KR101041554B1

KR101041554B1 - 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템 및 공압회로 제어방법

Info

Publication number: KR101041554B1
Application number: KR1020110001780A
Authority: KR
Inventors: 오관범; 김차식; 조태영; 변경원
Original assignee: 주식회사 인팩
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2011-06-15
Also published as: WO2012093745A1

Abstract

본 발명은 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템 및 공압회로 제어방법에 관한 것으로, 위 공압회로 시스템은 외기를 흡입하여 압축하는 압축기(3); 상기 압축기(3)에서 압축된 공기 중의 수분을 제거하는 건조기(5); 상기 건조기(5)에서 건조되어 나온 공기가 상기 공기스프링(10)으로 유입되도록 통과하는 것은 허용하되, 상기 공기스프링(10)에 유입된 공기가 상기 건조기(5) 측으로 배기되도록 통과하는 것은 차단하는 일방향밸브(7); 상기 공기스프링(10)으로 공기가 유입될 때는 폐쇄되어 상기 관로(c)를 통해서 공기가 유입되도록 하나, 상기 공기스프링(10)에서 공기가 유출될 때는 개방되어 상기 관로(d)를 통해서 공기가 유출되도록 하는 개폐밸브(9); 상기 공기스프링(10)에서 유출되는 공기를 교축함으로써 상기 건조기(5)의 수분을 제거하도록 되어 있는 교축밸브(11); 및 상기 교축밸브(11)를 통과한 공기를 대기 중으로 배출하도록 개방되는 배기밸브(13);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 따라서 압축기로부터 공기스프링으로 공기가 충진되는 관로 상에 일방향밸브가 장착되므로, 압축기에서 공급되는 공기가 개폐밸브를 통과하지 않고 직접적으로 공기스프링에 충진될 수 있어 공기스프링에 공기를 충진하는 관로 구조를 일층 간소화할 수 있게 된다.

Description

차량용 공기스프링의 공압회로 시스템 및 공압회로 제어방법{pneumatic circuit system of an air spring for a vehicle and controlling method for the pneumatic circuit}

본 발명은 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템 및 공압회로 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 차고를 제어하는 데 사용되는 공기스프링에 대하여 외기를 충진 또는 배출하는 공압회로 시스템 및 이 공압회로와 그 부품들을 효과적으로 제어할 수 있는 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량은 차고를 제어하기 위해 공기스프링를 사용하는 바, 차고를 높이고자 하는 경우에는 공기스프링을 작동시켜 공기스프링 내에 가압된 공기를 공급하며, 작동을 정지할 때는 공기스프링 내의 압력을 해제함으로써 차고를 낮춘다.

이와 같이 공기스프링에 의해 차고를 제어하기 위해 사용되는 공압회로의 한 예로 도 1에 도시된 공압회로를 들 수 있다. 이 공압회로는 도면부호 101로 도시된 바와 같이, 공기스프링(111)을 작동시키고자 할 때 차량의 전원을 공급 받아 압축기(103)를 작동시키고, 이 작동에 의해 가압된 공기는 건조기(105)를 거치면서 수분이 제거되며, 수분이 제거된 후 일방향밸브(107)를 통과하여 개방된 각각의 개폐밸브(109)를 통해 각각의 공기스프링(111)으로 충진된다. 반대로, 공기스프링(111)을 동작 정지시키고자 하는 경우에는 개폐밸브(109)를 개방하여 공기스프링(111) 내에 충진된 공기가 개폐밸브(109) 및 교축밸브(113)를 통과하여 배기밸브(115)를 통해 대기 중으로 배출되며, 이러한 개폐밸브(109) 및 배기밸브(115) 등의 동작은 제어부(117)에 의해 제어된다.

그런데, 위와 같은 종래의 공기스프링 공압회로(101)는 공기스프링(111)에 압축공기를 충진할 때 개폐밸브(109)를 개방하여 압축공기가 개폐밸브(109)를 통과하도록 하는 바, 공기스프링(111)에 대한 충진제어를 즉각적이면서 간명하게 수행할 수 없는 단점이 있었다.

또한, 공압회로(101)는 공기스프링(111)으로 충진되는 공기의 상태 즉, 압력을 확인할 수 없으므로 목표압에 도달하기 위해 압축기(103)를 계속해서 작동시킬 수 있으며, 이로 인해 작동손실 및 부품의 수명 단축이 야기되는 문제점도 있었다.

또한, 위와 관련하여 공기스프링(111)까지의 관로 상에 압력센서를 설치하더라도, 압축기(103)에서 압축된 공기가 건조기(105)와 일방향밸브(107), 개폐밸브(109)를 지나는 동안 맥동을 일으킬 수 있는 바, 이로 인해 공기스프링(111) 입구 측에서 정확한 압력을 측정할 수 없는 문제점도 있었다.

또한, 위와 같이 공기스프링(111)의 충진압력을 확인하지 못하여 압축기(103)가 과도하게 동작하는 경우, 압축기(103)는 물론 이를 구동하는 구동모터 또한 과도한 동작을 일으켜 적정 이상의 열을 발생시킴으로써 인접한 부품들 특히, 고무재질의 각종 패킹류가 열적으로 영향을 받아 손상되거나 고장을 일으키는 문제점도 있었다.

또한, 공압회로(101) 상의 사소한 원인으로 인해 공기스프링(111)이 적정 압력으로 충진되지 못하는 경우, 마찬가지로 압축기(103)와 구동모터는 동작을 멈추지 않으므로, 발열로 인해 위와 같은 문제가 발생할 뿐만 아니라, 과도한 동작으로 인해 압축기(103) 등 구동부 관련부품의 수명이 단축되고, 쉽게 고장을 일으키는 문제점도 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 공기스프링에 공기를 충진/배기하는 공압회로의 관로 및 밸브의 구성을 단순화하고, 시스템 내의 온도와 압력을 감지할 수 있도록 함으로써, 압축기나 구동모터 또는 기타 부품들의 과부하 및 그에 따른 손상이나 고장을 미연에 방지하여 시스템 전반의 수명이나 성능을 향상시키고자 하는 데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 외기를 흡입하여 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 공기 중의 수분을 제거하는 건조기; 상기 건조기와 공기스프링을 잇는 관로 사이에 설치되어, 상기 건조기에서 건조되어 나온 공기가 상기 공기스프링으로 유입되도록 통과하는 것은 허용하되, 상기 공기스프링에 유입된 공기가 상기 건조기 측으로 배기되도록 통과하는 것은 차단하는 일방향밸브; 상기 공기스프링과 상기 일방향밸브 사이의 관로 상에 일단이, 상기 일방향밸브와 상기 건조기 사이의 관로 상에 타단이 각각 연결된 관로 상에 설치되되, 상기 공기스프링으로 공기가 유입될 때는 폐쇄되어 상기 관로를 통해서 공기가 유입되도록 하나, 상기 공기스프링에서 공기가 유출될 때는 개방되어 상기 관로를 통해서 공기가 유출되도록 하는 개폐밸브; 상기 관로 상의 상기 관로의 일단과 상기 건조기 사이를 우회 연결하는 관로에 설치되어, 상기 공기스프링에서 유출되는 공기를 교축함으로써 상기 건조기의 수분을 제거하도록 되어 있는 교축밸브; 및 상기 건조기와 상기 압축기 사이의 관로에 연결된 관로 상에 설치되어, 상기 교축밸브를 통과한 공기를 대기 중으로 배출하도록 개방되는 배기밸브;를 포함하여 이루어지는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템을 제공한다.

또한, 상기 일방향밸브와 상기 공기스프링 사이의 관로 상에 연결되어, 상기 일방향밸브를 통과한 공기가 상기 압축기로부터 상기 건조기를 거쳐 상기 일방향밸브를 통과하는 동안 갖게 된 맥동을 상기 공기스프링으로 유입되기 전에 감쇄시키는 감쇄기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 관로 상의 상기 관로의 일단과 상기 관로 상의 상기 관로의 타단 사이에 연결되어, 상기 건조기를 통과한 공기의 압력이 설정된 설정압 이상일 때 개방되어 상기 관로에 걸린 압력을 외부로 방출시키는 릴리프밸브를 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 관로 상에 연결되어, 상기 감쇄기를 통과함으로써 맥동이 감쇄된 공기의 압력을 측정하는 압력센서를 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 압축기 상에 연결되어 상기 압축기의 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 관로는 상기 관로에서 유출된 공기가 상기 관로를 통해서만 상기 교축밸브를 거쳐 상기 배기밸브로 흐르게 하는 일방향밸브를, 상기 관로는 상기 건조기에서 유출된 공기가 상기 관로를 통해서만 상기 공기스프링으로 흐르게 하는 일방향밸브를 각각 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 관로 상의 상기 건조기와 인접한 지점에 설치되어, 상기 압축기에서 압축되어 토출된 공기를 감쇄와 동시에 가열하는 감쇄겸 가열기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 감쇄겸 가열기는, 외체를 이루는 통체; 상기 통체 내에 상기 통체의 입구 측에서 출구 측으로 간격을 두고 연속해서 배열되되, 상기 통체 내부를 유동하는 공기를 감쇄시키도록 하나 이상의 통공이 천공되어 있는 복수의 감쇄판; 상기 통체 내부를 유동하는 공기에 접촉하는 상기 통체와 상기 감쇄판의 표면에 형성된 전열층; 및 상기 전열층을 급전하는 전원;을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한, 대기 중의 공기를 흡입하여 압축기(3)에 의해 압축하는 압축단계; 상기 압축단계에서 압축된 공기를 건조기로 통과시켜 공기 중에 남아 있는 수분을 제거하는 건조단계; 및 상기 건조단계에서 건조된 공기를 일방향밸브를 통해 공기스프링 안으로 충진하는 충진단계;를 포함하여 구성된 충진모드와, 상기 충진모드에서 상기 공기스프링에 충진된 공기를 개폐밸브를 개방하여 상기 공기스프링으로부터 토출시키는 감압단계; 상기 감압단계에서 상기 공기스프링으로부터 토출된 공기를 교축밸브로 통과시켜 상기 건조기의 수분을 제거하는 건조기 재생단계; 및 상기 건조기 재생단계에서 상기 건조기를 재생시킨 상기 공기를 배기밸브를 통해 대기 중으로 배기하는 배기단계;를 포함하여 구성된 배기모드로 이루어지는 차량용 공기스프링의 공압회로 제어방법을 제공한다.

또한, 상기 충진모드는 상기 건조단계에서 건조된 공기를 상기 충진단계에서 상기 일방향밸브를 통과시켜 상기 공기스프링 안으로 충진하기 전에, 상기 일방향밸브와 상기 공기스프링 사이의 관로 상에 연결된 감쇄기에 의해 감쇄시켜, 상기 압축기로부터 상기 건조기를 거쳐 상기 일방향밸브를 통과하는 동안 갖게 된 맥동을 제거하는 감쇄단계를 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 건조기를 통과한 공기의 압력이 상기 일방향밸브를 통과하기 전에 설정압에 이른 때, 상기 일방향밸브와 상기 건조기 사이의 관로에 걸린 압력을 상기 관로 상에 일단이 상기 관로 상에 타단이 각각 연결된 관로의 일단과 상기 일방향밸브 사이에서 상기 관로에 연결된 릴리프밸브에 의해 외부로 방출하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 감쇄단계에서 감쇄된 공기의 압력을 상기 감쇄기와 상기 공기스프링 사이에서 상기 관로에 연결된 압력센서에 의해 감지하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 충진단계에서 압력센서에 의해 감지한 상기 공기스프링 충진압력이 설정 충진시간 내에 목표 설정압에 도달하지 않은 때 상기 압축기의 동작을 정지하여 상기 공기스프링에의 공기 충진을 종료하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 공기스프링의 충진 목표 설정압은 1 내지 20bar의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 압축기에 연결된 온도센서에 의해 감지한 온도가 설정온도 이상인 때, 상기 압축기의 동작을 정지하여 상기 공기스프링에의 공기 충진을 종료하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 설정온도는 -40 내지 150℃ 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 충진모드는 상기 압축단계에서 압축된 공기를 상기 건조단계에서 상기 건조기로 투입하기 전에, 상기 건조기와 상기 압축기 사이의 관로 상의 감쇄겸 가열기로 통과시켜 상기 압축기 및 상기 압축기와 상기 건조기 사이의 일방향밸브를 통과하는 동안 갖게 된 맥동을 감쇄시키는 동시에, 가열하는 감쇄겸 가열단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템 및 공압회로 제어방법에 의하면, 압축기로부터 공기스프링으로 이어진 관로 상에 일방향밸브를 장착하여 압축기에서 공급되는 공기가 개폐밸브를 통과하지 않고 직접적으로 공기스프링에 충진될 수 있으면서도 배기 시에는 개폐밸브에 의해 유동 가부를 제어할 수 있으므로, 공기스프링에 공기를 충진하는 관로 구조를 종래에 비해 보다 단순하고 간명하게 바꿀 수 있게 된다.

또한, 공기스프링 입구 측 관로 상의 공기압을 압력센서에 의해 수시로 확인할 수 있으므로, 압축기의 동작제어를 적정화할 수 있게 되고, 따라서 압축기 및 구동모터의 과도한 동작으로 인한 작동손실이나 수명 단축 등을 미연을 방지할 수 있게 된다.

또한, 압력센서에 의해 공기스프링 입구 측 관로의 압력을 감지함에 있어서도 관로 상의 공기가 갖는 맥동을 댐퍼에 의해 감쇄시킬 수 있으므로, 보다 정확하게 공기압을 측정할 수 있게 되며, 따라서 압축기 및 구동모터에 대한 동작제어를 적정화시킬 수 있게 된다.

또한, 온도센서에 의해 압축기와 구동모터 등에 발생하는 열을 확인하여 적정 이상의 발열이 생긴 때는 즉시 압축기 및 구동모터의 동작을 정지시킬 수 있으므로, 압축기 등의 과열로 인한 주위 부품들 특히 패킹 등의 소손을 방지할 수 있게 된다.

또한, 어떤 이유에서든 공압회로 상에 고장이 발생하여 공기스프링이 정상적으로 충진될 수 없게 되는 경우에는 소정의 대기시간이 경과한 때 즉각 압축기와 구동모터의 동작을 정지하도록 되어 있으므로, 공기스프링의 만충을 위해 압축기와 구동모터를 장시간 무리하게 동작시키는 일이 없고, 따라서 이로 인한 압축기 등 구동부 관련부품의 수명 단축이나 고장을 염려할 필요가 없게 된다.

끝으로, 압축기에 의해 압축된 공기를 건조기로 건조하기 전에 감쇄겸 가열기로 감쇄와 동시에 가열함으로써, 흡기된 공기가 압축기와 일방향밸브를 거치는 과정에서 갖게 된 맥동을 감쇄시킬 수 있을 뿐 아니라, 건조기 투입 전 공기의 온도를 높여 건조기에 의한 건조효율을 일층 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 차량용 공기스프링 공압회로 시스템을 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공기스프링 공압회로 시스템을 도시한 개략도.
도 3은 도 2에 도시된 감쇄겸 가열기의 상세도.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 공기스프링 공압회로 제어방법을 도시한 블록도.
도 5는 도 4에 도시된 차량용 공기스프링 공압회로 제어방법을 상세 도시한 흐름도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템을 첨부도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 공압회로 시스템은 도 2에 도면부호 1로 도시된 바와 같이 크게 압축기(3), 건조기(5), 일방향밸브(7), 개폐밸브(9), 교축밸브(11), 및 배기밸브(13)로 이루어지며, 이들 각각의 요소들은 관로(a,b,c,d,e,f)를 통해 연결되고, 제어부(20)에 의해 각각 제어되는 바, 감쇄기(15), 릴리프밸브(17), 압력센서(19), 감쇄겸 가열기(21), 및 온도센서(24) 등을 더 포함하여 구성된다.

여기에서, 상기 압축기(3)는 대기 중의 외기를 공압회로 시스템(1)의 계내로 흡입하여 압축하는 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 구동모터(25)에 의해 동작되어 흡기구(27)를 통해 유입된 외기를 압축한다. 이때, 구동모터(25)는 제어기(20)에 의해 온오프 제어되며, 압축기(3)의 온도를 온도센서(24)에 의해 측정할 수 있는데, 차량 부품의 일반적인 작동보증 온도가 평균 -40 내지 120℃인 반면, 압축기(3)는 작동을 개시한 다음 실린더부의 압축 및 마찰에 의해 열이 발생하므로 평균온도가 -40 내지 150℃가 까지 확장된다.

상기 건조기(5)는 압축기(3)를 통해 압축된 공기 중에 남아 있는 수분을 제거하는 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 관로(a)를 통해 압축기(3) 출구측에 연결되어 있으며, 관로(a) 상에는 압축기(3)에서 건조기(5) 쪽으로 유동하는 공기의 흐름은 허용하되, 반대로 건조기(5) 쪽에서 압축기(3) 쪽으로의 공기 흐름은 차단하는 일방향밸브(33)가 설치되어 있다.

상기 일방향밸브(7)는 흡기된 공기가 관로(c)를 통해 공기스프링(10)으로 유입되는 것은 허용하되, 공기스프링(10)에 충진된 공기가 관로(c)를 통해서는 배기 측으로 유출되지 못하게 하는 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 건조기(5)와 공기스프링(10)을 잇는 관로(b)와 관로(c) 사이에 설치된다. 따라서, 건조기(5)에서 건조되어 나온 공기는 일방향밸브(7)를 통과해 공기스프링(10) 내부로 충진되나, 공기스프링(10) 내에 충진된 공기는 일방향밸브(7)를 통과할 수 없으므로 개폐밸브(9)가 개방되지 않는 이상 공기스프링(10)에의 충진상태를 유지하게 된다.

상기 개폐밸브(9)는 공기스프링(10)의 공기 배출을 통제하는 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 공기스프링(10)과 일방향밸브(7) 사이의 관로(c) 상에 일단이 연결되고, 일방향밸브(7)와 건조기(5) 사이의 관로(b) 상에 타단이 각각 연결된 관로(d) 상에 설치되는 바, 공기스프링(10)으로 공기가 유입될 때는 폐쇄되어 일방향밸브(7)를 통과한 공기가 관로(c)를 따라서만 유입되도록 하나, 공기스프링(10) 내에 충진된 공기를 배기하고자 할 때는 개방되어 관로(d)를 통해서만 공기가 유출될 수 있도록 한다. 이때, 개폐밸브(9)는 도 2에 도시된 것처럼, 2위치 2웨이 타입의 솔레노이드 밸브로서, 통전 상태에서 여자된 솔레노이드에 의해 유로가 개방되고, 단전 상태에서는 스프링의 반발력에 의해 유로가 폐쇄됨으로써 관로(d)에 의한 공기의 흐름을 단속하도록 되어 있다.

상기 교축밸브(11)는 건조기(5)를 재생하는 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 관로(b)에서 분기된 관로(e)에 설치되는 바, 관로(d)의 일단과 건조기(5) 사이를 우회하여 연결하도록 되어 있으며, 개폐밸브(9)를 통해 공기스프링(10)으로부터 유출되는 공기를 교축하여 건조기(5)의 수분을 제거한다.

상기 배기밸브(13)는 공기스프링(10)에서 토출된 공기를 대기 중으로 배출하는 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 건조기(5)와 일방향밸브(33) 사이의 관로(a)에 연결되어 있는 관로(f) 상에 설치된다. 따라서, 단전상태인 평상시에는 폐쇄되어 있으며, 통전된 때 개방되어 교축밸브(11)를 통과한 공기가 배기구(29)를 통해서 대기중으로 배출되도록 한다.

한편, 상기 감쇄기(15)는 일방향밸브(7)를 통과한 공기의 맥동을 공기스프링(10)으로 유입되기 전에 제거하기 위한 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 일방향밸브(7)를 통과한 공기가 압축기(3)로부터 건조기(5)를 거쳐 일방향밸브(7)를 통과하는 과정에서 갖게 된 맥동을 제거하는 바, 일방향밸브(7)와 공기스프링(10) 사이의 관로(c) 상에 연결된다.

상기 릴리프밸브(17)는 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 관로(b)에 설정압(P) 이상의 공기압(p)이 걸린 때 이를 방출하는 수단으로서, 건조기(5)를 통과하여 관로(b)에 걸리는 공기압(p)이 설정압(P)보다 클 때 개방되어 관로(b) 상의 공기압(p)을 대기 중으로 방출하는 바, 이를 위해 관로(b)에 연결되는 관로(d)의 일단과 관로(c)에 연결되는 관로(d)의 타단 사이 임의의 위치에 연결되면 된다.

상기 압력센서(19)는 공기스프링(10)으로 충진되기 직전의 공기 압력을 측정하기 위한 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 관로(c) 상에 연결되어 일방향밸브(7) 및 감쇄기(15)를 통과한 후 맥동이 제거되는 등 안정적인 상태로 된 공기의 압력을 측정하도록 되어 있다.

상기 감쇄겸 가열기(21)는 압축기(3)에서 압축되어 토출된 공기를 감쇄와 동시에 가열하는 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 관로(a) 상의 건조기(5)와 인접하도록 건조기(5)와 관로(f) 연결부 사이의 일지점에 설치되는 바, 압축기(3)에서 토출된 압축공기가 일방향밸브(33)를 통과하여 건조기(5)로 투입되기 직전에 감쇄와 동시에 가열되도록 한다.

이를 위해, 감쇄겸 가열기(21)는 도 3에 보다 상세히 도시된 것처럼, 통체(41), 복수의 감쇄판(43), 전열층(電熱層), 및 전원(45)을 포함하여 구성되는 바, 먼저 통체(41)는 원통형의 용기로서, 감쇄겸 가열기(21)의 외체를 이룬다. 또한, 복수의 감쇄판(43)은 통체(41) 내에서 상호 간에 이격된 상태로 연속해서 배열되어 통체(41)의 입구(47)로 유입되어 출구(48)로 흘러나가는 동안 공기가 가지고 있는 맥동을 감쇄시키는 부분으로, 도시된 것처럼 원판이나 원통 모양으로 형성되며, 전체적으로 하나 이상의 크고 작은 통공(51)이 천공되어 있다. 이때, 각각의 감쇄판(43)은 다양한 형태로 제작될 수 있을 뿐 아니라, 다양한 조합이나 배열을 갖도록 설치될 수 있는 바, 그 한 예로서 도 3에 도시된 것처럼 복수의 작은 통공이 뚫린 다공판(43-1)과 중앙에 큰 통공이 뚫린 중공판(43-2)이 축방향으로 번갈아 배열되고, 중공판(43-2)의 하류쪽으로 중앙 통공에 다공통(43-3)이 연결된 형태로 제작될 수 있다. 이때, 다공통(43-3)은 생략될 수도 있다. 또한, 전열층은 통체(41) 내부로 유동하는 공기와 접촉하는 통체(41)와 감쇄판(43)들의 표면에 형성된 전기적인 발열층으로서, 전원(45)에 의해 급전된 때 발열하여 통체(41)를 통과하는 공기를 감쇄와 동시에 가열하며, 온도센서(31)에 의해 감지된 온도가 설정온도보다 높을 경우 전원(45)을 오프시켜 발열층에 의한 공기 가열을 중지할 수 있다. 이와 같이 전원이 인가된 때 발열하도록 전열층은 감쇄겸 가열기(21)를 통과하는 공기와 접촉하는 통체(41)와 감쇄판(43)의 표면에 다수의 도전성 나노입자를 코팅하여 형성되며, 이들 나노입자는 공지의 전열층과 마찬가지로 산화아연과 같은 산화물에 알루미늄 등을 도핑하여 형성된다.

상기 온도센서(24)는 압축기(3) 의 온도를 감지하는 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 압축기(3) 일측에 연결 설치되는 바, 압축기(3)는 물론 압축기(3)와 인접한 열화부품의 온도를 감지하도록 되어 있다.

끝으로, 관로(b)의 관로(f) 연결부와 관로(d) 연결부 사이에는 일방향밸브(22)가 설치되며, 관로(b)의 관로(f) 연결부와 관로(d) 연결부 사이를 우회 연결하는 관로(e) 상에는 일방향밸브(23)가 설치되는 바, 관로(b)는 관로(d)에서 유출된 공기가 일방향밸브(22)로 인해 관로(e)를 통해서만 교축밸브(11)를 거쳐 배기밸브(13)로 흐르게 하며, 반대로 관로(e)는 건조기(5)에서 유출된 공기가 일방향밸브(23)로 인해 관로(b)를 통해서만 공기스프링(10)으로 흐르게 한다.

이제, 위와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량용 공기스프링의 공압회로시스템의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 공압회로 제어방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 크게 충진모드(M10)와 배기모드(M20)로 이루어지는 바, 충진모드(M10)는 다시 압축단계(S10), 건조단계(S20), 및 충진단계(S30)를 포함하여 구성되며, 배기모드(M20)는 다시 감압단계(S40), 재생단계(S50), 배기단계(S60)를 포함하여 구성되며, 감쇄단계(S70)를 더 포함한다.

여기에서, 먼저 충진모드(M10)의 상기 압축단계(S10)는 흡기구(27)를 통해 대기 중의 공기를 흡입하여 압축기(3)에 의해 압축하는 단계로서, 이 단계(S10)에서는 도 2에 도시된 바와 같이 제어부(20)의 명령에 따라 구동모터(25)가 동작하면 압축기(3)가 구동되어 흡기구(27)를 통해 대기로부터 공기스프링(10)에 충진할 공기를 흡입하여 압축한다. 이와 같이 압축기(3)에 의해 압축된 공기는 관로(a)를 따라 일방향밸브(33)를 통과해 건조기(5)로 유입되나, 배기밸브(13)가 비작동 상태로 폐쇄되어 있으므로, 관로(f)로는 유입되지 않는다.

이때, 온도센서(24)에 의해 감지되는 온도가 설정된 온도 이하인 때는 다음 건조단계(S20)를 수행하나, 설정온도를 넘은 경우에는 압축기(3)의 작동을 정지하고, 공기스프링(10)에 공기를 충진하기 위한 공압회로 시스템(1)의 동작을 오프시킨다. 이때, 설정온도는 차량 부품의 작동보증 온도가 평균 -40 내지 120℃이며, 압축기(3)가 작동을 개시하면 압축기(3) 내부의 실린더 마찰 등으로 인해 발열이 생기는 것을 감안하여 -40 내지 150℃까지를 적정 온도범위로 하는 것이 바람직하다.

상기 건조단계(S20)는 위 압축단계(S10)에서 압축된 공기를 건조기(5)를 통해 건조시키는 단계로서, 이 단계(S20)에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 관로(a)를 따라 건조기(5) 안으로 유입된 압축공기 중에 남아 있는 수분을 제거한다.

상기 충진단계(S30)는 위 건조단계(S20)에서 건조된 공기를 공기스프링(10) 안으로 충진하는 단계로서, 이 단계(S30)에서 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 건조기(5)에서 토출된 건조공기는 하나 이상의 관로(b)를 따라 각각의 일방향밸브(22)를 통과한 다음, 일방향밸브(7)를 통과함으로써 개폐밸브(9)를 거치지 않고 직접 공기스프링(10)으로 충진된다.

이때, 제어부(20)는 도 5에 도시된 것처럼 공기스프링(10)의 공기 압력(p)을 확인하여 설정압(P)과 비교하는데, 그 결과, 측정 공기압(p)이 목표 설정압(P)에 이른 때에는 공기스프링(10)의 압력을 설정압(P)으로 유지하며, 측정 공기압(p)이 설정압(P)보다 큰 때는 릴리프밸브(17)를 통해 외부로 방출한다. 이때, 목표 설정압(P)은 1 내지 20bar의 범위 내에 있는 것이 바람직한데, 20bar 이상의 압력은 압축기(3)의 상용 충진압력을 넘는 값으로, 공기스프링(10)의 충진압으로는 적절하지 못하다.

한편, 측정 공기압(p)이 설정압(P)보다 작으면, 압축기(3)가 작동하여 충진이 개시 이후 경과된 시간(t)을 확인하여 예컨대, 60초로 설정된 설정시간(T)과 비교한다. 그 결과 공기스프링(10)이 공기로 만충될 때까지 걸린 시간이 설정시간(T)을 넘어가면, 공압회로 시스템(1)을 이루는 부품 중에 이상이 있는 것으로 보고 구동모터(25)의 동작을 멈추어 압축기(3)의 구동을 정지함으로써 공기스프링(10)에의 공기 충전을 종료하고, 시스템(1)을 오프시킨다. 반대로, 충진시간(t)이 아직 설정시간(T)에 미치지 못했다면, 측정 공기압(p)이 목표 설정압(P)에 이를 때까지 공기스프링(10)으로의 공기충진 시간을 더 경과시키면서 측정 공기압(p)과 목표 설정압(P)의 비교를 반복한다.

이에 따라, 측정 공기압(p)이 목표 설정압(P)에 도달하면, 압축기(3)의 구동을 정지하여 개폐밸브(9)가 개방될 때까지 공기스프링(10)의 압력을 설정압(P)으로 유지한다.

한편, 배기모드(M20)의 상기 감압단계(S40)는 위 충진모드(M10)에서 충진된 공기를 공기스프링(10)에서 빼내는 단계로서, 이 단계(S40)에서는 도 2에 도시된 상태에서 개폐밸브(9)의 솔레노이드를 통전시켜 개폐밸브(9)를 작동상태 즉, 개방상태가 되도록 함으로써 공기스프링(10)에 충진된 공기를 토출시켜 공기스프링(10)을 감압하게 된다.

상기 건조기 재생단계(S50)는 위 감압단계(S40)에서 공기스프링(10)으로부터 토출된 공기를 이용해 건조기(5)의 수분을 제거하는 단계로서, 이 단계(S40)에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 공기스프링(10)에서 토출되어 관로(d)를 따라 개방된 개폐밸브(9)를 통과한 공기를 관로(b)와 관로(e)를 통해 교축밸브(11)로 통과시킨다. 이때, 관로(d)에서 관로(b)로 이동한 공기는 일방향밸브(22)로 인해 관로(b)를 따라 더 이상 유동할 수 없게 되나, 일방향밸브(23)를 통과함으로써 관로(e)를 따라 교축밸브(11)로 유입될 수 있게 된다.

이렇게 해서 교축밸브(11)를 통과하게 된 공기는 교축밸브(11)를 통과하는 동안 고압부에서 저압부로 이동될 때 생기는 빠른 유속의 건조된 공기를 이용하여 건조기(5)가 보유하고 있는 수분을 제거하여 다음 번 공기 충진 시 건조기(5)를 재사용할 수 있도록 재생한다.

상기 배기단계(S60)는 위 건조기 재생단계(S50)에서 교축밸브(11)를 통과한 공기를 대기 중으로 배출하는 단계로서, 이 단계(S60)에서는 도 2에 도시된 바와 같이 건조기(5)를 재생시키면서 교축밸브(11)를 통과한 공기가 건조기(5)를 통과해 관로(f)를 따라 배기구(29)로 배출될 수 있도록 배기밸브(13)를 개방한다. 이를 위해 제어부(20)는 배기밸브(13)의 솔레노이드를 통전시켜 배기밸브(13)가 작동상태로 되어 개방되도록 하며, 이렇게 해서 1사이클의 공기스프링(10)의 동작을 완료할 수 있게 된다.

한편, 상기 감쇄단계(S70)는 위 충진단계(S30)에서 공기스프링(10)으로 충진되는 공기를 감쇄시키는 단계로서, 이 단계(S70)에서는 건조단계(S20)에서 건조된 공기가 압축기(3)로부터 건조기(5)를 거쳐 일방향밸브(7)를 통과하는 동안 갖게 된 맥동을 공기스프링(10)으로 충진되기 전에 감쇄기(15)에 의해 감쇄시킨다. 이에 따라, 관로(c) 상의 맥동이 제거되므로, 압력센서(19)에 의한 공기스프링(10) 입구 측의 압력을 보다 안정적으로 측정할 수 있게 된다.

또한, 상기 감쇄겸 가열단계(S80)는 위 압축단계(S10)에서 압축된 공기를 건조단계(S20)에서 건조기(5)에 투입하기 직전에 감쇄와 동시에 가열하는 단계로서, 이 단계(S80)에서는 압축기(3)에서 압축되어 토출된 공기를 관로(a) 상의 감쇄겸 가열기(21)로 통과시킴으로써, 압축기(3)에 의해 압축되고, 일방향밸브(33)를 통과하는 과정에서 발생할 수 있는 공기의 맥동을 감쇄시킨다. 즉, 관로(a)를 따라 감쇄겸 가열기(21) 입구(47)로 유입된 공기는 다공통(43-3)과 다공판(43-1) 그리고 중공판(43-2)의 통공(51)을 번갈아 통과하는 과정에서 맥동으로 인한 운동에너지가 감쇄된다. 이와 같이, 통체(41)와 감쇄판(43)을 거치면서 감쇄되는 공기는 전원(45)이 인가되어 발열하는 전열층과 접촉하여 감쇄와 동시에 가열되며, 이에 따라 자체의 수분이 증발되므로 건조기(5)에 의해 건조되는 건조단계(S20)를 보다 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

1 : 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템 3 : 압축기
5 : 건조기 7 : 일방향밸브
9 : 개폐밸브 10 : 공기스프링
11 : 교축밸브 13 : 배기밸브
15 : 감쇄기 17 : 릴리프밸브
19 : 압력센서 20 : 제어부
21 : 감쇄겸 가열기 24 : 온도센서
25 : 구동모터

Claims

외기를 흡입하여 압축하는 압축기(3);
상기 압축기(3)에서 압축된 공기 중의 수분을 제거하는 건조기(5);
상기 건조기(5)와 공기스프링(10)을 잇는 관로(b,c) 사이에 설치되어, 상기 건조기(5)에서 건조되어 나온 공기가 상기 공기스프링(10)으로 유입되도록 통과하는 것은 허용하되, 상기 공기스프링(10)에 유입된 공기가 상기 건조기(5) 측으로 배기되도록 통과하는 것은 차단하는 일방향밸브(7);
상기 공기스프링(10)과 상기 일방향밸브(7) 사이의 관로(c) 상에 일단이, 상기 일방향밸브(7)와 상기 건조기(5) 사이의 관로(b) 상에 타단이 각각 연결된 관로(d) 상에 설치되되, 상기 공기스프링(10)으로 공기가 유입될 때는 폐쇄되어 상기 관로(c)를 통해서 공기가 유입되도록 하나, 상기 공기스프링(10)에서 공기가 유출될 때는 개방되어 상기 관로(d)를 통해서 공기가 유출되도록 하는 개폐밸브(9);
상기 관로(b) 상의 상기 관로(d)의 일단과 상기 건조기(5) 사이를 우회 연결하는 관로(e)에 설치되어, 상기 공기스프링(10)에서 유출되는 공기를 교축함으로써 상기 건조기(5)의 수분을 제거하도록 되어 있는 교축밸브(11); 및
상기 건조기(5)와 상기 압축기(3) 사이의 관로(a)에 연결된 관로(f) 상에 설치되어, 상기 교축밸브(11)를 통과한 공기를 대기 중으로 배출하도록 개방되는 배기밸브(13);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 일방향밸브(7)와 상기 공기스프링(10) 사이의 관로(c) 상에 연결되어, 상기 일방향밸브(7)를 통과한 공기가 상기 압축기(3)로부터 상기 건조기(5)를 거쳐 상기 일방향밸브(7)를 통과하는 동안 갖게 된 맥동을 상기 공기스프링(10)으로 유입되기 전에 감쇄시키는 감쇄기(15)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 관로(b) 상의 상기 관로(d)의 일단과 상기 관로(c) 상의 상기 관로(d)의 타단 사이에 연결되어, 상기 건조기(5)를 통과한 공기의 압력이 설정된 설정압 이상일 때 개방되어 상기 관로(c,d)에 걸린 압력을 외부로 방출시키는 릴리프밸브(17)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템.
제3 항에 있어서,
상기 관로(c) 상에 연결되어, 상기 감쇄기(15)를 통과함으로써 맥동이 감쇄된 공기의 압력을 측정하는 압력센서(19)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템.
제4 항에 있어서,
상기 압축기(3) 상에 연결되어 상기 압축기(3)의 온도를 감지하는 온도센서(24)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 관로(b)는 상기 관로(d)에서 유출된 공기가 상기 관로(e)를 통해서만 상기 교축밸브(11)를 거쳐 상기 배기밸브(13)로 흐르게 하는 일방향밸브(22)를, 상기 관로(e)는 상기 건조기(5)에서 유출된 공기가 상기 관로(b)를 통해서만 상기 공기스프링(10)으로 흐르게 하는 일방향밸브(23)를 각각 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 관로(a) 상의 상기 건조기(5)와 인접한 지점에 설치되어, 상기 압축기(3)에서 압축되어 토출된 공기를 감쇄와 동시에 가열하는 감쇄겸 가열기(21)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템.
제7 항에 있어서,
상기 감쇄겸 가열기(21)는,
외체를 이루는 통체(41);
상기 통체(41) 내에 상기 통체(41)의 입구(47) 측에서 출구(48) 측으로 간격을 두고 연속해서 배열되되, 상기 통체(41) 내부를 유동하는 공기를 감쇄시키도록 하나 이상의 통공(51)이 천공되어 있는 복수의 감쇄판(43);
상기 통체(41) 내부를 유동하는 공기에 접촉하는 상기 통체(41)와 상기 감쇄판(43)의 표면에 형성된 전열층(電熱層); 및
상기 전열층을 급전하는 전원(45);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기스프링의 공압회로 시스템.
대기 중의 공기를 흡입하여 압축기(3)에 의해 압축하는 압축단계(S10);
상기 압축단계(S10)에서 압축된 공기를 건조기(5)로 통과시켜 공기 중에 남아 있는 수분을 제거하는 건조단계(S20); 및
상기 건조단계(S20)에서 건조된 공기를 일방향밸브(7)를 통해 공기스프링(10) 안으로 충진하는 충진단계(S30);를 포함하여 구성된 충진모드(M10)와,
상기 충진모드(M10)에서 상기 공기스프링(10)에 충진된 공기를 개폐밸브(9)를 개방하여 상기 공기스프링(10)으로부터 토출시키는 감압단계(S40);
상기 감압단계(S40)에서 상기 공기스프링(10)으로부터 토출된 공기를 교축밸브(11)로 통과시켜 상기 건조기(5)의 수분을 제거하는 건조기 재생단계(S50); 및
상기 건조기 재생단계(S50)에서 상기 건조기(5)를 재생시킨 상기 공기를 배기밸브(13)를 통해 대기 중으로 배기하는 배기단계(S60);를 포함하여 구성된 배기모드(M20)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 공기스프링의 공압회로 제어방법.
제9 항에 있어서,
상기 충진모드(M10)는 상기 건조단계(S20)에서 건조된 공기를 상기 충진단계(S30)에서 상기 일방향밸브(7)를 통과시켜 상기 공기스프링(10) 안으로 충진하기 전에, 상기 일방향밸브(7)와 상기 공기스프링(10) 사이의 관로(c) 상에 연결된 감쇄기(15)에 의해 감쇄시켜, 상기 압축기(3)로부터 상기 건조기(5)를 거쳐 상기 일방향밸브(7)를 통과하는 동안 갖게 된 맥동을 제거하는 감쇄단계(S70)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공기스프링의 공압회로 제어방법.
제10 항에 있어서,
상기 건조기(5)를 통과한 공기의 압력이 상기 일방향밸브(7)를 통과하기 전에 설정압에 이른 때, 상기 일방향밸브(7)와 상기 건조기(5) 사이의 관로(b)에 걸린 압력을 상기 관로(c) 상에 일단이, 상기 관로(b) 상에 타단이 각각 연결된 관로(d)의 일단과 상기 일방향밸브(7) 사이에서 상기 관로(b)에 연결된 릴리프밸브(17)에 의해 외부로 방출하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공기스프링의 공압회로 제어방법.
제10 항에 있어서,
상기 감쇄단계(S70)에서 감쇄된 공기의 압력을 상기 감쇄기(15)와 상기 공기스프링(10) 사이에서 상기 관로(c)에 연결된 압력센서(19)에 의해 감지하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공기스프링의 공압회로 제어방법.
제9 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 충진단계(S30)에서 압력센서(19)에 의해 감지한 상기 공기스프링(10) 충진압력이 설정 충진시간 내에 목표 설정압에 도달하지 않은 때 상기 압축기(3)의 동작을 정지하여 상기 공기스프링(10)에의 공기 충진을 종료하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공기스프링의 공압회로 제어방법.
제13 항에 있어서,
상기 공기스프링(10)의 충진 목표 설정압은 1 내지 20bar의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공기스프링의 공압회로 제어방법.
제9 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압축기(3)에 연결된 온도센서(24)에 의해 감지한 온도가 설정온도 이상인 때, 상기 압축기(3)의 동작을 정지하여 상기 공기스프링(10)에의 공기 충진을 종료하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공기스프링의 공압회로 제어방법.
제15 항에 있어서,
상기 설정온도는 -40 내지 150℃ 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공기스프링의 공압회로 제어방법.
제9 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 충진모드(M10)는 상기 압축단계(S10)에서 압축된 공기를 상기 건조단계(S20)에서 상기 건조기(5)로 투입하기 전에, 상기 건조기(5)와 상기 압축기(3) 사이의 관로(a) 상의 감쇄겸 가열기(21)로 통과시켜 상기 압축기(3) 및 상기 압축기(3)와 상기 건조기(5) 사이의 일방향밸브(33)를 통과하는 동안 갖게 된 맥동을 감쇄시키는 동시에, 가열하는 감쇄겸 가열단계(S80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기스프링의 공압회로 제어방법.