JP7264126B2 - スタビライザシステム - Google Patents

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Description

本発明は、車両に設けられるスタビライザシステムに関する。
スタビライザシステムは、スタビライザバーを主要構成要素とするスタビライザ装置を備えており、例えば、下記特許文献に記載されたスタビライザシステムでは、スタビライザ装置を、液圧式ロータリアクチュエータ若しくは液圧式シリンダを含んで構成し、切換機構としての電磁式開閉弁の作動をコントローラによって制御することで、スタビライザバーによる車体のロールの抑制効果を制御している。
特開2004-136814号公報
上記特許文献では、コントローラは、主に、車体の横加速度に基づいて、スタビライザバーによる車体のロールの抑制効果を制御している。しかしながら、スタビライザシステムの本来の目的は、車両の旋回に伴う車体のロールを抑制することにあり、例えば、単に、車体の実際の横加速度に基づいた制御では、路面の起伏によって生じる車体のロールにまでスタビライザバーによるロール抑制効果が発揮されるため、車両の乗り心地や安定性に悪影響を与えることが予測される。つまり、適切な制御を行うことで、スタビライザシステムの実用性を向上させることができるのである。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。
上記課題を解決するために、本発明のスタビライザシステムは、
車両に設けられるスタビライザシステムであって、
スタビライザバーと、そのスタビライザバーによる車体のロール抑制効果の有効化と無効化とを切り換える切換機構とを有するスタビライザ装置と、
車体の横加速度が閾横加速度を超えているか否かを判定し、横加速度が閾横加速度を超えたときに前記ロール抑制効果を有効化し、横加速度が前記閾横加速度以下であるときに前記ロール抑制効果を無効化するように、前記切換機構を制御するコントローラと
を備え、
前記コントローラが、前記閾横加速度を超えているか否かの判定のための判定用横加速度として、実際の横加速度である実横加速度と、車両の旋回の程度に基づいて推定された推定横加速度との小さい方を採用するように構成される。
スタビライザシステムの目的は、車両の旋回に伴う車体のロールを抑制することにあり、逆に言えば、オフロード走行を行う場合や、起伏路を走行するような場合には、ロール抑制効果を発揮させないことが望まれる。本発明のスタビライザシステムによれば、例えば、路面の起伏によって生じる車体のロールに対して、スタビライザバーによるロール抑制効果を発揮させないようにすることができる。また、路面μが低い低μ路を走行している際には、横加速度が生じない状態で過度な旋回となる場合がある。本発明のスタビライザシステムによれば、その場合においても、スタビライザバーによるロール抑制効果を発揮させないようにすることができる。その結果、本発明のスタビライザシステムが搭載された車両は、乗り心地や安定性に優れたものとなる。
発明の態様
本発明のスタビライザシステムにおけるスタビライザ装置は、スタビライザバーを有して、そのスタビライザバーが捩り反力によって車体のロール抑制力を車体に付与するものである限り、その構造が特に限定されるものではない。また、ロール抑制効果の有無を切り換えるための切換機構についても、特に限定されないが、例えば、液圧式のシリンダを、車輪を保持する車輪保持部若しくは車体と、スタビライザバーとの間に介在させ、そのシリンダの伸縮を許容する状態と禁止する状態とを切り換えるような機構を採用することが可能である。そのような機構を採用する場合、例えば、シリンダの液室への作動液の出入の許容と禁止とを切り換えるための電磁弁を含んで、当該切換機構を構成すればよい。
具体的な構成に関して言えば、スタビライザ装置を、例えば、以下のように構成することが可能である。
『スタビライザバーの両端が、左右の車輪をそれぞれが保持してその保持した車輪とともに車体に対して上下動する1対の車輪保持部に、それぞれ連結され、
当該スタビライザが、
スタビライザバーの左右にそれぞれ設けられた1対の被支持部を車体に支持させるために、それぞれが、作動液を収容する状態でそれら1対の被支持部と車体との間に配設され、左右の車輪のうちの対応する車輪の車体に対するリバウンド動作およびバウンド動作に応じて伸縮し、対応する車輪のリバウンド動作の際に容積が増大しバウンド動作の際に容積が減少する第1液室と、対応する車輪のリバウンド動作の際に容積が減少しバウンド動作の際に容積が増大する第2液室とを有する1対のシリンダと、
それら1対のシリンダの一方の第1液室と他方の第2液室とを連通させる第1連通路と、
それら1対のシリンダの一方の第2液室と他方の第1液室とを連通させる第2連通路と、
第1連通路と第2連通路とを相互に連通させるための通路間連通路と、
その通路間連通路に配設され、開弁状態と閉弁状態とが切り換えられることによって、通路間連通路の開通と遮断とを切り換える開閉弁と
を有する』ように構成することが可能である。
そのようなスタビライザ装置において、開閉弁が、切換機構の主要構成要素となり、コントローラを、その開閉弁の作動を制御することで、第1連通路と第2連通路とが連通しない通路間非連通状態と、第1連通路と第2連通路とが相互に連通する通路間連通状態とを選択的に実現させて、ロール抑制効果の有効化と無効化とを切り換えるように構成することができる。
別の具体的な構成に関して言えば、スタビライザ装置を、例えば、以下のように構成することが可能である。
『スタビライザバーが、左右の車輪をそれぞれが保持してその保持した車輪とともに車体に対して相対上下動する1対の車輪保持部と、車体との一方に、両端がそれぞれ連結され、かつ、1対の車輪保持部と車体との他方に支持されており、
当該スタビライザ装置が、
1対の車輪保持部と車体との前記一方と、スタビライザバーの両端のうちの一方との間に配設され、左右の車輪の一方のリバウンド動作と他方のバウンド動作、および、左右の車輪の一方のバウンド動作と他方のリバウンド動作に応じて伸縮し、伸びる際に容積が増大し縮む際に容積が減少する第1液室と、伸びる際に容積が減少し縮む際に容積が増大する第2液室とを有するシリンダと、
そのシリンダの第1液室と前記第2液室とを連通させる室間連通路と、
その室間連通路に配設され、開弁状態と閉弁状態とが切換えられることによって、その室間連通路の開通と遮断とを切り換える1以上の開閉弁と
を有する』ように構成することが可能である。
そのような構成において、1以上の開閉弁が、切換機構の主要構成要素となり、コントローラを、1以上の開閉弁の作動を制御することで、第1液室と第2液室とが連通しない室間非連通状態と、第1液室と第2液室とが相互に連通する室間連通状態とを選択的に実現させて、ロール抑制効果の有効化と無効化とを切り換えるように構成することができる。
本発明のスタビライザシステムにおいて採用される実横加速度は、具体的には、例えば、車両に設けられた横加速度センサの検出に基づくものであってよい。一方で、推定横加速度は、ステアリングホイール等のステアリング操作部材の操作量に基づいて、詳しくは、その操作量と車両の走行速度とに基づいて、推定されたものであってもよく、また、車両に設けられたヨーレートセンサの検出に基づく実ヨーレートに基づいて推定されたものであってもよい。
判定用横加速度として実横加速度が採用される場合の閾横加速度と、判定用横加速度として推定横加速度が採用される場合の閾横加速度とが、同じ値、すなわち、同じ大きさに設定されていてもよい。そうではなく、判定用横加速度として実横加速度が採用される場合の閾横加速度と、判定用横加速度として推定横加速度が採用される場合の閾横加速度とが、大きさにおいて異なるように設定されていてもよい。
例えば、ステアリング操作部材の操作量に基づく推定横加速度を採用する場合、車両の旋回において、推定横加速度が、早く立ち上がりかつ早く治まり、実横加速度が、遅れて立ち上がりかつ遅れて治まる。簡単に言えば、実横加速度は、推定横加速度に対して幾分遅れる。したがって、典型的な旋回について考えれば、旋回初期においてスタビライザ装置のロール抑制効果を有効化するための判定に、実横加速度が判定用横加速度として採用され、旋回終期においてスタビライザ装置のロール抑制効果を無効化するための判定に、推定横加速度が判定用横加速度として採用される。したがって、旋回においてスタビライザ装置によるロール抑制効果を早い時点で発揮させることを重視すれば、判定用横加速度として実横加速度が採用される場合の閾横加速度を、判定用横加速度として推定横加速度が採用される場合の閾横加速度よりも小さく設定することが望ましい。一方で、実横加速度が充分に小さくならないうちにロール抑制効果を無効化すると、傾きがある程度残った状態から車体の姿勢が急に変化することが推測される。そのことを考慮すれば、判定用横加速度として推定横加速度が採用される場合の閾横加速度を、判定用横加速度として実横加速度が採用される場合の閾横加速度よりも小さく設定することが望ましい。
第1スタビライザ装置が前輪に対して設けられ、第2スタビライザ装置が後輪に対して設けられた実施例のスタビライザシステムを示す模式図である。 第1スタビライザ装置を構成するスタビライザバーの被支持部,被保持部に関する構造、および、シリンダの構造を、詳しく説明するための図である。 第1スタビライザ装置の作動を説明するための模式図である。 第2スタビライザシステムの作動を説明するための模式図である。 実施例のスタビライザシステムのコントローラである電子制御ユニット(ECU)によって実行される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。 実施例のスタビライザシステムが搭載された車両の旋回における時間の経過に対する実横加速度,推定横加速度の変化、および、ロール抑制効果の有効化と無効化との切換のための閾横加速度について説明するための模式的なグラフである。
以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例であるスタビライザシステムを、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された形態を始めとして、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形態で実施することができる。
[1]スタビライザシステムの構成
実施例のスタビライザシステムは、図1に模式的に示すように、車両の左右の前輪10FL,10FRに対して搭載された実施例のスタビライザ装置である第1スタビライザ装置12と、車両の左右の後輪10RL,10RRに対して搭載された第2スタビライザ装置14とを含んで構成される。左右の前輪10FL,10FRのうちの1つを、前輪10Fと、左右の後輪10RL,10RRのうちの1つを、後輪10Rと呼び、左右の前輪10FL,10FR,左右の後輪10RL,10RRのうちの1つを、前後左右を区別する必要がないときには、車輪10と呼ぶ場合があることとする。ちなみに、左右の前輪10Fが、当該車両の旋回において転舵される転舵輪である。
(a)第1スタビライザ装置の構成
前輪10FL,10FRの各々は、独立懸架式のサスペンション装置であるダブルウィッシュボーン型のサスペンション装置によって懸架されている。第1スタビライザ装置12は、スタビライザバー16を、主要構成要素として、備えている。スタビライザバー16は、互いに一体化された中央のトーションバー部16tと左右のアーム部16aL,16aRとを含んで構成されており、左右のアーム部16aL,16aRの延びる方向は、トーションバー部16tの延びる方向である車幅方向と交差している。スタビライザバー16の両端、すなわち、左右のアーム部16aL,16aRの各々の先端は、左右のロアアーム18L,18Rに、それぞれ、リンクロッド20L,20Rを介して連結されている。
ちなみに、ロアアーム18L,18Rは、左右の前輪10Fをそれぞれが保持して、その保持した前輪10Fとともに車体に対して上下動する1対の車輪保持部として機能する。また、ロアアーム18L,18Rの各々には、図示を省略しているが、一端が車体のマウント部に支持されたサスペンションスプリングおよびショックアブソーバのそれぞれの他端が連結されている。なお、アーム部16aL,16aR,ロアアーム18L,18R等、符号に添え字L,Rが付されている左右1対の構成要素については、それら左右1対のうちの1つを、左右を区別する必要がないときには、アーム部16a,ロアアーム18等と呼ぶ場合があることとする。
後に詳しく説明するが、スタビライザバー16のトーションバー部16tの車幅方向の中央には、被保持部16hが設けられており、スタビライザバー16は、被保持部16hにおいて、ホルダ22によって、車体の一部(図では、車体の一部を網掛けで示している)24に保持させられている。ホルダ22は、図2(a)に示すように、被保持部用ブッシュ26を含んで構成されている。被保持部用ブッシュ26は、外筒26oと、外筒26oとスタビライザバー16のトーションバー部16tとの間に介装されたゴム弾性体26gとを含んで構成されており、スタビライザバー16は、被保持部16hを中心とした回動(図1に白抜き矢印でしめす)が許容されている。なお、被保持部用ブッシュ26は、スタビライザバー16のトーションバー部16tの軸線まわりの回転、つまり、捩じりを許容している。
また、第1スタビライザ装置12は、1対のシリンダ28L,28Rを備えている。1対のシリンダ28L,28Rの各々は、ハウジング28hと、ハウジング28h内に配設されたピストン28pと、基端部がピストン28pに連結されて先端部(下端部)が下方に向かってハウジング28hから延び出すピストンロッド28rとを有している。1対のシリンダ28L,28Rの各々のハウジング28hは、車体の一部24に、固定的に連結され、1対のシリンダ28L,28Rの各々のピストンロッド28rの先端部は、スタビライザバー16のトーションバー部16tの左右に設けられた1対の被支持部16sL,16sRの対応するものと、サポート30を介して連結されている。
サポート30は、図2(b)に示すように、被支持部用ブッシュ32を含んで構成されている。被支持部用ブッシュ32は、外筒32oと、外筒32oとスタビライザバー16のトーションバー部16tとの間に介装されたゴム弾性体32gとを含んで構成されている。なお、被支持部用ブッシュ32は、被保持部用ブッシュ26と同様に、スタビライザバー16のトーションバー部16tの軸線まわりの回転、つまり、捩じりを許容している。
ちなみに、図2(a)と図2(b)とを比較して解るように、被支持部用ブッシュ32のゴム弾性体32gよりも、被保持部用ブッシュ26のゴム弾性体26gの方が厚くされている。ゴム弾性体32g,ゴム弾性体26gは、ともに同じ素材のものであるため、上下方向のばね定数が、被支持部用ブッシュ32よりも被保持部用ブッシュ26の方が小さくされている。つまり、簡単に言えば、被保持部用ブッシュ26が、被支持部用ブッシュ32よりも柔らかくされているのである。したがって、スタビライザバー16は、被支持部16sL,16sRにおいて、しっかりと支持されるとともに、被保持部16hを中心とした回動に対する抵抗が比較的小さなものとされているのである。
1対のシリンダ28L,28Rの各々は、図1に白抜き矢印で示すように、スタビライザバー16のトーションバー部16tの左右に設けられた1対の被支持部16sL,16sRの対応するものの上下動によって伸縮可能とされ、ハウジング28hの内部は、ピストン28pによって、その伸縮によって容積が変動する2つの液室である上室28cUと下室28cLとに区画されている。詳しく言えば、1対のシリンダ28L,28Rの各々は、その各々が伸長する際、すなわち、対応する前輪10Fがリバウンド動作する際に容積が増大し、その各々が収縮する際、すなわち、対応する前輪10Fがバウンド動作する際)に容積が減少する第1液室である上室28cUと、その各々が伸長する際に容積が減少し収縮する際に容積が増大する第2液室である下室28cLとを有しているのである。
第1スタビライザ装置12は、シリンダ28Lの上室28cUとシリンダ28Rの下室28cLとを連通させるための第1連通路34と、シリンダ28Lの下室28cLとシリンダ28Rの上室28cUをと連通させるための第2連通路36とを備えている。また、第1スタビライザ装置12は、第1連通路34と第2連通路36とを相互に連通させるための通路間連通路38を備え、さらに、その通路間連通路38に配設された開閉弁40を備えている。開閉弁40は、励磁されることによって開弁状態となる常閉型の電磁弁であり、通路間連通路38の開通と遮断とを切り換える。開閉弁40が開弁状態とされることで、第1連通路34と第2連通路36とが相互に連通する通路間連通状態が実現され、開閉弁40が閉弁状態とされることで、第1連通路34と第2連通路36とが連通しない通路間非連通状態が実現される。
換言すれば、第1スタビライザ装置12は、第1連通路34,第2連通路36をそれぞれクロス配管とし、それぞれが、そのクロス配管によって接続された一方のシリンダ28の上室28cUと他方のシリンダ28の下室cLとが接続された2つの液圧系統を有しており、また、それら2つの液圧系統の互いの連通に関して、通路間連通路38と開閉弁40とを含んで構成される切換機構、すなわち、通路間連通状態と通路間非連通状態とを選択的に実現させるための切換機構42を備えているのである。
詳しい説明は省略するが、第1スタビライザ装置12は、2つの液圧系統の少なくとも一方、詳しくは、第1連通路34と第2連通路36とのそれぞれに対して、作動液の流出入を許容する機構として、弁機構44を備えている。弁機構44は、第1スタビライザ装置12の温度変化に起因する作動液の体積変化に伴って、第1連通路34と第2連通路36との両方に対する作動液の流出入を許容する。この作動液の流出入の機能を果たすために、弁機構44は、装置間連通路46を介して、後述する第2スタビライザ装置14が備えるアキュムレータ48に接続されている。また、弁機構44には、第1スタビライザ装置12に作動液を注入するための注入ポート50が設けられている。
当該スタビライザシステムは、第1スタビライザ装置12のコントローラとして機能する電子制御ユニット(以下、「ECU」という場合がある)55を備えており、開閉弁40の作動の制御は、そのECU55によって行われる。詳しい説明は省略するが、ECU55は、CPU,ROM,RAM等を含んで構成されるコンピュータと、開閉弁40の駆動回路とを有している。
(b)第2スタビライザ装置の構成
後輪10RL,10RRは、リジッドアクスル型サスペンション装置によって懸架されており、第2スタビライザ装置14は、それら後輪10RL,10RRに対して設けられている。第2スタビライザ装置14は、第1スタビライザ装置12と同様、スタビライザバー60を、主要構成要素として備えている。第2スタビライザ装置14のスタビライザバー60も、互いに一体化された中央のトーションバー部60tと左右のアーム部60aL,60aRとを含んで構成されており、左右のアーム部60aL,60aRの延びる方向は、トーションバー部60tの延びる方向である車幅方向と交差している。
スタビライザバー60のトーションバー部60tには、左右に被支持部60sL,60sRが設けられており、スタビライザバー60は、それら被支持部60sL,60sRにおいて、アクスルハウジング62に、サポート64を介して支持されている。アクスルハウジング62は、両端がそれぞれ後輪10RL,10RRを保持する車輪保持部として機能し、後輪10RL,10RRの車体に対する上下動に応じて、図1に白抜き矢印で示すように、揺動可能とされている。また、サポート64は、図示を省略するが、先に説明した第1スタビライザ装置12のサポート30と同様、外筒とゴム弾性体とを含んで構成された被支持部用ブッシュを有するものであり、スタビライザバー60のトーションバー部60tの軸線まわりの回転、つまり、捩じりを許容している。
スタビライザバー60の両端、すなわち、左右のアーム部60aL,60aRの各々の先端は、車体の一部24に、詳しく言えば、車幅方向における左右に位置する部分に連結されている。具体的には、右側のアーム部60aRの先端は、リンクロッド66を介して連結され、左側のアーム部60aLの先端は、リンクロッド68,70,シリンダ72を介して連結されている。シリンダ72は、第1スタビライザ装置12のシリンダ28と同様、ハウジング72hと、ハウジング72h内に配設されたピストン72pと、基端部がピストン72pに連結されて先端部(下端部)が下方に向かってハウジング72hから延び出すピストンロッド72rとを有している。ハウジング72hは、車体の一部24にブッシュを介して揺動可能に支持され、リンクロッド68の一端がアーム部60aLの先端と、リンクロッド68の他端がリンクロッド70の一端と、リンクロッド70の他端がシリンダ72のハウジング72hに、それぞれ、連結されている。そして、ピストンロッド72rの先端が、リンクロッド68の中間部に連結されることで、端的に言えば、スタビライザバー60の左側のアーム部60aLの先端、すなわち、スタビライザバー60の一端に連結されている。
シリンダ72は、図1に白抜き矢印で示すように、アクスルハウジング62の揺動に伴って伸縮可能とされ、第1スタビライザ装置12のシリンダ28と同様、ハウジング70hの内部は、ピストン72pによって、その伸縮によって容積が変動する2つの液室である上室72cUと下室72cLとに区画されている。詳しく言えば、シリンダ72は、伸長する際に容積が増大し収縮する際に容積が減少する第1液室である上室72cUと、伸長する際に容積が減少し収縮する際に容積が増大する第2液室である下室72cLとを有しているのである。
第2スタビライザ装置14は、シリンダ72の上室72cUと下室72cLとを連通させるための室間連通路74を備えており、その室間連通路74には、互いに直列的に第1開閉弁76,第2開閉弁78が配設されている。第1開閉弁76,第2開閉弁78は、ともに、励磁されることによって閉弁状態となる常開型の電磁弁であり、室間連通路74の開通と遮断とを切り換える。詳しく言えば、第1開閉弁76,第2開閉弁78の両方が開弁状態とされることで、上室72cUと下室72cLとが相互に連通する室間連通状態が実現され、第1開閉弁76,第2開閉弁78の両方が閉弁状態とされることで、上室72cUと下室72cLとが連通しない室間非連通状態が実現される。換言すれば、第2スタビライザ装置14は、第1開閉弁76,第2開閉弁78を含んで構成される切換機構、すなわち、室間連通状態と室間非連通状態とを選択的に実現させるための切換機構80を備えているのである。
なお、後に詳しく説明するが、シリンダ72は、いわゆるロッド片側延出シリンダであり、伸縮に伴って、ハウジング72hの内容量、すなわち、上室72cUの容量と下室72cLの容量との合計が変化する。言い換えれば、伸縮に伴う上室72cUに対する作動液の流出入量と、下室72cLに対する作動液の流出入量とに差が存在する。この差、つまり、容積変化を補償するために、第2スタビライザ装置14では、先に説明したアキュムレータ48が、第1開閉弁76,第2開閉弁78の間において、室間連通路74に接続されている。このアキュムレータ48に関してさらに言及すれば、そのアキュムレータ48は、第1スタビライザ装置12に必要とされるアキュムレータと、第2スタビライザ装置14に必要とされるアキュムレータとの両方の機能を果たすものであり、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14が共用するものとされている。その結果、本スタビライザシステムでは、アキュムレータの数が少なくされているのである。ちなみに、先に説明した装置間連通路46によって、本スタビライザシステムでは、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14のそれぞれの液圧系統が結合されていると考えることができる。
なお、第2スタビライザ装置14への作動液の注入も、第1スタビライザ装置12に設けられている注入ポート50から、装置間連通路46を介して行われる。つまり、注入ポート50は、第1スタビライザ装置12と第2スタビライザ装置14とが共用する単一の注入ポートと考えることができ、その注入ポート50を利用することで、本スラビライザシステムでは、作動液の注入を簡便に行うことが可能とされている。なお、注入ポート50は、アキュムレータ48と弁機構44との両方に作動液を注入するためのものと考えることもできる。また、先に説明したECU55は、第1開閉弁76,第2開閉弁78の駆動回路をも有して第2スタビライザ装置14のコントローラとしても機能し、第1開閉弁76,第2開閉弁78の作動の制御は、ECU55によって行われる。
本第2スタビライザ装置14は、スタビライザバー60のトーションバー部60tがアクスルハウジング62に支持され、アーム部60aL,60aRの先端が車体の一部24に連結されている。本スタビライザシステムでは、そのようなスタビライザ装置に代え、スタビライザバー60のトーションバー部が車体に支持され、1対のアーム部の各々の先端がアクスルハウジングの両端にそれぞれ連結された構造のスタビライザ装置を採用することも可能である。
[2]スタビライザシステムの作動
以下に、本スタビライザシステムの作動を、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14のそれぞれについて説明する。
(a)第1スタビライザ装置の作動
先に説明したように、第1スタビライザ装置12の切換機構42を構成する開閉弁40を閉弁状態とされているときは、第1連通路34と第2連通路36とが連通しない通路間非連通状態が実現される。シリンダ28は、図2(c)に示すように、下室28cLにピストンロッド28rが貫通しているものの上室28cUにはピストンロッドが貫通していないため、伸縮による上室28cUの体積変化量と下室28cLの体積変化量とが相違している。したがって、第1連通路34と第2連通路36とが連通しない通路間非連通状態では、シリンダ28Lの上室28cUとシリンダ28Rの下室28cLとの間では、第1連通路34を介した作動液の流出入は行われず、また、シリンダ28Rの上室28cUとシリンダ28Lの下室28cLとの間では、第2連通路36を介した作動液の流出入は行われない。つまり、シリンダ28L,28Rは、ともに、伸縮が禁止されることになる。
図3(a)に示すように、車両が旋回する場合、車体は、左右方向に傾斜、つまり、ロールする。ちなみに、図3(a)は、左方に旋回し、車体が右方に傾斜している状態を示している。シリンダ28L,28Rの伸縮が禁止されている状態では、シリンダ28L,シリンダ28Rのピストンロッド28rの先端によってそれぞれ支持されているスタビライザバー16のトーションバー部16tの被支持部16sL,16sRは、車体に対する上下動が禁止されるため、トーションバー部16tは、捩じられることになる。この捩じりの反力が、左右のアーム部16aL,16aRを介してロアアーム18L,18Rに作用することで、車体のロールが抑制されることになる。
一方で、図3(b)に示すように、開閉弁40が開弁状態とされているときは、第1連通路34と第2連通路36とが相互に連通する通路間連通状態が実現され、シリンダ28L,28Rの各々の上室28cU,下室28cLに対する作動液の流出入が許容される。その結果、シリンダ28L,28Rは、一方が伸長した場合に、その伸長と同じ量の他方の収縮が許容され、一方が収縮した場合に、その収縮と同じ量の他方の伸長が許容されることになる。
図3(b)に示すように、シリンダ28L,28Rの上述のような伸縮が許容されている状態で左右の前輪10FL,10FRに外部入力が作用した場合を考える。ちなみに、図3(b)では、車両がオフロード(地面が荒れているところ)を走行し、左前輪10FLがリバウンド動作し、右前輪10FRがバウンド動作するような外部入力が作用した場合を示している。この場合、スタビライザバー16の被支持部16sL,16sRは、車体に対する上下動が許容されるため、スタビライザバー16は、左右の前輪10FL,10FRの上下動(厳密には、相対上下動)に応じて、被保持部16hを支点として回動することになる。詳しく言えば、左右の前輪10FL,10FRのリバウンド動作,バウンド動作の際にシリンダ28L,28Rが伸縮し、スタビライザバー16の回動が許容されるのである。この回動を伴ったスタビライザバー16の被支持部16sL,16sRの上下動により、スタビライザバー16は、殆ど捩じられない。つまり、スタビライザバー16は、ロアアーム18L,18Rに対して力を及ぼさないのである。したがって、荒れた地面を走行するときでも、左右の前輪10FL,10FRの各々への路面入力を、効果的に吸収することが可能となる。
なお、第1スタビライザ装置12において採用されているシリンダ28は、図2(c)に示すようないわゆるロッド片側延出シリンダ、つまり、ピストンロッド28rが2つの液室の一方である下室28cLを通過して延び出すようなシリンダとされている。そのため、上室28cUの作動液の圧力がピストン28pに作用する受圧面積SUと、下室28cLの作動液の圧力がピストン28pに作用する受圧面積SLとを比較すれば、受圧面積SUの方が大きい。したがって、上室28cUの作動液の圧力と下室28cLの作動液の圧力とが等しい場合であっても、ピストン28pは、下方に向かう力を受けることになり、シリンダ28は、伸長させられることになる。このようなシリンダ28の伸長は、ときによっては、いわゆるキャビテーション現象を伴い、通路間連通状態とされている場合に特に問題となる。本第1スタビライザ装置12は、スタビライザバー16が、被保持部16hにおいて、ホルダ22によって保持されているため、上記シリンダ28の伸長が効果的に防止されている。ちなみに、キャビテーション現象を防止するために、本第1スタビライザ装置12では、第1連通路34によって構成される液圧系統と、第2連通路36によって構成される液圧系統との圧力の低い方が、弁機構44を介してアキュムレータ46に連通するようにされている。
ちなみに、シリンダ28に代えて、図2(d)に示すようなシリンダ28’、すなわち、いわゆるロッド両側延出シリンダを採用することもできる。シリンダ28’では、上述の受圧面積SLと受圧面積SUとは等しく、シリンダ28’は、上述のように伸長することはない。しかしながら、作動液のシール等、シリンダ28’の構造が比較的煩雑であり、また、シリンダの配設スペースが長く必要とされるというデメリットを抱えることになる。
(b)第2スタビライザ装置の作動
先に説明したように、第2スタビライザ装置14の切換機構80を構成する第1開閉弁76と第2開閉弁78とが両方とも閉弁状態とされているときは、シリンダ72の上室72cUと下室72cLとが連通しない室間非連通状態が実現される。この状態では、上室72cUおよび下室72cLに対する作動液の流出入が禁止されて、シリンダ72の伸縮が禁止される。
図4(a)に示すように、車両が旋回する場合、車体は、左右方向に傾斜、つまり、ロールする。ちなみに、図4(a)は、左方に旋回し、車体が右方に傾斜している状態を示している。車体が傾くことで、スタビライザバー60のトーションバー部60tを被支持部60sL,60sRにおいて支持しているアクスルハウジング62が、車体に対して相対的に揺動することになる。シリンダ72の伸縮が禁止されている状態では、スタビライザバー60のアーム60aL,60aRの各々の先端の車体に対する上下方向の位置は概ね変動しない。したがって、アクスルハウジング62の揺動によって、スタビライザバー60のトーションバー部60tは捩じられることになる。この捩じりの反力が、左右のアーム部60aL,60aRおよびシリンダ72を介して車体の一部24に作用することで、車体のロールが抑制されることになる。
一方で、図4(b)に示すように、第1開閉弁76,第2開閉弁78がともに開弁状態とされているときは、シリンダ72の上室72cUと下室72cLとが互いに相互に連通する室間連通状態が実現され、上室72cU,下室72cLに対する作動液の略自由な流出入が許容される。シリンダ72は、殆ど制限のない伸縮が許容されることになる。
図4(b)に示すように、シリンダ72の伸縮が許容されている状態で左右の後輪10RL,10RRに外部入力が作用した場合を考える。ちなみに、図4(b)では、オフロードにおいて、左後輪10RLがリバウンド動作し、右後輪10RRがバウンド動作するような外部入力が作用した場合を示している。この場合、アクスルハウジング62が揺動し、その揺動によって、被支持部60sL,60sRにおいてアクスルハウジング62に支持されたスタビライザバー60も揺動する。しかしながら、シリンダ72の伸縮が許容されているため、スタビライザバー60の揺動によっても、スタビライザバー60のトーションバー部60tは、殆ど捩じられない。つまり、スタビライザバー60は、車体に対するアクスルハウジング62の揺動に対して力を及ぼさないのである。したがって、荒れた地面を走行するときでも、左右の後輪10RL,10RRの各々への路面入力を、効果的に吸収することが可能となる。
なお、第2スタビライザ装置14においても、シリンダ72に代えて、図2(d)に示すようなシリンダ28’、すなわち、いわゆるロッド両側延出シリンダを採用することもできる。ロッド両側延出シリンダを採用することにより、アキュムレータ48を必要としないスタビライザ装置が実現可能となり、第1開閉弁76,第2開閉弁78という2つの開閉弁を必要とせず、1つの開閉弁で、室間連通状態と室間非連通状態とを切り換えることが可能となる。
(c)スタビライザ装置によるロール抑制効果およびロール剛性
以上説明したように、第1スタビライザ装置12は、通路間非連通状態が実現されたときに、また、第2スタビライザ装置14は、室間非連通状態が実現されたときに、それぞれロール抑制効果を発揮することになる。したがって、第1スタビライザ装置12において、通路間連通状態と通路間非連通状態とを選択的に実現させるための切換機構42は、スタビライザバー16によるロール抑制効果の有効化と無効化とを切り換える機構と考えることができ、第2スタビライザ装置14において、室間連通状態と室間非連通状態とを選択的に実現させるための切換機構80は、スタビライザバー60によるロール抑制効果の有効化と無効化とを切り換える機構と考えることができるのである。
ロール抑制効果の発揮の程度について言及すれば、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14の両方がロール抑制効果を発揮した場合において、前輪10F側のロール剛性が、後輪10R側のロール剛性より高くなるように、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14が構成されている。このように構成することで、車両は、アンダーステア傾向を有して、安定した旋回挙動を呈することとなる。
[3]スタビライザシステムの制御
(a)制御の概要
本スタビライザシステムでは、車両の横加速度Gyの大きさによって、第1スタビライザ装置12における上記通路間連通状態と上記通路間非連通状態とが切り換えられ、第2スタビライザ装置14における上記室間連通状態と上記室間非連通状態とが切り換えられる。詳しく言えば、横加速度Gyが閾横加速度GyTHを超えているか否かを判定し、横加速度Gyが閾横加速度Gyを超えたときに、開閉弁40を閉弁させて第1スタビライザ装置12において通路間非連通状態を実現させ、かつ、第1開閉弁76,第2開閉弁78を閉弁させて第2スタビライザ装置14において室間非連通状態を実現させる。それによって、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14の両方のロール抑制効果が有効化される。それに対して、横加速度Gyが閾横加速度GyTH以下となったときに、開閉弁40を開弁させて第1スタビライザ装置12において通路間連通状態を実現させ、かつ、第1開閉弁76,第2開閉弁78を開弁させて第2スタビライザ装置14において室間連通状態を実現させる。それによって、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14の両方のロール抑制効果が無効化される。
車両が起伏のある路面を走行して車体がロールするような場合には、車両が旋回していなくても、車体にロールが生じる。本スタビライザシステムは、車両の旋回におけるロールの抑制を主目的とするため、例えば、車両が起伏のある路面を走行して車体がロールするような場合には、ロール抑制効果を有効化させないことが望ましい。本車両には、車体の横加速度Gyを検出するために横加速度センサ90が設けられており(図1参照)、この横加速度センサ90によって検出された実際の横加速度Gy(以下、「実横加速度GySEN」という場合がある)を、ロール抑制効果の有効化,無効化の切換のための横加速度、すなわち、閾横加速度Gyを超えているか否かの判定のための横加速度(以下、「判定用横加速度」という場合がある)として採用する場合、起伏のある路面の走行に起因して車体がロールするようなときでも実横加速度GySENが閾横加速度GyTHよりも大きくなって、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14の両方のロール抑制効果が有効化されてしまうことになる。その結果、車両の乗り心地に悪影響を与えることがあるのである。
起伏のある路面の走行に起因した車体のロールに対してロール抑制効果を発揮させないためには、実横加速度GySENに代えて、車両の旋回の程度に依拠して推定された横加速度Gy(以下、「推定横加速度GyEST」という場合がある)を、判定用横加速度として採用することが考えられる。推定横加速度GyESTを採用することにより、起伏のある路面を車両が直進しているときには、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14の両方のロール抑制効果ともに無効化されることになる。
車両には、ステアリング操作部材であるステアリングホイール92の操作角δをステアリング操作の程度として検出するための操作角センサ94が設けられ、各車輪10には、車輪回転速度vWを検出するための車輪速センサ96が設けられている。上述の推定横加速度GyESTは、例えば、操作角センサ94によって検出された操作角δに基づいて特定されたステアリングホイール92の操作速度dδ(ステアリング操作の程度の一種である),車輪速センサ96によって検出された車輪回転速度vWに基づいて特定された当該車両の走行速度である車速vに基づいて、下式に従って決定することができる。
Figure 0007264126000001
なお、RSG,L,Aは、それぞれ、ステアリングギヤ比,ホイールベース,スタビリティファクタである。
また、車両には、当該車両のヨーレートγを検出するためのヨーレートセンサ98が設けられており、推定横加速度GyESTは、例えば、ヨーレートセンサ98によって検出された実ヨーレートγ,車速vに基づいて、下式に従って決定することもできる。
Figure 0007264126000002
上記推定横加速度GyESTは、例えば、ダート,泥濘路等の路面μの低い低μ路において、運転者による過度なステアリング操作(カウンタステア等も含まれる)や、車輪10のスリップ等により、実横加速度GySENよりも相当に大きな値となることが予測される。したがって、推定横加速度GyESTを判定用横加速度として採用する場合、低μ路において、ロール抑制効果を有効化することが望ましくない状況で、ロール抑制効果が有効化されてしまうことになる。その結果、車両の乗り心地,安定性に悪影響を与えることがあるのである。
そこで、本実施例のスタビライザシステムでは、実横加速度と推定横加速度との小さい方を判定用横加速度として採用し、その判定横加速度が閾横加速度GyTHを超えているか否かを判定して、第1スタビライザ装置12と第2スタビライザ装置14との両方のロール抑制効果の有効化と無効化とを切り換えるようにしている。そのようなロール抑制効果の有無の切換によって、本実施例のスタビライザシステムは、車両の乗り心地,安定性に悪影響を与えないシステムとなっている。
(b)制御フロー
本スタビライザシステムの制御、つまり、上記ロール抑制効果の有無の切換に関する制御は、ECU55のコンピュータが、図5にフローチャートを示すスタビライザ制御プログラムを、短い時間ピッチ(例えば、数~数十msec)で繰り返し実行することによって行われる。以下に、そのプログラムに従う処理を、フローチャートに沿って簡単に説明する。
スタビライザ制御プログラムに従う処理では、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、横加速度センサ90によって、実横加速度GySENが検出される。続くS2において、車輪速センサ96によって検出された車輪速vWに基づいて、当該車両の車速vが特定され、S3において、操作角センサ94によって検出されたステアリングホイール92の操作角δに基づいて、ステアリング操作速度dδが特定される、若しくは、ヨーレートセンサ98によってヨーレートγが検出される。
次のS4において、特定された車速vと、特定されたステアリング操作速度dδ若しくは検出されたヨーレートγとに基づいて、上記式に従って、推定横加速度GyESTが決定される。続くS5において、検出された実横加速度GySENと決定された推定横加速度GyESTとの大小関係が判定される。
実横加速度GySENが推定横加速度GyESTよりも小さい場合には、S6において、実横加速度GySENが、閾横加速度GyTHである第1閾横加速度GyTH1を超えているか否かが、判定される。実横加速度GySENが第1閾横加速度GyTH1を超えている場合には、S7において、開閉弁40,第1開閉弁76,第2開閉弁78が、閉弁させられ、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14が有効化される。つまり、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14によるロール抑制効果が有効化される。一方で、実横加速度GySENが第1閾横加速度GyTH1を超えていない場合には、S8において、開閉弁40,第1開閉弁76,第2開閉弁78が、開弁させられ、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14が無効化される。つまり、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14によるロール抑制効果が無効化される。
実横加速度GySENが推定横加速度GyEST以上である場合には、S9において、推定横加速度GyESTが、閾横加速度GyTHである第2閾横加速度GyTH2を超えているか否かが、判定される。推定横加速度GyESTが第2閾横加速度GyTH2を超えている場合には、S7において、開閉弁40,第1開閉弁76,第2開閉弁78が、閉弁させられ、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14が有効化される。つまり、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14によるロール抑制効果が有効化される。一方で、推定横加速度GyESTが第2閾横加速度GyTH2を超えていない場合には、S8において、開閉弁40,第1開閉弁76,第2開閉弁78が、開弁させられ、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14が無効化される。つまり、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14によるロール抑制効果が無効化される。
(c)閾横加速度について
路面μが比較的高く、かつ、平坦な路面を車両が走行している状態で、車両を操舵操作した場合、つまり、車両が通常旋回を行う場合を考える。推定横加速度GyESTがステアリング操作速度dδに基づいて決定される場合において特にそうであるが、図6(a)に示すように、時間tの経過に伴う実横加速度GySENの変化(破線)は、推定横加速度GyESTの変化(一点鎖線)に対して遅れる。つまり、実横加速度GySENに、位相遅れが生じるのである。
上述の判定用横加速度を、判定用横加速度GyJDGとすれば、判定用横加速度GyJDGは、実横加速度GySENと推定横加速度GyESTとの小さい方であるから、図に実線で示すように、旋回の初期には、実横加速度GySENとなり、旋回の終期には、推定横加速度GyESTとなる。上述のスタビライザ制御プログラムの処理に従えば、判定用横加速度GyJDGが実横加速度GySENとなるときの閾横加速度GyTHは、第1閾横加速度GyTH1であり、判定用横加速度GyJDGが実横加速度GyESTとなるときの閾横加速度GyTHは、第2閾横加速度GyTH2であるから、通常旋回において、ロール抑制効果が無効化されている状態から有効化された状態への切換は、実横加速度GySENが第1閾横加速度GyTH1を超えたときに行われ、ロール抑制効果が有効化されている状態から無効化された状態への切換は、推定横加速度GyESTが第2閾横加速度GyTH2以下となったときに行われる。
上述のスタビライザ制御プログラムの処理において、図6(b)に示すように、第1閾横加速度GyTH1と第2閾横加速度GyTH2とを同じ値に設定することも可能であり、同じ値にすることで、処理自体を比較的単純なものとすることができる。
それに対して、例えば、図6(c)に示すように、第1閾横加速度GyTH1を第2閾横加速度GyTH2よりも小さく設定することもできる。第1閾横加速度GyTH1を小さく設定することにより、車両の旋回において、第1スタビライザ装置12,第2スタビライザ装置14によるロール抑制効果を比較的早い時点で発揮させることが可能となる。
逆に、例えば、図6(d)に示すように、第2閾横加速度GyTH2を第1閾横加速度GyTH1よりも小さく設定することもできる。第2閾横加速度GyTH2を小さく設定することにより、実横加速度GySENが充分に小さくならないうちにロール抑制効果を無効化することによる弊害を、つまり、傾きがある程度残った状態から車体の姿勢が急に変化するという現象を、抑制することが可能となる。
10:車輪 12:第1スタビライザ装置 14:第2スタビライザ装置 16:スタビライザバー 24:車体の一部 28L,28R:シリンダ 28cU:上室〔第1液室〕 28cL:下室〔第2液室〕 34:第1連通路 36:第2連通路 38:通路間連通路 40:開閉弁 42:切換機構 44:弁機構 46:装置間連通路 48:アキュムレータ 55:電子制御ユニット(ECU)〔コントローラ〕 60:スタビライザバー 62:アクスルハウジング 72:シリンダ 72cU:上室〔第1液室〕 72cL:下室〔第2液室〕 74:室間連通路 76:第1開閉弁 78:第2開閉弁 80:切換機構 90:横加速度センサ 92:ステアリングホイール〔ステアリング操作部材〕 94:操作角センサ 96:車輪速センサ 98:ヨーレートセンサ

Claims (8)

  1. 車両に設けられるスタビライザシステムであって、
    スタビライザバーと、そのスタビライザバーによる車体のロール抑制効果の有効化と無効化とを切り換える切換機構とを有するスタビライザ装置と、
    車体の横加速度が閾横加速度を超えているか否かを判定し、横加速度が閾横加速度を超えたときに前記ロール抑制効果を有効化し、横加速度が前記閾横加速度以下であるときに前記ロール抑制効果を無効化するように、前記切換機構を制御するコントローラと
    を備え、
    前記コントローラが、前記閾横加速度を超えているか否かの判定のための判定用横加速度として、実際の横加速度である実横加速度と、車両の旋回の程度に基づいて推定された推定横加速度との小さい方を採用するように構成されたスタビライザシステム。
  2. 前記コントローラが、前記判定用横加速度として、当該車両に設けられた横加速度センサの検出に基づく前記実横加速度と、当該車両が有するステアリング操作部材の操作の程度に基づいて推定された前記推定横加速度との小さい方を採用するように構成された請求項1に記載のスタビライザシステム。
  3. 前記コントローラが、前記判定用横加速度として、当該車両に設けられた横加速度センサの検出に基づく前記実横加速度と、当該車両に設けられたヨーレートセンサの検出に基づく実ヨーレートに基づいて推定された前記推定横加速度との小さい方を採用するように構成された請求項1に記載のスタビライザシステム。
  4. 前記閾横加速度が、前記判定用横加速度として前記実横加速度を採用する場合と、前記判定用横加速度として前記推定横加速度を採用する場合とで、大きさにおいて異なるように設定されている請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載のスタビライザシステム。
  5. 前記判定用横加速度として前記実横加速度を採用する場合の前記閾横加速度が、前記判定用横加速度として前記推定横加速度を採用する場合の前記閾横加速度よりも小さく設定されている請求項4に記載のスタビライザシステム。
  6. 前記判定用横加速度として前記推定横加速度を採用する場合の前記閾横加速度が、前記判定用横加速度として前記実横加速度を採用する場合の前記閾横加速度よりも小さく設定されている請求項4に記載のスタビライザシステム。
  7. 前記スタビライザバーの両端が、左右の車輪をそれぞれが保持してその保持した車輪とともに車体に対して上下動する1対の車輪保持部に、それぞれ連結されており、
    前記スタビライザ装置が、
    前記スタビライザバーの左右にそれぞれ設けられた1対の被支持部を車体に支持させるために、それぞれが、作動液を収容する状態でそれら1対の被支持部と車体との間に配設され、左右の車輪のうちの対応する車輪の車体に対するリバウンド動作およびバウンド動作に応じて伸縮し、対応する車輪のリバウンド動作の際に容積が増大しバウンド動作の際に容積が減少する第1液室と、対応する車輪のリバウンド動作の際に容積が減少しバウンド動作の際に容積が増大する第2液室とを有する1対のシリンダと、
    前記1対のシリンダの一方の前記第1液室と他方の前記第2液室とを連通させる第1連通路と、
    前記1対のシリンダの前記一方の前記第2液室と前記他方の前記第1液室とを連通させる第2連通路と、
    前記第1連通路と前記第2連通路とを相互に連通させるための通路間連通路と、
    前記通路間連通路に配設され、開弁状態と閉弁状態とが切り換えられることによって、前記通路間連通路の開通と遮断とを切り換える前記切換機構としての開閉弁と
    を有し、
    前記コントローラが、
    前記開閉弁の作動を制御することで、前記第1連通路と前記第2連通路とが連通しない通路間非連通状態と、前記第1連通路と前記第2連通路とが相互に連通する通路間連通状態とを選択的に実現させて、前記ロール抑制効果の有効化と無効化とを切り換えるように構成された請求項1ないし請求項6のいずれか1つに記載のスタビライザシステム。
  8. 前記スタビライザバーが、
    左右の車輪をそれぞれが保持してその保持した車輪とともに車体に対して相対上下動する1対の車輪保持部と、車体との一方に、両端がそれぞれ連結され、前記1対の車輪保持部と車体との他方に支持されており、
    前記スタビライザ装置が、
    前記1対の車輪保持部と車体との前記一方と、前記スタビライザバーの前記両端のうちの一方との間に配設され、左右の車輪の一方のリバウンド動作と他方のバウンド動作、および、左右の車輪の前記一方のバウンド動作と前記他方のリバウンド動作に応じて伸縮し、伸びる際に容積が増大し縮む際に容積が減少する第1液室と、伸びる際に容積が減少し縮む際に容積が増大する第2液室とを有するシリンダと、
    前記第1液室と前記第2液室とを連通させる室間連通路と、
    前記室間連通路に配設され、開弁状態と閉弁状態とが切換えられることによって、前記室間連通路の開通と遮断とを切り換える前記切換機構としての1以上の開閉弁と
    を有し、
    前記コントローラが、
    前記1以上の開閉弁の作動を制御することで、前記第1液室と前記第2液室とが連通しない室間非連通状態と、前記第1液室と前記第2液室とが相互に連通する室間連通状態とを選択的に実現させて、前記ロール抑制効果の有効化と無効化とを切り換えるように構成された請求項1ないし請求項6のいずれか1つに記載のスタビライザシステム。
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