JPH0260810A - 車高調整装置 - 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〕 この発明は、車両における車高調整装置に係り、特に車
高変動をピッチ、ロール、およびリフトの３自由度につ
いて捉え、この３自由度方向の変動を個別に調整するよ
うにした装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の車高調整装置としては、例えば第４図に示すよう
なものがある。この車高調整装置は、積載荷重によらず
に車両姿勢を一定に保ち、ボトミングによる乗心地の低
下、ザスペンションジオメトリの変化によるステア特性
の変化、夜間ヘンドライドの光軸変化などを防止すると
ともに、走行状態、路面状態に応じて積極的に車両姿勢
を変化させ、高速安定性、悪路走破性などを向上させよ
うとするものである。

これを詳述すると、第４図において、２は車体、４ＦＬ
〜４ＲＲは車体２と各車輪（図示せず）との間に介挿さ
れた空気バネ等の流体圧アクチュエータ、６ＦＬ〜６Ｒ
Ｒは流体圧圧力源（図示せず）から供給された供給圧を
コントローラ８からの圧力指令値■にほぼ比例して調圧
し、この調圧した制御圧を流体圧アクチュエータ４Ｆ１
．〜４ＲＲの圧力室に夫々供給する圧力制御弁である。

また、車体２及び前車輪間には、両者の相対ストローク
量（相対変位Ｎ）を検出するポテンショメータ等でなる
ストロークセンサ１０ＦＬ、　　１０ＦＲが夫々配設さ
れており、これらの検出値がコントローラ８に供給され
ている。また、後輪側に対しては、左右の平均ストロー
ク量を検出するため、リヤスタビライザ１１の回転角を
検出する回転角度センサエ２が設けられ、この検出値が
コントローラ８に供給されている。

コントローラ８は、面左輸、前右輪、及び後輪に対する
指令値演算回路１４Ｆ（４，１４Ｐｌ？、１４Ｒを有し
、これらの回路１４ＦＬ、　　１４ＦＲ，１４Ｒの夫々
は、比較器１６．オン・オフ要素１８．積分要素２０を
備えている。この内、比較器１６は、与えられる目標ス
トローク量とフィードバックストローク量との偏差を演
算し、オン・オフ要素１８に供給する。オン・オフ要素
１８は、入力する偏差量が正のとき「＋１」を、負のと
き「−１」を積分要素２０に出力する。積分要素２ｏは
、オン・オフ要素１８の出力を積分し、係数α（α。

又はαＲ）を乗じて圧力指令値Ｉとし、これを対応する
圧力制御弁６ＦＬ〜６ＲＲに供給する。なお、図中のＳ
はラプラス演算子である。

このため、比較器１６での偏差が零となるように各圧力
指令値■が演算され、この圧力指令値■にほぼ比例して
流体圧シリンダ４ＦＬ〜４ＲＲの内圧が制御される。つ
まり、各輪の実ストローク量が目標スＩ・ローフ量より
も小さい場合には、流体圧シリンダ４ＦＬ〜４ＲＲの流
体圧は一定速度で上昇し、反対の場合には、一定速度で
低下し、この結果、実ストローク量が目標値に一致する
。

なお、各オン・オフ要素１８は、その特性の中央部に不
惑帯を有しており、これによりハンチングを防止してい
る。また、各積分要素２ｏの係数αは、フロントとリア
とでバネ定数、アクチュエータ受圧面積が異なることに
対応して、夫々異なる値の定数α１．α８に設定されて
いる。

このように上述した車高調整装置は、フロント側では左
右独立に調整しているが、リヤ側では左右の平均ストロ
ークを用いて調整している。この理由は、車両の車高調
整が本来、ピッチ、ロール及びリフトという３自由度の
制御であり、仮に、４輪独立して車高調整を行った場合
、自由度が１つ増えることにより、同−車両姿勢を実現
する４つの流体圧シリンダ４ＦＬ〜４ＲＲの作動圧の組
み合わせが無数に存在し、４つの作動圧に著しい不均衡
が生じるのを防止するためである。

このような制御手法を基礎におき、具体的事例に対処し
た例としては、例えば特開昭５７−１７２８０８号、同
５８−８４１５号記載のものがある。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、第４図に示した従来の車高調整装置にあ
っては、車両の左右の積載荷重量が太きく異なり、車体
が大きくロールした場合、左右輪荷重の補正は後輪側で
は全く行われず、前輪側だけで行われるという構成にな
っていたため、このような事態に至った場合には、前輪
左右の圧力、即ち左右の輪荷重に大きな差が生じ、その
結果、コーナリングフォースも影響を受け、右旋回と左
旋回とでステア特性が変化してしまうなど、操紺性、安
定性を低下させるという問題があった。

この発明は、このような従来技術の有する問題に着目し
てなされたもので、車両の左右の積載荷重量が大きく異
なり、車体が大きくロールした場合などにおいても、こ
れによる操紺性、安定性の低下を確実に防止できるよう
にすることを、その解決しようとする課題としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明では、第１図に示
すように、車体と各車輪との間に夫々介挿された流体圧
アクチュエータを有し、この各流体圧アクチュエータに
よる各輪のストローク量を制御して車高を調整するよう
にした車高調整装置において、車両のピッチ量を検出す
るピッチ量検出手段と、このピッチ量検出手段による検
出値と目標ピッチ量との偏差を算出し、該算出値に基づ
き前輪及び後輪の流体圧アクチュエータの流体圧を相互
に逆相にフィードバンク制御するピッチ制御手段と、車
両のロール量を検出するロール量検出手段と、このロー
ル量検出手段による検出値と目標ロール量との偏差を算
出し、該算出値に基づき右輪及び左輪の流体圧アクチヱ
エータの流体圧を相互に逆相にフィードバック制御する
ロール制御手段と、車両のリフトｉを検出するリフト量
検出手段と、このリフト量検出手段による検出値と目標
リフト量との偏差を算出し、該算出値に基づき４輪の流
体圧アクチュエータの流体圧を同相にフィードバック制
御するリフト制御手段とを備えている。

〔作用〕

この発明では、車高変動が生じると、この変動のピッチ
、ロール、リフト方向の各成分が夫々ピッチ量検出手段
、ロール検出手段、リフト検出手段により検出される。

そして、ピッチ制御手段２０一ル制御手段、及びリフト
制御手段の夫々は、該当する検出値とその目標量との偏
差を算出し、該算出値に基づき前輪、後輪、右輪、左輪
、及び４輪の流体圧アクチュエータの作動圧を前記偏差
を零にする方向にフィードバック制御し、これにより、
車高値が目標値に一致する。この調整は、ピッチ、ロー
ル、及びリフトの３自由度に分解して個々に成されるた
め、車両姿勢の変動を修正する制御が４輪で平均的に実
行されることになり、車両左右輪荷重の補正が前後輪間
で適化にて分担してなされ、この結果、当該補正が従来
のように前輪だけでなされるときに生じる弊害が確実に
排除される。

〔実施例〕

（第１実施例） 次に、この発明の第１実施例を第２図に基づき説明する
。ここで、前述した第４図と同一の構成要素には同一の
符号を用い、その説明を省略若しくは簡略化する。

第２図において、従来装置と同様に、２は車体。

４ＦＬ〜４ＲＲは流体圧アクチュエータ、６ＦＬ〜６１
？Ｒは圧力制御弁を夫々示す。また、３０はフィードバ
ック制御を行うコントローラを示す。

本第１実施例では、車体２及び前輪間の他に、車体２及
び後輪間に両者の相対ストローク量を検出し、これに応
じたストローク量をコントローラ３０に出力するストロ
ークセンサ１０ＲＬ、　　１０１？Ｒが夫々配設されて
いる。

コントローラ３０は、前人〜後右の各輪のストローク検
出量を入力する変動量算出器３２と、図示しない車高目
標値設定器からフロント側及びリヤ側の目標ストローク
量を入力する目標量変換器３４と、ピッチ、ロール、及
びリフトの３自由度についての指令値演算回路３６Ｐ、
３６Ｒ，及び３６Ｌと、圧力制御弁６ＦＬ〜６ＲＲに対
応して設けられた加算器３８ＦＬ〜３８ＲＲとを備えて
いる。

この内、変動量算出器３２は、入力する４輪の実ストロ
ーク検出量に基づき車両姿勢変動の３自由度成分である
ピッチ量、ロール量、及びリフト量を、以下の式から求
める構成をとっている。

ピッチ量＝前２輪平均ストローク量−後２輪平均ストロ
ーク量　　　　・・・　（１ンロ一ル量＝右側２輪平均
ストローク量−左側２輪平均ストローク量　　・・・　
（２）リフト量＝４輪平均ストローク量　　・・・　（
３）また、目標量変換器３４は、入力する４輪の目標ス
トローク量に基づき前記第ｆｌ）〜第（３）式と同様の
演算を行って３自由度成分である目標ピッチ量目標ロー
ル量、及び目標リフ）ｆｆｌを算出するようになってい
る。

また、指令値演算回路３６Ｐ、３６Ｒ，３６Ｌの夫々は
、入力側の偏差を演算する加算器４０と、伝達関数Ｇ＝
１／　（Ｔ＋　　−ｓ）の積分要素４２（Ｔ、は積分時
間）と、前輪側、後輪個別々の係数器４４Ｒ，４４Ｆと
を有している。このため、ピッチ側の指令値演算回路３
６Ｐは、目標ピッチ量に対する検出ピッチ量の偏差を加
算器４０で求め、この偏差を積分要素４２で積分し、こ
の積分値を係数器４４Ｆ、４４Ｒで夫々係数αＰＦ＋　
　α、（この両係数は任意に設定可能）倍し、この結果
を加算器３８ＦＬ〜３８ＲＩ？（但し、前輪に対しては
正端子、後輪に対しては負端子）に夫々出力し、前後輪
間で逆相となるようにしている。また、ロール、リフト
側の指令値演算回路３６Ｒ，３６Ｐも上述と同様の演算
を行い、この結果を加算器３８ＦＬ〜３８ＲＲに夫々出
力するが、このとき、ロール側の指令値演算回路３６Ｒ
は右輪に対しては正端子、左輪に対しては負端子に出力
して左右輪間で逆用とし、リフト側の指令値演算回路３
８Ｌは４輪に対して正端子に出力して同相とする。

加算器３８ＦＬ〜３８ＲＲは、各々、演算した３自由度
方向個々の指令値を加算し、この加算結果を圧力指令値
Ｉとして対応する圧力制御弁６ＦＬ〜６ＲＲに供給する
ように構成されている。

ここで、本実施例では、ストロークセンサ１０ＦＬ〜ｌ
０ＲＲ及び変動量算出器３２の各演算機能により、ピッ
チ量検出手段、ロール量検出手段、及びリフトｉ検出手
段が夫々構成されている。また、目標量変換器３４．指
令値演算回路３６Ｐ、加算器３８ＦＬ〜３８ＲＲ，及び
圧力制御弁６ＦＬ〜６ＲＲによりピッチ制御手段が、目
標量変換器３４．指令値演算回路３６Ｒ１加算器３８Ｆ
Ｌ〜３８ＲＲ，及び圧力制御弁６ＦＬ〜６ＲＲによりロ
ール制御手段が、目標量変換器３４．指令値演算回路３
６Ｌ、加算器３８ＦＩＬ〜３８１？Ｒ，及び圧力制御弁
６ＦＬ〜６ＲＲによりリフト制御手段が夫々構成されて
いる。

次に、第１実施例の全体動作を説明する。

まずロール量の制御から説明する。いま、車両右側の積
載荷重が大きく、これにより車両全体が右側ヘロールし
たとすると、変動量算出器３２のロール算出量は第（２
）式によりロール量に応じた負値となる。そこで、目標
量変換器３４の出力する目標ロール量は零とすると、指
令値演算回路３６Ｒの加算器４０出力、即ち偏差がロー
ルに応じた正の値をとる。この値は積分要素４２で積分
された後、前輪、後輪別々の係数器４４Ｆ、４４Ｒで係
数α１．α□を乗ぜられて圧力指令値Ｉとして、各圧力
制御弁６ＦＬ〜６ＲＲに出力される。

これにより、右輪側の圧力制御弁６ＦＲ，６ＲＲは、こ
れに対応する流体圧アクチュエータ４ＦＲ，４ＲＲの作
動圧を上昇させ、左輪側の圧力制御弁６　ＦＬ。

６１？Ｌは、これに対応する流体圧アクチュエータ４Ｆ
Ｌ、　　４ＲＬの作動圧を下降させ、ロール量を小さく
なる方向に補正する。そして、積分要素４２の出力は、
その入力偏差が零となるまで変化するため、ロール量は
最終的に目標値に一致、即ち零となる。

このとき、前輪、後輪の係数器４４Ｆ、４４Ｒの係数α
１．α８Ｒを適宜の割合で設定しておくことにより、ロ
ール補正の前後輪の分担比率を５０％＝５０％にするこ
とができ、従来例にみられたような、フロント左右輪の
大きな輪荷重差が発止しないことなる。つまり、コーナ
リングフォースが影響を受けて左旋回時及び右旋回時で
ステア特性が異なるということもなくなり、操縦性、車
両安定性の悪化が防止される。

上述した動作及び効果は、車両左側の積載荷重が著しく
大きく、左側にロールした場合も同様である。

一方、ピッチ量、リフト量の制御も上述のロール量制御
と同様に行われる。まず、ピッチ量の制御の場合、例え
ば車両リヤ側が積載荷重の偏りにより沈み込んだとする
と、変動量算出器３２の算出するピッチ量は、前記（１
）式によりピッチ量に応じた正値となる。目標ピッチ量
を零とすると、両者の偏差はピッチ量に応じた負値とな
り、結局、フロント側では流体圧の下降が、リヤ側では
流体圧の上昇が指令され、これによりピッチ量が目標値
の零に修正される。これはフロント側が沈み込んだ場合
も同様である。

また、例えば車両全体が標準車高にある状態から沈み込
むと、リフト量の制御が実施される。つまり、変動量算
出器３２は沈み込みに応じたリフト量を演算し、これが
指令値演算回路３６Ｌにおいて、例えば標準車高に応し
た目標リフト量と比較される。この結果、偏差は沈み込
みに応じた正値となり、結局、リフト量が目標値に一致
するまで４輪位置全ての流体圧が上昇され、標準車高値
に修正される。

ここで、ピッチ及びリフト制御についても、各係数器４
４Ｒ，４４Ｌの係数αＰＦ＋　　αＰＲ及びαＬＦ＋α
、はフロント側、リヤ側で独立に設定できるが、係数α
ＦＦ・　αＰＭ及びαＬＦ＋　　αＬＲは、ピッチ制御
とリフト制御とが互いに干渉しないように、車両重心位
置、バネ定数、アクチュエータ受圧面積などに応じて決
定される。

さらに、実際の車高変動の多くは、ロール、ピッチ及び
リフトの３自由度の成分を各々任意の割合で含む変動で
あるが、このような場合にも、前述した各修正制御が合
成した形で実施され、３自由度全ての変動量が目標値に
一致して偏差量が零となったとき、目的とする車高値が
得られる。

なお、上記第１実施例においては、指令値演算回路３６
Ｐ、３６Ｒ，３６Ｌ夫々の積分要素４２にオン・オフ要
素を並列に付加してもよい。また、各積分要素４２に比
例要素を並列に付加し、これによりＰＩ動作をさせれば
、サイクリングを防止し且つオフセットを消すことので
きる安定した制御系となる。

（第２実施例） 次に、本発明の第２実施例を第３図に基づき説明する。

この第２実施例では、前述した第２図と同一の構成要素
については、同一符号を用いている。

この第２実施例は、ピッチ、ロール、及びリフトに対す
る指令値演算回路３６Ｐ、３６Ｒ，３６Ｌの各々におい
て、前述した積分要素４２．の代わりに、伝達関数Ｇが
、Ｇ＝１＋　（１／Ｔｉ　　・Ｓ）＋Ｔｄ　−ｓである
比例・積分・微分要素４６を介挿したものである。ここ
で、Ｔ、は積分時間、Ｔ４は微分時間である。その他の
構成は前述した第１実施例と同一である。

したがって、本第２実施例によっても第１実施例と同等
の作用効果が得られるほか、フィードパ・ツク制御の連
応性、安定性が一層高められるという効果がある。さら
に、この第２実施例では、比例要素がピッチ剛性、ロー
ル剛性、及びリフト剛性の役目を、微分要素がピッチ減
衰、ロール減衰。

及びリフト減衰の役目を果たすことになるので、従来各
輪毎に設けられているコイルバネ、ダンンパー、さらに
はスタビライザーを省いたサスペンション構造とするこ
ともでき、したがって、その分、サスペンション構造を
簡単化して足回り重量を軽減でき、またサスペンション
制御も簡略化される。

なお、前記第１．第２実施例では、変動量算出器３２に
おいてピッチ、ロール、リフトの各変動量を４輪ストロ
ーク量から算出していたが、この発明は必ずしもこれに
限定されない。例えば、フロント２輪の各ストローク量
及びリヤ２輪の平均ストローク量から成る３つのストロ
ーク量に基づき、以下の第（４）〜（６）式より求めて
もよい。

ピッチ量＝前２輪の平均ストローク量−後２輪平均スト
ローク量　　　　・・・　（４）ロール量＝前右ストロ
ーク量−前左ストローク量　　　　　　　　　　　　・
・・　（５）リフト量＝（前人、右及び後２輪平均スト
ローク量）の平均ストローク量・・・　（６）このとき
、従来のようにスタビライザによる前輪又は後輪の平均
ストローク量を用いるようにしてもよい。さらには、必
要に応じて例えばリヤ右側ストローク量を除く３輪のス
トローク量を採用する構成としてもよい。

また、この発明における流体圧アクチュエータとしては
、空気バネに限らず、油圧シリンダなどを搭載してもよ
い。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明では、車両姿勢を決
定する３つのパラメータであるピッチロール、及びリフ
トの各変動量を直接帰還させ、これらの各パラメータの
目標値との比較結果に応じてフィードバック制御し、し
かも各変動■の補正を４輪で平均的に行う構成としたた
め、例えば車両の左右積載荷重が大きく異なる場合でも
、左右輪の荷重の補正が前後輪で適正に分担されて行わ
れ、従来のように前輪だけで行われなければならない止
いう事態が回避される。これがため、従来のように前輪
左右の輪荷重だけが大きな差を生じるということがなく
なり、左旋回時、右旋回時のステア特性の違いが僅かな
ものに抑制されるなど、その操紺性及び走行安定性の悪
化が確実に防止されるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の第
１実施例を示すブロック図、第３図は本発明の第２実施
例を示すブロック図、第４図は従来例を示すブロック図
である。 図中、２は車体、４ＦＬ〜４ＲＲは前方〜後右側の流体
圧アクチュエータ、６ＦＬ〜６ＲＲは前方〜後右側の圧
力制御弁、ｌ０ＦＬ〜１０Ｒ＋？は前方〜後右側のスト
ロークセンサ、３０はコントローラ、３２は変動量算出
器、３４は目標量変換器、３６Ｐ。 ３６Ｒ，３６Ｌは指令値演算回路、３８ＦＬ〜３８ＲＲ
は加算器である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）車体と各車輪との間に夫々介挿された流体圧アク
   チュエータを有し、この各流体圧アクチュエータによる
   各輪のストローク量を制御して車高を調整するようにし
   た車高調整装置において、 車両のピッチ量を検出するピッチ量検出手段と、このピ
   ッチ量検出手段による検出値と目標ピッチ量との偏差を
   算出し、該算出値に基づき前輪及び後輪の流体圧アクチ
   ュエータの流体圧を相互に逆相にフィードバック制御す
   るピッチ制御手段と、車両のロール量を検出するロール
   量検出手段と、このロール量検出手段による検出値と目
   標ロール量との偏差を算出し、該算出値に基づき右輪及
   び左輪の流体圧アクチュエータの流体圧を相互に逆相に
   フィードバック制御するロール制御手段と、車両のリフ
   ト量を検出するリフト量検出手段と、このリフト量検出
   手段による検出値と目標リフト量との偏差を算出し、該
   算出値に基づき４輪の流体圧アクチュエータの流体圧を
   同相にフィードバック制御するリフト制御手段とを備え
   たことを特徴とする車高調整装置。
2. （２）前記ピッチ、ロール、及びリフト量検出手段は、
   各々、４輪のストローク量、任意の３輪のストローク量
   、又は前輪若しくは後輪の２輪の各ストローク量と他の
   ２輪の平均ストローク量に基づきピッチ量、ロール量、
   及びリフト量を個別に算出する構成を有した請求項１記
   載の車高調整装置。
3. （３）前記ピッチ制御手段、ロール制御手段、及びリフ
   ト制御手段は、各々、ピッチ、ロール、及びリフト目標
   量を各輪の目標ストローク量から各別に算出する目標量
   変換器を有する請求項１記載の車高調整装置。
4. （４）前記ピッチ制御手段、ロール制御手段、及びリフ
   ト制御手段は、各々、積分制御、比例積分制御、比例積
   分微分制御、又はオン・オフ＋積分制御の手法を用いて
   いる請求項１記載の車高調整装置。
5. （５）前記ピッチ制御手段、ロール制御手段、及びリフ
   ト制御手段は、各々、各輪の流体圧シリンダに対する制
   御ゲインを４輪独立して設定可能な構成を有する請求項
   １記載の車高調整装置。