CN103863042A - 用于车辆的电子控制悬架系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的电子控制悬架系统。该电子控制悬架系统包括支柱组件，所述支柱组件联接到车身，并且所述支柱组件的下部穿过外壳而插入，以便吸收来自车轮的摇动。所述系统进一步包括位于所述支柱组件的下部的车辆高度控制模块，其中所述控制模块包括形成在所述支柱组件中的螺旋形引导凹槽和装配到所述引导凹槽中的引导构件。利用电动机使所述引导构件旋转，以使所述引导构件沿着所述引导凹槽运动，从而使得所述支柱组件竖直运动以控制车辆的高度。

Description

用于车辆的电子控制悬架系统

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119（a）要求2012年12月17日提交的韩国专利申请No.10-2012-0147877的权益，并通过引用将其全文纳入本文。

技术领域

概括而言，本发明涉及一种用于车辆的电子控制悬架（ECS）系统，更具体而言，涉及这样一种用于车辆的电子控制悬架（ECS）系统，该系统配置为通过利用电动机改变具有减震器的支柱组件的位置来自动地控制车辆的高度。

背景技术

通常而言，悬架系统可以理解为包括减震器、弹簧、悬架臂等的系统，悬架系统配置为吸收从道路产生的震动，从而使传递到车身或乘客的震动最小。该悬架系统在竖直方向上由弹簧和减震器支撑，并且在其他方向上适当地以刚度换取柔度，从而机械地调整车身与车轮之间的相对运动。另外，在以高速行驶时，悬架系统还运行以保持轮胎与地面的紧密接触，使得车身接近地面。

然而，当车身到地面较低时，车辆在行驶时可能会碰撞或刮蹭在道路上的减速带或在未铺砌的道路上的不均匀部分，并且当行驶状况，比如侧倾动作、俯仰动作等发生时，车辆倾斜，因此降低了行驶的舒适性和操纵的稳定性。

因此，为了车辆位置的自动控制，已开发并利用了用于减震器的电子控制的电子控制悬架，并且也已经开发了采用被动液压系统的主动悬架作为利用平板和减震器的替代方案来控制车辆的振动，使行驶的稳定性和操纵稳定性得以获得。

然而，现有的主动悬架需要各种元件，比如液压泵、储液器、液压管路、液压缸等，使得现有的系统成为复杂的主动悬架系统，该系统还由于液压机构的特性而降低了燃油效率，并增加了二氧化碳排放。

此外，某些悬架系统仅仅提供了通用的支柱结构，因此其不能通过改变支柱组件的位置来控制车辆的位置并从而自动控制车辆的高度。

提供对于相关技术的描述仅是为了本发明的背景技术的理解，因此不应该通过本领域的普通技术人员将其解释为被承认的相关技术。

发明内容

相应地，本发明提供了一种用于车辆的电子控制悬架系统，该系统配置为通过利用电动机的旋转力改变支柱组件的竖直位置来自动地控制车辆的高度。

根据本发明的一个方面，用于车辆的电子控制悬架（ECS）系统包括：外壳，所述外壳具有打开的上端部和联接到车轮的下端部；支柱组件，所述支柱组件在其上端部处联接到车身，并且所述支柱组件的下部穿过所述外壳的上端部而插入，以便吸收从所述车轮传递的摇动；以及车辆高度控制模块，所述车辆高度控制模块设置在所述支柱组件的下部，并且具有位于所述支柱组件的下部中的螺旋形引导凹槽和装配到所述引导凹槽中的引导构件，其中利用来自电动机的旋转力使所述引导构件旋转，以使所述引导构件沿着所述引导凹槽运动，从而使得所述支柱组件竖直运动以控制车辆的高度。

所述车辆高度控制模块可以包括：电动机，所述电动机提供向前和向后的旋转；引导管道，利用形成在所述支柱组件的下部的圆周中的所述螺旋形引导凹槽将所述引导管道固定到所述支柱组件的下部；以及旋转轴，所述旋转轴具有固定到所述旋转轴的上端部的引导构件以使得所述引导构件装配到所述引导凹槽中。所述引导凹槽可以包括水平直线部段，当车辆沿着直线道路行驶时，所述引导构件设置在所述水平直线部段中。所述引导构件可以为轴承。所述外壳在所述外壳的上部内圆周表面上可以包括挡块，其中所述挡块配置为阻止所述支柱组件的向上运动。

径向上支座可以设置在所述引导管道的上端部的一侧中，径向下支座可以设置在所述旋转轴的下端部的一侧中，并且弹性构件可以设置在所述上支座和下支座之间以便为所述支柱组件提供弹性力，其中所述弹性构件可以为弹簧。所述上支座可以被支撑在所述外壳的内圆周表面上，以便允许将第一轴承安装在所述上支座和所述外壳之间。第二轴承可以安装在所述旋转轴和所述外壳之间，并且第三轴承可以安装在所述旋转轴和所述支柱组件之间。

根据本发明，当所述车辆在各种行驶状况下（比如，转向、制动、加速等）时，电子控制悬架（ECS）系统可以配置为实时地控制车辆的位置，从而改进了在滚转、偏航、俯仰等的控制下的操纵稳定性，随着滚转动作的减少，改进了行驶的舒适性。

此外，当车辆行驶越过道路的升高部分或不平部分时，ECS系统可以配置为保持车辆的位置，同时保持车辆的高度基本上一致，而不管装载在车辆中的乘客和货物的重量如何。因此，可以在很高的速度下降低车辆的高度，改进行驶的舒适性以及燃油效率，并且可以在车辆在越野状况下行驶时升高车辆的高度，从而使车身免于接触地面。

附图说明

通过随后结合附图时所呈现的详细描述将会更为清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征以及优点，在这些附图中：

图1为显示根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的电子控制悬架（ECS）系统的结构以及引导凹槽和引导构件的联接结构的示例性详细视图，其中LS表示直线部段；

图2为显示根据本发明的示例性实施方案的利用ECS系统控制车辆高度的操作的示例性视图；

图3为显示根据本发明的示例性实施方案的车辆高度控制模块的结构的示例性横截面图；

图4为显示根据本发明的示例性实施方案的电动机的示例性控制的示例性视图；以及

图5为显示根据本发明的示例性实施方案的车辆的转向状况的示例性控制的示例性视图，其中TOW表示转向外侧车轮，TIW表示转向内侧车轮。

具体实施方式

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆（SUV）、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧发动机式车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆（例如源于非汽油的能源的燃料）。

在本文中所利用的术语仅出于描述特定的实施方案的目的，而并非旨在限制本发明。如在本文中所利用，除非上下文中明确地指出，单数形式“一”、“一个”以及“该”也旨在包含复数形式。应当进一步地理解，术语“包括”和/或“包含”，在本说明书中使用时，指定了阐明的特征、整数、步骤、操作、元件和/或零件的存在，但并不排除一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、元件、零件和/或群组的存在或增加。如本文中所应用到的，术语“和/或”包括一个或更多相关联的列出的项的任何和所有组合。

下面将具体引用本发明的示例性实施方案，示例性实施方案的实例显示在所附附图中。尽可能地，在整个附图和说明书中使用相同的附图标记表示相同或类似的部件。

图1为显示根据本发明的用于车辆的电子控制悬架（ECS）系统的结构以及引导凹槽33和引导构件35的联接结构的示例性详细视图，图2为显示利用ECS系统控制车辆高度的操作的示例性视图，并且图3为显示车辆高度控制模块30的结构的示例性横截面图。

参考图1，ECS系统可以包括外壳10、支柱组件20以及车辆高度控制模块30。具体而言，ECS系统可以包括外壳10、支柱组件20以及车辆高度控制模块30，外壳10具有打开的上端部和联接到车轮1的下端部，支柱组件20在其上端部联接到车身2并且支柱组件20的下部插入穿过外壳10的上端部以便吸收从车轮1传递的摇动，车辆高度控制模块30设置在支柱组件20的下部，其中该模块包括在支柱组件20的下部中的螺旋形的引导凹槽33和装配到引导凹槽33中的引导构件35。特别地，可以利用来自电动机31的旋转力使引导构件35旋转以使引导构件35沿着引导凹槽33运动，从而使得支柱组件20竖直运动以控制车辆的高度。换言之，外壳可以形成为具有打开的上端部的桶形，并且外壳的下端部可以通过转向节（未示出）联接到车轮1的侧面。

支柱组件20可以在其上端部联接到车身2，并且支柱组件的下端部可以插入穿过外壳10的打开的上端部，以便吸收并降低从车轮1传递的振动和摇动，阻止该振动和摇动被传递到车身2。

此外，支柱组件20可以包括减震器22和弹簧24，其中上弹簧座（未示出）和绝缘器21可以安装在减震器22的上端部上，从而使绝缘器21固定到车身2。下弹簧座23可以固定到减震器22的端部部分，而悬架弹簧24可以弹性布置在下弹簧座23与绝缘器21之间，以便吸收从车轮1传递的振动。另外，减震器22可以限制弹簧24的灵活作用以便稳定车身2。

车辆高度控制模块30可以设置在支柱组件20的下部，以便使得螺旋形的引导凹槽33设置在支柱组件20的下部中，而引导构件35可以装配到引导凹槽33中。特别地，可以利用来自电动机31的旋转力使引导构件35旋转以使引导构件35沿着引导凹槽33运动，从而使得支柱组件20竖直运动以控制车辆的高度。换言之，由电动机31的旋转力可以转换为由车辆高度控制模块30的支柱组件的直线运动，以使支柱组件20竖直运动，从而控制车辆的高度。

参考图1到图3，车辆高度控制模块可以包括电动机31、引导管道32以及旋转轴34，电动机31可以配置为提供向前和向后的旋转，利用形成在支柱组件20的下部的圆周中的螺旋形的引导凹槽33使引导管道32固定到支柱组件20的下部，设置旋转轴34以使引导构件35固定到旋转轴34的上端部，从而将引导构件35装配到引导凹槽33中。

具体而言，可以在外壳的下端部将电动机31安装在外壳中。电动机可以配置为通过在电磁铁结构中内转子31b相对于外定子31a的旋转来提供向前和向后的旋转。特别地，旋转轴34可以联接到转子31b的内部，以便将转子31b的旋转力传递到旋转轴34从而使旋转轴34旋转。此外，可以通过安装在车辆中的控制器40来控制电动机31，其中控制器40可以是电子控制单元（ECU）。

引导管道32可以固定在支柱组件20的下部，并且可以具有桶形形状，其中顶部和底部的直径比中间的直径窄，从而具有覆盖旋转轴34的上端部的下开口端部。引导管道32可以包括在引导管道的圆周表面中的螺旋形引导凹槽33，其中引导构件35可以装配到螺旋形引导凹槽33。具体而言，引导凹槽33在端部部分可以包括水平直线部段，其中可以设置引导构件35，当车辆沿着基本上直线的道路行驶时，阻止电动机在向后的方向上旋转。

另外，可以通过来自电动机31的旋转力使旋转轴34旋转。旋转轴的下端部可以联接到转子31b并且通过转子31b旋转，旋转轴的上端部可以设置在引导管道32中。引导构件35可以固定到引导管道的上端部以使引导构件35装配到引导凹槽33中，从而使引导构件35沿着引导凹槽33运动。换言之，当旋转轴34旋转时，可以使引导构件35沿着引导凹槽33得以引导，从而根据旋转轴34旋转的方向使引导构件35竖直地运动。特别地，引导构件35可以是轴承，比如传动轴承。换言之，在引导构件35沿着引导凹槽33运动时，利用轴承结构可以防止引导构件35与引导凹槽33之间的摩擦，从而有助于引导构件35基本上平稳地运动。

另外，轴承B3，比如滚珠轴承，可以安装在旋转轴34的外部圆周表面的下部和外壳10的内圆周表面的下部之间。换言之，在旋转轴34运动时，利用轴承B3结构可以防止旋转轴34与外壳10之间的摩擦，从而有助于旋转轴34基本上平稳地运动。

另外，轴承B2，比如滚珠轴承，可以安装在旋转轴34的外部圆周表面的中部和支柱组件20的外部圆周表面的下部之间。换言之，在旋转轴34运动时，利用轴承B2结构可以防止旋转轴34与支柱组件20之间的摩擦，从而有助于旋转轴34基本上平稳地运动。

换言之，当电动机31配置为提供旋转力以便驱动旋转轴34时，旋转轴可以与引导构件35一起旋转。特别地，在装配到引导凹槽33中的同时，引导构件35可以旋转，以便限制引导构件35的竖直运动，并且允许引导构件35沿着引导凹槽33的进行运动，且允许引导管道32进行竖直运动。具体而言，引导管道32可以与支柱组件20一起运动，以便使支柱组件竖直运动，从而使车辆的高度能够得以控制。

此外，参考图3，径向上支座36可以设置在引导管道32的上端部的一侧，径向下支座37可以设置在旋转轴34的下端部的一侧，并且弹性构件38可以设置在上支座36和下支座37之间以便为支柱组件20提供弹性力。特别地，弹性构件38可以是压缩螺旋弹簧。下支座37可以被支撑并且安装在电动机31的定子31a的上端部，而不与上支座36一起旋转，而弹簧可以弹性安装在上支座36和下支座37之间。换言之，当电动机31配置为提供旋转力以便使引导管道32竖直运动时，弹性构件38（例如，弹簧）施加力以竖直推动引导管道32，以便减少电动机31的起动转矩从而补偿操作转矩，并因此降低了施加到电动机31和外壳10的负荷。

上支座36可以在外壳10的内圆周表面上得以支撑，以便在上支座36和外壳10之间安装轴承B1。特别地，轴承B1可以是滚动轴承，该滚动轴承配置为，当由于车辆的颠簸和碰撞引起的车辆的竖直行程产生时，防止由外壳10和上支座36之间的滑移所引起的摩擦。

此外，外壳10在外壳10的上部内圆周表面上包括挡块12，挡块12配置为阻止支柱组件20的向上运动。换言之，当车辆颠簸时，支柱组件20可以通过引导管道32的向上运动而竖直运动，并且当引导管道32竖直运动超出预定的位置时，上支座36可以接触挡块12从而防止引导管道32超出挡块12。

图4为显示根据本发明的电动机31的示例性控制的示例性视图。参考图4，控制器40可以配置为通过接收由安装车辆中的多个传感器测量的各种行驶参数值，并且根据已测量的参数值计算用于车辆高度控制的控制参数值来控制电动机31的运行。具体地，包括电动机31的车辆高度控制模块30可以分别地独立安装在车辆的车轮上，从而提高车辆高度控制的可靠性和精度。

特别地，连接到控制器40的传感器可以包括转向角度传感器、车轮速度传感器、高度传感器、上部和下部加速度传感器，或类似的传感器，从中，可以通过由传感器测量的输入值来计算负荷转移、前轮和后轮的侧倾刚度、施加到各自的车轮的弹簧的负荷、各自的电动机31的旋转扭矩/方向，或类似的参数，因此可以基于计算的值对安装在各自的车轮1中的电动机31进行分别控制。

图5为显示根据本发明的车辆的转向功能的示例性控制的示例性视图。参考图5，当车辆转向时，由于离心力，在转向的内侧的车辆高度变得大于外侧的车辆高度，因此通过利用电动机31的控制，可以使在转向的内侧的支柱组件20降低，然而可以使在转向的外侧的支柱组件20抬高，从而控制了车辆的位置。

此外，当车辆突然停止时，车辆后面的高度变得大于车辆前面的高度，因此通过利用电动机31的控制，可以使在车辆前面的支柱组件20升高并且可以使在车辆前面的支柱组件20降低，从而稳定地控制了车辆的位置。

尽管出于说明的目的已描述了本发明的示例性实施方案，但是本领域一般技术人员将意识到，各种修改形式、增加形式和替代形式都是可行的，并不脱离所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神。

Claims (9)

1.一种用于车辆的电子控制悬架系统，包括：

外壳，所述外壳具有打开的上端部和联接到车轮的下端部；

支柱组件，所述支柱组件在上端部处联接到车身，并且所述支柱组件的下部穿过所述外壳的上端部而插入，以便吸收从所述车轮传递的摇动；以及

车辆高度控制模块，所述车辆高度控制模块设置在所述支柱组件的下部，其中所述车辆高度控制模块包括：

螺旋形引导凹槽，所述螺旋形引导凹槽位于所述支柱组件的下部中；

引导构件，所述引导构件装配到所述引导凹槽中，其中，利用来自电动机的旋转力使所述引导构件旋转，以使所述引导构件沿着所述引导凹槽运动，从而使得所述支柱组件竖直运动以控制车辆的高度。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的电子控制悬架系统，其中所述车辆高度控制模块进一步包括：

引导管道，利用形成在所述支柱组件的下部的圆周中的所述螺旋形引导凹槽将所述引导管道固定到所述支柱组件的下部；以及

旋转轴，所述旋转轴配置为使所述引导构件固定到所述旋转轴的上端部，从而将所述引导构件装配到所述引导凹槽中。

3.根据权利要求1所述的用于车辆的电子控制悬架系统，其中所述引导凹槽在所述引导凹槽的端部部分处包括水平直线部段，当车辆沿着基本上直线的道路行驶时，所述引导构件设置在所述水平直线部段中。

4.根据权利要求1所述的用于车辆的电子控制悬架系统，其中所述引导构件为轴承。

5.根据权利要求1所述的用于车辆的电子控制悬架系统，其中所述外壳在所述外壳的上部内圆周表面上包括挡块，所述挡块配置为阻止所述支柱组件的竖直运动。

6.根据权利要求2所述的用于车辆的电子控制悬架系统，进一步包括：

径向上支座，所述径向上支座设置在所述引导管道的上端部的一侧；

径向下支座，所述径向下支座设置在所述旋转轴的下端部的一侧；以及

弹性构件，所述弹性构件设置在所述上支座和下支座之间以便为所述支柱组件提供弹性力。

7.根据权利要求6所述的用于车辆的电子控制悬架系统，其中所述弹性构件为弹簧。

8.根据权利要求6所述的用于车辆的电子控制悬架系统，其中所述上支座被支撑在所述外壳的内圆周表面上，以便将第一轴承安装在所述上支座和所述外壳之间。

9.根据权利要求2所述的用于车辆的电子控制悬架系统，进一步包括：

第二轴承，所述第二轴承安装在所述旋转轴和所述外壳之间；以及

第三轴承，所述第三轴承安装在所述旋转轴和所述支柱组件之间。

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