KR102639408B1 - 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브 - Google Patents

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Abstract

브레이크 시스템용 솔레노이드밸브가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브는 모듈레이터블록의 보어에 설치되며 길이방향으로 관통하는 관통공을 구비하는 마그네트 코어와, 마그네트 코어의 일단에 진퇴운동 가능하게 설치된 아마추어와, 마그네트 코어의 타단에 설치되며 오리피스가 형성된 밸브시트와, 관통공에 삽입되어 아마추어에 의해 슬라이딩 동작하며 오리피스를 개폐하는 플런저와, 마그네트 코어의 타단과 밸브시트를 감싸며 보어에 수용되는 필터부재와, 오리피스의 상류측에 마련되어 유체의 흐름을 변화시키는 유동저항부재와, 아마추어와 마그네트 코어의 일단을 수용하는 슬리브와, 오리피스가 개방되도록 플런저에 탄성복원력을 부여하는 복귀스프링을 포함한다.

Description

브레이크 시스템용 솔레노이드밸브{Solenoid valve for brake system}
본 발명은 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밸브 동작 시 유체의 과도한 차압으로 인해 발생하는 노이즈를 저감할 수 있는 브레이크 시스템용 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.
브레이크 시스템을 구현하기 위해서는 전자적으로 제어되는 복수의 솔레노이드밸브가 모듈레이터블록에 설치되며, 이 솔레노이드밸브에 의해 모듈레이터블록 내에 형성된 유로(유압회로)는 선택적으로 개폐된다. 솔레노이드밸브는 평소 개방상태를 유지하는 노말 오픈(Normal Open)형 솔레노이드밸브와, 평소 폐쇄상태를 유지하는 노말 클로즈(Normal Close)형 솔레노이드밸브로 나누어진다.
종래 노말 오픈형 솔레노이드밸브는 일반적으로 중앙에 길이방향의 관통공이 형성되고 둘레에 출입구가 형성된 마그네트 코어와, 마그네트 코어 상부에 설치되는 돔형 슬리브와, 슬리브의 내부에 진퇴 가능하게 설치된 아마추어와, 아마추어를 진퇴시키기 위해 슬리브의 외측에 설치된 여자코일을 포함한다.
마그네트 코어의 관통공 내에는 아마추어의 동작에 의해 진퇴하는 플런저와, 플런저에 의해 개폐되는 오리피스를 갖춘 밸브시트와, 여자코일에 전원이 인가되지 않을 때 오리피스를 개방하도록 플런저를 아마추어 쪽으로 가압하는 복귀스프링이 설치된다.
이러한 솔레노이드밸브는 모듈레이터블록에 설치되어 아마추어와 플런저의 동작을 통해 오리피스를 선택적으로 개폐함으로써 모듈레이터블록에 형성된 유로의 유체(오일) 흐름을 제어한다.
한국 공개특허 제2003-0067843호(2003.08.19.) 그런데, 종래 솔레노이드밸브는 동작 시 오리피스를 통과하는 유체의 입출구 간 과도한 차압에 의해 오리피스를 개폐하는 플런저의 거동이 불안정해지면서 진동 및 소음이 발생하였다.
본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브는 동작 시 발생하는 노이즈를 저감시키고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 모듈레이터블록의 보어에 설치되며 길이방향으로 관통하는 관통공을 구비하는 마그네트 코어와, 마그네트 코어의 일단에 진퇴운동 가능하게 설치된 아마추어와, 마그네트 코어의 타단에 설치되며 오리피스가 형성된 밸브시트와, 관통공에 삽입되어 아마추어에 의해 슬라이딩 동작하며 오리피스를 개폐하는 플런저와, 마그네트 코어의 타단과 밸브시트를 감싸며 보어에 수용되는 필터부재와, 오리피스의 상류측에 마련되어 유체의 흐름을 변화시키는 유동저항부재와, 아마추어와 마그네트 코어의 일단을 수용하는 슬리브와, 오리피스가 개방되도록 플런저에 탄성복원력을 부여하는 복귀스프링을 포함하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브가 제공될 수 있다.
또한, 상기 필터부재는 마그네트 코어 타단의 외면을 둘러싸는 둘레부와, 상기 마그네트 코어의 관통공에 위치하는 밸브시트에 설치되는 삽입부를 포함하고, 상기 유동저항부재는 상기 밸브시트와 삽입부 사이에 형성되는 시트유로에 마련될 수 있다.
또한, 상기 유동저항부재는 상기 오리피스에 대향 배치되는 디스크와, 상기 디스크의 중심에 축방향으로 연장 마련되어 적어도 일부가 상기 삽입부에 마련되는 연계유로에 수용되는 로드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 디스크는 적어도 하나 이상의 우회유로홈을 구비할 수 있다.
또한, 상기 우회유로홈은 상기 디스크의 가장자리를 따라 마련될 수 있다.
또한, 상기 로드는 상기 삽입부에 고정될 수 있도록 단부에 고정턱을 구비할 수 있다.
또한, 상기 로드는 시트유로와 연계유로를 연통할 수 있도록 관통홀을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브는 오리피스의 상류측인 밸브시트와 필터부재 사이에 유동저항부재를 마련하여 오리피스로 유입되는 유체의 유속과 유압을 줄임으로써 유체가 안정적으로 오리피스를 통과하여 플런저의 불안정한 거동에 의해 발생하는 동작 소음을 효과적으로 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크 시스템용 솔레노이드 밸브의 오픈 동작 상태를 도시한 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크 시스템용 솔레노이드 밸브의 클로즈 동작 상태를 도시한 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 브레이크 시스템용 솔레노이드 밸브의 동작 상태를 도시한 확대 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 여기서, 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 나아가 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 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 일 실시 예에 따른 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브를 나타내는 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 실시 예의 브레이크시스템용 솔레노이드밸브(100)는 모듈레이터블록(101)의 보어(101a)에 수용되는 마그네트 코어(110), 마그네트 코어(110)와 보어 내측에서 결합하는 필터부재(120), 마그네트 코어(110) 내에 설치되는 밸브시트(150) 및 플런저(160), 마그네트 코어(110) 외측에 결합되는 슬리브(170), 슬리브(170) 내에 마련되는 아마추어(180), 상기 플런저(160)를 아마추어(180) 측으로 탄성력을 부여하는 복귀스프링(185), 및 슬리브(170) 외측에 설치되는 여자코일조립체(미도시)를 포함할 수 있다.
마그네트 코어(110)는 원통형으로 마련되며 길이방향으로 중앙을 관통하는 관통공(111)을 구비한다. 관통공(111)의 길이방향 중심 측에는 복귀스프링(185)의 하단을 지지하도록 돌출된 스프링지지턱(115)이 마련된다. 스프링지지턱(115)을 중심으로 상부에는 플런저(160)가 복귀스프링(185)을 개재하여 삽입되고, 하부에는 오리피스(151)가 형성된 밸브시트(150)가 압입 고정된다.
필터부재(120)는 마그네트 코어(110)에 결합된 상태로 모듈레이터블록(101)의 보어(101a)에 진입하도록 설치된다. 필터부재(120)는 마그네트 코어(110)의 하측 외면을 감싸는 둘레부(121)와, 마그네트 코어(110)의 하단 쪽에 위치하며 관통공(111)에 압입되도록 둘레부(121)와 일체로 형성된 삽입부(125)를 포함한다.
둘레부(121)는 마그네트 코어(110)의 하부를 내부에 수용하며, 외면이 모듈레이터블록(100)의 보어(101a) 내면에 지지된다. 삽입부(125)는 중앙에 마그네트 코어(110)의 관통공(111)과 연통되는 연계유로(126)가 형성되어 마그네트 코어(110)의 관통공(111)에 압입 설치되는 밸브시트(150)의 시트유로(156)에 끼워져 결합된다. 연계유로(126)와 시트유로(156)와 관통공(111)은 마그네트 코어(110)의 길이방향으로 서로 연통된다.
또한, 필터부재(120)의 둘레부(121)에는 연계유로(126)의 외측에 별도의 바이패스 유로(123)가 형성된다. 이러한 둘레부(121)에는 모듈레이터블록(101)의 제1유로(102)를 통하는 오일의 이물질을 걸러 주는 제1여과부(121a)와, 제2유로(103) 쪽으로 통하는 오일의 이물질을 걸러 주는 제2여과부(121b)가 마련된다. 제1 및 제2여과부(121a, 121b)는 각각 제1유로(102) 및 제2유로(103)와 대향되는 위치의 둘레부(121)에 마련된다.
한편, 필터부재(120)에 형성된 바이패스 유로(123)는 제1유로(102)와 제2유로(103) 사이에서 제2유로(103)를 통해 전달되는 유압이 제1유로(102)로 흐르도록 형성된다. 즉, 바이패스 유로(123)는 제동 동작 시 마그네트 코어(110)의 관통공(111)을 통하여 흐르도록 하는 유로와 별도로 오일이 흐를 수 있도록 형성된 것으로서, 여기에는 체크밸브(130)가 설치된다. 체크밸브(130)는 바이패스 유로(123) 내에 진퇴 가능하게 설치된 개폐볼(131)을 포함할 수 있다. 개폐볼(131)은 제동 동작 시 바이패스 유로(123)를 개방하고 제동 종료 시 바이패스 유로(123)를 폐쇄할 수 있다.
플런저(160)는 마그네트 코어(110)의 스프링지지턱(115) 상부측 관통공(111) 내에 상하로 진퇴하도록 설치된다. 플런저(160)는 하단에 오리피스(151)를 개폐하는 개폐구(161)를 구비한다. 또, 플런저(160)는 여자코일조립체(미도시)에 전원이 인가되지 않을 때 오리피스(151)를 개방할 수 있도록 복귀스프링(185)에 의해 아마추어(180) 쪽으로 가압된다. 복귀스프링(185)이 안정적으로 설치되어 플런저(160)에 탄성력을 제공하도록 플런저(160)의 상측 외면에는 복귀스프링(185)의 일단을 지지하도록 외측으로 단차진 단차부(165)가 마련될 수 있다. 상술한 바와 같이, 마그네트 코어(110)의 관통공(111)에는 복귀스프링(185)의 타단을 지지하기 위한 단차형의 스프링지지턱(115)이 마련되어 있으므로, 복귀스프링(185)의 하단은 스프링지지턱(115)에 지지되고 상단은 플런저(160) 외면의 단차부(165)에 지지된다.
슬리브(170)는 컵 형상의 원통으로 마련되며 마그네트 코어(110)의 외면에 결합된다. 슬리브(170)는 마그네트 코어(110) 상부를 폐쇄하도록 돔형폐쇄부(171)를 포함하며, 하부는 마그네트 코어(110)의 외벽에 레이져나 아크 용접 등을 통해 견고하게 밀폐 결합된다. 본 실시 예에서는 슬리브(170)가 조립된 마그네트 코어(110)가 모듈레이터블록(101)의 보어(101a)에 코킹 고정되는 것으로 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 예를 들어 슬리브에 마그네트 코어(110)를 감싸도록 플랜지부(미도시)를 연장 마련하고 이 플랜지부가 모듈레이터블록(101)에 직접 고정하도록 결합될 수도 있다.
아마추어(180)는 슬리브(170)의 상측 내부 즉, 돔형폐쇄부(171) 내에 위치하며 상하로 진퇴 가능하게 설치된다. 이러한 아마추어(180)는 여자코일조립체(미도시)에 전원이 인가될 때 플런저(160)를 가압하도록 이동시켜 오리피스(151)를 폐쇄 동작한다. 여자코일조립체에 전원이 오프되면 아마추어(180)는 복귀스프링(185)에 탄성 지지되어 있는 플런저(160)에 의해 가압 해제되도록 이동되어 오리피스(151)를 개방 동작한다.
본 실시 예에 따른 솔레노이드밸브(100)는 동작 시 오리피스(151)를 통과하는 유체의 과도한 차압으로 인해 불안정 거동하는 플런저(160)를 안정적으로 동작시키기 위하여 오리피스(151)의 상류측에 유체의 흐름을 변화시키는 유동저항부재(190)를 마련할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 1 내지 도 3을 참조하면 유동저항부재(190)는 단면이 'T'자 형태를 가지며 관통공(111) 내 오리피스(151)의 입구측에 위치하는 밸브시트(150)와 필터부재의 삽입부(125) 사이의 공간 예컨대, 밸브시트(150)의 시트유로(156)와 필터부재의 연계유로(126) 사이에 마련될 수 있다.
유동저항부재(190)는 오리피스(151)에 대향해서 마주보도록 마련되는 디스크(191)와, 디스크(191)의 중심으로부터 축방향으로 연장 마련되는 로드(193)를 포함한다. 디스크(191)는 도 2에 도시한 바와 같이, 가장자리로부터 내측으로 함입 마련되는 우회유로홈(192)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 우회유로홈(192)은 디스크(191)가 유압에 의해 오리피스(151)에 근접하더라도 오리피스를 폐쇄하지 않도록 오리피스(151)와 연계유로(126)가 직선적이지 않고 우회하도록 마련된다. 로드(193)는 필터부재(120)의 연계유로(126)에 적어도 일부가 항상 수용될 수 있도록 마련된다. 로드(193)의 길이가 짧으면 유체의 유동 시 유동저항부재(190)가 시트유로(156) 상에서 불안정하게 요동하면서 소음 및 오동작을 일으킬 수 있다. 통상적으로 솔레노이드밸브는 마그네트 코어(110)에 밸브시트(150)를 압입 설치하고 이후 필터부재(120)를 후공정으로 조립하므로, 유동저항부재(190)는 밸브시트(150)에 필터부재(120)를 조립하기 전에 삽입 설치한다.
이하에서는, 상기와 같은 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브의 개폐동작에 관하여 설명한다.
노말 오픈형(NO형) 솔레노이브 밸브는 여자코일조립체(미도시)에 전원이 인가되지 않을 때는 복귀스프링(185)이 플런저(160)를 아마추어(180) 쪽으로 밀고 있기 때문에, 플런저(160)의 끝단 개폐구(161)가 오리피스(151)와 이격되어 오리피스(151)가 개방된 상태를 유지한다.
따라서, 제1유로(102)를 통하여 유입되는 유체는 마그네트 코어(110)의 보어(101a), 연계유로(126), 시트유로(156), 오리피스(151), 및 관통공(111)을 순차적으로 통과하면서 제2유로(103)로 흐른다.
좀 더 구체적으로 보면, 도 3에 확대 도시한 바와 같이 유체는 필터부재(120)의 삽입부(125)에 마련되는 연계유로(126)를 통과하면서 유동저항부재(190)의 로드(193)에 의해 흐름이 분기되며, 이어서 디스크(191)의 가장자리에 마련되는 우회유로홈(192)에 의해 이동경로가 직선적에서 곡선적으로 변화면서 흐름이 우회될 수 있다. 즉, 유체는 밸브시트(150)의 시트유로(156) 상에 유동 가능하게 마련되는 유동저항부재(190)에 의해 유속 및 유압이 저감되면서 오리피스(151)를 통과하게 되며, 그 결과 플런저(160)의 불안정한 거동이 축소되면서 발생 소음이 줄어들게 된다.
도 4는 플런저(160)의 개폐구(161)가 오리피스(151)를 폐쇄한 상태를 도시한 것으로, 이때 유체는 오리피스(151)를 통과하지 못하고 밸브시트(150)의 시트유로(156) 상에 체류하게 되며 그 결과 유동저항부재(190)는 필터부재(120)의 삽입부(125) 단부에 근접하도록 승강 이동될 수 있다.
여기서, 본 실시 예는 유체가 제1유로(102)로부터 제2유로(103)로 이동하는 것을 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 반대 방향으로도 유체가 이동할 수 있으며 이때에는 제2유로(103)를 통하여 유입되는 유체 중 일부는 필터부재(120)의 둘레부(121)에 형성된 바이패스 유로(123)를 통과하여 제2유로(112)로 흐를 수도 있다.
한편, 도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 솔레노이드밸브의 유동저항부재(190')를 도시한 것이다. 본 실시 예는 일 실시 예와 다른 점을 중심으로 설명하며, 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하므로 상세한 설명은 생략한다.
본 실시 예에 따른 유동저항부재(190')는 일 실시 예에 따른 유동저항부재(190)와 달리 유체의 흐름에 따라 시트유로(156) 상의 위치가 유동하지 않고 필터부재(120)의 삽입부(125)에 고정될 수 있도록 로드(193) 끝단에 고정턱(194)을 구비한다. 고정턱(194)은 로드(193)의 단부 외경의 일부를 삽입부(125) 내경에 대응하도록 가공하여 마련된다. 이와 같이 필터부재(120)에 유동저항부재(190')를 고정시키면 상술한 일 실시 예에 비해 조립이 용이하다.
또한, 본 실시 예의 유동저항부재(190')는 로드(193)에 내측과 외측이 연통되도록 관통유로(195)를 포함한다. 제1유로(102)를 통과한 유체는 관통유로(195)를 통해 연계유로(126)로부터 시트유로(156)로 이동하며, 이때 유동저항부재(190')의 디스크(191)에 의해 유로가 우회되면서 오리피스(151)를 저감된 유속과 유압으로 통과하여 제2유로(103)로 빠져나간다. 그 결과, 오리피스(151)를 통과하는 차압에 의해 발생하는 플런저(160)의 불안정한 거동이 축소되면서 솔레노이드밸브의 작동 소음은 현저하게 줄어들게 된다.
100 : 솔레노이드밸브 101 : 모듈레이터블록
110 : 마그네트 코어 111 : 관통공
120 : 필터부재 121 : 둘레부
125 : 삽입부 126 : 연계유로
150 : 밸브시트 156 : 시트유로
160 : 플런저 170 : 슬리브
180 : 아마추어 185 : 복귀스프링
190 : 유동저항부재 191 : 디스크
192 : 우회유로홈 193 : 로드

Claims (7)

  1. 모듈레이터블록의 보어에 설치되며 길이방향으로 관통하는 관통공을 구비하는 마그네트 코어와,
    상기 마그네트 코어의 일단에 진퇴운동 가능하게 설치된 아마추어와,
    상기 마그네트 코어의 타단에 설치되며 오리피스가 형성된 밸브시트와,
    상기 관통공에 삽입되어 상기 아마추어에 의해 슬라이딩 동작하며 오리피스를 개폐하는 플런저와,
    상기 마그네트 코어의 타단과 밸브시트를 감싸며 상기 보어에 수용되는 필터부재와,
    상기 오리피스의 상류측에 마련되어 유체의 흐름을 변화시키는 유동저항부재와,
    상기 아마추어와 마그네트 코어의 일단을 수용하는 슬리브와,
    상기 오리피스가 개방되도록 상기 플런저에 탄성복원력을 부여하는 복귀스프링을 포함하고,
    상기 필터부재는 마그네트 코어 타단의 외면을 둘러싸는 둘레부와, 상기 마그네트 코어의 관통공에 위치하는 밸브시트에 설치되는 삽입부를 포함하고,
    상기 유동저항부재는 상기 오리피스에 대향 배치되는 디스크와, 상기 디스크의 중심에 축방향으로 연장 마련되는 로드를 포함하고,
    상기 로드는 상기 삽입부에 고정될 수 있도록 단부에 고정턱을 구비하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유동저항부재는 상기 밸브시트와 삽입부 사이에 형성되는 시트유로에 마련되는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 로드는 적어도 일부가 상기 삽입부에 마련되는 연계유로에 수용되는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 디스크는 적어도 하나 이상의 우회유로홈을 구비하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 우회유로홈은 상기 디스크의 가장자리를 따라 마련되는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 로드는 시트유로와 연계유로를 연통할 수 있도록 관통홀을 포함하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
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