KR20220098916A - 3-웨이 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 차량용 제동시스템 - Google Patents

3-웨이 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 차량용 제동시스템 Download PDF

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Abstract

3-웨이 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 차량용 제동시스템을 개시한다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 밸브챔버(valve chamber), 제1 유체포트(first fluid port), 제2 유체포트(second fluid port) 및 제3 유체포트(third fluid port)를 포함하는 밸브블록(valve block); 제1 코일(first coil), 제1 전기자(first armature), 몸체부(body), 제1 탄성부(first elastic part)를 포함하는 제1 작동 어셈블리(first operation assembly); 제2 유체포트 및 제3 유체포트 사이 유체의 흐름을 차단하도록 배치되고 중앙에 중공부가 형성된 밸브시트(valve seat); 및 제2 코일(second coil), 제2 전기자(second armature), 유체조절부(fluid control part), 로드(rod)를 포함하는 제2 작동 어셈블리(second operation assembly)를 포함하는 3-웨이 솔레노이드 밸브를 제공한다.

Description

3-웨이 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 차량용 제동시스템{3-Way Solenoid Valve And Brake System for Vehicle Including Same}
본 개시는 3-웨이 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 차량용 제동시스템에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
종래의 차량용 제동시스템에는 노말 오픈 타입(normal open type)의 솔레노이드 밸브(solenoid valve) 또는 노말 클로즈 타입(normal close type)의 솔레노이드 밸브가 장착된다. 노말 오픈 타입의 솔레노이드 밸브란, 제어부로부터 전류가 인가되지 않을 때, 즉, 평상시에 유로(flow path)가 개방되어 있는 솔레노이드 밸브를 의미한다. 한편, 노말 클로즈 타입의 솔레노이드 밸브란, 제어부로부터 전류가 인가되지 않을 때, 즉, 평상시에 유로가 닫혀 있는 솔레노이드 밸브를 의미한다.
따라서, 종래의 차량용 제동시스템은 노말 오픈 타입의 솔레노이드 밸브와 노말 클로즈 타입의 솔레노이드 밸브가 각각 장착되어 제동장치로부터 전달받은 유압 오일을 휠브레이크(wheel brake)에 공급한다.
도 1은 종래기술에 따른 차량용 제동시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 제동장치(1)에서 제공되는 유압 오일이 인렛밸브(3) 및 아웃렛밸브(5)에게 공급된다. 여기서 인렛밸브(3)는 노말 오픈 타입, 아웃렛밸브(5)는 노말 클로즈 타입이다. 또한 인렛밸브(3)에는 휠실린더(W1, W2, W3 또는 W4)로부터 제동장치(1)측 방향으로만 흐르게 하는 체크밸브(4)가 배치되어 있다. 휠실린더(W1, W2, W3 또는 W4)로부터 공급된 유압을 감압시킬 때에는 아웃렛밸브(5)를 개방하여 휠실린더(W1, W2, W3 또는 W4)의 유압 오일을 제동장치(1)측으로 배출한다.
이처럼, 종래의 차량용 제동시스템은 내부에 노말 오픈 타입의 인렛밸브(3), 노말 클로즈 타입의 아웃렛밸브(5), 및 체크밸브(4)를 모두 장착해야 하기 때문에 제동 시스템(braking system)을 구현하기 위한 솔레노이드 밸브의 개수가 증가함으로써 제조원가가 증가하고 제동시스템의 부피와 무게 또한 증가하는 문제가 존재한다.
이에, 본 개시는 인렛밸브와 아웃렛밸브를 3-웨이 솔레노이드 밸브로 대체함으로써 제조원가를 절감하는 데 주된 목적이 있다.
또한, 본 개시는 차량용 제동시스템 내 배치되는 솔레노이드 밸브의 개수를 줄임으로써 차량용 제동시스템의 부피와 무게를 감소시키는 데 주된 목적이 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 밸브챔버(valve chamber), 밸브챔버와 유체 연통(fluid communication)하는 제1 유체포트(first fluid port), 제2 유체포트(second fluid port) 및 제3 유체포트(third fluid port)를 포함하는 밸브블록(valve block); 제1 코일(first coil), 제1 코일에게 전류가 인가되었는지 여부에 따라 전자기력(electromagnetic force)이 형성되도록 구성되며 중앙에 중공부(hollow)가 형성되어 있는 제1 전기자(first armature), 제1 전기자의 하부에 배치되며 제1 전기자의 적어도 일부가 내부를 관통하도록 형성된 몸체부(body), 몸체부와 제1 전기자 사이에 배치된 제1 탄성부(first elastic part)를 포함하는 제1 작동 어셈블리(first operation assembly); 제2 유체포트 및 제3 유체포트 사이 유체의 흐름을 차단하도록 배치되고 중앙에 중공부가 형성된 밸브시트(valve seat); 및 제1 코일의 상부에 배치된 제2 코일(second coil), 제2 코일에게 전류가 인가되었는지 여부에 따라 전자기력이 형성되도록 구성된 제2 전기자(second armature), 제3 유체포트로 흐르는 유체량(amount of fluid)을 조절하도록 밸브시트의 중공부 하단에 배치된 유체조절부(fluid control part), 적어도 일부가 제1 전기자 및 밸브시트를 관통하도록 배치되며 일단은 제2 전기자와 접하고 타단은 유체조절부와 접하는 로드(rod)를 포함하는 제2 작동 어셈블리(second operation assembly)를 포함하는 3-웨이 솔레노이드 밸브를 제공한다.
또한, 차량의 각 휠에 유압을 이용하여 제동압을 가하도록 배치된 하나 이상의 휠실린더; 하나 이상의 휠실린더에게 공급되는 유압을 증압 또는 감압시키도록 배치된 하나 이상의 3-웨이 솔레노이드 밸브; 및 브레이크페달에 가해지는 답력 또는 유압펌프의 구동을 이용하여 휠실린더에게 유압을 공급하도록 배치된 제동장치를 포함하되, 3-웨이 솔레노이드 밸브는, 밸브챔버, 밸브챔버와 유체 연통하는 제1 유체포트, 제2 유체포트 및 제3 유체포트를 포함하는 밸브블록; 제1 코일, 제1 코일에게 전류가 인가되는 경우 전자기력이 형성되도록 구성되며 중앙에 중공부를 형성하는 제1 전기자, 제1 전기자의 하부에 배치되며 제1 전기자의 적어도 일부가 내부를 관통하도록 형성된 몸체부, 몸체부와 제1 전기자 사이에 배치된 제1 탄성부를 포함하는 제1 작동 어셈블리; 제2 유체포트 및 제3 유체포트 사이 유체의 흐름을 차단하도록 배치되고 중앙에 중공부가 형성된 밸브시트; 및 제1 코일의 상부에 배치된 제2 코일, 제2 코일에게 전류가 인가되는 경우 전자기력이 형성되도록 구성된 제2 전기자, 제3 유체포트로 흐르는 유체량을 조절하도록 밸브시트의 중공부 하단에 배치된 유체조절부, 적어도 일부가 제1 전기자 및 밸브시트를 관통하도록 배치되며 일단은 제2 전기자와 접하고 타단은 유체조절부와 접하는 로드(rod)를 포함하는 제2 작동 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 제동시스템을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 3-웨이 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 차량용 제동시스템은 세 방향의 유체포트 및 체크밸브의 역할을 하는 씰링부를 구성하는 솔레노이드 밸브를 이용하여 차량용 제동시스템 내에 배치되는 밸브의 개수를 최소화하여, 생산단가를 절감하고 차량용 제동시스템을 경량화 및 소형화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 차량용 제동시스템의 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 3-웨이 솔레노이드 밸브의 단면도이다.
도 3은 3-웨이 솔레노이드 밸브의 제1 코일 및 제2 코일에 전류가 인가되지 않았을 때의 유체의 흐름을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 3-웨이 솔레노이드 밸브의 제1 코일에 전류가 인가됐을 때의 유체의 흐름을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 3-웨이 솔레노이드 밸브의 제1 코일 및 제2 코일에 전류가 인가됐을 때의 유체의 흐름을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 3-웨이 솔레노이드 밸브를 포함하는 차량용 제동시스템의 블록도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서, '좌측(left-hand side)'/'우측(right-hand side)' 또는 '상부(upper part)'/'하부(lower part)'라는 용어는 어떠한 구성요소가 도면 상에 도시된 방향을 나타내기 위에 불과하며, 그 배치 방향 및 위치로 본 개시 내용이 한정 해석되지 않는다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 3-웨이 솔레노이드 밸브의 단면도이다. 본 명세서에서, 3-웨이 솔레노이드 밸브의 길이방향을 Z축으로 정의하고, 3-웨이 솔레노이드 밸브의 길이방향과 수직한 평면을 X-Y 평면으로 정의한다. 도면 상에 도시된 방향 중 상부 방향을 '양의 Z축', 하부 방향을 '음의 Z축'으로 정의한다.
도 2를 참조하면, 3-웨이 솔레노이드 밸브(3-웨이 solenoid valve, 100)는 밸브블록(valve block, 90), 제1 작동 어셈블리(first operation assembly, 110), 제2 작동 어셈블리(second operation assembly, 120), 밸브시트(valve seat, 70), 제1 스토퍼(first stopper, 60a), 제2 스토퍼(second stopper, 60b), 제2 탄성부(second elastic part, 30b) 및 씰링부(sealing part, 50)의 전부 또는 일부를 포함한다.
밸브블록(90)은 밸브챔버(valve chamber, 미도시), 제1 유체포트(first fluid port, A), 제2 유체포트(second fluid port, B) 및 제3 유체포트(third fluid port, C)를 포함한다. 제1 유체포트(A), 제2 유체포트(B) 및 제3 유체포트(C)는 밸브챔버와 유체 연통(fluid communication)된다.
여기서, 제1 유체포트(A)는 차량의 휠에 배치된 휠실린더(wheel cylinder, W1, W2, W3 또는 W4, 도 6 참조)로 흐를 수 있는 유체의 유입구 또는 유출구일 수 있다. 제2 유체포트(B)는 본 개시의 일 실시예에 따른 제동장치(brake device, 200, 도 6 참조)로부터 공급될 수 있는 유체의 유입구(inlet) 또는 유출구(outlet)일 수 있다. 제3 유체포트(C)는 제동장치(200, 도 6 참조)측 방향으로 흐를 수 있는 유체의 유입구 또는 유출구일 수 있다. 다만 제1 내지 제3 유체포트(A, B 및 C)는 위에서 설명한 구성과 연결에 제한되지 않는다. 제1 내지 제3 유체포트(A, B 및 C)로부터 유입 또는 유출되는 유체는 밸브블록(90) 내 밸브챔버를 통하여(through) 흐른다.
제1 작동 어셈블리(110)는 제1 코일(first coil, 10a), 제1 전기자(first armature, 20a), 몸체부(body, 40) 및 제1 탄성부(first elastic part, 30a)의 전부 또는 일부를 포함한다.
제1 전기자(20a)는 제1 코일(10a)에게 전류가 인가되는 경우에 전자기력(electromagnetic force)이 형성되도록 구성되며, 중앙에 중공부(hollow)가 형성되어 있다. 몸체부(40)는 제1 전기자(20a)의 하부에 배치되며 제1 전기자(20a)의 적어도 일부가 몸체부(40)의 내부를 관통한다. 제1 탄성부(30a)는 몸체부(40)와 제1 전기자(20a) 사이에 배치된다.
제1 전기자(20a)의 중공부 내부에는 내측 방향으로 돌출되어 형성된 오리피스(orifice, 22)가 배치된다. 오리피스(22)는 돌출된 정도에 따라 유로(flow path)의 크기를 조절할 수 있다. 오리피스(22)는 제1 전기자(20a)와 로드(21) 사이에 유로가 막히지 않는 범위 내에서 돌출될 수 있다.
제1 코일(10a)은 제1 전기자(20a)의 외주면을 감싸며 배치되어 있는데, 제1 코일(10a)과 제1 전기자(20a) 사이에는 슬리브(sleeve)가 배치될 수 있다.
몸체부(40)와 몸체부(40)의 내부를 관통하는 제1 전기자(20a) 사이에는 제1 유체포트(A)와 제2 유체포트(B)를 연결하는 유로가 형성되어 있다.
제1 탄성부(30a)는 탄성력(elastic force)을 이용하여 몸체부(40)와 제1 전기자(20a) 사이에 간격을 두도록 형성된다. 즉, 몸체부(40)는 밸브블록(90) 내에 고정되어 있으므로, 제1 탄성부(30a)가 제1 전기자(20a)를 양의 Z축(positive Z-axis) 방향으로 밀어올려서 몸체부(40)와 제1 전기자(20a) 사이에 빈 공간이 형성된다.
제1 코일(10a)에 전류가 인가된 경우 제1 전기자(20a)에 전자기력(electromagnetic force)이 형성되어 제1 전기자(20a)와 몸체부(40) 사이의 간격이 줄어들 수 있다. 제1 코일(10a)에 인가되는 전류량(amount of current)이 증가될수록 더 큰 전자기력이 형성되어 제1 전기자(20a)와 몸체부(40)는 상호 더 근접하게 된다.
밸브시트(70)는 제2 유체포트(B) 및 제3 유체포트(C) 사이 유체의 흐름을 차단하도록 배치되고 중앙에 중공부가 형성되어 있다. 밸브시트(70)의 중공부에는 로드(21)가 관통하여 배치되어 있는데, 밸브시트(70)와 로드(21) 사이에 유로가 형성되어 있다.
제2 작동 어셈블리는 제2 코일(second coil, 10b), 제2 전기자(second armature, 20b), 유체조절부(fluid control part, 80) 및 로드(rod, 21)의 전부 또는 일부를 포함한다.
제2 코일(10b)은 제1 코일(10a)의 상부에 배치된다. 제2 전기자(20b)는 제2 코일(10b)에게 전류가 인가되는 경우 전자기력이 형성되도록 구성된다. 유체조절부(80)는 제3 유체포트(C)로 흐르는 유체량을 조절하도록 밸브시트(70)의 중공부 하단에 배치된다. 로드(21)는 적어도 일부가 제1 전기자(20a) 및 밸브시트(70)를 관통하도록 배치되며 일단은 제2 전기자(20b)와 접하고 타단은 유체조절부(80)와 접한다.
제2 코일(10b)은 제2 전기자(20b)의 외주면을 감싸며 배치되어 있는데, 제2 코일(10b)과 제2 전기자(20b) 사이에 슬리브가 배치될 수 있다.
제2 코일(10b)에게 전류가 인가되면 제2 전기자(20b)에 전자기력이 형성되는데, 전자기력에 의해 제1 전기자(20a)와 제2 전기자(20b)가 밀착될 수 있다.
로드(21)는 제2 전기자(20b)의 움직임에 영향을 받는다. 제2 전기자(20b)에 형성된 전자기력으로 인해 제2 전기자(20b)가 하부 방향으로 이동할 경우 로드(21)도 함께 하부 방향으로 이동하여 유체조절부(80)를 밀어 유체조절부(80)와 밸브시트(70) 사이에 공간인 제2 유로(P2)를 형성한다. 유체조절부(80)의 하단에는 제2 탄성부(30b)가 배치되어 있는데, 제2 탄성부(30b)의 탄성력으로 인해 유체조절부(80)가 밸브시트(70)의 중공부 하단에 밀착된다.
유체조절부(80)는 도 2에 도시된 바와 같이 구체(sphere) 형상으로 형성될 수 있으나 이에 제한되지 않고, 밸브시트(70) 중공부의 하단에 배치되어 제2 유로(P2)를 폐쇄할 수 있는 형상이면 족하다.
제1 전기자(20a)는 제1 코일(10a)에 의해, 제2 전기자(20b)는 제2 코일(10b)에 의해 독립적으로 구동될 수 있다. 즉, 제1 코일(10a)에 전류가 인가되면 제1 전기자(20a)에만 전자기력이 형성되고, 제2 코일(10b)에 전류가 인가되면 제2 전기자(20b)에만 전자기력이 형성될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 3-웨이 솔레노이드 밸브(100)는, 제1 코일(10a)에 전류를 인가하여 휠실린더(W1, W2, W3 또는 W4)의 제동압을 유지하거나, 제1 코일(10a)에 전류를 인가한 후 해제함으로써 휠실린더(W1, W2, W3 또는 W4)의 제동압을 증압하거나, 제1 코일(10a) 및 제2 코일(10b)에 전류를 인가하여 휠실린더(W1, W2, W3 또는 W4)의 제동압을 감압할 수 있도록 구성될 수 있다.
씰링부(50)는 몸체부(40)의 내부에 배치되고, 제1 전기자(20a)의 외주면을 감싸며 밀착 형성된다. 유체는 제1 전기자(20a)의 외주면과 씰링부(50) 사이로 흐를 수 있다. 다만, 씰링부(50)는 제1 유체포트(A)로부터 제2 유체포트(B)측 방향으로만 유체가 흐르고, 제2 유체포트(B)로부터 제1 유체포트(A)측 방향으로는 유체가 흐르지 않도록 형성되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 유체가 제1 유체포트(A)로부터 제2 유체포트(B) 방향으로 흐를 경우에는 씰링부(50)의 공간이 개방되지만 그 반대의 흐름에는 개방되지 않는 체크밸브(check valve)와 같은 역할을 한다. 씰링부(50)는 도 2에 도시된 바와 같은 형상에 제한되지 않으며, 유체가 단방향(one-way)으로만 지나도록 하는 형상을 가지고 있다면 본 개시의 일 실시예에 따른 씰링부(50)의 범주에 포함된다. 씰링부(50)의 하부에는 제1 스토퍼(60a)가 배치되어 있어 씰링부(50)가 이탈되지 않도록 고정시킨다.
도 3은 3-웨이 솔레노이드 밸브의 제1 코일 및 제2 코일에 전류가 인가되지 않았을 때의 유체의 흐름을 설명하기 위한 단면도이다.
이하 도 3 내지 도 5에 대한 설명에서는 제1 유체포트(A)는 휠실린더(W1, W2, W3 또는 W4)와 직접적 또는 간접적으로 연결된 포트, 제2 유체포트(B)는 제동장치(200) 내 가압장치(미도시)와 직접적 또는 간접적으로 연결된 포트, 및 제3 유체포트(C)는 제동장치(200) 내의 저압 어큐뮬레이터(미도시)와 직접적 또는 간접적으로 연결된 포트로 정의된다. 이하 제1 유로(P1)은 제1 전기자(20a)의 하단과 밸브시트(70)의 상단부 사이 유체가 흐르는 공간이 개방 또는 폐쇄되는 공간을 의미하고, 제2 유로(P2)는 밸브시트(70)의 중공부 하단부와 유체조절부(80) 사이 유체가 흐르는 공간이 개방 또는 폐쇄되는 공간을 의미한다.
도 3을 참조하면, 제1 코일(10a) 및 제2 코일(10b)에 전류가 인가되지 않음으로써 제1 전기자(20a)와 밸브시트(70) 사이에 제1 유로(P1)가 개방되어 유체가 제1 전기자(20a)의 중공부 및 제1 유로(P1)를 관통하여 제1 유체포트(A)와 제2 유체포트(B) 사이에 유체가 흐른다. 이하 상세히 설명한다.
제1 코일(10a) 및 제2 코일(10b)에 전류가 인가되지 않으면 제1 전기자(20a) 및 제2 전기자(20b)에 전자기력이 형성되지 않는다. 따라서, 제1 전기자(20a), 제2 전기자(20b) 및 몸체부(40) 간에 전자기력에 의한 인력이 형성되지 않는다. 제1 탄성부(30a)의 탄성력으로 인해 제1 전기자(20a)와 몸체부(40) 사이에 간격을 형성한다. 즉, 제1 탄성부(30a)에 의해 제1 전기자(20a)가 양의 Z축 방향으로 이동하여 제1 유로(P1)가 개방된다. 밸브시트(70)의 중공부 하단은 유체조절부(80)에 의해 막혀 있으므로 제2 유로(P2)는 개방되지 않는다.
일반적으로 차량용 제동시스템에서 인렛 밸브(inlet valve)는 전류가 인가되지 않았을 때 유로가 개방되어 있는 노말 오픈 타입(normal open type)이고, 아웃렛 밸브(outlet valve)는 전류가 인가되지 않았을 때 유로가 폐쇄되어 있는 노말 클로즈 타입(normal close type)이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 3-웨이 솔레노이드 밸브(100)는 전류가 인가되지 않았을 때 제1 유체포트(A)와 제2 유체포트(B) 사이의 제1 유로(P1)는 개방되어 있고, 제1 유체포트(A)와 제3 유체포트(C) 사이의 제2 유로(P2)는 폐쇄되어 있다. 따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 3-웨이 솔레노이드 밸브(100)는 종래의 노말 오픈 타입의 인렛 밸브와 노말 클로즈 타입의 아웃렛 밸브의 모든 특징을 갖고 있다.
또한, 씰링부(50)는 유체가 제1 유체포트(A)에서 제2 유체포트(B) 측 방향으로만 흐르도록 형성되어 있는데, 이는 종래의 인렛 밸브에 배치되어 있는 체크밸브의 역할을 대체한다.
도 3의 과정은 종래기술의 차량용 제동시스템에서 인렛 밸브를 개방하고 아웃렛밸브를 폐쇄하였을 때와 대응된다. 휠실린더(W1, W2, W3 또는 W4)에게 제동압을 공급하고자 할 때 도 3의 과정이 적용될 수 있다.
도 4는 3-웨이 솔레노이드 밸브의 제1 코일에 전류가 인가됐을 때의 유체의 흐름을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제1 코일(10a)에 전류가 인가됨으로써 제1 전기자(20a)가 제1 코일(10a)에 의해 형성된 전자기력으로 인해 몸체부(40) 측으로 이동하면서 제1 유체포트(A)와 제2 유체포트(B) 사이에 흐르는 유체량이 감소되거나, 제1 유체포트(A)와 제2 유체포트(B) 사이의 유로가 차단된다. 이하 상세히 설명한다.
제1 코일(10a)에 전류가 인가되면 제1 전기자(20a)에 전자기력이 형성되는데, 형성된 전자기력으로 인해 제1 전기자(20a)와 몸체부(40) 사이에 인력이 작용된다. 즉, 제1 전기자(20a)가 음의 Z축(negative Z-axis) 방향으로 이동한다. 제1 전기자(20a)가 음의 Z축 방향으로 이동하면 제1 유로(P1)의 크기가 감소되는데, 이 크기는 제1 코일(10a)에 인가되는 전류량이 증가함에 따라 더 크게 감소될 수 있다. 제1 전기자(20a)의 하단이 밸브시트(70)와 접할 때까지 제1 코일(10a)에 전류가 더 많이 인가된 경우 제1 유로(P1)는 폐쇄되고 유체는 제2 유체포트(B)에서 제1 유체포트(A)로 더 이상 흐를 수 없게 된다. 제2 유로(P2) 또한 유체조절부(80)에 의해 폐쇄되어 있다.
제1 유로(P1) 및 제2 유로(P2)가 폐쇄된 경우, 일반적으로 제동장치(200) 내 가압장치(미도시)의 유압이 휠실린더(W1, W2, W3 또는 W4)의 유압보다 높기 때문에 씰링부(50)를 통해서는 유체가 흐르지 않는다. 운전자가 브레이크페달의 답입을 급격히 해제하는 등 제동장치(200) 내 가압장치(미도시)의 유압이 급감하는 경우에는, 유압의 차이로 인해 유체가 씰링부(50)를 통하여 제1 유체포트(A)에서 제2 유체포트(B)로 흐를 수 있다. 즉, 씰링부(50)는 제동장치(200) 내의 유압이 급감하는 상황에서 휠실린더(W1, W2, W3 또는 W4) 내의 유압을 신속하게 감소시킴으로써 휠락(wheel-lock) 현상을 방지할 수 있다.
도 4의 과정은 종래기술의 차량용 제동시스템에서 인렛 밸브와 아웃렛 밸브를 모두 폐쇄하였을 때와 대응된다. 휠실린더(W1, W2, W3 또는 W4)에게 공급된 제동압을 유지시킬 때 도 4의 과정이 적용될 수 있다.
도 5는 3-웨이 솔레노이드 밸브의 제1 코일 및 제2 코일에 전류가 인가됐을 때의 유체의 흐름을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 제1 코일(10a) 및 제2 코일(10b)에 전류가 인가됨으로써 제1 전기자(20a), 제2 전기자(20b) 및 몸체부(40)가 전자기력으로 인해 밀착되면서 유체조절부(80)와 밸브시트(70) 사이 제2 유로(P2)가 개방되어 제1 유체포트(A) 및 제3 유체포트(C) 사이에 유체가 흐를 수 있다. 이하 상세히 설명한다.
우선, 제1 코일(10a)에 전류가 인가됨으로써 도 4에서 설명한 바와 같이 제1 전기자(20a)가 하부로 이동하여 제1 유로(P1)를 차단한다. 이때 제1 유로(P1)에 인가되는 전류량은 제1 탄성부(30a)의 탄성력을 고려하여 제1 전기자(20a)를 몸체부(40)와 최대한 가까이 이동시켜 제1 유로(P1)를 차단시킬 수 있을 정도로 충분히 공급되어야 한다. 제2 코일(10b)에 전류가 인가되면, 제2 전기자(20b)에 전자기력이 형성되어, 하부로 이동한 제1 전기자(20a)와 밀착하기 위해 제2 전기자(20b) 또한 하부로 이동된다.
제2 전기자(20b)가 하부로 이동하면서 로드(21)를 음의 Z축 방향으로 밀어낸다. 밀려진 로드(21)는 일측에 접해 있는 유체조절부(80)를 밀어내면서 제2 유로(P2)가 개방된다. 따라서 제1 유체포트(A)와 제3 유체포트(C) 사이에 유체가 흐를 수 있다. 도 5의 과정은 종래의 차량용 제동시스템에서 인렛 밸브를 폐쇄하고 아웃렛 밸브를 개방한 경우에 대응된다. 휠실린더(W1, W2, W3 또는 W4)에게 공급된 제동압을 감압시킬 때 도 5의 과정이 적용될 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 3-웨이 솔레노이드 밸브를 포함하는 차량용 제동시스템의 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 제동시스템(1000)은 제동장치(200), 하나 이상의 3-웨이 솔레노이드 밸브(100) 및 하나 이상의 휠실린더(W1, W2, W3 또는 W4)를 포함한다. 여기서 3-웨이 솔레노이드 밸브(100)는 도 2 내지 도 5에서 설명한 바와 같다.
휠실린더(W1, W2, W3 또는 W4)는 차량의 각 휠에 유압을 이용하여 제동압을 가하도록 차량의 각 휠에 배치된다. 휠실린더(W1, W2, W3 또는 W4)에 유압이 공급되면 차량의 휠에 배치된 브레이크패드가 휠디스크와 접촉하여 마찰력을 발생시킴으로써 제동력이 발생된다.
제동장치(200)는 브레이크페달에 가해지는 답력 또는 유압펌프의 구동을 이용하여 휠실린더(W1, W2, W3 또는 W4)에게 유압을 공급하도록 배치된다. 여기서 제동장치(200)는 운전자가 브레이크페달을 답입하였을 때 발생하는 답력을 증폭시켜 그 힘으로 유압을 공급하거나, 전자식으로 운전자의 답입량을 입력받아 답입량에 대응하는 만큼 유압펌프를 작동시켜 유압을 공급할 수 있다.
도 2 내지 도 5에서 설명한 3-웨이 솔레노이드 밸브(100)의 구성 중 제1 전기자(20a)의 중공부 내부에 돌출되어 배치된 오리피스(22)는 돌출된 정도에 따라 제1 전기자(20a)와 로드(21) 사이의 유료 면적을 달리할 수 있다. 예컨대, 상대적으로 많은 유체량이 필요한 전륜의 경우 전륜에 배치된 3-웨이 솔레노이드 밸브의 오리피스(22)의 돌출 높이를 낮추고, 후륜에 배치된 3-웨이 솔레노이드 밸브의 오리피스(22)의 돌출 높이는 높힘으로써 오리피스(22)의 형상을 이용하여 각 휠에 공급되는 유체량을 조절할 수 있다.
이상 도 6에 도시된 차량용 제동시스템의 블록도는 예시적인 것으로, 도 6에 도시된 구성 및 배치에 한정되지 아니하고 본 개시의 3-웨이 솔레노이드 밸브를 사용하는 차량용 제동시스템이라면 본 개시에 포함될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10a: 제1 코일 10b: 제2 코일
20a: 제1 전기자 20b: 제2 전기자
21: 로드 22: 오리피스
30a: 제1 탄성부 30b: 제2 탄성부
40: 몸체부 50: 씰링부
60a: 제1 스토퍼 60b: 제2 스토퍼
70: 밸브시트 80: 유체조절부
90: 밸브블록 110: 제1 작동 어셈블리
120: 제2 작동 어셈블리 200: 제동장치
W1, W2, W3 또는 W4: 휠실린더
A: 제1 유체포트 B: 제2 유체포트
C: 제3 유체포트 P1: 제1 유로
P2: 제2 유로 X-Y: X-Y 평면
Z: Z축

Claims (20)

  1. 밸브챔버(valve chamber), 상기 밸브챔버와 유체 연통(fluid communication)하는 제1 유체포트(first fluid port), 제2 유체포트(second fluid port) 및 제3 유체포트(third fluid port)를 포함하는 밸브블록(valve block);
    제1 코일(first coil), 상기 제1 코일에게 전류가 인가되는 경우 전자기력(electromagnetic force)이 형성되도록 구성되며 중앙에 중공부(hollow)가 형성되어 있는 제1 전기자(first armature), 상기 제1 전기자의 하부에 배치되며 상기 제1 전기자의 적어도 일부가 내부를 관통하도록 형성된 몸체부(body), 상기 몸체부와 상기 제1 전기자 사이에 배치된 제1 탄성부(first elastic part)를 포함하는 제1 작동 어셈블리(first operation assembly);
    상기 제2 유체포트 및 상기 제3 유체포트 사이 유체의 흐름을 차단하도록 배치되고 중앙에 중공부가 형성된 밸브시트(valve seat); 및
    상기 제1 코일의 상부에 배치된 제2 코일(second coil), 상기 제2 코일에게 전류가 인가되는 경우 전자기력이 형성되도록 구성된 제2 전기자(second armature), 상기 제3 유체포트로 흐르는 유체량(amount of fluid)을 조절하도록 상기 밸브시트의 중공부 하단에 배치된 유체조절부(fluid control part), 적어도 일부가 상기 제1 전기자 및 상기 밸브시트를 관통하도록 배치되며 일단은 상기 제2 전기자와 접하고 타단은 상기 유체조절부와 접하는 로드(rod)를 포함하는 제2 작동 어셈블리(second operation assembly)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 3-웨이 솔레노이드 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전기자는,
    상기 제1 전기자의 중공부 내부에 내측 방향으로 돌출되어 형성된 오리피스(orifice)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3-웨이 솔레노이드 밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부의 내부에 배치되고 상기 제1 전기자의 외주면을 감싸며 밀착 형성되는 씰링부(sealing unit)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3-웨이 솔레노이드 밸브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 씰링부는,
    상기 제1 유체포트로부터 상기 제2 유체포트측 방향으로만 유체가 흐르고, 상기 제2 유체포트로부터 상기 제1 유체포트측 방향으로는 유체가 흐르지 않도록 형성된 것을 특징으로 하는 3-웨이 솔레노이드 밸브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전기자와 상기 제2 전기자는 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일에 의해 독립적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 3-웨이 솔레노이드 밸브.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코일 및 상기 제2 코일에 전류가 인가되지 않은 경우,
    상기 제1 전기자와 상기 밸브시트 사이에 제1 유로가 개방되어 유체가 상기 제1 전기자의 중공부 및 상기 제1 유로를 관통하여 상기 제1 유체포트와 상기 제2 유체포트 사이 유체가 흐르는 것을 특징으로 하는 3-웨이 솔레노이드 밸브.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코일에 전류가 인가된 경우,
    상기 제1 전기자가 상기 제1 코일에 의해 형성된 전자기력으로 인해 상기 몸체부 측 방향으로 이동하면서 상기 제1 유체포트와 상기 제2 유체포트 사이에 흐르는 유체량을 차단하는 것을 특징으로 하는 3-웨이 솔레노이드 밸브.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코일 및 상기 제2 코일에 전류가 인가된 경우,
    상기 제1 전기자, 상기 제2 전기자 및 상기 몸체부가 전자기력으로 인해 밀착되면서 상기 제1 유로는 차단되어 있는 상태에서, 상기 유체조절부와 상기 밸브시트 사이 제2 유로가 개방되어 상기 제1 유체포트 및 상기 제3 유체포트 사이 유체가 흐르는 것을 특징으로 하는 3-웨이 솔레노이드 밸브.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유체조절부가 상기 밸브시트의 중공부 하단에 밀착되도록 상기 유체조절부 하단에 배치된 제2 탄성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3-웨이 솔레노이드 밸브.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코일 및 상기 제2 코일에 인가되는 전류량에 따라 제1 유체포트, 제2 유체포트 및 제3 유체포트 상호간에 흐르는 유체량이 연속적으로 변하는 것을 특징으로 하는 3-웨이 솔레노이드 밸브.
  11. 차량의 각 휠에 유압을 이용하여 제동압을 가하도록 배치된 하나 이상의 휠실린더;
    상기 하나 이상의 휠실린더에게 공급되는 유압을 증압 또는 감압시키도록 배치된 하나 이상의 3-웨이 솔레노이드 밸브; 및
    브레이크페달에 가해지는 답력 또는 유압펌프의 구동을 이용하여 상기 휠실린더에게 유압을 공급하도록 배치된 제동장치를 포함하되,
    상기 3-웨이 솔레노이드 밸브는,
    밸브챔버, 상기 밸브챔버와 유체 연통하는 제1 유체포트, 제2 유체포트 및 제3 유체포트를 포함하는 밸브블록;
    제1 코일, 상기 제1 코일에게 전류가 인가되는 경우 전자기력이 형성되도록 구성되며 중앙에 중공부를 형성하는 제1 전기자, 상기 제1 전기자의 하부에 배치되며 상기 제1 전기자의 적어도 일부가 내부를 관통하도록 형성된 몸체부, 상기 몸체부와 상기 제1 전기자 사이에 배치된 제1 탄성부를 포함하는 제1 작동 어셈블리;
    상기 제2 유체포트 및 상기 제3 유체포트 사이 유체의 흐름을 차단하도록 배치되고 중앙에 중공부가 형성된 밸브시트; 및
    상기 제1 코일의 상부에 배치된 제2 코일, 상기 제2 코일에게 전류가 인가되는 경우 전자기력이 형성되도록 구성된 제2 전기자, 상기 제3 유체포트로 흐르는 유체량을 조절하도록 상기 밸브시트의 중공부 하단에 배치된 유체조절부, 적어도 일부가 상기 제1 전기자 및 상기 밸브시트를 관통하도록 배치되며 일단은 상기 제2 전기자와 접하고 타단은 상기 유체조절부와 접하는 로드(rod)를 포함하는 제2 작동 어셈블리
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 제동시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 전기자는,
    상기 제1 전기자의 중공부 내부에 내측 방향으로 돌출되어 형성된 오리피스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 제동시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 오리피스는,
    상기 차량의 각 휠에 배치된 3-웨이 솔레노이드 밸브마다 돌출된 크기를 달리하여 상기 제1 전기자와 상기 로드 사이의 유로 면적을 달리하는 것을 특징으로 하는 차량용 제동시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 3-웨이 솔레노이드 밸브는,
    상기 몸체부의 내부에 배치되고 상기 제1 전기자의 외주면을 감싸며 밀착 형성되는 씰링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 제동시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 씰링부는,
    상기 제1 유체포트로부터 상기 제2 유체포트측 방향으로만 유체가 흐르고, 상기 제2 유체포트로부터 상기 제1 유체포트측 방향으로는 유체가 흐르지 않도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 제동시스템.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 전기자와 상기 제2 전기자는 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일에 의해 독립적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 차량용 제동시스템.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 3-웨이 솔레노이드 밸브는,
    상기 제1 코일 및 상기 제2 코일에 전류가 인가되지 않은 경우,
    상기 제1 전기자와 상기 밸브시트 사이에 제1 유로가 개방되어 유체가 상기 제1 전기자의 중공부 및 상기 제1 유로를 관통하여 상기 제1 유체포트와 상기 제2 유체포트 사이 유체가 흐르는 것을 특징으로 하는 차량용 제동시스템.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 3-웨이 솔레노이드 밸브는,
    상기 제1 코일에 전류가 인가된 경우,
    상기 제1 전기자가 상기 제1 코일에 의해 형성된 전자기력으로 인해 상기 몸체부측으로 이동하면서 상기 제1 유체포트와 상기 제2 유체포트 사이에 흐르는 유체량을 차단하는 것을 특징으로 하는 차량용 제동시스템.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 3-웨이 솔레노이드 밸브는,
    상기 제1 코일 및 상기 제2 코일에 전류가 인가된 경우,
    상기 제1 전기자, 상기 제2 전기자 및 상기 몸체부가 전자기력으로 인해 밀착되면서 상기 제1 유로는 차단되어 있는 상태에서, 상기 유체조절부와 상기 밸브시트 사이 제2 유로가 개방되어 상기 제1 유체포트 및 상기 제3 유체포트 사이 유체가 흐르는 것을 특징으로 하는 차량용 제동시스템.
  20. 제11항에 있어서,
    3-웨이 솔레노이드 밸브는,
    상기 제1 코일 및 상기 제2 코일에 인가되는 전류량에 따라 제1 유체포트, 제2 유체포트 및 제3 유체포트 상호간에 흐르는 유체량이 연속적으로 변하는 것을 특징으로 하는 차량용 제동시스템.

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