KR100911399B1 - Active roll control system for air suspension vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 에어 서스펜션 차량용 액티브 롤 컨트롤 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에어 서스펜션 차량의 스테빌라이저 바 상에 구성되어 스테빌라이저 바의 비틀림에 따라 작동하여 좌우측 에어 스프링에 공급되는 압축공기의 흐름을 제어함으로써 차량의 자세를 능동적으로 제어하는 에어 서스펜션 차량용 액티브 롤 컨트롤 장치(ACRS: Active Roll Control System)에 관한 것이다.The present invention relates to an active roll control device for an air suspension vehicle, and more particularly, is configured on a stabilizer bar of an air suspension vehicle to operate according to the torsion of the stabilizer bar to control the flow of compressed air supplied to the left and right air springs. The present invention relates to an active roll control system (ACRS) for an air suspension vehicle, which actively controls a vehicle posture.
일반적으로 차량의 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 주행 중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접적으로 전달되지 않도록 제어하여 차체와 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치이다.In general, the suspension device of the vehicle is a device that connects the axle and the body to prevent the axle from being transmitted from the road surface directly to the vehicle body while preventing the damage to the body and cargo and improves the ride comfort.
이러한 현가장치는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 노면으로부터 충격을 완화시키는 샤시 스프링(101)과, 샤시 스프링(101)의 자유진동을 감쇄 제어하여 승차감을 좋게 하는 쇽 업소버(103) 및 차량의 롤링을 억제하는 스테빌라이저 바(105) 등으로 구성된다.As shown in FIG. 1, the suspension device includes a
여기서, 상기 스테빌라이저 바(105)는 양측이 차체(107)와 설치되고, 양단은 로워암(109) 또는 스트럿 바(미도시)에 장착되어, 좌우측 바퀴(111)가 서로 동시에 상하 운동하는 경우에는 작용하지 않고, 좌우측 바퀴(111)가 서로 상대적으로 상하 운동하는 경우에는 비틀림이 발생하여 그 비틀림 복원력으로 차체(107)의 롤을 억제하는 안티 롤 역할을 한다.Here, the
즉, 상기 스테빌라이저 바(105)는 차량의 선회 주행시에 차체(107)의 선회 외측이 원심력으로 기울어지거나 혹은 주행 중에 범프 또는 리바운드로 인해 좌우측 바퀴(111)가 상대적으로 위상차를 가질 때에 비틀어지면서 그 복원력으로 차체의 자세를 안정화시켜 주게 된다. That is, the
최근에는 상기한 스테빌라이저 바(105)의 자체 탄성 복원력만으로 차량의 기울어짐을 억제하거나, 기울어진 차체(107)를 복귀시켜 안정시키는 데에는 신속하고 정확한 롤 제어가 미흡하여, 도 2에서 도시한 바와 같이, 스테빌라이저 바(105)의 끝단에 액추에이터(113)를 연결하여 능동적인 롤 제어를 할 수 있도록 하는 액티브 롤 컨트롤 장치가 개발되었다.Recently, rapid and accurate roll control is insufficient to suppress the inclination of the vehicle by only the self-elastic restoring force of the
그런데 상기한 액추에이터(113)을 이용한 액티브 롤 컨트롤 장치는 승용 차량 등에 적용되는 맥퍼슨 스트럿 타입의 현가장치에 주로 적용되며, 대형버스 등과 같이, 에어 스프링이 적용되는 에어 서스펜션 차량 등에는 적용이 어렵다. However, the active roll control device using the
즉, 현재 대형버스와 같이, 에어 서스펜션 차량에는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 차량의 높이를 일정하게 유지하기 위하여 각 에어 스프링(201)과, 이 에어 스프링(201)에 공압 공급을 제어하는 레벨링 밸브(203; Leveling Valve)를 적용하여 차량의 자세를 유지한다. That is, as in the current large-sized bus, the air suspension vehicle, as shown in FIG. 3, controls each
상기 레벨링 밸브(203)는 보편적으로 차량자세의 효율적인 제어를 위하여, 도 3에서와 같이, 양측 후륜(205)측에 각각 1개씩과 양측 전륜(207)측 사이에 1개가 적용되는데, 차량의 롤링 시에는 후륜(205)의 경우, 각각의 레벨링 밸브(203)가 좌우 차량자세를 조절하지만, 전륜(207)의 경우, 중앙에 레벨링 밸브(203)가 구성되어 있어 좌우 차량자세 변화가 발생하여도 전혀 차량자세 제어를 하지 못하는 문제점이 있다.One
따라서 종래 에어 서스펜션 차량에서와 같이, 전륜(207) 중앙에 레벨링 밸브(203)가 장착되어 있는 경우에, 차량의 전방 롤링 시에 좌우 차량자세를 능동적으로 조절하여 조정 안정성을 확보하기 위한 새로운 형태의 액티브 롤 컨트롤 장치의 개발이 요구된다.Therefore, as in the conventional air suspension vehicle, when the
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 에어 서스펜션 차량의 스테빌라이저 바 상에 구성되어 롤 각에 의한 스테빌라이저 바의 비틀림에 따라 비틀림 밸브유닛이 작동하여 좌우측 에어 스프링에 공급되는 압축공기의 흐름을 제어함으로써 차량의 좌우 롤링 및 선회 시, 차량의 자세를 능동적으로 제어하는 에어 서스펜션 차량용 액티브 롤 컨트롤 장치를 제공하는 것이다. Therefore, the present invention has been invented to solve the problems of the prior art as described above, the problem to be solved by the present invention is configured on the stabilizer bar of the air suspension vehicle is twisted according to the twist of the stabilizer bar by the roll angle The valve unit operates to control the flow of compressed air supplied to the left and right air springs, thereby providing an active roll control device for an air suspension vehicle that actively controls the vehicle's posture during left and right rolling and turning of the vehicle.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 에어 서스펜션 차량용 액티브 롤 컨트롤 장치는 에어 서스펜션 차량의 스테빌라이저 바 상의 중앙부에 밸브 블록과 밸브 하우징으로 구성되어 스테빌라이저 바의 비틀림 작동에 따라 밸브 블록과 밸브 하우징이 상대 작동하여 밸브 블록에 형성되는 2개의 공압 유출구와, 이에 대응하여 상기 밸브 하우징에 형성되는 연결구를 가변 연결하는 비틀림 밸브유닛;Active roll control device for an air suspension vehicle of the present invention for realizing the technical problem as described above is composed of a valve block and a valve housing in the center portion on the stabilizer bar of the air suspension vehicle and the valve block and according to the torsional operation of the stabilizer bar A torsion valve unit for variably connecting two pneumatic outlets formed in the valve block with the valve housing relative to each other and a connector formed in the valve housing correspondingly;
상기 밸브 블록의 외면에서 각 공압 유출구와 좌,우측 에어 스프링을 각각 연결하는 공압 공급관; 상기 밸브 하우징의 일측에 연결되어 에어 서스펜션 차량의 공압탱크로부터 상기 밸브 하우징의 내부로 압축공기를 공급하는 공압 유입관을 포함하여 상기 스테빌라이저 바의 비틀림에 따라 밸브 하우징과 밸브 블록이 상대 작동하여 좌우측 에어 스프링에 공급되는 압축공기의 흐름을 제어하도록 구성된다.Pneumatic supply pipe for connecting each pneumatic outlet and the left, right air spring on the outer surface of the valve block; Including a pneumatic inlet pipe connected to one side of the valve housing for supplying compressed air from the pneumatic tank of the air suspension vehicle to the interior of the valve housing, the valve housing and the valve block are operated relative to the torsion of the stabilizer bar to the left and right sides And to control the flow of compressed air supplied to the air spring.
상기 비틀림 밸브유닛은 상기 에어 서스펜션 차량의 스테빌라이저 바 상의 중앙부 일측에 고정 장착되며, 중앙을 향하는 내면에 둘레를 따라서 슬라이드 면을 형성하고, 일측에는 이웃하여 횡방향으로 관통되는 2개의 공압 유출구를 형성하는 밸브 블록; 상기 스테빌라이저 바 상의 중앙부에 끼워진 상태로, 일단이 상기 슬라이드 면에 슬라이딩 접촉되며, 타단은 상기 스테빌라이저 바 상의 중앙부 타측에 고정 장착되어 내부에 공압실을 형성하며, 상기 일단의 단면상에는 상기 2개의 공압 유출구 사이에 대응하여 관통되는 연결구를 형성하는 밸브 하우징으로 이루어진다.The torsion valve unit is fixedly mounted to one side of the center portion on the stabilizer bar of the air suspension vehicle, and forms a slide surface along the periphery on the inner surface facing the center, and on one side forms two pneumatic outlets which penetrate in the transverse direction. A valve block; In the state fitted to the center portion on the stabilizer bar, one end is in sliding contact with the slide surface, the other end is fixedly mounted on the other side of the center portion on the stabilizer bar to form a pneumatic chamber therein, and the two It consists of a valve housing which forms a connection therethrough correspondingly between pneumatic outlets.
여기서, 상기 밸브 블록은 원형으로 형성되어 상기 스테빌라이저 바 상에 기밀을 유지한 상태로 고정 설치되며, 내측으로는 상기 밸브 하우징의 일단부 내주면이 슬라이딩 접촉되는 슬라이드 링이 일체로 형성되는 것으로 할 수 있다.Here, the valve block may be formed in a circular shape and fixedly installed on the stabilizer bar while being kept airtight, and an inner slide ring may be integrally formed with an inner circumferential surface of one end of the valve housing slidingly contacted. have.
상기한 바와 같은 본 발명의 에어 서스펜션 차량용 액티브 롤 컨트롤 장치에 의하면, 에어 서스펜션 차량의 스테빌라이저 바 상에 구성되어 롤 각에 의한 스테빌라이저 바의 비틀림에 따라 비틀림 밸브유닛의 밸브 하우징과 밸브 블록이 상대 작동하여 좌우측 에어 스프링에 공급되는 압축공기의 흐름을 제어함으로써 차량의 좌우 롤링 및 선회 시, 차량의 자세를 능동적으로 제어하는 효과가 있다.According to the active roll control device for an air suspension vehicle according to the present invention as described above, the valve housing and the valve block of the torsion valve unit are formed on the stabilizer bar of the air suspension vehicle so that the valve housing and the valve block of the torsion valve unit correspond to the twist of the stabilizer bar by the roll angle. By operating and controlling the flow of compressed air supplied to the left and right air springs, there is an effect of actively controlling the attitude of the vehicle during left and right rolling and turning of the vehicle.
또한 기존의 스테빌라이저 바와 에어 서스펜션의 에어 스프링 시스템을 이용하여 간단한 밸브 하우징과 밸브 블록으로 구성되는 반영구적 기계적 구성만으로 효율적이면서도 능동적으로 롤링을 제어할 수 있으며, 종래 기술의 액티브 롤 컨트 롤 장치의 적용상의 한계를 극복하여, 에어 서스펜션 차량에 적용할 새로운 형태의 액티브 롤 컨트롤 장치의 요구를 충족시킬 수 있다.In addition, using the existing stabilizer bar and air suspension air spring system, the semi-permanent mechanical configuration consisting of a simple valve housing and a valve block enables efficient and active rolling control. By overcoming the limitations, it is possible to meet the needs of new types of active roll control devices for air suspension vehicles.
이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention that can specifically realize the above object will be described in detail.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치가 적용되는 전륜측 에어 서스펜션의 사시도이다.4 is a perspective view of a front wheel side air suspension to which an active roll control device according to an embodiment of the present invention is applied.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치의 부분 절개 사시도이다.5 is a partially cutaway perspective view of an active roll control device according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치의 주요부분 확대 투영도이다.6 is an enlarged perspective view of an essential part of an active roll control device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 액티브 롤 컨트롤 장치가 적용되는 에어 서스펜션 차량용 전륜측 에어 서스펜션의 구성은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 차축(1) 상의 양측에 에어 스프링 서포트(3)를 통하여 차체(미도시)에 연결되는 에어 스프링(5)이 장착되고, 상기 차축(1) 상의 중앙부에는 스테빌라이저 바(7)가 마운터(9)를 통하여 설치된 상태로 그 양단은 연결로드(11)를 통하여 차체(미도시) 측에 연결된다. The structure of the front wheel side air suspension for an air suspension vehicle to which the active roll control device of the present invention is applied is, as shown in FIG. 4, to the vehicle body (not shown) through the
이러한 에어 서스펜션 차량의 전륜측 서스펜션에는 본 발명의 액티브 롤 컨트롤 장치가 적용되는데, 본 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치는 상기 스테빌라이저 바(7) 상에 구성되는 비틀림 밸브유닛(20)과 공압 공급관(L) 및 2개의 공압 유출관(L1,L2)으로 이루어진다.The active roll control device of the present invention is applied to the front wheel side suspension of the air suspension vehicle. The active roll control device according to the present embodiment includes a
먼저, 상기 비틀림 밸브유닛(20)는 스테빌라이저 바(7) 상의 중앙부에 밸브 블록(21)과 밸브 하우징(23)으로 구성된다.First, the
즉, 밸브 블록(21)에는, 도 5와 도 6에서 도시한 바와 같이, 제1, 제2공압 유출구(H1,H2)가 형성되고, 이에 대응하여 상기 밸브 하우징(23)에는 연결구(H)가 형성되어 스테빌라이저 바(7)의 비틀림 작동에 따라 밸브 블록(21)과 밸브 하우징(23)이 상대 작동하여 상기 2개의 공압 유출구(H1,H2)와 상기 연결구(H)를 가변 연결하도록 구성된다. That is, as shown in FIGS. 5 and 6, the
이러한 비틀림 밸브유닛(20)의 보다 구체적으로 설명하면, 상기 밸브 블록(21)은 상기 에어 서스펜션 차량의 스테빌라이저 바(7) 상의 중앙부 일측에 원형의 블록으로 형성되어 고정 장착된다. 또한, 밸브 블록(21)은 중앙을 향하는 내면에 둘레를 따라서 슬라이드 면(SF)을 형성하고, 상기 슬라이드 면(SF)의 일측에는 이웃하여 횡방향(즉, 두께방향)으로 관통되는 상기한 제1,제2공압 유출구(H1,H2)를 형성하여 구성된다.More specifically, the
즉, 상기 밸브 블록(21)은 상기 스테빌라이저 바(7) 상에 기밀을 유지한 상태로 고정 설치된다. That is, the
한편, 상기 밸브 하우징(23)은 원형관 형상으로 형성되어 상기 스테빌라이저 바(7) 상의 중앙부에 끼워진 상태로, 그 일단의 단면이 상기 밸브 블록(21)의 슬라이드 면(SF)에 슬라이딩 접촉된다. 또한, 상기 밸브 하우징(23)의 타단은 상기 스테빌라이저 바(7) 상의 중앙부 타측에 고정적으로 장착되어 내부에 공압실(25)을 형성한다.On the other hand, the
그리고 상기 밸브 블록(21)의 슬라이드 면(SF)에 접촉되는 상기 밸브 하우징(23) 일단의 단면상에는 상기 제1,제2공압 유출구(H1,H2) 사이에 대응하여 관통되는 연결구(H)를 형성한다.In addition, on the end surface of one end of the
여기서, 상기 밸브 블록(21)은 상기 밸브 하우징(23)과 접촉되는 슬라이드 면(SF)의 중심방향 내측에 상기 밸브 하우징(23)의 일단부 내주면이 슬라이딩 접촉되는 슬라이드 링(27)이 일체로 형성되어 상기 밸브 하우징(23)과 밸브 블록(21) 사이의 기밀을 유지하도록 한다.Here, the
그리고 상기 밸브 블록(21)은 그 외면에서 제1,제2공압 유출구(H1,H2)에 니플(N)을 통하여 각각 우측 및 좌측 공압 공급관(L1,L2)이 연결되는데, 이 제1,제2공압 공급관(L1,L2)은 각각 좌,우측 에어 스프링(5)과 연결되어 각 에어 스프링(5)에 압축공기를 공급할 수 있도록 구성된다. In addition, the
또한, 상기 밸브 하우징(23)의 일측에는 에어 서스펜션 차량의 공압탱크로부터 압축공기를 공급받기 위한 공압 유입관(L)이 니플(N)을 통하여 연결되어 상기 밸브 하우징(23)의 내부 공압실(25)로 압축공기를 공급하도록 구성된다. In addition, a pneumatic inlet pipe (L) for receiving compressed air from a pneumatic tank of an air suspension vehicle is connected to one side of the
이하, 상기한 바와 같이 구성되는 에어 서스펜션 차량용 액티브 롤 컨트롤 장치의 작동을 도 6과 도 7 및 도 8을 통하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the operation of the active roll control device for an air suspension vehicle configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. 6, 7, and 8.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치의 작동은 차체의 롤링으로 인한 스테빌라이저 바(7)의 비틀림에 따라 밸브 하우징(23)과 밸브 블록(21)이 상대 회전작동하여 밸브 하우징(23) 측의 연결구(H)가 연결되는 밸브 블록(21) 측의 제1,제2공압 유출구(H1,H2)에 따라 좌,우측 에어 스프링(5)에 공급되는 밸브 하우징(23)의 공압실(25) 내부 압축공기의 흐름을 제어하게 된다.As shown in Fig. 6, the operation of the active roll control device according to the present embodiment is relative to the
즉, 차량이 좌측으로 선회하는 경우, 선회 외측인 우측은 차고가 낮아지고, 선회 내측인 좌측은 차고가 높아지게 된다. That is, when the vehicle turns to the left side, the garage is lowered on the right side that is outside the swing, and the garage is increased on the left side that is inside the swing.
이때, 스테빌라이저 바(7)에는 비틀림이 발생하게 되는데, 도 7에서 도시한 바와 같이, 상기 비틀림에 의해 밸브 하우징(23)과 밸브 블록(21) 사이에는 슬라이딩에 의해 상대 운동이 일어나게 된다.At this time, a torsion occurs in the
이러한 밸브 하우징(23)과 밸브 블록(21) 사이의 상대 운동으로, 상기 밸브 하우징(23)의 연결구(H)는 차고가 낮아지는 우측 에어 스프링(5)과 우측 공압 공급관(L1)으로 연결되는 제1공압 유출구(H1)에 일치된다. By the relative movement between the
이에 따라, 상기 밸브 하우징(23)의 공압실(25) 내 압축공기는 우측 에어 스프링(5)으로 공급되어 우측의 차고를 높이도록 작동하여 롤링을 능동적으로 억제하게 된다. Accordingly, the compressed air in the
이와는 반대로, 차량이 우측으로 선회하는 경우, 선회 외측인 좌측은 차고가 낮아지고, 선회 내측인 우측은 차고가 높아지게 된다. On the contrary, when the vehicle turns to the right side, the left side of the outside of the turning lowers the garage, and the right side of the inside of the turning raises the garage.
이때, 스테빌라이저 바(7)에는 좌 선회와는 반대로 비틀림이 발생하게 되는데, 도 8에서 도시한 바와 같이, 상기 비틀림에 의해 밸브 하우징(23)과 밸브 블록(21) 사이에는 슬라이딩에 의해 좌 선회와는 반대로 상대 운동이 일어나게 된다.At this time, the stabilizer bar (7) to the contrary to the left turn is generated, as shown in Figure 8, the left turn by sliding between the
이러한 밸브 하우징(23)과 밸브 블록(21) 사이의 상대 운동으로, 상기 밸브 하우징(23)의 연결구(H)는 차고가 낮아지는 좌측 에어 스프링(5)과 좌측 공압 공급관(L2)으로 연결되는 제2공압 유출구(H2)에 일치된다. By the relative movement between the
이에 따라, 상기 밸브 하우징(23)의 공압실(25) 내 압축공기는 좌측 에어 스프링(5)으로 공급되어 좌측의 차고를 높이도록 작동하여 롤링을 능동적으로 억제하게 된다. Accordingly, the compressed air in the
즉, 상기한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치는 롤링에 의하여 낮아진 차량 자세가 원상태로 회복되도록 하여 차체의 쏠림이 발생하지 않도록 하는 것이다.In other words, as described above, the active roll control device according to the present embodiment is to recover the vehicle attitude lowered by rolling so that the vehicle body is not tilted.
한편, 좌우측의 차량 자세가 동시에 범프, 리바운드 되는 경우에는 기존의 레벨링 밸브(Leveling Valve)에 의하여 차량의 자세를 유지하게 된다.On the other hand, when the left and right vehicle posture bumps and rebounds at the same time, the posture of the vehicle is maintained by the existing leveling valve.
이와 같이, 본 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치는 기존의 스테빌라이저 바와 에어 스프링 시스템을 이용하여 간단한 기계적 구성만으로 효율적이면서, 능동적으로 롤링을 제어하게 된다.As such, the active roll control device according to the present embodiment uses the existing stabilizer bar and air spring system to efficiently and actively control rolling using only a simple mechanical configuration.
도 1은 일반적인 차량용 현가장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a typical vehicle suspension apparatus.
도 2는 종래 기술에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치가 적용된 차량용 현가장치의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a suspension device for a vehicle to which an active roll control device according to the prior art is applied.
도 3은 일반적인 에어 서스펜션 차량의 개념도이다.3 is a conceptual diagram of a general air suspension vehicle.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치가 적용되는 전륜측 에어 서스펜션의 사시도이다.4 is a perspective view of a front wheel side air suspension to which an active roll control device according to an embodiment of the present invention is applied.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치의 부분 절개 사시도이다.5 is a partially cutaway perspective view of an active roll control device according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치의 주요부분 확대 투영도이다.6 is an enlarged perspective view of an essential part of an active roll control device according to an embodiment of the present invention.
도 7과 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치의 작동 상태도이다.7 and 8 are operating state diagrams of the active roll control device according to an embodiment of the present invention.
Claims (3)
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