(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの後車軸と、この２つの後車軸の各両輪近傍をそれぞれシャシに支持する４個のエアサスペンションとを備えた車両に装備され、この４個のエアサスペンションの空気圧を個別に制御する制御装置を備えた車高調節装置において、
前記２つの後車軸の一方の両輪近傍および他方の中央にそれぞれ配置された３個の車高センサを備え、
前記２つの後車軸を後前車軸および後後車軸と定義するとき、後前車軸の両輪近傍に２個の車高センサと、後後車軸の中央に１個の車高センサとの合計３個の車高センサを備え、
前記制御装置は、前記３個の車高センサの検出出力を入力として前記２つの後車軸の中間にこの２つの後車軸と平行に設定される仮想軸のほぼ中央位置に仮想点を設定し、この仮想点の路面からの高さが目標値に維持されるように前記４個のエアサスペンションの空気圧を自動制御する論理手段を含む
ことを特徴とする車高調節装置。
【請求項２】
前記論理手段は、前記３個の車高センサの検出出力から前記仮想軸の両端近傍の車高を演算する手段と、この仮想車軸の両端近傍の車高がそれぞれ設定された範囲内になるように制御する手段とを含む請求項１記載の車高調節装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアサスペンションを備えた車両に利用する。本発明は、２つの後車軸を備え、その２つの後車軸の両端近傍にそれぞれエアサスペンションが配置された車両に利用する車高調節装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大型自動車には、車軸とシャシとの間にエアスプリングを配置するエアサスペンションが広く普及した。エアサスペンションを装備した車両の車高調節装置は、エアサスペンションを配置した車軸とシャシとの間にそれぞれ対応して車高センサを設け、この車高センサの検出出力を制御装置に取り込み、それぞれの車高が目標値になるように各エアサスペンションの空気圧を調節制御するように構成されている。車両後部に設けた車軸が２軸である大型車両では、この２軸を「後前軸」「後後軸」として区別すると、後前軸および後後軸のそれぞれ両端近傍にエアサスペンションが都合４個配置される。この４個のエアサスペンションにそれぞれ対応して４個の車高センサが取付けられている。
【０００３】
車高センサは、その取付けられた位置での車軸とシャシとの距離を電気信号として検出する機械電気変換装置である。たとえば検出距離の変化にしたがって抵抗値が変化する可変抵抗器が利用され、この可変抵抗器を通過する電流が出力電気信号となる。この電気信号は車高センサの検出出力として入力インターフェースを介して制御装置に接続され利用される。
【０００４】
従来例装置では、この４個の車高センサの検出出力の平均値が一定になるように、しかも４個の車高センサの検出出力がそれぞれ設定された範囲内の値になるように、４個のエアサスペンションの空気圧を調節制御するように構成されている。４個の車高センサの検出出力の平均値が一定になるように、ということは、２個の後車軸についてその中間位置に仮想車軸を設定し、その仮想車軸の中点に仮想点を設定し、この仮想点の地表面からの高さが一定に維持されるように調節することと等価である。そして４個の車高センサの検出出力がそれぞれ設定された範囲内の値になるように、ということは、シャシが路面に対して大きく傾かないようにということと等価である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような車高調節装置は、後車軸が２軸である大型車両については、後軸の車高調節装置に４個の車高センサが必要である。上述のように車高センサは電気機械部品であるから相応に高価であり、その取り付け組み立て工数も相応に大きい。本願発明者は車高センサの数を少なくすることを検討した。
【０００６】
すなわち本発明は、後車軸を２個有する車両について、車高センサの数を減らして車高調節装置を経済化することを目的とする。本発明は、車高センサの数を減らして部品価格を経済化するとともに、部品数を減らすことにより組み立て工数を低減することを目的とする。本発明は、車高センサの数を減らしても、実質的に制御特性を損なうことがない車高調節装置の制御論理を提供することを目的とする。
【０００７】
なお従来技術として、実開平  ５−１６４１０号公報には、複数の車高センサを利用して車高を制御する装置が開示され、その説明の中にその複数を少なくとも３個とする旨の記載があるが、後車軸を２軸有する車両の車高制御について考慮された説明はない。また上記公報開示のものは、車高センサの数を減らすことを目的とするものではない。一方、特開平７−１７２１３０号公報には、４個の車高センサのうち１個が故障したときに、故障した車高センサの出力を無効として他の車高センサの出力で補完させる制御論理が開示されている。しかしこの説明には、はじめから２個の後車軸について３個の車高センサを装備するとの考え方はなく、車高センサの数を減らすことを目的とするものでもない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、後車軸を２軸有する車両について、一つの後車軸についてはその両端近傍にそれぞれ車高センサを配置し、もう一つの後車軸についてはその中央付近に１個の車高センサを配置して、制御論理として二つの後車軸の中間に仮想車軸を設定し、その仮想車軸の中点が目標値になるように車高制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
すなわち本発明は、２つの後車軸（１１、１２）と、この２つの後車軸の各両輪近傍をそれぞれシャシに支持する４個のエアサスペンション（４−１，４−２，４−３，４−４）とを備えた車両に装備され、この４個のエアサスペンションの空気圧を個別に制御する制御装置（５）を備えた車高調節装置において、前記２つの後車軸の一方の両輪近傍および他方の中央近傍にそれぞれ配置された３個の車高センサ（１Ｌ，１Ｒ，２）を備え、前記制御装置（５）は、この３個の車高センサの検出出力を入力として前記２個の後車軸の中間にこの２個の後車軸と平行に設定される仮想軸（ＣＸ）のほぼ中央位置に仮想点（ＣＴ）を設定し、この仮想点（ＣＸ）の路面からの高さが目標値に維持されるように前記４個のエアサスペンション（４−１，４−２，４−３，４−４）の空気圧を自動制御する論理手段を含むことを特徴とする。
【００１０】
この構成により２つの後車軸について車高センサを３個利用することができるとともに、その制御精度は車高センサを４個用いるものに比べて実用上にはほとんど同様の制御を行うことができる。すなわち、車高センサを３個とする場合の不都合は、車高センサが中央近傍に取付けられた車軸の片側車輪が一つだけ路面の凹部に落ち込み、あるいは一つだけ路面の凸部に乗り上げている状態であり、このような状態は走行中にはほとんど発生することがない。かりに、このように一つの車軸の片側車輪が一つだけ不揃いの状態になることがあっても、走行中はそのような不揃いの状態になるのは、エアサスペンションの制御が追従することができないきわめて短い時間だけ発生するものであって問題にならない。
【００１１】
上記括弧内の符号は後から説明する実施例図面の参照符号である。これは、本発明の構成を理解しやすいように付すものであって、本発明を実施例に限定して理解するためのものではない。以下の記載においても同様である。
【００１２】
前記２つの後車軸を後前車軸（１１）および後後車軸（１２）と定義するとき、前記後車軸の一方は後前車軸（１１）であり、前記他方は後後車軸（１２）とすることがよい。すなわち、２つの後車軸を有する車両では、後前車軸（１１）を駆動車軸とし、後後車軸（１２）を従動車軸とする設計が多用されているから、後後車軸（１２）にはディファレンシャル・ギヤがなく、車軸の中央近傍に第三の車高センサ（２）を配置するに好都合である。
【００１３】
上記論理手段は、前記３個の車高センサ（１Ｌ，１Ｒ，２）の検出出力から前記仮想軸（ＣＸ）の両端近傍の車高を演算する手段と、この両端近傍の車高がそれぞれ設定された範囲内になるように制御する手段とを含む構成することができる。この構成により、仮想点（ＣＴ）の車高が目標値に制御されても、車体が路面に対して傾いてしまうような制御を回避することができる。仮想軸の両端近傍の車高がそれぞれ設定された範囲内になるように制御するのでなくとも、他の論理により、例えば前記３個の車高センサの検出出力がそれぞれ目標値に対して一定値になるように制御しても、車体が路面に対して傾くことのないように制御することもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図面を用いて本発明実施例を説明する。図１は本発明が実施される車両の外観図である。本発明は図１に示すように後軸を２軸備え前軸を１軸備えた車両に実施される。この車両は車体を車軸に支持するために、前軸１３および２つの後軸１１および１２のそれぞれ両端にエアサスペンションを備える。２つの後軸を後前軸１１および後後軸１２として区別する。
【００１５】
図２は後前軸の左側エアサスペンションの構造を示す図である。一つのエアサスペンション４は２個のエアスプリング４−１  を含む。この２個のエアスプリング４−１  の空気圧は連通している。このエアサスペンション４には、車軸１１とシャシ１４との距離を検出する車高センサ１Ｌが設けられている。車高センサ１Ｌは機械的な変位に応じて、検出出力として電気信号を発生する機械電気変換素子である。また車軸１１とシャシ１４との間には、急激な変位を緩和するショックアブソーバ１５が取付けられている。また前軸１３とシャシ１４との間にも図１に示すように車高センサ３が設けられている。
【００１６】
図３は後軸近傍の車軸および車高センサの配置を説明する図である。この図３では、後前軸１１および後後軸１２の軸中心を一点鎖線で表示する。ここで本発明の特徴とするところの第一は、２つの後軸のうち後前軸１１にはその左右両端近傍にそれぞれ車高センサ１Ｌおよび１Ｒが取付られ、後後軸１２には車高センサ２が１個だけ取付けられているところにある。その１個の車高センサ２は後後軸１２のほぼ中央とシャシ１４との間の距離を検出するように構成される。すなわち、従来例装置と比べると後後軸１２の車高センサを１個少なくした構成となる。本発明の特徴とするところの第二は、これら３個の車高センサ１Ｌ，１Ｒおよび２の検出出力を入力とするエアサスペンションの制御論理にある。
【００１７】
図４はこのエアサスペンション制御系のブロック構成図である。上で説明した後前軸の左右の車高センサ１Ｌおよび１Ｒの出力、および後後軸の１個の車高センサ２の検出出力はそれぞれ制御装置５に取り込まれる。さらにこの制御装置５にはエンジン（図外）の回転状態を示す回転センサ１０の検出出力が取り込まれる。この制御装置５の制御出力は、圧力調節弁８、８−１，８−２，８−３，および８−４  を制御する。これらの圧力調節弁は、エアタンク１６から供給される空気圧を各エアサスペンションに供給するとともに、各エアサスペンションの空気圧を排出させてその空気圧を調節する。
【００１８】
この制御装置５はプログラム制御回路および入出力インターフェースを含む構成である。このプログラム制御回路の制御論理の要部を定性的に説明すると、図３に示すように、この３個の車高センサ１Ｌ，１Ｒおよび２の検出出力を入力として、２つの後車軸の中間にこの２つの後車軸と平行に仮想軸ＣＸを設定し、この仮想軸ＣＸのほぼ中央位置に仮想点ＣＴを設定し、この仮想点ＣＴの路面からの高さが目標値に維持されるように前記４個のエアサスペンションの空気圧を自動調節する。さらに、この３個の車高センサ１Ｌ，１Ｒおよび２の検出出力から仮想軸ＣＸの両端近傍の仮想車輪の位置での車高を演算し、この両端近傍の仮想車輪の位置での車高がそれぞれ設定された範囲内になるように制御する。
【００１９】
これを数式により説明するとつぎの通りである。いま図３に示すように、車高センサ１Ｌ，１Ｒおよび２の検出値（車高値）をそれぞれＲ１Ｌ，Ｒ１ＲおよびＲｒとする。また仮想車軸ＣＸ上の中点の車高値をＣＴ、両端の車高値をそれぞれＬＨおよびＲＨ、後前軸の中点の車高値をＲｆとすると、
【００２０】
【数１】
0003583735.tif 000002
【００２１】
【数２】
0003583735.tif 000003
【００２２】
【数３】
0003583735.tif 000004
ただし
【００２３】
【数４】
0003583735.tif 000005
となる。
【００２４】
図５はこの制御論理の要部フローチャートである。３個の車高センサ１Ｌ，１Ｒおよび２の検出車高は、レベリング中（車高調節中）であるか、停車中であるか、走行中であるか、により異なる時間にわたる平均値を採る。検出車高が求まると、上述の演算式により仮想点の車高（ＣＴ）および仮想車軸の両端の車高（ＬＨおよびＲＨ）を演算する。つぎに仮想点の車高（ＣＴ）と目標値との差が許容範囲（α）内か否かを判断する。許容範囲内であれば後前軸両輪の検出車高（Ｒ１ＬおよびＲ１Ｒ）と目標値と差を演算し、さらに仮想車軸の両端の仮想両輪の車高（ＬＨおよびＲＨ）と目標値との差を演算し、この差がそれぞれ許容範囲（β）内か否かを判断する。差が許容範囲内であれば空気圧の調節は行う必要がない。差が許容範囲を超えているときには、後前軸の両輪および後後軸の両輪に合計４個設けられているエアサスペンションのうち、調節を必要とするものについて、そのエアスプリングの空気圧を排気して減圧する、またはそのエアスプリングの空気圧を給気して増圧する。
【００２５】
仮想車軸の左右の仮想車高（ＬＨまたはＲＨ）の一方または双方の空気圧を調節しなければならないときには、対応する側の後後軸のエアサスペンションの空気圧を調節する。すなわち、左の仮想車高（ＬＨ）を調節するときには後後軸の左側エアサスペンションを調節し、右の仮想車高（ＲＨ）を調節するときには後後軸の右側エアサスペンションを調節する。また仮想車軸の両側の仮想車高を調節しなければならないときには、後後軸の両側のエアサスペンションの空気圧を調節する。
【００２６】
前記許容範囲（α）は仮想点の車高（ＣＴ）の目標値に対する許容範囲であり、許容範囲（β）は仮想点の車高（ＣＴ）が目標範囲内にある場合に後前軸の両輪と仮想車軸の両輪の各車高が許容される均一範囲内にあるかの許容範囲である。許容範囲（α）と許容範囲（β）は同一の値を採用して問題ないが、異なる値を採用することもできる。
【００２７】
このように上記実施例装置では、後後軸の車高センサを１個とし、その１個の車高センサを後後軸のほぼ中央に配置して、仮想車軸および仮想車輪の位置で車高制御を行うことになる。これを従来例装置のように後後軸にもその両輪近傍に車高センサを配置した場合との制御特性を比較すると、制御の結果に相違が発生するのは、後後軸の一方の車輪のみが路面の極端な凸部に乗り上げた状態、あるいは極端な凹部に陥没した状態が、制御に要する相応の時間にわたり継続する場合である。このような状況は、信号待ちをする路面に大きい凸部または凹部があるなどの状況であり、これが通常の路面を走行中に発生することはないものとして問題ない。この車両が貨物自動車であるときに、通常の貨物の積み卸し場で停車したときにそのような状況になることはほとんどない。またこの車両がバスに利用されている場合にも、停留所や車両基地で後後軸の片側一輪のみが乗り上げまたは陥没の状態になることはほとんどない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明により、後車軸が２個ある車両について、車高センサの数を減らして車高調節装置を経済化することができる。すなわち、車高センサの数を減らして部品価格を経済化するとともに、部品数を減らして組み立て工数を低減することができる。本発明の制御論理により、車高センサの数を減らすことにより実質的に車高制御の性能が低下することはなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が実施された車両の外観図。
【図２】後前軸左側のエアサスペンション構造図。
【図３】本発明実施例装置の制御論理について２個の後車軸と仮想車軸の関係を示す図。
【図４】本発明実施例装置の制御系ブロック構成図。
【図５】本発明実施例装置の制御フローチャート。
【符号の説明】
１  車高センサ
１Ｌ  後前軸左側の車高センサ
１Ｒ  後前軸右側の車高センサ
２  後後軸の車高センサ
３  前軸の車高センサ
４  エアサスペンション
５  制御装置
６  圧力センサ
８  圧力調節弁
１０  回転センサ
１１  後前軸
１２  後後軸
１３  前軸
１４  シャシ
１５  ショックアブソーバ
１６  エアタンク
【図１】
0003583735.tif 000006
【図２】
0003583735.tif 000007
【図３】
0003583735.tif 000008
【図４】
0003583735.tif 000009
【図５】
0003583735.tif 000010