KR102514345B1

KR102514345B1 - 차량용 에어 서스펜션 장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR102514345B1
Application number: KR1020180148392A
Authority: KR
Inventors: 김동규
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2023-03-28
Also published as: US20200164713A1; CN111216503B; KR20200063388A; CN111216503A; DE102019131938A1; US11279197B2

Abstract

본 발명은 에어 서스펜션 장치 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명의 에어 서스펜션 장치는, 제1 입력포트가 차량의 롤 상황에 따라 압축공기의 흐름을 조정하여 차고를 조절하는 메인 유압부와 연결되며 압축공기를 기반으로 차량의 좌우측 전후륜이 차고를 각각 조절하는 에어 스프링; 차량 제어장치로부터 차량상태를 수집하는 데이터 수집부; 에어 스프링의 제2 입력포트에 부가적으로 유입되는 압축공기의 흐름을 단속하는 솔레노이드 밸브; 피스톤 로드의 좌우 이동으로 압축공기의 흐름을 좌우측으로 유도하여 좌우측에 각각 연결된 솔레노이드 밸브를 통해 좌우측의 에어 스프링으로 압축공기를 각각 공급하는 복동 실린더; 피스톤 로드를 구동모터를 통해 좌우로 이동시키는 구동부; 및 데이터 수집부로부터 수집된 차량상태를 기반으로 롤 모멘트 상황을 판단하여 구동 위치 및 구동 가속도를 설정하여 솔레노이드 밸브와 구동부를 작동시키는 서브 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 에어 서스펜션 장치 및 그 제어방법{AIR SUSPENSION DEVICE FOR VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 차량용 에어 서스펜션 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메인 유압부의 제어동작과 연동하거나 독립적으로 롤 모멘트 상황에서 전동식으로 에어 스프링의 압력을 조절하여 반응성을 향상시킬 수 있는 서브 유압부를 부가하여 롤 억제 효과를 향상시킬 수 있도록 하는 에어 서스펜션 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 서스펜션은 승차감과 조종안정성을 동시에 만족시키는데 한계가 있다. 승차감을 좋게 하면 조종안정성이 떨어지고 조종안정성을 좋게 하면 승차감이 떨어진다.

그 이유는 다음과 같다. 서스펜션의 스프링을 부드럽게 하면 울퉁불퉁한 노면으로 인한 충격을 쉽게 흡수해서 승차감이 좋게 된다. 그러나 차체가 불안정해 조종안정성이 떨어진다. 반면에 스프링이 딱딱하면 조종안정성은 좋아지지만 노면의 요철에서 전해지는 충격을 제대로 흡수하지 못해 승차감은 떨어진다.

그러나, 종래의 강철로 만들어진 코일 스프링은 강도를 마음대로 바꿀 수 없다. 그래서 만들어진 것이 공기를 이용한 에어 스프링이다. 에어 스프링은 공기압을 손쉽게 컨트롤함으로써 필요에 따라 딱딱하거나 부드러워 질 수 있다. 이러한 에어 스프링을 사용하는 서스펜션이 에어 서스펜션(air suspension)이다.

종래의 에어 서스펜션 장치에서 차고 상승을 위해서는 압축기에 의해 압축된 에어탱크의 공기를 이용하거나 압축기와 대기압을 이용하고, 차고 하향을 위해서는 배기밸브를 작동하여 이용한다.

각 독립된 솔레노이드밸브에 의해 에어 스프링이 제어 되는 과정은, 한쪽 압을 감압시키기 위해서는 배기시키고, 다른 쪽 압을 승압시키기 위해서는 가압을 해주어야 한다. 그러나 공압 회로 특성상 밸브 ON/OFF가 아무리 빨라도 목표 차고치까지 채우는 시간은 압축기와 에어탱크에 의해 한정될 수밖에 없다.

하지만 고속 회전 시 혹은 슬라럼 롤 상황은 짧은 상황에서 발생하고, 승차감 향상을 위해서는 빠른 반응성이 필요하다.

에어 서스펜션에서 롤(Roll)을 억제하기 위해서는 스테빌라이져 바를 사용하는 차량들도 있지만 스테빌라이져 바 특성상 승차감이 딱딱해지고 서스펜션 역할인 충격 흡수 능력을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 메인 유압부의 제어동작과 연동하거나 독립적으로 롤 모멘트 상황에서 전동식으로 에어 스프링의 압력을 조절하여 반응성을 향상시킬 수 있는 서브 유압부를 부가하여 롤 억제 효과를 향상시킬 수 있도록 하는 에어 서스펜션 장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 에어 서스펜션 장치는, 제1 입력포트가 차량의 롤 상황에 따라 압축공기의 흐름을 조정하여 차고를 조절하는 메인 유압부와 연결되며 압축공기를 기반으로 차량의 좌우측 전후륜이 차고를 각각 조절하는 에어 스프링; 차량 제어장치로부터 차량상태를 수집하는 데이터 수집부; 에어 스프링의 제2 입력포트에 부가적으로 유입되는 압축공기의 흐름을 단속하는 솔레노이드 밸브; 피스톤 로드의 좌우 이동으로 압축공기의 흐름을 좌우측으로 유도하여 좌우측에 각각 연결된 솔레노이드 밸브를 통해 좌우측의 에어 스프링으로 압축공기를 각각 공급하는 복동 실린더; 피스톤 로드를 구동모터를 통해 좌우로 이동시키는 구동부; 및 데이터 수집부로부터 수집된 차량상태를 기반으로 롤 모멘트 상황을 판단하여 구동 위치 및 구동 가속도를 설정하여 솔레노이드 밸브와 구동부를 작동시키는 서브 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 에어 스프링은, 제1 입력포트와 제2 입력포트를 갖는 2 챔버 에어 스프링인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 차량상태는, 스티어링각, 차속, 롤각, 롤 모멘트 및 좌우 차고 높이차 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 데이터 수집부는, 메인 제어부로부터 에어 스프링 구동신호를 더 수집하며, 서브 제어부는, 데이터 수집부로부터 수집된 에어 스프링 구동신호 및 차량상태 중 어느 하나 이상에 따라 솔레노이드 밸브와 구동부를 작동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 구동부는, 구동모터와 피스톤 로드 사이에 랙 피니언 구조로 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 복동 실린더는, 전륜의 좌우측에 각각 설치되는 제1 및 제2 에어 스프링에 부가적으로 유입되는 압축공기를 단속하는 제1 및 제2 솔레노이드 밸브에 압축공기를 공급하는 제1 복동 실린더; 및 후륜의 좌우측에 각각 설치되는 제3 및 제4 에어 스프링에 부가적으로 유입되는 압축공기를 단속하는 제3 및 제4 솔레노이드 밸브에 압축공기를 공급하는 제2 복동 실린더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제1 복동 실린더는, 제1 피스톤 로드가 좌측으로 이동됨에 따라 좌측으로 배출되는 압축공기를 좌측 전륜에 설치된 제1 솔레노이드 밸브로 공급하는 제1 좌측 라인; 및 제1 피스톤 로드가 우측으로 이동됨에 따라 우측으로 배출되는 압축공기를 우측 전륜에 설치된 제2 솔레노이드 밸브로 공급하는 제 1우측 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제2 복동 실린더는, 제2 피스톤 로드가 좌측으로 이동됨에 따라 좌측으로 배출되는 압축공기를 좌측 후륜에 설치된 제3 솔레노이드 밸브로 공급하는 제2 좌측 라인; 및 제2 피스톤 로드가 우측으로 이동됨에 따라 우측으로 배출되는 압축공기를 우측 후륜에 설치된 제4 솔레노이드 밸브로 공급하는 제 2우측 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 솔레노이드 밸브는, 상시 클로즈형인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 에어 서스펜션 장치의 제어방법은, 서브 제어부가 데이터 수집부를 통해 수집되는 메인 제어부로부터 에어 스프링 구동신호와 차량 제어장치로부터 차량상태 중 어느 하나 이상을 입력받는 단계; 서브 제어부가 에어 스프링 구동신호와 차량상태 중 어느 하나 이상에 따라 차량의 좌우측 전후륜에 각각 설치된 에어 스프링에 부가적으로 유입되는 압축공기의 흐름을 각각 단속하는 솔레노이드 밸브를 작동시키는 단계; 및 서브 제어부가 솔레노이드 밸브를 작동시킨 후 복동 실린더 내에서 좌우 이동으로 압축공기의 흐름을 좌우측으로 유도하여 솔레노이드 밸브로 압축공기를 각각 공급하는 피스톤 로드를 좌우로 이동시키는 구동부를 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 솔레노이드 밸브를 작동시키는 단계는, 서브 제어부가 솔레노이드 밸브를 클로즈 상태에서 에어 스프링 구동신호에 따라 오픈시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 구동부를 작동시키는 단계는, 서브 제어부가 차량상태에 따라 구동 위치 및 구동 가속도를 설정하여 구동부를 작동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 에어 서스펜션 장치 및 그 제어방법은 메인 유압부의 제어동작과 연동하거나 독립적으로 롤 모멘트 상황에서 전동식으로 에어 스프링의 압력을 조절하여 반응성을 향상시킬 수 있는 서브 유압부를 부가하여 롤 억제 효과를 향상시킬 수 있어 급격한 순간적인 변화를 제어함으로써, 차량의 조정 안정성 및 승차감을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 서브 유압부와 작동부하를 분산시킬 수 있어 에어 서스펜션 장치의 작동범위를 넓힐 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 장치를 보다 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 장치에서 우측 에어 스프링을 승압하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 장치에서 좌측 에어 스프링을 감압하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어 서스펜션 장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어 서스펜션 장치에서 우측 에어 스프링을 승압하고 좌측 에어 스프링을 감압하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 에어 서스펜션 장치 및 그 제어방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 장치를 보다 구체적으로 나타낸 구성이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 에어 서스펜션 장치는, 메인 유압부(100), 에어 스프링(70), 데이터 수집부(20), 솔레노이드 밸브(50), 복동 실린더(60), 구동부(40) 및 서브 제어부(30)를 포함한다.

메인 유압부(100)는 제1 유로부(110)와, 제2 유로부(120)와, 제3 유로부(130)와, 제4 유로부(140)와, 제5 유로부(150)와, 제6 유로부(160)를 포함한다. 이러한 메인 유압부(100)는 공압에 의해 차체 높이를 조절할 수 있다.

제1 유로부(110)는 외기와 압축기(170)를 연결한다. 압축기(170)는 모터 구동에 의해 공압을 생성하는 장치이며, 1단 실린더를 구비하여 공압을 생성하거나, 1단 실린더와 2단 실린더를 구비하여 다단계 공압을 생성할 수 있다.

제2 유로부(120)는 압축기(170)와 에어 스프링(70)을 연결한다. 에어 스프링(70)은 각각 차량의 좌우측 전후륜에 연결된 로워암에 제1 내지 제4 에어 스프링(71~74)이 하나씩 장착되고, 상단이 차체를 받쳐서 충격을 흡수한다. 여기서 에어 스프링(70)은 2개의 입력포트를 갖는 2 챔버 에어 스프링으로써, 공압에 의해 높이가 조절됨으로써, 차고를 조절할 수 있다.

제3 유로부(130)는 압축기(170)와 제2 유로부(120)를 연결하고, 제4 유로부(140)는 외기와 제2 유로부(120)를 연결하며, 제5 유로부(150)는 저장탱크(190)와 제2 유로부(120)를 연결한다. 제6 유로부(160)는 저장탱크(190)와 연결되어 공압을 공급한다.

제1 유로부(110)는 제1 공압관(111)과 제1 체크밸브(112)를 포함한다. 제1 유로부(110)는 압축기(170) 구동 시 외부공기가 압축기(170)에 공급되도록 유체를 안내할 수 있다.

제1 공압관(111)은 외기와 압축기(170)를 연결한다. 제1 체크밸브(112)는 제1 공압관(111)에 형성되고, 일방향 공압 흐름을 허용한다. 일 예로, 제1 체크밸브(112)는 외기가 압축기(170)에 도달되도록 공압 흐름을 허용하고, 압축기(170)에서 외부로 공압이 배출되는 것을 차단할 수 있다.

제2 유로부(120)는 제2 공압관(121)과, 제2 분기관(122)과, 제2 건조기(123)와, 제2 밸브(124)와, 제2 체크밸브(125)와, 제2 재생기(126)를 포함한다. 제2 유로부(120)는 압축기(170)에서 압축된 유체를 안내하고, 차고 조절을 위한 유체 이동을 안내할 수 있다.

제2 공압관(121)은 일단부가 압축기(170)에 연결된다. 제2 분기관(122a, 122b, 122c, 122d)은 제2 공압관(121)에서 복수개가 분기되어 각각의 제1 내지 제4 에어 스프링(71~74)과 연결된다. 제2 분기관(122a, 122b, 122c, 122d)에는 제2 스프링밸브(127a, 127b, 127c, 127d)가 형성되어 제2 분기관(122a, 122b, 122c, 122d)을 개폐한다. 제2 스프링밸브(127a, 127b, 127c, 127d)로는 전원 공급 유무에 따라 제2 분기관(122a, 122b, 122c, 122d)을 개폐하는 솔레노이드밸브가 될 수 있다.

제2 건조기(123)는 제2 공압관(121)에 형성되고, 제2 공압관(121)을 통과하는 유체를 건조시킨다. 일 예로, 제2 건조기(123)는 제2 공압관(121)을 통과하는 유체의 수분을 걸러낼 수 있다.

제2 밸브(124)는 제2 공압관(121)에 형성되고, 제2 공압관(121)을 개폐한다. 제2 밸브(124)로는 전원 공급 유무에 따라 제2 공압관(121)을 개폐하는 솔레노이드밸브가 될 수 있다.

제2 체크밸브(125)는 제2 공압관(121)에 형성된다. 보다 구체적으로, 제2 체크밸브(125)는 압축기(170)와 제2 건조기(123) 사이에 해당되는 제2 공압관(121)에 배치되어 일방향 공압 흐름을 허용한다. 일 예로, 제2 체크밸브(125)는 압축기(170)에서 압축된 공압이 제2 건조기(123)에 도달되도록 공압 흐름을 허용하고, 제2 건조기(123)에서 압축기(170)로의 공압 이동을 차단할 수 있다.

제2 재생기(126)는 제2 공압관(121)에 형성된다. 보다 구체적으로, 제2 재생기(126)는 제2 건조기(123)와 제2 밸브(124) 사이에 해당되는 제2 공압관(121)에 배치된다. 일 예로, 제2 재생기(126)는 오리피스이며, 유체는 베르누이 원리에 의해 제2 재생기(126)를 통과하면서 압축되고 온도가 상승할 수 있다. 이러한 제2 재생기(126)는 제2 건조기(123)의 습기를 제거하는데 사용될 수 있다.

제3 유로부(130)는 제3 공압관(131)과, 제3 밸브(132)와, 제3 체크밸브(133)를 포함한다. 제3 유로부(130)는 차고 하강시 유체 이동을 안내할 수 있다.

제3 공압관(131)은 압축기(170)에 일단부가 연결되고, 제2 공압관(121)에 타단부가 연결된다. 보다 구체적으로, 제3 공압관(131)은 제2 밸브(124)와 제2 분기관(122) 사이에 위치되는 제2 공압관(121)에 연결된다.

제3 밸브(132)는 제3 공압관(131)에 형성되고, 제3 공압관(131)을 개폐한다. 제3 밸브(132)로는 전원 공급 유무에 따라 제3 공압관(131)을 개폐하는 솔레노이드밸브가 될 수 있다.

제3 체크밸브(133)는 제3 공압관(131)에 형성된다. 보다 구체적으로, 제3 체크밸브(133)는 압축기(170)와 제3 밸브(132) 사이에 배치되어 일방향 공압 흐름을 허용한다. 일 예로, 제3 체크밸브(133)는 압축기(170)에서 압축된 공압이 제3 밸브(132)로 이동되는 것을 차단하고, 제3 밸브(132)를 통과한 공압이 압축기(170)로 이동되는 것을 허용할 수 있다.

제4 유로부(140)는 제4 공압관(141)과, 제4 밸브(142)와, 제4 재생기(143)를 포함한다. 제4 유로부(140)는 메인 유압부(100) 내의 유체를 외부로 배출하기 위한 통로가 될 수 있다.

제4 공압관(141)은 제2 공압관(121)과 연결된다. 보다 구체적으로, 제4 공압관(141)의 일단부는 제2 건조기(123)와 제2 체크밸브(125) 사이에 위치되는 제2 공압관(121)과 연결된다. 그리고, 제4 공압관(141)의 타단부는 외부공기와 연결되어 외부로 유체 배출이 가능하다.

제4 밸브(142)는 제4 공압관(141)에 형성되고, 제4 공압관(141)을 개폐한다. 제4 밸브(142)로는 전원 공급 유무에 따라 제4 공압관(141)을 개폐하는 솔레노이드밸브가 될 수 있다.

제4 재생기(143)는 제4 공압관(141)에 형성된다. 보다 구체적으로, 제4 재생기(143)는 제4 밸브(142)와 제2 공압관(121) 사이에 해당되는 제4 공압관(141)에 배치된다. 일 예로, 제4 재생기(143)는 오리피스이며, 유체는 베르누이 원리에 의해 제4 재생기(143)를 통과하면서 압축되고 온도가 상승할 수 있다. 이러한 제4 재생기(143)는 제2 건조기(123)의 습기를 제거하는데 사용될 수 있다.

제5 유로부(150)는 제5 공압관(151)과 제5 밸브(152)를 포함한다. 제5 유로부(150)는 저장탱크(190)와의 유체 이동이 가능하도록 유체를 안내한다.

제5 공압관(151)은 제2 공압관(121)에 일단부가 연결되고, 저장탱크(190)에 타단부가 연결된다. 보다 구체적으로, 제5 공압관(151)은 제2 재생기(126)와 제2 밸브(124) 사이에 위치되는 제2 공압관(121)과 연결된다.

제5 밸브(152)는 제5 공압관(151)에 형성되고, 제5 공압관(151)을 개폐한다. 제5 밸브(152)로는 전원 공급 유무에 따라 제5 공압관(151)을 개폐하는 솔레노이드밸브가 될 수 있다.

제6 유로부(160)는 제6 공압관(161)과 제6 체크밸브(162)를 포함한다. 제6 유로부(160)는 외부공기와 저장탱크(190)를 연결하여 외부공기를 저장탱크(190)에 공급한다.

제6 공압관(161)은 외부와 연통되고, 저장탱크(190)와 연결된다. 제6 체크밸브(162)는 제6 공압관(161)에 형성되고, 일방향 공압 흐름을 허용한다. 일 예로, 제6 체크밸브(162)는 저장탱크(190)에 저장된 유체가 외부로 이동되는 것을 차단하고, 외부공기가 저장탱크(190)로 이동되는 것을 허용할 수 있다. 제6 공압관(161)의 단부에는 공기주입장치가 탈부착될 수 있다.

에어 스프링(70)은 2개의 입력포트를 갖는 2 챔버 에어 스프링으로써, 차량의 좌우측 전후륜에 각각 제1 내지 제4 에어 스프링(71~74)이 설치되어 차량의 롤 상황에 따라 압축공기의 흐름을 조정하는 메인 유압부(100)의 제2 분기관(122a, 122b, 122c, 122d)과 제1 입력포트(71a~74a)가 연결되어 압축공기를 기반으로 차량의 좌우측 전후륜의 차고를 조절할 수 있다.

데이터 수집부(20)는 메인 유압부(100)를 구동하는 메인 제어부(90)로부터 에어 스프링 구동신호와 차량 제어장치로부터 차량상태를 수집하여 서브 제어부(30)에 제공할 수 있다.

여기서, 메인 제어부(90)로부터 수집되는 에어 스프링 구동신호는 메인 제어부(90)에서 차량상태를 입력받아 전동식 조향장치와 연계하여 조향 시 발생되는 롤 상황에 개입하여 롤 억제를 수행하기 위해 발생된다.

또한, 차량상태는 스티어링각, 차속, 롤각, 롤 모멘트 및 좌우 차고 높이차 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

솔레노이드 밸브(50)는 상시 클로즈형 밸브로써, 제1 내지 제4 에어 스프링(71~74)의 제2 입력포트(71b~74b)에 부가적으로 유입되는 압축공기의 흐름을 각각 단속할 수 있도록 제1 내지 제4 에어 스프링(71~74)에 대응되도록 제1 내지 제4 솔레노이드 밸브(51~54)가 설치될 수 있다.

복동 실린더(60)는 피스톤 로드의 좌우 이동으로 압축공기의 흐름을 좌우측으로 유도하여 좌우측에 각각 연결된 솔레노이드 밸브(50)를 통해 좌우측의 에어 스프링(70)으로 압축공기를 각각 공급할 수 있다.

구동부(40)는 구동모터와 피스톤 로드 사이에 랙 피니언 구조로 연결되어 피스톤 로드를 좌우로 이동시켜 복동 실린더(60)의 압축공기 유입방향을 조정할 수 있다.

여기서 복동 실린더(60)는 도 2에 도시된 바와 전륜의 좌우측을 조정하기 위한 제1 복동 실린더(61)와 후륜의 좌우측을 조정하기 위한 제2 복동 실린더(62)를 포함할 수 있다.

제1 복동 실린더(61)는 제1 좌측 라인(81)을 통해 제1 피스톤 로드(63)가 좌측으로 이동됨에 따라 좌측으로 배출되는 압축공기를 좌측 전륜에 설치된 제1 솔레노이드 밸브(51)로 공급하고, 제1 우측 라인(82)을 통해 제1 피스톤 로드(63)가 우측으로 이동됨에 따라 우측으로 배출되는 압축공기를 우측 전륜에 설치된 제2 솔레노이드 밸브(52)로 공급하여 전륜의 좌우측에 각각 설치되는 제1 내지 제2 에어 스프링(71, 72)에 부가적으로 압축공기를 공급할 수 있다.

또한, 제2 복동 실린더(62)는 제2 좌측 라인(83)을 통해 제2 피스톤 로드(64)가 좌측으로 이동됨에 따라 좌측으로 배출되는 압축공기를 좌측 후륜에 설치된 제3 솔레노이드 밸브(73)로 공급하고, 제2 우측 라인(84)을 통해 제2 피스톤 로드(64)가 우측으로 이동됨에 따라 우측으로 배출되는 압축공기를 우측 후륜에 설치된 제4 솔레노이드 밸브(74)로 공급하여 후륜의 좌우측에 각각 설치되는 제3 내지 제4 에어 스프링(73, 74)에 부가적으로 압축공기를 공급할 수 있다.

서브 제어부(30)는 데이터 수집부(20)로부터 수집된 에어 스프링 구동신호 및 차량상태 중 어느 하나 이상에 따라 솔레노이드 밸브(50)와 구동부(40)를 작동시킬 수 있다.

이때 서브 제어부(30)는 메인 제어부(90)로부터 수집된 에어 스프링 구동신호에 대응하여 솔레노이드 밸브(50)와 구동부(40)를 작동시킴으로써, 메인 유압부(100)의 공압 특성상 느린 반응 속도를 보상하여 구동부(40)의 구동모터(41, 42)를 통해 급격한 순간적인 변화를 제어할 수 있다.

또한, 서브 제어부(30)는 솔레노이드 밸브(50)를 클로즈 상태에서 에어 스프링 구동신호 등의 설정 롤 모멘트 이상에서만 오픈시킴으로써 평상 시에는 클로즈 상태를 유지하여 누기를 방지할 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 장치에서 우측 에어 스프링을 승압하는 상태를 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이 롤 모멘트 상황에서 우측 에어 스프링을 승압시키기 위해 저장탱크의 공압을 활용할 경우를 예시로 설명하면, 제2 밸브(124)가 제2 공압관(121)을 개방하고, 제5 밸브(152)가 제5 공압관(151)을 개방하며, 제2b 와 제2d 스프링밸브(127b, 127d)가 제2b 와 제2d 분기관(122b, 122d)을 개방한다. 상기한 상태에서 저장탱크(190)에 저장된 공기가 제5 공압관(151)과, 제2 공압관(121)과, 제2b 와 제2d 분기관(122b, 122d)으로 순차 이동되어 제2 와 제4 에어 스프링(72, 74)에 도달한다. 이때, 제2 와 제4 에어스프링(72, 74)에서 공압이 상승하게 된다.

여기서 압축기(170)를 활용할 경우에는 상기한 상태에서 제5 밸브(152)는 닫히고 압축기(170)가 구동되면, 외부공기가 제4 공압관(141)을 통해 압축기(170)에 공급되어 압축되고, 압축된 공기가 제2b 와 제2d 분기관(122b, 122d)으로 순차 이동되어 제2 와 제4 에어 스프링(72, 74)에 도달한다.

또한, 제1 내지 제4 솔레노이드 밸브(51, 52, 53, 54)를 오픈시키고, 제1 복동 실린더(61)의 제1 피스톤 로드(63)와 제2 복동 실린더(62)의 제2 피스톤 로드(64)를 우측으로 이동시킴으로써, 제1 우측 라인(82)과 제2 우측라인(84)을 통해 압축공기를 제2 와 제4 에어 스프링(72, 74)으로 공급하여 공압을 상승시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 장치에서 좌측 에어 스프링을 감압하는 상태를 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이 롤 모멘트 상황에서 좌측 에어 스프링을 감압시키기 위해 저장탱크로 공압을 안내하는 경우를 예시로 설명하면, 제2a 와 제2c 스프링밸브(127a, 127c)가 제2a 와 제2c 분기관(122a, 122c)을 개방하고, 제3 밸브(132)가 제3 공압관(131)을 개방하며, 제5 밸브(152)가 제5 공압관(151)을 개방한다. 상기한 상태에서 압축기(170)가 구동되면, 제1 과 제3 에어스프링(71, 73)에 저장된 공기가 제3 공압관(131)을 통해 압축기(170)에 도달한다. 압축기(170)를 통과한 압축된 공기는 제2 건조기(123)를 통과하면서 제습된 후 저장탱크(190)에 저장된다. 이때, 제1 과 제3 에어스프링(71, 73)에서 공압이 제거되면서 감압되고 하강이 가능하다.

여기서 외부로 공압을 안내할 경우에는 상기한 상태에서 제5 밸브(152)는 닫히고 제4 밸브(142)가 제4 공압관(141)을 개방한 상태에서 압축기(170)가 구동되면, 제1 과 제3 에어스프링(71, 73)에 저장된 공기가 제3 공압관(131)을 통해 압축기(170)에 도달한다. 압축기(170)를 통과한 압축된 공기는 제4 공압관(141)을 통해 외부로 배출된다.

또한, 제1 내지 제4 솔레노이드 밸브(51, 52, 53, 54)를 오픈시키고, 제1 복동 실린더(61)의 제1 피스톤 로드(63)와 제2 복동 실린더(62)의 제2 피스톤 로드(64)를 우측으로 이동시킴으로써, 제1 좌측 라인(81)과 제2 좌측라인(83)을 통해 제1 과 제3 에어 스프링(71, 73)에서 공압이 제거되면서 감압시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어 서스펜션 장치를 나타낸 블록 구성도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 에어 서스펜션 장치는, 에어 스프링(70), 데이터 수집부(20), 솔레노이드 밸브(50), 복동 실린더(60), 구동부(40) 및 서브 제어부(30)를 포함할 수 있다.

에어 스프링(70)은 2개의 입력포트를 갖는 2 챔버 에어 스프링으로써, 차량의 좌우측 전후륜에 각각 제1 내지 제4 에어 스프링(71~74)이 설치되어 차량의 차고를 조정하기 위해 압축공기의 흐름을 조정하는 메인 유압부(100)의 제2 분기관(122a, 122b, 122c, 122d)과 제1 입력포트(71a~74a)가 연결되며 압축공기를 기반으로 차량의 롤 상황에 따라 좌우측 전후륜의 차고를 조절할 수 있다.

데이터 수집부(20)는 차량 제어장치로부터 차량상태를 수집하여 서브 제어부(30)에 제공할 수 있다.

여기서, 차량상태는 스티어링각, 차속, 롤각, 롤 모멘트 및 좌우 차고 높이차 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

서브 제어부(30)는 데이터 수집부(20)로부터 차량 상태를 입력받아 전동식 조향장치와 연계하여 조향시 발생되는 롤 상황에 개입하여 롤 억제를 수행하기 위한 구동 위치 및 구동 가속도를 설정하여 솔레노이드 밸브(50)와 구동부(40)의 구동모터(41, 42)를 작동시켜 급격한 순간적인 변화를 제어할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어 서스펜션 장치에서 우측 에어 스프링을 승압하고 좌측 에어 스프링을 감압하는 상태를 나타낸 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이 에어 서스펜션 장치의 롤 모멘트 상황에서 우측 에어 스프링을 승압하고 좌측 에어 스프링을 감압시키는 경우를 예시로 설명하면, 제1 내지 제4 솔레노이드 밸브(51, 52, 53, 54)를 오픈시키고, 제1 복동 실린더(61)의 제1 피스톤 로드(63)와 제2 복동 실린더(62)의 제2 피스톤 로드(64)를 우측으로 이동시키게 되면, 제1 우측 라인(82)과 제2 우측라인(84)을 통해 압축공기를 제2 와 제4 에어 스프링(72, 74)으로 공급하여 공압을 상승시킬 수 있을 뿐만 아니라 제1 좌측 라인(81)과 제2 좌측라인(83)을 통해 제1 과 제3 에어 스프링(72, 74)에서 공압을 제거하여 감압시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 에어 서스펜션 장치에 따르면, 메인 유압부의 제어동작과 연동하거나 독립적으로 롤 모멘트 상황에서 전동식으로 에어 스프링의 압력을 조절하여 반응성을 향상시킬 수 있는 서브 유압부를 부가하여 롤 억제 효과를 향상시킬 수 있어 급격한 순간적인 변화를 제어함으로써, 차량의 조정 안정성 및 승차감을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 서브 유압부와 작동부하를 분산시킬 수 있어 에어 서스펜션 장치의 작동범위를 넓힐 수도 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 장치의 제어방법에서는 먼저, 서브 제어부(30)가 데이터 수집부(20)를 통해 수집되는 메인 제어부(90)로부터 에어 스프링 구동신호와 차량 제어장치로부터 차량상태 중 어느 하나 이상을 입력받는다(S10).

여기서, 메인 제어부(10)로부터 수집되는 에어 스프링 구동신호는 메인 제어부(90)에서 차량상태를 입력받아 전동식 조향장치와 연계하여 조향 시 발생되는 롤 상황에 개입하여 롤 억제를 수행하기 위해 발생된다.

이때 서브 제어부(30)가 데이터 수집부(20)를 통해 수집된 차량상태를 기반으로 독립적으로 전동식 조향장치와 연계하여 조향 시 발생되는 롤 상황에 개입하여 롤 억제를 수행하기 위한 구동 위치 및 구동 가속도를 설정하여 구동부(40)와 솔레노이드 밸브(50)를 작동시키기 위한 작동신호를 생성할 수도 있다.

S10 단계에서 서브 제어부(30)가 에어 스프링 구동신호나 차량상태를 입력받은 후 에어 스프링 구동신호와 차량상태 중 어느 하나 이상에 따라 차량의 좌우측 전후륜에 각각 설치된 에어 스프링(70)에 부가적으로 유입되는 압축공기의 흐름을 각각 단속하는 솔레노이드 밸브(50)를 작동시킨다(S20).

여기서, 솔레노이드 밸브(50)는 제1 내지 제4 에어 스프링(71~74)의 제2 입력포트(71b~74b)에 부가적으로 유입되는 압축공기의 흐름을 각각 단속할 수 있도록 제1 내지 제4 에어 스프링(71~74)에 대응되도록 제1 내지 제4 솔레노이드 밸브(51~54)가 설치될 수 있다.

S20 단계에서 솔레노이드 밸브(50)를 작동시킨 후 서브 제어부(30)는 복동 실린더(60) 내에서 좌우 이동으로 압축공기의 흐름을 좌우측으로 유도하여 솔레노이드 밸브(50)로 압축공기를 각각 공급하는 피스톤 로드를 좌우로 이동시키는 구동부(40)를 작동시켜, 메인 유압부(100)의 공압 특성상 느린 반응 속도를 보상하여 구동부(40)의 구동모터(41, 42)를 통해 급격한 순간적인 변화를 제어할 수 있다(S30).

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 에어 서스펜션 장치의 제어방법에 따르면, 메인 유압부의 제어동작과 연동하거나 독립적으로 롤 모멘트 상황에서 전동식으로 에어 스프링의 압력을 조절하여 반응성을 향상시킬 수 있는 서브 유압부를 부가하여 롤 억제 효과를 향상시킬 수 있어 급격한 순간적인 변화를 제어함으로써, 차량의 조정 안정성 및 승차감을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 서브 유압부와 작동부하를 분산시킬 수 있어 에어 서스펜션 장치의 작동범위를 넓힐 수도 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

20 : 데이터 수집부 30 : 서브 제어부
40 : 구동부 41, 42 : 구동모터
50 : 솔레노이드 밸브 51~54 : 제1 내지 제4 솔레노이드 밸브
60 : 복동 실린더 61, 62 : 제1 내지 제2 복동 실린더
70 : 에어 스프링 71~74 : 제1 내지 제4 에어 스프링
71a~74b : 제1 연결포트 71b~74b : 제2 연결포트
81, 83 : 제1 내지 제2 좌측라인
82, 84 : 제1 내지 제2 우측라인
90 : 메인 제어부 100 : 메인 유압부
110 : 제1 유로부 111 : 제1 공압관
112 : 제1 체크밸브 120 : 제2 유로부
121 : 제2 공압관 122 : 제2 분기관
123 : 제2 건조기 124 : 제2 밸브
125 : 제2 체크밸브 126 : 제2 재생기
127 : 제2 스프링밸브 130 : 제3 유로부
131 : 제3 공압관 132 : 제2 밸브
133 : 제3 체크밸브 140 : 제4 유로부
141 : 제4 공압관 142 : 제4 밸브
143 : 제4 재생기 150 : 제5 유로부
151 : 제5 공압관 152 : 제5 밸브
160 : 제6 유로부 161 : 제6 공압관
162 : 제6 체크밸브 170 : 압축기
190 : 저장탱크

Claims

제1 입력포트가 차량의 롤 상황에 따라 압축공기의 흐름을 조정하여 차고를 조절하는 메인 유압부와 연결되며 압축공기를 기반으로 상기 차량의 좌우측 전후륜의 차고를 조절하는 에어 스프링;
차량 제어장치로부터 차량상태를 수집하는 데이터 수집부;
상기 에어 스프링의 제2 입력포트에 부가적으로 유입되는 압축공기의 흐름을 단속하는 솔레노이드 밸브;
피스톤 로드의 좌우 이동으로 압축공기의 흐름을 좌우측으로 유도하여 좌우측에 각각 연결된 상기 솔레노이드 밸브를 통해 좌우측의 상기 에어 스프링으로 압축공기를 각각 공급하는 복동 실린더;
상기 피스톤 로드를 구동모터를 통해 좌우로 이동시키는 구동부; 및
상기 데이터 수집부로부터 수집된 상기 차량상태를 기반으로 롤 모멘트 상황을 판단하여 구동 위치 및 구동 가속도를 설정하여 상기 솔레노이드 밸브와 상기 구동부를 작동시키는 서브 제어부;를 포함하되,
상기 에어 스프링은, 상기 제1 입력포트와 상기 제2 입력포트를 갖는 2 챔버 에어 스프링인 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 장치.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 차량상태는, 스티어링각, 차속, 롤각, 롤 모멘트 및 좌우 차고 높이차 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 장치.
제 1항에 있어서, 상기 데이터 수집부는, 메인 제어부로부터 에어 스프링 구동신호를 더 수집하며, 상기 서브 제어부는, 상기 데이터 수집부로부터 수집된 상기 에어 스프링 구동신호 및 상기 차량상태 중 어느 하나 이상에 따라 상기 솔레노이드 밸브와 상기 구동부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 장치.
제 1항에 있어서, 상기 구동부는, 상기 구동모터와 상기 피스톤 로드 사이에 랙 피니언 구조로 연결되는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 장치.
제 1항에 있어서, 상기 복동 실린더는, 전륜의 좌우측에 각각 설치되는 제1 및 제2 에어 스프링에 부가적으로 유입되는 압축공기를 단속하는 제1 및 제2 솔레노이드 밸브에 압축공기를 공급하는 제1 복동 실린더; 및
후륜의 좌우측에 각각 설치되는 제3 및 제4 에어 스프링에 부가적으로 유입되는 압축공기를 단속하는 제3 및 제4 솔레노이드 밸브에 압축공기를 공급하는 제2 복동 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 장치.
제 6항에 있어서, 상기 제1 복동 실린더는, 제1 피스톤 로드가 좌측으로 이동됨에 따라 좌측으로 배출되는 압축공기를 좌측 전륜에 설치된 상기 제1 솔레노이드 밸브로 공급하는 제1 좌측 라인; 및
상기 제1 피스톤 로드가 우측으로 이동됨에 따라 우측으로 배출되는 압축공기를 우측 전륜에 설치된 상기 제2 솔레노이드 밸브로 공급하는 제 1우측 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 장치.
제 6항에 있어서, 제2 복동 실린더는, 제2 피스톤 로드가 좌측으로 이동됨에 따라 좌측으로 배출되는 압축공기를 좌측 후륜에 설치된 상기 제3 솔레노이드 밸브로 공급하는 제2 좌측 라인; 및
상기 제2 피스톤 로드가 우측으로 이동됨에 따라 우측으로 배출되는 압축공기를 우측 후륜에 설치된 상기 제4 솔레노이드 밸브로 공급하는 제 2우측 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 장치.
제 1항에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브는, 상시 클로즈형인 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 장치.
서브 제어부가 데이터 수집부를 통해 수집되는 메인 제어부로부터 에어 스프링 구동신호와 차량 제어장치로부터 차량상태 중 어느 하나 이상을 입력받는 단계;
상기 서브 제어부가 상기 에어 스프링 구동신호와 상기 차량상태 중 어느 하나 이상에 따라 차량의 좌우측 전후륜에 각각 설치된 에어 스프링에 부가적으로 유입되는 압축공기의 흐름을 각각 단속하는 솔레노이드 밸브를 작동시키는 단계; 및
상기 서브 제어부가 상기 솔레노이드 밸브를 작동시킨 후 복동 실린더 내에서 좌우 이동으로 압축공기의 흐름을 좌우측으로 유도하여 상기 솔레노이드 밸브로 압축공기를 각각 공급하는 피스톤 로드를 좌우로 이동시키는 구동부를 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 장치의 제어방법.
제 10항에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브를 작동시키는 단계는, 상기 서브 제어부가 상기 솔레노이드 밸브를 클로즈 상태에서 에어 스프링 구동신호에 따라 오픈시키는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 장치의 제어방법.
제 10항에 있어서, 상기 차량상태는, 스티어링각, 차속, 롤각, 롤 모멘트 및 좌우 차고 높이차 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 장치의 제어방법.
제 10항에 있어서, 상기 구동부를 작동시키는 단계는, 상기 서브 제어부가 상기 차량상태에 따라 구동 위치 및 구동 가속도를 설정하여 상기 구동부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 장치의 제어방법.