CN103895466B - 用于车辆的电子控制悬架*** - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的电子控制悬架***。提供了一种用于车辆的电子控制悬架（ECS）***。该ECS***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***穿过外壳以便吸收来自车轮的摇摆。车辆高度控制模块，当电动机的旋转力施加到围绕所述支柱组件的所述电动机的螺旋部段时，所述车辆高度控制模块将电动机的旋转力转换为所述支柱组件的线性运动。这使得所述支柱组件相对于所述外壳竖直地移动，从而控制车辆的高度。

Description

用于车辆的电子控制悬架***
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年12月26日提交的韩国专利申请第10-2012-0153730号的优先权，该申请的全部内容通过引用纳入本文。
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)***，更具体而言，涉及这样一种用于车辆的电子控制悬架(ECS)***，该***通过使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***被理解为包括减震器、弹簧、悬架臂等的***，以便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***在竖直方向上由弹簧和减震器支撑，并且在其它方向上适当地以刚度换取柔度，从而机械地适当调整车身与车轮之间的相对移动。另外，悬架***还用于保持轮胎与地面的紧密接触，以在高速行驶时允许车身接近地面。
然而，当车辆的高度对于地面较低时，车辆在行驶时可能会碰撞或刮蹭到道路上的减速带或未铺砌的道路上的不平坦部分，并且当发生诸如侧倾动作、俯仰动作等的驾驶状况时，车辆因此而倾斜，因此降低了行驶的舒适性和操纵的稳定性。
因此，为了车辆姿态的自动控制，已开发并应用了用于减震器的电子控制的电子控制悬架，并且也已经应用了采用被动液压***的主动悬架来代替平板和减震器以控制车辆的振动从而适应行驶状况，以允许获得行驶的稳定性和操纵稳定性。
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***成为复杂的主动悬架***，该***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***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姿态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，因此本领域的普通技术人员不应该将其解释为被承认的相关技术。
发明内容
相应地，考虑到相关技术中出现的上述问题，已经提出了本发明，本发明旨在提出一种用于车辆的电子控制悬架***，该***通过使用电动机对具有的减震器的支柱组件的位置进行改变来自动地控制车辆的高度。
为了实现以上目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于车辆的电子控制悬架(ECS)***，包括：具有打开的上端部和联接到车轮的下端部的外壳。还设置有以上端部联接到车身的支柱组件，并且所述支柱组件下部***穿过所述外壳的上端部以便吸收自所述车轮传递的摇摆。另外，控制模块配置为，当电动机的旋转力施加到围绕所述支柱组件的所述电动机的螺旋部段时，将电动机的旋转力转换为所述支柱组件的线性运动。这使得所述支柱组件相对于所述外壳竖直移动，从而控制车辆的高度。
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，和第一旋转齿轮，所述第一旋转齿轮利用来自所述电动机的旋转力而旋转；升降轴，所述升降轴装配在所述支柱组件周围并且在所述升降轴的外圆周表面上具有第一螺旋部段。第二旋转齿轮可以装配到所述升降轴中，所述第二旋转齿轮的外圆周表面与所述第一旋转齿轮接合，并且所述第二旋转齿轮在其内圆周表面上具有第二螺旋部段，其中所述第二螺旋部段螺旋联接到所述第一螺旋部段并且沿着所示第一螺旋部段旋转，使得所述升降轴线性地向上或向下移动。
弹性构件可以设置在所述外壳内部的端部与所述升降轴的下端部之间，以补偿电动机的扭矩并降低施加到电动机和升降轴的载荷。所述弹性构件可以为例如弹簧。
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)***实时地控制车辆的姿态，从而不仅在侧倾、偏航、俯仰等的控制下改进了操纵稳定性，而且随着侧倾动作的减少改进了行驶的舒适性。此外，当车辆行驶越过***的地点或不平的道路时，ECS***保持车辆的姿态不变，在一直保持车辆的高度不变而与装载于车辆中的乘客和货物的重量无关的同时，获得了平稳的乘坐，从而在高速下降低车辆的高度，改进了行驶的舒适性以及燃油效率，并且当车辆在越野状况下行驶时升高车辆的高度，保护车辆免于接触地面。
另外，ECS***比液压车辆姿态控制***更加简化，降低了车辆的重量和成本，从而改进了燃油效率并减少了二氧化碳的排放。
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的和其它的目的、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)***的结构的分解图；
图2为说明对应用ECS***的车辆的高度进行控制的操作的视图；
图3为显示根据本发明的车辆高度控制器的结构的横截面图；
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视图；
图5为说明根据本发明的示例性实施方案的车辆转向的示例性控制的视图。
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)、大客车、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、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)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
此外，应当理解，通过至少一个控制器(例如，转换器控制器)来执行以下方法。术语控制器是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置为存储模块/单元，而处理器是特别配置为运行所述模块/单元来执行下面进一步描述的一个或多个流程。
此外，本发明的控制逻辑可以具体表现为在计算机可读介质上的永久性(non-transitory)计算机可读介质，其包含有通过处理器、控制器等来执行的可执行程序指令。该计算机可读介质的示例包括但不限于：ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存、智能卡以及光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可以分布在网络联接的计算机***中以使计算机可读介质以分布式的方式来存储和执行，例如，通过远程信息处理服务器(telematics server)或控制器局域网(CAN)。
下面将更为具体地引用本发明的优选实施方案，优选实施方案的示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)***的结构的分解图，图2为说明对应用ECS***的车辆的高度进行控制的操作的视图，以及图3为显示根据本发明的车辆高度控制器30的结构的横截面图。
参考图1，ECS***一般包括外壳10、支柱组件20，以及车辆高度控制器30。具体而言，ECS***包括外壳10、支柱组件20以及车辆高度控制器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在支柱的上端部联接到车身1并且支柱组件20的下部***穿过外壳10的上端部以便吸收从车轮1传递的摇摆，车辆高度控制器30设计为，当电动机31的旋转力提供到围绕支柱组件20的电动机31的螺旋部段时，将电动机的旋转力转换为支柱组件20的线性运动，使得支柱组件20相对于外壳10竖直移动，从而控制车辆的高度。也即，形成类似桶形的具有打开的上端部的外壳10，并且外壳的下端部通过转向节(未示出)联接到车轮1的侧面。
该支柱组件20在其上端部联接到车身2，并且支柱组件的下端部***穿过外壳10的打开的上端部，以便吸收并降低从车轮1传递的振动和摇摆，防止其被传递到车身2。此外，支柱组件20包括减震器22和弹簧24，并且配置为使上底座(未示出)和绝缘器21安装在减震器22的上端部上，从而使绝缘器21固定地联接到车身2。下底座23固定到减震器22的端部部分，而弹簧24弹性布置在下底座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限制了弹簧24的灵活运动以便稳定车身2。
车辆高度控制模块30连接并安装在外壳10与支柱组件20之间，并且设计为，当电动机31的旋转力提供到围绕支柱组件20的电动机31的螺旋部段时，将电动机的旋转力转换为支柱组件20的线性运动，使得支柱组件20向上移动或向下移动，从而控制车辆的高度。也即，电动机31的旋转力通过车辆高度控制模块30转换为支柱组件的线性运动，以使支柱组件20向上或向下移动，从而控制车辆的高度。
参考图1至图3，车辆高度控制模块30包括电动机31、第一旋转齿轮32、升降轴35以及第二旋转齿轮33，电动机31提供向前和向后的旋转，第一旋转齿轮32利用来自电动机的旋转力而旋转，升降轴35装配在支柱组件20周围并且在升降轴35的外圆周表面上具有第一螺旋部段35b，第二旋转齿轮33装配到升降轴35中，第二旋转齿轮33的外圆周表面与第一旋转齿轮接合，并且第二旋转齿轮33在其内圆周表面上具有第二螺旋部段33b，以使第二螺旋部段33b螺旋联接到第一螺旋部段35b并且沿着第一螺旋部段35b旋转，从而使得升降轴35线性向上或向下移动。
此外，电动机31可以通过单独的支架安装到外壳10的外侧表面的部分，并且第一旋转齿轮32可以固定到电动机31的旋转轴的端部，以便第一旋转齿轮32在电动机被驱动时旋转。此处，可以通过安装在车辆中的控制器40来控制电动机31。控制器40可以是电子控制单元(ECU)。
如图1和图3所示，在第二旋转齿轮33可以在其内圆周表面上设有第二螺旋部段33b同时，第二螺旋部段33b可以形成在滚珠螺母(ball nut)33a的内圆周表面上，该滚珠螺母33a固定地***到第二旋转齿轮33中。另外，第二旋转齿轮33装配在升降轴35周围，同时与第一旋转齿轮32接合，以使第二旋转齿轮用作对于来自电动机31和第一旋转齿轮32的旋转力的减速齿轮。此处，第一螺旋部段35b和第二螺旋部段33b可以为滚珠螺旋结构，以使其相对于彼此旋转。
轴承34可以安装在外壳10的上部的外圆周表面上，以使第二旋转齿轮33的下端部的内圆周表面设置在接近到轴承34的外圆周表面中。因此，当第二旋转齿轮33旋转时，防止第二旋转齿轮33与外壳10的外圆周表面发生干涉。
另外，减震器22的下端部过盈装配到升降轴35中，以使包括减振器22的支柱组件20与升降轴35一起移动。也即，当电动机31被驱动时，第一旋转齿轮32与第二旋转齿轮33一起旋转，第二旋转齿轮33与第一旋转齿轮32接合。然后，根据第二旋转齿轮33的旋转方向，与使用滚珠螺旋结构的第二旋转齿轮33联接的升降轴35相对于外壳10向上或者向下移动。此处，升降轴35与减震器22(也即支柱组件的元件)一起移动，使得整个支柱组件20向上或者向下移动，从而控制车辆的高度。
参考图3，弹性构件36设置在外壳10内部的端部与升降轴35的下端部之间，将弹性力提供到升降轴35。此处，弹性构件36可以是弹簧。也即，当电动机31提供旋转力以向上移动升降轴35时，弹簧施加力以向上推动升降轴35，以使电动机31的起动扭矩得以减少以补偿运行扭矩，并因此减小施加到电动机31和外壳10的负荷。
图4为显示根据本发明的示例性实施方案的电动机31的示例性控制的视图。参考图4，控制器40配置为，通过接收由安装在车辆中的多个传感器测量的各种行驶参数值，并且通过根据所测量的参数值计算用于控制车辆姿态的控制参数值，来控制电动机31的运行。此处，包括电动机31的多个车辆高度控制模块30可以分别地独立地安装在车辆的多个车轮上，从而增加车辆高度控制的可靠性和精度。
传感器可以通过无线或有线方式连接到控制器40，并且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，从而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上的负荷、各自的电动机31的旋转扭矩/方向，或类似的参数，因此可以基于该计算对安装在各自的车轮1中的电动机31进行分别控制。
图5为说明根据本发明的示例性实施方案的车辆转向的示例性控制的视图。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高于外侧的车辆高度，因此通过应用电动机31的控制，在转向的内侧的支柱组件20得以降低，然而在转向的外侧的支柱组件20得以抬高，从而控制了车辆的姿态。此外，当汽车突然停止时，车辆后面的高度变得高于车辆前面的高度，因此通过应用电动机31的控制，在车辆前部的支柱组件20得以升高并且在车辆后部的支柱组件20得以降低，从而稳定地控制了车辆的姿态。
尽管出于说明的目的已描述了本发明的优选实施方案，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 (5)

1.一种用于车辆的电子控制悬架***，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，所述支柱组件在所述支柱组件的上端部联接到车身，并且所述支柱组件下部***穿过所述外壳的上端部以便吸收自所述车轮传递的摇摆，所述支柱组件包括减震器和弹簧；以及
车辆高度控制模块，所述车辆高度控制模块连接并安装在外壳与支柱组件之间，所述车辆高度控制模块包括：
电动机，所述电动机提供向前和向后的旋转；电动机安装到外壳的外侧表面；
第一旋转齿轮，所述第一旋转齿轮利用来自所述电动机的旋转力而旋转；
升降轴，所述升降轴装配在所述支柱组件周围并且在所述升降轴的外圆周表面上具有第一螺旋部段；减震器的下端部过盈装配到升降轴中，以使包括减振器的支柱组件与升降轴一起移动；以及
第二旋转齿轮，所述第二旋转齿轮装配到所述升降轴中，所述第二旋转齿轮的外圆周表面与所述第一旋转齿轮接合，并且在第二旋转齿轮的内圆周表面上具有第二螺旋部段，其中所述第二螺旋部段螺旋联接到所述第一螺旋部段并且沿着所示第一螺旋部段旋转，使得所述升降轴线性向上或向下移动；
当电动机的旋转力施加到围绕所述支柱组件的所述电动机的螺旋部段时，所述车辆高度控制模块将电动机的旋转力转换为所述支柱组件的线性运动以使得所述支柱组件相对于所述外壳竖直移动，从而控制车辆的高度。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的电子控制悬架***，其中弹性构件设置在所述外壳内部的端部与车辆高度控制模块的升降轴的下端部之间，以便将弹性力提供到所述升降轴。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的电子控制悬架***，其中所述弹性构件为弹簧。
4.根据权利要求1所述的用于车辆的电子控制悬架***，其中，根据从安装在所述车辆周围的多个传感器接收的信号，通过控制器来控制所述电动机。
5.根据权利要求4所述的用于车辆的电子控制悬架***，其中所述传感器至少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。
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