KR100773449B1

KR100773449B1 - 차량의 공기 브레이크 시스템

Info

Publication number: KR100773449B1
Application number: KR1020037003341A
Authority: KR
Inventors: 이안 리차드 조셉 바테스
Original assignee: 왑코 오토모티브 유케이 리미티드
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2007-11-05
Also published as: JP2004509016A; GB0023350D0; EP1318936B1; WO2002024506A1; KR20030036757A; AU2001287863A1; BR0114063A; DE60121006T2; US8801111B2; US20120181851A1; EP1318936A1; DE60121006D1; JP5265839B2; US20040026993A1

Abstract

본 발명은 가압 유체 공급원(1), 이 공급원(1) 하류의 공기 건조기(A) 및 이 공기 건조기 하류(A)의 공기 소모 회로(2)를 구비하는 차량 공기 브레이크 시스템에 관한 것이다. 이 공기 브레이크 시스템은 공기 소비 회로(2)로부터 공기 건조기(A)를 통한 드레인 밸브(B)로의 공기의 역류를 허용하기 위하여 요구가 있을 때마다 상기 공급원(1)을 일시 정지시키는 제어 수단을 구비하고, 이 제어 수단은 재생 밸브(D)와 명령 밸브(C)를 구비하며, 이 명령 밸브는 공기 소비 회로(2)에 연결된 입구와 상기 드레인 밸브(B)에 작동적으로 연결된 공급 출구를 구비하고, 상기 재생 밸브(D)는 명령 밸브(C)의 입구와 공급 출구의 연결에 응답하여 재생 역류를 허용하도록 작동 가능하다.

Description

차량의 공기 브레이크 시스템{VEHICLE AIR BRAKING SYSTEM}

본 발명은 차량의 공기 브레이크 시스템에 관한 것이다.

종래의 공기 브레이크 시스템에 있어서는, 압축기로부터 가압 상태의 공기가 공기 건조기 및 비귀환 밸브를 통해 저장조로 공급되고, 공기는 이 저장조로부터 요구 밸브(demand valve)를 거쳐 추출된다.

공기 건조기는 대개 건조제 용기로 구성되며, 이러한 공기 건조기는 적은 용적의 공기를 저장조 내의 건조제를 통해서 통과시키고 이러한 용적이 대기로 배기될 수 있게 함으로써 주기적으로 재생된다.

간단한 공기 브레이크 시스템에 있어서는, 감압(感壓) 스위치가 저장조 내의 최대 압력을 감지하는 경우에 재생이 이루어질 수 있다. 이 스위치는 공기 건조기의 상류에 있는 공기 시스템으로 배기(排氣)하는 재생 밸브에 압력 신호가 인가될 수 있게 하는데, 공기 시스템 하류의 소정 용적의 건조 공기는 교축부(restrictor)를 거쳐 비귀환 밸브를 바이패스할 수 있다. 또한, 이러한 재생 밸브의 개방으로 압축기 출구가 직접 배기부(exhaust)로 연결되어 압축기가 공회전하거나, 또는 병렬 시스템(parallel system)에 의하여 압축기의 언로딩(unloading)이 수행될 수도 있다. 공기 건조기 하류의 압력이 압력 릴리프 밸브(pressure relief valve)의 최소 설정치로 저하함에 따라, 재생 밸브가 폐쇄되고 압축기는 온-로드(on-load) 상 태로 되어 저장조를 재충전한다.

압축기의 불필요한 펌핑(pumping)을 배제시키기 위하여, 그리고 필요한 경우에만 공기 건조기의 재생(再生)을 보장하기 위하여 여러 가지 제안이 있었다.

공지된 차량의 공기 브레이크 시스템은 가압 유체 공급원과, 이 공급원 하류의 공기 건조기 및 공기 건조기 하류의 공기 소비 회로(air consumer circuit)를 구비하는데, 이 공기 브레이크 시스템은 가압된 공기가 공기 소비 회로로부터 공기 건조기를 통해서 드레인 밸브(drain valve)로 역류하는 것을 허용하기 위하여 요구가 있을 때마다 상기 공급원을 일시 정지시키는 제어 수단을 구비한다. 상기 제어 수단은 전기 작동식 명령 밸브(command valve)를 구비하는데, 이 명령 밸브는 공기 소비 회로에 연결된 입구와, 작동적으로 상기 드레인 밸브에 연결된 공급 출구(supply outlet)와, 배기 출구(exhaust outlet)를 구비한다. 사용시에, 상기 명령 밸브는 상기 출구들이 연결되는 폐쇄된 상태에서 상기 입구와 공급 출구가 연결되는 개방 상태로 이동할 수 있으며, 상기 드레인 밸브는 탄성적으로 폐쇄되어 상기 입구와 공급 출구의 연결시 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 이동할 수 있다.

상기 공급원은 상기 드레인을 통해서 배기함으로써 일시 정지될 수 있지만, 선택적으로는 상기 공급 출구가 상기 공급원을 직접 언로딩하거나 또는 일시 정지시키는 언로딩 수단에 작동적으로 연결되어, 상기 입구와 공급 출구가 연결될 때 상기 언로딩 수단이 작동된다.

재생 흐름(regeneration flow)은 전기 작동식 재생 밸브에 의하여 시작되고, 재생 밸브와 명령 밸브는 전형적으로는 동시에 작동되며, 이에 따라 드레인 밸브의 개방은 공기 건조기를 통한 재생 역류와 일치한다.

본 발명의 제1 특징에 있어서, 공지의 공기 브레이크 시스템의 전기 작동식 재생 밸브는 명령 밸브의 입구와 공급 출구의 연결에 응답하여 재생 역류를 허용하도록 작동 가능한 재생 밸브로 대체된다. 따라서, 가압 유체 공급원, 이 공급원 하류의 공기 건조기 및 이 공기 건조기 하류의 공기 소모 회로를 구비하는 차량의 공기 브레이크 시스템으로서, 공기 소비 회로로부터 공기 건조기를 통한 드레인 밸브로의 공기의 역류를 허용하기 위하여 요구가 있을 때마다 상기 공급원을 일시 정지시키는 제어 수단을 구비하고, 이 제어 수단은 재생 밸브와 명령 밸브를 구비하며, 이 명령 밸브는 공기 소비 회로에 연결된 입구와 상기 드레인 밸브에 작동적으로 연결된 공급 출구를 구비하고, 상기 재생 밸브는 명령 밸브의 입구와 공급 출구의 연결에 응답하여 재생 역류를 허용하도록 작동 가능한 차량의 공기 브레이크 시스템이 제공된다.

상기 드레인 밸브는 탄성적으로 폐쇄 위치로 편향되고, 상기 명령 밸브의 입구와 공급 출구의 연결시, 상기 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동 가능하다. 유사하게, 상기 재생 밸브는 스프링에 의하여 폐쇄 위치로 편향되어 폐쇄 스프링의 이동에 대항하여 공급 출구에 연결될 수 있다. 그러한 실시예에 있어서, 재생 밸브와 드레인 밸브는 상기 공급 출구로부터 인출되는 공통 신호 라인에 연결되는 것이 바람직하다.

상기 제어 수단은 드레인 밸브를 통해서 배기함으로써 상기 공급원을 일시 정지시킬 수 있다. 선택적으로는, 상기 시스템이 압축기 언로더를 포함하고, 상기 공급원은 이 압축기 언로더를 매개로 일시 정지가 가능하다. 그러한 실시예에 있어서, 압축기 언로더는 언로더 밸브(unloader valve)를 매개로 하여 작동 가능할 수도 있는데, 이 언로더 밸브는 공기 소비 회로에 연결되는 입구와 압축기 언로더에 연결되는 출구를 포함하며, 상기 언로더 밸브는 탄성적으로 페쇄 위치로 편향되며, 상기 입구를 출구에 연결시키도록 개방 위치로 이동 가능하다. 이 언로더 밸브는 전기적으로 작동할 수 있다.

이러한 구조는 재생 밸브의 전기적 작동을 배제하고, 드레인 밸브와 재생 밸브가 공급 출구에서의 공통의 신호 공급원에 응답하므로 이들 드레인 밸브와 재생 밸브의 동시적인 작동을 보장한다.

제 2 특징에 있어서, 공지의 공기 브레이크 시스템은 상기 공기 소비 회로에 연결되는 입구를 구비한 전기 작동식 언로더 밸브를 구비하고, 이 언로더 밸브는 상기 입구가 언로딩 출구를 거쳐 상기 공급원을 직접 언로딩 또는 일시 정지시키는 수단을 거쳐 작동적으로 연결되도록 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 이동 가능하다.

그러한 구조는 공기 소비 회로 내의 압력을 기동력(motive force)으로 사용하여 제어된 언로딩을 수행한다.

본 발명의 제3의 특징에 있어서, 재생 흐름은 명령 밸브를 거칠 수 있다. 이러한 구조에 있어서, 명령 밸브의 공급 출구는 비귀환 밸브 및 유체 교축부를 거쳐 공기 건조기 바로 하류의 지점으로 연결된다. 그러므로, 명령 밸브 입구와 공급 출구가 연결되면, 공기 압력 공급원이 일시 정지되고(예컨대, 드레인 밸브의 개방에 의하여), 동시에 공기 압력은 공기 건조기를 통한 역류를 위하여 소비 회로로부터 상기 공급 출구를 거쳐 공급되어 드레인 밸브를 통해 배기된다.

이러한 구조는 간단한 비귀환 밸브와 교축부가 일반적인 재생 밸브를 대체한다고 하는 장점을 갖는다.

물론, 공기 압력 공급원은 제2 측면의 전기 작동식 언로더 밸브에 의하여 직접 일시 정지될 수도 있다.

또 다른 하나의 측면에 있어서, 상기 공기 브레이크 시스템은 상기 공급원과 상기 공기 건조기 사이에 배기 밸브를 구비하여 상기 공급원이 직접 배기될 수 있으며, 상기 배기 밸브는 상기 제2 측면의 언로더 밸브의 공급 출구에 연결함으로써 작동 가능하다.

본 발명의 다른 측면은 단지 예로서 첨부 도면에 도시된 몇 가지 바람직한 실시예의 후술하는 설명으로 명백해질 것이다.

도 1은 차량의 기존의 공기 회로의 개략도이고,

도 2는 본 발명의 제1 실시예의 개략도이며,

도 3은 본 발명의 제2 실시예의 개략도이고,

도 4는 본 발명의 제3 실시예의 개략도이다.

종래의 시스템이 도 1에 도시되어 있다.

압축기(1)는 공기 건조기(A)를 경유하여 비귀환 밸브(5)를 통해서 공기 시스템(2)으로 가압 공기를 공급한다.

최대 압력에 도달하는 경우, 통상적인 압력 릴리이프 밸브(F)가 압축기 공급 라인을 배기시킨다.

전기 작동식 재생 밸브(D)는 스프링에 의하여 폐쇄되지만, 공기가 공기 시스템(2)으로부터 교축부(6)를 경유하여 공기 건조기(A)로 역류할 수 있게 하기 위하여 개방될 수 있다.

전기 작동식 명령 밸브(C)도 또한 스프링에 의하여 폐쇄되며, 이러한 조건에서는 압축기 언로더(4)의 신호 라인(7)은 배기 출구에서 배기된다.

공기 건조기(A)의 상류에 있는 공기 시스템(2)용 덤프 밸브(B)는 스프링에 의하여 상시(常侍) 폐쇄되지만 신호 라인(8)에 충분한 압력이 인가되면 개방될 수 있다. 다른 하나의 신호 라인(9)도 공기 시스템(2)의 압력이 예정된 최대치를 초과하는 경우에는 덤프 밸브(B)를 매개로 한 배기를 허용한다.

사용시에, 압축기(1)는 공기 건조기(A)를 거쳐 공기 시스템(2)을 충전한다. 상기 공기 시스템(2) 내의 최대 압력에 이르면, 명령 밸브(C)가 전기적으로 작동되어 신호 압력이 공급 출구(supply outlet)에서 신호 라인(8)으로 통과할 수 있게 한다. 이 신호는 덤프 밸브(B)를 개방시키므로 압축기를 배기부에 연결시켜 이 압축기가 덤프 밸브(B) 하류의 시스템 배관에 의하여 부과되는 작은 저항에 대항하여 공회전할 수 있게 한다. 신호 라인(7)은 선택적인 것으로서, 압축기 언로더(예컨대, 실린더 헤드 밸브)의 직접적인 작동을 유발하며, 따라서 덤프 밸브(B) 하류의 배관에 의하여 부과되는 펌핑 손실을 제거한다.

공기 시스템(2) 내의 공기를 사용하면, 충분한 압력 강하가 초래되어 명령 밸브(C)가 비활성화(deactivated)될 수 있으며, 이 경우 신호 라인(7, 8) 내의 압력은 공급 출구와 배기 출구를 연결시킴으로써 소모되고, 압축기는 결국 온-로드 상태가 된다.

공기 시스템(2) 내의 압력 감지 수단은 통상적인 것으로서, 예를 들면 압축기 "온(on)" 및 압축기 "오프(off)" 밸브에 해당하는 최대 및 최소 설정치를 갖는 압력 스위치를 구비한다.

공기 건조기의 재생이 필요할 때, 두 밸브(C, D) 모두 여자(勵磁)된다. 압축기는 언로드되고, 덤프 밸브(D)는 개방된다. 가압 상태의 공기는 교축부(6)를 통해서 추출될 수 있으며, 따라서 공기 건조기(A)로부터 습기를 분리하여 배기할 수 있다.

밸브(D)는 어떤 원하는 시스템 변수, 가령 압력 강하, 시간, 배기되는 공기의 습도 등에 따라 폐쇄될 수 있다.

이처럼 비교적 단순한 시스템은 전기 작동식 밸브(C, D)를 사용하여 재생을 제어한다.

본 발명에 따른 개량된 공기 브레이크 시스템이 도 2에 도시되어 있는데, 도 1에 대응하는 구성 요소들은 동일 부호로 표시되고 동일한 기능을 갖는다.

도 2에 도시된 공기 브레이크 시스템에 있어서, 재생 밸브(D)는 신호 라인(8) 내의 파일럿 압력(pilot pressure)에 의하여 작동된다. 언로더 신호 라인(7)은 독립적인 전기 작동식 언로더 밸브(E)에 의하여 제어된다.

상기 구조는 밸브(E)의 전기적인 작동에 의하여 언로더 신호가 발생될 수 있게 한다. 덤프 밸브(B)는 폐쇄된 채 유지되며, 따라서 압축기와 공기 건조기 사이의 가압 공기는 배기되지 않는다. 결과적으로, 압축기가 온-로드 상태로 되면, 비 귀환 밸브(5) 상류의 공기 시스템을 충전할 필요가 없으며, 따라서 에너지가 절감됨과 동시에 시스템 응답 시간이 개선된다.

명령 밸브(C)가 전기적으로 작동되면, 파일럿 압력이 덤프 밸브(B)와 재생 밸브(D) 모두를 개방시키며, 전술한 바와 같이 재생이 이루어진다.

본 발명에 따른 제2 시스템이 도 3에 도시되어 있다. 여기에서도, 동일한 기능을 갖는 구성 요소에 대하여는 동일한 도면 부호를 사용한다.

압축기는 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 독립적으로 언로드될 수 있다. 그러나, 명령 밸브(C)는 가압 유체를 비귀환 밸브(9)와 교축부(10)를 포함하는 조립체(G)를 거쳐 공기 건조기(A)의 하류에 있는 지점으로 직접 공급할 수 있다. 그러므로, 재생이 필요한 경우, 밸브(C, E)가 작동되어, 덤프 밸브(B)를 개방시킴과 아울러 명령 밸브(C)를 거쳐 재생 공기가 흐를 수 있게 한다. 이러한 구조는 비교적 비싼 재생 밸브(D)를 간단한 비귀환 밸브와 교축부로 대체한다.

도 3은 또한 시스템 압력에 비례하는 전기 신호 전압을 발생시키는 압력 전압 변환기(12)를 예시하고 있다. 그러한 신호 전압은 전기 작동식 밸브(C, D, E)의 작동을 결정하기 위하여 모든 실시예에서 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 제3 시스템이 도 4에 도시되어 있는데, 이 제3 시스템은 언로드될 때 하류 압력을 견딜 수 없는 특정 형태의 압축기에 적합하다. 이 시스템은 도 3의 것과 유사하며, 공통의 구성 요소에는 동일한 도면 부호가 표시되어 있다.

압축기(1)는 차단 밸브(H)를 거쳐 공기 건조기(A)로 가압 공기를 공급한다. 드레인 밸브(K)는 압축기와 밸브(H) 사이의 부분을 배기부로 연결시키도록 작동 가능하다.

도시되어 있는 바와 같이, 상기 회로는 수동형(passive)으로서, 밸브(H, K)는 개별적인 복귀 스프링에 의하여 단부 위치로 강제된다. 상승하는 압축기의 압력은 밸브(H)의 상부(도시된 바와 같음)에 파일럿(pilot)으로 작용하며, 소정의 최소 압력에서 이 밸브는 공기 건조기(A)에 가압 공기를 공급하도록 개방된다.

차단 압력에서, 밸브(E)는 전기적으로 작동되어 신호 압력을 신호 라인(7)에 인가함으로써 압축기를 언로드시킨다. 또한, 신호 라인(11)에도 신호 압력이 인가됨으로써, 드레인 밸브(K)는 개방 상태로 강제되며, 차단 밸브(H)는 폐쇄 상태로 강제된다. 그러므로, 압축기(1)의 출구 포트는 밸브(K)를 거쳐 배기부로 개방되지만, 밸브(H) 하류의 압력은 유지된다. 이러한 구조는 압축기의 언로딩 중에 압축기와 공기 건조기 사이의 압축된 공기 모두가 소실되지는 않기 때문에 시스템의 보다 신속한 펌프업(pump up)을 허용한다. 공기 건조기의 재생은 도 3과 관련하여 설명한 바와 같으며, 밸브(C, E)는 동시에 전기적으로 작동된다.

Claims

가압 유체 공급원, 상기 공급원 하류의 공기 건조기, 및 상기 공기 건조기 하류의 상기 공기 소모 회로를 구비하는 차량의 공기 브레이크 시스템으로서, 상기 공기 소비 회로로부터 상기 공기 건조기를 통한 드레인 밸브로의 가압 공기의 역류를 허용하기 위하여 요구가 있을 때마다 상기 공급원을 일시 정지시키는 제어 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은 재생 밸브와 명령 밸브를 구비하며, 상기 명령 밸브는 상기 공기 소비 회로에 연결된 입구와 상기 드레인 밸브에 작동적으로 연결된 공급 출구를 구비하고, 상기 재생 밸브는 상기 명령 밸브의 입구와 공급 출구의 연결에 응답하여 재생 역류를 허용하도록 작동 가능한 것을 특징으로 하는 차량의 공기 브레이크 시스템.
제1항에 있어서, 상기 드레인 밸브는 탄성적으로 폐쇄 위치로 편향되고, 상기 명령 밸브의 입구와 공급 출구의 연결시, 상기 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 차량의 공기 브레이크 시스템.
제1항에 있어서, 상기 재생 밸브는 스프링에 의하여 폐쇄 위치로 편향되어 폐쇄 스프링의 이동에 대항하여 상기 공급 출구에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 공기 브레이크 시스템.
제2항에 있어서, 상기 재생 밸브와 상기 드레인 밸브는 상기 공급 출구로부터 인출되는 공통 신호 라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 공기 브레이크 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 드레인 밸브를 통해 배기시킴으로써 상기 공급원을 일시 정지시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 차량의 공기 브레이크 시스템.
제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 압축기 언로더를 포함하고, 상기 공급원은 상기 압축기 언로더를 매개로 일시 정지 가능한 것을 특징으로 하는 차량의 공기 브레이크 시스템.
제6항에 있어서, 상기 압축기 언로더는 언로더 밸브(unloader valve)를 매개로 하여 작동 가능한 것을 특징으로 하는 차량의 공기 브레이크 시스템.
제7항에 있어서, 상기 언로더 밸브는 상기 공기 소비 회로에 연결되는 입구와 상기 압축기 언로더에 연결되는 출구를 포함하며, 상기 언로더 밸브는 탄성적으로 페쇄 위치로 편향되고, 상기 입구를 출구에 연결시키도록 개방 위치로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 차량의 공기 브레이크 시스템.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 언로더 밸브는 전기적으로 작동가능한 것을 특징으로 하는 차량의 공기 브레이크 시스템.
제2항에 있어서, 상기 재생 밸브는 스프링에 의하여 폐쇄 위치로 편향되어 폐쇄 스프링의 이동에 대항하여 상기 공급 출구에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 공기 브레이크 시스템.
제10항에 있어서, 상기 재생 밸브와 상기 드레인 밸브는 상기 공급 출구로부터 인출되는 공통 신호 라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 공기 브레이크 시스템.
제5항에 있어서, 상기 시스템은 압축기 언로더를 포함하고, 상기 공급원은 상기 압축기 언로더를 매개로 일시 정지 가능한 것을 특징으로 하는 차량의 공기 브레이크 시스템.