JP3610728B2

JP3610728B2 - エアサスペンション制御装置

Info

Publication number: JP3610728B2
Application number: JP15036497A
Authority: JP
Inventors: 賢哉三沢; 治之細谷
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1997-05-24
Filing date: 1997-05-24
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2017-05-24
Also published as: JPH10324135A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、後輪として駆動輪と従動輪とを具備し、車体フレームのサスペンションとしてエアサスペンションを用いている車両の、エアサスペンション制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エアサスペンションは、車両のシャシースプリングとしてエアスプリングを用いているものであり、主として大型のトラック等に使用される。トラック等では、積載荷重の大小にかかわらず、車体フレームの高さ（車高）が車軸より所定の高さに維持されるということが、安全運転および効率良い運転の観点から望まれている。所定の高さは「基準車高」と言われているが、その値は、車種によって適宜定められている。
エアスプリングを用いた車両では、車高が変化すると基準車高に戻すべく、エアタンクからエアを供給したり、あるいはエアスプリングから大気中へエアを排出したり（排気）するという「エア制御」が行われる。
【０００３】
図５は、後輪として駆動輪と従動輪とを具備している車両を示す図である。図５において、２０は車体フレーム、２２は路面、１５は駆動輪、１７は従動輪、Ｈ_Dは駆動輪深さ（＝車体フレーム２０から駆動輪１５の中心までの長さ）、Ｈ_Fは従動輪深さ（＝車体フレーム２０から従動輪１７の中心までの長さ）である。駆動輪１５，従動輪１７の軸には、それぞれエアスプリングが装備されており、車体フレーム２０を支えている。
【０００４】
図７は、後輪付近の従来のエアサスペンション制御装置を示す図である。符号は図５のものに対応し、６はエアタンク、７はプロペラシャフト、１２Ｂ，１２Ｄはエアスプリング、１３は駆動軸、１４は差動装置、１８は従動軸、２１は連結ロッド、３０，３１はエアパイプ、３２はレベリングバルブ、３３はレバー、３４，３５は支持部材である。
【０００５】
支持部材３４は駆動軸１３に固着され、支持部材３４と車体フレーム２０の下面との間に、エアスプリング１２Ｂが設置されている。同様に、支持部材３５は従動軸１８に固着され、支持部材３５と車体フレーム２０の下面との間に、エアスプリング１２Ｄが設置されている。
エアタンク６のエアは、エンジンにより駆動されるエアコンプレッサ（図示せず）により、生成される。
【０００６】
一方、レベリングバルブ３２は、車体フレーム２０の適宜箇所に固着され、そのレバー３３は、一端が差動装置１４の上面に接続されている連結ロッド２１の他端と接続されている。
車高が低くなれば（つまり、車体フレーム２０が差動装置１４に対して相対的に下降すると）、レバー３３の端は連結ロッド２１によって押し上げられる。逆に車高が高くなれば、レバー３３の端は引き下ろされる。
【０００７】
レベリングバルブ３２は、レバー３３が押し上げられれば、エアタンク６からのエアをエアパイプ３１に通じて、各エアスプリング１２Ｂ，１２Ｄに供給し、車体フレーム２０を上昇させる。レバー３３が引き下げられれば、大気に通ずる口を開け、エアスプリング１２Ｂ，１２Ｄのエアをエアパイプ３１を通して導入し、大気中へ放出し、車体フレーム２０を下降させる。
次に、レベリングバルブ３２の動作について詳細に説明する。
【０００８】
図８は、レベリングバルブの動作を説明する図である。符号は図７のものに対応し、３２−１，３２−２はバルブ、３２−３はエア通路である。エア通路３２−３は、エアスプリング，エアタンクおよび大気に通ずる開口を有しており、エアタンクおよび大気と通ずる開口部には、それぞれバルブ３２−１，３２−２が設けられている。そして、バルブ３２−１，３２−２は、レバー３３の動きに応じて開閉される。
【０００９】
図８（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ次の場合を示している。
（Ａ）…レバー３３が水平にある場合（＝車高が基準車高と等しい場合）
（Ｂ）…レバー３３が押し上げられている場合（＝車高が基準車高より低い場合）
（Ｃ）…レバー３３が引き下げられている場合（＝車高が基準車高より高い場合）
【００１０】
（Ａ）の場合は、バルブは２つとも閉じており、エアスプリングのエアには変動はない。（Ｂ）の場合は、エアタンクに通ずるバルブ３２−１だけが開けられるので、エアタンクからのエアがエアスプリングに供給される。その結果、車体フレーム２０は押し上げられる。（Ｃ）の場合は、大気に通ずるバルブ３２−２だけが開けられるので、エアスプリングのエアが大気中に排出される。その結果、車体フレーム２０は下降させられる。
【００１１】
後輪部にかかる荷重は、駆動輪と従動輪とで分担される。車両の駆動が良好に行われるためには、駆動輪に充分な荷重がかかっていることが必要とされる。空車時等のように全体の荷重が少ない場合に、もし、駆動輪と従動輪の荷重分担が同じか、もしくは従動輪の方が多くの荷重を分担していれば、駆動輪の接地圧が小さく、発進する際に駆動輪が空転することがある。
そこで、駆動輪側のエアスプリング１２Ｂとしては、従動輪側のエアスプリング１２Ｄより強力なものを使用することが行われている。車体フレーム２０からの荷重は、押し上げ力が大の方のエアスプリングに余計にかかるから、駆動輪の分担荷重を増やすことが出来るからである。
【００１２】
また、駆動輪と従動輪との「走行中」の荷重分担に関しては、両者の回転数を監視していて、従動輪との回転数差が所定値以上になると（つまり、駆動輪が空転しそうになると）、駆動輪側のエアスプリングのエア圧を大にするか、あるいは従動輪側のエアスプリングのエア圧を小にすることが考えられている（実開昭６０−８５２０７号公報）。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
（問題点）
前記した従来のエアサスペンション制御装置では、駆動輪用と従動輪用とでは異なった種類のエアスプリングを用意しなければならず、コストが高くなるという問題点があった。また、実開昭６０−８５２０７号公報の技術は、駆動輪のスリップ時に駆動軸重を大きくして駆動軸の接地圧を確保することが出来るものの、駆動軸のエアスプリングに給気するか、従動軸のエアスプリングから排気するかしているので、軸重の変化と共に車高も変化してしまうという問題点があった。
【００１４】
（問題点の説明）
駆動輪用にも従動輪用にも同一種類のエアスプリングを使用すれば、コストは安くなるが、それらは同じように制御されるので、車体フレームを押し上げる力は等しくなる。そのため、荷重は均等に分担される。積載荷重が大であれば、均等な分担荷重でも充分大きく、駆動輪はスリップせず正常に駆動できる。しかし、空車時等のような軽荷重にて発進するというような場合、均等な分担荷重では駆動輪の接地圧が不足し、駆動輪はスリップ気味となり、正常な駆動が出来ない。
実開昭６０−８５２０７号公報の技術は、駆動軸と従動軸の軸重配分を変える際に車高が変化してしまうので、車両上方に障害物があったりすると、軸重制御の際に車高が上がり、その障害物に接触したりすると共に、走行安定性を損なう恐れがある。
【００１５】
本発明は、以上のような問題点を解決することを課題とするものであり、駆動輪用も従動輪用も同一種類のエアスプリングを使用してコストを安くすると共に、車高を保ちつつ必要に応じて荷重分担を変えることが出来るようにしたものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明では、後輪の駆動軸および従動軸と車体フレームとの間に介装されているエアスプリングへのエア制御をすることにより、車高を制御するエアサスペンション制御装置において、各エアスプリングへエアを供給するエアパイプの途中にそれぞれ個別に接続された電磁バルブと、各エアスプリングのエア圧を検出する圧力センサと、車高センサと、入力されて来る車高検出信号および圧力検出信号を基に、前記電磁バルブを制御するコントロールユニットとを具え、まず従動軸のエアスプリングから所定量のエアを抜き、ついで該所定量に対応して定めた量のエアを駆動軸のエアスプリングへ供給し、更に車高を適正値に戻すよう駆動軸のエアスプリングへエアを供給することにより行うようにした従動軸から駆動軸への軸重移動制御と、前記圧力センサで検出されるエア圧が等しくなるよう制御する軸重均等制御とができるようにした。
【００１７】
（解決する動作の概要）
駆動軸および従動軸のエアスプリングのエア制御を、個別の電磁バルブによって行うと共に、各エアスプリングのエア圧を検出する。
車高制御は、車高センサで検出される車高が基準車高となるようエア制御して行う。
その他に、駆動軸から従動軸への軸重移動が制御できる。この軸重移動は、まず従動軸のエアスプリングから所定量のエアを抜き、ついで該所定量に対応して定めた量のエアを駆動軸のエアスプリングへ供給し、更に車高を適正値に戻すよう駆動軸のエアスプリングへエアを供給することにより行える。
軸重を均等に戻すには、各エアスプリングの圧力センサで検出されるエア圧が等しくなるよう、エア制御することにより行える。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明のエアサスペンション制御装置を示す図である。図１において、１Ａ，１Ｂは前輪、２Ａ，２Ｂは前輪の車軸、３はエンジン、４はエアコンプレッサ、５はトランスミッション、６はエアタンク、７はプロペラシャフト、８は軸重移動スイッチ、９Ａ〜９Ｄは電磁バルブ、９Ａ−１〜９Ｄ−１は電磁バルブの大気開放口、１０はエアパイプ、１１は車高センサ、１２Ａ〜１２Ｄはエアスプリング、１３Ａ，１３Ｂは駆動軸、１４は差動装置、１５Ａ，１５Ｂは駆動輪、１６はコントロールユニット、１７Ａ，１７Ｂは従動輪、１８は従動軸、１９Ａ〜１９Ｄは圧力センサである。
【００１９】
エアタンク６へのエアの蓄積は、エンジン３によりエアコンプレッサ４を駆動することにより行われる。エアスプリング１２Ａ〜１２Ｄのエア制御は、電磁バルブ９Ａ〜９Ｄを介して個別に行われる。
即ち、エアの供給は、電磁バルブ９Ａ〜９Ｄ内の通路のうち、エアタンク６からエアスプリング１２Ａ〜１２Ｄへの通路を通じさせることにより行われる。エアの排気は、電磁バルブ９Ａ〜９Ｄ内の通路のうち、エアスプリング１２Ａ〜１２Ｄから大気開放口９Ａ−１〜９Ｄ−１への通路を通じさせることにより行われる。
【００２０】
圧力センサ１９Ａ〜１９Ｄは、それぞれエアスプリング１２Ａ〜１２Ｄのエア圧を検出し、検出信号をコントロールユニット１６に入力する。車高センサ１１は、駆動軸１３と関連付けて車体フレーム２０に取り付けられ、車高を検出する。電磁バルブ９Ａ〜９Ｄの制御は、車高センサ１１等からの検出信号を基に、コントロールユニット１６により行われる。
【００２１】
図２は、本発明における後輪付近のエアスプリングを示す図である。符号は図７および図１のものに対応し、３６は連結ロッド、３７はレバーである。車高センサ１１は、車体フレーム２０の適宜箇所に固着され、そのレバー３７は、駆動軸１３と連結ロッド３６により結合されている。
駆動軸１３に対する車体フレーム２０の相対的高さ（車高）が変化すると、その変化が連結ロッド３６により車高センサ１１に伝えられ、車高が検出される。なお、このような車高センサ１１は公知である。
【００２２】
エアスプリング１２Ｂ，１２Ｄは、それぞれ駆動軸１３Ｂ，従動軸１８と車体フレーム２０との間に設置されている。各エアスプリングへのエア制御は、対応して設けられている電磁バルブにより行われる。即ち、車高制御する場合、エアを供給して車体フレームを上昇させ、エアスプリングからエアを抜く（排気する）ことにより、車体フレームを下降させることが出来る。
【００２３】
また、電磁バルブの制御は個別に行えるようにしたから、同じ車高を維持するにしても、駆動輪側のエアスプリングと従動輪側のエアスプリングとでエア圧を変えることにより、荷重分担を任意に変えることが出来る。例えば、駆動輪側のエアスプリング１２Ｂのエア圧は大にし、従動輪側のエアスプリング１２Ｄのエア圧は小にすると、エアスプリング１２Ｂの押し上げ力は増大し、エアスプリング１２Ｄの押し上げ力は減少するから、駆動軸１３Ｂにかかる分担荷重を増大させることが出来る。
図１の軸重移動スイッチ８は、駆動軸の方の分担荷重が増えるように、軸重を移動する指令を発するためのスイッチである。
【００２４】
次に、制御動作について説明する。電磁バルブを制御してのエアスプリングのエア制御は、（１）車高を制御するだけの場合（車高制御）と、（２）車高は適正に維持しつつ、従動輪から駆動軸へ分担荷重を移動したり（軸重移動制御）、荷重分担を均等に戻したり（軸重均等制御）する場合とに分けられる。
車高制御は、車高センサ１１からの車高検出信号と予め設定してある基準車高とを比較し、その差がゼロとなるようエア制御する制御である。これは容易に理解できる制御と思われるので、これ以上に格別の説明はしない。一方、軸重移動制御，軸重均等制御の方は、多少説明が必要と思われるので、次にそれを説明する。
【００２５】
図３は、本発明の第１の実施形態における軸重移動制御，軸重均等制御を説明するフローチャートである。
ステップ１…軸重移動スイッチ８からオンの信号が入力されて来ているか否かを調べる。ドライバーは、積載荷重の状況から判断して、駆動軸１３（１３Ａ，Ｂの総称。以下、同様。）の荷重分担を増加した方がよいと思われる時には、軸重移動スイッチ８をオンする。
ステップ２…軸重移動スイッチ８がオフされている場合は、駆動軸１３と従動軸１８との荷重分担は均等でよいという場合（現在、軸重移動がなされているのであれば、元に戻せという場合）であるから、両者の軸重差がゼロとなっているかどうか調べる。これは、圧力センサ１９Ａ〜１９Ｄからの検出信号によって調べる。例えば、駆動軸１３用のエアスプリング１２Ｂのエア圧と、車両の同じサイドにある従動軸１８用のエアスプリング１２Ｄのエア圧とを比較して調べる。
【００２６】
ステップ３…軸重差がゼロでなかった場合には、同じサイドの前後のエアスプリングのエア圧の平均値を求める。
ステップ４…そして、各エアスプリングのエア圧がその平均値となるよう、電磁バルブを制御する。これにより、車高は変えることなく軸重を均等にすることが出来る。
ステップ５…ステップ１で軸重移動スイッチ８がオンとされていた場合には、軸重移動を開始する。まず、従動軸１８のエアスプリング１２Ｃ，１２Ｄより、所定量（例、Ｐｋｇｆ／ｃｍ² ）だけ排気する。すると、駆動軸１３のエアスプリング１２Ａ，１２Ｂの方の荷重分担が増大する。また、エアスプリング全体としての押し上げ力が減少するから、車高は少し低下する。
【００２７】
ステップ６…車高センサ１１からの検出信号をみて、車高が適正と認められる範囲に保たれているかどうか調べる。制御の実際においては、基準車高を中心として或る程度の誤差範囲内にあれば、適正と認められることが多い。もし、適正範囲に保たれていれば、それで制御を終了する。
ステップ７…適正範囲より低下していれば、駆動軸１３のエアスプリング１２Ａ，１２Ｂに、車高を適正に戻すエア量（Ｒｋｇｆ／ｃｍ² ）を供給する。このエア供給により、駆動軸１３への軸重移動が更に行われる。ステップ５での軸重移動とステップ７での軸重移動との合計が、所要の軸重移動となるようにする。従って、ステップ５で抜くエア量Ｐは、積載荷重に応じて定めておくのが望ましい。
【００２８】
もし、車高を適正に戻すのを、従動軸１８のエアスプリング１２Ｃ，１２Ｄにエアを供給することによって行ったとすれば、ステップ５で抜いたエア量Ｐを供給し直すことに他ならず、結局、当初の状態に戻ってしまう。これでは、せっかく軸重移動をしていたのに、元に戻してしまうことになる。従って、エアの供給は駆動軸１３のエアスプリングの方へ行う。
以上のように、駆動軸用と従動軸用に同一種類のエアスプリングを使用しても、個別のエア制御により軸重移動をし、所要の駆動力を得ることが可能となる。
【００２９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、次に図６で説明するように、路面が平坦でなく、駆動輪と従動輪とが特定の位置関係になった場合に、軸重移動制御が適切になされない恐れがある。第２の実施形態では、そのような場合でも適切に制御できるようにしたものである。
【００３０】
図６は、第１の実施形態では軸重移動制御が適切に行われない場合を説明する図である。符号は図５のものに対応している。図６（Ａ）は、路面２２に凸凹がある場合を示しており、図６（Ｂ）は路面２２が平坦から上り坂に移行する場合を示している。
このような路面においては、図示するように、従動輪１７に比べて駆動輪１５の方が、車体フレーム２０から遠くに離れる（つまり、駆動輪深さＨ_D＞従動輪深さＨ_F）ことがある。仮に、そのような位置に停車していて発進しようとする場合を考えると、第１の実施形態では、次に述べるように軸重移動が適切にはなされない。
【００３１】
駆動輪１５の軸重を増加させるには、先ず従動輪１７の方のエアスプリングからエアを抜く（図３のステップ５）。ついで、それで低下した車高を元に戻すことを、駆動輪１５の方のエアスプリングにエアを供給することで行う。そして、このエア抜きとエア供給のそれぞれで行われる軸重移動を合計して、所要の軸重増加となるようにしている。しかしながら、駆動輪深さＨ_Dは既に大となっており、車高センサ１１より検出される車高は基準車高と等しいか、それ以上になっている。従って、図３のステップ７でのエア供給はなされないか、場合によってはエア抜きがされてしまい、軸重移動は図５のような平らな路面の場合よりも少なくなり、且つ、適正な車高を保つことができない。
【００３２】
そのようなことがないようにした第２の実施形態を次に説明するが、全体的なハード構成は、第１の実施形態と同様である（図１，図２参照）。制御動作は、車高制御は同じであり、軸重移動制御が一部相違している。
図４は、本発明の第２の実施形態における軸重移動制御を説明するフローチャートである。
ステップ１〜５…図３のステップ１〜５と同じであるので、説明は省略する。
【００３３】
ステップ６…ステップ５で排気するエア量（Ｐｋｇｆ／ｃｍ² ）に対して予め定めておいたエア量（Ｒｋｇｆ／ｃｍ² ）を、駆動軸のエアスプリングへ供給する。このエア供給は、ステップ５でのエア抜きにより車高がどう変化したかに関係なく、実行してしまう。
供給するエア量（Ｒｋｇｆ／ｃｍ² ）の決め方であるが、平坦路で軸重移動する際、従動軸のエアスプリングからＰｋｇｆ／ｃｍ² エア抜きをした場合、所要量の軸重を移動し且つ車高を適正値に戻すには、どの程度のエアを駆動軸のエアスプリングに供給すればよいかという実験等を参考にして決める。
【００３４】
抜くエアの量Ｐが大であれば移動される軸重は大となり、車高を基準車高に戻すため、そのＰに対応して供給するエアの量Ｒも大となる。積載荷重が大であれば、発進に必要とされる駆動力も大であること等からも明らかなように、移動する軸重は積載荷重に対応させて変えた方が望ましい。従って、ＰとＲの値を１組だけ用意して全ての積載荷重の場合に適用するのでなく、幾つかの組を用意して、積載荷重に応じて適切な組の値を適用するのが望ましい。なお、ＰとＲの値の組は、予めコントロールユニット１６のメモリに記憶させておく。
【００３５】
ステップ７…駆動軸のエアスプリングに所定量（Ｒ）のエア供給をした後、車高が適正か否か調べる。図６に示すような状態であれば、駆動輪深さＨ_Dが大となっており、車高が低下しているとは検出されないから、車高は適正と判断され、制御は終了する。しかし、ステップ６でのエア供給のおかげで、所要の軸重移動はちゃんと行われている。
ステップ８…それでもまだ車高が低かった場合には、更に駆動軸のエアスプリングへエア供給がなされる。
以上のように、第２の実施形態によれば、駆動輪と従動輪とが接地している面の高さに差がある場所においても、所要の軸重移動が確実に出来、発進性を向上させることが出来る。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明のエアサスペンション制御装置によれば、次のような効果を奏する。
（１）車高制御の他、従動軸から駆動軸への軸重移動が制御できるが、その軸重移動は、駆動軸および従動軸用に同一種類のエアスプリングを用いた場合でも、することが出来る。
（２）同一種類のエアスプリングを用いることが出来るので、異なった種類のエアスプリングを使用していた従来のものに比べ、コストが安くて済む。
（３）走行中，停車中に関係なく、軸重移動をすることが出来る。
（４）軸重変化と共に車高を適正に保つ制御を行うので、軸重変化の際に車高が上がってしまうことがなく、車高変化に伴う不都合（例、車両上方の障害物と接触したり、走行安定性が悪くなること等）が生じることがない。
（５）駆動輪と従動輪とが接地している面の高さに差がある場所においても、所要の軸重移動が確実に出来、発進性を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエアサスペンション制御装置を示す図
【図２】本発明における後輪付近のエアスプリングを示す図
【図３】本発明の第１の実施形態における軸重移動制御，軸重均等制御を説明するフローチャート
【図４】本発明の第２の実施形態における軸重移動制御，軸重均等制御を説明するフローチャート
【図５】後輪として駆動輪と従動輪とを具備している車両を示す図
【図６】第１の実施形態では軸重移動制御が適切に行われない場合を説明する図
【図７】後輪付近の従来のエアサスペンション制御装置を示す図
【図８】レベリングバルブの動作を説明する図
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ…前輪、２Ａ，２Ｂ…車軸、３…エンジン、４…エアコンプレッサ、５…トランスミッション、６…エアタンク、７…プロペラシャフト、８…軸重移動スイッチ、９Ａ〜９Ｄ…電磁バルブ、９Ａ−１，９Ｂ−１…大気開放口、１０…エアパイプ、１１…車高センサ、１２Ａ，１２Ｂ…エアスプリング、１３Ａ，１３Ｂ…駆動軸、１４…差動装置、１５，１５Ａ，１５Ｂ…駆動輪、１６…コントロールユニット、１７，１７Ａ，１７Ｂ…従動輪、１８…従動軸、１９Ａ〜１９Ｄ…圧力センサ、２０…車体フレーム、２１…連結ロッド、２２…路面、３０，３１…エアパイプ、３２…レベリングバルブ、３２−１，３２−２…バルブ、３２−３…エア通路、３３…レバー、３４，３５…支持部材

Claims

後輪の駆動軸および従動軸と車体フレームとの間に介装されているエアスプリングへのエア制御をすることにより、車高を制御するエアサスペンション制御装置において、
各エアスプリングへエアを供給するエアパイプの途中にそれぞれ個別に接続された電磁バルブと、
各エアスプリングのエア圧を検出する圧力センサと、
車高センサと、
入力されて来る車高検出信号および圧力検出信号を基に、前記電磁バルブを制御するコントロールユニットとを具え、
まず従動軸のエアスプリングから所定量のエアを抜き、ついで該所定量に対応して定めた量のエアを駆動軸のエアスプリングへ供給し、更に車高を適正値に戻すよう駆動軸のエアスプリングへエアを供給することにより行うようにした従動軸から駆動軸への軸重移動制御と、
前記圧力センサで検出されるエア圧が等しくなるよう制御する軸重均等制御とができるようにしたことを特徴とするエアサスペンション制御装置。