KR920004849Y1 - 자동차용 공기현가장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자동차용 공기현가장치

제 1 도는 본 고안에 관련된 자동차용 공기현가장치의 전체 구성을 부분단면으로 나타내는 측단면도.

제 2 도는 통상적인 레벨링밸브의 내부구조를 도시하는 측단면도.

제 3 도는 본 고안의 자동차용 공기현가장치의 동작예를 설명하기 위하여 제 1 도의 주요부를 발췌하여 도시하는 측단면도.

제 4 도는 종래의 공기현가장치를 나타내는 개략적인 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 차축 4 : 공기스프링

11 : 레버 12 : 로드

13 : 슬로트 14 : 가이드

15 : 리턴스프링 16 : 슬라이드

본 고안은 자동차용 공기현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 조향과정에서 원심력에 의한 차체의 비수평적 쏠림현상을 보상해 주어 조종안정성을 향상시켜 주게 한 자동차용 공기현가장치에 관한 것이다.

현가장치는 차축과 차체 사이에 설치되어서 주행시에 차축이 노면에서 받는 진동이나 충격이 차체로 전달되지 않도록 감쇠 완충하여 차체나 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치로서 설치방식에 따라 차축현가식과 독립현가식으로 대별된다.

공기현가장치는 차축현가식의 일종으로 공기가 수용된 벨로우즈를 탄성수단으로 이용한 공기스프링이 노면상태에 따라 신축작용하여 차체로 충격이나 진동이 전달되지 않게 하는 장치이며, 차량의 하중변화에 따른 차체의 높이 변화를 억제하여 항상 일정한 높이를 유지되게 하는 기능을 갖추고 있다.

그러므로 공기현가장치가 설치된 차량은 승차인원 혹은 화물의 양에 따라 하중이 변화해도 전 후차축의 양단에 설치된 공기스프링이 개별적으로 작동하여 항상 차체를 일정 높이로 유지시키기 때문에 승차감이 좋아지고 특히 노면상태로 민감한 고속운행시의 조종 안정성이 뛰어난 특징이 있다.

제 4 도는 종래의 공기현가장치에 있어서, 그 작동관계를 개략적으로 묘사하는 도면으로서, 차축(A)과 차체(B)사이에는 공기스프링(C)이 개재되어 볼트 또는 일반적인 체결수단으로 고정설치되고, 이 공기스프링(C)의 입력단은 제 1 튜브(D)를 개재하여 차체(B)에 고정 설치된 레벨링밸브(E)의 출력포트와 연통되어 있다.

상기한 레벨링밸브(E)의 입력포트는 제 2 튜브(F)와 도시되지 않은 3방향커넥터, 그리고 솔레노이드밸브를 순차 경유하여 에어탱크로 연통된다.

레벨링밸브(E)의 측면에는 레버(H)가 선회 가능하게 배치되어 그 내부의 밸브체를 절환시킬수 있게 되어 있으며, 또한 레버(H)의 연장단부는 로드(G)를 개재하여 차축(A)과 연결된다.

이와같이 구성된 공기현가장치의 작동은 다음과 같다.

차량의 한쪽 차체(B)에 하중이 가해지게 되면, 해당부위의 공기스프링(C)에 충만된 공압이 하중을 지탱하지 못하고 수축하게 되므로 하중이 가해진 부분의 차체(B)가 가라앉게 되고, 이로 인해 레벨링밸브(E)의 위치로 가라앉는 차체(B)와 함께 하강위치하게 된다.

레벨링밸브(E)에 연결된 레버(H)의 연장단부는 로드(G)에 의해 차축(A)과 일정간격을 유지하고 있기 때문에 레벨링밸브(E)가 하강위치하면 레버(H)는 레벨링밸브(E)에 대하여 도면의 시계방향으로 선회 위치한 것으로 된다.

이러한 레버(H)의 상대적인 움직임에 의해 레벨링밸브(E)의 내측에 수용된 밸브체가 절환하여 제 1 튜브(D)와 제 2 튜브(F)사이는 개방되고, 또한 별도 설치된 균형감지기는 해당 솔레노이드밸브를 개방 동작시키게 되므로 에어탱크로부터 공급되는 압축공기에 의해 공기스프링(C)이 팽창된다.

공기스프링(C)으로 공급되는 압축공기의 양은 레벨링밸브(E)에 대한 레버(H)의 상대적 이동에 비례하여 증감된다.

공기스프링(C)의 팽창이 시작되면 다시 차체(B)는 부상하고, 이때 레벨링밸브(E)로 함께 부상하며, 이러한 차체(B)의 부상은 레버(H)의 상대적 이동위치가 레벨링밸브(E)의 중립위치로 올때까지 지속된다.

이와같은 공기스프링(C)의 작용은 어느 한쪽 차체(B)에서 하중이 감소되었을 때도 나타나게 되며, 단지 이 경우는 레벨링밸브(E)에 대한 레버(H)의 상대적 움직임이 상술한 과정과는 반대방향으로 되어 공기스프링(C)에 충만된 공압은 제 1 튜브(D)와 레벨링밸브(E)의 배출포트를 통해 외부로 배출되게 작용함으로써 차체(B)는 하강하는 점이 다를 뿐이다.

그렇지만 상술한 공기현가장치는 차체로 가해지는 하중의 변화를, 레벨링밸브에 대한 레버의 상대적인 움직임으로 감지해서 공기스프링의 공압이 조절되게 하는 것이므로 감지에 반응하는 속도가 늦다는 결점이 있다.

이러한 결점은 특히 조향할때 차체의 한쪽이 순간적으로 가라 앉다가 복귀되는 경우에 주로 나타나며, 따라서 조향시의 조종 안정성은 여전히 좋지 않게 된다.

조향시에 나타나는 차축과 차체 사이의 간격 변화는 차체로 가해지는 원심력의 작용이 원인이기 때문에 차체에서 원심력이 발생되는 것을 감지할 수 있으며 조향에 병행하여 차체의 조정 안정성을 유지할 수 있을 것으로 기대된다.

대한민국 공개실용신안공보 제 256 호, 공개번호 89-4719 호는 다른 형태의 공기현가장치를 개시하고 있는 점에서 주목된다.

여기에 개시된 공기현가장치는 에어탱크와 공기스프링 사이가 3방향 밸브에 의해 포트 변환되게 하고, 차체와 차축 사이의 간격변화는 로터리식 가변저항으로 된 레벨센서가 검출하여 에널로그신호를 얻고, 이 신호는 콘트롤러에서 신호처리되어 최종적으로 전자에어장치로 입력됨으로써 전자에어장치는 상기한 3방향 밸브를 입력신호에 따라 작동시키게 한 구성으로 되어 있다.

이와같이 전자제어장치를 이용하는 구조가 간단하게 되는 이점은 있으나, 전자에어장치가 탑재되지않는 차량에는 적용할 수 없어서 범용성이 떨어지는 단점이 있다. 게다가 이 방법에서 레벨센서도 역시 차체와 차축 사이의 간격변화를 검출하는 것이므로 조향과정에서의 조정 안정성은 조향의 진행과 병행하여 유지될 수 없는 문제점은 여전히 남고 있다.

본 고안의 목적은 조향시에 발생하는 원심력을 감지하여 차체의 비수평적 쏠림현상을 차체의 조향에 병행하여 보상하게 함으로써 조향시의 조종 안정성을 유지할 수 있는 자동차용 공기현가장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 차체와 양 차축의 양단 사이로 배치된 공기스프링의 공압통로가, 상기한 차체와 차축 사이의 간격변화에 따라 작동되는 레버에 연동하는 레벨링밸브에 의해 급기 또는 배기로 절환 제어되어 항상 차체와 차축 사이의 간격이 일정하게 유지되게 구성한 공기현가장치에 있어서, 차축의 상면에 가이드가 부착되고 이 가이드의 내부에는 리턴스프링에 의해 탄압되어 항상 일정위치로 놓이는 슬라이더가 수용되어 있으며, 상기한 레벨링밸브의 레버와 연결된 로드의 하단부는 상기한 가이드의 상면에 열려진 슬로트를 관통하여 상기한 슬라이더에 연결되어서, 조향시의 원심력에 의해 작동하는 슬라이더가 상기한 레버를 연동시켜 레벨링밸브가 절환되게 구성하고 있음을 특징으로 한다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라서 더욱 상세히 설명한다.

제 1 도는 본 고안에 관련된 공기현가장치의 전체구성을 나타내는 도면으로서 공기스프링(4)은 종래와 마찬가지로 차축(1)에 설치되어서 그 상면이 차체(3)를 지지하게 되어 있다.

레벨링밸브(6)로 역시 종래와 마찬가지로 차체(3)에 부착된다.

상기한 공기스프링(4)의 입력포트와 레벨링밸브(6)의 출력포트 사이를 연결하는 제 1 튜브(5)는 배관의 편의상 차체(3)에 뚫려진 슬라이드공(2)을 관통하여 배열된다.

또한 레벨링밸브(6)의 입력포트도 역시 종래와 마찬가지로 제 2 튜브(7), 3방향커넥터(9), 솔레노이드밸브(8)를 순차 경유하여 에어탱크(10)로 접속되어 있다.

3방향커넥터(9)는 에어탱크(10)의 공압을 도시하지 않은 반대측 공기스프링으로도 공급하기 위하여 배치되는 것이다.

상기한 레벨링밸브(6)의 외측에 부착된 레버(11)의 연장단에는 로드(12)가 연결되어 있다.

로드(12)는 그 일측단이 차축(1)의 상면에 장착된 가이드(14)의 슬로트(13)를 관통하여 그 내부에 배치된 슬라이더(16)와 연결되어 있다.

슬라이더(16)는 가이드(14)의 내부에서 리턴스프링(15)에 의해 탄압되어 있다. 여기서 리턴스프링(15)의 탄성계수는 차체(3)가 수평인 상태에서 단지 슬라이더(16)를 가이드(14)의 일측단으로 밀어붙일수 있는 정도이고, 더 구체적으로는 조향시에 작용되는 원심력이 슬라이더(16)를 개재하여 리턴스프링(15)을 압축시킬수 있는 정도로 설정되어야 한다.

제 2 도는 본 고안에 적용된 레벨링밸브(6)의 측단면도로서 이러한 레벨링밸브의 구조는 통상적인 것이나, 본 고안이 작용에 대한 이해를 돕기 위하여 예시되었다.

밸브몸체(17)의 내측에 배치된 플러그(18)는 로커(20)의 개방단에 결합되어 레버(11)의 위치에 따라 작동되는 연동기구를 구성하고 있다.

록커(20)의 내부에는 상기한 레버(11)와 연결되는 샤프트(34)가 스프링(19)의 탄성력을 받게 설치되어 있으며, 또한 로커(20)의 양측단에는 나사조정가능하게 급기측 작동볼트(21a)와 배기측 작동볼트(21b)가 각각 부착되어 있다.

상기한 급기측 작동볼트(21a)는 다이어프램(22)의 중앙에 설치된 푸시로드(23)와 접촉하여 이를 연동시키고, 또 배기측 작동볼트(21b)는 배기밸브(29)에 접촉하여 이를 연동시키게 되어 있다.

상기한 다이어프램(22)은 다시 공기스프링(4)으로 연동되는 출력포트(33)의 통로상에 배치된 급기밸브(24)에 접촉하여 이를 연동시키게 되어 있다.

급기밸브(24)는 외주에 일정한 길이의 홈이 새겨져 있거나 혹은 끝이 막힌 중공축의 외부 소정위치에 구멍이 뚫린 형태로 된 통상의 니들밸브로 이루어지며, 이것은 밸브시이트(26)를 개재한 스프링(25)의 압력으로 항상 폐쇄되어 있다.

상기한 배기밸브(29)로 급기밸브(25)와 동일하게 니들밸브로 이루어져서 밸브시이트(31)를 개재한 스프링(30)의 압력으로 항상 폐쇄되는 것이며, 단지 급기밸브(24)가 입력포트(28)와 출력포트(33)사이를 개폐하는 것인데 비하여 배기밸브(29)는 출력포트(33)와 배기포트(32)사이를 개폐시키는 점이 다를 뿐이다.

입력포트(28)에 한하여 체크밸브(27)가 설치되어 있는데, 이것은 출력포트(33)측의 압력이 입력포트(28)측보다 높은 경우에 공기스프링(4)으로부터 공압이 역류되는 일이 없게 하기 위함이다.

이러한 레벨링밸브(6)의 구성에 의해 레버(11)가 도면의 화살표방향으로 선회 이동하면, 샤프트(34)를 개재하여 로커(20)가 회동함으로써 급기측 작동볼트(21a)가 푸시로드(23)를 밀어서 다이어프램(22)이 급기밸브(24)를 개방시켜 주게 되며, 이로 인해 입력포트(28)로 가해지는 공압은 출력포트(33)를 통해 공기스프링(4)으로 압송된다.

또 상기와는 반대로 레버(11)가 도면의 반시계반향으로 선회하면, 배기측 작동볼트(21b)가 배기밸브(29)를 개방시켜서 출력포트(33)와 배기포트(32)사이가 연통되게 하므로 공기스프링(4)에 충만된 공압은 배기포트(32)를 통해 배출 감소된다.

본 고안에 관련된 자동차용 공기현가장치는 조향시에 차량이 받게 되는 원심력에 의해 슬라이더(16)가 가이드(14)의 내부에서 슬라이드됨에 따라 소기의 작동을 행하게 된다.

또한 슬라이더(16)는 리턴스프링(15)의 탄발력을 받고 있으므로 원심력에 의해 슬라이더(16)의 이동거리는 차량의 속도와 조향각에 따라 다르게 된다.

이와같이 슬라이더(16)가 차량의 조향조건에 따라 길게 혹은 짧게 이동하면 레버(11)가 연동된다. 제 3 도는 상기한 레버(11)가 연동된 상태를 나타내는 도면으로서, 슬라이더(16)가 조향시에 원심력을 받아 이동거리(X)만큼 가이드(14)의 내부에서 슬라이드되었을때, 로드(12)의 자세변환으로 인해 레버(11)가 중립위치에서 선회각(θ)만큼 낮춰지게 됨을 묘사하고 있다.

이러한 레버(11)의 움직임에 의해 제 2 도에 도시한 레벨링밸브(6)의 배기측 작동볼트(21b)가 배기밸브(29)를 열어 주어서 공기 스프링(6)에 충만된 공압이 출력포트(33)-배기밸브(29)-배기포트(32)로 이어지는 통로를 타고 외부로 배출되게 한다. 그 결과, 공압이 감소되는 공기스프링(6)의 높이(H)가 줄어들어서 그 위에 지지된 차체(3)를 낮춰주게 되므로 조향시에 생기는 차체(3)의 비수평적 쏠림현상이 보상되어 조정 안정성을 유지시켜 주게 되는 것이다.

다음에 차량의 조향과정이 지나서 슬라이더(16)로 가해지던 원심력이 소멸되면, 슬라이더(16)는 리턴스프링(15)의 탄성력을 받아 원래의 위치로 복귀하게 된다.

그러나 레벨링밸브(6)의 위치는 차체(3)가 낮춰졌을때 함께 내려와 있으므로 상기한 슬라이더(16)가 원래위치로 오더라도 이에 연동하는 레버(11)는 레벨링밸브(6)에 대한 상대적 위치가 선회각(θ)만큼 중립위치에서 올라가게 된다.

따라서 이번에는 레벨링밸브(6)의 내측에서 배기밸브(29)가 닫히고, 급기밸브(17)가 열려져 공기스프링(6)으로 공압이 보충되어 진다. 이러한 공압의 보충은 공기스프링(6)의 높이(h)가 늘어나서 차체(3)를 부상시키게 됨에 따라 레버(11)의 위치가 레벨링밸브(6)에 대하여 중립위치로 될 때까지 계속되는 것이므로 차체(3)는 다시 조향전의 높이로 부상되어 여전히 조종안정성을 유지하게 되는 것이다.

한편, 직진주행을 할 때는 원심력이 발생하지 않아서 슬라이더(16)는 리턴스프링(15)에 탄압되어 항상 가이드(14)의 한쪽으로 위치하게 되므로 레버(11)는 아무런 영향을 받지 않게 되고, 단지 종래와 마찬가지로 차체(3)와 차축(1)사이의 간격이 변화될때에 야기되는 로드(12)의 자세변환에 의해서만 레벨링밸브(6)에 대한 상대적 위치이동을 행하게 된다.

이상과 같이 본 고안은 레벨링 밸브를 연동시키는 레버가 차체의 높이 변화에 따라 작동되게 함에 있어서, 조향시에 발생하는 원심력에 의해 가이드의 내부를 슬라이드되는 슬라이더의 위치이동으로 인해 레벨링밸브에 대한 레버의 상대적 위치 변화가 이루어지게 함으로써, 조향과정에서 원심력이 발생하면 가장 먼저 슬라이더가 작동해서 차체가 한쪽으로 쏠리기전에 레버를 연동시켜서 레벨링밸브가 제어되게 하는 것이므로 조향의 진행과 병행하여 차체의 비수평적 쏠림현상이 보상되어 조향시에도 차체의 조정 안정성을 유지시켜 주는 실용성을 갖추고 있다.

Claims (1)

1. 차체와 양 차축의 양단 사이로 배치된 공기스프링의 공압통로가, 상기한 차체와 차축 사이의 간격변화에 따라 작동되는 레버에 연동하는 레벨링밸브에 의해 급기 또는 배기로 절환 제어되어 항상 차체와 차축 사이의 간격이 일정하게 유지되게 구성한 공기현가장치에 있어서, 차축(1)의 상면에 가이드(14)가 부착되고 이 가이드(14)의 내부에는 리턴스프링(15)에 의해 탄압되어 항상 일정위치로 놓이는 슬라이더(16)가 수용되어 있으며, 상기한 레벨링밸브(6)의 레버(11)와 연결된 로드(12)의 하단부는 상기한 가이드(14)의 상면에 열려진 슬로트(13)를 관통하여 상기한 슬라이더(16)에 연결되어서, 조향시의 원심력에 의해 작동하는 슬라이더(16)가 상기한 레버(11)를 연동시켜 레벨링밸브(6)가 절환되게 구성하고 있음을 특징으로 하는 자동차용 공기현가장치.