JP3010969B2 - エアサスペンション制御装置 - Google Patents

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
うになっている。

【０００３】かかるエアサスペンションの制御装置の一
つとして、例えば本願出願人と同一の出願人の出願にか
かる特願平４−１８４４２８号には、各車輪に対応して
設けられた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であって、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、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、実気体質量Ｍと
目標気体質量Ｍｏとの偏差Ｍｃに基き該偏差が減少する
ようエアチャンバに対する作動気体の給排を制御する給
排制御手段とを有し、各エアスプリングのエアチャンバ
内の気体の質量がフィードバック制御されるよう構成さ
れたエアサスペンション制御装置が既に提案されてい
る。

【０００４】この先の提案に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だけでなく、路面の凹凸に起因し
て車輪がバウンド、リバウンドしても目標気体質量Ｍｏ
は変更されず偏差Ｍｃは変化しないので、エアチャンバ
に対する作動気体の給排が繰返し頻繁に行われることが
なく、従ってエアチャンバ内の圧力がフィードバック制
御されることによりエアチャンバに対し作動気体が給排
される場合に比して、消費エネルギ及びコストを低減す
ることができると共にエアサスペンションの耐久性を向
上させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし上述の特願平４
−１８４４２８号明細書及び図面に記載されたエアサス
ペンション制御装置の実施例に於ては、エアチャンバ内
の目標気体質量Ｍｏはエアチャンバの基準容積と車輌の
走行状態に基くエアチャンバの目標変動容積との和とし
て演算されるエアチャンバの目標容積と、エアチャンバ
内の基準圧力と車輌の走行状態に基くエアチャンバ内の
目標変動圧力との和として演算されるエアチャンバ内の
目標圧力と、エアチャンバ内の作動気体の温度とに基き
気体方程式に従って演算され、エアチャンバ内の基準圧
力は車輌が停車状態にあり車高が標準車高にある場合に
於けるエアチャンバ内の圧力として設定され、エアチャ
ンバ内の目標変動圧力は車体の加速度を検出する加速度
センサ等の検出結果に基き演算されるようになってい
る。

【０００６】そのため例えば車輌が高速走行状態にて路
面の段差を通過したり高速道路の目地を通過したりする
場合の如く路面よりの外乱が比較的急激であり且その大
きさが小さい場合には、それに起因して車体が振動し、
その振動に伴なう車体の加速度が加速度センサにより検
出され、その検出結果に基きエアチャンバ内の目標変動
圧力が演算されてしまうので、本来車体の姿勢制御が必
要ではないにも拘らず車体の姿勢制御が行われ、そのた
め車体が却ってハンチング振動し易く、またエアチャン
バに対する作動気体の給排が繰返し行われて作動気体が
無駄に消費されるという問題がある。

【０００７】本発明は、上述の先の提案にかかるエアサ
スペンション制御装置に於ける上述の如き問題に鑑み、
不必要な車体の姿勢制御を防止することにより車輌の乗
り心地性を犠牲にすることなく先の提案にかかるエアサ
スペンション制御装置の場合よりも更に一層消費エネル
ギ及びコストを低減しエアサスペンションの耐久性を向
上させ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。

【０００８】

【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
（１０）と、車輌の走行状態を検出する走行状態検出手
段（１２）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に基き
該偏差が減少するよう前記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給
排制御手段（１８）とを有するエアサスペンション制御
装置に於て、各車輪に対応する部位の実車高を検出する
車高検出手段（２０）と、車輌の標準状態に於ける前記
エアチャンバ内の実気体質量を標準気体質量Ｍa として
演算する標準気体質量演算手段（２２）と、何れの車輪
についても実車高と標準車高との偏差の絶対値が第一の
基準値以下であり且前記目標気体質量Ｍｏと前記標準気
体質量Ｍa との偏差の絶対値が基準値以下であるときに
は前記給排制御手段による前記エアチャンバに対する作
動気体の給排を禁止する給排禁止手段（２４）とを有す
ることを特徴とするエアサスペンション制御装置によっ
て達成される。

【０００９】

【作用】かかる構成によれば、車高検出手段（２０）に
より各車輪に対応する部位の実車高が検出され、標準気
体質量演算手段（２２）により車輌の標準状態に於ける
エアチャンバ内の実気体質量が標準気体質量Ｍa として
演算され、何れの車輪についても実車高と標準車高との
偏差の絶対値が第一の基準値以下であり且目標気体質量
Ｍｏと標準気体質量Ｍa との偏差の絶対値が基準値以下
であるときには給排禁止手段（２４）により給排制御手
段によるエアチャンバに対する作動気体の給排が禁止さ
れる。

【００１０】一般に車輌が高速走行状態にて路面の段差
を通過したり高速道路の目地を通過したりする場合の如
き路面よりの外乱は比較的急激ではあるがその大きさは
小さいので、何れの車輪についても実車高と標準車高と
の偏差の絶対値及び目標気体質量Ｍｏと標準気体質量Ｍ
a との偏差の絶対値も小さく、従って給排禁止手段（２
４）により給排制御手段によるエアチャンバに対する作
動気体の給排が禁止され、これにより不必要な車体の姿
勢制御が防止され、車体がハンチング振動したり作動気
体が無駄に消費されることが防止される。

【００１１】また上述の請求項２の構成によれば、エア
サスペンション制御装置は給排禁止手段によりエアチャ
ンバに対する作動気体の給排が禁止されていない場合に
於て何れの車輪についても実車高と標準車高との偏差の
平均値の絶対値が第二の基準値以下であるときには、給
排制御手段によるエアチャンバに対する作動気体の給排
が実行された後に給排禁止手段により何れの車輪につい
ても実車高と標準車高との偏差の絶対値が第一の基準値
以下であり且目標気体質量Ｍｏと標準気体質量Ｍa との
偏差の絶対値が基準値以下であるか否かの判別が行われ
るよう構成される。

【００１２】従ってかかる構成によれば、給排禁止手段
によりエアチャンバに対する作動気体の給排が禁止され
ていない場合であって実車高と標準車高との偏差の平均
値の絶対値が何れの車輪についても第二の基準値以下で
あるときには、給排禁止手段によりエアチャンバに対す
る作動気体の給排が禁止されるに先立ち給排制御手段に
より必ずエアチャンバに対する作動気体の給排が実行さ
れ、また実車高と標準車高との偏差の平均値の絶対値が
何れの車輪についても小さい値になるのは一般に車輌が
旋回や加減速を行うことなく良路を走行する場合である
ので、エアチャンバに対する作動気体の給排が禁止され
ることによって車輌の乗り心地性や操縦安定性が損われ
ることが確実に回避される。

【００１３】また上述の請求項３の構成によれば、エア
サスペンション制御装置は車輌の停止状態を検出する停
止状態検出手段と、車輌が停止状態にあるときには所定
時間毎に標準気体質量Ｍa を補正する標準気体質量補正
手段とを有しているので、車輌の乗員の乗り降り、積載
荷物の積み下ろし、燃料の消費等により車輌のばね上重
量が変化しても標準気体質量Ｍa が常に適正値に設定さ
れ、給排禁止手段によるエアチャンバに対する作動気体
の給排禁止判断が常に適正に実行される。

【００１４】

【課題を解決するための手段の補足説明】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 、Ｖ₂ 、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）

【００１５】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
Ｍ₁は下記の数２により表される。

【数２】Ｍ₁ ＝（Ｐ₁ ・Ｖ₁ ）／（Ｒ・Ｔ₁ ）

【００１６】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

【００１７】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

【００１８】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

【００１９】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

【００２０】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

【００２１】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 ）｝ ・｛Ｖ₁ ／（Ｖ₁ −（Ｖ₁ Ａ・Ｓ）｝^n-1

【００２２】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）

【００２３】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 ］

【００２４】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

【００２５】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

【００２６】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

【００２７】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。

【００２８】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

【００２９】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

【００３０】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

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】尚本明細書に於て「標準車高」とは各車輪
が中立位置にある場合に於ける車高を意味し、「車輌の
標準状態」とは車輌が停止状態にあり且各車輪が中立位
置にある状態を意味する。

【００３５】

【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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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空気を貯容する低圧タンク４
４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。

【００３９】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＊を標準車高
（車輪が中立位置にあるときの車高）との偏差として検
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＊、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＊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。

【００４０】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。

【００４１】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るようになってお
り、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６
０＊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るようになっている。

【００４２】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７に示された制御プログラム及び
図８〜図１０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７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ＣＰＵ６
６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。

【００４３】次に図４及び図５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及び図５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及び図５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及び図５に示されたルーチンのステップ７０〜
３００等のステップは例えば右前輪（＊＝fr）、左前輪
（＊＝fl）、右後輪（＊＝rr）、左後輪（＊＝rl）の順
に実行される。更に図５に於て、フラグＦは制御弁に対
する制御が禁止状態にあるか否かに関するものであり、
０は禁止状態にあることを示し、１は許可状態にあるこ
とを示している。

【００４４】まず最初のステップ１０に於ては、車速セ
ンサ５０により検出された車速Ｖが読込まれると共に、
車速Ｖが０であるか否かの判別、即ち車輌が停止状態に
あるか否かの判別が行われ、Ｖ＝０である旨の判別が行
われたときにはステップ２０に於てタイマのカウント値
Ｔが１インクリメントされ、Ｖ＝０ではない旨の判別が
行われたときにはステップ３０に於てカウント値Ｔが０
にリセットされる。

【００４５】ステップ４０に於ては、タイマのカウント
値Ｔが基準値Ｔｃ（正の定数）を越えているか否かの判
別が行われ、Ｔ＞Ｔｃではない旨の判別が行われたとき
にはステップ８０へ進み、Ｔ＞Ｔｃである旨の判別が行
われたときにはステップ５０に於てタイマのカウント値
Ｔが０にリセットされ、ステップ６０に於て各エアチャ
ンバ内の標準圧力ＳＰ＊（車輌が停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）がそれぞれ対応
する圧力センサ５８＊により検出された各エアチャンバ
内の圧力Ｐ＊に設定される。

【００４６】ステップ７０及び８０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エアチャンバ内
の目標空気質量Ｍｏ＊が演算され、ステップ９０に於て
は各エアチャンバ内の標準空気質量Ｍａ＊がステップ７
０に於て演算された目標空気質量Ｍｏ＊に設定される。
ステップ２００に於ては後述の如く図７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７０又は
８０に於て演算された目標空気質量Ｍｏ＊とステップ２
００に於て演算された実空気質量の偏差Ｍｃ＊（＝Ｍｏ
＊−Ｍ＊）が演算される。

【００４７】ステップ３１０に於てはステップ７０又は
８０に於て演算された目標空気質量Ｍｏ＊とステップ９
０に於て設定された標準空気質量Ｍａ＊との偏差（Ｍｏ
＊−Ｍａ＊）の絶対値Ｄ＊が演算される。ステップ３２
０に於てはフラグＦが１であるか否かの判別が行われ、
Ｆ＝１である旨の判別、即ち制御弁に対する制御が許可
状態にある旨の判別が行われたときにはステップ３７０
へ進み、Ｆ＝１ではない旨の判別、即ち制御弁に対する
制御が禁止状態にある旨の判別が行われたときにはステ
ップ３３０へ進む。

【００４８】ステップ３３０に於ては車高Ｈ＊の絶対値
が基準値Ｃ1 （正の定数）を越えているか否かの判別が
行われ、何れかの車輪の車高Ｈの絶対値が基準値Ｃ1 を
越えている旨の判別が行われたときにはステップ３８０
へ進み、何れの車輪の車高の絶対値も基準値Ｃ1 を越え
てはいない旨の判別が行われたときにはステップ３４０
へ進む。ステップ３４０に於てはステップ３１０に於て
演算された偏差の絶対値Ｄ＊が基準値Ｃ2 （正の定数）
未満であるか否かの判別が行われ、何れかの車輪の偏差
の絶対Ｄが基準値Ｃ2 未満ではない旨の判別が行われた
ときにはステップ３８０へ進み、何れの車輪についても
偏差の絶対値Ｄが基準値Ｃ2 未満である旨の判別が行わ
れたときにはステップ３５０に於て空気質量の偏差Ｍｃ
＊が０に設定され、ステップ３６０に於てフラグＦが０
にリセットされる。

【００４９】ステップ３７０に於ては現在よりＮ−１サ
イクル前までのＮサイクル分の車高Ｈ＊について各輪毎
に時間移動平均演算により平均車高Ｈａ＊の絶対値が演
算されると共に、平均車高Ｈａ＊の絶対値が基準値Ｃ3
（正の定数）未満であるか否かの判別が行われ、何れか
の車輪について平均車高Ｈａの絶対値が基準値Ｃ3 未満
ではない旨の判別が行われたときにはステップ３８０に
於てフラグＦが１にセットされ、何れの車輪についても
平均車高Ｈａの絶対値が基準値Ｃ3 未満である旨の判別
が行われたときにはステップ３９０に於てフラグＦが０
にリセットされる。

【００５０】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８００に於て給
気用制御弁４０＊及び排気用制御弁４６＊が閉弁された
後ステップ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。

【００５１】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に於て給気用制
御弁４０＊が開弁されると共に排気用制御弁４６＊が閉
弁された後ステップ１００へ戻り、α≦Ｍｃ＊ではない
旨の判別が行われたときには給気用制御弁４０＊が閉弁
されると共に排気用制御弁４６＊が開弁された後ステッ
プ１００へ戻る。

【００５２】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７０及び
８０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。

【００５３】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８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。

【００５４】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１０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。

【００５５】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１７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１７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１７】Ｓfr＝Ｋｐ・Ｐm −Ｋr ・Ｒm Ｓfl＝Ｋｐ・Ｐm ＋Ｋr ・Ｒm Ｓrr＝−Ｋｐ・Ｐm −Ｋr ・Ｒm Ｓrl＝−Ｋｐ・Ｐm ＋Ｋr ・Ｒm

【００５６】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１８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１８に於てＡ₁ 及び
Ａ₂ 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１８】Ｖｏfr＝ＳＶfr＋Ａ₁ ・Ｓfr Ｖｏfl＝ＳＶfl＋Ａ₁ ・Ｓfl Ｖｏrr＝ＳＶrr＋Ａ₂ ・Ｓrr Ｖｏrl＝ＳＶrl＋Ａ₂ ・Ｓrl

【００５７】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１９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１９】Ｐyfr ＝Ｄf ・Ｇym Ｐyfl ＝−Ｐyfr Ｐyrr ＝Ｄf ・Ｇym Ｐyrl ＝−Ｐyrr

【００５８】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２０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２０】Ｐxfr ＝Ｄp ・Ｇx Ｐxfl ＝Ｐxfr Ｐxrr ＝−Ｄp ・Ｇx Ｐxrl ＝Ｐxrr

【００５９】ステップ１５０に於てはステップ６０に於
て設定された各エアチャンバ内の標準圧力ＳＰ＊、ステ
ップ１４０及び１４５に於てそれぞれ演算された各エア
チャンバ内圧力の増分Ｐy ＊及びＰx ＊に基き下記の数
２１に従って目標エアチャンバ内圧力Ｐｏ＊が演算され
る。

【数２１】Ｐｏfr＝ＳＰfr＋Ｐyfr ＋Ｐxfr Ｐｏfl＝ＳＰfl＋Ｐyfl ＋Ｐxfl Ｐｏrr＝ＳＰrr＋Ｐyrr ＋Ｐxrr Ｐｏrl＝ＳＰrl＋Ｐyrl ＋Ｐxfl

【００６０】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２２
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２２】Ｍｏ＊＝（Ｐｏ＊・Ｖｏ＊）／（Ｒ・Ｔ＊）

【００６１】次に図７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。

【００６２】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。

【００６３】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２３に従って演算される。

【数２３】Ｖfr＝ＳＶfr＋Ｋ₁ ・Ｈfr Ｖfl＝ＳＶfl＋Ｋ₁ ・Ｈfl Ｖrr＝ＳＶrr＋Ｋ₂ ・Ｈrr Ｖrl＝ＳＶrl＋Ｋ₂ ・Ｈrl

【００６４】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２４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２４】Ｍ＊＝（Ｐ＊・Ｖ＊）／（Ｒ・Ｔlp＊）

【００６５】かくして図示の実施例によれば、ステップ
７０又は８０、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４００〜８００に於て偏差Ｍｃ＊が−α
以上且α以下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。

【００６６】従って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を確実に
回避することができる。

【００６７】また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−α以上且α
以下になるよう制御弁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
とを効果的に防止することができる。

【００６８】この場合ステップ３１０に於て目標空気質
量Ｍｏ＊と標準空気質量Ｍａ＊との偏差の絶対値Ｄ＊が
演算され、ステップ３３０に於て何れの車輪についても
車高Ｈ＊の絶対値が基準値Ｃ1 以下である旨の判別が行
われ、ステップ３４０に於て何れの車輪についても偏差
の絶対値Ｄが基準値Ｃ2 未満である旨の判別が行われる
と、即ち路面よりの外乱及び車体の姿勢変化が小さい旨
の判別が行われると、ステップ３５０に於て空気質量の
偏差Ｍｃ＊が強制的に０に設定されるので、ステップ４
００に於て必ずイエスの判別が行われ、給気用制御弁４
０＊及び排気用制御弁４６＊は閉弁状態に維持され、各
エアスプリングのエアチャンバに対する空気の給排が禁
止される。従って路面よりの微小な外乱に応答して制御
弁４０＊及び４６＊が繰返し開閉されることを確実に回
避することができる。

【００６９】また図示の実施例によれば、エアチャンバ
に対する空気の給排が禁止されていない場合には、ステ
ップ３２０に於てイエスの判別が行われ、ステップ３７
０に於て各車輪毎に平均車高Ｈａの絶対値が基準値Ｃ3
未満であるか否かの判別が行われ、何れの車輪について
も平均車高Ｈａの絶対値が基準値Ｃ3 未満である旨の判
別、即ち車輌が旋回や加減速の操作をされることなく良
路を走行している旨の判別が行われたときにはステップ
３９０に於てフラグＦが０にリセットされ、しかる後ス
テップ４００〜８００が実行されるので、エアチャンバ
に対する空気の給排が禁止される前に必ず空気の給排が
実行され、これにより空気の給排が禁止される前に車体
の姿勢変化を確実に収束させることができる。

【００７０】また図示の実施例によれば、ステップ１０
に於て車輌が停止状態にあるか否かの判別が行われ、車
輌が停止状態にある旨の判別が行われたときにはＴｃ時
間経過毎にステップ６０に於て各エアスプリングのエア
チャンバ内の標準圧力ＳＰ＊が更新され、ステップ７０
及び９０に於て標準空気質量Ｍａ＊が更新されるので、
乗員の乗り降りや積載荷物の積み下し、燃料消費等によ
り車輌のばね上重量が変化しても、車輌の停車毎に標準
空気質量が適正に設定され、これにより各エアスプリン
グのエアチャンバに対する空気の給排を禁止すべきか否
かの判断を常に適正に行わせることができる。

【００７１】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。

【００７２】尚上述の実施例に於てはステップ６０に於
て各エアスプリングのエアチャンバ内の標準圧力ＳＰ＊
がそれぞれ対応する圧力センサ５８＊により検出された
エアチャンバ内圧力Ｐ＊に設定されるようになっている
が、標準圧力ＳＰ＊は例えば下記の数２５に従って設定
されてもよい。かかる実施例によれば、左右の車輪の各
エアチャンバ内の標準圧力はそれらの平均値として互い
に等しい圧力に設定されるので、例えば四輪のうちの三
つの車輪のみにてばね上重量が支えられるような状況が
生じることを確実に防止することができる。

【００７３】

【数２５】ＳＰfr＝（Ｐfr＋Ｐfl）／２ ＳＰfl＝ＳＰfr ＳＰrr＝（Ｐrr＋Ｐrl）／２ ＳＰrl＝ＳＰrr また上述の実施例に於ては平均車高Ｈａ＊は時間移動平
均により演算されるようになっているが、平均車高は車
高センサ５６＊により検出された車高Ｈ＊を示す信号を
カットオフ周波数の小さいローパスフィルタにてローパ
スフィルタ処理し平滑化することにより演算されてもよ
い。

【００７４】また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
前述の特願平４−１８４４２８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。

【００７５】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。

【００７６】

【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、路面の凹凸に起因して車輪がバウンド、リ
バウンドしても目標気体質量Ｍｏは変更されず偏差Ｍｃ
は変化しないので、エアチャンバに対する作動気体の給
排が繰返し頻繁に行われることがなく、従ってエアチャ
ンバ内の圧力が従来の制御装置によってフィードバック
制御される場合にして消費エネルギ及びコストを低減す
ることができ、またエアサスペンションの耐久性を向上
させることができるだけでなく、車輌が高速走行状態に
て路面の段差を通過したり高速道路の目地を通過したり
する場合の如く路面より比較的急激ではあるが大きさの
小さい外乱が入力される場合には、給排禁止手段（２
４）により給排制御手段によるエアチャンバに対する作
動気体の給排が禁止されるので、不必要な車体の姿勢制
御を防止し、これにより車体がハンチング振動したり作
動気体が無駄に消費されることを防止することができ
る。

【００７７】また特に請求項２の構成によれば、給排禁
止手段によりエアチャンバに対する作動気体の給排が禁
止されていない場合であって実車高と標準車高との偏差
の平均値の絶対値が何れの車輪についても第二の基準値
以下であるときには、給排禁止手段によりエアチャンバ
に対する作動気体の給排が禁止されるに先立ち給排制御
手段により必ずエアチャンバに対する作動気体の給排が
実行され、また実車高と標準車高との偏差の平均値の絶
対値が何れの車輪についても小さい値になるのは一般に
車輌が旋回や加減速を行うことなく良路を走行する場合
であるので、エアチャンバに対する作動気体の給排が禁
止されることによって車輌の乗り心地性及び操縦安定性
が損われることを確実に回避することができる。

【００７８】更に請求項３の構成によれば、停止状態検
出手段により車輌が停止状態にあることが検出されてい
るときには標準気体質量補正手段により所定時間毎に標
準気体質量Ｍa が補正されるので、車輌の乗員の乗り降
り、積載荷物の積み下ろし、燃料の消費等により車輌の
ばね上重量が変化しても標準気体質量Ｍa を常に適正値
に設定することができ、これにより給排禁止手段による
エアチャンバに対する作動気体の給排禁止判断を常に適
正に行わせることができる。

【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請求項１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の
一部を示すフローチャートである。

【図５】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の
残りの部分を示すフローチャートである。

【図６】図５に示されたフローチャートのステップ７０
及び８０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７】図５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８】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９】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１０】車体の前後加速度Ｇx と車体の目標ピッチ量
Ｐm との間の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…エアスプリング １２…走行状態検出手段 １４…目標気体質量演算手段 １６…実気体質量演算手段 １８…給排制御手段 ２０…車高検出手段 ２２…標準気体質量演算手段 ２４…給排禁止手段 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＊…圧力センサ ６０＊…温度センサ ６２…電子制御装置

Claims (3)

(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、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に基き該偏差
   が減少するよう前記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給排制御
   手段とを有するエアサスペンション制御装置に於て、各
   車輪に対応する部位の実車高を検出する車高検出手段
   と、車輌の標準状態に於ける前記エアチャンバ内の実気
   体質量を標準気体質量Ｍa として演算する標準気体質量
   演算手段と、何れの車輪についても実車高と標準車高と
   の偏差の絶対値が第一の基準値以下であり且前記目標気
   体質量Ｍｏと前記標準気体質量Ｍa との偏差の絶対値が
   基準値以下であるときには前記給排制御手段による前記
   エアチャンバに対する作動気体の給排を禁止する給排禁
   止手段とを有することを特徴とするエアサスペンション
   制御装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載されたエアサスペンション
   制御装置に於て、前記給排禁止手段により前記エアチャ
   ンバに対する作動気体の給排が禁止されていない場合に
   於て前記実車高と前記標準車高との偏差の平均値の絶対
   値が何れの車輪についても第二の基準値以下であるとき
   には前記給排制御手段による前記エアチャンバに対する
   作動気体の給排が実行された後に前記給排禁止手段によ
   り前記実車高と前記標準車高との偏差の絶対値が何れの
   車輪についても第一の基準値以下であり且前記目標気体
   質量Ｍｏと前記標準気体質量Ｍa との偏差の絶対値が基
   準値以下であるか否かの判別が行われるよう構成されて
   いることを特徴とするエアサスペンション制御装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載されたエアサスペン
   ション制御装置に於て、車輌の停止状態を検出する停止
   状態検出手段と、車輌が停止状態にあるときには所定時
   間毎に前記標準気体質量Ｍa を補正する標準気体質量補
   正手段とを有していることを特徴とするエアサスペンシ
   ョン制御装置。