JP3010967B2 - エアサスペンション制御装置 - Google Patents

エアサスペンション制御装置

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JP3010967B2 JP5098467A JP9846793A JP3010967B2 JP 3010967 B2 JP3010967 B2 JP 3010967B2 JP 5098467 A JP5098467 A JP 5098467A JP 9846793 A JP9846793 A JP 9846793A JP 3010967 B2 JP3010967 B2 JP 3010967B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車輌のエア
サスペンションに係り、更に詳細にはエアサスペンショ
ンの制御装置に係る。
【0002】
【従来の技術】自動車等の車輌のエアサスペンション
は、一般に、各輪に対応して設けられたエアスプリング
を有し、各エアスプリングのエアチャンバの容積が車輪
のバウンド、リバウンド時に減小し増大することに伴う
エアチャンバ内の圧力の増減によりばね力を増減するよ
うになっており、かかるエアサスペンションの制御装置
の一つとして、例えば特開昭58−49507号公報に
記載されている如く、車体の姿勢変化が所定量以上にな
ると車輪がバウンドする側のエアスプリングのエアチャ
ンバに対し圧縮空気を供給し、車輪がリバウンドする側
のエアスプリングのエアチャンバより圧縮空気を排出す
るよう構成されたエアサスペンション制御装置が従来よ
り知られている。
【0003】かかるエアサスペンション制御装置によれ
ば、エアチャンバ内の圧力が積極的には制御されない通
常のエアサスペンションの場合に比して、車輌の加減速
時や旋回時に於ける車体の姿勢変化を低減することがで
き、これにより車輌の操縦安定性を向上させることがで
きる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし上述の如き従来
のエアサスペンション制御装置に於ては、各エアスプリ
ングのエアチャンバ内の圧力は時々刻々変化するのに対
し、車体の姿勢変化が所定量以上になるとコンプレッサ
が予め設定された所定時間作動されたり開閉弁が予め設
定された所定時間開弁されることによりエアスプリング
のエアチャンバに対し圧縮空気が給排されるようになっ
ているので、エアスプリングのエアチャンバに対し車体
の姿勢変化量に応じた所定量の圧縮空気を給排すること
ができず、そのため車体の姿勢を適正に且効果的に制御
することができないという問題がある。
【0005】かかる問題は、圧縮空気を高圧にて貯容す
る高圧タンクと、圧縮空気を低圧にて貯容する低圧タン
クと、高圧タンクと各エアスプリングのエアチャンバと
の連通を制御する給気用制御弁と、低圧タンクと各エア
スプリングのエアチャンバとの連通を制御する排気用制
御弁とを有するエアサスペンションに於て、給気用及び
排気制御弁を開閉することによりエアスプリングのエア
チャンバに対する圧縮空気の給排を制御するよう構成さ
れたエアサスペンション制御装置の場合に特に顕著であ
る。
【0006】本発明は、従来のエアサスペンション制御
装置に於ける上述の如き問題に鑑み、従来に比して正確
に必要な量の圧縮空気をエアスプリングのエアチャンバ
に対し給排することにより車体の姿勢を適正に且効果的
に制御することができるよう改良されたエアサスペンシ
ョン制御装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、図1に示されている如く、各車輪に対応し
て設けられ内部にエアチャンバを有するエアスプリング
(2)と、作動気体を高圧にて貯容する高圧タンク
(4)と、作動気体を低圧にて貯容する低圧タンク
(6)と、前記高圧タンクと前記エアチャンバとの連通
を制御する給気用制御弁(8)と、前記低圧タンクと前
記エアチャンバとの連通を制御する排気用制御弁(1
0)とを有するエアサスペンションの前記給気用及び排
気用制御弁を開閉制御して前記エアスプリングのエアチ
ャンバに対する作動気体の給排を制御することにより車
体の姿勢を制御するエアサスペンション制御装置に於
て、車輌の走行状態を検出する走行状態検出手段(1
2)と、検出された車輌の走行状態に基き前記エアチャ
ンバ内の目標気体質量Moを演算する目標気体質量演算
手段(14)と、前記エアチャンバ内の実気体質量Mを
演算する実気体質量演算手段(16)と、前記実気体質
量Mと前記目標気体質量Moとの偏差Mcを演算する質
量偏差演算手段(18)と、前記給気用制御弁の開弁状
態時に前記給気用制御弁を流れる作動気体の質量流量M
sを演算する給気質量流量演算手段(20)と、前記排
気用制御弁の開弁状態時に前記排気用制御弁を流れる作
動気体の質量流量Mdを演算する排気質量流量演算手段
(22)と、前記偏差Mc及び前記質量流量Ms又はM
dに基き前記給気用制御弁の開弁時間ts 又は前記排気
用制御弁の開弁時間td を演算する開弁時間演算手段
(24)と、前記開弁時間ts 又はtd に基きそれぞれ
前記給気用又は排気用制御弁の開閉を制御する給排制御
手段(26)とを有するエアサスペンション制御装置に
よって達成される。
【0008】
【作用】上述の如き構成によれば、走行状態検出手段
(12)により検出された車輌の走行状態に基き目標気
体質量演算手段(14)によりエアチャンバ内の目標気
体質量Moが演算され、実気体質量演算手段(16)に
よりエアチャンバ内の実気体質量Mが演算され、質量偏
差演算手段(18)により実気体質量Mと目標気体質量
Moとの偏差Mcが演算される。また給気質量流量演算
手段(20)により給気用制御弁の開弁状態時に給気用
制御弁を流れる作動気体の質量流量Msが演算され、排
気質量流量演算手段(22)により排気用制御弁の開弁
状態時に排気用制御弁を流れる作動気体の質量流量Md
が演算され、開弁時間演算手段(24)により偏差Mc
及び質量流量Ms又はMdに基き給気用制御弁の開弁時
間ts又は排気用制御弁の開弁時間td が演算され、給
排制御手段(26)により開弁時間ts 又はtd に基き
それぞれ給気用又は排気用制御弁の開閉が制御される。
【0009】従って給気用又は排気用制御弁がそれぞれ
開弁時間ts 又はtd 開弁されることにより各エアスプ
リングのエアチャンバに対し偏差Mcに正確に対応する
質量の作動気体が給排されるので、エアチャンバ内の実
気体質量Mが正確に目標気体質量Moになるよう制御さ
れ、これにより従来に比して車体の姿勢が適正に且効果
的に制御される。
【0010】尚開弁時間ts 又はtd はそれぞれ偏差M
cを質量流量Ms又はMdにて除算することにより、又
は偏差Mcを質量流量Ms又はMdにて除算した値に制
御弁の応答遅れや作動気体の給排に伴うエアチャンバ内
の圧力等の変化を補償する補正値を加算することにより
演算されてよい。
【0011】またエアサスペンション制御装置に於ける
エアスプリングのエアチャンバ内の圧力、エアチャンバ
の容積、エアチャンバ内の気体の温度、エアチャンバ内
の気体の質量をそれぞれP、V、T、Mとし、標準状
態、即ち車輪が中立位置にあるときのエアチャンバ内の
圧力、エアチャンバの容積、エアチャンバ内の気体の温
度、エアチャンバ内の気体の質量(目標気体質量)をそ
れぞれP1 、V1 、T1、M1 とし、車輪が路面の突起
を乗り越える等によって外力を受けた後のエアチャンバ
内の圧力、エアチャンバの容積、エアチャンバ内の気体
の温度、エアチャンバ内の気体の質量をそれぞれP2
2 、T2 、M2 とし、気体を完全気体とみなしRを気
体の気体定数としてエアサスペンション制御装置に於て
演算される気体の質量Mを下記の数1の如く定義する。
【数1】M=(P・V)/(R・T)
【0012】いま車輌が直進しているものと仮定し、エ
アチャンバ内の気体の質量は一定であると仮定すると、
エアサスペンション制御装置に於て演算される目標質量
1は下記の数2により表される。
【数2】M1 =(P1 ・V1 )/(R・T1
【0013】エアスプリング内に於て生じる状態変化を
ポリトロープ変化とし、エアチャンバの系が閉じている
と仮定すると、nをポリトロープ指数として下記の数B
が成立する。
【数3】P1 ・V1 n =P2 ・V2 n
【0014】数3よりエアサスペンションが外力を受け
た後のエアチャンバ内の圧力P2 は下記の数4により表
される。
【数4】P2 =(V1 /V2 n ・P1
【0015】またエアサスペンションが外力を受けた後
のエアチャンバ内の容積V2 はSをサスペンションスト
ローク(標準位置よりバウンド方向への変位を正とす
る)とし、Aをエアサスペンションのピストンの断面積
として下記の数5により表される。
【数5】V2 =V1 −A・S
【0016】数4及び数5にて表される圧力P2 及び容
積V2 はそれぞれ圧力検出手段及び容積検出手段により
検出される値であり、数1、数4、数5より気体の質量
Mは下記の数6により表される。
【数6】M=(P2 ・V2 )/(R・T2 ) ={(P1 ・V1 )/(R・T2 )}・{V1 /(V1
−A・S)}n-1
【0017】ここで温度検出手段により検出されるエア
チャンバ内の気体の温度Tの変化がエアチャンバの容積
の変化よりも十分遅くなるよう温度Tを平滑処理し、温
度変化のポリトロープ指数を実質的に1.0とみなす
と、下記の数7が成立する。
【数7】T2 =T1
【0018】従って数6は下記の数8の如く表される。
【数8】M={(P1 ・V1 )/(R・T1 )}・{V
1 /(V1 −(V1 A・S)}n-1
【0019】いまエアサスペンション制御装置に於ける
フィードバック制御量Eを下記の数9の如く定義する。
尚下記の数9に於てKはフィードバックゲインであり、
E<0はエアチャンバより気体を排出させる排気に相当
し、E>0はエアチャンバへ気体を供給する給気に相当
する。
【数9】E=K・(M1 −M)
【0020】数9に数2及び数8を代入すると、数9は
下記の数10の如く表される。
【数10】E=K・{(P1 ・V1 )/(R・T1 )}
・[1−{V1 /(V1 −(V1 A・S)}n-1
【0021】車輪が路面の凸部を通過することによりバ
ウンド方向へSだけストロークしたとすると、V1 −A
・S<V1 であるので、下記の数11が成立する。
【数11】V1 /(V1 −A・S)>1
【0022】車輪がバウンドするとエアチャンバ内の圧
力Pは増大するので(即ち定圧変化ではないので)、ポ
リトロープ指数nは1以上であり、従って下記の数12
が成立する。
【数12】1−{V1 /(V1 −A・S)}n-1 <0
【0023】数12に基き数10を検討すると、下記の
数13が成立する。
【数13】E<0
【0024】数13は上述の如く排気を意味し、車輪が
路面よりバウンド方向の入力を受けるとエアチャンバよ
り気体が排出されることによってエアスプリングのばね
力が低下されることを意味する。
【0025】また車輪が路面の凹部を通過することによ
りリバウンド方向へSだけストロークしたとすると、V
1 −A・S>V1 であるので、下記の数14が成立す
る。
【数14】V1 /(V1 −A・S)<1
【0026】車輪がリバウンドするとエアチャンバ内の
圧力Pは減小するので(即ち定圧変化ではないので)、
ポリトロープ指数nは1以上であり、従って下記の数1
5が成立する。
【数15】1−{V1 /(V1 −A・S)}n-1 >0
【0027】数15に基き数10を検討すると、下記の
数16が成立する。
【数16】E>0
【0028】数16は上述の如く給気を意味し、車輪が
リバウンド方向の入力を受けるとエアチャンバへ気体が
供給されることによってエアスプリングのばね力が増大
されることを意味する。
【0029】本発明の一つの実施例によれば、実気体質
量演算手段はエアチャンバの容積を検出する容積検出手
段と、エアチャンバ内の圧力を検出する圧力検出手段
と、エアチャンバ内の作動気体の温度を検出する温度検
出手段と、温度検出手段により検出された作動気体の温
度を示す信号を平滑処理する温度信号平滑処理手段と、
容積検出手段及び圧力検出手段によりそれぞれ検出され
た容積及び圧力と平滑処理手段により平滑処理された温
度とに基き実気体質量を演算する演算手段とを有してい
る。
【0030】かかる構成によれば、容積検出手段により
検出されたエアチャンバの容積と、圧力検出手段により
検出されたエアチャンバ圧力と、温度検出手段により検
出され平滑処理手段により平滑処理されたエアチャンバ
内の作動気体の温度とに基き演算手段によって実気体質
量が演算されるので、上述の如く車輪が路面の凸部を通
過する際の如くバウンド方向の力を受ける場合にはエア
スプリングのばね力が低下され、逆に車輪が路面の凹部
を通過する際の如くリバウンド方向の力を受ける場合に
はエアスプリングのばね力が増大され、これによりエア
チャンバに対し作動気体の給排が行われない通常のエア
サスペンションの場合に比して車輌の乗り心地性が向上
する。
【0031】
【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。
【0032】図2は本発明によるエアサスペンション制
御装置の一つの実施例を示す概略構成図である。尚図2
に於て、*は各輪に対応する記号であり、*が付された
符号にて示された部材は右前輪(*=fr)、左前輪(*
=fl)、右後輪(*=rr)、左後輪(*=rl)の各々に
対応して設けられていることを示している。
【0033】図2に於て、30*は図には示されていな
いばね上とばね下との間に配設されたショックアブソー
バを示しており、32*はショックアブソーバ30*と
一体に形成されたエアスプリングを示している。エアス
プリング32*は周知の如く図には示されていない車輪
のバウンド、リバウンドに伴いそれぞれ容積を減小し増
大するエアチャンバ34*を有している。
【0034】エアチャンバ34*には給気導管36*の
一端が接続されており、該導管の他端は内部に高圧の圧
縮空気を貯容する高圧タンク38に接続されている。給
気導管36*の途中にはソレノイド式の常閉型の開閉弁
である給気用制御弁40*が設けられている。給気導管
36*のエアスプリング30*と給気用制御弁40*と
の間の部分には排気導管42*の一端が接続されてお
り、該導管の他端は内部に低圧の圧縮空気を貯容する低
圧タンク44が接続されている。排気導管42*の途中
には制御弁40*と同様ソレノイド式の常閉型の開閉弁
である排気用制御弁46*が設けられている。
【0035】尚図には示されていないが低圧タンク44
内の圧縮空気がコンプレッサにより必要に応じて高圧タ
ンク38へ供給され、或いは大気中の空気がコンプレッ
サにより必要に応じて低圧タンク又は高圧タンクへ供給
され、これにより高圧タンク内の圧力は常に何れのエア
スプリングのエアチャンバ内圧力よりも高い圧力に維持
され、低圧タンク内の圧力は常に何れのエアスプリング
のエアチャンバ内圧力よりも低い圧力に維持されるよう
になっている。
【0036】図2に示されている如く、図示の実施例に
於ては、制御弁40*及び46*は操舵角速度θd を検
出する操舵角速度センサ48、車速Vを検出する車速セ
ンサ50、車体の横加速度Gy を検出する横加速度セン
サ52、車体の前後加速度Gx を検出する前後加速度セ
ンサ54、各輪に対応する部位の車高H*を検出する車
高センサ56*、各エアスプリングのエアチャンバ34
内の圧力P*を検出する圧力センサ58*、それぞれ高
圧タンク38及び低圧タンク44内の圧力PH及びPL
を検出する圧力センサ59H及び59L、各エアチャン
バ内の空気の温度T*を検出する温度センサ60*、そ
れぞれ高圧タンク38及び低圧タンク44内の空気の温
度TH 及びTL を検出する温度センサ61H及び61L
よりの信号に基き、後述の如く電子制御装置62によっ
て開閉制御されるようになっている。
【0037】給気用制御弁40*が電子制御装置62よ
りの制御信号により開弁されると、高圧タンク38内の
圧縮空気が給気導管36*を経て対応するエアスプリン
グのエアチャンバ34*内へ供給され、これによりエア
チャンバ内の空気の質量が増大される。この場合Ks *
を給気導管36*及び開弁状態の給気用制御弁40*を
含む高圧タンク38とエアチャンバ34*との間の給気
流路の長さLs 、給気流路の最小断面積As 、給気流路
の摩擦抵抗λs により決まる定数とすると、給気用制御
弁40*を流れる圧縮空気の質量流量、即ち給気質量流
量Ms*は、周知の如く高圧タンク38内の圧力PH 及
び温度TH 、エアチャンバ34*内の圧力P*及び温度
T*、定数Ks *の関数として下記の数17により求め
られる。
【数17】 Ms*=fs (PH ,TH ,P*,T*,Ks *)
【0038】また排気用制御弁46*が電子制御装置6
2よりの制御信号により開弁されると、エアスプリング
のエアチャンバ34*内の圧縮空気が給気導管36*の
一部及び排気導管42*を経て低圧タンク44内へ排出
され、これによりエアチャンバ内の空気の質量が低減さ
れる。この場合Kd *を給気導管36*の一部、排気導
管42*及び開弁状態の排気作用制御弁46*を含むエ
アチャンバ34*と低圧タンク44との間の排気流路の
長さLd 、排気流路の最小断面積Ad 、排気流路の摩擦
抵抗λd により決まる定数とすると、排気用制御弁46
*を流れる圧縮空気の質量流量、即ち排気質量流量Ms
*は周知の如くエアチャンバ34*内の圧力P*及び温
度T*、低圧タンク44内の圧力PL 及び温度TL 、定
数Kd *の関数として下記の数18により求められる。
【数18】 Md*=fd (P*,T*,PL ,TL ,Kd *)
【0039】電子制御装置62は図3に示されている如
く、マイクロコンピュータ64を有している。マイクロ
コンピュータ64は図3に示されている如き一般的な構
成のものであってよく、中央処理ユニット(CPU)6
6と、リードオンリメモリ(ROM)68と、ランダム
アクセスメモリ(RAM)70と、入力ポート装置72
と、出力ポート装置74とを有し、これらは双方向性の
コモンバス76により互いに接続されている。
【0040】入力ポート装置72には操舵角速度センサ
48により検出された操舵角速度θd を示す信号、車速
センサ50により検出された車速Vを示す信号、横加速
度センサ52により検出された車体の横加速度Gy を示
す信号、前後加速度センサ54により検出された車体の
前後加速度Gx を示す信号が入力され、また図には示さ
れていない各輪に対応して設けられた車高センサ56
*、圧力センサ58*、温度センサ60*よりそれぞれ
各輪に対応する部位の車高H*、各エアチャンバ内の圧
力P*、各エアチャンバ内の空気の温度T*を示す信号
が入力され、更に圧力センサ59H及び59Lよりそれ
ぞれ高圧タンク及び低圧タンク内の圧力PH 及びPL を
示す信号が入力され、温度センサ61H及び61Lより
それぞれ高圧タンク及び低圧タンク内の空気の温度TH
及びTL を示す信号が入力されるようになっている。
【0041】入力ポート装置72はそれに入力された信
号を適宜に処理し、ROM68に記憶されているプログ
ラムに基くCPU66の指示に従い、CPU及びRAM
70へ処理された信号を出力するようになっている。R
OM38は図4乃至図6に示された制御プログラム及び
図7〜図9に示されたグラフに対応するマップを記憶し
ている。CPU66は図4乃至図6に示された制御プロ
グラムに基き後述の如く種々の演算及び信号の処理を行
うようになっている。出力ポート装置74はCPU66
の指示に従い、駆動回路78*を経て各エアスプリング
に対応する給気用制御弁40へ制御信号を出力し、また
駆動回路80*を経て各エアスプリングに対応する排気
用制御弁46*へ制御信号を出力するようになってい
る。
【0042】次に図4に示されたフローチャートを参照
して図示の実施例に於けるエアサスペンションの制御に
ついて説明する。尚図4に示されたルーチンは図には示
されていないイグニッションスイッチの閉成により開始
される。また図4に示されたフローチャートに於て、*
は各輪に対応する記号であり、図4に示されたルーチン
による制御は例えば右前輪(*=fr)、左前輪(*=f
l)、右後輪(*=rr)、左後輪(*=rl)の順に繰返
し実行される。
【0043】まず最初のステップ100に於ては、後述
の如く図5に示されたフローチャートに従ってエアチャ
ンバ内の目標空気質量Mo*が演算され、ステップ20
0に於ては後述の如く図6に示されたフローチャートに
従って各エアチャンバ内の実空気質量M*が演算され、
ステップ300に於てはステップ100及び200に於
て演算された質量の偏差Mc*(=Mo*−M*)が演
算される。
【0044】ステップ400に於てはα(正の定数)を
制御のしきい値として偏差Mc*が−α以上でありα以
下であるか否かの判別が行われ、−α≦Mc*≦αであ
る旨の判別が行われたときにはステップ100へ戻り、
−α≦Mc*≦αではない旨の判別が行われたときには
ステップ500へ進む。
【0045】ステップ500に於ては偏差Mc*がα以
上であるか否かの判別が行われ、α≦Mc*である旨の
判別が行われたときにはステップ600に於て給気質量
流量Ms*、即ち給気用制御弁40*が開弁された場合
に該制御弁を通過する圧縮空気の質量流量が上記数17
に従って演算され、ステップ650に於て給気用制御弁
40*の開弁時間ts *が下記の数19に従って演算さ
れ、α≦Mc*ではない旨の判別が行われたときにはス
テップ700に於て排気質量流量Md*、即ち排気用制
御弁46*が開弁された場合に該制御弁を通過する圧縮
空気の質量流量が上記数18に従って演算され、ステッ
プ750に於て排気用制御弁46*の開弁時間td *が
下記の数20に従って演算される。
【0046】
【数19】ts *=Mc*/Ms*+β*
【数20】td *=|Mc*|/Md*+γ*
【0047】尚数19及び20に於て、β*は給気用制
御弁40*の応答遅れ、給気に伴なう高圧タンク内圧力
及びエアチャンバ内圧力の変動等を補償するための補正
値であり、γ*は排気用制御弁46*の応答遅れ、排気
に伴なうエアチャンバ内圧力及び低圧タンク内圧力の変
動等を補償するための補正値である。
【0048】ステップ650及び750の次に実行され
るステップ800に於ては、それぞれステップ650又
は750に於て開弁時間が演算された制御弁に対しそれ
らを開弁させる制御信号が出力され、ステップ850に
於てはステップ650又は750に於て演算された開弁
時間が経過することにより制御弁の開弁制御が完了した
か否かの判別が行われ、制御が完了した旨の判別が行わ
れたときにはステップ950に於てその制御弁が閉弁さ
れ、制御が完了してはいない旨の判別が行われたときに
はステップ900へ進む。
【0049】ステップ900に於ては車輌の運転者によ
る旋回又は加減速等の操作が行われたか否かの判別が行
われ、旋回等の操作が行われてはいない旨の判別が行わ
れたときにはステップ850へ戻り、旋回等の操作が行
われた旨の判別が行われたときにはステップ950に於
て対応する制御弁が閉弁され、しかる後ステップ100
へ戻る。
【0050】次に図5に示されたフローチャートを参照
して図4に示されたフローチャートのステップ100に
於て行われる目標空気質量Mo*の演算ルーチンについ
て説明する。
【0051】まずステップ105に於ては操舵角速度θ
d 、車速V、車体の横加速度Gy 、車体の前後加速度G
x 、各輪のエアチャンバ34*内の空気の温度T*の読
込みが行われ、ステップ110に於ては操舵角速度θd
及び車速Vに基き図7に示されたグラフに対応するマッ
プに基き車体の横加速度の遅れ補償値Gyoが演算され
る。尚操舵角速度θd が負の値である場合には、遅れ補
償値Gyoは負の値として演算される。
【0052】ステップ115に於ては車体の横加速度G
y 及びその遅れ補償値Gyoに基き車体の推定横加速度G
ym(=Gy +Gyo)が演算される。ステップ120に於
ては車体の推定横加速度Gymに基き図8に示されたグラ
フに対応するマップに基き車体の目標ロール量Rm が演
算される。同様にステップ125に於ては車体の前後加
速度Gx に基き図9に示されたグラフに対応するマップ
に基き車体の目標ピッチ量Pm が演算される。
【0053】ステップ130に於てはステップ120及
び125に於てそれぞれ演算された目標ロール量Rm 及
び目標ピッチ量Pm に基き、Kp及びKrを正の定数と
して下記の数21に従って各輪のストローク量S*が演
算される。尚車速V等に応じて車高が制御される場合に
は、下記の数21の各式に於て車速V等に応じたヒーブ
量hが加算されてよい。
【数21】Sfr=Kp・Pm −Kr ・Rm Sfl=Kp・Pm +Kr ・Rm Srr=−Kp・Pm −Kr ・Rm Srl=−Kp・Pm +Kr ・Rm
【0054】ステップ135に於てはSV*を各輪のエ
アスプリング32*のエアチャンバ34*の基準容積
(対応する車輪が中立位置にあるときの容積)として、
下記の数22に従って各エアスプリングの目標エアチャ
ンバ容積Vo*が演算される。尚数22に於てA1 及び
2 はそれぞれ左右前輪及び左右後輪のショックアブソ
ーバ30のシリンダの断面積である。
【数22】Vofr=SVfr+A1 ・Sfr Vofl=SVfl+A1 ・Sfl Vorr=SVrr+A2 ・Srr Vorl=SVrl+A2 ・Srl
【0055】ステップ140に於てはステップ115に
於て演算された車体の推定横加速度Gymに基き、Df 及
びDr をそれぞれ前輪側及び後輪側の正の定数として下
記の数23に従って各エアチャンバ内圧力の増分Py *
が演算される。
【数23】Pyfr =Df ・Gym Pyfl =−Pyfr Pyrr =Df ・Gym Pyrl =−Pyrr
【0056】ステップ145に於てはステップ105に
於て読込まれた車体の前後加速度Gx に基き、Dpを正
の定数として下記の数24に従って各エアチャンバ内圧
力の増分Px *が演算される。
【数24】Pxfr =Dp ・Gx Pxfl =Pxfr Pxrr =−Dp ・Gx Pxrl =Pxrr
【0057】ステップ150に於てはSP*を各エアチ
ャンバ内圧力の基準圧力(車輌が静止状態にあり且対応
する車輪が中立位置にあるときの圧力)として下記の数
25に従って目標エアチャンバ内圧力Po*が演算され
る。
【数25】Pofr=SPfr+Pyfr +Pxfr Pofl=SPfl+Pyfl +Pxfl Porr=SPrr+Pyrr +Pxrr Porl=SPrl+Pyrl +Pxfl
【0058】ステップ155に於てはステップ105に
於て読込まれた各エアチャンバ内の空気温度T*、ステ
ップ135に於て演算された目標エアチャンバ容積Vo
*、ステップ150に於て演算された目標エアチャンバ
内圧力Po*に基き、Rを気体定数として下記の数26
に従って各エアチャンバ内の目標空気質量Mo*が演算
される。
【数26】Mo*=(Po*・Vo*)/(R・T*)
【0059】次に図6に示されたフローチャートを参照
して図4に示されたフローチャートのステップ200に
於て行われる実空気質量M*の演算ルーチンについて説
明する。
【0060】まずステップ210に於ては、各輪に対応
する部位の車高H*、各輪のエアチャンバ内の圧力P
*、各輪のエアチャンバ内の温度T*の読込みが行わ
れ、ステップ220に於てはカットオフ周波数を例えば
0.01Hz に設定して温度T*を示す信号をローパス
フィルタ処理することによりローパスフィルタ処理後の
温度Tlp*が演算される。
【0061】ステップ230に於ては、ステップ210
に於て読込まれた各輪に対応する部位の車高H*に基
き、K1 及びK2 をそれぞれ左右前輪及び左右後輪につ
いての係数(正の定数)として各輪のエアチャンバの容
積V*が下記の数27に従って演算される。
【数27】Vfr=SVfr+K1 ・Hfr Vfl=SVfl+K1 ・Hfl Vrr=SVrr+K2 ・Hrr Vrl=SVrl+K2 ・Hrl
【0062】ステップ240に於てはステップ210に
於て読込まれた各輪のエアチャンバ内圧力P*、ステッ
プ220に於て演算されたローパスフィルタ処理後の各
エアチャンバ内温度Tlp*、ステップ230に於て演算
された各エアチャンバ容積V*に基き、Rを気体定数と
して下記数28に従って各エアチャンバ内の実空気質量
M*が演算される。
【数28】M*=(P*・V*)/(R・Tlp*)
【0063】かくして図示の実施例によれば、ステップ
100、即ちステップ105〜155に於て車輌の走行
状態、即ち旋回や加減速に応じて各エアチャンバ内の目
標空気質量Mo*が演算され、ステップ200、即ちス
テップ210〜240に於て各エアチャンバ内の実空気
質量M*が演算され、ステップ300に於て目標空気質
量Mo*と実空気質量M*との偏差Mc*が演算され、
ステップ400〜950に於て偏差Mc*が実質的に零
になるよう各エアチャンバ内の空気の質量がフィードバ
ック制御される。
【0064】従って車輌の旋回時や加減速時には、車体
の横加速度や前後加速度に起因する車体の姿勢変化を抑
制するよう目標空気質量Mo*が演算され、目標空気質
量Mo*と実空気質量M*との偏差Mc*が実質的に零
になるよう制御弁40*及び46*が開閉され、各エア
チャンバに対し空気が給排されることにより、車体の横
加速度や前後加速度に起因して車体にロール、ノーズダ
イブ、スクォートの如き大きい姿勢変化が生じることが
効果的に防止される。
【0065】これらの場合に於て、質量の偏差Mc*の
絶対値が基準値α以上のときにはそれぞれステップ60
0及び700に於て給気質量流量Ms*及び排気質量流
量Md*が演算され、ステップ650及び750に於て
給気用制御弁の開弁時間ts*及び排気用制御弁の開弁
時間td *が演算され、ステップ800〜950に於て
給気用制御弁又は排気用制御弁がそれぞれ時間ts *又
はtd *開弁されることにより、各エアチャンバに対し
質量の偏差Mc*に対応する質量の圧縮空気が正確に給
排されるので、制御弁が一定時間しか開弁されない従来
のエアサスペンション制御装置の場合に比して各エアチ
ャンバ内の実空気質量M*が目標空気質量Mo*に正確
に制御され、これにより車体の姿勢が適正に且効果的に
制御される。
【0066】また車輌の定速直進走行時の如く実質的に
旋回や加減速が行われない場合には、路面の凹凸により
車輪がバウンド、リバウントしても目標空気質量Mo*
は変化せず偏差Mc*も変化しないので、制御弁40*
及び46*が繰り返し頻繁に開閉されることが確実に回
避される。
【0067】また図示の実施例によれば、給気用制御弁
又は排気用制御弁がそれぞれステップ650又は750
に於て演算された時間ts *又はtd *に基き制御され
ている途中に於て車輌の運転者により旋回又は加減速等
の操作が行われた場合には、ステップ900に於てイエ
スの判別が行われ、ステップ950に於て制御弁が閉弁
され、しかる後ステップ100に於て再度目標空気質量
Mo*が演算されることによりステップ200以降が改
めて実行されるので、車輌の旋回や加減速が開始される
際に於ける車体の姿勢制御の応答性が損われることはな
い。
【0068】更に図示の実施例によれば、各エアチャン
バ内の空気の温度T*を示す信号がローパスフィルタ処
理されることにより温度T*を示す信号が平滑処理さ
れ、平滑処理後の温度Tlp*に基き各エアチャンバ内の
実空気質量M*が演算されるようになっており、従って
数1乃至数16に沿って上述した如く、車輪がバウンド
方向の力を受ける場合にはエアスプリングのばね力が低
下され、逆に車輪がリバウンド方向の力を受ける場合に
はエアスプリングのばね力が増大されるので、検出され
た温度T*に基き各エアチャンバ内の実空気質量M*が
演算される場合に比して車輌の乗り心地性が向上する。
【0069】尚上述の実施例に於ては平滑処理後の温度
Tlp*は各エアチャンバ内の空気の温度T*を示す信号
がローパスフィルタ処理されることにより演算されるよ
うになっているが、温度T*を示す信号に対する平滑処
理は例えば図示の実施例の如くデジタル演算により実行
されるのではなく電子制御装置に組込まれたローパスフ
ィルタによってアナログ式に実行されてもよく、また本
願出願人による先の出願にかかる特願平4−18442
8号の図8に示された重み付け平均の演算等により実行
されてもよい。
【0070】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【0071】
【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明によれば、給排制御手段により給気用制御弁又は排気
用制御弁がそれぞれ開弁時間ts 又はtd 開弁されるこ
とにより各エアスプリングのエアチャンバに対し偏差M
cに正確に対応する質量の作動気体が給排され、エアチ
ャンバ内の実気体質量Mが正確に目標気体質量Moにな
るよう制御されるので、従来に比して車体の姿勢を適正
に且効果的に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるエアサスペンション制御装置の構
成を特許請求の範囲の記載に対応させて示す説明図であ
る。
【図2】本発明によるエアサスペンション制御装置の一
つの実施例を示す概略構成図である。
【図3】図2に示された電子制御装置の一つの実施例を
示すブロック線図である。
【図4】図2及び図3に示された電子制御装置により達
成されるエアサスペンションの制御のメインルーチンを
示すフローチャートである。
【図5】図4に示されたフローチャートのステップ10
0に於て行われる目標気体質量の演算ルーチンを示すフ
ローチャートである。
【図6】図4に示されたフローチャートのステップ20
0に於て行われる実空気質量のの演算ルーチンを示すフ
ローチャートである。
【図7】車速Vと操舵角速度θd と車体の横加速度の遅
れ補償値Gyoとの間の関係を示すグラフである。
【図8】車体の推定横加速度Gymと車体の目標ロール量
Rm との間の関係を示すグラフである。
【図9】車体の前後加速度Gx と車体の目標ピッチ量P
m との間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
30*…ショックアブソーバ 32*…エアスプリング 34*…エアチャンバ 40*…給気用制御弁 46*…排気用制御弁 48…操舵角速度センサ 50…車速センサ 52…横加速度センサ 54…前後加速度センサ 56*…車高センサ 58*、59H、59L…圧力センサ 60*、61H、61L…温度センサ 62…電子制御装置

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各車輪に対応して設けられ内部にエアチャ
    ンバを有するエアスプリングと、作動気体を高圧にて貯
    容する高圧タンクと、作動気体を低圧にて貯容する低圧
    タンクと、前記高圧タンクと前記エアチャンバとの連通
    を制御する給気用制御弁と、前記低圧タンクと前記エア
    チャンバとの連通を制御する排気用制御弁とを有するエ
    アサスペンションの前記給気用及び排気用制御弁を開閉
    制御して前記エアスプリングのエアチャンバに対する作
    動気体の給排を制御することにより車体の姿勢を制御す
    るエアサスペンション制御装置に於て、車輌の走行状態
    を検出する走行状態検出手段と、検出された車輌の走行
    状態に基き前記エアチャンバ内の目標気体質量Moを演
    算する目標気体質量演算手段と、前記エアチャンバ内の
    実気体質量Mを演算する実気体質量演算手段と、前記実
    気体質量Mと前記目標気体質量Moとの偏差Mcを演算
    する質量偏差演算手段と、前記給気用制御弁の開弁状態
    時に前記給気用制御弁を流れる作動気体の質量流量Ms
    を演算する給気質量流量演算手段と、前記排気用制御弁
    の開弁状態時に前記排気用制御弁を流れる作動気体の質
    量流量Mdを演算する排気質量流量演算手段と、前記偏
    差Mc及び前記質量流量Ms又はMdに基き前記給気用
    制御弁の開弁時間ts 又は前記排気用制御弁の開弁時間
    d を演算する開弁時間演算手段と、前記開弁時間ts
    又はtd に基きそれぞれ前記給気用又は排気用制御弁の
    開閉を制御する給排制御手段とを有するエアサスペンシ
    ョン制御装置。
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JP4702078B2 (ja) * 2006-02-03 2011-06-15 トヨタ自動車株式会社 エアサスペンション装置
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