KR20200026882A - 유압식 차량 브레이크 시스템용 마스터 브레이크 실린더 - Google Patents

유압식 차량 브레이크 시스템용 마스터 브레이크 실린더 Download PDF

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안드레아스 베
슈테판 카제러
마티아스 마이르
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 마스터 브레이크 실린더 보어(3)를 구비하고 마스터 브레이크 실린더(1)를 형성하는, 유압식 외력 차량 브레이크 시스템의 슬립 제어 시스템용 유압 블록에 관한 것이다. 마스터 브레이크 실린더(1)의 릴리스 시, 특히 예를 들어 운전자의 발이 브레이크 페달에서 미끄러져서 갑작스럽게 릴리스되는 경우에, 종단점에서 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)의 강한 정지를 피하기 위하여, 본 발명은 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)이 내부에 통합되어 있는 유압식 리턴 플로우 댐퍼(11)를 제안한다.

Description

유압식 차량 브레이크 시스템용 마스터 브레이크 실린더
본 발명은, 청구항 1의 전제부의 특징들을 갖는 유압식 차량 브레이크 시스템용 마스터 브레이크 실린더에 관한 것이다.
마스터 브레이크 실린더는 본래 공지되어 있으며, 이 실린더는 소위 1차 피스톤 또는 로드 피스톤을 구비하고, 이 피스톤은 (풋-)브레이크 페달 또는 (핸드-)브레이크 레버를 사용하여 직접 또는 피스톤 로드를 통해 간접적으로 마스터 브레이크 실린더의 마스터 브레이크 실린더 보어 내에서 축방향으로 변위될 수 있다. 이는, 마스터 브레이크 실린더 및 연결된 유압식 차량 브레이크 시스템의 작동을 위해, 피스톤이 근력 또는 보조력에 의해 마스터 브레이크 실린더 보어 내에서 작동 방향으로 기계적으로 변위됨을 의미한다. 보조력 작동은, 브레이크 부스터에 의해 강화된 근력을 이용한 변위를 의미한다. 피스톤의 반대 방향으로의 역방향 운동은 일반적으로, 피스톤이 작동 방향으로 변위될 때 인장되어 피스톤을 역방향 운동 방향으로 작동시키는 피스톤 스프링에 의해 이루어진다.
청구항 1의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 마스터 브레이크 실린더는, 유압식의 슬립 제어식 외력 차량 브레이크 시스템을 위해 제공된다. 이와 같은 마스터 브레이크 실린더는, 마스터 브레이크 실린더 피스톤이 그 내부에서 축방향으로 변위 가능한 마스터 브레이크 실린더 보어를 구비한다. 상기 마스터 브레이크 실린더 피스톤은 특히 소위 로드 피스톤 또는 1차 피스톤이며, 이 피스톤은 마스터 브레이크 실린더 및 연결된 유압식 차량 브레이크 시스템의 작동을 위해, 기계적으로 브레이크 페달(또는 핸드 브레이크 레버)을 갖는 피스톤 로드를 통해, 그리고 경우에 따라 브레이크 부스터를 통해 마스터 브레이크 실린더 보어 내에서 작동 방향으로 변위된다. "보어"라는 명칭은, 마스터 브레이크 실린더 보어가 반드시 드릴링에 의해서 제조되어야 한다는 의미가 아니며, 보어는 다른 방식으로 절삭 기법으로 또는 비절삭 기법으로 제조될 수도 있다.
본 발명에 따른 마스터 브레이크 실린더는, 특히 마스터 브레이크 실린더 피스톤을 위한 유압식 리턴 플로우 댐퍼를 구비하며, 이 댐퍼는, 마스터 브레이크 실린더 피스톤이 이 마스터 브레이크 실린더 피스톤의 역방향 운동을 제한하고 마스터 브레이크 실린더 피스톤의 비작동 위치를 지정하는 종단점(end stop)을 향해 강하게 충돌하지 않도록 하기 위하여, 작동 방향과 반대인 역방향 운동 방향으로, 다시 말해 마스터 브레이크 실린더 피스톤의 비작동 위치의 방향으로 마스터 브레이크 실린더 피스톤의 역방향 운동을 감쇠시킨다. 본 발명은, 종단점을 향해 강하게 충돌하는 마스터 브레이크 실린더 피스톤의 되튐(rebound) 발생 시 운전자의 제동 요청으로 잘못 인식할 수 있는 전자 브레이크 제어 장치의 오작동 및 센서의 손상을 방지한다.
리턴 플로우 댐퍼는 리턴 플로우 댐퍼 실린더 및 리턴 플로우 댐퍼 실린더 내의 리턴 플로우 댐퍼 피스톤을 구비하며, 이 리턴 플로우 댐퍼 피스톤은 리턴 플로우 댐퍼 실린더를 2개의 챔버로 분할한다. 리턴 플로우 댐퍼 실린더가 마스터 브레이크 실린더 피스톤과 연결됨으로써, 리턴 플로우 댐퍼 실린더는 마스터 브레이크 실린더 피스톤과 종동된다. 리턴 플로우 댐퍼 피스톤이 상기 마스터 브레이크 실린더 또는 하나의 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤과 연결됨으로써, 리턴 플로우 댐퍼 피스톤은 마스터 브레이크 실린더의 작동 시 상기 하나의 마스터 브레이크 실린더 피스톤과 종동되지 않고, 오히려 리턴 플로우 댐퍼 피스톤이 리턴 플로우 댐퍼 실린더 내에서 운동한다. 상기 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤은, 특히 상기 하나의 마스터 브레이크 실린더 피스톤이 마스터 브레이크 실린더 보어 내에서 작동 방향으로 변위될 때 발생시키는 압력에 의해 마스터 브레이크 실린더 보어 내에서 유압식으로 변위되는 소위 플로팅 피스톤(floating piston) 또는 2차 피스톤이다. 플로팅 피스톤 또는 2차 피스톤이 차량 브레이크 시스템의 외력 작동 시 짧은 구간만 이동하고 그 다음에는 정지 상태를 유지하며, 그에 따라 리턴 플로우 댐퍼 피스톤도 짧은 구간만 이동한 후에 이어서 리턴 플로우 댐퍼 실린더 내에서 리턴 플로우 댐퍼 실린더와 관련하여 운동한다. 또한, 반대로, 리턴 플로우 댐퍼 피스톤은 마스터 브레이크 실린더 피스톤과 연결될 수 있고, 상기 피스톤과 종동할 수 있으며; 리턴 플로우 댐퍼 실린더는, 마스터 브레이크 실린더의 작동 및 릴리스 시 리턴 플로우 댐퍼 실린더 내에서 리턴 플로우 댐퍼 피스톤의 상대 운동을 발생시키기 위해, 종동하지 않고 오히려 리턴 플로우 댐퍼 피스톤에 대해 움직이도록, 마스터 브레이크 실린더 또는 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤과 연결될 수 있다.
리턴 플로우 댐퍼 실린더에 대한 리턴 플로우 댐퍼 피스톤의 변위는, 리턴 플로우 댐퍼 피스톤이 리턴 플로우 댐퍼 실린더를 분할하는 2개의 챔버의 용적을 반대 방향으로 변동시킨다. 리턴 플로우 댐퍼는 제1 체크 밸브를 구비하며, 상기 제1 체크 밸브를 통해 브레이크 액이 2개의 챔버 중에서 마스터 브레이크 실린더의 작동 시 축소되는 챔버로부터 마스터 브레이크 실린더의 작동 시 확대되는 다른 챔버 내로 흐를 수 있다. 제1 체크 밸브는, 관류를 덜 교축(throttling)하고 마스터 브레이크 실린더 피스톤의 운동을 덜 제동하기 위해 큰 관류 횡단면을 갖는다.
브레이크 액이 마스터 브레이크 실린더 피스톤의 역방향 운동 중에 축소되는 리턴 플로우 댐퍼 실린더의 또 다른 챔버로부터 교축되어 배출됨으로써, 마스터 브레이크 실린더 피스톤의 역방향 운동이 감쇠된다. 교축을 위해, 리턴 플로우 댐퍼는 스프링에 의해 작동되는 제2 체크 밸브를 구비하며, 상기 제2 체크 밸브를 통해 브레이크 액이 리턴 플로우 댐퍼 실린더의 상기 다른 챔버로부터 마스터 브레이크 실린더 내로 배출될 수 있다. 제2 체크 밸브는 작은 관류 횡단면을 갖거나, 항시 제1 체크 밸브보다 큰 관류 저항을 갖는다. 추가로, 제2 체크 밸브의 관류는 자체 차단 바디의 스프링 가압에 의해 교축되며, 상기 차단 바디는 관류를 위해 자신의 스프링 가압에 대항해서 밸브 시트로부터 들어 올려져야 한다. 제2 체크 밸브는, 브레이크 액의 점도와 대체로 무관하고 거의 일정한 관류 저항을 갖는 동적 스로틀을 형성한다. 이로 인해, 마스터 브레이크 실린더 피스톤의 역방향 운동의 감쇠는 대체로 온도의 영향을 받지 않는다. 제2 체크 밸브의 차단 바디의 스프링 가압의 스프링 경도 또는 스프링 특성곡선, 차단 바디의 행정 및/또는 관류 횡단면의 선택을 통해, 마스터 브레이크 실린더 피스톤의 역방향 운동의 감쇠가 조건 및 규정에 매칭될 수 있다.
제2 체크 밸브의 밸브 폐쇄 스프링의 스프링 강성 및 초기 응력은, 제2 체크 밸브의 개방 압력 및 관류 저항 그리고 이로써 마스터 브레이크 실린더의 히스테리시스, 즉, 마스터 브레이크 실린더의 작동 및 릴리스 시에 상이한 거동을 결정한다. 차단 바디 및 밸브 폐쇄 스프링으로서의 판 스프링을 갖는 제2 체크 밸브로서 플러터 밸브(flutter valve)를 사용하는 경우, 상기 판 스프링의 휨 강도, 초기 응력, 그리고 밸브 오리피스로부터 상기 판 스프링의 고정부까지의 거리가 개방 압력 및 관류 저항을 확정한다. 판 스프링은 반드시 직선일 필요는 없으며, 예를 들어 천공 디스크(perforated disc)일 수 있다.
마스터 브레이크 실린더 피스톤의 역방향 운동 시 확대되는, 리턴 플로우 댐퍼 실린더의 일측 챔버 내부로, 마스터 브레이크 실린더 보어로부터 배출된 브레이크 액이 하나 또는 복수의 큰 개구를 통해 바람직하게는 낮은 유동 저항으로 흐른다.
종속 청구항들은, 청구항 1에 명시된 본 발명의 바람직한 실시예들 및 개선예들을 대상으로 한다.
특히, 마스터 브레이크 실린더는 유압식 차량 브레이크 시스템, 특히 외력 차량 브레이크 시스템의 브레이크 제어 시스템의 유압 블록으로서 제공된다. 브레이크 제어 시스템이란 특히, ABS, ASR, FDR/ESP라는 축약어로 통용되는, 예를 들어 안티 록 제어 시스템, 트랙션 제어 시스템 및/또는 주행 역학 제어 시스템/차량 주행 안정성 제어 시스템과 같은 슬립 제어 시스템으로 이해될 수 있다. 유압식 차량 브레이크 시스템의 이와 같은 슬립 제어 시스템은 승용차 및 모터사이클로부터 공지되어 있으며, 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다. 브레이크 제어 시스템이란, 예를 들어 또한 외력 브레이크 시스템 또는 보조력 브레이크 시스템의 휠 제동압 및 제동력을 폐회로 제어(또는 개회로 제어도)하는 시스템이다. 이 경우, 본 발명에 따른 마스터 브레이크 실린더는, 솔레노이드 밸브, 체크 밸브, 유압 펌프, 유압 어큐뮬레이터, 댐퍼 챔버와 같은 브레이크 제어 시스템의 유압식 구성 요소들을 위한 수용부 및 마스터 브레이크 실린더 보어를 갖는, 그리고 외력 브레이크 시스템의 경우에는 외력을 이용해서 제동압을 발생시키기 위한 외력 실린더 보어를 갖는 유압 블록이다. 또한, 유압 블록은, 차량 브레이크 시스템의 유압식 휠 브레이크로 안내되는 브레이크 라인들을 위한 연결부를 구비한다.
본 발명은, 도면부에 도시된 일 실시예를 참조하여 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 리턴 플로우 댐퍼를 갖는 본 발명에 따른 마스터 브레이크 실린더의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 마스터 브레이크 실린더를, 마스터 브레이크 실린더 보어의 영역 내에 있는 중앙 평면에서 부분 절단한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 직사각형(Ⅲ)에 따른 확대 세부도이다.
도 4는 도 2에 도시된 마스터 브레이크 실린더의 유압식 리턴 플로우 댐퍼의 부분들의 분해 사시도이다.
도면부는, 본 발명의 설명 및 이해를 위한 간략화되고 개략화된 도해이다.
도 2에 도시된 본 발명에 따른 마스터 브레이크 실린더(1)는, 슬립 제어 시스템을 갖는 유압식 외력 차량 브레이크 시스템의 유압 블록(2)으로서 형성되어 있다. 슬립 제어 시스템은, ABS, ASR, FDR/ESP라는 축약어로 통용되는, 예를 들어 안티 록 제어 시스템, 트랙션 제어 시스템 및/또는 주행 역학 제어 시스템/차량 주행 안정성 제어 시스템이다. 유압 블록(2)은, 폭보다 약간 더 길고 두께보다 수 배 더 넓은 정방형 금속 블록이다. 도 2는, 유압 블록(2)의 2개의 큰 면 중 하나를 바라보고 도시한 도면을 보여주고, 마스터 브레이크 실린더 보어(3)의 영역에서 절단된 상태로 도시되어 있다. 절단 평면은, 유압 블록(2)의 2개의 큰 면 사이의 중앙 평면 내에 놓이며, 그와 동시에 마스터 브레이크 실린더 보어(3)의 축방향 평면이다. 본 실시예에서, 마스터 브레이크 실린더 보어(3)는 블라인드 홀이며, 이 경우 일측 단부가 폐쇄된 블라인드 홀도 가능하다.
마스터 브레이크 실린더 보어(3) 내에는, 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)이 축방향으로 변위 가능하게 수용되어 있으며, 상기 피스톤은 피스톤 로드(6)를 통해 마스터 브레이크 실린더 보어(3) 내에서 기계적으로 축방향으로 변위 가능하다. 피스톤 로드(6)가 도 1에 도시된 풋 브레이크 페달(42) 또는 핸드 브레이크 레버와 관절식으로 연결되어 있음으로써, 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)은 근력 또는 보조력으로써 변위될 수 있다. 보조력은, 브레이크 부스터에 의해 보강된 근력을 이용한 변위를 의미한다. 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)은 이하에서 1차 피스톤 또는 로드 피스톤이라고도 지칭될 것이다.
마스터 브레이크 실린더 보어(3) 내에서, 피스톤 로드(6)로부터 먼 쪽을 향하는 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)의 측에는, 하나의 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7)이 축방향으로 변위 가능하게 수용되어 있으며, 상기 추가 피스톤은, 마스터 브레이크 실린더(1) 및 유압식 차량 브레이크 시스템의 작동을 위해 마스터 브레이크 실린더 보어(3) 내에서 작동 방향으로 변위될 때 일측 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)이 발생시키는 유압에 의해 마스터 브레이크 실린더 보어(3) 내에서 변위된다. 작동 방향은, 피스톤 로드(6)로부터 멀어지는 방향 및 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7)의 방향을 향한다. 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7)은 이하에서 2차 피스톤 또는 플로팅 피스톤이라고도 지칭될 것이다. 하나의 마스터 브레이크 실린더 피스톤에 대해서만 언급하는 경우에는, 하나의 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5), 다시 말해 1차 피스톤 또는 로드 피스톤을 의미한다. 2개의 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5, 7)은 피스톤 스프링(9)으로서의 나선형 압축 스프링에 의해 서로에 대해 지지되며, 또 다른 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7)은 피스톤 스프링(10)으로서의 나선형 압축 스프링에 의해 블라인드 홀로서 형성된 마스터 브레이크 실린더 보어(3)의 베이스에 지지된다.
하나의 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)은 중공 피스톤으로서 구현되고, 그 내부에 유압식 리턴 플로우 댐퍼(11)가 통합되며, 상기 댐퍼는 도 3의 확대도에서 더 잘 확인된다. 리턴 플로우 댐퍼(11)는, 디스크 형상의 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)이 그 내부에 축방향으로 변위 가능하게 배치되어 있는 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)를 구비한다. 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)는, 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)과 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 내부에 있는 환형 홈 에 맞물리는 고정 링(14)에 의해 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5) 내에 보유된다.
리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)은 피스톤 로드(15) 상에 축방향으로 고정 배치되며, 상기 피스톤 로드는 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7)과 축방향으로 고정 연결된다. 본 발명의 도시되고 기술된 실시예에서, 피스톤 로드(15)는, 상기 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7) 내 환형 홈 내에 맞물리는 고정 링(17)에 의해 카운터 싱크 내에 보유되는 컵 형상의 로드 홀더(16)에 의해 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7)의 단부측 카운터 싱크 내에 고정되어 있다. 일측 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5) 내에서의 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 고정부 및 로드 홀더(16) 내에서의 피스톤 로드(15)의 고정부가 반경 방향 간극을 가짐으로써, 상기 두 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5, 7)을 서로 연결하는 리턴 플로우 댐퍼(11)는 두 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)의 반경 방향 운동 및 상호 기울어짐을 방해하지 않는다. 마스터 브레이크 실린더 보어(3)는 2개의 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5, 7)을 서로에 대해 일직선으로 정렬시키며, 리턴 플로우 댐퍼(11)는 과잉 결정(over-determination)을 야기하지 않는다.
리턴 플로우 댐퍼(11)의 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12) 내에 있는 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)은, 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 내부 공간을 2개의 챔버(18, 19)로 분할한다. 2개의 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5, 7)이 서로를 향해 축방향으로 움직이면, 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)이 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12) 내에서 변위되고, 이로 인해 2개의 챔버(18, 19)의 용적이 상호 반대로 변한다. 이는, 2개의 챔버(18, 19) 중 하나는 확대되고 다른 하나의 챔버(19, 18)는 축소됨을 의미한다. 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)은 피스톤 로드(15) 둘레에 배치된 오리피스들(20)을 구비하며, 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)이 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12) 내에서 변위될 때 상기 오리피스들을 통해 브레이크 액이 하나의 챔버(18, 19)로부터 다른 챔버(19, 18) 내로 흘러간다. 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7) 쪽을 향하는 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)의 측에는, 중심 홀이 있고 편심 홀은 없는 천공 디스크가 플레이트 밸브의 차단 바디(21)로서 배치되며, 상기 플레이트 밸브는 일반적으로 제1 체크 밸브(22)로도 간주될 수 있다.
리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)이 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12) 내에서 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7)의 방향으로 움직이면, 차단 바디(21)가 오리피스들(20)을 차단함으로써, 브레이크 액은 일측 챔버(18)로부터 리턴 플로우 댐퍼(11)의 타측 챔버(19) 내로 흐를 수 없게 된다. 리턴 플로우 댐퍼(11)의 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)이 반대 방향으로 움직이면, 차단 바디(21)가 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)을 들어올리고 오리피스들(20)을 개방함으로써, 브레이크 액은 상기 타측 챔버(19)로부터 일측 챔버(18) 내로 흐를 수 있게 된다.
리턴 플로우 댐퍼 실린더(12) 내에서 상기 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7) 쪽을 향하는 챔버(18)는, 제2 체크 밸브(23)로서의 플러터 밸브를 구비하며, 이 플러터 밸브의 개별 부재들을 도 4가 보여준다. 제2 체크 밸브(23)는, 실시예에서 스프링이 없는 제1 체크 밸브(22)와 달리 스프링에 의해 작동된다. 상기 제2 체크 밸브는 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7) 쪽을 향하는 자신의 단부에, 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 단부 벽(39) 내 밸브 오리피스(24)로서의 축 평행 관통 홀을 구비하며, 상기 관통 홀은 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7) 쪽을 향하는 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 단부 벽(39)의 외부면에서 제2 체크 밸브(23)의 차단 바디(25)로서의 탄성적인 천공 디스크에 의해 덮인다. 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)의 역방향 운동 시, 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)이 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12) 내의 일 챔버(18)의 용적을 축소시키면, 상기 피스톤은 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12) 내 일 챔버(18)로부터 제2 체크 밸브(23)를 통해 마스터 브레이크 실린더 보어(3) 내로 브레이크 액을 밀어낸다. 이때, 관류하는 브레이크 액은, 리턴 플로우 댐퍼 실린더(13)의 단부 벽(39)에서 밸브 오리피스(24)로부터 차단 바디(25)를 형성하는 탄성 천공 디스크를 들어올린다.
밸브 오리피스(24); 그리고 동시에 밸브 폐쇄 스프링으로서 작용하고, 플러터 밸브로서 형성된 제2 체크 밸브(23)의 차단 바디(25)를 형성하는 탄성 천공 디스크;가 관류를 제한함으로써, 제2 체크 밸브(23)는 동시에 스로틀도 형성하게 된다. 제2 체크 밸브(23)의 유동 저항은 구조적 형상에 기인하여 브레이크 액의 점도에 대한 의존도가 낮고, 이로써 온도 의존도도 낮다. 제2 체크 밸브(23)는 동적 스로틀로서도 간주될 수 있다. 다수의 오리피스(20)로 인해, 제1 체크 밸브(22)의 유동 저항은 제2 체크 밸브(23)의 유동 저항의 단지 일부에 불과하다.
리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 단부 벽(39) 내 밸브 오리피스(24)를 밀폐하기 위해, 제2 체크 밸브(23)의 차단 바디(25)를 형성하는 천공 디스크가 밸브 오리피스(24)가 있는 지점에 중공 볼 캡 형상의 융기부(40)를 구비하며, 상기 융기부는 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 단부 벽(39)의 방향으로 볼록하게 만곡된다. 제2 체크 밸브(23)의 폐쇄 시, 융기부(40)가 밸브 오리피스(24)의 입구에서 폐쇄된 원형 라인에 접하며, 상기 라인은 제2 체크 밸브(23)의 밸브 시트를 형성한다.
플러터 밸브로서 형성된 제2 체크 밸브(23)의 차단 바디(25)를 형성하는 탄성 천공 디스크는 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 단부 벽(39) 내 밸브 오리피스(24)에 대하여, 도 4에서 그 위치를 확인할 수 있는 3개의 용접 점(26)에 의해 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 단부 벽(39)에 고정된다. 다른 유형의 고정도 가능하다. 밸브 오리피스(24)로부터 원주 방향으로, 차단 바디(25)를 형성하는 천공 디스크의 고정부까지의 거리, 차단 바디(25)의 초기 응력 및 스프링 경도 또는 휨 강도가, 플러터 밸브로서 형성된 제2 체크 밸브의 개방 압력 및 제2 체크 밸브의 밸브 폐쇄 스프링을 형성하는 천공 디스크의 스프링 경도 그리고 이와 더불어 제2 체크 밸브(23)의 개방 저항 및 관류 저항을 결정한다. 차단 바디(25)가 밸브 오리피스(24)에 더 가깝게 고정되면, 제2 체크 밸브(23)의 스로틀링이 더 강해진다. 즉, 제2 체크 밸브(23)의 개방 저항 및 관류 저항은, 차단 바디(25)를 형성하는 천공 디스크를 밸브 오리피스(24)와 관련하여 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 단부 벽(39)에 배치하는 데 이용되는 용접 점(26)의 위치에 의해 결정될 수 있다. 제2 체크 밸브(23)를 플러터 밸브로서 형성하는 것은 본 발명에 필수적인 것은 아니며, 스프링에 의해 작동되는 다른 체크 밸브도 가능하다. 초기 응력은, 마스터 브레이크 실린더(1)에 압력이 가해지지 않는 경우에, 제2 체크 밸브(23)의 차단 바디(25)를 형성하는 천공 디스크를 밸브 오리피스(24)에 스프링 탄성으로 접하게 하는 힘이다.
천공 디스크는 일반적으로, 본 발명에 따른 마스터 브레이크 실린더(1)의 리턴 플로우 댐퍼(11)의, 플러터 밸브로서 형성된 제2 체크 밸브(23)의 차단 바디(25) 및 밸브 폐쇄 스프링을 형성하는 판 스프링으로서도 간주될 수 있다. 밸브 오리피스(24)로부터 판 스프링이 고정되어 있는 위치까지의 거리와, 판 스프링의 휨 강도 및 초기 응력이, 제2 체크 밸브(23)의 개방 압력 및 제2 체크 밸브의 밸브 폐쇄 스프링의 스프링 경도, 그리고 이와 더불어 제2 체크 밸브(23)의 개방 저항 및 관류 저항을 결정한다.
도 1의 개략도에는, 스프링에 의해 작동되고 볼을 갖는 제2 체크 밸브(23)가 차단 바디로서 도시되어 있으며, 상기 볼은 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 단부 벽 내의 밸브 오리피스 상의 밸브 시트를 향해, 밸브 폐쇄 스프링으로서의 코일 스프링에 의해 가압된다. 제2 체크 밸브(23)는 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 일 챔버(18)로부터 마스터 브레이크 실린더 보어(2) 내로 관류할 수 있다. 상징적으로 도시된 나사(43)는, 밸브 폐쇄 스프링이 밸브 시트를 향해 제2 체크 밸브(23)의 차단 바디를 가압하는 초기 응력의 조절 가능성을 상징화한 것이다. 도 2 내지 도 4에 도시된 본 발명에 따른 마스터 브레이크 실린더(1)의 실시예에서, 초기 응력은 제2 체크 밸브(23)의 차단 바디(25) 및 밸브 폐쇄 스프링을 형성하는 천공 디스크의 휨에 의해서 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 단부 벽(39)에 대해 수직으로 달성된다. 밸브 폐쇄 스프링의 초기 응력은 제2 체크 밸브(23)의 개방 압력을 결정한다. 전술한 바와 같이, 천공 디스크의 휨 강도 또는 밸브 폐쇄 스프링의 초기 응력, 스프링 강성 및 길이는 제2 체크 밸브(23)의 개방 압력 및 관류 저항 그리고 이와 더불어 제2 체크 밸브의 특성, 리턴 플로우 댐퍼(11)의 특성 및 히스테리시스, 그리고 마스터 브레이크 실린더(1)의 히스테리시스, 즉, 마스터 브레이크 실린더(1)의 작동 시와 릴리스 시의 상이한 거동을 결정한다. 마스터 브레이크 실린더(1)의 작동은 약간만 감쇠되는 반면, 리턴 플로우 댐퍼(11)가 릴리스를 훨씬 더 강하게 감쇠시킨다. 마스터 브레이크 실린더(1)의 릴리스 시의 감쇠 및 히스테리시스는 제2 체크 밸브(23)에 의해서 조절될 수 있다.
마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)의 역방향 운동 시 확대되는 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12) 내의 다른 챔버(19)는, 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7)으로부터 먼 쪽을 향하는 단부에서 둘레에 걸쳐 분포된 반경 방향 보어들(27)을 구비하며, 마스터 브레이크 실린더 보어(3)로부터 나온 브레이크 액이 상기 반경 방향 보어들 통해 낮은 유동 저항으로 다른 챔버(19) 내로 흐를 수 있다.
마스터 브레이크 실린더 보어(3)는, 두 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5, 7) 사이에 있는 분리 밸브(28)(도 2)에 의해, 그리고 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7)과 마스터 브레이크 실린더 보어(3)의 베이스 사이에 있는 분리 밸브(28)에 의해, 그리고 휠 제동압 변조 밸브 장치들(29)을 통해, 마스터 브레이크 실린더(1)를 형성하는 유압 블록(2)에 브레이크 라인들에 의해 연결된 유압식 휠 브레이크(30)와 연통된다. 또한, 마스터 브레이크 실린더 보어(3)는 스니프팅 보어들(snifting bores, 31)에 의해, 도면에 도시되지 않은 브레이크 액 저장 용기를 위한 연결부(32)와 연통된다. 마스터 브레이크 실린더 피스톤들(5, 7)은, 스니프팅 보어들(31)이 도면에 도시된 자신의 비작동 위치들로부터 한 가지 작동 방향으로 변위될 때 상기 스니프팅 보어들을 폐쇄하는 슬라이드 밸브를 형성한다. 마스터 브레이크 실린더(1)는, 휠 브레이크(30)가 2개의 브레이크 회로로 분할되어 유압식으로 상호 분리된 상태에서 연결되어 있는 2회로 마스터 브레이크 실린더이다.
마스터 브레이크 실린더 보어(3) 상에서 두 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5, 7) 사이에, 스프링에 의해 작동되는 피스톤을 가지며 페달 트래블 시뮬레이터(34)를 형성하는 실린더/피스톤 유닛이 시뮬레이터 밸브(33)에 의해 연결된다. 시뮬레이터 밸브(33)로부터 먼 쪽을 향하는 페달 트래블 시뮬레이터(34)의 측은, 하중 경감 보어를 통해 브레이크 액 저장 용기를 위한 연결부들(32) 중 하나와 연통된다.
외력을 이용한 작동 제동 시 제동압을 발생시키기 위해, 유압 블록(2)은 전기 모터(36)에 의해 스크루 드라이브(37)를 통해 변위될 수 있는 피스톤을 가진 실린더/피스톤 유닛(35)을 구비한다. 전기 모터(36) 및 스크루 드라이브(37)를 갖춘 상기 실린더/피스톤 유닛(35)은 본원에서 외력 압력 발생기(38)라고 지칭된다. 외력 압력 발생기(38)는, 도시되지 않은 브레이크 액 저장 용기로부터 연결부들(32) 중 하나에 의해 브레이크 액을 얻으며, 유압식 휠 브레이크(30)는 휠 제동압 변조 밸브 장치들(29)에 의해 외력 압력 발생기(38)에 연결된다.
작동 제동을 위해, 마스터 브레이크 실린더(1)의 하나의 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5), 다시 말해 소위 1차 피스톤 또는 로드 피스톤은, 도시되지 않은 풋 브레이크 페달을 밟음으로써 근력에 의해 그리고 기계적으로는 피스톤 로드(6)를 통해 작동 방향으로, 다시 말해 마스터 브레이크 실린더 보어(3)의 베이스의 방향으로 변위된다. 2개의 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5, 7) 사이에 있는 마스터 브레이크 실린더 보어(3) 내의 브레이크 액에 의해, 또는 2개의 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5, 7) 사이에 있는 피스톤 스프링(9)을 통해, 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7), 다시 말해 마스터 브레이크 실린더 보어(3) 내 2차 피스톤 또는 플로팅 피스톤도 변위된다. 상기 두 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5, 7)은 스니프팅 보어들(31)를 넘어서고, 이로 인해 마스터 브레이크 실린더 보어(3)를 도시되지 않은 무압력 상태의 브레이크 액 저장 용기로부터 유압식으로 분리시킨다. 풋 브레이크 페달을 밟기 시작할 때, 또는 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5, 7) 중 하나의 변위가 시작될 때, 분리 밸브(28)가 폐쇄되고, 그 결과 마스터 브레이크 실린더 보어(3)로부터 휠 브레이크(30)의 방향으로는 브레이크 액이 전혀 이동될 수 없으며, 시뮬레이터 밸브(33)가 개방됨으로써, 페달 트래블 시뮬레이터(34)는 2개의 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5, 7) 사이에 있는 마스터 브레이크 실린더 보어(3)와 연통하게 된다.
추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7)이 폐쇄된 분리 밸브(28)로 인해 마스터 브레이크 실린더 보어(3)로부터 더 이상 브레이크 액을 이동시킬 수 없기 때문에, 상기 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤은 더 이상 움직이지 않으며, 오히려 풋 브레이크 페달을 더 밟으면 일측 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)만 움직이며, 브레이크 액을 마스터 브레이크 실린더 보어(3)로부터 페달 트래블 시뮬레이터(34) 내로 밀어낸다. 유압 제동압은 외력 압력 발생기(38)에 의해 발생하고, 휠 브레이크(30) 내의 휠 제동압은 외력 압력 발생기(38) 및/또는 휠 제동압 변조 밸브 장치들(29)에 의해 마스터 브레이크 실린더(1) 내의 일측 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)의 변위에 따라 폐회로 제어되거나 개회로 제어되며, 이는 브레이크 제어 시스템으로서 간주될 수 있다.
일측 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)에 의해서는, 상기 피스톤 내에 부착되어 있는, 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5) 내에 통합된 유압식 리턴 플로우 댐퍼(11)의 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)가 가동되는 반면, 정지 상태의 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7)은 상기 피스톤 상에 부착된 피스톤 로드(15)를 통해 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)을 종동되지 않도록 파지한다. 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)은, 피스톤 로드(15)를 통해 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7)과 연결되어 있고, 상기 추가 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7)을 통해 마스터 브레이크 실린더(1)와 연결되어 있다. 움직이지 않고 유지된 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)은 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12) 내 2개의 챔버(18, 19)와 관련하여 움직이며, 이로 인해 일측 챔버(18)의 용적은 확대되고, 타측 챔버(19)의 용적은 동일한 정도로 축소된다. 이 경우, 제1 체크 밸브(22)의 차단 바디(21)가 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13) 내에 있는 오리피스들(20)에서 떼내어지고, 축소되는 타측 챔버(19)로부터 브레이크 액이 리턴 플로우 댐퍼(11)의 확대되는 일측 챔버(18) 내로 흘러간다.
풋 브레이크 페달이 릴리스되고, 그로 인해 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)이 작동 방향과 반대로 비작동 위치의 방향으로 움직이면, 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)은 작동의 경우와 반대 방향으로 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)에 대해 움직이며, 이로 인해 일측 챔버(18)의 용적은 축소되고, 타측 챔버(19)의 용적은 확대된다. 하지만, 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13) 상에 있는 제1 체크 밸브(22)가 일측 챔버(18)로부터 타측 챔버(19) 내로의 브레이크 액의 역류를 차단함으로써, 브레이크 액은, 동적 스로틀로서 작용하고 스프링에 의해 작동되는 제2 체크 밸브(23)에 의해, 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)의 역방향 운동 시 그 용적이 축소되는 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 챔버(18)로부터 마스터 브레이크 실린더 보어(3) 내로 흐를 수밖에 없게 된다. 반경 방향 보어들(27)을 통해서는, 브레이크 액이 마스터 브레이크 실린더 보어(3)로부터, 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)의 역방향 운동 시 그 용적이 확대되는 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 타측 챔버(19) 내로 흐른다. 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)의 역방향 운동 시 브레이크 액이 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 하나의 챔버(18)로부터 제2 체크 밸브(23)를 통해 배출되면 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)의 역방향 운동이 감쇠된다. 이는, 특히 풋 브레이크 페달이 갑자기 풀어질 때, 예를 들어 운전자의 발이 브레이크 페달로부터 미끄러질 때, 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)의 역방향 운동을 제한하고 상기 피스톤의 비작동 위치를 결정하는 마스터 브레이크 실린더(1)의 종단점을 향해 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)이 강하게 충돌하는 현상을 방지한다. 이를 통해, 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)의 강한 충격 및 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)의 되튐에 의한 부품, 센서 및 전자 장치의 손상이 방지되며, 이 경우 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)의 되튐 현상은 외력 브레이크의 잘못된 제어를 야기할 수 있는데, 그 이유는 전자식 브레이크 제어 시스템이 운전자의 제동 요청을 잘못 인식할 수 있기 때문이다.
휠 제동압 변조 밸브 장치들(29)에 의해서는 이미 공지된 방식으로 휠별 휠 제동압 제어 및 이로써 슬립 제어가 가능하다. 이 방식은 공지되어 있으므로 여기에서는 상세히 설명하지 않는다.
외력 압력 발생기(38)가 고장인 경우 또는 전자 브레이크 제어 시스템에 장애가 발생한 경우에는, 근력으로 마스터 브레이크 실린더(1)를 작동시킴으로써 보조 제동이 이루어지며, 이 경우 분리 밸브(28)는 개방되고 시뮬레이터 밸브(33)는 폐쇄된 상태로 유지된다.
마스터 브레이크 실린더(1)를 형성하는 유압 블록(2)은 슬립 제어 시스템을 구비한 유압식 외력 차량 브레이크 시스템을 위해 제공된다. 차단 밸브(28), 시뮬레이터 밸브(33) 및 휠 제동압 변조 밸브 장치들(29)의 밸브는, 외력 압력 발생기(38)의 실린더/피스톤 유닛(35) 및 페달 트래블 시뮬레이터(34)와 마찬가지로 유압 블록(2) 내의 수용부 내에 배치되고, 유압 블록(2)의 드릴링에 의해 상호 접속된, 다시 말해 슬립 제어 시스템의 유압 회로도에 상응하게 서로 연결된 솔레노이드 밸브이다. 외력 압력 발생기(38)의 전기 모터(36)는 외부에, 바람직하게는 유압 블록(2)의 큰 면들 중 하나에 장착된다. 솔레노이드 밸브, 외력 압력 발생기(38) 및 페달 트래블 시뮬레이터(34)는 일반적으로 슬립 제어 시스템의 유압 부품으로도 간주될 수 있다. 유압 블록(2)은 언급한 바와 같이 본 발명에 따른 마스터 브레이크 실린더(1)를 형성하고, 상기 마스터 브레이크 실린더에 전술한 유압 부품들이 장착되어 있는 경우에는 유압 어셈블리를 형성하며, 이 유압 어셈블리는 외력 브레이크 제어 시스템 및 차량 브레이크 시스템의 슬립 제어 시스템의 핵심 부재이거나 적어도 핵심 부재들 중 하나이다. ABS, ASR, FDR 또는 ESP라는 축약어로 통용되는 안티 록 제어 시스템, 트랙션 제어 시스템 및 주행 역학 제어 시스템 또는 차량 주행 안정성 제어 시스템과 같은 슬립 제어 시스템은 이들의 유압 블록들과 마찬가지로 통상의 기술자에게 공지되어 있으며, 그와 같은 이유로 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다.

Claims (10)

  1. 내부에 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)이 축방향으로 변위 가능하게 배치되어 있는 마스터 브레이크 실린더 보어(3)를 갖는, 유압식 차량 브레이크 시스템용 마스터 브레이크 실린더에 있어서,
    마스터 브레이크 실린더(1)가, 마스터 브레이크 실린더 보어(3) 내에서 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)의 비작동 위치 방향으로의 역방향 운동을 감쇠시키는 유압식 리턴 플로우 댐퍼(11)를 구비하며; 상기 리턴 플로우 댐퍼(11)가 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12) 및 상기 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)를 2개의 챔버(18, 19)로 분할하는 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)을 구비하며; 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12) 또는 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)이 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)과 연결되고, 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13) 또는 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)가 마스터 브레이크 실린더(1) 또는 또 다른 마스터 브레이크 실린더 피스톤(7)과 연결됨으로써, 마스터 브레이크 실린더(1) 내에서의 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)의 변위가 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12) 내 리턴 플로우 댐퍼 피스톤(13)을 변위시키며, 그 결과 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12) 내에서 상기 두 챔버(18, 19)의 용적은 서로 반대 방향으로 변하며; 리턴 플로우 댐퍼(11)는 제1 체크 밸브(22)를 구비하고, 상기 제1 체크 밸브에 의해 브레이크 액은 2개의 챔버 중에서, 마스터 브레이크 실린더(1) 내에서 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)이 작동 방향으로 변위될 때 그 용적이 축소되는 챔버(19)로부터 또 다른 챔버(18) 내로 유동할 수 있으며, 2개의 챔버 중 하나(18)는 스프링에 의해 작동되는 제2 체크 밸브(23)를 구비하고, 상기 제2 체크 밸브에 의해 브레이크 액이 일측 챔버(18)로부터 마스터 브레이크 실린더(1) 내로 흐를 수 있으며, 상기 제2 체크 밸브는 관류 방향으로 스로틀로서 작용하는 것을 특징으로 하는, 마스터 브레이크 실린더.
  2. 제1항에 있어서, 제1 체크 밸브(22)의 관류 횡단면이 제2 체크 밸브(23)의 관류 횡단면보다 큰 것을 특징으로 하는, 마스터 브레이크 실린더.
  3. 제1항에 있어서, 제2 체크 밸브(23)의 밸브 폐쇄 스프링의 개방 압력 및/또는 스프링 경도는 조절 가능한 것을 특징으로 하는, 마스터 브레이크 실린더.
  4. 제1항에 있어서, 제2 체크 밸브(23)가 플러터 밸브인 것을 특징으로 하는, 마스터 브레이크 실린더.
  5. 제4항에 있어서, 플러터 밸브가 차단 바디(25) 및 밸브 폐쇄 스프링으로서의 판 스프링을 구비하며, 밸브 폐쇄 스프링을 형성하는 판 스프링의 휨 강도, 초기 응력, 그리고 밸브 오리피스(24)로부터 상기 판 스프링의 고정부까지의 거리에 의해 개방 압력 및 관류 저항이 결정되는 것을 특징으로 하는, 마스터 브레이크 실린더.
  6. 제1항에 있어서, 제2 체크 밸브(23)가 차단 바디(25) 및 밸브 폐쇄 스프링으로서의 탄성 천공 디스크를 구비하며, 상기 천공 디스크는 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 일측 단부 벽(39)에 배치되고, 상기 단부 벽(39)에 있는 밸브 오리피스(24)를 덮으며, 상기 밸브 오리피스(24)로부터 간격을 두고 단부 벽(39)에 고정되는 것을 특징으로 하는, 마스터 브레이크 실린더.
  7. 제6항에 있어서, 제2 체크 밸브(23)의 개방 압력 및/또는 상기 제2 체크 밸브의 밸브 폐쇄 스프링의 스프링 경도를 조절하기 위하여, 밸브 오리피스(24)로부터 밸브 폐쇄 스프링을 형성하는 천공 디스크의 고정부까지의 거리가 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 마스터 브레이크 실린더.
  8. 제6항에 있어서, 차단 바디(25)가 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 단부 벽(39) 쪽을 향하는 면에 융기부(40)를 구비하며, 상기 융기부는 제2 체크 밸브(23)가 폐쇄된 상태에서는 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)의 단부 벽(39)에서 상기 제2 체크 밸브(23)의 밸브 시트에 접하는 것을 특징으로 하는, 마스터 브레이크 실린더.
  9. 제1항에 있어서, 마스터 브레이크 실린더 피스톤(5)은, 리턴 플로우 댐퍼 실린더(12)가 내부에 배치되어 있는 중공 피스톤인 것을 특징으로 하는, 마스터 브레이크 실린더.
  10. 제1항에 있어서, 마스터 브레이크 실린더(1)는, 유압식 차량 브레이크 시스템의 브레이크 제어 시스템의 유압 구성 요소들을 위한 수용부; 및 유압식 차량 브레이크 시스템의 휠 브레이크를 위한 연결부(23);를 갖는 유압식 차량 브레이크 시스템의 유압 블록(2)인 것을 특징으로 하는, 마스터 브레이크 실린더.
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