KR0121814B1 - 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브, 이 밸브를 구비한 모듈레이터 및 앤티로크 브레이크 시스템 - Google Patents

2위치/3웨이 솔레노이드 밸브, 이 밸브를 구비한 모듈레이터 및 앤티로크 브레이크 시스템

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KR0121814B1 KR1019950025383A KR19950025383A KR0121814B1 KR 0121814 B1 KR0121814 B1 KR 0121814B1 KR 1019950025383 A KR1019950025383 A KR 1019950025383A KR 19950025383 A KR19950025383 A KR 19950025383A KR 0121814 B1 KR0121814 B1 KR 0121814B1
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Abstract

스풀에 의해 제1포트 또는 제3포트가 선택적으로 개방되는 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브와, 이 밸브를 구비하는 앤티로크 브레이크 시스템용 모듈레이터와, 이 밸브로 구성되는 앤트로크 브레이크 시스템이 개시된다. 이 밸브는 두 개의 챔버를 가지며, 제1포트와 연통되며, 제2챔버는 제2포트와 제3포트와 연통되며, 제1챔버와 제2챔버는 격벽에 의해 구분되고 격벽에 형성된 구멍을 통해 서로 연통된다. 밸브개폐신호에 응답하여 제1챔버내에 있는 스풀이 왕복이동하므로써 격벽에 형성된 구멍 또는 제3포트가 선택적으로 개방된다. 스풀이 제3포트를 폐쇄한 경우, 펌프에서 발생된 유압이 제1포트와 제2포트를 통해 브레이크 휠 실린더에 제공되어 제동압력이 상승된다. 스풀이 이 구멍을 폐쇄한 경우, 브레이크 휠 실린더의 유압이 제2포트와 제3포트를 통해 감소되어 제동압력이 감소된다. 정압모드는 밸브개폐신호를 소정주기로 반복함에 의해 실현된다.

Description

2위치/3웨이 솔레노이드 밸브, 이 밸브를 구비한 모듈레이터 및 앤티로크 브레이크 시스템
제1A도는 2위치/2웨이 솔레노이드 밸브를 사용한 종래의 앤티로크 브래이크 시스템의 개략 유압회로도 이고,
제1도B는 3위치/3웨이 솔레노이드 밸브를 사용한 종래의 앤티로크 브레이크 시스템의 개략 유압회로도 이고,
제2도는 본 발명의 제1실시예에 따른 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브의 단면도이고,
제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브의 단면도이고,
제4도는 본 발명의 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브를 구비한 앤티로크 브레이크 시스템용 모듈레이터의 내부구조를 보여주는 사시도이고,
제5도는 본 발명의 모듈레이터의 유압회로도이고,
제6도는 본 발명의 모듈레이터의 조립도이고,
제7도는 본 발명의 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브를 갖춘 앤티로크 브레이크 시스템의 도시도이고,
제8도는 제2도에 도시된 본 발명의 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브의 제1실시예를 사용하여 구성된 앤티로크 브레이크 시스템을 테스트하여 얻은, 브레이크 휠 실린더의 압력과 시간과의 관계를 도시한 그래프이며, 그리고
제9도는 제3도에 도시된 본 발명의 2위치/3웨이 솔래노이드 밸브의 제2실시예를 사용하여 구성된 앤티로크 브레이크 시스템을 테스트하여 얻은, 브레이크 휠 실린더의 압력과 시간과의 관계를 도시한 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 밸브몸체 11 : 솔레노이드 어셈블리
12 : 솔레노이드 코일 13 : 보빈
14 : 커버 15 : 밀봉부재
16 : 커버 스프링 18 : 전기단자
19 : 홀 20 : 제1포트
22 : 스프링 지지로드 24 : 아마츄어
26 : 푸시로드 28, 28', 28 : O-링
29, 29' : U-홈 30 : 제2포트
31 : L-홈 32 : 부싱
34 : 입구노즐 35 : 입구밸브 시팅면
36 : 출구노즐 37 : 출구밸브 시팅면
38 : 입구노즐구멍 39 : 출구노즐구멍
40 : 제3포트 42 : 스풀
44 : 제1챔버 46 : 제2챔버
52 : 오리피스 54 : 제1체크밸브
56 : 모터 58 : 제1펌프
60 : 제2펌프 62 : 제1펌프
63 : 댐퍼용 커버 64 : 제2댐퍼
66 : 제1어큐물레이터 67 : 어큐물레이터용 커버
68 : 제2어큐물레이터 69 : 어큐물레이터용 스프링
72 : 제2체크밸브 74 : 제3체크밸브
76 : 모듈레이터 블록 78 : 바닥판
80 : 브레이크 페달 82 : 마스터 실린더
90 : ECU 92 : 제1차륜속도센서
94 : 제2차륜속도센서 100, 100' : 솔레노이드 밸브
200 : 모듈레이터 300 : 앤티로크 브레이크 시스템
S1-S4 : 제1∼제4솔레노이드 밸브
MCP : 1차 마스터 실린더
MCS : 2차 마스터 실린더
RR, FL, FR, RL : 차륜
P1-P7 : 제1∼제7통로
본 발명은 솔레노이드 밸브, 이 밸브를 구비한 모듈레이터 및 앤티로크 브레이크 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세히는 앤티로크 브레이크 시스템에 사용되는 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브, 이 밸브를 구비한 컴팩트형 모듈레이터 및 앤티로크 브레이크 시스템에 관한 것이다.
차량이 제동될 때 차륜이 록킹되는 것을 방지하는 앤티로크 브레이크 시스템은 주지되어 있다. 제동시 차륜이 록킹되어 지면위를 미끄러지게 되면, 타이머와 지면과의 마찰력이 감소되어 제동거리가 길어지게 된다. 앤티로크 브레이크 시스템은 이러한 록킹을 방지하기 위해 개발되었다. 앤티로크 브레이크 시스템의 작동원리는 차륜에 작용하는 제동압력을 반복적으로 증가, 유지 또는 감소시켜 차륜의 록킹이 발생되지 않도록 하는 것이다. 제동압력의 증가는 가압모드로, 제동압력의 유지는 정압모드로, 제동압력의 감소는 감압모드로 통칭된다. 앤티로크 브레이크 시스템은 일반적으로 마스터 실린더가 아닌 압력발생원(펌프등), 전기신호에 의해 작동되는 밸브, 차륜의 회전속도를 감지하는 센서, 및 효율적인 제동을 위해 소정의 알고리즘에 따라 밸브를 개폐시키는 제어기로 구성된다.
제1A도는 종래의 2위치/2웨이 솔레노이드 밸브를 이용한 앤트로크 브레이크 시스템을 나타내는 개략도이다. 가압모드에서, 제1 및 제2의 2/2 솔레노이드 밸브(S220 및 S221)에 OFF신호가 인가되어 유압펌프(120)의 출구측의 제1밸브(S220)는 개방되고, 유압펌프(120)의 입구측의 제2밸브(S221)는 폐쇄되어, 유압펌프(120)에서 발생된 유압은 차륜에 장착된 브레이크 휠 실린더에 제공된다. 정압모드에서, 제1밸브(S220)에 ON신호가 인가되어 제1밸브(S220)가 폐쇄되어 브레이크 휠 실린더의 압력이 일정하게 유지된다. 감압모드에서, 제1밸브(S220) 및 제2밸브(S221)에 ON신호가 인가되어, 제1밸브(S220)가 폐쇄되고 제2밸브(S221)가 개방되어 브레이크 휠 실린더의 입력이 감소된다. 그런데, 이러한 시스템은 안정적으로 작동되나, 하나의 차륜에 두 개의 솔레노이드 밸브가 필요하므로, 밸브의 사용수량이 증가하고, 전체 시스템의 부피가 커진다고 하는 단점이 있다.
제1B도는 3위치/3웨이 솔레노이드 밸브를 이용한 종래의 앤티로크 브레이크 시스템을 나타내는 개략도 이다. 가압모드에서, 3/3솔레노이드 밸브(S330)에 OFF신호가 인가되어 유압펌프(120)에 의해 발생된 유압은 브레이크 휠 실린더에 제공되어 제동압력이 상승된다. 정압모드에서, 3/3솔레노이드 밸브(S330)에 1차 ON신호가 인가되어, 3/3솔레노이드 밸브(S330)의 3통로가 모두 폐쇄되어 브레이크 브레이크 휠 실린더의 압력이 일정하게 유지된다. 감압모드에서, 3/3솔레노이드 밸브(S330)에 1차 ON신호의 진폭의 약 2배의 진폭을 가진 2차 ON신호가 인가되어 브레이크 휠 실린더의 압력이 감소된다. 그런데, 이러한 시스템은 하나의 차륜에 하나의 밸브가 필요하므로 사용되는 밸브의 수량이 감소되나, 밸브의 구조가 복잡하고, 밸브의 크기가 크며, 2단 전압제어로 인해 전자제어장치의 구조가 복잡하고, 반응시간이 느리며, 밸브작동시 큰 힘이 필요하고, 이에 따라 시스템이 불안정하다는 단점을 가진다.
이러한 단점을 해결하기 위해, Atkins등에게 허여된 미합중국 특허 제4,865,399호에는 유체펌프, 각 차륜에 하나씩 할당되는 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브 및 제어수단을 구비한 앤티로크 브레이크 시스템을 개시하고 있다. 그러나, 이 특허에서는 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브 뿐만 아니라 솔레노이드 작동의 아이솔레이션 밸브가 더 구비되어 있어, 사용되는 밸브수량이 충분히 감소되지 못하여 상술의 단점을 극복하지 못하였다. 또한, 솔레노이드 작동의 밸브가 다수 사용됨으로써 앤티로크 브레이크 시스템의 구성이 전체적으로 복잡하게 된다. 또한 이 특허에서 사용되는 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브는 구조가 복잡하여 제작이 용이하지 않다는 단점이 있다.
한편, NoBuaki Miki등에게 허여된 미합중국특허 제5,135,027호에는 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브가 개시되어 있다. 그러나 이 밸브는 앤티로크 브레이크 시스템용이 아닌 일반 유압용 솔레노이드 밸브이다. 이 밸브는 유체의 흐름에 의해 볼이 이동하여 포트를 차단하는 구조를 가지며, 압력차를 이용하여 볼이 이동한다. 환언하면, 솔레노이드 코일에 전력이 인가되어 플런져가 스프링의 탄성력을 극복하여 이동되더라도, 볼은 플런져의 이동에 영향을 받지 않고 포트간의 압력차에 의해 이동되게 된다. 이에 따라, 이 밸브의 구조는 출구포트 또는 배출포트의 압력이 입구포트의 압력보다 높은 경우, 유체의 흐름이 역류하는 것을 차단하지 못한다. 또한, 앤티로크 브레이크 시스템에 이용되는 솔레노이드 밸브는 8㎳이하의 일정한 반응시간을 가져야 하나, 이 밸브는 유체의 압력차에 의해 볼이 이동되어 작동되므로, 반응시간이 길고 유체의 압력차의 변화로 인해 일정한 반응시간을 유지하기 불가능한 구조를 가진다.
본 발명은 상술의 단점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 제1목적은 신속하게 작동하며, 개폐동작이 정확하게 제어될 수 있으며, 구조가 간단한 신뢰도 높은 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2목적은 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브를 구비한 구조가 간단하고 소형의 앤티로크 브레이크 시스템용 모듈레이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 제3목적은 하나의 차륜에 하나의 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브를 사용하여 구성된 앤티로크 브레이크 시스템을 제공하는 것이다.
상기의 제1목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따른 솔레노이드 밸브는, 유체발생원으로부터 유체가 제공되는 제1포트, 유체가 출입하는 제2포트 및 유체가 배출되는 제3포트를 구비한 하우징과 상기 하우징과 기밀적으로 결합되어 상기 하우징의 일단을 폐쇄하는 커버로 구성된 밸브몸체, 상기 하우징과 상기 커버에 의해 상기 밸브몸체내에 형성됨 챔버를 구분하여, 상기 제1포트와 연통된 제1챔버와, 상기 제2포트 및 상기 제3포트와 연통된 제2챔버를 형성하는 격벽, 전기신호에 따라 상기 제1챔버와 상기 제2챔버를 구분하는 상기 격벽에 형성되어 상기 제1챔버와 상기 제2챔버를 연통시키는 제1개구와 상기 제3포트를 선택적으로 개폐하여, 상기 제1포트와 상기 제2포트를 연통시키거나 또는 상기 제2포트와 상기 제3포트를 연동시키도록 작동되어, 전기신호가 인가되지 않는 노말상태에서는 상기 제3포트를 폐쇄하는 제1위치에 위치되며, 전기신호가 인가되는 액티브 상태에서는 상기 제1개구를 폐쇄하는 제2위치에 위치되는, 상기 밸브몸체의 길이방향을 따라 이동가능한 밸브개폐수단, 그리고 고리형상의 솔레노이드 코일, 상기 솔레노이드 코일이 감겨 있는 보빈 및 상기 솔레노이드 코일과 전기적으로 연결되어 상기 밸브몸체 외부로 노출되는 전극으로 구성되어, 전기신호가 인가되지 않는 상태에서 상기 제1위치에 있는 밸브개폐수단을 전기신호가 인가됨에 따라 상기 제2위치로 이동시키는 솔레노이드 어셈블리를 포함한다.
상기 제1목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2실시예에 따른 솔레노이드 밸브는, 제1포트로부터 상기 제2포트를 통해 전달되는 유압의 맥동을 감소시키는 오리피스와, 상기 제2포트내의 압력이 신속히 감소되도록 하는 체크밸브가 상기 제2포트내, 바람직하게는 서로 대향하는 위치로 추가로 설치된다.
상기 밸브개폐수단은 예를 들어, 상기 솔레노이드 어셈블리에 의해 발생된 자기력에 반응하여 이동하는 아마츄어, 일단이 상기 커버의 돌출부 중심에 형성되는 홀의 폐쇄면에 지지되고, 타단이 상기 아마츄어에 지지되는 커버 스프링, 상기 커버 스프링에 삽입되어 상기 커버 스프링을 지지하는, 상기 아마츄어의 일단에 고정된 스프링 지지로드, 상기 아마츄어의 타단에 고정되는 푸시로드, 그리고 상기 푸시로드와 일체로 형성된 스풀로 구성할 수 있다. 이때, 상기 제1챔버내에는 상기 스프링, 상기 스프링 지지로드, 상기 아마츄어 및 상기 푸시로드가 포함되며, 상기 제2챔버내에는 상기 스풀이 포함되고, 상기 푸시로드는 상기 격벽에 형성된 제1개구를 관통하여 상기 제2챔버내에 포함된 상기 스풀에 연결되어 있다.
바람직하게는, 상기 격벽은 입구노즐로 이루어지며, 상기 입구노즐에 형성된 상기 제1개구의 직경은 상기 제1개구를 관통하는 상기 푸시로드의 직경보다 크게 형성되며, 이에 따라 상기 제1개구와 상기 푸시로드 사이에는 소정의 간극이 형성되어, 이를 통해 상기 제1챔버와 상기 제2챔버가 연통된다.
상기 제1챔버는 상기 입구노즐, 상기 커버에 형성된 상기 돌출부, 원통형 밀봉부재로 이루어진 상기 하우징내의 제1공간이며, 상기 제2챔버는 상기 입구노즐과 대향하여 위치된 출구노즐로 이루어진 상기 하우징내의 제2공간이다. 이때, 상기 원통형 밀봉부재의 외주에는 상기 보빈이 끼워져 있으며, 상기 보빈이 상기 제1챔버내의 유체와 접촉되지 않도록 상기 원통형 밀봉부재의 일단은 상기 돌출부가 기밀적으로 끼워지며 타단은 상기 하우징의 내벽과 기밀적으로 결합된다.
또한, 상기 제3포트는 상기 출구노즐의 제2개구로 이루어지며, 상기 입구노즐과 상기 출구노즐에는 상기 스풀이 안착되는 입구밸브 시팅면과 출구밸브 시팅면이 각각 형성되어 있으며, 상기 입구밸브 시팅면과 출구 밸브시팅면의 형성은 상기 스풀의 형상과 정합되는 형상을 가져 상기 스풀의 상기 입구밸브 시팅면 또는 상기 출구밸브 시팅면에 안착될 경우, 상기 제1개구 또는 상기 제2개구가 폐쇄된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1챔버내의 상기 아마츄어와 상기 입구노즐 사이에 제공된 상기 푸시로드를 지지하는 부싱을 더 포함한다. 상기한 본 발명의 제2목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전기구동 모터, 상기 모터의 구동에 따라 구동되는 제1펌프 및 제2펌프, 전기신호에 따라 유체의 흐름을 단속하는 제1, 제2, 제3 및 제4의 솔레노이드 밸브, 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프의 출구와 각각 연통되며, 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프로부터 유출되는 유체를 일시 저장하여 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프로부터 발생되는 유압의 맥동을 감소시키는 제1댐퍼 및 제2댐퍼, 그리고 상기 제1, 제2, 제3 및 제4솔레노이드 밸브내의 유압이 신속히 감소되도록 상기 제1솔레노이드 밸브 및 상기 제2솔레노이드 밸브로부터 유출되는 유체와 상기 제3솔레노이드 밸브 및 상기 제4솔레노이드 밸브로부터 유출되는 유체를 각각 일시 보유하며, 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프의 입구와 각각 연통되는 제1어큐물레이터 및 제2어큐물레이터로 구성되며, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4의 솔레노이드 밸브의 각각은, 유체발생원으로부터 유체가 제공되는 제1포트, 유체가 출입하는 제2포트 및 유체가 배출되는 제3포트를 구비한 하우징과 상기 하우징과 기밀적으로 결합되어 상기 하우징의 일단을 폐쇄하는 커버로 구성된 밸브몸체, 상기 하우징과 상기 커버에 의해 상기 밸브 몸체내에 형성된 챔버를 구분하여, 상기 제1포트와 연통된 제1챔버와, 상기 제2포트 및 상기 제3포트와 연통된 제2챔버로 형성하는 격벽, 전기신호에 따라 상기 제1챔버와 상기 제2챔버를 구분하는 상기 격벽에 형성되어 상기 제1챔버와 상기 제2챔버를 연통시키는 제1개구와 상기 제3포트를 선택적으로 개폐하여, 상기 제1포트와 상기 제2포트를 연통시키거나 또는 상기 제2포트와 상기 제3포트를 연통시키도록 작동되어, 전기신호가 인가되지 않는 노말상태에서는 상기 제3포트를 폐쇄하는 제1위치에 위치되며, 전기신호가 인가되는 액티브 상태에서는 상기 제1개구를 폐쇄하는 제2위치에 위치되는, 상기 밸브몸체의 길이방향을 따라 이동 가능한 밸브개폐수단, 그리고 고리형상의 솔레노이드 코일, 상기 솔레노이드 코일이 감겨 있는 보빈 및 상기 솔레노이드 코일과 전기적으로 연결되어 상기 밸브몸체 외부로 노출되는 전극으로 구성되어, 전기신호가 인가되지 않는 상태에서 상기 제1위치에 있는 상기 밸브개폐수단을 전기신호가 인가됨에 따라 상기 제2위치로 이동시키는 솔레노이드 어셈블리로 구성되는 것을 특징으로 하는 앤티로크 브레이크 시스템용 모듈 레이터를 제공한다.
상기 모듈레이터에서, 바람직하게는 각각의 상기 제1, 제2, 제3 및 제4의 솔레노이드 밸브의 외주에는 모듈레이터에 장착시 각 포트간의 기밀을 유지하기 위한 3개의 O-링이 구비되어, 모듈레이터 블록내에 형성된 솔레노이드 밸브용 실린더에 상기 제1, 제2, 제3 및 제4의 솔레노이드 밸브를 삽입하는 것만으로 설치가 완료된다. 또한, 상기 제1댐퍼 및 상기 제2댐퍼는 모듈레이터 블록에 형성된 댐퍼용 실린더와 댐퍼용 커버에 의해 형성되며, 상기 제1어큐물레이터 및 상기 제2어큐물레이터는 모듈레이터 블록에 형성된 어큐물레이터용 실린더, 어큐물레이터용 커버와 어큐물레이터용 스프링에 의해 형성된다.
상기한 본 발명의 제3의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 차륜에 장착된 휠 브레이크와, 브레이크 페달에 의해 작동되어 유압을 발생하며, 차륜에 장착된 브레이크 휠 실린더를 작동시키기 위해 유체를 공급하는 출구를 갖는 마스터 실린더를 구비한 차량용 앤티로크 브레이크 시스템에 있어서, 상기 시스템은 각각의 차륜에 설치되어 각 차륜의 속도를 감지하는 차륜속도센서, 전기구동 모터와, 상기 모터의 구동에 따라 구동되며 입구와 출구를 갖는 펌프를 구비하는 유압발생부, 제1포트, 제2포트 및 제3포트를 가지며, 상기 제1포트는 상기 펌프의 출구 및 상기 마스터 실린더와 연통되며, 상기 제2포트는 상기 브레이크 휠 실린더와 연통되며, 상기 제3포트는 상기 펌프의 입구와 연통되고, 상기 제3포트를 폐쇄하여 상기 브레이크 휠 실린더의 압력을 증가시키는 제1위치와 상기 제1포트를 폐쇄하여 상기 브레이크 휠 실린더의 압력을 감소시키는 제2위치 사이만을 이동가능한 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브, 상기 펌프의 출구와 연통되며, 상기 펌프로부터 유출되는 유체를 일시 저장하여 상기 펌프로부터 발생되는 유압의 맥동을 감소시키는 댐퍼, 상기 솔레노이드 밸브내의 유압이 신속히 감소되도록 상기 솔레노이드 밸브로부터 유체를 일시 보유하며, 상기 펌프의 입구와 연통되는 어큐물레이터, 그리고 상기 차륜속도센서로부터의 속도신호를 수신하고, 수신된 속도신호에 의거하여, 상기 솔레노이드 밸브를 제1위치 또는 제2위치에 소정시간 주기동안 유지시키는 밸브개폐신호를 상기 솔레노이드 밸브의 개폐를 제어하는 제어수단으로 구성되며, 상기 솔레노이드 밸브는, 상기 제1포트, 상기 제2포트 및 상기 제3포트를 구비한 하우징과 상기 하우징과 기밀적으로 결합되어 상기 하우징의 일단을 폐쇄하는 커버로 구성된 밸브몸체, 상기 하우징과 상기 커버에 의해 상기 밸브몸체내에 형성된 챔버를 구분하여, 상기 제1포트와 연통된 제1챔버와, 상기 제2포트 및 상기 제3포트와 연통된 제2챔버를 형성하는 격벽, 전기신호에 따라 상기 제1챔버와 상기 제2챔버를 구분하는 상기 격벽에 형성되어 상기 제1챔버와 상기 제2챔버를 연통시키는 제1개구와 상기 제3포트를 선택적으로 개폐하여, 상기 제1포트와 상기 제2포트를 연통시키거나 또는 상기 제2포트와 상기 제3포트를 연통시키도록 작동되어, 전기신호가 인가되지 않는 노말상태에서는 상기 제3포트를 폐쇄하는 제1위치에 위치되며, 전기신호가 인가되는 액티브 상태에서는 상기 제1개구를 폐쇄하는 제2위치에 위치되는, 상기 밸브몸체의 길이방향을 따라 이동 가능한 밸브개폐수단, 그리고 고리형상의 솔레노이드 코일, 상기 솔레노이드 코일이 감겨있는 보빈 및 상기 솔레노이드 코일과 전기적으로 연결되어 상기 밸브몸체 외부로 노출되는 전극으로 구성되어, 전기신호가 인가되지 않는 상태에서 상기 제1위치에 있는 상기 밸브개폐수단을 전기신호가 인가됨에 따라 상기 제2위치로 이동시키는 솔레노이드 어셈블리로 구성되는 것을 특징으로 하는 앤티로크 브레이크 시스템을 제공한다.
상기 제어수단은 예를 들면, 상기 솔레노이드 밸브를 작동하는 펄스폭 변조신호를 발생하여, 상기 펄스폭 변조신호에 의해 상기 브레이크 휠 실린더의 압력이 일정하게 유지된다. 또한, 상기 제어수단은 상기 솔레노이드 밸브를 작동하는 뱅뱅 제어신호를 발생하여, 상기 뱅뱅 제어신호에 의해 상기 브레이크 휠 실린더의 압력이 일정하게 유지되게 할 수도 있다.
본 발명에 따른 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브에 의하면, 솔레노이드 코일에 전력이 인가되지 않은 경우, 스풀이 스프링의 탄성력에 의해 제3포트를 폐쇄하고 있으므로, 제1포트와 제2포트가 연통된다. 솔레노이드 코일에 전력이 인가되면, 스풀이 스프링의 탄성력을 극복하여 후퇴되므로 제3포트는 개방되고 제1포트가 폐쇄되어, 제2포트와 제3포트가 연통된다. 본 발명의 솔레노이드 밸브는 구조가 간단하고 부품수가 적어, 고장이 적고, 작동시 에러발생 가능성이 낮아 신뢰도가 매우 높다. 또하 반응시간이 빨라 성능좋은 앤티로크 브레이크 시스템을 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 모듈레이터에 의하면, 4세트의 본 발명의 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브가 구비되어, 제어수단의 제어신호에 따라 유압을 발생시키고, 유체의 흐름을 단속하게 된다.
본 발명의 모듈레이터는 조립이 용이하고, 컴팩트한 설계로 소형이며, 중량이 가벼워 제작비용이 절감되고, 설치공간이 감소된다.
본 발명의 앤티로크 브레이크 시스템에 의하면, 운전자가 브레이크 페달을 밟을 경우, 각 차륜에 장착된 차륜속도센서로부터의 신호에 의거하여, 모터가 작동되어 앤티로크 브레이크 시스템이 작동을 시작한다. 가압모드에서, 펌프에 의해 발생된 유압은 본 발명의 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브의 제1포트 및 제2포트를 통해 브레이크 휠 실린더에 제공된다. 이때, 2위치/3위치 솔레노이드 밸브는 상기 개방형이므로 전력이 인가되지 않는다. 감압모드에서, 솔레노이드 코일에 전력이 인가되어 제1포트가 폐쇄되고 제2포트와 제3포트가 연통된다. 제2포트와 제3포트가 연통되면 브레이크 휠 실린더에 저장된 유체의 일부가 제3포트를 통해 어큐물레이터에 전달되어 제동압력이 감소되게 된다. 감압모드는 PWM신호제어 또는 뱅뱅 제어에 의해 솔레노이드 밸브의 개폐를 반복함으로써 달성된다.
본 발명에 따른 앤티로크 브레이크 시스템에 의하면, 각 차륜에 하나의 2위치/3위치 솔레노이드 밸브가 할당되므로, 사용되는 솔레노이드 구동의 밸브의 수가 4개로 감소되어, 시스템이 단순하게 되어 오작동 가능성이 감소된다. 따라서, 신뢰도 높은 제동특성을 가진 앤티로크 브레이크 시스템이 제공되게 된다.
이하, 제2도를 참조하여 본 발명의 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브의 바람직한 제1실시예를 상세히 기재한다.
본 실시예에 따른 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브(100)는 원통형상의 밸브몸체(10)와 밸브몸체(10)의 일단에 외부와 기밀적으로 결합된 커버(14)를 포함한다. 밸브몸체(10)내에는 제1챔버(44)와 제2챔버(46)가 형성되며, 제1챔버(44)는 커버(14)와 입구노즐(34)사이에 형성된 공간이며, 제2챔버(46)는 입구노즐(34)과 출구노즐(36)사이에 형성된 공간이다.
제1챔버(44)에는 커버 스프링(16), 스프링 지지로드(22), 아마츄어(24), 푸시로드(26) 및 부싱(32)이 포함된다. 커버 스프링(16)의 일단은 커버(14)에 지지되며, 타단은 스프링 지지로드(22)에 끼워진채로 아마츄어(24)에 지지된다. 스프링 지지로드(22)는 상기 아마츄어(24)의 일단의 중심부에 끼워 고정되며, 커버 스프링(16)을 안내하고 지지하는 기능을 한다. 아마츄어(24)는 강자성체로 만들어지며, 밸브몸체(10)도 동일한 재질로 제작될 수 있다. 아마츄어(24)의 타단부에는 푸시로드(26)가 끼워져 고정된다.
푸시로드(26)는 부싱(32)과 입구노즐(34)을 통하여 연장되며, 푸시로드(26)의 타단부에는 스풀(42)이 일체로 형성된다. 푸시로드(26)는 아마츄어(24)와 압착에 의해 조립된다. 부싱(32)은 푸시로드(26)를 지지하는 기능을 하며, 푸시로드(26)가 삽입되는 개구외에 유체가 유통되는 유통공이 형성되어 있다. 이 유통공의 형상 및 개수는 특별히 한정되지 않으며, 솔레노이드 밸브의 작동을 원활히 하도록 결정된다. 스풀(42)은 제2챔버(46)내에서 푸시로드(26)의 축방향으로 왕복운동하면서, 입구노즐(34) 및 축구노즐(36)을 선택적으로 개페한다. 푸시로드(26) 및 스풀(42)은, 예컨대 냉간단압법에 의해 제작되며, 바람직하게는 로크웰 경제6도0 내지 65의 경도를 가진다. 출구노즐(36)에 형성된 출구 밸브 시팅면(37)에 안착되는 스풀(42)의 끝은, 예컨대 반구형 형상을 가지며, 출구밸브 시팅면(37)은 이곳에 안착되는 스풀(42)의 끝의 형상과 정합되는 형상을 가진다.
푸시로드(26)과 관통하는 입구노즐구멍(38)의 직경은 푸시로드(26)의 직경보다 크게 형성되어, 입구노즐구멍(38)과 푸시로드(26)사이에 간극이 형성된다. 이 간극을 통해 제1챔버(44)와 제2챔버(46)가 연통된다. 스풀(42)과 접촉하는 입구노즐(34)에 형성된 입구밸브 시팅면(35)의 형상은 접촉시 유체의 흐름이 단절될 수 있도록 입구밸브 시팅면(35)에 안착되는 스풀(42)의 형상과 정합되는 형상을 가진다.
2위치/3웨이 솔레노이드 밸브(100)는 제1포트(20), 제2포트(30) 및 제3포트(40)를 가지며, 제1포트(20)는 제1챔버(44)에 연통되며, 제2포트(30) 및 제3포트(40)는 제2챔버(46)에 연통된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제3포트(40)는 밸브몸체(10)에 제공되지 않고 출구노즐(36)에 형성된 출구노즐구멍(39)을 이용한다. 제1포트(20)는 차량의 브레이크 시스템의 마스터 실린더(82 : 제7도)에 연통되며, 제2포트(30)는 차량의 바퀴에 장착된 브레이크 휠 실린더(도시안됨)에 연통되며, 제3포트(40)는 어큐물레이터(66 또는 68 : 제5도)에 연통된다. 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브(100)는 상기 개방형(normally open type)이므로 전력이 제공되지 않은 노말상태에서는 스풀(42)이 출구노즐(36)에 형성된 출구밸브 시팅면(37)에 안착되는 개방위치에 있게 되어 제3포트(40)를 폐쇄하므로, 마스터 실린더(82)로부터 발생된 제동압력은 제1포트(20), 제1챔버(44), 입구노즐(34), 제2챔버(46) 및 제2포트(30)를 통해 브레이크 휠 실린더에 제공된다. 솔레노이드코일(12)에 전력이 인가된 경우, 솔레노이드 어셈블리(11)에 의해 발생된 자속으로 인해 아마츄어(24)가 커버 스프링(16)의 탄성력을 극복하고 커버(14)쪽으로 후퇴된다. 이에 따라 스풀(42)도 출구노즐(36)에 형성된 출구밸브 시팅면(37)으로부터 분리되고 입구노즐(34)에 형성된 입구밸브 시팅면(35)에 안착되어 입구노즐(34)을 폐쇄시키는 폐쇄위치로 이동하게 된다. 스풀(42)이 폐쇄이치에 있게 되면, 제1포트(20)가 폐쇄되고, 제3포트(40)가 개방되어, 제2포트(30)와 제3포트(40)가 연통되게 된다.
솔레노이드 어셈블리(11)는 고리형상의 솔레노이드 코일(12)과 솔레노이드 코일(12)이 감겨지는 보빈(13)으로 구성되며, 보빈(13)은 예컨대 몰딩에 의해 일체로 형성되어 이 내부에 감겨진 솔레노이드 코일(12)로 유체가 침입하는 것을 방지한다. 또한, 솔레노이드 어셈블리(11)는 원통형 밀봉부재(15)의 외주에 끼워지며, 이 밀봉부재(15)에 의해 제1챔버와 밀봉되어 제1챔버(44)내의 유체로부터 보호된다. 원통형 밀봉부재(15)는 또한 솔레노이드 어셈블리(11)에 의해 발생된 자속을 차단하는 기능을 갖기 위해 비자성재료로 만들어진다. 전기단자(18)는 솔레노이드 밸브(100)의 외부로 노출되어 도선과 연결됨으로써 솔레노이드 코일(12)에 전력이 제공된다.
원통형 밀봉부재(15)에는 제1챔버(44)내의 유체가 누설되지 않도록 커버(14)의 돌출부(17)가 삽입된다. 돌출부(17)는 밀봉부재(15)의 내벽과 정확히 끼워맞춰지도록 원통형상을 가지며, 그 중심부에는 커버 스프링(16)이 삽입될 수 있는 일단이 폐쇄된 홈(19)이 형성되어 있다. 홈(19)의 폐쇄면에 커버 스프링(16)의 일단이 지지되며, 커버 스프링(16)의 타단은 아마츄어(24)에 지지되어, 아마츄어(24)가 소정의 힘으로 부싱(32)쪽으로 가압된다.
제1, 제2 및 제3O-링(28, 28' 및 28)은 밸브몸체(10)를 동축적으로 포위하도록 밸브몸체(10)의 외부면에 형성된 제1 및 제2U-홈(29 및 29') 및 L-홈(31)에 제공된다. 제1, 제2 및 제3O-링(28, 28' 및 28)은 솔레노이드 밸브(100)가, 예컨대 앤티로크 브레이크 시스템용 모듈레이터 블록(76 : 제6도)에 설치될 경우, 각각에 대응하는 제1, 제2 및 제3포트(20, 30 및 40)간의 기밀성을 유지하기 위해 제공된다. 따라서, 솔레노이드 밸브(100)가 모듈레이터 블록(76 : 제6도)에 설치될 경우, 제1 및 제2U-홈(29 및 29')에 제공된 제1 및 제2O-링(28 및 28'), 모듈레이터 블록(76 : 제6도)과 밸브몸체(10)로 이루어진 제1포트(20)에 연통되는 공간은 사실상 동일한 압력을 갖게 되며, 또한 제1 및 제2U-홈(29 및 29')에 제공된 제1 및 제2O-링(28 및 28'), L-홈(31)에 제공된 제3O-링(28), 모듈레이터 블록(76 : 제6도)과 밸브몸체(10)로 이루어진 제2포트(30)에 연통되는 공간도 사실상 동일한 압력을 갖게 된다. 또한 L-홈(31)에 제공된 O-링(28), 모듈레이터 블록(76 : 제6도), 밸브몸체(10)와 출구노즐(36)로 이루어진 제3포트(40)에 연통된 공간도 사실상 동일한 압력을 갖게 된다.
제3도는 본 발명의 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브(100')의 제2실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 제2도에 도시한 제1실시예에서와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 제2실시예에서 오리피스(52)와 제1체크밸브(54)를 제외하곤 제2도에 도시된 제1실시예와 동일하다. 오리피스(52)와 제1체크밸브(54)는 바람직하게는 서로 대향하는 위치로 제2챔버(46)로 연통된 제2포트(30)에 장착된다. 유압발생원에 의해 발생된 유압은 오리피스(52)만을 통해 제공된다. 오리피스(52)의 전후로 압력강하가 발생되어, 이러한 압력강하에 의해 제2포트(30)에 제공된 유압의 맥동현상이 거의 감소된다. 제1체크밸브(54)는 제2포트(30)와 제3포트(40)가 연통되어 유체가 제2포트(30)로부터 제3포트(40)로 전달되는 경우, 신속하게 유체를 통과시켜, 밸브(100)의 작동시간을 단축하는 작용을 한다.
이하 제4도, 제5도 및 제6도를 참조하여 본 발명의 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브(100)를 이용하여 구성된 앤티로크 브레이크 시스템 모듈레이터(200)를 상세히 기재한다. 상기 도에서, 참조부호 S1, S2, S3 및 S4는 제1, 제2, 제3 및 제4솔레노이드 밸브를 나타내고, 제2도 및 제3도에 도시한 솔레노이드 밸브중 어느것을 사용하여 구성할 수 있다.
모듈레이터 블록(76)내에는 각 구성요소를 연결하여 유체를 전달하는 다수의 유체 통로가 형성되어 있다. 제1통로(P1 및 P2)는 차량에 구비된 1차 마스터 실린더(MCP : 제7도 참조) 및 2차 마스터 실린더(MCS : 제7도 참조)와 제1펌프(58) 및 제2펌프(60)의 출구를 연통시킨다.
제6통로(P6 및 P6)로 분기되는 제1통로(P1 및 P1)의 분기점에는, 1차 마스터 실린더(MCP) 및 2차 마스터 실린더(MCS)로부터 발생된 유압이 제1펌프(58)와 제2펌프(60)의 출구에 유입되지 않도록 제1체크밸브(72) 및 제3체크밸브(74)가 각각 제공된다.
제1솔레노이드 밸브(S1) 및 제2솔레노이드 밸브(S2)의 제1포트(20 및 : 제2도 참조)는 제2통로(P2)를 서로 연통되며, 제3솔레노이드 밸브(S3) 및 제4솔레노이드 밸브(S4)의 제1포트(20 및 20 : 제2도 참조)도 제2통로 (P2)를 통해 서로 연통된다. 제1솔레노이드 밸브(S1)와 제2솔레노이드 밸브(S2)의 제3포트(40 및 40 : 제2도 참조)는 제3통로(P3)를 통해 서로 연통되어 있으며, 제1솔레노이드 밸브(S1)와 제2솔레노이드 밸브(S2)의 제1포트(20 및 20 : 제2도 참조)도 제3통로(P3)를 통해서 서로 연통된다.
제1 및 제2어큐물레이터(66 및 68)는 제5통로(P5 및 P5)를 통해 제1펌프(58) 및 제2펌프(60)의 입구와 각각 연통되며, 제1댐퍼(62) 및 제2댐퍼(64)는 제7통로(P7 및 P7)를 통해 제1펌프(58) 및 제2펌프(60)의 출구와 연통된다.
제4통로(P4 및 P4)는 제2통로(P2 및 P2)에서 분기되어 제3통로(P3 및 P3)에 연결되며, 제6통로(P6 및 P6)는 제1통로(P1 및 P1)에서 분기되어 제2통로(P2 및 P2)에 연결된다.
모듈레이터 블록(76)내에는 마스터 실린더(100 : 제7도) 또는 제1펌프(58)와 제2펌프(60)로부터 발생된 유압을 단속하여 차륜(RR, FL, FR 및 RL)에 각각 제공하는 본 발명의 실시예에 따른 제1, 제2, 제3 및 제4솔레노이드 밸브(S1, S2, S3 및 S4)가 설치된다. 이때, 제1, 제2, 제3 및 제4솔레노이드 밸브(S1, S2, S3 및 S4)는 외주에 각 포트간을 밀폐하는 제1, 제2, 및 제3O-링(28, 28' 및 28 : 제2도 참조)을 구비하고 있으므로, 단순히 모듈레이터 블록(76)내에 형성된 밸브장착용 실린더내에 제1, 제2, 제3 및 제4솔레노이드 밸브(S1, S2, S3 및 S4)를 밀어넣는 것만으로 설치가 완료된다.
제1댐퍼(62) 및 제2댐퍼(64)는 모듈레이터블록(76)에 형성된 댐퍼용 실린더(도시안됨)와 댐퍼용 한쌍의 커버(63)에 의해 형성되며, 제1어큐물레이터(66) 및 제2어큐물레이터(68)는 모듈레이터 블록(76)에 형성된 어큐물레이터용 실린더(도시안됨)와 어큐물레이터용 한쌍의 커버(67)와 어큐물레이터용 한쌍의 스프링(69)에 의해 형성된다.
제1댐퍼(62) 및 제2댐퍼(64)는 제1펌프(58) 및 제2펌프(60)의 출구로부터 유출되는 유체를 일시 보유하여 제1펌프(58) 및 제2펌프(60)로 인해 유발되는 유압의 맥동현상을 감소시킨다.
제1어큐물레이터(66)는 제1솔레노이드 밸브(S1) 및 제2솔레노이드 밸브(S2)의 제2챔버(46 제2도 참조)내의 유압이 제1솔레노이드 밸브(S1) 및 제2솔레노이드 밸브(S2)의 제3포트(40 제2도 참조)를 통해 감소 될 경우, 유압이 신속하게 감소되도록 제1솔레노이드 밸브(S1) 및 제2솔레노이드 밸브(S2)의 제3포트(40)로부터 유출된 유체를 일시 보유한다. 제2어큐물레이터(68)는 제3솔레노이드(S3) 및 제4솔레노이드 밸브(S4)의 제2챔버(46 : 제2도 참조)내의 유압이 제3솔레노이드 밸브(S3) 및 제4솔레노이드(S4)의 제3포트(40 : 제2도 참조)를 통해 감소될 경우, 유압이 신속하게 감소되도록 제3솔레노이드 밸브(S3) 및 제4솔레노이드 밸브(S4)의 제3포트(40)로부터 유출된 유체를 일시 보유한다.
제1펌프(58)로부터 각각 발생된 유압은 제1통로(P1), 제2체크밸브(72), 제6통로(P6) 및 제2통로(P2)를 통해 제1솔레노이드 밸브(S1) 및 제2솔레노이드 밸브(S2)의 제1포트(20 : 제2도 참조)에 제공된다. 제2펌프(60)로부터 각각 발생된 유압은 제1통로(P1), 제3체크밸브(74), 제6통로(P6) 및 제2통로(P2)를 통해 제3솔레노이드 밸브(S3) 및 제4솔레노이드 밸브(S4)의 제1포트(20 : 제2도 참조)에 제공된다.
제7도의 본 실시예에 따른 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브(100)와 모듈레이터(200)로 구성된 자동차용 앤티로크 브레이크 시스템(300)의 구성도이다.
본 발명의 앤티로크 브레이크 시스템(300)은 하나의 마스터 실린더가 서로 대각선 방향으로 대향된 차륜에 할당된 대각 스플릿형(diagonal split type) 제동시스템에 사용되는 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제7도는 이해를 위해 1차 마스터 실린더(MCP)와 이것에 할당된 후방 우측 차륜(RR) 및 전방 좌측차륜(FL)에 대한 구성도만 도시한다.
각각의 차륜(RR 및 FL)에는 제1차륜속도센서(92)와 제2차륜속도 센서(94)가 장착되며, 제1차륜속도센서(92)와 제2차륜속도센서(94)로부터 출력된 속도신호는 앤티로크 브레이크 시스템(300)의 동작을 제어하는 ECU(90)에 입력된다. ECU(90)의 출력측에는 제1펌프(58) 및 제2펌프(60) 구동용 모터(56), 제1, 제2, 제3 및 제4솔레노이드 밸브(S1, S2, S3 및 S4)가 접속된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브(100)와 이것을 이용하여 구성된 앤티로크 브레이크 시스템(300)의 작동에 대해 설명한다.
운전자가 브레이크 페달(80)을 밟으면, 1차 마스터 실린더(MCP)와 2차 마스터 실린더(MCS)로부터 발생된 유압은 제1포트(20)와 제2포트(30)를 통해 네개의 후방 우측, 전방 좌측, 전방 우측 및 후방 좌측 차륜(RR, FL, FR 및 RL)에 각각 장착된 브레이크 휠 실린더에 제공되어, 앤티로크 브레이크 시스템(300)이 작동하지 않는 상태에서 통상의 제동이 이루어진다. ECU(90)에 기억된 소정의 알고리즘에 따라 앤티로크 브레이크 시스템(300)이 작동되는 경우, ECU(90)로부터 출력된 모터구동신호에 의해 모터(56)가 구동되고, ECU(90)로부터 출력된 밸브개폐신호에 의해 제1, 제2, 제3 및 제4솔레노이드 밸브(S1, S2, S3 및 S4)의 제1포트(20) 및 제3포트(40)가 개폐되어, 제동압력이 증가(가압모드), 유지(정압모드), 감소(감압모드)된다.
가압모드에서, 제1펌프(58) 및 제2펌프(60)에 발생된 유압은 댐퍼(62 및 64)를 거쳐 앤티로크 브레이크 시스템(300)이 작동되지 않는 통상의 제동모드와 같이 제1포트(20)와 제2포트(30)를 통하여 차륜(RR, FL, FR 및 RL)에 장착된 브레이크 휠 실린더에 제공되어, 제동압력이 증가된다. 상기 개방형인 본 발명의 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브(100)는 솔레노이드 코일(12)에 OFF신호가 인가된 상태에서 커버 스프링(16)의 탄성력에 의해 스풀(42)이 출구밸브 시팅면(37)에 안착되어 제3포트(40)를 폐쇄하고 있으므로 제1펌프(58) 및 제2펌프(60)에 의해 발생된 유압은 앤티로크 브레이크 시스템(300)이 작동되지 않는 통상의 제동모드와 같은 경로를 통해 브레이크 휠 실린더에 제공된다. 제1펌프(58) 및 제2펌프(60)의 펌핑작용에 의해 발생된 맥동현상이 감소된다.
감압모드에서, 솔레노이드 코일(12)에 ON신호가 인가되면, 솔레노이드 코일(12)에 의해 발생된 자기력에 의해 아마츄어(24)가 커버 스프링(16)의 탄성력을 극복하여 커버(14)쪽으로 당겨진다. 이에 따라, 스풀(42)의 출구밸브 시팅면(37)으로 후퇴하여 입구밸브 시팅면(35)에 안착되므로, 제3포트(40)가 개방되고 제1포트(20)가 폐쇄된다. 따라서, 브레이크 휠 실린더내에 유체는 제2포트(30) 및 제3포트(40)를 통해 제1어큐물레이터(66) 및 제2어큐물레이터(68)에 제공되어 제동압력이 감소된다.
정압모드는 예컨대 펄스폭변조(PWM), 뱅뱅제어(Bang Bang control)등에 의해 스풀(42)을 반복적으로 작동시킴으로써 실현된다. 즉, 솔레노이드코일(12)에 ON신호 또는 OFF신호가 반복적으로 인가되면, 스풀에 의해 제1포트(20) 또는 제3포트(40)가 개폐를 반복하게 되어, 제동압력이 소정의 압력레벨을 유지하게 된다.
제8도는 제2도에 도시된 본 발명의 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브(100)의 제1실시예로 앤티로크 브레이크 시스템(300)을 구성한 후, 가압모드, 정압모드 및 감압모드를 테스트하여 얻은 브레이크 휠 실린더의 압력과 시간과의 관계를 도시한 그래프이다. 제9도는 제3도에 도시된 본 발명의 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브(100)의 제2실시예로 앤티로크 브레이크 시스템(300)을 구성한 후, 가압모드, 정압모드 및 감압모드를 테스트하여 얻은 더욱 개선된 브레이크 휠 실린더의 압력과 시간과의 관계를 도시한 그래프이다.
제8도 및 제9도에서 x축은 시간을 나타내고, y축은 휠 실린더 압력을 나타내고, a는 브레이크 휠 실린더의 압력을 나타내며, B는 본 발명의 솔레노이드 밸브에 인가된 밸브개폐신호를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 압모드는 OFF신호에 의해 실현되고, 감압모드는 ON신호에 의해 실현되고, 정압모드가 ON신호와 OFF신호를 소정 시간 주기로 반복하는 펄스폭 변조신호에 의해 실현되고 있음을 알 수 있다.
제8도에서, 정압모드시 맥동이 약 10 내지 20바아의 범위를 가지고 발생하며, 가압모드시에도 약 5 내지 10바아의 범위를 가지고 맥동이 발생함을 알 수 있다. 이런한 맥동은 마스터 실린더의 고장의 원인이 되기도 하며, 앤티로크 브레이크 시스템이 불안정하게 작동되게도 한다. 제9도에 도시된 바와 같이, 이러한 맥동현상은 제3도에 도시된 본 발명의 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브(100)의 제2실시예에 따라 거의 제거된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브는 구조가 간단하고 부품수가 적어, 고장이 적고, 작동시 에러발생 가능성이 낮아 신뢰도가 매우 높다. 또한 반응시간이 빨라 성능좋은 앤티로크 브레이크 시스템을 구성할 수 있다.
본 발명의 모듈레이터는 조립이 용이하고, 컴팩트한 설계로 소형이며, 중량이 가벼워, 제작비용이 절감되고, 설치공간이 감소된다.
본 발명에 따른 앤티로크 브레이크 시스템에 의하면, 각 차륜에 하나의 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브가 할당되므로, 사용되는 솔레노이드 구동의 밸브의 수가 4개로 감소되어, 시스템이 단순하게 되어 오작동 가능성이 감소된다. 따라서, 신뢰도 높은 제동특성을 가진 앤티로크 브레이크 시스템이 제공되게 된다.
본 발명은 바람직한 실시예의 형태로 기술되었지만, 첨부의 청구범위에 의해 정의되는 영역내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것으로 이해되야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 유체발생원으로부터 유체가 제공되는 제1포트, 유체가 출입하는 제2포트 및 유체가 배출되는 제3포트를 구비한 하우징과 상기 하우징과 기밀적으로 결합되어 상기 하우징의 일단을 폐쇄하는 커버로 구성된 밸브몸체, 상기 하우징과 상기 커버에 의해 상기 밸브몸체내에 형성된 챔버를 구분하여 상기 제1포트와 연통된 제1챔버와, 상기 제2포트 및 상기 제3포트와 연통된 제2챔버를 형성하는 격벽, 전기신호에 따라 상기 제1쳄버와 상기 제2챔버를 구분하는 상기 격벽에 형성되어 상기 제1챔버와 상기 제2챔버를 연통시키는 제1개구와 상기 제3포트를 선택적으로 개폐하여, 상기 제1포트와 상기 제2포트를 연통시키거나 또는 상기 제2포트와 상기 제3포트를 연통시키도록 작동되어, 전기신호가 인가되지 않는 노말상태에서는 상기 제3포트를 폐쇄하는 제1위치에 위치되며, 전기신호가 인가되는 액티브 상태에서는 상기 제1개구를 폐쇄하는 제2위치에 위치되는, 상기 밸브몸체의 길이방향을 따라 이동가능한 밸브개폐수단, 그리고 고리형상의 솔레노이드 코일, 상기 솔레노이드 코일이 감겨 있는 보빈 및 상기 솔레노이드 코일과 전기적으로 연결되어 상기 밸브몸체 외부로 노출되는 전극으로 구성되어, 전기신호가 인가되지 않는 상태에서 상기 제1위치에 있는 상기 밸브개폐수단을 전기신호가 인가됨을 따라 상기 제2위치로 이동시키는 솔레노이드 어셈블리로 구성되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2포트는 상기 하우징에 형성된 서로 대향하는 두 개의 구멍으로 이루어지며, 상기 각각의 두 개의 구멍에는 상기 제1포트로부터 상기 제2포트를 통해 전달되는 유압의 맥동을 감소시키는 오리피스와, 상기 제2포트내의 압력이 신속히 감소되도록 하는 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  3. 제1항에 있어서, 상기 밸브개폐수단은 상기 솔레노이드 어셈블리에 의해 발생된 자기력에 반응하여 이동하는 아마츄어, 일단이 상기 커버의 돌출부 중심에 형성되는 홈의 폐쇄면에 지지되고, 타단이 상기 아마츄어에 지지되는 커버 스프링, 상기 커버 스프링에 삽입되어 상기 커버 스프링을 지지하는, 상기 아마츄어의 일단에 고정된 스프링 지지로드, 상기 아마츄어의 타단에 고정되는 푸시로드, 그리고 상기 푸시로드와 일체로 형성된 스풀로 구성되며, 상기 제1챔버내에는 상기 스프링, 상기 스프링 지지로드, 상기 아마츄어 및 상기 푸시로드가 포함되며, 상기 제2챔버내에는 상기 스풀이 포함되고, 상기 푸시로드는 상기 격벽에 형성된 제1개구를 관통하여 상기 제2챔버내에 포함된 상기 스풀에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  4. 제1항에 있어서, 상기 격벽은 입구노즐로 이루어지며, 상기 입구 노즐에 형성된 상기 제1개구의 직경은 와이어 상기 제1개구를 관통하는 상기 푸시로드의 직경보다 크게 형성되며, 이에 따라 상기 제1개구와 상기 푸시로드 사이에는 소정의 간극이 형성되어, 이를 통해 상기 제1챔버와 상기 제2챔버가 연통되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1챔버는 상기 입구노즐, 상기 커버에 형성된 상기 돌출부, 원통형 밀봉부재로 이루어진 상기 하우징내의 제1공간이며, 상기 제2챔버는 상기 입구노즐과 대향하여 위치된 출구노즐로 이루어진 상기 하우징내의 제2공간이며, 상기 원통형 밀봉부재의 외주에는 상기 보빈이 끼워져 있으며, 상기 보빈이 상기 제1챔버내의 유체와 접촉되지 않도록 상기 원통형 밀봉부재의 일단은 상기 돌출부가 기밀적으로 끼워지며 타단은 상기 하우징의 내벽과 기밀적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제3포트는 상기 출구노즐의 제2개구로 이루어지며, 상기 입구노즐과 상기 출구노즐에는 상기 스풀이 안착되는 입구밸브 시팅면과 출구 밸브 시팅면이 각각 형성되어 있으며, 상기 입구밸브 시팅면과 출구 밸브 시팅면의 형상은 상기 스풀의 형상과 정합되는 형상을 가져 상기 스풀이 상기 입구밸브 시팅면 또는 상기 출구밸브 시팅면에 안착될 경우, 상기 제1개구 또는 상기 제2개구가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1챔버내의 상기 아마츄어와 상기 입구노즐 사이에 제공된 상기 푸시로드를 지지하는 부싱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  8. 유체발생원으로부터 유체가 제공되는 제1포트, 유체가 출입하는 제2포트 및 유체가 배출되는 제3포트를 구비한 하우징과 상기 하우징과 기밀적으로 결합되어 상기 하우징의 일단을 폐쇄하는 커버로 구성된 밸브몸체, 상기 하우징과 상기 커버에 의해 상기 밸브몸체내에 형성된 챔버를 구분하여 상기 제1포트와 연통된 제1챔버와, 상기 제2포트 및 상기 제3포트와 연통되는 제2챔버를 형성하는 격벽, 전기신호에 따라 상기 제1챔버와 상기 제2챔버를 구분하는 상기 격벽에 형성되어 상기 제1챔버와 상기 제2챔버를 연통시키는 제1개구와 상기 제3포트를 선택적으로 개폐하여 상기 제1포트와 상기 제2포트를 연통시키거나 또는 상기 제2포트와 상기 제3포트를 연통시키도록 작동되어 전기신호가 인가되지 않는 노말상태에서는 상기 제3포트를 폐쇄하는 제1위치에 위치되며, 전기신호가 인가되는 액티브상태에서는 상기 제1개구를 폐쇄하는 제2위치에 위치되는, 상기 밸브몸체의, 길이방향을 따라 이동가능한 밸브개폐수단, 그리고 고리형상의 솔레노이드 코일, 상기 솔레노이드 코일이 감겨 있는 보빈 및 상기 솔레노이드 코일과 전기적으로 연결되어 상기 밸브몸체 외부로 노출되는 전극으로 구성되어 전기신호가 인가되지 않는 노말상태에서 상기 제1위치에 있는 상기 밸브개폐수단을 전기신호가 인가됨에 따라 상기 제2위치로 이동시키는 솔레노이드 어셈블리로 구성되며, 상기 제2포트는 상기 하우징에 형성된 서로 대향하는 두 개의 구멍으로 이루어지며, 상기 각각의 두 개의 구멍에는 상기 제1포트로부터 상기 제2포트를 통해 전달되는 유압의 맥동을 감소시키는 오리피스와, 상기 제2포트내의 압력이 신속히 감소되도록 하는 체크밸브가 설치되며, 상기 밸브개폐수단은 상기 솔레노이드 어셈블리에 의해 발생된 자기력에 반응하여 이동하는 아마츄어, 일단이 상기 커버의 돌출부 중심에 형성되는 홈의 폐쇄면에 지지되고, 타단이 상기 아마츄어에 지지되는 커버 스프링, 상기 커버 스프링에 삽입되어 상기 커버 스프링을 지지하는 상기 아마츄어의 일단에 공정된 스프링 지지로드, 상기 아마츄어의 타단에 고정되는 푸시로드, 그리고 상기 푸시로드와 일체로 형성된 스풀로 구성되며, 상기 제1챔버내에는 상기 스프링, 상기 스프링 지지로드, 상기아마츄어 및 상기 푸시로드가 포함되며, 상기 제2챔버내에는 상기 스풀이 포함되고, 상기 푸시로드에는 상기 격벽에 형성된 제1개구를 관통하여 상기 제2챔버내에 포함된 상기 스풀에 연결되며, 상기 격벽은 입구노즐로 이루어지며, 상기 입구노즐에 형성된 상기 제1개구의 직경과 상기 제1개구를 관통하는 상기 푸시로드의 직경보다 크게 형성되며, 이에 따라 상기 제1개구와 상기 푸시로드 사이에는 소정의 간극이 형성되어, 이를 통해 상기 제1챔버와 상기 제2챔버가 연통되며, 상기 제1챔버는 상기 입구노즐, 상기 커버에 형성된 상기 돌출부, 원통형 밀봉부재로 이루어진 상기 하우징내의 제1공간이며, 상기 제2챔버는 상기 입구노즐과 상기 입구노즐과 대향하여 위치된 출구노즐로 이루어진 상기 하우징내의 제2공간이며, 상기 원통형 밀봉부재의 외주에는 상기 보빈이 끼워져 있으며, 상기 보빈이 상기 제1챔버내의 유체와 접촉되지 않도록 상기 원통형 밀봉부재의 일단은 상기 돌출부가 기밀적으로 끼워지며 타단은 상기 하우징의 내벽과 기밀적으로 결합되며, 상기 제3포트는 상기 출구노즐의 제2개구로 이루어지며, 상기 입구노즐과 상기 출구노즐에는 상기 스풀이 안착되는 입구밸브 시팅면과 출구밸브 시팅면이 각각 형성되어 있으며, 상기 입구 밸브 시팅면과 출구밸브 시팅면의 형상은 상기 스풀의 형상과 정합되는 형상을 가져 상기 스풀이 상기 입구밸브 시팅면 또는 출구밸브 시팅면에 안착될 경우, 상기 제1개구 또는 상기 제2개구가 폐쇄되며, 상기 제1챔버내의 상기 아마츄어와 상기 입구노즐 사이에 제공된 상기 푸시로드를 지지하는 부싱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
  9. 전기구동모터, 상기 모터의 구동에 따라 구동되는 제1펌프 및 제2펌프, 전기신호에 따라 유체의 흐름을 단속하는 제1, 제2, 제3 및 제4의 솔레노이드 밸브, 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프의 출구와 각각 연통되며, 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프로부터 유출되는 유체를 일시 저장하여 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프로부터 발생되는 유압의 맥동을 감소시키는 제1댐퍼 및 제2댐퍼, 그리고 상기 제1내지 제4솔레노이드 밸브내의 유압이 신속히 감소되도록 상기 제1솔레노이드 밸브 및 상기 제2솔레노이드 밸브로부터 유출되는 유체와 상기 제3솔레노이드 밸브 및 상기 제4솔레노이드 밸브로부터 유출되는 유체를 각각 일시 보유하며, 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프의 입구와 각각 연통되는 제1어큐물레이터 및 제2어규물레이터로 구성되며, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4도의 솔레노이드 밸브의 각각은, 유체발생원으로부터 유체가 제공되는 제1포트, 유체가 출입하는 제2포트 및 유체가 배출되는 제3포트를 구비한 하우징과 상기 하우징과 기밀적으로 결합되어 상기 하우징의 일단을 폐쇄하는 커버로 구성된 밸브몸체, 상기 하우징과 상기 커버에 의해 상기 밸브 몸체내에 형성된 챔버를 구분하여, 상기 제1포트와 연통된 제1챔버와, 상기 제2포트 및 상기 제3포트와 연통된 제2챔버를 형성하는 격벽, 전기신호에 따라 상기 제1챔버와 상기 제2챔버를 구분하는 상기 격벽에 형성되어 상기 제1챔버와 상기 제2챔버를 연통시키는 제1개구와 상기 제3포트를 선택적으로 개폐하여, 상기 제1포트와 상기 제2포트를 연통시키거나 또는 상기 제2포트와 상기 제3포트를 연통시키도록 작동되어 전기신호가 인가되지 않는 노말상태에서 상기 제3포트를 폐쇄하는 제1위치에 위치되며, 전기신호가 인가되는 액티브 상태에서는 상기 제1개구를 폐쇄하는 제2위치에 위치되는, 상기 밸브몸체의 길이방향을 따라 이동 가능한 밸브개폐수단, 그리고 고리형상의 솔레노이드 코일, 상기 솔레노이드 코일이 감겨있는 보빈 및 상기 솔레노이드 코일과 전기적으로 연결되어 상기 밸브몸체 외부로 노출되는 전극으로 구성되어, 전기신호가 인가되지 않는 상태에서 상기 제1위치에 있는 상기 밸브개폐수단을 전기신호가 인가됨에 따라 상기 제2위치로 이동시키는 솔레노이드 어셈블리로 구성되는 것을 특징으로 하는 앤티로크 브레이크 시스템용 모듈레이터.
  10. 제9항에 있어서, 각각의 상기 제1, 제2, 제3 및 제4의 솔레노이드 밸브의 외주에는 모듈레이터에 장착시 각 포트간의 기밀을 유지하기 위한 3개의 O-링이 구비되어, 모듈레이터 블록내에 형성된 솔레노이드 밸브용 실린더에 상기 제1, 제2, 제3 및 제4의 솔레노이드 밸브를 삽입하는 것만으로 설치가 완료되는 것을 특징으로하는 앤티로크 브레이크 시스템용 모듈레이터.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제1댐퍼 및 상기 제2댐퍼는 모듈레이터 블록에 형성된 댐퍼용 실린더와 댐퍼용 커버에 의해 형성되며, 상기 제1어큐물레이터 및 상기 제2어큐물레이터는 모듈레이터 블록에 형성된 어큐물레이터용 실린더, 어큐물레이터용 커버와 어큐물레이터용 스프링에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 앤티로크 브레이크 시스템용 모듈레이터.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제2포트는 상기 하우징에 형성된 서로 대향하는 두 개의 구멍으로 이루어지며, 상기 각각의 두 개의 구멍에는 상기 제1포트로부터 상기 제2포트를 통해 전달되는 유압의 맥동을 감소시키는 오리피스와, 상기 제2포트내의 압력이 신속히 감소되도록 하는 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로하는 앤티로크 브레이크 시스템용 모듈레이터.
  13. 차륜에 장착된 휠 브레이크와, 브레이크 페달에 의해 작동되어 유압을 발생하며, 차륜에 장착된 브레이크 휠 실린더를 작동시키기 위해 유체를 공급하는 출구를 갖는 마스터 실린더를 구비한 차량용 앤티로크 브레이크 시스템에 있어서, 상기 시스템은, 각각의 차륜에 설치되어 각 차륜의 속도를 감지하는 차륜속도센서, 전기구동 모터와, 상기 모터에 구동에 따라 구동되며 입구와 출구를 갖는 펌프를 구비하는 유압발생부, 제1포트, 제2포트 및 제3포트를 가지며, 상기 제1포트는 상기 펌프의 출구 및 상기 마스터 실린더와 연통되며, 상기 제2포트는 상기 브레이크 휠 실린더와 연통되며, 상기 제3포트는 상기 펌프의 입구와 연통되고, 상기 제3포트를 폐쇄하여 상기 브레이크 휠 실린더의 압력을 증가시키는 제1위치와 상기 제1포트를 폐쇄하여 상기 브레이크 휠 실린더의 압력을 감소시키는 제2위치 사이만을 이동가능한 2위치/3웨이 솔레노이드 밸브, 상기 펌프의 출구와 연통되며, 상기 펌프로부터 유출되는 유체를 일시 저장하여 상기 펌프로부터 발생되는 유압의 맥동을 감소시키는 댐퍼, 상기 솔레노이드 밸브내의 유압이 신속히 감소되도록 상기 솔레노이드 밸브로부터 유출되는 유체를 일시 보유하며, 상기 펌프의 입구와 연통되는 어큐뮬레이터, 그리고 상기 차륜속도센서로부터의 속도신호를 수신하고, 수신된 속도신호에 의거하여 상기 솔레노이드 밸브를 제1위치 또는 제2위치에 소정시간 주기동안 유지시키는 밸브개폐신호를 상기 솔레노이드 밸브에 출력하여, 상기 브레이크 휠 실린더의 압력을 증가, 유지 또는 감소시키는 상기 솔레노이드 밸브의 개폐를 제어하는 제어수단으로 구성되며, 상기 솔레노이드 밸브는, 상기 제1포트, 상기 제2포트 및 상기 제3포트를 구비한 하우징과 상기 하우징과 기밀적으로 결합되어 상기 하우징의 일단을 폐쇄하는 커버로 구성된 밸브몸체, 상기 하우징과 상기 커버에 의해 상기 밸브몸체내에 형성된 챔버를 구분하여, 상기 제1포트와 연통된 제1챔버와, 상기 제2포트 및 상기 제3포트와 연통된 제2챔버를 형성하는 격벽, 전기신호에 따라 상기 제1챔버와 상기 제2챔버를 구분하는 상기 격벽에 형성되어 상기 제1챔버와 상기 제2챔버를 연통시키는 제1개구와 상기 제3포트를 선택적으로 개폐하여, 상기 제1포트와 상기 제2포트를 연통시키거나 또는 상기 제2포트와 상기 제3포트를 연통시키도록 작동되어, 전기신호가 인가되지 않는 노말상태에서는 상기 제3포트를 폐쇄하는 제1위치에 위치되며, 전기신호가 인가되는 액티브상태에서는 상기 제1개구를 폐쇄하는 제2위치에 위치되는, 상기 밸브몸체의 길이방향을 따라 이동가능한 밸브개폐수단, 그리고 고리형상의 솔레노이드 코일, 상기 솔레노이드 코일이 감겨 있는 보빈 및 상기 솔레노이드 코일과 전기적으로 연결되어 상기 밸브몸체 외부로 노출되는 전극으로 구성되어, 전기신호가 인가되지 않는 상태에서 상기 제1위치에 있는 상기 밸브개폐수단을 전기신호가 인가됨에 따라 상기 제2위치로 이동시키는 솔레노이드 어셈블리로 구성되는 것을 특징으로 하는 앤티로크 브레이크 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 솔레노이드 밸브를 작동하는 펄스폭 변조신호를 발생하여, 상기 펄스폭 변조신호에 의해 상기 브레이크 휠 실린더의 압력이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 앤티로크 브레이크 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 솔레노이드 밸브를 작동하는 뱅뱅 제어신호를 발생하여, 상기 뱅뱅 제어신호에 의해 상기 브레이크 휠 실린더의 압력이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 앤티로크 브레이크 시스템.
  16. 제13항에 있어서, 상기 제2포트는 상기 하우징에 형성된 서로 대향하는 두 개의 구멍으로 이루어지며, 상기 각각의 두 개의 구멍에는 상기 제1포트로부터 상기 제2포트를 통해 전달되는 유압의 맥동을 감소시키는 오리피스와, 상기 제2포트내의 압력이 신속히 감소되도록 하는 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 앤티로크 브레이크 시스템.
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