JP4793577B2 - 車高調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、車高調整装置に関し、特に、主空気室及び副空気室を有し、空気ばね手段としての空気室の体積を主空気室のみの場合と主空気室及び副空気室の総和の場合に切替え得る車高調整装置に係る。

例えば、下記の特許文献１には、左右の車輪に空気ばね手段を装着し、各空気ばね手段としての空気室の体積が第１の空気室のみの場合と、第１の空気室及び第２の空気室の総和の場合に切替えるサスペンション制御装置が開示されており、これによって、乗り心地及び悪路走破性の向上と、走行安定性の確保を容易に両立させることができる旨記載されている。この装置では、万一、一方の空気ばね手段に不具合が生じたときには、第１の空気室のみの場合に切り替えることによってロール剛性を確保することを目的としている。このため、更に、左右の車輪に装着した空気ばね手段の第２の空気室の相互間を連通する連通路を設けることとしている。

近時の車高調整装置は図５に記載のように構成され、メインチャンバ（主空気室）ＭＣとサブチャンバ（副空気室）ＳＣを有する空気ばね、空気供給源ＰＳとメインチャンバＭＣとの間の空気の連通を開閉する調整弁ＭＶ、メインチャンバＭＣとサブチャンバＳＣとの間の空気の連通を開閉する切替弁ＣＶ、及び車高センサＨＳが各車輪に設けられている。上記空気供給源ＰＳ内のドライヤには、その再生（乾燥）に必要な条件として、所定の流速以下で乾燥した空気（空気ばねから排出される空気）を供給する（通過させる）必要がある。このため、車高調整時間の短縮を企図した低圧タンクＬＰが必要で、更に高圧タンクＨＰが付加されているものもある。尚、これらのタンクについては、下記の特許文献２に説明されている。

特開２００５−６７５４９号公報 特公昭５０−２８５８９号公報

上記図５及び特許文献２に記載のように、従来においても、低圧タンク及び高圧タンクを備えた装置は存在したが、これらのタンクと空気ばねを連通する配管の流路抵抗が大きく、十分な流速を確保することができないので、仮にタンクの容量を十分確保し得たとしても、車高調整時間の短縮に限界があった。例えば、図５に示す装置においては、車高調整時間を短縮するため、空気ばねから排出される空気を低圧タンクＬＰ内に確保しておき、ドライヤの再生に必要な条件を満足させつつ車高調整終了後も継続して低圧タンクＬＰ内の空気を大気に排出することとしているが、低圧タンクＬＰとメインチャンバＭＣ及び空気供給源ＰＳを連通する配管の流路抵抗が大きく、十分な単位時間当たりの排出量を確保することができない。

そこで、本発明は、主空気室及び副空気室を有し、空気ばね手段としての空気室の体積を主空気室のみの場合と主空気室及び副空気室の総和の場合に切替え得る車高調整装置において、車高調整時間を大幅に短縮可能とすることを課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明の車高調整装置は、請求項１に記載のように、車両の各車輪に装着し主空気室及び副空気室を有する空気ばね手段と、駆動時に空気を加圧して出力し非駆動時に空気を排出し得る空気供給源と、該空気供給源と前記主空気室との間の空気の連通を開閉する調整弁と、前記主空気室と前記副空気室との間の空気の連通を開閉し、前記空気ばね手段としての空気室の体積を前記主空気室のみの場合と、前記主空気室及び前記副空気室の総和の場合に切替える切替弁とを備え、該切替弁及び前記調整弁を車高下降指令又は車高上昇指令に応じて制御し、前記車両の車高を調整する車高調整装置において、前記副空気室と前記空気供給源との間の空気の連通を開閉する補助弁と、前記車両の走行中の状態、走行から停止への移行状態及び停止状態を含む前記車両の走行状態を判定する走行状態判定手段と、該走行状態判定手段が前記移行状態又は停止状態と判定したときには、前記調整弁及び前記切替弁を閉位置として空気の連通を遮断すると共に、前記補助弁を開位置として前記空気供給源を介し前記副空気室内の空気を所定量排出した後、前記補助弁を閉位置とするように制御する制御手段とを備えることとしたものである。

特に、前記制御手段は、請求項２に記載のように、前記走行状態判定手段により前記移行状態又は停止状態と判定され、前記副空気室の空気が前記空気供給源を介して所定量排出された状態となった場合において、前記車高下降指令に応じて、前記切替弁を開位置として前記主空気室内の空気を前記副空気室に排出させるように制御するように構成するとよい。また、請求項３に記載のように、前記車両の車高が所定位置よりも下降状態となった場合には、前記切替弁を閉位置とした後、前記補助弁を開位置として前記空気供給源から前記副空気室に空気を所定量供給した後、前記補助弁を閉位置とするように制御するとよい。そして、請求項４に記載のように、前記空気供給源から前記補助弁を介して前記副空気室に空気が所定量供給された状態で、前記車高上昇指令に応じて、前記切替弁を開位置とするように制御するとよい。

更に、請求項５に記載のように、前記走行状態判定手段により前記車両が走行中と判定された場合には、前記切替弁を閉位置とした状態で、前記調整弁を開閉制御して前記空気供給源から前記主空気室に空気を供給して前記車両の車高を所定高さに調整した後、前記補助弁を開閉制御して前記空気供給源から前記副空気室に空気を供給して前記副空気室内の空気圧が前記主空気室内の空気圧と等しくなるように制御するとよい。

前記走行状態判定手段は、請求項６に記載のように、前記車両の車輪速度が零で、前記車両の変速位置がパーキングもしくはニュートラルであるときに、前記車両が停止状態と判定するとよい。更に、請求項７に記載のように、前記車両はナビゲーションシステムを備えたものとし、該ナビゲーションシステムの出力信号に基づき、車両が目的地周辺や自宅などの登録地点周辺になると判断すると、前記走行状態判定手段が、前記車両の走行から停止への移行状態を判定するように構成することもできる。

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、請求項１に記載のように構成された車高調整装置においては、車両の走行から停止への移行状態又は停止状態と判定したときには、調整弁及び切替弁を閉位置として空気の連通を遮断すると共に、補助弁を開位置として空気供給源を介し副空気室内の空気を所定量排出した後、補助弁を閉位置とするように制御する構成とされているので、簡単な構成で、車高調整時間を大幅に短縮することができる。

特に、上記の車高調整装置において、請求項２に記載のように構成すれば、例えば、車両が上記の移行状態又は停止状態と判定された場合において、標準車高となっている場合は、主空気室と副空気室との連通を遮断した上で、副空気室内の空気を予め排出しておくことができる。従って、乗降などの目的で乗員が車高の下降指令を行ったときには、主空気室と副空気室とを連通させることで急速に車高を下げることができる。

また、請求項３及び４に記載のように構成すれば、例えば、車両が上記の移行状態又は停止状態と判定された場合において、標準車高より低くなっている場合は、主空気室と副空気室との連通を遮断した上で、副空気室内の空気を予め供給しておく制御を行うこととすれば、乗員の乗降終了後に車高の上昇指令を行ったときには、主空気室と副空気室とを連通させることで急速に車高を上げることができる。更に、請求項５に記載のように構成すれば、車両が走行中の場合には、副空気室をばね特性の切替用に供することができ、確実にばね特性を切替えることができる。

そして、請求項６に記載のように構成すれば、容易且つ確実に車両の停止状態を判定することができる。例えば、空気供給源を必要時にのみ駆動するように構成できるので、耐久性が向上する。あるいは、請求項７に記載のように構成すれば、車両の走行から停止への移行状態を事前に予測することができるので、十分前に副空気室の空気を排出することができる。

以下、本発明の望ましい実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る車高調整装置の全体構成を示すもので、車両の四つの車輪（図示を省略し、右側前輪をＦＲ、左側前輪をＦＬ、右側後輪をＲＲ、左側後輪をＲＬで示す）に夫々、空気ばね手段１０、並びに調整弁３１、切替弁３２及び補助弁３３が配設され、各空気ばね手段１０は配管ＳＰを介して空気供給源２０に連通接続されている。尚、図１において一点鎖線で囲繞した部分は、構造的に一体化し得る部分であり、このように一体化すれば車両への搭載が容易となるが、図１とは異なる組み合わせで一体化することとしてもよい。

各空気ばね手段１０においては、主空気室であるメインチャンバ１１に接続される配管ＳＰに調整弁３１が介装されている。また、メインチャンバ１１と副空気室であるサブチャンバ１２との間は流路面積が大きな配管ＢＰによって連結され、この配管ＢＰに切替弁３２が介装されている。更に、サブチャンバ１２は配管ＤＰ及び配管ＳＰを介して空気供給源２０に連通接続され得るように構成されており、配管ＤＰに補助弁３３が介装されている。図１に示すように、本実施形態においては、調整弁３１及び補助弁３３は常閉の電磁開閉弁で構成されている。更に、切替弁３２も常閉の電磁開閉弁で構成され、その連通時の流路面積が大きく形成されている。尚、本実施形態においては、調整弁３１、補助弁３３及び切替弁３２は電磁ソレノイドによって駆動されるタイプの電磁開閉弁として説明するが、ほかに、空気圧や液圧を信号圧（パイロット圧）として作動するタイプの開閉弁を採用しても、同様の装置を構成することができる。

空気供給源２０は、モータ２１によってコンプレッサ２２が駆動されると、ドライヤ２３及び逆止弁２４を介して、乾燥した加圧（圧縮）空気が出力されるように構成されている。また、コンプレッサ２２の非駆動時に、常閉の電磁開閉弁で構成された排気弁２５が開位置とされると、オリフィス２６及びドライヤ２３を介して空気が排出されるように構成されている。即ち、この空気の排出時にドライヤ２３が再生されるように構成されており、各空気ばね手段１０の排出空気は空気供給源２０を介して排出されるように構成されている。

図１に示すように、各車輪近傍には車高センサ４１が配設されており、その検出信号Ｈｘが電子制御ユニットＥＣＵに入力される。また、例えば車両の乗員（運転者を含む。以下同様）による車高下降指令又は車高上昇指令を検出する検出手段４２が設けられており、その検出信号が電子制御ユニットＥＣＵに入力される。例えば、検出手段４２としては、車高の下降指令及び上昇指令を行うためのスイッチ（図示せず）のほか、電子制御ユニットＥＣＵ内において乗員の意向に応じた検出信号（例えば、運転者がイグニッションキーを保持した状態で車両のドアに接触したことを検出する信号）を出力し得るように構成することができる。更に、通信バス（図示せず）を介して他の電子制御ユニット（図示せず）のセンサ信号及び内部演算信号を読み込むことが可能であり、前者として、車輪速度Ｖｗ、車両速度（車速）Ｖｘ、操舵角Ｓｔ、横加速度Ｇｙ、前後加速度Ｇｘ、ヨーレイトＹｒ、変速機（図示せず）のシフト位置信号（例えば、パーキング（Ｐ）、ニュートラル（Ｎ）等を表す信号）等がある。更に、本実施形態の車両にはナビゲーションシステム（図示せず）が搭載されており、このナビゲーションシステムの出力信号Ｎｖに基づき、車両の走行から停止への移行状態（以下、単に移行状態という）を判定することができる。

上記電子制御ユニットＥＣＵはマイクロコンピュータ（図示せず）によって構成されており、ＲＯＭ（図示せず）が図２乃至図４に示したフローチャートを含む各種制御に対応したプログラムを記憶し、ＣＰＵ（図示せず）にて当該プログラムを実行し、ＲＡＭ（図示せず）が当該プログラムの実行に必要な変数データを一時的に記憶する。而して、電子制御ユニットＥＣＵには本発明の走行状態判定手段及び制御手段が構成されており、以下のように処理され、モータ２１、排気弁２５、調整弁３１、切替弁３２及び補助弁３３が駆動制御される。尚、全車輪について同じ処理を行ってもよいが、各車輪、前車軸の車輪、あるいは後車軸の車輪で個別に処理することとしてもよい。

図２は、上記の実施形態における車高調整の処理を示すもので、先ず、ステップ１０１において初期化が行われ、モータ２１はオフ（従って、コンプレッサ２２はオフ）とされ、図１に示すように、排気弁２５、調整弁３１、補助弁３３及び切替弁３２は閉位置とされている。続いて、ステップ１０２にて車高センサ４１の検出信号Ｈｘを含む各センサの検出信号、及び通信バスを介して必要な信号が読み込まれる。次に、ステップ１０３においてこれら信号に基づき車両の走行状態（前述の移行状態等）を表わす値が演算され、ステップ１０４にて走行中か否かが判定される。例えば、車輪速度Ｖｗが零（０）で、車両のシフト位置信号がパーキング（Ｐ）もしくはニュートラル（Ｎ）であるときに、車両が停止状態にあると判定され、あるいは、ナビゲーションシステムの出力信号Ｎｖに基づき、車両が（走行から停止への）移行状態にあると判定され、従って、これら以外の状態であるときに、車両が走行中と判定される。

ステップ１０４において車両が走行中と判定された場合には、ステップ１０５乃至１０７に進み、切替弁３２は閉位置とされ、コンプレッサ２２がオンとされると共に、調整弁３１が開閉制御される。この調整弁３１の開閉制御は、ステップ１０８にて車高が所定値ＫＨ１（標準車高）となるまで継続され、車高が所定値ＫＨ１となると、ステップ１０９にて調整弁３１が閉位置とされる。

このように車高が所定値ＫＨ１に維持された状態で、更に、ステップ１１０にて補助弁３３が開閉制御され、空気供給源２０からサブチャンバ１２に（圧縮）空気が供給される。ステップ１１１にてサブチャンバ１２内の空気圧がメインチャンバ１１内の空気圧と略等しくなるまで補助弁３３の開閉制御が継続される。ステップ１１１において略等しいと判定されると、ステップ１１２にて補助弁３３が閉位置とされると共に、ステップ１１３にてコンプレッサ２２がオフとされる。而して、メインチャンバ１１内の空気のみによって空気ばね手段１０として機能することになる。

これに対し、更に、ステップ１１４において切替弁３２を開位置とすると、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２内の空気の総和によって空気ばね手段１０として機能する状態に切替えることができる。即ち、メインチャンバ１１のみによる場合に比較して、メインチャンバ１１及びサブチャンバ１２となって全体の体積が増加し、空気ばね手段１０としてのばね定数が低くなり、所謂ハードなばね特性からソフトなばね特性に切り替えられる。尚、ステップ１１４の処理を行わない場合は、ステップ１１３からそのままステップ１０２に戻すようにすればよい。あるいは、ステップ１１３の直後に、ばね特性に関しハードとソフトを乗員の指令に応じて選択する処理を加えることとしてもよい。一方、ステップ１０４において車両が停止状態もしくは移行状態にあると判定された場合には、ステップ１１５において、以下のように急速車高調整が行われる。

次に、図３及び図４は上記ステップ１１５のサブルーチンを示すもので、ステップ１０４において車両が停止状態もしくは移行状態にあると判定されると、ステップ２０１乃至２０４に進み、切替弁３２が閉位置とされた後、補助弁３３が開位置とされ、コンプレッサ２２がオフとされると共に、排気弁２５が開位置とされる。これにより、サブチャンバ１２内の空気は補助弁３３、オリフィス２６、ドライヤ２３及び排気弁２５を介して排出される。尚、全ての車輪に対応したサブチャンバ１２から排気する際に排気時間が延びてしまう場合には、後輪のサブチャンバから優先して排気した後、前輪のサブチャンバから排気させるように、前後輪に対応した補助弁３３を制御してもよい。更に、各車輪に対応したサブチャンバ１２から、所定時間ごと１個ずつ順番に排気させ、４個のサブチャンバ１２内の空気圧又は空気残量を等しく排気動作するように制御してもよい。

この排気の結果、ステップ２０５においてサブチャンバ１２内の空気量が所定値ＫＶ１未満と判定されると、ステップ２０６にて補助弁３３が閉位置とされる。このように、サブチャンバ１２内の空気量が所定値ＫＶ１未満の状態で待機し、ステップ２０７において例えば乗員による車高下降指令が検出されると、ステップ２０８に進み切替弁３２が開位置とされる。これにより、メインチャンバ１１内の空気は、流路面積が大きな配管ＢＰ及び切替弁３２を介してサブチャンバ１２に一挙に排出されるので、車高が低くなる。即ち、車高は所定値ＫＨ１（標準車高）より低い値（ＫＨ２）となるので、乗員の乗降、及び荷物の搬入出が容易となる。この結果、ステップ２０９において車高が所定値ＫＨ２（＜ＫＨ１）となったと判定されると、ステップ２１０にて切替弁３２が閉位置とされる。

続いて図４のステップ２１１乃至２１３に進み、排気弁２５が閉位置とされた後、補助弁３３が開位置とされ、コンプレッサ２２がオンとされる。これにより、空気供給源２０から補助弁３３を介して、サブチャンバ１２内の空気量が所定値ＫＶ２（＞ＫＶ１）以上となるまで、空気が供給される。尚、上昇指令が出た場合に車両が水平となるように、各車輪に対応したサブチャンバ１２に、補助弁３３を制御して所定時間ごと１個ずつ順番に圧縮空気を供給し、４個のサブチャンバ１２内の空気圧又は空気量を等しく供給動作するようにしてもよい。ステップ２１４においてサブチャンバ１２内の空気量が所定値ＫＶ２以上と判定されると、ステップ２１５にて補助弁３３が閉位置とされ、ステップ２１６にてコンプレッサ２２がオフとされる。このように、サブチャンバ１２内の空気量が所定値ＫＶ２以上の状態で待機し、ステップ２１７において乗員による車高上昇指令が検出され、又は、車高が所定値ＫＨ２よりも下降状態となったと検出されると、ステップ２１８乃至２２０に進み、切替弁３２が開位置とされ、コンプレッサ２２がオンとされると共に、調整弁３１が開閉制御される。この調整弁３１の開閉制御は、ステップ２２１にて車高が所定値ＫＨ１となるまで継続される。ステップ２２１において、車高が所定値ＫＨ１と判定されると、ステップ２２２にて切替弁３２が閉位置とされると共に、ステップ２２３にて調整弁３１が閉位置とされ、ステップ２２４にてコンプレッサ２２がオフとされる。而して、図２のメインルーチンに戻り、ステップ１０２以降が繰り返される。

以上のように、車両が走行中の場合は、サブチャンバ１２はばね特性の切替用に供され、車両が停止状態（又は、前述の移行状態）と判定された場合において、標準車高（ＫＨ１）となっている場合は、メインチャンバ１１とサブチャンバ１２との連通を遮断した上で、サブチャンバ１２内の空気を予め排出しておく制御を行うこととすれば、乗降などの目的で乗員が車高の下降指令（例えば下降スイッチ操作）を行った場合には、メインチャンバ１１とサブチャンバ１２とを連通させることで急速に車高を下げることができる。また、車両が停止状態（又は、移行状態）と判定された場合において、車高が標準車高より低くなっている場合は、メインチャンバ１１とサブチャンバ１２との連通を遮断した上で、サブチャンバ１２に（圧縮）空気を予め供給しておく制御を行うこととすれば、乗員の乗降終了後に車高の上昇指令を行った場合には、メインチャンバ１１とサブチャンバ１２とを連通させることで急速に車高を上げることができる。而して、図５に示した構成に比し、例えば１／２０という大幅な車高調整時間の短縮が可能となる。

尚、コンプレッサ２２の耐久性を考慮すると、上記のようにサブチャンバ１２を利用した急速車高調整を行う場合には、車両走行中と停止状態（又は、移行状態。即ち、急速車高調整必要有の状態）を峻別し得る精度が要求される。この点に鑑み、ナビゲーションシステム（図示せず）が搭載されている場合には、これとの協調により乗員は上記の急速車高調整の実行場所（例えば自宅駐車場等）を予め登録しておく構成とするとよい。これにより、乗員が本当に必要とする場所に絞って急速車高調整のためのサブチャンバ１２内圧調整を行うように構成することができるので、コンプレッサ２２のオンオフ制御のみならず装置全体における無駄な制御を抑えることができる。

本発明の車高調整装置の一実施形態の概要を示す構成図である。 本発明の一実施形態における車高調整の処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態におけるサブルーチンである急速車高調整の処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態におけるサブルーチンである急速車高調整の処理を示すフローチャートである。 従来の車高調整装置の概要を示す構成図である。

符号の説明

１０ 空気ばね手段
１１ メインチャンバ（主空気室）
１２ サブチャンバ（副空気室）
ＳＰ，ＢＰ，ＤＰ 配管
２０ 空気供給源
２２ コンプレッサ
２３ ドライヤ
２５ 排気弁
３１ 調整弁
３２ 切替弁
３３ 補助弁
４１ 車高センサ
ＥＣＵ 電子制御ユニット

Claims (7)

1. 車両の各車輪に装着し主空気室及び副空気室を有する空気ばね手段と、駆動時に空気を加圧して出力し非駆動時に空気を排出し得る空気供給源と、該空気供給源と前記主空気室との間の空気の連通を開閉する調整弁と、前記主空気室と前記副空気室との間の空気の連通を開閉し、前記空気ばね手段としての空気室の体積を前記主空気室のみの場合と、前記主空気室及び前記副空気室の総和の場合に切替える切替弁とを備え、該切替弁及び前記調整弁を車高下降指令又は車高上昇指令に応じて制御し、前記車両の車高を調整する車高調整装置において、前記副空気室と前記空気供給源との間の空気の連通を開閉する補助弁と、前記車両の走行中の状態、走行から停止への移行状態及び停止状態を含む前記車両の走行状態を判定する走行状態判定手段と、該走行状態判定手段が前記移行状態又は停止状態と判定したときには、前記調整弁及び前記切替弁を閉位置として空気の連通を遮断すると共に、前記補助弁を開位置として前記空気供給源を介し前記副空気室内の空気を所定量排出した後、前記補助弁を閉位置とするように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする車高調整装置。
2. 前記制御手段は、前記走行状態判定手段により前記移行状態又は停止状態と判定され、前記副空気室の空気が前記空気供給源を介して所定量排出された状態となった場合において、前記車高下降指令に応じて、前記切替弁を開位置として前記主空気室内の空気を前記副空気室に排出させるように制御することを特徴とする請求項１記載の車高調整装置。
3. 前記制御手段は、前記車両の車高が所定位置よりも下降状態となった場合には、前記切替弁を閉位置とした後、前記補助弁を開位置として前記空気供給源から前記副空気室に空気を所定量供給した後、前記補助弁を閉位置とするように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車高調整装置。
4. 前記制御手段は、前記空気供給源から前記補助弁を介して前記副空気室に空気が所定量供給された状態で、前記車高上昇指令に応じて、前記切替弁を開位置とするように制御することを特徴とする請求項３記載の車高調整装置。
5. 前記制御手段は、前記走行状態判定手段により前記車両が走行中と判定された場合には、前記切替弁を閉位置とした状態で、前記調整弁を開閉制御して前記空気供給源から前記主空気室に空気を供給して前記車両の車高を所定高さに調整した後、前記補助弁を開閉制御して前記空気供給源から前記副空気室に空気を供給して前記副空気室内の空気圧が前記主空気室内の空気圧と等しくなるように制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の車高調整装置。
6. 前記走行状態判定手段は、前記車両の車輪速度が零で、前記車両の変速位置がパーキングもしくはニュートラルであるときに、前記車両が停止状態と判定することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の車高調整装置。
7. 前記車両はナビゲーションシステムを備え、該ナビゲーションシステムの出力信号に基づき、前記走行状態判定手段が、前記車両の走行から停止への移行状態を判定することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の車高調整装置。

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