KR20140082490A - 브레이크 시스템용 마스터실린더 - Google Patents

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Abstract

브레이크 시스템용 마스터실린더가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부에 제1 및 제2보어가 형성된 실린더본체와, 상기 제1 및 제2보어 내부에서 진퇴하도록 설치된 제1 및 제2피스톤과, 상기 제1 및 제2피스톤에 의해 각각 가압되는 제1 및 제2액압실 및 상기 실린더본체에 제1액압실로 오일을 공급하는 제1오일유입포트와 제2액압실로 오일을 공급하는 제2오일유입포트가 마련된 브레이크 시스템용 마스터실린더에 있어서, 상기 제1 및 제2보어는 각각 제동 초기 유량이 증대되도록 상기 실린더본체의 내측으로 확장된 대경부와 상기 대경부로부터 감소된 소경부로 이루어지고, 상기 실린더본체에는 상기 제1 및 제2오일유입포트와 상기 제1 및 제2액압실을 각각 연통하는 제1 및 제2오일유입구가 마련되며, 상기 제1 및 제2오일유입포트에는 각각 오일의 양방향 흐름을 제어하도록 체크밸브가 마련되되, 상기 체크밸브는 제동초기 폐쇄되며 제동 후 피스톤들이 원래의 위치로 복귀시 개방되도록 이루어진 브레이크 시스템용 마스터실린더가 제공될 수 있다.

Description

브레이크 시스템용 마스터실린더{Master cylinder for brake system}
본 발명은 브레이크 시스템용 마스터실린더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제동감을 향상시킬 수 있는 브레이크 시스템용 마스터실린더에 관한 것이다.
차량의 유압식 브레이크 시스템에서 마스터실린더는 유압을 발생시켜서 각 차륜에 설치된 캘리퍼 브레이크로 보내주는 장치이다.
도 1은 통상적인 텐덤형 마스터실린더를 나타낸 것이다. 이 마스터실린더는 실린더본체(1)의 보어(2) 내부에 각각 진퇴 가능하게 설치된 제1피스톤(3)과 제2피스톤(4)을 구비하고, 보어(2)의 내부는 제2피스톤(4)에 의해 제1액압실(5)과 제2액압실(6)로 구획된다. 이러한 마스터실린더는 제1피스톤(3)이 전진하면 제1피스톤(3)이 제1액압실(5)의 오일을 가압하고, 제1액압실(5)의 오일압력이 제2피스톤(4)을 가압한다. 그리고 제2피스톤(4)은 제2액압실(6)의 오일을 가압한다. 따라서 제1액압실(5)의 오일은 제1오일배출공(7)을 통하여 두 개의 차륜의 캘리퍼 브레이크(미도시)로 공급되고, 제2액압실(6)의 오일은 제2오일배출공(8)을 통하여 다른 두 개의 차륜의 캘리퍼 브레이크로 공급된다.
이러한 마스터실린더는 차량의 메이커 또는 종류에 따라 F/R Split(프론트/리어 스플리트) 차량 또는 X-Split(크로스 스플리트) 차량에 사용되고 있다. 여기서, F/R Split 차량 타입은 차량의 전류(앞쪽 바퀴) 또는 후륜(뒷쪽 바퀴)으로 공급되는 제동유압을 제어하는 차량이고, X-Split 차량 타입은 전류의 좌측 바퀴 또는 우측 바퀴 중 어느 하나와 후륜의 우측 바퀴 또는 좌측 바퀴 중 어느 하나를 제어하는 차량을 의미한다. 즉, X-Split 타입은 네 개의 바퀴를 크로스하여 제어하도록 이루어진다. 최근에는 대다수의 차량에 X-Split 타입이 적용되어 사용되고 있는데, 이는 제동을 수행하는 과정에서 어느 한쪽 액압실에 문제가 생기더라도 다른 액압실 쪽에서 제동압력을 형성하도록 하여 운전자의 안전을 확보할 수 있는 장점을 갖기 때문이다.
한편, 각 차륜에 설치되는 캘리퍼 브레이크는 휠과 함께 회전하는 디스크를 가압하여 제동작용을 하는 장치이다. 이때, 캘리퍼 브레이크는 제동작용시 캘리퍼의 드래그(Drag)를 줄이기 위해 롤-백(Roll-Back)양을 키우게 되면 초기 소요 액량이 과다하여 초기 제동감이 감소되는 단점이 발생하였다.
이를 해소하기 위하여 초기 유량을 증대시키기 위한 구조 예컨대, 제1액압실(5)의 초기 유량을 증대시키는 구조가 제안되고 있으나, 이는 두 액압실(5,6)의 압력차가 발생되어 각 바퀴 측의 제동력 차이를 유발하기 때문에 X-Split 차량에 사용하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 마스터실린더는 각 액압실(5, 6)로 오일을 공급받도록 실린더본체(1)에 오일이 저장된 리저버(미도시)와 결합되는 오일유입포트(9)가 형성되는데, 이 오일유입포트(9)는 단순히 리저버로부터 오일이 유입되도록 이루어져, 초기 유량을 증대시키는 구조가 제안된 마스터실린더는 액압실의 압력에 따른 오일의 흐름을 제어하지 못하여 페달감에 악영향을 미치는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 제동감이 향상되도록 초기 유량을 증가하도록 하며, 초기 유량 증대에 따른 압력발생 시 압력을 제거하여 페달감을 향상시킬 수 브레이크 시스템용 마스터실린더를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 X-Split 차량에 적용할 수 있도록 하는 브레이크 시스템용 마스터실린더를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부에 제1 및 제2보어가 형성된 실린더본체와, 상기 제1 및 제2보어 내부에서 진퇴하도록 설치된 제1 및 제2피스톤과, 상기 제1 및 제2피스톤에 의해 각각 가압되는 제1 및 제2액압실 및 상기 실린더본체에 제1액압실로 오일을 공급하는 제1오일유입포트와 제2액압실로 오일을 공급하는 제2오일유입포트가 마련된 브레이크 시스템용 마스터실린더에 있어서, 상기 제1 및 제2보어는 각각 제동 초기 유량이 증대되도록 상기 실린더본체의 내측으로 확장된 대경부와 상기 대경부로부터 감소된 소경부로 이루어지고, 상기 실린더본체에는 상기 제1 및 제2오일유입포트와 상기 제1 및 제2액압실을 각각 연통하는 제1 및 제2오일유입구가 마련되며, 상기 제1 및 제2오일유입포트에는 각각 오일의 양방향 흐름을 제어하도록 체크밸브가 마련되되, 상기 체크밸브는 제동초기 폐쇄되며 제동 후 피스톤들이 원래의 위치로 복귀시 개방되도록 이루어진 브레이크 시스템용 마스터실린더가 제공될 수 있다.
또한, 상기 체크밸브는, 중심이 관통된 원통형상을 가지며, 상기 각 오일유입포트 내에 진퇴가능하도록 설치되되 하측에 상기 오일유입구의 개폐를 위한 제1개폐부가 마련된 포팻밸브; 상기 포팻밸브와 슬라이딩 가능하도록 결합되며 상측에 상기 포팻밸브의 중심에 형성된 관통공의 개폐를 위한 제2개폐부가 마련된 밸브피스톤; 상기 포팻밸브와 이격되도록 상기 오일유입포트에 설치된 리테이너; 상기 리테이너와 포팻밸브 사이에 설치되어 상기 포팻밸브를 상기 오일유입구 쪽으로 가압하는 제1탄성부재; 및 상기 오일유입구와 상기 밸브피스톤 사이에 설치되어 상기 밸브피스톤을 상기 포팻밸브 쪽으로 가압하는 제2탄성부재;를 구비할 수 있다.
또한, 상기 각 오일유입구는 상기 포팻밸브의 제1개폐부와 접촉되는 제1단차부와 상기 제2탄성부재의 지지를 위한 제2단차부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 포팻밸브의 하측에는 하부로 연장되어 형성된 적어도 하나 이상의 결합부를 갖추고, 상기 밸브피스톤에는 상기 결합부와 대응되는 위치에 상기 결합부가 끼워지도록 결합공이 형성될 수 있다.
또한, 상기 결합부의 하단에는 상기 밸브피스톤의 이탈을 방지하며 상기 밸브피스톤의 이동거리를 제한하도록 스토퍼가 형성될 수 있다.
또한, 상기 포팻밸브는 상기 제1개폐부의 상측 외주면이 외측으로 연장 형성된 플랜지부를 갖추고, 상기 플랜지부에는 오일이 통과하도록 외주면을 따라 일정간격 이격되어 형성된 오일통로가 마련될 수 있다.
또한, 상기 포팻밸브의 상측에는 상기 제1탄성부재를 지지하기 위한 단차형의 제1스프링지지턱이 형성될 수 있다.
또한, 상기 밸브피스톤의 하측에는 상기 제2탄성부재를 지지하기 위한 단차형의 제2스프링지지턱이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1탄성부재는 상기 제2탄성부재의 탄성력보다 큰 탄성력을 갖도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 리테이너가 움직이지 않도록 상기 오일유입포트에 고정된 스냅링을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 제1액압실은 상기 제1보어의 대경부의 위치에 형성되는 제1라지액압챔버와 상기 제1보어의 소경부의 위치에 형성되는 제1스몰액압챔버로 구획되고, 상기 제2액압실은 상기 제2보어의 대경부의 위치에 형성되는 제2라지액압챔버와 상기 제2보어의 소경부의 위치에 형성되는 제2스몰액압챔버로 구획될 수 있다.
또한, 상기 제1피스톤은 상기 제1보어의 대경부와 소경부에 대응되는 서로 다른 두 개의 단면적으로 갖도록 형성되어 상기 제1라지액압챔버를 가압하는 제1라지피스톤과 제1스몰액압챔버를 가압하는 제1스몰피스톤으로 이루어지고, 상기 제2피스톤은 상기 제2보어의 대경부와 소경부에 대응되는 서로 다른 두 개의 단면적으로 갖도록 형성되어 상기 제2라지액압챔버를 가압하는 제2라지피스톤과 제2스몰액압챔버를 가압하는 제2스몰피스톤으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2스몰피스톤에는 상기 제1 및 제2라지액압챔버로부터 가압된 오일이 제1 및 제2스몰액압챔버로 유입되도록 제1 및 제2피스톤홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 각 보어의 내면과 피스톤들의 외면 사이에 실링부재가 마련되며, 상기 제1 및 제2피스톤이 이동하며 상기 제1 및 제2피스톤홀이 상기 실링부재를 지나기 전까지 상기 제1 및 제2라지액압챔버 내의 액압이 제1 및 제2피스톤홀을 통해 토출되고 상기 체크밸브는 폐쇄된 상태이며, 상기 제1 및 제2피스톤홀이 상기 실링부재를 지나면 각 스몰액압챔버와 각 라지액압챔버 사이가 밀폐되며 상기 체크밸브가 개방하도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2오일유입구는 각각 제1 및 제2라지액압챔버가 마련된 위치에 형성될 수 있다.
또한, 상기 실린더본체는 제1보어가 형성되는 제1실린더와 제2보어가 형성되는 제2실린더로 구성되어 상기 제1 및 제2실린더가 체결부재에 의해 결합되어 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더는 제1액압식과 제2액압실의 초기 유량을 증대시켜 제동감을 향상시킬 수 있다. 또한, 각 액압실로 오일이 공급되는 오일유입포트에 오일의 양방향 흐름을 제어하는 체크밸브를 마련하여 압력을 제어함으로써 페달감을 향상시킬 수 있다. 이에, 제1액압실과 제2액압실의 압력차를 제거하여 X-Split 차량에 적용할 수 있다.
한편, 제1실린더와 제2실린더를 각각 마련하여 체결가능하도록 구성함에 따라 다단 구조를 갖는 피스톤들의 조립을 용이하게 할 수 있다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 브레이크 시스템용 마스터실린더의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더에 구비된 체크밸브를 나타내는 도면.
도 4는 도 3의 체크밸브에 구비된 포팻밸브를 나타내는 평면도.(사시도.)
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더의 제동작용에 따른 동작상태를 나타내는 도면.
도 6은 도 5의 마스터실린더의 제동작용에 따른 체크밸브의 동작상태를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더의 제동작용 완료 후 피스톤들이 원위치로 복귀시에 따른 체크밸브의 동작상태를 나타내는 도면.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더는 도 2에 도시한 바와 같이, 내부에 제1보어(11)가 형성된 제1실린더(13)와 내부에 제2보어(12)가 형성된 제2실린더(14)를 갖춘 실린더본체(10), 및 실린더본체(10)의 각 보어(11,12) 내부에 진퇴 가능하게 설치된 제1피스톤(21)과 제2피스톤(22)을 구비한다.
제1실린더(13)와 제2실린더(14)는 별도의 체결부재(미도시)에 의하여 결합될 수 있다. 예컨대, 체결부재로는 볼트와 너트가 사용될 수 있으며, 도시되지는 않았으나, 제1실린더(13)와 제2실린더(14)가 접하는 부분의 각 외주면으로부터 볼트와 너트의 체결이 용이하도록 체결공이 형성된 플랜지가 형성될 수 있다. 본 실시예에 따른 마스터실린더는 이러한 체결부재에 의해 제1 및 제2실린더(13,14)의 결합에 한정되지 않으며, 그 대안으로서 레이저 용접이나 압입결합 등의 방식을 통하여 제1 및 제2실린더(13,14)를 결합시킬 수도 있다.
상기와 같은 다양한 결합방식에 의하여 결합되는 제1실린더(13)와 제2실린더(14)는 제1 및 제2보어(11,12)가 연통하도록 하여 결합된다.
제1 및 제2보어(11,12)는 각각 제동 초기 유량이 증대되도록 제1 및 제2실린더(13,14)의 내측으로 확장된 대경부(11a,12a)와, 상기 대경부(11a,12a)로부터 직경이 감소된 소경부(11b,12b)로 이루어진다. 이에, 제1 및 제2피스톤(21,22)은 제1 및 제2보어(11,12)의 대경부(11a,12a)와 소경부(11b,12b)에 대응되는 서로 다른 두 개의 단면적으로 갖도록 형성된다. 이러한 제1 및 제2피스톤(21,22)의 구조에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
한편, 제1보어(11)의 내면과 제1피스톤(21)의 외면 사이에는 제1 및 제2실링부재(25,26)가 각각 설치되고, 제2보어(12)의 내면과 제2피스톤(22)의 외면 사이에는 제3 및 제4실링부재(27,28)가 각각 설치된다. 도시된 바에 따르면, 제1 및 제3실링부재(25,27)는 대경부(11a,12a)에 설치되고, 제2 및 제4실링부재(26,28)는 소경부(11b,12b)에 설치된다. 이러한 각 실링부재(25,26,27,28)는 각 피스톤(21,22)이 진퇴하는 경우에도 움직이지 않도록 보어들(11,12)의 내면에 형성된 지지홈들(29)에 수용된다. 따라서 제1피스톤(21)과 제2피스톤(22) 사이의 제1보어(11)의 내부공간은 제1액압실(31)로 형성되고, 제2피스톤(22)과 제2보어(12)의 말단 내면 사이의 내부공간은 제2액압실(32)로 형성된다.
제1액압실(31)은 제1보어(11)의 대경부(11a)의 위치에 형성되는 제1라지액압챔버(31a)와, 제1보어(11)의 소경부(11b)의 위치에 형성되는 제1스몰액압챔버(31b)로 구획된다. 마찬가지로, 제2액압실(32)은 제2보어(12)의 대경부(12a)의 위치에 형성되는 제2라지액압챔버(32a)와, 제2보어(12)의 소경부(12b)의 위치에 형성되는 제2스몰액압챔버(32b)로 구획된다. 이에 제1 및 제2액압실(31,32)을 가압하는 제1 및 제2피스톤(21,22)은 전술한 바와 같이 제1 및 제2보어(11,12)와 대응되도록 단차진 형상을 갖는다.
보다 구체적으로, 제1피스톤(21)은 제1라지액압챔버(31a)를 가압하도록 확장된 제1라지피스톤(21a)과, 제1스몰액압챔버(31b)를 가압하는 제1스몰피스톤(21b)으로 이루어진다. 제1라지피스톤(21a)과 제1스몰피스톤(21b)은 일체로 이루어져 함께 동작된다. 또한, 제2피스톤(22)은 제2라지액압챔버(32a)를 가압하도록 확장된 제2라지피스톤(22a)과, 제2스몰액압챔버(32b)를 가압하는 제2스몰피스톤(22b)이 일체로 형성된다. 이 제1 및 제2피스톤(21,22)이 단차진 2단 형상 구조를 갖춤으로써 마스터실린더를 제작시 제1 및 제2실린더(13,14)로 구분하여 조립하게 된다.
이러한 제1액압실(31)과 제2액압실(32) 및 제1피스톤(21)과 제2피스톤(22)에 의해 작동되는 구조에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
실린더본체(10)에는 제1 및 제2피스톤(21,22)에 의해 제1 및 제2액압실(31,32)이 가압될 때 제1 및 제2액압실(31,32)의 오일이 배출될 수 있도록 제1액압실(31) 쪽에 제1오일배출공(33)이 형성되고, 제2액압실(32) 쪽에 제2오일배출공(34)이 형성된다. 따라서 제1피스톤(21)이 전진하면 제1피스톤(21)이 제1액압실(31)을 가압하고, 제1액압실(31)의 압력이 제2피스톤(22)을 가압하여 제2피스톤(22)이 제2액압실(32)을 가압할 수 있는데, 이때 제1 및 제2액압실(31,32)의 오일은 제1 및 제2오일배출공(33,34)으로 각각 배출되어 각 차륜 측의 캘리퍼 브레이크(미도시)로 공급된다.
제1액압실(31)의 제1스몰액압챔버(31b) 내에는 제동동작 종료 후 제1피스톤(21)을 복원시키기 위한 제1복원스프링(35)이 설치되고, 제2액압실(32)의 제2스몰액압챔버(32b) 내에는 역시 제2피스톤(22)을 복원시키기 위한 제2복원스프링(36)이 설치된다. 그리고 제1 및 제2피스톤(21,22)의 제1 및 제2스몰피스톤(21b,22b)에는 제1 및 제2복원스프링(35,36)이 각각의 내부로 진입할 수 있도록 전방(피스톤들이 전진하는 방향)에 스프링수용홈들(37,38)이 형성된다. 또 각 제1 및 제2스몰피스톤(21,22)의 스프링수용홈(37,38)에는 각 복원스프링(35,36)의 지지하는 제1 및 제2리테이너(39,40)를 설치할 수 있도록 그 내부로부터 전방으로 연장된 봉 형태의 제1지지부(41)와 제2지지부(42)가 마련된다. 제1 및 제2지지부(41,42)에는 제1 및 제2리테이너(39,40)의 이탈방지를 위한 스냅링들(43,44)이 각각 설치된다. 즉 제1 및 제2복원스프링(35,36)은 일단이 스프링수용홈(37,38)의 내부에 지지되고 타단이 제1 및 제2리테이너(39,40)의 플랜지형 단부(39a,40a)에 지지된다. 제1 및 제2리테이너(39,40)는 제1 및 제2지지부(41,42)의 외면에 진퇴 가능하게 끼워지며, 제1 및 제2지지부(41,42)에 체결되는 스냅링들(43,44)에 의하여 이탈이 방지된다.
실린더본체(10)의 상부 즉, 제1 및 제2실린더(13,14)의 상부에는 오일이 저장된 리저버(미도시)와 연결되는 제1 및 제2오일유입포트(51,52)가 마련되고, 이들 오일유입포트들(51,52)은 제1 및 제2오일유입구(53,54)를 통하여 제1 및 제2액압실(31,32)과 각각 연통된다. 이러한 구성을 위해 제1오일유입구(53)는 제1실링부재(25)와 제2실링부재(26) 사이에 형성되고, 제2오일유입구(54)는 제3실링부재(27)와 제4실링부재(28) 사이에 형성된다. 구체적으로, 제1 및 제2오일유입구(53,54)는 제1 및 제2라지액압챔버(31a,32a)가 형성된 위치에 형성되어 제1 및 제2라지액압챔버(31a,32a)와 연통된다. 그리고 제1 및 제2스몰피스톤(21b,22b)에는 제1 및 제2오일유입구(53,54)를 통하여 유입되는 오일이 제1 및 제2라지액압챔버(31a,32a)를 통하여 제1 및 제2스몰액압챔버(31b,32b)로 유입될 수 있도록 스프링수용홈들(37,38)과 그 외면이 연통하는 제1 및 제2피스톤홀(23,24)이 형성된다. 이때, 각 오일유입구(53,54)는 상부로부터 하부로 갈수록 외경이 축소되는 계단형 단차부를 구비한다. 즉, 각 오일유입구(53,54)는 후술할 포팻밸브(도 3의 '110' 참고)의 제1개폐부(도 3의 '113' 참고)와 접촉되는 제1단차부(53a,54a)와, 후술할 제2탄성부재(도 3의 '150' 참고)의 지지를 위한 제2단차부(53b,54b)를 구비한다. 이 오일유입구(53,54)에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
제1 및 제2피스톤홀(23,24)은 제1 및 제2피스톤(21,22)이 후퇴한 상태에서 제1 및 제2오일유입구(53,54)가 제1 및 제2액압실(31,32)과 각각 연통될 수 있도록 제2 및 제4실링부재(26,28)의 후방에 위치하도록 형성된다. 이러한 구성은 제1 및 제2피스톤(21,22)이 후퇴하면 제1 및 제2피스톤홀(23,24)을 통하여 오일이 유동되도록 하고, 제1 및 제2피스톤(21,22)이 전진하면 제1 및 제2피스톤홀(23,24)이 제2 및 제4실링부재(26,28)의 위치를 벗어나 전방으로 이동함으로써 제1 및 제2피스톤홀(23,24)을 통한 오일의 유동이 차단되도록 한 것이다. 따라서 제1 및 제2피스톤(21,22)이 후퇴한 경우에는 제1 및 제2액압실(31,32)로 오일이 보충될 수 있고, 제1 및 제2피스톤(21,22)이 전진할 때는 제1 및 제2액압실(31,32)이 제1 및 제2피스톤(21,22)에 의해 가압될 수 있다.
한편, 미설명된 참조부호 '55'는 각 오일유입포트(51,52)에 설치되어 각 오일유입포트(51,52)에 결합된 리저버(미도시)와 오일유입포트(51,52) 사이로 오일이 누유되는 것을 방지하기 위한 시일(seal)이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 및 제2오일유입포트(51,52)에는 각각 오일의 양방향 흐름을 제어하기 위한 체크밸브(100)가 설치된다. 이 체크밸브(100)는 제동초기 폐쇄되며, 제동 후 피스톤들(21,22)이 원래의 위치로 복귀시 개방되도록 이루어진다. 예컨대, 체크밸브(100)는 제동초기 폐쇄되며 제1 및 제2라지액압챔버(31a,32a) 내의 액압이 일정부분 제1 및 제2피스톤홀(23,24)을 통하여 제1 및 제2스몰액압챔버(31b,32b)로 전달된 후 개방하도록 이루어진다. 이는 제1 및 제2라지액압챔버(31a,32a)의 오일이 제1 및 제2스몰액압챔버(31b,32b)를 통하여 제1 및 제2오일배출공(33,34)으로 토출시켜 캘리퍼 브레이크(미도시)에 전달되는 오일의 유량을 증가시키기 위함이다. 이에 제동초기 오일의 유량이 증대됨에 따라 제동감을 향상시킬 수 있게 된다.
이러한 체크밸브(100)에 대해 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 체크밸브(100)는 제1 및 제2오일유입포트(51,52)에 설치되어 리저버(미도시)와 각 액압실(31,32) 간의 양방향 오일의 흐름을 제어한다. 이 체크밸브(100)는 각 오일유입포트(51,52) 내에 진퇴가능하도록 설치되며 상부와 하부가 개방되도록 중심에 관통공(111)이 형성된 원통형상의 포팻밸브(110)와, 포팻밸브(110)와 슬라이딩 가능하도록 결합된 밸브피스톤(120)과, 포팻밸브(110)를 오일유입구(53,54) 쪽으로 가압하는 제1탄성부재(140) 및 밸브피스톤(120)을 포팻밸브(110) 쪽으로 가압하는 제2탄성부재(150)를 구비한다. 이때, 제1오일유입포트(51) 및 제2오일유입포트(52)에 각각 설치된 체크밸브(100)는 동일한 구성요소로 이루어지며, 동일한 기능을 수행하는 것으로서, 이하에서는 제1오일유입포트(51)에 설치된 것으로 설명하기로 한다.
포팻밸브(110)에는 하측에 제1오일유입구(53)의 개폐를 위한 제1개폐부(113)와, 상측에 제1탄성부재(140)를 지지하기 위한 단차형의 제1스프링지지턱(114)이 형성된다. 또한, 포팻밸브(110)의 하측에는 하부로 연장되어 형성된 결합부(112)와, 포팻밸브(110)의 상측 외주면이 외측으로 연장 형성된 플랜지부(116)를 갖추고 있다.
보다 구체적으로, 제1개폐부(113)는 포팻밸브(110)의 하측 외면에 마련된 것으로서, 제1오일유입구(53)의 제1단차부(53a)와 밀착됨으로써 제1오일유입구(53)를 개폐하게 된다. 이에 포팻밸브(110)는 탄성을 갖는 고무재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 제1단차부(53a)와 밀착되는 제1개폐부(113)만 고무재질로 이루어질 수도 있다.
상기 제1스프링지지턱(114)은 포팻밸브(110)의 관통공(111)의 가장자리를 따라 상측으로 돌출되어 형성된다. 이 제1스프링지지턱(114)은 도시된 바와 같이, 제1탄성부재(140)의 하단을 지지한다.
상기 결합부(112)는 봉 형상을 갖추어 포팻밸브(110)의 하측 관통공(111)의 가장자리 부근에 형성된다. 이 결합부(112)는 관통공(111)을 기준으로 반경방향으로 형성되되 서로 일정간격 이격되도록 적어도 둘 이상 형성된다. 이러한 결합부(112)는 밸브피스톤(120)과 결합되는 부분으로서 소정길이를 갖는다. 이때, 결합부(112)의 길이는 밸브피스톤(120)이 결합부(112)의 길이방향으로 이동하며 밸브피스톤(120)이 제1오일유입구(53)와 접촉되지 않으며 포팻밸브(110)의 관통공(111)을 개폐할 수 있을 정도의 길이를 의미한다. 이에, 포팻밸브(110)의 하단에는 밸브피스톤(120)의 이동거리를 제한하는 스토퍼(118)가 마련된다.
상기 플랜지부(116)는 포팻밸브(110)의 상측 외주면이 제1오일유입포트(51)의 내주면을 향하도록 연장 형성된다. 이때, 플랜지부(116)에는 도 4에 도시된 바와 같이, 외주면을 따라 일정간격 이격되도록 하여 수직방향으로 관통된 오일통로(117)가 형성된다. 오일통로(117)는 오일이 통과하도록 형성된 것으로서, 그 개수는 선택적으로 증감될 수 있다.
밸브피스톤(120)에는 상측에 포팻밸브(110)의 관통공(111)의 개폐를 위한 제2개폐부(121)와, 하측에 제2탄성부재(150)를 지지하기 위한 단차형의 제2스프링지지턱(125)이 형성된다. 이 밸브피스톤(120)은 전술된 바와 같이 포팻밸브(110)와 슬라이딩 가능하도록 결합된다. 이에 밸브피스톤(120)에는 결합부(112)와 대응되는 위치에 결합부(112)가 끼워지도록 결합공(122)이 형성된다.
상기 제2개폐부(121)는 밸브피스톤(120)의 상측 중심에 마련되며, 반원형상을 갖도록 상측으로 돌출되게 형성된다. 이 제2개폐부(121)는 관통공(111)과 밀착됨으로써 관통공(111)을 개폐하게 된다. 이에 밸브피스톤(120)은 탄성을 갖는 고무재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 관통공(111)과 밀착되는 제2개폐부(121)만 고무재질로 이루어질 수도 있다.
상기 제2스프링지지턱(125)은 제2탄성부재(150)의 상단을 지지하도록 하측으로 돌출되어 형성된다. 이 제2스프링지지턱(125)은 밸브피스톤(120)의 이동시 포팻밸브(110)의 결합부(112)에 간섭받지 않도록 결합공(122)이 형성된 부근의 외측방향에 형성된다.
한편, 포팻밸브(110)를 제1오일유입구(53) 쪽으로 가압하기 위한 제1탄성부재(140)를 지지하기 위한 리테이너(130)가 마련된다. 리테이너(130)는 제1탄성부재(140)의 상단을 지지하도록 포팻밸브(110)의 상측에 일정간격 이격되어 제1오일유입포트(51)에 압입 설치된다. 이때, 제1오일유입포트(51)에는 리테이너(130)의 이탈방지 및 고정상태를 유지하기 위하여 리테이너(130)의 상단에 스냅링(135)이 설치된다. 이에, 제1탄성부재(140)는 그 상단이 리테이너(130)에 지지되고, 하단이 포팻밸브(110)의 제1스프링지지턱(114)에 지지되어 포팻밸브(110)를 하측으로 가압하도록 이루어진다.
또한, 제2탄성부재(150)는 상단이 밸브피스톤(120)의 제2스프링지지턱(125)에 지지되고, 하단이 제1오일유입구(53)의 제2단차부(53b)에 지지되어 밸브피스톤(120)을 상측으로 가압하도록 이루어진다.
이러한 제1탄성부재(140)의 탄성력은 제2탄성부재(150)의 탄성력보다 크도록 이루어진다. 이에, 제1탄성부재(140)는 제2탄성부재(150)의 탄성력을 이기며 포팻밸브(110)를 제1오일유입구(53) 쪽으로 가압함으로써 평소 제1개폐부(113)가 제1오일유입구(53)를 폐쇄하는 상태로 있도록 한다.
그러면, 상기와 같은 브레이크 시스템용 마스터실린더의 전체적인 동작에 관하여 설명한다.
먼저 제동작용시 브레이크 페달(미도시)에 답력을 가하였을 때부터 제동이 발생하는 것이 아니라, 브레이크 페달이 어느 정도 전진한 이후에 제동이 시작된다. 즉, 브레이크 페달을 밟을 때부터 제동을 시작하는 구간 사이를 무효 스트로트(Lost Travel) 구간(이하, 'LT 구간'이라고 함)이라고 하며, 이 LT 구간이 짧으면 짧을수록 운전자는 제동감이 우수하다고 느끼게 된다. 즉, 초기 유량을 증대시켜 LT 구간을 감소시키게 되면 제동감이 향상되게 된다.
따라서, 본 실시예에 따른 마스터실린더를 이용한 초기 제동동작에 의하여 제1피스톤(21)이 가압되면 제1피스톤(21)이 전진하면서 제1액압실(31)을 가압하고, 제1액압실(31)이 가압되는 이 압력에 의해 제2피스톤(22)이 가압되어 전진하므로 제2액압실(32)이 가압된다. 보다 구체적으로, 제1피스톤(21)의 제1라지피스톤(21a)에 의해 제1라지액압챔버(31a)가 가압되면 이 압력에 의해 제1라지액압챔버(31a) 내의 오일이 제1피스톤홀(23)을 통해 제1스몰액압챔버(31b)로 공급된 후 제1오일배출공(33)을 통하여 캘리퍼 브레이크(미도시)로 공급된다. 또한, 제2피스톤(22)의 제2라지피스톤(22a)에 의해 제2라지액압챔버(32a)가 가압됨에 따라 이 압력에 의해 제2라지액압챔버(32a) 내의 오일이 제2피스톤홀(24)을 통해 제2스몰액압챔버(32b)로 공급된 후 제2오일배출공(34)을 통하여 캘리퍼 브레이크(미도시)로 공급된다. 이에, 제동 초기 제1 및 제2라지액압챔버(31a,32a)의 액압이 더해져 캘리퍼 브레이크로 공급됨에 따라 제동 초기 제동유압을 증대시켜 LT 구간이 감소되어 제동감이 향상된다.
이때, 제1 및 제2오일유입포트(51,52)에 형성된 체크밸브(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 폐쇄된 상태로 마련된다. 이는 제1 및 제2라지액압챔버(31a,32a) 내의 오일이 제1 및 제2피스톤홀(23,24)을 통해 제1 및 제2스몰액압챔버(31b,32b)로 흐름에 따라 액압실(31,32) 내에 압력이 발생하지 않기 때문이다.
이어서, 제1 및 제2피스톤(21,22)이 소정 거리 이동하여 LT 구간이 이후 즉, 제1 및 제2스몰피스톤(21b,22b)에 형성된 제1 및 제2피스톤홀(23,24)이 제2 및 제4실링부재(26,28)를 지나면 원래의 마스터실린더 역할을 수행하게 된다. 즉, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2피스톤(21,22)이 전진(좌측으로 이동)하여 제1 및 제2피스톤홀(23,24)이 제2 및 제4실링부재(26,28)를 지나게 되면, 제2 및 제4실링부재(26,28)에 의해 제1 및 제2스몰액압챔버(31b,32b)와 제1 및 제2라지액압챔버(31a,32a) 사이가 밀폐됨에 따라 제1 및 제2라지액압챔버(31a,32a)에 압력이 발생하게 된다. 이때, 각 피스톤(21,22)은 계속 전진하는 상태이므로 제1 및 제2라지액압챔버(31a,32a) 내의 오일은 제1 및 제2오일유입구(53,54)를 통하여 리저버(미도시) 측으로 이동하게 된다. 즉, 제1 및 제2라지액압챔버(31a,32a)의 오일은 포팻밸브(110) 및 밸브피스톤(120)을 함께 밀어올려 각 오일유입구(53,54)를 개방시켜 리저버 측으로 오일이 흐르게 된다. 이때, 각 오일유입구(53,54)가 개방되면 포팻밸브(110)의 플랜지부(116)에 형성된 오일통로(117)를 통해 오일이 흐를 수 있게 된다. 이에, 제1 및 제2오일유입포트(51,52)에 형성된 체크밸브들(100)의 개방에 의해 제1 및 제2피스톤(21,22)이 전진하면서 제1 및 제2라지액압챔버(31a,32a)의 오일은 리저버로 공급되고, 제1 및 제2스몰액압챔버(31b,32b) 내의 오일은 제1 및 제2오일배출공(33,34)을 통하여 각 차륜 측의 캘리퍼 브레이크(미도시)로 오일이 공급되어 제동이 이루어질 수 있도록 한다.
마지막으로, 제동동작을 해제하면 제1복원스프링(35)과 제2복원스프링(36)의 탄성에 의해 제1 및 제2피스톤(21,22)이 후방으로 밀리므로 제1 및 제2피스톤(21,22)이 원상태로 복원된다. 이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 각 체크밸브(100)는 개방된 상태를 유지하게 된다. 도시된 바에 따르면, 제1 및 제2피스톤(21,22)이 복원시 리저버에 저장된 오일이 포팻밸브(110)와 밸브피스톤(120)을 가압하게 되는데, 이때 포팻밸브(110)는 가압되어 제1개폐부(113)가 제1단차부(53a)에 밀착되어 밀폐된 상태를 유지하나, 포팻밸브(110)의 관통공(111)을 통하여 가압된 밸브피스톤(120)이 하측으로 이동하여 제2개폐부(121)가 관통공(111)을 개방시킴으로써 관통공(111) 및 각 오일유입구(53,54)를 통하여 각 액압실(31,32)로 오일이 공급된다. 상기 액압실(31,32)로 오일이 보충되면, 즉 제1 및 제2피스톤(21,22)이 원래의 위치로 복귀되면 제1 및 제2탄성부재(140,150)에 의해 체크밸브(100)는 폐쇄된 상태로 된다.
결과적으로, 상기 초기 유량을 증대시키도록 보어(11,12)를 대경부와 소경부로 구분하고, 대경부측에 위치한 체크밸브(100)에 의해 오일의 흐름을 제어함으로써 제동감 및 페달감을 향상시킬 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
11 : 제1보어 12 : 제2보어
13 : 제1실린더 14 : 제2실린더
21 : 제1피스톤 21a : 제1라지피스톤
22b : 제1스몰피스톤 22 : 제2피스톤
22a : 제2라지피스톤 22b : 제2스몰피스톤
23 : 제1피스톤홀 24 : 제2피스톤홀
31 : 제1액압실 31a : 제1라지액압챔버
31b : 제1스몰액압챔버 32 : 제2액압실
32a : 제2라지액압챔버 32b : 제2스몰액압챔버
33 : 제1오일배출공 34 : 제2오일배출공
51 : 제1오일유입포트 52 : 제2오일유입포트
53 : 제1오일유입구 54 : 제2오일유입구
100 : 체크밸브 110 : 포팻밸브
111 : 관통공 112 : 결합부
113 : 제1개폐부 114 : 제1스프링지지턱
116 : 플랜지부 117 : 오일통로
120 : 밸브피스톤 121 : 제2개폐부
122 : 결합공 125 : 제2스프링지지턱
130 : 리테이너 135 : 스냅링
140 : 제1탄성부재 150 : 제2탄성부재

Claims (16)

  1. 내부에 제1 및 제2보어가 형성된 실린더본체와, 상기 제1 및 제2보어 내부에서 진퇴하도록 설치된 제1 및 제2피스톤과, 상기 제1 및 제2피스톤에 의해 각각 가압되는 제1 및 제2액압실 및 상기 실린더본체에 제1액압실로 오일을 공급하는 제1오일유입포트와 제2액압실로 오일을 공급하는 제2오일유입포트가 마련된 브레이크 시스템용 마스터실린더에 있어서,
    상기 제1 및 제2보어는 각각 제동 초기 유량이 증대되도록 상기 실린더본체의 내측으로 확장된 대경부와 상기 대경부로부터 감소된 소경부로 이루어지고,
    상기 실린더본체에는 상기 제1 및 제2오일유입포트와 상기 제1 및 제2액압실을 각각 연통하는 제1 및 제2오일유입구가 마련되며,
    상기 제1 및 제2오일유입포트에는 각각 오일의 양방향 흐름을 제어하도록 체크밸브가 마련되되,
    상기 체크밸브는 제동초기 폐쇄되며 제동 후 피스톤들이 원래의 위치로 복귀시 개방되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 체크밸브는,
    중심이 관통된 원통형상을 가지며, 상기 각 오일유입포트 내에 진퇴가능하도록 설치되되 하측에 상기 오일유입구의 개폐를 위한 제1개폐부가 마련된 포팻밸브;
    상기 포팻밸브와 슬라이딩 가능하도록 결합되며 상측에 상기 포팻밸브의 중심에 형성된 관통공의 개폐를 위한 제2개폐부가 마련된 밸브피스톤;
    상기 포팻밸브와 이격되도록 상기 오일유입포트에 설치된 리테이너;
    상기 리테이너와 포팻밸브 사이에 설치되어 상기 포팻밸브를 상기 오일유입구 쪽으로 가압하는 제1탄성부재; 및
    상기 오일유입구와 상기 밸브피스톤 사이에 설치되어 상기 밸브피스톤을 상기 포팻밸브 쪽으로 가압하는 제2탄성부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각 오일유입구는 상기 포팻밸브의 제1개폐부와 접촉되는 제1단차부와 상기 제2탄성부재의 지지를 위한 제2단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 포팻밸브의 하측에는 하부로 연장되어 형성된 적어도 하나 이상의 결합부를 갖추고,
    상기 밸브피스톤에는 상기 결합부와 대응되는 위치에 상기 결합부가 끼워지도록 결합공이 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 결합부의 하단에는 상기 밸브피스톤의 이탈을 방지하며 상기 밸브피스톤의 이동거리를 제한하도록 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 포팻밸브는 상기 제1개폐부의 상측 외주면이 외측으로 연장 형성된 플랜지부를 갖추고, 상기 플랜지부에는 오일이 통과하도록 외주면을 따라 일정간격 이격되어 형성된 오일통로가 마련된 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 포팻밸브의 상측에는 상기 제1탄성부재를 지지하기 위한 단차형의 제1스프링지지턱이 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 밸브피스톤의 하측에는 상기 제2탄성부재를 지지하기 위한 단차형의 제2스프링지지턱이 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제1탄성부재는 상기 제2탄성부재의 탄성력보다 큰 탄성력을 갖도록 이루어진 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 리테이너가 움직이지 않도록 상기 오일유입포트에 고정된 스냅링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1액압실은 상기 제1보어의 대경부의 위치에 형성되는 제1라지액압챔버와 상기 제1보어의 소경부의 위치에 형성되는 제1스몰액압챔버로 구획되고,
    상기 제2액압실은 상기 제2보어의 대경부의 위치에 형성되는 제2라지액압챔버와 상기 제2보어의 소경부의 위치에 형성되는 제2스몰액압챔버로 구획된 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1피스톤은 상기 제1보어의 대경부와 소경부에 대응되는 서로 다른 두 개의 단면적으로 갖도록 형성되어 상기 제1라지액압챔버를 가압하는 제1라지피스톤과 제1스몰액압챔버를 가압하는 제1스몰피스톤으로 이루어지고,
    상기 제2피스톤은 상기 제2보어의 대경부와 소경부에 대응되는 서로 다른 두 개의 단면적으로 갖도록 형성되어 상기 제2라지액압챔버를 가압하는 제2라지피스톤과 제2스몰액압챔버를 가압하는 제2스몰피스톤으로 이루어진 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2스몰피스톤에는 상기 제1 및 제2라지액압챔버로부터 가압된 오일이 제1 및 제2스몰액압챔버로 유입되도록 제1 및 제2피스톤홀이 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 각 보어의 내면과 피스톤들의 외면 사이에 실링부재가 마련되며,
    상기 제1 및 제2피스톤이 이동하며 상기 제1 및 제2피스톤홀이 상기 실링부재를 지나기 전까지 상기 제1 및 제2라지액압챔버 내의 액압이 제1 및 제2피스톤홀을 통해 토출되고 상기 체크밸브는 폐쇄된 상태이며, 상기 제1 및 제2피스톤홀이 상기 실링부재를 지나면 각 스몰액압챔버와 각 라지액압챔버 사이가 밀폐되며 상기 체크밸브가 개방하도록 이루어진 것을 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2오일유입구는 각각 제1 및 제2라지액압챔버가 마련된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 실린더본체는 제1보어가 형성되는 제1실린더와 제2보어가 형성되는 제2실린더로 구성되어 상기 제1 및 제2실린더가 체결부재에 의해 결합되어 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마스터실린더.

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