이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 마스터 실린더에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 마스터 실린더를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 차량용 마스터 실린더(100)는 하우징(110)과, 피스톤(120)과, 오일탱크의 오일이 유입되는 유입 포트(130) 및 상기 유입 포트와 소정 간격 이격되어 형성된 실(140)을 포함한다.

상기 하우징(110) 내부에는 오일을 수용할 수 있는 액압실(111)이 형성된다.

상기 피스톤(120)은 상기 하우징(110)의 액압실(111) 내에 수용되어, 상기 액압실(111) 내에서 직선 왕복 운동을 통해 액압실(111)의 압력을 조절할 수 있다.

상기 피스톤(120)은 제1 피스톤(120a) 및 상기 제1 피스톤(120a)과 함께 동작하는 제2 피스톤(120b)을 포함할 수 있다.

상기 제1 피스톤(120a)은 푸쉬 로드(push road;121)의 가압에 의하여 액압실(111) 내에서 왕복 운동하며, 선단부 외주면에는 오목하게 단차가 형성되어 끝단으로 갈수록 액압실 내주면과의 간격이 벌어지게 된다. 상기 단차에 의해 오일이 피스톤 선단부쪽으로 흐르게 되어 액압실(111) 내부로 이동하게 된다.

상기 오목하게 단차진 부분의 끝단 모서리는 소정 각도로 테이퍼(taper)질 수 있다.

상기 제2 피스톤(120b)은 상기 제1 피스톤(120a)의 선단에 설치된 로드(122)와 캡(cap;123)에 의하여 제1 피스톤(120a)과 연결될 수 있고, 제1 코일 스프링(coil spring;124)에 의해 탄력 설치되어 있으며, 선단부 외주면에는 소정 각도로 오목하게 단차가 형성된다.

상기 제2 피스톤(120b)에서도 역시 상기 상기 오목하게 단차진 부분의 선단 모서리는 소정 각도로 테이퍼질 수 있다.

상기 하우징(110)과 제2 피스톤(120b) 사이에는 제2 피스톤(120b)을 초기 상태로 복원시키기 위한 제2 코일 스프링(125)이 설치된다.

상기 유입 포트(130)는 액압실(111)에 연결되며, 상기 하우징(110)에 설치된 오일 탱크(미도시)로부터 상기 액압실(111)로 오일을 공급한다.

상기 유입 포트(130)의 끝단(150)은 내주면에서 상기 실(140)이 고정되는 그루브 방향으로 테이퍼지게 형성되어 유입 포트를 통해 흘러나오는 오일을 피스톤 끝단으로 흐르도록 유도할 수 있다.

상기 실(140)은 고무와 같은 탄력성을 가진 부재로 상기 하우징(110) 내부에 형성된 그루브(Groove, 112)에 고정되며, 상기 유입 포트(130)로부터 상기 액압실(111)로 흐르는 오일의 이동 경로를 상기 피스톤의 동작에 따라 개폐한다.

상기 실(140)은 상부립(Upper lip, 140a), 센터립(Center lip, 140b) 및 하부립(Lower lip, 140c)의 3개의 가지(branch)로 분기된 형태를 가지며, 상기 실(140)의 뿌리쪽, 즉 3개의 가지가 연결된 부분이 상기 그루브(112)의 측면에 고정된다. 이 경우 실(140)의 상부립(140a)은 그루브(112)의 저면에 고정되며, 센터립(140a)는 타측면에 고정된다. 또한, 실(140)의 하부립(140c)은 상기 액압실(111) 내부로 돌출된다.

따라서, 상기 실(140)의 하부립(140c)은 상기 피스톤(120)의 직선 왕복 운동 시, 상기 피스톤(120)의 외주면과 접촉한다. 피스톤 왕복 운동시 피스톤(120)의 선단부와 하부립(140c)이 접촉하지 않으면, 오일이 액압실 내부로 이동하게 되고, 하부립(140c)에 접촉하게 되면 오일이 액압실 내부로 이동하지 못하게 된다.

도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 차량용 마스터 실린더의 피스톤 끝단의 다양한 형상이 도시된 도이다.

도 4는 피스톤의 끝단이 일반적인 평판 형태인 경우의 모습이 도시된 단면도이다. 이 경우에도 피스톤 선단부에는 단차가 형상되어 있어 유입 포트(130)에 의해 유입된 오일이 피스톤 끝단으로 유도된다.

도 5는 오일이 액압실 내부로 보다 원활하게 이동하도록 하기 위해 피스톤 끝단 모서리가 라운드지게 형성된 경우의 모습이 도시된 도이다.

또한, 도 6과 도 7처럼 데드 스트로크의 정밀한 조정을 위해 피스톤의 단차진 부분에 외주면과 내주면을 관통하는 홀(151)이 형성되거나, 피스톤 끝단에 외주면에서 내주면 방향으로 그루브(152)가 형성될 수 있다.

바람직하게는 도 8 처럼 피스톤 선단부 끝단의 모서리가 소정 각도로 테이퍼지게 형성될 수 있다. 이 경우 피스톤이 상기 실과 접촉하는 경우 면접촉에 의해 오일의 유입을 보다 완벽하게 차단할 수 있다.

도 8 내지 도 14는 도 3의 피스톤이 왕복 운동하는 모습을 나타낸 A부분의 확대도이다.

도 8을 참조하면, 상기 피스톤(120)이 초기 상태인 경우, 상기 단차가 형성된 피스톤(120)의 선단부와 상기 실(140)은 이격되어 상기 유입 포트(130)로부터 나오는 오일이 상기 액압실(111)로 공급될 수 있는 이동 경로를 제공한다.

즉, 상기 피스톤(120)과 상기 실(140) 사이에 형성된 공간을 통하여 상기 피스톤의 단차진 외주면을 따라 상기 유입 포트(130)로부터 상기 액압실(111) 내부로 오일이 공급된다.

도 9를 참조하면, 상기 피스톤(120)이 상기 액압실(111) 내의 압력을 증가시키기 위하여 전진하면, 상기 피스톤(120)은 먼저 상기 실(140)의 하부립(140c)의 중간 부분에 접촉할 수 있다.

이때, 상기 피스톤(120)의 테이퍼진 부분과 상기 하부립(140c)의 중간 부분은 면접촉할 수 있다.

상기 피스톤(120)의 선단부가 상기 실(140)의 하부립(140c)의 중간 부분에 접촉하게 되면, 이전까지 액압실(111)로 공급되던 오일은 그 이동 경로가 차단되어 더 이상 액압실(111)로 공급될 수 없다.

상기 오일의 이동 경로 차단에 의하여 상기 액압실(111)이 밀폐되면 상기 액압실(111) 내에는 액압이 발생할 수 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 액압이 발생한 상태에서 상기 피스톤(120)의 선단부가 상기 실(140)의 하부립(140c)의 중간 부분에서부터 단부를 경유하여 전진하면 상기 액압실(111)의 압력은 증가하여 제동 장치의 작동에 의한 차량의 속도를 줄일 수 있다.

도 12 내지 도 14를 참조하면, 숏 스트로크(short stroke), TCS, ESC 등의 작동 해제 시에 발생하는 잔압이 마스터 실린더(100) 내로 역류하는 경우, 상기 잔압에 의하여 상기 실(140)의 하부립(140c) 부분이 손상될 수 있는데, 상기 피스톤(120)이 상기 실(140)의 하부립(140c)의 단부로부터 중간 부분까지 경유하면서 후퇴하므로 역류하는 잔압에 대해 실(140)을 지지할 수 있다.

따라서, 잔압에 대한 실(140)의 파손 등을 방지할 수 있다.

상기와 같은 구성의 차량용 마스터 실린더에 의하면, 종래 액압실로의 오일 공급을 위해 피스톤에 형성하던 바이패스 홀 대신 피스톤의 선단부에 단차를 줌으로써 상기 단차와 상기 실 사이의 공간을 오일 이동 경로로 제공함으로써 그 가공 비율을 줄일 수 있다.

또한, 제동 해제 시 역류하는 잔압에 의하여 파손될 수 있는 실을 후퇴하는 피스톤에 의하여 지지하므로 잔압으로부터 실의 파손을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 마스터 실린더는 제조 단가를 저감시킬 수 있으며, 브레이크 오일의 자연스러운 흐름을 이용하여 제동이 가능하여 자동차 산업 분야에 널리 사용될 수 있다.