KR20070020065A - 런닝 기어용의 폐쇄된 공기 공급 시스템 내부의 공기량을조절하기 위한 방법 - Google Patents

런닝 기어용의 폐쇄된 공기 공급 시스템 내부의 공기량을조절하기 위한 방법 Download PDF

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하이케 일리아스
우베 폴헤르트
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콘티넨탈 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 폐쇄된 공기 공급 설비 내부의 공기량을 조절하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 목적을 위하여, 우선 공기가 공기 스프링(3, 4)으로부터 규정된 통제실 내부로 배출되면, 상기 공기 스프링(3, 4)의 압력을 검출하고, 그 다음에 공기 저장기(5)와 공기 스프링(3, 4) 사이의 규정된 상향 조절 과정의 평균적인 용적 흐름을 검출하며, 그 다음에 공기 저장기(5) 내부의 압력을 상기 검출된 공기 스프링(3, 4) 내부의 압력, 상기 검출된 평균 용적 흐름 및 상기 측정된 외부 온도로부터 산출한 다음에 공기 공급 시스템 내부의 압축 공기량을 상기 산출된 및 검출된 압력들 그리고 공지된 및 검출된 공기 저장기(5) 및 공기 스프링(3, 4)의 부피로부터 산출하여 최적의 압축 공기량과 비교한다.

Description

런닝 기어용의 폐쇄된 공기 공급 시스템 내부의 공기량을 조절하기 위한 방법 {METHOD FOR REGULATING THE AIR VOLUME IN A CLOSED AIR SUPPLY INSTALLATION FOR A RUNNING GEAR}
본 명은 청구항 1의 전제부에 따른 방법에 관한 것이다. 이와 같은 유형의 공기 공급 시스템은 예를 들어 자동차의 레벨을 조절하기 위해서 사용된다.
상기와 같은 공기 공급 시스템은 유럽 공개 특허 출원서 제 1 243 447 A2호에 공지되어 있다. 상기 공기 공급 시스템은 상기 출원서의 도 1에 따라 실제로 하나의 공기 공급 유닛 및 차량 구조물을 지지하기 위한 다수의 공기 스프링으로 이루어진다.
상기 공기 공급 유닛에는 주로 압축기 및 공기 저장기가 속한다. 이 경우 압축기의 흡입측은 대기와 연결되어 있고, 압력측은 공기 건조기 및 2/2-분배 밸브를 통하여 공기 저장기와 연결되어 있다. 그럼으로써, 압축기가 대기 중의 신선한 공기를 공기 저장기에 공급한다. 압축기의 흡입측은 제 2의 2/2-분배 밸브를 통해 공기 스프링에 연결된다. 그럼으로써, 압축기는 제 1의 2/2-분배 밸브를 통해 압축 공기를 공기 스프링으로부터 공기 저장기 내부로 옮겨 채우게 된다. 압축기의 흡입측은 또한 제 3의 2/2-분배 밸브를 통해 공기 저장기와 연결되어 있고, 압력측은 제 4의 2/2-분배 밸브를 통해 공기 스프링과 연결되어 있다. 그럼으로써, 압축 공기가 공기 저장기로부터 공기 스프링 내부로 이송된다.
공기 스프링들은 서로 평행하게 배치되어 있으며, 이 경우 각각의 공기 스프링에는 2/2-분배 밸브가 하나씩 할당되어 있고, 모든 2/2-분배 밸브 유닛들은 하나의 수집 라인을 통해 공기 공급 유닛과 연결되어 있다. 상기 분밸 밸브 유닛의 공통의 수집 라인 내부에는 압력 센서가 존재한다.
상기와 같은 자급식 공기 공급 시스템은 사전에 결정된 파워 범위 안에서 동작하며, 압축 공기의 양이 누출 방식으로 누출됨으로써 상기 사전에 결정된 파워의 한계에 미달하는 경우가 자주 발생하며, 압축 공기의 양이 온도 상승에 의해 증가함으로써 상기 사전에 결정된 파워의 한계를 초과하는 경우가 자주 발생한다. 이와 같은 사실은 차량의 레벨 조절 장치 내부에서 압축 공기의 양이 지나치게 적으면 차량 구조물의 상승이 느려지도록 작용하고, 압축 공기의 양이 지나치게 많으면 차량 구조물의 하강이 느려지도록 작용한다.
그렇기 때문에, 파워 범위의 허용 한계를 보장하기 위하여 언제나 충분한 압축 공기의 양이 공기 공급 시스템 내부에 존재해야만 한다. 이 목적을 위하여, 압력 센서에 의해 공기 스프링 및 공기 저장기 내부의 압력이 지속적으로 측정되고, 상기 측정으로부터 압축 공기의 양이 초과했는지 아니면 추가의 압축 공기량이 필요한지가 산출된다. 초과시에는 공기 공급 시스템으로부터 압축 공기의 양이 배출되고, 추가의 압축 공기량이 필요한 경우에는 공기 저장기가 신선한 공기로 채워진다.
이와 같은 방법은 기술적인 요구 조건들에 상응한다. 장치 기술적인 복잡성 은 당연히 상대적으로 높다. 따라서, 상기 두 가지 경우 각각에는 상응하게 케이블 설치된 압력 센서의 사용이 필요하다. 이와 같은 필요성은 추가의 비용을 야기한다. 또한 자체 케이블이 장착된 압력 센서도 상당한 설치 공간을 필요로 하는데, 이와 같은 설치 공간은 일반적으로 자동차 공학에서는 존재하지 않기 때문에 공기 공급 시스템을 구현할 때에 절충안을 야기하게 된다. 이와 같은 사실도 역시 보다 높은 비용을 야기한다.
독일 특허 출원서 제 101 22 567 C1호에는 공기의 양을 조절하기 위한 추가의 방법에 공지되어 있으며, 상기 방법에서는 공기량 조절시에 발생하는 순간적인 부하의 영향이 제외됨으로써, 공기량 조절은 단지 누출 또는 온도 변동에 의해 야기되는, 설계된 공기량 범위로부터의 편차가 나타날 때에 이루어진다.
공기 저장기 및 공기 스프링 내부에서의 순간적인 압축 공기의 양은, 공기 저장기 및 공기 스프링 내부의 압력이 압력 센서에 의해 측정되고, 공기 저장기의 공지된 부피 그리고 거리 측정을 통해 검출된 상기 공기 스프링의 부피와 곱해짐으로써 검출된다. 이와 같은 방식으로 검출된 공기 공급 시스템의 압축 공기량은 설계된 부하의 경우를 위해 최적인 압축 공기량과 비교된다. 검출된 압축 공기의 양이 최소로 필요한 압축 공기량보다 작으면, 규정된 양의 압축 공기가 채워져야만 하고, 상기 검출된 압축 공기의 양이 최대로 허용 가능한 압축 공기량보다 크면, 규정된 양의 압축 공기가 배출되어야만 한다. 공지된 조절 속도-압축 공기량-특성 곡선으로부터는 압축 공기를 채우거나 배출하기 위해 필요한 시간이 검출되고, 상응하는 밸브 또는 압축기가 공기 공급 시스템 내부에서 상기 기간 동안 작동한다.
이와 같은 방법도 또한 앞에서 기술된 모든 단점들을 갖는 압력 센서의 존재를 필요로 한다. 그 결과, 상기 방법은 소프트웨어 기술적으로 상당히 복잡해지는데, 그 이유는 압축 공기를 채우거나 배출하기 위해 필요한 시간을 검출하기 위해서는 항상 실제의 용적량이 산출되어야만 하기 때문이다.
따라서 본 발명의 목적은, 폐쇄된 공기 공급 시스템에서 이루어지는 종래의 공기량 조절 방법을 간소화하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1의 특징부에 기술된 특징들에 의해서 달성된다. 상기 목적에 이용되는 실시예들은 종속 청구항 2 내지 4에서 기술된다. 이와 같은 새로운 방법은 전술한 선행 기술의 단점들을 제거한다.
상기 새로운 방법의 특별한 장점은, 부족한 또는 초과한 압축 공기의 양을 검출하기 위하여 복잡한 압력 측정 과정이 더 이상 필요치 않고, 오히려 다만 상승- 및/또는 하강 조절 과정 동안에 필요한 시간 및/또는 거리만을 측정하면 된다. 이와 같은 거리- 또는 시간 측정은 상대적으로 단순하고 일반적으로 공학 기술적인 시스템 장착 분야에 속하는 수단들에 의해서 가능하다. 상기 수단은 공기 공급 시스템의 장치 공학적인 설치를 단순하게 하고, 이와 같은 설치를 위해서 반드시 필요한 비용을 줄여준다. 예를 들어 공기 스프링의 동작을 위한 거리가 사전에 설정된다면, 상기와 같은 장치 공학적인 복잡성은 더욱 줄어들 수 있다. 그 경우에는 단지 시간만을 측정하면 된다.
상기와 같은 새로운 공기량 조절 방법은 당연히 다른 공기 공급 시스템들에도 적용될 수 있다.
상기 방법은 다수의 실시예들을 참조하여 상세하게 설명된다.
도 1은 폐쇄된 공기 공급 시스템의 회로도이다.
도면에 따르면, 공기 공급 시스템은 실제로 하나의 구동 유닛, 하나의 체크 밸브 조합(2), 적어도 2개의 공기 스프링(3, 4) 그리고 하나의 공기 저장기(5)로 이루어진다.
상기 구동 유닛(1)의 핵심은 압축기(6)로서, 상기 압축기는 전동기에 의해서 구동되고, 상기 압축기의 한편은 흡입 밸브(7)를 통해 대기와 연결되어 있다. 상기 압축기(6)의 압력측은 저장기 압력 라인(8)을 통해 공기 저장기(5)에 연결되어 있다. 상기 저장기 압력 라인(8) 내부에는 공기 건조기(9), 공기 저장기(5)의 방향으로 개방되는 스로틀 체크 밸브(10) 및 제 1의 압력측 2/2-분배 밸브(11)가 존재한다. 더욱이 압축기(6)의 흡입측은 제 1의 흡입측 2/2-분배 밸브(12)를 통해 공기 저장기(5)에 연결되어 있다. 압축기(6)의 압력측은 또한 사용자 장치 압력 라인(13)을 통하여 한편으로는 배출 밸브(14)를 통해 대기와 연결되어 있고, 다른 한편으로는 제 2의 압력측 2/2-분배 밸브(15) 및 체크 밸브 조합(2)을 통해 공기 스프링(3, 4)과 연결되어 있다. 압축기(6)의 흡입측도 또한 제 2의 흡입측 2/2-분배 밸브(16) 및 체크 밸브 조합(2)을 통해 공기 스프링(3, 4)과 연결되어 있다. 상기 체크 밸브 조합(2)은, 이 조합이 공기 스프링(3, 4)의 작동 방향에 따라 압축기(6)의 압력측 또는 흡입측에 연결될 수 있도록 구성되어 있다.
공기 저장기(5)를 대기 중의 신선한 공기로 채우기 위하여, 2개의 흡입측 2/2-분배 밸브(12, 16) 및 압력측 2/2-분배 밸브(15) 그리고 배출 밸브(14)는 차 단되고, 제 1 압력측 2/2-분배 밸브(11)는 개방된다. 압축기(6)는 흡입 밸브(7)를 통해 대기 중의 신선한 공기를 흡입하여, 상기 공기를 공기 건조기(9), 개방되는 스로틀 체크 밸브(10) 및 개방된 제 1의 압력측 2/2-분배 밸브(11)를 통해 공기 저장기(5) 내부로 이송한다.
공기 저장기(5)로부터 압축되어 나오는 압축 공기로 공기 스프링(3, 4)을 채우기 위해서는, 제 1의 압력측 2/2-분배 밸브(11), 제 2의 흡입측 2/2-분배 밸브(16) 및 배출 밸브(14)가 폐쇄된다. 그와 달리 압축기(6)의 제 1의 흡입측 2/2-분배 밸브(12) 및 제 2의 압력측 2/2-분배 밸브(15)가 개방되면, 압축기(6)는 공기 저장기(5)로부터 공기를 흡입하여, 이 공기를 사용자 장치 압력 라인(13) 및 체크 밸브 조합(2)을 통해 공기 스프링(3, 4)으로 이송한다.
공기 스프링(3, 4)으로부터 나오는 불필요하고 건조한 압축 공기를 공기 저장기(5) 내부에 옮겨 채우기 위해서는, 제 1의 흡입측 2/2-분배 밸브, 제 2의 압력측 2/2-분배 밸브 그리고 배출 밸브(14)가 폐쇄되고, 제 2의 흡입측 2/2-분배 밸브(16) 및 제 1의 압력측 2/2-분배 밸브는 개방된다. 그럼으로써, 공기는 공기 스프링(3, 4)으로부터 체크 밸브 조합(2), 압축기(6) 및 제 1의 압력측 2/2-분배 밸브를 통해 공기 저장기(5) 내부에 도달하게 된다.
압축 공기 저장기(5)로부터 나오는 불필요하고 건조한 압축 공기로 건조기(10)를 재생하기 위해서는, 2개의 흡입측 2/2-분배 밸브(12, 16) 그리고 제 2의 압력측 2/2-분배 밸브(15)는 폐쇄되고, 제 1의 압력측 2/2-분배 밸브(11) 및 배출 밸브(14)는 개방된다. 그럼으로써, 공기는 채움 방향과 반대로 공기 저장기(5)로 부터 저장기 압력 라인(8), 감압 조절된 스로틀 체크 밸브(10), 공기 건조기(9), 사용자 장치 압력 라인(16) 및 배출 밸브(14)를 통해 대기 중으로 안내된다.
상기와 같은 모든 기능을 보장하기 위해서는, 공기 공급 시스템 내부의 공기량 오차 허용 범위 안에서 차량에 부하를 가하도록 설계된 상황을 위한 충분한 압축 공기량이 존재할 필요가 있다.
공기의 양이 공기량 오차 허용 범위 밖에서, 설계된 압축 공기량에 미달하는 경우에는, 공기 공급 시스템이 필요한 압축 공기량으로 채워져야만 한다. 그와 달리 압축 공기의 양이 공기량 오차 허용 범위 밖에서, 설계된 압축 공기량을 초과하는 경우에는 규정된 양의 압축 공기가 공기 공급 시스템으로부터 배출된다. 상기와 같은 두 가지 경우에는, 부하를 받은 차량 구조물이 허용된 속도로 상승하거나 또는 하강한다.
상기 새로운 방법은, 공기 저장기(5) 내부의 압력이 공기 스프링(3, 4) 내부의 압력보다 크고, 스로틀 체크 밸브(10) 및 공기 건조기(9) 내부에서 이루어지는 관류가 임계 범위 아래에서 실행되는 경우에 적용된다.
우선 공기 공급 시스템 내부에서 폐쇄된 통제실이 선택되는데, 이를 위해서는 압축기(6)의 크랭크 하우징 및 공기 건조기(9)가 가장 적합하다. 상기 통제실은 규정된 압력 레벨로 된다. 따라서, 2/2-분배 밸브(14)를 사용하여 상기 통제실을 대기와 연결함으로써, 상기 통제실 내부에서 대기압이 설정되는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 통제실 내부의 압력은 공지된다.
그 다음에 2/2-분배 밸브(16)가 규정된 시간 동안 개방됨으로써, 압력 보상 이 이루어질 때까지 압력 공기의 양이 압력을 높이는 공기 스프링(3, 4)으로부터 압력을 낮추는 통제실 내부로 흘러간다. 이때 공기 스프링(3, 4)의 남아 있는 거리가 측정된다. 상기 거리로부터 차량의 부하 상태가 유추된다. 이와 같은 부하 상태 및 이전에 검출된 공기 스프링(3, 4)의 하강 상태로써, 시뮬레이션을 통해 공기 스프링 내부의 압력(pLF)이 유추된다.
다음의 관계식에 있어서:
Figure 112006089762855-PCT00001
평균적인 용적 흐름(
Figure 112006089762855-PCT00002
)은 스로틀 체크 밸브(10) 및 공기 건조기(9)에 대하여 검출되며, 이 경우에는 공기 저장기(5) 내부의 압력(PSpeicher)이 상기 공기 스프링 내부의 압력(pLF)보다 크다는 것이 가정된다. 이 목적을 위하여 2/2-분배 밸브(11 및 15)가 규정된 시간(△t) 동안 개방됨으로써, 압축 공기량은 공기 저장기(5)로부터 공기 건조기(9)를 통해 공기 스프링(3, 4) 내부로 흘러간다. 이때 공기 스프링(3, 4)으로부터 남아 있는 거리가 측정되고, 상기 측정으로부터 부피 변동(△V)이 산출된다.
따라서, 공기 저장기(5)로부터 공기 스프링(3, 4)으로의 용적 흐름(
Figure 112006089762855-PCT00003
)도 공지된다.
공기 스프링(3, 4) 내부에서 검출된 압력(PLF) 및 상기 평균적인 용적 흐 름(
Figure 112006089762855-PCT00004
) 그리고 쉽게 검출될 수 있는 외부 온도(T)에 의해서, 아래와 같은 관계식을 통해 공기 저장기 내부의 압력(PSpeicher)을 산출하기 위한 모든 가변적인 파라미터들이 공지되며:
Figure 112006089762855-PCT00005
이 경우 상기와 같은 산출 방식에는 장치 특유의 상수(bges 및 Cges) 그리고 표준적인 온도(TN) 및 표준적인 압력(pN)이 포함된다.
상기와 같이 검출된 공기 저장기(5) 내부의 압력(PSpeicher) 및 공지된 공기 저장기(5)의 부피 그리고 공기 스프링(3, 4) 내부에서 검출된 압력(pLF) 및 상기 공기 스프링의 남아 있는 거리를 통해 산출된 상기 공기 스프링(3, 4)의 부피에 의해서는, 공기 공급 시스템의 압축 공기량이 산출되어 압축 공기량 오차 허용 범위와 비교된다. 최소로 허용 가능한 압축 공기량에 미달하는 경우에는, 상응하는 압축 공기량이 공기 공급 시스템 내부에 채워지는 한편, 최대로 허용 가능한 압축 공기량을 초과하는 경우에는 상응하는 압축 공기량이 공기 공급 시스템으로부터 배출된다.
그럼으로써, 공기 공급 시스템은 재차 설계 상황을 위한 압축 공기량 범위 안에 있는 압축 공기량을 갖게 된다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1: 구동 유닛 2: 체크 밸브 조합
3, 4: 공기 스프링 5: 공기 저장기
6: 압축기 7: 흡입 밸브
8: 저장기 압력 라인 9: 공기 건조기
10: 스로틀 체크 밸브 11: 제 1의 압력측 2/2-분배 밸브
12: 제 1의 흡입측 2/2-분배 밸브
13: 사용자 장치 압력 라인 14: 배출 밸브
15: 제 2의 압력측 2/2-분배 밸브
16: 제 2의 흡입측 2/2-분배 밸브

Claims (5)

  1. 설계 상황을 위해 필요한 공기 공급 시스템의 압축 공기량이 추가로 더 필요한 상황 또는 초과한 상황을 검출하여, 규정된 시간 동안 압축 공기를 상기 공기 공급 시스템에 채우거나 또는 상기 공기 공급 시스템으로 배출하도록 구성된,
    런닝 기어용의 폐쇄된 공기 공급 시스템 내부의 공기량을 조절하기 위한 방법으로서,
    - 공기가 공기 스프링(3, 4)으로부터 규정된 통제실 내부로 과도하게 흘러가는 경우에는, 공기 스프링(3, 4)의 압력(pLF)을 차축의 하강 크기로부터 검출하며,
    - 공기 저장기(5)와 공기 스프링(3, 4) 사이에서 규정된 상향 조절 과정의 평균적인 용적 흐름(
    Figure 112006089762855-PCT00006
    ) 을 규정된 시간에 이루어지는 공기 스프링(3, 4)의 부피 변동 비율로서 검출하고,
    - 공기 저장기(5) 내부의 압력(pSpeicher)을 공기 스프링(3, 4) 내부에서 검출된 압력(pLF), 검출된 평균 용적 흐름(
    Figure 112006089762855-PCT00007
    ) 및 측정된 외부 온도(T)에 대한 함수 관계로부터 산출하며,
    - 공기 공급 시스템의 압축 공기량을 상기 산출된 공기 저장기(5) 내부의 압력(pSpeicher) 및 공지된 공기 저장기(5)의 부피로부터 그리고 상기 검출된 공기 스프링(3, 4)의 압력(pLF) 및 공기 스프링(3, 4)의 남아 있는 거리로부터 검출된 상기 공기 스프링(3, 4)의 부피로부터 검출하여 최적의 압축 공기량과 비교하는, 공기량 조절 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 저장기(5) 내부의 압력(pSpeicher)을 아래의 관계식을 통해 산출하며,
    Figure 112006089762855-PCT00008
    상기 산출 방식에는 장치 특유의 상수(bges 및 Cges) 그리고 표준적인 온도(TN) 및 표준적인 압력(pN)이 포함되는 것을 특징으로 하는, 공기량 조절 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 폐쇄된 통제실을 압축기(6)의 크랭크 하우징 및/또는 공기 건조기(9)에 의해서 형성하는 것을 특징으로 하는, 공기량 조절 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 통제실 내부의 압력을 규정된 압력 레벨로 만들며, 상기 통제실 내부의 압력을 바람직하게는 대기압에 맞추어 조절하는 것을 특징으로 하는, 공기량 조절 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 스프링(3, 4)의 하강 상태로부터 우선 차량의 부하 상태를 유추하고, 그 다음에는 압축 공기식 시뮬레이팅을 통해 상기 부하 상태를 위한 상기 공기 스프링(3, 4) 내부의 압력(pLF)을 결정하는 것을 특징으로 하는, 공기량 조절 방법.
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