KR101315724B1 - 에어스프링의 잔존압 제어용 레귤레이터 - Google Patents

에어스프링의 잔존압 제어용 레귤레이터 Download PDF

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박진용
이수창
김종형
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Abstract

본 발명은 에어스프링의 잔존압 제어용 레귤레이터에 관한 것으로, 그 목적은 조립이 완료된 에어스프링의 내부 잔존압을 적정수준으로 손쉽게 조정할 수 있도록 한 에어스프링의 잔존압 제어용 레귤레이터를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명에 따른 에어스프링의 잔존압 제어용 레귤레이터는 에어스프링으로 주입될 가스가 유입되는 가스 유입 포트(110); 에어스프링으로부터 압력 유지 밸브를 통해 배출되는 가스를 외부로 배출하는 가스 배출 포트(120); 에어스프링의 압력 유지 밸브(20)와 호스를 매개로 연결되는 가스 주입 포트(130); 평상시 상기 가스 유입 포트측 유로(111)를 개방하고, 가스 주입 포트측 유로(131)의 압력이 미리 설정된 압력 유지 밸브의 개방압력에 도달하는 경우, 가스 유입 포트측 유로(111)를 차단하되, 가스 배출 포트측 유로(121)를 개방하여 압력 유지 밸브(20)를 통해 배출되는 가스가 외부로 배출되도록 유로를 제어하는 제어밸브(140); 및 상기 가스 배출 포트측 유로(121)에 형성되어 가스 배출 포트측 유로(121)를 통해 유동하는 가스의 유동을 제어하여 압력 유지 밸브의 Po 압력이 급격히 저하되는 것을 방지하는 오리피스(150)로 구성된다.

Description

에어스프링의 잔존압 제어용 레귤레이터{Regulator for controlling remaining pressure in air spring}
본 발명은 에어스프링의 잔존압 제어용 레귤레이터에 관한 것으로, 특히 자동차의 현가장치로 사용되는 에어스프링의 납품 전 에어스프링의 내부 잔존압을 적정수준으로 조정하는 에어스프링의 잔존압 제어용 레귤레이터에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 현가장치는 차량 주행 중에 노면으로부터 전달되는 진동 및 충격 에너지를 흡수하도록 차체와 차축 사이에 설치되며, 차체의 손상을 억제하고 차량의 승차감을 향상시키는 기능을 제공하게 된다.
이러한 차량용 현가장치는 노면에서 받는 충격을 완화시키는 현가 스프링과, 상기 현가 스프링의 자유 진동을 억제하는 쇽업소버 등을 포함하며, 상기 현가 스프링과 쇽업소버는 상호 보완작용을 통하여 더욱 향상된 승차감을 차량 탑승자에게 제공하게 된다.
한편 최근에는 한층 더 향상된 승차감을 제공하기 위하여 공기와 고무의 탄성을 이용한 에어스프링의 사용이 증가하고 있는 추세이다.
상기 에어스프링은 고무재질로 이루어진 벨로우즈 내에 주입된 압축 공기를 이용하여 충격을 흡수 및 완화하도록 구성되며, 차체와 결합되는 포트 앗세이 및 쇽업소버와 결합되어 실제 현가장치로 사용되는 에어 스트럿(Air strut)을 구성하게 된다.
이처럼 에어스프링을 이용하여 구성되는 에어 스트럿은 적절한 차고를 유지시키고, 가해지는 급작스러운 충격 및 누기 또는 하중 변화에 따라 신장 또는 압축되면서 상황 변화에 유연하게 대응할 수 있도록 하기 위하여 평상시 에어스프링의 내부 압력을 일정 수준으로 유지시키게 된다.
이처럼 에어스프링의 내부 압력을 일정 수준으로 유지시키기 위하여 압력 유지 밸브(Pressure retention valve)가 설치되며, 상기 압력 유지 밸브는 에어스프링의 내부 압력을 약 2.8~4.3 bar 수준으로 유지시키게 된다.
한편 에어스프링의 조립과정 그리고 조립 후 누기 검사 과정에서 에어스프링의 내부로 유입된 가스가 과도하게 잔존하여 에어스프링의 내부 압력이 적정수준인 2.8~4.3 bar를 벗어나는 경우가 빈번히 발생되고 있다.
도 1은 에어스프링의 누기시험 상태를 예시하여 나타낸 상태도를 도시하고 있다.
에어스프링(10)의 누기 시험은 에어스프링의 내부에 약 10 bar 수준으로 헬륨가스를 주입하고, 주입된 헬륨가스의 누설여부를 감지하는 방식으로 실시되고 있다.
이러한 누기 시험을 위하여 포트 앗세이의 에어포트(11)에 설치된 압력 유지 밸브(20)에 호스(H)를 연결하고, 상기 호스를 통해 헬륨가스를 주입하게 된다.
한편 누기 시험이 완료된 후, 압력 유지 밸브(20)에 연결된 호스(H)를 제거하게 되면, 급격한 압력 변화 즉, 호스 연결측(20a) 압력이 급격히 저하됨으로 인하여 압력 유지 밸브가 비정상적으로 작동하여 유로를 빠르게 차단하게 되며, 이로 인하여 에어스프링의 내부에 많은 양의 헬륨가스가 잔존하여 에어스프링의 잔존압을 높이게 된다.
이처럼 에어스프링의 내부에 과도한 잔존압이 형성된 상태를 장기간 방치할 경우, 쇽업소버 내부의 러버나 스프링과 같은 관련 부품에 손상이 유발되어 결국 에어 스트럿의 내구성을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 조립이 완료된 에어스프링의 내부 잔존압을 적정수준으로 손쉽게 조정할 수 있도록 한 에어스프링의 잔존압 제어용 레귤레이터를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 에어스프링의 잔존압 제어용 레귤레이터는 에어스프링으로 주입될 가스가 유입되는 가스 유입 포트(110); 에어스프링으로부터 압력 유지 밸브를 통해 배출되는 가스를 외부로 배출하는 가스 배출 포트(120); 에어스프링의 압력 유지 밸브(20)와 호스를 매개로 연결되는 가스 주입 포트(130); 평상시 상기 가스 유입 포트측 유로(111)를 개방하고, 가스 주입 포트측 유로(131)의 압력이 미리 설정된 압력 유지 밸브의 개방압력에 도달하는 경우, 가스 유입 포트측 유로(111)를 차단하되, 가스 배출 포트측 유로(121)를 개방하여 압력 유지 밸브(20)를 통해 배출되는 가스가 외부로 배출되도록 유로를 제어하는 제어밸브(140); 및 상기 가스 배출 포트측 유로(121)에 형성되어 가스 배출 포트측 유로(121)를 통해 유동하는 가스의 유동을 제어하여 압력 유지 밸브의 Po 압력이 급격히 저하되는 것을 방지하는 오리피스(150)로 구성된 것을 특징으로 한다.
한편 상기 제어밸브(140)는, 가스 주입 포트측 유로(131)의 압력을 검출하는 압력센서(141)에서 발생되는 신호에 따라 구동하는 액추에이터(142)와, 상기 액추에이터(142)의 구동에 의하여 가스 유입 포트측 유로(111)를 차단하거나, 가스 배출측 유로를 차단하는 스풀유닛(143)으로 구성된 자동제어밸브로 구성되는 것이 바람직하다.
한편 상기 가스 주입 포트측 유로(131)의 압력을 검출하는 압력센서(141)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 에어스프링의 조립 및 누기 검사 작업 후 에어스프링 내부의 잔존압을 손쉽게 적정수준으로 조정할 수 있으며, 과도한 잔존압에 의한 관련부품의 손상이나 내구성의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 에어스프링의 누기시험 상태를 예시하여 나타낸 상태도,
도 2 는 에어스프링의 압력을 적정수준으로 유지하기 위하여 사용되는 압력 유지 밸브의 구조를 보인 도면,
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잔존압 제어용 레귤레이터의 구조를 보인 도면,
도 4 는 본 발명에서 사용된 제어밸브의 구조를 예시하여 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 에어스프링의 잔존압 제어용 레귤레이터는 가스 공급원으로부터 제공되는 가스를 이용하여 압력 유지 밸브를 개방시키고, 압력 유지 밸브의 개방이 이루어진 후에는 압력 유지 밸브의 배출측 압력을 서서히 낮추어 줌으로써, 압력 유지 밸브의 정상적인 작동을 유도하여 에어스프링 내부의 잔존압을 적정수준인 2.8~4.3 bar로 조정될 수 있도록 한 것이다.
도 2는 에어스프링의 압력을 적정수준으로 유지하기 위하여 사용되는 압력 유지 밸브의 구조를 보인 도면이다.
도면 부호 L1은 에어스프링과 연결되는 내부 유로이고, L2는 가스의 주입이 이루어지는 외부 유로이다.
참고로 상기 압력 유지 밸브(20)는 내부 유로(L1)측 압력(Pi)과 외부 유로(L2)의 압력(Po)의 합이 미리 설정된 압력에 도달하게 되면, 판막(21)이 스프링(22)을 압축하며 변형됨으로써, 내부 유로(L1)와 외부 유로(L2)를 소통 가능하게 연결하여 가스의 주입이나 배출을 위한 유동을 허용하도록 구성되어 있다.
한편 누기 시험을 위하여 높은 압력(약 10bar)으로 시험 가스를 주입한 후, 압력 유지 밸브(20)에 연결된 호스(H:도 1에 도시됨)를 제거하게 되면, 외부 유로(L2)가 순간적으로 대기압에 노출되면서 압력(Po)이 급격히 떨어지게 되며, 이러한 Po 압력의 급격한 저하로 인하여 Pi+Po의 압력 균형이 무너지면서 판막(21)이 스프링(22)의 탄성에 의하여 비정상적으로 닫히게 된다.
이러한 경우, 에어스프링의 내부에 주입된 가스가 충분히 배출되지 못하여 에어스프링 내부에는 과도한 잔존압이 형성되는 문제가 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잔존압 제어용 레귤레이터의 구조를 보인 도면을, 도 4는 본 발명에서 사용된 제어밸브의 구조를 예시하여 나타낸 도면을 도시하고 있다.
본 발명에 따른 레귤레이터는 위와 같은 압력 유지 밸브(20)의 특성을 고려하여 추가적인 가스 공급을 통해 압력 유지 밸브의 개방을 유도하고, 압력 유지 밸브의 개방이 이루어진 후에는 Po 압력의 급격한 저하를 방지함으로써 압력 유지 밸브의 정상적인 구동을 유도하도록 한 것으로, 가스 유입 포트(110)와, 가스 배출 포트(120)와, 가스 주입 포트(130)와, 제어밸브(140)와, 오리피스(150)로 구성되어 있다.
한편 상기 가스 유입 포트(110), 가스 배출 포트(120), 가스 주입 포트(130), 제어밸브(140), 오리피스(150)는 하나의 하우징(160)에 구성되어 단일체의 구조를 갖는 것이 바람직하다.
상기 가스 유입 포트(110)는 가스 공급원(200)과 연결되어 압력 유지 밸브의 개방을 위한 가스를 공급받는 포트이다.
상기 가스 배출 포트(120)는 압력 유지 밸브의 개방으로 인하여 배출되는 가스가 외부로 배출되는 포트이다.
상기 가스 주입 포트(130)는 가스 유입 포트(110)를 통해 유입되는 가스를 압력 유지 밸브(20)로 전달하도록 압력 유지 밸브와 호스(H)를 매개로 연결되는 포트이다.
한편 상기 가스 유입 포트(110)와 가스 배출 포트(120) 및 가스 주입 포트(130)는 하우징(160) 내에 형성된 유로에 의해 서로 연결되어 있으며, 가스 유입 포트(110)와 연결되는 유로는 가스 유입 포트측 유로(111)라 하고, 가스 배출 포트(120)에 연결되는 유로는 가스 배출 포트측 유로(121)라 하며, 가스 주입 포트(130)에 연결되는 유로는 가스 주입 포트측 유로(131)라 하도록 한다.
상기 제어밸브(140)는 가스 유입 포트측 유로(111)와 가스 배출 포트측 유로(121) 및 가스 주입 포트측 유로(131)가 서로 연결되는 지점에 설치되어 상황에 따라 유로를 제어하는 것이다.
이러한 제어밸브(140)는 평상시 가스 유입 포트측 유로(111)를 개방하도록 동작하여 가스 유입 포트(110)를 통해 유입되는 가스가 가스 주입 포트측 유로(131)를 통하여 압력 유지 밸브(20)로 전달될 수 있도록 하고, 가스 유입 포트(110)를 통해 유입되는 가스에 의하여 가스 주입 포트측 유로(131)의 압력이 미리 설정된 압력 유지 밸브의 개방압력에 도달하는 경우, 가스 유입 포트측 유로(111)를 차단하고, 가스 배출 포트측 유로(121)를 개방하도록 제어된다.
한편 상기 제어밸브(140)는 압력센서(141)에 의해 측정되는 가스 주입 포트측 유로(131)의 압력 크기에 대응하여 자동으로 작동하는 자동제어밸브로 구성되는 것이 바람직하다.
한편 상기 자동제어밸브는 가스 주입 포트측 유로(131)의 압력을 검출하는 압력센서(141)에서 발생되는 신호에 따라 구동하는 액추에이터(142)와, 상기 액추에이터(142)의 구동에 의하여 가스 유입 포트측 유로(111)를 차단하거나, 가스 배출측 유로를 차단하는 스풀유닛(143)으로 구성될 수 있으며, 이러한 자동제어밸브는 이미 널리 사용되고 있는 주지 관용된 기술이므로, 보다 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편 제어밸브(140)의 작동을 위한 신호를 제공하는 압력센서(141)는 압력 유지 밸브(20)와 가스 주입 포트(130)를 연결하는 호스(H)에 별도로 설치할 수도 있으나, 가스 주입 포트측 유로(131)의 압력을 검출하는 압력센서(141)를 하우징(160)에 포함함으로써, 레귤레이팅 작업의 편의성을 높이도록 하는 것이 바람직하다.
상기 오리피스(150)는 가스 배출 포트측 유로(121)에 형성되며, 유로의 단면적을 감소시킴으로써 가스 배출 포트측 유로(121)를 통해 배출되는 가스의 유동을 제어하여 압력 유지 밸브의 Po 압력이 급격히 저하되지 않고 서서히 저하되도록 함으로써, 압력 유지 밸브의 정상적인 구동을 유도하는 것이다.
이러한 오리피스(150)는 압력 유지 밸브의 Po 압력이 약 4bar의 수준을 유지할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 레귤레이터를 이용한 에어스프링의 레귤레이팅 작업 과정을 설명하도록 한다.
먼저 레귤레이터의 가스 주입 포트(130)와 에어스프링(10)의 압력 유지 밸브(20)를 호스(H)로 연결하고, 레귤레이터의 가스 유입 포트(110)에는 가스 공급원(200)을 연결한다. 여기서 가스 공급원(200)으로는 압축공기를 제공하는 컴프레서가 사용될 수 있다.
이와 같이 레귤레이터와 압력 유지 밸브가 연결된 상태에서 가스 공급원(200)이 작동함으로써 압력 유지 밸브로 가스가 공급되어 Po 압력을 점차적으로 상승시키게 된다.
이러한 Po 압력의 상승과정에서 압력센서(141)는 가스 주입 포트(130)측 압력을 센싱하여 해당 압력이 미리 설정된 압력 유지 밸브의 개방압력(약 9bar)에 도달하게 되면, 압력센서(141)에서 발생되는 신호에 의해 제어밸브(140)가 구동하여 가스 유입 포트측 유로(111)를 차단하고, 가스 배출 포트측 유로(121)를 개방하게 된다.
한편 압력 유지 밸브(20)의 개방으로 인하여 에어스프링으로부터 배출되는 가스는 가스 배출 포트측 유로(121)를 통하여 배출되며, 이때 가스 배출 포트측 유로(121)에 형성된 오리피스(150)에 의하여 가스의 배출량을 일정 수준으로 제한하게 되므로, 결과적으로 Po 압력이 급격히 저하되는 것을 방지할 수 있게 되며, 이로써 압력 유지 밸브가 비정상적으로 닫히는 것을 방지하게 된다.
이처럼 압력 유지 밸브의 비정상적인 닫힘을 방지함에 따라 에어스프링 내부 가스의 충분한 배출을 유도할 수 있게 되므로, 에어스프링의 내부 잔존압을 압력 유지 밸브에 설정된 적정압력으로 자연스럽게 조절할 수 있게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(110) : 가스 유입 포트
(111) : 가스 유입 포트측 유로
(120) : 가스 배출 포트
(121) : 가스 배출 포트측 유로
(130) : 가스 주입 포트
(131) : 가스 주입 포트측 유로
(140) : 제어밸브
(141) : 압력센서
(142) : 액추에이터
(143) : 스풀유닛
(150) : 오리피스

Claims (3)

  1. 에어스프링으로 주입될 가스가 유입되는 가스 유입 포트(110);
    에어스프링으로부터 압력 유지 밸브를 통해 배출되는 가스를 외부로 배출하는 가스 배출 포트(120);
    에어스프링의 압력 유지 밸브(20)와 호스를 매개로 연결되는 가스 주입 포트(130);
    평상시 상기 가스 유입 포트측 유로(111)를 개방하고, 가스 주입 포트측 유로(131)의 압력이 미리 설정된 압력 유지 밸브의 개방압력에 도달하는 경우, 가스 유입 포트측 유로(111)를 차단하되, 가스 배출 포트측 유로(121)를 개방하여 압력 유지 밸브(20)를 통해 배출되는 가스가 외부로 배출되도록 유로를 제어하는 제어밸브(140); 및
    상기 가스 배출 포트측 유로(121)에 형성되어 가스 배출 포트측 유로(121)를 통해 유동하는 가스의 유동을 제어하여 압력 유지 밸브의 Po 압력이 급격히 저하되는 것을 방지하는 오리피스(150)로 구성된 것을 특징으로 하는 에어스프링의 잔존압 제어용 레귤레이터.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제어밸브(140)는,
    가스 주입 포트측 유로(131)의 압력을 검출하는 압력센서(141)에서 발생되는 신호에 따라 구동하는 액추에이터(142)와, 상기 액추에이터(142)의 구동에 의하여 가스 유입 포트측 유로(111)를 차단하거나, 가스 배출측 유로를 차단하는 스풀유닛(143)으로 구성된 자동제어밸브인 것을 특징으로 하는 에어스프링의 잔존압 제어용 레귤레이터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 주입 포트측 유로(131)의 압력을 검출하는 압력센서(141)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어스프링의 잔존압 제어용 레귤레이터.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH05164171A (ja) * 1991-12-09 1993-06-29 Bridgestone Corp 圧力調整装置
JP2007261461A (ja) 2006-03-29 2007-10-11 Toyota Motor Corp 車輪状態検出装置および車高調整装置
KR20090045435A (ko) * 2007-11-02 2009-05-08 (주)모토닉 고압 가스용 레귤레이터
KR20090074016A (ko) * 2006-10-11 2009-07-03 고쿠리츠다이가쿠호진 토쿄고교 다이가꾸 압력 레귤레이터 및 제진장치

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