KR20170010915A

KR20170010915A - 피제어 제동 시스템용 마스터 실린더

Info

Publication number: KR20170010915A
Application number: KR1020177001913A
Authority: KR
Inventors: 하랄트 쾨니히; 안드레아스 비쇼프; 페터 드로트; 마카토 이나바; 하인리히 크레; 필립 야노섹; 우도 융만
Original assignee: 콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2017-02-01
Also published as: CN102656069B; DE102009054695A1; US9657752B2; EP2512888A1; JP5976545B2; US20130213033A1; EP2512888B1; BR112012014563B1; KR20120099767A; JP2013513525A; WO2011082999A1; BR112012014563A2; CN102656069A

Abstract

본 발명은, 하우징 (2) 안에서 이동가능한 적어도 하나의 피스톤 (3, 4, 50) 을 포함하며, 상기 피스톤이 하우징 (2) 의 환상 그루브 (5, 6) 에 배치된 밀봉 부재 (7, 8) 에 의해 압력 챔버 (15, 16) 로부터 밀봉되며, 상기 압력 챔버가 피스톤 (3, 4, 50) 에 형성된 제어 통로 (19, 20, 51) 에 의해 비가압 공급 챔버 (17, 18) 에 연결될 수 있는 피제어 제동 시스템용 마스터 실린더 (1) 에 관한 것이다.
제어 통로 (20, 51) 의 유동 저항을 감소시키면서 아이들 트래블을 동일하게 유지하기 위해서, 본 발명에 따르면, 피스톤 중 적어도 하나 (4, 50) 의 제어 통로 (20, 51) 는 피스톤 단부면 (36, 53) 에 평행하게 형성된 제어 가장자리 (34, 52) 를 갖는 것이 제안된다.

Description

피제어 제동 시스템용 마스터 실린더{MASTER CYLINDER FOR A REGULATED BRAKING SYSTEM}

본 발명은 하우징 안에서 이동가능한 적어도 하나의 피스톤을 포함하며, 상기 피스톤이 하우징의 환상 그루브에 배치된 밀봉 부재에 의해 압력 챔버에 대해 밀봉되고, 상기 압력 챔버가 피스톤에 형성된 제어 통로에 의해 비가압 공급 챔버에 연결될 수 있는 피제어 제동 시스템용 마스터 실린더에 관한 것이다.

이러한 형태의 마스터 실린더는 DE 10 2004 057 137 A1 에 공지되어 있는데, 예컨대, 제어 통로가, 작은 단면적의 반경방향 횡단 구멍으로서 제공되며, 둘러싸는 내부 그루브가 횡방향 구멍의 영역에서 내부 측에 형성되어 마스터 실린더의 아이들 트래블을 최소화하면서, 동시에 횡방향 구멍의 길이를 감소시킴으로써 스로틀 저항을 감소시킨다.

슬립 방지 장치 (ASR: anti-slip regulation) 또는 차량자세제어장치 (ESP: electronic stability program) 를 갖는 제동 시스템과 같은 피제어 제동 시스템에 사용하는 경우, 추가의 압력 매체가 제어 조정 중 펌프에 의해 마스터 실린더를 통해 압력 매체 저장소로부터 빨아들여진다. 이의 문제점은, 횡단 구멍의 작은 단면적이 과잉 유동 저항을 발생시켜, 요구되는 압력 매체가 펌프에 충분히 빠르게 이용될 수 없다는 것이다.

유동 저항을 감소시키기 위해서, 공지된 마스터 실린더의 경우에, 다수의 횡방향 구멍을 제공하거나 횡방향 구멍을 그의 직경의 관점에서 최적화하는 것에 대한 가능성이 존재한다. 그러나, 유동 저항이 피스톤의 안정성을 위하여 저감된다는 사실이 먼저 언급한 해법에서의 문제점으로 알려져 있으며, 추가로 작은 횡방향 구멍을 다수개 제공하면 경제적으로 문제가 있다. 두번째 해법은, 구멍의 제어 횡방향 가장자리를 변위시킴으로써 마스터 실린더의 아이들 트래블 (클로징 (closing) 트래블) 이 증가되는 것이 문제점이다.

따라서, 본 발명의 목적은 공지된 마스터 실린더의 언급된 문제점이 개선된 마스터 실린더를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 목적은, 피스톤 중 적어도 하나가 피스톤 단부면에 평행하게 형성된 제어 가장자리를 갖는다는 사실에 의해 달성된다. 이는, 제어 통로의 유동 횡단면을 증가시키면서 클로징 트래블을 동일하게 유지함으로써 제어 조정중 동력학적 거동을 개선할 수 있게 한다.

제어 통로는, 바람직하게는 피스톤의 외부측 상에 축방향 그루브로서 제공된다. 축방향 그루브는, 피스톤의 외부측 상의 밀봉 부재의 규정된 안내를 보장하는 이점을 제공한다.

축방향 그루부가 도브테일 형상으로 제공된다면, 밀봉 부재 또는 그의 내부 밀봉 립과 피스톤의 넓은 접촉면적 그리고 이와 동시에 큰 그루브 단면적이 얻어질 수 있다.

이에 반해, 본 발명의 대안의 실시형태에서는, 제어 통로가 피스톤에서 반경 방향 틈새로서 제공될 수 있다. 여기서 또한, 피스톤 상의 밀봉 부재를 위한 안내가 제공된다.

스탬핑에 의해 피스톤에 제어 통로가 제공된다면, 유사점 (Parallelism) 이 간단한 방식으로 만들어질 수 있다.

본 발명의 유리한 실시형태에 따르면, 피스톤은 플라스틱으로 만들어져, 피스톤이 단순하고 경제적으로 만들어질 수 있다.

본 발명의 유리한 다른 실시형태는, 피스톤이 압출 공정에 의해 만들어지는 것을 구상한다.

피스톤은, 바람직하게는 저부를 갖는 컵형상으로 설계되고, 피스톤의 복귀 스프링용으로 중앙에 배치된 제 1 고정 부재가 저부의 내부측에 제공된다.

마스터 실린더가 피스톤의 위치 및 이동을 모니터링하는 센서 배열체를 갖는다면, 유리한 실시형태에 따르면, 자기 안내 부재용으로 중앙에 배치된 제 2 고정 부재가 저부의 외부측에 제공된다.

본 발명의 추가의 특징, 이점 및 가능한 적용분야는, 종속항 및 예시적 실시형태의 하기 상세와 첨부 도면을 참조로 하여 명확해질 것이다.

도면에서, 도면 각각은 상당히 도식화한 것이다.

도 1 은 제 1 및 제 2 피스톤을 갖는 본 발명의 마스터 실린더의 제 1 예시적 실시형태의 종단면도이다.
도 2 는 도 1 에 따른 제 2 피스톤을 3 차원으로 나타내는 부분도이다.
도 3 은 도 1 에 따른 제 2 피스톤을 3 차원 및 부분 단면을 나타내는 다른 부분도이다.
도 4 는 도 1 에 따른 제 2 피스톤을 3 차원으로 나타내는 다른 부분도이다.
도 5 는 제 1 및 제 2 피스톤을 갖는 본 발명의 마스터 실린더의 제 2 예시적 실시형태의 종단면도이다.
도 6 은 제 3 예시적 실시형태의 피스톤을 3 차원으로 나타내는 도면이다.
도 7 은 도 6 에 도시된 피스톤의 확대 상세도이다.

도 1 은 슬립 방지 장치 (ASR: anti-slip regulation) 및/또는 차량자세제어장치 (ESP: electronic stability program) 를 갖는 피제어 제동 시스템에서 사용되는, 예컨대 플런저형 및 텐덤형 설계인 본 발명의 마스터 실린더 (1) 의 제 1 예시적 실시형태의 종단면도이다.

마스터 실린더 (1) 는 하우징 (2) 내에서 이동 가능한 제 1 및 제 2 피스톤 (3, 4) 을 포함하고, 하우징 (2) 의 환상 홈 (11, 12) 에는, 원형 링 형태이며 동적으로 작용하는 내부 밀봉 립 (9, 10) 과 정적으로 작용하는 외부 실링 립 (11, 12) 을 갖는 밀봉 부재 (7, 8) 가 제공된다. 동적으로 작용하는 내부 밀봉 립 (9, 10) 은 제 1 밀봉 면에 의해 피스톤 (3, 4) 상에 놓여지고, 정적으로 작용하는 외부 밀봉 립 (11, 12) 은 제 2 밀봉 면에 의해 환상 그루브 (5, 6) 상에 놓여진다. 피스톤 (3, 4) 의 외부측 (13, 14) 은 안내면으로서 기능한다.

도 1 에 도시된 바와 같이 마스터 실린더 (1) 가 구동하지 않는 상태에 있어서, 제 1 및 제 2 압력 챔버 (15, 16) 는, 압력 매체 채널 (도시 생략) 및 하우징 (2) 의 공급 챔버 (17, 18) 를 통해서 그리고 제 1 및 제 2 피스톤 (3, 4) 의 컵 형상 벽 (21, 22) 의 제어 통로 (19, 20) 를 통해서 비가압 압력 매체 저장소 (도시 생략) 에 연결된다. 이러한 배치에서, 피스톤 (3, 4) 은 복귀 스프링 (23, 24) 에 의해서 예압된다.

복귀 스프링 (23, 24) 은, 각각의 경우에, 컵 형상 벽 (21, 22) 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 도 1 에서 알 수 있는 바와 같이, 중심 펙 (centric peg)(25) 이 제 1 피스톤 (3) 의 벽 (21) 내에서 중심으로 돌출하며, 상기 펙은 벽 (21) 으로부터 축방향으로 빠져나오기 전에 종료된다. 단부 (26) 에는 슬리브 (28) 가 펙 (25) 에 대해 제한된 범위 이내에서 끼워지도록 칼라 (29) 와 상호작용하는 슬리브 (28) 용 스톱 (27) 이 제공된다. 다르게는, 슬리브 (28) 는 구동시 복귀 스프링 (23) 에 의해 피스톤의 내부로 들어가게 된다. 볼 수 있는 것처럼, 스톱 (27) 은 바람직하게는 펙 (25) 에 리벳 결합된, 특히 우블-리벳 결합된 (wobble-riveted) 환상 디스크이다. 슬리브 (28) 의 타단부는 복귀 스프링 (23) 과 접촉하기 위한 접시형 칼라 (29) 를 갖는다.

제 2 피스톤 (4) 의 저부 (31) 에서, 상기 피스톤은 복귀 스프링 (24) 을 고정 및 위치 결정하기 위해서 저부 (31) 의 내측으로부터 벽 (22) 안쪽에서 중앙으로 신장하는 제 1 고정 부재 (32) 를 갖는다.

마스터 실린더 (1) 를 작동시키기 위해서, 제 1 피스톤 (3) 이 작동 방향 (A) 으로 이동된다. 이러한 프로세스중, 제 1 피스톤 (3) 의 운동이 복귀 스프링 (23) 에 의해 제 2 피스톤 (4) 으로 전달된다. 제어 통로 (19, 20) 의 제어 가장자리 (33, 34)(하기에 상세히 설명함) 가 밀봉 부재 (7, 8) 의 영역에 도달하자마자, 즉 제어 가장자리 (33, 34) 가 가로지르자마자, 마스터 실린더 (1) 의 "아이들 트래블 (idle travel)(클로징 트래블)" 이 횡단 (traverse) 하는데, 이는 압력 매체가 더 이상 공급 챔버 (17, 18) 로부터 제어 통로 (19, 20) 를 통해 압력 챔버 (15, 16) 로 통과될 수 없기 때문이다. 압력 챔버 (15, 16) 와 압력 매체 저장소 사이의 연결이 단절되고, 압력 챔버 (15, 16) 에서 압력이 생긴다.

피스톤 (3, 4) 이 작동 또는 비작동 상태인지에 따라, 추가의 압력 매체를 압력 챔버(또는 챔버들)(15, 16) 를 통해 압력 매체 저장소로부터 휠 브레이크 방향으로 빨아들이는 것이 ASR 또는 ESP 조정인 경우 필요할 수도 있는데, 이는 바람직하게는 휠 브레이크 방향으로 또는 마스터 실린더 (1) 방향으로 전달하기 위해 마스터 실린더 (1) 의 압력 챔버 (15, 16) 에 또는 휠 브레이크에 연결될 수 있는 입구를 갖는 펌프에 의해 실행된다 (복귀 원리). 이를 위해, ASR 또는 ESP 조정의 경우에, 마스터 실린더 (1) 가 작동하지 않는 상태에서는, 추가의 압력 매체가 압력 매체 저장소로부터 압력 매체 채널, 공급 챔버 (17, 18), 제어 통로 (19, 20) 및 압력 챔버 (15, 16) 를 통해 빨아들여진다. ESP 조정의 경우에, 마스터 실린더 (1) 가 작동하는 상태에서는, 추가의 압력 매체가 밀봉 부재 (7, 8) 의 외부 밀봉 립 (11, 12) 을 가로질러 유동함으로써 빨아들여지는데, 이는 외부 밀봉 립이 흡입 압력에 의해 내부 밀봉 립 (9, 10) 의 방향으로 구부러지는 결과, 외부 밀봉 립 (11, 12) 의 밀봉 면이 더 이상 환상 그루브 (5, 6) 의 저부와 접촉하지 않기 때문이다. ASR 또는 ESP 조정의 경우에, 특히 마스터 실린더 (1) 가 작동되지 않는 상태에서, 펌프에 충분한 압력 매체를 빠르게 제공하기 위해서, 마스터 실린더 (1) 의 아이들 트래블도 가능한 한 작게 유지해야 하지만, 제어 통로 (19, 20) 의 유동 저항을 최소화할 필요가 있다.

제 1 피스톤 (3) 의 제어 통로 (19) 의 영역에서, 반경 방향으로 감싸는 내부 그루브 (35) 가 스로틀 저항을 저감하기 위해서 피스톤 (3) 의 내부측에 제공되며, 상기 그루브는 반경 방향 횡단 통로로 제공되는 제어 통로 (19) 의 길이를 단축시킨다.

도 2 내지 도 4 는 제 2 피스톤 (4) 을 3 차원 및 확대된 부분 단면으로 도시하는 부분도이다.

제 2 피스톤 (4) 의 제어 통로 (20) 의 유동 면적을 확대하기 위해서, 제어 통로 (20) 는 피스톤 단부면 (36) 에 평행하게 형성된 제어 가장자리 (34) 를 갖는다. 이는 제어 통로 (20) 의 유동 단면을 확대시키면서 클로징 트래블을 동일하게 유지하여, 이에 의해 제어 조정중 마스터 실린더 (1) 의 동적 거동이 개선될 수 있게 한다.

분명한 바와 같이, 도시된 예시적 실시형태에 따르면 제어 통로 (20) 는 피스톤 (4) 의 외부측 (14) 상에서 축방향 그루브로서 설계된다. 이는 피스톤 (4) 이 플라스틱으로 만들어져 피스톤 (4) 을 단순하고 경제적으로 제조할 수 있다면, 피스톤 (4) 내로 단순한 방법, 예컨대 포밍 또는 스탬핑에 의해, 도입될 수 있다. 중량 및 다른 필수적 특징에 대한 문제점 없이 피스톤 (4) 이 비교적 두꺼운 벽 (22) 을 가질 수 있기 때문에, 피스톤 (4) 의 안정성은 축방향 그루브에 의해 영향을 받지 않는다.

피스톤 (4) 이 압출 공정에 의해 제조되는 대안의 실시형태가 구상된다. 예컨대, 이 경우 재료로서 알루미늄이 제공될 수 있다. 여기서도 역시, 평행 제어 가장자리 (34) 와 또한 축방향 그루브가 단순한 방식으로 제공될 수 있다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 축방향 그루브중 하나의 그루브 단부 (54) 는 테이퍼지게 설계될 수 있고, 곡률 (볼록 또는 오목) 을 갖는 실시형태가, 본 발명의 범주 내에서 유사하게 고려될 수 있다. 또한 상이한 그루브 형상도 가능하다. 이들은 예컨대, 도시된 바와 같이 실질적으로 도브테일 형상으로 피스톤 (4) 에 도입될 수 있다. 도브테일 그루브 형상은 밀봉 부재 (8) 또는 그의 내부 밀봉 립 (10) 과 피스톤 (4) 의 접촉면이 확대되고, 이와 동시에, 큰 유동 단면이 그루브 베이스에서 그루브의 확대 직경을 통해 형성될 수 있다고 하는 이점을 갖는다.

그러나, 직사각형, 파형상, 원형 또는 V 자형 그루브가 또한 가능하다.

제어 통로 (20) 는, 밀봉 부재 (8) 의 칼라 힐 (heel)(37) 이 피스톤 (14) 의 외부측 (14) 상에 규정된 방식으로 안내되며 제어 통로 (20) 에 진입할 수 없다라고 하는 이점을 추가로 갖는다. 이러한 위험은 예컨대, 둘러싸는 그루브인 경우에 존재할 것이다.

도 3 에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 1 고정 부재 (32) 가 3 개의 아암 형태로 제공되며, 각각의 아암 (38) 은 복귀 스프링 (24) 의 설치와 위치결정을 단순화하기 위해서 베벨식으로 설계된다.

도 4 는 제 2 피스톤 (4) 의 저부 (31) 의 외관도이다. 원형 돌기의 형태인 중심에 배치된 제 2 고정 부재 (39) 가 저부 (31) 의 외부측으로부터 신장하는 것은 명확하다. 이는, 후술하며 도 5 에 도시된 제 2 실시형태에 따라서, 마스터 실린더 (1) 가 피스톤 (3) 의 위치와 움직임을 모니터링하는 센서 배열체를 가지며 자기 안내 부재 (40) 가 제 2 피스톤 (4) 에 접촉하는 때에 그 기능을 수행한다.

도 5 에 도시된 자기 안내 부재 (40) 는 제 2 피스톤 (4) 의 저부 (31) 상에서 플랜지 형상부 (41) 에 의해 접촉한다. 플랜지 형상부 (41) 에는 리세스 (42) 가 제공되는데, 이는 제 2 고정 부재 (39) 에 해당하며, 이에 의해 자기 안내 부재 (40) 가 제 2 피스톤 (4) 상에 고정 및 위치된다.

자기 안내 부재 (40) 는, 추가로 제 1 피스톤 (3) 의 펙 (25) 에 반대 방향을 가리키며 영구 자석 (44) 을 안내하는 수단으로서 작용하는 펙형상부 (43) 를 갖는다.

자석 (44) 은 위치 전송기용 신호 전송기로서 기능하며, 센서 부재 (도시 생략)(바람직하게는, 홀효과 센서, 자기 저항 센서 또는 리드 접점) 의 방향에서 반경 방향으로 자기장을 발생시키며, 센서 부재는 하우징 (2) 상에서 고정된 위치에 제공되며 위치 검출을 허용하기 위해서 전자 제어 유닛 (도시 생략) 에 연결될 수 있다.

자석 (44) 은 링 형상이며, 명확하게, 비자기 재료로 만들어져 자석 (44) 의 축방향 지지용 칼라 (48) 를 갖는 원통형 지지체 (47) 상에서 자기 재료의 디스크 (45, 46) 사이에 배치된다.

도 5 에서 명확한 바와 같이, 자석 (44) 을 갖는 지지체 (47) 는 한편으로는 제 1 피스톤 (3) 의 복귀 스프링 (23) 에 의해 그리고 다른 한편으로는 제 2 피스톤 (4) 에 지지되는 다른 스프링 수단 (49) 에 의해 작동되며, 그 결과, 자석 (44) 이 이를테면, 피스톤 (3, 4) 사이에서, 클램핑되어 피스톤에 대해 이동가능하다. 그러나, 복귀 스프링 (23) 의 스프링력은, 다른 스프링 수단 (49) 의 스프링력보다 크다. 이는 제 2 피스톤 (4) 이 차량 동력학에 영향을 미치는 조정 작동에 기인하여 움직이지 않게 고정될지라도 자석 (44) 의 구동 유도식 변위를 허용한다.

동력학의 개선에 추가하여, 2 개의 예시적 실시형태에서 제 2 피스톤 (4) 에 대해 기재된 실시형태는, 예컨대, 마스터 실린더 (1) 의 전체 길이가 더 짧은 복귀 스프링 (24) 에 의해 단축될 수 있고, 그리고 마스터 실린더 (1) 가 더 적은 수의 별개의 구성요소를 전체적으로 갖는다는 추가의 이점을 제공한다. 게다가, 본 발명의 범주 내에서, 축방향 그루브의 형태로 기재된 제어 통로 (20) 와 제 1 고정 부재 (32) 를 갖는 제 1 피스톤 (3) 을 설계하는 것이 가능하다.

도 6 및 도 7 은 마스터 실린더 (1) 의 제 1 및/또는 제 2 피스톤으로서 제공될 수 있는 제 3 의 예시적 실시형태인 피스톤 (50) 을 도시한다. 특히, 피스톤 (50) 의 확대 상세도인 도 7 에서 명확한 바와 같이, 피스톤 (50) 의 제어 통로 (51) 는 피스톤 단부면 (53) 에 평행하게 형성된 제어 가장자리 (52) 를 갖는다. 앞선 2 개의 예시적 실시형태에 비해, 제어 통로 (51) 는 전술한 바와 같이 압출 공정에 의해 또는 플라스틱으로부터 제조될 수 있는 피스톤 (50) 내의 반경 방향 틈새로서 제공된다. 여기서 또한, 평행한 제어 가장자리 (52) 는, 제어 통로 (52) 의 유동 횡단면이 확대되면서 클로징 트래블이 동일하게 유지될 수 있으므로, 제어 조정중 마스터 실린더 (1) 의 동적 거동을 개선하는 이점을 갖는다. 제어 통로 (51) 의 나머지 형상은 피스톤의 대응 특징에 조화될 수 있다.

도시 생략된 다른 예시적 실시형태에서, 제어 통로는 반경방향으로 시작하여 밀봉 부재 아래에 축방향으로 신장하는 그루브로서 연속하는 것이 구상된다.

1 : 마스터 실린더 2 : 하우징
3 : 피스톤 4 : 피스톤
5 : 환형상 그루브 6 : 환형상 그루브
7 : 밀봉 부재 8 : 밀봉 부재
9 : 내부 밀봉 립 10 : 내부 밀봉 립
11 : 외부 밀봉 립 12 : 외부 밀봉 립
13 : 외부측 14 : 외부측
15 : 압력 챔버 16 : 압력 챔버
17 : 공급 챔버 18 : 공급 챔버
19 : 제어 통로 20 : 제어 통로
21 : 벽 22 : 벽
23 : 복귀 스프링 24 : 복귀 스프링
25 : 펙 26 : 단부
27 : 스톱 28 : 슬리브
29 : 칼라 30 : 칼라
31 : 저부 32 : 고정 부재
33 : 제어 가장자리 34 : 제어 가장자리
35 : 내부 그루브 36 : 피스톤 단부면
37 : 칼라 힐 38 : 암
39 : 고정 부재 40 : 자기 안내 부재
41 : 플랜지형상부 42 : 리세스
43 : 펙형상부 44 : 자석
45 : 디스크 46 : 디스크
47 : 지지체 48 : 칼라
49 : 스프링 수단 50 : 피스톤
51 : 제어 통로 52 : 제어 가장자리
53 : 피스톤 단부면 54 : 그루브 단부
A : 구동 방향

Claims

본원 발명의 설명에 기재된 피제어 제동 시스템용 마스터 실린더.