KR101180803B1 - 차량의 제동장치용 프로포지셔닝 밸브 - Google Patents

차량의 제동장치용 프로포지셔닝 밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 제동장치용 프로포지션 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제1프로포지셔닝 밸브를 통과한 제동압을 다시 한번 고압으로 설정된 제2프로포지셔닝 밸브를 통과하도록 하여 두번의 절환점을 만들어 실제 배분선이 이상적인 배분곡선에 가깝도록 함으로써, 후륜의 브레이크를 효율적으로 사용하여 제동거리가 짧아지고 브레이크 패드의 수명이 연장시킬 수 있도록 한 차량의 제동장치용 프로포지션 밸브에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 직경이 작은 소중공부와 직경이 큰 대중공부가 하나의 일정한 체적을 이루면서 내부에 나란하게 배치된 다수의 중공부와; 마스터 실린더와 상기 중공부의 소중공부를 연결하는 제1유로와; 상기 중공부와 중공부를 연결하는 제2유로와; 상기 중공부의 대중공부와 후륜 브레이크를 연결하는 제3유로와; 상기 소중공부의 끝에 축방향으로 각각 설치된 다수의 스프링과; 상기 스프링에 의해 지지된 소직경부와 대직경부가 일체로 형성되고, 상기 마스터 실린더에서 발생한 유압이 상승함에 따라 단계적으로 제1유로와 제2유로 및 제2유로와 제3유로를 절환시키는 다수의 피스톤;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치용 프로포지션 밸브를 제공한다.
프로포지션 밸브, 중공부, 유로, 피스톤, 스프링, 절환점

Description

차량의 제동장치용 프로포지셔닝 밸브{Proposition valve for brake of vehicle}
도 1은 본 발명에 따른 프로포지셔닝 밸브를 나타내는 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 프로포지셔닝 밸브의 첫번째 절환이 일어나기 전 상태를 나타내는 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 프로포지셔닝 밸브의 두번째 절환이 일어나기 전 상태를 나타내는 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 프로포지셔닝 밸브의 두번째 절환이 일어나기 후 상태를 나타내는 단면도이고,
도 5는 유압이 상승함에 따라 본 발명의 전륜 압력과 후륜 압력의 제동력 배분선을 나타내는 그래프이고,
도 6은 종래기술에 따른 프로로포지셔닝 밸브의 절환이 일어나기 전 상태를 나타내는 단면도이고,
도 7은 종래기술에 따른 프로포지셔닝 밸브의 절환이 일어난 후 상태를 나타내는 단면도이며,
도 8은 유압이 상승함에 따라 종래의 전륜 압력과 후륜 압력의 제동력 배분 선을 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10a : 제1프로포지셔닝 밸브 10b : 제2프로포지셔닝 밸브
11a : 제1중공부 11b : 제2중공부
11a',11b' : 소중공부 11a",11b" : 대중공부
12a,12b : 피스톤 12a',12b' : 소직경부
12a",12b" : 대직경부 13 : 제1유로
14 : 제2유로 15 : 제3유로
16 : 제1스프링 17 : 제2스프링
18 : 밀봉부재 19 : 절환부재
C1 : 제1챔버 C2 : 제2챔버
본 발명은 차량의 제동장치용 프로포지션 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제1프로포지셔닝 밸브를 통과한 제동압을 다시 한번 고압으로 설정된 제2프로포지셔닝 밸브를 통과하도록 하여 두번의 절환점을 만들어 실제 배분선이 이상적인 배분곡선에 가깝도록 함으로써, 후륜의 브레이크를 효율적으로 사용하여 제동거리가 짧아지고 브레이크 패드의 수명이 연장시킬 수 있도록 한 차량의 제동장치용 프로포지션 밸브에 관한 것이다.
자동차가 대형화, 고속화함으로써 큰 제동력을 필요로 하게 되고, 이에 대응하기 위한 제동장치로서 마스터 실린더 피스톤과는 별도로 파워 피스톤을 설치하고 여기에 진공과 대기압과의 차압을 가하거나 압축공기를 가하거나 하여 작동하는 힘을 증대시켜 큰 유압을 발생시킴으로써 적은 답력만으로도 바퀴의 제동력을 수배로 증대시켜 고속주행의 차량이나 중량이 큰 차량을 확실하게 제동시킬 수 있는 배력식 제동장치가 제공되고 있다.
상기한 배력식 제동장치는 가솔린차의 흡기 매니폴드 또는 디젤차의 진공 펌프에서 발생한 부압과 대기압과의 차압을 배력장치내에 설치한 파워 피스톤에 작용시켜 큰 힘을 브레이크에 주는 것으로서, 배력장치를 마스터 실린더와 별도로 설치한 분리형과, 배력장치가 마스터 실린더와 일체로 설치되어 있는 일체형이 있다.
또한, 상기한 배력장치에는 제동력의 변화나 감속도에 따라 후륜의 제동력을 자동적으로 변화시키는 포로포지셔닝 밸브가 설치되어 사용된다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 종래의 배력식 제동장치 및 프로포지셔닝 밸브의 역할 및 기능에 대하여 설명하기로 한다. 편의상, 일체형 배력식 제동장치를 예를 들어 설명한다.
종래의 프로포지셔닝 밸브가 분리되지 않은 차량의 배력식 제동장치의 구성은, 오퍼레이팅 로드와, 상기 오퍼레이팅 로드와 연결되어 있는 밸브 플런저, 리액션 디스크, 마스터 실린더 푸시로드, 파워 피스톤 등을 구비하고 있는 파워 실린더와, 상기한 파워 실린더에 연결되어 있는 마스터 실린더와, 상기 마스터 실린더에 일체형으로 연결되어 있는 프로포지셔닝 밸브와, 상기 마스터 실린더에 파이프를 통하여 연결되어 있는 프론트 타이어 브레이크와, 상기 프로포지셔닝 밸브에 연결되어 있는 리어 타이어 브레이크를 포함하여 이루어진다.
이와 같은 구성에 의한 종래의 프로포지셔닝 밸브가 분리되지 않은 차량의 배력식 제동장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
운전자가 푸트 브레이크 페달(도시되지 않음)을 밟게 되면, 상기한 푸트 브레이크 페달의 답력은 오퍼레이팅 로드를 거쳐서 파워 실린더(밸브 플런저 → 리액션 디스크 → 마스터 실린더 푸시로드)로 전달되고, 다시 마스터 실린더로 전달되어 압력이 발생됨과 동시에, 파워 실린더의 2개의 공간으로부터 발생되는 압력차에 의해 작동되는 파워 피스톤의 힘이 상기한 전달과정에 가해짐으로써 제동력이 배가된다.
이와 같이 마스터 실린더로부터 발생된 유압은 프론트 타이어 브레이크로 전달되어 프론트 타이어를 제동시키고, 또한 프로포지셔닝 밸브로 전달되어 프로포지셔닝 밸브에 의해서 전륜의 제동유압 증가비율에 비하여 후륜의 제동유압의 비율이 작게 제어됨으로써, 후륜이 록되는 것이 방지되면서 리어 타이어 브레이크로 전달되어 후륜이 제동된다.
한편, 현재 자동차에 주로 쓰이는 프로포지셔닝 밸브는 전후륜 브레이크 캘리퍼에 전달되는 압력을 이상적인 제동력 배분곡선과 유사하도록 배분비를 조정해주는 역할을 한다.
상기 프로포지셔닝 밸브의 구조는 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 전륜에 전달되는 유압과 후륜에 전달되는 유압 및 배력 스프링의 세 힘이 평형을 이루는 순간부터 절환이 시작되도록 챔버 A 및 챔버 B의 유효단면적 및 스프링 강성이 설정되어 있다.
미설명부호 100은 피스톤, 101은 스프링이다.
이러한 구조에 의해 도 8에 도시한 바와 같이 이상적인 제동력 배분선에 근접하도록 한번의 절환점을 갖게 된다.
그러나, 상기 프로포지셔닝 밸브의 구조는 1회 꺽어지는 직선으로 곡선에 근접하기 때문에 효율적으로 후륜의 제동력을 모두 이용하지 못하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 제1프로포지셔닝 밸브를 통과한 제동압을 다시 한번 고압으로 설정된 제2프로포지셔닝 밸브를 통과하도록 하여 두번의 절환점을 만들어 실제 배분선이 이상적인 배분곡선에 가깝도록 함으로써, 후륜의 브레이크를 효율적으로 사용하여 제동거리가 짧아지고 브레이크 패드의 수명이 연장시킬 수 있도록 한 차량의 제동장치용 프로포지션 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량의 제동장치용 프로포지셔닝 밸브에 있어서,
직경이 작은 소중공부와 직경이 큰 대중공부가 하나의 일정한 체적을 이루면서 내부에 나란하게 배치된 다수의 중공부와; 마스터 실린더와 상기 중공부의 소중공부를 연결하는 제1유로와; 상기 중공부와 중공부를 연결하는 제2유로와; 상기 중공부의 대중공부와 후륜 브레이크를 연결하는 제3유로와; 상기 소중공부의 끝에 축방향으로 각각 설치된 다수의 스프링과; 상기 스프링에 의해 지지된 소직경부와 대직경부가 일체로 형성되고, 상기 마스터 실린더에서 발생한 유압이 상승함에 따라 단계적으로 제1유로와 제2유로 및 제2유로와 제3유로를 절환시키는 다수의 피스톤;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 구현예로서, 상기 다수의 스프링은 상기 마스터 실린더에서 후륜 브레이크로 갈수록 상대적으로 큰 스프링 상수를 갖는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직한 구현예로서, 상기 중공부가 상기 마스터 실린더와 연결되는 제1중공부와, 후륜 브레이크와 연결되는 제2중공부로 구성될 경우, 상기 제2유로는 제1중공부의 대중공부와 제2중공부의 소중공부를 연결하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 프로포지셔닝 밸브를 나타내는 단면도이다.
본 발명은 차량의 제동장치용 프로포지셔닝 밸브에 관한 것이다.
상기 프로포지셔닝 밸브는 전후륜 브레이크 캘리퍼에 전달되는 압력을 이상적인 제동력 배분곡선과 유사하도록 배분비를 조정해주는 역할을 한다.
본 발명에 따른 프로포지셔닝 밸브는 제1프로포지셔닝 밸브(10a)를 통과한 제동압을 다시 한번 고압으로 설정된 제2프로포지셔닝 밸브(10b)를 통과하도록 하 여 두번의 절환점을 만드는 구조로 되어 있다.
보다 상세하게는, 상기 제1프로포지셔닝 밸브(10a)는 내부에 T자형으로 형성된 제1중공부(11a)와, 제1중공부(11a)에서 좌우로 이동하는 T자형의 피스톤(12a)과, 마스터 실린더와 제1중공부(11a)를 연결하는 제1유로(13)와, 제1중공부(11a)와 제2프로포지셔닝 밸브(10b)를 연결하는 제2유로(14)로 구성되어 있다.
상기 제1중공부(11a)는 T자형으로 편의상 직경이 작은 소중공부(11a')와 대중공부(11a")로 나눌 수 있고, 상기 피스톤(12a)의 모양도 T자형으로 소직경부(12a')와 대직경부(12a")로 나눌 수 있다.
상기 소중공부(11a')의 끝단에는 제1스프링(16)이 수평방향으로 설치되고, 이 스프링(16)이 피스톤(12a)의 소직경부(12a')에 부착되어 피스톤(12a)을 탄성지지하며, 소직경부(12a')의 끝단에는 단턱이 형성되어 있고, 유체가 스프링 쪽으로 흘러들어가지 못하도록 밀봉부재(18)가 단턱에 원주방향으로 부착된다.
이때, 소중공부(11a')의 내벽면과 소직경부(12a') 사이에는 유체가 유입될 수 있는 제1챔버(C1)가 형성되고, 소중공부(11a')의 내벽면에는 마스터 실린더로 연통되는 제1유로(13)가 형성되어 있다.
상기 소중공부(11a')에서 반경방향으로 직경이 크게 연장된 대중공부(11a")의 내벽면에는 절환부재(19)가 부착되고, 이 절환부재(19)에 피스톤(12a)의 대직경부(12a")가 밀착됨으로써 소중공부(11a')와 대중공부(11a")가 절환되게 된다.
상기 대중공부(11a")의 내벽면에는 제2프로포지셔닝 밸브(10b)로 연통되는 제2유로(14)가 형성되고, 피스톤(12a)의 대직경부(12a") 직경면과 대중공부(11a") 의 일측 내벽면 사이에는 유체가 유입될 수 있는 제2챔버(C2)가 형성되어 있다.
상기 제2챔버(C2)는 피스톤(12a,12b)이 오른쪽으로 완전히 밀리는 경우에도 작동유가 존재하여 유압력이 미칠 수 있도록 확보된 공간이다.
또한, 상기 제2프로포지셔닝 밸브(10b)는 제1프로포지셔닝 밸브(10a)의 상부에 일정한 간격으로 나란하게 배치되고, 제2유로(14)에 의해 연결되게 된다.
상기 제2프로포지셔닝 밸브(10b)는 제1프로포지셔닝 밸브(10a)와 같이, 내부에 T자형으로 형성된 제2중공부(11b)와, 제2중공부(11b)에서 유압에 의해 좌우로 이동하는 T자형의 피스톤(12b)과, 제2중공부(11b)와 후륜 브레이크를 연결하는 제3유로(15)로 구성되어 있다.
상기 제2중공부(11b)도 제1프로포지셔닝 밸브(10a)와 같이 소중공부(11b')와 대중공부(11b")로 나눌 수 있고, 피스톤(12b)도 소직경부(12b')와 대직경부(12b")로 나눌 수 있다.
또한, 소중공부(11b')의 내벽면 끝단에는 제2스프링(17)이 설치되고, 제2스프링(17)은 제1스프링(16)보다 상대적으로 고압에 견딜 수 있도록 스프링 상수가 크며, 소직경부(12b')의 끝단에는 단턱이 형성되고, 이 단턱에 제2스프링(17) 쪽으로 유체가 흐르지 못하도록 밀봉부재(18)가 형성되어 있다.
상기 소중공부(11b')에서 대중공부(11b")로 반경방향으로 연장되는 내벽면에는 절환부재(19)가 부착되어 피스톤(12b)에 의해 소중공부(11b')와 대중공부(11b")가 절환되게 되며, 소중공부(11b')와 소직경부(12b") 사이 및 대중공부(11b")의 내벽면과 대직경부(12b")의 직경면 사이에는 각각 제1챔버(C1)와 제2챔버(C2)가 형성 되어 있다.
상기 제2유로(14)는 제1프로포지셔닝 밸브(10a)의 대중공부(11b")와 제2프로포지셔닝 밸브(10b)의 소직경부(11b')를 서로 연결하여, 마스터 실린더에서 발생된 유압은 제1프로포지셔닝 밸브(10a)에서 고압으로 설정된 제2프로포지셔닝 밸브(10b)로 전달되게 된다.
이와 같은 구조는 전륜에 전달되는 유압, 후륜에 전달되는 유압 및 배력 스프링의 세 힘이 평형을 이루는 순간부터 절환이 시작되도록 제1챔버(C1) 및 제2챔버(C2)의 유효 단면적과 스프링의 강성이 설정되어 있다.
이와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 차량의 제동장치용 프로포지셔닝 밸브의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
도 5는 유압이 상승함에 따라 본 발명의 전륜 압력과 후륜 압력의 제동력 배분선을 나타내는 그래프이다.
도 2는 첫번째 절환이 일어나기 전 상태로서, 유압이 낮은 단계(P1미만)에서는 제1프로포지셔닝 밸브(10a)의 경우 제1스프링(16)의 힘이 유압에 의해 피스톤(12a)에 걸리는 힘보다 크므로, 피스톤(12a)이 오른쪽으로 밀착되며 절환부재(19)와 대직경부(12a")가 떨어져서 제1유로(13)와 제2유로(14)가 열려있는 상태가 된다.
제2프로포지셔닝 밸브(10b)의 경우도 제2스프링(17)의 힘이 유압에 의해 피스톤(12b)에 걸리는 힘보다 크므로 피스톤(12b)이 오른쪽으로 밀착되며 절환부재(19)와 대직경부(12b")가 떨어져서 제2유로(14)와 제3유로(15)가 열려있는 상태 가 된다.
결국 상기 제1유로(13) 내지 제3유로(15) 모두가 연결되어 압력이 같은 상태가 되고 전륜 및 후륜에 전해지는 압력이 동일하다.
도 3은 첫번째 절환 후 두번째 절환이 일어나기 전 상태로서, 유압이 어느 정도 상승하게 되어 P1에 다달으면 제1프로포지셔닝 밸브(10a)의 경우에 제1스프링(16)의 힘이 유압에 의해 피스톤(12a)에 의해 걸리는 힘과 평형을 이루게 되어 피스톤(12a)이 왼쪽으로 이동하여 제1유로(13) 및 제2유로(14)의 연결이 끊기게 된다.
그러나 제1유로(13)에 걸리는 압력이 조금이라도 증가하게 되면 다시 피스톤(12a)은 오른쪽으로 이동하게 되어 제1유로(13) 및 제2유로(14)는 연결되게 된다.
이러한 과정을 빠르게 반복하면서 제2유로(14)에는 제1유로(13)보다 어느정도 감압된 압력이 전달되게 된다. 즉, 1차 절환이 시작된다. 이때 감압비는 피스톤의 양쪽 단면적의 비와 스프링의 강성에 의해 결정된다.
제2프로포지셔닝 밸브(10b)의 경우에 제2스프링(17)의 힘이 압력에 의해 피스톤(12b)에 걸리는 힘보다 크므로 제2유로(14) 및 제3유로(15)가 연결되어 있다.
결국 전륜에 걸리는 압력은 후륜에 어느 정도 감압된 상태로 전달되게 된다.
도 4는 두번째 절환이 일어난 후 상태로서, 1차 절환점을 지나 계속 유압이 상승하게 되어 P2에 도달하게 되면 제2프로포지셔닝 밸브(10b)의 경우에는 유압에 의해 피스톤(12b)에 걸리는 힘이 제2스프링(17)이 가하는 힘보다 크게 되어 피스 톤(12b)이 좌측으로 밀착하게 되어 제2유로(14) 및 제3유로(15)의 연결이 끊기게 된다.
그러나 제2유로(14)의 압력이 증가하게 되면 순간적으로 피스톤(12b)이 오른쪽으로 움직여 제2유로(14) 및 제3유로(15)가 연결되게 되고 제3유로(15)의 압력이 증가하면서 피스톤(12b)은 다시 왼쪽으로 밀착하게 된다.
이 과정을 빠르게 반복하면 제3유로(15)에는 제2유로(14)의 압력이 감압되어 전달된다.
결국 전륜에 걸리는 압력이 후륜에는 제1 및 제2프로포지셔닝 밸브(10a,10b)에서 각각 감압되어 전해진다.
이와 같은 작동에 의해 프로포지셔닝 밸브가 다단의 절환점을 갖게 되어 실제 제동력 배분이 이상적인 제동력 배분곡선에 근사하게 되면 후륜의 브레이크를 효율적으로 사용함으로써, 제동거리가 짧아지고 브레이크 패드의 수명이 길어진다는 장점이 있다.
또한, 전자장치(ABS, EBD) 등을 사용하지 않고도 브레이크 효율을 높일 수 있어 비용대비 효율비이 높은 브레이크 시스템을 갖출 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 제동장치용 프로포지셔닝 밸브에 의하면, 프로포지셔닝 밸브가 다단의 절환점을 갖게 되어 실제 제동력 배분이 이상적인 제동력 배분곡선에 근사하게 되면 후륜의 브레이크를 효율적으로 사용함 으로써, 제동거리가 짧아지고 브레이크 패드의 수명이 길어진다는 장점이 있다.
또한, 전자장치(ABS, EBD) 등을 사용하지 않고도 브레이크 효율을 높일 수 있어 비용대비 효율비이 높은 브레이크 시스템을 갖출 수 있다.

Claims (3)

  1. 차량의 제동장치용 프로포지셔닝 밸브에 있어서,
    직경이 작은 소중공부(11a',11b')와 직경이 큰 대중공부(11a",11b")가 하나의 일정한 체적을 이루면서 내부에 나란하게 배치된 다수의 중공부(11a,11b)와;
    마스터 실린더와 상기 중공부(11a)의 소중공부(11a')를 연결하는 제1유로(13)와;
    상기 중공부(11a)와 중공부(11b)를 연결하는 제2유로(14)와;
    상기 중공부(11b)의 대중공부(11b")와 후륜 브레이크를 연결하는 제3유로(15)와;
    상기 소중공부(11a',11b')의 끝에 축방향으로 각각 설치된 다수의 스프링(16,17)과;
    상기 스프링에 의해 지지된 소직경부(12a',12b')와 대직경부(12a",12b")가 일체로 형성되고, 상기 마스터 실린더에서 발생한 유압이 상승함에 따라 단계적으로 제1유로(13)와 제2유로(14) 및 제2유로(14)와 제3유로(15)를 절환시키는 다수의 피스톤(12a,12b);
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치용 프로포지셔닝 밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 스프링(16,17)은 상기 마스터 실린더에서 후륜 브레이크로 갈수록 상대적으로 큰 스프링 상수를 갖는 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치용 프로포지셔닝 밸브.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 중공부(11a,11b)가 상기 마스터 실린더와 연결되는 제1중공부(11a)와, 후륜 브레이크와 연결되는 제2중공부(11b)로 구성될 경우, 상기 제2유로(13)는 제1중공부(11a)의 대중공부(11a")와 제2중공부(11b)의 소중공부(11b')를 연결하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치용 프로포지션닝 밸브.
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JPS55132353A (en) 1979-03-29 1980-10-15 Akebono Brake Ind Co Ltd Load-responding fluid-pressure control device
JPH1016754A (ja) 1996-07-02 1998-01-20 Akebono Brake Ind Co Ltd 車両用ブレーキブースタ

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