JP6221693B2 - 車高調整装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、車高調整装置に関する。
従来、圧縮空気を利用した空気ばね等を備えるサスペンションを有する車両がある。また、空気ばねを利用した車高調整装置を搭載する車両がある。車高調整装置には、閉鎖型(クローズドタイプ)と呼ばれるものがある。このタイプは、各車輪の懸架状態を変化させる空気ばねに対して圧力タンクに貯留した高圧空気を供給して車高を上昇させる。また、空気ばねから高圧空気を排出させて圧力タンクに戻すことで車高を下降させている。クローズドタイプの車高調整装置の中には、圧力タンクから空気ばねへの高圧空気の供給を圧力差を利用して行うものがある。そして、圧力差による供給効率が低下すると、コンプレッサを駆動して空気を圧送することで空気ばねに空気の供給を継続するようにするものがある。
特開平2001−246919号公報
車両の設計を行う場合、部品の共用化による設計の効率化は常時意識されることである。そして、車高調整装置の設計においても、従来は他の目的のために用いられていた部品を利用して制御や動作を実現することが模索されている。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、従来は他の目的のために用いられていた部品を利用して制御を実現する新規な構成の車高調整装置を提供することを目的の1つとする。
実施形態に係る車高調整装置は、車体の各車輪に対応して備えられて作動流体の給排にしたがって車高を調整する複数の車高調整部と、前記作動流体を貯留する圧力タンクと、前記作動流体を圧送するコンプレッサと、前記車高調整部側と前記圧力タンクとの間に介在する複数の開閉弁と、前記各車輪の車高値を取得する車高取得部と、前記車高調整部の車高調整を制御するとともに前記コンプレッサを制御する制御部と、を備え、前記複数の開閉弁は、一端側が前記圧力タンクに接続される第1開閉弁及び第2開閉弁と、一端側が前記コンプレッサの流出側と前記第2開閉弁の他端側に接続されるとともに他端側が前記車高調整部側に接続される第3開閉弁と、一端側が前記コンプレッサの流入側と前記第1開閉弁の他端側に接続されるとともに他端側が前記車高調整部側と接続される第4開閉弁を含み、前記制御部は、車高上昇過程中に前記車高取得部が取得した車高値に基づく車高調整速度が所定の閾値以下になった場合に前記コンプレッサを駆動して前記作動流体を前記車高調整部側に圧送し、前記圧力タンクから前記車高調整部へ両者間の圧力差により前記作動流体を流動させる場合、前記第1開閉弁と前記第4開閉弁を開弁して形成する第1流路系と前記第2開閉弁と前記第3開閉弁を開弁して形成する第2流路系の少なくとも一方を選択する。この態様によれば、従来は他の目的、主として車高が目標車高に到達したか否かの確認に利用されていた車高取得部の検出結果を利用して、コンプレッサの駆動の要否を判定してコンプレッサを必要なときに効率的に駆動することができる。また、従来は他の目的に利用されていた車高取得部を利用してコンプレッサの駆動を効率的に制御しつつ、第1流路系または第2流路系を選択した場合と第1流路系と第2流路系の両方を選択した場合とで、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)の切り替えが可能で、車高上昇速度の増減や切り替えが開閉弁の開閉状態の切り替えで実現できる。
また、実施形態に係る車高調整装置の前記制御部は、前記車高調整速度を前記車高値の時間微分から取得するようにしてもよい。この態様によれば、車高調整速度をリアルタイムで取得し、車高調整部への作動流体の供給状態を監視して、適切なタイミングでコンプレッサを制御することができる。
また、実施形態に係る車高調整装置の前記制御部は、前記車高調整速度が所定の閾値以下の状態が所定期間継続した場合に前記コンプレッサを駆動するようにしてもよい。この態様によれば、一時的な車高調整速度の低下に対応することができる。例えば、車両積載重量の増加時の空気ばねは一時的に過剰な圧縮を生じる場合がある。その結果、車高調整速度が瞬間的に低下してしまう場合がある。しかし、その後空気ばねの過剰圧縮による振動が収束すれば、車高調整速度が閾値以下になってしまっている現象が解消される場合がある。つまり、所定の猶予期間を設けることで、コンプレッサの駆動が必要ないときに、コンプレッサを過敏に駆動させてしまうことを抑制できる。
また、実施形態に係る車高調整装置の前記制御部は、前記圧力タンクから前記車高調整部へ両者間の圧力差により前記作動流体を流動させる場合、前記第1流路系と前記第2流路系を用いるようにしてもよい。この態様によれば、従来は他の目的に利用されていた車高取得部を利用してコンプレッサの駆動を効率的に制御しつつ、第1流路系と第2流路系の両方を用いることで、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)を向上させて急速な車高上昇制御ができる。
また、実施形態に係る車高調整装置の前記コンプレッサの流出側には、流体再生装置と絞り機構が配置され、前記第2開閉弁の他端側と前記第3開閉弁の一端側とが互いに接続されるとともに前記絞り機構に接続されるようにしてもよい。この態様によれば、従来は他の目的に利用されていた車高取得部を利用してコンプレッサの駆動を効率的に制御する一方、作動流体の品質を維持するための流体再生装置を流路内に配置しても、差圧により作動流体が圧力タンクから車高調整部側へ移動するときは、作動流体は第2開閉弁から第3開閉弁へ流動可能となり、圧損の原因の1つとなるコンプレッサの流出側の流体再生装置及び絞り機構は通過しないようにできる。その結果、車高調整速度の低下抑制に寄与できる。
図1は、実施形態に係る車高調整装置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2は、実施形態に係る車高調整装置において、コンプレッサが非駆動状態で車高上昇制御を実行する場合の開閉弁の状態及び作動流体の流動を説明する図である。 図3は、実施形態に係る車高調整装置において、コンプレッサが駆動状態で車高上昇制御を実行する場合の開閉弁の状態及び作動流体の流動を説明する図である。 図4は、実施形態に係る車高調整装置において、コンプレッサが駆動状態で車高下降制御を実行する場合の開閉弁の状態及び作動流体の流動を説明する図である。 図5は、実施形態に係る車高調整装置において、車高調整速度を利用したコンプレッサの制御を説明するフローチャートである。 図6は、実施形態に係る車高調整装置の他の構成を説明する図である。
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。
図示を省略した車両の各車輪には、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両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。
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)以下になったと見なせる場合や、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。
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の検出結果等を取得可能である。
車高取得部として機能する車高センサ58は、各空気ばね12に個別に配置され、空気ばね12の伸縮状態を車高値として検出する。車高センサ58が検出する車高値は、空気ばね12に対する作動流体の供給状態を示す値として利用できる。例えば、車高センサ58が取得した車高値を時間微分すると車高調整速度(車高上昇速度)を算出(取得)することができる。例えば、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、作動流体を圧力タンク26側から空気ばね12側へ移動させる能力が低下する。この場合、空気ばね12の伸長速度が低下し車高上昇速度が低下する。そのため、車高上昇の継続が要求された場合には、ECU56は前述したように、作動流体をコンプレッサ36により圧送して、空気ばね12の伸長調整を継続する。
本実施形態において、ECU56は、コンプレッサ36の駆動すべきタイミングを車高センサ58が取得した車高値を用いて算出(取得)した車高調整速度に基づいて決定している。つまり、ECU56は、車高調整速度が予め定めた閾値以下になった場合、圧力タンク26側と空気ばね12側の圧力差が不十分となり、圧力差による作動流体の移動ができなくなったと判定し、コンプレッサ36を駆動する。なお、本実施形態の車高調整装置10の場合、ECU56は、車高調整速度が所定の閾値以下である状態が所定期間継続した場合にコンプレッサ36を駆動するように制御している。車高調整速度は、前述したように圧力タンク26側と空気ばね12側の圧力差が不十分になった場合に低下するが、空気ばね12に対する負荷が大きくなった場合に一時的に低下する場合がある。例えば、車高上昇調整中に乗員が増えたり、積載物が増えたりした場合、空気ばね12は一時的に過剰に圧縮されて空気ばね12の内圧が増加する場合がある。つまり、一時的に圧力タンク26側との圧力差が低下して作動流体の空気ばね12側への移送効率が低下する場合がある。しかし、その後空気ばね12の過剰圧縮による振動が収束すれば、空気ばね12の内圧が安定して車高調整速度が閾値以下になってしまっている現象が解消される場合がある。つまり、所定の制御開始の猶予期間を設けない場合、本来であれば、まだコンプレッサ36の駆動を必要としないタイミングで駆動させてしまう原因の1つになる。本実施形態によれば、所定の猶予期間を設けて、閾値以下の状態が所定期間継続(判定猶予期間が経過)した場合にコンプレッサ36を駆動するように制御することで、コンプレッサ36の駆動が必要ないときに、過敏に駆動させてしまうことが抑制できる。つまり、適切なコンプレッサ36の制御が実現できる。
ECU56は、取得した各情報に基づいて、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等の開閉制御やコンプレッサ36(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。
このように、本実施形態の車高調整装置10は、従来、主として車高が目標車高に到達したか否かの確認に利用されていた車高センサ58の検出結果を利用して、コンプレッサ36の駆動の要否を判定している。そして、作動流体の圧送が必要となったときに効率的にコンプレッサ36を駆動させることができる。つまり、車高センサ58を車高管理用とコンプレッサ36の駆動管理用として共用することができる。また、従来、コンプレッサ36の駆動の要否を判定するために必要であった圧力センサが省略可能となり、部品点数の低減、構造の簡略化、コストダウン等に寄与することができる。
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、前述したように、ECU56は、車高センサ58が検出する車高値を時間微分して取得した車高調整速度に基づいて、車高上昇制御時にコンプレッサ36の駆動が必要か否かを判定する。
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。
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。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取得した車高調整速度が所定閾値以下になった場合、第1開閉弁24a、第2開閉弁24b、第3開閉弁24c、第4開閉弁24dの開閉状態を切り替えるとともに、コンプレッサ36(モータ34)を駆動して、当該コンプレッサ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車高調整速度の閾値は、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、0.1mm/s以下になった場合にコンプレッサ36の駆動を開始するように定めておくことができる。
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取得した車高調整速度が所定閾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、前述したように、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、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。
図5は、車高調整速度を利用したコンプレッサ36の制御を説明するフローチャートである。ECU56は、所定の制御周期で図5のフローチャートを実行する。ECU56は空気ばね12の伸長による車高上昇制御が開始済み否かの確認を行い、開始済みでない場合(S100のN)、一旦このフローを終了して、次の制御周期にS100からのフローを再開する。一方、車高上昇制御が開始済みの場合で(S100のY)、車高上昇制御が開始されてから所定の待機期間(例えば、1秒)が経過している場合(S102のY)、ECU56は車高センサ58から提供される車高値に基づいて車高調整速度を取得(演算)する(S104)。なお、車高センサ58は、各空気ばね12(12FR,12FL,12RR,12RL)に配置され、それぞれの車高値をECU56に提供するので、ECU56は、空気ばね12ごとに車高調整速度を取得(算出)する。所定の待機期間が経過していない場合(S102のN)、一旦このフローを終了して、次の制御周期にS100からのフローを再開する。なお、ここで所定の待機時間を設けているのは、車高上昇制御の開始直後の空気ばね12の反応遅れや車高調整速度のばらつきによる検出精度の低下を回避するためである。
そして、ECU56は取得した車高調整速度が予め定めた閾値以下の場合で(S106のY)、コンプレッサ36が作動済みでない場合(S108のN)、所定期間(判定猶予期間)が経過したか否かを確認する。判定猶予期間は、例えば1〜2秒とすることができる。判定猶予期間が経過した場合(S110のY)、ECU56は、コンプレッサ36を作動させる(S112)。つまり、コンプレッサ36により作動流体を圧送することで空気ばね12を伸長させて車高上昇を継続させる。この場合、ECU56は、各空気ばね12の車高調整速度を監視して、1カ所でも閾値以下になった場合、コンプレッサ36の作動が必要であると判定するようにしてもよいし、複数箇所で閾値以下になった場合にコンプレッサ36の作動が必要であると判定するようにしてもよい。
S110において、まだ判定猶予期間が経過していない場合(S110のN)、ECU56は、コンプレッサ36を非作動とする(S114)。つまり、ECU56は、何らかの原因により一時的に車高調整速度が閾値以下になった可能性があると見なし、コンプレッサ36の作動を保留する。また、S106において、車高調整速度が閾値以下でない場合(S106のN)、つまり、十分な車高調整速度がある場合は、S114に移行してコンプレッサ36の作動を保留する。S108において、既にコンプレッサ36が作動済みの場合(S108のY)、S110〜S114の処理をスキップする。
続いて、ECU56は、各空気ばね12の車高値が車高上昇制御開始する際に設定した目標車高に到達したか否かを車高センサ58から提供される車高値に基づいて判定して、目標車高に到達した場合(S116のY)、コンプレッサ36が作動している場合は、コンプレッサ36を停止し(S118)、一旦このフローを終了して、次の制御周期にS100からのフローを再開する。また、S116において、目標車高に到達していない場合(S116のN)、ECU56は一旦このフローを終了して、次の制御周期にS100からのフローを再開する。
このように、本実施形態の車高調整装置10によれば、車高センサ58の検出結果(車高値)を用いてコンプレッサ36を適切なタイミングで制御することが可能になる。その結果、従来コンプレッサ36の制御に必要とされていた圧力センサを省略可能となり、部品点数の低減、構造の簡略化、コストダウン等に寄与することができる。
図6は、車高調整装置10の他の構成を説明する図である。基本構成は図1に示す車高調整装置10と同じであり、同じ構成には同一の符号を付しその説明を省略する。図1に示す車高調整装置10と比較すると、図6に示す車高調整装置10の回路バルブブロック24には、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が含まれる。
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。前述したように、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。したがって、図6に示す車高調整装置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)を取得(算出)して、その結果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。例えば、車高上昇制御の場合、圧力タンク26側と空気ばね12側の圧力差が所定値(閾値)以上ある場合、その圧力差によって作動流体を空気ばね12側へ流動させることができる。この場合、ECU56はコンプレッサ36を非駆動とすることができる。一方、圧力タンク26側と空気ばね12側の圧力差が所定値(閾値)未満になった場合で車高上昇制御を継続する場合、ECU56は、そのタイミング(コンプレッサ36による圧送が必要になったタイミング)でコンプレッサ36を駆動することができる。
図6の場合、車高センサ58も備えているので、図1で説明したように、ECU56は、車高センサ58の取得した車高値に基づく車高調整速度が所定閾値以下になったか否かに基づいて、コンプレッサ36の制御を行うことができる。したがって、図6の構成の場合、コンプレッサ36の制御を車高センサ58に基づく第1系統と、第1圧力センサ32aおよび第2圧力センサ32bの検出結果に基づく第2系統とで実施することが可能となり、制御の信頼性を向上することができる。また、第1系統と第2系統のいずれか一方をメインに用いて、他方をサブで用いてもよい。
なお、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。
上述した実施形態において、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。
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。
10…車高調整装置、12…空気ばね、14,14FR,14FL,14RR,14RL…車高調整弁、16…主流路、16a…連通用主流路、16b…タンク接続主流路、18a…前輪バルブユニット、18b…後輪バルブユニット、20…主流路チャネル、22…副流路チャネル、24…回路バルブブロック、24a…第1開閉弁、24b…第2開閉弁、24c…第3開閉弁、24d…第4開閉弁、26…圧力タンク、26a…タンク本体、26b…リリーフ弁、28a…コンプレッサ流出流路、28b…コンプレッサ流入流路、30…コンプレッサユニット、32a…第1圧力センサ、32b…第2圧力センサ、34…モータ、36…コンプレッサ、38…ドライヤ、40…絞り機構、40a…オリフィス、40b…逆止弁、42…リリーフ弁、44,46,48,54…逆止弁、50,52…フィルタ、56…ECU、58…車高センサ。

Claims (5)

  1. 車体の各車輪に対応して備えられて作動流体の給排にしたがって車高を調整する複数の車高調整部と、
    前記作動流体を貯留する圧力タンクと、
    前記作動流体を圧送するコンプレッサと、
    前記車高調整部側と前記圧力タンクとの間に介在する複数の開閉弁と、
    前記各車輪の車高値を取得する車高取得部と、
    前記車高調整部の車高調整を制御するとともに前記コンプレッサを制御する制御部と、
    を備え、
    前記複数の開閉弁は、
    一端側が前記圧力タンクに接続される第1開閉弁及び第2開閉弁と、一端側が前記コンプレッサの流出側と前記第2開閉弁の他端側に接続されるとともに他端側が前記車高調整部側に接続される第3開閉弁と、一端側が前記コンプレッサの流入側と前記第1開閉弁の他端側に接続されるとともに他端側が前記車高調整部側と接続される第4開閉弁を含み、
    前記制御部は、車高上昇過程中に前記車高取得部が取得した車高値に基づく車高調整速度が所定の閾値以下になった場合に前記コンプレッサを駆動して前記作動流体を前記車高調整部側に圧送し、前記圧力タンクから前記車高調整部へ両者間の圧力差により前記作動流体を流動させる場合、前記第1開閉弁と前記第4開閉弁を開弁して形成する第1流路系と前記第2開閉弁と前記第3開閉弁を開弁して形成する第2流路系の少なくとも一方を選択する車高調整装置。
  2. 前記制御部は、前記車高調整速度を前記車高値の時間微分から取得する請求項1に記載の車高調整装置。
  3. 前記制御部は、前記車高調整速度が所定の閾値以下の状態が所定期間継続した場合に前記コンプレッサを駆動する請求項1または請求項2に記載の車高調整装置。
  4. 記制御部は、
    前記圧力タンクから前記車高調整部へ両者間の圧力差により前記作動流体を流動させる場合、前記第1流路系と前記第2流路系を用いる請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の車高調整装置。
  5. 前記コンプレッサの流出側には、流体再生装置と絞り機構が配置され、前記第2開閉弁の他端側と前記第3開閉弁の一端側とが互いに接続されるとともに前記絞り機構に接続されている請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の車高調整装置。
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