KR100771020B1 - 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프 - Google Patents

Abstract

피스톤을 제 1 피스톤과 제 2 피스톤으로 구성하여 압축실의 급격한 압력변동을 줄임과 동시에, 압축실의 최대 유압이 시스템의 요구압력에 맞추어 적절하게 유지될 수 있도록 한 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프가 개시된다. 본 발명의 펌프에 있어서, 피스톤은 그 후단이 모터의 스핀들과 접하여 배치되고, 그 내부에 흡입유로가 형성되며, 그 선단부에 인렛밸브가 배치되는 제 1 피스톤과; 압축실과 연통된 상태로 상기 제 1 피스톤의 외주면에 배치되어 제 1 피스톤과 함께 왕복운동하는 제 2 피스톤으로 구성된다. 제 1 피스톤의 외주면에는 리세스가 마련되며, 상기 리세스에는 제 2 피스톤과, 상기 제 2 피스톤과 연동되어 이동하는 후진 스프링이 일렬로 배치되어 있다. 제 2 피스톤의 후진 스트로크(stroke)를 형성하도록 상기 제 2 피스톤의 후단은 정상상태에서 상기 리세스로부터 일정간격 이격되어 배치되도록 한다.

Description

전자제어식 브레이크 시스템의 펌프{Pump of electronic control brake system}

도 1은 종래 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프 구성을 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명이 적용되는 안티록 브레이크 시스템의 유압계통도이다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 펌프의 내부 구조를 보인 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 펌프의 내부 구조를 보인 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 펌프의 내부 구조를 보인 단면도이다.

도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 펌프의 내부 구조를 보인 단면도이다.

도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 펌프의 내부 구조를 보인 단면도이다.

도 8은 종래기술과 본 발명에 따른 펌프의 압축실에서의 압력변화를 비교한 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

31...모듈레이터 블록 31a...보어

40...펌프 43...압축실

50...피스톤 51...제 1 피스톤

52...제 2 피스톤 53...후진 스프링

54...스토퍼

본 발명은 전자제어식 브레이크 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저압어큐뮬레이터 또는 왕복형 유압밸브측의 저압 오일을 흡입하여 고압어큐뮬레이터측으로 강제 펌핑하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프에 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 제어 시스템(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 차량의 휠에 장착된 유압브레이크 측으로 전달되는 제동유압을 제어하기 위한 다수개의 솔레노이드밸브와, 유압브레이크로부터 빠져나온 오일을 일시 저장하기 위한 한 쌍의 저압어큐뮬레이터 및 고압어큐뮬레이터와, 저압어큐뮬레이터의 오일을 강제 펌핑하기 위한 모터 및 펌프와, 솔레노이드밸브들과 모터의 구동을 제어하기 위한 ECU를 포함하고 있으며, 이러한 구성요소들은 알루미늄으로 제작된 모듈레이터 블럭에 콤팩트하게 내장되어 있다.

따라서 펌프의 작동에 의해 저압어큐뮬레이터 내의 저압 오일이 가압되어 고압어큐뮬레이터로 펌핑되며, 이 가압된 오일은 유압브레이크 또는 마스터실린더 어셈블리 측으로 전달된다. 상기 펌프는 모터에 의해 구동되는데, 도 1은 전자제어식 브레이크 시스템에 적용되는 종래의 펌프를 보인 것이다.

도 1을 참조하면, 종래의 펌프(10)는 모터(2)의 편심 스핀들(2a)에 의해 왕복운동 하도록 모듈레이터블럭(1)에 형성된 보어(5)에 설치되며, 내부에 흡입유로(6a)가 형성된 피스톤(6)과, 이 피스톤(6)의 위치에 따라 흡입유로(6a)의 출구측을 개폐하는 인렛밸브(7)와, 보어(5)의 개방단부에 마련되어 인렛밸브(7)와 상반되게 작동하는 아웃렛밸브(8)를 구비한다.

모듈레이터블럭(1)에는 피스톤(6)에 형성된 흡입유로(6a)의 입구측과 저압어큐뮬레이터(미도시)측을 연통시키기 위한 흡입포트(3)와, 고압어큐뮬레이터(미도시)의 입구측과 아웃렛밸브(8)의 출구측을 연통시키기 위한 토출포트(4)가 형성되어 있다.

피스톤(6)의 선단부에는 인렛밸브(7)가 설치되고, 피스톤(6)의 외주에는 보어(5)의 내벽과의 클리어런스를 통해 오일이 누설되는 것을 방지하기 위한 시일(9)이 설치되어 있다. 이 시일(9)은 링 형상으로 이루어져 있으며, 피스톤(6)의 외주를 따라 오목하게 가공된 안착홈(6b)에 배치된다.

아웃렛밸브(8)는 모듈레이터블럭(1)의 보어(5)에 설치되는 밸브캡(12)과, 이 밸브캡(12)에 내장되는 밸브시트(11)에 안착되어 있다.

이와 같이 구성된 종래 펌프(10)는 모터(2)의 편심 스핀들(2a)이 회전함에 따라 피스톤(6)이 직선 왕복운동하며, 보어(5) 내부의 압력변화에 의해 서로 상반되게 인렛밸브(7)와 아웃렛밸브(8)가 개폐 작동함으로써, 유입된 오일을 가압하여 고압어큐뮬레이터측으로 펌핑시키는 것이다.

즉, 피스톤(6)이 상사점으로 이동하면 피스톤(6)과 아웃렛밸브(8) 사이의 오일의 압력이 상승되며 이것에 의해 인렛밸브(7)는 폐쇄되고 아웃렛밸브(8)는 밸브시트(11)로부터 이격되어 개방됨으로써, 오일은 토출포트(4)를 통해 고압어큐뮬레이터측으로 펌핑된다.

반면에, 피스톤(6)이 하사점으로 이동하면, 피스톤(6)의 선단과 아웃렛밸브(8) 사이의 공간에 저압이 형성되며, 이것에 의해 인렛밸브(7)가 개방되고 아웃렛밸브(8)는 밸브시트(11)에 안착되어 폐쇄됨으로써, 저압어큐뮬레이터측의 오일이 흡입포트(3)와 흡입유로(6a) 및 인렛밸브(7)를 통해 피스톤(6)과 아웃렛밸브(8) 사이의 공간으로 유입된다.

그러나 종래의 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프는 단일의 부품으로 이루어진 피스톤이 모터의 고속회전에 의해 보어의 내부에서 고속으로 왕복운동함으로써 유입된 오일의 압력을 상승시켜서 토출시키게 되는데, 이러한 피스톤의 왕복운동에 따른 오일의 흡입과 압축동작에 의해 토출압력은 급격한 변화를 겪게 되어 압력변동이 심하게 되며, 이에 따라 소음이 증대되는 단점이 있다.

또한, 단일의 부품으로 이루어진 피스톤이 단순하게 상사점과 하사점 사이를 동일한 속도로 반복하게 됨으로써 토출포트와 연통되어 있는 마스터 실린더 내부의 압력에 비해 상대적으로 높은 최대 토출압력이 형성되게 되며, 이에 따라 마스터 실린더를 통하여 브레이크 페달로 강한 압력맥동이 지속적으로 전달되게 되어서 운전자의 불만을 초래하게 되는 단점이 있는 것이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 피스톤을 제 1 피스톤과 제 2 피스톤으로 구성하여 압축실의 급격한 압력변동을 줄임과 동시에, 압축실의 최대 유압이 시스템의 요구압력에 맞추어 적절하게 유지될 수 있도록 한 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

모듈레이터블럭에 형성된 보어내에 설치되며 모터의 스핀들에 의해 왕복운동하는 피스톤과, 상기 보어의 개방단에 설치되어 상기 피스톤의 선단과의 사이에 압축실을 형성하며 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 개폐되는 아웃렛밸브와, 상기 아웃렛밸브와 상반되게 개폐 작동되어 저압어큐뮬레이터측의 오일을 상기 압축실로 안내하는 인렛밸브를 갖춘 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프에 있어서,

상기 피스톤은 그 후단이 상기 스핀들과 접하여 배치되고, 그 내부에 흡입유로가 형성되며, 그 선단부에 상기 인렛밸브가 배치되는 제 1 피스톤과; 상기 압축실과 연통된 상태로 상기 제 1 피스톤의 외주면에 배치되어 상기 제 1 피스톤과 함께 왕복운동하는 제 2 피스톤으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 피스톤의 외주면에는 리세스가 마련되며, 상기 리세스에는 상기 제 2 피스톤과, 상기 제 2 피스톤과 연동되어 이동하는 후진 스프링이 일렬로 배치 되어서, 상기 압축실의 유압이 일정압력에 도달하게 되면 상기 후진 스프링이 하사점을 향해 밀리면서 상기 제 2 피스톤이 후진되도록 한다.

상기 제 2 피스톤의 후진 스트로크(stroke)를 형성하도록 상기 제 2 피스톤의 후단은 정상상태에서 상기 제 1 피스톤의 리세스로부터 일정간격 이격되어 배치되도록 한다.

상기 제 2 피스톤의 선단부의 내주면과 외주면에는 각각 상기 제 1 피스톤의 외주면과 상기 모듈레이터블럭의 보어와 밀착되는 시일이 배치되어 오일의 누설을 방지하도록 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명에 따른 펌프가 적용되는 안티록 브레이크 시스템의 유압계통도를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명이 적용되는 안티록 브레이크 시스템은 전륜과 후륜에 설치된 유압브레이크(23) 측으로의 제동유압의 전달을 제어하기 위한 다수개의 솔레노이드밸브(33A)(33B)와, 감압제동 작동시 유압브레이크(23) 측으로부터 빠져나온 오일이 일시적으로 저장되는 저압어큐뮬레이터(34)와, 증압/유지제동 작동시 저압어큐뮬레이터(34)에 저장된 오일을 펌핑하기 위한 한 쌍의 펌프(40)와, 이 한 쌍의 펌프(40)를 동시에 구동시키기 위한 하나의 모터(35)와, 펌프(40)의 구동에 의해 가압 토출되는 오일의 압력 맥동을 저감시키기 위해 출구측에 오리피스(36a)가 배치된 고압어큐뮬레이터(36)를 갖추고 있으며, 이러한 구성요소 들은 알루미늄으로 제작된 직육면체모양의 모듈레이터블럭(31)에 콤팩트하게 내장된다.

다수개의 솔레노이드밸브(33A)(33B)는 유압브레이크(23)의 상류 측과 연계되며 평상시 개방된 상태로 유지되는 NO형 솔레노이드밸브(33A)와, 유압브레이크(23)의 하류 측과 연계되며 평상시 폐쇄된 상태로 유지되는 NC형 솔레노이드밸브(33B)로 구별된다. 이러한 솔레노이드밸브(33A)(33B)의 개폐동작은 전륜과 후륜에 배치된 휠 센서(24)를 통해 차량속도를 감지하는 ECU(32)에 의해 각각 제어되게 된다. 또한, 감압제동 작용에 따라 NC형 솔레노이드밸브(33B)가 개방되어 유압브레이크(23) 측에서 빠져나온 오일은 저압어큐뮬레이터(34)에 일시적으로 저장되게 된다.

그리고 한 쌍의 펌프(40)는 하나의 모터(35)에 의해 일정 위상차를 가지면서 구동되어 저압어큐뮬레이터(34)에 저장된 오일을 가압하여 고압어큐뮬레이터(36) 측으로 펌핑하게 되는데, 본 발명의 실시예들에 따른 펌프의 구조는 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명하고자 한다.

먼저, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 펌프의 구조와 작용에 대해서 도 3을 참조하여 설명한다. 여기서 한 쌍의 펌프(40)는 모터(35)의 편심 스핀들(35a)을 기준으로 좌우 대칭되게 이루어져 있기 때문에, 도 3에서는 편의상 하나의 펌프 구조만을 확대하여 도시하였다(도 4 내지 도 7에서도 동일하게 적용됨).

먼저, 모듈레이터블럭(31)의 일측면 중앙부에는 좌우측에 배치된 한 쌍의 펌프(40)를 구동시키기 위해 스핀들(35a)이 돌출되게 마련된 하나의 모터(35)가 설치 된다. 모터(35)의 스핀들(35a)은 편심축(35b)과 일체로 형성되어 각 펌프(40)의 피스톤(50) 사이에 배치됨으로써, 한 쌍의 펌프(40)가 하나의 모터(35)에 의해 서로 180도의 위상차를 가지면서 구동하게 된다.

그리고 펌프(40)는 모듈레이터블럭(31)에 가로방향으로 개방되게 형성된 보어(31a)와, 이 보어(31a) 내에서 좌우로 왕복운동 가능하게 배치되는 피스톤(50)과, 보어(31a)의 개방단부를 밀폐하도록 결합되어 피스톤(50)의 선단과의 사이에 압축실(43)을 형성하며 오일의 역류를 방지하기 위해 아웃렛밸브(45)가 내장된 밸브하우징(44)과, 아웃렛밸브(45)와 상반되게 작동되어 피스톤(50)의 하사점 이동 시 압축실(43)로의 오일 흡입을 허용하는 인렛밸브(42)를 구비하고 있다.

피스톤(50)은 대략 봉형상으로 이루어지며, 내부에 흡입유로(51a)가 형성되어 있는 제 1 피스톤(51)과, 상기 제 1 피스톤(51)의 외주면에 배치되어 있는 제 2 피스톤(52)으로 이루어진다.

제 1 피스톤(51)은 그 후단이 모터(35)의 편심축(35b)과 접하도록 배치되며 그 선단에는 인렛밸브(42)의 볼(42c)을 안치시키기 위한 밸브시트(42b)가 결합되어 있다. 제 1 피스톤(51)의 흡입유로(51a)는 모듈레이터블럭(31)에 가공된 흡입포트(31b)와 연통되어 있다. 따라서 모듈레이터블럭(31)의 흡입포트(31b)를 통해서 제 1 피스톤(51)의 흡입유로(51a)로 유입된 오일은 인렛밸브(42)의 볼(42c)이 밸브시트(42b)로부터 이격되거나 또는 밀착되는 동작에 의해 압축실(43)로 전달되거나 차단되게 된다.

제 2 피스톤(52)은 그 선단부가 밸브시트(42b)에 접촉하는 상태로 제 1 피스 톤(51)의 외주면에 형성된 리세스(51c)에 배치된다. 제 2 피스톤(52)의 내측에는 단턱(52b)이 형성되어 이 단턱(52b)과 제 1 피스톤(51)의 후단부 사이에는 후진 스프링(53)이 배치된다.

또한, 제 2 피스톤(52)의 후단은 정상상태, 즉 압축실(43)에 압력이 형성되지 않은 상태에서 제 1 피스톤(51)과 일정간격 이격되어 제 1 피스톤(51)의 리세스(51c)와의 사이에 후진 스트로크(S)를 형성하도록 한다. 따라서 압축실(43)의 유압이 소정압력 이상으로 상승하게 되면 후진 스프링(53)이 하사점을 향해 밀리면서 제 2 피스톤(52)이 후진하여 압축실(43)의 압력상승률을 줄이고, 압축실(43)의 최대압력을 하강시킬 수 있도록 한다.

제 2 피스톤(52)의 후단부에는 흡입포트(31b)의 오일이 제 1 피스톤(51)의 흡입유로(51a)로 유동될 수 있도록 소통홀(52a)이 형성되어 있으며, 제 2 피스톤(52)의 내주면과 외주면에는 각각 오링 형상의 시일(47)(48)이 배치되어서 제 2 피스톤(52)과 제 1 피스톤(51), 그리고 제 2 피스톤(52)과 모듈레이터블럭(31)의 보어(31a)와의 접촉면을 통하여 오일이 누출되지 않도록 한다.

상기와 같이 구성된 피스톤(50)은 모듈레이터블럭(31)의 보어(31a) 내부에서 직선왕복 운동하여 인렛밸브(42)와 아웃렛밸브(45)를 교번적으로 개폐시키면서 오일을 가압하여 배출시키도록 한다.

인렛밸브(42)는 흡입포트(31b)와 연통되어 있는 압축실(43)의 입구부에 배치되어 피스톤(50)이 상사점으로 이동하면 압축실(43)이 흡입포트(31b)와 연통되는 것을 차단하고, 피스톤(50)이 하사점으로 이동하면 압축실(43)이 흡입포트(31b)와 연통되도록 하는 일종의 체크밸브이다.

즉, 흡입포트(31b)는 그 일단이 저압어큐뮬레이터(34)(도 2 참조)와 연결되며 그 타단이 압축실(43)과 직접 연통되도록 보어(31a)의 가공방향과 직교하는 방향으로 모듈레이터블럭(31)에 가공되어 있다. 인렛밸브(42)는 제 1 피스톤(51)에 결합된 전술한 밸브시트(42b)와, 이 밸브시트(42b)에 압입되며 입구측에 오리피스가 형성된 밸브하우징(42a)과, 이 밸브하우징(42a)에 내장되어 밸브시트(42b)에 안착되거나 이격되어 압축실(43)이 흡입포트(31b)와 차단되게 하거나 소통되게 하는 볼(42c)과, 이 볼(42c)을 밸브시트(42b)를 향해 탄성 지지하기 위해 밸브하우징(42a)과 볼(42c) 사이에 배치된 압축 스프링(42d)을 구비하여 이루어진다.

인렛밸브(42)의 밸브하우징(42a)의 후단과 압축실(43)의 선단부 사이에는 리턴 스프링(46)이 배치되어 피스톤(50)이 상사점에서 하사점 사이에서 왕복운동할 때 피스톤(50)을 하사점으로 이동하게 하는 탄성력을 가하게 된다.

이러한 인렛밸브(42)에 의해 피스톤(50)이 하사점으로 이동하면 압축실(43)이 저압상태로 되어 인렛밸브(42)의 볼(42c)은 압축 스프링(42d)이 압축되면서 밸브시트(42b)로부터 이격되어 압축실(43)을 흡입포트(31b)와 연통시키게 된다. 이와 반대로, 피스톤(50)이 상사점으로 이동하게 되면 압축실(43)이 고압상태로 되어 인렛밸브(42)의 볼(42c)은 밸브시트(42b)에 밀착되어 압축실(43)을 흡입포트(31b)로부터 차단시키게 된다.

아웃렛밸브(45)는 피스톤(50)의 왕복운동에 따라 인렛밸브(42)와는 상반되게 작동하여 후술하는 토출유로(44a)를 압축실(43)과 연결하거나 차단하는 기능을 하는 것으로, 중심부에 오리피스(45b)가 형성되며 보어(31a)의 개방 단부에 배치되는 밸브시트(45a)와, 이 밸브시트(45a)의 오리피스(45b)를 개폐하는 볼(45c)과, 이 볼(45c)을 밸브시트(45a) 측으로 밀치는 탄성력을 가하는 압축 스프링(45d)을 구비하여 이루어진다.

아웃렛밸브(45)의 압축 스프링(45d)과 볼(45c)은 보어(31a)의 개방단부를 밀폐하는 밸브하우징(44)에 내장되는데, 이 밸브하우징(44)에는 아웃렛밸브(45)의 출구측과 토출포트(31c)를 연통시키기 위한 토출유로(44a)가 형성되어 있다. 여기서, 토출포트(31c)는 펌프(40)의 출구측과 고압어큐뮬레이터(36)의 입구측(도 2 참조)이 연통되도록 모듈레이터블럭(31)에 가공된 오일통로이다.

또한, 제 1 피스톤(51)의 후단부에는 오일이 이 제 1 피스톤(51)의 외주면을 통해 모터(35)의 편심축(35b)으로 누출되는 것을 방지하기 위해 시일(48)이 배치되어 있다.

다음에는 상기와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 펌프(40)가 적용된 안티록 브레이크 시스템의 작동 및 효과를 설명한다.

안티록 브레이크 시스템은 제동압력 감압모드, 증압모드, 그리고 유지모드에 따라 차량의 제동상태를 제어하여 차량의 슬립을 방지하기 때문에, 유압브레이크(23)측으로의 유압 전달을 제어하기 위해 각 솔레노이드밸브(33A)(33B)가 펌프(40)의 작동과 함께 반복적으로 개방 또는 폐쇄되 는 동작을 하게 된다. 즉, 운전자가 브레이크페달(20)을 밟아서 배력장치(21)와 마스터실린더 어셈블리(22)를 통해 형성된 제동유압에 의해 제동력이 발휘되는 상태에서 유압브레이크(23)내의 제동압력이 노면의 마찰력보다 크면 적정압력으로 낮추어야 하는데, 이러한 경우 ECU(32)에서는 NO형 솔레노이드밸브(33A)를 폐쇄시키고 NC형 솔레노이드밸브(33B)는 개방시킨다(도 2 참조).

그리고 제동압력의 감압상태가 오래 지속되거나 차량이 노면의 마찰계수가 높은 곳으로 이동하게 되면, 차량의 타이어와 노면에서 발생될 수 있는 마찰력이 증가되어 제동압력을 증가시키도록 제어해야 한다. ECU(32)에서는 각 휠센서(24)로부터 입력되는 신호를 근거로 이런 상황을 판단하여 유압브레이크(23)내의 제동압력을 증가시키기 위해 모터(35)를 통해 펌프(40)를 구동시키게 된다. 이에 따라서 저압어큐뮤레이터(34)에 저장된 오일을 고압어큐뮤레이터(36)측으로 가압 공급하고, 계속하여 이 가압된 오일을 개방된 NO형 솔레노이드밸브(33A)를 통해 유압브레이크(23)로 전달함으로써 제동유압이 증가되는 것이다.

이러한 증압모드시 저압어큐뮬레이터(34)에 저장된 오일은 펌프(40)의 구동에 의해 가압되어 고압어큐뮬레이터(36)와 오리피스(36a)를 지나면서 NO형 솔레노이드밸브(33A)측으로 공급되는 것인데, 이하에서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 펌프(40)의 동작을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

모터(35)의 편심 스핀들(35a)이 회전함에 따라 보어(31a)내에서 피스톤(50)이 상사점으로 미끄럼 이동하면(화살표 A 방향), 리턴스프링(46)이 피스톤(50)에 의해 압축되면서 인렛밸브(42)는 밸브시트(42b)에 안착되어 폐쇄되고 아웃렛밸브(45)는 압축실(43)의 압력에 의해 개방되어서, 가압된 오일은 토출유로(44a)와 토출포트(31c)를 통해 고압어큐뮬레이터(36)측으로 토출된다.

이 때, 제 2 피스톤(52)은 제 1 피스톤(51)과 함께 압축실(43)을 향해 이동하면서 압축실(43)의 가변체적을 감소시키게 되며, 이에 따라 압축실(43) 내의 오일의 압력이 증가하게 되는 것이다.

피스톤(50)이 상사점으로 이동하는 중에 압축실(43) 내의 오일의 압력이 소정압력에 도달하여 제 2 피스톤(52)과 함께 제 1 피스톤(51)의 외주면에 배치된 후진 스프링(53)의 탄성력을 능가하게 되면, 제 2 피스톤(52)은 제 1 피스톤(51)과 반대방향으로 이동하게 되어 압축실(43)의 가변체적의 감소율을 저감시켜서 압축실(43)의 최대 오일압력이 종래의 펌프(10)(도 1 참조)에 비해서 약간 낮아지도록 함과 동시에, 압축실(43) 내의 오일 압력의 상승률을 저감시키게 되는 것이다.

즉, 피스톤(50)의 상사점으로의 초기 이동시 압축실(43)의 압력이 상승하는 과정에서는 모듈레이터블럭(31)의 보어(31a)의 직경에 해당하는 면적으로 제 1 피스톤(51)과 제 2 피스톤(52)이 동시에 전진하여 압축실(43)의 압력을 신속하게 상승시키게 되며, 압축실(43)의 압력이 후진 스프링(53)의 탄성력을 넘어서는 크기에 도달한 경우에는 제 2 피스톤(52)이 상대적으로 제 1 피스톤(51)의 후단으로 후진하면서 제 1 피스톤(51)과는 반대로 압축실(43)의 체적을 늘리는 방향으로 이동하게 되는 것이다.

이러한 제 2 피스톤(52)의 동작에 의해 압축실(43)의 압력상승의 기울기(도 8에서의 기울기 2)는 초기의 압력상승 기울기(도 8에서의 기울기 1)보다 작아지게 되어 급격한 압력상승을 방지하게 되며, 또한 압축실(43)의 최대 오일압력의 크기를 낮추게 되어서, 운전자가 페달을 밟았을 때 불쾌한 압력맥동을 느끼지 않도록 하여 좋은 제동감을 주게 되며, 또한 압력맥동에 따른 소음을 저감할 수 있게 된다.

여기서, 제 2 피스톤(52)의 후진동작은 구조적으로 후진 스트로크(S)에 해당하는 만큼만 이루어지게 되어 압축실(43)에서 발생하는 압력이 적정압력 이하로 하강하지 않도록 한다.

한편, 피스톤(50)이 상사점에 도달하게 되면, 리턴스프링(46)의 반력에 의해 제 1 피스톤(51)이 하사점으로 미끄럼 이동(화살표 B 방향)하게 되면서 제 2 피스톤(52)은 다시 제 1 피스톤(51)과 함께 후진하여 도 3에 도시된 상태로 복귀하게 되고, 이에 따라 제 2 피스톤(52)은 제 1 피스톤(51)에 대해 후진 스트로크(S) 만큼 이격되게 된다. 또한, 이러한 피스톤(50)의 후진 동작에 의해 압축실(43)이 저압상태로 되어 인렛밸브(42)는 개방되고 아웃렛밸브(45)는 폐쇄되어서, 저압어큐뮬레이터(34) 측의 오일은 흡입포트(31b)를 통해 압축실(43) 내로 흡입된다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 펌프(40A)의 구조를 도시한 것이다. 이에 도시된 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 펌프(40A)는 제 2 피스톤(52)의 단턱(52b)과 후진 스프링(53)의 선단 사이에 스토퍼(54)가 설치되어 시일(47)이 제 2 피스톤(52)의 내주면에 설치될 수 있도록 함과 동시에, 후진 스프링(53)이 제 1 피스톤(51)의 외주면과 제 2 피스톤(52)의 내주면 사이에서 더욱 확실하게 지지되 어 작동하도록 한 것이다. 상기의 스토퍼(54)와 시일(47)을 제외하면, 제 2 실시예에 따른 펌프(40A)는 전술한 제 1 실시예에 따른 펌프(40)와 동일한 구조를 가지므로, 이 제 2 실시예의 펌프(40A)에 대한 더 이상의 설명은 생략한다.

도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 펌프(40B)의 구조를 도시한 것이다. 이 제 3 실시예에 따른 펌프(40B)도 전술한 제 1 실시예의 펌프(40)와 매우 유사한 구조를 가지며, 따라서 동일한 부분들에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명할 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제 3 실시예에 따른 펌프(40B)는 제 1 실시예의 펌프(40)에서 제 1 피스톤(51)의 선단에 설치되어 인렛밸브(42)의 볼(42c)이 안착되도록 하는 밸브시트(42b)를 없애는 대신에, 이 밸브시트(42b)의 기능을 하도록 제 1 피스톤(51)의 선단에 시트부(51b)를 일체로 형성시켜서 이루어진 것이다.

제 1 피스톤(51)에 형성된 시트부(51b)가 제 1 실시예에서의 밸브시트(42b)의 기능을 하게 됨에 따라서 제 2 피스톤(52)의 선단부는 압축실(43)과 연통된 상태로 제 1 피스톤(51)의 리세스(51c)의 선단에 직접 접촉하게 된다.

여기서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 펌프(40)에서는 제 1 피스톤(51)의 선단에 밸브시트(42b)가 삽입되어 설치됨으로써 흡입유로(51a)보다 작은 크기의 유로가 형성된 밸브시트(42b)에 의해 오일의 유동저항이 커지게 되어 오일의 토출이 지연되며 토출량이 감소하게 된다. 특히, 저온에서는 오일의 점도가 증대되어 상기와 같은 현상은 더욱 두드러지게 된다.

따라서, 제 3 실시예의 펌프(40B)는 상기와 같은 제 1 실시예의 펌프(40)에 서의 단점을 해결하기 위한 구조를 제시한 것이다. 즉, 이 제 3 실시예에 따른 펌프(40B)는 제 1 피스톤(51)의 선단에 시트부(51b)를 일체로 형성시켜서 오일이 흡입유로(51a)만을 통해서 압축실(43)로 유동하게 됨으로써 오일의 유동저항이 작아지게 되고, 이에 따라 오일의 토출이 지연됨이 없이 신속하게 이루어지게 됨은 물론, 부품수가 절감되어 제조비용과 조립시간이 단축될 수 있게 되는 것이다.

상기의 구조를 제외하고는 이 제 3 실시예의 펌프(40B)는 제 1 실시예의 펌프(40)와 동일한 구조와 작용을 하므로, 더 이상의 설명은 생략한다.

도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 펌프(40C)를 도시한 것이다. 이 제 4 실시예의 펌프(40C)는 제 2 실시예의 펌프(40A)와 마찬가지로, 제 2 피스톤(52)의 단턱(52b)과 후진 스프링(53)의 선단 사이에 스토퍼(54)가 설치되어 시일(47)이 제 2 피스톤(52)의 내주면에 설치될 수 있도록 함과 동시에, 후진 스프링(53)이 제 1 피스톤(51)의 외주면과 제 2 피스톤(52)의 내주면 사이에서 더욱 확실하게 지지되어 작동하도록 한 것이다. 상기의 스토퍼(54)와 시일(47)을 제외하면, 제 4 실시예에 따른 펌프(40C)는 전술한 제 3 실시예에 따른 펌프(40B)와 동일한 구조를 가지므로, 이 제 4 실시예의 펌프(40C)에 대한 더 이상의 설명은 생략한다.

도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 펌프(40D)를 도시한 것이다. 이 제 5 실시예의 펌프(40D)는 제 1 피스톤(51)의 리세스(51c)에 설치된 제 2 피스톤(52)의 선단과 제 1 피스톤(51)의 선단부 사이에 단일의 시일(48a)을 설치하되, 이 시일(48a)을 X 형상의 단면을 갖도록 구성하여 전술한 실시예들에 비해 시일의 구조를 단순하게 한 것으로, 그 이외의 구조와 동작에 대해서는 도 6에 도시된 제 4 실시예의 펌프(40C)와 동일하므로 더 이상의 설명은 생략한다.

도 8은 종래기술과 본 발명에 따른 펌프의 압축실에서의 압력변화를 비교한 그래프로서, 1점 쇄선으로 도시한 곡선은 종래기술의 펌프에 의한 압축실에서의 압력변화를 나타낸 것이고, 실선으로 도시한 곡선은 본 발명의 펌프에 의한 압축실에서의 압력변화를 나타낸 것이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 펌프에 의한 압축실에서의 압력변화는 상사점(P1)에 도달할 때 까지 급속하게 압력이 상승하게 되며, 또한 상사점(P1)에서의 압력에 해당하는 압축실의 최대 압력이 본 발명에 비해 상대적으로 크게 된다. 이에 따라 종래 펌프에 의한 토출압력은 급격한 압력상승에 따른 소음이 증대되게 되며, 높은 최대 토출압력에 의해 마스터 실린더를 통하여 브레이크 페달로 강한 압력맥동이 전달되게 되어서 운전자의 불만을 초래하게 된다.

그러나, 본 발명의 펌프에 의한 압축실에서의 압력변화는 먼저 제 1 피스톤과 제 2 피스톤이 일체로 상사점을 향해 이동하는 구간(기울기 1 로 표시되는 구간)에서는 신속한 압력상승이 이루어지게 되며, 제 2 피스톤이 제 1 피스톤과 반대방향으로 이동하는 구간(기울기 2 로 표시되는 구간)에서는 압력 상승률이 낮아져서 상사점(P2)에서의 압력에 해당하는 압축실의 최대 압력이 종래에 비해 상대적으로 낮아지게 되는 것이다. 이에 따라 본 발명에 따른 펌프에 의해서는 급격한 압력상승에 따른 소음이 줄어들게 되며, 적정하게 조절된 오일의 토출압력에 의해 압력맥동이 크게 되지 않아서 운전자에게 좋은 제동감을 제공할 수 있게 되는 것이다.

Claims (10)

1. 모듈레이터블럭에 형성된 보어내에 설치되며 모터의 스핀들에 의해 왕복운동하는 피스톤과, 상기 보어의 개방단에 설치되어 상기 피스톤의 선단과의 사이에 압축실을 형성하며 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 개폐되는 아웃렛밸브와, 상기 아웃렛밸브와 상반되게 개폐 작동되어 저압어큐뮬레이터측의 오일을 상기 압축실로 안내하는 인렛밸브를 갖춘 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프에 있어서,

   상기 피스톤은 그 후단이 상기 스핀들과 접하여 배치되고, 그 내부에 흡입유로가 형성되며, 그 선단부에 상기 인렛밸브가 배치되는 제 1 피스톤과; 상기 압축실과 연통된 상태로 상기 제 1 피스톤의 외주면에 배치되어 상기 제 1 피스톤과 함께 왕복운동하는 제 2 피스톤으로 구성된 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 피스톤의 외주면에는 리세스가 마련되며, 상기 리세스에는 상기 제 2 피스톤과, 상기 제 2 피스톤과 연동되어 이동하는 후진 스프링이 일렬로 배치되어서, 상기 압축실의 유압이 일정압력에 도달하게 되면 상기 후진 스프링이 하사점을 향해 밀리면서 상기 제 2 피스톤이 후진되도록 하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 2 피스톤은 상기 후진 스프링의 일단이 지지되도록 그 내주면에 단턱이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 단턱과 상기 후진 스프링 사이에는 스토퍼가 배치되는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 2 피스톤의 후진 스트로크(stroke)를 형성하도록 상기 제 2 피스톤의 후단은 정상상태에서 상기 제 1 피스톤의 리세스로부터 일정간격 이격되어 배치되도록 한 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 2 피스톤의 선단부의 내주면과 외주면에는 각각 상기 제 1 피스톤의 외주면과 상기 모듈레이터블럭의 보어와 밀착되는 시일이 배치되어 오일의 누설을 방지하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 시일의 단면은 O 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이 크 시스템의 펌프.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 시일의 단면은 X 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 피스톤의 선단에는 상기 인렛밸브를 안치시키기 위한 밸브시트가 설치된 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 밸브시트에는 상기 제 1 피스톤의 흡입유로와 연통되는 관통홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자제어식 브레이크 시스템의 펌프.

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