以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果(効果)は、あくまで一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能であるとともに、基本的な構成によって得られる種々の効果(派生的な効果も含む)を得ることが可能である。
図1は、実施形態に係る車高調整装置10の構成を説明する図であり、作動流体の流動がない状態を示す図である。
図示を省略した車体の各車輪には、それぞれ車高調整部として機能する空気ばね12FR,12FL,12RR,12RL(以下、各空気ばねを区別しない場合は単に「空気ばね12」と示す場合もある)が接続されている。各空気ばね12は、作動流体(例えば、空気)の給排にしたがって車両の車体に対して車輪の懸架状態を変化させる。また、空気ばね12内に封入した圧縮空気による弾性により車体の振動を吸収する機能を有する。なお、空気ばね12FR,12FLは、前輪車高調整部という場合もある。また、空気ばね12RR,12RLは、後輪車高調整部という場合もある。空気ばね12は、公知の構造が利用可能である。空気ばね12は、空気の弾性を利用するため金属ばねに比べて細かい振動を吸収しやすい。また、空気圧を制御することにより車高を一定に保つ、または所望の車高に調整したり、ばね定数を所望の値に変更したりすることができる。
前輪車高調整部である空気ばね12FR,12FLは、車高調整弁14FR,14FLを介して作動流体が流れる主流路16に接続されている。同様に、後輪車高調整部である空気ばね12RR,12RLは、車高調整弁14RR,14RLを介して作動流体が流れる主流路16に接続されている。車高調整弁14FR,14FL,14RR,14RLを区別しない場合は単に「車高調整弁14」と示す場合もある。また、本実施形態において、空気ばね12と車高調整弁14とを併せて車高調整部という場合もある。
本実施形態においては、車高調整弁14FR,14FLは、例えば金属や樹脂で形成される流路ブロック内に埋め込み配置されて、前輪バルブユニット18aを構成している。同様に、車高調整弁14RR,14RLは、流路ブロック内に埋め込み配置されて後輪バルブユニット18bを構成している。なお、別の実施形態では、各車高調整弁14を個別に配置してもよい。この場合、各車高調整弁14のレイアウトの自由度が向上する。また、4個の車高調整弁14を纏めてユニット化してもよい。この場合、ユニット化による部品点数の削減に寄与できる。
図1に示すように、前輪バルブユニット18aと後輪バルブユニット18bを別々のユニットで構成することで、前輪バルブユニット18aを前輪側に配置可能になる。その結果、前輪バルブユニット18aから前輪側の各空気ばね12への流路配管の長さを、全ての車高調整弁14を纏めてユニット化する場合に比べて短くすることができる。同様に、後輪バルブユニット18bを後輪側に配置可能となり、後輪バルブユニット18bから後輪側の各空気ばね12への流路配管の長さを、全ての車高調整弁14を纏めてユニット化する場合に比べて短くすることができる。その結果、流路配管の配索が容易になるとともに、流路配管の長さが短くなることで当該流路配管の破損等のリスクも軽減できる。
前輪バルブユニット18aの一端面には、主流路16が接続される第1ポート18a1が形成され、前輪バルブユニット18aの内部には、当該第1ポート18a1を一端とし、他端を第2ポート18a2とする主流路チャネル20が貫通形成されている。前輪バルブユニット18aの内部において、主流路チャネル20から副流路チャネル22が2本分岐形成されている。そして、車高調整弁14FRの一端は、副流路チャネル22のうち1本に接続され、車高調整弁14FRの他端は、第3ポート18a3を介して空気ばね12FRに接続されている。同様に、車高調整弁14FLの一端は、副流路チャネル22のもう1本に接続され、車高調整弁14FLの他端は、第4ポート18a4を介して空気ばね12FLに接続されている。
第2ポート18a2には、連通用主流路16a(主流路16)が接続されている。この連通用主流路16aは、後輪バルブユニット18bの第1ポート18b1に接続されている。後輪バルブユニット18bの内部には、第1ポート18b1を一端とする主流路チャネル20が形成されている。後輪バルブユニット18bの内部にも、主流路チャネル20から副流路チャネル22が2本分岐形成されている。そして、車高調整弁14RRの一端は、副流路チャネル22のうち1本に接続され、車高調整弁14RRの他端は、第2ポート18b2を介して空気ばね12RRに接続されている。車高調整弁14RLの一端は、副流路チャネル22のもう1本に接続され、車高調整弁14RLの他端は、第3ポート18b3を介して空気ばね12RLに接続されている。
なお、図1の場合、前輪バルブユニット18aは4ポートタイプを用い、後輪バルブユニット18bは3ポートタイプを用いた例を示したが、例えば、前輪側と後輪側とで、同じ4ポートタイプのバルブユニットを用いることも可能である。後輪バルブユニット18bとして前輪バルブユニット18aと同じ4ポートタイプを用いる場合は、第2ポート18a1に対応するポートをプラグキャップ(メクラ栓)で封止する。この場合、バルブユニットの共通化による部品種類の低減、設計コストの低減等に寄与することができる。
各車高調整弁14(14FR,14FL,14RR,14RL)は、同一タイプの開閉弁が利用可能であり、例えばON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有している。何れの制御弁もソレノイドが非通電状態にある場合に閉弁状態とされる常閉型電磁制御弁とすることができる。
主流路16は、回路バルブブロック24及びタンク接続主流路16bを介して圧力タンク26(作動流体の供給源)に接続されている。回路バルブブロック24は、コンプレッサ流出流路28aを介してコンプレッサユニット30の流出側に接続されている。また、回路バルブブロック24は、コンプレッサ流入流路28bを介してコンプレッサユニット30の流入側に接続されている。回路バルブブロック24は、複数の開閉弁、例えば4個の開閉弁を含んで構成されている。具体的に回路バルブブロック24は、第1開閉弁24a、第2開閉弁24b、第3開閉弁24c、第4開閉弁24dで構成されている。第1開閉弁24a及び第2開閉弁24bは、一端側がタンク接続主流路16b(主流路16)を介して圧力タンク26に接続される。第3開閉弁24cは、一端側がコンプレッサ流出流路28aを介してコンプレッサユニット30の流出側と接続されるとともに第2開閉弁24bの他端側に接続される。また、第3開閉弁24cの他端側が空気ばね12側(車高調整部側、前輪バルブユニット18a側)に接続されている。第4開閉弁24dは、一端側がコンプレッサ流入流路28bを介してコンプレッサユニット30の流入側に接続されるとともに第1開閉弁24aの他端側に接続される。また、第4開閉弁24dの他端側が空気ばね12側(車高調整部側、前輪バルブユニット18a側)と接続されている。
回路バルブブロック24に含まれる第1開閉弁24a、第2開閉弁24b、第3開閉弁24c、第4開閉弁24dは、同一タイプの開閉弁が利用可能であり、例えばON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有している。何れの開閉弁もソレノイドが非通電状態にある場合に閉弁状態とされる常閉型電磁制御弁とすることができる。
回路バルブブロック24は、圧力タンク26側の圧力を検出する第1圧力センサ32a及び空気ばね12側(車高調整部側、前輪バルブユニット18a側)の圧力を検出する第2圧力センサ32bを含む。第1圧力センサ32aは、例えば、第1開閉弁24a及び第2開閉弁24bが閉弁状態の場合、圧力タンク26側の静的圧力を正確に検出できる。また、第1開閉弁24aと第2開閉弁24bの少なくとも一方が開弁して作動流体が流動している場合は圧力タンク26側の動的圧力を検出できる。同様に、第2圧力センサ32bは、第3開閉弁24c及び第4開閉弁24dを閉弁状態にして、少なくとも前輪側の車高調整弁14FRまたは車高調整弁14FLを開弁状態にすれば、空気ばね12側の静的圧力を測定できる。また、第2圧力センサ32bは、第3開閉弁24c及び第4開閉弁24dを閉弁状態にするとともに、車高調整弁14RR及び車高調整弁14RLを閉弁状態にして、車高調整弁14FRまたは車高調整弁14FLの一方を開弁状態にする。その結果、前輪側の空気ばね12FRまたは空気ばね12FLのいずれか一方の静的圧力が検出できる。また車高調整弁14FR及び車高調整弁14FLの両方を開弁状態にすることで空気ばね12FR,12FL両方の平均静的圧力が検出できる。また、第2圧力センサ32bは、第3開閉弁24c及び第4開閉弁24dを閉弁状態にするとともに、車高調整弁14FR及び車高調整弁14FLを閉弁状態にして、車高調整弁14RRまたは車高調整弁14RLの一方を開弁状態にする。その結果、後輪側の空気ばね12RRまたは空気ばね12RLのいずれか一方の静的圧力が検出できる。また車高調整弁14RR及び車高調整弁14RLの両方を開弁状態にすることで空気ばね12RR,12RL両方の平均静的圧力が検出できる。さらに、第2圧力センサ32bは、第3開閉弁24c及び第4開閉弁24dを閉弁状態にするとともに、車高調整弁14FR、車高調整弁14FL、車高調整弁14RR、車高調整弁14RLを開弁状態にする。その結果、全ての車輪に対応する空気ばね12FR,12FL,12RR,12RLの全体としての静的圧力が検出できる。また、第2圧力センサ32bは、第3開閉弁24cや第4開閉弁24dが開弁状態の場合、空気ばね12側(車高調整部側、前輪バルブユニット18a及び後輪バルブユニット18b側)の動的圧力の測定が可能である。
このように、第1圧力センサ32aは、回路バルブブロック24の上流側(例えば圧力タンク26側)の圧力(静的圧力または動的圧力)を検出可能であり、第2圧力センサ32bは、回路バルブブロック24の下流側(例えば空気ばね12側)の圧力(静的圧力または動的圧力)を検出可能である。後述するが、圧力タンク26側の圧力と空気ばね12側の圧力の圧力差(差圧)により作動流体を圧力タンク26側から空気ばね12側へ流動させることで車高調整ができる。言い換えれば、圧力差が小さい場合は車高調整のための作動流体の流動が十分に行えなくなるので、コンプレッサユニット30の駆動が必要になる。そこで、車高調整装置10は、第1圧力センサ32a及び第2圧力センサ32bの検出結果に基づく圧力差(差圧)の状態を利用してコンプレッサユニット30の駆動制御を行うことができる。
圧力タンク26は、例えば、金属製または樹脂製で、空気ばね12による車高調整制御時及び非制御時を含め流路系内で発生する圧力に十分に耐え得る耐圧性と容量を有している。また、圧力タンク26は、タンク本体26aの内圧が何らかの原因により設定圧(予め試験等により設定した圧力)以上になった場合に減圧するためのリリーフ弁26bを有する。
コンプレッサユニット30は、モータ34により駆動するコンプレッサ36、ドライヤ38、オリフィス40a及び逆止弁40bで構成される絞り機構40(第二の絞り機構)を主要構成としている。図1の場合、この他、リリーフ弁42、逆止弁44,46,48、フィルタ50,52等を含む例を示している。
コンプレッサユニット30は、車高上昇制御時に圧力タンク26側と空気ばね12側との圧力差が所定値(予め試験等により設定した値)以下になった場合や、車高下降制御時に空気ばね12側から圧力タンク26へ作動流体を汲み上げる(戻す)場合にモータ34によりコンプレッサ36を動作させて作動流体を圧送する。なお、本実施形態の車高調整装置10は、経路内の作動流体(当初から封入された空気)を圧力タンク26側と空気ばね12側との間で移動させることで車高調整を行うクローズドタイプの装置である。したがって、基本的には、装置内に外気は進入することなく湿度変動等の環境変化はないとみなせる。したがって、クローズドタイプの装置の場合、基本的には、ドライヤ38や絞り機構40は省略することができる。ただし、何らかの原因により装置内の作動流体(空気)が外部に漏れてしまう場合がある。そのような場合は、フィルタ52及び逆止弁48を介して外部から雰囲気(外気)を取り込み、装置内の作動流体を補充する。この場合、雰囲気(外気)は車高調整装置10内の構成部品に不利となる水分(湿気)を含んでいる場合がある。そのため、図1に示す車高調整装置10は、コンプレッサ36の下流側に、取り込んだ雰囲気の湿気を所定量取り除くドライヤ38や当該ドライヤ38における雰囲気の通過速度を調整するための絞り機構40が設けられている。なお、車高調整装置10内の圧力が何らかの原因で制限圧を超えた場合に減圧するために、コンプレッサユニット30はリリーフ弁42を有している。このリリーフ弁42は、例えばON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有し、ソレノイドが非通電状態にある場合に閉弁状態とされる常閉型電磁制御弁とすることができる。なお、本実施形態のリリーフ弁42は、非通電時の閉弁状態をいかなる場合も維持するものではなく、車高調整装置10内の圧力が制限圧(予め試験等により設定した圧力)を超えた場合に大気開放方向に作動流体の流動を許容する逆止弁54を含む。例えば、何らかの不具合が生じて車高調整装置10の内部圧力が制限圧を超えた場合は、逆止弁54の付勢力に逆らい開弁状態となり、自動的に制限圧以下になるように減圧が行われる。なお、リリーフ弁42は、後述する制御部からの制御信号に基づいて開弁状態に移行することも可能で、制限圧に拘わらず、車高調整装置10の内部圧力を減圧することができる。なお、コンプレッサ36は、作動流体を空気ばね12側に供給する供給源としても機能する。
このように構成される車高調整装置10は、当該車高調整装置10に含まれる制御部(ECU)56によって、車高調整部(後述する空気ばねや車高調整弁等)等の車高調整に関する制御が実行される。例えば、ECU56は、コントローラー・エリア・ネットワーク(CAN;Controller Area Network)を介して取得した車高調整要求や各空気ばね12の伸縮(車高)状態を検出する車高センサ58の検出結果や第1圧力センサ32a及び第2圧力センサ32bの検出結果を取得可能である。そして、ECU56は、取得した情報に基づいて、車高調整弁14FR,14FL,14RR,14RL、第1開閉弁24a、第2開閉弁24b、第3開閉弁24c、第4開閉弁24d、リリーフ弁42等の開閉制御やモータ34の駆動制御を行う。なお、図1の場合、単一のECU56が各制御対象を統合的に制御する例を示しているが、各制御対象を個別制御する制御部やいくつかの制御対象をグループ化して制御する制御部を設け、それを統合的に制御する上位制御部を設けてもよい。
ところで、単一の圧力タンク26から作動流体を回路バルブブロック24を介して当該作動流体の圧力差によって、複数の空気ばね12に供給する場合、前輪側の空気ばね12と後輪側の空気ばね12とで、車高上昇制御時の必要最大圧力が異なる場合がある。例えば、一般的な車両の場合、前輪側にエンジンやトランスミッション等の重量構成部品を搭載している場合が多い。一方、後輪側は、トランク等の空間になっている場合が多い。つまり、前輪側と後輪側で同じ車高になっていても前輪側の空気ばね12は大きな荷重を支える必要があり空気ばね12の内圧は高くなっている。一方、後輪側は、前輪側に比べて支えるべき荷重が小さいので空気ばね12の内圧は前輪側より低くなっている。つまり、車高を上昇させる場合に、前輪側より後輪側の方が必要最大圧力が小さい。そのため、圧力タンク26から高圧の作動流体を前輪側と後輪側の空気ばね12に同時に供給した場合、後輪側の方が作動流体が流れ込みやすく、前輪側より速い速度で車高が上がってしまう。その結果、車体上昇調整が傾いた姿勢で実行され違和感を与えてしまう場合がある。
そこで、本実施形態の車高調整装置10は、車高上昇調整時の違和感を軽減するために、圧力タンク26(作動流体の供給源)から複数の空気ばね12(車高調整部)に向けて作動流体を流動させる場合に当該作動流体が流れる流路中に第一の絞り機構を設けている。本実施形態の場合、第一の絞り機構の一例としてオリフィス100(固定オリフィス)を設けている。図1の場合、一例として、車両重量配分が前輪側より後輪側が少ない場合、つまり、空気ばね12FR,12FLより空気ばね12RR,12RLの方が作動流体の流れ込みが容易な場合を示す。この場合、オリフィス100は後輪側の空気ばね12RR,12RLに接続される流路中に設けられる(実線で図示)。なお、図1において、空気ばね12FR,12FLに破線でオリフィス100が図示されているが、これは、空気ばね12RR,12RLより空気ばね12FR,12FLの方が作動流体の流れ込みが容易な場合(前輪側の車両重量配分が小さい場合)の配置例を示すものである。したがって、図1の例の場合、オリフィス100は、後輪側または前輪側のいずれか一方に配置されることになる。
オリフィス100の開口径は、圧力タンク26側から圧力差によって作動流体が供給される場合に、空気ばね12FR,12FLの作動流体の流れ易さ(作動流体の流動態様、供給量、供給速度)と空気ばね12RR,12RLの作動流体の流れ易さ(作動流体の流動態様、供給量、供給速度)が実質的に同じになるように、試験等によって車高調整装置10の設計段階等で予め定めることができる。
このように、オリフィス100によって前輪側と後輪側の空気ばね12への作動流体の供給状態を実質的に同じにすることで、各空気ばね12の伸長態様が実質的に同じになり、車高をほぼ平行に均等に上昇させることができる。
通常の乗用車は、車両搭乗者が車両に乗り込もうとする場合に、例えば車高を走行に適した状態より高くした方が乗り込み姿勢が楽になることがある。このような場合、車両搭乗者の目の前で車高を上昇させる場合がある。本実施形態によれば、前輪側の空気ばね12と後輪側の空気ばね12とのうち車高上昇調整時の必要最大圧力が小さい方の空気ばね12への作動流体の供給をオリフィス100によって制限して、前輪側と後輪側とで実質的に同じ流動態様で作動流体を供給できる。その結果、車高調整時に車体が傾いてしまうことを抑制して、車体を平行にバランスよく上昇させる違和感の内制御ができる。また、作動流体の流動態様をシンプルかつ安価なオリフィス100の利用のみでできるので、ユーザに違和感を与えにくい、高機能の車高調整装置10の提供を低コストで実現できる。また、流動態様の変更はオリフィス100の開口径を変更するのみでよいので、車両の特性に合わせた車高調整装置10の調整が容易にできる。
このように構成される車高調整装置10の車高上昇時及び車高下降時の制御を図2〜図4を用いて詳細に説明する。
まず、図2を用いて、車高上昇制御を行う場合に、圧力タンク26側の圧力が空気ばね12側の圧力より十分に高く、圧力タンク26側と空気ばね12側との圧力差によって作動流体(空気)が、圧力タンク26から各空気ばね12に流動可能な場合の車高調整装置10の動作を説明する。なお、ECU56は、圧力タンク26側の圧力を第1圧力センサ32aの検出結果に基づき取得し、空気ばね12側の圧力を第2圧力センサ32bの検出結果に基づき取得し、その圧力差を演算することにより、圧力差による作動流体(空気)の移動が可能か否かを判定する。
ところで、車高上昇調整制御を行う場合、車高調整速度は、そのシチュエーションに応じて、変化させることが好ましい。例えば、車両に乗降する場合に搭乗者の乗降負担を軽減するために車高を上昇させたい場合がある。このような場合は、迅速に車高上昇を完了して、乗降ができるようにすることが望ましい。また、車両走行中は走行状態(速度や走行路面の状態等)に応じて車高を上昇させた方が好ましい場合がある。この場合は、安定した走行を維持しつつ違和感のない上昇速度範囲内で車高を上昇させることが望ましい。
車高調整装置10が車高上昇制御を行う場合、ECU56は、回路バルブブロック24に含まれる第1開閉弁24a、第2開閉弁24b、第3開閉弁24c、第4開閉弁24dの開閉制御を行うとともに、車高調整弁14FR,14FL,14RR,14RLを開弁状態に制御する。
本実施形態の車高調整装置10は、回路バルブブロック24の第1開閉弁24a、第2開閉弁24b、第3開閉弁24c、第4開閉弁24dの開閉状態の組み合わせを変えることで、作動流体の流動態様(流動方向や流動量等)を切り替えることができる。例えば、圧力タンク26側から車高調整部側(空気ばね12側)へ両者間の圧力差により作動流体を流動させる場合、ECU56は、第1開閉弁24aと第4開閉弁24dを開弁して形成する第1流路系と、第2開閉弁24bと第3開閉弁24cを開弁して形成する第2流路系の少なくとも一方を利用することが選択できる。例えば、第1流路系の第1流動態様(流路開口径、流動抵抗による流動し易さ)と第2流路系の第2流動態様(流路開口径、流動抵抗による流動し易さ)が実質的に同じ場合で、ECU56が第1流路系または第2流路系のいずれか一方を選択した場合を考える。この場合、タンク接続主流路16bを介して圧力タンク26から流出した作動流体は、第1流路系または第2流路系を通過して第1速度態様(例えば低速上昇態様)で各空気ばね12側に供給可能となり、各車高調整弁14の開弁により空気ばね12が伸長して車高を低速で上昇させることができる。
また、ECU56が第1流路系と第2流路系の両方を選択した場合、いずれか一方を選択する場合に比べ、作動流体の流動し易さは実質的に2倍となり、第1速度態様より速い第2速度態様(例えば高速上昇態様)の作動流体が各空気ばね12側に供給可能となる。その結果、各車高調整弁14の開弁により空気ばね12が伸長して第1速度態様の場合より高速で車高上昇が実行できる。
このように、第1流路系と第2流路系の選択を行うことで、単位時間あたりの作動流体の流動し易さ(作動流体の流動量)の切り替えが可能になり、車高上昇速度を容易に変化させることができる。また、他の実施形態においては、第1開閉弁24a及び第4開閉弁24dの開弁で規定される第1流路系の第1流動態様と第2開閉弁24b及び第3開閉弁24cの開弁で規定される第2流路系の第2流動態様が異なるようにしてもよい。例えば開閉弁の開口径を第1流路系と第2流路系で異ならせる。その結果、ECU56が第1開閉弁24a及び第4開閉弁24dを開弁して第1流路系を選択した場合は、例えば低速上昇態様となる。また、ECU56が第2開閉弁24b及び第3開閉弁24cを開弁して第2流路系を選択した場合、例えば中速上昇態様となる。さらに、ECU56が第1流路系と第2流路系の両方を選択した場合は、高速上昇態様とすることができる。
また、上述したような第1流路系及び第2流路系の選択を1回の車高上昇過程中で複数回行ってもよい。例えば車高上昇初期期間の上昇速度を第1流路系または第2流路系の一方を用いた第1速度態様とし、中間期間で第1流路系と第2流路系の両方を用いて第1速度態様より速い第2速度態様とし、最終期間で再び第1速度態様としてもよい。このように、第1速度態様でゆっくりと車高上昇を開始することにより、上昇開始時のショックを軽減することができる。また、中間期間で第2速度態様の高速上昇に移行することで、車高上昇制御完了までの時間短縮を行い、最終期間で再度第1速度態様のゆっくりとした車高上昇に切り替えることで、上昇停止時のショックを軽減することができる。
本実施形態の車高調整装置10によれば、車高上昇速度に拘わらず、オリフィス100により作動流体の流動態様が調節され、車高上昇動作を前輪側および後輪側で実質的に均一にすることが可能となる。その結果、車高上昇速度が低速や中速の場合のみならず、ECU56が第1流路系および第2流路系を選択して車高調整を行う高速上昇の場合でも車高変化は前輪側と後輪側でほぼ均一となり、車両の挙動が不自然になることなく、バランスよく車高を上昇させることができる。
ところで、本実施形態の車高調整装置10の場合は図2等に示すように、第2開閉弁24bの他端側と第3開閉弁24cの一端側が共に絞り機構40に接続されているが、第2開閉弁24bの他端側は第3開閉弁24cの一端側にも接続されている。つまり、圧力タンク26側と空気ばね12側との圧力差に基づいて作動流体を空気ばね12側へ流動させる場合、絞り機構40側、つまりコンプレッサユニット30とは関係なく、第1開閉弁24a及び第4開閉弁24dで形成される第1流路系または第2開閉弁24b及び第3開閉弁24cで形成される第2流路系のいずれか一方または両方を用いて作動流体を通過させることができる。言い換えれば、圧力差により作動流体を流動させる場合は、コンプレッサユニット30を経由させないで済む。したがって、作動流体を圧力差によって流動させる場合の流路がシンプル化され、流動時の圧損発生を軽減することができる。
車高調整装置10の場合、基本的には、圧力タンク26側の圧力と空気ばね12側との圧力差により作動流体を空気ばね12側に向けて流動させる。しかし、圧力タンク26側から空気ばね12側へ作動流体が流動した結果、作動流体を十分に流動させるだけの圧力差が圧力タンク26側と空気ばね12側の間になくなってしまう場合がある。また、車高上昇制御開始の時点で圧力タンク26側と空気ばね12側とで十分な圧力差(差圧)がない場合がある。そのような場合、ECU56は、コンプレッサユニット30のモータ34を駆動させてコンプレッサ36により圧力タンク26から作動流体を強制的に汲み上げ、空気ばね12側に圧送する。
図3は、車高上昇制御時にコンプレッサ36を用いて作動流体を空気ばね12側へ圧送する場合の車高調整装置10の動作を示している。例えば、第1圧力センサ32a及び第2圧力センサ32bの検出結果に基づき、圧力タンク26側と空気ばね12側との圧力差が所定値以下になった場合、ECU56は第1開閉弁24a、第2開閉弁24b、第3開閉弁24c、第4開閉弁24dの開閉状態を切り替えて、コンプレッサ36による作動流体の圧送を開始する。この開閉状態の切り替えの契機となる圧力差の所定値は、予め試験等により決定することができる。例えば、車高上昇速度が所定値より低くなるような差圧値を定めておくことができる。この場合、車高上昇が停止する前にコンプレッサ36による圧送を開始するようにすることが望ましい。
他の実施形態においては、コンプレッサ36による圧送の開始を車高センサ58からの検出結果に基づいて実行してもよい。すなわち、圧力タンク26側と空気ばね12側との圧力差が低下すると車高上昇速度も低下する。したがって、ECU56は、各車高センサ58から提供される車高値を時間微分して車高上昇速度を算出し、車高上昇速度が所定値(予め試験等により定めた下限上昇速度)以下になった場合に、コンプレッサ36による作動流体の圧送を開始するようにしてもよい。また、第1圧力センサ32a及び第2圧力センサ32bによる検出結果と、車高センサ58による検出結果の両方を用いて、コンプレッサ36の駆動開始を決定してもよい。
ECU56は、第1圧力センサ32a及び第2圧力センサ32bによる検出結果に基づく圧力差が所定値以下になった場合、または各車高センサ58の検出した車高値に基づく車高上昇速度が所定値以下になった場合、図3に示すように、第1開閉弁24aを開弁状態にし、第4開閉弁24dを閉弁状態にする。この状態で、圧力タンク26側とコンプレッサ36側が連通状態になる。また、第2開閉弁24bを閉弁状態にし、第3開閉弁24cを開弁状態にする。この様態で、コンプレッサ36側と空気ばね12側が連通状態になる。その結果、コンプレッサ36が駆動することで、圧力タンク26内の作動流体がタンク接続主流路16b、第1開閉弁24a、コンプレッサ流入流路28bを介して、コンプレッサ36に汲み上げられる。そして、汲み上げられた作動流体は圧縮されて、コンプレッサ流出流路28a、第3開閉弁24cを介して空気ばね12側へ圧送される。その結果、圧力タンク26側と空気ばね12側との間で十分な圧力差がない状態でも各空気ばね12の車高上昇制御が実行できる。なお、この場合、車高上昇速度は、コンプレッサ36の出力、つまりモータ34の出力によって定まる。そのため、ECU56は、要求される車高上昇速度、例えば、高速車高上昇要求や低速車高上昇要求に応じてモータ34の出力を制御する。また、前述したように、1回の車高上昇過程で、車高上昇速度を複数回変化させる場合も、ECU56は、モータ34の出力を制御すればよい。
なお、車高上昇制御前または車高上昇制御中に圧力タンク26側と空気ばね12側との圧力差がある場合でも車両重量が増加した場合、例えば乗員が増えた場合や積荷が増えた場合、空気ばね12が支えるべき荷重が増えるので空気ばね12が短縮する。その結果、空気ばね12側の圧力が上昇して、圧力タンク26側との間で圧力差(差圧)がなくなってしまう場合がある。このような場合も車高上昇速度は低下する。その状況は、第1圧力センサ32a及び第2圧力センサ32bまたは車高センサ58の検出値に基づいて検出可能である。したがって、ECU56は適切なタイミングでコンプレッサ36による圧送を開始することができる。
次に、図4を用いて車高下降制御時の車高調整装置10の動作を説明する。ECU56は、例えば、CANを介して取得した車高下降要求を取得した場合、第1開閉弁24a、第2開閉弁24b、第3開閉弁24c、第4開閉弁24dの開閉状態を切り変える。その結果、コンプレッサ36により作動流体を空気ばね12側から汲み上げて圧力タンク26に戻す(圧力タンク26へ向けて作動流体を圧送する)ことが可能になり、空気ばね12を短縮させて車高を下降させることができる。
ECU56は、車高下降制御を実行する場合、図4に示すように、第1開閉弁24aを閉弁状態にし、第4開閉弁24dを開弁状態にする。また、第2開閉弁24bを開弁状態にし、第3開閉弁24cの閉弁状態を維持する。また、車高調整弁14FR,14FL,14RR,14RLを開弁状態にする。その結果、空気ばね12側とコンプレッサ36は、第4開閉弁24d及びコンプレッサ流入流路28bを介して連通状態となる。また、コンプレッサ36の流出側は、コンプレッサ流出流路28a、第2開閉弁24b、タンク接続主流路16bを介して圧力タンク26と連通状態となる。そして、空気ばね12側の作動流体は、コンプレッサ36により汲み上げられ、圧力タンク26に圧送される。
車高下降制御の場合、車高下降速度はコンプレッサ36による作動流体の汲み上げ速度に依存する。つまり、ECU56は、モータ34の出力を任意に調整することも可能なので車高下降速度を任意に選択可能である。したがって、車高下降速度を早めたい場合ECU56は、モータ34の出力を増加し、車高下降速度を遅めたい場合には、モータ34の出力を減少させる。例えば、運転者を含む搭乗者が車両を駐車(停車)状態にして車両を離れようとする場合に、車両が休止状態に移行したことを示すようにしてもよい。この場合、運転者を含む搭乗者が車両の周囲に居る期間、例えば、車両の駆動源をオフにして、さらに降車してドアロックを行った後数秒以内に急速に車高を標準車高より下げることで車両が自ら休止したような演出をすることができる。また、走行中に車高を下げた方が安定した走行ができる場合には、安定した走行を維持しつつ違和感のない速度範囲内で車高を下降させることができる。
また、ECU56は、車高の下降量はコンプレッサ36の駆動期間で調整できる。例えば、運転者を含む搭乗者が車両を駐車(停車)状態にして車両を離れた場合、車高を下降させることで、駐停車状態の車両のシルエットを美しく見せる演出ができる。また、車高を下げることで、車輪や車両自体の盗難抑制に寄与することができる。なお、車高下降制御を行う場合、車両の下面側及び周囲に障害物がないことをセンサ等により検出し、車両の破損が生じないようにすることが望ましい。
上述したように、本実施形態の車高調整装置10は、4個の第1開閉弁24a、第2開閉弁24b、第3開閉弁24c、第4開閉弁24dを備え、作動流体の流路を切り替えている。図1〜図4に示すように、第1開閉弁24a、第2開閉弁24b、第3開閉弁24c、第4開閉弁24dはシンプルな構成で比較的安価な2ポートタイプの開閉弁を利用することができる。そして、図2〜図4で説明したように、第1開閉弁24a、第2開閉弁24b、第3開閉弁24c、第4開閉弁24dの開閉状態の組み合わせにより作動流体の流動態様(流動経路や流動方向)の切り替えが実現可能であり、コスト軽減や流路設計の簡略化に寄与できる。
また、上述した実施形態では、車高上昇制御を行う場合、ECU56は、第1開閉弁24aと第4開閉弁24dの開弁により形成する第1流路系と、第2開閉弁24bと第3開閉弁24cの開弁により形成する第2流路系の少なくとも一方を選択する例を説明した。別の実施形態では、車高上昇制御を行う場合、ECU56は、常に第1流路系と第2流路系の両方を利用してもよい。この場合、作動流体の流れ易さが向上し、第1流路系と第2流路系のいずれか一方を選択する場合に比べて車高上昇速度が増加し、迅速な車高調整が可能となる。また、回路バルブブロック24の車高上昇制御時の開閉弁の選択制御が不要になり、制御ロジックが簡略化される。
図5〜図8は、車高調整装置10の車高上昇調整をバランスよく実行する第一の絞り機構の他の実施形態を説明する図である。図5〜図8は、第一の絞り機構の配置場所や形式を説明するものであり、車高調整装置10の基本構成や動きは上述した図1〜図4と同じである。なお、図5〜図8において、ECU56や第1圧力センサ32aや第2圧力センサ32b等の図示は省略するとともに、第一の絞り機構以外の構成の説明は基本的に省略する。
図5は、第一の絞り機構として機能するオリフィス100(固定オリフィス)が前輪バルブユニット18aと後輪バルブユニット18bとの間の連通用主流路16a上に配置されている。つまり、後輪バルブユニット18bへの作動流体の供給がオリフィス100によって制限されて、前輪バルブユニット18aへ供給される作動流体の流動態様と後輪バルブユニット18bへ供給される作動流体の流動態様とが実質的に同じになるように構成されている。その結果、前輪側と後輪側の空気ばね12FR,12FL,12RR,12RLがほぼ均一に伸長して、車高をほぼ水平に上昇させることができる。この場合、1個のオリフィス100を連通用主流路16aに配置するのみで、図1等で説明したオリフィス100を2個使用する場合と同様の効果を得ることができる。
図6は、オリフィス100を前輪バルブユニット18aまたは後輪バルブユニット18bの内部に配置した変形例を示す図である。この場合、オリフィス100は、図1に示す例と同様に、前輪側または後輪側のうち支えるべき荷重が小さい方のバルブユニットに設けられる。図6の場合、後輪側が前輪側に比べて支えるべき荷重が小さい場合を示し、後輪バルブユニット18b側にオリフィス100(実線で図示)を配置している。なお、図6において、前輪バルブユニット18aに破線でオリフィス100が図示されているが、これは、空気ばね12RR,12RLより空気ばね12FR,12FLの方が作動流体の流れ込みが容易な場合(支えるべき荷重が小さい場合)の配置例を示すものである。このように、オリフィス100とバルブユニットを一体化することにより、部品点数の削減や組み立て効率の向上に寄与できる。なお、オリフィス100はバルブユニットに形成された流路中に配置するように構成してもよいし、車高調整弁14のポート部分に配置してもよい。また、車高調整弁14とオリフィス100を一体化してもよい。この場合、バルブユニットの流路構成の変更が不要になり、オリフィス100を配置する場合でも従来通りの前輪バルブユニット18aや後輪バルブユニット18bの利用が可能になり、部品の標準化に寄与できる。
図7は、上述した各実施形態の車高調整弁14に代えて、第一の絞り機構として機能する流量可変タイプのリニア電磁弁102(可変オリフィス)を配置した変形例を示す図である。リニア電磁弁102は、それぞれリニアソレノイドおよびスプリングを有しており、いずれもソレノイドが非通電状態にある場合に閉弁状態とされる常閉型電磁制御弁とすることができる。リニア電磁弁102の弁状態は、例えば全閉状態、中間開弁状態、全開状態とすることができる。つまり、全閉状態と全開状態を切り換えることにより、図1等で示す車高調整弁14と同等の機能を実現する。また、中間開弁状態に切り換えることにより、図1において、全開状態の車高調整弁14の作動流体の流れがオリフィス100により制限されている場合と同様な状態にすることができる。なお、リニア電磁弁102の制御は、例えばECU56(図1参照)で行うことができる。また、リニア電磁弁102の中間開弁状態は1態様でもよいし、中間開弁状態が複数態様あってもよい。また、中間開弁状態が連続的に選択できる(開口径を連続的に変化させる)ようにしてもよい。
図7の場合も前述した各実施形態と同様に、リニア電磁弁102によって前輪側と後輪側の空気ばね12への作動流体の供給状態を実質的に同じにすることで、各空気ばね12の伸長態様が実質的に同じになり、車高をほぼ平行に均等に上昇させることができる。
ところで、前輪側の空気ばね12FR,12FLで支えるべき荷重と後輪側の空気ばね12RR,12RLで支えるべき荷重が車両の乗員状態や積載状態によって入れ替わってしまう場合がある。例えば、通常であれば、後輪側の支えるべき荷重が前輪側より小さい場合でも、乗員や積荷が多い場合は、後輪側で支えるべき荷重が前輪側より大きくなってしまう場合がある。また、乗員や積荷の位置によって、車両の左側と右側で荷重が偏ってしまう場合がある。さらに、いずれかの空気ばね12に荷重が集中したり、いずれかの空気ばね12のみの荷重が小さくなってしまう場合もある。図7の場合、各リニア電磁弁102は個別に中間開弁状態への切り換えができるので、車両の積載バランスに応じて、リニア電磁弁102の開弁状態を調整して、前輪側と後輪側の空気ばね12FR,12FL,12RR,12RLがほぼ均一に伸長して、車高をほぼ水平に上昇させることができる。
なお、図7は、前輪バルブユニット18aおよび後輪バルブユニット18bを全てリニア電磁弁102で構成する例を示したが、作動流体の流動態様を絞りたい側の前輪バルブユニット18aまたは後輪バルブユニット18bのみをリニア電磁弁102で構成してもよい。この場合は、図6と同様な機能の車高調整装置10を得ることができる。
図8は、前輪バルブユニット18aと後輪バルブユニット18bの間の連通用主流路16aに第一の絞り機構としてリニア電磁弁102(可変オリフィス)を配置した変形例を示す図である。この場合、図5に示すオリフィス100を連通用主流路16aに配置した例と同様の効果を得ることができる。それに加え、車両の積載状態に応じて、後輪側に対する作動流体の絞り状態を変化させることができる。したがって、車両積載量が少ない場合と多い場合とで、前輪側と後輪側の空気ばね12への作動流体の供給状態が変化してしまうことが抑制できる。その結果、各空気ばね12の伸長態様が実質的に同じになり、車高をほぼ平行に均等に上昇させることができる。
なお、図5や図8の例では、連通用主流路16aにオリフィス100やリニア電磁弁102を1つ配置した例を示した。つまり、後輪側の作動流体の流動態様を絞り調整する例を示している。このような連通用主流路16aに第一の絞り機構を配置する構成により、前輪側の作動流体の流動態様を絞り調整したい場合は、連通用主流路16aによる前輪バルブユニット18aと後輪バルブユニット18bの接続関係を逆にすればよい。つまり、回路バルブブロック24に近い側に後輪バルブユニット18bを配置し、遠い側に前輪バルブユニット18aを配置すればよい。
また、図7、図8において示した流量可変タイプの第一の絞り機構としてリニア電磁弁102を示したが、手動およびモータ等で開口径の状態を変化させる可変オリフィスを用いてもよい。この場合は、車両の仕様に応じて絞り量の設定ができるので、リニア電磁弁102に比べ安価な可変オリフィスを用いた車高調整装置10が構成可能になり、種々の車両に適用可能となる。その結果、車高調整装置10の標準化に寄与できる。
上述した各実施形態において、車高調整制御(上昇制御または下降制御)を行う場合、各空気ばね12を同時に上昇または下降させる例を説明したが、各車高調整弁14を個別に制御して各空気ばね12の調整を行ってもよい。例えば、後輪バルブユニット18b側を閉弁状態にして前輪バルブユニット18a側を開弁状態にして作動流体の供給を行えば、前輪側の空気ばね12FR,12FLによる前輪側のみの車高調整ができる。同様に前輪バルブユニット18a側を閉弁状態にして、後輪バルブユニット18b側を開弁状態にして作動流体の供給を行えば、後輪側の空気ばね12RR,12RLによる後輪側のみの車高調整ができる。また、車高調整弁14FR,14RRを開弁状態にして、車高調整弁14FL,14RLを閉弁状態にして作動流体の供給を行えば、右車輪側の空気ばね12FR,12RRのみの車高調整ができる。逆に車高調整弁14FL,14RLを開弁状態にして、車高調整弁14FR,14RRを閉弁状態にして作動流体の供給を行えば、左車輪側の空気ばね12FL,12RLのみの車高調整ができる。この場合も回路バルブブロック24の第1流路系と第2流路系の選択により車高調整速度が調整できるので、4輪同時の車高調整時と同様の効果を得ることができる。
また、上述した実施形態では、クローズドタイプの車高調整装置10について説明したが、実質的に同様な装置、例えば、雰囲気(外気)を取り入れて、コンプレッサ36で圧縮して圧力タンク26を介して空気ばね12側に供給する装置にも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。また、圧力タンク26を介さず、コンプレッサ36から空気ばね12側に作動流体を供給する装置にも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
本発明において実施形態及び変形例を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。