KR100471819B1 - 에어 서스펜션 차량의 레벨링 시스템 - Google Patents

에어 서스펜션 차량의 레벨링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에어 서스펜션 차량의 레벨링 시스템에 관한 것으로, 에어스프링(10)의 에어백(11) 내부에 어퍼브라켓(12)에 장착된 로드(51)와, 이 로드(51)의 단부에 장착된 회동원판(52)과, 로워브라켓(13)에 장착되고 상기 회동원판(52)과 랙&피니언 치합되는 랙바(54)로 구성되는 밸브기구(50)가 설치되는 구조로 이루어진다.
상기 로드(51)의 내부에는 에어탱크에 연결되는 공급관로(51a)와 대기중으로 개방되는 배출관로(51b)가 형성되고, 상기 회동원판(52)에는 에어스프링(10) 압축 또는 신장시 각각 상기 공급관로(51a)와 배출관로(51b)에 연결되어 이 관로들을 에어백(11)의 내부공간과 연결시키는 공급홈(52a)과 배출홈(52b)이 형성된다. 따라서, 차고변화에 따라 상기 회동원판(52)이 시계방향 또는 반시계방향으로 회전될 때 상기 관로들이 개방되어 공기의 공급 및 배출작용이 일어나며, 이에 의해 차고 및 차량의 자세가 일정하게 유지될 수 있게 된다. 또한, 상기와 같이 레벨링을 위한 장치들이 에어스프링에 내장되어 패키지화됨으로써 설치공간의 확보가 용이하고, 주변 부품과의 간섭감소로 인해 장착작업이 용이하며, 차종에 따른 구별없이 장치의 공용화가 가능하고, 작동제어기구의 초기위치 조정작업이 필요없게 된다.

Description

에어 서스펜션 차량의 레벨링 시스템{leveling system for air suspension vehicles}
본 발명은 에어 서스펜션 차량의 레벨링 시스템에 관한 것으로, 특히 차고에 따라 에어탱크의 압축공기를 에어스프링의 내부로 공급하거나 에어스프링 내부의 공기를 외부로 배출하는 밸브기구가 에어스프링의 내부에 일체로 설치된 에어 서스펜션 차량의 레벨링 시스템에 관한 것이다.
주지된 바와 같이 에어 서스펜션은 에어 스프링을 사용하여 차체의 하중을 지지하고 노면으로부터의 충격 및 진동의 전달을 흡수하는 것으로서, 하중의 증감에 관계없이 차고를 항상 일정하게 유지하고, 차량 전후좌우의 기울어짐을 방지하며, 하중의 증감에 따라 스프링 정수를 자동으로 변화시켜 항상 최적의 승차감이 얻어질 수 있도록 레벨링시스템을 구비한다.
레벨링시스템은 에어탱크로부터 에어스프링으로 연결된 공압관로 중에 쓰리웨이밸브인 레벨링밸브를 설치하고, 이 레벨링밸브를 차고에 따라 작동시킴으로써 상기 에어스프링으로 압축공기를 공급하거나 또는 배출시킬 수 있도록 되어 있다.
그 한 예를 도 1에 도시하였다.
도시된 바와 같이, 에어스프링(10)은 프레임(20)과 액슬(30)의 사이에 설치되어 차체의 하중을 지지한다. 레벨링밸브(40)는 상기 프레임(20)에 장착되고, 에어탱크로부터 압축공기가 유입되는 유입포트(41)와, 에어스프링(10)과 연결되어 에어스프링(10)내부로 공기를 공급하거나 에어스프링(10)의 공기를 다시 받아 들이는 연결포트(42)와, 에어스프링(10)으로부터 유입된 공기를 대기중으로 배출하는 배출포트(43)를 갖추며, 수직 및 수평레버들로 이루어진 레버기구(44)에 의해 액슬(30)에 연결되어 있어 차고의 변화 즉, 상기 프레임(20)과 액슬(30) 간의 거리 변화에 따라 유로를 개폐하여 에어스프링(10)내 공기량을 조절한다.
즉, 프레임(20)과 액슬(30) 간의 거리가 가까워질때는 레버기구(44)의 상부 수평레버가 상승하여 배출포트(43)는 닫히고 유입포트(41)와 연결포트(42)가 개방되어 에어탱크의 압축공기가 에어스프링(10)의 내부로 공급됨으로써 에어스프링(10)의 공기압이 증가하여 액슬(30)에 대해 프레임(20)이 밀어 올려지게 되고, 프레임(20)과 액슬(30) 간의 거리가 멀어질때는 상기 상부 수평레버가 하강하여 유입포트(41)는 닫히고 연결포트(42)와 배출포트(43)가 개방되어 에어스프링(10)의 공기가 외부로 배출됨으로써 에어스프링(10)의 공기압이 감소되어 프레임(20)과 액슬(30)의 거리가 다시 가까워지게 되며, 이와 같은 작용에 의하여 차고 및 차체의 자세가 일정하게 유지된다.
한편, 상기 레벨링 시스템이 설치되는 공간은 상기 에어스프링(10) 뿐만 아니라, 현가를 구성하는 여러 부품 즉, 쇽업소버, 스태빌라이저바, 레디어스로드, 레터럴로드 등이 복잡하게 설치되는 공간으로서 부품간에 간섭을 피하여 레벨링밸브(40) 및 레버기구(44)의 설치공간을 확보하기가 용이하지 않으므로 설계 자유도가 제한되며, 장착시에도 조립이 용이하지 않은 단점이 있었다.
또한, 레버기구(44)들을 이루는 레버들이 일정한 길이를 가지고 있기 때문에 차종에 따라 프레임(20)과 액슬(30)의 거리가 변화할때는 이를 공용할 수 없다는 단점도 있었다.
또한, 최초 설치시 상기 에어스프링(10)이 상기 레벨링밸브(40)가 에어스프링(10)으로 공기를 공급하지도 에어스프링(10)으로부터 공기를 배출하지도 않는 상태에 있도록 상기 레버기구(44)의 최초위치를 조정해 주어야 하므로 이 또한 작업을 난해하게 하는 요소가 되었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 단점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 종래 레벨링밸브의 유로개폐기능과, 그 레벨링밸브를 차고의 변화에 따라 작동시키는 밸브 작동제어기구의 기능을 통합수행할 수 있는 밸브기구를 에어스프링의 내부에 설치함으로써 장치를 간소화함은 물론, 주변 부품들과의 간섭을 최소화함으로써 현가장치의 설계자유도를 향상시키고, 설치작업이 용이해지며, 차종에 상관없이 공용할 수 있고, 설치시 최초위치의 조정작업이 필요없도록 된 에어 서스펜션 차량의 레벨링 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 프레임과 액슬 사이에 장착된 에어스프링과, 이 에어스프링의 내부에 설치되어 차고의 변화에 따라 에어탱크의 압축공기를 공급하거나 에어스프링 내부의 공기를 외부로 배출하는 밸브기구를 포함하여 이루어진다.
상기 밸브기구는 랙과 피니언의 관계를 이용한 것으로서, 공급관로와 배출관로가 형성된 로드의 단부에 피니언이 일체성형된 회동원판이 핀으로 장착되되, 이 회동원판에는 상기 공급관로와 배출관로의 단부와 마주볼 때 관로와 에어스프링 내 공간을 연통시키는 공급홈과 배출홈이 형성되며, 또한 상기 회동원판의 피니언은 에어스프링의 로워브라켓에 고정된 랙바에 치합되는 구조로 이루어진다.
따라서, 차고의 변화에 따라 상기 회동원판이 시계방향 또는 반시계방향으로 회전되어, 상기 공급관로와 공급홈 또는 배출관로와 배출홈이 마주보게 되면 에어스프링의 내부공간과 해당 관로가 연결되어 공기의 공급이나 배출이 이루어질 수 있도록 되어 있다.
따라서, 종래와 같이 레벨링밸브의 작동을 제어하기 위한 별도의 레버기구를 설치할 필요가 없게 되고, 작동부품들이 모두 에어스프링의 내부에 설치되어 패키지화됨으로써 설치공간의 확보가 용이하고, 주변부품과의 간섭이 적어 설치작업이 용이하며, 에어스프링 제작시 밸브기구의 초기위치가 조정되어 있으므로 현가 조립라인에서 레버기구의 초기위치를 조정할 필요가 없게 된다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 에어 서스펜션 차량의 레벨링 시스템을 도시한 도면으로서, 본 발명은 에어스프링(10)의 내부에 차고변화에 따라 에어탱크의 공기를 받아들이거나 배출하는 밸브기구(50)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
도시된 바와 같이, 일반적으로 에어스프링(10)은 공기가 주입되는 중앙의 에어백(11)과, 에어스프링(10)을 프레임(20)과 액슬(30) 사이에 장착하기 위해 상기 에어백(11)의 상하에 각각 설치된 어퍼브라켓(12)과 로워브라켓(13)을 포함하여 이루어지는데, 상기 밸브기구(50)는 상기 에어백(11)의 내부에 설치된다.
상기 밸브기구(50)는 어퍼브라켓(12)의 하면에 장착되는 로드(51)와, 이 로드(51)의 하단에 핀(53)을 매개로 회동가능하게 장착되는 회동원판(52)과, 상기 로워브라켓(13)에 하단이 고정되어 상기 회동원판(52)과 치합되는 랙바(54)로 이루어진다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 로드(51)의 내부에는 2개의 공기통로가 형성되는데, 이중 하나는 에어탱크에 연결되는 공급관로(51a)이고, 다른 하나는 대기중으로 개방되는 배출관로(51b)로서, 두 관로 모두 어퍼브라켓(12)을 관통하는 호스 또는 파이프에 의해 에어탱크에 연결되거나 대기중으로 개방된다.
상기 공급관로(51a)와 배출관로(51b)는 로드(51)의 하부까지 연장성형되어 있으며, 상기 회동원판(52)과 겹쳐지는 위치에서 상호 반대방향으로 절곡되어 로드(51)의 표면 외측으로 개방된다.
상기 회동원판(52)은 로드(51)의 단부 양측에 각각 장착되는 2개의 원판으로서, 이 원판들의 내측면에는 각각 호형의 홈이 형성되는데, 상기 공급관로(51a)의 하단이 개방된 방향의 원판에 형성되는 공급홈(52a)은 로드(51)를 중심으로 반시계방향에 형성되고, 상기 배출관로(51b)의 하단이 개방된 방향의 원판에 형성되는 배출홈(52b)은 로드(51)를 중심으로 시계방향에 형성된다.
한편, 상기 회동원판(52)을 구성하는 두 원판의 내측면에는 각각 원판형의 피니언(52c)이 일체로 형성된다.
상기 랙바(54)는 로워브라켓(13)상에 수직으로 고정되고, 상기 회동원판(52)측 단면에 랙이 형성된 것으로, 설치상태에서 이 랙은 상기 회동원판(52)의 피니언(52c)에 치합된다.
한편, 상기 에어스프링(10) 제작시에는 에어스프링(10)이 차량에 초기 장착될 때 밸브기구(50)가 닫힌 상태--공급관로(51a)나 배출관로(51b)가 모두 열리지 않은 상태--를 유지하여 에어스프링(10)이 기본 스프링압을 유지할 수 있게 하기 위하여 공급홈(52a)과 배출홈(52b)이 로드(51)의 양측에 위치되도록 회동원판(52)의 장착상태가 조정된다.
이제 본 발명에 의한 레벨링 작용에 대해 설명한다.
하중이 증가하여 프레임(20)과 액슬(30)의 거리가 가까워질 경우, 에어스프링(10)은 압축된다. 따라서 어퍼브라켓(12)이 하강함에 따라 로드(51)가 하강(정확히는 로드(51)와 랙바(54)의 상대위상 변화에 의한다. 즉, 로드(51)는 하강하고 랙바(54)는 상승하여 상호간에 겹쳐지는 길이가 늘어나는 상태로 이동하는 것이나, 설명의 편이를 위하여 랙바(54)를 기준으로 한 로드(51)의 이동상태에 근거하여 설명하기로 한다.)함으로써 랙과 피니언의 작용에 의하여 회동원판(52)이 시계방향으로 회동되어 상기 공급홈(52a)과 공급관로(51a)의 단부가 마주보게 됨으로써 공급홈(52a)을 통하여 공급관로(51a)와 에어백(11)의 내부공간이 연결된다. 따라서, 에어탱크로부터 압축공기가 에어백(11)의 내부로 공급되어 에어백(11)내 압력이 상승하여, 에어스프링(10)이 다시 신장됨으로써 프레임(20)이 원위치로 복귀(상승)되어 차고가 유지된다.
한편, 하중이 감소하여 프레임(20)과 액슬(30)의 거리가 멀어질 경우에 상기 에어스프링(10)은 신장된다. 이때는 상기의 경우와 반대로 랙바(54)에 대하여 로드(51)가 상승하게 되므로 회동원판(52)이 반시계방향으로 회동되어 상기 배출홈(52b)과 배출관로(51b)의 단부가 마주보게 됨으로써 배출홈(52b)을 통하여 배출관로(51b)와 에어백(11)의 내부공간이 연결된다. 따라서, 에어백(11) 내부의 공기가 배출관로(51b)를 통하여 대기중으로 배출되어 에어백(11)의 압력이 감소되며, 이에 의해 에어스프링(10)이 하중에 의해 다시 수축됨으로써 프레임(20)이 원위치로 복귀(하강)되어 차고가 유지된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 레벨링 시스템은 레벨링 시스템 본연의 역할을 충실히 수행하면서도 종래 레벨링 시스템의 문제점을 해소하였다.
즉, 본 발명에 따른 레벨링 시스템에서는 종래의 레벨링밸브와 이 레벨링밸브의 작동을 차고에 따라 제어하는 작동제어기구의 역할을 모두 수행하는 밸브기구가 에어스프링의 내부에 설치되어 패키지화됨으로써 레벨링 시스템 설치공간의 확보가 매우 용이하여 에어 서스펜션의 설계 전체적인 측면에 있어서 그 자유도가 크게 향상된다.
또한, 패키지화에 의해 취급이 용이하고, 장착시 주변의 현가부품과의 간섭이 크게 줄어듦으로써 장착작업이 용이해지는 장점이 있다.
또한, 에어스프링 제작시 에어스프링이 차량에 초기 장착될 때 상기 공급홈과 배출홈을 통한 관로의 개방이 이루어지지 않는 상태로 회동원판이 장착되도록 설계·제작되기 때문에 현가 조립라인에서 종래와 같이 레버기구의 초기 장착위치를 조정해야 하는 불편함이 해소되며, 동일한 용량의 에어스프링을 채용하는 차량에 있어서는 차종에 따른 구별 없이 장치를 공용할 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 종래 에어 서스펜션 차량의 레벨링 시스템을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 에어 서스펜션 차량의 레벨링 시스템을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 레벨링 시스템의 밸브기구 확대도,
도 4는 상기 밸브기구의 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 에어스프링, 11 : 에어백,
12 : 어퍼브라켓, 13 : 로워브라켓,
20 : 프레임, 30 : 액슬,
50 : 밸브기구, 51 : 로드,
51a : 공급관로, 51b : 배출관로,
52 : 회동원판, 52a : 공급홈,
52b : 배출홈, 52c : 피니언,
53 : 핀, 54 : 랙바.

Claims (3)

  1. 상단이 상기 에어스프링(10)의 어퍼브라켓(12)에 고정되고 내부에 에어탱크에 연결되는 공급관로(51a)와 대기중으로 개방되는 배출관로(51b)가 형성된 로드(52)와; 두 개의 원판으로 이루어져 상기 로드(52)의 하단 양측부에 핀(53)을 매개로 회동가능하게 장착되며 시계방향으로 회동되었을 때 상기 공급관로(51a)의 하단과 일치되어 공급관로(51a)를 개방시키는 공급홈(52a)과 반시계방향으로 회동되었을 때 상기 배출관로(51b)의 하단과 일치되어 배출관로(51b)를 개방시키는 배출홈(52b)이 형성됨과 더불어, 상기 두 원판의 내측면에 피니언(52c)이 일체로 형성된 회동원판(52)과; 상기 에어스프링(10)의 로워브라켓(13)에 하단이 고정되고 측면에 랙이 형성되어 상기 회동원판(52)의 피니언(52c)과 치합되는 랙바(54)로 구성된 밸브기구(50)가 에어스프링(10)의 에어백(11) 내부에 설치되어 이루어진 에어 서스펜션 차량의 레벨링 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 공급관로(51a)와 배출관로(51b)의 하단은 상호 반대방향으로 절곡되어 로드(51)의 표면외측으로 개방되며, 상기 공급관로(51a)의 단부가 개방된 쪽의 원판 내측면 중 로드(51)를 기준으로 반시계방향에 상기 공급홈(52a)이 호형으로 형성되고, 상기 배출관로(51b)의 단부가 개방된 쪽의 원판 내측면 중 로드(51)를 기준으로 시계방향에 상기 배출홈(52b)이 호형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 차량의 레벨링 시스템.
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