KR100314299B1 - 슬립 제어를 하는 유압 제동 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지탈식으로 제어가능한 전자기 유입 및 유출 밸브(1, 17)를 포함하고, 밸브 소음을 최소화하기 위해서 상기 유입 밸브(1)가 차동 압력에 대한 밸브 제어 제한기를 가지고 있는 것을 포함하는 슬립 제어 제동 시스템에 관한 것이다.

Description

슬립 제어를 하는 유압 제동 시스템

본 발명은 특허 청구 범위 제1항의 전제부에 따른 슬립 제어(slip control)를 하는 유압 제동 시스템에 관한 것이다.

디지탈식으로 제어되는 유입 밸브 및 유출 밸브를 통한 슬립 제어 제동 시스템 내의 불연속 압력 유체 제어는 펄스 형식의 압력 변화로 인하여 바람직하지 못한 소음이 발생하게 된다.

공고되지 않은 독일 특허 출원 제43 19 227호에 기재된 일반적인 제동 시스템에서는 제어 가능한 제한기(restrictor)를 포함하는 환형 피스톤의 배열과 이 환형 피스톤에 대응하는 솔레노이드 유입 밸브의 세부 사항에 대한 구조적 해결책이 제시되었지만, 가장 단순하면서도 소형화된 유입 밸브의 디자인을 실현하기 위하여는 추가의 구조적 단순화가 여전히 필요하다.

안티록(anti-lock) 유압 제동 시스템에 사용하기 적합한 솔레노이드 밸브가 유럽 특허 출원 제0 317 305호에 개시되었으며, 상기 솔레노이드 밸브는 코일을 수용하는 자성 코어를 구비한다. 상기 자성 코어는 한쪽은 자성 전기자(magnetic armature)에 의해 한정되고, 다른 한쪽은 제한기 부재에 의해 한정된다. 상기 제한기 부재는 밸브 니들(needle)에 의해 폐쇄될 수 있는 통로를 구비한다. 제한기 부재는 자성 코어와 압력 유체 유입구가 있는 하우징 커버 사이에서 축방향으로 이동가능한 방식으로 압축되며, 이로써 변환 위치, 즉 상기 밸브 니들이 상기 제한기 부재 내의 공급 도관을 폐쇄하는 위치에서 차동 압력은 제한기 부재의 어느 한 측면에 작용하고, 밸브 니들이 자성 전기자애 대하여 이동하도록 한다. 이에 따라 상기 밸브 니들과 상기 자성 전기자 사이에 끼워진 압축 스프링이 예압된다. 상기 제한기 부재 상에 작용하는 압력차로 인한 압축 스프링의 예압력은 전자적 여기(excitation)가 멈추었을 때 자성 코어로부터 자성 전기자가 신속하게 떨어지도록 한다. 그 결과로 밸브의 개방 시간이 짧아지게 된다. 개방되는 방향으로 밸브 니들에 작용하는 스프링의 복원력은 제한기 부재 내에서 공급 도관의 개방을 빠르게 한다. 그러므로 압력 유체는 밸브 니들에서 자유 경로를 통과한 후 환형 슬롯으로 공급된다. 환형 슬롯은 자성 코어의 중공 원통형 내벽과 밸브 니들을 안내하는 원통부의 외벽 사이에 설치되어 있다, 밸브 유입구로부터 방출되는 유체는 제한기 부재와 그 뒤쪽에 있는 환형 슬롯 내의 공급 도관을 통하여 압력 유체 접속부로 전달되고, 압력 유체 접속부는 압력 유체 컨슈머(consumer)로 이어진다.

일반적인 제동 시스템의 회로 구성은 변형되지 않지만, 본 발명의 목적은 밸브의 작동성을 제한하지 않으면서도 저렴한 비용으로 유입 밸브를 소형화할 수 있는 해결책을 제안하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 특허 청구 범위 제1항에 기재된 특징부에 의해 성취할 수 있으며, 여기서 제어가능한 제한기를 수용하는 환형 피스톤은 유입밸브의 밸브 폐쇄 부재에 관해 동심으로 밸브 캐리어 내의 환형 챔버 내부에서 축방향으로 이동 가능하다.

환형 필터와 밸브 폐쇄 부재를 원래부터 수용하는 상기 환형 챔버는 부가적으로 상기 환형 피스톤을 바람직하게 통합하도록 작용하고, 이로써 상기 밸브 캐리어의 외형의 크기와 밸브 수용 부재의 스텝 보어(step bore; 계단식 구멍)의 크기는 유지될 수 있다. 더우기, 상기 밸브 수용 부재와 상기 밸브 캐리어 사이의 환형 부분은 환형 필터의 위치 설정을 위해 사용될 수 있다. 특히 휠 브레이크와 역지(non-return) 밀봉 컵 사이를 흐르는 유체를 걸르기 위한 필터 표면의 양호한 증가가 이로써 달성된다.

본 발명의 또 다른 특징, 이점 및 가능한 적용은 이하에서 기재된 여러 실시예에서 명료해질 것이다.

도면을 보면,

제1도는 밸브 폐쇄 부재와 인접한 본 발명에 따른 환형 피스톤의 배열을 포함하는, 유입 밸브의 확대 부분 단면도이고,

제2도는 유입 밸브 내의 세밀한 부분에 대한 다른 변형예를 도시하며,

제3도는 제1도의 밸브 캐리어에 대한 가상 절단선 A-A 를 따라 나타낸 확대 단면도이다.

제1도는 유입 밸브(1)의 전체 구조에 대한 구체적인 실시예를 보여 준다. 상기 유입 밸브(1)는 밸브 폐쇄 부재(11)를 포함하는 밸브 캐리어(10)와 제동 압력 발생기(5) 및 보조 압력 펌프(18)로부터 유출되는 주 압력선(2)의 도관을 포함한다. 상기 밸브 캐리어(10)는 밸브 수용 부재(9) 내에 (나사로 채결된 카트리지 또는 막대기가 있거나 확장 링을 가지고 있는 카트리지로서) 적절하게 통합되어 카트리지 타입의 구조물을 이룬다. 밸브 부착 시스템의 선택된 예시도에 있어서, 밸브 캐리어(10)는 원추형으로 경사진 외측부에서 확장 링(128)에 의해 상기 밸브 수용 부재(9) 내에 고정되어 있다. 상기 밸브 수용 부재(9) 내의 개구(開口)에는 확장 링(128)을 받아들이기 위한 원추형 언더컷(undercut)이 형성되어 있다. 상기 밸브 캐리어(10)는 상기 밸브 수용 부재(9) 내에서 원추형의 밸브 캐리어(10) 아래에 배치된 밀봉재에 의해 밀봉되어 있다, 보조 압력 펌프(18)와 제동 압력 발생기(5)에 접속되는 주 압력 라인(2)과 환형 피스톤(8) 사이에서, 상기 밸브 캐리어(10)의 연장부 위로 맞물리는 판형 필터(21)와 수직으로 개방되는 밸브 폐쇄 부재(11)를 통하여 압력 유체가 유통된다. 압력 유체는 환형 피스톤(8)으로부터 자성 코어(127)에 있는 환형 개방 슬롯을 통하여 휠 브레이크(3)로 연결되는 부분의 상류부와 연결되는 환형 필터(22)를 향하여 공급되고, 또한 적은 양의 압력 유체는 제한기(4)를 통하여 밸브 캐리어(10) 내에 가공되어 있는 불변 오리피스(invariable orifice)(31)로 공급된다. 상기 불변 오리피스(31)는 ABS 제어 성능을 향상시키는데 사용된다.

상기 환형 피스톤(8)의 벽부에 있는 횡방향 구멍은 환형 피스톤(8)이 제어 가능한 제한기의 기능을 수행할 수 있도록 허용한다. 환형 챔버(126) 내에서 상기 환형 피스톤(8)은 밸브 시트(seat)(116)를 포함하는 회전 가능한 대칭형 중심 요소(114)의 연장부 상에서 축 방향으로 이동 가능하며, 이 연장부는 직경이 감소된다. 압축 스프링(7)의 작용으로 인하여, 상기 환형 피스톤(8)은 밸브 캐리어(10) 내에 있는 상기 환형 챔버(126)의 보어 스텝(bore step) 상에서 정지 부재로서 작용하는 외측 칼라(119)에 의해 지지된다. 실질적으로 상기 환형 피스톤(8)은 슬리브(sleeve) 형태를 취하고 있으며, 자성 코어(127)에 가까이 있는 정면에서 깔때기 모양의 고무 밀봉 시트(115)를 구비하고, 이 밀봉 시트는 상기 자성 코어(127)의 원추형 전단부에 대향하고 있다. 필요하다면 원추형 밀봉은 상기 환형 피스톤(8)의 정면에 끼워진 O링 또는 금속성 평판 밀봉재에 의해 제공될 수 있다.

밀봉 링(124)은 자성 코어(127)로부터 이격된 환형 피스톤(8)의 전단부에 설치되어 있다. 상기 밀봉 링(124)은 유입 밸브(1)가 폐쇄된 상태에서 압력 유체가 제동 압력 발생기(5)로부터 휠 브레이크(3)의 방향으로 방출되는 것을 방지한다. 회전 가능한 대칭형 중심 요소(114)는 상기 환형 피스톤의 안쪽으로 그 연장부가 돌출하며, 밸브 캐리어(10)의 스텝 보어에 압착되어 맞물리고, 필요하다면 전단부에 막대기처럼 끼워 맞춰진다. 상기 실시예에 나타난 바와 같이 밸브 시트(116)는 계단식 슬리브 부분이며, 밸브 폐쇄 부재 (11)에 대해 동축으로 연장되는 상기 중심 요소(114)의 보어 내에 압착되어 맞물린다.

상기 중심 요소(114)의 높이에서 밸브 캐리어(10)의 바깥 원주에 배치되는 환형 홈에는 휠 브레이크(3) 방향으로 흐르는 유체를 차단하는 밀봉 컵(112)이 수용된다. 상기 밀봉 컵(112)은 상기 휠 브레이크(3)와 제동 압력 발생기(5) 또는 보조 압력 펌프(18) 사이에서 유체를 걸러주고 압력 유체가 유통되게 한다. 상기 압력 유체의 유통은 도면으로부터 알 수 있듯이 상기 밸브 수용 부재(9)와 밸브 캐리어(10) 사이에 설치된 환형 필터(22)와 환형 필터(21)에 있는 한 개 이상의 측면 홈(120)을 통해서 이루어진다.

제1도의 실시예와 비교하여 제2도의 변형예는 중심 요소(114) 내에 한 개의 요소로서 일체화된 밸브 시트(116)를 (역시 상당히 확대된 축적으로) 보여주고 있다. 이것은 제1도의 실시예에서 기재된 것과 같은 밸브 시트(116)를 포함하는 슬리브형 압입부를 별도로 배열할 필요성을 없애준다. 환형 피스톤(8)에 설치된 밀봉 링(124)을 가압하기 위해서, 상기 중심 요소(114)는 구경이 크며 보어와 같이 적은 비용으로 제조가 가능한 단 한 개의 개구부(118)를 구비하고 있다. ABS 제어 동작이 이루어지는 동안 휠 브레이크(3)로 흐르는 유량을 정확히 조절하기 위해서, 밸브 캐리어(10) 내의 불변 오리피스(31)는 상기 밸브 캐리어(10)의 횡방향 구멍(13) 내로 삽입 부재로서 추가로 압착되어 맞물린다. 상기 횡방향 구멍(13)은 환형 챔버(126)와 휠 브레이크(3)을 유압적으로 접속한다. 필요하다면 제1도의 실시예에서 나타낸 바와 같이 상기 불변 오리피스의 작용은 상기 횡방향 구멍의 교정된 정밀 보링(fineboring)에 의해서도 역시 가능하다. 밸브 캐리어(10)는 자체 전단 가공(self-shearing) 부착법에 의해 밸브 수용 부재(9) 내에 고정될 수 있다. 따라서 제1도에서 보여준 밀봉링은 제거될 수 있다. 제2도의 변형예에 도시된 다른 모든 요소는 제1도의 경우와 비교하여 작용, 형태면에서 실질적으로 동일하다.

제3도는 제1도의 가상 절단선 A-A를 따라 취한 유입 밸브(1)의 평면도를 보여 주고 있다. 이 평면도는 중심 요소(114)가, 사각 단면의 형태 때문에, 환형 피스톤(8)의 하측에 있는 밀봉 링(124)의 방향으로 밸브 캐리어(10)의 내벽에 대해 대응하여 큰 압력 유체 통로를 제공하고 있음을 보여주고 있다. 횡단면은 상기 밸브 캐리어(10)의 하부 단부를 통과하여 연장되고, 판형 필터(21)는 밸브 캐리어 상에 고정된다. 상기 판형 필터(21) 원주부에는 몇 개의 홈(120)이 분산 배치되어 있으며, 이 홈들은 밀봉 컵(112)의 방향으로부터 압력 유체 통로를 제공한다. 그러므로 횡단면 A-A에 대해서 기재된 모든 요소들은 서로에 대해 회전 가능한 대칭형의 동축인 배열을 갖추고 있다.

본 발명의 작동에 대해서는 지금부터 설명할 것이다:

슬립이 없는 보통의 비제어 제동 모드 동안에, 유입 밸브(1)는 전자기적으로 비여기 상태(non-excited)인 개방된 초기 위치를 선택한다. 제동 압력 발생기(5)가 작동할 때, 밸브 시트(116)에 적당한 교축(throttling) 또는 제한 효과가 생기지 않기 때문에 상기 유입 밸브(1)의 유입부에 압력이 축적되지 않을 것이다. 그러므로 밸브의 유입부와 유출부 사이에서 상당한 압력차가 발생하는 것이 방지된다. 환형 피스톤(8)은 도면에 나타난 초기 위치에서 보어 스텝과의 접촉 상태를 유지하므로, 이에 따라 제동 압력은 환형 피스톤(8)과 자성 코어(127) 사이의 환형 슬롯과 밸브 시트(116)를 통해서 휠 브레이크(3)에 작용될 수 있다.

제동 페달이 이완될 경우, 제동 압력은 개방된 밸브 폐쇄 부재(11)와 밀봉 컵 (112)을 통해서 제동 유압 발생기(5)를 향하여 반대 방향으로 다시 감소한다.

유입 밸브(1)가 닫히고 밸브 유입부(마스터 실린더 압력 / 펌프 압력)와 밸브 유출부(휠 브레이크 압력) 간의 압력차가 제동 슬립 제어가 이루어지는 동안의 압축 스프링(7)에 의한 조정치를 초과할 때, 밀봉 링(124)에 작용하는 합성 압력에 의한 힘은 환형 피스톤(8)이 탄성력의 반대 방향으로 이동되도록 또한 상기 자성 코어(127) 상의 밀봉 받침대로 이동하도록 작용한다. 그러므로 압력 유체는 오직상기 환형 피스톤(8)의 제한기(4)만을 통해서 휠 브레이크 (3)로 접속된다. 상기 유입 밸브(1)의 정규 통로가 상기 밸브 폐쇄 부재(11)에 의하여 다시 열릴 경우, 보조 압력 펌프(18)가 작동하는 동안에 채워진 유체는 오직 상기 환형 피스톤(8)의 제한기(4)만을 통해 휠 브레이크로 공급되면서 압력 변동이 있을 정도로 늦게 흘러간다. 그러므로 후속하는 유입 밸브(1)의 반복 폐쇄 작동이 있는 동안에는 소음이 감소된다. 환형 피스톤(8)의 작동을 위해 필요한 전환 압력차가 부족하여 제동 작동이 중단될 때, 환형 피스톤(8)은 통로 횡단면이 증가하게 되는 초기 위치로 돌아간다.

Claims (7)

1. 주 압력 라인(2)을 통하여 한 개 이상의 휠 브레이크(3)에 유압적으로 연결되는 제동 압력 발생기(5)와, 압력 유체 수집 수단 및 휠 브레이크(3)에 접속되는 복귀 라인과, 보조 압력 라인을 구비하며 상기 제동 압력 발생기(5)에 유압적으로 접속하는 보조 압력 펌프와, 상기 주 압력 라인(2)과 상기 복귀 라인 내에 삽입되고 주 압력 라인(2)과 복귀 라인 내의 압력 유체 통로를 폐쇄하거나 개방된 상태로 유지하는 유입 밸브(1) 및 유출 밸브와, 상기 휠 브레이크(3)와 상기 유입 밸브(1) 사이에서 주 압력 라인(1) 내에 삽입되고, 첫번째 전환 위치에서 상기 휠 브레이크(3)로 향하는 주 압력 라인(2) 내에 차단되지 않는 유압 유체 통로를 형성하며 다른 전환 위치에서 상기 휠 브레이크(3)로 향하는 압력 유체 통로를 제한하는 제어 가능한 제한기(4)를 포함하는, 슬립 제어를 하는 유압 제동 시스템으로서;

   상기 제어 가능한 제한기(4)를 수용하는 환형 피스톤(8)을 포함하며, 이 환형 피스톤은 밸브 캐리어(10) 내의 환형 챔버(126) 내에서 상기 유입 밸브(1)의 밸브 폐쇄 부재(11)에 대해 동심으로 축방향의 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 슬립 제어를 하는 유압 제동 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 환형 챔버(126)는 한 종단부 상에서 유입 밸브(1)의 자성 코어(127)에 의해 제한되고 다른 종단부 상에서는 밸브 시트(116)를 수용하는 중심 요소 (114)에 의해 제한되는 계단식 보어인 것을 특징으로 하는 슬립 제어를하는 유압 제동 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 환형 피스톤(8)은 밸브 시트(116)를 포함하는 중심 요소(114)와 환형 챔버(126)의 벽 사이로 안내되는 것을 특징으로 하는 슬립 제어를 하는 유압 제동 시스템.
4. 제1항에 있어서, 자성 코어(127)에 가까이 있는 상기 환형 피스톤(8)의 정면에는 상기 자성 코어(127)의 한 종단부 상에 접촉되도록 이등 가능한 밀봉 시트(115)를 구비하는 것을 특징으로 하는 슬립 제어를 하는 유압 제동 시스템.
5. 제1항에 있어서, 밀봉 링(124)을 수용하는 중간 챔버(117)가 중심 요소(114)의 정면과 상기 중심 요소(114)에 가까이 있는 환형 피스톤(8)의 정면 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 슬립 제어를 하는 유압 제동 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 중심 요소(114)에는 상기 제동 압력 발생기(5) 방향에서 연장되는 주 압력 라인(2)과 밀봉 링(124)을 수용하는 중간 챔버(117) 사이에 영구적인 압력 유체 접속부를 형성하며 중심 요소의 대칭축 방향으로 형성된 한 개 이상의 구멍(118)이 구비되는 것을 특징으로 하는 슬립 제어를 하는 유압 제동 시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 환형 피스톤(8)은 기본적으로 환형 챔버(126)의 보어 스텝 상에 배치되고 자성 코어(127) 위에 장착된 압축 스프링(7)에 의해 지지되는 칼라(119)를 구비하는 것을 특징으로 하는 슬립 제어를 하는 유압 제동 시스템.