JP2005029089A - 車高調節装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車軸に対応するエア・サスペンションの空気圧を一時的に変更して、一部の車軸について荷重を集中させる荷重集中制御モードを設定することができる装置で、荷重集中制御モードから通常制御モードに復帰するときに発生しやすい、エア・サスペンションのベローズ部品の損傷を防止する。エア・サスペンションの信頼性を向上する。
【解決手段】荷重集中制御モードから通常制御モードに復帰するときには、空気圧が低く設定されているエア・サスペンションについて、所定の高い空気圧（ｐ₁）になるまで、車高調節制御を停止させ、連続的に空気圧を注入するように制御する。これにより、エア・サスペンションが一時的に呼吸するような現象はなくなり、ベローズ部品の巻き込み損傷は回避される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車の車軸と車台との間に設けたエア・サスペンションの制御に関する。本発明は、従動軸に係るエア・サスペンションに供給する空気圧を一時的に減圧して、駆動軸に加わる加重を大きくするように制御することができる車両に実施する。本発明は、一時的に空気圧を減圧し、これを通常の空気圧に回復するときに生じるエア・サスペンションのベローズ部品が損傷する現象を防止するための方法および装置に関する。

バスまたはトラックなどに利用する大型車両について、車軸と車台との間にエア・サスペンションを設ける構造が広く普及した。エア・サスペンションは、車軸と車台との間に、ベローズ部品を配置し、このベローズ部品の内部に空気圧を供給することにより、車台の加重をエア・サスペンションを介して支えるように構成されている。通常制御モードでは、車軸と車台との間の距離を車高センサで検出し、この距離が所定の範囲になるように、しかも複数の車軸に対してほぼ均一な荷重分担が生じるように、エア・サスペンションに供給する空気圧が調節される。

このような装置で、上記通常制御モードを一時的に禁止して、臨時的に一部の車軸の荷重を集中させる荷重集中制御モードに転換することができる装置が知られている。これは、複数のエア・サスペンションについて、その空気圧をほぼ均一に維持する状態から、一部のエア・サスペンションの空気圧を他のエア・サスペンションの空気圧より高く制御することにより行われる。たとえば、車両が路面の状態の悪い場所に移動し、その車両の駆動輪がスリップする状態になったとする。このときスリップする駆動輪以外の車輪が分担している荷重を一時的に小さくし、そのスリップする駆動輪に荷重を集中するように設定する。これはスリップする駆動輪以外の車輪について、エア・サスペンションの空気圧を一時的に低く制御することにより行われる。このようにして車輪がスリップする状態から脱出することができる。

特許文献１（出願人：三菱自動車）には、後軸を２軸備え、そのうちの１軸が駆動軸である車両について、この２軸のエア・サスペンションの空気圧制御目標値を個別に変更することにより、駆動軸に加わる荷重を調節する装置が開示されている。さらに、路面が滑りやすい状態にあるとき、駆動軸のエア・サスペンションの空気圧を従動軸のエア・サスペンションの空気圧より一時的に高く調節することにより、駆動軸の荷重分担が大きくなって駆動車輪がスリップする現象を回避することが説明されている。

本願出願人による先願である特許文献２には、駆動軸と従動軸との間の荷重分担を数量的に制御する技術が説明されている。すなわち駆動軸の車輪がスリップしたときに、各エア・サスペンションの空気圧を制御して、駆動軸と従動軸の荷重分担をスリップが発生しない程度に合理的に変更制御するための技術が開示されている。

特許文献３（出願人：自動車機器）には、エア・サスペンションの空気圧を大気圧まで減圧すると、エア・サスペンションのベローズ部品が損傷することがある旨の説明がある（段落０００７ほか）。そして、何らかの原因によりエア・サスペンションが減圧状態になったときに、弁制御を工夫することにより、エア・サスペンションの空気圧が大気圧まで低下しないように空気圧を補給して、ベローズ部品が損傷しないようにする技術が開示されている（段落０００８ほか）。
特開平９−２０２１２３号公報 特開２００１−２１３１３０号公報 特開平８−１１８９３８号公報

バス、トラックなどの大型車両には、前軸が１軸、後軸が２軸であり、この後軸のうちの１軸（後前軸）が駆動軸であり、ほかの１軸（後後軸）を従動軸とする構造が多用されている。そして、駆動軸と従動軸との間で、上述のようにエア・サスペンションの空気圧を一時的に偏るように制御して、その荷重分担を変更することができる装置を備えた車両が製造されている。このような車両の多くは、各車軸の荷重分担がほぼ均一に制御される通常制御モードの状態から、駆動軸（または一部の駆動輪）の荷重分担が大きくなる荷重集中モードへの転換および復旧は、運転者の操作により実行できるように構成されているものが知られている。

このような車両は、路面が整地されていない工事現場などで使用する車両として好評を得た。しかしこのような車両は、特許文献３に「課題」として説明されているように、使い方によってはエア・サスペンションのベローズ部品を損傷することがある。これは、従動軸のエア・サスペンションを減圧するときに、その減圧を必要最小限にとどめることにより、ほとんど回避できる性質のものである。そしてこのような操作をしないように、さまざまな形で利用者に対して注意警告されている。ところが現実には、工事現場などで車輪の一輪が脱輪してスリップしている状態で、注意書きに説明された内容が運転者に意識されず守られないことが発生する。

一方、本願発明者は一時的に従動軸のエア・サスペンションを減圧するに伴い、どのような経緯でベローズ部品が損傷するかを詳しく検討した。その結果、エア・サスペンションの内部気圧が大気圧または大気圧近くまで減圧され、エア・サスペンションの内外気圧の差がほとんどなくなった後に、その内部気圧を上昇させる速度が遅いと、上記のようなベローズの損傷が発生しやすくなることがわかった。

さらにこれを詳しく分析すると、エア・サスペンションの空気圧を上昇させる過程で、いったん空気圧の上昇を中断したり、あるいはスプリングが伸び側にストロークするなどして、一時的に空気圧が下降するなどの現象があると、エア・サスペンションの内部気圧が呼吸することになる。このとき柔軟なベローズ部品の一部にしわ（皺）が発生し、これがベローズ部品を変形させ、その生じたしわの一部が硬質の部材に巻き込まれた形になり損傷にいたる場合があることがわかった。

このような呼吸現象は、エア・サスペンションの内部気圧がほとんど大気圧まで下げられ、これを通常の内部気圧に復旧させる過程で発生しやすいことも確かめられた。すなわち、従動軸のエア・サスペンションについて、その内部気圧がほとんど大気圧になった状態から空気圧を注入すると、それに応じて車高が上昇し、車高センサの検出出力がみかけ上正常範囲になる。このとき、すでに高い気圧に保持されている駆動軸のエア・サスペンションから空気圧が排出され車高が下がる。これに対応してエア・サスペンションにまた空気圧が注入される。これが繰り返されるとエア・サスペンションが呼吸を行うことになる。これによりベローズ部品の一部に巻き込み現象が発生し、これが損傷に至る場合があることが観察された。

すなわち本発明は、一部のエア・サスペンションの内部気圧が低く制御された荷重集中制御モードから、通常制御モードに回復させるときに、ベローズ部品を損傷させるおそれのない制御方法および装置を提供することを目的とする。本発明は、エア・サスペンション装置の信頼性を向上させることを目的とする。本発明は、利用者にとって使いやすいエア・サスペンション制御方法および装置を提供することを目的とする。

本発明は、これを解決するものであり、一部のエア・サスペンションの内部気圧を大気圧またはそれ近くまで低くした後に、これを正常車高の気圧まで回復させるときには、エア・サスペンションの内部気圧がある値（ｐ₁）に達するまで、一時的に空気圧の自動調節制御を禁止して、内部気圧を連続的に上昇させることを最大の特徴とする。すなわち、エア・サスペンションの内部気圧が低い状態では、上記説明のエア・サスペンションの呼吸現象が発生する可能性のない制御を行い、そのベローズ部品の壁面が伸展し、その壁面に巻き込み現象が生じることがない程度の高い気圧（ｐ₁）に達してから、自動調節制御を回復させるように制御する。

ベローズ部品の壁面に巻き込みが発生しない程度の高い内部気圧の値（ｐ₁）は、個別のベローズ部品の材質や構造により異なる。この値（ｐ₁）をどのように設定するかは、利用するベローズ部品の仕様毎に実験的に確認すべきである。発明者が試験した結果からこの内部気圧の値を例示すると、エア・サスペンションの内部気圧が大気圧の１．５倍程度（＋0.5kg/cm²）になると、自動調節制御を開始しても巻き込み現象は発生しなかった。この値（ｐ₁）はいくぶん低めに設定するより、いくぶん高めに設定することがよい。すなわち、エア・サスペンションの内部気圧が１．５気圧ないし２気圧になるまでは、エア・サスペンションの空気圧の自動調節を禁止して、その空気圧を一様に上昇させるように制御することがよい。

多くのエア・サスペンションによる車高調節制御では、車高を計測して制御に利用するとともに、併せてエア・サスペンションの内部気圧を計測し、この計測結果が制御に利用されている。これは、複数の車輪対応に設けられたエア・サスペンションの内部気圧をほぼ均一の値に維持し、車両走行に伴う振動や揺れを車両各部で均一に制御するためである。しかし一部の装置には内部気圧を計測する系が設けられていない場合がある。このようなエア・サスペンションの内部気圧を計測しない装置では、エア・サスペンションの内部気圧を観測するに代えて、内部気圧を一気に上昇させる時間を設定することにより同等の制御を実行することができる。すなわち気圧を計測して制御しなくとも、エア・サスペンションに供給する空気圧源、および空気圧の供給経路の空気圧が所定圧力範囲に維持されているものとして、エア・サスペンションに空気を供給するに伴い、車高調節制御を一時的に禁止する時間を調節することにより、本発明を実施することができる。

本発明の第一は方法の発明であって、車台と複数の車軸との間にそれぞれ設けられたエア・サスペンションに空気圧を供給するとともに、その空気圧を車軸と車台との間の距離が所定範囲になるように自動調節を行う車高調節装置の制御方法において、前記複数の車軸に係るエア・サスペンションのうちの一部のエア・サスペンションについてその空気圧が低く設定された状態からその一部のエア・サスペンションを加圧する過程では、その加圧中の空気圧が所定値（ｐ₁）に達するまで、前記自動調節を行うことを一時的に禁止することを特徴とする。

本発明の第二は制御装置の発明であって、車台と駆動軸および従動軸を含む車軸との間にそれぞれ設けられた複数のエア・サスペンションと、車高センサと、通常制御モードではこの車高センサの出力が所定範囲になるように前記エア・サスペンションの空気圧を（車輪毎または車軸毎に）自動調節する制御装置とを備え、前記制御装置には、前記車高センサの出力にかかわらず前記従動軸に係るエア・サスペンションの空気圧を一時的に前記通常制御モードにおける空気圧より減圧する荷重集中制御モードを設定する手段を含む車高調節装置において、前記制御装置は、その制御を荷重集中制御モードから通常制御モードに復帰する際に、前記従動軸に係るエア・サスペンションに所定値（ｐ₁）を越える空気圧を供給した後に通常制御モードを有効に設定する手段を備えたことを特徴とする。

前記所定値（ｐ₁）を越える空気圧は、当該エア・サスペンションのベローズ部品に噛み込みが発生しない程度の高い空気圧である。前記所定値（ｐ₁）は、各エア・サスペンションの標準空気圧の２５％ないし７０％の範囲に選ぶことができる。 本発明は、一部の車輪または車軸のエア・サスペンションについて、減圧された状態から定常制御の状態に回復させるときの制御であって、定常制御の状態から一部の車軸または車輪のエア・サスペンションを一時的に減圧させる場合の制御は、どのような形態の装置についても本発明を実施することができる。すなわち、一部の車輪または車軸のエア・サスペンションを何らかの形態で自動的に減圧制御する形態であっても、一部の車軸または車輪のエア・サスペンションを手動操作により減圧制御する形態であっても本発明を実施することができる。

本発明を実施することにより、一部のエア・サスペンションの内部気圧が低く制御された荷重集中制御モードから、通常制御モードに回復させるときに、ベローズ部品を損傷させるような現象が発生することはなくなる。本発明によりエア・サスペンション装置の信頼性を向上させることができる。また本発明により、利用者にとって単純で使いやすいエア・サスペンション制御装置およびその制御方法を提供することができる。

図面を参照して本発明実施例装置をさらに詳しく説明する。図１は本発明実施例装置の制御系を示すブロック構成図である。図２は本発明を実施した車両の側面図である。図３は本発明実施例装置のハードウエア構造図である。図４は本発明の制御を説明するフローチャートである。

本発明を実施した車両は、図２に示すように前軸を１軸備え、後軸を２軸備えた貨物自動車である。後軸のうち後前軸１は駆動軸であり、エンジンの駆動回転出力が供給される。後後軸２は従動軸である。前軸３、後前軸１および後後軸２には、それぞれその両輪に対応してエア・サスペンションが設けられている。

図３を参照して、後２軸の車高制御のハードウエア要部構造を説明すると、この図はエア・サスペンションまわりの左側面図である。後前軸１および後後軸２は、それぞれ前後に２個ずつのエア・サスペンション４を介して車台１３を支持する構造になっている。それぞれ車軸１と車台１３との距離がそれぞれ車高センサ７rflおよび７rrlにより計測される。"rfl"は後前左（rear-front-left）を示す記号であり、"rrl"は後後左（rear-rear-left）を示す記号である。車軸１または２に路面から加えられる衝撃はこのエア・サスペンション４により緩和される。そしてこのエア・サスペンション４に並列にショック・アブソーバ１４rflおよび１４rrlがそれぞれ設けられている。同様の構造が車両の右側にも設けられている。

図１に戻って、エア・サスペンション４xxx（xxxは上記のようにそれぞれ前後左右を区別する記号が用いられる、以下同じ)は車輪対応に設けられている。各エア・サスペンション４xxxはそれぞれ一対のベローズ部品を含む。この一対のベローズ部品の内部気圧は管路により連結され均一である。各エア・サスペンション４xxxには、エアタンク１２から中継用のエアタンクを介して、さらに圧力調節弁８xxxを介して空気圧が供給される。この車輪対応に設けられたエア・サスペンション４xxxの内部気圧は、それぞれ圧力センサ６xxxにより計測される。さらに後軸については車輪対応にそれぞれ１個づつ、前軸については両輪に対応して１個設けられた車高センサ７xxxにより計測される。これらの計測結果は、電気配線を介してコントローラ５に取り込まれる。コントローラ５にはプログラム演算回路９が内蔵されている。このプログラム演算回路９は、各圧力センサ６xxxおよび各車高センサ７xxxの検出出力を検出入力として、各車高値が設定範囲になるように、また各車輪対応の空気圧が設定範囲で均一になるように自動調節制御を実行する。この自動調節制御については、よく知られた技術であるので、ここでは詳しい説明を省略する。

さらにこの実施例装置では、車軸の回転情報からスリップ状態を検出するスリップ状態検出装置１０が設けられ、コントローラ５に車輪のスリップ状態が入力する。さらに操作端１１が設けられ、運転者による操作入力情報が与えられるように構成されている。

このような装置では、通常の走行状態では、コントローラ５は通常制御モードに設定され、各車高センサ７xxxの値がそれぞれ設定された範囲になるように、各エア・サスペンション４xxxの空気圧が自動調節されている。そして後輪二軸の回転に所定範囲を越える相違が発生しているときには、駆動軸である後前軸１にスリップが発生しているものとして、従動軸である後後軸２に係るエア・サスペンションの空気圧を一時的にやや低く制御して、後前軸１の荷重分担を大きくするように制御する調節系が作用するように構成されている。このエア・サスペンションの空気圧を一時的にやや低くする制御は、スリップの発生がなくなると、後輪二軸の荷重が均一になるように自動的に通常の制御モードに復帰する。

このように構成された装置で、本発明は、操作端１１からの操作入力により、荷重集中制御モードが設定された状態から通常制御モードに復帰するときに係るものである。荷重集中制御モードは、工事現場など路面の状態がきわめて悪い場合に、駆動輪である後前軸１の車輪が路面に対してスリップする状態になり、脱出できなくなったような場合に設定利用される。荷重集中制御モードでは、二つの後軸のうち従動軸である後後軸２の荷重を操作により調節することができるように構成されている。車輪がスリップしている状況を観察しながら、後後軸２に係るエア・サスペンションの空気圧を小さくしてゆき、この空気圧がほとんど大気圧に近くなるまで小さくすることができるように構成されている。これは、とくに積み荷を下ろした後にスリップが発生するような場合に便利な構成である。

このような荷重集中制御モードを設定することにより、車輪がスリップする状態から脱出すると、運転者は操作端１１を操作して、各エア・サスペンションの空気圧を通常制御モードに復帰させる。このとき、本発明の特徴ある制御は、荷重集中制御モードから通常制御モードに復帰させる入力操作があると、コントローラ５は、車高センサおよび圧力センサの入力にしたがう車高調節のための自動調節系を一時的に停止させ、エア・サスペンションの空気圧をあらかじめ設定された空気圧の値（ｐ₁）まで連続的に上昇させるところにある。

図４により、この本発明の特徴ある制御を説明すると、荷重集中制御モードにあるとき、操作入力によりエア・サスペンションを正常圧に回復させる指令があると、エア・サスペンションの空気圧について、通常の制御を一時的に停止する。そして後後軸のエア・サスペンションに空気圧を注入する。そして後後軸のエア・サスペンションの空気圧を監視して、これが所定値（ｐ₁）に達すると、はじめてすべてのエア・サスペンションについて通常制御モードに復旧させ定常状態にする。この所定値（ｐ₁）はベローズ部品の壁面が伸展して、ベローズ部品にもはや巻き込み現象が発生する可能性がなくなる空気圧の値である。この実施例装置ではこの所定値（ｐ₁）は１．５気圧に設定された。

このような構成により、内部気圧が低く制御されていたエア・サスペンションは、空気圧（ｐ₁）になるまで連続的に空気圧が上昇することになる。これによりエア・サスペンションが呼吸現象を起こすことなく、エア・サスペンションを構成するベローズ部品に巻き込み現象が発生することはなくなる。

本発明実施例装置の全体制御系を説明するブロック構成図。 本発明を実施した車両の側面図。 本発明実施例装置のハードウエア構成を説明する側面図。 本発明実施例装置の要部制御フローチャート。

符号の説明

１ 後前軸
２ 後後軸
３ 前軸
４ エア・サスペンション
５ コントローラ
６ 圧力センサ
７ 車高センサ
８ 圧力調節弁
９ プログラム演算回路
１０ スリップ状態検出装置
１１ 操作端
１２ エアタンク
１３ 車台
１４ ショック・アブソーバ

Claims (4)

1. 車台と複数の車軸との間にそれぞれ設けられたエア・サスペンションに空気圧を供給するとともに、その空気圧を車軸と車台との間の距離が所定範囲になるように自動調節を行う車高調節装置の制御方法において、
   前記複数の車軸に係るエア・サスペンションのうちの一部のエア・サスペンションについてその空気圧が低く設定された状態からその一部のエア・サスペンションを加圧する過程では、その加圧中の空気圧が所定値（ｐ₁）に達するまで、前記自動調節を行うことを一時的に禁止することを特徴とする車高調節装置の制御方法。
2. 車台と駆動軸および従動軸を含む車軸との間にそれぞれ設けられた複数のエア・サスペンションと、車高センサと、通常制御モードではこの車高センサの出力が所定範囲になるように前記エア・サスペンションの空気圧を自動調節する制御装置とを備え、
   前記制御装置には、前記車高センサの出力にかかわらず前記従動軸に係るエア・サスペンションの空気圧を一時的に前記通常制御モードにおける空気圧より減圧する荷重集中制御モードを設定する手段を含む車高調節装置において、
   前記制御装置は、その制御を荷重集中制御モードから通常制御モードに復帰する際に、前記従動軸に係るエア・サスペンションに所定値（ｐ₁）を越える空気圧を供給した後に通常制御モードを有効に設定する手段を備えたことを特徴とする車高調節装置。
3. 前記所定値（ｐ₁）を越える空気圧は、当該エア・サスペンションのベローズ部品に噛み込みが発生しない程度の空気圧である請求項１記載の車高調節装置。
4. 前記所定値（ｐ₁）は、各エア・サスペンションの標準空気圧の２５％ないし７０％の範囲に選ばれた請求項２記載の車高調節装置。

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