KR101998444B1 - 차량의 에어 서스펜션 시스템 - Google Patents

차량의 에어 서스펜션 시스템 Download PDF

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토비아스 괴만
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안드레아스 루트쉬
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Abstract

본 발명은 적어도 2개의 스프링 벨로우즈(3, 4)를 갖는 차량의 에어 서스펜션 시스템에 관한 것으로서, 2개의 스프링 벨로우즈는 차축의 양 차량 측부상에 배치된 공기 스프링에 배치되며 연결 라인(7, 8)을 통하여 메인 압력 라인(9)에 연결될 수 있고 또한 메인 압력 라인에 대하여 차단될 수 있다. 여기서, 각 연결 라인은 레벨 조정 밸브(5, 6)를 구비한다. 메인 압력 라인(9)은 대안적으로 메인 압력 밸브(10)를 통하여 압축 공기원(12)에 그리고 압축 공기 싱크(11)에 연결될 수 있고, 적어도 2개의 스프링 벨로우즈(3, 4)의 연결 라인(7, 8)은 연결 라인(13)을 통하여 서로 연결된다. 여기서, 연결 라인(13)은 스로틀(14)을 구비하며 차단 밸브(15, 21)에 의하여 차단될 수 있다. 문제의 밸브 장치의 기능적인 신뢰성을 간략화하고 증가시키기 위하여, 본 발명에 따른 차단 밸브(21)는 기계적으로 작동 가능한 설계로 이루어지고 레벨 조정 밸브(6)가 닫힐 때 차단 밸브(21)는 열리고 레벨 조정 밸브(6)가 열릴 때 차단 밸브가 닫히는 방식으로 차량의 차단 밸브는 도로 중앙쪽(offside)에 배치된 스프링 벨로우즈(4)의 레벨 조정 밸브(6)에 결합된다.

Description

차량의 에어 서스펜션 시스템{Air suspension system of a motor vehicle}
본 발명은 차축의 양 차량 측부에 배치된 공기 스프링과 관련되고 각 연결 라인을 통하여 메인 압력 라인에 연결될 수 있고 또한 메인 압력 라인으로부터 차단될 수 있는 적어도 2개의 스프링 벨로우즈를 포함하는 차량의 에어 서스펜션 시스템에 관한 것으로서, 여기서 각 연결 라인은 레벨 조정 밸브를 구비하고 메인 압력 라인은 대안적으로 메인 압력 밸브를 통하여 압축 공기원과 압축 공기 싱크에 연결될 수 있으며, 스로틀(throttle)을 구비하고 차단 밸브에 의하여 차단될 수 있는 연결 라인을 통하여 적어도 2개의 스프링 벨로우즈의 연결 라인은 서로 연결된다.
일반적인 스틸 서스펜션 시스템과 비교하여 에어 서스펜션 시스템은 현저한 이점을 갖고 있으며 따라서 트럭과 버스와 같은 상용 차량 그리고 고급 승용차와 SUV같은 주로 중형 승용차에 갈수록 더 사용되고 있다. 각 경우에서 실질적인 하중 상태가 에어 스프링의 스프링 벨로우즈 내의 벨로우즈 압력의 적응에 의하여 보상될 수 있기 때문에 에어 서스펜션 시스템은 하중과 관계없이 승차 높이 제어를 가능하게 한다. 동일하게, 에어 스프링의 혁신적인 스프링 특성 때문에 에어 서스펜션 시스템은 도로 표면과의 휠의 안전한 접촉 그리고 휠의 충돌(bump) 운동과 튀어오름(rebound) 운동에 대한 편안한 응답을 제공한다. 에어 서스펜션 시스템의 다른 이점은 문제가 되는 차량의 최저 지상고가 필요에 따라서 변할 수 있고 즉, 예를 들어 비포장 도로 사용을 위하여 증가할 수 있고 고속도로 상에서의 고속 주행을 위하여 줄어들 수 있다는 것이다. 상용 차량의 경우, 적재 및 하역시 차량 상부 구조가 낮아질 수 있거나 적절한 높이로 설정될 수 있다는 부가적인 이점이 있다. 예를 들어, 공압적 스프링 트럭 또는 트레일러의 차량 프레임은 샤시는 교체 가능한 플랫포옴을 내리기 위하여 낮아질 수 있고 또한 교체 가능한 플랫포옴을 수용하기 위하여 올려질 수 있다. 동일하게 적재 및 하역을 용이하게 하기 위하여 뒤 차축 벨로우즈 압력을 낮추거나 증가시킴으로써 트럭의 적재 바닥(loading floor)이 적재 램프의 높이로 조절될 수 있다. 공압 스프링 버스의 경우, 길가 쪽 스프링 벨로우즈로부터 압축 공기를 배기함으로써 길가 쪽 차량 상부 구조는 낮아질 수 있어 승객의 승차 및 하차가 용이해지며, 그후 스프링 벨로우즈를 다시 채움으로써 길가쪽 차량 상부 구조는 다시 올려질 수 있다.
만일 하나의 차축에서 동일하게 차량 상부 구조가 들어 올려지고 낮아진다면, 단일 레벨 조정 밸브가 관련된 스프링 벨로우즈를 채우고 배기하기에 충분하다. 이 경우, 압축 공기의 약간의 교환에 의하여 발생할 수 있는 압력 차이를 자동적으로 예를 들어 한 쪽에서의 누설 손실을 통하여 많은 에어 서스펜션 시스템에서는 비작동 상태에서, 즉 레벨 조정 밸브가 닫힌 상태에서 적어도 2개의 에어 스프링 벨로우즈 사이에서의 스로틀 연결이 제공된다.
대응하는 밸브 장치가 예를 들어 DE 195 44 622 C1에 따른 에어 서스펜션 시스템으로부터 알려져 있다. 이 특허문헌의 도 5에 따른 공지된 에어 서스펜션 시스템의 실시예에서, 차축의 양 차량 측부 상에 배치된 에어 스프링과 관련된 2개의 에어 스프링 벨로우즈는 단일의 레벨 조정 밸브 및 2개의 결합된 연결 라인을 통하여 채워질 수 있고 배기될 수 있다. 3/2-웨이 스위칭 밸브는 배기 방향으로 레벨 조정 밸브의 하류에 연결된다. 여기서, 2개의 연결 라인은 3/2-웨이 스위칭 밸브에 의하여 제 1 스위칭 위치(비활동 위치)에서 레벨 조정 밸브에 연결되며, 또한 제 2 위치(작동 위치)에서 레벨 조정 밸브에 대하여 차단되고 스로틀을 통하여 서로 연결된다. 관련된 파일럿 밸브의 대응하는 작동에 의하여, 주행 중에 3/2-웨이 스위칭 밸브는 작동 위치에서 유지되며, 따라서 2개의 스프링 벨로우즈 사이에서 제한된 압축 공기 또는 압력 보상이 일어날 수 있다. 그러나, 이 공지된 에어 서스펜션 시스템으로 차량 상부 구조의 치우쳐진 들어올림 및 낮아짐은 가능하지 않다.
그에 반하여, DE 10 2005 032 219 B4는 차축의 양 차량 측부 상에 배치된 에어 스프링과 관련된 2개의 스프링 벨로우즈 각각이 관련된 연결 라인에 배치된 레벨 조정 밸브를 통하여 충진되고 배기될 수 있는 에어 서스펜션 시스템의 다수의 실시예를 설명한다. 관련된 2개의 스프링 벨로우즈의 연결 라인은, 스로틀을 구비하고 차단 밸브에 의하여 차단될 수 있는 연결 라인을 통하여 서로 연결되며, 따라서 필요하다면 2개의 스프링 벨로우즈 사이에서의 제한된 압축 공기 및 압력 보상이 중단될 수 있다. 이 경우에서, 2개의 레벨 조정 밸브가 공통 파일럿 밸브에 의하여 작동될 수 있기 때문에, 이 공지된 에어 서스펜션 시스템으로 차량 상부 구조의 치우쳐진 들어올림 및 낮아짐은 가능하지 않다. 그러나, 이러한 단점은 3개의 레벨 조정 밸브의 개별적인 작동에 의한 간단한 방식으로 극복될 수 있다는 것이 가능하다.
따라서 이 변화는 한 측부 상의 차량 상부 구조를 낮추고 그리고 들어올리는 것을 가능하게 하며, 이는 예를 들어 버스의 경우 승객의 승차 및 하차를 용이하게 하기 위하여 이용될 수 있다. 이 경우에, 트럭 내의 불균일한 하중 분포의 경우에 스프링 벨로우즈의 불균일한 채움에 의하여 발생될 수 있는 차량 상부 구조의 비스듬한 자세도 보상할 수 있다. 그러나, 이 경우에 스프링 벨로우즈 사이의 압력 보상이 불리하고 그리고 원치않기 때문에 이 목적을 위해서는 차단 밸브에 의하여 스프링 벨로우즈 간의 연결 라인을 차단하는 것이 필요하다. 솔레노이드 스위칭 밸브 형태의 파일럿 밸브에 의하여 작동 가능한 솔레노이드 스위칭 밸브로서의 또는 압력 제어 스위칭 밸브로서의 차단 밸브의 일반적인 구조는 특정 가격 요인을 나타내며 증가된 오작동의 위험과 관련된다.
따라서, 본 발명의 목적은 명세서의 도입부에서 언급된 형태의, 보다 간단하고 비용 효율이 더 높은 방식으로 필요할 때 스프링 벨로우즈 사이의 연결의 차단이 수행되는 차량의 에어 서스펜션 시스템을 제안하는 것이다.
본 발명에 따르면 청구항 1항의 전제부의 특징과 관련하여 이 문제의 제 1 해결책은 레벨 조정 밸브가 닫힐 때 차단 밸브가 열리고 레벨 조정 밸브가 열릴 때 차단 밸브가 닫히는 방식으로 차단 밸브는 기계적으로 작동 가능하게 구성되고 차량의 길가 쪽에 배치된 스프링 벨로우즈의 레벨 조정 밸브에 결합된다는 것이다.
따라서 본 발명은 그 자체가 알려진 차량의 에어 서스펜션 시스템에서 출발하며, 이 에어 서스펜션 시스템은 차축의 양 측부 상에 배치된 에어 스프링들과 관련되고 또한 (레벨 조정 밸브를 갖는) 각 연결 라인을 통하여 메인 압력 라인에 연결될 수 있고 메인 압력 라인으로부터 차단될 수 있는 적어도 2개의 스프링 벨로우즈를 포함한다. 차량이 탠덤 차축(tandem axle) 또는 짧은 간격을 두고 장착된 2개의 차축을 갖고 있다면, 4개의 스프링 벨로우즈가 유사하게 포함될 수 있다. 여기서, 스프링 벨로우즈는 쌍으로 차량의 양 측부에 배치되며 또한 레벨 조정 밸브를 각각 구비한 연결 라인을 통하여 메인 압력 라인에 연결될 수 있고 그리고 메인 압력 라인에 대하여 차단될 수 있다. 메인 압력 라인은 대안적으로 메인 압력 밸브를 통하여 압축 공기원 그리고 압축 공기 싱크에 연결 가능하다. 스로틀을 구비하고 차단 밸브에 의하여 차단될 수 있는 연결 라인을 통하여 적어도 2개의 스프링 벨로우즈의 연결 라인은 서로 연결된다.
이러한 형태의 에어 서스펜션 시스템에서, 차량 상부 구조의 치우친 들어올려짐 그리고 낮아짐 동안에 간단한 그리고 저비용 방식으로 차단 밸브에 의하여 적어도 2개의 스프링 벨로우즈 사이의 스로틀 연결을 차단하는 것을 가능하게 하기 위하여, 본 발명에 따르면 레벨 조정 밸브가 닫힐 때 차단 밸브가 열리고 레벨 조정 밸브가 열릴 때 차단 밸브가 닫히는 방식으로 차단 밸브는 기계적으로 작동 가능하게 구성되고 차량의 길가 쪽에 배치된 스프링 벨로우즈의 레벨 조정 밸브에 결합된다.
따라서 차량의 길가쪽에 배치된 스프링 벨로우즈의 치우친 채움 또는 배기를 위하여, 즉 차량 상부 구조의 치우친 들어올림 또는 낮아짐을 위하여 레벨 조정 밸브가 열릴 때 관련된 레벨 조정 밸브에 의하여 차단 밸브는 자동적으로 닫힌다. 레벨 조정 밸브가 닫히면 (이는 외부 채움 및 배기 과정이며 특히 차량이 주행하는 동안임), 차단 밸브는 열리고 따라서 2개의 스프링 벨로우즈 간의 작은 압력 보상은 불가능하다. 그러나 측방향으로 불균일한 하중 분포를 보상하기 위하여 스프링 벨로우즈의 불균일한 채움 동안의 차단 밸브의 자동적인 닫힘은 이러한 밸브 장치로 가능하지 않다.
설치의 비용과 복잡함을 줄이기 위하여, 바람직하게는 적어도 2개의 레벨 조정 밸브와 함께 연결 라인, 스로틀 그리고 차단 밸브를 공통 밸브 블록 내에 배치된다. 차단 밸브 그리고 관련된 레벨 조정 밸브가 공통 밸브 보어 내에서 대체로 동축적으로 배치된다면, 이 밸브 장치와 함께 이중 밸브 블록이면 충분하다. 그러나, 자명하게는 스위칭 밸브 그리고 언급된 요소는 또한 공통 밸브 블록 내에서 메인 압력 밸브 그리고 다른 레벨 조정 밸브와 결합될 수 있다. 다른 레벨 조정 밸브의 스프링 벨로우즈는 다른 차축의 에어 스프링 벨로우즈와 관련이 있다.
2개의 레벨 조정 밸브가 밸브 블록의 하우징 내에서 반경 방향으로 인접한 밸브 보어 내에 배치된 시트 밸브 형태이고 또한 각 레벨 조정 밸브가 스프링 디스크를 통하여 압축 스프링에 의하여 밸브 시트에 가압되는 밸브 플레이트를 갖는 이러한 밸브 블록의 바람직한 실제적인 실시예에서, 연결 라인과 스로틀은 밸브 블록의 연결 커버 내에 배치된 2개의 레벨 조정 밸브의 연결 보어를 서로 연결하는 스로틀 보어로 구성되며; 차단 밸브는 차량의 길가쪽 상에 배치된 스프링 벨로우즈의 레벨 조정 밸브의 내부에 배치되고 그리고 관련된 연결 보어 내에 끼워지고 연결 보어를 갖는 밸브 인서트를 갖는 시트 밸브 형태이되, 연결 보어는 환형 그루브를 통하여 스로틀 보어에 연결되며 또한 밸브 시트 내에서 밀봉 블록과 함께 축 방향으로 종료되고, 밀봉 블록은 밸브 시트와 마주하지 않는 한 부분에서 관련된 스프링 디스크와 접촉하며 밸브 시트를 향하는 부분에서는 밀봉 요소를 구비하고 압축 스프링에 의하여 스프링 디스크에 대하여 가압된다.
따라서 이 바람직한 실시예에서, 부가적인 공간을 요구함이 없이 연결 라인 스로틀 밸브와 차단 밸브는 밸브 블록 내에서 일체화된다. 관련된 레벨 조정 밸브가 열리자마자 관련된 밸브 플레이트가 관련된 제어 피스톤에 의하여 압축 스프링의 복원력에 대항하여 관련된 연결 보어의 방향으로 옮겨질 때, 동시에 차단 밸브의 실링 블록은 스프링 디스크에 의하여 관련된 압축 스프링의 복원력에 대항하여 관련된 밸브 시트 상으로 가압되며 따라서 연결 보어는 닫힌다. 따라서 스로틀 보어를 통한 2개의 레벨 조정 밸브의 연결 보어들 간의 스로틀 연결은 계획대로 차단된다.
메인 압력 라인이 압축 공기원에 연결될 때 차단 밸브가 열리고 메인 압력 라인이 압축 공기 싱크에 연결될 때 차단 밸브가 닫히는 방식으로 차단 밸브는 기계적으로 작동 가능하게 구성되고 메인 압력 밸브에 결합된다는 점에서 본 발명에 따른 문제의 제 2 해결책은 청구항 4항의 전제부와 조합하여 존재한다.
본 발명에 따른 해결책의 제 1 변형과 같이 이 해결책의 제 2 변형은 그 자체가 알려진 차량의 동일한 에어 서스펜션 시스템에 기초한다. 이러한 형태의 에어 서스펜션 시스템에서, 차량 상부 구조의 치우친 들어올림과 낮아짐 동안에 그리고 스프링 벨로우즈의 불균일한 압력 채워짐의 경우에 간단하고 저비용 방식으로 차단 밸브를 통하여 적어도 2개의 스프링 벨로우즈 간의 연결을 차단하는 것이 가능하도록 하기 위하여, 본 발명에 따르면 메인 압력 라인이 압축 공기원에 연결될 때 차단 밸브가 열리고 메인 압력 라인이 압축 공기 싱크에 연결될 때 차단 밸브가 닫히는 방식으로 차단 밸브는 기계적으로 작동 가능하게 구성되고 메인 압력 밸브에 결합된다.
따라서 메인 압력 라인이 메인 압력 밸브를 통하여 압축 공기 싱크에 연결될 때, 즉 감압될 때 차단 밸브는 메인 압력 밸브를 통하여 자동적으로 닫힌다. 따라서 예를 들어 차량의 길가 쪽에 배치된 스프링 벨로우즈의 치우친 배기 동안에 그리고 양 벨로우즈의 합동 배기 동안에 차단 밸브는 닫힌다. 예를 들어 차량의 길가 쪽에 배치된 스프링 벨로우즈의 치우친 채움 경우에, 관련된 차량의 측부 상의 차량 상부 구조의 들어올려짐 동안에 차단 밸브는 열리며 또한 차단 밸브는 메인 압력 라인을 어큐뮬레이터에 의하여 일반적으로 형성된 압축 공기원에 연결시킨다. 그러나 이 경우에 차량 상부 구조가 들어올려진 후 스프링 벨로우즈들 사이의 가능한 압력 보상은 스로틀에 의하여 제한되며 또한 메인 압력 밸브를 전환시킴으로써 급속하게 종료될 수 있다.
메인 압력 밸브가 메인 압력 라인이 감압되는 비활동 위치에 있을 때(이는 외부 채움 및 배기 과정이며 특히 차량이 주행하는 동안임), 차단 밸브는 닫히며 따라서 2개의 스프링 벨로우즈 간의 압력 보상은 불가능하다. 그러나, 그럼에도 불구하고 2개의 벨로우즈 간의 제한된 압력 보상이 필요하다면, 메인 압력 밸브의 전환 그리고 차단 밸브의 관련된 열림에 의하여 이 압력 보상은 간단한 방식으로 이루어질 수 있다.
이 경우에도, 조립 비용을 줄이기 위하여 적어도 메인 압력 밸브와 함께 연결 라인, 스로틀 그리고 차단 밸브는 공통 밸브 블록 내에 배치되어야만 한다. 여기서 공통 밸브 블록은 공통 밸브 보어 내에서의 대체로 2개의 스위칭 밸브의 동축적인 배치와 함께 단지 단일 밸브 블록의 사용을 필요로 한다. 그러나, 관련된 차축의 2개의 레벨 조정 밸브와 함께 스위칭 밸브, 언급된 요소들 그리고 스프링 벨로우즈가 다른 차축의 에어 스프링과 관련된 다른 레벨 조정 밸브는 또한 결합되어 공통 밸브 블록이 될 수 있다.
본 발명을 더욱 명확하게 하기 위하여, 다수의 예시적인 실시예를 갖는 도면이 본 명세서에 첨부된다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 에어 서스펜션 시스템의 제 1 실시예의 밸브 장치의 개략적인 구조를 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 에어 서스펜션 시스템의 밸브 블록의 바람직한 구조를 단면도 형태로 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 차량의 에어 서스펜션 시스템의 제 2 실시예의 밸브 장치의 개략적인 구조를 도시한 도면.
도 4는 차량의 공지된 에어 서스펜션 시스템의 밸브 장치의 개략적인 구조를 도시한 도면.
차량의 공지된 에어 서스펜션 시스템(1c)의 밸브 장치(2c; 도 4에서 개략적인 형태로 나타남)는 제 1 스프링 벨로우즈(3)와 제 2 스프링 벨로우즈(4)를 포함한다. 이 벨로우즈 스프링들은 차축의 양 차량 측부에 배치된 에어 스프링과 관련되며 연결 라인(7, 8) 각각을 통하여 메인 압력 라인(9)에 연결될 수 있고 또한 메인 압력 라인으로부터 차단될 수 있다. 여기서, 연결 라인 각각은 레벨 조정 밸브(4, 6)를 구비한다. 레벨 조정 밸브(4, 6)는 제 1 스위칭 위치(비활동 위치)에서 닫히고 제 2 스위칭 위치(작동 위치)에서 열리는 2/2-웨이 솔레노이드 스위칭 밸브 형태이다. 또한, 3/2-웨이 솔레노이드 스위칭 밸브 형태의 메인 압력 밸브(10)가 존재한다. 메인 압력 라인(9)은 메인 압력 밸브(10)를 통하여 제 1 스위칭 위치(비활동 위치)에서는 압축 공기 싱크(11), 예를 들어 대기 공기에 연결되고, 제 2 스위칭 위치(작동 위치)에서는 압축 공기원(12), 예를 들어 어큐뮬레이터(accumulator)에 연결된다.
2개의 스프링 벨로우즈(3, 4)의 연결 라인(7, 8)은 연결 라인(13)을 통하여 서로 연결된다. 여기서 연결 라인(13)은 스로틀(14)을 구비하며, 또한 차단 밸브(15)에 의하여 차단될 수 있다. 차단 밸브(15)는 제 1 스위칭 위치(비활동 위치)에서 열리고 제 2 스위칭 위치(작동 위치)에서 닫히는 2/2-웨이 솔레노이드 스위칭 밸브 형태이다. 솔레노이드 스위칭 밸브(5, 6, 10, 15)의 솔레노이드 각각은 각 전기 제어 라인(16, 17, 18, 19)을 통하여 전기 제어 유니트(상세하게 도시되지 않음)에 연결된다. 본 경우에서, 예를 들어 스로틀(14)을 갖는 연결 라인(14)과 솔레노이드 스위칭 밸브(5, 6, 10, 15)는 결합되어 4중 밸브 블록(20)이 된다.
메인 압력 밸브(10)가 작동 위치에 있고 메인 압력 라인(9)이 결과적으로 압축 공기원(12)에 연결될 때, 관련된 레벨 조정 밸브(5, 6)가 열림으로써 2개의 스프링 벨로우즈(3, 4)는 서로와는 관계없이 채워질 수 있다. 마찬가지로, 메인 압력 밸브(10)가 비활동 위치에 있고 메인 압력 라인(9)이 결과적으로 압축 공기 싱크(11)에 연결, 즉 감압될 때, 관련된 레벨 조정 밸브(5, 6)가 열림으로써 2개의 스프링 벨로우즈(3, 4)는 서로와는 관계없이 배기될 수 있다. 스로틀(14)을 구비한 연결 라인(13)을 통한 2개의 스프링 벨로우즈(3, 4) 간의 스로틀 연결은 필요에 따라 차단 밸브(15)의 작동에 의하여 차단, 즉 가로막힐 수 있다. 솔레노이드 차단 밸브로서의 차단 밸브(15)의 구성은 특정 비용 요인을 나타내며 증가된 오작동의 위험과 관계된다. 또한, 닫힌 상태에서 차단 밸브는 불리하게는 전기 에너지에 의하여 작동 위치에서 유지되어야만 한다.
그에 반하여, 도 1에서 개략적인 형태로 나타나 있는, 본 발명에 따른 차량의 에어 서스펜션 시스템(1a)의 제 1 실시예의 밸브 장치(2a)는 기계적으로 작동 가능한 차단 밸브(21)를 갖는다. 차단 밸브(21)가 레벨 제어 밸브(6)가 닫힐 때는 열리고 레벨 제어 밸브(5, 6)가 열릴 때는 닫히는 방식으로 이 차단 밸브는 2개의 레벨 조정 밸브(5, 6) 중 하나의 레벨 제어 밸브(6)에 기계적으로 결합된다. 이 경우에서, 문제의 레벨 조정 밸브(6)는 차량의 길가쪽에 배치된 스프링 벨로우즈(4), 즉 우측으로 주행하도록 제공된 차량의 경우에서는 우측 스프링 벨로우즈(4)와 와 관계된 레벨 조정 밸브이다. 좌측으로 주행하도록 제공된 차량의 경우에는 차단 밸브(21)는 관심있는 차축의 좌측 스프링 벨로우즈(3)와 관계가 있는 레벨 조정 밸브(5)에 상대적으로 결합될 것이다.
따라서 차량의 길가쪽에 배치된 스프링 벨로우즈(4)의 치우친 충진 또는 배기를 위하여, 즉 차량 상부 구조의 치우친 들어올림 또는 낮춤을 위하여 레벨 조정 밸브(6)가 열릴 때 차단 밸브(21)는 관련된 레벨 조정 밸브(6)를 통하여 자동적으로 닫혀진다. 그러나, 바깥쪽 충진 및 배기 과정의 경우에 관련된 레벨 조정 밸브(6)가 닫힌다면 그리고 특히 차량 주행 동안에, 차단 밸브(21)는 열려지고 따라서 2개의 스프링 벨로우즈(3, 4) 간의 압력 및 공기의 작은 교환이 가능하다.
그러나 측방향으로 동일하지 않은 부하 분포를 보상하기 위하여 스프링 벨로우즈(3, 4)의 동일하지 않은 충진(채움)의 경우에, 이 밸브 장치(2a)를 이용한 차단 밸브(21)의 자동적인 닫힘은 가능하지 않다. 차단 밸브(21) 그리고 관련된 레벨 조정 밸브(6)가 공통 밸브 보어 내측에 대체적으로 동축적으로 배치될 수 있기 때문에 스로틀(14)을 구비한 연결 라인(13)과 함께 4개의 스위칭 밸브(5, 6, 10, 21)를 결합하는데 3중 밸브 블록(22)이면 충분하다.
도 1에 도시된 바와 같은 에어 서스펜션 시스템(1a)의 이러한 밸브 블록(22')의 바람직한 구조가 특히 도 2에 단면도 형태로 나타난다. 도 1의 개략적인 표현과 대조적으로, 2개의 레벨 조정 밸브(5', 6')는 밸브 블록(22')의 하우징(25)의 반경 방향으로 인접한 밸브 보어(23, 24) 내에 배치된 시트 밸브 형태이다. 여기서 각 레벨 조정 밸브는 헬리컬 스프링 형태의 압축 스프링(26, 27)에 의하여 스프링 디스크(28, 29)를 통하여 밸브 시트(30, 31)로 가압되는 밸브 플레이트(32, 33)를 갖는다. 2개의 레벨 조정 밸브(5', 6')를 열기 위하여, 관련된 압축 스프링(26, 27)의 복원력에 대항하여 각 밸브 플레이트(32, 33)는 관련된 제어 피스톤(34, 35)에 의하여 하향 가압된다. 여기서, 제어 피스톤은 결과적으로 도 2의 상세 구조에서는 나타나지 않은 파일롯 밸브를 통하여 압축 공기에 의하여 영향을 받는다.
본 경우에서, 도 1의 연결 라인(13)과 스로틀(14)은 흐름과 관련하여 밸브 블록(22')의 연결 커버(37) 내에 배치된 2개의 레벨 조정 밸브(5', 6')의 연결 보어(38, 39)를 서로 연결하는 스로틀 보어(36)로서 구성된다.
본 경우에서, 차단 밸브(21')는 또한 시트 밸브 형태이며, 차량의 길가 쪽에 배치된 스프링 벨로우즈(4)의 제 2 레벨 조정 밸브(6') 내에 배치된다. 차단 밸브(21')는 관련된 연결 보어(39) 내에 끼워진 밸브 인서트(40)를 포함하며, 또한 이 밸브 인서트는 연결 보어(43)를 갖는다. 여기서, 연결 보어는 환형 그루브(41)를 통하여 스로틀 보어(36)에 연결되며 또한 밸브 시트(42) 내에서 밀봉 블록(44)과 함께 축 방향으로 연장된다. 밸브 시트(42)와 마주하지 않는 한 부분에서 밀봉 블록(44)은 제 2 레벨 조정 밸브(6')의 관련된 스프링 디스크(29)와 접촉하며, 밸브 시트(42)를 향하는 부분에서는 밀봉 요소(45)를 구비한다. 또한, 밀봉 블록(44)은 헬리컬 스프링 형태의 제 3 압축 스프링(46)에 의하여 스프링 디스크(29)에 대하여 가압되며, 여기서 제 3 압축 스프링(46)은 그 다른 종단이 밸브 인서트(40)에 지지된다.
따라서 이 바람직한 실시예에서, 스로틀 보어(36)에 의하여 형성된 연결 라인(13; 도 1 참조), 스로틀(14; 도 1 참조) 그리고 차단 밸브(21')는 부가적인 공간을 요구함이 없이 밸브 블록(22') 내에서 일체화된다. 제 2 레벨 조정 밸브(6')를 여는 중에, 압축 스프링(27)의 복원력에 대항하여 관련된 밸브 플레이트(33)가 관련된 제어 피스톤(35)에 의하여 관련된 연결 보어(39)의 방향으로 옮겨질 때, 동시에 제 3 압축 스프링(46)의 복원력에 대항하여 차단 밸브(21')의 밀봉 블록(44)이 스프링 디스크(29)에 의하여 관련된 밸브 시트(42) 상으로 가압되며, 따라서 연결 보어(43)가 닫혀진다. 따라서 스로틀 보어(36)를 통한 2개의 레벨 조정 밸브(5', 6')의 연결 보어(38, 39) 사이의 스로틀 연결은 계획한 대로 차단된다.
도 4에 도시된 바와 같은 공지의 에어 서스펜션 시스템(1c)의 밸브 장치(2c)와 달리, 본 발명에 따른 차량의 에어 서스펜션 시스템(1b)의 제 2 실시예의, 도 3에 개략적인 형태로 나타나 있는 밸브 장치(2b)는 기계적으로 작동 가능한 차단 밸브(47)를 가지며, 메인 압력 라인(9)이 압축 공기원(12)에 연결될 때 차단 밸브(47)는 열리고 메인 압력 라인(9)이 압축 공기 싱크(11)에 연결될 때 차단 밸브는 닫히고 방식으로 이 차단 밸브는 메인 압력 밸브(10)에 결합된다. 대응적으로, 연결 라인(13')은 이제 메인 압력 밸브(10)와 함께 공통 밸브 보어 내에 대체적으로 동축적으로 배치된 차단 밸브(47)를 통하여 지나간다. 제 1 레벨 조정 밸브(5), 제 2 레벨 조정 밸브(6), 메인 압력 밸브(10), 차단 밸브(47) 그리고 스로틀(14)을 구비한 연결 라인(13')은 결합되어 3중 밸브 블록(47)이 된다.
따라서 이 밸브 장치(2b)에서, 메인 압력 밸브(10)의 작동시, 즉 메인 압력 라인(9)이 메인 압축 밸브(10)를 통하여 압축 공기 싱크(11)에 연결될 때, 즉 감압될 때, 차단 밸브(47)는 자동적으로 닫힌다. 따라서 예를 들어 차량의 길가쪽에 배치된 스프링 벨로우즈(4)의 치우친 배기 동안과 양 스프링 벨로우즈(3, 4)의 합동 배기 동안에 차단 밸브(47)는 닫힌다. 예를 들어 차량의 길가쪽에 배치된 스프링 벨로우즈(4)의 치우친 배기 동안에, 차량 상부 구조의 들어 올려짐 동안에 차량의 관련된 측부 상에서 차단 밸브(47)는 열리고 또한 차단 밸브는 메인 압력 라인(9)을, 일반적으로 어큐뮬레이터에 의하여 형성된 압축 공기원(12)에 연결시킨다. 그러나 이 경우에, 차량 상부 구조가 들어올려진 후에 스프링 벨로우즈(3, 4) 간의 가능한 압력 보상은 스로틀(14)에 의하여 제한되며 또한 메인 압력 밸브(10)의 전환에 의하여 급속하게 종료된다.
메인 압력 밸브(10)가 메인 압력 라인(9)이 감압되는 비활동 위치에 있을 때(이는 외부 채움 및 배기 과정이며 특히 차량이 주행하는 동안임), 차단 밸브(47)는 닫히며 따라서 2개의 스프링 벨로우즈(3, 4) 간의 압력 보상은 불가능하다. 그러나, 그럼에도 불구하고 2개의 벨로우즈(3, 4) 간의 제한된 압력 보상이 필요하다면, 메인 압력 밸브(10)의 전환 그리고 차단 밸브(47)의 관련된 열림에 의하여 이 압력 보상은 간단한 방식으로 이루어질 수 있다. 이러한 작동이 일어남에 따라 메인 압력 라인(9)이 가압될지라도, 제 1 및 제 2 레벨 조정 밸브(5, 6)는 작동하지 않는다(즉, 닫힌다). 그러나, 차단 밸브(47)의 이 작동 위치(차단 밸브(47)는 열리고 메인 압력 라인(9)은 가압된다)에서, 관련된 스프링 벨로우즈 또는 양 스프링 벨로우즈(3, 4)를 채우기 위하여 제 1 또는 제 2 레벨 조정 밸브(5 또는 6) 또는 양 레벨 조정 밸브(5 및 6)가 열린다는 점에서 차량 주행 중에 압력 보상은 또한 가능하다.
실제적인 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같은 기계적인 수단에 의하여 작동적으로 연결된 메인 압력 밸브(10)와 차단 밸브(47)의 결합은 도 2의 도면의 우측부에 나타난 레벨 조정 밸브(6')와 동일하게 또는 유사하게 구성될 수 있다. 따라서 그에 대한 언급은 관련된 설명으로 이루어진다.
1a~1c : 에어 서스펜션 시스템
2a~2c : 밸브 장치
3 : 제 1 또는 좌측 스프링 벨로우즈
4 : 제 2 또는 우측 스프링 벨로우즈
5, 5': 제 1 레벨 조정 밸브
6, 6': 제 2 레벨 조정 밸브
7 : 제 1 연결 라인
8 : 제 2 연결 라인
9 : 메인 압력 라인
10 : 메인 압력 밸브
11 : 압축 공기 싱크
12 : 압축 공기원(compressed air source)
13, 13': 연결 라인
14 : 스로틀
15 : 차단 밸브 (shut-off valve)
16 : 전기적 제어 라인
17 : 전기적 제어 라인
18 : 전기적 제어 라인
19 : 전기적 제어 라인
20 : 4중 밸브 블록
21, 21': 차단 밸브
22, 22': 3중 밸브 블록(triple valve block)
23 : 제 1 밸브 보어
24 : 제 2 밸브 보어
25 : 하우징
26 : 제 1 압축 스프링, 헬리컬 스프링
27 : 제 2 압축 스프링, 헬리컬 스프링
28 : 제 1 밸브 디스크
29 : 제 2 밸브 디스크
30 : 제 1 밸브 시트
31 : 제 2 밸브 시트
32 : 제 1 밸브 플레이트
33 : 제 2 밸브 플레이트
34 : 제 1 제어 피스톤
35 : 제 2 제어 피스톤
36 : 스로틀 보어
37 : 연결 커버
38 : 제 1 연결 보어
39 : 제 2 연결 보어
40 : 밸브 인서트
41 : 환형 그루브
42 : 밸브 시트
43 : 연결 보어
44 : 실링 블록
45 : 실링 요소
46 : 제 3 압축 스프링, 헬리컬 스프링
47 : 차단 밸브
48 : 3중 밸브

Claims (5)

  1. 차축의 양 차량 측부에 배치된 공기 스프링과 관련되고 각 연결 라인(7, 8)을 통하여 메인 압력 라인(9)에 연결될 수 있고 또한 메인 압력 라인으로부터 차단될 수 있는 적어도 2개의 스프링 벨로우즈(3, 4)를 포함하되, 각 연결 라인은 레벨 조정 밸브(5, 6)를 구비하고 메인 압력 라인(9)은 메인 압력 밸브(10)를 통하여 압축 공기원(12)과 압축 공기 싱크(11)에 대안적으로 연결될 수 있으며, 스로틀(14)을 구비하고 차단 밸브에 의하여 차단될 수 있는 연결 라인(13)을 통하여 적어도 2개의 스프링 벨로우즈(3, 4)의 연결 라인(7, 8)은 서로 연결되고, 레벨 조정 밸브(6)가 닫힐 때 차단 밸브(21)가 열려 스프링 벨로우즈(3, 4) 간의 압력 및 공기의 교환이 가능하고, 레벨 조정 밸브(6)가 열릴 때 차단 밸브가 닫히는 방식으로 차단 밸브(21)는 기계적으로 작동 가능하게 구성되고 차량의 길가 쪽에 배치된 스프링 벨로우즈(4)의 레벨 조정 밸브(6)에 결합된 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 2개의 레벨 조정 밸브(5, 6)와 함께 연결 라인(13), 스로틀(14) 그리고 차단 밸브(21)는 공통 밸브 블록(22) 내에 배치된 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 2개의 레벨 조정 밸브(5, 6)는 밸브 블록(22')의 하우징(25)의 반경 방향으로 인접한 밸브 보어(23, 24) 내에 배치된 시트 밸브 형태이며, 각 레벨 조정 밸브는 압축 스프링(26, 27)에 의하여 스프링 디스크(28, 29)를 통해 밸브 시트(30, 31)에 가압되고; 연결 라인(13)과 스로틀(14)은 밸브 블록(22')의 연결 커버(37) 내에서 2개의 레벨 조정 밸브(5', 6')의 연결 보어(38, 39)를 서로 연결하는 스로틀 보어(36)로 구성되며; 차단 밸브(21')는 차량의 길가 쪽에 배치된 스프링 벨로우즈(4)의 레벨 조정 밸브(6')의 내부에 배치된 시트 밸브 형태이고; 차단 밸브(21')는 관련된 연결 보어(39) 내에 끼워지고 연결 보어(43)를 갖는 밸브 인서트(40)를 포함하되, 연결 보어(43)는 환형 그루브(41)를 통하여 스로틀 보어(36)에 연결되며 또한 밸브 시트(42) 내에서 밀봉 블록(44)과 함께 축 방향으로 종료되며, 밀봉 블록은 밸브 시트(42)와 마주하지 않는 한 부분에서 관련된 스프링 디스크(29)와 접촉하며 밸브 시트(42)를 향하는 부분에서는 밀봉 요소(45)를 구비하고 제 3 압축 스프링(46)에 의하여 스프링 디스크(29)에 대하여 가압되는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 시스템.
  4. 차축의 양 차량 측부에 배치된 공기 스프링과 관련되고 각 연결 라인(7, 8)을 통하여 메인 압력 라인(9)에 연결될 수 있으며 또한 메인 압력 라인으로부터 차단될 수 있는 적어도 2개의 스프링 벨로우즈(3, 4)를 포함하되, 각 연결 라인은 레벨 조정 밸브(5, 6)를 구비하고 메인 압력 라인(9)은 메인 압력 밸브(10)를 통하여 압축 공기원(12)과 압축 공기 싱크(11)에 대안적으로 연결될 수 있으며, 스로틀(14)을 구비하고 차단 밸브(15, 47)에 의하여 차단될 수 있는 연결 라인(13, 13')을 통하여 적어도 2개의 스프링 벨로우즈(3, 4)의 연결 라인(7, 8)은 서로 연결되고, 메인 압력 라인(9)이 압축 공기원(12)에 연결될 때 차단 밸브(47)가 열려 스프링 벨로우즈(3, 4) 간의 압력 및 공기의 교환이 가능하고 메인 압력 라인(9)이 압축 공기 싱크(11)에 연결될 때 차단 밸브가 닫히는 방식으로 차단 밸브(47)는 기계적으로 작동 가능하게 구성되고 메인 압력 밸브(10)에 결합된 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 적어도 메인 압력 밸브(10)와 함께 연결 라인(13'), 스로틀(14) 그리고 차단 밸브(47)는 공통 밸브 블록(48) 내에 배치된 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 시스템.
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