JP2015217843A - 車高調整システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車高調整システムが正常に機能していない場合に推定ロール角の誤算出を防止する。
【解決手段】エアスプリング１４Ｌ，１４Ｒへのエア給排により車高を調整する車高調整システム１０の制御装置であって、自動車高調整非実行時の車両の推定ロール角を算出するロール角演算部４１と、車高調整システム１０に異常があることを判定する異常判定部４３，４４と、異常判定部４３，４４が異常と判定した場合にロール角演算部４１の推定ロール角算出を停止する停止部４５とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、車高調整システムの制御装置に関するものである。

従来、任意の１又は２つの時点におけるエアスプリングの変位及び内圧を検出して自動車高調整非実行時のロール角を求め、横転危険度を判定することができる車高調整システムの制御装置が知られている（例えば特許文献１）。

特開２０１３−８２２４６号公報

従来技術では、車高調整システムが正常に機能していることが前提とされているため、車高調整用のバルブやセンサなどが故障しているときや、任意に標準値から外れた値に車高を設定しているときなど、車高調整システムが正常に機能していない場合には、推定ロール角が誤って算出されるおそれがある。

また、この値を用いて横転危険度を判定する装置では、推定ロール角の誤差が横転危険度の誤った判定をもたらすおそれがある。

本発明の目的は、車高調整システムが正常に機能していない場合に、推定ロール角の誤算出を防止することにある。

上記目的を達成するため本発明は、エアスプリングへのエア給排により車高を調整する車高調整システムの制御装置であって、自動車高調整非実行時の車両の推定ロール角を算出するロール角演算部と、前記車高調整システムに異常があることを判定する異常判定部と、前記異常判定部が異常と判定した場合に前記ロール角演算部の推定ロール角算出を停止する停止部と、を備える。

また、前記ロール角演算部が算出した推定ロール角に基づいて車両の横転危険度を判定する横転危険度判定部を更に備え、前記停止部は、前記異常判定部が異常と判定した場合に前記横転危険度判定部が横転危険度を判定することを停止してもよい。

本発明の車高調整システムの制御装置によれば、車高調整システムが正常に機能していない場合に、推定ロール角の誤算出を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る車高調整システムを示す模式的な全体構成図である。 本発明の一実施形態に係る電子制御ユニットを示す機能ブロック図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る車高調整システム１０の制御装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

図１に示すように、本実施形態の車高調整システム１０は、例えばトラック等の大型車両に搭載されるもので、エアタンク１１と、エア配管１２と、左エアバルブ１３Ｌと、右エアバルブ１３Ｒと、左後輪２０Ｌに対応して設けられた左エアスプリング１４Ｌと、右後輪２０Ｒに対応して設けられた右エアスプリング１４Ｒと、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）４０とを備えている。なお、図１中において、符号２１Ｌ，２１Ｒは左右前輪をそれぞれ示している。

エアタンク１１は、車両１に搭載された図示しないコンプレッサから供給される圧縮エアを貯留する。このエアタンク１１には、エア配管１２の上流端が接続されている。なお、エアタンク１１は一個に限定されず、二個のエアタンク１１を左右のエア給排系にそれぞれ設けてもよい。

エア配管１２は、略Ｔ字状の配管継手１２Ａによって下流側を分岐形成されている。配管継手１２Ａよりも左下流側のエア配管１２には左エアバルブ１３Ｌが介設されると共に、その下流端には左エアスプリング１４Ｌが接続されている。また、配管継手１２Ａよりも右下流側のエア配管１２には右エアバルブ１３Ｒが介設されると共に、その下流端には右エアスプリング１４Ｒが接続されている。

左エアバルブ１３Ｌは、ＥＣＵ４０からの作動指示信号に応じて開閉動作することで、左エアスプリング１４Ｌにエアを給気又は、左エアスプリング１４Ｌからエアを排気させる。右エアバルブ１３Ｒは、ＥＣＵ４０からの作動指示信号に応じて開閉動作することで、右エアスプリング１４Ｒにエアを給気又は、右エアスプリング１４Ｒからエアを排気させる。

左エアスプリング１４Ｌ及び、右エアスプリング１４Ｒは、車両１の何れも図示しない後軸とフレームとの間に介設されている。これら左右のエアスプリング１４Ｌ，１４Ｒは、エアの給排に応じて車体上下方向に伸縮することで車高を上下させるアクチュエータとして機能する。

左内圧センサ３０Ｌは、左エアバルブ１３Ｌよりも下流側のエア配管１２に設けられており、左エアスプリング１４Ｌの内圧を検出する。右内圧センサ３０Ｒは、右エアバルブ１３Ｒよりも下流側のエア配管１２に設けられており、右エアスプリング１４Ｒの内圧を検出する。これら内圧センサ３０Ｌ，３０Ｒで検出される内圧は、電気的に接続されたＥＣＵ４０に送信される。

左車高センサ３１Ｌは、何れも図示しない後軸とフレームとの距離（左エアスプリング１４Ｌの変位）から車両１の左車高を検出する。右車高センサ３１Ｒは、何れも図示しない後軸とフレームとの距離（右エアスプリング１４Ｒの変位）から車両１の右車高を検出する。これら車高センサ３１Ｌ，３１Ｒで検出される左右の車高は、電気的に接続されたＥＣＵ４０に送信される。

ＥＣＵ４０は、車両１の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。また、ＥＣＵ４０は、図２に示すように、ロール角演算部４１と、横転危険度判定部４２と、機能異常判定部４３と、設定異常判定部４４と、停止部４５とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ４０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

ロール角演算部４１は、自動車高調整非実行時の推定ロール角φ_2esを以下の式（１）〜（１５）により算出する。

推定ロール角φ_2esは、下記の式（１）で表される。

上記式のＺ_Les，Ｚ_Resは、それぞれエアスプリング１４Ｌ，１４Ｒの推定変位であり、ｙは、エアスプリング１４Ｌ，１４Ｒから車両１の左右方向中央までの水平距離である。

ここで、第１の時点をａ、第２の時点をｂとすると、車両１固有の統合ロール剛性Ｋ_φ13を用いて、ロールモーメントＭ_xは以下の数式（２）で表される。

数式（２）を統合ロール剛性Ｋ_φ13について整理すると、以下の数式（３）が得られる。

一方、時点ａにおけるエアスプリング１４Ｌ，１４Ｒに対する荷重Ｆ_La，Ｆ_Raは、時点ａにおけるエアスプリング内圧Ｐ_La，Ｐ_Raから、下記の式（４）により算出される。

上記の式（４）は、エアスプリング１４Ｌ，１４Ｒ自体が共通に呈する荷重−内圧特性を示す線形近似式（ｋ、ｍは設計条件で決まる係数）であり、内圧Ｐ_L、Ｐ_Rから荷重Ｆ_L，Ｆ_Rが一意に決まる。

同様に、エアスプリング１４Ｌ，１４Ｒに対する荷重Ｆ_Lb，Ｆ_Rbは、時点ｂにおける内圧Ｐ_Lb，Ｐ_Rbから、下記の式（５）よって算出される。

時点ａにおけるエアスプリング１４Ｌ，１４ＲによるロールモーメントＭ_x2aは、上記の式（４）で算出した荷重Ｆ_La，Ｆ_Raを用いて、下記の式（６）により表される。同様に、時点ｂにおけるエアスプリング１４Ｌ，１４ＲによるロールモーメントＭ_x2bは、上記の式（５）で求めた荷重Ｆ_Lb，Ｆ_Rbを用いて、下記の式（７）により算出される。

時点ａにおけるロール角φ_2aは、時点ａでの変位Ｚ_La，Ｚ_Raを用いて、下記の式（８）より表される。同様に、時点ｂにおけるロール角φ_2bは、時点ｂでの変位Ｚ_Lb，Ｚ_Rbを用いて、下記の式（９）により表される。

ロールモーメントＭ_xは車高調整の前後を問わず一定であるため、時点ｂのロールモーメントＭ_x2b及びロール角φ_2bと、自動車高調整非実行時のロールモーメント（y（Ｆ_Les−Ｆ_Res））及び推定ロール角φ_2esとには下記の式（１０）の等号関係が成立する。

上記の式（１０）中のＦ_Les，Ｆ_Resは、それぞれ、エアスプリング１４Ｌ，１４Ｒに対する自動車高調整非実行時の荷重である。

上記の式（１０）は、下記の式（１１）に示すエアスプリング１４Ｌ，１４Ｒに共通の荷重−変位特性の線形近似式を用いて、下記の式（１２）で表される。１次係数Ａ及び定数Ｂは、実験等によって予め求めた値である。

上記の式（１）を上記の式（１２）に代入すると、下記の式（１３）が得られる。

上記の式（１３）をロール角φ_2esについて整理すると、下記の式（１４）が得られる。

上記の式（１４）のロール剛性係数Ｋ_φ13は、上記の式（３）で算出されるため、自動車高調整非実行時の推定ロール角φ_2esは、下記の式（１５）によって表される。

このように、自動車高調整非実行時の推定ロール角φ_2esは、時点ａ及び時点ｂにおけるエアスプリング１４Ｌ，１４ＲによるロールモーメントＭ_x2a，Ｍ_x2bと、時点ａ及び時点ｂでのロール角φ_2a，φ_2bと、エアスプリング１４Ｌ，１４Ｒから車両１の左右方向中央までの水平距離ｙと、上記の式（１０）中の１次係数Ａとを用いて、上記の式（１５）により算出される。

横転危険度判定部４２は、ロール角演算部４１が算出した自動車高調整非実行時の推定ロール角φ_2esに基づいて、車両１の横転危険度を判定する。より詳しくは、φ_2esが所定の閾値以上の場合には車両１が横転する危険があると判定する。また、判定結果は、車両１搭載の図示しない警報部又はモニタ表示部により警告又は表示されるようになっている。

機能異常判定部４３は、車高センサ３１Ｌ，３１Ｒ、内圧センサ３０Ｌ，３０Ｒが断線したり、エアバルブ１３Ｌ，１３Ｒが弁固着したり、エアバルブ１３Ｌ，１３Ｒよりも下流側のエア配管１２が詰まったり、エアスプリング１４Ｌ，１４Ｒの内圧が異常な値になったりした場合に、車高調整システム１０に異常があると判定する。

設定異常判定部４４は、車高が標準値として定めた範囲に収まっていない場合、例えば、エアスプリング内圧が不足してエアスプリング１４Ｌ，１４Ｒを調整できないとき、エアスプリング内圧が不足して正常な操縦安定性を担保できないとき、又はドライバが任意に車高を標準値の範囲外に設定したときなどに、車高調整システム１０に異常があると判定する。

停止部４５は、機能異常判定部４３で異常ありと判定された場合、又は設定異常判定部４４で異常ありと判定された場合に、ロール角演算部４１による推定ロール角φ_2esの算出、及び横転危険度判定部４２による横転危険度の判定の双方を停止する。

これにより、車高調整システム１０が正常に機能していない場合に、推定ロール角の誤算出を防止し、さらに横転危険度の誤判定を防止することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、車高調整システム１０の適用は左右後輪２０Ｌ，２０Ｒに限定されず、左右前輪２１Ｌ，２１Ｒにも適用可能である。また、車両１は、トラックやトレーラに代表される大型車両である必要はなく、乗用車等であってもよい。

１ 車両
１０ 車高調整システム
１１ エアタンク
１２ エア配管
１３Ｌ 左エアバルブ
１３Ｒ 右エアバルブ
１４Ｌ 左エアスプリング
１４Ｒ 右エアスプリング
２０Ｌ 左後輪
２０Ｒ 右後輪
２１Ｌ 左前輪
２１Ｒ 右前輪
３０Ｌ 左内圧センサ
３０Ｒ 右内圧センサ
３１Ｌ 左車高センサ
３１Ｒ 右車高センサ
４０ ＥＣＵ
４１ ロール角演算部
４２ 横転危険度判定部
４３ 機能異常判定部
４４ 設定異常判定部
４５ 停止部

Claims (2)

1. エアスプリングへのエア給排により車高を調整する車高調整システムの制御装置であって、
   自動車高調整非実行時の車両の推定ロール角を算出するロール角演算部と、
   前記車高調整システムに異常があることを判定する異常判定部と、
   前記異常判定部が異常と判定した場合に前記ロール角演算部の推定ロール角算出を停止する停止部と、
   を備える車高調整システムの制御装置。
2. 前記ロール角演算部が算出した推定ロール角に基づいて車両の横転危険度を判定する横転危険度判定部を更に備え、
   前記停止部は、前記異常判定部が異常と判定した場合に前記横転危険度判定部が横転危険度を判定することを停止する
   請求項１に記載の車高調整システムの制御装置。

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