KR100854599B1 - 차량용 공기현가장치 - Google Patents

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KR100854599B1
KR100854599B1 KR1020070044908A KR20070044908A KR100854599B1 KR 100854599 B1 KR100854599 B1 KR 100854599B1 KR 1020070044908 A KR1020070044908 A KR 1020070044908A KR 20070044908 A KR20070044908 A KR 20070044908A KR 100854599 B1 KR100854599 B1 KR 100854599B1
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Abstract

본 발명은 공기현가장치에 포함되는 밸브 블록으로부터 각 에어 스프링까지의 배관 길이가 동일하게 되도록 밸브 블록을 위치시켜 현가장치로서의 성능을 개선한 차량용 공기현가장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 공기를 압축시키는 공기압축 유닛과, 복수의 에어 스프링과, 상기 공기압축 유닛으로부터 압축된 공기를 각각의 상기 에어 스프링에 분배하는 밸브 블록과, 차량에 부착된 각종 센서로부터 신호를 수신하여 상기 공기압축 유닛과 상기 밸브 블록을 제어하는 ECU을 포함하는 공기현가장치로서, 상기 밸브 블록은 차량의 좌우방향 중심을 따라 길이방향으로 연장되는 좌우 중심선 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 공기현가장치가 제공된다.
공기현가장치, 밸브 블록, 에어 스프링, 공기압축 유닛, 솔레노이드 밸브

Description

차량용 공기현가장치{AIR SUSPENSION}
도 1은 종래의 차량용 공기현가장치의 개략적인 블록도,
도 2는 종래의 공기현가장치가 차량에 장착된 상태를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공기현가장치의 개략적인 회로도,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 공기현가장치가 차량에 장착된 상태를 도시하는 도면이다.
< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >
10 : 공기압축 유닛 11 : 모터
12 : 압축기 13 : 배기 밸브
20 : 밸브 블록 21 ~ 24 : 솔레노이드 밸브
26 : ECU 27 : 리저버 탱크
28 : 리저버 밸브 31 ~ 34 : 에어 스프링
41 ~ 44 : 차륜
본 발명은 압축공기를 이용하여 자동차의 진동이나 충격을 흡수하는 차량용 공기현가장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기현가장치에 포함되는 밸브 블록으로부터 각 에어 스프링까지의 배관 길이가 동일하게 되도록 밸브 블록을 위치시켜 현가장치로서의 성능을 개선한 차량용 공기현가장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전자제어 공기현가장치는 차량의 현가 장치에 기존의 코일 스프링 대신 내부 압력을 조정할 수 있는 에어 스프링을 사용함으로써 차량의 높이를 조정할 수 있는 장치이다.
도 1에는 일반적인 공기현가장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 공기현가장치는, 공기를 압축시키는 공기압축 유닛(10)과, 복수의 에어 스프링(33, 34)과, 이 공기압축 유닛(10)으로부터 압축된 공기를 각각의 에어 스프링(33, 34)에 분배하는 밸브 블록(20)을 포함하여 이루어진다.
또한, 공기현가장치는 차량에 부착된 각종 센서 등으로부터 신호를 수신하여 공기압축 유닛(10)과 밸브 블록(20)을 제어하는 ECU(26)를 가진다. ECU(26)와 밸브 블록(20)은 일체로 이루어질 수 있다.
이와 같이 이루어진 공기현가장치에 의해 노면이나 주행 상태, 혹은 운전자의 조작에 따라서 적절한 차고로 조정될 수 있다.
도 2에는 종래의 공기현가장치가 차량에 장착된 상태를 도시하는 도면으로서, 차량의 좌우측 후륜에만 에어 스프링(33, 34)이 설치된 형태의 공기현가장치 장착예가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래에는 밸브 블록(20)이 차량의 중심으로부터 일측으로 편심된 위치에 설치되었다.
종래에는 공기현가장치의 효율을 증가시키는 것이 가장 큰 목표였기 때문에, 공기압축 유닛(10)에 포함된 압축기, 모터 등의 장치들이 밸브 블록(20)과 일체로 구성되었다. 따라서 전체 부피가 증가될 수밖에 없었고 밸브 블록(20)의 설치 위치가 제한될 수밖에 없었다. 특히 차량의 중심에는 엔진으로부터의 구동력을 전달하는 차축이 위치하므로, 밸브 블록(20)은 이 차축을 비켜서 설치될 수밖에 없었다.
그러나 공기현가장치의 효율이 개선됨에 따라, 다음과 같이 밸브 블록(20)의 설치위치가 차량의 중심으로부터 일측으로 편심됨으로 인한 문제가 점차 대두되었고, 주행중 미세한 승차감과 선회시의 조종 안정성에 대한 요구가 더욱 중요하게 되었다.
도 2에서 왼쪽에 도시된 바퀴를 좌측 후륜(43), 왼쪽에 도시된 에어 스프링을 좌측 에어 스프링(33)이라고 하고, 오른쪽에 도시된 바퀴를 우측 후륜(44), 오른쪽에 도시된 에어 스프링을 우측 에어 스프링(34)이라고 할 때, 밸브 블록(20)으로부터 좌측 에어 스프링(33)까지의 좌측 배관의 길이(L1)와 우측 에어 스프링(34)까지의 우측 배관의 길이(L2)는 L1 < L2 이다. 또한 밸브 블록(20)으로부터 좌측 에어 스프링(33)까지의 좌측 배관의 체적(V1)과 우측 에어 스프링(34)까지의 우측 배관의 체적(V2)은 V1 < V2 이다.
따라서 밸브 블록(20)에서 동일한 압력으로 양쪽 에어 스프링(33, 34)에 압축공기를 공급 또는 배기하더라도, L1이 L2에 비해 짧기 때문에 좌측 후륜(43)의 차고가 우측 후륜(44)의 차고보다 빨리 상승 또는 하강한다. 즉, 차고 조절속도에 있어서 좌우차가 발생하게 된다.
또한 차고 조절이 완료되어 밸브를 폐쇄한 경우에도 V1이 V2에 비해 작기 때문에, 우측 에어 스프링(34)까지의 우측 배관 내에 들어있는 압축공기의 양이 좌측 에어 스프링(33)까지의 좌측 배관 내에 들어있는 압축공기의 양보다 많고, 그에 따라 좌측 에어 스프링(33)의 평형상태 압력(P1)이 우측 에어 스프링(34)의 평형상태 압력(P2)보다 높다.(P1 > P2)
에어 스프링의 반력은 압력에 비례하므로, 밸브를 폐쇄한 후에 좌측 에어 스프링(33)의 반력(F1)보다 우측 에어 스프링(34)의 반력(F2)이 작아지게 된다.(F1 > F2) 따라서 좌측 차고에 비해 우측 차고의 변화가 더 크게 일어나는 문제가 있었다.
또한, 에어 스프링 내부의 압축공기를 대기로 방출하는 경우에도 공급시와 유사한 결과가 초래될 수 있다.
한편 에어 스프링의 스프링 상수값은 압력에 비례하므로, 상술한 바와 같이 좌우측 에어 스프링(33, 34)의 압력이 다를 경우에 좌우측 에어 스프링(33, 34)의 스프링 특성이 달라진다. 이로 인하여 주행중 좌우 차량 거동이 달라져 승차감과 선회시의 조종 안정성에 악영향을 미치는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 공기압축 유닛과 밸브 블록을 분리하여 밸브 블록의 전체 부피를 감소시킴으로써, 공기현가장치에 포함되는 밸브 블록으로부터 각 에어 스프링까지의 배관 길이가 동일하게 되도록 차량의 좌우방향 중심선 상에 밸브 블록을 위치시켜 승차감과 조종 안정성을 향상시킬 수 있는 차량용 공기현가장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 공기를 압축시키는 공기압축 유닛과, 복수의 에어 스프링과, 상기 공기압축 유닛으로부터 압축된 공기를 각각의 상기 에어 스프링에 분배하는 밸브 블록과, 차량에 부착된 각종 센서로부터 신호를 수신하여 상기 공기압축 유닛과 상기 밸브 블록을 제어하는 ECU을 포함하는 공기현가장치로서, 상기 밸브 블록은 차량의 좌우방향 중심을 따라 길이방향으로 연장되는 좌우 중심선 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 공기현가장치가 제공된다.
여기에서, 좌우측 후륜에 각각 에어 스프링이 설치된 경우, 상기 밸브 블록으로부터 상기 좌우측 에어 스프링까지의 배관 길이가 최소가 되도록, 상기 밸브 블록은 상기 좌우측 에어 스프링을 서로 연결하는 직선과 상기 좌우 중심선과의 교차점에 위치되는 것이 바람직하다.
또한, 좌우측 전륜 및 후륜에 각각 에어 스프링이 설치된 경우, 상기 밸브 블록으로부터 각각의 상기 에어 스프링까지의 배관 길이가 최소가 되도록, 상기 밸브 블록은 각각의 상기 에어 스프링을 대각선으로 연결하는 직선과 상기 좌우 중심선과의 교차점에 위치되는 것이 바람직하다.
상기 ECU와 상기 밸브 블록은 일체로 이루어지거나 서로 착탈 가능하게 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쇽업소버를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 3에는 본 발명에 따른 차량용 공기현가장치의 개략적인 회로도가 도시되어 있고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 공기현가장치가 차량에 장착된 상태가 도시되어 있다. 편의상 도 3 내지 도 5에 도시된 구성요소 중 도 1 및 도 2에 도시된 것과 동일한 구성요소에는 동일한 부재번호를 부여한다.
도 3 및 도 5에 도시된 공기현가장치는 차량의 각 차륜 측에 설치되는 4개의 에어 스프링(31, 32, 33, 34)을 가지는 것으로 예시되어 있지만, 본 발명에 따르면 도 4에 도시된 바와 같이 좌우측 후륜 측에 2개의 에어 스프링(33, 34)만을 가지도록 구성될 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 공기현가장치는, 공기를 압축시키는 공기압축 유닛(10)과, 복수의 에어 스프링(31, 32, 33, 34)과, 이 공기압축 유닛(10)으로부터 압축된 공기를 각각의 에어 스프링(31, 32, 33, 34)에 분배하는 밸브 블록(20)을 포함하여 이루어진다.
또한, 공기현가장치는 차량에 부착된 각종 센서 등으로부터 신호를 수신하여 공기압축 유닛(10)과 밸브 블록(20)을 제어하는 ECU(26)를 가진다. ECU(26)와 밸브 블록(20)은 일체로 이루어질 수도 있고, 슬라이딩 카트리지와 같은 수단을 이용하여 착탈 가능하게 이루어질 수도 있다. ECU(26)와 밸브 블록(20)이 서로 착탈 가능하게 이루어지는 경우, ECU(26) 혹은 밸브 블록(20)의 고장시 고장이 발생한 부품만을 교체할 수 있다는 이점이 있다.
이와 같이 이루어진 공기현가장치에 의해 노면이나 주행 상태, 혹은 운전자의 조작에 따라서 적절한 차고로 조정될 수 있다.
상기 공기압축 유닛(10)은, 모터(11)에 의해 구동되어 공기를 압축시키는 압축기(12)와, 압축된 공기 중 여분의 공기를 배출시키는 배기 밸브(13)를 포함한다.
각각의 에어 스프링(31, 32, 33, 34)은, 공기압축 유닛(10)에서 압축되어 밸브 블록(20)에 의해 분배되는 압축공기로 내부압력이 조절되어 차량의 차고 제어에 이용된다. 상기 공기현가장치는, 도시하지는 않았지만, 각 차륜 측의 차고를 측정하는 복수의 차고센서(도시생략)를 포함할 수 있다.
상기 밸브 블록(20)은 배관을 통해 공기압축 유닛(10) 및 각각의 에어 스프링(31, 32, 33, 34)과 연결되어 있다. 상기 밸브 블록(20)은 압축된 공기를 각각의 에어 스프링(31, 32, 33, 34)에 공급하거나 배기시키는 공급 및 배기작동을 제어하기 위한 복수의 밸브, 바람직하게는 솔레노이드 밸브(21, 22, 23, 24)를 포함 한다. 밸브 블록(20)에 포함되는 솔레노이드 밸브(21, 22, 23, 24)들은 상기 ECU(26)에 의해 개폐 제어된다.
도 3에 도시된 리저버 탱크(27)와 리저버 밸브(28)는 공기현가장치에 흔히 이용되는 것으로서, 본 발명을 한정하거나 제한하는 것이 아니므로 구체적인 설명은 생략한다.
밸브 블록(20) 내의 압력은 배기 밸브(13)에 의해 제거될 수 있다. 또한, 밸브 블록(20)의 압력이 제거된 상태에서, 하나의 솔레노이드 밸브(예컨대 21)를 순간적으로 개방한 후 닫으면, 밸브 블록(20) 내에는 에어 스프링(예컨대 31)에 채워져 있던 압축 공기가 상기 밸브 블록(20) 내에 채워진다. 이때, 압력 센서(29)에 의해 밸브 블록(20)의 내압을 측정하면, 에어 스프링의 내압으로부터 밸브 블록의 내압으로 전이된 압력을 알 수 있게 된다. 측정된 내압은 ECU(26)에 제공되어 차고 조절시의 제어변수로서 사용될 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 상술한 바와 같은 공기현가장치가 차량에 장착되는 위치를 설명한다. 도 4는 에어 스프링(33, 34)이 좌우측 후륜(43, 44) 측에 각각 하나씩 설치되어 총 2개의 에어 스프링(33, 34)만을 가지는 공기현가장치의 장착예를 설명하기 위한 것이고, 도 5는 에어 스프링(31, 32, 33, 34)이 각각의 차륜(41, 42, 43, 44) 측에 각각 하나씩 설치되어 총 4개의 에어 스프링(31, 32, 33, 34)을 가지는 공기현가장치의 장착예를 설명하기 위한 것이다.
본 발명에 따르면, 좌우측 후륜(43, 44)에 2개의 에어 스프링(33, 34)이 설치된 경우, 상기 밸브 블록(20)은 좌우측 에어 스프링(33, 34)의 중앙, 즉 차량의 좌우방향 중심을 따라 길이방향으로 연장되는 좌우 중심선(C1) 상에 위치하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 상기 밸브 블록(20)은, 상기 좌우 중심선(C1) 상에서 좌우측 에어 스프링(33, 34)까지의 배관 길이가 최소가 되도록, 상기 좌우 중심선(C1)과 좌우측 에어 스프링(33, 34)을 연결하는 직선과의 교차점에 위치결정된다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 차륜(41, 42, 43, 44) 측에 4개의 에어 스프링(31, 32, 33, 34)이 설치된 경우, 상기 밸브 블록(20)은 각각의 좌우측 에어 스프링(31, 32, 33, 34)의 중앙, 즉 차량의 좌우방향 중심을 따라 길이방향으로 연장되는 좌우 중심선(C1) 상에 위치하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 상기 밸브 블록(20)은, 상기 좌우 중심선(C1) 상에서 각각의 에어 스프링(31, 32, 33, 34)까지의 배관 길이가 최소가 되도록, 상기 좌우 중심선(C1)과 각각의 에어 스프링(31, 32, 33, 34)을 대각선으로 연결하는 직선과의 교차점에 위치결정된다.
밸브 블록(20)으로부터 각각의 에어 스프링(31, 32, 33, 34)까지의 배관 길이가 길어질수록 배관의 체적이 커져 밸브를 폐쇄한 후의 차고변동이 커지므로, 배관의 길이는 가능한 한 짧게 하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 차량용 공기현가장치를, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들 에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 하중해석을 통해 불용구간만큼의 실린더 길이를 감소시키고, 이 감소된 불용구간에 해당하는 길이만큼의 지지봉을 이용함으로써 쇽업소버의 전체 길이는 그대로 유지하도록 한 쇽업소버가 제공된다.

Claims (4)

  1. 공기를 압축시키는 공기압축 유닛과, 복수의 에어 스프링과, 상기 공기압축 유닛으로부터 압축된 공기를 각각의 상기 에어 스프링에 분배하는 밸브 블록과, 차량에 부착된 각종 센서로부터 신호를 수신하여 상기 공기압축 유닛과 상기 밸브 블록을 제어하는 ECU을 포함하는 공기현가장치로서,
    상기 밸브 블록은 압축된 공기를 복수의 상기 에어 스프링에 각각 공급하거나 배기시키기 위한 복수의 밸브를 포함하며, 상기 밸브의 개수는 상기 에어 스프링의 개수에 상응하며,
    상기 밸브 블록으로부터 각각의 상기 에어 스프링까지의 배관 길이가 최소가 되도록, 상기 밸브 블록은 차량의 좌우방향 중심을 따라 길이방향으로 연장되는 좌우 중심선 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 공기현가장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    좌우측 후륜에 각각 에어 스프링이 설치된 경우, 상기 밸브 블록으로부터 상기 좌우측 에어 스프링까지의 배관 길이가 최소가 되도록, 상기 밸브 블록은 상기 좌우측 에어 스프링을 서로 연결하는 직선과 상기 좌우 중심선과의 교차점에 위치되는 것을 특징으로 하는 공기현가장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    좌우측 전륜 및 후륜에 각각 에어 스프링이 설치된 경우, 상기 밸브 블록으로부터 각각의 상기 에어 스프링까지의 배관 길이가 최소가 되도록, 상기 밸브 블록은 각각의 상기 에어 스프링을 대각선으로 연결하는 직선과 상기 좌우 중심선과의 교차점에 위치되는 것을 특징으로 하는 공기현가장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 ECU와 상기 밸브 블록은 일체로 이루어지거나 서로 착탈 가능하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기현가장치.
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