KR100981108B1 - 브레이크시스템용 솔레노이드밸브 - Google Patents

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Abstract

밸브의 개도 조절시 소음을 방지할 수 있고 제동압력을 선형적으로 완만하게 제어할 수 있도록 한 브레이크시스템용 솔레노이드밸브를 개시한다. 이 브레이크시스템용 솔레노이드밸브는 입구와 출구를 갖춘 중공의 밸브코어와, 밸브코어의 일단을 밀폐시키는 밸브돔과, 밸브돔 내에 진퇴 가능하게 설치된 아마츄어와, 아마츄어를 진퇴시키는 여자코일과, 밸브코어 내에 고정되며 중앙에 오리피스가 형성된 밸브시트와, 아마츄어의 동작에 의해 진퇴하면서 오리피스를 개폐하도록 밸브코어의 내에 설치된 플런저와, 플런저를 아마츄어 쪽으로 가압하는 복원스프링과, 오리피스가 개방되어 유체가 흐를 때 플런저 쪽으로 이동하여 플런저 선단에 접촉할 수 있도록 오리피스의 상류 쪽에 진퇴 가능하게 설치된 밸런스부재를 포함한다.

Description

브레이크시스템용 솔레노이드밸브{SOLENOID VALVE FOR BRAKE SYSTEM}
도 1은 종래 브레이크시스템용 솔레노이드밸브의 구성을 보인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 브레이크시스템용 솔레노이드밸브의 구성을 보인 단면도이다.
도 3은 도 2의 A-A' 선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2의 A-A'선에 따른 단면도로, 밸런스부재의 다른 실시 예를 보인 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 브레이크시스템용 솔레노이드밸브의 미세압력제어를 수행할 때 시간 경과에 따른 압력변화추이를 종래와 비교하여 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 밸브코어, 11: 관통공,
16: 밸브돔, 17: 아마츄어,
18: 여자코일, 20: 밸브시트,
21: 오리피스, 30: 플런저,
32: 복원스프링, 40: 체크밸브,
50: 밸런스부재, 51: 유동체,
52: 축, 53: 평면부,
56: 연통공, 60: 지지부재.
본 발명은 브레이크시스템용 솔레노이드밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸브의 개방 시에 발생하는 소음을 줄일 수 있도록 한 브레이크시스템용 솔레노이드밸브에 관한 것이다.
일반적인 차량용 안티록 브레이크시스템은 바퀴의 슬립을 감지하여 바퀴 측으로 가해지는 제동압력을 조절함으로써 바퀴가 잠기는 현상을 막아준다. 따라서 이러한 브레이크시스템을 갖춘 차량은 제동을 수행할 때 미끄러지거나 측방으로 밀리지 않고 방향성을 유지할 수 있어 안전한 제동이 가능하다.
이러한 브레이크시스템은 제동압력의 제어를 위해 브레이크유압라인에 설치되는 다수의 솔레노이드밸브들을 구비한다. 솔레노이드밸브들은 평소 개방된 상태를 유지하는 노말 오픈(Normal Open)형 솔레노이드밸브와, 평소 폐쇄된 상태를 유지하는 노말 클로즈(Normal Close)형 솔레노이드밸브들을 포함한다.
도 1은 종래 브레이크시스템용 솔레노이드밸브의 일 예로, 통상적인 노말 오픈형 밸브를 나타낸 것이다. 이 밸브는 중앙에 길이방향의 관통공(2)이 형성되고 둘레에 출구(3)가 형성된 밸브코어(1)를 구비하고, 밸브코어(1)의 상부가 밸브돔(5)에 의해 폐쇄된다. 밸브돔(5)의 내부에는 진퇴 가능한 아마츄어(6)가 설치되고, 밸브돔(5)의 외측에는 아마츄어(6)를 진퇴시키는 여자코일(7)이 설치된다.
밸브코어(1)의 관통공(2) 내부에는 아마츄어(6)의 동작에 의해 진퇴하는 플런저(8)가 설치되고, 플런저(8) 하측의 밸브코어(1) 내부에는 플런저(8)가 진퇴할 때 유로의 개폐가 이루어질 수 있도록 중앙에 오리피스(9a)가 형성된 밸브시트(9)가 설치된다. 또 플런저(8)의 일단에는 여자코일(7)에 전원이 인가되지 않을 때 플런저(8)와 아마츄어(6)를 복귀시켜 유로를 개방시키는 복원스프링(8a)이 마련된다.
이러한 솔레노이드밸브는 여자코일(7)에 전원이 인가될 때 아마츄어(6)와 밸브코어(1) 사이에 작용하는 자기력에 의해 아마츄어(6)가 밸브코어(1) 쪽으로 전진하고, 플런저(8)가 밸브시트(9)쪽으로 전진하면서 오리피스(9a)를 폐쇄시킨다. 그리고 여자코일(7)에 전원이 인가되지 않을 때에는 자기력이 해제되며 복원스프링(8a)의 탄성에 의해 플런저(8)와 아마츄어(6)가 후퇴하면서 오리피스(9a)가 열린다. 이처럼 솔레노이드밸브는 플런저(8)의 진퇴동작에 따라 오리피스(9a)가 닫히거나 열리면서 브레이크 유압라인을 흐르는 오일의 공급을 단속(斷續)한다.
또 이러한 솔레노이드밸브는 여자코일(7)에 인가되는 전원의 제어를 통해 아마츄어(6)에 작용하는 자기력을 조절함으로써 플런저(8) 선단이 밸브시트(9)와 약간 이격된 상태를 유지하면서 밸브의 개도가 미세하게 조절되도록 할 수 있다. 즉 자기력 조절을 통해 제동압력이 선형적으로 변화하도록 제어할 수 있다.
이러한 동작이 이루어질 때 플런저(8)에는 복원스프링(8a)의 탄성력과 자기력에 의한 아마츄어(6)의 가압력 뿐 아니라 오리피스(9a)를 통과하여 흐르는 유체의 압력이 작용한다. 그런데 흐르는 유체의 압력은 밸브가 열린 후 시간이 경과함에 따라 감소하기 때문에 평형이 깨지면서 플런저(8)가 오리피스(9a)를 폐쇄하려는 현상이 생긴다. 이러한 현상은 밸브의 개도를 미세하게 조절할 때 심화되는데, 플런저(8)와 밸브시트(9)의 잦은 접촉에 의한 소음(chattering 현상)을 야기할 뿐 아니라 제동압력이 선형적으로 변화하도록 제어하는데 어려움을 준다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 밸브의 개도 조절시 소음을 방지할 수 있고 제동압력을 선형적으로 완만하게 제어할 수 있도록 하는 브레이크시스템용 솔레노이드밸브를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 브레이크시스템용 솔레노이드밸브는 입구와 출구를 갖춘 중공의 밸브코어와, 상기 밸브코어의 일단을 밀폐시키는 밸브돔과, 상기 밸브돔 내에 진퇴 가능하게 설치된 아마츄어와, 상기 아마츄어를 진퇴시키는 여자코일과, 상기 밸브코어 내에 고정되며 중앙에 오리피스가 형성된 밸브시트와, 상기 아마츄어의 동작에 의해 진퇴하면서 상기 오리피스를 개폐하도록 상기 밸브코어의 내에 설치된 플런저와, 상기 플런저를 상기 아마츄어 쪽으로 가압하는 복원스프링과, 상기 오리피스가 개방되어 유체가 흐를 때 상기 플런저 쪽으로 이동하여 상기 플런저 선단에 접촉할 수 있도록 상기 오리피스의 상류 쪽에 진퇴 가능하게 설치된 밸런스부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 밸런스부재는 상기 밸브시트 내에 진퇴 가능하게 설치되며 유체의 흐름을 위한 유로를 갖춘 유동체와, 상기 유동체에 결합되며 상기 오리피스를 관통하여 상기 플런저 쪽으로 연장된 축을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 유동체의 유로는 상기 밸브시트 내면과의 사이에 유로가 형성될 수 있도록 상기 유동체의 외면에 형성되는 하나 이상의 평면부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 유동체의 유로는 상기 유동체의 진퇴 방향으로 관통된 하나 이상의 연통공을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 유동체의 유로 단면적이 상기 오리피스의 단면적보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 유동체의 진퇴범위를 제한하기 위해 상기 밸브시트 내에 설치된 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 유동체의 진퇴범위를 제한하기 위해 상기 밸브코어 내면에 고정된 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 브레이크시스템용 솔레노이드밸브는 도 2에 도시한 바와 같이, 중앙에 길이방향의 관통공(11)이 형성된 중공의 밸브코어(10)를 구비한다. 밸브코어(10)는 외면에 형성된 플랜지부(12)가 모듈레이터블록(100)의 보어(110)에 압입 장착됨으로써 고정된다. 또 밸브코어(10)는 모듈레이터블록(100)의 유입유로(120)를 통해 유입되는 오일이 내부로 흐를 수 있도록 일단에 개방된 입구(12)가 형성되고, 내부의 오일이 모듈레이터블록(100)의 배출유로(130)로 흐를 수 있도록 둘레에 출구(14)가 형성된다.
밸브코어(10)의 상부에는 얇은 원통형상으로 마련된 밸브돔(16)이 결합되고, 밸브돔(16)의 내에는 길이방향으로 소정구간 진퇴하는 아마츄어(17)가 설치된다. 밸브돔(16)의 외면에는 전원을 인가받아 자기력을 발생시킴으로써 아마츄어(17)를 진퇴시키는 원통형의 여자코일(18)이 설치된다.
밸브코어(10) 내부에는 중앙에 오리피스(21)가 형성된 밸브시트(20)와, 아마츄어(17)의 동작에 의해 진퇴하면서 밸브시트(20)의 오리피스(21)를 개폐하는 플런저(30)가 설치된다. 밸브시트(20)는 밸브코어(10)의 입구(13) 쪽 내부에 압입 고정되고, 플런저(30)는 밸브코어(10)의 관통공(11) 내면에 진퇴 가능하게 지지된다. 또 플런저(30)는 오리피스(21)의 개폐를 위해 그 선단에 고정된 개폐볼(31)을 구비한다.
플런저(30)와 밸브시트(20) 사이에는 플런저(30)를 아마츄어(17) 쪽으로 가압하는 복원스프링(32)이 설치된다. 복원스프링(32)은 여자코일(18)에 전원이 인가되지 않을 때 플런저(30)를 아마츄어(17) 쪽으로 밀어줌으로써 오리피스(21)를 개방시킨다. 이러한 복원스프링(32)은 일단이 밸브시트(20)에 지지되고 타단이 플런저(30) 외면에 형성된 지지턱(33)에 지지된다.
밸브시트(20)의 외곽 쪽에는 입구(13)로부터 출구(14) 쪽으로 오일이 흐를 때 유로를 폐쇄하고 출구(14)로부터 입구(13) 쪽으로 오일이 흐를 때 유로를 개방하는 체크밸브(40)가 마련된다. 체크밸브(40)는 밸브시트(20)의 외곽 쪽에 형성되고 내면에 단차가 형성된 오일유로(41)와, 오일유로(41)의 개폐를 위해 오일유로(41) 내에 진퇴 가능하게 수용된 개폐볼(42)을 포함한다. 이러한 체크밸브(40)는 제동동작 시 입구(13) 쪽으로부터 출구(14) 쪽으로 오일이 흐를 때 개폐볼(42)이 오일유로(41)를 폐쇄하고, 제동동작 종료 후 차량의 휠실린더(미도시) 쪽 오일이 출구(14) 쪽으로부터 입구(13) 쪽으로 역류할 때 개폐볼(42)이 오일유로(41)를 개방하여 오일의 신속한 복귀가 이루어질 수 있도록 한다.
밸브시트(20)의 내부에는 오리피스(21)가 개방되어 유체가 흐를 때 플런저(30) 쪽으로 이동하여 플런저(30) 선단에 접촉할 수 있도록 오리피스(21)의 상류 쪽에 진퇴 가능하게 설치되는 밸런스부재(50)와, 밸런스부재(50)의 진퇴범위를 제한하는 지지부재(60)가 설치된다.
밸런스부재(50)는 밸브시트(20) 내에 진퇴 가능하게 설치되는 유동체(51)와, 유동체(51)의 중심부에 결합되며 오리피스(21)를 관통하여 플런저(30) 쪽으로 연장된 축(52)을 포함한다. 이러한 밸런스부재(50)는 유체가 흐를 때 플런저(30) 쪽으로 이동하여 축(52)의 선단이 플런저(30)의 선단을 지지하게 됨으로써 밸브의 개도를 미세하게 조절할 때 플런저(30)와 밸브시트(20)의 잦은 접촉에 의해 생기는 소음(chattering 현상)을 방지할 뿐 아니라 압력변화가 선형적이고 완만한 압력제어를 수행할 수 있도록 한다. 이에 대한 구체적인 동작은 후술한다.
유동체(50)는 외면이 밸브시트(20)의 내면에 진퇴 가능하게 지지되며, 도 3에 도시한 바와 같이 밸브시트(20) 내면과의 사이에 유로가 형성될 수 있도록 외면에 형성된 복수의 평면부(53)를 구비한다. 이때 평면부(53)를 통해 형성되는 유로(54)의 단면적은 유체의 흐름에 영향을 주지 않도록 오리피스(21)의 단면적보다 크게 형성됨이 바람직하다. 도 4는 유동체(50)의 다른 예를 나타낸 것이다. 이는 유 동체(55)가 원통형으로 이루어지고 유로의 형성을 위해 유동체(55)의 진퇴 방향으로 관통된 복수의 연통공(56)이 형성된 형태이다. 이때도 연통공들(56)에 의해 형성되는 유로의 단면적이 오리피스(21)의 단면적보다 크게 형성됨이 바람직하다.
축(52)은 오리피스(21)를 통과하는 형태로 플런저(30) 쪽으로 연장되면 되지만, 도 2에 도시한 바와 같이, 유동체(51)의 보다 안정적인 진퇴를 위해서는 축(52)이 유동체(51)를 관통하여 반대편까지 연장됨이 바람직하다.
지지부재(60)는 유동체(51)의 진퇴범위를 제한할 수 있도록 밸브시트(20) 내면에 압입 고정된다. 여기서 도 2의 실시 예는 지지부재(60)가 밸브시트(20) 내면에 압입 고정되는 경우를 나타낸 것이나, 이러한 지지부재(60)는 도면에 도시하지는 않았지만 밸브코어(20)의 내면에 직접 고정되도록 할 수도 있다. 도 2에서 부호 71과 72는 오일의 이물질을 걸러주는 필터들이다.
다음은 이러한 솔레노이드밸브의 동작에 관하여 설명한다.
여자코일(18)에 전원이 인가되지 않으면, 플런저(30)가 복원스프링(32)의 탄성에 의해 완전히 상승된 상태이므로 밸브시트(20)의 오리피스(21)가 완전 개방된다. 이처럼 오리피스(21)가 개방될 때는 브레이크시스템의 마스터실린더(미도시) 또는 유압펌프(미도시)로부터 모듈레이터블록(100)의 유입유로(120)를 통해 유입되는 오일이 오리피스(21) 및 출구(14)를 통하여 배출유로(130) 쪽으로 흘러 바퀴 측의 휠실린더(미도시)로 공급된다. 이때 체크밸브(40)는 개폐볼(42)이 오일유로(41)를 폐쇄하므로 체크밸브(40) 쪽으로 오일이 흐르지 않는다.
여자코일(18)에 전원이 인가되면, 아마츄어(17)가 밸브코어(10) 쪽으로 이동 하여 플런저(30)를 가압하고, 플런저(30)는 아마츄어(17)의 동작에 의해 밸브시트(20) 쪽으로 밀리면서 밸브시트(20)의 오리피스(21)를 폐쇄시킨다.
제동동작이 종료되어 휠 실린더(미도시) 쪽과 연계된 배출유로(130)의 오일이 유입유로(120) 쪽으로 역류할 때는 체크밸브(40)가 열린다. 따라서 오일의 복귀동작은 신속히 이루어진다.
또 본 발명에 따른 솔레노이드밸브는 여자코일(18)에 인가되는 전원의 제어를 통해 아마츄어(17)에 작용하는 자기력을 조절함으로써 플런저(30) 선단이 밸브시트(20)와 약간 이격된 상태를 유지하면서 밸브의 개도가 미세하게 조절되도록 할 수 있다. 즉 자기력 조절을 통해 제동압력이 선형적으로 변화하도록 제어할 수 있다.
이러한 동작이 이루어질 때 밸런스부재(50)는 입구(13) 쪽으로부터 출구(14) 쪽으로 흐르는 유체의 유동에 플런저(30) 쪽으로 이동하며 축(52)의 선단이 플런저의 선단과 접촉하여 플런저(30)를 지지한다. 따라서 유체의 압력변화에 따른 플런저(30)의 진퇴가 생기지 않아 종래와 같은 밸브소음이 생기지 않고 제동압력이 선형적으로 변화하도록 제어하는 것이 가능해진다.
즉 종래의 경우는 유체의 압력이 밸브가 열린 후 시간이 경과함에 따라 감소하면서 플런저(30)가 오리피스(21)를 폐쇄하려는 현상이 생기 때문에 밸브의 개도를 미세하게 조절할 때 플런저(30)와 밸브시트(20)의 잦은 접촉에 의한 밸브소음(chattering 현상)이 생기고 제동압력을 연속적으로 제어하기 어려웠으나, 본 발명은 밸런스부재(50)가 플런저(30)를 지지하는 가운데 밸브의 개도조절이 이루어지기 때문에 밸브소음을 방지할 수 있고 제동압력의 선형적인 제어가 가능하다.
따라서 본 발명에 따른 솔레노이드밸브는 도 5에 도시한 바와 같이, 밸브의 개도제어를 보다 안정적으로 수행할 수 있어 종래에 비하여 제동압력이 보다 완만하게 변화하도록 제어할 수 있다. 즉 여자코일(18)에 인가되는 전류의 제어를 통해 오리피스(21)의 개도가 시간의 경과에 따라 선형적으로 변화하도록 제어할 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 브레이크시스템용 솔레노이드밸브는 유체의 유동에 의해 플런저 쪽으로 이동하는 밸런스부재가 플런저의 선단을 지지하는 가운데 밸브의 개도조절이 이루어지기 때문에 채터링(chattering)현상에 의한 밸브소음을 방지할 수 있고 제동압력이 선형적으로 완만하게 변화하도록 제어할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 입구와 출구를 갖춘 중공의 밸브코어와, 상기 밸브코어의 일단을 밀폐시키는 밸브돔과, 상기 밸브돔 내에 진퇴 가능하게 설치된 아마츄어와, 상기 아마츄어를 진퇴시키는 여자코일과, 상기 밸브코어 내에 고정되며 중앙에 오리피스가 형성된 밸브시트와, 상기 아마츄어의 동작에 의해 진퇴하면서 상기 오리피스를 개폐하도록 상기 밸브코어의 내에 설치된 플런저와, 상기 플런저를 상기 아마츄어 쪽으로 가압하는 복원스프링과, 상기 오리피스가 개방되어 유체가 흐를 때 상기 플런저 쪽으로 이동하여 상기 플런저 선단에 접촉할 수 있도록 상기 오리피스의 상류 쪽에 진퇴 가능하게 설치된 밸런스부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크시스템용 솔레노이드밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸런스부재는 상기 밸브시트 내에 진퇴 가능하게 설치되며 유체의 흐름을 위한 유로를 갖춘 유동체와, 상기 유동체에 결합되며 상기 오리피스를 관통하여 상기 플런저 쪽으로 연장된 축을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크시스템용 솔레노이드밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유동체의 유로는 상기 밸브시트 내면과의 사이에 유로가 형성될 수 있 도록 상기 유동체의 외면에 형성되는 하나 이상의 평면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크시스템용 솔레노이드밸브.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 유동체의 유로는 상기 유동체의 진퇴 방향으로 관통된 하나 이상의 연통공을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크시스템용 솔레노이드밸브.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 유동체의 유로 단면적이 상기 오리피스의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 브레이크시스템용 솔레노이드밸브.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 유동체의 진퇴범위를 제한하기 위해 상기 밸브시트 내에 설치된 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크시스템용 솔레노이드밸브.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 유동체의 진퇴범위를 제한하기 위해 상기 밸브코어 내면에 고정된 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크시스템용 솔레노이드밸브.
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