KR101782779B1 - 차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브 - Google Patents

Abstract

차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마스터 실린더측으로부터 저압 어큐뮬레이터로 유체가 유입되는 유로입구측에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 파일럿 밸브에 있어서, 상기 유로입구측에 설치되고 내부가 관통되어 형성된 관통공이 단차지도록 형성된 단차부를 구비하는 밸브시트; 상기 밸브시트의 상측 내면에 압입 결합되며 상부에 유체가 유입되도록 적어도 하나의 통로가 형성되고, 상기 통로를 통해 유입되는 유체를 여과하는 필터부재가 일체로 마련된 원통형의 슬리브; 상기 슬리브 내부에 승강 가능하게 마련되며, 내부에는 제1 개폐유로를 형성하는 센터홀을 구비하고 하측 외부에는 상기 단차부와 제2 개폐유로를 형성하는 플런저; 상기 제1 개폐유로의 개폐를 위해 상기 센터홀에 접촉하도록 플런저 내부에 마련되는 볼; 상기 볼을 상기 센터홀 쪽으로 탄성 가압하기 위한 제1 스프링; 상기 제2 개폐유로의 개방을 위해 상기 플런저를 상기 슬리브의 상부측으로 탄성 가압하는 제2 스프링; 및 상기 저압 어큐뮬레이터의 피스톤에 마련되어 볼과 접촉하는 샤프트;를 포함하는 차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브가 제공될 수 있다.

Description

차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브{Pilot valve of brake system}

본 발명은 차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 ABS, TCS, ESC 등의 차량 브레이크 시스템에 적용되는 파일럿 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 주행 중에 감속 또는 정지를 목적으로 전륜과 후륜을 제동하기 위한 디스크 및 한 쌍의 패드를 구비하는 캘리퍼장치를 포함하는 복수의 휠 브레이크와, 제동 유압을 형성하여 휠 브레이크 측으로 전달하는 부스터 및 마스터 실린더 등이 장착되어 있어서, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 부스터 및 마스터 실린더에서 형성된 유압이 휠 브레이크의 패드로 전달되고 패드가 디스크를 가압함으로써 제동력이 발생한다. 그러나, 운전자가 브레이크 페달을 밟아 제동력 증가 또는 유지 상태로 제어하는 중에 제동압력이 노면상태보다 크거나, 제동압력으로 발생하는 휠 브레이크의 마찰력이 타이어나 노면에서 발생하는 제동력보다 크면, 타이어가 노면에서 미끄러지는 슬립현상이 발생한다.

최근에는 이러한 슬립현상을 효율적으로 방지하여 강력하고 안정된 제동력을 발휘하며 운전조작을 보다 용이하게 하기 위해, 제동 시 휠의 미끄러짐을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(ABS:Anti-Lock Brake System), 차량의 급발진 시나 급가속시 휠의 과대한 슬립을 방지하는 트랙션 제어 시스템(TCS:Traction Control System), 차량의 주행 중에 외부로부터 가해진 힘에 의해 차량이 운전자의 의지대로 조정되지 않는 경우 안티록 브레이크 시스템과 트랙션 제어를 조합하여 브레이크를 제어함으로써 차량의 주행상태를 안정적으로 유지시키기 위한 차량자세제어 시스템(ESC, VDC) 기능을 갖춘 브레이크 시스템 등이 개발되고 있다.

이와 같이 다양한 종래 차량용 브레이크 시스템은 마스터 실린더와 휠 브레이크 간에 전달되는 제동 유압을 제어하기 위해 다수의 밸브와 어큐뮬레이터와 모터와 펌프 등이 장착되는 모듈레이터 블록(Hydraulic Unit)과, 전기적으로 작동하는 부품들을 제어하기 위한 전자제어장치(ECU)를 공통적으로 포함한다. 전자제어장치는 전륜과 후륜에 배치된 각 휠센서를 통해 차속을 감지하고, 이를 통해 각각의 밸브와 모터와 펌프 등의 작동을 제어하게 된다.

한편, 상기와 같은 구성을 갖는 차량용 브레이크 시스템에는 ABS 모드나 TCS 모드 또는 ESC 모드 등의 제어시 마스터 실린더와 어큐뮬레이터 사이의 유로 개폐를 제어하도록 파일럿 밸브를 마련하여 사용되고 있으며, 이는 일본 공개특허 제2000-142346호에 개시되어 있다.

상기 개시된 문헌을 참조하면, 파일럿 밸브는 볼, 샤프트, 밸브시트, 스프링 등으로 구성된다. 즉, 파일럿 밸브는 밸브시트의 유로를 폐쇄하는 볼을 샤프트로 밀어올려 개방시키고, 스프링에 의해 볼을 가압하여 밸브시트의 유로를 폐쇄함으로써 유체의 흐름을 제어하게 된다.

그러나, 상기 파일럿 밸브는 ABS 모드나 TCS 모드 또는 ESC 모드 등의 제어시 하나의 유로를 통한 유체의 흐름을 제어함에 따라 요구되는 유량을 확보하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 볼을 들어올리는 샤프트의 끝단이 뾰족한 경사진 형태로 마련됨에 따라 밸브시트를 통과하는 샤프트의 정밀 가공이 필요하여 제조 및 조립이 어렵다는 문제점이 있다.

일본 공개특허 제2000-142346호(2000.05.23.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 내부 구성을 단순화하여 동작 및 제조가 용이하도록 함은 물론, 두 개의 내부 유로를 마련하여 요구되는 유량을 확보할 수 있는 차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마스터 실린더측으로부터 저압 어큐뮬레이터로 유체가 유입되는 유로입구측에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 파일럿 밸브에 있어서, 상기 유로입구측에 설치되고 내부가 관통되어 형성된 관통공이 단차지도록 형성된 단차부를 구비하는 밸브시트; 상기 밸브시트의 상측 내면에 압입 결합되며 상부에 유체가 유입되도록 적어도 하나의 통로가 형성되고, 상기 통로를 통해 유입되는 유체를 여과하는 필터부재가 일체로 마련된 원통형의 슬리브; 상기 슬리브 내부에 승강 가능하게 마련되며, 내부에는 제1 개폐유로를 형성하는 센터홀을 구비하고 하측 외부에는 상기 단차부와 제2 개폐유로를 형성하는 플런저; 상기 제1 개폐유로의 개폐를 위해 상기 센터홀에 접촉하도록 플런저 내부에 마련되는 볼; 상기 볼을 상기 센터홀 쪽으로 탄성 가압하기 위한 제1 스프링; 상기 제2 개폐유로의 개방을 위해 상기 플런저를 상기 슬리브의 상부측으로 탄성 가압하는 제2 스프링; 및 상기 저압 어큐뮬레이터의 피스톤에 마련되어 볼과 접촉하는 샤프트;를 포함하는 차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브가 제공될 수 있다.

또한, 상기 플런저의 상측에는 외부 유로를 형성함과 동시에 상기 제2 스프링의 일단을 지지할 수 있도록 외측 원주방향을 따라 이격되어 형성된 다수의 돌출편이 마련되고, 상기 제2 스프링의 타단은 상기 단차부의 상면에 의해 지지될 수 있다.

또한, 상기 제1 스프링의 탄성력은 제2 스프링의 탄성력보다 크도록 이루어질 수 있다.

또한, 상기 슬리브의 상부에는 제1 스프링의 상단을 지지하는 로드가 마련되되, 상기 통로는 로드를 중심으로 반경방향에 형성될 수 있다.

또한, 상기 밸브시트에 형성된 관통공은 상기 단차부에 의해 대직경부와 소직경부로 구분되되, 상기 대직경부와 소직경부 사이에 테이퍼 형태의 시트면을 갖추고, 상기 플런저의 하측 외부에는 상기 시트면과 면접촉되도록 상기 시트면과 형합하는 플런저시트면이 형성될 수 있다.

또한, 상기 샤프트는 상기 볼의 중심축과 동일한 중심축을 가지며 상기 중심축을 기준으로 좌우 대칭을 이루는 콘(cone) 형태로 이루어지되, 상부면이 평평한 면을 갖도록 이루어질 수 있다.

또한, 상기 저압 어큐뮬레이터는 유체 저장실과, 유체 저장실 내에서 승강하는 피스톤을 구비하고, 상기 샤프트는 피스톤의 상측에 설치되거나 일체로 마련될 수 있다.

또한, 상기 피스톤은 상승 시 상기 유체 저장실의 상면과 이격되도록 하는 스페이서돌기를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브는 브레이크 유체가 이동하는 내부 유로를 두 개 마련하고 압력 차이에 의해 순차적으로 개방되도록 함으로써 제동 동작에 따라 브레이크 유체가 신속하게 이동할 수 있음은 물론, 요구되는 유량을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 유로의 개방을 위해 볼을 들어올리는 샤프트의 형상을 콘 형태를 갖도록하고, 볼과 접촉되는 상면을 평평하게 형성함으로써 볼을 중심축 위치에서 들어올려 샤프트의 가공이 쉬워져 제조 및 조립의 용이성을 확보할 수 있다.

아울러, 저압 어큐뮬레이터의 유체 저장실에 마련되는 피스톤의 상부에 돌기를 설치하여 유량 공간을 충분히 확보함으로써 펌프로 유입되는 유체의 유량이 안정화되도록 할 수 있다.

본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파일럿 밸브가 사용되는 차량용 브레이크 시스템의 유압 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브에 있어서 내부 유로가 폐쇄된 상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브에 있어서 제1 개폐유로가 개방된 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브에 있어서 제1 개폐유로와 제2 개폐유로가 개방된 상태를 도시한 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파일럿 밸브가 사용되는 차량용 브레이크 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 차량용 브레이크 시스템은 브레이크 페달(1)과, 브레이크 페달(1)의 답력을 증폭하여 출력하는 부스터(2)와, 부스터(2)로부터 증폭된 압력(답력)에 의해 유압을 발생시키는 마스터 실린더(3)와, 마스터 실린더(3)의 제1 포트(3a)와 두 개의 휠 브레이크(또는 휠 실린더)(4)를 연결하여 액압 전달을 제어하는 제1 유압회로(10A)와, 마스터 실린더(3)의 제2 포트(3b)와 나머지 두 개의 휠 브레이크(4)를 연결하여 액압 전달을 제어하는 제2 유압회로(10B)를 구비한다. 제1 유압회로(10A) 및 제2 유압회로(10B)는 모듈레이터블럭(미도시)에 콤팩트하게 설치된다.

여기서 유압회로(10A, 10B)는 안티록 브레이크 시스템(Anti-Lock Brake System:ABS, 이하 ABS 모드라 함) 및 트랙션 콘트롤 시스템(Traction Control System:TCS, 이하 TCS 모드라 함)을 제어할 수 있는 차량자세제어시스템(Electronic Stability Control:ESC)을 일례로 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

한편, 제2 유압회로(10B)의 구성은 제1 유압회로(10A)의 구성과 실질적으로 동일하기 때문에, 이하에서는 제1 유압회로(10A)를 중심으로 설명하고 제2 유압회로(10B)의 반복적인 설명은 생략한다. 다만 제1 및 제2 유압회로(10A, 10B)에 각각 마련되는 펌프(13)는 하나의 모터(14)에 의해 180도의 위상차를 가지면서 함께 구동된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 제1 유압회로(10A)는 두 개의 차륜(RL,FR)에 마련된 휠 브레이크(4)측으로 전달되는 제동 유압을 제어하기 위한 다수의 솔레노이드밸브(11, 12)와, 휠 브레이크(4)측에서 빠져나온 유체 또는 마스터 실린더(3)로부터 유체를 흡입하여 펌핑하는 펌프(13)와, 휠 브레이크(4)에서 빠져나오는 유체를 일시 저장하기 위한 저압 어큐뮬레이터(16)를 포함한다.

다수의 솔레노이드밸브(11, 12)는 휠 브레이크(4)의 상류측 및 하류측과 연결된다. 각 휠 브레이크(4)의 상류측에 배치되는 솔레노이드밸브(11)는 평상 시 개방된 상태로 유지되는 NO(노말 오픈)형 솔레노이드밸브(11)이며, 하류측에 배치되는 솔레노이드밸브(12)는 평상 시 폐쇄된 상태로 유지되는 NC(노말 클로즈)형 솔레노이드밸브(12)이다. 솔레노이드밸브(11, 12)의 개폐작동은 각 휠 측에 배치된 휠센서(미도시)를 통해 차량속도를 감지하는 전자제어장치(ECU:미도시)에 의해 각각 제어된다. 일례로, 감압 제동 시에는 NO형 솔레노이드밸브(11)는 폐쇄되고 NC형 솔레노이드밸브(12)는 개방되어 휠 브레이크(4)측에서 빠져나온 유체는 저압 어큐뮬레이터(16)에 일시적으로 저장된다.

펌프(13)는 모터(14)에 의해 구동되어 저압 어큐뮬레이터(16)에 저장된 유체를 흡입하고 토출함으로써 유체의 액압을 휠 브레이크(4)측 또는 마스터 실린더(3)측으로 전달한다.

또한, 제1 유압회로(10A)는 마스터 실린더(3)와 펌프(13)의 아울렛측 사이의 메인유로에 TCS 모드 제어를 위한 NO형 솔레노이드밸브(15, 이하에서는 TC 솔레노이드밸브라 칭함)를 구비하며, 마스터 실린더(3)와 펌프(13)의 인렛측 사이에는 TCS 모드 제어 시 마스터 실린더(3)의 유체가 펌프(13)의 인렛측으로 흡입되도록 안내하는 오일 흡입유로를 구비한다.

TC 솔레노이드밸브(15)는 평상 시 개방된 상태를 유지하여 브레이크 페달(1)을 통한 일반 제동 시 마스터 실린더(3)에서 형성된 제동 액압이 메인유로를 통해 휠 브레이크(4)측으로 전달되도록 한다. 도시하지는 않았지만 오일 흡입유로와 메인유로 사이에는 릴리프유로 및 릴리프밸브가 마련될 수도 있다. 릴리프유로와 릴리프밸브는 TCS 모드 시 펌프(13)에서 토출되는 제동 액압이 필요 이상으로 상승하는 경우 이를 마스터 실린더(3)측으로 환류시킨다.

저압 어큐뮬레이터(16)는 도 2에 확대 도시한 바와 같이 내부에 실린더 형태로 유체 저장실(17)을 구비하며, 유체 저장실(17)에는 피스톤(18)이 탄성 스프링(19)에 의해 탄성적으로 승강 가능하도록 마련된다. 피스톤(18)은 유체 저장실(17)의 유체가 외부로 빠져나갈 때는 상승하며, 유체 저장실(17)의 유체가 유입될 때는 하강한다.

또한, 피스톤(18)은 상사점에 위치할 때 유체 저장실(17)의 상면과 거리를 이격할 수 있도록 스페이서돌기(18a)를 포함한다. 스페이서돌기(18a)는 복수의 이격된 돌기로 이루어져 유체 저장실(17) 내의 최소 유량을 확보하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예 따른 파일럿 밸브(100)는 오일 흡입유로 상에서 유체가 펌프(13)의 인렛측으로만 흐르도록 저압 어큐뮬레이터(16)의 상부에 마련된다.

보다 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이 파일럿 밸브(100)는 모듈레이터 블록(미도시)에 마련되는 두 개의 유로(P1, P2) 중 일측 유로(P1)에 마련되며, 저압 어큐뮬레이터(16)는 파일럿 밸브(100)와 연동하여 두 유로(P1, P2)를 연결한다. 일측 유로(P1)는 저압 어큐뮬레이터(16)를 기준으로 마스터 실린더(3) 측과 연결되는 유로이며, 타측 유로(P2)는 저압 어큐뮬레이터(16)를 기준으로 펌프(13) 측과 연결되는 유로이다.

파일럿 밸브(100)는 일측 유로(P1)의 유로입구측 상에 마련되는 밸브조립포트에 결합되는 밸브시트(110)와, 밸브시트(110)의 상부에 결합되는 슬리브(120)와, 슬리브(120) 내부에 마련되며 센터홀(131)을 갖는 플런저(130)와, 플런저(130)의 센터홀(131)에 마련되는 볼(140)과, 볼(140)을 센터홀(131) 쪽으로 가압하는 제1 스프링(151)과, 플런저(130)를 상측으로 탄성 가압하는 제2 스프링(152) 및 저압 어큐뮬레이터(16)에 마련되어 피스톤(18)의 동작에 따라 볼(140)과 접촉하는 샤프트(160)를 포함한다.

밸브시트(110)는 일측 유로(P1) 입구측에 설치되며 내부가 관통된 바닥면과 측벽을 구비한다. 즉, 밸브시트(110)의 내부에 형성된 관통공(111)은 단차지도록 형성되며, 관통공(111)은 단차부(113)에 의해 대직경부(111a)와 소직경부(111b)로 구분된다. 이때, 관통공(111)의 내측에는 대직경부(111a)와 소직경부(111b) 사이에 테이퍼 형태의 밸브시트면(115)이 마련된다.

슬리브(120)는 하측이 개방된 원통형으로 마련되어 밸브시트(110)의 상측 내면에 압입 결합된다. 즉, 슬리브(120)의 하부가 밸브시트(110)에 결합되어 파일럿 밸브(100)의 외벽을 형성한다. 이때, 슬리브(120)의 상부에는 일측 유로(P1)를 통하여 유체가 유입되도록 적어도 하나의 통로(121)가 마련되는 한편 통로(121)에는 필터부재(122)가 일체로 마련된다. 이에, 통로(121)를 통해 유입되는 유체가 필터부재(122)에 의해 여과되어 슬리브(120) 내부를 통과할 수 있게 된다. 이 필터부재(122)가 슬리브(120)와 일체로 마련됨에 따라 단품수를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 슬리브(120)의 상부에는 제1 스프링(151)의 상단을 지지하는 로드(123)가 마련된다. 즉, 로드(123)는 코일 스프링 형태의 제1 스프링(151)이 끼워지도록 마련되어 제1 스프링(151)을 지지하게 된다. 이 로드(123)는 슬리브(120)의 상부 중심에서 하측으로 돌출되며, 통로(121)는 로드(123)를 중심으로 반경방향에 형성될 수 있다.

플런저(130)는 슬리브(120) 내부에 승강 가능하게 마련되며, 내부에 길이방향으로 관통된 센터홀(131)이 형성된다. 이때, 플런저(130)의 하측 외부에는 단차부(113) 즉, 밸브시트(110)의 밸브시트면(115)과 접촉하는 플런저시트면(135)이 마련된다. 플런저시트면(135)은 밸브시트면(115)과 면접촉되도록 밸브시트면(115)과 형합하도록 테이퍼 형태로 형성된다. 이 밸브시트면(115)과 플런저시트면(135)은 선택적으로 접촉 및 이격되면서 제2 개폐유로(L2)를 형성한다.

한편, 플런저(130)의 내부에는 볼(140)이 마련된다. 볼(140)은 로드(123)에 상단이 지지된 제1 스프링(151)에 의해 탄성 가압되어 센터홀(131)에 접촉된다. 센터홀(131)은 볼(140)과 선택적으로 접촉 및 이격되면서 제1 개폐유로(L1)를 형성한다. 이때, 제2 개폐유로(L2)의 직경은 제1 개폐유로(L1)의 직경보다 큰 직경을 갖도록 이루어진다. 또한, 제1 개폐유로(L1)와 제2 개폐유로(L2)는 순차적으로 개방 및 폐쇄되는데 이에 대한 동작 구조에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.

또한, 플런저(130)의 상측 외주면 즉, 플런저시트면(135) 반대편에는 돌출편(133)이 마련된다. 돌출편(133)은 다수개가 외주의 원주방향을 따라 서로 이격된 상태로 마련되는데, 돌출편(133) 사이의 빈 공간은 외부 유로를 형성하며 돌출편(133)과 밸브시트(110)의 바닥면 사이에는 제2 스프링(152)이 마련된다. 즉, 돌출편(133)의 하단은 제2 스프링(152)의 일단을 지지하며, 제2 스프링(152)의 타단은 단차부(113)의 상면에 의해 지지된다. 이때, 제2 스프링(152)은 플런저(130)를 밸브시트면(115)으로부터 이격시키도록 탄성력을 갖지만, 평상 시 마스터 실린더(3) 측 유압에 의해 폐쇄상태를 유지한다.

샤프트(160)는 저압 어큐뮬레이터(16)의 피스톤(18) 상부에 설치되어 돌출 마련되며, 피스톤(18)과 같이 상하로 연동하면서 밸브시트(110)의 관통공(111)과 플런저(130)의 센터홀(131)을 관통하여 볼(140)과 접촉한다. 샤프트(160)가 상승하여 볼(140)을 센터홀(131)로부터 이격시키면 일측 유로(P1)와 타측 유로(P2)가 연통된다. 이러한 샤프트(160)는 볼(140)의 중심축과 동일한 중심축을 가지며 상기 중심축을 기준으로 좌우 대칭을 이루는 콘(cone) 형태로 이루어진다. 또한, 샤프트(160)의 상부면이 평평한 면을 갖도록 이루어진다. 이는 볼(140)을 들어올리는 샤프트(160)가 밸브시트(110)의 관통공(111)과 플런저(130)의 센터홀(131)을 진입 및 후퇴가 자유롭도록 하기 위함이며, 볼(140)과의 중심축이 틀어지더라도 볼(140)을 센터홀(131)로부터 신속히 이격시켜 제1 개폐유로(L1)를 개방함으로써 신속한 유체 유동을 확보하기 위함이다.

한편, 샤프트(160)는 피스톤(18)에 설치되거나 사출성형에 의하여 피스톤(18)과 일체로 형성될 수 있다.

그러면, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 파일럿 밸브를 포함하는 차량용 브레이크 시스템의 작동 및 이에 따른 효과를 설명한다.

설명에 앞서, 도 2에 도시한 바와 같이 일반적인 제동(CBS) 모드에서 파일럿 밸브(100)의 제1 개폐유로(L1)는 제1 스프링(151)에 의해 가압되는 볼(140)에 의해 폐쇄되어 있으며, 제2 개폐유로(L2)는 제2 스프링(152)보다 큰 마스터 실린더(도 1의 '3')측 유압에 의해 폐쇄되어 있으므로, 마스터 실린더(3)의 유체는 저압 어큐뮬레이터(16)로 유출되지 못한다.

본 브레이크 시스템이 장착된 차량에서 제동 작용 시 슬립현상이 발생하면, 전자제어장치는 각 휠센서로부터 입력되는 신호를 근거로 감압, 증압, 압력 유지 등 3가지 모드로 섞어 ABS 모드를 수행한다. ABS의 각 제어모드는 4개의 차륜(FR,FL,RR,RL)에 모두 같은 상태로 조절되는 것이 아니고 노면조건과 ABS 제어상태에 따라 별개로 제어될 수 있다. 각 제어 모드를 제1 유압회로(10A)를 통해 단계별로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자가 브레이크 페달(1)을 밟아 마스터 실린더(3)에서 발생된 액압에 의해 제동력이 발휘되고 있는 상태에서 제1 유압회로(10A)와 연계된 휠 브레이크(4)측 제동압이 노면조건보다 크면(감압 모드), 적정압력으로 낮추도록 전자제어장치는 NO형 솔레노이드밸브(11)는 폐쇄하고 NC형 솔레노이드밸브(12)는 개방시켜 ABS 감압모드를 수행한다. 그러면, 휠 브레이크(4)측으로부터 액압(유체)이 일부 빠져나와 저압 어큐뮬레이터(16)에 일시 저장되면서, 각 휠에 장착된 휠 브레이크(4)의 제동압이 낮아져 노면 미끄러짐 현상이 방지된다.

한편, ABS 감압 모드가 오래 지속되면 차량 제동효율이 떨어지므로, 전자제어장치는 휠 브레이크(4)의 액압을 증가시키기 위해 모터(14)를 구동하여 제1 유압회로(10A)의 펌프(13)에서 토출되는 액압을 이용하여 ABS 증압 모드를 수행된다. 즉, 저압 어큐뮬레이터(16)에 저장된 유체는 펌프(13)를 통해 가압되며, 개방 작동된 NO형 솔레노이드밸브(11)를 통해 휠 브레이크(4)측으로 전달됨으로써 제동압이 증가된다. 이때, 펌프(13) 동작 시 파일럿 밸브(100)는 개방 동작하며, 제2 유압회로(10B)의 펌프(13)에서 토출되는 액압은 제동압력 조건에 따라 마스터 실린더(3)로 복귀되거나 제2 유압회로(10B)와 연계된 휠 브레이크(4)측으로 전달된다.

제동압력이 최적의 제동력을 발생시키는 상태에 이르거나 차량의 공진현상을 방지하기 위해 제동압을 일정상태로 유지할 필요가 있는 경우 전자제어장치는 ABS 압유지 모드를 수행한다. ABS 압유지 모드는 휠 브레이크(4) 내의 압력변화를 없게 하는 것으로, 제1 유압회로(10A)의 NO형 솔레노이드밸브(11)를 폐쇄 작동시켜 유압이 이동하는 것을 차단한다. 이때, 파일럿 밸브(100)는 개방된 상태이며 펌프(13)에서 토출되는 액압은 마스터 실린더(3)측으로 전달됨으로써, ABS 압유지 모드가 안정적으로 수행된다.

TCS 모드는 노면이 미끄러운 조건에서 사용자가 가속페달(미도시)을 깊게 밟아 급출발하면 발생하는 슬립현상을 휠센서를 통해 전자제어장치가 감지할 경우 수행된다. TCS 모드 시 전자제어장치는 파일럿 밸브(100)는 개방하고 메인유로의 TC 솔레노이드밸브(15)는 폐쇄하며, 모터(14) 및 펌프(13)를 작동시켜 유체를 펌핑한다.

즉, TCS 모드가 수행되면 마스터 실린더(3)측 유체는 일측 유로(P1)의 입구측의 파일럿 밸브(100) 및 저압 어큐뮬레이터(16)를 통해 펌프(13)의 인렛으로 흡입되며, 펌프(13)의 아울렛으로 토출된 유체는 메인유로와 개방된 NO형 솔레노이드밸브(11)를 통해 휠 브레이크(4)로 전달되어 제동 압력으로 작용한다. 결국, 운전자가 급출발을 위해 가속페달을 밟으면 브레이크 페달(1)을 밟지 않더라도 휠에 소정의 락이 걸리게 되므로, 노면상태가 좋지 않은 슬립 조건하에서도 차량은 천천히 안정적으로 출발한다.

한편, 상술한 바와 같이 파일럿 밸브(100)는 ABS 모드 또는 TCS 모드 시 마스터 실린더(3)와 저압 어큐뮬레이터(16) 사이의 유로를 선택적으로 개방한다.

즉, 제동 동작을 위해 펌프(13)가 동작하면 유체 저장실(17)의 유체가 유로(P2)를 통해 빠져 나가면서 피스톤(18)이 상승하며, 그 결과 피스톤(18)의 상면에 마련된 샤프트(160)가 볼(140)을 밀어 볼(140)과 플런저(130)의 센터홀(131) 사이의 제1 개폐유로(L1)가 도 3에 도시된 바와 같이 개방된다. 제1 개폐유로(L1)를 통해 마스터 실린더(3)의 유체는 일측 유로(P1)로부터 타측 유로(P2)로 빠져나간다.

유체가 빠져나가면서 두 유로(P1, P2) 사이의 압력차가 어느 정도 해소되면, 제2 스프링(152)의 탄성력에 의해 플런저(130)가 유동(상승)하면서 밸브시트면(115)과 플런저시트면(135) 사이의 제2 개폐유로(L2)가 도 4에 도시된 바와 같이 개방된다.

개방된 제1 개폐유로(L1)와 제2 개폐유로(L2)를 통해 파일럿 밸브(100)는 종래에 비해 두 배 이상의 충분한 유체 유량을 확보할 수 있기 때문에 브레이크 컨트롤 성능은 크게 확대된다.

한편, 유체 저장실(17)로 일측 유로(P1)를 통해 마스터 실린더(3)의 유체 또는 타측 유로(P2)를 통해 휠 브레이크(4)측의 유체가 어느 정도 유입되면 피스톤(18)이 하강하며, 그 결과 피스톤(18)의 상면에 마련된 샤프트(160)도 함께 하강하면서 제1 개폐유로(L1)와 제2 개폐유로(L2)는 순차적으로 폐쇄된다. 제2 스프링(152)의 탄성력은 제1 스프링(151)의 탄성력보다 작게 마련되는데, 제2 스프링(152)의 탄성력이 제1 스프링(151)의 탄성력보다 크면 제2 개폐유로(L2)가 제1 개폐유로(L1)보다 늦게 닫히거나 닫히지 않으면서 파일럿 밸브(100)가 제 역할을 못할 수 있다. 또한, 이때 피스톤(18)의 상면에 마련되는 스페이서돌기(18a)는 유체 저장실(17) 내의 유체가 어느 정도의 유량을 최소로 확보할 수 있도록 하여 유로 개방 시 발생하는 공동현상(cavitations)을 방지할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

16 : 저압 어큐뮬레이터 18 : 피스톤
100 : 파일럿 밸브 110 : 밸브시트
111 : 관통공 115 : 밸브시트면
120 : 슬리브 121 : 통로
122 : 필터부재 130 : 플런저
131 : 센터홀 135 : 플런저시트면
140 : 볼 151 : 제1 스프링
152 : 제2 스프링 160 : 샤프트

Claims (8)

1. 마스터 실린더측으로부터 저압 어큐뮬레이터로 유체가 유입되는 유로입구측에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 파일럿 밸브에 있어서,
   상기 유로입구측에 설치되고 내부가 관통되어 형성된 관통공이 단차지도록 형성된 단차부를 구비하는 밸브시트;
   상기 밸브시트의 상측 내면에 압입 결합되며 상부에 유체가 유입되도록 적어도 하나의 통로가 형성되고, 상기 통로를 통해 유입되는 유체를 여과하는 필터부재가 일체로 마련된 원통형의 슬리브;
   상기 슬리브 내부에 승강 가능하게 마련되며, 내부에는 제1 개폐유로를 형성하는 센터홀을 구비하고 하측 외부에는 상기 단차부와 제2 개폐유로를 형성하는 플런저;
   상기 제1 개폐유로의 개폐를 위해 상기 센터홀에 접촉하도록 플런저 내부에 마련되는 볼;
   상기 볼을 상기 센터홀 쪽으로 탄성 가압하기 위한 제1 스프링;
   상기 제2 개폐유로의 개방을 위해 상기 플런저를 상기 슬리브의 상부측으로 탄성 가압하는 제2 스프링; 및
   상기 저압 어큐뮬레이터의 피스톤에 마련되어 볼과 접촉하는 샤프트;를 포함하고,
   상기 제1 개폐유로가 개방된 후 상기 제2 개폐유로가 개방되도록 각 개폐유로가 순차적으로 개방되어 상기 각각의 개폐유로를 통해 저압 어큐뮬레이터 측으로 유체가 유입되는 차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 플런저의 상측에는 외부 유로를 형성함과 동시에 상기 제2 스프링의 일단을 지지할 수 있도록 외측 원주방향을 따라 이격되어 형성된 다수의 돌출편이 마련되고, 상기 제2 스프링의 타단은 상기 단차부의 상면에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 스프링의 탄성력은 제2 스프링의 탄성력보다 크도록 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브.
4. 제1항에 있어서,
   상기 슬리브의 상부에는 제1 스프링의 상단을 지지하는 로드가 마련되되, 상기 통로는 로드를 중심으로 반경방향에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브.
5. 제1항에 있어서,
   상기 밸브시트에 형성된 관통공은 상기 단차부에 의해 대직경부와 소직경부로 구분되되, 상기 대직경부와 소직경부 사이에 테이퍼 형태의 시트면을 갖추고,
   상기 플런저의 하측 외부에는 상기 시트면과 면접촉되도록 상기 시트면과 형합하는 플런저시트면이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브.
6. 제1항에 있어서,
   상기 샤프트는 상기 볼의 중심축과 동일한 중심축을 가지며 상기 중심축을 기준으로 좌우 대칭을 이루는 콘(cone) 형태로 이루어지되, 상부면이 평평한 면을 갖도록 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브.
7. 제1항에 있어서,
   상기 저압 어큐뮬레이터는 유체 저장실과, 유체 저장실 내에서 승강하는 피스톤을 구비하고,
   상기 샤프트는 피스톤의 상측에 설치되거나 일체로 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브.
8. 제7항에 있어서,
   상기 피스톤은 상승 시 상기 유체 저장실의 상면과 이격되도록 하는 스페이서돌기를 포함하는 차량용 브레이크 시스템의 파일럿 밸브.
   

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