KR101429533B1 - 브레이크 시스템의 맥동 감쇠 장치 - Google Patents

브레이크 시스템의 맥동 감쇠 장치 Download PDF

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Abstract

브레이크 시스템의 맥동 감쇠 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유압을 발생시키는 마스터실린더의 상부에 결합되어 오일을 저장하는 리저버와, 일정 수준의 압력을 저장하는 어큐뮬레이터와, 상기 어큐뮬레이터에 압력 형성을 위하여 상기 리저버로부터 오일을 흡입하여 상기 어큐뮬레이터로 토출하는 펌프와, 상기 펌프의 구동을 위한 모터와, 상기 어큐뮬레이터로부터 차륜에 설치된 휠 실린더로 공급되는 오일을 제어하는 인 밸브 및 상기 휠 실린더로부터 리저버로 배출되는 오일을 제어하는 아웃 밸브를 갖춘 브레이크 시스템에 설치되고, 상기 인 밸브 및 아웃 밸브와 휠 실린더를 연결하는 유압회로와 연통하도록 유압블록에 형성된 보어에 마련되어 상기 유압회로 내의 압력 맥동을 감소시키는 댐핑부재를 구비하며, 상기 댐핑부재는, 상기 보어 내에서 슬라이딩 가능하도록 마련된 피스톤; 상기 보어의 일단부를 폐쇄시키도록 설치되어 상기 피스톤의 이동거리를 제한하는 마개부재; 및 상기 피스톤을 탄성지지하며 상기 유압회로와 연통하는 보어의 입구측으로부터 유입되는 오일압력이 완충되도록 상기 피스톤과 마개부재 사이에 개재되는 탄성부재;를 포함하는 브레이크 시스템의 맥동 감쇠 장치가 제공될 수 있다.

Description

브레이크 시스템의 맥동 감쇠 장치{Device for pulsation damping of brake system}
본 발명은 차량용 브레이크 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제동 작용시 발생되는 압력 맥동을 효율적으로 저감시키기 위한 브레이크 시스템의 맥동 감쇠 장치에 관한 것이다.
차량에는 필수적으로 제동장치 즉, 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되는데, 여기서 브레이크 시스템은 달리고 있는 차량의 속도를 줄이거나 정지시키는 기능을 하는 장치를 말한다. 브레이크 시스템은 통상적으로 엔진의 흡입압을 사용해서 제동력을 발생하는 진공 브레이크와, 유압을 사용해서 제동력을 발생하는 유압 브레이크가 있다. 이때, 유압 브레이크의 한 종류인 전자제어 유압 브레이크 시스템(Electro-hydraulic brake system)은 운전자가 페달을 밟으면 전자제어유닛(ECU)가 이를 감지하고 유압을 마스터실린더에 공급함으로써, 각 차륜에 설치된 휠 실린더(미도시)에 제동유압을 전달하여 제동력을 발생하는 브레이크 시스템이다. 이러한 브레이크 시스템은 보다 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 여러 종류의 시스템이 제안되고 있으며, 그 일 예로는 차량의 제동시 휠의 미끄러짐을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(ABS : Anti-Lock Brake System)과, 차량의 급발진 또는 급가속시 구동륜의 슬립을 방지하는 브레이크 트랙션 제어 시스템(BTCS : Brake Traction Control System)과, 안티록 브레이크 시스템과 트랙션 제어를 조합하여 브레이크 액압을 제어함으로써 차량의 주행상태를 안정적으로 유지시키는 차량자세제어 시스템(ESC : Electronic Stability Control)등이 있다.
상기와 같은 브레이크 시스템은 운전자의 조작력을 받아들이는 브레이크 페달과, 페달의 답력에 따라 압력을 발생시키는 마스터실린더와, 마스터실린더에 설치되어 오일을 저장하는 리저버, 상기 리저버로부터 오일을 흡입하여 펌핑하는 펌프와, 펌프의 구동을 위한 모터, 상기 펌프로부터 토출된 오일을 저장하는 어큐뮬레이터, 상기 어큐뮬레이터로부터 유압을 공급받아 제동력을 발생시키는 휠 실린더를 구비한다. 이때, 브레이크 시스템은 마스터실린더 및 리저버로부터 흡입된 유압을 휠 실린더로 공급하도록 유압회로가 형성된 유압블록을 갖추고, 유압회로에 마련된 제어밸브를 전자제어유닛을 통해 개폐시킴으로써 휠 실린더로 공급되는 유압을 제어하도록 이루어진다.
그러나, 차량의 제동시 차륜의 미끄러짐을 방지하도록 슬립 제어하는 경우 어큐뮬레이터로부터 휠 실린더로 공급되는 유압을 제어하는 유량제어밸브와, 휠 실린더로부터 리저버로 배출되는 유압을 제어하는 감압밸브의 응답성 문제로 유압회로 내에 급격한 압력 맥동 현상이 발생하는 문제점이 있다. 이러한 압력 맥동이 발생함에 따라 브레이크 시스템의 안정적인 제동을 수행할 수 없음은 물론, 소음이 증가하는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 휠 실린더와 밸브들 사이의 유압회로 내에 발생되는 압력 맥동을 감쇠하도록 유압블록 내에 보어를 형성하고, 그 보어에 유압을 저장하고 저장된 유압을 방출하는 댐핑부재를 설치함으로써 압력 맥동을 줄일 수 있는 브레이크 시스템의 맥동 감쇠 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유압을 발생시키는 마스터실린더의 상부에 결합되어 오일을 저장하는 리저버와, 일정 수준의 압력을 저장하는 어큐뮬레이터와, 상기 어큐뮬레이터에 압력 형성을 위하여 상기 리저버로부터 오일을 흡입하여 상기 어큐뮬레이터로 토출하는 펌프와, 상기 펌프의 구동을 위한 모터와, 상기 어큐뮬레이터로부터 차륜에 설치된 휠 실린더로 공급되는 오일을 제어하는 인 밸브 및 상기 휠 실린더로부터 리저버로 배출되는 오일을 제어하는 아웃 밸브를 갖춘 브레이크 시스템에 설치되고, 상기 인 밸브 및 아웃 밸브와 휠 실린더를 연결하는 유압회로와 연통하도록 유압블록에 형성된 보어에 마련되어 상기 유압회로 내의 압력 맥동을 감소시키는 댐핑부재를 구비하며, 상기 댐핑부재는, 상기 보어 내에서 슬라이딩 가능하도록 마련된 피스톤; 상기 보어의 일단부를 폐쇄시키도록 설치되어 상기 피스톤의 이동거리를 제한하는 마개부재; 및 상기 피스톤을 탄성지지하며 상기 유압회로와 연통하는 보어의 입구측으로부터 유입되는 오일압력이 완충되도록 상기 피스톤과 마개부재 사이에 개재되는 탄성부재;를 포함하는 브레이크 시스템의 맥동 감쇠 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 피스톤은 상기 보어의 입구측에 형성된 헤드부 및 상기 헤드부의 중심으로부터 연장 형성된 축부를 구비하고, 상기 축부의 끝단부에는 상기 탄성부재를 고정하는 고정부재가 설치될 수 있다.
또한, 상기 피스톤과 대향하는 상기 마개부재에는 내측으로 함몰된 요입부가 마련되어 상기 피스톤과 마개부재 사이에 댐핑공간이 형성될 수 있다.
또한, 상기 탄성부재는 복수의 접시 스프링으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 피스톤의 외경부와 보어 사이에는 상기 보어의 밀폐를 위한 실링부재가 마련될 수 있다.
본 발명에 따른 브레이크 시스템의 맥동 감쇠 장치는 인 밸브 및 아웃 밸브와 휠 실린더 사이에 압력이 공급될 경우 탄성부재의 변형에 의해 일정 압력을 저장하고, 압력 맥동 발생시 저장된 압력을 방출하여 맥동을 저감시킴으로써 유압회로 내에 맥동을 감소시켜 안정적인 제동 성능을 확보할 수 있음은 물론 소음을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 복수의 접시 스프링으로 이루어진 탄성부재에 의해 내구성을 향상시킬 수 있음은 물론, 선택적으로 접시 스프링의 사이즈 및 개수의 조정을 통해 요구되는 압력을 계측하여 적용할 수 있어 최적의 압력 맥동 감쇠를 설계할 수 있다.
아울러, 피스톤과 보어 사이에 마련된 실링부재에 의해 오일의 리크(leak)를 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 맥동 감쇠 장치가 마련된 브레이크 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 브레이크 시스템의 맥동 감쇠 장치가 작동된 상태를 나타내는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 맥동 감쇠 장치가 마련된 브레이크 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 브레이크 시스템은 운전자의 조작력을 받아들이는 브레이크 페달(10)과, 브레이크 페달(10)의 답력에 따라 유압을 발생시키는 마스터실린더(20)와, 마스터실린더(20)의 상부에 설치되어 오일을 저장하는 리저버(30)와, 일정 수준의 압력을 저장하는 어큐뮬레이터(60)와, 어큐뮬레이터(60)에 압력 형성을 하며 제동유압을 발생하기 위하여 리저버(30)로부터 오일을 흡입하여 어큐뮬레이터(60)로 토출하는 펌프(40)와, 펌프(40)의 구동을 위한 모터(50)와, 어큐뮬레이터(60)로부터 차륜에 설치된 휠 실린더(3)로 공급되는 오일을 제어하는 인 밸브(In valve : 70)와, 휠 실린더(3)로부터 리저버(30)로 배출되는 오일을 제어하는 아웃 밸브(Out valve : 80) 및 상기 밸브들(70, 80)과 모터(50)의 구동을 제어하기 위한 전자제어유닛(ECU : 미도시)을 포함한다. 이때, 밸브들(70, 80)과, 어큐뮬레이터(60)와, 펌프(40)는 유압회로를 형성하기 위한 유로를 갖는 알루미늄 유압블럭(1)에 설치되어 제동유압을 제어하게 된다. 여기서 도시된 유압회로는 브레이크 시스템의 부분 회로도를 나타낸 것으로서, 본 발명에 따른 브레이크 시스템은 마스터실린더(20)로부터 발생된 유압이 휠 실린더(3)로 공급되도록 제어하는 복수의 솔레노이드밸브와 체크밸브가 마련된 유압회로를 가짐은 물론, 브레이크 페달(10)에 반력을 주기 위한 페달 시뮬레이터 등이 마련된 것으로 이해되어야 한다. 예컨대, 도시된 연결유로(90)는 유압회로를 구성하는 유로의 일부분을 나타낸 것으로서, 이 연결유로(90)에는 펌프(40), 어큐뮬레이터(60), 인 밸브(70), 아웃 밸브(80)가 배치된다.
보다 구체적으로, 본 발명의 브레이크 시스템에 따르면, 펌프(40)는 리저버(30)로부터 유입되는 오일을 고압으로 펌핑하여 제동압을 형성하기 위해 적어도 하나 이상 마련되며, 이 펌프(40)의 일측에는 펌프(40)에 구동력을 제공하기 위한 모터(50)가 마련된다.
어큐뮬레이터(60)는 펌프(40)의 출구 측에 마련되어 펌프(40)의 구동에 의해 생성된 고압의 오일을 임시 저장한다. 즉, 어큐뮬레이터(60)는 휠 실린더(3)에 압력을 공급하기 위하여 일정 수준의 압력을 갖도록 오일을 저장한다. 이때, 어큐뮬레이터(60)는 연결유로(90)에 의하여 휠 실린더(3)와 연결된다. 또한 이 연결유로(90)에는 어큐뮬레이터(60)로부터 휠 실린더(3)로 공급되는 오일을 제어하는 인 밸브(70)가 설치되고, 휠 실린더(3)로부터 배출되는 오일을 리저버(30)로 배출하도록 리저버(30)와 연결되는 아웃 밸브(80)가 설치된다. 비록 도시되지는 않았으나, 어큐뮬레이터(60)와 펌프(40) 사이에는 어큐뮬레이터(60)에 저장된 고압의 오일이 역류되는 것을 방지하도록 체크밸브가 설치될 수 있다.
상기 인 밸브(70)와 아웃 밸브(80)는 전술된 바와 같이, 전자제어유닛에 의하여 제어되며, 평상시 닫힌 상태를 유지하다가 전자제어유닛에서 개방신호를 받으면 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normally Cloesd type)의 솔레노이드밸브로 이루어진다.
본 발명에 따르면, 상기와 같은 브레이크 시스템의 유압회로에 압력 맥동이 발생되는 경우 압력 맥동을 감소시키기 위하여 유압블록(1)에 형성된 보어(2)에 댐핑부재(100)를 마련한 것에 특징이 있다. 이때, 보어(2)는 인 밸브(70) 및 아웃 밸브(80)와 휠 실린더(3)를 연결하는 연결유로(90)와 연통하도록 이루어진다.
댐핑부재(100)는 보어(2) 내에서 슬라이딩 가능하도록 마련된 피스톤(110)과, 보어(2)의 일단부를 폐쇄시키도록 설치된 마개부재(120)와, 마개부재(120)와 피스톤(110) 사이에 개재되는 탄성부재(130) 및 탄성부재(130)를 고정하는 고정부재(140)를 구비한다.
피스톤(110)은 보어(2)의 입구측 즉, 연결유로(90)와 연통하는 부분에 마련된 헤드부(111) 및 상기 헤드부(111)의 중심부에 직경이 감소되어 연장 형성된 축부(112)를 구비한다. 이 헤드부(111)와 축부(112)는 일체로 이루어진다. 이때, 헤드부(111)의 외주면에는 보어(2)의 밀폐를 위한 실링부재(118)가 설치된다. 또한, 헤드부(111)의 외주면에는 실링부재(118)와 함께 백업링(back-up ring : 119)이 더 설치되는 것이 바람직하다. 이에 연결유로(90)를 통해 오일이 보어(2)로 유입되더라도 피스톤(110)과 실링부재(118)의 구조를 통하여 오일이 누설되는 것을 방지할 수 있게 된다. 즉, 피스톤(110)이 가압되어 이동하며 일정 압력의 오일이 저장되게 된다.
마개부재(120)는 보어(2)를 밀폐시켜 폐회로의 구성 및 피스톤(110)의 작동 스트로크(이동거리)를 제한하는 역할을 한다. 이러한 마개부재(120)는 후술할 탄성부재(130)가 예압축되는 위치에 조립된다. 보다 구체적으로, 마개부재(120)에는 피스톤(110)과 대향하는 면에 내측으로 함몰된 요입부(121)가 마련된다. 즉, 요입부(121)에 의하여 피스톤(110)과 마개부재(120) 사이에 댐핑공간(122)이 형성되게 된다. 이 댐핑공간(122)은 피스톤(110)의 이동시 이동을 원활하게 하며, 피스톤(110)의 이동거리가 된다.
탄성부재(130)는 피스톤(110)과 마개부재(120) 사이에 개재되며 피스톤(110)을 탄성지지하는 역할을 수행한다. 도시된 바에 따르면, 탄성부재(130)는 일단이 피스톤(110)의 헤드부(111) 후방벽에 지지되고, 타단은 마개부재(120) 및/또는 축부(112)의 끝단부에 설치되는 고정부재(140)에 의해 지지된다. 즉, 탄성부재(130)는 축부(112)의 외주면과 이격되어 축부(112)를 감싸도록 마련되며, 축부(112)에 탄성부재(130)가 배치되면 고정부재(140)에 의하여 고정되어 피스톤(110)으로부터 이탈되는 것이 방지된다. 이에, 보어(2)의 입구측으로부터 오일압력이 유입되면 탄성부재(130)의 탄성력에 의하여 오일압력이 감쇄되게 된다.
한편, 상기와 같은 탄성부재(130)는 복수의 접시 스프링으로 이루어질 수 있다. 이 접시 스프링은 서로 이웃하는 접시 스프링과 대칭되도록 복수개 배치되게 된다. 이때, 접시 스프링의 사이즈 및 개수는 요구되는 압력을 계측하여 선택적으로 접시 스프링의 사이즈 및 개수를 조정할 수 있다. 이에 최적의 압력 맥동 감쇠를 설계할 수 있게 된다. 또한, 복수의 접시 스프링으로 이루어진 탄성부재(130)를 사용함으로써 변형량을 제한함은 물론, 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 발생하게 된다.
그러면, 상기와 같은 브레이크 시스템에 마련된 댐핑부재의 작동상태에 대해 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 운전자가 차량의 감속 또는 정지를 위해 브레이크 페달(10)을 밟게 되면, 모터(50)와 펌프(40)의 작동에 따라 제동유압이 발생하게 된다. 이러한 제동유압은 인 밸브(70)가 개방되어 연결유로(90)를 통해 차륜의 휠 실린더(3)로 공급됨으로써 제동작용이 이루어지게 된다. 이때, 일정 오일압력이 보어(2)로 유입됨에 따라 피스톤(110)이 이동하며 탄성부재(130)를 가압함으로써 탄성부재(130)의 압축에 의해 압력이 저장된다. 즉, 제동작용시 모터(50) 및 펌프(40)의 구동에 따라 발생되는 압력 맥동이 피스톤(110) 및 탄성부재(130)를 가압하는 과정에서 압력맥동이 감쇄된다.
그리고, 브레이크 페달(10)의 답력이 해제시, 각 휠 실린더(3) 내의 오일압력은 아웃 밸브(80)가 개방되며 리저버(30)로 복귀되어 제동력이 감소되거나 제동작용이 완전히 해제된다.
한편, 차량의 슬립 제어시 유압회로 내 즉, 연결유로(90)의 오일압력이 떨어지는 경우 압력 맥동이 발생하게 되는데, 이때 탄성부재(130)의 탄성력에 의해 피스톤(110)이 복원되며 댐핑부재(100)에 저장된 압력이 방출하여 압력 맥동을 저감시키게 된다.
상기와 같은 구조를 갖는 댐핑부재(100)를 브레이크 시스템에 마련함으로써, 맥동 감쇠 장치가 구비되지 않은 종래의 브레이크 시스템에 비하여 압력 맥동을 효과적으로 감소시킴으로써 안정적인 제동 성능을 확보할 수 있음은 물론 소음을 감소시킬 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 댐핑부재
110 : 피스톤
120 : 마개부재
130 : 탄성부재
140 : 고정부재

Claims (5)

  1. 유압을 발생시키는 마스터실린더와 연결되어 차륜에 설치된 휠 실린더로 공급되는 오일을 제어하는 인 밸브 및 상기 휠 실린더로부터 배출되는 오일을 제어하는 아웃 밸브를 갖춘 브레이크 시스템에 설치되고,
    상기 인 밸브 및 아웃 밸브와 휠 실린더를 연결하는 유압회로와 연통하도록 유압블록에 형성된 보어에 마련되어 상기 유압회로 내의 압력 맥동을 감소시키는 댐핑부재를 구비하며,
    상기 댐핑부재는,
    상기 보어 내에서 슬라이딩 가능하도록 마련된 피스톤;
    상기 보어의 일단부를 폐쇄시키도록 설치되어 상기 피스톤의 이동거리를 제한하는 마개부재; 및
    상기 피스톤을 탄성지지하며 상기 유압회로와 연통하는 보어의 입구측으로부터 유입되는 오일압력이 완충되도록 상기 피스톤과 마개부재 사이에 개재되는 탄성부재;를 포함하고,
    상기 피스톤은 상기 보어의 입구측에 형성된 헤드부 및 상기 헤드부의 중심으로부터 연장 형성된 축부를 구비하고,
    상기 축부의 끝단부에는 상기 탄성부재를 고정하는 고정부재가 설치된 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템의 맥동 감쇠 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤과 대향하는 상기 마개부재에는 내측으로 함몰된 요입부가 마련되어 상기 피스톤과 마개부재 사이에 댐핑공간이 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템의 맥동 감쇠 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는 복수의 접시 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템의 맥동 감쇠 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤의 외경부와 보어 사이에는 상기 보어의 밀폐를 위한 실링부재가 마련된 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템의 맥동 감쇠 장치.
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