JP2007099096A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車高低下時に空気ばねのチャンバからの空気の抜き過ぎを防止する。
【解決手段】車高調整手段は、車両のばね上とばね下の間に介装され、空気が充填されたチャンバによってばね上とばね下の間に弾性力を発生させるように構成された空気ばねを有し、該チャンバへの空気の流出入によって車高を調整する。制御弁１４２は、車高低下または上昇の指示に応じてチャンバ２０への空気の流出入を制御する。パイロット弁１４４は、制御弁１４２とチャンバ２０とを連通する流路に配置され、予め定められた圧力以下で流路を閉じるように設定される。車高低下時に、チャンバ２０内の圧力が予め定められた圧力以下になると、パイロット弁１４４が閉じてチャンバ２０からの空気の排出を停止させる。
【選択図】図３

Description

本発明は車両制御装置に関し、より詳細には車高を調整する手段を有する車両における制御技術に関する。

一般に、空気ばねは、チャンバ内に充填されている空気の量を調整することによって、ばね定数を変更することができる。また、チャンバ内の空気量を増減させることで車高を調整することができる。最近の車両では、乗降時や荷物の積み降ろし時などに車体全体の車高を下げたり車両の荷室側の車高を下げることによって、乗員の乗降や荷物の積み降ろしが楽にできるように工夫されている。

車高の低下中に車体が縁石などの障害物に接触したような場合、目標車高に到達するまで空気ばねのチャンバから空気が排出されるため、必要以上に空気が排出されてしまい、再び車高を上昇させるときにチャンバ内の圧力を高めるのに時間がかかるという問題がある。そこで、特許文献１には、空気ばね装置を備える車両において、車両の高さ位置の変更の際に障害物を認識した場合、変更を自動的に終了する技術が開示されている。
特開平１１−９１３３０号公報

しかしながら、上記特許文献１においては、障害物を認識する装置が別途必要になり、コスト上昇の要因になる。また、障害物を認識する装置が設置されている部分以外に障害物があるときには、車高の変更を終了することができない。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、空気ばねを備える車両において、車高低下時の空気の抜き過ぎを防止する技術を提供することにある。

本発明のある態様は車両制御装置である。この装置は、車両のばね上とばね下の間に介装され、流体が充填されたチャンバによってばね上とばね下の間に弾性力を発生させるように構成された流体ばねを有し、該チャンバへの流体の流出入によって車高を調整する車高調整手段と、車高低下または上昇の指示に応じて前記チャンバへの流体の流出入を制御する制御弁と、車高低下時に前記チャンバ内の圧力が予め定められた圧力以下になったとき、該チャンバからの流体の排出を停止させる過剰排出防止手段と、を備える。

この態様によると、車高低下中に流体ばねのチャンバ内の圧力が予め定められた圧力以下になると、過剰排出防止手段によりチャンバからの空気の排出が停止されるので、車体が障害物に接触するなどの原因により車高の低下が妨げられているときでも、チャンバからの過剰な空気の排出が防止される。

前記過剰排出防止手段は、前記制御弁と前記チャンバとを連通する流路に配置され予め定められた圧力以下で流路を閉じるように設定されたパイロット弁であってもよい。または、前記過剰排出防止手段は、前記チャンバに連通する流路内の圧力を検出する圧力センサと、該圧力センサの検出値が予め定められた圧力以下になったとき前記制御弁に対し閉弁するよう指令する閉弁手段とを含んでもよい。

本発明によれば、空気ばねを備える車両において、車高低下時の空気の抜き過ぎを防止することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両制御装置を備えた四輪の車両１０の模式図である。なお、図１では、説明を簡単にするために懸架装置を平面的に表しているが、実際の車両においては、懸架装置の機能を発揮するために適切な空間配置で、例えばナックル、タイロッド、アッパーアーム、ロアアームなどの他の部品と既知の方法で組み合わせて構成される。

車両１０の車体１２と各車輪１４の間には、空気ばね１６とアブソーバ１８を組み合わせて構成されるエアサスペンション装置が装着されている。空気ばね１６は、アブソーバ１８を取り囲むように形成されたエアチャンバ２０に圧縮空気を充填することで実現される。エアチャンバ２０内の圧縮空気がばねとして作用し、車輪１４を弾性支持することによって、車輪１４の衝撃が車体１２に直接的に伝達されることを防止する。また、エアチャンバ２０の容積を変化させることで、車輪１４毎に車高を調整することができる。アブソーバ１８は、車両のばね上とばね下の間に減衰力を発生させる。なお、本明細書において、空気ばね１６により支えられる部材の位置を「ばね上」と呼び、空気ばね１６により支えられていない部材の位置を「ばね下」と呼ぶ。すなわち、ばね上は車体１２側であり、ばね下は車輪１４側である。空気ばね１６とアブソーバ１８とは一体的に構成されることが省スペースの観点から好ましいが、別々に設けられていてもよい。

各車輪１４の近傍には、車輪位置での車高を検出する車高センサ１０４がそれぞれ配置されている。この車高センサ１０４は、車軸と車体とを連結したリンクの変位を測定することで、車体１２と車輪１４との相対距離を検出するものでもよいし、または車体と路面の間の距離をレーザなどで測定するものでもよい。車高センサ１０４の検出信号は、車体１２に備えられる電子制御装置１００（以下「ＥＣＵ１００」と表記する）に送られる。

空気ばね１６のエアチャンバ２０は、空気供給ライン１９０と連通している。空気供給ライン１９０の途中には、各車輪１４に対応してそれぞれ空気圧制御部１４０が設けられている。この空気圧制御部１４０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されている。ＥＣＵ１００が空気圧制御部１４０に対して空気の流入または排出を指示することで、空気供給ライン１９０を介して空気ばね１６のエアチャンバ２０内部に空気を供給し、また内部から空気を排出することができる。

車体１２には、空気供給ライン１９０に圧縮空気を供給するためのコンプレッサ１６０が備えられている。モータ１６２は、コンプレッサ１６０に動力を供給する。モータ１６２が回転すると、空気吸入口１６４を介して外部から空気が取り込まれ、コンプレッサ１６０により圧縮される。圧縮された空気は、ドライヤ１７４に流入する。ドライヤ１７４は、シリカゲル等の乾燥剤を収容しており、流入した空気を乾燥して空気供給ライン１９０に供給する。

車体１２には、コンプレッサ１６０から供給される圧縮空気を蓄えることのできる高圧タンク１６６と、高圧タンクへの空気の流出入を制御する高圧タンクバルブ１６８が設けられていてもよい。高圧タンク１６６は、コンプレッサ１６０から圧縮空気を送り込むことで、例えば７００〜８００ｋＰａに維持されている。高圧タンク１６６とコンプレッサ１６０の両方から圧縮空気を空気供給ライン１９０に供給することで、空気ばねの増圧時の応答性を向上させることができる。したがって、コンプレッサ１６０の能力が十分であれば、高圧タンク１６６を車体１２に備えていなくてもよい。

ドライヤ１７４から供給された空気は、逆止弁１７８を経由して、エアチャンバ２０に連通する空気供給ライン１９０に流入する。逆止弁１７８は、コンプレッサ１６０側から空気が供給されると開放して、空気供給ライン１９０に空気を流すが、空気供給ライン１９０側からの空気が流れると閉弁する。この逆止弁１７８をバイパスするように、絞り１７６が設けられている。空気供給ライン１９０からの空気は、絞り１７６に流入して、流速を低下させられてからドライヤ１７４に流入する。こうすることによって、ドライヤ１７４のシリカゲルに吸収された水分を還元することができる。ドライヤ１７４を通過した空気は、排気バルブ１７０を介してサイレンサ１７２から車外に放出される。

ＥＣＵ１００は、各車輪の空気ばね１６の制御を実行する。ＥＣＵ１００は、空気圧制御部１４０、排気バルブ１７０、高圧タンクバルブ１６８、コンプレッサ１６０を駆動するモータ１６２と電気的に接続されている。ＥＣＵ１００は、各種センサおよびスイッチからの信号に基づいて、上記の空気圧制御部、制御バルブおよびモータに適宜制御信号を出力して、適切なばね係数を発揮し、または設定した車高に調整する。

車両１０の車高は、予め定められた複数のモードに応じて対応してＥＣＵ１００によって調整される。例えば、イグニッションオフと連動して車体全体を通常時より低い（例えば３０ｍｍ）車高に低下させて乗降性を高める「乗降モード」や、荷室のハッチの開扉に連動して車両の後輪側のみを低下させて荷物の積み降ろしを容易にする「荷物モード」などがある。ＥＣＵ１００は、いずれかのモードの実行時、各モードに対応する車輪の車高センサ１０４による検出値が目標車高に到達するまで、空気ばね１６のエアチャンバ２０から空気を排出するように、空気圧制御部１４０を制御する。

上記のようにイグニッションオフやハッチの開扉に連動する代わりに、またはこれに加えて、予め準備されている上述の車高モードのなかから運転者がいずれかを選択できる車高選択スイッチ１０２を車体１２の車室内に備えてもよい。このスイッチ情報もＥＣＵ１００に入力される。この場合も、ＥＣＵ１００は、各モードに対応する車輪の車高センサ１０４による検出値が目標車高に到達するまで、空気ばね１６のエアチャンバ２０から空気を排出するように空気圧制御部１４０を制御する。

図２は、（ａ）のノーマル車高から（ｂ）の荷物モードを実行したときの車両１０の様子を示す。図２（ｂ）に示すように、車高の低下中、目標車高に到達する前に、車体の一部が縁石などの障害物５０に接触して、それ以上車高が下がらなくなる場合がある。このとき、ＥＣＵ１００は、車高センサ１０４の検出値を基準として空気ばね１６のエアチャンバ２０から空気を排出しているので、障害物５０のために車高が下がらないと、エアチャンバ２０から空気を排出し続けてしまう。すると、後に車高を上昇させる場合に、排出した空気分をエアチャンバ２０内に導入する必要があるため、車高調整に時間を要するほか、コンプレッサ１６０を駆動するモータ１６２に与える負荷も増加してしまう。
そこで、本実施形態では、車高の低下時に空気ばね１６のエアチャンバ２０からの空気の過剰排出を防止する手段を備えるようにした。

図３は、図１に示した空気圧制御部１４０の構成を示す。空気圧制御部１４０は、制御弁１４２とパイロット弁１４４を含む。制御弁１４２は、ＥＣＵ１００に電気的に接続され、ＥＣＵ１００からの信号に応じて開弁状態と閉弁状態とに切り換え可能な方向制御弁である。これによって、空気供給ライン１９０を介して空気ばね１６のエアチャンバ２０内部に空気を供給し、また内部から空気を排出することができる。パイロット弁１４４は、制御弁１４２とエアチャンバ２０とを連通する流路に配置され、しきい値Ｐ_Ｔ以下で流路を閉じるように設定される。すなわち、パイロット弁１４４近傍の圧力をＰ_Ｖと表記すると、Ｐ_Ｖ＞Ｐ_Ｔのときパイロット弁１４４は開弁し、Ｐ_Ｖ≦Ｐ_Ｔのときパイロット弁１４４は閉弁する。

車両１０に乗員および荷物が搭載されていない状態（つまり空車時）で、通常車高のときにエアチャンバ２０内に発生する空車時圧力をＰ_Ｅとすると、パイロット弁１４４の閉弁圧力Ｐ_Ｔは、以下のように設定される。
Ｐ_Ｔ＝Ｐ_Ｅ−ｐ
ここで、ｐは余裕をとるための調整値であり、５０ｋＰａ程度に設定されることが好ましい。

空気ばね１６のエアチャンバ２０内の圧力が空車時圧力Ｐ_Ｅを下回れば、車体が障害物などに接触していない限り、車両１０の車高は必ず低下するはずである。したがって、パイロット弁近傍の圧力Ｐ_Ｖが空車時圧力Ｐ_Ｅより余裕を見たしきい値Ｐ_Ｔより低下することは、正常な車高調整中には起こりえない。そのため、パイロット弁圧力Ｐ_Ｖがしきい値Ｐ_Ｔ以下となったときは、車体が障害物に接触していると考えられるので、エアチャンバ２０からの空気の排出を停止することが好ましい。

以上の構成によって、車高低下中にエアチャンバ２０内の圧力が予め定められた圧力以下になると、パイロット弁１４４が閉弁しエアチャンバ２０からの空気の排出が停止されるので、障害物により車高の低下が妨げられているときでもエアチャンバ２０からの過剰な空気の排出が防止される。その後車高を上昇させるときは、制御弁１４２を開弁した後、コンプレッサ１６０または高圧タンク１６６からの圧縮空気により空気供給ライン１９０の圧力が上記しきい値Ｐ_Ｔに到達すると、パイロット弁１４４が開弁してエアチャンバ２０内に空気を導入することができるようになる。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、そのような変形例について述べる。

変形例１
図４は、図１に示した空気圧制御部１４０の別の構成を示す。この構成では、空気圧制御部１４０は、ＥＣＵ１００に電気的に接続され、ＥＣＵ１００からの信号に応じて開弁状態と閉弁状態とに切り換え可能な制御弁１４２と、制御弁１４２と空気ばね１６のエアチャンバ２０とを連通する通路に設置された圧力センサ１４６とを含む。圧力センサ１４６の検出値はＥＣＵ１００に供給される。

この構成において、圧力センサ１４６の検出値をＰ_Ｓと表記する。ＥＣＵ１００は、車高低下時、制御弁１４２を開弁して空気ばね１６のエアチャンバ２０から空気を排出させる。ＥＣＵ１００は、上述のしきい値Ｐ_Ｔを用いて、Ｐ_Ｓ＞Ｐ_Ｔのときは制御弁１４２を開弁状態に維持し、Ｐ_Ｓ≦Ｐ_Ｔとなったとき、制御弁１４２を閉弁するように指令する。

このように、車高低下時にエアチャンバ２０内の圧力が予め定められた圧力以下になると、制御弁１４２が閉弁しエアチャンバ２０からの空気の排出が停止されるので、障害物により車高の低下が妨げられているときでもエアチャンバ２０からの過剰な空気の排出が防止される。その後車高を上昇させるときは、ＥＣＵ１００が制御弁１４２を開弁した後、空気供給ライン１９０から圧縮空気をエアチャンバ２０内に導入すればよい。

変形例２
図５は、図１に示した空気圧制御部１４０のさらに別の構成を示す。この構成では、一組の車輪、つまり前輪または後輪の空気圧制御部１４０Ａ、１４０Ｂは、それぞれＥＣＵ１００からの信号に応じて開弁状態と閉弁状態とに切り換え可能な制御弁１４８Ａ、１４８Ｂを有するが、ひとつの圧力センサ１５０を共有している。圧力センサ１５０は、制御弁１４２Ａ、１４２Ｂと空気供給ライン１９０とを連通する通路に設置される。圧力センサ１５０の検出値はＥＣＵ１００に入力される。

この構成において、圧力センサ１５０の検出値をＰ_Ｓと表記する。ＥＣＵ１００は、車高低下時に、制御弁１４８Ａ、１４８Ｂを開弁して空気ばね１６のエアチャンバ２０Ａ、２０Ｂから空気を排出させる。このとき、ＥＣＵ１００は、上述のしきい値Ｐ_Ｔを用いて、Ｐ_Ｓ＞Ｐ_Ｔのときは制御弁１４８Ａ、１４８Ｂを開弁状態に維持し、Ｐ_Ｓ≦Ｐ_Ｔとなったとき、制御弁１４８Ａ、１４８Ｂを閉弁するように指令する。

あるいは、ＥＣＵ１００は、車高低下時に、まず制御弁１４８Ａを開弁してエアチャンバ２０Ａから空気を排出させ、次に、制御弁１４８Ｂを開弁してエアチャンバ２０Ｂから空気を排出させるようにしてもよい。そして、ＥＣＵ１００は、上述のしきい値Ｐ_Ｔを用いて、Ｐ_Ｓ＞Ｐ_Ｔのときは制御弁１４８Ａまたは１４８Ｂを開弁状態に維持し、Ｐ_Ｓ≦Ｐ_Ｔとなったとき、制御弁１４８Ａまたは１４８Ｂを閉弁するように指令してもよい。

上記変形例１の場合、空気ばねと同数の圧力センサが必要となるが、この変形例２では、一組の車輪に対してひとつの圧力センサを備えればよく、コストを低減することができる。図５に示した圧力センサを、車両に装着された４つの車輪に対応する制御弁１４８で共用するようにすれば、さらにコストを低減することができる。

本発明の一実施形態に係る車両制御装置を備えた車両の模式図である。 （ａ）のノーマル車高から（ｂ）の荷物モードを実行したときの車両の様子を示す図である。 図１に示した空気圧制御部の構成を示す図である。 図１に示した空気圧制御部の別の構成を示す図である。 図１に示した空気圧制御部のさらに別の構成を示す図である。

符号の説明

１０ 車両、 １２ 車体、 １６ 空気ばね、 １８ アブソーバ、 ２０ エアチャンバ、 ５０ 障害物、 １００ ＥＣＵ、 １０２ 車高選択スイッチ、 １０４ 車高センサ、 １４０ 空気圧制御部、 １４２、１４８ 制御弁、 １４４ パイロット弁、 １４６、１５０ 圧力センサ、 １４８ 制御弁、 １６０ コンプレッサ、 １６２ モータ、 １６６ 高圧タンク、 １６８ 高圧タンクバルブ、 １７０ 排気バルブ、 １９０ 空気供給ライン。

Claims (3)

1. 車両のばね上とばね下の間に介装され、流体が充填されたチャンバによってばね上とばね下の間に弾性力を発生させるように構成された流体ばねを有し、該チャンバへの流体の流出入によって車高を調整する車高調整手段と、
   車高低下または上昇の指示に応じて前記チャンバへの流体の流出入を調整する制御弁と、
   車高低下時に前記チャンバ内の圧力が予め定められた圧力以下になったとき、該チャンバからの流体の排出を停止させる過剰排出防止手段と、
   を備えることを特徴とする車両制御装置。
2. 前記過剰排出防止手段は、前記制御弁と前記チャンバとを連通する流路に配置され、予め定められた圧力以下で流路を閉じるように設定されたパイロット弁であることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記過剰排出防止手段は、前記チャンバに連通する流路内の圧力を検出する圧力センサと、該圧力センサの検出値が予め定められた圧力以下になったとき前記制御弁に対し閉弁するよう指令する閉弁手段と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。

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