KR20150105408A - 에너지 사용을 최적화하는 수동 및 능동형 서스펜션 - Google Patents

에너지 사용을 최적화하는 수동 및 능동형 서스펜션 Download PDF

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KR20150105408A
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코엔라드 레이브룩
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테네코 오토모티브 오퍼레이팅 컴파니 인코포레이티드
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Abstract

유압 엑츄에이터는 유압 엑츄에이터를 위해 댐핑 부하(damping load)를 발생시키는 충격 업소버와 충격 업소버로부터 분리된 제어 시스템을 포함한다. 상기 제어 시스템은 한 쌍의 가변 밸브, 한 쌍의 체크 밸브, 어큐물레이터, 펌프/모터 및 흐름 조절부를 사용함으로써, 댐핑 부하를 발생시킨다. 모든 4개의 압축/리바운드 및 능동/수동 사분 구간에서 동력이 발생된다. 상기 유압 엑츄에이터에 의해 발생된 에너지를 회복하는 장치는 전기 에너지 형태의 에너지를 발생시키기 위해 상기 유압 엑츄에이터에 포함될 수 있다.

Description

에너지 사용을 최적화하는 수동 및 능동형 서스펜션{PASSIVE AND ACTIVE SUSPENSION WITH OPTIMIZATION OF ENERGY USAGE}
본 발명은 반-능동(semi-active) 및 능동형 서스펜션 시스템에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 서스펜션 시스템이 댐핑(damping)하는 동안 발생된 에너지를 회복하는 반-능동 및 능동형 서스펜션 시트템에 관한 것이다.
본 항목에서는 반드시 본 발명과 관련된 선행기술이 아닌 본 발명과 관련된 배경 정보를 제공한다.
서스펜션 시스템은 차체 및 차륜 동작을 제어할 뿐만 아니라, 차량이 불규칙한 수직 차로 표면 위를 주행할 때, 차륜 및 차축(스프링 하부)으로부터 차체(스프링 상부)를 여과 또는 분리하기 위해 제공된다. 또한, 서스펜션 시스템은 이동하는 동안 차량의 향상된 안정성을 도모하기 위해 평균적인 차량의 자세를 유지하기 위해 사용된다. 전형적인 수동 서스펜션 시스템은 차량의 스프링 상부와 스프링 하부 사이에 위치하는 스프링 및 상기 스프링과 평행한 댐핑 장치(damping device)를 포함한다.
충격 업소버(shock absorber) 및/또는 스트럿(strut)과 같은 유압 엑츄에이터(hydraulic actuator)는 이동시 발생하는 원치않는 진동을 흡수하기 위해 기존의 수동형 서스펜션 시스템과 함께 사용된다. 이러한 원치 않는 진동을 흡수하기 위해, 유압 엑츄에이터는 유압 엑츄에이터의 압력 실린더 내에 위치하는 피스톤을 포함한다. 상기 피스톤은 피스톤 봉(rod)을 통해 차체의 스프링 상부(sprung portion) 또는 차체에 연결된다. 상기 피스톤이 압력 실린더 내에서 이동할 때, 피스톤이 유압 엑츄에이터의 작업 챔버 내의 댐핑 유체(damping fluid)의 흐름을 제한할 수 있기 때문에 상기 유압 엑츄에이터는 서스펜션의 진동에 대항하는 댐핑력(damping force)을 생성할 수 있다. 피스톤에 의해 제한되는 작업 챔버 내의 댐핑 유체의 정도가 더 클수록, 유압 엑츄에이터에 의해 발생되는 댐핑력이 더 커진다.
최근, 기존의 수동형 서스펜션 시스템보다 향상된 안정성과 조종성을 제공할 수 있는 자동차의 서스펜션 시스템에 대해 많은 관심이 늘어나고 있다. 일반적으로, 이러한 향상은 전자적으로 유압 엑츄에이터로부터 발생되는 서스펜션 힘을 제어하는 “지능형” 서프펜션 시스템을 활용함으로써 달성될 수 있다.
반-능동 또는 완전 능동형 서스펜션 시스템으로 불리는 이상적인 “지능형” 서스펜션 시스템은 다른 레벨들로 달성할 수 있다. 어떤 시스템은 피스톤의 이동에 대항하는 동력에 기반하여 댐핑력을 조절하고 발생시킨다. 다른 시스템은 압력관 내의 피스톤의 속도와 관계없이 피스톤에 작용하는 정적이거나 천천히 변하는 동력에 기반하여 댐핑력을 제어하고 발생시킨다. 또 다른 더 정교한 시스템은 압력관 내의 피스톤의 위치 또는 이동과 관계없이 유압 엑츄에이터의 반동 및 압축 움직임 동안 변동 가능한 댐핑력을 발생시킬 수 있다.
수동, 반-능동 및 능동 서스펜션 시스템 모두의 유압 엑츄에이터에서 생성된 움직임은 에너지를 발생시키고, 상기 에너지는 유압 엑츄에이터의 유체 및 상기 엑츄에이터 구성요소의 열로 소멸된다.
본 발명은 수동, 반-능동 또는 능동 서스펜션 시스템에서 발생된 에너지를 포집하며 어떤 면에서는 그 에너지가 후에 재사용될 수 있거나, 전기 에너지와 같은 다른 형태의 에너지로 전환될 수 있는 시스템을 제공한다.
본 항목은 본 발명의 일반적인 개요을 제공하는 것이지 본 발명의 전체 범위 또는 모든 특징의 종합적인 내용을 제공하는 것은 아니다.
본 발명은 수동, 반-능동 또는 능동 서스펜션 시스템에서 발생된 에너지를 포집하며 어떤 면에서는 그 에너지가 후에 재사용될 수 있거나, 전기 에너지와 같은 다른 형태의 에너지로 전환될 수 있는 시스템을 제공한다.
본 명세서에 제공된 설명으로부터 더 많은 응용 분야가 분명해질 것이다. 본 항목에서 설명 및 구체적인 실시 예는 예시를 위한 목적일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 수동, 반-능동 또는 능동 서스펜션 시스템에서 발생된 에너지를 점유하며 어떤 면에서는 그 에너지를 후에 재사용할 수 있거나, 전기 에너지와 같은 다른 형태의 에너지로 전환할 수 있다.
여기에 설명된 도면들은 모든 가능한 구현 예들이 아니라 단지 선택된 실시 예들을 도시하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 에너지 수확 서스펜션 시스템을 포함하는 차량을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 유압 엑츄에이터의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 3은 도 2에 도시된 유압 엑츄에이터의 반-능동 압축 모드 동안 유체 흐름을 보여주는 개략도이다.
도 4는 도 2에 도시된 유압 엑츄에이터의 능동 압축 작동 모드 동안 유체 흐름을 보여주는 개략도이다.
도 5는 도 2에 도시된 유압 엑츄에이터의 반-능동 리바운드 모드 동안 유체 흐름을 보여주는 개략도이다.
도 6은 도 2에 도시된 유압 엑츄에이터의 능동 리바운드 작동 모드 동안 유체 흐름을 보여주는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 에너지 회복 시스템을 포함하는 유압 엑츄에이터의 개략도이다.
도 8은 도 7에 도시된 유압 엑츄에이터의 반-능동 압축 모드 동안 유체 흐름을 보여주는 개략도이다.
도 9는 도 7에 도시된 유압 엑츄에이터의 능동 압축 작동 모드 동안 유체 흐름을 보여주는 개략도이다.
도 10은 도 7에 도시된 유압 엑츄에이터의 반-능동 리바운드 모드 동안 유체 흐름을 보여주는 개략도이다.
도 11은 도 7에 도시된 유압 엑츄에이터의 능동 리바운드 작동 모드 동안 유체 흐름을 보여주는 개략도이다.
각 도면에서 대응하는 참조번호들은 대응하는 부분들을 가리킨다.
실시 예들이 이하 도면을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
이하 설명은 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 내용, 응용 또는 사용 범위를 제한하는 것은 아니다. 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 서스펜션 시스템을 포함하는 차량은 일반적으로 참조 번호 10으로 지정된다. 차량(10)은 후방 서스펜셩(12), 전방 서스펜션(14) 그리고 차체(16)을 포함한다. 후방 서스펜션(12)는 한쌍의 후륜(18)을 동작하게 지지하기 위해 적합한 가로로 연장되는 뒤 차축 어셈블리(미도시)를 갖는다. 상기 뒤 차축은 한 쌍의 유압 엑츄에이터(20)와 한 쌍의 스프링(22)에 의해 차체(16)에 부착된다. 마찬가지로, 전방 서스펜션(14)은 한 쌍의 전륜(24)를 동작하게 지지하기 위해서 가로로 연장되는 앞 차축 어셈블리(미도시)를 포함한다. 상기 앞 차축 어셈블리는 한 쌍의 유압 엑츄에이터(26)와 한 쌍의 스프링(28)에 의해 차체(16)에 부착된다. 유압 엑츄에이터(20, 26)는 차량(10)의 스프링 상부(즉, 차체(16))에 대한 스프링 하부(즉, 전방 및 후방 서스펜션(12,14))의 상대 운동을 완충시킨다. 각 후륜(18)과 각 전륜(24)의 센서(미도시)들은 후방 서스펜션(12)과 전방 서스펜션(14)에 관하여 차체(16)의 위치 및/또는 속도 및/또는 가속도를 감지한다. 반면 앞뒤 차축 어셈블리와 유압 엑츄에이터(20, 26)를 갖는 승용차로서 묘사된 차량(10)은 다른 형태의 차량 또는 다른 형태의 적용으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 비독립적인 전방 및/또는 비독립적인 후방 서스펜션을 포함하는 차량, 독립적인 전방 및/또는 독립적인 후방 서스펜션 또는 업계에서 알려진 다른 서스펜션 시스템을 포함하는 차량을 포함한다. 나아가, 본 명세서에서 사용되는 용어 “유압 댐퍼”는 일반적으로 충격 업소버들과 유압 댐퍼들을 의미하고, 나아가 당해 기술분야에서 알려진 McPherson 스트럿과 다른 유압 댐퍼 디자인을 포함할 것이다.
도 2를 참조하면, 유압 엑츄에이터들(20) 중 하나가 개략적으로 도시된다. 도 2에서 단지 유압 엑츄에이터(20)를 도시했지만, 유압 엑츄에이터(26)는 후술할 유압 엑츄에이터(20)과 같은 구성을 포함한다. 유압 엑츄에이터(20)와 유압 엑츄에이터(26)의 유일한 차이점은 유압 엑츄에이터가 상기 차량의 스프링 상부 및/또는 스프링 하부에 부착되는 방향일 수 있다.
도 2를 참조하면, 유압 엑츄에이터(20)는 제어 시스템(30) 및 충격 업소버(32)를 포함한다. 제어 시스템(30)은 한 쌍의 입구 밸브(34, 36), 유체 흐름 및/또는 압력을 제어하는 한 쌍의 밸브(38, 40), 모터/펌프(42), 흐름 조절부(44) 및 어큐물레이터(46)를 포함한다. 흐름 조절부(44)는 단일의 밸브 어셈블리, 다수의 밸브 어셈블리 또는 유체 흐름을 조절하는 어떤 다른 장치이거나 장치들일 수 있다. 상기 구성들 30 내지 46은 도 2 내지 6에 도시된 바와 같이, 복수의 유체 라인 (48)에 의해 유체가 흐를 수 있게 연결된다.
충격 업소버(32)는 피스톤 어셈블리(58)에 의해 상부 작업 챔버(54)와 하부 작업 챔버(56)로 분리된 유체 챔버(52)를 갖는 압력관(50)을 포함한다. 피스톤 어셈블리(58)는 압력관(50) 내에서 왕복운동 가능하게 수용되고, 피스톤 어셈블리(58)는, 상부 작업 챔버(54)를 통해 연장되고 차량(10)의 스프링 상부에 부착되는 피스톤 봉(60)을 포함한다. 압력관(50)은 차량의 스프링 하부에 부착된다. 또한, 피스톤 어셈블리(58)는 한 쌍의 선택적인 블로우 오프 밸브(blow-off valve)(62 및 64)를 포함한다. 블로우 오프 밸브(62 및 64)는 충격 업소버(32)의 각 압축 스트로크(compression stroke)와 리바운드 스트로크(rebound stroke) 동안 피스톤 어셈블리(58)에 대해 압력 강하의 상한을 정한다. 블로우 오프 밸브(62, 64)는 최대 압력을 제한하고, 이에 따라 충격 업소버(32)의 최대 작용력(maximum force)을 제한한다. 이는 충격 업소버와 차량의 손상을 방지하고, 큰 구멍 위에서 안정성을 향상시킨다. 충격 업소버(32)의 정상적인 작동 하에 블로우 오프 밸브(62, 64)는 닫힌 상태로 유지하고, 피스톤 어셈블리의 상하 압력은 후술할 바와 같이 밸브(38, 40)에 의해 조절된다.
충격 업소버(32)의 리바운드 스트로킹(rebound stroking) 및 압축 스트로킹(compression stroking)에 의해 발생된 피스톤 어셈블리의 상하 압력은 충격 업소버(32)가 생성하는 힘을 정의한다. 밸브(38, 40)는 주어진 유속에 대해 광범위의 유체 및/또는 압력 강하를 발생시킬 수 있는 고속 스위칭 가용 밸브이다. 모터/펌프(42)와 흐름 조절부(44)로 인해, 밸브(38, 40)를 통과하는 흐름은 압력관(50) 내의 피스톤 어셈블리(58)의 속도에 의존하지 않는다. 이것은 충격 업소버(32)의 힘 vs 속도 그래프의 반-능동 사분 구간(quadrant)뿐만 아니라, 능동 사분 구간에서도 댐핑력이 발생되게 한다.
도 3을 참조하면, 충격 업소버(32)를 위한 반-능동 압축 모드 내의 유체 흐름이 도시된다. 피스톤 어셈블리(58)이 주어진 속도로 압축 방향(도 3의 아래쪽)으로 움직일 때, 밸브(38)에서 압력 강하를 발생시킴으로써, 가변적인 반-능동 압축력이 발생될 수 있다. 피스톤 어셈블리(58)가 하부 작업 챔버(56) 밖으로 댐핑 유체를 밀어줌에 따라, 유체 흐름 로드 용량(rod volume)은 밸브(40)로 흐른다. 동시에, 댐핑 유체는 입구 밸브(34)를 통해서 상부 작업 챔버(54)로 빨려 들어간다. 유체의 로드 용량 흐름(rod volume flow)은 어큐물레이터(46)로 흘러 들어간다. 상부 작업 챔버(54) 내의 압력은 어큐물레이터(46) 내의 압력과 같거나 약간 더 낮을 수 있다. 이 경우, 모터/펌프(42)로부터 댐핑 유체 흐름은 흐름 조절부(44)에 의해 상부 작업 챔버(54) 내의 압력을 증가시키고, 에너지 소비를 최적화하기 위해 압력이 낮은 상부 작업 챔버(54)로 향하거나, 흐름 조절부(44)에 의해 하부 작업 챔버 내의 압력을 더 높게 하기 위해 하부 작업 챔버(56)로 향한다. 이러한 흐름은 도 3에서 화살표(70)에 의해 도시된다.
도 4를 참조하면, 충격 업소버를 위한 능동 압축 모드에서의 유체 흐름이 도시된다. 피스톤 어셈블리(58)가 주어진 속도로 압축 방향(도 4의 아래쪽)으로 이동할 때, 가변 능동 리바운드 힘이 발생될 수 있다. 이것은 그 자체의 시스템에 의해 충격 업소버(32)와 후방 서스펜션(12)이 능동적으로 밀어져서 압축될 수 있다는 것을 의미한다. 이를 위해, 피스톤 어셈블리(58)가 상부 작업 챔버(54)로 댐핑 유체를 빨아들임에 따른 압력 강하는 밸브(38)에서 반드시 유지되어야 한다. 이것은 댐핑 유체가 모터/펌프(42)로부터 흐름 조절부(44)를 통해 상부 작업 챔버(54)로 향하게함으로써 이루어진다. 모터/펌프(42)로부터 상기 댐핑 유체 흐름이 상부 작업 챔버(54)로 들어가는 댐핑 유체의 흐름보다 높은 한, 남아있는 펌프된 댐핑 흐름은 상부 작업 챔버(54) 내의 압력을 조절할 수 있는 밸브(38)를 통해 밀어질 것이다. 동시에, 하부 작업 챔버(56)에서 밀어진 댐핑 유체는 밸브(40)를 통해 모터/펌프(42) 및 어큐물레이터(46)로 밀어진다. 에너지 소비를 최적화하기 위해, 밸브(40)는 밸브(40)를 가로지르는 압력 강하가 최소화되도록 완전히 열리게 조절되어야 한다. 이것은 하부 작업 챔버(56) 내의 압력을 가능한 낮게 보장할 것이다. 이러한 흐름은 도 4에 화살표(72)에 의해 도시된다.
피스톤 어셈블리(58)의 이동이 없다면, 예로서 코너링하는 동안 고정된 차체 통을 보상하기 위해, 모터/펌프(42)로부터 댐핑 유체를 상부 작업 챔버(54) 또는 하부 작업 챔버(56)으로 향하게 함으로써, 능동 압축 힘 또는 능동 리바운드 힘이 발생될 것이다. 또한, 모터/펌프(42)를 끄고, 흐름 조절부(44)를 닫음으로써, 충격 업소버(32)의 댐핑력은 밸브(38) 및 밸브(40) 중의 하나 또는 모두에 의해 조절될 수 있다.
도 5를 참조하면, 반-능동 리바운드 모드에서 충격 업소버(32)를 위한 유체 흐름이 도시된다. 피스톤 어셈블리(58)가 주어진 속도로 리바운드 방향(도 3의 아래쪽)으로 움질일 때, 밸브(38)에서 압력을 강하함으로써, 가변 반-능동 리바운드 힘이 발생될 수 있다. 피스톤 어셈블리(58)가 상부 작업 챔버(54)의 댐핑 유체를 밀어줌에 따라, 유체는 밸브(38)로 흐른다. 동시에, 댐핑 유체는 어큐물레이터(46)로부터 입구 밸브(36)를 통해서 하부 작업 챔버(56)로 로 빨려 들어간다. 이 경우, 모터/펌프(42)로부터 댐핑 유체 흐름은 흐름 조절부(44)에 의해 하부 작업 챔버(56) 내의 유체 압력을 증가시키고, 에너지 소비를 최적화하기 위해, 댐핑 압력이 낮은 하부 작업 챔버(56), 또는 흐름 조절부(44)에 의해 상부 작업 챔버(54) 내의 압력을 더 높게 하기 위해 상부 작업 챔버(54) 어느 쪽이든 향할 수 있다. 이러한 흐름은 도 5에서 화살표(74)에 의해 도시된다.
도 6을 참조하면, 능동 리바운드 모드에서 충격 업소버(32)를 위한 유체 흐름이 도시된다. 피스톤 어셈블리(58)가 주어진 속도로 리바운드 방향(도 4의 위쪽)으로 이동할 때, 가변 능동 압축 힘이 발생될 수 있다. 이것은 그 자체의 시스템에 의해 충격 업소버(32)와 후방 서스펜션(12)이 능동적으로 밀어져서 리바운드될 수 있다는 것을 의미한다. 이를 위해, 압력 강하는 피스톤 어셈블리(58)가 댐핑 유체를 하부 작업 챔버(56)로 들어가게 함에 따라 밸브(40)에서 반드시 유지되어야 한다. 이것은 댐핑 유체가 흐름 조절부(44)를 통해 모터/펌프(42)로부터 하부 작업 챔버(56)로 향하게 함으로써 이루어진다. 모터/펌프(42)로부터 상기 댐핑 유체 흐름이 하부 작업 챔버(56)로 들어가는 댐핑 유체의 흐름보다 높은 한, 남아있는 펌프된 댐핑 흐름은 하부 작업 챔버(56) 내의 압력을 조절할 수 있는 밸브(40)를 통해 밀어질 것이다. 동시에, 댐핑 유체는 상부 작업 챔버(54)에서 밸브(38)를 통해 모터/펌프(42)로 밀어진다. 에너지 소비를 최적화하기 위해, 밸브(38)는 밸브(38)을 가로지르는 압력 강하가 최소화되도록 완전히 열리게 조절되어야 한다. 이것은 상부 작업 챔버(54) 내의 압력이 가능한 낮게 유지되도록 보장할 것이다. 어큐물레이터(46)로부터 유체 흐름은 모터/펌프(42) 쪽으로 향하게 될 것이다. 이러한 흐름은 도 6에 화살표(76)에 의해 도시된다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 유압 엑츄에이터(120)가 도시된다. 유압 엑츄에이터(120)은 충격 업소버(32)와 제어 시스템(30)을 포함한다. 상기 제어 시스템(30)은 한 쌍의 입구 밸브(34, 36), 한 쌍의 밸브(38, 40), 모터/펌프(42), 흐름 조절부(44) 및 어큐물레이터(46)를 포함한다. 따라서, 유압 엑츄에이터(120)는 유압 엑츄에이터(120)가 선택적인 에너지 회복 장치(122)를 포함하는 것을 제외하고 유압 엑츄에이터(20)과 동일하다. 에너지 회복 장치(122)는 한 쌍의 흡입 밸브(124, 126), 및 터빈(turbine)/발전기(128)을 포함한다. 터빈/발전기(128)은 상부 작업 챔버(54) 또는 하부 작업 챔버(56)으로부터 입구 밸브(124, 126)을 통해서 댐핑 유체를 받는다. 흡입 밸브(124, 126)는 어느 작업 챔버(54, 56)가 가장 높은 압력에 있는지에 따라, 상부 작업 챔버(54) 또는 하부 작업 챔버(56)로부터 댐핑 유체가 흐르도록 배치된다. 이렇게 하여, 댐핑 유체의 흐름은 에너지 회복 장치(122)를 통과하여 두 밸브(38,40)로 우회할 수 있다. 따라서, 에너지는 에너지 회복 장치(122)의 조절에 따라 전기 에너지 형태로 회복될 수 있다.
도 8을 참조하면, 반-능동 압축 모드에서 충격 업소버(32)를 위한 유체 흐름이 도시된다. 피스톤 어셈블리(58)가 주어진 속도로 압축 방향(도 8의 아래쪽)으로 움질일 때, 터빈/발전기(128)에서 압력을 강하함으로써, 가변 반-능동 압축 힘이 발생될 수 있다. 피스톤 어셈블리(58)가 하부 작업 챔버(56) 밖으로 댐핑 유체를 밀어줌에 따라, 유체는 입구 밸브(126)를 통해 터빈/발전기(128)로 흐른다. 동시에, 댐핑 유체는 입구 밸브(34)를 통해서 상부 작업 챔버(54)로 로 빨려 들어간다. 유체의 로드 용량 흐름(rod volume flow)은 어큐물레이터(46)로 흐른다. 상부 작업 챔버(54) 내의 압력은 어큐물레이터(46) 내의 압력과 동일하거나 약간 작을 것이다. 이 경우, 모터/펌프(42)로부터 댐핑 유체 흐름은 흐름 조절부(44)에 의해 상부 작업 챔버(54) 내의 유체 압력을 증가시키고, 에너지 소비를 최적화하기 위해, 댐핑 압력이 낮은 상부 작업 챔버(54), 또는 흐름 조절부(44)에 의해 하부 작업 챔버(56) 내의 압력을 더 높게 하기 위해 하부 작업 챔버(56) 어느 쪽이든 향할 수 있다. 이러한 흐름은 도 8에서 화살표(130)에 의해 도시된다. 터빈/발전기(128)를 통과하는 유체 흐름은 전기 에너지를 발생시킬 수 있다.
도 9를 참조하면, 충격 업소버(32)를 위한 능동 압축 모드에서의 유체 흐름이 도시된다. 피스톤 어셈블리(58)가 주어진 속도로 압축 방향(도 9의 아래쪽)으로 이동할 때, 가변 능동 리바운드 힘이 발생될 수 있다. 이것은 그 자체의 시스템에 의해 충격 업소버(32)와 후방 서스펜션(12)이 능동적으로 밀어져서 압축될 수 있다는 것을 의미한다. 이를 위해, 피스톤 어셈블리(58)가 상부 작업 챔버(54)로 댐핑 유체를 빨아들임에 따른 압력 강하는 밸브(38)에서 반드시 유지되어야 한다. 이것은 댐핑 유체가 흐름 조절부(44)를 통해 모터/펌프(42)로부터 상부 작업 챔버(54)로 향하게 함으로써 이루어진다. 모터/펌프(42)로부터 상기 댐핑 유체 흐름이 상부 작업 챔버(54)로 들어가는 댐핑 유체의 흐름보다 높은 한, 남아있는 펌프된 댐핑 흐름은 상부 작업 챔버(54) 내의 압력을 조절할 수 있는 밸브(38)를 통해 밀어질 것이다. 동시에, 댐핑 유체는 하부 작업 챔버(56)에서 밸브(40)를 통해 어큐물레이터(46)로 밀어진다. 에너지 소비를 최적화하기 위해, 밸브(40)는 밸브(40)를 가로지르는 압력 강하가 최소화되도록 완전히 열리게 조절되어야 한다. 이것은 하부 작업 챔버(56) 내의 압력을 가능한 낮게 유지하는 것을 보장할 것이다. 이러한 흐름은 도 9에 화살표(132)에 의해 도시된다.
피스톤 어셈블리(58)의 이동이 없다면, 예로서 코너링(cornering)하는 동안 고정된 몸체 통을 보상하기 위해, 모터/펌프(42)로부터 댐핑 유체를 상부 작업 챔버(54) 또는 하부 작업 챔버(56)으로 향하게 함으로써, 능동 압축 힘 또는 능동 리바운드 힘이 발생될 것이다. 또한, 모터/펌프(42)를 끄고, 흐름 조절부(44)를 닫음으로써, 충격 업소버(32)를 위한 댐핑력이 두 밸브(38, 40) 중의 하나 또는 모두에 의해 조절될 수 있다.
도 10을 참조하면, 반-능동 리바운드 모드에서 충격 업소버(32)를 위한 유체 흐름이 도시된다. 피스톤 어셈블리(58)가 주어진 속도로 리바운드 방향(도 10의 위쪽)으로 이동할 때, 터빈/발전기(128)에서 압력을 강하함으로써, 가변 반-능동 리바운드 힘이 발생될 수 있다. 피스톤 어셈블리(58)가 상부 작업 챔버(54) 밖으로 댐핑 유체를 밀어줌에 따라, 유체는 터빈/발전기(128)로 흐른다. 동시에, 댐핑 유체는 어큐물레이터(46) 및 터빈/발전기(128)로부터 입구 밸브(36)를 통해서 하부 작업 챔버(56)로 빨려 들어간다. 하부 작업 챔버(56) 내의 압력은 어큐물레이터(46) 내의 압력과 동일하거나 약간 작을 것이다. 이 경우, 모터/펌프(42)로부터 댐핑 유체 흐름은 흐름 조절부(44)에 의해 하부 작업 챔버(56) 내의 유체 압력을 증가시키고, 에너지 소비를 최적화하기 위해, 댐핑 압력이 낮은 하부 작업 챔버(56), 또는 흐름 조절부(44)에 의해 상부 작업 챔버(54) 내의 압력을 더 높게 하기 위해 상부 작업 챔버(54) 어느 쪽이든 향할 수 있다. 이러한 흐름은 도 10에서 화살표(134)에 의해 도시된다. 터빈/발전기(128)를 통과하는 유체 흐름은 전기 에너지를 발생시킨다.
도 11을 참조하면, 능동 리바운드 모드에서 충격 업소버(32)를 위한 유체 흐름이 도시된다. 피스톤 어셈블리(58)가 주어진 속도로 리바운드 방향(도 11의 위쪽)으로 이동할 때, 가변 능동 압축 힘이 발생될 수 있다. 이것은 그 자체의 시스템에 의해 충격 업소버(32)와 후방 서스펜션(12)이 능동적으로 밀어져서 리바운드될 수 있다는 것을 의미한다. 이를 위해, 피스톤 어셈블리(58)가 하부 작업 챔버(56)로 댐핑 유체를 빨아들임에 따른 압력 강하는 밸브(40)에서 반드시 유지되어야 한다. 이것은 댐핑 유체가 흐름 조절부(44)를 통해 모터/펌프(42)로부터 하부 작업 챔버(56)로 향하게 함으로써 이루어진다. 모터/펌프(42)로부터 상기 댐핑 유체 흐름이 하부 작업 챔버(56)로 들어가는 댐핑 유체의 흐름보다 높은 한, 남아있는 펌프된 댐핑 흐름은 하부 작업 챔버(56) 내의 압력을 조절할 수 있는 밸브(40)를 통해 밀어질 것이다. 동시에, 댐핑 유체는 상부 작업 챔버(54)에서 밸브(38)를 통해 모터/펌프(42)로 밀어진다. 에너지 소비를 최적화하기 위해, 밸브(38)는 밸브(38)을 가로지르는 압력 강하가 최소화되도록 완전히 열리게 조절되어야 한다. 이것은 상부 작업 챔버(54) 내의 압력을 가능한 낮게 유지하는 것을 보장할 것이다. 어큐물레이터(46)로부터 유체 흐름은 모터/펌프(42) 쪽으로 향하게 될 것이다. 이러한 흐름은 도 11에 화살표(136)에 의해 도시된다.
전술한 실시 예들은 설명 및 묘사를 목적으로 제공되었다. 그것은 본 발명을 완전한 것으로, 또는 본 발명을 한정하도록 의도된 것은 아니다. 특정 실시 예의 개별 요소 또는 특징은 그 특정한 실시 예로 한정되지 않으며, 특별히 도시되거나 설명되지 않더라도 적용 가능한 곳에서 서로 교환가능하며 선택된 실시 예로 사용될 수 있다. 또한 많은 방법으로 변화될 수도 있다. 그런 변수는 본 발명에서 벗어난 것으로 간주되지 않으며, 그런 모든 수정은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (17)

  1. 유체 챔버를 정의하는 압력관;
    상기 압력관 내에서 왕복 운동 가능하게 배치되고, 상기 유체 챔버를 상부 작업 챔버와 하부 작업 챔버로 분리하는 피스톤; 및
    상기 유체 챔버 외부에 배치되고, 유압 엑츄에이터를 위한 댐핑력을 발생시키며, 상기 상부 작업 챔버 및 상기 하부 작업 챔버와 유체가 직접 통하는 제어 시스템;을 포함하는 유압 엑츄에이터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은,
    상기 상부 작업 챔버 및 상기 하부 작업 챔버와 유체가 통하는 첫번째 복수의 체크 밸브;
    상기 상부 작업 챔버 및 상기 하부 작업 챔버와 유체가 통하는 복수의 가변 밸브; 및
    상기 복수의 가변 밸브와 유체가 통하는 모터/펌프를 포함하는 유압 엑츄에이터.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 모터/펌프와 유체가 통하는 어큐물레이터를 더 포함하는 유압 엑츄에이터
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 모터/펌프, 상기 상부 작업 챔버 및 상기 하부 작업 챔버와 유체가 통하는 흐름 조절부를 더 포함하는 유압 엑츄에이터.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 모터/펌프, 상기 상부 작업 챔버 및 상기 하부 작업 챔버와 유체가 통하는 흐름 조절부를 더 포함하는 유압 엑츄에이터.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 첫번째 복수의 체크 밸브는 상기 상부 작업 챔버와 상기 하부 작업 챔버 사이에 배치되고, 상기 첫번째 복수의 체크 밸브 중 제1 체크 밸브는 상기 상부 작업 챔버로부터 상기 하부 작업 챔버로의 유체 흐름을 막고, 상기 첫번째 복수의 체크 밸브 중 제2 체크 밸브는 상기 하부 작업 챔버로부터 상기 상부 작업 챔버로의 유체 흐름을 막는 유압 엑츄에이터.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 복수의 가변 밸브 중 제1 가변 밸브는 상기 상부 작업 챔버와 직접 유체가 통하고,
    상기 복수의 가변 밸브 중 제2 가변 밸브는 상기 하부 작업 챔버와 직접 유체가 통하는 유압 엑츄에이터.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 모터/펌프와 유체가 통하는 어큐물레이터를 더 포함하는 유압 엑츄에이터.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 모터/펌프, 상기 상부 작업 챔버 및 상기 하부 작업 챔버와 유체가 통하는 흐름 조절부를 더 포함하는 유압 엑츄에이터.
  10. 제9 항에 있어서,
    에너지 회복 장치를 더 포함하는 유압 엑츄에이터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 에너지 회복 장치는,
    상기 상부 작업 챔버 및 상기 하부 작업 챔버와 유체가 통하는 두번째 복수의 체크 밸브; 및
    상기 첫번째 복수의 체크 밸브 및 상기 두번째 복수의 체크 밸브와 유체가 통하는 터빈/발전기;를 포함하는 유압 엑츄에이터.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 터빈/발전기는 상기 어큐물레이터 및 상기 모터/펌프와 유체가 통하는 유압 엑츄에이터.
  13. 제2 항에 있어서,
    에너지 회복 장치를 더 포함하는 유압 엑츄에이터.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 에너지 회복 장치는,
    상기 상부 작업 챔버 및 상기 하부 작업 챔버와 유체가 통하는 두번째 복수의 체크 밸브; 및
    상기 첫번째 복수의 체크 밸브 및 상기 두번째 복수의 체크 밸브와 직접 유체가 통하는 터빈/발전기;를 포함하는 유압 엑츄에이터.
  15. 제1 항에 있어서,
    에너지 회복 장치를 더 포함하는 유압 엑츄에이터.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 에너지 회복 장치는,
    상기 상부 작업 챔버 및 상기 하부 작업 챔버와 유체가 통하는 복수의 체크 밸브; 및
    상기 복수의 체크 밸브 및 상기 제어 시스템과 유체가 직접 통하는 터빈/발전기;를 포함하는 유압 엑츄에이터.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 복수의 체크 밸브는 상기 상부 작업 챔버와 하부 작업 챔버 사이에 배치되고,
    상기 복수의 체크 밸브 중 제1 체크 밸브는 상기 상부 작업 챔버로부터 상기 하부 작업 챔버로의 유체 흐름을 막고, 상기 복수의 체크 밸브 중 제2 체크 밸브는 상기 하부 작업 챔버로부터 상기 상부 작업 챔버로의 유체 흐름을 막는 유압 엑츄에이터.
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