CN105196824A - 用于车辆的主动悬挂设备和该主动悬挂设备的泵 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的主动悬挂设备，其包括：调节流体的运动的泵；致动器，其中流体被供应到螺旋弹簧，并补偿螺旋弹簧的位移，其中，所述致动器包括分别设置在车辆的左前车轮、左后车轮、右前车轮和右后车轮处的第一、第二、第三和第四致动器，并且所述泵能够基于马达的驱动而将流体同时供应到第一和第二致动器或第三和第四致动器。

Description

用于车辆的主动悬挂设备和该主动悬挂设备的泵
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年6月11日提交的申请号为10-2014-0071082的韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的公开通过引用的方式整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的主动悬挂设备和该主动悬挂设备的泵，更具体地，涉及一种使用由马达驱动的泵将流体供应到设置在车辆的车轮处的致动器的用于车辆的主动悬挂设备，以及该用于车辆的主动悬挂设备的泵。
背景技术
用于车辆的主动悬挂系统为使用传感器感测从路面接收的各种输入并且使用电子控制单元(ECU)基于感测的输入有效地控制车辆的倾斜动作的系统。
具体地，用于车辆的主动悬挂系统包括致动器，该致动器补偿连接到车辆的车轮的螺旋弹簧的位移，并执行适当控制供应到致动器的流体的量的功能，通过感测车辆倾斜(roll)和俯仰(pitch)动作以保持车辆的车身以恒定水平度，从而可提高车辆的行驶质量和路面牵引力。
另外，用于车辆的主动悬挂系统可使得驾驶员能够通过车辆的车身的水平控制根据道路的状态而设定车辆的车身的高度，或可通过在高速时降低车辆的车身来减小空气阻力，从而执行改善驾驶的稳定性和燃料消耗率的功能。
与主动悬挂系统相关，编为6,000,702的美国专利公开了以下技术内容：主动悬挂系统包括弹簧和串联地连接到弹簧的可调节升降的调节单元，其中，使用比例控制阀来控制供应到该可调节升降的调节单元的流体的流速。
然而，在该技术内容中，存在需要使用昂贵的比例控制阀和液压泵的问题。另外，由于液压泵连接到发动机并且通常在发动机处于操作状态时被驱动，所以液压泵需要一直被驱动以产生高压力源。因此，不被系统需要的过多的容量是不必要的，并且降低了发动机的输出，这导致了对燃料消耗率的消极影响。
发明内容
本发明涉及一种在不使用昂贵的比例控制阀的情况下能够降低主动悬挂设备的生产成本并简化其结构的用于车辆的主动悬挂设备。
本发明还涉及通过使用基于马达和缸体的泵而能够使能量消耗最小化的用于车辆的主动悬挂设备。
根据本发明的一方面，提供一种用于车辆的主动悬挂设备，所述主动悬挂设备包括：泵，调节流体的运动；致动器，从所述泵供应流体并补偿螺旋弹簧的位移，其中，所述致动器可包括分别设置在车辆的左前车轮、左后车轮、右前车轮和右后车轮处的第一、第二、第三和第四致动器，所述泵可基于马达的驱动而将流体同时供应到第一、第二致动器或第三、第四致动器。
所述泵可包括：第一腔室和第二腔室，通过在缸体的长度方向上分割缸体而形成；第一活塞和第二活塞，其分别设置在所述第一腔室和所述第二腔室中，所述第一活塞和第二活塞可基于马达的驱动而运动，使得容纳在第一腔室和第二腔室中的流体可被供应到所述致动器。
所述泵可进一步包括：第一齿条和第二齿条，使第一活塞和第二活塞分别在第一腔室和第二腔室内运动；小齿轮，被设置为接合所述第一齿条和所述第二齿条，当所述小齿轮基于马达而旋转时，所述第一活塞和所述第二活塞可在相对的方向上运动。
所述主动悬挂设备可进一步包括将所述马达的驱动力传递到所述小齿轮的减速单元。
所述泵可进一步包括支撑所述第一齿条和所述第二齿条中的至少一个的支撑支架。
由于所述第一活塞和所述第二活塞的运动，容纳在所述第一腔室中的流体可被供应到所述第一致动器，同时，容纳在所述第二腔室中的流体可被供应到所述第二致动器，或容纳在所述第一腔室中的流体可被供应到所述第三致动器，同时，容纳在所述第二腔室中的流体可被供应到所述第四致动器。
所述主动悬挂设备可进一步包括阀，所述阀设置在流动路径上并控制流体的流动，其中，流体在其中可流动的流动路径可形成在所述泵和致动器之间。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于车辆的主动悬挂设备的泵，所述泵包括：第一腔室和第二腔室，其通过在缸体的长度方向上分隔缸体而形成；第一活塞和第二活塞，其分别设置在所述第一腔室和所述第二腔室中，其中，所述第一活塞和所述第二活塞可基于马达的驱动而在相对的方向上运动。
所述泵可进一步包括：第一齿条和第二齿条，分别使所述第一活塞和所述第二活塞在所述第一腔室和所述第二腔室内运动；小齿轮，被设置为接合所述第一齿条和所述第二齿条，当所述小齿轮基于所述马达而旋转时，所述第一活塞和所述第二活塞可在相对的方向上运动。
所述泵可进一步包括将所述马达的驱动力传递到所述小齿轮的减速单元。
所述泵可进一步包括支撑所述第一齿条和所述第二齿条中的至少一个的支撑支架。
附图说明
通过参照附图详细地描述本发明的示例性实施例，对于本领域普通技术人员来说，本发明上述及其它目标、特征和优点将变得更加明显，其中：
图1和图2是根据本发明的实施例的用于车辆的主动悬挂设备的线路图；
图3是用于描述图1和图2中示出的用于车辆的主动悬挂设备的泵的元件的组合的内部结构的视图；
图4是用于识别图1和图2的用于车辆的主动悬挂设备的泵的内部结构的截面图；
图5和图6是用于描述根据图1和图2的用于车辆的主动悬挂设备的状况的流体流的线路图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。虽然本发明被示出和显示为与其示例性实施例相关，但是对于本领域技术人员来说明显的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可进行各种变型。省略附图标记的相同或相似的元件是指具有相同的附图标记，并且将省略对其重复性的描述。
此外，在本发明的描述中，当认为现有技术的某些详细解释会不必要地造成本发明的实质模糊不清时，将省略该详细解释。此外，应注意的是，附图仅仅用于使本发明的构思容易理解，而不应该被解释成本发明的构思局限于附图。
在下文中，将参照图1和图2描述根据本发明的实施例的用于车辆的主动悬挂设备。图1和图2为示出根据本发明的实施例的用于车辆的主动悬挂设备的线路图。
如图1和图2中所示，根据本发明的实施例的用于车辆的主动悬挂设备可主要包括泵100、致动器200、流动路径300、阀400以及流体储存罐500。
泵100被配置成产生用于车辆的主动悬挂设备中使用的流体中的液压，泵100执行调节用于车辆的主动悬挂设备中的流体的运动的功能。具体地，泵100使用马达110(见图3)来驱动。由于根据现有技术的用于车辆的主动悬挂设备的泵为液压泵，该液压泵连接到发动机并且一直被驱动，所以产生不必要的压力。然而，如果根据现有技术的用于车辆的主动悬挂设备如根据本发明的实施例的用于车辆的主动悬挂设备一样采用由马达110驱动泵100的结构，则电子控制单元(ECU)根据需要将信号传递到马达110，从而选择性地驱动泵100，使得降低发动机的输出和提高燃料消耗率的效果是可期待的。
如图1和图2所示，通过泵100将流体供应到致动器200，致动器200可包括分别设置在车辆的左前车轮、左后车轮、右前车轮和右后车轮处的第一、第二、第三和第四致动器210、220、230和240。第一、第二、第三、第四致动器210、220、230和240连接到螺旋弹簧211、221、231、241和阻尼器212、222、232、242。具体地，第一、第二、第三和第四致动器210、220、230和240执行补偿螺旋弹簧211、221、231和241的位移的功能。
具体地，泵110可基于马达110的驱动而同时将流体供应到第一致动器210和第二致动器220或者第三致动器230和第四致动器240。即，流体可通过驱动泵100而被同时供应到车辆的左车轮的前致动器和后致动器或车辆的右车轮的前致动器和后致动器。
流动路径300为用于泵100和致动器200或流体储存罐500之间的流体的运动的路径。如图2中所示，形成在泵100和第一致动器210之间的流动路径300可被分为直接连接到泵100的1-1部流动路径311和从1-1部流动路径311分支的1-2部流动路径312和1-3部流动路径313。1-2部流动路径312为连接到第一致动器210的流动路径，1-3部流动路径313为连接到流体储存罐500的流动路径。连接到泵100和第二致动器220的流动路径与连接到第三致动器230和第四致动器240的流动路径还可被细分，如图2中所示，如泵100和第一致动器210之间形成的流动路径。将省略其详细描述。
阀400被设置在流动路径300上并执行控制流体流动的功能。具体地，根据本发明的实施例的用于车辆的主动悬挂设备采用开/关阀来代替比例控制阀，并使用ECU控制开/关阀的操作，从而选择性地控制流体的运动。因此，可实现简化系统结构并降低产品成本的效果。
如果根据本发明的实施例的用于车辆的主动悬挂设备中的流体的流速过大时，则流体储存罐500执行容纳并储存超量的流体的功能。此外，如果致动器200需要以更大的流速供应，则流体储存罐500执行将该流体供应到每个致动器200或泵100的功能。
在下文中，将参照图3和图4详细描述根据本发明的实施例的用于车辆的主动悬挂设备。图3是用于描述图1和图2中所示的用于车辆的主动悬挂设备的泵的元件的组合的内部结构的组合视图，图4是用于识别图1和图2的用于车辆的主动悬挂设备的泵的内部结构的截面图。
如图3和图4中所示，根据本发明的实施例的用于车辆的主动悬挂设备的泵100包括诸如第一活塞141、第二活塞142、第一齿条151、第二齿条152和小齿轮160的元件。
缸体120形成在根据本发明的实施例的用于车辆的主动悬挂设备的泵100中，通过在缸体120的长度方向上分隔缸体120而形成第一腔室131和第二腔室132。第一活塞141和第二活塞142分别被设置在第一腔室131和第二腔室132中。基于马达110的驱动而使第一活塞141和第二活塞142运动，即，做线性往复运动。因此，第一活塞141和第二活塞142将容纳在第一腔室131和第二腔室132中的流体供应到致动器200。马达110可与泵100一体形成或可分离地设置。
当更详细地描述根据本发明的实施例的用于车辆的主动悬挂设备的泵100的操作时，第一齿条151和第二齿条152分别支撑第一活塞141和第二活塞142，其中，在第一齿条151和第二齿条152的每一个的一侧形成有锯齿状凹槽，小齿轮160被设置为与形成在第一齿条151和第二齿条152中的每一个的一侧中的凹槽接合。如果小齿轮160连接到马达110并由马达110旋转，则第一齿条151和第二齿条152在相对的方向上运动。因此，第一活塞141和第二活塞142由于第一齿条151和第二齿条152的运动而在相对的方向上运动。通过具有双缸体结构的泵100，流体可被同时供应到多个致动器200。通常，为了使用一个泵控制多个致动器，需要增大泵的容量。然而，由于马达的输出的限制，在增大泵的能力时存在局限性。但是，在应用到根据本发明的实施例的用于车辆的主动悬挂设备的具有双缸体结构的泵100中，可在不增加马达110的输出的情况下同时控制多个致动器200。
具体地，根据本发明的实施例的用于车辆的主动悬挂设备的泵100可进一步包括将马达100的驱动力传递到小齿轮160的减速单元。如图3中所示进行详细描述，如果泵100包括作为减速单元的蜗杆180和蜗轮190，并且马达110旋转蜗杆180，蜗轮190设置为与旋转的蜗杆180接合以便使小齿轮160可以被旋转。因此，可增大减速比，并可减小马达110的负荷，从而增大马达110的效率。
同时，根据本发明的实施例的用于车辆的主动悬挂设备的泵100可进一步包括支撑第一齿条151和第二齿条152中的至少一个的支撑支架170。支撑支架170被配置成防止第一齿条151或第二齿条152与小齿轮160之间产生间隙。因此，可防止由于形成在第一齿条151或第二齿条152上的凹槽的磨损或对应于该凹槽的小齿轮160的形状的磨损而导致的故障。此外，可防止由间隙形成而导致的噪声。
在下文中，将参照图5和图6描述驱动根据本发明的实施例的用于车辆的主动悬挂设备的泵100造成的流体的运动。图5和图6是用于描述根据图1和图2的用于车辆的主动悬挂设备的状况的流体的流动的线路图。
首先，将参照图5描述当流体同时供应到车辆的左车轮的前致动器和后致动器的第一致动器210和第二致动器220时的流体的流动。ECU基于从车辆的传感器接收的道路信息或使用者的设定来控制泵100的马达110和阀400的操作。具体地，ECU使小齿轮160顺时针或逆时针旋转，以使第一齿条151向左运动同时第二齿条152向右运动。由于第一齿条151和第二齿条152的运动，第一活塞141被移动到左侧，第二活塞142被移动到右侧。因此，容纳在第一腔室131中的流体经由1-1部流路311和1-2部流路312传递到第一致动器210。1-1部阀411和1-2部阀412分别设置在1-1部流路311和1-2部流路312上，ECU以流体可平稳地运动通过1-1部流路311和1-2部流路312的方式打开1-1部阀411和1-2部阀412。此外，如果确定流入第一致动器210中的流体的量过多，则ECU打开控制1-3部流动路径313的开/关的1-3部阀413，从而使过多的流体部分运动到流体储存罐500。同时，容纳在第二腔室132中的流体经由2-1部流动路径321和2-2部流动路径322传递到第二致动器220。2-1部阀421和2-2部阀422分别设置在2-1部流动路径321和2-2部流动路径322上，ECU以流体可平稳地运动通过2-1部流动路径321和2-2部流动路径322的方式打开2-1部阀421和2-2部阀422。此外，如果确定流体流入第二致动器220中的量过多，则ECU打开控制2-3部流动路径323的开/关的2-3部阀423，从而使过多的流体部分运动到流体储存罐500。因此，ECU控制马达110和分别设置在第一流动路径311、312、313和第二流动路径321、322、323上的第一阀411、412、413和第二阀421、422、423，从而流体可通过一个泵100而同时供应到第一致动器210和第二致动器220，其中，第一致动器210和第二致动器220为车辆的左车轮的致动器。此外，1-1部阀411、1-2部阀412、2-1部阀421、2-2部阀422中的任何一个被关闭，使得第一致动器210和第二致动器220中的任何一个可被独立地控制。
将参照图6描述当流体同时供应到车辆的右车轮的前致动器和后致动器的第三致动器230和第四致动器240时的流体的流动。ECU基于从车辆的传感器接收的道路信息或使用者的设定来控制泵100的马达110和阀400的操作。具体地，ECU使小齿轮160以相反方向旋转，以使第一齿条151向右运动同时第二齿条152向左运动。由于第一齿条151和第二齿条152的运动，第一活塞141被移动到右侧，第二活塞142被移动到左侧。因此，容纳在第一腔室131中的流体经由3-1部流路331和3-2部流路332传递到第三致动器230。3-1部阀431和3-2部阀432分别设置在3-1部流路331和3-2部流路332上，ECU以流体可平稳地运动通过3-1部流路331和3-2部流路332的方式打开3-1部阀431和3-2部阀432。此外，如果确定流入第三致动器230中的流体的量过多，则ECU打开控制3-3部流动路径333的开/关的3-3部阀433，从而使过多的流体部分运动到流体储存罐500。同时，容纳在第二腔室132中的流体经由4-1部流动路径341和4-2部流动路径342传递到第四致动器240。4-1部阀441和4-2部阀442分别设置在4-1部流动路径341和4-2部流动路径342上，ECU以流体可平稳地运动通过4-1部流动路径341和4-2部流动路径342的方式打开4-1部阀441和4-2部阀442。此外，如果确定流体流入第四致动器240中的量过多，则ECU打开控制4-3部流动路径343的开/关的4-3部阀443，从而使过多的流体部分运动到流体储存罐500。因此，ECU控制马达110和分别设置在第三流动路径331、332、333和第四流动路径341、342、343上的第三阀431、432、433和第四阀441、442、443，从而流体可同时供应到第三致动器230和第四致动器240。此外，3-1部阀431、3-2部阀432、4-1部阀441、4-2部阀442中的任何一个被关闭，使得第三致动器230和第四致动器240中的任何一个可被独立地控制。
根据本发明的另一实施例的用于车辆的主动悬挂设备的泵包括：第一腔室131和第二腔室133，通过在缸体120的长度方向上分隔形成在泵中的缸体120而形成；第一活塞141和第二活塞142，分别设置在第一腔室131和第二腔室132中，第一活塞141和第二活塞142基于马达110的驱动而在相对的方向上运动。
具体地，泵进一步包括：第一齿条151和第二齿条152，其分别使第一活塞141和第二活塞142在第一腔室131和第二腔室132内运动；小齿轮160，设置为接合第一齿条151和第二齿条152。如果马达110使小齿轮160旋转，则第一活塞141和第二活塞142在相对的方向上运动。泵可进一步包括支撑第一齿条151和第二齿条152中的至少一个的支撑支架170。此外，泵可进一步包括将马达110的驱动力传递到小齿轮160的减速单元。之前已详细描述了上述特征，因此将省略其详细的描述。
如上所述，根据本发明的实施例的用于车辆的主动悬挂设备通过使用基于马达和缸体的泵而实施，并且仅在系统需要被驱动时才驱动马达，以操作泵使得仅在适当的时候产生需要的压力，可提高发动机的输出和燃料消耗率。
此外，不采用比例控制阀而采用开/关阀来作为用于控制流体的运动的阀门，从而可使生产成本取得竞争力，并且可简化整个系统的结构。
对于本领域技术人员来说明显的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明的上述示例性实施例进行各种变型。因此，意味着本发明覆盖了权利要求及其等同物的范围内所提供的所有这样的变型。

Claims (11)

1.一种用于车辆的主动悬挂设备，其包括：
泵，其用于调节流体的运动；
致动器，从所述泵供应所述流体，并补偿螺旋弹簧的位移，
其中，所述致动器包括分别设置在所述车辆的左前车轮、左后车轮、右前车轮和右后车轮处的第一、第二、第三和第四致动器，
所述泵能够基于马达的驱动而将所述流体同时供应到第一致动器和第二致动器或者第三致动器和第四致动器。
2.根据权利要求1所述的主动悬挂设备，其中，所述泵包括：
第一腔室和第二腔室，通过在缸体的长度方向上分隔缸体而形成；
第一活塞和第二活塞，分别设置在所述第一腔室和所述第二腔室中，并且
所述第一活塞和所述第二活塞基于马达的驱动而运动，使得容纳在所述第一腔室和所述第二腔室中的流体能够供应到所述致动器。
3.根据权利要求2所述的主动悬挂设备，其中，所述泵进一步包括：
第一齿条和第二齿条，使所述第一活塞和所述第二活塞分别在所述第一腔室和所述第二腔室内运动；
小齿轮，其被设置为接合所述第一齿条和所述第二齿条，以及
当所述小齿轮基于马达而旋转时，所述第一活塞和所述第二活塞在相对的方向上运动。
4.根据权利要求3所述的主动悬挂设备，进一步包括将所述马达的驱动力传递到所述小齿轮的减速单元。
5.根据权利要求3所述的主动悬挂设备，其中，所述泵进一步包括支撑所述第一齿条和所述第二齿条中的至少一个的支撑支架。
6.根据权利要求2所述的主动悬挂设备，其中，由于所述第一活塞和所述第二活塞的运动，容纳在所述第一腔室中的流体被供应到所述第一致动器，同时，容纳在所述第二腔室中的流体被供应到所述第二致动器，或
容纳在所述第一腔室中的流体被供应到所述第三致动器，同时，容纳在所述第二腔室中的流体被供应到所述第四致动器。
7.根据权利要求1所述的主动悬挂设备，进一步包括被设置在流动路径上并控制流体的流动的阀，
其中，流体在其中可流动的流动路径形成在所述泵和所述致动器之间。
8.一种用于车辆的主动悬挂设备的泵，所述泵包括：
第一腔室和第二腔室，通过在缸体的长度方向上分隔缸体而形成；
第一活塞和第二活塞，分别设置在所述第一腔室和所述第二腔室中，
其中，所述第一活塞和所述第二活塞基于马达的运动而在相对的方向上运动。
9.根据权利要求8所述的泵，进一步包括：
第一齿条和第二齿条，分别使所述第一活塞和所述第二活塞在所述第一腔室和所述第二腔室内运动；
小齿轮，其被设置为接合所述第一齿条和所述第二齿条，
当所述小齿轮基于所述马达而旋转时，所述第一活塞和所述第二活塞在相对的方向上运动。
10.根据权利要求9所述的泵，进一步包括将所述马达的驱动力传递到所述小齿轮的减速单元。
11.根据权利要求9所述的泵，进一步包括支撑所述第一齿条和所述第二齿条中的至少一个的支撑支架。
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