KR20190016798A - 브레이크 시스템용 마스터실린더 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 브레이크 시스템용 마스터실린더가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 리저버와 결합되며 내부에 보어가 형성된 실린더본체와, 상기 보어 내부에서 진퇴 가능하게 마련되는 적어도 하나의 피스톤과, 상기 보어 내부에 형성되어 피스톤에 의해 가압되어 오일을 토출하는 발생시키는 액압실을 포함하는 브레이크 시스템용 마스터실린더에 있어서, 브레이크 페달의 답력에 의해 상기 피스톤이 가압 시 반력을 제공하는 페달감 모사 수단을 갖추고, 상기 페달감 모사 수단은 상기 액압실에 마련되며 상기 피스톤의 진행방향으로 배치되어 상기 피스톤을 탄성지지하는 복수의 디스크 스프링 및 상기 복수의 디스크 스프링의 이탈을 방지하도록 지지하는 스프링 가이드를 구비하는 브레이크 시스템용 마스터실린더가 제공될 수 있다.

Description

브레이크 시스템용 마스터실린더{Master cylinder for brake system}
본 발명은 브레이크 시스템용 마스터실린더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조를 단순화하며 제동감을 향상시킬 수 있는 브레이크 시스템용 마스터실린더에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에는 제동을 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되는데, 최근에 보다 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위하여 휠에 장착된 휠 실린더 측으로 전달되는 제동 유압을 전자적으로 제어하는 시스템이 제안되고 있다.
이러한 전자식 브레이크 시스템은 일 예로, 제동시 휠의 미끄러짐을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(ABS: Anti-Lock Brake System)과, 차량의 급발진 또는 급가속시 구동륜의 슬립을 방지하는 브레이크 트랙션 제어 시스템(BTCS: Brake Traction Control System)과, 안티록 브레이크 시스템과 트랙션 제어를 조합하여 브레이크 액압을 제어함으로써 차량의 주행상태를 안정적으로 유지시키는 차량자세제어 시스템(ESC: Electronic Stability Control System) 등으로 이용될 수 있다.
이러한 전자식 브레이크 시스템은 운전자가 페달을 밟으면 전자제어유닛(ECU)이 이를 감지하고 유압발생 장치를 작동하여 유압을 발생 시킴으로써 제동 작용을 수행하는 브레이크 시스템이다. 즉, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 페달변위센서가 브레이크 페달의 변위를 감지하고, 전자제어유닛의 신호에 의해 유압발생 장치가 작동함에 따라 휠 실린더의 제동이 일어난다.
위와 같은 전자식 브레이크 시스템은 제동 시 운전자에게 페달감을 제공하기 위하여 별도의 페달 시뮬레이터(또는 페달감 모사장치라고도 함)를 설치하여 페달감을 제공하고 있다. 즉, 페달 시뮬레이터는 마스터실린더와 연결되어 브레이크 페달의 답력에 따른 유압에 의해 가압되며 브레이크 페달에 반발력을 제공하도록 이루어진다. 예컨대, 페달감을 제공하기 위한 페달 시뮬레이터는 일본 공개특허 특개2009-227172호에 개시되어 있다. 개시된 문헌에 따르면, 페달 시뮬레이터는 일반적인 유압 브레이크 장치(CBS : Conventional Brake System)의 페달 시뮬레이터와 유사한 반력을 제공하도록 다수의 스프링과 다수의 고무댐퍼를 이용하고 있다.
그러나 페달 시뮬레이터가 복수의 스프링 및 복수의 고무 댐퍼를 포함함으로써 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 장기간 사용에 따라 스프링과 고무 댐퍼의 내구성 저하 및 성능이 변질되어 페달감이 떨어져 급제동이나 미제동 등 차량의 안전사고에 악영향을 미치는 문제가 발생하게 된다.
또한, 제동감을 변경하기 위해서는 고무 댐퍼 등을 제작하기 위한 금형이 수정되어야 하기 때문에 제작 비용이 증가하고, 제동감 변경의 자유도가 낮다.
또한, 페달 답력의 이력현상(Hysteresis)의 차이가 작기 때문에, 브레이크 페달을 해제(Release)하는 때에 답력이 높아져, 장시간 운전시 운전자의 피로도가 누적될 수 있다.
JP 공개특허 특개2009-227172 (ADVICS CO LTD) 2009. 10. 08.
본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더는 구조를 단순화하며 제동감을 향상시킬 수 있도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 리저버와 결합되며 내부에 보어가 형성된 실린더본체와, 상기 보어 내부에서 진퇴 가능하게 마련되는 적어도 하나의 피스톤과, 상기 보어 내부에 형성되어 피스톤에 의해 가압되어 오일을 토출하는 발생시키는 액압실을 포함하는 브레이크 시스템용 마스터실린더에 있어서, 브레이크 페달의 답력에 의해 상기 피스톤이 가압 시 반력을 제공하는 페달감 모사 수단을 갖추고, 상기 페달감 모사 수단은 상기 액압실에 마련되며 상기 피스톤의 진행방향으로 배치되어 상기 피스톤을 탄성지지하는 복수의 디스크 스프링 및 상기 복수의 디스크 스프링의 이탈을 방지하도록 지지하는 스프링 가이드를 구비하는 브레이크 시스템용 마스터실린더가 제공될 수 있다.
또한, 상기 복수의 디스크 스프링은 서로 이웃하는 디스크 스프링들이 대칭되도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 디스크 스프링 사이에 적어도 하나의 탄성부재가 마련되어 상기 디스크 스프링이 압착 시 탄성변형될 수 있다.
또한, 페달감을 조절하도록 상기 복수의 디스크 스프링 중 일부는 서로 겹쳐지도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 스프링 가이드는 복수의 디스크 스프링이 이탈되지 않도록 지지하는 중공된 원통상의 가이드로드를 갖추고, 상기 가이드로드는 복수의 디스크 스프링의 중공부에 삽입되거나, 상기 복수의 디스크 스프링의 외주면을 감싸도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 피스톤의 선단부에는 상기 디스크 스프링을 지지하도록 단차진 단차부를 갖추고, 상기 가이드로드가 삽입되도록 상기 가이드로드와 대응되는 위치에 가이드홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 피스톤의 선단부 중앙에는 상기 디스크 스프링의 중공부에 삽입되거나, 상기 가이드로드의 중공된 부분에 삽입되도록 돌출된 돌출부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 스프링 가이드에는 상기 스프링 가이드가 길이방향으로 구획되도록 격벽이 마련되고,상기 격벽에 의하여 구획된 부분에는 격벽을 기준으로 일측에 복수의 디스크 스프링과 타측에 별도로 코일 스프링 또는 몰드 스프링이 배치될 수 있다.
또한, 상기 페달감 모사 수단은 상기 액압실과 리저버를 연결하는 오일유로에 마련되어 개폐동작에 따라 오일의 흐름을 제어하는 시뮬레이션 밸브를 더 구비하고, 상기 시뮬레이션 밸브는 평상시 폐쇄된 상태를 유지하는 솔레노이드밸브로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 시뮬레이션 밸브는 개폐량을 조절함에 따라 오일의 유동량을 조절하여 페달감을 조절할 수 있다.
또한, 상기 실린더본체에는 상기 액압실과 연통되어 상기 피스톤의 진행 방향으로 배열되는 복수의 오리피스가 형성되고, 상기 액압실과 시뮬레이션 밸브를 연결하는 오일유로는 일측이 상기 복수의 오리피스와 연결되도록 복수의 유로로 마련되고, 타측이 복수의 유로가 합류되어 하나의 유로로 시뮬레이션 밸브와 연결될 수 있다.
또한, 상기 피스톤의 외주면에는 실링부재가 마련되고, 상기 실링부재는 피스톤과 함께 전진하여 상기 복수의 오리피스 중 일부를 지나면서 상기 실링부재에 의해 지나친 오리피스는 실링부재에 의해 시뮬레이션 밸브와의 연결이 차단될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더는 상기 마스터실린더의 피스톤에 의해 가압되는 스프링을 디스크 스프링으로 마련함으로써 별도로 페달감 모사 장치를 구비하지 않도록 함으로써 종래에 비하여 구성을 단순화시킬 수 있음은 물론, 제품비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 멀티 오리피스의 개방 정도에 따라 페달 답력을 달리 제공할 수 있으며, 멀티 오리피스를 순차적으로 개폐시킴으로써 히스테리시스(hysteresis : 이력현상) 차이가 커져 페달감을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 마스터실린더에 마련되는 스프링을 디스크 스프링과 함께 코일 스프링이나 몰드 스프링을 마련하여 저압 구간과 고압 구간의 페달감을 달리 제공할 수 있다.
또한, 시뮬레이션 밸브를 통하여 압력을 제어함으로써 항상 일정한 페달감을 제공할 수 있게 된다.
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 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더를 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더의 동작상태를 나타내는 확대도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더를 나타내는 확대도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더를 나타내는 확대도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더를 나타내는 확대도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일측면에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더(100)는 리저버(20)와 결합되며 길이방향으로 일측이 개방된 보어(111)가 형성된 실린더본체(110)와, 실린더본체(110)의 보어(111) 내부에 진퇴 가능하게 마련되는 적어도 하나의 피스톤(120, 130)과, 피스톤(120, 130)을 가압하는 브레이크 페달(미도시)의 답력에 따라 반력을 제공하는 페달감 모사 수단을 구비한다.
실린더본체(110)는 제1 피스톤(120)과 제2 피스톤(130) 사이에 형성되는 제1 액압실(112)과, 제2 피스톤(130) 및 보어(111)의 말단 내면 사이에 형성되는 제2 액압실(113)을 포함한다. 또한, 실린더본체(110)의 상부에는 리저버(20)와 연결되는 제1 및 제2 오일포트(114a, 114b)가 형성된다. 즉, 상기 제1 및 제2 오일포트(114a, 114b)를 통해 리저버(20)와 연결되어 리저버(20)로부터 오일을 공급받아 실린더본체(110) 내의 보어(111)로 오일을 공급받아 채워지게 된다. 또한, 실린더본체(110)에는 제1 액압실(112)과 연통하여 오일이 유출입되는 제1 유압포트(116a)과, 제2 액압실(113)과 연통하여 오일이 유출입되는 제2 유압포트(116b)가 형성된다. 이러한 제1 및 제2 유압포트(116a, 1116b)는 각각 백업유로(117a, 117b)를 통하여 각 차륜(FL, FR, RL, RR)에 마련된 휠 실린더(30)와 연결될 수 있다.
한편, 마스터실린더(100)는 두 개의 액압실(112, 113)을 가짐으로써 고장시 안전을 확보할 수 있다. 예컨대, 두 개의 액압실(112, 113) 중 하나의 액압실(112)은 제1 백업유로(117a)를 통해 차량의 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)에 연결되고, 다른 하나의 액압실(113)는 제2 백업유로(117b)를 통해 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)에 연결될 수 있다. 이와 같이, 두 개의 액압실(112, 113)을 독립적으로 구성함으로써 어느 한 쪽의 액압실이 고장나는 경우에도 차량의 제동이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 마스터실린더(100)는 제1 오일포트(114a)의 전후에 배치되는 두 개의 실링부재(118a)와 제2 오일포트(114b)의 전후에 배치되는 두 개의 실링부재(118b)를 포함할 수 있다. 여기서 전방은 피스톤(120, 130)이 전진하는 방향을, 후방은 피스톤이 후진하는 방향을 의미한다. 이 실링부재(118a, 118b)는 실린더본체(110)의 내벽에 고정되는 링 형태일 수 있다. 이에, 실링부재(118a, 118b)는 실린더본체(110)의 내측과 제1 및 제2 피스톤(120, 130)의 외측을 실링하도록 마련되어 보어(111)의 내주면과 제1 및 제2 피스톤(120, 130) 사이를 통한 오일 누설을 방지하고, 고압의 액압을 형성하도록 한다.
한편, 제1 피스톤(120)의 외주면에는 별도의 유로실링부재(129)가 마련될 수 있다. 유로실링부재(129)는 제1 피스톤(120)의 외주면에 돌출되는 링 형태일 수 있다. 또한, 유로실링부재(129)는 제1 피스톤(120)의 선단측 부근, 즉, 제1 피스톤(120)의 전방측에 마련되는 실링부재(118a) 보다 전방에 배치되어 제1 피스톤(120)에 고정된다. 이에, 유로실링부재(129)는 제1 피스톤(120)의 이동과 함께 이동하도록 마련되며, 후술하는 복수의 오리피스(119)의 개방 정도를 조절할 수 있다. 여기서 제1 피스톤(120)의 작동에 따른 유로실링부재(129)에 의해 복수의 오리피스(119)가 개폐되는 구조에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
제1 및 제2 피스톤(120, 130)은 보어(111) 내부에 서로 일정간격 이격되어 직렬로 설치되고, 전방(좌측방향)으로 이동함에 따라 제1 및 제2 액압실(112, 113)에서 제동유압을 발생할 수 있도록 한다. 이때, 제1 및 제2 피스톤(120, 130)의 직경은 보어(111)의 직경과 대응되는 직경을 갖도록 마련되어 보어(111) 내에 수용되도록 설치된다.
제1 및 제2 피스톤(120, 130)의 전방에는 제1 액압실(112) 및 제2 액압실(113) 내에서 제동 동작 종료 후 제1 및 제2 피스톤(120, 130)을 제자리로 복귀시킴은 물론, 브레이크 페달의 답력에 따른 반력을 제공하기 위한 페달감 모사 수단이 마련된다. 예컨대, 페달감 모사 수단은 제1 및 제2 액압실(112, 113)에 각각 마련되며 각 피스톤(120, 130)의 진행방향으로 배치되어 제1 및 제2 피스톤(120, 130)을 탄성지지하는 복수의 디스크 스프링(142) 및 상기 복수의 디스크 스프링(142)의 이탈을 방지하도록 지지하는 스프링 가이드(144)를 구비한다. 이때, 각 액압실(112, 113)에 마련되는 복수의 디스크 스프링(142) 및 스프링 가이드(144)의 구조는 동일함은 물론, 제1 피스톤(120)의 작동에 따라 운전자게 페달감을 제공함으로써 이하에서는 제1 피스톤(120)에 마련된 페달감 모사 수단을 기준으로 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 복수의 디스크 스프링(142)은 서로 이웃하는 디스크 스프링들(142)이 대칭되도록 배치될 수 있다. 이에, 각각의 디스크 스프링(142)은 제1 피스톤(120)의 전진에 따라 압축변형되며 탄성복원력을 통해 반력을 제공하게 된다. 이때, 각 디스크 스프링(142)은 중심이 중공되며, 중공부를 기준으로 테이퍼진 접시 형상을 갖는다. 또한, 각 디스크 스프링(142)은 서로 이웃하는 디스크 스프링(142)과 접촉된 상태에서 가압에 의해 탄성변형됨에 따라 하중을 받는 디스크 스프링(142)의 접촉부는 좌면 처리된다. 이에, 응력 집중과 마모가 방지되어 내구성이 향상되게 된다.
스프링 가이드(144)는 각 액압실(112, 113)에 마련되어 복수의 디스크 스프링(142)이 이탈되지 않도록 지지하는 역할을 수행한다. 예컨대, 스프링 가이드(144)는 소정 길이를 가지며 중심이 중공된 원통상의 가이드로드(145)와, 가이드로드(145)의 끝단으로부터 반경방향으로 돌출 형성된 플랜지부(146)를 구비한다. 도시된 바에 따르면, 가이드로드(145)가 복수의 디스크 스프링(142)의 중공부에 삽입되어 복수의 디스크 스프링(142)이 이탈되는 것을 방지하게 된다. 이에, 복수의 디스크 스프링(142) 중 양끝단에 위치된 최외측의 디스크 스프링(142)은 제1 피스톤(120)과 스프링 가이드(144)의 플랜지부(146)에 지지된다. 이때, 가이드로드(145)가 복수의 디스크 스프링(142)의 중공부에 삽입되어 복수의 디스크 스프링(142)을 지지하는 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않으며, 가이드로드(145)가 복수의 디스크 스프링(142)을 감싸도록 예컨대, 외측을 지지하도록 마련될 수도 있다.
한편, 마스터실린더(100)의 전장을 축소하기 위하여 제1 및 제2 피스톤(120, 130)은 복수의 디스크 스프링(142)이 각각 내부에 일부 수용될 수 있도록 길이방향 내측으로 단차진 제 및 제2 단차부(122, 132)를 갖는다. 또한, 제1 및 제2 단차부(122, 132)에는 각각 가이드로드(145)의 중공부에 삽입되도록 돌출 형성되는 봉 형태의 제1 및 제2 돌출부(121, 131)와, 각 돌출부(121, 131)와 각 단차부(122, 132) 사이에 마련되어 가이드로드(145)가 삽입되는 가이드홀(125, 135)이 형성된다. 즉, 각 피스톤(120, 130)의 전진에 따라 돌출부(121, 131)가 가이드로드(145)의 중공부를 통해 이동되고, 가이드로드(145)가 각 가이드홀(125, 135)에 삽입되게 된다. 이에, 제1 및 제2 피스톤(120, 130)이 이동 시 안정적으로 지지되어 안내될 수 있음은 물론, 복수의 디스크 스프링(142)이 이탈되지 않고 압축될 수 있게 된다. 부가적으로, 가이드로드(145)가 복수의 디스크 스프링(142)의 외측을 지지하는 경우 가이드홀(125, 135)은 가이드로드(145)와 대응되는 위치의 단차부(122, 132)에 형성되고, 각 피스톤(120, 130)의 돌출부(121, 131)는 복수의 디스크 스프링(142)의 중공부로 삽입되어 이동되도록 마련될 수 있다.
한편, 미설명된 참조부호 '10'은 제1 피스톤(120)을 가압하기 위한 인풋로드이고, 참조부호 '11'은 브레이크 페달(미도시)과 결합되어 인풋로드(10)에 답력을 제공하도록 마련된 클레비스(clevis)이다. 또한, 참조부호 '115'는 제1 피스톤(120)이 보어(111)의 개방된 부분을 통해 이탈되지 않도록 하는 스토퍼이다.
본 발명의 일 측면에 따른 페달감 모사 수단은 제1 액압실(112)과 리저버(20)를 연결하는 오일유로(155)에 마련되어 개폐동작에 따라 오일의 흐름을 제어하는 시뮬레이션 밸브(150)를 더 구비할 수 있다. 시뮬레이션 밸브(150)는 평소 닫힌 상태를 유지하는 평상시 폐쇄형 솔레노이드밸브로 구성되어 운전자가 브레이크 페달을 밟는 경우 개방되도록 마련된다. 또한, 시뮬레이션 밸브(150)는 인가되는 전원량에 의해 개폐량을 제어하도록 이루어질 수 있다. 즉, 시뮬레이션 밸브(150)는 개폐량을 조절하여 적정한 페달감을 제공하도록 이루어진다. 예컨대, 시뮬레이션 밸브(150)는 브레이크 페달의 답력 또는 답력에 따른 제1 피스톤(120)의 가압 시 생선된 압력 따라 개폐량을 제어하여 적정한 페달감을 구현시키게 된다.
한편, 도면에는 여러 개의 리저버(20)가 도시되어 있고 각각의 리저버(20)는 동일한 도면 부호를 사용하고 있다. 다만, 이들 리저버는 동일 부품으로 마련되거나 서로 다른 부품으로 마련될 수 있다. 일 예로, 시뮬레이션 밸브(150)와 연결되는 리저버(20)는 마스터실린더(100)와 연결되는 리저버(20)와 동일하거나, 마스터 실린더(100)와 연결되는 리저버(20)와 별도로 오일을 저장할 수 있는 저장소일 수 있다.
오일유로(155)는 마스터실린더(100)의 제1 액압실(112)과 시뮬레이션 밸브(150)를 연결하는 마스터실린더 연결부(155a)와, 시뮬레이션 밸브(150)와 리저버(20)를 연결하는 리저버 연결부(155b)를 갖는다. 이때, 마스터실린더(100)의 작동 시 히스테리시스(hysteresis : 이력현상) 차이를 크게하도록 마스터실린더 연결부(155a)는 복수의 오리피스(119)와 연결되도록 마련될 수 있다. 전술한 바와 같이, 실린더본체(110)에는 제1 액압실(112)과 연통하는 복수의 오리피스(119)가 형성된다. 이 복수의 오리피스(119)는 제1 유압포트(116a)의 후방측에 마련되되, 제1 피스톤(120)의 이동 방향을 따라 나란하게 배치되는 복수의 홀로 이루어진다. 이에 제1 액압실(112)과 시뮬레이션 밸브(150)를 연결하는 마스터실린더 연결부(155a)는 일측이 상기 복수의 오리피스(119)와 연결되도록 복수의 유로로 마련되고, 타측이 복수의 유로가 합류되어 하나의 유로로 시뮬레이션 밸브(150)와 연결된다.
한편, 복수의 오리피스(119)는 제1 피스톤(120)이 작동 전인 초기 위치의 상태에서 유로실링부재(129)가 위치하는 곳 보다 전방에 위치할 수 있다. 따라서 제1 피스톤(120)이 초기 위치인 상태에서는 복수의 오리피스(119)가 전부 개방되고, 제1 피스톤(120)이 전진함에 따라 유로실링부재(129)의 후방에 위치하는 복수의 오리피스(119)를 통해서는 오일이 유동하지 못하게 되므로 개방되는 복수의 오리피스(119)의 개수가 줄어든다.
상기와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 마스터실린더(100)는 복수의 디스크 스프링(142)으로 구성된 페달감 모사 수단으로 페달감을 제공함은 물론, 시뮬레이션 밸브(150)를 통해 마스터실린더(100)의 제1 액압실(112)과 리저버(20)를 연결하는 구조를 별도의 모듈로서 제공함으로써 더욱 향상된 페달감 및 요구되는 페달감을 제공할 수 있게 된다.
그러면, 도 2 및 도 3을 참조하여 마스터실린더의 작동에 따라 운전자에게 페달감을 제공하는 구조에 대하여 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 운전자가 브레이크 페달(미도시)을 밟아 제공되는 답력으로 제1 피스톤(120)이 전진하면서 복수의 디스크 스프링(142)을 가압함에 따라 복수의 디스크 스프링(142)이 탄성변형되며 발생되는 탄성복원력에 의하여 운전자에게 페달감을 제공하게 된다.
또한, 제1 피스톤(120)이 전진하면서 복수의 오리피스(119)를 통해 제1 액압실(112) 내의 오일이 리저버(20)로 유입된다. 이때, 시뮬레이터 밸브(150)는 열린 상태로 전환된다. 제동 초기에는 복수의 오리피스(119) 중 개방된 오리피스(119)의 수가 많기 때문에 오일의 유동 저항이 작다. 그러나 제1 피스톤(120)이 전진할수록 제1 피스톤(120)의 외부에 마련되는 유로실링부재(129)가 복수의 오리피스(119) 중 일부를 제1 액압실(112)와 차단시키기 때문에 오일의 유동 저항이 증가한다.
이처럼 브레이크 페달의 답력에 따른 복수의 디스크 스프링(142)이 압축되며 탄성복원력을 발생하는 과정 및 제1 액압실(112) 내의 오일이 복수의 오리피스(119)를 통해 리저버(20)로 전달되는 과정에서 운전자는 페달감을 제공받게 된다. 또한, 브레이크 페달의 이동 변위가 커질수록 탄성복원력이 증가함은 물론, 복수의 오리피스(119)에서의 유동 저항이 증가하므로 운전자에게 제공되는 반력이 증가한다.
그리고 운전자가 브레이크 페달에 답력을 해제 시 복수의 디스크 스프링(142)이 탄성 복원되며 제1 피스톤(120)을 통해 페달의 해제감을 제공한다.
또한, 제1 피스톤(120)이 후진하면서 제1 액압실(112) 내에 형성되는 부압에 의해 리저버(20) 내의 오일이 복수의 오리피스(119)를 통해 제1 액압실(112)로 유입된다. 제동 해제의 초기에는 복수의 오리피스(119) 중 개방된 복수의 오리피스(119)의 수가 적기 때문에 오일의 유동 저항이 크다. 그러나 제1 피스톤(120)이 후진할수록 복수의 오리피스(119) 중 개방되는 수가 증가하기 때문에 오일의 유동 저항이 감소한다. 이처럼 리저버(20) 내의 오일이 복수의 오리피스(119)를 통해 제1 액압실(112)로 전달되는 과정에서 운전자는 페달의 해제감을 제공받게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더를 나타내는 확대도이다. 도 4에는 페달감을 제공하기 위한 페달감 모사 수단의 다른 실시예가 도시되어 있다. 여기서 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 부재를 가리킨다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 복수의 디스크 스프링(142)은 각 디스크 스프링(142)의 배치구조, 즉 서로 대칭되도록 배치되는 복수의 디스크 스프링(142) 중 일부가 서로 겹쳐지도록 배치될 수 있다. 이는 브레이크 페달의 답력을 조절하기 위한 것으로서, 복수의 디스크 스프링(142)이 서로 겹쳐지도록 배치됨에 따라 탄성 변형 저항이 커지게 된다. 이에, 서로 겹쳐지도록 배치되는 디스크 스프링(142)은 제1 피스톤(120)과 멀어지는 방향측에 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 제동초기 부드러운 페달감을 제공하고, 제동말기 딱딱한 페달감을 제공할 수 있게 된다.
상기 디스크 스프링(142)은 적어도 둘 이상 겹쳐지도록 마련될 수 있으며, 겹쳐진 디스크 스프링(142)의 개수를 선택적으로 변경하거나, 일정 간격으로 디스크 스프링(142)이 겹쳐지도록 소정 패턴으로 마련함으로써 운전자가 요구하는 다양한 페달감을 제공할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더를 나타내는 확대도이다. 도 5에는 페달감을 제공하기 위한 페달감 모사 수단의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 여기서 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 부재를 가리킨다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 페달감 모사 수단은 제1 액압실(112)에 마련되어 페달감을 제공하는 복수의 디스크 스프링(142) 사이에 마련되는 적어도 하나의 탄성부재(160)를 구비한다. 도 3에 도시된 복수의 디스크 스프링(142)과 비교할 때, 도 5에 도시된 복수의 디스크 스프링(142)은 일정 간격으로 디스크 스프링(142) 사이에 탄성부재(160)가 마련된다는 것을 알 수 있다. 이 탄성부재(160)는 디스크 스프링(142)의 압착에 따른 가압에 의해 탄성변형된다. 예컨대, 탄성부재(160)는 오-링 형상의 고무부재로 이루어질 수 있다. 이러한 탄성부재(160)에 의하여 제동에 따른 디스크 스프링(142)의 압착 시 소음을 방지함은 물론, 페달감을 조절할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마스터실린더를 나타내는 확대도이다. 도 6에는 페달감을 제공하기 위한 페달감 모사 수단의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 여기서 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 부재를 가리킨다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 페달감 모사 수단에는 스프링 가이드(144')의 가이드로드(145')가 구획되도록 형성된다. 즉, 가이드로드(145)가 길이방향으로 구획되도록 원주 방향을 따라 격벽(147)이 마련된다. 이에, 격벽(147)에 의하여 구획된 부분에는 복수의 디스크 스프링(142)과 함께 별도로 코일 스프링(170) 또는 몰드 스프링이 배치된다. 이때, 코일 스프링(170) 또는 몰드 스프링은 디스크 스프링(142)에 비하여 낮은 탄성력을 갖도록 이루어진다. 이는 서로 다른 탄성력을 갖는 스프링을 배치함으로써 페달감을 조절하기 위함이다.
예컨대, 구획된 가이드로드(145)에는 격벽(147)을 기준으로 좌측으로 복수의 디스크 스프링(142)이 마련되고, 우측으로 코일 스프링(170)이 마련된다. 따라서, 제동초기 코일 스프링(170)이 가압되어 압축되면서 부드러운 페달감을 제공하고, 코일 스프링(170)이 일정 구간 압축된 후 제동말기 복수의 디스크 스프링(142)을 압축하며 딱딱한 페달감을 제공할 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 마스터실린더(100)는 제1 액압실(112)에 마련되는 복수의 디스크 스프링(142)을 통하여 페달감을 제공받을 수 있음은 물론, 복수의 디스크 스프링(142) 중 일부가 겹쳐지는 배치구조나, 별도의 탄성수단(오-링, 코일 스프링 및 몰드 스프링)를 마련함으로써 운전자가 요구하는 다양한 페달감을 제공할 수 있도록 한다.
또한, 별도로 제1 액압실(112)과 리저버(20)를 연결하는 오일유로(155)에 시뮬레이션 밸브(150)를 마련하고, 시뮬레이션 밸브(150)의 개폐량을 조절함으로써 다양한 페달감을 제공할 수 있도록 한다.
또한, 제1 액압실(112)과 리저버(20)를 연통하는 복수의 오리피스(119)를 마련하고, 제1 피스톤(120)의 작동에 따라 복수의 오리피스(119)의 연결 유로 개수를 조절함으로써 오일 유동 저항에 따른 히스테리시스(hysteresis : 이력현상) 차이를 크게함으로써 적절한 페달감을 제공할 수 있도록 한다.
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.
100 : 마스터실린더 110 : 실린더본체
112 : 제1 액압실 113 : 제2 액압실
119 : 복수의 오리피스 120 : 제1 피스톤
129 : 유로실링부재 130 : 제2 피스톤
142 : 디스크 스프링 144 : 스프링 가이드
150 : 시뮬레이션 밸브 155 : 오일유로
160 : 탄성부재 170 : 코일 스프링

Claims (12)

  1. 리저버와 결합되며 내부에 보어가 형성된 실린더본체와, 상기 보어 내부에서 진퇴 가능하게 마련되는 적어도 하나의 피스톤과, 상기 보어 내부에 형성되어 피스톤에 의해 가압되어 오일을 토출하는 발생시키는 액압실을 포함하는 브레이크 시스템용 마스터실린더에 있어서,
    브레이크 페달의 답력에 의해 상기 피스톤이 가압 시 반력을 제공하는 페달감 모사 수단을 갖추고,
    상기 페달감 모사 수단은 상기 액압실에 마련되며 상기 피스톤의 진행방향으로 배치되어 상기 피스톤을 탄성지지하는 복수의 디스크 스프링 및 상기 복수의 디스크 스프링의 이탈을 방지하도록 지지하는 스프링 가이드를 구비하는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 디스크 스프링은 서로 이웃하는 디스크 스프링들이 대칭되도록 배치되는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 디스크 스프링 사이에 적어도 하나의 탄성부재가 마련되어 상기 디스크 스프링이 압착 시 탄성변형되는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  4. 제1항에 있어서,
    페달감을 조절하도록 상기 복수의 디스크 스프링 중 일부는 서로 겹쳐지도록 배치되는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스프링 가이드는 복수의 디스크 스프링이 이탈되지 않도록 지지하는 중공된 원통상의 가이드로드를 갖추고,
    상기 가이드로드는 복수의 디스크 스프링의 중공부에 삽입되거나, 상기 복수의 디스크 스프링의 외주면을 감싸도록 설치되는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 피스톤의 선단부에는 상기 디스크 스프링을 지지하도록 단차진 단차부를 갖추고,
    상기 가이드로드가 삽입되도록 상기 가이드로드와 대응되는 위치에 가이드홀이 형성되는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 피스톤의 선단부 중앙에는 상기 디스크 스프링의 중공부에 삽입되거나, 상기 가이드로드의 중공된 부분에 삽입되도록 돌출된 돌출부가 형성되는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스프링 가이드에는 상기 스프링 가이드가 길이방향으로 구획되도록 격벽이 마련되고,
    상기 격벽에 의하여 구획된 부분에는 격벽을 기준으로 일측에 복수의 디스크 스프링과 타측에 별도로 코일 스프링 또는 몰드 스프링이 배치되는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 페달감 모사 수단은 상기 액압실과 리저버를 연결하는 오일유로에 마련되어 개폐동작에 따라 오일의 흐름을 제어하는 시뮬레이션 밸브를 더 구비하고,
    상기 시뮬레이션 밸브는 평상시 폐쇄된 상태를 유지하는 솔레노이드밸브로 이루어지는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 밸브는 개폐량을 조절함에 따라 오일의 유동량을 조절하여 페달감을 조절하는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 실린더본체에는 상기 액압실과 연통되어 상기 피스톤의 진행 방향으로 배열되는 복수의 오리피스가 형성되고,
    상기 액압실과 시뮬레이션 밸브를 연결하는 오일유로는 일측이 상기 복수의 오리피스와 연결되도록 복수의 유로로 마련되고, 타측이 복수의 유로가 합류되어 하나의 유로로 시뮬레이션 밸브와 연결되는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 피스톤의 외주면에는 실링부재가 마련되고,
    상기 실링부재는 피스톤과 함께 전진하여 상기 복수의 오리피스 중 일부를 지나면서 상기 실링부재에 의해 지나친 오리피스는 실링부재에 의해 시뮬레이션 밸브와의 연결이 차단되는 브레이크 시스템용 마스터실린더.
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