KR100775098B1 - 차량의 주행 안정성을 향상시키는 방법 및 차량의 주행 안정성을 향상시키는 유체 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

주로 차량에 사용되기 위한 공기 현가 제어 시스템은 수신된 제어 신호에 응답하여 공기 스프링으로 도입되는 공기 또는 그로부터 배기되는 공기를 제한하도록 공기 제한 밸브를 이용함으로써 차량의 정상 작동 동안에 공기 현가 제어 시스템에 대한 공기의 손실을 최소화시키고 주행의 안정성을 향상시킨다.

Description

차량의 주행 안정성을 향상시키는 방법 및 차량의 주행 안정성을 향상시키는 유체 제어 시스템{A method for increasing the ride stability of a vehicle and a fluid control system for increasing the ride stability of a vehicle}

본 발명은 차량의 주행 안정성을 향상시키는 방법 및 차량의 주행 안정성을 향상시키는 유체 제어 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 특히 차량 현가 장치에서의 높이 제어 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 높이 조절 밸브 또는 레벨링 밸브(leveling valve)와 관련되어 이용되는 공기 제한 밸브에 관한 것이다.

공기 현가 시스템은 차량 현가 장치, 반-견인차(semi-tracker)/트레일러 트럭의 설비 및, 다른 차량의 좌석과 운전석에서 점증적으로 이용되고 있다. 일반적으로, 공기 현가 시스템은 현가 장치의 지정된 또는 선택된 높이를 유지하는 높이 제어 밸브를 구비한다. 예를 들면, 반 견인차/트레일러 트럭 설비에서, 지정된 높이는 차량 프레임과 차축(axle) 사이의 거리이다. 공기 현가 시스템은 지정된 높이에서의 그 어떤 변화라도 감지할 것이며 차량 프레임과 차축 사이에 위치된 스프링들에서의 공기 압력을 조절할 것이다. 이러한 방식으로, 공기 현가 시스템은 가변적인 부하 하중에서조차도 차량 프레임과 차축 사이의 지정된 높이를 유지한다.

높이 제어 밸브는 공기 스프링에 선택적으로 공기를 공급하거나, 또는 공기를 그로부터 배기시킴으로써 작동하는데, 공기 스프링은 차량 프레임과 견인 아암(trailing arm) 사이에 위치된다. 공기 스프링을 조정하는 것이 그에 대응하여 차 축과 차량 프레임 사이의 거리를 조절하도록 차축을 유지하는 견인 아암이 제공된다. 일반적으로, 높이 제어 밸브는 차량 프레임에 장착되고, 높이 제어 밸브에는 연결 장치를 통해서 견인 아암에 연결된 제어 아암이 제공된다. 이러한 방식으로, 견인 아암과 차량 프레임 사이의 거리가 변화하면, 연결 장치는 제어 아암이 높이 제어 밸브 내측의 제어 샤프트를 회전시키도록 할 것이며, 이것은 공기가 공기 스프링 안으로 도입되거나 그로부터 배기되는 것을 제어한다. 비록 차축과 차량 프레임 사이의 거리를 변화시키도록 기계적인 연결이 널리 사용될지라도, 다른 측정 트랜스듀서들, 예를 들면 광 센서, 가변 캐패시터(variable capacitors), 가변 레지스터(variable resistor) 또는 그 어떤 다른 적절한 트랜스듀서들이 유효하게 이용될 수 있다.

일반적으로 높이 제어 밸브는 3 개의 공기 포트들을 구비하는데, 이들은 공기 스프링에 연결된 공기 스프링 포트, 가압 공기원에 연결된 유입 포트 및, 대기중에 개방된 배기 포트이다. 차량 프레임과 차축으로부터의 거리를 감소시키기 위하여, 높이 제어 밸브는 공기 스프링 포트와 배기 포트 사이의 유체 소통을 개방하며, 그에 의해서 공기 스프링으로부터의 가압 공기가 제어 밸브를 통하여 대기중으로 배기될 수 있다. 차량 프레임과 차축으로부터의 거리를 증가시키기 위하여, 높이 제어 밸브는 유입 포트와 공기 스프링 포트 사이의 유체 소통을 개방하며, 그에 의해서 가압 공기원으로부터의 가압 공기가 제어 밸브를 통하여 공기 스프링으로 들어갈 수 있다. 공기 스프링이 선택된 높이에 있을 때, 밸브는 중립 위치에 있어서, 공기 스프링 포트는 유입 포트와 배기 포트 양쪽으로부터 격리된다.

차량의 정상 작동 동안에, 특히 무거운 부하로 작동하는 동안에, 반 견인차/트레일러는 앞뒤로, 옆으로, 전후방으로 또는 양쪽으로 흔들리는 경향을 가지며, 예를 들면 고르지 않은 도로 표면들, 기후 조건들 또는 차량 방향의 고른 변화에 기인하여 진동한다. 이러한 하중의 변화들은 다시 차축과 차량 프레임 사이에서 거리의 확대와 축소를 야기할 것이며, 이는 공기 현가 시스템에 의해 측정될 것이다.공기 현가 시스템은 차축과 차량 프레임 사이의 선택 높이를 변화시키도록 개별의 공기 스프링으로 공기를 교번하여 도입시키거나 그로부터 배기시킴으로써 차축과 차량 사이의 변화하는 거리에 응답할 것이다. 차량이 작동하는 동안에 이러한 방식으로 선택된 높이를 유지하는 것은 불필요하다. 사실상, 시스템의 이러한 일정한 주기 운동은 장비의 수명을 현저하게 단축시키므로 매우 소망스럽지 못한 것으로서, 수리되거나 또는 점검되고 있는 동안에 비싼 유지 비용과 장시간의 차량 정지 시간을 초래한다.

예를 들면 반 견인차/트레일러가 적재 도크(loading dock)에 접근하고 트레일러 높이가 적재 도크의 높이에 맞도록 조절되어야 하거나, 또는 견인차를 트레일러에 연결하거나 또는 연결 해제시키도록 조절되어야 할 때, 공기 서스펜션 시스템의 변화가 일반적으로 이용된다. 더욱이, 트레일러에 하중이 실리면, 높이 제어 밸브는 자동적으로 트레일러의 높이와 레벨을 조절하는 것이 유익하다. 그러나, 하중에 기초하여 일단 높이가 선택되고 트레일러의 레벨이 정해지면, 거리에서의 작은 변화에 기인하여 차량 프레임과 차축 사이의 높이를 연속적으로 조절하는 것은 소망스럽지 아니하다. 그러나, 차량 작동 동안에 하중에서의 갑작스러운 변화는 차축 과 차량 프레임 사이의 거리에서 현저한 변화들을 야기할 수 있다. 이러한 경우에, 선택된 높이를 유지하도록 공기 현가 시스템이 공기 스프링을 조절하는 것이 중요하다.

공기 현가 시스템의 정상적인 작동 동안에 공기 소비를 최소화하려는 시도로 다양한 시스템들이 이용되었다. 가장 통상적인 방법은 밸브 안에 일체화된 기계적인 댐퍼를 통하여 밸브상에 부여된 동역학적 진동을 감쇠키거나 또는 감소시켰다. 다른 방법들은 정상적인 작동 동안에 밸브 안의 공기의 유동을 윤곽(profile)으로 나타내도록 시도하고 유량을 아암 운동에 근접하여 최소화시키는 것이다. 이러한 방법들 모두는 적절하게 성공적인 것으로 증명되었으나, 문제를 제거하지는 않았다.

이와는 달리, 공기 현가 시스템의 정상적인 작동 동안에 공기의 소비를 최소화시키도록 전자적인 레벨링 시스템(leveling system)들이 이용되었다. 전자적인 레벨링 시스템들에 대하여, 공기를 보존하도록 필터 작용 알고리듬이 이용된다. 이러한 방법은 상대적으로 효과적이지만, 전자 시스템의 비용은 매우 비싼 것이어서 시장에서 그것의 유용성을 제한적인 것으로 한다. 전자 시스템이 이전에 목록에 있었던 다른 방법들보다 우수한 반면에, 전자 시스템은 설계, 설치, 수리 및, 교체하는 것이 훨씬 복잡하며, 더욱이 시스템의 비용을 추가시킨다.

미국 특허 제 5,048,867 호 (867 특허)는 다른 문제를 해결하는, 즉, 밸브에 작은 체적의 크기가 제공될 수 있도록 차단 밸브에 부하를 가하는 폐쇄 압력에 독립적인 차단 밸브의 작동을 만드는 것에 관한 것이지만, '876 특허는 높이 제어 밸 브와 직렬을 이룬 차단 밸브를 개시한다. (867 특허의 요약서와 도 1 참조) 그러나, 높이 제어 밸브와 방향성 제어 밸브는 높이 측정 장치에 기초하여 제어 신호에 의해 제어된다. (867 특허, 제 9 칼럼, 31 행 내지 53 행) 따라서, 867 특허에 개시되고 시사된 시스템은 차량의 정상 작동 동안에 공기 현가 시스템에 대한 공기 손실을 최소화시키지 못하게 되는데, 이는 차량 프레임과 차축 사이의 가변적인 측정 거리에 기초하여 공기 스프링에 불필요하게 공기를 부가하거나 또는 그로부터 배기함으로써 차단 밸브와 높이 제어 밸브 양쪽이 차량의 진동에 반응할 것이기 때문이다.

따라서, 차량이 정상 작동중에 있는 동안 공기 현가 시스템에서의 공기 손실과 장비의 주기 운동을 최소화시킬 공기 현가 시스템이 소망스럽다.

또한 선택된 제어 기준에 기초하여, 차량의 정상적인 작동 동안에 공기 현가 시스템의 제어 밸브를 선택적으로 연결 해제시킬 시스템을 제공하는 것이 소망스럽다.

더욱이, 수동 및, 자동과 같은 다양한 제어 입력 기준이 높이 제어 밸브를 선택적으로 작동하도록 제공되는 시스템을 제공하는 것이 소망스럽다.

또한 공기 현가 시스템과 관련된 설치, 유지 및, 작동 비용을 감소시킬 시스템을 제공하는 것이 더욱 소망스럽다.

또한 단순하고, 설치가 용이하고, 높은 신뢰성이 있는 공기 현가 시스템을 제공하는 것이 소망스럽다.

본 발명의 상기 목적들과 다른 목적들은 정상 작동 동안에 공기 현가 시스템의 공기 손실을 최소화시킴으로써 달성된다. 공기 제한 밸브는 높이 제어 밸브와 공기 스프링 사이에 삽입된다. 차량의 정상 작동 동안에 높이 제어 밸브가 압축된 공기를 공기 스프링 안으로 도입하거나 또는 그로부터 공기를 배기시킬 수 없도록 공기 제한 밸브는 높이 제어 밸브에 대한 공기 스프링의 유체 결합을 해제시킨다.

공기 제한 밸브는 그 어떤 탑재된 차량 데이터 감시 시스템으로부터 유도될 수 있는 다양한 제어 입력에 의해 작동되는데, 이것은 예를 들면 자동 제동 시스템 신호, 전자 제동 시스템 신호, 운동 센서로부터의 신호, 작동자 입력, 탑재 차량 데이터 감지 시스템에 의해 발생될 수 있는 그 어떤 다른 신호, 또는 상기 것들의 조합을 포함할 수 있으며, 그렇지만 그에 제한되는 것은 아니다.

유리한 일 구현예에 있어서, 차량용 공기 현가 제어 시스템은 가압 공기원과 공기 스프링을 구비하여 제공된다. 시스템은 가압 공기원에 연결된 공기 유입 포트, 대기에 연결된 배기 포트 및, 공기 스프링에 연결된 공기 스프링 포트를 가지는 높이 제어 밸브를 구비하는데, 높이 제어 밸브는: 공기 유입 포트와 공기 스프링 포트, 배기 포트와 공기 스프링 포트, 또는 공기 유입 포트, 공기 스프링 포트 및, 배기 포트가 서로로부터 격리된 중립 위치 사이에서 선택적으로 결합되도록 작동될 수 있다. 시스템은 높이 제어 밸브와 공기 스프링 사이에 유체 결합된 공기 제한 밸브를 더 구비하는데, 공기 제한 밸브는 높이 제한 밸브와 공기 스프링 사이의 유체 소통을 선택적으로 개방하고 폐쇄하도록 작동될 수 있다. 시스템은 또한 높이 제어 밸브를 제어하기 위하여 제 1 파라미터에 기초한 제 1 제어 입력과, 공기 제한 밸브를 제어하기 위하여 제 2 파라미터에 기초한 제 2 제어 입력을 구비하는데, 제 2 파라미터는 제 1 파라미터와 상이하다. 제 1 파라미터는 측정된 차량의 높이를 포함하도록, 그리고 제 2 파라미터는 공기 현가 제어 시스템의 공기 손실들이 최소화되게끔 공기 제한 밸브를 제어하도록 선택되는 시스템이 제공된다.

다른 유리한 구현예에 있어서, 차량의 주행 안정성을 증가시키는 방법이 제공되는데, 이것은 차량 높이 값을 선택하는 단계, 실제의 차량 높이 값을 측정하는 단계 및, 보정 신호를 발생시키도록 선택된 차량 높이 값을 측정된 차량 높이 값에 비교하는 단계를 구비한다. 상기 방법은 선택된 차량 높이 값을 유지하도록 보정 신호에 따라서 높이 제어 밸브를 작동시키는 단계, 탑재 차량 시스템의 작동에 대응하는, 보정 신호와 상이한 제어 신호를 발생시키는 단계 및, 차량의 주행 안정성을 향상시키도록 높이 제어의 작동을 선택적으로 중단시키게끔 제어 신호로써 제한 밸브를 선택적으로 작동시키는 단계를 더 구비한다.

다른 유익한 구현예에 있어서, 차량용 공기 현가 시스템에서 공기의 손실을 최소화시키는 방법이 제공되는데, 이것은 높이 제어 밸브의 유입 포트를 가압 공기원에 결합시키는 단계, 높이 제어 밸브의 배기 포트를 대기에 결합시키는 단계, 높이 제어 밸브의 공기 스프링 포트를 공기 제한 밸브에 결합시키는 단계 및, 공기 제한 밸브를 공기 스프링에 결합시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 제 1 파라미터를 측정하는 단계, 높이 제어 밸브를 제어하도록 제 1 파라미터에 기초하여 제 1 의 제어 입력을 발생시키는 단계 및, 공기 제한 밸브를 제어하도록 제 2 파라미터에 기초한 제 2 제어 입력을 발생시키는 단계를 더 구비하고, 상기 제 2 파라미터는 상기 제 1 파라미터와 상이하다. 상기 방법은 또한 차량의 작동 동안에 공기 현가 제어 시스템내의 가압 공기의 손실을 방지하기 위하여, 제 2 의 제어 입력을 공기 제한 밸브에 적용하는 단계 및, 제 2 제어 입력에 따라서 공기 제한 밸브를 선택적으로 작동시키는 단계를 더 구비한다.

다른 유익한 구현예에 있어서, 가압 공기원에 연결된 공기 유입 포트, 대기에 연결된 배기 포트 및, 공기 스프링에 연결된 공기 스프링 포트를 가진 높이 제어 밸브를 구비하는 차량용 공기 현가 제어 시스템이 제공된다. 높이 제어 밸브는 공기 유입 포트와 공기 스프링 포트 사이 , 배기 포트와 공기 스프링 포트 사이, 또는 공기 유입 포트, 공기 스프링 포트 및, 배기 포트들이 서로로부터 격리되어 있는 중립 위치 사이에서 선택적으로 결합되도록 작동될 수 있다. 높이 제어 밸브는 제 1 의 차량 시스템 파라미터로 측정된 차량 높이에 대응하는 보정 신호에 의해 제어된다. 시스템은 높이 제어 밸브와 공기 스프링 사이에 결합된 공기 제한 밸브를 더 구비하는데, 공기 제한 밸브는 공기 현가 제어 시스템 안의 공기 손실이 최소화되도록 높이 제어 밸브와 공기 스프링 사이의 가압 공기의 유동을 선택적으로 제한하도록 작동될 수 있다. 시스템은 또한 공기 제한 밸브를 제어하기 위한 제어 신호를 더 구비하는데, 제어 신호는 제 1 의 차량 시스템 파라미터와 상이한 제 2 의 차량 시스템 파라미터에 대응한다. 제 1 의 차량 시스템 파라미터가 측정된 차량 높이에 대응하도록 시스템이 더 제공된다.

본 발명과 그것의 특정한 특징 및 장점들은 첨부된 도면을 참조하여 고려된 다음의 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

도 1 은 본 발명의 유리한 일 구현예에 대한 블록 다이아그램이다.

도 1a 는 본 발명의 유리한 다른 구현예를 도시하는 블록 다이아그램이다.

도 1b 는 본 발명의 유리한 다른 구현예를 도시하는 블록 다이아그램이다.

도 2 는 제어 입력을 보다 상세하게 나타내는 도 1 에 따른 블록 다이아그램이다.

도 3 은 본 발명의 유리한 다른 구현예를 도시하는 블록 다이아그램이다.

도 4 는 본 발명의 유리한 일 구현예에 대한 작동의 시퀀스를 나타내는 흐름도이다.

도 5 는 본 발명의 유리한 다른 구현예를 도시하는 블록 다이아그램이다.

도 6 은 본 발명의 유리한 일 구현예를 도시하는, 도 5 에 따른 배관의 다이아그램이다.

도면들 및, 특히 도 1을 참조하면, 공기 현가 시스템(10)의 유리한 일 구현예는 블록 다이아그램으로서 도시되어 있다. 공기 현가 시스템(10)에는 높이 제어 밸브(14)에 유체 결합된 가압 공기원(12)이 제공된다.

높이 제어 밸브(14)는 통상적인 방식으로 작동되는데, 이것은 공기 유입 포트(11), 공기 스프링 포트(13), 배기 포트(15) 및, 중앙의 구멍 또는 공동(미도시)을 가지고, 상기 중앙의 구멍 또는 공동을 통해서 포트들이 서로 선택적으로 유체 소통된다. 공기 유입 포트(11)는 가압 공기원(12)으로부터 가압된 공기를 수용하도 록 제공된다. 또한, 공기 스프링 포트(13)는 높이 제어 밸브(14)를 공기 스프링(18)에 유체 결합하도록 제공된다. 더욱이, 배기 포트(15)는 높이 제어 밸브(14)를 대기로 유체 결합시키도록 제공된다.

비록 높이 제어 밸브(14)의 작동이 전형적일지라도, 명확성을 위해서 여기에 설명될 것이다. 높이 제어 밸브(14)는 트랜스듀서 입력(미도시)을 수신하는데, 이것은 견인 아암(미도시)과 차량 프레임(미도시) 사이 거리의 측정값에 대응한다. 선택된 기준값 보다 큰지, 적은지 또는 같은지의 여부를 결정하도록 측정값이 선택된 기준값과 비교된다. 측정된 값이 선택된 기준 값보다 크다면, 높이 제어 밸브는 공기를 공기 스프링(18)으로부터 배기시키도록 공기 스프링 포트(13)와 배기 포트(15) 사이의 유체 소통을 개방할 것이고, 그에 의해서 견인 아암(미도시)과 차량 프레임(미도시) 사이의 거리가 감소한다. 이와는 달리, 측정된 값이 선택된 기준 값보다 작으면, 높이 제어 밸브는 공기 스프링 포트(13)와 공기 유입 포트(11) 사이의 유체 소통을 개방하여 부가적인 가압 공기를 공기 스프링(18) 안으로 도입할 것이고, 그에 의해서 견인 아암(미도시)과 차량 프레임(미도시) 사이의 거리를 증가시킨다. 마지막으로, 측정된 값이 선택된 기준 값 또는 기준 값들의 범위와 같다면, 높이 제어 밸브(14)는 포트들을 서로로부터의 유체 격리로 유지시킬 것이다.

그러나, 차량이 정상 작동중에 있을 때, 문제가 발생하는데, 예를 들면 진동은 차량의 이동에서 측면으로부터 측면으로, 전방에서 후방으로, 또는 그것의 조합으로 발생한다. 높이 제어 밸브는 견인 아암(미도시)과 차량 프레임(미도시) 사이 거리의 지속적으로 변화하는 측정 값을 수용하고, 따라서 시스템이 측정된 값에 응 답하여 공기를 공기 스프링(18)에 부가하거나 또는 그로부터 배기시키는 주기 운동을 연속적으로 하게 한다.

이러한 문제에 대하여, 공기 제한 밸브(16)가 제공되어 높이 제어 밸브(14)와 공기 스프링(18) 사이에 위치된다. 공기 제한 밸브(16)가 작동되었을 때 높이 제어 밸브(14)와 공기 스프링(18) 사이에 유체 소통이 제한되도록 공기 제한 밸브(16)가 제공된다. 공기 제한 밸브(16)는 차량들과 사용되기 위한 그 어떤 적절한 밸브 조립체라도 구비할 수 있는데, 이것은 높이 제어 밸브(14)와 공기 스프링(18) 사이의 유체 소통을 선택적으로 용이하게 하거나 또는 제한하는데 적절한 것이다. 또한 주목되어야 하는 바로서, 공기 제한 밸브(14)는 높이 제어 밸브(14)와 공기 스프링(18) 사이의 유체 결합을 부분적으로 제한하거나, 또는 그와는 다르게 완전히 유체 결합을 이루게 하는 밸브 조립체를 구비할 수 있다.

공기 현가 시스템의 주기 운동을 감소시키거나 또는 심지어 제거함으로써, 주행 높이의 관리가 크게 향상될 것이다. 공기 현가 시스템은 덜 자주 주기 운동을 하게 되는데, 이것은 시스템에서 마모를 덜 초래하고, 시스템을 가동시키는데 관련된 비용을 절감시킬 것이다. 이는 차량의 진동에 응답하여 공기 스프링들에 압축 공기를 부가하고 배기시키는 것이 자체적으로 차량을 주기적인 방식으로 요동시키고 흔들리게 하기 때문이다. 이것은 주행의 안정성을 손상시키는 경향이 있으므로 매우 소망스럽지 않은 것으로서, 대형 크기(profile)의 차량들에 대하여 매우 중요한 것이다. 본 시스템은 차량의 정상 작동중에 주기 운동을 하는 많은 다른 시스템들에서와 같이 차량을 불안정하게 하지는 않을 것이다.

비록 공기 제한 밸브(16)가 높이 제어 밸브(14)와 공기 스프링(18)으로부터 분리된 것으로서 도 1 의 일 구현예에서 도시되었을지라도, 그러한 점이 요구되는 것은 아니다. 예를 들면, 공기 제한 밸브(16)가 공기 라인의 안으로 배관될 수 있으며 도 1 에 도시된 공기 스프링(18)과 높이 제어 밸브(14) 양쪽으로부터 물리적으로 분리될 수 있다. 이와는 달리, 공기 제한 밸브(16)가 도 1a에 도시된 바와 같이 높이 제어 밸브(14) 안으로 일체로 형성될 수 있거나, 또는 공기 제한 밸브(16)가 도 1b 에 도시된 바와 같이 공기 스프링(18)의 안으로 일체로 더 형성될 수 있다. 공기 제한 밸브(16)의 물리적인 위치가 차량의 설계에 따라서 변화될 수 있다는 점이 고려되어야 한다.

공기 제한 밸브(16)에는 제어 입력(20)이 더 제공된다. 제어 입력(20)은 선택된 제어 로직(logic)에 따라서 공기 제한 밸브(16)를 선택적으로 작동시킬 것이다. 차량의 정상적인 작동 동안에, 예를 들면 차량의 진동에 기인한 공기의 손실을 최소화하기 위하여 공기 제한 밸브(16)가 높이 제어 밸브(14)와 공기 스프링(18) 사이의 유체 소통을 제한하는 것이 소망스럽다. 예를 들면, 차량에 화물을 싣거나 또는 화물을 내림으로써 화물의 중량 또는 이동에서 커다란 변화를 야기할 때, 차량이 적재 도크로 접근하여 트레일러의 높이가 적재 도크 높이에 맞도록 조절되어야만 할 때, 견인차가 트레일러에 연결되거나 또는 그로부터 해제되어야 할 때, 또는 예를 들면 무거운 중량의 변화가 발생하여 트레일러의 수평을 맞추도록 공기 스프링들의 조절이 필요할 때 높이 제어 시스템이 활성화되는 것이 일반적으로 소망스럽다.

도 2 는 제어 입력(20)을 보다 상세하게 도시하는 도 1 에 따른 블록 다이아그램이다. 비록 다수의 입력들이 도 2 에 도시되어 있을지라도, 제어 입력(20)은 예를 들면 탑재 차량 데이터 감지 및 제어 시스템으로부터 그 어떤 수의 입력들을 포함할 수 있으며, 그러나 그에 제한되는 것은 아니다.

제어 입력(20)은 예를 들면 제동 시스템 신호(21)를 포함할 수 있으며, 그러나 그에 제한되는 것은 아니며, 상기 제동 신호 시스템은 예를 들면 안티-록 제동 시스템(Anti-Lock Braking System, ABS), 트랙션 제어 시스템(Traction Control System, ASR), 또는 일체화 결합력 제어(integrated Coupling Force Control, CFC)를 포함할 수 있다. 제어 입력(20)은 또한 시간 측정 신호(22)를 구비할 수 있는데, 이는 예를 들면 지정된 이벤트나 또는 시스템 활성화로부터 측정된 경과 시간을 포함할 수 있다. 제어 입력(20)은 작동자 입력 신호(23)를 더 포함할 수 있으며, 상기 작동자 입력 신호는 시스템을 오버라이드(override) 시키도록 수동으로 입력된 신호일 수 있거나, 또는 작동자에 의해서 시스템 안으로 프로그램된 자동 신호일 수 있다. 제어 입력(20)은 높이 측정 신호(24)를 더 포함할 수 있는데, 이것은 예를 들면 차량 프레임, 견인 아암 또는 차량의 그 어떤 다른 부분의 높이를 측정한 것일 수 있다. 제어 입력(20)은 또한 운동 센서(들) 신호(들)(25)를 더 포함할 수 있는데, 이것은 차량의 운동을 측정하도록 트랙터 또는 트레일러상에 위치될 수 있다. 제어 입력(20)은 그 어떤 수의 차량 데이터 및/또는 제어 신호들을 포함할 수 있고, 여기에 열거된 특정의 신호들이 포괄적인 목록이 되는 것을 의미하는 것은 아니며, 그러나 단지 다양한 차량 및 작동자 시스템들로부터 유도될 수 있 는 다양한 신호들의 예를 드는 것이라는 점이 고려되어야 한다. 또한 주목되어야 하는 바로서, 제어 입력(20)은 특정의 적용예에 대하여 소망되는 차량의 데이터 및/또는 제어 신호들중 어느 하나, 또는 그 어떤 조합이라도 포함할 수 있다.

제어 입력(20)과 관련하여 열거된 다양한 시스템 신호들은 차량 시스템이 주행 안정성에 가할 수 있는 충격 때문에 선택된 것이었다. 예를 들면, 제동 시스템들과 관련하여, ABS 는 차량의 바퀴들이 제동하는 동안에 록킹되는 현상을 방지한다. 차량 속도에서의 갑작스런 변화는 차량 하중의 극적인 변화를 야기하며, 이것은 트레일러의 균형을 다시 잡도록 공기 현가 시스템(10)이 공기 스프링(18)을 조절할 것을 필요로 할 수 있다. 이와는 달리, 피구동 차축상의 바퀴들중 어느 것도 가속하는 동안에 회전하지 않는 것을 보장하도록 ASR 이 이용되어, 도로 표면과의 최적의 트랙션(traction)을 보장한다. 이것은 공기 현가 시스템(10)이 공기 스프링(18)을 조절할 것을 필요로 하여 하중의 변화를 보상하게 되는, 차량 하중에서의 극적인 변화가 있을 수 있는 상황이다. 다른 대안으로서, 제동 시스템 신호(21)는 ABS 및 ASR 기능들을 단일의 시스템이과 신호로 통합시킨 전자 제동 시스템(Electronic Braking System, EBS)에 의해 발생될 수 있다. 또한, 제동력의 분포를 조절하고 견인차와 트레일러 사이의 제동을 조화시키는, 일체화된 결합력 제어(Coupling Force Control, CFC)는 제어 입력(20)과 연결되어 이용될 수 있다.

제어 입력(20)과 관련되어 열거된 다른 다양한 신호들은 주행 안정성에 충격을 가져올 수 있다. 예를 들면, 차량 하중이 변화됨으로써 견인 아암과 차량 프레임 사이의 거리가 쓰레숄드 값을 지나서 변화된다면, 공기 현가 시스템(10)이 트레 일러의 수평을 다시 맞추게끔 공기 스프링(10)을 조절할 수 있도록, 높이 측정 신호(24)가 이용될 수 있다. 다른 예에서, 공기 손실을 최소화시키고 장비의 주기 운동을 정지시키게끔 차량의 정상 작동중에 높이 제어 밸브(14)와 공기 스프링(18) 사이의 유체 결합이 제한되도록 운동 센서 신호(25)가 차량의 운동을 감지하기 위하여 이용될 수 있다. 작동자 입력 신호(23)도 제어 입력(20)과 관련되어 이용될 수 있는데, 예를 들면, 정상적인 차량의 작동중에 높이 제어 밸브(14)가 연속적으로 공기 스프링(18)을 작동할 수 있도록 차량의 작동자가 일시적으로 공기 제한 밸브(16)를 연결 해제시킬 것을 원할 수 있거나, 또는 차량의 작동자는 공기 현가 시스템을 일정 기간동안 연결 해제시킬 것을 원할 수 있다.

도 3을 참조하면, 공기 현가 시스템(10)의 다른 구현예가 블록 다이아그램 형태로 도시되어 있다. 이러한 구현예에서, 공기 현가 시스템(10)은 높이 제어 밸브(34)의 유입 포트(31)와 높이 제어 밸브(36)의 유입 포트(37)에 유체 결합된 가압 공기원(32)을 구비한다. 더욱이, 높이 제어 밸브(34,36)들은 각각 배기 포트(35,41)들을 가지는데, 이들은 대기중으로 각각 유체 결합되어 있다. 높이 제어 밸브(34,36)들은 유입 포트(33,39)들을 더 구비하는데, 이것은 높이 제어 밸브(34,36)들을 공기 제한 밸브(38,40)들에 각각 유체 결합시킨다. 높이 제어 밸브(34,36)들 양쪽은 중앙의 구멍 또는 공동(미도시)을 가지며, 구멍 또는 공동을 통하여 포트들이 서로 선택적으로 유체 소통된다.

공기 제한 밸브(38,40)는 각각 공기 스프링(42,44)에 유체 결합된다. 공기 제한 밸브(38,40)들은 도 1을 참조하여 이전에 설명된 것과 유사하며 여기에서 다 시 설명되지는 않을 것이다.

공기 제한 밸브(38,40) 양쪽에는 제어 입력(46)이 제공된다. 제어 입력(46)과 높이 제어 밸브(34,36)들의 작동은 도 1을 참조하여 설명된 것과 유사하며 따라서 여기에서 설명이 반복되지는 않을 것이다.

도 3 에 도시된 것은 공기 제한부(46)이다. 공기 제한부(46)는 공기 스프링(42)을 공기 스프링(44)과 공기 제한부를 통하여 연결시킨다. 공기 제한부(46)의 목적은 공기 스프링(42,44) 안의 압력을 균등화시키는 것이다. 그러나, 공기 제한부(46)를 통한 공기 스프링의 급속한 균등화가 가능하지 않도록 공기 제한부(46)는 하나의 공기 스프링으로부터 다른 것으로의 공기 유동을 제한한다. 오히려, 압력의 편차가 공기 스프링(42)과 공기 스프링(44) 사이에 존재한다면, 공기 제한부(46)가 시간의 기간에 걸쳐 균등화를 허용하도록 공기 제한부(46)는 한번에 단지 작은 양의 공기 통과를 허용한다. 물론, 압력 편차에 따라서 시간의 기간이 변화할 것이다.

2 개의 높이 제어 밸브들, 2 개의 공기 제한 밸브들 및, 2 개의 공기 스프링들이 도 3 에 도시된 반면에, 이들은 차량의 구성과 소망되는 차량의 제어 설계에 따라서 그 어떤 개수로서도 이용될 수 있다는 점이 고려되어야 한다. 더욱이, 높이 제어 밸브(34,36)들과 공기 스프링(42,44)들로부터 분리되고 떨어진 것으로 도시된 공기 제한 밸브(38,40)들은, 이전에 도 1a 및, 도 1b를 참조하여 설명된 바와 같이, 높이 제어 밸브(34,36)들이나 또는 공기 스프링(42,44)과 일체로 제조될 수 있다.

도 4 는 공기 현가 제어 시스템에서 공기 손실을 최소화시키는 방법에 대한 작동 시퀀스를 나타내는 흐름도이다. 단순화를 위해서, 도 4 의 흐름도는 도 1 에 도시된 공기 현가 시스템(10)과 관련하여 설명될 것이다.

처음에, 작동자는 차량 현가 높이를 선택(50)할 것이다. 이것은 견인 아암과 차량 프레임 사이의 소망되는 높이에 대응한다. 이와는 다르게, 이러한 높이가 제조사의 설정이나 또는 탑재 차량 제어 시스템에 따라서 자동적으로 선택될 수 있거나, 또는 그러한 높이가 수동적으로 선택될 수 있다. 일단 이러한 높이가 선택되면, 시스템은 차량 높이를 측정(60)할 것이다. 많은 시스템들에 있어서, 높이 제어 밸브(14)는 차량 프레임에 장착되며 연결 장치를 통하여 견인 아암에 연결된 제어 아암이 제공된다. 연결 장치는 견인 아암과 차량 프레임 사이의 거리가 변화하면 제어 아암이 높이 제어 밸브(14)의 내측에서 제어 샤프트를 회전시키게 한다. 이것은 다시 공기 스프링(18)으로 공기가 도입되거나 또는 그로부터 배기되는 것을 제어한다. 비록 기계적인 연결 장치가 차축과 차량 프레임 사이의 변화 거리를 측정하도록 널리 이용되었고 그리고 현재 이용되고 있을지라도, 광 센서, 가변 캐패시터, 가변 레지스터 또는 차량과 사용되기에 적절한 그 어떤 다른 트랜스듀서들을 포함하는 다른 측정 트랜스듀서들이 효과적으로 이용될 수 있으며, 그러나 그에 제한되는 것은 아니다.

일단 차량 높이의 측정된 값이 얻어지면, 차량 높이가 선택된 높이와 맞는 것인지의 여부를 시스템이 결정(70)한다. 이것은 양의 편차, 음의 편차 또는 무(無) 편차들중 하나를 발생시키도록, 측정된 차량의 높이를 선택된 높이의 값이나 또는 값들의 범위와 간단히 비교함으로써 달성된다. 편차들이 없도록 측정된 차량 높이가 선택된 차량 높이에 맞춰지면, 시스템은 차량 높이를 측정(60)하도록 궤환(loop back) 되며, 중단되거나 또는 측정된 값이 선택된 값과 맞춰지지 않을 때까지 이러한 주기를 계속할 것이다.

그러나 만약 측정된 차량 높이가 양의 편차나 음의 편차를 가지는 선택된 차량 높이와 맞춰지지 않았다면, 시스템은 제어 입력이 높이 제어를 비활성화시켰는지의 여부를 결정(80)하도록 진행된다. 예를 들어 제어 입력(20)이 높이 제어 밸브(14)와 공기 스프링(18) 사이의 유체 결합을 제한하도록 공기 제한 밸브(16)를 활성화시킬 때 높이 제어 시스템은 비활성화될 수 있다. 공기 제한 밸브(16)가 활성화되었던 것으로 측정되면, 시스템은 차량의 높이를 측정(60)하도록 궤환되며, 중단되거나 또는 공기 제한 밸브(16)가 활성되었던 것을 시스템이 측정할 때까지 이러한 주기를 계속할 것이다. 그러나, 공기 제한 밸브(16)가 활성화되지 않았다면, 시스템은 측정된 높이에 따라서 공기 스프링(18)을 조절(90)하도록 진행되어, 압축된 공기를 공기 스프링(18)에 부가하거나 또는 그로부터 압축된 공기를 배기시킨다.

도 2 를 참조하여 이전에 설명되었던 바와 같이, 그 어떤 수의 가변적인 차량 데이터와 제어 신호들은 제어 입력(20)이 제한 밸브(16)를 제어하도록 이용될 수 있다. 제한 밸브(16)를 제어하도록 선택된 로직 시퀀스는 선택된 신호들에 따라서 변화될 것이며, 그것의 수는 도 2 에 설명되어 있다. 비록 이전에 설명된 바와 같이 다수의 다양한 제어 입력들이 제어 입력(20)과 관련되어 도시되고 설명되었을지라도, 그 어떤 수의 다양한 탑재 차량 데이터 시스템 입력들이 공기 제한 밸브 (16)를 제어하도록 이용될 수 있다. 제어 입력에 해당하는 제어 신호들 및/또는 탑재 데이터(onboard data)의 해석에서는 특정한 순서가 중요한 것이 아니라는 점이 더 고려되어야 한다.

또한, 높이 제어 밸브(14)를 위한 제어 로직(control logic)과 공기 스프링(18)의 대응하는 조절은 도 1을 참조하여 이미 설명되었으며 여기에서 반복되지는 않을 것이다.

도 5 는 본 발명의 다른 유리한 구현예에 대한 블록 다이아그램이다. 도시된 것은 공기 현가 시스템(100)이다. 공기 현가 시스템(100)은 공기 유입 포트(111)를 통하여 높이 제어 밸브(112)와 유체 소통되는 가압 공기원(110)을 구비한다. 공기 현가 시스템(100)은 공기 스프링 포트(113)를 통하여 높이 제어 밸브(112)와 유체 소통되는 공기 제한 밸브(114)를 더 구비한다. 높이 제어 밸브(112)에는 공기 스프링 포트(113)와 선택적으로 유체 소통될 수 있는 배기 포트(115)가 제공된다. 공기 스프링 포트(113)는 선택된 로직에 기초하여 공기 유입 포트(111)와 더욱 유체 소통될 수 있다.

공기 제한 밸브(114)에는 제어 입력(120)이 제공되는데, 이것은 도 2를 참조하여 이전에 설명된 바와 같은 다양한 탑재 데이터 및 제어 신호들을 구비할 수 있다.

공기 스프링(116) 및 공기 스프링(118)은 이들 양쪽이 동시에 조절되도록 공기 제한 밸브(114)와 유체 연결된 것으로 도시되어 있다. 이러한 구성은 부품의 수가 적어지는 장점을 가지며 따라서 설치 및, 작동과 관련하여 비용이 적게 든다.

도 6 은 도 5 에 따른 공기 현가 시스템(100)의 배관 다이아그램이다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 배관 다이아그램은: 높이 제어 밸브(112)에 연결된 가압 공기원(110)에 대한 공기 유입부(120)를 구비하고, 높이 제어 밸브(112)는 공기 제한 밸브(114)에 다시 연결되고; 그리고 공기 제한 밸브(114)는 공기 스프링(116)과 공기 스프링(118) 양쪽에 연결된다.

비록 공기 제한 밸브(114)는 도 5 및, 도 6에서 높이 제어 밸브(112)로부터 분리된 것으로서 도시되었을지라도, 도 1a 에 도시된 바와 같이 높이 제어 밸브(112)가 일체로 제공될 수 있다는 점이 주목되어야 한다.

비록 본 발명은 부품들, 특징들 및, 그와 유사한 것의 특정한 배치에 관련하여 설명되었을지라도, 이들은 모든 가능한 배치들이나 특징들을 모두 나타내도록 의도된 것은 아니며, 많은 다른 변형 및 수정이 당업자들에게 명백할 것이다.

본 발명은 차량등에서 현가 시스템에 적용될 수 있다.

Claims (25)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 차량 높이의 값을 선택하는 단계;

   실제의 차량 높이의 값을 측정하는 단계;

   보정 신호를 발생시키기 위하여, 선택된 차량 높이의 값을 측정된 차량 높이의 값에 비교하는 단계;

   선택된 차량 높이의 값을 유지하도록 보정 신호에 따라서 높이 제어 밸브를 작동시키는 단계;

   탑재 차량 시스템의 활성화에 대응하는, 보정 신호와 상이한 제어 신호를 발생시키는 단계;

   차량의 주행 안정성을 증가시키기 위하여, 높이 제어의 작동을 선택적으로 중단시키도록 제어 신호로 제한 밸브를 선택적으로 작동시키는 단계;를 구비하는, 차량의 주행 안정성을 향상시키는 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   탑재 차량 시스템(onboard vehicle system)은: 안티-록 제동 시스템(anti-lock braking system), 트랙션 제어(traction control), 전자 제동 시스템, 운동 센서, 작동자 입력, 시간 측정 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 차량의 주행 안정성을 향상시키는 방법.
10. 제 8 항에 있어서,

    제어 신호는, 전기 신호, 공압 신호, 기계적인 신호 또는 그것의 조합들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는, 차량의 주행 안정성을 향상시키는 방법.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 유체원(fluid source);

    유체 스프링;

    유체원으로부터 유체를 수용하기 위한 유입 포트, 유체 스프링으로부터 유체를 배출시키기 위한 배기 포트 및, 유체 스프링에 연결된 유체 스프링 포트를 가지는 제어 밸브로서, 유입 포트와 유체 스프링 포트, 배기 포트와 유체 스프링 포트, 또는 유입 포트, 유체 스프링 포트 및, 배기 포트가 서로로부터 격리되어 있는 중립 위치 사이에서 선택적으로 결합되도록 작동될 수 있는 제어 밸브; 및,

    상기 제어 밸브에 유체 결합되고 상기 유체원으로부터 상기 유체 스프링으로의 유체 소통을 선택적으로 개방 및 폐쇄하도록 작동될 수 있는 제한 밸브;를 구비하고,

    상기 제어 밸브는 측정된 차량 높이를 포함하는 제 1 의 제어 입력에 의하여 제어되고;

    상기 제한 밸브는, 제어 시스템의 주기 운동(cycling)이 최소화되도록 상기 제한 밸브를 제어하게끔 선택되는 제 2 의 제어 입력에 의하여 제어되는; 차량의 주행 안정성을 향상시키는 유체 제어 시스템.
19. 제 18 항에 있어서,

    제 2 의 제어 입력은: 안티-록 제동 시스템(anti-lock braking system), 트랙션 제어(traction control), 전자 제동 시스템, 운동 센서들, 작동자 입력, 시간 측정 또는 그것의 조합들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는, 차량의 주행 안정성을 향상시키는 유체 제어 시스템.
20. 제 18 항에 있어서,

    상기 제 2 의 제어 입력은: 전기 신호, 공압 신호, 기계적인 신호 또는 그것의 조합들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는, 차량의 주행 안정성을 향상시키는 유체 제어 시스템.
21. 제 18 항에 있어서,

    상기 제 2 의 제어 입력은 선택된 제어 로직에 기초하여 상기 제한 밸브를 자동적으로 작동시키는, 차량의 주행 안정성을 향상시키는 유체 제어 시스템.
22. 제 18 항에 있어서,

    상기 제한 밸브는 상기 높이 제어 밸브로부터 분리된, 차량의 주행 안정성을 향상시키는 유체 제어 시스템.
23. 제 18 항에 있어서,

    상기 제한 밸브는 상기 높이 제어 밸브와 일체로 형성되는, 차량의 주행 안정성을 향상시키는 유체 제어 시스템.
24. 제 18 항에 있어서,

    상기 제한 밸브는 상기 공기 스프링과 일체로 형성되는, 차량의 주행 안정성을 향상시키는 유체 제어 시스템.
25. 제 18 항에 있어서,

    상기 공기 제한 밸브는 제어 밸브와 유체 스프링 사이에 결합되는, 차량의 주행 안정성을 향상시키는 유체 제어 시스템.

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