JP2007536156A - 車両用空気給排装置における圧縮空気量調節方法 - Google Patents

Abstract

【課題】閉じた空気給排装置の圧縮空気量調節方法を単純化して提供すること。
【解決手段】空気給排装置の必要圧縮空気量について規定圧縮空気量に対する不足量或いは超過量が算出され、前記不足量が所定時間かけて前記空気給排装置に供給されるか、或いは前記超過量が所定時間かけて前記空気給排装置から排気される、車両用空気給排装置における圧縮空気量調節方法において、エアばね３，４の圧力を、空気が前記エアばね３，４から所定の制御空間へ流出する際の車軸の降下量に基づいて算出し、所定の圧力調節過程でのアキュームレータ５と前記エアばね３，４の間における平均体積流量を、前記エアばね３，４の体積変化を所定時間で割った商として算出し、前記アキュームレータ５内の圧力を、前記エアばね３，４内の圧力の従属関数、算出された前記平均体積流量及び測定された外気温度に基づいて算出する。

Description

本発明は請求項１の上位概念に記載の圧縮空気量調節方法に関し、このような空気給排装置は、例えば車両の車高調節に用いられる。

上記のような空気給排装置は特許文献１により公知であり、この空気給排装置は、基本的に当該特許文献１の図１に示すように、空気給排ユニット及び車両支持用の複数のエアばねから成っている。この空気給排ユニットは主にコンプレッサ及びアキュームレータを備えており、このコンプレッサの低圧側は外気へ連通し、高圧側はドライヤを介して第一の２ポート２位置型切換バルブに接続されている。

又、このコンプレッサの低圧側は第二の２ポート２位置型切換バルブを介してエアばねに接続されているため、エアばね内の圧縮空気を、コンプレッサにより第一の２ポート２位置型切換バルブを介してアキュームレータへ入れ替えることができる。更に、前記コンプレッサの低圧側は第三の２ポート２位置型切換バルブを介してアキュームレータへ、又、その高圧側は第四の２ポート２位置型切換バルブを介してエアばねへそれぞれ接続されている。それにより、圧縮空気がアキュームレータからエアばねへ送出される。

更に、エアばねは互いに平行に設けられており、ここで、各エアばねは２ポート２位置型切換バルブに組み込まれているとともに、全ての２ポート２位置型切換バルブはマニホールドを介して空気給排ユニットに接続されている。尚、圧力センサが切換バルブの全てのマニホールドに配設されている。

上記のような閉じた空気給排装置は、予め設定した出力範囲内で動作するものであるが、空気の漏れにより圧縮空気量がその下限を下回ったり、或いは温度の上昇に伴い圧縮空気量がその上限を上回ったりすることが度々起こり、車高調節に際して、圧縮空気量が少なすぎれば車高を上げるのに時間がかかってしまい、一方、圧縮空気量が多すぎれば車高を下げるのに時間がかかってしまう。

そこで、出力範囲がその許容範囲内にあるようにするためには、常に十分な圧縮空気を空気給排装置に供給しておく必要がある。このために、圧力センサによりエアばね内及びアキュームレータ内の圧力を継続的に計測し、圧縮空気の余剰量或いは不足量を算出している。尚、余剰量は空気給排装置により排気され、不足量は外気からアキュームレータに供給される。

このような方法は、技術的な要請に適合したものであるが、製造技術的なコストが比較的高くなってしまう。即ち、圧力センサ各々の配線が必要なためにコストが嵩んでしまい、更に、通常不要な大きな取付空間が当該配線のために必要となり、空気給排装置の動作に関して妥協せざるを得ないとともに、コストも嵩んでしまう。

更に、特許文献２には、圧縮空気量の調節時における一時的な負荷の影響を排除し、漏れ或いは温度変化に基づいて所定の圧縮空気量範囲との偏差が生じた場合にのみ圧縮空気量の調節を行う圧縮空気量調節方法が開示されている。この方法においては、アキュームレータ内及びエアばね内の一時的な圧縮空気量は、アキュームレータ内の圧力及びエアばね内の圧力を計測し、既知であるアキュームレータ容積、及びエアばねのその変位量から算出された容積を乗算して算出される。

そして、このようにして算出された空気給排装置の圧縮空気量は、負荷に応じた最適圧縮空気量と比較され、算出された圧縮空気量が最小必要圧縮空気量に満たない場合は一定の圧縮空気が供給され、一方、算出された圧縮空気量が最大許容圧縮空気量を超える場合は一定の圧縮空気が排気される。この供給或いは排気に必要な時間は、既知の調節速度−圧縮空気量特性曲線により算出され、空気給排装置の適当なバルブ、或いはコンプレッサが当該時間作動する。

しかしながら、上記方法においても、圧力センサに関して上述のような問題があり、その上、供給或いは排気に必要な時間を算出するために常に実際の上記容積を計算しなければならないため、ソフトウェア技術上煩雑なものとなってしまう。
欧州特許出願公開第１２４３４４７号公報 独国特許第１０１２２５６７号公報

そこで、本発明の目的とする処は、閉じた空気給排装置の上記のような圧縮空気量調節方法を単純化して提供することにある。

上記課題は、請求項１記載の特徴によって解決され、目的に沿った形態が請求項２〜５に記載されている。

本発明に係る方法によれば、従来技術における上述のような問題を解決することができ、次のような利点を生じる。即ち、圧縮空気量の不足量或いは超過量を算出するための煩雑な圧力測定がもはや必要がなく、単に調節過程及び／又は制御過程において変位量及び／又はそれに必要な時間を計測すれば足りる。このような変位量計測或いは時間計測は、比較的簡単であり、通常は技術的な装置構成に付随した手段により可能である。従って、空気給排装置の技術的な構成が単純化できるとともに、空気給排装置を構成するに必要なコストの削減を図ることができる。

更に、エアばねの動作に関して、例えば変位を予め設定しておけば、あとは時間を計測すれば足りるので、上記コストの更なる削減を図ることができる。尚、本発明による方法は、他の種類の空気給排装置にも当然応用可能である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１には、基本的に、駆動ユニット１、チェックバルブアセンブリ２、少なくとも２つのエアばね３，４及びアキュームレータ５から成る空気給排装置が図示されている。

而して、駆動ユニット１の中心部分はコンプレッサ６であり、該コンプレッサ６は、モータにより駆動され、その片側（低圧側）が吸気バルブ７を介して外気に連通している。又、コンプレッサ６の高圧側は、高圧管路８を介してアキュームレータ５に接続されている。ここで、高圧管路８内には、ドライヤ９、アキュームレータ５方向へ開口したスロットルチェックバルブ１０及び第一の高圧側２ポート２位置型切換バルブ１１が配設されている。更に、コンプレッサ６は、その低圧側で第一の低圧側２ポート２位置型切換バルブ１２を介してアキュームレータ５に接続されている。

更に、コンプレッサ６は、排気管路１３を介して、一方は更にドレンバルブ１４を介して外気へ、他方は更に第二の高圧側２ポート２位置型切換バルブ１５及びチェックバルブアセンブリ２を介してエアばね３，４へそれぞれ接続されている。そして、コンプレッサ６は、その低圧側において第二の低圧側２ポート２位置型切換バルブ１６及びチェックバルブアセンブリ２を介してエアばね３，４へ接続されている。ここで、チェックバルブアセンブリ２は、エアばね３，４の変位方向に応じてコンプレッサの高圧側或いは低圧側に接続するようになっている。

ところで、外気をアキュームレータ５へ供給する際には、第一及び第二の低圧側２ポート２位置型切換バルブ１２，１６、第二の高圧側２ポート２位置型切換バルブ１５及びドレンバルブ１４を閉鎖する一方、第一の高圧側２ポート２位置型切換バルブ１１を開放する。これにより、コンプレッサ６は外気から吸気バルブ７を介して空気を吸入し、この空気は、ドライヤ９と、それぞれ開放しているスロットルチェックバルブ１０及び第一の高圧側２ポート２位置型切換バルブ１１を通ってアキュームレータ５へ供給される。

又、圧縮空気をアキュームレータ５からエアばね３，４へ供給する際には、第一の高圧側２ポート２位置型切換バルブ１１、第二の低圧側２ポート２位置型切換バルブ１６及びドレンバルブ１４を閉鎖する一方、第一の低圧側２ポート２位置型切換バルブ１２及び第二の高圧側２ポート２位置型切換バルブ１５を開放する。これにより、アキュームレータ５の圧縮空気がコンプレッサ６により排気管路１３及びチェックバルブアセンブリ２を通ってエアばね３，４へ供給される。

そして、乾燥した不要な圧縮空気をエアばね３，４からアキュームレータ５へ入れ替える際には、第一の低圧側２ポート２位置型切換バルブ１２、第二の高圧側２ポート２位置型切換バルブ１５及びドレンバルブ１４を閉鎖する一方、第二の低圧側２ポート２位置型切換バルブ１６及び第一の高圧側２ポート２位置型切換バルブ１１を開放する。これにより、エアばね３，４の圧縮空気がチェックバルブアセンブリ２、コンプレッサ６及び第一の高圧側２ポート２位置型切換バルブ１１を通ってアキュームレータ５に供給される。

更に、アキュームレータ５の乾燥した不要な圧縮空気によりドライヤ９を除湿再生する際には、第一及び第二の低圧側２ポート２位置型切換バルブ１２，１６及び第二の高圧側２ポート２位置型切換バルブ１５を閉鎖する一方、第一の高圧側２ポート２位置型切換バルブ１１及びドレンバルブ１４を開放する。これにより、アキュームレータ５の圧縮空気はその供給方向とは逆に、高圧管路８、絞られたスロットルチェックバルブ１０、ドライヤ９、排気管路１３及びドレンバルブ１４を通って大気中へ排気される。

而して、上記各機能を保障するためには、空気給排装置において、空気量許容範囲内且つ車両の積載量（負荷）に対して規定された十分な空気量が必要である。規定された圧縮空気量を下回り、空気量許容範囲外となる場合には、空気給排装置は必要な圧縮空気を供給しなければならず、一方、規定された圧縮空気量を上回り、空気量許容範囲外となる場合には、空気給排装置は一定の空気量を排気しなければならない。そして、上記何れの場合でも、積載物により負荷を受けている車両ボデーは許容された速度で上昇或いは下降する。

ところで、本発明に係る方法は、アキュームレータ５での圧力がエアばね３，４の圧力を上回る場合、及びスロットルチェックバルブ１０とドライヤ９での流量が危険範囲となる場合に行われる。

先ず、コンプレッサ６のクランク室とドライヤ９が最適に配置されるよう、閉鎖された制御空間を空気給排装置内に設定し、そして、該制御空間を所定の圧力レベルに設定する。ここで、この制御空間をドレンバルブ１４を介して外気と連通させるのが好ましい。そうすることにより制御空間の圧力が大気圧と同じ圧力に設定され、制御空間の圧力が既知となる。

次に、圧力の高いエアばね３，４から圧力の低い制御空間へ空気が流れて圧力調整がなされるまで第二の低圧側２ポート２位置型切換バルブ１６を所定時間開放し、この際のエアばね３，４の戻り変位量を測定する。そして、この戻り変位量から車両の積載状況が推定される。この積載状況及びこれに伴うエアばね３，４の降下量については、エアばね３，４での圧力ｐ_LFに基づくシミュレーションにより推定される。

スロットルチェックバルブ１０及びドライヤ９を流れる平均体積流量

は次式から算出される。

ここで、アキュームレータ５での圧力ｐ_Speicherは、エアばねでの圧力ｐ_LFよりも高いものとしている。そして、第一及び第二の高圧側２ポート２位置型切換バルブ１１，１５は所定時間Δｔ開放され、或る圧縮空気量がアキュームレータ５からドライヤ９を介してエアばね３，４へと流入し、このときエアばね３，４が変位する変位量が測定されて体積変化量ΔＶが算出される。これに伴い、アキュームレータ５からエアばね３，４へ流入する平均体積流量

も算出される。

そして、

によりアキュームレータ５での圧力ｐ_Speicherを計算するに当たって、エアばね３，４での圧力ｐ_LF、平均体積流量

、外気温Ｔの各変数は既知である。ここで、装置特有の定数ｂ_ges、Ｃ_ges、基準温度Ｔ_N及び基準圧力ｐ_Nが上式に代入される。

このようにして算出されたアキュムレータ５での圧力ｐ_Speicher、アキュムレータ５の既知の体積、測定されたエアばね３，４での圧力ｐ_LF、及びエアばねの変位量に基づき算出されたエアばね３，４の体積に基づいて空気給排装置の圧縮空気量が算出され、これが圧縮空気量許容範囲と比較される。このとき、空気給排装置の圧縮空気量が許容範囲下限を下回る場合、適当な圧縮空気量が空気給排装置に供給され、一方、空気給排装置の圧縮空気量が許容範囲上限を上回る場合、適当な圧縮空気量が空気給排装置から排気される。それ故、空気給排装置は、許容範囲内の圧縮空気量を有することとなる。

閉じた空気給排装置の配管図である。

符号の説明

１ 駆動ユニット
２ チェックバルブアセンブリ
３，４ エアばね
５ アキュームレータ
６ コンプレッサ
７ 吸気バルブ
８ 高圧管路
９ ドライヤ
１０ スロットルチェックバルブ
１１ 第一の高圧側２ポート２位置型切換バルブ
１２ 第一の低圧側２ポート２位置型切換バルブ
１３ 排気管路
１４ ドレンバルブ
１５ 第二の高圧側２ポート２位置型切換バルブ
１６ 第二の低圧側２ポート２位置型切換バルブ

Claims (5)

1. 空気給排装置の必要圧縮空気量について規定圧縮空気量に対する不足量或いは超過量が算出され、前記不足量が所定時間かけて前記空気給排装置に供給されるか、或いは前記超過量が所定時間かけて前記空気給排装置から排気される、車両用空気給排装置における圧縮空気量調節方法において、
   エアばね（３，４）の圧力（ｐ_LF）を、空気が前記エアばね（３，４）から所定の制御空間へ流出する際の車軸の降下量に基づいて算出し、
   所定の圧力調節過程でのアキュームレータ（５）と前記エアばね（３，４）の間における平均体積流量（
   

   

   ）を、前記エアばね（３，４）の体積変化を所定時間で割った商として算出し、
   前記アキュームレータ（５）内の圧力（ｐ_Speicher）を、前記エアばね（３，４）内の圧力（ｐ_LF）の従属関数、算出された前記平均体積流量（
   

   

   ）及び測定された外気温度（Ｔ）に基づいて算出し、
   前記空気給排装置の圧縮空気量を、算出された前記アキュームレータ（５）内の前記圧力（ｐ_Speicher）、前記アキュームレータ（５）の既知の体積、前記エアばね（３，４）の前記算出された圧力（ｐ_LF）及び前記エアばねの変位量から算出される前記エアばね（３，４）の体積に基づいて算出し、これを最適圧縮空気量と比較する
   ことを特徴とする圧縮空気量調節方法。
2. 前記アキュームレータの圧力（ｐ_Speicher）を、ｂ_ges、Ｃ_gesを装置特有の定数、Ｔ_Nを基準温度、ｐ_Nを基準圧力として
   

   

   に基づき算出することを特徴とする請求項１記載の圧縮空気量調節方法。
3. 閉鎖された前記制御空間を、コンプレッサ（６）のクランク室及び／又はドライヤ（９）で規定したことを特徴とする請求項２記載の圧縮空気量調節方法。
4. 前記制御空間の圧力を、所定の圧力レベル、好ましくは大気圧に設定したことを特徴とする請求項２記載の圧縮空気量調節方法。
5. 先ず前記エアばね（３，４）の降下量から車両の積載状況を推定し、次に該積載状況に対するエアばね（３，４）内の圧力（ｐ_LF）を空気力学的なシミュレーションにより決定することを特徴とする請求項２記載の圧縮空気量調節方法。

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