JP2010095124A - スタビライザ装置とステアリングギヤ比変更装置とを備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】アクティブスタビライザ装置とステアリングギヤ比変更装置とを備えた車両の実用性を向上させる。
【解決手段】(A)ある依拠パラメータを基準としたステアリングギヤ比ｒが標準ギヤ比ｒ_B(ｖ)となるように、ステアリングギヤ比変更装置を制御する標準制御（Ｓ３）と、(B)スタビライザ装置が有するアクチュエータが駆動されない時に、ステアリングギヤ比ｒが標準ギヤ比ｒ_B(ｖ)とは異なるように規定されたスタビライザ非作動時ギヤ比Ｋ・ｒ_B(ｖ)となるように、ステアリングギヤ比変更装置を制御するスタビライザ非作動時制御（Ｓ４，５）とを選択的に実行可能に構成する。スタビライザ装置が非作動となった場合のロール剛性の低下に起因して、車両のロール剛性配分が変化した場合であっても、スタビライザ非作動時制御によって、操舵に対するヨーレートの変化を抑えることが可能である。
【選択図】図１０

Description

本発明は、アクチュエータの作動によって自身が発生させるロール抑制力を変更するスタビライザ装置と、操舵量に対する転舵量の比であるステアリングギヤ比を変更するステアリングギヤ比変更装置とを備えた車両に関し、特に、そのスタビライザ装置を制御できない場合等に対処するためのステアリングギヤ比変更装置の制御に関する。

スタビライザ装置は、スタビライザバーの捩り反力を利用して、車体のロールを抑制する装置である。近年では、例えば、下記特許文献に記載されているように、アクチュエータを有し、そのアクチュエータによってロール抑制力をアクティブに変更可能、つまり、ロール剛性を変更可能な装置、いわゆるアクティブスタビライザ装置が検討され、既に実用化され始めている。また、車両が備えるステアリングシステムとして、例えば、ステアリングホイール等のステアリング操作部材（以下、単に「操作部材」と略す場合がある）の操舵量に対する車輪の転舵量の比であるステアリングギヤ比が、車両走行速度等のパラメータに基づいて変更するステアリングギヤ比変更装置を備えたシステム、いわゆるＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio Steering）システムが検討され、既に実用化され始めている。
特開２００５−２７１８２７号公報 特開２００８−４４４０５号公報 特開２００７−４５２２６号公報

上述したアクティブスタビライザ装置のアクチュエータが駆動されない場合、例えば、アクチュエータの失陥や電源から電力の供給を受けることができないような場合には、ロール剛性が大きく低下することになる。そして、そのロール剛性は、ステアリングシステムの操縦・安定性等に密接に関連する。例えば、スタビライザ装置の異常によるロール剛性の低下に起因して、ステアリングホイール等のステアリング操作部材（以下、単に「操作部材」と略す場合がある）等に生じる共振振動を増大させる場合がある。下記特許文献３に記載された車両は、そのスタビライザ装置の異常によるロール剛性の低下に起因する操作部材等の共振振動を減衰すべく、パワーステアリング装置が発生させる力を制御するように構成される。

上述したように、スタビライザ装置のアクチュエータが駆動されないような事態となり、そのことによるロール剛性の低下に対処することにより、スタビライザ装置を備えた車両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、先に述べたステアリングギヤ比変更装置を制御することによって、スタビライザ装置が制御されない場合のロール剛性の低下に対処するものであり、スタビライザ装置とステアリングギヤ比変更装置とを備えた車両の実用性を向上させることを課題とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するために、請求項１に記載の車両は、
自身の捩り反力に依拠するロール抑制力を発生させるスタビライザバーと、そのスタビライザバーが発生させるロール抑制力を変更可能なアクチュエータとを有するスタビライザ装置と、
運転者によって操作されるステアリング操作部材の操舵量に対する車輪の転舵量の比であるステアリングギヤ比を変更するステアリングギヤ比変更装置と、
ある依拠パラメータに基づいて前記ステアリングギヤ比変更装置を制御することで前記ステアリングギヤ比を制御する制御装置であって、(A)前記ステアリングギヤ比が標準ギヤ比となるように、前記ステアリングギヤ比変更装置を制御する標準制御と、(B)前記スタビライザ装置が有する前記アクチュエータが駆動されない時に、前記ステアリングギヤ比が前記標準ギヤ比とは異なるように規定されたアクチュエータ非駆動時ギヤ比となるように、前記ステアリングギヤ比変更装置を制御するアクチュエータ非駆動時制御とを選択的に実行する制御装置と
を含んで構成される。

スタビライザ装置のアクチュエータが駆動されない事態（以下、「スタビライザ非作動時」という場合がある）となり、ロール剛性が低下した場合には、例えば、前後輪のロール剛性配分が変わってしまうことがある。そのロール剛性配分が変化すると、ステアリングのステア特性（アンダステア／オーバステア特性）も変化することになる。詳しく言えば、運転者の操舵に対して車両が向きを変える時間、つまり、操舵に対するヨーレート（ヨー角速度）が変わってしまうのである。具体的には、運転者の操舵フィーリングの急変、ヨーレートが低下した場合の緊急回避性能の低下など、種々の問題が生じることになる。

本発明の車両によれば、スタビライザ非作動時においてロール剛性が低下した場合、ステアリングギヤ比変更装置の制御であるスタビライザ非作動時制御によって、ステアリングギヤ比を標準制御における標準ギヤ比から変更することで、上述したヨーレートの変化を抑えることが可能である。したがって、上述した操舵フィーリングの変化を抑えること、緊急回避性能の低下の抑制あるいは防止が可能となる。そのような利点を有することで、本発明の車両は実用性の高いものとなる。

また、スタビライザ装置は前輪側と後輪側の各々に設けられることが、一般的である。
例えば、後輪側のスタビライザ装置のアクチュエータが駆動されず、前輪側のロール剛性のみが低下する場合を考える。この場合、前輪の荷重移動が小さくなり、前輪のコーナリングパワーが大きくなるため、アンダステアが弱まる、あるいは、オーバステアとなる。つまり、操舵に対するヨーレートが高くなり、車両の走行の安定性（直進性）の低下等が生じることになる。本発明の車両によれば、ステアリングギヤ比を標準ギヤ比より低くなるように制御することで、ヨーレートの上昇を抑えることが可能である。逆に、前輪側のスタビライザ装置のアクチュエータが駆動されず、後輪側のロール剛性のみが低下する場合を考える。この場合、後輪の荷重移動が小さくなり、後輪のコーナリングパワーが大きくなるため、アンダステアが強くなる。つまり、操舵に対するヨーレートが低くなり、車両の緊急回避性能の低下等が生じることになる。本発明の車両によれば、ステアリングギヤ比を標準ギヤ比より高くなるように制御することで、ヨーレートの低下を抑えることが可能である。

また、請求項２に記載の車両は、
前輪および後輪に対応して設けられ、それぞれが、前記スタビライザ装置である１対のスタビライザ装置を備え、
前記スタビライザ非作動時制御が、
前記１対のスタビライザ装置の各々が有する前記アクチュエータがともに駆動されない時に、前記ステアリングギヤ比が、前記標準ギヤ比より高くなるように規定された前記スタビライザ非作動時ギヤ比となるように、前記ステアリングギヤ比変更装置を制御するように構成される。

前輪および後輪に対応して１対のスタビライザ装置が設けられるような場合、直進時の安定性を考慮したロール剛性配分から、旋回時の回頭性を向上させるロール剛性配分に変更するように制御されるのが一般的である。つまり、通常の直進時のアンダステアの状態から、旋回時に、そのアンダステアを弱める、あるいは、オーバステアとなるように、後輪側のロール剛性を上昇させる量が、前輪側のロール剛性を上昇させる量に比較して大きくなるように制御される場合がある。そのような場合に、１対のスタビライザ装置の各々のアクチュエータがともに駆動されない状況、例えば、バッテリの充電量（残存電気エネルギ量）の低下等に起因にして、電源からの電力の供給が受けられないような状況下においては、前輪側，後輪側の両者のロール剛性が低下することになる。その際、後輪側のロール剛性の低下量が、前輪側のロール剛性の低下量より大きいため、アンダステアが強くなる。したがって、請求項２に記載の車両によれば、ステアリングギヤ比が、標準ギヤ比より高くなるように規定されたスタビライザ非作動時ギヤ比となるように制御され、操舵に対するヨーレートの低下が抑えられることになる。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、本発明の一実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記の実施例に限定されるものではなく、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。

＜車両の全体構成＞
i）スタビライザシステムの構成
図１に、請求可能発明の実施例である車両を模式的に示す。本車両には、スタビライザシステム１０が搭載され、そのスタビライザシステム１０は、前後左右の車輪１２ＦＬ，１２ＦＲ，１２ＲＬ，１２ＲＲの前輪側と後輪側との各々に配設された１対のスタビライザ装置２０とを備えている。それら１対のスタビライザ装置２０の各々は、スタビライザバー２２と、アクチュエータ２４とを有している。なお、１対のスタビライザ装置２０の各々は、略同様の構成であるため、説明の簡略化に配慮して、以下、前輪側のスタビライザ装置２０を代表して詳しく説明する。

図２は、前輪側に配設されたスタビライザ装置２０を車両上方から眺めた図である。スタビライザバー２２は、１対のスタビライザバー部材３０を有し、それら１対のスタビライザバー部材３０がアクチュエータ２４を介して接続された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３０の各々は、概して車幅方向に延びるトーションバー部３２と、そのトーションバー部３２の車幅方向外側の端部からそれと交差して概ね車両の前方に向かって延びるアーム部３４とに区分することができる。各スタビライザバー部材３０のトーションバー部３２は、アーム部３４に近い箇所において、車体に固定的に設けられた保持具３６によって回転可能に保持され、互いに同軸的に配設されている。各トーションバー部３２の車幅方向内側の端部は、後に詳しく説明するようにアクチュエータ２４に接続されている。一方、アーム部３４の車両前方側の端部は、ロアアーム３８に連結されている。

スタビライザ装置２０が有するアクチュエータ２４は、図３に示すように、電磁モータ６０（以下、単に「モータ６０」という場合がある）と、そのモータ６０の回転を減速して伝達する減速機６２とを含んで構成されている。これらモータ６０と減速機６２とは、アクチュエータ２４のハウジング６４内に設けられている。そのハウジング６４の一端部には、１対のスタビライザバー部材３０の一方（図における左側のもの）のトーションバー部３２の端部が固定的に接続されており、一方、１対のスタビライザバー部材３０の他方（図における右側のもの）は、ハウジング６４の他端部からそれの内部に延び入り、そのハウジング６４に回転可能に保持された中空状のモータ軸６８を貫通する状態で配設されるとともに、後に詳しく説明するように、減速機６２と接続されている。さらに、１対のスタビライザバー部材３０の他方は、それの軸方向の中間部において、ブシュ型軸受７０を介してハウジング６４に回転可能に保持されている。なお、ハウジング６４内に、モータ６０の回転角度を検出するためのモータ回転角センサ７８が設けられており、アクチュエータ２４の制御、つまり、スタビライザ装置２０の制御に利用される。

減速機６２は、波動発生器（ウェーブジェネレータ）８０，フレキシブルギヤ（フレクスプライン）８２およびリングギヤ（サーキュラスプライン）８４を備え、ハーモニックギヤ機構（「ハーモニックドライブ（登録商標）機構」，「ストレインウェーブギヤリング機構」等と呼ばれることもある）として構成されている。波動発生器８０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６８の一端部に固定されている。フレキシブルギヤ８２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（本減速機６２では、４００歯）が形成されている。このフレキシブルギヤ８２は、先に説明した１対のスタビライザバー部材３０の他方（図において右側のもの）のトーションバー部３２の端部に接続され、それによって支持されている。詳しく言えば、そのスタビライザバー部材３０のトーションバー部３２は、モータ軸６８を貫通しており、それから延び出す部分の外周面において、当該減速機６２の出力部としてのフレキシブルギヤ８２の底部を貫通する状態でその底部とスプライン嵌合によって相対回転不能に接続されている。リングギヤ８４は、概してリング状をなして内周に複数の歯（本減速機６２においては、４０２歯）が形成されたものであり、ハウジング６４に固定されている。フレキシブルギヤ８２は、その周壁部が波動発生器８０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８４と噛合し、他の箇所では噛合しない状態とされている。このような構造により、波動発生器８０が１回転（３６０度）すると、つまり、電磁モータ６０のモータ軸６８が１回転すると、フレキシブルギヤ８２とリングギヤ８４とが、２歯分だけ相対回転させられる。つまり、減速機６２の減速比は、１／２００とされている。

上述のような構成から、車両の旋回等によって、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３０を相対回転させる力、つまり、アクチュエータ２４に対する外力が作用する。その場合、モータ６０が発生させる力であるモータ力（モータ６０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２４がその外力に対抗する力を発生させているときには、それら２つのスタビライザバー部材３０によって構成された１つのスタビライザバー２２が捩じられることになる。この捩りにより生じる捩り反力は、ロールモーメントに対抗する力となる。つまり、スタビライザ装置２０が、スタビライザバー２２の捩り反力によってロール抑制力を発生させているのである。そして、モータ力によってアクチュエータ２４の回転量、つまり、モータ６０の回転角を変化させて、左右のスタビライザバー部材３０の相対回転量を変化させることで、上記ロール抑制力が変化し、車体のロールをアクティブに抑制することが可能となる。

本スタビライザシステム１０は、図１に示すように、スタビライザ電子制御ユニット９０（以下、「スタビライザＥＣＵ９０」という場合がある）によって、アクチュエータ２４の制御、詳しくは、アクチュエータ２４のモータ６０の作動の制御が行われる。スタビライザＥＣＵ９０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たコントローラ９２と、各アクチュエータ２４が有するモータ６０に対応する駆動回路としてのインバータ９４とを有している。そのインバータ９４は、コンバータ９６を介してバッテリ９８に接続されており、各アクチュエータ２４のモータ６０には、そのコンバータ９６とバッテリ９８とを含んで構成される電源から電力が供給される。なお、モータ６０は定電圧駆動されることから、モータ６０への供給電力は、供給電流を変更することによって変更され、モータ６０の力は、その供給電流に応じた力となる。また、インバータ９４は、起電力によって発電された電力をバッテリ９８に回生可能な構造とされており、モータ６０は、供給電力に依存したモータ力だけでなく、起電力に依存したモータ力を発生させる場合がある。つまり、インバータ９４は、電源からの供給電流であるか、起電力によって生じる発電電流であるかに拘わらず、モータ６０を流れる電流、つまり、モータ６０の通電電流を調整して、モータ力を制御する構造とされている。

ちなみに、バッテリ９８は、車両に搭載される他の電気装置等へ影響を与えることなく、１対のスタビライザ装置２０への安定した電力供給，回生電力による充電が行われるように、メインバッテリ１００とは別に設けられたサブバッテリである（以下の説明においては、「サブバッテリ９８」という場合がある）。なお、そのサブバッテリ９８の電力が低下した場合に鑑みて、メインバッテリ１００からサブバッテリ９８への充電が可能に構成されている。

図４に示すように、各アクチュエータ２４のモータ６０は、コイルがデルタ結線された三相ブラシレスＤＣモータであり、上述したようにインバータ９４によって制御駆動される。そのインバータ９４は、図に示すような一般的なものであり、high側（高電位側），low側（低電位側）のそれぞれに対応し、かつ、モータ６０の３つの相であるＵ相，Ｖ相，Ｗ相のそれぞれに対応する６つのスイッチング素子ＨＵＳ，ＨＶＳ，ＨＷＳ，ＬＵＳ，ＬＶＳ，ＬＷＳを備えている。インバータ９４は、いわゆる１２０°通電矩形波駆動によってモータ６０を駆動するのであり、インバータ９４が有するスイッチング素子切換回路１０２によって、モータ６０に設けられた３つのホール素子Ｈの検出信号により電気角が判断され、その電気角に基づいて６つのスイッチング素子の開閉が制御される。そして、そのスイッチング素子の制御は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御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のであり、そのディーティ比の変更によりモータ６０の通電電流が変更されるようになっている。

また、モータ６０の３つの相の通電端子間、詳しくは、Ｕ相とＶ相との通電端子間，Ｖ相とＷ相との通電端子間の各々には、それぞれが、電流の供給を受けている場合にはＯＦＦ状態（開状態）とされ、例えば、電源から電流の供給を受けられないような場合にＯＮ状態（閉状態）とされることでそれらの通電端子間を短絡させることが可能な短絡リレー１０４，１０６が設けられている。

ii）ステアリングシステムの構成
本車両には、図１に示すように、ステアリングシステム１１０も搭載される。そのステアリングシステム１１０は、操作装置１２０と、転舵装置１２２と、ステアリングギヤ比変更装置としてのＶＧＲＳアクチュエータ１２４とを備えており、いわゆるＶＧＲＳシステムとされている。

操作装置１２０は、ステアリング操作部材としてのステアリングホイール１３０と、ステアリングコラム１３２（以下、単に「コラム１３２」と略する場合がある）とを含んで構成されている。コラム１３２は、一端部にステアリングホイール１３０が接続されたステアリングシャフト１３４と、ステアリングシャフト１３４を回転可能に保持するシャフトハウジングとしてのステアリングチューブ１３６（以下、単に「チューブ１３６」と略す場合がある）とを含んで構成されている。チューブ１３６がインストゥルメンツパネルのリインフォースメントに固定されることで、コラム１３２が車体に固定して設けられている。

転舵装置１２２は、ラックアンドピニオン式のものであり、操作装置１０側からの回転が入力されるピニオン軸１４０の回転によって、転舵ロッド１４２が軸方向に移動するようにされている。その転舵ロッド１４２は、それの両端部が、ボールジョイント，タイロッド等を介して、左右の前輪１２ＦＲ，ＦＬの各々を保持するステアリングナックル１４４に連結されている。また、転舵装置１２２は、前輪１２ＦＲ，ＦＬの転舵に要する転舵力を助勢する助勢機構１４６を備えており、その助勢機構１４６が発生させるアシスト力によって、転舵ロッド１４２の軸方向の移動が助勢される構造とされている。なお、図示は省略するが、ピニオン軸１４０は、トーションバーを含んで構成されており、そのトーションバーの捻り量に基づいて操舵トルクが推定可能とされ、その推定された操舵トルクに基づいて、アシスト力が制御される。

ＶＧＲＳアクチュエータ１２４は、ステアリングホイール１３０の回転に応じて回転するステアリングシャフト１３４の回転を、転舵装置１２２に伝達する機能を果たす装置である。図１に示すように、ＶＧＲＳアクチュエータ１２４は、自身のハウジング１６０と入力軸１６２とが一体的に設けられており、入力軸１６２の回転に伴ってハウジング１６０も回転する構造のものとされている。その入力軸１６２は、ステアリングシャフト１３４に連結されている。また、ＶＧＲＳアクチュエータ１２４は出力軸１６６を備えており、出力軸１６６のハウジング１６０から延び出す一端部は、インタミディエイトシャフト１６８を介して、転舵装置１２２の入力軸であるピニオン軸１４０に連結されている。

図５に、ＶＧＲＳアクチュエータ１２４を車両左側から眺めた側面断面図を示す。ＶＧＲＳアクチュエータ１２４は、先に述べたハウジング１６０，ハウジング１６０に対して回転不能に設けられた入力軸１６２，ハウジング１６０に対して回転可能に設けられた出力軸１６６と、入力軸１６２の回転を回転比が変更可能な状態で出力軸１６６に伝達するハーモニックギヤ機構１８０と、そのハーモニックギヤ機構１８０の駆動源としてのＶＧＲＳモータ１８２とを含んで構成されている。ハウジング１６０は、概して段付の筒状に形成されたものであり、車両後方側に突出する部分に入力軸１６２が嵌入されることで、ハウジング１６０と入力軸１６２とは相対回転不能とされている。ハウジング１６０の車両前方側には、出力軸１６６がブシュ１８６を介して回転可能に保持されており、その出力軸１６６の車両後方側がフランジ部１８８とされている。また、出力軸１６６は、車両前方側のハウジング１６０から延出する部分の外周にセレーションが形成されており、このセレーションが形成された部分において、インタミディエイトシャフト１６８に連結され、転舵装置１２２に回転が出力される。

図６に、ハーモニックギヤ機構１８０の分解図を示し、この図をも参照しつつ、ハーモニックギヤ機構１８０の構成および機能を説明する。ハーモニックギヤ機構１８０は、第１リングギヤとしてのステータギヤ２００と、第２リングギヤとしてのドリブンギヤ２０２と、それらに噛合するフレキシブルギヤ２０４と、フレキシブルギヤ２０４を周回可能に支持するウェーブジェネレータ２０６とを含んで構成されている。ステータギヤ２００は、内歯が形成されたリングギヤであり、ハウジング１６０の内周面の車両前方側に固定されて設けられ、ハウジング１６０と相対回転不能とされている。ドリブンギヤ２０２は、内歯（ステータギヤの歯数よりやや少ない歯数、例えば２つ少ない歯数）が形成されたリングギヤであり、出力軸１６６のフランジ部１８８の外周部に固定されて設けられ、出力軸１６６と相対回転不能とされている。フレキシブルギヤ２０４は、外歯（ドリブンギヤ２０２と同じ歯数）が形成された弾性変形可能な環状のものである。ウェーブジェネレータ２０６は、楕円カム板２０８と、楕円カム板２０８の外周に嵌められたベアリング２１０とを含んで構成される。楕円カム板２０８は、自身の中心に軸穴が設けられており、その軸穴にＶＧＲＳモータ１８２のモータ軸２２０の車両前方部を嵌入させた状態で、モータ軸５５０と相対回転不能とされている。ベアリング２１０の外周には、フレキシブルギヤ２０４が装着されている。そのフレキシブルギヤ２０４は、ウェーブジェネレータ２０６によって楕円状に変形させられており、楕円の長軸部分における２箇所で、ステータギヤ２００，ドリブンギヤ２０２と噛合し、他の部分では噛合しない状態とされている。

モータ軸２２０のステータギヤ２００に対する回転を禁止した状態で、ステータギヤ２００を回転させた場合、ステータギヤ２００とともにウェーブジェネレータ２０６も回転し、それらの間に位置するフレキシブルギヤ２０４もそれらと一体的に回転する。それにより、フレキシブルギヤ２０４と噛合するドリブンギヤ２０２も、ステータギヤ２００と同方向に回転するのであり、ドリブンギヤ２０２は、ステータギヤ２００の回転に対して１：１の比で回転するのである。なお、この比は、ステータギヤ２００の回転量に対するドリブンギヤ２０２の回転量の比である回転比であって、ウェーブジェネレータ２０６をステータギヤ２００に対して固定した状態における固定的な比である固定回転比（＝１）である。

また、モータ軸２２０を回転させてウェーブジェネレータ２０６を回転させる場合を考える。まず、説明を単純化するために、ステータギヤ２００を固定させて考えれば、ウェーブジェネレータ２０６を回転させた場合、フレキシブルギヤ２０４は弾性変形し、噛合位置を移動させつつ回転する。ステータギヤ２００とドリブンギヤ２０２との歯数が異なるため、ステータギヤ２００とドリブンギヤ２０２との間には、ウェーブジェネレータ２０６の１回転あたり２歯分の回転位相差が生じることになる。ステータギヤ２００の回転方向とウェーブジェネレータ２０６との回転方向が同じであれば、ドリブンギヤ２０２は、上記固定回転比以下に減速される。逆に、ステータギヤ２００の回転方向とウェーブジェネレータ２０６との回転方向が反対であれば、ドリブンギヤ２０２は、上記固定回転比以上に増速される。なお、増速，減速の程度は、ウェーブジェネレータ２０６の回転速度に依存するため、ＶＧＲＳモータ１８２の回転速度を変更することによって、ステータギヤ２００の回転量に対するドリブンギヤ２０２の回転量の比である回転比を任意に変更することが可能である。このようにして、ハーモニックギヤ機構１８０は、入力軸１６２の回転を、回転比を変更可能に出力軸１６６に伝達するのである。上記回転比は、ステアリングホイール１３０の操作角δに対する車輪の転舵角φの比であるステアリングギヤ比φ／δでもあることから、ＶＧＲＳアクチュエータ１２４は、上記回転比を変更することで、ステアリングギヤ比φ／δを変更するものとされている。

本ステアリングシステム１１０は、図１に示すように、ステアリング電子制御ユニット２５０（以下、「ステアリングＥＣＵ２５０」という場合がある）によって、転舵装置１２２が有する助勢機構１４６の制御、および、ＶＧＲＳアクチュエータ１２４の制御、詳しくは、ＶＧＲＳモータ１８２の作動の制御が行われる。ステアリングＥＣＵ１８６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たコントローラ２５２と、ＶＧＲＳモータ１８２を駆動するインバータ２５４とを有している。そのインバータ２５４は、図４に示したアクチュエータ２４のインバータ９４と同じ構成のものである。なお、インバータ２６４は、先に述べたメインバッテリ１００にコンバータ２５６を介して接続されており、そのメインバッテリ１００からＶＧＲＳモータ１８２に電力（電流）が供給される。ちなみに、ステアリングＥＣＵ２５０は、前述したスタビライザＥＣＵ９０と接続されており、相互に通信可能となっている。

iii）車両に搭載されるセンサ
車両には、イグニッションスイッチ［Ｉ／Ｇ］２８０，車両走行速度（以下、「車速」と略す場合がある）を検出するための車速センサ［ｖ］２８２，ステアリングホイール１９０の中立位置を基準とした操作角を検出するための操作角センサ［δ］２８４，ステアリングホイール２０が中立状態にある場合のＶＧＲＳモータ１８２のモータ軸２２０の位置である中立位置からの回転角を検出可能なモータ回転角センサ［θ_V］２８６等が設けられており、それらはステアリングＥＣＵ２５０のコンピュータに接続されている。スタビライザＥＣＵ１００は、それらのスイッチ，センサからの信号に基づいて、ＶＧＲＳアクチュエータ１２４の制御を行うものとされている。ちなみに、［ ］内の文字は、上記スイッチ,センサ等を図面において表わす場合に用いる符号である。また、ステアリングＥＣＵ２５０のコントローラ２５２が備えるＲＯＭには、後に説明するところのＶＧＲＳアクチュエータ１２４の制御に関するプログラム，各種のデータ等が記憶されている。

＜車両における制御＞
i）スタビライザシステムの制御
スタビライザシステム１０では、１対のスタビライザ装置２０の各々を独立して制御することが可能となっており、それらスタビライザ装置２０の各々が、車両の旋回に起因する車体のロールを効果的に抑制するためのロール抑制制御が実行されることによって制御される。詳しい説明は省略するが、ロール抑制制御は、車体のロールを効果的に抑制すべく、車体が受けるロールモーメントに応じた大きさのロール抑制力を発生させる制御である。先にも述べたように、ロール抑制力は、モータ６０のモータ回転角を変更することによって変化させることが可能であるため、モータ６０の実際のモータ回転角である実モータ回転角が、目標モータ回転角となるようにすることで、目標となるロール抑制力を発生させる。なお、車両旋回時の回頭性を向上させるために、後輪側のロール剛性が上昇させられる量が、前輪側のロール剛性が上昇させられる量に比較して大きくされている。

例えば、スタビライザシステム１０において、制御に用いられるセンサ，スタビライザＥＣＵ９０内の故障や異常、アクチュエータ２４の故障等、何らかの失陥が生じた場合には、１対のスタビライザ装置２０のうちの少なくとも一方のアクチュエータ２４を駆動できない事態や、あるいは、１対のスタビライザ装置２０を適切に制御できない事態となる。そのような場合には、１対のスタビライザ装置２０の制御が禁止、つまり、アクチュエータ２４が駆動されないようになっている。具体的には、コンバータ９６によって、サブバッテリ９８とインバータ９４とが電気的に切断された状態が実現されるとともに、先に述べた短絡リレー１０４，１０６がＯＮ状態とされ、モータ６０の通電端子間が短絡させられるのである。そのような場合には、従来の単一のスタビライザバーで構成されるスタビライザ装置と、ほぼ同等の機能となる。ちなみに、１対のスタビライザ装置２０の制御が禁止されている間に、メインバッテリ１００からサブバッテリ９８の充電が行われるようになっている。

また、例えば、スタビライザシステム１０は、比較的大きな電力を必要とするため、サブバッテリ９８の電圧が降下して、安定した電流供給ができない事態が生じる虞がある。そこで、スタビライザシステム１０では、サブバッテリ９８の端子電圧に基づいて、サブバッテリ９８の充電量（残存電気エネルギ量）が閾量より低くなったことが推定される場合にも、１対のスタビライザ装置２０のアクチュエータ２４が駆動されないようになっている。

ii）ステアリングシステムの制御
ステアリングＥＣＵ２５０は、ステアリングホイール１３０の操作角に応じた転舵角となるように、ＶＧＲＳアクチュエータ１２４のＶＧＲＳモータ１８２を制御するとともに、ピニオン軸１４０の有するトーションバーの捻り量に基づいて推定された操舵トルクに応じたアシスト力を発揮するように、助勢機構１４６を制御する。ＶＧＲＳアクチュエータ１２４の制御について詳しく言えば、ステアリングホイール１３０の操作角に基づいて目標となる車輪１２の転舵角が決定され、実際の転舵角が目標転舵角となるようにＶＧＲＳアクチュエータ１２４を制御する。

(a)標準制御
この制御は、上述したように、操作角センサ２８の検出信号に基づいて取得されたステアリングホイール１３０の操作角δに基づいて目標転舵角φ^*が決定され、その目標転舵角φ^*となるように車輪１２を転舵させるものである。その上記目標転舵角φ^*は、車速ｖに応じて変更される。つまり、通常は、車速ｖに応じたステータギヤ１２０に対するドリブンギヤ１２２の回転比、つまり、ステアリングホイール１３０の操作角δに対する車輪の転舵角φの比であるステアリングギヤ比ｒ（以下、単に「ギヤ比ｒ」という場合がある）が、図７の実線に示す標準ギヤ比ｒ_B(ｖ)となるように、ＶＧＲＳアクチュエータ１２４を制御する標準制御が実行される。ちなみに、図に示す破線は、ウェーブジェネレータ２０６のステータギヤ２００に対する回転を禁止した状態におけるギヤ比である固定ギヤ比ｒ₀（＝１）である。この図７の関係より、車速センサ２８２の検出信号に基づいて取得された車速ｖに対して目標となるギヤ比ｒが決定され、そのギヤ比に基づいて目標転舵角φ^*が決定される。つまり、目標転舵角φ^*は、操作角δと標準ギヤ比ｒ_B(ｖ)とに基づいて決定されるのであり、次式によって求めることができる。
φ^*＝δ・ｒ(ｖ)

また、車輪１２の転舵角は、先に述べたハーモニックギヤ機構８０の構成から解るように、ステアリングホイール１３０と連結されたステータギヤ２００の回転量と、ＶＧＲＳモータ１８２のモータ軸２２０に連結されるウェーブジェネレータ２０６の回転量とによって決まるドリブンギヤ２０２の回転量に対応している。つまり、車輪１２の転舵角は、ステアリングホイール１３０の操作角とＶＧＲＳモータ１８２の回転角とによって決まるのであり、本ステアリングシステムでは、入力されたステアリングホイール１３０の操作角δに対して、ＶＧＲＳモータ１８２の回転角を制御することで、車輪１２の転舵角を制御するようにされている。つまり、この制御では、まず、目標転舵角φ^*に対応した目標モータ回転角θ_V ^*が決定されるのである。その目標モータ回転角θ_V ^*は、目標転舵角φ^*のうちモータ軸２２０，ウェーブジェネレータ２０６を固定した状態でステアリングホイール１３０から車輪１２に伝達される分を差し引いた角度に対応するのであり、標準ギヤ比ｒ_B(ｖ)に応じたドリブンギヤ２０２の回転角から、固定ギヤ比ｒ₀（＝１）に応じたドリブンギヤ２０２の回転角を差し引いた角度となる。つまり、目標モータ回転角θ^*は、次式によって演算される。
θ_V ^*＝δ・｛ｒ_B(ｖ)−ｒ₀｝
次いで、モータ回転角センサ２８６の検出信号に基づいて実際のモータ回転角θ_Vが取得され、目標モータ回転角θ^*に対する実モータ回転角θ_Vの偏差であるモータ回転角偏差Δθ_V（＝θ_V ^*−θ_V）が認定され、そのモータ回転角偏差Δθ_Vが０となるように、ＶＧＲＳモータ１８２への目標供給電流Ｉ^*が決定されるのである。

ＶＧＲＳモータ１８２への目標供給電流Ｉ^*は、ＥＣＵ２５０において、上記モータ転舵角偏差Δθに基づき、次式のＰＤ制御則に従って決定される。
Ｉ^*＝Ｋ_P・Δθ_V＋Ｋ_D・Δθ_V’
ここで、第１項，第２項は、それぞれ、目標供給電流Ｉ^*における比例項成分，微分項成分を、Ｋ_P，Ｋ_Dは、それぞれ、比例ゲイン，微分ゲインを意味する。

ちなみに、上記目標供給電流Ｉ^*は、それの符号によりＶＧＲＳモータ１８２のモータ力発生方向を表すものとなっており、ＶＧＲＳモータ１８２の駆動制御にあたっては、目標供給電流Ｉ^*に基づいて、ＶＧＲＳモータ１８２を駆動するためのデューティ比およびモータ力発生方向が決定される。そして、それらデューティ比およびモータ力発生方向についての指令がインバータ２５４に発令され、インバータ２５４によって、その指令に基づいたＶＧＲＳモータ１８２の駆動制御がなされる。

なお、上記目標転舵角は、図７から解るように、車両の走行速度が高くなるにつれてギヤ比が小さくなるように設定されている。つまり、車両の走行速度が高速である場合には、ステアリングホイール１３０の操作角に対する車輪１２の転舵角が小さくされ、車両が速く走行している場合において、車両操作の安定性を向上させることができる。逆に、車両の走行速度が比較的低速である場合は、ステアリングホイール１３０の操作角に対する車輪１２の転舵角が大きくされ、ステアリング操作の容易性を向上させることが可能となる。

(b)スタビライザ非作動時制御
先に述べたように、スタビライザシステム１０が制御されない場合、つまり、１対のスタビライザ装置２０が作動していない場合には、それらが作動している場合に比較して、車両のロール剛性が大きく低下する。つまり、運転者の操舵フィーリングが急変してしまうことになる。また、先に述べたように、本スタビライザシステム１０においては、１対のスタビライザ装置２０によって、後輪側のロール剛性の上昇量が前輪側のロール剛性の上昇分より大きくなるようにされているため、それら１対のスタビライザ装置２０がともに作動していない場合、アンダステアが強くなる。つまり、運転者の操舵に対して車両が向きを変える時間、つまり、操舵に対するヨーレート（ヨー角速度）が低下してしまうのである。図８に、車速がある車速ｖ₀である場合における操作角δとヨーレートωとの関係を示す。１対のスタビライザ装置２０およびＶＧＲＳアクチュエータ１２４がともに正常に作動している場合のものを、実線で示し、１対のスタビライザ装置２０がともに作動していない場合のものを、一点鎖線で示しており、この図からも、ヨーレートが低下していることが分かる。ちなみに、正常に作動している場合のものが、途中で屈折しているのは、スタビライザ装置２０のアクチュエータ２４の出力、つまり、モータ６０の出力が、制限されることに起因するものである。

本ステアリングシステム１１０では、その１対のスタビライザ装置２０がともに作動していない場合のヨーレートの低下を補償すべく、前述の標準制御に代えて、ＶＧＲＳアクチュエータ１２４を制御するスタビライザ非作動時制御が実行されるようになっている。そのスタビライザ非作動時制御は、ステアリングギヤ比が、標準制御における標準ギヤ比より高くなるように規定されたスタビライザ非作動時ギヤ比となるように、つまり、操作角に対する転舵角が標準制御より大きくなるように、ＶＧＲＳアクチュエータ１２４のＶＧＲＳモータ１８２を制御するものである。詳しく言えば、標準ギヤ比ｒ_B(ｖ)にギヤ比上昇係数Ｋを乗じたスタビライザ非作動時ギヤ比ｒ_E(ｖ)に基づいて、目標モータ回転角θ_V ^*が決定されるのである。

例えば、１対のスタビライザ装置２０がともに作動せず、ＶＧＲＳアクチュエータ１２４によってステアリングギヤ比が標準ギヤ比ｒ_B(ｖ)に対して１０％，２０％，３０％高めたギヤ比となるように制御した場合の各々の操作角δに対するヨーレートを、図８に点線で示す。スタビライザ非作動時制御は、１対のスタビライザ装置２０およびＶＧＲＳアクチュエータ１２４がともに正常に作動している場合におけるヨーレート（図８における実線）となるように、ステアリングギヤ比ｒを変更する。具体的には、例えば、車速がｖ₀である場合のものを図９に示すように、操作角δに対してギヤ比上昇係数Ｋが定められている。つまり、操作角δおよび車速ｖに基づいて、ギヤ比上昇係数Ｋが認定され、そのギヤ比上昇係数Ｋと操作角δに基づいて、目標モータ回転角θ_V ^*が、次式に従って決定されるのである。
θ_V ^*＝δ・｛ｒ_E(ｖ)−ｒ₀｝
＝δ・｛Ｋ・ｒ_B(ｖ)−ｒ₀｝
そのように、目標モータ回転角θ_V ^*が決定された後、その目標モータ回転角θ_V ^*に基づいて、標準制御と同様に目標供給電流Ｉ^*が決定され、インバータ２５４に指令が送られる。

＜ステアリングシステムの制御プログラム＞
上述したＶＧＲＳアクチュエータ１２４の制御は、図１０にフローチャートを示すＶＧＲＳ制御プログラムが、イグニッションスイッチ２８０がＯＮ状態とされている間、短い時間間隔（例えば、数ｍsec〜数十msec）をおいてステアリングＥＣＵ２５０により繰り返し実行されることによって行われる。以下に、その制御のフローを、図に示すフローチャートを参照しつつ、簡単に説明する。

ＶＧＲＳ制御プログラムにおいては、まず、ステップ１（以下、「Ｓ１」と略す、他のステップも同様である）において、車速ｖとステアリングホイール１３０の操作角δとが取得される。次いで、Ｓ２において、スタビライザＥＣＵ９０から１対のスタビライザ装置２０が作動していない旨の情報を受信したか否かが判定される。スタビライザ作動時は、Ｓ３以下の処理が行われることで前述の標準制御が実行され、スタビライザ非作動時は、Ｓ４以下の処理が行われることで前述のスタビライザ非作動時制御が実行される。

Ｓ３以下の標準制御においては、目標モータ回転角θ_V ^*は、操作角δと、車速ｖに応じた標準ギヤ比ｒ_B(ｖ)とに基づいて、式θ_V ^*＝δ・｛ｒ_B(ｖ)−ｒ₀｝に従って決定される。なお、コントローラ２５２には、車速ｖをパラメータとする標準ギヤ比ｒ_B(ｖ)に関するマップデータ（図７）が格納されており、そのマップデータを参照することで、目標となるステアリングギヤ比が認定される。

一方、スタビライザ非作動時制御においては、まず、Ｓ４において、ギヤ比上昇係数Ｋが認定される。具体的には、コントローラ２５２には、車速ｖと操作角δとをパラメータとするギヤ比上昇係数Ｋに関するマップデータ（例えば、図９）が格納されており、そのマップデータを参照することで、ギヤ比上昇係数Ｋが認定される。次いで、Ｓ５において、目標モータ回転角θ_V ^*が、操作角δと、車速ｖに応じた標準ギヤ比ｒ_B(ｖ)と、ギヤ比上昇係数Ｋとに基づいて、式θ_V ^*＝δ・｛Ｋ・ｒ_B(ｖ)−ｒ₀｝に従って決定される。

続いて、Ｓ６において、ＶＧＲＳモータ１８２のモータ回転角センサ２８６により、実モータ回転角θ_Vが取得され、Ｓ７において、ＶＧＲＳモータ１８２のモータ回転角偏差Δθ_V（＝θ_V ^*−θ_V）が認定される。そして、Ｓ８において、そのモータ回転角偏差Δθ_Vに基づき、前述のＰＤ制御則に従う式に従って、ＶＧＲＳモータ１８２の目標供給電流Ｉ^*が決定される。次いで、Ｓ９において、その目標供給電流Ｉ^*に基づいて、ＶＧＲＳモータ１８２の制御を行うためのデューティ比が決定され、そのデューティ比に基づいた指令がインバータ２５４に送信される。この処理により、ＶＧＲＳアクチュエータ１２４のＶＧＲＳモータ１８２の作動が制御されることで、ステアリングギヤ比が制御されることになる。

請求可能発明の実施例である車両の全体構成を示す模式図である。 図１に示すスタビライザ装置を車両上方からの視点において示す模式図である。 図２のスタビライザ装置が有するアクチュエータの断面図である。 図３の電磁モータを駆動するインバータの回路図である。 図１に示すステアリングギヤ比変更装置としてのＶＧＲＳアクチュエータの断面図である。 図２に示すハーモニックギヤ機構の分解図である。 車両の走行速度と標準制御におけるステアリングギヤ比である標準ギヤ比との関係を示す図である。 ステアリング操作部材の操舵量とヨーレートとの関係を示す図である。 ステアリング操作部材の操舵量とスタビライザ非作動時制御に用いられるギヤ比上昇係数との関係を示す図である。 図１に示すステアリング電子制御ユニットによって実行されるＶＧＲＳ制御プログラムを表すフローチャートである。

符号の説明

１０：スタビライザシステム １２：車輪 ２０：スタビライザ装置 ２２：スタビライザバー ２４：アクチュエータ ６０：電磁モータ ６２：減速機 ９０：スタビライザ電子制御ユニット［スタビライザＥＣＵ］ ９８：サブバッテリ １００：メインバッテリ １０４，１０６：短絡リレー １１０：ステアリングシステム １２０：操作装置 １２２：転舵装置 １２４：ＶＧＲＳアクチュエータ（ステアリングギヤ比変更装置） １３０：ステアリングホイール（操作部材） １３８：操作角センサ［δ］ １４６：助勢機構 １６０：ハウジング １８０：ハーモニックギヤ機構 １８２：ＶＧＲＳモータ ２５０：ステアリング電子制御ユニット（制御装置）［ステアリングＥＣＵ］ ２８２：車速センサ［ｖ］ ２８４：操作角センサ［δ］ ２８６：モータ回転角センサ［θ_V］

δ：操作角（操舵量） φ：転舵角（転舵量） φ^*：目標転舵角 ｒ：ステアリングギヤ比（＝φ／δ） ｒ_B(ｖ)：標準ギヤ比 ｒ₀：固定ギヤ比 θ_V ^*：目標モータ回転角 θ_V：実モータ回転角 Δθ_V：モータ回転角偏差 Ｉ^*：目標供給電流 ｒ_E(ｖ)：スタビライザ非作動時ギヤ比 Ｋ：ギヤ比上昇係数

Claims (2)

1. 自身の捩り反力に依拠するロール抑制力を発生させるスタビライザバーと、そのスタビライザバーが発生させるロール抑制力を変更可能なアクチュエータとを有するスタビライザ装置と、
   運転者によって操作されるステアリング操作部材の操舵量に対する車輪の転舵量の比であるステアリングギヤ比を変更するステアリングギヤ比変更装置と、
   ある依拠パラメータに基づいて前記ステアリングギヤ比変更装置を制御することで前記ステアリングギヤ比を制御する制御装置であって、(A)前記ステアリングギヤ比が標準ギヤ比となるように、前記ステアリングギヤ比変更装置を制御する標準制御と、(B)前記スタビライザ装置が有する前記アクチュエータが駆動されない時に、前記ステアリングギヤ比が前記標準ギヤ比とは異なるように規定されたスタビライザ非作動時ギヤ比となるように、前記ステアリングギヤ比変更装置を制御するスタビライザ非作動時制御とを選択的に実行する制御装置と
   を備えた車両。
   
2. 当該車両が、
   前輪および後輪に対応して設けられ、それぞれが、前記スタビライザ装置である１対のスタビライザ装置を備え、
   前記スタビライザ非作動時制御が、
   前記１対のスタビライザ装置の各々が有する前記アクチュエータがともに駆動されない時に、前記ステアリングギヤ比が、前記標準ギヤ比より高くなるように規定された前記スタビライザ非作動時ギヤ比となるように、前記ステアリングギヤ比変更装置を制御するように構成された請求項１に記載の車両。

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