CN101405155B - 车辆稳定器系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的稳定器系统包括稳定器设备和控制装置，稳定器设备包括稳定器杆和致动器，稳定器杆在其相反端连接到相应的车轮保持部件，车轮保持部件分别保持车辆的左右车轮，致动器根据致动器从中性位置的操作量来改变稳定器杆的刚度；控制装置根据侧倾力矩指标量来确定致动器的目标操作量，侧倾力矩指标量表征了作用在车身上的侧倾力矩，其中，所述控制装置确定目标操作量，使得对于作用在车身上的侧倾力矩的不同方向，所述目标操作量不同，并根据所确定的目标操作量来控制致动器的操作。

Description

车辆稳定器系统
技术领域
本发明大体上涉及安装在车辆上的稳定器系统，更具体地说，涉及这样的稳定器系统：该系统装有致动器并能够通过致动器的操作来改变稳定器杆的刚性或刚度。
背景技术
近年来，已经提出了一种如JP-A-2002-518245所描述的主动稳定器系统，即能够根据车辆的转弯状况等来改变由稳定器杆施加或产生的侧倾约束力的稳定器系统。这种主动稳定器系统实际安装在一些车辆上。该稳定器系统包括稳定器设备，稳定器设备是由稳定器杆和致动器构成的。通过对致动器的操作进行控制，稳定器杆的刚度得到改变，从而主动地改变由稳定器杆施加的侧倾约束力。
发明内容
(A)发明的简介
在上述稳定器系统中，即使在车辆向右转弯和向左转弯中对致动器进行类似的控制，车身的侧倾量也会根据车辆的转弯状况(即根据车辆在向左还是向右转弯)而不同。侧倾量的差异来源于稳定器设备的结构，例如稳定器杆的构造和致动器的位置。此外，在某些情况下，根据车辆结构和车辆状况等，使向右转弯时的侧倾约束力与向左转弯时的侧倾约束力彼此不同可能更为有利。因此，如果稳定器系统被构造成能够处理这样的现象和情况，则会改善稳定器系统的实用性。本发明是考虑到上述情况而作出的。因此，本发明的一个目的是提供一种具有高实用性的车辆稳定器系统。
为了实现上述目的，一种根据本发明用于车辆的稳定器系统构造成使 得能够通过控制致动器的操作量来改变稳定器杆的刚度，并使得致动器能够以下述方式受到控制：对于作用在车身上的侧倾力矩的不同方向，使致动器的目标操作量也不同。
在根据本发明的稳定器系统中，即使在车辆向右转弯时的车身侧倾量与车辆向左转弯时的车身侧倾量之间存在差异，也可以减小这种差异。根据这样的优点，这种稳定器系统具有高实用性。
(B)发明的形式
下面将详细说明被认为可主张权利的本发明(下文中可以称为“本发明”)的各种形式。本发明的各种形式进行了编号，并在适当之处采用从属于其他一种或多种形式的方式以便更容易理解本发明。应当理解，本发明不限于下面描述的技术特征或其任何组合，而是应当考虑到下文对各种形式以及本发明优选实施例的说明来解释。还应当理解，本发明的下列形式中任何一者中包括的多个组成元素或特征不一定要一起提供，向下列形式中任何一者增加一个或多个组成元素或者一个或多个特征所得的任何形式、从下列形式中任何一者删除一个或多个组成元素或者一个或多个特征所得的任何形式也可以认为是本发明的一种形式。
(1)一种用于车辆的稳定器系统，包括：
稳定器设备，其包括稳定器杆和致动器，所述稳定器杆在其相反端连接到相应的车轮保持部件，所述车轮保持部件分别保持所述车辆的左侧车轮和右侧车轮，所述致动器根据所述致动器从中性位置的操作量来改变所述稳定器杆的刚度；和
控制装置，其根据侧倾力矩指标量来确定所述致动器的目标操作量，所述侧倾力矩指标量表征了作用在车身上的侧倾力矩，
其中，所述控制装置确定所述目标操作量，使得对于作用在车身上的侧倾力矩的不同方向，所述目标操作量不同，并根据所确定的目标操作量来控制所述致动器的操作。
根据这种形式(1)构造的稳定器系统是所谓的“主动稳定器系统”，该系统使稳定器杆能够针对作用于车身上的侧倾力矩来施加侧倾抑制力，并被构造成使得可根据侧倾力矩来控制侧倾抑制力。稳定器杆被设 置成根据其刚度来施加侧倾抑制力。在这种稳定器系统中，通过控制致动器的操作量来改变稳定器杆的刚度，从而调节侧倾抑制力以使车身的侧倾量适当。
在这种稳定器系统中，使对于作用在车身上的侧倾力矩的不同方向，致动器的目标操作量也不同，从而可以对于侧倾力矩的不同方使稳定器杆的刚度适当。即，在特定的致动器操作量情况下执行控制时，稳定器杆的刚度可以根据例如由稳定器设备的结构造成的要施加的侧倾抑制力的方向而不同。在此情况下，根据这种形式，可以对于两个不同方向的侧倾力矩都获得类似的侧倾抑制效果。换言之，即使在对于相同的侧倾力矩大小，车身的侧倾量根据车辆向右或向左转弯而不同，也可以减小这种侧倾量的差异。此外，在无论侧倾抑制力的方向如何，对于致动器的特定操作量，稳定器杆的刚度相同的情况下，使要由稳定器杆施加的侧倾抑制力根据车辆结构、车辆状况等对于不同方向而不同会有利。这种系统在这样的情况下也是有利的。
这种系统中的“稳定器杆”在其形状、结构等方面没有具体限制。例如，稳定器杆可以构造成通过受到扭曲而产生侧倾抑制力矩。具体地说，可以采用与不带有致动器的普通稳定器系统(下文中可以称为“传统稳定器系统”或“传统系统”)的稳定器杆结构类似的稳定器杆。此外，如下文中的说明，还可以采用这样的结构：在该结构中，传统系统的稳定器杆被分为一对稳定器杆部件，所分开的两个稳定器杆部件构成一个稳定器杆。
这种系统的“致动器”可以构造成通过使稳定器杆位移或形变或者通过对稳定器杆施加特定的力来改变稳定器杆的刚度。这里所用的术语“稳定器杆的刚度”并不表示作为稳定器杆本身的物理值的刚度，而是表示所谓的外观刚度或外在(seeming)刚度。具体地说，稳定器杆的刚度表示下述(a)与(b)之间的关系：(a)分别连接到左右车轮保持部件(例如悬架臂)的稳定器杆相反两端的相对位移量，(b)要施加的侧倾抑制力。因此，改变稳定器杆的刚度，从而改变对于特定侧倾抑制力的上述相对位移量，从而可以改变车身的侧倾量。在此方面，作为致动器操作量基准的 “中性位置”可以是车辆停在平坦路面时的操作位置，即在车辆没有侧倾力矩时的致动器操作位置。
致动器的结构没有具体限制。可以采用具有各种结构的致动器，例如气缸状致动器和电动机操作的致动器，所述气缸状致动器由流体压力(例如油压)操作，所述电动机操作的致动器由电动机的驱动力操作。此外，致动器的操作可以是直线的，也可以是旋转的。
这种系统的“控制装置”可以构造成包括控制器，所述控制器主要由例如计算机构成。此外，在致动器包括电动机作为驱动源的情况下，控制装置可以构造成包括驱动器(例如逆变器)。
在控制装置对致动器的控制中，根据上述侧倾力矩指标量来确定致动器的目标操作量。这里所用的术语“侧倾力矩指标量”是直接或间接表示了作用于车身上的侧倾力矩的物理量。侧倾力矩指标量可以看作表示了车辆转弯状况的参数。采用各种物理量作为侧倾力矩指标量，例如横向加速度、偏航率、拐弯力、横向力和滑行角度(slip angle)。由于转向角度、车辆行驶速度等是确定车朗转弯状况的因素，所以这些参数也可以看作侧倾力矩指标量。作为根据目标操作量对致动器执行的控制，可以采用根据各种控制技术的控制，例如根据致动器的实际操作量相对于目标操作量的偏差进行的反馈控制。注意，控制装置在其功能方面可以构造成包括目标操作量确定部分和致动器操作控制部分，目标操作量控制部分用于确定目标操作量，致动器操作控制部分用于根据由目标操作量确定部分所确定的目标操作量来控制致动器的操作。
致动器的操作量常常与由致动器施加的力(致动器力)处于对应关系。(在致动器包括电动机作为驱动源的情况下，致动器的操作量可以与电动机的力处于对应关系。)对于具有这种对应关系的稳定器系统，这种形式可以构造成执行下述控制：在所述控制中，致动器力与目标致动器力相符，同时将致动器力设定为控制目标而不是将致动器的操作量设定为直接控制目标。换言之，这种形式包括将致动器的操作量设定为间接控制目标的形式。
(2)根据上述形式(1)所述的稳定器系统，其中，所述控制装置被 构造成根据侧倾力矩指标量与目标操作量之间的关系来确定所述目标操作量，所述关系被设定为使得：对于作用在车身上的侧倾力矩的不同方向，所述目标操作量的增大量对所述侧倾力矩指标量的增大量的比率不同。
这种形式在确定致动器的目标操作量的技术方面进行了限制。如上所述构造的稳定器设备大体上设计成使稳定器杆的刚度随着致动器的操作量增大而增大。此外，随着作用于车身上的侧倾力矩增大，致动器的操作量也被增大，以通过增大对于侧倾力矩的侧倾约束力来有效地抑制车身的侧倾。因此，致动器被控制为使得目标操作量根据侧倾力矩指标量而改变。这种形式构造成使得在上述控制中，根据施加侧倾抑制力的方向，而使目标操作量的增大量对侧倾力矩指标量的增大量的比率(例如增加梯度)不同。具体地说，这种形式可以如下实施。设定了两组映射数据来确定目标操作量，其中，用侧倾力矩指标量作为参数。根据侧倾力矩的方向来选择两组映射数据中适当的一组，并根据所选择的映射数据来确定目标操作量。
(3)根据上述形式(1)或(2)所述的稳定器系统，其中，所述控制装置被构造成：确定所述目标操作量，使得对于作用在车身上的侧倾力矩的不同方向，根据所述侧倾力矩指标量来确定所述目标操作量中所用的增益不同。
这种形式在确定致动器的目标操作量方面进行了限制。例如，这种形式可以如下实施。起初根据基于侧倾力矩指标量的一种处理来获得基准目标操作量，然后将基准目标操作量乘以特定的系数，从而确定目标操作量。该系数设置成根据侧倾力矩的方向而改变。
(4)根据上述形式(1)—(3)中任一项所述的稳定器系统，其中，所述控制装置被构造成：确定所述目标操作量，使得对于作用在车身上的侧倾力矩的不同方向，所述目标操作量不同，以减小对于沿所述不同方向中一个方向的侧倾力矩所表现出的稳定器杆刚度与对于沿所述不同方向中另一方向的侧倾力矩所表现出的稳定器杆刚度之间的差，所述差是由所述稳定器设备的结构造成的。
在这种形式中，阐明了对于侧倾力矩的不同方向而使目标操作量不同 的目的。在特定的操作量下控制致动器时，致动器的刚度可能根据施加侧倾抑制力的方向而不同。在此情况下，即使在相同的操作量下操作致动器，车身的侧倾量也例如根据车辆正在向左还是向右转弯而不同。根据这种形式，考虑到稳定器杆的刚度差异影响而使得致动器的操作量对于侧倾力矩的不同方向而不同，从而消除或减小车身中侧倾量的差异，这种差异源于侧倾力矩的不同方向。这种形式中“稳定器设备的结构”包括各种概念，例如稳定器设备的稳定器杆和致动器的形状、材料、类型和规格、稳定器杆与致动器之间的位置关系和连接结构、将稳定器设备安装到车身或车轮保持部件上的安装结构和位置。
(5)根据上述形式(1)—(4)中任一项所述的稳定器系统，
其中，所述稳定器杆构造成包括成对的稳定器杆部件，每个所述稳定器杆部件包括扭杆部分和臂部分并在其前端连接到所述车轮保持部件中相应一者，所述扭杆部分布置在沿所述车辆的宽度方向延伸的轴线上，所述臂部分以从所述扭杆部分延续的方式延伸成与所述扭杆部分交叉，并且
其中，所述致动器构造成使所述成对稳定器杆部件的扭杆部分相对于彼此围绕所述轴线旋转，并根据所述成对稳定器杆部件的扭杆部分的相对旋转量来改变所述稳定器杆的刚度，所述相对旋转量作为操作量。
根据这种形式的稳定器系统可以考虑如下。例如，稳定器系统具有稳定器杆，稳定器杆具有两个稳定器杆部件，这两个稳定器杆部件以彼此相对可旋转的方式连接并对应于不带致动器的传统稳定器系统的稳定器杆的两个部分，这两个部分是通过将传统稳定器杆的一部分在其中间部分分开而得到的。在这种形式中，在把被分开的两个部分看作一个一体稳定器杆的情况下，通过使被分开的两个部分彼此相对旋转来改变该一体稳定器杆的外观刚度。根据这种形式，要由稳定器杆施加的侧倾抑制力能够有效地改变。即，这种形式使得容易执行根据作用于车身上的侧倾力矩来使稳定器杆的刚度主动改变的控制。
(6)根据上述形式(5)所述的稳定器系统，其中，所述致动器布置成沿所述车辆的宽度方向偏心，并且所述成对稳定器杆部件的扭杆部分具有彼此不同的长度值。
大体上，如上所述构造的稳定器设备在用作扭杆的稳定器杆部件的相反两端(即在一对稳定器杆部件各自的扭杆部分的端部)被车身支撑为可旋转，所述端部位于相应的臂部分附近。由稳定器杆施加的侧倾抑制力主要取决于用作扭杆的稳定器杆上述部件的扭转。(下文中，该部件可以称为由一对稳定器杆部件构成的一个稳定器杆中的“扭杆部分”)。稳定器杆的刚度取决于扭杆部分的扭转刚度。但是，在稳定器杆的具有相应车轮保持部件的左侧连接部分和右侧连接部分沿彼此相反的方向位移的情况下，稳定器杆部分受到偏转(弯曲)。对于这种偏转的刚度是稳定器杆刚度的一个成分。
在根据这种形式的稳定器设备中，致动器布置在稳定器杆的扭杆部分中的位置处，该位置在车辆宽度方向上是偏心的。因此，可以预见到下述情况：根据左侧连接部分和右侧连接部分的上述相对位移的方向(即根据要施加侧倾抑制力矩的方向)，扭杆部分的偏转不同。根据侧倾抑制力方向的偏转差异造成了上述稳定器杆的刚度差异。根据这种形式，考虑到了可能由这种现象造成的稳定器杆的刚度差异，从而可以消除或减小根据侧倾力矩不同方向的车身侧倾量差异，这种差异是由于稳定器杆的刚度差异而产生的。
(7)根据上述形式(5)或(6)所述的稳定器系统，其中，所述成对稳定器杆部件的扭杆部分中至少一者具有弯曲部分，所述弯曲部分从沿所述车辆的宽度方向延伸的轴线偏移，所述扭杆部分具有彼此不同的形状。
如上所述，稳定器杆的刚度取决于稳定器杆的扭杆部分的偏转。在根据这种形式的稳定器设备中，扭杆部分具有弯曲部分。因此，这对稳定器杆部件的夹着致动器的两个扭杆部分具有彼此不同的形状。这样，根据要施加侧倾抑制力的方向，稳定器杆的扭杆部分的偏转不同。在此情况下，可以预见到产生了上述稳定器杆刚度差异的情况。在这种形式中，考虑到了由这种现象造成的稳定器杆的刚度差异，从而可以消除或减小由侧倾力矩的不同方向造成的车身侧倾量差异，这种差异是由于稳定器杆的刚度差异而产生的。
在将上述形式(6)和(7)组合的构造中，即在致动器偏心布置并且夹着致动器的两个扭杆部分具有彼此不同形状的构造中，稳定器的刚度中可能产生更大差异。因此，这种形式更加有效地消除或约束了由侧倾力矩的不同方向造成的车身侧倾量差异，这种差异是由稳定器杆的刚度差异而产生的。
(8)根据上述形式(5)-(7)中任一者所述的稳定器系统，
其中，所述致动器包括壳体、由所述壳体支撑的电动机、以及减速器，所述减速器由所述壳体支撑并用于使所述电动机的旋转减速，并且
其中，所述成对稳定器杆部件中一者的扭杆部分连接到所述壳体从而相对于所述壳体不可旋转，而所述成对稳定器杆部件中另一者的扭杆部分连接到所述减速器的输出部分从而相对于所述输出部分不可旋转。
在这种形式中，如上所述构造的稳定器系统的致动器由电动机操作。换言之，具体限制了由电动机操作的主动稳定器系统的致动器结构。在这种形式中，可以通过控制向电动机施加的电动力而容易地改变致动器杆的刚度。根据这种形式，实现了具有良好可控性的稳定器系统。
附图说明
结合附图来考虑，通过阅读对本发明优选实施例的下述详细说明，可以更好地理解本发明上述的以及其他的目的、特征、优点以及技术方面和产业方面的重要性，在附图中：
图1的立体图示出了根据本发明一种实施例用于车辆的稳定器系统的总体结构；
图2的示意图示出了图1的稳定器系统的稳定器设备，其中，A示出了前轮侧稳定器设备，B示出了后轮侧稳定器设备；
图3的剖视示意图示出了图2的稳定器设备的致动器；
图4示意性示出了侧倾力矩使前轮侧稳定器设备的稳定器杆的偏转，其中A示出了车辆向左转弯时稳定器杆的偏转，B示出了车辆向右转弯时稳定器杆的偏转；
图5的曲线图示意性示出了前轮侧稳定器设备对车身承受的侧倾力矩 施加侧倾抑制力矩所需的电动机的目标电动机旋转角度；
图6示意性示出了用于确定前轮侧稳定器设备中电动机的目标电动机旋转角度的映射数据，该映射数据用车身承受的横向加速度作为参数；
图7的流程图示出了图1的稳定器系统中执行的后轮侧稳定器控制程序；
图8的流程图示出了图1的稳定器系统中执行的前轮侧稳定器控制程序；
图9的流程图示出了图1的稳定器系统中执行的另一种前轮侧稳定器控制程序。
具体实施方式
下面将参考附图对本发明的一种实施例进行详细说明。但是应当注意，本发明不限于下述实施例，而是可以通过各种变更和修改方式来实施，例如本领域技术人员能够想到的在“发明的形式”部分中描述的那些方式。
1.稳定器系统的总体结构
图1示意性示出了根据本发明一种实施例，用于车辆的稳定器系统10。稳定器系统10包括两个稳定器设备14，二者之一布置在车辆的前轮侧，另一个布置在车辆的后轮侧。每个稳定器设备14包括稳定器杆20，稳定器杆20在其相反两端通过相应的连杆18连接到各个车轮保持部件(见图2)，连杆18各自作为连接部件，车轮保持部件分别保持前轮和后轮16。稳定器杆20被划分为两个部分，即由右侧稳定器杆部件22和左侧稳定器杆部件24构成的一对稳定器杆部件。这对稳定器杆部件22、24以彼此可相对旋转的方式连接，二者之间设有致动器30。简单地说，稳定器设备14构造成使得致动器30将右侧稳定器杆部件22和左侧稳定器杆部件24彼此相对旋转，从而改变稳定器杆20作为一个整体的外观(apparent)刚度，以约束车身的侧倾。在这种稳定器系统10中，前轮侧稳定器设备14和后轮侧稳定器设备14在构造上彼此部分地不同。因此，在下面的说明中，在必须将两个稳定器设备14、14彼此区分开情况下，给赋予前轮 侧稳定器设备14及其元件的标号各自附加了符号“f”，并给赋予后轮侧稳定器设备14及其元件的标号各自附加了符号“r”。另外，在还必须将两个设备14、14中与左轮侧和右轮侧的元件区分开情况下，给适当的标号附加了下列符号：“fr”(右前轮侧)、“fl”(左前轮侧)、“rr”(右后轮侧)和“rl”(左后轮侧)。
如图2中A所示，前轮侧稳定器设备14f的稳定器杆部件22f、24f分别包括：大体上沿车辆宽度方向延伸的扭杆部分60fr、60fl；以及臂部分62、62，臂部分与相应的扭杆部分60fr、60fl一体形成并与之相交，从而大体上沿车辆的向后方向延伸。右侧稳定杆部件22f的扭杆部分60fr被制造得相对较短，而左侧稳定器杆部件24f的扭杆部分60fl被制造得相对较长。同时，如图2中B所示，后轮侧稳定器设备14r的稳定器杆部件22r、24r分别包括：大体上沿车辆宽度方向延伸并且具有大体上相同长度的扭杆部分60rr、60rl；以及臂部分62、62，臂部分与相应的扭杆部分60rr、60rl一体形成并与之相交，从而大体上沿车辆的向前方向延伸。与前轮侧稳定器设备14f的扭杆部分60fr、60fl不同，后轮侧稳定器设备14r的各个扭杆部分60rr、60rl具有直线形状。此外，还使扭杆部分60rr中在致动器30和相应的臂部分62之间延伸的长度与扭杆部分60rl中在致动器30和相应的臂部分62之间延伸的长度基本上彼此相等。
各个稳定器杆部件22f、22r、24f、24r的扭杆部分60在其与臂部分62接近的位置处由固定设置在车身上的支撑部分64以可旋转方式支撑。这样，左右稳定器杆部件22、24各自的扭杆部分60相对于彼此同轴地布置。在前轮侧稳定器设备14f和后轮侧稳定器设备14r每一者中，布置上述致动器30将左右扭杆部分60彼此连接。如下文中详细说明的，每个扭杆部分60与臂部分62相对的一端连接到致动器30。在如上所述构造的前轮侧稳定器设备14f中，致动器30在车辆宽度方向上偏心布置，换言之，致动器30布置在从车辆的宽度方向中心部分向右偏移的位置处。在如上所述构造的后轮侧稳定器设备14r中，致动器30大体上布置在车辆的宽度方向重心部分处。同时，每个臂部分62中远离相应的扭杆部分60的一端通过连杆18连接到相应的车轮保持部件。在前轮侧稳定器设备14f中，固 定设置在扭杆部分60fl上的约束部件66与致动器30分别被保持为与两个支撑部分64、64的彼此相对表面紧密接触，从而防止前轮侧稳定器设备14f在车辆宽度方向上移动。在后轮侧稳定器设备14r中，固定设置在各个扭杆部分60rr、60rl上的两个约束部件66、66分别被保持为与两个支撑部分64、64的彼此相对表面紧密接触，从而防止后轮侧稳定器设备14r在车辆宽度方向上移动。
前轮侧稳定器设备14f中的致动器30与后轮侧稳定器设备14r中的致动器30在构造上彼此相同。如图3示意性所示，致动器30包括电动机70和用于将电动机70的旋转减速的减速器72。电动机70和减速器72布置在壳体74内部，壳体74作为致动器30的外部框架部件。由图3可见，左侧稳定器杆部件24固定连接到壳体74的一端，而右侧稳定器杆部件22布置成延伸到壳体74中并由壳体74支撑，从而相对于壳体74可旋转而不可轴向移动。右侧稳定器杆部件22位于壳体74内的一端连接到减速器72。
电动机70包括：多个定子线圈84，固定地布置在沿着壳体74的圆筒形壁的内圆周表面的一个圆周上；中空的电动机轴86，由壳体74以可旋转方式支撑；以及永久磁铁88，固定地布置在沿着电动机轴86的外圆周表面的一个圆周上，面对着定子线圈84。电动机70是以电动机线圈84作为定子并以永久磁铁88作为转子的电动机，并且是三相DC无刷电动机。
在本实施例中，减速器72构造成谐波齿轮机构，该机构包括波发生器90、柔性齿轮92以及齿圈94。谐波齿轮机构称为“HARMONICDRIVE”(商标)或应变波齿圈机构。波发生器90包括椭圆形凸轮和配装在凸轮周边的球轴承，并固定到电动机轴86的一端。柔性齿轮92是杯状部件，其圆筒形壁部分可弹性形变。多个齿形成于杯状柔性齿轮92的开口端部的外圆周上。柔性齿轮92连接到上述右侧稳定器杆部件22并由该部件22保持。具体地说，右侧稳定器杆部件22穿过电动机轴86，并具有从电动机轴86延伸或延伸到电动机轴86外部的端部。柔性齿轮92作为减速器72的输出部分，其底部通过与穿过该底部的右侧稳定器杆部件22的端部进行锯齿式啮合而固定到该端部，从而使柔性齿轮92与右侧稳定器杆部件22彼此连接，因而不能相对地旋转和轴向移动。齿圈94是大体 上环形的部件，并固定到壳体74。多个齿形成于齿圈94的内周边上。齿圈94的内周边上形成的齿的数目略大于(例如多两个)柔性齿轮92的外周边上形成的齿的数目。柔性齿轮92在其圆筒形壁部分处固定在波发生器90上，并弹性形变为椭圆形状。柔性齿轮92在其与椭圆长轴的两端对应的两个部分处与齿圈94啮合，而在其他部分不与齿圈94啮合。通过波发生器90的一次旋转(即在波发生器90旋转了360°之后)，换言之，在电动机70的电动机轴86旋转一次之后，柔性齿轮92和齿圈94彼此相对旋转了与二者之间的齿数差异对应的量。
在这样构造的稳定器设备14中，在车身由于车辆转弯等原因而受到使左右车轮16之一与车身之间的距离以及左右车轮16中另一者与车身之间的距离彼此相对改变的力(即侧倾力矩)时，致动器30承受作用于其上的、使左侧稳定器杆部件22与右侧稳定器杆部件24相对于彼此旋转的力(即外部输入力)。在此情况下，当由于电动机70产生的电动机力而由致动器30施加与外部输入力平衡的力作为致动器力时，由左右稳定器杆部件22、24构成的一个稳定器杆20发生扭转。(上述电动机力可能在下文中称为“旋转扭矩”，因为电动机70是旋转电动机，因此电动机70产生的力被认为是旋转扭矩。)稳定器杆20的扭转所产生的弹性力作为针对侧倾力矩的对抗力，即侧倾约束力。通过由于电动机力而改变致动器30的旋转位置(操作位置)，左右稳定器杆部件22、24的相对旋转位置被改变，因而上述侧倾约束力被改变。因此，车身的侧倾量可以被改变。这种稳定器设备14设置成使稳定器杆20的外观刚度(即稳定器刚度)是可变的。
致动器30在其壳体74中具有电动机旋转角度传感器100，用于检测电动机轴86的旋转角度(即电动机70的旋转角度)。这种致动器30的电动机旋转角度传感器100主要由编码器构成。传感器100检测到的值在致动器30的控制(即稳定器设备14的控制)中被用作表示了左右稳定器杆部件22、24的相对旋转角度(相对旋转位置)的指标，换言之，用作表示致动器30的操作量(即旋转量)的指标。
从图1所示的电池102向致动器30的电动机70供应电动力。这种稳 定器系统10设有DC—DC变压器103，用于使要从电池102供应的电动力升高。电源被构造成包括电池102和变压器103。在这种稳定器系统10中，稳定器电子控制单元111(下文中可以简称为“稳定器ECU”)设在变压器103与两个稳定器设备14中的每一者之间。每个稳定器ECU111被构造成包括：作为驱动器的逆变器(未示出)；以及作为控制装置的控制器(未示出)。电动力经过两个稳定器ECU111的相应两个逆变器104向两个稳定器设备14各自的电动机70供应。由于每个电动机70以恒定电压受到驱动，所以通过改变要供应的电流量来改变要供应的电动力的量，每个电动机70根据向其供应的电流的量而施加或产生力。在这方面，要供应的电流量被改变，使PWM(脉宽调制)的脉冲开启时间对脉冲关断时间之比(占空比)由逆变器104改变。
如图1所示，各个稳定器ECU111的控制器主要由包括CPU、ROM、RAM等的计算机构成。除了上述电动机旋转角度传感器100之外，转向传感器120和横向加速度传感器122也连接到各个稳定器ECU111的控制器，转向传感器120用于检测方向盘的操作角度作为转向量，横向加速度传感器122用于检测实际横向加速度，方向盘的操作角度是转向操作部件的操作量，实际横向加速度是车辆中实际产生的横向加速度。制动电子控制单元124(下文中可以简称为“制动ECU”)作为对车辆的制动系统进行控制的控制装置，也连接到各个稳定器ECU111的控制器。针对四个车轮分别设置以对其各自的旋转速度进行检测的四个车辆速度传感器126连接到制动ECU124。制动ECU124构造成根据由四个车辆速度传感器126各自检测到的值来计算车辆行驶速度，从而执行制动控制。各个稳定器ECU111的控制器连接到制动ECU124，并构造成根据需要来获得由制动ECU124计算出的车辆速度。
各个稳定器ECU111的控制器连接到设在各个稳定器ECU111中的逆变器。控制器通过对逆变器进行控制来对致动器30产生的致动器力进行控制，还对致动器30的旋转位置(即左右稳定器杆部件22、24的相对旋转位置)进行控制。
如上所述，这种稳定器系统10具有两个稳定器设备14，即前轮侧稳 定器设备14f和后轮侧稳定器设备14r。两个稳定器设备14f、14r根据预定的侧倾刚度分布而受到独立控制，并分别产生预定的侧倾约束力。
2.稳定器设备的控制
i)基本控制
在稳定器设备14中，根据表示车辆接收到的侧倾力矩的侧倾力矩指标量来确定致动器30的目标旋转位置，并控制致动器30的旋转位置以与目标旋转位置一致。这里所用的术语“致动器30的旋转位置”表示致动器30的操作量。具体地说，致动器30的旋转位置表示以下含义：无侧倾力矩作用在车身上的状态被认为是正常状态。在处于正常状态的致动器30的旋转位置被认为中性位置的情况下，致动器30的旋转位置表示从中性位置旋转的量。换言之，致动器30的旋转位置表示致动器30的操作位置从中性位置的偏移量。由于致动器30的旋转位置与电动机旋转角度(即电动机70的旋转角度)之间存在对应关系，所以致动器30的实际控制中使用电动机旋转角度来代替致动器30的旋转位置。
下面将详细说明稳定器设备14的控制。在控制器中，确定致动器30的目标旋转位置，即目标电动机旋转角度θ*，是根据作为侧倾力矩指标量的横向加速度来确定的，以获得恰当的稳定器刚度。具体地说，根据下面的公式，基于估计横向加速度Gyc和实际横向加速度Gyr来确定控制中要用的控制用横向加速度Gy*，估计横向加速度Gyc是根据方向盘的操作角度和车辆行驶速度来估计的，实际横向加速度Gyr是实际测得的。
Gy*＝K1·Gyc+K2·Gyr
其中K1和K2为增益。根据这样确定的控制用横向加速度Gy*来确定目标电动机旋转角度θ*。根据基于实际电动机旋转角度θ的偏差的反馈控制方法来确定要向电动机70供应的目标电流i*，并从控制器向逆变器传输与所确定的目标供应电流i*有关的命令，其中所述偏差是电动机70的实际旋转角度相对于目标电动机旋转角度θ*的偏差。由此，由逆变器向致动器30的电动机70供应恰当的电动力，以使致动器30的旋转位置接近目标旋转位置或将致动器30的旋转位置维持在目标旋转位置处。
在这种稳定器系统10中，前轮侧稳定器设备14f和后轮侧稳定器设备 14r在构造上如上所述彼此不同，因而两个设备14f、14r各自的稳定器杆20具有彼此不同的刚度。因而，在这种稳定器系统10的控制中，执行用于根据控制用横向加速度Gy*来确定恰当的目标电动机旋转角度θ*的处理，即用于确定致动器30的目标操作量的处理，该处理对于车辆的前轮侧和后轮侧是不同的。下文中将参考两个设备14f、14r各自的稳定器杆20的刚度，来说明前轮侧稳定器设备14f的稳定器杆20的控制和后轮侧稳定器设备14r的稳定器杆20的控制。
ii)前轮侧稳定器设备的控制
如上所述，在前轮侧稳定器设备14f中，使右侧稳定器杆部件22f的扭杆部分60fr的长度和形状与左侧稳定器杆部件24f的扭杆部分60fl不同，并使致动器30偏心地布置，即位于从车辆宽度方向的中心部分向右偏移的位置处。这种结构经常用在将各种装置安装在车辆前侧的车辆中，例如前轮驱动(FF)车辆中。在这种稳定器系统10中，为了避免稳定器杆20f与各种装置的干涉，稳定器杆20f被构造成使左侧稳定器杆部件24f的扭杆部分60fl成形为具有上述偏移或弯曲部分63，并使致动器30偏心布置，其中所述偏移或弯曲部分63从扭杆部分60fl的轴线偏离。
稳定器杆20设置成根据其刚度来施加侧倾约束力，所述刚度主要由取决于扭杆部分60扭转的刚度来确定。另外，取决于扭杆部分60偏转的刚度成分也用作确定稳定器杆20刚度的一个成分。即，稳定器杆20的刚度还取决于扭杆部分60的偏转。如上所述，在前轮侧稳定器设备14f中，稳定器杆20f设置成使中间夹有致动器30的两个扭杆部分60fl、60fr具有彼此不同的构造并使致动器30偏心。因此，对于要施加的侧倾约束力所沿的不同方向，稳定器杆20的用作扭杆的那些部分的偏转不同。图4中A和B分别示意性示出了当车辆向左转弯和车辆向右转弯时前轮侧稳定器杆20f的偏转量。图4中A和B中的粗实线示出了稳定器杆20f的偏转量。将图4中A所示车辆向左转弯时稳定器杆在其各个部分的偏转量与图4中B所示车辆向右转弯时稳定器杆20f在其各个部分的偏转量之间进行比较，表明即使在车辆以相同速度进行了相同转向量的转弯的情况下，车辆向右转弯时也比车辆向左转弯时稳定器杆20f的偏转量更大。具体地说， 与向左转弯时相比，在向右转弯时，稳定器杆20f的左侧端部的位移量更大。由上述可知，使前轮侧稳定器设备14f的稳定器杆20f的刚度对于侧倾力矩的不同方向而不同。更具体地说，对于向左转弯时作用在车身上的侧倾力矩的稳定器杆刚度大于对于向右转弯时作用在车身上的侧倾力矩的稳定器刚度。
如上所述，在前轮侧稳定器设备14f中，稳定器杆20f的刚度对于作用在车身上的侧倾力矩不同方向是不同的。因此，取决于致动器30从中性位置进行旋转的方向，需要使前轮侧稳定器设备14f施加特定大小的侧倾约束力所需的致动器30旋转位置不同。更具体地说，如图5所示，对于一定量的侧倾力矩，需要使得目标电动机旋转角度θ*的度数在车辆向右转弯时比车辆向左转弯时更大，以处理对于不同侧倾力矩方向的不同刚度。因此，在本实施例中，为前轮侧稳定器设备14f准备了两组映射数据(图6)，用于根据上述控制用横向加速度Gy*来确定目标电动机旋转角度θ*。取决于车辆的转弯方向，即，取决于控制用横向加速度Gy*的方向，选择两种映射数据中适当的一者来确定目标电动机旋转角度θ*。在这方面，电动机旋转角度θ、控制用横向加速度Gy以及侧倾力矩实际上根据其方向而变成正的或负的。但是为了简洁，在图5中以及与这些附图有关的上述说明中没有考虑正负概念，而只根据电动机旋转角度θ、控制用横向加速度Gy以及侧倾力矩的大小或度数的比较来进行说明。
在上述控制中，根据使用两组映射数据的方法来确定目标电动机旋转角度θ*，以使目标电动机旋转角度θ*对于不同的转弯方向是不同的。但是，也可以根据除了上述之外的其他方法来确定目标电动机旋转角度θ*。例如，可以以下述方式确定目标电动机旋转角度θ*。起初，根据一种映射数据确定基准目标电动机旋转角度θ0 *，所述一种映射数据是与车辆的转弯方向无关地设定的，并使用控制用横向加速度Gy*为参数。根据下列公式来确定目标电动机旋转角度θ*：
θ*＝K·θ0 *
在此情况下，根据车辆的转弯方向来选择增益K，并根据所选的增益K来确定目标电动机旋转角度θ*。具体地说，在车辆正向左转弯的情况下，即 当控制用横向加速度Gy*是车辆向左转弯中的值时，增益K被确定为KL。相反，在车辆正向右转弯的情况下，即当控制用横向加速度Gy*是车辆向右转弯中的值时，增益K被确定为KR(>KL)。这样，可以根据基于上述公式的方法来确定目标电动机旋转角度θ*。
iii)后轮侧稳定器设备的控制
如上所述，在后轮侧稳定器设备14r中，稳定器杆20r被设置成使左右稳定器杆部件22r、24r大体上彼此构造相同，并使致动器30布置在车辆宽度方向上的中间部分。因此，尽管未示出，但稳定器杆20r的刚度不取决于作用在车身上的侧倾力矩的方向而不同。因此在后轮侧稳定器设备14r中，根据上述基本控制，根据上述一种映射数据来确定目标电动机旋转角度θ*，所述一种映射数据是与车辆的转弯方向无关地设定的，并使用控制用横向加速度Gy*为参数。这样，根据所确定的目标电动机旋转角度θ*执行控制。
3.稳定器控制程序
在这种稳定器系统10中执行控制，使得在车辆的点火开关被置于开启状态的情况下，由各个稳定器ECU111的控制器以短暂的时间间隔(例如几毫秒)重复地实施图7—9的流程图所示的稳定器控制程序。图7的流程图是要对车辆的后轮侧执行的程序，而图8和图9的流程图都是要对车辆的前轮侧执行的程序。下面将参考这些流程图来详细说明稳定器控制的流程。因为用于前轮侧的程序和用于后轮侧的程序具有多个相似的步骤，在这些步骤中以类似方式执行处理，所以将首先对较为简单的用于后轮侧的程序进行说明，然后对用于前轮侧的程序进行说明，而略去对所述多个类似步骤的说明。
i)后轮侧稳定器控制程序
在图7所示的后轮侧稳定器控制程序中，首先实施步骤S1(下文中在适当之处略去“步骤”一词)，根据由制动ECU124和转向角度传感器120分别检测到的值获得车辆速度v和方向盘的操作角度δ。接着，实施S2，根据S1中获得的车辆速度v和操作角度δ来获得估计横向加速度Gyc。在ECU111的控制器中储存了映射数据，该映射数据与估计横向加 速度Gyc有关并使用车辆速度v和操作角度δ作为参数。参考映射数据来获得估计横向加速度Gyc。随后，在S3，根据由横向加速度传感器124检测到的值来获得实际横向加速度Gyr，即车身中实际产生的横向加速度。接着在S4，根据估计横向加速度Gyc和实际横向加速度Gyr来确定控制用横向加速度Gy*。在S4之后的S5中，根据控制用横向加速度Gy*来确定目标电动机旋转角度θ*。在ECU111的控制器中储存了目标电动机旋转角度θ*的映射数据，该映射数据使用控制用横向加速度Gy*作为参数。在S5中参考映射数据来确定目标电动机旋转角度θ*。然后，实施S6来根据电动机旋转角度偏差Δθ确定目标供应电流i*，所述电动机旋转角度偏差Δθ是实际电动机旋转角度θ相对于目标电动机旋转角度θ*的偏差。在S6之后的S7，向ECU111的逆变器输出与所确定的目标供应电流i*有关的命令值。
ii)前轮侧稳定器控制程序
图8是前轮侧稳定器控制程序的流程图。与上述后轮侧稳定器控制程序中一样，前轮侧稳定器控制程序中起初执行S11—S14来确定控制用横向加速度Gy*。S11—S14分别对应于后轮侧稳定器控制程序中的S1—S4。随后，实施S15来判定车辆是否在向右转弯。具体地说，当车辆正在向右转弯时，车身中产生的横向加速度的值被设定为正值，在控制用横向加速度Gy*大于0的情况下S15中判定为车辆正在向右转弯。接着，在S16中，选取用于向右转弯的映射数据作为确定目标电动机旋转角度θ*所用的映射数据。相反，在车辆正在直线行驶或向左转弯的情况下，S15中作出否定的判定“否”。在此情况下，S17中选择用于向左转弯的映射数据。
在S16或S17中选择了映射数据之后，实施S18，根据控制用横向加速度Gy*和所选的映射数据来确定目标电动机旋转角度θ*。然后，实施S19来根据电动机旋转角度偏差Δθ确定目标供应电流i*，所述电动机旋转角度偏差是实际电动机旋转角度θ相对于目标电动机旋转角度θ*的偏差。在S19之后的S20，向逆变器输出与所确定的目标供应电流i*有关的命令值。
尽管已经说明了使用两组映射数据进行的前轮侧稳定器设备14f的控制，但是也可以如上所述使用两个增益来确定目标电动机旋转角度θ*。在此情况下，执行由图9的流程图所示的前轮侧稳定器控制程序。在图9所示的程序中，在分别与后轮侧稳定器控制程序的S1—S5对应的S31—S35中，确定基准目标电动机旋转角度θ0 *。随后，与S15中一样，在S36判定车辆是否正在向右转弯。如果判定为车辆正在向右转弯，则实施S37来将增益K设定在KR。相反，在车辆并非正在向右转弯的情况下，即车辆停止或正在直线行驶或者车辆正在向左转弯的情况下，实施S38，将增益设定在小于KR的KL。在S38之后的S39，把由基准目标电动机旋转角度θ0 *乘以增益K(即KR和KL之一)所得的值确定为目标电动机旋转角度θ*。随后，实施S40来确定目标供应电流i*，然后实施S41来向逆变器输出命令值。

Claims (8)

1.一种用于车辆的稳定器系统，包括：
稳定器设备，其包括稳定器杆和致动器，所述稳定器杆在其相反端连接到相应的车轮保持部件，所述车轮保持部件分别保持所述车辆的左侧车轮和右侧车轮，所述致动器根据所述致动器从中性位置的操作量来改变所述稳定器杆的刚度；和
控制装置，其根据侧倾力矩指标量来确定所述致动器的目标操作量，所述侧倾力矩指标量表征了作用在车身上的侧倾力矩，
其特征在于，所述控制装置确定所述目标操作量，使得对于作用在车身上的侧倾力矩的不同方向，所述目标操作量不同，并根据所确定的目标操作量来控制所述致动器的操作。
2.根据权利要求1所述的稳定器系统，其中，所述控制装置被构造成根据侧倾力矩指标量与目标操作量之间的关系来确定所述目标操作量，所述关系被设定为使得：对于作用在车身上的侧倾力矩的不同方向，所述目标操作量的增大量与所述侧倾力矩指标量的增大量的比率不同。
3.根据权利要求1或2所述的稳定器系统，其中，所述控制装置被构造成：确定所述目标操作量，使得对于作用在车身上的侧倾力矩的不同方向，根据所述侧倾力矩指标量来确定所述目标操作量中所用的增益不同。
4.根据权利要求1或2所述的稳定器系统，其中，所述控制装置被构造成：确定所述目标操作量，使得对于作用在车身上的侧倾力矩的不同方向，所述目标操作量不同，以减小对于沿所述不同方向中一个方向的侧倾力矩所表现出的稳定器杆刚度与对于沿所述不同方向中另一方向的侧倾力矩所表现出的稳定器杆刚度之间的差，所述差是由所述稳定器设备的结构造成的。
5.根据权利要求1或2所述的稳定器系统，
其中，所述稳定器杆构造成包括成对的稳定器杆部件，每个所述稳定器杆部件包括扭杆部分和臂部分并在其前端连接到所述车轮保持部件中相应一者，所述扭杆部分布置在沿所述车辆的宽度方向延伸的轴线上，所述臂部分以从所述扭杆部分延续的方式延伸成与所述扭杆部分交叉，并且
其中，所述致动器构造成使所述成对稳定器杆部件的扭杆部分相对于彼此围绕所述轴线旋转，并根据所述成对稳定器杆部件的扭杆部分的相对旋转量来改变所述稳定器杆的刚度，所述相对旋转量作为操作量。
6.根据权利要求5所述的稳定器系统，其中，所述致动器布置在所述车辆的宽度方向偏心的位置，并且所述成对稳定器杆部件的扭杆部分具有彼此不同的长度值。
7.根据权利要求5所述的稳定器系统，其中，所述成对稳定器杆部件的扭杆部分中至少一者具有弯曲部分，所述弯曲部分从沿所述车辆的宽度方向延伸的轴线偏移，所述成对稳定器杆部件的所述扭杆部分具有彼此不同的形状。
8.根据权利要求5所述的稳定器系统，
其中，所述致动器包括壳体、由所述壳体支撑的电动机、以及减速器，所述减速器由所述壳体支撑并用于使所述电动机的旋转减速，并且
其中，所述成对稳定器杆部件中一者的扭杆部分连接到所述壳体从而相对于所述壳体不可旋转，而所述成对稳定器杆部件中另一者的扭杆部分连接到所述减速器的输出部分从而相对于所述输出部分不可旋转。
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