KR100590710B1 - 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템의 왕복형 유압밸브 - Google Patents

브레이크 트랙션 콘트롤 시스템의 왕복형 유압밸브 Download PDF

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주식회사 만도
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Abstract

작동소음을 저감하고 내구성을 향상시킬 수 있도록 구성된 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템의 왕복형 유압밸브가 개시된다. 이 왕복형 유압밸브는 오일유로가 형성되어 있는 밸브하우징, 상기 밸브하우징의 내부에 소정범위 내에서 이동가능하게 배치되어 상기 오일유로를 개폐하는 밸브부재, 상기 밸브하우징의 일측단과 상기 밸브부재 사이에 배치되어 상기 밸브부재에 상기 오일유로를 폐쇄하는 방향으로 탄성력을 작용시키는 제 1 스프링, 상기 밸브부재에 결합되고 상기 오일유로를 관통하여 연장된 작동핀, 상기 밸브하우징의 내부에 배치되며 상기 작동핀의 상단부를 수용하는 삽입홈을 구비하여 상기 밸브부재와 함께 이동하는 피스톤, 상기 밸브하우징의 타측단에 결합된 덮개와 상기 피스톤 사이에 배치되어 상기 피스톤에 상기 오일유로를 개방하는 방향으로 탄성력을 작용시키는 제 2 스프링, 상기 덮개와 피스톤 사이에 배치되어 상기 피스톤의 하향이동시 피스톤과 접촉하여 충격 및 소음을 저감시키는 댐핑부재를 구비하여 이루어진다.

Description

브레이크 트랙션 콘트롤 시스템의 왕복형 유압밸브{Hydraulic shuttle valve of brake traction control system}
도 1은 개방된 상태에서의 종래 왕복형 유압밸브의 내부구조를 보인 단면도이다.
도 2는 폐쇄된 상태에서의 종래 왕복형 유압밸브의 내부구조를 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템의 유압계통도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예로서 개방된 상태에서의 왕복형 유압밸브의 내부구조를 보인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예로서 폐쇄된 상태에서의 왕복형 유압밸브의 내부구조를 보인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예로서 개방된 상태에서의 왕복형 유압밸브의 내부구조를 보인 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
1..밸브하우징 5..플런저
6..피스톤 6b..삽입홈
7a..제 1 스프링 7b..제 2 스프링
15..덮개 15c..삽입홈
16..댐핑부재
본 발명은 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템에 사용되는 왕복형 유압밸브에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 전륜과 후륜을 제동하기 위한 유압브레이크와, 유압브레이크 측으로 제동유압을 형성하여 전달하는 배력장치 및 마스터실린더 등이 장착되어 있어서, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 제동유압이 형성되며 이것이 유압브레이크로 전달되어 제동력이 발생된다. 이 때, 운전자가 브레이크 페달을 밟아 제동력을 증가/유지 시킬 때 제동력이 노면의 마찰력보다 크게 되면, 타이어가 노면에서 미끄러지는 슬립현상이 발생된다.
이러한 슬립현상을 효율적으로 방지하여 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위해 차량에는 안티록 브레이크 시스템(Anti-lock Brake System)이 장착될 수 있는데, 이 안티록 브레이크 시스템은 유압브레이크 측으로 전달되는 제동유압을 제어하기 위한 다수개의 솔레노이드밸브, 어큐뮤레이터 및 펌프, 전기적인 구동요소를 제어하기 위한 ECU 등을 구비한다.
한편, 최근에는 가속 페달을 밟으면서 차량을 출발시키는 경우나 곡면의 도 로를 고속으로 주행할 때 발생하는 슬립현상을 방지하여 차량의 안정성을 높일 수 있도록 안티록 브레이크 시스템(이하, ABS라 칭함)에 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템(BTCS:brake traction control system)이 추가적으로 구성된 제동시스템이 개발되어 있다.
이 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템은 마스터실린더의 제동유압 출구라인과 펌프의 입구측 유압라인을 연결하는 별도의 유압라인을 구성하고, 이 유압라인에 왕복형 유압밸브(hydraulic shuttle valve)를 배치하여 이루어진다.
왕복형 유압밸브는 정상 상태에서 개방된 상태를 유지하다가 운전자가 브레이크 페달을 밟아 이 밸브에 제동유압이 전달되면 폐쇄되도록 구성된다. 한편, 운전자가 가속 페달을 밟으면서 차량을 출발시키거나 커브길을 주행할 때 슬립현상이 발생되면, 상기의 왕복형 유압밸브는 개방되어 유압브레이크에 약간의 제동유압을 전달함으로써 슬립현상이 발생하지 않도록 한다.
도 1은 개방된 상태에서의, 그리고 도 2는 폐쇄된 상태에서의 종래의 왕복형 유압밸브의 내부구조를 도시한 것이다.
종래의 왕복형 유압밸브는 모듈레이터블록(9)에 소정깊이를 갖도록 형성된 보어(9a)내에 설치되며 인렛(2)과 아웃렛(3), 그리고 이들을 연통시키는 오일유로(4)가 형성되어 있는 밸브하우징(1)과, 인렛(2)의 내부에 상하이동 가능하게 배치되어 오일유로(4)를 개폐하는 플런저(5)와, 이 플런저(5)와 함께 상하이동 가능하게 결합된 피스톤(6)을 구비한다.
플런저(5)는 하향이동시 오일유로(4)를 밀폐하는 밸브부재(5a)와, 이 밸브부 재(5a)의 내부에 삽입되며 그 일단이 오일유로(3)를 관통하여 연장된 작동핀(5b)으로 구성된다. 피스톤(6)의 상단부에는 삽입홈(6a)이 형성되어 이 삽입홈(6a)에 플런저(5)의 작동핀(5b)이 유격이 있도록 헐겁게 끼워짐으로써 피스톤(6)은 플런저(5)와 일체로 상하이동하게 된다.
플런저(5)의 상단에는 플런저(5)에 오일유로(4)를 향하는 탄성력을 작용시키는 제 1 스프링(7a)이 설치되어 있으며, 피스톤(6)의 하단에는 피스톤(6)에 오일유로(4)를 향하는 탄성력을 작용시키는 제 2 스프링(7b)이 설치되어 있다. 제 2 스프링(7b)의 탄성계수는 제 1 스프링(7a)의 탄성계수보다 더 크게 되도록 설정되어 있어서 도 1에 도시된 바와 같이, 정상상태에서 왕복형 유압밸브는 개방된 상태를 유지하게 된다.
밸브하우징(1)의 내주면과 피스톤(6)의 외주면 사이에는 피스톤(6)을 상하이동 가능하게 함과 동시에, 오일유로(4)를 통하여 유동하는 오일이 밸브하우징(1)과 피스톤(6) 사이의 틈새를 통하여 외부로 누설되지 않도록 하는 실링(8a)이 배치되어 있으며, 오일유로(4)를 경계로 하여 모듈레이터블록(9)과 밸브하우징(1) 사이에는 각각 상하부 오링(8b)(8c)이 배치되어서 밸브하우징(1)의 외주면과 모듈레이터블록(9) 사이로 오일이 누설되는 것을 방지한다.
밸브하우징(1)의 하부에는 피스톤(6)의 상하이동이 원활하게 이루어지도록 외부와 소통되는 통공(1b)이 형성된 덮개(1a)가 부착되어 있다.
이러한 종래의 왕복형 유압밸브는 정상상태에서 제 2 스프링(7b)에 의해 플런저(5)와 피스톤(6)이 상측방향으로 밀쳐져서 위치되어 밸브부재(5a)가 오일유로(4)와 이격된 상태로 유지된다. 따라서 인렛(2)과 아웃렛(3)은 오일통로(4)를 통해 연통됨으로써 브레이크 페달(미도시)을 밟지 않은 상태에서 펌프(미도시) 구동에 따른 오일 유동시 마스터 실린더(미도시)측과 펌프 입구측(미도시)이 연계되어 오일 공급유로가 형성된다.
이러한 상태에서 운전자가 브레이크 페달을 밟게 되면, 오일이 왕복형 유압밸브 측으로도 전달되는데, 인렛(2) 측으로 일정값 이상의 제동압력이 전달되면 제 1 스프링(7a)의 탄성력과 유압에 의해 제 2 스프링(7b)이 압축되면서 플런저(5)와 피스톤(6)은 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브하우징(1)의 내부에서 하측방향으로 일정거리만큼 이동한다. 이에 따라 밸브부재(5a)도 밸브하우징(1)의 하측방향으로 이동하여 오일유로(4)를 막게 되어 인렛(2)과 아웃렛(3)의 연통이 차단됨으로써 오일이 왕복형 유압밸브를 통해서 유동하지 못하게 된다.
그러나, 이러한 종래 왕복형 유압밸브는 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브의 폐쇄동작시 밸브하우징(1)의 내부에 설치된 플런저(5)와 피스톤(6)이 하향으로 이동하게 되면서 피스톤(6)의 하단부가 밸브하우징(1)의 하단에 부착된 덮개(1a)와 부딪치게 되어 소음이 발생하게 될 뿐만 아니라, 이러한 동작이 반복됨에 따라 덮개(1a)와 피스톤(6)이 마모되어 내구성이 약화되는 단점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 작동소음을 저감하고 내구성을 향상시킬 수 있도록 구성된 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템의 왕복형 유압밸브를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템의 왕복형 유압밸브는,
오일유로가 형성되어 있는 밸브하우징, 상기 밸브하우징의 내부에 소정범위 내에서 이동가능하게 배치되어 상기 오일유로를 개폐하는 밸브부재, 상기 밸브하우징의 일측단과 상기 밸브부재 사이에 배치되어 상기 밸브부재에 상기 오일유로를 폐쇄하는 방향으로 탄성력을 작용시키는 제 1 스프링, 상기 밸브부재에 결합되고 상기 오일유로를 관통하여 연장된 작동핀, 상기 밸브하우징의 내부에 배치되며 상기 작동핀의 상단부를 수용하는 삽입홈을 구비하여 상기 밸브부재와 함께 이동하는 피스톤, 상기 밸브하우징의 타측단에 결합된 덮개와 상기 피스톤 사이에 배치되어 상기 피스톤에 상기 오일유로를 개방하는 방향으로 탄성력을 작용시키는 제 2 스프링, 상기 덮개와 피스톤 사이에 배치되어 상기 피스톤의 하향이동시 피스톤과 접촉하여 충격 및 소음을 저감시키는 댐핑부재를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 실시예로서, 상기 댐핑부재는 상기 덮개에 형성된 삽입홈에 설치되되 상기 댐핑부재의 상단이 상기 삽입홈으로부터 약간 연장하여 놓여지도록 배치됨으로써 하향이동시 상기 피스톤이 상기 댐핑부재에 접촉하도록 한다.
본 발명의 제 2 실시예로서, 상기 댐핑부재는 상기 피스톤의 하단에 형성된 삽입홈에 설치되되 상기 댐핑부재의 상단이 상기 피스톤의 삽입홈으로부터 약간 연장하여 놓여지도록 배치됨으로써 하향이동시 상기 댐핑부재가 상기 덮개에 접촉하도록 한 다.
상기 댐핑부재는 러버재질로 만들어지는 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.
브레이크 트랙션 콘트롤 시스템(BTCS;Brake Traction Control System)은 차량의 출발시나 주행시에 노면이 미끄러워 슬립현상이 발생하는 경우, 운전자가 브레이크 페달을 밟지 않아도 ABS의 펌프가 구동하여 휠측에 소정의 제동력을 작용시킴으로써 차량의 주행이 안전하게 이루어지도록 한다.
이러한 기능을 수행하는 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템은 도 3에 도시한 바와 같이, 다수개의 솔레노이드밸브(30)(31)를 갖춘 ABS 유압회로와 함께 마스터실린더(12) 유압 출구측과 펌프(42) 입구측을 연결하는 별도의 유압라인(50)과, 유압라인(50) 상에 설치되어 이의 연통을 제어하는 왕복형 유압밸브(60)와, 마스터실린더(12)의 유압출구측과 고압어큐뮤레이터(43) 출구측을 연결하는 유압라인(51)에 설치된 TC솔레노이드밸브(70)를 구비한다.
ABS 유압회로의 솔레노이드밸브는 유압브레이크(20)의 상류측에 연계되며 평상시 개방된 상태로 유지되는 노말 오픈형 솔레노이드밸브(30,이하에서는 NO형 솔레노이드밸브라 칭함)와, 하류측과 연계되며 평상시 폐쇄된 상태로 유지되는 노말 클로즈형 솔레노이드밸브(31,이하에서는 NC형 솔레노이드밸브라 칭함)로 구성된다. 이러한 솔레노이드밸브(30)(31)의 개폐작동은 ECU(미도시)에 의해 제어되는데, 이것은 휠센서(미도시)로부터 입력되는 신호를 근거로 하여 작동한다.
그리고 NC형 솔레노이드밸브(31)의 토출라인에는 유압브레이크(20)를 거친 유압이 일시 저장되는 저압어큐뮤레이터(40)와, 저압어큐뮤레이터(40)에 저장된 오일을 그 후방측에 배치된 고압어큐뮤레이터(43)로 가압 펌핑하는 펌프(42)가 배치된다.
한편, 고압어큐뮤레이터(43)의 출구측과 마스터실린더(12)의 출구측을 연결하는 유압라인(51)에는 TC 솔레노이드밸브(70)가 설치되는데, 이 밸브는 노말오픈형으로 구성되어 평상시 개방된 상태를 유지하고 있다가 차량 슬립이 감지되면 ECU(미도시)에 의해 폐쇄된다.
또한, 앞에서 기술한 바와 같이, 마스터실린더(12)의 출구 측과 펌프(42)의 입구 측을 직접 연결하는 별도의 유압라인(50)이 마련되는데, 이 라인에 왕복형 유압밸브(60)가 설치된다. 이 왕복형 유압밸브(60)는 정상상태에서 개방된 상태를 유지하고 있다가 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟아 내부에 일정값 이상의 제동유압이 전달되면 폐쇄됨으로써 펌프(42)측으로의 오일 공급유로를 차단하게 된다.
도 4와 도 5는 이러한 기능을 수행하는 본 발명에 따른 왕복형 유압밸브의 제 1 실시예를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 왕복형 유압밸브는 본 발명의 특징적인 구성요소인 댐핑부재(16)와, 이 댐핑부재(16)가 설치되는 덮개(15)를 제외하고는 도 1과 도 2에 도시된 종래의 왕복형 유압밸브와 동일한 구조로 이루어진다. 따라서 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명할 것이다.
본 발명의 왕복형 유압밸브는 종래의 유압밸브와 동일하게 모듈레이터터블록(9)에 소정깊이를 갖도록 형성된 보어(9a)내에 설치되며, 인렛(2)과 아웃렛(3), 그리고 이들을 연통시키는 오일유로(4)가 형성되어 있는 밸브하우징(1)과, 인렛(2)의 내부에 상하이동 가능하게 배치되어 오일유로(4)를 개폐하는 플런저(5)와, 이 플런저(5)와 함께 상하이동 가능하게 결합된 피스톤(6)을 구비한다.
플런저(5)는 하향이동시 오일유로(4)를 밀폐하는 밸브부재(5a)와, 이 밸브부재(5a)의 내부에 삽입되며 그 일단이 오일유로(3)를 관통하여 연장된 작동핀(5b)으로 구성된다. 피스톤(6)의 상단부에는 삽입홈(6a)이 형성되어 이 삽입홈(6a)에 플런저(5)의 작동핀(5b)이 유격이 있도록 헐겁게 끼워짐으로써 피스톤(6)은 플런저(5)와 일체로 상하이동하게 된다.
플런저(5)의 상단에는 플런저(5)에 오일유로(4)를 향하는 탄성력을 작용시키는 제 1 스프링(7a)이 설치되어 있으며, 피스톤(6)의 하단에는 피스톤(6)에 오일유로(4)를 향하는 탄성력을 작용시키는 제 2 스프링(7b)이 설치되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 정상상태에서 왕복형 유압밸브는 개방된 상태를 유지하게 된다.
밸브하우징(1)의 내주면과 피스톤(6)의 외주면 사이에는 실링(8a)이 배치되어 있으며, 오일유로(4)를 경계로 하여 모듈레이터블록(9)과 밸브하우징(1) 사이에는 각각 상하부 오링(8b)(8c)이 배치되어 있다.
밸브하우징(1)의 하부에는 피스톤(6)의 상하이동이 원활하게 이루어지도록 외부와 소통되는 통공(15a)이 형성된 덮개(15)가 부착되어 있다. 덮개(15)의 내부면(15b)은 정상상태, 즉 유압밸브가 개방된 상태에서 피스톤(6)의 하단과 일정간격 이격되어 있으며, 이 내부면(15b)의 중앙에는 삽입홈(15c)이 형성되어 있다.
본 발명의 특징을 이루는 댐핑부재(16)는 상기 덮개(15)의 삽입홈(15c)에 고정되어 있다. 이 댐핑부재(16)는 바람직하게 탄성력과 복원력을 구비한 러버재질로 만들어져서 피스톤(6)의 하강시 충격과 소음을 흡수하게 된다. 그러나, 탄성력과 복원력을 구비하는 한 댐핑부재(16)의 재질은 러버에 상응하는 다른 재질로 만들어질 수도 있다.
피스톤(6)이 하강할 때 먼저 댐핑부재(16)와 접촉할 수 있도록 댐핑부재(16)의 높이는 삽입홈(15c)의 높이보다 약간 더 크게 이루어져서 댐핑부재(16)가 삽입홈(15c)에 고정된 상태에서 그 선단이 덮개(15)의 내부면(15b) 위로 약간 돌출되도록 놓여진다.
이러한 본 발명의 왕복형 유압밸브는 정상상태에서 제 2 스프링(7b)에 의해 플런저(5)와 피스톤(6)이 상측방향으로 밀쳐져서 위치되어 밸브부재(5a)가 오일유로(4)와 이격된 상태로 유지된다. 따라서 인렛(2)과 아웃렛(3)은 오일통로(4)를 통해 연통됨으로써 브레이크 페달(10)을 밟지 않은 상태에서 펌프(42) 구동에 따른 오일 유동시 마스터 실린더(12)측과 펌프(42) 입구측이 연계되어 오일 공급유로가 형성된다.
이러한 상태에서 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟게 되면, 오일이 본 발명의 왕복형 유압밸브 측으로도 전달되는데, 인렛(2) 측으로 일정값 이상의 제동압력이 전달되면 제 1 스프링(7a)의 탄성력과 유압에 의해 제 2 스프링(7b)이 압축되면서 플런저(5)와 피스톤(6)은 도 5에 도시된 바와 같이, 밸브하우징(1)의 내부에서 하측방향으로 일정거리만큼 이동한다. 이에 따라 밸브부재(5a)도 밸브하우징(1)의 하측방향으로 이동하여 오일유로(4)를 막게 되어 인렛(2)과 아웃렛(3)의 연통이 차단됨으로써 오일이 왕복형 유압밸브를 통해서 유동하지 못하게 된다.
한편, 피스톤(6)이 하강하면서 그 하단은 댐핑부재(16)와 접촉하게 되고, 계속해서 댐핑부재(16)는 피스톤(6)의 하강하는 힘에 의해 덮개(15)의 내부면(15b)과 동일한 높이로 압축되면서 피스톤(6)의 작동소음과 충격을 흡수하게 된다. 이에 따라 피스톤(6)은 덮개(15)의 내부면(15b)과는 큰 충격 없이 접촉하게 되어 작동소음이 거의 발생하지 않게 되는 것이다.
이 때, 제 2 스프링(7b)이 설치되어 있는 밸브하우징(1)의 내부 공간의 공기는 덮개(15)의 통공(15a)을 통해 외부로 빠져 나가게 되므로, 피스톤(62)의 이동은 원활하게 이루어지게 된다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예를 도시한 것으로서, 댐핑부재(16)가 피스톤(6)의 하단에 형성된 삽입홈(6b)에 고정되어 설치되는 것을 제외하고는 도 4와 도 5에 도시된 제 1 실시예와 동일하게 구성된다. 이러한 구조에 의해 피스톤(6)이 하강할 때 피스톤(6)의 하단에 설치된 댐핑부재(16)가 덮개(15)의 내부면(15b)에 직접 접촉하면서 피스톤(6)의 작동소음과 충격을 흡수하게 된다. 따라서 이 제 2 실시예에 대해서는 더 이상의 설명을 생략한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템의 왕복형 유압밸브는 피스톤의 작동소음과 충격을 흡수할 수 있도록 피스톤 의 하부에 댐핑부재를 설치함으로써 운전자에게 쾌적한 환경을 제공할 수 있으며, 부품의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻게 되는 것이다.

Claims (4)

  1. 오일유로가 형성되어 있는 밸브하우징,
    상기 밸브하우징의 내부에 소정범위 내에서 이동가능하게 배치되어 상기 오일유로를 개폐하는 밸브부재,
    상기 밸브하우징의 일측단과 상기 밸브부재 사이에 배치되어 상기 밸브부재에 상기 오일유로를 폐쇄하는 방향으로 탄성력을 작용시키는 제 1 스프링,
    상기 밸브부재에 결합되고 상기 오일유로를 관통하여 연장된 작동핀,
    상기 밸브하우징의 내부에 배치되며 상기 작동핀의 상단부를 수용하는 삽입홈을 구비하여 상기 밸브부재와 함께 이동하는 피스톤,
    상기 밸브하우징의 타측단에 결합된 덮개와 상기 피스톤 사이에 배치되어 상기 피스톤에 상기 오일유로를 개방하는 방향으로 탄성력을 작용시키는 제 2 스프링,
    상기 덮개와 피스톤 사이에 배치되어 상기 피스톤의 하향이동시 피스톤과 접촉하여 충격 및 소음을 저감시키는 댐핑부재를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템의 왕복형 유압밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 댐핑부재는 상기 덮개에 형성된 삽입홈에 설치되되 상기 댐핑부재의 상단이 상기 삽입홈으로부터 약간 연장하여 놓여지도록 배치됨으로써 하향이동시 상기 피스톤이 상기 댐핑부재에 접촉하도록 한 것을 특징으로 하 는 트랙션 콘트롤 시스템의 왕복형 유압밸브.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 댐핑부재는 상기 피스톤의 하단에 형성된 삽입홈에 설치되되 상기 댐핑부재의 상단이 상기 피스톤의 삽입홈으로부터 약간 연장하여 놓여지도록 배치됨으로써 하향이동시 상기 댐핑부재가 상기 덮개에 접촉하도록 한 것을 특징으로 하는 트랙션 콘트롤 시스템의 왕복형 유압밸브.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 댐핑부재는 러버재질로 만들어진 것을 특징으로 하는 트랙션 콘트롤 시스템의 왕복형 유압밸브.
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