JPH0899515A - 電子制御エアサスペンション車用制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ローリング、ピッチングまたはバウンシングの
発生を確実に検出して、それらにより発生する車体振動
を効果的に制振すること。 【構成】車体20の前輪車軸25近傍の右の最外側に右用上
下Ｇセンサ15ａが配置され、車体20の後輪車軸26近傍の
左の最外側に左用上下Ｇセンサ15ｂが配置され、コント
ロールユニット９に出力信号Ｇ_zr及びＧ_zlが入力され
る。そして、ばね上共振域レベルＺｓ＝｜Ｇ_zr｜×｜Ｇ
_zl｜及びばね下共振域レベルＺｕ＝｜Ｇ _zri −Ｇ_zri-1
｜×｜Ｇ_zli −Ｇ_zli-1 ｜を演算し、これらに基づいて
制振制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子制御エアサスペンシ
ョン車用制御装置に関し、特に、加速度センサにより検
出するばね上系の上下方向加速度の検出感度を上げて、
ローリング，ピッチング，バウンシング等の低周波数域
の車体振動及び悪路走行時の全周波数域の車体振動を制
振する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、バスや大型トラック等に装備され
るサスペンションは、例えば、実開昭６４−５２９２０
号公報及び実開平２−１４１５１０号公報等に開示され
るような空気弾性を利用して車体を支える車両用エアサ
スペンション装置が主流となっている。ここで、車両用
エアサスペンション装置はエアスプリングに圧縮性流体
である空気（エア）を用いているため、リーフスプリン
グを用いた通常のものに較べて優れた乗り心地を確保す
ることが可能となる。

【０００３】このようなエアサスペンション装置を用い
ているものにあっては、エアスプリング内の空気圧を調
整することにより、エアスプリングのばね定数を調整で
きるので、車両の乗り心地を低減させることなく、ロー
ル制御性を高めようとする試みがなされている。即ち、
図８に示すように、エアスプリング83内部と配管85を介
して連通したサブタンク86を設け、前記配管85に開閉手
段としての電磁弁87を介装し、車速や操舵角に応じて電
磁弁87の開閉を制御することにより、ばね定数を切り換
えるエアサスペンション装置が提案されている。尚、84
は所定圧力に調圧されたエアリザーバタンク（図示せ
ず）との連通配管に介装されたレベリングバルブであ
る。

【０００４】例えば、車速が所定値未満のとき或いは車
速が所定値以上でも操舵角が所定値未満のときには、電
磁弁87を開いてエアスプリング83内部とサブタンク86と
を一体とすることにより、エアスプリング83内部のエア
容積を実質的に大きくする。この場合、エア容積が大き
い程外力に対して内部圧力が上昇しないので、該エアス
プリング83の反力が小さくなり、もってばね定数が小さ
くなり、乗り心地を向上できる。

【０００５】一方、車速が所定値以上で操舵角が所定値
以上のときには、電磁弁87を閉じてエアスプリング83内
部とサブタンク86とを遮断することにより、エアスプリ
ング83内部のエア容積を実質的に小さくする。この場
合、エアスプリング83の反力が大きくなり、もってばね
定数が大きくなり、ロールを低減できる。尚、上記のよ
うにばね定数を切り換えるようにした電子制御エアサス
ペンション装置として、車体のローリング動作を検出す
るために、車体の前側車軸近傍の左右外側に各々上下Ｇ
センサを配置し、車体のローリング動作を検出した場合
にはエアスプリングもしくはショックアブソーバの少な
くとも一方をハード状態に切り換えて、そのローリング
動作を抑制して乗り心地を改善しようとしたものがある
（特開平５−１９３３２４号公報参照）。

【０００６】ところで、車体の振動には、ばね上重心を
通る前後軸まわりの車体の回転運動であるローリング
と、路面の大きな凹凸を乗り越えるとき、あるいは波状
の道路を適当なスピードで走ったときに生じるある車両
左右方向軸を中心とする車両の振動であるピッチング
と、車両のばね上系が上下方向に振動するバウンシング
とがある。

【０００７】このため、本出願人は、車体に設けた上下
Ｇセンサの出力信号及び該出力信号の時間的変化に基づ
いて、車両の共振状態を判断し、車両の共振状態に基づ
いて車両の悪路走行を判断することにより、ローリン
グ、ピッチングまたはバウンシングの発生を確実に検出
すると共に、車両の悪路走行も確実に検出することを可
能とした電子制御エアサスペンション車用制御装置を先
に出願した（特願平６−６１３２２号）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の出願
にあっては、ピッチング、バウンシング等の運動状態を
検出する際のフィルタ回路の廃止が図れ、応答性を確保
した制御が可能となり、また車両の悪路走行も確実に検
出することが可能となったが、車体の振動状態を検出す
る上下Ｇセンサの車体への取付けに際し、尚改善の余地
があった。

【０００９】そこで、本発明は以上のような実情に鑑み
なされたもので、ローリング、ピッチングまたはバウン
シング等の車体の振動状態をさらに確実に検出可能とし
て、発生する車体振動をより効果的に制振することを可
能とした電子制御エアサスペンション車用制御装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、車両におけるばね上系と前後左右の各ばね下
系との間に少なくとも１個設けられ該ばね上系を支持す
るエアスプリングと、前記ばね上系と前記各ばね下系と
の間に少なくとも１個ずつ設けられるショックアブソー
バと、前記エアスプリング及びショックアブソーバ各々
の状態をハードもしくはソフトに切換制御する制御手段
と、を備えてなる電子制御エアサスペンション車用制御
装置において、車両重心に対して相対する前軸及び後軸
上の位置に少なくとも１個ずつ設けられ前記ばね上系の
上下方向加速度を検出する加速度センサと、前記加速度
センサの出力信号及び該出力信号の時間的変化に基づい
て、車両の共振状態を判断する共振状態判断手段と、前
記共振状態判断手段により判断される車両の共振状態に
基づいて、前記車両が悪路走行をしている状態を判断す
る悪路走行状態判断手段と、を備える構成とした。

【００１１】

【作用】車両のばね上系がローリングにより振動する
と、該ばね上系は車両重心に対して左右に振動する。ま
た車両のばね上系がピッチングにより振動すると、該ば
ね上系は車両重心に対して前後に振動する。さらに、車
両のばね上系がバウンシングにより振動すると、該ばね
上系は車両重心に対して同時に同方向に振動する。

【００１２】もって、請求項１記載の発明に係る作用と
して、加速度センサが車両重心に対して相対する前軸及
び後軸上の位置に少なくとも１個ずつ設けられるので、
該加速度センサによりばね上系のローリング、ピッチン
グ或いはバウンシングに係る振動が確実に検出されるこ
ととなる。そして、共振状態判断手段が前記上下方向加
速度及び該上下方向加速度の時間的変化に基づいて、車
両の共振状態を判断する。ここで、車両の走行状態（例
えば後述の低周波数振動または悪路走行等）により前記
上下方向加速度及び該上下方向加速度の時間的変化が異
なるので、悪路走行状態判断手段が、前記共振状態に基
づいて、前記車両が悪路走行をしているか否かを判断す
る。

【００１３】

【実施例】以下、添付された図面を参照して本発明を詳
述する。図１は車両の車輪１輪分のエアサスペンション
装置を示している。即ち、この図において、車両のばね
上としての車体20とばね下としてのタイヤ１との間に
は、エアスプリング２と、減衰力切換機構を内蔵したシ
ョックアブソーバ７とが夫々設けられている。圧縮空気
が貯留される図示しないエアリザーバタンクと前記エア
スプリング２とは該エアスプリング２に対する圧縮空気
の給気と排気を行わせるレベリングバルブ４を介装した
給・排気通路21により連通される。又、前記エアスプリ
ング２内部とサブタンク５とは、ばね定数切換用の開閉
手段としての電磁弁からなるばね定数切換弁６を介装し
た連通路22により連通される。

【００１４】ここで、本実施例では、図２に示すよう
に、車体20の前輪車軸25近傍の右の最外側に右用上下Ｇ
センサ15ａが配置され、車体20の後輪車軸26近傍の左の
最外側に左用上下Ｇセンサ15ｂが配置され、コントロー
ルユニット９に出力信号Ｇ_zr及びＧ_zlが入力される。こ
こで、車体20の車両重心28は前輪車軸25と後輪車軸26の
略中心位置で、さらに左右方向も車体20の中心位置にあ
る。

【００１５】さらに、コントロールユニット９には、後
述するモードの切換スイッチ10からの切換Ｍ信号、車速
センサ17からの車速Ｖ信号が入力される。そして、コン
トロールユニット９には、前記右用上下Ｇセンサ15ａの
出力信号Ｇ_zr及び左用上下Ｇセンサ15ｂの出力信号Ｇ_zl
及び該出力信号Ｇ_zr、Ｇ_zlの時間的変化に基づいて、車
両の共振状態を判断する共振状態判断手段と、前記共振
状態判断手段により判断される車両の共振状態に基づい
て、前記車両が悪路走行をしている状態を判断する悪路
走行状態判断手段とがソフトウェア的に装備されてお
り、前記ばね定数切換弁６及びショックアブソーバ７の
減衰力切換機構のアクチュエータ８が、マイクロコンピ
ュータを内蔵したコントロールユニット９から出力され
る制御信号により切換制御され、連通路22の開閉制御及
びショックアブソーバ７の減衰力切換制御が行われる。

【００１６】図３は詳細な制御ブロック図を示してお
り、モード切換スイッチ10から出力される信号は、モー
ド信号入力手段31を介して、また車速センサ17から出力
される信号は、車速信号入力手段32を介して制御手段35
に入力される。さらに、右用上下Ｇセンサ15ａからの出
力信号Ｇ_zrは前右位置上下加速度信号入力手段33を介し
て、また左用上下Ｇセンサ15ｂの出力信号Ｇ_zlは前左位
置上下加速度信号入力手段34を介して制御手段35に入力
される。

【００１７】制御手段35から出力される制御信号は、ば
ね定数切換弁切換信号出力手段36を介してばね定数切換
弁６に、またショックアブソーバ切換信号出力手段37を
介してショックアブソーバ７の減衰力切換機構のアクチ
ュエータ８に、夫々入力される。次に、図４に示すフロ
ーチャートを参照しつつ、コントロールユニット９によ
るばね定数切換弁６及びショックアブソーバ７の減衰力
切換機構のアクチュエータ８の切換制御内容を説明す
る。

【００１８】ステップ１（図ではＳ１と略記する。以下
同様）では、モード切換スイッチ10の切換位置を判定
し、ハードモード（ばね定数大）又はソフトモード（ば
ね定数小）の固定モードに切換えられているか、自動的
に切換制御を行うオートモードに切換えられているかを
判断する。そしてオートモードが選択されるとステップ
２以下に進み、ハードモード又はソフトモードが選択さ
れている場合には、当該切換制御を行わないとして、そ
のままリターンする。

【００１９】ステップ２では、車速センサ17から読み込
んだ車速信号を判断し、車速が０であるか否か、即ち車
両が走行中であるか否かを判断する。そして、車速が０
ではないと判断された場合にはステップ３以下に進み、
車速が０である場合には車両が停止しており、当該切換
制御を行わないとして、そのままリターンする。ステッ
プ３では、右用上下Ｇセンサ15ａからの出力信号Ｇ_zr、
及び左用上下Ｇセンサ15ｂからの出力信号Ｇ_zlを読込
む。

【００２０】尚、本実施例にあっては、右用上下Ｇセン
サ15ａは車体20の前輪車軸25近傍の右の最外側に配置さ
れ、左用上下Ｇセンサ15ｂは車体20の後輪車軸26近傍の
左の最外側に配置されるので、車両が走行する際に発生
する車体20のローリング、ピッチング或いはバウンシン
グに係る振動は該右用上下Ｇセンサ15ａまたは左用上下
Ｇセンサ15ｂにより確実に検出されることとなる。

【００２１】ステップ４では、ばね上共振域レベルＺｓ
及びばね下共振域レベルＺｕを次式に従って演算する。 Ｚｓ＝｜Ｇ_zr｜×｜Ｇ_zl｜ Ｚｕ＝｜Ｇ_zri −Ｇ_zri-1 ｜×｜Ｇ_zli −Ｇ_zli-1 ｜ ただし、｜Ｇ_zr｜は出力信号Ｇ_zrの絶対値、｜Ｇ_zl｜は
出力信号Ｇ_zlの絶対値であり、添字ｉは今回の演算に係
る出力信号、添字（ｉ−１）は前回の演算に係る出力信
号を表している。

【００２２】即ち、ばね上共振域レベルＺｓは左右上下
Ｇセンサ15ａ、15ｂの出力信号Ｇ_zr、Ｇ_zlの絶対値の積
であり、概略的には、全周波数域の振動レベルの大きさ
を判断するものである。またばね下共振域レベルＺｕは
左右上下Ｇセンサ15ａ、15ｂの各出力信号Ｇ_zr、Ｇ_zlの
変化分の絶対値の積であり、特定周波数域の振動レベル
の大きさを判断するものである。

【００２３】ここで、まず図５，図６を参照しつつ、車
両が種々の振動をしている場合の上下加速度のレベルに
基づいて振動状態を説明する。図５に示すものは、車両
のばね上系がローリング、ピッチングまたはバウンシン
グにより振動している場合の上下加速度のレベルを模式
的に表したものであり、この図から明らかなように、車
両のばね上系がローリング、ピッチングまたはバウンシ
ングにより振動している場合には、低周波数域の振動が
大きくなる（Ｈ点）。

【００２４】図６に示すものは、車両のばね上系が車両
の悪路走行により振動している場合の上下加速度のレベ
ルを模式的に表したものであり、この図から明らかなよ
うに、車両のばね上系が車両の悪路走行により振動して
いる場合には、全周波数域に渡って振動が大きくなる
（Ｉ点，Ｊ点）。次に、図７を参照しつつ、ばね上共振
域レベルＺｓ及びばね下共振域レベルＺｕと車両におけ
る振動状態との関係について説明する。

【００２５】図７に示すタイムチャートは、図において
左側に車両のばね上系がローリング、ピッチングまたは
バウンシングにより振動（以下説明のため低周波数振動
と称する）している場合を示しており、図の右側に車両
の悪路走行による振動（以下説明のため悪路走行と称す
る）を示している。図７（ａ）に示すように、車両が低
周波数振動または悪路走行しているときには、左右上下
Ｇセンサ15ａ、15ｂにより所定の振動が検出されるた
め、該左右上下Ｇセンサ15ａ、15ｂの各出力信号Ｇ_zr、
Ｇ_zlも所定以上の出力となる。

【００２６】ここで、車両が低周波数振動している場合
には、ばね上共振域レベルＺｓは大きくなるが（図７
（ｂ）参照）、ばね下共振域レベルＺｕは所定のレベル
に収まる（図７（ｃ）参照）ことが実験より明らかにな
った。一方、車両が悪路走行している場合には、ばね上
共振域レベルＺｓが大きくなると共に（図７（ｂ）参
照）、ばね下共振域レベルＺｕも所定のレベルに収まる
ことなく大きくなる（図７（ｃ）参照）ことが実験より
明らかになった。

【００２７】従って、ばね上共振域レベルＺｓ及びばね
下共振域レベルＺｕを判断することにより、車両におけ
る振動状態を判断することが可能となる。再び、図４の
説明に戻る。ステップ５では、ステップ４で演算したば
ね上共振域レベルＺｓが所定値（しきい値）Ｚａより大
きいか否かを判断する。そして、Ｚｓ＞Ｚａであると判
断された場合には、ばね上系の全周波数域の振動レベル
が大きい場合であり、もってローリング、ピッチングま
たはバウンシングが大きいために、全周波数域の振動レ
ベルの大きさが大きくなっているとして、ステップ６に
進む。

【００２８】ステップ６では、ステップ４で演算したば
ね下共振域レベルＺｕが所定値（しきい値）Ｚｂより大
きいか否かを判断する。そして、Ｚｕ≦Ｚｂであると判
断された場合には、前述のように、車両のばね上系がロ
ーリング、ピッチングまたはバウンシングにより低周波
数振動をしている場合であると判断することができるの
で、ステップ７，ステップ８に進む。

【００２９】ステップ７，ステップ８では、車両の低周
波数振動を制振すべく、ばね定数切換弁６を開放してば
ね定数を小に切り換えることにより、エアスプリング２
をソフトに切換制御すると共に、アクチュエータ８を切
り換えるてショックアブソーバ７をハードに切換制御す
る。これにより、減衰率が大きくなり、図５に示すよう
に、車両の低周波数振動に対する制振効果が発揮され
る。

【００３０】即ち、ステップ５〜ステップ８が請求項１
の共振状態判断手段の機能を奏している。次に、ステッ
プ９以下に進むが、ステップ９，ステップ10においてＺ
ｓ＞Ｚａでないか、あるいはＺｓ＞ＺａであってかつＺ
ｕ＞Ｚｂである場合、即ち車両の低周波数振動が少なく
なったと判断された場合に、ステップ11に進み、ディレ
イタイマの作動を開始し、ディレイ時間Ｔｄｖ１をセッ
トする。

【００３１】そして、ディレイタイマの作動を開始した
後に、ステップ12、ステップ13に進み、再度Ｚｓ＞Ｚａ
でないか、あるいはＺｓ＞ＺａであってかつＺｕ＞Ｚｂ
であるかを判断し、前記ディレイ時間Ｔｄｖ１が経過し
たか否かを判断する。即ち、走行状態が変化する等によ
り振動状態が変化し、左右上下Ｇセンサ15ａ、15ｂの出
力信号Ｇ_zr、Ｇ_zlが変化し、もってばね上共振域レベル
Ｚｓ及びばね下共振域レベルＺｕが変化することとなる
が、ばね定数切換弁６及びアクチュエータ８の切換制御
を、前記ばね上共振域レベルＺｓ及びばね下共振域レベ
ルＺｕに基づいて行っているため、低周波数振動が少な
くなったと判断されたときに、早急に切換制御を行う
と、該切換制御における制御安定性が確保できない惧れ
がある。

【００３２】もって、本実施例においては、ステップ９
〜ステップ14において、図７（ｆ）に示すようにディレ
イ制御を実施して、図７（ｄ）（ｅ）に示すようにばね
定数切換弁６及びアクチュエータ８の切換制御における
制御安定性を確保している。一方ステップ６において、
ばね下共振域レベルＺｕがＺｕ＞Ｚｂであると判断され
た場合には、前述のように、車両が悪路走行をしている
場合であると判断することができるので、ステップ15，
ステップ16に進む。

【００３３】ステップ15，ステップ16では、車両が悪路
走行をしていることに起因する車両の振動を制振すべ
く、ばね定数切換弁６を閉止してばね定数を大に切り換
えることにより、エアスプリング２をハードに切換制御
すると共に、アクチュエータ８を切り換えるてショック
アブソーバ７をハードに切換制御する。これにより、所
謂振動系全体をハードにして、図６に示すように、サス
ペンションの撓み量を小さくし、悪路走行時に発生する
ボトミング（例えばサスペンションのバウンドストッパ
が働くことによって生ずるショック等）の発生を防止す
ることが可能となり、乗り心地が大幅に改善される。

【００３４】即ち、ステップ５，６及びステップ15，16
が請求項１の悪路走行状態判断手段の機能を奏してい
る。次にステップ17以下に進むが、ステップ17，ステッ
プ18においてＺｓ＞Ｚａでないか、あるいはＺｓ＞Ｚａ
であってもＺｕ＞Ｚｂでない場合、即ち車両の悪路走行
が終了したと判断された場合に、ステップ19に進み、デ
ィレイタイマの作動を開始し、ディレイ時間Ｔｄｖ２を
セットする。

【００３５】そして、ディレイタイマの作動を開始した
後に、ステップ20、ステップ21に進み、再度Ｚｓ＞Ｚａ
でないか、あるいはＺｓ＞ＺａであってもＺｕ＞Ｚｂで
ないかを判断し、前記ディレイ時間Ｔｄｖ２が経過した
か否かを判断する。即ち、悪路走行が終了する等により
振動状態が変化し、左右上下Ｇセンサ15ａ、15ｂの出力
信号Ｇ_zr、Ｇ_zlが変化し、もってばね上共振域レベルＺ
ｓ及びばね下共振域レベルＺｕが変化することとなる
が、ばね定数切換弁６及びアクチュエータ８の切換制御
を、前記ばね上共振域レベルＺｓ及びばね下共振域レベ
ルＺｕに基づいて行っているため、悪路走行が瞬間的で
も終了した等により、早急に切換制御を行うと、該切換
制御における制御安定性が確保できない惧れがある。

【００３６】もって、本実施例においては、ステップ17
〜ステップ22において、図７（ｆ）に示すようにディレ
イ制御を実施して、図７（ｄ）（ｅ）に示すようにばね
定数切換弁６及びアクチュエータ８の切換制御における
制御安定性を確保している。以上説明したように、本実
施例にあっては、右用上下Ｇセンサ15ａは車体20の前輪
車軸25近傍の右の最外側に配置され、左用上下Ｇセンサ
15ｂは車体20の後輪車軸26近傍の左の最外側に配置さ
れ、該右用上下Ｇセンサ15ａまたは左用上下Ｇセンサ15
ｂにより確実に検出された加速度に係る出力信号Ｇ_zr、
Ｇ_zlに基づいてばね定数切換弁６及びアクチュエータ８
の切換制御がなされることとなり、ローリング、ピッチ
ングまたはバウンシング等の車体の振動状態をより効果
的に制振することが可能となる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、加速度センサが車両重心に対して相対する
前軸及び後軸上の位置に少なくとも１個ずつ設けられる
ので、該加速度センサによりばね上系のローリング、ピ
ッチング或いはバウンシングに係る振動が確実に検出さ
れることとなり、該加速度センサにより確実に検出され
た加速度に係る出力信号に基づいて制振制御がなされる
こととなり、ローリング、ピッチングまたはバウンシン
グ等の車体の振動状態をより効果的に制振することが可
能となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例のシステム図

【図２】 同上実施例に係る加速度センサの配置を示す
概略斜視図

【図３】 同上実施例の制御システム図

【図４】 同上実施例の制御内容を説明するフローチャ
ート

【図５】 同上実施例の制御作用を説明する特性図

【図６】 同上実施例の制御作用を説明する特性図

【図７】 同上実施例の制御作用を説明するタイムチャ
ート

【図８】 従来の車両用エアサスペンション装置の一例
のシステム構成図

【符号の説明】

１ タイヤ ２ エアスプリング ４ レベリングバルブ ５ サブタンク ６ ばね定数切換弁 ７ ショックアブソーバ ８ アクチュエータ ９ コントロールユニット 15ａ 右用上下Ｇセンサ 15ｂ 左用上下Ｇセンサ 17 車速センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両におけるばね上系と前後左右の各ばね
   下系との間に少なくとも１個設けられ該ばね上系を支持
   するエアスプリングと、 前記ばね上系と前記各ばね下系との間に少なくとも１個
   ずつ設けられるショックアブソーバと、 前記エアスプリング及びショックアブソーバ各々の状態
   をハードもしくはソフトに切換制御する制御手段と、 を備えてなる電子制御エアサスペンション車用制御装置
   において、 車両重心に対して相対する前軸及び後軸上の位置に少な
   くとも１個ずつ設けられ前記ばね上系の上下方向加速度
   を検出する加速度センサと、 前記加速度センサの出力信号及び該出力信号の時間的変
   化に基づいて、車両の共振状態を判断する共振状態判断
   手段と、 前記共振状態判断手段により判断される車両の共振状態
   に基づいて、前記車両が悪路走行をしている状態を判断
   する悪路走行状態判断手段と、 を備えたことを特徴とする電子制御エアサスペンション
   車用制御装置。