KR100465809B1 - 안티록 브레이크 장치용 3포트 솔레노이드 밸브 - Google Patents

안티록 브레이크 장치용 3포트 솔레노이드 밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 브레이크 액압을 증압, 유지 또는 감압되도록 조정하여 제동능력을 향상시키고 인렛밸브와 아웃렛밸브를 일체형으로 하여 소형화 및 경량화가 가능한 안티록 브레이크 장치용 3포트 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

Description

안티록 브레이크 장치용 3포트 솔레노이드 밸브{3-port solenoid valve for anti-lock brake apparatus}
본 발명은 브레이크 액압을 증압, 유지 또는 감압되도록 조정하여 제동능력을 향상시키고 인렛밸브와 아웃렛밸브를 일체형으로 하여 소형화 및 경량화가 가능한 안티록 브레이크 장치용 3포트 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.
급브레이크를 걸면 차체 중심은 타이어 접지면보다 높으므로 자동차는 차체 전방이 가라앉는 노즈 다이브 현상이 일어나게 된다. 이 때, 브레이크 힘에 의해 차륜이 록(lock)상태가 되면 타이어의 진행은 방향성을 잃고 옆으로 미끄러지거나 심한 경우에는 차체가 뒤로 향할 정도로 스핀한다. 이러한 위험을 방지하기 위해 차축 하중이나 제동의 감속도에 비례해서 항상 최고의 마찰계수를 얻도록 브레이크 액압을 자동적으로 조정하기 위해 안티록 브레이크 장치(anti-lock brake system : ABS)를 차량에 장착한다.
도1은 종래 차량에 장착되는 안티록 브레이크 장치를 도시한 것이다.(공개특허공보 1999-71030호 참조)
즉, 종래 차량에 장착되는 ABS 장치는, 자동차의 내부에 장착되어 있는 브레이크 페달(10)과; 운전자가 상기 브레이크 페달(10)을 밟았을때 무감기를 판단하는 유압측정센서(20)와; 압력을 증가시키는 마스터 실린더(30)와; 상기 자동차에 장착되어 있는 브레이크 페달(10)에서 발을 떼었을 때 브레이크 오일이 휠 실린더(70)에서 리저브(80) 탱크로 되돌아 가도록 하며, 휠 실린더(70) 압력이 마스터 실린더(30) 압력보다 높게되는 것을 방지하기 위한 첵밸브(40)와; 상기 자동차에 장착되어 있는 브레이크가 마스터 실린더(30)의 유압을 솔레노이드로 유도하며, 상기 마스터 실린더(30)의 압력을 휠 실린더 쪽과 차단시키는 프로포셔닝 밸브(50)와; ABS ECU에서 보내는 신호에 의해 플린저를 움직여 마스터 실린더(30), 리저브(80), 휠 실린더(70) 사이의 통로를 개폐하는 솔레노이드 밸브(60)와; 오일을 통과시키는 휠 실린더(70)와; 상기 자동차에 장착되어 있는 ABS 장치가 작동할때 감압시에 휠 실린더(70)에서 오는 오일을 일시적으로 저장시키는 리저브(80)와; ABS ECU에서 감압 신호가 전달될 때 감압의 유지, 증압의 목적으로 상기 리저브(80)에서 어큐물레이터(100)로 오일을 보내는 작용을 하는 펌프(90)와; 상기 솔레노이드 밸브(60)에 감압 신호와 유지 신호가 전달될때 일시적으로 브레이크 오일을 저장하고, 증압시에는 스프링의 힘으로 휠 실린더(70) 쪽으로 브레이크 오일을 배출하는 어큐물레이터(100)와; 상기 자동차에 장착되어 있는 앞/뒤 바퀴 속도센서와 브레이크 스위치에서 입력신호를 받아 각 휠의 제동상태를 감지하고 모듈레이터에 신호를 보내 적절히 브레이크 압력을 조절하는 ABS ECU로 이루어져 있다.
위와 같은 종래의 안티록 브레이크 장치용 솔레노이드 밸브는 다음과 같은 문제점이 있었다
첫째, 솔레노이드 밸브가 인렛밸브(Inlet valve)와 아웃렛밸브(Outlet valve)로 나누어져 있어서 그 구조가 복잡해지고 그 크기 즉 부피가 커질 뿐아니라 부품수가 많아져 그 제조 원가가 높아질 수 밖에 없다.
둘째, 마스터 실린더측으로부터 공급되는 브레이크 액이 오염되거나 이물질이 유입될 가능성이 있다.
셋째, 증압 또는 감압된 브레이크 액이 차량의 속도센서 또는 유압측정센서에 의해 ABS ECU로 제어될 때 유로를 개폐하는 인렛밸브와 아웃렛밸브가 각각 별도로 이루어진 솔레노이드 밸브에서는 유로개폐의 신속한 응답성에 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서 인렛밸브와 아웃렛밸브로 각각 이루어진 솔레노이드 밸브를 단순화하여 인렛밸브와 아웃렛밸브를 일체형으로 한 안티록 브레이크 장치용 3포트 솔레노이드 밸브에 의해 브레이크 액압을 정확하고 용이하게 제어할 수 있게 하기 위한 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 안티록 브레이크 장치용 인렛밸브와 아웃렛밸브를 일체형으로 구성함으로써 안티록 브레이크 장치용 솔레노이드 밸브를 소형 및 경량화 시키는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 안티록 브레이크 장치의 브레이크 액압을 즉각적으로 응답할 수 있도록 하여 차량의 노면에 상태에 따라 최적의 제동효과를 유지할 수 있게 하는 것이다.
도 1은 일반적인 안티록 브레이크 장치를 나타내는 블록도
도 2는 본 발명에 따른 안티록 브레이크 장치용 3포트 솔레노이드 밸브의 단면도
도 3은 본 발명에 따른 안티록 브레이크 장치용 3포트 솔레노이드 밸브의 다른 실시예
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
201 모듈레이터블록 202 제1포트
203 제2포트 216 제1시트
224 하우징 230 제1아마츄어
240 제2아마츄어 250 제3아마츄어
260 슬리브 270 제3포트
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 안티록 브레이크 장치용 3포트 솔레노이드 밸브는, 모듈레이터 블록과; 상기 모듈레이터 블록에 형성되며 마스터 실린더에 연결되는 제1포트와; 상기 모듈레이터 블록에 형성되며 휠실린더에 연결되는 제2포트와; 상기 모듈레이터 블록에 형성되며 제1포트와 제2포트가 교차되는 곳에 형성된 장착부와; 상기 장착부에 삽입되어 설치되고, 제2포트와 연통되는 제2유로가 형성되는 속빈 기둥형상의 하우징과; 상기 하우징의 선단에 삽입되며제1포트와 연통되는 제1유로가 형성된 제1시트와; 상기 하우징의 후단을 감싸며, 펌프와 연결된 제3포트가 형성된 슬리브와; 상기 슬리브 내부에 설치되며 낮은 전자기력이 인가되었을 경우에 이동가능한 제1아마츄어와; 높은 전자기력이 인가되었을 경우에 이동될 수 있도록 상기 제1아마츄어 내부에 설치되며, 제3포트를 개폐하는 제2아마츄어와; 상기 제1아마츄어의 이동에 따라 구동되며, 상기 제1시트에 형성된 제1유로를 개폐하며, 제3유로가 형성된 제3아마츄어와; 상기 제1아마츄어 내지 제3아마츄어를 구동시키는 아마츄어구동부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의해 본 발명의 안티록 브레이크 장치용 3포트 솔레노이드 밸브는 전자기력의 크기에 의해 제1아마츄어 및 제2아마츄어를 선택적으로 구동시켜서 제2포트가 제1포트 또는 제3포트와 연통되게 하거나, 제2포트가 제1포트 및 제3포트와 연통되지 않도록 작용한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.
도2에 도시된 바와 같이, 모듈레이터블록(201)에는 마스터실린더와 연결되는 제1포트(202) 및 휠실린더와 연결되는 제2포트(203)가 형성되어 있다. 제1포트(202)와 제2포트(203)가 교차되는 부분에는 장착부(204)가 형성되어 있다.
모듈레이터블록(201)에 설치된 부싱(222)을 매개로 하우징(224)이 상기 장착부(204)에 설치된다.
하우징(224)은 속빈 기둥형상으로 이루어져 있으며, 그 원주면에는 제2포트(203)와 연통되도록 제2유로(219)가 형성되어 있다. 상기 하우징의 선단 즉제1포트(202) 방향에는 제1시트(216)가 하우징(224)의 내부에 설치되어 있다. 제1시트(216)는 속빈 원통형상이며 후방에는 제1유로(217)가 형성되어 있다.
하우징의 선단에는 상기 제1시트(216)에서 제1포트(202) 방향으로 오리피스(212) 및 제1필터(210)가 설치되어 있다. 오리피스(212)는 수용홈(213)이 형성된 오메가 형상으로 이루어져 있다. 제1필터(210)는 상기 오리피스(212)의 플랜지 부위에 설치되나, 도3에 도시된 바와 같이 오리피스(212)의 수용홈(213)에 설치될 수 있다.
실컵(seal cup, 214)은 하우징 선단과 모듈레이터 블록(201)에 설치되어 하우징 외주면과 모듈레이터블록(201) 사이에서 브레이크 액이 누설되지 않도록 한다.
하우징(224)의 외주면에 삽입되는 오링(220) 역시 브레이크 액이 모듈레이터 블록(201) 외부로 누설되지 않도록 한다.
하우징(224)에 형성된 제2유로(219) 외주면에는 이물질을 걸러내기 위하여 원통형상의 제2필터(218)가 설치되어 있다.
하우징(224)의 내부에는 플랜지가 형성된 제3아마츄어(250)가 삽입된다. 제3아마츄어(250)에는 브레이크액이 흐를 수 있도록 그 내면에 길이방향으로 형성되며 끝단부 직전에서 원주면을 관통하여 제2포트와 연결되는 제3유로(241)가 형성되어 있다.
제3아마츄어(250)와 제1시트(216) 사이에는 제1스프링(221)이 설치되어 있다. 제1스프링(221)의 탄성에 의해 제1시트(216)에 형성된 제1유로(217)는 상시개방상태가 되어, 제1포트(202) 및 제2포트(203)가 연결된다.
하우징(224)의 후방부(제1포트가 형성된 반대방향)에는 슬리브(260)가 설치되어 있고 슬리브의 후방부 내면에는 제2시트(231)가 형성되어 있다. 슬리브(260) 및 제2시트(241)에는 펌프와 연결되는 제3포트(270)가 형성되어 있다.
제2시트(231)와 제3아마츄어(250) 사이에는 제2아마츄어(240)가 위치하며, 제2시트(231)와 제2아마츄어(240) 사이에는 제2스프링(242)이 설치되어 있다.
제2아마츄어(240)의 외주면에는 속빈 기둥형상의 제1아마츄어(230)가 제3아마츄어(250)의 플랜지부에 인접하여 설치되어 있다.
슬리브(260)의 외주면에는 제1아마츄어(230) 및 제2아마츄어(240)에 전자기력을 인가하는 코일과 같은 아마츄어구동부(미도시)가 설치된다.
ABS ECU(미도시)는 각종 센서에 의해 얻어진 정보에 의해 브레이크 액의 흐름 방향을 바꾸도록 아마추어구동부에 낮은 전자기력 또는 높은 전자기력이 발생하도록 한다. ABS ECU에 신호를 전달하는 센서로는 자동차 앞/뒤 바퀴에 설치된 속도센서 및 마스터 실린더에 설치되는 유압측정센서가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 작용에 대해 설명한다.
자동차의 휠 속도를 측정하는 속도센서가 자동차의 앞/ 뒤 바퀴에 장착되어 각 휠의 제동상태를 감지한다. 상기 속도센서에 의해 얻어진 정보는 ABS ECU에 의해 분석되어 아마츄어구동부에 신호를 보내 낮은 전자기력 또는 높은 전자기력을 발생시켜 제1아마츄어(230) 또는 제2아마츄어(240)를 구동시켜 적절히 브레이크 액의 흐름방향을 조절할 수 있도록 한다.
운전자가 차량을 급제동하기 보다는 움직이는 차량의 속도를 다소 줄이기 위해 브레이크 페달을 밟았을때 ABS 장치가 작동되지 않도록 하기 위해 마스트 실린더쪽에 브레이크 액압을 측정하는 유압측정센서를 설치한다. 이리하여 상기 유압측정센서에 의해 측정된 브레이크 액압 정보를 ABS ECU에 보내 ABS 장치가 작동할 것인지 또는 작동하지 않아야 할 것인지를 판단하도록 한다.
ABS 제어중 ABS 감압상태가 오래 지속되거나 차량이 진행되어 노면의 마찰계수가 높은 곳으로 이동하면 브레이크내에 있는 제동압력으로 제동을 할 수 있는 것보다 자동차 타이어와 노면에서 발생시킬 수 있는 마찰력이 증가되어 자동차 제동효율이 떨어진다. 이런 경우 ABS 장치는 제동압력을 증가시키기 위하여 브레이크 액압을 증압 상태로 작동시킨다. 즉, 아마추어구동부를 작동시키지 않는 경우 제1시트(216)에 형성된 제1유로(217)는 제1스프링(221)의 탄성에 의해 상시개방상태이기 때문에, 마스트 실린더에 있던 브레이크 액이 휠 실린더쪽으로 이동하게 된다. 즉 마스터 실린더측에 연결된 제1포트(202)가 고압이고 휠 실린더에 연결된 제2포트(203)는 상대적으로 저압으로 형성되어 압력차가 발생하고 이 압력차에 의해 브레이크 액이 휠 실린더로 유입된다. 이 때 펌프에 연결된 제3포트(270)는 제2아마츄어(240)와 제2시트(231) 사이에 설치된 제2스프링(242)으로 인해 상시폐쇄상태이기 때문에 제3포트(270)는 차단된 상태가 되어 브레이크 액이 흐르지 않는다.
그리고, ABS 제어중에서 브레이크내의 압력이 최적의 제동력을 발생시키는 최적의 압력에 이르거나, ABS 제어중에서 파생되는 자동차의 공진현상을 방지하기 위해서는 압력을 일정상태로 유지하는 작동상태가 필요한데 이 때에는 브레이크 액압을 유지 상태로 작동하게 한다. 즉, ABS ECU에서 아마츄어구동부에 신호를 보내어 낮은 전자기력이 발생하도록 하면, 제1아마츄어(230)가 우측(제1포트 방향)으로 이동하게 된다. 우측으로 이동하는 제1아마추어(230)는 제3아마추어(250)의 플랜지를 밀게되어 제3아마츄어(250)를 우측으로 이동시킨다. 제3아마츄어(250)는 제1스프링(221)의 탄성을 이겨내어 제3아마츄어(250)의 선단이 제1시트에 형성된 제1유로(217)를 페쇄시킨다. 제2스프링(242)의 탄성에 의해 제3포트(270)를 폐쇄시키고 있는 제2아마츄어(240)는 낮은 전자기력에 의해서는 움직이지 않기 때문에 제3포트(270)는 폐쇄된 상태를 유지하게 된다. 따라서, 제1포트(202) 및 제3포트(270)가 폐쇄된 상태를 유지하게 되어 마스터 실린더 및 펌프 측의 유로가 완전히 차단되므로 브레이크 액의 흐름이 없게된다.
한편, 제동이 수행되고 있는 상태에서 브레이크 내의 제동압력이 커서 적정압력으로 낮추어야 하는 경우 ABS 장치는 브레이크 액압을 감압 상태로 작동시켜서 자동차의 바퀴가 노면에서 미끄러지는 것을 방지시킨다. 즉, ABS ECU에서 감압이 필요하다고 판단한 경우, ABS ECU는 아마츄어구동부에서 높은 전자기력이 발생하도록 신호를 보내게 된다. 아마츄어구동부에 높은 전자기력이 발생하는 경우, 낮은 전자기력이 발생하는 경우와 마찬가지로 제1아마츄어(230) 및 제3아마츄어(250)가 우측으로 이동하게 되어 제1시트(216)에 형성된 제1유로(217)를 폐쇄할 뿐만 아니라 제1아마츄어(230)의 내부공간에 설치된 제2아마츄어(240)를 이동시킨다. 즉, 아마츄어구동부에서 발생하는 높은 전자기력은 제2스프링(242)의 탄성을 이겨내어 제2아마츄어(240)를 우측으로 이동시켜서 제3포트(270)가 개방되도록 한다. 이러면 휠 실린더에 있던 브레이크 액이 제2포트(203)를 거쳐 제3아마츄어(250)에 형성된 제3유로(241) 및 제3포트(270)를 거쳐서 펌프로 흘러간다.
또한 본 발명에서는 하우징(224)의 선단에 오리피스(212) 및 제1필터(210)를 설치하였기 때문에, 마스터 실린더측에서 공급되는 브레이크 액이 오염을 방지하는 작용을 한다.
더구나, 오리피스(212)의 수용홈(213)에 제1필터(210)를 설치하는 구성에 의해 솔레노이드 밸브의 구조가 컴팩트하게 된다. 하우징(224) 외주면에 형성된 제2유로(219) 외측에 설치된 제2필터(218)는 휠실린더로부터 유입 또는 유출되는 브레이크 액이 오염되는 것을 방지할 뿐만 아니라 원통형상으로 형성되어 있기 때문에 솔레노이드 밸브의 구조를 컴팩트하게 하는 작용을 한다.
본 발명은 인렛밸브와 아웃렛밸브를 일체로 형성하였기 때문에 솔레노이브 밸브의 구조가 단순하고 부품수가 적어 콤팩트하고 경량화하게 된다.
또한, 본 발명은 아마츄어구동부가 작동하지 않는 상태에서 제1시트의 제1유로를 상시개방시켰기 때문에 증압상태를 위한 응답이 신속하게 된다.
또한, 브레이크 액의 제어를 아마츄어구동부에서 발생하는 전자기력의 크기에 의해 제어하기 때문에 제어가 신속하고 정확한 제어가 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 브레이크액의 이물질을 거르는 제1필터를 오리피스의 수용홈에 설치하였고 제2필터를 원통형으로 구성하였기 때문에 장치가 콤팩트하게 되는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 모듈레이터 블록과;
    상기 모듈레이터 블록에 형성되며 마스터 실린더에 연결되는 제1포트와;
    상기 모듈레이터 블록에 형성되며 휠실린더에 연결되는 제2포트와;
    상기 모듈레이터 블록에 형성되며 제1포트와 제2포트가 교차되는 곳에 형성된 장착부와;
    상기 장착부에 삽입되어 설치되고, 제2포트와 연통되는 제2유로가 형성되는 속빈 기둥형상의 하우징과;
    상기 하우징의 선단에 삽입되며 제1포트와 연통되는 제1유로가 형성된 제1시트와;
    상기 하우징의 후단을 감싸며, 펌프와 연결되는 제3포트가 형성된 슬리브와;
    상기 슬리브 내부에 이동 가능하도록 설치되는 제1아마츄어와;
    상기 제1아마츄어 내부에 이동가능하도록 설치되며, 제3포트를 개폐하는 제2아마츄어와;
    상기 제1아마츄어의 이동에 따라 구동되며, 상기 제1시트에 형성된 제1유로를 개폐하며, 제3유로가 형성된 제3아마츄어와;
    상기 제1아마츄어 내지 제3아마츄어를 구동시키는 아마츄어구동부로 이루어지되,
    낮은 전자기력이 인가될 경우, 제1아마츄어가 구동되며,
    높은 전자기력이 인가될 경우, 제1아마츄어 및 제2아마츄어가 구동되는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 장치용 3포트 솔레노이드 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3아마츄어와 상기 제1시트 사이에는 제1스프링이 설치되어, 아마츄어구동부가 작동하지 않는 경우 상기 제1시트의 제1유로가 상시개방되는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 장치용 3포트 솔레노이드 밸브
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬리브와 제2아마츄어 사이에는 제2스프링이 설치되어, 아마츄어구동부에 높은 전자기력이 발생하지 않는 경우 상기 슬리브의 제3포트가 상기 제2아마츄어에 의해 상시폐쇄되는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 장치용 3포트 솔레노이드 밸브
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징의 제2유로에는 원통형상의 제2필터가 설치된 것을 특징으로 하는 3포트 솔레노이드 밸브에 의해 작동되는 안티록 브레이크 장치
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하우징의 선단에는 수용홈이 형성된 오리피스가 설치되며, 상기 오리피스의 선단에는 제1필터가 설치된 것을 특징으로 하는 3포트 솔레노이드 밸브에 의해 작동되는 안티록 브레이크 장치
  6. 제4항에 있어서,
    상기 하우징 선단에는 수용홈이 형성된 오리피스가 설치되며,
    상기 오리피스의 수용홈에 제1필터가 설치된 것을 특징으로 하는 3포트 솔레노이드 밸브에 의해 작동되는 안티록 브레이크 장치
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