CN101378920B - 车辆稳定器*** - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的稳定器***，包括：(a)稳定器杆(28)，其包括(a-1)扭杆部分(90)，以及(a-2)从扭杆部分朝向车辆的车轮(12)延伸的臂部分(92)；和(b)致动器(32)，其包括(b-1)电动机(40)，以及(b-2)在向稳定器杆的扭杆部分传递电动机的力时减小电动机速度的减速器(42)。稳定器杆产生稳定力，稳定力取决于因扭杆部分扭转而产生的反作用力，并沿彼此接近方向或彼此远离方向推动车辆的车轮和车体。致动器允许稳定器杆产生取决于电动机的力的大小并能根据扭杆部分的转动量而改变其大小的稳定力。致动器包括致动器效率改变机构，该机构根据电动机的力的方向来改变致动器的负效率。

Description

车辆稳定器***
技术领域
本发明大致涉及待安装在车辆中的车辆稳定器***，具体涉及配备有致动器以能够改变由稳定器***的稳定器杆产生的稳定力的车辆稳定器***。
背景技术
公知一种通过利用取决于稳定器杆扭转反作用力的稳定力来减小车体的侧倾(roll)的车辆稳定器***。近年来，如JP-2004-314947A(2004年公开的未审查日本专利申请公开文献)以及JP-H05-26525U(1993年公开的未审查日本实用新型专利申请公开文献)所示，已经提出了一种配备有致动器以能够改变稳定力的车辆稳定器***。已经将这种稳定器***(如合适将在以下称为“主动稳定器***”)予以实际应用。
JP-H05-26525U揭示的稳定器***除了具有作为其固有功能的车体侧倾减小功能之外，还具有通过改变稳定力来调节车体的高度的功能。作为额外功能的车体高度调节功能增大了车辆稳定器***的实用价值。但是，所揭示的车辆稳定器***设置有致动器，并通过致动器的电动机的力(如合适将在以下称为“旋转力”)来调节车体的高度。在该设置中，在需要保持车体的调节高度时，需要保持向电动机的电力供应。这导致电动机的负载增加。此外，在所供应的电力(如合适将在以下称为“车体高度保持电力”)必须较大时，从节省电力的观点来说上述设置是不利的。上述不利会阻碍应用稳定器***来调节车体高度，即，会阻碍具有车体高度调节功能的稳定器***的实际应用。
发明内容
发明要达到的目的
本发明是着眼于上述背景情况而完成的。因此，本发明的目的在于提供一种在其实际应用中具有较高适用性的车辆稳定器***。
实现目的的措施
为了实现上述目的，本发明的精髓在于，在用于车辆的主动稳定器***中，即，在配备有致动器的车辆稳定器***中，将致动器设置成使其负效率根据由包含在致动器中的电动机产生的力的方向而改变。
发明的效果
根据本发明构造的稳定器***可被设置使得当电动机的力的方向使得稳定力沿彼此接近的一个方向(如合适将在以下称为“弹跳方向”)及彼此远离的另一方向(如合适将在以下称为“回弹方向”)中一个方向推动车辆的车轮与车体时致动器的负效率较低，并使得当电动机的力的方向使得稳定力沿弹跳方向及回弹方向中另一方向推动车辆的车轮与车体时负效率较高。上述设置使得能够减小克服沿弹跳方向及回弹方向中上述另一方向推动车轮与车体的外力来维持车体高度所需的电力。换言之，在稳定器***具有调节车体高度的功能时，上述有利设置使得能够减小作用在电动机上的负载，由此减小***中消耗的电力。
发明的模式
将描述本发明被视为包含要求保护的可保护特征的诸多模式。如果合适，为了更易于理解本说明书中揭示的技术特征，本发明的这些模式中每一种模式均被标号，并依附于其他一种或多种模式。应当理解，本发明并不限于将描述的技术特征或其任意组合，而应着眼于对本发明的各种模式及优选实施例的以下描述来进行解释。还应当理解，包含在本发明以下模式任意一种中的多个要素或特征不一定要全都设置，本发明可在从对相同模式描述的元件或特征中选择至少一者的情况下来实现。还应当理解，包含在本发明的以下模式中任一种模式中的多个要素或特征可以与着眼于以下对本发明的诸多模式及优选实施例的描述的至少一个附加要素或特征进行结合，且本发明可利用对于相同模式的一种可行组合来实现。
(1)一种用于车辆的稳定器***，包括：(a)稳定器杆，其包括(a-1)扭杆部分，以及(a-2)沿不与所述扭杆部分平行的方向从所述扭杆部分朝向所述车辆的车轮延伸的臂部分；以及(b)致动器，其包括(b-1)电动机，以及(b-2)在向所述稳定器杆的所述扭杆部分传递所述电动机的力时减小所述电动机的速度的减速器，其中，所述稳定器杆产生稳定力，所述稳定力取决于因所述扭杆部分的扭转而产生的反作用力，并且所述稳定力沿从彼此接近的方向及彼此远离的方向中选择的一个方向推动所述车辆的所述车轮与所述车体，其中，所述致动器允许所述稳定器杆产生取决于所述电动机的所述力的大小并且能够根据所述扭杆部分的转动量而改变其大小的所述稳定力，并且其中，所述致动器包括致动器效率改变机构，所述致动器效率改变机构根据所述电动机的所述力的方向来改变所述致动器的负效率，所述负效率对应于为防止作用在所述稳定器杆上的外力使所述电动机运动所最少需要的所述电动机的合理力的大小对所述外力的大小的比率。
该模式(1)中描述的术语“负效率”可被解释为与表示电动机为防止电动机因施加至致动器的外力(即，作用在稳定器杆上并因诸多因素(例如路面不规则、车体侧倾、俯仰、弹跳、车体的静荷载以及夹置在车轮与车体之间的悬架弹簧的弹性)而产生的力)可能导致的运动(例如转动)至少所需的力(例如，转矩或旋转力)的大小的参数对应。较低的负效率值表示外力难以使电动机运动。设置电动机的力的方向(例如，电动机的向前方向及向后方向)与稳定力的方向对应，取决于稳定力的方向，车辆的车轮与车体被稳定力沿彼此接近方向及彼此远离方向中选择的一个方向推动。此外，稳定力起反作用力的作用，该反作用力是与施加在稳定器杆上的外力相反的力。因此，在模式(1)界定的稳定器***中，得益于对致动器效率改变机构的设置，使得防止电动机的运动至少所需的电动机的力的大小根据外力是沿弹跳还是回弹方向推动车轮与车体而改变。该设置使得能够减小电动机的沿预定方向(即，使得稳定力沿从弹跳和回弹方向中选择的一个方向推动车轮与车体的方向)作用的力的大小。
模式(1)界定的稳定器***可有利地用于调节车体的高度。当意欲通过电动机沿上述预定方向作用的力来保持车体的高度时，能够在减小施加在电动机上的负载并减小电动机消耗的电力的情况下保持车体高度。换言之，在本稳定器***中，通过具有较小尺寸的致动器可以令人满意地实现车体高度调节功能，大大减小电力消耗。
(2)根据模式(1)所述的稳定器***，其中，所述致动器效率改变机构由所述减速器的结构提供，通过所述减速器的结构，根据所述电动机的所述力的所述方向来改变所述电动机的所述力向所述扭杆部分传递时的损失量。
在模式(2)界定的稳定器***中，由上述减速器结构来提供致动器效率改变机构(其根据电动机的力的方向来改变致动器的负效率)，通过该减速器结构，使变速器的内部损失取决于电动机的力的方向而不同。因为可以通过根据电动机的力的方向改变减速器的内部损失来方便地改变负效率，所以该模式(2)的稳定器***是有利的。负效率随着减速器的内部损失(即，电动机的力通过减速器向扭杆部分传递时的损失量)的增大而减小，并随着减速器的内部损失的减小而增大。用于改变内部损失的结构(可称为内部损失改变机构)并不限于具体结构。但是，该结构优选地通过以下设置来建立：相互啮合的齿轮中至少一个齿轮的各个齿均具有关于齿的中心线不对称的齿廓，使得在齿的位于中心线的各个相对侧的相对侧部的一个侧部中测得的压力角不同于在齿的相对侧部的另一个侧部中测。得的压力角，并且/或者使得齿的相对侧部的一个侧部中的接触面积(该齿与另一齿轮的齿在该面积上接触)不同于齿的相对侧部的另一个侧部中的接触面积。此外，除了上述结构方面不对称的设置之外或者替代上述结构方面不对称的设置，在齿的相对侧部的一个侧部中测得的摩擦系数可以不同于在齿的相对侧部的另一个侧部中测得的摩擦系数。这些优选设置基于以下事实，即：使得齿轮中至少一个齿轮的各个齿在其相对侧部中一个侧部处与另一齿轮的、根据电动机的力的方向而确定的齿接触。
在使减速器的内部损失根据电动机的力的方向而不同的情况下，通常使致动器的正效率与致动器的负效率根据力的方向而不同。术语“正效率”可被解释为与表示电动机为使扭杆部分克服作用在致动器上的外力而转动至少所需的力(即，转矩)的大小的参数对应，更准确地讲，与外力的大小对电动机为使扭杆部分转动至少所需的力的大小的比率对应。正效率在电动机的力沿使负效率较高的方向作用时较高，而在电动机的力沿使负效率较低的另一方向作用时较低。这意味着尽管扭杆部分易于因电动机沿易于由外力引起的方向的运动而转动，但扭杆部分难以因电动机沿难以由外力引起的另一方向的运动而转动。在意欲通过电动机沿难以由外力引起的方向的运动使稳定力增大的情况下，该特征可在某种程度上阻止稳定力积极增大。但是，较低负效率提供的优点大于因较低正效率造成的缺点。这是因为，通常情况下，主要通过防止扭杆部分被外力转动而非通过使扭杆部分克服外力而转动来执行车体高度调节功能。换言之，在执行车体高度调节功能时，通常，防止扭杆部分转动所需的时长大于使扭杆部分转动所需时长。因此，特别是在***具有车体高度调节功能的情况下，能够减小施加在电动机上的负载，并能够减小***中消耗的电力。
(3)根据模式(1)或(2)所述的稳定器***，其中，所述减速器包括相互啮合并且通过所述电动机的运转而彼此相对转动的第一齿轮及第二齿轮，其中，所述第二齿轮连接至所述扭杆部分，并且其中，由所述减速器的结构来提供所述致动器效率改变机构，在所述减速器的结构中，所述第一及第二齿轮中至少一个齿轮的各个齿具有关于各个齿的中心线不对称的齿廓，使得在各个齿的分别位于所述中心线的相对侧的相对侧部中一个侧部中测得的压力角不同于在各个齿的所述相对侧部中另一个侧部中测得的压力角。
在模式(3)中界定的减速器的结构可被视为上述内部损失改变机构的示例，通过其可根据电动机的力的方向使致动器的内部损失不同。当具有不对称齿廓的各个齿在其相对侧中压力角较大的一侧处与另一齿轮的齿接触时，致动器的内部损失较大，由此，致动器的负效率较低。在该模式(3)中界定的稳定器***中，可通过简单结构来提供改变负效率的致动器效率机构。
(4)根据模式(1)-(3)中任一项所述的稳定器***，其中，所述致动器效率改变机构改变所述致动器的逆效率，使得与当所述电动机的所述力的所述方向使得所述稳定力沿所述彼此接近的方向推动所述车辆的所述车轮及所述车体时相比，当所述电动机的所述力的所述方向使得所述稳定力沿所述彼此远离的方向推动所述车辆的所述车轮及所述车体时，所述逆效率更小。
可以由稳定器***根据各种方式(大致被分类为两种形式)来执行车体高度调节功能。根据两个形式中的一种，施加稳定力使车体从初始高度或基准高度相对于车轮降低，由此将车体高度调节至小于基准高度的所需高度。在此情况下，基准高度对应于最大高度，即，车体与车轮之间的最大距离，所述最大距离是正常使用状态下的车辆在行驶过程中可能的最大值。根据另一形式，施加稳定力使车体从基准高度相对于车轮升高，由此将车体高度调节至大于基准高度的所需高度。在此情况下，基准高度对应于最小高度，即，车体与车轮之间的最小距离，所述最小距离是正常使用状态下的车辆在行驶过程中可能的最小值。模式(4)中界定的稳定器***在根据上述另一形式(后一种形式)来执行车体高度调节功能的情况下是特别有利的，这是因为在稳定力沿彼此远离的方向推动车体与车轮时(即，在车体已经升高之后要维持车体的高度时)，可以减小施加在电动机上的负载以及供应至电动机的电力。注意，上述初始高度或基准高度是在施加稳定力以控制车体高度之前仅通过施压器(例如沿彼此远离方向对车体与车轮施加偏压的悬架弹簧)建立的高度。就此而言，可将基准高度称为预稳定力施加高度或预控制高度。
例如，上述模式(4)中界定的稳定器***可以设置成使得在因为车辆上负荷的行李重量以及车辆上乘坐的乘客重量的增加而使车体高度减小至小于基准高度时，通过施加稳定力补偿车体高度的减小来调节车体高度。此外，可以设置本***使得在车辆于状态良好的道路上行驶期间车体高度被保持在基准高度，并使得在车辆于状态较差的道路(例如所谓“颠簸(mogul)”道路)上行驶期间通过施加稳定力而使车体高度增大至大于基准高度，由此以取决于道路状态而改变的方式来调节车体高度。
(5)根据模式(1)-(4)中任一项所述的稳定器***，其中，所述减速器是谐波齿轮组。
谐波齿轮组(也被称为“谐波传动器”或“应变波传动装置”)提供了一种能够在减速器中建立极高的速比(高减速比)的简单结构，即，能够建立扭杆部分的转动量对电动机运动量的较低比率。即，在像模式(5)界定的稳定器***中那样由谐波齿轮组来提供减速器时，能够容易地构造具有较低负效率的致动器。因此，有利地采用谐波齿轮组作为致动器(作为稳定器***的部件)的减速器。
(6)根据模式(1)-(5)中任一项所述的稳定器***，包括：成对稳定器杆，每个稳定器杆由所述稳定器杆提供；以及成对致动器，每个致动器由所述致动器提供，其中，所述成对稳定器杆中每个稳定器杆的所述臂部分朝向作为所述车辆的车轮的左右车轮中相应一个车轮延伸，并且其中，所述成对稳定器杆中每个稳定器杆的所述扭杆部分在所述扭杆部分的轴向相对端部中远离所述成对稳定器杆中所述每个稳定器杆的所述臂部分的端部处连接至所述成对致动器中相应一个致动器的所述减速器。
该模式(6)中界定的稳定器***是左右独立式主动稳定器***，其中分别为左右车轮设置成对稳定器杆及成对致动器，使得作用在右轮与车体上的稳定力以及作用在左轮与车体上的稳定力可彼此独立地受到控制。在该左右独立式稳定器***中，通过控制成对致动器，能够以主动方式来执行侧倾减小控制以及俯仰减小控制，并能够执行车体高度调节控制。
(7)根据模式(1)-(5)中任一项所述的稳定器***，其中，所述稳定器杆包括成对臂部分，每个臂部分由所述臂部分提供，其中，所述成对臂部分从所述扭杆部分的轴向相对端部分别朝向每一个均作为所述车辆的车轮的左右车轮延伸，并且其中，所述扭杆部分在所述扭杆部分的轴向中间部分处连接至所述致动器的所述减速器。
该模式(7)中界定的稳定器***是左右同相转动式主动稳定器***，其中分别为左右车轮设置并且从扭杆部分的各个相对端部延伸的成对臂部分可通过致动器沿相同方向转动。在该左右同相式稳定器***中，尽管不能执行主动侧倾减小控制，但可以执行主动俯仰减小控制以及车体高度调节控制。
附图说明
参考附图，通过阅读对本发明的当前优选实施例的以下详细描述，会更好地理解本发明上述的及其他的目的、特征、优点以及技术及产业重要性，其中：
图1是示出根据本发明的第一实施例的稳定器***的整体结构的视图；
图2是作为本发明的第一实施例的稳定器装置部件的致动器的横截面图；
图3是当从车辆的上方观察时，与悬架装置连接的第一实施例的稳定器装置的视图；
图4是当从车辆的后方观察时，与悬架装置连接的第一实施例的稳定器装置的视图；
图5是当从车辆的后方观察时，为车辆的左前轮设置的第一实施例的稳定器装置的视图；
图6是当从车辆的后方观察时，为车辆的左后轮设置的第一实施例的稳定器装置的视图；
图7是示出在车辆左转弯期间由各个稳定器装置产生的稳定力的方向以及各个车轮的前束角的变化的视图；
图8A及图8B是示出在车辆右转弯期间由各个稳定器装置产生的稳定力的方向以及各个车轮的前束角的变化的视图；
图9是示出常规致动器的正效率及负效率的曲线图；
图10是示出第一实施例的稳定器装置的致动器的正效率及负效率的曲线图；
图11A及图11B是一组视图，示出了挠性齿轮及齿圈的啮合，挠性齿轮及齿圈构成了作为第一实施例的稳定器装置部件的减速器；
图12是数据对照图，表示电动机的目标角位置的侧倾减小分量与横向加速度参数值之间的关系；
图13是数据对照图，表示电动机的目标角位置的俯仰减小分量与实际纵向加速度值之间的关系；
图14是流程图，示出了在第一实施例的稳定器***中执行的稳定控制例程程序；
图15是示出根据本发明的第二实施例的稳定器***的整体结构的视图；
图16是作为本发明的第二实施例的稳定器装置的部件的致动器的横截面图；
图17是当从车辆的上方观察时，与悬架装置连接的第二实施例的稳定器装置的视图；
图18是流程图，示出了在第二实施例的稳定器***中执行的稳定控制例程程序；
具体实施方式
将通过参考附图描述本发明的实施例。应当理解，本发明并不限于以下实施例，而是可通过本领域技术人员可理解的诸多改变及变更示例(例如前述“发明的模式”中所描述的)来实现。
(A)第一实施例
[稳定器***的结构及功能]
图1示意性地示出了根据本发明的第一实施例构造的车辆稳定器***10。稳定器***10包括分别为四个车轮(即，右前轮、左前轮、右后轮及左后轮)设置的四个稳定器装置20。每个稳定器装置20包括稳定器杆28、用于旋转稳定器杆28的致动器32以及连杆34。在配备有该稳定器***10的车辆中，分别为四个车轮设置相互独立的四个悬架装置36。稳定器杆28在其两端部中一个端部处经由连杆34连接至相应悬架装置36，并在另一端部处连接至相应致动器32。如图1所示，为车辆的四个车轮中每一个车轮分别设置悬架装置36、稳定器装置20以及稳定器杆28。在以下描述中，在需要澄清所指的装置或部件对应于四个车轮中哪个车轮的情况下，用分别表示右前轮、左前轮、右后轮及左后轮的参考标号FR、FL、RR及RL一起来描述各个悬架装置36、稳定器装置20及稳定器杆28。
如图2所示，致动器32包括作为驱动源的电动机40、以及减速器42，减速器42被设置以在输出电动机40的转矩或旋转力(如合适将在以下称为“电动机力”)时减小电动机40的转速。电动机40及减速器42设置在致动器32的壳体44内。壳体44通过固定至壳体44的端部的安装构件46固定地安装至车辆的车体。设置输出轴48延伸通过壳体44并从壳体44的另一端部延伸。输出轴48起致动器32的输出部分的作用，并被壳体44支撑使得输出轴48可相对于壳体44转动但不能相对于壳体44轴向运动。输出轴48在其轴向相反两端部中位于壳体44内的一个端部处连接至减速器42，由此也起到减速器42的输出部分的作用。设置轴承衬(bushing)49以支撑输出轴48的轴向中间部分，使得通过轴承衬49利用壳体44来可转动地保持输出轴48。
电动机40包括沿壳体44的外周壁的内表面周向固定布置的多个线圈50、由壳体44可转动地保持的中空构件提供的电动机轴52以及固定至电动机轴52的外周表面并与线圈50径向相对的永磁体54。电动机40由三相DC无刷式电动机来提供，使得永磁体54起转子作用而各个线圈50起定子的作用。角位置传感器55设置在壳体44中，以检测电动机轴52的角位置，即，电动机40的角位置。角位置传感器55主要由旋转编码器构成，并输出用来控制致动器32(即，控制稳定器装置20)所用的信号。
减速器42由谐波齿轮组(也称为“谐波传动(商标)”或“应变波齿轮”)来提供，并包括波发生器56、挠性齿轮(挠性花键)58以及齿圈(环形花键)60。波发生器56包括椭圆凸轮以及配装在椭圆凸轮的外周表面上的球轴承，并被固定至电动机轴52的端部。挠性齿轮58通过具有可弹性形变的周向壁部分的杯状构件来提供，其外周表面上形成有多个齿59(参见图11A及图11B)。齿59位于挠性齿轮58的轴向相反两端部中接近杯状挠性齿轮58的开口端的一个端部中。挠性齿轮58连接至输出轴48的轴向相反两端部中的上述端部，从而由输出轴48保持。具体而言，起减速器42的输出部分作用的输出轴48被设置成穿过由中空构件提供的电动机轴52延伸。输出轴48的轴向相反两端部中的上述端部从电动机轴52延伸，并在其外周表面中形成齿以保持与孔的内周表面(也形成有齿)的配合，所述孔穿过杯状挠性齿轮58的底壁而形成。得益于齿配合，输出轴48与挠性齿轮58相互连接，并且彼此不能相对转动且不能相对轴向运动。齿圈60由固定至壳体44的环构件提供，并具有形成在其内周表面上的多个齿61(参见图11A及图11B)。齿圈60的齿61的数量略大于挠性齿轮58的齿59的数量，例如，多两个齿。挠性齿轮58在其周向壁部分处装配在波发生器56上，并弹性形变成为椭圆形。挠性齿轮58在其大致位于椭圆形长轴上的两个部分处与齿圈60啮合，同时在其其他部分处并未与齿圈60啮合。在如此构造的减速器42中，在转动波发生器56一圈(360°)时，即，在电动机40的电动机轴52被转动一圈时，挠性齿轮58与齿圈60彼此相对转动与两者间的齿数差对应的量。
各个独立式悬架装置36由图3及图4可见的多连杆悬架提供，图3和图4分别是从车辆的上侧及后侧观看的视图。通过参考图3及图4来描述悬架装置36。尽管为作为转向轮的前轮12FR，12FL设置的前悬架装置36FR，36FL与为作为非转向轮的后轮12RR，12RL设置的后悬架装置36RR，36RL在结构上略微不同，但为了简化描述，将参考相同附图来描述悬架装置36。
悬架装置36配备有臂组件，臂组件包括第一上臂72、第二上臂74、第一下臂76、第二下臂78以及前束控制(toe control)臂80。五个臂72，74，76，78及80中的每一个臂分别在其一个纵向端部连接至车体，可相对于车体枢转。同时，后悬架装置36RR，36RL中每一个的五个臂72，74，76，78及80中每一个臂分别在另一端部连接至车轴支撑82，而前悬架装置36FR，36FL中每一个的五个臂72，74，76，78及80中每一个臂分别在另一端部连接至转向节83。后轮12RR，12RL中每一个分别由车轴支撑82保持，从而可绕其车轴转动，同时前轮12FR，12FL中每一个分别由转向节83保持，从而可绕其车轴转动并可转向。当每一个车轮12与车体彼此接近或远离地发生竖直位移时，五个臂72，74，76，78及80中的每一个臂绕上述端部(即，车体侧端部)枢转，从而使五个臂72，74，76，78及80中的每一个的上述另一端部(车轮侧端部)相对于车体竖直位移。起悬架臂作用的第二下臂78连接至车轴支撑82或转向节83的一部分，该部分位于车轴支撑82或转向节83的对车轮12的车轴进行保持的车轴保持部分的下后侧。此外，当相应的车轮12与车体彼此接近或远离地发生竖直位移时，每个车轴支撑82或转向节83分别沿其轴向方向被连接至车轴支撑82或转向节83的前束控制臂80抵压或拉动。悬架装置36还配备有减震器84以及悬架弹簧86，二者被夹置在第二下臂78与轮胎腔的安装部之间。换言之，悬架装置36被设置成在将车轮12与车体弹性互连的同时，产生对由车轮12与车体彼此接近及远离的位移造成的振动进行吸收的阻尼力。
稳定器装置20的稳定器杆28包括大致在车辆的宽度或横向方向上延伸的扭杆部分90，以及与扭杆部分90邻接并在不与扭杆部分90平行的方向上(例如，大致沿车辆的向前方向)延伸的臂部分92。稳定器杆28的扭杆部分90在其接近臂部分92的部分处由固定至车体的保持器94可转动地保持。致动器32通过上述安装构件46固定至车体的横向中心部分。扭杆部分90在其纵向端部中的一个端部处(沿车辆的宽度方向位于纵向端部中另一端部的内侧)连接至输出轴48的从壳体44延伸的纵向端部。因为扭杆部分90与输出轴48通过所谓齿配合彼此连接，故扭杆部分90与输出轴48彼此不能相对转动。同时，臂部分92在其纵向端部中一个端部(远离扭杆部分90的端部)处经由连杆34连接至第二下臂78。在悬架装置36的第二下臂78上设置连杆连接部分98，使得连杆34在其纵向相反两端部处分别可摇动地(rockably)连接至稳定器杆28的连杆连接部分98及臂部分92。
当输出轴48因电动机40的转动而转动时，稳定器杆28的扭杆部分90被扭转。因为扭杆部分90的扭转形变或扭曲，产生反作用力，随后反作用力经由臂部分92、连杆34以及连杆连接部分98被传递至第二下臂78。该反作用力起稳定力的作用，该稳定力向上或向下推动(force)第二下臂98接近或远离车体，即，推动车轮12与车体彼此接近或远离。因此，在稳定器装置24中，通过对致动器32的工作进行控制，产生的稳定力的大小可变。
如图1所示，来自蓄电池130形式的电源的电力被供应至包括在致动器32中的电动机40。稳定器***10包括分别为稳定器装置20设置的四个逆变器132。起驱动电路作用的每个逆变器132被布置在蓄电池130与稳定器装置20中相应一个之间，使得电力经由逆变器132中相应一个被供应至各个稳定器装置20的电动机40。因为电动机40由恒定电压驱动，故通过改变供应至电动机40的电流量来改变供应至电动机40的电力的量。换言之，由电动机40产生的力取决于供应的电流量，其例如可通过由逆变器132执行的PWM(脉宽调制)控制而被改变。在PWM控制中，逆变器132被设置成适当地控制占空比，即，脉冲ON时间与脉冲ON时间及脉冲OFF时间之和的比率。
如图1所示，各个稳定器装置20的致动器32被稳定器电子控制单元(稳定器ECU)150控制，稳定器ECU主要由包括CPU、ROM及RAM的计算机构成。除了角位置传感器55之外，下述各项也连接至稳定器ECU 150：被设置以检测作为转向操作构件的方向盘的操作角(即，方向盘的操作量(作为一种转向量))的工作角度传感器152、被设置以检测车辆的行驶速度的行驶速度传感器154、被设置以检测在车辆的横向方向上测得的车辆实际加速度的横向加速度传感器156、被设置以检测在车辆的纵向方向上测得的车辆实际加速度的纵向加速度传感器158、被设置以检测节流阀开度的节流阀传感器160、被设置以检测制动压力的制动压力传感器162、每一个被分别设置以检测相应车轮12与车体之间的间距的总共四个行程传感器163、以及每一个被分别设置以检测相应一个车门的打开及关闭的总共四个车门传感器164。此外，稳定器ECU 150连接至逆变器132，使得可通过控制相应一个逆变器132来控制各个稳定器装置20中的每一个。包括在构成稳定器ECU 150的计算机中的ROM存储用以执行下述例程的诸多控制程序以及与各个稳定器装置20的控制相关的诸多数据。在图1中，每一个角位置传感器55分别由“θ”表示，工作角度传感器152由“δ”表示，行驶速度传感器154由“v”表示，横向加速度传感器156由“Gy”表示，纵向加速度传感器158由“Gzg”表示，节流阀传感器160由“Sr”表示，制动压力传感器162由“Br”表示，每一个行程传感器163分别由“St”表示，而每一个车门传感器164分别由“Dr”表示。
在本稳定器***10中，可彼此独立地控制四个稳定器装置20。换言之，彼此独立地控制由各个稳定器装置20产生的稳定力，以执行用于减小车体侧倾的侧倾减小控制、用于减小车体俯仰的俯仰减小控制以及用于调节车体距路面高度的车体高度调节控制。
具体而言，响应于因车辆转弯造成的侧倾力矩，在控制为外侧车轮12(具有较大转弯半径)设置的各个稳定器装置20以使稳定力沿回弹方向(rebound direction，即，彼此远离方向)推动相应车轮12与车体的同时，控制为内侧车轮12(具有较小转弯半径)设置的各个稳定器装置20以使稳定力沿弹跳方向(bound direction，即，彼此接近方向)推动相应车轮12与车体，以此方式在车辆转弯时执行侧倾减小控制来限制或减小车体的侧倾。响应于因车辆制动(减速)造成的俯仰力矩，在控制为后轮12RR，12RL设置的各个后稳定器装置20RR，20RL以使稳定力沿弹跳方向推动相应车轮12与车体的同时，控制为前轮12FR，12FL设置的各个前稳定器装置20FR，20FL以使稳定力沿回弹方向推动相应车轮12与车体，以此方式在车辆制动(减速)时执行俯仰减小控制来限制或减小车体前端点头(dive)。还响应于因车辆加速造成的俯仰力矩，在控制为前轮12FR，12FL设置的各个前稳定器装置20FR，20FL以使稳定力沿弹跳方向推动相应车轮12与车体的同时，控制为后轮12RR，12RL设置的各个后稳定器装置20RR，20RL以使稳定力沿回弹方向推动相应车轮12与车体，以此方式在车辆加速时执行俯仰减小控制来限制或减小车体后端下坐(squat)。通过控制为各个车轮12设置的各个稳定器装置20以使稳定力沿使车体高度改变减小的方向推动相应车轮12与车体，响应于因车辆上装载的行李重量以及车辆上乘坐的乘客重量的增大及减小造成的车体高度的改变来执行车体高度调节控制，以保持车体高度大致处于预定水平。
[悬架几何结构与稳定力之间的关系]
如上所述构造的各个悬架装置36使得相应车轮12的前束角(toeangle)及外倾角(camber angle)分别因五个臂72，74，76，78及80的(因相应车轮12接近或远离车体的位移而造成)运动而被改变。具体而言，当各个车轮12与车体彼此远离地位移时，即，各个车轮12回弹时，各个前轮12FR，12FL的前束角沿其向内方向被改变(分别引起车轮的前部及后部沿车辆的横向方向向内及向外位移)，各个前轮12FR，12FL的外倾角沿其负方向改变(分别引起车轮的上部及下部沿车辆的横向方向同内及向外位移)，各个后轮12RR，12RL的前束角沿其向外方向被改变(分别引起车轮的前部及后部沿车辆的横向方向向外及向内位移)，以及各个后轮12RR，12RL的外倾角沿其正方向改变(分别引起车轮的上部及下部沿车辆的横向方向向外及向内位移)。另一方面，当各个车轮12与车体彼此接近地位移时，即，各个车轮12弹跳时，各个前轮12FR，12FL的前束角沿其向外方向改变，各个前轮12FR，12FL的外倾角沿其正方向改变，各个后轮12RR，12RL的前束角沿其向内方向改变，而各个后轮12RR，12RL的外倾角沿其负方向改变。
因为每个悬架装置36具有如上所述的悬架几何结构，故当车辆右转或左转时，(回弹的)内侧前轮12的前束角及外倾角分别沿向内方向及负方向改变，(回弹的)内侧后轮12的前束角及外倾角分别沿向外方向及正方向改变，(弹跳的)外侧前轮12的前束角及外倾角分别沿向外方向及正方向改变，而(弹跳的)外侧后轮12的前束角及外倾角分别沿向内方向及负方向改变。因为各个车轮12的前束角及外倾角的改变，作为车辆的转弯特性，车辆被赋予转向不足(understeer)的趋势。
但是，在配备有本稳定器***10的车辆中，因为如上所述在车辆转弯期间为稳定车体的姿态而执行侧倾减小控制，故控制各个稳定器装置20以限制相应车轮12与车体彼此接近或远离的位移，该位移是因车辆的转弯而造成的。执行侧倾减小控制使得减小了取决于上述悬架几何结构的作为转弯特性的转向不足趋势。着眼于此，设置本稳定器***10使得稳定力以对转向不足趋势的减小或转向不足趋势的增大进行限制的方式作用在各个悬架装置36上。具体而言，各个稳定器装置20的连接至各个悬架装置36的第二下臂78的连杆34相对于第二下臂78倾斜，换言之，由连杆34与起悬架臂作用的第二下臂78界定的角度α并非大致90°。具体而言，如图5(为左前轮12FL设置的稳定器装置20的视图)所示，在各个连杆34相对于相应第二下臂78倾斜的情况下，每个连杆34FR，34FL分别在其悬架臂连接端部处连接至前悬架装置36FR，36FL的第二下臂78FR，78FL中相应一个下臂，使得各个连杆34的悬架臂连接端部沿车辆的横向方向位于各个连杆34的另一端部的内侧。同时，如图6(为左后轮12RL设置的稳定器装置20的视图)所示，在各个连杆34相对于相应第二下臂78倾斜的情况下，每个连杆34RR，34RL分别在其悬架臂连接端部处连接至后悬架装置36RR，36RL的第二下臂78RR，78RL中相应一个下臂，使得各个连杆34的悬架臂连接端部沿车辆的横向方向位于各个连杆34的另一端部的外侧。在本稳定器***10中，由连杆34与各个前悬架装置36FR，36FL的第二下臂78界定的角度αF约为58°，而由连杆34与各个后悬架装置36RR，36RL的第二下臂78界定的角度αR也约为58°。
因为连杆34如上所述倾斜，故由稳定器装置20产生的一部分稳定力沿第二下臂78的轴向方向作用在作为悬架臂的第二下臂78上，即，作为稳定力分量的轴向力作用在第二下臂78上。具体而言，如图5所示，在各个前稳定器装置20FR，20FL中，当由各个前稳定器装置20FR，20FL产生的稳定力沿回弹方向作用时，如实线箭头所示，轴向力沿车辆的横向方向向内作用在前悬架装置36FR，36FL的第二下臂78FR，78FL中相应一个上。当由各个前稳定器装置20FR，20FL产生的稳定力沿弹跳方向作用时，如虚线箭头所示，轴向力沿车辆的横向方向向外作用在第二下臂78FR，78FL中相应一个上。另一方面，如图6所示，在各个后稳定器装置20RR，20RL中，当由各个后稳定器装置20RR，20RL产生的稳定力沿回弹方向作用时，如实线箭头所示，轴向力沿车辆的横向方向向外作用在后悬架装置36RR，36RL的第二下臂78RR，78RL中相应一个上。当由各个后稳定器装置20RR，20RL产生的稳定力沿弹跳方向作用时，如虚线箭头所示，轴向力沿车辆的横向方向向内作用在第二下臂78RR，78RL中相应一个上。
换言之，每一个悬架装置36均具有顺从性(compliance)，通过该顺从性，各个车轮12的前束角及外倾角分别取决于作用在相应一个悬架装置36的第二下臂78上的轴向力的方向而改变。图7、图8A及图8B示出了在车辆左转期间由各个稳定器装置20产生的稳定力的方向以及相应车轮12的前束角及外倾角的相应改变。图7是示出各个车轮12的前束角的改变的平面图。图8A是示出各个前轮12FR，12FL的外倾角的改变的后视图。图8B是示出各个后轮12RR，12RL的外倾角的改变的后视图。如图7、图8A及图8B所示，在车辆左转期间，各个左前轮12FL及右后轮12RR的前束角沿向内方向改变，各个右前轮12FR及左后轮12RL的前束角沿向外方向改变，各个左前轮12FL及右后轮12RR的外倾角沿负方向改变，而各个右前轮12FR及左后轮12RL的外倾角沿正方向改变。换言之，在车辆左转期间，基于由各个稳定器装置20FL，20RR产生的稳定力的轴向力沿与内前束(toe-in)方向及负外倾方向对应的方向作用在悬架装置36FL，36RR中相应一者的第二下臂78上，而基于由各个稳定器装置20FR，20RL产生的稳定力的轴向力沿与外前束(toe-out)方向及正外倾方向对应的方向作用在悬架装置36FR，36RL中相应一者的第二下臂78上，从而确保作为车辆的转弯特性的转向不足趋势。注意，在车辆右转期间，各个车轮12的前束角及外倾角沿与车辆左转期间相反的各个方向改变，由此也在车辆右转期间确保转向不足趋势。
如上所述，在配备有本稳定器***10的车辆中，通过为稳定车体姿态而执行的侧倾减小控制而减小了基于悬架几何结构的转向不足趋势。但是，如上所述，转向不足趋势的减小被作用在各个悬架装置36的第二下臂78上的轴向力充分补偿。因此，通过采用本稳定器***10，在令人满意地减小了车体侧倾的同时，还能够维持作为车辆转弯特性的转向不足趋势。即使在通过悬架几何结构自身并未建立作为转弯特性的转向不足趋势的情况下，也可通过本稳定器***10建立转向不足趋势。
[取决于致动器致动方向的致动器效率改变]
下面将描述致动器的效率，其被归类为正效率及负效率。负效率ηN对应于表示电动机力为了防止电动机40转动至少所需的大小的参数，其中电动机40的转动可能因作用在稳定器杆28上并因诸多因素(例如车体侧倾、车体的俯仰及静荷载)而产生的外力所导致。精确地讲，负效率ηN被定义为电动机力为了防止电动机40因外力造成的转动而最少所需的大小与该外力大小的比率。另一方面，正效率ηP对应于表示电动机力为了使得稳定器杆28的扭杆部分90克服外力而转动至少所需的大小的参数。精确地讲，正效率ηP被定义为该外力的大小与电动机力为了使扭杆部分90转动而最少所需大小的比率。可以通过以下各个表达式来表示正效率ηP及负效率ηN：
正效率ηP＝Fs/Fm
负效率ηN＝Fm/Fs，
其中，“Fs”表示稳定力，而“Fm”表示由电动机40产生的转动力。
如图9所示，在通常的致动器中，正效率ηP及负效率ηN分别对应于正效率特征线的倾斜度及负效率特征线的倾斜度。可以认为转动力(电动机力)Fm与供应至电动机40的电流量i成正比。如图9所示，为了产生相同大小的稳定力Fs，在正效率特征下所需的电动机40的转动力大小FmP不同于在负效率特征下所需的电动机40的转动力大小FmN(FmP＞FmN)。此外，在由电动机40产生相同大小的转动力Fm的情况下，在正效率特征下可产生的稳定力大小FsP不同于在负效率特征下可产生的稳定力大小FsN(FsN＞FsP)。换言之，在将电流量im(与电动机40的转动力Fm的大小对应)供应至电动机40的情况下，电动机40不会被与稳定力大小FsN(与根据负效率ηN的转动力Fm对应)相同大小的外力转动，稳定器杆28的扭杆部分90克服不大于与稳定力大小FsP(与根据正效率ηP的转动力Fm对应)相同大小的外力来转动。
另一方面，如图10所示，包括在稳定器***10中的致动器32被设置为使得正效率及负效率分别取决于稳定力的方向(即，电动机力的方向)而改变。在图10中，正效率ηPR及负效率ηNR是当电动机力的方向使得稳定力沿回弹方向推动车轮12与车体时的效率，而正效率ηPB及负效率ηNB是当电动机力的方向使得稳定力沿弹跳方向推动车轮12与车体时的效率。如图10所示，与稳定力沿弹跳方向作用时的情况相比，在稳定力沿回弹方向作用时正效率ηP及负效率ηN都较低。具体而言，为了在正效率特征下产生相同的稳定力量FsP，当电动机力的方向使稳定力沿回弹方向推动车轮12与车体时所需的电动机40的转动力大小FmPR大于当电动机力的方向使稳定力沿弹跳方向推动车轮12与车体时所需的电动机40的转动力大小FmPB，从而使得电动机40或致动器32更难以被克服外力而沿使稳定力沿回弹方向推动车轮12与车体的方向转动。同时，为了在负效率特征下产生相同的稳定力量FsN，当电动机力的方向使稳定力沿回弹方向推动车轮12与车体时所需的电动机40的转动力大小FmNR小于当电动机力的方向使稳定力沿弹跳方向推动车轮12与车体时所需的电动机40的转动力大小FmNB，从而使得电动机40或致动器32更难以被克服外力而沿使稳定力沿弹跳方向推动车轮12与车体的方向转动。从各个转动力大小FmNR，FmNB，FmPR，FmPB与供应至电动机40的相应一个电流量iNR，iNB，iPR，iPB之间的对应关系可知，在正效率特征下，与稳定力沿弹跳方向作用的情况相比，当稳定力沿回弹方向作用时要向电动机40供应更大量的电力。另一方面，在负效率特征下，与稳定力沿弹跳方向作用的情况相比，当稳定力沿回弹方向作用时可向电动机40供应更少量的电力。
致动器32包括致动器效率改变机构，该机构被设置来根据电动机力的方向(即，根据稳定力的方向)改变致动器的效率。在本实施例中，致动器效率改变机构由致动器32的减速器42的结构来提供，由该结构根据电动机力的方向来改变电动机力向扭杆部分90传递中的损失量。如图11A及图11B所示，根据减速器42的结构，形成在齿圈60(作为第一齿轮)的内周表面中的各个齿61具有关于齿61的中心线61c1不对称的齿廓，使得在各个齿61的位于中心线61c1的相反两侧的相对侧部中一个侧部中测得的压力角不同于在各个齿61的相对侧部中另一侧部中测得的压力角。类似地，形成在挠性齿轮58(作为第二齿轮)的外周表面中的各个齿59具有关于齿59的中心线59c1不对称的齿廓，使得在各个齿59的一个侧部中测得的压力角不同于在各个齿59的另一侧部中测得的压力角。图11A示出了电动机40沿使转动力沿弹跳方向作用的方向转动的状态，而图11B则示出了电动机40沿使转动力沿回弹方向作用的方向转动的另一状态。如图11A及图11B所示，当转动力沿弹跳方向作用时，通过各个齿61、59各自具有较小压力角βB的侧部的接触来实现齿轮60、58的啮合。另一方面，当转动力沿回弹方向作用时，通过各个齿61、59各自具有较大压力角βR的侧部的接触来实现齿轮60、58的啮合。得益于具有上述在齿轮60、58的齿61、59中以结构不对称的方式设置的致动器效率改变机构，根据电动机力的方向来改变由减速器42传递电动机力中的损失量。
较低的负效率ηNR(当电动机力沿回弹方向作用时)为在本稳定器***10中执行的上述车体高度调节控制提供了优点。在执行车体高度调节时，通过使稳定力推动车轮12与车体彼此远离来调节车体高度，由此避免或限制了车体高度从基准状态(假定行李重量及乘客重量最小的状态)降低，所述降低可能因装载在车辆上的行李重量及乘坐在车辆上的乘客的重量增大而造成。换言之，为了调节车体高度，使稳定力沿回弹方向取向，从而克服沿弹跳方向作用的外力而作用。如上所述，因为沿回弹方向的负效率ηNR较低，故电动机40只需较小的电力量来维持调节的车体高度，因此从节省电力的角度来看本稳定器***10是有利的。
[在稳定器***中执行的控制]
如上所述，在本稳定器***10中，为了执行侧倾减小控制、俯仰减小控制以及车体高度调节控制，四个稳定器装置20可相互独立地受到控制。因此，能够执行包含这三种控制的总稳定控制。在执行总稳定控制的情况下，在各个稳定器装置20中，根据作用在车体上的侧倾力矩、俯仰力矩、行李重量以及乘客重量来控制致动器32，使得稳定器杆28的扭杆部分90扭转适当的量，从而由稳定器装置20适当地产生稳定力。因为稳定力取决于电动机40的角位置，故在执行稳定控制中控制电动机40使得电动机40的实际角位置与根据所需稳定力大小而确定的目标角位置大致相同。稳定力的方向及大小取决于由电动机40产生的转动力的方向及大小，即，供应至电动机40的电力量。因此，通过供应的合适量的电力来控制电动机40。
电动机40的上述目标角位置被定义为目标角位置的侧倾减小分量、目标角位置的俯仰减小分量以及目标角位置的车体高度调节分量的和，这些分量是针对各个侧倾减小控制、俯仰减小控制以及车体高度调节控制的目标角位置分量。在对于各个侧倾减小控制、俯仰减小控制以及车体高度调节控制的以下描述中，将描述确定针对各个侧倾减小控制、俯仰减小控制以及车体高度调节控制的目标角位置分量的过程，以及确定供应至电动机40的电力量的过程。
在以下描述中，电动机40的角位置θ表示电动机40从处于基准状态(仅具有标准体重(例如60kg)的驾驶员乘坐在于平整道路上静止的车辆上)的电动机40的基准角位置(θ＝0°)偏离的角度量(可超过360°)。角位置θ的正(+)值表示电动机40沿使转动力沿回弹方向作用的方向从基准角位置转动，而角位置θ的负(-)值表示电动机40沿使转动力沿弹跳方向作用的方向从基准角位置转动。注意，因为前轮12FR，12FL与后轮12RR，12RL在作用于其上的负载以及所设置的悬架弹簧86的刚性方面不同，故设置在前轮12FR，12FL中的前稳定器装置20FR，20FL以及设置在后轮12RR，12RL中的后稳定器装置20RR，20RL在(要产生的)稳定力的大小以及目标角位置方面略微不同。但是，在以下描述中，为了简化描述，将忽略前稳定器装置20与后稳定器装置20之间的差异。
(i)侧倾减小控制
在侧倾减小控制中，根据横向加速度来确定电动机40的目标角位置的侧倾减小分量θ* R，横向加速度作为作用在车体上的侧倾力矩的指标。具体而言，根据基于方向盘的操作角δ以及车辆的行驶速度v估计的横向加速度估计值Gyc以及横向加速度的测量值Gyr，并根据以下表达式，来确定横向加速度的参数值(用作控制的参数)Gy*：
Gy*＝KA·Gyc+KB·Gyr..................(1)
其中“KA”及“KB”表示增益。
根据如上确定的横向加速度参数值Gy*来确定目标角位置的侧倾减小分量θ* R。如图12中概念性所示，稳定器ECU 150存储表示目标角位置的侧倾减小分量θ* R与横向加速度参数值Gy*之间的关系的数据映射图，由此可参考数据映射图确定侧倾减小分量θ* R。在图12中，实线对应于设置在左轮12FL，12RL中的各个稳定器装置20FL，20RL，而虚线对应于设置在右轮12FR，12RR中的各个稳定器装置20FR，20RR。大体上，当车辆左转时横向加速度参数值Gy*为正，当车辆右转时横向加速度参数值Gy*为负。例如，在车辆左转期间，为了减小车体的侧倾，确定为作为内侧车轮的左轮12FL，12RL设置的各个稳定器装置20FL，20RL的目标角位置的侧倾减小分量θ* R(如图12中实线所示)以使各个内侧车轮12FL，12RL弹跳合适的量，并确定为作为外侧车轮的后轮12FR，12RR设置的各个稳定器装置20FR，20RR的目标角位置的侧倾减小分量θ* R(如图12中虚线所示)以使各个外侧车轮12FR，12RR回弹合适的量。在横向加速度参数值Gy*是图12所示的值Gy* A的情况下，为左轮12FL，12RL设置的各个稳定器装置20FL，20RL的目标角位置的侧倾减小分量θ* RN的绝对值大于为右轮12FR，12RR设置的各个稳定器装置20FR，20RR的目标角位置的侧倾减小分量θ* RG的绝对值(|θ* RN|＞|θ* RG|)。在车辆右转期间，在横向加速度参数值Gy*是图12所示的负值-Gy* A的情况下，为右轮12FR，12RR设置的各个稳定器装置20FR，20RR的目标角位置的侧倾减小分量θ* RN的绝对值大于为左轮12FL，12RL设置的各个稳定器装置20FL，20RL的目标角位置的侧倾减小分量θ* RG的绝对值(|θ* RN|＞|θ* RG|)。换言之，在侧倾减小控制中，由各个内侧车轮12产生并沿弹跳方向作用的稳定力的大小大于由各个外侧车轮12产生并沿回弹方向作用的稳定力的大小，由此限制了车体的内侧部分的抬升，并降低了重心位置，从而在转弯期间改进车辆的稳定性。
(ii)俯仰减小控制
在俯仰减小控制中，根据纵向加速度来确定电动机40的目标角位置的俯仰减小分量θ* P，纵向加速度作为作用在车体上的俯仰力矩的指标。根据纵向加速度的测量值Gzg来确定目标角位置的俯仰减小分量θ* P。如图13中概念性所示，稳定器ECU 150存储表示目标角位置的俯仰减小分量θ* P与测量得到的纵向加速度值Gzg之间的关系的数据映射图，由此可参考数据映射图确定俯仰减小分量θ* P。在图13中，实线对应于设置在前轮12FR，12FL中的各个稳定器装置20FR，20FL，而虚线对应于设置在后轮12RR，12RL中的各个稳定器装置20RR，20RL。大体上，例如在车辆起动加速的情况下当车体后端下坐时测量得到的纵向加速度参数值Gzg为正，而例如在车辆制动减速的情况下当车体前端点头时测量得到的纵向加速度参数值Gzg为负。在车辆突然加速期间，为了减小车体后端下坐，确定为前轮12FR，12FL设置的各个稳定器装置20FR，20FL的目标角位置的俯仰减小分量θ* P(如图13中实线所示)以使各个前轮12FR，12FL弹跳合适的量，并确定为后轮12RR，12RL设置的各个稳定器装置20RR，20RL的目标角位置的俯仰减小分量θ* P(如图13中虚线所示)以使各个后轮12RR，12RL回弹合适的量。另一方面，在车辆突然减速期间，为了减小车体前端点头，确定为前轮12FR，12FL设置的各个稳定器装置20FR，20FL的目标角位置的俯仰减小分量θ* P(如图13中实线所示)以使各个前轮12FR，12FL回弹合适的量，并确定为后轮12RR，12RL设置的各个稳定器装置20RR，20RL的目标角位置的俯仰减小分量θ* P(如图13中虚线所示)以使各个后轮12RR，12RL弹跳合适的量。
(iii)车体高度调节控制
在车体高度调节控制中，根据车轮12与车体之间的间距来确定电动机40的目标角位置的车体高度调节分量θ* H，所述间距作为行李重量及乘客重量的指标。具体而言，由行程传感器163检测车轮12与车体之间的实际间距L，并计算实际间距L离预定距离L*的偏差ΔL。预定距离L*是上述基准状态下车轮12与车体之间的间距。根据上述间距偏差ΔL来确定目标角位置的车体高度调节分量θ* H。稳定器ECU 150存储表示目标角位置的车体高度调节分量θ* H与间距偏差ΔL之间关系的数据映射图，使得可以参考数据映射图来确定车体高度调节分量θ* H。如上所述，因为基准状态是假定行李重量及乘客重量最小的状态，故稳定力通常用于增大车体高度，车体高度调节分量θ* H为正(+)以使稳定力沿回弹方向作用。
(iv)确定向电动机供应的电力
作为如上所述获得的侧倾减小分量θ* R、俯仰减小分量θ* P以及车体高度调节分量θ* H之和而获得电动机40的目标角位置θ*。在对电动机40的控制(通常根据电动机40的目标角位置θ*来进行)中，根据电动机40的目标角位置θ*并根据电动机40的实际角位置θ离电动机40的目标角位置θ*的偏差Δθ(＝θ*-θ)来确定要供应至电动机40的电力。根据将目标角位置θ*与从角位置传感器55反馈的实际角位置θ进行比较而获得的角位置偏差Δθ来确定对供应电力的确定。在本实施例中，确定要供应至电动机40的目标电流i*。具体而言，首先获得电动机40的角位置偏差Δθ，然后根据获得的角位置偏差Δθ并根据以下表达式来确定目标电流i*：
i*＝K1·Δθ+K2·θ*..................(2)
其中，“K1”及“K2”分别表示第一增益及第二增益。
在上述表达式(2)中，第一增益K1及第二增益K2各自根据下述状况而改变。由电动机40产生的转动力的方向根据目标电流i*是正值还是负值而改变。就此而言，目标电流i*表示转动力的方向以及转动力的大小。上述表达式右侧包含两项，这些项可被视为目标电力的分量。第一项的分量是根据角位置偏差Δθ的分量，而第二项的分量是根据目标角位置θ*的分量。角位置偏差Δθ表示为使实际角位置θ等于目标角位置θ*而需要使电动机40转动的量及方向。角位置偏差Δθ的绝对值表示电动机40需要转动的量。角位置偏差Δθ是正值还是负值表示电动机40需要转动的方向。换言之，可以讲，基于角位置偏差的分量是使电动机40克服外力而转动所需的分量，也就是使致动器32克服外力实现致动所需的电动机力的分量。另一方面，可以讲，基于目标角位置的分量是防止电动机40被外力转动所需的分量，也就是维持致动器32的工作位置所需的电动机力的分量。总而言之，无需稳定力来维持上述基准状态。但是，在车辆因为外力(例如悬架弹簧86的弹性)、车体的侧倾力矩、俯仰力矩以及静荷载的施加而处于非基准状态时，需要稳定力来维持非基准状态，该稳定力的大小与离基准状态的偏差对应。因此，大小与目标角位置θ*离基准角位置的偏差对应的电流需要被连续供应至电动机40。着眼于此，根据基于角位置偏差的分量以及基于目标角位置的分量之和(而不是仅根据基于角位置偏差的分量)来确定目标电流i*。
就上述致动器效率而言，因为基于目标角位置的分量可以只是用于维持电动机40的角位置θ的分量，故基于目标角位置的分量的量可以取决于负效率ηN。因此，在上述用于确定目标电流i*的表达式(2)中，可以确定第二项中的第二增益K2使得基于目标角位置的分量的量基于负效率ηN的特性。另一方面，基于角位置偏差的分量应当是在存在外力的情况下用于转动电动机40所需的分量。着眼于目标角位置θ*离基准角位置(θ＝0°)的间距大于实际角位置θ离基准角位置(θ＝0°)的间距的可能情况，基于角位置偏差的分量的量应当使两个分量之和超过正效率ηP。因此，在上述表达式(2)中，需要确定第一项中的第一增益K1来满足上述要求。
但是，如上所述，根据本稳定器***10的致动器效率，当稳定力沿回弹方向作用时，即当电动机40沿使稳定力沿回弹方向作用的方向转动时，正效率ηP及负效率ηN都较低。当稳定力沿弹跳方向作用时，即当电动机40沿使稳定力沿弹跳方向作用的方向转动时，正效率ηP及负效率ηN都较高。因此，在本稳定器***10中，第一增益K1取决于角度位置偏差Δθ是正值还是负值而改变。具体而言，当角度位置偏差Δθ为正值时，需要通过使电动机40产生沿回弹方向作用的转动力来使致动器32致动。当角度位置偏差Δθ为负值时，需要通过使电动机40产生沿弹跳方向作用的转动力来使致动器32致动。因此，当角度位置偏差Δθ不小于零(“0”)时，用K1(H)设置第一增益K1。当角度位置偏差Δθ小于零(“0”)时，用K1(L)(＜K1(H))来设置第一增益K1。此外，第二增益K2取决于目标角度位置θ*是正值还是负值而改变。具体而言，当目标角度位置θ*为正值时，可以通过使电动机40产生沿回弹方向作用的转动力来维持致动器32的工作位置。当目标角度位置θ*为负值时，需要通过使电动机40产生沿弹跳方向作用的转动力来维持致动器32的工作位置。因此，当目标角度位置θ*不小于零(“0”)时，用K2(L)设置第二增益K2。当目标角度位置θ*小于零(“0”)时，用K2(H)(＞K2(L))来设置第二增益K2。
在通过改变第一及第二增益K1、K2根据上述表达式(2)已经确定了目标电流i*之后，逆变器132接收从稳定器ECU 150供应的、表示电动机力的方向(取决于目标电流i*是正值还是负值)的命令以及表示占空比(取决于目标电流i*的绝对值)的另一命令，使得在逆变器132的控制下对致动器32的致动(即，稳定器装置20的工作)进行控制。
在执行总稳定控制时，在车辆正常行驶期间当车辆转弯、突然加速及突然减速时，执行侧倾减小控制以及俯仰减小控制，并根据需要执行车体高度调节控制。通常需要较为连续或持久地执行车体高度调节控制。因此，总体而言，与侧倾减小控制以及俯仰减小控制相比，车体高度调节控制被执行更长时间。如上所述，因为在执行车体高度调节控制期间稳定力主要针对回弹方向，故可以将基于目标角位置的分量(作为将车体高度长时间维持的分量)的第二增益K2设置为较小值。因此，无论是否执行车体高度调节控制，本稳定器***10都有利于节省电力。
[稳定控制例程的程序]
根据图14的流程图所示的稳定控制例程程序，通过稳定器ECU 150来执行上述总稳定控制。在车辆的点火开关被置于ON状态时，以较短时间间隔(例如，数十毫秒)来重复执行该稳定控制例程程序。以下，将参考图14的流程图详细描述稳定控制例程程序。
稳定控制例程程序起始于判定车体是否发生侧倾的步骤S1。因为在车辆转弯时发生侧倾，故根据由工作角度传感器152及行驶速度传感器154检测得到的值来进行上述判定。具体而言，当方向盘的操作角不小于阈值且车辆的行驶速度不小于阈值时，就判定为因车辆转弯而造成将发生车体的侧倾或实际正在发生侧倾。如果在步骤S1获得肯定的判定，则控制流程进行至步骤S2，执行步骤S2以获得目标角位置的侧倾减小分量θ* R，以如上所述执行侧倾减小控制。
然后，执行步骤S3以判定车体是否发生俯仰。车体的俯仰可被归类为在车辆减速时发生的前端点头以及在车辆加速时发生的后端下坐。因此，根据由纵向加速度传感器158、节流阀传感器160以及制动压力传感器162检测得到的值来进行判定，以确认是否发生了程度超过可允许发生的最大程度的点头或下坐。具体而言，当纵向加速度的绝对值不小于阈值并且制动压力不小于阈值时，就判定为将发生或者实际正在发生车体的点头。此外，当纵向加速度的绝对值不小于阈值并且节流阀的开度不小于阈值时，就判定将发生或者实际正在发生车体的下坐。如果在步骤S3获得肯定的判定，则控制流程进行至步骤S4，执行步骤S4以获得目标角位置的俯仰减小分量θ* R以如上所述执行俯仰减小控制。
然后，执行步骤S5以判定作用在车体上的行李及乘客的重量是否改变。具体而言，利用从点火开关、设置在车辆的各个车门中的车门传感器164以及设置以检测车轮12与车体之间的间距的行程传感器163供应的输出信号来进行上述判定。当行李及乘客已呈现增多或减少时，即，紧接着点火开关置于ON状态之后或者在车辆至少一个车门打开之后当检测到车门关闭时，就判定存在行李及乘客重量改变的可能。如果判定存在重量改变的可能，就根据行程传感器163检测得到的值来获得相应车轮12与车体之间的间距L的偏差ΔL。换言之，在步骤S5，通过将当前获得的偏差ΔL与前一次获得的偏差ΔL进行比较(即，通过确定偏差ΔL是否已经发生明显改变)，来判定作用在车体上的重量是否改变。如果在步骤S5获得了肯定的判定，则控制流程进行至步骤S6，执行S6以改变电动机40的目标角位置的车体高度调节分量θ* H。在步骤S6，重新获得车体高度调节分量θ* H的量，并且用新获得车体高度调节分量θ* H的量替代上一次已获得并存储在稳定器ECU 150中的车体高度调节分量θ* H的量。存储新获得车体高度调节分量θ* H的量直至在下一次执行例程程序周期中执行步骤S6。
然后，执行步骤S7以通过将侧倾减小分量θ* R、俯仰减小分量θ* P以及车体高度调节分量θ* H相加来确定电动机40的目标角位置θ*。步骤S7之后是步骤S8及S9，其中获得实际角位置θ，然后根据目标角位置θ*以及实际角位置θ来计算角位置偏差Δθ。然后，执行步骤S10以判定角位置偏差Δθ是否等于或大于零(“0”)。如果在步骤S10获得肯定的判定，则控制流程进行至步骤S 11，在该步骤将第一增益K1设定为K1(H)。如果在步骤S10获得否定的判定，则控制流程进行至步骤S12，在该步骤将第一增益K1设定为K1(L)。步骤S11或步骤S12之后是步骤S13，执行步骤S13以判定目标角位置θ*是否等于或大于零(“0”)。如果在步骤S13获得肯定的判定，则控制流程进行至步骤S14，在该步骤将第二增益K2设定为K2(L)。如果在步骤S13获得否定的判定，则控制流程进行至步骤S15，在该步骤将第二增益K2设定为K2(H)。步骤S14或步骤S15随后是步骤S16，执行步骤S16以根据上述表达式(2)基于第一及第二增益K1，K2来确定目标电流i*。图14的稳定控制例程程序的一个执行周期结束于步骤S17，执行步骤S17以将表示电动机力的方向的命令(取决于目标电流i*是正值还是负值)以及表示占空比的命令(取决于目标电流i*的绝对值)供应至逆变器132。
(B)第二实施例
下面参考图15-图18描述根据本发明的第二实施例构造的车辆稳定器***180。在该车辆稳定器***180中，不执行侧倾减小控制，但执行俯仰减小控制及车体高度调节控制。在以下描述中，与第一实施例中使用的相同参考标号将被用于表示功能相应的元件，且不再提供对这些元件的重复描述。
车辆稳定器***180包括成对稳定器装置182，其中一个稳定器装置为前轮12FR，12FL设置，而另一稳定器装置为后轮12RR，12RL设置。每个稳定器装置182包括稳定器杆184、用于转动稳定器杆184的致动器186、以及成对连杆188。稳定器杆184在其轴向相反两端部处经由各个连杆34分别连接至左右悬架装置36，并在其轴向中间部分处连接至致动器186。如图15所示，为前轮对12F及后轮对12R分别设置稳定器装置182及稳定器杆184。在以下描述中，在需要澄清所描述的装置或部件对应于前轮对和后轮对中哪一者时，将各个稳定器装置182及稳定器杆184与分别表示前轮对及后轮对的参考标号F，R一同使用。
如图16所示，致动器186包括大致圆柱形壳体192，壳体192通过设置在壳体192的外周表面中的成对安装构件194而固定安装至车体。致动器186还包括电动机40以及布置在壳体192内的减速器42。稳定器杆184延伸穿过电动机40的中空电动机轴52(即穿过致动器186)，同时连接至致动器186。具体而言，稳定器杆184包括成对稳定器杆构件196以及将稳定器杆构件196连并延伸穿过中空电动机轴52的连接管200。稳定器杆构件196经过壳体192的各个相对端部被引入壳体192，并通过连接管200的各个相对端部被引入连接管200。各个稳定器杆构件196的轴向端部位于连接管200内，并在其外周表面中形成齿以与连接管200的轴向中间部分的也形成有齿的内周表面保持配合。得益于齿配合，各个稳定器杆构件196与连接管200相互连接，并且彼此不能相对转动且不能相对轴向运动。连接管200的轴向端部在其外周表面形成齿以与孔的内周表面保持齿配合，所述孔穿过杯状挠性齿轮58的底壁而形成，并且也被形成有齿，从而使连接管200与挠性齿轮58相互连接，并且彼此不能相对转动且不能相对轴向运动。连接管200的另一轴向端部通过扭杆部分210被壳体192可转动地保持。分别由橡胶制成的环形阻尼构件202，204被固定至连接管200的内周表面的各个相对端部。环形密封罩206设置在壳体192的端部中。注意，在该第二实施例中，挠性齿轮58用作减速器42的输出部分。
图17是从车辆的上方观察的稳定器装置182、悬架装置36以及左右轮12的视图。稳定器装置182的稳定器杆184包括大致沿车辆的横向方向延伸的扭杆部分210，以及邻接扭杆部分210的各个相对端部并沿不与扭杆部分210平行的方向(例如，大致沿车辆的向前方向)延伸的成对臂部分212。换言之，扭杆部分210包括连接管200以及各个稳定器杆构件196的大致沿车辆的宽度方向或横向方向延伸的部分。稳定器杆184的扭杆部分210在其接近各个臂部分212的部分处被固定至车体的成对保持器94转动地保持。致动器186通过上述安装件194固定至车体的宽度方向中间部分。稳定器杆184的每个臂部分212在其纵向端部之一(远离扭杆部分210的那个端部)处经由连杆188中相应一个连杆而连接至左右悬架装置36中相应一者的第二下臂78。与第一实施例中的各个稳定器装置20的连杆34类似，连接至悬架装置36中相应一者的第二下臂78的各个连杆188相对于该第二下臂78倾斜。具体而言，类似于第一实施例中的连杆34(参见图5)，在连杆34相对于相应第二下臂78倾斜的情况下，各个连杆188F在其悬架臂连接端部处连接至前悬架装置36FR，36FL的第二下臂78FR，78FL中相应一者，使得各个连杆34的悬架臂连接端部沿车辆的横向方向位于各个连杆34的另一端部的内侧。同时，类似于第一实施例中的连杆34(参见图6)，在连杆34相对于相应第二下臂78倾斜的情况下，各个连杆188R在其悬架臂连接端部处连接至后悬架装置36RR，36RL的第二下臂78RR，78RL中相应一者，使得各个连杆34的悬架臂连接端部沿车辆的横向方向位于各个连杆34的另一端部的外侧。
在该第二实施例的稳定器***180中，尽管不执行主动侧倾减小控制，但在车辆转弯期间，稳定器装置182的稳定器杆184与常规稳定器杆以大致相同的方式起作用。具体而言，扭杆部分210因车体的侧倾而扭转，并且因取决于因扭杆部分210的扭转或扭曲而产生的反作用力的稳定力来限制或减小车体的侧倾。稳定器杆184由此限制车轮12与车体彼此接近或远离的位移，该位移因车辆转弯而产生。由此使取决于上述悬架几何结构的作为转弯特性的转向不足趋势减小。但是，在该第二实施例的稳定器装置182中，得益于上述各个连杆188的倾斜，由稳定器装置182产生的一部分稳定力沿第二下臂78的轴向方向作用在第二下臂78上，即，作为稳定力分量的轴向力作用在第二下臂78上。因此，各个悬架装置36被赋予顺从性，由此根据作用在悬架装置36中相应一者的第二下臂78上的轴向力的方向来改变各个车轮12的前束角及外倾角，使得通过作用在各个悬架装置36的第二下臂78上的轴向力来增大转向不足趋势。因此，通过采用本稳定器***180，能够维持作为车辆的转弯特性的转向不足趋势，同时令人满意地减小车体侧倾而无需执行主动侧倾减小控制。
此外，在第二实施例的各个稳定器装置182中，致动器186使稳定器杆184能产生推动右轮12R与车体的右稳定力以及推动左轮12L与车体的左稳定力，使得左右稳定力都沿弹跳方向或都沿回弹方向作用。此外，在第二实施例的稳定器***180中，可相互独立地控制两个稳定器装置182。换言之，相互独立地控制由各个稳定器装置182产生的稳定力，以执行俯仰减小控制来减小车体的俯仰，以及执行车体高度调节控制来调节车体距离道路表面的高度。
此外，类似于第一实施例中的致动器32，致动器186包括致动器效率改变机构，致动器效率改变机构被设置为根据电动机力的方向来改变致动器效率。与第一实施例类似(见图11A、11B)，致动器186的减速器42的结构提供了致动器效率改变机构，根据该结构，通过各个齿61、59的在沿弹跳方向施加电动机力期间具有较小压力角βB的侧部的接触而实现齿轮60、58的啮合，并通过各个齿61、59的在沿回弹方向施加电动机力期间具有较大压力角βR的侧部的接触而实现齿轮60、58的啮合。换言之，与稳定力沿弹跳方向作用时相比，在稳定力沿回弹方向作用时，正效率ηP及负效率ηN都较低。因此，与第一实施例类似，在执行车体高度调节控制时，电动机40只需较少量的电力来维持调节车体高度，因此本稳定器***180有利于节省电力。
在可执行俯仰减小控制及车体高度调节控制的稳定器***180中，能够执行包含这两种控制的总稳定控制。根据图18的流程图中所示的稳定控制例程程序，由稳定器ECU 150来执行这种总稳定控制。在车辆的点火开关被置于ON状态时，以较短时间间隔(例如，数十毫秒)来重复执行图18的稳定控制例程程序。因为以与第一实施例大致相同的方式来执行俯仰减小控制以及车体高度调节控制，故不再在以下参考图18的流程图的描述中对这些控制进行重复描述。注意，在本第二实施例的总稳定控制中，相互独立地控制为前轮对12F以及后轮对12R设置的稳定器装置182。
图18的稳定控制例程程序起始于判定车体是否发生俯仰的步骤S11。如果在步骤S11获得肯定的判定，则控制流程进行至步骤S12，执行步骤S12以获得目标角位置的俯仰减小分量θ* R以执行俯仰减小控制。然后，执行步骤S13以确定作用在车体上的行李及乘客的重量是否改变。在第一实施例的图14的稳定控制例程程序的步骤S5的判定中，根据相应车轮12与车体之间的实际间距L离预定间距L*的偏差ΔL来进行判定。但是，在图18的稳定控制例程程序的步骤S13的判定中，根据右轮12R与车体之间的实际间距L以及左轮12L与车体之间的实际间距L的平均值离预定间距L*的偏差ΔL来进行判定。然后，执行步骤S15，通过将俯仰减小分量θ* P以及车体高度调节分量θ* H相加来确定电动机40的目标角位置θ*以与第一实施例中图14的稳定控制例程程序的步骤S8-S17相同的方式来执行后续步骤S16-S25。图18的稳定控制例程程序的一个执行周期结束于步骤S25。

Claims (7)

1.一种用于车辆的稳定器***(10；180)，包括：
(a)稳定器杆(28；184)，其包括(a-1)扭杆部分(90；210)，以及(a-2)沿不与所述扭杆部分平行的方向从所述扭杆部分朝向所述车辆的车轮(12FR，12FL，12RR，12RL)延伸的臂部分(92；212)；以及
(b)致动器(32；186)，其包括(b-1)电动机(40)，以及(b-2)在向所述稳定器杆的所述扭杆部分传递所述电动机的力时使所述电动机的速度减小的减速器(42)，
其中，所述稳定器杆产生稳定力，所述稳定力取决于因所述扭杆部分的扭转而产生的反作用力，并且所述稳定力沿着从所述车辆的车轮与车体彼此接近的方向及彼此远离的方向中选择的一个方向推动所述车辆的车轮与车体，
其中，所述致动器允许所述稳定器杆产生大小取决于所述电动机的力的大小并且大小能够根据所述扭杆部分的转动量而改变的所述稳定力，
所述稳定器***的特征在于：
所述致动器包括致动器效率改变机构(59，61)，所述致动器效率改变机构根据所述电动机的力的方向来改变所述致动器的负效率，所述负效率对应于为防止所述电动机由作用在所述稳定器杆上的外力而运动所最少需要的所述电动机的合理力的大小对所述外力的大小的比率。
2.根据权利要求1所述的稳定器***(10；180)，其中，所述致动器效率改变机构(59，61)由所述减速器(42)的结构提供，通过所述减速器的结构，根据所述电动机的力的方向来改变所述电动机(40)的力向所述扭杆部分(90；210)传递中的损失量。
3.根据权利要求1或2所述的稳定器***(10；180)，
其中，所述减速器(42)包括相互啮合并且通过所述电动机(40)的运转而彼此相对转动的第一齿轮(60)及第二齿轮(58)，
其中，所述第二齿轮连接至所述扭杆部分(90；210)，
并且其中，所述致动器效率改变机构(59，61)由所述减速器(42)的结构提供，在所述减速器的结构中，所述第一及第二齿轮中至少一个齿轮的各个齿(61，59)具有关于所述各个齿的中心线(61c1，59c1)不对称的齿廓，使得在所述各个齿的位于所述中心线两侧的相对侧部中的一个侧部中测得的压力角不同于在所述各个齿的所述相对侧部中另一个侧部中测得的压力角。
4.根据权利要求1或2所述的稳定器***(10；180)，其中，所述致动器效率改变机构(59，61)改变所述致动器(32；186)的所述负效率，使得与当所述电动机的力的方向使得所述稳定力沿所述彼此接近的方向推动所述车辆的所述车轮及所述车体时相比，当所述电动机(40)的力的方向使得所述稳定力沿所述彼此远离的方向推动所述车辆的所述车轮(12FR，12FL，12RR，12RL)及所述车体时，所述负效率更小。
5.根据权利要求1或2所述的稳定器***(10；180)，其中，所述减速器(42)是谐波齿轮组(42)。
6.根据权利要求1或2所述的稳定器***(10)，包括：
成对稳定器杆(28)，每个稳定器杆由所述稳定器杆(28)提供；以及
成对致动器(32)，每个致动器由所述致动器(32)提供，
其中，所述成对稳定器杆中每个稳定器杆的所述臂部分(92)朝向作为所述车辆的车轮的左右车轮(12FR，12FL，12RR，12RL)中相应一个车轮延伸，
并且其中，所述成对稳定器杆中每个稳定器杆的所述扭杆部分，在所述扭杆部分的轴向相对端部中远离所述成对稳定器杆中所述每个稳定器杆的所述臂部分的端部处，连接至所述成对致动器中相应一个致动器的所述减速器(42)。
7.根据权利要求1或2所述的稳定器***(180)，
其中，所述稳定器杆(184)包括成对臂部分(212)，每个臂部分由所述臂部分(212)提供，
其中，所述成对臂部分从所述扭杆部分(210)的轴向相对端部分别朝向每一个均作为所述车辆的车轮的左右车轮(12FR，12FL，12RR，12RL)延伸，
并且其中，所述扭杆部分在所述扭杆部分的轴向中间部分处连接至所述致动器(186)的所述减速器(42)。
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