DE112007000288T5

DE112007000288T5 - Fahrzeugstabilisatorsystem

Info

Publication number: DE112007000288T5
Application number: DE112007000288T
Authority: DE
Inventors: Shuuichi Toyota Buma
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2007-02-02
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2027-02-03
Also published as: CN101378920B; DE112007000288B4; CN101378920A; JP2007210455A; US20090008887A1; US7798498B2; WO2007091667A1; JP4244999B2

Abstract

Ein Stabilisatorsystem für ein Fahrzeug, aufweisend:
(a) eine Stabilisatorstange mit (a-1) einem Torsionsstababschnitt und (a-2) einem Armabschnitt, der sich in einer Richtung nicht parallel zu dem Torsionsstababschnitt von dem Torsionsstababschnitt in Richtung eines Rads des Fahrzeugs erstreckt; und
(b) ein Stellglied mit (b-1) einem Motor und (b-2) einem Drehzahlverringerer, der eine Drehzahl des Motors verringert, während eine Kraft des Motors auf den Torsionsstababschnitt der Stabilisatorstange übertragen wird,
wobei die Stabilisatorstange eine Stabilisierungskraft erzeugt, die abhängig von einer Reaktionskraft ist, die als Ergebnis einer Torsion des Torsionsstababschnitts erzeugt wird und welche das Rad und die Karosserie des Fahrzeugs in eine ausgewählte Richtung entweder aufeinander zu oder voneinander weg zwingt,
wobei das Stellglied ermöglicht, dass die Stabilisatorstange die Stabilisierungskraft erzeugt, deren Größe abhängig von einer Größe der Kraft des Motors ist und abhängig von einem Drehbetrag des Torsionsstababschnitts änderbar ist,
und wobei das Stellglied einen Stellgliedwirkungsgradänderungsmechanismus...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Fahrzeugstabilisatorsystem zum Einbau in ein Fahrzeug und insbesondere ein Fahrzeugstabilisatorsystem, das mit einem Stellglied ausgestattet ist, um in der Lage zu sein, eine von einer Stabilisatorstange des Stabilisatorsystems erzeugte Stabilisatorkraft zu ändern.
STAND DER TECHNIK
Es ist ein Fahrzeugstabilisatorsystem bekannt, um Rollbewegungen einer Fahrzeugkarosserie zu verringern, indem eine Stabilisierungskraft verwendet wird, die abhängig von einer Torsionsgegenwirkung einer Stabilisatorstange ist. In den letzten Jahren wurde ein Fahrzeugstabilisatorsystem vorgeschlagen, das mit einem Stellglied ausgestattet ist, und in der Lage ist, die Stabilisierungskraft zu ändern, wie in der JP-2004-314947A (Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung, offengelegt in 2004) und der JP-H05-26525U (Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Gebrauchsmusteranmeldung, offengelegt in 1993) beschrieben. Ein solches Stabilisatorsystem (nachfolgend bei Bedarf als „aktives Stabilisatorsystem" bezeichnet) wurde bereits in die Praxis umgesetzt.
Das Stabilisatorsystem gemäß der JP-H05-26525U hat zusätzlich zur Karosserierollveringerungsfunktion als inhärente Funktion die Höheneinstellfunktion einer Fahrzeugkarosserie durch Änderung der Stabilisatorkraft. Die Karosseriehöheneinstellfunktion als zusätzliche Funktion erhöht den praktischen Wert des Fahrzeugstabilisatorsystems. Jedoch ist das bekannte Fahrzeugstabilisatorsystem mit einem Stellglied versehen und die Höhe der Fahrzeugkarosserie wird durch eine Kraft (nachfolgend bei Bedarf als „Rotationskraft" bezeichnet) eines Motors des Stellglieds eingestellt. Bei dieser Anordnung ist es notwendig, die Zufuhr einer elektrischen Leistung an den Motor aufrechtzuerhalten, wenn die eingestellte Höhe der Fahrzeugkarosserie beizubehalten ist. Dies führt zu einem Lastanstieg seitens des Motors. Wenn weiterhin die zugeführte elektrische Leistung (nachfolgend bei Bedarf als „Karosseriehöhenaufrechterhaltungsleistung" bezeichnet) groß sein muss, ist diese Anordnung mit Blick auf Einsparung von elektrischer Leistung nachteilig. Solche Nachteile sind Faktoren, die die Anwendung des Stabilisatorsystems zur Höheneinstellung in der Fahrzeugkarosserie behindern, das heißt die praktische Verwendung des Stabilisatorsystems mit der Höheneinstellfunktion der Fahrzeugkarosserie behindern.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABE
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des oben beschriebenen Standes der Technik gemacht. Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeugstabilisatorsystem zu schaffen, das in der praktischen Anwendung hohe Gebrauchstauglichkeit hat.
MASSNAHME ZUR LÖSUNG DER AUFGABE
Zur Lösung der obigen Aufgabe ist es Wesen der vorliegenden Erfindung, dass in einem aktiven Stabilisatorsystem für ein Fahrzeug, das heißt in einem Fahrzeugstabilisatorsystem mit einem Stellglied das Stellglied so angeordnet ist, dass sein negativer Wirkungsgrad abhängig von der Richtung einer Kraft, die von einem Motor im Stellglied erzeugt wird, unterschiedlich gemacht wird.
AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Das Stabilisatorsystem, das gemäß der Erfindung aufgebaut ist, kann so angeordnet werden, dass der negative Wirkungsgrad des Stellglieds relativ niedrig ist, wenn die Richtung der Kraft des Motors eine Stabilisierungskraft veranlasst, ein Rad und eine Karosserie des Fahrzeugs entweder in eine Richtung (nachfolgend bei Bedarf „Einfederungsrichtung" bezeichnet) aufeinander zu oder eine andere Richtung (nachfolgend bei Bedarf als „Ausfederungsrichtung" bezeichnet) voneinander weg zwangszubewegen und so, dass der negative Wirkungsgrad relativ hoch ist, wenn die Richtung der Kraft des Motors die Stabilisierungskraft veranlasst, das Rad und die Karosserie des Fahrzeugs in die jeweils andere von Einfederungsrichtung und Ausfederungsrichtung zwangszubewegen. Diese Anordnung macht es möglich, eine elektrische Leistung zu verringern, die zur Beibehaltung der Höhe der Fahrzeugkarosserie gegenüber einer externen Kraft notwendig ist, welche Rad und Karosserie in die oben beschriebene andere Richtung von Einfederungsrichtung und Ausfederungsrichtung zwingt. Das heißt, wo das Stabilisatorsystem die Funktion der Höheneinstellung der Fahrzeugkarosserie hat, macht es die oben beschriebene vorteilhafte Anordnung möglich, eine an dem Motor anliegende Last zu verringern und folglich kann die im System verbrauchte elektrische Leistung verringert werden.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Es werden verschiedene Ausführungsmoden in der Erfindung beschrieben, von denen angenommen wird, dass sie beanspruchbare Merkmale enthalten, für welche Schutz beantragt wird. Jede dieser Moden der Erfindung ist wie der beigefügte Anspruch numeriert und hängt – soweit passend – von einem anderen Modus oder anderen Moden ab, um die technischen Merkmale besser verstehen zu können, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart sind. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die technischen Merkmale oder irgendwelche Kombinationen hiervon beschränkt ist, welche beschrieben werden, sondern im Licht der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Moden und bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung aufgebaut werden sollte. Es versteht sich weiterhin, dass eine Mehrzahl von Elementen oder Merkmalen, die in irgendeinem der nachfolgenden Moden der Erfindung enthalten sind, nicht notwendigerweise alle zusammen vorgesehen sein müssen und dass die Erfindung ausgeführt werden kann, indem wenigstens eines der Elemente oder Merkmale gewählt wird, welches unter Bezug auf einen Modus beschrieben wurde. Es versteht sich weiterhin, dass eine Mehrzahl von Elementen oder Merkmalen in irgendeinem der folgenden Moden der Erfindung mit wenigstens einem zusätzlichen Element oder Merkmal im Licht der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Moden um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden kann und dass die Erfindung mit einer derartigen möglichen Kombination mit Blick auf den gleichen Modus ausgeführt werden kann.

(1) Ein Stabilisatorsystem für ein Fahrzeug, aufweisend: (a) eine Stabilisatorstange mit (a-1) einem Torsionsstababschnitt und (a-2) einem Armabschnitt, der sich in einer Richtung nicht parallel zu dem Torsionsstababschnitt von dem Torsionsstababschnitt in Richtung eines Rads des Fahrzeugs erstreckt; und (b) ein Stellglied mit (b-1) einem Motor und (b-2) einem Drehzahlverringerer, der eine Drehzahl des Motors verringert, während eine Kraft des Motors auf den Torsionsstababschnitt der Stabilisatorstange übertragen wird, wobei die Stabilisatorstange eine Stabilisierungskraft erzeugt, die abhängig von einer Reaktionskraft ist, die als Ergebnis einer Torsion des Torsionsstababschnitts erzeugt wird und welche das Rad und die Karosserie des Fahrzeugs in eine ausgewählte Richtung entweder aufeinander zu oder voneinander weg zwingt, wobei das Stellglied ermöglicht, dass die Stabilisatorstange die Stabilisierungskraft erzeugt, deren Größe abhängig von einer Größe der Kraft des Motors ist und abhängig von einem Drehbetrag des Torsionsstababschnitts änderbar ist, und wobei das Stellglied einen Stellgliedwirkungsgradänderungsmechanismus enthält, der einen negativen Wirkungsgrad des Stellglieds abhängig von einer Richtung der Kraft des Motors ändert, wobei der umgekehrte Wirkungsgrad einem Verhältnis einer Größe der Drehkraft des Motors, die minimal nötig ist, den Motor daran zu hindern, durch eine externe Kraft bewegt zu werden, die auf die Stabilisatorstange wirkt, zu einer Größe der externen Kraft entspricht.

Der Begriff „negativer Wirkungsgrad", wie er in diesem Modus (1) angegeben ist, kann als einem Parameter korrespondierend interpretiert werden, der die Größe der Kraft (z. B. Drehmoment oder Drehkraft) des Motors angibt, die im Minimum notwendig ist, um eine Bewegung (z. B. Drehung) des Motors zu unterbinden, welche von einer externen Kraft verursacht werden könnte, die auf das Stellglied wirkt, das heißt, die externe Kraft, die auf die Stabilisatorstange wirkt und aufgrund verschiedener Faktoren erzeugt wird (beispielsweise Farbbahnunregelmäßigkeiten, Karosserierollbewegungen, Nicken, Durchfedern, statische Last der Fahrzeugkarosserie und Elastizität von Aufhängungsfeder zwischen Rad und Fahrzeugkarosserie). Ein niedriger Wert des negativen Wirkungsgrads zeigt, dass der Motor von der externen Kraft kaum bewegbar ist. Die Richtung der Kraft des Motors (z. B. Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung des Motors) liegt so, dass sie der Richtung der Stabilisierungskraft entspricht, und zwar abhängig davon, in welche Richtung, das heißt Richtung aufeinander zu oder Richtung voneinander weg Rad und Karosserie des Fahrzeugs durch die Stabilisierungskraft gezwungen werden. Weiterhin dient die Stabilisierungskraft als eine Gegenkraft, was eine Kraft entgegengesetzt zu der externen Kraft ist, die auf die Stabilisatorstange ausgeübt wird. Daher wird bei dem Stabilisatorsystem gemäß dem Modus (1) dank der Bereitstellung des Stellgliedeffizienzänderungsmechanismus die Größe der Kraft des Motors, die im Minimum notwendig ist, um die Bewegung des Motors zu hemmen, abhängig davon unterschiedlich gemacht, ob die externe Kraft das Rad und die Karosserie in die Einfederungs- oder Ausfederungsrichtung zwingt. Diese Anordnung macht es möglich, die Größe der Kraft des Motors, die eine bestimmte Richtung wirken muss, das heißt in eine Richtung, welche die Stabilisatorkraft veranlasst, Rad und Karosserie in die ausgewählte Richtung von Einfederungsrichtung und Ausfederungsrichtung zu zwingen, verringern zu können.
Das Stabilisatorsystem, wie es im Modus (1) definiert ist, kann vorteilhafterweise zur Einstellung der Höhe der Fahrzeugkarosserie verwendet werden. Wenn beabsichtigt wird, die Höhe der Karosserie durch die Kraft des Motors beizubehalten, der in die oben beschriebene bestimmte Richtung wirkt, ist es möglich, die Karosseriehöhe mit einer verringerten Last beizubehalten, die auf den Motor wirkt, sowie einer verringerten elektrischen Leistung, die vom Motor verbraucht wird. Das heißt, bei dem vorliegenden Stabilisatorsystem kann die Karosseriehöheneinstellfunktion in befriedigender Weise durch das Stellglied erhalten werden, das relativ klein ist, was es ermöglicht, den elektrischen Energieverbrauch wesentlich zu verringern.

(2) Das Stabilisatorsystem nach Modus (1), wobei der Stellgliedwirkungsgradänderungsmechanismus gebildet wird durch den Aufbau des Drehzahlverringerers, mit dem ein Betrag eines Übertragungsverlusts der Kraft des Motors an den Torsionsstababschnitt abhängig von der Richtung der Kraft des Motors geändert wird.

Im Stabilisatorsystem gemäß diesem Modus (2) wird der Stellgliedeffizienzänderungsmechanismus (der den negativen Wirkungsgrad des Stellglieds abhängig von der Kraftrichtung des Motors ändert) durch den oben beschriebenen Aufbau des Drehzahluntersetzers geschaffen, bei dem ein Innenverlust des Drehzahluntersetzers abhängig von der Kraftrichtung des Motors unterschiedlich gemacht wird. Das Stabilisatorsystem dieses Modus (2) ist vorteilhaft, da der negative Wirkungsgrad problemlos durch Ändern des Innenverlusts des Drehzahluntersetzers abhängig von der Richtung der Motorkraft geändert werden kann. Der negative Wirkungsgrad wird mit einem Anstieg des Innenverlusts des Drehzahluntersetzers verringert (das heißt der Größe des Verlusts bei der Übertragung in der Motorkraft auf den Torsionsstangenabschnitt über den Drehzahluntersetzer) und wird mit einer Verringerung des Innenverlusts des Drehzahluntersetzers erhöht. Der Aufbau zur Änderung des Innenverlusts, der als ein Innenverluständerungsmechanismus bezeichenbar ist, ist nicht auf eine bestimmte Konstruktion begrenzt. Jedoch wird der Aufbau bevorzugt erhalten durch eine Anordnung, bei der jeder Zahn wenigstens eines von Zahnrädern in Eingriff miteinander ein Zahnprofil hat, das asymmetrisch bezüglich einer Mittellinie des Zahns ist, so dass ein Druckwinkel, gemessen an einem von gegenüberliegenden Seitenabschnitten des Zahns, die an jeweiligen gegenüberliegenden Seiten der Mittellinie liegen, unterschiedlich zu demjenigen ist, der an der anderen der gegenüberliegen Seitenabschnitten des Zahns gemessen wird und/oder so, dass ein Kontaktbereich (wo der Zahn in Kontakt mit dem Zahn eines anderen Zahnrads gebracht wird) in einem der gegenüberliegenden Seitenabschnitte des Zahns unterschiedlich zu demjenigen im anderen der gegenüberliegenden Seitenabschnitte des Zahns ist. Weiterhin kann zusätzlich oder an Stelle von einer solchen formgebungsmäßig asymmetrischen Anordnung ein Reibungskoeffizient, gemessen an einem der gegenüberliegenden Seitenabschnitte des Zahns unterschiedlich zu demjenigen im anderen der gegenüberliegenden Seitenabschnitte des Zahns sein. Diese bevorzugten Anordnungen basieren auf der Tatsache, dass jeder Zahn des wenigstens einen der Zahnräder an einem seiner gegenüberliegenden Seitenabschnitte in Kontakt mit einem Zahn des anderen Zahnrads gebracht wird, wobei welcher Zahn davon abhängt, welche Kraftrichtung der Motor hat.
Wenn der Innenverlust des Drehzahluntersetzers unterschiedlich abhängig von der Richtung der Kraft des Motors gemacht wird, versteht es sich, dass ein positiver Wirkungsgrad des Stellglieds sowie der negative Wirkungsgrad des Stellglieds abhängig von der Richtung der Kraft unterschiedlich gemacht werden. Der Begriff „positiver Wirkungsgrad" kann als einem Parameter entsprechend interpretiert werden, der die Größe der Kraft (d. h. Drehmoment) des Motors angibt, die minimal notwendig ist, um zu bewirken, dass der Torsionsstababschnitt gegen die externe Kraft dreht, die auf das Stellglied aufgebracht wird; genauer gesagt einem Verhältnis einer Größe der externen Kraft zu einer Größe der Kraft des Motors entsprechend ist, die minimal notwendig ist, die Drehung des Torsionsstababschnittes zu bewirken. Der positive Wirkungsgrad ist relativ hoch, wenn die Kraft des Motors in einer Richtung wirkt, die bewirkt, dass der negative Wirkungsgrad relativ hoch ist und ist relativ niedrig, wenn die Kraft des Motors in eine andere Richtung wirkt, die bewirkt, dass der negative Wirkungsgrad relativ niedrig ist. Dies bedeutet, dass der Torsionsstababschnitt durch eine Bewegung des Motors in eine Richtung kaum bewegbar ist, die von der externen Kraft kaum verursachbar ist, obgleich der Torsionsstababschnitt durch eine Bewegung des Motors in eine andere Richtung einfach drehbar ist, die von der externen Kraft einfach zu verursachen ist. Diese Eigenschaft könnte in gewisser Weise die Stabilisierungskraft an einem positiven Anstieg hindern, wenn der Anstieg der Stabilisierungskraft durch eine Bewegung des Motors in die Richtung beabsichtig ist, die von der externen Kraft kaum zu verursachen ist. Da jedoch der negative Wirkungsgrad niedrig ist, ergibt sich ein Vorteil, der größer als der Nachteil ist, der durch den niedrigen positiven Wirkungsgrad erzeugt wird. Dies deshalb, als im Allgemeinen die Karosseriehöheneinstellfunktion hauptsächlich an einer Hinderung einer Drehung des Torsionsstababschnitts durch die externe Kraft durchgeführt wird und nicht dadurch, dass der Torsionsstababschnitt veranlasst wird, sich entgegen der externen Kraft zu drehen. Das heißt, bei der Durchführung der Karosseriehöheneinstellfunktion wird für gewöhnlich die Drehung des Torsionsstababschnittes über eine Zeitdauer hinweg unterbunden, die größer als eine Zeitdauer ist, während der die Drehung des Torsionsstababschnittes verursacht wird. Es ist damit möglich, die auf den Motor auferlegte Last zu verringern und den elektrischen Energieverbrauch im System zu verringern, insbesondere, wenn das System die Karosseriehöheneinstellfunktion hat.

(3) Das Stabilisatorsystem nach Modus (1) oder (2), wobei der Drehzahlverringerer ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad miteinander in Eingriff enthält, welche relativ zueinander durch Betrieb des Motors gedreht werden, wobei das zweite Zahnrad mit dem Torsionsstababschnitt verbunden ist und wobei der Stellgliedwirkungsgradänderungsmechanismus gebildet wird durch einen Aufbau des Drehzahlverringerers, bei dem jeder Zahn wenigstens eines der ersten und zweiten Zahnräder ein Zahnprofil hat, der asymmetrisch bezüglich einer Mittellinie eines jeden Zahns derart ist, dass ein Druckwinkel, der an einem von gegenüberliegenden Seitenabschnitten eines jeden Zahns gemessen wird, die an jeweiligen gegenüberliegenden Seiten der Mittellinie liegen, unterschiedlich zu demjenigen ist, der am anderen der gegenüberliegenden Seitenabschnitte eines jeden Zahns gemessen wird.

Der Aufbau des Drehzahluntersetzers gemäß diesem Modus (3) kann als ein Beispiel des oben beschriebenen Innenverluständerungsmechanismus betrachtet werden, bei dem der Innenverlust des Stellglieds abhängig von der Richtung der Kraft des Motors unterschiedlich gemacht wird. Wenn jeder Zahn mit dem asymmetrischen Zahnprofil an einer seiner gegenüberliegenden Seiten, deren Druckwinkel hoch ist, mit einem Zahn des anderen Zahnrads in Kontakt ist, ist der Innenverlust des Stellglieds groß, wodurch der negative Wirkungsgrad des Stellglieds niedrig ist. Im Stabilisatorsystem gemäß dieses Modus (3) kann der Stellgliedwirkungsgradmechanismus, der den negativen Wirkungsgrad ändert, mit einfachem Aufbau geschaffen wer-den.

(4) Das Stabilisatorsystem nach einem der Moden (1) bis (3), wobei der Stellgliedwirkungsgradänderungsmechanismus den umgekehrten Wirkungsgrad des Stellglieds derart ändert, dass der umgekehrte Wirkungsgrad kleiner ist, wenn die Richtung der Kraft des Motors die Stabilisierungskraft veranlasst, das Rad und die Karosserie des Fahrzeugs in eine Richtung voneinander zu zwingen, als wenn die Richtung der Kraft des Motors die Stabilisierungskraft veranlasst, das Rad und die Karosserie des Fahrzeugs in eine Richtung aufeinander zu zu zwingen.

Die Karosseriehöheneinstellfunktion kann durch das Stabilisatorsystem gemäß verschiedenen Aufbauweisen durchgeführt werden, die im Wesentlichen in zwei Formen kategorisierbar sind. Bei einer dieser beiden Formen wird die Fahrzeugkarosserie relativ zu dem Rad ausgehend von einer Anfangs- oder Referenzhöhe durch Anlegen der Stabilisatorkraft abgesenkt, wodurch die Karosseriehöhe auf eine gewünschte Höhe eingestellt wird, die kleiner als die Referenzhöhe ist. In diesem Fall entspricht die Referenzhöhe einer maximalen Höhe, das heißt einem maximalen Abstand zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem Rad, was ein Maximalwert ist, der während der Fahrt des Fahrzeugs in dessen normalen Gebrauch möglich ist. Bei der anderen Form wird die Fahrzeugkarosserie relativ gegenüber dem Rad von der Referenzhöhe aus durch Anlegen der Stabilisatorkraft angehoben, wodurch die Karosseriehöhe auf einen gewünschten Wert eingestellt wird, der größer als die Referenzhöhe ist. In diesem Fall entspricht die Referenzhöhe einer minimalen Höhe, das heißt einer minimalen Distanz zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem Rad, was ein Minimumwert ist, der während der Fahrt des Fahrzeugs in dessen normalen Betrieb möglich ist. Das Stabilisatorsystem, wie es im Modus (4) definiert ist, ist vorteilhaft insbesondere dann, wenn die Karosseriehöheneinstellfunktion gemäß der oben beschriebenen anderen Form (letzteren Form) durchgeführt wird, da die auf den Motor auferlegt Last und die vom Motor verbrauchte elektrische Leistung verringert werden kann, wenn die Stabilisatorkraft die Karosserie und das Fahrzeug in eine Richtung voneinander weg zwingt, das heißt, wenn die Höhe der Karosserie beizubehalten ist, nachdem die Karosserie angehoben worden ist. Es sei festzuhalten, dass die oben beschriebene Anfangs- oder Referenzhöhe eine Höhe ist, die alleine durch einen Vorspanner erhalten wird, beispielsweise durch eine Aufhängungsfeder (welche Karosserie und Rad in eine Richtung voneinander weg vorspannt), bevor die Stabilisatorkraft angelegt wird, um die Karosseriehöhe zu steuern. In diesem Zusammenhang kann die Referenzhöhe als eine Vor-Stabilisatorkraftanlegungshöhe oder Vor-Steue-rungshöhe bezeichnet werden.
Beispielsweise kann das in diesem Modus (4) definierte Stabilisatorsystem so aufgebaut sein, dass, wenn die Karosseriehöhe auf weniger als die Referenzhöhe als Ergebnis eines Anstiegs des Gepäckgewichts, das in das Fahrzeug eingeladen wurde, und des Passagiergewichts im Fahrzeug verringert wird, die Karosseriehöhe eingestellt wird, um die Verringerung der Karosseriehöhe durch Anlegen der Stabilisierungskraft zu kompensieren. Weiterhin kann das vorliegende System so angeordnet sein, dass die Karosseriehöhe während der Fahrt des Fahrzeugs auf einer gut ausgebauten Straße auf der Referenzhöhe bleibt und so, dass die Karosseriehöhe auf mehr als die Referenzhöhe erhöht wird, indem die Stabilisierungskraft während der Fahrt des Fahrzeugs auf einer schlechten Straße („Feldweg") erhöht wird, um somit die Karosseriehöhe abhängig vom Fahrbahnzustand einzustellen.

(5) Das Stabilisatorsystem nach einem der Moden (1) bis (4), wobei der Drehzahlverringerer ein harmonischer Getriebesatz ist.

Der harmonische Getriebesatz (der auch „harmonischer Antrieb" oder „Dehnungswellengetriebe [„strain wave gearing"]) genannt wird, stellt einen einfach Aufbau dar, der in der Lage ist, ein extrem hohes Geschwindigkeitsverhältnis (hohes Untersetzungsverhältnis) in dem Drehzahluntersetzer zu bilden, nämlich ein geringes Verhältnis des Drehbetrags des Torsionsstababschnitts zum Bewegungsbetrag des Motors. Das heißt, wenn der Drehzahluntersetzer mit dem harmonischen Getriebesatz wie im Stabilisatorsystem gemäß diesem Modus (5) ausgestattet ist, ist es möglich, problemlos ein Stellglied mit niedrigem negativem Wirkungsgrad zu bilden. Das heißt der harmonische Getriebesatz wird vorteilhafterweise als Drehzahluntersetzer des Stellglieds als Bauteil des Stabilisatorsystems verwendet.

(6) Das Stabilisatorsystem nach einem der Moden (1) bis (5), aufweisend: ein Paar von Stabilisatorstangen, jeweils gebildet durch die Stabilisatorstange; und ein Paar von Stellgliedern, jeweils gebildet durch das Stellglied, wobei der Armabschnitt eines jeden der Paare von Stabilisatorstangen sich in Richtung eines entsprechenden der rechten und linken Räder als Räder des Fahrzeugs erstreckt und wobei der Torsionsstababschnitt eines jeden der Paare von Stabilisatorstangen an einem von axial gegenüberliegenden Endabschnitten hiervon, der entfernt von dem Armabschnitt eines jeden der Paare von Stabilisatorstangen ist, mit dem Drehzahlverringerer eines entsprechenden aus dem Paar von Stellgliedern verbunden ist.

Das Stabilisatorsystem gemäß Modus (6) ist ein aktives Stabilisatorsystem des Rechts/Links-Unabhängigkeitstyps, bei dem das Paar von Stabilisatoren und das Paar von Stellgliedern für die jeweiligen rechten und linken Räder vorgesehen ist, so dass die auf das rechte Rad und die Karosserie wirkende Stabilisatorkraft und die auf das linke Rad und die Karosserie wirkende Stabilisatorkraft unabhängig voneinander steuerbar sind. Bei diesem Stabilisatorsystem des Rechts/Links-Unabhängig-keitstyps ist es durch Steuerung des Paars von Stellgliedern möglich, eine Rollverringerungssteuerung und eine Nickverringerungssteuerung in aktiver Weise und ebenfalls eine Karosseriehöheneinstellsteuerung durchzuführen.

(7) Das Stabilisatorsystem nach einem der Moden (1) bis (5), wobei die Stabilisatorstange ein Paar von Armabschnitten enthält, von denen jeder durch den Armabschnitt gebildet ist, wobei das Paar von Armabschnitten sich von axial entgegengesetzten Enden des Torsionsstababschnitts in Richtung entsprechender rechter und linker Räder als die Räder des Fahrzeugs erstreckt und wobei der Torsionsstababschnitt an einem axial mittigen Abschnitt hiervon mit dem Drehzahlverringerer des Stellglieds verbunden ist.

Das Stabilisatorsystem gemäß Modus (7) ist ein aktives Stabilisatorsystem des Rechts/Links-Phasendrehtyps, bei dem das Paar von Armabschnitten, das sich von jeweiligen entgegen gesetzten Enden des Torsionsstababschnitts erstreckt und für die jeweiligen rechten und linken Räder vorgesehen ist, durch das Stellglied in gleiche Richtung drehbar ist. Bei diesem Stabilisatorsystem des Rechts/Links-Phasengleichheitstyps kann eine aktive Nickverringerungssteuerung und Karosseriehöheneinstellsteuerung durchgeführt werden, obgleich die aktive Rollverringerungssteuerung nicht durchgeführt werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die obigen und weitere Einzelheit, Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Signifikanz der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung momentan bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung, in der:
1 eine Ansicht ist, die einen Gesamtaufbau eines Stabilisatorsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 eine Querschnittsdarstellung durch ein Stellglied als Bestandteil einer Stabilisatorvorrichtung der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
3 eine Ansicht der Stabilisatorvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt, die mit einem Aufhängungssystem verbunden ist, gesehen von der Oberseite eines Fahrzeugs her;
4 eine Ansicht der Stabilisatorvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt, die mit einem Aufhängungssystem verbunden ist, gesehen von der Rückseite eines Fahrzeugs her;
5 eine Ansicht der Stabilisatorvorrichtung der ersten Ausführungsform für ein vordere linkes Rad des Fahrzeugs ist, gesehen von der Rückseite des Fahrzeugs her;
6 eine Ansicht der Stabilisatorvorrichtung der ersten Ausführungsform für ein hinteres linkes Rad des Fahrzeugs ist, gesehen von der Rückseite des Fahrzeugs her;
7 eine Ansicht ist, die eine Richtung einer Stabilisatorkraft zeigt, die von jeder Stabilisatorvorrichtung erzeugt wird, sowie eine Änderung in einem Spurwinkel eines jedes Rads während einer Linkskurve des Fahrzeugs;
8A und 8B Ansichten sind, die die Richtung der Stabilisatorkraft zeigen, die von jeder Stabilisatorvorrichtung erzeugt wird, sowie die Änderung im Spurwinkel eines jeden Rads während einer Kurvenfahrt nach rechts des Fahrzeugs;
9 eine Grafik ist, die einem positiven Wirkungsgrad und einen negativen Wirkungsgrad eines herkömmlichen Stellglieds zeigt;
10 eine Grafik ist, die einem positiven Wirkungsgrad und einen negativen Wirkungsgrad des Stellglieds der Stabilisatorvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;
11A und 11B ein Satz von Ansichten ist, die den Eingriff eines flexiblen Zahnrads und eines Zahnrings zeigen, die einen Drehzahluntersetzer als Bestandteil der Stabilisatorvorrichtung der ersten Ausführungsform bilden;
12 eine Datenmappe, ist die eine Beziehung zwischen einer Rollverringerungskomponente einer Sollwinkelposition eines Motors und eines Seitenbeschleunigungsparameterwerts zeigt;
13 eine Datenmappe ist, die eine Beziehung zwischen einer Nickverringerungskomponente der Sollwinkelposition des Motors und eines momentanen Längsbeschleunigungswerts zeigt;
14 ein Flussdiagramm ist, das ein Stabilisatorsteuerprogramm zeigt, das im Stabilisatorsystem der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
15 eine Ansicht eines Gesamtaufbaus eines Stabilisatorsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
16 eine Schnittdarstellung eines Stellglieds als Bestandteil einer Stabilisatorvorrichtung der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
17 eine Ansicht der Stabilisatorvorrichtung der zweiten Ausführungsform jeweils in Verbindung mit einer Aufhängungsvorrichtung, gesehen von einer Oberseite eines Fahrzeugs her ist; und
18 ein Flussdiagramm eines Stabilisatorsteuerprogramms ist, das im Stabilisatorsystem der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird.
BESTE WEISE ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen den vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf den nachfolgenden Ausführungsformen beschränkt ist und anders mit verschiedenen Änderungen und Abwandlungen ausgeführt werden kann, beispielsweise diejenigen, die voranstehend in „Moden der Erfindung" beschrieben wurden und die dem Fachmann auf dem Gebiet geläufig sind.
(A) Erste Ausführungsform
[Konstruktion und Funktion des Stabilisatorsystems]
1 zeigt schematisch ein Fahrzeugstabilisatorsystem 10, das gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist. Das Stabilisatorsystem enthält vier Stabilisatorvorrichtungen 20 für die jeweiligen vier Räder (d. h. vorne rechts, vorne links, hinten rechts und hinten links) 12. Jede der Stabilisatorvorrichtungen 20 enthält eine Stabilisatorstange 28, ein Stellglied 32, das zur Drehung der Stabilisatorstange 28 betreibbar ist, und einen Lenkerstab 34. In einem Fahrzeug, das mit dem vorliegenden Stabilisatorsystem 10 ausgestattet ist, sind vier Aufhängungsvorrichtungen 36 für die jeweiligen vier Räder unabhängig voneinander vorgesehen. Die Stabilisatorstange 28 ist mit einem ihrer gegenüberliegenden Endabschnitte mit der entsprechenden Aufhängungsvorrichtung 36 über den Lenkerstab 34 verbunden und mit dem anderen der Endabschnitte mit dem entsprechend Stellglied 32. Wie sich aus 1 ergibt, sind die Aufhängungsvorrichtung 36, die Stabilisatorvorrichtung 20 und die Stabilisatorstange 28 für jedes der vier Räder im Fahrzeug vorhanden. In der folgenden Beschreibung wird auf Aufhängungsvorrichtung 36, Stabilisatorvorrichtung 20 und Stabilisatorstange 28 zusammen mit einem der Bezugszeichen FR, FL, RR und RL Bezug genommen, was die jeweiligen vorderen rechten, vorderen linken, hinteren rechten und hinteren linken Räder angeht, wo klargestellt werden soll, welches der vier Räder der entsprechenden Vorrichtung oder welches Bauteil entsprechend hierzu in Frage steht.
Wie in 2 gezeigt enthält das Stellglied 32 als Antriebsquelle einen Elektromotor 40 und einen Drehzahluntersetzer 42 zur Verringerung einer Drehzahl des Elektromotors 40 bei der Ausgabe eines Drehmoments oder einer Drehkraft (nachfolgend bei Bedarf als „Motorkraft" bezeichnet) des Elektromotors 40. Der Elektromotor 40 und der Drehzahluntersetzer 42 sind in einem Gehäuse 44 des Stellglieds 32 angeordnet. Das Gehäuse 44 ist fest an einer Karosserie des Fahrzeugs mittels eines Anbringteils 46 angebracht, das an einem Endabschnitt des Gehäuses 44 festgelegt ist. Eine Ausgangswelle 48 erstreckt sich durch das Gehäuse 44 nach außen und steht vom anderen Endabschnitt des Gehäuses 44 vor. Die Ausgangswelle 48 dient als ein Ausgangsabschnitt des Stellglieds 32 und wird vom Gehäuse 44 so gelagert, dass die Ausgangswelle 48 relativ zu dem Gehäuse 44 drehbar und relativ zum Gehäuse 44 axial fest ist. Die Ausgangswelle 48 ist an einem ihrer axial gegenüberliegenden Endabschnitte, der innerhalb des Gehäuses 44 liegt, mit dem Drehzahluntersetzer 42 verbunden und dient als Ausgangsabschnitt für den Drehzahluntersetzer 42. Eine Lagerbuchse 49 ist vorhanden, um einen axial mittigen Abschnitt der Ausgangswelle 48 zu lagern, so dass die Ausgangswelle 48 drehbar über das Lager 49 vom Gehäuse 44 geführt ist.
Der Elektromotor 40 enthält eine Mehrzahl von Spulen 50, die fest an einem Umfang entlang einer Innenfläche einer Umfangswand des Gehäuses 44 angeordnet sind, eine Motorwelle 52, die durch ein hohles Bauteil geschaffen wird, das drehbar vom Gehäuse 44 gehalten ist und einen Permanentmagneten 54, der an einer äußeren Umfangsoberfläche der Motorwelle 52 festgelegt ist und radial gegenüber den Spulen 50 liegt. Der Elektromotor 40 wird von einem dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor geschaffen, so dass jede der Spulen 50 als Stator dient, während der Permanentmagnet 54 als Rotor dient. Ein Winkelpositionssensor 55 ist in dem Gehäuse 44 angeordnet, um eine Winkelposition der Motorwelle 52 zu erkennen, d. h. eine Winkelposition des Elektromotors 40. Der Winkelpositionssensor 55 wird im Wesentlichen gebildet durch einen Drehencoder und gibt ein Signal aus, das bei der Steuerung des Stellglieds 32 verwendet wird, d. h. bei der Steuerung der Stabilisatorvorrichtung 20.
Der Drehzahluntersetzer 42 wird von einem harmonischen Getriebesatz gebildet (der auch „harmonic drive [^TM]" oder „strain wave gearing" genannt wird) und enthält einen Wellengenerator 56, eine flexibles Zahnrad („Flexspline") 58 und einen Zahnring (Kreisverzahnung) 60. Der Wellengenerator 56 enthält eine elliptische Nocke und ein Kugellager, das auf eine äußere Umfangsoberfläche der elliptischen Nocke gesetzt ist und ist an einem Endabschnitt der Motorwelle 52 befestigt. Das flexible Zahnrad 58 ist mit einem tassenförmigen Bauteil versehen, das einen umfangsseitigen Wandabschnitt hat, der elastisch verformbar ist, sowie mit einer Mehrzahl von Zähnen 59 (siehe 11A und 11B), die an dessen äußerer Umfangsoberfläche ausgebildet sind. Die Zähne 59 liegen in einem von axial entgegen gesetzten Endabschnitten des flexiblen Zahnrads 58, der nahe einem Öffnungsende des tassenförmigen flexiblen Zahnrads 58 ist. Das flexible Zahnrad 58 ist mit dem oben beschriebenen einen der axial entgegen gesetzten Endabschnitte der Ausgangswelle 48 verbunden, um von der Ausgangswelle 48 gehalten zu werden. Genauer gesagt, die Ausgangswelle 48 dient als Ausgangsabschnitt für den Drehzahluntersetzer 42 und ist so angeordnet, dass sie sich durch die Motorwelle 52 erstreckt, die von dem hohlen Bauteil erzeugt wird. Der oben beschriebene eine der axial gegenüberliegenden Endabschnitte der Ausgangswelle 48 steht von der Motorwelle 52 vor und ist an seiner äußeren Umfangsoberfläche mit Nuten versehen, um in Eingriff mit einer inneren Umfangsoberfläche einer Öffnung gehalten zu werden, welche in einer Bodenwand des tassenförmigen flexiblen Zahnrads 58 ausgebildet ist und ebenfalls mit Nuten versehen ist. Aufgrund der Nutenanordnung sind die Ausgangswelle 58 und das flexible Zahnrad 58 drehfest und relativ zueinander axial unbeweglich miteinander verbunden. Der Zahnring 60 wird durch ein Ringteil geschaffen, das am Gehäuse 44 befestigt ist und eine Mehrzahl von Zähnen 61 (11A und 11B) hat, die an der inneren Umfangsfläche ausgebildet sind. Die Anzahl der Zähne 61 des Zahnrings 60 ist etwas größer als die Anzahl von Zähnen 59 des flexiblen Zahnrads 58, beispielsweise um das zweifache. Das flexible Zahnrad 58 ist an seinem Umfangswandabschnitt an dem Wellengenerator 56 angesetzt und wird elastisch verformt, um eine elliptische Form zu haben. Das flexible Zahnrad 58 steht an zwei Abschnitten hiervon, die im Wesentlichen auf einer langen Achse der Ellipsenform liegen, mit dem Zahnring 60 in Eingriff, wohingegen es mit seinen anderen Abschnitten nicht in Eingriff mit dem Zahnring 60 ist. In dem so aufgebauten Drehzahluntersetzer 42 werden, wenn der Wellengenerator 56 um eine einzelne Umdrehung gedreht wird (360°), das heißt, während die Motorwelle 52 des Elektromotors 40 einmal umdreht, das flexible Zahnrad 58 und der Zahnring 60 relativ zueinander um einen Betrag entsprechend der Differenz dazwischen, ausgedrückt durch die Zahnanzahl, gedreht.
Jede Aufhängungsvorrichtung 36 des unabhängigen Typs ist durch eine Mehrlenkeraufhängung geschaffen, wie aus den 3 und 4 hervorgehrt, welche Ansichten von einer Oberseite bzw. einer Rückseite des Fahrzeugs sind. Die Aufhängungsvorrichtung 36 wird unter Bezug auf die 3 und 4 beschrieben. Obgleich die vorderen Aufhängungsvorrichtungen 36FR und 36FL für die Vorderräder 12FR und 12FL als gelenkte Räder und die hinteren Aufhängungsvorrichtungen 36RR und 36RL für die Hinterräder 12RR und 12RL als nichtgelenkte Räder im Aufbau etwas unterschiedlich sind, erfolgt die Beschreibung der Aufhängungsvorrichtung 36 unter Bezugnahme auf die gleiche Figur, um die Beschreibung zu erleichtern.
Die Aufhängungsvorrichtung 36 ist ausgestattet mit einer Armanordnung, enthaltend einen ersten oberen Arm 72, einen zweiten oberen Arm 74, einen ersten unteren Arm 76, einen zweiten unteren Arm 78 und einen Spursteuerarm 80. Jeder der fünf Arme 72, 74, 76, 78 und 80 ist an einem seiner Längsendabschnitte mit der Fahrzeugkarosserie verbunden und relativ zur Fahrzeugkarosserie schwenkbar. Jeder der fünf Arme 72, 74, 76, 78 und 80 einer jeden hinteren Aufhängungsvorrichtung 36RR und 36RL ist mit dem anderen Ende mit einem Achsträger 82 verbunden und jeder der fünf Arme 72, 74, 76, 78 und 80 einer jeden vorderen Aufhängungsvorrichtung 36FR und 36FL ist mit dem anderen Ende mit einem Achsschenkel 83 verbunden. Jedes der hinteren Räder 12RR und 12RL wird vom Achsträger 82 gehalten, um um seine Achse drehbar zu sein, während jedes der Vorderräder 12FR und 12FL vom Achsschenkel 83 gehalten ist, um um seine Achse drehbar und lenkbar zu sein. Wenn jedes Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie vertikal voneinander weg oder aufeinander zu geschoben werden, schwenkt ein entsprechender der fünf Arme 72, 74, 76, 78, und 80 um den oben beschriebenen Endabschnitt (d. h. den fahrzeugkarosserieseitigen Endabschnitt), wohingegen der oben beschriebene andere Endabschnitt (der radseitige Endabschnitt) des entsprechenden der fünf Arme 72, 74, 76, 78 und 80 vertikal relativ zur Fahrzeugkarosserie verschoben wird. Der zweite untere Arm 78 dient als Aufhängungsarm und ist mit einem Abschnitt des Achsträgers 82 oder des Achsschenkels 83 verbunden, der an der hinteren und unteren Seite eines Achsenhalteabschnitts des Achsträgers 82 oder des Achsschenkels 83 liegt, der die Achse des Rades 12 hält. Weiterhin wird jede Achse 82 oder jeder Achsschenken 83 in seiner Axialrichtung durch den Spursteuerarm 80 gedrückt oder gezogen, der mit der Achse 82 oder dem Achsschenkel 83 verbunden ist, wenn das entsprechende Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie vertikal aufeinander zu oder voneinander weg verschoben werden. Die Aufhängungsvorrichtung 36 ist weiterhin mit einem Stoßdämpfer 84 und einer Aufhängungsfeder 86 versehen, die zwischen dem zweiten unteren Arm 78 und einem Befestigungsabschnitt eines Radkastens liegen. Das heißt, die Aufhängungsvorrichtung 36 vermag eine Dämpfungskraft zu erzeugen, die Vibrationen absorbiert, welche von einer Verschiebung des Rads 12 und der Fahrzeugkarosserie aufeinander zu und voneinander weg erzeugt werden, wobei das Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie elastisch miteinander verbunden sind.
Die Stabilisatorstange 28 der Stabilisatorvorrichtung 20 enthält einen Torsionsstababschnitt 90, der sich im Wesentlichen in Breiten- oder Seitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt und einen Armabschnitt 92, der aus dem Torsionsstababschnitt 90 hervorgeht und der sich in einer Richtung nicht zum Torsionsstababschnitt 90 erstreckt, d. h. im Wesentlichen in einer Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs. Der Torsionsstababschnitt 90 der Stabilisatorstange 28 wird an einem Abschnitt nahe dem Armabschnitt 92 durch eine Halterung 94, die an der Fahrzeugkarosserie angebracht ist, drehbar gehalten. Das Stellglied 32 ist über die oben beschriebene Anbringung 46 an einem in Breitenrichtung mittigen Abschnitt der Fahrzeugkarosserie befestigt. Der Torsionsstababschnitt 90 ist mit einem seiner Längsendabschnitte (der an einer Innenseite des anderen der Längsendabschnitte in Breitenrichtung des Fahrzeugs liegt) mit dem Längsendabschnitt der Ausgangswelle 48 verbunden, die aus dem Gehäuse 44 vorsteht. Da der Torsionsstababschnitt 90 und die Ausgangswelle 48 über eine sogenannte Keilverbindung miteinander verbunden sind, sind der Torsionsstababschnitt 90 und die Ausgangswelle 48 zueinander drehfest. Weiterhin ist der Armabschnitt 92 an einem seiner Längsendabschnitte (der dem Torsionsstababschnitt 90 abgewandt ist) mit dem zweiten unteren Arm 78 über den Verbindungsstab 34 verbunden. Ein Verbindungsstabverbindungsabschnitt 98 ist am zweiten unteren Arm 78 der Aufhängungsvorrichtung 36 vorgesehen, so dass der Verbindungsstab 34 schwenkbar an seinen in Längsrichtung gegenüberliegenden Endabschnitten mit dem Verbindungsstabverbindungsabschnitt 98 bzw. dem Armabschnitt 92 der Stabilisatorstange 28 verbunden ist.
Wenn die Ausgangswelle 48 durch Drehung des Elektromotors 40 gedreht wird, wird der Torsionsstababschnitt 90 der Stabilisatorstange 28 verdreht. Als Ergebnis der Verdrehverformung oder Torsion des Torsionsstababschnitts 90 wird eine Gegenkraft erzeugt und dann auf den zweiten unteren Arm 78 über den Armabschnitt 92, den Verbindungsstab 34 und den Verbindungsstabverbindungsabschnitt 98 übertragen. Diese Gegenkraft dient als Stabilisatorkraft, die den zweiten unteren Arm 98 nach oben oder unten von der Fahrzeugkarosserie weg oder auf diese zu bewegt, d. h. das Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie aufeinander zu oder voneinander weg zwingt. Das heißt, in der Stabilisatorvorrichtung 24 ist eine Größe der erzeugten Stabilisatorkraft durch Steuerung des Betriebs des Stellglieds 32 änderbar.
Dem Elektromotor 40 im Stellglied 32 wird elektrische Leistung von einer Energiequelle in Form einer Batterie 130 zugeführt, wie in 1 gezeigt. Das vorliegende Stabilisatorsystem 10 enthält vier Inverter 132, die für die jeweiligen Stabilisatorvorrichtungen 20 vorgesehen sind. Jeder der Inverter 132 dient als Treiberschaltkreis und liegt zwischen der Batterie 130 und einer entsprechenden der Stabilisatorvorrichtungen 20, so dass die elektrische Leistung dem Elektromotor 40 einer jeden der Stabilisatorvorrichtungen 20 über einen entsprechenden der zugehörigen Inverter 132 zugeführt wird. Da der Elektromotor 40 durch eine Konstantspannung betrieben wird, wird der Betrag der elektrischen Leistung, die dem Elektromotor 40 zugeführt wird, dadurch geändert, dass die elektrische Strommenge geändert wird, die dem Elektromotor 40 zugeführt wird. Das heißt, die vom Elektromotor 40 erzeugte Kraft hängt von dem Betrag des zugeführten elektrischen Stroms ab, der beispielsweise durch eine PWM-Steuerung (Pulsbreitenmodulation) geändert werden kann, welche vom Inverter 132 durchgeführt wird. Bei der PWM-Steuerung ist der Inverter 132 so ausgelegt, dass er auf geeignete Weise ein Schaltverhältnis, d. h. das Verhältnis einer Impuls-ein-Zeit zu einer Summe von Impuls-ein-Zeit und Impuls-aus-Zeit steuert.
Die Stellglieder 32 der jeweiligen Stabilisatorvorrichtungen 20 werden von einer elektronischen Stabilisatorsteuereinheit (Stabilisator-ECU) 150 gesteuert, wie in 1 gezeigt, die im Wesentlichen aufgebaut ist aus einem Computer mit CPU, ROM und RAM. Mit der Stabilisator-ECU 150 sind zusätzlich zu den Winkelpositionssensoren 55 ein Betätigungswinkelsensor 152 zur Erkennung des Betätigungswinkels eines Lenkrads als Lenkbetätigungsteil, d. h. eines Betätigungsbetrags des Lenkrads (als eine Art des Lenkbetrags), ein Fahrgeschwindigkeitssensor 154 zur Erkennung einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, ein Seitenbeschleunigungssensor 156 zur Erkennung der momentanen Beschleunigung des Fahrzeugs gemessen in Seitenrichtung des Fahrzeugs, ein Längsbeschleunigungssensor 158 zur Erkennung einer momentanen Beschleunigung des Fahrzeugs in Längsrichtung des Fahrzeugs gemessen, ein Drosselklappensensor 160 zur Erkennung eines Öffnungswinkels einer Drosselklappe, ein Bremsdrucksensor 162 zur Erkennung eines Bremsdrucks, insgesamt vier Hubsensoren 163 zur Erkennung eines Abstands zwischen dem entsprechenden Rad 12 und der Fahrzeugkarosserie und insgesamt vier Türsensoren 164 zur Erkennung eines Öffnungs- und Schließvorgangs einer entsprechenden Tür verbunden. Weiterhin ist die Stabilisator-ECU 150 mit den Invertern 132 verbunden, so dass jede der entsprechenden Stabilisatorvorrichtungen 20 durch Steuerung eines entsprechenden der Inverter 132 gesteuert werden kann. Das ROM im Computer, der die Stabilisator-ECU 150 bildet, speichert verschiedene Steuerprogramme zur Durchführung von Programmabläufen wie nachfolgend beschrieben und auch verschiedene Daten betreffend die Steuerung einer jeden Stabilisatorvorrichtung 20. In 1 ist jeder der Winkelpositionssensoren 55 mit „θ" bezeichnet, der Betätigungswinkelsensor 152 ist mit „δ" bezeichnet, der Fahrgeschwindigkeitssensor 154 ist mit „v" bezeichnet, der Seitenbeschleunigungssensor 156 ist mit „Gy" bezeichnet, der Längsbeschleunigungssensor 158 ist mit „Gzg" bezeichnet, der Drosselklappensensor 160 ist mit „Sr" bezeichnet, der Bremsdrucksensor 162 ist mit „Br" bezeichnet, jeder der Hubsensoren 163 ist mit „St" bezeichnet und jeder der Türsensoren 164 ist mit „Dr" bezeichnet.
Im vorliegenden Stabilisatorsystem 10 sind vier Stabilisatorvorrichtungen 20 unabhängig voneinander steuerbar. Das heißt, die von jeder der entsprechenden Stabilisatorvorrichtungen 20 erzeugten Stabilisatorkräfte werden unabhängig voneinander gesteuert, um eine Rollverringerungssteuerung zur Verringerung von Rollbewegungen der Fahrzeugkarosserie, eine Nickverringerungssteuerung zur Verringerung von Nickbewegungen der Fahrzeugkarosserie und eine Karosseriehöheneinstellsteuerung zur Einstellung einer Höhe der Karosserie gegenüber der Fahrbahnoberfläche durchzuführen.
Genauer gesagt, die Rollverringerungssteuerung wird bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs durchgeführt, um Rollbewegungen der Fahrzeugkarosserie zu unterbinden oder zu verringern, indem jede der Stabilisatorvorrichtungen 20 für die Innenräder 12 (mit kleinerem Kurvenradius) veranlasst wird, zu bewirken, dass die Stabilisatorkraft das entsprechende Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie in Einfederungsrichtung zwingt, d. h. in eine Richtung aufeinander zu, wohingegen jede der Stabilisatorvorrichtungen 20 für die Außenräder 12 (mit größerem Kurvenradius) veranlasst wird, zu bewirken, dass die Stabilisatorkraft das entsprechende Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie in Ausfederungsrichtung zwingt, d. h. in eine Richtung voneinander weg, und zwar in Antwort auf ein Rollmoment, das aus der Kurvenfahrt des Fahrzeugs hervorgeht. Die Nickverringerungssteuerung erfolgt bei einem Bremsen (Verzögern) des Fahrzeugs, um das Eintauchen der Vorderseite der Fahrzeugkarosserie zu unterbinden oder zu verringern, indem durch jede der vorderen Stabilisatorvorrichtungen 20FR und 20FL für die Vorderräder 12FR und 12FR veranlasst wird, dass die Stabilisatorkraft das entsprechende Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie in Ausfederungsrichtung zwingt, wohingegen durch jede der hinteren Stabilisatorvorrichtungen 20RR und 20RL für die Hinterräder 12RR und 12RL veranlasst wird, dass die Stabilisatorkraft das entsprechende Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie in Einfederungsrichtung zwingt, und zwar in Antwort auf ein Nickmoment aufgrund des Bremsens (Verzögerns) des Fahrzeugs. Die Nickverringerungssteuerung wird auch bei einer Beschleunigung des Fahrzeugs durchgeführt, um ein hinteres Eintauchen der Fahrzeugkarosserie zu unterbinden oder zu verringern, indem durch jede der hinteren Stabilisatorvorrichtungen 20RR und 20RL für die Hinterräder 12RR und 12RL veranlasst wird, dass die Stabilisatorkraft das entsprechende Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie in Ausfederungsrichtung zwingt, während durch jede der vorderen Stabilisatorvorrichtungen 20FR und 20FL für die Vorderräder 12FR und 12FL veranlasst wird, dass die Stabilisatorkraft das entsprechende Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie in Einfederungsrichtung zwingt, und zwar in Antwort auf ein Nickmoment aufgrund der Beschleunigung des Fahrzeugs. Die Karosseriehöheneinstellsteuerung erfolgt in Antwort auf eine Änderung der Höhe der Fahrzeugkarosserie durch Zunahme oder Abnahme des Gepäckgewichts im Fahrzeug und des Passagiergewichts im Fahrzeug, um die Fahrzeugkarosseriehöhe im Wesentlichen auf einem bestimmten Wert zu halten, indem durch jede der Stabilisatorvorrichtungen 20 für die jeweiligen Räder 12 veranlasst wird, dass die Stabilisatorkraft das entsprechende Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie in eine derartige Richtung zwingt, dass eine Änderung der Fahrzeugkarosseriehöhe verringert wird.
[Beziehung zwischen Aufhängungsgeometrie und Stabilisatorkraft]
Jede der Aufhängungsvorrichtungen 36 mit obigem Aufbau bewirkt, dass ein Spurwinkel und ein Sturzwinkel des entsprechenden Rads 12 aufgrund von Bewegungen der jeweiligen fünf Arme 72, 74, 76, 78 und 80, herrührend von der Verschiebung des entsprechenden Rads 12 auf die Karosserie zu oder hiervon weg geändert wird. Genauer gesagt, wenn jedes Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie voneinander weggeschoben werden, das heißt jedes Rad 12 federt aus, wird der Spurwinkel eines jeden der Vorderräder 12FR und 12FL in eine Innenrichtung hiervon geändert (was bewirkt, dass vordere und hintere Abschnitte des Rads nach innen bzw. außen in Seitenrichtung des Fahrzeugs verschoben werden), der Sturzwinkel eines jeden der Vorderräder 12FR, 12FL wird in eine negative Richtung hiervon geändert (was bewirkt, dass obere und untere Abschnitte des Rades nach innen bzw. außen in Seitenrichtung des Fahrzeugs verschoben werden), der Spurwinkel eines jeder der Hinterräder 12RR und 12RL wird in Außenrichtung hiervon geändert (was bewirkt, dass vordere und hintere Abschnitte des Rades nach außen bzw. innen in Seitenrichtung des Fahrzeugs verschoben werden) und der Sturzwinkel eines jeden der Hinterräder 12RR und 12RL wird in eine positive Richtung geändert (was bewirkt, dass obere und untere Abschnitte des Rades nach außen bzw. innen in Seitenrichtung des Fahrzeugs verschoben werden). Wenn andererseits jedes Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie aufeinander zu verschoben werden, das heißt, jedes Rad 12 federt ein, wird der Spurwinkel eines jeden der Vorderräder 12FR und 12FL in Außenrichtung hiervon geändert, der Sturzwinkel eines jeden der Vorderräder 12FR und 12FL wird in positive Richtung geändert, der Spurwinkel eines jeden Hinterrads 12RR und 12RL wird in Innenrichtung hiervon geändert und der Sturzwinkel eines jeden Hinterrads 12RR und 12RL wird in Negativrichtung geändert.
Da jede der Aufhängungsvorrichtung 36 eine Aufhängungsgeometrie wie oben beschrieben hat, werden, wenn das Fahrzeug nach rechts oder links eine Kurve fährt, der Spurwinkel und der Sturzwinkel des inneren Vorderrads 12 (welches ausfedert) in Innenrichtung bzw. negative Richtung geändert wird, der Spurwinkel und der Sturzwinkel des inneren Hinterrads 12 (das einfedert) werden in Außenrichtung bzw. positive Richtung geändert und der Spurwinkel und der Sturzwinkel des äußeren Hinterrads 12 (das einfedert) werden in Innenrichtung bzw. negative Richtung geändert. Aufgrund dieser Änderungen von Spur- und Sturzwinkel eines jeden Rads 12 wird das Fahrzeug mit einer Untersteuerungstendenz bei der Kurvenfahrt gefahren.
Da jedoch bei dem Fahrzeug, das mit dem vorliegenden Stabilisatorsystem 10 ausgestattet ist, die Rollverringerungssteuerung durchgeführt wird, wie oben beschrieben, wird zur Stabilisierung der Haltung der Fahrzeugkarosserie während der Kurvenfahrt des Fahrzeugs jede der Stabilisatorvorrichtungen 20 so gesteuert, dass eine Verschiebung des entsprechenden Rads 12 und der Fahrzeugkarosserie aufeinander zu oder voneinander weg, wobei diese Verschiebungen von der Kurvenfahrt des Fahrzeuges herrühren, begrenzt wird. Die Durchführung der Rollverringerungssteuerung führt zur Verringerung der Untersteuerungstendenz bei der Kurvenfahrt, die abhängig von der oben beschriebenen Aufhängungsgeometrie ist. Angesichts hiervon ist das vorliegende Stabilisatorsystem 10 so aufgebaut, dass die Stabilisatorkraft auf jede der Aufhängungsvorrichtungen derart wirkt, dass die Verringerung der Untersteuerungstendenz begrenzt wird bzw. die Untersteuerungstendenz erhöht wird. Genauer gesagt, der Lenkerstab 34 einer jeden Stabilisatorvorrichtung 20, der mit dem zweiten unteren Arm 78 jeder der Aufhängungsvorrichtungen 36 verbunden ist, ist gegenüber dem zweiten unteren Arm 78 geneigt, das heißt, ein Winkel α zwischen dem Lenkerstab 34 und dem zweiten unteren Arm 78, der als Aufhängungsarm dient, ist nicht im Wesentlichen 90°. Genauer gesagt, jeder der Lenkerstäbe 34FR und 34FL ist an seinem Aufhängungsarmverbindungsendabschnitt mit einem entsprechenden der zweiten unteren Arme 78FR und 78FL der vorderen Aufhängungsvorrichtungen 36FR, 36FL mit einer Neigung eines jeden Lenkerstabs 34 gegenüber dem entsprechenden zweiten unteren Arm 78 so verbunden, dass der Aufhängungsarmverbindungsendabschnitt eines jedes Lenkerstabs 34 an der Innenseiten eines anderen Endabschnitts eines jeden Lenkerstabs 34 in Seitenrichtung des Fahrzeugs liegt, wie in 5 gezeigt, welche eine Ansicht der Stabilisatorvorrichtung 20 für das vordere linke Rad 12FL ist. Jeder der Lenkerstäbe 34RR und 34RL ist an seinem Aufhängungsarmverbindungsendabschnitt mit einem entsprechenden der zweiten unteren Arme 78RR und 78RL der hinteren Aufhängungsvorrichtungen 36RR und 36RL mit einer Neigung eines jeden Lenkerstabs 34 gegenüber dem entsprechenden zweiten unteren Arm 78 so verbunden, dass der Aufhängungsarmverbindungsendabschnitt eines jeden Lenkerstabs 34 gegenüber dem anderen Endabschnitt eines jeden Lenkerstabs 34 in Seitenrichtung des Fahrzeuges gesehen außerhalb liegt, wie in 6 gezeigt, die eine Ansicht der Stabilisatorvorrichtung 20 für das hintere linke Rad 12RL ist. Im vorliegenden Stabilisatorsystem 10 beträgt ein Winkel α_F, definiert vom Lenkerarm 34 und dem zweiten unteren Arm 78 einer jeden vorderen Aufhängungsvorrichtung 36FR und 36FL ungefähr 58°, während ein Winkel α_R zwischen Lenkerstab 34 und zweiten unteren Arm 78 jeder der hinteren Aufhängungsvorrichtungen 36RR und 36RL ebenfalls ungefähr 58° beträgt.
Da der Lenkerstab 34 wie oben beschrieben geneigt ist, wirkt ein Teil der von der Stabilisatorvorrichtung erzeugten Stabilisatorkraft auf den zweiten unteren Arm 78 als Aufhängungsarm in Axialrichtung des zweiten unteren Arms 78, das heißt, eine Axialkraft als Komponente der Stabilisatorkraft wirkt auf den zweiten unteren Arm 78. Genauer gesagt, in jeder der vorderen Stabilisatorvorrichtungen 20FR und 20FL gemäß 5 wirkt, wenn die Stabilisatorkraft, die von jeder der vorderen Stabilisatorvorrichtungen 20FR und 20FL erzeugt wird, in Ausfederungsrichtung wirkt, die Axialkraft auf einen entsprechenden der zweiten unteren Arme 78FR und 78FL der vorderen Aufhängungsvorrichtungen 36FR und 36FL nach innen in Seitenrichtung des Fahrzeugs, wie durch den durchgezogenen Pfeil dargestellt. Wenn die Stabilisatorkraft, die von jeder der vorderen Stabilisatorvorrichtungen 20FR und 20FL erzeugt wird, in Einfederungsrichtung wirkt, wirkt die Axialkraft auf einen entsprechenden der zweiten unteren Arme 78FR und 78FL in Seitenrichtung des Fahrzeugs nach Außen, wie durch den gestrichelten Pfeil dargestellt. Andererseits, wenn in jeder der hinteren Stabilisatorvorrichtungen 20RR und 20RL gemäß 6 die von jeder der hinteren Stabilisatorvorrichtungen 20RR und 20RL erzeugte Stabilisatorkraft in Ausfederungsrichtung wirkt, wirkt die Axialkraft auf einen entsprechenden der zweiten unteren Arme 78RR und 78RL der hinteren Aufhängungsvorrichtungen 36RR und 36RL in Seitenrichtung des Fahrzeugs nach Außen, wie durch den durchgezogenen Pfeil dargestellt. Wenn die von jeder hinteren Stabilisatorvorrichtungen 20RR und 20RL erzeugte Stabilisatorkraft in Einfederungsrichtung wirkt, wirkt die Axialkraft auf einen der zweiten unteren Arme 78RR und 78RL in Seitenrichtung des Fahrzeugs nach Innen, wie durch den gestrichelten Pfeil dargestellt.
Das heißt, jede der Aufhängungsvorrichtungen 36 hat Nachgiebigkeit, wobei die Sturz- und Spurwinkel eines jeden Rads 12 abhängig von der Richtung der Axialkraft geändert werden, die auf den zweiten unteren Arm 78 einer entsprechenden Aufhängungsvorrichtung 36 wirkt. Die 7, 8A und 8B zeigen die Richtung der Stabilisatorkraft, die von jeder Stabilisatorvorrichtung 20 erzeugt wird und die sich hieraus ergebende Änderung in den Spur- und Sturzwinkeln des entsprechenden Rades 12 während einer Linkskurvenfahrt des Fahrzeugs. 7 ist eine Draufsicht, die eine Änderung des Spurwinkels eines jeden Rads 12 zeigt. 8A ist eine Ansicht von hinten auf die Änderung des Sturzwinkels eines jeden der Vorderräder 12FR und 12FL. 8B ist eine Ansicht von Hinten, die die Änderung im Sturzwinkel eines jeden der Hinterräder 12RR und 12RL zeigt. Wie sich aus den 7, 8A und 8B ergibt, wird während einer Linkskurvenfahrt des Fahrzeugs der Spurwinkel von vorderen linken Rad 12FL und hinterem rechten Rad 12RR in eine Richtung nach innen geändert, der Spurwinkel des vorderen rechten Rads 12FR und des hinteren linken Rads 12RL wird in eine Richtung nach außen geändert, der Sturzwinkel des vorderen linken Rades 12FL und des hinteren rechten Rades 12RR wird in eine negative Richtung geändert und der Sturzwinkel des vorderen rechten Rades 12FR und des hinteren linken Rades 12RL wird in die positive Richtung geändert. Das heißt, während der Linkskurvenfahrt des Fahrzeugs wirkt die Axialkraft basierend auf der Stabilisatorkraft, die von jeder der Stabilisatorvorrichtungen 20FL und 20RR erzeugt wird, auf den zweiten unteren Arm 78 einer entsprechenden Aufhängungsvorrichtung 36FL und 36RR in eine Richtung entsprechend einer Vorspurrichtung und einer positiven Sturzrichtung, um damit die Untersteuerungstendenz als Kurvenfahrtcharakteristik des Fahrzeugs sicher zustellen. Es sei festzuhalten, dass während einer Rechtskurvenfahrt des Fahrzeugs die Spur- und Sturzwinkel eines jeden Rads 12 in die jeweiligen Richtungen jeweils entgegengesetzt zu denen während der Linkskurvenfahrt geendet werden, so dass die Untersteuerungstendenz auch bei einer Rechtskurvenfahrt des Fahrzeugs sichergestellt ist.
Wie oben beschrieben wird in einem Fahrzeug, das mit dem vorliegenden Stabilisatorsystem 10 ausgestattet ist, die Untersteuerungstendenz basierend auf der Aufhängungsgeometrie von der Rollverringerungssteuerung verringert, die zur Stabilisierung der Haltung der Fahrzeugkarosserie durchgeführt wird. Wie sich jedoch aus obiger Beschreibung ergibt, wird eine Verringerung der Untersteuerungstendenz ausreichend durch die Axialkraft kompensiert, die auf den zweiten unteren Arm 78 einer jeden Aufhängungsvorrichtung 36 wirkt. Durch Verwendung des vorliegenden Stabilisatorsystems 10 ist es somit möglich, die Untersteuerungstendenz als Grenzcharakteristik des Fahrzeugs beizubehalten, wobei gleichzeitig die Rollbewegung der Fahrzeugkarosserie befriedigend verringert wird. Auch in einem Fall, wo die Untersteuerungstendenz nicht als Kurvenfahrtcharakteristik durch die Aufhängungsgeometrie per se erhalten wird, lässt sich die Untersteuerungstendenz durch das vorliegende Stabilisatorsystem 10 erhalten.
[Stellgliedwirkungsgradänderung abhängig von Betätigungsrichtung des Stellglieds]
Es wird nachfolgend der Wirkungsgrad des Stellglieds beschrieben, der in einen positiven Wirkungsgrad und einen negativen Wirkungsgrad kategorisiert ist. Der negative Wirkungsgrad η_N entspricht einem Parameter, der eine Größe der Motorkraft angibt, die minimal notwendig ist, die Drehung des Motors 40 zu unterbinden, die von einer externen Kraft verursacht werden könnte, die auf die Stabilisatorstange 28 wirkt und aufgrund verschiedener Faktoren erzeugt wird (beispielsweise Karosserierollbewegung, Nicken und statische Last der Fahrzeugkarosserie). Genauer gesagt, der negative Wirkungsgrad η_N ist definiert als ein Verhältnis der Größe der Motorkraft, die minimal notwendig ist, die Drehung des Motors 40 aufgrund der externen Kraft zu unterbinden zu einer Größe der externen Kraft. Andererseits entspricht der positive Wirkungsgrad η_P einem Parameter, der die Größe der Motorkraft angibt, die minimal nötig ist, dass der Torsionsstababschnitt 90 der Stabilisatorstange 28 entgegen der externen Kraft gedreht wird. Genauer gesagt, der positive Wirkungsgrad η_P ist definiert als ein Verhältnis einer Größe der externen Kraft zur Größe der Motorkraft, die minimal notwendig ist, um die Drehung des Torsionsstababschitts 90 zu bewirken. Der positive Wirkungsgrad η_P und der negative Wirkungsgrad η_N können durch die folgenden Ausdrücke dargestellt werden: Positiver Wirkungsgrad ηP = Fs/Fm Negativer Wirkungsgrad ηN = Fm/Fs,wobei „Fs" die Stabilisatorkraft darstellt und „Fm" die vom Motor 40 erzeugte Drehkraft darstellt.
In einem Stellglied entsprechen der positive Wirkungsgrad η_P und der negative Wirkungsgrad η_N einer Neigung einer Positiv-Wirkungsgrad-Charakteristikli-nie und einer Neigung einer Negativ-Wirkungsgrad-Charakteristiklinie, die in 9 gezeigt sind. Man kann festhalten, dass die Drehkraft (Motorkraft) Fm proportional zu einem elektrischen Strom i ist, der dem Elektromotor 40 zugeführt wird. Wie sich aus 9 ergibt, ist zur Erzeugung der gleichen Größe der Stabilisatorkraft F_s die Drehkraftgröße Fm_P des Motors 40 unter der positiven Wirkungsgradcharakteristik unterschiedlich zur Drehkraftgröße Fm_N des Motors 40, die unter der negativen Wirkungsgradcharakteristik nötig ist (Fm_P > Fm_N). Wenn weiterhin die gleiche Größe der Drehkraft Fm vom Motor 40 erzeugt wird, ist die Stabilisierungskraftgröße Fs_P, die unter der positiven Wirkungskraftcharakteristik erzeugbar ist, unterschiedlich zur Stabilisatorkraftgröße Fs_N, die unter der negativen Wirkungsgradcharakteristik erzeugbar ist (Fs_N > Fs_P). Das heißt, wenn eine elektrische Stromgröße i_m (entsprechend der Größe der Drehkraft Fm des Motors 40) dem Motor 40 zugeführt wird, wird der Motor 40 nicht von einer Größe der externen Kraft gedreht, die äquivalent zur einer Stabilisierungskraftgröße Fs_N ist (entsprechend der Drehkraft Fm gemäß dem negativen Wirkungsgrad η_N) und der Torsionsstababschnitt 90 der Stabilisatorstange 28 wird entgegen einer Größe der externen Kraft gedreht, die nicht größer als eine Größe der externen Kraft ist, welche äquivalent der Stabilisatorkraftgröße Fs_P ist (entsprechend der Drehkraft Fm gemäß dem positiven Wirkungsgrad η_P).
Andererseits ist das Stellglied 32 in dem vorliegenden Stabilisatorsystem 10 so aufgebaut, dass sowohl der positive Wirkungsgrad als auch der negative Wirkungsgrad abhängig von der Richtung der Stabilisatorkraft geändert wird, d. h. der Richtung der Motorkraft, wie in 10 gezeigt. In 10 sind der positive Wirkungsgrad η_PR und der negative Wirkungsgrad η_NR diejenigen, wenn die Richtung der Motorkraft bewirkt, dass die Stabilisatorkraft das Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie in Ausfederungsrichtung zwingt, wohingegen der positive Wirkungsgrad η_PB und der negative Wirkungsgrad η_NB diejenigen sind, wenn die Richtung der Motorkraft veranlasst, dass die Stabilisierungskraft das Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie in Einfederungsrichtung zwingt. Wie sich aus 10 ergibt, sind der positive Wirkungsgrad η_P und der negative Wirkungsgrad η_N beide niedriger, wenn die Stabilisierungskraft in Ausfederungsrichtung wirkt als diejenigen, wenn die Stabilisierungskraft in die Einfederungsrichtung wirkt. Insbesondere ist zur Erzeugung des gleichen Stabilisierungskraftbetrags Fs_P unter der positiven Wirkungsgradcharakteristik die Drehkraftgröße Fm_P des Motors 40, die nötig ist, wenn die Richtung der Motorkraft die Stabilisierungskraft veranlasst, dass Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie in Ausfederungsrichtung zu zwingen, größer als die Drehkraftgröße Fm_PB des Motors 40, die benötigt wird, wenn die Richtung der Motorkraft bewirkt, dass die Stabilisierungskraft das Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie in Einfederungsrichtung zwingt, so dass der Motor 40 oder das Stellglied 32 schwieriger gegen die externe Kraft in einer Richtung drehbar ist, die die Stabilisierungskraft veranlasst, das Rad 12 die Fahrzeugkarosserie in Ausfederungsrichtung zu zwingen. Um den gleichen Stabilisierungskraftbetrag Fs_N unter der negativen Wirkungsgradcharakteristik zu erzeugen, ist die Drehkraftgröße Fm_NR des Motors 40, die nötig ist, wenn die Richtung der Motorkraft veranlasst, dass die Stabilisierungskraft das Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie in Ausfederungsrichtung zwingt, kleiner als die Drehkraftgröße Fm_NB des Motors 40, die nötig ist, wenn die Richtung der Motorkraft die Stabilisierungskraft veranlasst, das Rad 12 und Fahrzeugkarosserie in Einfederungsrichtung zu zwingen, so dass der Motor 40 oder das Stellglied 32 schwieriger gegen die externe Kraft in die Richtung drehbar sind, die die Stabilisierungskraft veranlasst, das Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie in Einfederungsrichtung zu zwingen. Wie sich aus der Korrespondenz zwischen jeder der Drehkraftgrößen Fm_NR, Fm_NB, Fm_PR und Fm_PB und einem entsprechenden elektrischen Strombetrag i_NR, i_NB, i_PR und i_PB ergibt, die der Motor 40 zugeführt werden, muss unter der positiven Wirkungsgradcharakteristik die elektrische Leistung dem Motor 40 in einem größeren Maße zugeführt werden, wenn die Stabilisierungskraft in die Ausfederungsrichtung wirkt, als wenn die Stabilisierungskraft in die Einfederungsrichtung wirkt. Andererseits kann unter der negativen Wirkungsgradcharakteristik die dem Motor 40 zuzuführende Menge an elektrischer Leistung kleiner sein, wenn die Stabilisierungskraft in die Ausfederungsrichtung wirkt, als wenn die Stabilisierungskraft in die Einfederungsrichtung wirken würde.
Das Stellglied 32 enthält einen Stellgliedwirkungsgradänderungsmechanismus, der den Stellgliedwirkungsgrad abhängig von der Richtung der Motorkraft zu ändern vermag, d. h. abhängig von der Richtung der Stabilisierungskraft. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Stellgliedwirkungsgradänderungsmechanismus geschaffen durch einen Aufbau aus Drehzahluntersetzer 42 des Stellglieds 32, bei dem ein Übertragungsverlustbetrag der Motorkraft auf den Drehstababschnitt 90 abhängig von der Richtung der Motorkraft geändert wird. Bei dem Aufbau des Drehzahluntersetzers 42 gemäß den 11A und 11B hat jeder Zahn 61 an der inneren Umfangsoberfläche des Zahnrings 60 als erster Zahn ein Zahnprofil, das bezüglich einer Mittellinie 61cl des Zahns 61 derart asymmetrisch ist, dass ein Druckwinkel, der in einem von gegenüberliegenden Seitenabschnitten eines jeden Zahns 61, welche auf jeweils gegenüberliegenden Seiten der Mittellinie 61cl liegen, unterschiedlich von demjenigen ist, der im anderen der gegenüberliegenden Seitenabschnitte eines jeden Zahns 61 gemessen wird. Auf ähnliche Weise hat jeder Zahn 59 in der äußeren Umfangsoberfläche des flexiblen Zahnrades 58 als ein zweiter Zahn ein Zahnprofil, das asymmetrisch bezüglich einer Mittellinie 59cl des Zahns 59 ist, so dass ein Druckwinkel, der in einem Seitenabschnitt eines jeden Zahns 59 gemessen wird, unterschiedlich zu demjenigen ist, der im anderen Seitenabschnitt eines jeden Zahns 59 gemessen wird. 11A zeigt einen Zustand, in welchem der Motor 40 in eine Richtung gedreht wird, die bewirkt, dass die Drehkraft in die Einfederungsrichtung wirkt, während 11B einen anderen Zustand zeigt, wo der Motor 40 in eine Richtung gedreht wird, die veranlasst, dass die Drehkraft in Ausfederungsrichtung wirkt. Wie aus den 11A und 11B hervorgeht, wird, wenn die Drehkraft in Einfederungsrichtung wirkt, der Eingriff der Zahnräder 60 und 58 erreicht durch einen Kontakt der Seitenabschnitte der entsprechenden Zähne 61 und 59, von denen jeder einen relativ kleinen Druckwinkel β_B hat. Wenn andererseits die Drehkraft in die Ausfederungsrichtung wirkt, erfolgt der Eingriff der Zahnräder 60 und 58 durch Kontakt der Seitenabschnitte der jeweiligen Zähne 61 und 59, von denen jeder den relativ großen Druckwinkel β_R hat. Aufgrund des Stellgliedwirkungsgradänderungsmechanismus mit einer derartigen konstruktiv asymmetrischen Anordnung in den Zähnen 61 und 59 der Zahnräder 60 und 58 wird der Übertragungsverlustbetrag der Motorkraft durch den Drehzahluntersetzer 42 abhängig von der Richtung der Motorkraft geändert.
Der negative Wirkungsgrad η_NR (wenn die Motorkraft in die Ausfederungsrichtung wirkt) liefert, wenn er niedrig ist, einen Vorteil bei der oben beschriebenen Karosseriehöheneinstellsteuerung, die im vorliegenden Stabilisatorsystem 10 durchgeführt wird. Bei der Durchführung der Karosseriehöheneinstellung wird die Höhe der Fahrzeugkarosserie eingestellt, indem veranlasst wird, dass die Stabilisierungskraft das Rad 12 und die Fahrzeugkarosserie voneinander weg zwingt, um somit eine Verringerung der Fahrzeugkarosseriehöhe zu vermeiden oder zu begrenzen, wobei diese Verringerung durch einen Anstieg des Gepäckgewichts im Fahrzeug und des Fahrgastgewichts im Fahrzeug verursacht werden könnte, und zwar aus einem Referenzzustand heraus, in welchem angenommen wird, dass Gepäckgewicht und Passagiergewicht minimal sind. Das heißt, zur Einstellung der Karosseriehöhe wird die Stabilisierungskraft in Ausfederungsrichtung gerichtet, um gegen die externe Kraft zu wirken, die in Einfederungsrichtung wirkt. Da der negative Wirkungsgrad η_NR in Ausfederungsrichtung niedrig ist, wie oben beschrieben, benötigt der Elektromotor 40 eine relativ geringe Menge an elektrischer Leistung, um die eingestellte Karosseriehöhe aufrechtzuerhalten, so dass das vorliegende Stabilisatorsystem 10 mit Blick auf Einsparung elektrischer Leistung vorteilhaft ist.
[Steuerungen, die im Stabilisatorsystem durchgeführt werden]
Wie oben beschrieben, sind in dem vorliegenden Stabilisatorsystem 10 die vier Stabilisatorvorrichtungen 20 unabhängig voneinander steuerbar, um die Rollverringerungssteuerung, die Nickverringerungssteuerung und die Karosseriehöheneinstellsteuerung durchzuführen. Es ist damit möglich, eine gesamte Stabilisierungssteuerung durchzuführen, welche diese drei Steuerungen enthält. In jeder der Stabilisatorvorrichtungen 20 wird bei Durchführung der gesamten Stabilisierungssteuerung das Stellglied 32 basierend auf dem Rollmoment, dem Nickmoment, dem Gepäckgewicht und dem Passagiergewicht, die auf die Karosserie einwirken, gesteuert, so dass der Torsionsstababschnitt 90 der Stabilisatorstange 28 um einen geeigneten Betrag verdreht wird, wodurch die Stabilisierungskraft von der Stabilisatorvorrichtung 20 geeignet erzeugt wird. Da die Stabilisierungskraft abhängig von der Winkelposition des Elektromotors 40 ist, wird der Motor 40 bei der Durchführung der Stabilisator-steuerung so gesteuert, dass eine momentane Winkelposition des Motors 40 im Wesentlichen gleich einer Sollwinkelposition gemacht wird, die gemäß einer gewünschten Größe der Stabilisierungskraft vorbestimmt ist. Richtung und Größe der Stabilisierungskraft hängen ab von Richtung und Größe der vom Motor 40 erzeugten Drehkraft, d. h. der Menge an elektrischer Leistung, die dem Motor 40 zugeführt wird. Daher wird der Motor 40 gesteuert, indem die zugeführte elektrische Leistung auf einen geeigneten Betrag gesteuert wird.
Die oben beschriebene Sollwinkelposition des Motors 40 ist definiert als eine Summe aus Rollverringerungskomponente der Sollwinkelposition, Nickverringerungskomponente der Sollwinkelposition und Karosseriehöheneinstellkomponente der Sollwinkelposition, was Sollwinkelpositionskomponenten sind, die auf die jeweiligen Rollverringerungs-, Nickverringerungs- und Karosseriehöheneinstellsteuerungen gerichtet sind. In der folgenden Beschreibung betreffend die Rollverringerung, Nickverringerung und Karosseriehöheneinstellsteuerung wird ein Prozess zur Bestimmung der Sollwinkelpositionskomponente beschrieben, die gerichtet ist auf Rollverringerung, Nickverringerung und Karosseriehöheneinstellung, sowie auf einen Prozess zur Bestimmung der Menge an dem Motor 40 zugeführter elektrischer Leistung.
In der nachfolgenden Beschreibung gibt die Winkelposition θ des Elektromotors 40 einen Winkelbetrag (der 360° übersteigen kann) wieder, indem der Motor 40 von einer Referenzwinkelposition (θ = 0°) des Motors 40 in einem Referenzzustand abweicht, in welchem nur ein Fahrer mit einem Standardgewicht (z. B. 60 kg) das Fahrzeug fährt, das ortsfest auf einer flachen Fahrbahn ist. Ein positiver Wert (+) der Winkelposition θ bedeutet, dass der Motor 40 aus der Referenzwinkelposition in eine Richtung gedreht ist, welche die Drehkraft veranlasst, in Ausfederungsrichtung zu wirken, wohingegen ein negativer Wert (–) der Winkelposition θ bedeutet, dass der Motor 40 aus der Referenzwinkelposition in eine Richtung gedreht ist, welche die Drehkraft veranlasst, in Einfederungsrichtung zu wirken. Es sei festzuhalten, dass die vorderen Stabilisatorvorrichtungen 20FR, 20FL für die Vorderräder 12FR und 12FL und die hinteren Stabilisatorvorrichtungen 20RR und 20RL für die Hinterräder 12RR und 12RL hinsichtlich der Größe der Stabilisierungskraft (die zu erzeugen ist) und der Sollwinkelposition etwas unterschiedlich sind, da es einen Unterschied zwischen den Vorderrädern 12FR und 12FL und den Hinterrädern 12RR und 12RL bezüglich der hierauf wirkenden Belastung und der Steiflichkeit der hierfür vorgesehenen Aufhängungsfeder 86 gibt. In der nachfolgenden Beschreibung wird jedoch dieser Unterschied zwischen vorderen und hinteren Stabilisatorvorrichtungen 12 im Interesse einer Vereinfachung der Beschreibung ignoriert.
(i) Rollverringerungssteuerung
Bei der Rollverringerungssteuerung wird eine Rollverringerungskomponente θ*_R der Sollwinkelposition des Motors 40 basierend auf der Seitenbeschleunigung bestimmt, die als ein Index des Rollmoments dient, das auf die Fahrzeugkarosserie einwirkt. Genauer gesagt, ein Parameterwert Gy* der Seitenbeschleunigung (der als ein Parameter in der Steuerung verwendet wird) wird auf der Grundlage eines geschätzten Werts Gyc der Seitenbeschleunigung bestimmt, die basierend auf einem Betätigungswinkel δ des Lenkrads und der Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeuges und auch eines Messwerks Gyr der Seitenbeschleunigung und gemäß der folgenden Gleichung bestimmt ist: Gy* = KA·Gyc + KB·Gyr( 1),wobei „K_A" und „K_B" Verstärkungsfaktoren sind.
Die Rollverringerungskomponente θ*_R der Sollwinkelposition wird bestimmt basierend auf dem Seitenbeschleunigungsparameterwert Gy*, der wie oben beschrieben bestimmt wurde. Die Stabilisator-ECU 150 speichert eine Datenmappe, die eine Beziehung zwischen der Rollverringerungskomponente θ*_R der Sollwinkelposition und dem Seitenbeschleunigungsparameterwert Gy* angibt, so dass die Rollverringerungskomponente θ*_R unter Bezugnahme auf die Datenmappe bestimmbar ist, die konzeptuell in 12 gezeigt ist. In 12 entspricht die durchgezogene Linie jeder der Stabilisatorvorrichtungen 20FL und 20RL in den linken Rädern 12FL und 12RL, während die gestrichelte Linie jeder der Stabilisatorvorrichtungen 20FR und 20RR entspricht, die in den rechten Rädern 12FR und 12RR vorhanden sind. Allgemein gesagt, der Seitenbeschleunigungsparameterwert Gy* ist positiv, wenn das Fahrzeug nach links fährt und ist negativ, wenn das Fahrzeug nach rechts fährt. Beispielsweise während einer Rechtskurvenfahrt des Fahrzeugs wird zur Verringerung der Rollbewegung der Fahrzeugkarosserie die Rollverringerungskomponente θ*_R der Sollwinkelposition jeder der Stabilisatorvorrichtungen 20FL und 20RL für die linken Räder 12FL und 12RL als Innenräder bestimmt (wie mit der durchgezogenen Linie von 12 gezeigt), um zu veranlassen, dass jedes der Innenräder 12FL und 12RL um einen geeigneten Betrag einfedert, wohingegen die Rollverringerungskomponente θ*_R der Sollwinkelposition jeder der Stabilisatorvorrichtungen 20FR und 20RR für die rechten Räder 12FR und 12RR als Außenräder bestimmt wird (wie mit der gestrichelten Linie in 12 gezeigt), um zu veranlassen, dass jedes der Außenräder 12FR und 12RR um einen geeigneten Betrag ausfedert. Wenn der Seitenbeschleunigungsparameterwert Gy* ein Wert gegen y*_A ist, wie in 12 gezeigt, ist ein Absolutwert der Rollverringerungskomponente θ*_RN der Sollwinkelposition jeder der Stabilisatorvorrichtungen 20FL und 20RL für die linken Räder 12FL und 12RL größer als ein Absolutwert der Rollverringerungskomponente θ*_RG der Sollwinkelposition jeder Stabilisatorvorrichtungen 20FR, 20RR für die rechten Räder 12FR und 12RR (|θ*_RN| > |θ*_RG|). Während einer Rechtskurvenfahrt des Fahrzeugs, wo der Seitenbeschleunigungsparameterwert Gy* ein negativer Wert –Gy*_A ist, wie in 12 gezeigt, ist der Absolutwert der Rollverringerungskomponente θ*_RN der Sollwinkelposition jeder Stabilisatorvorrichtung 20FR und 20RR für die rechten Räder 12FR und 12RR größer als ein Absolutwert der Rollverringerungskomponente θ*_RG der Sollwinkelposition jeder Stabilisatorvorrichtung 20FR und 20RR für die linken Räder 12FL und 12RL (|θ*_RN| > |θ*_RG|). Das heißt, bei der Rollverringerungssteuerung ist die Größe der Stabilisierungskraft, die für jedes der inneren Räder 12 erzeugt wird und in Einfederungsrichtung wirkt, größer als die Größe der Stabilisierungskraft, die für jedes der äußeren Räder 12 erzeugt wird und in Ausfederungsrichtung wirkt, so dass ein Anheben eines inneren Abschnitts der Fahrzeugkarosserie begrenzt wird und die Position des Massenschwerpunkts gesenkt wird, so dass die Stabilität des Fahrzeugs während der Kurvenfahrt verbessert ist.
(ii) Nickverringerungssteuerung
Bei der Nickverringerungssteuerung wird die Nickverringerungskomponente θ*_P der Sollwinkelposition des Motors 40 basierend auf der Längsbeschleunigung bestimmt, die als ein Index des Nickmoments dient, das auf die Fahrzeugkarosserie wirkt. Die Nickverringerungskomponente wird bestimmt basierend auf einem Messwert Gzg der Längsbeschleunigung. Die Stabilisator-ECU 150 speichert eine Datenmappe, die eine Beziehung zwischen der Nickverringerungskomponente θ*_P der Sollwinkelposition und des gemessenen Längsbeschleunigungswerts Gzg angibt, so dass die Nickverringerungskomponente θ*_P unter Bezug auf die Datenmappe bestimmt werden kann, die konzeptuell in 13 gezeigt ist. In 13 entspricht eine durchgezogenen Linie jeder der Stabilisatorvorrichtungen 20FR und 20FL in den Vorderrädern 12FR und 12FL, während eine gestrichelte Linie jeder der Stabilisatorvorrichtungen 20RR und 20RL in den Hinterrädern 12RR und 12RL entspricht. Allgemein gesagt, der gemessene Längsbeschleunigungswert Gzg ist positiv, wenn es ein heckseitiges Eintauchen der Fahrzeugkarosserie gibt, beispielsweise beim Beschleunigen des Fahrzeugs nach dem Anfahren und ist negativ, wenn es ein vorderes Eintauchen der Fahrzeugkarosserie gibt, beispielsweise bei einer Verzögerung des Fahrzeugs im Bremsvorgang. Während einer abrupten Beschleunigung des Fahrzeugs wird zur Verringerung des hinteren Eintauchens der Fahrzeugkarosserie die Nickverringerungskomponente θ*_P der Sollwinkelposition für jede der Stabilisatorvorrichtungen 20FR und 20FL für die Vorderräder 12FR und 12FL bestimmt (durchgezogene Linie in 13), um zu bewirken, dass jedes der Vorderräder 12FR und 12FL um einen bestimmten Betrag einfedert, während die Nickverringerungskomponente θ*_P der Sollwinkelposition für jede der Stabilisatorvorrichtungen 20RR und 20RL für die Hinterräder 12RR und 12RL bestimmt wird (gestrichelte Linie in 13), um zu veranlassen, dass jedes der Hinterräder 12RR und 12RL um einen geeigneten Betrag ausfedert. Andererseits wird während einer abrupten Verzögerung des Fahrzeugs, um das Eintauchen des Vorderendes der Fahrzeugkarosserie zu verringern, die Nickverringerungskomponente θ*_P der Sollwinkelposition für jede Stabilisatorvorrichtung 20RR und 20RL für die Hinterräder 12RR und 12RL bestimmt (durchgezogene Linie in 13), um zu bewirken, dass jedes der Vorderräder 12FR und 12FL um einen geeigneten Betrag ausfedert, während die Nickverringerungskomponente θ*_P der Sollwinkelposition jeder Stabilisatorvorrichtung 20RR und 20RL für die Hinterräder 12RR und 12RL bestimmt wird (gestrichelt in 13 dargestellt), um zu bewirken, dass jedes der Hinterräder 12RR und 12RL um einen geeigneten Betrag einfedert.
(iii) Karosseriehöheneinstellsteuerung
Bei der Karosseriehöheneinstellsteuerung wird die Karosseriehöheneinstellkomponente θ*_H der Sollwinkelposition des Motors 40 basierend auf einer Distanz zwischen dem Rad 12 und der Fahrzeugkarosserie bestimmt, wobei diese Distanz als ein Index von Gepäckgewicht und Passagiergewicht dient. Genauer gesagt, eine momentane Distanz L zwischen dem Rad 12 und der Fahrzeugkarosserie wird vom Hubsensor 163 erkannt und eine Abweichung ΔL der momentanen Distanz L von einer vorbestimmten Distanz L* wird berechnet. Die vorbestimmte Distanz L* ist eine Distanz zwischen dem Rad 12 und der Fahrzeugkarosserie in dem oben genannten Referenzzustand. Die Karosseriehöheneinstellkomponente θ*_H der Sollwinkelposition wird basierend auf der Distanzabweichung ΔL bestimmt. Die Stabilisator-ECU Einheit 150 speichert eine Datenmappe, die eine Beziehung zwischen der Karosseriehöheneinstellkomponente θ*_H der Sollwinkelposition und der Distanzabweichung ΔL angibt, so dass die Karosseriehöheneinstellkomponente θ*_H unter Bezugnahme auf die Datenmappe bestimmt werden kann. Da der Referenzzustand ein Zustand ist, in welchem das Gepäckgewicht und das Passagiergewicht als Annahme minimiert sind, wie oben beschrieben, ist die Stabilisierungskraft allgemein zur Erhöhung der Fahrzeugkarosseriehöhe ausgelegt und die Karosseriehöheneinstellkomponente θ*_H ist positiv (+) um zu veranlassen, dass die Drehkraft in Ausfederungsrichtung wirkt.
(iv) Bestimmung der dem Motor zugeführten elektrischen Leistung
Die Sollwinkelposition θ* des Elektromotors 40 wird als Gesamtheit aus Rollverringerungskomponente θ*_R, mit Verringerungskomponente θ*_P und Karosseriehöheneinstellkomponente θ*_H erhalten, die wiederum wie oben beschrieben erhalten werden. Bei der Steuerung des Motors 40, die im Wesentlichen auf der Sollwinkelposition θ* des Motors 40 basiert, wird die dem Motor 40 zuzuführende elektrische Leistung basierend auf der Sollwinkelposition θ* des Motors 40 und auch einer Abweichung Δθ(= θ* – θ) einer momentanen Winkelposition θ des Motors 40 von der Sollwinkelposition θ* des Motors 40 bestimmt. Die Bestimmung der zuzuführenden elektrischen Leistung erfolgt basierend auf der Winkelpositionabweichung Δθ, die erhalten wird durch Vergleich der Sollwinkelposition θ* mit der tatsächlichen Winkelposition θ, die vom Winkelpositionssensor 55 zurück gekoppelt wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein elektrischer Sollstrom i*, der dem Motor 40 zuzuführen ist, bestimmt. Genauer gesagt, die Winkelpositionsabweichung Δθ des Motors 40 wird zunächst erhalten und dann wird der elektrische Sollstrom i* auf der Grundlage der erhaltenen Winkelpositionsabweichung Δθ und gemäß dem folgenden Ausdruck bestimmt: i* = K1·Δθ + K2·θ* (2),wobei „K₁" und „K₂" erste und zweite Verstärkungsfaktoren darstellen.
In obigem Ausdruck (2) hängen der erste Verstärkungsfaktor K₁ und der zweite Verstärkungsfaktor K₂ von den nachfolgend beschriebenen Zuständen ab. Die Richtung der vom Elektromotor 40 erzeugten Drehkraft ändert sich abhängig davon, ob der elektrische Sollstrom i* ein positiver Wert oder ein negativer Wert ist. In diesem Zusammenhang stellt der elektrische Sollstrom i* die Richtung der Drehkraft, sowie auch die Größe der Drehkraft dar. Eine linke Seite im obigen Ausdruck besteht aus zwei Teilen, die als Bestandteile der elektrischen Sollleistung betrachtbar sind. Der Bestandteil des ersten Terms ist ein Bestandteil basierend auf der Winkelpositionsabweichung Δθ, während der Bestandteil des zweiten Terms ein Bestandteil basierend auf der Sollwinkelposition θ* ist. Die Winkelpositionsabweichung Δθ stellt einen Betrag und eine Richtung dar, um den und in welche der Motor 40 zu drehen ist, damit die momentane Winkelposition θ gleich der Sollwinkelposition θ* wird. Ein Absolutwert der Winkelpositionsabweichung Δθ stellt den Betrag dar, um welchen der Motor 40 zu drehen ist. Ob die Winkelpositionsabweichung Δθ ein positiver Wert oder ein negativer Wert ist, zeigt die Richtung, in welche der Motor 40 zu drehen ist.
Das heißt, es kann gesagt werden, dass die winkelpositionsabweichungsbasierende Komponente eine Komponente ist, die notwendig ist, zu veranlassen, dass der Motor 40 entgegen der externen Kraft dreht, d. h. eine Komponente der Motorkraft ist, die notwendig ist, das Stellglied 32 zu veranlassen, gegen die externe Kraft zu wirken. Andererseits kann gesagt werden, dass die sollwinkelpositionsbasierende Komponente eine Komponente ist, die benötigt wird, den Motor 40 an einer Drehung durch die externe Kraft zu hindern, d. h. eine Komponente der Motorkraft, die notwendig ist, eine Betriebsposition des Stellglieds 32 beizubehalten. Allgemein gesagt, die Stabilisierungskraft ist nicht notwendig zur Aufrechterhaltung des oben beschriebenen Referenzzustandes. Wenn sich jedoch das Fahrzeug als Ergebnis der Anwendung der externen Kraft, beispielsweise Elastizität der Aufhängungsfeder 48, Rollmoment, Nickmoment und statische Last auf der Fahrzeugkarosserie in einem Nicht-Referenzzustand befindet, ist eine Stabilisierungskraft zur Aufrechterhaltung des Nicht-Referenzzustandes notwendig, deren Größe der Abweichung vom Referenzzustand entspricht. Somit muss ein elektrischer Strom, dessen Größe der Abweichung der Sollwinkelposition θ* von der Referenzwinkelposition entspricht, kontinuierlich dem Motor 40 zugeführt werden. Angesichts hiervon wird der elektrische Sollstrom i* basierend auf der Summe der winkelpositionsabweichungsbasierenden Komponente und der sollwinkelpositionsbasierenden Komponente und nicht basierend alleine auf der winkelpositionsabweichungsbasierenden Komponente bestimmt.
Angesichts des oben erläuterten Stellgliedwirkungsgrads kann, da die sollwinkelpositionsbasierende Komponente alleine eine Komponente zur Aufrechterhaltung der Winkelposition θ des Motors 40 sein kann, die Größe der sollwinkelpositionsbasierenden Komponente abhängig von dem negativen Wirkungsgrad η_N sein. Damit kann in dem obigen Ausdruck (2) zur Bestimmung des elektrischen Sollstroms i* der zweite Verstärkungsfaktor K₂ im zweiten Term so bestimmt werden, dass der Betrag der sollwinkelpositionsbasierenden Komponente gemäß der Charakteristik des negativen Wirkungsgrads η_N ist. Andererseits muss die winkelpositionsabweichungsbasierende Komponente eine Komponente sein, die bei Vorhandensein der externen Kraft zur Drehung des Motors 40 benötigt wird. Angesichts des möglichen Falls, dass eine Distanz der Sollwinkelposition θ* von der Referenzwinkelposition (θ = 0°) größer als eine Distanz der tatsächlichen Winkelposition gegenüber der Referenzwinkelposition (θ = 0°) ist, besteht die Notwendigkeit, dass der Betrag der winkelpositionsabweichungsbasierenden Komponente veranlassen muss, dass die Summe der beiden Komponenten den positiven Wirkungsgrad η_P übersteigt. Daher muss in dem obigen Ausdruck (2) der erste Verstärkungsfaktor K₁ im ersten Term so bestimmt werden, dass die obige Anforderung erfüllt ist.
Jedoch sind wie oben beschrieben in dem Stellgliedwirkungsgrad des vorliegenden Stabilisatorsystems 10 der positive Wirkungsgrad η_P und der negative Wirkungsgrad η_N beide relativ niedrig, wenn die Stabilisierungskraft in die Ausfederungsrichtung wirkt, das heißt, wenn der Motor 40 in eine Richtung gedreht wird, die bewirkt, dass die Drehkraft in Ausfederungsrichtung wirkt. Der positive Wirkungsgrad η_P und der negative Wirkungsgrad η_N sind beide relativ hoch, wenn die Stabilisierungskraft in die Einfederungsrichtung wirkt, das heißt, wenn der Motor 40 in eine Richtung gedreht wird, die bewirkt, dass die Drehkraft in Einfederungsrichtung wirkt. Somit wird beim vorliegenden Stabilisatorsystem 10 der erste Verstärkungsfaktor K₁ abhängig davon geändert, ob die Winkelpositionsabweichung Δθ ein positiver Wert oder ein negativer Wert ist. Genauer gesagt, wenn die Winkelpositionsabweichung Δθ ein positiver Wert ist, muss das Stellglied 32 betätigt werden, indem der Motor 40 veranlasst wird, eine Drehkraft zu erzeugen, die in Ausfederungsrichtung wirkt. Wenn die Winkelpositionsabweichung Δθ ein negativer Wert ist, kann das Stellglied 32 betätigt werden, indem der Motor 40 veranlasst wird, eine Drehkraft zu erzeugen, die in Einfederungsrichtung wirkt. Wenn somit die Winkelpositionsabweichung Δθ nicht kleiner als Null („0") ist, wird der erste Verstärkungsfaktor K₁ als K_1(H) bereitgestellt. Wenn die Winkelpositionsabweichung Δθ kleiner als Null („0") ist, wird der erste Verstärkungsfaktor K₁ als K_1(L) (< K_1(H)) bereitgestellt. Der zweite Verstärkungsfaktor K₂ wird abhängig davon geändert, ob die Sollwinkelposition θ* ein positiver Wert oder ein negativer Wert ist. Genauer gesagt, wenn die Sollwinkelposition θ* ein positiver Wert ist, kann die Betriebsposition des Stellglieds 32 beibehalten werden, indem der Motor 40 veranlasst wird, die Drehkraft zu erzeugen, die in Einfederungsrichtung wirkt. Wenn die Sollwinkelposition θ* ein negativer Wert ist, muss die Betriebsposition des Stellglieds 32 beibehalten werden, in dem der Motor 40 veranlasst wird, eine Drehkraft zu erzeugen, die in Ausfederungsrichtung wirkt. Wenn die Sollwinkelposition θ* ein negativer Wert ist, ist die Betriebsposition des Stellglieds 32 beizubehalten, in dem der Motor 40 veranlasst wird, eine Drehkraft zu erzeugen, die in Einfederungsrichtung wirkt. Wenn somit die Sollwinkelposition θ* nicht kleiner als Null („0") ist, wird der zweite Verstärkungsfaktor K₂ als K_2(L) bereitgestellt. Wenn die Sollwinkelposition θ* kleiner als Null („0") ist, wird der zweite Verstärkungsfaktor K₂ als K_2(H) (> K_2(L)) bereitgestellt.
Nachdem der elektrische Sollstrom i* gemäß obigem Ausdruck (2) durch Ändern der ersten und zweiten Verstärkungsfaktoren K₁ und K₂ bestimmt worden ist, empfängt der Inverter 132 einen Befehl, der die Richtung der Motorkraft angibt, die abhängig davon ist, ob der elektrische Sollstrom i* ein positiver Wert oder ein negativer Wert ist, sowie einen weiteren Befehl, der ein Schaltverhältnis angibt, das von einem Absolutwert des elektrischen Sollstroms i* abhängig ist, wobei die Befehle von der Stabilisator-ECU Einheit 150 geliefert werden, so dass die Betätigung des Stellglieds 32, das heißt der Betrieb der Stabilisatorrichtung 20 unter Steuerung des Inverters 132 gesteuert wird.
Bei der Durchführung der Gesamtstabilisierungssteuerung werden die Rollverringerungssteuerung und die Nickverringerungssteuerung bei Kurvenfahrt, abrupter Beschleunigung und abrupter Verzögerung des Fahrzeugs durchgeführt, was jeweils während eines normalen Fahrens des Fahrzeugs auftritt, während die Karosseriehöheneinstellsteuerung bei Bedarf durchgeführt wird. Die Karosseriehöheneinstellsteuerung muss oftmals in gewisser Weise kontinuierlich oder permanent durchgeführt werden. Damit wird für gewöhnlich die Karosseriehöheneinstellsteuerung über eine längere Zeitdauer hinweg als die Rollverringerungssteuerung und die Nickverringerungssteuerung durchgeführt. Da die Stabilisierungskraft hauptsächlich in Ausfederungsrichtung während der Durchführung der Karosseriehöheneinstellsteuerung gerichtet ist, wie oben beschrieben, kann der zweite Verstärkungsfaktor K₂ der sollwinkelpositionsbasierenden Komponente (die als Komponente zum Aufrechterhalten der Fahrzeugkarosseriehöhe über eine Zeitdauer hinweg dient) durch einen kleinen Wert angegeben werden. Somit ist das vorliegende Stabilisatorsystem 10 mit Blick auf Einsparung elektrischer Energie vorteilhaft, trotz der Durchführung der Karosseriehöheneinstellsteuerung.
[Stabilisierungssteuerungsprogramm]
Die oben beschriebene gesamte Stabilisierungssteuerung erfolgt durch die Stabilisator-ECU Einheit 150 gemäß eine Stabilisierungssteuerprogramms, das im Flussdiagramm von 14 dargestellt ist. Dieses Stabilisierungssteuerprogramm wird in einem kurzen Zeitintervall (z. B. einigen zehn Millisekunden) wiederholt durchgeführt, wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet ist. Das Stabilisierungssteuerprogramm wird im Detail unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 14 beschrieben.
Das Stabilisierungssteuerprogramm beginnt im Schritt S1, wo bestimmt wird, ob eine Rollbewegung der Fahrzeugkarosserie auftritt. Diese Bestimmung erfolgt basierend auf Werten, die vom Betriebswinkelsensor 152 und Fahrgeschwindigkeitssensor 154 erkannt werden, da ein Rollen bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs auftritt. Insbesondere wird bestimmt, dass eine Karosserierollbewegung verursacht werden wird oder tatsächlich verursacht wird aufgrund einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs, wenn der Betätigungswinkel des Lenkrads nicht kleiner als ein Schwellenwert und die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs nicht kleiner als ein Schwellenwert ist. Wenn eine bejahende Entscheidung im Schritt S1 erhalten wird, geht der Steuerfluss zum Schritt S2, der implementiert ist, um eine Rollverringerungskomponente θ*_R der Sollwinkelposition zu erhalten, wie oben beschrieben, um die Rollverringerungssteuerung durchzuführen.
Dann wird Schritt S3 implementiert, um zu bestimmen, ob eine Nickbewegung der Fahrzeugkarosserie auftritt. Ein Nicken der Fahrzeugkarosserie kann in ein vorderseitiges Eintauchen bei einem Verzögern des Fahrzeugs und ein hinteres Eintauchen kategorisiert werden, das bei Beschleunigung des Fahrzeugs auftritt. Die Bestimmung erfolgt damit basierend auf Werten, die vom Längsbeschleunigungssensor 158, Drosselsensor 160 und Bremsdrucksensor 162 erkannt werden, um zu sehen, ob das vordere oder hintere Eintauchen auftritt, dessen Grad eine zulässigen maximalen Grad übersteigt. Insbesondere wird bestimmt, dass das Eintauchen der Fahrzeugkarosserie verursacht werden wird oder tatsächlich verursacht wird, wenn ein Absolutwert der Längsbeschleunigung nicht kleiner als ein Schwellenwert ist und der Bremsdruck nicht kleiner als ein Schwellenwert ist. Weiterhin wird bestimmt, dass das hintere Eintauchen der Karosserie verursacht werden wird oder tatsächlich verursacht wird, wenn ein Absolutwert der Längsbeschleunigung nicht kleiner als ein Schwellenwert und der Öffnungswinkel der Drosselklappe nicht kleiner als ein Schwellenwert ist. Wenn im Schritt S3 eine bejahende Entscheidung erhalten wird, geht der Steuerablauf zum S4, der implementiert ist, um die Nickverringerungskomponente θ*_P der Sollwinkelposition zu erhalten, wie oben beschrieben, um die Nickverringerungssteuerung durchzuführen.
Dann wird Schritt S5 implementiert, um zu bestimmen, ob das Gewicht von Gepäck und Passagieren, das auf die Fahrzeugkarosserie einwirkt, sich geändert hat. Insbesondere erfolgt diese Bestimmung unter Verwendung von Ausgangssignalen, die vom Zündschalter, dem Türsensor 64, der in jeder Tür des Fahrzeugs vorhanden ist und dem Hubsensor 163 geliefert werden, der zur Erkennung des Abstands zwischen Rad 12 und Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist. Es wird bestimmt, dass es eine Möglichkeit der Änderung von Gepäck- und Passagiergewicht gibt, wenn angenommen werden kann, dass Gepäck und Passagiere zugenommen oder abgenommen haben, d. h. unmittelbar nachdem der Zündschalter in den EIN-Zu-stand versetzt worden ist oder bei Erkennung des Schließens wenigstens einer Tür des Fahrzeugs nach deren Öffnung. Wenn bestimmt wird, dass es die Möglichkeit einer Gewichtsänderung gibt, wird die Abweichung ΔL der Distanz L zwischen dem entsprechenden Rad 12 und der Fahrzeugkarosserie basierend auf dem vom Hubsensoren 163 erkannten Wert ermittelt. Das heißt, in Schritt S5 wird bestimmt, ob das auf die Fahrzeugkarosserie wirkende Gewicht sich geändert hat, indem die momentan erhaltende Abweichung ΔL mit der zuletzt erhaltenen Abweichung ΔL verglichen wird, das heißt, durch Nachsehen, ob die Abweichung ΔL sich wesentlich geändert hat. Wenn im Schritt S5 eine bejahende Entscheidung erhalten wird, geht der Steuerablauf zum Schritt S6, der implementiert ist, um die Karosseriehöheneinstellkomponente θ*_H der Sollwinkelposition des Motors 40 zu ändern. Im Schritt S6 wird der Betrag der Karosseriehöheneinstellkomponente θ*_H neu erhalten und der neu erhaltene Betrag der Karosseriehöheneinstellkomponente θ*_H ersetzt den Betrag der Karosseriehöheneinstellkomponente θ*_H, der zuletzt erhalten und in der Stabilisator-ECU 150 gespeichert wurde. Der neu erhaltene Betrag der Karosseriehöheneinstellkomponente θ*_H wird gespeichert, bis im nächsten Zyklus des Ablaufs des Programms Schritt S6 erneut implementiert wird.
Danach wird Schritt S7 implementiert, um die Sollwinkelposition θ* des Motors 40 zu bestimmen, in dem die Rollverringerungskomponente θ*_R, die Nickverringerungskomponente θ* und die Karosseriehöheneinstellkomponente θ*_H addiert werden. Der Schritt S7 wird von den Schritten S8 und S9 gefolgt, wo die momentane Winkelposition θ erhalten wird und dann die Winkelpositionsabweichung Δθ basierend auf der Sollwinkelposition θ* und der tatsächlichen Position θ berechnet wird. Dann wird Schritt S10 implementiert, um zu bestimmen, ob die Winkelpositionsabweichung Δθ gleich oder größer als Null („0") ist. Wenn im Schritt S10 eine bejahende Entscheidung erhalten wird, geht der Steuerablauf zum Schritt S11, wo der erste Verstärkungsfaktor K₁ auf K_1(H) gesetzt wird. Wenn im Schritt S10 eine negative Entscheidung erhalten wird, geht der Steuerablauf zum Schritt S12, wo der erste Verstärkungsfaktor K₁ auf K_1(L) gesetzt wird. Schritt S11 oder Schritt S12 wird von Schritt S13 gefolgt, der implementiert wird, um zu bestimmen, ob die Sollwinkelposition θ* gleich oder größer als Null („0") ist. Wenn im Schritt S13 eine bejahende Entscheidung erhalten wird, geht der Steuerablauf zum Schritt S14, wo der zweite Verstärkungsfaktor K₂ auf K_2(L) gesetzt wird. Wenn im Schritt S13 eine negative Entscheidung erhalten wird, geht der Steuerablauf zum Schritt S15, wo der zweite Verstärkungsfaktor K₂ auf K_2(H) gesetzt wird. Schritt S14 oder Schritt S15 werden vom Schritt S16 gefolgt, der implementiert ist, um den elektrischen Sollstrom i* basierend auf den ersten und zweiten Verstärkungen K₁ und K₂ gemäß obigem Ausdruck (2) zu bestimmen. Ein Zyklus der Durchführung des Stabilisatorsteuerprogramms von 14 wird mit Schritt S17 abgeschlossen, der implementiert ist, um an den Inverter 132 einen Befehl zu liefern, der die Richtung der Motorkraft anzeigt (welche abhängig davon ist, ob der elektrische Sollstrom i* ein positiver Wert oder ein negativer Wert ist) und um den Befehl zu liefern, der das Schaltverhältnis angibt (das abhängig vom Absolutwert des elektrischen Sollstroms i* ist).
(B) Zweite Ausführungsform
Nachfolgend wird Bezug genommen auf die 15–18, wo ein Fahrzeugstabilisatorsystem 180 beschrieben ist, das gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist. Bei diesem Fahrzeugstabilisatorsystem 180 werden die Nickverringerungssteuerung und die Karosseriehöheneinstellsteuerung durchgeführt, obgleich eine Rollverringerungssteuerung nicht durchgeführt wird. In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform verwendet, um funktionell einander entsprechende Elemente zu bezeichnen und eine nochmalige Beschreibung dieser Elemente erfolgt nicht.
Das Stabilisatorsystem 180 enthält ein Paar von Stabilisatorvorrichtungen 182, von denen eine für die Vorderräder 12FR und 12FL und die andere für die Hinterräder 12RR und 12RL vorgesehen ist. Jede der Stabilisatorvorrichtungen 182 enthält eine Stabilisatorstange 184, ein Stellglied 186, das betreibbar ist, um die Stabilisatorstange 184 zu drehen und ein Paar von Lenkerstäben 188. Die Stabilisatorstange 184 ist an ihren axial gegenüberliegenden Endabschnitten mit jeweiligen rechten und linken Aufhängungsvorrichtungen 36 über die jeweiligen Lenkerstäbe 34 verbunden und ist mit einem axial mittigen Abschnitt mit dem Stellglied 186 verbunden. Wie aus 15 hervorgeht, sind die Stabilisatorvorrichtungen 182 und die Stabilisatorstangen 184 jeweils für ein vorderes Radpaar 12F und ein hinteres Radpaar 12R vorgesehen. In der nachfolgenden Beschreibung wird auf jeder der Stabilisatorvorrichtungen 182 und Stabilisatorstangen 184 zusammen mit einem der Bezugzeichen F und R Bezug genommen, welche das jeweilige vordere und hintere Radpaar bezeichnen, wenn klargestellt werden soll, ob die genannte Vorrichtung oder das genannte Bauteil auf das vordere oder das hintere Radpaar Bezug nimmt.
Gemäß 16 enthält das Stellglied 186 ein im Wesentlichen zylinderförmiges Gehäuse 192, das durch ein Paar von Anbringteilen 194 fest an der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, welche an einer äußeren Umfangsfläche des Gehäuses 192 vorgesehen sind. Das Stellglied 186 weist weiterhin den Elektromotor 40 und den Drehzahluntersetzer 42 im Gehäuse 192 auf. Die Stabilisatorstange 184 ist mit dem Stellglied 186 verbunden und erstreckt sich durch die hohle Motorwelle 52 des Motors 40, das heißt durch das Stellglied 86. Genauer gesagt, die Stabilisatorstange 184 enthält ein Paar von Stabilisatorstangenteilen 196 und eine Verbindungsröhre 200, welche die Stabilisatorstangenteile 196 verbindet und sich durch die hohle Motorwelle 52 erstreckt. Die Stabilisatorstangenteile 196 sind in das Gehäuse 192 durch entsprechende gegenüberliegende Endabschnitte des Gehäuses 192 eingeführt und durch entsprechende gegenüberliegende Endabschnitte der Röhre 200 in die Verbindungsröhre 200 eingeführt. Ein axialer Endabschnitt eines jeden der Stabilisatorstangenteilen 196 ist innerhalb der Verbindungsröhre 200 angeordnet und an seiner äußeren Umfangsoberfläche mit Nuten versehen, um in Eingriff mit einer inneren Umfangsoberfläche eines axial mittigen Abschnitts der Verbindungsröhre 200 zu sein, der ebenfalls mit Nuten versehen ist. Aufgrund des Nuteneingriffs sind die Stabilisatorstangenteile 196 und die Verbindungsröhre 200 miteinander verbunden und relativ zueinander drehfest und axial unbewegbar. Ein axialer Endabschnitt der Verbindungsröhre 200 ist an seiner äußeren Umfangsoberfläche mit Nuten versehen, um in einen Nuteneingriff mit der inneren Umfangsoberfläche der Öffnung zu sein, die durch die Bodenwand des tassenförmigen flexiblen Zahnrads 58 zu sein, die ebenfalls mit Nuten versehen ist, so dass die Verbindungsröhre 200 und das flexible Zahnrad 58 miteinander drehfest und axial unbeweglich zueinander verbunden sind. Ein anderer axialer Endabschnitt der Verbindungsröhre 200 ist drehbar im Gehäuse 192 durch eine Lagerbuchse 210 gehalten. Ringförmige Dämpferteile 202 und 204 aus Gummi sind an jeweiligen gegenüberliegenden Endabschnitten einer inneren Umfangsoberfläche der Verbindungsröhre 200 angeordnet. Eine ringförmige Versiegelungsmuffe 206 ist an einem Endabschnitt des Gehäuses 192 angeordnet. Es sei festzuhalten, dass bei dieser zweiten Ausführungsform das flexible Zahnrad 58 als Ausgangsabschnitt des Drehzahlverringerers 42 dient.
17 ist eine Ansicht der Stabilisatorvorrichtung 182, von Aufhängungsvorrichtungen 36 und rechten und linken Rädern 12, gesehen von einer Oberseite des Fahrzeugs her. Die Stabilisatorstangen 184 der Stabilisatorvorrichtung 182 umfasst einen Torsionsstababschnitt 210, der sich im Wesentlich in Seitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt und ein Paar von Armabschnitten 212, die aus jeweiligen gegenüberliegenden Endabschnitten des Torsionsstangenabschnitts 210 hervorgehen und sich in einer Richtung nicht parallel zum Torsionsstangenabschnitt 210 er-strecken, das heißt im Wesentlichen in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs. Das heißt, der Torsionsstangenabschnitt 210 enthält die Verbindungsröhre 200 und Abschnitte der jeweiligen Stabilisatorstangenteil 186, die sich im Wesentlichen in Breiten- oder Seitenrichtung des Fahrzeugs erstrecken. Der Torsionsstangenabschnitt 210 der Stabilisatorstange 184 ist drehbar an Abschnitten gehalten, die nahe den jeweiligen Armabschnitten 212 liegen, und zwar durch ein Paar von Haltern 94, die an der Fahrzeugkarosserie angebracht sind. Das Stellglied 186 ist über die oben genannte Anbringung 194 in Breitenrichtung gesehen in einen mittigen Abschnitt der Fahrzeugkarosserie befestigt. Jeder der Armabschnitte 212 der Stabilisatorstange 184 ist an einem seiner Längsendabschnitte (d. h. abgewandt vom Torsionsstangenabschnitt 210) mit dem zweiten unteren Arm 78 einer entsprechenden der rechten und linken Aufhängungsvorrichtungen 36 über eine der Lenkerstangen 188 verbunden. Ähnlich wie der Lenkerstab 34 in jeder Stabilisatorvorrichtung 20 der ersten Ausführungsform ist jede der Lenkerstangen 88, die mit dem zweiten unteren Arm 78 einer entsprechenden Aufhängungsvorrichtung 36 verbunden ist, gegenüber dem zweiten unteren Arm 78 geneigt. Genauer gesagt, jede der Lenkerstangen 188F ist an ihrem Aufhängungsarmverbindungsendabschnitt mit einem entsprechenden der zweiten unteren Arme 78FR und 78FL der vorderen Aufhängungsvorrichtungen 36FR und 36FL in Verbindung, wobei jeder Lenkerstab 34 gegenüber dem entsprechenden zweiten unteren Arm 78 so geneigt ist, dass der Aufhängungsarmverbindungsendabschnitt eines jeden Lenkerstabs 34 innerhalb eines anderen Endabschnitt eines jeden Lenkerstabs 34 in Seitenrichtung des Fahrzeugs gesehen liegt, wie der Lenkerstab 34 bei der ersten Ausführungsform (siehe 5). Weiterhin ist jede der Lenkerstangen 188R an ihrem Aufhängungsarmverbindungsendabschnitt mit einem entsprechenden der zweiten unteren Arme 78RR und 78RL der hinteren Aufhängungsvorrichtungen 36RR und 36RL mit einer Neigung eines jeden Lenkstabs 34 gegenüber dem zweiten unteren Arm 78 so verbunden, dass der Aufhängungsarmendabschnitt eines jeden Lenkerstabs 34 außerhalb eines anderen Endabschnitts eines jeden Lenkstabs 34 in Seitenrichtung des Fahrzeugs gesehen liegt, ähnlich wie der Lenkerstab 34 der ersten Ausführungsform (siehe 6).
In dem Stabilisatorsystem 180 der zweiten Ausführungsform arbeitet, obgleich die aktive Rollverringerungssteuerung nicht durchgeführt wird, die Stabilisatorstange 184 der Stabilisatorvorrichtung 182 im Wesentlichen auf gleiche Weise wie eine herkömmliche Stabilisatorstange während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs. Genauer gesagt, durch eine Rollbewegung der Fahrzeugkarosserie wird der Torsionsstangenabschnitt 210 verdreht und eine Rollbewegung der Fahrzeugkarosserie wird aufgrund der Stabilisatorkraft eingeschränkt oder verringert, die abhängig von einer Gegenkraft ist, die er als Ergebnis einer Verdrehung oder Torsion des Torsionsstangenabschnitt 210 erzeugt wird. Die Stabilisatorstange 184 begrenzt somit eine Verschiebung des Rads 12 oder der Fahrzeugkarosserie aufeinander zu oder voneinander weg, wobei diese Verschiebung von der Kurvenfahrt des Fahrzeugs herrührt. Dies führt zu einer Verringerung in der Untersteuerungstendenz als Kurvenfahrtcharakteristik, die abhängig von der oben beschriebenen Aufhängungsgeometrie ist. Bei der Stabilisatorvorrichtung 182 der vorliegenden zweiten Ausführungsform wirkt jedoch aufgrund der Neigung einer jeden Lenkerstange 188 gemäß obiger Beschreibung ein Teil der von der Stabilisatorvorrichtung 182 erzeugten Stabilisierungskraft auf den zweiten unteren Arm 78 in Axialrichtung des zweiten unteren Arms 78, das heißt eine Axialkraft als Komponente der Stabilisierungskraft wirkt auf den zweiten unteren Arm 78. Somit hat jede der Aufhängungsvorrichtungen 36 Nachgiebigkeit, so dass Spur- und Sturzwinkel eines jeden Rads 12 abhängig von der Richtung der Axialkraft geändert werden, die auf den zweiten unteren Arm 78 einer entsprechenden Aufhängungsvorrichtung 36 wirkt, so dass die Untersteuerungstendenz durch die Axialkraft erhöht wird, die auf den zweiten unteren Arm 78 einer jeden Aufhängungsvorrichtung 36 wirkt. Durch Verwendung des vorliegenden Stabilisatorsystems 180 ist es damit möglich, die Untersteuerungstendenz als Kurvenfahrtcharakteristik des Fahrzeugs beizubehalten, was auf befriedigende Weise Rollbewegungen der Fahrzeugkarosserie verringert, ohne dass eine aktive Rollverringerungssteuerung durchgeführt wird.
Weiterhin ermöglicht in jeder der Stabilisatorvorrichtungen 182 der vorliegenden zweiten Ausführungsform das Stellglied 186, dass die Stabilisatorstange 184 eine rechte Stabilisierungskraft erzeugt, die das rechte Rad 12R und die Fahrzeugkarosserie vorspannt und eine linke Stabilisierungskraft, die das linke Rad 12L und die Fahrzeugkarosserie vorspannt, wobei die rechten und linken Stabilisierungskräfte beide entweder in die Einfederungs- oder Ausfederungsrichtung wirken. Weiterhin sind in dem Stabilisatorsystem 180 der vorliegenden zweiten Ausführungsform die beiden Stabilisatorvorrichtungen 182 unabhängig voneinander steuerbar. Das heißt, die von dem jeweiligen Stabilisatorvorrichtungen 182 erzeugten Stabilisierungskräfte werden voneinander unabhängig gesteuert, um die Nickverringerungssteuerung zur Verringerung von Nickbewegungen der Fahrzeugkarosserie und die Karosseriehöheneinstellsteuerung zur Einstellung der Fahrzeugkarosseriehöhe gegenüber einer Fahrbahnoberfläche durchzuführen.
Weiterhin enthält wie das Stellglied 32 der ersten Ausführungsform das Stellglied 186 den Stellgliedwirkungsgradänderungsmechanismus, der angeordnet ist, um den Stellgliedwirkungsgrad abhängig von der Richtung der Motorkraft zu ändern. Mit dem Aufbau des Drehzahlverringerers 42 im Stellglied 186, der den Stellgliedwirkungsgradänderungsmechanismus liefert, wird ein Eingriff der Zahnräder 60 und 58 durch Kontakt der Seitenabschnitte der jeweiligen Zähne 61 und 59 erreicht, die jeweils einen relativ kleinen Druckwinkel β_B während einer Anlegung der Motorkraft in Einfederungsrichtung haben und ein Eingriff der Zähne 60 und 58 wird erreicht durch Kontakt der Seitenabschnitte der jeweiligen Zähne 61 und 59, die jeweils einen relativ großen Druckwinkel β_R während der Anlegung der Motorkraft in Ausfederungsrichtung haben, wie bei der ersten Ausführungsform (siehe 11A und 11B). Das heißt, der positive Wirkungsgrad η_P und der negative Wirkungsgrad η_N sind beide niedriger, wenn die Stabilisierungskraft in Ausfederungsrichtung wirkt als dann, wenn die Stabilisierungskraft in Einfederungsrichtung wirkt. Daher benötigt wie bei der ersten Ausführungsform bei der Durchführung der Karosseriehöheneinstellsteuerung der Elektromotor 40 eine relativ geringe Menge an elektrischer Leistung zur Aufrechterhaltung der eingestellten Karosseriehöhe, so dass das vorliegende Stabilisatorsystem 180 mit Blick auf Einsparung elektrischer Energie vorteilhaft ist.
Bei dem vorliegenden Stabilisatorsystem 180, bei dem die Nickverringerungssteuerung und die Karosseriehöheneinstellsteuerung durchführbar sind, ist es möglich, eine gesamte Stabilitätssteuerung durchzuführen, welche diese beiden Steuerungen enthält. Diese gesamte Stabilitätssteuerung wird von der Stabilisator-ECU 150 gemäß dem Stabilisatorsteuerprogramm durchgeführt, das im Flussdiagramm von 18 dargestellt ist. Dieses Stabilisatorsteuerprogramm in 18 wird wiederholt in einem kurzen Zeitintervall (z. B. einigen zehn Millisekunden) durchgeführt, während der Zündschalter des Fahrzeugs in der Stellung EIN ist. Da die Nickverringerungssteuerung und die Karosseriehöheneinstellsteuerung im Wesentlichen auf gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform durchgeführt werden, erfolgt eine nochmalige Beschreibung dieser Steuerungen bei der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 18 nicht. Es sei festzuhalten, dass bei der gesamten Stabilitätssteuerung der vorliegenden zweiten Ausführungsform die Stabilisatorvorrichtungen 182 für das vordere Paar von Rädern 12F und das hintere Paar von Rädern 12R unabhängig voneinander gesteuert werden.
Das Stabilisatorsteuerprogramm von 18 beginnt mit Schritt S11 der Bestimmung, ob eine Nickbewegung der Fahrzeugkarosserie auftritt. Wenn im Schritt S11 eine bejahende Entscheidung erhalten wird, geht der Steuerablauf zum Schritt S12, der implementiert ist, um die Nickverringerungskomponente θ*_P der Sollwinkelposition zu erlangen, um die Nickverringerungssteuerung durchzuführen. Dann wird Schritt S13 implementiert, um zu bestimmen, ob das Gepäckgewicht und das Passagiergewicht, welche auf die Fahrzeugkarosserie wirken, sich geändert haben. Bei der Bestimmung im Schritt S5 des Stabilisatorsteuerprogramms von 14 der ersten Ausführungsform erfolgt die Bestimmung basierend auf der Abweichung ΔL der momentanen Distanz L zwischen dem entsprechenden Rad 12 und der Fahrzeugkarosserie gegenüber einer bestimmten Distanz L*. Bei der Bestimmung im Schritt S13 im Stabilisatorsteuerprogramm von 18 erfolgt die Bestimmung jedoch basierend auf einer Abweichung ΔL eines Durchschnitts der momentanen Distanz L zwischen rechtem Rad 12R und Fahrzeugkarosserie und momentaner Distanz L zwischen linkem Rad 12L und der Fahrzeugkarosserie gegenüber einer bestimmten Distanz L*. Nachfolgend wird Schritt S15 implementiert, um die Sollwinkelposition θ* des Motors 40 zu bestimmen, indem die Nickverringerungskomponente θ*_P und die Karosseriehöheneinstellkomponente O*_H addiert werden. Die nachfolgenden Schritte S16–S25 werden auf gleiche Weise wie die Schritte S8–S17 des Stabilisatorsteuerprogramms von 14 der ersten Ausführungsform implementiert. Ein Zyklus der Durchführung des Stabilitätssteuerprogramm von 18 ist mit Schritt S25 abgeschlossen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Stabilisatorsystem für ein Fahrzeug weist auf: (a) eine Stabilisatorstange (28) mit (a-1) einem Torsionsstababschnitt (90) und (a-2) einem Armabschnitt (92), der sich in einer Richtung nicht parallel zu dem Torsionsstababschnitt von dem Torsionsstababschnitt in Richtung eines Rads (12FR, 12FL, 12RR, 12RL) des Fahrzeugs erstreckt; und (b) ein Stellglied (32) mit (b-1) einem Motor (40) und (b-2) einem Drehzahlverringerer (42), der eine Drehzahl des Motors verringert, während eine Kraft des Motors auf den Torsionsstababschnitt der Stabilisatorstange übertragen wird. Die Stabilisatorstange erzeugt eine Stabilisierungskraft, die abhängig von einer Reaktionskraft ist, die als Ergebnis einer Torsion des Torsionsstababschnitts erzeugt wird und welche das Rad und die Karosserie des Fahrzeugs in eine ausgewählte Richtung entweder aufeinander zu oder voneinander weg zwingt, wobei das Stellglied ermöglicht, dass die Stabilisatorstange die Stabilisierungskraft erzeugt, deren Größe abhängig von einer Größe der Kraft des Motors ist und abhängig von einem Drehbetrag des Torsionsstababschnitts änderbar ist. Das Stellglied enthält einen Stellgliedwirkungsgradänderungsmechanismus (59), der einen negativen Wirkungsgrad des Stellglieds abhängig von einer Richtung der Kraft des Motors ändert, wobei der negative Wirkungsgrad einem Verhältnis einer Größe der Drehkraft des Motors, die minimal nötig ist, den Motor daran zu hindern, durch eine externe Kraft bewegt zu werden, die auf die Stabilisatorstange wirkt, zu einer Größe der externen Kraft entspricht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-314947 A [0002]
- JP 05-26525 U [0002, 0003]

Claims

Ein Stabilisatorsystem für ein Fahrzeug, aufweisend: (a) eine Stabilisatorstange mit (a-1) einem Torsionsstababschnitt und (a-2) einem Armabschnitt, der sich in einer Richtung nicht parallel zu dem Torsionsstababschnitt von dem Torsionsstababschnitt in Richtung eines Rads des Fahrzeugs erstreckt; und (b) ein Stellglied mit (b-1) einem Motor und (b-2) einem Drehzahlverringerer, der eine Drehzahl des Motors verringert, während eine Kraft des Motors auf den Torsionsstababschnitt der Stabilisatorstange übertragen wird, wobei die Stabilisatorstange eine Stabilisierungskraft erzeugt, die abhängig von einer Reaktionskraft ist, die als Ergebnis einer Torsion des Torsionsstababschnitts erzeugt wird und welche das Rad und die Karosserie des Fahrzeugs in eine ausgewählte Richtung entweder aufeinander zu oder voneinander weg zwingt, wobei das Stellglied ermöglicht, dass die Stabilisatorstange die Stabilisierungskraft erzeugt, deren Größe abhängig von einer Größe der Kraft des Motors ist und abhängig von einem Drehbetrag des Torsionsstababschnitts änderbar ist, und wobei das Stellglied einen Stellgliedwirkungsgradänderungsmechanismus enthält, der einen negativen Wirkungsgrad des Stellglieds abhängig von einer Richtung der Kraft des Motors ändert, wobei der umgekehrte Wirkungsgrad einem Verhältnis einer Größe der Drehkraft des Motors, die minimal nötig ist, den Motor daran zu hindern, durch eine externe Kraft bewegt zu werden, die auf die Stabilisatorstange wirkt, zu einer Größe der externen Kraft entspricht.
Das Stabilisatorsystem nach Anspruch 1, wobei der Stellgliedwirkungsgradänderungsmechanismus gebildet wird durch den Aufbau des Drehzahlverringerers, mit dem ein Betrag eines Übertragungsverlusts der Kraft des Motors an den Torsionsstababschnitt abhängig von der Richtung der Kraft des Motors geändert wird.
Das Stabilisatorsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Drehzahlverringerer ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad miteinander in Eingriff enthält, welche relativ zueinander durch Betrieb des Motors gedreht werden, wobei das zweite Zahnrad mit dem Torsionsstababschnitt verbunden ist und wobei der Stellgliedwirkungsgradänderungsmechanismus gebildet wird durch einen Aufbau des Drehzahlverringerers, bei dem jeder Zahn wenigstens eines der ersten und zweiten Zahnräder ein Zahnprofil hat, der asymmetrisch bezüglich einer Mittellinie eines jeden Zahns derart ist, dass ein Druckwinkel, der an einem von gegenüberliegenden Seitenabschnitten eines jeden Zahns gemessen wird, die an jeweiligen gegenüberliegenden Seiten der Mittellinie liegen, unterschiedlich zu demjenigen ist, der am anderen der gegenüberliegenden Seitenabschnitte eines jeden Zahns gemessen wird.
Das Stabilisatorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Stellgliedwirkungsgradänderungsmechanismus den umgekehrten Wirkungsgrad des Stellglieds derart ändert, dass der umgekehrte Wirkungsgrad kleiner ist, wenn die Richtung der Kraft des Motors die Stabilisierungskraft veranlasst, das Rad und die Karosserie des Fahrzeugs in eine Richtung voneinander zu zwingen, als wenn die Richtung der Kraft des Motors die Stabilisierungskraft veranlasst, das Rad und die Karosserie des Fahrzeugs in eine Richtung aufeinander zu zu zwingen.
Das Stabilisatorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Drehzahlverringerer ein harmonischer Getriebesatz ist.
Das Stabilisatorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, aufweisend: ein Paar von Stabilisatorstangen, jeweils gebildet durch die Stabilisatorstange; und ein Paar von Stellgliedern, jeweils gebildet durch das Stellglied, wobei der Armabschnitt eines jeden der Paare von Stabilisatorstangen sich in Richtung eines entsprechenden der rechten und linken Räder als Räder des Fahrzeugs erstreckt, und wobei der Torsionsstababschnitt eines jeden der Paare von Stabilisatorstangen an einem von axial gegenüberliegenden Endabschnitten hiervon, der entfernt von dem Armabschnitt eines jeden der Paare von Stabilisatorstangen ist, mit dem Drehzahlverringerer eines entsprechenden aus dem Paar von Stellgliedern verbunden ist.
Das Stabilisatorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Stabilisatorstange ein Paar von Armabschnitten enthält, von denen jeder durch den Armabschnitt gebildet ist, wobei das Paar von Armabschnitten sich von axial entgegengesetzten Enden des Torsionsstababschnitts in Richtung entsprechender rechter und linker Räder als die Räder des Fahrzeugs erstreckt, und wobei der Torsionsstababschnitt an einem axial mittigen Abschnitt hiervon mit dem Drehzahlverringerer des Stellglieds verbunden ist.