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KR100422557B1 - 자동차의 공기현가장치 - Google Patents

자동차의 공기현가장치 Download PDF

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KR100422557B1
KR100422557B1 KR10-2001-0069407A KR20010069407A KR100422557B1 KR 100422557 B1 KR100422557 B1 KR 100422557B1 KR 20010069407 A KR20010069407 A KR 20010069407A KR 100422557 B1 KR100422557 B1 KR 100422557B1
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Abstract

본 발명은 자동차의 공기현가장치에 관한 것으로, 차량의 적하중량 내지 주행중 노면으로부터 입력되는 하중의 정도에 따라 차륜이 범프 및 리바운드되는 경우에 있어 공기스프링의 내부로 압축공기의 주입과 배출을 적절하게 조절하여 안정된 차고의 유지를 도모할 수 있는 레벨링밸브의 기능을 공기스프링에 부여함으로써, 부품의 통합을 통한 조립공정의 단순화를 도모함과 더불어 설계시 주변부품과의 레이-아웃상의 어려움을 해소할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 차체프레임(12)과 차축지지체(20) 사이에 설치된 공기스프링(1)과, 이 공기스프링(1)에 공기유동관로(3)를 매개로 연결되어 고압의 압축공기를 공급하는 서어지탱크(2) 및, 상기 공기스프링(1)으로 공급되는 압축공기의 양을 조절하여 차고의 적정 수준으로 조절하도록 하는 자동차의 공기현가장치에 있어서, 상기 공기스프링(1)에는 차고에 따라 압축공기의 주입 및 배출을 제어하여 적정 수준의 차고를 유지시키기 위해 서어지탱크(2)와 연통되는 주입구(38a)와 외부와 연통되는 배기구(38b)를 갖춘 하우징(38)과, 이 하우징(38)내에 상기 주입구(38a)로부터 상기 벨로우즈(34)가 형성하는 폐공간 사이를 교통시키는 제1연통관로(40), 이 제1연통관로(40)의 하부와 상기 배기구(38b) 사이를 교통시키는 제2연통관로(42) 및, 이 제2연통관로(42)로부터 분지되어 상기 벨로우즈(34)가 형성하는 폐공간 사이를 교통시키는 제3연통관로(44)를 갖춘 레벨링 조절부재(36)가 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 공기현가장치{air suspension system for an automotive vehicle}
본 발명은 자동차의 공기현가장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 적하중량 내지 노면으로부터 전달되는 하중에 따라 압축공기의 유입과 배출을 적절하게 제어하는 레벨링밸브의 기능을 공기스프링에 부여함으로써, 공기현가장치의 구성요소를 단순화시킴과 더불어 그에 따른 작업공정의 축소를 도모할 수 있도록 하는 자동차의 공기현가장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 현가장치는 주행중 노면으로부터 차체로 전달되는 충격을 완화시켜 승차감을 향상시키기 위한 목적으로 개발된 것인 바, 이와 같은 목적을 수행하기 위한 현가장치중에는 압축된 공기의 공급 및 배출을 조절하여 차체에 적재되는 하중에 따라 차량의 지상고를 적절하게 제어함과 더불어, 주행중 유발되는 차체의 거동자세의 변화를 줄여 주행의 안정감을 부여할 수 있도록 하는 공기현가장치가 있다.
즉, 상기 공기현가장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 전/후방 각 차륜측에 공기스프링(1)이 서어지탱크(2)를 구비하고서 각각 독립적으로 설치되고, 이 공기스프링(1)은 다시 공기유동관로(3)를 매개로 압력조절밸브(4)와 연결되며, 이 압력조절밸브(4)는 외기를 공급받아 이를 고압으로 압축시키는 공기압축기(5)와 연결되는 한편, 상기 공기유동관로(3)상에는 보조탱크(6)와 배수기(7)가 각각 설치되어 있다.
이에 따라, 상기 공기압축기(5)에 의해 압축된 공기는 압력조절밸브(4)를 거쳐 일정압력으로 조절받은 다음 공기유동관로(3)를 통해 각 차륜에 설치된 서어지탱크(2)내로 유입되고, 이 서어지탱크(2)내로 유입된 압축공기는 레벨링밸브(도 2에 도시됨)의 제어를 받아 공기스프링(1)내로 적절하게 유입되거나 공기스프링(1)으로부터 배출되어 차체의 높이를 안정되게 유지시킴은 물론, 노면에서 전달되는 충격을 완화시키게 된다.
그리고, 상기 각 차륜측에 설치되어 서어지탱크(2)내에 압축된 공기를 공기스프링(1)의 내부로 적절하게 제어하여 공급하도록 된 레벨링밸브(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 차체의 길이방향을 따라 좌/우로 배치된 차체프레임(12)측에 장착되고, 이 레벨링밸브(10)의 로커(도시안됨)측에 레버(14)의 일단부가 연결되며, 이 레버(14)의 타단부는 차축(18)을 장착하고 있는 차축지지체(20)에 일단부가 고정된 로드(16)의 타단부와 연결되는 한편, 상기 차체프레임(12)과 차축지지체(20) 사이에는 레벨링밸브(10)에 의해 압축공기를 공급받아 차체프레임(12)과 차축지지체(20) 사이의 이격거리를 조절하도록 된 공기스프링(1)이 설치되어 있다.
여기서, 상기 레벨링밸브(10)는 서어지탱크(2)로부터 공기유동관로(3)를 매개로 연결되어 이로부터 압축된 공기를 공급받는 유입포트(10a)와, 이 유입포트(10a)를 매개로 유입된 압축공기를 공기스프링(1)내로 공급시키는 유출포트(10b) 및, 상기 공기스프링(1)내의 압축공기를 외부로 배출시키는 배출포트(10c)를 구비하고 있으며, 상기 레벨링밸브(10)의 내부에는 레버(14)의 회동에 따라 좌우방향으로 회동되는 로커(도시안됨)와 함께, 이 로커의 회동에 의해 상기 유입포트(10a)와 유출포트(10b) 및 배출포트(10c)를 적절하게 개폐시키는 아암과 피스톤(이상 도시안됨)이 구비되어 있다.
또한, 상기 레벨링밸브(10)의 유출포트(10b)와 공기스프링(1) 사이에는 압축공기를 유동시키기 위한 공기유동관로(3)가 연결되어 있다.
도면중 미설명부호 22는 차축(18)에 장착되어 노면과 직접 접촉되는 타이어이고, 24는 차체프레임(12)의 저면에 설치되어 주행중 차체가 완전범핑(full bumping)될 경우에 차축지지체(20)에 직접 접촉되어 차체프레임(12)과 차축지지체(20) 사이의 이격거리를 최소한으로 보장할 수 있는 고무와 같은 유연한 재질의 범핑스토퍼(bumping stopper)이다.
그런데, 상기와 같이 구성되는 종래의 공기현가장치에서는 차량의 적하중량이나 주행중 노면으로부터 입력되는 하중에 따라 상기 레벨링밸브(10)가 상기 공기스프링(1)으로 고압의 압축공기를 주입 내지 배출시켜야 하므로, 상기 레벨링밸브(10)는 물론, 상기 레벨링밸브(10)의 로커측과 연결되는 레버(14)와, 이 레버(14)에 연결됨과 더불어 차축(18)을 장착하고 있는 차축지지체(20)에 연결되는 로드(16) 등의 구성부품이 필수적으로 구비되어야만 한다.
그러나, 상기와 같이 구성되는 공기현가장치는 상기 레벨링밸브(10)의 설치시 레버(14)와 로드(16)의 연관부품들과 주변의 상관부품 사이의 간섭까지도 고려해야 하므로, 설계시 구성부품의 레이-아웃을 고려하는 데 어려움이 있다.
또한, 상기 레벨링밸브(10)와 같은 기능을 하는 구성부품을 하나의 기능부품으로 통합하여 설계한다면, 제조는 물론 조립공정까지도 단순화시킬 수 있는 이점이 있게 될 것이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 차량의 적하중량 내지 주행중 노면으로부터 입력되는 하중의 정도에 따라 차륜이 범프 및 리바운드되는 경우에 있어 공기스프링의 내부로 압축공기의 주입과 배출을 적절하게 조절하여 안정된 차고의 유지를 도모할 수 있는 레벨링밸브의 기능을 공기스프링에 부여함으로써, 부품의 통합을 통한 조립공정의 단순화를 도모함과 더불어 설계시 주변부품과의 레이-아웃상의 어려움을 해소할 수 있도록 하는 자동차의 공기현가장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차체프레임과 차축지지체 사이에 설치된 공기스프링과, 이 공기스프링에 공기유동관로를 매개로 연결되어 고압의 압축공기를 공급하는 서어지탱크 및, 상기 공기스프링으로 공급되는 압축공기의 양을 조절하여 차고의 적정 수준으로 조절하도록 하는 자동차의 공기현가장치에 있어서, 상기 공기스프링에는 차고에 따라 압축공기의 주입 및 배출을 제어하여 적정 수준의 차고를 유지시키기 위해 서어지탱크와 연통되는 주입구와 외부와 연통되는 배기구를 갖춘 하우징과, 이 하우징내에 상기 주입구로부터 상기 벨로우즈가 형성하는 폐공간 사이를 교통시키는 제1연통관로, 이 제1연통관로의 하부와 상기 배기구 사이를 교통시키는 제2연통관로 및, 이 제2연통관로로부터 분지되어 상기 벨로우즈가 형성하는 폐공간 사이를 교통시키는 제3연통관로를 갖춘 레벨링 조절부재가 구비된 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 자동차의 공기현가장치를 개략적으로 도시한 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 공기스프링이 차체에 설치된 상태를 도시한 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 자동차의 공기현가장치를 개략적으로 도시한 구성도.
도 4는 도 3에 도시된 공기스프링의 구성을 도시한 단면도.
도 5는 도 3에 도시된 공기스프링이 수축된 상태를 도시한 단면도.
도 6은 도 3에 도시된 공기스프링이 팽창된 상태를 도시한 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1-공기스프링 30-마운팅 플레이트
32-피스톤 34-벨로우즈
36-레벨링 조절부재 38-하우징
38a-주입구 38b-배기구
40-제1연통관로 42-제2연통관로
44-제3연통관로 46-차단부재
48-연결로드 50-씰링부재
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 자동차의 공기현가장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 4는 도 3에 도시된 공기스프링의 구성을 도시한 단면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 공기스프링이 수축된 상태를 도시한 단면도이고, 도 6은 도 3에 도시된 공기스프링이 팽창된 상태를 도시한 단면도인 바, 본 발명의 상세한 설명을 위해 종래 공기현가장치의 구성요소를 도시한 도 1 내지 도 2에서와 동일한 참조부위에는 동일한 참조부호를 병기하기로 한다.
본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이, 차량의 전/후방 각 차륜측에 차체프레임(12)과 차축지지체(20) 사이에 공기스프링(1)이 설치되고, 이 공기스프링(1)은 공기유동관로(3)를 매개로 하여 서어지탱크(2)에 저장된 고압의 압축공기를 공급받도록 되어 있다.
여기서, 상기 공기스프링(1)은 도 4에 도시된 바와 같이, 차체프레임(12)에 고정되도록 설치되는 마운팅 플레이트(30)와, 차축지지체(20)에 고정되도록 설치되는 피스톤(32) 및, 상기 마운팅 플레이트(30)와 피스톤(32) 사이에서 내부에 소정의 폐공간을 형성하도록 각각의 상하부위가 상기 마운팅 플레이트(30)와 피스톤(32)에 각각 기밀하게 접합된 벨로우즈(34)를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 공기스프링(1)의 내측 마운팅 플레이트(30)의 저면에는 차량의 적하중량 내지 주행중 노면으로부터 입력되는 하중에 따라 차축(18)을 장착하고 있는 차축지지체(20)의 상하방향으로 범프 및 리바운드될 때, 상기 서어지탱크(2)내에 저장된 고압의 압축공기를 공기스프링(1)내에 적절하게 주입하거나 공기스프링(1)내의 압축공기를 대기중으로 적절하게 배출시켜 적정 수준의 차고를 유지시키도록 하는 레벨링 조절부재(36)가 구비되어 있다.
즉, 상기 레벨링 조절부재(36)는 서어지탱크(2)와 연통되는 공기유동관로(3)와 교통되는 주입구(38a)와, 외부로 교통되는 배기구(38b)를 갖춘 하우징(38)과, 이 하우징(38)의 내부에서 상기 주입구(38a)로부터 상기 벨로우즈(34)가 형성하는 폐공간 사이를 교통시키는 제1연통관로(40), 이 제1연통관로(40)의 하부와 상기 배기구(38b) 사이를 교통시키는 제2연통관로(42) 및, 이 제2연통관로(42)로부터 분지되어 상기 벨로우즈(34)가 형성하는 폐공간 사이를 교통시키는 제3연통관로(44)를 갖춘 구조로 되어 있다.
또한, 상기 제2연통관로(42)에는 상기 피스톤(32)의 저면부에 하단부가 회동가능하게 지지됨과 더불어 상단부가 제2연통관로(42)의 내부로 끼워짐과 더불어 상단부에 상기 제1연통관로(40)와 제3연통관로(44) 사이는 물론, 상기 공기스프링(1)내의 폐공간과 외부와의 사이의 교통을 차단시키도록 된 차단부재(46)를 갖춘 연결로드(48)가 구비되어 있다.
여기서, 상기 차단부재(46)는 연결로드(48)의 상단에 상하로 이격되게 설치됨과 더불어, 상기 제2연통관로(42)의 내주면에 기밀성이 있게 밀착되는 상측 씰링재(46a)와 하측 씰링재(46b)로 구성되는 바, 상기 상측 씰링재(46a)와 하측 씰링재(46b)는 상기 공기스프링(1)이 정상상태인 경우에 있어 이들 사이에 상기 제2연통관로(42)와 제3연통관로(44) 사이의 연통부위가 위치되도록 되어 있다.
그리고, 상기 제2연통관로(42)의 하측 내주면에는 연결로드(48)의 외주면에 기밀이 있게 밀착되어 제2연통관로(42)와 연결로드(48) 사이의 틈새를 통해 벨로우즈(34)내 폐공간으로 압축공기의 유입을 제지시키는 씰링부재(50)가 설치되어 있다.
한편, 상기 연결로드(48)는 이의 중앙부위가 힌지부(48a)를 매개로 소정의 각도로 절곡가능하도록 되어 있는 바, 이는 선회시 차체의 롤링에 따라 마운팅 플레이트(30)가 경사지는 경우에도 상기 연결로드(48)의 상단에 구비된 차단부재(46)가 제2연통관로(42)내에서 원활하게 제기능을 발휘할 수 있도록 하기 위함인 것이다.
그리고, 도면중 미설명 부호 50은 상기 연결로드(48)를 피스톤(32)에 저면부에 회동가능하게 지지하는 마운팅 브라켓이다.
즉, 상기 공기스프링(1)이 정상상태인 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 마운팅 플레이트(30)에 형성된 주입구(38a)를 통해 제1연통관로(40)로 유입된 고압의 압축공기는 제2연통관로(42)에 끼워진 연결로드(48)의 상단에 구비된 차단부재(46)를 매개로 외부는 물론 상기 제3연통관로(44)와의 교통을 각각 단절받음과 더불어, 상기 제2연통관로(42)의 하단에 설치된 씰링부재(50)를 매개로 상기 벨로우즈(34)가 형성하는 폐공간과의 교통을 동시에 단절받게 된다.
이에 반해, 차량에 적재되는 적하중량이 과다하게 되면, 상기 공기스프링(1)의 벨로우즈(34)는 마운팅 플레이트(30)에 가해지는 하중에 의해 도 5에 도시된 바와 같이 수축하게 된다.
이때, 상기 연결로드(48)의 상단에 설치된 차단부재(46)는 제2연통관로(42)상에서 상승한 위치로 이동하게 되어, 상기 차단부재(46)는 제2연통관로(42)와 제3연통관로(44) 사이를 서로 교통시켜 주게 되므로, 상기 주입구(38a)를 통해 제1연통관로(40)로 유입된 압축공기는 제2연통관로(42)와 제3연통관로(44)를 통해 상기 벨로우즈(34)가 형성하는 폐공간으로 유입되어 상기 공기스프링(1)을 팽창시키게 되어, 차고를 정상적인 높이로 복원시킬 수 있게 된다.
또한, 주행중 노면으로부터 전달되는 하중에 의해 상기 공기스프링(1)의 벨로우즈(34)가 팽창하는 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 연결로드(48)의 상단에 설치된 차단부재(46)가 제2연통관로(42)상에서 하강한 위치로 이동하게 되어, 상기 차단부재(46)는 제2연통관로(42)와 제3연통관로(44) 사이를 서로 교통시켜 주게 되므로, 상기 벨로우즈(34)가 형성하는 폐공간내에 있던 고압의 압축공기는 제3연통관로(44)와 제2연통관로(42)를 지나 배기구(38b)를 통해 대기중으로 배출된다.
이에 따라, 상기 공기스프링(1)의 벨로우즈(34)는 수축하게 되므로, 차고를 정상적인 높이로 복원시킬 수 있게 된다.
이때, 상기 연결로드(48)의 차단부재(46)는 주입구(38a)와 연통하는 제1연통관로(40)와 제2연통관로(42) 사이는 물론 상기 공기스프링(1)내의 폐공간과의 교통을 각각 동시에 차단시켜 주게 되므로, 상기 공기스프링(1)내 폐공간으로 압축공기의 유입을 차단시켜 주게 된다.
따라서, 상기와 같이 공기스프링(1)내에 구비된 레벨링 조절부재(36)를 매개로 종래의 레벨링밸브가 하던 역할을 구현할 수 있게 되면, 상기 공기스프링(1)의 설치외에 별도로 레벨링밸브와 이에 연결되는 공기유동관로(3)의 배관 및, 상기 레벨링밸브의 작동에 관여하는 레버와 로드의 설치가 불필요하게 되므로, 공기현가장치의 구성이 간략화될 수 있게 됨은 물론, 작업시 공정의 단축을 도모할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 공기현가장치에 의하면, 차량의 적하중량 내지 주행중 노면으로부터 전달되는 하중에 따른 차축지지체(20)의 범핑 및 리바운드시 상기 공기스프링(1)의 내부로 주입되거나 이로부터 외부로 배출되는 압축공기의 양을 별도의 부재없이 공기스프링(1)내에 구비된 레벨링 조절부재(36)를 매개로 조절할 수 있게 되므로, 공기현가장치의 구성부품을 축소시킬 수 있게 된다.
또한, 상기와 같이 공기현가장치의 구성요소의 간략화에 따른 조립공정의 단축을 기대할 수 있음과 더불어 설계시 주변부품과의 간섭을 고려하지 않아도 되므로, 설계의 자유도를 증진시킬 수 있게 된다.

Claims (6)

  1. 차체프레임(12)과 차축지지체(20) 사이에 설치된 공기스프링(1)과, 이 공기스프링(1)에 공기유동관로(3)를 매개로 연결되어 고압의 압축공기를 공급하는 서어지탱크(2) 및, 상기 공기스프링(1)으로 공급되는 압축공기의 양을 조절하여 차고의 적정 수준으로 조절하도록 하는 자동차의 공기현가장치에 있어서,
    상기 공기스프링(1)에는 차고에 따라 압축공기의 주입 및 배출을 제어하여 적정 수준의 차고를 유지시키기 위해 서어지탱크(2)와 연통되는 주입구(38a)와 외부와 연통되는 배기구(38b)를 갖춘 하우징(38)과, 이 하우징(38)내에 상기 주입구(38a)로부터 상기 벨로우즈(34)가 형성하는 폐공간 사이를 교통시키는 제1연통관로(40), 이 제1연통관로(40)의 하부와 상기 배기구(38b) 사이를 교통시키는 제2연통관로(42) 및, 이 제2연통관로(42)로부터 분지되어 상기 벨로우즈(34)가 형성하는 폐공간 사이를 교통시키는 제3연통관로(44)를 갖춘 레벨링 조절부재(36)가 구비된 것을 특징으로 하는 자동차의 공기현가장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2연통관로(42)에는 상기 피스톤(32)의 저면부에 하단부가 회동가능하게 지지됨과 더불어 상단부가 제2연통관로(42)의 내부로 끼워져, 상기 제1연통관로(40)와 제3연통관로(44) 사이는 물론, 상기 공기스프링(1)내의 폐공간과 외부와의 사이의 교통을 선택적으로 차단시키는 차단부재(46)를 갖춘 연결로드(48)가 배치된 것을 특징으로 하는 자동차의 공기현가장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 차단부재(46)는 연결로드(48)의 상단에 상하로 이격되어 제2연통관로(42)의 내주면에 기밀성있게 밀착되는 상측 씰링재(46a)와 하측 씰링재(46b)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 공기현가장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 상측 씰링재(46a)와 하측 씰링재(46b)는 상기 공기스프링(1)이 정상상태인 경우에 이들 사이에 상기 제2연통관로(42)와 제3연통관로(44) 사이의 연통부위가 위치되도록 설정된 것을 특징으로 하는 자동차의 공기현가장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2연통관로(42)의 하측 내주면에는 상기 연결로드(48)의 외주면과 기밀이 있게 밀착되어 제2연통관로(42)와 연결로드(48) 사이의 틈새를 차단시키는 씰링부재(50)가 구비된 것을 특징으로 하는 자동차의 공기현가장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결로드(48)는 이의 중앙부위에 힌지부(48a)를 매개로 소정의 각도로 절곡가능하도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 공기현가장치.
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