KR100591690B1

KR100591690B1 - 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프

Info

Publication number: KR100591690B1
Application number: KR1020050041401A
Authority: KR
Inventors: 이충재
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2005-05-18
Publication date: 2006-06-20

Abstract

모듈레이터 블럭 내의 씰 구조를 개선한 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프가 개시된다. 본 발명에 따른 브레이크 시스템의 펌프는 모듈레이터 블럭에 형성되며 흡입포트 및 토출포트와 연통된 보어와, 보어의 일단에 왕복 가능하도록 설치되며 흡입포트로 오일을 유입하여 선단 측으로 토출시킬 수 있도록 흡입유로가 내부에 형성된 피스톤과, 보어의 타단에 설치되어 피스톤의 선단과 가압실을 형성하는 밸브하우징과, 보어와 피스톤 사이를 씰링하는 씰부재를 구비하고, 씰부재는 피스톤에 연속적으로 끼워지는 환상의 가이드링, 씰 링, 및 스토퍼링을 각각 구비하되, 가이드링은 단부에 걸림턱을 구비하고, 씰 링은 가이드링과 밀착하며, 스토퍼링은 일단에 걸림턱에 맞물리도록 걸림부가 형성됨과 동시에 타단은 상호 밀착하는 씰 링 및 가이드링의 개방된 외면들을 감싸도록 형성되었기 때문에, 펌프 조립시 씰부재를 미리 가조립할 수 있어 생산 공정의 단순화로 인한 대량생산 및 제조비용의 감소가 가능하다.

Description

전자제어식 브레이크 시스템의 펌프{Pump of electronic control brake system}

도 1은 종래의 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프를 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명의 펌프가 채용되는 전자제어식 브레이크 시스템의 유압회로도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프의 구성을 보인 단면도이다.

도 4는 도 3의 요부 단면도이다.

도 5는 본 발명에 다른 실시예에 따른 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프의 구성을 보인 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

15..펌프 18..모듈레이터 블럭

25..보어 30..피스톤

40..가압실 50..아웃렛밸브

60..인렛밸브 70..씰부재

본 발명은 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펌프가 설치되는 모듈레이터 블럭 내의 씰 구조를 개선한 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 전자제어식 브레이크 시스템은 차량의 제동, 급발진, 또는 급가속시 발생할 수 있는 슬립현상을 효율적으로 방지하기 위한 것으로서, 휠의 유압브레이크 측으로 전달되는 제동 유압을 제어하는 다수개의 솔레노이드밸브와, 유압브레이크로부터 빠져나온 오일을 일시 저장하기 위한 어큐뮬레이터와, 모터에 의해 구동되는 한 쌍의 펌프와, 솔레노이드밸브와 모터의 구동을 제어하기 위한 ECU를 포함한다. 이들 각 부품들은 알루미늄으로 제작된 모듈레이터 블럭에 내장된다.

도 1은 종래의 전자제어식 브레이크 시스템에 사용되는 피스톤 펌프를 도시한 것으로서, 피스톤 펌프는 모터(1)의 편심 스핀들(2)에 의해 왕복운동 가능하도록 모듈레이터 블럭(3)에 형성된 보어(4)에 설치되며, 내부에 흡입유로(5a)가 형성된 피스톤(5)과, 이 피스톤(5)의 동작에 따라 흡입유로(5a)의 출구측을 개폐하는 인렛밸브(6)와, 보어(4)의 개방 단부에 마련되어 인렛밸브(6)와 상반되게 작동하는 아웃렛밸브(7)를 구비한다.

모듈레이터 블럭(3)에는 피스톤(5)의 흡입유로(5a) 입구측과 어큐뮬레이터(미도시) 또는 마스터실린더(미도시) 측을 연계시키기 위한 흡입포트(8)와, 아웃렛밸브(7)의 출구측과 휠의 유압브레이크(미도시) 또는 마스터실린더를 연계시키기 위한 토출포트(9)가 상기 보어(4)와 연통되도록 마련되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 펌프는 모터(1)의 편심 스핀들(2)이 회전함에 따라 피스톤(5)이 직선 왕복운동하게 되며, 그로 인해 보어(4) 내부의 압력이 변화하면서 인렛밸브(6)와 아웃렛밸브(7)가 선택적으로 개폐 작동되어, 오일이 가압되면서 토출포트(9) 측으로 펌핑 된다.

그런데, 상기와 같이 동작하는 펌프의 효율을 높이기 위해서는 보어(4)와 그 내부에서 왕복 운동하는 피스톤(5) 사이를 정교하게 씰링할 것이 요구되는데, 종래에는 보어(4)의 내주면에 그루브(4a)를 형성하고, 이 그루브(4a)에 가이드링(4b)과 씰 링(4c)을 결합한 후 스토퍼링(4d)으로 고정하는 방식이 이용되었다.

하지만, 종래에 각 링(4b, 4c, 4d)들을 펌프에 조립하기 위해서는 보어(4)에 피스톤(5)을 먼저 삽입한 후 하나씩 순서대로 끼워가면서 조립해야 했기 때문에 생산 공정이 상당히 번잡하고 불편하였다. 또한, 상기 스토퍼링(4d)은 피스톤(5)에 접촉하지 않도록 설치되야 하는데, 링(4b, 4c, 4d)들이 피스톤(5)에 각각 별도로 조립됨으로 인해 발생하는 공차가 최종적으로 피스톤(5)에 끼워지는 스토퍼링(4d)에서는 피스톤(5)과의 간격에 상당한 공차를 초래하게 되어, 결국 씰링의 정밀한 제어가 어려워지는 문제점을 유발하였다. 또한, 이와 같은 피스톤과 링들 사이의 공차는 펌핑의 효율 저하로 이어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 보어와 피스톤 간의 씰 구조를 개선함으로써 펌프의 생산성 및 제조비용을 절감할 수 있는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 브레이크 시스템의 펌프는 모듈레이터 블럭에 형성되며 흡입포트 및 토출포트와 연통된 보어와, 보어의 일단에 왕복 가능하도록 설치되며 흡입포트로 오일을 유입하여 선단 측으로 토출시킬 수 있도록 흡입유로가 내부에 형성된 피스톤과, 보어의 타단에 설치되어 피스톤의 선단과 가압실을 형성하는 밸브하우징과, 보어와 피스톤 사이를 씰링하는 씰부재를 포함하고, 씰부재는 피스톤에 연속적으로 끼워지는 환상의 가이드링, 씰 링, 및 스토퍼링을 각각 구비하되, 가이드링은 단부에 걸림턱을 구비하고, 씰 링은 가이드링과 밀착하며, 스토퍼링은 일단에 걸림턱에 맞물리도록 걸림부가 형성됨과 동시에 타단은 상호 밀착하는 씰 링 및 가이드링의 개방된 외면들을 감싸도록 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가이드링의 일단은 상기 보어에 압입 고정되며, 상기 스토퍼링은 상기 보어에 코킹 고정되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명 한다.

도 2는 본 발명에 따른 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프가 채용된 전자제어식 브레이크 시스템의 유압회로도를 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 전자제어식 브레이크 시스템은 브레이크페달(10)과 연계된 부스터(11) 및 마스터실린더(12)를 통해 형성된 제동 유압이 전륜과 후륜에 설치된 유압브레이크(13)로 전달되도록 제어하는 다수개 의 솔레노이드밸브(14a, 14b)와, 유압브레이크(13) 측에서 빠져나온 오일을 일시 저장하는 저압어큐뮬레이터(14)와, 저압어큐뮬레이터(14) 또는 마스터실린더(12) 측 오일을 펌핑하기 위한 한 쌍의 펌프(15L, 15R)와, 이 한 쌍의 펌프(15L, 15R)를 동시에 구동시키기 위한 모터(16)와, 펌프(15L, 15R)의 작동에 의해 가압 토출되는 오일의 압력 맥동을 저감시키기 위해 출구측에 오리피스(17a)가 배치된 고압어큐뮬레이터(17)를 구비하며, 이러한 구성요소들은 알루미늄으로 제작된 모듈레이터 블럭(18)에 내장된다.

다수개의 솔레노이드밸브(14a, 14b)는 유압브레이크(13)의 상류 측과 연계되며 평상시 개방된 상태로 유지되는 NO형 솔레노이드밸브(14a)와, 유압브레이크(10)의 하류 측과 연계되며 평상시 폐쇄된 상태로 유지되는 NC형 솔레노이드밸브(14b)로 구별된다. 이들 솔레노이드밸브(14a, 14b)의 개폐작동은 전륜과 후륜에 배치된 휠센서(19)를 통해 차량속도를 감지하는 ECU(20)에 의해 각각 제어된다.

또한, 상기와 같은 본 발명의 전제제어식 브레이크 시스템은 마스터실린더(12)의 출구 측 유압라인과 펌프(15L, 15R)의 입구 측 유압라인을 연결하는 별도의 우회유로(19a)를 구비하고, 이 우회유로(19a)에는 평소 개방된 상태를 유지하다가 운전자가 브레이크페달(10)을 밟아 제동압이 전달되면 유로를 폐쇄하는 왕복형 유압밸브(19b)가 설치된다. 이는 평소 운전자가 브레이크페달(10)을 밟을 때 생기는 제동압이 바퀴의 유압브레이크(13) 쪽으로 가해질 수 있도록 한 것이다.

또한, 마스터실린더(12)의 출구 측과 고압어큐뮬레이터(17)의 출구 사이의 유압라인(19c)에는 평소 열린 상태를 유지하다가 차량의 급출발 등으로 바퀴의 노 면슬립이 발생할 때 유로를 폐쇄함으로써, 펌프의 구동으로 발생된 제동압이 바퀴 측으로 전해질 수 있도록 하여, 운전자가 브레이크페달(10)을 밟지 않은 상태에서도 차량의 제동이 이루어질 수 있도록 하는 트랙션 콘트롤 밸브(19d)가 설치된다.

한 쌍의 펌프(15L, 15R)는 하나의 모터(16)에 의해 일정 위상차를 가지면서 구동되어 저압어큐뮬레이터(14) 또는 마스터실린더(12) 측 오일을 가압하여 고압어큐뮬레이터(17)측으로 펌핑하게 된다.

도 3 내지 도 5에는 이러한 펌프의 구조가 구체적으로 도시된다. 여기서, 한 쌍의 펌프(15L, 15R)는 편심 스핀들을 기점으로 좌우 대칭되게 마련되므로, 일측의 펌프 구조만을 도시하여 설명하기로 한다.

먼저, 도 3을 살펴보면, 모듈레이터 블럭(18)의 일측면 중앙부에는 펌프(15)를 구동시키기 위해 스핀들(21)이 돌출되게 마련된 모터(16)가 설치된다. 모터(16)의 스핀들(21) 선단은 편심축(22)으로 이루어지며, 이것이 각 펌프(15L, 15R)의 피스톤(30) 사이에 배치됨으로써, 한 쌍의 펌프(15L, 15R)가 170도의 위상차를 가지면서 구동하게 된다.

그리고, 펌프(15)는 도 2의 저압어큐뮬레이터(14) 및 왕복형 유압밸브(19b) 측과 연결된 흡입포트(23)와, 고압어큐뮬레이터(17) 측과 연결된 토출포트(24)와 각각 연통하도록 모듈레이터 블럭(18)에 중공 형성된 보어(25)를 구비하며, 이 보어(25)의 내부에는 모터(16)의 스핀들(21)과 접하도록 배치되어 직선 왕복운동 가능하게 배치되는 피스톤(30)이 일단부에 설치된다.

보어(25)의 타단부 측에는 피스톤(30) 선단과의 사이에 가압실(40)을 형성하 며, 이 가압실(40)을 개폐하도록 가압실(40)과 토출포트(24) 사이에 마련되는 아웃렛밸브(50)가 설치된다. 또한, 피스톤(30)의 선단에는 아웃렛밸브(50)와 함께 피스톤(30)의 왕복운동에 따라 개폐되지만, 아웃렛밸브(50)와는 상반되게 작동하는 인렛밸브(60)가 설치된다.

피스톤(30)에는 흡입포트(23)의 오일을 내부로 유입하여 가압실(40)로 토출시키도록 형성된 흡입유로(31)가 내부에 설치되는데, 인렛밸브(60)가 이 흡입유로(31)를 개폐함으로써 흡입포트(23)의 오일이 가압실(40) 내부로 유입되도록 한다.

가압실(40)에는 피스톤(30)을 모터(16) 쪽으로 탄력지지하기 위한 리턴스프링(41)이 설치된다.

아웃렛밸브(50)는 피스톤(30)의 위치에 따라 인렛밸브(60)와는 상반되게 작동되면서 후술하는 토출유로(56)를 개폐하는 것으로서, 중심부에 오리피스(51)가 형성된 밸브시트부재(52)와, 보어(25)의 타단부를 밀폐하도록 결합되는 밸브하우징(53)을 구비한다. 밸브하우징(53)에는 밸브시트부재(52)의 오리피스(51)에 당접 또는 이격되도록 마련된 구체(54)와, 이러한 구체(54)를 오리피스(51) 측으로 탄력지지하는 탄성부재(55)가 내장된다. 또 밸브하우징(53)에는 오리피스(51)를 통해 밸브하우징(53) 내부로 유입된 오일을 토출포트(24) 측으로 전달시키도록 연계된 토출유로(56)가 형성된다.

인렛밸브(60)는 피스톤(30)의 선단에 형성되는 밸브시트(62)와, 밸브시트(62)에 당접 또는 이격되도록 배치된 밸브개폐부재(64)와, 밸브개폐부재(64)를 밸브시트(62) 측으로 탄력지지하는 탄성부재(65)와, 이러한 밸브개폐부재(64)와 탄성 부재(65)를 수용하며 리턴스프링(41)에 의해 피스톤(30) 측으로 탄력지지되는 리테이너(67)를 구비한다.

한편, 피스톤(30)이 왕복 운동하는 보어(25)의 내주면에는 보어(25)와 피스톤(30) 사이를 씰링하여 펌핑 효율을 높이기 위한 씰부재(70)가 마련된다.

도 4를 참조하면, 씰부재(70)는 피스톤(30)에 연속적으로 끼워지는 환상(環狀)의 가이드링(72), 씰 링(74), 및 스토퍼링(76)으로 이루어지며, 보어(25)의 내벽에 마련된 그루브(26)에 결합된다. 그루브(26)는 가이드링(72)이 고정되는 제1그루브(26a)와 스토퍼링(76)이 고정되는 제2그루브(26b)로 이루어진다.

가이드링(72)은 모터(16)에 인접한 보어(25)의 최외측에 결합되어 피스톤의 왕복 이동 즉, 흡입동작시 씰 링(74)의 유동을 방지하기 위한 것으로서, 제1그루브(26a)에 일단이 압입 고정되며 제2그루부(26b)측 예컨대, 링의 외경방향으로 돌출된 걸림턱(72a)을 타단에 구비한다.

씰 링(74)은 보어(25)의 내벽과 피스톤(30)의 외경 사이를 실질적으로 씰링하기 위한 것으로서, 가이드링(72)의 타단 및 피스톤(30)의 외경과 밀착하게 설치된다.

스토퍼링(76)은 상기 가이드링(72)과 함께 씰 링(74)이 유동되지 않도록 하기 위한 것으로서, 상기 걸림턱(72a)에 맞물리도록 일단에 걸림부(76a)가 형성되어 있다. 도 5에 있어서, 걸림부(76a)는 상기 걸림턱(72a)에 맞물리도록 하향 경사지게 형성되어 있는데, 본 발명은 이에 특히 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 걸림턱(72a)과 걸림돌기(76a)는 피스톤(30)의 이동방향에 따라 씰부재(70)가 이동되 지 않도록 하기 위한 것이라면, 걸림턱(72a)과 걸림돌기(76a) 대신에 도 5와 같이 걸림홈(72b)과 걸림돌기(76b)로 형성될 수도 있다. 한편, 스토퍼링(76)의 타단은 서로 접면된 상기 씰 링(74) 및 가이드링(72)의 개방된 외면들을 감싸도록 형성되되, 피스톤(30)과는 밀착되지 않도록 소정거리 이격 설치된다.

따라서, 상기와 같이 가이드링(72), 씰 링(74) 및 스토퍼링(76)으로 구성되는 씰부재(70)를 펌프(15) 내에 설치하기 위해서는 종래와 같이 하나씩 연속해서 조립할 필요 없이, 가이드링(72) 및 씰 링(74)을 스토퍼링(76)을 이용하여 일체로 가조립을 한 후, 보어(25)의 그루부(26)에 가이드링(72)의 일단이 압입고정되도록 밀어넣음으로써 간단하게 조립할 수 있게 된다.

한편, 씰부재(70)가 설치되는 보어(25)의 그루브(26)에는 최후방에 위치한 스토퍼핑(76)의 위치를 고정시키기 위한 제3그루브(26c)가 구비된다. 제3그루브(26c)는 제2그루부(26b)에 연장 마련되는 것으로서, 소정의 코킹부(27)를 구비하여 스토퍼링(76)의 타단이 피스톤(30)의 왕복 이동 즉, 배출동작시 가압실(40) 측으로 밀리는 것을 방지하게 된다. 도 5는 상기 코킹부(27) 대신에 가압실(40)을 형성하는 슬리브(28)에 스토퍼링(76)의 타단이 연장되어 고정된 것을 보인 다른 실시예이다.

이하에서는, 상기와 같이 구성된 펌프가 채용된 전자제어식 브레이크 시스템의 동작 및 이에 따른 작용효과에 대하여 설명하도록 한다.

운전자가 브레이크페달(10)을 밟으면, 마스터실린더(12)에서는 제동압이 형성되고, 이 유압은 NO형 솔레노이드밸브(14a)를 통해 각 바퀴 측의 유압브레이트 (13)로 공급되어 제동력을 발휘한다. 이때 과도한 제동압력이 전달되어 바퀴의 슬립이 생기면, 이러한 슬립현상이 차량의 바퀴 측에 장착된 휠센서(19)를 통해 감지되고, 감지된 정보는 ECU(20)에 전달된다. 이때 ECU(20)는 NC형 솔레노이드밸브(14b)를 개방하여 유압브레이크(13) 내의 오일이 빠져나오도록 함으로써 일시 제동을 해제하여 슬립현상을 방지한다.

한편, NC형 솔레노이드밸브(14b)를 통해 빠져나온 오일은 저압어큐뮬레이터(14)에 잠시 저장되고, 저압어큐뮬레이터(14)의 오일은 펌프(15L, 15R)의 구동에 의해 재가압이 되어 고압어큐뮬레이터(17) 내부로 토출되며, 고압어큐뮬레이터(17)의 오일은 NO형 솔레노이드밸브(14a)의 상류 측으로 공급되어 제동압을 형성한다.

이러한 동작은 ECU(20)에 의해 지속적으로 반복 제어되면서 유압브레이크(13)에 단속적인 제동압이 가해지도록 하고, 이를 통해 안정적인 제동이 이루어지게 된다.

한편, 운전자가 브레이크페달(10)을 조작하는 것과 무관하게 차량의 급출발 등으로 차량 바퀴의 슬립현상이 감지될 때에는 ECU(20)의 제어에 의해 트랙션 콘트롤 밸브(19d)와 NC형 솔레노이드밸브(14b)가 닫히고, 펌프(15L, 15R)가 구동되며 펌프(15L, 15R)의 동작에 의해 생긴 제동압이 NO형 솔레노이드밸브(14a)를 통해 바퀴 측으로 가해져 차량의 제동이 이루어진다. 이때 오일은 마스터실린더(12)의 출구 측에서 왕복형 유압밸브(19b)를 거쳐 펌프(15L, 15R)로 공급되고, 펌프(15L, 15R)가 이를 가압하여 바퀴의 제동이 이루어지게 한다.

이러한 제동작용시 저압어큐뮬레이터(14) 또는 마스터실린더(12) 측 오일은 펌프(15L, 15R)의 구동에 의해 가압되어 고압어큐뮬레이터(17)와 오리피스(17a)를 지나면서 NO형 솔레노이드밸브(14a)측으로 공급되는 것인데, 이때 본 발명에 따른 펌프(15L, 15R)는 다음과 같이 구동된다.

즉, 모터(16)의 편심 스핀들(21)이 회전함에 따라 보어(25) 내부의 피스톤(30)은 가압실(40)의 오일압이 상승되도록 아웃렛밸브(50) 측으로 이동하고, 이것에 의해 밸브개폐부재(64)가 밸브시트(62)에 당접되며 인렛밸브(60)를 통해 흡입유로(31)가 폐쇄되며, 상승된 가압실(40)의 오일압에 의해 구체(54)가 오리피스로(51)부터 이격되며 아웃렛밸브(50)는 토출유로(56)를 개방시킨다. 따라서, 가압실(40)의 오일은 토출유로(56)와 토출포트(24)를 통해 고압어큐뮬레이터(17)측으로 토출된다.

반면에 리턴스프링(41)의 반력에 의해 가압실(40)의 오일압이 낮아지도록 피스톤(30)이 모터(16) 쪽으로 이동하면, 밸브시트(62)에 당접해 있던 밸브개폐부재(64)가 흡입유로(31)측 오일압에 의해 밸브시트(62)로부터 이격되며 인렛밸브(60)는 흡입유로(31)를 개방시키고, 구체(54)가 오리피스(51)에 당접하며 아웃렛밸브(50)는 토출유로(56)를 폐쇄한다. 따라서, 저압어큐뮬레이터(14)측의 오일은 흡입포트(23) 및 흡입유로(31)를 통해 가압실(40) 내부로 충진된다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프는 씰부재를 구성하는 가이드링, 씰 링, 및 스토퍼링을 보어 내에 설치하기 전에 걸림부가 마련된 스토퍼링을 이용하여 가이드링 및 씰 링을 가조립할 수 있기 때문에 생산 공정이 단순화되어 대량 생산 및 제조비용을 절감할 수 있다.

Claims

모듈레이터 블럭에 형성되며 흡입포트 및 토출포트와 연통된 보어와, 상기 보어의 일단에 왕복 가능하도록 설치되며 상기 흡입포트로 오일을 유입하여 선단 측으로 토출시킬 수 있도록 흡입유로가 내부에 형성된 피스톤과, 상기 보어의 타단에 설치되어 상기 피스톤의 선단과 가압실을 형성하는 밸브하우징과, 상기 보어와 피스톤 사이를 씰링하는 씰부재를 구비한 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프에 있어서,

상기 씰부재는 피스톤에 연속적으로 끼워지는 환상의 가이드링, 씰 링, 및 스토퍼링을 각각 구비하되, 상기 가이드링은 단부에 걸림턱을 구비하고, 상기 씰 링은 상기 가이드링과 밀착하며, 상기 스토퍼링은 일단에 상기 걸림턱에 맞물리도록 걸림부가 형성됨과 동시에 타단은 상호 밀착하는 상기 씰 링 및 가이드링의 개방된 외면들을 감싸도록 형성된 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프.
제 1항에 있어서,

상기 가이드링의 일단은 상기 보어에 압입 고정되는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 스토퍼링은 상기 보어에 코킹 고정되는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프.