KR20200018155A - 마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 마스터 실린더는 페달과 직접 또는 간접적으로 연결되고, 실린더본체 내에서 보어를 따라 진퇴운동하는 제1 피스톤; 상기 실린더본체와 상기 제1 피스톤 사이에 마련되어 상기 제1 피스톤에 초기위치로의 복원력을 제공하는 제1 리턴스프링; 상기 제1 피스톤 전방에서 제1 실린더챔버와 제2 실린더챔버를 구획하고, 상기 보어를 따라 진퇴운동하는 제2 피스톤; 상기 제2 실린더챔버에 마련되어 상기 제2 피스톤에 복원력을 제공하는 제2 리턴스프링; 및 상기 제2 피스톤에 체결되는 리테이너;를 포함하고, 초기위치에서 상기 제2 피스톤은 상기 제2 리턴스프링에 의해 가압되고, 상기 실린더본체에 접하는 리테이너에 의해 그 이동이 제한된다.

Description

마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템{MASTER CYLINDER AND ELECTRIC BRAKE SYSTEM HAVING THE SAME}

본 발명은 페달 변위를 계측하여 차량을 제동시키는 마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템에 관한 것이다.

차량에는 제동을 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착된다. 최근에는 보다 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위하여 휠에 장착된 휠 실린더 측으로 전달되는 제동 유압을 전자적으로 제어하는 시스템이 제안되고 있다.

전자식 브레이크 시스템은 운전자가 페달을 밟으면 전자제어유닛(ECU)이 이를 감지하고 유압발생 장치를 작동하여 유압을 발생 시킴으로써 제동 작용을 수행한다. 즉, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 페달변위센서가 브레이크 페달의 변위를 감지하고, 전자제어유닛의 신호에 의해 유압발생 장치가 작동함에 따라 휠 실린더의 제동이 일어난다.

한편 전자식 브레이크 시스템에 사용되는 마스터 실린더는 제1 피스톤과 제2 피스톤이 서로 연결되어 있어 제1 피스톤을 작동하면 제2 피스톤도 같이 움직이게 된다. 이는 제1 실린더챔버에서 발생되는 압력을 이용해서 페달 답력을 형성시키는 과정에서 운전자에게 이질적인 느낌을 전달한다는 문제가 있다.

EP 2 520 473 A1 (Honda Motor Co., Ltd.) 2012. 11. 7.

본 발명은 향상된 페달감을 전달하는 마스터 실린더 및 이를 구비하는 전자식 브레이크 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 페달과 직접 또는 간접적으로 연결되고, 실린더본체 내에서 보어를 따라 진퇴운동하는 제1 피스톤; 상기 실린더본체와 상기 제1 피스톤 사이에 마련되어 상기 제1 피스톤에 초기위치로의 복원력을 제공하는 제1 리턴스프링; 상기 제1 피스톤 전방에서 제1 실린더챔버와 제2 실린더챔버를 구획하고, 상기 보어를 따라 진퇴운동하는 제2 피스톤; 상기 제2 실린더챔버에 마련되어 상기 제2 피스톤에 복원력을 제공하는 제2 리턴스프링; 및 상기 제2 피스톤에 체결되는 리테이너;를 포함하고, 초기위치에서 상기 제2 피스톤은 상기 제2 리턴스프링에 의해 가압되고, 상기 실린더본체에 접하는 리테이너에 의해 그 이동이 제한되는 마스터 실린더가 제공된다.

상기 리테이너와 상기 제2 피스톤의 체결방식에 있어서, 상기 제2 피스톤 또는 상기 리테이너 중 어느 하나에 걸림부가 마련되고 나머지 하나에는 체결홈이 마련되어, 상기 걸림부가 상기 체결홈에 끼워지는 방식으로 상호 결합한다.

상기 리테이너는 외주면에 상기 걸림부가 마련되는 소경부; 및 상기 제2 피스톤보다 큰 직경을 가져 상기 실린더본체에 마련되는 지지단턱과 접하는 대경부;를 포함한다.

상기 리테이너는 일측에 개방부를 갖는 환형링 형태로 마련된다.

상기 리테이너는 원주방향으로 접히는 마디부가 마련되어, 상기 리테이너의 최외경을 상기 걸림부가 마련되는 제2 피스톤의 최내경보다 작게 축소시켰다가 원상태로 복원가능하다.

상기 리테이너는 상기 제2 리턴스프링 반대편에서 상기 제2 피스톤에 체결되고, 상기 실린더본체의 지지단턱은 상기 제1 실린더챔버 내부에 형성된다.

상기 리테이너는 상기 제2 리턴스프링과 같은편에서 상기 제2 피스톤에 체결되고, 상기 실린더본체의 지지단턱은 상기 제2 실린더챔버 내부에 형성된다.

상기 실린더본체는 상기 제1 리턴스프링 한쪽을 지지하는 제1 실린더본체; 및 상기 제2 리턴스프링 한쪽을 지지하고, 상기 리테이너와 접하는 지지단턱이 마련되는 제2 실린더본체;를 포함한다.

상기 제1 리턴스프링은 한쪽이 상기 실린더본체에 지지되고, 다른 한쪽이 상기 인풋로드에 마련된 연장부재를 후퇴시키는 방향으로 가압한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 마스터 실린더; 상기 제1 실린더챔버와 연결되어 페달 답력에 따른 반력을 제공하는 시뮬레이션 장치; 제1 유압서킷 또는 제2 유압서킷 중 적어도 어느 하나에 유압을 제공하는 액압 공급장치; 및 상기 액압 공급장치를 작동시키는 전자제어유닛;을 포함하는 전자식 브레이크 시스템이 제공된다.

비 정상적으로 작동하는 때에, 상기 제1 실린더챔버로부터 토출된 오일을 직접 휠 실린더로 공급할 수 있는 제1 백업유로, 및 상기 제2 실린더챔버로부터 토출된 오일을 직접 휠 실린더로 공급할 수 있는 제2 백업유로를 더 포함한다.

본 발명에 따른 마스터 실린더는, 제2 피스톤이 실린더본체에 접하는 리테이너에 의해 그 이동이 제한됨으로써, 제1 피스톤과 제2 피스톤이 서로 직접적으로 연결되지 않고, 제1 피스톤이 작동할때 제2 피스톤에 영향을 주지 않을 수 있다. 따라서, 정상 작동 시 제2 피스톤은 페달감에 영향을 미치지 않을 수 있다.

리테이너는 일측이 개방된 형태의 환형링 형태로 마련되고, 원주방향으로 접히는 마디부가 마련되어 손쉽게 축소 가능하고, 후크 타입 고정구조를 가져 착탈 또는 조립이 용이하다.

도 1은 종래 일반적인 전자식 브레이크 시스템의 유압회로도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 유압회로도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 마스터 실린더의 측단면 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 리테이너 체결 전 상태도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 리테이너 체결 후 상태도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 리테이너의 확대 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 마스터 실린더의 측단면 개념도이다.

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 표현한다.

도 1은 종래 일반적인 전자식 브레이크 시스템의 유압회로도의 비 제동시의 상태를 나타내는 유압회로도이다. 도 1을 참조하면, 전자식 브레이크 시스템(1)은 통상적으로, 액압을 발생시키는 마스터 실린더(100)와, 마스터 실린더(100)의 상부에 결합되어 오일을 저장하는 리저버(30)와, 브레이크 페달(10)의 답력에 따라 마스터 실린더(100)를 가압하는 인풋로드(12)와, 액압이 전달되어 각 차륜(RR, RL, FR, FL)의 제동을 수행하는 휠 실린더(40)와, 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달 변위센서(11) 및 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 반력을 제공하는 시뮬레이션 장치(50)를 구비한다.

마스터 실린더(100)는 실린더본체(110) 내에 적어도 하나의 챔버를 구비하도록 구성되어 액압을 발생시킨다. 일례로, 마스터 실린더(100)는 실린더본체(110) 내에 형성된 보어(111)에 제1 실린더챔버(112)와 제2 실린더챔버(113)를 구비한다.

제1 실린더챔버(112)에는 인풋로드(12)와 연결되는 제1 피스톤(120)이 마련되고, 제2 실린더챔버(113)에는 제2 피스톤(130)이 마련된다. 그리고 제1 실린더챔버(112)는 제1 백업유로(251)에 연결되어 오일이 유출입되고, 제2 실린더챔버(113)는 제2 백업유로(252)와 연통되어 오일이 유출입된다.

제1 피스톤(120)과 제2 피스톤(130) 사이에는 제1 스프링(140)이 마련되고, 제2 피스톤(130)과 캡(116) 사이에는 제2 스프링(150)이 마련된다. 즉, 제1 피스톤(120)은 제1 실린더챔버(112)에 수용되고, 제2 피스톤(130)은 제2 실린더챔버(113)에 수용된다.

제1 스프링(140)과 제2 스프링(150)은 브레이크 페달(10)의 변위가 달라짐에 따라 움직이는 제1 피스톤(120)과 제2 피스톤(130)에 의해 압축되면서 탄성력이 저장된다. 그리고 제1 피스톤(120)을 미는 힘이 탄성력 보다 작아지면 제1 스프링(140)과 제2 스프링(150)에 저장된 복원 탄성력을 이용하여 제1 및 제2 피스톤(120, 130)을 밀어서 원상복귀 시킨다.

마스터 실린더(100)의 제1 피스톤(120)을 가압하는 인풋로드(12)는 제1 피스톤(120)과 밀착되게 접촉된다. 즉, 마스터 실린더(100)와 인풋로드(12) 사이의 갭(gap)이 존재하지 않게 된다. 따라서 브레이크 페달(10)을 밞으면 페달 무효 스트로크 구간 없이 직접적으로 마스터 실린더(100)를 가압한다. 또한, 제1 실린더챔버(112)는 제1 리저버 유로(31)를 통해 리저버(30)와 연결되고, 제2 실린더챔버(113)는 제2 리저버 유로(32)를 통해 리저버(30)와 연결된다.

시뮬레이션 장치(50)는 후술할 제1 백업유로(251)와 연결되어 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 반력을 제공한다. 운전자가 제공하는 답력을 보상하는 만큼 반력이 제공됨으로써 운전자는 의도하는 대로 세밀하게 제동력을 조절할 수 있게 된다. 즉, 브레이크 페달(10)의 답력에 따라 제1 피스톤(120)이 가압 시 제1 실린더챔버(112)로부터 토출되는 액압은 시뮬레이션 장치로 전달되어 운전자에게 페달감을 제공하게 된다. 이때, 제1 실린더챔버(112)의 압력이 시뮬레이션 장치로 우회됨에 따라 제2 피스톤(130)은 작동되지 않게 된다.

시뮬레이션 장치(50)는 제1 실린더챔버(112)에서 유출되는 오일을 저장할 수 있도록 마련된 시뮬레이션 챔버(51)와 시뮬레이션 챔버(51) 내에 마련된 반력 피스톤(52)과 이를 탄성 지지하는 반력 스프링(53)을 구비하는 시뮬레이션 장치 및 시뮬레이션 챔버(51)의 전단부에 연결된 시뮬레이터 밸브(54)를 포함한다. 반력 피스톤(52)과 반력 스프링(53)은 시뮬레이션 챔버(51)로 유입되는 오일에 의해 시뮬레이션 챔버(51) 내에서 일정 범위의 변위를 갖도록 설치된다.

한편 도면에 도시된 반력 스프링(53)은 반력 피스톤(52)에 탄성력을 제공할 수 있는 하나의 실시예에 불과한 것으로, 형상 변형에 의해 탄성력을 저장할 수 있는 다양한 실시예를 포함한다. 일례로, 고무 등의 재질로 마련되거나, 코일 또는 판 형상을 구비함으로써 탄성력을 저장할 수 있는 다양한 부재를 포함한다.

시뮬레이터 밸브(54)는 제1 백업유로(251)와 시뮬레이션 챔버(51)를 연결하는 유로에 마련된다. 그리고 시뮬레이션 챔버(51)의 전단은 시뮬레이터 밸브(54)와 제1 백업유로(251)를 통해 마스터 실린더(100)와 연결되고, 시뮬레이션 챔버(51)의 후단은 리저버(30)와 연결된다.

한편 시뮬레이터 밸브(54)는 평소 닫힌 상태를 유지하는 평상시 폐쇄형 솔레노이드밸브로 구성된다. 시뮬레이터 밸브(54)는 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 가하는 경우 개방되어 시뮬레이션 챔버(51) 내의 오일을 리저버(30)로 전달한다. 또한, 시뮬레이터 밸브(54)가 열린 상태에서 반력 피스톤(52)이 복귀하는 경우 리저버(30)의 오일이 유입되어 시뮬레이션 챔버(51)의 내부 전체가 오일로 채워진다.

체크밸브(55)는 시뮬레이터 밸브(54)와 병렬 연결된다. 시뮬레이터 체크밸브(55)는 시뮬레이션 챔버(51)의 오일이 제1 실린더챔버(112)로 흐르는 것을 허용하되, 제1 실린더챔버(112)의 오일이 체크밸브(55)가 설치되는 유로를 통해 시뮬레이션 챔버(51)로 흐르는 것을 차단한다. 따라서 브레이크 페달(10)의 답력 해제시 시뮬레이터 체크밸브(55)를 통해 시뮬레이션 챔버(51) 내의 오일이 빠져나올 수 있기 때문에 시뮬레이션 장치 압력의 빠른 리턴이 보장된다.

페달 시뮬레이션 장치(50)의 동작 모습에 대하여 설명하면, 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 제공하면, 개방된 시뮬레이터 밸브(54)를 통해 유입되는 오일이 시뮬레이션 장치의 반력 피스톤(52)을 가압하고, 반력 피스톤(52)이 반력 스프링(53)을 압축하면서 밀어내는 시뮬레이션 챔버(51) 내의 오일이 리저버(30)로 전달된다. 그리고 이 과정에서 운전자는 페달감을 제공받게 된다.

반대로, 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 해제하면, 압력이 해제된 반력 피스톤(52)이 반력 스프링(53)의 탄성력에 의해 원래의 위치로 복귀하고, 리저버(30)의 오일이 시뮬레이션 챔버(51) 내에 유입되면서 시뮬레이션 챔버(51) 내부에 오일이 가득 찰 수 있다. 한편 시뮬레이션 챔버(51) 내에서 반력 피스톤(52)의 전단에 채워져 있던 오일은 시뮬레이터 밸브(54)가 설치되는 유로와 체크밸브(55)가 설치되는 유로를 통해 마스터 실린더(100)로 복귀한다.

이와 같이, 제동 상황과 해제 상황에서 시뮬레이션 챔버(51)의 내부는 항상 오일이 채워진 상태이기 때문에 시뮬레이션 장치(50)의 작동 시 반력 피스톤(52)의 마찰이 최소화되어 시뮬레이션 장치(50)의 내구성이 향상됨은 물론, 외부로부터 이물질의 유입이 차단된다.

한편 도면에는 여러 개의 리저버(30)가 도시되어 있고 각각의 리저버(30)는 동일한 도면 부호를 사용하고 있다. 다만, 이들 리저버는 동일 부품으로 마련되거나 서로 다른 부품으로 마련된다. 일례로, 시뮬레이션 장치(50)와 연결되는 리저버(30)는 마스터 실린더(100)와 연결되는 리저버(30)와 동일하거나, 마스터 실린더(100)와 연결되는 리저버(30)와 별도로 오일을 저장할 수 있는 저장소일 수 있다.

또한 전자식 브레이크 시스템(1)은 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달 변위센서(11)로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 기계적으로 작동하는 액압 공급장치(200)와, 각각 두 개의 차륜(RR, RL, FR, FL)에 마련되는 휠 실린더(40)로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 제1 및 제2 유압서킷(301, 302)으로 구성된 유압 제어유닛(300)과, 상기 제1 실린더챔버(112)와 제1 유압서킷(301)을 연결하는 제1 백업유로(251)에 마련되어 액압의 흐름을 제어하는 제1 컷밸브(361)와, 제2 실린더챔버(113)와 제2 유압서킷(302)을 연결하는 제2 백업유로(252)에 마련되어 액압의 흐름을 제어하는 제2 컷밸브(362)와, 액압 정보와 페달 변위 정보를 기반으로 액압 공급장치(200)와 밸브들을 제어하는 전자제어유닛(ECU, 미도시)을 포함한다.

액압 공급장치(200)는 휠 실린더(40)로 전달되는 오일 압력을 제공한다. 액압 공급장치(200)는 다양하게 마련된다. 일례로, 모터(미도시)의 구동력으로 움직이는 피스톤(미도시)이 챔버 내의 오일을 밀어내어 휠 실린더(40)로 액압을 전달한다. 또는 액압 공급장치(200)는 모터로 구동되는 펌프나 고압 어큐뮬레이터에로 마련될 수도 있다.

보다 상세하게는, 운전자가 브레이크 페달(10)을 가압하면 브레이크 페달(10)의 변위가 달라짐에 따라 페달 변위센서(11)에서 전기적 신호가 송출되고, 이 신호에 의해 모터가 동작한다. 그리고 모터와 피스톤 사이에는 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 동력변환부가 마련된다. 동력 변환부는 웜과 웜기어 및/또는 랙 앤 피니언 기어 등을 포함한다.

유압 제어유닛(300)은 액압을 공급받아 각각 두 개의 차륜을 제어하는 제1 유압서킷(301)과, 제2 유압서킷(302)으로 이루어진다. 일례로, 제1 유압서킷(301)은 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)을 제어하고, 제2 유압서킷(302)은 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)을 제어한다. 그리고 각각의 차륜(FR, FL, RR, RL)에는 휠 실린더(40)가 설치되어 액압을 공급받아 제동이 이루어진다.

유압 제어유닛(300)은 각각의 휠 실린더(40)의 전단에 마련되어 액압을 제어하는 인렛 밸브(미도시)와, 인렛 밸브와 휠 실린더(40) 사이에서 분기되어 리저버(30)와 연결되는 아웃렛 밸브(미도시)를 포함한다. 한편 미설명된 "PS1"와 "PS2”는 마스터 실린더(100)의 오일압력을 측정하는 백업유로 압력센서다.

상기와 같은 전자식 브레이크 시스템(1)을 통하여 제동작동 시 정상적인 제동상태인 경우 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 페달의 변위를 감지하여 전기적 신호에 의해 액압 공급장치(200)가 작동하게 된다. 브레이크 페달(10)의 답력에 의해 액압 공급장치(200)에서 발생된 액압이 유압 제어유닛(300)을 통해 각 휠 실린더(40)로 전달된다. 이때, 마스터 실린더(100)와 휠 실린더(40)를 연결하는 백업유로(251, 252)에 마련되는 컷 밸브(361, 362)가 닫힌 상태로 전환되어 액압이 휠 실린더(40)로 전달되는 것을 차단하게 된다.

한편 상술한 전자식 브레이크 시스템에 사용되는 마스터 실린더(100)는 제1 피스톤(120)과 제2 피스톤(130)이 제1 스프링(140)을 통해 서로 연결되어 있어 제1 피스톤(120)을 작동하면 제2 피스톤(130)도 같이 움직이게 된다. 이는 제1 실린더챔버(112)에서 발생되는 압력을 이용해서 페달 답력을 형성시키는 과정에서 운전자에게 이질적인 느낌을 전달한다는 문제가 있다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 비 제동시의 상태를 나타내는 유압회로도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 액압을 발생시키는 마스터 실린더(20)와, 마스터 실린더(20)의 상부에 결합되어 오일을 저장하는 리저버(30)와, 브레이크 페달(10)의 답력에 따라 마스터 실린더(20)를 가압하는 인풋로드(12)와, 액압이 전달되어 각 차륜(RR, RL, FR, FL)의 제동을 수행하는 휠 실린더(40)와, 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달 변위센서(11) 및 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 반력을 제공하는 시뮬레이션 장치(50)를 구비한다.

이하에서 설명하는 본 발명의 제1 실시예에 의한 전자식 브레이크 시스템에 대한 설명 중 별도의 도면부호를 들어 추가적으로 설명하는 경우 외에는 도 1을 참조하여 전술한 전자식 브레이크 시스템에 대한 설명과 동일한 것으로서 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.

마스터 실린더(20)는 적어도 하나의 실린더챔버를 구비하도록 구성되어 액압을 발생시킨다. 일례로, 마스터 실린더(20)는 두 개의 실린더챔버를 구비하도록 구성되고, 제2 실린더챔버(460)는 제2 피스톤(420) 전방에 마련되고 제1 실린더챔버(360)는 제1 피스톤(320)과 제2 피스톤(420) 사이에 마련되며, 제1 피스톤(320)은 인풋로드(12)와 연결된다.

한편 마스터 실린더(20)는 두 개의 실린더챔버를 가짐으로써 고장시 안전을 확보한다. 예컨대, 두 개의 실린더챔버 중 하나의 실린더챔버는 차량의 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)에 연결되고, 다른 하나의 실린더챔버는 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)에 연결된다. 이와 같이, 두 개의 실린더챔버를 독립적으로 구성함으로써 한 쪽 실린더챔버가 작동되지 않는 경우에도 차량의 제동이 가능하도록 한다.

도면에 도시된 것과 달리 두 개의 실린더챔버 중 하나의 실린더챔버를 두 개의 전륜(FR, FL)에, 그리고 다른 하나의 실린더챔버를 두 개의 후륜(RR, RL)에 연결할 수도 있다. 그 밖에도 두 개의 실린더챔버 중 하나의 실린더챔버를 좌측 전륜(FL)과 좌측 후륜(RL)에, 그리고 다른 하나의 실린더챔버를 우측 후륜(RR)과 우측 전륜(FR)에 연결할 수도 있다. 즉, 마스터 실린더(20)의 실린더챔버에 연결되는 휠의 위치는 다양하게 구성된다.

마스터 실린더(20)의 제1 피스톤(320)을 가압하는 인풋로드(12)는 제1 피스톤(320)과 밀착되어, 브레이크 페달(10)을 밞으면 페달 무효 스트로크 구간 없이 직접적으로 제1 피스톤(320)을 가압한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 마스터 실린더(20)의 측단면도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 리테이너(450) 체결 전 상태도이고, 도 5는 리테이너(450) 체결 후 상태도이고, 도 6은 리테이너(450)의 확대 사시도이다. 이하에서는 도면을 참조하여 마스터 실린더(20)에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 마스터 실린더(20)는, 페달(10)과 직접 또는 간접적으로 연결되고 실린더본체(310, 410) 내에서 보어를 따라 진퇴운동하는 제1 피스톤(320), 실린더본체(310, 410)와 제1 피스톤(320) 사이에 마련되어 제1 피스톤(320)에 초기위치로의 복원력을 제공하는 제1 리턴스프링(340), 제1 피스톤(320) 전방에서 제1 실린더챔버(360)와 제2 실린더챔버(460)를 구획하고, 상기 보어를 따라 진퇴운동하는 제2 피스톤(420), 실린더본체(310, 410)와 제2 피스톤(420) 사이에 마련되어 제2 피스톤(420)에 복원력을 제공하는 제2 리턴스프링(440), 및 제2 피스톤(420)에 체결되는 리테이너(450)를 포함하고, 초기위치에서 제2 피스톤(420)은 제2 리턴스프링(440)에 의해 가압되고, 실린더본체(310, 410)에 접하는 리테이너(450)에 의해 그 이동이 제한된다.

실린더본체(310, 410)는 제1 리턴스프링(340)을 지지하는 제1 실린더본체(310), 및 제2 리턴스프링(440)을 지지하고, 리테이너(450)에 대한 지지단턱(411)을 형성하는 제2 실린더본체(410)를 포함한다.

제1 실린더본체(310)에는 제1 피스톤(320)과 접하는 내면에 설치되는 제1 실링부재(331)와 제2 실링부재(332)를 포함하고, 리저버(30)는 그들 사이에서 제1 리저버라인(31)을 통해 제1 실린더챔버(360)와 연결된다. 그리고 제2 실린더본체(410)에는 제2 피스톤(420)과 접하는 내면에 설치되는 제3 실링부재(431)와 제4 실링부재(432)를 포함하고, 리저버(30)는 그들 사이로 제2 리저버라인(32)을 통해 제2 실린더챔버(460)와 연결된다.

이처럼 마스터 실린더(20)는 제1 실린더본체(310)의 내면과 제1 피스톤(320)의 외면 사이에 설치되는 제1 및 제2 실링부재(331, 332)와, 실린더본체(110)의 내면과 제2 피스톤(420)의 외면 사이에 설치되는 제3 및 제4 실링부재(431, 432)를 포함한다. 구체적으로 제1 및 제2 실링부재(331, 332)는 제1 리저버 유로(31)의 전후에 배치되고, 제3 및 제4 실링부재(431, 432)는 제2 리저버 유로(32)의 전후에 배치된다. 각 실링부재(331, 332, 431, 432)는 마스터 실린더(20)의 내벽 또는 피스톤(320, 420)의 외주면에 돌출되는 링 형태일 수 있다.

제1 피스톤(320)은 인풋로드(12)와 연결되어 페달(10)에 작용하는 답력에 의해 이동한다. 제1 리턴스프링(340)은 한쪽이 제1 실린더본체(310)에 지지되고, 다른 한쪽이 인풋로드(12)에 마련된 연장부재(14)를 후퇴시키는 방향으로 가압하여 제1 피스톤(320)을 복귀시킨다. 이때 제1 리턴스프링(340)은 코일 스프링으로써 인풋로드(12)를 둘러싸는 형태로 마련된다.

제1 실린더챔버(360)는 제1 피스톤(320)과 제2 피스톤(420) 사이에 마련된다. 그리고 제1 실린더챔버(360)는 백업유로(251)를 통해 시뮬레이션 장치(50)와 연결되어 평상시 페달감을 생성하고, 폴백 모드에서는 제1 컷밸브(361)를 개방하고 시뮬레이터 밸브(54)를 닫아 휠 실린더에 액압을 발생시킨다.

제2 실린더챔버(460)는 제2 실린더본체(410) 내면과 제2 피스톤(420) 사이에 마련된다. 이때 제2 실린더본체(410)에는 리테이너(450)와 접하는 지지단턱(411)이 마련되어 제2 피스톤(420)의 이동범위를 제한한다. 그리고 제2 컷밸브(362)를 개방되는 폴백 모드에서는 제1 실린더챔버(360)의 내부압력에 의해 가압되는 제2 실린더챔버(460)를 이용하여 휠 실린더(40)에 액압을 발생시킨다.

리테이너(450)가 제2 피스톤(420)에 체결되는 방식에 대하여 설명한다. 리테이너(450)에는 링형 몸체에 반경방향으로 돌출되는 걸림부(451)가 마련되는데, 걸림부(451)는 제2 피스톤(420) 안쪽에 마련된 체결홈(421)에 끼워지고, 걸림부(451)는 후크형태로 체결홈(421)에 체결된다. 이때 체결홈(421)은 리테이너(450)가 삽입되는 제1 홀(423)에서 리테이너(450)와 대면하는 부분에 마련되어 걸림부(451)가 체결되도록 한다. 즉, 제2 피스톤(420) 또는 리테이너(450) 중 어느 하나에 걸림부(451)가 마련되고, 나머지 다른 하나에는 체결홈(421)이 마련되어, 걸림부(451)가 체결홈(421)에 끼워지는 후크 방식으로 상호 결합한다. 한편 도시된바와 달리 제2 피스톤에 체결홈이 마련되고 리테이너에 걸림부가 마련될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.

제2 리턴스프링(440)은 코일 스프링으로써 제2 실린더본체(410)에 지지되어 제2 피스톤(420)를 복귀시키는 방향으로 탄성력을 제공한다. 제2 리턴스프링(440)은 제2 피스톤(420)에서 제1 홀(423)의 반대편에 형성되는 제2 홀(424)에 삽입되어 제2 홀(424) 내측 단부에 지지된다.

리테이너(450)는 일측에 개방부(455)를 갖는 환형링 형태로 마련된다. 이러한 리테이너(450)는 외주면에 걸림부(451)가 마련되는 소경부(452), 제2 피스톤(420)보다 큰 직경을 가져 제2 실린더본체(410)의 지지단턱(411)과 접하는 대경부(453)를 포함한다.

리테이너(450)는 제2 리턴스프링(440) 반대편에서 제2 피스톤(420)에 체결되고, 지지단턱(411)은 제2 실린더본체(410) 일측에 마련된다. 이때 지지단턱(411)은 제1 실린더챔버(360)가 형성되는 공간 일측의 보어 지름이 변하는 위치에 마련되어 리테이너(450)의 이동범위를 제한하는 걸림턱 역할을 수행한다.

한편 리테이너(450)에는 원주방향으로 접히는 마디부(454)가 마련되어, 리테이너(450)의 최외경을 체결홈(421)이 마련되는 제2 피스톤(420)의 최내경, 즉 제1 홀(423)의 직경보다 작게 축소시켰다가 원상태로 복원가능하다. 이로써 조립시 리테이너(450)의 크기를 줄여 제2 피스톤(420)에 삽입시키고, 제2 피스톤(420) 내부에서 그 크기를 키워 걸림부(451)가 체결홈(421)에 끼워지게 한다.

정리하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마스터 실린더(20)는 정상 작동 시 제1 피스톤(320)에 의해 제2 피스톤(420)의 작동에 영향을 미치지 않으며, 제1 피스톤(320) 작동에 의해서만 페달감의 영향을 미치는 구조를 가진다. 이를 위해 제2 피스톤(420)이 제2 리턴스프링(440)에 의해 뒤로 밀려나지 않게 리테이너(450)가 필요하며, 제2 피스톤(420)이 작동시에는 리테이너(450)를 위한 체결홈(421)를 갖는다. 이때 리테이너(450)는 조립성을 고려하여 후크 타입 고정 구조로 마련된다.

다시 도 2를 참조하면, 상술한 마스터 실린더(20)를 포함하는 전자식 브레이크 시스템은, 제1 실린더챔버(360)와 연결되어 페달(10) 답력에 따른 반력을 제공하는 시뮬레이션 장치(50), 제1 유압서킷(301) 또는 제2 유압서킷(302) 중 적어도 어느 하나에 유압을 제공하는 액압 공급장치(200), 및 액압 공급장치(200)를 작동시키는 전자제어유닛(ECU)을 포함한다.

그리고 액압 공급장치(200)는 페달(10)의 변위에 대응하여 출력되는 전기적 신호에 의해 작동하는 피스톤을 이용하여 액압을 발생시키되, 실린더블록 내부에 이동 가능하게 수용되는 피스톤의 일 측에 마련되어 하나 이상의 휠 실린더(40)와 연결되는 제1 압력챔버(미도시)와, 피스톤의 타 측에 마련되어 하나 이상의 휠 실린더(40)와 연결되는 제2 압력챔버(미도시)를 포함한다.

또한, 브레이크 시스템이 비 정상적으로 작동하는 때에, 제1 실린더챔버(360)로부터 토출된 오일을 직접 휠 실린더(40)로 공급할 수 있는 제1 백업유로(251), 및 제2 실린더챔버(460)로부터 토출된 오일을 직접 휠 실린더(40)로 공급할 수 있는 제2 백업유로(252)를 포함한다.

이때 시뮬레이션 장치(50)는 제1 피스톤(320)과 제2 피스톤(420) 사이에 형성되는 제1 실린더챔버(360)와 연결되어 운전자가 페달(10)을 밟을때 답력의 변화를 느끼게 해준다. 한편 제2 실린더챔버(460)는 정상 작동시에는 체적 변화가 없으며, 폴백 모드(Fall Back Mode)시에만 제1 피스톤(320)으로부터 전달된 힘과 압력으로 제2 피스톤(420)의 행정에 변화가 발생하여 압력이 형성된다.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 마스터 실린더의 측단면도이다. 이하에서 설명하는 본 발명의 제2실시예에 의한 마스터 실린더에 대한 설명 중 별도의 도면부호를 들어 추가적으로 설명하는 경우 외에는 전술한 본 발명의 제1실시예에 의한 마스터 실린더 및 그를 포함하는 전자식 브레이크 시스템에 대한 설명과 동일한 것으로서 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.

도면을 참조하면, 리테이너(470)는 제2 리턴스프링(440)과 같은편에서 제2 피스톤(420)에 마련된 체결홈(422)에 끼워져 구속되고, 실린더본체(410)의 지지단턱(412)은 제2 실린더챔버(460) 일측에 형성된다. 이때 지지단턱(412)은 제2 실린더챔버(460)가 형성되는 공간 일측의 보어 지름이 변하는 위치에 마련되어 리테이너(470)의 대경부가 걸리도록 하여 그 이동범위를 제한한다.

따라서, 제2 실시예에 따른 마스터 실린더는, 제1 실시예와 마찬가지로 제2 피스톤(420)이 실린더본체(310, 410)에 접하는 리테이너(470)에 의해 그 이동이 제한됨으로써, 제1 피스톤(320)과 제2 피스톤(420)이 서로 직접적으로 연결되지 않고, 제1 피스톤(320)이 작동할때 제2 피스톤(420)에 영향을 주지 않는다. 따라서, 정상 작동 시 제2 피스톤(420)은 페달감에 영향을 미치지 않을 수 있다.

또한, 리테이너(470)는 일측이 개방된 형태의 환형링 형태로 마련되고, 원주방향으로 접히는 마디부(454)가 마련되어 손쉽게 축소 가능하고, 후크 타입 고정구조를 가져 착탈 또는 조립이 용이하다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 페달 12: 인풋로드
14: 연장부재 20: 마스터 실린더
30: 리저버 40: 휠 실린더
50: 시뮬레이션 장치 310: 제1 실린더본체
320: 제1 피스톤 331: 제1 실링부재
332: 제2 실링부재 340: 제1 리턴스프링
360: 제1 실린더챔버 410: 제2 실린더본체
411: 지지단턱 412: 지지단턱
420: 제2 피스톤 421: 체결홈
422: 체결홈 431: 제3 실링부재
432: 제4 실링부재 440: 제2 리턴스프링
450: 리테이너 451: 걸림부
452: 소경부 453: 대경부
454: 마디부 455: 개방부
460: 제2 실린더챔버 470: 리테이너
471: 걸림부

Claims (11)

1. 페달과 직접 또는 간접적으로 연결되고, 실린더본체 내에서 보어를 따라 진퇴운동하는 제1 피스톤;
   상기 실린더본체와 상기 제1 피스톤 사이에 마련되어 상기 제1 피스톤에 초기위치로의 복원력을 제공하는 제1 리턴스프링;
   상기 제1 피스톤 전방에서 제1 실린더챔버와 제2 실린더챔버를 구획하고, 상기 보어를 따라 진퇴운동하는 제2 피스톤;
   상기 제2 실린더챔버에 마련되어 상기 제2 피스톤에 복원력을 제공하는 제2 리턴스프링; 및
   상기 제2 피스톤에 체결되는 리테이너;를 포함하고,
   초기위치에서 상기 제2 피스톤은 상기 제2 리턴스프링에 의해 가압되고, 상기 실린더본체에 접하는 리테이너에 의해 그 이동이 제한되는 마스터 실린더.
2. 제1항에 있어서,
   상기 리테이너와 상기 제2 피스톤의 체결방식에 있어서, 상기 제2 피스톤 또는 상기 리테이너 중 어느 하나에 걸림부가 마련되고 나머지 하나에는 체결홈이 마련되어, 상기 걸림부가 상기 체결홈에 끼워지는 방식으로 상호 결합하는 마스터 실린더.
3. 제2항에 있어서,
   상기 리테이너는
   외주면에 상기 걸림부가 마련되는 소경부; 및
   상기 제2 피스톤보다 큰 직경을 가져 상기 실린더본체에 마련되는 지지단턱과 접하는 대경부;를 포함하는 마스터 실린더.
4. 제3항에 있어서,
   상기 리테이너는 일측에 개방부를 갖는 환형링 형태로 마련되는 마스터 실린더.
5. 제4항에 있어서,
   상기 리테이너는
   원주방향으로 접히는 마디부가 마련되어, 상기 리테이너의 최외경을 상기 걸림부가 마련되는 제2 피스톤의 최내경보다 작게 축소시켰다가 원상태로 복원가능한 마스터 실린더.
6. 제3항에 있어서,
   상기 리테이너는 상기 제2 리턴스프링 반대편에서 상기 제2 피스톤에 체결되고,
   상기 실린더본체의 지지단턱은 상기 제1 실린더챔버 내부에 형성되는 마스터 실린더.
7. 제3항에 있어서,
   상기 리테이너는 상기 제2 리턴스프링과 같은편에서 상기 제2 피스톤에 체결되고,
   상기 실린더본체의 지지단턱은 상기 제2 실린더챔버 내부에 형성되는 마스터 실린더.
8. 제1항에 있어서,
   상기 실린더본체는
   상기 제1 리턴스프링 한쪽을 지지하는 제1 실린더본체; 및
   상기 제2 리턴스프링 한쪽을 지지하고, 상기 리테이너와 접하는 지지단턱이 마련되는 제2 실린더본체;를 포함하는 마스터 실린더.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 리턴스프링은 한쪽이 상기 실린더본체에 지지되고, 다른 한쪽이 상기 인풋로드에 마련된 연장부재를 후퇴시키는 방향으로 가압하는 마스터 실린더.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 마스터 실린더;
    상기 제1 실린더챔버와 연결되어 페달 답력에 따른 반력을 제공하는 시뮬레이션 장치;
    제1 유압서킷 또는 제2 유압서킷 중 적어도 어느 하나에 유압을 제공하는 액압 공급장치; 및
    상기 액압 공급장치를 작동시키는 전자제어유닛;을 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    비 정상적으로 작동하는 때에, 상기 제1 실린더챔버로부터 토출된 오일을 직접 휠 실린더로 공급할 수 있는 제1 백업유로, 및 상기 제2 실린더챔버로부터 토출된 오일을 직접 휠 실린더로 공급할 수 있는 제2 백업유로를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템.

Images