KR101988514B1 - 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브 - Google Patents

브레이크 시스템용 솔레노이드밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 포트와 제2 포트를 연결하는 유로의 유량을 제어하는 솔레노이드밸브에 있어서, 슬리브의 내부에 배치되고, 플런져와 함께 축 방향을 따라 승강하여 시트의 오리피스를 개폐하는 아마츄어; 상기 아마츄어에 탄성력을 제공하는 탄성부재; 내부에 상기 시트를 수용하고 상기 탄성부재와 반대 방향으로 상기 아마츄어에 구동력을 제공하는 마그넷코어; 상기 시트 하측에 결합되는 아웃렛필터; 상기 아웃렛필터 하측에 결합되는 인렛필터; 및 상기 아웃렛필터와 상기 인렛필터 사이에 끼워지고, 경사돌출부를 구비하여 유체의 일방향 이송만을 허용하는 립씰;을 포함하고, 상기 아마츄어의 승강에 의해 개폐되는 오리피스유로와, 상기 립씰을 통한 일방향유로를 포함한다.

Description

브레이크 시스템용 솔레노이드밸브{SOLENOID VALVE FOR BRAKE CONTROL SYSTEM}
본 발명은 브레이크 페달의 변위에 대응하는 전기적 신호를 이용하여 제동력을 발생시키는 브레이크 시스템에 사용되는 솔레노이드밸브에 관한 것이다.
차량에는 제동을 위한 유압 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되는데, 최근에 보다 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 여러 종류의 시스템이 제안되고 있다. 유압 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(ESC: Electronic Stability System) 등이 있다.
한편 차량자세제어 시스템의 경우 브레이크의 작동 및 해제에 있어 일정 수준의 유량 전달이 필요하고, 이러한 시스템을 구현하기 위하여 전자적으로 제어되는 복수의 솔레노이드밸브가 모듈레이터블럭에 설치된다.
상술한 브레이크시스템에 사용되는 솔레노이드밸브는 일반적으로 모듈레이터블록의 보어에 삽입되어 설치되며 모듈레이터블록과 연통하는 유입구와 유출구를 갖는 중공의 밸브하우징과, 밸브하우징의 상부로부터 삽입되어 용접에 의해 결합되는 중공된 원통 형상의 슬리브와, 밸브하우징의 내부에 압입 고정되며 오리피스가 형성된 밸브시트와, 밸브하우징 반대편의 슬리브에 용접에 의해 결합된 마그네틱 코어와, 슬리브 내에 진퇴 가능하게 설치된 아마츄어를 구비한다.
등록특허공보 제10-1276072호 (2013. 06. 18)
본 발명의 실시예는 체크밸브 기능을 구비한 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 포트와 제2 포트를 연결하는 유로의 유량을 제어하는 솔레노이드밸브에 있어서, 슬리브의 내부에 배치되고, 플런져와 함께 축 방향을 따라 승강하는 아마츄어; 상기 아마츄어에 구동력을 제공하는 마그넷코어; 상기 마그넷코어 하측 내부의 중공부에 수용되어 압입 결합되며, 상기 플런져에 의해 개폐되는 오리피스를 포함하는 시트; 상기 마그넷코어와 상기 플런져사이에 마련되어 상기 오리피스를 개방하는 방향으로 상기 플런져를 가압하는 탄성부재; 일측이 상기 시트의 중공된 내측에 삽입 결합되고 타측이 상기 마그넷코어 하측 외부를 감싸는 형태로 마련되는 아웃렛필터; 상기 아웃렛필터 하측에 조립결합되는 인렛필터; 및 상기 아웃렛필터와 상기 인렛필터에 의해 구획되는 공간에 끼워지고, 경사돌출부를 구비하여 유체의 일방향 이송만을 허용하는 립씰;을 포함하고, 상기 아마츄어의 승강에 의해 개폐되는 오리피스유로와, 상기 립씰을 통한 일방향유로를 포함하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브가 제공될 수 있다.
상기 아웃렛필터는 상기 제2 포트의 대향면에 위치하는 제1 필터와 유량 제어를 위한 중공홀이 구비되고, 상기 시트 하측에 압입되되 상기 시트 반대편에는 모듈레이터 블럭(10)과의 기밀을 위한 대경부와 립씰 조립을 위한 내측 수용부가 구비될 수 있다.
상기 인렛필터는 상기 제1 포트의 대향면에 위치하는 제2 필터와 상기 중공홀과 연통되는 개구부가 구비되고, 상기 아웃렛필터 하부에 조립되고, 상기 아웃렛필터와 함께 상기 립씰을 구속하여 압력 작용 시 상기 립씰의 움직임을 제한 가능할 수 있다.
상기 인렛필터는 상기 모듈레이터 블럭(10)과의 간격을 유지하고 유로 확보를 위하여 하측에 돌출되는 지지부를 더 구비할 수 있다.
상기 립씰은 상기 아웃렛필터의 내측에 수용되고, 상기 경사돌출부는 상기 립씰의 바깥쪽에 마련되고, 상기 일방향유로는 상기 아웃렛필터에 마련된 아웃렛 유로홀과, 상기 경사돌출부와, 상기 인렛필터의 인렛 유로홀을 거치도록 마련될 수 있다.
상기 아웃렛필터는 모듈레이터 블럭과의 기밀을 위한 대경부와, 외면에 상기 립씰이 조립되는 소경부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 립씰을 이용한 체크밸브 기능을 가지는 솔레노이드밸브로써, 유압회로 설계를 단순화하여 원가절감 및 장착성 향상이 가능하다.
도 1은 일반적인 전자식 브레이크 시스템의 일부를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브를 도시한다.
도 3는 도 2의 X-X에 대한 아웃렛필터의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 아웃렛필터의 (a) 도 2의 Y-Y에 대한 단면도와, (b) 저면도를 도시한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 일반적인 전자식 브레이크 시스템의 일부를 도시한다. 이를 참조하면, 일반적인 전자식 브레이크 시스템은 운전자의 페달 답력에 대응하여 가동하는 펌프 피스톤(10)과, 작동유체를 저장하는 리저버(20), 펌프 피스톤(10)에 의해 체적이 달라지는 제1 및 제2 펌프챔버(10a, 10b), 제1 펌프챔버(10a)와 한 쌍의 휠을 연결하는 제1 유압라인(31), 제2 펌프챔버(10b)와 다른 한 쌍의 휠을 연결하는 제2 유압라인(32), 제1 펌프챔버(10a)와 리저버(20)를 연결하는 라인에 병렬로 설치되는 솔레노이드밸브(41) 및 제1 체크밸브(42), 제2 펌프챔버(10b)와 리저버(20)를 연결하는 라인에 설치되는 제2 체크밸브(43)를 포함한다.
이러한 전자식 브레이크 시스템은 운전자가 브레이크 페달을 밟을 시 행정센서(Travel Sensor)신호를 ECU가 받아 계산하고 모터를 구동하여 펌프 피스톤(10)을 작동시켜 필요한 압력을 생성하게 된다.
한편, 통합형 브레이크 시스템(IDB)에서는 왕복 운동이 가능한 펌프 피스톤(10)을 사용하며, 전진 가압 시 리저버(20)로부터 작동유체 흡입을 위한 제1 체크밸브(42)(Check Valve)와 후진 가압 시 압력 유지를 위한 솔레노이드밸브(41)(Solenoid Valve)를 적용한다.
제1 체크밸브(42)는 모터를 구동하여 펌프 피스톤(10)을 작동시켜 필요한 압력을 생성(전진 가압) 시, 제1 펌프챔버(10a) 내부에 작동유체를 원할하게 공급하기 위해서 별도로 마련된다. 이 경우, 솔레노이드밸브(41)와 제1 체크밸브(42)는 개개의 구성들이 병렬로 설치되어야 하므로 구성이 복잡하고 생산비용이 많이 든다.
또한, 제1 체크밸브(42)를 적용시키기 위해서 유로 구성이 추가 되어야 하므로, 브레이크 시스템 회로 설계가 복잡해지면서 블록의 크기(Block Size)도 영향을 받아 커지는 단점을 가진다. 이하에서 설명하는 본 발명에서는, 체크밸브 기능이 있는 솔레노이드밸브를 적용, 체크밸브 및 그가 설치되는 유압라인 등의 불필요한 유압회로 삭제가 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브를 도시하고, 도 3는 도 2의 X-X에 대한 아웃렛필터의 단면도를 도시하고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 아웃렛필터의 (a) 도 2의 Y-Y에 대한 단면도와, (b) 저면도를 도시한다. 이하에서는 이들 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드밸브(100)는 모듈레이터 블럭(10)의 보어에 압입될 수 있다. 그리고 솔레노이드밸브(100)는 슬리브(160)의 내부에 배치되고 플런져(140)와 함께 축 방향을 따라 승강하여 시트(120)의 오리피스(120a)를 개폐하는 아마츄어(150), 아마츄어(150)에 탄성력을 제공하는 탄성부재(130), 내부에 시트(120)를 수용하고 탄성부재(130)와 반대 방향으로 아마츄어(150)에 구동력을 제공하는 마그넷코어(110), 시트(120) 하측에 결합되는 아웃렛필터(170), 아웃렛필터(170) 하측에 결합되는 인렛필터(190), 및 아웃렛필터(170)와 인렛필터(190) 사이에 끼워지고 경사돌출부(180a)를 구비하여 유체의 일방향 이송만을 허용하는 립씰(180)을 포함한다.
솔레노이드밸브(100)는 제1 포트(10A)와 대향되는 면에 마련되는 제1 개구부(100A)와, 제2 포트(10B)와 대향되는 면에 마련되는 제2 개구부(100B)를 포함한다. 이때, 솔레노이드밸브(100)는 마그넷코어(110)에 의해 승강하는 아마츄어(150)로 유로를 개폐하여, 제1 포트(10A)에서 제1 개구부(100A)를 거쳐 제2 개구부(100B)와 제2 포트(10B)를 연결하는 유로의 유량을 제어할 수 있다.
마그넷코어(110)는 슬리브(160)의 하측에 입입 또는 용접되는 형태로 결합되어 슬리브(160)의 개방된 하부를 폐쇄한다. 도시하지는 않았지만, 마그넷코어(110)와 슬리브(160)의 보다 긴밀한 결합을 위하여 마그넷코어(110)에 결합홈을 형성하고, 이 결합홈에 슬리브(160)가 걸리도록 가압하여 조립할 수도 있다. 이러한 결합구조는 종래 용접방식에 비하여 슬리브(160)와 마그넷코어(110)의 결합이 용이하도록 하고 결합공정도 단순화할 수 있다.
슬리브(160)는 마그넷코어(110)에 압입되거나 용접 결합되고, 내부에 아마츄어(150)를 수용하며 아마츄어(150)의 폭방향 이동을 구속하여 아마츄어(150)가 길이방향으로만 승강하도록 안내한다.
시트(120)는 마그넷코어(110)에 마련된 중공부에 수용되어 압입 결합될 수 있다. 시트(120)에는 오리피스(120a)가 마련되어 후술할 플런져(140)가 오리피스(120a)를 개폐함으로써 유로를 지나는 유체의 유량을 조절할 수 있다.
아마츄어(150)는 슬리브(160) 내부에 상하로 진퇴 가능하게 설치되며, 상측에서 하측으로 갈수록 지름이 커지는 슬리브(160)의 형상과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 그리고 하측 단부에는 시트(120)와 접촉하는 플런져(140)가 마련된다.
플런져(140)는 아마츄어(150) 하측에서 시트(120) 쪽으로 연장되고, 단차가 형성되어 마그넷코어(110)에 의해 지지되는 탄성부재(130)로부터 탄성력을 제공받을 수 있다.
아웃렛필터(170)는 제2 포트(10B)의 대향면에 위치하는 제1 필터(170a)와 유량 제어를 위한 아웃렛 중공홀(170c)이 구비되고, 시트(120) 하측에 압입되되 시트(120) 반대편에는 모듈레이터 블럭(10)과의 기밀을 위하여 블럭(10)의 보어 크기에 대응하는 대경부(171)와 립씰(180) 조립을 위한 내측 수용부(170d)가 구비된다. 아웃렛필터(170)에는 일방향유로(C1)의 유체 흐름을 위한 아웃렛 유로홀(170b)이 형성될 수 있다.
립씰(180)은 아웃렛필터(170)의 내측에 체결되고, 경사돌출부(180a)는 립씰(180)의 바깥쪽에 마련되고, 일방향유로(C1)는 아웃렛필터(170)에 마련된 아웃렛 유로홀(170b)과, 경사돌출부(180a)와, 인렛필터(190)의 인렛 유로홀(190b)를 거치도록 마련될 수 있다.
립씰(180)은 아웃렛필터(170)의 소경부(172) 외주면에 체결되고, 압력차에 의해 변형되고 바깥쪽으로 경사를 이루며 돌출된 경사돌출부(180a)를 구비하여 유체의 일방향 이송만을 허용할 수 있다. 경사돌출부(180a)는 제2 포트(10B)의 압력이 제1 포트(10A)의 압력보다 큰 경우 좁혀지는 방향으로 휘어져 일방향유로(C1)를 형성하지만, 반대로 제1 포트(10A)의 압력이 제2 포트(10B)의 압력보다 작은 경우에는 벌어지는 방향으로 휘어져 일방향유로(C1)가 형성되지 않는 원리이다.
인렛필터(190)는 제1 포트(10A)의 대향면에 위치하여 이물질의 유입을 막는 제2 필터(190a)와 아웃렛 중공홀(170c)과 연통되는 개구부(190c)가 구비되고, 아웃렛필터(170) 하부에 조립되고, 아웃렛필터(170)와 함께 립씰(180)을 구속하여 압력 작용 시 립씰(180)의 움직임을 제한이 가능하다. 또한, 인렛필터(190)에는 모듈레이터 블럭(10)과의 간격을 유지하고 유로를 확보하는 하측에 돌출되는 지지부(190d)가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드밸브(100)에는 두 군데의 유로, 즉 아마츄어(150)의 승강에 의해 개폐되는 오리피스유로와 립씰(180)을 통한 일방향유로(C1)가 마련될 수 있다.
오리피스유로는 평상시 개방되어 있다가 밸브의 작동시 폐쇄될 수 있다. 전기가 마그넷코어(110)에 인가되면 자기력을 발생시켜 아마츄어(150)를 하강시키는데, 아마츄어(150)가 탄성부재(130)를 압축시키면서, 플런져(140)가 이동하여 오리피스(120a)에 접하게 되고, 오리피스(120a)와 아웃렛필터(170)의 아웃렛 중공홀(170c)과 인렛필터(190)의 인렛 중공홀(190c)을 통과하는 유체의 흐름을 차단하는 것이다.
일방향유로(C1)는 제2 포트(10B)와, 아웃렛 유로홀(170b)과, 립씰(180)의 경사돌출부(180a)와, 인렛필터(190)의 인렛 유로홀(190b)을 거쳐 제1 포트(10A)로 작동유체가 일방향 이송되는 경로일 수 있다. 제2 포트(10B)의 압력이 제1 포트(10A)보다 상대적으로 큰 경우 경사돌출부(180a)가 내측으로 휘어져, 체크밸브 기능을 립씰(180)로 대체하는 것이다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1: 솔레노이드밸브 2: 체크밸브
10: 모듈레이터 블럭 10A: 제1 포트
10B: 제2 포트 100: 솔레노이드밸브
100A: 제1 개구부 100B: 제2 개구부
110: 마그넷코어 120: 시트
130: 탄성부재 140: 플런져
150: 아마츄어 160: 슬리브
170: 아웃렛필터 171: 대경부
172: 소경부 180: 립씰
190: 인렛필터 120a: 오리피스
170a: 제1 필터 170b: 아웃렛 유로홀
170c: 아웃렛 중공홀 180a: 경사돌출부
190a: 제2 필터 190b: 인렛 유로홀
190c: 인렛 중공홀 C1: 일방향유로

Claims (6)

  1. 제1 포트와 제2 포트를 연결하는 유로의 유량을 제어하는 솔레노이드밸브에 있어서,
    슬리브의 내부에 배치되고, 플런져와 함께 축 방향을 따라 승강하는 아마츄어;
    상기 아마츄어에 구동력을 제공하는 마그넷코어;
    상기 마그넷코어 하측 내부의 중공부에 수용되어 압입 결합되며, 상기 플런져에 의해 개폐되는 오리피스를 포함하는 시트;
    상기 마그넷코어와 상기 플런져 사이에 마련되어 상기 오리피스를 개방하는 방향으로 상기 플런져를 가압하는 탄성부재;
    일측이 상기 시트의 중공된 내측에 삽입 결합되고 타측이 상기 마그넷코어 하측 외부를 감싸는 형태로 마련되는 아웃렛필터;
    상기 아웃렛필터 하측에 조립결합되는 인렛필터; 및
    상기 아웃렛필터와 상기 인렛필터에 의해 구획되는 공간에 끼워지고, 경사돌출부를 구비하여 유체의 일방향 이송만을 허용하는 립씰;을 포함하고,
    상기 아마츄어의 승강에 의해 개폐되는 오리피스유로와, 상기 립씰을 통한 일방향유로를 포함하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아웃렛필터는
    상기 제2 포트의 대향면에 위치하는 제1 필터와,
    유량 제어를 위한 아웃렛 중공홀과,
    상기 아웃렛 중공홀에 평행하게 이격하여 마련되는 아웃렛 유로홀을 포함하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인렛필터는
    상기 제1 포트의 대향면에 위치하는 제2 필터와, 상기 아웃렛 중공홀과 연통하는 인렛 중공홀이 구비되고,
    상기 아웃렛필터와 함께 상기 립씰을 구속하여 압력 작용 시 상기 립씰의 움직임을 제한 가능한 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 인렛필터는
    상기 인렛 중공과 상기 립씰을 연통시키는 인렛 유로홀과,
    모듈레이터 블럭과의 간격을 유지하도록 하측으로 돌출되는 지지부를 더 포함하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 경사돌출부는 상기 립씰의 바깥쪽에 마련되고,
    상기 일방향유로는 상기 아웃렛 유로홀과, 상기 경사돌출부와, 상기 인렛 유로홀을 경유하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 아웃렛필터는 모듈레이터 블럭과의 기밀을 위한 대경부와,
    외면에 상기 립씰이 조립되는 소경부를 포함하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
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