KR20110033618A - 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프유닛 - Google Patents

전자제어식 브레이크 시스템용 펌프유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프유닛을 제공하기 위한 것으로, 펌프유닛을 구동하는 모터유닛을 구비한 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프유닛에 있어서, 모터유닛은 회전축을 구비한 모터부와, 회전축에 분리 가능하게 결합되는 샤프트를 포함하도록 구성함으로서 펌프유닛과 모터유닛의 조립을 간단히 할 수 있게 된다.

Description

전자제어식 브레이크 시스템용 펌프유닛{PUMP UNIT FOR ELECTRONIC CONTROL BRAKE SYSTEM}
본 발명은 펌프의 배치구조를 개선하여 펌프 작동시 발생하는 유압 맥동을 줄임과 동시에 신속한 액압을 형성할 수 있는 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프유닛에 관한 것이다.
일반적으로 전자제어식 브레이크 시스템은 차량의 슬립현상을 효과적으로 방지하여 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 것으로, 이러한 전자제어식 브레이크 시스템으로는 제동시 휠의 미끄러짐을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(ABS:Anti-Lock Brake System)과, 차량의 급발진 또는 급가속시 구동륜의 슬립을 방지하는 브레이크 트랙션 제어시스템(BTCS:Brake Traction Control System)과, 안티록 브레이크 시스템과 트랙션 제어를 조합하여 브레이크 액압을 제어함으로써 차량의 주행상태를 안정적으로 유지시키는 차량 자세제어 시스템(VDC:Vehicle Dynamic Control System) 등이 개발되어 있다.
이러한 전자제어식 브레이크 시스템은 휠에 장착된 유압브레이크 측으로 전달되는 제동유압을 제어하기 위한 다수개의 솔레노이드밸브와, 유압브레이크로부터 빠져나온 오일을 일시 저장하기 위한 저압 어큐뮬레이터 및 고압 어큐뮬레이터와, 저압 어큐뮬레이터의 오일을 강제 펌핑하기 위한 모터 및 펌프와, 솔레노이드밸브들과 모터의 구동을 제어하기 위한 ECU를 포함하고 있으며, 이러한 구성요소들은 알루미늄으로 제작된 모듈레이터 블럭에 콤팩트하게 내장되어 설치된다.
따라서, 상기 시스템은 펌프의 작동에 의해 저압 어큐뮬레이터의 오일이 가압되어 고압 어큐뮬레이터로 펌핑되고, 이 가압된 오일이 유압브레이크 또는 마스터실린더 어셈블리 측으로 전달되면서 휠의 전자제어가 행해지도록 되어 있다.
그런데, 종래의 전자제어식 브레이크 시스템은 하나의 모터에 두 개의 펌프가 결합된 듀얼 펌프(dual pump) 타입으로 이루어져 있다. 즉 모터의 회전축이 일회전함에 따라 각 펌프가 1회의 흡입행정과 배출행정을 하여 각 유압회로에 압유를 공급하기 때문에, 펌프 배출행정시 마스터 실린더 측에서의 유압 맥동의 폭이 크며, 휠 제어시 펌프 작동에 의한 유압브레이크의 압력 형성이 신속하게 이루어지지 않는다는 문제점이 있었다.
본 발명의 일측면은 모듈레이터블록에 펌프유닛과 모터유닛의 조립을 간단히 할 수 있는 전자제어식 브레이크 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 펌프 구조를 개선하여 펌프 작동시 발생하는 유압 맥동을 줄임과 동시에 신속한 액압을 형성할 수 있는 전자제어식 브레이크 시스템을 제공한다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 의한 전자제어식 브레이크시스템용 펌프유닛은 마스터실린더 어셈블리와 복수의 브레이크 실린더를 연결하여 폐회로를 형성하는 제1 및 제2유압서킷에 설치되며 오일을 가압하여 재순환시키는 펌프유닛과, 상기 펌프유닛을 구동하는 모터유닛을 구비한 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프유닛에 있어서, 상기 모터유닛은 회전축을 구비한 모터부와, 상기 회전축에 분리 가능하게 결합되는 샤프트를 포함하고, 상기 샤프트에는 상기 샤프트에서 일측으로 편심된 제1편심부와, 상기 제1편심부와 이격되어 상기 제1편심부와 소정의 위상차를 가지도록 편심된 제2편심부를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1,2편심부에는 각각 동심베어링이 결합된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전축 단부에는 결합홈이 마련되고, 상기 샤프트의 단부에는 상기 결합홈에 압입되는 결합돌기가 마련될 수 있다.
또한, 상기 동심베어링은 압입 결합될 수 있다.
또한, 상기 결합홈의 단면은 다각형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 펌프유닛은 상기 제1편심부와 대응하는 위치에서 상기 샤프트에 직교하는 제1평면에 배치된 제1펌프 내지 제3펌프와, 상기 제2편심부와 대응하는 위치에서 상기 샤프트에 직교하는 제2평면에 배치된 제4펌프 내지 제6펌프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1펌프 내지 제6펌프 중 세 개의 펌프는 상기 제1유압서킷에 연결되고, 나머지 세 개의 펌프는 상기 제2유압서킷에 연결될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어식 브레이크 시스템은 모듈레이터블록에 동심베어링이 결합된 샤프트와 펌프유닛을 조힙한 후 최종적으로 모터부를 조립할 수 있어 조립공정이 단순하게 되어 생산성이 향상된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어식 브레이크 시스템은 모터-펌프 구동시 빠른 응답 성능을 확보하고, 각 요소의 부하 및 동작 회수 저감을 통한 내구력 증대 및 압력 맥동 저감을 통하여 편안한 폐달감 및 작동 소음 저감의 효과가 있다.
이하에서는 상기와 같은 본 발명의 전자제어식 브레이크 시스템의 기술적 사상에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자제어식 브레이크 시스템의 유압계통도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전자제어식 브레이크시스템은 제동력을 제공하기 위한 마스터실린더 어셈블리(10)와, 제동이 실행되도록 하는 복수의 브레이크실린더(20)들과, 마스터실린더 어셈블리(10)와 복수의 브레이크실린더(20)를 연결하여 폐회로를 형성하는 제1유압서킷(A)과 제2유압서킷(B)을 포함한다. 이때, 제 1 유압서킷(A)과 제 2 유압서킷(B)은 동일한 배치구조를 가지기 때문에 제 2 유압서킷(B)의 구성에 대해서는 특별히 언급해야 하는 경우를 제외 하고는 제 1 유압서킷(A)과 동일한 것으로 하여 설명을 생략한다.
그리고, 마스터실린더 어셈블리(10)에서 형성된 제동유압이 각 브레이크실린더(20) 쪽으로 전달되는 것을 단속(斷續) 제어하는 다수개의 솔레노이드밸브(30, 31)들과, 브레이크실린더(20)쪽에서 복귀하는 오일을 일시 저장하는 저압어큐뮬레이터(40)가 각 유압서킷(A, B)에 구비된다.
또한 본 발명의 전자제어식 브레이크시스템은 저압어큐뮬레이터(40)에 저장된 오일을 가압하여 재순환시키는 펌프유닛(50)과, 펌프유닛(50)을 구동하기 위한 모터유닛(110)과, 펌프유닛(50)에서 토출되는 오일의 압력맥동을 감쇠시키기 위한 고압어큐뮬레이터(60)를 더 구비한다.
펌프유닛(50)은 제1펌프(50a), 제2펌프(50b), 제3펌프(50c), 제4펌프(50d), 제5펌프(50e) 및 제6펌프(50f)를 구비하고, 이 중에서 제1펌프(50a)와 제2펌프(50b)와 제5펌프(50e)는 제1유압서킷(A)에 연결될 수 있으며, 제3펌프(50c)와 제4펌프(50d)와 제6펌프(50f)는 제2유압서킷(B)에 연결될 수 있다. 그리고 각 펌프(50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f)의 흡입측과 토출측에는 역류를 방지하는 체크밸브(52)가 설치된다.
이러한 모든 장치들은 알루미늄(AL)재로 이루어진 직육면체 형상의 모듈레이터블록(100)에 콤팩트하게 내장되며, 모듈레이터블록(100) 내부에는 이들을 상호 연계시키는 다수의 유로가 형성된다.
솔레노이드밸브(30, 31)는 브레이크실린더(20)의 상류측 유로에 배치되며 평소 열린 상태를 유지하는 노말오픈형 솔레노이드밸브(30,이하에서는 "NO형 솔레노 이드밸브"라 칭함)와, 브레이크실린더(20)의 하류측에 배치되어 평소 닫힌상태를 유지하는 노말클로즈형 솔레노이드밸브(31,이하에서는 "NC형 솔레노이드밸브"라 칭함)로 구별된다.
저압어큐뮬레이터(40)는 NC형 솔레노이드밸브(31)의 하류측과 펌프유닛(50) 사이를 연결하는 유로에 배치되어, 브레이크실린더(20)의 감압제동이 이루어질 때, NC형 솔레노이드밸브(31)의 개방으로 브레이크실린더(20)로부터 복귀하는 오일을 일시 저장한다. 그리고 고압어큐뮬레이터(60)는 펌프유닛(50)의 토출측과 NO형 솔레노이드밸브(30)의 상류측을 연결하는 유로에 배치되어 펌프유닛(50)로부터 토출되는 오일의 압력맥동을 감쇠시키는 댐핑챔버(DAMPING CHAMBER)의 역할을 한다. 미설명부호 70은 유체의 흐름을 안정되게 하는 오리피스(orifice)이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터부의 샤프트 구조를 개략적으로 나타낸 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터와 펌프유닛의 배치구조를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프유닛과 유압서킷의 연결구조를 나타낸 사시도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 펌프유닛(50)을 구동하는 모터유닛(110)은 회전축(112)을 구비한 모터부(111)와, 회전축(112)에 결합되는 샤프트(114)를 포함한다.
회전축(112)의 단부에는 샤프트(114)와 결합을 위한 결합홈(113)이 마련된다. 결합홈(113)은 회전축(112)의 회전시 회전축(112)에 결합된 샤프트(114) 를 회전시키도록 단면이 다각형상으로 이루어질 수 있다.
샤프트(114) 하측에는 일측으로 편심되도록 마련된 제1편심부(115)가 마련되고, 샤프트(114) 상측에는 제1편심부(115)와 180도의 위상차를 가지도록 편심된 제2편심부(116)가 일체로 마련된다.
제1,2편심부(115,116)에는 각각 내륜과 외륜이 동심을 이루는 동심베어링(118)이 압입 결합된다.
이러한 제1,2편심부(115,116)는 후술하는 펌프유닛(50)과 각각 대응하는 위치에 마련되고, 제1,2편심부(115,116)에 결합된 동심베어링(118)이 펌프유닛(50의 피스톤(미도시)과 접속하도록 배치되어 펌프유닛(50)을 작동시키게 된다.
이에 의해, 후술하는 6개의 펌프로 이루어진 펌프유닛(50)은 순차적으로 부하를 받게 되므로 동심베어링(118) 및 샤프트(114)에 무리한 부하가 걸리지 않게 되어 내구 수명 개선이 가능하게 된다.
또한, 모터부(111)의 회전축(112)과 결합되는 샤프트(114)의 단부에는 회전축(112)의 단부에 형성된 결합홈(113)에 압입 결합될 수 있도록 결합홈(113)의 형상과 대응하게 형성된 결합돌기(117)가 마련된다.
따라서, 6개의 펌프를 포함한 펌프유닛(50)을 모듈레이터블록(100)에 설치하는 경우에는 펌프유닛(50)을 조립 후 모터유닛(110)을 설치시 펌프유닛(50)의 피스톤(미도시)과 동심베어링(118)의 간섭에 의해 설치의 어려움이 있게 되므로 모터유닛(110)을 펌프유닛(50) 보다 먼저 모듈레이터블록(100)에 설치하여야 한다.
이 경우, 본 실시예의 모터유닛(110)에 의한 경우에는 샤프트(114)에 동심베 어링(118)을 결합한 후 펌프유닛(50)을 모듈레이터블록(100)의 보어(미도시)에 조립할 수 있게 되므로 즉, 모터부(111)를 조립하지 않은 상태에서 펌프유닛(50)의 조립이 가능하므로 조립공정이 단순하게 된다.
따라서, 펌프유닛(50)과 동심베어링(118)이 결합된 샤프트(114)의 조립 후 최종적으로 모터부(111)의 회전축(112)을 샤프트(114)와 결합함으로써 펌프유닛(50)을 구동하는 모터유닛(110)이 조립되므로 제품 조립 시간 및 설비 투자 비용을 절감할 수 있게 된다.
이하에서는 모터의 샤프트에 결합된 베어링에 의해 작동하는 펌프유닛의 배치구조에 대하여 설명한다.
먼저, 샤프트(53)의 축(X)을 포함하는 제3평면(56c)을 구비하고, 제3평면(56c)에 배치되며 샤트트(53)의 축(X)과 수직으로 교차하는 축을 중심으로 하는 제1펌프(50a)와, 샤프트(53)의 축(X)과 수직으로 교차하며 제1펌프(50a)의 축을 포함하도록 제1편심부(115)와 대응되는 위치에 배치된 제1평면(56a)과, 제1평면(56a)과 평행하며 제1평면(56a)과 소정거리 이격된 제2편심부(116)에 대응되는 위치에 배치된 제2평면(56b)이 구비된다.
제1평면(56a)에는 제1펌프(50a)와 제2펌프(50b)와 제3펌프(50c)가 배치되고, 제2펌프(50b)는 샤프트(53)의 축(X)과 수직으로 교차하며 축(X)을 중심으로 제1펌프(50a)의 축과 반시계 방향으로 120도의 각을 이루는 축을 중심으로 배치되고, 제3펌프(50c)는 축(X)과 수직으로 교차하며 축(X)을 중심으로 제1펌프(50a)의 축과 반시계 방향으로 270도의 각을 이루는 축을 중심으로 배치된다.
제2평면(56b)에는 제4펌프(50d)와 제5펌프(50e)와 제6펌프(50f)가 배치되고, 제4펌프(50d)는 축(X)과 수직으로 교차하며 축(X)을 중심으로 제1펌프(50a)의 축과 반시계 방향으로 30도의 각을 이루는 축을 중심으로 배치되고, 제5펌프(50e)는 축(X)을 중심으로 제4펌프(50d)의 축과 반시계 방향으로 90도의 각을 이루는 축을 중심으로 배치되고, 제6펌프(50f)는 축(X)을 중심으로 제4펌프(50d)의 축과 반시계 방향으로 240도의 각을 이루는 축을 중심으로 배치된다.
본 실시예에서는 도 4에 도시한 바와 같이, 제1평면(56a)에 배치되는 제1펌프(50a), 제2펌프(50b)와 제2평면(54b)에 배치되는 제5펌프(50c)는 제1유압서킷(A)에 연결되고, 제1평면(54b)에 배치되는 제3펌프(50c), 제2평면(56b)에 배치되는 제4펌프(50e)와 제6펌프(50f)는 제2유압서킷(B)에 연결될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 전자제어식 브레이크시스템에서는 샤프트(114)의 일회전에 의해 제 1 및 제 2 유압서킷(A, B) 각각에서 세 번의 압력형성이 이루어지게 되어서 압력 펄스의 주기가 짧아지고 압력 펄스의 폭이 작아지게 됨으로써 시스템의 떨림 현상과 작동소음이 감소되게 된다.
그리고, 본 발명의 전자제이식 브레이크시스템은 펌프유닛(50)의 흡입유로 및 토출유로들을 동일한 측면을 향하도록 배치할 수 있어 펌프의 공간배치 및 컴팩트한 유로설계가 가능하게 된다.
즉, 흡입유로(80a, 80b, 80c, 80d, 80e, 80f)들 및 토출유로(90a, 90b, 90c, 90d, 90e, 90f)들이 하나의 방향을 향해 형성됨으로써, 저압어큐물레이터(40) 및 고압어큐물레이터(60)의 공유가 용이해진다. 즉, 도3에 도시된 바와 같이, 제1유압서킷(A)에 연결되는 세 개의 펌프(50a, 50b, 50e)는 흡입측에서 하나의 저압어큐물레이터(40)에 연결되고, 토출측에서 하나의 고압어큐물레이터(60)에 연결되며, 제2유압서킷(B)에 연결되는 세 개의 펌프(50c, 50d, 50f)는 흡입측에서 하나의 저압어큐물레이터(40)에 연결되고, 토출측에서 하나의 고압어큐물레이터(60)에 연결된다. 이에 따라, 컴팩트한 브레이크시스템의 설계가 더욱 용이해진다.
비록, 본 실시예에서는 제1, 2, 5펌프(50a, 50b, 50e)가 제1유압서킷(A)에 연결되고, 제3, 4, 6펌프(50c, 50d, 50e)가 제2유압서킷(B)에 연결되지만 이는 예시적인 것으로서, 유압서킷의 구조 등에 따라서 제1유압서킷 및 제2유압서킷 각각에 연결되는 세 개의 펌프는 조정이 가능하다. 예를 들어, 제2, 4, 5펌프(50b, 50d, 50e)를 제1유압서킷(A)에 연결하고, 제1, 3, 6펌프(50a, 50c, 50f)를 제2유압서킷(B)에 연결할 수 있다.
또한, 본 발명의 유압서킷은 예시적인 것으로, 본 발명의 펌프유닛은 다른 유압서킷에도 적용될 수 있음은 당연하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어식 브레이크 시스템의 유압계통도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터유닛을 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터유닛과 펌프유닛의 배치구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프유닛과 유압서킷의 연결구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 마스터실린더 어셈블리 20: 복수의 브레이크 실린더
A: 제1유압서킷 B: 제2유압서킷
50: 펌프유닛 50a ~ 50f: 제1펌프 내지 제6펌프
110: 모터유닛 112: 회전축
113: 결합홈 114: 샤프트
115,116: 편심부 117: 결합돌기
118: 동심베어링

Claims (7)

  1. 마스터실린더 어셈블리와 복수의 브레이크 실린더를 연결하여 폐회로를 형성하는 제1 및 제2유압서킷에 설치되며 오일을 가압하여 재순환시키는 펌프유닛과, 상기 펌프유닛을 구동하는 모터유닛을 구비한 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프유닛에 있어서,
    상기 모터유닛은 회전축을 구비한 모터부와, 상기 회전축에 분리 가능하게 결합되는 샤프트를 포함하고, 상기 샤프트에는 상기 샤프트에서 일측으로 편심된 제1편심부와, 상기 제1편심부와 이격되어 상기 제1편심부와 소정의 위상차를 가지도록 편심된 제2편심부를 구비한 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1,2편심부에는 각각 동심베어링이 결합된 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프유닛.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 회전축 단부에는 결합홈이 마련되고, 상기 샤프트의 단부에는 상기 결합홈에 압입되는 결합돌기가 마련된 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프유닛.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 동심베어링은 압입 결합되는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프유닛.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 결합홈의 단면은 다각형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프유닛.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 펌프유닛은 상기 제1편심부와 대응하는 위치에서 상기 샤프트에 직교하는 제1평면에 배치된 제1펌프 내지 제3펌프와, 상기 제2편심부와 대응하는 위치에서 상기 샤프트에 직교하는 제2평면에 배치된 제4펌프 내지 제6펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프유닛.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1펌프 내지 제6펌프 중 세 개의 펌프는 상기 제1유압서킷에 연결되고, 나머지 세 개의 펌프는 상기 제2유압서킷에 연결되는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템용 펌프유닛.
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