JP7133639B2

JP7133639B2 - サスペンションシステム

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Publication number: JP7133639B2
Application number: JP2020552975A
Authority: JP
Inventors: 祐貴吉田; 将敏山畑
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-10-25
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2022-09-08
Anticipated expiration: 2039-09-18
Also published as: DE112019005347T5; DE112019005347B4; JPWO2020084963A1; WO2020084963A1; US20220032707A1; CN113015636A

Description

本発明は、例えば４輪自動車等の車両に設けられ、各車輪のエアサスペンションへの圧縮エアの給排気を制御することにより車高調整を行うサスペンションシステムに関する。

特許文献１には、各車輪に対して設けられたエアサスペンションへの圧縮エアの給排気を制御することにより車高調整を行うサスペンションシステムが開示されている。

特開平１０－３０９９１９号公報

特許文献１に示されているようなサスペンションシステムでは、例えば偏荷重が作用しているとき、左後輪のエアサスペンションの車高調整と右後輪のエアサスペンションの車高調整とを同時に開始し、左後輪のエアサスペンションの車高調整が先に終了した場合、圧縮エアの給排気が停止した左後輪（停止輪）のエアサスペンションの車高は、圧縮エアの給排気が継続される右後輪（給排気輪）のエアサスペンションの車高変化に引き摺られて変化することがある。このような停止輪のエアサスペンションの従動的車高変化は、車高調整精度の低下や車高が目標値の許容範囲を超えることによるハンチング（給排気制御バルブの開閉動作のばたつき）の発生を招く。

本発明は、サスペンションシステムの車高調整精度を向上させることを目的とする。

本発明の一実施形態に係るサスペンションシステムは、車体と車軸との間に介装され作動流体の給排に応じて車高調整可能な少なくとも前後何れかに設けられた右側サスペンションおよび左側サスペンションと、作動流体を前記右側サスペンションと前記左側サスペンションの各々に給排する給排機構と、前記右側サスペンションと前記左側サスペンションの各々の車高を検出または推定する車高検出手段と、を備え、前記給排機構により前記右側サスペンションと前記左側サスペンションの各々の車高調整の際に前記車高検出手段の検出値が目標車高に近づくようにするとき、前記右側サスペンションと前記左側サスペンションのうちの一側サスペンションと他側サスペンションとのうち、先に停止する前記一側サスペンションの停止車高を前記一側サスペンションの車高変化率と前記他側サスペンションの車高変化率に基づき求め、停止後の前記他側サスペンションの車高変化によって変化する車高を考慮して決定することを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、サスペンションシステムの車高調整精度を向上させることができる。

本実施形態に係る車高調整機構を説明する空気圧回路図である。エアサスペンションの車高調整を単独で行う場合のコントローラによる処理を説明するための図である。従来のサスペンションシステムのコントローラによる車高調整の処理を説明するための図である。本実施形態に係るサスペンションシステムのコントローラによる車高調整の処理の説明するための図である。

本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。
以下、本サスペンションシステム１を４輪自動車（車両）に適用した場合を説明する。本サスペンションシステム１は、車両の前後左右輪に対してエアサスペンションを備え、各エアサスペンションに対して圧縮エアの給排気（作動流体の給排）を制御する給排気制御バルブを有する。ここで、本サスペンションシステム１における車高調整機構は、車両の前後で基本構造が同一であるので、ここでは、車両後側の左右輪に対応するエアサスペンションに関して説明する。

図１を参照すると、本サスペンションシステム１は、車体（図示省略）と左後輪（図示省略）との間に介装されるエアサスペンション１１（一側サスペンション）と、車体と右後輪（図示省略）との間に介装されるエアサスペンション２１（他側サスペンション）と、各エアサスペンション１１，２１へ供給される圧縮エアの発生源となるコンプレッサ２と、を備える。なお、サスペンションシステム１の、エアサスペンション１１、２１はエアサスペンションに限らず、油圧シリンダでもよい。コンプレッサ２は、ポンプ３と、該ポンプ３を駆動する電動モータ４と、吸気管３１に配置されるサクションフィルタ５と、送気管３２に配置されるドライヤ６と、を有する。ドライヤ６は、ポンプ３から送気された圧縮エアの水分を吸着する一方で、エアサスペンション１１，２１から排気された圧縮エアの通気によって再生される。コンプレッサ２は、レシプロ、スクロール、リニアタイプなど、形式はなんでもよい。

エアサスペンション１１，２１は、圧縮エアの給気／排気によって伸長／縮長されるエアばね１４，２４と、ピストンロッド１５，２５の伸縮に伴い減衰力を発生させる油圧緩衝器１６，２６と、を有する。エアサスペンション１１，２１は、給排気管１７，２７を介してコンプレッサ２の送気管３２に接続される。給排気管１７，２７には、ソレノイド１２，２２によって駆動される給排気制御バルブ１３，２３が配置される。エアサスペンション１１，２１には、車高HL, HRを検出する車高センサ１８，２８（車高検出手段）が設けられる。なお、エアサスペンション１１，２１を除く本サスペンションシステム１が給排機構を構成する。

本サスペンションシステム１は、コンプレッサ２の吸気管３１と送気管３２とをバイパスさせるバイパス管３３を有する。バイパス管３３は、コンプレッサ２のポンプ３を跨ぐように設けられる。バイパス管３３には、ソレノイド３４によって駆動される排気バルブ３５が設けられる。本サスペンションシステム１では、排気バルブ３５と給排気制御バルブ１３，２３とが開弁されることにより、エアサスペンション１１，２１のエアばね１４，２４から排出された圧縮エアが、ドライヤ６、バイパス管３３、吸気管３１を介して大気中に排気される。

本サスペンションシステム１は、マイクロコンピュータ等からなるコントローラ７を備える。コントローラ７には、電動モータ４、給排気制御バルブ１３，２３のソレノイド１２，２２、排気バルブ３５のソレノイド３４、および車高センサ１８，２８がケーブルを介して接続される。

ここで、図２を参照して、左後輪のエアサスペンション１１を単独で車高調整するときのコントローラ７による処理を説明する。

コントローラ７は、時刻T1で、エアサスペンション１１の車高HLが給気側車高調整開始閾値Ht1を下回っていることを検出すると（HL＜Ht1）、給排気制御バルブ１３を開弁させてエアばね１４に圧縮エアを供給する（車高調整開始）。これにより、エアばね１４が伸長し、エアサスペンション１１の車高HLが上昇する。そして、コントローラ７は、時刻T2で、エアサスペンション１１の車高HLが給気側車高調整終了閾値Ht2に到達したことを検出すると（HL＝Ht2）、給排気制御バルブ１３を閉弁させてエアばね１４への圧縮エアの供給を停止する（車高調整終了）。これにより、エアサスペンション１１の車高HLは、目標値（HL＝０ｍｍ）近傍に調整される。

次に、本サスペンションシステム１との比較のため、図３を参照して、従来のサスペンションシステム（１）のコントローラ（７）による車高調整の処理を説明する。

ここで、右後輪のエアサスペンション２１には、左後輪のエアサスペンション１１に対して大きい荷重を作用させており、時刻T11の車高調整開始時における右後輪のエアサスペンション２１の車高HRは、時刻T11における左後輪のエアサスペンション１１に対して低くなっている。なお、図３を参照すると、時刻T11の車高調整開始時における右後輪のエアサスペンション２１の車高HRは－５０ｍｍ、他方、時刻T11における左後輪のエアサスペンション１１の車高HLは－４０ｍｍである。

コントローラは、時刻T11で、車高HL, HRが給気側車高調整開始閾値Ht1を下回っていることを検出すると、給排気制御バルブ１３，２３を開弁させてエアばね１４，２４に圧縮エアを供給する（車高調整開始）。これにより、エアばね１４，２４が伸長し、エアサスペンション１１，２１の車高HL, HRが上昇する。

そして、コントローラは、時刻T12で、左後輪のエアサスペンション１１の車高HLが給気側車高調整終了閾値Ht2に到達したことを検出すると（HL＝Ht2）、給排気制御バルブ１３を閉弁させてエアばね１４への圧縮エアの供給を停止する（車高調整終了）。他方、時刻T12では、右後輪のエアサスペンション２１の車高HRは、給気側車高調整終了閾値Ht2に到達していないので、コントローラは、給排気制御バルブ２３の開弁状態を維持する。これにより、右後輪のエアサスペンション２１の車高HRは、左後輪のエアサスペンション１１の車高HLが停止した後も上昇し続ける。

以下、必要に応じて、車両の左右に配置された車輪のうち、エアサスペンションの車高調整が先に終了してエアばねへの圧縮エアの供給が停止された側の車輪を「停止輪」と称し、停止輪に対して反対側の車輪、すなわち、停止輪のエアサスペンションへの圧縮エアの供給停止後、引き続き圧縮エアがエアサスペンションへ供給される側の車輪を「給排気輪」と称する。

コントローラは、時刻T13で、右後輪のエアサスペンション２１の車高HRが給気側車高調整終了閾値Ht2に到達したことを検出すると（HR＝HT2）、給排気制御バルブ２３を閉弁させてエアばね２４への圧縮エアの供給を停止する（車高調整終了）。ここで、従来のサスペンションシステムでは、時刻T12から時刻T13までの、左後輪のエアサスペンション１１の車高調整終了から右後輪のエアサスペンション２１の車高調整終了までの間、すなわち、停止輪のサスペンションの車高調整終了から給排気輪のサスペンションの車高調整終了までの間、左後輪（停止輪）のエアサスペンション１１の車高HLは、コントローラがエアばね１４への圧縮エアの供給を停止しているにも拘わらず、右後輪（給排気輪）のエアサスペンション２１の車高HRの上昇に引き摺られるようにして略一定の割合（速度）で上昇し続ける。

そして、コントローラは、左後輪（停止輪）のエアサスペンション１１の車高HLが排気側車高調整開始閾値Ht3を超えたことを検出すると（HL＞Ht3）、給排気制御バルブ１３と排気バルブ３５とを開弁させる。これにより、エアばね１４の圧縮エアが大気中へ排出され、左後輪のエアサスペンション１１の車高HLが下降する。そして、コントローラは、左後輪のエアサスペンション１１の車高HLが排気側車高調整終了閾値Ht4に到達したことを検出すると（HL＝Ht4）、給排気制御バルブ１３と排気バルブ３５とを閉弁させ、左後輪の車高調整を終了する。

次に、図４を参照して、本サスペンションシステム１のコントローラ７による車高調整の処理を説明する。
本サスペンションシステム１では、停止輪の一側サスペンションの車高が、給排気輪の他側サスペンションの車高変化の影響を受ける分、すなわち、従動的車高変化分だけ、停止輪の一側サスペンションの車高変化の停止時期を早めるようにしている。

なお、前述した従来のサスペンションシステム同様、右後輪（給排気輪）のエアサスペンション２１には、左後輪（停止輪）のエアサスペンション１１に対して大きい荷重を作用させており、図４を参照すると、時刻T21の車高調整開始時における右後輪のエアサスペンション２１の車高HRは－５０ｍｍ、他方、時刻T21における左後輪のエアサスペンション１１の車高HLは－４０ｍｍである。

コントローラ７は、時刻T21で、車高HL, HRが給気側車高調整開始閾値Ht1を下回っていることを検出すると、車高センサ１８の検出信号から得られた左後輪のエアサスペンション１１の車高HLと、車高センサ２８の検出信号から得られた右後輪のエアサスペンション２１の車高HRとを比較し、給気側車高調整終了閾値Ht2に到達する側の車輪を停止輪と認識し、反対側の車輪を給排気輪と認識する。

次に、コントローラ７は、以下の（数１）に基づき、左後輪（停止輪）のエアサスペンション１１の車高調整終了閾値の補正値Ldを算出する。
Ld＝｜HL－HR｜・G （数１）ここで、（数１）におけるHLは車高調整開始時における停止輪のサスペンション（ここでは左後輪のエアサスペンション１１）の車高、HRは車高調整開始時における給排気輪のサスペンション（ここでは右後輪のエアサスペンション２１）の車高、｜HL－HR｜は停止輪のサスペンションの車高と給排気輪のサスペンションの車高との偏差である。

また、（数１）におけるGは、給排気輪のサスペンション（ここでは右後輪のエアサスペンション２１）の車高変化率（車高変化速度）に対する、停止輪のサスペンション（ここでは左後輪のエアサスペンション１１）の従動的車高変化の車高変化率（車高変化速度）の比率（以下「速度比G」）である。すなわち、
速度比G＝（停止輪の従動的車高変化速度）／（給排気輪の車高変化速度）である。
なお、車高変化率に限らず、エアばね１４、２４の内圧の変化率（内圧変化率）で求めてもよい。

なお、速度比Gは、前後左右の各車輪毎に、実測値に基づき求められ、例えば、コントローラ７のメモリに格納されたルックアップテーブルに記憶されている。そして、停止輪のサスペンション（左後輪のエアサスペンション１１）の補正後の車高調整終了幅W1（幅の一側が給気側車高調整終了閾値Ht5で他側が排気側車高調整終了閾値Ht6）は、補正前の標準車高調整終了幅W0（一側が給気側車高調整終了閾値Ht2で他側が排気側車高調整終了閾値Ht4）に補正値Ldを加えたものである。すなわち、
（停止輪の車高調整終了幅W1）＝（標準車高調整終了幅W0）＋（補正値Ld）である。

コントローラ７は、左後輪（停止輪）のエアサスペンション１１の車高調整終了幅を補正値Ldによって補正後、給排気制御バルブ１３，２３を開弁させてエアばね１４，２４に圧縮エアを供給する（車高調整開始）。これにより、エアばね１４，２４が伸長し、エアサスペンション１１，２１の車高HL, HRが上昇する。なお、右後輪（給排気輪）のエアサスペンション２１の車高調整終了幅は、標準車高調整終了幅である。

コントローラ７は、時刻T22で、左後輪（停止輪）のエアサスペンション１１の車高HLが補正後給気側車高調整終了閾値Ht5に到達したことを検出すると（HL＝Ht5）、給排気制御バルブ１３を閉弁させてエアばね１４への圧縮エアの供給を停止する（停止輪車高調整終了）。他方、時刻T22では、右後輪（給排気輪）のエアサスペンション２１の車高HRが給気側車高調整終了閾値Ht2に到達していないので、コントローラ７は、給排気制御バルブ２３の開弁状態を維持する。これにより、右後輪のエアサスペンション２１の車高HRは、左後輪のエアサスペンション１１の車高調整が終了した後も上昇を続ける。

コントローラ７は、時刻T23で、右後輪（給排気輪）のエアサスペンション２１の車高HRが給気側車高調整終了閾値Ht2に到達したことを検出すると（HR＝HT2）、給排気制御バルブ２３を閉弁させてエアばね２４への圧縮エアの供給を停止する（給排気輪車高調整終了）。これにより、右後輪のエアサスペンション２１の車高HRは、目標値（HR＝０ｍｍ）近傍に調整される。

そして、本サスペンションシステムでは、左後輪（停止輪）のエアサスペンション１１の車高HLは、時刻T22の停止輪車高調整終了後、右後輪（給排気輪）のエアサスペンション２１の車高変化に伴い従動的に上昇し、時刻T33の給排気輪車高調整終了時には、目標値（HL＝０ｍｍ）近傍に調整される。

前述したように、従来のサスペンションシステムでは、停止輪のサスペンションの車高調整終了後、停止輪のサスペンションの車高が給排気輪のサスペンションの車高変化に伴い従動的に変化することによる、車高調整精度の低下やハンチング（給排気制御バルブの開閉動作のばたつき）の発生が問題となっていた。

これに対し、本サスペンションシステム１では、先に停止する側の停止輪のエアサスペンション１１（一側サスペンション）の停止車高（車高調整終了閾値）を、停止後の、他側の給排気輪のエアサスペンション２１（他側サスペンション）の車高変化によって変化する車高を考慮して決定した、すなわち、車高調整終了後の従動的車高変化を考慮して決定したので、給排気輪のエアサスペンション２１の車高調整終了時には、停止輪のエアサスペンション１１の停止車高を目標値近傍に調整することができる。

この実施形態では以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、車体と車軸との間に介装され作動流体の給排気に応じて車高調整を行う少なくとも前後何れかの左右輪に設けられた一側サスペンションおよび他側サスペンションと、作動流体を加圧する加圧装置と、各サスペンションの車高を検出または推定する車高検出手段と、を備えるサスペンションシステムであって、各サスペンションを駆動して車高検出手段の検出値が目標車高に近づくようにするとき、一側サスペンションと他側サスペンションとのうち、先に停止する側のサスペンションの停止車高を、停止後の他側のサスペンションの車高変化によって変化する車高を考慮して決定する、すなわち、他側のサスペンションの車高変化に伴う従動的車高変化を考慮して決定するので、先に停止する側のサスペンションの停止車高を目標車高近傍に調整することができる。
これにより、偏荷重が作用しているときや不整地での車高調整の精度を向上させることができる。
また、舗装された路面であっても一側サスペンションと他側サスペンションとの間には車高差があるので、舗装された路面上での通常の車高調整においても、車高調整精度を向上させることができる。
また、先に停止する側のサスペンションの従動的車高変化により、先に停止する側のサスペンションの車高が再度、車高調整開始閾値を超えてしまうことがないので、当該車高調整開始閾値近傍におけるハンチングの発生を防ぐことができる。

なお、実施形態は上記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成することができる。
本実施形態では、車高調整のための空気圧回路を、エアばね１４，２４から排出された圧縮エアを排気中へ放出する開回路としたが、当該エアばね１４，２４から排出された圧縮エアをアキュムレータに蓄圧する閉回路とすることができる。

尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

本願は、２０１８年１０月２５日付出願の日本国特許出願第２０１８－２０１０２６号に基づく優先権を主張する。２０１８年１０月２５日付出願の日本国特許出願第２０１８－２０１０２６号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。

１サスペンションシステム、２コンプレッサ（加圧装置）、１１エアサスペンション（一側サスペンション）、１８，２８車高センサ（車高検出手段）、２１エアサスペンション（他側サスペンション）

Claims

サスペンションシステムであって、該サスペンションシステムは、
車体と車軸との間に介装され作動流体の給排に応じて車高調整可能な少なくとも前後何れかに設けられた右側サスペンションおよび左側サスペンションと、
作動流体を前記右側サスペンションと前記左側サスペンションの各々に給排する給排機構と、
前記右側サスペンションと前記左側サスペンションの各々の車高を検出または推定する車高検出手段と、を備え、
前記給排機構により前記右側サスペンションと前記左側サスペンションの各々の車高調整の際に前記車高検出手段の検出値が目標車高に近づくようにするとき、前記右側サスペンションと前記左側サスペンションのうちの一側サスペンションと他側サスペンションとのうち、先に停止する前記一側サスペンションの停止車高を前記一側サスペンションの車高変化率と前記他側サスペンションの車高変化率に基づき求め、停止後の前記他側のサスペンションの車高変化によって変化する車高を考慮して決定することを特徴とするサスペンションシステム。
請求項１に記載のサスペンションシステムにおいて、
車高調整前開始時における前記一側サスペンションの車高と前記他側サスペンションの車高との偏差と、前記一側サスペンションの車高変化率と前記他側サスペンションの車高変化率に基づき、前記一側サスペンションの停止車高を求めることを特徴とするサスペンションシステム。
請求項１に記載のサスペンションシステムにおいて、
前記一側サスペンションの車高変化率と前記他側サスペンションの車高変化率との変化率比に基づき、前記一側サスペンションの停止車高を求めることを特徴とするサスペンションシステム。
請求項１に記載のサスペンションシステムにおいて、
前記一側サスペンションの車高変化率と前記他側サスペンションの車高変化率とに基づき、前記一側サスペンションの停止車高を求めることを特徴とするサスペンションシステム。
請求項１に記載のサスペンションシステムにおいて、
前記一側サスペンションは車高調整終了後も上昇することを特徴とするサスペンションシステム。
請求項１または２に記載のサスペンションシステムにおいて、
前記作動流体は空気であることを特徴とするサスペンションシステム。
サスペンションシステムであって、該サスペンションシステムは、
車体と車軸との間に介装され作動流体の給排に応じて車高調整可能な少なくとも前後何れかに設けられた右側エアサスペンションおよび左側エアサスペンションと、
作動流体を前記右側エアサスペンションと前記左側エアサスペンションの各々に給排する給排機構と、
前記右側エアサスペンションと前記左側エアサスペンションの各々の車高を検出または推定する車高検出手段と、を備え、
前記給排機構により前記右側エアサスペンションと前記左側エアサスペンションの各々の車高調整の際に前記車高検出手段の検出値が目標車高に近づくようにするとき、前記右側エアサスペンションと前記左側エアサスペンションのうちの一側エアサスペンションと他側エアサスペンションとのうち、先に停止する前記一側エアサスペンションの停止車高を前記一側エアサスペンションの内圧変化率と他側エアサスペンションの内圧変化率とに基づき求め、停止後の前記他側エアサスペンションの車高変化によって変化する車高を考慮して決定することを特徴とするサスペンションシステム。