KR100372241B1 - 안티록 브레이크 시스템용 엔씨형 솔레노이드밸브 - Google Patents

안티록 브레이크 시스템용 엔씨형 솔레노이드밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 안티록 브레이크 시스템용 NC형 솔레노이드밸브에 관한 것으로, 적은 자기력(magnetic force)을 통해서도 오리피스 개폐작동을 보다 용이하게 할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템용 NC형 솔레노이드밸브(40)에 의하면, 플런저(44)의 하강 시 접시스프링 형상의 상승안내부재(45d)에 의해 개폐자(45a)가 용이하게 들어 올려져 적은 자기력을 통해서도 오리피스(41c)가 개방되기 때문에, 솔레노이드(42)의 코일(42b) 권선수 변경 및 아마추어(43) 설계를 보다 용이하게 할 수 있다. 또한, 밸브하우징(41) 내주에 상당한 제동유압이 걸려져 있는 상태에서도 개폐자(45a)의 작동이 원활하게 이루어짐으로써, 오리피스(41c) 개폐작동을 보다 폭넓은 범위 내에서 제어할 수 있는 이점이 있다.

Description

안티록 브레이크 시스템용 엔씨형 솔레노이드밸브{Normal closed type solenoid valve for ABS}
본 발명은 안티록 브레이크 시스템용 NC형 솔레노이드밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적은 자기력을 통해서도 오리피스 개폐작동을 보다 용이하게 할 수 있도록 하는 안티록 브레이크 시스템용 NC형 솔레노이드밸브에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 주행 중에 감속 또는 정지를 목적으로 전륜과 후륜에 장착된 유압브레이크, 제동유압을 형성하여 유압브레이크 측으로 전달하는 배력장치와 마스터실린더가 장착되어 있는데, 운전자가 브레이크패달을 밟아 제동력 증가/유지 상태로 제어하는 중에 제동압력이 노면상태보다 크거나 노면조건이 변화되어 제동압력으로 발생하는 유압브레이크에서의 마찰력이 차량의 타이어나 노면에서 발생하는 제동력보다 크면 타이어가 노면에서 미끄러지는 슬립현상이 발생된다.
이러한 슬립현상을 효율적으로 방지하여 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 것이 안티록 브레이크 시스템으로, 이것은 유압브레이크 측으로의 제동유압전달을 제어하는 다수개의 솔레노이드밸브와 ECU, 어큐뮤레이터 및 펌프를 구비한다.
솔레노이드밸브는 유압브레이크의 상류측에 배치되며 평상 시 개방된 상태로 유지되는 노말오픈형 솔레노이드밸브와 하류측에 배치되며 평상 시 폐쇄된 상태로 유지되는 노말클로즈형 솔레노이드밸브로 구별된다.
도 1을 참조하면, 종래 노말클로즈형 솔레노이드밸브(이하, NC형 솔레노이드밸브라 칭함)는 인렛(1a)과 아웃렛(1b)이 형성되며 중심부에 오리피스(1c)가 축방향으로 내장된 밸브하우징(1), 전류인가 시 자기력을 형성하도록 코일(2a)이 권선된 솔레노이드(2), 자기력에 의해 진퇴운동하여 오리피스(1c)를 개폐 작동시키는 밸브장치(3)를 구비한다.
밸브하우징(1)은 알류미늄재의 모듈레이터블럭(4)에 콤팩트하게 장착되는데, 밸브하우징(1) 측면에 가공된 인렛(1a)은 유압브레이크(미도시) 및 노말오픈형 솔레노이드밸브(미도시) 아웃렛(미도시)과 연계되며, 밸브하우징(1) 저부로 연통되게 가공된 아웃렛(1b)은 펌프(미도시) 및 저압어큐뮤레이터(미도시)측 유압라인과 연계된다.
그리고 밸브장치(3)는 통형상의 슬리브(3d)에 진퇴운동 가능하게 내장된 아마추어(3a,Armature), 아마추어(3a)를 복원시키는 코일스프링 타입의 지지스프링(3e)을 포함한다. 아마추어(3a)에는 봉상으로 연장된 플런저(3b)가 마련되는데, 평상 시 지지스프링(3e)의 탄성 지지력에 의해 플런저(3b) 선단에 일체로 마련된 구체(3c)가 오리피스(1c)를 폐쇄한 상태로 유지된다.(한편, 노말오픈형 솔레노이드밸브인 경우에는 평상 시 플런저의 구체가 오리피스를 개방한 상태를 유지하도록 구성된다.)
이와 같이 구성된 NC형 솔레노이드밸브는 ABS 작동 중 솔레노이드(2)에 전원이 인가되면, 솔레노이드(2)의 주변부에 자기력이 형성되며 이것에 의해 아마추어(3a)가 지지스프링(3e)의 탄성력을 이기면서 상측으로 올라간다. 아마추어(3a)와 일체로 플런저(3b)가 올라감에 따라 오리피스(1c)로부터 구체(3c)가 이격되어 오리피스(1c)가 개방된다. 이에 따라 유압브레이크측의 오일은 인렛(1a)과 오리피스(1c) 및 아웃렛(1b)을 통해 펌프 측으로 빠져나감으로써, 유압브레이크의 제동압력이 떨어진다.
그리고 전원공급이 차단되면 지지스프링(3e)의 탄성 복원력에 의해아마추어(3a)는 하측으로 내려오고, 이것에 의해 플런저(3b)의 구체(3c)가 오리피스(1c)를 다시 폐쇄한다.
이러한 종래 NC형 솔레노이드밸브는 인렛(1a)과 아웃렛(1b)측에 상당한 압력차가 형성되기 때문에, 아마추어(3a)가 승하강 작동하기 위해서는 상당한 힘이 요구된다.
즉, 오리피스(1c)가 폐쇄된 상태에서 밸브하우징(1) 내부에는 인렛(1a)을 통해 유압브레이크측과 동일하게 상당한 제동압력이 걸려져 있는 상태이기 때문에, 지지스프링(3e)을 압축시키면서 플런저(3b)를 상승시키기 위해서는 높은 자기력이 요구된다. 이러한 것에 의해 솔레노이드(2)의 코일(2a) 권선수를 변경함과 동시에 아마추어(3a)의 크기 등 다수의 구성인자를 고려해야 하며, 솔레노이드(2)의 코일(2a) 설계를 어렵게 하는 요인이 되었고, 오리피스(1c)의 개폐작동 범위가 제동유압의 정도에 의해 한정하여 결정될 수밖에 없었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 적은 자기력을 통해서도 오리피스 개폐작동을 용이하게 함으로써 솔레노이드의 코일 및 아마추어 설계를 보다 쉽게 할 수 있는 안티록 브레이크 시스템용 NC형 솔레노이드밸브를 제공하는 것이다.
도 1은 안티록 브레이크 시스템에 사용되는 종래 NC형 솔레노이드밸브의 단면도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 안티록 브레이크 시스템의 유압계통도이다.
도 3은 본 발명에 따른 NC형 솔레노이드밸브의 단면도이다.
도 4는 도 3의 A부를 발췌하여 보인 확대도이다.
도 5는 본 발명에 따른 밸브장치의 분해사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 NC형 솔레노이드밸브의 작동상태를 보인 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
40..NC형 솔레노이드밸브 41..밸브하우징 41c..오리피스
42..솔레노이드 43..아마추어 44..플런저
45..밸브장치 45a..개폐자 45b..구체
45c..지지스프링 45d..상승안내부재
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모듈레이터블럭에 압입결합되는 일단에 인렛과 아웃렛 및 오리피스가 마련되며 타단에 통상의 슬리브가 장착된 밸브하우징, 슬리브에 진퇴운동 가능하게 내장되며 오리피스와 인접하게 연장되도록 플런저가 마련된 아마추어, 아마추어를 작동시키도록 슬리브의 주변부에 배치되며 코일이 권선된 솔레노이드, 솔레노이드에 전원공급 여부에 따라 오리피스를 개폐작동시키도록 플런저의 단부에 마련된 밸브장치를 갖춘 안티록 브레이크 시스템용 NC형 솔레노이드밸브에 있어서,
밸브장치는,
플런저의 단부에 진퇴운동 가능하게 내장되며 오리피스 상부에 밀착되도록 선단에 구체가 마련된 개폐자, 개폐자를 하측방향으로 탄성지지하여 평상 시 오리피스를 폐쇄상태로 유지시키는 지지스프링, 솔레노이드에 전원이 인가되어 플런저의 하강 시 개폐자를 상측방향으로 들어올려 오리피스가 개방되도록 중심부위에 개폐자 선단이 관통하여 설치되며 상측방향으로 테이퍼진 상단에 플런저의 하단이 접하도록 배치된 접시스프링 형상의 상승안내부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성이다.
이러한 구성에 의하면, 적은 자기력을 통해서도 오리피스를 개폐하는 개폐자의 작동이 보다 용이하게 이루어짐으로써, 솔레노이드의 코일 및 아마추어 설계를 보다 쉽게 할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명이 적용되는 안티록 브레이크 시스템은 도 2에 도시한 바와 같이, 마스터실린더(10)에서 형성된 제동유압이 차량의 전륜과 후륜에 각각 설치된 유압브레이크(20)측으로 전달되는 것을 제어하는 다수개의 솔레노이드밸브(30)(40), 유압브레이크(20)측으로부터 토출된 오일이 일시적으로 저장되는 저압어큐뮤레이터(50), 저압어큐뮤레이터(50)에 저장된 오일을 펌핑하는 모터(60)와 한쌍의 펌프(61), 펌프(61) 구동 시 발생된 오일의 압력맥동을 감쇠시키기 위한 고압어큐뮤레이터(70)를 구비하며, 이들은 모듈레이터블럭(80)에 콤팩트하게 설치된다.
솔레노이드밸브(30)(40)는 유압브레이크(20) 측으로의 유압흐름을 제어하도록 유압브레이크(20)의 상류측과 하류측에 각각 연계 배치되는데, 상류측과 연계되며 평상 시 개방된 상태로 유지되는 NO형 솔레노이드밸브(30)와 하류측과 연계되며 평상 시 폐쇄된 상태로 유지되는 NC형 솔레노이드밸브(40)로 구별된다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 NC형 솔레노이드밸브(40)는 모듈레이터블럭(80)에 선단부가 압입 결합되며 오리피스(41c)가 마련된 밸브하우징(41), 전원 인가시 자기력을 형성하는 솔레노이드(42), 자기력과 상호작용하여 승하강운동하며 플런저(44)가 마련된 아마추어(43), 오리피스(41c) 유로를 개폐시키도록 플런저(44)의 선단에 마련된 밸브장치(45)를 구비한다.
밸브하우징(41)에는 유압브레이크(20)측의 유압라인과 연계되는 인렛(41a), 저압어큐뮤레이터(50) 및 펌프(61) 입구측의 유압라인과 연계되는 아웃렛(41b)이 가공되어 있으며, 오리피스(41c)는 인렛(41a)과 아웃렛(41b)을 연통시키도록 밸브하우징(41)의 선단 내부에 축방향으로 마련된다. 또한, 모듈레이터블럭(80) 외부로 노출되는 밸브하우징(41)의 상부에는 원통상의 슬리브(46)가 마련된다.
그리고 아마추어(43)는 슬리브(46)의 내부 상측에 진퇴운동 가능하게 설치되며, 여기에는 봉형상의 플런저(44)가 오리피스와 인접하도록 하측방향으로 연장되게 마련된다. 솔레노이드(42)는 슬리브(46) 주변부를 감싸도록 배치되는 보빈(42a)에 코일(42b)이 권선되며, ECU(미도시)의 제어에 의해 전원이 인가되면 아마추어(43)를 작동시키기 위한 자기력이 형성된다.
또한, 밸브장치(45)는 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 플런저(44) 단부에 진퇴운동 가능하게 내장되며 오리피스(41c)를 개폐하도록 구체(45b)가 마련된 개폐자(45a), 개폐자(45a)를 하측방향으로 탄성 지지하는 지지스프링(45c), 아마추어(43)의 하강시 지지스프링(45c)을 압축시키면서 개폐자(45a)를 상측방향으로 들어올리는 접시스프링 형상의 상승안내부재(45d)를 포함하는데, 이의 상세한 구조는 다음과 같다.
먼저, 플런저(44)의 하단에는 개폐자(45a)가 진퇴운동 가능하게 수용되도록 축방향으로 수용공간(44a)이 마련되며, 여기에는 개폐자(45a)를 하측방향으로 탄성지지하도록 지지스프링(45c)이 내장되고, 수용공간(44a)과 인렛(41a)을 연통시키기 위한 연통홀(44b)이 천공되어 있다.
그리고 개폐자(45a)는 수용공간(44a)에 상단이 수용되며 하단에 구체(45b)가 장착된 원추형상으로 구성된다. 개폐자(45a)의 상단에는 지지스프링(45c)의 하단이 안착되는 안착부(45e)가 형성되며, 하단 외주에는 오목하게 제1단차부(45f)가 마련된다. 이러한 개폐자(45a) 내부에는 오리피스(41c) 상단부위와 수용공간(44a)을 연통시키기 위한 연통유로(45g)가 가공된다. 미설명부호 '41d'는오리피스(41c) 상단부위에 개폐자(45a)의 제1단차부(45g)와 대응하도록 오목하게 형성된 제2단차부이다.
금속판상의 상승안내부재(45d)는 플런저(44)의 하강 시 이러한 개폐자(45a)를 보다 용이하게 상승시켜 오리피스(41c)를 개방시키기 위한 것으로, 밑바닥이 개방되며 테두리면이 상측방향으로 경사진 접시스프링 형상으로 이루어져 있다. 또한, 상승안내부재(45d)에는 탄성변형이 용이하게 이루어지도록 테두리부분을 절단한 절결부(45h)가 마련된다. 이러한 상승안내부재(45d)의 중심부는 제1단차부(45f)와 제2단차부(41d) 사이에 배치되며, 테이퍼면으로 이루어진 테두리부 상단은 플런저(44)의 하단과 접하도록 배치된다. 따라서 평상 시 상승안내부재(45d)의 중심부에 개폐자(45a)의 선단이 관통하여 이를 떠받치는 상태로 유지되며 플런저(44)의 하강 시 상승안내부재(45d)에 의해 개폐자(45a)가 상측방향으로 들어올려지는데, 지렛대의 원리에 의해 개폐자(45a)가 쉽게 상승되도록 지지점(O)과 개폐자(45a)의 단차부(45f)를 지지하는 제1작용점(F1)과의 거리 "L1"보다 지지점(O)으로부터 플런저(44)의 하단부가 누르는 제2작용점(F2)과의 거리 "L2"가 월등히 크게 구성하는 것이 바람직하다.
다음에는 이와 같이 구성된 NC형 솔레노이드밸브(40)의 작동 및 효과를 설명한다.
먼저, ABS제어가 수행되고 있는 상태에서 유압브레이크(20) 내의 제동압력이 노면조건보다 크면 적정압력을 낮추어야 한다. 이러한 경우에는 NC형 솔레노이드밸브(40)를 개방 작동시킴으로써, 유압브레이크(20)의 제동압력을 떨어뜨려 노면에서 미끄러지는 현상을 방지한다. 이 때, 유압브레이크(20)측으로터 빠져나온 오일은 유압라인을 따라 저압어큐뮤레이터(50)로 유입 일시적으로 저장된다.
이러한 각각의 NC형 솔레노이드밸브(40)의 개방작동은 동시 또는 각각 수행되는데, 솔레노이드(42)의 코일(42b)에 전원이 인가되어 자기력이 형성되면, 도 6에 도시한 바와 같이, 아마추어(43)와 함께 플런저(44)가 지지스프링(45c)을 압축시키면서 하강한다.
이와 동시에 플런저(44)의 하단부가 접시스프링 형상의 상승안내부재(45d) 상단을 내리 누르기 때문에, 앞에서 기술한 바와 같이, 지지점 "O"를 중심으로 지렛대의 원리에 의해 탄성재질의 상승안내부재(45d)가 외측으로 탄성 변형되면서 개폐자(45a)를 상측방향으로 들어 올리고, 이것에 의해 오리피스(41c)가 개방된다.
오리피스(41c)가 개방됨에 따라 인렛(41a)을 통해 유압브레이크(20)측으로부터 유입되는 오일은 연통홀(44b)을 통해 수용공간(44a) 내측으로 안내되고, 계속하여 연통유로(45g)와 오리피스(41c) 및 아웃렛(41b)을 통해 순차적으로 토출되어 펌프(61) 입구측 유압라인으로 빠져나가 저압어큐뮤레이터(50)에 저장된다.
그리고 솔레노이드(42)에 전원공급이 차단되면, 지지스프링(45c)의 탄성 복원력에 의해 플런저(44)와 함께 아마추어(43)는 원래 위치로 올라가며, 개폐자(45a)는 하측방향으로 내려와 구체(45b)가 오리피스(41c)를 폐쇄한다. 이 때, 상승안내부재(45d)의 중심부는 도 4에 도시한 바와 같이, 개폐자(45a)의 제1단차부(45f)와 오리피스(41c) 상단부에 형성된 제2단차부(41d) 사이에 다시 위치되어 개폐자(45a)를 떠받치는 초기상태로 복원된다.
이와 같이 NC형 솔레노이드밸브(40)의 개폐작동은 상승안내부재(45d)에 의해 승하강하는 개폐자(45a)에 의해 이루어지는데, 상승안내부재(45d)의 지지점(O)과 개폐자(45a)의 제1단차부(45f)를 지지하는 작용점(F1)과의 거리(L1)보다 지지점(O)으로부터 플런저(44)의 하단부가 직접 누르는 작용점(F2)과의 거리(L2)가 월등하게 크기 때문에, 플런저(44)의 하강 시 지렛대의 원리에 의해 개폐자(45a)는 쉽게 상측방향으로 들어올려져 오리피스(41c)가 개방 작동된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템용 NC형 솔레노이드밸브에 의하면, 플런저의 하강 시 접시스프링 형상의 상승안내부재에 의해 개폐자가 용이하게 들어 올려져 적은 자기력을 통해서도 오리피스가 개방되기 때문에, 솔레노이드의 코일 권선수 변경 및 아마추어 설계를 보다 용이하게 할 수 있다. 또한, 밸브하우징 내주에 상당한 제동유압이 걸려져 있는 상태에서도 개폐자의 작동이 원활하게 이루어짐으로써, 오리피스 개폐작동을 보다 폭넓은 범위내에서 제어할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 모듈레이터블럭(80)에 압입결합되는 일단에 인렛(41a)과 아웃렛(41b) 및 오리피스(41c)가 마련되며 타단에 통상의 슬리브(46)가 장착된 밸브하우징(41), 상기 슬리브(46)에 진퇴운동 가능하게 내장되며 상기 오리피스(41c)와 인접하게 연장되도록 플런저(44)가 마련된 아마추어(43), 상기 아마추어(43)를 작동시키도록 상기 슬리브(46)의 주변부에 배치되며 코일(42b)이 권선된 솔레노이드(42), 상기 솔레노이드(42)에 전원공급 여부에 따라 상기 오리피스(41c)를 개폐작동시키도록 상기 플런저(44)의 단부에 마련된 밸브장치(45)를 갖춘 안티록 브레이크 시스템용 NC형 솔레노이드밸브에 있어서,
    상기 밸브장치(45)는,
    상기 플런저(44)의 단부에 진퇴운동 가능하게 내장되며 상기 오리피스(41c) 상부에 밀착되도록 선단에 구체(45b)가 마련된 개폐자(45a), 상기 개폐자(45a)를 하측방향으로 탄성지지하여 평상 시 상기 오리피스(41c)를 폐쇄상태로 유지시키는 지지스프링(45c), 상기 솔레노이드(42)에 전원이 인가되어 상기 플런저(44)의 하강 시 상기 개폐자(45a)를 상측방향으로 들어올려 상기 오리피스(41c)가 개방되도록 중심부위에 상기 개폐자(45a) 선단이 관통하여 설치되며 상측방향으로 테이퍼진 상단에 상기 플런저(44)의 하단이 접하도록 배치된 접시스프링 형상의 상승안내부재(45d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템의 NC형 솔레노이드밸브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 플런저(44)의 단부에는
    상기 지지스프링(45c)이 내장됨과 동시에 상기 개폐자(45a)의 상단이 여유있게 수용되도록 오목하게 형성된 수용공간(44a)과,
    상기 수용공간(44a)과 상기 인렛(41a)이 연통되게 천공된 연통홀(44b)이 마련된 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템의 NC형 솔레노이드밸브.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 개폐자(45a)에는 상기 수용공간(44a)과 상기 오리피스(41c)의 상부측이 연통되게 연통유로(45g)가 마련되는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템의 NC형 솔레노이드밸브.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 상승안내부재(45d)에는 탄성변형이 용이하게 이루어지도록 테두리부분을 절단한 절결부(45h)가 마련되며,
    상기 개폐자(45a)의 선단 외주와 상기 오리피스(41c)의 상부측에는 상기 상승안내부재(45d)의 중심부가 안착되도록 대응되게 형성된 제1단차부(45g)와 제2단차부(41d)가 각각 마련된 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템의 NC형 솔레노이드밸브.
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