JP2022157644A - 車両姿勢制御装置および車高調整可能な車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が安定する高さで車高を調整して、車両の安定性を確保することができる。【解決手段】車両１００（車両姿勢制御装置）は、車体１における各車輪３の位置での車高を調整する車高調整装置５と、車高調整装置５による車高調整を制御する車高制御手段９と、車輪３のパンクを検知するパンク検知手段１１と、車両１が走行中か停車中かを判定するＥＣＵ１０（停車判定手段）と、を備え、車高制御手段９は、パンク検知手段１１が車輪３のパンクを検知し、かつ、ＥＣＵ１０が走行中と判定した場合、車両１００が所定の車高になるように車高を調整する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両姿勢制御装置および車高調整可能な車両に関する。

車高調整装置は、走行中、もしくは、目標車高が運転者により変更になったり、イグニッションスイッチがオンになったり、ドアやトランクが開いたりしたときに、車体の下部等と路面との距離を計測して、その距離が干渉危険距離と判定されると、目標車高を高く設定し、その目標車高に実車高が一致するように車高調整を行う。

特許文献１には、タイヤがパンクした時に通常の車高制御を中止し、パンクしたタイヤとは反対側のタイヤの車高を下げる車両の制御方法が記載されている。

特開昭６１－１０２３０３号公報

しかしながら、特許文献１の車両の制御方法にあっては、パンクしたタイヤの反対側のタイヤの車高を下げた後は、車高制御を中止してしまっているため、車高が下がりすぎて安定性を欠く可能性があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、車両が安定する高さで車高を調整して、車両の安定性を確保することができる車両姿勢制御装置および車高調整可能な車両を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る車両姿勢制御装置は、車体における各車輪の位置での車高を調整する車高調整装置と、前記車高調整装置による車高調整を制御する車高制御手段と、前記車輪のパンクを検知するパンク検知手段と、車両が走行中か停車中かを判定する停車判定手段と、を備え、前記車高制御手段は、前記パンク検知手段が前記車輪のパンクを検知し、かつ、前記停車判定手段が走行中と判定した場合、前記車両が所定の車高になるように車高を調整することを特徴とする。

本発明によれば、車両が安定する高さで車高を調整して、車両の安定性を確保することができる。

本発明の実施形態に係る車両姿勢制御装置（車両）の構成図である。 本発明の実施形態に係る車両姿勢制御装置（車両）の側面図である。 本発明の実施形態に係る車両姿勢制御装置（車両）のブロック図である。 本発明の実施形態に係る車両姿勢制御装置（車両）の車高調整機能の実行／停止の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る車両姿勢制御装置（車両）の各積載時の自動車高調整を説明する図であり、（ａ）は定積の車両を示す図、（ｂ）は偏積載の車両を示す図、（ｃ）は自動車高調整を実行した車両を示す図である。 本発明の実施形態に係る車両姿勢制御装置（車両）の自動車高調整を説明する図である。 本発明の実施形態に係る車両姿勢制御装置（車両）のタイヤ交換等における車高調整を説明する図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両姿勢制御装置を搭載した車両１００の構成図である。図２は、車両１００の側面図である。車両姿勢制御装置が、車両１００に広範囲に組み込まれ一体となっているので、車両そのものと考えてもよく、車両姿勢制御装置が、車両１００に搭載されていると考えてもよい。
本実施形態の車両１００は、ガソリン車であるが、ディーゼル車または電気自動車（ハイブリッド車および燃料電池車を含む。）であってもよい。

図１および図２に示すように、車両１００の車体１には、車輪３が前後左右に４個設置されている。車輪３は、左前輪３ｆｌ、左後輪３ｒｌ、右前輪３ｆｒおよび右後輪３ｒｒとからなる。これら各車輪３は、４つのサスペンションアーム４を介して車体１に支持されており、各車輪３と車体１との間には、車高調整装置５が設けられている。
なお、本明細書では、４つの車輪３ｆｒ，３ｆｌ，３ｒｒ，３ｒｌに対応して配置されている部材、例えば車輪速センサ２ｆｒ，２ｆｌ，２ｒｒ，２ｒｌ等については、それぞれを総称するときには符号の数字部分を用いる。また、個々の部材について言及するときは、その配置位置に応じて、符号にｆｒ（右前）、ｆｌ（左前）、ｒｒ（右後）、ｒｌ（左後）のアルファベット部分を含む符号を用いて識別する。したがって、以下で総称するときは、例えば、「車輪３」といい、個々の部材（位置）を指示するときは、例えば「車輪３ｆｒ」等という。

<車高調整装置５>
車高調整装置５は、車体１における各車輪３の位置での車高を調整する。
車高調整装置５は、エアサスペンション６と、車高センサ２０（２０ｆｒ，２０ｆｌ，２０ｒｒ，２０ｒｌ）と、圧縮空気制御ユニット１５と、を備える。
エアサスペンション６は、圧縮空気が供給されることで、各エアサスペンション６内の空気圧が調整され、車高調整装置５のストロークを変化させることで、車高を調整することができる。

車高センサ２０（２０ｆｒ，２０ｆｌ，２０ｒｒ，２０ｒｌ）は、４つの車輪３ｆｒ，３ｆｌ，３ｒｒ，３ｒｌのエアサスペンション６に設けられる。車高センサ２０は、車高調整装置５の伸縮した長さ（ストローク）を計測することができる。車高センサ２０は、車輪３と車体１との相対的な位置関係に基づいて、車輪３ｆｒ，３ｆｌ，３ｒｒ，３ｒｌの位置での車高Ｈｆｒ，Ｈｆｌ，Ｈｒｒ，Ｈｒｌを検出する。車高Ｈｆｒ，Ｈｆｌ，Ｈｒｒ，Ｈｒｌは、路面から車体１の下端までの距離を示す。

図３は、車両姿勢制御装置（車両１００）のブロック図である。
図３に示すように、圧縮空気制御ユニット１５は、コンプレッサ３０と、エアタンク３１と、第１バルブ３２～第７バルブ３８と、圧力センサ３９と、を備える。コンプレッサ３０、エアタンク３１、第１バルブ３２～第７バルブ３８、および圧力センサ３９は、配管４０により接続されている。
圧縮空気制御ユニット１５は、車高制御手段９（図１参照）の起動に伴って起動し、車高制御手段９の停止に伴って停止する。圧縮空気制御ユニット１５は、圧縮空気を発生させるコンプレッサ３０と、開弁してその圧縮空気を各エアサスペンション６に供給し、閉弁して各エアサスペンション６に供給された圧縮空気を保持する第１バルブ３２～第７バルブ３８とを有している。

エアサスペンション６は、車輪３毎に設けられるものである。各エアサスペンション６は、配管４０を介してコンプレッサ３０側から供給されるエアを空気室（図示省略）に収容することで車高を維持／調整する。

コンプレッサ３０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０（後記）からの指令に基づいて配管４０内のエアの圧力を調整する。第１バルブ３２は、コンプレッサ３０およびエアタンク３１を結ぶ配管４０上に配置される。第２バルブ３３は、コンプレッサ３０およびエアタンク３１と各エアサスペンション６とを結ぶ配管４０上に配置される。第３バルブ３４は、大気と各エアサスペンション６とを結ぶ配管４０上に配置される。第４バルブ３５～第７バルブ３８は、各エアサスペンション６の手前に配置され、第１バルブ３２～第３バルブ３４側からエアサスペンション６に対するエアの供給を制御する。

圧力センサ３９は、配管４０内の圧力Ｐを検出する。本実施形態では、圧力センサ３９により、各車輪３ｆｌ、３ｆｒ、３ｒｌ、３ｒｒの圧力値を検出する。

図１および図２に示すように、車両１００には、車両１００の全般にわたる各種の制御を実行する電子制御装置１０（以下「ＥＣＵ１０」という。）と、車高調整装置５による車高調整の制御を実行する車高制御手段９と、パンク検知手段１１と、が設けられている。

<ＥＣＵ１０>
ＥＣＵ１０と、車高制御手段９とは、イグニッションスイッチＩＧのオン（ＯＮ）で起動（電源オン）し、イグニッションスイッチＩＧのオフ（ＯＦＦ）で停止（電源オフ）する。ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチＩＧのオン（ＯＮ）で起動してから、イグニッションスイッチＩＧのオフ（ＯＦＦ）で停止するまで、車両１００の全般にわたる各種の制御を実行する。

ＥＣＵ１０は、車両１００が走行中か停車中かを判定する停車判定手段としての機能を有する。
ＥＣＵ１０は、車両１に搭載された変速機のシフトレンジのポジションがＰ（パーキング）レンジの時に停車中と判定する。

<車高制御手段９>
車高制御手段９は、イグニッションスイッチＩＧのオン（ＯＮ）で起動してから、イグニッションスイッチＩＧのオフ（ＯＦＦ）で停止するまで、車高調整装置５による車高調整の制御を実行する。

図１および図２に示すように、車体１は、車輪速センサ２（２ｆｒ，２ｆｌ，２ｒｒ，２ｒｌ）を備える。
車輪速センサ２は、例えばブレーキロックを防止するシステム等に用いられる。この車輪速センサ２は、車輪３と同軸上に設置される磁気エンコーダの回転に伴う磁界の変化を磁気ピックアップによりパルス信号（車輪速検出信号）に変換する。このパルス信号（車輪速検出信号）は車高制御手段９に送信される。

車高制御手段９は、車高センサ２０が計測したストロークを取得し、取得したストロークに基づいて、車高（実車高）を算出することができる。車高制御手段９は、算出された車高が、予め記憶手段１２に記憶させておいた目標車高になるように制御された車高調整を行う。
車高制御手段９は、パンク検知手段１１が車輪３のパンクを検知し、かつ、ＥＣＵ１０（停車判定手段）が走行中と判定した場合、車両１００が所定の車高になるように車高を調整する。

車高制御手段９は、パンク検知手段１１が車輪３のパンクを検知し、かつ、ＥＣＵ１０（停車判定手段）が停車と判定した場合、車高調整装置５による車高調整を停止する。

車高制御手段９は、パンク検知手段１１が車輪３のパンクを検知し、かつ、ＥＣＵ１０（停車判定手段）が走行中と判定した場合は、領域（図６の二点鎖線の囲みａ参照）内で車高を調整する。

車高調整は、車高制御手段９で車高調整装置５を制御することによって行われるが、車高制御手段９による制御は、圧縮空気制御ユニット１５を介して行われている。

なお、ＥＣＵ１０が、車高制御手段９を含んでいてもよく、パンク検知手段１１からの信号を受信して、車高制御手段９を含むＥＣＵ１０全体が起動してもよい。

<パンク検知手段１１>
パンク検知手段１１は、ＴＰＭＳ（Tire Pressure Monitoring System）を用いて、車輪のタイヤパンクを検知する。ＴＰＭＳは、車輪速等に基づいて空気圧を間接的に検出するシステムであり、減圧したタイヤが車両走行時につぶれて動荷重半径が小さくなり、正常圧のタイヤよりも速く回転する現象を利用する。本実施形態では、車輪速センサ２（２ｆｒ，２ｆｌ，２ｒｒ，２ｒｌ）により検出した車輪速に基づいて、タイヤの空気圧を推定するとともに、所定値との比較により各車輪３のタイヤのパンクも検出する。なお、空気圧センサでタイヤの空気室の圧力を直接検出する直接式のものでもよい。

以下、車両姿勢制御装置（車両）の車高調整機能の実行／停止の動作について説明する。
図４は、車両姿勢制御装置（車両）の車高調整機能の実行／停止の車高調整機能の継続／停止の処理を示すフローチャートである。
車両姿勢制御装置（車両）が車高調整機能制御を開始すると、ステップＳ１で車高制御手段９は、走行中の自動車高調整をＯＮにし、車高調整装置５による車高調整の制御を実行する。

走行中の自動車高調整をＯＮにすることで、車高制御手段９は、車高調整装置５による車高調整の制御を実行する。走行中の動車高調整は、Driving modeに合わせた設定車高の変更であり、選択したDriving modeで目標車高を変化させる。また、車速と連動して車高を調整する。例えば、Driving modeがスポーティの場合は、重心高ダウンによるハンドリング特性向上がある。また、高速走行時には、車高を下げて、高速走行時の安定性の向上を図る。また、車速の連動による頻繁な車高の変更（車高の上げ下げ）を抑制するため車高変更にヒステリシスを設ける。さらに、安定性確保のため、段階的に車高を低減する。

図５は、各積載時の自動車高調整を説明する図である。図５（ａ）は定積の車両を示し、図５（ｂ）は偏積載の車両を示し、図５（ｃ）は自動車高調整を実行した車両を示す。
図５に示すように、車高調整装置５は、エアサスペンション６（図１および図３参照）の高さを調整することにより、積載状態が変化した場合でも設定車高を常に保つ。車高制御手段９は、車高調整装置５を用いて、車両１００の車高のずれが閾値以上に達した場合、閾値以内に入るようにエアサスペンション６の高さを調整する。
以上、走行中の自動車高調整ＯＮについて述べた。

図４のフローに戻って、ステップＳ２でＥＣＵ１０は、パンク検知手段１１がＴＰＭＳのパンク状態検知信号を検知（車輪のタイヤパンクを検知）したか否かを判別する。
ＴＰＭＳパンク状態検知信号を検知していない場合（Ｓ２：Ｎｏ）、ステップＳ３で車高制御手段９は、停車中（駐車中）の自動車高調整をＯＮにしてステップＳ２に戻る。

ＴＰＭＳパンク状態検知信号を検知した場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、ステップＳ４でＥＣＵ１０は、車両１００に搭載された変速機のシフトレンジのポジションのギアがＰレンジであるか否かを判別する。ＥＣＵ１０は、停車判定手段としての機能を有しており、ギアがＰレンジの時に駐車中と判定する。ギアがＰレンジか否かを検知することで、運転者が車両から停止するという意思を明確に確認できる。

ギアがＰレンジでない場合（Ｓ４：Ｎｏ）、ステップＳ５で車高制御手段９は、操縦安定性が確保可能な車高であるか否かを判別する。操縦安定性が確保可能な車高である場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）、ステップＳ２に戻る。
操縦安定性が確保可能な車高でない場合（Ｓ５：Ｎｏ）、ステップＳ６で車高制御手段９は、操縦安定性が確保可能な車高に調整して、ステップＳ２に戻る。走行中でも車両が安定する高さで車高を自動的に調整することで、車両の安定性を確保することができる。

図６は、車両姿勢制御装置（車両）の自動車高調整を説明する図である。
図６に示すように、車高制御手段９は、上下幅を持った領域（図６の二点鎖線の囲みａ参照）を有し、その領域（図６の二点鎖線の囲みａ参照）の範囲内で車高を調整する。図６では、所定の領域は、車高調整０すなわち１Ｇに対して、上限をＭｉｄ（Ｘ２）、下限をＬｏ１（Ｘ１）に設定する。車高調整装置５による車高調整は、図６に示すようにＨｉｇｈ（Ｘ３）まで可能である（ただしＸ３＞Ｘ２＞Ｘ１）。しかし、車高制御手段９は、パンク検知手段１１がパンクを検知し、かつ、車両１００が走行中と判定した場合は、領域（図６の二点鎖線の囲みａ参照）内で車高を調整する。上下幅を持った領域で自動的に車高を調整するので、パンクしている状態でも視認性と安定性向上（ここでは高速走行時の安定性向上）を両立した制御を行うことができる。

また、車速の連動による頻繁な車高の変更（車高の上げ下げ）を抑制するため、車高変更にヒステリシスを設ける。図６では、車速<１>ｋｐｈ（時速）になると車高を下げるが（図６の符号ｂ参照）、もとの車高に戻る場合には車速<１>ｋｐｈではなく、車速が車速<２>ｋｐｈまで下がる（ただし車速<１>＞車速<２>）（図６の符号ｃ参照）ことが復帰条件となる。

図４のフローに戻って、ステップＳ４でギアがＰレンジである場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、ステップＳ７で車高制御手段９は、駐車中の自動車高調整をＯＦＦにしてステップＳ２に戻る。

このように、車両１００（車両姿勢制御装置）は、パンク検知信号でパンク状態を見極めた後（ステップＳ２参照）、停車中をＰレンジであるかどうかで見分け（ステップＳ４参照）、Ｐレンジである場合（停車中である場合）車高調整をＯＦＦにする（ステップＳ７参照）車両姿勢制御を行う。

図７は、車両姿勢制御装置（車両）のタイヤ交換等における車高調整を説明する図である。
図７に示すように、ジャッキアップ中に車高調整機能が動作すると、エアバネ（エアサスペンション６）の空気を抜いてしまい、ジャッキ５０が車体１から外せない可能性がある。従来は、パンクにおけるタイヤ交換等を行う場合、自動車高調整を手動で無効にする必要がある。
本実施形態では、図４のフローのステップＳ７において、車高制御手段９が、駐車中の自動車高調整をＯＦＦにする。
これにより、自動車高調整が禁止（停止）されるので、運転者が特別な操作をすることなく車高調整を禁止することができ、運転者の手間を省くことができる。

以上説明したように、本実施形態の車両１００（車両姿勢制御装置）（図１参照）は、車体１における各車輪３の位置での車高を調整する車高調整装置５と、車高調整装置５による車高調整を制御する車高制御手段９と、車輪３のパンクを検知するパンク検知手段１１と、車両１００が走行中か停車中かを判定するＥＣＵ１０（停車判定手段）と、を備え、車高制御手段９は、パンク検知手段１１が車輪３のパンクを検知し、かつ、ＥＣＵ１０（停車判定手段）が走行中と判定した場合、車両１００が所定の車高になるように車高を調整する。

この構成により、走行中でも車両が安定する高さで車高を自動的に調整することで、車両の安定性を確保することができる。

車両１００（車両姿勢制御装置）において、車高制御手段９は、パンク検知手段１１が車輪３のパンクを検知し、かつ、ＥＣＵ１０が停車と判定した場合、車高調整装置５による車高調整を停止する。

これにより、図７に示すタイヤ交換の作業時に、運転者は特別な操作をすることなく車高調整を禁止（停止）することができ、運転者の手間を省くことができる。

車両１００（車両姿勢制御装置）において、ＥＣＵ１０は、車両１に搭載された変速機のシフトレンジのポジションがＰレンジの時に停車中と判定する。

これにより、車両の停止が駐車による停止であるという運転者の意思を明確に確認できる。

車両１００（車両姿勢制御装置）において、所定の車高は、上下に所定の幅を備えた領域であり、車高制御手段９は、パンク検知手段１１が車輪３のパンクを検知し、かつ、ＥＣＵ１０が走行中と判定した場合は、領域内で車高を調整する。

これにより、上下幅を持った領域で自動的に車高を調整するので、パンクしている状態でも視認性と安定性を両立した制御を行うことができる。

上記した実施形態例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１ 車体
３，３ｆｒ，３ｆｌ，３ｒｒ，３ｒｌ 車輪
２，２ｆｒ，２ｆｌ，２ｒｒ，２ｒｌ 車輪速センサ
５ 車高調整装置
６ エアサスペンション
９ 車高制御手段
１０ ＥＣＵ（電子制御装置）（停車判定手段）
１１ パンク検知手段
１５ 圧縮空気制御ユニット
２０，２０ｆｒ，２０ｆｌ，２０ｒｒ，２０ｒｌ 車高センサ
３０ コンプレッサ
３１ エアタンク
３２～３８ 第１バルブ～第７バルブ
３９ 圧力センサ
１００ 車両姿勢制御装置（車両）

Claims (5)

1. 車体における各車輪の位置での車高を調整する車高調整装置と、
   前記車高調整装置による車高調整を制御する車高制御手段と、
   前記車輪のパンクを検知するパンク検知手段と、
   車両が走行中か停車中かを判定する停車判定手段と、を備え、
   前記車高制御手段は、
   前記パンク検知手段が前記車輪のパンクを検知し、かつ、前記停車判定手段が走行中と判定した場合、前記車両が所定の車高になるように車高を調整する
   ことを特徴とする車両姿勢制御装置。
2. 前記車高制御手段は、
   前記パンク検知手段が前記車輪のパンクを検知し、かつ、前記停車判定手段が停車と判定した場合、前記車高調整装置による車高調整を停止する。
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両姿勢制御装置。
3. 前記停車判定手段は、
   前記車両に搭載された変速機のシフトレンジのポジションがＰレンジの時に停車中と判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両姿勢制御装置。
4. 前記所定の車高は、上下に所定の幅を備えた領域であり、
   前記車高制御手段は、
   前記パンク検知手段が前記車輪のパンクを検知し、かつ、前記停車判定手段が走行中と判定した場合は、前記領域内で車高を調整する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両姿勢制御装置。
5. 車体における各車輪の位置での車高を調整する車高調整装置と、
   前記車輪のパンクを検知するパンク検知手段と、
   車両が走行中か停車中かを判定する停車判定手段と、
   前記車高調整装置による車高調整を制御するとともに、
   前記パンク検知手段が前記車輪のパンクを検知し、かつ、前記停車判定手段が走行中と判定した場合、前記車両が所定の車高になるように車高を調整する車高制御手段と、
   を備えることを特徴とする車高調整可能な車両。

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