KR20190113036A - 브레이크장치용 솔레노이드 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 브레이크장치용 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 밸브 바디와, 밸브 바디에 직선 왕복 이동 가능하게 설치되는 플런저와, 밸브 바디와 연결되고, 마스터 실린더와 연결되는 인렛과 펌프와 연결되는 아웃렛이 형성되는 펌프 하우징과, 밸브 바디와 펌프 하우징에 연결되고 플런저를 수용하며, 펌프 하우징의 인렛과 연통하는 유입 홀과 펌프 하우징의 아웃렛과 연통하는 유출 홀을 구비하는 시트 하우징과, 시트 하우징 내에서 직선 왕복 이동하도록 플런저에 설치되는 핀과, 핀의 둘레를 감싸도록 설치되고, 플런저와 접촉되는 제1 실링부와 시트 하우징과 접촉되는 제2 실링부를 형성하여, 인렛에서 아웃렛으로의 오일의 이동을 차단하는 시트 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

브레이크장치용 솔레노이드 밸브{SOLENOID VALVE FOR BRAKE APPARATUS}
본 발명은 브레이크장치용 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유로의 오일 흐름과 작동 소음을 개선할 수 있는 브레이크장치용 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.
일반적으로 ESC시스템은 차량의 다양한 정보들을 종합하여 차량의 미끄러짐을 초기에 파악하고 차량의 각 휠을 독립적으로 제어하므로, 차량의 주행안정성을 높여준다.
이러한 ESC시스템에는 브레이크장치용 솔레노이드 밸브가 사용된다. 브레이크장치용 솔레노이드 밸브는 노멀 클로즈 타입으로 평시에는 유로를 막고 있으며, 제동 유압을 발생시키는 마스터실린더와 펌프 사이에 설치되어, ESC기능이 작동할 때 유로를 열어준다.
종래의 브레이크장치용 솔레노이드 밸브는 고압하에서 작동되는 사용 환경의 특성상 2단 작동 구조로 구성될 필요가 있으며, 이 경우 플런저에 연결된 스프링 이외에 추가적인 스프링이 유로상에 위치되어 오일의 흐름에 저항으로 작용하는 문제점이 있었다.
또한, 플런저가 스위칭될 때 유로 근처에 배치된 금속 부품간 충격이 발생하여 다른 밸브보다 큰 작동 소음이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0636369호(2005. 05. 17 공개, 발명의 명칭: 전자제어식 브레이크 시스템용 솔레노이드 밸브의 코일조립체 고정장치)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 유로의 오일 흐름과 작동 소음을 개선할 수 있는 브레이크장치용 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브는: 밸브 바디와, 밸브 바디에 직선 왕복 이동 가능하게 설치되는 플런저와, 밸브 바디와 연결되고, 마스터 실린더와 연결되는 인렛과 펌프와 연결되는 아웃렛이 형성되는 펌프 하우징과, 밸브 바디와 펌프 하우징에 연결되고 플런저를 수용하며, 인렛과 연통하는 유입 홀과 아웃렛과 연통하는 유출 홀을 구비하는 시트 하우징과, 시트 하우징 내에서 직선 왕복 이동하도록 플런저에 설치되는 핀과, 핀의 둘레를 감싸도록 설치되고, 플런저와 접촉되는 제1 실링부와 시트 하우징과 접촉되는 제2 실링부를 형성하여, 인렛에서 아웃렛으로의 오일의 이동을 차단하는 시트 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 시트 부재는 통체 형상으로 형성되고, 플런저 측에 위치되어 플런저와 가까워질수록 바깥 방향으로 벌어진 형상부를 포함하는 제1 립실(lip seal)부와, 시트 하우징 측에 위치되는 제2 립실부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 핀은 플런저에 결합되는 로드부와, 로드부의 일측에 연장되고 로드부 방향으로 경사진 형상부를 포함하는 경사 블록부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 경사 블록부는 제2 립실부의 내측에 배치되고, 핀이 플런저와 더불어 이동할 때 시트 부재도 이동하도록 제2 립실부의 내측면을 가압하는 경사면을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 핀은 로드부와 경사 블록부에 걸쳐 형성되는 'V'형 홈을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브는, 립 실(lip seal) 형상의 시트 부재를 적용함으로써, 고압하에서의 작동을 위한 2단 작동 구조를 유지하면서 유로에서의 저항을 줄여 유로의 오일 흐름을 개선할 수 있고, 작동 소음을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 2의 영역'E'를 확대 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브에 적용된 핀을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브의 닫힘 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브의 열림 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브의 제1 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브의 제2 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브의 제3 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브의 제4 작동 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브를 나타낸 도면이며, 도 2는 도 2의 영역'E'를 확대 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브에 적용된 핀을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브의 닫힘 상태를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브의 열림 상태를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브의 제1 작동 상태를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브의 제2 작동 상태를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브의 제3 작동 상태를 나타낸 도면이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브의 제4 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브는 밸브 바디(100)와, 플런저(200)와, 펌프 하우징(300)과, 시트 하우징(400)과, 핀(500)과, 시트 부재(600)를 포함한다.
밸브 바디(100)는 축 방향을 따라 양측으로 연통되게 형성되며, 예컨대, 관 형상과 같은 통체 형상으로 형성될 수 있다. 밸브 바디(100)는 편의상 설명을 위해 수직하게 세워지고, 상하 방향으로 연통되게 형성되는 것으로 도시된다.
밸브 바디(100)의 내측 둘레면에는 코일(110)이 설치되고, 코일(110)의 내측 상부에는 스테이터(120)가 설치되며, 코일(110)에 전류가 인가되면 스테이터(120)와의 전자기적인 상호작용에 의해 스테이터(120)에 자력이 형성되어 플런저(200)를 상 방향으로 끌어올린다.
코일(110)에 전류가 인가되지 않으면 스테이터(120)에 자력이 형성되지 않게 되고, 플런저(200)는 스테이터(120)와 플런저(200) 사이에 위치하는 스프링(130)의 탄성력에 의해 다시금 하측으로 내려오게 된다.
플런저(200)는 밸브 바디(100)의 내측에 직선 왕복 이동 가능하게 설치되며, 하단에는 핀(500)이 삽입되어 결합될 수 있는 홈(210)이 형성된다.
펌프 하우징(300)은 밸브 바디(100)와 연결되다. 그리고 펌프 하우징(300)에는 마스터 실린더(미도시)와 연결되는 인렛(310)과 펌프(미도시)와 연결되는 아웃렛(320)이 형성된다.
시트 하우징(400)은 밸브 바디(100)와 펌프 하우징(300)에 연결된다. 그리고 시트 하우징(400)은 플런저(200)의 일부를 수용하며, 시트 하우징(400)의 상단은 플런저(200)의 하방 이동 거리를 제한하는 스토퍼 역할을 한다.
시트 하우징(400)에는 펌프 하우징(300)의 인렛(310)과 연통하는 유입 홀(410)과, 펌프 하우징(300)의 아웃렛(320)과 연통하는 유출 홀(420)이 형성된다. 또한, 시트 하우징(400)에는 유입 홀(410)과 대향되는 부분에 다른 유출 홀(430)이 형성되고, 유출 홀(430)과 연통되도록 펌프 하우징(300)에는 다른 아웃렛(330)이 형성된다.
인렛(310)에서 아웃렛(320)으로 이어지는 유로는 차량이 빙판길 등에서 예기치 못한 회전을 할 우려가 있는 경우, 즉, ESC기능이 작동할 때 제동 유압이 펌프를 거쳐 차량의 휠로 전달되도록 하는 유로이다.
인렛(310)에서 아웃렛(330)으로 이어지는 유로는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브(노멀 클로즈 타입)에 의해 평시에는 막혀있게 되고, 운전자에 의해 마스터실린더에 제동 유압이 발생하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브가 작동하면서 차량의 휠로 제동 유압을 전달한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브는 마스터실린더의 압력이 150bar 이상의 고압인 경우에도 작동되어야 하기에 1차적으로 작은 오리피스를 개방하고, 작은 오리피스가 개방된 후 압력차가 작아지면 2차적으로 큰 오리피스를 개방하는 2단 작동 구조로 구성될 필요가 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브는 마스터실린더에서 직접 차량의 휠로 이어지는 유로에 위치하는 스프링과 다른 금속 재질의 구성들 대신 립 실(lip seal) 형상의 시트 부재(600)와 핀(500)을 적용하여, 고압하에서의 작동을 위한 2단 작동 구조를 유지하면서도 부품을 감소시켜 유로에서의 저항을 줄임으로써, 유로의 오일 흐름을 개선할 수 있고, 작동 소음도 개선할 수 있으며, 부품 감소로 제조 원가도 절감할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브에 적용된 핀(500)과 립 실(lip seal) 형상의 시트 부재(600)에 대해 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 핀(500)은 시트 하우징(400) 내에서 직선 왕복 이동하도록 플런저(200)의 하단에 마련된 홈(210)에 억지끼움 방식으로 결합되며, 플런저(200)의 홈(210)에 결합되는 되는 로드부(510)와, 로드부(510)의 일측에 연장되고 로드부(510) 방향으로 경사진 형상부(예컨대, 대략의 뿔모양을 한 형상부)를 포함하는 경사 블록부(520)를 포함하며, 경사 블록부(520)에는 로드부 방향으로 경사진 경사면(521)이 구비된다.
도 3을 참조하면, 핀(500)은 로드부(510)와 경사 블록부(520)에 걸쳐 형성되는 'V'형 홈을 구비하며, 이러한 'V'형 홈은 후술할 일정 상황에서 오일의 이동 통로로 이용된다.
시트 부재(600)는 도 2에 도시된 것처럼, 통체 형상으로 형성되어 핀(500)의 둘레를 감싸도록 설치되고, 플런저(200)와 접촉되는 제1 실링부(S1)와 시트 하우징(400)과 접촉되는 제2 실링부(S2)를 형성하여, 인렛(310)에서 아웃렛(320)으로의 오일의 이동을 차단한다.
또한 시트 부재(600)는 플런저(200) 측에 위치되어 플런저(200)와 가까워질수록 바깥 방향으로 벌어진 형상부를 포함하는 제1 립실(lip seal)부(610)와, 시트 하우징(400) 측에 위치되는 제2 립실부(620)를 포함한다.
핀(500)의 경사 블록부(520)는 시트 부재(600)의 제2 립실부(620)의 내측에 배치된다. 핀(500)의 경사 블록부(520)는, 핀(500)이 플런저(200)와 더불어 이동할 때 시트 부재(600)도 더불어 이동하도록 구비된 경사면(521)을 이용하여 제2 립실부(620)의 내측면을 가압하다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브의 기본 온/오프 동작을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브의 닫힘 상태를 나타낸 도면이며, 이러한 상태는 코일(110)에 전류가 인가되지 않은 상태이며, 스테이터(120)와 플런저(200)를 연결하는 스프링(130)의 탄성력에 의해 플런저(200)는 하 방향으로 힘을 받아 시트 하우징(400)의 상단에 걸림될 때까지 하강한 상태이다.
그리고 시트 하우징(400)의 바닥면과 플런저(200) 사이에 위치하는 시트 부재(600)는 플러저(200)에 의해 하 방향으로 힘을 받아 수직 방향으로 압착된 상태가 된다. 이러한 상태에서 시트 부재(600)의 제1 립실부(610)는 플런저(200)의 하부에 밀착하여 제1 실링부(S1)를 형성하고, 시트 부재(600)의 제2 립실부(620)는 시트 하우징(400)의 바닥면에 밀착하여 제2 실링부(S2)를 형성함으로써, 인렛(310)에서 아웃렛(320)으로의 오일의 이동을 차단한다.
코일(110)에 전류가 인가되면, 스테이터(120)와의 전자기적인 상호작용에 의해 스테이터(120)에 자력이 형성되어 플런저(200)를 상 방향으로 끌어올린다. 그러면 플런저(200)에 설치된 핀(500)이 플런저(200)와 함께 상승하면서 시트 부재(600)를 더불어 상승시키게 되고, 도 5에 도시된 것처럼, 시트 부재(600)의 제2 립실부(620)는 시트 하우징(400)의 바닥면으로부터 분리되어 인렛(310)에서 아웃렛(320)으로의 유로를 개방함으로써, 오일이 이동되도록 한다.
이하에서는 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브의 세부적인 작동을 단계별로 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크장치용 솔레노이드 밸브의 제1 작동 상태를 나타낸 도면이다.
이러한 제1 작동 상태는 앞서 설명한 바와 같이, 코일(110)에 전류가 인가되지 않은 상태이며, 스테이터(120)와 플런저(200)를 연결하는 스프링(130)의 탄성력에 의해 플런저(200)는 하 방향으로 힘을 받아 시트 하우징(400)의 상단에 걸림될 때까지 하강한 상태로서, 시트 부재(600)가 시트 하우징(400)의 바닥면과 플런저(200) 사이의 공간을 폐쇄하여 인렛(310)에서 아웃렛(320)으로의 오일의 이동을 차단하고 있는 상태이다.
이러한 도 6에 도시된 상태에서 마스터실린더에 고압(예컨대, 150bar 이상의 고압)이 인가되면, 시트 부재(600)의 상단부에 위치하는 제1 립실부(610)의 벌어진 형상(도 6에 도시된 형상)이 중심부를 향해 모여진 형상(도 7에 도시된 형상)으로 변형된다.
변형된 시트 부재(600)는 도 7에 도시된 것처럼, 플런저(200)를 살짝 위로 밀어 올리며, 이로 인해, 플런저(200)와 스테이터(120) 사이의 간격은 도 6에 도시된 간격보다 축소된다.
이러한 도 7에 도시된 상태에서 코일(110)에 전원이 인가되면 코일(110)과 스테이터(120)의 전자기적인 상호작용에 의해 스테이터(120)에 자력이 형성되어 플런저(200)를 상 방향으로 끌어올리며, 이때 플런저(200)와 스테이터(120) 사이의 간격이 축소된 상태이기 때문에, 더 강한 전자기력이 발생하며, 이로 인해 고압이 인가된 상태에서도 플런저(200)가 원활히 이동할 수 있게 된다.
플런저(200)가 상 방향으로 끌어올려질 때 플런저(200)에 연결된 핀(500)의 경사 블록부(520)의 경사면(521)이 시트 부재(600)의 제2 립실부(620)의 내측면에 접촉되어 시트 부재(600)를 상 방향으로 밀어 올린다.
이와 동시에 시트 부재(600)의 외측에 작용하는 고압의 영향으로 시트 부재(600)에 불균일한 형상 변형이 일어나게 된다.
그러면 증대된 전자기력과 시트 부재(600)의 형상 변형으로 인해 시트 부재(600)의 제1 립실부(610)와 플런저(200) 사이에 틈이 발생하고, 이 틈을 통해 유입된 오일이 도 8에 도시된 것처럼, 핀(500)에 형성된 'V'형 홈(V)을 따라 아웃렛(320)으로 흐르면서 1차적인 흐름(A)을 만든다.
이러한 도 8에 도시된 상태에서 인렛(310)과 아웃렛(320)의 압력차가 작아지면, 도 9에 도시된 바와 같이, 시트 부재(600)의 제2 립실부(620)가 시트 하우징(400)의 바닥면으로부터 최대로 분리되어, 도 9에 도시된 것처럼, 인렛(310)에서 아웃렛(320)으로 흐르는 2차적인 흐름(B)을 만든다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 립 실(lip seal) 형상의 시트 부재를 적용함으로써, 고압하에서의 작동을 위한 2단 작동 구조를 유지하면서 유로에서의 저항을 줄여 유로의 오일 흐름을 개선할 수 있고, 작동 소음을 개선할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100: 밸브 바디 110: 코일
120: 스테이터 200: 플런저
300: 펌프 하우징 310: 인렛
320: 아웃렛 400: 시트 하우징
410: 유입 홀 420: 유출 홀
500: 핀 510: 로드부
520: 경사 블록부 521: 경사면
V: 'V'형 홈 600: 시트 부재
610: 제1 립실부 620: 제2 립실부

Claims (5)

  1. 밸브 바디;
    상기 밸브 바디에 직선 왕복 이동 가능하게 설치되는 플런저;
    상기 밸브 바디와 연결되고, 마스터 실린더와 연결되는 인렛과 펌프와 연결되는 아웃렛이 형성되는 펌프 하우징;
    상기 밸브 바디와 상기 펌프 하우징에 연결되고 상기 플런저를 수용하며, 상기 인렛과 연통하는 유입 홀과 상기 아웃렛과 연통하는 유출 홀을 구비하는 시트 하우징;
    상기 시트 하우징 내에서 직선 왕복 이동하도록 상기 플런저에 설치되는 핀; 및
    상기 핀의 둘레를 감싸도록 설치되고, 상기 플런저와 접촉되는 제1 실링부와 상기 시트 하우징과 접촉되는 제2 실링부를 형성하여, 상기 인렛에서 상기 아웃렛으로의 오일의 이동을 차단하는 시트 부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크장치용 솔레노이드 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시트 부재는,
    통체 형상으로 형성되고,
    상기 플런저 측에 위치되어 상기 플런저와 가까워질수록 바깥 방향으로 벌어진 형상부를 포함하는 제1 립실(lip seal)부; 및
    상기 시트 하우징 측에 위치되는 제2 립실부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크장치용 솔레노이드 밸브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 핀은,
    상기 플런저에 결합되는 로드부; 및
    상기 로드부의 일측에 연장되고 상기 로드부 방향으로 경사진 형상부를 포함하는 경사 블록부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크장치용 솔레노이드 밸브.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 경사 블록부는,
    상기 제2 립실부의 내측에 배치되고, 상기 핀이 상기 플런저와 더불어 이동할 때 상기 시트 부재도 이동하도록 상기 제2 립실부의 내측면을 가압하는 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크장치용 솔레노이드 밸브.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 핀은 상기 로드부와 상기 경사 블록부에 걸쳐 형성되는 'V'형 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 브레이크장치용 솔레노이드 밸브.
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