JP2007253650A - 車両用スタビライザシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】電動モータを有するアクチュエータによってスタビライザバーの剛性をアクティブに制御可能な車両用スタビライザシステムの実用性を向上させる。
【解決手段】スタビライザ装置が有するスタビライザバーの剛性が、スタビライザバーの形状，アクチュエータの配設位置等に起因して、旋回方向によって異なる場合に、アクチュエータの動作量を旋回方向によって異ならせる。具体的には、ロールモーメント指標量に基づいて目標モータ回転角θ*を決定する際に、旋回方向によって異なるマップデータを選択し（Ｓ１６，Ｓ１７）、その選択したマップデータと制御横加速度Ｇｙ*とに基づいて目標モータ回転角θ*を決定する（Ｓ１８）。それによって、旋回方向に依拠するスタビライザバー剛性差を有するスタビライザ装置あっても、旋回方向によらず同じ大きさのロール抑制力を発揮させることができる。
【選択図】 図８

Description

本発明は、車両に搭載されるスタビライザシステム、詳しくは、アクチュエータを備えてそれの作動によってスタビライザバーの剛性を変化させることの可能なスタビライザシステムに関する。
近年では、下記特許文献に記載されているような、アクティブスタビライザシステム、つまり、車両の旋回状態等に応じてスタビライザバーが発揮するロール抑制力を変更可能なスタビライザシステムが検討され、一部の車両において、既に実用化されている。このスタビライザシステムは、スタビライザバーとアクチュエータとを含んで構成されるスタビライザ装置を備え、そのアクチュエータの作動を制御することによってスタビライザバーの剛性を変化させることで、スタビライザバーの発揮するロール抑制力をアクティブに変更可能とされている。
特表２００２−５１８２４５
上記のようなスタビライザシステムにおいては、スタビライザバーの形状，アクチュエータの位置等のスタビライザ装置の構造に起因して、車両が右旋回する場合と左旋回する場合とにおいて、アクチュエータを同じように制御しても車体のロール量が異なることがあり得る。また、車両の構成，状態等に応じて、敢えて、右旋回の場合と左旋回の場合とで、ロール抑制力を異ならせることが好都合となる場合もあり得る。したがって、このような現象，状況に対処可能とすれば、スタビライザシステムの実用性が向上すると考えられる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い車両用スタビライザシステムを提供することを課題とする。
上記課題を解決すべく、本発明の車両用スタビライザシステムは、アクチュエータの動作量を制御してスタビライザバーの剛性を変化させることが可能なスタビライザシステムであって、車体が受けるロールモーメントの向きによってアクチュエータの目標となる動作量を異ならせるようにしてアクチュエータを制御可能に構成されたことを特徴とする。
本発明によれば、例えば、車両が右旋回する場合と左旋回する場合とで車体のロール量が異なるような場合であっても、そのロール量の差異を是正することが可能となる。そのような利点を有することから、本発明のスタビライザシステムは実用性の高いシステムとなる。
発明の態様
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、下記（１）項ないし（８）項の各々が、請求項１ないし請求項８の各々に相当する。
（１）両端部が左右の車輪の各々を保持する車輪保持部材の各々に連結されたスタビライザバーと、中立位置からの動作量に応じて前記スタビライザバーの剛性を変化させるアクチュエータとを有するスタビライザ装置と、
車体が受けるロールモーメントを指標するロールモーメント指標量に基づいて前記アクチュエータの目標動作量を決定し、動作量がその目標動作量となるように前記アクチュエータの作動を制御する制御装置と
を備えた車両用スタビライザシステムであって、
前記制御装置が、車体が受けるロールモーメントの方向によって目標動作量を異なる値に決定して、前記アクチュエータの作動を制御するものである車両用スタビライザシステム。
本項の態様のスタビライザシステムは、いわゆるアクティブスタビライザシステムと呼ばれる範疇に属するシステムであり、車体が受けるロールモーメントに対向するロール抑制力をスタビライザバーに発揮させ、そのロール抑制力をロールモーメントに応じた大きさに制御可能とされたシステムである。スタビライザバーは、自身の剛性に応じたロール抑制力を発揮するものとされており、アクチュエータの動作量を制御することによってスタビライザバーの剛性を変化させ、そのことによってロール抑制力が調整されて車体のロール量の適切化が図られる。
本項の態様のシステムでは、目標となるアクチュエータの動作量を、車体が受けるロールモーメントの向きによって異ならせることで、その向きに応じてスタビライザバーの剛性を適切化させることが可能となる。つまり、例えば、アクチュエータが同じ動作量となるように制御したときにおいて、スタビライザ装置の構造等に起因してスタビライザバーの剛性がロール抑制力を発揮する向きによって異なるような場合であっても、いずれの向きのロールモーメントに対しても同様のロール抑制効果が得られることとなる。つまり、同じ大きさのロールモーメントに対して車両が右旋回する場合と左旋回する場合とで車体のロール量が異なるような場合であっても、そのロール量の差異を是正することが可能となる。なお、スタビライザバーの剛性がアクチュエータの同じ動作量に対してロール抑制力の方向によらず同じとなる場合においても、車両の構成，車両の状態等によって、スタビライザバーが発揮するロール抑制力をそれの方向によって異ならせることが好都合な場合がある。そのような場合においても、本項の態様のシステムは好適なシステムとなる。
本項の態様のシステムが備える「スタビライザバー」は、形状，構造等が特に限定されるものではない。例えば、捩じられることによってロール抑制モーメントを発生させるような構造のものとすることが可能である。具体的には、アクチュエータを備えていない一般的なスタビライザシステム（以下、「コンベンショナルなスタビライザシステム」、あるいは、「コンベンショナルシステム」という場合がある）が備えるスタビライザバーに類似する構造のものを採用することが可能であり、また、後に説明するように、そのコンベンショナルシステムが備えるスタビライザバーを１対のスタビライザバー部材に分割し、その分割された１対の部材によって１つのスタビライザバーが構成されているような構造のスタビライザバーを採用することも可能である。
本項の態様のシステムが備える「アクチュエータ」は、それの動作量に応じて、スタビライザバーを変位，変形させ、あるいは、何らかの力を作用させることで、スタビライザバーの剛性を変化させる構造のものとすることが可能である。ここでいう、「スタビライザバーの剛性」とは、スタビライザバー自体の物性値としての剛性を意味するのではなく、いわゆる見かけ上の剛性を意味する。具体的に言えば、例えば、サスペンションアーム等の左右の車輪保持部材の各々に連結される両端部の各々の相対変位量と、発揮するロール抑制力との関係を意味する。したがって、スタビライザバーの剛性を変化させることにより、あるロール抑制力を発揮する場合の上記相対変位量が変化することで、車体のロール量を変化させることが可能となるのである。なお、アクチュエータの動作量の基準となる「中立位置」は、例えば、車両が平坦な路面に静止している状態におけるアクチュエータの動作位置、つまり、車体がロールモーメントを受けていない状態におけるアクチュエータの動作位置とすることができる。
アクチュエータは、それの具体的な構成が特に限定されるものではなく、油圧等の流体圧によって作動するシリンダ装置のようなもの、電動モータの駆動力によって動作する電動式のもの等、種々の構成のものを採用することが可能である。また、アクチュエータの動作は、直線的な動作であっても、回転動作であってもよい。
本項の態様のシステムが備える「制御装置」は、例えば、コンピュータを主体とするコントローラを含んで構成されるようなものを採用可能である。また、アクチュエータが駆動源として電動モータを有するものである場合には、インバータ等の駆動回路を含んで構成されるものであってもよい。
制御装置によるアクチュエータの制御では、アクチュエータの動作量の目標となる目標動作量は、上記ロールモーメント指標量に基づいて決定される。ここでいう「ロールモーメント指標量」は、車体が受けるロールモーメントを直接的あるいは間接的に表す物理量であり、車両の旋回状態を指標するパラメータと考えることもできる。ロールモーメント自体を始めとして、横加速度，ヨーレート，コーナリングフォース，横力，スリップ角といった種々の物理量が該当する。また、例えば、操舵角，車両走行速度等も、車両の旋回状態を決定付ける因子であることから、ロールモーメント指標量と捉えることができる。目標動作量に基づくアクチュエータの制御としては、例えば、実際のアクチュエータの動作量の目標動作量に対する偏差に基づくフィードバック制御等、種々の制御手法に従う制御を採用することが可能である。なお、制御装置は、機能構成的に表せば、上記目標動作量を決定する目標動作量決定部と、目標動作量決定部によって決定された目標動作量に基づいてアクチュエータの作動を制御するアクチュエータ作動制御部とを含んで構成されたものとすることができる。
なお、アクチュエータの動作量は、アクチュエータの発揮する力（電動モータを駆動源として有する場合においては、そのモータの力であってもよい）と相関関係にあることが多く、そのような相関関係を有するスタビライザシステムに対して、本項の態様は、アクチュエータの動作量を直接的な制御目標とするのではなく、アクチュエータの発揮する力を制御目標とし、アクチュエータ力が目標アクチュエータ力となるような制御を行うような態様であってもよい。つまり、アクチュエータの動作量を間接的な制御目標とする態様も、本項の態様に含まれるのである。
（２）前記制御装置が、ロールモーメント指標量の増加に対する目標動作量の増加の割合が車体が受けるロールモーメントの方向によって互いに異なるように設定されたロールモーメント指標量と目標動作量との関係に従って、目標動作量を決定するものである(1)項に記載の車両用スタビライザシステム。
本項の態様は、アクチュエータの目標動作量を決定する手法に関する限定を加えた態様である。上記構成のスタビライザ装置では、一般的には、アクチュエータの動作量を多くすれば、スタビライザバーの剛性が高くなるように設計され、また、車体が受けるロールモーメントが大きくなる程、それに対向するロール抑制力を大きくして車体のロールを効果的に抑制すべく、アクチュエータの動作量が大きくされる。したがって、ロールモーメント指標量に応じて目標動作量を変化させるように制御される。本項の態様は、そのような制御において、ロールモーメント指標量の増加に対する目標動作量の増加の割合、つまり、例えば増加勾配を、ロール抑制力を発揮する向きよって異ならせるようにした態様である。本項の態様は、具体的には、ロールモーメント指標量をパラメータとして設定された目標動作量決定マップデータを２つ設定し、それら２つのマップデータをロールモーメントの向きに応じて使い分けて、目標動作量を決定するような態様で実施することができる。
（３）前記制御装置が、ロールモーメント指標量に基づいて目標動作量を決定する際のゲインを車体が受けるロールモーメントの方向によって異ならせて、目標動作量を決定するものである(1)項または(2)項に記載の車両用スタビライザシステム。
本項の態様は、アクチュエータの目標動作量を決定する手法に関する限定を加えた態様である。本項の態様は、例えば、ロールモーメント指標量に基づき１つのプロセスに従って基準となる目標動作量を取得し、その基準となる目標動作量に対して何らかの係数を乗じて目標動作量を決定するようにし、その係数を、ロールモーメントの向きによって変更するような態様で実施することが可能である。
（４）前記制御装置が、前記スタビライザ装置の構造に起因して生じるところの車体が受けるロールモーメントの方向に依拠する前記スタビライザバーの剛性差を緩和すべく、車体が受けるロールモーメントの方向によって前記目標動作量を異なる値に決定するものである(1)項ないし(3)項のいずれかに記載の車両用スタビライザシステム。
本項に記載の態様は、ロールモーメントの方向によって目標動作量を異ならせることの目的を明確にした態様である。同じ動作量となるようにアクチュエータを制御した場合において、スタビライザバーの剛性がロール抑制力を発揮する方向によって差があるような場合には、先に説明したように、例えば、車両が左旋回する場合と右旋回する場合とにおいて、アクチュエータを同じ動作量としても、車体のロール量が異なることになる。本項の態様は、スタビライザバーの剛性差の影響に鑑み、アクチュエータの動作量をロールモーメントの向きによって異ならせることで、ロールモーメントの向きに応じて生じる車体のロール量の差を解消あるいは減少させることが可能となる。なお、本項にいう「スタビライザ装置の構造」は、例えば、スタビライザ装置を構成するスタビライザバー，アクチュエータの形状，材質，型式，仕様等を始め、スタビライザバーとアクチュエータの位置関係，連結構造や、スタビライザ装置の車体あるいは車輪保持部材への取付構造，取付位置等、種々のものを含む概念である。
（５）前記スタビライザバーが、
それぞれが、車幅方向に延びる軸線上に配設されるトーションバー部と、そのトーションバー部に連続してそのトーションバー部と交差して延びるとともに先端部において前記車輪保持部材に連結されるアーム部とを有する１対のスタビライザバー部材を含んで構成され、
前記アクチュエータが、前記１対のスタビライザバー部材のトーションバー部を前記軸線のまわりに相対回転させるとともに、前記動作量としての前記１対のスタビライザバー部材各々のトーションバー部の相対回転量に応じて前記スタビライザバーの剛性を変化させるものである(1)項ないし(4)項のいずれかに記載の車両用スタビライザシステム。
本項の態様のスタビライザシステムは、言い換えれば、例えば、アクチュエータを有しないコンベンショナルなスタビライザシステムが備えるスタビライザバーをトーションバーとして機能する部分の中間部において分割し、その分割されたスタビライザバーの各々を、相対回転可能に連結した構造のスタビライザバーを有する態様であり、アクチュエータがそれら分割された部分を相対回転させることで、分割されたスタビライザバーを一体のものとみなした場合におけるそのスタビライザバーの見かけ上の剛性が変化するように構成された態様である。本項の態様によれば、スタビライザバーが発揮するロール抑制力を効率的に変更可能である。つまり、スタビライザバーの剛性を、車体が受けるロールモーメントに応じてアクティブに変化させる制御を容易に実行することが可能である。
（６）前記スタビライザ装置が、
前記アクチュエータが車幅方向に偏心した位置に配設され、かつ、前記１対のスタビライザバー部材の各々のトーションバー部が互いに異なる長さとされた構造をなす(5)項に記載の車両用スタビライザシステム。
上記構造のスタビライザ装置は、一般的に、スタビライザバーのトーションバーとして機能する部分の両端部、つまり、１対のスタビライザバー部材の各々のトーションバー部のアーム部に近い部分において、スタビライザバーが回転可能とされた状態で、車体に支持される。スタビライザバーが発揮するロール抑制力は、主に、スタビライザバーのトーションバーとして機能する部分（以下、この部分を、１対のスタビライザバー部材によって構成される１つのスタビライザバーにおける「トーションバー部」と呼ぶ場合がある）の捩りに依拠するものであり、スタビライザバーの剛性は、そのトーションバー部の捩り剛性に依存する。ところが、スタビライザバーの車輪保持部材との連結部が、左右において逆方向に変位する場合、トーションバー部は撓み（曲がり）を生じ、その撓みに依拠する剛性も、スタビライザバーの剛性の一成分となる。
本項の態様におけるスタビライザ装置では、スタビライザバーのトーションバー部においてアクチュエータが車幅方向に偏心した位置に配設されているため、トーションバー部の撓みが、上記相対変位の向き、つまり、ロール抑制力を発揮する方向によって異なる場合が想定される。ロール抑制力の方向による撓みの差は、上述したスタビライザバーの剛性差となる。本項の態様によれば、そのような現象に起因するスタビライザバーの剛性差を考慮し、その剛性差が原因して生じるロールモーメントの向きによる車体のロール量の差異を、解消あるいは抑制することが可能となる。
（７）前記スタビライザ装置が、
前記１対のスタビライザバー部材の各々の前記トーションバー部の少なくとも一方が前記軸線からシフトする状態に曲がった部分を有し、それらトーションバー部が互いに異なる形とされた構造をなす(5)項または(6)項に記載の車両用スタビライザシステム。
先に説明したように、スタビライザバーの剛性は、トーションバー部の撓みに依存する。本項の態様におけるスタビライザ装置では、トーションバー部に上記曲がった部分を有し、そのことによって、アクチュエータを挟んだ２つのトーションバー部の形状が互いに異なるものとなっているため、トーションバー部の撓みが、ロール抑制力を発揮する方向によって異なり、上記スタビライザバーの剛性差が生じる場合が想定される。本項の態様によれば、そのような現象に起因するスタビライザバーの剛性差を考慮し、その剛性差が原因して生じるロールモーメントの向きによる車体のロール量の差異を、解消あるいは抑制することが可能となる。
なお、先の態様と本項の態様とが組み合わされた態様、つまり、アクチュエータが偏心して配置され、かつ、アクチュエータを挟んだ２つのトーションバー部の形状が異なる場合には、より大きなスタビライザバーの剛性差が生じる可能性がある。そのため、その態様においては、その剛性差が原因して生じるロールモーメントの向きによる車体のロール量の差異を解消あるいは抑制する作用が、より効果的に発揮されることになる。
（８）前記アクチュエータが、ハウジングと、それぞれがそのハウジングに支持されて配設された電動モータおよびその電動モータの回転を減速させる減速機構とを含んで構成され、前記１対のスタビライザバー部材の一方のトーションバー部が前記ハウジングに相対回転不能に接続され、他方のトーションバー部が前記減速機構の出力部に相対回転不能に接続された(5)項ないし(7)項のいずれかに記載の車両用スタビライザシステム。
本項に記載の態様は、上記構成のスタビライザシステムにおいて、アクチュエータを電動のものとした態様、つまり、電動のアクティブスタビライザシステムにおいて、アクチュエータの具体的な構造を限定した態様である。本項の態様においては、電動モータへ供給される電力を制御することにより、容易にスタビライザバーの剛性を変更することができることから、本項の態様によれば、制御性の良好なスタビライザシステムが実現する。
以下、請求可能発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、請求可能発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。
≪スタビライザシステムの構成≫
図１に、請求可能発明の一実施例である車両用スタビライザシステム１０を、模式的に示す。本スタビライザシステム１０は、車両の前輪側、後輪側の各々に配設された２つのスタビライザ装置１４を含んで構成されている。スタビライザ装置１４はそれぞれ、両端部において左右の車輪１６の各々を保持する車輪保持部材としてのサスペンションロアアームの各々に、連結部材としてのリンクロッド１８を介して連結されたスタビライザバー２０を備えている（図２参照）。そのスタビライザバー２０は、それが分割された１対のスタビライザバー部材、すなわち右スタビライザバー部材２２と左スタビライザバー部材２４とを含む構成のものとされている。それら１対のスタビライザバー部材２２，２４がそれぞれ、アクチュエータ３０を介して相対回転可能に接続されており、大まかにいえば、スタビライザ装置１４は、アクチュエータ３０が、左右のスタビライザバー部材２２，２４を相対回転させることによって、スタビライザバー２０全体の見かけ上の剛性を変化させて車体のロール抑制を行う。なお、本スタビライザシステム１０は、前輪側スタビライザ装置１４と後輪側スタビライザ装置１４とで部分的に構成が異なるので、以下の説明において、特に前輪側と後輪側とで区別する必要がある場合には、前輪側の符号にｆを、後輪側の符号にｒを付して記載し、さらに左右について区別する場合には、それぞれの符号にｆｒ、ｆｌ、ｒｒ、ｒｌ（それぞれ、右前輪側，左前輪側，右後輪側，左後輪側を意味する）を付して記載する。
図２(a)に示すように、前輪側スタビライザ装置１４ｆの各スタビライザバー部材２２ｆ，２４ｆは、それぞれ、概して車幅方向に延びるトーションバー部６０ｆｒ，６０ｆｌと、各トーションバー部６０ｆｒ，６０ｆｌと一体化されてそれと交差して概ね車両後方に延びるアーム部６２とに区分することができる。右スタビライザバー部材２２ｆのトーションバー部６０ｆｒは、比較的短く形成されており、左スタビライザバー部材２４ｆのトーションバー部６０ｆｌは比較的長く形成されている。左スタビライザバー部材２４ｆは、さらに、トーションバー部６０ｆｌが軸線からシフトした状態で曲がった部分であるシフト部６３を有する形状とされている。一方、後輪側スタビライザ装置１４ｒにおいては、図２(b)に示すように、１対のスタビライザバー部材２２ｒ，２４ｒは、それぞれ、略車幅方向にほぼ同じ長さに延びるトーションバー部６０ｒｒ，６０ｒｌと、各トーションバー部６０ｒｒ，６０ｒｌと一体化されてそれと交差して概ね車両前方に延びるアーム部６２とに区分することができる。前輪側スタビライザ装置１４ｆと異なり、トーションバー部６０ｒｒ，６０ｒｌは、ともに直線的な形状をなし、アクチュエータ３０とアーム部６２との間の長さが互いに略等しくされている。
各スタビライザバー部材２２ｆ，２２ｒ，２４ｆ，２４ｒのトーションバー部６０は、アーム部６２に近い箇所において、車体に固定的に設けられた支持部６４に回転可能に支持され、互いに同軸に配置されている。前輪側スタビライザ装置１４ｆ、後輪側スタビライザ装置１４ｒとも、左右のトーションバー部６０を繋ぐようにして、上述のアクチュエータ３０が配設されており、後に詳しく説明するが、各トーションバー部６０の端部（アーム部６２とは反対側の端部）は、それぞれ、そのアクチュエータ３０に接続されている。以上のような構成から、前輪側スタビライザ装置１４ｆは、アクチュエータ３０が車幅方向において中央部から右側にシフトした位置に配設された構造とされ、後輪側スタビライザ装置１４ｒは、アクチュエータ３０が車幅方向の略中央部に配設された構造とされている。一方、各アーム部６２の端部（トーションバー部６０側とは反対側の端部）は、リンクロッド１８を介して車輪保持部材に連結されている。なお、前輪側スタビライザ装置１４ｆは、トーションバー部６０ｆｌに固定的に設けられた規制部材６６とアクチュエータ３０とが２つの支持部６４の互いに向かい合う側面に当接するようにされていることで、車幅方向の位置変動が規制され、後輪側スタビライザ装置１４ｒは、トーションバー部６０ｒｒ，６０ｒｌの各々に固定的に設けられた規制部材６６の各々が２つの支持部６４の互いに向かい合う側面に当接するようにされていることで、車幅方向の位置変動が規制されている。
アクチュエータ３０は、前輪側および後輪側のスタビライザ装置１４ともに同じ構造のものが採用されており、図３に模式的に示すように、電動モータ７０と、電動モータ７０の回転を減速する減速機７２とを含んで構成されている。これら電動モータ７０および減速機７２は、アクチュエータ３０の外殻部材であるハウジング７４内に設けられている。図から解るように、左スタビライザバー部材２４は、ハウジング７４の端部に固定的に接続されており、また、右スタビライザバー部材２２は、ハウジング７４内に延び入る状態で配設されるとともに、ハウジング７４に対して回転可能かつ軸方向に移動不能に支持されている。その右スタビライザバー部材２２のハウジング７４内に存在する端部は、減速機７２に接続されている。
電動モータ７０は、ハウジング７４の周壁の内面に沿って一円周上に固定して配置された複数のステータコイル８４と、ハウジング７４に回転可能に保持された中空状のモータ軸８６と、モータ軸８６の外周においてステータコイル８４と向きあうようにして一円周上に固定して配設された永久磁石８８とを含んで構成されている。電動モータ７０は、ステータコイル８４がステータとして機能し、永久磁石８８がロータとして機能するモータであり、３相のＤＣブラシレスモータとされている。
減速機７２は、波動発生器（ウェーブジェネレータ）９０，フレキシブルギヤ（フレクスプライン）９２およびリングギヤ（サーキュラスプライン）９４を備え、ハーモニックギヤ機構を含んで構成されている。波動発生器９０は、楕円状カムと、それの外周に嵌められたボール・ベアリングとを含んで構成されるものであり、モータ軸８６の一端部に固定されている。フレキシブルギヤ９２は、周壁部が弾性変形可能なカップ形状をなすものとされており、周壁部の開口側の外周に複数の歯が形成されている。このフレキシブルギヤ９２は、先に説明した右スタビライザバー部材２２に接続され、それによって支持されている。詳しく言えば、右スタビライザバー部材２２は、モータ軸８６を貫通しており、それから延び出す端部において、当該減速機７２の出力部としてのフレキシブルギヤ９２の底部を貫通する状態でその底部とセレーション嵌合によって相対回転不能かつ軸方向に相対移動不能に接続されているのである。リングギヤ９４は、概してリング状をなして内周に複数（フレキシブルギヤの歯数よりやや多い数、例えば２つ多い数）の歯が形成されたものであり、ハウジング７４に固定されている。フレキシブルギヤ９２は、その周壁部が波動発生器９０に外嵌して楕円状に弾性変形させられ、楕円の長軸方向に位置する２箇所においてリングギヤ９４と噛合し、他の箇所では噛合しない状態とされている。波動発生器９０が１回転（３６０度）すると、つまり、電動モータ７０のモータ軸８６が１回転すると、フレキシブルギヤ９２とリングギヤ９４とが、それらの歯数の差分だけ相対回転させられる。
以上の構成から、車両の旋回等によって、車体に左右の車輪１６の一方と車体との距離と、左右の車輪１６の他方と車体との距離とを相対変化させる力、すなわちロールモーメントが作用する場合、左右のスタビライザバー部材２２，２４を相対回転させる力、つまり、アクチュエータ３０に対する外部入力が作用する。その場合、電動モータ７０が発生する力であるモータ力（電動モータ７０が回転モータであることから、回転トルクと考えることができるため、回転トルクと呼ぶ場合がある）によって、アクチュエータ３０がその外部入力に釣り合う力をアクチュエータ力として発揮しているときには、それら２つのスタビライザバー部材２２，２４によって構成された１つのスタビライザバー２０が捩じられることになる。この捩りにより生じる弾性力は、ロールモーメントに対抗する力、すなわち、ロール抑制力となる。そして、モータ力によってアクチュエータ３０の回転位置（動作位置のことである）を変化させることで、左右のスタビライザバー部材２２，２４の相対回転位置を変化させれば、上記ロール抑制力が変化し、車体のロール量を変化させることが可能となる。本スタビライザ装置１４は、そのようにして、スタビライザバー２０の見かけ上の剛性、すなわち、スタビライザ剛性を変化させることが可能な装置とされているのである。
なお、アクチュエータ３０には、ハウジング７４内に、モータ軸８６の回転角度、すなわち、電動モータ７０の回転角度を検出するためのモータ回転角センサ１００が設けられている。モータ回転角センサ１００は、本アクチュエータ３０ではエンコーダを主体とするものであり、左右のスタビライザバー部材２２，２４の相対回転角度（相対回転位置）、言い換えれば、アクチュエータ３０の動作量すなわち回転量を指標するものとして、アクチュエータ３０の制御、つまり、スタビライザ装置１４の制御に利用される。
アクチュエータ３０が備える電動モータ７０には、図１に示すように、バッテリ１０２から電力が供給される。本スタビライザシステム１０では、バッテリ１０２による供給電圧を昇圧するためのＤＣ−ＤＣコンバータ１０３が設けられており、そのコンバータ１０３とバッテリ１０２とを含んで電源が構成されている。コンバータ１０３と、２つのスタビライザ装置１４の各々との間には、それぞれ、スタビライザ電子制御ユニット（以下、単に「スタビライザＥＣＵ」と記載する場合がある）１１１が設けられている。スタビライザＥＣＵ１１１は、図示は省略するが駆動回路としてのインバータと、制御装置としてのコントローラとを含んで構成されている。２つのスタビライザ装置１４の各々が有する電動モータ７０には、２つのスタビライザＥＣＵ１１１各々が有するインバータを介して電力が供給される。なお、電動モータ７０は定電圧駆動されることから、供給電力量は、供給電流量を変更することによって変更され、電動モータ７０は、その供給電流量に応じた力を発揮することとなる。ちなみに、供給電流量は、インバータがＰＷＭ（Pulse Width Modulation）によるパルスオン時間とパルスオフ時間との比（デューティ比）を変更することによって行われる。
図１を参照しつつ説明すれば、スタビライザＥＣＵ１１１のコントローラは、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたコンピュータを主体として構成されており、コントローラには、上記モータ回転角センサ１００とともに、操舵量としてのステアリング操作部材の操作量であるステアリングホイールの操作角を検出するためのステアリングセンサ１２０，車体に実際に発生する横加速度である実横加速度を検出する横加速度センサ１２２が接続されている。コントローラには、さらに、ブレーキシステムの制御装置であるブレーキ電子制御ユニット１２４（以下、「ブレーキＥＣＵ」と記載する場合がある）が接続されている。ブレーキＥＣＵ１２４には、４つの車輪のそれぞれに対して設けられてそれぞれの回転速度を検出するための車輪速センサ１２６が接続され、ブレーキＥＣＵ１２４はそれら車輪速センサ１２６の検出値に基づいて、車両の走行速度である車速を演算してブレーキ制御を行うようにされている。コントローラは、そのブレーキＥＣＵ１２４と接続され、それによって演算された車速を必要に応じて取得するようにされている。
さらに、コントローラは、スタビライザＥＣＵ１１１内においてインバータと接続され、コントローラは、インバータを制御することで、アクチュエータ３０の発生するアクチュエータ力を制御するとともに、アクチュエータ３０の回転位置、つまり、左右のスタビライザバー部材２２，２４の相対回転位置を制御するものとされている。
なお、本スタビライザシステム１０では、上述のように、前輪側，後輪側の２つのスタビライザ装置１４を備えており、それら２つのスタビライザ装置１４は、設定されたロール剛性配分に従ってそれぞれが個別に制御され、その個々の制御下において、それぞれが所定のロール抑制力を発生させることになる。
≪スタビライザ装置の制御≫
i）基本的な制御
スタビライザ装置１４は、車体が受けるロールモーメントを指標するロールモーメント指標量に基づいて、アクチュエータ３０の目標回転位置が決定され、アクチュエータ３０の回転位置がその目標回転位置となるように制御される。なお、ここで言うアクチュエータ３０の回転位置とは、アクチュエータ３０の動作量を意味し、車体にロールモーメントが全く作用しない状態を基準状態としてその基準状態でのアクチュエータ３０の回転位置を中立位置とした場合において、その中立位置からの回転量を意味する。言い換えれば、アクチュエータ３０の動作位置の中立位置に対する変位量である対中立位置変位量を意味する。また、アクチュエータ３０の回転位置と電動モータ７０の回転角であるモータ回転角とは対応関係にあるため、実際の制御では、アクチュエータ３０の回転位置に代えてモータ回転角が使用される。
スタビライザ装置１４の制御をより具体的に説明すれば、コントローラにおいて、上記ロールモーメント指標量としての横加速度に基づいて、適正なスタビライザ剛性を得るべく、アクチュエータ３０の目標回転位置、つまり、目標モータ回転角θ*が決定される。詳しく言えば、ステアリングホイールの操作角と車速とに基づいて推定された推定横加速度Ｇｙｃと、実測された実横加速度Ｇｙｒとに基づいて、制御に利用される横加速度である制御横加速度Ｇｙ*が、次式に従って決定される。
Ｇｙ*＝Ｋ1・Ｇｙｃ＋Ｋ2・Ｇｙｒ
ここで、Ｋ1，Ｋ2はゲインであり、そのように決定された制御横加速度Ｇｙ*に基づいて、目標モータ回転角θ*が決定される。次いで、その目標モータ回転角θ*と実際のモータ回転角である実モータ回転角θとの偏差に基づくフィードバック制御手法に従って、電動モータ７０への目標供給電流ｉ*が決定され、その目標供給電流ｉ*に関する指令が、コントローラからインバータに発せられる。そして、インバータによって、アクチュエータ３０の回転位置を目標回転位置に近づけるべく、あるいは、目標回転位置に維持すべく、適切な電力がアクチュエータ３０の電動モータ７０に供給されるのである。
本スタビライザシステム１０においては、上述のように、前輪側と後輪側のスタビライザ装置１４の構成が互いに異なるため、スタビライザバー２０の剛性が互いに異なるものとなっている。そこで、本スタビライザシステム１０の制御では、制御横加速度Ｇｙ*に基づいて適正な目標モータ回転角θ*を決定する処理、つまり、アクチュエータ３０の目標動作量を決定する処理が前輪側と後輪側とで相違するものとなっている。以下、前輪側と後輪側のスタビライザ装置１４との各々におけるスタビライザバー２０の剛性について説明しつつ、それらの各々の制御について、個々に説明する。
ii）前輪側スタビライザ装置の制御
上述のように、前輪側スタビライザ装置１４ｆのスタビライザバー２０ｆは、右スタビライザバー部材２２ｆと左スタビライザバー部材２４ｆとでトーションバー部６０ｆｒ，６０ｆｌの長さおよび形状が異なり、アクチュエータ３０は、車幅方向の中央から右側に偏心して配設されている。例えば、ＦＦ仕様車等、車両の前側に種々の装置が搭載された車両の場合等において、特に顕著であるが、本スタビライザシステム１０においては、それらの装置との干渉を避けるために、左スタビライザバー部材２４ｆのトーションバー部６０ｆｌが軸線からシフトした状態で曲がった部分を有する形状とされ、アクチュエータ３０が偏心して配設されているのである。
スタビライザバー２０は、自身の剛性に応じたロール抑制力を発揮するものとされており、その剛性は、主に、それらトーションバー部６０の捩りに依拠する剛性によって定まるものであるが、トーションバー部６０の撓みに依拠する剛性成分も、当該スタビライザバー２０の剛性を決定付ける一成分となる。すなわち、スタビライザバー２０の剛性はトーションバー部６０の撓みにも依存するのである。前輪側スタビライザ装置１４ｆでは、アクチュエータ３０を挟んだ２つのトーションバー部６０ｆｌ，６０ｆｒの形状が互いに異なるものとなっており、アクチュエータ３０が偏心して配設されているため、スタビライザバー２０ｆのトーションバーとして機能する部分の撓みがロール抑制力を発揮する方向によって異なる。図４は、前輪側のスタビライザバー２０ｆの撓み量を模式的に示す図であり（図における太い実線が撓み量を示している）、具体的には、図４(a)に示す左旋回時におけるスタビライザバー２０ｆの各部位の撓み量と、図４(b)に示す右旋回時におけるスタビライザバー２０ｆの各部位の撓み量とを比較すると、同じ速度同じ操舵量であっても、右旋回時の方が撓み量が大きくなる。特に、スタビライザバー２０ｆの車両左側の端部の右旋回時における変位量が、左旋回時における撓み量に比べて大きくなっている。このことから解るように、前輪側スタビライザ装置１４においては、スタビライザバー２０ｆの剛性が、ロールモーメントの方向によって異なるものとなっており、詳しく言えば、左旋回によって車体に加わるロールモーメントに対するスタビライザバー剛性が、右旋回によって車体に加わるロールモーメントに対するスタビライザバー剛性より大きくなっているのである。
このように、前輪側スタビライザ装置１４ｆでは、車体が受けるロールモーメントの方向によってスタビライザバー２０ｆの剛性差が生じており、ある大きさのロール抑制力を発揮させるために必要なアクチュエータ３０の回転位置が、上述の中立位置からいずれの方向にアクチュエータ３０を回転させるかによって異ならせる必要がある。具体的には、図５に示すように、上記剛性差を解消すべく、同じ大きさのロールモーメントに対抗するための目標モータ回転角θ*の大きさを、車両が右に旋回する場合に左に旋回する場合に比較して大きくする必要があるのである。そこで、前輪側のスタビライザ装置１４ｆにおいては、上述の制御横加速度Ｇｙ*に基づいて目標モータ回転角θ*を決定するためのマップデータが、図６に示すように、２通り用意されており、車両の旋回方向、つまり、制御横加速度Ｇｙ*の向きによって、使用するマップデータを変更して、目標モータ回転角θ*を決定するようにされている。なお、実際は、モータ回転角θ，制御横加速度Ｇｙおよびロールモーメントは、方向によって、正の値あるいは負の値となるが、図５，図６、およびそれらを用いた上記説明では、理解を容易にするために、それらの正負が省略され、それらの大きさのみを比較するようにして説明を行っている。
なお、上記制御では、旋回方向によって目標モータ回転角θ*を異ならせるために、２通りのマップデータを用いる方法によって、目標モータ回転角θ*を決定するようにされているが、その方法に代え、他の方法で目標モータ回転角θ*を決定してもよい。具体的には、制御横加速度Ｇｙ*をパラメータとするところの旋回方向に拘わらない１つのマップデータによって、基準となる目標モータ回転角θ0*を決定し、次式
θ*＝Ｋ・θ0*
に従うとともに、ゲインＫを旋回方向に応じて選択し、その選択したゲインＫに基づいて目標モータ回転角θ*を決定してもよい。詳しくは、ゲインＫを、左旋回方向、つまり、制御横加速度Ｇｙ*が左旋回において生じる値となっている場合には、ＫLとし、右旋回方向、つまり、制御横加速度Ｇｙ*が右旋回において生じる値となっている場合には、ＫR（＞ＫL）として、上記式に従って、目標モータ回転角θ*を決定するような方法を採用することができるのである。
iii）後輪側スタビライザ装置の制御
後輪側スタビライザ装置１４ｒは、上述のように、左右のスタビライザバー部材２２ｒ，２４ｒが、ほぼ同じ形状とされており、また、アクチュエータ３０が、車幅方向において中央となる位置に配設されている。そのため、図示は省略するが、車体が受けるロールモーメントの方向によってスタビライザバーの剛性差は生じない。そこで、後輪側スタビライザ装置１４ｒにおいては、上記基本的な制御に従って、制御横加速度Ｇｙ*をパラメータとする旋回方向に拠らない１つのマップデータに基づいて、目標モータ回転角θ*が決定され、その目標モータ回転角θ*に基づく制御が実行される。
≪スタビライザ制御プログラム≫
本スタビライザシステム１０の制御は、図７ないし図９にフローチャートを示すスタビライザ制御プログラムが、イグニッションスイッチがＯＮ状態とされている間、短い時間間隔（例えば、数ｍsec）をおいて各スタビライザＥＣＵ１１１のコントローラにより繰り返し実行されることによって行われる。なお、図７に示すフローチャートは、後輪側に対して実行されるプログラムであり、図８および図９に示すフローチャートは前輪側に対して実行されるプログラムである。以下に、スタビライザ制御のフローを、図に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、前輪側のプログラムと後輪側のプログラムとでは、共通の処理を実行するステップが複数あるので、比較的単純な後輪側のプログラムを先に説明し、その後に、共通のステップについての重複を避けつつ、前輪側のプログラムを説明する。
i）後輪側スタビライザ制御プログラム
後輪側のスタビライザ制御プログラムでは、図７に示すように、まず、ステップ１（以下、単に「Ｓ１」と略す。他のステップについても同様とする）において、車速ｖがブレーキＥＣＵ１２４の演算値に基づいて取得され、ステアリングホイールの操作角δが、操作角センサ１２０の検出値に基づいて取得される。次に、Ｓ２において、Ｓ１において取得された車速ｖおよび操作角δに基づいて推定横加速度Ｇｙｃが推定される。スタビライザＥＣＵ１１１のコントローラには、車速ｖと操作角δとをパラメータとする推定横加速度Ｇｙｃに関するマップデータが格納されており、推定横加速度Ｇｙｃは、そのマップデータを参照することによって推定される。続いて、Ｓ３において、車体に実際に発生する横加速度である実横加速度Ｇｙｒが、横加速度センサ１２４の検出値に基づいて取得される。続くＳ４において、制御横加速度Ｇｙ*が、上述のように推定横加速度Ｇｙｃと実横加速度Ｇｙｒとから決定され、Ｓ５において、その制御横加速度Ｇｙ*に基づき、目標モータ回転角θ*が決定される。スタビライザＥＣＵ１１１のコントローラ内には、制御横加速度Ｇｙ*をパラメータとする目標モータ回転角θ*のマップデータが格納されており、Ｓ５では、そのマップデータを参照して、目標モータ回転角θ*が決定される。次にＳ６において、目標モータ回転角θ*と実モータ回転角θとの偏差であるモータ回転角偏差Δθに基づいて目標供給電流ｉ*が決定される。Ｓ７において、その目標供給電流ｉ*に関する指令値がインバータに出力される。
ii）前輪側スタビライザ制御プログラム
図８に前輪側スタビライザ制御プログラムをフローチャートで示す。前輪側についても後輪側スタビライザ制御プログラムと同様に、まず、Ｓ１１ないしＳ１４において制御横加速度Ｇｙ*が決定される。これらのステップは後輪側スタビライザ制御プログラムのＳ１ないしＳ４に対応している。次にＳ１５において、車両が右方向に旋回している状態であるか否かが判断される。具体的には、車両が右方向に旋回する場合において車体に生じる横加速度の値が正の値とされており、制御横加速度Ｇｙ*が０より大きい場合に右旋回状態であると判断される。続くＳ１６において、目標モータ回転角θ*を決定するためのマップデータとして右旋回用のマップデータが選択される。それに対して、制御横加速度Ｇｙ*が０あるいは０より小さい場合、すなわち、直進状態であるかまたは左旋回状態である場合には、Ｓ１５の判定がＮＯとなりＳ１７において左旋回用のマップデータが選択される。
Ｓ１６またはＳ１７においてマップデータが選択されれば、次にＳ１８において、制御横加速度Ｇｙ*と選択されたマップデータとに基づいて目標モータ回転角θ*が決定される。次に、Ｓ１９において、目標モータ回転角θ*と実モータ回転角θとの偏差であるモータ回転角偏差Δθに基づいて目標供給電流ｉ*が決定され、Ｓ２０において、目標供給電流ｉ*の指令値がインバータに出力される。
以上、前輪側スタビライザ装置１４ｆの制御について、２通りのマップデータを利用する場合について説明したが、上述のように、２つのゲインを用いて目標モータ回転角θ*を決定することも可能である。その場合の前輪側スタビライザ制御プログラムを、図９にフローチャートで示す。本プログラムにおいては、後輪側スタビライザ制御プログラムのＳ１ないしＳ５に対応するＳ３１ないしＳ３５において、基準となる目標モータ回転角θ0*が決定される。次にＳ３６において、Ｓ１５と同様に車両が右旋回状態であるか否かが判断される。右旋回状態であると判断されれば、Ｓ３７において、ゲインＫがＫRに設定される。それに対して、車両が右旋回状態ではない場合、すなわち停止または直進状態であるか左旋回状態である場合には、Ｓ３８に進んでゲインＫがよりＫR小さいＫLに設定される。続いて、Ｓ３９において、基準となる目標モータ回転角θ0*に、ゲインＫ、すなわち、ＫRとＫLとのいずれかを乗じた値が、目標モータ回転角θ*として決定される。次にＳ４０およびＳ４１において、目標供給電流ｉ*が決定され、指令値がインバータに出力される。
請求可能発明の実施例であるスタビライザシステムの全体構成を示す斜視図である。 図１のスタビライザシステムが備えるスタビライザ装置である(a)前輪側スタビライザ装置および(b)後輪側スタビライザ装置を示す概略図である。 スタビライザ装置を構成するアクチュエータを示す概略断面図である。 前輪側スタビライザ装置のスタビライザバーのロールモーメントによる撓みを概念的に示す図であって、(a)車両の左旋回時および(b)車両の右旋回時における撓みをそれぞれ示す図である。 前輪側スタビライザ装置において、車体が受けるロールモーメントに対抗するロール抑制力を発揮するために必要なアクチュエータの目標モータ回転角を概念的に示すグラフである。 前輪側スタビライザ装置において、車体が受ける横加速度をパラメータとして電動モータの目標モータ回転角を決定するためのマップデータを概念的に示す図である。 図１のスタビライザシステムにおいて実行される後輪側スタビライザ制御プログラムを示すフローチャートである。 図１のスタビライザシステムにおいて実行される前輪側スタビライザ制御プログラムを示すフローチャートである。 図１のスタビライザシステムにおいて実行される別の前輪側スタビライザ制御プログラムを示すフローチャートである。
符号の説明
１０：車両用スタビライザシステム １４：スタビライザ装置 ２０：スタビライザバー ２２：右スタビライザバー部材 ２４：左スタビライザバー部材 ３０：アクチュエータ ６０：トーションバー部 ６２：アーム部 ７０：電動モータ ７２：減速機 ７４：ハウジング １１１：スタビライザ電子制御ユニット（スタビライザＥＣＵ）（制御装置） １２０：操作角センサ １２２：横加速度センサ １２４：ブレーキ電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ） １２６：車輪速センサ

Claims (8)

  1. 両端部が左右の車輪の各々を保持する車輪保持部材の各々に連結されたスタビライザバーと、中立位置からの動作量に応じて前記スタビライザバーの剛性を変化させるアクチュエータとを有するスタビライザ装置と、
    車体が受けるロールモーメントを指標するロールモーメント指標量に基づいて前記アクチュエータの目標動作量を決定し、動作量がその目標動作量となるように前記アクチュエータの作動を制御する制御装置と
    を備えた車両用スタビライザシステムであって、
    前記制御装置が、車体が受けるロールモーメントの方向によって目標動作量を異なる値に決定して、前記アクチュエータの作動を制御するものである車両用スタビライザシステム。
  2. 前記制御装置が、ロールモーメント指標量の増加に対する目標動作量の増加の割合が車体が受けるロールモーメントの方向によって互いに異なるように設定されたロールモーメント指標量と目標動作量との関係に従って、目標動作量を決定するものである請求項１に記載の車両用スタビライザシステム。
  3. 前記制御装置が、ロールモーメント指標量に基づいて目標動作量を決定する際のゲインを車体が受けるロールモーメントの方向によって異ならせて、目標動作量を決定するものである請求項１または請求項２に記載の車両用スタビライザシステム。
  4. 前記制御装置が、前記スタビライザ装置の構造に起因して生じるところの車体が受けるロールモーメントの方向に依拠する前記スタビライザバーの剛性差を緩和すべく、車体が受けるロールモーメントの方向によって前記目標動作量を異なる値に決定するものである請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の車両用スタビライザシステム。
  5. 前記スタビライザバーが、
    それぞれが、車幅方向に延びる軸線上に配設されるトーションバー部と、そのトーションバー部に連続してそのトーションバー部と交差して延びるとともに先端部において前記車輪保持部材に連結されるアーム部とを有する１対のスタビライザバー部材を含んで構成され、
    前記アクチュエータが、前記１対のスタビライザバー部材のトーションバー部を前記軸線のまわりに相対回転させるとともに、前記動作量としての前記１対のスタビライザバー部材各々のトーションバー部の相対回転量に応じて前記スタビライザバーの剛性を変化させるものである請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の車両用スタビライザシステム。
  6. 前記スタビライザ装置が、
    前記アクチュエータが車幅方向に偏心した位置に配設され、かつ、前記１対のスタビライザバー部材の各々のトーションバー部が互いに異なる長さとされた構造をなす請求項５に記載の車両用スタビライザシステム。
  7. 前記スタビライザ装置が、
    前記１対のスタビライザバー部材の各々の前記トーションバー部の少なくとも一方が前記軸線からシフトする状態に曲がった部分を有し、それらトーションバー部が互いに異なる形とされた構造をなす請求項５または請求項６に記載の車両用スタビライザシステム。
  8. 前記アクチュエータが、ハウジングと、それぞれがそのハウジングに支持されて配設された電動モータおよびその電動モータの回転を減速させる減速機構とを含んで構成され、前記１対のスタビライザバー部材の一方のトーションバー部が前記ハウジングに相対回転不能に接続され、他方のトーションバー部が前記減速機構の出力部に相対回転不能に接続された請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の車両用スタビライザシステム。
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