(57)【要約】【課題】より簡単な構成で、エアスプリングのばね定数を無段階に且つ任意の値に設定可能とすることにより、コスト性及び乗員の乗心地を共に向上させる。【解決手段】エアサスペンション装置１０は、主空気室１３と副空気室２８とを選択的に連通あるいは遮断するバルブ２６と、バルブ２６の切換を制御する切換制御部３２とを備え、切換制御部３２は、乗員による操作、あるいは、車両状態に応じて、所定時間の間にバルブ２６による主空気室１３と副空気室２８との連通状態及び遮断状態を交互に連続して切り替える。【選択図】図１
2010241362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主空気室をなすエアスプリングを介して車両の車輪を車体に懸架し、前記エアスプリングと連通する副空気室を備えたエアサスペンション装置において、
前記主空気室と前記副空気室とを選択的に連通あるいは遮断する切換弁と、
前記切換弁の切換を制御する切換制御手段と、
を備え、
前記切換制御手段は、前記車両の乗員による操作、あるいは、車両状態に応じて、所定時間の間に前記切換弁による前記主空気室と前記副空気室との連通状態及び遮断状態を交互に連続して切り替えることを特徴とするエアサスペンション装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記主空気室の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記エアスプリングの実際のばね定数を算出する実ばね定数算出手段と、
前記乗員による操作、あるいは、前記車両状態に応じて、前記エアスプリングの目標ばね定数を取得する目標ばね定数取得手段と、
をさらに備え、
前記切換制御手段は、前記目標ばね定数と前記実際のばね定数との差分に応じて、前記所定時間内における前記連通状態及び前記遮断状態の割合を設定することを特徴とするエアサスペンション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の車輪を車体に懸架する主空気室をなすエアスプリングと、該エアスプリングに連通する副空気室とを備えたエアサスペンション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両の車輪を車体に懸架するエアサスペンション装置は、主空気室をなすエアスプリングのばね定数を可変とするために、前記主空気室と副空気室とを備えており、前記主空気室と前記副空気室との間を連通あるいは遮断することにより、前記ばね定数を２段階に設定できるようにしている。この場合、２段階に設定される各ばね定数の差をできるだけ大きくするためには、前記副空気室の容量を増加させる必要がある。そのため、前記各ばね定数は、両極端の大きさのもの（極めて大きな値と極めて小さな値）にしか設定することができなかった。
【０００３】
そこで、特許文献１には、副空気室を複数設け、これらの副空気室と主空気室との連通状態を調整することで、ばね定数を多段階に設定可能とする構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−１３５８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術のように、副空気室を複数設ける場合には、各副空気室と主空気室との連通状態を個別に設定できる構造にする必要があるので、エアサスペンション装置の構造が複雑化すると共に、コスト性も悪化する。
【０００６】
また、車両走行時に連続的にばね定数を切り換えることができれば、車両内の乗員の乗心地を向上させることが可能となる。しかしながら、特許文献１では、各副空気室と主空気室との連通状態及び遮断状態の組み合わせの数しかばね定数の値を設定することができず、該ばね定数を段階的にしか変化させることができないので、乗員の乗心地に違和感を与えるおそれがある。
【０００７】
この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、より簡単な構成で、エアスプリングのばね定数を無段階に且つ任意の値に設定可能とすることにより、コスト性及び乗員の乗心地を共に向上させることができるエアサスペンション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、主空気室をなすエアスプリングを介して車両の車輪を車体に懸架し、前記エアスプリングと連通する副空気室を備えたエアサスペンション装置において、
前記主空気室と前記副空気室とを選択的に連通あるいは遮断する切換弁と、前記切換弁の切換を制御する切換制御手段とを備え、
前記切換制御手段は、前記車両の乗員による操作あるいは車両状態に応じて、所定時間の間に前記切換弁による前記主空気室と前記副空気室との連通状態及び遮断状態を交互に連続して切り替えることを特徴としている。
【０００９】
この発明によれば、前記切換弁で前記主空気室と前記副空気室との前記連通状態及び前記遮断状態を交互に連続して切り換えることにより、前記連通状態で得られるばね定数と、前記遮断状態で得られるばね定数との中間値を取っているように（中間的なばね定数に設定されているように）エアサスペンション装置を動作させることができる。これにより、特許文献１の技術のような複雑な構成を設けることなく、より簡単な構成で、前記エアサスペンションのばね定数を無段階且つ任意の値に設定することが可能となり、コスト性及び乗心地を共に向上させることができる。
【００１０】
また、上記のエアサスペンション装置は、前記主空気室の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の検出結果に基づいて前記エアスプリングの実際のばね定数を算出する実ばね定数算出手段と、前記乗員による操作あるいは前記車両状態に応じて前記エアスプリングの目標ばね定数を取得する目標ばね定数取得手段とをさらに備え、前記切換制御手段は、前記目標ばね定数と前記実際のばね定数との差分に応じて前記所定時間内における前記連通状態及び前記遮断状態の割合を設定する。
【００１１】
これにより、前記所定時間内での前記連通状態及び前記遮断状態の割合を調整することで、前記ばね定数の値を任意の値に設定することができるので、前記乗員の意図や前記車両状態に適したサスペンション特性を容易に得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、切換弁で主空気室と副空気室との連通状態及び遮断状態を交互に連続して切り換えることにより、前記連通状態で得られるばね定数と、前記遮断状態で得られるばね定数との中間値を取っているように（中間的なばね定数に設定されているように）エアサスペンション装置を動作させることができる。これにより、特許文献１の技術のような複雑な構成を設けることなく、より簡単な構成で、エアサスペンションのばね定数を無段階且つ任意の値に設定することが可能となり、コスト性及び乗心地を共に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の一実施形態に係るエアサスペンション装置のブロック図である。
【図２】バルブが開状態及び閉状態でのばね特性を模式的に示すグラフである。
【図３】バルブを閉状態から開状態に単純に移行させたときのばね特性の変化を模式的に示すグラフである。
【図４】この実施形態を適用してバルブの開状態及び閉状態を連続的に変化させたときのばね特性を模式的に示すグラフである。
【図５】この実施形態を適用してバルブを閉状態から開状態に移行させたときのばね特性の変化を模式的に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
先ず、この発明の一実施形態に係るエアサスペンション装置１０の構成について、図１のブロック図を参照しながら説明する。
【００１６】
エアサスペンション装置１０は、図示しない車両の車輪を車体に懸架するエアサスペンション１２と、該エアサスペンション１２の主空気室１３に接続される流路１４に順に配設されたバルブ１６及びポンプ１８と、ポンプ１８及び流路１４を介してバルブ１６に接続されたドライヤ２０と、主空気室１３の圧力を検出し圧力検出信号Ｓｐとして出力する圧力検出器（圧力検出手段）２２と、前記車両のエンジン等を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）３０とを備える。
【００１７】
また、エアサスペンション１２は、エアスプリングからなる主空気室１３と、主空気室１３に接続された流路２４に配設されたバルブ（切換弁）２６と、バルブ２６及び流路２４を介して主空気室１３に接続される副空気室２８とを備える。さらに、ＥＣＵ３０は、切換制御部（切換制御手段）３２、実ばね定数算出部（実ばね定数算出手段）３４及び目標ばね定数取得部（目標ばね定数取得手段）３６を備える。
【００１８】
なお、車両が例えば４輪車であれば、４つのエアサスペンション１２が車両内に配置されるが、図１では、説明の容易化のために、車両内の１つのエアサスペンション１２のみ図示している。
【００１９】
バルブ１６は、切換制御部３２からの制御信号Ｓｖ１の入力に応じて開閉することにより、流路１４を介して主空気室１３とポンプ１８との間を連通あるいは遮断する電磁弁等のバルブである。また、バルブ２６は、切換制御部３２からの制御信号Ｓｖ２の入力に応じて開閉することにより、流路２４を介して主空気室１３と副空気室２８との間を選択的に連通あるいは遮断する電磁弁等のバルブである。
【００２０】
ポンプ１８は、バルブ１６によって主空気室１３とポンプ１８との間が連通状態となっているときに、ドライヤ２０で除湿した圧縮空気を主空気室１３に送給するか、あるいは、主空気室１３内の空気を外部に排出する。
【００２１】
なお、エアサスペンション１２の具体的な構成及び機能は、特許文献１等に開示されているので、この明細書では、エアサスペンション１２の詳細な説明は省略する。
【００２２】
ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータであり、ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより、エンジン等の制御や、切換制御部３２、実ばね定数算出部３４、目標ばね定数取得部３６の機能を実現する。
【００２３】
実ばね定数算出部３４は、圧力検出器２２から入力された圧力検出信号Ｓｐに基づいて、主空気室１３をなすエアスプリングの実際のばね定数を算出する。目標ばね定数取得部３６は、車両内のナビゲーション装置等の入力手段に対する車両の乗員の操作、あるいは、前記車両内に配置された各種センサ等が検出した車両状態を示す情報（例えば、車速、ステアリング角度、路面からの入力により車両が受ける振動の状態、車両の旋回動作や駆動又は制動によって変化する該車両の姿勢の状態）に基づいて、前記エアスプリングのばね定数の目標値（目標ばね定数）を取得する。なお、目標ばね定数取得部３６は、車両に設けられたモード切替用のスイッチに対する乗員の操作に基づいて、切り替わったモードに応じたばね定数の目標値を取得してもよい。これにより、スイッチの切替に応じてばね定数の目標値が切り替わり乗員の乗心地が変わる。
【００２４】
切換制御部３２は、前述したように、バルブ１６に制御信号Ｓｖ１を出力することにより該バルブ１６の開閉を制御すると共に、バルブ２６に制御信号Ｓｖ２を出力することにより該バルブ２６の開閉を制御する。
【００２５】
この場合、切換制御部３２は、バルブ２６の開状態（主空気室１３と副空気室２８との連通状態）の時間と、閉状態（主空気室１３と副空気室２８との遮断状態）の時間とを１周期（所定時間）とする繰り返しパルス信号を制御信号Ｓｖ２としてバルブ２６に出力することにより、バルブ２６の開閉を制御する。
【００２６】
具体的に、切換制御部３２は、実ばね定数算出部３４が算出した実際のばね定数と、目標ばね定数取得部３６が取得した目標ばね定数との差分を算出し、算出した差分に応じて、前記繰り返しパルス信号（制御信号Ｓｖ２）のデューティを設定し、設定したデューティの制御信号Ｓｖ２をバルブ２６に出力することで、バルブ２６による主空気室１３と副空気室２８との連通状態及び遮断状態を交互に連続して切り替える。つまり、切換制御部３２は、前記実際のばね定数と前記目標ばね定数との差分に応じて前記デューティを調整することにより、１周期内での主空気室１３と副空気室２８との連通状態及び遮断状態の割合を設定していることになる。
【００２７】
次に、切換制御部３２によるバルブ２６の開閉制御に起因したエアスプリングのばね特性の変化について、図２〜図５のグラフを参照しながら説明する。
【００２８】
図２は、バルブ２６が開状態及び閉状態のときのエアスプリングのばね特性のグラフを示す。なお、縦軸は、車重に対するエアスプリングの反発力（ばね反発力）であり、横軸は、前記エアスプリングのストロークである。この場合、バルブ２６が開状態（バルブ開）及び閉状態（バルブ閉）のいずれのばね特性であっても、ストロークの増加に対してばね反発力は直線的に（線形的に）増加する。
【００２９】
なお、ばね反発力とばね定数とストロークとの間には、（ばね反発力）＝（ばね定数）×（ストローク）の関係があるので、図２中の２つのばね特性の傾きが実際のばね定数となる。従って、バルブ２６が閉状態（バルブ閉）でのばね定数は、バルブ２６が開状態（バルブ開）でのばね定数よりも大きいことが容易に理解できる。
【００３０】
ここで、車両内の乗員の乗心地を確保したい場合には、バルブ２６を開状態にしてばね定数を低下させ、一方で、車両のピッチやロールを抑制したい場合には、バルブ２６を閉状態にしてばね定数を増加させることが望ましい。この場合、バルブ２６が閉状態であれば、主空気室１３と副空気室２８とが遮断状態であるため、主空気室１３の圧力は比較的に高く、一方で、副空気室２８の圧力は比較的に低い。これに対して、バルブ２６が開状態であれば、主空気室１３と副空気室２８とが連通状態となり、主空気室１３と副空気室２８とが同一圧力となって、該主空気室１３の圧力は低下する。
【００３１】
図３は、バルブ２６が閉状態から開状態に単純に移行したときのばね特性の変化を示すグラフ（比較例）である。
【００３２】
この比較例では、バルブが閉状態から開状態に単純に移行して、主空気室１３と副空気室２８とが連通状態になると、主空気室１３と副空気室２８とを同一圧力とすべく、高圧力の主空気室１３から流路２４及びバルブ２６を介して低圧力の副空気室２８に、該主空気室１３内の高圧の空気が一気に流れ込む。この結果、ばね特性は、図３中の太い実線に示す略Ｎ字状の特性となって、バルブ閉の特性からバルブ開の特性に階段状に且つ急激に変化するので、乗員は、乗心地に違和感を感じることになる。
【００３３】
図４は、図３の比較例の不具合を解決するためのこの実施形態の特徴的な機能を示すグラフである。
【００３４】
この実施形態では、図１の説明でも述べたように、切換制御部３２からバルブ２６に対して繰り返しパルス信号の制御信号Ｓｖ２を出力している。そのため、バルブ２６は、制御信号Ｓｖ２に従って開状態と閉状態とを交互に繰り返すので、主空気室１３と副空気室２８との連通状態及び遮断状態を交互に連続して切り替えることができる。この結果、図４に示すように、この実施形態を適用したときのばね特性は、バルブ閉のばね特性とバルブ開のばね特性との間の中間的なばね特性（破線の特性）となる。なお、太い実線の特性は、前記中間的なばね特性を平均化したばね特性である。
【００３５】
このように、この実施形態では、バルブ２６の開閉を常時制御することにより、バルブ開のばね特性（ばね定数）と、バルブ閉のばね特性（ばね定数）との間の中間的なばね特性（ばね定数）を実現することができる。また、前述したように、制御信号Ｓｖ２は、繰り返しパルス信号であるため、該繰り返しパルス信号のデューティを変化するだけで、前記中間的なばね特性（太い実線のばね特性）の傾きを変化させることができるので、ばね定数を所望の値に容易に設定することが可能になると共に、該ばね定数を連続的に可変することができる。この結果、既存のハードウェア構成を変えることなく、ＥＣＵ３０の切換制御部３２からバルブ２６に対して上述した制御信号Ｓｖ２を出力するだけで、エアサスペンション装置１０のコスト性の向上や、乗員の乗心地の向上を容易に実現することができる。
【００３６】
また、この実施形態では、図５のグラフに示すばね特性を実現することも可能である。
【００３７】
図５は、この実施形態を適用して、バルブ閉からバルブ開への移行の際に、上述の制御信号Ｓｖ２によりバルブ２６の開閉を交互に繰り返し行った場合を示すグラフである。図５の太い実線で示すように、制御信号Ｓｖ２によりバルブ２６の開閉を交互に繰り返し細かく行うことで、図３の比較例のようなバルブ閉からバルブ開への単純な移行の場合と比較して、ばね特性を滑らかに移行させることが可能となる。
【００３８】
以上説明したように、この実施形態に係るエアサスペンション装置１０によれば、バルブ２６で主空気室１３と副空気室２８との連通状態及び遮断状態を交互に連続して切り換えることにより、前記連通状態で得られるばね定数と、前記遮断状態で得られるばね定数との中間値を取っているように（中間的なばね定数に設定されているように）エアサスペンション装置１０を動作させることができる。これにより、特許文献１の技術のような複雑な構成を設けることなく、より簡単な構成で、エアサスペンションのばね定数を無段階且つ任意の値に設定することが可能となり、コスト性及び乗心地を共に向上させることができる。
【００３９】
また、繰り返しパルス信号の１周期（所定時間内）での前記連通状態及び前記遮断状態の割合（デューティ）を調整することで、ばね定数の値を任意に設定することができるので、乗員の意図や車両状態に適したサスペンション特性を容易に得ることが可能となる。
【００４０】
この発明は、上述した実施形態に限らず、種々の構成を採り得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…エアサスペンション装置          １２…エアサスペンション
１３…主空気室                        ２２…圧力検出器
２６…バルブ                          ２８…副空気室
３２…切換制御部                      ３４…実ばね定数算出部
３６…目標ばね定数取得部
【図１】
2010241362.tif 000003
【図２】
2010241362.tif 000004
【図３】
2010241362.tif 000005
【図４】
2010241362.tif 000006
【図５】
2010241362.tif 000007