JP2009508742A - 自動車の空気ばね構成体における漏洩を検出するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本開示は、複数の空気ばね（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）を有する車高制御装置、空気ばね構成体（１）内の総空気量を測定するための装置（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、６、１２、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）、及び温度を感知するための装置（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１６、１７）を有する自動車の空気ばね構成体（１）における漏洩を検出するための方法、及び本方法を実行するための装置を含む。本発明によれば、本方法において、第１の瞬時ｔ_１における総空気量Ｑ_１及び第２の瞬時ｔ_２における総空気量Ｑ_２が空気ばね構成体（１）において測定されるとともに空気ばね構成体内にある空気の温度を感知することにより得られる温度依存係数により補正され、及び温度補正された総空気量Ｑ_１とＱ_２との間の差を求めることにより、差が特定の限界値Ｑ_{ｌｉｍｉｔ}だけ超過する時、漏洩が空気ばね構成体（１）において検出されることが提供される。

Description

本発明は、１個又は複数の空気ばねを有する車高制御装置、空気ばね構成体内の総空気量を測定するための装置、及び温度を感知するための装置を備える自動車空気ばね構成体における漏洩を検出するための方法に関する。本発明はさらに、かかる方法を実行するための装置に関する。

車高制御装置を備える空気ばね構成体は最も多様な実施形態において公知である。例えば特許文献１は空気ばね部を伴う車両向け車高制御用装置を開示し、この場合高さセンサにより感知される車高及び／又は高さ信号が時定数を用いてフィルタリングされることにより装置の制御応答が改善される。空気ばねの高さ変化は、負荷変化によりもたらされるか、又は空気ばねの漏洩により引き起こされる。

制御処理の場合に発せられる制御要求が変化した負荷条件に基づくのか、又は漏洩に基づくのかについて識別する目的から、特許文献２は車高制御装置を備える自動車空気ばね構成体における漏洩を検出するための方法を記載し、この場合電子制御ユニットが処理するセンサ信号は、個々の空気ばねに割り当てられる高さセンサにより受信され、空気ばね弁及び車両の昇降用圧縮機を制御する目的から、少なくとも１個の圧力センサが用いられる。

この目的上、対応する空気ばねの高さ差分値及び関連する空気圧が第１の瞬時に計測されるとともに、それらの高さ差分値、及び適切であるならば対応する空気ばね内の空気圧が後の第２の瞬時に測定される。対応する圧力が第２の瞬時に低減し、及び空気ばねに関連する高さが減少した場合における空気ばねでは常に漏洩が検出される。

構成内に封入される空気量の圧力値の、空気の状態変化及び／又は周囲温度における変動により引き起こされ得る空気量の温度変化による変動は考慮されない。結果的に、空気ばね内の空気が強く冷却されると空気ばねの漏洩が不当に特定され得る。さらには漏洩による圧力損失が空気の加熱により補償され得る。結果的に、加熱による補償がそれ以上圧力損失を相殺できなくなるまで漏洩は検出されない。

特許文献３は、充填及び排出され得る自動車の閉鎖系空圧式車高制御システム内の空気量を調節するための方法を記載する。調節のため評価される周囲温度の計測用温度センサが車両に配置される。システムの空気量が、車高について個々の部品の空気圧から、及び周囲温度から計算されるとともに車高制御に使用される。

この場合周囲温度が必ずしもシステム内空気温度と一致しないことが問題となる。加熱の熱遷移が行われるまで、変化する周囲温度と連動した空気温度の適応は起こらない。加えて、システム内に包含される空気は空気ばねの動力による継続的な温度変動にさらされる。
独国特許出願公開第４００３７８１Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０３００７３７Ａ１号明細書 独国特許第１０１６０９７２Ｃ１号明細書

従って本発明の目的は、自動車空気ばね構成体における漏洩の信頼性のある検出を可能にすることである。

本目的は、請求項１に記載の特徴を有する方法及び請求項１０に記載の特徴を有する装置により達成される。

上記に指定される種類の方法の場合、空気ばね構成体内の総空気量Ｑ_１が第１の瞬時ｔ_１に測定されるとともに空気ばね構成体内の総空気量Ｑ_２が第２の瞬時ｔ_２に測定され、これらの量が空気ばね構成体内に存在する空気の温度の感知の結果得られる温度依存係数により補正されるとともに、温度補正された総空気量Ｑ_１とＱ_２との間の差が求められることにより、該差が特定の限界値Ｑ_{Ｇｒｅｎｚ}だけ超過する時に空気ばね構成体内の漏洩が特定されることが、本発明に従い提供される。

少なくとも１個の圧力センサ及び少なくとも１個の高さセンサの計測値が総空気量Ｑ_１、Ｑ_２の測定時に評価される場合が好ましくある。空気量として利用可能な体積が、設計により規定されるとおりの空気ばねの断面積を用いて高さ計測値から決定される。

有利な方法において、空気ばね構成体の総空気量Ｑ_１、Ｑ_２は、個々の空気ばね内の空気量及び空気チャンバ内及び空気チャンバを空気ばねに接続する空気ライン内の空気量の合計から決定される。

車高制御処理による不具合を回避するため、差が生じた時は外部から空気ばね構成体に供給される空気量Ｑ_ｉｎ及び／又は環境中に放出される空気量Ｑ_ａｕｓについて検討することが有利である。

本発明に従う方法は有利には静止した自動車で実行される。同様に有利には、本発明に従う方法は自動車の閉鎖時に実行される。このようにして運転動力又は変化する負荷条件による計測誤差を回避することが可能である。

有利な改良では、漏洩の検出時に警告信号が生成されるとともに自動車の運転者に伝達されることが提供される。これは車両内部の聴覚及び／又は視覚ディスプレイにより実施され得る。運転者は車高制御系の状態について直接的に通知を受けるとともに然るべき安全関連ステップ、例えば運転の減速を実行できる。

同様に有利には、漏洩の検出時に然るべき不具合メッセージが診断記憶装置に格納されることにより、この検出された不具合が後の分析及び修理目的に利用可能となることが提供される。

最後に、本発明に従う方法の有利な実施形態では、漏洩の検出時に車高制御装置が緊急作動を開始して自動車を運転動力上危険でない車高位置に移動させることが提供される。

１個又は複数の空気ばねを有する車高制御装置、空気ばね構成体内の総空気量を測定するための装置、及び温度を感知するための装置を備える自動車空気ばね構成体に加え、本発明による方法を実行するための装置はさらに評価／制御装置を有し、これは、異なる瞬時ｔ_１、ｔ_２に測定されるとともに空気ばね構成体内に存在する空気の温度の感知の結果得られる温度依存係数により補正される２つの総空気量Ｑ_１とＱ_２との差を求め、及び該差が特定の限界値Ｑ_{Ｇｒｅｎｚ}だけ超過すると空気ばね構成体における漏洩を特定するよう設計される。

本発明は詳細な説明を用いるとともに添付の図面の参照を伴う下記の例によりさらに詳しく説明される。

図１は、自動車フレームを支持する、４個の自動車車輪に割り当てられる合計４個の空気ばね２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを有する自動車空気ばね構成体１の概略図を示す。空気ばね２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの数は単に例として選択されるとともに任意の所望の数であり得ることは明らかである。

同様に、本方法はまた、他の空圧式供給システム、例えば閉鎖系供給システムにも適用され得る。

個々の空気ばね２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄはそれぞれの場合において１個の逆止弁３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを介して圧力ライン系４に接続される。空気ばね２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの各々に圧力センサ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが割り当てられることによりそれぞれの空気ばね２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ内部の空気圧が測定される。さらには、各空気ばね２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに高さセンサ（図示せず）が割り当てられ、その信号が車高制御装置（図示せず）により評価される。

同様に圧力センサ６が圧力ライン系４に配置され、圧力ライン系４内に存在する空気圧が計測される。さらには、吐出弁７が圧力ライン系４に提供されることにより空気ばね構成体１から環境中に空気が放出される。圧力ライン系４に圧縮機弁９を介して接続される圧縮機８が提供されることにより環境から空気ばね構成体１内に空気が供給される。最後に、空気ばね構成体１は、タンク弁１０として示される逆止弁に接続される圧縮空気タンク１１を有するとともにその内圧がタンク圧力センサ１２を介して測定され得る。

このように空気ばね構成体の全体積は、個々の空気ばね２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、圧縮空気タンク１１及び圧力ライン系４の部分体積からなる。これらの部分体積の各々に圧縮空気センサ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、６、１２が割り当てられ、この部分体積内の空気圧が測定される。

図２は、図１による本発明の空気ばね構成体１の第１の例示的実施形態を制御するための概略ブロック図を示す。必須要素は電子評価／制御装置１３であり、これは系内に配設されるセンサからの信号を受信及び評価する。電子制御装置１３は多数の弁及び圧縮機８を評価に従い制御する。

電子制御装置１３は空気ばね２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ（図１）の各々から、割り当てられた圧力センサ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄにより測定される圧力値、及びそれぞれの場合において各空気ばね２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに割り当てられる高さセンサ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの信号を受信する。電子制御装置１３は空気ばね２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの体積を高さセンサ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの信号及び設計により規定される空気ばね２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの断面積から決定できる。圧縮空気ライン４及び圧縮タンク１１の体積も同様に設計により規定されるとともに変動はし得ない。

一定に保たれる温度を所与としたある理想気体について、体積と圧力との積は一定である（ボイルの法則）。さらには一定体積におけるある量の気体について圧力と温度との商は同じに保たれることが適用される（シャルルの法則）。双方の法則が理想気体の状態方程式の特別な場合であるとともに、２つの状態について次のように組み合わされ得る：

この関係は近似的に理想気体と同じ空気のみに有効である。しかしながら、偏差は計測精度のオーダーであるため、これは検出され得る。空気量には次式が適用されるため：

空気ばね、タンク又はラインを備える部品の漏洩は、次の方程式が満たされる場合に検出され得る：

総空気量は部分空気量の合計から得られるため、次の条件が漏洩の検出に有効である：

本発明に従い空気ばね構成体１（図１）内の漏洩を検出するため、電子評価／制御装置１３が追加的に、個々の空気ばね２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに割り当てられる温度センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、圧縮空気タンク１１に割り当てられるタンク温度センサ１６、及び圧力ライン系４に割り当てられるライン温度センサ１７から受信される温度信号を評価する。従って、現在の温度及び現在の体積を決定するセンサ値が空気ばね構成体１の部分体積の各々に割り当てられる。

第１の瞬時ｔ_１において電子評価／制御装置１３はここで各部分体積について、センサ値から上記の関係を用いて導き出され得る空気量を決定する。部分空気量が合計されると、瞬時ｔ_１における空気ばね構成体１の総空気量Ｑ_１が得られる。総空気量Ｑ_２は後の第２の瞬時ｔ_２において改めて測定される。瞬時ｔ_１における総空気量Ｑ_１と瞬時ｔ_２における総空気量Ｑ_２との間の差が先述された限界値Ｑ_{Ｇｒｅｎｚ}を上回る場合、空気ばね構成体１における漏洩が検出される。

あるいは、カウンタ限界値が少なくとももう１回のカウンタ値だけ超過するまでは漏洩が測定されないように、差の超過時にカウンタがインクリメントされ得る。２つの瞬時ｔ_１とｔ_２との間の差は典型的には５分間から最大５時間までの間である。

理想的には、上述の漏洩検出は、空気ばね構成体１内に封入される空気量が環境中への放出又は圧縮機８を用いた供給により意図的に変動されなかった場合は確実に機能する。しかしながら、封入された総空気量の所望の変化の場合における漏洩の検出も可能となるため、差が生じると、放出される空気量Ｑ_ａｕｓ及び／又は新たに追加される空気量Ｑ_ｉｎについて追加的に検討される。このとき次の条件が漏洩の検出に適用される：

差が生じた場合に空気量Ｑ_ｉｎ及びＱ_ａｕｓを検討可能とするためには、好適な方法でそれらを測定する必要がある。これは、例えば、然るべきフローカウンタ又は他の好適なセンサにより実施され得る。結果的に、空気量Ｑ_ａｕｓには空気量計測装置１８が、及び空気量Ｑ_ｉｎには空気量計測装置１９がブロック図において提供される。

２つの瞬時ｔ_１とｔ_２との間に逆止弁３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが開放されなかった場合、すなわち空気ばね２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと圧力ライン系との間で空気の交換が起こらなかった場合、漏洩についての検査がこれらの個々の空気ばね２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに対し実行され得る。このようにして空気ばね構成体１における漏洩を特定の空気ばね２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに割り当てることが可能である。

温度感知における計測誤差は、自動車が周囲温度の短期変動及び空気ばね２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ内部の温度変動にさらされない場合には回避され得るとともに車両を停止させることにより回避され得る。漏洩は温度の関数として補正される総空気量Ｑ_１とＱ_２との間の差に基づき検出され得るとともに、例えば車両運転者及び／又は工場作業員に診断インターフェースを伴い伝えられる。

さらには、圧力センサ６を有する装置は圧力センサを削減するために使用され得る。このとき個々の部品における圧力は関連する弁を開放することにより測定され得る。このとき総空気量の測定には、然るべき弁を切り換えることにより連続的に測定されるべき空気量体積が必要となる。

自動車空気ばね構成体のブロック図を示す。 例示的実施形態を制御するための概略ブロック図を示す。

符号の説明

２ａ〜２ｄ 空気ばね、３ａ〜３ｄ 逆止弁、４ 圧力ライン系、５ａ〜５ｄ 圧力センサ、６ 圧力センサ、７ 吐出弁、８ 圧縮機、９ 圧縮機弁、１０ タンク弁、１１ 圧縮空気タンク、１２ タンク圧力センサ、１４ａ〜１４ｄ 高さセンサ、１５ａ〜１５ｄ 温度センサ。

Claims (10)

1. １個又は複数の空気ばねを有する車高制御装置、空気ばね構成体内の総空気量を測定するための装置、及び温度を感知するための装置を備える自動車空気ばね構成体において漏洩を検出するための方法であって、前記空気ばね構成体内の総空気量Ｑ_１が第１の瞬時ｔ_１において測定されるとともに前記空気ばね構成体内の総空気量Ｑ_２が第２の瞬時ｔ_２において測定され、これらの量が前記空気ばね構成体内に存在する空気の温度の感知の結果得られる温度依存係数により補正されるとともに、前記温度補正された総空気量Ｑ_１とＱ_２との間の差が求められることにより、前記差が特定の限界値Ｑ_{Ｇｒｅｎｚ}だけ超過する時に前記空気ばね構成体における漏洩が特定されることを特徴とする方法。
2. 総空気量Ｑ_１、Ｑ_２を測定する時、少なくとも１個の圧力センサ及び少なくとも１個の高さセンサの計測値が評価されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記空気ばね構成体の総空気量Ｑ_１、Ｑ_２が、前記個々の空気ばね内の空気量及び空気チャンバ内及び前記空気チャンバを前記空気ばねに接続する空気ライン内の空気量の合計から決定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 差が生じると、外部から前記空気ばね構成体に供給される空気量Ｑ_ｉｎ及び／又は環境中に放出される空気量Ｑ_ａｕｓについて追加的に検討されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記方法が静止した前記自動車で実行されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記方法が前記自動車の閉鎖時に実行されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 漏洩の検出時に警告信号が生成されるとともに前記自動車の運転者に伝達されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 漏洩の検出時に然るべき不具合メッセージが診断記憶装置に格納されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 漏洩の検出時に前記車高制御装置が緊急作動を開始して前記自動車を運転動力上危険でない車高位置に移動させることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 多数の空気ばね（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）を有する車高制御装置、空気ばね構成体（１）内の総空気量を測定するための装置（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、６、１２、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）、及び温度を感知するための装置（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１６、１７）を備える自動車空気ばね構成体（１）を用いて請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法を実行するための装置であって、異なる瞬時ｔ_１、ｔ_２において測定されるとともに前記空気ばね構成体内に存在する空気の温度の感知の結果得られる温度依存係数により補正される２つの総空気量Ｑ_１、Ｑ_２から差を求めるとともに、差が特定の限界値Ｑ_{Ｇｒｅｎｚ}だけ超過する時に前記空気ばね構成体（１）における漏洩を特定するよう設計される評価／制御装置（１３）を特徴とする装置。

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