JP2003063228A

JP2003063228A - 車高調節装置

Info

Publication number: JP2003063228A
Application number: JP2001256599A
Authority: JP
Inventors: Isato Nanbu; 勇人南部
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2003-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】車両が停車状態で荷物の積み降ろしをするとき
に、積載されている荷物の重量にかかわらず、車台床面
の路面からの高さを一定に制御する。【解決手段】車高センサが検出する車高は車軸から車台
までの距離であり、荷物の荷重が変化すると、タイヤの
たわみ、シャシフレームのたわみ、および車両姿勢の変
動があるから、これらの変動分について、エアスプリン
グの空気圧ｐの関数ｆ(p) を設定し、これを設定値に加
算して制御を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エアスプリングを
利用し、そのエアスプリングの空気圧を調節することに
より、車高を一定の値に制御する車高調節装置の改良に
関する。本発明は、貨物自動車に利用するために開発さ
れた装置であるが、そのほかの自動車の車高調節装置と
しても広く利用することができる。本発明は、貨物自動
車の荷台をプラットフォームなどに接近させて停車さ
せ、荷物の積み降ろしを行うときに、積み荷の大きさに
より貨物自動車の荷台の高さが、プラットフォームの高
さと食い違うことのないように制御するための改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】車軸とシャシフレームとの間にエアスプ
リングを配置し、車軸とシャシフレームとの距離ｈがつ
ねに一定に維持されるように、そのエアスプリングの空
気圧を自動調節する車高調節装置が広く普及している。
これは、従前のリーフスプリングによるサスペンション
に比べると、車両の乗り心地をいちじるしく改善するこ
とができるとともに、車軸とシャシフレームとの間の距
離ｈの制御目標値を相応に変更できる利点がある。たと
えば、貨物自動車が荷物の積み降ろしを行うときに、貨
物自動車の荷台の高さを倉庫のプラットフォームの高さ
と等しく調節することにより、荷物の積み降ろし作業を
省力化することができる。

【０００３】このために、上記距離ｈを車両走行中は車
両走行のために最適な値に維持するとともに、荷物の積
み降ろしを行うときには、車両が停車中であってエンジ
ンが停止されても、エアスプリングによる車高制御を有
効に維持し、距離ｈの制御目標値を荷物の積み降ろしに
便利な所望値に変更することができる装置が知られてい
る。このような装置として、本願出願人の先願に、特開
２００１−４７８３６号公報に開示されたものがある。
この先願発明は、荷物の積み降ろし作業中に積載重量が
変化しても荷台が急激に沈下しないように工夫したもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】シャシフレームと車軸
との距離ｈを検出する車高センサは、あくまでも車軸と
シャシフレームとの距離を検出するものであって、地表
面と荷台端部との距離を検出するものではない。したが
って、積み荷の重量が大きくなると、エアスプリングの
たわみだけでなくタイヤのたわみも大きくなる。タイヤ
のたわみが大きくなると、かりに、前記距離ｈを目標値
に維持するようにエアスプリングの空気圧を自動調節し
ても、地表面から車台あるいは荷台までの距離を一定に
制御することはできない。さらに、積み荷の重量が大き
くなると、シャシフレームそのもののたわみも変化する
し、積み荷の位置により車両の姿勢も変化する。すなわ
ち、倉庫のプラットフォームに車両荷台を接近させ、車
両を停止させてからエアスプリングの制御目標値を変更
することにより、プラットフォームと荷台とがほぼ同一
の高さになるように設定しても、荷物の積み降ろしが進
行するにしたがって、エアスプリングの空気圧の自動調
節が実行されると、プラットフォームの高さと車両荷台
の高さにはズレが生じる。

【０００５】これを改良するためには、車高センサで検
出される距離ｈを補償するように制御するとともに、こ
のズレの分を併せて補償しなければならない。そして本
願発明者は、このズレの大きさは、エアスプリングの空
気圧の情報から一義的に得られることに気づいた。

【０００６】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、荷物の積み降ろし作業の期間にわたり、荷積み
の場合も荷降ろしの場合も、荷台の地上からの高さを荷
物の積み降ろし作業の開始時に設定した状態から、荷物
の積み降ろしが終了するまでほぼ一定値に維持すること
ができる車高調節装置を提供することを目的とする。本
発明は、車両走行中は車軸からシャシフレームまでの距
離を一定に維持するように制御するが、停車中には荷台
の路面からの高さを一定に維持することができる車高調
節装置を提供することを目的とする。本発明は、ハード
ウエアを追加することなく、ソフトウェアの一部変更に
より制御精度を向上することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述のように、車両の停
車中に設定することができる制御モードでは、車高セン
サが検出している車軸とシャシフレームとの距離ｈとこ
の制御目標値ｈ_s との差分 (ｈ−ｈ_s)が零になるように
制御を行うのでは十分でない。本発明は、これにタイヤ
のたわみ、シャシフレームのたわみ、車両姿勢の変動、
その他による変化分Δを考慮して、ｈ−（ｈ_s ＋Δ）が零になるように制御を行う。そしてこの変化分Δは制
御対象であるエアスプリングの空気圧ｐの関数として、
つまり Δ＝ｆ(p) として、あらかじめ制御回路に設定
しておくことを最大の特徴とする。

【０００８】すなわち本発明は、車軸（１）とシャシフ
レーム（２）との間に配置されたエアスプリング（３）
と、車軸とシャシフレームとの間の距離ｈを検出する車
高センサ（４）と、前記エアスプリング（３）の空気圧
を調節する制御バルブ（５）と、前記車高センサ（４）
の検出出力を取込み前記制御バルブ（５）に制御出力を
送出する制御回路（６）とを備えた車高調節装置におい
て、前記エアスプリング（３）の空気圧ｐを検出する空
気圧センサ（７）を設け、前記制御回路（６）は、前記
空気圧センサ（７）の検出出力を取込み、前記距離ｈの
制御目標値をｈ _s とし、前記空気圧ｐを変数としてあら
かじめ設定された関数をｆ(p) とするとき、ｈ−（ｈ_s ＋ｆ(p) ）→０となるように車高を調節する制御モードを含むことを特
徴とする。

【０００９】車高センサ（４）が検出している距離ｈを
制御目標値ｈ_s に近づけるように制御を実行している
と、車両への積載量が大きく変化したとき、つまり荷物
が積み込まれたときあるいは積載荷物が下ろされたとき
に、車台の路面からの高さが上記説明の変化分Δだけ合
わなくなる。これは、タイヤのたわみ、シャシフレーム
のたわみ、および車両の姿勢変動がその要因であり、こ
れらは車両に積まれたまたは降ろされた荷物の重量に依
存するものである。車台の路面からの高さを調節設定し
た後に、あらたに積まれた荷物の重量または降ろされた
荷物の重量は、エアスプリング（３）の空気圧ｐの変化
によりその大略値を知ることができる。したがって、上
記変化分Δをあらかじめエアスプリング（３）の空気圧
ｐの関数ｆ(p) として、制御回路（６）に設定してお
き、車高調節にさいしてはそのつどエアスプリング
（３）の空気圧ｐを観測し、この関数ｆ(p) を演算し、
その関数ｆ(p) の値だけ補正することにより、積載荷物
の重量が変化しても車台の路面からの高さを一定に維持
することができる。

【００１０】エアスプリングを設け、その空気圧を調節
することにより車高調節を行う実用的な車両の設計で
は、エアスプリングの空気圧ｐを検出するための圧力セ
ンサをすでに備え、この圧力センサの検出出力を制御回
路で利用するように構成されているものが多い。したが
って既存設計の大部分の車両については、圧力センサを
あらたに設ける必要はなく、制御回路のソフトウェアを
変更することにより本発明を実施することができる。

【００１１】このような制御モードは車両走行中に利用
されることはない。本発明の制御モードは、荷物の積み
降ろしを行うときに必要なモードであって、車両が停止
状態にあるときに操作により有効になるように構成する
ことがよい。前記目標値ｈ_sを設定するために、つまり
停車中の車両の荷台の高さを操作により調節するために
車外操作端（８）を設け、この操作により設定された値
を制御目標値ｈ_s として制御回路に取込む構成とするこ
とがよい。この車外操作端（８）が操作され制御目標値
ｈ_s が設定されたときに、この制御モードが自動的に設
定される構成とすることが望ましい。そして、この制御
目標値ｈ_s の設定が解除されたときに、この制御モード
が自動的に解除される構成とすることが望ましい。

【００１２】本願発明者が、さまざまな車両形式につい
て検討したところ、タイヤのたわみおよびシャシフレー
ムのたわみについては、上記説明の変化分Δをエアスプ
リングの空気圧ｐの一次関数により近似することができ
ることがわかった。そして、車両姿勢による影響につい
ては、同じくエアスプリングの空気圧ｐの二次関数によ
り近似することができることがわかった。したがって、
制御精度を高く設計するなら、前記関数ｆ(p) は二次関
数としてあらかじめ制御回路のソフトウェアに設定して
おき、制御精度をそれほど高く必要としない場合には、
前記関数ｆ(p)を一次関数としてあらかじめ制御回路の
ソフトウェアに設定しておくことがよい。このように、
前記関数ｆ(p) をエアスプリングの空気圧ｐの二次関数
または一次関数として設定することにより、ソフトウェ
アの改造も単純化される。そしてこの関数ｆ(p) は車両
の型式ごとに統一して設定することができる。すなわ
ち、制御回路のソフトウェアに、それぞれ複数の車両型
式に対応して複数の関数ｆ(p) を設定しておき、車両形
式の情報にしたがって、その関数ｆ(p) の一つを選択し
て利用するように構成することが望ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】実施例図面を参照して説明する。
図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。図２
は車両の荷台床面を荷物積み降ろし場のプラットフォー
ムの高さに合わせた状態を説明する図である。図３は積
載荷重に対する車高変化をその原因別に説明する図であ
る。図４は本発明実施例の関数ｆ(p) を説明する図であ
る。図５は本発明実施例装置の要部制御フローチャート
である。

【００１４】図１を参照して、車軸１に対してシャシフ
レーム２は一対のエアスプリング３を介して支持されて
いる。この構造図は模式的に描かれていて、しかも車両
の左側面であり、同様の構造は車両の右側面にも設けら
れている。車軸１とシャシフレーム２との間には、車高
ｈを電気信号として検出する車高センサ４が設けられて
いる。この車高センサ４は車高ｈの変化を腕木を介して
回転角度に変換し、車高センサ４からは車高ｈに対応す
る電気信号が送出される。この電気信号は入出力回路Ｉ
／Ｏを介して制御回路６に入力情報として取込まれる。
車高センサ４は左右それぞれに別の部品が配置される構
造のものもあり、あるいは車高センサ４は車軸の中央近
傍に左右共通に設けられる構造のものもある。この構造
はよく知られた構造である。

【００１５】制御回路６はその制御出力を入出力回路Ｉ
／Ｏを介して制御バルブ５に送出する。制御バルブ５に
は、そのインレット側に空気圧の圧力源である空気圧タ
ンク９が接続され、そのアウトレット側から前記エアス
プリング３に空気圧を送出する。この制御バルブ５には
制御回路６の制御信号に対応して三つの状態がある。そ
の一は空気圧タンク９から空気圧をエアスプリング３に
供給する状態であり、その二はエアスプリング３の空気
圧をその排出口から大気に放出する状態であり、その三
は電磁弁を介してエアスプリング３の空気圧が出入りし
ないように閉塞する状態である。エアスプリング３の空
気圧ｐは空気圧センサ７により検出され、入出力回路Ｉ
／Ｏから制御回路６に供給される。

【００１６】また制御回路６には入出力回路Ｉ／Ｏを介
して車外操作端８の操作信号が入力する。これは図２に
示すように、運転者が車両後部を荷物積み降ろし場のプ
ラットフォームに接近させて車両を停車させてから、車
外に出て車両の荷台床面をこのプラットフォームと等し
い高さに調節するときに利用する。この車外操作端８は
車両のパーキング・ブレーキがかかっている状態で有効
になる。すなわち、パーキング・ブレーキ信号ＰＢが入
出力回路Ｉ／Ｏを介して制御回路６に入力し、この制御
回路６は停車モードになり車外操作端８の入力を受け入
れる状態になる。そして、この状態で上記車外操作端８
のＵＰボタンを操作すると、制御バルブ５は空気圧タン
ク９の空気圧をエアスプリング３に供給するように作動
し、ＵＰボタンから指を放すと制御バルブ５は閉塞状態
になり、ＤＯＷＮボタンを操作すると、制御バルブ５は
エアスプリング３の空気圧を大気に放出する。ＤＯＷＮ
ボタンから指を放すと制御バルブ５は閉塞状態になる。
車両のパーキング・ブレーキが解除されたときには、こ
の制御回路６は走行モードになって、車高ｈを走行時の
制御目標値ｈ₀ に制御するように動作する。

【００１７】制御バルブ５は制御回路６により上述のよ
うに制御されるが、走行モードでは、車高ｈがその制御
目標値と等しくなるように制御される。車両の走行時に
は、積み荷の大きさや、路面の状態にかかわらず、車高
ｈが走行時の制御目標値ｈ₀に等しくなるように、つま
りｈ−ｈ₀ → ０となるように制御が行われる。

【００１８】停車モードでは、車外操作端８を操作する
ことにより、制御回路６ではその車高制御のための制御
目標値を変更する。すなわち、車台の後部がちょうどプ
ラットフォームの高さになるように、新たな車高ｈ_s を
その制御目標値として設定して、車高ｈがこの新たな制
御目標値ｈ_s に等しくなるように、制御バルブ５を開閉
することによりエアスプリング３の空気圧を調節する。

【００１９】ここで本発明の特徴とするところは、この
ように車台の後部床面がプラットフォームの高さと等し
くなるように調節された後の制御にある。車台後部の高
さがプラットフォームの高さになってから、かりに荷台
に荷物を積み込むとその重量により車台は降下する。荷
物を降ろせば車台は上昇する。荷台の重量が増加して車
台が降下すると、このとき車高センサ４はこれを検出
し、制御回路６はその検出出力にしたがって制御バルブ
５を制御して、エアスプリング３の空気圧を増大させ
る。しかし、上述のように車高センサが検出している距
離は、車軸１とシャシフレーム２との相対的な距離であ
り、車両が停止している路面から車台までの距離ではな
い。すなわち荷物の積み降ろしに不便のないようにする
には、路面から車台床面までの距離が一定になるように
制御することが必要である。ところが、積載貨物の重量
が増加するとタイヤのたわみも増加するし、シャシフレ
ーム２のたわみも増加するし、さらに車両姿勢が変動す
るから、路面から車台までの距離はこの制御のみでは一
定にならない。

【００２０】この特性を図３により説明すると、図３は
横軸に積載荷重をとり、縦軸に路面から車台までの車高
変化をとり、タイヤおよびシャシフレームのたわみの影
響がそれぞれどのように現れるかを示すものである。す
なわち、タイヤのたわみおよびシャシフレームのたわみ
による変化分は、それぞれ直線的である。車両姿勢によ
る変化分は積み荷の位置により一様ではないが、積み荷
の位置を固定するとその車高変化に対する影響は直線的
にはならないものの右上がりの曲線により表すことがで
きる。そして、さまざまな車両例についてこの影響を検
討すると、タイヤおよびシャシフレームのたわみの影響
分および車両姿勢による影響分は、二次関数曲線により
近似することができることがわかった。

【００２１】積載荷重の大きさとエアスプリングの空気
圧ｐの値は比例関係にあるから、図４に示すように、横
軸にエアスプリングの空気圧ｐをとり、縦軸にこの近似
的な関数ｆ(p) をとると、これを一次関数で近似する場
合には直線Ｉに示す一次曲線で、二次関数で近似する場
合には曲線ＩＩに示す二次曲線で近似することができ
る。すなわち、車両が停車してから荷台の高さを操作に
より調節した後に、車両に積まれる荷物の荷重により路
面から車台までの車高を一定に制御するには、この関数
ｆ(p) を考慮して、ｈ−（ｈ_s ＋ｆ(p) ）→０となるように制御すればよい。関数ｆ(p) の極性（正ま
たは負）は、タイヤのたわみ、シャシフレームのたわ
み、および車両姿勢の影響を補償するように注意深く設
定しなければならない。曲線ＩＩ（または曲線Ｉ）に示
すような関数ｆ(p)は、それぞれ車両の特性に応じて計
測設定される。この関数ｆ(p) は車両の型式仕様が同一
であるときには、同一の関数ｆ(p) を利用できるから、
車両の型式ごとに、その特性に応じて設定することがで
きる。

【００２２】図５は本発明実施例装置の制御回路６の要
部動作フローチャートである。停車状態で車外操作端８
から入力があると、この制御モードが設定され、車外操
作端８の操作に応じてエアスプリング３の空気圧を変更
する。設定ボタンが操作された状態で車高センサ４が送
出する検出出力が制御目標値ｈ_s として設定される。こ
の状態で圧力検出値ｐを取込み、関数ｆ(p) を演算し、
さらに車高値ｈを取込み、上述の制御が実行される。こ
れは、ｈ−（ｈ_s ＋ｆ(p) ）＝０となるまで繰り返される。この状態が維持され、荷物の
積み降ろしが行われる。時間Ｔの周期で車高値ｈの値が
取込まれ、変化があれば上記制御が繰り返される。この
ような制御により、路面から車台床面までの距離は積載
されている荷物の重量にかかわらず、一定に維持するこ
とができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明により、荷物の積み降ろし作業の
期間にわたり、荷積みの場合も荷降ろしの場合も、荷台
の地上からの高さを荷物の積み降ろし作業の開始時に設
定した状態から、荷物の積み降ろしが終了するまで一定
値に維持することができる。本発明は、従来から存在す
る車両設計にハードウエアを追加することなく、ソフト
ウェアの一部変更により実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例装置のブロック構成図。

【図２】車両荷台と荷物積み降ろし場のプラットフォー
ムとの位置関係を説明する図。

【図３】積載荷重と車高変化の関係を説明する図。

【図４】関数ｆ(p) を例示する説明図。

【図５】本発明実施例装置制御回路の要部動作フローチ
ャート。

【符号の説明】

１車軸２シャシフレーム３エアスプリング４車高センサ５制御バルブ６制御回路７空気圧センサ８車外操作端９空気圧タンク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車軸とシャシフレームとの間に配置された
エアスプリングと、車軸とシャシフレームとの間の距離
ｈを検出する車高センサと、前記エアスプリングの空気
圧を調節する制御バルブと、前記車高センサの検出出力
を取込み前記制御バルブに制御出力を送出する制御回路
とを備えた車高調節装置において、前記エアスプリングの空気圧ｐを検出する空気圧センサ
を設け、前記制御回路は、前記空気圧センサの検出出力を取込
み、前記距離ｈの制御目標値をｈ_s とし、前記空気圧ｐ
を変数としてあらかじめ設定された関数をｆ(p)とする
とき、ｈ−（ｈ_s ＋ｆ(p) ）→０となるように車高を調節する制御モードを含むことを特
徴とする車高調節装置。
【請求項２】前記制御モードは、車両が停止状態にある
ときに操作により有効になる請求項１記載の車高調節装
置。
【請求項３】前記目標値ｈ_s を設定するための車外操作
端を備えた請求項１記載の車高調節装置。
【請求項４】前記関数ｆ(p) は空気圧ｐの二次関数によ
り近似された請求項１記載の車高調節装置。
【請求項５】前記関数ｆ(p) は空気圧ｐの一次関数によ
り近似された請求項１記載の車高調節装置。