KR100976220B1 - 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프 - Google Patents

전자제어식 브레이크 시스템용 펌프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 펌프의 작동시 토출되는 고속 또는 고압의 오일에 의해 펌프의 출력단 또는 토출포트 발생될 수 있는 압력맥동 및 노이즈를 감소시킬 수 있는 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프를 제공한다. 그 펌프는 맥동/노이즈 감쇠장치를 포함하며, 그 맥동/노이즈 감쇠장치는 일측에 토출포트에 연통하여 그로부터 토출되는 오일을 유입시키기 위한 인입구가 형성되고, 타측에 유입된 오일을 휠 포트 또는 마스터 실린더로 공급하기 위한 배출구가 형성되며, 인입구 및 배출구와 연통하는 중공형 챔버가 형성되는 본체; 본체의 챔버에 왕복동 가능하게 설치되며 중심축을 따라 오리피스가 형성되는 피스톤; 및 피스톤을 본체에 대해 탄성지지하는 스프링으로 구성된다.

Description

전자제어식 브레이크 시스템용 펌프{A pump for electronic control brake system}
도 1은 일반적인 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프를 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프를 보여주는 단면도.
도 3은 도2의 펌프의 맥동/노이즈 감쇠장치를 상세히 보여주는 확대단면도.
도 4는 본 발명에 따른 펌프에서의 맥동/노이즈 감쇠현상을 종래의 펌프에서의 결과와 비교하여 보여주는 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
60: 맥동/노이즈 감쇠장치 62: 인입구
64: 배출구 66: 본체
68: 챔버 70: 피스톤
72: 오리피스 74: 수용홈
76: 시일 80: 스프링
본 발명은 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펌프 피스톤의 작동으로 인해 발생되는 맥동 및 노이즈를 감소시킬 수 있는 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프에 관한 것이다.
일반적으로, 전자제어식 브레이크 시스템은 차량의 슬립현상을 효과적으로 방지하여 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 것으로, 이러한 전자제어식 브레이크 시스템으로는 제동시 휠의 미끄러짐을 방지하는 안티록 브레이크 시스템과, 차량의 급발진 또는 급가속시 구동륜의 슬립을 방지하는 브레이크 트랙션 제어압을 제어함으로써 차량의 주행상태를 안정적으로 유지시키는 차량 자세 제어 시스템 등이 개발되어 있다.
이러한 전자제어식 브레이크 시스템은 차량의 휠에 장착된 유압브레이크 측으로 전달되는 제동유압을 제어하기 위한 다수개의 솔레노이드밸브와, 유압브레이크로부터 빠져나온 오일은 일시 저장하기 위한 한 쌍의 저압어큐물레이터 및 고압 어큐뮬레이터와, 저압어큐뮬레이터의 오일을 강제 펌핑하기 위한 모터 및 펌프와, 솔레노이드밸브들과 모터의 구동을 제어하기 위한 전자제어유닛을 포함하고 있으며, 이러한 구성요소들은 알루미늄으로 제작된 모듈레이터 블록에 콤팩트하게 내장되어 있다.
따라서, 펌프의 작동에 의해 저압어큐뮬레이터 내의 저압오일이 가압되고 고압어큐뮬레이터로 펌핑되며, 이 가압된 오일은 유압브레이크 또는 마스터실린더 어셈블리측으로 전달된다. 상기 펌프는 모터에 의해 구동된다.
도 1을 참조하면, 펌프(10)는 편심스핀들(2a)을 중심으로 서로 대향하며 배 치된 한 쌍의 피스톤 펌프(10a,10b)로 구성되어 모터(2)의 편심스핀들(2a)의 편심 회전에 의해 서로 180도의 위상차로 펌핑하게 된다.
일렬로 배치되는 이 한 쌍의 피스톤 펌프(10a,10b)는 동일한 구조를 지니므로 하나의 피스톤 펌프(10a)의 구조에 대해서만 설명하면, 피스톤 펌프(10a)는 모터(2)의 편심 스핀들(2a)에 의해 왕복운동하도록 모듈레이터블록(1)에 형성된 보어(5)에 삽입되며, 내부에 흡입유로(6a)가 형성된 피스톤(6)과, 이 피스톤(6)의 위치에 따라 흡입유로(6a)의 출구측을 개폐하는 인렛밸브(7)와, 보어(5)의 개방단부에 마련되어 인렛밸브(7)와 상반되게 작동하는 아웃렛밸브(8)를 구비한다.
모듈레이터블록(1)에는 피스톤(6)에 형성된 흡입유로(6a)의 입구측과 저압어큐뮬레이터(미도시)측을 연통시키기 위한 흡입포트(3)와, 고압어큐뮬레이터(미도시)의 입구측과 아웃렛밸브(8)의 출구측을 연통시키기 위한 토출포트(4)가 형성되어 있다.
피스톤(6)의 선단부에는 인렛밸브(7)가 설치되고, 피스톤(6)의 외주에는 보어(5)의 내벽과의 클리어런스를 통해 오일이 누설되는 것을 방지하기 위한 시일(9)이 설치되어 있다. 이 시일(9)은 링 형상으로 이루어져 있으며, 피스톤(6)의 외주를 따라 오목하게 가공된 안착홈(6b)에 배치된다.
아웃렛밸브(8)는 모듈레이터블록(1)의 보어(5)에 설치되는 밸브캡(12)과, 이 밸브캡(12)에 내장되는 밸브시트(11)에 안착되어 있다.
이와 같이 구성된 종래 피스톤 펌프(10a)는 모터(2)의 편심 스핀들(2)이 회전함에 따라 피스톤(6)이 직선 왕복운동하며, 보어(5) 내부의 압력변화에 의해 서 로 상반되게 인렛밸브(7)와 아웃렛밸브(8)가 개폐 작동함으로써, 유입된 오일을 가압하여 고압어큐뮬레이터측으로 펌핑시키는 것이다.
즉, 피스톤(6)이 상사점으로 이동하면, 피스톤(6)과 아웃렛밸브(8)사이의 오일의 압??이 상승되며 이것에 의해 인렛밸브(7)는 폐쇄되고 아웃렛밸브(8)는 밸브시트(11)로부터 이격되어 개방됨으로써, 오일은 토출포트(4)를 통해 고압어큐뮬레이터측으로 펌핑된다.
반면에, 피스톤(6)이 하사점으로 이동하면, 피스톤(6)의 선단과 아웃렛밸브(8)사이의 공간에 저압이 형성되며, 이것에 의해 인렛밸브(7)가 개방되고 아웃렛밸브(8)는 밸브시트(11)에 안착되어 폐쇄됨으로써, 저압어큐뮬레이터측의 오일이 흡입포트(3)와 흡입유로(6a) 및 인렛밸브(7)를 통해 피스톤(6)과 아웃렛밸브(8)사이의 공간으로 유입된다.
한편, 피스톤 펌프(10b)는 피스톤 펌프(10a)와 180도의 위상차를 갖고 작동하므로, 피스톤 펌프(10a)가 피스톤(6)의 상사점 이동에 의해 오일을 토출시킬 때는 피스톤 펌프(10b)는 피스톤(6)의 하사점 이동에 의해 오일을 흡입하게 되며, 반대로 피스톤 펌프(10a)가 오일을 흡입시키게 되면, 피스톤 펌프(10b)는 오일을 토출시키게 된다.
그러나 이와 같은 종래의 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프는 피스톤 펌프로부터 토출되는 오일의 토출량의 변화가 심하여 펌프의 출력단에서 압력맥동이 심하게 발생되며 노이즈가 발생되는 문제점이 있다.
도한, 이와 같은 맥동형상 및 노이즈는 운전자에게 불쾌감을 초래하게 함은 물론, 맥동현상이 펌프로 되돌아와 진동을 발생시켜 부품의 수명을 단축시키고 모터의 효율을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 펌프의 출력단에서 발생되는 압력맥동 및 노이즈를 감소시킬 수 있는 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 맥동형상 및 노이즈를 감소시켜 쾌적한 운전 분위기, 부품의 수명 염장 및 모터 효율의 향상을 제공할 수 있는 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프는, 보어를 구비하는 모듈레이터블록과, 상기 모듈레이터블록에 고정되는 모터와, 상기 모듈레이터블록의 보어에 삽입되는 피스톤 펌프와, 상기 모터에 연동되는 편심 스핀들에 의해 왕복운동하도록 모듈레이터블록의 보어에 삽입되고 내부에 흡입유로가 형성된 피스톤과, 상기 피스톤의 위치에 따라 흡입유로의 출구측을 개폐하는 인렛밸브와, 모듈레이터블록의 보어의 개방단부에 구비되어 상기 인렛밸브와 상반되게 작동하는 아웃렛밸브와, 상기 피스톤의 흡입유로의 입구측과 저압어큐뮬레이터측을 연통시키기 위해 상기 모듈레이터블록에 형성되는 흡입포트와, 고압어큐뮬레이터의 입구측과 상기 아웃렛밸브의 출구측을 연통시키기 위해 상기 모듈레이터블록에 형성되는 토출포트를 구비하는 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프 에 있어서, 상기 토출포트에서 발생되는 맥동 또는 노이즈를 감소시키기 위해 토출포트를 통해 배출되는 오일의 속도 또는 압력에 따라 작동하는 맥동/노이즈 감쇠장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 본 도면을 참조로 하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자제어식 브레이크용 펌프는 기본적으로 편심스핀들(20)을 중심으로 서로 대향하며 배치된 한 쌍의 피스톤 펌프(22,24)로 구성되어 모터(26)의 편심스핀들(20)의 편심 회전에 의해 서로 180도의 위상차로 펌핑하게 된다. 일렬로 배치되는 이 한 쌍의 피스톤 펌프(22,24)는 동일한 구조를 지니므로 발명의 명확성을 위해 하나의 피스톤 펌프(22)의 구조에 대해서만 설명한다.
피스톤 펌프(22)는 모터(26)의 편심 스핀들(20)에 의해 왕복운동하도록 모듈레이터블록(28)에 형성된 보어(30)에 삽입되며, 내부에 흡입유로(32)가 형성된 피스톤(34)과, 이 피스톤(34)의 위치에 따라 흡입유로(32)의 출구측을 개폐하는 인렛밸브(36)와, 보어(30)의 개방단부에 마련되어 인렛밸브(36)와 상반되게 작동하는 아웃렛밸브(38)를 구비한다.
모듀레이터블록(28)에는 피스톤(34)에 형성된 흡입유로(32)의 입구측과 저압어큐뮬레이터(미도시)측을 연통시키기 위한 흡입포트(40)와, 고압어큐뮬레이터(미도시)의 입구측과 아웃렛밸브(38)의 출구측을 연통시키기 위한 토출포트(42)가 형성되어 있다.
그리고 피스톤(34)의 선단부에는 인렛밸브(36)가 설치되고, 피스톤(34)의 외주에는 보어(30)의 내벽과의 클리어런스를 통해 오일이 누설되는 것을 방지하기 위한 시일(44)이 설치되어 있다. 이 시일(44)은 링 형상으로 이루어져 있으며, 피스톤(34)의 외주를 따라 오목하게 가공된 안착홈(46)에 배치된다.
아웃렛밸브(38)는 모듈레이터블록(28)의 보어(30)에 설치되는 밸브캡(48)과, 이 밸브캡(48)에 내장되는 밸브시트(50)에 안착되어 있다.
특히, 본 발명의 주요 특징에 따르면 토출포트에서 발생되는 맥동 또는 노이즈를 감소시키기 위한 맥동/노이즈 감쇠장치(60)가 연설된다. 맥동/노이즈 감쇠장치(60)는 일측에 펌프의 토출포트(42)에 연통하여 그로부터 토출되는 오일을 유입시키기 위한 인입구(62)와 유입된 오일을 휠 포트(미도시) 또는 마스터 실린더(미도시)로 공급하기 위한 배출구(64)가 형성된 본체(66)를 구비한다. 물론 본체(66)내에는 인입구(62) 및 배출구(64)와 연통하는 챔버(68)가 형성되며 모듈레이터블록(28)에 고정되는 것이 바람직하다.
본체(66)의 내부, 즉 챔버(68)에는 피스톤(70)이 왕복 가능하게 설치된다. 피스톤(70)에는 챔버(68)내로 유입된 오일이 출입되도록 그 중심축을 따라 형성되는 오리피스(72)가 형성된다. 또한, 피스톤(68)의 주변에는 수용홈(74)이 형성되며, 그 수용홈(74)에는 본체의 내측벽, 즉 챔버의 내측벽과 접촉하여 액밀을 유지하도록 시일(76)이 삽입된다. 그 시일(76)은 탄성재질로 형성되는 것이 바람직하다.
피스톤(70)은 스프링(80)에 의해 본체(60)의 챔버(68)내에 탄성적으로 설치 된다. 피스톤(70)은 본체(60)의 유입구(62)를 통해 유입되는 오일의 유압에 따라 탄성작용하도록 형성된다. 즉, 유입구(62)로 유입되는 오일의 유입압력이 작은 경우에는 피스톤(70)이 정지상태를 유지함과 동시에 그 오일이 피스톤(70)의 오리피스(72)를 통과하도록 하는 반면, 유입구(62)로 유입되는 오일의 유입압력이 설정치 이상으로 되어 피스톤(70)에 가해지는 압력이 크면 수축되어 피스톤(70)을 후퇴시키도록 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프의 작동에 대해 상세히 설명한다.
브레이크 시스템이 작동되면, 피스톤 펌프(22)는 모터(26)의 편심 스핀들(20)이 회전함에 따라 피스톤(34)이 직선 왕복운동하며, 보어(30) 내부의 압력변화에 의해 서로 상반되게 인렛밸브(36)와 아웃렛밸브(38)가 개폐 작동함으로써, 유입된 오일이 가압되어 고압 어큐뮬레이터측으로 펌핑된다. 즉, 피스톤(34)이 상사점으로 이동하면, 피스톤(34)과 아웃렛밸브(38)사이의 오일의 압력이 상승됨에 따라 인렛밸브(36)는 폐쇄되고 아웃렛밸브(38)는 밸브시트(50)로부터 이격되어 개방됨으로써 오일은 토출포트(42)를 통해 토출되거나 펌핑된다.
이때, 토출포트(42)로부터 배출되는 오일은 맥동/노이즈 감쇠장치(60)에 의해 토출포트(42)에서 발생될 수 있는 맥동/노이즈가 감쇠된다. 이 같은 감쇠작용에 대해 보다 상세히 설명하면, 토출포트(42)를 통해 토출되는 오일은 맥동/노이즈 감쇠장치(60)의 입구(62)를 통해 본체(66)의 챔버(68)로 유입된다. 이때, 유입구(62)로 유입되는 오일의 속도 또는 유입압력이 작은 경우에는 피스톤(70)은 정지상태를 유지한 상태에서 오일은 피스톤(70)의 오리피스(72)를 통과하여 본체(66)의 배출구(64)를 통해 휠포트 또는 마스터실린더포트(미도시)로 공급되는 것이다.
한편, 유입구(62)로 유입되는 오일의 속도 또는 유입압력이 큰 경우 또는 설정치 이상으로 되어 피스톤(70)에 가해지는 압력이 크면 스프링(80)이 수축되어 피스톤(70)이 후퇴되면서 다량의 오일이 유입되는 것이다. 즉, 유량속도가 크면, 피스톤(70)의 배압이 발생하여 오리피스(72)를 통한 오일의 통과량은 감소하는 반면 피스톤(70) 자체가 후퇴되어 챔버(68)의 감소에 의해 유체의 유동이 발생되는 것이다. 물론, 피스톤(70)의 왕복시에는 그것의 수용홈(74)에 삽입된 시일(76)은 챔버(68)의 벽면과 접하여 액밀을 유지한다.
펌프에서 토출되는 오일이 맥동/노이즈 감쇠장치(60)를 통과하면, 도 4의 그래프에 도시된 바와 같이, 오일의 탄성 및 관성에 의해 또는 유동속도가 갑작스럽게 크게 되어 초래될 수 있는 고주파성분(가는실선)은 피스톤 및 스프링의 후퇴 및 수축작용에 의해 소멸됨으로써(굵은실선), 저주파수(오일의 정상속도)성분만 휠포트 또는 마스터실린더포트로 전달되어 압력맥동 및 노이즈를 감쇠 또는 감소시킬 수 있는 것이다. 이에 따라 점선으로 나타난 바와 같이 펌프에서의 이상적인 오일의 토출을 이룰 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프에 의하면, 펌프의 작동시 토출되는 고속 또는 고압의 오일에 의해 펌프의 출력단 또는 토출포트에서 발생될 수 있는 압력맥동 및 노이즈를 감소시킬 수 있으 며, 부가적으로 쾌적한 운전 분위기를 조성할 수 있고, 부품의 수명을 연장시킬 수 있으며, 모터의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 보어를 구비하는 모듈레이터블록과, 상기 모듈레이터블록에 고정되는 모터와, 상기 모듈레이터블록의 보어에 삽입되는 피스톤 펌프와, 상기 모터에 연동되는 편심 스핀들에 의해 왕복운동하도록 모듈레이터블록의 보어에 삽입되고 내부에 흡입유로가 형성된 피스톤과, 상기 피스톤의 위치에 따라 흡입유로의 출구측을 개폐하는 인렛밸브와, 모듈레이터블록의 보어의 개방단부에 구비되어 상기 인렛밸브와 상반되게 작동하는 아웃렛밸브와, 상기 피스톤의 흡입유로의 입구측과 저압어큐뮬레이터측을 연통시키기 위해 상기 모듈레이터블록에 형성되는 흡입포트와, 고압어큐뮬레이터의 입구측과 상기 아웃렛밸브의 출구측을 연통시키기 위해 상기 모듈레이터블록에 형성되는 토출포트를 구비하는 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프에 있어서,
    상기 토출포트에서 발생되는 맥동 또는 노이즈를 감소시키기 위해 토출포트를 통해 배출되는 오일의 속도 또는 압력에 따라 작동하는 맥동/노이즈 감쇠장치를 더 포함하되,
    상기 맥동/노이즈 감쇠장치는,
    일측에 상기 토출포트에 연통하여 그로부터 토출되는 오일을 유입시키기 위한 인입구가 형성되고, 타측에 유입된 오일을 휠 포트 또는 마스터 실린더로 공급하기 위한 배출구가 형성되며, 상기 인입구 및 배출구와 연통하는 중공형 챔버가 형성되는 본체;
    상기 본체의 챔버에 왕복동 가능하게 설치되며 중심축을 따라 오리피스가 형성되는 피스톤; 및
    상기 피스톤을 상기 본체에 대해 탄성지지하는 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 피스톤의 외측에는 수용홈이 형성되며, 상기 수용홈에는 상기 본체의 챔버의 내측벽과 접촉하여 액밀을 유지하도록 시일이 삽입되는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 스프링의 탄성은 상기 인입구로 유입되는 오일의 유입압력이 작은 경우에는 피스톤이 정지상태를 유지함과 동시에 오일이 피스톤의 오리피스를 통해서만 통과하게 하는 반면, 상기 인입구로 유입되는 오일의 유입압력이 설정치 이상으로 되어 피스톤에 가해지는 압력이 크면 수축되어 피스톤을 후퇴시키도록 설정되는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프.
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