KR20070037196A

KR20070037196A - 차량용 에어 스프링 시스템

Info

Publication number: KR20070037196A
Application number: KR1020050092501A
Authority: KR
Inventors: 이동근
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-04

Abstract

차량의 주행중 발생하는 피칭 및 바운싱에 의해 에어 스프링 시스템에서 생성되는 압력 에너지를 판형 피에조 유닛을 이용하여 전기 에너지로 변환시켜 이를 저장하여 부하 전원으로 사용할 수 있도록 하는 것으로,

차체에 장착되는 에어백과, 로드부가 상기 에어백에 연결되고 일측이 액슬에 장착되는 피스톤으로 구성되는 차량용 에어 스프링 시스템에 있어서, 상기 에어백의 내측 차체측과 결합되는 위치의 중앙부에 장착되는 스토퍼, 상기 에어백이 결합되는 피스톤의 로드부 끝에는 장착되며, 압력이 가해지는 경우 압전 효과에 의해 전력을 생성하는 판형 피에조 유닛, 상기 판형 피에조 유닛의 중앙부에 배치되며, 상기 스토퍼와 접촉되어 스토퍼의 동작 거리를 결정하여 주는 스토퍼 지지부, 상기 판형 피에조 유닛의 출력단에 와이어를 접속되어 생성된 전력을 정류하는 정류기, 상기 정류기에 인가되는 정류된 전력을 저장하여 부하에서 사용되도록 하는 축전지를 포함한다.

에어 스프링, 판형 피에조 유닛, 러버 커버, 피칭 및 바운싱

Description

차량용 에어 스프링 시스템{AIR SPRING SYSTEM OF VEHICLE}

도 1은 종래의 차량에 적용되는 에어 스프링 시스템의 구성을 보인 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 에어 스프링 시스템의 구성을 보인 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 차량용 에어 스프링 시스템에 구성되는 판형 피에조 유닛의 상세 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 차량용 에어 스프링 시스템에 구성되는 판형 피에조 유닛의 작동 상태를 보인 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 차체 200 : 액슬

300 : 피스톤 400 : 에어백

500 : 스토퍼 600 : 스토퍼 지지부

700 : 판형 피에조 유닛 800 : 정류기

900 : 축전지

본 발명은 차량에 서프펜션 장치의 하나로 장착되는 에어 스프링에 관한 것 으로, 더 상세하게는 차량의 주행에 따른 에어 스프링의 작동으로 전력이 발전되도록 하는 차량용 에어 스프링 시스템에 관한 것이다.

에어 스프링 시스템(Air Spring System)은 차량에서 승차감의 개선을 위해 장착되는 서프펜션 장치의 하나로, 에어백(Air Bag)에 일정 압력 이상이 주입되어 있는 에어의 탄성력에 의해 스프링의 역할을 하는 것이다.

종래의 에어 스프링 시스템의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 차체(10)에 에어백(40)이 장착되고, 액슬(20)에는 로드부가 에어백(40)에 연결되는 피스톤(30)이 장착되며, 상기 피스톤(30)의 로드부 끝에는 스토퍼(50)가 배치된다.

차량이 주행하게 되면 노면의 영향이나 기타의 영향으로 차체(10)와 액슬(20)은 상하 방향으로 진동하는 피칭(Pitching) 및 바운싱(Bouncing)이 발생하게 된다.

이때, 액슬(20)에 장착되는 피스톤(30)의 로드부는 상하로 작동하여, 에어백(40)을 압압하게 되는데, 에어백(40)은 설정된 압력 이상으로 주입되어 있는 공기의 압력에 의한 탄성력으로 피스톤(30)의 로드부의 상하 운동을 흡수하여, 액슬(20)에서 발생되는 진동이 차체(10)에 전달되는 것을 차단시켜 쾌적한 승차감이 제공될 수 있도록 한다.

상기 스토퍼(50)는 주행중에 발생되는 피칭 및 바운싱이 에어백(40)이 갖는 탄성력을 초과하는 경우 피스톤(30)이 과다하게 작동하는 것을 방지하며, 이에 따라 에어백(40)이 파손되는 것을 방지하여 준다.

이와 같은 종래의 에어 스프링 시스템은 단순이 서스펜션 장치의 기능만이 제공되고 있어, 차량의 주행중 피칭 및 바운싱으로 발생되는 운동 에너지를 효율적 이용하지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 에어 스프링 시스템에 압력의 변화에 따라 전력을 발생시키는 판형 피에조 유닛을 배치하여, 주행에 따라 발생하는 피칭 및 바운싱을 완충하는 동작에서 전력이 발전되도록 하며, 이를 축전지에 저장하여 부하 전원으로 사용할 수 있도록 한 것이다.

즉, 차량의 주행중 발생하는 피칭 및 바운싱에 의해 에어 스프링 시스템에서 생성되는 압력 에너지를 판형 피에조 유닛을 이용하여 전기 에너지로 변환시켜 이를 저장하여 부하 전원으로 사용할 수 있도록 한 것이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 차체에 장착되는 에어백과, 로드부가 상기 에어백에 연결되고 일측이 액슬에 장착되는 피스톤으로 구성되는 차량용 에어 스프링 시스템에 있어서, 상기 에어백의 내측 차체측과 결합되는 위치의 중앙부에 장착되는 스토퍼; 상기 에어백이 결합되는 피스톤의 로드부 끝에는 장착되며, 압력이 가해지는 경우 압전 효과에 의해 전력을 생성하는 판형 피에조 유닛; 상기 판형 피에조 유닛의 중앙부에 배치되며, 상기 스토퍼와 접촉되어 스토퍼의 동작 거리를 결정하여 주는 스토퍼 지지부; 상기 판형 피에조 유닛의 출력단에 와이어를 접속되어 생성된 전력을 정류하는 정류기; 상기 정류기에 인가되는 정류된 전력을 저장하여 부하에서 사용되도록 하는 축전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어 스프링 시스템을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 에어 스프링 시스템의 구성 단면도로, 차체(100)에 에어백(400)이 장착되고, 액슬(200)에는 로드부가 에어백(400)에 연결되는 피스톤(30)의 일측이 장착된다.

상기 에어백(400)의 내측 차체(100)측과 결합되는 위치의 중앙부에 스토퍼(500)가 장착되고, 에어백(400)이 결합되는 피스톤(300)의 로드부 끝에는 복수개의 레이어를 갖는 판형 피에조 유닛(700)이 장착된다.

상기 판형 피에조 유닛(700)의 중앙부에는 상기 스토퍼(500)와 접촉되어 스토퍼(500)의 동작 거리를 결정하여 주는 스토퍼 지지부(600)가 배치된다.

상기 판형 피에조 유닛(700)의 출력단에는 와이어를 통해 정류기(800)가 연결되어, 판형 피에조 유닛(700)에서 발생되는 전력을 정류하고, 상기 정류기(800)는 축전지(900)와 연결되어 판형 피에조 유닛(700)에서 발생된 후 정류된 전력을 저장하여, 부하에서 사용될 수 있도록 한다.

상기 판형 피에조 유닛(700)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 에어의 압력에 의해 가변될 수 있도록 외부가 러버 커버(710)로 구성되고, 러버 커버(710)의 가변에 따라 내측에 복수개로 이루어지는 레이어(750)를 압압하는 피스톤(730)이 상하측에 배치된다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하여 구성되는 본 발명에 따른 에어 스프링 시 스템의 동작은 다음과 같다.

차량이 주행하게 되면 노면의 영향이나 기타의 영향으로 차체(100)와 액슬(200)은 상하 방향으로 진동하는 피칭 및 바운싱이 발생하게 된다.

이때, 액슬(200)에 장착되는 피스톤(300)의 로드부는 상하로 작동하여, 에어백(400)을 압압하게 되는데, 에어백(400)은 설정된 압력 이상으로 주입되어 있는 에어의 압력에 의한 탄성력으로 피스톤(300) 로드부의 상하 운동을 흡수하여, 액슬(200)에서 발생되는 피칭 및 바운싱의 진동이 차체(100)에 전달되는 것을 차단시켜 쾌적한 승차감이 제공될 수 있도록 하고 있다.

상기와 같이 에어백(400)이 에어의 탄성력으로 피칭 및 바운싱으로 발생되는 차량의 진동을 흡수하는 과정에서 에어백(400)내에서는 압력의 변화가 발생되어 판형 피에조 유닛(700)에 압력을 가하게 된다.

평상시의 상태에서는 도 3에 도시된 바와 같이 판형 피에조 유닛(700)의 러버 커버(700)에는 대략적으로 4bar 정도의 압력을 받고 있으나, 피칭 및 바운싱에 의해 피스톤(300)이 상하로 작동하는 경우 러버 커버(700)에 대략 6bar의 압력이 가해지므로, 도 4와 같이 리버 커버(700)와 피스톤 플레이트(730)가 같이 밀려내려가는 변형이 발생되어 레이어(750)에 압력을 가하게 된다.

상기 에어백(400)의 내부는 범프시에 압력이 증가하고, 리바운드시에 압력이 감소한다.

따라서, 판형 피에조 소자(700)는 피칭 및 바운싱에 따른 압력에 의해 압력을 받게 되며, 이에 따른 압전 효과에 의해 판형 피에조 유닛(700)에서는 설정된 용량의 전력을 발생하게 된다.

상기 판형 피에조 유닛(700)에서 발생된 전력은 와이어를 통해 정류기(800)에 공급되어 정류된 후 축전지(900)에 저장됨으로써, 부하에서 필요한 전압으로 사용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 에어 스프링 시스템에 전력 발생수단을 더 포함하여, 차량의 성능에 영향을 초래하지 않는 상태에서 전력을 얻을 수 있으며, 주행에 따라 지속적인 발생이 유지되고, 레이 아웃의 제약없이 단품 개발로 차량에 적용 가능한 효과를 제공한다.

또한, 한전 장착으로 별도의 조작이나 노력없이 반영구적인 발전이 가능한 특징이 있다.

Claims

차체에 장착되는 에어백과, 로드부가 상기 에어백에 연결되고 일측이 액슬에 장착되는 피스톤으로 구성되는 차량용 에어 스프링 시스템에 있어서,

상기 에어백의 내측 차체측과 결합되는 위치의 중앙부에 장착되는 스토퍼;

상기 에어백이 결합되는 피스톤의 로드부 끝에는 장착되며, 압력이 가해지는 경우 압전 효과에 의해 전력을 생성하는 판형 피에조 유닛;

상기 판형 피에조 유닛의 중앙부에 배치되며, 상기 스토퍼와 접촉되어 스토퍼의 동작 거리를 결정하여 주는 스토퍼 지지부;

상기 판형 피에조 유닛의 출력단에 와이어를 접속되어 생성된 전력을 정류하는 정류기;

상기 정류기에 인가되는 정류된 전력을 저장하여 부하에서 사용되도록 하는 축전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어 스프링 시스템.
제1항에 있어서,

상기 판형 피에조 유닛은 복수개의 레이어와;

에어의 압력에 의해 가변되는 상하 러버 커버;

러버 커버의 가변에 따라 복수개로 이루어지는 레이어를 압압하는 상하 플레이트 피스톤으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 에어 스프링 시스템.