KR102310293B1 - 차량의 에어 서스펜션 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 압축공기가 저장된 에어탱크와, 상기 에어탱크로부터 에어를 공급받아 좌, 우측 휠에 공기를 제공하는 에어스프링 및 검출된 외기 온도를 기준으로 설정된 시간이 상기 설정된 시간을 초과하면 상기 에어탱크에 공기를 충진시키는 컴프레서를 포함하는 차량의 에어 서스펜션 시스템에 관한 것이다.

Description

차량의 에어 서스펜션 시스템{Air Suspention System Of Vechile}

본 발명은 차량의 에어 서스펜션 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차고를 조절하는 차량의 에어 서스펜션 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 현가장치(suspension)는 노면으로부터의 충격을 흡수하고 승차감을 좋게 하면서 주행 안정성과 선회 특성 등이 향상되도록 하기 위해 차량에 구비되고 있다. 차량용 현가장치의 일종으로 사용되는 에어서스펜션 시스템은 에어 스프링을 사용하는 방식의 현가장치로서, 압축 공기의 탄성을 이용하는 에어 스프링을 사용하기 때문에 미세 진동까지 흡수하면서 유연한 탄성을 얻을 수 있어 승차감이 뛰어나고, 압축 공기압을 조절하는 것에 의해 하중에 관계없이 차고(vehicle height)를 일정하게 유지시킬 수 있는 장점이 있다. 최근의 차량 고급화에 대응되어 상기와 같은 차량용 에어 서스펜션 시스템은 레저용 차량 등 다양한 차종에 적용되고 있으며 그 사용이 급증하고 있는 추세이다.

한편, 차량용 에어 서스펜션 시스템은 차량의 각 코너 부위에 장착되는 에어 스프링과 에어 스프링으로 압축 공기를 공급하기 위한 에어 탱크 및 컴프레셔로 구성되어 있으며, 솔밸브, 각종 센서, ECU(Electronic Control Unit; 제어부) 등에 의해 압축 공기의 급배출이 제어되어 현가 기능 및 차고 제어 등을 수행하게 된다. 이와 같은 차량용 에어 서스펜션 시스템은 종래 공지된 바 있으며, 다양한 개선 및 보완 방안이 활발히 연구 개발되고 있다.

상기와 같은 차량용 에어 서스펜션 시스템은 차고 센서의 신호값으로부터 목표 차고와 현재 차고의 높이차를 계산하고, 일정량 이상의 차이가 발생된 경우 ECU 등에서 압축 공기의 급배출을 조절하여 목표 차고에 수렴하도록 제어할 수 있다. 즉, 현재 차고가 목표 차고보다 낮은 경우를 예시하면, 압축 공기를 에어 스프링에 제공하여 차고 상향 제어가 이뤄지게 되며, 상기와 같은 압축 공기는 에어 탱크 내 저장된 압축 공기나 컴프레셔를 통해 제공될 수 있다.

한편, 상기와 같은 차량용 에어 서스펜션 시스템에서, 컴프레셔는 에어 스프링의 공기량 조절을 위한 압축 공기를 생성하여 에어 탱크나 에어 스프링 등에 제공하게 되는데, 이때, 신속한 차고 상향 제어를 위해서는 에어 탱크에 고압의 공기가 충진되어 있어야 하는데, 에어 탱크의 공기가 부족한 상태에서는 컴프레서를 이용하여 에어 탱크에 공기를 충진한다.

차고 상향 제어를 위해서는 컴프레서 사용이 필수적인데, 연속적으로 과도하게 컴프레서를 구동하게 되면 과열에 의한 내부 파손이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해소하고자 컴프레서의 외부에 온도 센서를 장착하여 일정 수준 이상의 온도에서는 컴프레서의 사용을 일시적으로 제한하는 페일세이프티(Fail-safe) 로직을 사용하고 있다.

이러한, 온도센서는 가변 저항 타입으로 저항값 변화에 따라 컴프레서의 온도를 추정하는 방식을 사용하는데, 온도 센서의 고장이 발생한 상태에서는 온도를 측정할 방법이 없게 되는 문제점이 생긴다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 컴프레서에 온도센서가 가변 저항 타입으로 저항값 변화에 따라 컴프레서의 온도를 추정하므로 온도 센서의 고장이 발생한 상태에서는 온도를 측정할 방법이 없으므로, 파손을 방지하기 위해 컴프레서의 구동을 최소화할 수 있는 차량의 에어 서스펜션 시스템을 목적으로 한다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 서스펜션 시스템은, 내부에 압축공기가 저장된 에어탱크와 상기 에어탱크로부터 에어를 공급받아 좌, 우측 휠에 공기를 제공하는 에어스프링; 및 검출된 외기 온도를 기준으로 시간을 미리 설정하여, 상기 설정된 시간 이상으로 사용되면 상기 에어탱크에 공기를 충진시키는 컴프레서를 포함한다.

또한, 상기 컴프레서는 공압회로내의 공기 토출량을 체적을 기준으로 계산하여 과열을 추정하도록 전자제어유닛과 연결될 수 있다.

또한, 상기 컴프레서의 작동시, 상기 컴프레서 작동시간에 따른 누적 카운트값이 증가되어 상기 압력 계측기로부터 계산된 공기 토출량이 낮아지면 상기 컴프레서의 작동을 중지할 수 있다.

또한, 상기 컴프레서는 공기 토출량이 기준치 이하로 검출되면 소정의 시간동안 구동을 멈출 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 차량의 에어 서스펜션 시스템에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

본 발명의 차량의 에어 서스펜션 시스템에 따르면, 컴프레서의 과열 측정 방식을 달리하게 되어 원가절감 및 공정의 단순화가 가능한 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 에어 서스펜션 시스템이 장착된 차량의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어 서스펜션 시스템의 컴프레서 변화량에 따라 나타내는 그래프,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어 서스펜션 시스템의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 차량의 에어 서스펜션 시스템을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 에어 서스펜션 시스템이 장착된 차량의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어 서스펜션 시스템의 컴프레서 변화량에 따라 나타내는 그래프이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어 서스펜션 시스템의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

바람직한 차량의 에어 서스펜션 시스템은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변경될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 차량의 에어 서스펜션 시스템인 경우이다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 에어 서스펜션 시스템이 장착된 차량의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어 서스펜션 시스템의 컴프레서 변화량에 따라 나타내는 그래프이다.

여기서, 차량용 에어 서스펜션 시스템은 차고(vehicle height) 조절 및 서스펜션(suspension) 기능을 구현하는 에어 스프링, 에어 스프링으로 제공하기 위한 압축 공기가 저장되는 에어 탱크, 에어 스프링으로의 공기 공급이나 에어 탱크 내 공기 충진을 위한 컴프레셔를 구비할 수 있다. 또한, 상기와 같은 에어 스프링, 에어 탱크, 컴프레셔 등은 공압 라인 및 이에 배치된 각종 밸브 등에 의해 연결될 수 있다.

내부에 압축공기가 저장된 에어탱크(10)와 에어탱크(10)로부터 에어를 공급받아 좌, 우측 휠에 공기를 제공하는 에어 스프링(20) 및 검출된 외기 온도를 기준으로 설정된 시간이 상기 설정된 시간 이상으로 사용되면 에어탱크(10)에 공기를 충진시키는 컴프레서(30)를 포함한다.

컴프레서(30)는, 공기가 공기 탱크(10)를 향해 유동될 때에만 공기가 유입되어 일정 압력으로 압축된 후 상기 공기 탱크(10)를 향해 배출되게 하는 단방향 타입으로 구비될 수 있다.

컴프레서(30)는 공압회로내의 공기 토출량을 체적을 기준으로 계산하도록 구비된 압력 계측기와, 컴프레서(30)의 작동시간을 카운트하여 계산하도록 카운터센서가 구비된다.

컴프레서(30)의 작동시 컴프레서(30) 작동시간에 따른 누적 카운트값이 증가되어 압력 계측기로부터 계산된 공기 토출량이 낮아지면 컴프레서(30)의 작동을 중지한다. 컴프레서(30)는 공기 토출량이 기준치 이하로 검출되면 소정의 시간동안 구동을 멈추도록 구비된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량의 에어 서스펜션 시스템의 제어방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 에어 서스펜션 시스템의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명에 따른 차량의 에어 서스펜션 시스템의 제어방법에 대하여 도 3을 참조하여 작동순서를 설명하면, 에어 탱크 및 에어스프링 내부에 저장된 공기를 확인한다(S10). 이때, 에어 탱크 및 에어스프링의 내부에 저장된 공기의 부족시 컴프레서가 에어탱크 및 에어스프링 내부로 공기를 충진시키도록 작동 된다. 에어 탱크 내부에 압축 공기가 부족하여 컴프레셔를 이용해 에어 탱크에 압축 공기를 충진하는 경우나, 컴프레셔를 이용한 차고 상승 제어 등의 경우에 수행될 수 있다. 만약 에어 탱크(10) 및 에어 스프링(20)의 내부에 공기가 충분하다면 컴프레서는 작동하지 않게 된다.

다음, 에어 탱크 및 에어스프링의 내부에 공기가 부족하여 공기를 충진시 컴프레서가 작동하게 되면서부터 컴프레서의 작동시간을 제어부에서 카운팅하여 저장된다. 이렇게 제어부에 저장된 누적된 작동시간들을 계산하고, 계속적으로 컴프레서으로 에어 탱크 내부에 공기를 충진시키도록 작동하게 되면서부터 작동시간을 계속해서 카운트(count)하므로서 누적 카운트값이 증가되는 것을 측정하여 저장한다(S20). 여기서는 에어 탱크 내부에 공기를 충진하는 것으로 설명하나, 이에 한정되지 아니하고 에어 스프링에도 충진될 수 있다. 만약, 컴프레서 미작동 시에는 컴프레서 작동시간을 카운팅하여 제어부에서 누적시켜 계산한 뒤, 누적 카운트값이 감소하게 되면(S25), 컴프레서는 작동을 멈추게 되어 과열 등의 발생에 따른 파손을 방지할 수 있다.

다음, 제어부에 저장된 누적 카운트값이 미리 설정된 사용 시간을 초과하게 되면, 컴프레서(30)는 외기 온도에 따라 사용 시간이 달라지므로, 기준 사용시간을 초과시 컴프레서(30)를 구동한 상태에서만 과열 상태인지의 여부를 검출하게 된다(S30).

따라서, 제어부에서 미리 설정된 시간 이상으로 컴프레서의 사용시 과열여부를 검출한다. 컴프레서의 외기 온도에 의해서 컴프레서의 작동 기준이 변동될 수 있고, 이러한, 변동된 수치를 초과시에 과열여부를 검출한다. 여기서, 설정된 시간은 컴프레서(30)를 과열로부터 보호 할 수 있는 시간으로 설정하여 컴프레서에서의 과열로 인한 파손을 방지하도록 한다.

따라서, 컴프레서를 일정시간 동안 사용되는 시간을 측정하여 미리 설정된 시간과 비교했을 때, 컴프레서의 사용 시간이 미리 설정된 시간을 초과하게 되면, 컴프레서(30)에서 토출되는 공기를 계산(S40)한다. 컴프레서에서 토출되는 공기 토출량은 압력 계측기로부터 공압 회로내의 에어 탱크 및 에어스프링의 체적을 기준으로 측정한 측정값을 사용하여 계산한다.

즉, 도 2를 참조하면, 에어 탱크 및 에어스프링의 체적을 기준으로 공압 회로내의 압력 계측기 측정값을 사용하여 토출량 계산된 결과값과 미리 설정된 공기 토출량과 비교하여, 이 후의 컴프레서(30)에서 토출되는 공기의 양이 컴프레서 온도가 높아질수록 공기 토출량이 작아지는 것으로 상기 공기 토출량 계산된 결과값보다 공기 토출량이 작아지게 되면 컴프레서의 온도가 높아진 것으로 과열 상태로 판단하게 된다(S50).

즉, 컴프레서에 고장이 발생하지 않은 상태에서 컴프레서(30)에서 토출되는 공기 토출량이 미리 설정된 기준치 이하로 검출된다면, 컴프레서(30)가 과열 상태인 것으로 판단하게 된다.

따라서, 상기에서와 같이 컴프레서(30)에서 토출되는 공기량이 미리 설정된 기준값 이하로 검출되면, 과열로 추정하여 컴프레서(30)를 일시적으로 구동을 정지(S60)하여 컴프레서(30)를 냉각시킬 수 있다. 따라서, 컴프레서(30)의 과열 여부를 판단하여 컴프레서(30)의 파손을 방지할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

10: 에어탱크 20: 에어스프링
30: 컴프레서

Claims (11)

1. 내부에 압축공기가 저장된 에어탱크;
   상기 에어탱크로부터 에어를 공급받아 좌, 우측 휠에 공기를 제공하는 에어스프링;
   상기 에어탱크에 공기를 충진시키는 컴프레서; 및
   상기 컴프레서의 작동시간이 미리 설정된 시간을 초과하면 상기 컴프레서에서 토출되는 공기량을 계산하고, 상기 컴프레서에서 토출되는 공기량이 미리 설정된 기준값 이하이면, 과열로 추정하여 상기 컴프레서를 일시적으로 정지시키는 제어부
   를 포함하는 차량의 에어 서스펜션 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 컴프레서는,
   공압회로내의 공기 토출량을 체적을 기준으로 계산하여 과열을 추정하도록 전자제어유닛과 연결된 차량의 에어 서스펜션 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 컴프레서의 작동시,
   상기 컴프레서 작동시간에 따른 누적 카운트값이 증가되어 압력 계측기로부터 계산된 공기 토출량이 낮아지면 상기 컴프레서의 작동을 중지하는 차량의 에어 서스펜션 시스템.
   
4. 삭제
5. 에어 탱크 및 에어스프링 내부에 저장된 공기를 확인하는 제 1단계;
   상기 에어탱크 및 상기 에어스프링 내부에 저장된 공기의 부족시 컴프레서가 작동하여 상기 에어탱크 내부로 공기를 충진시키는 제 2단계;
   상기 컴프레서의 작동시간을 측정하여 미리 설정된 시간과 비교하는 제 3단계;
   상기 제 3단계에서 상기 컴프레서의 작동시간이 미리 설정된 시간을 초과하면 상기 컴프레서에서 토출되는 공기를 계산하는 제 4단계; 및
   상기 제 4단계에서 상기 컴프레서에서 토출되는 공기량이 미리 설정된 기준값 이하로 검출되면, 과열로 추정하여 상기 컴프레서를 일시적으로 정지시키는 제 5단계
   를 포함하는 차량의 에어 서스펜션 시스템 제어방법.
   
6. 삭제
7. 제5항에 있어서,
   상기 컴프레서를 설정된 시간 이상 사용시에 과열여부를 검출하는 차량의 에어 서스펜션 시스템 제어방법.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 에어 탱크 및 상기 에어스프링의 체적를 기준으로 공기 토출량을 계산하여 압력 변화 및 차고 변화 상태를 판단하는 차량의 에어 서스펜션 시스템 제어방법.
   
9. 제5항에 있어서,
   상기 컴프레서 작동시간을 카운팅하여 누적시켜 계산한 뒤, 상기 컴프레서 작동 시 카운트값이 증가하는 차량의 에어 서스펜션 시스템 제어방법.
   
10. 제5항에 있어서,
    상기 컴프레서 작동시간을 카운팅하여 누적시켜 계산한 뒤, 상기 컴프레서 미작동 시 카운트값이 감소하는 차량의 에어 서스펜션 시스템 제어방법.
    
11. 제8항에 있어서,
    압력 계측기로 공압 회로내의 상기 에어 탱크 및 상기 에어스프링의 체적을 측정한 측정값을 사용하여 상기 컴프레서의 공기 토출량을 계산하는 차량의 에어 서스펜션 시스템 제어방법.
    
    

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