KR100599480B1 - 폐루프 차고조절시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차고 조절을 위하여 에어 스프링과 리저버 사이의 압축 공기의 흐름을 조절하는 폐루프 차고조절시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 기존 시스템에서 사용하던 체크 밸브를 사용하지 않고도, 적은 수의 밸브를 사용하며, 에어 스프링에서 리저버로 공기가 유입되는 경우의 관로 길이를 축소하여 빠른 하향 차고 조절이 가능하게 한 폐루프 차고조절시스템에 관한 것이다.

솔레노이드 밸브, 리저버, 에어 스프링

Description

폐루프 차고조절시스템{Closed loop level control system for vehicle}

도1은 종래 투웨이솔레노이드밸브 만으로 구성된 폐루프 차고조절시스템.

도2는 종래 쓰리웨이솔레노이드밸브와 투웨이솔레노이드밸브로 구성된 폐루프 차고조절시스템.

도3은 본 발명의 바람직한 실시예.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

R: 리저버 V1: 제1 쓰리웨이 솔레노이드 밸브

V2: 제2 쓰리웨이 솔레노이드밸브 C: 컴프레서

V3: 투웨이 솔레노이드밸브 V4: 흡배기밸브

6a내지6b: 에어스프링 26a내지26d: 에어스프링밸브

S: 압력 센서 D: 드라이어

P: 분기점 L1: 제 1라인

L2: 제 2라인 L3: 제 3라인

본 발명은 에어 스프링과 리저버 사이의 공기의 흐름을 조절하여 차고를 조 절하기 위한 차고조절시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 체크밸브를 없애고 적은 수의 밸브를 사용하여, 공기의 경로를 단순화시킨 폐루프 차고조절시스템에 관한 것이다.

   폐루프 차고조절시스템이란 종래 개루프 차고조절시스템에서 컴프레서가 대기를 에어스프링이나 리저버에보내는 데에만 사용되었던것 과는 달리, 리저버와 에어스프링사이의 공기 교환에서도 작용될 수 있도록 한 시스템으로, 보다 높은 에너지 효율을 얻을 수 있는 차고조절시스템이다.

이러한 폐루프 차고조절시스템의 구조를 간단히 살펴보면, 차고를 상향 조절하는 경우에는 리저버속의 압축공기가 컴프레서에 의해 에어스프링으로 전달되어, 차체가 들어 올려지게 되며, 반대로 차고를 하향 조절하는 경우에는 에어스프링속의 압축공기가 컴프레서에 의해 리저버로 이동되면서 차체가 내려가게 된다.

이러한 차고조절시스템은 가능한 한 유로의 구조가 단순하면서, 리저버와 에어스프링사이의 공기의 흐름이 빨라질 수 있도록 구성되어, 차고의 상향 또는 하향 이동이 신속히 이루어 질 수 있도록 되어야 한다.

도1과 도2에 나타난 종래 미국 특허 제 2002/0136645 A1 의 폐루프 차고조절시스템의 구조를 살펴보면, 도1에서는 9개의 투웨이솔레노이드밸브와 한개의 체크 밸브가 사용되었으며, 도2 에서는 2개의 쓰리웨이솔레노이드밸브, 6개의 투웨이솔레노이드밸브,3개의 체크밸브가 사용되고 있다.

여기서 투웨이솔레노이드밸브란 하나의 입구와 하나의 출구로 구성되어 솔레노이드에 전류가 흐르면 밸브가 닫히거나 혹은 열리는 밸브를 말한다.

쓰리웨이솔레노이드밸브란 세개의 접속구가 있어, 입력이 2개 이고 출력이 1개인 경우에는 어느하나의 입력과 출력을 연결시키고, 출력이 2개이고 입력이 1개인 경우에는 어느 하나의 출력과 입력을 연결시키는 밸브를 말한다.

도 2에 나타난 종래 시스템은 도 1 시스템에 비해 두개의 투웨이 솔레노이드 밸브대신 하나의 쓰리웨이솔레노이드밸브를 사용하여, 구조를 단순화 하고 비용을 절감할 수 있는 효과를 가져온 것이다.

이러한 도 2에 나타난 시스템의 구성을 살펴보면, 압축공기를 저장하는 리저버(12)와, 공기의 유입에 따라 차고를 조절하는 에어스프링(6a내지6d)과 리저버와 에어스프링사이에서 압축공기를 전달하는 컴프레서(8)와 2개의 쓰리웨이솔레노이드밸브(2a,4a)와 6개의 투웨이솔레노이드밸브(5,30,6a내지6d)와 3개의 체크밸브 (18,31,33)가 사용되고 있음을 알 수 있다. 리저버(12)에서 시작한 압축 공기 라인 1이 밸브(2a)를 거쳐 점(29)에 연결되고, 에어 스프링(6a 내지 6d)에서 시작한 압축 공기 라인 3이 밸브(4a)를 지나 점(29)에 연결되어, 점(29)에서 라인 1과 라인 3이 만나게 된다. 라인 1과 라인 3의 공통 점에 해당하는 점(29)은 컴프레서입력(14)에 바로 연결된다. 첫번째 압축 공기 라인인 라인 1에서, 체크 밸브(31)는 공통점(29)과 밸브(2a) 사이에 위치하며, 체크밸브(31)는 점(29)과 컴프레서 입력(14)을 향해 열려져 있다. 체크밸브(33)는 라인 3위에서 공통점(29)과 밸브(4a)사이의 위치한다. 체크밸브(33)는 공통점(29)과 컴프레서 입력(14)을 향해 열려져 있다. 체크 밸브(18)는 리저버(12)를 향해 열려져 있고 라인 1과 라인 4는 밸브(2a) 로 연결된다. 컴프레서 출력(16)은 라인2를 통해서 에어 스프링(6a 내지 6d)중 어 느 것과도 연결 될 수 있다. 라인 2는 밸브 (4a), 밸브(26a 내지 26d)를 거쳐 에어 스프링(6a 내지 6d)에 연결된다. 또한 컴프레서 입력(14)은 밸브(4a), 밸브(26a 내지 26d)를 거쳐 에어스프링(6a 내지 6d)중 어느 것과도 연결이 가능하다. 라인 2와 라인 3은 밸브(4a)로 연결되며, 연결된 라인은 에어스프링(6a 내지 6d)으로 연결된다.

상기 시스템은 네개의 투웨이솔레노이드밸브대신 두개의 쓰리웨이솔레노이드밸브를 부가하여 도1의 시스템에 비해 간단한 구조를 형성하고 비용을 절감할 수 있는 효과를 가져 오긴하였으나, 그 결과 의도하지 않은 역류에 대한 방지가 필요했고, 에어스프링의 압력을 측정하기 위해 체크 밸브(31)와 체크밸브(33)가 필요 했다.

압력 측정 과정에서 체크밸브(31)과 체크밸브(33)이 사용되는 과정을 살펴보면, 에어 스프링(6a 내지 6d) 쪽의 압력이 리저버(12)에 비해 큰 경우에는 에어스프링쪽의 공기가 리저버 쪽으로 유입되지 못하도록 차단된 상태에서 에어스프링의압력을 측정해야 하므로 체크 밸브(31)이 필요하다. 이 경우 에어스프링(6a 내지 6d) 에서 밸브(6a 내지 6d)를 통해 밸브(5), 밸브(4a), 체크 밸브(31)를 거쳐 전달된 압축 공기는 체크 밸브(31)에서 차단이 되게 된다. 제2 라인을 통하는 길과 제 4라인을 통하는 길은 각각, 밸브(4a)와 밸브(2a)에 의해 차단되므로, 결국 압축 공기가 리저버 12로 들어가는 모든 길은 차단되게 되는 것이다.

반대의 경우, 즉 리저버의 압력이 에어 스프링 보다 높은 경우에는 체크 밸브(33)이 작용된다. 리저버를 나와 밸브(2a)와 체크 밸브(31)을 통과한 압축 공기 는 체크 밸브(33)에서 에어 스프링으로의 진입이 차단된다. 제 4라인을 통과하는 길은 밸브(2a)에서 차단되고, 제2라인을 통과하는 길은 밸브(4a)에서 차단되므로 결국 압축 공기가 리저버에서 나와 에어 스프링으로 진입하는 모든 길이 차단 되게 된다.

이와 같이 종래 시스템에서는 개선된 구조에도 불구하고 에어 스프링의 공기 압력 측정을 위해 체크 밸브를 사용하였기 때문에, 공기의 흐름 방향을 바꿔 줄때 또 다른 경로를 이용해야 했고, 그 결과 공기 유로가 복잡해지며, 각각의 밸브 제어가 복잡해지는 문제점이 여전히 존재하고 있었다.

또한 빈번하게 사용되는 유로인 에어 스프링에서 리저버로의 경로가 우회적이어서, 에어 스프링에서 공기가 신속히 빠져 나오지 못해 하향차고 조절이 신속하지 못한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 쓰리웨이솔레노이드밸브를 사용하여 보다 적은 수의 밸브갯수를 유지하면서도 체크 밸브를 사용하지 않음으로써, 공기의 흐름을 반대방향으로 할 때에 동일한 유로를 사용할 수 있게 하여 경로를 단순화 하는데 목적이 있다. 그리고 이로 인해 시스템 개발의 시간을 단축 시키고 원가 절감의 효과를 가져오게 하는데 또다른 목적이 있다. 또한, 에어스프링에서 리저버로의 경로를 단축 시켜 빠른 하향차고 조절이 가능하게 하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 압축 공기를 저장하는 리저버와; 차고를 조정하는 에어스프링과; 리저버와 에어스프링 사이에서 압축 공기를 전달하는 컴프레서와; 컴프레서의 출력부분과 리저버 사이에 위치하는 제1 쓰리웨이솔레노이드밸브와; 제1 쓰리웨이솔레노이드밸브와 컴프레서 사이에 위치하는 제2쓰리웨이솔레노이드밸브와; 컴프레서의 입력 부분과 에어 스프링 사이에 위치하는 투웨이솔레노이드밸브와; 투웨이솔레노이드밸브에서 각각의 에어스프링밸브로 들어가는 분기점과 각각의 에어스프링 사이에 위치하는 에어스프링밸브와; 컴프레서 입력부분과 투웨이솔레노이드밸브 사이의 한점을, 제1 쓰리웨이솔레노이드 밸브에 연결하는 제1라인과; 컴프레서 출력부분과 제2 쓰리웨이솔레노이드밸브를 연결하는 제2라인과; 제2 쓰리웨이솔레노이드밸브에서 시작되 투웨이솔레노이드밸브와 분기점사이의 한점으로 연결되는 제3라인을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부도면에 나타난 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세하게 설명하도록 하겠다.

도3에 나타는 본 발명의 구성을 살펴보면, 본 발명은 압축공기를 저장하는 리저버(R)와, 차고를 조절하는 에어스프링(6a내지6d)과, 리저버와 에어스프링 사이에서 압축공기를 저장하는 컴프레서(C)와, 두개의 쓰리웨이솔레노이드밸브(V1,V2)와, 하나의 투웨이솔레노이드밸브(V3)와, 각각의 에어스프링(6a내지6d)에 대응하는 에어스프링밸브(26a내지26d)와, 3개의 주요라인(L1,L2,L3)으로 구성되었음을 알 수 있다. 에어스프링과 에어스프링밸브는 4륜 모두에 위치할수도 있으며, 일부분 예를 들어 후륜쪽에만 위치할 수도 있다.

리저버(R)는 제1 쓰리웨이솔레노이드밸브(V1)와 연결되며, 제1쓰리웨이솔레노이드밸브(V1)는 리저버(R)에서 시작된 라인을 제1라인(L1) 또는 제2 솔레노이드밸브(V2)에 선택적으로 연결한다. 제1라인(L1)은 제1 쓰리웨이솔레노이드밸브(V1)와, 컴프레서입력(Ci)과 투웨이솔레노이드밸브(V3)사이의 한점을 연결하는 라인을 말한다. 제2쓰리웨이솔레노이드밸브(V2)는 제2라인(L2)을 제1쓰리웨이솔레노이드밸브(V1) 또는 제3라인(L3)에 선택적으로 연결시킨다. 제2라인(L2)은 제2 쓰리웨이솔레노이드밸브와 컴프레서출력을 연결시키는 라인을 말하며, 제 3라인(L3)은 제2 쓰리웨이솔레노이드밸브(V2)에서 시작되어 투웨이솔레노이드밸브(V3)와 분기점(P)사이의 한점에 연결되는 라인을 말한다. 컴프레서입력(Ci)에서 투웨이솔레노이드밸브를 지난 라인은 분기점(P)에서 각각의 스프링밸브(26a 내지 26d)로 나누어져 연결되며 각각의 스프링밸브는 에어스프링(6a내지6d)과 연결된다.

제1 쓰리웨이솔레노이드밸브(V1)는 리저버(R)와 제 2쓰리웨이솔레노이드밸브 (V2)를 연결시키고 있다가 전류가 흐르면 리저버(R)를 제1라인(L1)에 연결한다. 제2 쓰리웨이솔레노이드밸브(V2)는 제1솔레노이드밸브(V1)와 제2라인(L2)을 연결시키고 있다가 전류가 흐르면 제3 라인(L3)과 제2 라인(L2)을 연결시킨다. 투웨이솔레노이드밸브(V3)와 에어스프링밸브(26a내지26d), 흡배기밸브(V4)는 닫힌상태에서 전류가 흐르면 라인을 연결시키게 된다.

전류의 흐름에 따른 밸브의 상태변화는 앞서 설명한 것과 반대가 되게 할 수 도 있다. 다시 말하면 전류가 흐를때 앞서 말한 기본상태가 유지되고, 전류가 흐르 지 않을때 앞서 설명한 전류가 흐르는 상태가 되도록 할 수도 있다.

흡배기밸브가 부가 되는 경우 경제적인 시스템을 구성하기 위해 흡기밸브와 배기밸브는 따로 분리되어 있지 아니하고 하나의 흡배기밸브(V4)를 이루며, 흡배기밸브는 분기점(P)과 투웨이솔레노이드밸브사이(V3), 또는 제3라인(L3)에 연결되는 것이 바람직하다.

에어드라이어(D)가 부가되는 경우에는 리저버(R)와 제2 쓰리웨이솔레노이드밸브(V2) 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 에어드라이어(D)는 컴프레서출력(Co)과 리저버(R) 사이에 위치하는 것이 보다 효율적이며, 대기로의 배기과정에서 공기가 에어드라이어(D)를 지나면 에어드라이어의 재생이 가능하기 때문이다.

우선 압축 공기가 에어 스프링(6a 내지 6d)에서 리저버(R)로 들어가 차고를 하향조정하는 과정을 살펴보면, 에어 스프링(6a 내지 6d)에 있는 공기는 스프링 밸브(26a 내지 26b)를 지나 투웨이솔레노이드밸브(V3)를 거쳐, 컴프레서(C)로 전달 되고, 컴프레서(C)는 이 압축공기를 제2 쓰리웨이솔레노이드밸브(V2)와 제1 쓰리웨이솔레노이드밸브(V1)를 거쳐 리저버(R)에 전달 한다. 이 과정에서는 차고의 하향조정에 관여하는 스프링밸브(6a 내지 6d)와 투웨이솔레노이드밸브(V3)가 열리며 제2 쓰리웨이솔레노이드밸브(V2)는 제2라인을 제1쓰리웨이솔레노이드밸브에 연결시키는 방향으로 제1 쓰리 웨이솔레노이드밸브(V1)는 리저버와 제2 쓰리웨이솔레노이드밸브를 연결시키는 방향으로 열리게 된다. 다만 흡배기 밸브(V4)가 부가된 경우 흡배기 밸브는 닫힌 상태로 있게 된다. 도 3을 보면 에어 스프링에서 리저버로 압축공기가 전달되는 유로가 매우 간단하고 짧은 것을 알 수 있는데, 이러한 관로 길이 축소로 인해 빠른 하향 차고 조절이 가능하며 시스템개발이 용이해진다는 장점이 있다.

리저버(R)에 있는 압축 공기가 에어 스프링(6a 내지 6d)으로 전달되어 차고를 상향조정하는 과정을 살펴보면, 리저버(R)에서 나온 압축 공기는 제1 쓰리 웨이 솔레노이드 밸브(V1)를 거쳐 제 1라인(L1)을 통과해 컴프레서 입력(Ci)으로 전달된다. 컴프레서(C)를 통과한 압축공기는 제2 쓰리웨이솔레노이드밸브(V2)를 거쳐 제3라인(L3)을 지나 분기점(P)을 차례로 통과하게되고, 다시 에어스프링밸브(26a 내지 26d)를 통해 각각의 에어스프링(6a 내지 6d)으로 전달된다. 이 과정에서 제1쓰리 웨이솔레노이드밸브(V1)는 리저버의 공기를 제1라인(L1)으로 전달하는 방향으로 열리며 제2 쓰리 웨이 솔레노이드 밸브(V2)는 제2라인(L2)과 제3라인(L3)을 연결시켜 주는 방향으로 열리게 된다. 제1 투 웨이 솔레노이드 밸브(L2)는 닫힌 상태이며, 각각의 스프링 밸브(6a 내지 6d)는 열리게 된다. 흡배기 밸브(V4)가 부가된 경우라면 흡배기 밸브는 닫힌 상태를 유지하게 된다.

제 3라인(L3)상의 한 점에 흡배기 밸브(V4)가 연결 되어 리저버와 대기 사이에 공기의 교환이 있는 경우를 살펴 보면, 우선 공기가 대기에서 리저버로 들어가는 과정에서는, 외부 공기는 흡배기 밸브(V4)를 통해 제3라인(L3)을 거쳐,제1 투 웨이솔레노이드밸브(V3)를 통과하게 되고, 통과된 공기는 컴프레서(C)를 통해 제2 쓰리 웨이 솔레노이드 밸브(V2)와 제1 쓰리 웨이 솔레노이드 밸브(V1)를 차례로 거쳐 리저버(R)에 들어가게 된다. 이 과정에서는 흡배기밸브(V4)와 제 1 투 웨이 솔레노이드 밸브(V3)가 열리고,제2 쓰리 웨이 솔레노이드 밸브(V2)는 제1 쓰리 웨이 솔레 노이드 밸브(V1)와 컴프레서 출력(Co)을 연결하는 방향으로 열리며, 제1쓰리 웨이 솔레노이드 밸브(V1)는 제2 쓰리 웨이 솔레노이드 밸브(V2)와 리저버(R) 사이를 연결하는 방향으로 열린다.

다음으로 리저버에 있는 압축 공기가 대기로 방출 되는 과정을 살펴보면, 리저버에(R)서 나온 압축 공기는 제1 쓰리 웨이 솔레노이드 밸브(V1)를 통해 제 1라인(L1)을 거쳐 투웨이솔레노이드밸브(V2)에 전달 되고, 투웨이솔레노이드밸브(V4)를 통과한 이 공기는 다시 제3 라인(L3)으로 들어가, 제 3라인(L3)상에서 연결된 흡배기 밸브(56)를 통해 외부로 방출 된다. 제1 쓰리웨이솔레노이드밸브(V1)는 리저버(R)의 공기를 제1라인(L1)으로 연결시키는 방향으로 열리며 제 1투웨이솔레노이드밸브(V1)와 흡배기 밸브(V4)는 열린 상태를 유지하게 된다. 이 과정에서는 시스템 내부의 공기의 압력이 대기에 비해 현저히 높기 때문에 컴프레서(C)를 거치지 않게 된다.

압력센서(S)가 부가되어 에어스프링(6a)의 압력을 측정하는 과정을 살펴보면, 에어스프링밸브(26a)는 열리게 되고 나머지 다른 에어스프링밸브는 닫힌 상태를 유지하게 된다. 투웨이솔레노이드밸브(V3)는 닫힌 상태를 유지해서 컴프레서입력(Ci)쪽으로 에어스프링의 공기가 유입되는 것을 막아주며, 흡배기밸브(V4)가 부가된경우, 닫힌상태를 유지해 외부로 공기가 나가지 않도록 한다. 제2 쓰리웨이솔레노이드밸브(V2)는 제2라인과 제1 쓰리웨이솔레노이드밸브를 연결함으로써, 제3라인을 차단시킨다.

따라서 에어스프링(6a)의 공기는 체크밸브가 없이도 다른 곳으로의 경로가 모두 차단된 상태에서 압력센서(S)에 의해 측정될 수 있으며, 동일한 원리는 다른 에어스프링에도 적용될 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명은 쓰리웨이밸브(V1,V2)를 사용하면서도 체크 밸브를 사용하지 않아,결과적으로 적은수의 밸브를 사용하고 있으며 단순한 경로를 사용하고 있다.

본 발명의 효과를 요약하면 다음과 같다.

첫째, 체크 밸브를 사용하지 않으면서, 적은 수의 밸브를 사용하여 원가 측면에서 유리하다.

둘째, 체크 밸브를 사용하지 않아, 솔레노이드 밸브와 컴프레서의 구동만으로도 공기의 흐름을 반대로 할 수 있어 경로가 단순해 지며, 이에 따른 밸브의 제어도 복잡하지 않아 시스템 개발의 기간을 단축시킬 수 있다.

셋째, 에어스프링에서 리저버로의 유로가 단축되어, 신속한 하향차고 조절이 가능하다.

Claims (6)

1. 압축 공기를 저장하는 리저버와;

   차고를 조정하는 에어스프링과;

   리저버와 에어스프링 사이에서 압축 공기를 전달하는 컴프레서와;

   컴프레서의 출력부분과 리저버 사이에 위치하는 제1 쓰리웨이솔레노이드밸브와;

   제1 쓰리웨이솔레노이드밸브와 컴프레서 사이에 위치하는 제2쓰리웨이솔레노이드밸브와;

   컴프레서의 입력 부분과 에어 스프링 사이에 위치하는 투웨이솔레노이드밸브와;

   투웨이솔레노이드밸브에서 각각의 에어스프링밸브로 들어가는 분기점과 각각의 에어스프링 사이에 위치하는 에어스프링밸브와;

   컴프레서 입력부분과 투웨이솔레노이드밸브 사이의 한점을, 제1 쓰리웨이솔레노이드 밸브에 연결하는 제1라인과;

   컴프레서 출력부분과 제2 쓰리웨이솔레노이드밸브를 연결하는 제2라인과;

   제2 쓰리웨이솔레노이드밸브에서 시작되 투웨이솔레노이드밸브와 분기점사이의 한점으로 연결되는 제3라인을 포함하는 폐루프 차고조절시스템
2. 제1항에 있어서, 분기점과 투웨이솔레노이드 밸브 사이에 압력선세가 부가되 는 것을 특징으로 하는 폐루프 차고조절시스템.
3. 제1 항에 있어서, 제 3라인상에 압력센서가 부가되는 것을 특징으로 하는 폐루프 차고조절시스템.
4. 제1 항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 제3라인상에 흡배기 밸브가 부가되는 것을 특징으로 하는 폐루프 차고조절시스템.
5. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 리저버와 제1 쓰리웨이솔레노이드밸브 사이에 드라이어가 부가된 것을 특징으로 하는 폐루프 차고조절시스템.
6. 제 4항에 있어서, 리저버와 제1 쓰리웨이솔레노이드밸브 사이에 드라이어가 부가된 것을 특징으로 하는 폐루프 차고 조절 시스템.

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