車高調整方法及び車高調整装置
【課題】人の乗車や荷物の積載時であっても、車高を調整することで車両の操縦安定性能や乗り心地等の動的なバランスが最適となるように車両の姿勢を制御可能とする車高調整方法及び車高調整装置を提供する。
【解決手段】少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両のいずれかの１輪を加振手段により０〜６Ｈｚの周波数の範囲で変化させながら上下方向に加振して当該車両全輪の輪荷重値の変化を測定し、加振の周波数と、測定された各輪の輪荷重値に基づいて車両のピッチロール伝達特性を設定し、当該ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相がゼロに近づくように車高調整手段を制御する。
【解決手段】少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両のいずれかの１輪を加振手段により０〜６Ｈｚの周波数の範囲で変化させながら上下方向に加振して当該車両全輪の輪荷重値の変化を測定し、加振の周波数と、測定された各輪の輪荷重値に基づいて車両のピッチロール伝達特性を設定し、当該ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相がゼロに近づくように車高調整手段を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の車高調整装置に関し、特に、車両の動的なバランスが最適となるように車高を調整する車高調整方法及び車高調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のバランスを調整することで操縦応答性や乗り心地性が向上することが知られている。自動車には、エアサス等の車高の調整可能なサスペンションを備え、人の乗車状態や荷物の積載状態に応じて車体の姿勢を自動で調整する車高調整装置を装着した車両がある。
このような車両の車高調整装置は、車両の後輪側に車高の調整を可能とする車高調整手段と、前輪側の車高と後輪側の車高とを個別に検出する前輪側車高検出手段及び後輪側車高検出手段と、前輪側車高検出手段で検出された前輪側の車高及び後輪側車高検出手段で検出された後輪側の車高に基いて車両を水平状態に制御する車高制御手段と、水平状態に制御された車両の前後車輪位置の車高を標準車高と比較する比較手段と、車高制御手段で水平状態に制御された車両の前後車輪位置の車高が標準車高より低いと判定された時に、後輪側の車高を前輪側の車高よりも所定量低くするように補正する車高補正手段とにより構成され、ヘッドライトの照射位置が最適となるように車両の姿勢を自動で調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３２１２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記車高調整装置は、ヘッドライトの照射角が一定となるように車高を調整するものであって、車両が走行している状態において、車両の動的なバランスを一定に維持するものではない。即ち、ヘッドライトの照射角を一定に維持することはできるが、人の乗車や荷物の積載により生じるサスペンションへの荷重のバラツキを考慮した制御を行っているわけではなく、車高調整後の車両は、車輪に作用する荷重バランスが崩れた状態で走行することとなり、例えば、直進安定性等の車両の走行性能に影響を及ぼし、ドライバーに対する操縦安定性能や乗り心地を損なわせることとなってしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、人の乗車時や荷物の積載時であっても、車高を調整することで車両の操縦安定性能や乗り心地等の動的なバランスが最適となるように車両の姿勢を制御可能とする車高調整方法及び車高調整装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する車高調整方法の態様として、少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両のいずれかの１輪を加振手段により０〜６Ｈｚの周波数の範囲で周波数を変化させながら上下方向に加振して当該車両全輪の輪荷重値の変化を測定し、加振の周波数と、測定された各輪の輪荷重値に基づいて車両のピッチロール伝達特性を設定し、当該ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように車高調整手段を制御する形態とした。
本態様によれば、少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両のいずれか１輪を加振手段により０〜６Ｈｚの周波数の範囲で周波数を変化させながら上下方向に加振し、加振に対する応答として測定された各輪における輪荷重値の変化に基づいて、加振に対する車両のピッチロール伝達特性を設定し、ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達関数の位相値がゼロに近づくように車高調整手段を制御することで車両のバランスを最適化することができる。つまり、車両において車高の調整を可能とする車高調整手段の少なくとも１つにより車高を調整することで、車両のバランス、換言すれば車両の重心位置を最適にすることができ、操縦安定性能や乗り心地が向上する。
【０００７】
また、上記課題を解決する車高調整方法の他の態様として、少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両の走行中に全輪に加わる振動による輪荷重値の変化を測定し、振動の周波数と、測定された各輪の輪荷重値に基づいて車両のピッチロール伝達特性を設定し、当該ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの前記ピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように前記車高調整手段を制御する態様とした。
本態様によれば、上記効果に加え、車両のいずれか一方の片側前後２輪を加振手段により加振して車両に対してより大きな入力を与えることができるので、より正確に車両のバランスを最適化でき、操縦安定性能や乗り心地を向上させることができる。
【０００８】
また、上記課題を解決する車高調整方法の他の態様として、少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両の走行中における全輪の輪荷重値の変化を測定し、加振の周波数と、測定された各輪の輪荷重値に基づいて車両のピッチロール伝達特性を設定し、当該ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように車高調整手段を制御する態様とした。
本態様によれば、上記効果に加え、車両の走行中において車両のバランスが最適となるように調整されるので、安定した操縦安定性能や乗り心地の良さを常に維持することができる。
【０００９】
また、上記課題を解決する車高調整装置の構成として、車両の少なくとも１輪に設けられ、当該車両の車高を調整する車高調整手段と、車両の全輪に設けられ、当該車両の輪荷重値を測定する輪荷重測定手段と、車両のいずれか１輪を０〜６Ｈｚの周波数の範囲で周波数を変化させながら上下に加振する加振手段と、加振の周波数と、測定された車両の各輪の輪荷重値に基づいて車両のピッチロール伝達特性を設定するピッチロール伝達特性設定手段と、ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように車高調整手段を制御する車高制御手段とを備える構成とした。
本構成によれば、少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両のいずれか１輪を加振手段により０〜６Ｈｚの周波数の範囲で変化させながら上下方向に加振し、加振に対する応答として測定された各輪における輪荷重の変化に基づいて、加振に対する車両のピッチロール伝達特性を設定し、ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達関数の位相値がゼロに近づくように車高調整手段を制御することで車両のバランスを最適化することができる。つまり、車両において車高の調整を可能とする車高調整手段の少なくとも１つにより車高を調整することで、車両のバランス、換言すれば車両の重心位置を最適にすることができ、操縦安定性能や乗り心地が向上する。
【００１０】
また、上記課題を解決する車高調整装置の他の構成として、車両の少なくとも１輪に設けられ、当該車両の車高を調整する車高調整手段と、車両の全輪に設けられ、当該車両の輪荷重値を測定する輪荷重測定手段と、車両の片側前後２輪を０〜６Ｈｚの周波数の範囲で周波数を変化させながら上下に加振する加振手段と、加振の周波数と、測定された車両の各輪の輪荷重値に基づいて車両のピッチロール伝達特性を設定するピッチロール伝達特性設定手段と、ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように車高調整手段を制御する車高制御手段とを備える構成とした。
本構成によれば、上記効果に加え、車両のいずれか一方の片側前後２輪を加振手段により加振することで、車両に対してより大きな入力を与えることができるので、より正確に車両のバランスを最適化することで、操縦安定性能や乗り心地を向上させることができる。
【００１１】
また、上記課題を解決する車高調整装置の他の構成として、車両の少なくとも１輪に設けられ、当該車両の車高を調整する車高調整手段と、車両の全輪に設けられ、当該走行中の車両の車輪に加わる振動により変化する輪荷重値を測定する輪荷重測定手段と、振動の加振の周波数と、測定された車両の各輪の輪荷重値に基づいて車両のピッチロール伝達特性を設定するピッチロール伝達特性設定手段と、ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように車高調整手段を制御する車高制御手段とを備える構成とした。
本構成によれば、上記効果に加え、車両の走行中において車両のバランスが最適となるように調整されるので、安定した操縦安定性能や乗り心地の良さを常に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】車高調整装置の一実施形態を示す概念図である。
【図２】車高調整装置の平面図である。
【図３】加振による応答として出力されたゲイン及び位相値を示す図である。
【図４】制御ユニットによる車高調整のフローチャートである。
【図５】車高調整装置の他の実施形態を示す概念図である。
【図６】車高調整装置の他の実施形態を示す概念図である。
【００１３】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組合せすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施形態１
図１は、本発明に係る車高調整装置１の一実施形態を示す概念図である。図２は、車高調整装置１の平面図である。以下、図１，図２を用いて車高調整装置１について説明する。なお、下記に示す符号の下付きの文字は、ｆが前輪側を示し、ｒが後輪側を示す。また、frが右前輪を示し、flが左前輪を示し、rrが右後輪を示し、rlが左後輪を示す。また、frrlが右前輪及び左後輪からなる対角輪の組合せを示し、fl−rrが左前輪及び右後輪からなる対角輪の組合せを示している。
車高調整装置１は、車両の車高を調整可能にする車高調整手段４と、車両の輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlを測定する輪荷重測定手段６と、車輪８を上下に加振する加振手段５と、加振手段５の加振により輪荷重測定手段６で測定された各車輪８の輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに基づいて車高調整手段４を制御する制御ユニット７により構成される。
【００１５】
本発明に係る車高調整手段４は、車両が備える例えばエアサスペンションである。
エアサスペンションは、空気ばね１１と、ダンパー１２と、空気ばね１１の空気量を調整する空気量調整手段１３とにより構成され、また車高を調整可能である。空気ばね１１及びダンパー１２は、各車輪８に対して組で設けられる。
空気ばね１１は、気密室を備え、気密室内に充填される空気の圧力により車体を支持するスプリングとしての役割を担う。空気ばね１１は、空気量調整手段１３と接続され、気密室内の空気量が調整される。また、空気ばね１１は、空気ばね１１内の内圧を測定する圧力センサ１４を備える。
圧力センサ１４は、制御ユニット７と接続され、測定した空気ばね１１内の内圧を信号として制御ユニット７に出力する。ダンパー１２は、例えば油圧式の減衰器であって、空気ばね１１の振動を減衰する。
【００１６】
空気量調整手段１３は、例えばコンプレッサ１８と制御バルブ１５とにより構成される。コンプレッサ１８は、後述の制御ユニット７と電気的に接続され、制御ユニット７から出力される駆動信号により駆動して加圧した空気を吐出口から吐出する。吐出口には、空気ばね１１毎に個別に制御バルブ１５が設けられる。
制御バルブ１５は、制御ユニット７と電気的に接続され、制御ユニット７から出力される信号に基づいて、コンプレッサ１８から吐出された空気を空気ばね１１に供給、又は停止、あるいは空気ばね１１内の空気を排気させる切替えを行う。
【００１７】
具体的には、制御バルブ１５は、吸入口と供給口と排気口とを備え、吸入口と供給口とを連通又は遮断する開閉弁１６と、開閉弁１６の下流側に設けられ供給口と排気口との連通又は遮断をする排気弁１７とを備える。吸入口には、コンプレッサ１８から延長する配管が接続される。供給口には、空気ばね１１から延長する配管が接続される。また、開閉弁１６と排気弁１７とは、制御ユニット７と電気的に個別に接続され、制御ユニット７から出力される信号に基づいて個別に開閉する。詳細には、開閉弁１６は、制御ユニット７から出力された信号に基づいて弁を開放して、コンプレッサ１８からの空気を空気ばね１１に供給可能にする。また、排気弁１７は、制御ユニット７から出力された信号に基づいて弁を開放して、空気ばね１１内の空気を排気する。なお、開閉弁１６及び排気弁１７は、初期状態及び非制御時には弁が閉じた状態に設定される。
以下の説明において、車輪８は、右前輪を８Ａ、左前輪を８Ｃ、右後輪を８Ｄ、左後輪を８Ｄとして示し、右前輪８Ａに対応する空気ばねを１１Ａ、左前輪８Ｃに対応する空気ばねを１１Ｃ、右後輪８Ｄに対応する空気ばねを１１Ｂ、左後輪８Ｂに対応する空気ばねを１１Ｂとして説明する。
【００１８】
加振手段５は、加振機１９と加振機１９の動作を制御する加振制御装置２０とにより構成される。加振機１９は、各車輪８に対応するように設けられ、車輪８を上下に振動させるアクチュエータと、荷重計２２と、車輪８が載置される車輪載せ台２３とにより構成される。
アクチュエータは、加振制御装置２０と接続され、加振制御装置２０から出力される信号によりサーボモータが駆動することで進退するピストン２１を備える。ピストン２１の上面には車輪載せ台２３が固定される。
【００１９】
車輪載せ台２３は、上面と下面が平行に形成された矩形状の平板材により構成され、車輪８を載せたときに車輪８の輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlを測定する荷重計２２を内臓する。車輪載せ台２３の上面側には、車輪８が載置される車輪載せ面が形成され、車輪８を載せたときに車輪８が前後方向及び左右方向に移動しないように規制する図外の輪止機構を備える。また、車輪載せ面には、荷重計２２の測定面が面一となるように配置される。
荷重計２２は、後述の制御ユニット７にそれぞれ接続され、車輪の輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlを測定して制御ユニット７に出力する。
【００２０】
加振制御装置２０は、加振機１９のアクチュエータの動作を制御するコンピュータであり、演算処理手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ及びＨＤＤ、通信手段としてのインターフェイスを含み、記憶手段に格納されたプログラムに基づいて動作する。加振制御装置２０には、図外のキーボードやマウス等の入力手段やモニタ等の表示手段が接続される。
加振制御装置２０は、作業者が入力手段を操作し、車輪８を加振する振幅及び加振周波数を入力することで入力された振幅及び加振周波数を加振機１９のアクチュエータに出力して、アクチュエータによる車輪８の上下の加振を制御する。
本実施形態では、加振制御装置２０は、車両の例えば左前輪８Ｃの一輪のみを０〜６Ｈｚの範囲で加振周波数を変化させながら加振するように加振機１９を制御する。なお、加振周波数０〜６Ｈｚの範囲は、平坦な直線道路を車両が走行中に、路面から車輪８Ｃに入力される振動を想定したものである。
【００２１】
制御ユニット７は、車両のバランスが最適となるように車高調整手段４を制御するための処理を実行をするコンピュータであり、演算処理手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ及びＨＤＤ、通信手段としてのインターフェイスを含み、記憶手段に格納されたプログラムに基づいて動作する。
制御ユニット７は、タッチパネル等の入力表示手段を備え、車両のバランス制御に対するコマンドや動作状態が入力表示手段に表示される。
車両のバランスが最適とは、車両の重心位置が、車体の幅方向中心に沿って前後方向に位置する場合を示し、特に対角に位置する車輪８Ａ；８Ｂ，８Ｃ；８Ｄ同士を結ぶ線が交差する車両の中心に位置することを示す。
【００２２】
図１に示すように、制御ユニット７は、加振機１９により加振された車両のピッチ量とロール量とを算出するピッチロール算出手段２５と、加振した周波数とロール量及びピッチ量とに基づく車両のピッチロール伝達関数を設定するピッチロール伝達特性設定手段２６と、ピッチロール伝達関数により得られるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達関数の位相値がゼロとなるように車高調整手段４を制御する車高制御手段２７とを備える。
【００２３】
ピッチロール算出手段２５は、荷重計２２から出力された輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに基づいて、車両のピッチ量を算出するピッチ算出部２５Ａと、ロール量を算出するロール算出部２５Ｂとを有する。
ピッチ算出部２５Ａは、荷重計２２によって測定された左右前輪８Ａ；８Ｃの輪荷重値Ｗfr，Ｗflの和、及び、左右後輪８Ｂ；８Ｄの輪荷重値Ｗrr，Ｗrlの和を算出し、左右前輪８Ａ；８Ｃの輪荷重値Ｗfr，Ｗflの和から左右後輪８Ｂ；８Ｄの輪荷重値Ｗrr，Ｗrlの和を減じることにより輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに基づいた車両のピッチ量を算出する。例えば、左右前輪８Ａ；８Ｃの輪荷重値Ｗfr，Ｗflの和が左右後輪８Ｂ；８Ｄの輪荷重値Ｗrr，Ｗrlの和よりも大きければ車両の姿勢は前下がりの状態であり、左右前輪８Ａ；８Ｃの輪荷重値Ｗfr，Ｗflの和が左右後輪８Ｂ；８Ｄの輪荷重値Ｗrr，Ｗrlの和よりも小さいければ車両の姿勢は右下がりの状態である。
ロール算出部２５Ｂは、荷重計２２によって測定された右側前後車輪８Ａ；８Ｄの輪荷重値Ｗfr，Ｗrrの和、及び、左側前後車輪８Ｂ；８Ｃの輪荷重値Ｗfl，Ｗrlの和を算出し、右側前後車輪８Ａ；８Ｄの輪荷重値Ｗfr，Ｗrrの和から左側前後輪８Ｂ；８Ｃの輪荷重値Ｗfl，Ｗrlの和を減じることにより、輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに基づく車両のロール量を算出する。例えば、右側前後車輪８Ａ；８Ｄの輪荷重値Ｗfr，Ｗrrの和が左側前後車輪８Ｂ；８Ｃの輪荷重値Ｗfl，Ｗrlの和よりも大きければ車両の姿勢は前下がりの状態であり、右側前後車輪８Ａ；８Ｄの輪荷重値Ｗfr，Ｗrrの和が左側前後車輪８Ｂ；８Ｃの輪荷重値Ｗfl，Ｗrlの和よりも小さければ車両の姿勢は左下がりの状態である。
【００２４】
ピッチロール伝達特性設定手段２６は、右前輪８Ａ及び左後輪８Ｃを結ぶ対角軸Ａ１、又は左前輪８Ｂ及び右後輪８Ｄを結ぶ対角軸Ａ２のいずれか一方の対角軸Ａ１又はＡ２における車両の重心位置の変化に関する運動方程式に基づいて導出されるピッチロール伝達特性を示すピッチロール伝達関数を設定する。つまり、加振機１９による加振を入力とし、当該入力に対する応答として荷重計２２によって測定された輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに基づいてピッチロール伝達関数を設定する。設定されたピッチロール伝達関数は、記憶手段に記憶される。
【００２５】
本実施形態では、車両の車輪８Ａ；８Ｂを結ぶ一方の対角軸Ａ１に着目して、車両の重心位置における運動方程式に基づくピッチロール伝達関数を制御ユニット７に記憶させておき、ピッチロール伝達関数のパラメータを設定する。ピッチロール伝達関数は、対角軸Ａ１上の重心位置を基準とする運動方程式から導出される。
【００２６】
図３は、ピッチロール伝達関数により加振の応答として出力されたゲイン及び位相値を示す図である。車高制御手段２７は、ゲインピーク検出部３１と、位相検出部３２と、車高制御部３４とを備える。
ゲインピーク検出部３１は、図３に示すように加振による応答として出力されるゲインからゲインのピークを検出し、ピークを検出したときのピーク周波数を位相検出部３２に出力する。例えば、加振周波数に対して得られたゲインを周波数方向に走査してピークを検出し、そのときの周波数をピーク周波数として位相検出部３２に出力する。
位相検出部３２は、ゲインピーク検出部３１から出力されたゲインのピーク周波数に１Ｈｚ加算したときの位相値の値を検出し、当該位相値が閾値よりも大きいときには、位相値を信号として車高制御部３４に出力し、位相値が閾値よりも小さいときには車高制御部３４に制御終了の信号を出力する。
【００２７】
車高制御部３４は、位相検出部３２により出力される信号に基づいて車高の制御を行う。つまり、位相検出部３２から位相値の信号が出力されたときに制御を行う。具体的には、車高制御部３４は、位相検出部３２により出力された位相値がゼロとなるように車高調整手段４の空気ばね１１の内圧を設定する。
車高制御部３４では、下記に基づいて車高の調整を行う。
車両の対角軸Ａ１の輪荷重値Ｗfr，Ｗrlの和と、対角軸Ａ２の輪荷重値Ｗfl，Ｗrrの和との差がゼロとなるように繰り返し車高を制御することで、ロールの位相値をゼロにすることができる。なお、実際にロールの位相値をゼロにすることができるのは、車両が停止状態であって、走行中には、車両に作用する輪荷重値が時々刻々と変化するため、ゼロに近づける制御を連続的に行うこととなる。
本実施形態では、右後輪８Ｄについてのみ車高調整の制御を行うものとし、輪荷重値Ｗrrが変化するように空気ばね１１の内圧を調整することで車高の調整値を設定する。
【００２８】
即ち、車高制御部３４は、一方の対角軸Ａ１の輪荷重値Ｗfr，Ｗrlの和が、他方の対角軸Ａ２の輪荷重値Ｗfl，Ｗrrの和よりも小さいときには、調整前の時点における対角軸Ａ１；Ａ２の位相値の差がゼロ、換言すれば、ピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように空気ばね１１内の内圧を低くすることで輪荷重値Ｗrrを大きくし、再び輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlを測定して空気ばね１１の内圧を調整することで、対角軸Ａ１；Ａ２の位相値の差がゼロとなるまで輪荷重値Ｗrrを繰り返し調整する。
また、一方の対角軸Ａ１の輪荷重値Ｗfr；Ｗrlの和が、他方の対角軸Ａ２の輪荷重値Ｗfl；Ｗrrの和よりも大きいときには、調整前の時点における対角軸Ａ１；Ａ２の位相値の差がゼロ、換言すれば、ピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように空気ばね１１内の内圧を高くすることで輪荷重値Ｗrrを小さくし、再び輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlを測定して空気ばね１１の内圧を調整することで、対角軸Ａ１；Ａ２の位相値の差がゼロとなるまで輪荷重値Ｗrrを繰り返し調整する。
【００２９】
車高制御部３４は、右後輪８Ｄの空気ばね１１Ｄの内圧が、設定された圧力となるように空気量調整手段１３に信号を出力し、空気量調整手段１３を制御することで、対角軸Ａ１の輪荷重値Ｗfr；Ｗrlの和と対角軸Ａ２の輪荷重値Ｗfl；Ｗrrの和との差が、ゼロとなるように右後輪８Ｄ側の車高を調整する。
よって、制御ユニット７は、各車輪８において測定された輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlの対角の輪荷重値Ｗfr；Ｗrl，Ｗfl；Ｗrrの和の差がゼロとなるように車高調整手段４を制御することで、車両に装着されたダンパー１２の減衰力Ｃや空気ばね１１のばね係数Ｋに依存することなく車両のバランスを調整することができる。
【００３０】
図４は、制御ユニット７による車高調整のフローチャートである。以下、制御ユニット７による車高調整の動作について説明する。
まず、車両を加振機１９に配置して、ドライバーが乗車した状態で加振機１９を動作させて車両の左前輪８Ｃを０〜６Ｈｚの周波数の範囲で変化させながら上下方向に加振し、全輪の輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlの変化を荷重計２２により測定する（Ｓ１０１）。
加振周波数に対応する荷重計２２により輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに基づいて車両のピッチ量及びロール量をそれぞれ算出する（Ｓ１０２）。
【００３１】
次に、０〜６Ｈｚの周波数の範囲による加振を入力とし、ピッチ量及びロール量を出力とするピッチロール伝達関数をピッチロール伝達特性設定手段２６により設定する（Ｓ１０３）。
次に、ゲインピーク検出部３１によりピッチロール伝達関数のゲインに周波数方向に走査することでピークを検出し、ピークを検出したときのピーク周波数を検出し、位相検出部３２によりゲインのピーク周波数に１Ｈｚ加算したときの位相値を検出する（Ｓ１０４）。
次に、位相値が閾値以下のときには、制御を終了し、閾値以上のときにはＳ１０５に移行する（Ｓ１０５）。
次に、調整前の時点における対角軸Ａ１；Ａ２の位相値の差がゼロとなるピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの位相値がゼロに近づくように、車輪８Ｄに対応する空気ばね１１Ｄの内圧を調整する調整値を設定する（Ｓ１０６）。
次に、車高制御部３４は、車輪８Ｄに対応する空気ばね１１Ｄの内圧を調整する調整値に基づいて、右後輪８Ｄの空気ばね１１Ｄに空気を所定量供給又は排気するように空気量調整手段１３に信号を出力し、空気量調整手段１３が空気ばね１１Ｄの内圧を調整する（Ｓ１０７）。
次に、Ｓ１０１に戻り、再び輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlを測定し、Ｓ１０２からＳ１０５まで実行し、ピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの位相値が閾値以下となったときに制御を終了する。
【００３２】
以上説明したように、本発明の車高調整装置１は、車両において対角に位置する車輪の輪荷重値Ｗfr；Ｗrl，Ｗfl；Ｗrrの和の変化に基づいて右後輪８Ｄの一輪のみを車高の調整対象としているので、車両のバランス、即ち、車両における対角の輪荷重値Ｗfr；Ｗrl，Ｗfl；Ｗrrの和の差がゼロとなるよう車高を制御するときに、容易に制御でき、かつ、制御に係る時間を短くすることができる。よって、ピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの位相値がゼロに近づくように、対角の輪荷重値Ｗfr；Ｗrl，Ｗfl；Ｗrrの和の差がゼロとなるよう車高を制御された車両は、操縦安定性能や乗り心地等の動的なバランスに優れたものとなる。
【００３３】
実施形態２
上記実施形態１では、車両のいずれか１輪を０〜６Ｈｚの範囲で周波数を変化させながら加振機１９により上下に加振するとしたが、本実施形態２では、車両のいずれか一方の片側前後車輪８Ａ；８Ｄ，８Ｂ；８Ｃの二輪を加振するようにした点で異なる。
【００３４】
本実施形態の加振手段５は、図１及び図２に示す、車両の例えば右側前後車輪８Ａ；８Ｄに対応して設けられる加振機１９；１９と、加振機１９；１９の動作を制御する加振制御装置２０とにより構成される。加振制御装置２０は、各加振機１９；１９が上下に同位相で０〜６Ｈｚの加振周波数の範囲で変化させながら加振するように制御する。
【００３５】
本実施形態のように加振機１９；１９により右側前後車輪８Ａ；８Ｄを同位相で加振すると、車両に対する入力を大きくすることができ、車両における重心位置の変化を大きくすることができる。このように、大きな入力により加振することで測定された輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに基づいて、ピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの位相値がゼロに近づくように、繰り返し右後輪８Ｄに対応する空気ばね１１Ｄの内圧を調整して、車高が調整された車両は、実際の走行において大きな入力が生じても、実施形態１により調整された車両のバランスに比べて、車両の姿勢変化に対して安定性が良くなる。よって、凹凸の大きな路面やうねりの大きな路面を走行しても、操縦安定性能や乗り心地等の動的なバランスに優れたものとなる。
【００３６】
なお、本実施形態では、右側前後車輪８Ａ；８Ｄを同位相で加振するとして説明したが、逆位相であっても良い。また、右側前後車輪８Ａ；８Ｄを加振するとして説明したが、左側前後車輪８Ｂ；８Ｃを加振するようにしても良い。
【００３７】
実施形態３
図５は、車高調整装置１の他の実施形態を示す概念図である。
上記実施形態１及び実施形態２では、加振手段５である加振機１９の車輪載せ台２３に内蔵される荷重計２２を輪荷重測定手段６として説明したが、本実施形態３では、車高調整手段４である空気ばね１１に取り付けられた圧力センサ１４を輪荷重測定手段６として用いる点で異なる。
【００３８】
本実施形態の輪荷重測定手段６は、各車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄに対応する空気ばね１１Ａ；１１Ｂ；１１Ｃ；１１Ｄに取り付けられた圧力センサ１４と、圧力センサ１４から出力された信号に基づいて各車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄの輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlを測定する輪荷重変換手段２８とにより構成される。
輪荷重変換手段２８は、例えば制御ユニット７に内蔵され、圧力センサ１４から出力された空気ばね１１の内圧に基づいて輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlを算出する圧力輪荷重変換データを備え、圧力センサ１４から出力された空気ばね１１Ａ；１１Ｂ；１１Ｃ；１１Ｄの圧力値を輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに変換する。輪荷重変換手段２８が変換した輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlは、ピッチロール算出手段２５に出力される。よって、ピッチロール算出手段２５は、輪荷重変換手段２８が変換した輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlによりピッチ量とロール量とを算出することができ、変換された輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに基づいて、ピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの位相値がゼロとなるように車輪８Ｄに対応する空気ばね１１Ｄの内圧を繰り返し調整することで、車高を調整することができる。このように車高調整装置１を構成しても、上記実施形態１及び実施形態２と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
実施形態４
図６は、車高調整装置１の他の実施形態を示す概念図である。
上記実施形態１乃至実施形態３では、加振手段５の加振機１９により車両を加振して車高の調整を行うとして説明したが、本実施形態では、走行中の車両において路面から車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄに入力される振動に基づいて車高の調整を行う点で異なる。
【００４０】
本実施形態の車高調整装置１は、実施形態３において加振手段５を備えていない構成に加え、路面から車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄに入力される振動を検出する振動検出手段２９と、振動検出手段２９により検出された振動を振幅と周波数に変換する振動変換手段３０とを備える。
振動検出手段２９は、各空気ばね１１Ａ；１１Ｂ；１１Ｃ；１１Ｄの圧力センサ１４と個別に接続され、圧力センサ１４から出力される信号に基づいて各空気ばね１１Ａ；１１Ｂ；１１Ｃ；１１Ｄに対応する車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄの内圧の変動を検出する。
振動変換手段３０は、ピッチロール伝達関数に対する入力として振動検出手段２９により検出された振動を振幅と周波数に変換して、ピッチロール伝達特性設定手段２６に出力する。
【００４１】
本実施形態では、走行中の車両の車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄから入力される振動をピッチロール伝達関数に対する入力とし、ピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達関数における位相値がゼロに近づくように、右後輪８Ｄに対応する空気ばね１１Ｄの内圧を繰り返し調整することで車高を調整することにより、車両のバランスが最適となり、操縦安定性能や乗り心地等の動的なバランスに優れたものとなる。
【００４２】
また、本実施形態では、車両において、前輪８Ａ；８Ｃにおける操舵を検出する例えば操舵センサ等の操舵検出手段を設け、操舵センサと制御ユニット７とを電気的に接続し、操舵センサにより操舵の有無を検出して車両が直進状態のときのみに車高の制御を行うようにすることで車両の旋回中に操縦安定性が損なわれること防止することができる。
【００４３】
上記実施形態１乃至実施形態４では、右後輪８Ｄに対応する空気ばね１１Ｄの内圧を繰り返し調整することで車高を調整するとして説明したが、制御ユニット７により左右後輪８Ｂ；８Ｄの二輪に対応する空気ばね１１Ｂ；１１Ｄの内圧を調整するようにしても良い。制御ユニット７により左右後輪８Ｂ；８Ｄの二輪に対応する空気ばね１１Ｂ；１１Ｄの内圧を調整してピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達関数における位相値がゼロに近づくように、車高を制御するように左右後輪８Ｂ；８Ｄに対応する車高を調整することで、異なる対角軸Ａ１；Ａ２の輪荷重値Ｗfr；Ｗrl，Ｗfl；Ｗrrの和を個別に制御することができるので、精度のよい車高の制御をすることができるので、操縦安定性能や乗り心地等の動的なバランスをさらに優れたものとすることができる。
【００４４】
また、いずれか一方の片側の前後車輪８Ａ；８Ｄ，８Ｂ；８Ｃに対応する空気ばね１１Ａ；１１Ｄ，１１Ｂ；１１Ｃの内圧を調整して車高を調整するようにしても良い。いずれか一方の片側の前後車輪８Ａ；８Ｄ，８Ｂ；８Ｃに対応する空気ばね１１Ａ；１１Ｄ，１１Ｂ；１１Ｃの内圧を調整してピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように、車高を制御するように前後車輪８Ａ；８Ｄ，８Ｂ；８Ｃに対応する車高を調整することで、車高の調整範囲及び調整精度をさらに向上させることができる。
対角に位置する車輪の輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlの変化に基づいて車高を制御するようにしているので、互いに異なる対角に位置する車輪８Ａ；８Ｂ，８Ｃ；８Ｄの一輪をそれぞれ制御することになるので、異なる対角軸Ａ１；Ａ２の輪荷重値Ｗfr；Ｗrl，Ｗfl；Ｗrrの和を個別に制御することにより、精度のよい車高の制御をすることが可能となり、操縦安定性能や乗り心地等の動的なバランスをさらに優れたものとすることができる。
【００４５】
また、制御ユニット７により全車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄに対応する空気ばね１１Ａ；１１Ｂ；１１Ｃ；１１Ｄの内圧を調整するようにしても良い。全車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄに対応する空気ばね１１Ａ；１１Ｂ；１１Ｃ；１１Ｄの内圧を調整してピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの前記ピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように、車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄに対応する車高を調整することで、人の乗車や荷物の積載によって車重が増加したことによって、車両全体の車高が下がってしまう場合であっても、全車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄの車高を調整することで、必要な最低地上高を確保できるとともに、車両のバランスを最適に制御することができる。
【００４６】
なお、上記実施形態１乃至実施形態４では、車両が車高調整手段４としてのエアサスペンションを備えているとして説明したが、エアサスペンションに限らず、油圧式の車高調整手段４や、機械的に車高を調整する車高調整手段４等の車高調整可能な装置を備えていれば良い。この場合、車高調整手段４の種類によって、制御ユニット７から出力される信号の種類を適宜変更して車高を制御すれば良い。
また、車高調整手段４は、車両の車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄ全てに対応するように備える必要はなく、少なくともいずれか一輪に備えていれば良い。好ましくは、車高調整手段４は、左右前輪８Ａ；８Ｃに対応するように、あるいは左右後輪８Ｂ；８Ｄに対応するように、またはいずれか片側の前後輪８Ａ；８Ｄ，８Ｂ；８Ｃに備えていることで、対角軸Ａ１；Ａ２の左右の車高を調整できるので、より精度良く車両のバランスを調整することが可能になり、操縦安定性や乗り心地を向上させることができる。
【００４７】
以上説明したように本発明に係る車高調整方法及び装置によって車高を調整すれば、車両の静止時また走行時においても常に車両のバランスが維持されるので、操縦安定性や乗り心地を最適なものとすることができる。
【００４８】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 車高調整装置、４ 車高調整手段、５ 加振手段、６ 輪荷重測定手段、
７ 制御ユニット、８ 車輪、
８Ａ 右前輪、８Ｂ 左後輪、８Ｃ 左前輪、８Ｄ 右後輪、
１１；１１Ａ；１１Ｂ；１１Ｃ；１１Ｄ 空気ばね、１２ ダンパー、
１３ 空気量調整手段、１４ 圧力センサ、１９ 加振機、
２０ 加振制御装置、２２ 荷重計、２５ ピッチロール算出手段、
２５Ａ ピッチ算出部、２５Ｂ ロール算出部、２６ ピッチロール伝達特性設定手段、
２７ 車高制御手段、３１ ゲインピーク検出部、３２ 位相検出部、
３４ 車高制御部、Ａ１；Ａ２ 対角軸、Ｗfr；Ｗfl；Ｗrr；Ｗrl 輪荷重値。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の車高調整装置に関し、特に、車両の動的なバランスが最適となるように車高を調整する車高調整方法及び車高調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のバランスを調整することで操縦応答性や乗り心地性が向上することが知られている。自動車には、エアサス等の車高の調整可能なサスペンションを備え、人の乗車状態や荷物の積載状態に応じて車体の姿勢を自動で調整する車高調整装置を装着した車両がある。
このような車両の車高調整装置は、車両の後輪側に車高の調整を可能とする車高調整手段と、前輪側の車高と後輪側の車高とを個別に検出する前輪側車高検出手段及び後輪側車高検出手段と、前輪側車高検出手段で検出された前輪側の車高及び後輪側車高検出手段で検出された後輪側の車高に基いて車両を水平状態に制御する車高制御手段と、水平状態に制御された車両の前後車輪位置の車高を標準車高と比較する比較手段と、車高制御手段で水平状態に制御された車両の前後車輪位置の車高が標準車高より低いと判定された時に、後輪側の車高を前輪側の車高よりも所定量低くするように補正する車高補正手段とにより構成され、ヘッドライトの照射位置が最適となるように車両の姿勢を自動で調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３２１２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記車高調整装置は、ヘッドライトの照射角が一定となるように車高を調整するものであって、車両が走行している状態において、車両の動的なバランスを一定に維持するものではない。即ち、ヘッドライトの照射角を一定に維持することはできるが、人の乗車や荷物の積載により生じるサスペンションへの荷重のバラツキを考慮した制御を行っているわけではなく、車高調整後の車両は、車輪に作用する荷重バランスが崩れた状態で走行することとなり、例えば、直進安定性等の車両の走行性能に影響を及ぼし、ドライバーに対する操縦安定性能や乗り心地を損なわせることとなってしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、人の乗車時や荷物の積載時であっても、車高を調整することで車両の操縦安定性能や乗り心地等の動的なバランスが最適となるように車両の姿勢を制御可能とする車高調整方法及び車高調整装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する車高調整方法の態様として、少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両のいずれかの１輪を加振手段により０〜６Ｈｚの周波数の範囲で周波数を変化させながら上下方向に加振して当該車両全輪の輪荷重値の変化を測定し、加振の周波数と、測定された各輪の輪荷重値に基づいて車両のピッチロール伝達特性を設定し、当該ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように車高調整手段を制御する形態とした。
本態様によれば、少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両のいずれか１輪を加振手段により０〜６Ｈｚの周波数の範囲で周波数を変化させながら上下方向に加振し、加振に対する応答として測定された各輪における輪荷重値の変化に基づいて、加振に対する車両のピッチロール伝達特性を設定し、ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達関数の位相値がゼロに近づくように車高調整手段を制御することで車両のバランスを最適化することができる。つまり、車両において車高の調整を可能とする車高調整手段の少なくとも１つにより車高を調整することで、車両のバランス、換言すれば車両の重心位置を最適にすることができ、操縦安定性能や乗り心地が向上する。
【０００７】
また、上記課題を解決する車高調整方法の他の態様として、少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両の走行中に全輪に加わる振動による輪荷重値の変化を測定し、振動の周波数と、測定された各輪の輪荷重値に基づいて車両のピッチロール伝達特性を設定し、当該ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの前記ピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように前記車高調整手段を制御する態様とした。
本態様によれば、上記効果に加え、車両のいずれか一方の片側前後２輪を加振手段により加振して車両に対してより大きな入力を与えることができるので、より正確に車両のバランスを最適化でき、操縦安定性能や乗り心地を向上させることができる。
【０００８】
また、上記課題を解決する車高調整方法の他の態様として、少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両の走行中における全輪の輪荷重値の変化を測定し、加振の周波数と、測定された各輪の輪荷重値に基づいて車両のピッチロール伝達特性を設定し、当該ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように車高調整手段を制御する態様とした。
本態様によれば、上記効果に加え、車両の走行中において車両のバランスが最適となるように調整されるので、安定した操縦安定性能や乗り心地の良さを常に維持することができる。
【０００９】
また、上記課題を解決する車高調整装置の構成として、車両の少なくとも１輪に設けられ、当該車両の車高を調整する車高調整手段と、車両の全輪に設けられ、当該車両の輪荷重値を測定する輪荷重測定手段と、車両のいずれか１輪を０〜６Ｈｚの周波数の範囲で周波数を変化させながら上下に加振する加振手段と、加振の周波数と、測定された車両の各輪の輪荷重値に基づいて車両のピッチロール伝達特性を設定するピッチロール伝達特性設定手段と、ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように車高調整手段を制御する車高制御手段とを備える構成とした。
本構成によれば、少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両のいずれか１輪を加振手段により０〜６Ｈｚの周波数の範囲で変化させながら上下方向に加振し、加振に対する応答として測定された各輪における輪荷重の変化に基づいて、加振に対する車両のピッチロール伝達特性を設定し、ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達関数の位相値がゼロに近づくように車高調整手段を制御することで車両のバランスを最適化することができる。つまり、車両において車高の調整を可能とする車高調整手段の少なくとも１つにより車高を調整することで、車両のバランス、換言すれば車両の重心位置を最適にすることができ、操縦安定性能や乗り心地が向上する。
【００１０】
また、上記課題を解決する車高調整装置の他の構成として、車両の少なくとも１輪に設けられ、当該車両の車高を調整する車高調整手段と、車両の全輪に設けられ、当該車両の輪荷重値を測定する輪荷重測定手段と、車両の片側前後２輪を０〜６Ｈｚの周波数の範囲で周波数を変化させながら上下に加振する加振手段と、加振の周波数と、測定された車両の各輪の輪荷重値に基づいて車両のピッチロール伝達特性を設定するピッチロール伝達特性設定手段と、ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように車高調整手段を制御する車高制御手段とを備える構成とした。
本構成によれば、上記効果に加え、車両のいずれか一方の片側前後２輪を加振手段により加振することで、車両に対してより大きな入力を与えることができるので、より正確に車両のバランスを最適化することで、操縦安定性能や乗り心地を向上させることができる。
【００１１】
また、上記課題を解決する車高調整装置の他の構成として、車両の少なくとも１輪に設けられ、当該車両の車高を調整する車高調整手段と、車両の全輪に設けられ、当該走行中の車両の車輪に加わる振動により変化する輪荷重値を測定する輪荷重測定手段と、振動の加振の周波数と、測定された車両の各輪の輪荷重値に基づいて車両のピッチロール伝達特性を設定するピッチロール伝達特性設定手段と、ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように車高調整手段を制御する車高制御手段とを備える構成とした。
本構成によれば、上記効果に加え、車両の走行中において車両のバランスが最適となるように調整されるので、安定した操縦安定性能や乗り心地の良さを常に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】車高調整装置の一実施形態を示す概念図である。
【図２】車高調整装置の平面図である。
【図３】加振による応答として出力されたゲイン及び位相値を示す図である。
【図４】制御ユニットによる車高調整のフローチャートである。
【図５】車高調整装置の他の実施形態を示す概念図である。
【図６】車高調整装置の他の実施形態を示す概念図である。
【００１３】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組合せすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施形態１
図１は、本発明に係る車高調整装置１の一実施形態を示す概念図である。図２は、車高調整装置１の平面図である。以下、図１，図２を用いて車高調整装置１について説明する。なお、下記に示す符号の下付きの文字は、ｆが前輪側を示し、ｒが後輪側を示す。また、frが右前輪を示し、flが左前輪を示し、rrが右後輪を示し、rlが左後輪を示す。また、frrlが右前輪及び左後輪からなる対角輪の組合せを示し、fl−rrが左前輪及び右後輪からなる対角輪の組合せを示している。
車高調整装置１は、車両の車高を調整可能にする車高調整手段４と、車両の輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlを測定する輪荷重測定手段６と、車輪８を上下に加振する加振手段５と、加振手段５の加振により輪荷重測定手段６で測定された各車輪８の輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに基づいて車高調整手段４を制御する制御ユニット７により構成される。
【００１５】
本発明に係る車高調整手段４は、車両が備える例えばエアサスペンションである。
エアサスペンションは、空気ばね１１と、ダンパー１２と、空気ばね１１の空気量を調整する空気量調整手段１３とにより構成され、また車高を調整可能である。空気ばね１１及びダンパー１２は、各車輪８に対して組で設けられる。
空気ばね１１は、気密室を備え、気密室内に充填される空気の圧力により車体を支持するスプリングとしての役割を担う。空気ばね１１は、空気量調整手段１３と接続され、気密室内の空気量が調整される。また、空気ばね１１は、空気ばね１１内の内圧を測定する圧力センサ１４を備える。
圧力センサ１４は、制御ユニット７と接続され、測定した空気ばね１１内の内圧を信号として制御ユニット７に出力する。ダンパー１２は、例えば油圧式の減衰器であって、空気ばね１１の振動を減衰する。
【００１６】
空気量調整手段１３は、例えばコンプレッサ１８と制御バルブ１５とにより構成される。コンプレッサ１８は、後述の制御ユニット７と電気的に接続され、制御ユニット７から出力される駆動信号により駆動して加圧した空気を吐出口から吐出する。吐出口には、空気ばね１１毎に個別に制御バルブ１５が設けられる。
制御バルブ１５は、制御ユニット７と電気的に接続され、制御ユニット７から出力される信号に基づいて、コンプレッサ１８から吐出された空気を空気ばね１１に供給、又は停止、あるいは空気ばね１１内の空気を排気させる切替えを行う。
【００１７】
具体的には、制御バルブ１５は、吸入口と供給口と排気口とを備え、吸入口と供給口とを連通又は遮断する開閉弁１６と、開閉弁１６の下流側に設けられ供給口と排気口との連通又は遮断をする排気弁１７とを備える。吸入口には、コンプレッサ１８から延長する配管が接続される。供給口には、空気ばね１１から延長する配管が接続される。また、開閉弁１６と排気弁１７とは、制御ユニット７と電気的に個別に接続され、制御ユニット７から出力される信号に基づいて個別に開閉する。詳細には、開閉弁１６は、制御ユニット７から出力された信号に基づいて弁を開放して、コンプレッサ１８からの空気を空気ばね１１に供給可能にする。また、排気弁１７は、制御ユニット７から出力された信号に基づいて弁を開放して、空気ばね１１内の空気を排気する。なお、開閉弁１６及び排気弁１７は、初期状態及び非制御時には弁が閉じた状態に設定される。
以下の説明において、車輪８は、右前輪を８Ａ、左前輪を８Ｃ、右後輪を８Ｄ、左後輪を８Ｄとして示し、右前輪８Ａに対応する空気ばねを１１Ａ、左前輪８Ｃに対応する空気ばねを１１Ｃ、右後輪８Ｄに対応する空気ばねを１１Ｂ、左後輪８Ｂに対応する空気ばねを１１Ｂとして説明する。
【００１８】
加振手段５は、加振機１９と加振機１９の動作を制御する加振制御装置２０とにより構成される。加振機１９は、各車輪８に対応するように設けられ、車輪８を上下に振動させるアクチュエータと、荷重計２２と、車輪８が載置される車輪載せ台２３とにより構成される。
アクチュエータは、加振制御装置２０と接続され、加振制御装置２０から出力される信号によりサーボモータが駆動することで進退するピストン２１を備える。ピストン２１の上面には車輪載せ台２３が固定される。
【００１９】
車輪載せ台２３は、上面と下面が平行に形成された矩形状の平板材により構成され、車輪８を載せたときに車輪８の輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlを測定する荷重計２２を内臓する。車輪載せ台２３の上面側には、車輪８が載置される車輪載せ面が形成され、車輪８を載せたときに車輪８が前後方向及び左右方向に移動しないように規制する図外の輪止機構を備える。また、車輪載せ面には、荷重計２２の測定面が面一となるように配置される。
荷重計２２は、後述の制御ユニット７にそれぞれ接続され、車輪の輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlを測定して制御ユニット７に出力する。
【００２０】
加振制御装置２０は、加振機１９のアクチュエータの動作を制御するコンピュータであり、演算処理手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ及びＨＤＤ、通信手段としてのインターフェイスを含み、記憶手段に格納されたプログラムに基づいて動作する。加振制御装置２０には、図外のキーボードやマウス等の入力手段やモニタ等の表示手段が接続される。
加振制御装置２０は、作業者が入力手段を操作し、車輪８を加振する振幅及び加振周波数を入力することで入力された振幅及び加振周波数を加振機１９のアクチュエータに出力して、アクチュエータによる車輪８の上下の加振を制御する。
本実施形態では、加振制御装置２０は、車両の例えば左前輪８Ｃの一輪のみを０〜６Ｈｚの範囲で加振周波数を変化させながら加振するように加振機１９を制御する。なお、加振周波数０〜６Ｈｚの範囲は、平坦な直線道路を車両が走行中に、路面から車輪８Ｃに入力される振動を想定したものである。
【００２１】
制御ユニット７は、車両のバランスが最適となるように車高調整手段４を制御するための処理を実行をするコンピュータであり、演算処理手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ及びＨＤＤ、通信手段としてのインターフェイスを含み、記憶手段に格納されたプログラムに基づいて動作する。
制御ユニット７は、タッチパネル等の入力表示手段を備え、車両のバランス制御に対するコマンドや動作状態が入力表示手段に表示される。
車両のバランスが最適とは、車両の重心位置が、車体の幅方向中心に沿って前後方向に位置する場合を示し、特に対角に位置する車輪８Ａ；８Ｂ，８Ｃ；８Ｄ同士を結ぶ線が交差する車両の中心に位置することを示す。
【００２２】
図１に示すように、制御ユニット７は、加振機１９により加振された車両のピッチ量とロール量とを算出するピッチロール算出手段２５と、加振した周波数とロール量及びピッチ量とに基づく車両のピッチロール伝達関数を設定するピッチロール伝達特性設定手段２６と、ピッチロール伝達関数により得られるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達関数の位相値がゼロとなるように車高調整手段４を制御する車高制御手段２７とを備える。
【００２３】
ピッチロール算出手段２５は、荷重計２２から出力された輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに基づいて、車両のピッチ量を算出するピッチ算出部２５Ａと、ロール量を算出するロール算出部２５Ｂとを有する。
ピッチ算出部２５Ａは、荷重計２２によって測定された左右前輪８Ａ；８Ｃの輪荷重値Ｗfr，Ｗflの和、及び、左右後輪８Ｂ；８Ｄの輪荷重値Ｗrr，Ｗrlの和を算出し、左右前輪８Ａ；８Ｃの輪荷重値Ｗfr，Ｗflの和から左右後輪８Ｂ；８Ｄの輪荷重値Ｗrr，Ｗrlの和を減じることにより輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに基づいた車両のピッチ量を算出する。例えば、左右前輪８Ａ；８Ｃの輪荷重値Ｗfr，Ｗflの和が左右後輪８Ｂ；８Ｄの輪荷重値Ｗrr，Ｗrlの和よりも大きければ車両の姿勢は前下がりの状態であり、左右前輪８Ａ；８Ｃの輪荷重値Ｗfr，Ｗflの和が左右後輪８Ｂ；８Ｄの輪荷重値Ｗrr，Ｗrlの和よりも小さいければ車両の姿勢は右下がりの状態である。
ロール算出部２５Ｂは、荷重計２２によって測定された右側前後車輪８Ａ；８Ｄの輪荷重値Ｗfr，Ｗrrの和、及び、左側前後車輪８Ｂ；８Ｃの輪荷重値Ｗfl，Ｗrlの和を算出し、右側前後車輪８Ａ；８Ｄの輪荷重値Ｗfr，Ｗrrの和から左側前後輪８Ｂ；８Ｃの輪荷重値Ｗfl，Ｗrlの和を減じることにより、輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに基づく車両のロール量を算出する。例えば、右側前後車輪８Ａ；８Ｄの輪荷重値Ｗfr，Ｗrrの和が左側前後車輪８Ｂ；８Ｃの輪荷重値Ｗfl，Ｗrlの和よりも大きければ車両の姿勢は前下がりの状態であり、右側前後車輪８Ａ；８Ｄの輪荷重値Ｗfr，Ｗrrの和が左側前後車輪８Ｂ；８Ｃの輪荷重値Ｗfl，Ｗrlの和よりも小さければ車両の姿勢は左下がりの状態である。
【００２４】
ピッチロール伝達特性設定手段２６は、右前輪８Ａ及び左後輪８Ｃを結ぶ対角軸Ａ１、又は左前輪８Ｂ及び右後輪８Ｄを結ぶ対角軸Ａ２のいずれか一方の対角軸Ａ１又はＡ２における車両の重心位置の変化に関する運動方程式に基づいて導出されるピッチロール伝達特性を示すピッチロール伝達関数を設定する。つまり、加振機１９による加振を入力とし、当該入力に対する応答として荷重計２２によって測定された輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに基づいてピッチロール伝達関数を設定する。設定されたピッチロール伝達関数は、記憶手段に記憶される。
【００２５】
本実施形態では、車両の車輪８Ａ；８Ｂを結ぶ一方の対角軸Ａ１に着目して、車両の重心位置における運動方程式に基づくピッチロール伝達関数を制御ユニット７に記憶させておき、ピッチロール伝達関数のパラメータを設定する。ピッチロール伝達関数は、対角軸Ａ１上の重心位置を基準とする運動方程式から導出される。
【００２６】
図３は、ピッチロール伝達関数により加振の応答として出力されたゲイン及び位相値を示す図である。車高制御手段２７は、ゲインピーク検出部３１と、位相検出部３２と、車高制御部３４とを備える。
ゲインピーク検出部３１は、図３に示すように加振による応答として出力されるゲインからゲインのピークを検出し、ピークを検出したときのピーク周波数を位相検出部３２に出力する。例えば、加振周波数に対して得られたゲインを周波数方向に走査してピークを検出し、そのときの周波数をピーク周波数として位相検出部３２に出力する。
位相検出部３２は、ゲインピーク検出部３１から出力されたゲインのピーク周波数に１Ｈｚ加算したときの位相値の値を検出し、当該位相値が閾値よりも大きいときには、位相値を信号として車高制御部３４に出力し、位相値が閾値よりも小さいときには車高制御部３４に制御終了の信号を出力する。
【００２７】
車高制御部３４は、位相検出部３２により出力される信号に基づいて車高の制御を行う。つまり、位相検出部３２から位相値の信号が出力されたときに制御を行う。具体的には、車高制御部３４は、位相検出部３２により出力された位相値がゼロとなるように車高調整手段４の空気ばね１１の内圧を設定する。
車高制御部３４では、下記に基づいて車高の調整を行う。
車両の対角軸Ａ１の輪荷重値Ｗfr，Ｗrlの和と、対角軸Ａ２の輪荷重値Ｗfl，Ｗrrの和との差がゼロとなるように繰り返し車高を制御することで、ロールの位相値をゼロにすることができる。なお、実際にロールの位相値をゼロにすることができるのは、車両が停止状態であって、走行中には、車両に作用する輪荷重値が時々刻々と変化するため、ゼロに近づける制御を連続的に行うこととなる。
本実施形態では、右後輪８Ｄについてのみ車高調整の制御を行うものとし、輪荷重値Ｗrrが変化するように空気ばね１１の内圧を調整することで車高の調整値を設定する。
【００２８】
即ち、車高制御部３４は、一方の対角軸Ａ１の輪荷重値Ｗfr，Ｗrlの和が、他方の対角軸Ａ２の輪荷重値Ｗfl，Ｗrrの和よりも小さいときには、調整前の時点における対角軸Ａ１；Ａ２の位相値の差がゼロ、換言すれば、ピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように空気ばね１１内の内圧を低くすることで輪荷重値Ｗrrを大きくし、再び輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlを測定して空気ばね１１の内圧を調整することで、対角軸Ａ１；Ａ２の位相値の差がゼロとなるまで輪荷重値Ｗrrを繰り返し調整する。
また、一方の対角軸Ａ１の輪荷重値Ｗfr；Ｗrlの和が、他方の対角軸Ａ２の輪荷重値Ｗfl；Ｗrrの和よりも大きいときには、調整前の時点における対角軸Ａ１；Ａ２の位相値の差がゼロ、換言すれば、ピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように空気ばね１１内の内圧を高くすることで輪荷重値Ｗrrを小さくし、再び輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlを測定して空気ばね１１の内圧を調整することで、対角軸Ａ１；Ａ２の位相値の差がゼロとなるまで輪荷重値Ｗrrを繰り返し調整する。
【００２９】
車高制御部３４は、右後輪８Ｄの空気ばね１１Ｄの内圧が、設定された圧力となるように空気量調整手段１３に信号を出力し、空気量調整手段１３を制御することで、対角軸Ａ１の輪荷重値Ｗfr；Ｗrlの和と対角軸Ａ２の輪荷重値Ｗfl；Ｗrrの和との差が、ゼロとなるように右後輪８Ｄ側の車高を調整する。
よって、制御ユニット７は、各車輪８において測定された輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlの対角の輪荷重値Ｗfr；Ｗrl，Ｗfl；Ｗrrの和の差がゼロとなるように車高調整手段４を制御することで、車両に装着されたダンパー１２の減衰力Ｃや空気ばね１１のばね係数Ｋに依存することなく車両のバランスを調整することができる。
【００３０】
図４は、制御ユニット７による車高調整のフローチャートである。以下、制御ユニット７による車高調整の動作について説明する。
まず、車両を加振機１９に配置して、ドライバーが乗車した状態で加振機１９を動作させて車両の左前輪８Ｃを０〜６Ｈｚの周波数の範囲で変化させながら上下方向に加振し、全輪の輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlの変化を荷重計２２により測定する（Ｓ１０１）。
加振周波数に対応する荷重計２２により輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに基づいて車両のピッチ量及びロール量をそれぞれ算出する（Ｓ１０２）。
【００３１】
次に、０〜６Ｈｚの周波数の範囲による加振を入力とし、ピッチ量及びロール量を出力とするピッチロール伝達関数をピッチロール伝達特性設定手段２６により設定する（Ｓ１０３）。
次に、ゲインピーク検出部３１によりピッチロール伝達関数のゲインに周波数方向に走査することでピークを検出し、ピークを検出したときのピーク周波数を検出し、位相検出部３２によりゲインのピーク周波数に１Ｈｚ加算したときの位相値を検出する（Ｓ１０４）。
次に、位相値が閾値以下のときには、制御を終了し、閾値以上のときにはＳ１０５に移行する（Ｓ１０５）。
次に、調整前の時点における対角軸Ａ１；Ａ２の位相値の差がゼロとなるピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの位相値がゼロに近づくように、車輪８Ｄに対応する空気ばね１１Ｄの内圧を調整する調整値を設定する（Ｓ１０６）。
次に、車高制御部３４は、車輪８Ｄに対応する空気ばね１１Ｄの内圧を調整する調整値に基づいて、右後輪８Ｄの空気ばね１１Ｄに空気を所定量供給又は排気するように空気量調整手段１３に信号を出力し、空気量調整手段１３が空気ばね１１Ｄの内圧を調整する（Ｓ１０７）。
次に、Ｓ１０１に戻り、再び輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlを測定し、Ｓ１０２からＳ１０５まで実行し、ピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの位相値が閾値以下となったときに制御を終了する。
【００３２】
以上説明したように、本発明の車高調整装置１は、車両において対角に位置する車輪の輪荷重値Ｗfr；Ｗrl，Ｗfl；Ｗrrの和の変化に基づいて右後輪８Ｄの一輪のみを車高の調整対象としているので、車両のバランス、即ち、車両における対角の輪荷重値Ｗfr；Ｗrl，Ｗfl；Ｗrrの和の差がゼロとなるよう車高を制御するときに、容易に制御でき、かつ、制御に係る時間を短くすることができる。よって、ピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの位相値がゼロに近づくように、対角の輪荷重値Ｗfr；Ｗrl，Ｗfl；Ｗrrの和の差がゼロとなるよう車高を制御された車両は、操縦安定性能や乗り心地等の動的なバランスに優れたものとなる。
【００３３】
実施形態２
上記実施形態１では、車両のいずれか１輪を０〜６Ｈｚの範囲で周波数を変化させながら加振機１９により上下に加振するとしたが、本実施形態２では、車両のいずれか一方の片側前後車輪８Ａ；８Ｄ，８Ｂ；８Ｃの二輪を加振するようにした点で異なる。
【００３４】
本実施形態の加振手段５は、図１及び図２に示す、車両の例えば右側前後車輪８Ａ；８Ｄに対応して設けられる加振機１９；１９と、加振機１９；１９の動作を制御する加振制御装置２０とにより構成される。加振制御装置２０は、各加振機１９；１９が上下に同位相で０〜６Ｈｚの加振周波数の範囲で変化させながら加振するように制御する。
【００３５】
本実施形態のように加振機１９；１９により右側前後車輪８Ａ；８Ｄを同位相で加振すると、車両に対する入力を大きくすることができ、車両における重心位置の変化を大きくすることができる。このように、大きな入力により加振することで測定された輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに基づいて、ピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの位相値がゼロに近づくように、繰り返し右後輪８Ｄに対応する空気ばね１１Ｄの内圧を調整して、車高が調整された車両は、実際の走行において大きな入力が生じても、実施形態１により調整された車両のバランスに比べて、車両の姿勢変化に対して安定性が良くなる。よって、凹凸の大きな路面やうねりの大きな路面を走行しても、操縦安定性能や乗り心地等の動的なバランスに優れたものとなる。
【００３６】
なお、本実施形態では、右側前後車輪８Ａ；８Ｄを同位相で加振するとして説明したが、逆位相であっても良い。また、右側前後車輪８Ａ；８Ｄを加振するとして説明したが、左側前後車輪８Ｂ；８Ｃを加振するようにしても良い。
【００３７】
実施形態３
図５は、車高調整装置１の他の実施形態を示す概念図である。
上記実施形態１及び実施形態２では、加振手段５である加振機１９の車輪載せ台２３に内蔵される荷重計２２を輪荷重測定手段６として説明したが、本実施形態３では、車高調整手段４である空気ばね１１に取り付けられた圧力センサ１４を輪荷重測定手段６として用いる点で異なる。
【００３８】
本実施形態の輪荷重測定手段６は、各車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄに対応する空気ばね１１Ａ；１１Ｂ；１１Ｃ；１１Ｄに取り付けられた圧力センサ１４と、圧力センサ１４から出力された信号に基づいて各車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄの輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlを測定する輪荷重変換手段２８とにより構成される。
輪荷重変換手段２８は、例えば制御ユニット７に内蔵され、圧力センサ１４から出力された空気ばね１１の内圧に基づいて輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlを算出する圧力輪荷重変換データを備え、圧力センサ１４から出力された空気ばね１１Ａ；１１Ｂ；１１Ｃ；１１Ｄの圧力値を輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに変換する。輪荷重変換手段２８が変換した輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlは、ピッチロール算出手段２５に出力される。よって、ピッチロール算出手段２５は、輪荷重変換手段２８が変換した輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlによりピッチ量とロール量とを算出することができ、変換された輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlに基づいて、ピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの位相値がゼロとなるように車輪８Ｄに対応する空気ばね１１Ｄの内圧を繰り返し調整することで、車高を調整することができる。このように車高調整装置１を構成しても、上記実施形態１及び実施形態２と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
実施形態４
図６は、車高調整装置１の他の実施形態を示す概念図である。
上記実施形態１乃至実施形態３では、加振手段５の加振機１９により車両を加振して車高の調整を行うとして説明したが、本実施形態では、走行中の車両において路面から車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄに入力される振動に基づいて車高の調整を行う点で異なる。
【００４０】
本実施形態の車高調整装置１は、実施形態３において加振手段５を備えていない構成に加え、路面から車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄに入力される振動を検出する振動検出手段２９と、振動検出手段２９により検出された振動を振幅と周波数に変換する振動変換手段３０とを備える。
振動検出手段２９は、各空気ばね１１Ａ；１１Ｂ；１１Ｃ；１１Ｄの圧力センサ１４と個別に接続され、圧力センサ１４から出力される信号に基づいて各空気ばね１１Ａ；１１Ｂ；１１Ｃ；１１Ｄに対応する車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄの内圧の変動を検出する。
振動変換手段３０は、ピッチロール伝達関数に対する入力として振動検出手段２９により検出された振動を振幅と周波数に変換して、ピッチロール伝達特性設定手段２６に出力する。
【００４１】
本実施形態では、走行中の車両の車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄから入力される振動をピッチロール伝達関数に対する入力とし、ピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達関数における位相値がゼロに近づくように、右後輪８Ｄに対応する空気ばね１１Ｄの内圧を繰り返し調整することで車高を調整することにより、車両のバランスが最適となり、操縦安定性能や乗り心地等の動的なバランスに優れたものとなる。
【００４２】
また、本実施形態では、車両において、前輪８Ａ；８Ｃにおける操舵を検出する例えば操舵センサ等の操舵検出手段を設け、操舵センサと制御ユニット７とを電気的に接続し、操舵センサにより操舵の有無を検出して車両が直進状態のときのみに車高の制御を行うようにすることで車両の旋回中に操縦安定性が損なわれること防止することができる。
【００４３】
上記実施形態１乃至実施形態４では、右後輪８Ｄに対応する空気ばね１１Ｄの内圧を繰り返し調整することで車高を調整するとして説明したが、制御ユニット７により左右後輪８Ｂ；８Ｄの二輪に対応する空気ばね１１Ｂ；１１Ｄの内圧を調整するようにしても良い。制御ユニット７により左右後輪８Ｂ；８Ｄの二輪に対応する空気ばね１１Ｂ；１１Ｄの内圧を調整してピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達関数における位相値がゼロに近づくように、車高を制御するように左右後輪８Ｂ；８Ｄに対応する車高を調整することで、異なる対角軸Ａ１；Ａ２の輪荷重値Ｗfr；Ｗrl，Ｗfl；Ｗrrの和を個別に制御することができるので、精度のよい車高の制御をすることができるので、操縦安定性能や乗り心地等の動的なバランスをさらに優れたものとすることができる。
【００４４】
また、いずれか一方の片側の前後車輪８Ａ；８Ｄ，８Ｂ；８Ｃに対応する空気ばね１１Ａ；１１Ｄ，１１Ｂ；１１Ｃの内圧を調整して車高を調整するようにしても良い。いずれか一方の片側の前後車輪８Ａ；８Ｄ，８Ｂ；８Ｃに対応する空気ばね１１Ａ；１１Ｄ，１１Ｂ；１１Ｃの内圧を調整してピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときのピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように、車高を制御するように前後車輪８Ａ；８Ｄ，８Ｂ；８Ｃに対応する車高を調整することで、車高の調整範囲及び調整精度をさらに向上させることができる。
対角に位置する車輪の輪荷重値Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlの変化に基づいて車高を制御するようにしているので、互いに異なる対角に位置する車輪８Ａ；８Ｂ，８Ｃ；８Ｄの一輪をそれぞれ制御することになるので、異なる対角軸Ａ１；Ａ２の輪荷重値Ｗfr；Ｗrl，Ｗfl；Ｗrrの和を個別に制御することにより、精度のよい車高の制御をすることが可能となり、操縦安定性能や乗り心地等の動的なバランスをさらに優れたものとすることができる。
【００４５】
また、制御ユニット７により全車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄに対応する空気ばね１１Ａ；１１Ｂ；１１Ｃ；１１Ｄの内圧を調整するようにしても良い。全車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄに対応する空気ばね１１Ａ；１１Ｂ；１１Ｃ；１１Ｄの内圧を調整してピッチロール伝達関数の応答としてのゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの前記ピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように、車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄに対応する車高を調整することで、人の乗車や荷物の積載によって車重が増加したことによって、車両全体の車高が下がってしまう場合であっても、全車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄの車高を調整することで、必要な最低地上高を確保できるとともに、車両のバランスを最適に制御することができる。
【００４６】
なお、上記実施形態１乃至実施形態４では、車両が車高調整手段４としてのエアサスペンションを備えているとして説明したが、エアサスペンションに限らず、油圧式の車高調整手段４や、機械的に車高を調整する車高調整手段４等の車高調整可能な装置を備えていれば良い。この場合、車高調整手段４の種類によって、制御ユニット７から出力される信号の種類を適宜変更して車高を制御すれば良い。
また、車高調整手段４は、車両の車輪８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄ全てに対応するように備える必要はなく、少なくともいずれか一輪に備えていれば良い。好ましくは、車高調整手段４は、左右前輪８Ａ；８Ｃに対応するように、あるいは左右後輪８Ｂ；８Ｄに対応するように、またはいずれか片側の前後輪８Ａ；８Ｄ，８Ｂ；８Ｃに備えていることで、対角軸Ａ１；Ａ２の左右の車高を調整できるので、より精度良く車両のバランスを調整することが可能になり、操縦安定性や乗り心地を向上させることができる。
【００４７】
以上説明したように本発明に係る車高調整方法及び装置によって車高を調整すれば、車両の静止時また走行時においても常に車両のバランスが維持されるので、操縦安定性や乗り心地を最適なものとすることができる。
【００４８】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 車高調整装置、４ 車高調整手段、５ 加振手段、６ 輪荷重測定手段、
７ 制御ユニット、８ 車輪、
８Ａ 右前輪、８Ｂ 左後輪、８Ｃ 左前輪、８Ｄ 右後輪、
１１；１１Ａ；１１Ｂ；１１Ｃ；１１Ｄ 空気ばね、１２ ダンパー、
１３ 空気量調整手段、１４ 圧力センサ、１９ 加振機、
２０ 加振制御装置、２２ 荷重計、２５ ピッチロール算出手段、
２５Ａ ピッチ算出部、２５Ｂ ロール算出部、２６ ピッチロール伝達特性設定手段、
２７ 車高制御手段、３１ ゲインピーク検出部、３２ 位相検出部、
３４ 車高制御部、Ａ１；Ａ２ 対角軸、Ｗfr；Ｗfl；Ｗrr；Ｗrl 輪荷重値。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両のいずれかの１輪を加振手段により０〜６Ｈｚの周波数の範囲で周波数を変化させながら上下方向に加振して当該車両全輪の輪荷重値の変化を測定し、
前記加振の周波数と、測定された各輪の輪荷重値に基づいて前記車両のピッチロール伝達特性を設定し、
当該ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの前記ピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように前記車高調整手段を制御する車高調整方法。
【請求項２】
少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両のいずれか一方の片側前後２輪を加振手段により０〜６Ｈｚの周波数の範囲で周波数を変化させながら上下方向に加振して当該車両全輪の輪荷重値の変化を測定し、
前記加振の周波数と、測定された各輪の輪荷重値に基づいて前記車両のピッチロール伝達特性を設定し、
当該ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの前記ピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように前記車高調整手段を制御する車高調整方法。
【請求項３】
少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両の走行中に全輪に加わる振動による輪荷重値の変化を測定し、
前記振動の周波数と、測定された各輪の輪荷重値に基づいて前記車両のピッチロール伝達特性を設定し、
当該ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの前記ピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように前記車高調整手段を制御する車高調整方法。
【請求項４】
車両の少なくとも１輪に設けられ、当該車両の車高を調整する車高調整手段と、
前記車両の全輪に設けられ、当該車両の輪荷重値を測定する輪荷重測定手段と、
前記車両のいずれか１輪を０〜６Ｈｚの周波数の範囲で周波数を変化させながら上下に加振する加振手段と、
前記加振の周波数と、測定された前記車両の各輪の輪荷重値に基づいて前記車両のピッチロール伝達特性を設定するピッチロール伝達特性設定手段と、
前記ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの前記ピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように前記車高調整手段を制御する車高制御手段とを備える車高調整装置。
【請求項５】
車両の少なくとも１輪に設けられ、当該車両の車高を調整する車高調整手段と、
前記車両の全輪に設けられ、当該車両の輪荷重値を測定する輪荷重測定手段と、
前記車両の片側前後２輪を０〜６Ｈｚの周波数の範囲で周波数を変化させながら上下に加振する加振手段と、
前記加振の周波数と、測定された前記車両の各輪の輪荷重値に基づいて前記車両のピッチロール伝達特性を設定するピッチロール伝達特性設定手段と、
前記ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの前記ピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように前記車高調整手段を制御する車高制御手段とを備える車高調整装置。
【請求項６】
車両の少なくとも１輪に設けられ、当該車両の車高を調整する車高調整手段と、
前記車両の全輪に設けられ、当該走行中の車両の車輪に加わる振動により変化する輪荷重値を測定する輪荷重測定手段と、
前記振動の加振の周波数と、測定された前記車両の各輪の輪荷重値に基づいて前記車両のピッチロール伝達特性を設定するピッチロール伝達特性設定手段と、
前記ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの前記ピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように前記車高調整手段を制御する車高制御手段とを備える車高調整装置。
【請求項１】
少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両のいずれかの１輪を加振手段により０〜６Ｈｚの周波数の範囲で周波数を変化させながら上下方向に加振して当該車両全輪の輪荷重値の変化を測定し、
前記加振の周波数と、測定された各輪の輪荷重値に基づいて前記車両のピッチロール伝達特性を設定し、
当該ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの前記ピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように前記車高調整手段を制御する車高調整方法。
【請求項２】
少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両のいずれか一方の片側前後２輪を加振手段により０〜６Ｈｚの周波数の範囲で周波数を変化させながら上下方向に加振して当該車両全輪の輪荷重値の変化を測定し、
前記加振の周波数と、測定された各輪の輪荷重値に基づいて前記車両のピッチロール伝達特性を設定し、
当該ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの前記ピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように前記車高調整手段を制御する車高調整方法。
【請求項３】
少なくとも１輪に車高の調整を可能とする車高調整手段が設けられた車両の走行中に全輪に加わる振動による輪荷重値の変化を測定し、
前記振動の周波数と、測定された各輪の輪荷重値に基づいて前記車両のピッチロール伝達特性を設定し、
当該ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの前記ピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように前記車高調整手段を制御する車高調整方法。
【請求項４】
車両の少なくとも１輪に設けられ、当該車両の車高を調整する車高調整手段と、
前記車両の全輪に設けられ、当該車両の輪荷重値を測定する輪荷重測定手段と、
前記車両のいずれか１輪を０〜６Ｈｚの周波数の範囲で周波数を変化させながら上下に加振する加振手段と、
前記加振の周波数と、測定された前記車両の各輪の輪荷重値に基づいて前記車両のピッチロール伝達特性を設定するピッチロール伝達特性設定手段と、
前記ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの前記ピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように前記車高調整手段を制御する車高制御手段とを備える車高調整装置。
【請求項５】
車両の少なくとも１輪に設けられ、当該車両の車高を調整する車高調整手段と、
前記車両の全輪に設けられ、当該車両の輪荷重値を測定する輪荷重測定手段と、
前記車両の片側前後２輪を０〜６Ｈｚの周波数の範囲で周波数を変化させながら上下に加振する加振手段と、
前記加振の周波数と、測定された前記車両の各輪の輪荷重値に基づいて前記車両のピッチロール伝達特性を設定するピッチロール伝達特性設定手段と、
前記ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの前記ピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように前記車高調整手段を制御する車高制御手段とを備える車高調整装置。
【請求項６】
車両の少なくとも１輪に設けられ、当該車両の車高を調整する車高調整手段と、
前記車両の全輪に設けられ、当該走行中の車両の車輪に加わる振動により変化する輪荷重値を測定する輪荷重測定手段と、
前記振動の加振の周波数と、測定された前記車両の各輪の輪荷重値に基づいて前記車両のピッチロール伝達特性を設定するピッチロール伝達特性設定手段と、
前記ピッチロール伝達特性におけるゲインのピークとなる周波数より１Ｈｚ分周波数が高いときの前記ピッチロール伝達特性における位相値がゼロに近づくように前記車高調整手段を制御する車高制御手段とを備える車高調整装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−４３５６４（Ｐ２０１３−４３５６４Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８２９５４（Ｐ２０１１−１８２９５４）
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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