JP2599393B2

JP2599393B2 - 車両の姿勢制御装置

Info

Publication number: JP2599393B2
Application number: JP62172347A
Authority: JP
Inventors: 忠治横田; 道郎赤岩; 浩一小松; 直人福島
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1987-07-10
Filing date: 1987-07-10
Publication date: 1997-04-09
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: JPS6416412A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、車両に加わる加速度（Ｇ）を検出して車両
の姿勢を制御する車両の姿勢制御装置に係り、特に、圧
力制御弁の実際の吐出圧力を検出し、これが演算圧力と
一致するように電気的なクローズドループを形成して姿
勢制御の応答性を向上させた装置に関する。

（従来の技術）近時、自動車にも高レベルな快適性が要求される傾向
にあり、特公昭50−1053号に示される様に、例えば車高
調整、コーナリングやブレーキング時における車体の姿
勢制御等が行われている。

このような各種制御を油圧で行う場合、ソレノイドへ
の電流値に比例した油圧を発生させるためのサーボバル
ブ（圧力制御弁）を用いることが多く、従来のこの種の
サーボバルブを用いた車両の姿勢制御装置としては、例
えば第７図に示すようなものがあり、図中、油圧配管系
は実線で、電気制御系は破線でそれぞれ示してある。

同図において、１は車体に作用する加速度（Ｇ）を検
出するＧセンサ群であり、Ｇセンサ群１によって検出さ
れた加速度はコントローラ２による姿勢制御に必要な処
理値の演算に供され、この演算結果に基づいて各サーボ
バルブ3a〜3dに配設されたサーボソレノイド4a〜4dに電
流が供給される。各サーボバルブ3a〜3dにはリザーバタ
ンク５の圧油が油圧ポンプ６によって吸入、加圧され、
チェックバルブ７を経て供給される。各サーボバルブ3a
〜3dはそれぞれサーボソレノイド4a〜4dの電流に比例す
る制御圧力をアクチュエータ8a〜8dに供給し、各アクチ
ュエータ8a〜8dに配設されたピストン9a〜9dを変位させ
て車両の姿勢を目標状態に制御している。

なお、10はポンプ６の吐出圧力を蓄えるとともに各サ
ーボバルブ3a〜3dに供給される油圧の脈動を緩和するア
キュームレータであり、11は各サーボバルブ3a〜3dに供
給される圧油が所定圧になると油圧ポンプ６の吐出圧力
をリザーバタンク５に開放するアンロードバルブであ
る。

このように、車体に作用する加速度（Ｇ）から車両の
姿勢変化を早期に検出し、この検出結果に応じてサーボ
バルブ3a〜3dの制御圧力を制御して車両の姿勢を目標状
態としている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の車両の姿勢制御装置
にあっては、車両の姿勢を目標状態に制御するためにサ
ーボバルブの制御圧力を電気的にオープン制御する構成
となっていたため、サーボソレノイドの応答遅れ等によ
り次のような問題点があった。

すなわち、車両の姿勢制御はコーナリング時のローリ
ング、加減速時のピッチングおよび凹凸路面走行時のバ
ウンシング等に応じた姿勢の変化を目標状態に維持する
ものであり、目標とする制御圧力を適切かつ速やかに発
生させることが重要である。ところが、上記のようなオ
ープン制御は実際の制御圧力をフィードバックして目標
の油圧と比較する機能を持っていないため、実際には目
標値と一致しないことがあり、このような場合、適切な
姿勢制御を行うことができない。

また、姿勢制御を速やかに行うためにはサーボバルブ
に高い応答性が要求されるが、このような応答性の高い
サーボバルブは非常に高価であり、大幅なコストアップ
を招来するため車両への適用が困難である。

（発明の目的）そこで本発明は、圧力制御弁の実際の制御圧力を検出
し、この検出値に基づいて演算圧力（目標値）との偏差
をゼロとするような電気的クローズドループを形成（フ
ィードバック制御）することにより、実際の制御圧力を
目標値と速やかに一致させて、低コストで応答性の高い
車両の姿勢制御装置を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段）本発明による車両の姿勢制御装置は上記目的達成のた
め、その基本概念図を第１図に示すように、車両の姿勢
を変更可能な姿勢可変手段ａと、該姿勢可変手段ａに作
動油を供給する圧力源とｂと、該姿勢可変手段ａから作
動油が排出されるタンクｃと、該圧力源ｂに接続された
ポンプポートと該タンクｃに接続されたタンクポートの
一方を、前記姿勢可変手段ａに接続されたアクチュエー
タポートに選択的に連通させるスプール、該スプールを
通電量に応じて押圧付勢する電磁駆動装置、該電磁駆動
装置の押圧力に対抗する油圧を前記スプールに付与すべ
く前記アクチュエータポートに連通する補助室を有する
圧力制御弁ｄと、該圧力制御弁ｄによって制御された前
記アクチュエータポート側の制御圧力を検出する圧力検
出手段ｅと、車両の少なくとも一次元以上の姿勢状態を
検出する姿勢検出手段ｆと、該姿勢検出手段ｆの出力に
基づいて車両の姿勢が目標になるように前記圧力制御弁
ｄに加える電流値を制御する基本制御値を演算する基本
値演算手段ｇと、該基本値演算手段ｇによって演算され
た基本制御値を前記圧力検出手段ｅの出力に基づき補正
して前記圧力制御弁ｄに加える電流値を制御する最終制
御値を演算する補正手段ｈと、を備えている。

（作用）本発明では、圧力制御弁のメカニカルフィードバック
機構による車両の姿勢制御に加え、圧力検出手段により
圧力制御弁の実際の制御圧力が検出され、この検出値が
演算圧力と一致するように圧力制御弁の制御圧力が電気
的にフィードバック補正される。したがって、実際の制
御圧力が目標値と速やかに一致し、車両の姿勢制御の応
答性が低コストで向上する。

（実施例）以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜４図は本発明に係る車両の姿勢制御装置の第１
実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。第２図において、図中、油圧
配管系は実線で、電気制御系は破線でそれぞれ示してあ
る。同図において、21は油圧ポンプであり、油圧ポンプ
21は例えば、図示されていないエンジンの駆動力を受け
て回転し、リザーバタンク22の圧油を吸い込み加圧して
チェックバルブ23を経て姿勢制御機構24に圧油を供給す
る。チェックバルブ23の姿勢制御機構24側にはアキュー
ムレータ25が設けられる。油圧ポンプ21には並列に２位
置２ポートのアンロードバルブ26が介装され、アンロー
ドバルブ26にはチェックバルブ23のサーボソレノイド４
側の圧力がパイロット圧として導かれる。アンロードバ
ルブ26はパイロット圧が所定値になると油圧ポンプ21の
吐出圧力をリザーバタンク22に開放する。姿勢制御機構
24はフロントとリアの各車輪に対応する位置に設けられ
た４つの姿勢制御機構24a〜24dにより構成され、説明の
都合上１つの姿勢制御機構24aについてその構成を説明
するが他の姿勢制御機構24b〜24dについても同様であ
る。なお、姿勢制御機構24b〜24dについては細部の符号
を省略する。

姿勢制御機構24aはサーボソレノイド27、サーボソレ
ノイド27に供給される電流値に比例して圧力を制御する
サーボバルブ28、サーボバルブ28の制御圧力に応じて車
体の姿勢を変えるアクチュエータ（姿勢可変手段）29お
よびサーボバルブ28の制御圧力を検出する圧力センサ
（圧力検出手段）30により構成される。

サーボソレノイド27およびサーボバルブ28は圧力制御
弁31を構成し、ここで、第３図に従って圧力制御弁31の
構成を詳述する。

同図において、サーボバルブ28はボディ32、スプール
弁33およびスプリング34、35により構成され、ボディ32
にはサーボソレノイド27が連結される。サーボソレノイ
ド27にはプランジャ36がその軸方向に摺動自在に嵌挿さ
れ、プランジャ36は図示されないスプリングによって図
中矢印Ａ方向に付勢される。プランジャ36の先端はボデ
ィ32に摺動可能に収納されたスプール弁33の大径部37側
端面に当接し、大径部37はサーボソレノイド27側に左室
38、反対側に円環状の補助室39を画成する。左室38には
スプリング34が設けられ、スプリング34はスプール弁33
を図中矢印Ａ方向に付勢する。スプール弁33にはその中
央部に小径部40が形成されるとともに、その内部には油
路41が形成される。小径部40は円環状の主室42を画成
し、主室42は油路41を介して補助室39と連通する。スプ
ール弁33は大径部37と反対側に右室43を画成し、右室43
にはスプリング35が設けられてスプール弁33を図中Ｂ方
向に付勢する。左室38及び右室43は油路によりＴポート
に連通する。主室42のサーボソレノイド27側端部にはス
プール弁33に接して開口する円環状の排出室44が形成さ
れ、主室42の反対側端部には排出室44と同様の供給室45
が形成される。主室42にはＡ（アクチュエータ）ポート
48が開口しており、排出室44および供給室45にはそれぞ
れＴ（タンク）ポート47およびＰ（ポンプ）ポート46が
開口する。Ｐポート46には油圧ポンプ21からの圧油が導
かれ、Ｔポート47はリザーバタンク22と接続される。ま
た、Ａポート48は油路49を介してアクチュエータ29と接
続される。圧力制御弁31はアクチュエータ29に供給する
油圧（以下、制御圧力という）をサーボソレノイド27に
流れる電流値に比例して制御するものであり、制御圧力
の増減は次のようにして行われる。

サーボソレノイド27に電流が供給されていないとき、
スプール弁33は各スプリング34、35の付勢力がバランス
する位置（以下、中立状態という）にあり、主室42、排
出室44および供給室45はそれぞれ遮断されて独立してい
る。サーボソレノイド27に電流が供給されると、電流値
に応じた電磁力がサーボソレノイド27に発生してプラン
ジャ36がスプール弁33を図中矢印Ａ方向に押圧する。し
たがって、スプール弁33に作用していた各スプリング3
4、35の付勢力のバランスが崩れてスプール弁33は図中
矢印Ａ方向に摺動し、供給室45と主室42が連通して油圧
ポンプ21の圧油がアクチュエータ29に供給される。この
とき、スプール弁33には補助室39に導かれるアクチュエ
ータ29の制御圧力によって図中矢印Ｂ方向の軸力が発生
し、この軸力は制御圧力の増加に伴って増加する。した
がって、スプール弁33に作用する図中矢印Ａ方向とＢ方
向との力の差は制御圧力が目標値に近づくにつれて小さ
くなり、サーボソレノイド27の電磁力と軸力の大きさが
一致してスプール弁33は中立状態に戻る。このとき、サ
ーボソレノイド27には目標の制御圧力を得るための所定
の電流が流れ、アクチュエータ29には目標の制御圧力が
印加される。

一方、サーボソレノイド27に流れている電流を所定値
に減ずると、サーボソレノイド27の電磁力と補助室39に
導かれる制御圧力による軸力のバランスが崩れてスプー
ル弁33が図中矢印Ｂ方向に摺動し、主室42と排出室44が
連通してアクチュエータ29の制御圧力はリザーバタンク
22に開放される。このとき、制御圧力の減少に伴ってス
プール弁33に作用する前記軸力が減少し、サーボソレノ
イド27の電磁力と軸力が一致するとスプール弁33は中立
状態に戻る。したがって、主室42と排出室44は遮断さ
れ、アクチュエータ29の制御圧力は所定値に減少する。

第２図に戻り、アクチュエータ29はピストン50を有
し、ピストン50は一対の作動室51、52を画成する。ピス
トン50には各作動室51、52を連通する孔53が設けられ、
作動室51には圧力制御弁31からの圧油が油路49を介して
供給される。圧力制御弁31の制御圧力が増加すると作動
室51、52の圧力が高まり、ピストン50が図中矢印Ａ方向
に変位するとともに、作動室52の圧油が孔53を介して作
動室51に導かれる。一方、圧力制御弁31の制御圧力が減
少すると作動室51、52の圧力が低下し、ピストン50が図
中矢印Ｂ方向に変位するとともに、作動室51の圧油が孔
53を介して作動室52に導かれる。油路49には前記圧力セ
ンサ30が設けられ、圧力センサ30は圧力制御弁31の実際
の制御圧力Psを検出してコントローラ54に出力する。コ
ントローラ54には各姿勢制御機構24b〜24dに配設されら
圧力センサ30の信号が入力されるとともに、各Ｇセンサ
55、56、57からの信号が入力される。Ｇセンサ55は車体
の左右に作用する加速度Gxを検出し、Ｇセンサ56、57は
それぞれ上下方向の加速度Gy、前後方向の加速度Gzを検
出する。各Ｇセンサ55、56、57は姿勢検出手段を構成す
る。また、コントローラ54には前輪の車高h_Fを検出する
車高センサ58、および後輪の車高h_Rを検出する車高セン
サ59からの信号が入力されており、コントローラ54はこ
れら各種センサからの情報に基づいて車両の姿勢制御に
必要な処理値を演算し、前記姿勢制御機構24a〜24dに配
設されたサーボソレノイド27の通電制御を行う。

第４図は電気制御系の構成を示すブロック図である。
同図において、コントローラ54は基本値演算60、ROM6
1、RAM62およびI/Oインターフェース63から構成され
る。I/Oインターフェース63は各種信号の入出力を制御
しており、I/Oインターフェース63には前記各Ｇセンサ5
5、56、57および各車高センサ58、59からの信号が入力
される。I/Oインターフェース63はこれらの信号をCPU60
に出力するとともに、CPU60の演算結果に応じて各サー
ボソレノイド27を駆動する駆動信号SLを出力する。CPU6
0はI/Oインターフェース63を介して入力された各センサ
からの信号に基づき、ROM61に格納された後述のプログ
ラムに従ってI/Oインターフェース63とデータの授受を
行いつつ車両の姿勢制御に必要な処理値を演算し、結果
をI/Oインターフェース63に出力する。

次に、作用を説明する。

第５図は姿勢制御のプログラムを示すフローチャート
であり、本プログラムは所定のインターバル毎に繰り返
し実行される。

まず、P₁で各Ｇセンサ55、56、57により検出された車
両に作用する加速度Ｇを読込み、P₂で読込んだ加速度Ｇ
に基づいて車両の姿勢を所定の目標状態（例えば、水平
状態）とするために、アクチュエータ29に加える制御圧
力（以下、目標制御圧力という）P_Gの演算を行う。次い
で、P₃で目標制御圧力P_Gに応じた制御信号を発生し、P₄
で目標制御信号P_Gに基づく電流値を有するソレノイド駆
動信号S_L出力してサーボソレノイド27を駆動する。これ
により駆動信号S_Lの電流値に対した制御圧力が圧力制御
弁31に発生し、この発生した制御圧力に相当する圧油が
アクチュエータ29に供給され、ピストン50が所定量だけ
変位する。このとき、圧力制御弁31の実際の制御圧力Ps
が目標制御圧力P_Gと一致していれば車両の姿勢は直ちに
目標状態となるが、一致していないとき（例えば、圧力
制御弁31の性能の経時変化）は、後述のフィードバック
補正（クローズドループ補正）が有効に発揮される。

そのため、P₅では油路49に設けた圧力センサ30により
制御圧力弁31の実際の制御圧力Ps（以下、単に制御圧力
という）を検出する。次いで、P₆で制御圧力Psと目標制
御圧力P_Gを比較し、両者が一致しているか否かを判別す
る。一致していないときは補正の必要ありと判断し、P₇
で制御圧力Psと目標制御圧力P_Gの偏差ΔＳを次式に従
って演算する。

ΔＳ＝P_G−Ps …… さらに、P₈で偏差ΔＳに応じた偏差信号を出力し、P₉
で偏差信号に基づきソレノイド駆動信号S_Lの電流値を補
正する。これにより、サーボソレノイド27に流れる電流
が偏差ΔＳに応じて補正される。その後、P₅に戻り、制
御圧力Psを読込み、P₆で前記判別を行う。制御圧力Psが
目標制御圧力P_Gと一致すると今回の処理を終了し、一致
していないときは前述のP₇〜P₉を繰り返し実行する。す
なわち、P₅〜P₉ではアクチュエータ29に発生する実際の
制御圧力Psが目標制御圧力P_Gと一致するようにフィード
バック補正が行われる。また、偏差ΔＳの値は一般的に
小さいことからフィードバック補正による補正ΔＳの収
束は極めて短時間で完了する。したがって、実際の制御
圧力Psを目標制御圧力P_Gと速やかに一致させることがで
きる。特に、圧力制御弁31の経時的な性能変化があって
も、極めて高精度でかつ速やかに目標制御圧力P_Gへ収束
させることができる。

また、フィードバック補正により目標制御圧力P_Gをア
クチュエータ29に速やかに発生させることがでるので、
圧力制御弁31自体には高い応答性が要求されない。した
がって、コストの低減を図ることができ、車両への適用
が可能となる。

さらに、圧力制御弁31のスプール弁33には圧力制御弁
31に流れる圧油によって流体力が作用するため一般に、
応答性の悪化が招来するが、本実施例ではフィードバッ
ク補正を行っているのでスプール弁33に作用する流体力
の影響を排除することができる。

このように、フィードバック制御によって低コストで
応答性の高い車両の姿勢制御装置が提供できる。

なお、本実施例ではステップP₉を経てステップP₅に戻
るようにしたが、ステップP₁に戻るようにしても良い。
このようにすると、フィードバック補正中の加速度Ｇの
変化に応じた目標制御圧力P_Gの設定と制御圧力Psに基づ
くフィードバック補正を１度のインターバルで行うこと
ができ、応答性の向上が期待できる。

以上の第１実施例はコントローラとしての機能をプロ
グラムにより実現したものであるが、次に、コントロー
ラとしての機能を回路により実現した場合を説明する。

第６図は本発明に係る車両の姿勢制御装置の第２実施
例を示す図であり、同図中、第１実施例と同一構成の部
材には同一符号を付し、その説明を省略する。

同図において、71は車高センサ群、72はＧセンサ群で
あり、各センサ群71、72は図示されていないが、それぞ
れ前記車高センサ58、59、前記Ｇセンサ55、56、57で構
成される。車高センサ群71およびＧセンサ群72の各検出
信号はそれぞれコントローラ73内の増幅器74、75によっ
て増幅され、制御圧力演算回路76に入力されて前述の目
標制御圧力P_Gが演算され、補正演算回路77へ電圧V₁を出
力する。目標制御圧力P_Gは補正演算回路77、電圧値を電
流値に変換する電圧−電流変換回路78を経てコントロー
ラ73からサーボソレノイド27にソレノイド駆動信号S_Lが
出力される。これにより、図示はされていないが前記ア
クチュエータ29に前述の制御圧力Psが発生する。制御圧
力Psは圧力センサ30によって検出され、増幅器79により
増幅されて電圧V₂として補正演算回路77に入力される。
補正演算回路77では前記目標制御圧力P_Gに基づく電圧V₁
と制御圧力Psに基づく電圧V₂との差、すなわち前述の偏
差ΔＳに相当する電圧ΔＶが求められ、電圧−電流変換
回路78に出力する信号〔ΔＶ＝０〕となるように補正さ
れる。したがって、第１実施例と同様の作用、効果を得
ることができる。

なお、本実施例では圧力センサ30およびサーボソレノ
イド27をそれぞれ１系統のみ図示したが、補正演算回路
77、電圧−電流変換回路78および増幅器79はそれぞれ４
系統設けられており、それぞれの姿勢制御機構24a〜24d
に対応している。

（効果）本発明によれば、圧力制御弁が姿勢可変手段に対する
油圧を調整し、かつ、圧力制御弁が電磁駆動装置によっ
て押圧付勢されるスプールとともに、機械的な圧力フィ
ードバックの機構を有しているため、圧力制御弁に与え
られる電流に応じてアクチュエータ内圧力を制御でき、
車両の姿勢制御ができる。また、圧力制御弁は、電流を
増大すればアクチュエータの圧力を増圧、減じれば減圧
するので、１輪に１個の制御弁で姿勢制御ができる。

さらに、機械的フィードバック機能に加え、電気的フ
ィードバック機能によって、圧力制御弁の制御を行うの
で、機械的フィードバック機構では十分な応答性が得ら
れない分を補うので、正確な姿勢制御ができ、制御精度
を向上させることができるとともに、低コストで応答性
の高い車両の姿勢制御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜５図は本発明に係
る車両の姿勢制御装置の第１実施例を示す図であり、第
２図はその全体構成図、第３図はその圧力制御弁を示す
要部断面図、第４図はその電気制御系の構成を示すブロ
ック図、第５図はそのソレノイド駆動制御のプログラム
を示すフローチャート、第６図は本発明に係る車両の姿
勢制御装置の第２実施例を示すその電気制御系のブロッ
ク図、第７図は従来の車両の姿勢制御装置を示すその全
体構成図である。 29……アクチュエータ（姿勢可変手段）、 30……圧力センサ（圧力検出手段）、 31……圧力制御弁、 54、73……コントローラ（基本値演算手段、補正手
段）、 55、56、57……Ｇセンサ（姿勢検出手段）。

フロントページの続き (72)発明者小松浩一神奈川県厚木市恩名1370番地厚木自動車部品株式会社内 (72)発明者福島直人神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭62−96113（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）車両の姿勢を変更可能な姿勢可変手段
と、ｂ）該姿勢可変手段に作動油を供給する圧力源と、ｃ）該姿勢可変手段から作動油が排出されるタンクと、ｄ）該圧力源に接続されたポンプポートと該タンクに接
続されたタンクポートの一方を、前記姿勢可変手段に接
続されたアクチュエータポートに選択的に連通させるス
プール、該スプールを通電量に応じて押圧付勢する電磁
駆動装置、該電磁駆動装置の押圧力に対抗する油圧を前
記スプールに付与すべく前記アクチュエータポートに連
通する補助室を有する圧力制御弁と、ｅ）該圧力制御弁によって制御された前記アクチュエー
タポート側の制御圧力を検出する圧力検出手段と、ｆ）車両の少なくとも一次元以上の姿勢状態を検出する
姿勢検出手段と、ｇ）該姿勢検出手段の出力に基づいて車両の姿勢が目標
になるように前記圧力制御弁に加える電流値を制御する
基本制御値を演算する基本値演算手段と、ｈ）該基本値演算手段によって演算された基本制御値を
前記圧力検出手段の出力に基づき補正して前記圧力制御
弁に加える電流値を制御する最終制御値を演算する補正
手段と、を備えたことを特徴とする車両の姿勢制御装置。