KR100422551B1 - 자동차의 공기현가장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차의 공기현가장치에 관한 것으로, 일단이 차체프레임(1)에 결합되고 타단이 차축에 연결되도록 설치되면서 차체의 하중에 따라 전장의 길이가 수축 또는 팽창되도록 작동됨과 더불어 이에 연동되어 공기탱크로부터 압축공기를 공급받거나 또는 내부의 공기를 대기로 배출시키는 공기통로(40)가 구비된 레벨링밸브(50)와, 상기 레벨링밸브(50)의 소정구간을 감싸면서 레벨링밸브(50)와 일체로 구성되고 일단이 상기 차체프레임(1)의 하부를 지지하도록 설치됨은 물론 내부공간이 상기 공기통로(40)와 연결되면서 차체의 하중에 따라 수축 또는 팽창되면서 상기 차체프레임(1)을 승하강시켜 차체의 하중을 평형상태를 유지시키는 공기스프링(60)을 포함하도록 구성되어져, 공기현가장치의 설치공간이 최소화되고 이로 인해 차량의 제작에 수반되는 번거로움이 해소되어 작업자의 편의성이 향상됨은 물론, 아울러 상기 레벨링밸브(50)와 공기스프링(60)을 연결하는 레버가 사용되지 않게 되어 공기현가장치를 구성하는 부품수가 감소되면서 제조비용이 절감되도록 된 것이다.

Description

자동차의 공기현가장치{air suspension of vehicle}
본 발명은 자동차의 공기현가장치에 관한 것으로, 특히 레벨링밸브와 공기스프링을 일체화시켜 설치공간을 축소시키면서 제조비용을 절감시킬 수 있도록 된 자동차의 공기현가장치에 관한 것이다.
일반적으로, 대형버스나 또는 트럭등과 같이 상용차에 설치되는 공기현가장치는 보통 공기탱크와 레벨링밸브 및 공기스프링등으로 구성되며 공기의 탄성을 이용하기 때문에 작은 진동을 흡수하여 승차감이 좋다는 것과 압력의 컨트롤에 의하여 차고를 일정하게 조절할 수 있다는 특징이 있다.
이러한, 공기현가장치를 구성하는 레벨링밸브(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 차체프레임(1)에 고정되도록 설치되고, 상기 공기스프링(30)은 차체프레임(1)의 밑부분을 지지하도록 설치되는 구조로 되어 있으며, 상기 레벨링밸브(10)와 공기스프링(30)은 관절운동되는 레버(11)에 의해 서로 연결되는 구조로 되어 있다.
그리고, 상기 레벨링밸브(10)에는 공기탱크로부터 압축공기를 공급받기 위한 제1포트(12)와, 상기 공기스프링(30)으로부터 배출되는 공기를 공급받는 제2포트(13)와, 상기 제2포트(13)와 선택적으로 연결되면서 공기스프링(30)으로부터 공급받은 공기를 대기로 배출시키는 제3포트(14)가 구비되게 된다.
이와 같이 구성되는 공기현가장치의 작동원리에 대해 도 1 내지 도 3을 참조로 설명하기로 한다.
먼저, 차체의 하중이 평형상태일 때 레벨링밸브(10)와 공기스프링(30)을 연결하는 레버(11)는 도 1에 도시된 바와 같이 수평위치를 유지하게 되고, 상기 레벨링밸브(10)의 로커(15) 및 아암(16)은 중립상태를 유지하게 되며, 이로 인해 상기 레벨링밸브(10)의 공급밸브(17)와 배출밸브(18)가 모두 닫혀 있게 되어 공기탱크 및 공기스프링(30)으로부터의 공기공급과 대기로의 공기배출은 발생되지 않게 된다.
그리고, 차체의 하중이 무거워져서 공기스프링(30)이 도 2에 도시된 바와 같이 압축되었을 때 레베링밸브(10)의 레버(11)는 위로 밀려 올라가고, 로커(15)와 샤프트(19)가 회전하여 샤프트(19)에 고정되어 있는 로커(15)의 끝부분이 좌측스프링(21)을 압축하게 된다.
따라서, 좌우측스프링(21,22)에 끼어서 평형을 유지하고 있던 아암(16)은 좌측스프링(21)에 의해 오른쪽으로 밀리게 되고, 상기 아암(16)끝이 피스톤(23)을 오른쪽으로 밀게 된다.
그리고, 댐퍼실(24)에는 오일이 충만되어 있기 때문에 피스톤(23)의 오른쪽 오일은 연락통로(25) 및 가변드로틀밸브(26)를 통해 피스톤(23)의 왼쪽으로 밀려 나가게 되고, 이와 동시에 상기 피스톤(23)은 오른쪽으로 이동하여 공급밸브(17)를 열어주게 된다.
또한, 상기 공급밸브(17)가 열리게 되면 공기탱크로부터 공급되는 압축공기는 제2포트(13)를 통해 공기스프링(30)으로 공급되게 되고, 이 작용으로 인해 상기 공기스프링(30)은 서서히 늘어나게 되며, 이로 인해 상기 레버(11)가 수평위치로 되돌아가게 되고 아울러 상기 로커(15) 및 아암(16)도 중립위치로 돌아가게 되면서 상기 공급밸브(17)가 스프링의 힘에 의해 닫혀져 평형위치로 복귀되게 된다.
한편, 차체의 하중이 가벼워지면 도 3에 도시된 바와 같이 공기스프링(30)이 늘어나기 때문에 레벨링밸브(10)의 레버(11)가 내려가게 되고, 이로 인해 로커(15)는 왼쪽으로 회전하여 좌측스프링(21)을 압축하게 되며, 아암(16)도 피스톤(23)을 왼쪽으로 밀고 피스톤(23)은 배출밸브(18)를 열게 되어 공기스프링(30)안의 공기는배출밸브(18) 및 제3포트(14)를 통해 대기로 배출되게 된다.
그리고, 상기 공기스프링(30)안의 압력이 낮아지게 되고 레버(11)가 수평위치로 되돌아가게 되면 배출밸브(18)가 닫혀 공기의 배출이 종료되게 되고, 이로 인해 차체의 하중은 평형상태를 유지하게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 공기현가장치는 레벨링밸브(10)와 공기스프링(30)이 각각 별도로 구성되어 차체프레임(1)에 설치되기 때문에 많은 설치공간을 필요로 함은 물론, 이로 인해 차량의 제작상에도 번거로움이 따를 뿐만 아니라 작업자의 편의성도 그만큼 감소되게 되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 공기현가장치는 레벨링밸브(10)와 공기스프링(30)을 연결하는 소정길이의 레버(11)가 필수적으로 사용되게 되며, 이로 인해 공기현가장치를 구성하는 부품수도 그만큼 증가되면서 제조비용도 상승되게 된다는 문제점도 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 모든 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 레벨링밸브와 공기스프링을 일체로 구성하여 차체프레임에 설치시킴으로써, 공기현가장치의 설치공간을 최소화시키고, 이로 인해 차량의 제작에 수반되는 번거로움을 해소하여 작업자의 편의성도 향상시킴은 물론, 아울러 상기 레벨링밸브와 공기스프링을 연결하는 레버를 사용하지 않게 됨으로써 공기현가장치를 구성하는 부품수도 감소시켜 제조비용을 절감시킬 수 있도록 된 자동차의 공기현가장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기현가장치는, 일단이 차체프레임에 결합되고 타단이 차축에 연결되도록 설치되면서 차체의 하중에 따라 전장의 길이가 수축 또는 팽창되도록 작동됨과 더불어 이에 연동되어 공기탱크로부터 압축공기를 공급받거나 또는 내부의 공기를 대기로 배출시키는 공기통로가 구비된 레벨링밸브와, 상기 레벨링밸브의 소정구간을 감싸면서 레벨링밸브와 일체로 구성되고 일단이 상기 차체프레임의 하부를 지지하도록 설치됨은 물론 내부공간이 상기 공기통로와 연결되면서 차체의 하중에 따라 수축 또는 팽창되면서 상기 차체프레임을 승하강시켜 차체의 하중을 평형상태를 유지시키는 공기스프링을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 1 내지 도 3은 일반적으로 사용되는 공기현가장치의 작동원리와 레벨링밸브의 작동원리를 설명하기 위한 측면도 및 종단면도,
도 4내지 도 6은 본 발명에 따른 공기현가장치 및 이의 작동원리를 설명하기 위한 종단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1 - 차체프레임 40 - 공기통로
41 - 제1공기통로 42 - 제2공기통로
43 - 제3공기통로 44 - 제4공기통로
50 - 레벨링밸브 51 - 실린더부재
53 - 피스톤부재 60 - 공기스프링
이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.
도 4내지 도 6은 본 발명에 따른 공기현가장치 및 이의 작동원리를 설명하기 위한 종단면도로서, 본 발명에 따른 공기현가장치는 대형버스나 또는 트럭등과 같이 상용차에 설치되며 도 4에 도시된 바와 같이 레벨링밸브(50)와 공기스프링(60)이 일체로 구성되는 구조로 되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 공기현가장치는, 일단이 차체프레임(1)에 결합되고 타단이 차축에 연결되도록 설치되면서 차체의 하중에 따라 전장의 길이가 수축 또는 팽창되도록 작동됨과 더불어 이에 연동되어 공기탱크로부터 압축공기를 공급받거나 또는 내부의 공기를 대기로 배출시키는 공기통로(40)가 구비된 레벨링밸브(50)와, 상기 레벨링밸브(50)의 소정구간을 감싸면서 레벨링밸브(50)와 일체로 구성되고 일단이 상기 차체프레임(1)의 하부를 지지하도록 설치됨은 물론 내부공간이 상기 공기통로(40)와 연결되면서 차체의 하중에 따라 수축 또는 팽창되면서 상기 차체프레임(1)을 승하강시켜 차체의 하중을 평형상태를 유지시키는 공기스프링(60)을 포함하여 구성되는 구조로 되어 있다.
여기서, 상기 레벨링밸브(50)는 일단이 차축에 연결되도록 설치되고 차체프레임(1)쪽을 향하는 타단의 소정구간이 공기스프링(60)에 의해 감싸여지면서 일체로 구성되는 실린더부재(51)와, 일단이 상기 실린더부재(51)내에 위치되도록 설치되고 타단이 상기 공기스프링(60)에 의해 감싸여져 일체로 구성되면서 상기 차체프레임(1)에 고정되도록 설치됨은 물론 차체의 하중에 따라 상기 실린더부재(51)를 직선왕복 운동하는 피스톤부재(53)로 구성되게 된다.
그리고, 상기 공기통로(40)는 상기 실린더부재(51)의 길이방향을 따라 실린더부재(51)내에 형성되면서 일단이 공기탱크쪽으로 연결되고 타단이 피스톤부재(53)의 외주면쪽으로 연결되도록 형성되는 제1공기통로(41)와, 상기 피스톤부재(53)의 길이방향으로 따라 피스톤부재(53)내에 형성되면서 일단이 실린더부재(51)의 내주면과 연결되도록 형성되고 타단이 상기 공기스프링(60)과 연결되도록 형성되는 제2공기통로(42)와, 상기 피스톤부재(53)의 길이방향으로 따라 피스톤부재(53)내에 형성되면서 일단이 상기 공기스프링(60)과 연결되도록 형성되고 타단이 상기 실린더부재(51)의 내주면과 연결되도록 형성됨은 물론 양단의 높이가 상기 제2공기통로(42)의 높이와 일정높이로 단차지게 형성되는 제3공기통로(43)와, 상기 실린더부재(51)의 길이방향을 따라 실린더부재(51)내에 형성되면서 일단이 피스톤부재(53)의 외주면쪽으로 연결되도록 형성되고 타단이 대기와 연결되도록 형성되며중간의 소정부위가 상기 실린더부재(51)의 내부와 연결되도록 형성됨은 물론 상기 피스톤부재(53)의 외주면쪽으로 연결되는 일단의 높이가 상기 제1공기통로(41)의 높이와 일정높이로 단차지게 형성되는 제4공기통로(44)로 구성되게 된다.
이하, 본 발명에 따른 공기현가장치의 작동과정에 대해 도 4 내지 도 6을 참조로 상세히 설명한다.
먼저, 차체의 하중이 평형상태를 유지하게 되면 레벨링밸브(50)의 피스톤부재(53)는 도 4에 도시된 바와 같이 실린더부재(51)내에서 직선 이동되지 않게 되고, 이로 인해 상기 레벨링밸브(50)내에 구비된 제1,2공기통로(41,42) 및 제3,4공기통로(43,44)는 서로 연결되지 않게 된다.
여기서, 상기 제1,2공기통로(41,42) 및 제3,4공기통로(43,44)가 서로 연결되지 않게 되면, 상기 공기스프링(60)은 공기탱크로부터 압축공기를 공급받지 못하게 됨은 물론 공기스프링(60)내의 압축공기도 대기로 배출되지 않게 되며, 이로 인해 상기 공기스프링(60)은 차체의 하중에 변화가 있을 때까지 차체의 하중을 평형상태로 유지시키게 된다.
그리고, 차체프레임(1)에 도 5에 도시된 화살표 F와 같이 외력이 가해져서 차체의 하중이 증가하게 되면 상기 피스톤부재(53)는 차체프레임(1)의 하중(F)에 의해 실린더부재(51)를 압축하는 방향(화살표 M1)으로 직선 이동하게 되고, 이에 따라 상기 제1,2공기통로(41,42)가 서로 연결되면서 공기탱트로부터 발생되는 압축공기가 공기스프링(60)으로 공급되게 된다.
이때, 상기 피스톤부재(53)가 실린더부재(51)를 압축하는 방향(화살표 M1)으로 직선 이동하게 되면 상기 제1,2공기통로(41,42)는 점차적으로 연결되면서 결국에는 완전한 연결구조를 가지게 되지만, 상기 제3,4공기통로(43,44)의 연결부는 제1,2공기통로(41,42)와는 반대로 더욱더 많은 이격거리를 가지게 된다.
여기서, 상기 공기탱트로부터 발생되는 압축공기가 공기스프링(60)으로 공급되게 되면, 상기 차체프레임(1)의 하중에 의해 수축되었던 공기스프링(60)은 압축공기의 공급으로 인해 다시 팽창되게 되고, 이로 인해 상기 차체프레임(1)은 외력의 하중(F)을 극복하면서 점차적으로 상승되어 차체의 하중을 다시 평형상태로 유지시키게 된다.
또한, 공기탱트로부터 발생되는 압축공기가 제1,2공기통로(41,42)를 통해 공기스프링(60)으로 계속해서 공급되거나 또는 차체의 하중이 감소하게 되면, 상기 피스톤부재(53)는 도 6에 도시된 바와 같이 실린더부재(51)에 대해 팽창되는 방향(화살표 M2)으로 직선 이동하게 되고, 이에 따라 상기 제1,2공기통로(41,42)의 연결이 서로 단락되면서 반대로 상기 제3,4공기통로(43,44)는 서로 연결되는 구조를 가지게 된다.
여기서, 상기 제1,2공기통로(41,42)의 연결이 서로 단락되게 되면 공기탱트로부터 발생된 압축공기가 공기스프링(60)의 내부로 공급되는 것이 차단되게 되고, 반대로 상기 제3,4공기통로(43,44)가 서로 연결되게 되면 상기 공기스프링(60)의 내부에 존재하던 압축공기는 제3,4공기통로(43,44)를 통해 대기로 배출되게 된다.
그리고, 상기 공기스프링(60)의 내부에 존재하던 압축공기가 대기로 배출되게 되면, 상기 공기스프링(60)은 차체프레임(1)의 하중에 의해 점차적으로 수축되게 되고, 결국에는 도 4에 도시된 바와 같이 차체의 하중을 다시 평형상태로 유지시키게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따라 레벨링밸브(50)와 공기스프링(60)이 일체로 구성된 공기현가장치가 대형버스나 또는 트럭등과 같이 상용차에 설치되더라도 도 1내지 도 3을 참조로 전술한 종래의 공기현가장치와 동일한 기능을 수행할 수 있게 되며, 종래의 공기현가장치에서 대두되었던 문제점들 즉 레벨링밸브와 공기스프링이 각각 별도로 구성되어 차체프레임에 설치됨으로써 설치공간이 과도하게 필요한 문제점과, 이로 인해 차량의 제작상에도 번거로움이 따르면서 작업자의 편의성이 감소되는 문제점을 해소할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따라 레벨링밸브(50)와 공기스프링(60)이 일체로 구성된 공기현가장치를 차량에 설치하게 되면, 종래의 공기현가장치와 같이 레벨링밸브와 공기스프링을 연결하는 레버가 필요하지 않게 됨으로써, 종래의 공기현가장치보다 구성부품수를 감소시킬 수 있게 되며, 이로 인해 제조비용도 그만큼 절감시킬 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 레벨링밸브와 공기스프링이 일체로 구성된 공기현가장치가 차체프레임에 설치됨으로써, 공기현가장치의 설치공간이 최소화되고 이로 인해 차량의 제작에 수반되는 번거로움이 해소되어 작업자의 편의성이 향상됨은 물론, 아울러 상기 레벨링밸브와 공기스프링을 연결하는 레버가 사용되지 않게 되어 공기현가장치를 구성하는 부품수가 감소되면서 제조비용도 절감되는 효과가 있게 된다.

Claims (8)

  1. 일단이 차체프레임(1)에 결합되고 타단이 차축에 연결되도록 설치되면서 차체의 하중에 따라 전장의 길이가 수축 또는 팽창되도록 작동됨과 더불어 이에 연동되어 공기탱크로부터 압축공기를 공급받거나 또는 내부의 공기를 대기로 배출시키는 공기통로(40)가 구비된 레벨링밸브(50)와, 상기 레벨링밸브(50)의 소정구간을 감싸면서 레벨링밸브(50)와 일체로 구성되고 일단이 상기 차체프레임(1)의 하부를 지지하도록 설치됨은 물론 내부공간이 상기 공기통로(40)와 연결되면서 차체의 하중에 따라 수축 또는 팽창되면서 상기 차체프레임(1)을 승하강시켜 차체의 하중을 평형상태를 유지시키는 공기스프링(60)을 포함하여 구성되는 자동차의 공기현가장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 레벨링밸브(50)가 일단이 차축에 연결되도록 설치되고 차체프레임(1)쪽을 향하는 타단의 소정구간이 공기스프링(60)에 의해 감싸여지면서 일체로 구성되는 실린더부재(51)와, 일단이 상기 실린더부재(51)내에 위치되도록 설치되고 타단이 상기 공기스프링(60)에 의해 감싸여져 일체로 구성되면서 상기 차체프레임(1)에 고정되도록 설치됨은 물론 차체의 하중에 따라 상기 실린더부재(51)를 직선왕복 운동하는 피스톤부재(53)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 공기현가장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 공기통로(40)가 실린더부재(51)의 길이방향을 따라 실린더부재(51)내에 형성되면서 일단이 공기탱크쪽으로 연결되고 타단이 피스톤부재(53)의 외주면쪽으로 연결되도록 형성되는 제1공기통로(41)와, 상기 피스톤부재(53)의 길이방향으로 따라 피스톤부재(53)내에 형성되면서 일단이 실린더부재(51)의 내주면과 연결되도록 형성되고 타단이 상기 공기스프링(60)과 연결되도록 형성되는 제2공기통로(42)와, 상기 피스톤부재(53)의 길이방향으로 따라 피스톤부재(53)내에 형성되면서 일단이 상기 공기스프링(60)과 연결되도록 형성되고 타단이 상기 실린더부재(51)의 내주면과 연결되도록 형성됨은 물론 양단의 높이가 상기 제2공기통로(42)의 높이와 일정높이로 단차지게 형성되는 제3공기통로(43)와, 상기 실린더부재(51)의 길이방향을 따라 실린더부재(51)내에 형성되면서 일단이 피스톤부재(53)의 외주면쪽으로 연결되도록 형성되고 타단이 대기와 연결되도록 형성되며 중간의 소정부위가 상기 실린더부재(51)의 내부와 연결되도록 형성됨은 물론 상기 피스톤부재(53)의 외주면쪽으로 연결되는 일단의 높이가 상기 제1공기통로(41)의 높이와 일정높이로 단차지게 형성되는 제4공기통로(44)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 공기현가장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 피스톤부재(53)가 차체의 하중이 평형상태를 유지하게 되면 제1,2공기통로(41,42) 및 제3,4공기통로(43,44)가 서로 연결되지 않도록 상기 실린더부재(51)내에서 직선 이동되지 않는 것을 특징으로 하는 자동차의 공기현가장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 피스톤부재(53)가 차체의 하중이 증가하게 되면 제1,2공기통로(41,42)는 서로 연결되고 상기 제3,4공기통로(43,44)는 서로 연결되지 않도록 상기 실린더부재(51)내에서 직선 이동되는 것을 특징으로 하는 자동차의 공기현가장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 피스톤부재(53)가 실린더부재(51)에 대해 압축되는 방향으로 직선 이동되는 것을 특징으로 하는 자동차의 공기현가장치.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 피스톤부재(53)가 차체의 하중이 감소하게 되면 제1,2공기통로(41,42)는 서로 연결되지 않고 상기 제3,4공기통로(43,44)는 서로 연결되도록 상기 실린더부재(51)내에서 직선 이동되는 것을 특징으로 하는 자동차의 공기현가장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 피스톤부재(53)가 실린더부재(51)에 대해 팽창되는 방향으로 직선 이동되는 것을 특징으로 하는 자동차의 공기현가장치.
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