 씰(26)보다 뒤쪽에 위치하므로 1차 피스톤(5)과 입구 캡(23) 사이에 형성된 후방 챔버(44)에 1차 연결포트(9)로부터의 제동유를 공급한다. 여기에서 보상 구멍(65)은 2차 압력실(17)의 압력이 중간챔버(43)의 압력 이하로 떨어질 때 중간챔버(43)의 제동유가 2차 압력실(17)로 이동하도록 하며, 보상 구멍(62)은 마찬가지로 1차 압력실(15)의 압력이 후방챔버(44)의 압력 이하로 떨어질 때 후방챔버(44)의 제동유가 1차 압력실(15)로 이동하도록 하는 기능을 한다.

도 4에 도시된 바와 같이 1차 피스톤(5)이 작동된 상태에서 1차 압력실(15)과 2차 압력실(17)에 형성되는 유체압은 동일한데, 이 때 감압 피스톤(35)의 확경부(67) 횡단면적이 축경부(69)의 횡단면적보다 크기 때문에 감압 피스톤(35)은 감압 스프링(59)을 압축하면서 도 3의 상태에서 우측으로 즉, 후방으로 포핏밸브(47)를 향해 가압된다. 이에 따라 감압 피스톤(35)이 도 4에 도시된 바와 같이 포핏밸브(47) 위에 밀착되어 1차 압력실(15)로부터 감압 피스톤(35)의 중심구멍과 피스톤 덕트(72)의 중심구멍을 통해 후륜 쪽으로 이어지는 1차 제동회로를 차단하게 된다. 곧이어, 감압 피스톤(35)은 1차 압력실(15)의 압력이 증가함에 따라 다시 전방으로 가압되며 이 때, 포핏밸브(47)와의 접촉이 떨어져 다시 1차 제동회로를 개방하게 되는데, 이와 같이 감압 피스톤(35)이 전후로 왕복운동을 반복함으로써 결과적으로는 후륜측 브레이크로 전달되는 제동압을 감압하게 된다.

그런데, 이 때 전륜 브레이크로 연결된 2차 제동회로에 누설이 발생하면 도 5에 도시된 바와 같이 2차 피스톤(7)은 1차 스프링(29)에 의한 가압력에 의해 2차 스프링(31)이 완전히 압축될 때까지 좌측으로 이동된다. 이에 따라 덴트로드(55)의 후단부분이 감압 피스톤(35) 후단으로부터 노출되면서 포핏밸브(47)를 가압하여 감압 피스톤(35) 후단면에서 떨어지게 하므로 1차 압력실(15)의 제동유는 후륜측 브레이크로 바이패스되어 감압 없이 후륜측 제동압을 그대로 유지하게 된다. 그러나 반대로 후륜측 제동회로에 누설이 발생한 경우에는 감압밸브에 의한 후륜측 제동압의 감압을 고려할 여지가 없어지며, 전륜측 제동압은 후륜측 제동회로 누설 여부와 관계 없이 동일한 압을 유지한다.

따라서, 본 발명에 따른 바이패스 기능을 갖는 감압밸브를 구비한 마스터실린더에 의하면, 2차 피스톤의 내부에 감압밸브를 장착함으로써 후륜 잠금을 방지하기 위한 후륜 감압 기능을 수행할 수 있을 뿐 아니라 감압밸브를 통해 전륜 누설 시 1차 압력실의 제동압을 후륜 제동회로로 바이패스시킴으로써 후륜 감압 없이 일정한 비율로 후륜의 제동압을 증대시킬 수 있게 된다.

이에 따라, 후륜압 바이패스를 위해 마스터실린더 외부에 별도의 장치를 설치하지 않아도 되므로 제동 장치의 크기 및 부품수를 전체적으로 줄일 수 있게 되므로 제조원가를 낮추고, 작업 공수 및 시간 등 조립 생산성을 대폭적으로 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 마스터실린더에서 전륜측 제동회로에 누설이 생긴 상태를 설명하는 도면.

도 2는 종래의 마스터실린더에서 후륜측 제동회로에 누설이 생긴 상태를 설명하는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 감압밸브를 구비한 마스터실린더의 미작동 상태를 도시한 종단면도.

도 4는 본 발명에 따른 감압밸브를 구비한 마스터실린더의 후륜제동압 감압상태를 도시한 종단면도.

도 5는 본 발명에 따른 감압밸브를 구비한 마스터실린더의 전륜 누설 상태를 도시한 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 마스터실린더 3 : 몸체

5 : 1차 피스톤 7 : 2차 피스톤

9 : 1차 연결포트 11 : 2차 연결포트

13 : 출구 캡 15 : 1차 압력실

17 : 2차 압력실 19 : 1차 출구

21 : 2차 출구 23 : 입구 캡

27: 가이드 30 : 감압밸브

33: 밸브 하우징 35 : 감압 피스톤

37 : 피스톤 덕트 43 : 중간챔버

47 : 포핏밸브 49 : 원추형 스프링

55 : 덴트로드 59 : 감압스프링

60 : 1차 바이패스 구멍 62 : 1차 보상 구멍

63 : 2차 바이패스 구멍 65 : 2차 보상 구멍

Claims (5)

1. 실린더 몸체(3), 상기 몸체(3)의 후방측에 삽입되는 1차 피스톤(5), 2차 스프링(31)에 의해 지지되어 1차 스프링(29)을 통해 상기 1차 피스톤(5)에 의해 가압되도록 상기 몸체(3) 전방측에 삽입되는 2차 피스톤(7)을 구비하고 있는 마스터실린더(1)에 있어서,

   상기 2차 피스톤(7)의 중심 구멍에 후방에서 삽입되는 밸브 하우징(33),

   상기 밸브 하우징(33)의 내부 공간 전방측에 장착된 포핏밸브(47),

   상기 밸브 하우징(33) 전면 구멍에 후방 축경부(69)가 삽입되는 감압 피스톤(35) 및,

   상기 감압 피스톤(35)의 전방 확경부(58)와 결합되어 출구 캡(13)까지 연장된 피스톤 덕트(37)로 구성된 감압밸브(30)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 마스터실린더.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 포핏밸브(47)는 상기 밸브 하우징(33)의 내주면에 부착된 원추형 스프링(49)에 의해 탄력적으로 지지되어 있으며, 상기 감압 피스톤(35)의 후방단 개구부에 형합되도록 전방으로 안착돌기(50)가 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 마스터실린더.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 감압 피스톤(35)은 걸림돌기(61)에 걸려 고정된 감압 스프링(59)에 의해 상기 밸브 하우징(33)의 전면에 지지되며, 후방 축경부(69)는 상기 포핏밸브(47)에 인접하도록 상기 밸브 하우징(33) 전면의 구멍에 밀봉 상태로 삽입되고, 전방 확경부(58)는 상기 피스톤 덕트(37)에 밀봉 상태로 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 마스터실린더.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 피스톤 덕트(37)는 상기 2차 피스톤(7)의 중심구멍 전방에 삽입되어 있으며, 전방으로 단을 이루면서 직경이 축소되어 상기 출구 캡(13)까지 연장되어 있고, 후방단 구멍에 상기 감압 피스톤(35)이 상기 걸림돌기(61)까지 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 마스터실린더.
5. 제1 내지 제4 항에 있어서,

   상기 감압 피스톤(35)과 상기 피스톤 덕트(37)에는 상기 출구 캡(13)에 원판(56) 부분이 삽입된 덴트로드(55)가 중심 구멍을 관통하도록 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 마스터실린더.