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Term Project No.2
Vehicle Height Level Control of Air
Suspension System
학
과 : 기계자동차공학과
과
목 : 유공압 설계 및 실습
담당교수 : 이재천 교수님
조
원 : 9조 조용진 (4728200)
조규진 (4729665)
발표일자 : 2012. 6. 18
조홍초 (4951560)
목차
1. 공기 시스템 작동원리
2. 부품 제원 및 결과 해석
3. 타 사의 차고높이 제어시스템
4. 새로운 독자적인 회로 설계
1. 시스템 작동원리
(상승 시 유로)
①번의 Height measurement Device(높이 센
서) 기준차고에 미달
②번의 ECU에 정보 송신
⑧번의 Multi-way valve off – Compressor
작동
⑪번의 Air Dryer
⑬번 Check valve 이용
⑮번 Air spring 이용 - 차고 상승
(하강 시 유로)
①번의 Height measurement Device(높이 센
서) 기준차고에 초과
②번의 ECU에 정보 송신
⑧번의 Multi-way valve on - 차체 중량에 의
해 Air spring의 압축공기 배출
⑧번 Multi-way valve ⑲번 Pneumatically controlled Multi-way
drain valve로 압력 작용, valve on ⑧번 Multi-way valve를 통과한 공기는 ㉑번
Throttle valve를 통과 ㉓번 Check valve를 통과 ⑪번의 Air Dryer ⑲번 Pneumatically controlled Multi-way
drain valve를 통해 압축공기 배출
1.각 부품의 기능 및 특징
1) Height measurement Device
*자동차에 직접 연결되는 장비로써 차축과 차대 사이의 거리를
측정해주는 장비.
*계산된 값이 ECU로 전달됨.
2) ECU(Electronic Control Unit)
*자동변속기, 구동계통, 제동계통, 조향 계통 등 차량의 모든 부분을 제
어 하는 역할.
*이번 시스템에서는 Multi-way valve의 방향과 Compressor의 개폐를
3) Multi-way valve
담당함.
*입력 값으로 솔레노이드 신호를 받음.
*상승 시에는 닫혀 있고 하강 시 밸브를 개방하여 유로의 방향
을 조절하는데 사용.
각 부품의 기능 및 특징 계속
4) Air Dryer
*공기에 있는 습기나 불순물을 걸러주는 역할.
*불순물로 인해서 파이프나 밸브 또는 실린더의 부식이나 오작동 방지.
공기의 온도도 조절하는 기능.
5) Check valve
*한쪽 방향으로는 유량을 차단해도 다른 쪽 방향으로는 거의 비교 축
유량을 제공하는 기능을 하는 1방향 밸브
6) Thorttle valve
*유압 장치에서의 Orifice의 역할을 해주면서 유량을 제어하는 장치
7) Drain valve
*방향을 제어하는 밸브
*공기의 압력이 스프링 력 이상이면 밸브는 개방되어 공기를 배출.
스프링 력 이하이면 밸브는 차단되어 공기가 배출되지 않음.
2. 부품 제원(공압 실린더) 및 그래프 해석
● 차고 높이(초기 및 최대 값) : 260mm = 10.24 in
● 차체하중 : 300kg
● 초기 시스템 압력 : 6.2bar
● 방향제어밸브와 체크밸브의 유량계수 : 0.1
● 컴프레서의 회전수당 토출유량(displacement) : 6.95 cc/rev = 0.4239 in^3/rev
● 모터 회전수 : 2,300rpm
1)공압 실린더 제원
P = 6.2bar, 620000(Pa)
F = 300×9.8 = 2940(N)
초기 조건에 의하여 단위 변환함.
위의 식과 초기값에 의하여 다음과 같이 계산
2) 시뮬레이션 그래프 결과 설명
Spring Pressure(bar) - T(sec) 그래프
초기압력이 6.1bar
0~2초 : 밸브가 열려 순간 압력이 떨어지는 현상이 나타남
2~5초 : 정지구간으로 드레인 밸브, 방향제어 밸브 모두 닫혀있기 때문에 압력의 변화가 없이 평
행을 유지
5~10초 : 50kg 하중 증가구간으로 드레인 밸브, 방향제어 밸브가 닫혀있기 때문에 하중이 증가
함에 따라 압력은 증가 하게 된다.
10초 이후 : 정지와 급기 구간으로 이전과 같이 드레인 밸브, 방향제어밸브 모두 닫혀있기 때문에
압력의 변화 없이 압력 그대로 유지한다.
Spring Height(mm) - T(sec) 그래프
0~2초 : 배기구간으로 실린더가 하강 →
2~5초 : 정지구간으로 3초정도 평행을 유지 →
5~10초 : 50kg 하중 증가구간으로 공기가 압축되면서 실린더가 조금씩 하강 →
10~13초 : 정지구간 →
13초 이후 급기 → 밸브off 이므로 펌프에서 나온 압력은 실린더로 바로 전달되어 실린더의 높이
는 30초까지 선형적으로 상승
3. 타 사의 차고높이 제어시시템
1) 상용차의 차고높이 제어 시시템
*4개의 공기스프링과, 상기 공기스프링과 연결되어 흡 배출되는 공기량의 균형을 조절
하는 레벨링 밸브와, 상기 공기스프링과 레벨링 밸브 사이에 연결되어 상기 공기스프
링에 흡 배출되는 공기량을 전기적으로 조절하는 마그네틱 밸브가 장착됨.
*레밸링 밸브와 마그네틱 밸브가 연동하여 제어함
*장점
주행속도 및 기타 주행 조건에 따라 차고조절스위치의 펄스제어신호가 생성되므로
주행속도에 따른 차고높이의 일정한 조절이 간단한 구조로 가능
주행속도에 따른 규칙적인 차고높이의 변화로 인해 고령자나 임산부 등의 노약자 승객이 승하차시
편의성이 향상
<회로도>
2) 로디우스 신 시스템 EAS(Electronic Air Suspension)
구성품 * 일체화된 에어컴프레서와 밸브블록,
* 2개의 에어스프링
* 높이센서, EAS,ECU
(높이센서로 신호를 받아 공기스프링의 공기를 제어함)
특징
* 컴프레서가 EAS,ECU,밸브블록이 통합된 형태,
* 개회로이며 폐회로 에서는 공기탱크가 필요했지만
여기서는 필요가 없다.
<에어 스프링>
* 컴프레서가 일체형이라 고장시 높은 수리비용이 우려
<높이센서>
<컴프레서>
<회로도>
3) 뉴 체어맨 EAS
특징 * 고속 주행시 차체가 자동으로 내려가고 오프로드시 차고를 높일수 있다.
* 급하게 차선을 바꿀 때에는 ‘띠띠띠띠’ 하는 신호음이 울리면서 자세를 잡아
준다.
* 쏠림이나 출렁임을 최소화하는 에어서스펜션 기능
4) 현대기아자동차 K9
모드별 특징 * NORMAL : 부드러운 주행과 안락한 승차감
* SPORT : 스포티한 주행과 견고한 승차감
* ECO : 친환경 경제운전에 최적화된 주행
* SNOW : 미끄러운 노면에 최적화된 주행
5) 포르쉐 차고제어시스템
특징
* 5단계의 차고높이 조절 가능
* 일정속도 이상이 되면 자동으로 차고 조절
* 모든 카이엔 모델에 적용가능
* 한가지 차로 여러 스타일의 주행느낌을 받음
*운전자의 의도에 따라, 혹은 자동으로 주행상황에 맞게 자가 수평조정, 탑승 높이 제어,
감쇠력 조절 등을 수행
6) 만도의 전자제어 에어 현가시스템
특징
* 감쇠력을 조정하여 차축이 노면으로부터 오는 충격과 진동을 흡수, 완충하는 댐퍼가
설치됨.
* 차고 높이 제어에 따라 에어 스프링을 제어함과 동시에 댐퍼의 감쇠력을 함께 제어함
* 차량 진동 또는 충격 등에 따른 승차감 저하를 막을 수 있음
<회로도>
7) 현대 모비스 에어 서스펜션 시스템
특징
* 공기탱크와 건조기 사이에 유로와 밸브들 사이 연동되게 배치된 것이 특징
* 밸브수단과 압축기의 구동만으로 공기의 흐름 방향을 반대로 할 수 있음
* 동일한 유로를 사용할 수 있고,
* 각 종 밸브의 제어도 복잡하지 않아 시스템 개발 기간을 단축시킬 수 있음
<회로도>
4. 독자적인 회로 설계
<개선된 점>
* Multi-way valve 대신
방향제어밸브 사용
* 하강 시에는 스로틀 밸브로 인해 공기가 급격히
배출되는 것 을 막아줌
구조면
* 부품 수 줄어듬
-
(체크밸브, 드레인 밸브 제거)
내구성
*배관 연결 개소의 감소로 외부 누유 가능성 감소
<기존의 회로>
유지 보수 * 구조가 간단하고 부품수가 줄어 수리시 용이함
* 부품을 쉽고 빠르게 교환이 가능.
가
격 : * 내구성의 측면에서 배관 연결 개소의 감소로 원가절감 가능.
* 같은 성능을 내는 타 밸브에 비해 성능 대 가격비가 좋음
<개선된 회로>