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KR102703326B1 - 차량용 브레이크의 마스터실린더 - Google Patents

차량용 브레이크의 마스터실린더 Download PDF

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KR102703326B1
KR102703326B1 KR1020190069352A KR20190069352A KR102703326B1 KR 102703326 B1 KR102703326 B1 KR 102703326B1 KR 1020190069352 A KR1020190069352 A KR 1020190069352A KR 20190069352 A KR20190069352 A KR 20190069352A KR 102703326 B1 KR102703326 B1 KR 102703326B1
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rotation
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Abstract

차량용 브레이크의 마스터실린더에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 차량용 브레이크의 마스터실린더는: 오일이 이동되기 위한 포트가 구비되는 하우징부와, 하우징부에 연결되며 회전동력을 공급하는 모터부와, 모터부의 내측에 회전 가능하게 설치되며 모터부의 회전동력을 전달받아 회전되는 스크루부와, 스크루부의 외측에 맞물려 있으며 스크루부의 회전에 의해 하우징부의 길이방향으로 이동하는 이동피스톤부 및 하우징부에 걸려서 회전은 구속되고 하우징부의 길이방향을 따라 이동이 가능하게 설치되며 이동피스톤부의 회전은 구속하고 길이방향 직선 이동은 안내하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 브레이크의 마스터실린더{MASTER CYLINDER OF BRAKE FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 브레이크의 마스터실린더에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄성체를 통한 조립 부품간 예하중과 공차를 용이하게 관리하여 동작신뢰성을 향상시킬 수 있는 차량용 브레이크의 마스터실린더에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 브레이크의 마스터실린더는, 마스터실린더 내부의 피스톤부를 이동시킬 때 발생되는 유압을 이용하여 휠의 이동을 제한하는 제동력을 발생시킨다.
운전자가 페달을 누르는 동작에 의해 요구 제동압이 결정된다. 이에 따라 마스터실린더가 요구 제동압을 구현하기 위해 작동하며, 마스터실린더에서 생성된 유압이 각 휠로 전달된다
종래에는 마스터실린더가 유압에 의해 동작되므로, 제동압을 구현하기 위해 피스톤을 정밀하게 이동시키는 동작에 어려움이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 모터의 회전동력을 이용하여 피스톤을 이동시키는 방식도 발명되었으나, 조립되는 부품 사이의 공차 관리가 제대로 이루어지지 못하므로 부품 사이의 마찰 및 간섭이 발생하는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2016-0095486호(2016.08.11 공개, 발명의 명칭: 차량용 브레이크의 마스터실린더)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 탄성체를 통한 조립 부품간 예하중과 공차를 용이하게 관리하여 동작신뢰성을 향상시킬 수 있는 차량용 브레이크의 마스터실린더를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량용 브레이크의 마스터실린더는: 오일이 이동되기 위한 포트가 구비되는 하우징부와, 하우징부에 연결되며 회전동력을 공급하는 모터부와, 모터부의 내측에 회전 가능하게 설치되며 모터부의 회전동력을 전달받아 회전되는 스크루부와, 스크루부의 외측에 맞물려 있으며 스크루부의 회전에 의해 하우징부의 길이방향으로 이동하는 이동피스톤부 및 하우징부에 걸려서 회전은 구속되고 하우징부의 길이방향을 따라 이동이 가능하게 설치되며 이동피스톤부의 회전은 구속하고 길이방향 직선 이동은 안내하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 스크루부의 스크루회전축에 연결되며 곡면을 구비하는 볼부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 스크루부는, 모터부의 내측에 회전 가능하게 설치되며 외측에는 나선형의 기어가 형성되고 볼부재와 연결되는 스크루몸체부 및 볼부재에서 연장되어 모터부의 회전프레임에 스플라인 결합되는 스크루회전축을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 스크루몸체부는 볼부재를 중심으로 회전되며 축 정렬이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 볼부재의 양측에 위치하며 볼부재를 회전 가능하게 지지하는 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 가이드부와 마주하는 하우징부에 설치되며 가이드부를 탄성력에 의해 가압하는 가압부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 가압부는, 굽어진 형상의 단면을 구비한 판 스프링이며, 이동피스톤부에서 멀어지는 방향으로 가이드부를 가압하는 것을 특징으로 한다.
또한 가이드부가 하우징부의 내측에 있는 유압과 가압부에 의해 하중을 받는 제1지지면은, 이동피스톤부가 하우징부의 내측에 있는 유압에 의해 하중을 받는 제2지지면 보다 큰 면적을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한 제1지지면을 구비하는 가이드부는 이동피스톤부와 멀어지는 방향으로 항상 하중을 받는 것을 특징으로 한다.
또한 가압부의 길이방향에 위치하는 부품은 동일한 방향으로 하중을 받는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 브레이크의 마스터실린더는 탄성체인 가압부가 지지부가 설치된 방향을 향하여 가이드몸체부를 탄성 가압하여 조립되는 부품 사이의 예하중을 부여하므로 공차 관리가 용이하게 이루어지며, 부품 사이에 마찰 및 간섭이 발생됨을 감소시킬 수 있다.
또한 가이드부는 이동피스톤부 대비 하중을 받는 면적이 크므로, 이동피스톤부와 멀어지는 방향으로 가이드부가 항상 하중을 받아서 부품 사이의 공차 관리가 용이하게 이루어질 수 있다.
또한 볼부재를 중심으로 스크루부가 회전되므로 축 정렬을 용이하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크의 마스터실린더의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼부재를 중심으로 스크루부가 회전되며 편각을 보상하는 상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크루부가 상하 방향으로 이동되며 편심을 보상하는 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측면돌기와 회전프레임의 사이에 보상간극이 형성된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤부재의 일측에 유압이 생성된 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤부재의 양측에 유압이 생성된 상태를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤부재의 타측에 유압이 생성된 상태를 도시한 단면도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크의 마스터실린더를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크의 마스터실린더의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼부재를 중심으로 스크루부가 회전되며 편각을 보상하는 상태를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크루부가 상하 방향으로 이동되며 편심을 보상하는 상태를 도시한 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측면돌기와 회전프레임의 사이에 보상간극이 형성된 상태를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤부재의 일측에 유압이 생성된 상태를 도시한 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤부재의 양측에 유압이 생성된 상태를 도시한 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤부재의 타측에 유압이 생성된 상태를 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크의 마스터실린더(1)는, 오일이 이동되기 위한 포트(12)가 구비되는 하우징부(10)와, 하우징부(10)에 연결되며 회전동력을 공급하는 모터부(20)와, 모터부(20)의 내측에 회전 가능하게 설치되며 모터부(20)의 회전동력을 전달받아 회전되는 스크루부(30)와, 스크루부(30)의 외측에 맞물려 있으며 스크루부(30)의 회전에 의해 하우징부(10)의 길이방향(D)으로 이동하는 이동피스톤부(50)와, 하우징부(10)에 걸려서 회전이 구속되며 이동피스톤부(50)의 회전은 구속하고 길이방향(D) 직선 이동을 안내하는 가이드부(90) 및 하우징부(10)와 가이드부(90)의 사이에 설치되며 가이드부(90)를 탄성력에 의해 가압하는 가압부(80)를 포함한다.
운전자가 차량의 페달을 밟는 동작으로 요구 제동압이 결정된다. 이에 따라 차량용 브레이크의 마스터실린더(1)가 요구 제동압을 구현하기 위하여 작동하며, 생성된 유압이 각 휠로 전달된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크의 마스터실린더(1)는 모터부(20)와 스크루부(30)와 이동피스톤부(50)와 가이드부(90)의 조립 단품간 예압관리 조립구조를 제공하며, 이로 인하여 조립 부품간 공차완화 및 설계 자유도 향상을 통해 생산원가를 절감할 수 있다. 또한 차량용 브레이크의 마스터실린더(1) 구동시 능동적 축정렬 보상 및 마모 유격 보상을 통해 내구성과 시스템 효율 성능을 향상시킬 수 있으며, 소음과 진동을 저감시킬 수 있다.
하우징부(10)는 오일이 이동되기 위한 포트(12)가 길이방향(D) 양측에 각각 구비되며 내측에는 이동피스톤부(50)의 피스톤부재(54)가 이동되기 위한 작동공간이 구비된다. 피스톤부재(54)의 이동으로 이동되는 오일은 포트(12)를 통해 이동되며 요구 제동압을 구현한다.
모터부(20)는 하우징부(10)에 연결되며 회전동력을 공급하는 기술사상 안에서 다양한 종류의 구동장치가 사용될 수 있다. 일 실시예에 따른 모터부(20)는 모터베어링부(21)와 고정부(22)와 모터회전부(26)를 포함한다.
고정부(22)는 하우징부(10)에 고정되며, 전원의 공급으로 자력이 변화되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 이루어진다. 일 실시예에 따른 고정부(22)는, 하우징부(10)의 일측(도 1기준 우측)에 고정되는 고정프레임(23) 및 모터회전부(26)와 마주하는 고정프레임(23)의 내측에 설치되며 자력을 생성하는 고정자(24)를 포함한다.
고정프레임(23)은 하우징부(10)의 일측에 연결되며, 고정프레임(23)의 내측에는 모터회전부(26)가 회전 가능하게 설치된다. 또한 전자석인 고정자(24)는 고정프레임(23)의 내측에 원주 방향으로 설치되며, 제어부의 제어신호에 의해 자속이 변하며 모터회전부(26)를 회전시킨다.
모터회전부(26)는 스크루부(30)에 연결되어 스크루부(30)와 함께 회전되며, 고정부(22)의 자력변화에 따라 회전되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 모터회전부(26)는, 고정프레임(23)의 내측에 회전 가능하게 설치되며 이동피스톤부(50)의 단부를 감싸는 형상으로 설치되는 회전프레임(27) 및 고정부(22)와 마주하는 회전프레임(27)의 외측에 설치되며 자력을 구비하는 회전자(28)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터회전부(26)의 단면은 "ㄷ"자 형상으로 이루어지며, 내측이 비어있는 중공형으로 이루어진다. 본 발명의 다른 실시예에서는 모터회전부(26)의 내측이 전부 채워지는 중실형으로 이루어지며, 이러한 모터회전부(26)에 회전이 구속된 별도의 샤프트의 외측에 기어 연결된다. 따라서 중실형의 모터회전부(26)가 회전되는 경우, 샤프트가 직선 이동을 하면서 피스톤부재(54)를 이동시키므로 유압을 발생시킬 수 있다.
고정부(22)와 모터회전부(26)의 사이에는 모터베어링부(21)가 설치되어 모터회전부(26)의 회전시 발생되는 마찰을 저감시킨다. 그리고 회전프레임(27)의 원주 방향으로 설치된 복수의 자석인 회전자(28)는 고정자(24)의 자력변화에 의해 회전프레임(27)과 함께 회전된다.
고정프레임(23)에 고정된 커버부재(29)는 회전프레임(27)의 단부 외측을 감싸는 형상으로 설치되므로 이물질이 유입됨을 차단한다.
스크루부(30)는 모터부(20)의 내측에 회전 가능하게 설치되며, 모터부(20)의 회전동력을 전달받아 회전되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따른 스크루부(30)는, 모터부(20)에 구비된 회전프레임(27)의 내측에 회전 가능하게 설치되며 외측에는 나선형의 기어가 형성되고 볼부재(72)와 연결되는 스크루몸체부(32) 및 스크루몸체부(32) 또는 볼부재(72) 에서 연장되어 모터부(20)의 회전프레임(27)에 스플라인 결합되는 스크루회전축(34)을 포함한다.
스크루몸체부(32)의 회전중심에서 외측으로 연장된 스크루회전축(34)은 스크루몸체부(32) 보다 작은 직경을 갖는다. 도 4에 도시된 바와 같이 회전프레임(27)과 마주하는 스크루회전축(34)의 외측에는 복수의 측면돌기(35)가 돌출되므로, 회전프레임(27)과 스크루부(30)는 스플라인 결합되어 동력전달이 이루어진다. 그리고 스크루몸체부(32)는 볼부재(72)를 중심으로 회전되며 축 정렬이 이루어진다.
또한 회전프레임(27)과 스크루회전축(34)의 사이에는 보상간극(40)이 구비된다. 즉, 스크루부(30)에 구비된 측면돌기(35)와 회전프레임(27)의 사이에는 설정된 간격으로 이격되어 보상간극(40)을 형성한다. 따라서 스크루부(30)와 보상부(70)가 상하 방향으로 이동 가능한 자유도를 확보한다. 이로 인하여 차량용 브레이크의 마스터실린더(1)의 조립시 하우징부(10)와 스크루부(30)와 모터부(20) 사이의 동축도를 보상할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이동피스톤부(50)는 스크루부(30)의 외측에 맞물려 있으며, 스크루부(30)의 회전에 의해 하우징부(10)의 길이방향(D)으로 이동하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따른 이동피스톤부(50)는, 이동몸체부(52)와 피스톤부재(54)와 실링부재(56)를 포함한다.
이동몸체부(52)는 스크루몸체부(32)의 외측을 감싸는 형상으로 설치되며, 스크루몸체부(32)의 회전에 의해 직선 이동을 한다. 이동몸체부(52)의 일측은 모터회전부(26)의 내측에 위치하며 타측은 하우징부(10)의 내측에 위치한다.
피스톤부재(54)는 하우징부(10)의 내측으로 연장된 이동몸체부(52)에 연결되며, 하우징부(10)와 고정피스톤부(60)의 사이에 있는 오일을 포트(12)를 향한 방향으로 이동시킨다. 피스톤부재(54)는 링 형상으로 형성되며, 이동몸체부(52)의 타측 단부 외측에 고정된다. 피스톤부재(54)와 이동몸체부(52)는 일체로 형성될 수 있으며, 피스톤부재(54)와 이동몸체부(52)를 별도로 제작한 후 조립할 수도 있다.
피스톤부재(54)와 이동몸체부(52)가 일체로 형성된 경우, 피스톤부재(54)와 이동몸체부(52)의 조립공정이 삭제되며, 차량용 브레이크의 마스터실린더(1)의 축방향 길이가 감소된다. 따라서 부품수 절감과 조립 공정 단축과 차량용 브레이크의 마스터실린더(1)의 축방향 길이 축소에 따른 시스템 패키징 향상 등의 효과를 가지게 된다. 한편 실링부재(56)는 이동몸체부(52)의 측면과 피스톤부재(54)의 측면 등에 설치되며, 이동몸체부(52)와 함께 이동된다.
고정피스톤부(60)는 하우징부(10)의 내측에 고정되며 이동피스톤부(50)가 외측에 위치하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성된다. 일 실시예에 따른 고정피스톤부(60)는 스크루부(30)와 같은 축 선상상에 위치하며, 고정피스톤부(60)의 일측은 이동피스톤부(50)의 내측에 위치하며 타측은 하우징부(10)에 고정된다. 일 실시예에 따른 고정피스톤부(60)는 원기둥 형상이며, 고정피스톤부(60)와 스크루부(30)와 모터회전부(26)의 회전중심이 동일 축선상에 위치한다.
보상부(70)는 회전프레임(27)의 내측에 위치하며, 회전프레임(27)과 스크루부(30)의 동축도를 보상하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따른 보상부(70)는 볼부재(72)와 지지부(74)를 포함한다.
볼부재(72)는 회전프레임(27)의 내측에 위치하는 스크루부(30)의 스크루회전축(34)에 연결되며 곡면을 구비한다. 그리고 지지부(74)는 볼부재(72)의 양측에 위치하며 볼부재(72)를 회전 가능하게 지지한다. 일 실시예에 따른 지지부(74)는, 회전프레임(27)의 내측에 위치하며 스크루회전축(34)의 관통이 이루어지는 제1지지부재(76) 및 제1지지부재(76)와 마주하는 위치에 설치되는 제2지지부재(78)를 포함한다.
볼부재(72)는 반구와 구 형상 중 어느 한 형상으로 이루어질 수 있으며, 이 외에도 곡면을 구비하는 다양한 모양의 부재가 볼부재(72)로 사용될 수 있다. 이러한 볼부재(72)는 적어도 2군데 이상이 지지부(74)에 의해 지지된다. 일 실시예에 따른 볼부재(72)의 양측은 제1지지부재(76)와 제2지지부재(78)에 의해 지지된다.
제1지지부재(76)는 볼부재(72)와 측면돌기(35)의 사이에 위치하며, 볼부재(72)와 마주하는 회전프레임(27)의 내측면에 접한 상태로 설치된다. 볼부재(72)와 마주하는 제1지지부재(76)는 오목한 홈부를 구비하므로 제2지지부재(78)와 함께 볼부재(72)를 회전 가능하게 지지할 수 있다.
또한 제1지지부재(76)는 볼부재(72)와 마주하는 회전프레임(27)의 내측면에 고정된 상태로 설치될 수 있다. 또는 볼부재(72)와 마주하는 회전프레임(27)의 내측면에 제1지지부재(76)가 고정되지 않고 마주하는 형상으로 설치될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
제2지지부재(78)는 볼부재(72)를 사이에 두고 제1지지부재(76)와 마주하는 위치에 설치되며, 트러스트베어링부(110)에 의해 회전 가능하게 설치된다. 볼부재(72)와 마주하는 제2지지부재(78)에도 오목한 홈부가 형성되므로 제1지지부재(76)와 함께 볼부재(72)를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 일 실시예에 따른 제1지지부재(76)와 제2지지부재(78)는 스크루회전축(34)과 함께 회전할 수 있다.
제2지지부재(78)는 트러스트베어링부(110)의 측면에 고정된 상태로 설치될 수 있다. 또는 트러스트베어링부(110)의 측면에 제2지지부재(78)가 고정되지 않고 마주하는 형상으로 설치될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
가압부(80)는 가이드부(90)와 마주하는 하우징부(10)에 설치되며, 가이드부(90)를 탄성력에 의해 가압하여 예하중을 부여한다. 일 실시예에 따른 가압부(80)는 굽어진 형상의 단면을 구비한 판 스프링이며, 제1지지부재(76)가 설치된 방향을 향하여 가이드부(90)를 가압한다. 가압부(80)는 이동피스톤부(50)에서 멀어지는 방향으로 가이드부(90)를 가압하므로 부품 조립시 예하중을 줄 수 있다. 따라서 가압부(80)의 길이방향(D)에 위치하는 부품은 항상 동일한 방향(도 1기준 우측방향)으로 하중을 받는다.
한편 볼부재(72)가 적어도 2군데 이상이 지지부(74)에 의해 지지되며, 지지부(74)와 접하는 볼부재(72)는 적어도 1군데가 곡면을 형성한다. 볼부재(72)가 제1지지부재(76)와 제2지지부재(78)의 사이에 위치하는 정렬구조를 가지므로, 가압부(80)에서 볼부재(72)로 전달되는 하중이 감소되어 부품의 정렬 및 조립작업을 용이하게 할 수 있다. 이러한 볼부재(72)는 원형의 구 형상이나 반구 형상 등이 사용될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
가압부(80)는 가이드부(90)를 마주하는 하우징부(10)의 측벽에 설치되며, 하우징부(10)의 일측(도 1기준 우측)을 향하여 가이드부(90)를 탄성 가압한다.
판스프링으로 만들어지는 가압부(80)는 웨이브 와셔(Wave Washer)를 사용할 수 있으며, 필요에 따라 굽어진 단면을 구비한 탄성부재로 이루어질 수 있는 등 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 웨이브 와셔는 파도와셔 라고도 하며, 평와셔와 스프링 와셔의 기능을 합쳐놓은 와셔이며, 이완방지와 면압분산의 역할을 동시에 수행한다. 또한 가압부(80)로 고무 오링을 사용할 수 있으며, 실리콘, 합성수지 및 고무 중 적어도 어느 하나를 포함한 부재도 가압부(80)로 사용될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
가이드부(90)는 하우징부(10)에 걸려서 회전은 구속되고, 하우징부(10)의 길이방향(D)을 따라 이동이 가능하게 설치된다. 또한 가이드부(90)는 이동피스톤부(50)의 회전은 구속하고 길이방향(D) 직선 이동은 안내하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따른 가이드부(90)는 가이드몸체부(92)와 날개부재(94)와 삽입돌기(96)를 포함한다.
가이드몸체부(92)는 날개부재(94)가 삽입된 상태에서 길이방향(D)으로 이동되기 위한 홈을 형성한다. 가이드몸체부(92)는 이동피스톤부(50)의 외측에 위치하며, 가이드몸체부(92)에서 연장된 삽입돌기(96)는 하우징부(10)에 삽입된 상태로 설치된다. 또한 삽입돌기(96)는 가압부(80)와 마주하는 위치에 설치되므로, 가압부(80)에 밀려서 하우징부(10)의 타측으로 가압된다.
가이드몸체부(92)와 삽입돌기(96)는 일체로 형성된다. 또한 가이드몸체부(92)와 삽입돌기(96)는 하우징부(10)에 고정되지 않고 삽입되어 회전만 구속된 상태이므로, 하우징부(10)의 내측에서 좌우 수평방향으로 이동이 가능하게 설치된다. 따라서 삽입돌기(96)와 가이드몸체부(92)는 가압부(80)에 의해 일방향(도 1기준 우측방향)으로 가압되며 예하중을 받는다.
날개부재(94)는 이동몸체부(52)의 외측에 고정되며, 이동몸체부(52)의 외측으로 돌출된 형상으로 이동몸체부(52)와 함께 이동된다. 날개부재(94)의 일측은 이동몸체부(52)에 고정되며 타측은 가이드몸체부(92)의 내측으로 삽입된다.
이동피스톤부(50)의 이동몸체부(52)에 고정된 날개부재(94)는 스크루부(30)의 회전시 가이드몸체부(92)에 의해 회전이 구속된다. 이에 따른 이동몸체부(52)가 직선 이동을 하며 피스톤부재(54)의 위치를 결정하는 역할을 한다.
즉, 운전자의 요구 제동압을 구현하기 위하여 모터부(20)가 스크루부(30)를 회전시키며, 이로 인하여 이동몸체부(52)가 직선 이동을 하므로 피스톤부재(54)의 위치를 결정한다. 따라서 차량용 브레이크의 마스터실린더(1)의 제동압 크기가 제어되며, 각 구성품에 조립된 실링부재(56)와 고정피스톤부(60)와 하우징부(10)는 제동압이 형성되는 공간을 실링(Sealing) 한다.
한편 제2지지부재(78)와 가이드부(90)의 사이에 트러스트베어링부(110)가 설치되며, 제2지지부재(78)의 회전시 발생되는 마찰을 저감시키는 기능을 수행한다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크의 마스터실린더(1)의 작동상태를 상세히 설명한다.
운전자의 요구 제동압을 구현하기 위해 고정자(24)의 자력이 변화되면 회전자(28)와 함께 모터회전부(26)가 회전된다. 모터회전부(26)는 스플라인 결합된 스크루부(30)를 회전시키며, 스크루부(30)의 회전으로 이동피스톤부(50)는 하우징부(10)의 길이방향(D)으로 직선 이동된다.
스크루회전축(34)이 회전프레임(27)에 스플라인 결합되는 결합구조 외에도, 동력전달부재의 연결에 의해 스크루회전축(34)이 회전프레임(27)에 연결될 수 있다. 동력전달부재는 스크루회전축(34)이 회전프레임(27)에 연결시키는 기어, 키, 커플러 결합을 포함한 다양한 종류의 연결부재가 사용될 수 있다.
스크루부(30)와 마주하는 이동피스톤부(50)는, 이동피스톤부(50)의 외측으로 돌출된 날개부재(94)가 가이드몸체부(92)에 삽입되어 회전이 구속되므로 직선 이동만 허용된다.
피스톤부재(54)를 구비한 이동피스톤부(50)의 이동으로 제동압이 형성되며, 제동압을 형성하는 오일은 포트(12)를 통해 이동된다.
이러한 구성을 갖는 차량용 브레이크의 마스터실린더(1)는, 모터부(20)의 중심축과 스크루부(30)의 중심축과 이동피스톤부(50)의 중심축 간 축 정렬을 보상할 수 있도록 구성된다. 각 부품의 중심축간 축 정렬 보상이 필요할 때, 도 2에 도시된 바와 같이 볼부재(72)를 중심으로 회전되어 조립 단품간 편각을 보상할 수 있다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이 스크루부(30)가 상하 방향으로 이동되므로 편심을 보상할 수도 있다.
또한 가압부(80)와 슬라이딩 가능한 구조물인 가이드몸체부(92)를 통해 가압부(80)와 제1지지부재(76) 사이에 조립되는 부품의 예하중을 관리할 수 있다. 탄성체인 가압부(80)를 통해 예하중값 관리를 할 수 있으므로, 조립되는 부품간 공차 완화 및 설계자유도를 얻을 수 있으며, 편각 및 편심 보상에 대한 설계값 검토 및 효과적 관리를 할 수 있다.
한편 가이드부(90)가 하우징부(10)의 내측에 있는 유압과 가압부(80)에 의해 하중을 받는 제1지지면(B1)은, 이동피스톤부(50)가 하우징부(10)의 내측에 있는 유압에 의해 하중을 받는 제2지지면(B2) 보다 큰 면적을 갖는다. 따라서 제1지지면(B1)을 구비하는 가이드부(90)는 이동피스톤부(50)와 멀어지는 방향(도 1기준 우측방향)으로 항상 하중을 받는 것을 특징으로 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 하우징부(10)의 일측에 구비된 포트(12)와 연결된 제1밸브(102)는 오픈되고, 하우징부(10)의 타측에 구비된 포트(12)와 연결된 제2밸브(104)가 클로즈된 상태에서, 피스톤부재(54)의 타측(도 5기준 좌측)에만 유압이 형성되어 휠브레이크(100)로 전달된다.
이때 유압에 의해 형성된 압력은 피스톤부재(54)와 이동몸체부(52)와 스크루몸체부(32)와 볼부재(72)와 제1지지부재(76)의 순서로 힘전달이 이루어지며 제1힘(F1)을 형성한다. 그리고 가압부(80)의 탄성력에 의한 힘은 삽입돌기(96)와 가이드몸체부(92)와 트러스트베어링부(110)와 볼부재(72)와 제1지지부재(76)의 순서로 힘전달이 이루어지며 제2힘(F2)을 형성한다. 따라서 제1힘(F1)과 제2힘(F2)에 의해 각 부품의 서로 밀착되므로 부품의 공차에 의해 소음이나 진동이 발생됨을 방지한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 하우징부(10)의 타측에 구비된 포트(12)와 연결된 제1밸브(102)가 오픈되고, 하우징부(10)의 타측에 구비된 포트(12)와 연결된 제2밸브(104)도 오픈된 상태에서, 피스톤부재(54)의 양측에 유압이 형성되어 휠브레이크(100)로 전달된다.
피스톤부재(54)의 타측(도 6기준 좌측)에 위치한 챔버에 있는 유압에 의해 형성된 압력은 피스톤부재(54)와 이동몸체부(52)와 스크루몸체부(32)와 볼부재(72)와 제1지지부재(76)의 순서로 힘전달이 이루어지며 제1힘(F1)을 형성한다. 그리고 가압부(80)의 탄성력에 의한 힘은 삽입돌기(96)와 가이드몸체부(92)와 트러스트베어링부(110)와 볼부재(72)와 제1지지부재(76)의 순서로 힘전달이 이루어지며 제2힘(F2)을 형성한다. 그리고 피스톤부재(54)의 일측(도 6기준 우측)에 위치한 챔버에 있는 유압이 가이드몸체부(92)를 일측 방향으로 가압하는 제3힘(F3)을 형성한다.
따라서 제1힘(F1)과 제2힘(F2)과 제3힘(F3)에 의해 각 부품의 서로 밀착되므로 부품의 공차에 의해 소음이나 진동이 발생됨을 방지한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 하우징부(10)의 타측에 구비된 포트(12)와 연결된 제1밸브(102)는 클로즈되고, 하우징부(10)의 일측에 구비된 포트(12)와 연결된 제2밸브(104)가 오픈된 상태에서, 피스톤부재(54)의 일측(도 7기준 우측)에만 유압이 형성되어 휠브레이크(100)로 전달된다.
이때 유압에 의해 형성된 압력은 피스톤부재(54)를 하우징부(10)의 타측(도 7기준 좌측)으로 이동시키려는 제1힘(F1)을 형성하며, 가압부(80)의 탄성력에 의한 힘은 삽입돌기(96)와 가이드몸체부(92)와 트러스트베어링부(110)와 볼부재(72)와 제1지지부재(76)의 순서로 힘전달이 이루어지며 가이드부(90)를 하우징부(10)의 일측으로 가압하는 제2힘(F2)을 형성한다.
그리고 피스톤부재(54)의 일측(도 7 기준 우측)에 위치한 챔버의 유압은 가이드부(90)를 하우징부(10)의 타측(도 7 기준 좌측)을 향하여 가압시키는 제3힘(F3)을 형성한다. 따라서 가압부(80)와 제1지지부재(76) 사이에 위치한 부품들에 공급되는 최종힘(Ftot)은 제2힘(F2)과 제3힘(F3)의 합에서 제1힘(F1)을 뺀 양의 값이므로 가압부(80)에서 제1지지부재(76)를 향한 방향으로 일정한 힘이 전달된다. 따라서 예압에 의해 각 부품의 서로 밀착되므로 부품의 공차에 의해 소음이나 진동이 발생됨을 방지한다.
즉 본 발명에 의한 차량용 브레이크의 마스터실린더(1)는, 피스톤부재(54)의 실링부재(56)를 기준으로 양방향 챔버 내 유압분포가 다양하게 변화하여도 단반향 하중이 조립 단품에 인가되도록 구성된다.
또한 차량용 브레이크의 마스터실린더(1) 사용시 부품의 마모에 의해 발생되는 유격도 가압부(80)에 의해 지속적으로 보상될 수 있다. 또한 하우징부(10)의 챔버 내 유압에 의한 축하중이 가압부(80)에 가해지지 않는 구조를 통해서도, 예하중을 가하는 가압부(80)의 설계자유도 및 내구성을 확보할 수 있다.
한편 스크루부(30)의 스크루회전축(34)이 모터회전부(26)의 회전중심 및 고정피스톤부(60)와 동축을 이루도록 스크루부(30)의 위치를 보정할 수 있다. 회전가능한 볼부재(72)와 보상간극(40)에 의해, 차량용 브레이크의 마스터실린더(1)의 작동시 각 구성품간 능동적인 축 보상이 가능한 구조를 제공하므로 시스템 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 도 1에 도시된 바와 같이, 피스톤부재(54)에 의해 실링면적 보다 가이드부(90)의 실링 면적이 커서, 피스톤부재(54)의 우측에 유압이 있어도 피스톤부재(54)의 우측을 향하여 하중이 발생할 수 있는 구조를 제공한다.
즉 이동몸체부(52)의 외측과 하우징부(10)의 내측벽면 사이의 길이인 제1실링길이(A)는 피스톤부재(54)에 의해 실링되는 면적에 비례하며, 이동몸체부(52)의 외측에서 가이드부(90)의 외측면 까지의 거리인 제2실링길이(B)는 가이드부(90)에 의해 실링되는 면적에 비례한다. 그리고 제1실링길이(A) 보다 제2실링길이(B)가 더 길게 형성된다.
따라서 피스톤부재(54)의 우측에 유압이 있어도, 제1실링길이(A)에 비례하는 실링면적을 구비한 피스톤부재(54) 보다는 제2실링길이(B)에 비례하는 실링면적을 구비한 가이드부(90)를 향한 방향으로 유압이 더 작용될 수 있다.
또한 가이드부(90)가 다른 구조에 압입되어 고정되지 않고 플로팅되어 있어서 한쪽 방향으로 하중이 동일하게 발생하는 역할을 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 탄성체인 가압부(80)가 지지부(74)가 설치된 방향을 향하여 가이드몸체부(92)를 탄성 가압하여 조립되는 부품 사이의 예하중을 부여하므로 공차 관리가 용이하게 이루어지며, 부품 사이에 마찰 및 간섭이 발생됨을 감소시킬 수 있다. 그리고 차량용 브레이크의 마스터실린더(1) 작동시 각 부품 사이에 예하중 관리를 통해 시스템 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 동력 전달 축간 능동적 축보상 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 단품의 공차를 완화하여 설계 자유도를 높일 수 있다. 또한 예하중 작동조건을 통해 내구 성능과 작동소음을 감소시킬 수 있다. 또한 볼부재(72)와 보상간극(40)에 의해 모터회전부(26)의 회전 중심축과 같은 축선상에 위치하는 이동피스톤부(50)와 스크루부(30)의 동축도와 직각도를 보상하여 동작신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한 가이드부(90)는 이동피스톤부(50) 대비 하중을 받는 면적이 크므로, 이동피스톤부(50)와 멀어지는 방향으로 가이드부(90)가 항상 하중을 받아서 부품 사이의 공차 관리가 용이하게 이루어질 수 있다. 또한 볼부재(72)를 중심으로 스크루부(30)가 회전되므로 축 정렬을 용이하게 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 차량용 브레이크의 마스터실린더
10: 하우징부 12: 포트
20: 모터부 21: 모터베어링부
22: 고정부 23: 고정프레임
24: 고정자 26: 모터회전부
27: 회전프레임 28: 회전자
29: 커버부재 30: 스크루부
32: 스크루몸체부 34: 스크루회전축
35: 측면돌기 40: 보상간극
50: 이동피스톤부 52: 이동몸체부
54: 피스톤부재 56: 실링부재
60: 고정피스톤부 70: 보상부
72: 볼부재 74: 지지부
76: 제1지지부재 78: 제2지지부재
80: 가압부 90: 가이드부
92: 가이드몸체부 94: 날개부재
96: 삽입돌기 100: 휠브레이크
102: 제1밸브 104: 제2밸브
110: 트러스트베어링부
A: 제1실링길이 B: 제2실링길이
B1: 제1지지면 B2: 제2지지면
F1: 제1힘 F2: 제2힘 F3: 제3힘
Ftot: 최종힘 D: 길이방향

Claims (10)

  1. 오일이 이동되기 위한 포트가 구비되는 하우징부;
    상기 하우징부에 연결되며 회전동력을 공급하는 모터부;
    상기 모터부의 내측에 회전 가능하게 설치되며, 상기 모터부의 회전동력을 전달받아 회전되는 스크루부;
    상기 스크루부의 외측에 맞물려 있으며, 상기 스크루부의 회전에 의해 상기 하우징부의 길이방향으로 이동하는 이동피스톤부;
    상기 하우징부에 걸려서 회전은 구속되고 상기 하우징부의 길이방향을 따라 이동이 가능하게 설치되며, 상기 이동피스톤부의 회전은 구속하고 길이방향 직선 이동은 안내하는 가이드부; 및
    상기 스크루부의 스크루회전축에 연결되며 곡면을 구비하는 볼부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크의 마스터실린더.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 스크루부는,
    상기 모터부의 내측에 회전 가능하게 설치되며 외측에는 나선형의 기어가 형성되고, 상기 볼부재와 연결되는 스크루몸체부; 및
    상기 볼부재에서 연장되어 상기 모터부의 회전프레임에 스플라인 결합되는 스크루회전축;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크의 마스터실린더.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스크루몸체부는 상기 볼부재를 중심으로 회전되며 축 정렬이 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크의 마스터실린더.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼부재의 양측에 위치하며, 상기 볼부재를 회전 가능하게 지지하는 지지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크의 마스터실린더.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드부와 마주하는 상기 하우징부에 설치되며, 상기 가이드부를 탄성력에 의해 가압하는 가압부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크의 마스터실린더.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 가압부는,
    굽어진 형상의 단면을 구비한 판 스프링이며, 상기 이동피스톤부에서 멀어지는 방향으로 상기 가이드부를 가압하는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크의 마스터실린더.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 가이드부가 상기 하우징부의 내측에 있는 유압과 상기 가압부에 의해 하중을 받는 제1지지면은, 상기 이동피스톤부가 상기 하우징부의 내측에 있는 유압에 의해 하중을 받는 제2지지면 보다 큰 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크의 마스터실린더.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1지지면을 구비하는 상기 가이드부는 상기 이동피스톤부와 멀어지는 방향으로 항상 하중을 받는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크의 마스터실린더.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 가압부의 길이방향에 위치하는 부품은 동일한 방향으로 하중을 받는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크의 마스터실린더.
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