KR20030067839A

KR20030067839A - 안티록 브레이크 시스템용 펌프

Info

Publication number: KR20030067839A
Application number: KR1020020007314A
Authority: KR
Inventors: 윤현섭
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2003-08-19
Also published as: KR100543871B1

Abstract

본 발명은 안티록 브레이크 시스템용 펌프에 관한 것으로, 그 목적은 펌프의 피스톤 및 시일 구조를 개선하여 시일의 마모 및 리크 발생을 효과적으로 방지하고 하는 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템용 펌프에 의하면, 보어(31a)의 벽면에 피스톤(41)의 왕복운동을 가이드하기 위한 통 형상의 가이드부재(47)와, 리크 발생을 방지하기 위한 시일링부재(48)(49)가 배치되어 있다. 이에 따라 피스톤(41)은 보어(31a) 벽면과 접촉하지 않은 상태에서 직선 왕복운동하기 때문에 보어(31a) 벽면의 손상이 발생되지 않는 이점이 있다. 또한 시일링부재(48)(49) 역시 보어(31a) 벽면측에 고정된 상태에서 피스톤(41) 외주에 밀착되기 때문에, 피스톤(41) 왕복운동에 따른 마찰손상이 적게 발생되어 이의 내구성 및 안티록 브레이크 시스템의 전반적인 제품 신뢰성이 향상되는 작용효과가 있다.

Description

안티록 브레이크 시스템용 펌프{Pump for anti - lock brake system}

본 발명은 안티록 브레이크 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저압의 오일을 고압어큐뮬레이터측으로 강제 펌핑하는 안티록 브레이크 시스템용 펌프에관한 것이다.

일반적으로 안티록 브레이크 시스템은 제동 시 휠의 미끄러짐을 효율적으로 방지하여 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 것으로, 차량의 휠에 장착된 유압브레이크 측으로 전달되는 제동유압을 제어하기 위한 다수개의 솔레노이드밸브와, 오일을 일시 저장하는 한 쌍의 저압어큐뮬레이터 및 고압어큐뮬레이터와, 저압어큐뮬레이터에 일시 저장된 오일을 강제 펌핑하기 위한 모터 및 펌프와, 솔레노이드밸브와 모터의 구동을 제어하기 위한 ECU를 포함하고 있으며, 이러한 구성요소들은 알루미늄으로 제작된 모듈레이터블럭에 콤팩트하게 내장되어 있다.

따라서 펌프의 구동으로 저압어큐뮬레이터의 저압 오일이 가압되어 고압어큐뮬레이터로 펌핑되며, 이것은 유압브레이크 또는 마스터실린더 어셈블리측으로 전달된다. 이러한 펌프는 모터에 의해 구동되는데, 도 1은 안티록 브레이크 시스템에 적용되는 종래의 펌프를 보인 것이다.

도 1을 참조하면, 종래 펌프(10)는 모터(2)의 편심 스핀들(2a)에 의해 왕복운동하도록 모듈레이터블럭(1)에 형성된 보어(5)내에 설치되며 내부에 흡입유로(6a)가 형성된 피스톤(6)과, 피스톤(6)의 위치에 따라 흡입유로(6a)의 출구측을 개폐하는 인렛밸브(7)와, 보어(5)의 개방단부에 마련되어 인렛밸브(7)와 상반되게 작동하는 아웃렛밸브(8)를 갖추고 있다.

그리고 모듈레이터블럭(1)에는 피스톤(6) 흡입유로(6a)의 입구측과 저압어큐뮬레이터(미도시)를 연계시키기 위한 흡입포트(3)와, 고압어큐뮬레이터(미도시)의 입구측과 아웃렛밸브(8)의 출구측을 연계시키기 위한 토출포트(4)가 가공되어 있다.

또한, 피스톤(6)의 선단부에는 인렛밸브(7)가 설치되어 있고, 피스톤(6)의 외주에는 보어(5) 내벽과의 클리어런스를 통해 오일이 누설되는 것을 방지하기 위한 시일(9)이 설치되어 있다. 이 시일(9)은 링 형상으로 이루어져 있으며, 이의 설치를 위해 피스톤(6)에는 외주를 따라 오목하게 안착홈(6b)이 가공되어 있다.

이와 같이 구성된 종래 펌프(10)는 모터(2)의 편심 스핀들(2a)이 회전함에 따라 피스톤(6)이 왕복운동하며, 보어(5) 내부의 압력변화에 의해 서로 상반되게 인렛밸브(7)와 아웃렛밸브(8)가 개폐 작동함으로써, 오일이 가압되면서 고압어큐뮬레이터측으로 펌핑된다.

즉, 피스톤(6)이 상사점으로 이동하면 피스톤(6)과 아웃렛밸브(8) 사이의 오일압이 상승되며 이것에 의해 인렛밸브(7)는 폐쇄되고 아웃렛밸브(8)는 개방됨으로써, 오일은 토출포트(4)를 통해 고압어큐뮬레이터측으로 펌핑된다.

반면에 피스톤(6)이 하사점으로 이동하면, 피스톤(6) 선단과 아웃렛밸브(8) 사이에 저압이 형성되며 이것에 의해 인렛밸브(7)가 개방되고 아웃렛밸브(8)는 폐쇄됨으로써, 저압어큐뮬레이터측의 오일이 흡입포트(3)와 흡입유로(6a) 및 인렛밸브(7)를 통해 피스톤(6)과 아웃렛밸브(8) 사이 공간으로 흡입된다.

이 때, 시일(9)은 피스톤(6)과 함께 직선왕복 운동하면서 보어(5) 내벽에 밀착되기 때문에, 피스톤(6)과 보어(5) 벽면과의 사이에서 리크 발생이 방지되며 이로 인해 모터(2) 측으로의 오일 누설이 방지된다.

그러나 종래의 안티록 브레이크 시스템용 펌프(10) 구조에서는 시일(9)이 보어(5) 내벽을 지속적으로 스치면서 피스톤(6)과 함께 직선 왕복운동하기 때문에, 시일(9)의 마모현상이 단시간내에 발생되는 문제점이 있다.

만약, 시일(9)의 마모가 급진전되면, 오일누설을 방지할 수 없음은 물론이며 안티록 브레이크 시스템의 성능 저하 원인이 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로; 본 발명의 목적은 보어내를 왕복운동하는 피스톤 및 시일의 배치구조를 개선하여 시일의 마모 및 리크 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 안티록 브레이크 시스템용 펌프를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 안티록 브레이크 시스템의 펌프 단면도이다.

도 2는 본 발명이 적용되는 안티록 브레이크 시스템의 유압계통도이다.

도 3은 본 발명에 따른 펌프의 내부구조를 보인 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

31..모듈레이터블럭 31a..보어

34..저압어큐뮬레이터 35..모터

36..고압어큐뮬레이터 40L,40R..펌프

41..피스톤 42..인렛밸브

43..가압실 45..아웃렛밸브

47..가이드부재 48..제1시일

49..제2시일

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

모듈레이터블럭에 형성된 보어내에 설치되어 모터의 스핀들에 의해 직선왕복 운동하며 내부에 흡입유로가 형성된 피스톤과, 피스톤의 선단에 마련되어 흡입유로를 개폐하는 인렛밸브와, 보어의 개방 단에 설치되어 피스톤 선단과의 사이에 가압실을 형성하는 아웃렛밸브를 구비하여, 증압제동 또는 압력유지 제동작용 시 저압어큐뮬레이터측의 오일을 흡입하여 고압어큐뮬레이터측으로 펌핑하는 안티록 브레이크 시스템용 펌프에 있어서,

보어의 벽면에는 피스톤의 왕복운동을 가이드하도록 양단이 개방된 통 형상의 가이드부재와, 피스톤 외주에 밀착되어 리크 발생을 방지하기 위한 시일링부재가 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 시일링부재는 가이드부재의 전방측에 배치되는 제1시일과, 가이드부재의 후방측에 배치되는 제2시일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 아웃렛밸브는 보어의 개방단측에 압입되며 중심부에 오리피스가 천공된 밸브시트와, 밸브시트의 오리피스를 개폐하는 구체와, 구체를 탄성 지지하는 탄성부재를 구비하며,

밸브시트는 제2시일이 배치되도록 가이드부재의 후단과의 사이에 소정의 공간이 형성되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 시일링부재는 보어 벽면에 고정된 상태로 유지되면서 피스톤과 보어 벽면사이에서의 리크 발생을 방지하기 때문에, 이의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부도면을 간략히 설명하면, 도 2는 본 발명이 적용되는 안티록 브레이크 시스템의 유압계통도이고, 도 3은 본 발명에 따른 펌프의 내부구조를 보인 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명이 적용되는 안티록 브레이크 시스템(30)은 전륜과 후륜에 설치된 유압브레이크(23) 측으로의 제동유압 전달을 제어하기 위한 다수개의 솔레노이드밸브(33A)(33B)와, 감압 제동작용 시 유압브레이크(23) 측으로부터 빠져나온 오일이 일시적으로 저장되는 저압어큐뮬레이터(34)와, 증압/유지 제동 작동 시 저장어큐뮬레이터(34)에 저장된 오일을 펌핑하기 위한 한 쌍의 펌프(40L)(40R)와, 이 한 쌍의 펌프(40L)(40R)를 동시에 구동시키기 위한 모터(35)와, 펌프(40L)(40R) 구동에 의해 가압 토출되는 오일의 압력맥동을 저감시키기 위해 출구측에 오리피스(36a)가 배치된 고압어큐뮬레이터(36)를 갖추고 있으며, 이러한 구성요소들은 알루미늄으로 제작된 직육면체모양의 모듈레이터블럭(31)에 콤팩트하게 내장된다.

다수개의 솔레노이드밸브는 유압브레이크(23)의 상류 측과 연계되며 평상 시 개방된 상태로 유지되는 NO형 솔레노이드밸브(33A)와, 유압브레이크(23)의 하류 측과 연계되며 평상 시 폐쇄된 상태로 유지되는 NC형 솔레노이드밸브(33B)로 구별된다. 이러한 솔레노이드밸브(33A)(33B)의 개폐작동은 전륜과 후륜에 배치된 휠 센서(24)를 통해 차량속도를 감지하는 ECU(32)에 의해 각각 제어되게 된다. 또한, 감압 제동작용에 따라 NC형 솔레노이드밸브(33B)가 개방되어 유압브레이크(23) 측에서 빠져나온 오일은 저압어큐뮬레이터(34)에 일시적으로 저장되게 된다.

그리고 한 쌍의 펌프(40L)(40R)는 하나의 모터(35)에 의해 일정 위상차를 가지면서 구동되어 저압어큐뮬레이터(34)에 저장된 오일을 가압하여 고압어큐뮬레이터(36)측으로 펌핑하게 되는데, 이의 상세한 구조를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. (한 쌍의 펌프(40L)(40R)는 모터(35)의 편심 스핀들(35a)을 기점으로 좌우 대칭되게 이루어져 있기 때문에, 도 3에서는 하나의 펌프 구조만을 확대 도시하였다.)

먼저, 모듈레이터블럭(31)의 일측면 중앙부에는 펌프(40L)(40R)를 구동시키기 위해 스핀들(35a)이 돌출되게 마련된 모터(35)가 설치된다. 모터(35)의 스핀들(35a) 선단은 편심축(35b)으로 이루어지며 이것이 각 펌프(40L)(40R)의 피스톤(41) 사이에 배치됨으로써, 한 쌍의 펌프(40L)(40R)가 180도의 위상차를 가지면서 구동하게 된다.

이러한 모듈레이터블럭(31)에는 펌프(40L)(40R)를 설치하기 위해, 가로방향으로 가로질러 양단이 개방된 보어(31a)와, 이 보어(31a)의 중심부위와 저압어큐뮬레이터(34) 측을 연통시키기 위한 흡입포트(31b)와, 보어(31a)의 개방단 측과 고압어큐뮬레이터(36) 측을 연통시키기 위한 토출포트(31c) 등이 가공된다.

그리고 펌프(40L)(40R)는 보어(31a)내에 좌우로 슬라이딩 가능하게 설치되며 내부에 축방향으로 흡입유로(41a)가 형성된 피스톤(41)과, 이 피스톤(41) 선단부에 설치되어 흡입유로(41a)의 출구측을 개폐하는 인렛밸브(42)와, 보어(31a)의 개방단부를 밀폐하도록 결합되어 피스톤(41)과의 사이에 가압실(43)을 형성하며 오일의 역류를 방지하기 위해 아웃렛밸브(45)가 내장된 플러그(44)를 구비하고 있다.

인렛밸브(42)는 피스톤(41)의 흡입유로(41a) 출구단에 배치되는 구체(42a)와, 이 구체(42a)를 탄성 지지하는 탄성부재(42c) 및 리테이너(42b)를 갖추고 있다. 이 때, 리테이너(42b)는 구체(42a) 및 탄성부재(42c)를 수용한 상태에서 흡입유로(41a)의 출구단 측에 압입되어 이들의 이탈을 방지한다.

그리고 아웃렛밸브(45)는 피스톤(41) 위치에 따라 인렛밸브(42)와는 상반되게 작동되어 후술하는 토출유로(44a)를 개폐하는 것으로, 중심부가 오리피스(45b)가 형성되며 보어(31a)의 개방단측에 끼워져 결합되는 밸브시트(45a)와, 이 밸브시트(45a)의 오리피스(45b)에 접하도록 탄성부재(45d)를 통해 지지되는 구체(45c)를 구비하고 있다. 이 아웃렛밸브(45)의 탄성부재(45d)와 구체(45c)는 토출유로(44a)가 형성된 플러그(44) 내부에 설치된다. 미설명부호 "46"는 피스톤(41) 선단과 플러그(44) 사이, 즉 가압실(43)내에 설치되어 피스톤(41)을 하사점 방향(화살표 B 방향)으로 지지하는 리턴스프링이다.

또한, 피스톤(41)의 흡입유로(41a)는 흡입포트(31b)를 통해 저압어큐뮬레이터(34)와 연계되며, 가압실(43)의 토출측은 플러그(44)에 형성된 토출유로(44a)와 토출포트(31c)를 통해 고압어큐뮬레이터(36)와 연계된다.

이러한 피스톤(41)은 모터(35)의 스핀들(35a)과 접하도록 배치되어 보어(31a)내를 직선왕복 운동함으로써 인렛밸브(42)와 아웃렛밸브(45)를 상반되게 작동시키는데, 이의 작동이 원활하게 이루어지도록 보어(31a) 벽면에는 통 형상의 가이드부재(47)가 끼워져 있고, 가이드부재(47)의 전 후단에는 리크 발생을 방지하기 위한 시일링부재(48)(49)가 배치되어 있다.

이 가이드부재(47)는 흡입포트(31b)와 흡입유로(41a)가 연통되도록 중도에 연통공(47a)이 천공되어 있으며, 보어(31a)에 압입되도록 소정의 직경을 갖도록 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 시일링부재(48)(49)는 보어(31a)의 벽면측에 고정되며 소정의 두께를 갖는 링 형상으로 이루어져 있는데, 이것은 가이드부재(47)의 전방측에 배치되는 제1시일(48)과 이의 후방측에 배치되는 제2시일(49)로 구별된다. 제1시일(48)은 가이드부재(47)의 조립과 함께 배치되며, 제2시일(49)은 아웃렛밸브(45)의 밸브시트(45a)를 조립하면서 보어(31a)의 벽면측에 용이하게 조립된다. 이 아웃렛밸브(45)의 밸브시트(45a)는 보어(31a)의 개방단 내부에 압입되어 리턴스프링(46)의 단부를 지지하게 되는데, 제2시일(49)을 손쉽게 조립하기 위해밸브시트(45a)의 선단부는 가이드부재(47)의 후단과의 사이에 소정의 공간(50)을 형성하게 된다.

이에 따라 제1시일(48)은 가이드부재(47)의 전방측에, 제2시일(49)은 가이드부재(47) 후방과 밸브시트(45a) 사이에 형성된 공간(50)에 각각 배치되어 위치가 고정되며, 이러한 상태에서 피스톤(41) 외주와 접하여 리크발생을 방지하게 되는데 이러한 것은 후술하는 작용설명에서 상세하게 기술한다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 작동 및 효과를 설명한다.

안티록 브레이크 시스템은 제동압력 감압, 증압, 유지의 3가지 모드가 섞여서 제어되어 차량의 슬립을 방지하기 때문에, 펌프(40L)(40R)의 구동과 함께 각 솔레노이드밸브(33A)(33B)가 유압브레이크(23)측으로의 액압 전달을 제어하기 위해 개폐작동이 반복적으로 이루어진다. 즉, 운전자가 브레이크패달(20,도 2참조)을 밟아 배력장치(21,도 2참조)와 마스터실린더 어셈블리(22,도 2참조)를 통해 형성된 제동유압에 의해 제동력이 발휘되는 상태에서, 유압브레이크(23)내의 제동압력이 노면조건보다 크면 적정압력으로 낮추어야 하는데, ECU(32)에서는 NO형 솔레노이드밸브(33A)를 폐쇄 작동시키고 NC형 솔레노이드밸브(33B)는 개방 작동시킨다.

그리고 제동압력 감압상태가 오래 지속되거나 차량이 진행되어 노면의 마찰계수가 높은 곳으로 이동하면, 차량 타이어와 노면에서 발생시킬 수 있는 마찰력이 증가되어 차량 제동효율이 떨어진다. ECU(32)에서는 각 휠센서(24)로부터 입력되는 신호를 근거로 이런 상황을 판단하며, 유압브레이크(23)내의 제동압력을 증가시키기 위해 모터(35)를 통해 펌프(40L)(40R)를 구동시킨다. 따라서 저압어큐뮤레이터(34)에 저장된 오일을 고압어큐뮤레이터(36)로 가압 공급하고, 계속하여 전원공급을 차단하여 개방 작동된 NO형 솔레노이드밸브(33A)를 통해 유압브레이크(23)로 전달함으로써 제동유압을 증가시키게 된다.

이러한 증압 제동 시 저압어큐뮬레이터(34)에 저장된 오일은 펌프(40L)(40R) 구동에 의해 가압되어 고압어큐뮬레이터(36)와 오리피스(36a)를 지나면서 NO형 솔레노이드밸브(33A)측으로 공급되는 것인데, 본 발명에 따른 펌프(40L)(40R) 구동만을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

즉, 모터(35)의 편심 스핀들(35a)이 일방향으로 회전함에 따라 가이드부재(47)를 따라 피스톤(41)이 상사적으로 미끄러져 이동하면(화살표 A 방향), 가압실(43)내의 오일압력이 올라가며 이것에 의해 인렛밸브(42)는 폐쇄되고 아웃렛밸브(45)는 개방되어, 오일은 토출유로(44a)와 토출포트(31c)를 통해 고압어큐뮬레이터(36)측으로 펌핑된다.

반면에 리턴스프링(46)의 반력에 의해 가이드부재(47)를 따라 피스톤(41)이 하사점으로 미끄러져 이동하면(화살표 B 방향), 가압실(43)이 저압상태로 되며 이것에 의해 인렛밸브(42)는 개방되고 아웃렛밸브(45)는 폐쇄된다. 이에 따라 저압어큐뮬레이터(34)측의 오일은 흡입포트(31b)와 흡입유로(41a) 및 인렛밸브(42)를 통해 가압실(43)내로 흡입된다.

이와 같이 안티록 브레이크 시스템의 제어 중에 오일 공급은 피스톤(41)의 왕복운동에 의해 이루어지는데, 피스톤(41)은 통 형상의 가이드부재(47)를 통해 가이드되면서 직선왕복 운동한다. 이에 따라 보어(31a) 벽면과 피스톤(41)과의 직접적인 접촉은 이루어지 않기 때문에, 피스톤(41)의 왕복운동이 보다 원활하게 이루어진다. 아울러 보어(31a) 벽면의 마찰손상이 방지되기 때문에, 보어(31a) 벽면의 내식성을 높이기 위한 열처리(통상 양극처리-anodizing) 공정을 수행하지 않아도 된다.

또한, 제1시일(48)과 제2시일(49)이 보어(31a)의 벽면 측에 고정된 상태로 유지되면서 피스톤(41) 외주와 밀착되어 리크 발생을 방지하기 때문에, 이들의 마모가 적게 발생되어 내구성이 월등하게 향상된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템용 펌프에 의하면, 보어의 벽면에 피스톤의 왕복운동을 가이드하기 위한 통 형상의 가이드부재와, 리크 발생을 방지하기 위한 시일링부재가 배치되어 있다. 이에 따라 피스톤은 보어 벽면과 접촉하지 않은 상태에서 직선 왕복운동하기 때문에 보어 벽면의 손상이 발생되지 않는 이점이 있다. 또한 시일링부재 역시 보어 벽면측에 고정된 상태에서 피스톤 외주에 밀착되기 때문에, 피스톤 왕복운동에 따른 마찰손상이 적게 발생되어 이의 내구성 및 안티록 브레이크 시스템의 전반적인 제품 신뢰성이 향상되는 작용효과가 있다.

Claims

모듈레이터블럭에 형성된 보어내에 설치되어 모터의 스핀들에 의해 직선왕복 운동하며 내부에 흡입유로가 형성된 피스톤과, 상기 피스톤의 선단에 마련되어 상기 흡입유로를 개폐하는 인렛밸브와, 상기 보어의 개방 단에 설치되어 상기 피스톤 선단과의 사이에 가압실을 형성하는 아웃렛밸브를 구비하여, 증압제동 또는 압력유지 제동작용 시 저압어큐뮬레이터측의 오일을 흡입하여 고압어큐뮬레이터측으로 펌핑하는 안티록 브레이크 시스템용 펌프에 있어서,

상기 보어의 벽면에는,

상기 피스톤의 왕복운동을 가이드하도록 양단이 개방된 통 형상의 가이드부재와,

상기 피스톤 외주에 밀착되어 리크 발생을 방지하기 위한 시일링부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템용 펌프.
제 1항에 있어서,

상기 시일링부재는 상기 가이드부재의 전방측에 배치되는 제1시일과, 상기 가이드부재의 후방측에 배치되는 제2시일을 포함하는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템용 펌프.
제 2항에 있어서,

상기 아웃렛밸브는 상기 보어의 개방단측에 압입되며 중심부에 오리피스가 천공된 밸브시트와, 상기 밸브시트의 오리피스를 개폐하는 구체와, 상기 구체를 탄성 지지하는 탄성부재를 구비하며,

상기 밸브시트는 상기 제2시일이 배치되도록 상기 가이드부재의 후단과의 사이에 소정의 공간이 형성되게 설치되는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템용 펌프.