JPH06286450A - エアサスペンション制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正確に必要な量の作動気体を給排することに
より車体の姿勢を適正に且効果的に制御する。 【構成】 走行状態検出装置１２により検出された走行
状態に基き目標気体質量演算装置１４によってエアチャ
ンバ内の目標気体質量Ｍｏを演算すると共に実気体質量
演算装置１６によってエアチャンバ内の実気体質量Ｍを
演算し、質量偏差演算装置１８により実気体質量Ｍと目
標気体質量Ｍｏとの偏差Ｍｃを演算する。そして開弁時
間演算装置２４により偏差Ｍｃ及び給気質量流量Ｍｓ又
は排気質量流量Ｍｄに基き給気用又は排気用制御弁の開
弁時間ｔ_s 又はｔ_d を演算し、これらの時間に基き給排
制御装置２６によって給気用又は排気用制御弁の開閉を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車輌のエア
サスペンションに係り、更に詳細にはエアサスペンショ
ンの制御装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車輌のエアサスペンション
は、一般に、各輪に対応して設けられたエアスプリング
を有し、各エアスプリングのエアチャンバの容積が車輪
のバウンド、リバウンド時に減小し増大することに伴う
エアチャンバ内の圧力の増減によりばね力を増減するよ
うになっており、かかるエアサスペンションの制御装置
の一つとして、例えば特開昭５８−４９５０７号公報に
記載されている如く、車体の姿勢変化が所定量以上にな
ると車輪がバウンドする側のエアスプリングのエアチャ
ンバに対し圧縮空気を供給し、車輪がリバウンドする側
のエアスプリングのエアチャンバより圧縮空気を排出す
るよう構成されたエアサスペンション制御装置が従来よ
り知られている。

【０００３】かかるエアサスペンション制御装置によれ
ば、エアチャンバ内の圧力が積極的には制御されない通
常のエアサスペンションの場合に比して、車輌の加減速
時や旋回時に於ける車体の姿勢変化を低減することがで
き、これにより車輌の操縦安定性を向上させることがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上述の如き従来
のエアサスペンション制御装置に於ては、各エアスプリ
ングのエアチャンバ内の圧力は時々刻々変化するのに対
し、車体の姿勢変化が所定量以上になるとコンプレッサ
が予め設定された所定時間作動されたり開閉弁が予め設
定された所定時間開弁されることによりエアスプリング
のエアチャンバに対し圧縮空気が給排されるようになっ
ているので、エアスプリングのエアチャンバに対し車体
の姿勢変化量に応じた所定量の圧縮空気を給排すること
ができず、そのため車体の姿勢を適正に且効果的に制御
することができないという問題がある。

【０００５】かかる問題は、圧縮空気を高圧にて貯容す
る高圧タンクと、圧縮空気を低圧にて貯容する低圧タン
クと、高圧タンクと各エアスプリングのエアチャンバと
の連通を制御する給気用制御弁と、低圧タンクと各エア
スプリングのエアチャンバとの連通を制御する排気用制
御弁とを有するエアサスペンションに於て、給気用及び
排気制御弁を開閉することによりエアスプリングのエア
チャンバに対する圧縮空気の給排を制御するよう構成さ
れたエアサスペンション制御装置の場合に特に顕著であ
る。

【０００６】本発明は、従来のエアサスペンション制御
装置に於ける上述の如き問題に鑑み、従来に比して正確
に必要な量の圧縮空気をエアスプリングのエアチャンバ
に対し給排することにより車体の姿勢を適正に且効果的
に制御することができるよう改良されたエアサスペンシ
ョン制御装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、図１に示されている如く、各車輪に対応し
て設けられ内部にエアチャンバを有するエアスプリング
（２）と、作動気体を高圧にて貯容する高圧タンク
（４）と、作動気体を低圧にて貯容する低圧タンク
（６）と、前記高圧タンクと前記エアチャンバとの連通
を制御する給気用制御弁（８）と、前記低圧タンクと前
記エアチャンバとの連通を制御する排気用制御弁（１
０）とを有するエアサスペンションの前記給気用及び排
気用制御弁を開閉制御して前記エアスプリングのエアチ
ャンバに対する作動気体の給排を制御することにより車
体の姿勢を制御するエアサスペンション制御装置に於
て、車輌の走行状態を検出する走行状態検出手段（１
２）と、検出された車輌の走行状態に基き前記エアチャ
ンバ内の目標気体質量Ｍｏを演算する目標気体質量演算
手段（１４）と、前記エアチャンバ内の実気体質量Ｍを
演算する実気体質量演算手段（１６）と、前記実気体質
量Ｍと前記目標気体質量Ｍｏとの偏差Ｍｃを演算する質
量偏差演算手段（１８）と、前記給気用制御弁の開弁状
態時に前記給気用制御弁を流れる作動気体の質量流量Ｍ
ｓを演算する給気質量流量演算手段（２０）と、前記排
気用制御弁の開弁状態時に前記排気用制御弁を流れる作
動気体の質量流量Ｍｄを演算する排気質量流量演算手段
（２２）と、前記偏差Ｍｃ及び前記質量流量Ｍｓ又はＭ
ｄに基き前記給気用制御弁の開弁時間ｔ_s 又は前記排気
用制御弁の開弁時間ｔ_d を演算する開弁時間演算手段
（２４）と、前記開弁時間ｔ_s 又はｔ_d に基きそれぞれ
前記給気用又は排気用制御弁の開閉を制御する給排制御
手段（２６）とを有するエアサスペンション制御装置に
よって達成される。

【０００８】

【作用】上述の如き構成によれば、走行状態検出手段
（１２）により検出された車輌の走行状態に基き目標気
体質量演算手段（１４）によりエアチャンバ内の目標気
体質量Ｍｏが演算され、実気体質量演算手段（１６）に
よりエアチャンバ内の実気体質量Ｍが演算され、質量偏
差演算手段（１８）により実気体質量Ｍと目標気体質量
Ｍｏとの偏差Ｍｃが演算される。また給気質量流量演算
手段（２０）により給気用制御弁の開弁状態時に給気用
制御弁を流れる作動気体の質量流量Ｍｓが演算され、排
気質量流量演算手段（２２）により排気用制御弁の開弁
状態時に排気用制御弁を流れる作動気体の質量流量Ｍｄ
が演算され、開弁時間演算手段（２４）により偏差Ｍｃ
及び質量流量Ｍｓ又はＭｄに基き給気用制御弁の開弁時
間ｔ_s又は排気用制御弁の開弁時間ｔ_d が演算され、給
排制御手段（２６）により開弁時間ｔ_s 又はｔ_d に基き
それぞれ給気用又は排気用制御弁の開閉が制御される。

【０００９】従って給気用又は排気用制御弁がそれぞれ
開弁時間ｔ_s 又はｔ_d 開弁されることにより各エアスプ
リングのエアチャンバに対し偏差Ｍｃに正確に対応する
質量の作動気体が給排されるので、エアチャンバ内の実
気体質量Ｍが正確に目標気体質量Ｍｏになるよう制御さ
れ、これにより従来に比して車体の姿勢が適正に且効果
的に制御される。

【００１０】尚開弁時間ｔ_s 又はｔ_d はそれぞれ偏差Ｍ
ｃを質量流量Ｍｓ又はＭｄにて除算することにより、又
は偏差Ｍｃを質量流量Ｍｓ又はＭｄにて除算した値に制
御弁の応答遅れや作動気体の給排に伴うエアチャンバ内
の圧力等の変化を補償する補正値を加算することにより
演算されてよい。

【００１１】またエアサスペンション制御装置に於ける
エアスプリングのエアチャンバ内の圧力、エアチャンバ
の容積、エアチャンバ内の気体の温度、エアチャンバ内
の気体の質量をそれぞれＰ、Ｖ、Ｔ、Ｍとし、標準状
態、即ち車輪が中立位置にあるときのエアチャンバ内の
圧力、エアチャンバの容積、エアチャンバ内の気体の温
度、エアチャンバ内の気体の質量（目標気体質量）をそ
れぞれＰ₁ 、Ｖ₁ 、Ｔ₁、Ｍ₁ とし、車輪が路面の突起
を乗り越える等によって外力を受けた後のエアチャンバ
内の圧力、エアチャンバの容積、エアチャンバ内の気体
の温度、エアチャンバ内の気体の質量をそれぞれＰ₂ 、
Ｖ₂ 、Ｔ₂ 、Ｍ₂ とし、気体を完全気体とみなしＲを気
体の気体定数としてエアサスペンション制御装置に於て
演算される気体の質量Ｍを下記の数１の如く定義する。

【数１】Ｍ＝（Ｐ・Ｖ）／（Ｒ・Ｔ）

【００１２】いま車輌が直進しているものと仮定し、エ
アチャンバ内の気体の質量は一定であると仮定すると、
エアサスペンション制御装置に於て演算される目標質量
Ｍ₁は下記の数２により表される。

【数２】Ｍ₁ ＝（Ｐ₁ ・Ｖ₁ ）／（Ｒ・Ｔ₁ ）

【００１３】エアスプリング内に於て生じる状態変化を
ポリトロープ変化とし、エアチャンバの系が閉じている
と仮定すると、ｎをポリトロープ指数として下記の数Ｂ
が成立する。

【数３】Ｐ₁ ・Ｖ₁ ⁿ ＝Ｐ₂ ・Ｖ₂ ⁿ

【００１４】数３よりエアサスペンションが外力を受け
た後のエアチャンバ内の圧力Ｐ₂ は下記の数４により表
される。

【数４】Ｐ₂ ＝（Ｖ₁ ／Ｖ₂ ）ⁿ ・Ｐ₁

【００１５】またエアサスペンションが外力を受けた後
のエアチャンバ内の容積Ｖ₂ はＳをサスペンションスト
ローク（標準位置よりバウンド方向への変位を正とす
る）とし、Ａをエアサスペンションのピストンの断面積
として下記の数５により表される。

【数５】Ｖ₂ ＝Ｖ₁ −Ａ・Ｓ

【００１６】数４及び数５にて表される圧力Ｐ₂ 及び容
積Ｖ₂ はそれぞれ圧力検出手段及び容積検出手段により
検出される値であり、数１、数４、数５より気体の質量
Ｍは下記の数６により表される。

【数６】Ｍ＝（Ｐ₂ ・Ｖ₂ ）／（Ｒ・Ｔ₂ ） ＝｛（Ｐ₁ ・Ｖ₁ ）／（Ｒ・Ｔ₂ ）｝・｛Ｖ₁ ／（Ｖ₁
−Ａ・Ｓ）｝^n-1

【００１７】ここで温度検出手段により検出されるエア
チャンバ内の気体の温度Ｔの変化がエアチャンバの容積
の変化よりも十分遅くなるよう温度Ｔを平滑処理し、温
度変化のポリトロープ指数を実質的に１．０とみなす
と、下記の数７が成立する。

【数７】Ｔ₂ ＝Ｔ₁

【００１８】従って数６は下記の数８の如く表される。

【数８】Ｍ＝｛（Ｐ₁ ・Ｖ₁ ）／（Ｒ・Ｔ₁ ）｝・｛Ｖ
₁ ／（Ｖ₁ −（Ｖ₁ Ａ・Ｓ）｝^n-1

【００１９】いまエアサスペンション制御装置に於ける
フィードバック制御量Ｅを下記の数９の如く定義する。
尚下記の数９に於てＫはフィードバックゲインであり、
Ｅ＜０はエアチャンバより気体を排出させる排気に相当
し、Ｅ＞０はエアチャンバへ気体を供給する給気に相当
する。

【数９】Ｅ＝Ｋ・（Ｍ₁ −Ｍ）

【００２０】数９に数２及び数８を代入すると、数９は
下記の数１０の如く表される。

【数１０】Ｅ＝Ｋ・｛（Ｐ₁ ・Ｖ₁ ）／（Ｒ・Ｔ₁ ）｝
・［１−｛Ｖ₁ ／（Ｖ₁ −（Ｖ₁ Ａ・Ｓ）｝^n-1 ］

【００２１】車輪が路面の凸部を通過することによりバ
ウンド方向へＳだけストロークしたとすると、Ｖ₁ −Ａ
・Ｓ＜Ｖ₁ であるので、下記の数１１が成立する。

【数１１】Ｖ₁ ／（Ｖ₁ −Ａ・Ｓ）＞１

【００２２】車輪がバウンドするとエアチャンバ内の圧
力Ｐは増大するので（即ち定圧変化ではないので）、ポ
リトロープ指数ｎは１以上であり、従って下記の数１２
が成立する。

【数１２】１−｛Ｖ₁ ／（Ｖ₁ −Ａ・Ｓ）｝^n-1 ＜０

【００２３】数１２に基き数１０を検討すると、下記の
数１３が成立する。

【数１３】Ｅ＜０

【００２４】数１３は上述の如く排気を意味し、車輪が
路面よりバウンド方向の入力を受けるとエアチャンバよ
り気体が排出されることによってエアスプリングのばね
力が低下されることを意味する。

【００２５】また車輪が路面の凹部を通過することによ
りリバウンド方向へＳだけストロークしたとすると、Ｖ
₁ −Ａ・Ｓ＞Ｖ₁ であるので、下記の数１４が成立す
る。

【数１４】Ｖ₁ ／（Ｖ₁ −Ａ・Ｓ）＜１

【００２６】車輪がリバウンドするとエアチャンバ内の
圧力Ｐは減小するので（即ち定圧変化ではないので）、
ポリトロープ指数ｎは１以上であり、従って下記の数１
５が成立する。

【数１５】１−｛Ｖ₁ ／（Ｖ₁ −Ａ・Ｓ）｝^n-1 ＞０

【００２７】数１５に基き数１０を検討すると、下記の
数１６が成立する。

【数１６】Ｅ＞０

【００２８】数１６は上述の如く給気を意味し、車輪が
リバウンド方向の入力を受けるとエアチャンバへ気体が
供給されることによってエアスプリングのばね力が増大
されることを意味する。

【００２９】本発明の一つの実施例によれば、実気体質
量演算手段はエアチャンバの容積を検出する容積検出手
段と、エアチャンバ内の圧力を検出する圧力検出手段
と、エアチャンバ内の作動気体の温度を検出する温度検
出手段と、温度検出手段により検出された作動気体の温
度を示す信号を平滑処理する温度信号平滑処理手段と、
容積検出手段及び圧力検出手段によりそれぞれ検出され
た容積及び圧力と平滑処理手段により平滑処理された温
度とに基き実気体質量を演算する演算手段とを有してい
る。

【００３０】かかる構成によれば、容積検出手段により
検出されたエアチャンバの容積と、圧力検出手段により
検出されたエアチャンバ圧力と、温度検出手段により検
出され平滑処理手段により平滑処理されたエアチャンバ
内の作動気体の温度とに基き演算手段によって実気体質
量が演算されるので、上述の如く車輪が路面の凸部を通
過する際の如くバウンド方向の力を受ける場合にはエア
スプリングのばね力が低下され、逆に車輪が路面の凹部
を通過する際の如くリバウンド方向の力を受ける場合に
はエアスプリングのばね力が増大され、これによりエア
チャンバに対し作動気体の給排が行われない通常のエア
サスペンションの場合に比して車輌の乗り心地性が向上
する。

【００３１】

【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。

【００３２】図２は本発明によるエアサスペンション制
御装置の一つの実施例を示す概略構成図である。尚図２
に於て、＊は各輪に対応する記号であり、＊が付された
符号にて示された部材は右前輪（＊＝fr）、左前輪（＊
＝fl）、右後輪（＊＝rr）、左後輪（＊＝rl）の各々に
対応して設けられていることを示している。

【００３３】図２に於て、３０＊は図には示されていな
いばね上とばね下との間に配設されたショックアブソー
バを示しており、３２＊はショックアブソーバ３０＊と
一体に形成されたエアスプリングを示している。エアス
プリング３２＊は周知の如く図には示されていない車輪
のバウンド、リバウンドに伴いそれぞれ容積を減小し増
大するエアチャンバ３４＊を有している。

【００３４】エアチャンバ３４＊には給気導管３６＊の
一端が接続されており、該導管の他端は内部に高圧の圧
縮空気を貯容する高圧タンク３８に接続されている。給
気導管３６＊の途中にはソレノイド式の常閉型の開閉弁
である給気用制御弁４０＊が設けられている。給気導管
３６＊のエアスプリング３０＊と給気用制御弁４０＊と
の間の部分には排気導管４２＊の一端が接続されてお
り、該導管の他端は内部に低圧の圧縮空気を貯容する低
圧タンク４４が接続されている。排気導管４２＊の途中
には制御弁４０＊と同様ソレノイド式の常閉型の開閉弁
である排気用制御弁４６＊が設けられている。

【００３５】尚図には示されていないが低圧タンク４４
内の圧縮空気がコンプレッサにより必要に応じて高圧タ
ンク３８へ供給され、或いは大気中の空気がコンプレッ
サにより必要に応じて低圧タンク又は高圧タンクへ供給
され、これにより高圧タンク内の圧力は常に何れのエア
スプリングのエアチャンバ内圧力よりも高い圧力に維持
され、低圧タンク内の圧力は常に何れのエアスプリング
のエアチャンバ内圧力よりも低い圧力に維持されるよう
になっている。

【００３６】図２に示されている如く、図示の実施例に
於ては、制御弁４０＊及び４６＊は操舵角速度θd を検
出する操舵角速度センサ４８、車速Ｖを検出する車速セ
ンサ５０、車体の横加速度Ｇy を検出する横加速度セン
サ５２、車体の前後加速度Ｇx を検出する前後加速度セ
ンサ５４、各輪に対応する部位の車高Ｈ＊を検出する車
高センサ５６＊、各エアスプリングのエアチャンバ３４
内の圧力Ｐ＊を検出する圧力センサ５８＊、それぞれ高
圧タンク３８及び低圧タンク４４内の圧力ＰH及びＰL
を検出する圧力センサ５９Ｈ及び５９Ｌ、各エアチャン
バ内の空気の温度Ｔ＊を検出する温度センサ６０＊、そ
れぞれ高圧タンク３８及び低圧タンク４４内の空気の温
度ＴH 及びＴL を検出する温度センサ６１Ｈ及び６１Ｌ
よりの信号に基き、後述の如く電子制御装置６２によっ
て開閉制御されるようになっている。

【００３７】給気用制御弁４０＊が電子制御装置６２よ
りの制御信号により開弁されると、高圧タンク３８内の
圧縮空気が給気導管３６＊を経て対応するエアスプリン
グのエアチャンバ３４＊内へ供給され、これによりエア
チャンバ内の空気の質量が増大される。この場合Ｋs ＊
を給気導管３６＊及び開弁状態の給気用制御弁４０＊を
含む高圧タンク３８とエアチャンバ３４＊との間の給気
流路の長さＬs 、給気流路の最小断面積Ａs 、給気流路
の摩擦抵抗λs により決まる定数とすると、給気用制御
弁４０＊を流れる圧縮空気の質量流量、即ち給気質量流
量Ｍｓ＊は、周知の如く高圧タンク３８内の圧力ＰH 及
び温度ＴH 、エアチャンバ３４＊内の圧力Ｐ＊及び温度
Ｔ＊、定数Ｋs ＊の関数として下記の数１７により求め
られる。

【数１７】 Ｍｓ＊＝ｆ_s （ＰH ，ＴH ，Ｐ＊，Ｔ＊，Ｋs ＊）

【００３８】また排気用制御弁４６＊が電子制御装置６
２よりの制御信号により開弁されると、エアスプリング
のエアチャンバ３４＊内の圧縮空気が給気導管３６＊の
一部及び排気導管４２＊を経て低圧タンク４４内へ排出
され、これによりエアチャンバ内の空気の質量が低減さ
れる。この場合Ｋd ＊を給気導管３６＊の一部、排気導
管４２＊及び開弁状態の排気作用制御弁４６＊を含むエ
アチャンバ３４＊と低圧タンク４４との間の排気流路の
長さＬd 、排気流路の最小断面積Ａd 、排気流路の摩擦
抵抗λd により決まる定数とすると、排気用制御弁４６
＊を流れる圧縮空気の質量流量、即ち排気質量流量Ｍs
＊は周知の如くエアチャンバ３４＊内の圧力Ｐ＊及び温
度Ｔ＊、低圧タンク４４内の圧力ＰL 及び温度ＴL 、定
数Ｋd ＊の関数として下記の数１８により求められる。

【数１８】 Ｍｄ＊＝ｆ_d （Ｐ＊，Ｔ＊，ＰL ，ＴL ，Ｋd ＊）

【００３９】電子制御装置６２は図３に示されている如
く、マイクロコンピュータ６４を有している。マイクロ
コンピュータ６４は図３に示されている如き一般的な構
成のものであってよく、中央処理ユニット（ＣＰＵ）６
６と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）６８と、ランダム
アクセスメモリ（ＲＡＭ）７０と、入力ポート装置７２
と、出力ポート装置７４とを有し、これらは双方向性の
コモンバス７６により互いに接続されている。

【００４０】入力ポート装置７２には操舵角速度センサ
４８により検出された操舵角速度θd を示す信号、車速
センサ５０により検出された車速Ｖを示す信号、横加速
度センサ５２により検出された車体の横加速度Ｇy を示
す信号、前後加速度センサ５４により検出された車体の
前後加速度Ｇx を示す信号が入力され、また図には示さ
れていない各輪に対応して設けられた車高センサ５６
＊、圧力センサ５８＊、温度センサ６０＊よりそれぞれ
各輪に対応する部位の車高Ｈ＊、各エアチャンバ内の圧
力Ｐ＊、各エアチャンバ内の空気の温度Ｔ＊を示す信号
が入力され、更に圧力センサ５９Ｈ及び５９Ｌよりそれ
ぞれ高圧タンク及び低圧タンク内の圧力ＰH 及びＰL を
示す信号が入力され、温度センサ６１Ｈ及び６１Ｌより
それぞれ高圧タンク及び低圧タンク内の空気の温度ＴH
及びＴL を示す信号が入力されるようになっている。

【００４１】入力ポート装置７２はそれに入力された信
号を適宜に処理し、ＲＯＭ６８に記憶されているプログ
ラムに基くＣＰＵ６６の指示に従い、ＣＰＵ及びＲＡＭ
７０へ処理された信号を出力するようになっている。Ｒ
ＯＭ３８は図４乃至図６に示された制御プログラム及び
図７〜図９に示されたグラフに対応するマップを記憶し
ている。ＣＰＵ６６は図４乃至図６に示された制御プロ
グラムに基き後述の如く種々の演算及び信号の処理を行
うようになっている。出力ポート装置７４はＣＰＵ６６
の指示に従い、駆動回路７８＊を経て各エアスプリング
に対応する給気用制御弁４０へ制御信号を出力し、また
駆動回路８０＊を経て各エアスプリングに対応する排気
用制御弁４６＊へ制御信号を出力するようになってい
る。

【００４２】次に図４に示されたフローチャートを参照
して図示の実施例に於けるエアサスペンションの制御に
ついて説明する。尚図４に示されたルーチンは図には示
されていないイグニッションスイッチの閉成により開始
される。また図４に示されたフローチャートに於て、＊
は各輪に対応する記号であり、図４に示されたルーチン
による制御は例えば右前輪（＊＝fr）、左前輪（＊＝f
l）、右後輪（＊＝rr）、左後輪（＊＝rl）の順に繰返
し実行される。

【００４３】まず最初のステップ１００に於ては、後述
の如く図５に示されたフローチャートに従ってエアチャ
ンバ内の目標空気質量Ｍｏ＊が演算され、ステップ２０
０に於ては後述の如く図６に示されたフローチャートに
従って各エアチャンバ内の実空気質量Ｍ＊が演算され、
ステップ３００に於てはステップ１００及び２００に於
て演算された質量の偏差Ｍｃ＊（＝Ｍｏ＊−Ｍ＊）が演
算される。

【００４４】ステップ４００に於てはα（正の定数）を
制御のしきい値として偏差Ｍｃ＊が−α以上でありα以
下であるか否かの判別が行われ、−α≦Ｍｃ＊≦αであ
る旨の判別が行われたときにはステップ１００へ戻り、
−α≦Ｍｃ＊≦αではない旨の判別が行われたときには
ステップ５００へ進む。

【００４５】ステップ５００に於ては偏差Ｍｃ＊がα以
上であるか否かの判別が行われ、α≦Ｍｃ＊である旨の
判別が行われたときにはステップ６００に於て給気質量
流量Ｍｓ＊、即ち給気用制御弁４０＊が開弁された場合
に該制御弁を通過する圧縮空気の質量流量が上記数１７
に従って演算され、ステップ６５０に於て給気用制御弁
４０＊の開弁時間ｔ_s ＊が下記の数１９に従って演算さ
れ、α≦Ｍｃ＊ではない旨の判別が行われたときにはス
テップ７００に於て排気質量流量Ｍｄ＊、即ち排気用制
御弁４６＊が開弁された場合に該制御弁を通過する圧縮
空気の質量流量が上記数１８に従って演算され、ステッ
プ７５０に於て排気用制御弁４６＊の開弁時間ｔ_d ＊が
下記の数２０に従って演算される。

【００４６】

【数１９】ｔ_s ＊＝Ｍｃ＊／Ｍｓ＊＋β＊

【数２０】ｔ_d ＊＝｜Ｍｃ＊｜／Ｍｄ＊＋γ＊

【００４７】尚数１９及び２０に於て、β＊は給気用制
御弁４０＊の応答遅れ、給気に伴なう高圧タンク内圧力
及びエアチャンバ内圧力の変動等を補償するための補正
値であり、γ＊は排気用制御弁４６＊の応答遅れ、排気
に伴なうエアチャンバ内圧力及び低圧タンク内圧力の変
動等を補償するための補正値である。

【００４８】ステップ６５０及び７５０の次に実行され
るステップ８００に於ては、それぞれステップ６５０又
は７５０に於て開弁時間が演算された制御弁に対しそれ
らを開弁させる制御信号が出力され、ステップ８５０に
於てはステップ６５０又は７５０に於て演算された開弁
時間が経過することにより制御弁の開弁制御が完了した
か否かの判別が行われ、制御が完了した旨の判別が行わ
れたときにはステップ９５０に於てその制御弁が閉弁さ
れ、制御が完了してはいない旨の判別が行われたときに
はステップ９００へ進む。

【００４９】ステップ９００に於ては車輌の運転者によ
る旋回又は加減速等の操作が行われたか否かの判別が行
われ、旋回等の操作が行われてはいない旨の判別が行わ
れたときにはステップ８５０へ戻り、旋回等の操作が行
われた旨の判別が行われたときにはステップ９５０に於
て対応する制御弁が閉弁され、しかる後ステップ１００
へ戻る。

【００５０】次に図５に示されたフローチャートを参照
して図４に示されたフローチャートのステップ１００に
於て行われる目標空気質量Ｍｏ＊の演算ルーチンについ
て説明する。

【００５１】まずステップ１０５に於ては操舵角速度θ
d 、車速Ｖ、車体の横加速度Ｇy 、車体の前後加速度Ｇ
x 、各輪のエアチャンバ３４＊内の空気の温度Ｔ＊の読
込みが行われ、ステップ１１０に於ては操舵角速度θd
及び車速Ｖに基き図７に示されたグラフに対応するマッ
プに基き車体の横加速度の遅れ補償値Ｇyoが演算され
る。尚操舵角速度θd が負の値である場合には、遅れ補
償値Ｇyoは負の値として演算される。

【００５２】ステップ１１５に於ては車体の横加速度Ｇ
y 及びその遅れ補償値Ｇyoに基き車体の推定横加速度Ｇ
ym（＝Ｇy ＋Ｇyo）が演算される。ステップ１２０に於
ては車体の推定横加速度Ｇymに基き図８に示されたグラ
フに対応するマップに基き車体の目標ロール量Ｒm が演
算される。同様にステップ１２５に於ては車体の前後加
速度Ｇx に基き図９に示されたグラフに対応するマップ
に基き車体の目標ピッチ量Ｐm が演算される。

【００５３】ステップ１３０に於てはステップ１２０及
び１２５に於てそれぞれ演算された目標ロール量Ｒm 及
び目標ピッチ量Ｐm に基き、Ｋｐ及びＫｒを正の定数と
して下記の数２１に従って各輪のストローク量Ｓ＊が演
算される。尚車速Ｖ等に応じて車高が制御される場合に
は、下記の数２１の各式に於て車速Ｖ等に応じたヒーブ
量ｈが加算されてよい。

【数２１】Ｓfr＝Ｋｐ・Ｐm −Ｋr ・Ｒm Ｓfl＝Ｋｐ・Ｐm ＋Ｋr ・Ｒm Ｓrr＝−Ｋｐ・Ｐm −Ｋr ・Ｒm Ｓrl＝−Ｋｐ・Ｐm ＋Ｋr ・Ｒm

【００５４】ステップ１３５に於てはＳＶ＊を各輪のエ
アスプリング３２＊のエアチャンバ３４＊の基準容積
（対応する車輪が中立位置にあるときの容積）として、
下記の数２２に従って各エアスプリングの目標エアチャ
ンバ容積Ｖｏ＊が演算される。尚数２２に於てＡ₁ 及び
Ａ₂ はそれぞれ左右前輪及び左右後輪のショックアブソ
ーバ３０のシリンダの断面積である。

【数２２】Ｖｏfr＝ＳＶfr＋Ａ₁ ・Ｓfr Ｖｏfl＝ＳＶfl＋Ａ₁ ・Ｓfl Ｖｏrr＝ＳＶrr＋Ａ₂ ・Ｓrr Ｖｏrl＝ＳＶrl＋Ａ₂ ・Ｓrl

【００５５】ステップ１４０に於てはステップ１１５に
於て演算された車体の推定横加速度Ｇymに基き、Ｄf 及
びＤr をそれぞれ前輪側及び後輪側の正の定数として下
記の数２３に従って各エアチャンバ内圧力の増分Ｐy ＊
が演算される。

【数２３】Ｐyfr ＝Ｄf ・Ｇym Ｐyfl ＝−Ｐyfr Ｐyrr ＝Ｄf ・Ｇym Ｐyrl ＝−Ｐyrr

【００５６】ステップ１４５に於てはステップ１０５に
於て読込まれた車体の前後加速度Ｇx に基き、Ｄｐを正
の定数として下記の数２４に従って各エアチャンバ内圧
力の増分Ｐx ＊が演算される。

【数２４】Ｐxfr ＝Ｄp ・Ｇx Ｐxfl ＝Ｐxfr Ｐxrr ＝−Ｄp ・Ｇx Ｐxrl ＝Ｐxrr

【００５７】ステップ１５０に於てはＳＰ＊を各エアチ
ャンバ内圧力の基準圧力（車輌が静止状態にあり且対応
する車輪が中立位置にあるときの圧力）として下記の数
２５に従って目標エアチャンバ内圧力Ｐｏ＊が演算され
る。

【数２５】Ｐｏfr＝ＳＰfr＋Ｐyfr ＋Ｐxfr Ｐｏfl＝ＳＰfl＋Ｐyfl ＋Ｐxfl Ｐｏrr＝ＳＰrr＋Ｐyrr ＋Ｐxrr Ｐｏrl＝ＳＰrl＋Ｐyrl ＋Ｐxfl

【００５８】ステップ１５５に於てはステップ１０５に
於て読込まれた各エアチャンバ内の空気温度Ｔ＊、ステ
ップ１３５に於て演算された目標エアチャンバ容積Ｖｏ
＊、ステップ１５０に於て演算された目標エアチャンバ
内圧力Ｐｏ＊に基き、Ｒを気体定数として下記の数２６
に従って各エアチャンバ内の目標空気質量Ｍｏ＊が演算
される。

【数２６】Ｍｏ＊＝（Ｐｏ＊・Ｖｏ＊）／（Ｒ・Ｔ＊）

【００５９】次に図６に示されたフローチャートを参照
して図４に示されたフローチャートのステップ２００に
於て行われる実空気質量Ｍ＊の演算ルーチンについて説
明する。

【００６０】まずステップ２１０に於ては、各輪に対応
する部位の車高Ｈ＊、各輪のエアチャンバ内の圧力Ｐ
＊、各輪のエアチャンバ内の温度Ｔ＊の読込みが行わ
れ、ステップ２２０に於てはカットオフ周波数を例えば
０．０１Ｈz に設定して温度Ｔ＊を示す信号をローパス
フィルタ処理することによりローパスフィルタ処理後の
温度Ｔlp＊が演算される。

【００６１】ステップ２３０に於ては、ステップ２１０
に於て読込まれた各輪に対応する部位の車高Ｈ＊に基
き、Ｋ₁ 及びＫ₂ をそれぞれ左右前輪及び左右後輪につ
いての係数（正の定数）として各輪のエアチャンバの容
積Ｖ＊が下記の数２７に従って演算される。

【数２７】Ｖfr＝ＳＶfr＋Ｋ₁ ・Ｈfr Ｖfl＝ＳＶfl＋Ｋ₁ ・Ｈfl Ｖrr＝ＳＶrr＋Ｋ₂ ・Ｈrr Ｖrl＝ＳＶrl＋Ｋ₂ ・Ｈrl

【００６２】ステップ２４０に於てはステップ２１０に
於て読込まれた各輪のエアチャンバ内圧力Ｐ＊、ステッ
プ２２０に於て演算されたローパスフィルタ処理後の各
エアチャンバ内温度Ｔlp＊、ステップ２３０に於て演算
された各エアチャンバ容積Ｖ＊に基き、Ｒを気体定数と
して下記数２８に従って各エアチャンバ内の実空気質量
Ｍ＊が演算される。

【数２８】Ｍ＊＝（Ｐ＊・Ｖ＊）／（Ｒ・Ｔlp＊）

【００６３】かくして図示の実施例によれば、ステップ
１００、即ちステップ１０５〜１５５に於て車輌の走行
状態、即ち旋回や加減速に応じて各エアチャンバ内の目
標空気質量Ｍｏ＊が演算され、ステップ２００、即ちス
テップ２１０〜２４０に於て各エアチャンバ内の実空気
質量Ｍ＊が演算され、ステップ３００に於て目標空気質
量Ｍｏ＊と実空気質量Ｍ＊との偏差Ｍｃ＊が演算され、
ステップ４００〜９５０に於て偏差Ｍｃ＊が実質的に零
になるよう各エアチャンバ内の空気の質量がフィードバ
ック制御される。

【００６４】従って車輌の旋回時や加減速時には、車体
の横加速度や前後加速度に起因する車体の姿勢変化を抑
制するよう目標空気質量Ｍｏ＊が演算され、目標空気質
量Ｍｏ＊と実空気質量Ｍ＊との偏差Ｍｃ＊が実質的に零
になるよう制御弁４０＊及び４６＊が開閉され、各エア
チャンバに対し空気が給排されることにより、車体の横
加速度や前後加速度に起因して車体にロール、ノーズダ
イブ、スクォートの如き大きい姿勢変化が生じることが
効果的に防止される。

【００６５】これらの場合に於て、質量の偏差Ｍｃ＊の
絶対値が基準値α以上のときにはそれぞれステップ６０
０及び７００に於て給気質量流量Ｍｓ＊及び排気質量流
量Ｍｄ＊が演算され、ステップ６５０及び７５０に於て
給気用制御弁の開弁時間ｔ_s＊及び排気用制御弁の開弁
時間ｔ_d ＊が演算され、ステップ８００〜９５０に於て
給気用制御弁又は排気用制御弁がそれぞれ時間ｔ_s ＊又
はｔ_d ＊開弁されることにより、各エアチャンバに対し
質量の偏差Ｍｃ＊に対応する質量の圧縮空気が正確に給
排されるので、制御弁が一定時間しか開弁されない従来
のエアサスペンション制御装置の場合に比して各エアチ
ャンバ内の実空気質量Ｍ＊が目標空気質量Ｍｏ＊に正確
に制御され、これにより車体の姿勢が適正に且効果的に
制御される。

【００６６】また車輌の定速直進走行時の如く実質的に
旋回や加減速が行われない場合には、路面の凹凸により
車輪がバウンド、リバウントしても目標空気質量Ｍｏ＊
は変化せず偏差Ｍｃ＊も変化しないので、制御弁４０＊
及び４６＊が繰り返し頻繁に開閉されることが確実に回
避される。

【００６７】また図示の実施例によれば、給気用制御弁
又は排気用制御弁がそれぞれステップ６５０又は７５０
に於て演算された時間ｔ_s ＊又はｔ_d ＊に基き制御され
ている途中に於て車輌の運転者により旋回又は加減速等
の操作が行われた場合には、ステップ９００に於てイエ
スの判別が行われ、ステップ９５０に於て制御弁が閉弁
され、しかる後ステップ１００に於て再度目標空気質量
Ｍｏ＊が演算されることによりステップ２００以降が改
めて実行されるので、車輌の旋回や加減速が開始される
際に於ける車体の姿勢制御の応答性が損われることはな
い。

【００６８】更に図示の実施例によれば、各エアチャン
バ内の空気の温度Ｔ＊を示す信号がローパスフィルタ処
理されることにより温度Ｔ＊を示す信号が平滑処理さ
れ、平滑処理後の温度Ｔlp＊に基き各エアチャンバ内の
実空気質量Ｍ＊が演算されるようになっており、従って
数１乃至数１６に沿って上述した如く、車輪がバウンド
方向の力を受ける場合にはエアスプリングのばね力が低
下され、逆に車輪がリバウンド方向の力を受ける場合に
はエアスプリングのばね力が増大されるので、検出され
た温度Ｔ＊に基き各エアチャンバ内の実空気質量Ｍ＊が
演算される場合に比して車輌の乗り心地性が向上する。

【００６９】尚上述の実施例に於ては平滑処理後の温度
Ｔlp＊は各エアチャンバ内の空気の温度Ｔ＊を示す信号
がローパスフィルタ処理されることにより演算されるよ
うになっているが、温度Ｔ＊を示す信号に対する平滑処
理は例えば図示の実施例の如くデジタル演算により実行
されるのではなく電子制御装置に組込まれたローパスフ
ィルタによってアナログ式に実行されてもよく、また本
願出願人による先の出願にかかる特願平４−１８４４２
８号の図８に示された重み付け平均の演算等により実行
されてもよい。

【００７０】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

【００７１】

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明によれば、給排制御手段により給気用制御弁又は排気
用制御弁がそれぞれ開弁時間ｔ_s 又はｔ_d 開弁されるこ
とにより各エアスプリングのエアチャンバに対し偏差Ｍ
ｃに正確に対応する質量の作動気体が給排され、エアチ
ャンバ内の実気体質量Ｍが正確に目標気体質量Ｍｏにな
るよう制御されるので、従来に比して車体の姿勢を適正
に且効果的に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるエアサスペンション制御装置の構
成を特許請求の範囲の記載に対応させて示す説明図であ
る。

【図２】本発明によるエアサスペンション制御装置の一
つの実施例を示す概略構成図である。

【図３】図２に示された電子制御装置の一つの実施例を
示すブロック線図である。

【図４】図２及び図３に示された電子制御装置により達
成されるエアサスペンションの制御のメインルーチンを
示すフローチャートである。

【図５】図４に示されたフローチャートのステップ１０
０に於て行われる目標気体質量の演算ルーチンを示すフ
ローチャートである。

【図６】図４に示されたフローチャートのステップ２０
０に於て行われる実空気質量のの演算ルーチンを示すフ
ローチャートである。

【図７】車速Ｖと操舵角速度θd と車体の横加速度の遅
れ補償値Ｇyoとの間の関係を示すグラフである。

【図８】車体の推定横加速度Ｇymと車体の目標ロール量
Ｒm との間の関係を示すグラフである。

【図９】車体の前後加速度Ｇx と車体の目標ピッチ量Ｐ
m との間の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

３０＊…ショックアブソーバ ３２＊…エアスプリング ３４＊…エアチャンバ ４０＊…給気用制御弁 ４６＊…排気用制御弁 ４８…操舵角速度センサ ５０…車速センサ ５２…横加速度センサ ５４…前後加速度センサ ５６＊…車高センサ ５８＊、５９Ｈ、５９Ｌ…圧力センサ ６０＊、６１Ｈ、６１Ｌ…温度センサ ６２…電子制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各車輪に対応して設けられ内部にエアチャ
   ンバを有するエアスプリングと、作動気体を高圧にて貯
   容する高圧タンクと、作動気体を低圧にて貯容する低圧
   タンクと、前記高圧タンクと前記エアチャンバとの連通
   を制御する給気用制御弁と、前記低圧タンクと前記エア
   チャンバとの連通を制御する排気用制御弁とを有するエ
   アサスペンションの前記給気用及び排気用制御弁を開閉
   制御して前記エアスプリングのエアチャンバに対する作
   動気体の給排を制御することにより車体の姿勢を制御す
   るエアサスペンション制御装置に於て、車輌の走行状態
   を検出する走行状態検出手段と、検出された車輌の走行
   状態に基き前記エアチャンバ内の目標気体質量Ｍｏを演
   算する目標気体質量演算手段と、前記エアチャンバ内の
   実気体質量Ｍを演算する実気体質量演算手段と、前記実
   気体質量Ｍと前記目標気体質量Ｍｏとの偏差Ｍｃを演算
   する質量偏差演算手段と、前記給気用制御弁の開弁状態
   時に前記給気用制御弁を流れる作動気体の質量流量Ｍｓ
   を演算する給気質量流量演算手段と、前記排気用制御弁
   の開弁状態時に前記排気用制御弁を流れる作動気体の質
   量流量Ｍｄを演算する排気質量流量演算手段と、前記偏
   差Ｍｃ及び前記質量流量Ｍｓ又はＭｄに基き前記給気用
   制御弁の開弁時間ｔ_s 又は前記排気用制御弁の開弁時間
   ｔ_d を演算する開弁時間演算手段と、前記開弁時間ｔ_s
   又はｔ_d に基きそれぞれ前記給気用又は排気用制御弁の
   開閉を制御する給排制御手段とを有するエアサスペンシ
   ョン制御装置。