KR20080017667A - 에어 서스펜션 시스템 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

에어 서스펜션 시스템 및 이를 포함하는 자동차 Download PDF

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KR20080017667A
KR20080017667A KR1020060079134A KR20060079134A KR20080017667A KR 20080017667 A KR20080017667 A KR 20080017667A KR 1020060079134 A KR1020060079134 A KR 1020060079134A KR 20060079134 A KR20060079134 A KR 20060079134A KR 20080017667 A KR20080017667 A KR 20080017667A
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박경수
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량의 에어 서스펜션 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밸브의 수를 감소시켜 정비성을 향상시킨 에어 서스펜션 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 에어 서스펜션 시스템은 압축공기가 저장되는 공기탱크와, 공기의 압력에 따라 높낮이가 제어되는 에어스프링과, 에어스프링에 연결되어 공기유로를 개폐하는 개폐밸브와, 공기탱크와 에어스프링 사이에 배치되어 압축공기를 이동시키는 컴프레서와, 공기의 흐름을 제어하는 제1전환밸브 및 제2전환밸브와, 외부공기를 흡입할 때 공기중의 이물질을 제거하는 필터부와, 외부공기를 흡입할 때 공기중의 수분을 제거하는 건조기와, 배기시에 건조기를 통과하는 공기의 유속을 감소기키기 위한 감압밸브와, 공기가 일방향으로만 흐르도록 하는 다수의 체크밸브를 포함한다.
에어 서스펜션 시스템

Description

에어 서스펜션 시스템 및 이를 포함하는 자동차{AIR SUSPENSION SYSYEM AND AUTOMOBILE THEREWITH}
도 1은 종래 기술에 따른 차량의 에어 서스펜션 시스템의 회로도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 시스템의 회로도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 시스템의 리프팅 작동을 나타낸 회로도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 시스템의 로우어링 작동을 나타낸 회로도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 시스템의 필링 작동을 나타낸 회로도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 시스템의 블로우 오프 작동을 나타낸 회로도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 시스템의 초기주입 작동을 나타낸 회로도임.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
102 : 공기탱크 104 : 컴프레서
106 : 에어스프링 110 : 개폐밸브
112 : 건조기 113 : 감압밸브
114 : 압력센서 130 : 주입구
140 : 흡입구 150 : 배기구
200 : 제1전환밸브 300 : 제2전환밸브
410 : 제1체크밸브 420 : 제2체크밸브
430 : 제3체크밸브 440 : 제4체크밸브
본 발명은 차량의 에어 서스펜션 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밸브의 수를 감소시켜 정비성을 향상시킨 에어 서스펜션 시스템에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량의 에어 서스펜션 시스템의 회로도이다.
종래 기술에 따른 차량의 에에 서스펜션 시스템은, 공기탱크(2)와 컴프레서(4), 에어스프링(6) 사이에 구비된 밸브수단(10)에 의해 공기탱크(2)의 공기가 단방향 컴프레서(4)를 거쳐서 에어스프링(6)에 공급되거나 역으로 상기 에어스프링(6)의 공기가 상기 공기탱크(2)로 회수되게 하고, 상기 밸브수단(10)에 의해 외기가 상기 공기탱크(2)에 보충되거나 역으로 상기 공기탱크(2)의 공기가 배출될 수 있게 한다.
이때, 외기가 유/출입되는 라인에는 공기를 건조시킬 수 있는 건조기(12)가 설치되고, 상기 공기탱크(2)와 에어스프링(6) 사이에서 공기가 순환되는 라인에는 공기탱크(2)측 압력 또는 에어스프링(6)측 압력을 계측할 수 있는 압력센서(14)가 설치된다.
이러한 종래의 에어 서스펜션 시스템은 각각의 에어스프링(6)을 제어하기 위한 밸브수단 이외에 별도의 솔레노이드 밸브를 3개 구비하고 있다. 그런데, 에어 서스펜션 시스템에서 점검이 필요한 부분은 밸브이므로 밸브의 갯수를 감소시키면 원가의 절감과 정비의 편의성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 종래의 에어 서스펜션 시스템과 동일한 기능을 수행하도록 하면서, 부품수를 감소시켜 원가절감과 정비의 편의성을 향상시키기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압축공기가 저장되는 공기탱크와, 공기의 압력에 따라 높낮이가 제어되는 에어스프링과, 상기 에어스프링에 연결되어 공기유로를 개폐하는 개폐밸브와, 상기 공기탱크와 상기 에어스프링 사이에 배치되어 압축공기를 이동시키는 컴프레서와, 제1포트는 상기 공기탱크에 연결되고, 제2포트는 상기 개폐밸브에 연결되고, 제3포트는 상기 컴프레서의 입구측에 연 결되고, 제4포트는 상기 컴프레서의 출구측에 연결되어서, 제1위치에서는 제1포트와 제4포트 그리고 제2포트와 제3포트가 연결되고, 중립위치인 제2위치에서는 모든 포트가 닫히고, 제3위치에서는 제1포트와 제3포트 그리고 제2포트와 제4포트가 연결되는 제1전환밸브 및 제1포트는 상기 개폐밸브에 연결되고, 제2포트는 상기 컴프레서의 출구측에 연결되고, 제3포트는 배기구에 연결되며, 제1위치에서는 제1포트와 제3포트가 연결되고, 중립위치인 제2위치에서는 모든 포트가 닫히고, 제3위치에서는 제1포트와 제3포트가 연결되는 제2전환밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 시스템을 제공한다.
또한, 상기 개폐밸브와 상기 제2전환밸브의 제1포트를 연결하는 유로 상에 상기 개폐밸브로 유입되는 방향으로만 공기를 소통시키는 제1체크밸브와, 유속을 감소시키는 감압밸브와, 공기중의 수분을 흡수하는 건조기를 차례로 구비하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 공기탱크와 상기 감압밸브와 상기 건조기의 사이로 연결되며, 상기 건조기와 상기 공기탱크를 연결하는 유로에는 상기 공기탱크에서 공기가 배출되는 방향으로만 공기를 소통시키는 제2체크밸브를 추가로 구비하면 더욱 바람직하다.
또한, 상기 컴프레서의 입구측은 외기를 흡입하는 필터부에 연결되고, 상기 필터부와 컴프레서의 입구측 사이에는 공기가 컴프레서의 입구측으로 유입되는 공기만을 소통시키는 제3체크밸브를 추가로 구비하면 더욱 바람직하다.
아울러, 상기 공기탱크에 초기 압축공기 주입을 위한 주입관과, 상기 주입관 에 구비되어 상기 공기탱크에 주입되는 공기만 소통시키는 제4체크밸브를 추가로 구비하면 더욱 바람직하다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 차량의 에어 서스펜션 시스템의실시예를 설명한다.
설명의 편의를 위해 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 시스템의 회로도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에어 서스펜션 시스템은 압축공기가 저장되는 공기탱크(102)와, 공기의 압력에 따라 높낮이가 제어되는 에어스프링(106)과, 에어스프링(106)에 연결되어 공기유로를 개폐하는 개폐밸브(110)와, 공기탱크(102)와 에어스프링(106) 사이에 배치되어 압축공기를 이동시키는 컴프레서(104)와, 공기의 흐름을 제어하는 제1전환밸브(200) 및 제2전환밸브(300)와, 외부공기를 흡입할 때 공기중의 이물질을 제거하는 필터부(120)와, 외부공기를 흡입할 때 공기중의 수분을 제거하는 건조기(112)와, 배기시에 건조기(112)를 통과하는 공기의 유속을 감소시키기 위한 감압밸브(114)와, 공기가 일방향으로만 흐르도록 하는 다수의 체 크밸브(410, 420, 430, 440)를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 에어 서스펜션 시스템은 에어스프링(106)의 압력을 측정하기 위한 압력센서(114)와, 초기에 공기탱크(106)에 압축공기를 주입하기 위한 초기 주입관(130)을 구비한다.
본 발명에 따른 에어 서스펜션 시스템의 제1전환밸브(200)와, 제2전환밸브(300)는 3위치 밸브로서 모두 중립위치인 제2위치(P2)에서는 모든 포트가 닫힌 상태가 된다. 3위치 밸브는 상하에 솔레노이드를 구비하여 상하 솔레노이드를 제어함으로써 중앙인 제2위치, 상승한 상태인 제1위치, 또는 하강한 상태인 제3위치중의 하나로 선택적으로 전환된다.
제1전환밸브(200)는 4포트 3위치 밸브로, 제1포트(201)는 공기탱크(102)에 연결되고, 제2포트(202)는 개폐밸브(110)에 연결되고, 제3포트(203)는 컴프레서(104)의 입구측에 연결되며, 제3포트(204)는 컴프레서(104)의 출구측에 연결된다. 이렇게 연결되어 있는 제1전환밸브(200)는 중립위치(P2)에서는 모두 닫힌 상태이고, 제1위치(P1)에서는 제1포트(201)와 제4포트(204)가 연결되고, 제2포트(202)와 제3포트(203)가 연결된다. 그리고 제3위치(P3)에서는 제1포트(201)와 제3포트(203)가 연결되고, 제2포트(202)와 제4포트(204)가 연결된다.
제2전환밸브(300)는 3포트 3위치 밸브로, 제1포트(301)는 개폐밸브(110)와 연결되어 있고, 제2포트(302)는 컴프레서(104) 출구측과 연결되어 있고, 제3포트(303)는 배기구(150)와 연결되어 있다. 이러한 제2전환밸브(300)는 중립위치(P2)에서는 모두 닫힌 상태이고, 제1위치(P1)에서는 제1포트(301)와 제3포트(303)를 연 결하고, 제3위치에서는 제1포트(301)와 제2포트(302)를 연결한다.
제1체크밸브(410)는 개폐밸브(110)와 제2전환밸브(300)의 제1포트(301)를 연결하는 유로상에 배치되어 공기가 개폐밸브(110) 측에서 제2전환밸브(300) 측으로만 흐르도록 한다.
제2체크밸브(420)는 제2전환밸브(300)의 제1포트(301)와 공기탱크(102)를 연결하는 유로상에 배치되어 공기가 제2전환밸브(300) 측에서 공기탱크(102) 측으로만 흐르도록 한다.
제3체크밸브(430)는 흡입구(140)와 컴프레서(104) 입구를 연결하는 유로상에 배치되어, 공기가 흡입구(140)에서 컴프레서(104)로만 흐르도록 한다.
제4체크밸브(440)는 초기주입구(130)에 배치되어 공기가 공기탱크(102)로 주입되는 방향으로만 흐르도록 한다.
도 2에 도시된 회로도는 에어 서스펜션 시스템이 작동하지 않는 상태를 나타낸 것인데, 본 발명에 따른 에어 서스펜션 시스템은 5가지의 작동모드를 가지고 있다. 이하에서는 도면을 참조하여 각각의 작동모드의 동작에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 시스템의 리프팅(lifting) 작동을 나타낸 회로도이다.
도로를 주행하다 보면 주행환경에 따라서 차고를 높일 필요도 있고 낮출 필요도 있다. 리프팅 작동은 에어스프링(106)에 공기를 주입하여 차고를 높이는 동작 이다. 운전자의 조작에 의해서 또는 차량내에 구비된 다른 제어시스템에 의하여 차고를 높이라는 제어신호가 발생되면 도시된 바와 같이, 리프팅 작동을 위해서는 개폐밸브(110)가 열리고, 제1전환밸브(200)는 제3위치(P3)로 전환되고, 제2전환밸브(300)는 제2위치(P2)에 놓여진다.
리프팅 작동은 간략하게 공기탱크(102)의 압축공기를 에어스프링(106)으로 보내 차고를 높이는 것이다. 리프팅 작동의 공기 흐름을 상세하게 살펴보면, 공기탱크(102)에 저장되어 있는 공기가 제1전환밸브(200)의 제1포트(201)와 제3포트(203)를 거쳐서, 컴프레서(104)로 주입된다. 컴프레서(104)에서 더욱 압축된 공기는 제1전환밸브(200)의 제4포트(204)와 제2포트(202)를 거쳐서 개폐밸브(110)로 흐르고, 개방된 개폐밸브(110)를 통해 에어스프링(106)으로 주입되어 차고를 높이는 동작을 수행한다.
차고가 원하는 높이가 되면 개폐밸브(110)와 제1전환밸브(200)를 닫아 리프팅 작동을 종료한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 시스템의 로우어링(lowering) 작동을 나타낸 회로도이다.
차고를 낮출 필요가 있을 때, 운전자나 다른 제어장치에 의하여 로우어링 작동을 수행하라는 제어신호가 발생되면, 개폐밸브(110)는 열리고, 제1전환밸브(200)는 제1위치(P1)로 설정되고, 제2전환밸브(200)는 제2위치(P2)로 설정된다.
로우어링 작동은 리프팅 작동과는 반대로 에어스프링(106)의 공기를 공기탱 크(102)로 이동시켜서 에어스프링(106)의 높이를 낮추는 것이다. 로우어링 작동의 공기의 흐름을 상세하게 살펴보면, 에어스프링(106) 내부의 공기가 개방된 개폐밸브(110)를 거쳐서 제1전환밸브(200)의 제2포트(202)와 제3포트(203)를 거쳐 컴프레서(104)로 유입된다. 컴프레서(104)를 통과하며 압축된 공기는 제1전환밸브(200)의 제4포트(204)와 제1포트(201)를 거쳐 공기탱크(102)로 주입된다. 따라서 에어스프링(106)의 공기가 공기탱크(102) 측으로 이동하게 되므로 차고가 낮아진다.
차고가 원하는 높이 만큼 낮아지면 개폐밸브(110)와 제1전환밸브(200)를 닫아 로우어링 작동을 종료한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 시스템의 필링(filling) 작동을 나타낸 회로도이다.
필링 작동은 외부의 공기를 흡기하여 공기탱크(102)에 채우는 작동을 말한다. 기체는 온도에 따라서 부피와 압력이 변화하기 때문에 온도가 낮아진 경우등 공기탱크(102)에 압축공기를 보충할 필요성이 발생하게 된다.
필링 작동시에는 개폐밸브(110)는 닫힌 상태이고, 제1전환밸브(200)도 닫힌 상태이며, 제2전환밸브(300)는 제3위치(P3)에 놓여 제2포트(302)와 제1포트(301)가 연결된다.
필링 작동은 흡입구(140)의 공기를 흡입하여 컴프레서(104)로 압축하여 공기탱크(102)에 저장하는 것이다. 필링 작동의 공기의 흐름을 상세하게 살펴보면, 흡입구(140)로 흡기된 공기는 필터부(120)를 거치면서 이물질이 제거된다. 필터 부(120)를 거친 공기는 다시 제3체크밸브(430)를 통과하여 컴프레서(104)의 입구부로 주입된다. 컴프레서(104)에서 가압된 공기는 제2전환밸브(300)의 제2포트(302)와 제1포트(101)를 거친 후, 건조기(112)를 통과한다. 건조기(112)를 통과하며 수분이 제거된 공기는 제2체크밸브(420)를 통과하여 공기탱크(102)에 저장된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 시스템의 블로우 오프(blow off) 작동을 나타낸 회로도이다.
블로우 오프 작동은 필링 작동과 반대의 개념으로 내부에 순환하는 공기의 압력이 과다한 경우에 에어스프링(106)의 공기를 외부로 배출하는 작동을 말한다.
블로우 오프 작동시에는 개폐밸브(110)는 열리고, 제1전환밸브(200)는 닫힌 상태이며, 제2전환밸브(300)는 제1위치(P1)에 놓여 제1포트(P1)와 제3포트(P3)가 연결된다.
블로우 오프 작동의 공기의 흐름을 상세하게 살펴보면, 에어스프링(106)에 저장되어 있는 공기가 개폐밸브(110)와 제1체크밸브(410), 감압밸브(113), 건조기(112)를 순차적으로 거친 후, 제2전환밸브(200)의 제1포트(301)와 제3포트(P3)를 통과하여 배기구(150)로 배출된다.
블로우 오프 작동은 건조기(112)의 재생이라는 측면도 가지고 있다. 건조기(112)는 흡습성 물질로 이루어진 것으로 통과하는 공기의 속도에 따라서 공기중의 습기를 흡수하기도 하고, 방출하기도 한다. 공기 흐름의 경로에서 건조기(112)의 상류에 위치하는 감압밸브(113)는 건조기(112)를 통과하는 공기의 유속을 제어 하여 외부로 배출되는 공기가 건조기(112)의 습기를 흡수하도록 함으로써 건조기(112)를 재생시킨다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션 시스템의 초기주입 작동을 나타낸 회로도이다.
초기 주입은 생산시에 공장에서 이루어지는 것으로, 공기탱크(102)에 연결된 별도의 주입구(130)를 통해서 이루어진다. 주입구(130)와 공기탱크(102) 사이에는 제4체크밸브(440)가 구비되어 공기의 역류를 방지하는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 에어 서스펜션 시스템은 전환밸브의 갯수를 3개에서 2개로 감소시킴으로서 원가의 절감과 정비성을 향상시키는 효과를 가져온다.

Claims (5)

  1. 압축공기가 저장되는 공기탱크(102);
    공기의 압력에 따라 높낮이가 제어되는 에어스프링(106);
    상기 에어스프링(106)에 연결되어 공기유로를 개폐하는 개폐밸브(110);
    상기 공기탱크(102)와 상기 에어스프링(106) 사이에 배치되어 압축공기를 이동시키는 컴프레서(104);
    제1포트(201)는 상기 공기탱크(106)에 연결되고, 제2포트(202)는 상기 개폐밸브(110)에 연결되고, 제3포트(203)는 상기 컴프레서(104)의 입구측에 연결되고, 제4포트(204)는 상기 컴프레서(104)의 출구측에 연결되어서, 제1위치(P1)에서는 제1포트(201)와 제4포트(204) 그리고 제2포트(202)와 제3포트(203)가 연결되고, 중립위치인 제2위치(P2)에서는 모든 포트가 닫히고, 제3위치(P3)에서는 제1포트(301)와 제3포트(203) 그리고 제2포트(202)와 제4포트(204)가 연결되는 제1전환밸브(200); 및
    제1포트(301)는 상기 개폐밸브(110)에 연결되고, 제2포트(302)는 상기 컴프레서(104)의 출구측에 연결되고, 제3포트(303)는 배기구(150)에 연결되며, 제1위치(P1)에서는 제1포트(301)와 제3포트(303)가 연결되고, 중립위치인 제2위치(P2)에서는 모든 포트가 닫히고, 제3위치(P3)에서는 제1포트(301)와 제3포트(303)가 연결되는 제2전환밸브(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 개폐밸브(110)와 상기 제2전환밸브(300)의 제1포트(301)를 연결하는 유로 상에 상기 개폐밸브(110)로 유입되는 방향으로만 공기를 소통시키는 제1체크밸브(410)와, 유속을 감소시키는 감압밸브(113)와, 공기중의 수분을 흡수하는 건조기(112)를 차례로 구비하며,
    상기 공기탱크(102)와 상기 감압밸브(113)와 상기 건조기(112)의 사이로 연결되며, 상기 건조기(112)와 상기 공기탱크(102)를 연결하는 유로에는 상기 공기탱크(102)에서 공기가 배출되는 방향으로만 공기를 소통시키는 제2체크밸브(420)를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 컴프레서(104)의 입구측은 외기를 흡입하는 필터부(120)에 연결되고, 상기 필터부(120)와 상기 컴프레서(104)의 입구측 사이에는 공기가 상기 컴프레서(104)의 입구측으로 유입되는 공기만을 소통시키는 제3체크밸브(430)를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 공기탱크(102)에 초기 압축공기 주입을 위한 주입관(130)과, 상기 주입관(130)에 구비되어 상기 공기탱크(102)에 주입되는 공기만 소통시키는 제4체크밸브(440)를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 것을 에어 서스펜션 시스템
  5. 제 1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 기재된 에어 서스펜션 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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