KR100418616B1 - System for electronically controlling an air spring - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차의 에어 스프링 전자 제어장치에 관한 것으로 특히, 에어탱크내에 충진된 공기를 적재화물 또는 승객의 증감에 대응하여 전,후,좌,우 바퀴측에 설치되어 있는 각 에어 스프링의 에어백내에 공급시켜 차의 높이가 일정하게 유지되도록 하는 차량의 현가 시스템에 있어서, 상기 에어탱크와 전,후,좌,우 에어 스프링의 에어백 사이를 연결시켜 주는 관체상에 각각 공기 공급 및 배기용 솔레노이드 밸브를 설치하고, 상기 에어백내에는 미세 변위량을 전압으로 검출하는 변위계를 각각 설치하며, 상기 변위계와 공기 공급 및 배기용 솔레노이드 밸브 사이에는 상기 변위계의 출력신호를 에어 스프링의 표준값과 비교하여 그 결과에 따라 해당 공기 공급 및 배기용 솔레노이드 밸브에 온 또는 오프신호를 발생시키는 제어부를 설치하여, 승차감과 조안성을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 차량의 현가 시스템 자체에 대한 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic control device for an air spring of a vehicle. In particular, the air filled in the air tank is provided in the airbag of each air spring installed on the front, rear, left, and right wheel sides in response to the increase or decrease of the load or passenger. In a suspension system of a vehicle in which the height of the vehicle is kept constant, the solenoid valves for supplying and exhausting air are respectively provided on a pipe connecting the air tank and the air bags of the front, rear, left and right air springs. A displacement gauge for detecting a minute displacement amount as a voltage in the airbag, and between the displacement gauge and the solenoid valves for supplying and exhausting air, comparing the output signal of the displacement gauge with a standard value of an air spring and A control unit is provided in the solenoid valve for supplying and exhausting air to generate an on or off signal. In addition to significantly improving the stability and stability, the vehicle's suspension system itself can be significantly improved.
Description
본 발명은 자동차의 에어 스프링 전자 제어장치에 관한 것으로 더욱 상세히는, 에어 탱크와 에어 스프링 사이에 설치되던 기계식 레벨링 밸브 대신 전자식 공급 및 배기용 솔레노이드를 설치하고, 에어 스프링의 에어백내에는 미세변위량을 전압으로 검출하는 변위계(Linear Variable Differential Transducer : LVDT)를 설치하여 승차인원의 증감 또는 주행중 차량의 상태 변화에 따라 에어 스프링의 높이를 정밀하게 변화시켜 승차감과 조안성을 대폭 향상시킬 수 있도록 발명한 것이다.The present invention relates to an electronic control device for an air spring of a vehicle. More specifically, an electronic supply and exhaust solenoid is installed in place of a mechanical leveling valve installed between an air tank and an air spring, and a microdisplacement is applied to an air spring of the air spring. Linear Variable Differential Transducer (LVDT) is installed in order to precisely change the height of the air spring according to the increase or decrease of the number of passengers or the change of the state of the vehicle while driving, thereby greatly improving the riding comfort and stability.
일반적으로 고속 버스와 같은 대형 자동차에는 하중에 따라 압축공기를 에어 스프링측으로 보내거나 배출하여 자동차의 높이가 자동으로 변환되도록 하는 기능을 갖는 기계식 레벨링 밸브에 의해 제어되는 현가시스템이 구비되어 있어, 차고의 높이가 상기 레벨링 밸브에 업/다운 개폐량에 의해 승차인원의 증감에 관계없이 일정하게 유지되도록 구성되어 있다.In general, a large vehicle such as a high-speed bus is equipped with a suspension system controlled by a mechanical leveling valve having a function of automatically converting the height of the vehicle by sending or discharging the compressed air to the air spring side according to the load. It is comprised so that height may remain constant in the said leveling valve irrespective of the increase / decrease of the occupant.
따라서, 종래의 기계식 레벨링 밸브에 의해 제어되는 현가 시스템이 구비된 차량은, 적재화물 또는 승객의 증감에 따라 차량의 높이가 변화하면 레벨링 밸브에 의해 차량의 높이가 일정하게 유지되므로 정차시 또는 서행시에는 큰 문제가 없다.Therefore, in a vehicle equipped with a suspension system controlled by a conventional mechanical leveling valve, when the height of the vehicle changes according to the increase or decrease of the load or passengers, the height of the vehicle is kept constant by the leveling valve so that the vehicle is stopped or slowed down. There is no big problem.
그러나, 상기 기계식 베벨링 밸브는 급속한 차량의 높이 변화에 민감하게 반응하지 못한 특성을 갖고 있어, 주행중 돌기물 또는 급속조타로 인해 차량의 높이 변화(Down)가 급작스럽게 이루어질 경우 레벨링 밸브에 의해 충분한 량의 공기가빠른시간내에 에어 스프링측으로 공급되거나 그로 부터 빠져나가지 못하여 승차감 및 조안성이 저하되는 문제점이 있다.However, the mechanical beveling valve has a characteristic of not sensitively reacting to a rapid change in the height of the vehicle, and a sufficient amount by the leveling valve when the height of the vehicle is suddenly changed due to projections or rapid steering while driving. There is a problem in that the air is not supplied to or exit from the air spring in a short time, the ride comfort and stability is reduced.
본 발명은 이와같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 에어 스프링의 에어백내에 미세 변위량을 전압으로 검출하여 기준값과 비교하여 에어 탱크와 에어 스프링 사이에 설치된 전자식 공급 및 배기용 솔레노이드의 구동을 적절히 제어하는 방식을 통해 승차인원의 증감 또는 주행중 차량의 상태 변화에 따라 에어 스프링의 높이를 정밀하게 변화시켜 승차감과 조안성을 대폭 향상시킬 수 있는 자동차의 에어 스프링 전자 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a conventional problem, and detects the amount of fine displacement in the airbag of the air spring as a voltage and compares the reference value with the driving of the electronic supply and exhaust solenoids installed between the air tank and the air spring. The purpose of the present invention is to provide an electronic air spring electronic control device for a vehicle that can significantly improve ride comfort and stability by precisely changing the height of the air spring according to the increase or decrease of the number of occupants or the state of the vehicle while driving. have.
상기한 본 발명의 목적은, 에어탱크내에 충진된 공기를 적재화물 또는 승객의 증감에 대응하여 전,후,좌,우 바퀴측에 설치되어 있는 각 에어 스프링의 에어백내에 공급시켜 차의 높이가 일정하게 유지되도록 하는 차량의 현가 시스템에 있어서, 상기 에어탱크와 전,후,좌,우 에어 스프링의 에어백 사이를 연결시켜 주는 관체상에 각각 공기 공급 및 배기용 솔레노이드 밸브를 설치하고, 상기 에어백내에는 미세 변위량을 전압으로 검출하는 변위계를 각각 설치하며, 상기 변위계와 공기 공급 및 배기용 솔레노이드 밸브 사이에는 상기 변위계의 출력신호를 에어 스프링의 표준값과 비교하여 그 결과에 따라 해당 공기 공급 및 배기용 솔레노이드 밸브에 온 또는 오프신호를 발생시키는 제어부를 설치하여 주므로써 달성할 수 있다.The object of the present invention described above is to supply the air filled in the air tank in the air bags of the respective air springs installed on the front, rear, left, and right wheel side in response to the increase or decrease of the loaded cargo or passengers so that the height of the car is constant. In the suspension system of the vehicle to be maintained, the air supply and exhaust solenoid valves are installed on the pipe connecting the air tank and the air bags of the front, rear, left and right air springs, respectively, Displacement meters for detecting fine displacements as voltages are respectively provided, and between the displacement meter and the air supply and exhaust solenoid valves, the output signal of the displacement meter is compared with the standard value of the air spring, and the corresponding air supply and exhaust solenoid valves are according to the result. This can be achieved by providing a control unit for generating an on or off signal.
따라서, 에어 스프링의 높이를 승차인원의 증감 또는 주행중 차량의 상태 변화에 따라 정밀하게 제어할 수 있어 주행중 돌기물을 만나더라도 승차감 자체를 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 급속조타시에도 차체가 기울어진 쪽의 에어 스프링의 높이를 빠른시간내에 정밀하게 제어할 수 있어 차량의 조안성도 향상시킬 수 있어 차량의 현가 시스템에 대한 신뢰성을 자체를 대폭 향상시킬 수 있는 것이다.Therefore, the height of the air spring can be precisely controlled according to the increase or decrease of the number of passengers or the change of the state of the vehicle while driving, so that even when the projection meets the driving, the ride comfort itself can be greatly improved, and the vehicle body is inclined even during rapid steering. The height of the side air spring can be precisely controlled in a short time, which can improve the vehicle's eye stability, and can greatly improve the reliability of the suspension system of the vehicle itself.
도 1은 본 발명 장치의 일부 확대 블럭 구성도.1 is a partially enlarged block diagram of an apparatus of the present invention.
도 2는 본 발명 장치 중 변위계의 설치상태를 보인 분해 사시도.Figure 2 is an exploded perspective view showing an installation state of the displacement meter of the present invention device.
도 3은 본 발명 장치를 자동차의 전체에 적용시켰을시의 개략 구성도.3 is a schematic configuration diagram when the present invention is applied to an entire vehicle.
도 4는 본 발명 장치의 작동상태를 설명하기 위한 플로우챠트.4 is a flowchart for explaining an operating state of the apparatus of the present invention.
* 도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing
1 : 에어탱크 2 : 에어 스프링1: air tank 2: air spring
3 : 관체 4,5 : 공기 공급 및 배기용 솔레노이드 밸브3: pipe 4,5: solenoid valve for air supply and exhaust
6 : 변위계 7 : 제어부6: displacement meter 7: control unit
21 : 에어백 22 : 브라켓트21: airbag 22: bracket
23 : 힌지봉 61 : 볼 베어링23: hinge rod 61: ball bearing
62 : 힌지부62: hinge part
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명 장치의 일부 확대 블럭 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 장치 중 변위계의 설치상태를 보인 분해 사시도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명 장치를 자동차의 전체에 적용시켰을시의 개략 구성도를 나타낸 것이다.1 is a block diagram showing a part of an enlarged block diagram of the device of the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view showing the installation state of the displacement meter of the device of the present invention, Figure 3 is a view of applying the device of the present invention to the entire vehicle A schematic configuration diagram is shown.
이에 따르면, 에어탱크(1)내에 충진된 공기를 적재화물 또는 승객의 증감에 대응하여 전,후,좌,우 바퀴측에 설치되어 있는 각 에어 스프링(2)의 에어백(21)내에 공급시켜 차의 높이가 일정하게 유지되도록 하는 차량의 현가 시스템에 있어서,According to this, the air filled in the air tank 1 is supplied into the airbag 21 of each air spring 2 installed on the front, rear, left and right wheel side in response to the increase or decrease of the loaded cargo or passenger. In the suspension system of the vehicle to keep the height of the constant,
에어탱크(1)와 전,후,좌,우 에어 스프링(2)의 에어백(21) 사이를 연결시켜 주는 관체(3)상에 각각 공기 공급 및 배기용 솔레노이드 밸브(4)(5)를 설치하고, 상기 에어백(21)내에는 미세 변위량을 전압으로 검출하는 변위계(6)를 각각 설치하며, 상기 변위계(6)와 공기 공급 및 배기용 솔레노이드 밸브(4)(5) 사이에는 상기 변위계(6)의 출력신호를 입력받아 에어 스프링(2)의 표준값과 상호 비교하여 그 결과에 따라 해당 공기 공급 및 배기용 솔레노이드 밸브(4)(5)에 온 또는 오프신호를 발생시켜 주는 제어부(7)를 설치하여에어탱크(1)내에 충진된 공기를 적재화물 또는 승객의 증감에 대응하여 전,후,좌,우 바퀴측에 설치되어 있는 각 에어 스프링(2)의 에어백(21)내에 공급시켜 차의 높이가 일정하게 유지되도록 하는 차량의 현가 시스템에 있어서,Air supply and exhaust solenoid valves (4) (5) are installed on the tubular body (3) connecting the air tank (1) and the airbag (21) of the front, rear, left and right air springs (2). The airbag 21 is provided with a displacement meter 6 for detecting a minute displacement amount as a voltage, and the displacement meter 6 is disposed between the displacement meter 6 and the solenoid valves 4 and 5 for air supply and exhaust. A control unit 7 which receives the output signal of the control unit and compares it with the standard value of the air spring 2 and generates on or off signals to the corresponding air supply and exhaust solenoid valves 4 and 5 according to the result. The air filled in the air tank 1 is supplied to the airbag 21 of each air spring 2 installed on the front, rear, left and right wheels in response to the increase or decrease of the loaded cargo or passengers. In a suspension system of a vehicle in which the height is kept constant,
상기 변위계(6)에는 양단부에 볼 베어링(61)을 구비한 힌지부(62)를 구비시켜, 상기 에어백(21)내의 천정부와 바닥부에 각각 고정 설치한 브라켓트(22)의 힌지봉(23)에 각각 볼트 체결방식으로 축지한 에어 스프링(2)의 에어백(21) 변화 형태나 방향등에 무관하게 그 변위를 전기적인 신호로 검출할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.The hinge rods 23 of the bracket 22 fixed to the ceiling and the bottom of the ceiling part in the airbag 21 are provided with the hinge portion 62 having ball bearings 61 at both ends thereof. It is characterized in that the displacement can be detected as an electrical signal irrespective of the change form or direction of the airbag 21 of the air spring 2 held by the bolt fastening method.
도 4는 본 발명 장치의 작동관계를 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이다.Figure 4 shows a flowchart for explaining the operating relationship of the apparatus of the present invention.
이에 따르면, 차량 엔진에 시동이 걸려지면 제어부(7)에서 승차인원 또는 주행중 차량의 상태변화를 에어 스프링 ± 허용 공차에 대한 기준값과 변위계(6)를 통해 검출되는 에어 스프링의 실제 변위값 데이타를 상호 비교하는 단계와;According to this, when the vehicle engine is started, the control unit 7 converts the number of passengers or the state of the vehicle during driving into a reference value for air spring ± tolerance and the actual displacement data of the air spring detected through the displacement gauge 6. Comparing;
상기에서 검출 비교한 결과 에어 스프링 ± 허용 공차에 대한 기준값 = 에어 스프링의 실제 변위 데이타 값이면 이전의 단계를 계속하는 단계와;Continuing the previous step if the result of the detection comparison is that the air spring ± reference value for tolerance = the actual displacement data value of the air spring;
상기에서 검출 비교한 결과 에어 스프링 ± 허용 공차에 대한 기준값 > 에어 스프링의 실제 변위값 데이타이면 배기용 솔레노이드 밸브(5)는 개방시키고 공급용 솔레노이드 밸브(4)는 차단시키는 단계와;If the result of the detection comparison is an air spring ± reference value for the allowable tolerance> actual displacement value data of the air spring, opening the exhaust solenoid valve 5 and shutting off the supply solenoid valve 4;
상기에서 검출 비교한 결과 에어 스프링 ± 허용 공차에 대한 기준값 < 에어 스프링의 실제 변위 데이타 값이면 배기용 솔레노이드 밸브(5)는 차단시키고 공급용 솔레노이드 밸브(4)는 개방시키는 단계;로 제어한다.If the result of the detection comparison is a reference value for air spring ± tolerance value <actual displacement data value of the air spring, the exhaust solenoid valve 5 is blocked and the supply solenoid valve 4 is opened.
이와같이 구성된 본 발명장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the present invention configured as described above is as follows.
먼저, 본 발명 장치는 에어탱크(1)와 전,후,좌,우 바퀴측에 설치되어 있는 각각의 에어 스프링(2) 사이를 연결시켜 주는 관체(3)상에 각각 공기 공급 및 배기용 솔레노이드 밸브(4)(5)를 설치하고, 상기 에어백(21)내에는 변위계(6)를 부가 설치하여, 제어부(7)로 하여금 승차인원의 증감시 또는 주행중 차량의 상태 변화시 마다 상기 변위계(6)의 출력신호와 에어 스프링(2)의 표준값과 상호 비교하여 그 결과에 따라 해당 공기 공급 및 배기용 솔레노이드 밸브(4)(5)를 온 또는 오프시키도록 한 기구적 구성을 갖는다.First, the apparatus of the present invention is a solenoid for supplying and exhausting air on the tubular body 3 connecting the air tank 1 and the respective air springs 2 installed on the front, rear, left, and right wheel sides, respectively. The valves 4 and 5 are provided, and the displacement gauge 6 is additionally installed in the airbag 21 so that the controller 7 causes the displacement gauge 6 to be changed every time the occupant is increased or decreased or the state of the vehicle is changed while driving. It has a mechanical configuration which compares the output signal of the < RTI ID = 0.0 >) < / RTI > with the standard value of the air spring 2 and turns on or off the corresponding solenoid valves 4 and 5 for air supply and exhaust according to the result.
또한, 상기 제어부(7)에서는 차량의 엔진에 시동이 걸려지기만 하면 승차인원의 증감 또는 주행중 차량의 상태변화를 에어 스프링(2)의 에어백(21)내에 설치되어 있는 변위계(6)를 통해 계속해서 전압으로 검출하여 자체내에 이미 기억되어 있는 에어 스프링 ± 허용 공차에 대한 기준값(즉, 기준전압)과 상호 비교하게 된다.In addition, if the engine of the vehicle is started, the control unit 7 continuously increases or decreases the number of passengers or changes the state of the vehicle while driving through the displacement gauge 6 installed in the airbag 21 of the air spring 2. The voltage is detected and compared with the reference value (ie reference voltage) for the air spring ± tolerance already stored in itself.
그 결과, 에어 스프링 ± 허용 공차에 대한 기준값 = 에어 스프링의 실제 변위 데이타 값이면 현재의 에어 스프링(2) 및 차량의 높이가 표준 높이를 유지하는 것으로 인지하고 공기 공급 및 배기용 솔레노이드 밸브(4)(5)를 각각 차단시킨 상태를 유지시켜 준다.As a result, if the air spring ± reference value for the tolerance = the actual displacement data value of the air spring, it is recognized that the height of the current air spring (2) and the vehicle maintains the standard height, and the solenoid valve (4) for air supply and exhaust (4) Keep the state of blocking (5) respectively.
그런데, 상기 제어부(7)에서 검출 비교한 결과, 전,후,좌,후 에어 스프링 중 어느 한측의 에어 스프링의 실제 변위값이 에어 스프링 ± 허용 공차에 대한 기준값 보다 크면 승차인원이나 적재화물의 감소되었거나, 주행중 돌기물과 접촉되는 반대측 또는 급속조타시 타측에 위치한 상태이므로 인해 에어 스프링(2)의 높이가 표준높이 보다 높은 것으로 인지하고, 배기용 솔레노이드 밸브(5)는 개방시키고 공급용 솔레노이드 밸브(4)는 차단시켜 해당 에어 스프링(2)의 높이를 낮추게 된다.However, as a result of detection and comparison by the control unit 7, if the actual displacement value of the air spring on any one of the front, rear, left and rear air springs is larger than the reference value for the air spring ± allowable tolerance, the number of occupants and loads is reduced. It is recognized that the height of the air spring (2) is higher than the standard height because it is located on the other side or the other side in contact with the projection while driving, the exhaust solenoid valve (5) is opened and the supply solenoid valve ( 4) is cut off to lower the height of the air spring (2).
물론, 상기와 같은 형태는 해당 에어 스프링(2)의 높이가 표준 높이가 될 때 까지 유지되며, 이와같이 에어백(21)내의 공기를 외부로 배출시키는 방식을 통해 해당 바퀴의 에어 스프링(2) 높이가 표준높이와 동일해지면 상기 제어부(7)에서는 배기용 솔레노이드 밸브(5)의 구동도 차단시키게 된다.Of course, the shape as described above is maintained until the height of the air spring (2) is a standard height, the height of the air spring (2) of the wheel through the way to discharge the air in the airbag 21 to the outside in this way If it is equal to the standard height, the control unit 7 shuts off the driving of the solenoid valve 5 for exhaust.
한편, 상기 제어부(7)에서 검출 비교한 결과, 에어 스프링의 실제 변위값이 에어 스프링 ± 허용 공차에 대한 기준값 보다 크면 승차인원이나 적재화물의 증가 또는 주행중 돌기물과 접촉된 상태이거나, 급속조타로 인해 해당 에어 스프링(2)의 높이가 표준높이 보다 낮은 인지하고, 해당 바퀴의 에어 스프링(2) 높이가 표준높이와 동일해질 때 까지 배기용 솔레노이드 밸브(5)는 차단시키고 공급용 솔레노이드 밸브(4)는 개방시켜 주게 된다.On the other hand, as a result of detection and comparison by the control unit 7, if the actual displacement value of the air spring is larger than the reference value for the air spring ± allowable tolerance, the number of passengers or loads increase or contact with the projections during the driving, or by rapid steering Due to the fact that the height of the corresponding air spring (2) is lower than the standard height, the exhaust solenoid valve (5) is shut off and the supply solenoid valve (4) until the height of the air spring (2) of the corresponding wheel is equal to the standard height. ) Is opened.
따라서, 노면에서 차체로 전달되는 충격력이나 급속 조타로 인해 차체가 일측으로 기울어질시 해당 에어 스프링(2)의 높이가 빠른시간내에 표준높로 높아지게 되므로 승차감 및 조안성이 자동으로 향상되는 것이다.Therefore, when the vehicle body is inclined to one side due to the impact force or rapid steering transmitted from the road surface, the height of the corresponding air spring 2 is increased to the standard height within a short time, so that the riding comfort and stability is automatically improved.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 현가 시스템에서 사용되는 에어 스프링의 높이 변화를 변위계를 통해 검출하여 기준값과 비교한 후 그 결과값에 따라 에어 탱크와 에어 스프링 사이에 설치된 전자식 공급 및 배기용 솔레노이드의 구동을 적절히 제어하여 빠른시간애에 표준높이와 동일하게 전자 제어시켜 주므로써, 승차인원의 증감 또는 주행중 차량의 상태 변화에 따라 에어 스프링의 높이를 정밀하게 변화시킬 수 있어 승차감과 조안성을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 차량의 현가 시스템 자체에 대한 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.As described above, according to the present invention, the height change of the air spring used in the suspension system is detected through a displacement meter and compared with a reference value, and the electronic supply and exhaust solenoid installed between the air tank and the air spring according to the result value. By appropriately controlling the driving of the car, the electronic spring is controlled to be the same as the standard height in a short time, so that the height of the air spring can be precisely changed according to the increase or decrease of the number of passengers or the change of the state of the vehicle while driving. In addition to being able to improve, it is a very useful invention such as greatly improving the reliability of the suspension system of the vehicle itself.
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