CN108501652A - 主动侧倾控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种主动侧倾控制设备，其通过移动稳定杆和稳定杆连杆来控制稳定杆的刚度值，以通过主动地控制车辆的侧倾刚度来改善车辆的转弯稳定性，其中稳定杆安装在车辆的左轮和右轮之间并沿第一方向延伸，稳定杆连杆与稳定杆连接。该主动侧倾控制设备包括旋转轴，旋转轴的一端连接至稳定杆的两端；移动单元，旋转轴插入至移动单元中并且移动单元在垂直于第一方向的第二方向上沿旋转轴的外侧表面可移动；以及驱动单元，被配置成使旋转轴旋转以使移动单元移动。

Description

主动侧倾控制设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年2月24日提交的申请号为2017-0024559的韩国专利申请的优先权和权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种主动侧倾控制设备，且更特别地，涉及一种通过主动控制车辆的侧倾刚度来提高车辆的转弯稳定性的主动侧倾控制设备。
背景技术
通常，车辆的悬架系统是当车辆行驶时通过将车轮轴和车身连接并控制从道路传递至车轮轴的振动或冲击使其不被直接传递至车身，从而防止车身和货物损坏并改善乘坐质量的系统。
悬架系统包括用于吸收来自道路的冲击的底盘弹簧、通过使底盘弹簧的自由振动衰减来改善乘坐质量的减震器以及用于抑制车辆的侧倾的稳定杆。
其中，稳定杆的直线部分的两侧固定在车身上，并且两端通过稳定杆连杆固定至下臂或支撑杆。因此，当左轮和右轮同时上下移动时，稳定杆不工作，当左轮和右轮相对于彼此上下移动时，稳定杆通过利用在扭曲时产生的扭转弹力来执行抑制车身的倾侧的防侧倾功能。
即，当在车辆转弯期间车身转弯的外侧因离心力而倾斜时，或者当车辆行驶时左轮和右轮因颠簸或回弹而相对地具有相位差时，稳定杆利用扭转弹力来稳定车辆的位置。
然而，由于刚度值恒定，当仅使用稳定杆的扭转弹力时，稳定杆不足以确保在各种条件下的转动稳定性，因此，近年来已经开发并应用通过致动器来实现主动侧倾控制的主动侧倾控制单元，其连接至稳定杆的前端并且包括液压缸、电机等。
但是，当控制稳定杆连杆的杠杆比时，由于常规主动侧倾控制设备应该在杠杆比增大的前进方向上或在杠杆比减小的后退方向上进行控制，因此，致动器的容量应该很高，从而电机的容量应该很高。
在这种情况下，电机的高容量是指电机的尺寸大，因此成本增加，难以安装电机，并且难以实现车辆的稳定性。
发明内容
本发明涉及一种主动侧倾控制设备，其能够通过操作驱动单元以调节稳定杆连杆的连接位置来改变稳定杆连杆的杠杆比，以主动地控制车辆的侧倾刚度来改善车辆的转弯稳定性。
此外，本发明涉及一种能够确保安装空间的灵活性而不限制主动侧倾控制设备的安装空间的主动侧倾控制设备。
根据本发明的一个方面，提供一种主动侧倾控制设备，其通过移动稳定杆和稳定杆连杆来控制稳定杆的刚度值，其中稳定杆安装在车辆的左轮和右轮之间并沿第一方向延伸，稳定杆连杆与稳定杆连接，该主动侧倾控制设备包括旋转轴，旋转轴的一端连接至稳定杆的两端；移动单元，旋转轴插入至该移动单元中并且该移动单元在垂直于第一方向的第二方向上沿旋转轴的外侧表面可移动；以及驱动单元，被配置成使旋转轴旋转以使移动单元移动。
旋转轴可以形成为导螺杆，并且移动单元可以形成为与导螺杆接合的螺母。
驱动单元可以包括与旋转轴的另一端连接以使旋转轴旋转的蜗轮以及与蜗轮接合以使蜗轮旋转的蜗杆轴。
驱动单元可进一步包括电机以及和连接在蜗杆轴和电机的旋转轴之间的驱动轴。
驱动轴可以将电机的旋转力传递至蜗杆轴并且可以是挠性轴。
移动单元可以根据电机的旋转方向在不同的方向上移动。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其它目的、特征和优点对于本领域的普通技术人员将变得更加明显，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的稳定杆的示意图；
图2是示出根据本发明的一个实施例的主动侧倾控制设备的立体图；
图3是示出根据本发明的一个实施例的主动侧倾控制设备的旋转轴、移动单元、驱动单元以及稳定杆的侧视图；
图4是具体示出图3中的驱动单元的蜗轮和蜗杆轴的视图；以及
图5和图6是示出根据本发明的一个实施例的主动侧倾控制设备的操作状态的示意图。
<附图标记说明>
1：主动侧倾控制设备
71：蜗轮
10：稳定杆
73：蜗杆轴
32：旋转轴
34：移动单元
70：驱动单元
90：控制单元
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例，以便本领域技术人员容易实现。本发明的实施例可以以几种不同的形式实现，并且不限于本文描述的实施例。另外，在附图中将省略与描述无关的部分以清楚地解释本发明的实施例，并且类似的部件在整个说明书中由相同或相似的附图标记表示。
应该进一步理解的是，本文使用的术语“包括”或“具有”指定所陈述的特征、数字、步骤、操作、组件、部件或其组合的存在，但并不排除一个或多个其它特征、数字、步骤、操作、组件、部件或其组合的存在或增加。
图1是根据本发明一个实施例的稳定杆的示意图。
如图1所示，稳定杆10沿车身的宽度方向延伸，并且包括在一个方向上弯曲并形成在其两端的杠杆臂11。稳定杆10的两侧通过安装部15安装在车身上。
包括稳定杆10的主动侧倾控制设备通过改变稳定杆10的扭转刚度来主动地控制车辆的侧倾。
同时，稳定杆10的扭转刚度K1由以下等式1定义。
[等式1]
K1＝K2×(L2/b2)
在这种情况下，K2表示常数，其是根据稳定杆10的材料而变化的值，L表示稳定杆10的横向长度，并且b表示杠杆臂11的长度。
根据等式1，稳定杆10的刚度与稳定杆10的横向长度的平方成正比，并且与杠杆臂11的长度的平方成反比。也就是说，当稳定杆10的横向长度增大或杠杆臂11的长度减小时，稳定杆10的刚度可能增大。
同时，在稳定杆10的刚度相对高的情况下，当车辆转弯时稳定杆10通过抑制侧倾来提高稳定性，但是当车辆直线行驶时由于来自道路的冲击，稳定杆10使乘坐质量降低。
因此，可以基于车辆是转弯还是直线行驶而不同地应用稳定杆10的刚度。
此外，因为在车身的宽度方向上安装稳定杆10，所以由于车辆宽度存在限制，增大稳定杆10的横向长度来增大稳定杆10的刚度也存在限制。
因此，根据本发明的一个实施例的主动侧倾控制设备通过控制杠杆臂11的长度来控制稳定杆10的刚度。即，当车辆在高速下转弯或直线行驶时，使杠杆臂11的长度减小以增大稳定杆10的刚度以便使侧倾角最小化，以及当车辆在低速下转弯或直线行驶时，使杠杆臂11的长度增大以减小稳定杆10的刚度以便改善乘坐质量。
图2是示出根据本发明的一个实施例的主动侧倾控制设备的立体图。
在以下描述中，在图2中，将x方向定义为第一方向，将y方向定义为第二方向。
如图2所示，根据本发明的一个实施例的主动侧倾控制设备1可以包括稳定杆10、旋转轴32、移动单元34和驱动单元70。
根据本发明的一个实施例的主动侧倾控制设备1通过移动连接至车轮的稳定杆10来改变稳定杆连杆(未示出)的杠杆比，并且控制稳定杆10的刚度值，从而为车辆提供稳定性。
在本发明的实施例中，稳定杆10可以安装到车辆的前轮和后轮中的每一个。此外，稳定杆10沿第一方向延伸，并且可以在车辆行驶时通过接收来自驱动单元70的旋转力来控制车辆的侧倾。
在这种情况下，虽然在本发明的实施例中未示出第一方向，但是第一方向可以是车辆的宽度方向，并且第二方向可以是与车辆的宽度方向垂直的方向。
同时，可以在稳定杆10的两端处形成与下面将描述的旋转轴32连接的联接单元12。在这种情况下，联接单元12可以包括可以插入旋转轴32的一端的通孔(未示出)。
在根据本发明的一个实施例的主动侧倾控制设备1中，当稳定杆连杆(未示出)基于车辆的行驶状况利用旋转轴32和移动单元34在垂直于第一方向的第二方向移动时，稳定杆连杆(未示出)的杠杆比变化，使得稳定杆10的刚度值被控制，从而可以主动改善车辆的侧倾。
一对旋转轴32可以具有圆柱形状并且可以通过在稳定杆10的两端处形成的联接单元12可旋转地联接到稳定杆10。
此外，旋转轴32可以沿第二方向延伸并且可以沿着垂直于车辆的宽度方向的方向设置。
此外，驱动单元70通过使旋转轴32旋转来移动移动单元34。
图3是示出根据本发明的一个实施例的主动侧倾控制设备的旋转轴、移动单元、驱动单元以及稳定杆的侧视图。图4是具体示出图3中的驱动单元的蜗轮和蜗杆轴的视图。
如图3所示，旋转轴32插入到移动单元34中，并且移动单元34可以沿着旋转轴32的外侧表面移动。在这种情况下，旋转轴32可以形成为导螺杆，并且移动单元34可以形成为与导螺杆接合的螺母。
在这种情况下，当旋转轴32旋转时，移动单元34与旋转轴32接合并且沿旋转轴32的外侧表面移动。在这种情况下，移动单元34可以根据旋转轴32的旋转方向在不同的方向上移动。
例如，参照图2，当旋转轴32在杠杆比增大的前进方向旋转时，移动单元34沿L方向移动。相反，当旋转轴32沿杠杆比减小的后退方向旋转时，移动单元34可沿H方向移动。
在这种情况下，当移动单元34沿着旋转轴32的外侧表面移动并且动力的传输被断开时，因为旋转轴32形成为导螺杆并且移动单元34形成为螺母，所以可以抑制由移动单元34的外力而引起的移动。
同时，本发明的实施例中的移动单元34可以包括连接单元48，连接单元48形成在移动单元34的一个表面处以与稳定杆连杆(未示出)的一端连接。移动单元34通过连接单元48连接至稳定杆连杆(未示出)，因此当移动单元34沿着旋转轴32的外侧表面移动时，稳定杆连杆(未示出)的杠杆比可以改变。
因此，根据本发明的一个实施例的主动侧倾控制设备1改变稳定杆10的刚度值。
如图3和图4所示，驱动单元70可以包括蜗轮71、蜗杆轴73、电机75以及驱动轴77以通过使旋转轴32旋转来使移动单元34移动。
在这种情况下，蜗轮71连接至旋转轴32的另一端以使旋转轴32旋转，并且蜗杆轴73与蜗轮71接合以使蜗轮71旋转。驱动轴77连接在蜗杆轴73和电机75的旋转轴之间以将电机75的旋转力传递至蜗杆轴73。
此外，电机75可以固定至车身。在这种情况下，电机75可以是能够控制旋转数和旋转方向的双向伺服电机，但是不限于此。
在这种情况下，移动单元34根据电机75的旋转方向沿不同的方向移动。
同时，可以安装主动侧倾控制设备1的空间是有限的、小型的且复杂的，并且向主动侧倾控制设备1传输动力的方法也可能是有限的。
因此，驱动轴77形成为挠性轴，因此根据本发明的一个实施例的主动侧倾控制设备1可确保安装空间的灵活性，而不限制主动侧倾控制设备1的安装空间。即，除了电机75之外的主动侧倾控制设备1被安装在预定空间中，并且电机75利用挠性轴被安装在另一位置处的自由空间中，因此可以有效地使用安装空间，并且可以增加选择安装空间的自由度。
驱动轴77可以是从一个电机75的旋转轴延伸以连接两个蜗杆轴73的两根挠性轴。
因此，可以通过利用一个电机75和两根挠性轴使设置在稳定杆10的两端处的两个移动单元34一起移动，从而可以节省用于两个电机75的成本，可以高效地使用安装空间，并且可以增加选择安装空间的自由度。
此外，根据本发明的一个实施例的主动侧倾控制设备可进一步包括用于控制电机75的旋转方向和旋转力的控制单元90。
在这种情况下，上述的一个电机75可以设置在控制单元90中以提高效率、减少部件数量并使其小型化。
同时，设置在稳定杆10的两端处的移动单元34的位置应当处于旋转轴32上的相同位置，但是这些位置可能根据行驶状态或操作状态而被改变，这可能是使车辆的行驶稳定性降低的因素。需要初始化过程来消除该因素。
因此，控制单元90可以控制电机75以将移动单元34移动到旋转轴32的一端以执行初始化，并且因此以相同的方式校正每个移动单元34的位置。
当车辆的速度小于或等于第一速度时，控制单元90可以控制移动单元34沿一个方向移动，并且当车辆的速度大于或等于第二速度时，控制单元90可以控制移动单元34沿另一个方向移动。
在这种情况下，第一速度可以是相对较低的速度，第二速度可以是相对较高的速度，并且与当移动单元34沿该一个方向移动时相比，当移动单元34沿该另一个方向移动时车辆的稳定性可能更可靠。例如，当车辆的速度是相对低速时，控制单元90可以控制电机75使移动单元34沿左方向，即朝向驱动单元70的方向移动，并且当车辆的速度是相对高速时，可以控制电机75使运动单元34沿向右方向，即朝向稳定杆10的方向移动。
图5和图6是示出根据本发明的一个实施例的主动侧倾控制设备的操作状态的示意图。
首先，如图5所示，当电机75以杠杆比增大的前进方向旋转时，驱动轴77将电机的旋转力传递至蜗杆轴73，并且蜗轮71与蜗杆轴73接合并旋转。当与蜗轮71连接的旋转轴32旋转时，移动单元34沿着旋转轴32的外侧表面在L方向上移动。
因此，稳定杆连杆(未示出)的长度增大，并且因此稳定杆10的刚度值可减小。
如图6所示，当电机75以杠杆比减小的后退方向旋转时，驱动轴77将电机的旋转力传递至蜗杆轴73，蜗轮71与蜗杆轴73接合并旋转。当与蜗轮71连接的旋转轴32旋转时，移动单元34沿着旋转轴32的外侧表面在H方向上移动。
因此，稳定杆连杆(未示出)的长度减小，并且因此稳定杆10的刚度值可增大。
当以稳定杆连杆(未示出)的杠杆比增大的前进方向控制电机75或以稳定杆连杆(未示出)的杠杆比减小的后退方向控制电机75时，根据本发明的一个实施例的主动侧倾控制设备1可以避免电机75的容量增大，并且可以节省用于相对高容量电机75的成本。
根据本发明，当以稳定杆连杆的杠杆比增大的前进方向控制电机或以稳定杆连杆的杠杆比减小的后退方向控制电机时，主动侧倾控制设备可以避免电机的容量增大，并且可以节省用于相对高容量电机的成本。
根据本发明，主动侧倾控制设备可以通过将驱动轴实现为挠性轴，确保安装空间的灵活性，而不会限制主动侧倾控制设备的安装空间。
此外，根据本发明，当移动单元沿着旋转轴的外侧表面移动并且动力的传输被断开时，因为旋转轴形成为导螺杆并且移动单元形成为螺母，所以主动侧倾控制设备可以抑制由移动单元的外力而引起的移动。
上面已经描述了本发明的实施例。然而，应该注意的是，本发明的精神并不限于说明书中的实施例，并且理解本发明的本领域技术人员可以通过添加、修改和去除相同的精神内的组件容易地建议其它实施例，但这些被解释为包含在本发明的精神中。

Claims (11)

1.一种主动侧倾控制设备，所述主动侧倾控制设备通过移动稳定杆和稳定杆连杆来控制所述稳定杆的刚度值，所述稳定杆安装在车辆的左轮和右轮之间并沿第一方向延伸，所述稳定杆连杆与所述稳定杆连接，所述主动侧倾控制设备包括：
旋转轴，所述旋转轴的一端连接至所述稳定杆的两端；
移动单元，所述旋转轴插入至所述移动单元中并且所述移动单元在垂直于所述第一方向的第二方向上沿所述旋转轴的外侧表面可移动；以及
驱动单元，被配置成使所述旋转轴旋转以使所述移动单元移动。
2.根据权利要求1所述的主动侧倾控制设备，其中所述旋转轴形成为导螺杆，并且所述移动单元形成为与所述导螺杆接合的螺母。
3.根据权利要求1所述的主动侧倾控制设备，其中所述驱动单元包括：
蜗轮，与所述旋转轴的另一端连接以使所述旋转轴旋转；以及
蜗杆轴，与所述蜗轮接合以使所述蜗轮旋转。
4.根据权利要求3所述的主动侧倾控制设备，其中所述驱动单元进一步包括：
电机；以及
驱动轴，连接在所述蜗杆轴和所述电机的旋转轴之间。
5.根据权利要求4所述的主动侧倾控制设备，其中所述驱动轴将所述电机的旋转力传递至所述蜗杆轴。
6.根据权利要求4所述的主动侧倾控制设备，其中所述移动单元根据所述电机的旋转方向在不同的方向上移动。
7.根据权利要求4所述的主动侧倾控制设备，其中所述驱动轴包括从所述电机的旋转轴延伸以连接两个蜗杆轴的两个挠性轴。
8.根据权利要求4所述的主动侧倾控制设备，进一步包括控制单元，所述控制单元被配置成控制所述电机的旋转方向和旋转力。
9.根据权利要求4所述的主动侧倾控制设备，其中所述控制单元控制所述电机以将所述移动单元移动到所述旋转轴的一端，以执行初始化。
10.根据权利要求4所述的主动侧倾控制设备，其中当所述车辆的速度小于或等于第一速度时，所述控制单元控制所述电机以在一个方向上移动所述移动单元，并且当所述车辆的速度大于或等于第二速度时，所述控制单元控制所述电机以在另一个方向上移动所述移动单元。
11.根据权利要求7所述的主动侧倾控制设备，其中所述电机设置在所述控制单元中。
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