JP4844060B2

JP4844060B2 - アクティブスタビライザの中立状態を判断する車輌

Info

Publication number: JP4844060B2
Application number: JP2005269439A
Authority: JP
Inventors: 祐一水田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2025-09-16
Also published as: JP2007076572A

Description

本発明は、車輌のアクティブスタビライザに係り、特にアクティブスタビライザの作動に於ける改良に係る。

車体を左右の両側縁に沿って支持する左右の車輪を有する４輪車等の車輌には、旋回走行時に車体が遠心力により旋回外側に傾動する如き車体のローリングに対しそれを抑制する弾性反力を発生させるよう、車体に対する左右の車輪の変位の相対差に応じて該差を打ち消す方向の弾性力を左右の車輪の間に作用させるスタビライザが設けられている。スタビライザは、車体を横断する方向に延在するトーションバーと、その両端に一端を固定され該一端よりトーションバーに対し直角に延在する一対のアームとを有し、該一対のアームの他端が左右の車輪と共に上下に変位するようになっている装置であり、車体に対する左右の車輪の上下変位が相対的に異なるとき、前記一対のアームを介してトーションバーが捩じられ、それに応じて該差を打ち消す方向の弾性力を左右の車輪の間に作用させるようになっているものである。かかるスタビライザとしては、トーションバーが中間部にて左右に２分されてその間に回動変位調節装置が組み込まれ、この回動変位調節装置の調節により、一対のアームのトーションバー中心軸線周りの相対位置が変えられ、これによって左右いずれかの方向への車体のローリングに対しスタビライザが呈する弾性反力の大きさが可変に調節されるようになったものが、アクティブスタビライザとして知られており、その一例は、下記の特許文献１に記載されている。
特開２００５-８８７２２

車体の右方および左方へのローリングをアクティブスタビライザにより所定の態様に正確に制御するためには、回動変位調節装置により一対のアームのトーションバー中心軸線周りの相対位置を可変に調節するアクティブ機能を正確に制御することが必要であり、そのためにはトーションバーが捩じられていない状態で一対のアームのトーションバー中心軸線周りの相対位置が互いに整合する中立状態を確認することが重要である。

本発明は、アクティブスタビライザの中立状態確認の重要性に鑑み、アクティブスタビライザの中立状態の確認を特にそのために追加の手段を設けることなく行うことのできる車輌を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するものとして、本発明は、左右の車輪の各々によりサスペンションスプリングを経て車体が支持され、前記左右の車輪間に該左右の車輪の前記車体に対する変位の相対差に応じて該差を打ち消す方向の可変の弾性力を及ぼすアクティブスタビライザと、前記アクティブスタビライザの前記相対差に応じた弾性力を可変に制御するアクティブスタビライザ制御手段とを有する車輌にして、前記アクティブスタビライザ制御手段は前記車体に対する前記左右の車輪の変位を検出する左右のストロークセンサの指示値の差が所定の範囲内にあるとき前記アクティブスタビライザが中立状態にあると判断するようになっていることを特徴とする車輌を提案するものである。

前記アクティブスタビライザ制御手段は、前記左右のストロークセンサの指示値の時間的変化率が所定の値以下でないとき、前記アクティブスタビライザの中立状態の判断を行わないようになっていてよい。

また、前記アクティブスタビライザ制御手段は、前記車体の前記左右の車輪に対応する部分の上下変位の加速度が所定の値以下でないとき、前記アクティブスタビライザの中立状態の判断を行わないようになっていてよい。

上記の如く、左右の車輪の各々によりサスペンションスプリングを経て車体が支持され、左右の車輪間に該左右の車輪の車体に対す変位の相対差に応じて該差を打ち消す方向の可変の弾性力を及ぼすアクティブスタビライザと、アクティブスタビライザの前記相対差に応じた弾性力を可変に制御するアクティブスタビライザ制御手段とを有する車輌に於いて、アクティブスタビライザ制御手段が車体に対する左右の車輪の変位を検出する左右のストロークセンサの指示値の差が所定の範囲内にあるときアクティブスタビライザが中立状態にあると判断するようになっていれば、車体に対する左右の車輪の変位を検出する左右のストロークセンサを有する車輌に於いて、左右のストロークセンサの指示値を利用し、それら指示値の差が所定の範囲内にあるときを選ぶだけで、アクティブスタビライザのアクティブ機能を司る回動変位調節部の中立状態を確認することができる。尚、上記の「所定の範囲」は、前記回動変位調節部の中立状態をより高い精度にて確認するためには、より狭い範囲とされるべきであるが、これをあまり狭い範囲にすると左右のストロークセンサの指示値の差がその範囲内に収まることによって中立状態を確認する機会が少なくなるので、その間の適当な調和を図るよう定められてよいものである。

更に、アクティブスタビライザ制御手段が、左右のストロークセンサの指示値の時間的変化率が所定の値以下でないとき、アクティブスタビライザの中立状態の判断を行わないようになっていれば、左右のストロークセンサの指示値の差が所定の範囲内にあっても、車体に対する左右の車輪の変位が変化しつつあり、アクティブスタビライザのトーションバーには左右の車輪の運動の差に基づく運動量の差と釣り合う捩じり力が生じている状態をアクティブスタビライザの中立状態と誤って判断することを回避することができる。この場合にも、左右のストロークセンサの指示値の時間的変化率に関する上記の「所定の値」の大きさは、車体に対する左右の車輪の変位が変化しつつあり、アクティブスタビライザのトーションバーに左右の車輪の運動の差に基づく運動量の差と釣り合う捩じり力が生じている状態をアクティブスタビライザの中立状態と誤って判断することをより確実に回避する観点からはできるだけ小さい値とされるべきであるが、この所定の値をあまり小さくするとアクティブスタビライザの中立状態を判断する機会を過度に失うことになるので、その間の妥協を図る適当な値に設定されてよい。

更に、アクティブスタビライザ制御手段が、車体の左右の車輪に対応する部分の上下変位の加速度が所定の値以下でないとき、アクティブスタビライザの中立状態の判断を行わないようになっていれば、左右のストロークセンサの指示値の差が所定の範囲内にあっても、車体の上下運動に基づいて異なる大きさの力がアクティブスタビライザの両端に作用しる状態でアクティブスタビライザの中立状態の誤判断を行う虞れを排除することができる。この場合にも、車体の左右の車輪に対応する部分の上下変位の加速度に関する上記の「所定の値」の大きさは、車体の上下運動に基づいて異なる大きさの力がアクティブスタビライザの両端に作用している状態をアクティブスタビライザの中立状態と誤って判断することをより確実に回避する観点からはできるだけ小さい値とされるべきであるが、この所定の値をあまり小さくするとアクティブスタビライザの中立状態を判断する機会を過度に失うことになるので、その間の妥協を図る適当な値に設定されてよい。尚、車体の左右の車輪に対応する部分の上下変位の加速度が所定の値以下となるのは、車体がローリング運動の両極端にあるときにも生ずるが、このときには左右のストロークセンサの指示値の差が上記の如き所定の範囲内に収まるとは考えられないので、車体の左右の車輪に対応する部分の上下変位の加速度が所定の値以下でないときを除外して、左右のストロークセンサの指示値の差が所定の範囲内にあるときアクティブスタビライザが中立状態にあると判断するようにすれば、車体の上下運動に基づいて異なる大きさの力がアクティブスタビライザの両端に作用している状態をアクティブスタビライザの中立状態と誤って判断することを確実に回避することができる。

図１は、アクティブスタビライザをその中立状態の確認の下に制御する本発明による車輌の本発明に係る構成の要部をその機能的構成に於いて解図的に示す概略図である。図示の通り、車輌は、左右の車輪１０Ｌ，１０Ｒの各々によりサスペンションスプリング１２Ｌ，１２Ｒを経て車体１４が支持された構造を有している。左右の車輪間には、左右の車輪の車体に対する変位の相対差に応じてこの差を打ち消す方向の可変の弾性力を及ぼすアクティブスタビライザ１６が設けられている。このアクティブスタビライザは、マイクロコンピュータよりなりその一部にアクティブスタビライザ制御部２０を備えた電子制御装置（ＥＣＵ）１８を含むアクティブスタビライザ制御手段により、前記相対差に応じた弾性力を可変に制御されるようになっている。尚、図示の例では、一般の車輌がそうであるように、左右の車輪１０Ｌ，１０Ｒの各々と車体１４の間には、サスペンションスプリング１２Ｌ，１２Ｒと並列に左右のショックアブソーバ２２Ｌ，２２Ｒが設けられている。また、図１に於いて、２４Ｌ，２４Ｒは、車輪１０Ｌおよび１０Ｒのタイヤが呈する弾性を等価ばねにて置き換えて表示したものである。

図２は、アクティブスタビライザ１６を取り出してその構造例を斜視図にて示したものである。図示の通り、アクティブスタビライザ１６は、車体を横断する方向に延在するトーションバー２６と、その両端に一端を固定され該一端よりトーションバー２６に対し直角に延在する一対のアーム２８Ｌ，２８Ｒとを有し、これら一対のアームの他端が図には示されていない車輪の軸受ハウジングに連結されて左右の車輪１０Ｌ，１０Ｒと共に上下に変位するようになっている装置であり、車体１４に対する左右の車輪１０Ｌ，１０Ｒの上下変位が図にて一対の実線および破線の矢印にて示す如く相対的に異なるとき、一対のアーム２８Ｌ，２８Ｒを介してトーションバー２６が捩じられ、それに応じて該差を打ち消す方向の弾性力を左右の車輪１０Ｌ，１０Ｒの間に及ぼすようになっている。

アクティブスタビライザ１６に於いては、トーションバー２６は中間部にて左右のトーションバー半体２６Ｌ、２６Ｒに２分されてその間に回動変位調節装置３０が組み込まれ、この回動変位調節装置３０の調節により、一対のアーム２８Ｌ，２８Ｒのトーションバー中心軸線３２の周りの相対位置が変えられ、これによって車体の左右いずれか一方へのローリングに対しスタビライザが呈する弾性反力の大きさが可変に調節されるようになっている。

図示の例では、回動変位調節装置３０は、トーションバー半体２６Ｌの内端に固定された扇形歯車３４、トーションバー半体２６Ｒの内端に固定されたブラケット３６、該ブラケットに取りつけられたモータ３８、該モータの回転軸により担持されたウォーム４０を含んでおり、モータ３８によりウォーム４０が回転され、それによって扇形歯車３４がその円弧状周縁に設けられてウォーム４０と噛み合った歯４２の部分にてトーションバー中心軸線３２の周りに駆動されることにより、トーションバー半体２６Ｌと２６Ｒとがトーションバー中心軸線３２の周りに相対的に回動され、一対のアーム２８Ｌ，２８Ｒのトーションバー中心軸線３２の周りの相対位置が可変に調節されるようになっている。

トーションバー半体２６Ｌ，２６Ｒは、それらの外端部近くにてそれぞれブラケット４４Ｌ，４４Ｒを介して車体１４に回動可能に取り付けられており、またトーションバー半体２６Ｒの内端がブラケット３６より図にて左方へ突き出て扇形歯車３４の対向する端面に設けられた軸受状の孔４６内に嵌入し、これらブラケット４４Ｌ，４４Ｒによる車体からの支持と内端間の軸受状嵌合とによって軸受支持されることにより、中心軸線３２に沿って整合した状態に保持されている。

電子制御装置１８のアクティブスタビライザ制御部２０は、回動変位調節装置３０を制御して一対のアーム２８Ｌ，２８Ｒのトーションバー中心軸線３２の周りの相対位置を変えることにより、車体の右方および左方へのローリングに対しスタビライザが呈する弾性反力の大きさを可変に調節する。これは、今、一例として、車輌が左旋回するとし、車体１４がそれに作用する遠心力により右方へ付勢され、右側のサスペンションスプリング１２Ｒを左側のサスペンションスプリング１２Ｌより大きく圧縮して右方へローリング傾斜するとき、それをアクティブスタビライザにてより強く抑制しようとすれば、回動変位調節装置３０のモータ３８を作動させてトーションバー半体２６Ｒをトーションバー半体２６Ｌに対し中心軸線３２の周りに図２の右方よりみて反時計回り方向に偏倚させ、車体が右方へローリング傾斜したとき傾斜角度が同じでもそれによってトーションバーに生ずるねじり量が大きくなるようにする調節である。また、逆に、アクティブスタビライザによる右方へローリングの抑制を弱めるときには、トーションバー半体２６Ｒがトーションバー半体２６Ｌに対し中心軸線３２の周りに図２の右方よりみて時計回り方向に偏倚されればよく、これによって同じ角度の右ローリングに対しトーションバーに生ずるねじり量は小さくされる。

いずれにしても、車体の右方および左方へのローリングをアクティブスタビライザ１６により所定の態様に正確に制御するためには、トーションバー２６が捩じられていない状態での一対のアーム２８Ｌ，２８Ｒのトーションバー中心軸線３２の周りの相対位置が互いに整合する中立状態を確認することが重要である。そのために電子制御装置１８のアクティブスタビライザ制御部２０には、車体に対する左右の車輪の変位を検出する左右のストロークセンサ４８Ｌ，４８Ｒの指示値の差が減算器５０を経て供給されており、アクティブスタビライザ制御部２０は、この差が所定の範囲内にあるとき、アクティブスタビライザ１６が中立状態にあると判断するようになっている。この「所定の範囲」は、発明の効果のところに記載した通り、アクティブスタビライザを所定の態様に作動させる精度を高めるには可能な限り小さくされるべきことと、これをあまり小さくするとストロークセンサ４８Ｌ，４８Ｒの指示値の差がその範囲内に収まることによって中立状態を確認する機会が少なくなることとの間の適当な妥協を図ることにより定められる。

尚、図示のアクティブスタビライザ１６に於いては、その回動変位調節装置３０のモータ３８はパルスモータであり、それに供給されるパルス電流の供給方向と電流パルスの数により、その何れかの回転方向への回転角度が定まるようになっており、アクティブスタビライザはそれが中立状態にあると判断されたときのパルスモータの回転状態を基準にして、その回転方向と回転量が電子制御装置１８のアクティブスタビライザ制御部２０により制御されるようになっている。

図３は、本発明による車輌の他の一つの実施の形態を本発明に係る構成の要部に於いて解図的に示す図１と同様の概略図である。図３に於いて、図１に示す部分に対応する部分は図１に於けると同じ符号により示されている。この実施の形態に於いては、電子制御装置１８よりなるアクティブスタビライザ制御手段は、アクティブスタビライザ制御部２０に加えて、更に左右のストロークセンサ４８Ｌ，４８Ｒのストローク速度、即ち、左右のストロークセンサ４８Ｌ．４８６Ｒの指示値の時間的変化率を算出するストローク速度演算部５２を備えており、このストローク速度演算部５２に於いて算出された左右のストロークセンサ４８Ｌ，４８Ｒの指示値の時間的変化率が所定の値以下でないときには、その演算結果がアクティブスタビライザ制御部２０に作用することにより、アクティブスタビライザの中立状態の判断を行わないようになっている。

この場合にも、上記演算結果をアクティブスタビライザ制御部２０に作用させてアクティブスタビライザの中立状態の判断を行わないようにする上記の「所定値」の大きさは、発明の効果のところに記載した通り、車体に対する左右の車輪の変位が変化しつつあり、アクティブスタビライザのトーションバーに左右の車輪の運動の差に基づく運動量の差と釣り合う捩じり力が生じている状態をアクティブスタビライザの中立状態と誤って判断することを回避する観点から、誤判断をできるだけ高い精度にて回避することができるようできるだけ小さい値とはされるが、あまり高い精度を求めて小さくされることによりアクティブスタビライザの中立状態を判断する機会を過度に失うことのないよう、適当な大きさに設定される。

図４は、本発明による車輌の更に他の一つの実施の形態を本発明に係る構成の要部に於いて解図的に示す図１および図３と同様の概略図である。図４に於いても、図１または図３に示す部分に対応する部分は図１または図３に於けると同じ符号により示されている。この実施の形態に於いては、電子制御装置１８よりなるアクティブスタビライザ制御手段は、車体の左右の車輪に対応する部分に設けられた上下加速度センサ５４Ｌ，５４Ｒの指示値がアクティブスタビライザ制御部２０へ供給され、車体１４の左右の車輪１０Ｌ，１０Ｒに対応する部分の上下変位の加速度が所定の値以下でないときには、アクティブスタビライザの中立状態の判断を行わないようになっている。

この場合にも、車体の左右の車輪に対応する部分の上下変位の加速度が所定の値以下でないときにはアクティブスタビライザの中立状態の判断を行わないようにする上記の「所定値」の大きさは、車体の上下運動が変化しており、車体の上下運動に基づいて異なる大きさの力がアクティブスタビライザの両端に作用しる状態で誤ってアクティブスタビライザの中立状態の判断がなされる虞れを排除する観点から、誤判断をできるだけ高い精度にて回避することができるようできるだけ小さくされるが、あまり高い精度を求めて小さくされることによりアクティブスタビライザの中立状態を判断する機会を過度に失うことのないよう、適当な大きさに設定される。

以上に於いては本発明をいくつかの実施の形態について詳細に説明したが、これらの実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

アクティブスタビライザをその中立状態の確認の下に制御する本発明による車輌の本発明に係る構成の要部をその機能的構成に於いて解図的に示す概略図。図１にあるアクティブスタビライザを取り出してその構造例を示す斜視図。本発明による車輌の他の一つの実施の形態を本発明に係る構成の要部に於いて解図的に示す図１と同様の概略図。本発明による車輌の更に他の一つの実施の形態を本発明に係る構成の要部に於いて解図的に示す図１および図３と同様の概略図。

符号の説明

１０Ｌ，１０Ｒ…左右の車輪、１２Ｌ，１２Ｒ…左右のサスペンションスプリング、１４…車体、１６…アクティブスタビライザ、１８…電子制御装置（ＥＣＵ）、２０…アクティブスタビライザ制御部、２２Ｌ，２２Ｒ…左右のショックアブソーバ、２４Ｌ，２４Ｒ…左右の車輪のタイヤが呈する弾性を等価ばねにて置き換えた表示、２６…トーションバー、２６Ｌ，２６Ｒ…左右のトーションバー半体、２８Ｌ，２８Ｒ…左右のアーム、３０…回動変位調節装置、３２…トーションバー中心軸線、３４…扇形歯車、３６…ブラケット、３８…モータ（パルスモータ）、４０…ウォーム、４２…扇形歯車の歯、４４Ｌ，４４Ｒ…ブラケット、４６…軸受状の孔、４８Ｌ，４８Ｒ…左右のストロークセンサ、５０…減算器、５２…ストローク速度演算部、５４Ｌ，５４Ｒ…上下加速度センサ

Claims

左右の車輪の各々によりサスペンションスプリングを経て車体が支持され、前記左右の車輪間に該左右の車輪の前記車体に対する変位の相対差に応じて該差を打ち消す方向の可変の弾性力を及ぼすアクティブスタビライザと、前記アクティブスタビライザの前記相対差に応じた弾性力を可変に制御するアクティブスタビライザ制御手段とを有する車輌にして、前記アクティブスタビライザ制御手段は前記車体に対する前記左右の車輪の変位を検出する左右のストロークセンサの指示値の時間的変化率が所定の値以下でないとき、前記アクティブスタビライザの中立状態の判断を行わないとの条件の下に前記左右のストロークセンサの指示値の差が所定の範囲内にあるとき前記アクティブスタビライザが中立状態にあると判断するようになっていることを特徴とする車輌。
左右の車輪の各々によりサスペンションスプリングを経て車体が支持され、前記左右の車輪間に該左右の車輪の前記車体に対する変位の相対差に応じて該差を打ち消す方向の可変の弾性力を及ぼすアクティブスタビライザと、前記アクティブスタビライザの前記相対差に応じた弾性力を可変に制御するアクティブスタビライザ制御手段とを有する車輌にして、前記アクティブスタビライザ制御手段は前記車体の前記左右の車輪に対応する部分の上下変位の加速度が所定の値以下でないとき、前記アクティブスタビライザの中立状態の判断を行わないとの条件の下に前記車体に対する前記左右の車輪の変位を検出する左右のストロークセンサの指示値の差が所定の範囲内にあるとき前記アクティブスタビライザが中立状態にあると判断するようになっていることを特徴とする車輌。