KR101415453B1 - 에어 서스펜션 시스템 - Google Patents

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KR101415453B1
KR101415453B1 KR1020130048009A KR20130048009A KR101415453B1 KR 101415453 B1 KR101415453 B1 KR 101415453B1 KR 1020130048009 A KR1020130048009 A KR 1020130048009A KR 20130048009 A KR20130048009 A KR 20130048009A KR 101415453 B1 KR101415453 B1 KR 101415453B1
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heating
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박중훈
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쌍용자동차 주식회사
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Abstract

에어 서스펜션 내에 발생한 수분을 제거하고 외기온도에 따라 밸브 블록을 가열하여 밸브블록 내의 관이 결빙되는 것을 방지할 수 있도록 한 에어 서스펜션 시스템 및 그 제어방법이 개시된다.
개시된 에어 서스펜션 시스템은 에어 스프링에서 유출되는 압축공기가 공기탱크로 유입되도록 하는 리버싱 밸브가 다수 구비된 밸브 블록; 공기가 상기 에어 스프링으로 유출입되도록 제어하는 에어 스프링 밸브; 상기 밸브 블록과 상기 에어 스프링밸브 간의 공기 전달 라인에 구비되어, 상기 밸브 블록에서 상기 에어 스프링 밸브로 전달되는 공기에 포함된 수분을 제거하는 수분 제거부; 외기 온도를 검출하고, 검출한 외기 온도에 따라 가열 전원을 제어하는 외기온도 감지센서; 상기 밸브 블록 및 에어 스프링 밸브에 설치되고, 상기 외기온도 감지센서에 의해 가열 전원이 공급되면 발열하는 발열부를 포함한다.

Description

에어 서스펜션 시스템{The air suspension system and controlling method thereof}
본 발명은 차량의 에어 서스펜션 시스템(air suspension system)에 관한 것으로, 특히 에어 서스펜션 내에 발생한 수분을 제거하고 외기온도에 따라 밸브 블록을 가열하여 밸브블록 내의 관이 결빙되는 것을 방지할 수 있도록 한 에어 서스펜션 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에는 전자제어장치(ECU)가 자동차 각 부분에 설치된 여러 개의 센서로부터 받은 주행 정보를 종합해, 차체의 자세와 높이 등을 제어하는 장치인 긴급 스티어링 어시스트 시스템(EAS 시스템)이 구비된다. 여기서 EAS 시스템은 차체의 자세와 높이 등을 제어하기 위해 에어 서스펜션(air suspension) 또는 전자 제어 에어 서스펜션(electronic controlled air suspension)을 이용한다.
에어 서스펜션은 압축 공기의 탄력을 이용한 공기 스프링으로 차체를 떠받치는 방식의 현가장치이다. 작은 진동도 흡수할 수 있는 장점이 있으며, 승차자가 혼자이든 복수이든 같은 승차감을 얻을 수 있다.
전자 제어 에어 서스펜션은 공기식 서스펜션의 일종으로, 컴퓨터 제어에 의하여 공기 스프링의 스프링 정수(定數), 차고(車庫)에 따른 에어 스프링의 공기량 등으로 조정하여 운전자의 취향에 따라 몇 개의 모드를 선택할 수 있도록 한 서스펜션이다.
상기와 같은 에어 서스펜션을 이용하여 차체 및 차고를 제어하기 위한 종래의 기술이 하기 <특허문헌 1> 대한민국 등록특허 등록번호 10-1219679호(2013.01.09. 공고)와 <특허문헌 2> 대한민국 등록특허 등록번호 10-1041554호(2011.06.15. 공고) 및 <특허문헌 3> 대한민국 공개특허 공개번호 10-2008-0017667호(2008.02.27. 공개)에 개시된다.
개시된 <특허문헌 1>은 압축기에 압축된 공기를 공기스프링에서 사용한 후 그대로 대기 중에 방출하지 않고, 저장용기에 모아 타이어의 공기를 충전할 때 사용하는 등 부가적인 용도로 사용할 수 있게 하여, 압축기의 작동 성능 및 에너지 효율성을 크게 향상시키게 된다.
아울러 <특허문헌 2>는 압축기로부터 공기스프링으로 공기가 충진되는 관로 상의 일 방향밸브를 장착하여, 압축기에서 공급되는 공기가 개폐밸브를 통과하지 않고, 직접적으로 공기스프링에 충진될 수 있어, 공기스프링에 공기를 충진하는 관로 구조를 간소화하게 된다.
또한, <특허문헌 3>의 차량의 에어 서스펜션 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 에어 주입밸브(Air filling valve)(1), 공기탱크(Reservoir tank)(2), 압축기(compressor)(4), 밸브 블록(3), 압력해제밸브(Relief pressure valve)(7), 건조기(Air dryer)(12), 트로틀/체크밸브(Throttle/check valve)(5), 에어 스프링(Airspring)(6), 대기압밸브(ambiance valve)(8), 대기연결라인(Ambient air connected line)(9), 에어 스프링 밸브(Air spring valve)(10), 압력센서(Pressure sensor)(11)로 구성된다.
여기서 밸브 블록(3)에는 복수의 리버싱 밸브(Reversing valve)(3a)(3b)를 포함하며, 에어 스프링 밸브(10)는 에어 스프링(6)의 개수에 대응하게 구비된다.
이와 같이 구성된 종래 차량에 적용된 에어 서스펜션 시스템은 공기탱크(2)와 압축기(4), 에어 스프링(6) 사이에 구비된 에어 스프링 밸브(10)에 의해 공기탱크(2)의 공기가 단방향 압축기(4)를 거쳐서 에어 스프링(6)에 공급된다. 아울러 역으로 상기 에어 스프링(6)의 공기가 상기 공기탱크(2)로 회수된다. 그리고 에어 스프링 밸브(10)에 의해 외기가 상기 공기탱크(2)에 보충되거나 역으로 상기 공기탱크(2)의 공기가 배출된다.
이때, 외기가 유입/반출되는 라인에는 공기를 건조할 수 있는 건조기(12)가 설치되고, 상기 공기탱크(2)와 에어 스프링(6) 사이에서 공기가 순환되는 라인에는 공기탱크(2)측 압력 또는 에어 스피링(6)측 압력을 계측할 수 있는 압력센서(11)가 설치된다.
대한민국 등록특허 등록번호 10-1219679호(2013.01.09. 공고) 대한민국 등록특허 등록번호 10-1041554호(2011.06.15. 공고) 대한민국 공개특허 공개번호 10-2008-0017667호(2008.02.27. 공개)
그러나 상기와 같은 종래기술들은 기온이 일정온도 이하로 내려가면 에어 서스펜션 경고등이 작동하여 에어 서스펜션이 작동되지 않는 단점이 있다. 즉, 에어 스프링의 상하운동으로 인한 열 발생과 외부 온도와의 급격한 차이에 의해 서스펜션 내부에 수분이 발생하게 되는 데, 이러한 수분을 제거하는 기능이 없어 외기가 낮은 겨울철에는 밸브 블록 내의 솔레노이드밸브의 결빙이 발생한다. 이러한 결빙으로 인해 공기의 흐름이 차단되면 에어 서스펜션 경고등이 작동하게 되어 에어 서스펜션이 작동하지 않게 된다.
특히, 근래에는 저온 현상이 길어져 에어 서스펜션이 작동하지 않는 경우가 증가하여, 차량 운전자 및 탑승자에게 승차감 저하를 유발하고, 차체의 자세 제어가 제대로 이루어지지 않아 안전성을 저하하는 경우가 증가하는 추세이다.
이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술들에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 에어 서스펜션 내에 발생한 수분을 제거할 수 있도록 한 에어 서스펜션 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 외기온도에 따라 밸브 블록을 가열하여 밸브블록 내의 관이 결빙되는 것을 방지할 수 있도록 한 에어 서스펜션 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 외기온도에 의해 에어 서스펜션이 동작하지 않은 시간을 최소화할 수 있도록 한 에어 서스펜션 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에어 서스펜션 시스템은 에어 스프링에서 유출되는 압축공기가 공기탱크로 유입되도록 하는 리버싱 밸브가 다수 구비된 밸브 블록; 공기가 상기 에어 스프링으로 유출입되도록 제어하는 에어 스프링 밸브; 상기 밸브 블록과 상기 에어 스프링밸브 간의 공기 전달 라인에 구비되어, 상기 밸브 블록에서 상기 에어 스프링 밸브로 전달되는 공기에 포함된 수분을 제거하는 수분 제거부; 외기 온도를 검출하고, 검출한 외기 온도에 따라 가열 전원을 제어하는 외기온도 감지센서; 상기 밸브 블록 및 에어 스프링 밸브에 설치되고, 상기 외기온도 감지센서에 의해 가열 전원이 공급되면 발열하는 발열부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 외기온도 감지센서는 외기온도를 검출하고, 상기 검출한 외기온도가 영하 5℃ 이하일 경우 상기 발열부에 가열 전원을 공급하고, 상기 검출한 외기온도가 영상 15℃ 이상일 경우 상기 발열부에 공급되는 가열 전원을 차단하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 발열부는 상기 가열 전원으로 구동하여 열원을 발생하는 히터 또는 열선 중 어느 하나로 구현되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에어 서스펜션 시스템 제어방법은 (a) 차량의 시동이 온 되면 외기 온도를 검출하는 단계; (b) 상기 검출한 외기온도와 가열 전원을 제어하기 위한 제1 및 제2 기준온도를 비교하여, 상기 외기온도와 제1 및 제2 기준온도와의 대소 여부로 상기 가열 전원이 발열부에 공급되는 것을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면 에어 서스펜션 내에 발생한 수분을 제거할 수 있으므로, 에어 서스펜션 내의 수분으로 인해 겨울철 밸브블록이 결빙되는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해 에어 서스펜션의 가동 중지 시간을 최소화하여 항상 최상의 승차감을 제공해줄 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 외기 온도가 낮을 경우 밸브 블록을 가열하여 밸브블록 내의 관이 결빙되는 것도 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 차량에 적용된 에어 서스펜션 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 에어 서스펜션 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 에어 서스펜션 시스템 제어방법을 보인 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에어 서스펜션 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
<실시 예1>
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에어 서스펜션 시스템의 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에어 서스펜션 시스템은 에어 주입밸브(1), 공기탱크(2), 압축기(4), 밸브 블록(3), 압력해제밸브(7), 건조기(12), 트로틀/체크밸브(5), 에어 스프링(6), 대기압밸브(8), 대기연결라인(9), 에어 스프링 밸브(10), 압력센서(11), 외기온도 감지센서(20), 수분 제거부(30) 및 발열부(40)(50)를 포함한다.
여기서 에어 주입밸브(1), 공기탱크(2), 압축기(4), 밸브 블록(3), 압력해제밸브(7), 건조기(12), 트로틀/체크밸브(5), 에어 스프링(6), 대기압밸브(8), 대기연결라인(9), 에어 스프링 밸브(10), 압력센서(11)의 구성 및 작용은 도 1에 도시한 종래 차량에 적용된 에어 서스펜션 시스템의 구성 및 작용과 동일하다.
수분 제거부(30)는 상기 밸브 블록(3)과 상기 에어 스프링밸브(10) 간의 공기 전달 라인에 구비되어, 상기 밸브 블록(3)에서 상기 에어 스프링 밸브(10)로 전달되는 공기에 포함된 수분을 제거하는 역할을 한다.
외기온도 감지센서(20)는 외기 온도를 검출하고, 검출한 외기 온도에 따라 가열 전원(IG2전원)을 제어하는 역할을 한다. 이러한 외기온도 감지센서(20)는 온도검출 소자와 전원을 스위칭하는 스위치, 그리고 외기온도에 따라 상기 스위치의 개폐를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다. 여기서 제어기는 검출한 외기온도가 제1 기준온도(예를 들어, 영하 5℃) 이하일 경우 상기 발열부(40)에 가열 전원을 공급하고, 상기 검출한 외기온도가 제2 기준 온도(예를 들어, 영상 15℃) 이상일 경우 상기 발열부(40)(50)에 공급되는 가열 전원을 차단한다.
발열부(40)(50)는 상기 밸브 블록(3) 및 에어 스프링 밸브(10)에 설치되고, 상기 외기온도 감지센서(20)에 의해 가열 전원이 공급되면 발열하는 역할을 한다. 이러한 발열부(40)(50)는 상기 가열 전원으로 구동하여 열원을 발생하는 히터 또는 열선 중 어느 하나로 구현하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에어 서스펜션 시스템은 공기탱크(2)와 압축기(4), 에어 스프링(6) 사이에 구비된 에어 스프링 밸브(10)에 의해 공기 탱크(2)의 공기가 단방향 압축기(4)를 거쳐서 에어 스프링(6)에 공급된다. 아울러 역으로 상기 에어 스프링(6)의 공기가 상기 공기탱크(2)로 회수된다. 그리고 에어 스프링 밸브(10)에 의해 외기가 상기 공기탱크(2)에 보충되거나 역으로 상기 공기 탱크(2)의 공기가 배출된다.
이때, 외기가 유입/반출되는 라인에는 공기를 건조할 수 있는 건조기(12)가 설치되고, 상기 공기탱크(2)와 에어 스프링(6) 사이에서 공기가 순환되는 라인에는 공기탱크(2)측 압력 또는 에어 스피링(6)측 압력을 계측할 수 있는 압력센서(11)가 설치된다.
한편, 상기와 같은 에어 서스펜션 시스템은 에어 스프링(6)의 상하 운동으로 인해 열이 발생하는 데, 이때 외부 온도와 급격한 온도 차이가 발생하면 에어 서스펜션 내부에 수분이 발생하게 된다. 이렇게 발생한 수분은 겨울철 결빙을 유발하고, 이로 인해 에어 서스펜션이 동작하지 않는 요인으로 작용한다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명에서는 밸브 블록(3)과 에어 스프링 밸브(10) 사이의 공기가 전달되는 라인의 소정 위치에 수분 제거부(30)를 설치한다. 이렇게 설치된 수분 제거부(30)는 상기 공기 전달 라인으로 이동하는 공기에 포함된 수분을 분리하여 제거한다. 이로써 수분에 의해 에어 서스펜션 내부의 결빙을 방지하게 된다.
또한, 외기 온도가 매우 낮을 경우 차가운 공기가 밸브 블록(3) 내부의 리버싱 밸브인 솔레노이드밸브를 지날 때 솔레노이드밸브가 결빙되어 솔레노이드밸브가 막히거나 솔레노이드밸브가 작동 불능 상태가 될 수 있다. 이 경우에도 에어 서스펜션의 동작은 중지된다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명에서는 상기 밸브 블록(3)의 내부 및 에어 스프링 밸브(10)에 발열부(40)(50)를 설치한다. 여기서 발열부(40)(50)는 열선을 이용하여 밸브 블록(3) 내의 솔레노이드밸브와 에어 스프링 밸브(10)를 감는 형태로 형성할 수 있다. 또 다른 방법으로는 밸브 블록(3) 내부 및 에어 스프링 밸브(10)가 설치된 밸브 블록 내부에 열원을 발생하는 히터를 설치할 수 있다.
이후 차량의 시동이 온 상태가 되면 외기온도 감지센서(20)를 통해 외기 온도를 검출하고, 검출한 외기 온도를 기반으로 상기 발열부(40)(50)의 구동을 제어한다. 예컨대, 외기온도가 상기 제1 기준온도보다 낮을 경우에는 상기 발열부(40)(50)에 가열 전원을 공급하여 발열부(40)(50)를 구동시키고, 상기 외기온도가 제2 기준온도보다 높을 경우에는 상기 발열부(40)(50)에 공급되는 가열 전원을 차단하여 발열부(40)(50)를 오프시키게 된다.
따라서 겨울철과 같이 외기온도가 상기 제1 기준온도보다 낮을 경우에는 발열부(40)(50)가 구동하여 열원을 생성한다. 이렇게 생성한 열원으로 밸브 블록 내의 솔레노이드밸브 및 에어 스프링 밸브를 가열하여 밸브 블록 내의 솔레노이드밸브 및 에어 스프링 밸브가 결빙되는 것을 방지하게 되는 것이다.
<실시 예2>
도 3은 본 발명에 따른 에어 서스펜션 시스템 제어방법을 보인 흐름도로서, S는 단계(step)를 나타낸다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 에어 서스펜션 시스템 제어방법은 (a)차량의 시동이 온 되면 외기 온도를 검출하는 단계(S11)(S12); (b) 상기 검출한 외기온도와 가열 전원을 제어하기 위한 제1기준온도(영하 5℃) 및 제2 기준온도(영상 15℃)를 비교하여, 상기 외기온도와 제1 및 제2 기준온도와의 대소 여부로 상기 가열 전원이 발열부(40)(50)에 공급되는 것을 제어하는 단계(S13 ~ S18)를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 에어 서스펜션 시스템 제어방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 단계 S11에서 차량의 시동이 온(on)되면, 단계 S12로 이동하여 외기온도 감지센서(20)를 이용하여 외기온도를 검출한다.
이후 단계 S13에서 검출한 외기온도와 미리 설정된 제1 기준온도를 비교하여, 상기 외기온도가 상기 제1 기준온도보다 낮을 경우에는 단계 S14로 이동하여 히팅 장치인 발열부(40)(50)에 가열 전원을 공급해준다. 이로써 단계 S15에서 히팅 장치인 발열부(40)(50)가 동작하여 열원을 생성하게 된다.
한편, 상기 검출한 외기온도가 상기 제1 기준온도보다 높을 경우에는 단계 S16으로 이동하여 검출한 외기온도와 미리 설정된 제2 기준온도를 비교하여, 상기 외기온도가 상기 제2 기준온도보다 낮을 경우에는 상기 단계 S12로 이동하여 그 이하 단계의 동작을 수행한다. 이와는 달리 상기 외기온도가 상기 제2 기준온도보다 클 경우에는 단계 S17로 이동하여 히팅 장치인 발열부(40)(50)에 공급되는 가열 전원을 차단한다. 이로써 단계 S18에서 히팅 장치인 발열부(40)(50)가 동작을 오프하게 된다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 차량의 에어 서스펜션 기술에 적용된다. 특히, 외기 온도에 따라 에어 서스펜션의 수분을 제거하고 발열을 제어하여 에어 서스펜션이 결빙되는 것을 방지하는 것에 효과적으로 적용할 수 있다.
3 : 밸브 블록 10 : 에어 스프링 밸브
20 : 외기온도 감지센서 40, 50 : 발열부

Claims (4)

  1. 차량의 에어 서스펜션 시스템에 있어서,
    에어 스프링에서 유출되는 압축공기가 공기탱크로 유입되도록 하는 리버싱 밸브가 다수 구비된 밸브 블록;
    공기가 상기 에어 스프링으로 유출입되도록 제어하는 에어 스프링 밸브;
    상기 밸브 블록과 상기 에어 스프링밸브 간의 공기 전달 라인에 구비되어, 상기 밸브 블록에서 상기 에어 스프링 밸브로 전달되는 공기에 포함된 수분을 제거하는 수분 제거부;
    외기 온도를 검출하고, 검출한 외기 온도에 따라 가열 전원을 제어하는 외기온도 감지센서;
    상기 밸브 블록 및 에어 스프링 밸브에 설치되고, 상기 외기온도 감지센서에 의해 가열 전원이 공급되면 발열하는 발열부를 포함하고;
    상기 외기온도 감지센서는 외기온도를 검출하고, 상기 검출한 외기온도가 영하 5℃ 이하일 경우 상기 발열부에 가열 전원을 공급하고, 상기 검출한 외기온도가 영상 15℃ 이상일 경우 상기 발열부에 공급되는 가열 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 발열부는 상기 가열 전원으로 구동하여 열원을 발생하는 히터 또는 열선 중 어느 하나로 구현되는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 시스템.
  4. 삭제
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