JPWO2017204037A1 - 車載圧縮装置 - Google Patents

Abstract

低い電流で圧縮機を作動させることができると共に、車両の状態に応じて低いノイズおよび低い振動で圧縮機を作動させることができる車載圧縮装置を提供する。車載圧縮装置は、シリンダと、シリンダ内に摺動可能に設けられ、圧縮室を形成するピストンと、を有する圧縮機と、ピストンに往復動可能に接続される可動子を有するリニアモータと、リニアモータの駆動を制御する制御装置と、を備える。車載圧縮装置は、圧縮室で圧縮した作動流体を車両に設けられた圧力装置に供給する。制御装置は、車両の状態に応じてピストンのストロークを可変に調整する。

Description

本発明は、例えば４輪自動車等の車両に搭載される車載圧縮装置に関する。

４輪自動車等の車両には、車高調整を行うための車載圧縮装置が搭載されているものがある。この種の車載圧縮装置は、圧縮機と、該圧縮機を回転駆動する電動モータと、該電動モータの回転数を制御する制御装置とを含んで構成されている。この場合、圧縮機は、電動モータの出力軸に結合されるクランク機構にてピストンを往復動させ圧縮空気を発生させる。

また、制御装置は、エンジン回転数が低い場合に電動モータを停止または低速で駆動することにより、圧縮機のノイズ（騒音）を低減させている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１８４１３１号公報

ところで、特許文献１に記載された車載圧縮装置は、エンジンの回転数が低い場合およびエンジン停止時において、車載のバッテリ電圧が低く十分な電流が供給できない場合に圧縮機を作動（圧縮運転）することができない虞がある。

本発明の目的は、低い電流で圧縮機を作動させることができると共に、車両の状態に応じて低いノイズおよび低い振動で圧縮機を作動させることができる車載圧縮装置を提供することにある。

本発明の一実施形態による車載圧縮装置は、シリンダと、該シリンダ内に摺動可能に設けられ、圧縮室を形成するピストンと、を有する圧縮機と、該ピストンに往復動可能に接続される可動子を有するリニアモータと、該リニアモータの駆動を制御する制御装置と、を備える。前記車載圧縮装置は、前記圧縮室で圧縮した作動流体を車両に設けられた圧力装置に供給し、前記制御装置は、前記車両の状態に応じて前記ピストンのストロークを可変に調整する。

本発明の一実施形態によれば、低い電流で圧縮機を作動させることができると共に、車両の状態に応じて低いノイズおよび低い振動で圧縮機を作動させることができる。

本実施の形態による圧縮機の全体構成を示す断面図である。 圧縮機を用いたエアサスペンション機構を示す空気圧回路図である。 車載圧縮装置の電気構成を示す構成図である。 図３中の制御装置が行う制御処理を示す流れ図である。 第１の変形例による制御処理を示す流れ図である。 第２の変形例による制御処理を示す流れ図である。 第３の変形例による制御処理を示す流れ図である。

以下、本発明の実施の形態による車載圧縮装置を、添付図面に従って詳細に説明する。

図１において、圧縮機１は、リニアモータ２、シリンダ１０およびピストン１１を有する圧縮部９、エアドライヤ１７を含んで構成されている。なお、以下では、圧縮機１のエアドライヤ１７側（図１中の左側）を一端側とし、圧縮機１のリニアモータ２側（図１中の右側）を他端側とする。

リニアモータ２は、圧縮機１の他端側に位置して、圧縮機１の駆動源として設けられている。このリニアモータ２は、リニアモータ２の外殻を構成するモータケース３およびリニアベース４と、電機子５、可動子６、ばね７等から構成されている。リニアモータ２は、後述の制御装置２７に接続されている。即ち、リニアモータ２は、制御装置２７が電機子５のコイル５Ｂに流れる電流を制御することにより、可動子６を軸方向に往復動させて、ピストン１１に往復動の駆動力を発生させる。

モータケース３は、例えばアルミニウム材料等の金属材料からなる中空容器として、一端側が開口し他端側が閉塞された有底円筒状に形成されている。モータケース３の内部には、電機子５、可動子６、ばね７等が収容されている。モータケース３の開口端側には、その開口を塞ぐようにリニアベース４が係合されている。換言すると、このリニアベース４には、モータケース３がネジ止め等で固定されている。

電機子５は、固定子として、モータケース３内に固定されて設けられている。この電機子５は、例えば圧粉磁心や積層された電磁鋼板、磁性体片により形成されたコア５Ａと、所定の方向に巻かれてコア５Ａ内に収納された複数のコイル５Ｂとによって構成されている。

一方、可動子６は、電機子５の内周側に位置して、モータケース３の軸方向（図１中の左，右方向）に沿って延びている。即ち、可動子６は、リニアモータ２の中心軸線に沿ってモータケース３内に配置されている。可動子６は、磁性体を用いて平板状に形成されたヨーク６Ａと、該ヨーク６Ａの表面および裏面に平板状に配置された複数の永久磁石６Ｂとによって構成されている。

この可動子６は、電機子５のコイル５Ｂに電流が印加されることによって、モータケース３内を往復動する。これにより、可動子６は、一端側に接続された後述のピストン１１を往復動させる。この場合、可動子６は、後述の制御装置２７の制御により往復動の大きさ（即ち、ストローク量）が可変に調整される。

この可動子６のストローク量は、電機子５のコイル５Ｂに流す電流値を変化させることにより、例えば可動子６の上死点を変更することなく、下死点を調整したり、可動子６の上死点と下死点とを調整したりすることにより行うことができる。この場合、可動子６の上死点とは、可動子６が最も一端側に移動した位置であり、下死点とは、可動子６が最も他端側に移動した位置である。制御装置２７による可動子６のストローク量の調整については後述する。

ばね７は、リニアモータ２の他側に位置して、モータケース３内に設けられている。ばね７の一端側は電機子５の一端側に連結具７Ａを用いて固定され、ばね７の他端側は可動子６の他端側に連結具７Ｂを用いて軸方向に移動可能に取付けられている。このばね７は、例えば圧縮コイルばねにより形成され、可動子６を圧縮機１の他端側に向けて付勢するように取り付けられている。この場合、ばね７は、可動子６が往復動するのに合わせて、軸方向に伸縮する。

吸込口８は、リニアモータ２の他端側に位置して、モータケース３の底部に設けられている。この吸込口８は、圧縮機１の吸込み行程において、外部からモータケース３内に空気を吸込むものである。吸込口８は、後述の吸込管路２５と接続されている。

圧縮部９は、リニアモータ２とエアドライヤ１７との間に位置して設けられている。圧縮部９は、シリンダ１０と、ピストン１１と、吸気弁１２と、弁板１３と、シリンダヘッド１４と、吐出弁１６とを含んで構成されている。この圧縮部９は、リニアモータ２の可動子６の往復動によりピストン１１を駆動して、外気を圧縮して圧縮空気（作動気体）を発生させるものである。

シリンダ１０は、その一端側が弁板１３により閉塞され、その他端側がリニアベース４に固定して設けられている。シリンダ１０は、例えばアルミニウム材料を用いて円筒状に形成され、その内部にはピストン１１が往復動可能（摺動可能）に収容されている。これにより、シリンダ１０内は、ピストン１１によってモータケース３内と連通する非圧縮室１０Ａとシリンダヘッド１４側の圧縮室１０Ｂとに画成されている。

ピストン１１は、シリンダ１０内を往復動可能に挿嵌されている。このピストン１１は、シリンダ１０内に非圧縮室１０Ａと圧縮室１０Ｂとを画成するものである。ピストン１１は、ピストンピン１１Ａおよび連結具１１Ｂを介して、リニアモータ２の可動子６の一端側と接続されている。これにより、ピストン１１は、リニアモータ２（モータケース３）の軸線方向に沿うように設けられている。言い換えると、ピストン１１は、リニアモータ２の可動子６の移動方向の軸線上に配置されている。

従って、ピストン１１は、可動子６の往復動と連動してシリンダ１０内を往復動する。この場合、可動子６は、後述の制御装置２７によりストローク量が可変に制御される。これにより、ピストン１１は、シリンダ１０内でのストローク量が可変に調整される。即ち、可動子６のストローク量が最大作動した場合には、圧縮室１０Ｂ内から後述のエアドライヤ１７を介してエアサスペンション２１に供給される圧縮空気が多くなる。従って、エアサスペンション２１の伸長作動が迅速に行われるので、車高の上げ動作を素早く行うことができる。

一方、可動子６のストローク量が短縮作動した場合には、圧縮室１０Ｂ内から後述のエアドライヤ１７を介してエアサスペンション２１に供給される圧縮空気がストローク量を最大作動した場合よりも小さくなる。この場合、可動子６の往復動に伴う圧縮機１の振動が小さくなるので、ノイズ（騒音）を小さくすることができる。また、電機子５のコイル５Ｂに流す電流を小さくすることができるので、バッテリ電圧が低くても圧縮機１の作動を行うことができる。

ピストン１１には、非圧縮室１０Ａと圧縮室１０Ｂとを連通させる連通孔１１Ｃが設けられており、該連通孔１１Ｃには吸気弁１２がネジ１２Ａ留め、もしくはカシメられている。この吸気弁１２は、圧縮機１の吸込み行程において連通孔１１Ｃを開弁して非圧縮室１０Ａと圧縮室１０Ｂとを連通させ、圧縮行程において連通孔１１Ｃを閉塞して非圧縮室１０Ａと圧縮室１０Ｂとを遮断させるものである。

弁板１３およびシリンダヘッド１４は、シリンダ１０の一端側を閉塞するように該シリンダ１０の一端側に取付けられている。このシリンダヘッド１４は、圧縮空気が吐出される吐出部としてエアドライヤ１７の他端側と係合することにより、エアドライヤ１７の他端側開口を閉塞している。また、シリンダヘッド１４とリニアベース４との間には、シリンダ１０をシリンダヘッド１４とリニアベース４との間に挟持し固定するための固定具１５が複数設けられている。

吐出弁１６は、弁板１３とシリンダヘッド１４との間に位置して設けられ、弁板１３に離着座するリード弁を構成している。吐出弁１６は、弾性（ばね性）を有する円形の薄板からなり、弁板１３とシリンダヘッド１４との間に挟持されている。吐出弁１６は、圧縮機１の吸込行程では弁板１３に着座して圧縮室１０Ｂとエアドライヤ１７内とを遮断し、圧縮行程では弁板１３から離座して圧縮室１０Ｂとエアドライヤ１７内とを連通させる。

エアドライヤ１７は、圧縮機１の一端側に位置し、圧縮部９を挟んでリニアモータ２とは反対側に設けられている。この場合、エアドライヤ１７は、その軸線方向がピストン１１の軸線方向に沿うように直列に配置されている。即ち、エアドライヤ１７の軸線とピストン１１の軸線とは、ほぼ一直線上に延びている。

さらに言い換えると、エアドライヤ１７は、リニアモータ２の可動子６およびピストン１１の移動方向の軸線上に配置されている。そして、エアドライヤ１７は、ハウジング１７Ａと、フィルタ１７Ｂ１，１７Ｂ２と、乾燥剤１７Ｃと、スプリング１７Ｄと、排気パイプ１７Ｅとを含んで構成されている。エアドライヤ１７は、圧縮機１から後述の各エアサスペンション２１に圧縮空気を供給するときに、乾燥状態の圧縮空気（乾燥エア）を供給するものである。

ハウジング１７Ａは、例えば樹脂等の樹脂材からなる中空容器として、一端側が閉塞し他端側が開口した有底円筒状に形成されている。ハウジング１７Ａの他端側はシリンダヘッド１４と係合され、これによりハウジング１７Ａの開口端を閉塞している。ハウジング１７Ａ内は、フィルタ１７Ｂ１，１７Ｂ２によって画成され、フィルタ１７Ｂ１，１７Ｂ２内には乾燥剤１７Ｃが充填されている。このフィルタ１７Ｂ１，１７Ｂ２は、乾燥剤１７Ｃの一部が外部に流出するのを防止するものである。また、フィルタ１７Ｂ２とシリンダヘッド１４との間には、フィルタ１７Ｂ２を常時圧縮機１の一端側に向けて付勢するスプリング１７Ｄが設けられている。なお、ハウジング１７Ａは、例えばアルミニウム材料等の金属材料で形成してもよい。

排気パイプ１７Ｅは、フィルタ１７Ｂ１，１７Ｂ２間でフィルタ１７Ｂ１，１７Ｂ２を貫通し、エアドライヤ１７の一端側と他端側とを連通して設けられている。この排気パイプ１７Ｅの一端側は後述の排気バルブ２０を介して排気口１９と連通し、排気パイプ１７Ｅの他端側はフィルタ１７Ｂ２とシリンダヘッド１４との間の空間に連通している。排気パイプ１７Ｅは、排気口１９に向けて圧縮空気（乾燥剤１７Ｃにより水分が吸着されていない非乾燥状態の圧縮空気）を外部の大気中に排気する方向に流通させるものである。

給排口１８は、エアドライヤ１７の一端側に位置して、ハウジング１７Ａの底部のうち周方向一側に設けられている。この給排口１８は、後述の給排管路２２と接続され、圧縮室１０Ｂで圧縮した圧縮空気をエアドライヤ１７で乾燥させた状態で、エアサスペンション２１に向けて供給したり、エアサスペンション２１から排気された乾燥状態の圧縮空気をエアドライヤ１７のハウジング１７Ａ内へと排出したりするものである。

一方、排気口１９は、エアドライヤ１７の一端側に位置して、ハウジング１７Ａの底部のうち周方向他側に設けられている。この排気口１９は、後述の排気管路２６と接続され、排気パイプ１７Ｅからの圧縮空気を外部に向けて排気するものである。ここで、排気口１９と排気パイプ１７Ｅとの間には、排気バルブ２０が設けられている。

排気バルブ２０は、排気管路２６に接続された排気口１９を大気（外気）に対して連通、遮断させる弁である。この排気バルブ２０は、ＯＮ／ＯＦＦ式（開閉式）の電磁弁により構成され、後述の制御装置２７に接続されている。即ち、排気バルブ２０は、制御装置２７により、排気口１９を開いて排気パイプ１７Ｅからの圧縮空気の排出を許す開位置（ａ）と、排気口１９を閉じて排気パイプ１７Ｅからの圧縮空気の排出を遮断する閉位置（ｂ）とに選択的に切換えられる。排気バルブ２０は、常時は閉弁して排気パイプ１７Ｅを排気口１９に対し遮断している。そして、排気バルブ２０が開弁した場合、排気パイプ１７Ｅを排気口１９に連通させ、排気パイプ１７Ｅ内の圧縮空気を排気口１９、排気管路２６を介して大気中に排出（放出）する。

エアサスペンション２１は、エアスプリングとして、車両の前，後と左，右の車輪（いずれも図示せず）にそれぞれ対応するように、車両の車軸側と車体側（いずれも図示せず）との間に４つ設けられている。なお、エアサスペンション２１は、車両の前輪側のみまたは後輪側のみに設けるようにしてもよい。エアサスペンション２１は、本発明の圧力装置を構成するもので、圧縮機１の圧縮室１０Ｂで圧縮した作動流体（圧縮空気）が供給されるものである。

即ち、各エアサスペンション２１は、圧縮空気が供給または排出されると、このときの給排量（圧縮空気量）に応じて上，下に拡張または縮小して車両の車高調整を行い、車体を上，下方向に移動可能に支持するものである。これらのエアサスペンション２１は、給排管路２２、各分岐管路２３を介して圧縮機１に接続されている。

給排管路２２は、その上流側に位置する一端側が圧縮機１の給排口１８に接続され、その下流側に位置する他端側が各分岐管路２３に接続されている。この給排管路２２および各分岐管路２３は、各エアサスペンション２１に対する圧縮空気の給排を行うものである。

給排気バルブ２４は、各エアサスペンション２１と圧縮機１との間に位置して、各分岐管路２３の途中に設けられている。この給排気バルブ２４は、排気バルブ２０とほぼ同様に、ＯＮ／ＯＦＦ式の電磁弁により構成され、後述の制御装置２７に接続されている。即ち、給排気バルブ２４は、制御装置２７の制御により、各分岐管路２３を開いて各エアサスペンション２１に対する圧縮空気の給排を許す開位置（ｃ）と、各分岐管路２３を閉じて各エアサスペンション２１に対する圧縮空気の給排を遮断する閉位置（ｄ）とに選択的に切換えられる。

吸込管路２５は、圧縮機１の吸込口８に接続されている。この吸込管路２５は、常時大気と連通し、吸気フィルタ２５Ａから吸込んだ空気を圧縮機１に対して流入させるものである。

一方、排気管路２６は、圧縮機１の排気口１９に接続されている。この排気管路２６は、常時大気と連通し、排気バルブ２０が開弁した場合に排気口１９を介して排気パイプ１７Ｅと連通し、排気パイプ１７Ｅ内の圧縮空気を大気中に排出（放出）する。

制御装置２７は、車両に搭載され、車両の状態（運転状態）によりリニアモータ２の駆動を制御するものである。この制御装置２７は、圧縮機１と共に本発明の車載圧縮装置を構成するものである。制御装置２７の入力側には、車両に搭載されたバッテリ（図示せず）のバッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出部としての電圧センサ２８、エンジン（図示せず）の回転数を検出する回転数センサ２９、車両の走行速度を検出する速度センサ３０、車両の高さ寸法（車高）を検出する車高センサ３１、エアサスペンション２１に作用する空圧を検出する圧力センサ３２が接続されている。この場合、回転数センサ２９は、本発明の回転数検出部を構成し、速度センサ３０は、本発明の速度検出部を構成している。また、圧力センサ３２は、例えばエアサスペンション２１に設けられ、車高センサ３１は車体に設けられ、これらセンサ３１，３２は本発明の障害物検出部を構成している。

一方、制御装置２７の出力側には、圧縮機１のリニアモータ２（電機子５のコイル５Ｂ）、圧縮機１の排気バルブ２０、各分岐管路２３に設けられた給排気バルブ２４が接続されている。即ち、制御装置２７は、例えば車両の状態（運転状態）により車高調整が必要と判断された場合および運転者により車高調整スイッチ（図示せず）が操作された場合に、各エアサスペンション２１を上，下に拡張または縮小させるためリニアモータ２、排気バルブ２０、および各給排気バルブ２４の制御を行う。

そして、制御装置２７は、バッテリ電圧判定部２７Ａ、回転数判定部２７Ｂ、速度判定部２７Ｃ、障害物判定部２７Ｄ、およびメモリ２７Ｅを含んで構成されている。バッテリ電圧判定部２７Ａは、電圧センサ２８から出力された検出信号に基づき、バッテリの電圧値Ｖが予めメモリ２７Ｅに記憶された電圧閾値ＶＬ（所定の電圧値ＶＬ）以上か否かを判定するものである。この場合、電圧閾値ＶＬは、可動子６のストローク量を最大作動させるのに必要な電圧値以上に設定することができる。なお、バッテリ電圧が電圧閾値ＶＬを下回る場合とは、経年劣化によるもの、また電気自動車の場合、車両走行により、充電量が低下し、バッテリ充電量が少なくなった場合等がある。

回転数判定部２７Ｂは、回転数センサ２９から出力された検出信号に基づき、エンジンの回転数Ｎが予めメモリ２７Ｅに記憶された回転数閾値ＮＬ（所定の回転数ＮＬ）以上か否かを判定するものである。この場合、回転数閾値ＮＬは、例えばエンジンのノイズ性能、車両のノイズ性能に基づく実験値等により設定することができる。

速度判定部２７Ｃは、速度センサ３０から出力された検出信号に基づき、車両の速度Ｓが予めメモリ２７Ｅに記憶された速度閾値ＳＬ（所定の速度ＳＬ）以上か否かを判定するものである。この場合、速度閾値ＳＬは、例えば車両の走行速度に対応するノイズ性能（車両走行時における路面とタイヤとの接触音、風切音等、以下ロードノイズという）に基づく実験値等により設定することができる。即ち、ロードノイズは、通常、車両の走行速度が速くなれば大きくなる。そこで、速度判定部２７Ｃは、ロードノイズを車両の走行速度に置き換えて判定している。

障害物判定部２７Ｄは、車高センサ３１と圧力センサ３２とから出力された検出信号に基づき、車両の上，下方向に障害物が有るか否かを判定するものである。この場合、障害物判定部２７Ｄは、車高センサ３１の検出値と圧力センサ３２の検出値との時間的変化を観察することにより、車両の上，下方向に障害物が有るか否かを判断している。

具体的には、障害物判定部２７Ｄは、例えば車高センサ３１の検出値が所定時間の間で一定値に固定されているのに、圧力センサ３２の検出値が大きく低下しているときに、車両の下方に障害物が有る（接触している）と判断することができる。また、障害物判定部２７Ｄは、例えば車高センサ３１の検出値が所定時間の間で一定値に固定されているのに、圧力センサ３２の検出値が大きく上昇しているときに、車両の上方に障害物が有る（接触している）と判断することができる。

メモリ２７Ｅは、例えばフラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等により構成されている。メモリ２７Ｅには、上述した車両の上，下方向に障害物が有るか否かを判断するための処理プログラムに加えて、図４に示す処理フローを実行するための処理プログラム、即ちリニアモータ２の可動子６のストロークを最大作動させるか短縮作動させるかを決定するための処理プログラムが格納されている。また、メモリ２７Ｅには、処理プログラムで用いる各種の所定値（電圧閾値ＶＬ、回転数閾値ＮＬ、速度閾値ＳＬ）が格納されている。さらに、メモリ２７Ｅには、車両の状態、即ちバッテリの電圧値Ｖ、エンジンの回転数Ｎ、車速Ｓ、障害物の有無（車高、空圧）が逐次更新可能に記憶（保存）される。

本実施の形態による車載圧縮装置は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

まず、リニアモータ２の電機子５のコイル５Ｂに電流を印加すると、可動子６の永久磁石６Ｂは軸方向に推力を受け、可動子６全体を圧縮機１の一端側に向けて移動させる。このとき、ばね７は縮小されているので、電流の向きを反転することにより、ばね７の付勢力により可動子６は圧縮機１の他端側に向けて移動する。この可動子６の往復動の推力が連結具１１Ｂを介してピストン１１に伝えられる。そして、ピストン１１は、シリンダ１０内を往復動し、ピストン１１がシリンダヘッド１４から離れる吸込み行程と、ピストン１１がシリンダヘッド１４に近づく圧縮行程とを交互に繰り返す。

この場合、ピストン１１の吸込み行程では、圧縮室１０Ｂ内が負圧傾向となると、これによって吸気弁１２が開弁する。これにより、非圧縮室１０Ａと圧縮室１０Ｂとはピストン１１に設けられた連通孔１１Ｃを介して連通するから、モータケース３の吸込口８からモータケース３内を介して非圧縮室１０Ａに流入した外気が、連通孔１１Ｃを経由して圧縮室１０Ｂ内に吸込まれる。

一方、ピストン１１の圧縮行程では、圧縮室１０Ｂ内の圧力が上昇し、圧縮室１０Ｂ内の圧力が吐出弁１６の開弁圧力よりも高くなると吐出弁１６が開弁する。これにより、圧縮室１０Ｂ内の圧縮空気は、エアドライヤ１７内に流入する。そして、エアドライヤ１７は、圧縮空気を乾燥剤１７Ｃに接触させることにより水分を吸着して除去し、乾燥した圧縮空気を給排口１８を介してエアサスペンション２１に向けて供給する。

ここで、各エアサスペンション２１に圧縮空気を供給して、各エアサスペンション２１により車高を上げる場合には、給排気バルブ２４を閉位置（ｄ）から開位置（ｃ）に切換える。この状態で圧縮機１を作動することより、圧縮空気を給排管路２２および分岐管路２３を介して各エアサスペンション２１に供給する。車高の上げ動作が完了した後には、給排気バルブ２４を閉位置（ｄ）に切換えて分岐管路２３を閉じる。これにより、各エアサスペンション２１に対する圧縮空気の流通を遮断して、各エアサスペンション２１は伸長状態を保ち、車高を上げた状態に保つことができる。

一方、車高を下げる場合には、給排気バルブ２４を開位置（ｃ）に切換えると共に、排気バルブ２０を閉位置（ｂ）から開位置（ａ）に切換える。これにより、各エアサスペンション２１内の圧縮空気は、分岐管路２３、給排管路２２を介して圧縮機１内に導出される。給排口１８を介して圧縮機１内に流入した圧縮空気は、エアドライヤ１７内を逆流して乾燥剤１７Ｃに吸着された水分を奪い取り、この乾燥剤１７Ｃを再生する。そして、圧縮空気は、排気パイプ１７Ｅ、排気バルブ２０、排気口１９、排気管路２６を通じて外部に排出（放出）される。この結果、各エアサスペンション２１から圧縮空気が排出され、各エアサスペンション２１が縮小状態に移行することにより、車高を下げることができる。

ところで、上述した従来技術では、エンジンの回転数が低い場合およびエンジン停止時において、例えばバッテリに接続された他の電気機器を作動させていることにより、供給バッテリ電圧が低くなり圧縮機１が作動できない虞がある。

そこで、本実施の形態では、圧縮機１にリニアモータ２を用いている。この場合、リニアモータ２の可動子６のストロークを短く（小さく）することで、供給バッテリ電圧が低くても圧縮機１を作動させることができる。また、可動子６のストロークを短くすることで、低い振動、低いノイズで圧縮機１を作動させることができる。

次に、可動子６のストロークを最大作動させるか短縮作動させるかを図４に示す制御処理に基づき説明する。なお、図４に示す制御処理は、例えば車両の制御装置が車高調整を必要と判断した場合または運転者により車高調整スイッチがＯＮ操作された場合の後、車高の調整が終了するまで所定の周期毎に繰り返し実行される。

図４の処理動作が開始されると、制御装置２７は、ステップ１で電圧センサ２８から出力されたバッテリの電圧値Ｖ、回転数センサ２９から出力されたエンジン回転数Ｎ、速度センサ３０から出力された車速Ｓ、車高センサ３１から出力された車高、圧力センサ３２から出力されたエアサスペンション２１に作用する空圧を検出する。これら検出値は、制御装置２７のメモリ２７Ｅに更新可能に格納される。

次のステップ２では、バッテリの電圧値Ｖが電圧閾値ＶＬ以上か否かを判定する（電圧値Ｖ≧閾値ＶＬ）。即ち、制御装置２７のバッテリ電圧判定部２７Ａは、可動子６のストロークを最大量で作動させるだけの十分な電圧値がバッテリに有るか否かを判定する。そして、ステップ２で「ＹＥＳ」、即ち電圧値Ｖが閾値ＶＬ以上であると判定された場合には、ステップ３に進む。一方、ステップ２で「ＮＯ」、即ち電圧値Ｖが閾値ＶＬ未満であると判定された場合には、ステップ７に進む。

ステップ３では、障害物が有るか否かを判定する。即ち、制御装置２７の障害物判定部２７Ｄは、車両の上方または下方に障害物が有るか否かを判定する。具体的には、障害物判定部２７Ｄは、例えば車高センサ３１の検出値が所定時間の間で一定値に固定されているのに、圧力センサ３２の検出値が大きく低下しているときに、車両の下方に障害物が有る（接触している）と判断することができる。また、障害物判定部２７Ｄは、例えば車高センサ３１の検出値が所定時間の間で一定値に固定されているのに、圧力センサ３２の検出値が大きく上昇しているときに、車両の上方に障害物が有る（接触している）と判断することができる。

この場合、車両の上方に障害物が有ると判定された場合は、エアサスペンション２１が拡張作動しているということである。従って、車両の上方に障害物が有る場合には、車高を下げなくてはならない。そこで、車両の上方に障害物が有ると判定された場合には、図示しない他の制御処理へと移行することにする。具体的には、制御装置２７は、エアサスペンション２１の拡張作動を停止（圧縮機１の作動を停止）して、給排気バルブ２４を開位置（ｃ）に切換えると共に、排気バルブ２０を閉位置（ｂ）から開位置（ａ）に切換える。これにより、エアサスペンション２１から圧縮空気が排出され、各エアサスペンション２１が縮小状態に移行することにより、車高を下げることができる。

そして、ステップ３で「ＹＥＳ」、即ち車両の下方に障害物が有ると判定された場合には、ステップ６に進む。一方、ステップ３で「ＮＯ」、即ち障害物がない（障害物が検出されない）と判定された場合には、ステップ４に進む。

ステップ４では、エンジン回転数Ｎが回転数閾値ＮＬ以上か否かを判定する（回転数Ｎ≧閾値ＮＬ）。即ち、制御装置２７の回転数判定部２７Ｂは、エンジン回転数Ｎに基づくエンジン駆動音が圧縮機１の可動子６を最大量のストロークで作動させたときの圧縮機１の駆動音に比べて大きいか否かを判断する。そして、ステップ４で「ＹＥＳ」、即ちエンジン回転数Ｎが閾値ＮＬ以上であると判定された場合には、ステップ６に進む。一方、ステップ４で「ＮＯ」、即ちエンジン回転数Ｎが閾値ＮＬよりも低いと判定された場合には、ステップ５に進む。

ステップ５は、車速Ｓが速度閾値ＳＬ以上か否かを判定する（車速Ｓ≧閾値ＳＬ）。即ち、制御装置２７の速度判定部２７Ｃは、車速Ｓに基づくロードノイズが圧縮機１の可動子６を最大量のストロークで作動させたときの圧縮機１の駆動音に比べて大きいか否かを車速に置き換えて判断する。そして、ステップ５で「ＹＥＳ」、即ち車速Ｓが閾値ＳＬ以上であると判定された場合には、ステップ６に進む。一方、ステップ５で「ＮＯ」、即ち車速Ｓが閾値ＳＬよりも遅いと判定された場合には、ステップ７に進む。

ステップ６は、可動子６のストロークを最大作動とする。即ち、制御装置２７は、電機子５のコイル５Ｂに可動子６のストロークが最大となるように電流を供給する。これにより、圧縮機１からエアサスペンション２１に圧縮空気を素早く供給させることができ、ひいては車高を迅速に上げることができる。

従って、車両の下方に障害物ある場合（ステップ３で「ＹＥＳ」）には、障害物との衝突を素早く回避することができる。また、エンジン回転数Ｎが閾値ＮＬ以上の場合（ステップ４で「ＹＥＳ」）および／または車速Ｓが閾値ＳＬ以上の場合（ステップ５で「ＹＥＳ」）には、車内の騒音（エンジン駆動音、ロードノイズ等）がある程度大きい状態にある。従って、圧縮機１の可動子６のストロークを最大作動させても、圧縮機１の駆動音が目立つことなく、エアサスペンション２１の応答性を上げて車高を迅速に上げることができる。

ステップ７は、可動子６のストロークを短縮作動とする。即ち、制御装置２７は、電機子５のコイル５Ｂに可動子６のストロークが小さくなるように電流を供給する。この場合、可動子６のストロークを短縮作動させるには、例えば電機子５のコイル５Ｂに流す電流値を変化させることにより、可動子６の上死点を変更することなく、下死点を調整したり、可動子６の上死点と下死点とを調整したりすることにより行うことができる。

これにより、低い電流、低い振動、低いノイズ（低騒音）で圧縮機１の駆動を行うことができる。従って、バッテリの供給電圧が低い場合（ステップ２で「ＮＯ」）でも、可動子６のストロークを短縮作動させることで、低い電流で圧縮機１の駆動を行うことができ、ひいては車高を上げることができる。

また、エンジン回転数Ｎが閾値ＮＬ未満（ステップ４で「ＮＯ」）かつ車速Ｓが閾値ＳＬ未満（ステップ５で「ＮＯ」）の場合には、車両の周囲（車内）が静寂性を保っているので、バッテリが可動子６のストロークを最大作動させるだけの電圧値Ｖを有していたとしても、可動子６のストロークを短縮作動させる。これにより、可動子６の振動が低減され、ひいては圧縮機１の駆動音（ノイズ）を低減させることができるので、車内の静寂性を保った状態で車高の調整を行うことができる。

なお、上述した実施の形態では、ステップ３で障害物の有無の判定、ステップ４でエンジン回転数Ｎの判定、ステップ５で車速Ｓの判定をして可動子６のストロークを短縮作動させるか否かを決定した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばステップ３でエンジン回転数Ｎの判定をした後にステップ４で車速Ｓの判定、ステップ５で障害物の有無を判定してもよい。即ち、ステップ３〜ステップ５は、順不同である。

また、上述した実施の形態では、ステップ３で障害物の有無の判定、ステップ４でエンジン回転数Ｎの判定、ステップ５で車速Ｓの判定をして可動子６のストロークを短縮作動させるか否かを決定した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図５に示す第１の変形例のように、エンジン回転数Ｎの判定および車速Ｓの判定を行うことなく、障害物が有るか否かの判定のみにより可動子６のストローク量を決定してもよい。

また、図６に示す第２の変形例のように、障害物が有るか否かの判定および車速Ｓの判定を行うことなく、エンジン回転数Ｎの判定のみにより可動子６のストローク量を決定してもよい。さらに、図７に示す第３の変形例のように、障害物が有るか否かの判定およびエンジン回転数Ｎの判定を行うことなく、車速Ｓの判定のみにより可動子６のストローク量を決定してもよい。

また、上述した実施の形態では、圧縮機１を圧縮空気の貯留タンクを使用しない外気を吸排気するオープンタイプのエアサスペンション機構に用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば圧縮空気の貯留タンクを使用したクローズドタイプのエアサスペンション機構に、圧縮機１を用いる構成としてもよい。なお、オープンタイプでタンクを用いたものにも適用できる。

圧縮機１をクローズドタイプのエアサスペンション機構に用いた場合には、図４中のステップ３での障害物が有るか否かの判定で、車両の上方に障害物が有ると判定されたときにもステップ６に進み、可動子６のストローク量を最大作動と決定することができる。即ち、車両の上方に障害物が有ると判定された場合には、可動子６のストローク量を最大作動させてエアサスペンションを迅速に縮小させることができる。このことは、第１の変形例についても同様である。

また、上述した実施の形態では、障害物が有るか否かの判定を車高センサ３１の検出値と圧力センサ３２の検出値との時間的変化を観察することにより行った場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば車体に複数個のクリアランスソナー、ミリ波レーダ等からなる障害物検出装置（障害物検出部）を備えて、これら障害物検出装置により障害物を検出してもよい。

また、上述した実施の形態では、可動子６のストローク量を最大作動または短縮作動の２段階の選択制御とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば車両の状態に応じて可動子６のストローク量を多段階的にまたは連続的にストローク量を切替えてもよい。

また、上述した実施の形態では、車両の状態としてバッテリの電圧値Ｖ、エンジン回転数Ｎ、車速Ｓとした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば車両の状態としてギアポジションおよび／またはブレーキスイッチのＯＮまたはＯＦＦ等を用いてもよい。この場合、例えばギアポジションがパーキングまたはニュートラルにあるときには、車両が停止しているとみなして可動子６のストローク量を短縮作動とすることができる。また、ブレーキスイッチがＯＮ操作、即ちアプライ操作されているときには、車両が停止しているとみなして可動子６のストローク量を短縮作動とすることができる。

以上説明した実施の形態に基づく車載圧縮装置として、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。

車載圧縮装置の第１の態様としては、シリンダと、該シリンダ内に摺動可能に設けられ、圧縮室を形成するピストンと、を有する圧縮機と、該ピストンに往復動可能に接続される可動子を有するリニアモータと、該リニアモータの駆動を制御する制御装置と、を備える。前記車載圧縮装置は、前記圧縮室で圧縮した作動流体を車両に設けられた圧力装置に供給し、前記制御装置は、前記車両の状態に応じて前記ピストンのストロークを可変に調整する。

第２の態様としては、第１の態様において、前記制御装置は、前記可動子の上死点を変更することなく、下死点を調整する。

第３の態様としては、第１の態様において、前記制御装置は、前記可動子の上死点と下死点とを調整する。

第４の態様としては、第１乃至第３の何れかの態様において、前記車両の状態は、前記車両のエンジンの回転数を含む。前記車載圧縮装置は、さらに、前記車両のエンジンの回転数を検出する回転数検出部を備える。前記制御装置は、前記回転数検出部により検出された前記エンジンの回転数が所定の回転数よりも低いとき、前記ピストンのストロークを小さくするように調整する。

第５の態様としては、第１乃至第４の何れかの態様において、前記車載圧縮装置は、さらに、前記車両の速度を検出する速度検出部を備える。前記制御装置は、前記速度検出部により検出された前記車両の速度が所定の速度よりも遅いとき、前記ピストンのストロークを、小さくするように調整する。

第６の態様としては、第１乃至第５の何れかの態様において、前記車載圧縮装置は、前記車両の上方または下方に位置する障害物の有無を検出する障害物検出部を備える。前記制御装置は、前記障害物検出部により前記障害物が検出されないとき、前記ピストンのストロークを、小さくするように調整する。

第７の態様としては、第１乃至第６の何れかの態様において、前記車両の状態は、前記車両のバッテリ電圧を含む。前記車載圧縮装置は、さらに、前記車両のバッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出部を備える。前記制御装置は、前記バッテリ電圧検出部により検出された前記バッテリ電圧が所定の電圧値よりも低い時、前記ピストンのストロークを、小さくするように調整する。

第８の態様としては、第１乃至第６の何れかの態様において、前記車両の状態は、前記車両のバッテリ電圧を含む。前記車載圧縮装置は、さらに、前記車両のバッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出部を備える。前記制御装置は、前記バッテリ電圧検出部により検出された前記バッテリ電圧の充電量が少ない時、前記ピストンのストロークを、小さくするように調整する。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明してきたが、上述した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれる。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

本願は、２０１６年５月２６日出願の日本特許出願番号２０１６−１０５１２２号に基づく優先権を主張する。２０１６年５月２６日出願の日本特許出願番号２０１６−１０５１２２号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示内容は、参照により全体として本願に組み込まれる。

１ 圧縮機、 ２ リニアモータ、 ６ 可動子、 １０ シリンダ、 １０Ｂ 圧縮室、 １１ ピストン、 ２１ エアサスペンション（圧力装置）、 ２７ 制御装置、 ２８ 電圧センサ（バッテリ電圧検出部）、 ２９ 回転数センサ（回転数検出部）、 ３０ 速度センサ（速度検出部）、 ３１ 車高センサ（障害物検出部）、 ３２ 圧力センサ（障害物検出部）

Claims (8)

1. 車載圧縮装置であって、
   シリンダと、該シリンダ内に摺動可能に設けられ、圧縮室を形成するピストンと、を有する圧縮機と、
   該ピストンに往復動可能に接続される可動子を有するリニアモータと、
   該リニアモータの駆動を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記車載圧縮装置は、前記圧縮室で圧縮した作動流体を車両に設けられた圧力装置に供給し、
   前記制御装置は、前記車両の状態に応じて前記ピストンのストロークを可変に調整する
   車載圧縮装置。
2. 請求項１に記載の車載圧縮装置であって、
   前記制御装置は、前記可動子の上死点を変更することなく、下死点を調整する
   車載圧縮装置。
3. 請求項１に記載の車載圧縮装置であって、
   前記制御装置は、前記可動子の上死点と下死点とを調整する
   車載圧縮装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の車載圧縮装置であって、
   前記車両の状態は、前記車両のエンジンの回転数を含み、
   前記車載圧縮装置は、さらに、前記車両のエンジンの回転数を検出する回転数検出部を備え、
   前記制御装置は、前記回転数検出部により検出された前記エンジンの回転数が所定の回転数よりも低いとき、前記ピストンのストロークを、小さくするように調整する
   車載圧縮装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の車載圧縮装置であって、
   さらに、前記車両の速度を検出する速度検出部を備え、
   前記制御装置は、前記速度検出部により検出された前記車両の速度が所定の速度よりも遅いとき、前記ピストンのストロークを、小さくするように調整する
   車載圧縮装置。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の車載圧縮装置であって、
   前記車両の上方または下方に位置する障害物の有無を検出する障害物検出部を備え、
   前記制御装置は、前記障害物検出部により前記障害物が検出されないとき、前記ピストンのストロークを、小さくするように調整する
   車載圧縮装置。
7. 請求項１乃至６の何れかに記載の車載圧縮装置であって、
   前記車両の状態は、前記車両のバッテリ電圧を含み、
   前記車載圧縮装置は、さらに、前記車両のバッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出部を備え、
   前記制御装置は、前記バッテリ電圧検出部により検出された前記バッテリ電圧が所定の電圧値よりも低い時、前記ピストンのストロークを、小さくするように調整する
   車載圧縮装置。
8. 請求項１乃至６の何れかに記載の車載圧縮装置であって、
   前記車両の状態は、前記車両のバッテリ電圧を含み、
   前記車載圧縮装置は、さらに、前記車両のバッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出部を備え、
   前記制御装置は、前記バッテリ電圧検出部により検出された前記バッテリの充電量が少ない時、前記ピストンのストロークを、小さくするように調整する
   車載圧縮装置。

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