JP2012025190A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の静止時（イグニッションＯＦＦ時）にエアばね装置２０内の気体が温度変化により収縮することによってアクチュエータ３０がバウンドストッパ３７に当接することが防止されたサスペンション装置を提供すること。
【解決手段】 車高補正部６２は、車両の静止時（イグニッションＯＦＦ時）に、エアばね装置２０内の気体の温度低下に伴うエアばね装置２０内の空気の収縮によりアクチュエータ３０が収縮することによりアクチュエータ３０がバウンドストッパ３７に当接しないように、上記空気の収縮により車高が変化する方向とは反対の方向に車高が変化するように、内部温度センサ２７が検出した内部温度Ｔ_ｃと外部温度センサ７０が検出した外気温度Ｔ_ｇとの差ΔＴに基づいて、エアばね装置２０内に封入された気体の容量を変化させることによりアクチュエータ３０の基準長を補正して、車高を補正する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車両のサスペンション装置に関する。本発明は特に、モータを有するアクチュエータと、このアクチュエータに取り付けられ、内部に封入された空気等の気体の圧力により車体側の部材を弾性的に保持する気体ばね装置とを備えるサスペンション装置に関する。

車両のサスペンション装置は、車両の車体側の部材と車輪側の部材との間に配設される。このサスペンション装置の一つとしてアクティブサスペンション装置が知られている。アクティブサスペンション装置は、車体側の部材と車輪側の部材との間に配設されたアクチュエータとばね装置とを備える。アクチュエータが伸縮することにより車体側の部材と車輪側の部材との間の間隔が変化する。また、ばね装置により、車体側の部材が弾性的に保持される。

特許文献１は、モータを有するアクチュエータと、エアばね装置とを備えたサスペンション装置を開示する。このサスペンション装置によれば、アクチュエータは、車体側の部材と車輪側の部材との間に設けられ、モータの回転によって伸縮する。アクチュエータの伸縮により、車体側の部材と車輪側の部材との間の間隔が変化する。また、エアばね装置はアクチュエータに気密的に取り付けられており、内部に封入された空気の圧力により車体側の部材を弾性的に保持する。

特開２０１０−９１０３２号公報

特許文献１に記載のサスペンション装置によれば、アクチュエータを伸縮させるためにモータが回転駆動した場合、モータが発熱する。このモータの熱が、アクチュエータに気密的に取り付けられたエアばね装置内の空気に伝わる。したがって、車両が駆動している時（イグニッションがＯＮであるとき）は、モータの発熱によりエアばね装置内の空気が加熱される。

一方、車両が静止している時（イグニッションがＯＦＦであるとき）は、モータが回転駆動しないため、加熱されたエアばね装置内の空気が徐々に冷却される。このためエアばね装置内の空気が収縮する。これによりエアばね装置内の空気の圧力が低下する。エアばね装置内の空気の圧力が低下した場合、アクチュエータが収縮してその基準長が短くなる。このため車高が低下する。

また、サスペンション装置には、通常、アクチュエータの伸縮範囲を規定するストッパが設けられている。したがって、エアばね装置内の空気の温度低下に起因したアクチュエータの収縮量が大きい場合、アクチュエータの収縮は、アクチュエータがストッパに当接することにより停止する。このような状態を、本明細書ではフルバウンド状態と呼ぶ。

フルバウンド状態である場合、ストッパに大きな荷重が加えられるので、ストッパの耐久性が低下する。また、フルバウンド状態で車両を走行させた場合、車高の低下によって路面干渉（例えば車両のバンパと輪留用縁石との干渉）が発生する可能性が大きい。

本発明は、上記問題に対処するためになされたものであり、モータを有するアクチュエータおよびこのアクチュエータに取り付けられた気体ばね装置を備えるサスペンション装置において、車両の静止時（イグニッションＯＦＦ時）に気体ばね装置内の気体が温度変化により収縮や膨張することによってアクチュエータがストッパに当接することが防止された、サスペンション装置を提供することを目的とする。

本発明のサスペンション装置は、モータを有し、前記モータが回転することにより伸縮して車体側の部材と車輪側の部材との間の間隔を変化させるアクチュエータと、前記アクチュエータの伸縮範囲を規定するストッパと、内部に気体が封入されるとともに前記アクチュエータに取り付けられ、前記気体の圧力により車体側の部材を弾性的に保持する気体ばね装置と、前記気体ばね装置内の気体の温度を検出する内部温度検出手段と、車両が駆動している間に、前記気体ばね装置内に封入された気体の容積を変化させることにより車高を調整する車高調整手段と、車両の静止時に、前記気体ばね装置内の気体の温度変化に伴う前記気体ばね装置内の気体の膨張または収縮により車高が変化する方向とは反対の方向に車高が変化するように、前記内部温度検出手段が検出した前記気体ばね装置内の気体の温度に基づいて、前記気体ばね装置内に封入された気体の容量を変化させることにより車高を補正する車高補正手段と、を備える。

本発明のサスペンション装置によれば、車両の静止時、つまりイグニッションがＯＦＦに切り換えられたときに、車高補正手段により、気体ばね装置内の気体の温度に基づいて、気体ばね装置内に封入された気体の容量が変化させられる。この場合、気体ばね装置内の気体の温度変化に伴う気体ばね装置内の気体の膨張または収縮によって車高が変化すると予測される方向とは反対の方向に車高が変化するように、気体ばね装置内に封入された気体の容量が変化させられる。例えば、車両静止時に得られる気体ばね装置内の気体の温度から、気体ばね装置内の気体がその後温度低下により収縮して車高が低下すると予測される場合には、車高補正手段は、気体ばね装置内に封入された気体の容量を増加させて車高が上昇するように、車高を補正する。

すなわち、本発明の車高補正手段は、車両の静止後に気体ばね装置内の気体の温度変化に起因して将来起こり得るであろう車高の変化の方向とは反対の方向に、車高が変化するように、気体ばね装置内に封入された気体の容量を変化させる。このため、車両静止後に気体ばね装置内の気体が温度変化して気体ばね装置内の気体が膨張または収縮したときには、車高が静止直前の車高付近の高さに戻る。したがって、車両静止後に気体ばね装置内の気体の温度変化に起因してアクチュエータがストッパに当接することが防止される。その結果、アクチュエータがストッパに当接することによるストッパの耐久性の悪化や、車高低下による路面干渉が防止される。

本発明において、「車高の変化の方向」とは、上昇方向または下降方向である。したがって、気体ばね装置内の気体の温度変化によって車高が上昇方向に変化する（つまり車高が上昇する）場合には、車高補正手段により車高を下降方向に変化させる（つまり車高を低下させる）。一方、気体ばね装置内の気体の温度変化によって車高が下降方向に変化する（つまり車高が低下する）場合には、車高補正手段により車高を上昇方向に変化させる（つまり車高を上昇させる）。

また、本発明の車高補正手段は、気体ばね装置内の気体の温度に基づいて、車高の補正量（車高補正量）を決定し、決定した車高補正量に基づいて、車高を補正するものであるのがよい。気体ばね装置内の気体の温度変化に起因する車高の変化量の大きさは、気体ばね装置内の気体の温度、特に温度変化量に依存する。一般に、気体ばね装置内の気体の温度が高ければ高いほど、また温度変化量が大きければ大きいほど、車高の変化量が大きい。したがって、気体ばね装置内の気体の温度に基づいて、温度変化に伴う車高の変化量や変化の方向が予測できる。そして、車高補正手段は、予測された変化量および変化の方向に基づいて、例えば予測された変化量の大きさとほぼ等しくなるように、車高補正量の大きさを決定し、こうして決定した車高補正量に基づいて車高を補正する。このように車高を補正することにより、気体ばね装置内の気体の温度変化によって車高が変化したときに、車高は元の高さ（車両の静止直前の車高）に戻る。したがって、車両静止後に気体ばね装置内の気体の温度変化に起因してアクチュエータがストッパに当接することが防止される。

なお、車高補正手段により車高を補正した場合、補正した車高が車高の上限または下限を越えないように、車高の補正量の大きさに上限を設けておくとよい。

また、本発明のサスペンション装置は、外気温度を検出する外部温度検出手段を更に備えるのがよい。そして、前記車高補正手段は、前記内部温度検出手段が検出した前記気体ばね装置内の気体の温度と前記外部温度検出手段が検出した外気温度との差に基づいて、前記気体ばね装置内に封入された気体の容量を変化させることにより車高を補正するものであるのがよい。

これによれば、内部温度検出手段が検出した気体ばね装置内の気体の温度と外部温度検出手段が検出した外気温度との差に基づいて、車両の静止後に気体ばね装置内の気体が外気温度まで変化したときに起こり得るであろう車高の変化の方向および変化量が予測される。したがって、車高補正手段は、予測された車高の変化の方向および変化量に基づいて、予測方向とは反対の方向に予測した変化量分またはそれに近い分だけ車高が変化するように、気体ばね装置内に封入された気体の容量を変化させることができる。このように車高を補正することで、車両静止後に気体ばね装置内の気体が外気温度まで変化したときに、車高が元の高さ（静止直前の高さ）に戻る。このように車高が元の高さに戻るように車高を補正することにより、アクチュエータがストッパに当接することが防止される。

また、前記車高補正手段は、前記内部温度検出手段が検出した前記気体ばね装置内の気体の温度が前記外部温度検出手段が検出した外気温度よりも高い場合は、車高が上昇方向に変化するように、前記内部温度検出手段が検出した前記気体ばね装置内の気体の温度と前記外部温度検出手段が検出した外気温度との差に基づいて、前記気体ばね装置内に封入された気体の容量を増加させることにより車高を補正するものであるのがよい。

これによれば、気体ばね装置内の気体の温度が外気温度よりも高い場合は、車高補正手段により車高が上昇される。このように車両静止時に車高をかさ上げ制御することで、その後に気体ばね装置内の気体が冷却されて車高が低下したときに、車両がフルバウンド状態に陥ることが防止される。

本実施形態に係るサスペンション装置の概略図である。 サスペションユニットの概略断面図である。 車高調整制御ルーチンを表すフローチャートである。 車高補正制御ルーチンを表すフローチャートである。 温度差ΔＴと車高補正量ΔＨとの関係の一例を表すグラフである。

以下、本発明の一実施形態に係るサスペンション装置について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るサスペンション装置の概略図である。

図１に示すように、サスペンション装置１は、複数のサスペンションユニット１０と、エア給排ユニット５０と、ＥＣＵ６０とを備える。

サスペンションユニット１０は、車両の各車輪に接続されたロアアームなどの車輪側の部材ＬＡと、車体側の部材との間に介装される。サスペンションユニット１０は、エアばね装置２０と、アクチュエータ３０を備える。エアばね装置２０は、車体側の部材を弾性的に保持する機能を有する。アクチュエータ３０は、路面の上下変位に応じて伸縮して路面から入力される振動をいなすことにより、乗り心地を向上させる機能を有する。

エア給排ユニット５０は、圧縮空気を送出する送出口５１ａと大気から空気を吸入する吸入口５１ｂとを有するコンプレッサ５１と、コンプレッサ５１の送出口５１ａに連通したメイン配管（太線部分）５２と、メイン配管５２と各エアばね装置２０とを連結する複数のサブ配管（細線部分）５３とを備える。

メイン配管５２には、排出配管５４が連通している。この排出配管５４に常閉型の排気バルブ５５が接続される。排気バルブ５５は駆動信号が入力されたときに開作動し、駆動信号の入力が停止されたときに閉作動する。排気バルブ５５が開作動した場合、メイン配管５２が大気開放される。また、各サブ配管５３には、それぞれ常閉型のコントロールバルブ５６が介装される。コントローブバルブ５６も、駆動信号が入力されたときに開作動し、駆動信号の入力が停止されたときに閉作動する。コントロールバルブ５６が開作動した場合、サブ配管５３を介してエアばね装置２０がメイン配管５２に連通する。

図２は、サスペンションユニット１０の概略断面図である。このサスペンションユニット１０は、上述したようにエアばね装置２０とアクチュエータ３０とを有する。

アクチュエータ３０は、モータ３１と、ボールネジ機構３５と、液圧式ダンパ装置４０とを備える。モータ３１は、モータケーシング３１１と、中空状の回転軸３１２と、永久磁石３１３と、極体３１４とを備える。モータケーシング３１１はモータ３１の外郭を構成するハウジングであり、図示上下方向に軸を持ち上部から段階的に径が小さくなる段付円筒形状を成す。回転軸３１２は、モータケーシング３１１と同軸的にモータケーシング３１１内に配設され、軸受３３１，３３２によりモータケーシング３１１に回転可能に支持される。この回転軸３１２の外周面に永久磁石３１３が固定される。回転軸３１２および永久磁石３１３によりモータ３１のロータが構成される。永久磁石３１３に対向するように極体（コアにコイルが巻回されたもの）３１４が、モータケーシング３１１の内周面に固定される。極体３１４によりモータ３１のステータが構成される。

また、モータケーシング３１１内に回転角センサ３１５が設けられる。この回転角センサ３１５は、モータ３１の回転角を検出する。

ボールネジ機構３５は、モータ３１に連結しており、モータ３１の回転運動を直線運動に変換する変換機構としての機能を有する。ボールネジ機構３５は、ネジ溝３５１ａが形成されたボールネジ軸３５１と、このボールネジ軸３５１のネジ溝３５１ａに螺合するボールネジナット３５２とを備える。ボールネジナット３５２はモータケーシング３１１内に配設され、回転軸３１２の下端部分に接続されるとともに、ボールベアリングを介して回転可能且つ軸方向移動不能にモータケーシング３１１に支持される。したがって、回転軸３１２が回転すると、それに伴いボールネジナット３５２も回転する。

ボールネジ軸３５１は、図に示されるように、モータケーシング３１１に同軸的に配置されており、モータケーシング３１１内にてボールネジナット３５２を螺合するとともに、その上方部分にて回転軸３１２の内周側に挿入される。また、ボールネジ軸３５１の下方部分はモータケーシング３１１の下端面を突き抜けてさらに下方に延在する。

ボールネジナット３５２の図示下方にスプラインナット３６が配設される。このスプラインナット３６はモータケーシング３１１の最下方部位に配置固定される。スプラインナット３６にはスプラインが形成された貫通孔が設けられており、この貫通孔にボールネジ軸３５１が挿通される。なお、ボールネジ軸３５１のネジ溝３５１ａにはスプライン溝も同時に形成されている。したがってボールネジ軸３５１はスプラインナット３６にスプライン嵌合し、回転不能かつ軸方向移動可能にスプラインナット３６に支持される。

液圧式ダンパ装置４０は、内部に作動液（例えば作動油）が封入されたハウジング４１と、ハウジング４１の内部に配設されハウジング４１内で相対移動するバルブピストン４２とを備える。バルブピストン４２によってハウジング４１の内部が上室と下室とに区画される。ハウジング４１の下端はブッシュを介してロアアームなどの車輪側の部材ＬＡに連結される。

また、ハウジング４１内にはピストンロッド４３が挿入される。ピストンロッド４３はその下端にてバルブピストン４２に連結される。ピストンロッド４３は、その上端にてボールネジ軸３５１の下端に連結され、その連結部分から図において下方に伸びて液圧式ダンパ装置４０のハウジング４１内に挿入される。

ハウジング４１の外周に環状の下部リテーナ４４ａが気密的に取り付けられる。下部リテーナ４４ａの外周には第１筒部２１が気密的に連結される。第１筒部２１は、下部リテーナ４４ａに連結された部分からハウジング４１を覆うように図において上方に伸びる。第１筒部２１の上端部に径内方に屈曲したフランジ部が形成され、このフランジ部の下面側に環状の上部リテーナ４４ｂが設けられる。

また、ボールネジ軸３５１とピストンロッド４３との連結部分に中央リテーナ４４ｃが取り付けられる。中央リテーナ４４ｃは、ボールネジ軸３５１とピストンロッド４３との連結部分から水平方向に放射状に伸びた円板状の部分と、円板状の部分の外周から下方に伸びた円筒状の部分と、円筒状の部分から径外方に伸びた環状の鍔部分とを備える。このような形状の中央リテーナ４４ｃの鍔部分と下部リテーナ４４ａとの間に第１コイルスプリング４６ａが、鍔部分と上部リテーナ４４ｂとの間に第２コイルスプリング４６ｂが配設される。

このような構成の液圧式ダンパ装置４０は、路面側から高周波（例えば２０Ｈｚ以上）の振動が入力したときに作動する。つまり、高周波の振動が路面から入力されたときに、ハウジング４１がバルブピストン４２に対して相対移動する。この相対移動により発生する減衰力により高周波振動が減衰される。

エアばね装置２０は、上述の第１筒部２１と、第１筒部２１の外周側に配置された第２筒部２２と、第２筒部２２の上端部分にその下端部分が気密的に接続され、その上端部分にてブラケット２５を介して気密的にモータケーシング３１１に接続された第３筒部２３と、展開形状がリング状をなし、内周部分が第１筒部２１の外周に気密的に連結され外周部分が第２筒部２２の内周に気密的に連結されたダイヤフラム２４とを備える。第１筒部２１と、第２筒部２２と、第３筒部２３と、ダイヤフラム２４により、外部との連通が遮断された空間Ｓが形成される。

エアばね装置２０内の空間Ｓは、ボールネジ機構３５とモータ３１との間の隙間を通じて、モータ３１内の空間に連通する。したがって、モータ３１内の空間も、エアばね装置２０内の空間といえる。エアばね装置２０内には流体としての圧縮空気が封入される。エアばね装置２０内の圧縮空気の圧力により車体側の部材が弾性的に保持される。

第３筒部２３には、給排ポート２６が設けられている。この給排ポート２６に、エア給排ユニット５０のサブ配管５３が接続される。さらに、第２筒部２２には、内部温度センサ２７が取り付けられる。内部温度センサ２７は、エアばね装置２０内の空気の温度（内部温度）Ｔ_ｃを検出する。

図２に示すように、モータケーシング３１１の外周に環状に形成されたバウンドストッパ３７が取り付けられる。また、第２筒部２２の上端に環状のリバウンドストッパ３８が取り付けられる。バウンドストッパ３７およびリバウンドストッパ３８は、エアばね装置２０内に配設される。バウンドストッパ３７はリバウンドストッパ３８の上方に配置される。

また、第１筒部２１には、第１筒部２１から上方に延びた第４筒部２８が連結される。この第４筒部２８の上端には、環状に形成されたストッパ受け２９が取り付けられる。図からわかるように、ストッパ受け２９は、エアばね装置２０内に配置される。また、ストッパ受け２９の上下方向位置は、バウンドストッパ３７とリバウンドストッパ３８との間の位置である。

また、アクチュエータ３０は、車体側の部材Ｂに形成される孔部からモータ３１のモータケーシング３１１の上方部分が上部に突出するように配置され、且つそのような配置状態を保つように、アッパーサポート１２を介して車体側の部材Ｂに取り付けられている。アッパーサポート１２により、アクチュエータ３０は車体側の部材Ｂに弾性的に連結される。また、上述のように液圧式ダンパ装置４０は、車輪側の部材ＬＡに連結される。したがって、アクチュエータ３０は、車体側の部材Ｂと車輪側の部材ＬＡとの間に介在するように配置される。

以上のように構成されたサスペンション装置１において、図示しないバッテリ電源などからの電力供給によりモータ３１が回転駆動力を発生する。すると、モータ３１の回転軸３１２に連結したボールネジナット３５２が回転する。ボールネジナット３５２の回転によってボールネジ軸３５１およびこのボールネジ軸３５１に連結された液圧式ダンパ装置４０がともに軸方向移動する。これによりアクチュエータ３０が伸縮する。ボールネジ軸３５１の軸方向は、車体側の部材Ｂと車輪側の部材ＬＡとの接近・離間方向（上下方向）と同じ方向である。したがって、アクチュエータ３０の伸縮作動により、車体側の部材Ｂと車輪側の部材ＬＡとの間の間隔が変化する。

また、モータ３１は、図示しない制御装置により駆動制御される。例えば、車両走行時に車輪が路面の凸部に乗り上げて車体が突き上げられるおそれがある場合、その凸部に車輪が差し掛かるタイミングでアクチュエータ３０が収縮するように、モータ３１が駆動制御される。また、車輪が路面の凹部に落ち込んで車体が沈み込むおそれがある場合、その凹部に車輪が差し掛かるタイミングでアクチュエータ３０が伸長するように、モータ３１が駆動制御される。このようにモータ３１を駆動制御することにより、路面凹凸による車体振動が抑えられて乗り心地が向上する。

アクチュエータ３０の伸縮作動に伴い、下部リテーナ４４ａを介して液圧式ダンパ装置４０に気密的に連結された第１筒部２１および、第１筒部２１に連結された第４筒部２８が図の上下方向に移動する。第４筒部２８の上端にはストッパ受け２９が取り付けられているので、アクチュエータ３０の伸縮作動に伴い、このストッパ受け２９も図の上下方向に移動する。そして、ストッパ受け２９がバウンドストッパ３７に当接することにより、アクチュエータ３０の収縮作動が規制され、リバウンドストッパ３８に当接することにより、アクチュエータ３０の伸長作動が規制される。したがって、アクチュエータ３０は、バウンドストッパ３７とリバウンドストッパ３８との間の上下間隔の範囲内で伸縮し得る。

アクチュエータ３０の長さは、車体側の部材と車輪側の部材との間の距離を表す。この距離により車高が定められる。したがって、ストッパ受け２９がバウンドストッパ３７に当接することにより車高の上限が規制され、ストッパ受け２９がリバウンドストッパ３８に当接することにより車高の下限が規制される。

また、アクチュエータ３０の基準長（アクチュエータ３０が伸縮していない状態（基準状態）であるときにおける長さ）は、車体側の部材の重量や、基準状態であるときにおけるエアばね装置２０により発生される弾性力（圧力）などの力の釣り合いによって、変化する。例えば、エアばね装置２０内に空気を送り込むことにより、あるいはエアばね装置２０内の空気を加熱することにより、エアばね装置２０内の圧力が増加した場合、アクチュエータ３０は、力の釣り合いが取れるように伸び、力の釣り合いが取れた長さで停止する。停止時におけるアクチュエータ３０の長さが基準長である。一方、エアばね装置２０内から空気を排出することにより、あるいはエアばね装置２０内の空気を冷却することにより、エアばね装置２０内の圧力が減少した場合、アクチュエータ３０は、力の釣り合いが取れるように縮み、力の釣り合いが取れた長さで停止する。停止時におけるアクチュエータ３０の長さが基準長である。アクチュエータ３０は、この基準長を基準として伸縮する。

上述のように、エアばね装置２０内の空気の容量を変化させることにより、アクチュエータ３０の基準長が変わる。この基準長が変わると、車体側の部材と車輪側の部材との間の距離が変わるため車高も変わる。したがって、エア給排ユニット５０によりエアばね装置２０内の空気の容量を変化させることで、車高が変化する。具体的には、エア給排ユニット５０によりエアばね装置２０内に空気が送り込まれた場合、アクチュエータ３０の基準長が長くなって車高が上昇する。一方、エア給排ユニット５０によりエアばね装置２０内から空気が排出された場合、アクチュエータ３０の基準長が短くなって車高が低下する。

図１に示すように、各サスペンションユニット１０の付近にストロークセンサ５７が配置される。このストロークセンサ５７は、各アクチュエータ３０の長さ（ストローク量）を検出する。各ストロークセンサ５７が検出したストローク量、および、各内部温度センサ２７が検出した内部温度Ｔ_ｃは、ＥＣＵ６０に入力される。ＥＣＵ６０は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵを備えるマイクロコンピュータであり、エア給排ユニット５０を制御する。このＥＣＵ６０から排気バルブ５５および各コントロールバルブ５６に駆動信号が出力される。

また、本実施形態のサスペンション装置１は、外部温度センサ７０を更に備える。この外部温度センサ７０は車体に取り付けられており、外気温度Ｔ_ｇを検出する。外部温度センサ７０が検出した外気温度Ｔ_ｇは、ＥＣＵ６０に入力される。

また、図１に示すように、ＥＣＵ６０は、車高調整部６１と、車高補正部６２とを備える。車高調整部６１は、車両が駆動しているとき、すなわちイグニッションがＯＮであるときに、様々な条件やドライバーの要求に基づいて、エアばね装置２０内に封入された空気の容量を変化させることにより、車高を調整する機能（車高調整機能）を有する。車高補正部６２は、車両が静止しているとき、すなわちイグニッションがＯＦＦであるときに、内部温度センサ２７が検出した内部温度Ｔ_ｃと外部温度センサ７０が検出した外気温度Ｔ_ｇとの差に基づいて、各エアばね装置２０内に封入された空気の容量を変化させることにより、車高を補正する機能（車高補正機能）を有する。

図３は、車高調整部６１が上述した車高調整機能を達成するために実行する車高調整制御ルーチンを表すフローチャートである。このルーチンが起動すると、車高調整部６１は、まず図３のステップ（以下ステップ番号をＳと略記する）Ｓ１００にて、イグニッションがＯＮであるか否かを判断する。イグニッションがＯＦＦである場合（Ｓ１００：Ｎｏ）、このルーチンを終了する。イグニッションがＯＮである場合（Ｓ１００：Ｙｅｓ）、Ｓ１０２に進み、車高調整が必要であるか否かを判断する。車高調整が必要であるか否かは、所定の条件（例えば車速が所定の車速以上であるか否かなど）に基づいて自ら決定してもよいし、あるいはドライバーの要求の有無によって決定してもよい。

車高調整が必要でない場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、このルーチンを終了する。車高調整が必要である場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、車高調整部６１は、現在の車高Ｈを取得する（Ｓ１０４）。現在の車高Ｈは、各アクチュエータ３０の現在の基準長に基づいて求めることができる。各アクチュエータ３０の現在の基準長は、例えば各ストロークセンサ５７が検出したストローク量の平均値に基づいて、取得することができる。

次いで、車高調整部６１は、目標車高Ｈ*を設定する（Ｓ１０６）。目標車高Ｈ*は、ドライバーが運転しやすいように、例えばドライバーの要求に応じて設定されてもよい。また、目標車高Ｈ*は、車速に応じて変化するように設定してもよい。例えば、高速走行時に車高が低くなり、低速走行時に車高が高くなるように、車速−車高マップなどを参照して目標車高Ｈ*を設定してもよい。あるいは、荷物の積載荷重の大小にかかわらず車高が一定になるように、目標車高Ｈ*を設定してもよい。

Ｓ１０６にて目標車高Ｈ*を設定した後は、車高調整部６１は、現在の車高Ｈが目標車高Ｈ*となるように、エア給排ユニット５０を制御する（Ｓ１０８）。この場合において、例えば現在の車高Ｈが目標車高Ｈ*よりも大きい（高い）ときは、車高調整部６１は、排気バルブ５５および各コントロールバルブ５６に駆動信号を出力する。これにより排気バルブ５５および各コントロールバルブ５６が開作動する。これらのバルブの開作動により、各エアばね装置２０内の空気がサブ配管５３に排出され、排出された空気はさらにメイン配管５２、排出配管５４を通って大気に排出される。各エアばね装置２０内の空気が排出されることにより、各エアばね装置２０内の空気量が減少する。エアばね装置２０内の空気量の減少により、エアばね装置２０内の圧力が低下する。圧力低下によりアクチュエータ３０が縮み、アクチュエータ３０の基準長が短くなる。このため車高が低下する。そして、現在の車高Ｈが目標車高Ｈ*になったときに、車高調整部６１は、各コントロールバルブ５６への駆動信号の出力を停止する。これにより各コントロールバルブ５６が閉作動し、車高の低下が停止する。

また、例えば現在の車高Ｈが目標車高Ｈ*よりも小さい（低い）ときは、車高調整部６１は、コンプレッサ５１に駆動信号を出力するとともに、各コントロールバルブ５６に駆動信号を出力する。これによりコンプレッサ５１が駆動し、高圧の空気がメイン配管５２に送り出されるとともに、各コントロールバルブ５６が開作動する。メイン配管５２内の高圧空気がサブ配管５３およびコントロールバルブ５６を介してエアばね装置２０内に送り込まれることにより、各エアばね装置２０内の空気量が増加する。エアばね装置２０内の空気量の増加によりエアばね装置２０内の圧力が増加する。圧力増加によりアクチュエータ３０が伸び、アクチュエータ３０の基準長が長くなる。これにより車高が上昇する。そして、現在の車高Ｈが目標車高Ｈ*になったときに、車高調整部６１は、コンプレッサ５１に駆動停止信号を出力するとともに、各コントロールバルブ５６への駆動信号の出力を停止する。これによりコンプレッサ５１が駆動停止するとともに各コントロールバルブ５６が閉作動し、車高の上昇が停止する。

車高調整部６１は、Ｓ１０８にて上記のようにして、車両が駆動している間にエアばね装置２０内に封入された空気の容量を変化させることにより、現在の車高Ｈが目標車高Ｈ*となるように、車高が調整される。その後、このルーチンを終了する。

ところで、車両の走行中にアクチュエータ３０のモータ３１が駆動した場合、モータ３１が発熱する。モータ３１の発熱により、モータ３１の内部空間が加熱される。また、エアばね装置２０はアクチュエータ３０に取り付けられており、モータ３１の内部空間は上記したようにエアばね装置２０内の空間に連通している。よって、モータ３１の発熱によりエアばね装置２０内の空気が加熱される。また、熱伝導などによりモータ３１の熱がエアばね装置２０内の空気に伝達されることによっても、エアばね装置２０内の空気が加熱される。

また、例えば車両の駆動時に車高調整部６１が、常に車高を一定に維持する制御（オートレベリング制御）を実行しているときに、モータ３１が駆動してエアばね装置２０内の空気が加熱された場合、エアばね装置２０内の空気が熱膨張する。熱膨張によりエアばね装置２０内の圧力が上昇する。車高調整部６１は、圧力上昇によりアクチュエータ３０の基準長が長くなって車高が上昇することを防止するため、エアばね装置２０内の空気が排出されるようにエア給排ユニット５０を制御する。

エアばね装置２０内の空気が排出された状態で、イグニッションがＯＦＦに切り換えられて車両が静止した場合、静止直後における車高は、車両の駆動時における車高に等しい。また、エアばね装置２０内の空気の温度は、モータ３１の発熱により加熱されているので高温である。しかし、車両の静止後はモータ３１は駆動しないので、時間が経つにつれてエアばね装置２０内の空気は冷却される。このためエアばね装置２０内の空気が収縮して内部圧力が低下する。圧力低下によりアクチュエータ３０が縮み、車高が低下する。アクチュエータ３０が縮んだ場合、ストッパ受け２９が図２において上昇し、バウンドストッパ３７に近づく。そして、ストッパ受け２９がバウンドストッパ３７に当接した時点（つまりアクチュエータ３０がバウンドストッパ３７に当接した時点）でフルバウンド状態に陥り、アクチュエータ３０の収縮が停止する。

フルバウンド状態であるとき、バウンドストッパ３７はストッパ受け２９から大きな荷重を受けるため、バウンドストッパ３７の耐久性が悪化する。特にイグニッションがＯＮからＯＦＦに切り換えられた場合は、例えばドライバーが帰宅した場合など、その後に長時間車両を駆動しない可能性が高い。バウンドストッパ３７の変形時間が長時間持続した場合、バウンドストッパ３７の耐久性の悪化が促進される。また、フルバウンド状態のまま車両を走行させた場合、路面干渉を生ずるおそれがある。本実施形態では、車両静止時にフルバウンド状態に陥ることを防止するために、車高補正部６２が車高補正制御を実行する。

図４は、車高補正部６２が実行する車高補正制御ルーチンを表すフローチャートである。このルーチンが起動すると、車高補正部６２は、まず図４のＳ２００にて、イグニッションがＯＦＦであるか否かを判断する。イグニッションがＯＮである場合（Ｓ２００：Ｎｏ）、このルーチンを終了する。イグニッションがＯＦＦである場合（Ｓ２００：Ｙｅｓ）、Ｓ２０２に進み、各内部温度センサ２７から内部温度Ｔ_ｃを取得する。次いで、外部温度センサ７０から外気温度Ｔ_ｇを取得する（Ｓ２０４）。

続いて、車高補正部６２は、各内部温度Ｔ_ｃから外気温度Ｔ_ｇを減算することにより、各温度差ΔＴを演算する。さらに、車高補正部６２は、現在の車高Ｈを取得する（Ｓ２０８）。現在の車高Ｈは、例えば、各ストロークセンサ５７が検出したストローク量の平均値に基づいて求められる各アクチュエータ３０の現在の基準長に基づいて、取得することができる。

次に、車高補正部６２は、車高補正量ΔＨを取得する（Ｓ２１０）。車高補正量ΔＨは、車高補正部６２によりかさ上げすべき車高量を表す。この車高補正量ΔＨの大きさは、本実施形態では、現在の車高Ｈと、エアばね装置２０内の空気の温度が現在の温度から外気温度Ｔ_ｇまで低下したときに予測される車高（予測車高）との差の大きさに等しい。つまり、車高補正量ΔＨは、エアばね装置２０内の空気の温度変化により将来起こり得るであろう車高の変化量である。

車高補正量ΔＨは、例えば、エアばね装置２０内の空気の温度が現在の温度（内部温度Ｔ_ｃ）であるときにおけるエアばね装置２０内の空気の容積と、エアばね装置２０内の空気の温度が外気温度Ｔ_ｇまで冷却されたときにおけるエアばね装置２０内の空気の容積との差、すなわち温度変化に起因したエアばね装置２０内の空気の変化量（収縮量）から求めることができる。エアばね装置２０内の空気の変化量（収縮量）は、気体の状態方程式から求められる。また、エアばね装置２０内の空気の変化量（収縮量）は温度差ΔＴに依存する。したがって車高補正量ΔＨは温度差ΔＴに依存する。エアばね装置２０内の空気の変化量（収縮量）は、温度差ΔＴの大きさが大きければ大きいほど大きい。よって、温度差ΔＴの大きさが大きければ大きいほど、車高補正量ΔＨの大きさは大きい。車高補正部６２は、例えば温度差ΔＴと車高補正量ΔＨとの関係を表すマップ（温度差−補正量マップ）を参照し、温度差ΔＴに基づいて車高補正量ΔＨを取得する。なお、車高補正量ΔＨは、各サスペンションユニット１０ごとに定められてもよい。

温度差−補正量マップは、図４に示すように、各温度差ΔＴに対応する車高補正量ΔＨがそれぞれ予め決められているようなマップでも良いし、温度差ΔＴを所定の温度範囲に区分けし、各区分けされた温度範囲に対応する車高補正量ΔＨが予め決められているようなマップでも良い。あるいは、温度差−補正量マップは、気体の状態方程式に基づいた、温度差ΔＴと車高補正量ΔＨとの関係式であってもよい。また、車高補正量ΔＨを定めるにあたり、コンプレッサ５１から供給される空気の温度や供給量、コンップレッサ５１の発熱など、様々な条件を考慮してもよい。これらの条件を考慮して、温度差ΔＴと車高補正量ΔＨとの関係を、予め実験などにより調べておくとよい。

図５は、温度差ΔＴと車高補正量ΔＨとの関係の一例を表すグラフである。図からわかるように、ΔＴが正であるとき、つまり内部温度Ｔ_ｃが外気温度Ｔ_ｇよりも高いときは、車高補正量ΔＨが正である。また、ΔＴが負であるとき、つまり内部温度Ｔ_ｃが外気温度Ｔ_ｇよりも低いときは、車高補正量ΔＨが負である。この車高補正量ΔＨが正であれば、車高が上昇方向に変化するように補正され、車高補正量ΔＨが負であれば、車高が下降方向に変化するように補正される。なお、本実施形態では、モータ３１の発熱によりエアばね装置２０内の空気が加熱されるため、内部温度Ｔ_ｃが外気温度Ｔ_ｇよりも高い。よって、温度差ΔＴは正であり、その温度差ΔＴに基づいて取得される車高補正量ΔＨも正である。

次いで、車高補正部６２は、現在の車高Ｈに車高補正量ΔＨを加算することにより目標車高Ｈ*を演算する（Ｓ２１２）。この目標車高Ｈ*は各サスペンションユニット１０ごとに定められてもよい。その後、目標車高Ｈ*が閾値車高Ｈ_ｔｈよりも小さいか否かを判断する（Ｓ２１４）。閾値車高Ｈ_ｔｈは、ストッパ受け２９がリバウンドストッパ３８に当接することにより規定される車高の上限よりも僅かに低い車高として予め定められる車高である。目標車高Ｈ*が閾値車高Ｈ_ｔｈよりも小さい場合（Ｓ２１４：Ｙｅｓ）は、現在の車高Ｈが目標車高Ｈ*となるように、エア給排ユニット５０を制御する（Ｓ２１８）。一方、目標車高Ｈ*が閾値車高Ｈ_ｔｈ以上である場合（Ｓ２１４：Ｎｏ）は、Ｓ２１６に進み、目標車高Ｈ*を閾値車高Ｈ_ｔｈに設定する。その後、Ｓ２１８に進み、現在の車高Ｈが目標車高Ｈ*となるように、エア給排ユニット５０を制御する。

Ｓ２１８にて車高補正部６２がエア給排ユニット５０を制御するにあたり、目標車高Ｈ*が現在の車高Ｈよりも大きい場合、つまり車高補正量ΔＨが正である場合、車高補正部６２は、コンプレッサ５１に駆動信号を出力するとともに、各コントロールバルブ５６に駆動信号を出力する。駆動信号の入力によりコンプレッサ５１が駆動し、高圧の空気がメイン配管５２に送り出されるとともに、各コントロールバルブ５６が開作動する。メイン配管５２内の高圧空気はサブ配管５３およびコントロールバルブ５６を介してエアばね装置２０内に送り込まれる。これにより各エアばね装置２０内の空気量が増加してエアばね装置２０内の圧力が増加する。圧力増加によりアクチュエータ３０が伸び、アクチュエータ３０の基準長が長くなる。これにより車高が上昇する。そして、現在の車高Ｈが目標車高Ｈ*になったときに、車高補正部６２は、コンプレッサ５１に駆動停止信号を出力するとともに、各コントロールバルブ５６への駆動信号の出力を停止する。駆動停止信号の入力によりコンプレッサ５１が駆動停止するとともに各コントロールバルブ５６が閉作動し、車高の上昇が停止する。

Ｓ２１８では、車高補正部６２は、車高が目標車高Ｈ*となるようにエア供給ユニット５０を制御する。ここで、目標車高Ｈ*は、現在の車高Ｈに車高補正量ΔＨを加算することにより得られる。車高補正量ΔＨが正である場合、車高が上昇方向に変化する。また、車高補正量ΔＨが正であるときは、図５からわかるように温度差ΔＴが正である。温度差ΔＴが正であるということは、エアばね装置２０内の空気の温度が外気温度よりも高い。このため、車両の静止後に、エアばね装置２０内の空気は冷却されて、収縮する。この収縮により、車両の静止後にアクチュエータ３０の基準長が短くなり、車高が低下する（車高が下降方向に変化する）と予測される。

すなわち、車高補正部６２は、車両の静止後にエアばね装置２０内の気体の温度変化に起因して将来起こり得るであろう車高の変化の方向（本実施形態では下降方向）とは反対の方向（本実施形態では上昇方向）に、車高が変化するように、エアばね装置２０内に封入された気体の容量を変化（本実施形態では増加）させる。また、車高補正部６２は、温度差ΔＴに基づいて、車両の静止後にエアばね装置２０内の気体の温度変化に起因して将来起こり得るであろう車高の変化量を車高補正量ΔＨとして予測する。そして、車高が、将来起こり得るであろう車高の変化の方向とは反対の方向に車高補正量ΔＨだけ変化するように、車高を補正する。

車高補正部６２による車高の補正により、イグニッションＯＦＦの直後に車高は上昇する。つまり、車高補正部６２によって、イグニッションＯＦＦの直後に車高がかさ上げ制御される。かさ上げされた車高は、時間が経つにつれてエアばね装置２０内の空気の温度が冷却されることにより低下する。そして、エアばね装置２０内の空気が外気温度に等しくなったときに、車高が元の高さ（イグニッションＯＦＦの直前の車高）に戻る。

車高補正部６２が上述した車高補正制御を実行して車高を予めかさ上げすることにより、車両の静止後（イグニッションＯＦＦ後）に、エアばね装置２０内の空気が冷やされることにより車高が低下しても、車高はイグニッションＯＦＦの直前の車高に戻るだけである。またアクチュエータ３０の基準長も、イグニッションＯＦＦの直前の基準長に戻るだけである。アクチュエータ３０の基準長が元の基準長に戻ったときは、ストッパ受け２９がバウンドストッパ３７に当接していない。したがって、イグニッションＯＦＦ後にエアばね装置２０内の空気の温度低下によりストッパ受け２９がバウンドストッパ３７に当接すること、すなわちアクチュエータ３０がバウンドストッパ３７に当接することが防止される。よって、バウンドストッパ３７の耐久性の悪化や、フルバウンド状態で車両が走行することによる路面干渉が防止される。

以上のように、本実施形態のサスペンション装置１は、モータ３１有し、モータ３１が回転することにより伸縮して車体側の部材と車輪側の部材との間の間隔を変化させるアクチュエータ３０と、アクチュエータ３０の伸縮範囲を規定するストッパ３７，３８と、内部に気体が封入されるとともにアクチュエータ３０に取り付けられ、気体の圧力により車体側の部材を弾性的に保持するエアばね装置２０と、エアばね装置２０内の気体の温度を検出する内部温度センサ２７と、外気温度を検出する外部温度センサ７０と、車両が駆動している間（イグニッションがＯＮである間）に、エアばね装置２０内に封入された気体の容積を変化させることにより車高を調整する車高調整部６１と、車両の静止時（イグニッションがＯＦＦである時）に、エアばね装置２０内の気体の温度低下に伴うエアばね装置２０内の気体の収縮により車高が変化する方向（下降方向）とは反対の方向（上昇方向）に車高が変化するように、内部温度センサ２７が検出したエアばね装置２０内の気体の温度Ｔ_ｃと外部温度センサ７０が検出した外気温度Ｔ_ｇとの差ΔＴに基づいて、エアばね装置２０内に封入された気体の容量を変化（増加）させることにより車高を補正する車高補正部６２と、を備える。

本実施形態のサスペンション装置１によれば、車高補正部６２により、車両の静止後にエアばね装置２０内の気体の温度変化に起因して将来起こり得るであろう車高の変化の方向（下降方向）とは反対の方向（上昇方向）に、予め車高が変化するように、エアばね装置２０内に封入された気体の容量を増加させる。このため、車両静止後にエアばね装置２０内の気体が温度変化してエアばね装置２０内の気体が収縮したときには、車高が静止直前の車高に戻る。したがって、車両静止後にエアばね装置２０内の気体の温度変化に起因してアクチュエータ３０（ストッパ受け２９）がバウンドストッパ３７に当接することが防止される。その結果、バウンドストッパ３７の耐久性の悪化や、車高低下による路面干渉が防止される。また、その後に車両を駆動させるときの車高が、前回車両を駆動させていたときの車高とほぼ同じ高さであるので、ドライバーに車高の変化を感じさせることがない。このため車高の変化による不快感をドライバーに与えることが防止される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるべきものではない。例えば、上記実施形態では、空気を封入したエアばね装置２０をアクチュエータ３０に取り付けた例を示したが、空気以外の気体を利用することもできる。

また、上記実施形態では、エアばね装置２０内の空気の温度低下に伴うエアばね装置２０内の空気の収縮により車高が変化する方向（下降方向）とは反対の方向（上昇方向）に車高が変化するように、エアばね装置２０内に封入された空気の容量を増加させることにより車高を補正して、アクチュエータ３０がバウンドストッパ３７に当接することを防止する例を示したが、本発明のサスペンション装置は、アクチュエータ３０がリバウンドストッパ３８に当接することを防止するように構成されていてもよい。例えば、アクチュエータ３０のモータ３１の発熱や外気温度により、エアばね装置２０内の空気が車両静止後に徐々に加熱される場合、車両静止後に時間が経つにつれて車高が上昇方向に変化し、アクチュエータ３０がリバウンドストッパ３８に当接するおそれがある。このような場合、車高補正部６１は、エアばね装置２０内の空気の温度上昇に伴うエアばね装置２０内の空気の膨張により車高が変化する方向（上昇方向）とは反対の方向（下降方向）に車高が変化するように、エアばね装置２０内に封入された空気の容量を減少させることにより、車高を補正してもよい。

また、上記実施形態では、内部温度Ｔ_ｃと外気温度Ｔ_ｇとの差ΔＴに基づいて車高補正量ΔＨを定めている。しかし、車高補正量ΔＨは、少なくとも内部温度Ｔ_ｃに基づいて定められるものであればよい。例えば内部温度Ｔ_ｃが８０℃である場合と１００℃である場合とを比較すると、内部温度Ｔ_ｃが１００℃である場合の方が、エアばね装置２０内の空気の温度変化（温度低下）が大きいと予測される。よって、内部温度Ｔ_ｃのみに基づいて、最適な車高補正量ΔＨを定めることができる。あるいは、外気温度をある温度Ｔ（例えば常温２５℃）に固定し、内部温度Ｔ_ｃと温度Ｔとの差に基づいて、車高補正量ΔＨを定めてもよい。

また、車高補正量ΔＨは、内部温度Ｔ_ｃの変化に基づいて定められてもよい。例えば、内部温度Ｔ_ｃがイグニッションＯＦＦの直後から５℃低下した場合に、その温度低下により収縮した空気量を補うように、車高補正部６１によりエアばね装置２０内に封入された空気の容量を増加させることにより車高を補正してもよい。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。

１…サスペンション装置、１０…サスペンションユニット、２０…エアばね装置（気体ばね装置）、２１…第１筒部、２２…第２筒部、２３…第３筒部、２４…ダイヤフラム、２６…給排ポート、２７…内部温度センサ（内部温度検出手段）、２８…第４筒部、２９…ストッパ受け、３０…アクチュエータ、３１…モータ、３５…ボールネジ機構、３７…バウンドストッパ、３８…リバウンドストッパ、５０…エア給排ユニット、５１…コンプレッサ、５２…メイン配管、５３…サブ配管、５４…排出配管、５５…排気バルブ、５６…コントロールバルブ、５７…ストロークセンサ、６０…ＥＣＵ、６１…車高調整部、６２…車高補正部、７０…外部温度センサ（外部温度検出手段）、Ｔ_ｃ…内部温度、Ｔ_ｇ…外気温度、ΔＨ…車高補正量、ΔＴ…温度差

Claims (3)

1. 車両のサスペンション装置において、
   モータを有し、前記モータが回転することにより伸縮して車体側の部材と車輪側の部材との間の間隔を変化させるアクチュエータと、
   前記アクチュエータの伸縮範囲を規定するストッパと、
   内部に気体が封入されるとともに前記アクチュエータに取り付けられ、前記気体の圧力により車体側の部材を弾性的に保持する気体ばね装置と、
   前記気体ばね装置内の気体の温度を検出する内部温度検出手段と、
   車両が駆動している間に、前記気体ばね装置内に封入された気体の容積を変化させることにより車高を調整する車高調整手段と、
   車両の静止時に、前記気体ばね装置内の気体の温度変化に伴う前記気体ばね装置内の気体の膨張または収縮により車高が変化する方向とは反対の方向に車高が変化するように、前記内部温度検出手段が検出した前記気体ばね装置内の気体の温度に基づいて、前記気体ばね装置内に封入された気体の容量を変化させることにより車高を補正する車高補正手段と、
   を備えるサスペンション装置。
2. 請求項１に記載のサスペンション装置において、
   外気温度を検出する外部温度検出手段を更に備え、
   前記車高補正手段は、前記内部温度検出手段が検出した前記気体ばね装置内の気体の温度と前記外部温度検出手段が検出した外気温度との差に基づいて、前記気体ばね装置内に封入された気体の容量を変化させることにより車高を補正することを特徴とする、サスペンション装置。
3. 請求項２に記載のサスペンション装置において、
   前記車高補正手段は、前記内部温度検出手段が検出した前記気体ばね装置内の気体の温度が前記外部温度検出手段が検出した外気温度よりも高い場合は、車高が上昇方向に変化するように、前記内部温度検出手段が検出した前記気体ばね装置内の気体の温度と前記外部温度検出手段が検出した外気温度との差に基づいて、前記気体ばね装置内に封入された気体の容量を増加させることにより車高を補正することを特徴とする、サスペンション装置。

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