JPH04208614A - 車体の姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は各車輪の車高変化（車体と各車輪との相対変位
）から車体のピッチ汲とロールけを求め、各車輪の車高
変化か車体姿勢に与える影響度を勘案して各車輪の車高
制御量を求め、各車輪の油圧式￥架機構の油量を加減し
、停止に時と走行中の車体姿勢をフラットに保つ、車体
の姿勢制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 特開昭６４−３０８１６号に開示される車体の姿勢制御
装置では、各車輪の車高を検出し、これらの車高値と標
準車高値とを比較して車体のピッチ量、ロール風、上下
変位量を演算し、この演算結果に基づき油圧式￥架機構
の油量を加減し、車体をフラットに保っている。

一般に、車両の静止状態で各車輪に掛る荷重は均等では
なく、各車輪の上下変位は幾何学的に規制を受けるので
、ピッチ量、ロール量か車高姿勢に及はす影響度は各車
輪ごとに異なる。

しかし、上述の車体の姿勢制御装置では、ピッチ量、ロ
ール量か車体姿勢に及はす各車輪の影響度は等しいもの
としているので、車体を精度よくフラットに保つことは
難しい。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は上述の問題に鑑み、各車輪の車高変化量
から各車輪か車体姿勢に及ぼす影響度を勘案したうえて
、車体のピッチ量、ロール量を推定し、走行中はもちろ
ん停止時も車体姿勢を精度よく制御する、車体の姿勢制
御装置を提供することにある。

［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成は各車輪の車
高を検出する車高センサの信号に基づき車体のロール変
位量Δφ、ピッチ変位量Δθ、上下変位量Δｘを求める
相対変位量算出手段と、相対変位量算出手段の信号に基
づき車体をフラットに保つための各車輪のロール制御ト
ルク−Ｆｌ２、ピッチ制御トルク−Ｆｏｌ、上下制御力
−Ｆう２、−Ｆ、□−−ｋ　Δφ−に、Δφ−に７ｆΔ
φｄ１−Ｆ、−一に、八〇−に１Δθ〜に３ｆΔθｄＩ
−Ｆ、、＝−ｋ、△ｘ−に５、Δｘｋ、＋　ｆΔｘｄｌ
（たたし、ｋ１〜に、は定数）を求める制御量算出手段
と、制御量算出手段の信号に基づき各車輪の油圧式￥架
機構の油量を求める油量算出手段と、油量算出手段の信
号に基づき各油圧式懸架機構の油量を加減する油量制御
弁とを備えたものである。

［作用］ 本発明によれば、各車輪の車高変化量から直接各車輪の
油圧式懸架機構へ加える油量を求めるのではなく、各車
輪の車高変化か車体姿勢に及ぼす影響度を勘案したうえ
で、各車輪の車高変化量から車体のピッチ量、ロール量
を演算し、車体をフラットに戻すためのピッチ制御トル
ク、ロール制御トルク、上下制御力を演算し、この結果
に基づき各車輪の油圧式懸架機構の油量を加減し、車体
をフラットに保つ。

特に、例えば車体姿勢か大きく変化しやすい急停車の場
合は、姿勢の変化量（ロール変位量、ピッチ変位量、上
下変位量）を時間的に累積したものに相当する制御量を
油圧式懸架機構へ加えることにより、停車後の車体をフ
ラットに保つ。

［発明の実施例：１ 第１図は本発明に係る車体の姿勢制御装置のブロック図
、第２図は油圧式懸架機構の油圧回路図である。第２図
に示すように、機関により駆動される油圧ポンプ４は、
油槽２から浦を吸い込み、管５から逆止弁６を経て管７
の蓄圧器８へ供給する。管７への油圧を所定値に保つた
めに、油圧監視手段Ａか備えられる。つまり、管５の油
圧を検出する油圧センサ９の検出値か所定値を超えると
、圧力制御弁１２か切り換わり、管５の圧油の一部が管
１０、圧力制御弁１２、管１３、フィルタ２７を経て油
槽２へ戻される。また、油圧ポンプ４の吐出口の油圧か
異常に高くなると、管５の圧油の一部か公知の逃し弁２
６、フィルタ２７を経て油槽２へ戻される。

管７の圧油は左右の前輪と左右の後輪（第２図には左後
輪たけを代表して示す）２５の各油圧式懸架機構１９へ
それぞれ供給される。油圧式懸架機構１９はシリンダ２
３にピストン２２を嵌装し、ピストン２２から上方へ突
出するロッド２４を車体２０に結合する一方、シリンダ
２３から下ノｊへ突出するロバ用・を車輪；２５のナッ
クルに連結してなる。シリンダ２３の壁部と車体２０と
の間にはね２１か介装される。車体２０とナックルとの
間に、車体２０と車輪２５との上下変位量を検出する車
高セッサ２８か配設される。なお、左右の前輪、左右の
後輪の各曹架機構１９を特定する場合は、Ｆｌ、　ＦＲ
，Ｒ′、、、　ＲＲの添字を付けることにする。

管７の圧油は逆止弁１４、−船釣な中立位置閉鎖型の電
磁比例圧力制御弁からなる油量制御弁１６、絞り１８ａ
を経て蓄圧器１８へ供給され、さらに油圧式？架機構１
９の口′刈・２４とピストン２２の内部通路を経てシリ
ンダ２３の下端室へ供給される。シリンダ２３の下端室
へ供給される油圧は、油圧センサ］７により検出される
。油量制御弁１６か切り換わると、シリンダ２３の下端
室の浦は油量制御弁１６、逆止弁１５、管１３、フィル
タ２７を経て油槽２へ戻される。

前後・左右の車輪を支持する３油圧式懸架機構１９は独
立に、逆止弁１４．］、５、油量制御井１６、絞り１８
ａ、蓄圧器１８、油圧センサ１７、車高センサ２８を備
えている。

車体（ばね上）のロールは（角度）、車体のピッチ量（
角度）、重体重心の上下位置をそれぞれφ２．θ２．ｘ
２とし、車軸（ばね下）のロール量、車軸のピッチ量、
車軸（左右中心）の上下位置をそれぞれφ７．θ１．Ｘ
１とすると、車体と車軸との間の相対的なロール変位量
Δφ、ピッチ変位量△θ、車軸の上下変位量Δｘは、次
式で表される。

φ２−φ１＋△φ θ２＝θ　＋へ〇 ｘ２　＝ｘ、＋Δｘ 停車中の平均的な車高をｈ、各車輪の車高センサ２８の
検出値をｈ　Ｆ　Ｌ＋　　ｈ　ＦＲｌｈ　Ｒ１，＋　　
ｈ　ＲＲ’ｌ各車輪の車高変化かロール変位量△φ、ピ
ッチ変位量Δθに及はす影響度を表す係数をに、、に、
、、ｋ１１＋　　ｋ２２とすると、ロール変位量△φ、
ピッチ変位量△θ、車軸の上下変位量△Ｘは、次式にな
る。

Δφ−に、ｌ　ｋ、＋＋　（ｈｒＬｈｒ、ｌ）＋に＋２
（ｈ、１ＬｈＲ＋＋）　）△θ−に、＋　Ｉ　ｋｚ＋　
（ｈｒｔ＋ｈｒＲ）−１（２２（ｈｔ＋ｃ＋ｈｐｐ）　
）Δｘ＝ｋｘ　　（ｈｒｔ　＋　ｈｒ＋＋　＋ｈｐｔ　
＋Ｆｂ＋＋＋　　４　ｈ）・−・・（１） たたし、ｋ、、に、、にアはゲインである。各係数に、
、、に、□＋　　ｋ２＋＋　　ｋ２２は前後軸の荷重負
担、ばね２１のばね定数なとを勘案して実験的に求める
。

一般に、路面入力に対し車体をフラットに保つ条件は、
極低周波入力に対しては、 △φ−０△φ／′φ１−Ｏ Δθ→０　　　Δθ／θ、→０ Δｘ→０　　　Δｘ／’Ｘ＋　−０ 高周波入力に対しては、 Δφ−−φ、　　　　Δφ／′φ１−−１△θ→−θ、
　　　　△θ／θ１−−１△Ｘ→−Ｘ　　　　Δｘ　／
”　Ｘよ→−１と考えられる。

そこで、路面入力に対し車体をフラットに保つための振
動制御量、すなわちロール制御トルクＦ１７、ピッチ制
御トルクＦ、、上下制御力Ｆ（２は、−Ｆ−＝−ｋ　　
Δφ−に、△φ −Ｆ、＝−に、Δθ−ｋＩΔθ −Ｆ、、−−ｋ。Δｘ−に５Δｘ　　（２）たたし、ｋ
、−に、、は定数 で与えられると仮定すると、次の運動方程式か成り立つ
。

Ｉｘφ’、−−に、　Δφ−ｋ１△φ ■７°θ’２”ｋｌΔθ−ｋ４Δθ ｍ２Ｍ２＝−に、△ｘ−に、、Δｘ たたし、 ■８　車体ロールに対する慣性モーメント■、　車体ピ
ッチに対する慣性モーメントｍ、　車体質量 上の方程式を変形し、ラプラス変換し、ラプラス演算子
をＳで表すと、次式になる。

ここて、極低周波の入力に対する応答は上の伝達関数に
おいて５−ｂＱとした場合に相当し、高周波の入力にに
対する応答は上の伝達関数においてＳ−■とした場合に
相当するから、 ｓ　−０の時　Δφ／′φ１−−１＋１−−０Δθ／θ
、−−１＋１．−０ Δｘ７’ｘ１−”−１＋１．−＝Ｏ ８−（１）の時　Δφ／′φ　−−１＋０−−１Δθ／
θ　−−１＋０→−１ △ｘ　／”ｘ　、　−−１＋　Ｑ→−１となり、車体か
フラットとなる条件を満していることか分る。

しかし、（２）式のみにより制御を行う場合は、定数に
、〜に６の値をある程度大きくしないと、車両停止り時
の姿勢をフラットに維持てきなくなる恐れかある。また
、定数に１〜に１、の値か大きすぎると、低周波入力で
の乗り心地に悪影響を及はす恐れかある。

そこで、（４）式で表すように、積分項を追加すること
により、定常偏差を取り除く。つまり、−Ｆ３２＝−に
、△φ−ｋ１Δφ−に−ｆΔφｄｔ−Ｆ２゜＝−に、Δ
θ−ｈΔθ−に８ｆΔθｄｔ−Ｆ３２＝−に、△ｘ　　
ｋｂ△又−ｋ６Δｘ−ｋ９∫Δｘｄｔ・−・（４） ただし、ｋ７〜に９は定数 上述のフィードバック制御を行えば、車速一定の直進走
行での路面入力に対して車体をフラットに保つことかで
きる。

以上の結果から各車輪へ加える制御量（油圧式懸架機構
の制御油量）　■ＦＬ＋　　Ｖ、、、ＶＲＬ、　　ＶＲ
，ｌは次式て表される。

ＶＦｌ、＝　　ｋｖ＋　ＦＩ２　　ｋｖ２Ｆ２２＋ｋＪ
’１゜Ｖｒａ＝＋ｋｖＨＦ１２　　ｋｖ２Ｆ２２＋ｋｖ
ｑＦ＋：：ＶＲｌ、＝　ｋｎＲｘ±ｋｖ、＋Ｆ、ｒ２＋
に、＝Ｆｉ；、Ｖ＋＋ａ＝＋ｋｖｑＦ１２＋ｋｖ、＋Ｆ
２２＋に、ｖ５Ｆ＋＞・−・（５） たたし、ｋｖ、−に、５は定数 本発明は上述の原理に基づき、各車輪の車高から相対変
位量算出手段により、車体と車軸の間の相対的なロール
変位量、ピッチ変位量、上下変位量を求め、制御量算出
手段により車体をフラットに保つためのロール制御トル
ク、ピッチ制御トルク、上下制御力を求め、制御量算出
手段の演算結果に基づき油量制御弁を制御し、各車輪の
油圧式懸架機構の油量を加減して車高を調整し、車体姿
勢をほぼフラットに保つものである。

第５図はマイクロコンピュータからなる電子制御装置に
より、上述の制御を行う制御プログラムの流れ図である
。ｐ１１〜ｐ２１は制御プログラムのステップを表す。

この制御プログラムは所定時間ごとに繰り返し実行する
。ｐｌｌて制御プログラムを開始し、ｐ１２て初期化を
行い、ｐ１３で割込制御プログラムに移り、７ｍ圧監視
手段Ａにより油圧ポンプ４の出力油圧ｐｍを読み込み、
出力油圧ｐｍか所定値ｐｃよりも大きい場合は、圧力制
御弁１２を開いて圧力を下げ、出力油圧ｐｍか所定（ａ
ｐＣよりも小さい場合は、圧力制御弁１２を閉して出力
油圧ｐｍを上げ所定値に保ち、ｐ＋４へ戻る。

ｐ１４で各車輪の車高りを車高センサ２８から、各車輪
の荷重を油圧センサ１７からそれぞれ読み込み、ｐ１５
て相対変位量算出手段３５により車体重心と車軸中心と
の相対的なロール変位量Δφ、ピッチ変位量△θ、上下
変位量△Ｘを求める。

ｐ１６て制御量算出手段３９により車体をフラットに保
つためのロール制御トルクＦ１２、ピッチ制御トルクＦ
２２、上下制御力Ｆ３□を求める。

ｐ１７で制御量算出手段３９の演算結果から油量算出手
段４０により、油圧式懸架機構１９の油量Ｖ　Ｆ　Ｌ　
、　　Ｖ　Ｆｐ　、　　Ｖ　Ｒｌ、、　　Ｖ　ＲＲを求
める。ｐ１８て油量ＶＦＬ、　　ＶＦＲ，ＶＲＬ、　　
ＶＲＲに基づき、各油量制御弁１６を駆動し、各油圧式
懸架機構１９の油量を加減し、ｐ１９て終γオる。した
かって、各車輪の市高か個別に調整され、フィードバッ
ク制御を行えば車体姿勢かフラットに制御される。

第４図に示すように、実際には、各車輪の油圧式懸架機
構１９（第４４図には左前輪の場合を示す）へ加えられ
る曲用信号は、制御油量に対応する直流電圧またはデユ
ーティ比のパルス電圧、ＬＬで各油量制御弁１６の電磁
コイルへ加えられ、車高を加減する。この時器車輪の油
圧式１市架機構１９・＼加えられる油圧ｐは油圧センサ
１７により検出され、電圧として曲用制御弁１６の電磁
コイルヘフイートハツクされる。第４図において、ｋｌ
、１〜ｋｖ１．、はゲイン、ｋ５は油圧セッサ１７のゲ
イン、ＧｖＬは油量制御弁１６の伝達関数、ＧＡＣＴは
油圧式懸架機構の伝達関数である。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、各車輪の車高を検出する車高セ
ンサの信号に基づき車体のロール変位量△φ、ピッチ変
位量Δθ、上下変位量Δｘを求める相対変位量算出手段
と、相対変位量算出手段の信号に基づき車体をフラット
に保つための各車輪のロール制御トルク−Ｆ３２、ピッ
チ制御トルク−Ｆ２２、上下制御力−Ｆ３□、 −Ｆ３２＝−ｋ　　Δφ−ｋ１Δφ−に−ｆΔφｄ１−
Ｆ２２−−に、、、△θ−に４Δθ−ｋｓｆΔθｄ１−
Ｆ３２＝−に、、Δｘ−に、、Δ大−に、ｆ△ｘｄ＋（
だたし、ｋ、−に、は定数）を求める制御量算出手段と
、制御量算出手段の信号に基づき各車輪の油圧式懸架機
構の油量を求める油量算出手段と、油量算出手段の信号
に基づき各油圧式懸架機構の油量を加減する油量制御弁
とを備えたちのであるから、車体姿勢を精度よく検出し
、車体を常にほぼフラットに保つことかでき、乗り心地
と操縦安定性か向上される。

特に、例えは車体姿勢か大きく変化しやすい急停車の場
合は、姿勢の変化量（ロール変位量、ピッチ変位量、上
下変位量）を時間的に累積したものに相当する油量制御
量が油圧式懸架機構へ加えられるので、停車後ら車体か
フラットに保たれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車体の姿勢制御装置のブロック図
、第２図は油圧式懸架機構の油圧回路図、第３図は同制
御装置の制御プログラムの流れ図、第４図は各車輪の油
圧式懸架機構に備えられるフィードバック制御機構のブ
ロック線図である。 １６・油量制御弁　１９：油圧式懸架機構　２８：車高
センサ　３５：相対変位量算出手段　３９制御量算出手
段　４０・油量算出手段 特許出願人　いすパ自動車株式会社 代理人　　　弁理士　　山本俊夫 １ソ 弔１図 −９１，− ごＥ３ヨ 第４：

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 各車輪の車高を検出する車高センサの信号に基づき車体
   のロール変位量Δφ、ピッチ変位量Δθ、上下変位量Δ
   ｘを求める相対変位量算出手段と、相対変位量算出手段
   の信号に基づき車体をフラットに保つための各車輪のロ
   ール制御トルク−Ｆ＿１＿２ピッチ制御トルク−Ｆ＿２
   ＿２、上下制御力−Ｆ＿３＿２、−Ｆ＿１＿２＝−ｋ＿
   １Δφ−ｋ＿２Δφ−ｋ＿７∫Δφｄｔ−Ｆ＿２＿２＝
   −ｋ＿３Δθ−ｋ＿４Δθ−ｋ＿８∫Δθｄｔ−Ｆ＿３
   ＿２＝−ｋ＿５Δｘ−ｋ＿６Δｘ−ｋ＿９∫Δｘｄｔ（
   だだし、ｋ＿１〜ｋ＿９は定数）を求める制御量算出手
   段と、制御量算出手段の信号に基づき各車輪の油圧式懸
   架機構の油量を求める油量算出手段と、油量算出手段の
   信号に基づき各油圧式懸架機構の油量を加減する油量制
   御弁とを備えることを特徴とする車体の姿勢制御装置。