KR100444817B1 - 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템용 솔레노이드밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바퀴의 노면슬립현상을 방지하는 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템에 관한 것으로, 특히 유압유압펌프의 동작으로 바퀴측에 과도한 제동유압이 가해질 때 밸브가 스스로 열려서 제동압력이 떨어질 수 있도록 한 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템용 솔레노이드밸브에 관한 것이다.

본 발명에 따른 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템용 솔레노이드밸브는 일측에 유체의 흐름을 위한 입구와 출구가 형성된 밸브코어와, 밸브코어의 일단을 밀폐시키는 밸브돔의 내부에 진퇴 가능하게 설치된 아마츄어와, 아마츄어를 진퇴시키는 여자코일과, 아마츄어의 진퇴운동과 연동하여 상기 밸브코어의 입구를 개폐하도록 상기 밸브코어의 내부에 진퇴 가능하게 설치된 플런저와, 여자코일에 전원이 인가되지 않을 때 상기 플런저와 아마츄어를 복귀시켜 상기 밸브코어의 입구를 개방시키는 복귀스프링을 포함하는 것에 있어서, 아마츄어와 인접하는 플런저의 단부 사이에는 밸브코어의 입구 압력에 의해 플런저가 밀려서 유로가 열릴 수 있도록 신축이 가능한 안전스프링이 설치된 것이다.

Description

브레이크 트랙션 콘트롤 시스템용 솔레노이드밸브{SOLENOID VALVE FOR BRAKE TRACTION CONTROL SYSTEM}

본 발명은 차량 바퀴의 노면슬립현상을 방지하는 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유압펌프의 동작으로 바퀴측에 과도한 제동유압이 가해질 때 밸브가 스스로 열려서 제동압력이 떨어질 수 있도록 하는 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템용 솔레노이드밸브에 관한 것이다.

최근 차량에 장착되는 유압브레이크장치 중에는 바퀴측으로 전해지는 제동유압을 주기적으로 단속(斷續)하여 바퀴의 슬립을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(ANTI-LOCK BRAKE SYSTEM, 이하 'ABS'라 칭함)이 있다.

이러한 차량용 ABS는 도 1에 도시된 바와 같이, 마스터실린더(1)에서 바퀴측의 휠실린더(2)로 연결된 유압라인의 중도에 설치된 NO(Normal Open)형 솔레노이드밸브(3)와, 바퀴측에서 오일이 복귀하는 복귀유로에 설치된 NC(Normal Close)형 솔레노이드밸브(4)를 구비한다. 또한 ABS에는 바퀴측에서 복귀하는 오일을 재 가압하여 제동압을 생성하는 유압펌프(5)가 구비되며, 유압펌프(5)의 상·하류측에는 저압어큐뮬레이터(6)와 고압어큐뮬레이터(7)가 구비된다. 그리고 이러한 장치들은 ECU(ELECTRIC CONTROL UNIT, 미도시)에 의해 동작이 제어된다. 즉 ECU가 NO형 및 NC형 솔레노이드밸브(3,4)의 개폐를 제어하여 바퀴측으로 공급되는 제동유압을 단속함과 동시에 유압펌프(5)의 구동을 제어하여 유압라인을 따라 복귀된 유체를 바퀴측으로 재 가압함으로써 단속(斷續)적인 제동이 이루어지게 한다.

또한, 이러한 차량용 ABS에는 차량의 출발시 바퀴와 노면의 슬립현상을 방지하여 차량이 원활하게 출발할 수 있도록 하는 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템(BTCS:BRAKE TRACTION CONTROL SYSTEM)이 마련되어 있다.

브레이크 트랙션 콘트롤 시스템은 마스터실린더(1)의 출구측 유압라인과 유압펌프(5)의 입구측 유압라인을 연결하는 별도의 유압라인(8a)을 구비한다. 그리고 이 유압라인(8a)에 평소 개방된 상태를 유지하다 운전자가 브레이크페달(1a)을 밟아 제동유압이 전달되면 유로를 폐쇄하는 왕복형 유압밸브(8)가 설치된다. 또한, 마스터실린더(1)의 출구측과 고압어큐뮬레이터(7)의 출구측을 연결하는 유압라인(9a)에는 평소 열린 상태를 유지하는 트랙션 콘트롤용 솔레노이드밸브(9,이하, 'TC용 솔레노이드밸브'라 칭함)가 설치된다. 그리고 고압어큐뮬레이터(7)의 출구측에서 마스터실린터(1)의 출구측을 연통시키는 우회유로(10a)에는 압력조절밸브(10)가 설치된다.

이러한 구성의 트랙션 콘트롤 시스템은 운전자가 브레이크페달(1a)을 조작하는 것과 무관하게 차량 바퀴의 슬립현상이 감지될 때, ECU의 제어를 통해 유압펌프(5)가 구동되어 NO형 솔레노이드밸브(3)를 통해 바퀴측의 휠실린더(2)로 제동압을 가하게 된다. 이때 TC용 솔레노이드밸브(9)와 NC형 솔레노이드밸브(4)는 닫힌상태를 유지하기 때문에, 오일은 마스터실린더(1)의 출구측에서 왕복형 유압밸브(8)를 거쳐 유압펌프(5)로 공급되고, 유압펌프(5)는 이를 가압하여 바퀴의 제동이 이루어지게 함으로써 노면 슬립현상을 방지한다. 또한 이때 유압펌프(5)의 출구측 제동유압이 너무 높을 때에는 압력조절밸브(10)가 열려서 오일이 우회유로(10a)를 통해 우회하여 바퀴측으로 가해지는 제동유압이 늘 적정상태로 유지된다.

그러나 이와 같이 구성된 종래 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템은 유압펌프(5) 출구측의 압력이 과다 상승하는 것을 방지하기 위해 별도의 우회유로(10a)를 구비하여야 하고, 이 우회유로(10)에는 유압펌프(5) 출구측의 압력을 감지하여 밸브가 열리도록 하는 별도의 압력조절밸브(10)를 구비하여야 하기 때문에, 브레이크시스템의 구성이 복잡할 뿐만 아니라 장치의 부피가 커지는 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 유압펌프의 출구측 압력이 소정압력 이상일 때 TC용 솔레노이드밸브가 열려서 오일이 마스터실린더 쪽으로 흘러갈 수 있게 함으로써, 별도의 우회유로 및 압력조절밸브가 없이도 유압펌프 출구측의 제동압이 적절하게 조절될 수 있도록 하는 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템용 솔레노이드밸브를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 브레이크 트랙션 콘트롤 장치가 적용된 안티록 브레이크 시스템의 유압회로도이다.

도 2는 본 발명에 따른 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템용 솔레노이드밸브가 적용된 안티록 브레이크 시스템의 유압회로도이다.

도 3은 본 발명에 따른 트랙션 콘트롤 시스템용 솔레노이드밸브의 구성을 보인 단면도이다.

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 안전스프링의 구성을 보인 사시도로, 서로 다른 실시 예를 도시한 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20: 마스터실린더, 24: NO형 솔레노이드밸브,

25: NC형 솔레노이드밸브, 26: 유압펌프,

27: 저압어큐뮬레이터, 28: 고압어큐뮬레이터,

29: 왕복형 유압밸브, 30: TC용 솔레노이드밸브,

31: 밸브코어, 32: 밸브돔,

33: 아마츄어, 34: 여자코일,

35: 플런저, 36: 밸브시트,

37: 복귀스프링, 38: 안전스프링.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템용 솔레노이드밸브는, 중앙에 길이방향의 관통공이 형성되고 일측에 유체의 흐름을 위한 입구와 출구가 형성된 밸브코어와, 상기 밸브코어의 일단을 밀폐시키는 밸브돔의 내부에 진퇴 가능하게 설치된 아마츄어와, 상기 아마츄어를 진퇴시키도록상기 밸브돔의 외측에 설치된 여자코일과, 상기 아마츄어의 진퇴운동과 연동하여 상기 밸브코어의 입구를 개폐하도록 상기 밸브코어의 관통공 내부에 진퇴 가능하게 설치된 플런저와, 상기 여자코일에 전원이 인가되지 않을 때 상기 플런저와 아마츄어를 복귀시켜 상기 밸브코어의 입구를 개방시키는 복귀스프링을 포함하는 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템용 솔레노이드밸브에 있어서, 상기 아마츄어와 이에 인접하는 상기 플런저의 단부 사이에는 상기 밸브코어의 입구 압력에 의해 상기 플런저가 밀려서 유로가 열릴 수 있도록 신축이 가능한 안전스프링이 설치되되, 상기 안전스프링의 탄성이 상기 복귀스프링의 탄성보다 크도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안전스프링은 중앙에 구멍이 있는 원판을 원추형으로 성형한 접시스프링인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안전스프링은 중앙에 구멍이 있는 원형의 스프링와셔인 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명이 적용되는 차량용 ABS에는 도 2에 도시된 바와 같이, 마스터실린더(20)에서 바퀴측 휠실린더(23)로 연결된 유압라인의 중도에 설치되어 공급유로를 개폐하는 NO(Normal Open)형 솔레노이드밸브(24)가 구비되고, 또한 바퀴측에서 복귀하는 유체의 유로를 개폐하는 NC(Normal Close)형 솔레노이드밸브(25)가 구비된다. 이때 NO형 솔레노이드밸브(24)가 열려있을 때에는 NC형 솔레노이드밸브(25)가 닫혀서 바퀴측에 제동압이 가해지도록 하고, NO형 솔레노이드밸브(24)가 닫혀있을 때에는 NC형 솔레노이드밸브(25)가 열려서 바퀴의 제동압이 해제되도록 구성된다.

또한 ABS에는 바퀴측 휠실린더(23)에서 복귀하는 오일을 NO형 솔레노이드밸브(24)의 상류측으로 재 가압하는 유압펌프(26)가 구비되며, 유압펌프(26)의 상·하류측에는 완충공간(BUFFER)을 이루는 저압어큐뮬레이터(27)와 고압어큐뮬레이터(28)가 구비된다. 이때 유압펌프(26) 상류측에 설치된 저압큐뮬레이터(27)는 바퀴측에서 복귀하는 브레이크 오일이 일시 저장되었다가 유압펌프(26)측으로 공급되게 하는 기능을 하고, 유압펌프(26)의 하류측에 설치되는 고압어큐뮬레이터(28)는 유압펌프(26)에서 가압된 오일이 일시 저장되면서 유압펌프(26)의 동작에 따른 압력맥동이 감쇠되도록 하는 기능을 한다. 그리고 이러한 장치들은 ECU(ELECTRIC CONTROL UNIT,미도시)에 의해 동작이 제어된다. 즉, ECU는 NO형 및 NC형 솔레노이드밸브(24,25)를 제어하여 바퀴측으로 공급되는 유로가 개폐되도록 하고, 또한 유압펌프(26)의 구동을 제어하여 복귀유로를 통해 저압어큐뮬레이터(27) 쪽으로 복귀된 유체를 바퀴측으로 재 가압하여 단속(斷續)적인 제동이 이루어지게 한다.

그리고 이러한 차량용 ABS에는 차량의 출발시에 바퀴와 노면의 슬립현상을 방지하여 차량이 원활하게 출발할 수 있도록 하는 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템(BTCS:BRAKE TRACTION CONTROL SYSTEM)이 마련된다.

브레이크 트랙션 콘트롤 시스템은 마스터실린더(20)의 출구측 유압라인과 유압펌프(26)의 입구측 유압라인을 연결하는 별도의 유압라인(29a)을 구비하며, 이유압라인(29a)에는 평소 개방된 상태를 유지하다가 운전자가 브레이크페달(22)을 밟아 제동유압이 전달되면 유로를 폐쇄하는 왕복형 유압밸브(29)가 설치된다. 이는 평소에 운전자가 브레이크페달(22)을 밟았을 때 제동유압이 차량의 바퀴측으로만 전달되도록 하기 위함이다. 또한, 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템은 마스터실린더(20)의 출구측과 고압어큐뮬레이터(28)의 출구측을 연결하는 유압라인에 평소 열린 상태를 유지하다가 차량의 급출발 등으로 바퀴의 노면슬립이 발생될 때 유로를 폐쇄함으로써, 유압펌프(26)의 구동으로 발생된 제동압이 바퀴측으로 전해질 수 있게 하는 TC용 솔레노이드밸브(30)가 설치된다. 이때 본 발명에 따른 TC용 솔레노이드밸브(30)는 유압펌프(26) 출구측 유로의 압력이 소정압력 이상일 때 밸브의 개도가 열려서 오일의 일부가 마스터실린더(20) 쪽으로 흐를 수 있게 한 것이 특징이다.

도 3을 참조하여 설명하면, TC용 솔레노이드밸브(30)는 중앙에 길이방향의 관통공(31c)이 형성되고 하단에 오일의 유입과 배출을 위한 입구(31a)와 출구(31b)가 마련된 마그네틱 밸브코어(31)를 구비한다. 그리고 밸브코어(31)의 상단부에는 얇은 원통상으로 마련된 밸브돔(32)이 씌워져 결합된다. 또한 밸브돔(32)의 내측에는 길이방향으로 소정구간 진퇴가 가능하도록 원통형상의 아마츄어(33)가 설치된다. 그리고 밸브돔(32)의 외면에는 전원을 인가받아 아마츄어(33)를 진퇴시키기 위한 원통형상의 여자코일(34)이 씌워져 결합된다.

또한, 밸브코어(31) 내측 관통공(31c)에는 길이방향으로 진퇴가 가능한 봉상의 플런저(35)가 설치되는데, 이 플런저(35)는 일단이 밸브코어(31)의 입구(31a)에설치된 밸브시트(36)와 인접하도록 배치되고, 타단이 아마츄어(33)와 인접하도록 배치된다. 이때 밸브시트(36)와 인접하는 플런저(35)의 단부에는 아마츄어(33)의 동작으로 플런저(35)가 전진할 때 밸브시트(36)의 유로를 막아 오일의 흐름을 차단시키는 구체(35a)가 결합된다. 또한 밸브시트(36)와 인접하는 플런저(35)의 단부에는 여자코일(34)에 전원이 인가되지 않을 때 플런저(35)와 아마츄어(33)를 후퇴시켜 유로를 개방시키는 복귀스프링(37)이 설치된다. 이 복귀스프링(37)은 일단이 밸브시트(36)에 지지되고 타단이 플런저(35)의 단부에 일부 끼워진 상태로 지지된다.

그리고 플런저(35)의 타단과 아마츄어(33) 사이에는 플런저(35)와 아마츄어(33) 사이를 탄력 지지하는 안전스프링(38)이 설치된다. 이때 안전스프링(38)은 플런저(35)와 아마츄어(33) 사이의 좁은 공간에 설치된 상태에서 비교적 큰 부하를 견딜 수 있어야 하며, 자유상태에서 적절한 높이를 유지할 수 있는 구조이어야 한다. 이를 위해서는 안전스프링(38)이 도 4에 도시된 바와 같이 중앙에 구멍이 있는 원형의 스프링와셔로 이루어지거나, 도 5에 도시된 바와 같이 중앙에 구멍이 있는 원판을 원추형으로 성형한 접시스프링으로 이루어지는 것이 좋다.

또한, 안전스프링(38)의 탄성은 밸브시트(36)쪽에 설치된 복귀스프링(37)의 탄성보다 크도록 하여 아마츄어(33)가 동작될 때 안전스프링(38)이 복귀스프링(37)의 탄성을 이기고 플런저(35)를 밀어줄 수 있게 해야한다. 그리고 플런저(35)의 구체(35a)가 밸브시트(36)에 접하여 유로가 폐쇄된 상태에서 밸브코어(31)의 입구(31a)에 과도한 압력이 걸릴 경우에는 이 오일의 압력이 안전스프링(38)의 탄성을 이기고 플런저(35)를 밀어냄으로써, 밸브시트(36)와 구체(35a)사이의 틈으로 유체가 흐를 수 있도록 해야한다. 즉 유압펌프(26) 출구측의 유체압력이 안전스프링(38)의 탄성에 의해 결정되도록 한다.

다음은 이와 같은 구성의 TC용 솔레노이드밸브가 적용된 차량용 ABS의 동작을 설명한다.

운전자가 브레이크페달(22)을 밟으면, 배력장치(21)에서 기압차에 의해 배력이 발생되고, 마스터실린더(20)에서는 증폭된 힘을 전달받아 제동유압을 형성하며, 이 유압은 NO형 솔레노이드밸브(24)를 통해 각 바퀴측의 휠실린더(23)로 공급되어 제동력을 발휘한다. 이때 과도한 제동압력이 전달되면 차량의 타이어가 회전을 멈추고 노면에서 미끄러지는 슬립현상이 발생되는데, 이러한 슬립현상은 차량의 바퀴측에 장착된 휠센서(미도시)를 통해 감지되고, 감지된 정보는 ECU(미도시)에 전달된다. 이때 ECU는 NC형 솔레노이드밸브(25)를 개방하여 휠실린더(20) 내의 오일이 빠져 나오도록 함으로써 일시 제동을 해지하여 바퀴의 슬립현상을 방지한다.

또한, NC형 솔레노이드밸브(25)를 통해 빠져 나온 오일은 저압어큐뮬레이터(27)로 이동해 잠시 저장되고, 저압어큐뮬레이터(27)의 오일은 유압펌프(26)의 구동으로 재 가압이 되면서 고압어큐뮬레이터(28) 내부로 토출되며, 고압어큐뮬레이터(28)의 오일은 다시 NO형 솔레노이드밸브(24)의 상류측으로 공급되어 제동압을 형성한다. 즉 차량용 ABS는 이러한 동작이 ECU에 의해 계속 반복 제어되면서 휠실린더(23)에 단속(斷續)적인 제동압을 가하여 차량의 안정적인 제동이 이루어지도록 한다.

한편, 운전자가 브레이크페달(22)을 조작하는 것과는 무관하게 차량의 급출발 등으로 차량 바퀴의 슬립현상이 감지될 때에는 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템이 가동된다. 이때는 ECU의 제어에 의해 TC용 솔레노이드밸브(30)와 NC형 솔레노이드밸브(25)가 닫힌 상태로 되고, 유압펌프(26)가 구동되면서 NO형 솔레노이드 밸브(24)를 통해 바퀴측으로 제동유압이 가해진다. 또 오일은 마스터실린더(20)의 출구측에서 왕복형 유압밸브(29)를 거쳐 유압펌프(26)로 공급되고, 유압펌프(26)가 이를 가압하여 바퀴의 제동이 이루어지게 한다.

이러한 동작이 이루어지는 과정에서 유압펌프(26)의 출구측 제동유압이 너무 높아 바퀴측으로 가해지는 제동력이 너무 클 때에는 유압펌프(26)의 출구측의 압력에 의해 TC용 솔레노이드밸브(30)의 유로가 열리면서 유압펌프(26) 출구측 오일이 마스터실린더(20) 쪽으로 흐르게 된다. 따라서, 바퀴에 가해지는 제동압이 적절하게 유지되어 바퀴가 완전하게 멈추는 것이 방지되고, 이를 통해 차량이 출발이 원활해진다.

도 3을 참조하여 이를 좀더 상세히 설명하면, TC용 솔레노이드밸브(30)의 여자코일(34)에 전원이 인가되어 아마츄어(33)가 밸브코어(31) 쪽으로 전진하면, 아마츄어(33)가 안전스프링을 밀어주고, 안전스프링은 플런저(35)를 밸브시트 쪽으로 밀어서 밸브시트(36)의 유로가 폐쇄된다. 즉 TC용 솔레노이드밸브(30)의 유로가 폐쇄된다.

이 상태에서 밸브코어(31)의 입구(31a)로 가해지는 유체의 압력이 과다하게 높아지면, 이 유체의 압력이 플런저(35)의 구체(35a)를 밀어서 유로를 개방시키게되는데, 이때, 아마츄어(33)와 플런저(35)사이의 안전스프링(38)은 유압에 밀려 후퇴하는 플런저(35)에 의해 약간 압축이 된다. 즉 입구(31a)의 유압에 의해 플런저(35)와 안전스프링(38)이 밀리면서 유로가 개방되고, 이로써 유압펌프(26) 출구측 압력의 과다상승이 방지된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템용 솔레노이드밸브는 유압펌프의 출구측 압력이 소정압력 이상일 때, 유체의 압력에 의해 플런저가 후퇴하면서 유로가 열리게 되고, 이로써 유압펌프 출구측의 오일이 마스터실린더 쪽으로 흘러갈 수 있게 됨으로써, 별도의 우회유로 및 압력조절밸브가 없이도 유압펌프 출구측의 제동압을 적절하게 조절할 수 있는 효과가 있다. 또한 이를 통해 브레이크 시스템의 구성을 단순화 할 수 있어 장치의 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 장치의 제작성을 높이는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 중앙에 길이방향의 관통공이 형성되고 일측에 유체의 흐름을 위한 입구와 출구가 형성된 밸브코어와, 상기 밸브코어의 일단을 밀폐시키는 밸브돔의 내부에 진퇴 가능하게 설치된 아마츄어와, 상기 아마츄어를 진퇴시키도록 상기 밸브돔의 외측에 설치된 여자코일과, 상기 아마츄어의 진퇴운동과 연동하여 상기 밸브코어의 입구를 개폐하도록 상기 밸브코어의 관통공 내부에 진퇴 가능하게 설치된 플런저와, 상기 여자코일에 전원이 인가되지 않을 때 상기 플런저와 아마츄어를 복귀시켜 상기 밸브코어의 입구를 개방시키는 복귀스프링을 포함하는 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템용 솔레노이드밸브에 있어서,

   상기 아마츄어와 이에 인접하는 상기 플런저의 단부 사이에는 상기 밸브코어의 입구 압력에 의해 상기 플런저가 밀려서 유로가 열릴 수 있도록 신축이 가능한 안전스프링이 설치되며, 전류인가 전에 상기 복귀스프링의 탄성에 의해 상기 안전스프링이 눌리지 않도록 된 것을 특징으로 하는 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템용 솔레노이드밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 안전스프링의 탄성이 상기 복귀스프링의 탄성보다 크도록 한 것을 특징으로 하는 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템용 솔레노이드밸브.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 안전스프링은 중앙에 구멍이 있는 원판을 원추형으로 성형한 접시스프링인 것을 특징으로 하는 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템용 솔레노이드밸브.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 안전스프링은 중앙에 구멍이 있는 원형의 스프링와셔인 것을 특징으로 하는 브레이크 트랙션 콘트롤 시스템용 솔레노이드밸브.