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KR102510642B1 - 브레이크 시스템용 펌프의 피스톤 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 피스톤을 구비하는 브레이크 시스템용 펌프 - Google Patents

브레이크 시스템용 펌프의 피스톤 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 피스톤을 구비하는 브레이크 시스템용 펌프 Download PDF

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KR102510642B1
KR102510642B1 KR1020160061930A KR20160061930A KR102510642B1 KR 102510642 B1 KR102510642 B1 KR 102510642B1 KR 1020160061930 A KR1020160061930 A KR 1020160061930A KR 20160061930 A KR20160061930 A KR 20160061930A KR 102510642 B1 KR102510642 B1 KR 102510642B1
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에이치엘만도 주식회사
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Abstract

본 발명의 브레이크 시스템용 펌프의 피스톤 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 브레이크 시스템용 펌프의 피스톤 제조방법에 있어서, 상기 피스톤은 오일이 유입되는 유입포트와 연통하는 흡입유로가 형성되도록 프레스 공법을 이용한 피어싱 방식으로 제작되는 브레이크 시스템용 펌프의 피스톤 제조방법이 제공될 수 있다.

Description

브레이크 시스템용 펌프의 피스톤 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 피스톤을 구비하는 브레이크 시스템용 펌프{Manufacturing method of piston and pump for brake system including piston}
본 발명은 브레이크 시스템용 펌프의 피스톤 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 피스톤을 구비하는 브레이크 시스템용 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 더욱 상세하게는 피스톤의 제조 공법을 개선하여 원가절감 및 생산성을 향상시킬 수 있는 브레이크 시스템용 펌프의 피스톤 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 피스톤을 구비하는 브레이크 시스템용 펌프에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에 설치되는 브레이크 시스템에는 ABS, ESC, EHB등이 설치되며, 이 브레이크 시스템은 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있도록 차량의 브레이크 유압을 제어하게 된다.
상기한 브레이크 시스템에는 브레이크의 휠 실린더에 공급되는 유압을 조절하기 위하여 펌프가 설치된다.
이러한 브레이크 시스템은 다수개의 솔레노이드밸브와, 유압브레이크로부터 빠져나온 오일을 일시 저장하는 저압어큐뮬레이터 및 고압어큐뮬레이터와, 저압어큐뮬레이터에 일시 저장된 오일을 펌핑하기 위한 모터 및 펌프와, 솔레노이드밸브와 모터의 구동을 제어하는 전자제어유닛(ECU)를 포함하고, 이러한 구성요소들은 알루미늄으로 제작된 모듈레이터블록에 내장된다.
이 중 펌프는 브레이크의 휠 실린더에 공급되는 유압을 조절하는 역할을 수행하는 것으로서, 한국 등록특허공보 10-0538512호, 한국 공개특허 제10-2011-0124602호 등에 개시되어 있다. 개시된 문헌에 따르면, 펌프는 모터의 편심 스핀들에 의해 진퇴하면서 유입포트를 통해 유체를 전달받아 가압실의 오일을 가압하는 피스톤과, 이 피스톤을 모터의 편심 스핀들 쪽으로 밀어 편심 스핀들과 함께 피스톤을 왕복 이동시키는 피스톤스프링을 포함하며, 저압어큐뮬레이터 또는 마스터 실린더 측의 오일을 고압어큐뮬레이터 측으로 강제 펌핑하여 브레이크의 휠 실린더 또는 마스터 실린더 측으로 전달시키는 역할을 수행한다. 이때, 피스톤은 통상적으로 단조공법에 의하여 제조되고, 이 피스톤에는 유입포트와 연통하는 흡입유로가 형성되도록 절삭가공 공법을 통하여 흡입유로를 형성하고 있다. 또한, 피스톤은 상부 피스톤과 하부 피스톤으로 나누어져 각각 가공되어 결합되기도 한다.
그러나, 단조공법에 의해 제조된 피스톤에 흡입유로를 형성하기 위하여 절삭가공 공법을 이용하여 가공함에 따라 다른 부품의 제조비용에 비하여 비싸다는 문제점가 있다. 또한, 가공시간이 길어 효율적인 생산이 어렵다는 문제가 있다.
한국 등록특허 10-0538512, (현대모비스 주식회사) 2005. 12. 16. 한국 특허공개번호 제2011-0124602, 상세한 설명 및 도 3
본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템용 펌프의 피스톤 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 피스톤을 구비하는 브레이크 시스템용 펌프는 피스톤의구조 및 제조 공법을 개선하여 원가절감 및 생산성을 향상시킬 수 있도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 브레이크 시스템용 펌프의 피스톤 제조방법에 있어서, 상기 피스톤은 오일이 유입되는 유입포트와 연통하는 흡입유로가 형성되도록 프레스 공법을 이용한 피어싱 방식으로 제작되는 브레이크 시스템용 펌프의 피스톤 제조방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 피스톤은 일측이 개방되며 내부가 중공된 원통형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 브레이크 시스템용 펌프에 있어서, 유입포트와 토출포트를 갖는 모듈레이터블록에 형성된 보어 내부에 왕복이동 가능하게 마련되고 내부가 중공되어 상기 유입포트와 연통하는 흡입유로가 형성된 피스톤; 상기 피스톤 내에 마련되는 인렛밸브; 상기 인렛밸브를 지지하도록 상기 피스톤 내에 설치되며 상기 인렛밸브에 의해 개폐되는 연통홀이 형성된 시트부재; 상기 피스톤과 일정간격을 두고 상기 피스톤의 일부를 감싸도록 상기 보어에 설치되고 상기 흡입유로를 오일의 가압을 위한 가압실로 한정하며 오리피스가 형성된 밸브시트; 상기 가압실 내에 배치되어 상기 피스톤을 가압하는 피스톤스프링; 상기 오리피스를 개폐하는 아웃렛밸브; 및 상기 밸브시트에 설치되어 상기 아웃렛밸브를 지지하며 상기 보어의 개방된 단부를 폐쇄하도록 모듈레이터블록에 고정되고 상기 토출포트와 연결된 토출실이 형성되는 캡;을 포함하는 브레이크 시스템용 펌프가 제공될 수 있다.
또한, 상기 피스톤은 프레스 공법에 의해 일측이 개방되도록 원통형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 피스톤은 상기 시트부재를 지지하도록 단차진 단차부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 보어의 내부에서 상기 피스톤의 외측에 배치되어 상기 유입포트를 통해 상기 보어로 유입되는 오일을 필터링하는 필터부재를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 피스톤 내의 흡입유로는 상기 가압실과 상기 시트부재에 의해 오일을 저장하는 저장실로 구획될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템용 펌프의 피스톤 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 피스톤을 구비하는 브레이크 시스템용 펌프는 프레스 공법을 이용하여 피스톤을 형성함으로써 피스톤의 구성 및 제조공정을 단순화할 수 있어 원가절감 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 프레스 성형을 통하여 피스톤을 성형함과 더불어 흡입유로를 피어싱 방식으로 형성할 수 있으므로 추가적인 제조공정이 없이도 흡입유로를 성형할 수 있는 효과가 있다. 이에, 펌프의 조립성을 향상시킬 수 있게 된다.
아울러, 피스톤을 하나의 일체형으로 제조함으로써 기존 두 개로 구성된 피스톤에 비하여 부품 수를 감소시킬 수 있다.
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 펌프의 피스톤의 제조방법에 의해 제작된 피스톤을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 브레이크 시스템용 펌프를 나타내는 단면도이다.
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 펌프의 피스톤의 제조방법에 의해 제작된 피스톤을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤(110)은 프레스 공법에 의하여 형성된다. 보다 구체적으로 피스톤(110)은 모터의 회전축에 설치되는 편심부재(도 2의 '20' 참조)의 편심 회전에 의해 왕복운동하며 오일을 가압하는 역할을 수행한다. 이에, 피스톤(110)에는 오일이 공급되는 유입포트(도 2의 '12' 참조)와 연통하도록 흡입유로(112)가 형성된다.
흡입유로(112)는 피스톤(110)의 길이방향으로 관통되어 형성된다. 이때, 흡입유로(112)는 프레스 공법을 이용한 피어싱(piercing) 방식에 의하여 형성된다. 즉, 흡입유로(112)는 프레스 공법에 의하여 형성되는 피스톤(110)과 함께 형성된다. 이에 따라 종래의 단조공법을 이용한 가공을 통하여 복잡하게 제조되던 종래의 피스톤에 비하여 보다 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 흡입유로(112)를 프레스 공법을 이용한 피어싱 방식으로 형성함으로써 피스톤(110)의 제조시 한번에 제조할 수 있으므로, 종래에 비하여 작업성이 향상되어 생산량이 증가함은 물론, 원가절감의 효과가 있다.
한편, 미설명된 참조부호 '111'는 피스톤(110)의 둘레에 형성된 흡입홀로서 흡입유로(112)와 함께 피어싱 방식에 의해 형성되어 흡입유로로 오일이 흡입되도록 한다.
이러한 피스톤(110)을 구비한 브레이크 시스템용 펌프(100)가 도 2에 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 브레이크 시스템용 펌프(100)는 모듈레이터블록(10)에 형성된 보어(11) 내부에 왕복이동 가능하게 설치되고 흡입유로(112)가 형성된 피스톤(110)과, 피스톤(110)의 흡입유로(112) 내에 마련되는 인렛밸브(120)와, 상기 인렛밸브(120)를 지지하며 인렛밸브(120)에 의해 개폐되는 연통홀(132)이 형성된 시트부재(130)와, 상기 보어(11)에 설치되고 상기 흡입유로(112)를 오일의 가압을 위한 가압실(112b)로 한정하며 오리피스(142)가 형성된 밸브시트(140)와, 가압실(112b) 내에 배치되어 상기 피스톤(110)을 가압하는 피스톤스프링(115)과, 상기 오리피스(142)를 개폐하는 아웃렛밸브(150) 및 상기 밸브시트(140)와 결합되어 아웃렛밸브(140)를 지지하며 토출실(162)을 한정하는 캡(160)을 구비한다.
모듈레이터블록(10)에는 브레이크 시스템용 펌프(100)가 설치되는 보어(11)와, 상기 보어(11)와 연결되어 흡입유로(112)와 연통하는 유입포트(12)와, 상기 보어(11)와 연결되어 캡(160)에 형성된 배출유로(163)와 연통하는 토출포트(13)가 형성된다. 이때, 보어(11)는 흡입유로(112)의 하류측에 피스톤(110)의 작용에 의해 가압되는 가압실(112b) 및 가압실(112b)의 하류측에 마련되어 토출포트(13)와 연통하는 토출실(162)로 구분된다. 즉, 모듈레이터블록(10)의 개방단부인 보어(11)의 개방부는 캡(160)에 의하여 폐쇄된다.
피스톤(110)은 보어(11) 내부에 왕복이동 가능하게 설치되고, 일측이 개방되며 내부가 중공된 원통형상으로 형성된다. 즉, 피스톤(110)의 내부는 오일이 공급되는 유입포트(12)와 연통하도록 흡입유로(112)가 형성된다. 이때, 흡입유로(112)는 피스톤(110)의 둘레에 형성된 흡입홀(111)에 의해 유입포트(12)와 연통하게 된다. 이 피스톤(110)은 모터(미도시)의 회전축(미도시)에 설치되는 편심부재(20)의 외면과 접하도록 배치된다. 이에, 편심부재(20)가 편심 회전함에 따라 왕복 이동하게 되고, 피스톤(110)에 형성된 흡입유로(112)는 상기 흡입유로(112) 내에 설치된 인렛밸브(120)에 의해 개폐된다.
보다 구체적으로, 피스톤(110)은 내부에 직경이 감소하도록 형성된 계단형 단차부(113)가 형성된다. 이 단차부(113)에는 후술할 시트부재(130)가 지지되어 설치된다. 이때, 피스톤(110) 내부의 흡입유로(112)는 시트부재(130)에 의하여 흡입홀(111)을 통하여 유입되는 오일을 저장하는 저장실(112a)과, 저장실(112a)의 상측에 마련되는 가압실(112b)로 구분될 수 있다. 즉, 기존 흡입유로는 단순히 유입포트를 통하여 유입되는 오일의 통로 역할을 수행하는 반면, 본 발명의 일 측면에 따른 피스톤(110)의 흡입유로(112)는 기존 흡입유로 보다 오일이 많이 수용될 수 있는 저장실(112a)과, 이로부터 인렛밸브(120)를 통해 가압실(112b)로 유입되어 가압되는 가압실(112b)로 구분되어진다. 이에, 오일이 흐르는 흡입유로(112)의 상류측은 유입포트(12)를 통하여 오일이 유입되는 저장실(112a)로 마련되고, 흡입유로(112)의 하류측은 단차부(113)에 의해 흡입유로(112)가 확장되어 확장된 부분이 가압실(112b)을 갖추도록 마련된다.
인렛밸브(120)는 피스톤(110)의 흡입유로(112) 내에 설치되어 흡입유로(112)를 통해 흐르는 오일의 흐름을 제어하게 된다. 이 인렛밸브(120)는 단차부(113)에 결합된 시트부재(130)에 지지되어 시트부재(130)에 형성된 연통홀(132)을 개폐하도록 이루어진다. 이 인렛밸브(120)는 연통홀(132)을 막는 개폐부재(122)와, 개폐부재(122)를 탄성 지지하는 밸브스프링(124)과, 개폐부재(122)와 밸브스프링(124)을 지지하기 위해 피스톤(110) 내에 설치되는 리테이너(126)를 포함한다.
개폐부재(122)는 밸브스프링(124)의 탄성력에 의해 연통홀(132)을 막고 있다가 가압실(112b)에서 오일이 배출되어 가압실(112b)의 압력이 떨어지면 흡입유로(112)의 저장실(112a)과 가압실(112b) 사이의 압력차에 의해 연통홀(132)로부터 떨어져 흡입유로(112)를 개방시킨다.
시트부재(130)는 흡입유로(112) 내에 설치되며, 인렛밸브(120)에 의하여 개폐되는 연통홀(132)이 마련된다. 이 시트부재(130)는 흡입유로(1112)에서 인렛밸브(120)에 의해 흡입유로(112)를 개폐시키는 것으로 도시하고 설명되었으나, 이에 한정되지 않으며, 인렛밸브(120)의 리테이너(126)가 단차부(113)에 지지되고, 개폐부재(122)가 단차부(113)를 폐쇄하도록 이루어진다면 시트부재(130) 없이 펌프를 구성할 수도 있다.
밸브시트(140)는 피스톤(110)과 일정간격을 두고 피스톤(110)의 일부를 감싸도록 보어(11)에 설치되고, 캡(160)과 결합되어 모듈레이터블록(10)에 고정된다. 이 밸브시트(140)에 의해 흡입유로(112)는 오일의 가압을 위한 가압실(112b)로 한정된다. 즉, 밸브시트(140)는 보어(11)를 피스톤(110)이 위치하는 가압실(112b)과 토출포트(13)와 연통되는 토출실(162)로 구획한다. 또한, 밸브시트(140)에는 가압실(112b)과 토출실(162)을 연통시키는 오리피스(142)가 구비된다. 이 오리피스(142)는 토출실(162)에 마련되는 아웃렛밸브(150)에 의해 개폐된다.
또한, 밸브시트(150)는 도시된 바와 같이, 가압실(112b)에 마련되어 피스톤(110)을 탄성 지지하는 피스톤스프링(115)을 지지한다. 따라서 피스톤스프링(115)은 피스톤(110)을 편심부재(20) 쪽으로 가압함으로써 편심부재(20)와 함께 피스톤(110)의 진퇴가 이루어지도록 한다.
아웃렛밸브(150)는 오리피스(142)를 막는 개폐부재(152)와, 개폐부재(152)를 탄성 지지하는 밸브스프링(154)을 포함한다. 개폐부재(152)는 밸브스프링(154)의 탄성력에 의해 오리피스(142)를 막고 있다가 가압실(112b)의 오일이 피스톤(110)에 의해 가압될 때 오일의 압력에 의해 밀려 밸브시트(140)에서 떨어지면서 오리피스(142)를 개방시킨다. 여기서, 밸브스프링(154)은 그 일단이 캡(160)에 형성된 스프링수용홈(164)에 삽입되어 지지되고 타단이 개폐부재(152)에 지지되어 개폐부재(152)에 탄성력을 제공하는 코일스프링이다. 즉, 오일의 토출시 밀려 이동된 개폐부재(152)는 밸브스프링(154)의 탄성력에 의해 원위치로 복귀되어 오리피스(142)를 막게 된다.
캡(160)에는 가압실(112b)의 오일이 토출포트(13)로 배출될 수 있도록 토출포트(13)와 연계되는 배출유로(163) 및 토출실(162)이 형성된다. 이때, 토출실(162)은 전술한 밸브시트(140)에 의해 가압실(112b)과 구획된다. 이러한 캡(160)은 밸브시트(140)와 결합되어 보어(11)의 개방부를 폐쇄하게 된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 보어(11)의 내부에는 유입포트(12)를 통해 보어(11)로 유입되는 오일을 필터링하기 위한 필터부재(170)가 피스톤(110)의 외부면을 둘러싸도록 설치될 수 있다. 이때, 필터부재(170)는 안정적인 결합을 위하여 밸브시트(140)에 압입된 스토퍼부재(172)와 결합된다. 스토퍼부재(172)는 밸브시트(140)와 피스톤(110) 사이에 마련된 실링부재(173) 및 이를 지지하는 백업링(backup-ring : 174)을 지지하는 역할 및 밸브시트(140)와 필터부재(160)를 결합시키는 역할을 수행한다.
한편, 편심부재(20)와 유입포트(12) 사이에는 피스톤(110)과 보어(11)에 밀착되어 편심부재(20)측으로 오일이 유입되지 못하도록 차단하는 실링부재(173)가 마련된다
또한, 미설명된 참조부호 '171'은 보어(11)에 설치되어 피스톤(110)의 왕복이동 시 안정적으로 이동하도록 가이드하는 가이드링이다.
상기와 같은 브레이크 시스템용 펌프(100)는 모터(미도시)의 편심부재(20)가 편심 회전함에 따라 피스톤(110)이 직선 왕복운동하며, 보어(11) 내부의 압력변화에 의해 서로 상반되게 인렛밸브(120)와 아웃렛 밸브(150)가 개폐 작동함으로써, 오일이 가압되면서 토출유로(13) 측으로 펌핑된다.
즉, 피스톤(110)이 아웃렛밸브(150) 측으로 이동하면 피스톤(110)에 의해 가압실(112b)의 오일이 가압되어 오일압이 상승되며, 이것에 의해 인렛밸브(120)는 폐쇄되고 아웃렛 밸브(150)는 개방됨으로써, 오일은 오리피스(142)를 통해 토출실 (162)즉, 캡(160)의 배출유로(163)를 따라 이동되어 토출포트(13)로 배출된다.
반면에 피스톤(110)이 편심부재(20) 쪽으로 이동하면, 가압실(112b)에 저압이 형성되며 이것에 의해 인렛밸브(120)가 개방되고 아웃렛밸브(150)는 폐쇄됨으로써, 저압어큐뮬레이터(미도시) 또는 마스터실린더(미도시) 측의 오일이 유입포트(12)와 흡입유로(112)의 저장실(112a)을 통해 인렛밸브(120)와 아웃렛밸브(150) 사이의 가압실(112b)로 흡입된다. 즉, 이러한 동작이 반복되는 것이다.
결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤(110)을 프레스 공법에 의하여 제조함으로써 생산비를 낮출 수 있음은 물론, 이 피스톤(110)을 사용함으로써 펌프의 조립이 용이하게 이루어진다.
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 : 브레이크 시스템용 펌프 110 : 피스톤
112 : 흡입유로 113 : 단차부
120 : 인렛밸브 130 : 시트부재
140 : 밸브시트 150 : 아웃렛밸브
160 : 캡 170 : 필터부재

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 브레이크 시스템용 펌프에 있어서,
    유입포트와 토출포트를 갖는 모듈레이터블록에 형성된 보어 내부에 왕복이동 가능하게 마련되고 내부가 중공되어 상기 유입포트와 연통하는 흡입유로가 형성된 피스톤;
    상기 피스톤 내에 마련되는 인렛밸브;
    상기 인렛밸브를 지지하도록 상기 피스톤 내의 상기 흡입유로에 설치되며 상기 인렛밸브에 의해 개폐되는 연통홀이 형성된 시트부재;
    상기 피스톤과 일정간격을 두고 상기 피스톤의 일부를 감싸도록 상기 보어에 설치되고 상기 흡입유로를 오일의 가압을 위한 가압실로 한정하며 오리피스가 형성된 밸브시트;
    상기 가압실 내에 배치되어 상기 피스톤을 가압하는 피스톤스프링;
    상기 오리피스를 개폐하는 아웃렛밸브;
    상기 밸브시트에 설치되어 상기 아웃렛밸브를 지지하며 상기 보어의 개방된 단부를 폐쇄하도록 모듈레이터블록에 고정되고 상기 토출포트와 연결된 토출실이 형성되는 캡; 및
    상기 보어의 내부에서 상기 피스톤의 외측에 배치되어 상기 유입포트를 통해 상기 보어로 유입되는 오일을 필터링하는 필터부재;를 포함하고,
    상기 필터부재는 상기 밸브시트에 압입된 스토퍼부재와 결합되는 브레이크 시스템용 펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 피스톤은 프레스 공법에 의해 일측이 개방되도록 원통형상으로 형성되는 브레이크 시스템용 펌프.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 피스톤은 상기 시트부재를 지지하도록 단차진 단차부가 형성되는 브레이크 시스템용 펌프.
  6. 삭제
  7. 제3항에 있어서,
    상기 피스톤 내의 흡입유로는 상기 가압실과 상기 시트부재에 의해 오일을 저장하는 저장실로 구획되는 브레이크 시스템용 펌프.
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