JP4864091B2 - 車両用のレベル制御システム、および車両用のレベル制御システムを作動させるための方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両用のレベル制御システムであって、圧力媒体容器と、所定の車体レベルを設定することが可能である少なくとも１つの圧力制御作動装置との間に圧力差を発生させるための圧力発生器を有し、かつ圧力媒体容器と少なくとも１つの圧力制御作動装置との間でオーバーフロー処理を行うための弁装置を有する車両用のレベル制御システムと、その車両用のレベル制御システムを作動させるための方法とに関する。

このような車両用のレベル制御システムは、特許文献１から明らかになる。レベル制御システムは、車体を上昇させるために圧縮空気を充填できる少なくとも１つの空気ばねを有する。圧縮機を用いることによって圧縮空気容器と少なくとも１つの空気ばねとの間に発生された圧力差に基づいて、圧縮空気容器内の空気圧が少なくとも１つの空気ばね内の空気圧よりも高いことが確認された場合、車体を上昇させるために、最初に、圧縮空気が圧縮空気容器から少なくとも１つの空気ばねにオーバーフローするように弁装置を作動させることによって、少なくとも１つの空気ばねが圧縮空気容器に接続される。この場合、空気ばね内の空気圧は圧縮空気容器内の空気圧にさらに近付く。

圧縮空気容器と少なくとも１つの空気ばねとの間に存在する圧力差が、圧縮空気容器と少なくとも１つの空気ばねとの間の圧力平衡の形成にほぼ一致する所定の閾値に達した場合、および所望のレベルまで車体を上昇させるために、少なくとも１つの空気ばねに空気を充填することがさらに必要であることが確認された場合、上記のことが、圧縮機をさらに作動させることによって行われる。

圧力平衡が、実質的に、圧縮空気容器と少なくとも１つの空気ばねとの間に設定されていると、圧縮機のみが作動されることは不利である。次に、上昇動作を行う際の時間遅延が不可避となる。
独国特許第１０００６０２４Ｃ１号明細書

したがって、本発明の目的は、圧力媒体容器と少なくとも１つの圧力制御作動装置との間におけるオーバーフロー処理の実行に基づいて、所定の車体レベルをほとんど遅延なしに設定できるような冒頭に記載した種類の装置および／または方法を開発することである。

この目的は、請求項１および請求項１１の特徴のそれぞれによって達成される。

圧力媒体容器と、所定の車体レベルを設定することが可能である少なくとも１つの圧力制御作動装置との間に圧力差を発生させるための圧力発生器に加えて、車両用のレベル制御システムは、圧力媒体容器と少なくとも１つの圧力制御作動装置との間のオーバーフロー処理を行うための弁装置をさらに備える。

本発明によれば、評価ユニットは、オーバーフロー処理を行う場合に予想すべき車体レベルに基づいて、弁装置のみを作動させることによって所定の車体レベルを設定することが可能であるかどうかを決定する。

このようにして、設定操作の開始よりもさらに前に、オーバーフロー処理の実行に基づいて所定の車体レベルを高い確率で設定できるかどうか、および必要に応じて、圧力発生器の対応する作動が追加してまたは代わりに必要であるかどうかを確認することが可能である。これにより、圧力発生器のその後の作動に基づく不要な遅延をほぼ回避できる。

圧力発生器は、典型的に、現行の設計の電気駆動圧縮機である。弁装置を作動させるだけでは所定の車体レベルを設定することが不可能であるかまたは条件付きでのみ可能であった場合にだけ、圧縮機が作動されるので、圧縮機の早期摩耗を防止するだけでなく、車両領域の騒音レベルを実質的に低減することも可能であるように、全体的に見て圧縮機の作動時間が短縮される。このことは、とりわけ車両の停止時に特に重要である。

レベル制御システムは、例えば、走行速度がより高い場合に、車両の空気抵抗、ひいては燃費を低減するように車体を一時的に下降させる働きをする。

本発明のレベル制御システムの有利な構造は従属請求項から明らかになる。

所定の車体レベルと、オーバーフロー処理を行うために予想すべき車体レベルとの、コンピュータによって容易に行うことができる比較に基づいて、単に弁装置のみを作動させることによって所定の車体レベルを設定することが可能であるかどうかに関する決定を下すことができる。

例えば、所定の車体レベルまで車体を上昇させることが意図された場合、上記のことは、比較に基づいて、予想すべき車体レベル（所定の安全制限値を減算した）が所定の車体レベル以上であることが明らかになったときに、単に弁装置を作動させることによって可能であろう。所定の車体レベルまで車体を下降させる場合に、同様のことが当てはまる。

所定の車体レベルが、オーバーフロー処理の実行に基づいて迅速に実現されることを確実にするために、設定操作全体にわたって見て、圧力媒体容器と少なくとも１つの圧力制御作動装置との間に適切な圧力勾配があったときにだけ、安全制限値を適切に規定することにより、単に弁装置を作動させることによって車体がその都度上昇または下降されることを間接的に実現することが可能である。

所定の期間内に、弁装置を作動させるだけでは、圧力媒体容器と少なくとも１つの圧力制御作動装置との間の設定操作の開始時に存在する圧力状態を評価することによって容易に検出できる所定の車体レベルを設定することが不可能であることが確認された場合、圧力発生器が補助的に作動される（設定操作を加速するために）。

ここで、特に、例えば元の予測または元の予想に反して、弁装置を作動させるだけでは、依然として、所定の車体レベルを実現することが不可能であることが確認された場合、所定の期間が終了すると、圧力発生器を補助的に作動させることができる。

特に、圧力媒体容器と少なくとも１つの圧力制御作動装置との間で決定された圧力差に基づいて、予想すべき車体レベルを算出できる。このために、最初に、圧力平衡が形成されるまで、どの程度の圧力媒体量が圧力媒体容器と少なくとも１つの圧力制御作動装置との間にオーバーフローし得るかが推定される。最後に、このように推定された圧力媒体量から、少なくとも１つの圧力制御作動装置で予想すべき車体レベルが算出される。ここで、従来の圧力センサを用いることによって、圧力差の決定を行うことができる。

少なくとも１つの圧力制御作動装置は、特に車両のアクティブ駆動装置の構成要素である従来の構造の空気圧式または液圧式のばね脚であることが好ましい。このようなアクティブ駆動装置は、多くの車両に常備されており、したがって、費用効率的に共通して使用するために利用可能である。

装置は、有利なことに、閉鎖圧力媒体回路を有するレベル制御システムであり、したがって、最初から、特に汚染物質（例えば、潤滑油の残渣、摩耗が生じる摩耗材等のような）が取り込まれた圧縮空気の環境への逃げをなくすことが可能である。

添付図面を参照して、車両用の本発明のレベル制御システムと、その車両用のレベル制御システムを作動させるための本発明の方法とについて以下により詳細に説明する。この場合、単一の図面は、本発明のレベル制御システムの概略的に示されている例示的な実施形態を示している。

図１には、電気制御ラインが細い実線で示されており、圧力ラインが太い実線で示されている。

レベル制御システムは、圧力媒体容器１１と、所定の車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}を設定することが可能である少なくとも１つの圧力制御作動装置１２ｉ（ｉ＝ａ．．．ｄ）との間に圧力差を発生させるための圧力発生器１０を備える。さらに、弁装置１３は、圧力媒体容器１１と少なくとも１つの圧力制御作動装置１２ｉとの間のオーバーフロー処理を行うために存在している。

本発明の場合において、電気的に作動可能な圧縮機として設計される圧力発生器１０により、圧力媒体が、圧力媒体容器１１と少なくとも１つの圧力制御作動装置１２ｉとの間のレベル制御システムの閉鎖圧力媒体回路で往復してポンピングされることが可能になる。

少なくとも１つの圧力制御作動装置１２ｉは、例えば、駆動によって生じる車体の望ましくない運動を抑制するために、車輪と、車体に割り当てられた支点との間に配置される空気圧式または液圧式のばね脚である。ばね脚は、本質的に、圧力によって移動できるように、圧力シリンダと、その中に配置されたピストンとを備える。

この場合、理解のために四輪車が意図され、したがって、合計で４つの上記作動装置１２ａ〜１２ｄが存在し、その作動装置１２ａ〜１２ｄが車両のアクティブ駆動装置の構成要素である。遮断弁１４ａ〜１４ｄのそれぞれが作動装置１２ａ〜１２ｄの各々の上流に接続されており、このようにして、作動装置１２ａ〜１２ｄの互いに独立した制御が可能になる。

可能な２つの流れ方向の各々についてオーバーフロー処理を行うために、弁装置１３は、電気的に作動可能な別個のバイパス弁２０または２１をそれぞれ備える。それぞれ連続的に接続された一方向弁２２または２３のそれぞれにより、意図された流れ方向に抗した圧力媒体の望ましくない逆流が、開放しているバイパス弁２０または２１で発生することが防止される。

この場合、図面に示されている弁装置１３は一例に過ぎないものであることが意図される。したがって、弁装置１３は、圧力媒体容器１１から少なくとも１つの作動装置１２ｉの方向への（またそれと逆方向への）オーバーフロー処理が、目的とする方法で行われることを可能にする任意の所望の他の構造を代わりに有することもできる。原則として、閉鎖圧力媒体回路の場合、このような弁装置は、必要に応じて存在し、したがって、このような場合に、費用効率的に共通して使用するために最初から利用可能である。

さらに、オーバーフロー処理を行う場合に予想すべき車体レベルｄ_{ｉ，ｅｒｗ}に基づいて、単に弁装置１３を作動させることによって所定の車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}を設定することが可能であるかどうかおよびどの程度可能であるかを決定する評価ユニット２４が存在し、前記オーバーフロー処理が、所定の車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}と、予想すべき車体レベルｄ_{ｉ，ｅｒｗ}との比較に基づいて行われる。

設定すべき車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}は、例えば制御装置（図示せず）によって規定され、この制御装置は、レベル制御システムよりも高いレベルにあり、走行速度が比較的高い場合に車体を一時的に下降させるために、または荷重変化によって生じる車体の位置の変化を補正するために設けられる。

オーバーフロー処理を行う場合に予想すべき車体レベルｄ_{ｉ，ｅｒｗ}は、決定された圧力差に基づき評価ユニット２４によって算出され、

圧力差Δｐを決定するために、圧力媒体容器１１の現在の内圧ｐに加えて、設定操作により変更される作動装置１２ｉの、すなわち、所定の車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}の設定が意図される前記作動装置１２ｉの内圧の平均値として用いられる平均圧力

が考慮される。このために、以下の形態の一般的な関係式は、

作動装置１２ｉの現在の内圧ｐ_ｉに加えて、設定操作により変更される作動装置１２ｉの値１と、別の特徴である静止している作動装置１２ｉの値０とをとるそれぞれ関連する重み係数ｇ_ｉを保持する。作動装置１２ｉの一方のためにのみ設定操作を行うことが意図された場合、それに応じて、

であることが保持される。

内圧ｐとｐ_ｉの検出は、圧力検出装置２５によって行われ、その圧力検出装置の信号は、圧力差Δｐを決定するために評価ユニット２４に供給される。このために、圧力検出装置２５は、圧力媒体容器１１におよび作動装置１２ｉにそれぞれ割り当てられる複数の圧力センサ（図示せず）を有する。

圧力平衡が形成されるまで、どの程度の圧力媒体量ΔＮ_ｍａｘが、圧力媒体容器１１と、関連する作動装置１２ｉとの間にオーバーフローし得るかを推定するために、評価ユニット２４は、決定された圧力差Δｐに基づいて、圧力媒体容器１１の認識されている内部容積Ｖと、設定操作によって変更された作動装置１２ｉの、それぞれのピストン位置に依存する現在の内部容積Ｖ_ｉとを考慮する。現在の内部容積Ｖ_ｉは、この場合、作動装置１２ｉに瞬間的に存在する車体レベルｄ_{ｉ，ｉｓｔ}から導出され、そのレベルにより、作動装置１２ｉのそれぞれのピストン位置に関して、直接的な結論を引き出すことが可能になる。

瞬間的に存在する車体レベルｄ_{ｉ，ｉｓｔ}を決定するために、レベル検出装置２６が存在し、そのレベル検出装置の信号が評価ユニット２４に供給される。このために、レベル検出装置２６は、作動装置１２ｉにそれぞれ割り当てられる複数のアクチュエータストロークセンサ（図示せず）を有する。

このようにして、設定操作によって変更された作動装置１２ｉの各々のために、評価ユニット２４は、このように推定された圧力媒体量ΔＮ_ｍａｘと、作動装置１２ｉの現在の内部容積Ｖ_ｉと、その特性アクチュエータ応答、特に、瞬間的に存在する車体レベルｄ_{ｉ，ｉｓｔ}に基づく作動装置１２ｉの圧力発生ピストン領域の変化とから、オーバーフロー処理を行うために予想すべき車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}を算出する。

例えば、所定の車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}まで車体を上昇させることが意図された場合、上記のことは、所定の車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}と車体レベルｄ_{ｉ，ｅｒｗ}との比較に基づいて、所定の安全制限値Δｄ_ｓａｆｅ（≒１．．．３ｃｍ）を減算した予想すべき車体レベルｄ_{ｉ，ｅｒｗ}が所定の車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}以上であると予想されたときに、
ｄ_{ｉ，ｅｒｗ}−Δｄ_ｓａｆｅ≧ｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ} （２．１）
単に弁装置１３を作動させることによって可能であろう。

このことが該当した場合、評価ユニット２４は、圧力媒体容器１１と、設定操作によって変更された作動装置１２ｉとの間に圧力接続を形成し、このことは、バイパス弁２１と、関連する作動装置１２ｉの遮断弁１４ｉとを開放することによって行われる。この場合、圧力媒体が圧力媒体容器１１からそれぞれの作動装置１２ｉに流入し、これによって、車体が当該領域に上昇される。

所定の期間Δｔ_ｍａｘ内において、弁装置１３を作動させるだけでは、所定の車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}の設定が不可能であることが確認された場合、圧力発生器１０が補助的に作動される。

ここで、それと同時に、元の予測または元の予想に反して、弁装置１３を作動させるだけでは、所定の車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}が実現されないことが確認された場合、所定の期間Δｔ_ｍａｘが終了すると、圧力発生器１０の補助作動が行われる。上記のことが該当するかどうかが、瞬間的に存在する車体レベルｄ_{ｉ，ｉｓｔ}と所定の車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}との比較に基づいて評価ユニット２４により検出される。

安全制限値Δｄ_ｓａｆｅを減算した予想すべき車体レベルｄ_{ｉ，ｅｒｗ}が、所定の車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}未満であるが、本質的には、所定の車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}以上であった場合、
ｄ_{ｉ，ｅｒｗ}−Δｄ_ｓａｆｅ＜ｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}≦ｄ_{ｉ，ｅｒｗ} （２．２）
オーバーフロー処理を行うことに加えて、圧力発生器１０の補助作動が、所定の車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}を設定するために必要であると結論され、本例では、圧力媒体が圧力媒体容器１１から、設定操作によって変更された作動装置１２ｉにポンピングされるように、前記作動が行われる。

予想すべき車体レベルｄ_{ｉ，ｅｒｗ}が所定の車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}よりも低かった場合、
ｄ_{ｉ，ｅｒｗ}＜ｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ} （２．３）
オーバーフロー処理の実行に基づいて、所定の車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}を設定することが不可能である。それに応じて、バイパス弁２１の開放が省略され、設定操作が、単に圧力発生器１０を作動させることによって行われる。

上記のことは、同様に、車体を下降させるのに有効であり、この場合、バイパス弁２１に対応するようなバイパス弁２０の作動が意図される。

所定の車体レベルｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}に従った、瞬間的に存在する車体レベルｄ_{ｉ，ｉｓｔ}の設定は、例えば、評価ユニット２４によって調整される調整作動の形態で行われる。

この際、代わりに、内圧ｐ、ｐ_ｉまたは内部容積Ｖ、Ｖ_ｉから、オーバーフロー処理を行う場合に予想すべき車体レベルｄ_{ｉ，ｅｒｗ}を直接算出することも可能であることに留意されたい。空気圧式に駆動されるレベル制御システムが関連している場合、特に、圧力媒体容器１１内の現在の空気質量ｍと少なくとも１つの作動装置１２ｉ内の現在の空気質量ｍ_ｉとの比率を表す無次元変数λ_ｉに基づいて、予想すべき車体レベルｄ_{ｉ，ｅｒｗ}の算出を行うこともできる。

レベル制御システム内の空気が理想ガスのように作用すると仮定すると、以下の形態の比率は、

この場合有効な一般的なガス方程式ｐ・Ｖ＝ｍ・Ｒ・Ｔに関連する式（２．４）から算出され、Ｒは、一般的なガス定数を表す（Ｒ＝８ ３１４ Ｊ／ｍｏｌ^−１・Ｋ^−１）。

圧力媒体容器１１のおよび少なくとも１つの作動装置１２ｉの温度がほぼ等しいと仮定すると（Ｔ≒Ｔ_ｉ）、式（２．５）から、次式が算出される。

内圧ｐ、ｐ_ｉまたは内部容積Ｖ、Ｖ_ｉとの対比によって、このようにして得られた無次元変数λ_ｉは、温度にほとんど依存しないという利点を有する。結果として、このことにより、それぞれ予想すべき車体レベルｄ_{ｉ，ｅｒｗ}の特に簡単かつ確実な算出が可能になる。

本発明のレベル制御システムの概略的に示されている例示的な実施形態の図面である。

符号の説明

１０ 圧力発生器、１１ 圧力媒体容器、１２ａ〜１２ｄ 圧力制御作動装置、１３ 弁装置、１４ａ〜１４ｄ 遮断弁、２０ バイパス弁、２１ バイパス弁、２４７ 評価ユニット、２５ 圧力検出装置。

Claims (11)

1. 圧力媒体容器（１１）と、所定の車体レベル（ｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}）を設定することが可能である少なくとも１つの圧力制御作動装置（１２ｉ）との間に圧力差を発生させるための圧力発生器（１０）を有し、かつ前記圧力媒体容器（１１）と前記少なくとも１つの圧力制御作動装置（１２ｉ）との間のオーバーフロー処理を行うための弁装置（１３）を有する車両用のレベル制御システムにおいて、
   前記オーバーフロー処理は、前記圧力発生器（１０）を作動させることなく前記弁装置（１３）のみを作動させることにより行われるようになっていて、
   評価ユニット（２４）が、前記オーバーフロー処理を行う場合に設定することが可能な車体レベルである予想すべき車体レベル（ｄ_{ｉ，ｅｒｗ}）に基づいて、前記弁装置（１３）のみを作動させることによって前記所定の車体レベル（ｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}）を設定することが可能であるかどうかを決定することを特徴とする車両用のレベル制御システム。
2. 前記弁装置（１３）のみを作動させることによって前記所定の車体レベル（ｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}）を設定することが可能であるかどうかに関する前記決定が、前記所定の車体レベル（ｄｉ_{ｉ，ｓｏｌｌ}）と、予想すべき前記車体レベル（ｄ_{ｉ，ｅｒｗ}）との比較に基づいて行われることを特徴とする請求項１に記載のレベル制御システム。
3. 所定の期間（Δｔ_ｍａｘ）内に、前記弁装置（１３）を作動させるだけでは、前記所定の車体レベル（ｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}）を設定することが不可能であることが確認された場合、前記圧力発生器（１０）が補助的に作動されることを特徴とする請求項１に記載のレベル制御システム。
4. 前記所定の期間（Δｔ_ｍａｘ）が終了すると、前記圧力発生器（１０）が補助的に作動されることを特徴とする請求項３に記載のレベル制御システム。
5. 前記評価ユニット（２４）が、前記圧力媒体容器（１１）と前記少なくとも１つの圧力制御作動装置（１２ｉ）との間で決定された圧力差
   

   

   に基づいて、予想すべき前記車体レベル（ｄ_{ｉ，ｅｒｗ}）を算出することを特徴とする請求項１に記載のレベル制御システム。
6. 前記少なくとも１つの圧力制御作動装置（１２ｉ）が空気圧で作動するようになっていて、
   前記評価ユニット（２４）が、前記圧力媒体容器（１１）内の現在の空気質量（ｍ）と前記少なくとも１つの作動装置（１２ｉ）内の現在の空気質量（ｍ_ｉ）との比率を表す無次元変数（λ_ｉ）に基づいて、予想すべき前記車体レベル（ｄ_{ｉ，ｅｒｗ}）を算出することを特徴とする請求項１に記載のレベル制御システム。
7. 前記少なくとも１つの圧力制御作動装置（１２ｉ）が空気圧式または液圧式のばね脚であることを特徴とする請求項１に記載のレベル制御システム。
8. 前記少なくとも１つの圧力制御作動装置（１２ｉ）が前記車両のアクティブ駆動装置の構成要素であることを特徴とする請求項１に記載のレベル制御システム。
9. 閉鎖圧力媒体回路を有するレベル制御システムであることを特徴とする請求項１に記載のレベル制御システム。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のレベル制御システムを有する車両。
11. 圧力媒体容器（１１）と、所定の車体レベル（ｄ_{ｉ，ｓｏｌｌ}）を設定することが可能である少なくとも１つの圧力制御作動装置（１２ｉ）との間に圧力差を発生させるための圧力発生器（１０）を有し、かつ前記圧力媒体容器（１１）と前記少なくとも１つの圧力制御作動装置（１２ｉ）との間のオーバーフロー処理を行うための弁装置（１３）を有するレベル制御システムを作動させるための方法において、
    前記オーバーフロー処理は、前記圧力発生器（１０）を作動させることなく前記弁装置（１３）のみを作動させることにより行うようになっていて、
    前記オーバーフロー処理を行う場合に設定することが可能な車体レベルである予想すべき車体レベル（ｄ_{ｉ，ｅｒｗ}）に基づき、前記弁装置（１３）のみを作動させることによって前記所定の車体レベル（ｄ_{ｉ、ｓｏｌｌ}）を設定することが可能であるかどうかが決定されることを特徴とする方法。

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