KR101429538B1 - 브레이크 시스템용 펌프 유닛 - Google Patents

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도윤호
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주식회사 만도
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Abstract

본 발명은 브레이크 시스템용 펌프 유닛에 관한 발명으로서, 종래의 브레이크 시스템용 펌프 유닛은 그 구조가 복잡하고 조립이 어려우며, 각 부품별로 호환이 어려워 제조가격이 상승한다는 문제점이 있었다. 본 발명의 브레이크 시스템용 펌프 유닛은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 피스톤을 저압부 피스톤과 고압부 피스톤으로 분할하여 구성하고, 오일압에 의하여 브레이크 액의 흐름을 조절하는 인렛 밸브에 실링부를 구비하여 인렛 밸브의 밸브스프링의 일단을 탄성 지지함과 동시에 피스톤스프링의 일단을 탄성 지지하도록 구성하여, 펌프 유닛의 구조를 단순화하여 조립을 용이하게 하고, 저압부 피스톤, 고압부 피스톤 또는 실링부를 사출성형에 의해 제작가능토록 구성하여, 고압부 피스톤과 실링부 또는 실링부만을 선택적으로 교체가 가능토록 하여 제조가격을 낮추고 사후관리를 용이하게 할 수 있게 된다.

Description

브레이크 시스템용 펌프 유닛{Pump unit for brake system}
본 발명은 브레이크 시스템용 펌프 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피스톤의 구조를 개선 및 제조 공법을 개선하여 원가절감 및 생산성을 향상시킴은 물론 조립과정을 개선한 브레이크 시스템용 펌프 유닛에 관한 것이다.
차량에 장착되는 전자제어식 브레이크 시스템은 차량의 바퀴 측으로 전해지는 제동유압을 단속하여 바퀴의 노면슬립을 방지함으로써 안전한 제동이 이루어지게 하는 장치이다.
이러한 전자제어식 브레이크 시스템은 다수개의 솔레노이드밸브와, 유압브레이크로부터 빠져나온 오일을 일시 저장하는 저압어큐뮬레이터 및 고압어큐뮬레이터와, 저압어큐뮬레이터에 일시 저장된 오일을 펌핑하기 위한 모터 및 펌프 유닛과, 솔레노이드밸브와 모터의 구동을 제어하는 전자제어유닛(ECU)를 포함하고, 이러한 구성요소들은 알루미늄으로 제작된 모듈레이터 블록에 내장된다.
이 중 펌프 유닛은 모터의 편심 스핀들에 의해 진퇴하면서 가압실의 오일을 가압하는 피스톤과, 이 피스톤을 모터의 편심 스핀들 쪽으로 밀어 편심 스핀들과 함께 피스톤을 왕복 이동시키는 피스톤스프링을 포함하며 구성되어 저압어큐뮬레이터 또는 마스터 실린더 측의 오일을 고압어큐뮬레이터 측으로 강제 펌핑하여 유압브레이크 또는 마스터 실린더 측으로 전달시키는 역할을 수행한다.
이러한 종래의 펌프 유닛은 다양한 구조로 제안되어 사용되고 있으며, 일반
적으로, 모터의 편심 스핀들에 의해 왕복운동하도록 모듈레이터 블록에 형성된 보어 내에 설치되며 내부에 흡입유로가 형성된 피스톤과, 이 피스톤의 위치에 따라 흡입유로의 출구 측을 개폐하는 인렛 밸브와, 보어의 개방 단부에 마련되어 인렛 밸브와 상반되게 작동하는 아웃렛 밸브 및 아웃렛 밸브에 의해 개폐되는 오리피스가 형성된 밸브시트를 구비한다.
또한, 밸브시트에는 오리피스를 개폐하는 아웃렛 밸브를 지지하며 보어의 개방 단부를 폐쇄하는 캡이 마련된다. 이때 캡과 밸브시트 사이에는 아웃렛 밸브로부터 토출된 오일을 보어에 형성된 토출포트로 배출되도록 유로가 형성되어 있다.
이와 같은 브레이크 시스템용 펌프 유닛은 통상적으로 사용되는 것이며, 인렛 밸브의 동작을 위한 구조와 피스톤의 실링을 위한 여러 구조물들이 혼재하여, 그 구조가 복잡하고, 피스톤이 일체로 형성되어 펌프 유닛을 구성함에 따라 조립이 어려워지며 호환 가능한 부품이 한정되어 가격이 비싸다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0106220호 (2012. 9. 26. 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 브레이크 시스템 용 펌프 유닛의 구조 및 제조 공법을 개선하여 원가절감 및 생산성을 향상시킴은 물론 조립이 용이하게 이루어지도록 할 수 있는 브레이크 시스템용 펌프 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 일 실시예에 의하면 흡입포트와 토출포트를 가지는 모듈레이터 블록;과 상기 모듈레이터 블록에 형성되는 보어;와 상기 보어에 왕복 운동 가능하게 마련되는 피스톤;과 오일압에 의해 개폐되는 밸브;를 포함하고, 상기 피스톤은 저압부 피스톤과 고압부 피스톤으로 분할되어 구성될 수 있다.
상기 밸브는 인렛 밸브 및 아웃렛 밸브를 포함하고, 상기 인렛 밸브는 차폐부재와 밸브스프링 및 실링부를 구비하고, 상기 밸브스프링의 일단은 차폐부재를 탄성지지하고, 타단은 상기 실링부에 탄성 지지되며, 상기 실링부는 중심부에 유로역할을 하는 구멍을 구비하고, 오일의 하류측 면에 상기 피스톤을 원래의 위치로 복귀시키는 피스톤스프링이 조립 가능토록 홈을 구비하고, 상기 고압부 피스톤의 상단부에 결합하여, 밸브시트의 내면에 밀접하게 마련될 수 있다.
상기 저압부 피스톤은 원통형의 형상으로 형성되어 상기 고압부 피스톤의 하단부에 결합될 수 있다.
상기 고압부 피스톤의 상단부에는 제1슬롯 및 제1단차를 구비하고, 하단부에는 제2슬롯 및 제2단차를 구비하여, 상기 제1슬롯에 상기 저압부 피스톤이 결합하고, 제1단차는 유로의 역할을 하고, 상기 제2슬롯에 상기 인렛 밸브의 차폐부재가 위치하고, 제2단차는 유로의 역할을 할 수 있다.
상기 실링부는 상기 고압부 피스톤과 결합하는 부위에 돌기를 구비하고, 상기 돌기는 상기 고압부 피스톤의 제2슬롯의 내주면의 직경과 대응되는 직경을 갖도록 형성되어 상기 고압부 피스톤과 결합될 수 있다.
상기 실링부, 저압부 피스톤 또는 고압부 피스톤은 사출성형에 의해 제작되어, 상기 고압부 피스톤과 실링부 또는 실링부만을 선택적으로 교체할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 브레이크 시스템용 펌프 유닛은 피스톤을 저압부 피스톤 및 고압부 피스톤을 조립하여 구성하고, 고압부 피스톤에 조립되는 피스톤 실링부를 교체 가능한 구조로 구성함으로써, 조립의 용이성을 확보하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 고압부 피스톤과 피스톤 실링부 또는 피스톤 실링부만을 교체하여 사용 가능하게 됨으로써, 사양 별 호환이 가능해져 제조비용을 절감할 수 있고, 제조공정을 개선 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 시스템용 펌프 유닛을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 시스템용 펌프 유닛의 부분 절개도이다.
도 3a 및 도3b 는 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 시스템용 펌프 유닛에 구비된 고압부 피스톤을 나타내는 사시도이다.
도 4는 브레이크 시스템용 펌프 유닛에 구비된 저압부 피스톤을 나타내는 사시도이다.
도 5는 브레이크 시스템용 펌프 유닛에 구비된 실링부를 나타내는 사시도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략할 수 있으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 브레이크 시스템용 펌프 유닛을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도2는 상기 브레이크 시스템용 펌프 유닛의 부분 절개도이다. 도 3a 및 도 3b는 상기 브레이크 시스템용 펌프 유닛에 구비된 고압부 피스톤을 나타내는 사시도이고, 도 4는 상기 브레이크 시스템용 펌프 유닛에 구비된 저압부 피스톤을 나타내는 사시도이며 도 5는 상기 브레이크 시스템용 펌프 유닛에 구비된 실링부를 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 브레이크 시스템용 펌프 유닛(100)은 모듈레이터 블록(110)에 형성된 보어(112) 내부에 왕복이동 가능하게 설치되고 흡입유로(121)가 형성된 피스톤(120)과, 피스톤(120)의 흡입유로(121)의 출구측에 마련되어 흡입유로(121)의 출구측을 개폐하는 인렛 밸브(130)와, 보어(112)에 설치되어 보어(112)를 가압실(115)과 토출실(116)로 구획하는 밸브시트(150)와, 가압실(115)과 토출실(116)을 연통시키도록 밸브시트(150)에 구비되는 오리피스(151)를 개폐하도록 토출실(116)에 설치되는 아웃렛 밸브(140) 및 아웃렛 밸브(140)를 지지하는 캡(200)을 구비한다.
모듈레이터 블록(110)의 보어(112)는 흡입유로(121)와 연통하는 흡입포트(111)와, 흡입유로(121)의 하류에 구비되고 오일이 피스톤(120) 작용에 의해 가압되는 가압실(115) 및 가압실(115)의 하류에 구비되고 토출포트(113)와 연통하는 토출실(116)로 구분되고, 토출실(116)은 모듈레이터 블록(110)에 결하되는 캡(200)에 의해 밀폐된다. 즉, 모듈레이터 블록(110)의 개방 단부는 캡(200)에 의하여 폐쇄된다.
피스톤(120)은 고압부 피스톤(120a)과 저압부 피스톤(120b)을 포함한다. 상기 피스톤(120)은 모터에 구비되는 편심 스핀들(128)에 의해 왕복 이동하며, 편심 스핀들(128)과 흡입포트(111) 사이에는 피스톤(120)을 실링하기 위한 실링부재(129)가 구비된다. 여기서, 흡입유로(121)의 하류측 피스톤(120)의 일단부는 흡입유로(121)가 확장되어 확장된 부분이 가압실(115)을 갖추도록 마련된다. 이 때, 피스톤(120)에 형성된 흡입유로(121)는 흡입포트(111)와 가압실(115)을 상호 연통시키며, 이 흡입유로(121)는 피스톤(120)의 내부에 설치되는 인렛 밸브(130)에 의해 개폐된다.
인렛 밸브(130)는 피스톤(120)의 내부에서 흡입유로(121)를 막는 차폐부재(131)와, 차폐부재(131)를 탄성지지하는 밸브스프링(132)과, 차폐부재(131)와 밸브스프링(132)을 지지하고 피스톤(120)의 브레이크 액의 하류 측 면에 접하는 실링부(133)를 포함한다.
차폐부재(131)는 밸브스프링(132)의 탄성력에 의해 흡입유로(121)를 막고 있다가 가압실(115)에서 오일이 배출되어 가압실(115)의 압력이 떨어지면 흡입유로(121)와 가압실(115) 사이의 압력차에 의해 흡입유로(121)로부터 떨어져 흡입유로(121)를 개방시킨다.
밸브시트(150)는 보어(112)의 내부에 설치되어 보어(112)를 피스톤(120)이 위치하는 가압실(115)과 토출포트(113)와 연통되는 토출실(116)로 구획한다. 밸브시트(150)의 하류측 단부에는 가압실(115)과 토출실(116)을 연통시키는 오리피스(151)가 구비된다. 상기 오리피스(151)는 토출실(116)에 마련되는 아웃렛 밸브(140)에 의해 개폐된다.
또한, 밸브시트(150)는 도시된 바와 같이, 피스톤(120)을 감싸도록 모듈레이터 블록(110)에 설치되어 피스톤(120)을 탄성 지지하는 피스톤 스프링(125)을 지지한다. 피스톤 스프링(125)은 피스톤(120)을 편심 스핀들(128) 쪽으로 밀어 편심 스핀들(128)과 함께 피스톤(120)을 왕복 이동시킨다.
아웃렛 밸브(140)는 오리피스(151)를 막는 차폐부재(141)와, 차폐부재(141)를 탄성 지지하는 밸브스프링(142)을 포함한다. 차폐부재(141)는 밸브스프링(142)의 탄성력에 의해 오리피스(151)를 막고 있다가 가압실(115)의 오일이 피스톤(120)에 의해 가압될 때 오일의 압력에 의해 밀려 밸브시트(150)에서 떨어지면서 오리피스(151)를 개방시킨다. 여기서, 밸브스프링(142)은 그 일단이 캡(200)에 지지되고 타단이 차폐부재(141)에 지지되어 차폐부재(141)에 탄성력을 제공하는 코일스프링이다. 즉, 오일의 토출시 밀려 이동된 차폐부재(141)는 밸브스프링(142)의 탄성력에 의해 원위치로 복귀되어 오리피스(151)를 막게 된다.
한편, 보어(112)의 내부에는 흡입포트(111)를 통해 보어(112)로 유입되는 오일을 필터링하기 위한 필터부재(160)가 피스톤(120)의 외부면을 둘러싸도록 설치 될 수 있다.
캡(200)은 일단이 개방된 단차진 원통형상을 갖추며, 오일이 흐를 수 있는 유로(223)가 형성되도록 프레스 공법에 의해 가공되어 형성된다. 캡(200)의 내부에는 아웃렛 밸브(140)가 마련된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 피스톤(120)은 고압부 피스톤(120a)과 저압부 피스톤(120b)을 포함하고, 상기 고압부 피스톤(120a)은 상기 브레이크 액의 하류 측에 위치하고, 상기 저압부 피스톤(120b)은 상기 브레이크 액의 상류 측에 위치하여 결합한다.
도 3a를 참조하면, 상기 고압부 피스톤(120a)은 상기 저압부 피스톤(120b)과 접하는 부위(이하 '하단부'라 한다.)에 제1슬롯(122) 및 제1단차(123)를 구비하고, 도 3b를 참조하면, 고압부 피스톤(120a)이 상기 인렛 밸브(130)와 접하는 부분(이하 '상단부'라 한다.)에 제2슬롯(124) 및 제2단차(126)가 마련된다.
상기 고압부 피스톤(120a)의 제1슬롯(122)은 상기 저압부 피스톤(120b)이 결합하는 구멍이 되고, 상기 제1단차(123)는 브레이크 액을 흡입포트(111)로부터 받아들이는 유로의 역할을 한다. 또한, 상기 고압부 피스톤(120a)의 제2슬롯(124)은 상기 인렛 밸브(130)의 차폐부재(131)가 결합하는 구멍이 되고, 상기 제2단차(126)는 브레이크 액을 가압실(115)로 보내는 유로의 역할을 한다.
도 4를 참조하면, 상기 저압부 피스톤(120b)은 원통형의 단순한 형상으로 형성되어 용이하게 제작이 가능하게 구성된다. 상기 저압부 피스톤(120b)은 앞서 언급한 바와 같이, 상기 고압부 피스톤(120a)의 하단부의 제1슬롯(122)에 결합된다.
상기 고압부 피스톤(120a)의 상단부에 조립된 인렛 밸브(130)는 상기 고압부 피스톤(120a)의 제2슬롯(124)에 끼워져 흡입유로(121)를 막는 차폐부재(131)와, 차폐부재(131)를 탄성지지하는 밸브스프링(132)과, 상기 고압부 피스톤(120a)의 상단부 면에 결합하여, 차폐부재(131)와 밸브스프링(132)을 지지하는 실링부(133)를 포함한다.
도 5를 참조하면, 상기 실링부(133)는 상기 밸브시트(150)의 내면과 밀접하게 구성되어, 브레이크 액이 누설되는 것을 방지하게 된다. 또한, 실링부(133)는 중심에 브레이크 액이 흐르는 유로 역할을 하는 구멍(133c)을 구비하고, 상기 피스톤 스프링(125)을 용이하게 하기 고정시키기 위해 브레이크 액의 하류측 면에 홈(133b)을 구비한 형상으로 형성된다. 또한, 상기 실링부는 브레이크 액의 상류측 면에 돌기(133a)를 구비한다. 상기 돌기(133a)는 상기 고압부 피스톤(120a)의 제2슬롯(124)의 내주면의 직경과 대응되는 직경을 갖도록 형성되어 상기 고압부 피스톤(120a)의 상단부에서 조립이 용이하도록 하는 역할을 한다. 또한 차폐부재(131)의 이동거리를 제한하여 유로가 막히지 않도록 하는 역할도 함께 한다.
본 발명의 실시예에 의한 브레이크 시스템용 펌프 유닛(100)의 동작과정을 살펴보면, 상기와 같은 브레이크 시스템용 펌프 유닛(100)은 모터의 편심 스핀들(128)이 편심 회전함에 따라 피스톤(120)이 직선 왕복운동하며, 보어(112) 내부의 압력변화에 의해 서로 상반되게 인렛 밸브(130)와 아웃렛 밸브(140)가 개폐 작동함으로써, 오일이 가압되면서 고압 어큐뮬레이터(미도시)측으로 펌핑된다.
즉, 피스톤(120)이 아웃렛 밸브(140) 측으로 이동하면 피스톤(120)에 의해 가압실(115)의 오일이 가압되어 오일압이 상승되며, 이것에 의해 인렛 밸브(130)는 폐쇄되고 아웃렛 밸브(140)는 개방됨으로써, 오일은 오리피스(151)를 통해 토출실(116) 즉, 캡(200)의 유로(223)를 따라 이동되어 토출포트(113)로 배출되어 고압 어큐뮬레이터(미도시) 측으로 펌핑된다.
반면에 피스톤(120)이 편심 스핀들(128) 쪽으로 이동하면, 가압실(115)에 저압이 형성되며 이것에 의해 인렛 밸브(130)가 개방되고 아웃렛 밸브(140)는 폐쇄됨으로써, 저압 어큐뮬레이터 또는 마스터 실린더 측의 오일이 흡입포트(111)와 흡입유로(121)를 통해 피스톤(120)과 아웃렛 밸브(140) 사이의 가압실(115)로 흡입된다. 즉, 이러한 동작이 반복되는 것이다.
결과적으로, 본 발명에 따른 펌프 유닛의 고압부 피스톤(120a)과 저압부 피스톤(120b) 및 실링부(133)는 사출품으로 제작됨과 동시에 단순한 형상으로 형성되어, 제작 및 조립이 용이해지고 그에 따라 제조가격을 낮출 수 있게 된다.
또한, 고압부 피스톤(120a)과 저압부 피스톤(120b) 및 실링부(133)가 사출품으로 제작되므로 사양별 호환이 가능해지고, 고압부 피스톤(120a)과 실링부(133) 또는 실링부(133)만 교체가 가능해져 사후관리가 용이해지는 장점을 가진다.
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 : 브레이크 시스템용 펌프 유닛 110 : 모듈레이터 블록
111 : 흡입포트 112 : 보어
113 : 토출포트 120 : 피스톤
120a : 고압부 피스톤 120b : 저압부 피스톤
121 : 흡입유로 122 : 제1슬롯
123 : 제1단차 124 : 제2슬롯
125 : 피스톤 스프링 126 : 제2단차
130 : 인렛밸브 133 : 실링부
133a : 돌기 133b : 홈
140 : 아웃렛 밸브 150 : 밸브시트
200 : 캡

Claims (6)

  1. 흡입포트와, 토출포트와, 이들을 연통하는 보어를 포함하는 모듈레이터 블록에 마련되는 브레이크 시스템용 펌프 유닛에 있어서,
    모터의 편심 스핀들에 의해 가압되어 상기 보어에 왕복 운동 가능하게 마련되는 저압부 피스톤;
    상기 저압부 피스톤의 상부에 분리 가능하도록 결합하는 고압부피스톤;
    상기 흡입포트에 의해 유입되는 오일압에 의해 개폐되는 밸브;를 포함하고,
    상기 고압부 피스톤은 하단부에 요입되어 상기 저압부 피스톤의 일단부가 삽입되는 제1슬롯과 상기 흡입포트에서 유입되는 오일이 연통되도록 상기 제1슬롯으로부터 요입되는 제1단차가 마련되고, 상단부에 상기 밸브가 결합되도록 요입되는 제2슬롯과, 상기 제2슬롯의 측부로 요입되어 오일의 유로를 형성하는 제2단차가 마련되는 브레이크 시스템용 펌프 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브는 인렛 밸브 및 아웃렛 밸브를 포함하고,
    상기 인렛 밸브는 차폐부재와 밸브스프링 및 실링부를 구비하고,
    상기 밸브스프링의 일단은 차폐부재를 탄성지지하고, 타단은 상기 실링부에 탄성 지지되며,
    상기 실링부는 중심부에 유로역할을 하는 구멍을 구비하고, 오일의 하류 측 면에 상기 피스톤을 원래의 위치로 복귀시키는 피스톤스프링이 조립 가능토록 홈을 구비하고, 상기 고압부 피스톤의 상단부에 결합하여, 밸브시트의 내면에 밀접하게 마련되는 브레이크 시스템용 펌프 유닛.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 실링부는 상기 고압부 피스톤과 결합하는 부위에 돌기를 구비하고,
    상기 돌기의 외주면은 상기 제2슬롯의 내주면에 삽입되어 상기 고압부 피스톤과 결합되는 브레이크 시스템용 펌프 유닛.
  6. 제 1항, 제 2항, 및 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실링부, 저압부 피스톤, 및 고압부 피스톤 중 어느 하나 이상은 사출성형에 의해 제작되어, 상기 실링부, 저압부 피스톤, 및 고압부 피스톤 중 어느 하나 이상을 선택적으로 교체할 수 있는 브레이크 시스템용 펌프 유닛.
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