KR100645072B1 - 브레이크 컨트롤 시스템의 셔틀밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커버에 압력을 흡수할 수 있는 탄성체에 의해, 피스톤의 작동에 의해 발생될 수 있는 체적변화가 외부와 연통함이 없이 수용될 수 있어 주변의 분위기에 영향을 받지 않는 브레이크 컨트롤 시스템의 셔틀밸브를 제공한다. 그리고 이러한 셔틀밸브는 보어가 형성되는 모듈레이터블록; 모듈레이터블록의 보어에 압입되는 밸브하우징; 밸브하우징의 내부에 왕복가능하게 삽입되며 하단에는 지지부재가 구비되는 피스톤; 모듈레이터블록의 보어의 하부를 폐쇄하며, 피스톤의 작동시 발생하는 체적의 변화를 외부와 연통함이 없이 수용할 수 있는 커버; 피스톤의 상단에 설치되어 밸브부재를 오일통로를 밀폐하는 방향으로 이동시키기 위한 제1스프링; 및 피스톤의 지지부재에 설치되어 밸브부재를 오일통로를 개방하는 방향으로 이동시키기 위한 제2스프링으로 구성된다.

Description

브레이크 컨트롤 시스템의 셔틀밸브{A shuttle valve of brake control system}

도 1은 개방된 상태에서의 종래의 브레이크 컨트롤 시스템의 셔틀밸브의 내부구조를 보여주는 단면도.

도 2는 폐쇄된 상태에서의 종래의 브레이크 컨트롤 시스템의 셔틀밸브의 내부구조를 보여주는 단면도.

도 3은 개방된 상태에서의 본 발명에 따른 브레이크 컨트롤 시스템의 셔틀밸브의 내부구조를 보여주는 단면도.

도 4는 폐쇄된 상태에서의 본 발명에 따른 브레이크 컨트롤 시스템의 셔틀밸브의 내부구조를 보여주는 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 모듈레이터블록 20: 밸브하우징

40: 피스톤 50: 커버

60: 제1피스톤 70: 제2피스톤

본 발명은 브레이크 컨트롤 시스템의 셔틀밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피스톤의 왕복운동시 발생되는 체적의 변화를 대기와 연통함이 없이 밀봉된 상태에서도 성능이 구현되거나 유지될 수 있는 브레이크 컨트롤 시스템의 셔틀밸브에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 전륜과 후륜을 제동하기 위한 유압브레이크와, 유압브레이크측으로 제동유압을 형성하여 전달하는 배력장치 및 마스터 실린더 등이 장착되어 있어서, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 제동유압이 형성되며 이 유압이 브레이크로 전달되어 제동력이 발생한다. 이때, 운전자가 브레이크페달을 밟아 제동력을 증가/유지 시킬 때 제동력이 노면의 마찰력보다 크게 되면, 타이어가 미끄러지는 슬립현상이 발생하게 된다.

이 같은 슬립현상을 효율적으로 방지하여 강력하고 안정된 제동력을 제공받기 위해 안티록 브레이크 시스템이 장착되는 바, 이 안티록 브레이크 시스템은 유압 브레이크 측으로 전달되는 제동유압을 제어하기 위한 다수의 솔레노이드, 어큐뮬레이터, 펌프, 전자제어유닛 등을 구비한다.

한편, 최근에는 가속페달을 밟으면서 차량을 출발시키는 경우 또는 곡선로를 주행할 때 발생하는 슬립현상을 방지하여 차량의 안정성을 확보할 수 있도록 브레이크 트랙션 컨트롤 시스템(Brake Traction Control System: BTCS)이 부가된 브레이크 컨트롤 시스템이 사용 및 개발되고 있다.

이 같은 브레이크 트랙션 컨트롤 시스템은 마스터실린더의 제동유압 출구라인과 펌프의 입구측 유압라인을 연결하는 별도의 유압라인을 구성하고, 이 유압라 인에 왕복형 유압밸브인 셔틀밸브를 배치하여 이루어진다.

셔틀밸브는 정상상태에서 개방된 상태를 유지하다가 운전자가 브레이크페달을 밟아 이 밸브에 제동유압이 전달되면 폐쇄되도록 구성된다. 또한, 운전자가 가속페달을 밟으면서 차량을 출발시키거나 커브길을 주행할 때 슬립현상이 발생되면, 셔틀밸브는 개방되어 유압브레이크에 약간의 제동유압을 전달함으로써 슬립현상이 발생하지 않도록 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 브레이크 컨트롤 시스템용 셔틀밸브는 소정의 형상 및 깊이를 가지며 유입구(1a) 및 토출구(1b)와 연통하는 보어(1c)가 형성된 모듈레이터블록(1)에 설치된다. 모듈레이터블록(1)의 보어(1c)에는 밸브하우징(2)이 삽입된다. 밸브하우징(2)은 상부부재(2a)와 하부부재(2b)가 상호 결합되어 하나의 입방체 또는 원통형을 이룬다. 상부부재(2a)의 상부에는 모듈레이터블록(1)의 유입구(1a)와 연통하는 유입통로(3a)가 형성되며, 그 하방으로 인입구(3b)와, 오일통로(3c)와, 토출구(1b)와 연통하는 출구(3d)가 연속적으로 형성되어 있다.

또한, 밸브하우징(2)의 내부에는 피스톤(4)이 왕복가능하게 삽입된다. 피스톤(4)의 상부의 인입구(3b)에는 그곳에서 왕복동 가능한 밸브부재(5)가 구비되며, 그 하부에는 지지부재(6)가 구비된다. 이와 같이, 밸브하우징(2)과 피스톤(4)이 설치된 상태에서 모듈레이터블록(1)의 보어(1c)의 하부 개구부는 외부와 연통하는 관통공(7a)이 형성된 덮개(7)에 의해 폐쇄된다.

한편, 피스톤(4)의 왕복운동을 위해 그 것의 상단 또는 밸브부재(5)의 상단은 일측단이 밸브하우징(2)의 상부부재(2a)에 의해 지지되는 제1스프링(8)에 의해 지지되며, 피스톤(4)의 하부에 설치되는 지지부재(6)는 일측단이 덮개(7)에 의해 탄성 지지되는 제2스프링(9)에 의해 지지된다.

물론, 밸브하우징(2)과 모듈레이터블록(1)간의 시일을 위해 복수의 링(r)이 밸브하우징(2)의 제위치에 구비되며, 밸브하우징(2)과 피스톤(4)간의 실링을 위해 피스톤(4)의 제위치에 시일(s)이 구비되어 있다. 여기서 시일(s)은 오일통로(3c)를 향해 개방된 U자로 형성되어 있어 오일통로(3c)를 통과하는 오일의 압력에 의해 그 양면이 각각 밸브하우징(2)과 피스톤(4)에 밀착될 수 있는 것이다.

한편, 제1스프링(8)은 밸브부재(5)로 하여금 오일통로(3c)를 밀폐하는 방향으로 이동하도록 탄성력을 작용하는 반면, 제2스프링(9)은 밸브부재(5)로 하여금 오일통로(3c)를 개방하는 방향으로 이동하도록 탄성력을 작용하도록 구성된다. 여기서, 제2스프링(9)의 탄성계수는 제1스프링(8)의 탄성계수보다 크게 설정되므로 정상상태에서는 셔틀밸브가 개방된 상태를 유지하게 되는 것이다.

이같은 종래의 셔틀밸브는 도 1에 도시된 바와 같이, 정상상태에서는 제2스프링(9)에 의해 피스톤(4)이 상측방향으로 가압되어 밸브부재(5)가 오일통로(3c)와 이격된 상태로 유지된다. 이에 따라, 인입구(3d)와 출구(3d)는 오일통로(3c)를 통해 연통됨으로써 결국 모듈레이터터블록(1)의 유입구(1b)와 토출구(1b)가 연통되어 브레이크 페달(미도시)을 밟지 않은 상태에서 펌프(미도시)구동에 따른 오일 유동시 마스터 실린더(미도시)측과 펌프 입구측(미도시)이 연계되어 오일 공급유로가 형성되는 것이다.

한편, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 오일이 셔틀밸브측으로 전달되는데, 인입구(3b)측에 일정값 이상의 제동압력이 전달되면 제1스프링(8)의 탄성력과 유압에 의해 제2스프링(9)이 압축되면서 피스톤(4)은 도2에 도시된 바와 같이, 밸브하우징(2)의 하방으로 일정거리만큼 이동한다. 이에 따라 밸브부재(5)도 밸브하우징(2)의 하방으로 이동하여 오일통로(3c)를 폐쇄하여 인입구(3b)와 출구(3d)의 연통이 차단되어 결국 모듈레이터터블록(1)의 유입구(1b)와 토출구(1b)의 연통이 폐쇄되는 것이다.

그러나 이와 같은 구성 및 작동되는 셔틀밸브는 피스톤의 작동시 발생되는 체적 또는 압력의 변화를 평형을 유지하기 위해 덮개에 형성된 관통홀에 의해 대기압과 연통하게 되므로, 그 분위기의 환경조건, 즉 온도, 습도, 먼지 등이 유입될 수 있어 밸브의 작동에 악영향을 미칠 수 있는 문제점이 있다.

또한, 밸브내의 유해성분이 외부로 누출됨으로써 환경오염을 초래하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 내부가 외부 분위기와 연통하지 않도록 구성되는 브레이크 컨트롤 시스템의 셔틀밸브를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 외부 분위기의 바람직하지 못한 환경조건에 의한 작동불능을 방지할 수 있는 브레이크 컨트롤 시스템의 셔틀밸브를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 환경오염을 방지할 수 있는 브레이크 컨트롤 시스템의 셔틀밸브를 제공하는데 있다.

이 같은 목적들은 압유가 공급 및 토출되는 유입구 및 토출구가 형성되며, 상기 유입구와 토출구에 연통하는 보어가 형성되는 모듈레이터블록; 상기 모듈레이터 블록의 보어에 압입되는 상부부재 및 하부부재를 구비하고, 상기 상부부재에는 상기 모듈레이터블록의 유입구와 연통하는 유입통로가 형성되며, 내측에 인입구, 오일통로, 상기 모듈레이터블록의 토출구와 연통하는 출구가 연속적으로 형성되는 밸브하우징; 상기 밸브하우징의 내부에 왕복가능하게 삽입되며, 상단에는 상기 밸브하우징의 인입구측에서 왕복동 가능한 밸브부재가 구비되며, 하단에는 지지부재가 구비되는 피스톤; 상기 모듈레이터블록의 보어의 하부를 폐쇄하며, 상기 피스톤의 작동시 발생하는 체적의 변화를 외부와 연통함이 없이 수용할 수 있는 커버; 상기 피스톤의 상단에 설치되며, 상기 밸브부재를 오일통로를 밀폐하는 방향으로 이동시키기 위한 제1스프링; 및 상기 피스톤의 지지부재에 설치되며, 상기 밸브부재를 오일통로를 개방하는 방향으로 이동시키기 위한 제2스프링을 포함하는 브레이크 컨트롤 시스템용 셔틀밸브에 의해 달성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 3 내지 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 브레이크 컨트롤 시스템용 셔틀밸브는 모듈레이터블록(10)에 설치된다. 모듈레이터블록(10)은 기본적으로 소정의 형상 및 깊이를 가지며 유입구(12) 및 토출구(14)와 연통하는 보어(16)가 형성된다.

모듈레이터블록(10)의 보어(16)에는 밸브하우징(20)이 삽입된다. 밸브하우징(20)은 상부부재(22)와 하부부재(24)가 상호 결합되어 하나의 입방체 또는 원통형을 이룬다. 상부부재(22)의 상부에는 모듈레이터블록(10)의 유입구(12)와 연통하는 유입통로(26)가 형성되며, 그 하방으로 인입구(28)와, 오일통로(30)와, 모듈레이터블록(10)의 토출구(14)와 연통하는 출구(32)가 연속적으로 형성되어 있다.

또한, 밸브하우징(20)의 내부에는 피스톤(40)이 왕복가능하게 삽입된다. 피스톤(40)의 상부의 인입구(28)측에는 그곳에서 왕복동 가능한 밸브부재(42)가 구비되며, 그 하부에는 지지부재(44)가 구비된다.

한편, 밸브하우징(20)과 피스톤(40)이 설치된 상태에서 모듈레이터블록(10)의 보어(16)의 하부 개구부 및 밸브하우징(20)은 커버(50)에 의해 폐쇄된다.

특히, 커버(50)는 중앙이 일정 직경으로 천공된 관통구(52)가 형성되며 모듈레이터블록(10)의 보어(16)에 압입되는 본체(54))를 구비한다. 본체(52)의 중앙에는 관통구(52)를 폐쇄하는 방식으로 탄성체(56)가 설치된다. 탄성체(56)는 후술되는 바와 같이 피스톤(40)의 왕복동시 발생하는 체적의 변화를 흡수하여 대기압과의 평형상태를 유지할 수 있도록 충분한 탄성력을 구비하는 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 선택적으로, 탄성체(56)에는 압력 또는 체적변화에 따라 용이하게 변형되어 이를 수용할 수 있도록, 판스프링으로 형성될 수 있으며, 더욱이 요부(56a)가 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 피스톤(40)의 상단 또는 밸브부재(42)의 상단은, 피스톤의 왕복운동을 위해 일측단이 밸브하우징(20)의 상부부재(22)에 의해 지지되는 제1스프링(60)에 의해 지지된다. 또한, 피스톤(40)의 하부에 설치되는 지지부재(44)는, 일측단이 커버(50) 또는 그것의 본체(54)에 의해 지지되는 제2스프링(70)에 의해 지지된다.

여기서, 제1스프링(60)은 밸브부재(42)로 하여금 오일통로(30)를 밀폐하는 방향으로 이동하도록 탄성력을 작용하는 반면, 제2스프링(70)은 밸브부재(42)로 하여금 오일통로(30)를 개방하는 방향으로 이동하도록 탄성력을 작용하도록 구성된다. 여기서, 제2스프링(70)의 탄성계수는 제1스프링(60)의 탄성계수보다 크게 설정되므로 정상상태에서는 셔틀밸브가 개방된 상태를 유지하게 되는 것이다.

물론, 밸브하우징(20)과 모듈레이터블록(10)간의 시일을 위해 복수의 링(80)이 밸브하우징(20)의 제위치에 구비되며, 밸브하우징(20)과 피스톤(40)간의 실링을 위해 피스톤(40)의 제위치에는 시일(82)이 구비되어 있다. 여기서 시일(82)은, 오일통로(30)를 통과하는 오일의 압력에 의해 양면이 각각 밸브하우징(20)과 피스톤(40)에 밀착될 수 있도록 오일통로(30)를 향해 개방된 U자 형으로 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 전술된 바와 같이 구성된 브레이크 컨트롤 시스템용 셔틀밸브의 작동 및 그 작용모드에 대해 상세히 설명한다.

먼저 도3에 도시된 바와 같이, 정상상태에서는 제2스프링(70)에 의해 피스톤(40)이 상방향으로 가압되며, 이때 밸브부재(42)는 오일통로(30)와 이격된 상태로 유지된다. 이에 따라, 인입구(28)와 출구(32)는 오일통로(30)를 통해 연통됨으로써 결국 모듈레이터블록(10)의 유입구(12)와 토출구(14)는 상호 연통되는 것이다. 결국, 운전자가 브레이크 페달을 밟지 않은 상태에서는 펌프의 구동에 따라 오일이 유동하면 마스터 실린더(미도시)측과 펌프의 입구측(미도시)이 연계되어 오일 공급유로가 형성되는 것이다.

한편, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 오일이 펌프로부터 셔틀밸브측으로 전달된다. 이후, 인입구(28)측에 일정값 이상의 제동압력이 전달되면 제1스프링(60)의 탄성력과 유압에 의해 제2스프링(70)이 압축된다. 이때, 피스톤(40)은, 도4에 도시된 바와 같이, 밸브하우징(20)의 하방으로 일정거리만큼 이동한다. 이에 따라 밸브부재(42)도 밸브하우징(20)의 하방으로 이동하여 오일유로(30)를 폐쇄하여 인입구(28)와 출구(32)의 연통이 차단되어 결국 모듈레이터블록(10)의 유입구(12)와 토출구(14)의 연통이 폐쇄되는 것이다.

이때, 즉 피스톤(40)이 하방으로 이동되어 그 피스톤(40)의 지지부재(44)의 하부에 작용하는 압력은 커버(50)에 구비된 탄성체(56)에 의해 흡수된다. 즉, 피스톤(40)의 하방운동에 의해 발생되는 압력 또는 체적의 변화는 그 외부로 방출됨이 없이 탄성체(56)에 의해 흡수됨으로써 평형을 유지할 수 있는 것이다. 또한, 탄성체(56)에 형성된 요홈에 의해 압력 또는 체적변화에 따라 요부(56a)가 용이하게 변형되어 이를 완전히 흡수함으로써 완전한 평형을 이룰 수 있는 것이다.

이에 따라, 밸브하우징 및 모듈레이터 블록이 완전 밀봉된 상태에서 외부와의 연통 없이 피스톤에 의한 체적의 변화를 수용할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 브레이크 컨트롤 시스템의 셔틀밸브에 의하면, 커버에 압력을 흡수할 수 있는 탄성체에 의해, 피스톤의 작 동에 따라 발생될 수 있는 체적변화가 외부와 연통함이 없이 수용될 수 있어 주변의 분위기에 영향을 받지 않는 효과가 있다.

또한, 외부 분위기의 바람직하지 못한 환경조건에 의한 작동불능을 방지할 수 있음은 물론 주변의 환경에 악영향을 주지 않는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 압유가 공급 및 토출되는 유입구 및 토출구가 형성되며, 상기 유입구와 토출구에 연통하는 보어가 형성되는 모듈레이터블록;

   상기 모듈레이터 블록의 보어에 압입되는 상부부재 및 하부부재를 구비하고, 상기 상부부재에는 상기 모듈레이터블록의 유입구와 연통하는 유입통로가 형성되며, 내측에 인입구, 오일통로, 상기 모듈레이터블록의 토출구와 연통하는 출구가 연속적으로 형성되는 밸브하우징;

   상기 밸브하우징의 내부에 왕복가능하게 삽입되며, 상단에는 상기 밸브하우징의 인입구측에서 왕복동 가능한 밸브부재가 구비되며, 하단에는 지지부재가 구비되는 피스톤;

   상기 모듈레이터블록의 보어의 하부를 폐쇄하며, 상기 피스톤의 작동시 발생하는 체적의 변화를 외부와 연통함이 없이 수용할 수 있는 커버;

   상기 피스톤의 상단에 설치되며, 상기 밸브부재를 오일통로를 밀폐하는 방향으로 이동시키기 위한 제1스프링; 및

   상기 피스톤의 지지부재에 설치되며, 상기 밸브부재를 오일통로를 개방하는 방향으로 이동시키기 위한 제2스프링을 포함하는 브레이크 컨트롤 시스템용 셔틀밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 커버는 상기 모듈레이터블록의 보어에 하부에 압입되 는 본체와, 상기 본체에 일체로 구비되며 피스톤의 가압력을 흡수하기 위한 탄성체를 구비하는 것을 특징으로 하는 브레이크 컨트롤 시스템용 셔틀밸브.
3. 제2항에 있어서, 상기 본체의 중앙에는 관통구가 형성되며, 상기 관통구는 상기 탄성체에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 브레이크 컨트롤 시스템용 셔틀밸브.
4. 제3항에 있어서, 상기 탄성체는 판스프링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 컨트롤 시스템용 셔틀밸브.
5. 제4항에 있어서, 상기 탄성체에는 변형용 요부가 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 컨트롤 시스템용 셔틀밸브.

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