KR20040091424A

KR20040091424A - 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프

Info

Publication number: KR20040091424A
Application number: KR1020030025248A
Authority: KR
Inventors: 이우갑
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-10-28
Also published as: KR100721375B1

Abstract

본 발명은 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프에 관한 것으로, 그 목적은 피스톤과 아웃렛밸브 사이에 형성되는 가압실의 체적을 줄여줌에 따라 압축비를 높여주므로써 이의 토출 성능을 향상시키고자 하는 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프에 의하면, 피스톤(41) 선단과 아웃렛밸브(44)의 사이에 오일을 가압하기 위한 가압실(43)이 형성되는데, 피스톤(41) 선단에 배치되는 리테이너(42c) 내측에 체적저감부재(46)가 마련되므로 가압실(43)의 체적이 줄어들게 되며 가압실(43)내의 체적이 줄어듬에 따라 상대적으로 압축비가 상승되어 펌프의 효율이 향상되는 작용효과가 있다.

또한, 종래에는 리테이너(42c)의 단차진 형상을 통해 개폐부재(42a)가 축방향으로 일정거리 이상 이동되는 것을 제한하고 있었으나, 본 발명에서는 개폐부재(42a)가 축방향으로 이동되는 것을 체적저감부재(46)가 제한토록 하고 있다.

따라서, 리테이너(42a)에 별도의 단차가 필요 없게 되므로, 그 형상을 단순화 할 수 있게 되어 제작이 용이하게 되는 작용효과가 있다.

Description

전자제어식 브레이크 시스템의 펌프{Pump of electronic control brake system}

본 발명은 차량용 전자제어식 브레이크 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저압어큐뮬레이터측 오일을 고압어큐뮬레이터측으로 강제 펌핑하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 전자제어식 브레이크 시스템은 차량의 슬립현상을 효율적으로 방지하여 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 것으로, 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, 안티록 브레이크 시스템과 트랙션 제어를 조합하여 브레이크 액압을 제어함으로써 차량의 주행상태를 안정적으로 유지시키는 차량자세제어 시스템(VDC:Vehicle Dynamic Control System) 등이 개시되어 있다.

이러한 전자제어식 브레이크 시스템은 차량의 휠에 장착된 유압브레이크 측으로 전달되는 제동유압을 제어하기 위한 다수개의 솔레노이드밸브와, 오일을 일시 저장하는 한 쌍의 저압어큐뮬레이터 및 고압어큐뮬레이터와, 저압어큐뮬레이터에 저장된 오일을 강제 펌핑하기 위한 모터 및 펌프와, 솔레노이드밸브와 모터의 구동을 제어하는 ECU를 포함하고 있으며, 이러한 구성요소들은 알루미늄으로 제작된 모듈레이터블럭에 내장된다.

따라서 펌프의 구동으로 저압어큐뮬레이터측 오일이 가압되어 고압어큐뮬레이터로 펌핑되며, 이것은 유압브레이크 또는 마스터실린더 어셈블리측으로 전달된다. 이러한 펌프는 모터에 의해 구동되는데, 도 1은 전자제어식 브레이크 시스템에 적용되는 종래 펌프의 내부 구조를 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, 이 피스톤(6)의 위치에 따라 흡입유로(6a)의 출구측을 개폐하는 인렛밸브(7)와, 이 인렛밸브(7)와 상반되게 작동하도록 보어(5)의 개방단부에 마련되며 피스톤(6)과의 사이에 가압실(8)을 형성하는 아웃렛밸브(3)와, 가압실(8)에 배치되어 피스톤(6)을 하사점 방향으로 탄성 지지하는 리턴스프링(4)을 갖추고 있다.

인렛밸브(7)는 아웃렛밸브(3)와 대향되는 피스톤(6)의 선단부에 설치되는 것으로, 흡입유로(6a)의 출구측을 개폐하는 개폐부재(7a)와, 이 개폐부재(7a)를 탄성 지지하는 탄성부재(7b)와, 탄성부재(7b)가 고정되는 리테이너(7c)를 구비한다.

리테이너(7c)는 개폐부재가(7a)가 축방향으로 일정이상 이동되는 것을 제한토록 단차진 형상을 갖추게 된다.

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

이와 같이 구성된 종래 펌프(10)는 모터(2)의 편심 스핀들(2a)이 회전함에 따라 피스톤(6)이 직선 왕복운동하며, 보어(5) 내부의 압력변화에 의해 서로 상반되게 인렛밸브(7)와 아웃렛밸브(3)가 개폐 작동함으로써, 오일이 가압되면서 고압어큐뮬레이터측으로 펌핑된다.

즉, 피스톤(6)이 하사점으로 이동하면 가압실(8) 압력이 떨어지며 이것에 의해 인렛밸브(7)는 개방되고 아웃렛밸브(3)는 폐쇄됨으로써, 저압어큐뮬레이터측의 오일이 흡입포트(1a)와 흡입유로(6a) 및 인렛밸브(7)를 통해 피스톤(6)과 아웃렛밸브(3) 사이의 가압실(8)로 흡입된다.

반면에, 피스톤(6)이 상사점으로 이동하면 가압실(8) 압력이 상승하며 이것에 의해 인렛밸브(7)는 폐쇄되고 아웃렛밸브(3)는 개방됨으로써, 오일은 토출포트(1b)를 통해 고압어큐뮬레이터측으로 펌핑된다.

이러한 펌프는 압축비를 상승시키므로 그 효율을 향상시킬 수 있게 되는데, 압축비는 다음의 식에서 구할 수 있다.

압축비 =	피스톤 습동체적
	펌프 가압실체적 + 피스톤 습동체적

위의 식에 근거하여, 가압실(8)의 체적이 줄어들수록 압축비는 상대적으로 상승되게 된다.

그러나 종래 펌프 구조에서는 피스톤(6) 선단에 개폐부재(7a)를 포함하고 있는 인렛밸브(7)에 의해 피스톤(6) 선단을 아웃렛밸브(3)에 근접하게 구성하는 것이 쉽지 않게 되므로, 피스톤 선단(6)과 아웃렛밸브(3) 사이에 형성되는 가압실(8)은 상당한 체적을 갖게 되어 펌프의 전체적인 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 가압실 구조를 개선하여 압축비를 향상시키므로 펌프의 토출 성능을 향상시킬 수 있는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 전자제어식 브레이크 시스템에 적용되는 펌프를 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 전자제어식 브레이크 시스템의 유압계통도이다.

도 3은 본 발명에 따른 펌프의 내부 구조를 보인 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

31 : 모듈레이터블럭 31a : 보어

40L,40R : 펌프 41 : 피스톤

42 : 인렛밸브 42a : 개폐부재

42c : 리테이너 44 : 아웃렛밸브

46 : 체적저감부재

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

모듈레이터블럭에 형성된 보어내에서 직선 왕복운동하며 저압어큐물레이터측의 오일이 흡입되는 흡입유로가 마련된 피스톤과, 상기 보어내에 설치되어 상기 피스톤 선단과의 사이에 가압실을 형성하며 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 개폐 작동하는 아웃렛 밸브와, 상기 아웃렛밸브와 상반되게 개폐 작동되어 상기 흡입유로로 유입되는 오일을 상기 아웃렛 밸브로 안내하는 인렛밸브를 갖춘 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프에 있어서,

상기 인렛벨브는 상기 흡입유로를 선택적으로 개폐하도록 상기 피스톤 선단에 배치되는 개폐부재와, 상기 개폐부재의 축방향 이동을 가이드하며 오일통로가 형성된 리테이너를 구비하며,

상기 리테이너 내측에는 상기 가압실의 체적을 줄이도록 체적저감부재가 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 리테이너는 중공의 원통형상을 갖는 것으로 상기 개폐부재가 배치되는 부분부터 상기 아웃렛밸브 측 단부까지는 일정한 반경을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 개폐부재는 구 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부도면을 간략히 설명하면, 도 2는 본 발명에 따른 전자제어식 브레이크 시스템을 보인 유압계통도이고, 도 3은 본 발명에 따른 펌프 구조를 보인것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 전자제어식 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 모터(35) 및 한 쌍의 펌프(40L)(40R)와, 이 펌프(40L)(40R) 구동에 의해 가압 토출되는 오일의 압력맥동을 저감시키기 위해 출구측에 오리피스(36a)를 갖춘 고압어큐뮬레이터(36)를 갖추고 있으며, 이러한 구성요소들은 알루미늄으로 제작된 직육면체상의 모듈레이터블럭(31)에 콤팩트하게 내장된다.

다수개의 솔레노이드밸브(33A)(33B)는 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, 감압제동 작용에 따라 NC형 솔레노이드밸브(33B)가 개방되어 유압브레이크(23) 측에서 빠져나온 오일은 저압어큐뮬레이터(34)에 일시적으로 저장되게 된다.

그리고 한 쌍의 펌프(40L)(40R)는 모터(35)에 의해 일정 위상차를 가지면서 구동되는데, 펌프(40L)(40R) 구동에 의해 저압어큐뮬레이터(34)에 저장된 오일은가압되어 고압어큐뮬레이터(36)측으로 공급되게 되며 계속하여 고압어큐뮬레이터(36)에서 압력맥동이 저감되면서 유압라인을 따라 다시 유압브레이크(23) 또는 마스터실린더(22)측으로 복귀되게 된다.

한편, 이러한 펌프(40L)(40R)는 효율을 보다 향상시키기 위해 개선된 구조를 가지게 되는데, 이의 상세한 구조를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.(한 쌍의 펌프(40L)(40R)는 모터(35)의 편심 스핀들을 기점으로 좌우 대칭되게 이루어져 있기 때문에, 도 3에서는 일측 펌프만을 확대 도시하였다.)

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

또한, 모듈레이터블럭(31)에는 펌프(40L)(40R)를 설치하기 위해, 가로방향으로 가로질러 양단이 개방된 보어(31a)와, 이 보어(31a)와 저압 어큐뮬레이터(34) 측을 연통시키기 위한 흡입포트(31b)와, 보어(31a)와 고압어큐뮬레이터(36) 측을 연통시키기 위한 토출포트(31c) 등이 가공되어 있다.

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)를 개폐하는 인렛밸브(42)와, 보어(31a)의 개방단부를 밀폐하도록 결합되어 피스톤(41)과의 사이에 가압실(43)을 형성하며 오일의 역류를 방지하기위해 아웃렛밸브(44)를 갖추고 있다.

아웃렛밸브(44)는 피스톤(41) 위치에 따라 인렛밸브(42)와는 상반되게 작동되어 토출유로(44f)를 개폐하는 것으로, 오리피스(44b)가 형성된 밸브시트(44a)와, 오리피스(44b)와 접하도록 배치되는 개폐부재(44c)와, 이 개폐부재(44c)를 탄성 지지하는 탄성부재(44d)와, 이 탄성부재(44d) 및 개폐부재(44c)가 내장되며 토출포트(31c)와 연계되도록 토출유로(44f)가 형성된 밸브하우징(44e)으로 이루어져 있다.

그리고 피스톤(41) 선단과 아웃렛밸브(44) 사이, 즉 가압실(43)내에는 피스톤(41)을 하사점 방향(화살표 B) 으로 지지하는 리턴스프링(45)이 마련된다.

그리고 인렛밸브(42)는 피스톤(41)의 흡입유로(41a) 출구측에 배치되되 구형상을 가지는 개폐부재(42a)와, 이 개폐부재(42a)를 탄성 지지하는 탄성부재(42b)와, 이 탄성부재(42b) 및 개폐부재(42a)가 내장되며 오일이 통과할 수 있는 오일통로(42d)가 형성된 리테이너(42c)를 갖추고 있다.

이러한 리테이너(42c)는 중공의 원통형상을 갖는 것으로 개폐부재(42a)가 배치되는 부분부터 아웃렛밸브(44)측 단부까지는 일정한 반경을 가지게 되며, 이러한 리테이너(42)의 아웃렛밸브(44)측 단부 내측에는 가압실(43)의 체적을 줄이도록 플라스틱 등의 재질로 형성되는 체적저감부재(46)가 마련된다.

또한 체적저감부재(46)는 가압실(43)의 체적을 줄이기 위한 용도 이외에 개폐부재(42a)가 오일 압력에 의해 아웃렛밸브(44)측 방향으로 일정거리 이상 이동되는 것을 제한하는 역할도 수행하게 된다.

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

차량의 슬립현상이 발생되면 전륜과 후륜 측의 각 휠 센서(24)로부터 입력되는 신호를 근거로 제동유압은 감압, 증압, 유지 등 3가지 모드로 제어된다. 이 때, 각각의 제어상태는 전륜과 후륜에 모두 같은 상태로 조절되는 것이 아니고 마찰조건에 따라 별개로 제어, 즉 3가지 모드가 섞여서 제어되는데, 우선 제동력 감압작동을 설명한다.

먼저, 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 한다. 따라서 ECU(32)에서는 NC형 솔레노이드밸브(33B)를 개방 작동시키며, 이로 인해 유압브레이크(23)로부터 오일이 일부 빠져나와 저압어큐뮬레이터(34)에 일시 저장된다. 이러한 과정을 통해 유압브레이크내의 제동압력이 낮아져 노면에서 미끄러지는 현상이 방지된다.

다음에는 전자제어식 브레이크 시스템의 제동력 증압 작동을 설명한다. 전자제어식 브레이크 시스템의 제어 중에 감압 상태가 오래 지속되면 차량 제동효율이 떨어지게 되는데, 이러한 경우 ECU(32)에서는 유압브레이크(23)내의 제동압력을 증가시키기 위해 모터(35)를 통해 한 쌍의 펌프(40L)(40R)를 작동시킨다.

따라서 저압어큐뮬레이터(34)에 저장된 오일은 펌프(40L)(40R)를 통해 가압되어 고압어큐뮬레이터(36)측으로 전달된다. 즉, 피스톤(41)이 하사점으로 이동(화살표 B 방향)하면 흡입유로(41a)와 인렛밸브(42)를 통해 가압실(43)로 오일이 유입되며, 피스톤(41)이 상사점으로 이동하면(화살표 A 방향) 오일은 가압실(43)에서 가압되면서 아웃렛밸브(44)를 개방시키고 계속하여 토출유로(44f)와 토출포트(31c)를 통해 고압어큐뮬레이터(36)로 전달되며, 고압어큐뮬레이터(36)에서 오일 압력맥동이 줄어든다.

계속하여 압력맥동이 줄어든 가압 오일은 개방 작동된 NO형 솔레노이드밸브(33A)를 통해 유압브레이크(23)측으로 전달됨으로써 제동유압이 증가된다. 이 때, 유압라인으로 토출되는 가압 오일은 고압어큐뮬레이터(36)의 오리피스(36a)를 지나기 때문에, 오일의 압력맥동이 또다시 줄어든 상태이다.

또한, 전자제어식 브레이크 시스템 제어 중에서 제동압력이 최적의 제동력을 발생시키는 상태에 이르거나 차량의 공진현상을 방지하기 위해, 제동압력을 일정상태로 유지하는 압력유지 작동이 필요하다. 즉, 압력유지 작동은 유압브레이크(23)내의 압력변화를 없게 하는 것으로, 제동압력을 유지하고자 하는 유압브레이크(23)측의 NO형 솔레노이드밸브(33A)를 폐쇄 작동시켜 유압이 전달되는 것을 차단한다. 이에 따라 고압어큐뮬레이터(36)에서 토출되는 가압 오일은 마스터실린더(22)측으로 전달됨으로써, 압력유지 작동이 수행된다.

이러한 증압 제동은 펌프(40L)(40R) 구동에 의해 오일이 가압되어 유압브레이크(23)로 공급되는 것인데, 본 발명에 따른 펌프(40L)(40R) 구동을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

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

반면에 리턴스프링(46)의 반력에 의해 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.

이러한 흡입 / 토출행정은 모터(35) 스핀들(35a)의 1회전당 1회씩 수행하게 되는데, 피스톤(41) 선단에 마련되는 리테이너(42c) 내측에 체적저감부재(46)가 마련됨으로써 가압실(43)의 체적이 줄어들게 된다. 따라서 가압실(43)내의 체적이 줄어듬에 따라 상대적으로 압축비가 상승되어 펌프의 효율이 향상되게 된다.

또한, 체적저감부재(46)는 개폐부재(42a)가 축방향으로 일정거리 이상 이동되는 것을 제한하는 역할도 동시에 수행하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프에 의하면, 피스톤 선단과 아웃렛밸브의 사이에 오일을 가압하기 위한 가압실이 형성되는데, 피스톤 선단에 배치되는 리테이너 내측에 체적저감부재가 마련되므로 가압실의 체적이 줄어들게 되며 가압실내의 체적이 줄어듬에 따라 상대적으로 압축비가 상승되어 펌프의 효율이 향상되는 작용효과가 있다.

또한, 종래에는 리테이너의 단차진 형상을 통해 개폐부재가 축방향으로 일정거리 이상 이동되는 것을 제한하고 있었으나, 본 발명에서는 개폐부재가 축방향으로 이동되는 것을 체적저감부재가 제한토록 하고 있다.

따라서, 리테이너에 별도의 단차가 필요 없게 되므로, 그 형상을 단순화 할 수 있게 되어 제작이 용이하게 되는 작용효과가 있다.

Claims

모듈레이터블럭에 형성된 보어내에서 직선 왕복운동하며 저압어큐물레이터측의 오일이 흡입되는 흡입유로가 마련된 피스톤과, 상기 보어내에 설치되어 상기 피스톤 선단과의 사이에 가압실을 형성하며 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 개폐 작동하는 아웃렛 밸브와, 상기 아웃렛밸브와 상반되게 개폐 작동되어 상기 흡입유로로 유입되는 오일을 상기 아웃렛 밸브로 안내하는 인렛밸브를 갖춘 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프에 있어서,

상기 인렛벨브는 상기 흡입유로를 선택적으로 개폐하도록 상기 피스톤 선단에 배치되는 개폐부재와, 상기 개폐부재의 축방향 이동을 가이드하며 오일통로가 형성된 리테이너를 구비하며,

상기 리테이너 내측에는 상기 가압실의 체적을 줄이도록 체적저감부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프.
제 1항에 있어서,

상기 리테이너는 중공의 원통형상을 갖는 것으로 상기 개폐부재가 배치되는 부분부터 상기 아웃렛밸브 측 단부까지는 일정한 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프.
제 1항에 있어서,

상기 개폐부재는 구 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프.