KR20080083287A - 차량용 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용, 특히 상기 차량의 전방 축을 위한 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션에 관한 것으로, 상기 서스펜션은 적어도 하나의 서스펜션 실린더(10)와 상호 작용하고, 상기 실린더의 링측(14) 및 피스톤측(12)이 하이드로 어큐뮬레이터(26;24)에 접속되고, 상기 하이드로 어큐뮬레이터는 그것에 할당될 수 있는 밸브 유닛(30;28)을 이용하여 제어 전자장치(18)에 의해 제어될 수 있고, 서스펜션 실린더(10)의 링측(14)은 압력값 센서(DA-R)에 접속되고, 상기 센서의 압력 측정값은 제어 전자장치(18)에 전달되고 링측의 압력값 센서(DA-R)는 밸브 유닛(30)의 출력측(38)에 접속되고, 상기 밸브 유닛은 서스펜션 실린더(10)의 링측(14)에 할당될 수 있다.

서스펜션 실린더, 하이드로 어큐뮬레이터, 제어 전자장치, 밸브 유닛

Description

차량용 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션{Hydropneumatic axle suspension for vehicles}

본 발명은 차량, 특히 밸브 유닛이 배치될 수 있고 상기 밸브 유닛을 이용하여 제어 전자장치에 의해 제어 가능한 하이드로 어큐뮬레이터에 링측과 피스톤측이 접속된 적어도 하나의 서스펜션 실린더와 상호 작용하는, 상기 차량의 전차축을 위한 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션에 관한 것이다.

선행기술은 소위 레벨 조절을 제공하는, 시중에서 구매 가능한 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션을 포함한다. 차축 부하가 증가하면, 차체는 각각의 서스펜션 실린더 내에서 변하는 압력으로 인해 하강하고, 하이드로뉴매틱 액추에이터로서 서스펜션 실린더의 피스톤측이 다시 출발 레벨에 도달할 때까지 레벨 조절 밸브가 작동된다. 차축 부하가 감소할 경우, 차체는 상응하게 상승하고, 레벨 조절 밸브는 원래 레벨로 다시 돌아갈 때까지 사용된 서스펜션 실린더의 피스톤 챔버를 유체 시스템의 탱크 라인에 연결한다.

상기 개념을 발전시킨, 선행기술인 DE 102 32 769 A1 호에는, 차축 부하가 심하게 변하는 차량용, 특히 하이드로뉴매틱 압력 어큐뮬레이터(하이드로 어큐뮬레이터)에 접속된 유압 서스펜션 실린더, 레벨 조절 장치에 의해 압력 조절된, 피스 톤 챔버와 링 챔버의 서스펜션 회로, 압력 발생을 위해 제어 라인(부하 감지 라인)을 통해 제어 압력에 의해 조정 가능한, 부하 감지 펌프, 및 링 챔버의 서스펜션 회로 내의 압력 레벨을 일정하게 유지하는 압력 조절 밸브를 가진 화물 트레일러의 전차축을 위한 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션이 제안된다. 공지된 방법에서, 압력 조절 밸브는 비례 조절식 밸브이고, 적어도 하나의 센서 신호의 의존하여 차축 스프링 레이트를 부분 범위 내의 일정한 링 챔버 압력 레벨 사이에서 비례적으로 조절하고, 미리 주어진 차축 스프링 레이트를 나타내기 위해 필요시 선택 가능한 정압을 과변조시키기 위해, 상기 밸브는 제어 전자장치로서 전기 제어 장치로부터 나온 제어 전류에 의해 제어된다.

공지된 방법에서, 링 챔버 압력은 부분 영역 내의 서스펜션 어큐뮬레이터의 신속한 압력 조정을 위한 일정한 링 챔버 압력 레벨 사이에서 비례적으로 조절되고, 조절 펌프에 대한 감압에 의해 부하 감지 제어가 이루어지도록 비례 조절 밸브는 유압식으로 연결된다. 레벨 위치에서, 공지된 방법의 경우에 피스톤측 및 링측의 2개의 서스펜션 회로는 2개의 압력 밀봉식 2/2 방향 밸브에 의해 누설 없이 조절된 압력 레벨로 유지되고, 레벨 조절 과정에서 적절하게 스위칭 되므로, 지금까지 필수적인 특수한 유압에 의해 리셋 가능한 체크 밸브가 생략될 수 있다. 자동 링 챔버 압력 조절에 의한 자동적인 스프링 레이트 변동 외에도, 스프링 레이트가 주어진 작동 조건에 따라 조정될 수 있도록, 공지된 방법에서는 외부 조작에 의해 링 챔버 내의 압력 레벨을 필요시 의도대로 변경할 수 있다. 제어 전자장치에 2개의 서스펜션 실린더의 피스톤 챔버 내의 실제 압력값이 전달될 수 있도록 하기 위 해, 상기 서스펜션 실린더에 압력 센서가 연결되고, 상기 압력 센서는 유체 시스템의 압력 제한 밸브에 의해 과부하로부터 보호된다.

공지된 방법에 의해 액슬 서스펜션의 제어 블록을 위한 저렴하고 작은 구조가 달성되고, 이것은 상당한 편리성과 개별적으로 설정 가능한 스프링 레이트와 관련한 추가 설정을 가능하게 한다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고 공지된 방법은 시스템의 제어를 위해 비례 압력 조절 밸브 및 셔틀 밸브를 필요로 하고, 상기 셔틀 밸브는 유체 분기 내의 더 높은 압력을 부하 감지 펌프의 제어를 위해 제어 라인(부하 감지 라인)에 전달해야 한다. 2개의 2/2 방향 밸브 외에도, 한편으로는 비용이 많이 들고 다른 한편으로는 고장시 액슬 서스펜션 제어의 작동 안전성을 위협하는 추가 밸브 부품들을 필요로 한다.

상기 선행기술로부터, 본 발명의 목적은 공지된 방법의 장점들을 유지하면서, 작동 안전성을 높이고 비용을 절감하기 위해 추가 밸브가 생략될 수 있도록, 공지된 방법을 개선하는 것이다. 상기 목적은 청구범위 제 1 항의 특징을 포함하는 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션에 의해 달성된다.

청구범위 제 1 항의 특징부에 따라 서스펜션 실린더의 링측은 압력 측정값을 제어 전자장치에 전달하는 압력값 센서에 접속되고, 서스펜션 실린더의 링측에 할당될 수 있는 밸브 유닛의 출력측에 링측 압력값 센서가 접속됨으로써, 셔틀 밸브 및 비례 압력 조절 밸브가 생략될 수 있고, 이는 제조 및 유지 관리 비용을 절감시킨다. 실제 제어는 시중의 2/2 방향 밸브에 의해 이루어지고, 상기 방향 밸브는 회로의 저렴한 구현을 가능하게 하고 높은 작동 신뢰도를 갖는다.

공지된 일반적인 방법에서, 비례 압력 조절 밸브는 링측 압력의 조절에 이용되고, 각각의 레벨 조절시 서스펜션 실린더에서 링측 압력은 리셋 되므로, 이와 관련하여 의도치 않은 누설 유동은 바람직하지 않게 작용할 수 있다. 본 발명에 따라 설계된 서스펜션에서 서스펜션 특성이 유사한 경우에 이것은 각각의 레벨 위치에서 서스펜션 실린더의 링측 정압에 기인한다. 따라서, 공지된 방법과 달리 링측의 압력 보정은 불필요하다. 서스펜션 특성의 변동시에만 링측 압력이 일시적으로 변하므로, 약간의 누설 손실이 발생한다. 또한, 상이한 링 압력에 대해 유압을 조절하지 않아도 되는데, 그 이유는 링측 압력은 파라미터로서 제어 전자장치의 소프트웨어에 상응하게 "세팅"되기 때문이다.

제어- 및 스위칭 밸브의 감소된 부품 개수로 인한 다른 장점들 외에도, 본 발명에 따른 방법에 의해, 하이드로 어큐뮬레이터(하이드로뉴매틱 어큐뮬레이터) 내의 예비 압력(p₀)이 체크될 수 있으므로, 그렇지 않은 경우 필요한 측정 과정에 의한 규칙적인 체크가 생략될 수 있다. 사용된 어큐뮬레이터의 작동 지속 시간 및 상기 어큐뮬레이터의 제어 빈도에 의존하여, 작동 가스는 어큐뮬레이터의 가스측으로부터 상기 어큐뮬레이터의 유체측에 도달하고, 이로 인한 손실, 즉 어큐뮬레이터에서 예비 압력(p₀)을 감소시키는 손실은 전체 유압 장치의 작동 능력을 저하시킨다. 본 발명에 따라, 유압 시스템은 먼저 압력 없이 접속되고, 체적 유량이 하이드로 어큐뮬레이터에 제공되면 즉시 압력은 하이드로뉴매틱 어큐뮬레이터의 예비 압력(p₀)으로 급상승한 후 상기 어큐뮬레이터의 특성에 따라 증가한다. 이는, 특히 체적 유량이 하부 어큐뮬레이터, 즉 링측 어큐뮬레이터에 제공될 때 적용되고, 회로 구현시 상부 또는 피스톤측 어큐뮬레이터에 체적 유량이 제공되면, 서스펜션 실린더용 2개의 하이드로 어큐뮬레이터가 동시에 체크된다.

하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션의 특히 바람직한 구현시, 압력값 센서는 각각의 서스펜션 실린더의 피스톤측에도 제공되므로, 서스펜션 특성의 부하에 따른 조절이 가능하다. 서스펜션 실린더의 피스톤 로드 유닛을 위한 거리 측정 센서는 제어 전자장치에 있어서 소정의 레벨 조절을 용이하게 한다.

본 발명에 따른 액슬 서스펜션의 다른 바람직한 실시예는 다른 종속 청구항의 대상이다.

하기에서 본 발명에 따른 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션은 도면에 따른 실시예에 의해 설명된다.

도 1은 회로의 기본 구조를 도시한 블록 회로도.

도 1에 도시된 차량용 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션은 특히 각각의 전차축(도시되지 않음)을 위해 제공된다. 상기 전차축은 적어도 하나의 서스펜션 실린더(10)와 상호 작용하고, 다수의, 적어도 2개의 서스펜션 실린더(10)는 차량의 축에 할당된다. 그러나, 편의상 본 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션은 서스펜션 실린 더(10)와 관련하여서만 상세히 설명된다. 서스펜션 실린더(10)는 피스톤측(12)과 링측(14)을 갖는다. 상기 측면들(12, 14)은 일반적인 피스톤 로드 유닛(16)에 의해 서로 분리된다. 피스톤 로드 유닛(16)의 각각의 위치는 거리 측정 시스템(s)에 의해 검출되고, 상기 시스템의 측정값은 제어 전자장치(18)에 전달된다.

피스톤측(12)과 링측(14)은 유압 공급 라인(20, 22)에 의해 하이드로 어큐뮬레이터(24, 26)에 접속되고, 상기 어큐뮬레이터는 전문 용어로 하이드로뉴매틱 어큐뮬레이터라고도 한다. 도면에 도시된 하이드로 어큐뮬레이터(24, 26)는 기본적으로만 도시되지만, 일반적인 구조이다. 특히, 어큐뮬레이터 하우징 내에 예컨대 탄성에 의해 휘어질 수 있는, 가스 저장 챔버를 유체 챔버와 분리하는 유체막 형태의 분리 소자가 연장되고, 상기 유체 챔버는 거기에 배치될 수 있는 라인(20, 22)에 유체 안내식으로 접속된다. 각각의 공급 라인(20, 22) 단부에 압력값 센서 피스톤측(DA-K)과 압력값 센서 링측(DA-R)이 접속되고, 상기 측면들은 측정된 압력값을 제어 전자장치(18)에 전달한다.

또한, 본 발병에 따른 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션을 위해 2개의 밸브 유닛(28, 30)이 제공되고, 상기 밸브 유닛들은 2/2 방향 밸브 방식으로 형성되어 제어 전자장치(18)에 의해 작동될 수 있다. 상기 방향- 또는 셔틀 밸브는 선행기술에서 일반적이므로, 여기에서 더 이상 설명되지 않는다. 도면에 따라, 각각의 밸브 유닛(28, 30)은 그 차단 위치로 도시되고, 상기 위치에서 각각 유압에 의해 반대로 작용하는 2개의 체크 밸브들(32)은 유압 공급 유닛(34)에 대해 서스펜션 실린더(10)를 유체 밀봉식으로 차단한다.

또한, 밸브 유닛(30)의 입력측(36)은 연결 라인(40)을 통해 다른 밸브 유닛(28)의 입력측(42)에 접속되고, 상기 밸브 유닛(30)의 출력측(38)은 서스펜션 실린더(10)의 링측(14)에 접속되고, 상기 다른 밸브 유닛의 출력측(44)은 할당될 수 있는 서스펜션 실린더의 피스톤측(12)에 접속된다. 입력과 출력 용어는 임의적이고 유체 방향의 전환에 의해 상응하게 바뀔 수 있으므로, 유체 흐름과 관련하여 출력측이 입력측이 될 수 있고 입력측이 출력측이 될 수 있다. 그러나, 회로 설계와 관련하여 구별하기 위해 전술한 용어들이 선택되었다.

2개의 밸브 유닛들(28, 30) 사이의 연결 라인(40) 내로 부하 감지 라인(LS)이 통하고, 상기 부하 감지 라인은 제어 라인 방식으로 형성되어 연결 라인(40)에 발생한 유압을 검출할 수 있다. 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션 내의 부하 상태에 따라서 부하 감지 라인(LS)은 바람직하게 부하 감지 펌프로 형성된 유압 펌프(P)를 제어한다. 상기 펌프(P)의 접속을 위해 제어 전자장치(18)에 의해 제어 가능한 3/2 방향 밸브 유닛(46)이 이용되고, 상기 밸브 유닛은 도 1에 따라 부하 감지 라인(LS)을 탱크(T)에 압력 없이 접속시킨다.

또한, 부하 감지 라인(LS)의 유입부(48)와 각각의 밸브 유닛(28, 30) 사이의 연결 라인(40)에 조리개, 스로틀 또는 노즐 방식의 횡단면 협소부(50)가 제공된다.

제어 전자장치(18)와 함께 도시된 유압 회로에서 축 부하가 큰 경우 가변 서스펜션의 몇 개의 부품에 의해 필요한 경우에만 링측 압력의 보정일 이루어져야 하므로, 약간의 누출 손실이 발생하고, 이는 바람직한 성능과 작동 신뢰성을 가진 구조를 야기한다. 상기 회로는 기본 구조에 의해 2개의 밸브 유닛(28, 30)만으로 충 분하고, 이는 한편으로는 회로를 구조적으로 간단하게 하고 저렴하게 하며, 작동 신뢰성을 높이는데 기여한다. 또한, 유압을 상이한 링 압력에 맞게 조정하지 않아도 되는데, 그 이유는 상기 유압은 링측 압력으로서 압력값 센서에 의해 검출되어 직접 파라미터로서 소프트웨어에 "세팅"되기 때문이다. 회로의 기본 구조는 피스톤측(12)에 대한 압력값 센서(DA-K) 없이도 충분하다. 즉 상기 압력값 센서(DA-K)의 사용시 서스펜션 특성의 부하에 따른 세팅이 추가로 가능하다. 도시된 거리 측정 시스템(s)은 차량 구조 전체에 대한 레벨 조절을 가능하게 한다. 그러나, 실제 링측 압력값 검출을 위해 반드시 필요한 것은 아니다.

각각의 서스펜션 실린더(10)의 링측(14) 압력(P_R0)은 서스펜션의 레벨 위치를 지시한다. 구조적 실린더 크기 및 어큐뮬레이터 파라미터(V0, P0)에 따라 실린더 위치의 변동시 링측 압력이 변한다. 서스펜션 실린더(10)의 피스톤 로드 유닛(16)이 안으로 밀려지면, 링측(14)에서 필요한 체적은 링측 어큐뮬레이터(26)로부터 빼내지고, 링측 압력은 감소한다. 피스톤 로드 유닛(16)이 빼내지면, 링측(14)에서 변위된 체적은 링측 어큐뮬레이터(26)에 의해 수용되고, 링측 압력은 상승한다. 링측 압력의 위치 의존성은 본 발명에 따른 방법에서 예컨대 거리 측정 시스템(s)에 의해 검출되고 고려된다. 링측 압력은 예컨대 압력 센서(DA-R)에 의해 P_RM으로 측정되어 이론적인 링측 압력(P_RS)과 비교된다. 이론적 링측 압력(P_RS)은 하기 파라미터로부터 결정된다:

실린더 링 면적 A_R

어큐뮬레이터 크기 V₀

예비 압력 P₀

레벨 위치에서 링측 설정 압력 P_R0

실린더 위치 s.

레벨 위치에서 가스 체적은 하기식에 따라 결정된다:

V_{1 ×}P_R0 = V_{0 ×}P₀

이로부터 하기식이 얻어진다:

이로써, 계산된 압력(P_RS)이 측정된 압력(P_RM)과 동일하면, 추가 보정이 필요 없고, 이는 지금까지의 시스템으로는 이렇게 나타낼 수 없다.

Claims (7)

1. 차량용, 특히 적어도 하나의 서스펜션 실린더(10)와 상호 작용하는 각각의 전차축용 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션으로서, 상기 서스펜션 실린더의 링측(14)과 피스톤측(12)은 하이드로 어큐뮬레이터(26;24)에 접속되고, 상기 어큐뮬레이터는 그것에 할당될 수 있는 밸브 유닛(30;28)을 이용하여 제어 전자장치(18)에 의해 제어될 수 있는 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션에 있어서,

   상기 서스펜션 실린더(10)의 상기 링측(14)은 압력값 센서(DA-R)에 접속되고, 상기 센서는 그 압력 측정값을 상기 제어 전자장치(18)에 전달하고, 상기 링측 압력값 센서(DA-R)는 상기 밸브 유닛(30)의 출력측(38)에 접속되고, 상기 밸브 유닛은 상기 서스펜션 실린더(10)의 상기 링측(14)에 할당될 수 있는 것을 특징으로 하는 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 유닛(30)의 입력측(36)은 연결 라인(40)을 통해 상기 다른 밸브 유닛(28)의 입력측(42)에 접속되고, 상기 밸브 유닛(30)의 출력측(38)은 상기 서스펜션 실린더(10)의 상기 링측(14)에 접속되고, 상기 밸브 유닛의 출력측(44)은 할당될 수 있는 상기 서스펜션 실린더(10)의 상기 피스톤측(12)에 접속되는 것을 특징으로 하는 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 2개의 밸브 유닛들(28, 30) 사이의 상기 연결 라 인(40) 내로 부하 감지 라인(LS)이 통하는 것을 특징으로 하는 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 부하 감지 라인(LS)과 상기 밸브 유닛(30) 사이의 상기 연결 라인(40)은 횡단면 협소부(50)를 갖는 것을 특징으로 하는 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 밸브 유닛(28, 30)은 유압에 의해 반대 방향으로 리셋될 수 있는 체크 밸브(32)를 가진 2/2 방향 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서스펜션 실린더(10)의 상기 피스톤측(12)은 압력값 센서(DA-K)에 접속되고, 상기 센서는 그 압력 측정값을 상기 제어 전자장치(18)에 전달하는 것을 특징으로 하는 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서스펜션 실린더(10)의 피스톤 로드 유닛(16)의 위치는 거리 측정 시스템(s)에 의해 검출 가능하고, 상기 제어 전자장치(18)에 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는 하이드로뉴매틱 액슬 서스펜션.

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