(57)【要約】【課題】簡易な装置で、路面に対する車体姿勢を保持することのできる車高調整装置を提供する。【解決手段】車高調整装置１０は、後輪の車高を検知する車高センサ４と、車体の前後方向の傾斜角度の変化を検知する傾斜センサ３と、車高を変化させるアクチュエータ１と、このアクチュエータ１を制御する制御部２とを具え、制御部２は、車体の路面に対する前後方向傾斜角度φが予め定められた所定角度範囲内に収まるよう制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
後輪の中心軸線に対するこの後輪付近の車体部分の高さ（以下、「車高」という）を検知する車高センサと、車高を変化させるアクチュエータと、このアクチュエータを制御する制御部とを具えた車高調整装置において、
車体の水平面に対する前後方向傾斜角度θxを検知する傾斜センサを設け、前記制御部を、前記車高センサと前記傾斜センサとからの検知信号に基づいて、前記車体の路面に対する前後方向傾斜角度φが予め定められた所定角度範囲内に収まるよう、前記アクチュエータを制御するものとする車高調整装置。
【請求項２】
前記所定角度範囲に対応する車高範囲を車高h1〜h2とし、車両を水平面上に配置したときの、車体の水平面に対する前後方向傾斜角度の目標値をθaとして、前記制御部は、検知した、前記車高hxおよび前記傾斜角度θxに基づいて、前記、水平面に対する前後方向傾斜角度θxを前記目標値θa にしたときにとるべき仮想車高hyを算出し、仮想車高hyが車高h1より小さい場合には、前記車高hがh1となるよう制御し、仮想車高hyが車高h2より大きい場合には、前記車高hがh1となるよう制御し、仮想車高hyが車高h1〜h2の範囲内にある場合には、車高hが仮想車高hyとなるよう制御するものとする請求項１に記載の車高調整装置。
【請求項３】
前記所定角度範囲に対応する車高範囲を車高h1〜h2として、前記制御部は、検知した前記傾斜角度θxが、前記目標値θaと異なる場合だけ、請求項２に記載の制御を行い、検知した前記傾斜角度θxが、前記目標傾斜角度φ0と同じ場合には、検知した、前記車高hxおよび前記傾斜角度θxに基づいて、検知車高hxが車高h1より小さい場合、前記車高hがh1となるよう制御し、検知車高hxが車高h2より大きい場合、前記車高hがh1となるよう制御し、検知車高hxが車高h1〜h2の範囲内にある場合、何も制御しないものとする請求項１に記載の車高調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、後輪の中心軸線に対するこの後輪付近の車体部分の高さ（以下、「車高」という）を変化させるアクチュエータと、このアクチュエータを制御する制御部とを具えた車高調整装置に関し、特に、車高調整に伴って発生する、路面に対する車体姿勢（すなわち、車体の前後方向傾斜角度）の変化を簡易な構成によって抑えることのできるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、乗車人員や積載重量に関わりなく車体の姿勢を保持する目的で、後輪の車高を空車時と同じ一定の高さに保つよう制御する車高調整装置は知られている。しかしながら、この車高調整装置は、乗車人員や積載重量の変化による影響を多少なりとも受ける前輪の車高変化を無視して、後輪の車高だけを空車時と同じに調整しているので、前輪の車高だけが空車時より低くなり、その結果車両は前傾姿勢となり、操縦安定性や乗り心地に影響を及ぼすという問題がある。この問題を解決する方法として、前輪と後輪とのそれぞれに車高を検知する手段を設け、これらの車高検知手段の情報に基づいて、車体姿勢の変化がないように後輪の車高を調整するものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−３９５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この提案に従えば、少なくとも、前輪の車高を検知する手段と、後輪の車高を検知する手段とが必要となり、しかもこれらは、それぞれ前輪、および、後輪の近くに別個に取り付ける必要があり、装置が大がかりで複雑なものとならざるを得なかった。
【０００４】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な装置で、車体姿勢を一定に保ち、操縦性や乗り心地を向上することのできる車高調整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】
【０００５】
＜１＞は、後輪の中心軸線に対するこの後輪付近の車体部分の高さ（以下、「車高」という）を検知する車高センサと、車高を変化させるアクチュエータと、このアクチュエータを制御する制御部とを具えた車高調整装置において、
車体の水平面に対する前後方向傾斜角度θxを検知する傾斜センサを設け、前記制御部を、前記車高センサと前記傾斜センサとからの検知信号に基づいて、前記車体の路面に対する前後方向傾斜角度φが予め定められた所定角度範囲内に収まるよう、前記アクチュエータを制御するものとする車高調整装置である。
【０００６】
＜２＞は、＜１＞において、前記所定角度範囲に対応する車高範囲を車高h1〜h2とし、車両を水平面上に配置したときの、車体の水平面に対する前後方向傾斜角度の目標値をθaとして、前記制御部は、検知した、前記車高hxおよび前記傾斜角度θxに基づいて、前記、水平面に対する前後方向傾斜角度θxを前記目標値θa にしたときにとるべき仮想車高hyを算出し、仮想車高hyが車高h1より小さい場合には、前記車高hがh1となるよう制御し、仮想車高hyが車高h2より大きい場合には、前記車高hがh1となるよう制御し、仮想車高hyが車高h1〜h2の範囲内にある場合には、車高hが仮想車高hyとなるよう制御するものとする車高調整装置である。
【０００７】
＜３＞は、＜１＞において、前記所定角度範囲に対応する車高範囲を車高h1〜h2として、前記制御部は、検知した前記傾斜角度θxが、前記目標値θaと異なる場合だけ、＜２＞の制御を行い、検知した前記傾斜角度θxが、前記目標傾斜角度φ0と同じ場合には、検知した、前記車高hxおよび前記傾斜角度θxに基づいて、検知車高hxが車高h1より小さい場合、前記車高hがh1となるよう制御し、検知車高hxが車高h2より大きい場合、前記車高hがh1となるよう制御し、検知車高hxが車高h1〜h2の範囲内にある場合、何も制御しないものとする車高調整装置である。
【発明の効果】
【０００８】
＜１＞によれば、前記車体の路面に対する前後方向傾斜角度φが予め定められた所定角度範囲内に収まるよう制御するので、積載重量が変わっても路面に対する車体姿勢を一定に保つことができ、しかも、傾斜角度センサを後輪の近くに配置することにより、傾斜センサ、後輪用の車高センサ、アクチュエータ、および制御部よりなる車高調整装置を後輪の近傍にまとめることができ、この装置を簡易でコンパクトなものにすることができる。
【０００９】
＜２＞によれば、前記制御部は、検知した、前記車高hxおよび前記傾斜角度θxに基づいて、前記、水平面に対する前後方向傾斜角度θxを前記目標値θa にしたときにとるべき仮想車高hyを算出し、仮想車高hyが車高h1より小さい場合には、前記車高hがh1となるよう制御し、仮想車高hyが車高h2より大きい場合には、前記車高hがh1となるよう制御し、仮想車高hyが車高h1〜h2の範囲内にある場合には、車高hが仮想車高hyとなるよう制御するものとするので、詳細を後述するように、＜１＞の車高調整装置を容易に実現することができる。
【００１０】
＜３＞によれば、前記制御部は、検知した前記傾斜角度θxが、前記目標値θaと異なる場合だけ、請求項２に記載の制御を行い、検知した前記傾斜角度θxが、前記目標傾斜角度φ0と同じ場合には、検知した、前記車高hxおよび前記傾斜角度θxに基づいて、検知車高hxが車高h1より小さい場合、前記車高hがh1となるよう制御し、検知車高hxが車高h2より大きい場合、前記車高hがh1となるよう制御し、検知車高hxが車高h1〜h2の範囲内にある場合、何も制御しないものとするので、平坦な路面における車高調整動作を安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態について図に基づいて説明する。図１は、この実施形態の車高調整装置を示すブロック線図であり、車高調整装置１０は、車高を変化させるアクチュエータ１と、車両の前後方向の傾きを検出する傾斜センサ３と、アクチュエータ１が取り付けられている車輪における車高を検出する車高センサ４と、傾斜センサ３および車高センサ４からの信号に基づいてアクチュエータ１を制御する制御部２とを具えて構成される。
【００１２】
アクチュエータ１は、その内部にエアを流入させ、もしくは、排出させてその内圧と容積とを変化させることにより車高hを上下させるよう機能する空気バネで構成されていて、アクチュエータ１へのエアの供給量を制御する供給エア比例制御弁８と、アクチュエータ１からのエアの排出量を制御する排出エア比例制御弁９とが設けられる。
【００１３】
一方、制御部２には、傾斜センサ３および車高センサ４からの検出信号に基づいて、修正したあとの車高を決定するとともに、アクチュエータ１に、実際の車高を、ここで計算された、修正後の車高に変化させるよう、供給エア比例制御弁８および排出エア比例制御弁９の弁開度の目標値を制御量出力回路１２に指令するＣＰＵ１１と、傾斜センサ３からの検出信号を変換してＣＰＵ１１に出力する傾斜入力信号処理回路１３と、車高センサ４からの検出信号を変換してＣＰＵ１１に出力する車高入力信号処理回路１４と、ＣＰＵ１１から指令された弁開度の目標値に基づいて供給エア比例制御弁８および排出エア比例制御弁９に制御量を出力する制御量出力回路１２とが設けられる。
【００１４】
なお、この場合の傾斜センサ３としては、クロスボー(株)製、型番：CXTA01のようなものを用いることができ、また、車高センサ４としては、（株）緑測器製、型番CPP-45Bのようなものを用いることができる。
【００１５】
本発明はこのように構成された車高調整装置１０を用いて、車体の、路面に対する前後方向傾斜角度φを、できるだけ一定となるよう所定の角度範囲内に収める制御を行うものであり、その制御内容について以下に詳細を説明する。
【００１６】
図２は、車高調整装置１０の非作動下で、水平路面上に配置された車両の輪郭を示す模式図であり、図中、３０Ａは、予め定められた標準積載重量が所定前後方向位置Ｇに負荷された状態（以下「標準重量状態」という）の車両を実線で表し、３０Ｂは、予め定められた最大積載重量が所定の前後方向位置Ｇに負荷された状態（以下「最重重量状態」という）の車両を破線で表し、３０Ｃは、予め定められた最小積載重量が所定前後方向位置Ｇに負荷された状態（以下「最軽重量状態」という）の車両を二点鎖線で、それぞれ表している。
【００１７】
以下の説明において、後輪の車高hとして、後輪中心軸Qの真上の予め設定された位置に配置された基準点Pの、後輪中心軸Qからの高さをとるものとし、また、水平面に対する前後方向の車体傾斜角度としては、一般的に、車体上の前後方向鉛直面内にある任意の直線とこの直線と水平面とのなす角度として定義することができるが、ここでは、標準重量状態において、水平面に配置された状態の車体に、前記基準点Pを通る水平な車両前後方向の線を基準線Lとして描いたときこの基準線Lと水平面とのなす角度を前後方向の車体傾斜角度θとし、前輪の車高hfを、前輪中心軸Tから基準線Lまでの距離をとることとする。
【００１８】
図２に示すように、車両は、その標準重量状態では、基準線Lは水平な直線L0に位置し、したがって、車体傾斜角度θは0°であり、前輪の車高hf、および後輪の車高hは、ともにh0である。最重重量状態では、基準線Lは後傾姿勢の直線L1となり、このとき、前輪の車高hfをh2（以下、「最低車高」という）する。また、最軽重量状態では、基準線Lは前傾姿勢の直線L2となり、このときの前輪の車高hfをh2（以下、「最高車高」という）とする。
【００１９】
本発明は、積載重量によってh1〜h2の範囲内で変化する前輪の車高にあわせて、後輪の車高を制御し、後輪の車高の範囲もh1〜h2の範囲内に収めることにより、傾斜した路面であっても、路面に対する車体の前後方向の傾斜角度φを、図３に前後輪の模式図で示すように、後輪車高hがh1で前輪車高hfがh2であるときの傾斜角度θ1から、後輪車高hがh2で前輪車高hfがh1であるときの傾斜角度−θ1までの角度範囲内に収めるよう制御するものであり、これを実現するため、本発明の制御部２は、車高センサ４と傾斜センサ３との両方からの信号に基づいて、図４に示すフローチャートに従って制御を行う。
【００２０】
制御部２は、以下のステップを、所定のサンプリング周期で繰り返す。すなわち、傾斜センサ３で検出した傾斜角度θxの信号を入力するとともに（ステップ１）、車高センサ４で検出した車高hxの信号を入力し（ステップ２）、次いで、これらの入力した傾斜角度θxおよび車高hxのデータに基づいて、傾斜角度θが目標の傾斜角度θa（この例では0°）となるような車高hy（以下、「仮想車高」という）を計算し（ステップ３）。仮想車高hyが、最低車高h1〜最高車高h2の範囲にあうか否かを判定し（ステップ４）、仮想車高hyがこの範囲内にあれば、車高ｈが仮想車高hyとなるよう制御し（ステップ５）、仮想車高hyが、最低車高h1より低ければ、車高ｈが最低車高h1となるように制御し（ステップ６）、仮想車高hyが、最高車高hより高ければ、車高ｈが最高車高h2となるように制御する（ステップ７）。
【００２１】
このような構成の制御部２を用いて行う制御の具体例を、車両が水平面上に配置されている場合、車両が前傾する路面に配置されている場合、そして、車両が後傾する路面に配置されている場合のそれぞれに分けて、以下に具体的に説明する。
【００２２】
図５は、車両が水平面上に配置されている場合の車高を示す模式図であり、Sは前輪の中心軸、Qは後輪の中心軸を示す。制御部には、傾斜角度θxと、後輪の車高hxのデータが入力され、制御部２は、傾斜角度θが0°となる仮想車高hyを計算する。前輪の車高hfは制御できないから、図５から明らかなように、hyは、ホイールベース寸法Bを用いて、式（１）で表すことができる。
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【００２３】
そして、この場合、重量状態がどうであれ、hyは、h1〜h2の範囲内にある前輪の車高hfと同じであるから、これもh1〜h2の範囲内にあり、したがって、ステップ４の処理、すなわち、車高hを仮想車高hyにするよう制御するので、車体の傾斜角度θを0°とし、車体を目標の姿勢にすることができる。なお、路面が僅かだけ前後に傾斜していても、式（１）によって計算された仮想車高hyがh1〜h2の範囲内にあれば、同様に、車体の傾斜角度θを0°とするよう制御することになる。
【００２４】
図６は、車体が大きく前傾する路面に置かれた場合の車高を示す模式図であり、この場合、前輪の車高hfはh1〜h2の範囲内にあることに変わりはないが、図６から明らかなように、式（１）に基づいて計算された仮想車高hyはh1より小さくなり、この場合、制御部２は、ステップ６の処理に従い車高ｈが最低車高h1となるように制御する。しかし、このときも、前輪も後輪も車高は、車両の重量状態に関係なくh1〜h2の範囲内にあるので、前述の通り、車体の傾斜角度を−θ1〜θ1の範囲内に収めることができる。
【００２５】
図７は、車体が大きく後傾する路面に置かれた場合、の車高を示す模式図であり、この場合、前輪の車高hfはh1〜h2の範囲内にあることに変わりはないが、式（１）に基づいて計算された仮想車高hyはh2より大きくなり、したがって、制御部２は、ステップ６の処理に従い車高ｈが最高車高h2となるように制御する。そして、このときも同様に、前輪も後輪も車高は、車両の重量状態に関係なくh1〜h2の範囲内にあるので、車体の傾斜角度を−θ1〜θ1の範囲内に収めることができる。
【００２６】
上記のように、傾斜センサ３からの傾斜角度データと車高センサ４からの車高データとの両方に基づいて車高を制御する本発明を用いて車両を制御した場合の車体姿勢のシミュレーション結果と、車高センサ４からの車高データだけに基づいて制御する従来技術を用いて車両を制御した場合の車体姿勢のシミュレーション結果とを比較する。
【００２７】
図８は、車両が水平面上に配置されている場合、従来技術を用いて、車高を、標準重量状態の車高であるh0とするよう制御した場合の車体姿勢を示し、実線で表した車体３２Ａは、標準重量状態に対応し、破線で表した車体３２Ｂは最重重量状態に対応し、二点差線で表した車体３２Ｃは最軽重量状態に対応している。
【００２８】
図９は、車両が水平面上に配置されている場合、本発明を用いて、傾斜角度を0°に制御した場合の車体姿勢を示し、実線で表した車体４２Ａは、標準重量状態に対応し、破線で表した車体４２Ｂは最重重量状態に対応し、二点差線で表した車体４２Ｃは最軽重量状態に対応している。
【００２９】
図８と図９とを比較すると、シミュレーション結果では、本発明は、従来技術よりも、車体姿勢の重量状態に対する依存性が大幅に小さく一定していることがわかる。
【００３０】
図１０は、車両が前傾する路面に配置されている場合、従来技術を用いて、車高を、標準重量状態の車高であるh0とするよう制御した場合の車体姿勢を示し、実線で表した車体３３Ａは、標準重量状態に対応し、破線で表した車体３３Ｂは最重重量状態に対応し、二点差線で表した車体３３Ｃは最軽重量状態に対応している。
【００３１】
図１１は、車両が前傾する路面に配置されている場合、本発明を用いて、車高ｈをh1に制御した場合の車体姿勢を示し、実線で表した車体４３Ａは、標準重量状態に対応し、破線で表した車体４３Ｂは最重重量状態に対応し、二点差線で表した車体４３Ｃは最軽重量状態に対応している。
【００３２】
図１２は、車両が後傾する路面に配置されている場合、従来技術を用いて、車高を、標準重量状態の車高であるh0とするよう制御した場合の車体姿勢を示し、実線で表した車体３４Ａは、標準重量状態に対応し、破線で表した車体３４Ｂは最重重量状態に対応し、二点差線で表した車体３４Ｃは最軽重量状態に対応している。
【００３３】
図１３は、車両が後傾する路面に配置されている場合、本発明を用いて、車高ｈをh2に制御した場合の車体姿勢を示し、実線で表した車体４４Ａは、標準重量状態に対応し、破線で表した車体４４Ｂは最重重量状態に対応し、二点差線で表した車体４４Ｃは最軽重量状態に対応している。
【００３４】
図１０と図１１とを、図１２と図１３とを、それぞれ比較すると、傾斜した路面に置かれた車両に対しても、本発明は、従来技術よりも、車体姿勢の重量状態に対する依存性が大幅に小さく一定していることがわかる。
【００３５】
図１４は、以上に説明した実施形態における制御部２Ａの処理手順だけを変形した変形例を示すフローチャードであり、この変形例の制御部２は、所定のサンプリング周期で以下のステップを繰り返す。すなわち、傾斜センサ３で検出した傾斜角度θxの信号を入力するとともに（ステップ１）、車高センサ４で検出した車高hxの信号を入力し（ステップ２）、傾斜角度θxが目標の傾斜角度θaであるか否かを判定し（ステップ３）、傾斜角度θxが目標の傾斜角度θaでない場合には、入力した傾斜角度θxおよび車高hxのデータに基づいて、傾斜角度θが目標の傾斜角度θa（この例では0°）となるような車高hy（以下、「仮想車高」という）を計算し（ステップ４）、次いで、仮想車高hyが、最低車高h1〜最高車高h2の範囲にあうか否かを判定し（ステップ５）、仮想車高hyがこの範囲内にあれば、車高ｈが仮想車高hyとなるよう制御し（ステップ６）、仮想車高hyが、最低車高h1より低ければ、車高ｈが最低車高h1となるように制御し（ステップ７）、仮想車高hyが、最高車高hより高ければ、車高ｈが最高車高h2となるように制御する（ステップ８）。
【００３６】
一方、ステップ３において、傾斜角度θxが目標の傾斜角度θaである場合には、入力した車高hxが、最低車高h1〜最高車高h2の範囲にあうか否かを判定し（ステップ９）、入力した車高hxがこの範囲内にあれば、車高ｈの制御を行わず、車高ｈをhxのままとし（ステップ１０）、入力した車高hxが、最低車高h1より低ければ、車高ｈが最低車高h1となるように制御し（ステップ１１）、入力した車高hxが、最高車高hより高ければ、車高ｈが最高車高h2となるように制御する（ステップ１２）。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る実施形態の車高調整装置を示すブロック線図である。
【図２】水平面上に置かれた車両の、車高制御を行わない場合における車体の状態を示す模式図である。
【図３】制御された状態にある、前後輪の車高の範囲を示す模式図である。
【図４】実施形態の制御部が行う制御を示すフローチャートである。
【図５】水平面上に置かれた車両の前後輪の車高関係を示す模式図である。
【図６】前傾させる路面上に置かれた車両の前後輪の車高関係を示す模式図である。
【図７】後傾させる路面上に置かれた車両の前後輪の車高関係を示す模式図である。
【図８】従来の制御下にある車両の、水平面上の姿勢を示す模式図である。
【図９】本発明の制御下にある車両の、水平面上の姿勢を示す模式図である。
【図１０】従来の制御下にある車両の、前傾させる路面上の姿勢を示す模式図である。
【図１１】本発明の制御下にある車両の、前傾させる路面上の姿勢を示す模式図である。
【図１２】従来の制御下にある車両の、後傾させる路面上の姿勢を示す模式図である。
【図１３】本発明の制御下にある車両の、後傾させる路面上の姿勢を示す模式図である。
【図１４】実施形態の変形例の制御部が行う制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１    アクチュエータ
２、２Ａ    制御部
３    傾斜センサ
４    車高センサ
８    供給エア比例制御弁
９    排出エア比例制御弁
１０、１０Ａ    車高調整装置
１１、１１Ａ    ＣＰＵ
１２    制御量出力回路
１３    傾斜入力信号処理回路
１４    車高入力信号処理回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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