JP2008302731A - 車体姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車体の姿勢を制御可能な装置の実用性を向上させる。
【解決手段】それぞれが車幅方向に延びて互いに同軸的に配置され、それぞれが左右の車輪保持部３６の対応する方に連結される１対のトーションバー５０と、それら１対のトーションバーの各々を一軸線上に支持するとともに、それら各々をその軸線回りに個別に回転させるアクチュエータ５２と、そのアクチュエータを車体に保持させる保持装置５３とを備え、１対のトーションバーの各々の捩り反力を、左右の車輪の対応するものと車体との間に個別に作用させるとともに、アクチュエータの作動によって個別に変更して車体の姿勢を制御する装置において、保持装置が、自身の備える板ばね６６によって、アクチュエータの上記軸線回りの回転を許容するとともに、その回転を弾性力によって制限する構造とされることで、車輪から入力される衝撃の車体への伝達を緩和することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、左右の車輪の各々と車体とが接近・離間する方向の力を発生させて、車体の姿勢を制御する装置に関する。

近年では、下記特許文献に記載されているような装置、具体的に言えば、左右の車輪の各々と車体とが接近・離間する方向の力（以下、「接近離間力」という場合がある）を発生させる装置であって、アクチュエータの作動に依拠して接近離間力を制御することで、車体の姿勢を制御する車体姿勢制御装置が検討されている。この装置では、例えば、接近離間力を車体のロールを抑制するロール抑制力として作用させることで、車体のロールを抑制することが可能とされている。
特開２００６−８２７５１号公報 特開２００２−２１８７７８号公報 特開２００２−２１１２２４号公報

上記特許文献に記載の車体姿勢制御装置は、左右の車輪の各々に対応する接近離間力を個別に制御して、車体のロールを抑制するように制御されており、車体姿勢の安定についての一役を担っている。ところが、このような車体姿勢制御装置は、未だ開発途上であり、改良の余地を多分に残すものとなっている。そのため、種々の改良を施すことによって、その装置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、実用性の高い車体姿勢制御装置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、本発明の車体姿勢制御装置は、(a)それぞれが車幅方向に延びて互いに同軸的に配置され、それぞれの先端部が左右の車輪保持部の対応する方に連結される１対のトーションバーと、(b)それら１対のトーションバーの各々の基端部を一軸線上に支持するとともに、それら基端部の各々をその軸線回りに個別に回転させるアクチュエータと、(c)そのアクチュエータを車体に保持させるための保持装置とを備え、１対のトーションバーの各々の捩り反力を上記接近離間力として作用させるとともに、アクチュエータの作動によって１対のトーションバーの各々の捩り反力の大きさを個別に変更して車体の姿勢を制御する装置であって、当該車体姿勢制御装置が、左右の車輪がともに車体に対して接近、若しくは、離間する場合に、１対のトーションバーの各々の先端部が同じ方向に回転し、左右の車輪の一方が車体に対して接近し、他方が離間する場合に、１対のトーションバーの各々の先端部が互いに反対方向に回転する構造とされ、保持装置が、アクチュエータの上記軸線回りの回転を許容するとともに、その回転を弾性力によって制限する構造とされる。

アクチュエータの作動に依拠して左右の車輪の各々に対応する上記接近離間力を個別に制御することで車体の姿勢を制御する装置においては、従来、アクチュエータが車体に固定的に設けられている。このような構造の装置においては、この装置を介して、路面の起伏等に起因して生じる車輪からの衝撃が車体に伝達されやすい。本発明の車体姿勢制御装置は、アクチュエータの上記軸線回りの回転を許容するとともに、その回転を弾性力によって制限するような構造とされていることから、車輪から入力される衝撃等の車体への伝達を緩和することが可能である。したがって、本発明の車体姿勢制御装置によれば、例えば、車体のロール等を効果的に抑制し、車体の姿勢を制御するとともに、車輪から入力される衝撃等の車体への伝達を効果的に緩和することが可能となる。

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、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、（２）項が請求項２に、（３）項が請求項３に、（４）項と（５）項とを合わせたものが請求項４に、（６）項が請求項５に、それぞれ相当する。

（１）(a)それぞれが車幅方向に延びて互いに同軸的に配置され、それぞれの先端部が左右の車輪保持部の対応する方に連結される１対のトーションバーと、(b)それら１対のトーションバーの各々の基端部を一軸線上に支持するとともに、それら基端部の各々をその軸線回りに個別に回転させる１対の回転機構を有するアクチュエータと、(c)そのアクチュエータを車体に保持させるための保持装置とを備え、左右の車輪の各々の車体に対しての上下方向における接近・離間に応じて、前記１対のトーションバーの各々の捩り反力を、左右の車輪の対応するものと車体との間に個別に作用させるとともに、前記１対の回転機構の各々によって前記１対のトーションバーの各々の捩り反力の大きさを個別に変更可能な車体姿勢制御装置であって、
当該車体姿勢制御装置が、左右の車輪がともに車体に対して接近、若しくは、離間する場合に、前記１対のトーションバーの各々の先端部が同じ方向に回転し、左右の車輪の一方が車体に対して接近し、他方が離間する場合に、前記１対のトーションバーの各々の先端部が互いに反対方向に回転する構造とされ、
前記保持装置が、前記アクチュエータの前記軸線回りの回転を許容するとともに、その回転を弾性力によって制限する回転制限機構を有する車体姿勢制御装置。

アクチュエータの作動に依拠して左右の車輪の各々に対応する上記接近離間力を個別に制御可能な装置においては、接近離間力を車体のロールを抑制するロール抑制力として作用させることで、車体のロールを抑制することが可能とされている。また、接近離間力を、ロール抑制力だけでなく、車体のピッチを抑制するピッチ抑制力，車体の振動を減衰する減衰力として作用させることが可能である。さらに、接近離間力によって、車体と車輪との上下方向における距離を変更することで、車高の調整をすることが可能である。つまり、このような構造の装置は、スタビライザ装置として機能させるだけでなく、多機能な装置として機能させることが可能である。ところが、このようにアクチュエータの作動に依拠して左右の車輪の各々に対応する接近離間対抗力を個別に制御可能な装置においては、従来、アクチュエータが車体に固定的に設けられていることから、路面の起伏等に起因して車輪から衝撃等が入力されると、この装置を介して、その衝撃等が車体に伝達されやすい。

本項に記載の「車体姿勢制御装置」は、アクチュエータの上記軸線回りの回転を許容するとともに、その回転を弾性力によって制限するような構造とされていることから、車輪から入力される衝撃等の車体への伝達を緩和することが可能である。したがって、本項に記載の態様によれば、例えば、車体の姿勢を制御するとともに、車輪から入力される衝撃等の車体への伝達を効果的に緩和することが可能となる。ちなみに、左右の車輪の各々が車体に対して接近・離間すると、１対のトーションバーの各々の先端部が回転し、多くの場合に、アクチュエータに上記軸線回りに回転力が作用する。左右の車輪がともに車体に対して接近、若しくは、離間して、１対のトーションバーの各々の先端部が同じ方向に回転する場合には、特に、アクチュエータが上記軸線回りに回転し易くなる。このため、本項に記載の態様は、左右の車輪がともに車体に対して接近、若しくは、離間する場合に好適な態様である。

（２）前記回転制限機構が、車体に設けられた弾性体を備え、前記アクチュエータの軸線回りの回転に伴ってその弾性体が変形するとともにその回転をその弾性体の変形によって生じる弾性力によって制限する構造とされた(1)項に記載の車体姿勢制御装置。

本項に記載の態様は、回転制限機構の構造を具体的に限定した態様である。本項に記載の態様によれば、例えば、弾性体を介してアクチュエータを車体に保持させることで、アクチュエータの上記軸線回りの回転が許容されるとともに、その回転が弾性力によって制限されることから、比較的シンプルな構造の車体姿勢制御装置を実現することが可能となる。

（３）前記弾性体が板ばねであり、
前記回転制限機構が、その板ばねの撓みによって生じる弾性力によって、前記アクチュエータの軸線回りの回転を制限する構造とされた(2)項に記載の車体姿勢制御装置。

本項に記載の態様は、回転制限機構の構造をさらに具体的に限定した態様である。本項に記載の態様によれば、板ばねの撓みを利用して、アクチュエータの上記軸線回りの回転が許容されるとともに、その回転が制限されることから、例えば、衝撃等の車両への伝達を緩和することが可能な車体姿勢制御装置の構成を比較的シンプルなものとすることができる。

（４）前記アクチュエータが、それぞれが前記１対の回転機構の１つを有する１対の部分と、その１対の部分を連結する連結部材とを有する(1)項ないし(3)項のいずれかに記載の車体姿勢制御装置。

本項に記載の態様は、アクチュエータの構造を具体的に限定した態様である。本項に記載の「アクチュエータ」は、例えば、従来からある装置、具体的に言えば、１つのトーションバーをそれの軸線回りに回転させる回転機構を含んで構成される装置を一対備え、それら１対の装置をつないで一つにしたものとすることができる。したがって、本項に記載の態様によれば、例えば、比較的簡便な構造のアクチュエータを備えた車体姿勢制御装置を実現することが可能となる。

（５）前記連結部材が、前記１対の部分の前記軸線回りの相対回転を自身の弾性変形によって許容するとともに、その相対回転を弾性変形により生じる弾性力によって制限するものである(4)項に記載の車体姿勢制御装置。

本項に記載の態様は、アクチュエータの上記軸線回りの回転を許容するだけでなく、アクチュエータの捩れをも許容する態様である。車輪から入力される衝撃等によって、アクチュエータに上記軸線回りの回転力として作用するだけでなく、同時にアクチュエータに捩り力としても作用する。特に、車輪からの衝撃等によって、左右の車輪の一方が車体に対して接近し、他方が離間すると、１対のトーションバーの各々の先端部が互いに反対方向に回転し、大きな捩り力がアクチュエータに作用することがある。また、左右の車輪の一方が車体に対して接近、若しくは、離間し、他方が殆ど接近・離間しなくとも、１対のトーションバーの各々の先端部が相対回転し、アクチュエータに捩り力が作用する。したがって、本項に記載の態様によれば、例えば、車輪からの衝撃等によって１対のトーションバーの各々の先端部が相対回転するような場合にも、車輪からの衝撃等の車体への伝達を効果的に緩和することが可能となる。

（６）前記回転制限機構による弾性力の前記アクチュエータの軸線回りの回転量に対する比が、前記連結部材による弾性力の前記１対の部分の相対回転量に対する比よりも小さくされた(5)項に記載の車体姿勢制御装置。

本項に記載の態様は、簡単に言えば、回転制限機構の剛性が連結部材の剛性よりも低くされた態様であり、言い換えれば、アクチュエータの上記軸線回りの回転を制限する弾性力の大きさと、１対の部分の上記軸線回りの相対回転を制限する弾性力の大きさとが同じである場合に、アクチュエータの軸線回りの回転量が１対の部分の相対回転量より多くされた態様である。

コンベンショナルなスタビライザ装置は、通常、車体に回転可能に保持されており、左右の車輪の一方が車体に対して接近し、他方が離間する場合にロール抑制力を発生し、一方、左右の車輪がともに車体に対して接近、若しくは、離間する場合には車体に対して殆ど抵抗なく回転する。したがって、コンベンショナルなスタビライザ装置においては、左右の車輪がともに車体に対して接近、若しくは、離間するような衝撃等は、スタビライザ装置を介しては、車体に殆ど伝達しない。また、コンベンショナルなスタビライザ装置は、車体のロールを抑制するだけで、車体のピッチを抑制したり、車体の振動を減衰したりすることはできない。本項に記載の態様においては、車体のロールを抑制するだけでなく、車体のピッチの抑制、車体の振動の減衰をも可能であり、さらに、左右の車輪がともに車体に対して接近、若しくは、離間するような衝撃等は、左右の車輪の一方が車体に対して接近し、他方が離間するような衝撃等より、車体に伝達されにくくなっている。したがって、本項に記載の態様によれば、例えば、多機能な車体姿勢制御装置が実現されるとともに、車輪からの衝撃等の車体への伝達に関しては、コンベンショナルなスタビライザ装置に特性が近づけられた車体姿勢制御装置が実現される。

（７）前記車体姿勢制御装置が、
前記１対の回転機構の各々の作動を制御することで前記１対のトーションバーの各々の捩り反力を制御する捩り反力制御装置を有する(1)項ないし(6)項のいずれかに記載の車体姿勢制御装置。

本項の態様によれば、例えば、１対のトーションバーの各々の捩り反力をアクティブに変更することが可能となり、車体の姿勢をアクティブに制御することが可能となる。

（８）前記捩り反力制御装置が、
車両の旋回時の車体のロールを抑制すべく、車体の旋回に起因して車体が受けるロールモーメントに基づいて前記１対のトーションバーの各々の捩り反力を制御するロール抑制制御を実行可能とされた(7)項に記載の車体姿勢制御装置。

本項に記載の態様は、車体姿勢制御装置をスタビライザ装置として機能させる態様である。本項の態様によれば、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。

（９）前記捩り反力制御装置が、
車両の加減速時の車体のピッチを抑制すべく、車体の加減速に起因して車体が受けるピッチモーメントに基づいて前記１対のトーションバーの各々の捩り反力を制御するピッチ抑制制御を実行可能とされた(7)項または(8)項に記載の車体姿勢制御装置。

（１０）前記捩り反力制御装置が、
左右の車輪の各々に対応するばね上部の振動を抑制すべく、前記１対のトーションバーの各々の捩り反力を、ばね上絶対速度に基づく大きさの減衰力となるように制御する振動減衰制御を実行可能とされた(7)項ないし(9)項のいずれかに記載の車体姿勢制御装置。

上記２つの態様は、車体姿勢制御装置の機能についての限定を加えた態様である。上記２つの項に記載の態様によれば、例えば、多機能な車体姿勢制御装置を実現することが可能となる。後者の項に記載の「振動減衰制御」は、いわゆるスカイフックダンパ理論のみに基づく制御に限定されるものではなく、スカイフックダンパ理論といわゆるグランドフックダンパ理論とに基づく制御、つまり、１対のトーションバーの各々の捩り反力をばね上絶対速度とばね下絶対速度とに基づいて決定される減衰力として作用させる制御であってもよい。

（１１）前記１対の回転機構の各々が、駆動源としての電磁モータと、その電磁モータの動作を減速する減速機とを有し、前記１対のトーションバーのうちの自身に対応するものの基端部が前記減速機の出力部に相対回転不能に接続されるとともに、その減速機の減速比が１／１００以下となる構造とされた(1)項ないし(10)項のいずれかに記載の車体姿勢制御装置。

本項に記載の態様は、比較的減速比が大きい（電磁モータの動作量に対するアクチュエータの動作量が小さいことを意味する）アクチュエータを採用する態様である。減速機の減速比を大きくすれば、電磁モータの小型化が可能となる。ただし、減速比が大きい減速機を採用する場合、一般に、外部入力によって電磁モータが回転させられ難くなるため、例えば、車輪から入力される衝撃等が車体に伝達されやすくなる傾向にある。したがって、本項に記載の態様は、車輪から入力される衝撃を緩和可能な上記回転制限機構を備えた車体姿勢制御装置に好適な態様である。

本項の態様において減速機は、それの機構が特に限定されるものではない。例えば、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）、プラネタリギヤ機構等、種々の機構の減速機を採用することが可能である。

（１２）前記１対のトーションバーの各々が、車幅方向に延びて配設されるシャフト部と、そのシャフト部の一端部からそのシャフト部と交差して延びるとともに先端部が前記左右の車輪保持部のうちの対応するものに連結されるアーム部とを備え、
それら１対のトーションバーの各々のシャフト部が同軸的に配置され、
前記１対の回転機構の各々が、自身に対応するシャフト部の前記一端部とは反対の端部を前記軸線回りに回転させるものである(1)項ないし(11)項のいずれかに記載の車体姿勢制御装置。

本項に記載の態様は、車体姿勢制御装置の構造をさらに具体的に限定した態様である。本項に記載の態様によれば、例えば、１対のトーションバーの各々の捩り反力を、容易に左右の車輪の対応するものと車体との間に個別に作用させることが可能となる。

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、本請求可能発明は、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。

＜車体姿勢制御装置の構成＞
図１および図２に、実施例の車体姿勢制御装置１０を示す。この車体姿勢制御装置１０は、独立懸架式のサスペンション装置２０の一構成要素として、車両に装備される。サスペンション装置２０は、マルチリンク式サスペンション装置とされており、それぞれがサスペンションアームである第１アッパアーム３０，第２アッパアーム３２，第１ロアアーム３４，第２ロアアーム３６，トーコントロールアーム３８を備えている。５本のアーム３０，３２，３４，３６，３８のそれぞれの一端部は、車体に回動可能に連結され、他端部は、車輪４０を回転可能に保持するアクスルキャリア４２に回動可能に連結されている。それら５本のアーム３０，３２，３４，３６，３８により、アクスルキャリア４２は、車体に対して略一定の軌跡を描くような上下動が可能とされている。

また、サスペンション装置２０は、コイルスプリング４４と液圧式のショックアブソーバ４６とを備えており、それらは、それぞれ、タイヤハウジングに設けられたマウント部４８と、車輪保持部の一構成部分である第２ロアアーム３６との間に、互いに並列的に配設されている。つまり、サスペンション装置２０は、車輪４０と車体とを弾性的に相互支持するとともに、それらの接近離間に伴う振動に対する減衰力を発生させているのである。

車体姿勢制御装置１０は、それぞれの先端部が左右輪の各々の第２ロアアーム３６の対応する方に連結される１対のＬ字型バー５０と、１対のＬ字型バー５０の各々の基端部を支持するとともに、それら１対のＬ字型バー５０の各々を個別に回転させるアクチュエータ５２と、そのアクチュエータ５２を車体に保持させるための保持装置５３とを備えている。１対のＬ字型バー５０はそれぞれ、概して車幅方向に延びるシャフト部５４と、シャフト部５４と一体をなしてそれと交差して概ね車両の後方に延びるアーム部５６とに区分することができる。各Ｌ字型バー５０のシャフト部５４は、アクチュエータ５２に近い箇所において、車体に固定的に設けられた保持具５８によって回転可能に保持され、互いに同軸的に配置されている。各シャフト部５４の端部（アーム部５６側とは反対側の端部）は、それぞれ、後に詳しく説明するようにアクチュエータ５２に接続されている。つまり、アクチュエータ５２は、１対のＬ字型バー５０の各々のシャフト部の端部を一軸線上に支持しているのである。一方、各アーム部５６の端部（シャフト部５４側とは反対側の端部）は、リンクロッド６０を介して第２ロアアーム３６に連結されている。第２ロアアーム３６には、リンクロッド連結部６２が設けられ、リンクロッド６０の一端部はそのリンクロッド連結部６２に、他端部はＬ字型バー５０のアーム部５６の端部に、それぞれ遥動可能に連結されている。

保持装置５３は、概して車幅方向に延びるように車体に設けられる板ばね６６を備えており、その板ばね６６の車幅方向における中間部に取り付けられた取付部材６８を介してアクチュエータ５２を車体に保持させている。詳しくいえば、板ばね６６が自身の両端部において車体に固定されており、その板ばね６６の車幅方向における中間部に、板状の取付部材６８が固着されている。その取付部材６８がアクチュエータ５２の車幅方向における中間部に固着されることで、アクチュエータ５２が車体に保持されるのである。

車体姿勢制御装置１０の備えるアクチュエータ５２は、図３に示すように、駆動源としての１対の電磁モータ７０と、１対の電磁モータ７０の各々の回転を減速して伝達する１対の減速機７２とを含んで構成されている。これら１対の電磁モータ７０と１対の減速機７２とは、アクチュエータ５２の外殻部材であるハウジング７４内に設けられている。ハウジング７４は、それぞれの内部に１対の電磁モータ７０の１つとそれに対応する減速機７２とで構成される回転機構を保持する１対の筒状部材７６と、１対の筒状部材７６を連結するパイプ状の連結部材７８とを備えている。１対の筒状部材７６の各々の一端部（車幅方向における外側の端部）には、１対のＬ字型バー５０のシャフト部５４の各々が延び出すように配設されている。Ｌ字形バー５０のシャフト部５４は、それの筒状部材７６内に存在する部分において、後に詳しく説明するように、減速機７２と接続されている。さらに、シャフト部５４は、それの軸線方向の中間部において、ブシュ型軸受８０を介して筒状部材７６に回転可能に保持されている。一方、１対の筒状部材７６の各々の他端部（車幅方向における中央側の端部）が、連結部材７８の両端部に固定的に嵌合されており、連結部材７８によって、それぞれが１対の回転機構の１つを備える１対の部分が連結されるのである。また、連結部材７８が、上記取付部材６８を介して板ばね６６に取付けられており、アクチュエータ５２のハウジング７４が車体に保持されている。

１対の電磁モータ７０および１対の減速機７２は、それぞれ、左右対称の構造であることから、１対の電磁モータ７０の１つとそれに対応する１つの減速機７２とを、図４を用いて説明する。電磁モータ７０は、筒状部材７６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コイル８２と、筒状部材７６に回転可能に保持された中空状のモータ軸８４と、コイル８２と向きあうようにしてモータ軸８４の外周に固定して配設された永久磁石８６とを含んで構成されている。電磁モータ７０は、コイル８２がステータとして機能し、永久磁石８６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。なお、筒状部材７６内に、モータ軸８４の回転角度、すなわち、電磁モータ７０の回転角度を検出するためのモータ回転角センサ８７が設けられている。モータ回転角センサ８７は、エンコーダを主体とするものであり、アクチュエータ５２の制御に利用される。

減速機７２は、波動発生器（ウェーブジェネレータ）８８，フレキシブルギヤ（フレクスプライン）９０およびリングギヤ（サーキュラスプライン）９２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８８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、自身に対応するモータ軸８４の一端部に固定されている。フレキシブルギヤ９０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７２では、４００歯）が形成されている。このフレキシブルギヤ９０は、先に説明したＬ字形バー５０のシャフト部５４に接続され、それによって支持されている。詳しく言えば、Ｌ字形バー５０のシャフト部５４は、モータ軸８４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、減速機７２の出力部としてのフレキシブルギヤ９０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のである。リングギヤ９２は、概してリング状をなして内周に複数の歯（本減速機７２においては、４０２歯）が形成されたものであり、筒状部材７６に固定されている。フレキシブルギヤ９０は、その周壁部が波動発生器８８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９２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８８が１回転（３６０度）すると、つまり、電磁モータ７０のモータ軸８４が１回転すると、フレキシブルギヤ９０とリングギヤ９２とが、２歯分だけ相対回転させられる。つまり、減速機７２の減速比は、１／２００とされている。１／２００という減速比は、比較的大きな減速比であり（電磁モータ７０の回転速度に対してアクチユエータ５２の回転速度が比較的小さいことを意味する）、この減速比の大きさに依存して、本アクチュエータ５２では、電磁モータ７０の小型化が図られているのである。また、その減速比に依存して、外部入力等によっては動作させられ難いものとなっている。

＜車体姿勢制御装置の機能，制御＞
本車体姿勢制御装置１０において、左右の車輪の各々が車体に対して上下方向に接近離間する場合には、１対のＬ字形バー５０の各々が回転させられて、Ｌ字形バー５０の各々のシャフト部５４が捩じられることになる。この際、Ｌ字型バーは、トーションバーとして機能し、この捩りによって捩り反力を生じる。１対のＬ字型バー５０のそれぞれに生じる捩り反力を、左右の車輪の各々と車体とが接近・離間する方向の力（以下、「接接近離間力」という場合がある）として作用させるとともに、１対の電磁モータ７０の各々の発生させる力によって変更することが可能とされている。このため、本車体姿勢制御装置１０においては、左右の車輪の各々に対して接近離間力を個別に制御することによって、車両の旋回に起因する車体のロールを抑制する制御（以下「ロール抑制制御」という場合がある），車両の加減速に起因する車体のピッチを抑制する制御（以下、「ピッチ抑制制御」という場合がある），車体の振動を減衰する制御（以下、「振動減衰制御」という場合がある）が実行可能とされている。

ロール抑制制御では、車両の旋回時において、その旋回に起因するロールモーメントに応じて、旋回内輪に対応する接近離間力をバウンド方向に、旋回外輪に対応する接近離間力をリバウンド方向に、それぞれ、ロール抑制力として発生させる。また、ピッチ抑制制御では、車体の制動時に発生する車体のノーズダイブに対して、そのノーズダイブを生じさせるピッチモーメントに応じて、前輪の左右輪に対応する接近離間力をリバウンド方向に、後輪の左右輪に対応する接近離間力をバウンド方向に、それぞれピッチ抑制力として発生させる。それによって、ノーズダイブが抑制されることになる。また、車体の加速時に発生する車体のスクワットに対して、そのスクワットを生じさせるピッチモーメントに応じて、後輪の左右輪に対応する接近離間力をリバウンド方向に、前輪の左右輪に対応する接近離間力をバウンド方向に、それぞれ、ピッチ抑制力として発生させる。ピッチ抑制制御では、そのような接近離間力によって、ノーズダイブおよびスクワットが抑制されることになる。さらに、振動減衰制御では、接近離間力を、車体の上下方向への移動速度、いわゆるばね上絶対速度に応じた大きさの減衰力として発生させており、いわゆるスカイフックダンパ理論に基づいた制御が実行される。

詳しく言えば、１対の電磁モータ７０の各々は、駆動回路としてのインバータを介してバッテリに接続されており、１対の電磁モータ７０のそれぞれに対応するインバータが、捩り反力制御装置として機能する制御装置に接続されている。この制御装置がそれぞれのインバータを制御することで、１対のＬ字型バー５０のそれぞれに生じる捩り反力を制御し、車体のロール，ピッチがアクティブに抑制されるとともに、ばね上振動が減衰されるのである。ちなみに、Ｌ字型バー５０の生じる捩り反力は、そのＬ字型バー５０に対応する電磁モータ７０のモータ回転角に対応していることから、実際の制御では、モータ回転角が直接の制御対象とされている。

具体的にいえば、制御装置には、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と、車両走行速度を検出するための車速センサと、車体に実際に発生してい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とが接続されている。車体が受けるロールモーメントを指標する横加速度として、ステアリングホイールの操作角と車両走行速度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^*＝Ｋ_A・Ｇｙｃ＋Ｋ_B・Ｇｙｒ （Ｋ_A，Ｋ_B：ゲイン）
そして、決定された制御横加速度Ｇｙ^*に基づいて、ロール抑制制御のための目標モータ回転角成分θ^* _Rが決定される。制御装置内には、制御横加速度Ｇｙ^*をパラメータとするロール抑制制御のための目標モータ回転角成分θ^* _Rのマップデータが格納されている。

また、制御装置には、車体に発生している前後加速度を検出する前後加速度センサが接続されており、車体が受けるピッチモーメントを指標する前後加速度として、その前後加速度センサによって検出される実前後加速度Ｇｚｇが採用される。その実前後加速度Ｇｚｇに基づいて、ピッチ抑制制御のための目標モータ回転角成分θ^* _Pが、次式に従って決定される。
θ^* _P＝Ｋ_C・Ｇｚｇ （Ｋ_C：ゲイン）

さらに、制御装置には、ばね上縦加速度を検出するばね上縦加速度センサが接続されており、制御装置は、ばね上縦加速度センサによって検出されるばね上縦加速度に基づき、ばね上絶対速度Ｖｕを演算する。そのばね上絶対速度Ｖｕに応じた大きさの接近離間力を発生させるべく、次式に従って、振動減衰制御のための目標モータ回転角成分θ^* _Sが演算される。
θ^* _S＝Ｋ_S・Ｃ_S・Ｖｕ （Ｋ_S：ゲイン，Ｃ_S：減衰係数）

以上のように、各制御のための目標モータ回転角成分θ^* _R，θ^* _P，θ^* _Sがそれぞれ決定されると、目標モータ回転角θ^*が、次式に従って決定される。
θ^*＝θ^* _R＋θ^* _P＋θ^* _S
そして、実際のモータ回転角である実モータ回転角θが上記目標モータ回転角回転角θ^*になるように、電磁モータ７０が制御される。この電磁モータ７０の制御において、電磁モータ７０に供給される電力は、実モータ回転角θの目標モータ回転角θ^*に対する偏差であるモータ回転角偏差Δθ（＝θ^*−θ）に基づいて決定される。詳しく言えば、モータ回転角偏差Δθに基づくフィードバック制御の手法に従って決定される。具体的には、まず、電磁モータ７０が備えるモータ回転角センサ８７の検出値に基づいて、上記モータ回転角偏差Δθが認定され、次いで、それをパラメータとして、次式に従って、目標供給電流ｉ^*が決定される。
ｉ^*＝Ｋ_P・Δθ＋Ｋ_I・Ｉｎｔ（Δθ）
この式は、ＰＩ制御則に従う式であり、第１項，第２項は、それぞれ、比例項、積分項を、Ｋ_P，Ｋ_Iは、それぞれ、比例ゲイン，積分ゲインを意味する。また、Ｉｎｔ（Δθ）は、モータ回転角偏差Δθの積分値に相当する。

上述のように決定された目標供給電流ｉ^*に基づく指令を、制御装置がインバータに発令し、インバータは、自身が備えるスイッチング素子を制御することで、電磁モータ７０に流れる電流を制御する。このようにして、車体姿勢制御装置１０は、発生させるべき接近離間力を発生させるのである。

＜車体姿勢制御装置の特徴＞
一般的に、アクチュエータの作動に依拠して左右の車輪の各々に対応する接近離間力を個別に制御することで車体の姿勢を制御可能な装置においては、アクチュエータが車体に固定的に設けられている。このような構造の装置においては、路面の起伏等によって車輪から衝撃等が入力されると、その衝撃等が装置を介して車体に伝達されやすいという問題点を抱えている。

本車体姿勢制御装置１０においては、左右の車輪の各々の車体に対する接近・離間に伴って、１対のＬ字型バー５０の各々のシャフト部５４が捩られ、アクチュエータ５２に上記軸線回りの回転力が作用する場合がある。本車体姿勢制御装置１０は、アクチュエータ５２に上記軸線回りの回転力が作用すると、アクチュエータ５２のハウジング７４に連結された弾性体としての板ばね６６が撓み、アクチュエータ５２の上記軸線回りの回転が許容されるとともに、その回転が板ばね６６の撓みにより生じる弾性力によって制限される構造である。つまり、車体姿勢制御装置１０は、板ばね６６等で構成される回転制限機構を備えるものとされているのである。このため、本車体姿勢制御装置１０においては、車輪から入力される衝撃等の車体への伝達を回転制限機構によって緩和することが可能となっている。ちなみに、左右の車輪がともに車体に対して接近、若しくは、離間すると、１対のＬ字型バー５０の各々のシャフト部５４の捩り反力は同じ方向に生じる。このため、左右の車輪がともに車体に対して接近、若しくは、離間する場合に、アクチュエータ５２のハウジング７４は上記軸線回りに回転し易くなる。したがって、本車体姿勢制御装置１０においては、左右の車輪がともに車体に対して接近、若しくは、離間する場合に、特に、衝撃の車体への伝達が回転制限機構によって緩和されるようになっている。

また、アクチュエータ５２のハウジング７４を構成するパイプ状の連結部材７８は、１対の筒状部材の相対回転を自身の捩れによって許容するとともに、その相対回転を自身の捩り反力によって制限する。このことから、左右の車輪の各々の車体に対する接近・離間に伴って、１対のＬ字型バー５０の各々のシャフト部５４が捩られ、アクチュエータ５２のハウジング７４に捩り力が作用した場合に、ハウジング７４の捩れが許容されるのである。車輪から入力される衝撃等によって、左右の車輪の一方が車体に対して接近し、他方が離間する場合，左右の車輪の一方が車体に対して接近、若しくは、離間し、他方が殆ど接近・離間しない場合等には、１対のＬ字型バー５０の各々のシャフト部５４の捩り反力が互いに反対の方向に生じることから、比較的大きな捩り力がアクチュエータ５２に作用する。したがって、本車体姿勢制御装置１０においては、左右の車輪の一方が車体に対して接近し、他方が離間する場合，左右の車輪の一方が車体に対して接近、若しくは、離間し、他方が殆ど接近・離間しない場合等に、特に、衝撃等の車体への伝達がハウジング７４の連結部材７８によって緩和されるようになっている。

また、本車体姿勢制御装置１０においては、板ばね６６による弾性力のアクチュエータ５２の上記軸線回りの回転量に対する比は、連結部材７８による弾性力の１対の筒状部材７６の相対回転量に対する比よりも小さくされている。具体的に言えば、例えば、アクチュエータ５２に作用する上記捩り力の大きさと同じ大きさの力がアクチュエータ５２に上記軸線回りの回転力として作用する場合、つまり、１対の筒状部材７６の相対回転を制限する弾性力の大きさとアクチュエータ５２の上記軸線回りの回転を制限する弾性力の大きさとが同じ場合に、アクチュエータ５２の回転量は、１対の筒状部材７６の相対回転量より多くなるのである。したがって、本車体姿勢制御装置１０においては、左右の車輪が同相的に変化するような衝撃が、左右の車輪が逆相的に変化するような衝撃よりも、車体に伝達され難くされている。

ちなみに、ロール抑制制御，ピッチ抑制制御，振動減衰制御において発生させられる接近離間力は、アクチュエータ５２の上記軸線回りの回転を制限する弾性力，１対の筒状部材の相対回転を制限する弾性力を考慮して決定されている。具体的に言えば、ピッチ抑制制御のための目標モータ回転角成分θ^* _Pを決定するための上記式に用いられるゲインＫ_Cは、板ばね６６による弾性力を考慮したものとされており、振動減衰制御のための目標モータ回転角成分θ^* _Sを決定するための上記式に用いられるゲインＫ_Sは、板ばね６６による弾性力と連結部材７８による弾性力とを考慮したものとされている。さらに、ロール抑制制御のための目標モータ回転角成分θ^* _Rを決定するために用いられるマップデータは、連結部材７８による弾性力を考慮したものとされている。

請求可能発明の実施例の車体姿勢制御装置を車両上方からの視点において示す模式図である。 請求可能発明の実施例の車体姿勢制御装置を車両前方からの視点において示す模式図である。 請求可能発明の実施例の車体姿勢制御装置の備えるアクチュエータを示す概略断面図である。 図３のアクチュエータの概略断面図の拡大図である。

符号の説明

１０：車体姿勢制御装置 ３６：第２ロアアーム（車輪保持部） ５０：Ｌ字型バー（トーションバー） ５２：アクチュエータ ５４：シャフト部 ５６：アーム部 ６６：板ばね（保持装置）（回転制限機構）（弾性体） ７０：電磁モータ（回転機構） ７２：減速機（回転機構） ７８：連結部材 ９０：フレキシブルギヤ（出力部）

Claims (5)

1. (a)それぞれが車幅方向に延びて互いに同軸的に配置され、それぞれの先端部が左右の車輪保持部の対応する方に連結される１対のトーションバーと、(b)それら１対のトーションバーの各々の基端部を一軸線上に支持するとともに、それら基端部の各々をその軸線回りに個別に回転させる１対の回転機構を有するアクチュエータと、(c)そのアクチュエータを車体に保持させるための保持装置とを備え、左右の車輪の各々の車体に対しての上下方向における接近・離間に応じて、前記１対のトーションバーの各々の捩り反力を、左右の車輪の対応するものと車体との間に個別に作用させるとともに、前記１対の回転機構の各々によって前記１対のトーションバーの各々の捩り反力の大きさを個別に変更可能な車体姿勢制御装置であって、
   当該車体姿勢制御装置が、左右の車輪がともに車体に対して接近、若しくは、離間する場合に、前記１対のトーションバーの各々の先端部が同じ方向に回転し、左右の車輪の一方が車体に対して接近し、他方が離間する場合に、前記１対のトーションバーの各々の先端部が互いに反対方向に回転する構造とされ、
   前記保持装置が、前記アクチュエータの前記軸線回りの回転を許容するとともに、その回転を弾性力によって制限する回転制限機構を有する車体姿勢制御装置。
2. 前記回転制限機構が、車体に設けられた弾性体を備え、前記アクチュエータの軸線回りの回転に伴ってその弾性体が変形するとともにその回転をその弾性体の変形によって生じる弾性力によって制限する構造とされた請求項１に記載の車体姿勢制御装置。
3. 前記弾性体が板ばねであり、
   前記回転制限機構が、その板ばねの撓みによって生じる弾性力によって、前記アクチュエータの軸線回りの回転を制限する構造とされた請求項２に記載の車体姿勢制御装置。
4. 前記アクチュエータが、それぞれが前記１対の回転機構の１つを有する１対の部分と、その１対の部分を連結する連結部材とを有し、
   前記連結部材が、前記１対の部分の前記軸線回りの相対回転を自身の弾性変形によって許容するとともに、その相対回転を弾性変形により生じる弾性力によって制限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体姿勢制御装置。
5. 前記回転制限機構による弾性力の前記アクチュエータの軸線回りの回転量に対する比が、前記連結部材による弾性力の前記１対の部分の相対回転量に対する比よりも小さくされた請求項４に記載の車体姿勢制御装置。

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