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KR101617802B1 - 감압 솔레노이드 밸브 - Google Patents

감압 솔레노이드 밸브 Download PDF

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KR101617802B1
KR101617802B1 KR1020140148989A KR20140148989A KR101617802B1 KR 101617802 B1 KR101617802 B1 KR 101617802B1 KR 1020140148989 A KR1020140148989 A KR 1020140148989A KR 20140148989 A KR20140148989 A KR 20140148989A KR 101617802 B1 KR101617802 B1 KR 101617802B1
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KR
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plunger
stator
inner sleeve
fluid
pressure
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Inventor
이정걸
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 감압 솔레노이드 밸브는, 유입 유로와 배출 유로가 구비되는 펌프 하우징; 상기 펌프 하우징 상부에 구비되는 코일; 및 상부 부위가 상기 코일 내부에 위치하고 하부 부위는 펌프 하우징 내부에 위치하는 것으로서, 유체가 유입 유로에서 배출 유로 쪽으로 배출되게 하여 감압이 이루어지게 하는 감압 작동부; 를 포함한다.

Description

감압 솔레노이드 밸브{DECOMPRESSION SOLENOID VALVE}
본 발명은 기존의 펌프 하우징 레이아웃을 그대로 적용하면서 선형으로 감압을 할 수 있도록 한 감압 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.
일반적으로 ABS(anti-lock brake system)는 자동차가 급제동할 때 바퀴가 잠기는 현상을 방지하기 위해 개발된 특수 브레이크이다. ABS는 증압, 감압을 연속적으로 휠에 작동시켜 제동 중 차량의 미끄럼을 방지하여 안정적인 제동 및 조향 성능을 제공한다. ABS의 증압, 감압을 위한 기존 감압 솔레노이드 밸브의 작동 메커니즘(mechanism)을 살펴보면, 휠 실린더(Wheel Cylinder)측에 고압이 작용하고 이때 플런저를 하향으로 미는 유압력과 스프링력에 의해 플런저(PLUNGER)와 시트(SEAT)는 밀착된 상태로 오일은 휠 실린더측에서 어큐뮬레이터(ACCUMULATOR)측으로 흐를 수 없다. 이 상태에서 감압을 위해 코일에 전기적 신호를 주면 전자기력에 의해 플런저가 상승함에 따라 플런저와 시트 사이가 벌어지게 된다. 이에 오일은 휠 실린더 쪽에서 플런저와 시트 사이를 통과하여 어큐뮬레이터 쪽으로 흐르게 된다. 따라서 고압의 휠 실린더측이 감압되고 자동차 휠 쪽의 압력이 감압되어 브레이크를 풀어준다.
반면, 평상시에는 휠 실린더 측에 유압이 작용하고, 플런저를 하향으로 미는 유압력과 스프링력에 의해 플런저와 시트 사이가 밀착되어 오일은 휠 실린더 쪽에서 어큐뮬레이터 쪽이 흐르지 않는다.
그러나 기존 감압 솔레노이드 밸브의 경우 코일에 전기적 신호를 인가하여 발생하는 전자기력과 유압력의 방향이 반대이기 때문에, 정확한 휠 압력 제어가 불가능하여 온, 오프 제어 타입으로 감압이 진행된다.
따라서 ABS 또는 ESC 제어 시 노이즈가 발생하고 브레이크 페달의 이질감이 발생하는 등 차량의 안락(COMFORT)감이 좋지 않은 문제점이 있다. 이와 같이 차량의 도심형 스마트 크루즈 컨트롤(SCC : Smart Cruise Control) 및 각종 저압을 이용한 부가기능 구현 요구를 만족시키기 위해서는 기존 감압 밸브로는 한계가 있다.
일례로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0061693호는 "차량의 역진 방지용 솔레노이드밸브 조립체"를 개시한다.
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예는 기존의 펌프 하우징 레이아웃을 그대로 적용하면서 선형으로 감압을 할 수 있도록 한 감압 솔레노이드 밸브를 제공하고자 한다.
전술한 목적을 이루기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 감압 솔레노이드 밸브는, 유입 유로와 배출 유로가 구비되는 펌프 하우징; 상기 펌프 하우징 상부에 구비되는 코일; 및 상부 부위가 상기 코일 내부에 위치하고 하부 부위는 펌프 하우징 내부에 위치하는 것으로서, 유체가 유입 유로에서 배출 유로 쪽으로 배출되게 하여 감압이 이루어지게 하는 감압 작동부; 를 포함한다.
또한, 상기 감압 작동부는 내측 슬리브를 감싸는 것으로서 상기 코일 내부에 구비되는 외측 슬리브; 상기 외측 슬리브 내부에 구비되는 내측 슬리브; 상기 내측 슬리브 내부에 구비되는 것으로서, 코일에 전류가 인가 시 전자기력에 의해 하강하는 플런저; 및 상기 플런저 아래 위치되는 것으로서, 상부는 내측 슬리브 내부에 배치되고 하부는 펌프 하우징 내부에 배치되며 유체가 유입 유로에서 배출 유로 쪽으로 이동할 수 있는 이동 경로를 제공하는 스테이터; 를 포함한다.
또한, 상기 내측 슬리브는 유체가 통과할 수 있는 안내 유로가 구비되도록 상기 외측 슬리브와 간격을 두고 외측 슬리브 내부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 내측 슬리브는 유체가 내부로 유입될 수 있도록 상부에 관통공이 구비될 수 있다.
또한, 상기 플런저의 상부에는 상기 내측 슬리브의 상부에 구비된 관통공을 개폐하는 개폐부재가 구비될 수 있다.
또한, 상기 개폐부재는 볼 형태일 수 있다.
또한, 상기 스테이터의 중단 부위에는 상기 유입 유로를 통해 유입된 유체가 내측 슬리브의 관통공 쪽으로 이동할 수 있도록 사이드 홀이 구비될 수 있다.
또한, 상기 스테이터의 내부에는 상기 내측 슬리브의 상부에 구비된 관통공을 통과한 유체가 배출 유로 쪽으로 이동할 수 있도록 배출 유로와 연결 유로를 형성하는 센터 홀이 구비될 수 있다.
또한, 상기 플런저 저면과 스테이터 상면은 간격을 두고 배치될 수 있다.
또한, 상기 플런저와 스테이터 사이에는 상기 플런저를 상향으로 밀어 올릴 수 있는 탄성부재가 구비될 수 있다.
또한, 상기 탄성부재는 스프링일 수 있다.
또한, 상기 스테이터의 상면을 따라 단턱이 형성될 수 있다.
또한, 상기 플런저와 스테이터 사이에 비자성체의 부재가 위치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 감압 솔레노이드 밸브에 의하면 기존의 펌프 하우징 레이아웃을 그대로 적용하면서 선형으로 감압을 할 수 있다.
또한, 주행안전성 확보가 가능하다.
또한, 뛰어난 노이즈 성능과 부드러운 ABS 제어 및 페달의 안락감을 제공할 수 있다.
또한, 제동거리 감소효과가 있다.
또한, SCC(Smart Cruise Control) 제어시 차량 안정성 확보가 가능하다.
또한, 각종 부가기능 제어가 용이하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 감압 솔레노이드 밸브의 전체 구성도이다.
도 2는 도 1의 A-A 선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스테이터의 확대도이다.
도 4는 기존 온 오프 감압 솔레노이드 밸브의 성능을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 감압 성능을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
먼저 본 발명의 실시예에 따른 감압 솔레노이드 밸브의 구성을 설명한다.
도 1, 2에 도시된 바와 같이, 브레이크 오일 등과 같은 유체가 이동할 수 있도록 유입 유로(11)와 배출 유로(12)가 구비되는 펌프 하우징(10), 펌프 하우징(10) 상부에 구비되는 코일(20) 및 상부는 코일(20) 내부에 위치하고 하부는 펌프 하우징(10) 내부에 위치하는 것으로서 유체의 이동을 통해 감압이 이루어지게 하는 감압 작동부(30)를 포함한다.
구체적으로 펌프 하우징(10)은, 내부에 브레이크 오일 등과 같은 유체가 유입되는 유입 유로(11)와 유체가 배출되는 배출 유로(12)가 구비된다. 유입 유로(11)는 휠 실린더(Wheel Cylinder)측 유로 이고, 배출 유로(12)는 어큐뮬레이터(ACCUMULATOR)측 유로 이다.
코일(20)은, 펌프 하우징(10) 상부에 배치된다. 감압 시 코일(20)에 전류를 인가하면 전자기력이 발생하고 이 전자기력에 의해 플런저(33)가 하강한다. 플런저(33)의 하강에 의해 유체가 유입될 수 있도록 내측 슬리브(32)의 관통공(311)이 열리게 된다.
감압 작동부(30)는, 선형으로 감압을 할 수 있는 구조이다. 감압 작동부(30)는 코일(20) 내부에 구비되는 외측 슬리브(31), 외측 슬리브(31) 내부에 구비되는 내측 슬리브(32), 내측 슬리브(32) 내부에서 승강작동을 하는 플런저(33), 유체가 이동할 수 있는 사이드 홀(341)과 센터 홀(342)이 구비되는 스테이터(34) 및 플런저(33)와 스테이터(34) 사이에 구비되는 탄성부재(35)를 포함한다.
구체적으로 외측 슬리브(31)는 코일(20) 내부에 구비된다. 즉, 외측 슬리브(31)의 상부는 코일(20) 내부에 위치되고 외측 슬리브(31)의 하부는 펌프 하우징(10) 내부에 위치된다. 외측 슬리브(31)의 상단은 유체의 흐름이 원활하게 이루어질 수 있는 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다. 외측 슬리브(31)의 하부는 내부와 연통되도록 개구된 형태이다.
내측 슬리브(32)는, 개구된 외측 슬리브(31)의 하부를 통해 외측 슬리브(31) 내부에 삽입된다. 내측 슬리브(32)의 상부는 외측 슬리브(31) 상부에 부합하는 형태로 형성된다. 예컨대, 외측 슬리브(31) 내부 상부가 곡면이면 내측 슬리브(32) 상부 역시 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다. 내측 슬리브(32)의 상부에는 관통공(311)이 천공된다. 감압 시 이 관통공(311)을 통해 유체가 내측 슬리브(32) 내부로 유입된다. 내측 슬리브(32)는 유체가 통과할 수 있는 안내 유로(300)가 구비될 수 있도록 외측 슬리브(31)와 일정 간격을 두고 외측 슬리브(31) 내부에 결합된다.
플런저(33)는 내측 슬리브(32) 내부에 결합된다. 플런저(33)는 내측 슬리브(32) 내부에서 승강 작동을 한다. 플런저(33)는 코일(20)에 전류를 인가하여 발생하는 전자기력에 의해 스테이터(34) 쪽으로 하강한다. 플런저(33) 상부는 내측 슬리브(32) 내부 상부에 부합하는 외형으로 형성된다. 내측 슬리브(32) 상단에는 내측 슬리브(32)의 관통공(311)을 개폐하는 개폐부재(331)가 구비된다. 개폐부재(331)는 볼 형태일 수 있다.
도 3과 같이 스테이터(34)는 플런저(33) 아래에 배치된다. 스테이터(34) 상면은 플런저(33)가 하강할 수 있도록 플런저(33) 저면과 일정 간격을 두고 설치된다. 스테이터(34) 상부는 플런저(33) 아래에 위치하도록 내측 슬리브(32) 내부 하부에 위치된다. 스테이터(34)의 하부는 펌프 하우징(10) 내부에 결합된다.
스테이터(34)는 대략 중단 부위에 복수의 사이드 홀(341)이 구비된다. 물론 스테이터(34)의 중단 부위는 사이드 홀(341)을 가공할 수 있도록 스테이터(34)의 상하 부위보다 더 큰 외경으로 형성된다.
유입 유로(11)로 유입된 유체는 사이드 홀(341)을 통해 배출 유로(12) 쪽으로 이동할 수 있다. 스테이터(34) 중심에는 센터 홀(342)이 천공된다. 이 센터 홀(342)은 유체가 배출 유로(12) 쪽으로 이동할 수 있도록 배출 유로(12)와 연결 유로를 형성한다. 내측 슬리브(32)의 관통공(311)을 통과한 유체는 센터 홀(342)을 통해 배출 유로(12) 쪽으로 이동한다.
한편, 스테이터(34)의 상면에는 방사형의 단턱(343)이 일정 간격을 두고 형성된다. 플런저(33) 저면이 스테이터(34) 상면에 밀착된 상태에서 유체는 단턱(343)과 단턱(343) 사이 공간을 거쳐 센터 홀(342)로 이동한다.
또한, 도면 상에는 도시되지 않았으나 플런저(33)와 스테이터(34) 사이에 비자성체의 부재가 위치할 수도 있다.
이와 같이 스테이터(34)의 상면에 단턱(343)을 형성하거나 또는 플런저(33)와 스테이터(34) 사이에 비자성체의 부재를 구비함으로써, 스테이터가 작동 후 코일에 전원을 차단 했을 때, 스프링에 의해 바로 스테이터가 복귀해야 하지만, 히스테리시스 편차로 인해 스테이터에 짧은 시간동안 계속 붙어 있는 것을 방지할 수 있다.
탄성부재(35)는 플런저(33)와 스테이터(34) 사이에 구비된다. 탄성부재(35)는 스프링일 수 있다. 탄성부재(35)는 플런저(33)를 상향으로 밀어 올려 개폐부재(331)가 관통공(311)에 밀착되게 한다. 개폐부재(331)가 관통공(311)에 밀착된 상태에서는 유체가 내측 슬리브(32) 내부로 유입될 수 없다.
감압시 코일(20)에 전류를 인가하여 발생하는 전자기력에 의해 플런저(33)가 하강하면 관통공(311)에 밀착되어 있던 개폐부재(331)도 동시에 하강하면서 관통공(311)이 열리게 된다. 관통공(311)이 열린 상태에서 관통공(311)을 통해 내측 슬리브(32) 내부로 유체가 유입될 수 있다. 탄성부재(35)의 상하를 지지하기 위해 플런저(33) 저면과 스테이터(34) 상면에는 지지 홀(hole)이 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 감압 솔레노이드 밸브의 구성에서 유체의 이동 경로를 제외한 부분은 실링(sealing) 구조이다.
도 4는 기존 온 오프 감압 솔레노이드 밸브의 성능을 나타내는 그래프이고 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 감압 성능을 나타내는 그래프이다.
도 4의 그래프을 통해 기존 온 오프 방식의 감압 솔레노이드 밸브는 감압 시 진폭에 의해 노이즈가 발생함을 확인할 수 있다. 도 5의 그래프를 통해 본 발명의 실시예에 따른 감압 솔레노이드 밸브는 선형 감압에 의해 진폭 및 노이즈가 발생하지 않음을 확인할 수 있다.
다음은 본 발명의 실시예에 따른 감압 솔레노이드 밸브의 작용을 설명한다.
도 1에 도시된 화살표와 같이 감압 시 휠 실린더측 유입 유로(11)로 유입된 브레이크 오일 등과 같은 유체는 어큐뮬레이터측 배출 유로(12) 쪽으로 배출된다.
구체적으로 감압 시 유입 유로(11)로 유입된 유체는 스테이터(34)의 사이드 홀(341)을 거쳐 외측 슬리브(31)와 내측 슬리브(32) 사이에 형성된 안내 유로(300)를 따라 이동한다.
이때, 코일(20)에 전류가 인가되어 발생하는 전자기력에 의해 플런저(33)가 하강한다. 이에 내측 슬리브(32)에 구비된 관통공(311)을 막고 있던 개폐부재(331)가 관통공(311)에서 떨어지면서 관통공(311)이 열리게 된다.
안내 유로(300)를 통과한 유체는 열린 상태의 관통공(311)을 통해 내측 슬리브(32) 내부로 유입된다. 내측 슬리브(32)로 유입된 유체는 플런저(33)의 하강에 의해 플런저(33) 저면과 스테이터(34) 상면이 밀착된 상태에서 단턱(343)과 단턱(343) 사이의 공간을 통해 센터 홀(342) 쪽으로 이동한다. 센터 홀(342)을 통과한 유체는 센터 홀(342)과 연결 유로를 형성하는 배출 유로(12)를 통해 배출된다.
다시 하번 간략하게 정리하면, 유체는 유입 유로(11), 사이드 홀(341), 안내 유로(300), 관통공(311) 및 센터 홀(342)을 순차적으로 통과하여 배출 유로(12)를 통해 배출된다.
한편, 감압 전 코일(20)에 전류가 인가되지 않는 상태에서는 탄성부재(35)의 탄성력에 의해 플런저(33)가 상향으로 상승되고 이에 개폐부재(331)가 관통공(311)을 막고 있는 상태로 유체가 배출 유로(12)로 이동할 수 없다.
살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 감압 솔레노이드 밸브는 기존의 펌프 하우징 레이아웃을 그대로 적용하면서 선형으로 감압을 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 감압 솔레노이드 밸브는 안정성, 조향성, 진동 및 소음저감 등을 필요로 하는 현재의 휠 저압 제어기술 흐름에 부합할 수 있다. 또한, 주행안전성 확보가 가능하고 뛰어난 노이즈 성능과 부드러운 ABS 제어 및 페달의 안락감을 제공할 수 있다. 또한, 제동거리 감소효과를 기대할 수 있고 SCC(Smart Cruise Control) 제어 시 차량 안정성 확보가 가능하며, 각종 부가기능 제어가 용이하다. 또한, 펌프하우징 레이아웃을 그대로 따르게 되어 가공비를 절감할 수 있다.
뿐만 아니라 본 발명의 실시예에 따른 감압 솔레노이드 밸브는 회생제동 시스템(regenerative breaking System)에도 적용 가능하여 회생제동 시스템의 NVH(Noise, vibration, and harshness) 성능을 향상시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10:펌프 하우징 11:유입 유로
12:배출 유로 20:코일
30:감압 작동부 31:외측 슬리브
32:내측 슬리브 33:플런저
34:스테이터 35:탄성부재
300:안내 유로 311:관통공
331:개폐부재 341:사이드 홀
342:센터 홀 343:단턱

Claims (13)

  1. 유입 유로와 배출 유로가 구비되는 펌프 하우징; 상기 펌프 하우징 상부에 구비되는 코일; 및 상부 부위가 상기 코일 내부에 위치하고 하부 부위는 펌프 하우징 내부에 위치하는 것으로서, 유체가 유입 유로에서 배출 유로 쪽으로 배출되게 하여 감압이 이루어지게 하는 감압 작동부; 를 포함하며,
    상기 감압 작동부는,
    내측 슬리브를 감싸는 것으로서 상기 코일 내부에 구비되는 외측 슬리브; 상기 외측 슬리브 내부에 구비되는 내측 슬리브; 상기 내측 슬리브 내부에 구비되는 것으로서, 코일에 전류가 인가 시 전자기력에 의해 하강하는 플런저; 및 상기 플런저 아래 위치되는 것으로서, 상부는 내측 슬리브 내부에 배치되고 하부는 펌프 하우징 내부에 배치되며 유체가 유입 유로에서 배출 유로 쪽으로 이동할 수 있는 이동 경로를 제공하는 스테이터; 를 포함하는 감압 솔레노이드 밸브.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 내측 슬리브는,
    유체가 통과할 수 있는 안내 유로가 구비되도록 상기 외측 슬리브와 간격을 두고 외측 슬리브 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 감압 솔레노이드 밸브.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 내측 슬리브는,
    유체가 내부로 유입될 수 있도록 상부에 관통공이 구비되는 것을 특징으로 하는 감압 솔레노이드 밸브.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 플런저의 상부에는,
    상기 내측 슬리브의 상부에 구비된 관통공을 개폐하는 개폐부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 감압 솔레노이드 밸브.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 개폐부재는,
    볼 형태인 것을 특징으로 하는 감압 솔레노이드 밸브.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 스테이터의 중단 부위에는,
    상기 유입 유로를 통해 유입된 유체가 내측 슬리브의 관통공 쪽으로 이동할 수 있도록 사이드 홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 감압 솔레노이드 밸브.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 스테이터의 내부에는,
    상기 내측 슬리브의 상부에 구비된 관통공을 통과한 유체가 배출 유로 쪽으로 이동할 수 있도록 배출 유로와 연결 유로를 형성하는 센터 홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 감압 솔레노이드 밸브.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 플런저 저면과 스테이터 상면은,
    간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 감압 솔레노이드 밸브.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 플런저와 스테이터 사이에는,
    상기 플런저를 상향으로 밀어 올릴 수 있는 탄성부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 감압 솔레노이드 밸브.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 탄성부재는,
    스프링인 것을 특징으로 하는 감압 솔레노이드 밸브.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 스테이터의 상면을 따라 단턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 감압 솔레노이드 밸브.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 플런저와 스테이터 사이에 비자성체의 부재가 위치되는 것을 특징으로 하는 감압 솔레노이드 밸브.
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