KR100827640B1 - Air spring able to pump compression air of itself - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 에어스프링을 포함하는 차고조절장치를 개략적으로 도시한 도면.1 is a view schematically showing a height adjusting apparatus including a conventional air spring.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어스프링을 전체적으로 도시한 도면.2 is a view showing the air spring as a whole according to an embodiment of the present invention.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 에어스프링의 작용을 설명하기 위한 도면들.Figure 3 (a) and (b) is a view for explaining the action of the air spring according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 에어스프링을 포함한 차고조절장치의 일 실시예를 개념적으로 도시한 도면.Figure 4 conceptually illustrates one embodiment of a height adjustment device including the air spring shown in Figures 2 and 3.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>
120: 다이아프램 122: 에어스프링120: diaphragm 122: air spring
140: 레저버 챔버 160; 셀프 펌핑유닛140:
161: 실린더실 163: 펌핑실161: cylinder chamber 163: pumping chamber
164a, 164b: 제 1 및 제 2 유로 166a, 166b: 제 1 및 제 2 체크밸브164a, 164b: first and
본 발명은 다이아프램 내부의 압력 변화에 따라 차고를 조절하는 에어스프링에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 자체적으로 압축 공기를 발생시키고, 그 압축 공기를 다이아프램 내에 공급하여 차량의 차고를 조절하는 셀프 펌핑이 가능한 에어스프링에 관한 것이다.The present invention relates to an air spring that adjusts the garage according to a pressure change in the diaphragm, and more particularly, self-generated to generate compressed air and supply the compressed air into the diaphragm to adjust the vehicle's garage. It relates to an air spring capable of pumping.
본 명세서에서, 용어 "다이아프램"은 에어스프링 내 에어챔버를 한정하는 연질 튜브를 의미하는 것으로, 여기에는, 흔히, '벨로우즈'라 칭해지는 에어스프링의 연질 튜브를 포함하는 의미이다.As used herein, the term "diaphragm" means a soft tube that defines an air chamber in an air spring, which includes a soft tube of air springs, commonly referred to as "bellows."
에어스프링은 차량의 현가장치에서 쇽업소버와 결합된 상태로 또는 쇽업소버와 독립적으로 차량의 승차감 향상 등을 위해 이용되고 있다. 이러한 에어스프링은 공기를 연질의 다이아프램 내에 가두어 그 압축성을 이용하여 스프링 작용을 얻도록 구성된다.The air spring is used to improve the ride comfort of the vehicle in the suspension of the vehicle in combination with the shock absorber or independently of the shock absorber. These air springs are configured to trap air in the soft diaphragm and exploit its compressibility to achieve spring action.
또한, 종래에는 승차감 향상 등의 다른 용도와 함께 차량의 차고조절에 이용되는 에어스프링이 공지된 바 있으며, 이러한 에어스프링 및 이를 포함하는 차고조절장치의 기술이 국내공개특허 제10-2005-102225호, 국내공개특허 제10-2005-010225호 등의 많은 문헌에 개시되어 있다.In addition, conventionally, the air spring used to adjust the height of the vehicle, along with other uses, such as improving the ride comfort is known, the technology of such an air spring and the height adjustment device comprising the same is disclosed in Korea Patent Publication No. 10-2005-102225 And many publications such as Korean Patent Publication No. 10-2005-010225.
도 1은 에어스프링을 이용하는 종래의 차고 조절장치를 개략적으로 예시한 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 차고 조절장치는, 에어스프링(2)과 별도로 콤프레서(3)와 레저버 탱크(4)를 추가로 구비한다. 콤프레서(3)는 압축공기를 만들어 그 압축공기를 레저버 탱크(4)로 공급한다. 레저버 탱크(4)와 에어스프링(2) 사이에는 솔레노이드밸브(5)가 설치되며, 그 솔레노이드밸브(5)는 전자제어 유닛(6)에 의해 제어되어 에어스프링(2)에 압축공기를 공급한다. 이때, 전자제어유닛(6)은, 차체(미도시됨)에 설치된 차고센서(7)로부터 획득한 차고정보를 기초로 하여 콤프레서(3)와 솔레노이드밸브(5)를 제어하므로, 에어스프링(2)의 팽창/수축에 따라 차량의 차고를 조절할 수 있다.1 is a schematic diagram schematically illustrating a conventional height control apparatus using an air spring. As shown in FIG. 1, the conventional garage control apparatus further includes a
그러나, 종래 차고 조절장치는, 콤프레서(3)의 차량 장착이 필수적으로 요구되므로, 그 구조가 복잡하고, 또한, 그 콤프레서(3)가 압축 공기를 만드는 과정에서 야기되는 소음, 압축 공기 누설(oil leak) 등의 문제점이 심각하였다. 또한, 콤프레서(3)를 차량에 추가로 설치하는 것에 따른 비용 증가, 그리고, 차량의 경량성 저하 또한 종래의 문제점으로 지적되고 있다. However, in the conventional garage control device, since the vehicle mounting of the
따라서, 본 발명의 목적은 자체적으로 압축 공기를 발생시키고, 그 압축 공기를 다이아프램 내에 공급하여 차량의 차고를 조절할 수 있는 에어스프링을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an air spring capable of generating compressed air by itself and supplying the compressed air into the diaphragm to adjust the vehicle height.
본 발명은 프레임에 지지된 연질의 다이아프램 내측에 에어챔버가 형성된 에어스프링을 제공한다. 본 발명에 따른 에어스프링은, 압축 공기의 저장을 위해 프레임의 일측에 제공되는 레저버 챔버와, 상기 레저버 챔버와 상기 에어챔버 사이의 유로에 제공되어, 상기 레저버 챔버로부터 상기 에어챔버로의 압축 공기 제공을 선택적으로 허용하는 솔레노이드 밸브와, 차량 운동시 전해진 힘에 의해 외부 공기를 흡입하고 그 흡입된 외부 공기를 상기 레저버 챔버 내로 충전하도록 작동하는 셀프 펌핑유닛을 포함한다.The present invention provides an air spring formed with an air chamber inside the soft diaphragm supported by the frame. An air spring according to the present invention is provided in a reservoir chamber provided on one side of a frame for storing compressed air, and in a flow path between the reservoir chamber and the air chamber, from the reservoir chamber to the air chamber. And a solenoid valve for selectively providing compressed air, and a self pumping unit operative to suck outside air by force transmitted during vehicle movement and to fill the sucked outside air into the reservoir chamber.
본 발명의 실시예에 따라, 상기 셀프 펌핑유닛은, 상기 프레임에 형성된 실린더실과, 상기 차량 운동시 전해진 힘에 의해 상기 실린더실 내에서 슬라이딩 이동되는 펌핑피스톤과, 제 1 및 제 2 유로에 의해 각각 외부 공기 및 상기 레저버 챔버에 연결되고 상기 펌핌 피스톤의 이동에 따라 내부 압력이 증감되는 펌핑실과, 상기 펌핑실의 압력증감에 따라 상기 제 1유로와 상기 제 2 유로를 순서대로 개폐하도록 설치된 제 1 및 제 2 체크밸브를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the self pumping unit includes a cylinder chamber formed in the frame, a pumping piston sliding in the cylinder chamber by the force transmitted during the vehicle movement, and a first and second flow paths, respectively. A pumping chamber connected to the outside air and the reservoir chamber and configured to increase and decrease an internal pressure according to the movement of the pump piston, and a first installed to open and close the first flow path and the second flow path in order according to the pressure increase and decrease of the pumping chamber. And a second check valve.
이때, 상기 실린더실은 상기 에어챔버를 향해 개방되고, 상기 펌핑피스톤은 상기 실린더실 내에서 상기 에어챔버 내의 압력 변화에 따라 이동하도록 설치되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 펌핑피스톤은 상기 실린더실에 슬라이딩 이동가능하게 삽입되어 에어챔버 내의 압력증감에 의해 전진 및 후퇴하는 피스톤부와, 상기 피스톤부와 일체로 연결되고 상기 펌핑실에 슬라이딩 가능하게 삽입된 펌핑로드부를 포함한다. 추가로, 상기 에어챔버의 압력증가에 의해 전진된 펌핑피스톤의 후퇴를 돕기 위해 그 펌핑피스톤에 탄성 복원력을 제공하는 스프링이 설치되는 것이 바람직하다.At this time, the cylinder chamber is opened toward the air chamber, the pumping piston is preferably installed to move in accordance with the pressure change in the air chamber in the cylinder chamber. More preferably, the pumping piston is slidably inserted into the cylinder chamber to move forward and retract by pressure increase and decrease in the air chamber, and is integrally connected to the piston and slidably inserted into the pumping chamber. It includes a pumping rod portion. In addition, it is preferable that a spring is provided to provide elastic restoring force to the pumping piston to assist the retraction of the pumping piston advanced by the pressure increase of the air chamber.
실시예Example
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 에어스프링을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 에어스프링은 차량의 쇽업소버와 결합 되도록 구성된 것이지만, 도시의 편의 및 간결함을 위해,쇽업소버의 도시는 생략하기로 한다.2 is a view schematically showing an air spring according to an embodiment of the present invention. Although the air spring shown in FIG. 2 is configured to be coupled with the shock absorber of the vehicle, for convenience and simplicity of the illustration, the illustration of the shock absorber will be omitted.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 에어스프링(100)은, 흔히 "리테이너"로 칭해지는 상부의 프레임(110)과, 상기 프레임(110)에 의해 밀봉된 상태로 지지되는 다이아프램(120)과, 상기 다이아프램(120)의 하부에 결합되는 스프링 피스톤 또는 에어피스톤(130)을 포함한다. 상기 다이아프램(120)은 상기 프레임(110) 및 에어피스톤(130)과 상측 및 하측에서 결합되어 그것의 밀봉된 내측에 에어챔버(122)를 구획 형성한다. 상기 프레임(110)은 블록 형태로 형성되며 그 일측에는 이하 자세히 설명된 레저버 챔버(140), 셀프 펌핑유닛(160), 솔레노이드 밸브(170) 등이 제공된다.As shown in FIG. 2, the
상기 프레임(110)에는 다이아프램(120) 내의 에어챔버(122)를 그 에어챔버(122) 외측과 연통시키는 에어포트(124)가 형성된다. 또한, 상기 프레임(110)에는 레저버 챔버(140)로부터 그 외측으로 이어지는 압축공기 유로(142)가 형성된다. 솔레노이드밸브(170)는 일측에서 상기 에어포트(124)를 통해 다이아프램(120) 내의 에어챔버(122)와 접속되고, 타측에서 상기 압축공기 유로(142)를 통해 레저버 챔버(140)와 접속되도록 설치된다. The
본 발명의 실시예에 따라, 상기 솔레노이드 밸브(170)는 에어챔버(122)와 레저버 챔버(140) 사이에서 선택적으로 개폐되는 에어 공급 유로를 구비함으로써 상기 레저버 챔버(140)로부터 상기 에어챔버(122)로의 압축공기 공급이 가능하다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the
본 실시예에 따른 에어스프링(100)은, 외부 콤프레서와 연결되지 않고도, 자체적으로 압축공기를 만들어, 그 압축공기를 레저버 챔버(140) 및 그와 솔레노이드 밸브(170)에 의해 접속된 에어챔버(122) 내로 공급할 수 있다. 이를 위해, 상기 에어스프링(100)은, 차량 운동시 전해진 힘에 의해 외부 공기를 흡입하고 그 흡입된 외부 공기를 상기 레저버 챔버 내로 충전하도록 작동하는 셀프 펌핑유닛(160)을 포함한다.The
본 발명의 실시예에 따라, 상기 셀프 펌핑유닛(160)은, 상기 프레임(110)에 형성된 실린더실(161)과, 상기 실린더실(161) 내에서 슬라이딩 이동되는 펌핑피스톤(162)과, 상기 펌핑피스톤(162)의 이동에 따라 내부 압력이 증감되도록 상기 실린더실(161)과 연결된 펌핑실(163)과, 상기 펌핑실(163)의 압력 증감에 따라 개폐되는 제 1 및 제 2 체크밸브(166a, 166b)를 포함한다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the
상기 프레임(110)에는 제 1 유로(164a)와 제 2 유로(164b)가 형성되는데, 상기 제 1 유로(164a)는 펌핑실(163)이 프레임(110) 외측의 외부 공기와 통해 있도록 해주며, 상기 제 2 유로(164b)는 펌핑실(163)과 레저버 챔버(140) 사이를 연결한다. 이때, 상기 제 1 유로(164a)에는 제 1 체크밸브(166a)가 설치되고, 상기 제 2 유로에는 제 2 체크밸브(166b)가 설치된다. 따라서, 상기 펌핑피스톤(162)의 이동에 의한 펌핑실(163) 내 압력 증감에 따라, 제 1 및 제 2 체크밸브(166a, 166b)가 순서대로 개방되며, 순서대로 이루어지는 제 1 및 제 2 체크밸브(166a, 166b)의 개방에 의해, 압축공기가 펌핑실(163)을 거쳐 레저버 챔버(140) 내로 펌핑되어 공급될 수 있다. A
상기 셀프 펌핑유닛(160)은, 차량 운동에 의해 에어스프링(100)에 전달되는 힘, 그 중에서도, 차체과 차륜의 상대 운동에 따른 에어스프링(100)의 연속적인 체 적변화 및 이에 따른 에어스프링(100) 내 에어챔버(122)의 연속적인 압력 증감에 의해 작동된다. 이를 위해, 상기 실린더실(161)은 에어챔버(122)를 향해 개방되어 있고, 상기 펌핑피스톤(162)은 그 실린더실(161) 내에서 에어챔버(122)의 압력 증감에 따라 상하 이동된다. 이때, 상기 실린더실(161)의 개방 단부 부근에는 상기 펌핑피스톤(162)의 하강 이동을 규제하는 규제돌기(112)가 형성되어 있다.The
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 펌핑피스톤(162)은 상기 실린더실(161)에 슬라이딩 이동가능하게 삽입되어 에어챔버(122) 내의 압력증감에 의해 전진 및 후퇴하는 피스톤부(162a)와, 상기 피스톤부(162a)와 일체로 연결되고 상기 펌핑실(163)에 슬라이딩 가능하게 삽입된 펌핑로드부(162b)를 포함한다. 추가로, 상기 에어챔버(122)의 압력증가에 의해 전진된 펌핑피스톤(162)의 후퇴를 돕기 위해 그 펌핑피스톤(162)에 탄성 복원력을 제공하는 스프링(162c)이 설치되는 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment of the present invention, the
펌핑실(163)과 연결된 제 1 유로(164a)가 외부 공기와 통해 있고, 그 제 1 유로(164a)에 외부로부터 펌핑실(163)로의 공기 흐름만을 허용하는 제 1 체크밸브(166a)가 설치된다. 따라서, 전술한 펌핑로드부(162b)가 펌핑실(163)로부터 아래쪽으로 후퇴하면, 그 펌핑실(163) 내부에는 진공에 가까운 부압이 발생되며, 이에 따라, 펌핑실(163) 보다 높은 압력의 외부 공기는 제 1 체크밸브(166a)를 열면서 상기 펌핑실(166) 내로 유입될 수 있다.A
또한, 제 2 유로(164b)가 펌핑실(163)과 레저버 챔버(140) 사이를 연결하고 있고, 그 제 2 유로(164b)에 펌핑실(163)로부터 레저버 챔버(140)로의 공기 흐름만 을 허용하는 제 2 체크밸브(166b)가 설치된다. 따라서, 전술한 펌핑로드부(162b)가 펌핑실(163) 내로 깊숙이 전진하면, 그 펌핑실(163) 내에 유입되었던 공기는 제 2 체크밸브(166b)를 열면서 상기 레저버 챔버(140) 내로 유입될 수 있다.In addition, a
도 3의 (a) 및 (b)는 전술한 셀프 펌핑유닛(160)의 작용을 설명하기 위한 도면으로, 도 3의 (a)는 제 1 체크밸브(166a)가 열려 펌핑실(163) 내로 공기가 유입되는 상태를 나타내며, 도 3의 (b)는 제 2 체크밸브(166b)가 열려 펌핑실(163) 내로 유입되었던 공기가 레저버 챔버(140)로 유입되는 상태를 보여준다.3 (a) and 3 (b) are diagrams for explaining the operation of the self-pumping
도 3의 (a)를 참조하면, 다이아프램(120) 내 에어챔버(122)의 압력감소가 있으면, 펌핑피스톤(162) 및 그 말단의 펌핑로드부(162b)가 후퇴하여, 그 전에 펌핑로드부(162b)가 점유하고 있었던 펌핑실(163) 내의 압력이 대기압 이하로 감소된다. 이때에는, 제 2 체크밸브(166b)에 의해 제 2 유로(164b)가 닫힌 상태로 제 1 체크밸브(166a)가 제 1 유로(164a)를 열어, 외부의 공기가 제 1 유로(164a)를 통해 펌핑실(163) 내로 유입된다.Referring to FIG. 3A, when there is a decrease in pressure of the
도 3의 (b)를 참조하면, 다이아프램(120) 내 에어챔버(122)의 압력증가가 있으면, 펌핑피스톤(162) 및 그 말단의 펌핑로드부(162b)가 전진하여, 펌핑로드부(162b)가 펌핑실(163) 내부를 다시 점유한다. 이에 의해, 상기 펌핑로드부(162b)의 펌핑실 점유에 의해, 제 1 체크밸브(166a)에 의해 제 1 유로(166a)가 닫히고, 제 2 체크밸브(166n)에 의해 제 2 유로(166b)가 열려서, 펌핑실(163) 내 공기는 제 2 체크밸브(166b)에 의해 개방된 제 2 유로(164a)를 통해 레저버 챔버(140)으로 유입된다.Referring to FIG. 3B, when there is an increase in the pressure of the
차량의 운동, 특히, 차체측과 차륜측의 상대적인 운동에 의해, 다이아프램(120) 내 에어챔버(122)의 압력은 연속적으로 증감되며, 이에 의해, 셀프 펌핑유닛(160)이 도3의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시된 펌핑 작동을 반복하면서, 레저버 챔버(140) 내부는 압축된 공기로 충만된다.By the movement of the vehicle, in particular the relative movement of the vehicle body side and the wheel side, the pressure of the
도 4은 전술한 에어스프링(100)을 포함하는 차고 조절장치를 개략적으로 도시한 블록구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 차고 조절장치는 에어스프링(100) 외에 차고센서(300)과 전자제어유닛(200) 등을 더 포함한다. 차고센서(300)은 차체(미도시됨)에 설치되어 차량의 차고를 측정하여 그 측정된 차고값을 전자제어유닛(200)에 제공한다. 전자제어유닛(200)은 그 측정된 차고값을 기초로 하여 에어스프링(100)의 솔레노이드밸브(170)을 제어한다. 예컨대, 전자제어유닛(200)은, 차고 상승이 필요한 것으로 판단되면, 에어스프링(100)의 레저버 챔버(140)에 미리 충전된 압축공기를 다이아프램(120) 내 에어챔버(122)로 공급하여 다이아프램(120)을 높이 방향으로 확장시키며, 그 다이아프램(120)의 높이 확장에 의해, 차축에 대한 차량의 높이가 상승하여 차고가 조절된다.4 is a block diagram schematically illustrating a garage control apparatus including the
전술한 실시예의 설명에서, 셀프 펌핑유닛(160)은, 펌핑피스톤(162)이 에어챔버(122) 내에 배치되어 차체 측과 차륜 측의 상대 운동에 의한 에어챔버(122) 내 압력 변화에 의해 작동하는 것으로 설명되었지만, 펌핑피스톤을 상대 운동하는 차체 측 또는 차륜 측에 직접 연결하여, 그 상대운동에 따라 전해진 힘에 의해 직접작동될 수도 있다. 이때, 펌핑피스톤을 슬라이딩 가능하게 안내하는 실린더실은 에어챔버 내측이 아닌 프레임의 다른 부분에 제공될 것이다.In the above description of the embodiment, the
이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.While the invention has been described above with reference to specific embodiments, various modifications, changes or modifications may be made in the art within the spirit and scope of the appended claims, and thus, the foregoing description and drawings It should be construed as illustrating the present invention rather than limiting the technical spirit of the present invention.
본 발명의 실시예에 따르면, 종래에 차고 조절을 위해 반드시 에어스프링에 연결되어야 하던 콤프레서의 필요성을 없애, 구조가 간단한 차고조절장치의 구현이 가능하고, 또한, 종래에 콤프레서가 압축 공기를 만드는 과정에서 야기되던 소음, 공기 누설(oil leak) 등을 해결하는 효과를 갖는다. 또한, 콤프레서 없이 에어스프링만으로 차고 조절이 구현되므로, 경제성이 우수하고 차량의 경량화에 기여할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, a compressor having a simple structure can be realized by eliminating the need for a compressor, which must be connected to an air spring in order to adjust the height of the vehicle. It has the effect of solving the noise, air leak (oil leak), etc. caused in the. In addition, since the height adjustment is implemented only by the air spring without the compressor, it is possible to contribute to the excellent economic efficiency and light weight of the vehicle.
Claims (4)
Priority Applications (1)
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Cited By (3)
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