Transcript 1.1 각 유압 부품의 기능

차고높이제어시스템 설계
2012 / 6 / 18
10조
발표자 : 김길수
-목차1. 공압시스템의 작동원리
1.1 각 공압부품의 기능
1.2 작동 원리
2. 공기 실린더 제원 계산 및 그래프 해석
2.1
2.2
2.3
2.4
피스톤 캡 단부 면적
허용 압력
실린더 선정
시뮬레이션 그래프 해석
3. 타사 차고높이제어 시스템 분석
4. 시스템 회로 개선
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1. 공압시스템의 작동원리
1.1 각 유압 부품의 기능
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1. 공압시스템의 작동원리
1.1 각 유압 부품의 기능
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1. 공압시스템의 작동원리
1.2 작동 원리
① 차고 상승 시
- ECU 조작에 의해 4번 솔레노이드 작동
5번 챔버를 통해 공압 유입
- 배관 9, 10을 지나 11번 Air Dryer통과
(압축 공기 수분제거)
- 13번 체크밸브 통과
- 15번 Air Cylinder로 유입
- 피스톤 상승
=> 5 -> 3 -> 11 -> 13 -> 15
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1. 공압시스템의 작동원리
1.2 작동 원리
② 차고 하강 시
-
ECU조작에 의해 7번 솔레노이드 작동
8번 방향제어 밸브를 작동(밸브 열림)
실린더내 공기가 14, 15번 밸브를 통과
8번 방향제어 밸브 통과
18번 공압파일럿 작동
19번 챔버열리고 21번 스로틀 밸브 통과
22번 체크 밸브 통과
11번 Air Dryer통과(압축 공기 수분제거)
19번 챔버를 통과 공기 유량이 대기로 방출
=> 15-> 8 -> 21 -> 22 -> 11 -> 19
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2. 공기 실린더 제원 계산 및 그래프 해석
2. 1 공기 실린더 설계 조건
1) 차고 높이(초기 및 최대값) : 260mm
2) 차체 하중 : 300kg
3) 초기 시스템 압력 : 6.2bar
4) 방향제어밸브와 체크밸브의 유량 계수 : 0.1
5) 컴프레서의 회전수당 토출유량(displacement) : 6.95cc/rev
6) 모터 회전수: 2,300rpm
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2. 공기 실린더 제원 계산 및 그래프 해석
2.1 공기 실린더 제원
요구 사항
- 초기압력(6.2bar)에서 300kg의 무게 지지
- 피스톤 상승 시간 17초 이내
1) 초기 압력(6.2bar)에 따른 피스톤 캡 단부 면적
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2. 공기 실린더 제원 계산 및 그래프 해석
2) 펌프 상승 시간에 따른 피스톤 캡 단부 면적
① 유입 유량
② 피스톤의 속도
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2. 공기 실린더 제원 계산 및 그래프 해석
③ 피스톤의 캡 단부 면적
3) 피스톤 캡 단부 면적의 허용 범위 조건
☞ 차량 공간 확보를 위하여 최소 피스톤 면적 4.74ⅹ103m을 설정하면
피스톤 직경은 78mm이다.
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2. 공기 실린더 제원 계산 및 그래프 해석
2.2 공기 실린더 허용 압력
☞ 하중50kg 적재 시 실린더 허용 압력
∴ 실린더 허용 압력은 7.3bar이상으로 선정
☞ 실린더 요구 사양
직경
허용 압력
행정 길이
78mm 이상
7.3bar 이상
260mm 이상
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2. 공기 실린더 제원 계산 및 그래프 해석
2.3 실린더 선정(Bosch Rexroth)
- Compact Cylinder
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2. 공기 실린더 제원 계산 및 그래프 해석
2.4 시뮬레이션 결과 그래프 분석
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2. 공기 실린더 제원 계산 및 그래프 해석
①
-
배기 구간 (0~2초)
차고의 높이가 하강하는 구간
ECU가 Multi-way Valve를 열어 줌
17번 배관 압력 상승하여 Drain Valve 열림
공기가 외부로 급격히 빠져나가 실린더 내 압력 급감
Drain Valve 닫히고 공기 압축
실린더 내 압력 초기 압력까지 상승
②
-
정지 구간 (2~5초)
차고 높이 일정하게 유지
ECU 작동 정지되어 모든 밸브 닫힘
Compressor 공기 공급하지 않아 실린더 내부 압력 변화 없음
압력 일정하게 유지되고 차고 높이 변화 없음
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2. 공기 실린더 제원 계산 및 그래프 해석
③
-
Loading 구간 (5~10초)
하중 50kg 증가
실린더 내 압력 증가
공기 압축하여 차고 높이 하강
④
-
정지 구간 (10~13초)
밸브 모두 닫힘
Compressor 공기 공급하지 않음
실린더 내 압력 변화 없이 일정하게 유지
차고 높이 변화 없음
⑤
-
급기 구간 (13~30초)
목표 차고 높이까지 상승되는 구간
ECU동작으로 Compressor 작동
실린더 내 공기 압축 되어 압력 상승
차고 높이 목표치까지 상승
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3. 타사 차고높이제어 시스템 분석
3. 타사의 차고 높이제어 시스템
① Audi quatto의 The 4-level air suspension system
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3. 타사 차고높이제어 시스템 분석
- 앞 차축에서 일반적인 충격 흡수와 뒷 차축에서 물체 하중의 독립적인 충격 흡
수를 지지하는 차고높이제어 시스템
- 각 차축 옆 작동센서가 지면과 차축까지의 높이를 4단계로 조절
- Air spring valve(transverse check valve)가 각 차축을 개별적으로 제어
- Pressure accumulator system로 고안된 The 4-level air suspension
system
- 시스템의 성능을 향상 및 소음 절감
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3. 타사 차고높이제어 시스템 분석
② Pneumatic diagram
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3. 타사 차고높이제어 시스템 분석
☞ air spring 상승 시
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3. 타사 차고높이제어 시스템 분석
- 8번 compressor에서 압축된 공기 배출
- 2번 Non-return valve로 공기 유입
- 3번 air dryer에서 공기의 수분 제거
- ECU의 작동으로 2/2 방향제어밸브 단동솔레노이드 조작으로 열림
- 5번 Non-return valve를 지나 방향제어밸브로 유입
- 양차축의 air spring을 작동시켜 차고 높이 상승
=> 8-> 2 -> 3 -> 5 -> 12, 13, 14, 15-> 17, 18, 19, 20
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3. 타사 차고높이제어 시스템 분석
☞ air spring 하강 시
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3. 타사 차고높이제어 시스템 분석
-
ECU의 작동으로 2/2 방향제어밸브 단동솔레노이드 조작으로 열림
Air spring에서 공기 배출
방향제어밸브로 공기 유입
16번 pressure accumulator의 압력이 10번 Pressure sensor G291를 작동
9번 Electric discharge valve N111열림
7번 Pneumatic discharge valve가 9번 밸브를 지난 공기의 압력에 의해 작동
하여 열림
- 6번 Discharge throttle와 4번 Non-return valve를 통과하여 3번 air dryer로
유입
- 수분 제거된 공기가 7번 밸브를 통과하고 1번 Additional noise damper에서
소음 제거된 후 밖으로 배출
=> 17, 18, 19, 20 -> 12, 13, 14, 15 -> 9 -> 6 -> 4 -> 3 -> 7 -> 1
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3. 타사 차고높이제어 시스템 분석
③ The 4-level air suspension system 장점
- 양 차축에서 차고높이 제어 가능
- 142~208mm범위에서 4단계의 차고를 조절 (다양성)
- 하중과 무게 분배에 관해서 일정한 차고 높이를 미리 조정
- 정해진 4단계의 차고높이 범위 내에서 수동·자동 제어 가능
- 알맞은 운전조건 선택이나 차량의 무게중심을 낮출 수 있음
- 고속운전 시 자동으로 차고높이를 조절해서 공기저항을 줄이고 연비를 향상
- Pressure accumulator로 공기의 고압형성의 어려움을 개선
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3. 타사 차고높이제어 시스템 분석
④ The 4-level air suspension system 단점
- 압축성유체로 균일한 피스톤 속도나 일시정지 등이 곤란하며 응답속도 늦다.
- 모터가 공기를 압축시키는데 시간이 걸린다.
- 동작성(위치결정)이 나빠서 제어가 곤란하여 중간에 실린더를 정지 시킬 수 없다.
- 4개의 air spring를 구동에 필요한 비용이 많이 든다.
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4. 시스템 회로 개선
4. WABCO 공기압회로 개선 회로
① 소음 개선
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4. 시스템 회로 개선
② 시스템의 소형화 및 부품의 단순화(유지 및 보수 용이)
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4. 시스템 회로 개선
- 피스톤 상승 시
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4. 시스템 회로 개선
- 피스톤 하강 시
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감사합니다
Q&A