KR101219679B1 - 부가 기능을 갖는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부가 기능을 갖는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템에 관한 것으로, 흡기포트(13)를 통해 외기를 흡입하여 압축하는 압축기(3); 상기 압축기(3)에서 압축된 공기 중의 수분을 제거하는 건조기(5); 상기 건조기(5)를 통과하면서 건조된 공기가 공기스프링(10)으로 유출입되도록 제어하는 개폐밸브(7); 상기 개폐밸브(7)가 개방된 때 상기 공기스프링(10)에서 유출되는 압축공기를 수용하는 저장용기(9); 및 상기 개폐밸브(7) 개방 시 상기 공기스프링(10)에서 유출되는 압축공기를 상기 저장용기(9)로 유입되도록 하는 배기밸브(11);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 따라서 압축기에서 압축된 공기를 공기스프링에서 사용한 후 그대로 대기 중에 방출하지 않고 저장용기에 모아 타이어의 공기를 충전할 때 사용하는 등 부가적인 용도로 사용할 수 있게 되므로, 압축기의 작동 성능 및 에너지 효율성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

Description

부가 기능을 갖는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템{Pneumatic circuit system of an air spring for a vehicle provided with an additional functions}

본 발명은 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기스프링을 충진하고 그대로 배기되는 압축공기를 별도의 저장용기를 통해 저장하여, 타이어 충진용 등 기타 다양한 부가적 기능으로 재활용될 수 있도록 한 부가 기능을 갖는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 차고제어를 목적으로 하는 공기스프링의 작동을 위하여, 즉 공기스프링에 가압된 공기를 공급하고 필요할 때 압력을 해제함으로써 차고를 제어하기 위하여 대기 중의 공기를 흡입, 가압하여 공기스프링으로 공급하는 기능을 수행하는 차량용 압축기는 도 1에 도시된 종래의 공압회로 시스템으로 대표될 수 있다.

이 공압회로 시스템은 도 1에 도면부호 101로 도시된 바와 같이, 공기스프링(110) 충진 시, 차량의 전원을 공급 받아 압축기(103)가 작동하고, 이 작동에 의해 가압된 공기는 밸브(105)를 작동시켜 압축기(103)에서 건조기(107)로 이어지는 회로를 개회로화 한다. 이에 따라, 건조기(107)로 유입된 압축공기는 건조기(107)에 내장된 제습제에 의해 수분이 제거되고, 건조된 상태로 체크밸브(109)를 통과해 공기스프링(110)으로 충진된다.

이와 같이 일단 공기스프링(110)으로 충진된 압축공기는 개폐밸브(111)가 개방되기까지는 공기스프링(110)을 탄력적으로 유지하여 공기스프링(110)으로 하여금 고유의 탄발기능을 수행하도록 한다.

이후, 공기스프링(110) 배기 시에는 제어장치(113)에 의해 전기적으로 제어되는 개폐밸브(111)와 배기밸브(115)가 개방되면서, 충진 시 폐회로이던 유로를 개회로화 한다.

즉, 공기스프링(110)에 충진되어 있던 압축공기는 개폐밸브(111)를 지나 교축밸브(117)를 통과하면서 고압에서 저압으로 빠르게 이동하게 되고, 그때의 압축공기 힘으로 건조기(107)가 보유하던 수분이 다시 제거된다. 이때, 배기밸브(115)가 개방되면 유로(119) 중의 압축공기가 대기 중으로 방출되고, 이에 따라 밸브(105)에 작용하던 압축공기의 힘이 해제되면서 밸브(105)는 스프링(121) 탄력에 의해 초기 상태로 복원된다. 이때, 밸브(105)를 통해 대기로 개방된 유로가 개방되면서 건조기(107)를 통과한 압축공기는 대기 중으로 방출된다.

그런데, 위와 같은 종래의 공압회로 시스템은 압축기에 의한 압축과정에서 생성된 압축공기를 공기스프링으로 충진 및 배기하는 과정을 반복하면서 다량으로 대기 중에 방출하게 되는 바, 압축기의 작동 성능을 저하하고, 에너지 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 공기스프링 배기 시 대기 중으로 방출되는 압축공기와 과충전 시 릴리프밸브를 통해 대기 중으로 방출되는 압축공기를 저장용기를 통해 저장함으로써, 타이어 공기충진 시와 같이 압축공기가 필요한 때, 저장용기에 저장된 압축공기를 활용할 수 있도록 하고, 그에 따라 압축기의 에너지 소모와 성능 저하를 방지하고자 하는 데 그 목적이 있다.

또한, 차량 주변에서 타이어 충전 시와 같이 고압의 압축공기 수요가 있을 때 압축기를 수요가 있는 부가적인 기능을 위해 전용할 수 있도록 함으로써, 공압회로 시스템의 활용도를 높이고자 하는 데 또 다른 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 흡기포트를 통해 외기를 흡입하여 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 공기 중의 수분을 제거하는 건조기; 상기 건조기를 통과하면서 건조된 공기가 공기스프링으로 유출입되도록 제어하는 개폐밸브; 상기 개폐밸브가 개방된 때 상기 공기스프링에서 유출되는 압축공기를 수용하는 저장용기; 및 상기 개폐밸브 개방 시 상기 공기스프링에서 유출되는 압축공기를 상기 저장용기로 유입되도록 하는 배기밸브;를 포함하여 이루어지는 부가 기능을 갖는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템을 제공한다.

또한, 상기 저장용기는 상기 흡기포트에서 상기 공기스프링을 연결하는 메인관로의 상기 압축기와 상기 건조기 사이에서 분기된 배기관로를 통해 상기 배기밸브와 연결되며, 상기 배기관로의 상기 배기밸브와 상기 저장용기 사이에 설치된 워터트랩붙이 필터를 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 메인관로 상의 상기 압축기와 메인 체크밸브 사이에서 분기되어 상기 배기관로 상의 상기 배기밸브와 상기 워터트랩붙이 필터 사이에 연결된 릴리프관로 상에 장착되어, 상기 압축기에 의해 상기 메인관로 상에 발생한 압력이 설정압 이상인 때 초과압을 릴리프시키는 메인 릴리프밸브를 더 포함하고 있으며, 상기 메인 릴리프밸브는 릴리프된 공기를 상기 릴리프관로를 통해 상기 저장용기에 수용하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배기관로 상의 상기 배기밸브와 상기 워터트랩붙이 필터 사이에, 상기 워터트랩붙이 필터 쪽에서 상기 배기밸브 쪽으로의 공기의 역류를 방지하도록 장착된 배기 체크밸브, 및 상기 릴리프관로 상의 상기 메인 릴리프밸브와 배기관로(B)로의 접점 사이에, 상기 워터트랩붙이 필터 쪽에서 상기 릴리프밸브 쪽으로의 공기의 역류를 방지하도록 장착된 릴리프 체크밸브를 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 저장용기는 상기 배기관로를 통해 유입되는 공기의 압력이 설정압 이상인 때 초과압을 릴리프시키는 배기 릴리프밸브를 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 부가 기능을 갖는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템에 의하면, 압축기에서 압축된 공기를 공기스프링에서 사용한 후 그대로 대기 중에 방출하지 않고 저장용기에 모아 타이어의 공기를 충전할 때 사용하는 등 부가적인 용도로 사용할 수 있게 되므로, 압축기의 작동 성능 및 에너지 효율성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 필요한 경우 압축기를 공기스프링 충진 용도가 아니고 부가적인 용도만을 위해 사용할 수도 있으므로, 공압회로 시스템의 활용도를 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 부가 기능을 갖는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템을 도시한 블록도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 부가 기능을 갖는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템을 첨부도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 공압회로 시스템은 도 2에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 압축기(3), 건조기(5), 개폐밸브(7), 저장용기(9), 및 배기밸브(11)를 포함하여 이루어지며, 워터트랩붙이 필터(15), 메인 릴리프밸브(17), 배기 및 릴리프 체크밸브(19,21), 그리고 배기 릴리프밸브(23)를 더 포함한다.

여기에서, 먼저 압축기(3)는 대기 중의 외기를 공압회로 시스템(1)의 계내로 흡입하여 압축하는 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 구동모터(25)에 의해 동작되는 바, 흡기포트(13)를 통해 메인관로(A)로 외기를 흡인하여 압축한다. 이때, 메인관로(A)는 도시된 것처럼 흡기포트(13)에서 공기스프링(10)으로 이어진 중심관로를 나타낸다.

상기 건조기(5)는 위 압축기(3)를 통해 압축된 공기 중에 남아 있는 수분을 제거하는 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 메인관로(A)를 통해 압축기(3) 출구측에 연결되는데, 이 메인관로(A)의 압축기(3)와 건조기(5) 사이에는 메인 체크밸브(27)가 장착된다. 이 메인 체크밸브(27)는 리프트 체크밸브로서 압축기(3)에서 건조기(5)로 유동하는 공기의 흐름은 스프링 탄력에 반비례하여 허용하되, 건조기(5)에서 압축기(3)로의 공기 흐름은 차단하도록 되어 있다.

상기 개폐밸브(7)는 공기스프링(10)에의 공기 유출입을 통제하는 방향절환수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 공기스프링(10)에 인접한 메인관로(A)의 말단에 장착되는 바, 공기스프링 충진모드에서는 공기스프링(10)으로 공기가 유입될 수 있도록 개방되어 개폐밸브(7)를 통과한 공기가 메인관로(A)를 따라 공기스프링(10)으로 충진되도록 하고, 반대로 공기스프링 배기모드에서는 공기스프링(10)에서 공기가 유출될 수 있도록 개방되어 공기스프링(10)에 충진되어 있던 압축공기가 개폐밸브(7)를 통과하여 메인관로(A) 상으로 배기되도록 한다. 이때, 개폐밸브(7)는 도 2에 도시된 것처럼, 2위치 2웨이 타입의 솔레노이드 밸브를 사용하는 것이 바람직한데, 이 타입의 솔레노이드 밸브에 의하면 통전 상태에서 여자된 솔레노이드에 의해 유로가 개방되고, 단전 상태에서는 스프링의 반발력에 의해 유로가 폐쇄됨으로써 공기스프링(10)으로의 공기의 흐름을 단속하도록 되어 있다.

한편, 메인관로(A) 상의 건조기(5)와 공기스프링(10) 사이에는 도 2에 도시된 것처럼, 충진 체크밸브(29)와 배기 체크밸브(31) 그리고 교축밸브(33)가 장착되는 바, 충진 체크밸브(29)는 메인관로(A)에서 병렬로 분기된 분기관로(D) 상에 메인 체크밸브(27)와 나란하게 배치되어 건조기(5)에서 개폐밸브(7)로 유동하는 공기의 흐름은 허용하되, 반대로 개폐밸브(7)에서 건조기(5)로의 공기 흐름은 차단한다. 반대로, 배기 체크밸브(31)는 교축밸브(33)와 함께 메인관로(A) 상에 메인 체크밸브(27)와 반대방향으로 배치되는 바, 도시된 것처럼 리프트 체크밸브로서, 개폐밸브(7)에서 건조기(5)로 유동하는 공기의 흐름은 스프링 탄력에 반비례하여 허용하되, 건조기(5)에서 걔폐밸브(7)로의 공기 흐름은 차단한다. 또, 교축밸브(33)는 건조기(5)를 재생하는 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 메인관로(A)의 배기 체크밸브(31)와 건조기(5) 사이에 나란히 장착되는 바, 개폐밸브(7)를 통해 공기스프링(10)으로부터 유출되는 공기를 교축하여 건조기(5)의 수분을 제거한다.

상기 저장용기(9)는 공기스프링(10)에서 유출되는 압축공기를 수용하여 부가적인 용도로 사용할 수 있도록 하는 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 배기관로(B)를 통해 메인관로(A)와 연결되어 개폐밸브(7)가 개방된 때 공기스프링(10)에서 배출된 압축공기를 수용한다. 이를 위해 배기관로(B)는 메인관로(A)의 압축기(3)와 건조기(5) 사이의 분기점(Bi)에서 분기되어 저장용기(9)에 연결된다. 한편, 저장용기(9)는 출구 측에 개폐가 가능한 밸브나 주입노즐이 장착되어 차량 청소용 에어 건, 타이어 공기압 충진기, 물놀이용품 공기 충진기 등에 압축공기를 공급하는 부가적인 기능을 수행한다. 이때, 저장용기(9)에는 배기관로(B)를 통해 유입되는 공기의 압력이 설정압을 초과할 때 초과된 압력을 릴리프시키도록 배기 릴리프밸브(23)가 장착되며, 내부 압력을 측정하기 위해 압력센서(35)가 장착된다.

상기 배기밸브(11)는 개폐밸브(7) 개방된 때 공기스프링(10)에서 유출된 압축공기가 배기관로(B)를 통해서 저장용기(9)로 유입될 수 있도록 하는 개폐 제어밸브로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 배기관로(B)의 분기점(Bi)과 저장용기(9) 사이에 장착되는 바, 개폐밸브(7)와 마찬가지로 2위치 2웨이 타입의 솔레노이드 밸브를 사용하는 것이 바람직하며, 따라서 통전 상태에서 여자된 솔레노이드에 의해 유로가 개방되고, 단전 상태에서는 스프링의 반발력에 의해 유로가 폐쇄됨으로써 저장용기(9)로의 공기 흐름을 단속한다.

한편, 상기 워터트랩붙이 필터(15)는 저장용기(9)에 충진되는 공기의 질을 높이는 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 관로(B) 상의 배기밸브(11)와 저장용기(9) 사이에 장착될 수 있으며, 따라서 배기밸브(11)를 통과한 압축공기 중에 남아 있는 수분을 제거하고, 부유하는 이물질을 걸러 저장용기(9)에서 배출되는 압축공기 중에 잔류하는 수분으로 인해 저장용기가 부식되거나 부가기능 수행 시 불필요한 수분이 발생되지 않도록 한다.

또한, 상기 메인 릴리프밸브(17)는 압축기(3)에 의해 메인관로(A) 상에 발생한 압력이 설정압 이상인 때 초과압을 릴리프시키는 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 메인관로(A) 상의 압축기(3)와 메인 체크밸브(27) 사이에서 분기된 릴리프관로(C) 상에 장착되는 바, 메인관로(A) 상에 걸리는 초과압을 릴리프시킬 뿐 아니라, 릴리프된 압축공기를 릴리프관로(C)를 통해 저장용기(9)에 수용되도록 한다. 이를 위해 릴리프관로(C)는 도시된 것처럼 배기관로(B) 상의 배기밸브(11)와 워터트랩붙이 필터(15) 사이에 연결된다.

아울러, 배기관로(B) 상의 배기밸브(11)와 워터트랩붙이 필터(15) 사이에, 그리고 릴리프관로(C) 상의 메인 릴리프밸브(17)와 배기관로(B)로의 접점(Co) 사이에 배기 및 릴리프 체크밸브(19,21)가 각각 장착되는 바, 배기 체크밸브(19)는 워터트랩붙이 필터(15) 쪽에서 배기밸브(19) 쪽으로의 공기의 역류를 방지하며, 릴리프 체크밸브(21)는 배기관로(B) 상의 워터트랩붙이 필터(15) 쪽에서 메인 릴리프밸브(17) 쪽으로 공기가 역류하는 것을 방지한다.

이제, 위와 같이 구성되는 본 발명에 따른 부가 기능을 갖는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 공압회로 시스템(1)에 의하면, 먼저 충진 모드에서, 제어부(20)에 의해 조정되는 모터(25)가 구동하여 압축기(3)가 작동하면, 압축기(3)는 대기 중의 공기를 흡입 및 압축하고, 압축된 공기는 메인 체크밸브(27)를 통과하여 건조기(5)를 거치면서 함유한 수분이 제거된다. 건조기(5)를 통과한 압축공기는 메인관로(A)에서 병렬로 분기된 분기관로(D)를 통해 충진 체크밸브(29)를 통과하며, 개폐밸브(7)가 개방된 때 공기스프링(10) 안으로 충진된다. 이와 같이 공기스프링(10)이 충진되면, 제어부(20)에 의해 개폐밸브(7)는 폐쇄되고, 공기스프링(10)은 고압 충진되어 고유의 탄발 기능을 하게 된다.

그리고 나서, 배기모드에서는, 먼저 개폐밸브(7)가 재차 개방되면서 공기스프링(10)에 충진되어 있던 압축공기가 메인관로(A)를 따라 배기 체크밸브(31)를 통해 교축밸브(33)를 지나면서 교축되고, 뒤어어 건조기(5)를 통과하면서 건조기(5) 내의 수분을 제거함으로써 건조기(5)를 재생시킨다. 건조기(5)를 통과한 압축공기는 제어부(20)에 의해 배기밸브(11)가 개방된 때 배기관로(B)를 따라 저장용기(9)에 수용된다.

이와 같이, 저장용기(9)에 수용된 압축공기는 사용모드에서, 저장용기(9)로부터 배출되어 차량 청소용 에어 건, 타이어 공기압 충진기, 물놀이용품 공기 충진기 등에 압축공기를 공급하는 데 사용될 뿐 아니라, 이와 같은 부가적 사용이 계속될 때는 개폐밸브(7)를 폐쇄하고, 배기밸브(11)를 개방하여 압축기(3)에 의해 압축된 공기가 저장용기(9)로 직접 수용되어 부가 기능에 사용되도록 한다. 이때, 저장용기(9) 내부 압력은 압력센서(35)에 의해 확인되어 조정되는 바, 저장용기(9)의 내부 압력이 설정압에 도달하면 모터(25)의 전원을 차단하여 압축기(3)의 작동을 정지함으로써 더 이상 저장용기(9)의 내부 압력이 높아지지 않도록 한다. 그럼에도 불구하고 저장용기(9) 내부 압력이 설정압을 초과하면 배기 릴리프밸브(23)가 개방되어 초과된 압력이 제거될 때까지 내부 공기를 대기 중으로 방출시킨다.

이와 같이, 본 발명의 공압회로 시스템(1)에 의해 공기스프링(10)에의 압축공기 공급을 제어하는 바, 충진모드에서 메인관로(A) 등 전체 회로 내에 설정압 이상의 고압이 발생하면 메인 릴리프밸브(17)가 개방되어 초과압을 릴리프시킴으로써 회로 시스템(1) 전체를 보호하게 되는데, 특히 본 발명에서는 메인 릴리프밸브(17)를 통해 릴리프된 압축공기가 그대로 대기 중에 방출되지 않고, 릴리프 관로(C)를 따라 저장용기(9)로 수용되는 바, 공기 압축에 사용된 에너지가 대기 중으로 소멸되지 않고, 저장용기(9)를 통해 부가적인 기능으로 재활용될 수 있게 한다.

1 : 공압회로 시스템 3 : 압축기
5 : 건조기 7 : 개폐밸브
9 : 저장용기 10 : 공기스프링
11 : 배기밸브 13 : 흡기포트
15 : 워터트랩붙이 필터 17 : 메인 릴리프밸브
19 : 배기 체크밸브 20 : 제어부
21 : 릴리프 체크밸브 23 : 배기 릴리프밸브
25 : 모터 27 : 메인 체크밸브
29 : 충진 체크밸브 31 : 배기 체크밸브
33 : 교축밸브 35 : 압력센서

Claims (5)

1. 흡기포트를 통해 외기를 흡입하여 압축하는 압축기;
   상기 압축기에서 압축된 공기 중의 수분을 제거하는 건조기;
   상기 건조기를 통과하면서 건조된 공기가 공기스프링으로 유출입되도록 제어하는 개폐밸브;
   상기 개폐밸브가 개방된 때 상기 공기스프링에서 유출되는 압축공기를 수용하는 저장용기; 및
   상기 개폐밸브 개방 시 상기 공기스프링에서 유출되는 압축공기를 상기 저장용기로 유입되도록 하는 배기밸브;를 포함하되,
   상기 저장용기는 상기 흡기포트에서 상기 공기스프링을 연결하는 메인관로의 상기 압축기와 상기 건조기 사이에서 분기된 배기관로를 통해 상기 배기밸브와 연결되며, 상기 배기관로의 상기 배기밸브와 상기 저장용기 사이에 설치된 워터트랩붙이 필터를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 부가 기능을 갖는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 메인관로 상의 상기 압축기와 메인 체크밸브 사이에서 분기되어 상기 배기관로 상의 상기 배기밸브와 상기 워터트랩붙이 필터 사이에 연결된 릴리프관로 상에 장착되어, 상기 압축기에 의해 상기 메인관로 상에 발생한 압력이 설정압 이상인 때 초과압을 릴리프시키는 메인 릴리프밸브를 더 포함하고 있으며, 상기 메인 릴리프밸브는 릴리프된 공기를 상기 릴리프관로를 통해 상기 저장용기에 수용하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 부가 기능을 갖는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 배기관로 상의 상기 배기밸브와 상기 워터트랩붙이 필터 사이에, 상기 워터트랩붙이 필터 쪽에서 상기 배기밸브 쪽으로의 공기의 역류를 방지하도록 장착된 배기 체크밸브, 및
   상기 릴리프관로 상의 상기 메인 릴리프밸브와 배기관로(B)로의 접점 사이에, 상기 워터트랩붙이 필터 쪽에서 상기 릴리프밸브 쪽으로의 공기의 역류를 방지하도록 장착된 릴리프 체크밸브를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 부가 기능을 갖는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 저장용기는 상기 배기관로를 통해 유입되는 공기의 압력이 설정압 이상인 때 초과압을 릴리프시키는 배기 릴리프밸브를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 부가 기능을 갖는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템.

Images