KR20240011726A - 자동차용 서스펜션 시스템 - Google Patents

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KR20240011726A
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accumulator
fluid
piston
chamber
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KR1020237042054A
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앤드류 콜린스
토비아스 샌딘
Original Assignee
도민 플루이드 파워 리미티드
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Abstract

자동차의 휠 조립체(209)와 차체(207) 사이에 장착하기 위한 유압 액츄에이터(205)를 포함하는 자동차용 서스펜션 시스템(201). 시스템은 또한 유압 액츄에이터에 유체 공급을 제공하도록 구성된 유압 시스템(210)을 포함한다. 유압 시스템은 정상 작동 중에 7 MPa (70 Bar) 보다 큰 정압의 유체를 상기 유압 액츄에이터에 제공하도록 구성된다. 본 발명의 실시형태들에서, 유압 시스템은 복수의 가스 어큐뮬레이터들(222, 232, 242)을 포함하고, 여기서 시스템은 유압 액츄에이터, 공통 유동 경로 및 가스 어큐뮬레이터들 사이에서 유체 압력의 변화를 전달하여, 유압 액츄에이터가 유압 시스템이 제 1 구성에 있을 때는 제 1 강성을 갖고 유압 시스템이 제 2 구성에 있을 때는 제 2, 상이한 강성을 갖도록 구성된다.

Description

자동차용 서스펜션 시스템
본 발명은 자동차용 서스펜션 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로, 그러나 이에 국한되지는 않고, 본 발명은 고압 유압 액츄에이터를 갖는 서스펜션 시스템, 이러한 서스펜션 시스템을 작동하는 방법 및 이러한 서스펜션 시스템을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
자동차의 서스펜션 시스템은 차체에 대한 휠의 변위를 허용하고 승객의 편안함과 도로 핸들링에 대한 경쟁 요구 사항의 균형을 유지하여 사용하기에 안전하고 쾌적한 차량을 제공해야 한다.
역사적으로 각 휠에는 스프링과 댐퍼가 제공되어 고정된 특성을 갖는 서스펜션을 제공했다. 최근에는 - 예를 들어 서로 다른 기계식 스프링을 병렬로 사용하고 하나 이상의 상기 스프링을 잠그어 강성을 변경하거나 자기유변 (MR) 유체를 사용하여 서스펜션 시스템의 감쇠 특성을 변경함으로써 - 감쇠 및/또는 스프링율이 변경될 수 있는 서스펜션 시스템이 제공되었다. 이러한 시스템은 수동 제어 서스펜션 시스템 또는 반능동 서스펜션 시스템으로서 지칭될 수 있다.
능동 서스펜션 시스템은 액추에이터를 사용하여 각 휠에서 독립적으로 차체에 대해 휠 어셈블리를 이동시킨다. 따라서, 능동 서스펜션 시스템은 액추에이터 작동을 기반으로 하며 스프링이나 감쇠 시스템의 속성만 변경하는 것이 아니다.
능동 서스펜션 시스템은 다양한 자동차에 사용되지만 아직 상업적으로 널리 사용되고 있지는 않다.
능동형 서스펜션 시스템의 주요 과제는 차량이 더 심각한 도로 상황, 예를 들어 도로의 요철(과속 방지턱 등)에 직면할 때 요구되는 높은 파워 출력을 짧은 시간에 제공하는 것이고, 특히 (예를 들어, 엔진에서 과도한 양의 동력을 끌어옴으로써) 운전 경험에 악영향을 미치지 않고 및/또는 큰 밸브/펌프가 필요하지 않아 차량에 많은 공간이 필요함 없이 그렇게 하는 것이다.
현재의 최신 능동 서스펜션 시스템은 종종 선형 전기 기계식 액추에이터와 같은 전기 기계식 액추에이터에 의존한다. 전기 기계식 또는 전기 유압식 제어를 갖는 서스펜션 시스템은 서스펜션 시스템에 필요한 이동 범위를 제공하기 위해 상당한 양의 파워를 필요로 할 수 있다. 그것들은 또한 전방 도로에 대한 예측 알고리즘 및/또는 지도 데이터가 필요할 수도 있다.
또한, 최신 전기 유압 시스템은 일반적으로 응답 시간이 상대적으로 느리다. 이는 전방 감지를 사용하여 향후 도로 이벤트를 표시함으로써 어느 정도 상쇄될 수 있지만 시스템의 반응성을 제한한다; 전방 감지는 시스템의 복잡성을 증가시키고 능동 서스펜션 시스템이 응답할 수 있는 도로 이벤트 또는 운전자 입력의 유형을 제한한다.
보다 일반적으로, 더 공간 및/또는 파워 효율적이고 및/또는 기계적으로 덜 복잡한 (비용 및/또는 신뢰성 측면에서 부수적인 이점을 갖는) 능동 서스펜션 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 전술한 문제들을 완화시키고자 한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 본 발명은 개선된 서스펜션 시스템 및/또는 능동 서스펜션 시스템의 유압 액츄에이터의 길이 및/또는 반력을 제어하는 개선된 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 제1 측면에서, 자동차용 서스펜션 시스템이 제공되며, 서스펜션 시스템은 휠 조립체와 자동차의 차체 사이에 장착하기 위한 유압 액츄에이터, 및 유압 액츄에이터에 유체 공급을 제공하고, 예를 들어 이에 의해 유압 액츄에이터의 길이, 강성 및/또는 감쇠 특성 또는 유압 액츄에이터에 의해 가해지는 힘을 제어하도록 구성된 유압 시스템을 포함하며, 여기서 유압 시스템은 정상 작동 시 유압 액츄에이터에 7 MPa (70 Bar) 보다 큰 정압의 유체를 제공하도록 구성된다.
따라서, 종래 기술의 자동차 서스펜션 시스템과 달리, 본 발명은 "고압", 예를 들어 정상 작동 시 7MPa(70Bar 또는 대략 1000PSI)보다 큰 압력, 유압 시스템을 사용하여 "고압” 유압 액츄에이터을 제어한다. 이러한 고압 유압 서스펜션 시스템을 사용한다는 것은 비슷한 파워의 저압 시스템에 비해 시스템 내에서 이동해야 하는 유체의 양이 적다는 것을 의미한다 (유체 파워는 압력에 유체 흐름을 곱한 값에 비례함) - 예를 들어, 피크 파워 출력 시 유속은 분당 20 리터 미만일 수 있다. 시스템 주위로 이동될 필요가 있는 유체의 양을 줄이면 보다 컴팩트한 서스펜션 시스템 및/또는 보다 반응성이 뛰어난 시스템이 가능해진다. 추가적으로 또는 대안적으로, "고압" 시스템은 캐비테이션 효과의 위험을 줄인다.
유압 시스템은 정상 작동 시 10 MPa(100 Bar) 초과, 예를 들어 15 MPa(150 Bar) 초과, 예를 들어 18 MPa(180 Bar) 초과의 총 압력에서 유체를 제공하도록 구성될 수 있다. 압력이 높을수록 서스펜션 시스템에는 더 적은 유체가 필요하다.
차량용 능동 서스펜션 시스템은 도로 상황에 따라 차량 휠과 섀시의 상대적인 이동을 제어하기 위해 액츄에이터(예를 들어, 유압 액츄에이터)에 에너지가 제공되는 시스템으로 정의될 수 있다. 액추에이터는 제1 방향 및/또는 제2 반대 방향으로 힘을 가할 수 있다. 액추에이터는 길이가 증가 및/또는 감소할 수 있다. 따라서 제어의 4개 사분면을 다음과 같이 정의할 수 있다: 제1 방향으로 힘을 가하는 동안 길이가 증가하고, 제2 방향으로 힘을 가하는 동안 길이가 증가하고, 제1 방향으로 힘을 가하는 동안 길이가 감소하고, 제2 방향으로 힘을 가하는 동안 길이가 감소한다. 능동 서스펜션 시스템은 3개 이상의 제어 사분면에서 작동할 수 있는 시스템으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 능동 서스펜션 시스템은 제어의 4개 사분면에서 작동할 수 있다. 이는 제1 방향으로 힘을 가하는 동안 길이가 증가하고 제2 방향으로 힘을 가하는 동안 길이가 감소하는 두 가지로만 작동할 수 있는 수동 시스템과 대조적이다. 이론에 얽매이지 않고 이는 능동 시스템이 유압 액츄에이터에 에너지를 집어넣고 에너지를 꺼낼 수 있기 때문이다.
서스펜션 시스템은 예를 들어 유체가 공통 유동 경로를 통해 유압 시스템과 유압 액츄에이터 사이에서 흐를 수 있도록 유압 시스템을 유압 액츄에이터에 연결하는 공통 유동 경로를 포함할 수 있다. 공통 유동 경로는 양방향 유동 경로일 수 있다.
유압 시스템은 복수의 가스 어큐물레이터 (gas accumulator) 들을 포함할 수 있다. 각각의 가스 어큐뮬레이터는 (압축성 가스를 담기 위한) 가스 저장소와 (비압축성 유체를 담기 위한) 유체 저장소를 포함할 수 있다. 가스 및 유체 저장소는 압력이 가스와 유체 저장소 사이에 전달될 수 있도록 장벽에 의해 분리될 수 있다. 사용 시 가스 저장소는 압축성 가스를 포함할 수 있다. 사용 시, 유체 저장소는 공통 유동 경로와 유압 시스템의 나머지에서 사용되는 비압축성 유체를 포함할 수 있다. 각각의 어큐뮬레이터는 압축성 가스의 공급원에 대한 연결을 위해 구성된 적어도 하나의 공기 충전 밸브를 포함할 수 있다. 본 명세서에서는 가스 어큐뮬레이터를 간단히 "어큐뮬레이터"라고 지칭할 수도 있다.
상기 가스 어큐뮬레이터 각각(예를 들어 각 어큐뮬레이터의 유체 저장소)은 예를 들어 공통 유동 경로의 유체 압력 변화가 상기 어큐뮬레이터의 가스에 전달되도록 공통 유동 경로에 연결된다. 공통 유동 경로는 예를 들어 각 가스 어큐뮬레이터가 공통 유동 경로를 통해 어큐뮬레이터에 연결되도록 유압 시스템을 유압 액츄에이터에 연결할 수 있다. 각각의 가스 어큐뮬레이터는 예를 들어 유체가 어큐뮬레이터 중 다른 어큐뮬레이터와 공통 유동 경로 사이에서 흐르는지 여부와 무관하게 어큐뮬레이터와 공통 유동 경로 사이에서 흐를 수 있도록 공통 유동 경로에 독립적으로 연결될 수 있다. 유압 시스템은 하나 이상의 밸브를 포함할 수 있다. 밸브는 복수의 가스 어큐뮬레이터들의 각각의 어큐뮬레이터와 연관될 수 있다. 상기 밸브를 열거나 닫는 것이 유체가 가스 어큐뮬레이터에서 공통 유동 경로로 흐를 수 있는지 여부를 결정는 경우 밸브는 어큐뮬레이터와 연관되어 있다고 할 수 있다. 밸브는 둘 이상의 어큐뮬레이터와 연관될 수 있다. 여기서 사용된 바와 같이, '연결된'은 연결된 요소들 사이에 유체가 흐를 잠재적인 경로가 있음을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 유체가 상기 잠재적 경로를 따라 흐르는지 여부는 상기 경로를 따른 임의의 밸브의 위치(예를 들어 개방 또는 폐쇄)에 따라 달라질 것이라는 점을 이해해야 한다.
유압 시스템은 예를 들어 공통 유동 경로를 통해 가스 어큐뮬레이터 또는 각각의 가스 어큐뮬레이터에 연결된 펌프를 포함할 수 있다.
공통 유동 경로는 예를 들어 임의의 시점에서 유압 액츄에이터로 유압 시스템에 의해 제공되는 압력이 상기 공통 부분의 유체의 압력으로 정의될 수 있도록 복수의 가스 어큐뮬레이터 및/또는 펌프로부터 유압 액츄에이터로 흐르는 유체가 통과하는 유동 경로(넥서스 또는 공통 부분)의 일부를 포함할 수 있다.
서스펜션 시스템은 연관된 밸브가 개방되어 있을 때 공통 유동 경로의 압력이 어큐뮬레이터의 가스 저장소에 있는 가스로 전달되도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 어큐뮬레이터 내의 가스는 공통 유동 경로의 압력이 증가할 때 압축되고 및/또는 공통 유동 경로의 압력이 감소할 때 팽창할 수 있다. 따라서 각 어큐뮬레이터의 가스는 시스템의 유체에 의해 압축될 때 압축 가능한 스프링 역할을 한다. 달리 말하면, 공통 유동 경로와 유체 연통하는 가스 어큐뮬레이터 내의 압축성 가스의 부피는 유압 시스템의 강성(따라서 유압 액츄에이터의 강성)을 결정할 수 있다. 시스템은 어큐뮬레이터가 공통 유동 경로와 연통하는 가스의 부피를 변경하고 그에 따라 액츄에이터의 강성을 변경하기 위해 공통 유동 경로와 유체 연통으로 전환될 수 있고 해제될 수 있도록 구성될 수 있다.
복수의 가스 어큐뮬레이터는 유동 경로의 길이를 따라 이격된 위치들에서 공통 유동 경로에 연결될 수 있다. 공통 부분은 복수의 가스 어큐뮬레이터(한쪽)와 유압 액츄에이터(다른쪽) 사이의 유동 경로에 위치할 수 있다.
복수의 어큐뮬레이터는 참조 압력에서 가스의 제1 부피를 담도록 구성된 제1 어큐뮬레이터, 및 동일한 참조 압력에서 가스의 제2 부피를 담도록 구성된 제2 어큐뮬레이터를 포함할 수 있으며, 제1 부피과 제2 부피는 서로 다르다. 제1 부피는 제2 부피보다 낮을 수 있다(이 경우 제1 및 제2 어큐뮬레이터는 각각 더 작은 부피 어큐뮬레이터 및 더 큰 부피 어큐뮬레이터라고 지칭될 수 있음).
복수의 어큐뮬레이터를 사용하면 가압 유체가 순간적으로 제공되기보다는 시간이 지남에 따라 일부 어큐뮬레이터에 축적될 수 있으므로 유압 액츄에이터에 제공되는 주어진 전체 압력에 대해 더 작은 펌프가 유압 회로에서 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이러한 접근 방식은 보다 효율적인 서스펜션 시스템으로 이어질 수 있고 및/또는 펌프에서 요구되는 파워의 최고점과 최저점을 피함으로써 경험되는 운전에 대한 영향을 줄일 수 있다. 어큐뮬레이터를 사용하면 공간 효율적이고 기계적으로 간단한 방법으로 이를 달성할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 공통 유동 경로에 연결된 압축성 가스의 상이한 부피들을 어큐뮬레이터에 제공하면 가변 강성 능동 서스펜션 시스템과 보다 반응성이 뛰어난 능동 서스펜션 시스템이 가능해지며, 이는 상이한 어큐뮬레이터들이 빠르게 연결 및 분리될 수 있어서 서스펜션 시스템의 속성에서의 급격한 변경들을 허용할 수 있기 때문이다. 복수의 어큐뮬레이터를 사용하면, 예를 들어 유압 시스템에서 펌프의 펌프 속도를 변경하거나 액츄에이터 등을 사용하여 시스템의 강성을 증가 또는 감소시킴으로써 스프링율이 변경되는 유압 시스템과 비교할 때보다 더 반응성이 뛰어난 시스템을 제공할 수 있다. 이는 전방 도로의 노면 상태에 반응할 수 있기 위해 빠른 응답 시간을 가지는 것이 본질적일 수 있는 능동 서스펜션 시스템에서 특히 유리할 수 있다.
바람직하게는, 능동 시스템은 10ms 미만의 응답 시간을 갖고, 더욱 바람직하게는 5ms 미만의 응답 시간을 갖는다. 응답 시간은 유압 액츄에이터의 특성(예를 들어, 강성, 힘, 길이 또는 감쇠)의 변경을 개시하는 제어 시스템과 달성되는 변경사이에 필요한 시간으로 정의될 수 있다.
서스펜션 시스템은 공통 유동 경로의 유압이 유압 액츄에이터에 전달되어 유압 액츄에이터의 강성(스프링율 k)이 공통 유동 경로와 유체 연통하는 압축성 가스의 전체 부피에 의해 결정되도록 (적어도 부분적으로, 예를 들어 주로 또는 실질적으로 결정되도록) 구성될 수 있다.
시스템은 유압 액츄에이터, 공통 유동 경로 및 가스 어큐뮬레이터 사이에서 유체 압력의 변화를 전달하여, 유압 액츄에이터가 유압 시스템이 제1 구성에 있을 때 제1 강성을 갖고 유압 시스템이 제2 구성에 있을 때 제2, 상이한 강성을 갖도록 구성될 수 있다. 서스펜션 시스템은, 예를 들어 정상적인 파이프 흐름 손실 이외의 상당한 압력 손실 없이 공통 유동 경로의 유체 압력이 유압 액츄에이터의 적어도 하나의 챔버로 전달되도록 구성될 수 있다.
복수의 가스 어큐뮬레이터의 각 어큐뮬레이터는 그것과 연관된 스프링율 또는 스프링 상수를 가질 수 있다. 예를 들어, 참조 압력에서 더 적은 양의 가스를 유지하도록 구성된 가스 어큐뮬레이터는 동일한 참조 압력에서 더 많은 양의 가스를 유지하도록 구성된 가스 어큐뮬레이터에 비해 그것과 연관된 더 높은 스프링율을 가진다. 서스펜션 시스템은 복수의 가스 어큐뮬레이터 중 어느 가스 어큐뮬레이터가 공통 유동 경로와 유체 연통하고 있는지(즉, 연관된 밸브가 부분적으로 또는 완전히 개방된 상태인지)를 변경하면 유압 액추에이터의 스프링율이 변경되도록 구성될 수 있다. 공통 유동 경로는 공통 유동 경로에 대한 가스 어큐뮬레이터의 연결이 가스 어큐뮬레이터의 스프링율들의 합산을 허용하도록(즉, 스프링들을 직렬로 연결하는 것과 유사하게) 구성될 수 있다. 각 가스 어큐뮬레이터는 참조 압력에서 임의의 다른 어큐뮬레이터와 상이한 부피의 가스를 포함하도록 구성될 수 있다. 따라서, 복수의 가스 어큐뮬레이터 각각은 그것과 연관된 서로 다른 스프링 상수를 가질 수 있다.
유압 시스템은 제1 가스 어큐뮬레이터와 연관된 밸브가 개방 위치에 있고, 제2, 상이한 가스 어큐뮬레이터와 연관된 밸브가 폐쇄 위치에 있는 제1 구성과, 제1 가스 어큐뮬레이터와 연관된 밸브가 폐쇄 위치에 있고 및/또는 제2 가스 어큐뮬레이터와 연관된 밸브가 개방 위치에 있는 제2 구성 사이에서 전환되도록 배열될 수 있다. 제1 어큐뮬레이터와 연관된 밸브는 제2 구성에서 개방 위치에 있을 수 있다.
유압 시스템은 또한 제1 가스 어큐뮬레이터와 관련된 밸브가 닫히고 제2 가스 어큐뮬레이터와 관련된 밸브가 열리는 (제3 또는 추가) 구성으로 전환되도록 배열될 수도 있다. 유압 시스템은 또한 제1 가스 어큐뮬레이터와 관련된 밸브 및 제2 가스 어큐뮬레이터와 관련된 밸브가 폐쇄되는 (제4 또는 추가) 구성으로 전환되도록 배열될 수도 있다.
유압 시스템은 제1, 제2, 제3 및 제4 구성 중 임의의 구성 사이에서 전환되도록 구성될 수 있다.
복수의 가스 어큐뮬레이터는 제3 어큐뮬레이터, 예를 들어 가변 어큐뮬레이터를 더 포함할 수도 있다. 가변 어큐뮬레이터는 참조 압력에서의 가스 저장소에 포함된 압축성 가스의 부피가 가변되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 가스 저장소의 부피는 예를 들어 제어 신호에 응답하여 가스 저장소와 유체 저장소 사이의 장벽의 상대 위치를 변경함으로써 증가되거나 감소될 수 있다. 가변 어큐뮬레이터는 그것과 연관된 가변 대표 스프링율을 가질 수 있다. 가변 어큐뮬레이터는 공통 유압 경로에 연결될 수 있다. 어큐뮬레이터와 공통 유압 경로 사이의 유체 흐름을 제어하기 위해 가변 어큐뮬레이터와 연관된 밸브가 있을 수도 있다. 가변 어큐뮬레이터는 펌프에 연결될 수 있다. 예를 들어, 유압 시스템은 유체가 펌프와 가변 어큐뮬레이터 사이에서 양방향으로(즉, 펌프로 또는 펌프로부터) 흐를 수 있도록 구성될 수 있다. 다른 어큐뮬레이터를 제공하면 어큐뮬레이터와 관련된 밸브가 열려 있는지 닫혀 있는지에 따라 추가 동작 모드/구성이 발생한다는 것이 이해될 것이다.
가변 어큐뮬레이터를 제공하면 예를 들어 고정 부피(예를 들어 제1 및/또는 제2) 어큐뮬레이터에 의해 달성되는 유압 액츄에이터 강성에 영향을 미칠 수 있는 온도 또는 기타 효과를 고려하여 유압 액츄에이터의 강성을 조정할 수 있다. 따라서, 가변 어큐뮬레이터를 제공하면 시스템이 광범위한 환경 조건 및/또는 장기간에 걸쳐 유압 액츄에이터의 목표 특성을 달성할 수 있다(예를 들어 장기간 서비스로 인해 시스템의 마모 및 손상으로 인한 임의의 '드리프트'를 보상할 수 있다). 추가적으로 또는 대안적으로, 펌프에 가압된 유체의 소스로서 가변 어큐뮬레이터를 제공하면 손실될 수 있는 유체의 압력을 보존함으로써 펌프의 보다 효율적인 작동 및/또는 시스템의 파워 효율 증가를 허용할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 가변 어큐뮬레이터는 동작 모드에 따라 서로 다른 부피의 가스를 수용하는 데 사용될 수 있으며, 이로써 필요한 고정 부피 어큐뮬레이터의 수를 줄일 수 있다. 가변 어큐뮬레이터 내의 가스의 부피는 가변 어큐뮬레이터에 가해지는 유체의 양을 증가 또는 감소시킴으로써 (간접적으로) 제어될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 가변 어큐뮬레이터 내의 가스 부피는 공기 충전을 통해 가변 어큐뮬레이터로 공급되는 가스의 양을 증가시키거나 감소시킴으로써 제어될 수 있다.
복수의 가스 어큐뮬레이터 중 서로 다른 것들 (예를 들어 각각) 은 하나 이상의 서로 다른 밸브와 연관될 수 있다. 하나 이상의 밸브들은 다수의 개별 밸브들일 수도 있다. 예를 들어, 어큐뮬레이터들 각각과 공통 유동 경로 사이에 별도의 밸브가 위치할 수도 있다. 각각의 상기 개별 밸브는 아래에 설명된 바와 같이 서보 밸브의 일부일 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 유압 시스템은 2 이상의 어큐뮬레이터와 연관된 (메인) 밸브를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유압 시스템은 복수의 어큐뮬레이터 각각과 연관된 (단일) 밸브를 포함하여 동일한 밸브가 제1, 제2, 제3 (존재하는 경우) 및/또는 임의의 추가 어큐뮬레이터로부터의 유체의 흐름을 제어할 수 있다. 따라서, 시스템은 상기 밸브에 의해 제1 구성과 제2 구성(및 선택적으로 제3, 제4 및 임의의 추가 구성) 사이에서 전환될 수 있다. 따라서, 단일 밸브는 둘 이상의 어큐뮬레이터와 연관될 수 있다. 단일 밸브를 사용하면 보다 컴팩트하고 기계적으로 단순한 서스펜션 시스템이 가능해진다. 단일 밸브가 슬리브에 대한 이동을 위해 장착된 스풀을 포함하는 경우(예를 들어, 단일 밸브가 아래 설명된 서보 밸브인 경우), 슬리브에 대한 스풀의 위치는 제1, 제2 및/또는 제3 어큐뮬레이터의 각각에 대해 상기 어큐뮬레이터가 공통 유동 경로와 유체 연통하는지 여부를 결정할 수도 있다.
밸브 또는 각각의 밸브는 서보 밸브일 수 있다. 따라서, 다수의 개별 밸브가 (기계적으로) 서보 밸브에 포함될 수 있다. 서보 밸브는 슬리브에 대한 이동을 위해 장착된 스풀을 포함할 수 있다. 서보 밸브는 슬리브에 대한 스풀의 이동이 밸브를 통한 유체의 흐름을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 입구 포트와 하나 이상의 출구 포트가 슬리브에 형성될 수 있고 스풀의 이동이 상기 포트 사이의 유동 경로를 결정할 수 있다. 스풀은 내부에 형성된 하나 이상의 랜드 또는 홈을 가질 수 있으며, 사용 시 유체는 상기 랜드 또는 홈을 통해 입구 포트와 출구 포트 사이에서 흐른다. 서보 밸브는 스풀의 위치가 복수의 어큐뮬레이터 중 어느 어큐뮬레이터가 공통 유동 경로와 유체 연통하는지 및 복수의 어큐뮬레이터 중의 어큐뮬레이터가 공통 유동 경로와 유체 연통하는지 여부를 결정하록 구성될 수 있다. 서보 밸브는 다중 방향(예를 들어, 6방향) 서보 밸브일 수 있다. 이러한 방식으로, 단일 서보 밸브는 유압 시스템의 작동 상태를 제어할 수 있고, 이에 따라 공통 유동 경로를 따라 있는 복수의 어큐뮬레이터 중 어느 것이 공통 유동 경로와 유체 연통하는지를 결정할 수 있다. 단일 서보 밸브를 사용하면 보다 컴팩트하고 기계적으로 단순한 서스펜션 시스템을 제공할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 서보 밸브의 사용은 서보 밸브가 구성들 간의 신속한 전환을 허용하므로 보다 반응성이 뛰어난 서스펜션 시스템을 제공할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이러한 밸브의 사용은 시스템의 파워 효율을 증가시킬 수 있으며, 이는 밸브를 서로 다른 상태 사이에서 이동시키는 데(그리고 그에 따라 유압 액츄에이터의 감쇠, 길이 및/또는 강성을 변경하는 데) 소량의 파워만 필요하기 때문이다. 서보 밸브의 슬리브는 능동 서스펜션 시스템의 매니폴드 또는 하우징과 일체로 형성될 수 있다. 서보 밸브의 슬리브는 적층 가공 기술을 사용하여 형성될 수 있다.
서보 밸브는 스풀이 슬리브에 대한 회전을 위해 장착되는 회전식 서보 밸브일 수 있다. 서보 밸브는 스풀이 슬리브에 대한 축방향 변위를 위해 장착되는 선형 서보 밸브일 수 있다. 스풀은 어큐뮬레이터들이 스풀의 축방향 길이에 실질적으로 평행하게 직렬로 배열되도록 어큐뮬레이터들에 대해 장착될 수 있다.
서보 밸브는 공통 유압 라인으로부터 복수의 어큐뮬레이터 중 주어진 어큐뮬레이터의 독립적인 포함 및 제외를 허용할 수 있다(즉, 그것은 유체 연통을 허용하거나 유체 연통을 허용하지 않을 수 있다).
서보 밸브는 직접 구동 밸브일 수 있다. 따라서, 서보 밸브는 슬리브에 대해 스풀을 이동시키도록 구성된 모터를 포함할 수 있다. 직접 구동 밸브(즉, 스풀이 액추에이터에 의해 직접 구동되는 밸브)를 사용하면 시스템을 더욱 소형화할 수 있으며 고주파수 및 빠른 응답 시간으로 작동 상태 간의 정밀한 전환이 가능하다.
유압 시스템은 하나 이상의 비례 밸브, 예를 들어 하나 이상의 어큐뮬레이터(예를 들어 제1 및/또는 제2 어큐뮬레이터)와 공통 유동 경로 사이 및/또는 공통 유동 경로와 유압 액츄에이터의 챔버들 중 하나 또는 둘 다 사이의 유동 경로에 위치하는 비례 밸브를 포함할 수 있다. 비례 밸브는 밸브를 통과하는 유체의 0 이 아닌 유량이 변경될 수 있도록 2 이상의 개방 위치를 차지할 수 있는 밸브로 정의될 수 있다. 서스펜션 시스템은 상기 비례 밸브(들)의 위치를 변경하면 유압 액츄에이터의 감쇠비가 변경되도록 구성될 수 있다. 그러한 밸브를 가로지르는 압력 강하 또는 손실은 유압 파워의 소산에 해당하고 따라서 그러한 밸브는 액추에이터의 진동을 소산시킬 수 있다는 것이 이해될 것이다. 비례 밸브는 가변 오리피스 밸브일 수 있다. 비례 밸브(들)을 통해 유량을 변경하면 유압 액츄에이터의 스프링율도 변경될 수 있다. 서스펜션 시스템은 상기 비례 밸브(들)의 위치를 변경하면 유압 액츄에이터의 스프링율이 변경되도록 구성될 수 있다.
이러한 비례 밸브를 사용하면 서스펜션 시스템이 제공하는 감쇠가 도로 상황에 따라 달라질 수 있어 자동차의 성능을 향상시킨다. 추가적으로 또는 대안적으로, 그러한 감쇠를 제공하기 위해 비례 밸브(들)를 사용하면 최소의 파워 출력으로 감쇠 특성을 변경할 수 있으므로(밸브의 위치만 능동적으로 변경될 필요가 있기 때문에), 시스템의 파워 효율을 증가시킨다. 이는 감쇠 특성을 변경하기 위해 시스템 주위로 대량의 유체를 펌핑해야 하는 다른 시스템과 비교된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 그러한 감쇠를 제공하기 위해 비례 밸브(들)를 사용하면 감쇠 특성이 빠르게 변경될 수 있다 (밸브의 위치만 변경하면 되므로 많은 양의 유체가 회로를 따라 이동되어야 하는 경우보다 더 빠르게 수행될 수 있음). 추가로 또는 대안적으로, 비례 밸브를 사용하면 공간 효율적인 및/또는 기계적으로 간단한 방식으로 가변 감쇠를 제공할 수 있다 (필요한 추가 기계 엘리먼트는 비례 밸브뿐일 수 있음).
유압 시스템은 위에서 설명된 바와 같이 하나 이상의 어큐뮬레이터와 연관되고/되거나 비례 제어 밸브(또는 밸브들)인 밸브를 포함할 수 있다. 즉, 동일한 밸브(단일 밸브)는 하나 이상의 어큐뮬레이터와 공통 유동 경로 사이의 유체 흐름에 대한 제어(온/오프 및/또는 비례)를 제공할 수 있으며 및/또는 유압 액츄에이터와 공통 유동 경로 사이의 흐름의 비례 제어를 제공할 수 있다. 그 밸브는 전술한 바와 같은 서보 밸브일 수 있다. 유압 시스템의 대부분 또는 모든 전환을 수행하기 위해 단일 밸브를 사용하면 기계적 복잡성을 줄이고 더 비용 및/또는 공간 효율적인 시스템을 제공할 수 있다. 따라서, 그 밸브 또는 각각의 밸브가 서보 밸브인 경우, 서보 밸브는 공통 유압 라인으로부터 복수의 어큐뮬레이터 중 주어진 어큐뮬레이터의 독립적인 비례 제어를 허용하기 위해 하나 이상의 비례 밸브를 포함할 수 있다(즉, 그것은 상대적으로 많은 양의 유체 연통 또는 상대적으로 적은 양의 유체를 허용할 수 있다).
유압 액츄에이터는 로드와 로드에 장착된 피스톤 헤드를 포함하는 피스톤과 피스톤 하우징을 포함할 수 있다. 피스톤은 피스톤 하우징 내에 형성된 공동 내에서 이동하기 위해 장착될 수 있다. 피스톤 헤드의 제1 측과 제2 측이 공동을 제1 챔버와 제2 챔버로 분할할 수 있다. 피스톤 헤드의 제1측의 유효 표면적은 피스톤 헤드의 제2측의 유효 표면적보다 클 수 있다. 유효 표면적은 압력의 성분이 로드의 세로 축과 평행하게 작용하는 피스톤 헤드의 표면적을 나타낸다. 로드의 세로 축에 수직인 표면의 경우, 유효 표면적은 유체 압력에 노출된 표면적과 동일할 것이다. 로드의 세로 축에 대해 기울어진 표면의 경우 유효 표면은 표면의 각도와 유체 압력에 노출되는 표면적의 함수이다. 로드의 세로 축과 평행한 표면의 경우 유효 표면적은 0 이다. 유압 액츄에이터는 사용 시 피스톤 헤드의 제1 측면이 제1 챔버를 적어도 부분적으로 정의하고 피스톤 헤드의 제2 측면이 제2 챔버를 적어도 부분적으로 정의하도록 구성될 수 있다. 로드는 슬리브에 대해 제1 방향으로의 로드의 이동이 액추에이터의 길이의 증가(즉, 액추에이터의 연장)를 야기하고 슬리브에 대한 제2, 반대 방향으로의 로드의 이동이 액추에이터의 길이의 감소(즉, 액추에이터 수축)를 야기하도록 구성될 수 있다.
제1 챔버는 적어도 하나의 제1 피스톤 유동 경로를 통해 공통 유동 경로에 연결될 수 있다. 제2 챔버는 적어도 하나의 제2 피스톤 유동 경로를 통해 공통 유동 경로에 연결될 수 있다. 시스템은 유체가 제1 피스톤 유동 경로(들) 및 제2 피스톤 유동 경로(들)를 따라 양방향으로 유동할 수 있도록 구성될 수 있다. 시스템은 공통 유동 경로에서의 압력의 변화가 예를 들어 동일한 압력 변화가 두 챔버 모두에 적용되도록, 예를 들어 각각 제1 및 제2 피스톤 유동 경로를 통해, 제1 및 제2 챔버 양자 모두에 전달되도록 구성될 수 있다. 따라서, 공통 유동 경로의 압력의 증가는 제1 챔버와 제2 챔버 양자 모두의 압력 증가를 초래하고 및/또는 공통 유동 경로의 압력의 감소는 제1 챔버 및 제2 챔버 양자 모두의 압력 감소를 초래할 수 있다. 이는 예를 들어 모터의 유량 출력을 증가(또는 감소)시킴으로써 공통 유동 경로에서 압력이 증가(또는 감소)할 때 동일한 압력 변화(압력 강하 또는 압력 증가)가 제1 및 제2 챔버들 내의 유체에 적용됨을 의미한다. 시스템은 펌프를 동작시킴으로서 초래된 압력의 증가가 공통 유동 경로를 따라 제1 챔버와 제2 챔버 모두에 동시에 전달되도록 구성될 수 있다.
피스톤 헤드의 제1 측면의 유효 표면적은 동일한 압력 변화를 제1 및 제2 챔버에 적용하는 것이 피스톤 헤드에 순 힘 (net force) 을 야기하도록 피스톤 헤드의 제2 측면의 유효 표면적과 상이할 수 있다. 이것은 F = P X A 이기 때문이며, 여기서 F 는 힘, P 는 압력, 및 A 는 유효 면적이다. 따라서, 제1 유효 면적이 제2 유효 면적보다 큰 피스톤 헤드의 제2 측면보다 피스톤 헤드의 제1 측면에서 더 큰 힘이 느껴질 것이다. 따라서, 공통 유동 경로(특히 공통 부분)의 압력을 증가 또는 감소시킴으로써 결과적인 힘의 크기 및 방향을 제어할 수 있고, 유압 액츄에이터의 길이를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 종래 기술 시스템과 달리, 유압 액츄에이터를 올리거나 내리기 위해 일련의 복잡한 체크 밸브(단방향 또는 역류 방지 밸브)가 필요하지 않다.
서스펜션 시스템은 (i) 제1 피스톤 유동 경로 또는 각각의 제1 피스톤 유동 경로 또는 (ii) 제2 피스톤 유동 경로 또는 각각의 적어도 하나의 제2 피스톤 유동 경로 중 하나에 위치한 하나 이상의 가변 저항 밸브(들) (예를 들어 하나 이상의 비례 밸브 - 밸브가 열리는 정도가 그것의 저항에 반비례함) 를 포함할 수 있다. 시스템은 가변 저항 밸브(들)의 저항을 변경하면 유압 액츄에이터의 감쇠율이 변경되도록 구성될 수 있다. 제2 유동 경로에는 가변 저항 밸브가 없거나, 이러한 밸브가 있지만 일정한 위치에 유지되거나, 이러한 밸브의 위치가 변경되지만 제1 유동 경로와는 다른 방식일 수 있다. 가변 저항 밸브는 양방향으로 감쇠를 제공하도록 구성된 양방향 밸브일 수 있다. 가변 저항 밸브는 밸브에 걸친 감쇠가 양방향에서 실질적으로 동일하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 제1 및/또는 제2 피스톤 유동 경로를 따라 공통 유동 경로와 유압 액츄에이터 사이에 체크 밸브(일방향 또는 역류 방지 밸브)가 위치하지 않을 수도 있다.
피스톤 헤드는 피스톤 헤드 주위의 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 실질적으로 흐름이 없도록 하우징의 내부에 끼워질 수 있다 (실질적으로 흐름이 없는 것은 분당 0.5 리터 미만으로 정의될 수 있음). 피스톤 헤드와 슬리브 사이의 최대 직경 간격은 0.030mm일 수 있다. 제1 및/또는 제2 챔버는 7 MPa(70 Bar) 이상의 총 압력에서 유체를 유지하도록 구성될 수 있다. 제1 및/또는 제2 챔버는 10MPa(10Bar) 이상의 총 압력에서 유체를 유지하도록 구성될 수 있다.
로드의 제1 부분은 제1 또는 제2 챔버 내에 위치되고, 로드의 제2 부분은 피스톤 하우징 외부에 위치될 수 있다. 따라서 로드는 피스톤 하우징 내에 부분적으로 위치할 수 있다. 피스톤 하우징은 밀봉 영역을 포함할 수 있으며, 밀봉 영역은 로드가 관통하여 연장되는 하우징 외부와 상기 제1 챔버 또는 제2 챔버 사이의 하우징 영역일 수 있다. 예를 들어, 피스톤 하우징은 피스톤이 연장되는 관통 구멍을 갖는 단부 영역을 포함할 수 있다. 피스톤 하우징은 밀봉 영역, 예를 들어 관통 구멍에 위치되고 피스톤 하우징과 로드 사이에 밀봉을 형성하도록 배열된 적어도 하나의 밀봉을 포함할 수 있다. 피스톤 하우징은 적어도 하나의 소기 포트, 예를 들어 복수의 소기 포트를 포함할 수 있으며, 상기 소기 포트(들)는 상기 밀봉 영역에 위치된다. 소기 포트(들)는 사용 시 피스톤 챔버로부터 밀봉 영역으로 들어가는 유체가 소기 포트(들)를 통해 밀봉 영역을 빠져나갈 수 있도록 적어도 하나의 밀봉과 제1 또는 제2 피스톤 챔버 사이의 밀봉 영역에 위치될 수 있다.
로드가 관통하여 챔버를 떠나는 오리피스와 유체가 피스톤 하우징 내부에서 피스톤 하우징 외부로 누출되는 것 (예를 들어, 유압 시스템에서 손실되는 것) 을 방지하는 밀봉 사이에 위치한 소기 포트 또는 포트들을 가짐으로써 밀봉이 견뎌야 하는 압력과 그에 따른 밀봉과 로드 사이의 마찰을 감소시킬 수 있다 (더 높은 압력을 견뎌야 하는 밀봉은 더 낮은 압력에 적합한 밀봉보다 로드 주위에 훨씬 더 단단한 맞춤이 필요하다). 이것은 마찰을 극복하는 데 손실되는 에너지를 줄이고 및/또는 로드의 이동의 히스테리시스를 줄일 수 있다. 적어도 하나의 밀봉 또는 각각의 적어도 하나의 밀봉은 0.2 MPa(2 Bar) 이하의 압력을 견디도록 구성될 수 있다. 적절한 밀봉의 예로는 조합하여 사용할 수 있는 Trelleborg Glyd Ring Hz 및/또는 Trelleborg Double Delta 가 있다. 로드와 밀봉 영역 사이의 최대 직경 간극은 0.01mm 이하일 수 있다. 밀봉 또는 각각의 밀봉은 로드와 20N 내지 30N 범위의 작동 마찰을 가질 수 있다.
서스펜션 시스템은 사용 시 유체가 소기 포트(들)로부터 소기 저장소로 흐를 수 있도록, 예를 들어 소기 유동 경로를 통해 적어도 하나의 소기 포트에 연결된 소기 저장소를 포함할 수 있다. 소기 저장소는 어큐뮬레이터일 수도 있고 소기 어큐뮬레이터로 지칭될 수도 있다. 소기 저장소는 0.2 MPa(2 Bar) 이하의 총 압력에서 유체를 담도록 구성될 수 있다. 따라서, 서스펜션 시스템은 제1 가스 어큐뮬레이터, 제2 가스 어큐뮬레이터 및 소기 어큐뮬레이터를 포함할 수 있다. 소기 저장소는 공통 유동 경로 및/또는 펌프에 연결될 수 있다. 따라서, 사용 시, 로드 주위의 피스톤 챔버로부터 누출되는 유체는 소기 포트(들) 및 저장소, 그리고 선택적으로 펌프를 통해 유압 시스템(예를 들어 공통 경로)으로 복귀될 수 있다. 이러한 배열은 기계적으로 간단하고 컴팩트한 방식으로 시스템으로부터의 유압 유체의 손실을 방지할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 시스템으로부터의 유체 손실을 감소시킬 뿐만 아니라, 소기 저장소는 공통 라인을 통해 유압 액츄에이터에 감쇠 및/또는 가압 유체를 제공하여 유압 액츄에이터의 특성(예를 들어, 강성, 힘, 감쇠 및/또는 길이)에 대한 제어의 정도를 증가시킬 수 있으며, 따라서, 본 명세서에 설명된 소기 시스템은 동일한 저장소를 통해 두 가지 기능을 제공할 수 있다. 서스펜션 시스템은 소기 어큐뮬레이터 및/또는 펌프 사이의 유동 경로에 위치하여 그 사이의 유체 흐름을 제어하는 밸브를 포함할 수 있다.
유압 시스템은 펌프를 포함할 수 있다. 펌프는 사용 시 유체가 펌프와 공통 유동 경로 사이에서, 예를 들어 양방향으로 흐를 수 있도록 공통 유동 경로에 연결될 수 있다. 펌프는 사용 시 유체가 예를 들어 양방향으로 펌프와 어큐뮬레이터 사이에서 흐를 수 있도록 어큐뮬레이터 또는 각각의 어큐뮬레이터 및/또는 소기 저장소에 연결될 수 있다. 하나 이상의 밸브가 펌프와 연관되어 펌프로 또는 펌프로부터 및/또는 펌프와 공통 라인, 어큐뮬레이터 및 소기 저장소 사이의 유체 흐름을 제어할 수 있다. 서스펜션 시스템은 공통 유동 경로에서의 전체 압력의 증가 또는 감소가 유압 액츄에이터에 전달될 수 있도록 구성될 수 있다. 유압 시스템은 펌프가 공통 유동 경로의 압력을 증가시키거나 감소시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 펌프는 전진 및 후진으로 모두 작동하도록 구성될 수 있다. 펌프는 공통 유동 경로에 직접 연결될 수 있다. 펌프는 10 MPa(100 Bar) 이상의 총 압력에서 가압된 유체를 제공하도록 구성될 수 있다.
펌프는 가변 변위 펌프일 수 있다. 가변 변위 펌프는 제어 신호에 따라 서로 다른 시간에 서로 다른 유속 및/또는 전체 압력으로 유체를 출력하도록 구성될 수 있다. 가변 변위 펌프를 제공하면 보다 파워 효율적인 서스펜션 시스템을 제공할 수 있다. 가변 변위 펌프는 가변 변위 펌프의 변위가 제어될 수 있도록 기어 모터에 의해 제어되는 일련의 고정 변위 펌프들 (예를 들어 2개 이상의 고정 변위 펌프들) 을 포함할 수 있다.
펌프는 방사형 피스톤 펌프일 수 있다. 펌프는 복수의 펌프 피스톤 챔버들을 갖는 회전자; 상기 펌프 피스톤 챔버들에 수용되는 제1 세트의 피스톤들 및/또는 제2 세트의 피스톤들을 포함하는 방사형 피스톤 펌프일 수도 있다. 방사형 피스톤 펌프는 제1 캠 표면 및/또는 제2 캠 표면을 더 포함할 수 있다. 회전자는 제1 캠 표면(존재하는 경우) 및 제2 캠 표면(존재하는 경우)에 대한 회전을 위해 장착될 수 있으며, 제1 캠 표면은 제1 세트의 피스톤의 방사상 이동을 제어하도록 배열되고, 제2 캠 표면은 제2 세트의 피스톤의 방사상 이동을 제어하도록 배열된다. 방사형 피스톤 펌프는 제1 세트의 피스톤들 및/또는 제2 세트의 피스톤들로의 유체의 흐름을 제어하도록 구성된 밸브를 포함할 수 있다. 방사형 피스톤 펌프는 제1 피스톤 세트와 제2 피스톤 세트 모두로 및/또는 그들 모두로부터의 유체의 흐름을 제어하도록 구성된 밸브를 포함할 수 있다. 밸브 또는 각각의 밸브는 제1 세트의 피스톤과 독립적으로 제2 세트의 피스톤으로 또는 제2 세트의 피스톤으로부터 유체의 흐름을 변경함으로써 방사형 피스톤 펌프를 제1 구성에서 제2 구성으로 전환하도록 구성될 수 있다.
따라서, 방사형 피스톤 펌프에서는 동일한 밸브가 독립적으로 양 피스톤 세트들로 또는 양 피스톤 세트들로부터 흐름을 전환할 수 있다(예를 들어, 다른 피스톤 세트로 또는 다른 피스톤 세트로부터의 흐름을 실질적으로 변경하지 않고 한 세트의 피스톤으로 흐름을 전환할 수 있다). 다양한 서로 다른 층과 관련된 흐름을 제어하기 위해 단일 밸브를 사용하면 다른 가변 변위 펌프에 비해 부품 수가 감소된(따라서 기계적 복잡성이 감소된) 가변 변위 펌프를 제공하고 및/또는 주어진 유량에 대해 보다 컴팩트한 가변 변위 펌프를 허용할 수 있다.
펌프는 제1 펌프 조립체와 제2 변위 펌프 조립체를 포함하는 이중 변위 펌프일 수 있으며, 각각의 펌프 조립체는 서로 다른 유량 및/또는 총 압력으로 유체를 제공하도록 구성된다. 제1 피스톤 세트는 제1 펌프 조립체의 일부를 형성하고, 제2 피스톤 세트는 제2 펌프 조립체의 일부를 형성할 수 있다.
펌프는 펌프를 구동하도록 구성된 모터를 포함할 수 있다. 모터는 펌프에 대한 회전을 위해 장착된 고정자와 회전자를 포함할 수 있다. 펌프의 피스톤은 모터의 회전자에 형성된 피스톤 챔버에 수용될 수 있다.
동일한 (메인) 밸브는 피스톤으로 또는 피스톤으로부터의 유체의 흐름을 제어하고 (펌프를 서로 다른 구성 간에 전환하고) 어큐뮬레이터, 소기 저장소 (존재하는 경우) 와 연관될 수 있다. 따라서, 유압 시스템은 제1, 제2, 제3 (존재하는 경우) 어큐뮬레이터 및 소기 저장소(존재하는 경우)와 연관되고 가변 변위 펌프의 출력을 제어하도록 구성된 밸브를 포함할 수 있다.
유압 시스템은 공통 유동 경로와 소기 저장소 사이의 유동 경로에 배열된 복귀 밸브(예를 들어 메인 밸브가 또한 복귀 밸브일 수도 있음)를 포함할 수 있어서, 복귀 밸브와 소기 저장소와 연관될 밸브 양자 모두가 개방된 경우 공통 유동 경로로부터의 유체가 소기 저장소로 흐른다. 이러한 복귀 밸브를 제공하면 공통 경로의 전체 압력이 빠르게 감소되는 것을 허용하여 서스펜션 시스템의 다양성을 증가시키고 액추에이터의 신속한 수축을 가능하게 할 수 있다.
유체는 유압 유체, 예를 들어 비압축성 유체일 수 있다.
서스펜션 시스템은 시스템의 밸브 또는 각각의 밸브를 작동시키하도록 구성된 제어 시스템을 포함할 수 있다. 제어 시스템은 각 밸브의 0이 아닌 위치를 열거나 닫거나 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템은 펌프의 작동을 제어하도록, 예를 들어 펌프를 구동하기 위해 모터를 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템은 하나 이상의 입력, 예를 들어, 센서 입력의 사용자를 수신하고, 그렇게 수신된 입력에 따라, 위치 또는 하나 이상의 밸브를 변경하거나 펌프를 구동하여 유압 액츄에이터의 원하는 특성 세트(강성, 힘, 길이 및/또는 감쇠)를 달성하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템은 유압 액츄에이터의 특성에 관한 하나 이상의 표시를 제공하는 피드백 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 측면에서, 자동차용 서스펜션 시스템이 제공되며, 서스펜션 시스템은:
휠 어셈블리와 자동차 차체 사이에 장착하기 위한 유압 액츄에이터, 및
유압 액츄에이터에 유체의 공급을 제공하여 유압 액츄에이터의 길이, 힘, 강성 및/또는 감쇠 특성을 제어하도록 구성된 유압 시스템을 포함하고;
서스펜션 시스템은 유압 시스템을 유압 액츄에이터에 연결하는 공통 유동 경로를 포함하고;
유압 시스템은 제1 가스 어큐뮬레이터와 제2 가스 어큐뮬레이터를 포함하며, 각 어큐뮬레이터는 연관된 밸브를 통해 공통 유동 경로에 연결되어 사용 시 연관된 밸브가 개방되는 경우 유체가 공통 유동 경로를 통해 각 어큐뮬레이터에서 유압 액츄에이터로 (그리고 그 반대로) 흐를 수 있고 유압 시스템은 다음의 동작 모드들 사이에서 전환하도록 구성된다:
유체가 제1 가스 어큐뮬레이터와 공통 유동 경로 사이에서 흐를 수 있고 유체가 제2 가스 어큐뮬레이터와 공통 유동 경로 사이에서 흐를 수 없도록 밸브(들)가 구성되는 제1 동작 모드; 그리고
유체가 제1 가스 어큐뮬레이터와 공통 유동 경로 사이에서 흐를 수 있고 유체가 제2 가스 어큐뮬레이터와 공통 유동 경로 사이에서 흐를 수 있도록 밸브(들)가 구성되는 제2 동작 모드.
제2 측면의 서스펜션 시스템은 제1 측면, 또는 방법 또는 장치의 임의의 다른 측면을 참조하여 전술한 서스펜션 시스템의 임의의 다른 특징을 가질 수 있다.
본 발명의 제3 측면에서, 자동차용 서스펜션 시스템이 제공되며, 서스펜션 시스템은 휠 조립체와 자동차의 차체 사이에 장착하기 위한 유압 액츄에이터를 포함하고, 여기서 유압 액츄에이터는:
피스톤 하우징 및
로드와 로드에 장착된 피스톤 헤드를 포함하는 피스톤으로서, 그 피스톤은 피스톤 하우징 내에 형성된 공동 내에서 이동하도록 장착되고, 피스톤 헤드의 제1 측면과 제2 측면은 공동을 제1 챔버와 제2 챔버로 분할하고;
상기 피스톤 하우징은
로드가 관통하여 연장되는 하우징의 외부와 상기 제1 챔버 또는 제2 챔버 사이의 하우징 영역인 밀봉 영역;
밀봉 영역에 위치되고 피스톤 하우징과 로드 사이에 밀봉을 형성하도록 배열된 적어도 하나의 밀봉; 그리고
사용 시 상기 챔버로부터 밀봉 영역으로 들어가는 유체가 소기 포트를 통해 밀봉 영역을 빠져나갈 수 있도록 적어도 하나의 밀봉과 상기 제1 또는 제2 피스톤 챔버 사이의 상기 밀봉 영역에 위치된 적어도 하나의 소기 포트를 더 포함한다.
제3 측면의 서스펜션 시스템은 제1 측면, 또는 방법 또는 장치의 임의의 다른 측면을 참조하여 전술한 서스펜션 시스템의 임의의 다른 특징을 가질 수 있다.
본 발명의 제4 측면에서는 임의의 다른 측면의 서스펜션 시스템을 포함하는 서스펜션 유닛이 제공된다. 그 유닛은 자급식 (self-contained) 개별 유닛일 수 있다. 유압 시스템은 유닛의 하우징 내에 포함될 수 있고, 유압 액츄에이터의 적어도 일부, 예를 들어 유압 액츄에이터의 로드는 부분적으로 유닛의 하우징 내에 위치될 수 있다.
자급식 유닛에 능동 서스펜션 시스템을 제공하면 능동 서스펜션 시스템을 차량에 장착하는 것이 용이해지고 및/또는 중앙 또는 분산 유압 시스템을 이용하는 서스펜션 시스템과 관련된 누출/압력 손실 위험이 감소될 수 있다. 유압 액츄에이터가 완전히 수축되면 유닛의 길이(유닛의 가장 긴 치수)가 400mm 미만, 예를 들어 300mm 이하일 수 있다. 유닛(유압 유체 포함)의 무게는 7kg 미만, 예를 들어 4kg 이하일 수 있다.
유압 액츄에이터는 하우징 내에서 축방향 이동을 위해 장착되고 유닛의 길이방향 축에 평행하게 연장되는 로드를 포함할 수 있다. 유압 시스템은 제1 가스 어큐뮬레이터, 제2 가스 어큐뮬레이터 및 (선택적으로) 제3 가스 어큐뮬레이터를 포함할 수 있으며, 어큐뮬레이터들은 유닛의 길이의 부분을 따라 일렬로 배열된다. 인접한 어큐뮬레이터들은 공통 벽을 공유할 수도 있다. 로드는 유닛의 제1 측면을 따라 그것에 인접하여 연장될 수 있다. 어큐뮬레이터들은 유닛의 제1 측면으로부터 이격되어 있을 수 있다. 어큐뮬레이터들은 유닛의 제2 측면에 인접하여 이격되어 있을 수 있으며, 제2 측면은 제1 측면의 반대편에 있을 수 있다. 피스톤 하우징 또는 슬리브와 하나 이상의 어큐뮬레이터는 공통 벽을 공유할 수 있다. 그러한 레이아웃은 특히 공간 효율적일 수 있고/있거나 서로 다른 요소들을 정의하는 구조가 일체로 형성되도록 허용하여 무게 및/또는 비용을 절약할 수 있다.
펌프 및/또는 (메인) 밸브는 제1, 제2 및 (존재하는 경우) 제3 가스 어큐뮬레이터와 일렬로 배열될 수 있다. 예를 들어, 밸브는 펌프의 회전자에 동심으로(예를 들어 동심 및/또는 내부에) 배열될 수 있고, 펌프/밸브 조립체는 로드에 대해 유닛의 반대쪽에, 유닛의 길이를 따라 어큐뮬레이터들과 일렬로 배열될 수 있다. 다시 말하지만, 이러한 레이아웃은 공간과 구조 양자 모두의 면에서 특히 효율적일 수 있다.
서스펜션 유닛은 펌프를 수용하도록 배열된 공동을 포함하는 펌프 매니폴드를 포함할 수 있다. 펌프 매니폴드는 복수의 유동 갤러리를 포함할 수 있으며, 각 유동 갤러리는 매니폴드의 입구 또는 출구 포트와 공동 사이에서 연장되어 유체가 펌프로 또는 펌프로부터 흐르는 유동 경로를 형성할 수 있다. 상기 갤러리 중 하나 이상은 곡선 유동 갤러리일 수 있다. 곡선 유동 갤러리는 길이의 대부분(예를 들어, 입구 또는 출구 포트에서 공동까지)을 따라 곡선을 이루는 유동 갤러리로 정의될 수 있으며, 상기 곡률은 유동 갤러리가 세 가지 차원 모두에서 비선형 경로를 따르도록 두 평면에 있다. 이러한 곡선 유동 갤러리를 사용하면 유동 갤러리가 보다 공간 효율적인 방식으로 펌프 매니폴드 내에 배열될 수 있다. 펌프 매니폴드는 단일 피스 (piece) 구성일 수 있다. 펌프 매니폴드(곡선형 유동 갤러리 포함)는 적층 제조를 사용하여 단일 피스로 형성될 수 있다. 적층 제조를 사용하면 복잡한 지오메트리를 가진 곡선 유동 갤러리를 포함한 매니폴드의 비용 효율적인 생산을 용이하게 할 수 있다.
펌프 및/또는 (메인) 밸브는 서스펜션 유닛의 펌프 및 제어 유닛 내에 위치할 수 있다. 펌프 및 제어 유닛은 펌프 매니폴드를 더 포함할 수 있다. 펌프 및 제어 유닛은 유체가 어큐뮬레이터(들)와 펌프 사이에서 흐를 수 있는 하나 이상의 포트(예를 들어 입구 포트 및/또는 출구 포트)를 포함할 수 있다. 펌프 및 제어 유닛은 서스펜션 유닛의 나머지 부분에 부착되도록 구성된 모듈식 유닛일 수 있다.
서스펜션 유닛은 적어도 하나의 어큐뮬레이터, 예를 들어 복수의 어큐뮬레이터를 포함할 수 있다. 각각의 어큐뮬레이터는 모듈식 어큐뮬레이터일 수도 있다. 모듈식 어큐뮬레이터는 가스 저장소와 유체 저장소를 정의하고 장벽을 포함하는 자급식 유닛일 수 있다. 각각의 어큐뮬레이터는 어큐뮬레이터 하우징 및 유압 유체가 어큐뮬레이터에 들어가고 나갈 수 있는 상기 하우징 내의 포트를 포함할 수 있다. 복수의 모듈형 어큐뮬레이터는 예를 들어 상기 어큐뮬레이터들 중 다른 하나의 표면의 리세스에 수용된 상기 어큐뮬레이터들 중 하나의 일부와, 어큐뮬레이터들이 함께 적층될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 어큐뮬레이터 중 하나의 단부 부분은 상기 어큐뮬레이터 중 다른 것의 단부 표면에 형성된 리세스에 수용될 수 있다. 유압 시스템은 제1 가스 어큐뮬레이터, 제2 가스 어큐뮬레이터 및 제3 가스 어큐뮬레이터를 포함하고, 제1 가스 어큐뮬레이터, 제2 가스 어큐뮬레이터 및 제3 가스 어큐뮬레이터 각각은 모듈식 어큐뮬레이터일 수 있다. 제1, 제2 및 (존재하는 경우) 제3 가스 어큐뮬레이터는 일렬로 함께 적층된 모듈식 어큐뮬레이터일 수 있다. 서스펜션 유닛에 모듈식 어큐뮬레이터를 사용하면 제조 비용이 절감되고 더 넓은 범위의 서스펜션 유닛을 생산할 수 있으며, 이는 필요한 유압 시스템 성능을 제공하기 위해 다양한 크기의 모듈식 어큐뮬레이터들이 다양한 조합으로 서스펜션 유닛에 쉽게 포함될 수 있기 때문이다.
펌프 및 제어 유닛은 모듈식 어큐뮬레이터 열의 한쪽 끝에 배열될 수 있다.
유닛은 하나 이상의 파이프, 예를 들어 펌프 및 제어 유닛의 입구 또는 출구 포트와 어큐뮬레이터의 포트 사이에 유체 연결을 제공하도록 배열된 직선형 파이프들을 더 포함할 수 있다. 서스펜션 유닛의 나머지 부분에 있는 기존 파이프와 펌프 매니폴드의 적층 제조를 결합하면 고성능 서스펜션 유닛을 비용 효율적으로 제조할 수 있다. 상대적으로 더 비싼 적층 제조를 사용하여 공간 효율적인 펌프 매니폴드에 필요한 복잡한 유동 경로를 생성할 수 있는 반면, 보다 일반적인 컴포넌트(예를 들어, 직선 파이프)는 예를 들어, 펌프와 제어 유닛을 모듈식 어큐뮬레이터에 연결하기 위해서 스펜션 장치의 다른 곳에서 사용된다.
본 발명의 제5 측면에 따르면, 휠 어셈블리와 차체를 연결하는 유압 액츄에이터와 유압 액츄에이터에 유체 공급을 제공하도록 구성된 유압 시스템을 포함하는 서스펜션 시스템을 사용하여 자동차의 휠 어셈블리와 차체의 상대적인 이동을 제어하는 방법이 제공되며, 유압 시스템은 제1 기간 동안 7 MPa(70 Bar) 이상의 전체 압력에서 유압 액츄에이터에 유체를 제공한다.
유압 시스템은 공통 유동 경로에 연결된 제1 어큐뮬레이터 및/또는 제2 어큐뮬레이터를 포함할 수 있다. 유압 액츄에이터의 강성은 참조 압력에서 주 유동 경로와 유체 연통하는 압축성 가스의 전체 부피에 의해 결정될 수 있다. 제1 기간 동안, 제1 어큐뮬레이터는 제1 양의 가스(참조 압력에서 제1 가스 부피에 해당)를 유지하고, 제2 어큐뮬레이터는 제2, 상이한 양의 가스(참조 압력에서 제2 가스 부피에 해당)를 보유할 수 있다. 제1 기간 동안 제1 및 제2 어큐뮬레이터 중 하나 또는 둘 다와 공통 라인 사이의 유체의 흐름이 정지되거나 시작되어 공통 유동 경로와 유체 연통하는 압축성 가스의 양을 변경하고 그에 따라 유압 액츄에이터의 강성을 변경할 수 있다. 제1 기간 동안 공통 유동 경로의 전체 압력이 변할 수 있지만 그것은 7 MPa(70 Bar)보다 큰 상태로 유지된다는 점을 이해해야 한다.
일정량의 가스가 차지하는 부피는 압력에 따라 달라질 수 있음을 알 수 있다. 각 어큐뮬레이터의 상대적 가스량은 주어진 참조 압력에서 각 어큐뮬레이터의 가스가 차지하는 부피를 비교하여 결정할 수 있다.
어큐뮬레이터의 특정 조합이 공통 유동 경로와 유체 연통하는 (즉, 해당 어큐뮬레이터와 관련된 밸브가 열려 있는) 기간은 하위 기간으로 지칭될 수 있다. 따라서, 제1 기간은 복수의 하위 기간을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 어큐뮬레이터로의 유체 흐름이 중단되거나 시작될 때 하나의 하위 기간은 종료되고, 다음 하위 기간이 시작된다.
방법은 제1 기간 동안, 예를 들어 제1 기간의 하위 기간 동안 피스톤 유동 경로 상에 위치한 가변 저항 밸브의 0이 아닌 위치를 변경하여 유압 액츄에이터의 감쇠율을 변경하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 하위 기간 동안 밸브의 0이 아닌 위치를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
방법은 제1 기간 동안, 예를 들어 제1 기간의 하위 기간 동안 유압 액츄에이터의 길이를 변경하기 위해 공통 유동 경로의 전체 압력을 변경하도록 펌프를 작동하는 단계를 포함할 수 있다. 이것은 선택적으로 제1 기간의 하위 기간 동안이고, 제1 기간은 복수의 그러한 하위 기간들을 포함하며, 하나 이상의 어큐뮬레이터로의 유체 흐름이 중단되거나 시작될 때 하나의 하위 기간은 종료되고, 다른 하위 기간이 시작된다.
유압 액츄에이터는 피스톤 헤드의 일측에 제1 피스톤 챔버를 갖고 피스톤 헤드의 타측에 제2 피스톤 챔버를 갖는 피스톤을 포함할 수 있으며, 제1 피스톤 챔버 측상의 피스톤 헤드의 제1 측은 제2 피스톤 챔버 측상의 피스톤 헤드의 제2 측의 유효 표면적보다 큰 유효 표면적을 가지며, 제1 챔버와 제2 챔버는 서로 다른 피스톤 유동 경로에 의해 공통 유동 경로에 연결된다. 공통 유동 경로의 압력을 증가시키면 제1 챔버와 제2 챔버의 압력이 증가하고, 유효 표면적의 차이로 인해 피스톤 헤드에 순 힘이 발생하여 제1 챔버에서 멀어져 유체가 공통 유동 경로로부터 제1 챔버로 흐르게 하고 유체가 제2 챔버 밖으로 흐르게 한다. 공통 유동 경로의 압력을 감소시키면 제1 챔버와 제2 챔버의 압력이 감소하고, 유효 표면적의 차이로 인해 피스톤 헤드에 순 힘이 발생하여 제2 챔버에서 멀어져 유체가 제1 챔버 밖으로 흐르게 하고 유체가 공통 유동 경로로부터 제2 챔버로 흐르게 한다. 따라서, 공통 유동 경로의 압력을 변화시키면 유압 액츄에이터의 길이가 증가하거나 감소하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 공통 유동 경로의 전체 압력을 변경함으로써 유압 액츄에이터의 길이를 변경할 수 있다. 즉, 공통 유동 경로의 전체 압력을 변경하면 액추에이터의 평균 길이를 변경할 수 있다. 그러나 정상 상태에서 액추에이터의 길이는 공통 유동 경로의 압력과 무관하다. 따라서, 차량에 장착될 때 이러한 시스템은 차량의 평균 승차고 (ride height) 를 조정하는 동시에 유압 액츄에이터가 서스펜션 역할을 하기 위해 평균 위치에서 위아래로 움직일 수 있도록 허용한다. 따라서 이러한 방법은 능동 서스펜션 시스템을 제공할 수 있다. 이러한 펌프 배열과 공통 유동 경로는 유압 액츄에이터의 두 챔버와 유체 연통하며, 공통 유동 경로의 높은 전체 압력과 결합하여 유압 액츄에이터 내 피스톤의 표면적 차이는 낮은 파워로 및/또는 빠르게 액추에이터의 큰 이동들이 달성되는 것을 허용하며, 이는 회로 주위에 많은 양의 유체를 펌핑할 필요가 없고 대신 공통 유동 경로의 전체 압력에 대한 작은 변화가 변위를 구동하기 때문이다.
방법은, 예를 들어 제1 기간 또는 그것의 하위 기간 동안 공통 유동 경로의 전체 압력을 증가 또는 감소시키기 위해 펌프가 작동하는 동안 펌프가 유체를 가변 어큐뮬레이터와 교환하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 펌프가 공통 유동 경로의 전체 압력을 증가시키거나 감소시키도록 작동하는 동안 펌프가 유체를 소기 저장소와 교환하는 것을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 펌프를 작동시키는 것은 소기 저장소에 수집된 유체가 공통 유동 경로로 복귀되는 것을 또한 포함할 수 있다.
휠 어셈블리에 타이어가 장착되어 있을 수 있다. 소기 어큐뮬레이터는 공통 유동 경로에 연결될 수 있으며, 상기 공통 유동 경로는 유압 액츄에이터와 유체 연통하고 있다. 방법은 제1 기간 동안 소기 어큐뮬레이터와 공통 유동 경로 사이의 유체 흐름이 시작되어, 유압 액츄에이터로부터 고압 유체를 신속하게 제거하여, 유압 액츄에이터의 길이가 감소하고 타이어가 감압되고, 휠 어셈블리와 차체가 서로를 향해 가속되는 것을 포함할 수도 있다. 타이어의 감압은 차체를 향한 휠 어셈블리의 가속도의 크기가 휠 어셈블리를 향한 차체의 가속도의 크기보다 더 커지게 할 수 있다. 예를 들어, 차체를 향한 휠 어셈블리의 가속도 크기는 대략 7g 이상일 수 있다. 휠을 향한 자동차 어셈블리의 가속도 크기는 약 1g (여기서 g 는 9.81ms-2) 일 수 있다. 타이어의 감압으로 인해 휠 어셈블리는 차체보다 가속도가 더 클 수도 있다. 유압 액츄에이터가 압축 해제되는 경우, 타이어의 감압으로 인해 휠 어셈블리에 힘이 빠르게 가해진다. 유압 액츄에이터에서 유체가 빠르게 제거되면 타이어를 압축하는 힘이 제거되어 타이어의 압축이 빠르게 해제되고, 그렇게 함으로써 휠 어셈블리가 지면에서 멀어지게 된다.
펌프를 작동시키는 단계 및/또는 가변 저항 밸브의 0이 아닌 위치를 변경하는 단계는 제1 기간 동안 또는 그것의 하위 기간 동안 여러 번 수행될 수 있다. 펌프를 작동시키는 단계 및/또는 가변 저항 밸브의 0이 아닌 위치를 변경하는 단계는 서로 다른 하위 기간에서 수행될 수 있다. 펌프를 작동시키는 단계 및/또는 가변 저항 밸브의 0이 아닌 위치를 변경하는 단계는 하위 기간 또는 기간 동안 동시에 및/또는 서로 다른 시간에 수행될 수 있다.
펌프를 작동시키는 단계, 공통 라인과 유체 연통하는 어큐뮬레이터를 변경하는 단계 및/또는 가변 저항 밸브의 0이 아닌 위치를 변경하는 단계는 하나 이상의 입력에 응답하여 서스펜션 시스템의 제어 시스템에 의해 수행될 수 있다. 입력은 차량 운전자의 입력, 예를 들어 운전자가 상이한 서스펜션 모드를 선택하거나(예를 들어, '이코노미' 운전 모드에서 '스포츠' 운전 모드로 변경하거나) 특별한 방식으로 운전대, 가속기 및/또는 브레이크를 작동시키는 것을 포함할 수 있다. 입력은 차량에 있는 하나 이상의 센서, 예를 들어, 다가오는 도로 위험을 검출하도록 구성된 가속도계, 속도 센서 및/또는 원격 감지 디바이스로부터의 센서 입력을 포함할 수 있다.
방법은 제2 기간 동안 7 MPa(70 Bar) 이상의 전체 압력에서 유압 액츄에이터에 유체를 제공하는 유압 시스템을 포함할 수 있다. 제2 기간은 제1 기간 이전 또는 이후에 발생할 수 있다. 제2 기간은 전술한 바와 같이 하나 이상의 하위 기간을 포함할 수 있다. 방법은 제2 기간 또는 그것의 하위 기간 동안 위에서 논의된 단계 중 임의의 것을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 제1 기간 또는 각각의 기간은 1분 초과, 예를 들어 10분 초과의 지속시간을 가질 수 있다.
이 방법은 제3 기간 동안 복귀 밸브가 열리고 소기 저장소와 관련된 밸브가 열려서 공통 유동 경로로부터의 유체가 소기 저장소로 흘러서 공통 라인의 전체 압력을 감소시키고 유압 액츄에이터가 수축하게 하는 것을 포함할 수 있다. 각 어큐뮬레이터와 관련된 밸브는 제3 기간 내내 닫혀 있을 수 있다. 제3 기간에는 펌프가 정지될 수 있다. 제3 기간 직전에 소기 저장소의 전체 압력은 어큐뮬레이터의 압력보다 낮을 수 있으며, 예를 들어 소기 저장소의 압력은 2 Bar 미만일 수 있다. 제3 기간 내내 가변 저항 밸브가 완전히 열려 있을 수도 있다. 방법의 이러한 측면은 예를 들어 다가오는 포트 홀이나 도로의 범프를 감지하는 것에 응답하여 유압 액츄에이터의 신속한 수축을 초래할 수 있다. 제3 기간 동안 밸브를 적절한 위치로 전환하는 단계는 위에서 설명된 하나 이상의 입력에 응답하여 서스펜션 시스템의 제어 시스템에 의해 수행될 수 있다. 제3 기간은 제1 기간 이전 또는 이후에 발생할 수 있다. 제3 기간은 제1 기간과 제2 기간 사이에 발생할 수 있다.
이 방법은 제4 기간 동안 펌프를 작동하여 제1 및 제2 어큐뮬레이터보다 더 높은 압력으로 가변 어큐뮬레이터를 가압하는 것, 및 그후 제1 및 제2 어큐뮬레이터와 관련된 밸브가 폐쇄된 동안 공통 경로의 압력을 증가시키기 위해 가변 어큐뮬레이터와 관련된 밸브를 개방하여 유압 액츄에이터가 연장되게 하는 것을 포함할 수 있다. 제4 기간 내내 가변 저항 밸브가 완전히 열려 있을 수도 있다. 방법의 이러한 측면은 유압 액츄에이터의 신속한 연장을 초래하여, 예를 들어 자동차의 본체가 '점프'하게 한다. 유압 액츄에이터는 15밀리초 미만, 예를 들어 10밀리초 미만 내에 완전히 수축될 수 있다. 제4 기간 동안 밸브를 적절한 위치로 전환하는 단계는 위에서 설명된 하나 이상의 입력에 응답하여 서스펜션 시스템의 제어 시스템에 의해 수행될 수 있다. 제4 기간은 제1 기간 이전 또는 이후에 발생할 수 있다. 제4 기간은 제1 기간과 제2 기간 사이에 발생할 수 있다.
제1 및/또는 제2 기간 동안, 방법은 (장치와 관련하여 전술한 바와 같이) 유압 액츄에이터의 챔버로부터 피스톤 하우징의 밀봉 영역으로 유체가 누출되는 것을 포함할 수 있다. 방법은 밀봉 영역에 위치된 하나 이상의 소기 출구를 통해 밀봉 영역으로부터 소기 저장소로 유체가 흐르는 것을 포함할 수 있다. 따라서 밀봉 영역의 압력은 5 Bar 미만으로 유지될 수 있다. 방법은 소기 저장소와 연관된 밸브를 주기적으로 개방하는 것 및 펌프를 작동하여 소기 저장소로부터 공통 경로로 유체를 복귀시키는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 측면에 따른 방법은 피스톤 하우징의 밀봉에 의해 경험되는 압력을 감소시켜 보다 유연한 밀봉의 사용 및 감소된 밀봉 마찰을 허용할 수 있다.
본 발명의 제 6 측면에 따르면, 여기에 설명된 본 발명의 임의의 다른 측면에 따른 서스펜션 시스템을 포함하는 자동차가 제공된다.
자동차는 섀시에 연결된 복수의 휠을 포함할 수 있다. 차량은 예를 들어 각각의 휠 조립체에 장착된, 각각의 휠과 연관된 복수의 상기 서스펜션 시스템 또는 상기 서스펜션 유닛을 포함할 수 있다. 각 휠 조립체는 휠을 포함할 수 있다. 자동차는 승용차, 예를 들어 10명 이하의 승객을 태우도록 구성된 자동차일 수 있다. 능동 서스펜션 시스템은 우수한 승차감을 제공해야 한다는 관점에서 승용차에 특히 응용될 수 있다.
본 발명의 일 양태와 관련하여 설명된 특징들이 본 발명의 다른 양태들에 통합될 수 있다는 것을 물론 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 방법은 본 발명의 장치를 참조하여 설명된 임의의 특징을 포함할 수도 있고, 그 반대도 가능하다.
이제, 본 발명의 실시형태들은, 첨부의 개략도들을 참조하여 오직 예로서 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 능동 서스펜션 시스템의 유압 개략도를 나타낸다.
도 2 는 도 1 의 능동 서스펜션 시스템의 쿼터 카 (quarter car) 모델의 기계적 개략도를 도시한다.
도 3은 시스템이 "빠른 연장" 동작 모드에 있을 때 도 1의 능동 서스펜션 시스템 주변의 유동 경로를 도시한다.
도 4는 시스템이 "고 강성" 동작 모드에 있을 때 도 1의 능동 서스펜션 시스템 주변의 유동 경로를 도시한다.
도 5는 시스템이 "저 강성" 동작 모드에 있을 때 도 1의 능동 서스펜션 시스템 주변의 유동 경로를 도시한다.
도 6은 시스템이 "유압 밸런싱" 동작 모드에 있을 때 도 1의 능동 서스펜션 시스템 주변의 유동 경로를 도시한다.
도 7은 시스템이 "빠른 수축" 동작 모드에 있을 때 도 1의 능동 서스펜션 시스템 주변의 유동 경로를 도시한다.
도 8은 도 1의 시스템에 사용하기에 적합한 유압 액츄에이터를 도시한다.
도 9 는 도 8 의 액츄에이터의 일부의 확대도를 도시한다.
도 10 은 도 1 의 시스템을 포함하는 예시적인 능동 서스펜션 유닛의 단면도를 도시한다.
도 11 은 도 10 의 유닛의 일부의 확대도를 도시한다.
도 12 는 도 10 의 유닛의 일부의 유동 갤러리들을 도시한다.
도 13 은 도 1 의 시스템을 포함하는 예시적인 능동 서스펜션 유닛의 단면도를 도시한다.
도 14(a)는 도 13의 서스펜션 유닛의 펌프 및 제어 유닛의 일부를 도시한다.
도 14(b)는 도 13의 서스펜션 유닛의 펌프 및 제어 유닛의 펌프 매니폴드 내의 유동 갤러리의 내부 부피를 도시한다.
도 15 는 도 13 의 서스펜션 유닛의 분해도를 도시한다.
도 1 은 제1 예시적인 실시형태에 따른 능동 서스펜션 시스템의 개략도를 나타낸다. 능동 서스펜션 시스템(201)은 주 유동 갤러리 AB(즉, 도 1에서 참조 문자 A와 참조 문자 B 사이의 유동 경로를 정의하는 유동 갤러리)를 통해 연결된 유압 회로(210) 및 유압 액츄에이터(205)를 포함한다. 유압 회로(210)에서 유압 액츄에이터(205)로의 모든 유체 출력은 공통 지점(A)을 통과한다. 주 유동 갤러리(AB)에는 고용량 어큐뮬레이터(222), 저용량 어큐뮬레이터(232) 및 가변 부피 어큐뮬레이터(242)가 연결된다. 펌프(203)는 또한 주 유동 갤러리 AB에 연결된다. 여기서 사용된 바와 같이, '연결된'은 연결된 요소들 사이에 유체가 흐를 잠재적인 경로가 있음을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 유체가 상기 잠재적 경로를 따라 흐르는지 여부는 상기 경로를 따른 임의의 밸브의 위치(예를 들어 개방 또는 폐쇄)에 따라 달라질 것이라는 점을 이해해야 한다. 따라서, 유체는 고용량 어큐뮬레이터(222), 저용량 어큐뮬레이터(232), 가변 부피 어큐뮬레이터(242) 및 펌프(203) 각각으로부터 주 유동 갤러리 AB로 흐를 수 있다. 각각의 어큐뮬레이터(222, 232, 242)는 각각 체크 밸브(122, 132, 142)를 통해 압축 공기 공급원(도시되지 않음)과 유체 연통된다.
제1 독립 스위치 밸브(223)는 고용량 어큐뮬레이터(222)와 주 유동 갤러리 AB 사이의 유동 경로에 위치된다. 스위치 밸브(223)는 완전 개방 위치, 완전 폐쇄 위치 및 다수의 중간 위치를 점유할 수 있는 가변 저항 밸브이다. 제2 독립 스위치 밸브(233)는 저용량 어큐뮬레이터(232)와 주 유동 갤러리(AB) 사이의 유동 경로에 위치하며 개방 위치와 폐쇄 위치를 갖는다. 제3 스위치 밸브(243)는 가변 부피 어큐뮬레이터(242)와 주 유동 갤러리 AB 사이의 유동 경로에 위치된다. 고용량 어큐뮬레이터(222)는 지점 A와 저용량 어큐뮬레이터(232)가 유동 갤러리 AB에 연결되는 지점 사이에 위치한 지점에서 주 유동 갤러리 AB에 연결된다. 가변 어큐뮬레이터(242)는 저용량 어큐뮬레이터(232)가 유동 갤러리 AB에 연결되는 지점의 타측 상의, 지점 B 에서 주 유동 갤러리 AB에 연결된다.
본 실시형태에서, 펌프(203)는 저변위 스테이지(212a)와 고변위 스테이지(212b)를 포함한다. 다른 실시형태에서 이들 두 단계는 별도의 펌프에 의해 또는 가변 변위 펌프를 사용하여 제공될 수 있다. 가변 어큐뮬레이터(242)는 직접 유동 경로(254)를 통해 고변위 스테이지(212b)에 직접 연결된다. 고변위 스테이지(212a)의 다른 쪽은 지점 B(즉, 가변 압력 어큐뮬레이터와 동일한 지점)에서 주 유동 갤러리 AB에 연결된다. 저변위 스테이지(212a)의 일측은 지점 B와 저용량 어큐뮬레이터(232)가 유동 갤러리 AB에 연결되는 지점 사이의 주 유동 갤러리 AB에 직접 연결된다. 저변위 스테이지(212a)의 타측은 소기 유동 갤러리(281)를 거쳐 소기 어큐뮬레이터(270)에 연결된다.
제4 스위치 밸브(273)는 소기 유동 갤러리에 위치된다. 소기 유동 갤러리(271)는 유압 액츄에이터(205)의 소기 입구(272)를 제4 스위치 밸브(273)와 소기 저장소(270) 사이의 유동 경로 상의 지점에 연결한다. 제5 스위치 밸브(283)는 주 유동 갤러리 AB(고용량 어큐뮬레이터(222)와 저용량 어큐뮬레이터(232)와의 연결 사이의 지점)와 소기 유동 갤러리(281)(펌프(203)와 제4 밸브(273) 사이) 사이에서 연장되는 복귀 유동 갤러리(282)에 위치된다.
유압 액츄에이터(205)는 일 단부(도 1의 상단)에서 차체(207)(도 2 참조)에 연결되고 반대 단부에서 휠 어셈블리(209)(도 2 참조)에 연결된다. 유압 액츄에이터(205)는 차체에 원위 단부가 연결되고 다른 단부에서 피스톤 헤드(258)를 갖는 로드(257)를 포함한다. 피스톤 헤드(258)는 액츄에이터(205)의 실린더(도 8 및 도 9 참조)에 수용되어 실린더 내부를 두 개의 챔버, 상부 챔버(205a) 및 하부 챔버(205b)로 분할한다. 상부 챔버(205a)의 유체 압력에 노출되는 영역을 감소시키는 상부 챔버(205a) 측의 로드(257)의 존재의 결과로서, 하부 챔버(205b)와 경계를 이루는 피스톤 헤드(258)의 유효 표면적은 상부 챔버(205a)와 경계를 이루는 피스톤 헤드(258)의 유효 표면적보다 크다.
제1 유동 갤러리(262)는 주 유동 갤러리 AB의 지점 A를 상부 챔버(205a)에 연결한다. 제2 유동 갤러리(261)는 지점 A 를 하부 챔버(205b)에 연결한다. 가변 저항 밸브(255)는 지점 A 와 상부 챔버(205a) 사이의 제1 유동 갤러리에 위치된다.
도 2는 도 1의 유압 개략도를 사용하여 도시된, 본 발명의 제1 실시형태의 능동 서스펜션 시스템(201)의 쿼터 카 모델의 기계적 개략도를 도시한다.
쿼터 카 모델은 차체(207)의 질량과 지면(202)에 위치한 휠 어셈블리(209) 사이의 저 변위 스테이지(212a)와 직렬로 스프링으로 표현된 어큐뮬레이터(222, 232, 242)를 도시한다. 휠 조립체(209)의 타이어(204)는 도 2에서 스프링 및 댐퍼 둘 다로서 표현된다. 제3 스위치 밸브(223)에 대응하는 댐퍼 및 스위치는 고용량 어큐뮬레이터(222)를 나타내는 스프링과 평행하게 도시되어 있다. 고변위 스테이지(212b)는 밸브(243)를 나타내는 스위치 및 가변 어큐뮬레이터(242)를 나타내는 스프링과 병렬로 도시되어 있다. 밸브(233)를 나타내는 스위치는 더 낮은 용량 어큐뮬레이터(232)를 나타내는 스프링과 병렬이다. 복귀 밸브(283)를 나타내는 스위치는 저변위 스테이지(212a)와 병렬로 도시되어 있다. 가변 저항 밸브(255)는 모든 3개의 어큐뮬레이터들 (232, 242, 222) 을 나타내는 스프링들과 병렬로 도시되어 있다.
도 1과 도 2에서 알 수 있듯이 어큐뮬레이터와 연결된 밸브가 닫히면 해당 어큐뮬레이터의 가스는 공통 유동 경로 AB의 압력의 변화를 경험하지 않으며 기계적 측면에서 이는 도 2의 다이어그램에서 대응하는 스프링을 잠그는 것과 동일하다. 따라서, 도 1 및 도 2의 시스템의 밸브 위치를 변경함으로써, 유압 액츄에이터(205)의 강성 및 감쇠 특성이 변경될 수 있다. 그러므로 본 실시형태에 따른 서스펜션 시스템은 서로 다른 시간에 서로 다른 특성을 갖는 서스펜션을 제공할 수 있다.
본 실시형태에서, 스위치 밸브(223, 233, 243, 273, 283)는 회전식 직접 구동 서보 밸브인 단일 메인 밸브(250)의 일부를 형성한다. 다른 실시형태들에서, 별개의 밸브들이 사용될 수도 있다. 메인 밸브(250)는 모터(도 1에 도시되지 않음)에 의해 직접 구동되는 스풀(도 1에 도시되지 않음)을 갖는다. 그러한 밸브의 일 예가 도 11 에서 도시된다. 단일 밸브를 사용하여 시스템의 다양한 상이한 컴포넌트들로의 유체 흐름을 제어하면 보다 컴팩트하고 및/또는 가벼운 능동 서스펜션 시스템이 가능해진다. 그것은 또한 응답성이 더 높은 시스템을 야기할 수도 있다.
고용량 어큐뮬레이터(222)는 저용량 어큐뮬레이터(232)보다 더 많은 양의 가스(참조 압력에서 고용량의 압축성 가스)를 포함한다. 저용량 어큐뮬레이터(232)는 고용량 어큐뮬레이터(222)보다 더 적은 양의 가스(참조 압력에서 저용량의 압축성 가스)를 포함한다. 가변 어큐뮬레이터(242)에 포함된 가스의 양(참조 압력에서의 가스의 부피)은 가변될 수 있다.
저변위 스테이지(212a)는 고변위 스테이지(212b)보다 더 낮은 유량을 제공한다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 저변위 스테이지와 고변위 스테이지는 각각 분당 0.5리터 및 5리터 범위의 유속을 제공할 수 있다.
제어 시스템(211)은 메인 밸브(250), 가변 저항 밸브(255) 및 가변 변위 펌프(203)를 제어한다. 제어 시스템(211)은 일반적인 유형이고, 사용자 및/또는 센서 입력을 수신할 수 있으며, 센서 입력은 가속도계 및 속도 센서를 포함한다. 제어 시스템은 유압 액츄에이터(205)에 의해 가해지는 길이, 강성, 감쇠 및 힘이 제어될 수 있도록 메인 밸브(250), 가변 저항 밸브(255) 및 가변 변위 펌프(203)에 명령을 출력할 수 있다.
도 1 및 도 2의 능동 서스펜션 시스템(201)의 작동은 이제 다수의 서로 다른 구성 또는 동작 모드를 참조하여 설명될 것이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태의 능동 서스펜션 시스템이 "빠른 연장" 동작 모드에서 사용될 때 도 1의 능동 서스펜션 시스템 주변의 유동 경로를 도시한다. "빠른 연장" 모드로 전환하기 전에, 가변 어큐뮬레이터(242)는 고변위 스테이지(212b)에 의해 가압된 유체로 충전된다. "빠른 연장" 모드에서는 고용량 어큐뮬레이터(222), 저용량 어큐뮬레이터(232) 및 소기 저장소(270)의 스위치 밸브(223, 233, 273)가 모두 완전히 폐쇄된다. 펌프의 고변위 스테이지(212a)와 저변위 스테이지(212a)는 모두 정지된다(다른 실시형태에서 이들은 주 유동 갤러리 및 가변 어큐뮬레이터(242)를 사용하여 유체를 재순환할 수 있다). "빠른 연장"으로 전환하기 전에 차체(207)의 무게는 피스톤 로드(256)의 반력에 의해 지지된다. 이 초기 평형 상태에서 챔버의 압력은 주 유동 경로 AB를 따른 압력과 동일한다. "빠른 연장"이 시작되면 가변 어큐뮬레이터(242)와 관련된 스위치 밸브(243)가 완전 개방 위치로 전환되어 유압 액츄에이터(205)로 전달되는 유동 갤러리 AB의 압력 변화를 유발한다. 초기에 압력 변화는 상부 챔버(205a)와 하부 챔버(205b) 모두에서 동일하다. 그러나, 하부 챔버(205b) 내의 유체와 접촉하는 피스톤 헤드(258)의 유효 표면적은 상부 챔버(205a) 내의 유체와 접촉하는 피스톤 헤드(258)의 유효 표면적보다 크다. 이는 피스톤 헤드(258)에 순 상향 힘이 되는 결과를 가져온다. 피스톤이 상승함에 따라, 상부 챔버(205a)의 감소하는 부피는 유체가 유동 경로(262)를 통해 상부 챔버에서 하부 챔버(205b)로 이동하도록 하여, 유압 액츄에이터(205)가 빠르게 연장되게 한다.
도 4 는 본 발명의 제1 실시형태의 능동 서스펜션 시스템이 "고 강성" 동작 모드에서 사용될 때 능동 서스펜션 시스템 주변의 유동 경로를 도시한다.
"고 강성" 모드에서는 고용량 어큐뮬레이터(222), 가변 어큐뮬레이터(242) 및 소기 저장소(270)의 스위치 밸브(223, 243, 273)가 모두 완전히 폐쇄된다. 복귀 밸브(283)는 완전히 개방되어 유체가 저변위 스테이지(212a)와 주 유동 경로(AB) 사이를 재순환한다. 저용량 어큐뮬레이터(232)와 관련된 스위치 밸브(233)는 완전히 개방된다. 스위치 밸브(243)는 가변 어큐뮬레이터(242)로부터의 유체가 고변위 스테이지(212b)를 통해 주 유동 경로(AB)로 흐르거나 주 유동 경로(AB)로부터 흐르도록 폐쇄된다. 가변 저항 밸브(255)는 부분적으로 열려 있다. 시스템이 "고 강성" 모드에 있는 동안 지점 A의 총 압력은 10 MPa(100 Bar)보다 크고, 예를 들어 이 모드에서 스프링율은 30 N/mm에서 90 N/mm 사이에서 변할 수 있다.
"고 강성" 모드에서는, 저용량 어큐뮬레이터(232)의 가스만이 주 유동 경로 AB의 압력 변화에 노출되고, 다른 어큐뮬레이터는 관련 스위치 밸브에 의해 격리된다. 상대적으로 적은 양의 가스만이 유압 시스템의 비압축성 유체의 작용에 의해 압축될 수 있으므로, 유압 시스템은 상대적으로 강성이며 이는 액츄에이터(205)의 상대적으로 고 강성을 의미한다. 고변위 스테이지(212a)를 구동함으로써 강성을 더욱 높일 수 있다. 고변위 스테이지(212a)를 구동하는 것은 주 유동 경로(AB)의 압력을 변경함으로써 차체의 평균 승차고를 높이거나 낮추는 데에도 사용될 수 있다. (예를 들어 고변위 스테이지(212a)를 구동함으로써) 주 유동 경로(AB)의 압력이 증가할 때 상부 챔버(205a)와 하부 챔버(205b) 모두에서 결과적인 압력 증가는 위에서 설명한대로 피스톤 헤드(258) 및 그에 따른 액츄에이터의 이동을 초래한다. 유체가 상부 챔버와 하부 챔버 사이를 이동할 때 밸브(255)에 의해 제공되는 추가 저항은 피스톤의 이동에 감쇠 효과를 생성한다. 이 감쇠 효과는 가변 오리피스의 직경을 변경하여 변경할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따른 "고 강성" 모드 시스템은 고 강성, (밸브(255)에 의해 제공되는 저항을 변화시키는 것에 의한) 가변 감쇠 및 승차고 제어를 갖춘 능동 서스펜션을 제공한다.
높은 가속도(예를 들어, 2-4m/s2 보다 큰 롤)가 예를 들어 운전자의 스티어링 휠의 이동에 대한 응답으로 제어 시스템에 의해 예측되는 경우 고 강성 동작 모드를 선택할 수 있다.
도 5는 능동 서스펜션 시스템이 "저 강성" 동작 모드에 있을 때 능동 서스펜션 시스템 주변의 유동 경로를 도시한다.
"저 강성" 모드에서는 가변 어큐뮬레이터(242) 및 소기 저장소(270)의 스위치 밸브(243, 273)가 모두 완전히 폐쇄된다. 복귀 밸브(283)는 완전히 개방되어 유체가 저변위 스테이지(212a)와 주 유동 경로(AB) 사이를 재순환한다. 저용량 어큐뮬레이터(232)와 관련된 스위치 밸브(233)는 완전히 개방된다. 고용량 어큐뮬레이터(222)와 관련된 스위치 밸브(223)는 부분적으로 개방된다. 스위치 밸브(243)는 가변 어큐뮬레이터(242)로부터의 유체가 고변위 스테이지(212b)를 통해 주 유동 경로(AB)로 흐르거나 주 유동 경로(AB)로부터 흐르도록 폐쇄된다. 가변 저항 밸브(255)는 부분적으로 열려 있다. 시스템이 "저 강성" 모드에 있는 동안 지점 A의 총 압력은 7MPa(70Bar)보다 크다. 예를 들어, 이 모드의 강성은 5N/mm에서 50N/mm 사이에서 변할 수 있다.
"저 강성" 모드에서, 저용량 어큐뮬레이터(232)와 고용량 어큐뮬레이터(222) 양자 모두의 주 유동 경로 AB에의 연결은 "고 강성" 모드에서보다 더 많은 양의 가스가 유동 경로 AB의 압력 변화에 노출된다는 것을 의미한다. 더 많은 가스가 유압 시스템의 비압축성 유체의 작용에 의해 압축될 수 있으므로, 유압 시스템은 “고 강성” 모드에 있을 때보다 덜 강성이며 이는 액츄에이터의 상대적으로 저 강성을 의미한다. 주 유동 경로(AB)의 압력이 정상 상태로부터 (예를 들어 고변위 스테이지(212a)를 구동함으로써) 증가되면, 피스톤 로드(257)상의 차량의 중량과 주 유동 경로 AB 를 따른 압력의 증가 사이의 압력 차이가 유압 액츄에이터(205)로 유체가 흐르게 한다. 동일한 압력 변화가 상부 챔버(205a)와 하부 챔버(205b) 모두에서 경험되고, 다시 피스톤 헤드(258)의 서로 다른 측면의 유효 표면적의 차이가 전술한 바와 같은 액츄에이터의 이동을 야기한다. 유사하게, 주 유동 경로(AB)의 압력이 (예를 들어, 공통 유동 경로(AB)를 따라 유체의 압력을 감소시키도록 고변위 펌프(212a)를 작동시킴으로써) 감소할 때, 상부 및 하부 챔버(205a, 205b)의 각각의 압력의 감소는 다른 방향으로의 액추에이터의 이동을 야기한다. 다시, 유체가 상부 챔버와 하부 챔버 사이를 이동할 때 밸브(255)에 의해 추가 저항이 제공되며, 이는 피스톤의 이동에 감쇠 효과를 생성한다. 이 감쇠 효과는 가변 오리피스의 직경을 변경하여 변경할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따른 "저 강성" 모드 시스템은 저 강성, (밸브(255) 및 밸브(223)에 의해 제공되는 저항을 변화시키는 것에 의한) 가변 감쇠 및 승차고 제어를 갖춘 능동 서스펜션을 제공한다.
'저 강성' 모드는 상대적으로 낮은 레벨의 가속도에서 일반 주행을 위한 모드이다. 시스템의 강성은 (고 강성 설정에 비해) 상대적으로 낮다.
도 6은 소기 저장소(270)에 수집된 유체가 유압 회로(210)로 복귀되는 "유압 밸런싱" 동작 모드에서 본 발명의 제1 실시형태의 능동 서스펜션 시스템이 사용될 때 능동 서스펜션 시스템에서의 흐름을 도시한다.
"유압 밸런싱" 모드에서는 가변 어큐뮬레이터(242) 및 소기 저장소(270)의 스위치 밸브(243, 273)가 모두 완전히 개방된다. 복귀 밸브(283)는 완전히 개방되어 유체가 저변위 스테이지(212a)와 주 유동 경로(AB) 사이를 재순환한다. 저용량 어큐뮬레이터(232)와 연관된 스위치 밸브(233)와 가변 어큐뮬레이터와 연관된 스위치 밸브(243)는 완전히 개방된다. 고용량 어큐뮬레이터(222)와 관련된 스위치 밸브(223)는 부분적으로 개방된다. 스위치 밸브(243)는 고변위 스테이지(212b)로부터의 유체가 지점 B 및 가변 변위 저장소(242)를 통해 재순환되도록 개방된다. 가변 저항 밸브(255)는 부분적으로 열려 있다. 지점 A 의 총 압력은 저 강성 모드의 압력과 유사하며, 이 모드에서 지점 A 의 압력은 7 MPa(70 Bar)보다 크다. 유압 액츄에이터(205)의 강성은 "저 강성" 모드의 강성과 유사하며, 예를 들어 강성은 5 N/mm 내지 50 N/mm 사이에서 변할 수 있다.
"유압 밸런싱" 모드에서 유압 유체의 작용에 노출되는 가스의 양은 "저 강성" 모드에서와 동일하며, 이는 유사한 강성을 초래하고 주 유동 경로 AB 의 압력 변화는 유사한 방식으로 액추에이터(205)의 이동을 야기시킨다. "저 강성" 모드와 대조적으로, "유압 밸런싱" 모드에서는 저 변위 스테이지(212a)가 구동되어 소기 저장소(270)로부터 주 유동 경로(AB)로 유체를 복귀시킨다. 따라서 "유압 밸런싱" 모드 시스템에서 시스템의 성능은 유사하지만 이 모드는 어큐뮬레이터에서 누출된 유체가 소기 시스템을 통해 유압 회로로 되돌아갈 수 있다. 유압 밸런스 모드에서, 액츄에이터(205)의 길이는 조정될 수 있다(예를 들어, 소기 저장소(270)로부터 주 유동 경로(AB)로 유체를 복귀시키기 위해 구동되는 저변위 스테이지(212a)는 유압 액츄에이터를 상승시키는데 사용될 수 있다). "유압 밸런싱" 모드로부터 전환될 때, 변경된 액추에이터 길이를 유지하기 위해 추가의 또는 지속적인 에너지 공급이 필요하지 않다.
도 7은 예를 들어 도로의 움푹 들어간 곳이나 범프에 반응하여 "빠른 수축" 동작 모드에서 능동 서스펜션 시스템을 사용할 때 능동 서스펜션 시스템 주변의 유동 경로를 도시한다.
"빠른 수축" 모드에서는 고용량 어큐뮬레이터(222), 저용량 어큐뮬레이터(232) 및 가변 액츄에이터(242)의 스위치 밸브(223, 233, 243)가 모두 그들의 폐쇄 위치들로 전환된다. 고변위 스테이지(212a)와 저변위 스테이지(212a) 양자 모두가 정지된다(다른 실시형태에서는 이들은 주 유동 경로 AB 를 통해 유체를 재순환하고 있을 수도 있다). 시작되면 "빠른 수축" 복귀 밸브(283)와 스위치 밸브(273)가 완전히 개방되어 유체가 저압 소기 저장소(271)로 흐름에 따라 주 유동 갤러리(AB)의 압력이 급격하게 떨어진다. 액츄에이터(205)를 압축하도록 작용하는 차체(207)와 정상 상태의 유압 액츄에이터(205) 내 유체의 높은 압력이 주어지면, 이는 유압 액츄에이터(205)로부터의 유체의 빠른 배출을 야기하며, 유압 회로(210) 내의 유체의 상대적으로 낮은 부피는 유압 액츄에이터(205)로부터의 유체의 배출이 기능적으로 순간적이라는 것을 의미한다. 액츄에이터(205) 내의 압력의 손실은 서로를 향해 이동하는 차체(207)와 휠 조립체(209)를 허용한다. 휠 어셈블리(209)에 장착된 타이어(미도시)의 유압 액츄에이터로부터의 하향 힘의 빠른 제거는 해당 유형이 빠르게 팽창하여 지면으로부터 밀게한다. 이는 휠 조립체(209)가 중력보다 큰, 예를 들어 약 7g 의 가속도로 유압 액츄에이터(따라서 차체(207))를 향해 가속되는 것을 야기한다. 한편, 차체(207)는 중력의 작용 하에서 (즉, g 의 가속도로) 유압 액츄에이터(따라서 지면(202))를 향해 이동한다. 따라서, 이러한 가속도 차이들의 순 효과 (net effect) 는 빠른 수축 모드가 활성화될 때 휠 장착 지점(209)이 차체를 향해 빠르게 수축한다는 것을 의미한다. 따라서, "빠른 수축" 모드의 유압 액츄에이터(205)는 움푹 들어간 곳 등을 피하기 위해 휠 조립체(209)를 지면(202)으로부터 신속하게 상승시키는데 사용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제1 실시형태에 사용하기에 적합한 예시적인 유압 액츄에이터를 더 자세히 도시한다.
유압 액츄에이터(205)의 슬리브(256) 내에는 로드(257)가 있다. 로드(257)의 상단(도 8)에는 차체(207)에 연결하기 위한 제1 연결 지점이 있다. 로드(257)의 하단에는 피스톤 헤드(258)가 있다. 휠 어셈블리(209)를 지지하기 위한 제2 연결 지점은 유압 액츄에이터(205)의 슬리브(256)의 하단(도 8)에 있다.
도 9 는 도 8 의 액츄에이터의 슬리브의 상단 영역의 확대도를 도시한다. 이 도면에는 로드(257)의 가장 바깥쪽 표면만 도시되어 있다. 슬리브(256)의 단부에는 상부 챔버(260)의 원위 단부와 슬리브(256)의 원위 단부 사이에서 연장되는 밀봉 영역(280)이 있다. 2개의 밀봉(281)은 로드(257)의 길이방향 축을 따라 이격되어 슬리브(256)의 내부 표면 주위에 원주 방향으로 연장되는 밀봉 영역(280)의 원위 단부에 인접하여 위치된다. 다수의 소기 입구(272)가 밀봉 영역(280)의 슬리브(256) 내부 표면에 형성되고 소기 유동 갤러리(271)에 연결된다.
사용 시, 소정량의 유체가 상부 챔버(260)로부터 밀봉 영역으로 누출된 다음 소기 입구(272)를 통해 해당 영역에서 소기 유동 갤러리(271)로 나갈 수 있다. 결과적으로, 밀봉 영역의 임의의 유체의 압력이 감소되므로 밀봉들(281)이 견뎌야 하는 압력도 감소된다(예를 들어, 일부 실시형태에서 밀봉들(281, 282)은 정상 작동 동안 30 N 이하의 힘을 경험했다). 밀봉(281, 282) 사이의 끼워 맞춤은 그다지 단단하지 않고, 로드(257)가 겪는 마찰력은, 소기 입구가 없는 시스템과 비교하여, 대응적으로 감소하며, 상기 마찰을 극복하는 데 필요한 파워도 마찬가지로 감소한다. 따라서, 본 실시형태에 따른 밀봉 영역 및 소기 출구를 포함하는 서스펜션 시스템은 비교 가능한 종래 기술 서스펜션 시스템보다 더 효율적일 수 있다. 본 실시형태의 소기 입구를 포함하는 밀봉 영역의 사용은 소기 영역을 통과하는 유체를 재순환시켜 유압 회로 내의 유압 유체의 공급을 유지 및 보존하는 데 사용될 수 있는 본 명세서에 설명된 펌프를 포함하는 서스펜션 시스템에서 특별한 응용을 찾을 수 있다.
도 10 은 예시적인 능동 서스펜션 유닛, 예를 들어 도 1 의 시스템으로서의 사용에 적합한 유닛의 단면도를 도시한다. 유압 회로(210)는 유닛의 케이싱(290)에 포함된다. 로드(257)는 도 10의 유닛의 케이싱(290)의 좌측에 인접하고 이와 평행하게 연장되는 케이싱(290) 내에 부분적으로 위치된다. 로드(257)의 우측에는 (로드가 돌출하는 케이싱(290) 의 단부에서 시작하여 내부를 향하여 작동하는 순서로) 저용량 어큐뮬레이터(232), 가변 어큐뮬레이터(242), 고용량 어큐뮬레이터(222) 및 소기 저장소(270)가 일렬로 배열된다. 저용량 어큐뮬레이터(232)는 케이싱(290)의 단부에 인접하고, 다른 어큐뮬레이터/저장소는 로드의 길이를 따라 나란히 있으며, 소기 저장소(270)는 로드(257)의 최내측 단부에 가깝다. 슬리브(256)는 어큐뮬레이터(222, 232, 242) 및 소기 저장소(270) 각각을 부분적으로 정의하는 벽(291)을 형성한다. 가변 변위 펌프(230)는 소기 저장소(270)에 인접하여 위치된다. 메인 밸브(250)는 펌프(230) 내에 동심원적으로 위치된다.
도 10의 실시형태에 따라 능동 서스펜션 시스템의 엘리먼트들을 배열하면 특히 소형 및/또는 경량의 능동 서스펜션 시스템을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서 유닛은 완전히 연장되었을 때 로드에서 15cm의 이동을 제공하면서 30cm의 길이를 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이러한 콤팩트한 유닛의 제공은 차량의 공간 제약 내에서 능동 서스펜션 시스템의 사용을 용이하게 할 수 있고/있거나 유압 유체의 유동 경로를 더 짧게 하여 압력 손실을 줄이고 효율성을 높일 수 있다.
도 11은 펌프(230) 및 펌프(230) 내에 장착되고 펌프(230)에 동심적인 메인 밸브(250)의 클로즈업을 도시한다. 메인 밸브(250)는 스풀의 길이를 따라 이격된 복수의 평평한 랜드를 갖는 메인 스풀(293)을 가지며, 각각의 랜드는 밸브 스위치(223, 233, 243, 273, 283) 중 하나에 대응한다. 펌프(230)는 모터 고정자(299) 내에 장착되어 모터 고정자에 대한 회전을 위한 모터 회전자(297)를 포함한다. 펌프는 모터 회전자(297) 내에 형성된 피스톤 챔버에 수용된 제1 열의 피스톤들과 제1 열의 피스톤들로부터 펌프의 회전 축을 따라 이격된 제2 열의 피스톤들을 포함하는 방사상 피스톤 펌프이다. 제1 세트의 피스톤들은 제1 펌프 조립체(212a)의 일부이고, 제2 열의 피스톤들은 제2 펌프 조립체(212b)의 일부이다. 사용 시, 메인 밸브(250)는 피스톤들 (또는 펌프 조립체들) 의 제1 및/또는 제2 열들 중 어느 것이 사용되는지를 제어하여 펌프에서 출력되는 유체의 유량을 변경한다.
따라서, 주 밸브와 고변위 및 저변위 펌프를 이러한 방식으로 배열되게 하는 것은 컴팩트한 배열로 주 밸브에 상대적으로 많은 수의 전환 상태들에 대해 유체가 제공될 수 있다. 이는 능동 서스펜션 유닛이 컴팩트하게 유지되는 데 도움이 된다. 또한, 스풀 밸브, 특히 도 11에 표시된 것과 같은 직접 구동 밸브를 사용하면 매우 많은 수의 상태 사이를 빠르게 전환할 수 있다. 이는 본 실시형태에 따른 능동 서스펜션 시스템이 종래 기술의 서스펜션 시스템보다 도로 및/또는 운전 조건에 더 신속하게 반응하고 및/또는 추가적인 동작 모드를 제공하는 것을 허용하여 상이한 시점들에서 상이한 특성들을 갖는 시스템을 제공함으로써 밸브의 효율성을 향상시킨다.
도 12는 전술한 다양한 컴포넌트를 연결하는 케이싱(290) 내에 형성된 바와 같은 능동 서스펜션 시스템(201)의 복수의 유동 갤러리(1200)를 도시한다. 유동 갤러리(1200)는 모양이 곡선이고 적층 제조 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 유동 갤러리의 곡선 특성은 더욱 컴팩트한 능동 서스펜션 유닛을 허용한다.
도 13 은 제2 예시적인 능동 서스펜션 유닛, 예를 들어 도 1 의 시스템으로서의 사용에 적합한 유닛의 단면도를 도시한다. 유압 회로는 유닛의 케이싱(290)에 포함된다. 여기서는 도 10의 유닛과 다른 도 13의 유닛의 측면들만이 논의될 것이다. 도 13의 유닛의 레이아웃은 도 10의 유닛과 실질적으로 동일하며, 저용량 어큐뮬레이터(232), 가변 어큐뮬레이터(242), 고용량 어큐뮬레이터(222) 및 소기 저장소(270)가 로드(257)의 오른쪽으로 일렬로 배열되어 있다. 그러나, 도 10의 유닛과 대조적으로, 도 13의 유닛은 모듈식 방식으로 구성되었다. 저용량 어큐뮬레이터(232), 가변 어큐뮬레이터(242), 고용적 어큐뮬레이터(222) 및 소기 저장소(270) 각각은 가스 및 유체 저장소들을 정의하는 벽들과 이들 사이의 장벽을 포함하는 독립형 모듈식 어큐뮬레이터로서 형성된다. 이들 모듈식 어큐뮬레이터는 로드(257)가 위치하는 슬리브(256)를 따라 일렬로 적층된다. 단부 플레이트(287)(도 15 참조)는 유닛을 폐쇄하고 하부 용량 어큐뮬레이터(232)의 원위 단부가 위치하는 리세스(287a)를 정의한다. 단부 플레이트(287)는 로드(257)가 이를 통해 연장되는 개구(285)를 포함한다. 펌프 및 제어 유닛(296)은 단부 플레이트(287)에 대한 유닛의 반대쪽 단부에서 소기 저장소(270) 근처에 위치된다. 펌프 및 제어 유닛(296)은 적층 제조를 사용하여 단일 피스로 형성된 펌프 매니폴드(298) 내에 위치하는 펌프(230) 내에 동심원적으로 위치하는 메인 밸브(250)를 포함한다. 도 14a는 펌프 및 제어 유닛(296) 내의 펌프(230)의 외부를 도시한다. 펌프 매니폴드(298)는 복수의 곡선 유동 갤러리(1200)를 포함하고, 이들 갤러리의 내부 부피는 도 14b에 더 자세히 도시되어 있다. 각각의 어큐뮬레이터(232, 242, 222) 및 소기 저장소는 서스펜션 유닛을 따라 로드(257)의 길이방향 축에 실질적으로 평행하게 연장되고 펌프 및 제어 유닛(296)의 곡선 유동 갤러리(1200)에 근위 단부가 연결되는 하나 이상의 직선 파이프(289)를 통해 펌프 및 제어 모듈(296)과 유체 연통되도록 배치된다. 도 15는 어큐뮬레이터의 모듈식 특성이 명백한 도 13의 유닛의 분해도를 도시한다.
모듈식 어큐뮬레이터와 함께 펌프 및 제어 유닛을 사용하면 제조가 더 쉬운 능동 서스펜션 시스템을 제공할 수 있다. 표준 펌프 및 제어 모듈은 플러그 앤 플레이 시스템에서 다양한 크기의 모듈식 어큐뮬레이터와 결합되어 다양한 상이한 용량 유압 시스템들이 생산되는 것을 허용할 수 있다. 표준 펌프 및 제어 모듈을 사용하면 유지 관리해야 하는 부품 수를 줄일 수 있다. 또한, 펌프 매니폴드의 복잡한 유동 갤러리를 생성하기 위해 적층 제조를 사용하면 제조하기 및/또는 표준 재고로 유지하기 쉬운 직선 파이프를 사용하여 서스펜션 유닛의 나머지 부분에 유체 연결을 제공할 수 있다. 이러한 방식으로 적층 제조와 모듈식 부품의 사용을 결합하면 (상대적으로 비용이 많이 드는) 적층 제조가 펌프 및 제어 유닛으로 제한될 수 있고 서스펜션 유닛의 나머지 부분은 표준 컴포넌트를 조립하여 완성될 수 있으므로 제조 비용을 또한 줄일 수 있다.
본 발명이 특정 실시형태들을 참조하여 설명되고 예시되었지만, 당업자는 본 발명이 본 명세서에 구체적으로 예시되지 않은 많은 상이한 변형예들에 그 자체를 제공한다는 것을 이해할 것이다. 단지 예시로서, 특정 가능한 변형이 이제 설명될 것이다.
위의 실시형태들에서, 유압 액츄에이터(205)는 일 단부(도 1의 상단)에서 차체(도 2 참조)에 연결되고 반대 단부에서 휠 어셈블리(도 2 참조)에 연결된다. 본 실시형태는 이러한 방식으로 배향된 유압 액츄에이터와 관련하여 설명되었지만, 차체에 연결되는 것으로 본 실시형태에 도시된 단부는 대신 휠 어셈블리에 연결될 수 있고, 그 반대도 성립한다는 것이 이해되어야 한다.
위의 실시형태에서 메인 밸브는 회전식 직접 구동 밸브로 설명되었지만 일부 실시형태에서는 선형 직접 구동 밸브일 수도 있다. 본 실시형태는 단일 메인 밸브의 사용과 관련하여 설명되었지만, 다양한 유형 및 개수의 밸브가 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 메인 밸브 대신에 복수의 개별 밸브를 사용할 수도 있다.
위의 실시형태에서, 시스템은 주 유동 경로(AB)와의 유체 연통을 위해 배열된 3개의 어큐뮬레이터를 포함하지만, 대신에 더 적은 수의 어큐뮬레이터(예를 들어 2개의 어큐뮬레이터)가 사용될 수 있거나 더 많은 어큐뮬레이터가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
위의 실시형태에서, 시스템은 피스톤 헤드가 있는 로드를 포함하지만, 피스톤 헤드가 없는 로드가 대신 사용될 수 있는 본 발명의 일부 실시형태에서는 피스톤 헤드가 필요하지 않다는 것이 이해될 것이다. 이는 시스템이 기능하기 위해 피스톤 헤드에 걸친 (또는 유압 액츄에이터의 상부 챔버와 하부 챔버 사이의) 압력 차이를 요구하지 않기 때문에 가능한다.
위의 실시형태에서는 대용량 어큐뮬레이터(222)만이 비례 또는 가변 유량 설정을 갖는 스위치 밸브(223)를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 임의의 어큐뮬레이터의 임의의 스위치 밸브가 비례 또는 가변 유량 설정을 마찬가지로 및/또는 대신에 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
위의 실시형태에서는 2개의 스테이지를 갖는 단일 가변 변위 펌프가 사용되며, 2개 이상의 고정 변위 펌프가 사용될 수도 있고, 이중 변위 펌프가 아닌 가변 변위 펌프도 마찬가지로 및/또는 대신에 사용될 수도 있다는 점을 이해해야 한다.
위의 실시형태에는 소기 시스템이 포함되어 있지만, 다른 실시형태에서는 소기 시스템이 없을 수도 있다.
위의 실시형태에서는 소기 시스템은 2개의 밀봉(281, 282)을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시형태에서는 소기 시스템이 하나의 밀봉만을 가질 수 있다.
위의 실시형태는 능동 서스펜션 시스템을 설명하지만, 여기에 개시된 교시는 이러한 의미에서 능동적이지 않고 단지 서스펜션 시스템의 강성 및/또는 감쇠 특성을 제어하는 서스펜션 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다는 것이 명백할 것이다.
전술한 설명에서, 알려진, 명백한 또는 예측가능한 등가물들을 갖는 완전체들 또는 요소들이 언급되는 경우, 이러한 등가물들은 개별적으로 제시된 것처럼 본 명세서에 포함된다. 본 발명의 진정한 범위를 결정하기 위해 청구항들이 참조되어야 하며, 이는 임의의 그러한 등가물들을 포함하도록 해석되어야 한다. 또한, 본 발명의 바람직한, 유리한, 편리한 등으로 설명되는 정수들 또는 특징들은 선택적이며 독립항들의 범위를 제한하지 않는다는 것이 독자에 의해 인식될 것이다. 또한, 본 발명의 일부 실시형태들에서 가능한 이점을 가지면서, 다른 실시형태들에서 이러한 선택적인 정수들 또는 특징들이 바람직하지 않을 수 있고, 따라서 없을 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (32)

  1. 자동차를 위한 서스펜션 시스템으로서,
    상기 서스펜션 시스템은,
    휠 어셈블리와 상기 자동차의 차체 사이에 장착하기 위한 유압 액츄에이터, 및
    상기 유압 액츄에이터에 유체의 공급을 제공하도록 구성된 유압 시스템으로서, 상기 유압 시스템은 정상 작동 중에 7 MPa (70 Bar) 보다 큰 총 압력에서 유체를 상기 유압 액츄에이터에 제공하도록 구성되는, 상기 유압 시스템을 포함하는, 자동차를 위한 서스펜션 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서스펜션 시스템은 능동 서스펜션 시스템인, 자동차를 위한 서스펜션 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유압 시스템은 복수의 가스 어큐뮬레이터들, 상기 유압 시스템을 상기 유압 액츄에이터에 연결하는 공통 유동 경로 및 하나 이상의 밸브들을 포함하고, 각 가스 어큐뮬레이터는 연관된 밸브를 통해 상기 공통 유동 경로에 연결되어, 사용 시, 상기 연관된 밸브가 개방된 경우, 상기 공통 유동 경로 내의 압력 변화들이 상기 어큐뮬레이터 내의 가스에 전달되고, 상기 유압 시스템은 제 1 가스 어큐뮬레이터와 연관된 밸브는 개방 위치에 있고, 제2, 상이한 가스 어큐뮬레이터와 연관된 밸브는 폐쇄 위치에 있는 제 1 구성과, 제 1 가스 어큐뮬레이터와 연관된 밸브는 폐쇄 위치에 있고, 및/또는 상기 제 2 가스 어큐뮬레이터와 연관된 밸브는 개방 위치에 있는 제 2 구성 사이에서 전환되도록 배열되는, 자동차를 위한 서스펜션 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 유압 액츄에이터, 공통 유동 경로 및 가스 어큐뮬레이터들 사이에서 유체 압력의 변화를 전달하여, 상기 유압 액츄에이터가 상기 유압 시스템이 상기 제 1 구성에 있을 때는 제 1 강성을 갖고 상기 유압 시스템이 상기 제 2 구성에 있을 때는 제 2, 상이한 강성을 갖도록 구성되는, 자동차를 위한 서스펜션 시스템.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 가스 어큐뮬레이터들은 제 3 어큐뮬레이터를 포함하고, 상기 유압 시스템은 상기 제 3 어큐뮬레이터와 관련된 밸브를 개방하거나 폐쇄함으로써 추가의 구성들 사이에서 전환되도록 배열되는, 자동차를 위한 서스펜션 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 3 어큐뮬레이터는 가변 어큐뮬레이터이고, 선택적으로 상기 가변 어큐뮬레이터는 유압 회로의 펌프에 연결되고, 상기 유압 시스템은 상기 펌프와 상기 가변 어큐뮬레이터 사이에서 유체가 양방향으로 흐를 수 있도록 구성되는, 자동차를 위한 서스펜션 시스템.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단일 밸브가 상기 제 1, 제 2 및/또는 제 3 어큐뮬레이터들의 각각과 연관되어 있는, 자동차를 위한 서스펜션 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    각각의 밸브, 여기서 상기 단일 밸브는 슬리브에 대한 이동을 위해 장착된 스풀을 포함하고, 상기 슬리브에 대한 상기 스풀의 위치는 상기 제 1 및 제 2 (및 선택적으로 제 3) 어큐뮬레이터들의 각각에 대해 상기 어큐뮬레이터가 상기 공통 유동 경로와 유체 연통하는지 여부를 결정하는, 자동차를 위한 서스펜션 시스템.
  9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    비례 밸브가 상기 어큐뮬레이터들 중 적어도 하나와 상기 공통 유동 경로 사이의 유동 경로에 위치되고, 상기 시스템은 상기 비례 밸브의 0 이 아닌 위치를 변경하는 것이 상기 유압 액츄에이터의 감쇠비를 변경하도록 구성되는, 자동차를 위한 서스펜션 시스템.
  10. 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유압 액츄에이터는,
    로드 및 상기 로드에 장착된 피스톤 헤드를 포함하는 피스톤, 및
    피스톤 하우징을 포함하고,
    상기 피스톤은 상기 피스톤 하우징 내에 형성된 공동 내에서의 이동을 위해 장착되고,
    상기 피스톤 헤드의 제 1 측면 및 제 2 측면은 상기 공동을 제 1 챔버 및 제 2 챔버로 분할하는, 자동차를 위한 서스펜션 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 피스톤 헤드의 상기 제 1 측면의 유효 표면적은 상기 피스톤 헤드의 상기 제 2 측면의 유효 표면적보다 큰, 자동차를 위한 서스펜션 시스템.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 챔버는 적어도 하나의 제 1 피스톤 유동 경로를 통해 상기 공통 유동 경로에 연결되고, 상기 제 2 챔버는 적어도 하나의 제 2 피스톤 유동 경로를 통해 상기 공통 유동 경로에 연결되어, 상기 공통 유동 경로의 압력의 변화가 상기 제 1 챔버와 제 2 챔버 양자 모두에 전달되고, 선택적으로 상기 공통 유동 경로의 압력의 증가는 상기 제 1 챔버와 제 2챔버 양자 모두 내의 압력의 증가를 초래하는, 자동차를 위한 서스펜션 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 서스펜션 시스템은 가변 저항 밸브(들)의 저항을 변화시키는 것이 상기 유압 액츄에이터의 감쇠율을 변화시키도록 (i) 상기 또는 각각의 제 1 피스톤 유동 경로 또는 (ii) 상기 또는 각각의 적어도 하나의 제 2 피스톤 유동 경로에 위치된 상기 가변 저항 밸브를 포함하는, 자동차를 위한 서스펜션 시스템.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로드의 제 1 부분은 상기 제 1 또는 제 2 챔버 내에 위치되고, 상기 로드의 제 2 부분은 상기 피스톤 하우징의 외부에 위치되며, 상기 피스톤 하우징은 상기 로드가 관통하여 연장되는 상기 하우징의 외부와 상기 제 1 챔버 또는 제 2 챔버 사이의 상기 하우징의 영역인 밀봉 영역; 상기 밀봉 영역에 위치되고 상기 피스톤 하우징과 상기 로드 사이에 밀봉을 형성하도록 배열된 적어도 하나의 밀봉; 및 밀봉 영역에 그리고 상기 적어도 하나의 밀봉과 상기 제 1 또는 제 2 피스톤 챔버 사이에 위치되어, 사용 시 상기 피스톤 챔버로부터 상기 밀봉 영역으로 들어가는 유체가 적어도 하나의 소기 포트를 통해 밀봉 영역을 빠져나갈 수 있도록 하는 상기 적어도 하나의 소기 포트를 포함하는, 자동차를 위한 서스펜션 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    유체가 상기 소기 어큐뮬레이터를 통해 상기 소기 포트(들)로부터 상기 공통 유동 경로로 흐를 수 있도록 상기 적어도 하나의 소기 포트와 상기 공통 유동 경로에 연결된 소기 어큐뮬레이터를 더 포함하는, 자동차를 위한 서스펜션 시스템.
  16. 제 3 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유압 시스템은 상기 공통 유동 경로에 연결된 펌프, 예를 들어 가변 변위 펌프를 포함하는, 자동차를 위한 서스펜션 시스템.
  17. 자동차를 위한 서스펜션 시스템으로서,
    상기 서스펜션 시스템은,
    휠 어셈블리와 상기 자동차의 차체 사이에 장착하기 위한 유압 액츄에이터, 및
    상기 유압 액츄에이터에 유체의 공급을 제공하여 상기 유압 액츄에이터의 길이, 힘, 강성 및/또는 감쇠 특성들을 제어하도록 구성된 유압 시스템을 포함하고;
    상기 서스펜션 시스템은 상기 유압 시스템을 상기 유압 액츄에이터에 연결하는 공통 유동 경로를 포함하고;
    상기 유압 시스템은 제 1 가스 어큐뮬레이터와 제 2 가스 어큐뮬레이터를 포함하며, 각 어큐뮬레이터는 연관된 밸브를 통해 상기 공통 유동 경로에 연결되어 사용 시 상기 연관된 밸브가 개방되는 경우 유체가 상기 공통 유동 경로를 통해 각 어큐뮬레이터에서 상기 유압 액츄에이터로 흐를 수 있고 상기 유압 시스템은 다음의 동작 모드들 사이에서 전환하도록 구성되는, 자동차를 위한 서스펜션 시스템:
    유체가 상기 제 1 가스 어큐뮬레이터와 상기 공통 유동 경로 사이에서는 흐를 수 있고 유체가 상기 제 2 가스 어큐뮬레이터와 상기 공통 유동 경로 사이에서는 흐를 수 없도록 상기 밸브(들)이 구성되는 제 1 동작 모드; 그리고
    유체가 상기 제 1 가스 어큐뮬레이터와 상기 공통 유동 경로 사이에서 흐를 수 있고 유체가 상기 제 2 가스 어큐뮬레이터와 상기 공통 유동 경로 사이에서 흐를 수 있도록 상기 밸브(들)이 구성되는 제 2 동작 모드.
  18. 자동차를 위한 서스펜션 시스템으로서,
    상기 서스펜션 시스템은 휠 조립체와 상기 자동차의 차체 사이에 장착하기 위한 유압 액츄에이터를 포함하고,
    상기 유압 액츄에이터는,
    피스톤 하우징 및
    로드와 상기 로드에 장착된 피스톤 헤드를 포함하는 피스톤으로서, 상기 피스톤은 상기 피스톤 하우징 내에 형성된 공동 내에서 이동하도록 장착되고, 상기 피스톤 헤드의 제 1 측면과 제 2 측면은 상기 공동을 제 1 챔버와 제 2 챔버로 분할하는, 상기 피스톤을 포함하고;
    상기 피스톤 하우징은,
    상기 로드가 관통하여 연장되는 상기 하우징의 외부와 상기 제 1 챔버 또는 제 2 챔버 사이의 상기 하우징의 영역인 밀봉 영역;
    상기 밀봉 영역에 위치되고 상기 피스톤 하우징과 상기 로드 사이에 밀봉을 형성하도록 배열된 적어도 하나의 밀봉; 그리고
    사용 시 상기 챔버로부터 상기 밀봉 영역으로 들어가는 유체가 상기 소기 포트를 통해 상기 밀봉 영역을 빠져나갈 수 있도록 상기 적어도 하나의 밀봉과 상기 제 1 또는 제 2 피스톤 챔버 사이의 상기 밀봉 영역에 위치된 적어도 하나의 소기 포트를 더 포함하는, 자동차를 위한 서스펜션 시스템.
  19. 휠 조립체와 자동차의 차체 사이에 장착하기 위한 장착용 서스펜션 유닛으로서,
    상기 서스펜션 유닛은 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항의 서스펜션 시스템을 포함하며, 상기 유압 시스템은 상기 유닛의 하우징 내에 포함되고, 상기 유압 액츄에이터의 적어도 일부, 예를 들어 상기 유압 액츄에이터의 로드는 부분적으로 상기 유닛의 상기 하우징 내에 위치되는, 서스펜션 유닛.
  20. 제 19 항에 있어서,
    (i) 상기 유압 액츄에이터가 완전히 수축될 때 상기 유닛의 길이는 400mm 미만, 예를 들어 300mm 이하이고 및/또는 (ii) 상기 유닛의 중량은 7kg 미만, 예를 들어 4kg 이하인, 서스펜션 유닛.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    상기 유압 액츄에이터는 상기 하우징 내에서 축방향 이동을 위해 장착되고 상기 유닛의 길이방향 축에 평행하게 연장되는 로드를 포함하고, 상기 유압 시스템은 제 1 가스 어큐뮬레이터, 제 2 가스 어큐뮬레이터 및 제 3 가스 어큐뮬레이터를 포함하고, 상기 어큐뮬레이터들은 상기 유닛의 길이의 부분을 따라 일렬로 배열되는, 서스펜션 유닛.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 유압 시스템은 펌프를 더 포함하고, 상기 펌프는 상기 유닛의 길이의 일부를 따라 상기 어큐뮬레이터들과 일렬로 배열되는, 서스펜션 유닛.
  23. 제 19 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유압 시스템은 적어도 하나의 어큐뮬레이터를 포함하고, 상기 적어도 하나의 어큐뮬레이터는 모듈식 어큐뮬레이터인, 서스펜션 유닛.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 서스펜션 유닛은 펌프가 위치하는 공동을 정의하는 펌프 매니폴드를 포함하고, 상기 펌프 매니폴드는 복수의 유동 갤러리들을 포함하며, 각 유동 갤러리는 상기 매니폴드의 입구 또는 출구 포트와 상기 공동 사이에 연장되어 유체가 상기 펌프로 또는 상기 펌프로부터 흐르는 유동 경로를 형성하고, 상기 유동 갤러리들 각각은 곡선 유동 갤러리이고, 상기 펌프 매니폴드는 단일 피스 구성이며 적층 제조를 사용하여 형성되는, 서스펜션 유닛.
  25. 자동차의 휠 어셈블리와 차체를 연결하는 유압 액츄에이터 및 상기 유압 액츄에이터에 유체의 공급을 제공하도록 구성된 유압 시스템을 포함하는 서스펜션 시스템을 사용하여 상기 휠 어셈블리와 상기 차체의 상대적인 이동을 제어하는 방법으로서,
    상기 유압 시스템은 제 1 기간 동안 7 MPa (70 Bar) 이상의 총 압력에서 상기 유압 액츄에이터에 유체를 제공하는, 휠 어셈블리와 차체의 상대적인 이동을 제어하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 유압 시스템은 공통 유동 경로에 연결된 제 1 어큐뮬레이터 및 제 2 어큐뮬레이터를 포함하고, 상기 제 1 어큐뮬레이터는 참조 압력의 제 1 부피의 가스를 함유하고, 상기 제 2 어큐뮬레이터는 상기 참조 압력의 제 2, 상이한 부피의 가스를 함유하며, 상기 제 1 기간 동안 상기 제 1 및 제 2 어큐뮬레이터들 중 하나 또는 양자 모두와 상기 공통 유동 경로 사이의 유체의 흐름은 중지되거나 시작되어, 상기 공통 유동 경로에서 유체의 작용에 노출되는 압축성 가스의 양을 변경하고, 이에 따라 상기 유압 액츄에이터의 강성을 변경하는, 휠 어셈블리와 차체의 상대적인 이동을 제어하는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 방법은, 하위 기간 동안, 상기 공통 유동 경로를 피스톤 챔버에 연결하는 피스톤 유동 경로에 위치한 가변 저항 밸브의 0 이 아닌 위치를 변경하여 상기 유압 액츄에이터의 감쇠율을 변경하는 단계를 포함하고, 선택적으로 상기 제 1 기간은 복수의 하위 기간들을 포함하며, 하나 이상의 어큐뮬레이터들로의 유체의 흐름이 중지되거나 시작될 때 하나의 하위 기간은 종료하고 다른 하위 기간은 시작되고, 상기 방법은 하위 기간 동안 상기 밸브의 0 이 아닌 위치를 변경하는 단계를 포함하는, 휠 어셈블리와 차체의 상대적인 이동을 제어하는 방법.
  28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
    상기 방법은 선택적으로 상기 제 1 기간의 하위 기간 동안 상기 유압 액츄에이터의 길이를 변경하기 위해 상기 공통 유동 경로의 전체 압력을 변경하도록 펌프를 동작시키는 단계를 포함하고, 상기 제 1 기간은 복수의 그러한 하위 기간들을 포함하고, 하나 이상의 어큐뮬레이터들로의 유체의 흐름이 중지되거나 시작될 때 하나의 하위 기간은 종료되고 다른 하위 기간은 시작되는, 휠 어셈블리와 차체의 상대적인 이동을 제어하는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 유압 액츄에이터는 피스톤 헤드의 일측에 제 1 피스톤 챔버를 갖고 상기 피스톤 헤드의 타측에 제 2 피스톤 챔버를 갖는 피스톤을 포함하며, 상기 제 1 피스톤 챔버의 측상의 상기 피스톤 헤드의 제 1 측면은 상기 제 2 피스톤 챔버 측상의 상기 피스톤 헤드의 제 2 측면의 유효 표면적보다 큰 유효 표면적을 갖고, 상기 제 1 챔버와 제 2 챔버는 서로 다른 피스톤 유동 경로들에 의해 상기 공통 유동 경로에 연결되며, 상기 공통 유동 경로의 압력을 증가시키는 것은 상기 제 1 챔버 및 상기 제 2 챔버의 압력의 증가를 야기하고, 상기 유효 표면적의 차이는 상기 피스톤 헤드상에 순 힘을 야기하여 피스톤 헤드가 상기 제 1 챔버로부터 멀어지도록 이동하여 유체가 상기 공통 유동 경로로부터 상기 제 1 챔버로 흐르게 하고 유체가 상기 제 2 챔버 밖으로 흐르게 하며, 상기 공통 유동 경로의 압력을 감소시키는 것은 상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버의 압력의 감소를 야기하며, 상기 유효 표면적의 차이는 상기 피스톤 헤드에 순 힘을 야기하여 피스톤 헤드가 상기 제 2 챔버로부터 멀리 이동하여 유체가 상기 제 1 챔버 밖으로 흐르게 하고 유체가 상기 공통 유동 경로에서 상기 제 2 챔버로 흐르게 하는, 휠 어셈블리와 차체의 상대적인 이동을 제어하는 방법.
  30. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
    펌프가 상기 공통 유동 경로의 전체 압력을 증가 또는 감소시키도록 작동하는 동안 상기 펌프는 상기 가변 어큐뮬레이터와 유체를 교환하고 및/또는 펌프가 상기 공통 유동 경로의 전체 압력을 증가 또는 감소시키도록 작동하는 동안 상기 펌프는 소기 어큐뮬레이터와 유체를 교환하는, 휠 어셈블리와 차체의 상대적인 이동을 제어하는 방법.
  31. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
    타이어는 상기 휠 조립체에 장착되고, 소기 어큐뮬레이터는 공통 유동 경로에 연결되며, 상기 공통 유동 경로는 상기 유압 액츄에이터와 유체 연통하고, 상기 제 1 기간 동안 상기 소기 어큐뮬레이터와 상기 공통 유동 경로 사이의 유체의 흐름이 시작되어 상기 유압 액츄에이터에서 고압 유체를 제거하여 상기 유압 액츄에이터의 길이가 감소하고, 상기 타이어가 감압되며, 상기 휠 어셈블리와 상기 차체가 서로를 향해 가속되고, 상기 타이어의 감압은 상기 차체를 향한 상기 휠 어셈블리의 가속도 속도가 상기 휠 어셈블리를 향한 상기 차체의 가속도 속도보다 더 커지게 하는, 휠 어셈블리와 차체의 상대적인 이동을 제어하는 방법.
  32. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항의 서스펜션 시스템, 또는 제 19 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항의 서스펜션 유닛을 포함하는 자동차로서,
    상기 자동차는 섀시에 연결된 복수의 휠들 및 각 휠과 하나씩 연관된 복수의 상기 서스펜션 시스템들 또는 상기 서스펜션 유닛들을 포함하는, 자동차.




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