KR101729940B1 - 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛 - Google Patents

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Abstract

전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모듈레이터블럭에 형성된 보어 내에 설치되는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛으로서, 회전축을 갖는 하나의 모터; 중심이 상기 회전축에 설치되고, 상기 중심을 기준으로 양측으로 일정간격 이격되어 일렬로 배치된 연결축을 구비하는 캐리어; 상기 각 연결축에 설치되는 가압부재; 및 상기 캐리어의 회전에 의해 가압부재의 외주면과 접촉되며 왕복이동하는 피스톤을 구비하고 서로 일렬을 이루어 배치되는 제1 및 제2 피스톤 펌프;를 포함하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛이 제공될 수 있다.

Description

전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛{Pump unit of electronic control brake system}
본 발명은 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피스톤 펌프를 작동시키는 구조를 개선하여 피스톤 펌프 작동시 발생하는 진동 및 소음을 저감시킬 수 있는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛에 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 시스템(ABS:Anti-Lock Brake System)과, 차량의 급발진 또는 급가속시 구동륜의 슬립을 방지하는 브레이크 트랙션 제어시스템(BTCS:Brake Traction Control System)과, 안티록 브레이크 시스템과 트랙션 제어를 조합하여 브레이크 액압을 제어함으로써 차량의 주행상태를 안정적으로 유지시키는 차량 자세제어 시스템(VDC:Vehicle Dynamic Control System) 등이 개발되어 있다.
이러한 전자제어식 브레이크 시스템은 휠에 장착된 유압브레이크 측으로 전달되는 제동유압을 제어하기 위한 다수개의 솔레노이드밸브와, 유압브레이크로부터 빠져나온 오일을 일시 저장하기 위한 저압어큐뮬레이터와, 저압어큐뮬레이터의 오일을 강제 펌핑하기 위한 모터 및 피스톤 펌프와, 솔레노이드밸브들과 모터의 구동을 제어하기 위한 ECU를 포함하고 있으며, 이러한 구성요소들은 알루미늄으로 제작된 모듈레이터블럭에 콤팩트하게 내장되어 설치된다.
따라서, 상기 전자제어식 브레이크 시스템은 피스톤 펌프의 작동에 의해 저압어큐뮬레이터의 오일이 가압되어 펌핑되고, 이 가압된 오일이 유압브레이크 또는 마스터실린더 어셈블리 측으로 전달되면서 휠의 전자제어가 행해지도록 되어 있다. 이때, 모터에 의하여 구동되는 피스톤 펌프는 통상적으로 하나의 모터에 두 개의 피스톤 펌프가 결합된 듀얼 펌프(dual pump) 타입으로 이루어져 사용되며, 이러한 전자제어식 브레이크 시스템에 사용되는 피스톤 펌프는 공개특허공보 제10-2009-0043124호에 개시되어 있다. 개시된 공개문헌을 참조하면, 피스톤 펌프는 모터의 회전축을 기준으로 180도의 위상차를 갖는 한 쌍의 피스톤 펌프로 마련되고, 모터의 회전축에 편심부재가 설치되어 편심부재의 편심 회전에 따라 한 쌍의 피스톤 펌프의 피스톤이 왕복이동하며 피스톤 펌프 내의 오일을 흠입 및 토출하게 된다.
한편, 모터의 회전축이 편심축으로 이루어지고, 편심축에 설치되는 편심부재가 동심 베어링으로 사용되는 구조가 사용되고 있다.
상기와 같이, 하나의 모터에 의해 작동되는 피스톤 펌프의 피스톤이 왕복이동시 예컨대, 피스톤이 하사점에서 상사점으로 이동시 피스톤이 이동되는 직선 방향으로 반력이 발생하여 진동 및 소음이 발생하게 되는 문제점이 있다. 여기서, 하사점은 피스톤이 모터의 회전축 방향으로 이동하여 피스톤 펌프 내로 오일이 유입되는 흡입공정 상태로서 피스톤의 이동이 제한되는 최하위치를 의미하고, 상사점은 피스톤이 모터의 회전축과 멀어지는 방향으로 이동하여 피스톤 펌프 내의 오일을 토출하는 토출공정 상태로서 피스톤의 이동이 제한되는 최상위치를 의미한다.
또한, 모터에 의해 발생되는 회전력이 편심부재 또는 편심축에 의해 편심회전됨에 따라 구조적인 특성상 웨이트 밸런스(weight balance)가 맞지 않아 편심회전 시 진동 및 소음이 발생되는 문제점이 있다.
KR 공개특허공보 제10-2009-0043124호 (주식회사 만도) 2009. 05. 06.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 적어도 한 쌍의 피스톤 펌프를 일렬로 마련하고, 이를 펌핑시키는 가압부재를 피스톤과 대향하도록 배치하여 피스톤에 의해 발생되는 반력을 상쇄시켜 진동 및 소음을 저감시킬 수 있는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 모터의 회전축의 중심으로부터 피스톤 펌프의 피스톤을 펌핑시키는 가압부재의 무게 중심이 편심되지 않도록 함으로써 웨이트 밸런스를 확보할 수 있음은 물론, 종래의 편심회전에 따른 진동 및 소음의 발생을 방지할 수 있는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모듈레이터블럭에 형성된 보어 내에 설치되는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛으로서, 회전축을 갖는 하나의 모터; 중심이 상기 회전축에 설치되고, 상기 중심을 기준으로 양측으로 일정간격 이격되어 일렬로 배치된 연결축을 구비하는 캐리어; 상기 각 연결축에 설치되는 가압부재; 및 상기 캐리어의 회전에 의해 가압부재의 외주면과 접촉되며 왕복이동하는 피스톤을 구비하고 서로 일렬을 이루어 배치되는 제1 및 제2 피스톤 펌프;를 포함하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛이 제공될 수 있다.
또한, 상기 가압부재는 상기 연결축에 회전 가능하게 설치되는 베어링 또는 롤러로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 캐리어의 회전에 의해 가압부재의 외주면과 접촉되며 왕복이동하는 피스톤을 구비하고 상기 제1 및 제2 피스톤 펌프와 일정간격 이격되게 서로 일렬을 이루어 배치되는 제3 및 제4 피스톤 펌프를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 피스톤 펌프와 상기 제3 및 제4 피스톤 펌프는 상기 캐리어를 중심으로 서로 90도의 각도를 이루어 배치되어 상기 캐리어의 회전에 따라 상기 제1 및 제2 피스톤 펌프와 상기 제3 및 제4 피스톤 펌프는 순차적으로 펌핑작용을 할 수 있다.
또한, 상기 가압부재와 접촉되는 각 피스톤의 테두리는 라운드진 형상을 갖도록 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛은 하나의 모터에 의해 작동하는 한 쌍의 피스톤 펌프를 일렬로 배치시키고, 이를 가압하는 가압부재를 각 피스톤 펌프와 대향하도록 배치함으로써 피스톤에 의해 발생되는 반력을 상쇄시켜 진동 및 소음을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 모터의 회전에 따른 회전력을 편심회전되지 않도록 하고, 피스톤 펌프를 가압하는 가압부재가 모터의 회전축을 중심으로 편심되지 않도록 함으로써 웨이트 밸런스를 확보할 수 있음은 물론, 종래의 편심회전에 따른 진동 및 소음의 발생을 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 전자제어식 브레이크 시스템의 유압계통도이다.
도 2는 도 1에 설치된 펌프유닛의 배치구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛이 동작되는 상태를 나타내는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전자제어식 브레이크 시스템의 유압계통도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 전자제어식 브레이크 시스템은 운전자의 조작력을 받아들이는 브레이크 페달(10)과, 이 브레이크 페달(10)의 답력에 의해 진공압과 대기압 간의 압력차를 이용해 답력을 배가시키는 브레이크 부스터(11)와, 이 브레이크 부스터(11)에 의해 압력을 발생시키는 마스터실린더(20)와, 이 마스터실린더(20)의 제1 포트(21)와 두 개의 휠 브레이크(또는 휠 실린더)(30)를 연결하여 액압 전달을 제어하는 제1 유압회로(40A)와, 마스터실린더(20)의 제2 포트(22)와 나머지 두 개의 휠 브레이크(30)를 연결하여 액압 전달을 제어하는 제2 유압회로(40B)를 구비한다.
제1 유압회로(40A) 및 제2 유압회로(40B)는 각각 두 개씩의 휠 브레이크(30)측으로 전달되는 제동유압을 제어하기 위한 솔레노이드밸브들(41, 42)과, 감압제동 작동시 휠 브레이크(30) 측으로부터 빠져나온 오일을 일시 저장하는 저압어큐뮬레이터(43)와, 증압/유지제동 작동시 저압어큐뮬레이터(43)에 저장된 오일을 펌핑하기 위한 하나의 모터(110)와 복수의 피스톤 펌프(140, 150, 160, 170)를 구비하는 펌프유닛(100)과, 펌프유닛(100)의 펌핑동작에 의해 토출되는 고압의 액압으로부터 압력 맥동을 저감시키기 위한 오리피스(46)와, TCS 모드시 마스터실린더(20)의 오일이 펌프유닛(100)의 입구로 흡입되게 안내하는 보조유로(48a)를 포함하고 있다. 이러한 제1 유압회로(40A) 및 제2 유압회로(40B)의 구성요소들은 모듈레이터블럭(미도시)에 콤팩트하게 내장된다.
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.
그리고, 본 발명에 따른 펌프유닛(100)은 모터(110)의 구동에 의해 구동되어 저압어큐뮬레이터(43)에 저장된 오일을 흡입하여 오리피스(46)측으로 토출함으로써 액압을 휠 브레이크(30)측 또는 마스터실린더(20)측으로 전달한다.
한편, 마스터실린더(20)와 피스톤 펌프들(140, 150, 160, 170)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(47a)에서 분기되어 마스터실린더(20)의 오일을 피스톤 펌프(44)의 입구 측으로 흡입되게 안내하는 것으로, 여기에는 오일이 피스톤 펌프(44)의 입구로만 흐르도록 하는 셔틀밸브(48)가 설치되어 있다. 전기적으로 작동되는 셔틀밸브(48)는 보조유로(48a)의 중도에 설치되어 평상시 폐쇄되고 TCS 모드시 개방되게 작동한다.
아울러, 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.
그러면, 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프유닛의 구조에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 펌프유닛(100)은 회전축(112)을 갖는 하나의 모터(110)와, 모터(110)의 회전축(112)에 설치된 캐리어(120)와, 상기 캐리어(120)에 설치된 가압부재(130) 및 상기 가압부재(130)에 의해 펌핑 작동되도록 모터(110)를 중심으로 하여 반경방향으로 배치된 복수의 피스톤 펌프(140, 150, 160, 170)를 구비한다.
모터(110)는 회전축(112)이 모듈레이터블럭(미도시) 내에 위치하도록 모듈레이터블럭의 외측에 설치되어 피스톤 펌프(140, 150, 160, 170)를 구동시키기 위한 회전력을 발생한다. 이 모터(110)의 회전축(112)에는 캐리어(120)가 회전축(112)과 동일한 중심축을 갖도록 캐리어(120)의 중심이 설치된다.
캐리어(120)는 중심을 기준으로 양측으로 일정간격 이격되어 일렬로 배치된 연결축(123)을 구비한다. 이 연결축(123)에는 각각 가압부재(130)가 설치된다.
가압부재(130)는 후술할 피스톤 펌프들(140, 150, 160, 170)과 접촉하며 피스톤 펌프(140, 150, 160, 170)의 피스톤(143, 153, 163, 173)을 가압시 마찰력을 최소화하도록 연결축(123)에 회전 가능하게 설치된다. 이에 가압부재(130)는 베어링 또는 롤러로 이루어질 수 있다. 이러한 가압부재(130)는 캐리어(120)의 중심을 기준으로 일정간격 이격되어 양측에 배치되고, 캐리어(120)의 중심이 회전축(112)에 설치됨에 따라 무게 중심이 한쪽으로 치우치지 않고 웨이트 밸런스가 균일하게 된다. 즉, 종래의 편심회전에 따른 진동 및 소음의 문제점을 해결할 수 있게 된다.
복수의 피스톤 펌프(140, 150, 160, 170)는 캐리어(120)의 외주면에 반경방향을 따라 일정간격 이격되어 배치된다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 피스톤 펌프(140)와 제2 피스톤 펌프(150)는 각각 캐리어(120)의 좌측과 우측에 배치되어 서로 일렬을 이루게 되며, 제3 피스톤 펌프(160)와 제4 피스톤 펌프(170)는 각각 캐리어(120)의 상측과 하측에 배치되어 서로 일렬을 이루게 된다. 즉, 제1 내지 제4 피스톤 펌프(140, 150, 160, 170)는 캐리어(120)의 외주면 주위에 90도의 간격으로 배치된다. 이에, 캐리어(120)의 회전에 따라 가압부재(130)에 의해 제1 및 제2 피스톤 펌프(140, 150)와 상기 제3 및 제4 피스톤 펌프(160, 170)는 순차적으로 펌핑작용을 하게 된다.
한편, 제1 내지 제4 피스톤 펌프(140, 150, 160, 170)의 내부구조는 모두 동일하게 이루어지므로, 제1 피스톤 펌프(140)를 기준으로 설명한다.
제1 피스톤 펌프(140)는 내부에 흡입유로(미도시)가 형성된 피스톤(143)과, 이 피스톤(143)의 위치에 따라 흡입유로(미도시)의 출구측을 개폐하는 인렛밸브(141)와, 인렛밸브(141)와 상반되게 동작하는 아웃렛밸브(145)를 포함하여 구성된다. 이에, 상기와 같이 구성된 피스톤 펌프들(140, 150, 160, 170)은 모듈레이터블럭에 형성된 흡입포트(미도시)와 토출포트(미도시)에 연결되어 흡입포트로부터 오일을 흡입하여 압축한 후에 토출포트로 토출시키게 된다.
그러면, 상기와 같은 구조를 갖는 펌프유닛의 동작에 대해 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 모터(110)의 구동에 따라 캐리어(120)가 회전하며 캐리어(120)에 설치된 가압부재(130)가 제1 및 제2 피스톤 펌프(140, 150)와 일렬로 배치된다. 즉, 캐리어(120)의 회전에 따라 가압부재(130)가 제1 및 제2 피스톤 펌프(140, 150)의 피스톤(143, 153)을 가압함에 따라 토출공정을 하게 된다. 이에, 피스톤(143, 153)으로부터 발생되는 반력은 일직선으로 배치된 가압부재(130)를 통하여 캐리어(120)의 중심으로 전달되고, 이에 양측의 반력이 상쇄하게 된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 캐리어(120)가 회전되며 가압부재(130)가 제1 및 제2 피스톤 펌프(140, 150)와 이격되면, 피스톤(143, 153)이 원래의 위치로 복귀하며 흡입공정을 하게 되며, 캐리어(120)가 더 회전함에 따라 도 4에 도시된 바와 같이, 가압부재(130)가 제1 및 제2 피스톤 펌프(140, 150)와 90도 위상차를 갖는 제3 및 제4 피스톤 펌프(160, 170)를 가압시, 가압부재(130)가 제3 및 제4 피스톤 펌프(160, 170)의 피스톤(163, 173)과 접촉되며 피스톤(163, 173)을 가압하게 된다. 즉, 제1 및 제2 피스톤 펌프(140, 150)와 마찬가지로 제3 및 제4 피스톤 펌프(160, 170)의 피스톤(163, 173)에 의한 반력은 서로 상쇄되어 진동 및 소음이 저감되게 된다.
상기와 같이 가압부재(130)가 캐리어(120)의 회전시 회전되며 각 피스톤(143, 153, 163, 173)을 가압시, 가압부재(130)는 캐리어(120)의 연결축(123) 상에서 회전되며 피스톤들(143, 153, 163, 173)을 가압하게 된다. 즉, 가압부재(130)가 회전하며 피스톤들(143, 153, 163, 173)을 가압함에 따라 피스톤(143, 153, 163, 173)과의 마찰력을 최소화하며 가압하게 된다.
한편, 각 피스톤(143, 153, 163, 173)의 끝단 테두리는 가압부재(130)와의 접속시 충격 및 마찰을 최소화하도록 라운드진 형상을 갖는 것이 바람직하다.
이와 같이, 캐리어(120)가 회전하며 가압부재(130)가 제1 및 제2 피스톤 펌프(140, 150)와 상기 제3 및 제4 피스톤 펌프(160, 170)를 순차적으로 펌핑작용을 하게 되며, 서로 일렬로 배치된 제1 및 제2 피스톤 펌프(140, 150)와 상기 제3 및 제4 피스톤 펌프(160, 170)의 피스톤(143, 153, 163, 173)으로부터 발생된 반력은 서로 상쇄되어 진동 및 소음을 저감시킬 수 있게 된다.
상기한 펌프유닛(100)의 구조는 모터(110)와 결합된 캐리어(120)에 일렬로 배치된 한 쌍의 가압부재(130)를 갖추고, 서로 90도 위상차를 갖는 4개의 피스톤 펌프(140, 150, 160, 170)를 배치하여 펌핑되는 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않으며, 가압부재(130) 및 적어도 한 쌍의 피스톤 펌프가 일렬로 배치된다면 선택적으로 가압부재(130) 및 피스톤 펌프의 개수가 증감될 수 있다.
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 : 펌프유닛 110 : 모터
112 : 회전축 120 : 캐리어
123 : 연결축 130 : 가압부재
140, 150, 160, 170 : 피스톤 펌프
143, 153, 163, 173 : 피스톤

Claims (5)

  1. 모듈레이터블럭에 형성된 보어 내에 설치되는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛에 있어서,
    회전축을 갖는 하나의 모터;
    중심이 상기 회전축에 설치되고, 상기 중심을 기준으로 양측으로 일정간격 이격되어 배치되는 연결축을 구비하며, 상기 중심을 기준으로 상기 연결축과 회전축은 일렬로 배치되는 캐리어;
    상기 각 연결축에 설치되는 가압부재; 및
    상기 캐리어의 회전에 의해 가압부재의 외주면과 접촉되며 왕복이동하는 피스톤을 구비하고 서로 일렬을 이루어 배치되는 제1 및 제2 피스톤 펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압부재는 상기 연결축에 회전 가능하게 설치되는 베어링 또는 롤러인 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어의 회전에 의해 가압부재의 외주면과 접촉되며 왕복이동하는 피스톤을 구비하고 상기 제1 및 제2 피스톤 펌프와 일정간격 이격되게 서로 일렬을 이루어 배치되는 제3 및 제4 피스톤 펌프를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 피스톤 펌프와 상기 제3 및 제4 피스톤 펌프는 상기 캐리어를 중심으로 서로 90도의 각도를 이루어 배치되어 상기 캐리어의 회전에 따라 상기 제1 및 제2 피스톤 펌프와 상기 제3 및 제4 피스톤 펌프는 순차적으로 펌핑작용을 하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 가압부재와 접촉되는 각 피스톤의 테두리는 라운드진 형상을 갖도록 이루어진 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프유닛.
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