KR101478059B1 - 완충장치 및 이를 이용한 브레이크 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 펌프구동에 의해 발생하는 주기적인 압력 맥동을 저감시킬 수 있는 브레이크 시스템에 관한 것으로, 실린더 내부에 왕복가능하게 설치되고, 실린더 내부를 복수의 챔버로 구획하는 립씰 및 립씰의 왕복이동을 탄성지지하는 복수의 스프링을 포함하는 완충장치를 제공하며, 완충장치에 마련되는 피스톤 및 씰링부재를 하나의 립씰로 구현하기 때문에 완충장치의 부품수를 감소시키고 펌프 구동에 의해 발생하는 압력 맥동을 감쇄시켜 브레이크 제어 시 전체적인 작동소음을 줄여 제품의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

완충장치 및 이를 이용한 브레이크 시스템{DAMPING DEVICE AND BRAKE SYSTEM USING THERE OF}
본 발명은 완충장치 및 이를 이용한 브레이크 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피스톤의 동작 시 발생하는 압력 맥동을 저감시킬 수 있는 완충장치 및 이를 이용한 브레이크 시스템에 관한 것이다.
차량에는 제동을 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되는데, 최근에 보다 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 여러 종류의 시스템이 제안되고 있다. 브레이크 시스템의 일례로는 제동 시 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, 안티록브레이크 시스템과 트랙션 제어를 조합하여 브레이크 액압을 제어함으로써 차량의 주행상태를 안정적으로 유지시키는 차량자세제어 시스템(VDC:Vehicle Dynamic Control System) 등이 있다.
이러한 브레이크 시스템은 제동에 필요한 압력을 발생시키는 마스터실린더와, 차량의 휠 브레이크 측으로 전달되는 제동 유압을 제어하기 위한 다수개의 솔레노이드밸브와, 오일을 일시 저장하는 저압어큐뮬레이터와, 저압어큐뮬레이터에 일시 저장된 오일을 강제 펌핑하기 위한 펌프 및 모터와, 펌프에서 펌핑되는 오일의 압력 맥동을 저감시키기 위한 오리피스와, 솔레노이드밸브 및 펌프 구동을 전기적으로 제어하기 위한 전자제어장치(ECU;Electronic Control Unit) 등을 포함하고 있다. 그리고, 솔레노이드밸브의 밸브조립체와, 어큐뮬레이터, 펌프, 모터 등은 알루미늄재의 유압블럭(모듈레이터블럭)에 콤팩트하게 설치되며, 전자제어장치는 솔레노이드밸브의 코일조립체와 회로기판이 내장된 ECU하우징을 구비하여 유압블럭과 결합된다.
그런데, 상술한 바와 같이 종래 브레이크 시스템에 있어서 제동압력 증압 과정 시 펌프 구동으로 인해 발생되는 급격한 압력 맥동은 펌프의 토출구측에 마련된 오리피스에 의해 감소가 되는데, 이것은 단순히 댐핑을 줄이기 위해 유로의 단면적을 조절하는 구조로 이루어지기 때문에 압력 맥동을 완벽하게 줄이는 데에는 한계가 있었다.
또한, 압력 맥동을 감소시키기 위한 다른 방법으로 펌프의 피스톤 수를 늘릴 수 있는데, 이는 전반적인 모터의 성능 및 모듈의 무게, 부피 등을 증가시켜 제조 비용을 늘리게 된다. 펌프 구동에 의한 압력 맥동의 피크가 연속적으로 발생하면 브레이크 시스템의 작동소음 발생원으로 작용하는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 펌프구동에 의해 발생하는 주기적인 압력 맥동을 저감시킬 수 있는 브레이크 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템은 피스톤의 마스터실린더의 제동 유압을 전달받아 제동력을 발휘하도록 차량의 전륜과 후륜에 각각 마련되는 휠 브레이크, 상기 휠 브레이크의 입구측과 출구측에 각각 마련되어 제동유압의 흐름을 제어하는 솔레노이드밸브, 상기 솔레노이드밸브가 작동되는 감압 제동 작용 시 상기 휠 브레이크측으로부터 토출된 오일을 가압시켜 상기 휠 브레이크측 또는 상기 마스터실린더측으로 토출시키는 펌프, 상기 펌프의 토출구측에 마련된 오리피스, 상기 펌프의 토출구측과 상기 오리피스 사이의 메인유로를 연통하여 마련되는 완충장치를 구비하는 브레이크 시스템에 있어서, 상기 완충장치는 상기 메인유로를 연통하여 마련되는 실린더; 상기 실린더 내부에 왕복가능하게 설치되고, 상기 실린더 내부를 복수의 챔버로 구획하는 립씰; 상기 립씰에 설치되어 상기 립씰의 왕복이동을 탄성지지하는 복수의 스프링; 및 상기 실린더와 결합되는 캡;을 포함한다.
또한, 상기 립씰은 상기 립씰의 외주면을 형성하고, 상기 실린더의 내주면과 접촉되는 접촉부; 상기 접촉부 내부에 형성되어 상기 복수의 챔버 사이의 오일 유동을 방지하는 차단부; 및 상기 차단부에 형성되고, 상기 스프링이 설치될 수 있도록 돌출된 돌출부;를 포함한다.
또한, 상기 접촉부에는 만곡이 형성된다.
또한, 상기 접촉부에 형성되는 만곡은 상기 접촉부의 중앙이 상기 실린더의 내주면과 이격되도록 형성된다.
또한, 상기 립씰은 플라스틱으로 이루어진다.
또한, 상기 복수의 스프링은 웨이브 스프링으로 이루어진다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 완충장치는 피스톤의 마스터실린더의 제동 유압을 전달받아 제동력을 발휘하도록 차량의 전륜과 후륜에 각각 마련되는 휠 브레이크, 상기 휠 브레이크의 입구측과 출구측에 각각 마련되어 제동유압의 흐름을 제어하는 솔레노이드밸브, 상기 솔레노이드밸브가 작동되는 감압 제동 작용 시 상기 휠 브레이크측으로부터 토출된 오일을 가압시켜 상기 휠 브레이크측 또는 상기 마스터실린더측으로 토출시키는 펌프 및 상기 펌프의 토출구측에 마련된 오리피스를 구비하는 브레이크 시스템에 설치되어 상기 펌프의 토출구측과 상기 오리피스 사이의 메인유로를 연통하여 마련되는 완충장치에 있어서, 상기 완충장치는 상기 메인유로를 연통하여 마련되는 실린더; 상기 실린더 내부에 왕복가능하게 설치되고, 상기 실린더 내부를 복수의 챔버로 구획하는 플라스틱 립씰; 상기 플라스틱 립씰에 설치되어 상기 플라스틱 립씰의 왕복이동을 탄성지지하는 복수의 웨이브 스프링; 및 상기 실린더와 결합되는 캡;을 포함한다.
또한, 상기 플라스틱 립씰은 상기 플라스틱 립씰의 외주면을 형성하고, 상기 실린더의 내주면과 접촉되는 접촉부; 상기 접촉부 내부에 형성되어 상기 복수의 챔버 사이의 오일 유동을 방지하는 차단부; 및 상기 차단부에 형성되고, 상기 웨이브 스프링이 설치될 수 있도록 돌출된 돌출부;를 포함한다.
또한, 상기 접촉부에는 만곡이 형성되고, 상기 만곡은 상기 접촉부의 중앙이 상기 실린더의 내주면과 이격되도록 형성된다.
본 발명에 따른 브레이크 시스템은 펌프의 출구단과 오리피스 사이에 완충장치를 설치함으로써 펌프 구동에 의해 발생하는 압력 맥동을 감쇄시켜 브레이크 제어 시 전체적인 작동소음을 줄여 제품 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 완충장치에 마련되는 피스톤 및 씰링부재를 하나의 립씰로 구현하기 때문에 완충장치의 부품수가 감소되는 경제적인 효과가 있다.
또한, 립씰에 만곡을 형성시키기 때문에 립씰의 한쪽이 마모되더라도 실린더 내부에 형성되는 복수의 챔버 사이의 오일 유동을 방지하는 효과가 있다.
또한, 웨이브 스프링을 이용하기 때문에 완충장치의 전장길이를 축소시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템의 완충장치를 도시한 조립 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템의 완충장치를 도시한 분해 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템은 운전자의 조작력을 받아들이는 브레이크 페달(10)과, 이 브레이크 페달(10)의 답력에 의해 진공압과 대기압간의 압력차를 이용해 답력을 배가시키는 브레이크 부스터(11)와, 이 브레이크 부스터에 의해 압력을 발생시키는 마스터실린더(20)와, 이 마스터실린더(20)의 제 1포트(21)와 두 개의 휠 브레이크(또는 휠 실린더)(30)를 연결하여 액압 전달을 제어하는 제 1유압회로(40A)와, 마스터실린더(20)의 제 2포트(22)와 나머지 두 개의 휠 브레이크(30)를 연결하여 액압 전달을 제어하는 제 2유압회로(40B)를 구비한다. 제 1유압회로(40A) 및 제 2유압회로(40B)는 유압블럭(미도시)에 콤팩트하게 설치된다.
제 1유압회로(40A) 및 제 2유압회로(40B)는 각각 두 개씩의 휠 브레이크(30)측으로 전달되는 제동유압을 제어하기 위한 솔레노이드밸브(41,42)들과, 휠 브레이크(30)측에서 빠져나온 오일 또는 마스터실린더(20)로부터 오일을 흡입하여 펌핑하는 펌프(44)와, 휠 브레이크(30)에서 빠져나오는 오일을 일시 저장하기 위한 저압어큐뮬레이터(43)와, 펌프(44)로부터 펌핑되는 액압으로부터 압력 맥동을 저감시키기 위한 오리피스(46)와, TCS 모드시 마스터실린더(20)의 오일이 펌프(44)의 입구로 흡입되게 안내하는 보조유로(48a)를 포함하고 있다.
다수 개의 솔레노이드밸브(41,42)는 휠 브레이크(30)의 상류측 및 하류측과 연계되는데, 이것은 각 휠 브레이크(30)의 상류 측에 배치되며 평상시 개방된 상태로 유지되는 노멀 오픈형 솔레노이드밸브(41)와, 각 휠 브레이크(30)의 하류 측에 배치되며 평상시 폐쇄된 상태로 유지되는 노멀 클로즈형 솔레노이드밸브(42)로 구별된다. 이러한 솔레노이드밸브(41,42)의 개폐작동은 각 휠 측에 배치된 휠 속도센서를 통해 차량속도를 감지하는 전자제어유닛(ECU;미도시)에 의해 제어되며, 감압 제동에 따라 노멀 클로즈형 솔레노이드밸브(42)가 개방되어 휠 브레이크(30)측에서 빠져 나온 오일은 저압어큐뮬레이터(43)에 일시적으로 저장된다.
펌프(44)는 모터(45)에 의해 구동되어 저압어큐뮬레이터(43)에 저장된 오일을 흡입하여 오리피스(46)측으로 토출함으로써 액압을 휠 브레이크(30)측 또는 마스터실린더(20)측으로 전달한다.
또한, 마스터실린더(20)와 펌프(44)의 출구를 연결하는 메인유로(47a)에는 트랙션을 제어하기 위한 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브(47, 이하 TC밸브)가 설치된다. 이 TC밸브(47)는 평상시 개방된 상태를 유지하여, 브레이크페달(10)을 통한 일반 제동시 마스터실린더(20)에서 형성된 제동 액압이 메인유로(47)를 통해 휠 브레이크(30)측으로 전달된다.
또한, 보조유로(48a)는 메인유로(47)에서 분기되어 마스터실린더(20)의 오일을 펌프(44)의 입구 측으로 흡입되게 안내하는 것으로, 여기에는 오일이 펌프(44) 입구로만 흐르도록 하는 셔틀밸브(48)가 설치되어 있다. 전기적으로 작동되는 셔틀밸브(48)는 보조유로(48a)의 중도에 설치되어 평상시 폐쇄되고 TCS 모드시 개방되게 작동한다.
또한, 브레이크 부스터(11)에는 브레이크 부스터(11)의 진공압 및 대기압을 감지하는 압력센서(50)가 설치되며, 전륜 좌우측 바퀴(FL, FR)와 후륜 좌우측 바퀴(RL, RR)에는 인가되는 실제 제동 압력을 감지하는 휠 압력센서(51)가 마련된다. 이 압력센서(50,51)들은 전자제어유닛에 전기적으로 연결되어 제어된다.
또한, 펌프(44)의 토출구측과 오리피스(46) 사이에는 펌프(44)의 압력 맥동을 저감시키기 위한 완충장치(60)가 마련된다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 완충장치(60)는 실린더(61), 립씰(62, Lip seal), 스프링(63a, 63b) 및 캡(64)을 포함하여 이루어진다.
실린더(61)는 유압블럭(미도시)에 설치된 제 1유압회로(40A) 및 제 2유압회로(40B)의 각 메인유로(47a)를 연통하여 마련된다.
립씰(62)은 실린더(61) 내부에 왕복가능하게 설치되고, 실린더(61) 내부를 복수의 챔버(61a, 61b)로 구획한다. 이와 같은 립씰(62)은 피스톤의 기능 및 씰링부재의 기능을 동시에 수행한다.
립씰(62)은 접촉부(62a), 차단부(62b) 및 돌출부(62c)를 포함하여 이루어진다. 또한, 접촉부(62a), 차단부(62b) 및 돌출부(62c)는 일체로 형성될 수 있다.
접촉부(62a)는 립씰(62)의 외주면을 형성하고, 실린더(61)의 내주면과 접촉된다.
접촉부(62a)에는 복수의 챔버(61a, 61b) 사이의 오일이 실린더(61)의 내주면과 접촉부(62a) 사이를 지나 유동되는 것을 방지하기 위해 만곡(彎曲)이 형성될 수 있다. 또한, 만곡은 접촉부(62a)의 중앙이 실린더(61)의 내주면과 이격되도록 형성될 수 있다. 즉, 접촉부(62a)는 접촉부(62a)의 일단(62aa) 및 타단(62ab)이 실린더(61)의 내주면과 접촉되는 형태로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 접촉부(62a)의 일단(62aa) 및 타단(62ab)이 실린더(61)의 내주면과 접촉되기 때문에 접촉부(62a)의 일단(62aa) 또는 타단(62ab)이 마모되어 유격이 발생하더라도 접촉부(62a)의 타단(62ab) 또는 일단(62aa)이 실린더(61)의 내주면과 접촉되어 있기 때문에 복수의 챔버(61a, 61b) 사이의 오일이 실린더(61)의 내주면과 접촉부(62a) 사이를 지나 유동되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 접촉부(62a)는 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
차단부(62b)는 접촉부(62a) 내부에 형성되어 복수의 챔버(61a, 61b) 사이의 오일 유동을 방지한다. 차단부(62b)는 접촉부(62a)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
돌출부(62c)는 차단부의 일단 및 타단에 형성되고, 스프링(63a, 63b)이 삽입 설치될 수 있도록 돌출된다. 돌출부(62c)는 접촉부(62a) 및 차단부(62b)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
스프링(63a, 63b)은 립씰(62)에 설치되어 립씰(62)의 왕복이동을 탄성지지한다. 스프링(63a, 63b)은 차단부(62b)의 일단 및 타단에 형성된 돌출부(62c)에 삽입되도록 복수로 이루어진다.
또한, 스프링(63a, 63b)은 웨이브 스프링(Wave spring)으로 이루어질 수 있다. 스프링(63a, 63b)을 웨이브 스프링으로 구성하는 경우, 완충장치(60)의 전장 길이를 감소시킬 수 있다.
캡(64)은 실린더(61)와 결합되어 실린더(61) 내부에 형성된 챔버(61b)를 밀폐한다
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 브레이크 시스템의 제동작용을 설명한다.
먼저, 운전자는 자동차의 주행중이거나 정지상태에서 차량을 감속하거나 정지상태유지를 위해 브레이크 패달(10)을 밟게 된다. 이에 따라 브레이크 부스터(11)에서 입력보다 증폭된 배력이 형성되고 이를 통해 마스터실린더(20)에서는 상당한 압력의 제동 유압이 발생된다. 이러한 제동 유압은 솔레노이드밸브(41)를 통해 전륜(FR,FL)과 후륜(RR,RL)에 전달됨으로써, 제동작용이 이루어진다. 그리고 운전자가 브레이크 패달(10)에서 조금씩 또는 완전하게 발을 떼게 되면, 각 휠 브레이크 내의 오일 압력은 솔레노이드밸브(41)를 통해 다시 마스터실린더(20)로 복귀되어 제동력이 감소되거나 제동작용이 완전히 해제된다.
한편, 제동 동작 시 하나의 구동모터(45)에 의해 180도 위상차를 가지면서 구동되는 한 쌍의 펌프(44)로 인해 브레이크 시스템에는 규칙적인 반정형파의 압력 맥동이 발생되는데, 이것은 완충장치(60)에 의해 감쇄된다.
즉, 펌프(44)의 토출구측을 통해 빠져나가는 오일압력은 립씰(62) 및 스프링(63a,63b)에 의해 단면적이 변환하는 완충장치(60)에 공급되어 양 유압회로(40A,40B) 간 압력의 평형이 이루어지면서 대부분의 압력 맥동이 감쇄된다.
따라서, 결국 규칙적인 반정형파의 압력 맥동은 완충장치(60)와 오리피스(46)를 통해 없어지게 되고, 균일한 오일압력은 마스터실린더(20)나 솔레노이드밸브(41)측으로 전달된다.
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.
브레이크 페달 : 10 브레이크 부스터 : 11
마스터실린더 : 20 휠 : 30
제 1유압회로 : 40A 제 2유압회로 : 40B
압력센서 : 50 휠 압력센서 : 51
완충장치 : 60 실린더 : 61
립씰 : 62 스프링 : 63a, 63b
캡 : 64

Claims (9)

  1. 각각 두 개의 차륜으로 전달되는 액압을 제어하기 위한 제1 및 제2 유압서킷과, 각 유압서킷에 마련된 메인유로를 연통하도록 마련되어 펌프로부터 토출되는 압력맥동을 감쇄하는 완충장치를 구비하는 브레이크 시스템에 있어서,
    상기 완충장치는 상기 메인유로를 연통하여 마련되는 실린더;
    상기 실린더 내부에 왕복가능하게 설치되고, 상기 실린더 내부를 복수의 챔버로 구획하는 립씰;
    상기 립씰에 설치되어 상기 립씰의 왕복이동을 탄성지지하는 복수의 스프링; 및
    상기 실린더와 결합되는 캡;을 포함하고,
    상기 립씰은 상기 립씰의 외주면을 형성하고, 상기 실린더의 내주면과 접촉되는 접촉부;
    상기 접촉부 내부에 형성되어 상기 복수의 챔버 사이의 오일 유동을 방지하는 차단부; 및
    상기 차단부에 형성되고, 상기 스프링이 설치될 수 있도록 돌출된 돌출부;를 포함하는 브레이크 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 접촉부에는 만곡이 형성되어 있는 브레이크 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 접촉부에 형성되는 만곡은 상기 접촉부의 중앙이 상기 실린더의 내주면과 이격되도록 형성되는 브레이크 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 립씰은 플라스틱으로 이루어지는 브레이크 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 스프링은 웨이브 스프링으로 이루어지는 브레이크 시스템.
  7. 각각 두 개의 차륜으로 전달되는 액압을 제어하기 위한 제1 및 제2 유압서킷이 마련된 브레이크 시스템에 설치되어 각 유압서킷에 마련된 펌프의 토출구와 연결된 메인유로를 연통하도록 마련되는 완충장치에 있어서,
    상기 완충장치는 상기 메인유로를 연통하여 마련되는 실린더;
    상기 실린더 내부에 왕복가능하게 설치되고, 상기 실린더 내부를 복수의 챔버로 구획하는 플라스틱 립씰;
    상기 플라스틱 립씰에 설치되어 상기 플라스틱 립씰의 왕복이동을 탄성지지하는 복수의 웨이브 스프링; 및
    상기 실린더와 결합되는 캡;을 포함하고,
    상기 플라스틱 립씰은 상기 플라스틱 립씰의 외주면을 형성하고, 상기 실린더의 내주면과 접촉되는 접촉부;
    상기 접촉부 내부에 형성되어 상기 복수의 챔버 사이의 오일 유동을 방지하는 차단부; 및
    상기 차단부에 형성되고, 상기 웨이브 스프링이 설치될 수 있도록 돌출된 돌출부;를 포함하는 완충장치.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 접촉부에는 만곡이 형성되고, 상기 만곡은 상기 접촉부의 중앙이 상기 실린더의 내주면과 이격되도록 형성되는 완충장치.
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